JP2002501842A - 熱融着による樹脂パイプの接続方法 - Google Patents
熱融着による樹脂パイプの接続方法Info
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Abstract
(57)【要約】
第1の樹脂材料から形成される第1の樹脂パイプ(1)を接続する方法は、第1の樹脂パイプ(1)がその少なくとも第1の端部(2)で熱拡張され、強磁性加熱エレメント(5)が熱拡張される第1のパイプの端部(2)の回りに配置され、熱拡径される第1のパイプの端部(2)がその強磁性加熱エレメント(5)に接触しているパイプの端部(2)を拡径するために加熱され、第1のパイプの端部(2)および強磁性の加熱エレメント(5)が第2の樹脂材料で形成される第2のパイプ,スリーブ(3)または継手との接続関係をもたらし、誘導加熱により強磁性加熱エレメント(5)を励磁することにより融着され、強磁性加熱エレメント(5)が第2のパイプの端部,スリーブ(3)または継手における第2の樹脂材料の結晶融点または軟化点に等しいか、またはそれよりも高いるキュリー温度を有する。
Description
【0001】 この発明は、樹脂パイプの接続、より詳細には熱融着による樹脂パイプを接続
するための改善された方法およびこれにより製造される管継手に関する。
するための改善された方法およびこれにより製造される管継手に関する。
【0002】 インラインカップリング,T型継手,ベンド,サドル型継手,パッチおよび同
様な器具を具える熱融着継手を用いた樹脂パイプの接続が長年に亙って知られて
いる。典型的な熱融着継手においては、電気抵抗加熱エレメントが熱可塑性重合
材料からなるスリーブの内面に設けられており、このスリーブは接続される樹脂
パイプを覆って嵌合するように構成されている。かかる継手は、電気融着継手と
一般的に称されている。
様な器具を具える熱融着継手を用いた樹脂パイプの接続が長年に亙って知られて
いる。典型的な熱融着継手においては、電気抵抗加熱エレメントが熱可塑性重合
材料からなるスリーブの内面に設けられており、このスリーブは接続される樹脂
パイプを覆って嵌合するように構成されている。かかる継手は、電気融着継手と
一般的に称されている。
【0003】 インラインカップリングにおいて、パイプはスリーブ内に挿入され、パイプ相
互または停止部材に当接させられ、そこで加熱エレメントが通電される。この加
熱エレメントの発熱により、スリーブの隣接領域が溶融点まで軟化し、それによ
ってスリーブおよびパイプの重合材料が相互に融着する。
互または停止部材に当接させられ、そこで加熱エレメントが通電される。この加
熱エレメントの発熱により、スリーブの隣接領域が溶融点まで軟化し、それによ
ってスリーブおよびパイプの重合材料が相互に融着する。
【0004】 融着プロセスの完了に先立ってエレメントを密着状態で保持するために慣用手
段が適用されることを除き、サドルおよびパッチに対しても本質的に同じ方法が
適用される。
段が適用されることを除き、サドルおよびパッチに対しても本質的に同じ方法が
適用される。
【0005】 電気融着は、広く様々な用途にうまく適用されているが、電源と電気抵抗加熱
エレメントとを接続する必要性のため、既設の配管をその位置で交換するために
用いられる樹脂パイプを接続することに関してこのような継手を使用できること
が示されていない。
エレメントとを接続する必要性のため、既設の配管をその位置で交換するために
用いられる樹脂パイプを接続することに関してこのような継手を使用できること
が示されていない。
【0006】 米国特許第2739829号は、抵抗加熱に対して誘導加熱を使用するやや異
なった方法を取っている。金属材料のストリップがスリーブと接続されるパイプ
との間に2本のパイプの当接領域から離れた2箇所で接続されるように配置され
る。AC電源に接続されるコイルは、重合材料からなるスリーブと重合材料から
なるパイプとの融着を起こさせるように、金属ストリップを加熱するために用い
られる。熱融着継手における誘導加熱の使用を開示する他の特許は、例えばWO
80/02124,EP−A 0572546,EP−A−0513391およ
びUS 4256945を含む。これら上述した特許のそれぞれおよび何れの開
示全体は、あらゆる目的のために参照することによりこの明細書中に組み入れら
れる。
なった方法を取っている。金属材料のストリップがスリーブと接続されるパイプ
との間に2本のパイプの当接領域から離れた2箇所で接続されるように配置され
る。AC電源に接続されるコイルは、重合材料からなるスリーブと重合材料から
なるパイプとの融着を起こさせるように、金属ストリップを加熱するために用い
られる。熱融着継手における誘導加熱の使用を開示する他の特許は、例えばWO
80/02124,EP−A 0572546,EP−A−0513391およ
びUS 4256945を含む。これら上述した特許のそれぞれおよび何れの開
示全体は、あらゆる目的のために参照することによりこの明細書中に組み入れら
れる。
【0007】 熱融着継手は、従来、金属製の加熱エレメントが嵌合した状態となるよう、継
手の樹脂製の本体全体を射出成形することで製造されていた。これは、加熱エレ
メントを継手内に精度高く配置し、いわゆる「低温領域」または継手端部および
パイプの当接領域で非加熱領域が生じないようにする上で、またインラインカッ
プリングの場合には、溶融した重合材料が溶融領域から逃げてしまうのを避ける
上で望ましいからである。
手の樹脂製の本体全体を射出成形することで製造されていた。これは、加熱エレ
メントを継手内に精度高く配置し、いわゆる「低温領域」または継手端部および
パイプの当接領域で非加熱領域が生じないようにする上で、またインラインカッ
プリングの場合には、溶融した重合材料が溶融領域から逃げてしまうのを避ける
上で望ましいからである。
【0008】 熱融着継手の製造に関しては、例えば筒状重合体スリーブを押し出し、スリー
ブを加熱し、電気抵抗体の加熱エレメントをスリーブ内に挿入してスリーブを拡
径しているマンドレル上に位置づけ、マンドレルを取り外すことで加熱エレメン
トの周囲にスリーブが接触することを許容するものなど、よりコスト効果のある
方法を見出すべく、様々な努力がなされている。このタイプの様々な方法として
は、スイス国特許第544906号,DE−A−2302458,GB−A−2
036518およびUS 4362684に開示されており、これらの開示の全
体は、あらゆる目的のために参照することでこの明細書中に組み入れられる。U
S 4362684においては、筒状スリーブ本体の拡張および加熱コイル上で
の摺動を同時に行うことで筒状本体に半径方向の収縮歪みを生じさせ、それによ
って溶接圧力を生成してパイプの接着を容易にすることが述べられている。しか
し実際には、それらのような効果はいずれも極めて小さいことがわかっている。
スリーブ内の半径方向歪みは極めて短時間で消え、融着プロセスは比較的限局的
な加熱を行うのみで、スリーブの主本体は冷たいまま残され、溶接圧力を生成可
能に収縮できないことがUS 4362684で示唆されているからである。筒
状スリーブ本体に挿入される電気手抵抗加熱エレメントをこのような方法で接続
するにはさらに困難が伴う。
ブを加熱し、電気抵抗体の加熱エレメントをスリーブ内に挿入してスリーブを拡
径しているマンドレル上に位置づけ、マンドレルを取り外すことで加熱エレメン
トの周囲にスリーブが接触することを許容するものなど、よりコスト効果のある
方法を見出すべく、様々な努力がなされている。このタイプの様々な方法として
は、スイス国特許第544906号,DE−A−2302458,GB−A−2
036518およびUS 4362684に開示されており、これらの開示の全
体は、あらゆる目的のために参照することでこの明細書中に組み入れられる。U
S 4362684においては、筒状スリーブ本体の拡張および加熱コイル上で
の摺動を同時に行うことで筒状本体に半径方向の収縮歪みを生じさせ、それによ
って溶接圧力を生成してパイプの接着を容易にすることが述べられている。しか
し実際には、それらのような効果はいずれも極めて小さいことがわかっている。
スリーブ内の半径方向歪みは極めて短時間で消え、融着プロセスは比較的限局的
な加熱を行うのみで、スリーブの主本体は冷たいまま残され、溶接圧力を生成可
能に収縮できないことがUS 4362684で示唆されているからである。筒
状スリーブ本体に挿入される電気手抵抗加熱エレメントをこのような方法で接続
するにはさらに困難が伴う。
【0009】 どのような理由であれ、本出願人の知る限り、上記したいずれの方法も市場に
おいて実用化されていない。熱融着継手を製造するのに好ましく用いられる方法
は、射出成形にとどまっている。
おいて実用化されていない。熱融着継手を製造するのに好ましく用いられる方法
は、射出成形にとどまっている。
【0010】 さらに改善したものとしては、温度および圧力抵抗性を改善した樹脂パイプに
対し、例えばUS 4927184で提案されたもののように、少なくとも架橋
されたポリオレフィン材料の層を具えたパイプ壁を用いるものがある。かかるパ
イプを含むパイプラインはより高い継手強度をも必要とし、US 492718
4では架橋されたポリオレフィンの外層を具えることも示唆している。継手の架
橋された外層を加熱すれば、収縮によってパイプに圧力を作用させ得ることが示
唆されているが、これはほとんど期待できない。架橋された外層は拡張せず、熱
融着プロセスにおいて相対的に冷たいまま残されるであろうからである。継手を
押し出し成形し得ることも示唆されているが、この製造方法が実際どのようにな
されるかについては何も示されていない。US 4927184の開示の全体は
、あらゆる目的のために参照することでこの明細書中に組み入れられる。
対し、例えばUS 4927184で提案されたもののように、少なくとも架橋
されたポリオレフィン材料の層を具えたパイプ壁を用いるものがある。かかるパ
イプを含むパイプラインはより高い継手強度をも必要とし、US 492718
4では架橋されたポリオレフィンの外層を具えることも示唆している。継手の架
橋された外層を加熱すれば、収縮によってパイプに圧力を作用させ得ることが示
唆されているが、これはほとんど期待できない。架橋された外層は拡張せず、熱
融着プロセスにおいて相対的に冷たいまま残されるであろうからである。継手を
押し出し成形し得ることも示唆されているが、この製造方法が実際どのようにな
されるかについては何も示されていない。US 4927184の開示の全体は
、あらゆる目的のために参照することでこの明細書中に組み入れられる。
【0011】 上記提案のすべては分離した継手の形成を要すると認められ、いずれも既設の
配管を交換するために用いられる樹脂パイプを接続するのに好適なものではない
。この交換パイプは架橋されたものであってもよく、また熱膨張性を持つもので
もよいので、既設の配管内に挿入した後に加熱し、膨張させて既設の配管の内壁
に接触させるようにすることができる。既設の配管を交換するために用いられる
樹脂パイプの接続方法としては、WO91/07272およびGB226476
5に述べられたものがある。これらの明細書では、何れも樹脂パイプの電気融着
による接続方法を示唆しているが、記載されている方法はいずれも実際上有用で
効果的なものであるとは認められない。今日まで、交換パイプをその場で接続す
るのに適した方法は開発されていない。
配管を交換するために用いられる樹脂パイプを接続するのに好適なものではない
。この交換パイプは架橋されたものであってもよく、また熱膨張性を持つもので
もよいので、既設の配管内に挿入した後に加熱し、膨張させて既設の配管の内壁
に接触させるようにすることができる。既設の配管を交換するために用いられる
樹脂パイプの接続方法としては、WO91/07272およびGB226476
5に述べられたものがある。これらの明細書では、何れも樹脂パイプの電気融着
による接続方法を示唆しているが、記載されている方法はいずれも実際上有用で
効果的なものであるとは認められない。今日まで、交換パイプをその場で接続す
るのに適した方法は開発されていない。
【0012】 本発明の第1の形態によると、第1の樹脂材料から形成される第1の樹脂パイ
プを接続する方法を提供され、これは、 第1の樹脂パイプの少なくとも第1の端部が熱膨張可能に加工され、 強磁性加熱エレメントがこの熱膨張可能な第1のパイプの端部の周りに配置さ
れ、 強磁性加熱エレメントと接触状態にパイプの端部を膨張するために熱膨張可能
な第1のパイプの端部が加熱され、 第1のパイプの端部と強磁性加熱エレメントとが第2の樹脂材料から形成され
る第2のパイプの端部,スリーブまたは継手と連結関係にもたらされ、誘導加熱
によって強磁性加熱エレメントにエネルギーを与えることによりそれに融着され
、 強磁性加熱エレメントは第2のパイプの端部,スリーブ,または継手からなる
第2の樹脂材料の結晶融点または軟化点と等しいか、またはそれよりも高いキュ
リー温度を有する。
プを接続する方法を提供され、これは、 第1の樹脂パイプの少なくとも第1の端部が熱膨張可能に加工され、 強磁性加熱エレメントがこの熱膨張可能な第1のパイプの端部の周りに配置さ
れ、 強磁性加熱エレメントと接触状態にパイプの端部を膨張するために熱膨張可能
な第1のパイプの端部が加熱され、 第1のパイプの端部と強磁性加熱エレメントとが第2の樹脂材料から形成され
る第2のパイプの端部,スリーブまたは継手と連結関係にもたらされ、誘導加熱
によって強磁性加熱エレメントにエネルギーを与えることによりそれに融着され
、 強磁性加熱エレメントは第2のパイプの端部,スリーブ,または継手からなる
第2の樹脂材料の結晶融点または軟化点と等しいか、またはそれよりも高いキュ
リー温度を有する。
【0013】 第2の形態において、本発明は、本発明の第1の形態の方法を使用して製造さ
れる樹脂パイプ用の溶融継手を提供する。
れる樹脂パイプ用の溶融継手を提供する。
【0014】 本発明の方法は、既設の配管を交換するために用いられる樹脂パイプの接続に
特に適用可能であり、以下、それに関してより詳細に記述されよう。しかしなが
ら、この発明はそれに限定されず、種々の、特に継手自体が容易に接近可能では
ない局面において樹脂パイプの広範囲な接続に広く適用可能であることが認識さ
れよう。
特に適用可能であり、以下、それに関してより詳細に記述されよう。しかしなが
ら、この発明はそれに限定されず、種々の、特に継手自体が容易に接近可能では
ない局面において樹脂パイプの広範囲な接続に広く適用可能であることが認識さ
れよう。
【0015】 第1の樹脂パイプの本体は、全体あるいは部分的に架橋された樹脂材料から形
成されるが、好ましくは少なくとも内層がこのように形成されよう。例えば、こ
のパイプは、1層以上の架橋内層を取り囲む1層以上の架橋外層を持った2層ま
たは多層構造からなることができる。例えば、このようなパイプは、種々の保護
層と結合層とを具えることができる。保護層の例は、ナイロンおよびPBTの如
きベンゼン保護層,EVOHの如き酸素保護層およびPVCCの如き水保護層を
含む。
成されるが、好ましくは少なくとも内層がこのように形成されよう。例えば、こ
のパイプは、1層以上の架橋内層を取り囲む1層以上の架橋外層を持った2層ま
たは多層構造からなることができる。例えば、このようなパイプは、種々の保護
層と結合層とを具えることができる。保護層の例は、ナイロンおよびPBTの如
きベンゼン保護層,EVOHの如き酸素保護層およびPVCCの如き水保護層を
含む。
【0016】 また、このパイプは、その外面にコルゲーションまたはリブを成形されること
も可能である。コルゲーション付き外面を持ったパイプまたはその部分は、その
長手に沿って形成されるように曲げるようにすることができる。他方、リブ付き
外面を持ったパイプは、改良したリング剛性をもたらすことができる。本発明の
利点は、このパイプ継手が、複雑にする必要があって従来技術の方法のコストを
増大している埋め込み成形の端子を製造する必要がないことである。また、この
ような突出端子は、接続されたパイプが交換される既設の配管で使用されなけれ
ばならない場合や、パイプが地面を引かれる掘削しない用途において重大な不都
合の原因であり、突出する端子が少なからぬ引っ張り抵抗を加える。
も可能である。コルゲーション付き外面を持ったパイプまたはその部分は、その
長手に沿って形成されるように曲げるようにすることができる。他方、リブ付き
外面を持ったパイプは、改良したリング剛性をもたらすことができる。本発明の
利点は、このパイプ継手が、複雑にする必要があって従来技術の方法のコストを
増大している埋め込み成形の端子を製造する必要がないことである。また、この
ような突出端子は、接続されたパイプが交換される既設の配管で使用されなけれ
ばならない場合や、パイプが地面を引かれる掘削しない用途において重大な不都
合の原因であり、突出する端子が少なからぬ引っ張り抵抗を加える。
【0017】 第1の樹脂材料は、ポリオレフィンまたはオレフィン共重合体であることが好
ましい。適当な重合材料は、例えばエチレン,プロピレン,ブチレン,ペンテン
,スチレン,ブタジエン,ビニルアルコール,エステルおよびアミド,ハロゲン
化ビニルおよび同様なモノマーの重合体,共重合体および重合体の混合物を含む
。ポリエチレンおよびエチレン共重合体は、本発明において使用するための好ま
しい第1の樹脂材料である。
ましい。適当な重合材料は、例えばエチレン,プロピレン,ブチレン,ペンテン
,スチレン,ブタジエン,ビニルアルコール,エステルおよびアミド,ハロゲン
化ビニルおよび同様なモノマーの重合体,共重合体および重合体の混合物を含む
。ポリエチレンおよびエチレン共重合体は、本発明において使用するための好ま
しい第1の樹脂材料である。
【0018】 例えば、第1の樹脂材料は化学的架橋剤、例えば過酸化物,シランおよび同様
な材料の使用により、あるいは照射、例えばシアヌル酸トリアリルの如き適当な
架橋促進剤を使用して電子ビーム照射あるいはUV光照射の使用により架橋され
ることができる。押し出し成形中の化学的架橋は、例えば国際出願PCT/EP
96/02801に記載されるように好ましい方法であり、その開示の全体がこ
れを参照することによってこの明細書中に組み入れられる。
な材料の使用により、あるいは照射、例えばシアヌル酸トリアリルの如き適当な
架橋促進剤を使用して電子ビーム照射あるいはUV光照射の使用により架橋され
ることができる。押し出し成形中の化学的架橋は、例えば国際出願PCT/EP
96/02801に記載されるように好ましい方法であり、その開示の全体がこ
れを参照することによってこの明細書中に組み入れられる。
【0019】 第1の樹脂材料は、好ましくは少なくとも30%程度、好ましくは30%から
95%程度まで架橋される。この明細書における架橋の度合いは、ゲル含有量と
して表され、ANSI/ASTM D2765−68の方法を用いて測定される
。もちろん、架橋した第1樹脂はパイプのリング剛性およびその熱回復可能性を
向上させることができる。
95%程度まで架橋される。この明細書における架橋の度合いは、ゲル含有量と
して表され、ANSI/ASTM D2765−68の方法を用いて測定される
。もちろん、架橋した第1樹脂はパイプのリング剛性およびその熱回復可能性を
向上させることができる。
【0020】 第1の樹脂パイプの端部および強磁性加熱エレメントは、パイプまたはその少
なくとも第1の端部が小径から大径まで膨張でき、これにより回復の方向に位置
される強磁性加熱エレメントを係合するよう、パイプにある程度の寸法的な回復
可能性を与えることによって組み立てられる。一般的に、第1の樹脂パイプの端
部は変形された形状から回復されるが、これは決して本質的ではなく、パイプの
端部は、例えば押出し成形中に生じた応力によって容易に回復され得る。熱回復
可能性に関し、本体が結晶融点または軟化点より高い温度で変形され、その変形
形状で冷却される。その後、ボディは再度結晶融点または軟化点より高い温度に
加熱されるまでその変形形状を維持し、それから本体は元の形状への回復を図る
。
なくとも第1の端部が小径から大径まで膨張でき、これにより回復の方向に位置
される強磁性加熱エレメントを係合するよう、パイプにある程度の寸法的な回復
可能性を与えることによって組み立てられる。一般的に、第1の樹脂パイプの端
部は変形された形状から回復されるが、これは決して本質的ではなく、パイプの
端部は、例えば押出し成形中に生じた応力によって容易に回復され得る。熱回復
可能性に関し、本体が結晶融点または軟化点より高い温度で変形され、その変形
形状で冷却される。その後、ボディは再度結晶融点または軟化点より高い温度に
加熱されるまでその変形形状を維持し、それから本体は元の形状への回復を図る
。
【0021】 第1の樹脂パイプは、強磁性加熱エレメントへのパイプ端部の挿入を可能にす
るよう変形されることが必要であるとは限らない。例えば、インライン継手の生
産の際には、パイプの端部のみを変形することが必要である。しかしながら、好
ましくは、第1の樹脂パイプの全体は、現存のパイプを交換するためにパイプが
現場で膨張し得るよう、熱膨張可能にするのが望ましい。架橋された樹脂パイプ
は、迅速に結晶融点または軟化点より高温に加熱でき、パイプの溶融の危険性な
く回復を生じさせるので、望ましい。
るよう変形されることが必要であるとは限らない。例えば、インライン継手の生
産の際には、パイプの端部のみを変形することが必要である。しかしながら、好
ましくは、第1の樹脂パイプの全体は、現存のパイプを交換するためにパイプが
現場で膨張し得るよう、熱膨張可能にするのが望ましい。架橋された樹脂パイプ
は、迅速に結晶融点または軟化点より高温に加熱でき、パイプの溶融の危険性な
く回復を生じさせるので、望ましい。
【0022】 第1の樹脂パイプを熱膨張可能にするための便利な方法は、軸方向の変形、例
えば軸方向の伸張をパイプに与えることによる。パイプが架橋された樹脂材料を
含む場合は、軸方向の伸張力は第1の樹脂材料の結晶融点または軟化点より上で
与えられ得る。別の例では、半径方向の変形は、パイプの変形してない直径より
も小さい径をもつサイジングダイに加熱された第1の樹脂パイプを通過させるこ
とによって生成される。第1の樹脂パイプの全体が熱膨張可能である場合、伸張
または変形はインライン方法によるパイプの押し出し成形中にもたらされる。第
1の樹脂パイプの全体が熱膨張可能である場合でも、さらにある程度の伸張また
は変形を第1のパイプの端部にのみ与えることが望ましい。
えば軸方向の伸張をパイプに与えることによる。パイプが架橋された樹脂材料を
含む場合は、軸方向の伸張力は第1の樹脂材料の結晶融点または軟化点より上で
与えられ得る。別の例では、半径方向の変形は、パイプの変形してない直径より
も小さい径をもつサイジングダイに加熱された第1の樹脂パイプを通過させるこ
とによって生成される。第1の樹脂パイプの全体が熱膨張可能である場合、伸張
または変形はインライン方法によるパイプの押し出し成形中にもたらされる。第
1の樹脂パイプの全体が熱膨張可能である場合でも、さらにある程度の伸張また
は変形を第1のパイプの端部にのみ与えることが望ましい。
【0023】 1つ以上の強磁性加熱エレメントが本発明の方法で使用され得る。強磁性加熱
エレメントは、樹脂材料のインサートに強磁性加熱エレメントを組み込むか部分
的に組み込むことによって形成されるインサートの形態であることが好ましい。
適切な強磁性加熱エレメントは、これまでに述べられた本発明の明細書内に開示
されているが、この加熱エレメントとしては銅またはUS 4256945に開
示されているような強磁性体材料で覆われた導電性材料のようなものからなるワ
イヤを具えていることが好ましい。例えば、このワイヤは、クロスメンバと共に
螺旋状,またクロスメンバと共に広く離間された複数のリング,大きな矩形を形
成する広く離間されたワイヤの網目に形成されている。好ましい形態では、ワイ
ヤを取り囲む強磁性体の材料による消磁(エッジ)効果が存在しない。さらに、
銅ワイヤ上の強磁性体材料の配列は、US 4256945に述べられているよ
うに機能し、温度調整が優れており、ワイヤに沿って漸増的に発生し、よってそ
の温度が制御され、全体にわたってほぼ一定である。好ましい強磁性体の加熱エ
レメントが、WO92/15182に開示されかつクレームされている。WO9
2/15182の開示のすべては、あらゆる目的のために参照することでこの明
細書中に組み入れられる。
エレメントは、樹脂材料のインサートに強磁性加熱エレメントを組み込むか部分
的に組み込むことによって形成されるインサートの形態であることが好ましい。
適切な強磁性加熱エレメントは、これまでに述べられた本発明の明細書内に開示
されているが、この加熱エレメントとしては銅またはUS 4256945に開
示されているような強磁性体材料で覆われた導電性材料のようなものからなるワ
イヤを具えていることが好ましい。例えば、このワイヤは、クロスメンバと共に
螺旋状,またクロスメンバと共に広く離間された複数のリング,大きな矩形を形
成する広く離間されたワイヤの網目に形成されている。好ましい形態では、ワイ
ヤを取り囲む強磁性体の材料による消磁(エッジ)効果が存在しない。さらに、
銅ワイヤ上の強磁性体材料の配列は、US 4256945に述べられているよ
うに機能し、温度調整が優れており、ワイヤに沿って漸増的に発生し、よってそ
の温度が制御され、全体にわたってほぼ一定である。好ましい強磁性体の加熱エ
レメントが、WO92/15182に開示されかつクレームされている。WO9
2/15182の開示のすべては、あらゆる目的のために参照することでこの明
細書中に組み入れられる。
【0024】 強磁性加熱エレメントは、概ね筒状構造であることが好ましい。例えば、強磁
性加熱エレメントは、ワイヤケージ,コルゲートまたはパンチングメタルからな
るケージの形態であり得る。他の可能性として、強磁性加熱エレメントは、例え
ばUS 5189271に示されたような重合材料内に分散された強磁性粒子を
含み得る。
性加熱エレメントは、ワイヤケージ,コルゲートまたはパンチングメタルからな
るケージの形態であり得る。他の可能性として、強磁性加熱エレメントは、例え
ばUS 5189271に示されたような重合材料内に分散された強磁性粒子を
含み得る。
【0025】 インサートは、強磁性加熱エレメントが埋め込まれるか、あるいは部分的にそ
こに埋め込まれるように、強磁性加熱エレメントの周囲にインサート樹脂材料を
埋め込むことによって成形されることが望ましい。成型や押し出し成形のような
他の成形方法を適当に使用することが可能である。本発明の利点は、インサート
樹脂材料が結合される第1の樹脂パイプの表層の第1の樹脂材料,パイプの第2
の樹脂材料,スリーブまたは継手と互換性があるように選択可能となっているこ
とである。これは、単一のスリーブまたは継手および樹脂材料インサートの適切
な選択を用い、異なる材料の2つまたはそれ以上のパイプを結合することもまた
可能となる。例えば、スリーブまたは継手は、適切な樹脂材料インサートを使用
し、PVC(ポリ塩化ビニル)と架橋されたポリエチレンとを結合するために使
用することができる。強磁性加熱エレメントは、それが第2のパイプ,スリーブ
または継手に挿入された場合、それが損傷から保護されるように、インサート樹
脂材料に全体的に埋め込まれることが望ましい。強磁性加熱部材が、インサート
樹脂部材の結晶融点あるいは軟化点を大きく超えたキュリー点を有すべきである
ということが理解されよう。
こに埋め込まれるように、強磁性加熱エレメントの周囲にインサート樹脂材料を
埋め込むことによって成形されることが望ましい。成型や押し出し成形のような
他の成形方法を適当に使用することが可能である。本発明の利点は、インサート
樹脂材料が結合される第1の樹脂パイプの表層の第1の樹脂材料,パイプの第2
の樹脂材料,スリーブまたは継手と互換性があるように選択可能となっているこ
とである。これは、単一のスリーブまたは継手および樹脂材料インサートの適切
な選択を用い、異なる材料の2つまたはそれ以上のパイプを結合することもまた
可能となる。例えば、スリーブまたは継手は、適切な樹脂材料インサートを使用
し、PVC(ポリ塩化ビニル)と架橋されたポリエチレンとを結合するために使
用することができる。強磁性加熱エレメントは、それが第2のパイプ,スリーブ
または継手に挿入された場合、それが損傷から保護されるように、インサート樹
脂材料に全体的に埋め込まれることが望ましい。強磁性加熱部材が、インサート
樹脂部材の結晶融点あるいは軟化点を大きく超えたキュリー点を有すべきである
ということが理解されよう。
【0026】 強磁性加熱エレメントを囲むインサート樹脂材料の成形は、温度制御される溶
融ステップの準備において、加熱エレメントに隣接する融着可能な材料の供給源
をもたらす。このインサート樹脂材料はさらに成形され、そのインサート物が第
2パイプの本体,スリーブ,または継手内に、寸法的に正確にぴたりと合い、か
つ成形された樹脂材料は、強磁性加熱エレメントの軸方向に延ばされ、予め成形
された元の「低温領域」を形成して溶融領域からの溶融物の流れを含む。
融ステップの準備において、加熱エレメントに隣接する融着可能な材料の供給源
をもたらす。このインサート樹脂材料はさらに成形され、そのインサート物が第
2パイプの本体,スリーブ,または継手内に、寸法的に正確にぴたりと合い、か
つ成形された樹脂材料は、強磁性加熱エレメントの軸方向に延ばされ、予め成形
された元の「低温領域」を形成して溶融領域からの溶融物の流れを含む。
【0027】 さらなる実施形態において、インサート樹脂材料は、他の機能を果たすために
成形された両端部をもつこともできる。「低温領域」を具えることに加え、ある
いは代わりに、例えば成形されたインサート樹脂間の両端部は、弾性ガスケット
やOリングなどのシール手段を収容する内側溝が設けられる。このようなガスケ
ットやOリングは、第1パイプの端部と強磁性加熱エレメントが第2パイプ,ス
リーブまたは継手内に挿入される場合、細かい埃や他の汚染物が融着領域に侵入
することを防ぐ利点をも持つ。好ましくは、あらゆる弾性抵抗に抗する手作業に
よってインサートを第2パイプの端部,スリーブまたは継手の中への挿入能力を
持ち、密着可能に小さな隙間をもって接続されるべく、インサートの外径は、接
続される第2パイプの端部,スリーブまたは継手の内径とほぼ等しい。その結合
される構成体の両端部は、例えば非掘削用途においては、もちろん縮小された直
径を持つことができる。
成形された両端部をもつこともできる。「低温領域」を具えることに加え、ある
いは代わりに、例えば成形されたインサート樹脂間の両端部は、弾性ガスケット
やOリングなどのシール手段を収容する内側溝が設けられる。このようなガスケ
ットやOリングは、第1パイプの端部と強磁性加熱エレメントが第2パイプ,ス
リーブまたは継手内に挿入される場合、細かい埃や他の汚染物が融着領域に侵入
することを防ぐ利点をも持つ。好ましくは、あらゆる弾性抵抗に抗する手作業に
よってインサートを第2パイプの端部,スリーブまたは継手の中への挿入能力を
持ち、密着可能に小さな隙間をもって接続されるべく、インサートの外径は、接
続される第2パイプの端部,スリーブまたは継手の内径とほぼ等しい。その結合
される構成体の両端部は、例えば非掘削用途においては、もちろん縮小された直
径を持つことができる。
【0028】 好ましくは、強磁性加熱エレメントは、樹脂材の結晶融点または軟化点よりも
高い少なくとも10℃、より好ましくは20℃から80℃のキュリー温度を有す
る。
高い少なくとも10℃、より好ましくは20℃から80℃のキュリー温度を有す
る。
【0029】 インサート樹脂材料は、第1樹脂材料に関連して以前にリストされた樹脂材料
のいずれかによって構成でき、また第1樹脂材と同一または異なるものによって
もよい。もし希望するのであれば、インサート樹脂材料は、少なくとも溶融状態
において接着性を有し、例えばホットメルト接着剤を含む樹脂材、例えばポリア
ミドおよびエチレン酢酸ビニル共重合体を用いることもできる。インサート樹脂
材料は、好ましくは非架橋であるが、少なくとも小さな範囲の架橋、好ましくは
35%よりも小さく、より好ましくは5%よりも小さいことにより、それは溶融
機能を依然として有する。このインサート樹脂材料は、好ましくは架橋ポリエチ
レンである。
のいずれかによって構成でき、また第1樹脂材と同一または異なるものによって
もよい。もし希望するのであれば、インサート樹脂材料は、少なくとも溶融状態
において接着性を有し、例えばホットメルト接着剤を含む樹脂材、例えばポリア
ミドおよびエチレン酢酸ビニル共重合体を用いることもできる。インサート樹脂
材料は、好ましくは非架橋であるが、少なくとも小さな範囲の架橋、好ましくは
35%よりも小さく、より好ましくは5%よりも小さいことにより、それは溶融
機能を依然として有する。このインサート樹脂材料は、好ましくは架橋ポリエチ
レンである。
【0030】 第2樹脂材料も、第1樹脂材に関連して以前にリストされた樹脂材料の何れか
によって構成でき、また第1樹脂材料と同一または異なるものによってもよい。
第2樹脂材料は、好ましくは非架橋であり、しかし、少なくとも小さな範囲の架
橋、好ましくは35%よりも小さく、より好ましくは5%よりも小さいことによ
り、それは溶融機能を依然として有する。この第2樹脂材料は、好ましくは架橋
ポリエチレンである。
によって構成でき、また第1樹脂材料と同一または異なるものによってもよい。
第2樹脂材料は、好ましくは非架橋であり、しかし、少なくとも小さな範囲の架
橋、好ましくは35%よりも小さく、より好ましくは5%よりも小さいことによ
り、それは溶融機能を依然として有する。この第2樹脂材料は、好ましくは架橋
ポリエチレンである。
【0031】 このインサートは、第1のパイプの外面と第2のパイプ,スリーブまたは継手
の内面とに対して溶融結合を生じさせることが一般に好ましいけれども、これは
すべての状況において必要でなくてよい。従って、例えばインサートが、第1パ
イプが溶融領域に重要な回復力を及ぼす継手の主要部の内面に対する全溶融結合
を作成することは必要ではない。この場合、回復力は、必要な接続密着力を供給
するのに十分である。
の内面とに対して溶融結合を生じさせることが一般に好ましいけれども、これは
すべての状況において必要でなくてよい。従って、例えばインサートが、第1パ
イプが溶融領域に重要な回復力を及ぼす継手の主要部の内面に対する全溶融結合
を作成することは必要ではない。この場合、回復力は、必要な接続密着力を供給
するのに十分である。
【0032】 さて、本発明の好ましい実施例が単なる例示によって添付された図面を参照し
つつ記述されよう。
つつ記述されよう。
【0033】 まず図1を参照すると、架橋されたポリエチレンから作られ、ポリエチレンス
リーブ3内に配置される端部2を持った樹脂パイプ1が示されている。このパイ
プ端部2は、結晶融点より上の温度でパイプを引き抜くことにより、パイプ端部
を変形された状態で冷却するようできることにより、直径が縮径されている。パ
イプ1全体が熱膨張可能または不可能にできるが、その結晶融点以上の温度に加
熱される時に、少なくともパイプ端部2が膨張するであろうことが認められよう
。スリーブ3内にあって、かつパイプ端部2を取り囲むインサート4があり、融
着可能なポリエチレン材料6に埋設された強磁性体加熱ワイヤのコイルからなる
ケージ5を有している。インサート4は、スリーブ3内に締まり嵌めされている
。樹脂パイプ1内には、このパイプの軸心に沿って長手方向に移動できるヒータ
7が配設されている。また、スリーブ3によってパイプ1に接続されるようにな
った第2のパイプ8が示されている。
リーブ3内に配置される端部2を持った樹脂パイプ1が示されている。このパイ
プ端部2は、結晶融点より上の温度でパイプを引き抜くことにより、パイプ端部
を変形された状態で冷却するようできることにより、直径が縮径されている。パ
イプ1全体が熱膨張可能または不可能にできるが、その結晶融点以上の温度に加
熱される時に、少なくともパイプ端部2が膨張するであろうことが認められよう
。スリーブ3内にあって、かつパイプ端部2を取り囲むインサート4があり、融
着可能なポリエチレン材料6に埋設された強磁性体加熱ワイヤのコイルからなる
ケージ5を有している。インサート4は、スリーブ3内に締まり嵌めされている
。樹脂パイプ1内には、このパイプの軸心に沿って長手方向に移動できるヒータ
7が配設されている。また、スリーブ3によってパイプ1に接続されるようにな
った第2のパイプ8が示されている。
【0034】 パイプ端部2が膨張された後の構成が図2に示されている。図に示されるよう
に、ヒータ7は、パイプ端部2に到達するまで、樹脂パイプ1に沿って長手方向
に動かされる。パイプ端部2が加熱される場合、パイプ端部はインサート4に接
触するまで直径が拡径する。この段階において、パイプ端部2だけでなく、イン
サート4とスリーブ3とは当接状態にあり、これらの部材間はまだ融着していな
い。
に、ヒータ7は、パイプ端部2に到達するまで、樹脂パイプ1に沿って長手方向
に動かされる。パイプ端部2が加熱される場合、パイプ端部はインサート4に接
触するまで直径が拡径する。この段階において、パイプ端部2だけでなく、イン
サート4とスリーブ3とは当接状態にあり、これらの部材間はまだ融着していな
い。
【0035】 本方法の次の段階において、ヒータ7が引っ込められ、強磁性体の加熱ワイヤ
5が外部の誘導ヒータ(図示しない)によってエネルギーを与えられる。強磁性
体の加熱ワイヤ5は、インサート樹脂材料6,ポリエチレン材料の樹脂パイプ1
およびスリーブ3の結晶溶融温度よりも高いキュリー温度を有している。溶融プ
ロセスの際に、樹脂材料6が溶融され、樹脂パイプ1とスリーブ3との間に温度
制御された接続を形成する。接続領域からの溶融された樹脂材料の押し出しは、
樹脂パイプ1に形成されたリップ9により実質的に阻止される。
5が外部の誘導ヒータ(図示しない)によってエネルギーを与えられる。強磁性
体の加熱ワイヤ5は、インサート樹脂材料6,ポリエチレン材料の樹脂パイプ1
およびスリーブ3の結晶溶融温度よりも高いキュリー温度を有している。溶融プ
ロセスの際に、樹脂材料6が溶融され、樹脂パイプ1とスリーブ3との間に温度
制御された接続を形成する。接続領域からの溶融された樹脂材料の押し出しは、
樹脂パイプ1に形成されたリップ9により実質的に阻止される。
【0036】 図3には、樹脂パイプ8の端部10を変形し、かつ別のインサート11を用い
ることにより、上述した手段が繰り返して行われる樹脂パイプ1および8間の接
続が示されている。
ることにより、上述した手段が繰り返して行われる樹脂パイプ1および8間の接
続が示されている。
【0037】 交換の目的のために内部既存配管が挿入された熱膨張可能な樹脂パイプを接続
するように本発明の方法が使用される場合、ヒータ7の作用が、既存の配管の内
壁に対してパイプ1を膨張できると同時に、パイプ端部2を拡径してインサート
4と当接できることが認められよう。温度制御された溶融接続を完成するため、
強磁性体の加熱ワイヤ5にエネルギーを与えるだけである。代わりに、パイプ端
部2の加熱を別の手段で行うことができる。
するように本発明の方法が使用される場合、ヒータ7の作用が、既存の配管の内
壁に対してパイプ1を膨張できると同時に、パイプ端部2を拡径してインサート
4と当接できることが認められよう。温度制御された溶融接続を完成するため、
強磁性体の加熱ワイヤ5にエネルギーを与えるだけである。代わりに、パイプ端
部2の加熱を別の手段で行うことができる。
【0038】 記述された実施例において、強磁性体の加熱ワイヤ5が樹脂材料6内に埋設さ
れて示されているが、これは絶対的なものではなく、樹脂パイプの端部2を膨張
して裸のワイヤケージ5と当接させるようにするだけであることが認められよう
。この場合、溶融接続を形成するよう融着可能な材料の受容部を構成するために
、ほとんど架橋されないポリエチレンからスリーブ3が形成されることが必要と
される。
れて示されているが、これは絶対的なものではなく、樹脂パイプの端部2を膨張
して裸のワイヤケージ5と当接させるようにするだけであることが認められよう
。この場合、溶融接続を形成するよう融着可能な材料の受容部を構成するために
、ほとんど架橋されないポリエチレンからスリーブ3が形成されることが必要と
される。
【0039】 本発明は、樹脂パイプの温度制御された誘導接続のための優れた改良された方
法を提供する。
法を提供する。
【0040】 読者の注意が、本出願に関連した明細書と同時に、あるいは以前に提出され、
かつ本明細書と一緒に公共の閲覧に開放された全ての書類および文書に向けられ
、かつ全てのこれらの書類および文書の内容が参考としてここに参照される。
かつ本明細書と一緒に公共の閲覧に開放された全ての書類および文書に向けられ
、かつ全てのこれらの書類および文書の内容が参考としてここに参照される。
【0041】 本明細書(いずれの添付の請求の範囲、要約および図面を含む)中に記述され
た全ての特長、および/または記述されるいずれの方法またはプロセスの全ての
ステップは、少なくともいくつかのこのような特長および/またはステップが相
互に相容れない組合せを除き、どのような組み合わせにも組合せることが可能で
ある。
た全ての特長、および/または記述されるいずれの方法またはプロセスの全ての
ステップは、少なくともいくつかのこのような特長および/またはステップが相
互に相容れない組合せを除き、どのような組み合わせにも組合せることが可能で
ある。
【0042】 本明細書中に記述された各々の特長(いずれの添付の請求の範囲,要約および
図面を含む)中に記述された各々の特長は、別の方法で明白に述べられないほか
は、同一,同等または同様な目的を達成する別の特長によって置き換えることが
できる。従って、他の方法で特に記述されない他は、記述した各々の特長は、一
般的に連続した同等または同様な特長の単なる一例である。
図面を含む)中に記述された各々の特長は、別の方法で明白に述べられないほか
は、同一,同等または同様な目的を達成する別の特長によって置き換えることが
できる。従って、他の方法で特に記述されない他は、記述した各々の特長は、一
般的に連続した同等または同様な特長の単なる一例である。
【0043】 本発明は、上述した実施例の詳細に制限されるものではない。本発明は、本明
細書(いずれの添付の請求の範囲,要約および図面を含む)中に記述された特長
の何れかの新規な1つか、何れかの新規な組合せ、または記述される何れか方法
またはプロセスのステップの何れかの新規な1つ,または何れかの新規な組合せ
に拡張する。
細書(いずれの添付の請求の範囲,要約および図面を含む)中に記述された特長
の何れかの新規な1つか、何れかの新規な組合せ、または記述される何れか方法
またはプロセスのステップの何れかの新規な1つ,または何れかの新規な組合せ
に拡張する。
【図1】 スリーブおよび強磁性エレメント内に配置された第1パイプの端部の側部断面
図を示す。
図を示す。
【図2】 図1の配列において第1パイプの端部がスリーブに拡径された側部断面図を示
す。
す。
【図3】 本発明による完成された熱溶融接続の側部断面図を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM ,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE, KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,L T,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX ,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE, SG,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,U A,UG,US,UZ,VN,YU,ZW Fターム(参考) 3H019 GA03 JA01 4F211 AA04 AD12 AG08 AH11 AH43 AR06 AR18 TA01 TC11 TD07 TD11 TH01 TH02 TH06 TH10 TJ22 TJ30 TN16
Claims (21)
- 【請求項1】 第1の樹脂材料で形成される第1の樹脂パイプを接合する方
法は、 前記第1の樹脂パイプが少なくとも第1の端部で熱拡張され、 強磁性加熱エレメントが前記熱拡張される第1のパイプの端部の回りに位置付
けられ、 前記熱拡張される第1のパイプの端部が、前記強磁性加熱エレメントに接触し
ている該パイプの端部を拡張するために加熱され、 前記第1のパイプの端部および前記強磁性加熱エレメントは、第2の樹脂材料
で形成される第2のパイプの端部,スリーブ,または継手との接続関係がもたら
され、誘導加熱により前記強磁性加熱エレメントにエネルギーを与えることによ
って融着され、 前記強磁性加熱エレメントは、前記第2のパイプの端部,前記スリーブまたは
継手における第2の樹脂材料の結晶融点または軟化点に等しいか、またはそれら
よりも高いキュリー温度を有している。 - 【請求項2】 前記第1の樹脂材料が重合体である請求項1に記載の方法。
- 【請求項3】 前記第1の樹脂材料がポリエチレンまたはエチレン共重合体
を含む請求項1または請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 前記第1の樹脂材料が30%から95%までの範囲で架橋さ
れる請求項1から請求項3の何れかに記載の方法。 - 【請求項5】 前記第1の樹脂パイプの第1の端部は、前記第1の樹脂材料
の結晶融点または軟化点以上の温度での変形と、その変形した形状のままでの冷
却とにより正反対に熱膨張される請求項1から請求項4の何れかに記載の方法。 - 【請求項6】 前記変形は、軸線方向の伸長力を前記第1のパイプの端部に
加えることにより達成される請求項5に記載の方法。 - 【請求項7】 前記第1のパイプの端部の変形は、加熱された前記第1の樹
脂パイプの端部を、変形していない前記パイプの直径よりも小さな直径を有する
サイジングダイに通すことによりもたらされる請求項1から請求項5の何れかに
記載の方法。 - 【請求項8】 前記第1の樹脂パイプ全体が加熱拡径される請求項1から請
求項7の何れかに記載の方法。 - 【請求項9】 前記強磁性加熱エレメントは、埋め込みまたはインサート樹
脂材料で強磁性加熱エレメントを部分的に埋めこむことにより形成されるインサ
ートの形態である請求項1から請求項8の何れかに記載の方法。 - 【請求項10】 前記強磁性加熱エレメントは、強磁性体で被覆された銅な
どの導電性材料のワイヤを含む請求項1から請求項9の何れかに記載の方法。 - 【請求項11】 前記強磁性加熱エレメントは、ワイヤケージまたはコルゲ
ートされたものまたはパンチングメタルのケージを含む請求項1から請求項10
の何れかに記載の方法。 - 【請求項12】 前記インサートは、前記強磁性加熱エレメントの回りにイ
ンサート樹脂材料をモールドすることにより形成される請求項1から請求項11
の何れかに記載の方法。 - 【請求項13】 前記インサート樹脂材料は、前記強磁性加熱エレメントの
軸線方向に延在され、その現場でプレモールドされる「低温領域」を前記溶融部
分からの溶融樹脂材料の流れを含むように形成する請求項12に記載の方法。 - 【請求項14】 前記強磁性加熱エレメントは、前記第1および前記第2の
樹脂材料、前記インサート樹脂材料における結晶の融点または軟化点よりも20
°から80°高いキュリー温度を有している請求項1から請求項13の何れかに
記載の方法。 - 【請求項15】 前記インサート樹脂材料が非架橋のポリエチレンを含む請
求項9から請求項14の何れかに記載の方法。 - 【請求項16】 前記第2の樹脂材料が非架橋のポリエチレンを含む請求項
1から請求項15の何れかに記載の方法。 - 【請求項17】 実質的に先に説明されるようなものおよび添付図面で説明
されるようなものであることを特徴とする請求項1から請求項16の何れかに記
載の方法。 - 【請求項18】 前記第1の樹脂パイプおよび前記第2の樹脂パイプ、スリ
ーブまたは継手は、現存するパイプを取り替えるための取替パイプにおける一部
または構成要素を含む請求項1から請求項17の何れかに記載の方法。 - 【請求項19】 前記融着工程は、前記一部または構成要素が現存するパイ
プにおけるその現場で位置づけられる場合に実行される請求項18記載の方法。 - 【請求項20】 実質的に先に説明されるものである請求項1から請求項1
9の何れかに記載の方法。 - 【請求項21】 請求項1から請求項20に記載の方法を使用して製造され
る樹脂パイプの融着継手。
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