JP2005315362A - 流体配管用チューブ - Google Patents

Abstract

【課題】 内部流体と外部環境に対する耐薬品性を有し柔軟性と耐磨耗性も有する流体配管用チューブを提供しようとするもの。
【解決手段】 接着性を有するフッ素樹脂を内層側とし、ナイロン１１とナイロン１２とがブレンドされたナイロン樹脂を外層側として共押出成形された。ナイロン１１には接着性があり柔軟性に優れるが耐磨耗性には劣る性質が見い出され、ナイロン１２には表面硬度が高く耐磨耗性に優れるが接着性には劣る性質が見い出されたが、この流体配管用チューブは前記のような構成としたので、内層側の接着性を有するフッ素樹脂により内部流体に対する耐薬品性を有すると共に、外層側のナイロン１１とナイロン１２とがブレンドされたナイロン樹脂によりフッ素樹脂との接着性を有し、また柔軟性と耐磨耗性に優れるものとなっている。
【選択図】 なし

Description

この発明は、内部流体と外部環境に対する耐薬品性を有し柔軟で耐磨耗性に優れた流体配管用チューブに関するものである。

従来より、産業ロボットの可動アームの中に複数本が束ねられて装着される配管がある。これらの配管のうち、内部に流体を供給し塗装その他の用途に利用される耐薬品性の流体配管用チューブがある。

前記流体配管用チューブの材質としてＰＴＦＥ（フッ素樹脂）は耐薬品性に優れ多少の柔軟性も有するが、可動アーム中で異種材料のチューブと摺動し合うと比較的短時間で磨耗してしまう。ＥＴＦＥ（フッ素樹脂）は耐薬品性と破壊強度（耐破裂性）に優れるが、柔軟性に劣る。流体配管用チューブは可動アーム中である程度小さく曲がることが必要であり、柔軟性が要求されるのである。

ところで、飲食用などの用途に使用するため共押出成形によりＰＶｄＦ樹脂からなる内層チューブの外周面にポリウレタン系樹脂を外層チューブとして熱溶着し、内層に耐薬品性を有する積層チューブが提案されているが（例えば、特許文献１参照）、外層の耐薬品性と耐磨耗性と柔軟性とを同時には達成できてはいないという問題があった。
特開平８―１４２１５１号公報

そこでこの発明は、内部流体と外部環境に対する耐薬品性を有し柔軟性と耐磨耗性も有する流体配管用チューブを提供しようとするものである。

前記課題を解決するためこの発明では次のような技術的手段を講じている。

(１)この発明の流体配管用チューブは、接着性を有するフッ素樹脂を内層側とし、ナイロン１１とナイロン１２とがブレンドされたナイロン樹脂を外層側として共押出成形されたことを特徴とする。

ナイロン１１には接着性があり柔軟性に優れるが耐磨耗性には劣る性質が見い出され、ナイロン１２には表面硬度が高く耐磨耗性に優れるが接着性には劣る性質が見い出されたが、この流体配管用チューブは前記のような構成としたので、内層側の接着性を有するフッ素樹脂により内部流体に対する耐薬品性を有すると共に、外層側のナイロン１１とナイロン１２とがブレンドされたナイロン樹脂によりフッ素樹脂との接着性を有し、また柔軟性と耐磨耗性に優れるものとなっている。

ここで、前記ナイロン樹脂（ナイロン１１、ナイロン１２）は、可塑剤を含有していてもよいし含有していなくてもよい。また、酸化防止剤、耐候剤等の安定剤や、衝撃改良剤、導電剤、そしてナイロン１１、１２以外のポリマー、脂肪族及び芳香族ナイロン、これらの共重合体ナイロン、アミド基を有するエラストマ等を、改質剤として含んでいてもよい。

前記接着性を有するフッ素樹脂として、ＥＴＦＥ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＰＦＡ樹脂などを用いることができる。また、前記接着性を有するフッ素樹脂は、カルボキシル基、カルボン酸無水物残基、エポキシ基、水酸基、イソシアネート基、エステル基、アミド基、アルデヒド基、アミノ基、加水分解性シリル基、シアノ基、炭素−炭素二重結合、スルホン酸基、エーテル基の官能基の１種又は２種以上が導入された重合体とすることができる。

（２）前記ナイロン樹脂はナイロン１１とナイロン１２とを約３：７〜７：３の割合でブレンドしたものであることとしてもよい。

ナイロン１１とナイロン１２とは例えば約１：１の割合でブレンドすることができるが、前記ブレンドの割合を約３：７〜７：３に設定するとフッ素樹脂とナイロン樹脂との接着性、及びナイロン樹脂の耐磨耗性を高度に両立させることができる。

(３) 前記接着性を有するフッ素樹脂の更に内層側に変性がされておらず接着性に劣るフッ素樹脂の層が配されて共押出成形されたこととしてもよい。

接着性を有するフッ素樹脂は変性がなされているものであるが、このように構成すると内部流体に接するのは変性がされていないフッ素樹脂の層であるのでより高い耐薬品性を付与することができる。また、変性がされていないフッ素樹脂の層は接着性に劣るものであるが、接着性を有するフッ素樹脂とは同樹脂同士であり相溶性があり相互間の接着性は十分なものである。

（４）前記フッ素樹脂をＥＴＦＥ樹脂としたこととしてもよい。このようにすると、ＥＴＦＥ樹脂はナイロン１１やナイロン１２と成形加工温度が近いため共押出成形がし易いという利点がある。

前記接着性を有するＥＴＦＥ樹脂は、カルボキシル基、カルボン酸無水物残基、エポキシ基、水酸基、イソシアネート基、エステル基、アミド基、アルデヒド基、アミノ基、加水分解性シリル基、シアノ基、炭素−炭素二重結合、スルホン酸基、エーテル基の官能基の１種又は２種以上が導入された重合体とすることができる。

(５) チューブの肉厚に対するＥＴＦＥ樹脂の層の肉厚の割合が約１〜８０％に設定されたこととしてもよい。このように設定すると、流体配管用チューブとして十分な耐薬品性と薬品の耐透過性とを有するものとなる。

(６) チューブの肉厚に対するＥＴＦＥ樹脂の層の肉厚の割合が約５〜３０％に設定されたこととしてもよい。このように設定すると流体配管用チューブとして十分な耐薬品性と薬品の耐透過性とを有するうえに、（ＥＴＦＥ樹脂は柔軟性に劣る傾向もみられる場合もあるが）肉厚に対する割合からチューブ全体としては柔軟になると共に、チューブ全体として十分な耐磨耗性を有するものとなる。

この発明は上述のような構成であり、次の効果を有する。

内層側の接着性を有するフッ素樹脂により内部流体に対する耐薬品性を有すると共に、外層側のナイロン１１とナイロン１２とがブレンドされたナイロン樹脂によりフッ素樹脂との接着性を有し、また柔軟性と耐磨耗性に優れるものとなっているので、内部流体と外部環境に対する耐薬品性を有し柔軟性と耐磨耗性も有する流体配管用チューブを提供することができる。

以下、この発明の実施の形態を説明する。
（実施形態１）
この実施形態の流体配管用チューブは、接着性を有するＥＴＦＥ樹脂（旭硝子社製、Ｆｌｕｏｎ ＬＭ−ＥＴＦＥ ＡＨ−２０００）を内層側とし、可塑剤入りのナイロン１１（ＡＴＯＦＩＮＡ社製、リルサンＢＥＳＮ Ｏ Ｐ４０ＴＬ）と可塑剤入りのナイロン１２（宇部興産社製、ウベスタ ３０３５ＪＵ）とが１：１の割合でブレンドされたナイロン樹脂を外層側として共押出成形されている。

すなわち、接着性を有するフッ素樹脂（変性ＥＴＦＥ）を内層とし、ナイロン１１とナイロン１２をブレンドしたナイロン樹脂を外層としている。前記接着性を有するＥＴＦＥ樹脂は、通常よりも接着性を改善するように変性がなされたものである。

共押出成形するチューブ径は、外径×内径がφ４．０×２．５ｍｍ、φ６．０×４．０ｍｍ、φ８．０×６．０ｍｍの３種類とした。また、チューブの全肉厚に対するＥＴＦＥ樹脂の層の肉厚の割合は、約５〜３０％（φ４．０×２．５ｍｍでは０．２ｍｍ厚、φ６．０×４．０ｍｍでは０．２ｍｍ厚、φ８．０×６．０ｍｍでは０．２ｍｍ厚）に設定した。

ＥＴＦＥ樹脂の層の肉厚の割合はチューブの全肉厚に対して約１〜８０％として実施することができるが、前記のように設定するとＥＴＦＥ樹脂は本来柔軟性に劣るものであるが、全肉厚に対する割合からチューブ全体としては柔軟になると共に、チューブ全体としての耐磨耗性に優れたものとなる。

次に、この実施形態の流体配管用チューブの使用状態を説明する。

ナイロン１１には接着性があり柔軟性に優れるが耐磨耗性には劣る性質が見い出され、ナイロン１２には表面硬度が高く耐磨耗性に優れるが接着性には劣る性質が見い出されたが、この流体配管用チューブは上記のような構成としたので、内層側の接着性を有するＥＴＦＥ樹脂により内部流体に対する耐薬品性を有すると共に、外層側のナイロン１１とナイロン１２とがブレンドされたナイロン樹脂によりＥＴＦＥ樹脂との接着性を有し、また柔軟性と耐磨耗性に優れるものとなっており、内部流体と外部環境に対する耐薬品性を有し柔軟性と耐磨耗性も有するという利点がある。

すなわち、この流体配管用チューブは内部流体と外部環境に対する耐薬品性に優れ、且つ耐磨耗性に優れるので同種或いは異種チューブ同士が使用中に狭い空間内（ロボットアーム内など）で擦れ合っても摩滅が生じにくくメンテナンスの削減を図ることができ、また柔軟で小さく曲がり易いので配管スペースを小さくして装置を小型化することができる。

（実施形態２）
この実施形態の流体配管用チューブは、接着性を有するＥＴＦＥ樹脂（旭硝子社製、Ｆｌｕｏｎ ＬＭ−ＥＴＦＥ ＡＨ−２０００）を内層側とし、と可塑剤入りのナイロン１１（ＡＴＯＦＩＮＡ社製、リルサンＢＥＳＮ Ｏ Ｐ４０ＴＬ）と可塑剤入りのナイロン１２（宇部興産社製、ウベスタ ３０３５ＪＵ）が１：１の割合でブレンドされたナイロン樹脂を外層側として共押出成形されている。そして、前記接着性を有するＥＴＦＥ樹脂の更に内層側に、変性がされておらず接着性に劣るＥＴＦＥ樹脂（旭硝子社製、Ｆｌｕｏｎ ＬＭ−ＥＴＦＥ ＬＭ−７２０）の層が配されて共押出成形されている。

すなわち、変性がされておらず接着性に劣るフッ素樹脂（ＥＴＦＥ）を内層とし、接着性を有するフッ素樹脂（変性ＥＴＦＥ）を中間層とし、ナイロン１１とナイロン１２をブレンドしたナイロン樹脂を外層としている。前記接着性を有するＥＴＦＥ樹脂は、通常よりも接着性を改善するように変性がなされたものである。

共押出成形するチューブ径は、外径×内径がφ４．０×２．５ｍｍ、φ６．０×４．０ｍｍ、φ８．０×６．０ｍｍの３種類とした。また、チューブの全肉厚に対するＥＴＦＥ樹脂の層（内層＋中間層）の肉厚の割合は、約５〜３０％（φ４．０×２．５ｍｍでは０．２ｍｍ厚、φ６．０×４．０ｍｍでは０．２ｍｍ厚、φ８．０×６．０ｍｍでは０．２ｍｍ厚）に設定した。

ＥＴＦＥ樹脂の層（内層＋中間層）の肉厚の割合はチューブの全肉厚に対して約１〜８０％として実施することができるが、前記のように設定するとＥＴＦＥ樹脂は本来柔軟性に劣るものであるが、全肉厚に対する割合からチューブ全体としては柔軟になると共に、チューブ全体としての耐磨耗性の性質に優れたものとなる。

次に、この実施形態の流体配管用チューブの使用状態を説明する。

ナイロン１１には接着性があり柔軟性に優れるが耐磨耗性には劣る性質が見い出され、ナイロン１２には表面硬度が高く耐磨耗性に優れるが接着性には劣る性質が見い出されたが、この流体配管用チューブは上記のような構成としたので、内層側の接着性を有するＥＴＦＥ樹脂により内部流体に対する耐薬品性を有すると共に、外層側のナイロン１１とナイロン１２とがブレンドされたナイロン樹脂によりＥＴＦＥ樹脂との接着性を有し、また柔軟性と耐磨耗性に優れるものとなっており、内部流体と外部環境に対する耐薬品性を有し柔軟性と耐磨耗性も有するという利点がある。

また、前記接着性を有するＥＴＦＥ樹脂（中間層）は変性がなされているものであるが、この実施形態のように構成すると内部流体に接するのは変性がされていないＥＴＦＥ樹脂の層（内層）であるのでより高い耐薬品性を付与することができる。また、変性がされていないＥＴＦＥ樹脂の層（内層）は接着性に劣るものであるが、接着性を有するＥＴＦＥ樹脂（中間層）とは同樹脂同士であり相溶性があり相互間の接着性は十分なものである。

すなわち、この流体配管用チューブは内部流体と外部環境に対する耐薬品性により優れ、且つ耐磨耗性に優れるので同種或いは異種チューブ同士が使用中に狭い空間内（ロボットアーム内など）で擦れ合っても摩滅が生じにくくメンテナンスの削減を図ることができ、また柔軟で小さく曲がり易いので配管スペースを小さくして装置を小型化することができる。

次に、この発明の構成をより具体的に説明する。

実施形態１の流体配管用チューブの試料（実施例）と、ＥＴＦＥ単層チューブの試料（比較例１）と、ＰＴＦＥ単層チューブの試料（比較例２）とにより、次の各試験を行った。前記各資料チューブのサイズは、φ６．０×４．０ｍｍとした。

〔１〕耐磨耗性試験
図１に示す耐磨耗性試験装置の回転円盤の上部の支持具（図示せず）に各試料チューブの上端を固定し、下端に５００ｇの重りを吊るした。前記回転円盤の円周には１１本の回転磨耗チューブ（各資料チューブと同種材質又は異種材質）が等間隔に固定されている。回転させた前記回転磨耗チューブに試料チューブの外表面を接触させ、所定の回数を回転させた後、試料チューブの磨耗量を測定した。

図２に、同種材質との磨耗量の関係のグラフを示す。また図３に異種材質（ナイロン１２単層チューブ）との磨耗量の関係のグラフを示す。

図２及び図３のグラフ示すように、実施例では同種材質及び異種材質との間において、比較例２（ＰＴＦＥ単層チューブ）よりも磨耗量が少ない比較例１（ＥＴＦＥ単層チューブ）以下の磨耗量であり、最も耐磨耗性に優れたものであった。

〔２〕曲げ強さ試験（柔軟性）
図４に示す曲げ強さ試験装置に各試料チューブＴを装着し、各チューブを両側から変形させて反力を測定した。室温は２１〜２３℃で、試料チューブＴの長さは178ｍｍとした。結果を、図５の曲げ半径と曲げ力の関係のグラフに示す。

このグラフに示すように、実施例は実用範囲において比較例１（ＥＴＦＥ単層チューブ）より柔軟な比較例２（ＰＴＦＥ単層チューブ）と同等以下の曲げ力であり、最も優れたものであった。すなわち、実施例のチューブは柔軟でありより小さな曲げ半径を有する。

〔３〕破壊圧力試験
各試料チューブに内圧を加え、破壊による最大圧力（ＭＰａ）を測定し、ｎ＝５の平均値をとった。試験条件は常温（２３℃）で、昇圧速度は０．１２ＭＰａ／secとした。

その結果、比較例１（ＥＴＦＥ単層チューブ）の平均値は８．２ＭＰａ、比較例２（ＰＴＦＥ単層チューブ）の平均値は６．２ＭＰａであるのに対し、実施例の平均値は５．７ＭＰａであった。すなわち実施例の破壊圧力は、比較例２（ＰＴＦＥ単層チューブ）とほぼ同等程度の性能を有していた。

内部流体と外部環境に対する耐薬品性を有し柔軟性と耐磨耗性も有することによって、ロボット用その他の流体配管用チューブの用途に広く適用することができる。

耐磨耗性試験装置の構造を説明する図。 同種材質との磨耗量の関係を示すグラフ。 異種材質との磨耗量の関係を示すグラフ。 曲げ強さ試験装置の構造を説明する図。 曲げ半径と曲げ力の関係を示すグラフ。

Claims (6)

1. 接着性を有するフッ素樹脂を内層側とし、ナイロン１１とナイロン１２とがブレンドされたナイロン樹脂を外層側として共押出成形されたことを特徴とする流体配管用チューブ。
2. 前記ナイロン樹脂はナイロン１１とナイロン１２とを約３：７〜７：３の割合でブレンドしたものである請求項１記載の流体配管用チューブ。
3. 前記接着性を有するフッ素樹脂の更に内層側に変性がされておらず接着性に劣るフッ素樹脂の層が配されて共押出成形された請求項１又は２記載の流体配管用チューブ。
4. 前記フッ素樹脂をＥＴＦＥ樹脂とした請求項１乃至３のいずれかに記載の流体配管用チューブ。
5. チューブの肉厚に対するＥＴＦＥ樹脂の層の肉厚の割合が約１〜８０％に設定された請求項４記載の流体配管用チューブ。
6. チューブの肉厚に対するＥＴＦＥ樹脂の層の肉厚の割合が約５〜３０％に設定された請求項４記載の流体配管用チューブ。

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