JP2007296774A

JP2007296774A - Ｆｒｐ製の流体搬送用パイプ

Info

Publication number: JP2007296774A
Application number: JP2006127559A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Kondo; 尚之近藤; Takahisa Takada; 隆久高田
Original assignee: Ube Nitto Kasei Co Ltd
Current assignee: Ube Exsymo Co Ltd
Priority date: 2006-05-01
Filing date: 2006-05-01
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2026-05-01
Also published as: JP4813962B2

Abstract

【課題】耐薬品性及び耐水圧性を兼ね備えるとともに、耐久性に優れたＦＲＰ製の流体搬送用パイプを提供する。
【解決手段】ＦＲＰ製の流体搬送用パイプ１０は、最内周側に形成された耐薬品性の熱可塑性樹脂を含有する第１の熱可塑性樹脂層１と、この第１の熱可塑性樹脂層１の外周側に密着して形成されたスチレン系熱可塑性樹脂を含有する第２の熱可塑性樹脂層２と、この第２の熱可塑性樹脂層２の外周側に密着して形成された強化繊維と熱硬化性樹脂からなるＦＲＰ層３と、このＦＲＰ層３の外周側に密着して形成された熱可塑性樹脂を含有する被覆層４と、を備えて構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、耐薬品性及び耐水圧性を備えたＦＲＰ製の流体搬送用パイプに関し、特に、耐久性に優れたＦＲＰ製の流体搬送用パイプに関する。

流体搬送用パイプは、農業用水などの流体を搬送するためのものであり、例えば、ビニールハウスの温室ハウス用の灌水管などに広く利用されている。このような流体搬送用パイプとしては、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）を素材としたもの（以下「ＰＶＣ製パイプ」という。）が主流であり、よく知られている。しかし、ＰＶＣ製パイプは、温度変化により変形しやすいので、散水方向がずれやすく、ひび割れが生じやすい。また、ＰＶＣ製パイプは、曲げ剛性が低いので、吊り子などによる支持点の間隔が広い場合には、自重によりたわみやすく、特に長期にわたる静的荷重により永久変化して、修復が困難となってしまうこともある。

一方、流体搬送用パイプとして、繊維強化熱硬化性樹脂（Fiber Reinforced Plastics：以下「ＦＲＰ」という。）を素材としたもの（以下「ＦＲＰ製パイプ」という。）も知られている（例えば、特許文献１参照）。図３はその一例である。

同図に示すＦＲＰ製パイプ３０は、三層構造であり、最内周側に形成されたＡＢＳ樹脂からなる熱可塑性樹脂層１１と、この熱可塑性樹脂層１１の外周側に密着して形成されたＦＲＰ層１２と、このＦＲＰ層１２の外周側に密着して形成されたＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂）からなる被覆層１３と、を備えて構成されている。

このような構造からなるＦＲＰ製パイプ３０は、ＰＶＣ製パイプが抱える前述のような問題が少ない上、その外表面にはＡＢＳ樹脂が露出しているので、例えば、トルエンやキシレン、ＭＥＫなどを溶剤とする接着剤になじみやすく、配管も容易である。さらに、このＦＲＰ製パイプ３０は、ＦＲＰにより軽量化が図られているので、運搬や取り扱いも便利であり、他の優れた特性も兼ね備えている。なお、ＦＲＰ製パイプ３０の市販品としては、例えば、ＵＭシャワー（宇部日東化成株式会社製（商品名））などがある。

ところで、温室ハウスなどにおいては、前記のＦＲＰ製パイプを水だけでなく、有機溶媒を含む農薬や、殺虫剤や消臭剤などを含んだ流体を搬送に用いたいという要望も多い。しかし、従来のＦＲＰ製パイプ３０は、その最内層である熱可塑性樹脂層１１が耐薬品性のないＡＢＳ樹脂で形成されているので、このような用途には利用できない。このような用途にも利用できるようにするためには、耐薬品性のある樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂により熱可塑性樹脂層１１を形成する必要がある。ところが、耐薬品性のある樹脂では、一般的に熱可塑性樹脂層１１とＦＲＰ層１２との接着性を確保することが困難である。

そこで、従来、繊維強化熱可塑性樹脂を用いて中芯を多層化するとともに、ブレンド樹脂層を介したアンカー接着により、この中芯とＦＲＰ層１２との接着性を確保する技術がある（例えば、特許文献２参照）。かかるＦＲＰ製パイプにあっては、ＦＲＰ層１２が最内層に接着しているので、農薬搬送に対する耐薬品性が得られる。
特開平１０−１７８９４２号公報特開２００２−１３０５４４号公報

しかしながら、前記のアンカー接着では、内圧疲労に対して弱いので、高圧にて噴霧を行う細霧冷房用途において界面剥離が発生しやすく、耐久性が低いという問題があった。

なお、ＦＲＰ製パイプの耐水圧性能を向上させるために、中芯の外周にガラスロービングをフィラメントワインディングする技術がある（例えば、特開２００４−３３０５５９号公報参照）。しかし、かかる技術を用いたとしても、前記のアンカー接着の場合、流体から繰返して受ける内圧疲労に対しては弱いので、同様の問題があった。

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされてものであり、その目的は、耐薬品性及び耐水圧性を兼ね備えるとともに、耐久性に優れたＦＲＰ製の流体搬送用パイプを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のＦＲＰ製の流体搬送用パイプは、最内周側に形成された耐薬品性の熱可塑性樹脂を含有する第１の熱可塑性樹脂層と、この第１の熱可塑性樹脂層の外周側に密着して形成されたスチレン系熱可塑性樹脂を含有する第２の熱可塑性樹脂層と、この第２の熱可塑性樹脂層の外周側に密着して形成された強化繊維及び熱硬化性樹脂からなるＦＲＰ層と、このＦＲＰ層の外周側に密着して形成された熱可塑性樹脂からなる被覆層と、を備えて構成されることを特徴とする。

かかる構成によれば、耐薬品性を兼ね備えた第1の熱可塑性樹脂層と、スチレン系熱可塑性樹脂からなる第２の熱可塑性樹脂層とが相互に化学的親和力によって密着して形成されるので、流体から繰返して受ける内圧疲労に対して耐え得るようになるという作用効果を奏する。

また、本発明において、前記第２の熱可塑性樹脂層は、ＡＥＳ樹脂（アクリロニトリル−エチレンプロピレン−スチレン樹脂）や、ＡＡＳ樹脂（アクリロニトリル−アクリル−スチレン樹脂）などのスチレン系熱可塑性樹脂で形成されていることが好ましい。特に、かかるスチレン系熱可塑性樹脂は、エチレン成分を含有するものが好ましい。かかる場合には、ＰＢＴ樹脂などとの密着力が増すことになる。

また、本発明において、前記第１の熱可塑性樹脂層は、ＰＥＴ樹脂（ポリエチレンテレフタレート樹脂）や、ＰＥＮ樹脂（ポリエチレンナフタレート樹脂）などのＰＥＰ樹脂（ポリエステル系エンジニアリングプラスチック樹脂）からなる熱可塑性樹脂で形成されていることが好ましい。かかる構成によれば、ＰＥＰ樹脂は有機溶剤に対する耐薬品性が良好であ、キシレン等を含む流体を搬送してもＦＲＰパイプ内面が侵されることがないので、流体の影響を受けて耐水圧性能が低下するといったことが発生しない。

また、本発明において、前記第１の熱可塑性樹脂層は、ＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタラート樹脂）からなる熱可塑性樹脂で形成されていることが好ましい。かかる構成によれば、ＰＢＴ樹脂はキシレン等の有機溶剤に対する耐薬品性が良好であり、キシレン等を含む流体を搬送してもＦＲＰパイプ内面が侵されることがないので、流体の影響を受けて耐水圧性能が低下するといったことが発生しない。

本発明によれば、耐薬品性及び耐水圧性を兼ね備えるとともに、耐久性に優れたＦＲＰ製の流体搬送用パイプを提供することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る流体搬送用パイプについて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る流体搬送用パイプを示す概略構成図である。同図に示す流体搬送用パイプ１０は、ＦＲＰ製パイプの一種であり、最内周側に形成された第１の熱可塑性樹脂層１と、この第１の熱可塑性樹脂層１の外周側に密着して形成された第２の熱可塑性樹脂層２と、この第２の熱可塑性樹脂層２の外周側に密着して形成されたＦＲＰ層３と、このＦＲＰ層３の外周側に密着して形成された被覆層４と、を備えて構成されている。

第１の熱可塑性樹脂層１は、耐薬品性の熱可塑性樹脂を含有する。かかる耐薬品性の熱可塑性樹脂としては、例えば、ＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタラート樹脂）、ＰＥＰ樹脂（ポリエステル系エンジニアリングプラスチック樹脂）、オレフィン系熱可塑性樹脂（例えば、ＰＰ樹脂やＰＥ樹脂）、フッソ樹脂などがあるが、好ましくは、ＰＢＴ樹脂、ＰＥＰ樹脂、オレフィン系熱可塑性樹脂、フッソ樹脂であり、より好ましくは、ＰＢＴ樹脂である。

第２の熱可塑性樹脂層２は、スチレン系熱可塑性樹脂を含有する。かかるスチレン系熱可塑性樹脂としては、例えば、ＡＥＳ樹脂（アクリロニトリル−エチレンプロピレン−スチレン樹脂）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂）、ＡＡＳ樹脂（アクリロニトリル−アクリル−スチレン樹脂）、ＡＳ樹脂（アクリロニトリル−スチレン樹脂）、ＰＳ樹脂（ポリスチレン樹脂）などがあるが、好ましくは、ＡＥＳ樹脂やＡＡＳ樹脂などのエチレン成分を含んだ樹脂である。

ＦＲＰ層３は、強化繊維と熱硬化性樹脂からなる。強化繊維としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などがあるが、特に限定されるものではない。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂などがあるが、特に限定されるものではない。

被覆層４は、熱可塑性樹脂からなる。かかる熱可塑性樹脂としては、例えば、ＡＢＳ、ＡＡＳ、ＡＥＳ、ＰＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＰＳＦ樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＰＥ樹脂、ＰＶＣ樹脂などがあるが、特に限定されるものではない。

以上の構成によれば、第1の熱可塑性樹脂層が耐薬品性を有し、第2の熱可塑性樹脂層と良好な密着性を備えており、また、第2の熱可塑性樹脂層ならびに被覆層４がＦＲＰ層３と密着して形成されているので、本発明の効果、すなわち耐薬品性及び耐水圧性を備えるとともに、耐久性に優れた効果を奏することとなる。なお、中芯５の外周に前述のフィラメントワインディング（ＦＷ）を施しておくことが好ましい。かかる場合には、ＦＲＰ製パイプ１０の耐水圧性能も向上するので、耐薬品性及び耐水圧性を兼ね備えるとともに、よりいっそう耐久性に優れたＦＲＰ製パイプが得られる。

次に、本発明の効果を確認すべく確認試験を実施した。すなわち、図２に示す実施例１及び２並びに比較例１〜３の各ＦＲＰ製パイプについて、耐薬品性及び耐水圧性を調べた。

具体的には、各ＦＲＰ製パイプを５０ｃｍにカットし、塩ビキャップ並びにバルブソケットを取り付けた後、これにキシレンを含有する農薬（スミチオン・マラソン混合殺虫剤）であるサンケイ化学株式会社製スミチオン乳剤（商品名）をそれぞれ５０倍、１００倍、２００倍に希釈して充填し、バルブソケットをシリコン栓で封止した。これを常温にて一ヶ月放置した後、パイプ内面及び耐水圧強度の変化を測定した。耐水圧試験では、まずＦＲＰ製パイプの内面を水で洗浄し、常温にて２４時間放置した。その後、手動で水圧を上げて破壊試験（キョウワ水圧テスター、Ｔ−３００Ｎを使用）を行い、破壊時の水圧を読み取った。その結果を表１に示す。なお、同表中における「耐水圧強度保持率」とは、農薬を入れない場合に対する強度保持率を示す。

＜実施例１＞
まず、実施例１として、図２（ａ）に示すような側面構造のＦＲＰ製パイプ（外径１８．０ｍｍ，内径１２．６ｍｍ）を作成した。同図に示すＦＲＰ製パイプは、最内周側に形成されたＰＢＴ樹脂からなる第１の熱可塑性樹脂層１（層の厚さ；０．２ｍｍ）と、この第１の熱可塑性樹脂層１の外周側に密着して形成されたＡＥＳ樹脂からなる第２の熱可塑性樹脂層２（層の厚さ；０．９ｍｍ）と、この第２の熱可塑性樹脂層２の外周側に密着して形成されたＦＲＰ層３（層の厚さ；０．９５ｍｍ）と、このＦＲＰ層３の外周側に密着して形成された被覆層４（層の厚さ；０．６５ｍｍ）と、を備えて構成されている。

中芯５は、第１の熱可塑性樹脂層１と第２の熱可塑性樹脂層２とで構成された二重層構造を有しており、外径１４．８ｍｍ、内径１２．６ｍｍである。

なお、実施例１のＦＲＰ製パイプは、次のようにして製造した。まず、第１の熱可塑性樹脂層１を形成するＰＢＴ樹脂（ポリプラスチック株式会社６００ＪＰ（商品名））と、第２の熱可塑性樹脂層２を形成するＡＥＳ樹脂（テクノポリマー株式会社ＡＷ２７０（商品名））と、をそれぞれ最内層側からこの順に積層されるように所定の二層共押出装置により押出し成形するとともに、真空サイジングによる外径サイジングを行うことにより所定寸法の中芯５を作成した。次に、この中芯５にＦＲＰ層３となる不飽和ポリエステル樹脂を含浸したガラス繊維を所定厚みで円環状に被覆し、これをクロスヘッドダイスに通してＡＢＳ樹脂（ＵＭＧＡＢＳ株式会社製ＧＳＥ４５０（商品名））で被覆した。そして、これらのガラス繊維及びＡＢＳ樹脂を冷却した後、９５〜１００℃の熱湯で硬化させて、ＦＲＰ層３及び被覆層４を形成した。これにより、実施例１に示すＦＲＰ製パイプが得られた。

＜実施例２＞
また、実施例２として、図２（ｂ）に示すような側面構造のＦＲＰ製パイプ（外径１８．０ｍｍ，内径１２．６ｍｍ）を作成した。同図に示すＦＲＰ製パイプは、最内周側に形成されたＰＥＴ樹脂からなる第１の熱可塑性樹脂層１（層の厚さ；０．２ｍｍ）と、この第１の熱可塑性樹脂層１の外周側に密着して形成されたＡＥＳ樹脂からなる第２の熱可塑性樹脂層２（層の厚さ；０．９ｍｍ）と、この第２の熱可塑性樹脂層２の外周側に密着して形成されたＦＲＰ層３（層の厚さ；０．９５ｍｍ）と、このＦＲＰ層３の外周側に密着して形成された被覆層４（層の厚さ；０．６５ｍｍ）と、を備えて構成されている。

なお、実施例１のＦＲＰ製パイプは、次のようにして製造した。まず、第１の熱可塑性樹脂層１を形成するＰＥＴ樹脂（ユニチカポリエステル樹脂ＳＡ-１３４６Ｐ（商品名））と、第２の熱可塑性樹脂層２を形成するＡＥＳ樹脂（テクノポリマー株式会社ＡＷ２７０（商品名））と、をそれぞれ最内層側からこの順に積層されるように所定の二層共押出装置により押出し成形するとともに、真空サイジングによる外径サイジングを行うことにより所定寸法の中芯５を作成した。次に、この中芯５にＦＲＰ層３となる不飽和ポリエステル樹脂を含浸したガラス繊維を所定厚みで円環状に被覆し、これをクロスヘッドダイスに通してＡＢＳ樹脂（ＵＭＧＡＢＳ株式会社製ＧＳＥ４５０（商品名））で被覆した。そして、これらのガラス繊維及びＡＢＳ樹脂を冷却した後、９５〜１００℃の熱湯で硬化させて、ＦＲＰ層３及び被覆層４を形成した。これにより、実施例２に示すＦＲＰ製パイプが得られた。

＜比較例１＞
一方、比較例１として、図２（ｃ）に示すような側面構造のＦＲＰ製パイプを作成した。すなわち、ＡＢＳ樹脂（東レ株式会社Ｔ６００（商品名））のみを用いて単層構造の中芯を形成した後、この中芯の外周側にＦＲＰ層３及び被覆層４を外周側から順に形成した。このＦＲＰ製パイプは、実施例１と同様、外径１８．０ｍｍ、内径１３．０ｍｍとし、中芯の肉厚を０．９ｍｍとした。なお、中芯の製造は、単層ダイスで押し出し、マンドレルによる内径サイジングを行った。ＦＲＰ層３及び被覆層４については、実施例１と同様の方法で形成した。

＜比較例２＞
比較例２として、図２（ｄ）に示すような側面構造のＦＲＰ製パイプを作成した。すなわち、耐薬品性を有するＡＡＳ樹脂（テクノポリマー株式会社製ＡＥ７７（商品名））のみを用いて単層構造の中芯を形成した後、この中芯の外周側にＦＲＰ層３及び被覆層４を外周側から順に形成した。このＦＲＰ製パイプは、実施例１と同様、外径１８．０ｍｍ、内径１３．０ｍｍとし、中芯の肉厚を０．９ｍｍとした。なお、中芯の製造は、単層ダイスで押し出し、マンドレルによる内径サイジングを行った。ＦＲＰ層３及び被覆層４については、実施例１と同様の方法で形成した。

＜比較例３＞
比較例３として、図２（ｅ）に示すような側面構造のＦＲＰ製パイプを作成した。すなわち、ＰＢＴ樹脂（ポリプラスチック株式会社６００ＪＰ（商品名））のみを用いて単層構造の中芯を形成した後、この中芯の外周側にＦＲＰ層３及び被覆層４を外周側から順に形成した。このＦＲＰ製パイプは、実施例１と同様、外径１８．０ｍｍ、内径１３．０ｍｍとし、中芯の肉厚を０．９ｍｍとした。なお、中芯の製造は、単層ダイスで押し出し、真空サイジングによる外径サイジングを行った。ＦＲＰ層３及び被覆層４については、実施例１と同様の方法で形成した。

表１に示すように、実施例１、２の場合には、比較例１、２の場合と比べると、耐水圧性能保持率が高く、しかも内面（中芯）の外観変化が起こりにくかった。従って、実施例１、２に係るＦＲＰ製パイプは、耐薬品性及び耐水圧性を有するとともに、耐久性に優れることが確認できた。

なお、比較例１の場合には、農薬に含まれるキシレンによって最内層（ＡＢＳ層）が侵食されて、溶解あるいは軟化しており、耐水圧性能も２００倍に希釈した農薬を充填した場合でも耐水圧性能保持率は７４％しかなかった。

一方、比較例２の場合、農薬に含まれるキシレンによって最内層（ＡＡＳ層）が侵食される程度は、比較例１に対して軟化程度と軽微ではあるが、耐水圧性能は５０倍に希釈した農薬を充填した場合では耐水圧性能保持率は８０％しかなかった。

ところで、比較例３の場合には、内面（中芯）の外観変化が起こりにくかったが、ＰＢＴで形成されている中芯５とＦＲＰ層３との接着が不十分であった。そのため、耐水圧試験時に中芯５とＦＲＰ層３の界面に水走りが発生し、低圧で破壊に至ってしまい、流体搬送用パイプとしては不適切であった。

本発明の実施形態におけるＦＲＰ製パイプの一例を示す図である。本発明の実施例におけるＦＲＰ製パイプを示す図である。従来のＦＲＰ製パイプの一例を示す図である。

符号の説明

１第１の熱可塑性樹脂層
２第２の熱可塑性樹脂層
３ＦＲＰ層
４被覆層
５中芯
１０ＦＲＰ製の流体搬送用パイプ（ＦＲＰ製パイプ）

Claims

最内周側に形成された耐薬品性の熱可塑性樹脂を含有する第１の熱可塑性樹脂層と、この第１の熱可塑性樹脂層の外周側に密着して形成されたスチレン系熱可塑性樹脂を含有する第２の熱可塑性樹脂層と、この第２の熱可塑性樹脂層の外周側に密着して形成された強化繊維及び熱硬化性樹脂からなるＦＲＰ層と、このＦＲＰ層の外周側に密着して形成された熱可塑性樹脂を含有する被覆層と、を備えて構成されることを特徴とするＦＲＰ製の流体搬送用パイプ。
請求項１に記載のＦＲＰ製の流体搬送用パイプであって、
前記第２の熱可塑性樹脂層は、ＡＥＳ樹脂（アクリロニトリル−エチレンプロピレン−スチレン樹脂）や、ＡＡＳ樹脂（アクリロニトリル−アクリル−スチレン樹脂）などのスチレン系熱可塑性樹脂で形成されていることを特徴とするＦＲＰ製の流体搬送用パイプ。
請求項１又は２に記載のＦＲＰ製の流体搬送用パイプであって、
前記第１の熱可塑性樹脂層は、ＰＥＴ樹脂（ポリエチレンテレフタレート樹脂）や、ＰＥＮ樹脂（ポリエチレンナフタレート樹脂）などのＰＥＰ樹脂（ポリエステル系エンジニアリングプラスチック樹脂）からなる熱可塑性樹脂で形成されていることを特徴とするＦＲＰ製の流体搬送用パイプ。
請求項１又は２に記載のＦＲＰ製の流体搬送用パイプであって、
前記第１の熱可塑性樹脂層は、ＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタラート樹脂）からなる熱可塑性樹脂で形成されていることを特徴とするＦＲＰ製の流体搬送用パイプ。