JP2018179117A - 給水給湯用パイプ - Google Patents

Abstract

【課題】養生期間を短縮できることに加え、直進保持性及びクリープ特性が良好な給水給湯用パイプを提供する。【解決手段】ポリブテン（ＰＢ）と、ポリプロピレン（ＰＰ）と、を含む樹脂組成物からなる給水給湯用パイプであって、前記樹脂組成物中の前記ポリブテン（ＰＢ）と前記ポリプロピレン（ＰＰ）との質量比（ＰＢ：ＰＰ）が９０：１０〜９９：１であり、前記ポリプロピレン（ＰＰ）の融点が１５１℃以上であり、前記ポリブテン（ＰＢ）の重量平均分子量（Ｍｗ）が５０万以上であることを特徴とする、給水給湯用パイプである。【選択図】なし

Description

本発明は、給水給湯用パイプに関するものである。

従来、給水・給湯設備用に使用されている金属管は、長期使用の間に錆が発生したり、また、硬いため、敷設に労力を要する等の問題があった。そのため、給水・給湯設備用の配管として、近年、金属管から樹脂管への転換が進んでいる。
前記樹脂管用の樹脂としては、架橋ポリエチレンが主に用いられているが、昨今では、他の樹脂の使用も進んでいる。例えば、下記特許文献１〜４には、ポリブテンとポリプロピレンとを含む樹脂組成物を用いた給水給湯用パイプが開示されている。特に、ポリブテンを使用した給水給湯用パイプは、内圧クリープ特性や可撓性に優れ、更には、柔軟で施工性に優れることから、広く普及しつつある。

特開２００３−２３８７５０号公報 特開２００１−３０２８６１号公報 特開２００２−２４１５５３号公報 特開２００６−１６９３０６号公報

上記のような、ポリブテンとポリプロピレンとを含む樹脂組成物を用いて成形した給水給湯用パイプは、ポリブテン部分の結晶形態が力学特性の低いＩＩ型から力学特性の高いＩ型に変化するため、養生期間を設け、Ｉ型の結晶形態に十分に変化した後に、施工に使用する必要がある。
しかしながら、本発明者らが検討したところ、上記特許文献１〜４に開示の給水給湯用パイプは、ポリブテン部分の結晶形態がＩＩ型からＩ型に変化するのに要する時間が長く、結晶形態が安定するまで、給水給湯用パイプを保管場所にて保管する期間（以下、「養生期間」という。）を長くする必要があった。

また、本発明者らが検討したところ、上記特許文献１〜４に開示の給水給湯用パイプは、クリープ特性が十分でなく、更には、コイル状に巻いて保管した場合に、巻き癖がつき易いことが分かった。ここで、巻き癖がつき易いパイプは、巻き癖がついた方向に対して逆方向に曲げて敷設すると、パイプへの歪みが大きくなり、曲げ耐久性が低下してしまう。そのため、給水給湯用パイプには、コイル状に巻いて保管した後、開放すると直ぐに真っ直ぐになる特性（以下、「直進保持性」という。）が求められる。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題を解決し、養生期間を短縮できることに加え、直進保持性及びクリープ特性が良好な給水給湯用パイプを提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。

本発明の給水給湯用パイプは、ポリブテン（ＰＢ）と、ポリプロピレン（ＰＰ）と、を含む樹脂組成物からなる給水給湯用パイプであって、
前記樹脂組成物中の前記ポリブテン（ＰＢ）と前記ポリプロピレン（ＰＰ）との質量比（ＰＢ：ＰＰ）が９０：１０〜９９：１であり、
前記ポリプロピレン（ＰＰ）の融点が１５１℃以上であり、
前記ポリブテン（ＰＢ）の重量平均分子量（Ｍｗ）が５０万以上であることを特徴とする。
かかる本発明の給水給湯用パイプは、養生期間を短縮できることに加え、直進保持性及びクリープ特性が良好である。

ここで、本発明において、ポリプロピレン（ＰＰ）の融点は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて、２３℃〜２００℃まで１０℃／ｍｉｎで昇温速度で測定した際の融解ピークトップの温度である。

また、本発明において、ポリブテン（ＰＢ）の重量平均分子量（Ｍｗ）は、高温ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（高温ＧＰＣ）を用いて、単分散ポリスチレンを基準として、測定される値である。

本発明の給水給湯用パイプの好適例においては、前記樹脂組成物中の前記ポリブテン（ＰＢ）と前記ポリプロピレン（ＰＰ）との質量比（ＰＢ：ＰＰ）が９５．２：４．８〜９９：１である。この場合、養生期間を更に短縮できる。

本発明の給水給湯用パイプの他の好適例においては、前記ポリプロピレン（ＰＰ）のメルトフローレート（ＭＦＲ）が１０ｇ／１０分以上である。この場合、養生期間を更に短縮できる。

ここで、本発明において、ポリプロピレン（ＰＰ）のメルトフローレート（ＭＦＲ）は、ＪＩＳ Ｋ ７２１０−１９９９に従い、２３０℃、２．１６ｋｇ荷重下で測定される値である。

本発明によれば、養生期間を短縮できることに加え、直進保持性及びクリープ特性が良好な給水給湯用パイプを提供することができる。

以下に、本発明の給水給湯用パイプを、その実施形態に基づき、詳細に例示説明する。

本発明の給水給湯用パイプは、ポリブテン（ＰＢ）と、ポリプロピレン（ＰＰ）と、を含む樹脂組成物からなる給水給湯用パイプであって、前記樹脂組成物中の前記ポリブテン（ＰＢ）と前記ポリプロピレン（ＰＰ）との質量比（ＰＢ：ＰＰ）が９０：１０〜９９：１であり、前記ポリプロピレン（ＰＰ）の融点が１５１℃以上であり、前記ポリブテン（ＰＢ）の重量平均分子量（Ｍｗ）が５０万以上であることを特徴とする。

本発明の給水給湯用パイプは、使用するポリプロピレン（ＰＰ）の融点が１５１℃以上であることと、使用するポリブテン（ＰＢ）とポリプロピレン（ＰＰ）との質量比が特定の範囲にあることで、ポリブテン部分の結晶形態のＩＩ型からＩ型への変化が促進され、養生期間を短縮できる。また、本発明の給水給湯用パイプは、使用するポリブテン（ＰＢ）の重量平均分子量（Ｍｗ）が５０万以上であることで、クリープ特性を良好にすることができる。また、本発明の給水給湯用パイプは、使用するポリブテン（ＰＢ）とポリプロピレン（ＰＰ）との質量比が特定の範囲にあることで、直進保持性を良好にすることができる。そのため、本発明の給水給湯用パイプは、養生期間を短縮できることに加え、直進保持性及びクリープ特性が良好である。

本発明の給水給湯用パイプは、ポリブテン（ＰＢ）と、ポリプロピレン（ＰＰ）と、を含む樹脂組成物からなる。該樹脂組成物中のポリブテン（ＰＢ）とポリプロピレン（ＰＰ）との質量比（ＰＢ：ＰＰ）は、９０：１０〜９９：１であり、好ましくは９５．２：４．８〜９９：１であり、更に好ましくは９５．２：４．８〜９８：２であり、より一層好ましくは９５．５：４．５〜９８：２である。
樹脂組成物中のポリブテン（ＰＢ）とポリプロピレン（ＰＰ）との合計量に占めるポリプロピレン（ＰＰ）の割合が１０質量％を超えると、養生期間を十分に短縮できず、また、耐クリープ特性が悪化する。また、樹脂組成物中のポリブテン（ＰＢ）とポリプロピレン（ＰＰ）との合計量に占めるポリプロピレン（ＰＰ）の割合が４．８質量％以下であれば、養生期間を更に短縮できる。
また、樹脂組成物中のポリブテン（ＰＢ）とポリプロピレン（ＰＰ）との合計量に占めるポリプロピレン（ＰＰ）の割合が１質量％未満の場合、養生期間を十分に短縮できない。また、樹脂組成物中のポリブテン（ＰＢ）とポリプロピレン（ＰＰ）との合計量に占めるポリプロピレン（ＰＰ）の割合が２質量％以上であれば、養生期間を更に短縮できることに加え、給水給湯用パイプの応力緩和性が向上して、塩素耐久性が向上し、特には、パイプの曲げ箇所における、給湯用途での寿命が長くなる。

前記ポリブテン（ＰＢ）は、重量平均分子量（Ｍｗ）が５０万以上であり、また、好ましくは重量平均分子量（Ｍｗ）が１００万以下、更に好ましくは８０万以下である。ポリブテン（ＰＢ）の重量平均分子量（Ｍｗ）が５０万未満であると、給水給湯用パイプのクリープ特性が悪化する。また、ポリブテン（ＰＢ）の重量平均分子量（Ｍｗ）が１００万以下であれば、ポリブテン（ＰＢ）の溶融粘度が低くなり、給水給湯用パイプの成形がし易くなる。

前記ポリブテン（ＰＢ）は、重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比（Ｍｗ／Ｍｎ）が８以下であることが好ましい。重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比（Ｍｗ／Ｍｎ）が８以下であるポリブテン（ＰＢ）は、分子量分布が小さく、施工性、成形性が良好である。
なお、本発明において、ポリブテン（ＰＢ）の数平均分子量（Ｍｎ）は、上述の重量平均分子量（Ｍｗ）と同様に、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて、単分散ポリスチレンを基準として、測定される値である。

本発明の給水給湯用パイプに用いる樹脂組成物において、ポリブテン（ＰＢ）は、モノマーとして、主として１−ブテンを使用して重合されたポリマーである限り、特に限定されず、１−ブテンの単独重合体であってもよいし、１−ブテンと他のモノマーとの共重合体であってもよい。ここで、該共重合体における１−ブテン以外のモノマーとしては、エチレン、プロピレン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン等のα−オレフィンが好ましく、また、その含有量は、１０モル％以下であることが好ましい。
前記ポリブテン（ＰＢ）は、例えば、チーグラー・ナッタ触媒又はメタロセン触媒の存在下において、１−ブテンと、１−ブテン以外のα−オレフィンと、を共重合させることにより製造できる。より詳細には、国際公開第０２／０２６５９号等を参照して、ポリブテン（ＰＢ）を製造することができる。
なお、ポリブテン（ＰＢ）の重量平均分子量（Ｍｗ）及び数平均分子量（Ｍｎ）は、触媒の使用量、重合時間、重合温度、モノマーの転化率等を変化させることで調整でき、例えば、触媒の使用量を少なくすることで、重量平均分子量（Ｍｗ）及び数平均分子量（Ｍｎ）を高くすることができる。
また、ポリブテン（ＰＢ）としては、市販品を使用することもでき、例えば、三井化学社製の商品名「Ｐ５０５０Ｎ」等を挙げることができる。

前記ポリプロピレン（ＰＰ）は、融点が１５１℃以上であり、また、好ましくは融点が１７０℃以下である。ポリプロピレン（ＰＰ）の融点が１５１℃未満であると、養生期間を十分に短縮できない。また、ポリプロピレン（ＰＰ）の融点が１７０℃以下であれば、ポリプロピレン（ＰＰ）が溶融し易くなり、樹脂組成物中でのポリプロピレン（ＰＰ）の分散性が向上し、樹脂組成物の成形性が良好となる。

前記ポリプロピレン（ＰＰ）は、メルトフローレート（ＭＦＲ）が１０ｇ／１０分以上であることが好ましい。ポリプロピレン（ＰＰ）のメルトフローレート（ＭＦＲ）が１０ｇ／１０分以上であれば、養生期間を更に短縮できる。なお、ポリプロピレン（ＰＰ）は、特に限定されるものではないが、メルトフローレート（ＭＦＲ）が５０ｇ／１０分以下であることが好ましく、４０ｇ／１０分以下であることが更に好ましい。ポリプロピレン（ＰＰ）のメルトフローレート（ＭＦＲ）が５０ｇ／１０分以下であれば、樹脂組成物の成形性が良好となる。

本発明の給水給湯用パイプに用いる樹脂組成物において、ポリプロピレン（ＰＰ）は、プロピレンの単独重合体であってもよいし、プロピレンと他のモノマーとの共重合体であってもよい。なお、ポリプロピレンが共重合体の場合、該共重合体は、ランダムポリマーであってもよいし、ブロックポリマーであってもよい。ここで、該共重合体におけるプロピレン以外のモノマーとしては、エチレン、１−ブテン、１−ヘキセン、１−オクテン、４−メチル−１−ペンテン等のα−オレフィンが好ましく、また、その含有量は、５モル％以下が好ましく、１モル％以下が更に好ましい。
前記ポリプロピレン（ＰＰ）は、チーグラー・ナッタ触媒を用いて製造されたものであっても、メタロセン触媒を用いて製造されたものであってもよく、他の触媒を用いて製造されたものであってもよい。
なお、ポリプロピレン（ＰＰ）の融点及びメルトフローレート（ＭＦＲ）は、使用する触媒の種類、重合温度、重合圧力等を変化させることで調整できる。
また、ポリプロピレン（ＰＰ）としては、市販品を使用することもでき、例えば、日本ポリプロ社製の商品名「ＭＧ０３ＢＤ」、「ＭＡ１Ｂ」、「ＦＹ６」等を挙げることができる。

本発明の給水給湯用パイプに用いる樹脂組成物には、上述のポリブテン（ＰＢ）、ポリプロピレン（ＰＰ）の他に、必要に応じて、分散剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐熱安定剤、防かび剤、発錆防止剤、滑剤、帯電防止剤、充填剤、核剤、顔料等の添加剤を配合することができる。

前記樹脂組成物は、前記酸化防止剤として、ヒンダードフェノール系の酸化防止剤を３０００質量ｐｐｍ以上含むことが好ましい。ヒンダードフェノール系酸化防止剤を３０００質量ｐｐｍ以上含むことで、給水給湯用パイプの耐久性を向上させることができる。
ここで、ヒンダードフェノール系酸化防止剤とは、基本骨格にフェノール性水酸基を持つ酸化防止剤であり、例えば、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシトルエン、２−メチル−４，６−ビス［（オクチルチオ）メチル］フェノール、オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、３，９−ビス［２−〔３−（３−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニル）プロピオニルオキシ〕−１，１−ジメチルエチル］−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ［５．５］ウンデカン、エチレンビス（オキシエチレン）ビス［３−（５−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−ｍ−トリル）プロピオネート］、ペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］等が挙げられる。

前記樹脂組成物は、前記顔料を１〜３質量％含むことが好ましい。顔料を１〜３質量％含むことで、給水給湯用パイプを所望の色に着色することができる。ここで、顔料としては、酸化チタン（ＴｉＯ_２）等が挙げられる。

本発明の給水給湯用パイプに用いる樹脂組成物は、結晶化度が５０％以上であることが好ましい。樹脂組成物の結晶化度が５０％以上であれば、ポリプロピレン（ＰＰ）を添加しても、ポリブテン（ＰＢ）のクリープ特性を損なわず、養生促進効果とクリープ性能の両立をすることができる。

本発明の給水給湯用パイプに用いる樹脂組成物は、２０５℃での溶融粘度が５００Ｐａ〜１０００Ｐａの範囲であることが好ましい。樹脂組成物の２０５℃での溶融粘度がこの範囲であれば、給水給湯用パイプの成形がし易くなる。

本発明の給水給湯用パイプは、上述の樹脂組成物を成形することで製造でき、ここで、成形方法としては、押出成形、射出成形等が挙げられ、これらの中でも、押出成形が好ましい。
例えば、本発明の給水給湯用パイプの製造は、ポリブテン（ＰＢ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、及び必要に応じて選択した添加剤を、予め混合して混合物を調製し、該混合物を、成形機に供給して溶融成形してもよいし、ポリブテン（ＰＢ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、及び必要に応じて選択した添加剤を、それぞれ独立に成形機に所定の配合比で投入し、混練しながら、溶融成形してもよい。
ここで、混合物の調製、即ち、混練には、一軸押出機（単軸押出機）、二軸押出機、二軸混練機等を用いることができる。また、成形には、押出成形機、射出成形機等のいずれの成形機を用いてもよく、目的とする給水給湯用パイプの形態に応じて適宜選択される。
本発明の給水給湯用パイプは、原材料の投入から成形まで一連の工程で製造されることが好ましく、一軸押出機（単軸押出機）のみで製造されることが好ましい。

また、本発明の給水給湯用パイプは、成形後４８時間の時点での寸法と、成形後１６８時間の時点での寸法と、の変化率が０．１％以下であることが好ましい。該寸法の変化率が０．１％以下であれば、給水給湯用パイプの養生期間を更に短くすることができる。
なお、本発明の給水給湯用パイプは、成形後、直管として、保管場所に保管して、ポリブテン（ＰＢ）部分の結晶形態が安定した後に、施工に使用することが好ましいが、上述の通り、従来に比べて養生期間を短縮でき、保管場所での保管期間を短縮できるため、生産性に優れる。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

＜給水給湯用パイプの作製と評価＞
表１〜表２に示す組成の樹脂組成物を調製した。
更に、上記樹脂組成物を用い、一軸押出機（単軸押出機）で押出成形して、外径１７ｍｍ、内径１２．８ｍｍの給水給湯用パイプを作製した。得られた給水給湯用パイプに対して、以下の方法で、養生特性、直進保持性、塩素分に対する耐久性及びクリープ特性を評価した。結果を表１〜表２に示す。

（１）養生特性
広角Ｘ線回折測定（ＷＡＸＤ）により、給水給湯用パイプ中のポリブテン（ＰＢ）部分の結晶形態を分析し、Ｉ型の結晶形態の比率が９０％に達するまでの時間を求め、以下の基準で評価した。
Ｓ：Ｉ型の結晶形態の比率が９０％に達するまでの時間が３６時間以下
Ａ：Ｉ型の結晶形態の比率が９０％に達するまでの時間が３６時間超４８時間以下
Ｂ：Ｉ型の結晶形態の比率が９０％に達するまでの時間が４８時間超７２時間以下
Ｃ：Ｉ型の結晶形態の比率が９０％に達するまでの時間が７２時間超

（２）直進保持性
作製した給水給湯用パイプを、外径８００ｍｍのドラムの外周にコイル状に巻いて、２３℃で、１６８時間保管した後、ドラムから解き、無負荷状態に１時間放置した後の曲げ半径（開放半径）を求め、以下の基準で評価した。
Ａ：曲げ半径（開放半径）が９００ｍｍ以上
Ｃ：曲げ半径（開放半径）が９００ｍｍ未満

（３）塩素分に対する耐久性
作製した給水給湯用パイプから、ＪＩＳ６号ダンベル型試験片を打ち抜き、試験片を延伸用治具にセットし６．８％伸ばし、次亜塩素酸ソーダの原液を滴下した後、試験片が破断するまでの時間を求め、以下の基準で評価した。
Ａ：破断するまでの時間が比較例１に比べて１０％以上長い場合
Ｂ：破断するまでの時間が比較例１に比べて１０％未満長いか、１０％未満短い場合
Ｃ：破断するまでの時間が比較例１に比べて１０％以上短い場合

（４）クリープ特性
作製した給水給湯用パイプに対し、ＪＩＳ Ｋ ６７９２に従い、９５℃、１時間、円周応力６．９ＭＰａの条件下で、熱間内圧クリープ試験を行い、以下の基準で評価した。
Ａ：破損が発生しなかった場合
Ｃ：破損が発生した場合

（５）総合評価
上記の評価項目の結果を基に、以下の基準で総合評価を行った。
Ａ：総ての評価項目がＳ、Ａ又はＢの場合
Ｃ：１つ以上の評価項目がＣの場合

＊１ ＰＢ−１： 三井化学社製、商品名「Ｐ５０５０Ｎ」、Ｍｗ＝７０万
＊２ ＰＢ−２： 合成品、Ｍｗ＝５５万
＊３ ＰＢ−３： 合成品、Ｍｗ＝４０万

＊４ ＰＰ−１： 日本ポリプロ社製、商品名「１２３３」、融点＝１２５℃、ＭＦＲ＝７ｇ／１０分
＊５ ＰＰ−２： 日本ポリプロ社製、商品名「ＷＦＷ４Ｍ」、融点＝１３６℃、ＭＦＲ＝７ｇ／１０分
＊６ ＰＰ−３： 日本ポリプロ社製、商品名「ＷＭＧ０３」、融点＝１４２℃、ＭＦＲ＝３０ｇ／１０分
＊７ ＰＰ−４： 日本ポリプロ社製、商品名「ＭＧ０３ＢＤ」、融点＝１５１℃、ＭＦＲ＝３０ｇ／１０分
＊８ ＰＰ−５： 日本ポリプロ社製、商品名「ＭＡ１Ｂ」、融点＝１６４℃、ＭＦＲ＝２１ｇ／１０分
＊９ ＰＰ−６： 日本ポリプロ社製、商品名「ＦＹ６」、融点＝１６３℃、ＭＦＲ＝２ｇ／１０分

表１及び表２から、本発明に従う給水給湯用パイプは、養生期間を短縮でき、また、直進保持性及びクリープ特性が良好であることが分かる。

Claims (3)

1. ポリブテン（ＰＢ）と、ポリプロピレン（ＰＰ）と、を含む樹脂組成物からなる給水給湯用パイプであって、
   前記樹脂組成物中の前記ポリブテン（ＰＢ）と前記ポリプロピレン（ＰＰ）との質量比（ＰＢ：ＰＰ）が９０：１０〜９９：１であり、
   前記ポリプロピレン（ＰＰ）の融点が１５１℃以上であり、
   前記ポリブテン（ＰＢ）の重量平均分子量（Ｍｗ）が５０万以上であることを特徴とする、給水給湯用パイプ。
2. 前記樹脂組成物中の前記ポリブテン（ＰＢ）と前記ポリプロピレン（ＰＰ）との質量比（ＰＢ：ＰＰ）が９５．２：４．８〜９９：１である、請求項１に記載の給水給湯用パイプ。
3. 前記ポリプロピレン（ＰＰ）のメルトフローレート（ＭＦＲ）が１０ｇ／１０分以上である、請求項１又は２に記載の給水給湯用パイプ。