JP6441001B2 - 帯電防止チューブ - Google Patents

Description

本発明は、帯電防止チューブに関するものである。

移送物が通過する流路を備える樹脂製チューブとして、内周面が、ポリオレフィン／ポリエーテル共重合体である高分子型帯電防止剤を含有するポリエステル系エラストマー組成物より形成された帯電防止チューブが開示されている（例えば、特許文献１）。ところが上記特許文献１に係る帯電防止チューブは、透明性を有していないので、帯電防止チューブ内を外部から視認することができない。

これに対し、ウレタンエラストマーを主成分とし帯電防止剤を添加して形成された透明性を有する帯電防止チューブが市販されている。

特開２００６−２２０２３２号公報

しかしながらウレタンエラストマーを主成分とした帯電防止チューブの場合、ウレタンエラストマーは、滑り性が悪く耐摩耗性が低いので、移送物が帯電防止チューブの内周面に引っ掛かりやすく、表面に摩耗により穴が開いてしまう、という問題があった。また、移送物によって帯電防止チューブの内周面が摩耗し、その結果生じた摩耗粉によって移送物が汚染されてしまうという問題があった。

そこで本発明は、内周面の滑り性と耐摩耗性を向上することができる帯電防止チューブを提供することを目的とする。

本発明に係る帯電防止チューブは、流路を有する内層と、前記内層の外周に形成された外層とを備え、前記内層がナイロンで形成され、帯電防止剤を含有し、前記外層が、ウレタンエラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリオレフィンエラストマーのいずれか１種又は２種以上の混合物で形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、内層と外層とを備え、内層がエラストマーより硬質であるナイロンと帯電防止剤を含有することにより、帯電防止性を得られると共に、内周面の滑り性と耐摩耗性を向上することができる。

滑り性の評価方法を示す図である。 曲げ剛さ試験装置の概略構成を示す図である。 耐摩耗性試験装置の概略構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態に係る帯電防止チューブは、流路を有する内層と、前記内層の外周に形成された外層とを備え、前記流路内を外部から視認できるように形成されている。

内層は、ベース材が外層より硬質であって透明性を有する材料、例えばナイロンで形成されている。これにより、内層は、内周面の滑り性、耐摩耗性を向上することができる。ナイロンとしては、例えば、PA11、PA12、PA610、PA612、PA1010、PA1012、PA1212、PA6、PA66のいずれか１種以上で形成することができる。

また内層は、帯電防止剤を１５〜５０ｗｔ％含有するのが好ましい。これにより内層は、表面抵抗率が１．０×１０^１１Ω／ｓｑ未満となる。帯電防止剤としては、例えば、界面活性剤型、イオン導電材型、高分子型のいずれかを用いることができる。帯電防止剤の含有量が１５ｗｔ％未満の場合、表面抵抗率が１．０×１０^１１Ω／ｓｑ以上となり十分な帯電防止性が得られない。一方、帯電防止剤の含有量が５０ｗｔ％超の場合、滑り性が低下する。

内層の厚さは、０．０５ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であるのが好ましい。内層の厚さが０．０５ｍｍ未満であると、耐摩耗性を向上する効果が十分に得られない。一方、内層の厚さが０．３ｍｍを超えると、柔軟性が悪化してしまう。また、内層は、厚さが０．２ｍｍを超えると、柔軟性が低下するので、厚さが０．２ｍｍを超える場合は、可塑剤及び衝撃改良剤の少なくとも一種を含むのが好ましい。

可塑剤及び衝撃改良材は、一般的にナイロンに使用される可塑剤及び衝撃改良材を用いることができる。内層は、可塑剤及び衝撃改良剤の少なくとも一種が添加されることにより、柔軟性の低下を最小限にとどめることができる。

なお、内層は、可塑剤が添加されることにより、時間経過と共にチューブ内表面へ可塑剤が析出するいわゆるブリードが生じ、移送物を汚染する可能性がある。一方、内層は、可塑剤が添加されない場合、内層の厚さを厚くすると柔軟性が低下するが、チューブ内表面へ可塑剤が析出することがないので、移送物を汚染することもなく、耐摩耗性も向上する。

外層は、ベース材が、内層より柔軟性を有し、かつ透明性を有する材料、例えばウレタンエラストマー、ポリアミドエラストマーやポリオレフィンエラストマーで形成することができる。外層は、ショア硬度９８Ａ以下の材料を用いる。また外層は、ショア硬度９５Ａ以下の材料を用いるのがより好ましい。

次に上記のように構成された帯電防止チューブの製造方法を説明する。帯電防止チューブは、押出成形によって形成される。本実施形態の場合、内層を内層押出機で形成後、この内層の外周面に外層押出機で外層を形成する方法、又は内層を形成するナイロン樹脂と、外層を形成する例えばウレタン樹脂とを、溶融状態で共押出成形して熱融着する方法とがある。

一般的に、内層及び外層を形成する樹脂は、予めペレット化しておくことが好ましい。例えば、ナイロン樹脂及びウレタン樹脂を、それぞれ一軸押出機、二軸押出機、二軸混練機などで溶融混練してペレット化する。

帯電防止剤は界面活性剤型、イオン導電材型、高分子型から選択することができ、ベース材として、ポリアミドエラストマー（ＰＡＥ）を用いて内層を形成するナイロン樹脂と混合すると、ナイロンとの相溶性が向上すると共に、外層がウレタンエラストマー又は、ポリアミドエラストマーの場合、外層を形成するエラストマーとの接着性が向上するので、好ましい。ナイロン樹脂と帯電防止剤は、低速回転混合機（Ｖ型ブレンダー、タンブラーなど）、高速回転混合機（ヘンシェルミキサーなど）などを用いて混合した後、溶融混練してペレット化することができる。更に、チューブ内表面へのブリードを考慮した場合、イオン導電材型、高分子型を選択することが好ましい。

上記のように構成された帯電防止チューブは、透明性を有するので、流路内を外部から視認できる。また帯電防止チューブは、内層と外層とを備え、内層がエラストマーより硬質であるナイロンと帯電防止剤を含有することにより、帯電防止性が得られると共に、内周面の滑り性を向上することができる。さらに内層は、ナイロンで形成されていることにより、耐摩耗性を向上することができる。また、帯電防止チューブは、外層がエラストマーで形成されていることにより、柔軟性を有する。

（変形例）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。

例えば、上記実施形態の場合、チューブは内層と外層とを備える２層構造について説明したが、本発明はこれに限らず、内層と外層の間に中間層を有することとしてもよい。また、チューブは、外層の外周に被覆材としてポリ塩化ビニルで形成したカバーなどを形成してもよい。

上記実施形態の場合、チューブは、流路内を外部から視認できるように形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限らず、内層又は外層が着色され、流路内を外部から視認できないチューブに適用してもよい。チューブの内層又は外層を着色するには、所定の色になるように調合されたカラーマスターバッチをベース材に所定量添加し、成形機にて溶融混練することにより着色する方法や、予め着色が施された着色済みの材料をベース材として用いる方法を適用することができる。

（実施例）
上記の製造方法に示した手順で帯電防止チューブを作製し、評価を行った。内層は、ナイロンとしてＰＡ１１、帯電防止剤を所定の混合比となるように押出機に入れて溶融混練した。また、可塑剤及び衝撃改良剤は、必要に応じ所定量だけ押出機に入れ、共に溶融混練した。外層は、ウレタンエラストマーを別の押出機に入れて溶融混練した。次いで、内層及び外層が所定の厚さになるように、共押出成形を行い、実施例１〜４，１２，１３に係る帯電防止チューブを作製した。

実施例５及び実施例６は、ナイロンとしてＰＡ１１と、ＰＡ１２とを、質量比で１：１に混合した材料を用いて内層を形成した。実施例７〜１１は、ナイロンとしてＰＡ１２を用いて内層を形成した。

また、ウレタンエラストマーで比較例１〜５に係る単層のチューブを形成した。比較例６〜９は、ＰＡ１１又はＰＡ１２で単層のチューブを形成した。比較例３，４は、帯電防止処方されたウレタンエラストマーを使用した。比較例５は、帯電防止剤としてカーボン添加されたウレタンエストラマーを使用した。比較例１０は、ＰＡ１２で形成した内層と、ウレタンエラストマーで形成した外層とを備えるチューブを作製した。

作製したチューブの構成を表１に示す。上記のように作製したチューブに対し、以下に示す各種評価を行った。

（透明性）
作成したチューブ内に、確認用の試料として、ＳＭＤ型(表面実装型)ＬＥＤ（２ｍｍＸ２ｍｍＸ１．５ｍｍ）を入れ、目視にて確認用の試料を視認できるか否かを評価した。確認用の試料を視認できる場合は○、確認用の試料を視認できない場合は×とし、結果を表１の「透明性」欄に記載した。

（帯電防止性）
抵抗計（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製、製品名：Ｒ８３４０）を用いて、チューブ内面の抵抗値を測定し、下記式を用いて抵抗率を算出した。

＜内表面抵抗率算出式＞
内表面抵抗率（Ω／ｓｑ）＝Ｒ×πｄ ／（Ｌ−２ａ）

Ｒ：実測抵抗値(Ω) ｄ：チューブ内径 L：試料チューブ長 ａ:電極挿入長
チューブ内面の抵抗率が、１．０×１０^１１Ω／ｓｑ未満の場合は○、１．０×１０^１１Ω／ｓｑ以上の場合は×とし、結果を表１の「帯電防止性」の欄に記載した。

（滑り性）
図１に示すようにチューブ１０を曲げ癖の無いように、まっすぐに固定し、一端の内部に移送物１６としてＳＭＤ型(表面実装型)ＬＥＤ（２ｍｍＸ２ｍｍＸ１．５ｍｍ）を入れる。次いで、他端を支点として一端を上方へ移動し、チューブ１０を傾けていき、移送物１６が他端へ向かって移動し始めた時の、チューブ１０の水平時を０°とした場合の傾き角度θを測定した。移送物１６が移動し始める角度が４０°未満の場合は○、４０°以上の場合は×とし、結果を表１の「滑り性」の欄に記載した。

（柔軟性）
図２に示す曲げ剛さ試験装置１１を用いて、柔軟性を評価した。まずチューブを恒温恒湿室（２３℃、５０％ＲＨ）で２４時間以上静置させた後、曲げ剛さ試験装置に取り付けた。なお、チューブは、長さ（ｍｍ）＝π（（Ｒ＋ＯＤ）／２）＋（２×ＯＤ）で求めた長さに切断した。ここで、Ｒ：試験開始時のチューブ曲げ半径（ｍｍ）、ＯＤ：チューブ外径（ｍｍ）である。レール上に設けられた可動部１４を１００ｍｍ／分の速度で固定部１２に向かって移動させることにより、チューブ１０を徐々に曲げていき、曲げ荷重を測定した。最大曲げ荷重が、ウレタンエラストマーで形成したショア硬度９８Ａの単層チューブに対し、同等の場合は○、より大きい場合は×とし、結果を表１の「柔軟性」の欄に記載した。

（耐摩耗性）
チューブを、予め恒温恒湿室（２３℃、５０％ＲＨ）に、質量が安定するまで静置した。質量が安定したら、チューブの質量を測定した後、図３に示す耐摩耗性試験装置の支持具１８にチューブ１７の一端を固定し、他端に５００ｇのおもり２０を吊るした。単層チューブの場合は、そのまま試験を行い、内層と外層とを備えるチューブの場合、内層材のみで単層チューブを成形し、それを用いて試験をおこなった。

耐摩耗性試験装置の回転盤２２には、金属棒（ＳＵＳ）が摩耗相手材２４として１１本取り付けられている。試験条件は、試料の長さ：１５０ｍｍ、回転盤２２の回転速度：６０ｒｐｍ、 回転盤２２の回転数：５万回、試験温度：常温とした。摩耗試験後、次式（１）によって摩耗した質量を測定した。

摩耗した質量（ｇ）＝摩耗試験前の質量（ｇ）−摩耗試験後の質量（ｇ）・・・（１）

さらにチューブの密度および摩耗した質量から、摩耗容量（μＬ）を求めた。摩耗容量（μＬ）がウレタンエラストマーで形成したショア硬度９８Ａの単層チューブに対し、同等以下の場合は○、より大きい場合は×とし、結果を表１の「耐摩耗性」の欄に記載した。

表１に示す通り、実施例１〜１３は、前記内層がナイロンで形成されており、帯電防止剤を１５〜３０ｗｔ％含有し、前記外層がウレタンエラストマーで形成されていることにより、透明性、帯電防止性、滑り性及び耐摩耗性の評価結果がいずれも良好であった。さらに実施例１〜１２は、内層の厚さが０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下、又は内層の厚さが０．２ｍｍ超０．３ｍｍ以下であって可塑剤及び衝撃改良剤の少なくとも一種を含有するため、柔軟性の評価結果が良好であった。

比較例１〜５は、ウレタンエラストマーで形成された単層チューブであり、内表面がウレタンエラストマーであるため、滑り性及び耐摩耗性が向上しなかった。また比較例５は、内層にカーボンを添加したため、帯電防止性を有するものの透明性が悪化した。比較例６〜９は、ウレタンエラストマーより硬質のナイロンで形成された単層チューブであるので、滑り性が向上するものの柔軟性が悪化した。さらに比較例１，２，６〜１０は、帯電防止剤の含有量が１０ｗｔ％以下であったため、帯電防止性が得られなかった。

Claims (4)

1. 流路を有する内層と、
   前記内層の外周に形成された外層とを備え、
   前記内層がナイロンで形成され、帯電防止剤を含有し、
   前記外層が、ウレタンエラストマー、ポリアミドエラストマーのいずれか１種又は２種の混合物で形成されており、
   前記帯電防止剤が、界面活性剤型又はイオン導電材型であり、
   前記帯電防止剤のベース材がポリアミドエラストマーであり、
   前記帯電防止剤の含有量が前記内層に対して１５〜５０ｗｔ％であり、
   前記内層は、厚さが０．０５ｍｍ以上０．３０ｍｍ以下であり、
   前記外層は、厚さが１．２０ｍｍ以上１．７０ｍｍ以下であり、
   前記流路内を外部から視認でき、
   前記流路内をＬＥＤが移送されることを特徴とする帯電防止チューブ。
2. 前記外層がショア硬度９８Ａ以下のエラストマーで形成されていることを特徴とする請求項１記載の帯電防止チューブ。
3. 前記内層が、PA11、PA12、PA610、PA612、PA1010、PA1012、PA1212、PA6、PA66のいずれか１種又は、２種以上の混合物で形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の帯電防止チューブ。
4. 前記内層は、厚さが０．２０ｍｍ超０．３０ｍｍ以下であり、可塑剤及び衝撃改良剤の少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の帯電防止チューブ。

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