JP7103872B2 - 多層管及び多層管接続体 - Google Patents
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Description
本発明に係る多層管は、内層と、外層とを備える。上記内層は、管状であり、上記外層は、上記内層の外表面上に配置されている。なお、本発明に係る多層管は、2層の構造を有していてもよく、3層の構造を有していてもよく、3層以上の構造を備えていてもよい。上記外層は、多層管の最も外側の層(最外層)であることが好ましい。なお、上記外層が、多層管の最外層でない場合には、該外層の外表面上に、厚み3mm以下の層が配置されていてもよい。
L:照射強度75mW/cm2、ブラックパネル温度50℃、湿度50%、4時間
D:照射なし、ブラックパネル温度30℃、湿度98%、4時間
シャワー:Dの前後に各30秒
本発明に係る多層管では、上記内層の材料が、熱可塑性樹脂(第1の熱可塑性樹脂)と、顔料(第1の顔料)とを含む。
本発明に係る多層管では、上記外層の材料が、熱可塑性樹脂(第2の熱可塑性樹脂)と、顔料(第2の顔料)とを含む。
L:照射強度75mW/cm2、ブラックパネル温度50℃、湿度50%、4時間
D:照射なし、ブラックパネル温度30℃、湿度98%、4時間
シャワー:Dの前後に各30秒
上記多層管には、必要に応じて、各種の添加剤を用いてもよい。上記添加剤としては、安定剤、安定化助剤、滑剤、加工助剤、衝撃改質剤、耐熱向上剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、充填剤、顔料、及び可塑剤等が挙げられる。上記添加剤は、1種のみが用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
本発明に係る多層管接続体は、上述した多層管と、上記多層管に接続された接続対象部材とを備える。上記接続対象部材としては、上記多層管に接続されて用いられる部材であれば特に限定されず、単管、多層管、及び管継手等が挙げられる。
ポリ塩化ビニル(PVC)(徳山積水工業社製「TS-1000R」、重合度1000)
ポリメタクリル酸メチル(PMMA)(三菱レイヨン社製「VH」)
顔料1(酸化チタン70重量%、分散剤15重量%、チタン、アンチモン、及びクロムの複合酸化物10重量%、亜鉛、鉄、及びクロムの複合酸化物5重量%を含む混合物)
アクリロニトリル-エチレン-プロピレン-スチレン樹脂とポリイミド樹脂の混合物(AES樹脂+ポリイミド樹脂)(日本エイアンドエル社製「UB-860」)
アクリロニトリル-エチレン-プロピレン-スチレン樹脂(AES)(日本エイアンドエル社製「UB-700」)
ポリメタクリル酸メチル(PMMA)(三菱レイヨン社製「VH」)
ポリメタクリル酸メチルとアクリルゴムの混合物(PMMA+アクリルゴム)(三菱レイヨン社製「IRH50」)
ポリ塩化ビニル(PVC)(徳山積水工業社製「TS-1000R」)
顔料2(酸化チタン70重量%、分散剤15重量%、チタン、アンチモン、及びクロムの複合酸化物10重量%、亜鉛、鉄、及びクロムの複合酸化物5重量%を含む混合物) 顔料3(酸化チタン70重量%、分散剤15重量%、チタン、アンチモン、及びクロムの複合酸化物10重量%、亜鉛、鉄、及びクロムの複合酸化物5重量%を含む混合物) 顔料4(酸化チタン70重量%、分散剤15重量%、チタン、アンチモン、及びクロムの複合酸化物10重量及び亜鉛、鉄、及びクロムの複合酸化物5重量%を含む混合物)
(1)多層管の作製
下記の表1に示す構成において、下記の押出条件で多層管の成形を行った。内層の外表面が外層により被覆された多層管を得た。なお、内層の材料として、PVCと顔料1を用いた。また、外層の材料としては、AES樹脂+ポリイミド樹脂と顔料2との混合材料を用いた。得られた多層管の外径は60mm、内層の厚みは4.1mm、外層の厚みは0.1mmであった。
押出機:長田製作所社製「SLM60」(2軸異方向パラレル押出機)
副押出機:長田製作所社製「OPEH-35」(単軸押し出し機)
金型:パイプ用金型、呼び径50A用多層パイプ作製用
全体押出量:20kg/h
樹脂温度:多層管本体(内層)190℃(金型入口部での温度)、被覆層(外層)230℃(金型入口部での温度)
接続対象部材に多層管を荷重100Nで挿入したときの挿入長さが、21mm以上42mm以下であることを確認してから、配管(多層管接続体)を作製した。
外層の材料として、PMMA+アクリルゴムと顔料2との混合材料を用いたこと、配合量を表1のように変更したこと以外は、実施例1と同様にして多層管及び配管(多層管接続体)を作製した。
外層の材料として、PMMA+アクリルゴムと顔料2との混合材料を用いたこと、配合量を表1のように変更したこと以外は、実施例1と同様にして多層管及び配管(多層管接続体)を作製した。
外層の顔料2の配合量を表1のように変更したこと、外層の厚みを0.15mmとしたこと以外は実施例3と同様にして多層管と配管(多層管接続体)を作製した。
外層の材料として、PMMA+アクリルゴムとPVCと顔料2との混合材料を用いたこと、配合量を表1のように変更したこと以外は、実施例1と同様にして多層管及び配管(多層管接続体)を作製した。
外層の材料として、PMMA+アクリルゴムと顔料3との混合材料を用いたこと、配合量を表1のように変更したこと以外は、実施例1と同様にして多層管及び配管(多層管接続体)を作製した。
外層の材料として、PMMA+アクリルゴムと顔料4との混合材料を用いたこと、配合量を表2のように変更したこと以外は、実施例1と同様にして多層管及び配管(多層管接続体)を作製した。
外層の材料として、PMMAと顔料2との混合材料を用いたこと、配合量を表2のように変更したこと以外は、実施例1と同様にして多層管及び配管(多層管接続体)を作製した。
内層の材料としてPMMAと顔料1とを用いたこと、外層の材料として、PMMA+アクリルゴムと顔料2との混合材料を用いたこと、配合量を表2のように変更したこと以外は、実施例1と同様にして多層管及び配管(多層管接続体)を作製した。
外層の材料として、PMMA+アクリルゴムと顔料2との混合材料を用いたこと、配合量を表2のように変更したこと以外は、実施例1と同様にして多層管及び配管(多層管接続体)を作製した。
外層の材料として、PMMA+アクリルゴムと顔料2との混合材料を用いたこと、配合量を表2のように変更したこと以外は、実施例1と同様にして多層管及び配管(多層管接続体)を作製した。
外層の材料として、AES樹脂を用いたこと、顔料2を用いなかったこと、配合量を表2のように変更したこと以外は、実施例1と同様にして多層管及び配管(多層管接続体)を作製した。
(1)外層強度
得られた多層管から、外層のみを切り出して、下記のロールプレス条件でロールプレス加工を行い、ダンベル形状のサンプルを得た。サンプルのダンベル形状は、具体的には、JIS K6815-2における試験片の形状とした。得られたサンプルを用いて、JIS K6815-2に準拠して、23℃及び引張速度5mm/minの条件で、引張試験を実施した。得られた試験結果から、引張強さ及び引張伸び率を算出し、外層強度(外層の引張強さ(引張強度)及び引張伸び率)とした。引張試験機としては、島津製作所社製「卓上形精密万能試験機 AGS-X」を用いた。
加熱温度:195℃
加熱時間:3分間
余熱温度:195℃
余熱時間:3分間
プレス圧力:20MPa
プレス時間:3分間
得られた多層管から、内層のみを切り出して、上記(1)と同様のロールプレス条件でロールプレス加工を行い、ダンベル形状のサンプルを得た。サンプルのダンベル形状は、具体的には、JIS K6815-2における試験片の形状とした。得られたサンプルを用いて、JIS K6815-2に準拠して、23℃及び引張速度5mm/minの条件で、引張試験を実施した。得られた試験結果から、引張強さ及び引張伸び率を算出し、内層強度(内層の引張強さ(引張強度)及び引張伸び率)とした。引張試験機としては、島津製作所社製「卓上形精密万能試験機 AGS-X」を用いた。
得られた多層管から、内層を切り出して、0.1mol/Lのテトロヒドロフランで溶解し、第1の顔料を分離して乾燥させた。得られた多層管から、外層を切り出して、0.1mol/Lのテトロヒドロフランで溶解し、第2の顔料を分離して乾燥させた。得られた第1の顔料及び第2の顔料について、レーザー回折式粒度分布測定装置(島津製作所社製「SALD-2200」)を用いて、レーザー回折式粒度分布測定を行い、数平均粒子径を求めた。
得られた多層管の外層のみを切り出して、上記(1)外層強度の評価で行ったロールプレス条件でロールプレス加工を行い、厚み0.2mm、0.25mm、0.35mm、0.40mm、0.50mmのサンプルを作製した。得られた各サンプルの厚みは±0.02mmのばらつきが生じたため、マイクロメーターで正確な厚みを測定した。得られたサンプルの全光線透過率を日本電色工業社製「NDH2000」を用いて、JIS K7361-1に準拠して測定した。片対数グラフ上に、サンプルの厚みを横軸、全光線透過率を縦軸にプロットし、得られた近似直線の傾きを定数Aとした。下記の式に従い、外層の厚み0.1mmあたりの全光線透過率、及び外層(得られた多層管における外層と同じ厚みを有する外層)の厚み方向の全光線透過率を算出した。全光線透過率は以下の基準で判定した。
T:外層の厚み(mm)
得られた多層管から、外層のみを切り出して、上記(1)外層強度の評価で行ったロールプレス条件でロールプレス加工を行い、2.5cm×7.5cm×3.00mmの第1の試験片を得た。接続対象部材を切り出して、上記(1)外層強度の評価で行ったロールプレス条件でロールプレス加工を行い、2.5cm×7.5cm×3.00mmの第2の試験片を得た。得られた第1の試験片の表面にエスロン接着剤を0.1g塗布し、該塗布部分に上記第2の試験片を重ね合わせて、0.2Nの荷重をかけて接着し、23℃で24時間乾燥して、積層体を得た。なお、第1の試験片と第2の試験片との接着面積は、300mm2とした。得られた積層体について、40℃又は60℃及び引張速度5mm/分の条件で引張試験を行った。引張試験機としては、島津製作所社製「卓上形精密万能試験機 AGX-X」を用いた。下記式により、40℃での接着強度、及び60℃での接着強度を求めた。40℃での接着強度、及び60℃での接着強度を以下の基準で判定した。
○:接着強度が10MPa以上
×:接着強度が10MPa未満
得られた配管(多層管接続体)を60℃で168時間静置した。静置後、40℃又は60℃で圧力1.0MPa(フープ応力6.4MPa)の水圧を配管内に負荷し、上記配管から水漏れが発生するまでの時間を測定した。40℃での熱間内圧クリープ試験、及び60℃での熱間内圧クリープ試験を以下の基準で判定した。
○:熱間内圧クリープ試験開始から配管が破壊され、水漏れが発生するまでの時間が100時間以上
×:熱間内圧クリープ試験開始から配管が破壊され、水漏れが発生するまでの時間が100時間未満
得られた多層管を下記の条件で800時間の耐候性試験を実施した。耐候性試験機として、ダイプラウインテス社製「METALWEATHER」を用いた。
運転モード:L+D
L:照射強度75mW/cm2、ブラックパネル温度50℃、湿度50%、4時間
D:照射なし、ブラックパネル温度30℃、湿度98%、4時間
シャワー:Dの前後に各30秒
得られた多層管について、JIS K6741に準拠して、偏平試験を行った。試験機としては、島津製作所社製「卓上形精密万能試験機 AGS-X」を用いた。偏平強度を下記の基準で判定した。また、上記(7)耐候性試験を行った多層管についても、同様に偏平試験を行った。偏平強度を下記の基準で判定した。
○:偏平率50%であっても、多層管の破損や、外層にひび又は割れが生じない
△:偏平率50%未満で、外層にひび又は割れが生じる
×:偏平率50%未満で、多層管に破損が生じる
得られた多層管について、JIS K6741の附属書A又はJIS K6742の附属書Aに準拠して耐衝撃試験を行い、衝撃強度を求めた。具体的には、3kgの錘を用いて、0℃で落錘試験を実施した。ただし、試験片の長さは3cmとし、50%割れ高さは、JIS K7211に記載の方法で算出した。落錘試験機として、安田精機製作所社製「FALLING DART IMPACT TESTER」を用いた。また、上記(7)耐候性試験を行った多層管についても、同様に耐衝撃試験を行った。衝撃強度保持率を、以下の式により求めた。衝撃強度保持率を下記の基準で判定した。
○:衝撃強度保持率が、80%以上
△:衝撃強度保持率が、50%以上、80%未満
×:衝撃強度保持率が、50%未満
得られた多層管について、日本電色工業社製の色差計「NR-300」を用いて、L,a,b値をJIS-Z8730に基づき測定した。また、上記(7)耐候性試験を行った多層管についても、同様にしてL,a,bを測定した。下記式により耐候性試験前後の色差を求めた。色差を下記の基準で判定した。
○:ΔEが10以下
×:ΔEが10を超える
上記(5)接着強度(40℃及び60℃)、上記(6)熱間内圧クリープ試験(40℃及び60℃)、上記(8)偏平強度、上記(9)衝撃強度保持率、上記(10)色差の判定結果から各実施例、参考例及び各比較例で点数を算出した。
上記(6)熱間内圧クリープ試験(40℃及び60℃)の判定が○:3点、×:0点 上記(8)偏平強度の判定が○:3点、△:1点、×:0点
上記(9)衝撃強度保持率の判定が○:5点、△:3点、×:0点
上記(10)色差の判定が○:10点、×:0点
○:合計点が30以上
△:合計点が21以上、29点以下
×:合計点が20点以下
2…外層
11…多層管
Claims (12)
- 管状の内層と、前記内層の外表面上に配置された外層とを備える多層管であって、
前記内層の材料が、第1の熱可塑性樹脂100重量部と、第1の顔料0.1重量部以上30重量部以下とを含み、
前記外層の材料が、第2の熱可塑性樹脂100重量部と、第2の顔料0.1重量部以上30重量部以下とを含み、
前記内層の材料が、前記第1の熱可塑性樹脂として、塩化ビニル系樹脂を含み、
前記外層の材料が、前記第2の熱可塑性樹脂として、前記第2の熱可塑性樹脂100重量%中、耐候性熱可塑性樹脂を30重量%以上100重量%以下で含み、
前記耐候性熱可塑性樹脂が、アクリロニトリル-スチレン樹脂、アクリロニトリル-エチレン-プロピレン-スチレン樹脂、アクリロニトリル-スチレン-アクリレート樹脂、ポリメタクリル酸メチル、又はゴム含有アクリル樹脂であり、
前記外層の厚み方向における全光線透過率が50%以下であるか、又は、前記外層の厚み0.1mmあたりの全光線透過率が50%以下である、多層管。 - 以下の耐候性試験実施後の衝撃強度の、耐候性試験実施前の衝撃強度に対する衝撃強度保持率が、50%以上である、請求項1に記載の多層管。
耐候性試験:
ダイプラウインテス社製「METALWEATHER」を用いて、以下の条件で800時間実施する。
運転モード:L+D
L:照射強度75mW/cm 2 、ブラックパネル温度50℃、湿度50%、4時間
D:照射なし、ブラックパネル温度30℃、湿度98%、4時間
シャワー:Dの前後に各30秒 - 前記第2の顔料が、無機顔料を含み、
前記無機顔料の平均粒径が100nm以上800nm以下である、請求項1又は2に記載の多層管。 - 前記第2の顔料が、酸化チタンを含み、
前記第2の顔料100重量%中、前記酸化チタンの含有量が、20重量%以上80重量%以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載の多層管。 - JIS K6815-2に準拠して測定された前記外層の23℃での引張強さが25MPa以上67MPa以下であり、かつJIS K6815-2に準拠して測定された前記外層の23℃での引張伸び率が10%以上である、請求項1~4のいずれか1項に記載の多層管。
- JIS K6815-2に準拠して測定された前記内層の23℃での引張強さが25MPa以上67MPa以下であり、かつJIS K6815-2に準拠して測定された前記内層の23℃での引張伸び率が10%以上である、請求項1~5のいずれか1項に記載の多層管。
- 請求項1~6のいずれか1項に記載の多層管と、
前記多層管に接続された接続対象部材とを備える、多層管接続体。 - 接着層を備え、
前記接着層が前記多層管と前記接続対象部材との間に配置されている、請求項7に記載の多層管接続体。 - 前記多層管と前記接続対象部材との40℃での接着強度が10MPa以上である、請求項7又は8に記載の多層管接続体。
- 前記多層管と前記接続対象部材との60℃での接着強度が10MPa以上である、請求項7~9のいずれか1項に記載の多層管接続体。
- 40℃及びフープ応力6.4MPaでの熱間内圧クリープ試験を実施したときに、水漏れが発生するまでの時間が、前記熱間内圧クリープ試験開始から100時間以上である、請求項7~10のいずれか1項に記載の多層管接続体。
- 60℃及びフープ応力6.4MPaでの熱間内圧クリープ試験を実施したときに、水漏れが発生するまでの時間が、前記熱間内圧クリープ試験開始から100時間以上である、請求項7~11のいずれか1項に記載の多層管接続体。
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