JP7103873B2 - 多層管接続体 - Google Patents
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Description
本発明に係る多層管は、接続対象部材が接続されて好適に用いられる。本発明に係る多層管は、内層と外層とを備える。本発明に係る多層管では、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。上記内層は、上記外層よりも内側に位置している層であり、管本体である。上記外層は、上記内層よりも外側に位置している層である。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。また、上記外層は、耐候性を有する層であることが好ましい。
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23℃での引張強さが25MPa以上67MPa以下である。上記内層の23℃での引張強さが25MPa未満であると、多層管が変形しやすく、多層管と接続対象部材との接着性が低くなることがある。特に多層管の径が大きい場合には、多層管の重みにより、多層管がより一層変形しやすくなり、多層管と接続対象部材との接続信頼性がより一層低くなることがある。
本発明に係る多層管では、上記外層の23℃での引張強さが25MPa以上67MPa以下である。上記外層の23℃での引張強さが25MPa未満であると、多層管が変形しやすく、多層管及び多層管接続体が破損することがある。
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
上記接着層は、接着剤により形成される。上記接着層の材料は、接着剤である。上記接着層の材料(接着剤)としては特に限定されず、積水化学工業社製「エスロン接着剤 No.73S」、「エスロン接着剤 No.100S」等が挙げられる。また、上記接着層の材料(接着剤)は、THF、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、アセトン、シクロヘキサン、酢酸エチル、及びエタノール等の溶剤を含んでいてもよい。
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。本発明に係る多層管接続体は、上記接着層が、内層と外層とを備える上記多層管と上記接続対象部材との間に配置されている。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、管(第2の管)及び管継手等が挙げられる。上記管としては、単層管及び多層管等が挙げられる。
ポリ塩化ビニル(PVC)(徳山積水工業社製「TS-1000R」)
アクリルブロックコポリマー(クラレ社製「LB550」)
樹脂材料1:アクリロニトリル-エチレン-プロピレン-スチレン樹脂(AES樹脂)とエチレンプロピレンゴム(EPDM)との混合物(日本エイアンドエル社製「UB-860」、AES樹脂の重合度600~1400、樹脂材料中の耐候性熱可塑性樹脂の含有量75重量%~85重量%、樹脂材料中の軟質熱可塑性樹脂の含有量15重量%~25重量%)
エスロン接着剤(積水化学工業社製「No.100S」、SP値9.0)
(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管状体を得た。なお、内層の材料として、PVCを用いた。また、外層の材料としては、樹脂材料1と顔料との混合材料を用いた。外層のSP値は10.0であった。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。得られた管状体を40cmの直管として、多層管を作製した。
押出機:長田製作所社製「SLM50」(2軸異方向パラレル押出機)
副押出機:長田製作所社製「OPEH-40」(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)220℃(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、樹脂材料5と顔料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と同様にして配管を作製した。外層のSP値は、9.3であった。
外層の材料として、樹脂材料2と顔料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と同様にして配管を作製した。外層のSP値は、9.3であった。
外層の材料として、樹脂材料4と顔料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と同様にして配管を作製した。外層のSP値は、9.5であった。
外層の材料として、樹脂材料5と顔料との混合材料を用いたこと、外層の厚みを0.2mmとしたこと、配合量を表1のように変更したこと以外は、実施例1と同様にして配管を作製した。外層のSP値は、9.3であった。
外層の材料として、樹脂材料6と顔料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と同様にして配管を作製した。外層のSP値は、9.3であった。
外層の材料として、樹脂材料7と顔料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と同様にして配管を作製した。外層のSP値は、9.3であった。
外層の材料として、樹脂材料3と顔料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と同様にして配管を作製した。外層のSP値は、12.8であった。
内層の材料として、アクリルブロックコポリマーを用いたこと、外層の材料として、樹脂材料8と顔料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と同様にして配管を作製した。外層のSP値は、9.3であった。
(1)外層強度
得られた配管の接続部分から、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。サンプルの長さ方向は、多層管の軸方向と一致させた。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
得られた配管の接続部分から、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。サンプルの長さ方向は、多層管の軸方向と一致させた。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。
得られた配管の接続部分から、外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接着層の材料(エスロン接着剤)に30分間浸漬した後、60℃で48時間乾燥した。乾燥後のサンプルをJIS K6815-2に準拠して、40℃又は60℃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、引張強さを算出し、膨潤後強度とした。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。
得られた配管を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。
○:偏平率50%であっても、配管の破損や、外層にひび又は割れが生じない
×:偏平率50%未満で、配管の破損や、外層にひび又は割れが生じる
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5MPa以上10MPa未満
×:接着強度が5MPa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10時間以上100時間未満
×: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10時間未満
得られた配管を3kgの錘を用いて、0℃で落錘試験を実施し、50%割れ高さを測定した。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。落錘試験条件はJIS K6741の附属書Aに準拠した。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。耐衝撃性を以下の基準に従い判定した。
○:50%割れ高さが150cm以上
△:50%割れ高さが100cm以上150cm未満
×:50%割れ高さが100cm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又はJIS K6742に準拠した耐衝撃試験を行い、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。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(8)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
得られた多層管の外層のみを切り出し、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0.20mm、0.25mm、0.30mm、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)
○:外層の厚み0.1mmあたりの全光線透過率又は外層の厚み方向の全光線透過率が30%以下
△:外層の厚み0.1mmあたりの全光線透過率及び外層の厚み方向の全光線透過率のいずれか一方が30%を超え50%以下
×:外層の厚み0.1mmあたりの全光線透過率及び外層の厚み方向の全光線透過率が50%を超える
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(8)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5以下
△:ΔEが5を超え10以下
×:ΔEが10を超える
上記(4)偏平強度、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(7)耐衝撃性、上記(9)衝撃強度保持率、上記(10)全光線透過率、上記(11)色差の判定結果から各実施例及び各比較例で点数を算出した。
上記(5)接着強度(40℃及び60℃)の判定が○:3点、△:1点、×:0点
上記(6)熱間内圧クリープ試験(40℃及び60℃)の判定が○:3点、△:1点、×:0点
上記(7)耐衝撃性の判定が○:5点、△3点、×:0点
上記(9)衝撃強度保持率の判定が○:3点、△:1点、×:0点
上記(10)全光線透過率が○:3点、△:1点、×:0点
上記(11)色差が○:3点、△:1点、×:0点
○:合計点が35点以上
△:合計点が25以上、34点以下
×:合計点が24点以下
1a…末端
11…内層
12…外層
13…接着層
21…多層管接続体
31…接続対象部材
Claims (16)
- 多層管と、前記多層管に接続された接続対象部材と、前記多層管と前記接続対象部材との間に配置された接着層とを備える多層管接続体であり、
前記多層管が、内層と、外層とを備え、
前記内層は、管状であり、
前記外層は、前記内層の外表面上に前記外層が前記内層に直接接触するように配置されており、
前記内層の材料が、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、又はポリフッ化ビニリデンであり、
前記外層の材料が、軟質熱可塑性樹脂を含み、
前記軟質熱可塑性樹脂が、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、又はジエン骨格に由来する構造単位を有するゴムであり(但し、前記軟質熱可塑性樹脂としてシリコーンゴムを除く)、
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%以上であり、
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、多層管接続体。 - 前記外層を接着剤に30分間浸漬した後、浸漬後の前記外層を60℃で48時間乾燥したときに、JIS K6815-2に準拠して測定された乾燥後の前記外層の40℃での引張強さが10MPa以上である、請求項1に記載の多層管接続体。
- 前記外層の材料100重量%中、前記軟質熱可塑性樹脂の含有量が5重量%以上70重量%以下である、請求項1又は2に記載の多層管接続体。
- 前記外層の材料が、更に、熱可塑性エラストマーと可塑剤とのうちの少なくとも1種の成分を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の多層管接続体。
- 前記外層の材料100重量%中、前記軟質熱可塑性樹脂と前記成分との合計の含有量が5重量%以上70重量%以下である、請求項4に記載の多層管接続体。
- 前記外層の材料が、更に、耐候性熱可塑性樹脂を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の多層管接続体。
- 前記外層の材料100重量%中、前記耐候性熱可塑性樹脂の含有量が30重量%以上である、請求項6に記載の多層管接続体。
- 前記耐候性熱可塑性樹脂の重合度が400以上2500以下である、請求項6又は7に記載の多層管接続体。
- 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、請求項1~8のいずれか1項に記載の多層管接続体。
- 以下の耐候性試験実施後の前記多層管の衝撃強度の、耐候性試験実施前の前記多層管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1~9のいずれか1項に記載の多層管接続体。
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 - 前記外層を前記接着層の材料に30分間浸漬した後、浸漬後の前記外層を60℃で48時間乾燥したときに、JIS K6815-2に準拠して測定された乾燥後の前記外層の40℃での引張強さが10MPa以上である、請求項1~10のいずれか1項に記載の多層管接続体。
- 前記多層管における前記外層のSP値と、前記接続対象部材のSP値との差の絶対値が、2.0以下である、請求項1~11のいずれか1項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1~12のいずれか1項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1~13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1~14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1~15のいずれか1項に記載の多層管接続体。
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"JIS K6815-2:2002 熱可塑性プラスチック管-引張特性の求め方-第2部:硬質塩化ビニル(PVC-U)管,耐熱性硬質塩化ビニル(PVC-C)管及び耐衝撃性硬質塩化ビニル(PVC-HI)管",[online],日本産業標準調査会,2002年04月20日,インターネット<「URL:https://www.jisc.go.jp/app/jis/general/GnrJISSearch.html」,のJIS検索より「K6815-2」と入力して検索> |
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