JP7401927B2

JP7401927B2 - 可撓管

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Publication number: JP7401927B2
Application number: JP2021205032A
Authority: JP
Inventors: 健一沼田
Original assignee: Toyox Co Ltd
Current assignee: Toyox Co Ltd
Priority date: 2021-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2023-12-20
Anticipated expiration: 2041-12-17
Also published as: JP2023090707A; JP2023090196A; WO2023112525A1; TW202326017A

Description

本発明は、可撓管及び可撓管の製造方法に関する。

従来から、様々な用途に用いられる可撓性を有する可撓管が提案されている。例えば特許文献１には、ポリオレフィン材料を含む第１層、及びプロピレンポリマーとスチレンブロック共重合体とのブレンドを含む第２層を含む多層可撓性管が開示されている。この多層可撓性管では、ポリ塩化ビニル系材料を含まないことにより、ポリ塩化ビニル系可撓性組成物の焼却に伴う有害物の発生や当該組成物の管内への溶出等を防止し、環境及び健康への懸念を低下させている。また、例えば特許文献２には、エチレン－メタクリル酸共重合体（ＥＭＭＡ）からなる内層、及びエチレン－酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）からなる外層を含む積層チューブが開示されている。

特許第５４７５７９４号公報特許第４１６９８４０号公報

ところで、可撓管が食品製造等におけるローラポンプ用の可撓管として用いられる場合では、可撓管が圧縮されることによる可撓管の摩耗や可撓管を構成する樹脂組成物の溶出により、当該樹脂組成物が可撓管内の流体に混入し易くなるため、衛生上の観点から、非溶出性は特に重要な課題とされる。さらに、繰返し圧縮されることにより可撓管に負荷が掛かるため、圧縮された可撓管の圧縮復元性も要求される。上記特許文献１の多層可撓性管及び上記特許文献２の積層チューブは、ローラポンプ用の可撓管として用いられた場合、可撓管が繰返し圧縮され、応力が繰り返し掛かることにより可撓管を構成する樹脂組成物が可撓管内の流体に溶出する虞があり、また、十分な圧縮復元性を得られない虞がある。

本発明は、良好な圧縮復元性を有しつつ、ローラポンプ用の可撓管として好適に用いられる非溶出性に優れた可撓管及びその可撓管の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の可撓管は、スチレン系エラストマーを主成分とする可撓管であって、前記可撓管の内面の算術平均粗さＲａが１．５μｍ以下であり、かつ、前記可撓管の内面の最大高さＲｚが７μｍ以下である。

本発明によれば、良好な圧縮復元性を有しつつ、ローラポンプ用の可撓管として好適に用いられる非溶出性に優れた可撓管及びその可撓管の製造方法を提供することができる。

実施形態に係る可撓管を製造するために用いる金型の一例の断面図である。

本発明の実施形態に係る可撓管は、ローラポンプ等に用いられる可撓管であり、スチレン系エラストマーを主成分とする可撓管により構成される。この可撓管の内面の算術平均粗さＲａは、１．５μｍ以下である。なお、本明細書でいう「主成分」とは、全量に対して５０質量％以上含有することをいう。即ち、実施形態に係る可撓管は、スチレン系エラストマーを少なくとも５０質量％以上含有する可撓管により構成される。

ローラポンプは、チューブポンプ、チュービングポンプ、ホースポンプ、ペリスタルテイックポンプ、蠕動型ポンプ等と称呼され、可撓管と複数の突起が付いたローラで構成されている。ローラポンプは、ローラポンプが回転して突起で可撓管を押し、可撓管内の流体を押し出すことによって流体を輸送するポンプである。

スチレン系エラストマーは、弾性、透明性、耐薬品性に優れた素材である。このため、圧縮復元性、透明性、非溶出性等が要求されるローラポンプ用の可撓管の素材として好適である。

スチレン系エラストマーとしては、例えば、スチレン－ブタジエン－スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレン－イソプレン－スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、スチレン－エチレン・ブチレン－スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン－エチレン・プロピレン－スチレンブロック共重合体（ＳＥＰＳ）等が挙げられ、これらの１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

なお、可撓管には、スチレン系エラストマー以外の組成物として、ポリオレフィンや可塑剤（軟化剤）等を含有させることができる。

また、可撓管の内面の算術平均粗さＲａを１．５μｍ以下とすることにより、接液面が減少し、優れた非溶出性を実現することができる。仮に可撓管の内面の表面粗さが粗い場合、可撓管がローラポンプにより繰返し圧縮されることで、可撓管の内面同士が激しく擦れ合って一部が削れ、可撓管の内部を流れる流体に可撓管の成分が混入するおそれがある。これに対し本実施形態の可撓管では、可撓管の内面の表面粗さを上記範囲の値とすることにより、内面の平滑性が高く、可撓管が圧縮される際の内面同士の摩擦が小さくなるため、内面同士の摩擦抵抗を抑制することができる。さらに、可撓管内部の流体に対する管路摩擦を低減することができる。これにより、可撓管内の流体に可撓管の成分が混入することを防止ないし抑制することができる。

また、可撓管の内面の最大高さＲｚを７μｍ以下とすること、さらに算術平均粗さＲａを１．５μｍ以下とすることで、可撓管の内面の平滑性をより向上させることができる。これにより、より優れた非溶出性を実現することができる。

さらに、可撓管の内面における算術平均粗さＲａに対する最大高さＲｚの比Ｒｚ／Ｒａを１０以下とすることにより、内面の凹凸が少なく、可撓管の内部を流れる流体に対する管路摩擦を低減させるとともに流体の吐出量を向上させることができ、内部からのコンタミネーションを低減させることができる。

可撓管の外面の算術平均粗さＲａは、２０μｍ以下であることが好ましい。可撓管の外面の算術平均粗さＲａを上記の通りとすることにより、外面の平滑性が高く、可撓管がローラポンプに繰返し圧縮されることに起因して可撓管の外面に亀裂等が発生することを防止ないし抑制することができる。

可撓管のショアＡ硬度は、５０～７５度であることが好ましい。可撓管のショアＡ硬度が５０度より小さい場合、可撓管が柔らかすぎて良好な圧縮復元性を得ることが難しい。また、可撓管のショアＡ硬度が７５度より大きい場合、可撓管が硬すぎて良好な圧縮復元性を得ることが難しい。可撓管のショアＡ硬度を上記範囲内の値とすることにより、ローラポンプに用いる円形の可撓管として好適な圧縮復元性を実現することができる。なお、可撓管のショアＡ硬度は、「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム－硬さの求め方－第３部：デュロメータ硬さ（ＪＩＳＫ６２５３）」により測定することができる。

可撓管の伸び率は、７００％～１０００％であることが好ましい。可撓管の伸び率をこのような範囲内の値とすることにより、可撓管がローラポンプにより繰り返し圧縮されることによる可撓管の弾性及び圧縮復元性の劣化を抑制することができ、可撓管の耐久性を高めることができる。なお、可撓管の伸び率は、「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム－引張特性の求め方（ＪＩＳＫ６２５１）」により引張速度２００ｍｍ／ｍｉｎ、ダンベル状５号形状にて測定することができる。

本実施形態の可撓管は、ローラポンプ用の可撓管であることが好ましい。上述したように本実施形態の可撓管は、優れた非溶出性や圧縮復元性を実現することができる。このため、圧縮復元性、非溶出性が要求されるローラポンプ用の可撓管として、本実施形態の可撓管は好適である。

次に、本発明の実施形態に係るローラポンプに用いるための可撓管の製造方法について説明する。実施形態に係る可撓管は押出成形により製造することができる。即ち、スチレン系エラストマーを主成分とする樹脂組成物を押出成形機に投入し（投入工程）、投入された樹脂組成物を押出成形することにより、可撓管を製造する（成形工程）。このとき、成形する可撓管の内径における引き落とし率が０．８～１．１となるように、例えば図１に示すような金型１（ニップル４、ダイス６）を用いて押出成形を行う。なお、引き落とし率の算出方法については、ニップル４の外径Ｄ１（ｍｍ）に対する成形後の可撓管の内径（ｍｍ）の比を可撓管の内径の引き落とし率とし、ダイス６の内径Ｄ２（ｍｍ）に対する成形後の可撓管の外径（ｍｍ）の比を可撓管の外径の引き落とし率とする。

このように引き落とし率を上記範囲内に規定した金型１を用いて押出成形を行うことにより、内面の表面粗さＲａが１．５μｍ以下である可撓管を製造することができる。換言すれば、スチレン系エラストマーを主成分とする樹脂組成物を、製造する可撓管の内径における引き落とし率が０．８～１．１となるように押出成形することにより、円形で均一な肉厚の実施形態に係る可撓管を製造することができる。

上記成形工程では、可撓管の外径における引き落とし率が可撓管の内径における引き落とし率よりも高くなるように押出成形することが好ましい。これにより、押出成形において、可撓管の内径における引き落とし率を０．８～１．１の範囲内としつつ、可撓管の外径における引き落とし率を変えることにより（ニップルとダイスの隙間間隔を変えることにより）、押出成形により製造される可撓管の厚みを調整することができる。このため、任意の厚みで、内面の表面粗さＲａが１．５μｍ以下である可撓管を実現することができる。

以上説明した本実施形態の可撓管によれば、スチレン系エラストマーを主成分とした可撓管で構成されることにより、圧縮復元性、透明性、非溶出性を良好なものとすることができる。加えて、可撓管の内面の表面粗さＲａが１．５μｍ以下であること、さらに可撓管の内面における算術平均粗さＲａに対する最大高さＲｚの比Ｒｚ／Ｒａを１０以下とすることにより、内面の凹凸が少なくなり、内面の平滑性が高く、可撓管内の流体との接触面積が小さくなるため、可撓管の成分が溶出し難い非溶出性に優れたものとすることができる。このような表面粗さを有する可撓管は、押出成形による製造過程において、スチレン系エラストマーを主成分とする樹脂組成物を押出成形機に投入し、可撓管の内径における引き落とし率が０．８～１．１となるように規定することにより製造することができる。その結果、良好な圧縮復元性を有しつつ、非溶出性に優れた可撓管を実現することができる。従って、本実施形態に係る可撓管は、食品製造、薬品製造、化学品製造等の分野におけるローラポンプ用の可撓管として、好適に用いることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。

（１）可撓管試料の準備
以下、実施例によって本発明を詳細に説明する。実施例では、スチレン系エラストマーを主成分とする可撓管の試料を実施例１，２として、オレフィン系エラストマーを主成分とする可撓管の試料を比較例１，２としてそれぞれ準備した。そして、各試料について可撓管の内面の表面粗さ測定、及び溶出試験を行った。さらに溶出試験では、実施例１，２の製造元とは異なるメーカでの溶出性能の違いを比較するため、スチレン系エラストマーを主成分とする可撓管の試料を実施例３として準備し、また、比較例２のグレードの違いによる溶出性能の違いを比較するため、オレフィン系エラストマーを主成分とする可撓管の試料を比較例３として追加で準備した。

実施例１，２，３として準備した可撓管は、上記実施形態における製造方法と同様の製造方法で作製した。実施例１は、樹脂組成物として三菱ケミカル社製の「テファブロックＭＥ５３０９Ｃ」を用い、これを押出成形することにより形成した。実施例２は、樹脂組成物として三菱ケミカル社製の「テファブロックＭＥ６３０１Ｃ」を用い、これを押出成形することにより形成した。実施例３は、樹脂組成物としてアロン化成社製の「ＡＲ８７５Ｃ」を用い、これを押出成形することにより形成した。比較例１は、可撓管としてサン－ゴバン社製の「ファーメドＢＰＴ」を準備した。比較例２，３は、可撓管としてタイガースポリマー社製の「メディルＰ６４０Ｉ」、「メディルＴ７４０Ｃ」をそれぞれ準備した。

（２）表面粗さ測定
実施例１，２及び比較例１，２の各試料について、算術平均粗さＲａ、最大高さＲｚ、及び算術平均粗さＲａに対する最大高さＲｚの比Ｒｚ／Ｒａをそれぞれ測定した。その測定結果を下記表１に示す。なお、表面粗さ測定は、測定機器として小林研究所株式会社製の「ＳｕｒｆｃｏｒｄｅｒＳＥ５００Ａ」を使用し、ホース内面、ホース外面をそれぞれ長手方向に測定した。測定条件は、送り速さを０．５ｍｍ／秒とし、測定長さを２．０００ｍｍとした。

表１に示す結果から、上記実施形態における製造方法で作製された実施例１については、算術平均粗さＲａが１．５μｍ以下、かつ最大高さＲｚが７μｍ以下、かつＲｚ／Ｒａが１０以下である測定結果が得られた。また、同様に上記実施形態における製造方法で作製された実施例２については、算術平均粗さＲａが１．５μｍ以下、かつ最大高さＲｚが７μｍ以下である測定結果が得られた。比較例１については、算術平均粗さＲａが１．５μｍより大きく、かつ最大高さＲｚが７μｍより大きい測定結果が得られた。比較例２については、算術平均粗さＲａが１．５より小さく、かつ最大高さＲｚが７μｍより大きい測定結果が得られた。

以上より、実施例１，２については、算術平均粗さＲａが比較例１に比していずれも小さい値となっており、また、最大高さＲｚが比較例１，２に比していずれも小さい値となっており、比較例１，２に比して可撓管の内面の平滑性に優れていることが確認できた。また、実施例１と実施例２を比較すると、実施例２はＲｚ／Ｒａが１０より大きい値となっており、実施例１の方がより内面の平滑性に優れていることが確認できた。

（３）溶出試験
実施例１，２，３及び比較例１，２，３の各試料について、材質試験、溶出試験、蒸発残留物試験を行った。これらの各試験は、「食品、添加物等の規格基準（令和２年１２月４日厚生労働省告示第３８０号）」の試験方法に準拠して行った。各試験の結果を下記表２に示す。

材質試験の結果については、一般規格として、いずれの試料もカドミウム及び鉛の量が１００μｇ／ｇ以下であり、個別規格として、いずれの試料も揮発性物質の量が５ｍｇ／ｇ以下であった。従って、実施例１，２，３は、材質試験について、いずれも規格基準に適合するものであった。

溶出試験の結果については、一般規格として、いずれの試料も重金属の量が鉛として１μｇ／ｍｌ以下であり、過マンガン酸カリウム消費量が１０μｇ／ｍｌ以下であった。従って、実施例１，２，３は、溶出試験について、いずれも規格基準に適合するものであった。

蒸発残留物試験の結果については、個別規格として、いずれの試料もヘプタンを除く蒸発残留物量が３０μｇ／ｍｌ以下であった。従って、実施例１，２，３は、溶出試験について、いずれも規格基準に適合するものであり、比較例１，２，３より低い基準であった。

以上より、実施例１，２，３の試料については、いずれも溶出試験の規格基準に適合するものであり、又は低溶出であり、優れた低溶出性を実現できることが確認できた。また、表面粗さの測定結果から、実施例１，２のうち実施例１の試料が最も可撓管の内面の平滑性に優れていることが確認でき、これにより、実施例１，２，３のうち実施例１の試料が最も非溶出性に優れていることが想定された。

１金型
４ニップル
６ダイス

Claims

内径における引き落とし率が０．８～１．１となるように押出成形により形成されたスチレン系エラストマーを主成分とする可撓管であって、
前記可撓管の内面の算術平均粗さＲａが１．５μｍ以下であり、かつ、前記可撓管の内面の最大高さＲｚが７μｍ以下であり、
前記可撓管を用いて、食品、添加物等の規格基準（令和２年１２月４日厚生労働省告示第３８０号）の試験方法に準拠して測定したヘプタンを除く蒸発残留物量が３０μｇ／ｍｌ以下であり、
前記可撓管の内面における前記算術平均粗さＲａに対する前記最大高さＲｚの比Ｒｚ／Ｒａが３．９以下である、
可撓管。
前記可撓管の外面の表面粗さＲａが２０μｍ以下の範囲内である、請求項１に記載の可撓管。
前記可撓管のショアＡ硬度が５０～７５度である、請求項１又は２に記載の可撓管。
前記可撓管の伸び率が７００％～１０００％である、請求項１～３のいずれか１項に記載の可撓管。
ローラポンプ用の可撓管である、請求項１～４のいずれか１項に記載の可撓管。