JP2002516973A - 多層複合パイプ、多層複合パイプを利用した流体導管システム、および同複合パイプの製造法 - Google Patents

多層複合パイプ、多層複合パイプを利用した流体導管システム、および同複合パイプの製造法

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metal
fitting
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ジョン・シー・ブシ
ギリシュ・ティー・ダラル
トーマス・エル・エヴァンス
アンドリュー・エム・オラー
テオドア・ジェイ・シュミッツ
アンドリュー・エル・オービル
エイ・ドナルド・メルツァー
ステファニー・ハーネン−シュローダー
アンゾニー・コーデック
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ザ ビー．エフ．グッドリッチ カンパニー
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Abstract

(57)【要約】 多層複合パイプの構造が記載されている。この多層複合パイプは中空内部導管と、第１の接着剤層と、金属中間層と、第２の接着剤層と、熱可塑性の外層とからなる。中空内部導管は任意の硬質熱可塑性材料から作製される。熱可塑性の外層は硬質で非晶質の熱可塑性ポリマーから作製される。この多層複合パイプは耐圧性である。１つの実施態様では、この多層複合パイプは溶剤接合が可能であるのに対し、別の実施態様では、この多層複合パイプは熱融着が可能である。本発明のさらに別の実施態様では、この多層複合パイプは可撓性である。さらに、この多層複合パイプは、インサートをオプションとして用いるフィッティングを有する流体導管システムに使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の背景 発明の技術分野 本発明は、高められた温度の圧力で流体（液体または気体）を運搬できるよう
に設計された多層複合パイプに関する。この多層複合パイプは、非晶質または半
結晶質の熱可塑性材料から作られた第１層と、金属材料から作られた中間層と、
非晶質で硬質の熱可塑性材料から作られた外層からなる。本発明の１つの実施態
様においては、前記多層複合パイプは屈曲可能であることができる。このような
多層複合パイプを製造する方法も開示されている。さらに本発明は、このような
多層複合パイプを用いた流体導管システムを含む。この多層複合パイプは汎用性
があって容易に取り付けることができ、そして慣用の多層複合パイプと比較して
、耐薬品性、耐衝撃性および耐圧能力の如き数多くの望ましい特性を有すること
が多い。
【０００２】 発明の背景 これまで導管システムは一般に鉄金属を原料としていた。金属導管は一般に決
まった長さで供給され、取り付ける前に適当な大きさに切断される。その後、金
属導管は野外においてネジ切りされ、継手で接合される。このようなパイプの取
り付けは面倒で、時間が掛かり、しかもお金が掛かる。銅パイプの取り付けは鉄
金属パイプよりも速く済むが、同時に銅パイプは鉄金属パイプよりも高価でもあ
る。
【０００３】 プラスチックパイプも流体導管システムに利用されてきた。プラスチックパイ
プには鉄金属パイプまたは銅パイプほど高価ではないものがある。しかしながら
、そのようなプラスチックパイプは銅パイプまたは鉄金属パイプよりも柔軟であ
るため、それらのパイプよりもさらに支持が必要となる。余分に必要となる支持
のために取り付け時間やシステム全体の材料費が増えることになる。
【０００４】 複合プラスチック／金属パイプおよびフィッティングは、長年に亘って、流体
導管システム用に提案されてきた。例えば、米国特許第４，２１６，８０２号に
は変形可能な複合パイプ製品が開示されている。この製品は、ポリマー層からな
る継ぎ目のない管状の内層を含む。金属材料は銅またはアルミニウムの合金から
作られるのが好ましい。外層は、例えばゴム、ナイロン、熱可塑性ゴム、ポリウ
レタン等の如き様々な熱可塑的に加工可能な材料から選択することができる。こ
の外層は、ポリ塩化ビニルまたは高密度ポリエチレン複合材料の如き熱可塑的に
加工可能な半結晶質のポリマーであることが好ましい。このポリマー材料は、上
記複合パイプの特性を改良するために架橋されていてもよい。この外層は、押出
成形法によって上記内層の周りに形成されることが好ましい。これらの内層と外
層は、ポリアミドをベースとしたホットメルト接着剤を間に挟んで互いに接着さ
れる。外層の外径は、独立した高分子壁または金属壁を有する同じ寸法のパイプ
同士を結合するのに一般に用いられるフィッティングに上記複合チューブ製品を
寸法変化を起こさずに取り付けることができるような大きさに調整される。
【０００５】 欧州特許出願００８４０８８Ａ１には３層可撓性パイプが記載されている。こ
のパイプの内層はパーフルオロエチレンプロピレンやポリフッ(弗)化ビニリデン
の如き耐熱性材料から作られている。中間層はアルミニウムの如き金属ホイルで
あるのに対し、それよりも厚みのある外層は、押出成形されたポリアミド、ポリ
プロピレンまたはポリエチレン−プロピレン混合物または架橋ポリエチレンから
作られる。これらはすべて半結晶質熱可塑性ポリマーである。
【０００６】 欧州特許出願００６７９１９Ａ１には一体成形金属チューブ型補強材を有する
半硬質プラスチックチューブが開示されている。この半硬質で半結晶質のプラス
チックチューブはポリオレフィン、ポリアミドまたはポリアミド樹脂から作るこ
とができる。このチューブはアルミニウム金属またはアルミニウム合金の層で囲
まれており、この層はレーザーによって溶接されている。外層は押出層である。
【０００７】 欧州特許出願０２３０４５７Ａ１には複合燃料気体チューブが開示されている
。この複合チューブは燃料を運ぶための可撓性のチューブ状の物品であって、こ
の物品の全長に亘って伸長しかつ片面に接着剤層を有する、可撓性の金属ストリ
ップで形成されたスリーブからなる。この金属スリーブは可撓性のプラスチック
ジャケットに納められる。さらに、この金属スリーブは、石油に対して耐性のあ
る材料から作られる可撓性のチューブ状のライナーを有する。本発明で用いられ
る金属スリーブはアルミニウム製であることが好ましい。この金属スリーブは、
チューブが所望の形状にまで曲げられたときにプラスチック層の弾性の抑圧する
だけの十分な強度を有している。
【０００８】 同様に、欧州特許出願０６３９４１１Ａ１には異なる材料から作られた２つ以
上の層を有する複合チューブを製造するための方法が開示されている。このチュ
ーブは、半結晶質材料であるポリエチレンや架橋ポリエチレンの如きプラスチッ
ク層の間に金属を挟んでいる３つの層からなることが好ましい。
【０００９】 欧州特許出願０１５４９３１Ａ１には、押出成形したプラスチックパイプを延
性金属シートで包んで一続きのチューブとすることによって作製された複合パイ
プが記載されている。この金属シートは、さらに押出成形された外装もしくはチ
ューブによって包まれる前に突合わせ溶接される。この金属シートと外部のプラ
スチック外装との間に接着剤を塗布してもよい。内部の押出成形プラスチックパ
イプは、架橋ポリオレフィン、フッ化ポリマー、ポリアミドまたはエラストマー
である。上記複合パイプに用いられる金属シートはアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金であり、一方、前記接着剤はイオノマー、エチレン酢酸ビニルまたは変
性ポリエチレンである。この複合パイプは曲げ加工用器具を用いて形を整えるこ
とができる。さらに、このパイプは３００バールまでの圧力下において使用する
ことができる。
【００１０】 ヤスオに対する欧州特許出願０２３７２３４Ａ１には、金属の内面がプラスチ
ックの層で覆われている、金属製の複合パイプを製造する方法が開示されている
。この特許によれば、コイル状の金属シートは円筒状に成形される。この金属か
ら作られた円筒の内面を覆うように溶融樹脂を押出して円筒状にする。一般に、
ライナーはフッ素樹脂または芳香族ポリエステル樹脂から作られる。好ましい実
施態様においては、ライナーは、ポリオレフィンが加水分解とラジカル反応の両
方で架橋されているポリオレフィン化合物から作られる。上記金属シートはアル
ミニウム合金から作られる。
【００１１】 米国特許第４，５５９，９７３号には防水性熱収縮性チューブが開示されてい
る。このチューブは、チューブを形成する内層プラスチック層および外層プラス
チック層と、前記内層と外層の間に介在して積層された金属ホイル層とからなる
。この金属ホイル層の厚さは０．１ｍｍである。この金属ホイル膜の両面に積層
されるプラスチック材料は、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、飽和ポリエステル
、架橋ポリエチレン、エチレン−プロピレンゴム、シリコンゴム、クロロプレン
ゴムおよびフッ素プラスチックよりなる群から選択される。
【００１２】 同様に、国際特許出願ＷＯ／９６／１８８４０には、自動車の流体を運ぶこと
を目的とする多層材料から作られた導管が開示されている。この導管は、内層と
、中間層と、外層とからなる。この中間層は、厚さが約１０〜７０ミリミクロン
であるアルミニウムの如き薄いシート状の材料からなる。ある例では、上記内層
はポリアミドパイプであり、上記外層は架橋ポリ塩化ビニルである。
【００１３】 フィッティング用に複合構造体も提案されている。例えば、コーク（Ｃｏｋｅ
ｈ）に対する米国特許第５，１４３，４０７号には、中央で内側に向かって伸長
しているボスによって形成されたプラスチック製の円筒状の外層からなるパイプ
結合装置が開示されている、前記ボスは前記外層内を伸長している銅パイプを同
軸的に支持し、前記銅パイプの回りには前記外層の各端部に隣接する位置にくぼ
みが存在し、これによって前記銅パイプを取り囲むようにかつ前記外層と接合さ
れたパイプの連結が簡略化されるように、接合されるパイプを前記くぼみに挿入
することができるようになる。所望であれば、環状のゴム製座金を上記ボスの各
端部に隣接するくぼみに嵌めることによって封止度を高めることができる。
【００１４】 米国特許第４，２２７，０９１号には、プラスチックライナーを有する金属導
管部分の末端同士を相互に接続して切れ目なく裏打ちされた導管を形成するため
の結合ジョイントと、そのようなジョイントを作製するための方法が開示されて
いる。パイプ部分の末端同士を接続して切れ目なく裏打ちされた導管を形成する
には開放対向カラーが用いられる。この開放対向カラーは、開放端の円筒体から
なり、この円筒体の外部寸法は、パイプ内のライナーの内部寸法に実質的に適合
する。この開放対向カラーには、上記円筒体の末端から外側に向かって放射状に
広がってパイプの露出面と接合される放射状に伸びるフランジが包含される。こ
の開放対向カラーは、メチルエチルケトンの如き溶剤またはあらゆる好適な慣用
のエポキシセメントを用いてパイプに接合される。同じ開放対向カラーが第２パ
イプ部分の開口端の内部に配置される。所望であれば、継ぎ手を組み立てる直前
に溶剤または結合剤をフランジに塗布して封止結合を与えてもよい。接合される
パイプ部分の末端は、連結スリーブによって同軸的に並べられる。この連結スリ
ーブは、パイプ部分の末端の外径よりもわずかに小さな内径を有する金属パイプ
の比較的短い部分である。この連結スリーブの開口端は、パイプ部分を挿入し易
いように外側に向かって広がっていることが好ましい。好ましい実施態様におい
ては、連結スリーブは、封止バンドを保持する中央に設置される環状のくぼみま
たは溝を備えている。この封止バンドは上記ライナーおよび開放対向カラーと同
じ材料であり、かつエポキシ結合剤等によって前記くぼみの内部に接合または固
定されることが好ましい。
【００１５】 混成および複合パイプおよびフィッティングには多くの種類があるにもかかわ
らず、これらのパイプは、金属パイプの特性とプラスチックパイプの特性のバラ
ンスが取れていないという点で、いずれも不完全である。取り付けが簡単であり
、硬質で耐圧性および耐衝撃性を備えた多層熱可塑性複合パイプが未だ必要とさ
れている。金属パイプの特性とプラスチックパイプの特性のバランスが取れた多
層複合パイプが切望されている。さらに、そのような多層複合パイプを用いるこ
とができる流体導管システムが必要とされている。
【００１６】 発明の開示 本発明は多層複合パイプに指向されている。この多層複合パイプは硬質の熱可
塑性材料から作られる内部中空導管からなり、前記内部中空導管は金属中間層で
囲まれている。前記中間金属層は非晶質の熱可塑性材料によって囲まれている。
この多層複合パイプには耐衝撃性があり、慣用の熱可塑性パイプおよびフィッテ
ィングには見られなかった温度と圧力に対する耐久力を備えることができる。さ
らに、この多層複合パイプは、多くの慣用の複合パイプシステムではこれまで得
られなかった直径の大きなパイプを初めとして、様々な大きさにすることができ
る。この多層複合パイプは野外において容易に切断することができるだけでなく
、容易に取り付けることができる。
【００１７】 本発明の１つの実施態様においては、上記多層複合パイプは曲げることが可能
である。別の実施態様においては、前記多層複合パイプは直径の大きな複合パイ
プ構造物に形成されることが可能である。さらに別の実施態様においては、前記
多層複合パイプを取り付けるのに必要なハンガースペーサーの数は、同じプラス
チックからなる慣用のプラスチックパイプよりも少ない。さらに別の実施態様に
おいては、前記多層複合パイプは、酸素、塩素水、酸および塩基の如き多くの化
学物質に対して耐性を有している。
【００１８】 また、この独特な多層複合パイプを流体導管システムで用いることもできる。
この多層複合パイプは、機械式ジョイント、プッシュフィットジョイント、慣用
のフィッティング、または溶剤セメントまたは例えば熱融着の如き他の結合手段
を用いて複合パイプと結合されるように特別に設計された慣用のフィッティング
によって接合されて流体導管システムを形成する。オプションとして、フィッテ
ィングと多層複合パイプの間にインサートを介在させれば、より安全性および信
頼性の高い耐圧性ジョイントが得られる。
【００１９】 さらに別の態様においては、本発明は、内部中空導管が熱可塑性ポリマーを押
出成形することによって形成されるという多層複合流体導管を製造する方法であ
る。接着剤の層をこの内部中空導管の外表面に塗布してから、その回りを金属中
間層で囲む。第２の接着剤層をこの金属中間層の外表面の上に配置し、そして非
晶質の熱可塑性ポリマーの層をこの複合構造体の外側に押出成形する。
【００２０】 本発明の上記および他の態様および目的の理解をさらに深めるために、以下の
詳細な説明を添付の図面と一緒に参照すべきである。
【００２１】 発明の詳細な説明 ここで図面を参照すると、本発明は多層複合パイプである。この多層複合パイ
プ１は、図１に示されるように、中空導管２となる第１の層と、前記第１の層を
囲む金属中間層３と、前記金属中間層を囲む非晶質の熱可塑性ポリマー４からな
る第３の層とから構成される。前記第１層の外面と前記金属中間層の内面の間に
は接着剤層５が置かれ、同様に、前記金属中間層の外面と前記第３の外層の内面
の間には接着剤層６が置かれる。
【００２２】 中空内部導管２は、完全に閉じたチューブ状の外面と、閉じた対向するチュー
ブ状の内面とを有するパイプの中空長によって形成される。この中空内部導管は
硬質で半結晶質の熱可塑性プラスチックから作製されてもよいし、あるいは硬質
で非晶質の熱可塑性プラスチックから作製されてもよい。
【００２３】 硬質で非晶質の熱可塑性材料とは、降伏点以上に伸長することのできる熱可塑
性材料のことである。本願明細書において用いられる「硬質で非晶質の熱可塑性
材料」とは、ＡＳＴＭ試験法Ｄ７９０、Ｄ６３８、またはＤ８８２に準拠して試
験したときに、２３℃、相対湿度５０％で、撓んでいるか張力が掛かった状態か
に関わらず、弾性率が３００，０００ｐｓｉよりも大きな熱可塑性材料のことで
ある。一般に、非晶質のポリマーの結晶化度は１５％よりも小さい。非晶質の熱
可塑性ポリマーについての詳しい情報は、アルフレイ（Ａｌｆｒｅｙ）、Ｊｒ．
、高分子化合物の機械的動作（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ
Ｈｉｇｈ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ）、ジョンウィリー＆サンズ社（Ｊｏｈｎ Ｗｉ
ｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ、 Ｉｎｃ．）、（ニューヨーク、１９６５）、ｐｐ．５
１０−５１５に記載されている。
【００２４】 本願明細書において規定される第１層を形成するのに用いることのできるいく
つかの好適な非晶質の熱可塑性プラスチックの例としては、塩素化ポリ塩化ビニ
ル（ＣＰＶＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、フッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ
）、ポリエーテルスルホンおよびポリフェニルスルフィド、ポリカーボネート、
メチルメタクリレートの如きアクリル樹脂、およびアクリロニトリルスチレンブ
タジエンポリマー（ＡＢＳ）の如きスチレン樹脂が挙げられる。最も好ましい非
晶質熱可塑性材料はＣＰＶＣである。
【００２５】 一般に、上記内部中空導管の厚さは、最終的に得られる熱可塑性複合パイプの
所望の厚さに依存する。内部中空導管の外径は、パイプの内径よりも少なくとも
０．１ｍｍ大きくあるべきである。この中空内部導管を形成するのに用いられる
最も好ましい非晶質熱可塑性材料はＣＰＶＣである。１つの実施態様においては
、このＣＰＶＣは金属中間層の１〜２倍の厚みがある。最も好ましい実施態様に
おいては、このＣＶＰＣ層は金属中間層の１．５倍の厚みがある。最も好ましい
実施態様においては、上記中空内部導管を形成するＣＶＰＣ層の厚みは約０．６
ｍｍである。中空内部導管は押出成形法によって形成されることが好ましいが、
他のあらゆる方法を用いて形成することができる。
【００２６】 第１層の外面と金属中間層の内面の間に用いられる第１接着剤層は、内部中空
導管を形成する熱可塑性ポリマーを金属中間層に恒久的に接合させるのに用いる
ことのできるあらゆる好適な接着剤である。内部中空導管の熱可塑性材料が、そ
れ自体で金属中間層に結合することができないため、この接着剤が必要になる。
これらの２層の材料が異なるため、接着剤は異なる熱膨張率に適応できることが
好ましい。接着剤は、吹き付け、押出成形、刷毛塗りまたは任意の手段で内部中
空導管の外面に塗布することができる。接着剤を吹き付ける場合、製造業者が推
奨するのであれば、その接着剤を希釈してもよい。第１の接着剤は、内層の外面
全体に塗布されることが好ましい。あるいは、第１の接着剤層は、内層の外面の
周りに等間隔に離れた一続きの輪として適用されてもよい。一般に、第１の接着
剤は、約０．０１〜約０．５ｍｍの厚みの層になるように塗布される。第１の接
着剤層の好ましい厚さは０．１ｍｍである。
【００２７】 第１の接着剤として、当該技術分野において利用されているあらゆる接着材料
を用いることができる。好適な接着剤の例としては、ポリ塩化ビニルおよびポリ
塩化ビニル共重合体、ポリウレタンまたは他のイソシアニド系ポリマー、クロロ
プレンおよびその共重合体、エポキシド、アクリレート、ポリエチレン共重合体
が挙げられる。ポリエチレン共重合体が用いられる場合、コモノマーは酢酸ビニ
ルまたは無水マレイン酸であることが好ましい。ＣＰＶＣ内部中空導管と一緒に
用いられる場合の好ましい接着剤はポリウレタンである。ザビーエフグッドリッ
チカンパニー社（Ｔｈｅ Ｂ．Ｆ．Ｇｏｏｄｒｉｃｈ Ｃｏｍｐａｎｙ）から入
手できるエスタン（Ｅｓｔａｎｅ）５８２７１ポリウレタンを用いるのが最も好
ましい。「エスタン」は、ザビーエフグッドリッチカンパニー社の登録商標であ
る。
【００２８】 多層複合パイプの第２層は、プラスチックよりも引張り強度が大きい任意の金
属材料から形成することができる。好適な金属中間層の例としては、第一鉄物質
、銅、ステンレス鋼、真鍮、およびアルミニウム材料が挙げられる。さらに、複
合パイプ構造体の第１層と第３層を形成するのに用いられる熱可塑性材料を支持
し、かつ本発明の目的に見合う合金であれば使用してもよい。
【００２９】 金属中間層は、滑らかな金属材料から作られていることが好ましい。一般に、
金属中間層の厚さは０．０１〜４０ｍｍ、好ましくは０．１〜４．０ｍｍの範囲
にあるべきである。この金属中間層は、上記内部中空導管を囲む開口端を有する
導管の形状をとることもできる。あるいは、以下にさらに詳しく説明されるよう
に、この金属中間層は、内部中空導管の周りを包んだ金属シートから形成するこ
ともできる。このシート材料は、溶接の如き方法によって接合することができる
。金属中間層として用いられる最も好ましい材料はアルミニウムである。この金
属層が溶接されない場合には、第１層の周りに配置されるときに部分的に重ね合
わせなければならない。この金属中間層は、ある角度の傾斜をもって金属を包む
ことによって、あるいは材料の対向する端同士が互いに接するように金属を単純
に重ね合わせることによって、部分的に重ね合わせることができる。アルミニウ
ムが用いられる場合、その厚さは、多層複合パイプの外径の０．５〜５．０％の
範囲にあることが好ましい。最も好ましい実施態様においては、アルミニウム層
の厚さは０．２ｍｍである。
【００３０】 上記多層複合パイプにおいては、第２層の外面の上に第２の接着剤層が用いら
れる。第２層に用いられるこの接着剤は、金属中間層の外面を熱可塑性の外層の
内面に恒久的に接合させるのに用いることのできるあらゆる好適な接着剤である
。これらの２層の材料が異なるため、接着剤は異なる熱膨張率に適応できること
が好ましい。接着剤は、吹き付け、刷毛塗り、押出成形、または任意の手段でそ
の表面に塗布することができる。この接着剤は、第２層の外面全体に塗布するこ
とができる。あるいは、この接着剤層は、第２の材料の外面の周りに等間隔に離
れた一続きの輪として適用することができる。この接着剤は、一般に約０．０１
〜約０．５ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍの厚さになるように塗布される。
【００３１】 この第２の接着剤層は、内部中空導管の外面と第２層の内面の間に用いられる
第１の接着剤層と同じでもよい。あるいは、金属中間層の外面と第３層の内面と
の間に結合が確立されるのであれば異なる接着剤を用いてもよい。好適な接着剤
の例としては、ポリ塩化ビニルおよびポリ塩化ビニル共重合体、ポリウレタンま
たは他のイソシアニド系ポリマー、クロロプレンおよびその共重合体、エポキシ
ド、アクリレート、ポリエチレン共重合体が挙げられる。ポリエチレン共重合体
が用いられる場合、コモノマーは酢酸ビニルまたは無水マレイン酸であることが
好ましい。第３層が塩素化ポリ塩化ビニルである場合の好ましい接着剤層は、ザ
ビーエフグッドリッチカンパニー社から入手できるエスタン５８２７１ポリウレ
タンである。この第２の接着剤層を塗布する方法およびその厚さは、第１の接着
剤層に関して前述されたものと同じである。
【００３２】 多層複合パイプの外層は、前述のように硬質プラスチックから形成される。前
記外層は、非晶質の熱可塑性ポリマーである硬質プラスチックから作られること
が好ましい。本願明細書において規定されるような多層複合パイプの外層を形成
するのに用いることができる好適な非晶質の熱可塑性材料としては、塩素化ポリ
塩化ビニル（ＣＰＶＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、フッ化ポリビニリデン（
ＰＶＤＲ）、ポリエーテルスルホンおよびポリビニリデンスルフィド、ポリカー
ボネート、メチルメタクリレートの如きアクリル樹脂、およびアクリロニトリル
スチレンブタジエンポリマー（ＡＢＳ）の如きスチレン樹脂が挙げられる。１つ
の実施態様においては、多層複合パイプの外層は、内部中空導管と同じ材料から
作ることができる。あるいは、内部中空導管が非晶質の熱可塑性材料から作られ
ているのであれば外層は異なる非晶質の熱可塑性材料から作られていてもよい。
しかしながら、多層複合パイプ同士が互いに接合されて複合システムが確実に形
成されることができるように、材料を選択する際には注意しなければならない。
一般に、外層の厚さは、最終的に得られる多層複合パイプの所望の厚さに依存す
る。外層の金属中間層に対する厚さの比は、１：５〜５：１の範囲にあることが
好ましい。前記外層の金属中間層に対する厚さの比は、１：３〜３：１の範囲に
あることが好ましい。多層複合パイプの最も好ましい実施態様においては、外層
はＣＰＶＣから形成される。最も好ましい実施態様においては、ＣＰＶＣから形
成された外層の厚さは約０．６ｍｍである。
【００３３】 多層流体導管は、例えば、ＡＳＴＭＦ４３８またはＳＤＲ１１、ＡＳＴＭＤ２
８４６または他のＡＳＴＭ基準またはＤＩＮ８０６３、および８０７９基準およ
び／またはＢＳ７２９１基準に規定されるようなスケジュール４０および／また
は８０の如き公称のパイプまたはチューブの外形寸法と適合する外径を有するこ
とが好ましい。これが好ましいとされるのは、慣用のフィッティングを本発明の
多層流体導管システムで使用できるからである。パイプおよびチューブは、特定
の外径によって通常は寸法調整される。これらのパイプおよびチューブと併用さ
れるフィッティングは、前記フィッティングに収納されるパイプに対して特定さ
れる基準の外径に関して内方に寸法調整される。本発明の多層複合パイプの寸法
に関する唯一の制限とは、パイプを曲げることが所望される場合の、そのパイプ
を曲げる能力である。これは、複合パイプ構造体を曲げることができなくなるの
で、複合パイプの直径をあまり大きくはできないことを意味する。本発明の折り
曲げたパイプの例の概略図を図１Ａに示す。しかしながら、流体が気体か液体か
に関わらず、流体導管システムにおいて複合パイプの使用が意図される場合には
安全で漏れ防止対策がなされているシステムに必要な強度と硬さが得られるのに
十分な厚さをすべての層が備えているべきである。
【００３４】 本発明の最も好ましい実施態様は、内部中空導管がＣＰＶＣから作られている
多層複合パイプからなる。金属中間層はアルミニウムホイルであり、外層もＣＰ
ＶＣから作られている。アルミニウム層の厚さは、多層複合パイプの外径の約１
〜約５％に等しい。以下に示す表には、本発明の好ましい実施態様の様々なパイ
プの寸法が示されている。各層の測定値およびそれらの測定値の合計はミリメー
トルで表されている。パイプの寸法はＤＩＮ８０７９基準に基づいている。
【表１】
【００３５】 アルミニウム層は、パイプの外径の１．５％であることが最も好ましい。パイ
プ内のＣＰＶＣ層の厚さのアルミニウムの厚さに対する比は１：５〜３：１であ
る。好ましい多層複合パイプにおけるＣＰＶＣの厚さのアルミニウムの厚さに対
する比は３：２である。この好ましい実施態様における金属中間層の両面に用い
られる接着剤は、上記において詳述されたようなザビーエフグッドリッチカンパ
ニー社から入手できるエスタン５８２７１ポリウレタンである。
【００３６】 図２には、多層複合パイプが組み込まれた本発明の流体導管システムの一部が
図解されている。本発明の複数の多層複合パイプは、複数のジョイントおよび／
またはフィッティング７によって端部同士が連結される。これらのジョイントお
よび／またはフィッティングとしては、アダプター、ストレートカップリング、
エルボー、ブッシング、スパイダー、キャップ、プラグ、フランジおよび／また
はユニオンが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
【００３７】 本発明のある実施態様においては、慣用のフィッティングまたは機械式ジョイ
ントを用いて多層複合パイプを連結することができる。使用できる機械式ジョイ
ントの例としては、漏れ防止対策のなされた接合部または組み合わせを供給する
プッシュフィットフィッティングが挙げられる。好適なプッシュフィットフィッ
ティングの例としては、ジェノバプラスチックス（Ｇｅｎｏｖａ Ｐｌａｓｔｉ
ｃｓ）社のユニバーサルフィッティング、ジョンゲスト（Ｊｏｈｎ Ｇｕｅｓｔ
）社のパートＰＩおよびＩＭＩヨークシャーフィッティング社のストレートカッ
プリングＴＩパートが挙げられる。
【００３８】 非機械型のフィッティングを用いる場合、溶剤セメントを用いてこれらのフィ
ッティングを接合することができる。多層複合パイプとフィッティングを形成す
るのに用いられる特定の材料に適用可能なあらゆる慣用の溶剤セメントを用いる
ことができる。あるいは、熱溶融接合システムを用いてフィッティングと多層複
合パイプとを接合することができる。そのようなシステムはＡＳＴＭＦ４１２に
おける熱融着ジョイントの定義のもとに説明されている。あらゆる慣用の熱融着
接合方法を用いることができる。別の実施態様においては、図６Ａおよび６Ｂに
示されるように、内層を形成する中空チューブ導管の内面と嵌合するようにフィ
ッティングの内部から軸方向に伸長しているリップ部分８を含むようにフィッテ
ィングを改造することもできる。溶剤セメントまたは熱融着を用いることによっ
てこの類のフィッティングを多層複合パイプと接合させることができる。
【００３９】 図３Ａ、３Ｂおよび３Ｃには、本発明の多層複合パイプと慣用のフィッテイン
グ（円錐形または円筒形）を接合するのにオプションとして用いられるインサー
トまたはブッシング９が示されている。このインサートは、開口端の中空円筒体
と、前記円筒体の端から外側に向かって放射状に広がる放射状に伸長するフラン
ジとからなる。このインサートの内部中空体の外径は多層複合パイプの内径より
も小さくあるべきであるが、但し、パイプの外径と内径の差はＡＳＴＭＤ２８４
６に提案されている値を超えることはない。フランジ部分は、多層複合パイプと
同じ外径を有するように構成されている。接着剤を用いて多層複合パイプの内面
とインサートの中空円筒体の外面とを恒久的に接合させることができる。このイ
ンサートが内部中空導管と同じ材料から作られていることが好ましい。
【００４０】 内部中空導管をインサートの中空円筒体と接合するのに用いられる溶剤セメン
トは、これらの２つの層を恒久的に接合させるのに用いることができるあらゆる
好適な接着剤でよい。接着剤は、吹き付け、刷毛塗りまたは任意の手段でインサ
ートの外面に塗布することができる。あるいは、溶剤セメントを中空内部導管の
内面に適用することもできる。所望の表面間に結合が確立されるという前提で、
あらゆる接着剤を用いることができる。好ましい接着剤層は、多層複合パイプの
第１層および第３層がＣＰＶＣである場合にＡＳＴＭＦ４９３の必要基準に準拠
する。好適な溶剤セメントの例としては、ＩＰＳ、オーティー（Ｏａｔｅｙ）、
Ｖｅｒｈａｇｅｎ（バーゲン）および／またはヘンケル（Ｈｅｎｋｅｌ）から入
手可能なＣＰＶＣ溶剤セメントが挙げられる。そして、インサートを備えた多層
複合パイプは、図４の断面図に示されるように接着剤の使用によって慣用のフィ
ッティングと接合される。
【００４１】 熱可塑性材料に対して好適なあらゆる種類の接着剤を用いて、インサートをオ
プションとして備える多層複合パイプをフィッティングと接合させることができ
るが、但しこれは、使用される接着剤が多層複合パイプの表面とフィッティング
の表面とを恒久的に接合させかつ漏れのないジョイントを供給することが前提で
ある。ＣＰＶＣパイプの場合、これらの接着剤として、シングルステップ溶剤セ
メントおよびツーステップ溶剤セメントが挙げられる。ＣＰＶＣを含有する多層
複合パイプのための好適な接着剤の例としては、ＡＳＴＭＦ４９３の必要基準に
準拠し、かつ漏れ防止性が維持されるものが挙げられる。これらの接着剤は直接
塗布され、周囲温度（０°Ｆ（−１８℃）〜２１０°Ｆ（９９℃））での使用に
好適である。
【００４２】 本発明の１つの実施態様において、本発明の多層複合パイプは、１°〜１８０
°の範囲の角度で折り曲げることができる。この多層複合パイプは、前記パイプ
がよじれない限り、小半径湾曲部を形成するのに用いることができるあらゆる手
段で折り曲げることができる。チューブベンダーを用いて多層複合パイプ構造体
を折り曲げることが好ましい。金属パイプを折り曲げるための当該技術分野で利
用されるあらゆるチューブベンダーを使用することができる。一般に、あらゆる
市販のチューブベンダーを使用することもできる。例えば、レイクランドマニュ
ファクチュアリングカンパニー（Ｌａｋｅｌａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎ
ｇ Ｃｏｍｐａｎｙ）社のチューブベンダーＨ８２４およびグリーンリーカンパ
ニー（Ｇｒｅｅｎｌｅｅ Ｃｏｍｐａｎｙ）社のグリーンリー１８１導管ベンダ
ーを使用することができる。本発明による折り曲げた複合パイプを図１Ａに示す
。
【００４３】 本発明の別の実施態様においては、多層複合パイプおよびオプションのインサ
ートはフィッティングに熱融着される。すなわち、その熱可塑性層を材料が軟ら
かくなる温度以上に加熱し、そして、複合パイプ（およびオプションのインサー
ト）をフィッティングと接合する。あらゆる公知の熱融着法を用いることができ
る。
【００４４】 図５には、本発明の多層複合パイプを作製するための１つの方法の示唆される
工程がブロック図で示されている。これらの工程を実施する機械は、Ｋｕｈｎｅ
Ｕｍｍａｎｔｅｌｕｎｇｓｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨおよびＳｗｉｓｓ ＣＡ
Ｂ ＳＡから市販されている。
【００４５】 多層複合体を製造する方法において、金属ストリップがまず用意される。この
金属ストリップに油が付着していないかどうか注意する。その後、中空内部導管
を押出成形する。この中空内部導管がＣＰＶＣ粉末から作られる場合には、二軸
スクリュー押出機を利用することが好ましく、そして押出温度は約４００〜４５
０°Ｆ、好ましくは約４１５〜４３０°Ｆの範囲にある。一旦成形されると、こ
の中空内部導管は第２押出機の押出ヘッドを通じて動くことができる。これは、
押出し、引張り、または好ましくはこれらを組み合わせたもの等の様々な手段に
よって実現することができる。次に、適切な接着剤層を、接着剤塗布工程におい
て当該技術分野において周知のあらゆる好適な手段によって中空内部導管の外面
に塗布する。接着剤を中空内部導管の外面全体に押出すのが好ましいが、この接
着剤をパイプの上に刷毛塗り、吹き付けまたはローラーで塗布してもよい。
【００４６】 次に、第１の工程で作製された金属ストリップを内部中空導管の外面の周りに
成形し導管を形成する。この金属ストリップの継ぎ目をあらゆる公知の手段で溶
接して、内部中空導管を囲む導管を形成することができる。溶接手段の例として
は、レーザー溶接法やアーク溶接が挙げられる。溶接は、金属層が全く重なり合
わないように行われることが好ましい。金属中間層とその下の接着剤の間のギャ
ップは２．０ｍｍよりも小さいことが好ましい。有限のギャップが存在しかつ金
属中間層が溶接される実施態様の場合、この金属は一旦溶接されたら、必要によ
り、接着剤を加熱して活性化させて薄く（延伸）されて、３層導管を形成する。
延伸法の詳細は金属の厚さと種類に依存し、当該技術分野において一般に公知で
ある。次に、第２の接着剤の層を、導管にされた金属中間層の外面に塗布する。
次に、熱可塑性材料の外層を、接着剤の被膜を有する金属中間層の外面上に押し
出す。あるいは、第２接着剤層と非晶質で熱可塑性の外層を共有押出し成形する
こともできる。
【００４７】 あるいは、予備成形された硬質の熱可塑性パイプを接着剤で被覆することもで
きる。金属中間層を、この接着剤で被覆された層の上に設置することができる。
次に、第２の接着剤層を金属中間層の外面に塗布する。そして、外層を金属中間
層の上に押し出すことができる。オプションとして、第２の接着剤層と熱可塑性
層とを共押出し成形ダイを用いて１工程で共押出し成形することもできる。
【００４８】 本発明の多層複合パイプは、匹敵するプラスチックから形成されたプラスチッ
クパイプの利点だけでなく、さらに他の特性も有する。例えば、前記多層複合パ
イプは、通常のホイールカッターを用いて、野外であらゆる長さに切断すること
ができる。切断口はバリ取りをされていることが好ましく、そして熱可塑性層は
、組み立てを容易にするために面取りをされていてもよい。ねじ切り、みぞ削り
、あるいはパイプの端部へのあらゆる加工は必要ない。接着剤は、単に導管の端
部の周りに沿って、露出した熱可塑性層および／または露出した熱可塑性層によ
って形成されるフィッテイングの露呈した最も内側の表面上に塗布される。これ
らの部品は、多層複合パイプを挿入し、オプションとしてインサートをフィッテ
ィングの開口端に挿入し、捻って接着剤を分散させることによって接合される。
得られた接合ジョイントは、好ましい接着剤を用いて数分以内に硬化し、耐圧性
になる。
【００４９】 本発明の多層複合パイプと導管システムは、他の公知の金属、プラスチックま
たは複合パイプシステムに比べて、使い易さという点でかなりの利益を提供する
。前記多層複合パイプは、壁厚が薄い場合に、匹敵する材料から作られたプラス
チックパイプよりも大きな強度と剛性を提供する。さらに、前記多層複合パイプ
の１つの実施態様は、慣用のパイプベンダーを用いて密半径の辺りで容易に折り
曲げることができるので、流体導管システムで用いられる必要のあるジョイント
の数を減らすことができる。さらに、前記多層複合パイプは、ねじ切り用具、押
し広げ用具、トーチ、圧着システム、あるいは他の高価な機械式フィッティング
接合システムを必要とせずに、それ程の熟練者でなくても非常に簡単に流体導管
システムに接合することができる。
【００５０】 前記多層複合パイプは様々な用途に用いられる。例えば、前記多層複合パイプ
は、水温器、火災スプリンクラー装置、温水または冷水用のアンダースラブ（ｕ
ｎｄｅｒｓｌａｂ）設備、中央暖房装置、加圧空気装置、給排水設備、ガス輸送
設備、床暖房設備、工業用流動体設備、およびアンダースラブヒーティング装置
等の如きあらゆる流体導管システムに用いることができるが、これらに限定され
るわけではない。
【００５１】
【実施例】
ザビーエフグッドリッチカンパニー社から入手できるテンプライト８８７０９
ＴＡＮ３０９ＣＰＶＣ（テンプライト（ＴｅｍｐＲｉｔｅ）はザビーエフグッド
リッチカンパニー社の登録商標である）から内部導管を形成した。前記ＣＰＶＣ
を、シンシナティーミラクロン（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ Ｍｉｌａｃｒｏｎ）社
のＣＭ−５５ＨＰ押出成形機で、肉厚が０．６ｍｍで外径が２４ｍｍであるパイ
プに押出成形した。この押出成形機の区画１〜５は、スクリュー油の温度と同様
に、３６０°Ｆ（１８２℃）に設定した。ダイの温度は３６５°Ｆ（１８５℃）
に設定した。スクリュー速度は９ｒｐｍであった。供給モーターは１００ｒｐｍ
の速度で動作し、パイプは４５ｌｂｓ．／ｈｒ（２０ｋｇ．／ｈｒ．）であった
。
【００５２】 次に、エスタン５８２７１ポリウレタン接着剤を、温度が３８０°Ｆに設定さ
れたデービス基準の１．５インチの一軸スクリュー押出成形機を用いて、内部導
管の上に押出した。このポリウレタンは０．１ｍｍの厚さに押し出された。スク
リュー速度は２０ｒｐｍに設定された。
【００５３】 アルミニウム層であるアルミニウム３００３（厚さ０．２ｍｍ）を、レーザー
溶接機能を備えたアルカテル（Ａｌｃａｔｅｌ）社のユニウエマ（Ｕｎｉｗｅｍ
ａ）装置を用いて、パイプのポリウレタン層とＣＰＶＣ層の上に形成した。この
アルミニウム層は、その内面とその下の接着剤の内面の間のギャップが０．８ｍ
ｍになるように形成され、溶接されて、外径が２４．３ｍｍになるように延伸さ
れた。
【００５４】 このアルミニウム層の上に、温度が３８０°Ｆ（１９３℃）に設定されたデー
ビス基準の１．５インチの一軸スクリュー押出成形機を用いて、エスタン５８２
７１ポリウレタン接着剤を押し出した。この接着剤は０．１ｍｍの厚さに押し出
された。スクリュー速度は２０ｒｐｍであった。
【００５５】 ＣＰＶＣの外層である０．６ｍｍのテンプライト３２０５ＴＡＮ３０９を、温
度が４００°Ｆ（２０４℃）に設定された１．５インチのデービス基準の一軸ス
クリュー押出成形機を用いて、上記４層からなるパイプの上に押し出すことによ
って、５層からなる２５ｍｍの複合パイプを形成した。スクリュー速度は２０ｒ
ｐｍであった。
【００５６】 本発明に関係する当業者らによって、特に前述の教示を考慮した場合に、本発
明の趣旨または本質的な性質から逸脱しない範囲で、本発明の原理を利用して様
々な修正および新たな実施態様が生み出されてもよい。前述の実施態様は、すべ
ての点において、説明だけを目的とするもので限定するものではないものとして
考慮されるべきである。従って、本発明の範囲は、上記の説明ではなく添付の請
求の範囲によって示されるものである。従って、本発明を特定の実施態様を参照
しながら説明してきたが、構造、手順、材料などの修正は当業者らにとって明ら
かであり、いずれも本発明の範囲に該当するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 複合パイプの好ましい実施態様の断面図である。 図１Ａは、本発明の複合パイプの曲げた状態の断面図である。
【図２】 多層複合パイプとフィッティングとを繋ぎ合わせたシステムの説
明図である。
【図３】 図３Ａ、３Ｂおよび３Ｃは、多層複合パイプと慣用のフィッティングとを繋ぎ
合わせるのに用いることができるインサートブッシングの概略図である。
【図４】 繋ぎ合わされた状態のインサートブッシングと多層複合パイプの断面図である
。
【図５】 本発明の多層複合パイプを製造するための可能な一つの実施態様の概略図であ
る。
【図６】 図６Ａおよび６Ｂは、本発明において使用できる改良されたフィッティングの
断面図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年５月２９日（２０００．５．２９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギリシュ・ティー・ダラル アメリカ合衆国 オハイオ州 44012 エ イヴォン・レイク、スターボード・コーヴ 31905 (72)発明者 トーマス・エル・エヴァンス アメリカ合衆国 オハイオ州 44001 ア ムハースト、ウエスト・マーティン・スト リート 629 (72)発明者 アンドリュー・エム・オラー アメリカ合衆国 オハイオ州 44275 ス ペンサー、ガーヴァー・ロード 10520 (72)発明者 テオドア・ジェイ・シュミッツ アメリカ合衆国 オハイオ州 44011 エ イヴォン、ケラー・ドライブ 35506 (72)発明者 アンドリュー・エル・オービル アメリカ合衆国 オハイオ州 44141 ブ レックスビル、ゲイトウッド 9950 (72)発明者 エイ・ドナルド・メルツァー アメリカ合衆国 オハイオ州 44333 ア クロン、レイク・オブ・ザ・ウッズ・ブー ルバード 560 (72)発明者 ステファニー・ハーネン−シュローダー ドイツ国 ディ−41179 ミュンヘン グ ラドバッハ、ゲハウセン 20 (72)発明者 アンゾニー・コーデック オランダ国 エヌエル−2651 エイアール バーケル、ラデンリジェウェグ・553エ イ、バーケル 2651エイ Ｆターム(参考） 3H111 AA01 BA04 BA15 CB04 CB27 CB29 DA26 DB01 DB10 EA04 EA12 EA15 EA17

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 完全に閉じたチューブ状の外表面を有する非晶質または半結
    晶質の熱可塑性材料からなる内層、金属中間層および該金属中間層を実質的に取
    り囲んでいる非晶質の熱可塑性樹脂の外層からなる多層複合パイプ。
  2. 【請求項２】 該内層と該金属中間層との間に接着剤層をさらに含む、請求
    項１に記載の多層複合パイプ。
  3. 【請求項３】 該金属中間層と外層との間に接着剤層をさらに含む、請求項
    ２に記載の多層複合パイプ。
  4. 【請求項４】 該内層が塩素化ポリ塩化ビニルからなる、請求項１に記載の
    多層複合パイプ。
  5. 【請求項５】 該金属中間層がアルミニウムからなる、請求項１に記載の多
    層複合パイプ。
  6. 【請求項６】 該外層が塩素化ポリ塩化ビニルからなる、請求項１に記載の
    多層複合パイプ。
  7. 【請求項７】 該内層の厚さは０．６ｍｍであり、該金属中間層の厚さは０
    ．２ｍｍであり、そして該外層の厚さは０．６ｍｍである、請求項１に記載の多
    層複合パイプ。
  8. 【請求項８】 （ａ）この多層複合パイプの内層を熱可塑性材料から導管の
    形状に押出し、ここで該導管は外表面を有し、 （ｂ）該導管の外表面に接着剤層を塗布し、 （ｃ）金属のストリップから金属中間層を形成し、 （ｄ）該金属中間層の外表面上に第２の接着剤層を塗布し、そして （ｅ）この多層複合パイプの外層を非晶質熱可塑性材料から該金属中間層の上に
    押出す、 ことからなる多層複合パイプを製造する方法。
  9. 【請求項９】 熱可塑性材料が非晶質熱可塑性材料である、請求項８に記載
    の多層複合パイプを製造する方法。
  10. 【請求項１０】 該熱可塑性材料が半結晶質熱可塑性材料である、請求項８
    に記載の多層複合パイプを製造する方法。
  11. 【請求項１１】 該熱可塑性材料が塩素化ポリ塩化ビニルからなる、請求項
    ８に記載の多層複合パイプを製造する方法。
  12. 【請求項１２】 該金属中間材料がアルミニウムからなる、請求項８に記載
    の多層複合パイプを製造する方法。
  13. 【請求項１３】 該非晶質熱可塑性材料が塩素化ポリ塩化ビニルからなる、
    請求項８に記載の多層複合パイプを製造する方法。
  14. 【請求項１４】 末端から外側に向かって放射状に広がる拡張フランジを有
    しかつ外径が多層複合パイプの内径よりも小さい開放端型中空円筒体からなるこ
    とを特徴とする、多層複合パイプをフィッティングと結合するためのインサート
    。
  15. 【請求項１５】 （ａ）非晶質熱可塑性樹脂の内層、金属中間層および非晶
    質熱可塑性樹脂の外層によって形成された多層複合パイプ、および （ｂ）該多層パイプとこのフィッティングの間に該多層複合パイプの一方の末端
    に漏れ防止シールドジョイントを直接形成するために、該多層複合パイプの開放
    端に取り付けられたフィッティング、 を具備する流体導管システム。
  16. 【請求項１６】 該システムが、該多層複合パイプと該フィッティングの間
    に設置されたインサートをさらに包含する、請求項１５に記載の流体導管システ
    ム。
  17. 【請求項１７】 該フィッティングと該多層複合パイプとが溶剤セメントで
    接合されることによって該漏れ防止シールが形成される、請求項１５に記載の流
    体導管システム。
  18. 【請求項１８】 該フィッティングと該多層複合パイプとが熱融着によって
    接合されている、請求項１５に記載の流体導管システム。
  19. 【請求項１９】 該フィッティングがプッシュフィット型フィッティングで
    ある、請求項１５に記載の流体導管システム。
  20. 【請求項２０】 塩素化ポリ塩化ビニルの内層、アルミニウムの金属中間層
    および塩素化ポリ塩化ビニルの外層からなる多層複合パイプであって、該多層複
    合パイプの全直径は約１６ｍｍ〜約１１０ｍｍであり、該アルミニウム層は該パ
    イプの外径の１〜５％を形成し、該外層の該金属中間層に対する厚みの比は１：
    ５〜５：１の範囲にあり、そして該内層のアルミニウムに対する厚みの比は１：
    ５〜５：１の間にあることを特徴とする多層複合パイプ。
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