JP2005319690A

JP2005319690A - 樹脂製配管部材

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Publication number: JP2005319690A
Application number: JP2004139557A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Takama; 智宏高間; Hidehiro Korogi; 英裕興梠
Original assignee: Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 2004-05-10
Filing date: 2004-05-10
Publication date: 2005-11-17
Anticipated expiration: 2024-05-10
Also published as: JP4775533B2

Abstract

【課題】屋外での使用において耐候性に優れ、防汚性に富み長期使用を可能にした樹脂製配管部材を提供する。
【解決手段】樹脂製配管部材（ダイヤフラムバルブ）１のバルブ本体５、ボンネット８、ハンドル１３の外表面部分の外表面に、内側から順にセパレーター層３、光触媒層４を順に積層形成する。セパレーター層３は、アモルファス型酸化チタンを含有する塗布液をスプレーコーティング法によって膜厚１μｍで形成する。光触媒層４は、アナターゼ型酸化チタンを含有する塗布液をスプレーコーティング法によって膜厚０．１μｍで形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、化学工場、上下水道、農・水産業などの配管ラインに好適に使用される樹脂製配管部材に関するものであり、特に、屋外での使用において耐候性に優れ、防汚性に富むことから長期使用を可能にした樹脂製配管部材に関するものである。

従来、樹脂製配管部材は屋外に設置される配管ラインによく使用される。しかしながら、屋外での使用は特に太陽光の紫外線による樹脂の劣化（以下、紫外線劣化と記す）によって、変色（白化）や樹脂の物性低下が引き起こされる問題があった。そのため、樹脂製配管部材は、直射日光にさらされる環境下での使用において、紫外線劣化による破損の恐れがあることから長期使用できないという問題があった。また、配管部材の汚れに対しては積極的に対策がとられておらず、メンテナンスの際に製造日や材質を示す印字が見えなくなるという問題があった。

また、特に屋外で使用されるバルブにおいて、紫外線劣化による樹脂の物性低下によって長期使用におけるバルブの寿命が短くなるという問題や、作業者が開閉作業で操作を行うハンドルは、作業者が直接触れる部分であることから汚れにより開閉作業時に手がすべったり、手が汚れる等の問題があった。さらに開閉作業においてハンドルが樹脂製の場合、特に軸付近で強い力が加わることから、紫外線劣化による樹脂の物性低下によってハンドルが破損する恐れがあるという問題があった。

このうち紫外線劣化の対策として、樹脂に紫外線吸収剤等を添加させ、紫外線劣化を抑える対策が行われてきた。しかし、配管部材に流れる流体中へ添加剤が溶出するという問題や、添加剤を加えることにより強度や弾性率等の樹脂製配管部材が本来保持しなければならない物性が低下してしまうという問題があることから、加えられる紫外線吸収剤の添加量には限度があり、紫外線劣化の防止には十分とはいえなかった。また、この他にも樹脂製配管部材をアルミ等の金属にて被覆する方法も考えられるが、樹脂と金属の膨張率の違いや接着性に問題があること、内部の樹脂製配管部材が見えないため、配管部材の様子や使用されている樹脂の材質が分からないという問題があった。

一方、汚れの対策として、近年、防汚性を有する光触媒を被覆することが提案されている。光触媒の作用としては大きく分けて２つの作用がある。第一の作用は、太陽光、電灯、または蛍光灯からの光などに含まれる紫外線が酸化チタン等の光触媒に吸収され、活性の高いＯＨラジカル、Ｏラジカル、Ｏ_２が生じ、これらが被酸化性化合物を酸化分解する作用で、この作用を利用することによって例えば、脱臭、ＮＯｘ、ＳＯｘ等の汚染気体除去、抗菌、藻類の発生防止等に基づく防汚、付着油の分解などの効果を得ることができる。第二の作用は、光触媒被覆製品の表面が酸化分解に応じて親水化され、繰り返し恒久的に親水表面を維持することができる作用（例えば、特許文献１参照。）である。この現象は酸化チタン等の光触媒の結晶表面に酸素欠陥を生じるような構造変化を伴っており、その欠陥に水酸基が配位し、吸着水が形成され高度に親水化されるものであり、上記酸化分解作用のメカニズムとは、異なるものと考えられている。このように製品表面が親水化されると、降雨により製品表面をセルフクリーニングすることができる。

このような光触媒技術の応用として、例えば建材、建設物の外壁・内壁、窓ガラス、乗り物等の外装・内装、道路標識、洗面台、流し等の提案がなされており、主に金属、セラミックス、ガラス、コンクリートへの応用がなされている。

一方、光触媒技術の樹脂製配管部材への応用としては、図４に示すような住宅用の酸化チタン光触媒被覆配管が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この方法は合成樹脂からなる内層管１４と弾性合成樹脂からなる外層管１５より構成されるパイプにおいて、前記外層管１５の外表面に酸化チタン光触媒層１６を被覆するものであり、遮音性を有すると共に最外層の汚れを防止し、キズの発生を防ぎ、耐候性に優れるパイプを提供するものであった。

特許第２７５６４７４号公報特開２００３−２４７６７０号公報

しかしながら、パイプ表面に光触媒を直接被覆した場合、光触媒による酸化分解作用によってパイプ自体が酸化劣化してしまい、長期使用すると酸化劣化により強度が低下し、パイプが破損する恐れがあった。

本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、屋外での使用において耐候性に優れ、防汚性に富むことから長期使用を可能にした樹脂製配管部材を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明の樹脂製配管部材の構成を図１及び図２に基づいて説明すると、本発明の樹脂製配管部材１は母材２の外表面に内側から順に少なくともセパレーター層３および光触媒層４が形成された樹脂製配管部材１であって、セパレーター層３が無機系材料からなることを第一の特徴とする。また、セパレーター層３が湿式塗布法によって形成された樹脂製配管部材１であって、セパレーター層３を形成する時に使用される塗布液と母材２との接触角が５０°以下であることを第二の特徴とする。また、該塗布液の分散液がメタノール、エタノール、プロパノール、アセトンの少なくとも１種を含むことを第三の特徴とする。また、母材２の外表面がプラズマ方式、コロナ放電、または火炎のいずれかの方法で表面処理されていることを第四の特徴とする。また、セパレーター層３及び光触媒層４が各々形成された後に４０℃〜１００℃で熱処理をされてなることを第五の特徴とする。母材２のＪＩＳＫ７１７１による曲げ弾性率が５００ＭＰａ以上であることを第六の特徴とする。さらに、キセノンアーク光源の野外暴露試験装置（ウェザーメーター）による１８００時間（照射エネルギー４０５，０００ＫＪ／ｍ^２、野外暴露１．５年相当）の強制劣化試験後の母材２のＪＩＳＫ７１１３による引張り伸び率の保持率が９０％以上で、且つＪＩＳＫ７１１０によるノッチ付きアイゾット衝撃値の保持率が７０％以上であることを第七の特徴とする。

本発明において光触媒層４とは、紫外線が照射されるとその紫外線を吸収することで活性化し、その表面が高度に親水化することで、水に非常に濡れ易くなり、塵埃等の汚れが付き難い性質を持っており、且つ、汚れが一時的に付着しても雨水等により容易に洗い流される特徴を有する層のことである。光触媒としては、例えばアナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、ブルッカイト型酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化第二鉄、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン、チタン酸ストロンチウム等が挙げられる。また、光触媒層４はその他に紫外線照射によらず常にその表面が親水化しているものでもよく、例えば一般式Ｒ^１ _ｎＳｉ（ＯＲ^２）_４−ｎ〔ｎ＝０〜３の整数、Ｒ^１、Ｒ^２は一価の炭化水素基〕で表されるオルガノシランの加水分解縮重合物において、そのＳｉの側鎖にＯＨ基を含有させて極度に親水性を高めたシラノール基含有シリコーンレジン等が挙げられる。なお、光触媒層４の膜厚は１０ｎｍ〜５μｍの範囲に設定することが好適である。

また、本発明においてセパレーター層３とは、光触媒層４の酸化分解作用から母材２の樹脂の劣化を防止するために光触媒層４の内側に形成されるもので、光触媒層４が酸化分解作用を示さない場合であっても、前記無機成分からなる光触媒層４と樹脂からなる母材２との接着性を向上させる点から設けられるものである。このようなセパレーター層３は無機系材料からなり、光触媒層４と母材２の接着性を向上させるものであれば、特に限定されるものではなく、例えばシリカ、アルミナ、酸化インジウム、酸化ジルコニウム、アモルファス型酸化チタン、シランカップリング剤等が挙げられる。なお、セパレーター層３の膜厚は１０ｎｍ〜５μｍの範囲に設定することが好適である。

本発明においてセパレーター層３、光触媒層４を形成する方法としては、それらの機能を損なうものでなければ特に限定されるものではなく、例えば上記各層をスプレーコーティング等の湿式塗布法で設ける方法、スパッタリング、イオンプレーティング等の真空製膜法等が挙げられる。中でもバルブ等の複雑な形状をしているものや寸法が大きい樹脂製配管部材については、スプレーコーティング等の湿式塗布法による形成方法が、安価で均質に各層を形成できるので好適である。

また、湿式塗布法によって形成された樹脂製配管部材の場合、セパレーター層３を形成する時に使用される塗布液と母材２との接触角（固体表面上にできる液滴の接触部分がつくる角度）を５０°以下にすると良く、母材２の外表面にセパレーター層３を湿式塗布法により形成する場合に、母材２の撥水性による塗りムラを抑え、確実に均質な塗布層を形成することができる。

また、本発明においてセパレーター層３、光触媒層４を形成する時に使用される塗布液とは、セパレーター層３、光触媒層４の材料を水や揮発性有機溶媒等の分散液に分散させたものである。塗布液に用いられる分散液としては特にメタノール、エタノール、プロパノール、アセトンの少なくとも１種を含んでいることが好適であり、これらを２種類以上組み合わせても良い。これは母材２が撥水性を持っていて塗布液と母材２の接触角が高い場合でも、上記有機溶媒を含ませると塗布液と母材２の接触角を低下させることができるため、母材２に塗布液を塗布し易くなり、塗りムラの発生を少なくさせることができる。また、塗布液の揮発性を向上させるため、各層を形成した後に行う乾燥工程の時間を少なくすることができる。

また、本発明において母材２の外表面を必要に応じてブラスト処理等の物理的な表面処理やクロム酸処理等の化学的な表面処理を施しても良い。特に母材表面を劣化させない点からプラズマ方式、コロナ放電、または火炎のいずれかの方法によって表面処理することが好ましい。これは母材２が撥水性を持っていて、塗布液と母材２の接触角が高い場合でも、母材２の外表面を該表面処理することで、塗布液と母材の接触角を低下させることができるため、母材２の濡れ性を良くし、母材２に塗布液を塗布し易くなり、塗りムラの発生を少なくさせることができる。

なお、これらの塗布液の分散液を工夫した方法や母材２の外表面を表面処理する方法は、各々単独でも接触角を低下させる効果が得られるが、併用することで接触角低下に非常に高い効果を得ることができる。

また、本発明においてセパレーター層３、光触媒層４をそれぞれ塗布により形成した後に４０℃〜１００℃で熱処理することが好ましく、４０℃〜８０℃で２時間以上乾燥させることがより好ましい。十分に乾燥させると共に乾燥工程を短くさせるために４０℃以上にするのが良く、また樹脂製母材２が熱による劣化を起こさないようにするために１００℃以下、より好ましくは８０℃以下にするのが良い。セパレーター層３上に光触媒層４を積層させる際に光触媒層４とセパレーター層３の塗布液が混ざることがなく、光触媒層４と母材２を接触させることなく完全に隔離させると共に、塗布液中の材料が完全に固着されるため、母材２に塗布した層を剥がれにくくすることができる。

また、母材２の曲げ弾性率は５００ＭＰａ以上であることが好ましく、９００ＭＰａ〜２０GＰａの範囲であることがより好ましい。曲げ弾性率が５００ＭＰａ以上であると、運搬や施工を行う場合に母材２を曲がりにくくさせ、長期使用をする場合にも変形や撓みを生じにくくさせることで、塗布によって形成されているセパレーター層３、光触媒層４に発生するクラックや剥がれを抑えることができる。さらに、屋外で４０℃を越す雰囲気中での使用も想定され、気温が高くなることによる曲げ弾性率の低下を考慮すると、母材２の曲げ弾性率は９００ＭＰａ以上であることが好ましく、母材２の曲げ弾性率が高くなりすぎると樹脂は脆くなる傾向があるため、配管部材として好適に使用するためには母材２の曲げ弾性率は２０GＰａ以下であることが好ましい。

さらに、キセノンアーク光源の野外暴露試験装置（ウェザーメーター）による１８００時間（照射エネルギー４０５，０００ＫＪ／ｍ^２、野外暴露１．５年相当）の強制劣化試験後の母材２のＪＩＳＫ７１１３による引張り伸び率の保持率が９０％以上で、且つＪＩＳＫ７１１０によるノッチ付きアイゾット衝撃値の保持率が７０％以上であることが好ましい。屋外での使用において母材２の紫外線劣化を抑え、配管の性能上特に母材２の脆化による破損を防止するためである。

母材２に使用される樹脂としては、パイプ、継手、バルブおよびバルブ駆動部材等の配管部材に好適に使用されるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、硬質ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニル、ポリビニリデンフルオライド、ポリテトラフルオロエチレン等のハロゲン系含有樹脂、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂等が挙げられる。また、必要に応じて、これらの樹脂の成形性、熱安定性、耐候性を向上させるため、例えば、安定剤、加工補助剤、酸化防止剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、滑剤、充填剤、難燃剤、顔料、染料等を配合しても良い。

本発明は、以上説明した構造になっているので、以下のような優れた効果が得られる。
（１）光触媒層と母材の間にセパレーター層を設けることにより、母材に光触媒の酸化劣化作用が働かないようにし、且つ、光触媒層で紫外線を遮蔽することにより紫外線劣化を抑えることにより、従来よりも長期間に亘って耐候性を保持することができる。
（２）光触媒層を設けることにより光触媒の酸化分解作用または親水化作用によって、長期間に亘って防汚性を保持することができる。
（３）光触媒層、セパレーター層の材料を分散液に分散させ、湿式塗布法によって形成することによって、バルブ等の複雑な形状をしているものや寸法の大きい樹脂製配管部材に対して簡単に各層を形成することができる。
（４）湿式塗布法で形成する場合、セパレーター層を形成する塗布液と母材の接触角を５０°以下にすることにより、母材の撥水性による塗りムラを抑え、均質に塗布された各層を形成することができる。
（５）湿式塗布法で形成する場合、セパレーター層を形成する塗布液の分散液に揮発性有機溶媒であるメタノール、エタノール、プロパノール、アセトンの少なくとも１つを添加することにより、塗布液と母材の接触角を低下させることができ、さらに乾燥工程の短縮をすることができる。
（６）湿式塗布法で形成する場合、母材の外表面をプラズマ方式、コロナ放電、または火炎のいずれかの処理を行うことによって、母材の濡れ性を良くし、母材と塗布液との接触角を低下させることができる。
（７）湿式塗布法で形成する場合、各層を塗布により形成した後に４０℃〜１００℃で熱処理を行うことによって、確実に各層を形成でき、塗布液中の各層の組成物が完全に固着され、母材から剥がれにくくすることができる。
（８）母材の曲げ弾性率が５００ＭＰａ以上であると、母材が変形しにくく、長期間に亘って塗布により形成された各層が剥がれないようにすることができる。
（９）キセノンアーク光源の野外暴露試験装置（ウェザーメーター）による１８００時間（照射エネルギー４０５，０００ＫＪ／ｍ^２、野外暴露１．５年相当）の強制劣化試験後の母材のＪＩＳＫ７１１３による引張り伸び率の保持率が９０％以上で、且つＪＩＳＫ７１１０によるノッチ付きアイゾット衝撃値の保持率が７０％以上であると、屋外における長期使用の際に母材の脆化を抑えることができる。

次に、本発明の実施態様について、図１乃至図３を用いてさらに詳細に説明するが、本発明が本実施態様になんら限定されないことは言うまでもない。

図１は本発明の実施態様のダイヤフラムバルブの開状態を示す縦断面図である。図２は図１の母材表面上に形成された被覆層の断面模式図である。図３は図１のダイヤフラムバルブの閉状態を示す縦断面図である。なお、図１、図２及び図３においてはセパレーター層および光触媒層はわかり易くするため誇張して描いてある。

１は本発明の樹脂製配管部材であるダイヤフラムバルブである。５は硬質ポリ塩化ビニル製のバルブ本体であり、内部に流路６を有し、流路６の中間に流路を湾曲させたなだらかな円弧状の曲面を有する仕切壁７が設けられている。８はバルブ本体５の上部に固定されている硬質ポリ塩化ビニル製のボンネットであり、ボンネット８の上部中央開口部には、銅合金製のスリーブ９が支承されている。１０はスリーブ９の内部に設けられた雄ネジ部と螺合しているステンレス製のスピンドルである。１１はポリ弗化ビニリデン製コンプレッサーでありスピンドル１０の下端部に固定されている。１２はエチレンプロピレンジエン共重合体（ＥＰＤＭ）製のダイヤフラムであり、コンプレッサー１１に固定され、周縁部はバルブ本体５とボンネット８の間に挟持され、スピンドル１０の上下運動により仕切壁７の上端面に接離する。１３はポリプロピレン製ハンドルであり、スリーブ９の上部外周に嵌合され、ボンネット８の上端部に配置されている。

前記バルブ本体５、ボンネット８、ハンドル１３の外表面部分は、図２に示すように、バルブ本体５、ボンネット８、ハンドル１３を母材２とすると、母材２の外表面に内側から順にセパレーター層３、光触媒層４が順に積層形成されている。各層は次のように構成されている。

セパレーター層３は、アモルファス型酸化チタンを含有する塗布液をスプレーコーティング法によって膜厚１μｍで形成されている。アモルファス型酸化チタンは、光触媒作用を示さないことから母材２を酸化分解せず、光触媒層４が母材２を酸化分解することを防止すると共に、後記光触媒層４に使われるアナターゼ型酸化チタンと接着性が良いことから好適に使用される。

光触媒層４は、アナターゼ型酸化チタンを含有する塗布液をスプレーコーティング法によって膜厚０．１μｍで形成されている。アナターゼ型酸化チタンは実用的な光触媒であり、紫外線を吸収し、高活性な光触媒作用を示すため好適に使用される。

次に、本発明のダイヤフラムバルブにセパレーター層３、光触媒層４を形成する手順を説明する。まず、母材２をプラズマ方式で表面処理し、母材２の濡れ性を向上させて、母材２と塗布液の接触角を低下させる。次に、セパレーター層３の材料であるアモルファス酸化チタンを水とエタノールを混合した分散液に分散させ、塗布液を作成する。プラズマ方式による表面処理と、分散液にエタノールを混合することにより母材２と塗布液の接触角を５０°以下にさせる。次に、光触媒層の材料であるアナターゼ型酸化チタンを水とエタノールを混合した分散液に分散させ、塗布液を作成する。母材２の外表面にセパレーター層３の塗布液をスプレーコーティング法によって塗布し、その後８０℃で２時間乾燥させる。次に、セパレーター層３の上に光触媒層４の塗布液をスプレーコーティング法によって塗布し、同様に８０℃で２時間乾燥させる。

次に、本実施態様のダイヤフラムバルブ１に紫外線を含む太陽光、蛍光灯等が照射された場合の紫外線劣化防止作用を説明する。

まず、光触媒層４に含まれる酸化チタンによって３９０ｎｍ付近の波長領域にある紫外線が吸収される。このことから、光触媒層４の内側にある母材２には紫外線の透過を防止する構造となっている。また、紫外線によって光触媒層４が活性化し酸化分解作用が起こるが、セパレーター層３が光触媒層４の下に設けられていることから、酸化分解作用が母材２には及ばないようになっている。以上の作用によって紫外線を遮蔽するため、紫外線劣化が起こりやすい屋外で母材２に起こる紫外線劣化を防止し、長期使用を可能にすることができる。

次に、本実施態様のダイヤフラムバルブ１の防汚作用について説明する。

光触媒層４に含まれる酸化チタンに紫外線が当たることによって、親水化作用が起こり、ダイヤフラムバルブ１の表面が高度に親水化することで、非常に水に濡れ易くなり、塵埃等の汚れが付き難くなり、且つ、汚れが一時的に付着しても雨水等により容易に洗い流されるため、セルフクリーニング効果を得ることができる。また、同時に酸化分解作用が起こり、抗菌、藻類の発生防止、付着油の分解などの効果も得ることができる。以上の作用によって長期に亘って防汚性を維持することができる。

次に、本実施態様のダイヤフラムバルブ１の作用を図１及び図３に基づいて説明する。

ダイヤフラムバルブが開（図１の状態）のとき、ハンドル１３を閉の方向へ回転させる。ハンドル１３の回転によってスピンドル１０が下降すると共に、コンプレッサー１１が下降する。コンプレッサー１１が下降すると、コンプレッサー１１がダイヤフラム１２を下方へ押圧する。さらにハンドル１３を閉方向へ回転させると、ダイヤフラム１２は仕切壁７押圧され、流路６が遮断されて、バルブは閉（図３の状態）となる。ダイヤフラム１２が仕切壁７に押圧されて閉状態になったにもかかわらず、さらにハンドル１３を閉方向へ回した場合、コンプレッサー１１によって仕切壁７に負荷がかかったり、逆にスピンドル１０によってボンネット８が押し上げられることによりバルブ本体５やボンネット８に負荷がかかったり、ハンドル１３を過剰に締めることによりスリーブ９付近に負荷がかかったりする。このとき、ダイヤフラムバルブが紫外線劣化によって強度が低下した場合、負荷がかかる状態で長期に使用すると、バルブ本体５やボンネット８やハンドル１３の破損の恐れが生じるが、本発明のセパレーター層３、光触媒層４が形成されていることにより、紫外線劣化によるダイヤフラムバルブの樹脂の物性低下を防止するため、破損の心配がなくなり、屋外で長期に使用することができる。

なお、本実施態様では母材にダイヤフラムバルブを使用しているが、パイプ、継手、その他のバルブおよびバルブ駆動部材等を使用してもよい。このバルブ駆動部材とはハンドル、ギアボックス等のバルブの動作に必要な部品全てを指すものである。

次に、本発明の樹脂製配管部材であるダイヤフラムバルブにおいて耐候性および防汚性を確認するため射出成形にて同材質の母材片を作成し、次いで各層を形成して試験片を作成し、各種評価試験を行った。その評価試験方法を以下に示す。

（１）塗布液接触角試験
母材片の外表面を油や埃等の汚れがないように洗浄、乾燥し、温度２０℃、湿度５０％の雰囲気で６時間状態調整をした後、各層を形成する塗布液を約１ｍｌ滴下する。その後、１０分後の接触角をカメラによる撮影や接触角計にて測定し、以下のように評価した。
○：純水接触角が５０°以下
×：純水接触角が５０°より大きい

（２）塗布面外観評価
母材片の外表面に各層を形成した直後、試験片の外表面に水滴の発生、塗りムラ等の異常の有無を目視により下記のように評価した。
○：異常なし
△：一部に水滴・塗りムラが見られる
×：全体に水滴・塗りムラが見られる

（３）母材の曲げ試験
ＪＩＳＫ７１７１に準拠し、母材の曲げ弾性率を測定した。

（４）耐候性試験
母材の引張り試験片、ノッチ付きアイゾット衝撃試験片に後記の実験例の条件にて各層を形成して試験片を作成し、キセノンアーク光源の野外暴露試験装置（ウェザーメーター）により、照射時間６００ｈｒ（照射エネルギー１３５，０００ｋＪ／ｍ^２、野外暴露６ヶ月相当）、１８００ｈｒ（照射エネルギー４０５，０００ｋＪ／ｍ^２、野外暴露１．５年相当）で強制劣化試験を行った。その後、試験片の外観の評価と純水接触角試験を行い、引張り試験、アイゾット衝撃試験を行った。

（４−１）外観の評価
強制劣化試験後の試験片について、外表面の割れ、変色、各層の剥離状況などの異常の有無を目視により以下のように評価した。
◎：劣化が全く見られない
○：わずかに変色が見られる
△：変色が見られる
×：変色及び劣化が見られる

（４−２）純水接触角試験
強制劣化試験後の試験片について、外表面を油や埃等の汚れがないように洗浄、乾燥した後、温度２０℃、湿度５０％の雰囲気で６時間状態調整をし、純水を約１ｍｌ滴下する。その後、１０分後の接触角をカメラによる撮影や接触角計にて測定し、以下のように評価した。
◎：純水接触角が１５°以下
○：純水接触角が１５°より大きく２５°以下
△：純水接触角が２５°より大きく５０°以下
×：純水接触角が５０°より大きい
−：強制劣化試験による劣化が酷かったため測定せず

（４−３）引張り試験
強制劣化試験後の試験片について、ＪＩＳＫ７１１３に準拠し、引張り強度、引張り伸び率を測定した。

（４−４）ノッチ付きアイゾット衝撃試験
強制劣化試験後の試験片について、ＪＩＳＫ７１１０に準拠し、ノッチ付きアイゾット衝撃強度を測定した。

（５）屋外暴露試験
母材片に各層を形成し、試験片を作成した後、屋外に静置し、半年後の外観の変化を以下のように評価した。
◎：劣化が全く見られない
○：わずかに変色が見られる
△：変色が見られる
×：変色及び劣化が見られる

（６）繰り返し荷重試験
ＪＩＳＫ７１７１に準拠し、母材の曲げ試験片に各層を形成し、試験片を作成し、３点曲げ試験にて２０Ｎの荷重を１分かけて曲げ、その後荷重を除き元に戻す。以上の操作を２０回繰り返し、形成した各層の状態を下記の基準で評価した。
◎：異常なし
○：塗布した層一部にき裂が見られる
△：塗布した層一部にき裂・剥がれが見られる
×：塗布した層全体にき裂・剥がれが見られる

［実験例１］
硬質ポリ塩化ビニル製の母材片の外表面をプラズマ方式にて表面処理を行い、外表面に市販の無機プライマー（アモルファス型酸化チタンを水の分散液に分散させた塗布液）［ＭＰ−０１：光触媒研究所］とエタノールを体積比４：１で混合し、母材との接触角が５０°以下になるように調整したセパレーター層用塗布液をスプレーコーティング法にて塗布することにより厚さ１μｍのセパレーター層を形成した。次に６０℃で２時間乾燥させた後、その上に市販の光触媒ゾル（アナターゼ型酸化チタンを水とエタノールの分散液に分散させた塗布液）［ＰＡＯ−１１５：光触媒研究所］を同様に調整し、塗布することによって厚さ１μｍの光触媒層を形成した。その後、６０℃で２時間乾燥させて試験片を作成し、各種試験を行った。試験結果を表１に示す。

［実験例２］
実験例１において、母材片をプラズマ方式による表面処理を行うことなく、各層を形成し、試験片を作成し、同様にして各種試験を行った。試験結果を表１に示す。

［実験例３］
実験例１において、無機プライマーのみ（分散液が水のみ）を使用して、各層を形成し、試験片を作成し、同様にして各種試験を行った。試験結果を表１に示す。

［実験例４］
実験例１において、無機プライマーのみ（分散液が水のみ）を使用して、母材片をプラズマ方式による表面処理を行うことなく、母材片と塗布液の接触角が５０°より大きい状態で各層を形成し、同様にして各種試験を行った。試験結果を表１に示す。

［実験例５］
実験例１において、セパレーター層を形成した後、常温で３０分後に光触媒層を形成し、同様にして各種試験を行った。試験結果を表１に示す。

［実験例６］
実験例１において、母材片を曲げ弾性率が３００ＭＰａの軟質ポリ塩化ビニルに変えて、同様にして各種試験を行った。試験結果を表１に示す。

［比較例１］
外表面に何も塗布していない硬質ポリ塩化ビニルの試験片にて各種試験を行った。試験結果を表１に示す。

［比較例２］
外表面に何も塗布していない軟質ポリ塩化ビニルの試験片にて各種試験を行った。試験結果を表１に示す。

［比較例３］
硬質ポリ塩化ビニル製の母材片の外表面をプラズマ方式にて表面処理を行い、外表面に市販の光触媒ゾル（アナターゼ型酸化チタンを水とエタノールの分散液に分散させた塗布液）［ＰＡＯ−１１５：光触媒研究所］を母材片との接触角が５０°以下になるように調整した光触媒層用塗布液をスプレーコーティング法にて塗布することにより厚さ１μｍの光触媒層を形成し、６０℃で２時間乾燥させた後、試験片を作成し、各種試験を行った。試験結果を表１に示す。

表１から分かるように、実験例で得られた試験片は、光触媒層で紫外線を遮蔽することにより、母材の紫外線劣化が抑えられていることから、強制劣化試験後の外観の変化、物性値の低下が抑えられていることが分かった。また、光触媒層の親水化作用によって強制劣化試験後でも親水性が保持されていることから防汚性が保持されていることが分かった。このことから本発明の樹脂製配管部材は長期使用をした場合でも耐候性、防汚性に優れることが分かった。

また、実験例２では、実験例１と比較するとプラズマ方式による表面処理をせず接触角が５０°以下であり、実験例３では実験例１と比較して塗布液にエタノールを加えず接触角が５０°以下であることから、接触角が５０°以下であればいずれの場合も、塗布し易く、塗りムラが抑えられており、光触媒層により母材片の紫外線劣化が抑えられることから耐候性が向上しており、強制劣化試験後も親水性を保持していることから、長期に亘って防汚性を保持していることが分かる。

また、実験例４では光触媒層により母材片の紫外線劣化が抑えられることから耐候性が向上しており、強制劣化試験後も親水性を保持していることから、長期に亘って防汚性を保持していることが分かるが、実験例１と比較するとプラズマ方式による表面処理をせず、塗布液の分散液を水のみにしたため、母材片と塗布液の接触角が５０°以上であることから、母材片に塗布液を塗布し難くなり、塗りムラが発生し易くなった。これにより強制劣化試験、屋外暴露試験において塗布した層に一部剥がれが見られた。

また、実験例５では光触媒層により母材片の紫外線劣化が抑えられることから耐候性が向上しており、強制劣化試験後も親水性を保持していることから、長期に亘って防汚性を保持していることが分かるが、層形成後の乾燥を行わなかったため、各層の材料が十分に固着されず、層の欠陥が生じることから部分によっては光触媒によって母材の酸化劣化を生じさせ、強制劣化試験、屋外暴露試験において、塗布した層に一部剥がれが見られた。

また、実験例６では光触媒層により母材片の紫外線劣化が抑えられることから耐候性が向上しており、強制劣化試験後も親水性を保持していることから、長期に亘って防汚性を保持していることが分かるが、母材の曲げ弾性率が３００ＭＰａであり、５００ＭＰａ以上ではないことから、繰り返し荷重試験で塗布した層に剥がれが発生した。

以上のことから、実験例４より母材片と塗布液の接触角が５０°以下でないと、塗布の際に塗りムラが生じることから、強制劣化試験や屋外暴露試験において塗布により形成した層が一部剥がれることが分かった。また、実験例１乃至３より、母材片と塗布液の接触角を５０°以下に低下させる方法としては塗布液の分散液にメタノール、エタノール、プロパノール、アセトンの少なくとも１種を含ませる方法や、母材片の表面をプラズマ方式、コロナ放電、または火炎のいずれかの方法で表面処理する方法が効果的であることが分かった。さらに実験例５より塗布により層を形成した後の乾燥が十分でないと、強制劣化試験や屋外暴露試験において塗布により形成された層が剥がれていることが分かった。さらに実験例６より母材の曲げ弾性率が５００ＭＰａ以上でないと、繰り返し荷重試験において荷重をかけた場合母材片が曲がりやすく、塗布により形成された層が剥がれることが分かった。

一方、比較例１または比較例２は母材片の外表面に何も被覆していないため、母材片の紫外線劣化が起こった。また、強制劣化試験においては１８００時間（照射エネルギー４０５，０００ＫＪ／ｍ^２、野外暴露１．５年相当）後で引張り伸び率の保持率が９０％以上、かつ、ノッチ付きアイゾット衝撃値の保持率が７０％以上でないため、すなわち、実験例より劣っているため、樹脂製配管部材の屋外での長期使用の際に外観の悪化や物性値の低下による樹脂の脆化が起こり、長期使用において破損する恐れがある。また、防汚性についても親水性ではないため、屋外使用時に泥、埃、雨滴等による汚れによりメンテナンスの際に問題となる恐れがある。

また、比較例３では母材片にセパレーター層を介さずに光触媒層を形成したため、光触媒による酸化劣化が母材片に作用してしまい、比較例１と同様に樹脂製配管部材の屋外での長期使用の際に外観の悪化や物性値の低下による樹脂の脆化により破損する恐れがある。また、防汚性については光触媒層が形成されているが、母材の劣化に伴い光触媒層が剥がれてくることから、親水性が失われていく恐れがある。

以上、詳述した本発明を使用することにより産業上、以下の優れた効果が得られる。
１．従来の樹脂製配管部材に比べて、特に屋外で長期に使用される場合に紫外線劣化による外観の悪化や配管性能の低下が抑えられ、長期使用が可能である。
２．従来の樹脂製配管部材に比べて、特に屋外で長期に使用される場合に防汚性に優れている。

本発明の実施態様のダイヤフラムバルブの開状態を示す縦断面図である。図１における母材表面上に形成した被覆層の断面模式図である。図１のダイヤフラムバルブの閉状態を示す縦断面図である。光触媒を被覆した従来の樹脂製配管部材（パイプ）を示す斜視図である。

符号の説明

１…樹脂製配管部材（ダイヤフラムバルブ）
２…母材
３…セパレーター層
４…光触媒層
５…バルブ本体
６…流路
７…仕切壁
８…ボンネット
９…スリーブ
１０…スピンドル
１１…コンプレッサー
１２…ダイヤフラム
１３…ハンドル
１４…内層管
１５…外層管
１６…酸化チタン光触媒層

Claims

母材の外表面に内側から順に少なくともセパレーター層および光触媒層が形成された樹脂製配管部材であって、該セパレーター層が無機系材料からなることを特徴とする樹脂製配管部材。
前記セパレーター層が湿式塗布法によって形成された樹脂製配管部材であって、該セパレーター層を形成する時に使用される塗布液と前記母材との接触角が５０°以下であることを特徴とする請求項１記載の樹脂製配管部材。
前記塗布液の分散液がメタノール、エタノール、プロパノール、アセトンの少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項２記載の樹脂製配管部材。
前記母材の外表面がプラズマ方式、コロナ放電、または火炎のいずれかの方法で表面処理されていることを特徴とする請求項２または３記載の樹脂製配管部材。
前記セパレーター層及び前記光触媒層が各々形成された後に４０℃〜１００℃で熱処理されてなることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の樹脂製配管部材。
母材のＪＩＳＫ７１７１による曲げ弾性率が５００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の樹脂製配管部材。
キセノンアーク光源の野外暴露試験装置（ウェザーメーター）による１８００時間（照射エネルギー４０５，０００ＫＪ／ｍ^２、野外暴露１．５年相当）の強制劣化試験後の母材のＪＩＳＫ７１１３による引張り伸び率の保持率が９０％以上で、且つＪＩＳＫ７１１０によるノッチ付きアイゾット衝撃値の保持率が７０％以上であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の樹脂製配管部材。