JP2005341840A

JP2005341840A - 散水チューブ

Info

Publication number: JP2005341840A
Application number: JP2004163589A
Authority: JP
Inventors: Hirohide Hamazaki; 博英濱崎; Tatsuya Oe; 達也大江
Original assignee: Mitsubishi Chemical Agri Dream Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Agri Dream Co Ltd
Priority date: 2004-06-01
Filing date: 2004-06-01
Publication date: 2005-12-15

Abstract

【課題】柔軟性、穿孔処理性、均一散水性、取扱い利便性などの諸特性を保持して、より高度の耐久性、耐圧性、耐熱性などの特性を有する散水チューブを提供する。
【解決手段】レーザー穿孔法によって長さ方向に適切な間隔をおいて配置された多数の散水用孔を有し、長さ方向に沿って延びたヒートシール部を有しない散水チューブにおいて、該散水チューブの原反は、主基材が密度が０．９０〜０．９４ｇ／ｃｍ^３であるポリエチレン、密度が０．９０〜０．９４ｇ／ｃｍ^３であるエチレン−αオレフィン共重合体、および酢酸ビニル単位の含有量が１〜２０重量％であるエチレン−酢酸ビニル共重合体から選ばれた少なくとも１種の樹脂であり、補強基材としての熱可塑性樹脂製繊維状組成物を主基材と主基材の層の間に介在させた層構成を有することを特徴とする散水チューブ。
【選択図】なし

Description

本発明は、散水チューブに関する。詳しくは、特定のポリオレフィン系樹脂を主基材として、熱可塑性樹脂製繊維状組成物を主基材と主基材の層の間に介在させた層構成で、長手方向にヒートシール部を有しない非貼合タイプの構造を有し、レーザー穿孔法によって多数の小孔が高精度に規則正しく配列された形態を有する高度の耐久性、耐圧性、耐熱性、均一散水性を有する散水チューブに関する。

近年、農業用分野、土木用分野を中心に散水用、或いは潅水用として、硬質合成樹脂管の替わりに、ポリエチレン樹脂等の合成樹脂製の散水チューブが利用されている。通常、これらの散水チューブは、散水孔を穿設した二枚の長尺状熱可塑性樹脂フィルムを重ね合わせて、幅方向の両端を長尺方向に融着することによって形成された貼合タイプのもの（例えば、特許文献１）、および、溶融押出法によって熱可塑性樹脂を円筒状のスリットから溶融押出し、直接チューブ状に成形加工し、得られたチューブに散水孔を穿設した非貼合タイプのもの（特許文献２）が存在する。

これらの散水チューブはポンプ等の水源に連結の送水管を接続して供給水に所定水圧をかけて送水することによって、均一な散水特性を達成できるように、精度の高い穿孔処理、具体的にはポンチ打ち抜き法、熱針穿孔法、或いはレーザー穿孔法などにより、多数の小孔が高精度に規則正しく配列された形態を有している。
しかしながら、最近では散水チューブの利用のされ方として、広範囲の面積をより均一に散水する傾向にあり、そのため散水チューブの敷設長さもそれに合せて長くなり、併せて、より均一な散水形状と散水幅を達成することが必要とされている。このため、散水チューブの元水圧は、これまで以上に高圧値に設定して対応しなければならなくなっているが、この場合、散水チューブの耐久性、耐圧性が限界を超え、長期間に亘る散水チューブの高品質の維持に問題を来たすケースが発生している。
また、夏季には高温度の外気環境下で長時間、未使用の状態で散水チューブを圃場に放置するケースが多々ある。この場合、散水チューブの表面温度は６０〜８０℃と極めて高温に曝され、このような状態で散水チューブに物理的な応力が過度に加わると、チューブの破損、変形など、散水チューブ本来の機能を損なう不具合が生じる恐れがある。

このような従来の散水チューブの耐久性、耐圧性、耐熱性を改良する方策として、散水チューブ自身の樹脂組成物の見直し、具体的には、高分子量熱可塑性樹脂の採用、高剛性熱可塑性樹脂の採用、高融点熱可塑性樹脂の採用、或いは高密度熱可塑性樹脂の採用などの方法が一般には考えられる。
しかし、これらの何れの方法でも散水チューブを作成する際の溶融押出加工性の制約、穿孔処理加工性の制約、チューブ自身の柔軟性の低下による散水チューブの取扱い利便性の不具合などの問題を来たし、散水チューブの材質として要求される耐久性、耐圧性、耐熱性、柔軟性、加工性、穿孔処理性、均一散水性、取扱い利便性などの諸性能の全ての性能を満足することはできない。
また、これに対して、耐圧性を有する散水チューブとして、主基材をポリエチレン樹脂などの熱可塑性樹脂と合成樹脂製織布とを積層化した構成で、長手方向に沿ってヒートシール部を有した耐水ホースの記載例（例えば、特許文献３）があるが、せっかく合成樹脂製織布で基材の補強を行っても、その構成上、ヒートシール部には補強効果が少なく、その結果、高温環境条件下で高水圧の送水環境下での使用の場合には、内圧に対してヒートシール部からの剥離の懸念の不具合を依然として有している。

特開昭５８−６３３３５号公報特開平２−２５８１８７号公報特開平５−９６６９１号公報

本発明の目的は、上記問題に鑑み、柔軟性、穿孔処理性、均一散水性、取扱い利便性などの諸特性を保持して、より高度の耐久性、耐圧性、耐熱性などの特性を有する散水チューブを提供することにある。

本発明者らは、鋭意検討した結果、特定のポリオレフィン系樹脂を主基材として、熱可塑性樹脂製繊維状組成物を主基材と主基材の層の間に介在させた層構成で、長手方向にヒートシール部を有しない非貼合タイプの構造を有し、レーザー穿孔法によって多数の小孔が高精度に規則正しく配列された形態を有する散水チューブを提供することで、高度の耐久性、耐圧性、耐熱性、均一散水性を発現することを見出し、本発明に至った。

このように、特定のポリオレフィン系樹脂を主基材として、熱可塑性樹脂製繊維状組成物を主基材と主基材の層の間に介在させた層構成で、長手方向にヒートシール部を有しない非貼合タイプの構造を有し、レーザー穿孔法によって多数の小孔が高精度に規則正しく配列されていることにより、得られた散水チューブは高度の耐久性、耐圧性、耐熱性、均一散水性を発現することができる。

以下、本発明の散水チューブについて詳細に説明する。
本発明に係わる散水チューブは、特定のポリオレフィン系樹脂を主基材として、熱可塑性樹脂製繊維状組成物を主基材と主基材の層の間に介在させた層構成で、長手方向にヒートシール部を有しない非貼合タイプの構造を有し、レーザー穿孔法によって多数の小孔が高精度に規則正しく配列されていることを特徴とする散水チューブである。また、この散水チューブは、通水時は膨張して円筒形状を呈するが非通水時は扁平となるものである。

本発明の散水チューブ原反の主基材を構成するポリオレフィン系樹脂は、密度が０．９０〜０．９４ｇ／ｃｍ^３、好ましくは０．９１〜０．９３ｇ／ｃｍ^３であるポリエチレン、密度が０．９０〜０．９４ｇ／ｃｍ^３、好ましくは０．９１〜０．０３ｇ／ｃｍ^３であるエチレン−αオレフィン共重合体、および酢酸ビニル単位の含有量が１〜２０重量％、好ましくは３〜１５重量％であるエチレン−酢酸ビニル共重合体、或いはこれら樹脂の少なくとも１種以上の混合物である。

ポリエチレンおよびエチレン−αオレフィン共重合体の密度は、得られる散水チューブの特性に影響を及ぼす。密度が低すぎると、散水チューブの機械強度が低くなり、優れた耐久性、耐圧性、耐熱性を有するものが得られ難くなる。一方、密度が高すぎると、散水チューブの柔軟性が損なわれ、保管時の収納性、散水時での均一散水性、取扱い利便性などに問題を来たす。
また、エチレン−酢酸ビニル共重合体については、酢酸ビニル単位の含有量が多すぎると、散水チューブの機械強度が低くなり、優れた耐久性、耐圧性、耐熱性を有するものが得られ難くなる。かかる点を考慮するとき、ポリエチレンおよびエチレン−αオレフィン共重合体の密度、およびエチレン−酢酸ビニル共重合体の酢酸ビニル含有量については、上記範囲のものとなる。
上記、エチレン−αオレフィン共重合体樹脂において、使用されるαオレフィンとしては、プロピレン、ブテン−１、４メチルペンテン−１、オクテン−１などの公知の単量体が挙げられる。また、その樹脂の重合方法としては、従来のチーグラー系触媒法による合成法、または最近のメタロセン系触媒による合成法にて得られるエチレン−αオレフィン共重合体樹脂が挙げられる。

また、当該ポリオレフィン系樹脂のメルトインデックス（測定法：ＪＩＳＫ７２１０に準拠、温度：１９０℃、荷重：２１６０ｇ）は、成形加工性、得られる散水チューブの外観等に影響を及ぼす。メルトインデックスが低すぎると、押出加工を行う際に、溶融樹脂が高粘度過ぎて押出成形加工性が劣り、得られるチューブ表面の外観不良を引き起こしたり、下記に示す積層される熱可塑性樹脂製繊維状組成物との接着性の低下を来たし、目標とする散水チューブの機械強度の達成に支障を来たす恐れがある。一方、高すぎると、低粘度過ぎて安定した成形加工性が得られ難く、また、主基材としての機械強度が低くなり、散水チューブの優れた耐久性、耐圧性、耐熱性を有するものが得られ難くなる。かかる点を考慮すると、ポリオレフィン系樹脂のメルトインデックスは０．１〜５０ｇ／１０分、好ましくは０．２〜２０ｇ／１０分の範囲が好ましい。

本発明の散水チューブの主基材を構成する当該ポリオレフィン系樹脂には、散水チューブの耐久性、耐候性などを高める目的で、予め樹脂にカーボン、耐候安定剤、酸化防止剤などを適宜添加することができる。また、その他、無機フィラー、滑剤、顔料、染料、帯電防止剤、可塑剤などの各種添加剤を必要に応じて適宜添加することができる。
特に、当該ポリオレフィン系樹脂にカーボンを添加することにより、後述するレーザー穿孔法により穿孔加工する際、近赤外線領域のエネルギー吸収性を向上させることができ、穿孔速度を大幅に上げることができる。通常、当該ポリオレフィン樹脂１００重量部に対して、カーボン１〜６重量部を添加することが好ましい。

本発明の散水チューブ原反の補強基材を構成する熱可塑性樹脂製繊維状組成物は、前述の当該ポリオレフィン系樹脂が融ける温度以上の融点、或いは軟化点温度を有するポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、またはポリビニルアルコール系樹脂などにより構成された繊維を使用することができる。また、この場合、繊維状の仕様としては、特には規定しないが、補強の目的などを鑑みると、例えば、繊維径５０〜５０００ｄ、引き込み本数（２〜５０本）×（２〜５０本）／インチが好ましく、繊維の形状としては、モノフィラメント状、マルチフィラメント状、フラットヤーン状、ネット状、織布状などの形状で使用される。

本発明の散水チューブは、前述の当該ポリオレフィン系樹脂を主基材、前述の熱可塑性樹脂製繊維状組成物を補強基材として、主基材と主基材の層の間に補強基材を介在させた層構成を有する積層構成の散水チューブであるが、その作製方法は特には限定されないが、例えば図１のように、溶融押出法によって前述の当該ポリオレフィン系樹脂を円筒状のスリットから溶融押出して内層側のチューブを作成し、その上に、縦糸・横糸を編網し、その後当該ポリオレフィン系樹脂を溶融押出法にて外層側に積層化して、耐久性、耐圧性を有する長手方向のヒートシールなどによる継ぎ目のない、所謂、シームレスチューブを得ることができる。

通常、チューブに穿孔を施す方法は、上記のレーザー穿孔法の他にポンチ打ち抜き法、熱針穿孔法などの方法が知られているが、チューブに多数の小孔を各種孔径で高精度でバリなどの発生なく規則正しく均一に得るためには、上記のレーザー穿孔法が最も優れている。
従って、その後、前述の方法により製造されたチューブに、レーザー穿孔法、具体的には、実質的にＹＡＧ、炭酸ガス、その他の方法で形成された励起体に励起光が集光し、その励起体から近赤外線を放出する構造のレーザー光発生装置を用いて、穿孔しようとするチューブを所定の速度で移送しながらレーザー光を照射することにより多数の小孔が高精度に規則正しく配列された穿孔部を有した散水チューブを得ることができる。

また、その場合、作成される散水チューブの仕様としては、農業用、土木用、その他での散水用、或いは潅水用としての使用のされ方、また、その場合、均一散水性を要求される散水距離やチューブ敷設の長さなど、目的によって多少の異なりを有するが、例えば、チューブ管径は２０〜８０ｍｍΦ、チューブ肉厚は０．２〜１．５ｍｍ、穿孔径は０．１〜２．０ｍｍΦ、穿孔間隔は１０〜２００ｍｍ、穿孔列数は１〜２０列などにて形成される。

本発明について、以下の具体的な実施例および比較例により、さらに詳細に説明する。尚、実施例に示した各特性値は下記方法により測定した値である。
＜破壊荷重（ｋｇ／１５ｍｍ幅）＞
各実施例、または比較例で得られた穿孔のないチューブを幅方向（ＴＤ方向）に沿ってチューブの折り目部またはヒートシール部が試料片の中心部となるように、試料片幅１５ｍｍ、試料片長さ１００ｍｍの所定ダンベルを用いて打ち抜き、試料片を作成する。この試料片を、ＪＩＳ７１１３に準拠して引張速度３００ｍｍ／分の条件にて引張試験を行い、散水チューブの引張破断点荷重（破壊荷重）（ｋｇ／１５ｍｍ）の測定を行う。（測定雰囲気温度２３℃）
＜耐圧試験（ｋｇ／ｃｍ^２）＞
各実施例、または比較例で得られた穿孔のないチューブ（チューブ長さ：５００ｍｍ）の一端部を完全密閉封止し、チューブ内に水を充填した後、端部を圧力計付きのプランジャー式水注入ポンプに接続する。この装置一式を６０℃の温水に浸漬して、６０℃の温水をポンプにてチューブ内に３５０ｍｌ／分の給水速度で送り込み、徐々にチューブ内を加圧化する。チューブが水内圧に耐え切れずに破壊する時のチューブ内圧を計測して破壊圧力（ｋｇ／ｃｍ^２）とする。
＜散水試験＞
各実施例、または比較例で得られた穿孔を有する散水チューブを平坦な露地面に１００ｍ長で敷設し、チューブの末端部を専用の止め具を用いて密閉し、他端部を給水ポンプに接続して、送水元圧２．０ｋｇ／ｃｍ^２、散水量５リットル／分・ｍの条件で１０分間散水を行う。その際、散水後での幅方向、長手方向での散水量分布の均等性を評価する。

（実施例１）
メルトインデックスが１ｇ／１０分、酢酸ビニル含有量が５重量％のエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂９７重量部、カーボンブラック３重量部の組成よりなるポリオレフィン系樹脂組成物（Ａ）を図１に示す成形装置を用いて、内層側押出機＋円筒状スリットダイを介して押出成形（溶融押出温度：１６０℃）を行い、肉厚０．４０ｍｍ、管径５０ｍｍΦのチューブ状成形物を作成し、その後、繊維径１０００ｄのポリエチレンテレフタレート組成のマルチフィラメント用いて、縦糸、および横糸の順序で、引き込み本数１０本×１０本／インチの条件で編網を行い、直後に加熱して、サイドフィード方式で上記のポリオレフィン系樹脂組成物（Ａ）を外層側押出機＋円筒状スリットダイを介して押出成形、積層化を行い、肉厚０．８０ｍｍ、内管径５０ｍｍΦ、折径８０ｍｍで、樹脂組成物（Ａ）／ポリエチレンテレフタレート組成繊維状編網体（Ｂ）／樹脂組成物（Ａ）の積層構造のチューブを作成した。これを用いて、前述の測定条件に基づいて、破壊荷重および耐圧試験の評価を実施した。その結果を表１に示す。
また、得られたチューブを引き続き、レーザー穿孔装置を用いて、チューブ片面に図２に示すような、穿孔径１．００、１．００、０．６０、０．６０、０．５０、０．６０、０．７０、０．７０、０．４０，０．４０ｍｍΦ、各穿孔間隔８０ｍｍ、穿孔列数１０列の、高度に穿孔処理設計された散水チューブを作成した。これを用いて、前述の測定条件に基づいて、散水試験を実施した。その結果を表１に示す。

（実施例２）
実施例１において、ポリオレフィン系樹脂組成物（Ａ）を、密度が０．９２ｇ／ｃｍ^３、メルトインデックスが２ｇ／１０分のエチレン−（４メチルペンテン−１）共重合体樹脂４７重量部、メルトインデックスが１ｇ／１０分、酢酸ビニル単位の含有量が１０重量％のエチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂５０重量部、カーボンブラック３重量部の組成よりなるポリオレフィン系樹脂組成物（Ｃ）に代えて、実施例１と同様の成形を行い、目的とする散水チューブを作成して、その破壊荷重、耐圧試験、散水試験の測定を行った。その結果を表１に示す。

（比較例１）
実施例１において、ポリオレフィン系樹脂（Ａ）を用いて、図１の円筒状スリットダイをフラット状スリットダイに変更して押出成形、積層化を行い、肉厚０．８０ｍｍ、幅９０ｍｍで、樹脂組成物（Ａ）／ポリエチレンテレフタレート組成繊維状編網体（Ｂ）／樹脂組成物（Ａ）の積層構造のシートを作成した。これを用いて、２枚を重ね合わせて、連続ヒートシール成形装置にかけて、両端部の各５ｍｍを完全融着を施し、両耳付きのチューブを作成した。これを用いて実施例１と同様に、その破壊荷重および耐圧試験の測定を行った。
また、これとは別に、上記の一方の積層シートを実施例１と同様にレーザー穿孔装置を用いて、実施例１と同様の穿孔設計（ただし、ヒートシール面となる５ｍｍ幅分を考慮）で穿孔処理を施し、これと穿孔処理なしの積層シートを同様に連続ヒートシール成形装置にかけて、両端部の各５ｍｍを完全融着を施した穿孔を有する散水チューブを作成した。これを用いて実施例１と同様に、その散水試験の測定を行った。結果を表１に示す。

（比較例２）
実施例１において、ポリオレフィン系樹脂（Ａ）を用いて、ポリエチレンテレフタレート組成繊維状編網体（Ｂ）を積層することなく、ポリオレフィン系樹脂（Ａ）単独構成で、肉厚０．８０ｍｍのチューブを作成して、破壊荷重および耐圧試験の評価を実施した。その結果を表１に示す。
また、得られたチューブを引き続き、実施例１と同様に、レーザー穿孔装置を用いて、同様の穿孔処理設計された散水チューブを作成して、散水試験を実施した。その結果を表１に示す。

（比較例３）
実施例１において、ポリオレフィン系樹脂（Ａ）を用いて、実施例１と同様の肉厚０．８０ｍｍ、内管径５０ｍｍΦ、折径８０ｍｍで、樹脂組成物（Ａ）／ポリエチレンテレフタレート組成繊維状編網体（Ｂ）／樹脂組成物（Ａ）の積層構造のチューブを作成した。次に、これを用いて、引き続き、レーザー穿孔装置の代わりに、熱針穿孔装置を用いて、チューブ片面に図２に示すような、穿孔径１．００、１．００、０．６０、０．６０、０．５０、０．５０、０．７０、０．７０、０．４０，０．４０ｍｍΦ、各穿孔間隔８０ｍｍ、穿孔列数１０列の、高度に穿孔処理設計された散水チューブを作成した。この時、穿孔部には熱針によるバリが発生し、０．４０〜０．５０ｍｍΦの微細孔は目標設計どおりの高精度で均一な形状の穿孔を作成することができなかった。
この散水チューブを用いて、前述の測定条件に基づいて、散水試験を実施した。その結果を表１に示す。

繊維補強チューブの製造装置概要を示す図散水チューブの穿孔処理設計図の一例を示す図

Claims

レーザー穿孔法によって長さ方向に適切な間隔をおいて配置された多数の散水用孔を有し、長さ方向に沿って延びたヒートシール部を有しない散水チューブにおいて、該散水チューブの原反は、主基材が密度が０．９０〜０．９４ｇ／ｃｍ^３であるポリエチレン、密度が０．９０〜０．９４ｇ／ｃｍ^３であるエチレン−αオレフィン共重合体、および酢酸ビニル単位の含有量が１〜２０重量％であるエチレン−酢酸ビニル共重合体から選ばれた少なくとも１種の樹脂であり、補強基材としての熱可塑性樹脂製繊維状組成物を主基材と主基材の層の間に介在させた層構成を有することを特徴とする散水チューブ。