JP2007039474A - 配管部材用プロピレン系樹脂組成物並びにそれを用いて成形した配管部材および多層配管部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 線膨張係数が低い、特に高温流体が流れる配管ラインでの使用時に熱膨張に伴う配管部材の長手方向への伸びが低い、また長期間のクリープ特性が良く、紫外線劣化が少ない、配管部材の長期寿命が優れ、更に融着性が良いため融着施工した接合部分の品質の良好な配管部材用プロピレン系樹脂組成物並びにそれを用いて成形した配管部材及び多層配管部材の提供。
【解決手段】 (a)プロピレン樹脂単独重合体65〜90質量部と(b)平均粒径1〜10μｍのタルク10〜25質量部と(c)エチレン・プロピレン系ゴム、エチレン・ブテン系ゴム、スチレン・ブタジエン系ゴム、スチレン・イソプレン系ゴムから選ばれる少なくとも１種のゴム成分1〜10質量部を必須成分とし、これら（a）〜(c)を溶融混練した後のＭＦＲが0.01〜2.00g/10分である配管部材用プロピレン系樹脂組成物並びにそれを用いて成形した配管部材及び多層配管部材。
【選択図】 図２

Description

本発明は、６０℃以上の高温流体が流れる配管ラインに好適に使用される押出成形法で製造されるパイプや、射出成形法で製造される継手、フランジ、バルブ、及びアクチュエータのケーシング等の配管部材に用いられるプロピレン系樹脂組成物およびそれを用いて成形した配管部材に関するものであり、さらに詳しくは、線膨張係数が低いことにより、特に高温流体が流れる配管ラインでの使用において熱膨張に伴う配管部材の長手方向への伸びが抑えられ、また長期間のクリープ特性が良く、紫外線劣化が少ないことにより、配管部材の長期寿命が優れており、さらに融着性が良いため融着施工した接合部分の品質の良好な配管部材用プロピレン系樹脂組成物並びにそれを用いて成形した配管部材および多層配管部材に関するものである。

従来プロピレン系樹脂組成物は、剛性、耐熱性、または耐薬品性などの優れた特性を有しており、それを用いて成形したプロピレン系樹脂製配管部材は、各種工場、医療分野、建築分野などにおいて幅広く使用されている。特にプロピレン系樹脂製パイプは、高温域での酸・アルカリに対する耐性を有し、価格も安価であることから、工業分野での高温薬液配管や給湯用配管に適しており、今後その普及が大きく期待されている。

しかしながら、プロピレン系樹脂製パイプを高温流体が流れる配管ラインに用いた場合、通常のプロピレン系樹脂の線膨張係数は１２×１０^−５〜１５×１０^−５／℃程度であるため、熱膨張に伴うパイプ長手方向への伸びが大きいという問題があった。このため、パイプを固定施工して６０℃以上の高温流体を流す際に、熱膨張に伴うパイプ長手方向への伸びにより蛇行現象が生じ、パイプに大きな歪み応力が生じてパイプの長期寿命が損なわれるだけでなく、継手やバルブとの接続部分に歪みが生じることで流体の漏れが発生する恐れがあった。この対策として、パイプの一定間隔にコの字型の流路（伸縮曲管）を設けてパイプの膨張を緩和する方法や伸縮管を使用する方法があるが、そのために設置スペースを大きくとる必要があり、配管にコストがかかるという問題があった。このため、プロピレン系樹脂製パイプ自体の熱膨張の低減が望まれている。

プロピレン系樹脂組成物の熱膨張を抑制させる方法として、従来からプロピレン系樹脂に無機充填材を配合する手法が用いられており、ポリプロピレンを１００部とエチレンプロピレンゴムを２０〜５０部とからなる樹脂に、タルクを０〜２０部とウィスカーを２．５〜２０部とからなる無機質の充填剤が配合されたゴム変性ポリプロピレン樹脂材があった（特許文献１参照）。この樹脂材は、主にバンパーなどの自動車部品用途で用いられているものであり、耐衝撃性に優れ線膨張係数が低いという効果が得られるものであった。

また、従来ではプロピレン系樹脂組成物の剛性と耐熱性向上を目的に、表面処理したタルクを用いて無機充填材を高充填したものとして、ポリプロピレン系樹脂１００重量部と表面処理タルク３０〜４００重量部とからなるポリプロピレン系樹脂組成物において、表面処理タルクが、タルク１００重量部に対してシリコーンオイル０．１〜５重量部と高級脂肪酸金属塩０．１〜５重量部とにより表面処理されているポリプロピレン系樹脂組成物があった（特許文献２参照）。この樹脂組成物は、自動車用部品をはじめとする各種工業製品に好適に使用することができるものであり、目ヤニの発生が少なく分散性に優れるという効果が得られるものであった。

これら従来のプロピレン系樹脂組成物は、組成物中に無機充填材を配合すれば熱膨張を抑制できることは一応は類推できるが、無機充填材が添加されたプロピレン系樹脂組成物において、配管部材に必要な特性が考慮された技術はこれまでに確認されていない。従来技術をそのまま配管部材用途に用いたとしても、無機充填材を添加しただけでは配管部材として特性を満たすことができず、そのまま配管部材用に適用できないのが実情である。

従来のプロピレン系樹脂製配管部材としては、２３０℃、２．１６ｋｇ荷重下で測定されるメルトフローレートが０．００５〜５ｇ／１０分の範囲にあり、示差走査型熱量計により測定される吸熱曲線の最大ピーク位置の温度が１２８〜１７２℃の範囲にあり、密度が８９８〜９１７ｋｇ／ｍ³ の範囲にあり、炭素原子数が４〜２０のα−オレフィンから導かれる構成単位の含有割合が０〜６モル％の範囲にあり、２００℃で成形したプレスシート試験片の曲げ弾性率が８００〜２，６００ＭＰａの範囲にあるポリプロピレンからなるポリプロピレン製パイプがあった（特許文献３参照）。このパイプは、無機充填材や他の線膨張係数を抑えるような添加剤は含まれておらず、特定のポリプロピレンから形成されているので機械的強度に優れているという効果が得られるものであった。

特開昭６３−５７６５３号公報 特開２０００−２５６５１９号公報 特開平１０−１９５２６４

以上のように、従来のプロピレン系樹脂製配管部材において、無機充填材や他の線膨張係数を抑えるような添加剤は含まれておらず、組成から線膨張係数は少なく見積もっても１２×１０^−５／℃程度であることが推測されるため、パイプを固定施工して高温流体を流す際に、熱膨張に伴うパイプ長手方向への伸びにより蛇行現象が生じ、パイプに大きな歪み応力が生じてパイプの長期寿命が損なわれる恐れがあった。

また上記のようなプロピレン系樹脂組成物に単に無機充填剤を添加しただけでは、パイプ成形においてドローダウンが大きく成形できなかったり、仮にパイプ成形できたとしても耐熱性が不十分なためにパイプの寿命が短かかったり、配管部材として十分な引張弾性率が得られずに破損し易いなどの問題が発生する恐れがあった。

本発明は、以上のような従来のプロピレン系樹脂製配管部材が有する欠点を克服し、線膨張係数が低いことにより、特に高温流体が流れる配管ラインでの使用において熱膨張に伴う配管部材の長手方向への伸びが抑えられ、また長期間のクリープ特性が良く、紫外線劣化が少ないことにより、配管部材の長期寿命が優れており、さらに融着性が良いため融着施工した接合部分の品質の良好な配管部材用プロピレン系樹脂組成物並びにそれを用いて成形した配管部材および多層配管部材を提供することを目的としてなされたものである。

本発明者らは上記の好ましい性質を有する配管部材用プロピレン系樹脂組成物およびそれを用いてなる配管部材を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、特定のプロピレン樹脂とタルクとゴム成分を必須とした配合系の樹脂組成物で成形した配管部材で上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、配管部材用プロピレン系樹脂組成物およびそれを用いてなる配管部材において、（a）プロピレン樹脂単独重合体６５〜９０質量部と（ｂ）平均粒径１〜１０μｍのタルク１０〜２５質量部と（ｃ）エチレン・プロピレン系ゴム、エチレン・ブテン系ゴム、スチレン・ブタジエン系ゴム、スチレン・イソプレン系ゴムから選ばれる少なくとも１種のゴム成分１〜１０質量部を必須成分とし、これら（ａ）〜（ｃ）を溶融混練した後のＭＦＲが０．０１〜２．００ｇ／１０分であることを第一の特徴とし、さらに紫外線吸収剤、光安定剤から選ばれる少なくとも１種を配合してなることを第二の特徴とし、線膨張係数が５×１０^−５／℃〜８×１０^−５／℃であることを第三の特徴とし、（a）プロピレン樹脂単独重合体において、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が３〜１２であることを第四の特徴とし、９５℃の雰囲気下で３.５ＭＰａの引張荷重をかけたクリープ特性において、破壊に至るまでの時間が１０００時間以上であることを第五の特徴とし、タルク表面処理剤、重金属不活性化剤から選ばれる少なくとも１種をさらに配合してなることを第六の特徴とし、前記プロピレン系樹脂組成物を用いて成形した配管部材であることを第七の特徴とし、前記プロピレン系樹脂組成物からなる層を具備する多層配管部材であることを第八の特徴とする。

本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物で使用する（ａ）プロピレン樹脂単独重合体は、エチレン含有量１質量％以下のプロピレン樹脂単独重合体であり、通常ホモ型プロピレン樹脂と呼ばれるものである。プロピレン樹脂には、他にランダム型プロピレン樹脂、ブロック型プロピレン樹脂があるが、ホモ型プロピレン樹脂は、ランダム型プロピレン樹脂に比べて線膨張係数を低減でき、ブロック型プロピレン樹脂に比べてクリープ特性に優れているため熱膨張に伴う配管部材の長手方向への伸びが抑えられ、配管部材の長期寿命を得るために好適である。また、プロピレン樹脂単独重合体の重合方法や重合触媒は特に限定はないが、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は３〜１２の範囲が望ましく、さらに４〜８の範囲がより望ましい。押出成形したパイプの内面粗さを低減させる点から３以上が良く、クリープ特性、耐衝撃性を向上させる点から１２以下が良い。
（ａ）プロピレン樹脂単独重合体の配合割合は６５〜９０質量部である。これは耐衝撃性を向上させる点から６５質量部以上であることが必要であり、熱膨張特性を向上させる点から９０質量部以下であることが必要である。

本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物で使用する（ｂ）タルクは平均粒径１〜１０μｍである。これは押出成形や射出成形などの成形性を低下させなくする点から平均粒径は１μｍ以上であることが必要であり、熱膨張特性や耐衝撃性を向上させる点から平均粒径は１０μｍ以下であることが必要である。
（ｂ）タルクの配合割合は１０〜２５質量部である。これは線膨張係数を低減させることができ、これにより配管部材（特にパイプ）が熱膨張に伴う配管部材の長手方向への伸びを抑えることで配管部材に大きな歪み応力が生じることを防止するという点から１０質量部以上であることが必要であり、耐薬品性と耐衝撃性を向上させ、また融着強度を低下させずに配管部材の良好な施工ができるという点から２５質量部以下であることが必要である。

本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物で使用する（ｃ）ゴム成分は、エチレン・プロピレン系ゴム、エチレン・ブテン系ゴム、スチレン・ブタジエン系ゴム、スチレン・イソプレン系ゴムから選ばれる少なくとも１種であり、これらを複数組合わせて配合してもよい。また、スチレン・ブタジエン系ゴム、スチレン・イソプレン系ゴムについては水素添加したものも含まれ、プロピレン系樹脂組成物を用いて配管部材にした時に耐薬品性や耐候性を向上させる点から、水素付加率は１００％に近い方が望ましい。また、これらのゴム成分はプロピレン樹脂単独重合体との相溶性が良好であり、プロピレン樹脂単独重合体マトリックス中に微分散することで高い衝撃吸収効果を発揮するため好適である。
（Ｃ）ゴム成分の配合割合は１〜１０質量部である。これは耐衝撃性を向上させる点から１質量部以上必要であり、長期間のクリープ特性を向上させる点から１０質量部以下であることが必要である。

また、本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物には耐候剤として紫外線吸収剤または光安定剤を配合することが望ましく、これらを組合わせて配合してもよい。タルクなどの無機充填材をプロピレン樹脂に配合すると紫外線劣化しやすくなるため、本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物を成形してなる配管部材を屋外で使用する場合には、耐候剤を配合することにより紫外線劣化を防ぐため好適である。紫外線吸収剤としてはベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾエート系などが挙げられ、光安定剤としては、ヒンダードアミン系などが挙げられる。酸化防止剤との拮抗効果が無いこと、また高温流体が接する際にプロピレン樹脂からの溶出が少ないなどの理由から、耐候剤として特にベンゾフェノン系を用いることが好適である。なお、耐候剤は（a）プロピレン樹脂単独重合体に対して０．２〜１．０質量部配合される。

さらに、本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物にはタルク表面処理剤または重金属不活性化剤を配合することが望ましく、これらを組合わせて配合してもよい。これはタルクが耐候剤を吸収することにより耐候剤の効果が充分発揮できないと考えられており、タルクが耐候剤を吸収するのを抑えるためにタルク表面処理剤または重金属不活性化剤を配合することで、紫外線劣化作用が効果的に発現されて配管部材の耐候性が向上するため好適である。タルク表面処理剤としては、有機シラン化合物や脂肪酸エステル、脂肪酸ジエタノールアミドなどが挙げられ、重金属不活性化剤としては、ヒドラジン系、アシッドアミン誘導体、ベンゾトリアゾール系などが挙げられる。少ない配合量で効果があり、且つ安価であるという理由から、特に脂肪酸エステルを用いることが好適である。

本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物には、その他必要に応じて、酸化防止剤、滑剤、核剤、顔料などを配合しても良い。

以上のごとく配合した後、溶融混練する方法には特に限定はなく、単軸押出機や二軸押出機、ニーダーなどを用いることで各成分が均一に分散した配管部材用プロピレン系樹脂組成物を得ることができる。

このようにして製造された配管部材用プロピレン系樹脂組成物のメルトフローレート（以下、ＭＦＲと記す）は０．０１〜２．００ｇ／１０分であることが必要であり、０．１０〜０．６０ｇ／１０分であることがより望ましい。配管部材用プロピレン系樹脂組成物の良好な生産性を得るためにＭＦＲは０．０１ｇ／１０分以上が良く、パイプ成形におけるドローダウンを抑えて良好なストレスクラック性を得るためにＭＦＲは２．００ｇ／１０分以下が良い。なおＭＦＲは、ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠し、試験温度２３０℃、試験荷重２.１６ｋｇの条件で測定したものである。

上記のごとく製造した配管部材用プロピレン系樹脂組成物のクリープ特性は、９５℃の雰囲気下で３.５ＭＰａの引張荷重をかけた条件下において破壊に至るまでの時間が１０００時間以上であることが望ましい。これはバルブやパイプといったプロピレン系樹脂製配管部材に対して、内圧がかかった状態で高温の流体を流したまま長期間にわたって使用することができるので好適である。なお、９５℃の雰囲気下で３.５ＭＰａの引張荷重をかけた条件下において破壊に至るまでの時間が１０００時間以上とはテストピースに対しての試験条件であり、これが配管部材、特にパイプに対して試験を行う場合、引張荷重３．５ＭＰａと同等の引張荷重がかかるようなパイプ内圧をかけることより試験を行なうことができる。このときのパイプ内圧は、パイプの外径と肉厚、および引張荷重３．５ＭＰａから、（１）式で表されるNadayの式により換算するができる。
パイプ内圧＝（２×パイプ肉厚×引張荷重）／（パイプ外径−パイプ肉厚）・・（１）
例えばパイプの厚さが３．０ｍｍ、外径３２ｍｍのパイプであれば、（１）式よりパイプ内圧０．７ＭＰａが求められる。

本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物の線膨張係数は、５×１０^−５〜８×１０^−５／℃であることが望ましい。これは本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物で成形した配管部材（特にパイプ）を固定施工して高温流体を流す際に、熱膨張に伴う配管部材の長手方向への伸びにより蛇行現象が生じることにより、配管部材に大きな歪み応力が生じてパイプが劣化することにより配管部材の長期寿命が損なわれたり、パイプと継手やバルブ等との接続部分に歪みが生じて流体の漏れが発生することを防止するため好適である。

また、本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物からなる層を具備する多層配管部材であっても良い。層の数や各層の材質は特に限定されないが、本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物からなる層以外の層は線膨張係数が８×１０^−５／℃より大きい樹脂である場合により効果的である。これは例えば内層（接液層）が線膨張係数が１５×１０^−５／℃のオレフィン系樹脂であり、外層が本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物からなる層である二層パイプとした多層配管部材の場合、外層が線膨張係数の低い本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物であることにより二層パイプの線膨張係数を低減させることができると同時に、内層ではオレフィン系樹脂としての耐薬品性を得ることができるため好適である。また、内層の樹脂は耐薬品性のほかに、溶出性の良好な樹脂であれば、金属イオンの溶出を嫌う用途として特に半導体製造工場の配管に好適である。なお、配管部材用プロピレン系樹脂組成物からなる層は、内層、外層、中間層のいずれに設けても良く、複数の層に設けても良い。また、本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物からなる層以外の層の材質は特に限定されないが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテンなどのオレフィン系樹脂であることが好ましく、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニリデンフルオロライドなどのフッ素樹脂などでも良い。

本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物を用いて成形した配管部材は特に限定されないが、押出成形で製造されるパイプ、多層パイプ、射出成形で製造される継手、フランジ、バルブ、アクチュエータのケーシング等及び多層成形で製造される継手、フランジ、バルブ、アクチュエータのケーシング等が挙げられる。

本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物を用いて製造される配管部材は、以下のような優れた特性を有する。
（１）本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物を用いることにより、線膨張係数を低くさせ、長期間のクリープ特性が良く、融着性の良い配管部材を得ることができる。
（２）線膨張係数が５×１０^−５／℃〜８×１０^−５／℃であるため、高温流体が流れる際の熱膨張による配管部材（特にパイプ）の伸びで蛇行現象が起こることを抑制し、配管に伸縮曲管や伸縮管などを設ける必要がない。
（３）線膨張係数が低いため、高温流体が流れる際に配管部材にかかる応力歪みを少なくし、歪みによるパイプの劣化や流体の漏れを防止するとともにパイプの長期寿命を維持することができる。
（４）紫外線吸収剤、光安定剤を配合することにより耐候性を向上させ、配管部材を屋外で使用しても紫外線劣化を抑えることができる。
（５）タルク表面処理剤、重金属不活性化剤を紫外線吸収剤、光安定剤と組み合わせて配合することにより、耐候性をさらに向上させ、配管部材を屋外に使用しても紫外線劣化を抑えてパイプの長期寿命を維持することができる。
（６）９５℃の雰囲気下で３.５ＭＰａの引張荷重をかけたクリープ特性において、破壊に至るまでの時間が１０００時間以上であることにより、内圧がかかった状態で高温の流体を流したまま長期間にわたって使用することができる。
（７）本発明のプロピレン系樹脂組成物からなる層を具備することにより、線膨張係数を低減できると同時に、他の層の樹脂組成物による耐薬品性や低溶出性を備えた多層配管部材を得ることができる。

以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。

本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物を用いて、パイプを成形して、その性能を以下に示す試験方法で評価し、本発明のプロピレン系樹脂組成物からなる層を外層に有する二層パイプの性能については以下に示す（１）線膨張係数測定と（８）溶出試験方法で評価した。

（１）線膨張係数測定試験
ＪＩＳ Ｋ７１９７に準拠して、プロピレン系樹脂製パイプから厚み５．０ｍｍ、幅５．０ｍｍ、長さ１０．０ｍｍの線膨張測定用試験片を切り出し、２３〜１００℃の範囲で線膨張係数測定試験を行い測定した。
（２）引張試験
ＪＩＳ K７１１３に準拠して、プロピレン系樹脂製パイプから１号形試験片に相当する厚み３．１ｍｍ、幅１０．０ｍｍ、長さ１７５．０ｍｍの引張試験片を切り出し、２３±１℃の雰囲気中で引張試験を行い、引張強度及び引張弾性率を測定した。
（３）ノッチ付きアイゾット衝撃試験
ＪＩＳ K７１１０に準拠して、プロピレン系樹脂製パイプから試験片タイプ４に相当する厚み３．１ｍｍ、幅１２．５ｍｍ、長さ６３．０ｍｍ、ノッチ深さ２．５ｍｍのノッチ付きアイゾット衝撃試験片を切り出し、２３±１℃の雰囲気中でアイゾット衝撃強度を測定した。
（４）クリープ試験
ＤＩＮ８０８７に準拠して、プロピレン系樹脂製パイプ１０００ｍｍに対し、９５±１℃内圧０．７ＭＰａ（パイプ厚さ３．０ｍｍ、外径３２ｍｍ、引張荷重で３．５MPaに相当するパイプ内圧を（１）式のNadayの式から算出）をかけ、破壊に至るまでの時間を測定した。
パイプ内圧＝（２×パイプ肉厚×引張荷重）／（パイプ外径−パイプ肉厚）・・（１）
（５）融着試験
プロピレン系樹脂製パイプ５００ｍｍ同士をバット融着機を用いて突合せ接合を行ない、突合せ部分が中心になるように試験片を作成し、引張試験を行った。融着試験の合格判定は、この引張試験の結果と（２）の引張試験における２％歪み時の引張強度とを比較し、２％歪み時の引張強度以上であれば融着強度は合格とし（表１では○で記す）、２％歪み時の引張強度未満であれば融着強度は不合格（表１では×で記す）とした。なお、上記の合格判定は、ＤＶＳ２２０５によるＰＰパイプ施工時の許容歪み率は２％以下という規定に基づいて決定した。
（６）耐候性試験
上記引張試験片を用い、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６００時間（照射エネルギー１３５,０００kＪ/m²、野外暴露６ヶ月相当）で強制劣化試験を行った。その後引張伸び率を測定し、照射０時間の引張伸び率（５００％）からの変化を保持率として計算した。この保持率が高いほど、耐候性に優れることとなる。
（７）高温流体による実流試験
図１に示すような試験装置を用いて、外径６３ｍｍ、肉厚６ｍｍ、長さ４０００ｍｍのプロピレン系樹脂製パイプ１を４５００ｍｍのＨ形鋼２上に乗せ、両端を固定部材３で固定し、パイプ端からパイプ長さの３分の１の位置を固定冶具４で固定し、パイプを満水にした後、金型温度調節機５（ＭＣＪ、松井製作所製）を用いて９０℃熱水をパイプ内に通水し、そのまま１時間経過した後、パイプの状態を目視確認した。
（８）溶出試験
パイプ１０００mmの一方の端にプロピレン樹脂製キャップを融着し、それを禁油処理する。その後、パイプ内に超純水を入れて残った空間をチッソガスで満たし、パイプのもう一方の端をサランシートで封止した後、８０℃の恒温水槽に入れて２４時間保持する。その後、パイプを取り出して、パイプ内に入れていた超純水のＭｇイオン濃度を原子吸光分析装置にて測定した。

まず、異なる配合のプロピレン系樹脂組成物からパイプを成形し、パイプについて機械的物性の評価を行った。

プロピレン樹脂単独重合体としてホモ型プロピレン樹脂（Ｍｗ／Ｍｎ＝５、ＭＦＲ０．５）７５質量部、タルク（平均粒径４．６μｍ、Ｐ−４、日本タルク（株）製）２０質量部、水素添加したスチレン−ブタジエンゴム（以下、水添ＳＢＲと記す）（Ｈ１０６２、旭化成ケミカルズ製）５質量部を配合し、二軸押出機にて混練、ペレット化し、ＭＦＲが０.５ｇ／１０分のプロピレン系樹脂組成物として製造した。得られた樹脂組成物を、単軸押出機を用い、シリンダー温度２２０℃にて厚さ３．０ｍｍ、外径３２ｍｍのプロピレン系樹脂製パイプを成形し、パイプから各種試験用の試料を作製し、線膨張係数測定試験、引張試験、ノッチ付きアイゾット衝撃試験、クリープ試験、融着試験を実施した。結果を表１に示す。

ホモ型プロピレン樹脂（Ｍｗ／Ｍｎ＝５、ＭＦＲ０．５）７０質量部、タルク（平均粒径４．６μｍ、Ｐ−４、日本タルク（株）製）２０質量部、エチレン−プロピレンゴム（以下、ＥＰＲと記す）１０質量部を配合し、実施例１と同様にパイプを成形し、各種評価試験を実施した。結果を表１に示す。

ホモ型プロピレン樹脂（Ｍｗ／Ｍｎ＝１２、ＭＦＲ０．５）７５質量部、タルク（平均粒径４．６μｍ、Ｐ−４、日本タルク（株）製）２０質量部、水添ＳＢＲ（Ｈ１０６２、旭化成ケミカルズ製）５質量部を配合し、実施例１と同様にパイプを成形し、各種評価試験を実施した。結果を表１に示す。

比較例１
ホモ型プロピレン樹脂（Ｍｗ／Ｍｎ＝５、ＭＦＲ０．５）９０質量部、タルク（平均粒径４．６μｍ、Ｐ−４、日本タルク（株）製）５質量部、水添ＳＢＲ（Ｈ１０６２、旭化成ケミカルズ製）５質量部を配合し、実施例１と同様にパイプを成形し、各種評価試験を実施した。結果を表１に示す。

比較例２
ホモ型プロピレン樹脂（Ｍｗ／Ｍｎ＝５、ＭＦＲ０．５）８０質量部、タルク（平均粒径４．６μｍ、Ｐ−４、日本タルク（株）製）２０質量部配合し、実施例１と同様にパイプを成形し、各種評価試験を実施した。結果を表１に示す。

比較例３
ホモ型プロピレン樹脂（Ｍｗ／Ｍｎ＝５、ＭＦＲ０．５）６５質量部、タルク（平均粒径４．６μｍ、Ｐ−４、日本タルク（株）製）３０質量部、水添ＳＢＲ（Ｈ１０６２、旭化成ケミカルズ製）５質量部を配合し、実施例１と同様にパイプを成形し、各種評価試験を実施した。結果を表１に示す。

比較例４
ホモ型プロピレン樹脂（Ｍｗ／Ｍｎ＝５、ＭＦＲ０．５）６５質量部、タルク（平均粒径４．６μｍ、Ｐ−４、日本タルク（株）製）２０質量部、水添ＳＢＲ（Ｈ１０６２、旭化成ケミカルズ製）１５質量部を配合し、実施例１と同様にパイプを成形し、各種評価試験を実施した。結果を表１に示す。

比較例５
ホモ型プロピレン樹脂（Ｍｗ／Ｍｎ＝５、ＭＦＲ０．５）７５質量部、平均粒径８０μｍのマイカ２０質量部、水添ＳＢＲ（Ｈ１０６２、旭化成ケミカルズ製）５質量部を配合し、実施例１と同様にパイプを成形し、各種評価試験を実施した。結果を表１に示す。

比較例６
ホモ型プロピレン樹脂（Ｍｗ／Ｍｎ＝５、ＭＦＲ０．５）７５質量部、平均粒径３μｍの炭酸カルシウム２０質量部、水添ＳＢＲ（Ｈ１０６２、旭化成ケミカルズ製）５質量部を配合し、実施例１と同様にパイプを成形し、各種評価試験を実施した。結果を表１に示す。

比較例７
ブロック型プロピレン樹脂（ＭＦＲ０．５、Ｂ７０１ＷＢ、三井化学（株）（製））７５質量部、タルク（平均粒径４．６μｍ、Ｐ−４、日本タルク（株）製）２０質量部、水添ＳＢＲ（Ｈ１０６２、旭化成ケミカルズ製）５質量部を配合し、実施例１と同様にパイプを成形し、各種評価試験を実施した。結果を表１に示す。

比較例８
ランダム型プロピレン樹脂（ＭＦＲ０．５、Ｂ221ＷＡ、三井化学（株）製）７５質量部、タルク（平均粒径４．６μｍ、Ｐ−４、日本タルク（株）製）２０質量部、水添ＳＢＲ（Ｈ１０６２、旭化成ケミカルズ製）５質量部を配合し、実施例１と同様にパイプを成形し、各種評価試験を実施した。結果を表１に示す。

表１からわかるように、実施例１〜３はプロピレン樹脂単独重合体であるホモ型プロピレン樹脂にタルクとゴム成分が配合されていることで、パイプの線膨張係数が８×１０^−５／℃以下になっている。これにより線膨張係数が８×１０^−５／℃以下のパイプであれば高温流体が流れる際に熱膨張によるパイプの伸びで蛇行現象が起こることが抑制でき、パイプにかかる応力歪みが少なくなるので、歪みによるパイプの劣化や流体の漏れを防止できる。また、クリープ特性は実施例３では７００時間と実施例１や実施例２に比べて若干低いが、配管部材としては使用可能であり内圧のかからない用途であれば問題なく使用できる。実施例１や実施例２ではクリープ特性は１０００時間以上であるため、内圧がかかった状態で高温の流体を流したまま長期間にわたって使用することができる。なお実施例１が実施例３よりクリープ特性が良いのは分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が異なっているからであり、このことから、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は３〜１２の範囲であることが望ましく、４〜８の範囲であることがより望ましい。また、融着性も良好であることから、融着施工した接合部分の品質はパイプの部分とほぼ同等である。以上のことから、実施例は樹脂製パイプとしてのバランスに優れていることが分かる。

また、比較例１はタルクの配合量が少ないため線膨張係数が実施例１よりも６割程度大きくなり、比較例３はタルクの配合量が多すぎるため融着性が損なわれて必要な融着強度が得られなかった。比較例２はゴム成分が配合されていないためアイゾット衝撃強度が実施例１の４割程度と小さい上に必要な融着強度も得られず、比較例４はゴム成分の配合量が多すぎるためクリープ特性が損なわれて破壊に至るまでの時間が実施例１の２割程度と短かくなった。これにより、線膨張係数が低く、長期間のクリープ特性に優れ、融着強度を得るためには、プロピレン樹脂単独重合体にタルクとゴム成分を必須成分として用いることが必要である。さらに、タルクやゴム成分は、配合量が多すぎても少なすぎても十分な効果を得ることができず、プロピレン樹脂単独重合体６５〜９０質量部に対して、タルクは１０〜２５質量部、ゴム成分は１〜１０質量部の範囲内である必要がある。

また、比較例５はタルクを配合せずに無機フィラーとしてマイカを使用したため引張弾性率が大きくなりすぎたため、高温流体が流れたときに発生するパイプの応力歪みが大きくなり、パイプの長期寿命が損なわれた。比較例６はタルクを配合せずに無機フィラーとして炭酸カルシウムを使用したため線膨張係数が実施例１よりも４割程度大きくなり、クリープ特性も損なわれた。これにより、タルク以外の無機フィラーを用いても配管部材の長期寿命で劣るため、タルクが必須成分として必要である。

また、比較例７はブロック型プロピレン樹脂を使用したため、クリープ特性が損なわれ、破壊に至るまでの時間が実施例１の１割以下（２％程度）と短かくなり、パイプの長期寿命が損なわれた。比較例８はランダム型プロピレン樹脂を使用したため、線膨張係数が実施例１よりも３割程度大きくなった。これにより、本発明に用いられるプロピレン樹脂はホモ型プロピレン樹脂すなわちプロピレン樹脂単独重合体である必要があり、プロピレン樹脂単独重合体であれば、配管材料としてクリープ特性が良く、熱膨張による配管部材の長手方向への伸びが抑えられて使用することができる。

次に、実施例１にタルク表面処理剤、重金属不活性化剤を配合してパイプを成形し、パイプについて耐候性試験の評価を行なった。

ホモ型プロピレン樹脂（Ｍｗ／Ｍｎ＝５、ＭＦＲ０．５）７４．６質量部、タルク（平均粒径４．６μｍ、Ｐ−４、日本タルク（株）製）２０質量部、水添ＳＢＲ（Ｈ１０６２、旭化成ケミカルズ製）５質量部、紫外線吸収剤（ＡＭ−３４０、日産フェロ化学製）０．４質量部を配合し、実施例１と同様にパイプを成形し、耐候性試験を実施した。結果を表２に示す。

ホモ型プロピレン樹脂（Ｍｗ／Ｍｎ＝５、ＭＦＲ０．５）７４．３質量部、タルク（平均粒径４．６μｍ、Ｐ−４、日本タルク（株）製）２０質量部、水添ＳＢＲ（Ｈ１０６２、旭化成ケミカルズ製）５質量部、紫外線吸収剤（ＡＭ−３４０、日産フェロ化学製）０．４質量部、重金属不活性化剤（ＺＳ−９１、旭電化工業製）０．３質量部を配合し、実施例１と同様にパイプを成形し、耐候性試験を実施した。結果を表２に示す。

ホモ型プロピレン樹脂（Ｍｗ／Ｍｎ＝５、ＭＦＲ０．５）７４．５質量部、タルク（平均粒径４．６μｍ、Ｐ−４、日本タルク（株）製）２０質量部、水添ＳＢＲ（Ｈ１０６２、旭化成ケミカルズ製）５質量部、紫外線吸収剤（ＡＭ−３４０、日産フェロ化学製）０．４質量部、タルク表面処理剤（ＭＫ−６００、味の素（登録商標）ファインテクノ製）０．１質量部を配合し、実施例１と同様にパイプを成形し、耐候性試験を実施した。結果を表２に示す。

表２より、実施例１と比較して実施例４、５、６は紫外線吸収剤や重金属不活性化剤、タルク表面処理剤が配合されていることで耐候性が向上する。特に紫外線吸収剤と、重金属不活性化剤やタルク表面処理剤とを組み合わせて配合することで耐候性がさらに向上する。なお、紫外線吸収剤は光安定剤を用いても同様の効果を得ることができる。これにより、紫外線吸収剤や光安定剤を配合すると耐候性を向上させることができ、紫外線吸収剤や光安定剤に、重金属不活性化剤やタルク表面処理剤を組み合わせて配合することにより耐候性をさらに向上させることができる。耐候性が向上することにより、配管部材を屋外で使用しても紫外線劣化が起こることが抑えられ、長期寿命を維持することができる。

次に、プロピレン樹脂単独重合体に配合するタルクの配合量を変えてパイプを成形し、高温の流体を流したときのパイプの状態を比較するため、実施例１と比較例１に対して高温流体による実流試験を行なった。試験結果を図２に示す。

実施例１は線膨張係数が６．５×１０^−５／℃であり、比較例１は線膨張係数が１０．２×１０^−５／℃である。図２より、比較例１のパイプの状態が大きく蛇行しているのに比べて、実施例１のパイプの状態は若干曲がっている程度であり、パイプの長手方向への伸びが抑えられている。また、比較例１は大きく蛇行現象が生じることにより、配管部材に大きな歪み応力が生じてしまい、例えばパイプ配管の途中に設けられた固定冶具のところで歪み応力が生じてパイプの劣化や、パイプと継手やバルブ等との接続部分に歪みが生じて流体の漏れが発生する恐れがあり、配管部材の長期寿命が損なわれてしまう。これにより、配管部材として用いるには線膨張係数が５×１０^−５／℃〜８×１０^−５／℃であることが望ましい。

次に、実施例１および下記に示す実施例７のパイプについて溶出試験の評価を行った。

内層がホモ型プロピレン樹脂（Ｍｗ／Ｍｎ＝５、ＭＦＲ０．５）１００質量部の樹脂組成物であり、外層がホモ型プロピレン樹脂（Ｍｗ／Ｍｎ＝５、ＭＦＲ０．５）７５質量部、タルク（平均粒径４．６μｍ、Ｐ−４、日本タルク（株）製）２０質量部、水添ＳＢＲ（H1062、旭化成ケミカルズ製）５質量部を配合した樹脂組成物となるように、単軸二層押出機を用いてシリンダー温度２２０℃にて内層の厚さが１．０ｍｍである厚さ３．０mm、外径３２mmの二層パイプを成形し、線膨張測定試験と溶出試験を実施した。結果を表３に示す。

表３より、実施例１と比較して実施例７は薬液が接するパイプの内層にタルクを含まないプロピレン樹脂層を用いていることから、Mgイオンの溶出量が少ない。また線膨張係数については、実施例７の内層に用いられた樹脂組成物の線膨張係数は１２×１０^−５／℃であるが、外層がプロピレン樹脂にタルクとゴム成分が配合されていることで、パイプの線膨張係数が実施例１並に抑えられている。このことから、実施例７のパイプは内層の低溶出性と外層の低い線膨張係数を両立することができ、金属イオンの溶出を嫌う用途として特に半導体製造工場の配管に好適に使用することができる。

なお、本実施例では押出成形で作製したプロピレン系樹脂製パイプを用いているが、射出成形で作製した継手、フランジ、バルブ、アクチュエータのケーシングなどの他の配管部材においても同様の効果が得られる。

高温流体による実流試験の説明図である。 高温流体による実流試験を行った結果の写真である。

符号の説明

１ パイプ
２ Ｈ形鋼
３ 固定部材
４ 固定冶具
５ 金型温度調節機

Claims (8)

1. （a）プロピレン樹脂単独重合体６５〜９０質量部と（ｂ）平均粒径１〜１０μｍのタルク１０〜２５質量部と（ｃ）エチレン・プロピレン系ゴム、エチレン・ブテン系ゴム、スチレン・ブタジエン系ゴム、スチレン・イソプレン系ゴムから選ばれる少なくとも１種のゴム成分１〜１０質量部を必須成分とし、これら（a）〜（ｃ）を溶融混練した後のＭＦＲが０．０１〜２．００ｇ／１０分であることを特徴とする配管部材用プロピレン系樹脂組成物。
2. 紫外線吸収剤、光安定剤から選ばれる少なくとも１種をさらに配合してなることを特徴とする請求項１記載の配管部材用プロピレン系樹脂組成物。
3. 線膨張係数が５×１０^−５／℃〜８×１０^−５／℃であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の配管部材用プロピレン系樹脂組成物。
4. （a）プロピレン樹脂単独重合体において、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が３〜１２であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の配管部材用プロピレン系樹脂組成物。
5. ９５℃の雰囲気下で３.５ＭＰａの引張荷重をかけたクリープ特性において、破壊に至るまでの時間が１０００時間以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の配管部材用プロピレン系樹脂組成物。
6. タルク表面処理剤、重金属不活性化剤から選ばれる少なくとも１種をさらに配合してなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の配管部材用プロピレン系樹脂組成物。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の配管部材用プロピレン系樹脂組成物を用いて成形した配管部材。
8. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の配管部材用プロピレン系樹脂組成物からなる層を具備することを特徴とした多層配管部材。