JP2010106929A - 透明塩化ビニル管の補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】塩ビ管の透明性を維持しながら経費を抑えて簡単に補強可能に方法を提供する。
【解決手段】本発明は、透明塩ビ管の補強方法として、透明塩化ビ管の外周面に単一製品としての有機溶剤を塗布して該外周面を溶かすことを特徴としている。その場合、好ましくは、前記有機溶剤が前記塩化ビニル管に塗布乾燥された後も管内を目視可能な状態に維持する構成である。また、前記有機溶剤がアセトアルデヒド、アセトン、エチルベンゼン、エチルメチルエーテル、キシレン、シクロヘキサノン、シクロヘキサン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、トルエン、ベンゼン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトンの何れかである。
【選択図】なし

Description

本発明は、塩化ビニル管（以下、塩ビ管という）のうち、特に光化学（紫外線等）的に劣化が著しい透明塩ビ管の強度を簡単な操作により回復させるような場合に好適な透明塩ビ管の補強方法に関する。

塩ビ管は、透明管およびグレー等の着色管があり、何れもが有用な物理・化学的特性を有しているため色々な分野に使用されている。また、例えば、半導体製造分野においては、激しい環境下で用いられる配管材料及び配管を保護するプロテクト管として管内を目視可能にする透明管が多用されている。ここで、透明塩ビ管は、着色塩ビ管に比べて光化学的に劣化しやすく、管表面に発生した亀裂の拡大進行も速いため定期点検の頻度を増やしたり早期取り換えが余儀なくされる。特に、地震など災害時における漏洩防止としての用途も兼ねるブロテクト管においては、早期点検や交換頻度を多く必要とする。ところが、製造施設に配管されている塩ビ管を交換するには運転を停止しなければならないことも起きるが、フル稼働している施設では運転を停止することが不可能な場合もある。

特許文献１や２には、以上のような対策として、塩ビ管が亀裂を生じたり交換時期に近づいたときに塩ビ管を補強して継続使用可能にする構成が開示されている。すなわち、特許文献１の方法は、例えば、対象の塩ビ管をサーフェスマットや半割りパイプ等で覆うとともにその外側にＦＲＰ層を形成するものである。特許文献２の方法は、アクリル樹脂エマルジョン（スチレン２０〜６０重量％、ブチルアクリレートおよび／または２−エチルヘキシルアクリレート５〜５０重量％、α，β−不飽和カルボン酸０〜５重量％の共重合体のエマルジョン）に芳香族アルコールを混合したコーティング剤を使用し、該コーティング剤をポリ塩化ビニルシート等の製品に塗布して当該製品に耐候性などを付与するものである。

特開平１１−３３６９４５号公報 特開２０００−２０４３３１３号公報

上記特許文献１の方法では、塩ビ管をサーフェスマットや半割りパイプ等で覆うとともに外側にＦＲＰ層を形成するため操作性が悪いばかりでなく、配管系が湾曲していると適用し難い箇所も発生したり、透明塩ビ管の場合だと透明性が損なわれる。また、配管自体が重くなり、配管サポートの補強等を行わなければならなくなる。特許文献２の方法では、アクリル樹脂エマルジョンの調製が煩わしく、半硬質または軟質のポリ塩化ビニルシートに有効でも硬質の塩ビ管に対する耐候性付与効果は余り期待できない。

以上のような背景から、本発明者らは、透明塩ビ管で構成される既設の配管や該配管の一部に亀裂が生じたり劣化が予定より速く進行した場合でも、製造施設の運転を停止することなく、塩ビ管の透明性を維持しながら簡単に補強できる構成を先に提案した（特願２００６−１６３０４０）。この補強方法は、透明塩ビ管の外周面に塩化ビニル樹脂系接着剤を塗布するという構成である。

本発明者らは、その先の補強方法を更に検討してきた結果、塩ビ管の透明性を維持しながら更に経費をより抑えて簡単に補強可能にする構成を知見した。すなわち、本発明に係る透明塩化ビニル管の補強方法は、透明塩化ビニル管の外周面に単一製品としての有機溶剤を塗布して該外周面を溶かすことを特徴としている。ここで、「単一製品としての有機溶剤」とは、溶質や他の有機溶剤を含まない単一の有機溶剤を意味し、透明塩化ビニル管に塗布したときに該ビニル管表面を溶かすことができる有機溶剤であればよい。有機溶剤の性質としては、親油性と疎水性を持つものがよい。

以上の補強方法は、対象の透明塩化ビニル管に対し、上記した先の塩化ビニル樹脂系接着剤を塗布して該接着剤により形成される表面被膜よりも、市販品であるテトラヒドロフランなどの有機溶剤を塗布して当該塩化ビニル管表面を溶かし滑らかにすることの方が補強効果として優れているとの試験結果に基づいている。換言すると、これは、塩化ビニル樹脂が含有されてしなくても、表面を滑らかにすることができれば充分に補強されることである。

以上の補強作用ないしは補強要因は、透明塩化ビニル管の外周面に有機溶剤を塗布して当該塩化ビニル管外表面を溶かすことにより、当該塩化ビニル管の外周面に生じた微細な亀裂等がなくなること、単一の有機溶剤は塩化ビニル樹脂系接着剤に比べ粘性率が大幅に小さいため当該塩化ビニル管外周面を均一に塗布・溶解してムラを生ぜず滑らかにし易いこと等が考えられる。

以上の本発明では、前記有機溶剤が前記塩化ビニル管に塗布乾燥された後も管内を目視可能とすること（請求項２）、前記有機溶剤が、アセトアルデヒド、アセトン、エチルベンゼン、エチルメチルエーテル、キシレン、シクロヘキサノン、シクロヘキサン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、トルエン、ベンゼン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトンの何れかであること（請求項３）、がより好ましい。

請求項１の発明は、汎用性の有機溶剤を用いて、配管施工されている透明塩ビ管や施工前の透明塩ビ管に対し塗布乾燥するという簡単な操作で、塩ビ管外周面の傷や劣化した部分を溶解を伴う処理効果により、実施例に示されるように伸び率が管成形初期に近い状態まで回復され、管表面の耐候性、耐摩耗性、耐擦傷性に極めて有効である。

請求項２の発明は、有機溶剤塗布後も透明な状態が維持され、透明管の利点が維持される。また、請求項３の発明では、補強効果が最適な有機溶剤によって確実かつ効率よく得られる。

本発明の補強方法は、配管施工後の透明塩ビ管や施工前の透明塩ビ管を対象とし、該塩ビ管に有機溶剤を塗布することにより外周面の細かな傷、目視では確認困難な傷や劣化を修復したり補強する構成である。ここで、塩ビ管は、塩化ビニル樹脂あるいはポリ塩化ビニルを主原料とし、必要に応じて改良剤あるいは安定剤（成形時や加工時の劣化を防止するための物質）などを添加して成形されたもので、例えば、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ６７４１、Ｋ６７４２に規定される硬質塩化ビニル管である。また、本発明の補強方法は、透明塩ビ管および顔料を添加した着色塩ビ管を問わず有用であるが、透明塩ビ管の方が着色塩ビ管に比べて光化学的に劣化しやすいことから、特に透明塩ビ管への適用に好適なものとなる。

ところで、塩ビ管の傷や亀裂は、梱包材との摺れによるもの、運搬時の振動による配管同士の摺れによるもの、配管施工に伴う摺れによるものなどがある。また、塩ビ管の劣化は、紫外線などを長期に受けることによるもの、気温・室温など温度環境によるものなどがある。そして、塩ビ管の特性としては、傷や劣化によって伸び率（％）、引張強度（ｋｇｆ／ｃｍ^３）、衝撃強度（ｋｇｆ／ｃｍ^３）が低下することも分かっている。なお、塩ビ管の製造業者は、伸び率、引張強度、衝撃強度の３項目から劣化状態を評価したり、３項目のうち、劣化により顕著に低下する伸び率からその塩ビ管の残存率を算出し、残存率が３０〜５０％になるものを交換推奨時期としている。そのような事情から、後述する実施例では伸び率から残存率を求めて評価した。

また、管の破断過程では、表面の傷が最終的に破断されると発明者らの実験より確認された。劣化している管に対しても、紫外線などにより表面が白く変色した後、表面の一部分に、配管運搬時や施工時についた目視では確認困難な傷が、時間と共にくさび状亀裂となり破断することが確認された。透明塩ビ管は、白く変色すると、透明時よりも紫外線の透過を防ぐことができるが、耐擦傷性や摩耗性などの耐久性が低下し、亀裂が生じやすくなる。本発明では、そのような管の傷・亀裂や劣化の対策及び耐久性の復元対策として、有機溶剤を塩ビ管の外周面に塗布するものである。これは、有機溶剤を管外周面に塗布すると、管表面の微細な亀裂、その他の擦傷が滑らかになることで、破断の要因ないしはきっかけとなる微細な亀裂をなくして、亀裂の発生および拡大の虞を未然に解消することにある。

ここで、有機溶剤としては、アセトアルデヒド、アセトン、エチルベンゼン、エチルメチルエーテル、キシレン、シクロヘキサノン、シクロヘキサン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、トルエン、ベンゼン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトンなどが挙げられる。

塩化ビニル材料の経年変化は、伸び率を測定することで判定できることが分かっており、伸び率が回復できれば塩ビ管の強度も回復されるものといえる。そこで、実施例では、表１にまとめたように、まず、複数の透明塩ビ管を太陽光に近似している蛍光灯を用いて、強制的に紫外線（促進耐候性試験機の型式：スガ試験機株式会社製のスーパーキセノンウェザーメーターＳＸ７５を使用し、蛍光灯紫外線照射強度６０Ｗ／ｍ^２）を所定時間照射することにより劣化させた。その後、透明塩ビ管に有機溶剤であるテトラヒドロフランを該塩ビ管の外周面に塗布したものと、先願（特願２００６−１６３０４０）と同じ塩化ビニル樹脂接着剤（旭有機材工業株式会社製のＡＶ接着剤３２）を該塩ビ管の外周面に塗布したものと、何も塗布していないものとで引張試験を行い、伸び率の回復状況を調べた。なお、引張試験及び塗布作業は常温（２０℃〜２５℃）にて行った。

使用したテトラヒドロフランは、関東化学株式会社製の特級で、純度（ＧＣ）が９９．５％以上、密度（２０℃）０．８８４〜０．８８９ｇ／ｍｌである。また、前記引張試験は、日本工業規格ＪＳＩの引張試験法Ｋ７１１３に準拠した試験で、引張試験機の型式：株式会社東洋ボールドウィーン社製のテンシロンス万能試験機を使用し、常温状態で破断時の伸び（ｍｍ）を計測した。

具体的には、試験用透明塩ビ管（全長が１００ｍｍ、外径が４８ｍｍ、内径が４１ｍｍ）として、同じ条件および時期に作られた同一形状の新たな試験管３０本を用意し、６本づつグループ分けした。下記の表１において、試料番号１〜５は、そのグループ分けされた組番号で６本を組として構成されている。

試料番号１は紫外線を照射しない透明塩ビ管で有機溶剤も塗布しないグループ、試料番号２は紫外線を照射しない透明塩ビ管でテトラヒドロフランを管外周面に塗布したグループである。試料番号３は紫外線を６００時間（この時間は蛍光灯照射時間で１２年以上に相当している）照射したが、有機溶剤を塗布しないグループ、試料番号４は紫外線を６００時間照射した後、テトラヒドロフランを管外周面に塗布したグループ。試料番号５は上記先願の発明例として紫外線を６００時間照射した後、塩化ビニル樹脂接着剤を塗布したグループである。管外周面には同じ要領で塗布し、かつ塗布回数は何れもが１回である（塗膜厚さが１．０ｍｍ以下）。また、表１の伸び、伸び率、伸び率の残存率は塩ビ管６本の平均値である。

ここで、伸び率（％）は、標線間距離Ｘおよび破断時の標線間距離Ｘ1から式１より算出した。標線間距離Ｘは、塩ビ管全寸（１００ｍｍ）から両側の把持部長さ（３２．５×２＝６５ｍｍ）を減じた値（３５ｍｍ）である。破断時の標線間距離Ｘ1は計測値である。

伸び率＝（（Ｘ1−Ｘ）／Ｘ）×１００・・・・・（式１）

また、伸び率の残存率（％）は、試料番号１の伸び率１６４％を基準（このとき、伸び率の残存率を１００％に換算）として、試料番号２〜５の各伸び率の場合を算出した。

（表１）

（評価）以上の試験結果から次のようなことが分かる。
まず、試料番号３と試料番号４からは、伸び率の残存率が有機溶剤を塗布しないと３５％になるが、有機溶剤を塗布することで試料番号３に比べて９割程度回復できることが分かる。これは、紫外線などによる劣化した配管を有機溶剤としてテトラヒドロフランを用いることで回復させることができると言える。
試料番号４と試料番号５からは、伸び率の残存率が塩化ビニル樹脂接着剤だと１０６％になるのに対し、有機溶剤を塗布することで試料番号５に比べて２割程度回復できることが分かる。これは、塩化ビニル樹脂接着剤より有機溶剤がより回復できると言える。
試料番号１と試料番号２からは、紫外線照射していない管に有機溶剤を塗布することで試料番号１に比べて３割程度回復できることが分かる。これは、微細傷のみの状態回復を想定したものであり、初期状態（管成形後に市販品として取り扱われ、輸送や施工等に伴う微細な傷を有した状態）より数段好ましい管成形状態まで回復できることが分かる。試験管製作による微細傷、つまり配管施工時などよる微細傷の管も回復させることができると言える。
また、試料番号２と試料番号４は伸び率の残存率がほぼ同じである。これは、紫外線劣化が管表面のみ（透明塩ビ管表面のみ変色していることによる）であり、有機溶剤を管表面に塗布することで試料番号２の管表面の傷と試料番号４の管表面の紫外線劣化がいずれも同等に回復したことが分かる。
なお、以上の実施例は本発明を何ら制約するものではない。

Claims (3)

1. 透明塩化ビニル管の外周面に単一製品としての有機溶剤を塗布して該外周面を溶かすことを特徴とする透明塩化ビニル管の補強方法。
2. 前記有機溶剤が前記塩化ビニル管に塗布乾燥された後も管内を目視可能とする請求項１に記載の透明塩化ビニル管の補強方法。
3. 前記有機溶剤が、アセトアルデヒド、アセトン、エチルベンゼン、エチルメチルエーテル、キシレン、シクロヘキサノン、シクロヘキサン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、トルエン、ベンゼン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトンの何れかである請求項１又は２に記載の透明塩化ビニル管の補強方法。