JP2016196122A

JP2016196122A - 多層配管

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Publication number: JP2016196122A
Application number: JP2015076734A
Authority: JP
Inventors: 健二泉; Kenji Izumi; 三二　敏文; Toshifumi Sanji; 敏文三二; 寺地　信治; Shinji Terachi; 信治寺地; 雄亮星野; Yusuke Hoshino
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2015-04-03
Filing date: 2015-04-03
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2035-04-03
Also published as: JP6546433B2

Abstract

【課題】低線膨張性能を有し、かつ製造に特殊な材料を要さない多層管を提供する。
【解決手段】本発明の多層配管１００は、軸心から外周の方向に、少なくとも、第１層１１０、第２層１２０および第３層１３０を含む。第１層１１０および第３層１３０は、ポリオレフィン系樹脂を主成分として構成された樹脂層である。第２層１２０はポリオレフィン系樹脂とガラス繊維とを含み、かつ、ガラス繊維が軸心に沿う方向に配向された配向層１２１を含む繊維強化樹脂層である。
【選択図】図２

Description

本発明は、多層管に関する。より具体的には、本発明は、低線膨張性の多層配管に関する。

様々な目的で、複数の層が積層された多層管が開発されている。
たとえば、特開２００６−３２７１５４号公報（特許文献１）には、地中の有機溶剤や油類等の有害物質が浸透することを確実に防止できるポリオレフィン樹脂管埋設水道配管として、ポリオレフィン樹脂本配管の外周表面に、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維の繊維からなる不織布、織布、フェルトを多孔質基材としてコンパウンドを含浸させたテープ状の保護層を施工したポリオレフィン樹脂管が開示されている。

また、特開２００７−２１６５５５号公報（特許文献２）には、強度および作業性に優れた繊維強化合成樹脂パイプとして、内周側から、有機不織布層、ガラスクロス層、横巻繊維層、縦方向繊維層、横巻繊維層、有機不織布層の順に六層の繊維強化樹脂層が備えられた繊維強化合成樹脂パイプが開示されている。

特開２００６−３２７１５４号公報特開２００７−２１６５５５号公報

しかしながら、特開２００６−３２７１５４号公報（特許文献１）に記載のポリオレフィン樹脂管は、ポリオレフィン樹脂本管の外周表面に薄いテープ状の保護層が施工されているに過ぎないため、低線膨張性能に劣る。さらに、ポリオレフィン樹脂本管の製造とは別に保護層を施工するためのコンパウンド含浸基材テープを用意する必要がある。

特開２００７−２１６５５５号公報（特許文献２）に記載の繊維強化剛性樹脂パイプは、それぞれの層を構成するために様々な態様の特殊な繊維材料を何種類も用意する必要がある。

そこで、本発明の目的は、低線膨張性能を有し、特殊な材料を要さず構成される多層管を提供することにある。

上記本発明の目的を達成するために、本発明は以下の発明を含む。
（１）
本発明の多層配管は、軸心から外周の方向に、少なくとも、第１層、第２層および第３層が積層されている。第１層および第３層は、ポリオレフィン系樹脂を主成分として構成された樹脂層である。第２層はポリオレフィン系樹脂とガラス繊維とを含み、かつ、ガラス繊維が軸心に沿う方向に配向された配向層を含む繊維強化樹脂層である。

このように、第２層に軸方向の配向層を含むことにより、低線膨張性能を有する。さらに、ポリオレフィン系樹脂を主成分とする第１層および第３層と、繊維強化樹脂層の第２層とで構成されることにより、特殊な材料を要しない。

なお、上記（１）において、第１層および第３層には実質的に繊維を含んでいない。また、「ガラス繊維が軸心に沿う方向に配向された」とは、ガラス繊維の平均繊維長の１０％以上の長さを有する繊維のうち、少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％のものの方向が、当該軸心方向に対して±１５°以内であることをいう。

（２）
軸心を含む面で前記多層配管を切断した場合の断面において、第２層全体が占める断面積に対する配向層が占める断面積の割合は、２０％以上１００％以下であってよい。

この構成によって、より好ましい低線膨張性能が奏される。
なお、本明細書においては、当該断面において、第２層全体が占める断面積に対する配向層が占める断面積の割合を、配向面積割合と記載する場合がある。

（３）
第２層は、ガラス繊維が配向されていない無配向層をさらに含んでよい。

この構成によって、低線膨張性能と耐圧性能とが両立する。

（４）
ガラス繊維の繊維長は、０．０１ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下であってよい。

この構成によって、積層構造が製造しやすい。たとえば共押出などが容易である。さらに、無配向層を有する態様においては、繊維を軸方向に沿わせないことが容易であるため、無配向層の製造も容易となる。

（５）
第２層の厚みは、第１層の厚みおよび第３層の厚みより大であってよい。

この構成によって、低線膨張性能をより効果的に得ることができる。また、第２層が無配向層を含む場合においては、低線膨張性能および耐圧性能をより効果的に得ることができる。

（６）
多層配管の総厚みに対する第２層の厚みの割合は、５０％以上８０％以下であってよい。

本発明の一実施形態の多層配管を、軸心に垂直な面で切断した場合の模式的断面図である。図１のＡ−Ａ線で軸心方向に切断した場合の模式的拡大断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の要素には同一の符号を付しており、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［多層配管］
（基本構成）
図１は、本発明の一実施形態の多層配管を、軸心に垂直な面で切断した場合の模式的断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線で軸心方向に切断した場合（つまり軸心を含む面で切断した場合）の模式的拡大断面図である。
図１に示す多層配管１００は、冷温水管、冷水管、温水管、上下水道管などの配水管、および蒸気配管などとして用いられる配管である。多層配管１００は、軸心Ｏから外周の方向に、第１層１１０、第２層１２０および第３層１３０が積層されている。第１層１１０、第２層１２０および第３層１３０は、たとえば共押出層であってよい。それぞれの層の間には、接着剤層などを介在してもよい。また、多層配管１００がさらに１または２以上の他の層を含んでいてもよい。第２層１２０は、配向層１２１および無配向層１２２を含む。

（低線膨張性能）
多層配管１００は、第２層１２０に配向層１２１を含むことにより、低線膨張性能を有する。具体的には、多層配管１００全体の線膨張係数は、たとえば１０×１０^−５／℃未満であり、好ましくは８．０×１０^−５／℃以下、より好ましくは５．５×１０^−５／℃以下、さらに好ましくは４．０×１０^−５／℃以下である。許容される線膨張係数範囲内の下限値としては特に限定されないが、たとえば２．０×１０^−５／℃であってもよいし、耐圧性との両立性を考慮する観点では２．７×１０^−５／℃であるほうが好ましい。

なお、線膨張係数は、次の方法で求められる。管成形体を任意の長さに切断し、任意の温度（Thot）に設定した恒温槽にて24時間養生する。養生後、管成形体の長さを測定する（Lhot）。その後、同じ管成形体を、Thotより低い任意の温度（Tcool）に設定した恒温槽にて24時間養生し、管成形体の長さを測定する（Lcool）。得られた値を下記の式1に代入し、線膨張係数を決定する。

（耐圧性）
多層配管１００は、無配向層１２２が配向層１２１と組み合わせられていることにより、上記の低線膨張性能とともに耐圧性も備える。耐圧性は、破壊水圧試験によって測定してよい。具体的には、たとえば４．７ＭＰａ以上であり、好ましくは４．９ＭＰａ以上、より好ましくは５．０ＭＰａ以上である。許容される耐圧性範囲内の上限値はたとえば６．５ＭＰａ、好ましくは６ＭＰａであるが、低線膨張性能との両立性を考慮する観点では５．８ＭＰａであることがさらに好ましい。

なお、破壊水圧試験は、ＰＷＡ（建築設備用ポリエチレンパイプシステム研究会規格）００１規格に準拠することができ、長さ１０００ｍｍ以上（たとえば長さ１０００ｍｍ）の多層配管１００の試験片の内部に常温（２５℃）の水を充填するとともに一定速度で水を入れ続けることにより加圧し、多層配管１００が破裂する時の水圧によって耐圧性を評価することができる。

多層配管１００は、上記のように低線膨張性能と耐圧性とが両立しているため、冷温水管として特に有用である。

［第１層および第３層］
第１層１１０および第３層１３０は、いずれも同じポリオレフィン系樹脂を主成分として構成される樹脂層である。したがって、第２層１２０の両面で機械的特性が揃うとともに、多層配管１００の製造効率も良い。なお、本発明は、第１層１１０と第３層１３０とが互いに異なるポリオレフィン系樹脂から構成されることを除外するものではない。

ポリオレフィン系樹脂としては特に限定されない。たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、エチレン−酢酸ビニル共重合体及びエチレン−α−オレフィン共重合体等が挙げられる。成形体の強度、および高温下での成形体の伸び率を向上させる観点からは、ポリエチレンまたはポリプロピレンであることが好ましく、ポリエチレンであることがより好ましい。

さらに、ポリエチレン（ＰＥ）としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）及び高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）等が挙げられる。ポリプロピレン（ＰＰ）としては、ホモＰＰ、ブロックＰＰ及びランダムＰＰ等が挙げられる。ポリブテンとしては、ポリブテン−１等が挙げられる。エチレン−α−オレフィン共重合体は、エチレンに対して、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン又は１−オクテン等のα−オレフィンを数モル％程度の割合で共重合させた共重合体であることが好ましい。
これらのポリオレフィン樹脂は、１種が単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

第１層１１０および第３層１３０は、後述の第２層１２０のように繊維を含まない。内層である第１層１１０は、多層配管１００の内部を流れる水に、第２層１２０に含まれる繊維が混入しないように第２層１２０の内周面をコートする。また、第３層１３０は、たとえば多層配管１００を継手とエレクトロフュージョン接合などにより融着接合する場合に、継手との融着接合容易性を確保することができる。

上記の他、第１層１１０および第３層１３０には、後述の第２層１２０と同様に相溶化剤およびその他の成分を含んでいてもよい。ただし、後述の第２層１２０に含まれるような繊維は実質的に含まない。

［第２層］
第２層１２０は、マトリックス樹脂と繊維とを含む繊維強化樹脂層である。本実施形態において、第２層１２０は、積層された配向層１２１および無配向層１２２で構成される。

（配向層）
配向層１２１では、繊維が軸心Ｏに沿う方向に配向されている。このため、目視で無配向層との見分けが容易である。具体的には、繊維の平均繊維長の１０％以上の長さを有する繊維のうち、少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％のものの方向が、当該軸心Ｏ方向に対して±１５°以内に収まっている。このような配向層１２１を含むことによって、多層配管１００が良好な低線膨張性能を有する。

配向層１２１は、図２の断面において、第２層１２０全体の断面積に対して２０％以上１００％未満の断面積を占めるように構成されてよい。配向面積割合が２０％以上であることによって、好ましい低線膨張性能を得ることができる。低線膨張性能をより一層効果的に得る観点からは、配向面積割合は３５％以上であることが好ましい。
本実施形態のように配向層１２１が無配向層１２２と組み合わせられている場合は、第２層１２０全体の断面積に対して占める配向層１２１の断面積範囲内の上限は、耐圧性との両立を考慮すると、たとえば９０％であることが好ましい。

なお、繊維の配向態様は、たとえば走査電子顕微鏡を用いて断面を観察することによって確認することができる。観察条件としては特に限定されないが、日本電子社製走査電子顕微鏡ＪＳＭ−６７０１Ｆを用い、蒸着厚み１０ｎｍ、加速電圧１５ｋＶ、倍率２５倍で観察してよい。

（無配向層）
無配向層１２２では、配向層１２１におけるようなガラス繊維の配向は無い。無配向層１２２における繊維は、繊維方向が軸心Ｏ方向であるものが少ない程好ましい。具体的には、無配向層１２２におけるガラス繊維の繊維方向はランダムであり任意の方向である。このため、相対的に繊維方向が軸心Ｏ方向である繊維が配向層１２１に比べて有意に少ない。このような無配向層１２２が組み合わせられることによって、多層配管１００には低線膨張性能とともに耐圧性能が備わる。

なお、無配向層１２２と配向層１２１との境界はたとえば走査電子顕微鏡を用いて断面を観察した場合に目視で確認することができる。

（マトリックス樹脂）
マトリックス樹脂は、ポリオレフィン系樹脂である。ポリオレフィン系樹脂の具体例としては、第１層１１０および第３層１３０の構成樹脂として挙げたものと同様である。第２層１２０のマトリックス樹脂は、第１層１１０および第２層１２０を構成する樹脂と同じであっても異なっていてもよいが、第１層１１０、第２層１２０および第３層１３０の全ての層に同じ樹脂を用いる場合、隣接する層が互いになじみやすく、界面剥離を効果的に抑制することができる点で好ましい。

（繊維）
繊維としては、低線膨張性等の観点から、ガラス繊維が用いられる。

ガラス繊維は短繊維、すなわち不連続長繊維であり、その繊維長はたとえば０．０１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、好ましくは０．０５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。繊維長が上記下限値以上であることにより、好ましい低線膨張性能を得ることができ、本実施形態のように無配向層１２２が組み合わせられている場合は好ましい耐圧性も得ることができる。繊維長が上記上限値以下であることにより、繊維の配向および無配向のコントロールが容易である。さらに、ガラス繊維の繊維長をこの範囲内とすることにより、成形体の強度、寸法安定性を高め、高温下での伸び率を向上させることができる。以上の効果をより一層高める観点からは、ガラス繊維の繊維長は好ましくは０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。なお、繊維長とは、第２層１２０に含まれる繊維の長さの平均（すなわち平均繊維長）を意味する。

ガラス繊維の繊維径は、１μｍ以上３０μｍ以下である。繊維径が上記下限値以上であることにより、好ましい低線膨張性能を得ることができ、本実施形態のように無配向層１２２が組み合わせられている場合は好ましい耐圧性も得ることができる。繊維径が上記上限値以下であることにより、繊維の配向および無配向のコントロールが容易である。さらに、ガラス繊維の繊維径をこの範囲内とすることにより、成形体の強度、寸法安定性及び高温下での伸び率を向上させることができる。成形体の強度、寸法安定性及び高温下での伸び率を一層効果的に向上させる観点からは、ガラス繊維の繊維径は好ましくは５μｍ以上２０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以上１５μｍ以下である。なお、繊維径とは、第２層１２０に含まれる繊維それぞれの最大径の平均を意味する。

ガラス繊維は表面処理されていてもかまわない。表面処理剤としては、メタクリルシラン、アクリルシラン、アミノシラン、イミダゾールシラン、ビニルシラン及びエポキシシラン等が挙げられる。この中でも、アミノシランが好ましい。

第２層１２０にガラス繊維を含ませることにより、第２層１２０の強度および寸法安定性を向上させることができる。さらに、第２層１２０に含まれるガラス繊維の量は、第２層１２０を製造するための樹脂組成物全体を１００重量％として、１０重量％以上６０重量％未満である。ガラス繊維の量の下限を上述のとおりとすることにより、多層配管１００の良好な寸法安定性を効率よく得ることができる。また、ガラス繊維の量の上限を上述のとおりとすることにより、第２層１２０の破壊モードを延性的破壊へ遷移させ易くすることができる。したがって、第２層１２０の脆性的破壊を生じにくくさせることができる。このような効果をより一層効果的に高める観点からは、第２層１２０に含まれる繊維の量は、好ましくは２０重量％以上５０重量％以下である。

ガラス繊維は、ポリオレフィン収束剤により収束されたものであってもよい。ポリオレフィン収束剤は、ガラス繊維を収束させることができれば特に限定されないが、具体的にはポリオレフィンである。当該ポリオレフィンは、マトリックス樹脂と同様のものであってもよい。つまり、マトリックス樹脂がポリエチレンであれば、収束剤もポリエチレンであってよい。さらに、収束剤としての当該ポリオレフィンには、変性ポリオレフィンが含まれる。ポリオレフィン収束剤の具体例としては、マレイン酸変性ポリオレフィン、およびシラン変性ポリオレフィン等が挙げられる。第２層１２０に低線膨張係数を具備させる観点からは、ポリオレフィン収束剤はシラン変性ポリオレフィンであることが好ましい。

ガラス繊維を良好に収束させる観点からは、ポリオレフィン収束剤の密度は、好ましくは０．８５ｇ／ｃｍ^３以上、好ましくは１．１ｇ／ｃｍ^３以下である。
ガラス繊維を良好に収束させる観点からは、ポリオレフィン収束剤のＭＦＲ（メルトマスフローレイト）は好ましくは０．０１ｇ／１０分以上、好ましくは１６ｇ／１０分以下である。上記ＭＦＲは、ＪＩＳＫ７２１０に基づいて、温度１９０℃、荷重２．１６ｋｇｆの条件で測定された値である。

ガラス繊維をポリオレフィン収束剤により収束させる方法としては、どのような方法でもよい。マトリックス樹脂とポリオレフィン収束剤との合計１００重量部に対する繊維の量は、好ましくは６重量部以上、より好ましくは１２重量部以上、更に好ましくは１９重量部以上、好ましくは５３３重量部以下、より好ましくは１７１重量部以下、更に好ましくは１３８重量部以下である。繊維の量を上記の範囲とすることによって、成形体の強度、寸法安定性及び高温下での伸び率を向上させることができる。

第２層１２０には相溶化剤が含まれてよい。相溶化剤としては、たとえば、変性ポリオレフィンおよび塩素化ポリオレフィンなどが挙げられる。変性ポリオレフィンとしては、たとえば、マレイン酸変性ポリオレフィンおよびシラン変性ポリオレフィンなどが挙げられる。相溶化剤は、１種を単独で用いても良いし、２種以上を併用してもよい。第２層１２０に低線膨張係数を具備させる観点からは、相溶化剤はシラン変性ポリオレフィンであることが好ましく、さらに、繊維がガラス繊維であることが好ましい。

なお、相溶化剤としての変性ポリオレフィンは、上述の収束剤としての変性ポリオレフィンとは区別される。第２層１２０に含まれる相溶化剤の量は、第２層１２０を製造するための樹脂組成物全体を１００重量％として、たとえば１重量％以上１０重量％以下である。相溶化剤の含有量をこのような範囲とすることによって、成形体の強度、寸法安定性及び高温下での伸び率を向上させることができる。成形体の強度、寸法安定性及び高温下での伸び率をより一層効果的に高める観点からは、第２層１２０に含まれる相溶化剤の量は、好ましくは２重量％以上９重量％以下である。

第２層１２０には、上述以外の他の成分が含まれてよい。当該他の成分は、第２層１２０を製造するための樹脂組成物からガラス繊維を除いた成分を１００重量％とすると、ポリオレフィン系樹脂の含有量が、好ましくは８０重量％以上、より好ましくは９０重量％以上、更に好ましくは９５重量％以上となる量で用いられてよい。ポリオレフィン系樹脂の含有量の範囲に含まれる上限値は、９９．９９重量％、または９９．９重量％であってもよい。

他の成分としては、マトリックス樹脂としてのポリオレフィン系樹脂以外の他の熱可塑性樹脂が挙げられる。但しこの場合、熱可塑性樹脂は副成分であり、その含有量は、ポリオレフィン系樹脂の含有量よりも少ない。

他の成分として、酸化防止剤が挙げられる。酸化防止剤は、成形体の高温下での耐久性をより一層高めたり、銅などの金属による耐久性の低下を抑えたりする観点で用いることができる。
上記酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤及びラクトン系酸化防止剤等が挙げられる。酸化防止剤は、１種が単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

フェノール系酸化防止剤は、ヒンダードフェノール系酸化防止剤であることが好ましい。ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、ペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、チオジエチレンビス［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、Ｎ，Ｎ’−ヘキサン−１，６−ジイルビス［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオンアミド］、ベンゼンプロパン酸、３，５−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドロキシ、Ｃ７−Ｃ９側鎖アルキルエステル、３，３’，３’’，５，５’，５’’−ヘキサ−ｔｅｒｔ−ブチル−ａ，ａ’，ａ’’−（メシチレン−２，４，６−トリイル）トリ−ｐ−クレゾール、４，６−ビス（ドデシルチオメチル）−ｏ−クレゾール、４，６−ビス（オクチルチオメチル）−ｏ―クレゾール、エチレンビス（オキシエチレン）ビス［３−（５−ｔｅｒｔ―ブチル−４−ヒドロキシ−ｍ−トリル）プロピオネート］、ヘキサメチレンビス［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、１，３，５−トリス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン、１，３，５−トリス［（４−ｔｅｒｔ−ブチル−３−ヒドロキシ−２，６−キシリル）メチル］−１，３，５−トリアジン−２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−［４，６−ビス（オクチルチオ）−１，３，５−トリアジン２−イルアミノ］フェノール、及びジエチル［｛３，５−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドロキシフェニル｝メチル］ホスフォネート等が挙げられる。

リン系酸化防止剤としては、トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）フォスファイト、トリス［２−［［２，４，８，１０−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルジベンゾ［ｄ，ｆ］［１，３，２］ジオキサフォスフェフィン−６−イル］オキシ］エチル］アミン、ビス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ペンタエリスリトールジフォスファイト、ビス［２，４−ビス（１，１−ジメチルエチル）−６−メチルフェニル］エチルエステル亜リン酸、及びテトラキス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）（１，１−ビフェニル）−４，４’−ジイルビスホスフォナイト等が挙げられる。
ラクトン系酸化防止剤としては、３−ヒドロキシ−５，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−フラン−２−オンとｏ−キシレンとの反応生成物等が挙げられる。

成形体の高温下での耐久性を一層高めたり、銅などの金属による耐久性の低下を抑えたりする観点からは、上記酸化防止剤は、３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸ステアリル又は２，４，６−トリス（３’，５’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４’−ヒドロキシベンシル）メシチレンであることが好ましく、上記ポリオレフィン系樹脂組成物は、３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸ステアリル又は２，４，６−トリス（３’，５’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４’−ヒドロキシベンシル）メシチレンを含むことが好ましい。

酸化防止剤の含有量は、第２層１２０を製造する樹脂組成物を１００重量％とすると、好ましくは０．０１重量％以上、より好ましくは０．１重量％以上、好ましくは５重量％以下、より好ましくは１重量％以下、更に好ましくは０．５重量％以下である。酸化防止剤の含有量が上記下限以上であることにより、成形体の高温下での耐久性がより一層高くなり、上記上限を超える含有量では、成形体の高温下での耐久性は変わらないため、上記上限以下とすることにより、過剰な酸化防止剤の使用が抑えられる。

第２層１２０には、必要に応じて、架橋剤、銅害防止剤、滑剤、光安定剤および顔料等の添加剤を含んでいてもよい。

架橋剤としては、有機過酸化物等が挙げられる。有機過酸化物としては、ジクミルパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、及び２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン等が挙げられる。架橋剤は、１種が単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

有機過酸化物の使用量は特に限定されない。たとえば、マトリックス樹脂であるポリオレフィン系樹脂１００重量部に対して、好ましくは０．０１重量部以上、好ましくは２重量部以下、より好ましくは１重量部以下である。

滑剤としては特に限定されず、例えば、フッ素系滑剤、パラフィンワックス系滑剤及びステアリン酸系滑剤等が挙げられる。上記滑剤は、１種が単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
滑剤の使用量は特に限定されない。たとえば、マトリックス樹脂であるポリオレフィン系樹脂１００重量部に対して、好ましくは０．０１重量部以上、好ましくは３重量部以下である。

光安定剤としては特に限定されず、例えば、サリチル酸エステル系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系及びシアノアクリレート系等の紫外線吸収剤、並びにヒンダードアミン系の光安定剤等が挙げられる。光安定剤は、１種が単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

顔料としては特に限定されず、例えば、アゾ系、フタロシアニン系、スレン系及び染料レーキ系等の有機顔料、並びに酸化物系、クロム酸モリブデン系、硫化物−セレン化物系及びフェロシアン化物系等の無機顔料等が挙げられる。上記顔料は、１種が単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

（層厚）
第２層１２０の厚みは、第１層１１０の厚みおよび第３層１３０の厚みのいずれよりも大であることが好ましい。これによって、多層配管１００が、第２層１２０によってもたらされる性能（本実施形態の場合は低線膨張性能および耐圧性）をより効果的に得ることができる。さらに、第２層１２０の厚みは、多層配管１００の総厚みに対して５０％以上８０％以下であることが好ましい。当該厚みが上記下限値以上であることにより、多層配管１００が、第２層１２０によってもたらされる性能（本実施形態の場合は低線膨張性能および耐圧性）をより効果的に得ることができる。当該厚みが上記上限値以下であることにより、第１層１１０による内周面コート効果および第３層１３０の継手との融着接合容易性を効果的に得ることができる。

［多層配管の製造］
多層配管１００の製造方法は特に限定されないが、たとえば共押出によって製造される。したがって、第１層１１０を製造するための樹脂組成物、第２層１２０を製造するための樹脂組成物、第３層１３０を製造するための樹脂組成物を調製し、押出成形機を用いて成形する。第２層１２０に含まれるガラス繊維が短繊維であるため、押出成形が容易である。しかも、押出成形の工程の他に、別途の繊維基材を用意する工程が必要ない。

第２層１２０における配向層１２１は、ガラス繊維を含む樹脂組成物を、配向を促す金型内の任意形状の流路を通すことでガラス繊維を軸方向に配向させながら賦形することによって製造することができる。配向を促す流路は、当業者によって適宜決定することができる。

なお、成形機としては特に限定されず、単軸押出機、二軸異方向パラレル押出機、二軸異方向コニカル押出機、および二軸同方向押出機などが挙げられる。さらに、賦形する樹脂温度も特に限定されない。

［他の例］
本発明の多層配管は、第１実施形態のほか、無配向層が存在せず、第２層が配向層のみで構成されていてもよい。すなわち、図２に相当する断面において、第２層全体の断面積に対して配向層が１００％の断面積を占めてもよい。この場合、多層配管は特に低線膨張性に優れる。

あるいは、本発明の多層配管は、第２層を構成する配向層と無配向層との数は特に限定されない。すなわち、第２層は、配向層および無配向層のいずれかまたは両方を複数含み、配向層と無配向層とが交互に積層されるように構成されていてもよい。配向層が複数含まれる場合、図２に相当する断面において、配向層の断面積の合計が、第２層全体の断面積に対して２０％以上１００％未満を占めるように構成されてよい。この場合も、第１実施形態と同様に、第２層全体の断面積に対して占める配向層の断面積の合計の範囲内の上限は、たとえば９０％、好ましくは７０％、さらに好ましくは５０％である。
さらに、第１層に接する層を配向層および無配向層のいずれとするか、および、第３
層に接する層を配向層および無配向層のいずれとするかについても、任意である。

［実施例１］第１層および第３層を製造するための樹脂組成物として、高密度ポリエチレン（ＰＥ１００相当、密度０．９４ｇ／ｃｍ^３）、第２層を製造するための樹脂組成物として、高密度ポリエチレン（ＰＥ１００相当、密度０．９４ｇ／ｃｍ^３）６５重量％、ガラス繊維（チョップドストランド形状、繊維長３ｍｍ、繊維径１３μｍ、オレフィン収束剤、シラン表面処理品）３０重量％、相溶化剤（シラン変性ポリエチレン、密度０．９４〜０．９６ｇ／ｃｍ^３）５重量％を含む樹脂組成物を調製した。これらの樹脂組成物を用いて、配向を促す任意の流路を含む金型を用い、配向層と無配向層とで構成された第２層を中間層として含む多層配管を製造した。平均繊維長は０．２５２ｍｍであった。成形温度は２００℃で行った。

（配向面積割合）製造された多層配管の、軸心を含む面で厚肉を切断した断面を、日本電子社製走査電子顕微鏡ＪＳＭ−６７１Ｆを用い、蒸着厚み１０ｎｍ、加速電圧１５ｋＶ、倍率２５倍の条件で目視観察し、第２層の断面積に対する配向層の合計断面積の割合を求めた。その結果、配向面積割合は２１％であった。

（耐圧性測定）ＰＷＡ（建築設備用ポリエチレンパイプシステム研究会企画）００１規格に準拠して破壊水圧評価を行った。つまり、長さ１０００ｍｍの多層配管の試験片を切り取り、その内部に常温（２５℃）の水を充填するとともに一定速度で水を入れ続けることにより加圧し、多層配管が破裂する時の水圧を求めた。

（線膨張性測定）
製造された多層配管の線膨張係数は、次のようにして求めた。多層配管を１０００ｍｍの長さに切断し、６０℃（Thot）に設定した恒温槽にて２４時間養生した。養生後、多層配管の長さ（Lhot）を測定した。その後、同じ多層配管を、５℃（Tcool）に設定した恒温槽にて２４時間養生し、多層配管の長さ（Lcool）を測定した。得られた値を下記の式1に代入し、線膨張係数を決定した。

［実施例２から実施例６］配向面積割合を後述の表１で示される割合に変更したことを除いて、実施例１と同様に多層配管を製造し、耐圧性測定および線膨張性測定を行った。

［実施例７］配向層のみで構成された第２層を含む多層配管を製造し、実施例１と同様に、耐圧性測定および線膨張性測定を行った。

［比較例１］配向面積割合を１５％に変更したことを除いて、実施例１と同様に多層配管を製造し、耐圧性測定および線膨張性測定を行った。

実施例１から実施例７および比較例１の結果を下記表１に示す。

本発明の好ましい実施形態は上記の通りであるが、本発明はそれらのみに限定されるものではなく、本発明の趣旨から逸脱することのない様々な実施形態が他になされる。

［実施形態における各部と請求項の各構成要素との対応関係］
本明細書における、多層配管１００が請求項における「多層配管」に相当し、第１層１１０が「第１層」に相当し、第２層１２０が「第２層」に相当し、配向層１２１が「配向層」に相当し、無配向層１２２が「無配向層」に相当し、第３層１３０が「第３層」に相当し、軸心Ｏが「軸心」に相当する。

１００多層配管
１１０第１層
１２０第２層
１２１配向層
１２２無配向層
１３０第３層
Ｏ軸心

Claims

軸心から外周の方向に、少なくとも、第１層、第２層および第３層を含み、
前記第１層および前記第３層がポリオレフィン系樹脂を主成分として構成された樹脂層であり、
前記第２層がポリオレフィン系樹脂とガラス繊維とを含む繊維強化樹脂層であり、かつ、前記ガラス繊維が前記軸心に沿う方向に配向された配向層を含む、多層配管。
前記軸心を含む面で前記多層配管を切断した場合の断面において、前記第２層の全体が占める断面積に対する前記配向層が占める断面積の割合が２０％以上１００％以下である、請求項１に記載の多層配管。
前記第２層が、前記ガラス繊維が配向されていない無配向層をさらに含む、請求項１または２に記載の多層配管。
前記ガラス繊維の繊維長が０．０１ｍｍ以上２０．０ｍｍ以下である、請求項１から３のいずれか１項に記載の多層配管。
前記第２層の厚みが前記第１層の厚みおよび第３層の厚みより大である、請求項１から４のいずれか１項に記載の多層配管。
前記多層配管の総厚みに対する前記第２層の厚みの割合が５０％以上８０％以下である、請求項１から５のいずれか１項に記載の多層配管。