JP2017032088A - 複合管 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の複合管によれば、被覆層の内周側(内表面側、即ち本管側の表面側)の弾性率が高くなるのを抑制しつつ、被覆層の外周側(外表面側、即ち本管とは反対側の表面側)の硬度を高くして、被覆層の剥きやすさと保護性能とを両立することができる。
なお、本明細書において、「低密度ポリエチレン」とは、「密度0.910以上〜0.930未満のポリエチレン」を意味し、「高密度ポリエチレン」とは、「密度0.942以上のポリエチレン」を意味する。
なお、本明細書における「表面における硬度」は、JIS K6253(HDA15秒後値)に準拠して測定を行うものとする。
本発明の複合管は、少なくとも、本管と、被覆層とを有し、さらに、必要に応じて、発泡樹脂層、その他の層を有する。
図1は、本発明の一実施形態に係る複合管を示す断面図である。図1に示す複合管1は、管状の本管2と、本管2の外周側に配置された被覆層3と、被覆層3の内周と本管2の外周との間に配置された発泡樹脂層4とを有する。
上記本管としては、管状である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
これらの中でも、ポリブテンが、柔軟性を有し、施工性が優れるため、好ましい。
上記被覆層は、上記本管の外周側に配置されている。ここで、「本管の外周側に配置」とは、(i)「本管の外周と被覆層の内周とが接している場合」のみならず、(ii)「本管の外周と被覆層の内周との間に、後述する発泡樹脂層等の他の層が設けられている場合」をも含む。
上記「偏在」とは、均一に存在するのではなく、所定の成分が局所的に多く分布して存在することを意味し、顕微赤外分光装置などにより局所的な分布を確認できる。顕微赤外分光装置により得られたチャートの特徴的な波形の積分値を算出し比較することで、(i)外周側領域(被覆層の表面)と、(ii)内周側領域(内管と接する面より約0.1mm)を測定し、得られたチャートの特徴的な波形部分の積分値を求め、被覆層において、ポリオレフィンが外周側に偏在することを確認することができる。
ポリオレフィンを「偏在」させる方法としては、例えば、本管を移動させながら、被覆層を構成する樹脂材料を溶かしながら投入し、本管を囲うようにスクリューでかき回しながら、本管を樹脂材料で被覆する方法がある。この方法においては、融点が低く、粘度が小さいポリオレフィン成分は、粘度が大きいエラストマー成分よりも外側に行くため、上記被覆層において、ポリオレフィンは、外周側に偏在する。また、被覆層におけるポリオレフィン濃度は、内周側から外周側に向かって漸増していてもよい。
上記被覆層において、ポリオレフィンが、外周側に偏在することで、硬くする部分を最小限にして、ポリエチレンの添加量を少なくすることができ、もって、被覆層全体の弾性率を小さくすることができる。
上記エラストマーとしては、室温でゴム弾性を示す高分子物質である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム(EPDM);エチレン−プロピレンゴム;ポリイソブチレン;シス1,4ポリブタジエン;ブチルゴム;オレフィン結晶−エチレン−ブチレン−オレフィン結晶共重合体;スチレン−ブチレンゴム、水素添加スチレン−ブチレンゴム、スチレン−エチレン−ブチレン−オレフィン結晶共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体等のスチレン系熱可塑性エラストマー;などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、エチレン−プロピレン―ジエン共重合体ゴム、スチレン系熱可塑性エラストマーが、汎用性の観点で、好ましい。
上記ポリオレフィンとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン等のポリエチレン;ポリプロピレン;などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、低密度ポリエチレンが、他のポリオレフィン樹脂より低融点であるので、被覆層の外周側に容易に偏在させることができる点で、好ましい。
低密度ポリエチレンは、エラストマーと完全には混ざり合わず、また、低融点であり、流動性がエラストマーより高いため、押し出し機のスクリューに撹拌された際に、被覆層の外周側に内周側よりも多く分布して偏在する。
この結果、この構成によれば、被覆層において、内周側の弾性が高くなるのを抑制しつつ、被覆層の外周側の硬度を高くすることが容易に可能となる。
上記被覆層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.3〜1.5mmが好ましく、0.5〜1.0mmがより好ましい。前記厚みが、1.5mm超であると、被覆層を捲ることが難しくなることがあり、0.3mm未満であると、保護性能が十分発揮できないことがある。上記厚みが、前記より好ましい範囲内であると、同様の観点からさらに有利である。
上記被覆層の外表面における硬度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、50以上が好ましく、50〜80がより好ましい。前記硬度が、50以上であると、被覆層が破れにくくなり、また、被覆層の外表面の滑り性を向上させることができ、その結果として、被覆層の本管に対する保護性能をより向上させることができる。上記硬度が、前記より好ましい範囲内であると、同様の観点からさらに有利である。
上記発泡樹脂層としては、上記被覆層の内周と上記本管の外周との間に配置されている限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
上記発泡樹脂層は、少なくとも、発泡した樹脂を含有してなり、さらに必要に応じて、その他の成分を含有してなる。
上記発泡樹脂層を設けることにより、本管に対する被覆層の滑り性を向上させて、被覆層の剥きやすさをさらに向上させることができる。
上記発泡樹脂層は、例えば、シート状の発泡した樹脂を本管の周囲に巻き付けながら、被覆層を構成する樹脂材料(エラストマーとポリオレフィンとを含有してなる樹脂材料)をその外周に供給して成形することにより、本管と被覆層との間に形成される。
上記発泡樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリウレタン、ポリエチレン、エチレン−プロピレンゴム、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、ポリウレタンが、コスト・耐熱性の点で、好ましい。
上記発泡樹脂層の硬度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
上記発泡樹脂層の密度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、20kg/m3以上が好ましく、25〜30kg/m3がより好ましい。
上記密度が、20kg/m3以上であると、本管に対する滑り性をより向上させることができる。上記密度が、前記より好ましい範囲内であると、同様の観点からさらに有利である。
なお、本明細書における「密度」の規格は、JIS K 6400−1である。
本発明の複合管を製造する製造方法は、少なくとも、被覆層を形成する被覆層形成工程を含み、必要に応じて、発泡樹脂層を形成する発泡樹脂層形成工程、その他の工程を含む。
以下に、当該製造方法の一例を示す。
樹脂材料Eが、硬いポリオレフィンと、柔らかいエラストマーとを含有することで、ポリオレフィンの特性とエラストマーの特性を両方有する被覆層を形成することができる。
上記樹脂材料Eにおけるエラストマーとポリオレフィンとの混合比(エラストマーの質量:ポリオレフィンの質量)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、95:5〜50:50が好ましく、90:10〜70:30がより好ましい。前記混合比が、50:50超であると、十分な弾性復元性を得ることができないことがあり、95:5未満であると、ポリオレフィン成分の偏在がし難くなることがある。上記混合比が、前記より好ましい範囲内であると、同様の観点からさらに有利である。
<複合管の作製>
複合管を下記の方法により作製した。
図2に示す製造装置を用いて、
(i)本管としてのポリブテン管(外径17mm、肉厚2.1mm、製造会社:ブリヂストン社)と、
(ii)上記ポリブテン管の外周側に、内周がポリブテン管の外周に接して配置され、ポリオレフィンとしての低密度ポリエチレン1(LDPE1)(製造会社:日本ポリエチレン社、商品名:ノバテックLL、密度:0.922)20質量部と、エラストマーとしてのスチレン系エラストマー(製造会社:クラレ社、商品名:セプトン)80質量部とをドライブレンドした混合物を用い押出成型によりから形成された被覆層(厚み:0.5mm)と、を有する複合管を作製した。
顕微赤外分光計により顕微赤外分光装置により得られたチャートの特徴的な波形の積分値を算出し比較した。
上記測定結果より、複合管の被覆層において、低密度ポリエチレンが外周側に偏在することが確認された。
被覆層をパイプより抜き取りオートグラフにて圧縮時の荷重を測定し被覆層の剥きやすさの指標とした。評価結果を表1−1に示す。
なお、評価基準は、以下の通りである。
◎:15N未満
○:15N以上20N以下
△:20N超25N以下
×:25N超
JIS K6253(HDA15秒後値)に準拠して測定を行った。測定結果を表1−1に示す。
ALCブロックの角に45°でパイプが当たる様に調整し、5Nの応力にて擦り付けた際の傷の発生状況を確認した。評価結果を表1−1に示す。
なお、評価基準は、以下の通りである。
◎:傷なし
○:微細な傷あり
△:傷あり
×:被覆層の破れ
「被覆層の剥きやすさ」及び「保護性能」の評価結果において、「◎」を3点、「○」を2点、「△」を1点、「×」を0点とし、点数の合計が、4点以上であり、且つ、「×」がない場合を合格とした。
実施例1において、被覆層におけるポリオレフィンとして、低密度ポリエチレン1(LDPE1)を用いる代わりに、低密度ポリエチレン2(LDPE2)(製造会社:日本ポリエチレン社、商品名:ノバテックLL、密度:0.920)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、複合管の作製、被覆層の成分分析、被覆層の剥きやすさ試験、被覆層の外表面の硬さ試験、及び保護性能の評価試験を行った。測定結果を下記及び表1−1に示す。
顕微赤外分光計により顕微赤外分光装置により得られたチャートの特徴的な波形の積分値を算出し比較した。
上記測定結果より、複合管の被覆層において、低密度ポリエチレンが外周側に偏在することが確認された。
実施例1において、被覆層におけるポリオレフィンとして、低密度ポリエチレン1(LDPE1)を用いる代わりに、高密度ポリエチレン(HDPE)(製造会社:日本ポリエチレン社、商品名:ノバテックHD、密度:0.938)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、複合管の作製、被覆層の成分分析、被覆層の剥きやすさ試験、被覆層の外表面の硬さ試験、及び保護性能の評価試験を行った。測定結果を下記及び表1−1に示す。
顕微赤外分光計により顕微赤外分光装置により得られたチャートの特徴的な波形の積分値を算出し比較した。
上記測定結果より、複合管の被覆層において、高密度ポリエチレンが外周側に偏在することが確認された。
実施例1において、被覆層におけるポリオレフィンとして、低密度ポリエチレン1(LDPE1)を用いる代わりに、ポリプロピレン1(PP1)(製造会社:プライムポリマー社、商品名:プライムポリプロ)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、複合管の作製、被覆層の成分分析、被覆層の剥きやすさ試験、被覆層の外表面の硬さ試験、及び保護性能の評価試験を行った。測定結果を下記及び表1−1に示す。
顕微赤外分光計により顕微赤外分光装置により得られたチャートの特徴的な波形の積分値を算出し比較した。
上記測定結果より、複合管の被覆層において、ポリプロピレンが外周側に偏在することが確認された。
図2に示す製造装置を用いて、
(i)本管としてのポリブテン管(外径17mm、肉厚2.1mm、製造会社:ブリヂストン社)と、
(ii)該ポリブテン管の外周側に配置され、低密度ポリエチレン1(LDPE1)(製造会社:日本ポリエチレン社、商品名:ノバテックLL、密度:0.922)20質量部とスチレン系エラストマー(製造会社:クラレ社、商品名:セプトン)80質量部とを含む混合物から形成された被覆層と、
(iii)ポリブテン管の外周と被覆層との間に、ポリウレタン(製造会社:ブリヂストンケミテック社)から形成された、発泡樹脂層としての発泡ポリウレタン層と、
を有する複合管を作製した。
実施例1において、樹脂ペレットをドライブレンドする代わりに、事前に2軸押出機にて混練・ペレット化して、被覆層におけるポリオレフィンとしての低密度ポリエチレン1(LDPE1)が均一に存在するようにしたこと以外は、実施例1と同様にして、複合管の作製、被覆層の成分分析、被覆層の剥きやすさ試験、被覆層の外表面の硬さ試験、及び保護性能の評価試験を行った。測定結果を下記及び表1−2に示す。
<被覆層の成分分析結果>
顕微赤外分光計により顕微赤外分光装置により得られたチャートの特徴的な波形の積分値を算出し比較した。
上記測定結果より、複合管の被覆層において、低密度ポリエチレンがほぼ均一に存在しており、偏在していないことが確認された。
実施例2において、樹脂ペレットをドライブレンドする代わりに、事前に2軸押出機にて混練・ペレット化して、被覆層におけるポリオレフィンとしての低密度ポリエチレン2(LDPE2)が均一に存在するようにしたこと以外は、実施例2と同様にして、複合管の作製、被覆層の成分分析、被覆層の剥きやすさ試験、被覆層の外表面の硬さ試験、及び保護性能の評価試験を行った。測定結果を下記及び表1−2に示す。
<被覆層の成分分析結果>
顕微赤外分光計により顕微赤外分光装置により得られたチャートの特徴的な波形の積分値を算出し比較した。
上記測定結果より、複合管の被覆層において、低密度ポリエチレンがほぼ均一に存在しており、偏在していないことが確認された。
実施例3において、樹脂ペレットをドライブレンドする代わりに、事前に2軸押出機にて混練・ペレット化して、被覆層におけるポリオレフィンとしての高密度ポリエチレン(HDPE)が均一に存在するようにしたこと以外は、実施例3と同様にして、複合管の作製、被覆層の成分分析、被覆層の剥きやすさ試験、被覆層の外表面の硬さ試験、及び保護性能の評価試験を行った。測定結果を下記及び表1−2に示す。
<被覆層の成分分析結果>
顕微赤外分光計により顕微赤外分光装置により得られたチャートの特徴的な波形の積分値を算出し比較した。
上記測定結果より、複合管の被覆層において、高密度ポリエチレンがほぼ均一に存在しており、偏在していないことが確認された。
実施例4において、樹脂ペレットをドライブレンドする代わりに、事前に2軸押出機にて混練・ペレット化して、被覆層におけるポリオレフィンとしてのポリプロピレン1(PP1)が均一に存在するようにしたこと以外は、実施例4と同様にして、複合管の作製、被覆層の成分分析、被覆層の剥きやすさ試験、及び被覆層の外表面の硬さ試験、及び保護性能の評価試験を行った。測定結果を下記及び表1−2に示す。
<被覆層の成分分析結果>
顕微赤外分光計により顕微赤外分光装置により得られたチャートの特徴的な波形の積分値を算出し比較した。
上記測定結果より、複合管の被覆層において、ポリプロピレンがほぼ均一に存在しており、偏在していないことが確認された。
<<融点(℃)の測定方法>>
示差走査熱量計により測定した。
<<摩擦係数の測定方法>>
JIS K 7125に準じて測定を実施した。
Claims (4)
- 管状の本管と、
前記本管の外周側に配置され、エラストマーとポリオレフィンとを含む被覆層とを有し、
前記被覆層は、前記ポリオレフィンが外周側に偏在する、ことを特徴とする複合管。 - 前記ポリオレフィンが低密度ポリエチレンである、請求項1に記載の複合管。
- 前記被覆層の内周と前記本管の外周との間に発泡樹脂層をさらに有する、請求項1又は2に記載の複合管。
- 前記被覆層の外表面における硬度が50以上である、請求項1〜3のいずれかに記載の複合管。
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