JP2018051778A - ポリオレフィン系樹脂多層管 - Google Patents

Abstract

【課題】高い強度と良好な引張伸びを発現する優れた性能バランスを有することで、耐震性に優れたポリオレフィン系多層管を提供する。
【解決手段】 本発明のポリオレフィン系樹脂多層管100は、軸心から外周への方向に、第１層110、第２層120および第３層310をこの順で含む。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含む。第２層120は、ポリオレフィン系樹脂とガラス繊維とを含む。第２層120中に含まれるガラス繊維の配合量は、５重量％以上１８重量％以下である。成形後の第２層120中に含まれるガラス繊維の平均繊維長は１５０μｍ以上７００μｍ以下である。第２層120は、ガラス繊維が軸心に沿う方向に配向された配向層121を含んでよい。この場合、第２層120における配向層121が占める配向面積割合は５％以上４０％未満である。
【選択図】図２

Description

本発明は、ポリオレフィン系樹脂多層管に関する。より具体的には、性能バランスに優れ、特に強度と耐震性とのバランスが取れたポリオレフィン系樹脂多層管に関する。

近年、ポリオレフィン系樹脂管は、ガス配管および配水管を主体に展開されてきている。このような動向は、ポリオレフィン系樹脂管が軽量であり、施工性が金属管に比較して格段に良好であることに加え、優れた管性能と柔軟性により、管埋設時の耐震性に優れるという特徴が市場に受け入れられた結果であると考えられる。

しかし、オレフィン系樹脂管は、単層で機能化することに限界があるため、これまで様々な目的を達成するために、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、地中の有機溶剤および油類等の有害物質が浸透することを確実に防止できることを目的とした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ることを目的とし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、これまでのポリオレフィン系多層管では、強度を向上することは可能であるものの、複層化することにより、柔軟性（特に引張伸び）が大きく損なわれる。このため、耐震性を確保することが困難であった。

そこで本発明の目的は、高い強度と良好な引張伸びを発現する優れた性能バランスを有することで、耐震性に優れたポリオレフィン系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、本発明は以下の発明を含む。
（１）
本発明のポリオレフィン系樹脂多層管は、軸心から外周への方向に、第１層、第２層および第３層をこの順で含む。
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含む。
第２層は、ポリオレフィン系樹脂とガラス繊維とを含む。第２層中に含まれるガラス繊維の配合量は、５重量％以上１８重量％以下である。成形後の第２層中に含まれるガラス繊維の平均繊維長は１５０μｍ以上７００μｍ以下である。第２層は、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。この場合、第２層における配向層が占める配向面積割合は５％以上４０％未満である。

「ガラス繊維が軸心に沿う方向に配向された配向層」とは、ガラス繊維の成形後の平均繊維長の１０％以上の長さを有する繊維のうち、少なくとも５０％（本数基準）、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°以内である層をいう。
「配向面積割合」とは、軸心を含む面で多層管を切断した場合の断面において、第２層の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いう。

このように本発明のポリオレフィン系樹脂多層管は、第２層を繊維強化樹脂層として構成するとともに、ガラス繊維の平均繊維長（成形後）およびガラス繊維の配合量を特定範囲とすることによって、多層管の性能バランスが良好となる。なお、性能バランスが良好であるとは、少なくとも、強度および引張伸びの両方が良好に発現していることをいう。
さらに、第２層中に軸方向の配向層を含ませる場合は、配向の効果として低線膨張性および剛性の向上効果を得ることができるとともに、当該配向層が占める配向面積割合を特定範囲とすることで引張伸びも良好に発現させることができる。

（２）
上記（１）のポリオレフィン系樹脂多層管は、第２層が相溶化剤として酸変性ポリオレフィン系樹脂をさらに含んでよい。

これによって、たとえば常温環境下での耐圧性が向上し、さらに性能バランスが良好となる。

（３）
上記（２）のポリオレフィン系樹脂多層管は、第２層における酸変性ポリオレフィン系樹脂の含有量が、０．３重量％以上１０重量％以下であってよい。

これによって、常温環境下における耐圧性向上効果をより効果的に得ることができる。

（４）
上記（１）から（３）のいずれかのポリオレフィン系樹脂多層管は、第１層の相対厚みを１とした場合、第２層の相対厚みが０．５以上２以下であり、第３層の相対厚みが０．５以上１．５以下であってよい。

これによって、第１層および第３層の表面平滑性、耐圧性および引張伸びが良好に得られるとともに、第２層のガラス繊維強化層による強度向上効果も良好に得られ、耐クリープ性を含めてさらに性能バランスが良好となる。

本発明によれば、高い強度と良好な引張伸びを発現する優れた性能バランスを有することで、耐震性に優れたポリオレフィン系多層管が提供される。

本発明の一実施形態の多層管を、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。

［１．多層管］
［１−１．基本構成］
図１は、本発明の一実施形態の多層管を、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に示す多層管１００は、冷温媒管、冷温水管、冷水管、温水管、上下水道管、消火管などの配水管などとして用いられる配管である。多層管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。多層管１００は、さらに１または２以上、好ましくは１または２の他の層を含んでいてもよい。第１層１１０と第２層１２０との間、および第２層１２０と第３層１３０との間の一方または両方には、接着剤層が他の層として介在してもよい。

［１−２．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、多層管１００の製造効率も良い。しかしながら、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、および引張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。この中でも、成形体の剛性、強度、および引張伸び率などをバランスよく発現させる観点からランダムＰＰであることが好ましい。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系樹脂は、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、実質的に樹脂からなり、したがって、後述の第２層１２０のような繊維を実質的に含まない。繊維を実質的に含まないとは、繊維を全く含まないことが好ましいが、たとえば製造中に微量（後述の第２層１２０における繊維によって向上される強度および剛性といった特性の発現が認められない程度）で混入しうる繊維を許容する意である。内層である第１層１１０は、多層管１００の内部を流れる水などの媒体に、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、多層管１００の外表面を平滑にすることができる。

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（繊維を除く）を含んでいてもよい。

［１−３．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。第２層１２０は、配向層１２１および無配向層１２２を含んで構成される。

［１−３−１．マトリックス樹脂］
第２層１２０の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。

第２層１２０は、繊維でマトリックス樹脂を強化することにより、マトリックス樹脂の引張強度および剛性を向上させる。より具体的には、耐圧性および初期の破壊水圧の観点からガラス繊維が用いられる。

［１−３−２．ガラス繊維の含有量］
第２層１２０中のガラス繊維の含有量は、強度、剛性および引張伸びを良好に得る観点から５％以上であり、好ましくは１０％以上である。当該含有量の範囲内の上限値は、引張伸びを良好に得る観点から１８％であり、好ましくは１５％である。

［１−３−３．ガラス繊維の配向］
配向層１２１では、繊維が軸心Ｏに沿う方向に配向している。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。ガラス繊維をこのように配向させることによって、多層管１００に低線膨張性および剛性の向上効果が付与される。

さらに、第２層１２０における配向面積割合（図２の断面において、第２層１２０全体の断面積に対する配向層１２１の面積の割合）は、多層管１００に引張伸びを付与する観点で５％以上４０％未満である。多層管１００の引張伸びをより良好に得る観点からは、好ましくは５％以上３５％以下である。耐圧性能をより良好に得る観点からは、５％以上２０％以下であることが好ましい。

上記の配向面積割合の範囲外の６０％以上に相当する部分、好ましくは６５％超に相当する部分は無配向層１２２を成している。無配向層１２２は、本実施形態では第１層１１０側に存在するが、第１層１１０および第３層１３０の両側に存在してもよい。
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ない。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を存在させることは、多層管１００に耐圧性能を付与する点で好ましい。

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。これによって、配向層１２１の境界、たとえば配向層１２１と無配向層１２２との境界を目視で確認することができる。

［１−３−４．ガラス繊維の平均繊維長（成形後）］
ガラス繊維は、短繊維すなわち不連続長繊維である。成形後の第２層１２０中に実際に含まれるガラス繊維の平均繊維長は、配向の効果（低線膨張性および剛性の向上効果）を効率的に得る観点から１５０μｍ以上であり、配向の効果をより効率的に得る観点から、好ましくは２００μｍ以上である。当該平均繊維長の範囲内の上限値は、成形性の観点から７００μｍであり、より良好な成形性を得る観点から、好ましくは６５０μｍである。

成形後の第２層１２０中に含まれるガラス繊維の平均繊維長は、成形後の第２層１２０の一部を切り出して採取し、樹脂部分を取り除き、残ったガラス繊維の長さを測定し、その平均値を求めることによって導出される。より具体的には、任意に選出したガラス繊維５００本の平均値であってよい。樹脂部分を取り除く手段としては特に限定されず、燃焼させてもよいし、有機溶媒等の樹脂に対する腐食性を有する液体に溶解させてもよい。ガラス繊維の選出においては、マイクロスコープを用いることができる。

［１−３−５．ガラス繊維の平均繊維径］
ガラス繊維の平均繊維径は、たとえば１μｍ以上３０μｍ以下であってよい。繊維径が上記下限値以上であることは、強度の点で好ましい。繊維径が上記上限値以下であることにより、繊維の配向のコントロールが容易である点で好ましい。これらの効果を一層効果的に得る観点からは、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、平均繊維径とは、第２層１２０に含まれる複数（たとえば５００本）の繊維それぞれの最大径の平均値である。

［１−３−６．ガラス繊維の表面処理および収束剤］
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。

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、無水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に良好な強度を具備させる観点からは、ポリオレフィン収束剤は無水マレイン酸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、ＪＩＳ Ｋ７２１０に基づいて、温度１９０℃、荷重２．１６ｋｇｆの条件で測定される値である（以下において同様）。

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は、成形体の強度および寸法安定性を良好に得る点で好ましい。

［１−３−７．相溶化剤］
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、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。変性ポリオレフィンの変性態様としては、グラフトおよび共重合による変性が挙げられる。酸変性ポリオレフィンは、ポリオレフィン系樹脂が不飽和カルボン酸またはその誘導体によって変性されたものである。不飽和カルボン酸としては、たとえば、マレイン酸、ナジック酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、およびメサコン酸などの不飽和ジカルボン酸、ならびに、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ソルビン酸、アンゲリカ酸、およびフタル酸等が挙げられる。また、その誘導体としては、酸無水物、エステル、アミド、イミド、金属塩等が挙げられ、例えば、無水マレイン酸、無水ナジック酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、無水フタル酸、アクリル酸メチル、メタクル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、マレイン酸モノエチルエステル、アクリルアミド、マレイン酸モノアミド、マレイミド、Ｎ−ブチルマレイミド、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウム等が挙げられる。これらの中でも、不飽和ジカルボン酸及びその誘導体が好ましく、特に無水マレイン酸および無水フタル酸が好ましく挙げられる。
第２層１２０に強度を具備させる観点からは、相溶化剤は無水マレイン酸変性ポリオレフィンであることが好ましい。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。

なお、本発明において、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構成上区別される。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０．３重量％以上１０重量％以下、好ましくは０．５重量％以上８重量％以下である。相溶化剤の量が上記下限値以上であることは、低線膨張性能および剛性を維持しつつ強度（特に常温での引張強度）を向上させる点で好ましく、上記上限値以下であることは、強度向上効果を効率的に得る点で好ましい。

［１−３−８．配向層と無配向層］
多層管１００において、第２層１２０を構成する配向層１２１と無配向層１２２の数は特に限定されない。すなわち、第２層１２０は、配向層１２１および無配向層１２２のいずれかまたは両方を複数含み、配向層１２１と無配向層１２２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１２１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１２１の断面積の合計が、第２層１２０全体の断面積に対して上記の配向面積割合５％以上４０％未満、好ましくは５％以上３５％以下を占めるように構成されてよい。

さらに、第１層１１０に最も近い層を配向層１２１および無配向層１２２のいずれとするか、および、第３層１３０に最も近い層を配向層１２１および無配向層１２２のいずれとするかについても、任意である。

［１−３−９．その他］
第２層１２０には、強度、剛性および引張伸びの性能を確保する範囲で、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重量部とすると、ポリオレフィン系樹脂の含有量が、好ましくは８０重量部以上、より好ましくは９０重量部以上、更に好ましくは９５重量部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。

他の成分の例として、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。

他の成分の他の例として、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。

［１−４．層厚比］
多層管１００の第１層１１０、第２層１２０および第３層１３０の層厚の比率は、第１層の相対厚みを１とした場合、第２層の厚みが０．５以上２以下、好ましくは０．５以上１．５以下、第３層の相対厚みが０．５以上１．５以下、好ましくは０．７以上１．２以下となるように設計することができる。各層の厚みをこのような比率とすることによって、第１層および第３層による良好な表面平滑性および耐圧性を得るとともに、第２層の配向の配向の効果と良好な引張伸びに基づく耐震性とが良好に得られ、良好な耐クリープ性を含めたさらに好ましい性能バランスを得ることができる。

なお、第２層１２０の層厚は、管口径によってさまざまに異なるが、一例として、０．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲内であってもよい。しかしながら、本発明では、第２層１２０の層厚がこの範囲を超えてもよい。

［２．製造方法］
多層管１００は、第１層１１０および第３層１３０をそれぞれ製造するための樹脂組成物と、第２層１２０を製造するための樹脂組成物とを調製し、成形機を用いて成形することができる。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、及び二軸同方向押出機等が挙げられる。

第２層１２０を製造するための樹脂組成物の調製においては、マトリックス樹脂であるポリオレフィン系樹脂とガラス繊維とが混練される。マトリックス樹脂となるポリオレフィン系樹脂のＭＦＲは、混練時において、０．１ｇ／１０分以上１０ｇ／１０分以下、好ましくは０．３ｇ／１０分以上５ｇ／１０分以下（条件：２３０℃、荷重２．１６ｋｇ）であってよい。マトリックス樹脂のＭＦＲを上記下限値以上とすることは、成形後のガラス繊維の平均繊維長が１５０μｍ以上のものを得やすい点で好ましく、ＭＦＲを上記上限値以下とすることは、成形後の形状保持や成形のしやすさの点で好ましい。

成形後のガラス繊維の平均繊維長を７００μｍにより近づける（つまり長くなるように調整する）には、ガラス繊維をサイドフィード方式で添加することが好ましい。
成形後のガラス繊維の平均繊維長を１５０μｍにより近づける（つまり短くなるように調整する）には、マトリックス樹脂のＭＦＲが小さくなるように調整することができる。

添加するガラス繊維（成形前）の平均繊維長は、たとえば１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であってよい。平均繊維長が上記下限値以上であることは、成形後のガラス繊維の平均繊維長が１５０μｍ以上のものを得やすい点で好ましく、上記上限値以下であることは、成形後のガラス繊維の平均繊維長が７００μｍ以下のものを得やすい点で好ましい。

添加するガラス繊維の平均繊維径は、たとえば１μｍ以上３０μｍ以下であってよい。繊維径が上記下限値以上であることは、強度発現の点で好ましい。繊維径が上記上限値以下であることにより、繊維の配向のコントロールが容易である点で好ましい。これらの効果を一層効果的に得る観点からは、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、平均繊維径とは、第２層１２０に含まれる複数（たとえば５００本）の繊維それぞれの最大径の平均値である。

ポリオレフィン系樹脂とガラス繊維との混練においては、ガラス繊維を切断し平均繊維長が１５０μｍ以上好ましくは２００μｍ以上、７００μｍ以下好ましくは６５０μｍ以下のガラス繊維断片を生じさせる。

成形機を用いて成形する際、賦形する金型および樹脂温度等も、特に限定されない。第２層は、ガラス繊維を含む樹脂組成物を金型内の多層化する直前で流路をいったん絞りさらに拡大することにより、ガラス繊維を軸方向に配向させすぎないように賦形することによって製造することができる。

以下、実施例を挙げ、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の発明に限定されるものではない。

［実施例１］
（多層管の製造）
多層管１００を以下のように製造した。
第１層１１０および第３層１３０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）を用意した。第２層１２０を製造するための樹脂組成物として、上記と同じ高密度ポリエチレン樹脂の樹脂組成物にガラス繊維（チョップドストランド形状、平均繊維長３ｍｍ、平均繊維径１３μｍ、オレフィン収束剤、シラン表面処理品）を１０重量％（第２層１２０を製造するための樹脂組成物全体に対する量）および相溶化剤（無水マレイン酸変性ポリエチレン、融点１３０℃、密度０．９６ｇ／ｃｍ^３）１重量％をブレンドした樹脂組成物を用意した。樹脂組成物は、二軸同方向押出機を用いて混練し、コンパウンドとして調製した。

第１層１１０および第３層１３０を製造するための樹脂組成物および第２層１２０を製造するための樹脂組成物を用いて、共押出により成形を行った。具体的には、３つのシングル押出機（第１層１１０および第３層１３０用のシングル押出機のスクリュー径はいずれも４０ｍｍ、第２層用のシングル押出機のスクリュー径は７５ｍｍ）を使用して押出し温度２００℃で押出し、三層管型の金型を使用して賦形した。ただし、三層管型の第２層の流路は第１層と３層が合流する前に２ｍｍから６ｍｍまで拡大された部分を経る形態で構成されている。

得られた多層管１００の内径は５１ｍｍ、外径は６３ｍｍ、第１層１１０、第２層１２０、第３層１３０の厚みの比は、１：１：１であった。

（成形後のガラス繊維の繊維長の測定）
多層管１００の第２層１２０から約０．３ｇの試験片を採取し、５００℃で１時間燃焼させた。キーエンス社製マイクロスコープを用い、残ったガラス繊維５００本の長さを測定した結果、平均繊維長２４３μｍであった。

［実施例２］
第２層１２０を製造するための樹脂組成物中のガラス繊維のブレンド量を１５重量％としたことを除いて、実施例１と同様に多層管を製造し、成形後のガラス繊維の繊維長を測定した。その結果、平均繊維長２２１μｍであった。

［実施例３］
第２層１２０を製造するための樹脂組成物中の相溶化剤のブレンド量を５重量％としたことを除いて、実施例１と同様に多層管を製造し、成形後のガラス繊維の繊維長を測定した。その結果、平均繊維長２４０μｍであった。

［実施例４］
多層管の第１層１１０、第２層１２０、第３層１３０の厚みの比を１：０．５：１としたことを除いて、実施例１と同様に多層管を製造し、成形後のガラス繊維の繊維長を測定した。その結果、平均繊維長２３８μｍであった。

［実施例５］
第２層１２０を製造するための樹脂組成物中の相溶化剤のブレンド量を１０重量％としたことを除いて、実施例１と同様に多層管を製造し、成形後のガラス繊維の繊維長を測定した。その結果、平均繊維長２３３μｍであった。

［実施例６］
第２層１２０を製造するための樹脂組成物中のガラス繊維のブレンド量を５重量％とし、かつ、多層管の第１層１１０、第２層１２０、第３層１３０の厚みの比を１：３：１としたことを除いて、実施例１と同様に多層管を製造し、成形後のガラス繊維の繊維長を測定した。その結果、実施例１同様、平均繊維長２４０μｍであった。

［実施例７］
第２層１２０を製造するための樹脂組成物中の相溶化剤のブレンド量を１５重量％としたことを除いて、実施例１と同様に多層管を製造し、成形後のガラス繊維の繊維長を測定した。その結果、平均繊維長２４０μｍであった。

［比較例１］
第２層１２０を製造するための樹脂組成物中のガラス繊維のブレンド量を２５重量％としたことを除いて、実施例１と同様に多層管を製造し、成形後のガラス繊維の繊維長を測定した。その結果、平均繊維長２０８μｍであった。

［比較例２］
三層管型の第２層の流路は第１層と３層が合流する前に2mmから6mmまで拡大された部分を経る形態で構成されていない金型で成形したことを除いて、実施例１と同様に多層管を製造し、成形後のガラス繊維の繊維長を測定した。その結果、実施例１同様、平均繊維長２４８μｍであった。

［比較例３］
第２層１２０を製造するための樹脂組成物にガラス繊維を配合しなかったことを除いて実施例１と同様に製管した。つまり、第１層から第３層はいずれも同じ樹脂組成物から構成され、実質的には単層管が製造された。

［比較例４］
樹脂組成物を二軸同方向押出機を用いて混練した時にスクリュー回転数を３倍まで上げてコンパウンド調製したことを除いて、実施例１と同様に多層管を製造し、成形後のガラス繊維の繊維長を測定した。その結果、平均繊維長１２０μｍであった。

［性能試験］
実施例１から実施例７および比較例１から比較例４で得られた管について、以下の性能試験を行った。

［ａ．引張強度・伸び］
引張降伏強度および引張破断伸びは、ＪＩＳ Ｋ７１６１（１９９４）に基づき、以下の条件で試験した。
試験片：ＪＩＳ Ｋ７１６２（１９９４）タイプ１Ｂ形（打ち抜き加工）
試験温度：２３℃
試験速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ
試験機：テンシロン（ＵＣＴ−５Ｔ オリエンテック社製）
ただし、試験片は軸方向および周方向に打ち抜いて測定した。周方向を打ち抜く場合は、試作管を２００℃で１０ｍｉｎ間加熱後にハンドプレス機でプレスして平板形状にし、冷却後に打ち抜いた。

［ｂ．配向面積割合］
多層管の、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。

［ｃ．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、多層管が破裂する時の水圧を求めた。

［ｄ．線膨張係数測定］
多層管の線膨張係数を次のようにして求めた。多層管を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、多層管の長さ（Lhot）を測定した。その後、同じ多層管を、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。

上記の試験結果を、各実施例および各比較例の構成要素とともに下記表１および表２に示す。これらの表に示されるように、実施例１から実施例７では、高い強度と良好な引張伸びを発現する優れた性能バランスを有する多層管が得られた。耐圧性を向上させるためには周方向の引張降伏強度を向上させることが有効であり、耐震性を向上させるためには軸方向の引張破断伸びを向上させることが有効であった。

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。

１００ 多層管
１１０ 第１層
１２０ 第２層
１２１ 配向層
１３０ 第３層

Claims (4)

1. 軸心から外周への方向に、第１層、第２層および第３層をこの順で含み、
   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含み、
   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み、前記ガラス繊維の配合量が５重量％以上１８重量％以下であり、成形後の前記第２層中に含まれる前記ガラス繊維の平均繊維長が１５０μｍ以上７００μｍ以下であり、かつ、
   前記第２層が、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５％以上４０％未満の配向面積割合になるように含む、ポリオレフィン系樹脂多層管。
2. 前記第２層が相溶化剤として酸変性ポリオレフィン系樹脂をさらに含む、請求項１に記載のポリオレフィン系樹脂多層管。
3. 前記第２層における前記酸変性ポリオレフィン系樹脂の含有量が、０．３重量％以上１０重量％以下である、請求項２に記載のポリオレフィン系樹脂多層管。
4. 前記第１層の相対厚みを１とした場合、前記第２層の相対厚みが０．５以上２以下であり、前記第３層の相対厚みが０．５以上１．５以下である、請求項１から３のいずれか１項に記載のポリオレフィン系樹脂多層管。