JP2018173150A - 樹脂管継手 - Google Patents
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Abstract
Description
しかし、上記従来の方法では、配管の作業とは別に、保温材を巻いたり被せたりする作業が必要であるため作業効率が悪く、狭い作業スペースでは作業を行えない場合もある。
そこで、断熱層となる発泡層を有する樹脂製の配管や管継手が提案されている。断熱層を設けることにより、配管施工後に保温材で被覆しなくても結露の防止が可能となる。
単に塩化ビニル系樹脂で樹脂管継手を製造すると、非発泡層を透明にすることができない。こうした問題に対し、本発明者等は、非発泡性樹脂組成物に錫系安定剤を用いると、非発泡層を透明にできることを見出した。
しかしながら、塩化ビニル系樹脂で樹脂管継手を製造すると、発泡層と非発泡層との界面が黒く変色する外観不良を生じる問題がある。
そこで、本発明は、断熱性及び耐薬品性に優れ、かつ、外観の良好な樹脂管継手を目的とする。
鋭意検討を重ねた結果、本発明者等は、非発泡性樹脂組成物に錫系安定剤を用いると、非発泡層を透明にできることを見出した。
一方、発泡層は透明又は半透明にするニーズがないため、鉛系安定剤が用いられる。
しかし、非発泡性樹脂組成物に錫系安定剤を用い、発泡性樹脂組成物に鉛系安定剤を用いて樹脂管継手を成形すると、発泡層と非発泡層との界面が黒く変色することが分かった。
本発明者等の知見によれば、錫系安定剤に含まれる硫黄成分と、鉛系安定剤に含まれる鉛とが反応することによって、発泡層と非発泡層との界面が黒く変色する硫化汚染と呼ばれる現象が起こっていると考えられる。
そこで、本発明者等は、発泡性樹脂組成物に錫系安定剤を用いると、硫化汚染を防止し、非発泡層が透明又は半透明で、外観の良好な樹脂管継手を得られることを見出した。
[1]内部に流路を有し両端に開口部が形成された本体部と、前記本体部の前記開口部の周縁を囲む受入部とを備える樹脂管継手において、前記本体部は、発泡層と、前記発泡層の両面を覆う非発泡層とを備え、前記発泡層は、第一の塩化ビニル系樹脂と発泡剤と第一の安定剤とを含有する発泡性樹脂組成物を発泡し成形してなり、前記非発泡層は、第二の塩化ビニル系樹脂と第二の安定剤とを含有する非発泡性樹脂組成物を成形してなり、前記発泡層及び前記非発泡層は、実質的に鉛を含有せず、前記非発泡層は、透明又は半透明である樹脂管継手。
[2]前記受入部が前記非発泡層で形成されている、[1]に記載の樹脂管継手。
[3]前記第二の安定剤が錫系安定剤である、[1]又は[2]に記載の樹脂管継手。
[4]前記錫系安定剤の含有量が、前記第二の塩化ビニル系樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上10質量部以下である、[3]に記載の樹脂管継手。
本発明の樹脂管継手は、内部に流路を有し両端に開口部が形成された本体部と、前記本体部の前記開口部の周縁を囲む受入部とを備える。
前記本体部は、発泡層と、前記発泡層の両面を覆う非発泡層とを備える。
前記発泡層は、第一の塩化ビニル系樹脂と発泡剤と第一の安定剤とを含有する発泡性樹脂組成物を発泡し成形してなる。
前記非発泡層は、第二の塩化ビニル系樹脂と第二の安定剤とを含有する樹脂組成物を成形してなる。
前記発泡層及び前記非発泡層は、実質的に鉛を含有しない。
前記非発泡層は、透明又は半透明である。
図1に示すように、本実施形態による樹脂管継手1は、ドレンパイプの接続に使用されるエルボを一例としている。樹脂管継手1は、内部に屈曲する流路を有し、両端に開口部12aと開口部12bとを有する本体部10を備える。樹脂管継手1は、本体部10の開口部12aの周縁を囲む円筒状の受入部20aと、本体部10の開口部12bの周縁を囲む円筒状の受入部20bとを備える。本体部10と、受入部20aと、受入部20bとは、一体に形成されている。
本実施形態の発泡層は、発泡性樹脂組成物を発泡し成形してなる。本発明の樹脂管継手は、発泡層を有することにより、断熱性により優れる。発泡層の両面は、非発泡層により覆われている。
樹脂管継手の外観を良好にする観点から、発泡層は、実質的に鉛を含有しない。
発泡倍率を上記範囲内とすることにより、高い断熱性を付与することができる。
発泡倍率は、樹脂の種類又は量、発泡剤の種類又は量、製造条件等により調節することができる。
なお、発泡倍率は以下の方法で測定することができる。
樹脂管継手の本体部から円周方向10mm以上、軸方向50mmを切り出し、非発泡層をフライスで切削し、発泡層だけを長さ約50mm程度の板状に加工したものを試験片とする。なお、試験片は内周方向に均等に4分割した点を中心に4個作成するものとする。
JIS 7122に従い、23℃±2℃で水置換式比重測定器を用いて試験片の見かけ密度を小数点以下3桁まで求め、下記式(1)により発泡倍率を算出する。
m=γc/γ ・・・(1)
[式(1)中、mは発泡倍率であり、γは発泡層の見かけ密度(g/cm3)であり、γcは発泡層の未発泡時の密度(g/cm3)である。なお、発泡層の未発泡時の密度は、発泡層を溶融したものから測定できる。]
本実施形態の発泡性樹脂組成物は、第一の塩化ビニル系樹脂と発泡剤と第一の安定剤とを含有する。
第一の塩化ビニル系樹脂としては、樹脂管継手の材料として公知の硬質塩化ビニル樹脂を用いることができる。硬質塩化ビニル樹脂とは、可塑剤を実質的に含まない塩化ビニル樹脂をいう。第一の塩化ビニル系樹脂としては、塩化ビニル単量体の単独重合体(ポリ塩化ビニル)でもよいし、塩化ビニル単量体と、該塩化ビニル単量体と共重合可能な他の単量体との共重合体であってもよい。
上記塩化ビニル単量体と共重合可能な他の単量体としては、例えば、エチレン、プロピレン、塩化アリル、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、酢酸ビニル、無水マレイン酸、アクリロニトリル等の単量体が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、2種類以上が併用されても良い。
第一の塩化ビニル系樹脂は単独で用いられてもよく、2種類以上が併用されても良い。
発泡性樹脂組成物は第一の塩化ビニル系樹脂以外の熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。該熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリブテン、塩素化ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ABS樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。これらは単独で用いられても良く、2種以上が併用されても良い。
発泡性樹脂組成物において、樹脂の総質量に対する第一の塩化ビニル系樹脂の含有量は、70〜80質量%が好ましく、70〜75質量%がより好ましい。
質量平均分子量は、ポリエチレングリコールを標準物質とするゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる測定値である。
第一の塩化ビニル系樹脂がポリ塩化ビニルの場合、ポリ塩化ビニルの重合度は600〜800が好ましく、600〜700がより好ましい。
なお、平均重合度は、質量平均分子量をクロロエチレンの分子量で除することにより算出できる。
揮発性発泡剤としては、例えば脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、エーテル、ケトン等が挙げられる。このうち脂肪族炭化水素としては、例えばプロパン、ブタン(ノルマルブタン、イソブタン)、ペンタン(ノルマルペンタン、イソペンタンなど)等が挙げられ、脂環族炭化水素としては、例えばシクロペンタン、シクロへキサン等が挙げられる。ハロゲン化炭化水素としては、例えばトリクロロフルオロメタン、トリクロロトリフルオロエタン、テトラフルオロエタン、クロロジフルオロエタン、ジフルオロエタン等のハロゲン化炭化水素などの1種または2種以上が挙げられる。さらにエーテルとしては、例えばジメチルエーテル、ジエチルエーテル等が挙げられ、ケトンとしては、例えばアセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。
また分解型発泡剤としては、例えば重炭酸ナトリウム(炭酸水素ナトリウム、重曹)、炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、アジド化合物、ホウ水素化ナトリウムなどの無機系発泡剤、アゾジカルボンアミド、アゾジカルボン酸バリウム、ジニトロソペンタメチレンテトラミンなどの有機系発泡剤が挙げられる。
その他、炭酸ガス、窒素、空気等のガスを発泡剤として用いてもよい。
発泡性能に優れる観点から、分解型発泡剤が好ましく、中でも重曹、アゾジカルボンアミドがより好ましい。
これらは単独で用いられても良く、2種以上が併用されても良い。
発泡剤の含有量が前記下限値以上であると、十分な発泡倍率が得られやすい。前記上限値以下であると、ヤケ(変色した異物)の発生を抑制しやすい。
発泡性樹脂組成物中に鉛や亜鉛を含む安定剤が含まれると、アゾジカルボンアミド等の窒素原子を含む有機系発泡剤の分解が活性化され、発泡開始温度が低下する。その結果、発泡残渣が早期に発生し、この発泡残渣によってヤケ(変色した異物)と呼ばれる製品不良が生じやすくなり、好ましくない。
また、鉛系安定剤は、発泡性樹脂組成物中の硫黄成分と反応して、発泡層と非発泡層との界面が黒く変色する硫化汚染の原因となり、樹脂管継手の非発泡層の透明性を担保できなくなるため、好ましくない。
このような観点から、本発明の樹脂管継手の発泡層及び非発泡層は、実質的に鉛を含有しないことが求められる。
これらの錫系安定剤は、1種でもよく、2種以上を併用してもよい。第一の塩化ビニル系樹脂の熱安定性をより高め、加工性を向上させる観点から、錫系安定剤を2種以上併用することが好ましい。
また、錫系安定剤の含有量は、第一の塩化ビニル系樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上10質量部以下が好ましく、0.5質量部以上5質量部以下がより好ましく、1質量部以上5質量部以下がさらに好ましい。錫系安定剤の含有量が、前記下限値以上であると、第一の塩化ビニル樹脂の熱安定性をより高めやすく、樹脂管継手の外観を良好にしやすい。前記上限値以下であると、発泡性樹脂組成物の発泡倍率をより高めやすい。
本発明の発泡性樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、第一の塩化ビニル系樹脂、発泡剤、第一の安定剤以外の他の成分(第一の任意成分)を含んでもよい。第一の任意成分としては、例えば、滑剤、加工助剤、着色剤等の公知の添加剤が挙げられる。
第一の任意成分の含有量は、第一の塩化ビニル系樹脂100質量部に対して、30質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましく、10質量部以下がさらに好ましい。第一の任意成分の含有量は、ゼロでもよい。
本実施形態の非発泡層は、非発泡性樹脂組成物を成形してなる。本発明の樹脂管継手は、非発泡層を有することにより、樹脂管継手の強度を高めることができる。非発泡層は、透明又は半透明である。樹脂管継手の外観を良好にする観点から、非発泡層は、実質的に鉛を含有しない。
非発泡層は、透明又は半透明であるため、樹脂管継手の受入部は、非発泡層で形成されていることが好ましい。樹脂管継手の受入部が透明又は半透明であると、他の配管材を樹脂管継手の受入部に挿入するときに、挿入の状態を視認することができる。このため、他の配管材と樹脂管継手との接続不良を防止することができる。
本実施形態の非発泡性樹脂組成物は、第二の塩化ビニル系樹脂と第二の安定剤とを含む。
第二の塩化ビニル系樹脂としては、上述した第一の塩化ビニル系樹脂と同様の樹脂が挙げられる。第二の塩化ビニル系樹脂は、第一の塩化ビニル系樹脂と同じであってもよく、異なっていてもよい。
非発泡性樹脂組成物において、樹脂の総質量に対する第二の塩化ビニル系樹脂の含有量は、80〜95質量%が好ましく、85〜90質量%がより好ましい。
また、錫系安定剤の含有量は、第二の塩化ビニル系樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上10質量部以下が好ましく、0.5質量部以上5質量部以下がより好ましく、1質量部以上5質量部以下がさらに好ましい。錫系安定剤の含有量が、前記下限値以上であると、第二の塩化ビニル樹脂の熱安定性をより高めやすく、非発泡層の透明性を担保しやすい。前記上限値以下であると、非発泡性樹脂組成物の耐熱性をより高めやすい。
本発明の非発泡性樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、第二の塩化ビニル系樹脂、第二の安定剤以外の他の成分(第二の任意成分)を含んでもよい。第二の任意成分としては、例えば、滑剤、加工助剤、着色剤等の公知の添加剤が挙げられる。第二の任意成分は、第一の任意成分と同じであってもよく、異なっていてもよい。
第二の任意成分の含有量は、第二の塩化ビニル系樹脂100質量部に対して、30質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましく、10質量部以下がさらに好ましい。第二の任意成分の含有量は、ゼロでもよい。
樹脂管継手は、射出成形により製造される。
例えば、特許文献1に記載されているように、非発泡性樹脂組成物を加熱溶融して金型内に射出した後、発泡性樹脂組成物を加熱溶融して同じ金型内に射出することによって、非発泡層の内部に設けられた発泡層を有する樹脂管継手が得られる。
加熱溶融された発泡性樹脂組成物の成形温度は、170℃以上190℃以下が好ましく、180℃以上190℃以下がより好ましい。成形温度が上記範囲であると第一の塩化ビニル系樹脂の熱分解を抑えつつ充分に溶融させて、発泡性樹脂組成物の良好な流動性が得られる。加熱溶融された発泡性樹脂組成物の成形温度は、非発泡樹脂組成物の成形温度と同じであってもよく、異なっていてもよい。
金型で成形するときの時間は、1〜10分が好ましい。前記下限値以上であれば、十分に硬化させることができ、前記下限値以下であれば、過発泡を抑制することができ、樹脂管継手の生産性を向上しやすい。
樹脂管継手の本体部の両端に形成された開口部は、2つに限られず、3つであってもよく、4つであってもよく、5つ以上であってもよい。開口部の内径は、他の開口部の内径と同じであってもよく、異なっていてもよい。
樹脂管継手の本体部を管軸方向に垂直な面で切断した断面は、平面視円形であってもよく、平面視楕円形、平面視多角形であってもよい。
樹脂管継手の形状としては、例えば、上記のエルボ外にも、ニップル、径違いニップル(レジューサ)、チーズ(ティー)、クロス、バルブソケット等が挙げられる。
各実施例及び比較例で使用した原料、評価方法は、以下の通りである。
<第一の塩化ビニル系樹脂>
ポリ塩化ビニル(重合度640、徳山積水工業社製、商品名「TS−640M」)。
<第二の塩化ビニル系樹脂>
ポリ塩化ビニル(重合度640、徳山積水工業社製、商品名「TS−640M」)。
<発泡剤>
ADCA(大塚化学社製、商品名「AZ−HM」、アゾジカルボンアミド)。
重曹(永和化成工業社製、商品名「セルボンSC−855」)。
<第一の安定剤>
錫系安定剤(大協化成社製、商品名「STX−80I」)。
CaZn系安定剤(堺化学社製、商品名「LHR−503」)。
鉛系安定剤(堺化学社製、商品名「TL−7000」)。
<第二の安定剤>
錫系安定剤(大協化成社製、商品名「STX−80I」)。
鉛系安定剤(堺化学社製、商品名「TL−7000」)。
表1に示す配合で、第一の塩化ビニル系樹脂、発泡剤、第一の安定剤を混合した発泡性樹脂組成物、及び第二の塩化ビニル系樹脂、第二の安定剤を混合した非発泡性樹脂組成物を射出成形して、発泡層と非発泡層とを有する樹脂管継手を製造した。樹脂管継手の形状はエルボとした。非発泡性樹脂組成物の成形温度は170℃、非発泡性樹脂組成物の金型温度は40℃、成形時間は120秒とした。発泡性樹脂組成物の成形温度は170℃、発泡性樹脂組成物の金型温度は40℃、成形時間は120秒とした。
得られた樹脂管継手の本体部は非透明の白色、第一の受入部及び第二の受入部は、半透明の白色であり、外観を目視で観察して、発泡層と非発泡層の界面(発泡層界面)の変色の有無と発泡層のヤケの有無を評価し、下記の基準に従って判定した。◎〜○を良とした。結果を表1に併記する。
[判定基準]
◎:発泡層界面の変色も発泡層のヤケも無い。
○:発泡層界面の変色は無いが、発泡層のヤケが有る。
△:発泡層界面の変色が有り、発泡層のヤケは無い。
×:発泡層界面の変色が有り、発泡層のヤケも有る。
発泡層および非発泡層における錫、鉛、亜鉛の各元素をICP発光分光分析により測定した。
発泡層または非発泡層の中央部から約0.05gの試料を採取し、試料の質量を精秤した。次に、試料を密閉系にて硝酸6mLを用いて溶解し、さらに過酸化水素を1mL添加し、純水に溶解して50mLメスフラスコに移し入れ、純水を用いて50mLに定容して試料溶液を作成した。得られた試料溶液を用いて後述の条件でICP測定を行い、発泡層および非発泡層について測定した元素のうち試料溶液中の含有量(ppm)が100ppm以上であった元素を表1に記載した。
測定装置:SIIナノテクノロジーSPS5100。
測定元素(鉛):波長220.353nm。
測定元素(亜鉛):波長206.191nm。
測定元素(錫):波長283.998nm。
高周波出力:1.2kw。
キャリアガス流量:0.9L/分。
プラズマ流量:15L/分。
補助流量:1.5L/分。
一方、第一の安定剤を鉛系安定剤に変更した比較例1〜2、第二の安定剤を鉛系安定剤に変更した比較例3〜4は、判定結果が「×」〜「△」で、樹脂管継手の透明性が担保されていないことがわかった。
10 本体部
12a、12b 開口部
20a、20b 受入部
30 発泡層
50 非発泡層
Claims (4)
- 内部に流路を有し両端に開口部が形成された本体部と、前記本体部の前記開口部の周縁を囲む受入部とを備える樹脂管継手において、
前記本体部は、発泡層と、前記発泡層の両面を覆う非発泡層とを備え、
前記発泡層は、第一の塩化ビニル系樹脂と発泡剤と第一の安定剤とを含有する発泡性樹脂組成物を発泡し成形してなり、
前記非発泡層は、第二の塩化ビニル系樹脂と第二の安定剤とを含有する非発泡性樹脂組成物を成形してなり、
前記発泡層及び前記非発泡層は、実質的に鉛を含有せず、
前記非発泡層は、透明又は半透明である樹脂管継手。 - 前記受入部が前記非発泡層で形成されている、請求項1に記載の樹脂管継手。
- 前記第二の安定剤が錫系安定剤である、請求項1又は2に記載の樹脂管継手。
- 前記錫系安定剤の含有量が、前記第二の塩化ビニル系樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上10質量部以下である、請求項3に記載の樹脂管継手。
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