JP2019117212A - 樹脂配管システムの劣化診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】抜管することなく、樹脂配管の劣化状況を材料的観点から判断する方法を提供する。【解決手段】本発明の樹脂配管システムの劣化診断法は、測定工程と診断工程とを含む。測定工程では、樹脂切片試料を測定に供して測定情報を得る。樹脂切片試料は、樹脂配管システムの既設構成を維持しつつ、当該樹脂配管システムの表面の一部を切削して採取されたものである。これにより、抜管することなく、樹脂配管の劣化状況を材料的観点から測定することができる。診断工程では、測定情報から樹脂配管システムの劣化状態を診断する。【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂配管システムの劣化診断方法に関する。より具体的には、本発明は、既設の屋外配管システムの非破壊的な劣化診断方法に関する。

配管の劣化状態を診断するための様々な方法が知られている。

特開２００７−１０８０１４号公報（特許文献１）には樹脂管の事例ではないが、水圧鉄管の内面に吸着しながら自走する台車に超音波センサが搭載された測定装置を、水圧鉄管内へ装入し、水圧鉄管の厚みを測定することで、経年劣化に伴って生じる厚みの減少を外部から確認する技術が記載されている。

また、特開２０１４−６２８７６号公報（特許文献２）には、内圧が作用するホースの、外面硬さ、外面温度、および内圧を測定し、それら測定値を用いてホースの推定使用時間を算出することにより、周囲環境下で内圧が作用している運転中の樹脂製ホースの劣化を診断する技術が記載されている。

一方、特開２００２−２５７８１９号公報（特許文献３）には、樹脂管の酸化誘導時間を測定することによって、残存寿命の評価を行う技術が記載されている。

特開２００７−１０８０１４号公報 特開２０１４−６２８７６号公報 特開２００２−２５７８１９号公報

特開２００７−１０８０１４号公報（特許文献１）および特開２０１４−６２８７６号公報（特許文献２）に記載の技術は非破壊式検査法であるため、既設の配管の構成を維持したまま配管の劣化状況を把握することができる。しかしながら、既設の配管の構成を維持する必要性のため、劣化状況の判断のために入手できる情報は、構造的特徴（現場で測定可能な物理量）にとどまるが、物性値との相関データの参照により物性とを推定する。

一方、劣化状況を材料的観点から判断するためには、サンプリングが必要となる。配管のサンプリングは、抜管、つまり一部の配管を取り外すことによって行われる。しかしながら、配管の取り外し時にはその使用を停止しなければならないため、配管システム操業上の負担が大きいという問題がある。それだけでなく、取り外した配管は、診断の結果、たとえ残存寿命が十分残存していたとしても破棄しなければならないため、廃棄物処理の問題および更新コストの問題もある。

特開２００２−２５７８１９号公報（特許文献３）に記載の技術は、樹脂管の厚さ方向に対し複数箇所で酸化誘導時間を測定することによって劣化の状態を測定するものであり、サンプリングのために配管自体を取り外ししなければならない。配管システムに特殊な構造を設けることで、取り外し容易としたり、不断水での取り外しを可能としたりする提案がされているものの、配管を取り外す作業を捨象することは不可能である。また、通常の配管システムにはそのような特殊な構造が設けられていないため、事実上、配管取り外しによる上述の問題は免れない。

そこで、本発明の目的は、抜管することなく、樹脂配管の劣化状況を材料的観点から判断する方法を提供することにある。

樹脂配管の場合、外部環境要因による劣化は、衝撃強度の低下に影響する一方で、引張強度の低下に影響を及ぼすものではないため、管内圧に対しては問題とならない。また、外部環境要因による配管の劣化が配管表面付近のごく浅い部分において生じる傾向にある。したがって、配管の劣化診断のための試料として、配管表面からごく浅い部分における一部の構成樹脂を採取したものを用いることにより、上記本発明の目的が達成される。本発明者らは、これらの鋭意検証の結果、本発明を完成するに至った。

（１）
本発明の樹脂配管システムの劣化診断法は、分析工程と診断工程とを含む。分析工程では、樹脂切片試料を分析に供して分析情報を得る。樹脂切片試料は、樹脂配管システムの既設構成を維持しつつ、当該樹脂配管システムの表面の一部を切削して採取されたものである。診断工程では、分析情報から樹脂配管システムの劣化状態を診断する。

樹脂配管システムは、樹脂配管と樹脂継手との両方を含む意である。したがって、樹脂切片試料は、配管および継手のいずれから採取されたものであってもよい。
樹脂切片試料は、配管の表面に沿って切削する作業によって得られる薄片である。
樹脂配管システムの既設構造を維持した状態とは、配管および継手の接続により所定の連通態様を形成した状態で設置および使用された樹脂配管システム構造において、当該連通状態が変更も分断もされることなく、且つ、配管および継手のいずれもが取り外されない状態をいう。好ましくは、内部流体を流したままの状態をいう。

この構成により、抜管することなく、樹脂配管の劣化状況を材料的観点から判断することができる。このため、樹脂配管システム構造を破壊することなく劣化診断できるため、樹脂配管システムの残存寿命が十分残っている旨の診断がなされた場合には引き続いて使用することができる。したがって、無駄な廃棄物処理の問題および無駄な更新コストの問題が生じない。なお、引き続いて使用する場合、切削した表面を補修する必要はない。

また、樹脂配管システムの表面が晒される外部環境要因による配管の劣化は、引張強度に悪影響を及ぼすものではないため、管内圧に対して問題とならない。このため、内部流体の流通を停止する必要がない。したがって、配管システム操業上の負担をかけずに診断を行うことができる。

そして、樹脂切片試料の採取が、樹脂配管システムの既設構造を維持した状態で行われるため、空間配置上、劣化の要因となる外部環境要因に特に晒されている場所（たとえば、地上環境において、光、熱などが特に頻繁に当たっている場所）の判断がつきやすく、劣化診断に適した部位が効率よく採取される。

さらに、樹脂切片試料が配管を切削して得られるものであるため、配管における樹脂組成の微細構造、および表面の微細構造を維持した状態のまま取り扱うことができる。したがって、たとえば樹脂配管システムが設置されている現場に居なくても、切片の表面観察を行うことで劣化診断の補助情報を得ることができる。

（２）
樹脂切片試料は、樹脂配管システムの表面から２００μｍ以内の深さ範囲内で採取されるものであることが好ましい。

このように、樹脂配管システムの表面からごく浅い部分の樹脂組織を採取するため、配管にダメージを与えない。さらに、外部環境による劣化が特に生じる深さ範囲が表面から数１００μｍまでであることが多いため、劣化診断に適した部位が効率よく採取される。

（３）
樹脂切片試料の厚さは、１０μｍ以上２００μｍ以下であってよい。
このような厚みの試料を用いて分析することにより、深さ方向の劣化情報を取得することができる。

（４）
樹脂配管システムは、熱可塑性樹脂で構成されることが好ましい。
（５）
熱可塑性樹脂は、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、およびスチレン系共重合樹脂からなる群から選ばれてよい。

この場合、汎用性の点で有用である。さらに、構成樹脂が外部環境要因によって変色する傾向のあるものの場合、目視上、劣化の要因となる外部環境要因に特に晒されている場所の判断がつきやすく、劣化診断に適した表層部位がより効率よく採取される。

樹脂配管システムは、屋外および屋内のいずれの環境中に設置されたものであってよい。
この場合、屋外環境要因による劣化を診断することができる。

本発明の一実施形態における劣化診断対象およびサンプリングについての模式的説明図である。 本発明の一実施形態における劣化診断対象およびサンプリングについての模式的断面図である。 本発明の一実施形態における劣化診断についての模式的説明図である。 実施例で得られた劣化指数の分析結果である。

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。

［劣化診断対象］
図１は、劣化診断対象となる樹脂配管システムおよびサンプリングについての模式的説明図である。図２は、図１のＸ−Ｘ線を含む面で切断した模式的断面図である。樹脂配管システム１００は、配管１１０が継手１２０によって接続され、屋外に配設されている。配管システム１００は、外部環境要因（外部環境要因としては限定されるものではないが、本実施形態の場合は、紫外線）に特に晒されているＡ部分とそれ以外Ｂ部分（ハッチングにて表示）とがある。

本実施形態において、配管１１０および継手１２０は、市場に出回り、使用に供されているものである。配管１１０および継手１２０の構成樹脂は、熱可塑性樹脂であり、たとえば、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、およびスチレン系共重合樹脂などが挙げられる。このため、汎用性の点で優れる。

構成樹脂は、耐劣化処理（たとえば、耐劣化のための添加剤を樹脂組成物へ混合する処理、耐劣化の構造を生じさせる化学反応処理）がされたものであってもよいし、そのような処理がなされていないものであってもよい。構成樹脂に耐劣化処理がなされていない場合、Ａ部分は外部環境要因により変色していることがある。このような変色によって、劣化診断に適した試料を採取すべき部位を目視で容易に判断することができる。

［劣化診断試料の採取］
劣化診断試料の採取は、配管１１０および／または継手１２０のＡ部分の表面を切削することによって行う。劣化診断試料の採取は、樹脂配管システム１００のユーザ、施工業者、点検業者、分析者などによって行われてよい。この時、配管１１０および／または継手１２０のいずれも取り外さず、樹脂配管システム１００は通水されており使用中である。

劣化診断試料の採取手段としては、配管１１０および／または継手１２０の表面に沿って刃物を滑らせて薄片を切り出すことができる治具であれば特に限定されず、カンナなどを用いることができる。これにより、配管１１０および／または継手１２０から樹脂切片試料１５０を劣化診断試料として得る。

樹脂切片試料１５０は、配管１１０および／または継手１２０の最表面を含んだ樹脂組織であってもよいし、最表面を含まない樹脂組織であってもよい。ここで最表面とは、外部環境に直接晒された面をいう。

樹脂切片試料１５０が最表面を含んだ樹脂組織である場合、最表面の形態観察（後述）を行うことで、劣化状態を形態的に把握することもできる。したがって、劣化診断のための補助情報を得ることができる。

樹脂切片試料１５０を、最表面を含まない樹脂組織として採取するためには、たとえば、１１０および／または継手１２０の最表面を予め除去して露出させた面を切削する。最表面の除去は、カンナなどの治具を用いた切削によって行ってもよいし、やすりを用いた削去によって行ってもよい。

樹脂切片試料１５０は、外部環境要因による劣化が生じやすい、表面から２００μｍ以内、１００μｍ以内、または５０μｍ以内の深さＤ（平均値）の範囲内で切り出すことができる。したがって、樹脂切片試料１５０の厚さｔは、たとえば１０μｍ以上２００μｍ以下、１０μｍ以上１００μｍ以下、または１０μｍ以上５０μｍ以下である。このような厚みで採取することにより、輸送中等において樹脂切片試料１５０の切片状形態を安定に保つとともに、分析時において配管１１０および／または継手１２０の深さ方向の劣化情報を取得することができる。また、樹脂切片試料１５０が５０μｍ以下の薄さである場合、樹脂切片試料１５０を粉砕することなく切片のまま測定に供したとしても、樹脂切片試料１５０の内部の劣化情報を取得することが容易な場合がある点で好ましい。

樹脂切片試料１５０の表面は、たとえば２０ｍｍ^２以上、好ましくは５０ｍｍ^２以上の面積が確保されることが好ましい。このように所定の面積が確保されることは、表面観察等がより容易となる点、表面上の複数の箇所を選択して測定することができる点等から好ましい。つまり、このように所定の面積が確保されることによって、劣化判断の容易性、ひいては正確性等が顕著となる。

あるいは、このように所定の面積が確保されることは、採取者が目視で判断して採取した樹脂切片試料１５０を、分析者が専門知識および／または専門機器の使用に基づいて表面全体の観察を行うことによって、樹脂切片試料１５０全体から分析に適した場所を絞り込むことができる点、または、樹脂切片試料１５０の複数の箇所を測定することによって、配管における樹脂組成の微細構造または表面の微細構造を反映した詳細な情報を得ることができる点からも好ましい。

したがって、樹脂切片試料１５０の表面が所定の面積で確保されることは、結果として正確度の高い分析が可能となる。なお、樹脂切片試料１５０で確保されるべき表面範囲の上限は特に限定されないが、分析時に不要な部分を最小限にとどめる等の観点から、たとえば５００ｍｍ^２程度であってよい。

樹脂切片試料１５０の採取は、上述のように、配管１１０および／または継手１２０の表面に沿って刃物を滑らせて薄片を切り出す方法によることが容易であるため、樹脂切片試料１５０の形状は、細長形状であることが好ましい。

この場合、短手方向の幅（平均値）はたとえば２ｍｍ以上、好ましくは５ｍｍ以上である。この場合、表面観察がより容易となる等の点で、上述のように結果として正確度の高い分析が可能となる。

さらに、長手方向の幅（平均値）はたとえば１０ｍｍ以上、好ましくは３０ｍｍ以上である。この場合、表面観察がより容易となる点、測定箇所の数を確保しやすい等の点で、上述のように結果として正確度の高い分析が可能となる。

樹脂切片試料１５０は、配管１１０および／または継手１２０の軸心方向に沿って（つまり軸心方向が長手方向に相当）切削してよい。この場合、樹脂切片試料１５０の形状が扁平であるため取扱が容易であり、様々な測定法へ適用することができる。さらに、配管１１０および／または継手１２０の設置現場からのサンプル回収の容易性の点でも好ましい。

なお、本発明は、配管１１０および／または継手１２０の表面の周方向に沿った（つまり周方向が長手方向に相当）切削によって樹脂切片試料１５０を採取することを除外するものではない。この場合、周方向に亘る劣化程度の違いを検査することができる。より具体的には、周方向のどの部分が特に劣化しているかを検査することができる。

［分析工程］
切り出された樹脂切片試料１５０は、分析に供される。分析には、測定および観察の両方を含む。この場合、樹脂切片試料１５０は、そのままで、または、分析法に応じた前処理加工（たとえば、粉砕、延伸、溶解など）が行われ、分析用試料に調製される。したがって、分析用試料は粉末態様であってもよいし、薄片態様であってもよい。測定用試料の調製は、分析者によって行われる。
なお、以下において、特に記載がなくとも、樹脂切片試料１５０の採取場所とは別の場所（特に、紫外線、その他の樹脂を劣化させる要素への暴露が出来るだけ少ない場所）から同様に採取された樹脂切片試料を対照試料として、分析に供してよい。

分析用試料の調製時に樹脂切片試料１５０を前処理加工する場合、樹脂切片試料１５０の一部を除去する加工を行ってもよい。この場合、劣化診断の正確性を考慮し、より劣化診断に適した部分を選択することができる。

たとえば、表面形態の観察の結果、最表面が一部欠落することにより、欠落により深部が露出した当該一部分と欠落を免れた他の部分とで劣化程度の差が激しい場合は、できるだけ劣化程度の差が少ない部分を選択することにより、劣化診断に適した部分を選択することができる。具体的には、樹脂切片試料１５０を切断して、劣化程度の差が少ない部分と、それ以外の部分とを分断することができる。

また、最表面および／または反対側の面を除去してもよい。最表面の除去は、場所によって劣化程度の差が激しい場合、製造時に金型に付着していた酸化膜の転写物が残存している場合などで有用である。反対側の面の除去は、劣化の進行が小さい場合などで有用である。これによって、より劣化診断に適した部分を選択することもできる。具体的には、樹脂切片試料１５０の最表面および／またはその反対側の面をやすりなどで削去することができる。

さらに、樹脂切片試料１５０の最表面側の樹脂組織と、その反対面側の樹脂組織との両方についてそれぞれに測定を行うこともできる。この場合、深さ方向の劣化情報をより正確に取得することができる。たとえばもし、当該反対面側の樹脂組織の方のみ有意な劣化が検出されなかった場合、配管１１０および／または継手１２０が、当該反対面の深さまでは劣化が進んでないと診断することができる。また、最表面側および反対面側の両方で有意な劣化が検出された場合、最表面側の劣化程度に対する反対面側の劣化程度の差と、樹脂切片試料１５０の厚さとから、配管１１０および／または継手１２０がどれくらいの深さまで劣化が進行しているかについて補助的な判断を行うことができる場合もある。

測定には、樹脂劣化に伴い変化する、ポリマー分子の特徴、添加剤の特徴、および樹脂組織の変色の特徴を検出することなどが含まれる。検出されるべきポリマー分子の特徴としては、酸化、分解、変性によって生じる分子構造（たとえば、カルボニル基、カルボキシル基、アルケニレン基、ポリエン構造、メチル基など）、分子量の低下、熱物性の悪化などが挙げられる。これにより、ポリマー分子自体の劣化（たとえば、分解、脱離、酸化など）を判断することができる。添加剤の特徴としても同様のものが挙げられる。添加剤の特徴としては、他に、添加剤の含有量および機能量も挙げられる。これにより、添加剤がもたらす機能の喪失の程度（たとえば、溶出、分解などによる）を判断することができる。

分子構造に関連する特徴の検出には、Ｘ線光電子分光法、可視紫外線吸収スペクトル法、赤外線吸収スペクトル法（たとえば、フーリエ変換型赤外分光、分散型赤外分光）、およびラマンスペクトル法、および核磁気共鳴スペクトル法（たとえば、¹Ｈ−ＮＭＲ、¹³Ｃ−ＮＭＲ）などが用いられる。分子量に関連する特徴の検出には、サイズ排除クロマトグラフィー法（たとえば、ゲル浸透クロマトグラフィー）および質量分析法などが用いられる。熱物性に関連する特徴の検出には、熱分析法（たとえば、示差熱分析、示差走査熱量測定、熱重量測定、熱機械分析、動的粘弾性測定）などが用いられる。添加剤に関する特徴を検出するためには、蛍光Ｘ線分析、ガスクロマトグラフィ−、熱分解ガスクロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー、赤外吸収スペクトル法、ラマンスペクトル法、熱分析法、酸化誘導時間測定などが用いられる。変色の特徴を検出するためには、色差測定などが用いられる。
なお、検出すべき対象に応じて、上記例示の結合測定系が適宜用いられる。

Ｘ線光電子分光法を用いる場合、たとえば、ポリマー分子の酸化による劣化状態を測定することができる。ポリマー分子がポリ塩化ビニルである場合、ポリ塩化ビニルの脱塩酸による劣化を測定することもできる。具体的には、劣化状態は、メチレン基のピーク強度を基準とするモノ塩化メチレン基のピーク強度の減少によって、脱塩酸を検出することができる。また、−ＣＯ−、−Ｃ＝Ｏ、−ＣＯＯ−などで表される官能基を検出することによって、酸化を検出することができる。そして、塩素、炭素および酸素を含む各ピーク強度から、炭素量を基準にした塩酸量および酸化量の定量分析を行うことができる。Ｘ線電子分光法は、表面劣化を定量的に捉える点で非常に好ましい。

赤外線吸収スペクトル法を用いる場合、ポリマー分子の酸化による劣化状態を測定することができる。この場合、ポリマー分子の吸収を示すピークを基準としたカルボニル基の吸収を示すピークを、劣化の指標として検出することができる。赤外線吸収スペクトル法としては、反射法および透過法を問わない。さらに、反射法および透過法を組み合わせてそれぞれの利点を活かすこともできる。

反射法では、試料の表面付近の数μｍ深さまでの情報を取得することができる。樹脂切片試料１５０は、実際には様々な厚みのものが採取され得るため、どのような厚みの樹脂切片試料１５０にも適応でき、かつ、分析用試料の調製（たとえば、薄膜化または粉砕など）を特に行う必要がないため、分析効率が良い点で好ましい。また、樹脂切片試料１５０の表面側の劣化情報と裏面側の劣化情報とを別個に取得することができるため、深さ方向の劣化情報をより正確に判断することができる。さらに、反射法では、劣化が進行している場合において劣化の程度が判別しやすい傾向にあるため、進行した劣化をより正確に判断できる。

透過法では、試料の表面付近のみの劣化情報だけでなく、試料の厚み全てに亘る劣化情報を得る。このため、たとえば、劣化が進むことにより表面部分で樹脂組織の欠落が生じ、深部のより劣化度合いが小さい樹脂組織が露出している場合であっても、その影響（つまり劣化の進行度の割に低劣化状態の樹脂組織が測定される影響）を小さくすることができる。したがって、劣化の程度が小さい試料および劣化の程度が大きい（つまり表面の欠落が生じる程度に劣化した）試料のいずれにおいても、安定して劣化診断を行うことができる。

さらに、透過法を用いる場合、５０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下の薄片態様の測定用試料であれば、そのまま測定に供する方法（たとえば、薄膜法）を用いることができる。
また、樹脂切片試料１５０を粉砕した粉末態様の測定用試料であれば、打錠法、プレート法などを用いることができる。樹脂切片試料１５０が様々な厚みで取得される可能性を考慮すると、汎用性の観点から、これらの方法を用いることが好ましい。

ラマンスペクトルを用いる場合、たとえば、ポリ塩化ビニルの脱塩酸に伴うポリエン構造（共役二重結合）の生成による劣化状態を測定することができる。具体的には、−Ｃ＝Ｃ−伸縮振動および＝Ｃ−Ｃ＝伸縮振動に帰属されるピークを検出することによって、ポリ塩構造を検出することができる。また、ＣＨ伸縮振動のピーク強度を基準とするＣ−Ｃｌ伸縮振動のピーク強度の減少によって、脱塩酸を検出することができる。

サイズ排除クロマトグラフィー法および質量分析法、などの分子量に関連する特徴の検出を行う場合は、たとえば、ポリマー分子の分解による劣化状態を測定することができる。具体的には、ポリマー分子の分解により生じた断片の分子量および／または量から、劣化状態を測定することができる。

酸化誘導測定法を用いる場合、たとえば、添加剤としての酸化防止剤の機能を評価することができる。具体的には、酸化誘導時間が短いほど、酸化防止力が低く、樹脂の劣化が進んでいることに基づくことができる。この場合、対照試料として、樹脂切片試料１５０の採取場所とは別の場所（特に、紫外線、その他の樹脂を劣化させる要素への暴露が出来るだけ少ない場所）から同様に採取された樹脂切片試料での酸化誘導時間と比較することによって、劣化の程度を判断してもよい。さらには、経験的に取得された、酸化誘導時間と劣化度合いとの関係に基づいて、ある程度具体的な劣化度合いを判断できる場合もある。

色差測定を用いる場合、色差指数の相対量によって、樹脂組織の劣化度合いを測定することができる。具体的には、劣化が進むほど色差指数の変化度（ΔＥ）が大きくなることに基づき、劣化の程度を判断することができる。たとえば、表面の荒れの発生は微細凹凸による光の乱反射による白化の傾向をもたらし、ポリエン生成は発色団の形成による黒化の傾向をもたらす。この場合、対照試料として、樹脂切片試料１５０の採取場所とは別の場所（特に、紫外線、その他の樹脂を劣化させる要素への暴露が出来るだけ少ない場所）から同様に採取された樹脂切片試料での色差指数と比較することによって、劣化の程度を判断してもよい。さらには、経験的に取得された、色差指数と劣化度合いとの関係に基づいて、ある程度具体的な劣化度合いを判断できる場合もある。

樹脂切片試料１５０の表面の形態観察を行う場合、観察されるべき形態としては、表面の荒れ（たとえばミクロボイド）が挙げられる。このような表面の荒れは、添加剤の抜け、表面部分の脱落による内部の露出、樹脂の一次粒子の露出、樹脂の分解などによって生じる。

樹脂切片試料１５０の表面の形態観察の手段としては、光学顕微鏡、電子顕微鏡などの、拡大観察が可能な手段を用いることができる。より高倍率での形態観察を可能とする電子顕微鏡としては、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）および走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）などが挙げられる。

［診断工程］
分析工程によって得られた分析情報は、劣化の状態の診断に用いられる。
例えば、劣化状態の診断においては、劣化程度を判断することにより配管１１０および／または継手１２０の物性を推定することができる。推定した物性に基づき、配管１１０および／または継手１２０について、更新の要否判断、再診断の要否判断、更新推奨時期の判断などを行うことができる。具体的には、（i）更新の必要なし、（ii）更新は必要ないが所定期間経過前の再診断を推奨、（iii）所定期間経過前の更新の推奨、（iv）早期更新の必要ありのいずれかを診断結果として提示することができる。

劣化程度は、劣化に伴い変化する、ポリマー分子の特徴、添加剤の特徴、および樹脂組織の変色の特徴（以下、劣化特徴と記載する）を検出した結果を用いて判断される。たとえば、そのような劣化特徴を示す検出強度の相対値を指標（以下、劣化指数と記載する）とし、当該劣化指数が、劣化の進行度合いと正の相関を示すように構成されることが好ましい。この場合、劣化指数が高いほど劣化が進んでいると判断することができる。

劣化指数は、具体的には、劣化に影響されないポリマー分子または添加剤に由来するシグナルの強度、または、対照試料のポリマー分子または添加剤に由来する検出強度に対する、上記の劣化特徴を示す検出強度の相対値によって構成されてよい。さらに、劣化指数は、信頼性の観点から、劣化程度についての複数の分析方法に基づいた、複合的な指数であることが好ましい。たとえば、複数の分析方法の少なくとも２つの方法によって取得された、劣化特徴を示す検出強度の相対値を、互いに組み合わせ、１個の劣化指数を導出することができる。

劣化指数と物性との相関を示す検量線を作成しておくと、検量線に基づいて容易に劣化診断を行うことができる。図３に、当該検量線の一例を示す。図３では、横軸に劣化指数（新品の場合を０とする）を示し、縦軸に、物性の一例としての強度保持率（新品の場合つまり初期性能を示す強度保持率を１００とする）を示す。強度としては、引張強度（i）、衝撃強度（ii）、および扁平強度（iii）を示している。図示されるように、劣化が進むことにより配管１１０および／または継手１２０の表面が固く脆くなったとしても、短期的には、引張強度（i）は有意な低下を見せず、むしろ上昇傾向にある。このため、基本的に、内圧強度の観点からは問題がない。一方、劣化が進むことにより問題となるものは衝撃強度（ii）および扁平強度（iii）である。したがって、表面における劣化の進行により、外部からの変形および衝撃への耐性が低下し、外部からの突発的な衝撃または応力による破壊の危険性が増す。

図３の検量線によると、たとえば劣化指数が６と導出された場合、衝撃強度の保持率は新品の場合の４０％を下回る程に低下していると推定することができる。さらに、４０％を下回る強度が使用に適さない強度と判断した場合、顕著な強度低下の懸念あり、または早期更新の必要あり、という診断結果をユーザに提示することができる。
また、たとえば劣化指数が０．０６と導出された場合、衝撃強度の保持率は新品の場合の８０％超を維持していると推定することができる。さらに、８０％を超える強度であれば当分の間の使用に適した強度と判断した場合、顕著な強度低下の推定なし、または更新の必要なし、という診断結果をユーザに提示することができる。
さらに、衝撃強度の保持率が４０％以上８０％以下である場合は、顕著な強度低下の推定あり、または所定期間経過前に再検査の必要あり、という診断結果をユーザに提示することができる。

なお、上記の３段階評価は例示であり、それぞれの評価基準となる衝撃強度の保持率の閾値、および、評価段数は、適宜設定することができる。

以下、実施例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
硬質ポリ塩化ビニル樹脂配管（積水化学工業（株）製「エスロンＶＰパイプ」、口径５０Ａ）の新品を用意した。この新品の外周面に紫外線を照射した。紫外線の照射は、メタルウェザー^(R)（ダイプラ・ウィンテス(株)製）を用いた促進耐候性試験条件にて行った。
紫外線照射中、所定時間経過毎に、配管の劣化状態と、配管の機械的特性とモニターした。

配管の劣化状態のモニターは、以下のように行った。
まず、紫外線照射を所定時間受けた配管の外周面にカンナを軸方向に滑らせて表面部分を切削し、厚さ５０μｍ、長さ８０ｍｍ、幅５ｍｍの樹脂切片試料を得た。これを、所定時間経過毎に行うことで、紫外線積算照射量の異なる樹脂切片試料を得た。

それぞれの樹脂切片試料を、反射法によってＦＴ−ＩＲ測定した（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｏｎｅ（パーキンエルマー(株)製）使用）。得られたＦＴ−ＩＲスペクトルの１つを、新品の場合（図４（ａ））と比較して図４（ｂ）に示す。図４においては、横軸は波数（ｃｍ^-1）、縦軸は相対透過率を示す。劣化の度合いは、樹脂の酸化により生じたカルボニル基の吸収を示す１７００ｃｍ^-1付近（たとえば１６００ｃｍ^-1以上１８００ｃｍ^-1以下）のピーク（図４（ｂ）中、円囲みのピーク）の相対強度を検出することによって観察された。

さらに、配管の機械的特性のモニターでは、所定時間経過毎に配管の引張試験、落錘衝撃試験、および扁平試験を行った。

その結果、紫外線照射時間とＩＲ測定により得られた劣化の度合いとの間に正の相関が確認された。さらに、図３で示したように、ＩＲ測定により得られた劣化の度合の進行に対し、引張強度は有意な低下を見せず、むしろ増加する傾向が観察された一方、衝撃強度および扁平強度は、短期的に急激な低下が確認された。

なお、モニター中、樹脂切片試料のいずれの採取時においても、採取前後で、引張強度、衝撃強度および扁平強度はほぼ変わらないことも確認した。

［実施例２］
硬質ポリ塩化ビニル樹脂配管（積水化学工業（株）製「エスロンＶＰパイプ」、口径５０Ａ）を野外での紫外線暴露に供した物（実曝露品）を用意した。
実施例１と同様に、実曝露品の外周面にカンナを軸方向に滑らせて表面部分を切削して樹脂切片試料を得て、反射法によってＦＴ−ＩＲ測定した。

その結果、図４（ii）と同様に、樹脂の酸化により生じたカルボニル基の吸収を示す１７１１ｃｍ^-1のピークを有するＩＲスペクトルが得られた。
なお、樹脂切片試料の採取前後で、引張強度、衝撃強度および扁平強度はほぼ変わらないことも確認した。

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、本発明の趣旨と範囲と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。さらに、本実施形態において述べられる作用および効果は一例であり、本発明を限定するものではない。

本明細書において、樹脂配管システム１００は請求項における「樹脂配管システム」に相当し、樹脂切片試料１５０は「樹脂切片試料」に相当し、深さＤは、樹脂切片試料が採取されるべき配管システム表面からの「深さ」に相当し、厚さｔは、樹脂切片試料の「厚さ」に相当する。

１００ 樹脂配管システム
１５０ 樹脂切片試料
Ｄ 深さ
ｔ 厚さ

Claims (9)

1. 硬質ポリ塩化ビニルからなる配管または継手を含む樹脂配管システムの既設構造を維持した状態で、前記配管または継手の表面の一部を切削して硬質ポリ塩化ビニルを含む樹脂切片試料を採取する工程と、
   前記樹脂切片試料を分析に供し、分析情報を得る分析工程と、
   前記分析情報から前記樹脂配管システムの劣化状態を診断する診断工程と、を含む、樹脂配管システムの劣化診断法。
2. 前記樹脂切片試料が、前記樹脂配管システムの表面から２００μｍ以内の深さ範囲内で採取されたものである、請求項１に記載の劣化診断法。
3. 前記樹脂切片試料の厚さが、１０μｍ以上２００μｍ以下である、請求項２に記載の劣化診断法。
4. 前記樹脂配管システムが内部流体を流したままの状態で、前記樹脂切片試料を採取する、請求項１に記載の劣化診断法。
5. 前記樹脂切片試料を、前記配管または継手の表面に沿って刃物を滑らせて薄片を切り出すことにより採取する、請求項１に記載の劣化診断法。
6. 前記樹脂切片試料を軸心方向に沿って切削することにより採取する、請求項１に記載の劣化診断法。
7. 前記樹脂切片試料の表面の面積は、２０ｍｍ ^２ 以上である、請求項１に記載の劣化診断法。
8. 前記樹脂切片試料は、短手方向の幅が２ｍｍ以上、かつ、長手方向の幅が１０ｍｍ以上の細長形状である、請求項１に記載の劣化診断法。
9. 前記分析工程において、前記樹脂切片試料をＸ線光電子分光法、可視紫外線吸収スペクトル法、赤外線吸収スペクトル法、または、ラマンスペクトル法を用いて分析情報を得る、請求項１から８のいずれか１項に記載の劣化診断法。