JP2019218999A - ポリエチレン樹脂管及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、共押出成形で識別層を形成しようとすると、押出成形機の負荷が高まる。押出成形機への負荷が高まると、生産性が損なわれる可能性がある。
そこで、本発明は、識別性に優れ、かつ成形機への負荷を低減できるポリエチレン樹脂管を目的とする。
[1]筒状の本体と、前記本体の外面に一体に形成され、前記本体の管軸方向に延びる1以上の識別層とを備え、
前記識別層を構成する第二の樹脂は、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン又はこれらの混合物を含むポリエチレンである、ポリエチレン樹脂管。
[2]前記本体を構成する第一の樹脂は、高密度ポリエチレンである、[1]に記載のポリエチレン樹脂管。
[3][1]又は[2]に記載のポリエチレン樹脂管の製造方法であって、共押出成形で前記本体と前記識別層とを形成する、ポリエチレン樹脂管の製造方法。
本発明のポリエチレン樹脂管(以下、単に樹脂管ということがある)は、筒状の本体と、本体の外面に形成された識別層とを備える。
以下、一実施形態に係るポリエチレン樹脂管について、図面を参照して説明する。
識別層20は、本体10の外面に位置している。識別層20は、帯状である。識別層20は、本体10の管軸O1方向に延びている。識別層20は、本体10と一体に形成されている。
図2に示すように、4つの識別層20は、本体10の管軸O1を中心に、90°間隔で環状に位置している。
本体10の内径R1は、樹脂管1の用途に応じて決定され、例えば、10mm以上600mm以下が好ましい。
本体10の厚さ(即ち、樹脂管1の径方向における長さ)d1は、樹脂管1の用途に応じて決定され、例えば、1mm以上50mm以下が好ましい。
ポリエチレンは、エチレンの単独重合体(ホモポリエチレン)、エチレンと5モル%以下の1−オレフィン単量体との共重合体、エチレンと官能基に炭素、水素及び水素原子だけを持つ1モル%以下の非オレフィン単量体との共重合体である。
低密度ポリエチレンは、附属書表2における1種1類〜6類のいずれかの条件を備える。低密度ポリエチレンの密度は、910kg/m3以上930kg/m3未満である。
中密度ポリエチレンは、附属書表2における2種1類〜5類のいずれかの条件を備える。中密度ポリエチレンの密度は、930kg/m3以上942kg/m3未満である。
高密度ポリエチレンは、附属書表2における3種1類〜5類のいずれかの条件を備える。高密度ポリエチレンの密度は、942kg/m3以上である。
附属書表1及び2に記載の通り、ポリエチレンの種類は「●種●類」のように「種」と「類」との組み合わせによって分類される。
第一の樹脂のメルトフローレート(MFR)は、JIS K 6922−2:2010の附属書の4.1(メルトフローレート)に従い、試験温度190℃、試験荷重21.18Nで測定された値である。
第一の樹脂の引張強さは、JIS K 6922−2:2010の附属書の4.3(引張試験)に従い、測定された値である。
第一の樹脂の引張破断伸びは、JIS K 6922−2:2010の附属書の4.3(引張試験)に従い、測定された値である。
第一の樹脂のデュロメータ硬さは、JIS K 6922−2:2010の附属書の4.4(デュロメータD硬さ試験)に従い、測定された値である。
第一の樹脂のビカット軟化点は、JIS K 6922−2:2010の附属書の4.5(ビカット軟化点試験)に従い、測定された値である。
第一の樹脂の質量平均分子量は、JIS K 7252−1:2008に従い、測定される。
第一の樹脂の数平均分子量は、JIS K 7252−1:2008に従い、測定される。
第一の樹脂のガラス転移点は、示差走査熱量計(DSC)により測定される値である。
第一の樹脂の溶融点は、示差走査熱量計(DSC)により測定される値である。
第一の樹脂の結晶化度は、DSCにより測定される値である。
第一の樹脂の鉛筆硬度は、JIS K 5600−5−4:1999に従い、測定される値である。
本体10中の添加剤の含有量は、添加剤の種類を勘案して決定される。第一の樹脂100質量部に対する添加剤の含有量は、1.0×10−5質量部以上10質量部以下が好ましく、1.0×10−3質量部以上1.0質量部以下がより好ましい。
なお、w2比率は、[識別層20の幅w2]÷[樹脂管1の周長]×100で求められる。
d2/d1で表される厚さ比は、3.0×10−6以上3.0×10−2以下が好ましく、3.0×10−5以上3.0×10−3以下がより好ましい。
第二の樹脂の種と第一の樹脂の種とが異なる場合、第二の樹脂の密度は、第一の樹脂の密度よりも小さいことが好ましい。第二の樹脂の密度が第一の樹脂の密度よりも小さければ、押出成形機内での第二の樹脂の流動性が高まり、押出成形機の背圧の上昇をさらに抑制できる。これにより、押出成形機への負荷をさらに低減できる。
(a)第一の樹脂が高密度ポリエチレンで、第二の樹脂が中密度ポリエチレンである。
(b)第一の樹脂が高密度ポリエチレンで、第二の樹脂が低密度ポリエチレンである。
(c)第一の樹脂が高密度ポリエチレンで、第二の樹脂が低密度ポリエチレンと中密度ポリエチレンとの混合物である。
第二の樹脂のMFRは、第一の樹脂のMFRよりも大きいことが好ましい。
第二の樹脂のMFRと第一の樹脂のMFRとの差は、0.3g/10分以上が好ましく、1.0g/10分以上がより好ましい。
第一の樹脂と第二の樹脂のMFRの差が上記範囲内であれば、識別層20の外観をさらに良好にし、かつ押出成形機の負荷をさらに低減できる。
第二の樹脂のMFRと第一の樹脂のMFRとの差の上限は、例えば、20g/10分である。
第二の樹脂の引張強さと第一の樹脂の引張強さとの差は、5.0MPa以上が好ましく、10.0MPa以上がより好ましい。
第一の樹脂と第二の樹脂の引張強さの差が上記範囲内であれば、識別層20の外観をさらに良好にし、かつ押出成形機の負荷をさらに低減できる。
第二の樹脂の引張強さと第一の樹脂の引張強さとの差の上限は、例えば、20MPaである。
第二の樹脂の引張破断伸びと第一の樹脂の引張破断伸びとの差は、50%以上が好ましく、100%以上がより好ましい。
第一の樹脂と第二の樹脂の引張破断伸びの差が上記範囲内であれば、識別層20の外観をより良好にし、かつ押出成形機の負荷をさらに低減できる。
第二の樹脂の引張破断伸びと第一の樹脂の引張破断伸びとの差の上限は、例えば、200%である。
第二の樹脂のデュロメータ硬さと第一の樹脂のデュロメータ硬さとの差は、15HDD以上が好ましく、30HDD以上がより好ましい。
第一の樹脂と第二の樹脂のデュロメータ硬さの差が上記範囲内であれば、識別層20の外観をより良好にし、かつ押出成形機の負荷をさらに低減できる。
第二の樹脂のデュロメータ硬さと第一の樹脂のデュロメータ硬さとの差の上限は、例えば、50HDDである。
第二の樹脂のビカット軟化点と第一の樹脂のビカット軟化点との差は、5℃以上が好ましく、10℃以上がより好ましい。
第一の樹脂と第二の樹脂のビカット軟化点の差が上記範囲内であれば、識別層20の外観をより良好にし、かつ押出成形機の負荷をさらに低減できる。
第二の樹脂のビカット軟化点と第一の樹脂のビカット軟化点との差の上限は、例えば、30℃である。
第二の樹脂の質量平均分子量と第一の樹脂の質量平均分子量との差は、1.5×105以上が好ましく、3.0×105以上がより好ましい。
第一の樹脂と第二の樹脂の質量平均分子量の差が上記範囲内であれば、識別層20の外観をより良好にし、かつ押出成形機の負荷をさらに低減できる。
第二の樹脂の質量平均分子量と第一の樹脂の質量平均分子量との差の上限は、例えば、3.0×105である。
第二の樹脂のガラス転移点と第一の樹脂のガラス転移点との差は、0℃以上10℃以下が好ましく、0℃以上5℃以下がより好ましい。
第一の樹脂と第二の樹脂のガラス転移点の差が上記範囲内であれば、識別層20の外観をより良好にし、かつ押出成形機の負荷をさらに低減できる。
第二の樹脂の溶融点と第一の樹脂の溶融点との差は、0℃以上10℃以下が好ましく、0℃以上5℃以下がより好ましい。
第一の樹脂と第二の樹脂の溶融点の差が上記範囲内であれば、識別層20の外観をより良好にできる。
第二の樹脂の結晶化度と第一の樹脂の結晶化度との差は、5%以上が好ましく、10%以上がより好ましい。
第一の樹脂と第二の樹脂の結晶化度の差が上記範囲内であれば、識別層20の外観をより良好にし、かつ押出成形機の負荷をさらに低減できる。
第二の樹脂の結晶化度と第一の樹脂の結晶化度との差の上限は、例えば、50%である。
第二の樹脂の鉛筆硬度と第一の樹脂の鉛筆硬度との差は、2B以下が好ましく、1B以下がより好ましい。
第一の樹脂と第二の樹脂の硬度の差が上記範囲内であれば、識別層20の外観をより良好にし、かつ押出成形機の負荷をさらに低減できる。
識別層20中の添加剤の含有量は、添加剤の種類を勘案して決定される。第二の樹脂100質量部に対する添加剤の含有量は、1.0×10−5質量部以上10質量部以下が好ましく、1.0×10−3質量部以上1.0質量部以下がより好ましい。
樹脂管1の製造方法は、共押出成形で本体10と識別層20とを形成する工程を含む。
樹脂管1の製造装置としては、例えば、押出成形機と、サイジングダイと、冷却槽と、切断機とを備える製造装置を例示できる。
押出成形機は、共押出可能な成形機である。押出成形機は、少なくとも2つの供給口を備える。
サイジングダイは、下流に向かうに従い縮径する筒状の部材である。
冷却槽は、縮径された樹脂管を冷却し、樹脂を硬化する装置である。冷却槽としては、例えば、水冷式の冷却槽が挙げられる。
押出成形機の一の供給口から第一の樹脂と必要に応じて添加剤(第一の樹脂と添加剤とを併せて第一の樹脂組成物ということがある)を投入する。押出成形機の他の供給口から第二の樹脂と必要に応じて添加剤(第二の樹脂と添加剤とを併せて第二の樹脂組成物ということがある)を投入する。第一の樹脂組成物を第一の樹脂の融点以上に加熱し、混練する。第二の樹脂組成物を第二の樹脂の融点以上に加熱し、混練する。次いで、第一の樹脂組成物と第二の樹脂組成物とを押出成形機で筒状に押し出す。第一の樹脂組成物と第二の樹脂組成物とは、別の流路を通流し、次いで合流し、第二の樹脂組成物が識別層20を形成する。こうして、本体10の外面に識別層20が一体に形成された筒状成形体を得る。
本実施形態において、第二の樹脂の流動性が高い。このため、第二の樹脂組成物は、狭い流路においても円滑に通流する。第二の樹脂組成物が流路を円滑に通流することで、押出成形機の背圧の上昇を抑えて、押出成形機への負荷を低減できる。
押出成形機における第二の樹脂組成物への加熱温度は、第一の樹脂組成物への加熱温度と同様である。
上述の実施形態は、4つの識別層を備える。本発明はこれに限定されず、識別層が3つ以下でもよいし、5つ以上でもよい。中でも、あらゆる角度で識別層を視認できるように、識別層の数は4以上が好ましく、4以上8以下がより好ましく、4以上6以下がより好ましい。
ただし、識別層は、管軸を中心に樹脂管を回転した際に、視認できるように位置していることが好ましい。
・樹脂A:高密度ポリエチレン。密度=942kg/m3、MFR=0.39g/10分、デュロメータ硬さ=120HDD、ビカット軟化点=120℃。
・樹脂B:中密度ポリエチレン。密度=935kg/m3、MFR=1.80g/10分、デュロメータ硬さ=80HDD、ビカット軟化点=50℃。
・樹脂C:低密度ポリエチレン。密度=920kg/m3、MFR=3.6g/10分、デュロメータ硬さ=45HDD、ビカット軟化点=90℃。
第一の樹脂である樹脂A100質量部と、着色剤7.0×10−4質量部と、酸化防止剤3.0×10−4質量部と、紫外線吸収剤(UVA)1.5×10−4質量部とを押出成形機に供給した。
第二の樹脂である樹脂B100質量部と、着色剤7.0×10−4質量部と、酸化防止剤3.0×10−4質量部と、紫外線吸収剤(UVA)1.5×10−4質量部とを押出成形機に供給した。
供給した樹脂を190℃で溶融し、混練しつつ押し出し、筒状成形体を得た。筒状成形体を23℃の冷却水で、60分間冷却した。冷却した筒状成形体を切断し、内径R1=87mm、長さ=5m、厚さd1=13.3mm、厚さd2=0.1mm、幅w2=20mmの樹脂管を得た。得られた樹脂管は、直線状の4つの識別層を有していた。
押出成形機で筒状成形体を押し出す際のスクリューの負荷率を求めた。その結果、スクリューの負荷率は80%であり、押出成形機への負荷が低かった。
第二の樹脂を樹脂Cに代えた以外は、実施例1と同様にして樹脂管を得た。
押出成形機で筒状成形体を押し出す際のスクリューの負荷率を求めた。その結果、スクリューの負荷率は60%であり、押出成形機への負荷が低かった。
第二の樹脂を樹脂Aに代えた以外は、実施例1と同様にして樹脂管を得た。
押出成形機で筒状成形体を押し出す際のスクリューの負荷率を求めた。その結果、スクリューの負荷率は98%であり、押出成形機への負荷が高かった。
押出成形時に出力するスクリュー回転電流値[Amp]を、押出機の最大電流値[Amp・max]で除し、得られた値をスクリューの負荷率とした。
求めた負荷率が90%以下の場合を負荷が低い、負荷率が90%超の場合を負荷が高いと評価した。
10 本体
20 識別層
O1 管軸
Claims (3)
- 筒状の本体と、前記本体の外面に一体に形成され、前記本体の管軸方向に延びる1以上の識別層とを備え、
前記識別層を構成する第二の樹脂は、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン又はこれらの混合物を含むポリエチレンである、ポリエチレン樹脂管。 - 前記本体を構成する第一の樹脂は、高密度ポリエチレンである、請求項1に記載のポリエチレン樹脂管。
- 請求項1又は2に記載のポリエチレン樹脂管の製造方法であって、共押出成形で前記本体と前記識別層とを形成する、ポリエチレン樹脂管の製造方法。
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