JP4096782B2 - 樹脂パイプ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアーあるいは冷却水系の回路に用いられる多層の樹脂パイプに関する。
【0002】
【従来の技術およびその課題】
従来、この種の樹脂パイプとして、特許文献1の技術が知られている。樹脂パイプは、ポリフェニレンサルファイドまたはその変性物である芳香族ポリサルファイド樹脂(以下、PPS樹脂と略称する)とポリアミド(ナイロン6など)とを混合した樹脂からなる内管層と、ポリアミドからなる外管層を積層することにより構成されている。この樹脂パイプでは、内管層にPPS樹脂を用いることによりエチレングリコールを主成分とする不凍液(LLC)への耐性(耐LLC)を発揮させ、さらに内管層にポリアミドを添加することにより外管層に対する接着性を高めている。
【0003】
上記樹脂パイプでは、自動車のウォータパイプに使用された場合において、耐不凍液性の条件や機械的強度の条件のほかに、道路の凍結防止のために散布される融雪剤に対しても耐性を必要としている。
【0004】
しかし、上記パイプで外管層に使用しているポリアミドにより機械的強度に優れる反面、耐融雪塩性が劣るために、寒冷地向け車両では必要強度以上の厚さに設定したり、さらに保護層を追加するなどの手段を講じる必要があり、低コスト化への妨げとなっていた。
【特許文献1】
特開平11−300844号公報
【0005】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、低コストで耐融雪塩性に優れたエアーあるいは冷却水系の回路に用いられる多層の樹脂パイプを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題を解決するためになされた本発明は、
エアーあるいは冷却水系の回路に用いられる多層の樹脂パイプにおいて、
流路を構成し、第1の樹脂材料から形成された内管層と、
内管層の外周側に配置され、第2の樹脂材料から形成された外管層と、
内管層と外管層とを接着し、第3の樹脂材料からなる中間層と、
を備え、
上記第1の樹脂材料は、ポリアミドに化学接着する極性基を導入したポリフェニレンエーテルをシンジオタクチック−ポリスチレン(以下、SPSと略称する)にブレンドした変性SPSから形成され、
上記第2の樹脂材料は、上記第1の樹脂材料と同一の変性SPSから形成され、
上記第3の樹脂材料は、ポリアミドから形成されたことを特徴とする。
【0007】
本発明にかかる樹脂パイプは、内管層、中間層および外管層からなる3層構造を有し、エアーあるいは冷却水系の回路に使用される。外管層として、SPSまたはポリアミドに反応接着する極性官能基を導入した変性SPSから形成されているので、耐融雪塩性に優れている。また、内管層は、流路を構成するから、流体に対して耐性を有する材料であることが必要であり、例えば流体が不凍液である場合には、SPS、変性SPSまたはPPS樹脂を用いることができる。この場合において、SPSは、PPS樹脂よりも価格が安いから好ましい。
【0008】
中間層は、第3の樹脂材料から形成されており、外管層と内管層を接着する作用がある。第3の樹脂材料として、内管層または外管層に変性SPSを用いた場合には、ポリアミドを用いることができる。ポリアミドは、極性官能基に対して反応接着するから、外管層または内管層を形成する変性SPSと接合する。
【0009】
また、第3の樹脂材料は、外管層を形成する第1の樹脂材料と内管層を形成する第2の樹脂材料とを混合した材料を用いることができる。すなわち、外管層にSPSまたは変性SPSを用い、内管層にPPS樹脂を用いた場合に、SPSとPPS樹脂とを混合した材料を用いることができる。中間層は、接着としての作用のほかに、接着のために必要とする厚さ以上とすることにより、中間層の耐熱性や機械物性を高めてもよい。
【0010】
本発明の他の態様は、エアーあるいは冷却水系の回路に用いられる多層の樹脂パイプにおいて、
流路を構成し、第1の樹脂材料から形成された内管層と、
内管層の外周側に配置され、第2の樹脂材料から形成された外管層と、
内管層に接着された第1接着層と、第1接着層と外管層とを接着した第2接着層とを有し、内管層と外管層とを接着する中間層と、
を備え、
上記第1の樹脂材料は、ポリフェニレンサルファイドまたはその変性物である芳香族ポリサルファイド樹脂(以下、PPS樹脂と略称する)であり、
上記第2の樹脂材料は、ポリアミドに化学接着する極性基を導入したポリフェニレンエーテルをシンジオタクチック−ポリスチレン(以下、SPSと略称する)にブレンドした変性SPSであり、
第1接着層の樹脂材料は、PPS樹脂とポリアミドとを混合した材料であり、
第2接着層の樹脂材料は、ポリアミドである、ことを特徴とする。
【0011】
この態様では、中間層を第1接着層と第2接着層とから構成し、第1接着層と第2接着層に互いの材料を含有させることにより溶融接着させるか、または第1接着層と第2接着層とを互いに反応接着させるとともに、外管層または内管層とも溶融接着または反応接着させる。これにより、各層を強固に接合することができる。
【0012】
また、本発明の他の態様は、樹脂パイプを製造する方法において、第1の樹脂材料、第2の樹脂材料および第3の樹脂材料、さらに第4の樹脂材料をほぼ同時に環状かつ積層するように押し出すことにより、内管層、中間層および外管層を形成することを特徴とする。本製造方法により、各層の密着強度の高い樹脂ホースを好適に製造することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る樹脂パイプの実施の形態を実施例に基づき説明する。
【0014】
A.第1実施例
(1) 樹脂パイプの概略構成
図1は実施例の樹脂パイプ10の概略斜視図、図2は図1の2−2線に沿った樹脂パイプ10の断面図である。樹脂パイプ10は、自動車のエンジンにおける冷却水系、すなわちエチレングリコールを主成分とする不凍液(LLC)の循環管路に用いられ、以下の構成を有する。
【0015】
図1に示すように、樹脂パイプ10は、3次元的に屈曲形成されたメインパイプ12と、メインパイプ12からの流体の分岐を起こすための分岐パイプ14と、メインパイプ12の両端の端部金具16,18とを有する。メインパイプ12は、図2に示すように、2MPa以上の耐圧性、曲げ加工性を考慮して、パイプ内径が15.3〜15.9mm、肉厚が1.7〜2.3mmであり、内管層22、中間層26、外管層24を積層した樹脂パイプである。
【0016】
(2) 各層の構成および作用
以下、各層の構成について説明する。
(2)−1 内管層22
内管層22は、耐LLCの特性を与えるためのバリア層であり、変性SPS(第1の樹脂材料)から形成されている。ここで、変性SPSとしては、主鎖に直接極性官能基を導入したものや、極性基を導入した第2成分をブレンドすることにより調製することができる。可撓性、加工性の点からゴム状弾性体を10〜30重量%添加したり、耐熱性、機械的強度の点からポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂を1〜10重量%添加した組成物が好ましい。ここで、ゴム状弾性体としては、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレンーブタジエンースチレンブロック共重合体、スチレンーイソプレンースチレンブロック共重合体およびそれらの水素添加物が好ましく用いられる。また、極性官能基を導入する変性剤としては、無水マレイン酸、アクリル酸エステル、グリシジルメタクリレートなどが好ましく、特に無水マレイン酸が好ましい。
例えば、変性SPSは、以下の組成とすることができる。
SPS:72重量部、
スチレンエチレンプロピレンスチレンブロック共重合(SEPS):20重量部
PPE(ポリフェニレンエーテル)/変性PPE:8重量部
(PPE/変性PPEの配合比:50/50)
フェノール系酸化防止剤:1重量部以下
イオウ系酸化防止剤:1重量部以下
【0017】
内管層22の厚さは、上述したメインパイプ12の内径および肉厚の場合において、0.1〜1.5mmの範囲であることが好ましい。これは、0.1mm未満であると、耐LLCの性能が十分に得られないからである。つまり自動車の冷却水系の回路で要求される樹脂パイプの耐LLCの条件が3.0g/m2・dayとすると、上述の厚さ以上を必要とするからである。一方、内管層22の肉厚は、耐衝撃性や押出加工性を低下させるから、1.5mmを越えないことが好ましい。
【0018】
(2)−2 外管層24
外管層24は、耐融雪塩性を与えるための層であり、変性SPS(第2の樹脂材料)から形成されている。変性SPSは、内管層22と同一の材料を適用することができる。外管層24の肉厚は、後述する押出成形が可能である厚さを考慮して定められ、少なくとも0.1mm以上であることが好ましい。
【0019】
(2)−3 中間層26
中間層26は、内管層22と外管層24とを接着する接着層であり、ポリアミド(第3の樹脂材料)から形成されており、変性SPSに反応接着するものである。ポリアミドとしては、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12等を用いることができる。
【0020】
中間層26の厚さは、上述したメインパイプ12の内径および肉厚の場合において、0.1〜1.5mmの範囲であることが好ましい。これは、0.1mm未満であると、接着性能が十分に得られないからである。一方、1.5mmを越えると、メインパイプ12の肉厚に対する中間層26の占める肉厚が大きくなり、内管層22および外管層24に所望の特性を得ることができる肉厚を確保できないからである。
【0021】
(3) 樹脂パイプ10の製造方法
次に、樹脂パイプ10の製造方法について説明する。図3は押出成形機の要部を模式的に表わした断面図である。押出成形機は、多層の樹脂層を形成するためのダイヘッド部40を備えている。ダイヘッド部40は、中心にマンドレル41aを有する第1ヘッド41、第2ヘッド42、第3ヘッド43および第4ヘッド44を備え、これらを同心円上に配置している。第1ヘッド41と第2ヘッド42との間には内管層用の第1押出間隙Sp1が形成され、また第2ヘッド42と第3ヘッド43との間には中間層用の第2押出間隙Sp2が形成され、さらに、第3ヘッド43と第4ヘッド44との間には外管層用の第3押出間隙Sp3が形成されている。
【0022】
多層押出成形機にて、第1押出間隙Sp1、第2押出間隙Sp2および第3押出間隙Sp3からそれぞれ第1の樹脂材料、第2の樹脂材料および第3の樹脂材料を同時に押し出す共押出を行なう。このように共押出された第1ないし第3の樹脂材料は、第1ないし第3押出間隙SP1〜Sp3を通過して冷却すると、それぞれ内管層22、中間層26、外管層24を構成する3層のメインパイプ12となる。
【0023】
このように得られたメインパイプ12では、第1ないし第3の樹脂材料がそれぞれ冷却硬化することにより、各層が互いに接着する。すなわち、内管層22および外管層24は、極性官能基が添加された変性SPSであり、変性SPSは、中間層26のポリアミドと反応接着により接合する。よって、内管層22および外管層24は、中間層26を介して互いに接着する。これにより、多層押出成形機により、内管層22、中間層26および外管層24とが強固に接着したメインパイプ12が得られる。
【0024】
こうして得られたストレート状のメインパイプ12は、曲げ加工に処される。メインパイプ12を、約150〜約215℃の温度に維持された槽中に約3〜10分間浸漬し、その後、図示しない3次元曲げ型にセットする。そして、この3次元曲げ型にセットした状態で常温まで冷却することで、3次元曲げ加工を施す。これにより、図1に示す湾曲形状のメインパイプ12が得られる。さらに、メインパイプ12に貫通孔を形成し、分岐パイプ14を接続するとともに、端部金具16,18を加熱した状態にて圧入固定することにより樹脂パイプ10が得られる。
【0025】
(4) 樹脂パイプの性能
ここで、各層の肉厚を、内管層22を0.5mm、中間層26を0.3mm、外管層24を1.2mmとした樹脂パイプを製造したところ、ウォータパイプとして必要な条件、つまり耐圧性、耐不凍液性、耐融雪塩性などの各条件を満たすことが分かった。
【0026】
(4)−1 耐融雪塩性の試験
上記樹脂パイプの耐融雪塩性の試験は、以下の方法により行なった。まず、樹脂パイプを、恒温槽で乾燥させて余分な水分を除去する。この樹脂パイプに塩化カリウム溶液を塗布した後に乾燥する。そして、樹脂パイプに塩化カリウム溶液の塗布と乾燥を数回繰り返す。このような前処理を行なった樹脂パイプに不凍液(LLC)の内圧を加えて、そのシール圧が0.4MPa以上である場合に良好とした。その結果、自動車のウォータパイプとして、SPSを外管層に用いた場合に耐融雪塩性の条件を満たすことが分かった。
【0027】
B.第2実施例
図4は第2実施例にかかる樹脂パイプを示す断面図である。第2実施例は、内管層22BとしてPPS樹脂を用い、外管層24Bに変性SPSを用い、中間層26BとしてPPS樹脂とポリアミド(ナイロン6またはナイロン66)とのブレンド材を用いた構成に特徴を有している。すなわち、内管層は、PPS樹脂を用いて、エチレングリコールを主成分とする不凍液の透過量が3.0(g/m2・day)以下となるように形成する。また、中間層26Bは、PPS樹脂とポリアミドとを混合した材料を用いる。この構成により、内管層22Bは、中間層26Bとの界面付近で両層のPPS樹脂が融合することにより接着し、また外管層24Bは、中間層26Bとの界面付近で変性SPSがポリアミドと反応接着する。よって、各層の界面で各層に含まれている樹脂材料が融合または反応接着することから接着強度も高く、剥離することもないから、自動車などの冷却系水系の回路に好適に適用することができる。
また、PPS樹脂の融点は278℃であり、ナイロン66の融点は265℃であり、SPSの融点は270℃であり、これらの融点が近いから、融点より僅かに低い温度まで加熱軟化させた状態にて曲げ加工も容易である。
【0028】
各層の厚さは、例えば、内管層22Bを0.5mm、中間層26Bを0.3mm、外管層24Bを1.2mmとする。この場合において、外管層24Bを厚くすることにより、主にSPSに機械的強度を付与する構成としてもよい。
【0029】
C.参考例
図5は参考例にかかる樹脂パイプを示す断面図である。参考例は、内管層22CとしてPPS樹脂を用い、外管層24CとしてSPSを用い、中間層26CとしてPPS樹脂とSPSとのブレンド材を用いた構成に特徴を有している。すなわち、内管層22CはPPS樹脂を用いて耐不凍液性を付与し、外管層24CはSPSを用いて耐融雪塩性を付与する。また、中間層26Cは、PPS樹脂とSPSとを混合した材料を用いる。この構成により、内管層22Cは、中間層26Cとの界面付近で両層のPPS樹脂が融合することにより接着し、また外管層24Cは、中間層26Cとの界面付近で両層のSPSが融合することにより接着する。よって、各層の界面で各層に含まれている樹脂材料が融合することから接着強度も高く、剥離することもないから、自動車などの冷却系水系の回路に好適に適用することができる。
【0030】
各層の厚さは、例えば、内管層22Cを0.5mm、中間層26Cを0.3mm、外管層24Cを1.2mmとする。この場合において、外管層24Cを厚くすることにより、主にSPSに機械的強度を付与する構成としてもよい。
【0031】
D.第3実施例
図6は第3実施例にかかる樹脂パイプを示す断面図である。第3実施例は、バリア層としての内管層22DにPPS樹脂を用い、外管層24Dに変性SPSを用い、中間層26Dを第1接着層26Daと第2接着層26Dbの2層で形成した点に特徴を有している。
【0032】
第1接着層26Daは、PPS樹脂と、ナイロン6またはナイロン66などのポリアミドとのブレンド材から形成されている。第1接着層26Daを構成するPPS樹脂は、内管層22Dに対する接着性能を与えるために配合されており、内管層22DのPPS樹脂と同じ樹脂材料を用いることができる。ポリアミドは、第2接着層26Dbに対する接着性能を与えるために配合されている。
【0033】
第2接着層26Dbは、第1接着層26Daと外管層24Dとを接着する接着層であり、つまり、第1接着層26Daと溶融接着するとともに、外管層24Dと反応接着するポリアミドから形成されている。ポリアミドとしては、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12等を用いることができる。
【0034】
第1接着層26Daの厚さは、上述した樹脂パイプの内径および肉厚の場合において、各層の接着性を考慮して、0.1〜1.5mmの範囲であることが好ましく、また、第2接着層26Dbの厚さは、0.1〜1.5mmの範囲であることが好ましい。
【0035】
各層の厚さは、例えば、内管層22Dを0.5mm、第1接着層26Daを0.3mm、第2接着層26Dbを1.1mm、外管層24Dを0.1mmとすることができる。この場合において、ポリアミドで作成した第2接着層26Dbを厚くすることにより、第2接着層26Dbに機械的強度を付与する構成としてもよい。
【0036】
なお、この発明は上記実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例の樹脂パイプ10の概略斜視図である。
【図2】 図1の2−2線に沿った樹脂パイプ10の断面図である。
【図3】 押出成形機の要部を模式的に表わした断面図である。
【図4】 第2実施例にかかる樹脂パイプを示す断面図である。
【図5】 参考例にかかる樹脂パイプを示す断面図である。
【図6】 第3実施例にかかる樹脂パイプを示す断面図である。
【符号の説明】
10...樹脂パイプ
12...メインパイプ
14...分岐パイプ
16,18...端部金具
22...内管層
22B...内管層
22C...内管層
22D...内管層
24...外管層
24B...外管層
24C...外管層
24D...外管層
26...中間層
26B...中間層
26C...中間層
26D...中間層
26Da...第1接着層
26Db...第2接着層
40...ダイヘッド部
41...第1ヘッド
41a...マンドレル
42...第2ヘッド
43...第3ヘッド
44...第4ヘッド
SP1...第3押出間隙
Sp1...第1押出間隙
Sp2...第2押出間隙
Sp3...第3押出間隙
Claims (3)
- エアーあるいは冷却水系の回路に用いられる多層の樹脂パイプにおいて、
流路を構成し、第1の樹脂材料から形成された内管層と、
内管層の外周側に配置され、第2の樹脂材料から形成された外管層と、
内管層と外管層とを接着し、第3の樹脂材料からなる中間層と、
を備え、
上記第1の樹脂材料は、ポリアミドに化学接着する極性基を導入したポリフェニレンエーテルをシンジオタクチック−ポリスチレン(以下、SPSと略称する)にブレンドした変性SPSから形成され、
上記第2の樹脂材料は、上記第1の樹脂材料と同一の変性SPSから形成され、
上記第3の樹脂材料は、ポリアミドから形成された
樹脂パイプ。 - エアーあるいは冷却水系の回路に用いられる多層の樹脂パイプにおいて、
流路を構成し、第1の樹脂材料から形成された内管層と、
内管層の外周側に配置され、第2の樹脂材料から形成された外管層と、
内管層と外管層とを接着し、第3の樹脂材料からなる中間層と、
を備え、
上記第1の樹脂材料は、ポリフェニレンサルファイドまたはその変性物である芳香族ポリサルファイド樹脂(以下、PPS樹脂と略称する)から形成され、
上記第2の樹脂材料は、ポリアミドに化学接着する極性基を導入したポリフェニレンエーテルをシンジオタクチック−ポリスチレン(以下、SPSと略称する)にブレンドした変性SPSから形成され、
上記第3の樹脂材料は、PPS樹脂とポリアミドとをブレンドした樹脂から形成された
樹脂パイプ。 - エアーあるいは冷却水系の回路に用いられる多層の樹脂パイプにおいて、
流路を構成し、第1の樹脂材料から形成された内管層と、
内管層の外周側に配置され、第2の樹脂材料から形成された外管層と、
内管層に接着された第1接着層と、第1接着層と外管層とを接着した第2接着層とを有し、内管層と外管層とを接着する中間層と、
を備え、
上記第1の樹脂材料は、ポリフェニレンサルファイドまたはその変性物である芳香族ポリサルファイド樹脂(以下、PPS樹脂と略称する)であり、
上記第2の樹脂材料は、ポリアミドに化学接着する極性基を導入したポリフェニレンエーテルをシンジオタクチック−ポリスチレン(以下、SPSと略称する)にブレンドした変性SPSであり、
第1接着層の樹脂材料は、PPS樹脂とポリアミドとを混合した材料であり、
第2接着層の樹脂材料は、ポリアミドである、
樹脂パイプ。
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