JP4649072B2

JP4649072B2 - 管端防食管継手用組成物および管端防食管継手

Info

Publication number: JP4649072B2
Application number: JP2001220210A
Authority: JP
Inventors: 弥生木崎; 和哉塚田; 高志島田
Original assignee: Riken Corp; Riken Technos Corp
Current assignee: Riken Corp; Riken Technos Corp
Priority date: 2001-07-19
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2021-07-19
Also published as: JP2003026897A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な樹脂材により成形された防食部を有する管端防食管継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水道等の給水配管において、鋼管を使用すると管内面の腐食が生じることから、内面に合成樹脂を被覆したライニング鋼管が広く使用されている。ライニング用の樹脂として硬質塩化ビニルあるいはポリエチレンやナイロン樹脂が使用されている。このようなライニング鋼管の両端にねじを加工し、ねじ込み式継手を用いて接続すると、管の内面はライニングにより保護されているので腐食しないが、管の端面は鉄地が露出したままとなるのでこの部分に腐食が発生し、赤水等のトラブルの元となる。
そこで、ライニング鋼管を接続するための管継手として、管の端面の防食機能を付加した継手として、図１及び図２に示すような管端防食継手が普及している。
【０００３】
図１はソケット型のねじ込み式管端防食継手１である。鋳鉄製の継手本体２の内周両側にはめねじ３が設けられ、両側のめねじ３の間で継手本体２の内周面には合成樹脂製の防食部４が設けられている。接続される２つの管部材は本体２の両側からめねじ３にねじ込まれ、継手本体２のねじ３に離間対向する防食部４に設けた円筒状の防食コア４Ａの外周面が管部材の端部内周に密着して係合し、接続される管部材の端面の鉄地が管内を流れる水に接しなくなり、腐食が防止される。
図２に示すＴ型管端防食継手５の場合、継手本体６の三方にめねじ７を有し、内部にはＴ字形の樹脂製防食部８が設けられている。この防食部８の三方に防食コア８Ａを設けてあり、ソケット型と同様に管端の防食機能を有する。
通常これらの管継手本体２，６は可鍛鋳鉄鋳物からなり、これを金型内に設置し内部に硬質塩化ビニル樹脂を射出成形して防食部４，８を形成し、管端防食継手としたものである。
【０００４】
このように製造された管端防食継手を給水配管等に使用し、その耐用年数が過ぎた場合や、改修工事等で廃棄された場合、管継手本体の鋳鉄をリサイクルして資源を有効に活用することが望まれている。
ところが、防食部に使用されている硬質塩化ビニル樹脂は近年市場において環境問題への危惧から他樹脂への転換を強く要望されている。
そこで廃棄後に溶解燃焼して鋳鉄素材のリサイクル利用が可能となる樹脂材料への置換が望まれている。
【０００５】
溶解時に燃焼して鋳鉄素材の回収が容易となる樹脂材として、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブテン樹脂、ポリフェニルエーテル樹脂等がある。前二者は射出成形時の寸法収縮率が硬質塩化ビニル樹脂と比べ大きく、従来の成形金型を使用すると、防食コア４Ａ，８Ａの寸法が過小となり、また防食部４，８の外周と継手本体２，６の内周との間に隙間が生じる。
樹脂の寸法収縮率が大きいと防食コア４Ａ，８Ａの外径寸法が小さくなり、管部材をねじ込んだ際に防食コア４Ａ，８Ａの外周面と管内面が密着せず、防食コア４Ａ，８Ａに水が入り管端が防食されない恐れがでてくるなど継手性能に支障を来す。
また防食部４，８の外周と継手本体２，６の内周との間に隙間が生じた管端防食継手、例えば図１のソケット型管端防食管継手１に管部材をねじ込むと、管部材と一緒に防食部４が本体２の内周面との間で共回りする不都合がある。
【０００６】
図２のＴ型管端防食管継手５の場合は、三方のうち１つの接続口６Ｂに管部材をねじ込むと、図２のＴ型管継手の分岐側接続口６Ａを上方から見た様子を図３に示すが、隙間寸法の影響で他の１つの分岐側接続口６Ａでは片側へ防食部８が寄せられる。
そのため、この接続口６Ａでは管部材のねじ込みが困難もしくは不能になる場合がある。後二者の樹脂材は、硬質塩化ビニル樹脂と比較し寸法収縮率はそれほど大きくないが価格が高いという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、金属製の継手本体や鋼管をリサイクルしやすいように溶解燃焼時に有害な物質を発生せず、且つ水質に悪影響がない防食部用の樹脂成形材料としてポリエチレンあるいはポリプロピレン系樹脂を使用する際に、従来の防食部材料である硬質塩化ビニルの成形に使用していた金型を修正することなく射出成形しても、前述した射出成形時の収縮による不具合が発生しないような樹脂材料を使用した管端防食継手及び管端防食継手用組成物を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
ポリエチレンに、プロピレン・エチレン−ブロック共重合体、エチレン系ゴム及び無機充填材を添加した組成物とし、金属製の継手本体内に射出成形し防食部を形成した管端防食継手とする。
本発明によれば、（ａ）ポリエチレンが０〜２０重量％、（ｂ）プロピレン・エチレン−ブロック共重合体が２０〜６０重量％、（ｃ）エチレン系ゴムが１０〜３５重量％、（ｄ）無機充填物が１５〜４５重量％であり、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）成分の合計数量が１００重量％であることを特徴とする管端防食管継手用組成物が提供される。
好ましくは、無機充填物がタルク、マイカあるいは炭酸カルシウムである。
【０００９】
さらに、本発明によれば、金属製管継手本体の内面に、合成樹脂を射出成形しかつ継手本体のねじ部および又は円周面と離間対向する円筒状の防食コアを有する防食部を形成した管端防食管継手において、合成樹脂の成分が、（ａ）ポリエチレンが０〜２０重量％、（ｂ）プロピレン・エチレン−ブロック共重合体が２０〜６０重量％、（ｃ）エチレン系ゴムが１０〜３５重量％、（ｄ）無機充填物が１５〜４５重量％であり、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）成分の合計数量が１００重量％であることを特徴とする管端防食管継手が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
ポリエチレンに、プロピレン・エチレン−ブロック共重合体、エチレン系ゴム及び無機充填材を添加した樹脂材料を、金属製の継手本体内に射出成形し防食部を形成した管端防食継手とする。プロピレン・エチレン−ブロック共重合体、エチレン系ゴム及び無機充填材を添加することで射出成形時の寸法収縮率を減少させることができる。これらの配合材は水質に悪影響を及ぼさない材料である。
【００１１】
ポリエチレン樹脂は低密度ポリエチレンを使用すれば収縮率は低減するが、破断伸びが低下するそれ故、高密度ポリエチレンが好ましい。
高密度ポリエチレンのメルトフローレート（ＪＩＳ．Ｋ７２１０，条件温度１９０℃、荷重２１．１８Ｎ）は０．１〜３０ｇ／１０min、好ましくは０．５〜２０ｇ／１０minのものが良く、０．１ｇ／１０min未満では成形時の流動性が悪化し、３０ｇ／１０minを超えると成形品外観が悪く、また、機械特性の低下を招く。添加量は０〜２０重量％、好ましくは５〜１５重量％が良く、２０重量％を超えると収縮率が悪化する。
【００１２】
プロピレン・エチレン−ブロック共重合体は、プロピレンの単独重合によって得られる結晶性ポリプロピレン単独重合部分（Ａ単位部分）を２０〜９９重量％、好ましくは３０〜９９重量％、特に好ましくは４０〜９９重量％含有する。また、エチレン・プロピレン−ランダム共重合部分（Ｂ単位部分）を、８０〜１重量％、好ましくは７０〜１重量％、特に好ましくは６０〜１重量％を含有し、その中エチレン含量は１５重量％〜５５重量％、好ましくは２０重量％〜５５重量％である。
さらに、この成分全体のメルトフローレート（ＪＩＳ．Ｋ７２１０，条件温度２３０℃、荷重２１．１８Ｎ）は５〜２００ｇ／１０min、好ましくは５〜１００ｇ／１０minである。
また、結晶性ポリプロピレン単独重合部分（Ａ単位部分）の代わりに、エチレン含量がＢ単位部分より少ないエチレン・プロピレン−ランダム共重合体を使用することも可能である。
プロピレン・エチレン−ブロック共重合体を添加するのは成形時の寸法収縮率の減少であり、添加量は２０〜６０重量％で良く、好ましくは２５〜５５重量％、さらに好ましくは３０〜５０重量％である。２０重量％より少ないと成形時に寸法収縮率が悪化し、６０重量％を超えると破断伸びが悪化する。
【００１３】
エチレン系ゴムとして通常使用される成分として、エチレン−プロピレン共重合体ゴムとエチレン−ブテン共重合体ゴムがある。エチレン−プロピレン共重合体ゴムの場合は、エチレン−プロピレン共重合体ゴム中のエチレン成分含量は４０〜８５重量％が適当である。好ましくは４５〜８０重量％であり、さらに好ましくは５０〜７５重量％である。
エチレン成分含量が少なすぎると得られる樹脂組成物の柔軟性が不足し、多すぎる場合には機械的強度が低下する。
エチレン−プロピレン共重合体ゴムのムーニー粘度ＭL₁₊₄（１００℃）は好ましくは１０〜１２０、より好ましくは４０〜１００である。ムーニー粘度が１０未満の場合は、得られるエラストマー組成物のゴム弾性が劣ることがある。また１２０を越えたものを用いると成形加工性が悪くなることがあり、特に成形品の外観が悪化する。
【００１４】
用いられるエチレン−プロピレン共重合体ゴムの重量平均分子量は50,000〜1,000,000が好ましく、さらには70,000〜500,000の範囲が好ましい。重量平均分子量が50,000未満の場合は、得られる組成物はゴム弾性が劣ることがある。また、重量平均分子量が1,000,000を越えるものを用いると成形加工性が悪くなり特に成形品の外観が悪化することがある。
【００１５】
エチレン−プロピレン共重合体ゴムの配合量は１０〜３５重量％であり、好ましくは１５〜３０重量％である。１０重量％より少ないと伸び・柔軟性が低下し寸法収縮率も悪化する。また３５重量％より多すぎると力学的強度の低下を招くので好ましくない。
エチレン−プロピレン共重合体ゴムの他にエチレン−ブテン共重合体ゴムを同様な方法で使用しても同様な結果が得られた。
【００１６】
エチレン−ブテン共重合体ゴム（ＥＢＲ）はエチレンとブテンのゴム状共重合体である。ここでエチレン−ブテン共重合体ゴムとはエチレン成分含量が通常４０〜８５重量％、好ましくは６０〜８５重量％である。エチレン成分含量が少なすぎると、得られる樹脂組成物の耐摩耗性が不足し、多すぎる場合には柔軟性が低下する。
【００１７】
無機充填剤としてはタルク、マイカ、炭酸カルシウム、カーボンブラック、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、合成珪酸、酸化チタン等があり、中でも、タルク、マイカ、炭酸カルシウムが良いが、その中でもマイカは引張り伸びが低下する傾向があり、炭酸カルシウムは収縮率が悪化する傾向にあるので、タルクが特に優れている。無機充填剤の添加量は１５〜４５重量％、好ましくは２０〜４０重量％であり、１５重量％未満では収縮率が悪化し、４５重量％を超えると破断伸びが急減する。
【００１８】
【実施例】
配合物は下記の商品を使用した。
（ａ）ポリエチレン樹脂
製造会社：日本ポリケム
商品名：ＨＪ３４０
種類：高密度ポリエチレン樹脂
メルトフローレート：１．５ｇ／１０min
（ＪＩＳ．Ｋ７２１０，条件温度１９０℃、荷重２１．１８Ｎ）
（ｂ−１）プロピレン・エチレン−ブロック共重合体
製造会社：日本ポリケム
商品名：ＢＣ０３Ｃ
種類：プロピレン・エチレン−ブロック共重合体
メルトフローレート：３０ｇ／１０min
（ＪＩＳ．Ｋ７２１０，条件温度２３０℃、荷重２１．１８Ｎ）
（ｂ−２）プロピレン・エチレン−ブロック共重合体
製造会社：日本ポリケム
商品名：ＢＣ０８ＡＨＡ
種類：プロピレン・エチレン−ブロック共重合体
メルトフローレート：８０ｇ／１０min
（ＪＩＳ．Ｋ７２１０，条件温度２３０℃、荷重２１．１８Ｎ）
（ｂ−３）プロピレン・エチレン−ブロック共重合体
製造会社：徳山曹達
商品名：ＭＳ６４０
種類：プロピレン・エチレン−ブロック共重合体
メルトフローレート：６．５ｇ／１０min
（ＪＩＳ．Ｋ７２１０，条件温度２３０℃、荷重２１．１８Ｎ）
（ｃ）エチレン系ゴム
エチレンープロピレン共重合体ゴム
製造会社：ＪＳＲ
商品名：ＥＰ０７Ｐ
種類：エチレン−プロピレン共重合体ゴム（ＥＰＭ）
エチレン成分含有量：７３重量％
メルトフローレート：０．７ｇ／１０min
（ＪＩＳ．Ｋ７２１０，条件温度２３０℃、荷重２１．１８Ｎ）
エチレン−ブテン共重合体ゴム
製造会社：ＪＳＲ
商品名：ＥＢＭ２０４１Ｐ
種類：エチレン−ブテン共重合体ゴム（ＥＢＭ）
ブテン１成分含有量：２０重量％
メルトフローレート：３．５ｇ／１０min
（ＪＩＳ．Ｋ７２１０，条件温度２３０℃、荷重２１．１８Ｎ）
（ｄ）無機充填剤
製造会社：松村産業（株）
商品名：ハイフィラー１７
種類：タルク
平均粒径＝３〜４μｍ
【００１９】
［試験片の成形］
下記の配合処方に従い高密度ポリエチレン、プロピレン・エチレン−ブロック共重合体、エチレン系ゴム、およびタルクをタンブラーミキサーによりドライブレンドし、配合物を得た。配合物を型締め力８０tonの射出成形機により、試験片を成形した。成形条件は、シリンダー温度２２０℃、金型温度６０℃で行った。物性測定は、試験片を室温２３±２℃、相対湿度５０％中で２４時間調整後、下記物性の測定を行った。
【００２０】
樹脂材の配合成分と物性値測定結果を、表１，２及び表３に実施例を、表４に比較例を示す。
【００２１】
【表１】

【００２２】
【表２】

【００２３】
【表３】

【００２４】
【表４】

【００２５】
比較例８は従来の硬質塩化ビニル樹脂（理研ビニル工業（株）製ＶＢＳ９９７９Ｙ）である。
なお、物性値の測定は、下記の方法によった。
（１）寸法収縮率 JIS K 7162のダンベル形試験片１Ａ形を射出成形し、金型と試験片の実寸をノギスで測定し収縮率を算出した。
（２）引張り強度 JIS K 7162のダンベル形試験片１Ａ形を使用し、JIS K 7162に準じて測定した。
（３）破断伸び JIS K 7162のダンベル形試験片１Ａ形を使用し、JIS K 7162に準じて測定した
【００２６】
図１に示す呼び径２のソケット型管継手本体２の内面に、従来の硬質塩化ビニル用の成形金型を使用して表１、表２、表３の実施例１〜１３及び表４の比較例１〜７の樹脂材を射出成形して防食部４を形成した。成形後に防食コア４Ａの外径寸法を測定した。
実施例１〜１３の場合は、従来材（比較例８）の硬質塩化ビニル樹脂の場合の寸法許容範囲内であった。しかし、比較例１〜６はいずれも防食コア４Ａの外径寸法が、許容範囲を下回っていた。
【００２７】
次に防食部４を形成した継手にライニング鋼管をねじ込み、管端防食継手としての機能を評価したところ、破断伸びが３０％の比較例７の場合は、ライニング鋼管のねじ込みによる防食コアの変形に耐えられずに、亀裂発生が認められた。また、比較例３〜６の場合は、防食コア４Ａの外径が過小であることから、ライニング鋼管内周面との間に隙間が生じて、管端防食機能を満足しない結果となった。
実施例１〜１３の場合は、防食コア４Ａの外径寸法が許容範囲内にあり、継手本体２と防食部４との間にも隙間は発生せず、管をねじ込んだ場合に共回りは発生しなかった。管端防食機能も従来の硬質塩化ビニル樹脂で防食部４を成形した管端防食継手と同等であった。
なお、本実施例ではねじ込み式の管端防食継手についてのみ触れたが、メカニカル式の管端防食継手にも当然応用できるものである。
【００２８】
【発明の効果】
防食部の樹脂材としてポリエチレンに、プロピレン・エチレン−ブロック共重合体、エチレン系ゴム及び無機充填材を配合した樹脂を使用することで、射出成形による収縮が小さくなり不具合は発生しなくなり、さらに従来の硬質塩化ビニル樹脂の成形に使用している金型を変更することなく、硬質塩化ビニル樹脂を使用した場合と同等の性能を確保でき、かつ水質に悪影響を及ぼさない管端防食継手を提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】ソケット型の管端防食管継手の断面を示す図である。
【図２】Ｔ型の管端防食管継手の断面を示す図である。
【図３】図２に示すＴ型の管端防食管継手の分岐側防食コアが中心から偏位したことを示す図である。
【符号の説明】
１ソケット型管端防食管継手
２ソケット型の継手本体
３めねじ
４防食部
４Ａ防食コア
５Ｔ型管端防食管継手
６Ｔ型の継手本体
６Ａ分岐側接続口
６Ｂ接続口
７めねじ
８防食部
８Ａ防食コア

Claims

（ａ）ポリエチレンが０〜２０重量％、（ｂ）プロピレン・エチレン−ブロック共重合体が２０〜６０重量％、（ｃ）エチレン系ゴムが１０〜３５重量％、（ｄ）無機充填物が１５〜４５重量％であり、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）成分の合計数量が１００重量％であることを特徴とする管端防食管継手用組成物。
無機充填物がタルク、マイカあるいは炭酸カルシウムであることを特徴とする請求項１の管端防食管継手用組成物。
金属製管継手本体の内面に、合成樹脂を射出成形しかつ継手本体のねじ部および又は円周面と離間対向する円筒状の防食コアを有する防食部を形成した管端防食管継手において、合成樹脂の成分が、（ａ）ポリエチレンが０〜２０重量％、（ｂ）プロピレン・エチレン−ブロック共重合体が２０〜６０重量％、（ｃ）エチレン系ゴムが１０〜３５重量％、（ｄ）無機充填物が１５〜４５重量％であり、（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）成分の合計数量が１００重量％であることを特徴とする管端防食管継手。