JP4829010B2 - 透明塩化ビニル管の補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、塩化ビニル管（以下、塩ビ管という）のうち、特に光化学（紫外線等）的に劣化が著しい透明塩ビ管の強度を簡単な操作により回復させるような場合に好適な透明塩ビ管の補強方法に関する。

塩ビ管は、透明管およびグレー等の着色管があり、何れもが有用な物理・化学的特性を有しているため色々な分野に使用されている。また、例えば、半導体製造分野においては、激しい環境下で用いられる配管材料及び配管を保護するプロテクト管として管内を目視可能にする透明管が多用されている。ここで、透明塩ビ管は、着色塩ビ管に比べて光化学的に劣化しやすく、管表面に発生した亀裂の拡大進行も速いため定期点検の頻度を増やしたり早期取り換えが余儀なくされる。特に、地震など災害時における漏洩防止としての用途も兼ねるブロテクト管においては、早期点検や交換頻度を多く必要とする。ところが、製造施設に配管されている塩ビ管を交換するには運転を停止しなければならないことも起きるが、フル稼働している施設では運転を停止することが不可能な場合もある。

特許文献１や２には、以上のような対策として、塩ビ管が亀裂を生じたり交換時期に近づいたときに塩ビ管を補強して継続使用可能にする構成が開示されている。すなわち、特許文献１の方法は、例えば、対象の塩ビ管をサーフェスマットや半割りパイプ等で覆うとともにその外側にＦＲＰ層を形成するものである。特許文献２の方法は、アクリル樹脂エマルジョン（スチレン２０〜６０重量％、ブチルアクリレートおよび／または２−エチルヘキシルアクリレート５〜５０重量％、α，β−不飽和カルボン酸０〜５重量％の共重合体のエマルジョン）に芳香族アルコールを混合したコーティング剤を使用し、該コーティング剤をポリ塩化ビニルシート等の製品に塗布して当該製品に耐候性などを付与するものである。

特開平１１−３３６９４５号公報 特開２０００−２０４３１３号公報

上記特許文献１の方法では、塩ビ管をサーフェスマットや半割りパイプ等で覆うとともに外側にＦＲＰ層を形成するため操作性が悪いばかりでなく、配管系が湾曲していると適用し難い箇所も発生したり、透明塩ビ管の場合だと透明性が損なわれる。また、特許文献２の方法では、アクリル樹脂エマルジョンの調製が煩わしく、半硬質または軟質のポリ塩化ビニルシートに有効でも硬質の塩ビ管に対する耐候性付与効果は余り期待できない。

以上のような背景から、本発明者らは、透明塩ビ管で構成される既設の配管や該配管の一部に亀裂が生じたり劣化が予定より速く進行したような事態を想定し、その場合の対策として製造施設の運転を停止することなく、塩ビ管の透明性を維持しながら経費を抑えて簡単に補強可能にする構成を検討してきた結果、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係る透明塩ビ管の補強方法は、透明塩化ビニル管の劣化対策および耐久性の復元対策として、透明塩化ビニル管の外周面に、塩化ビニル樹脂５〜２５ｗｔ％および有機溶剤７５〜９５ｗｔ％で構成されている塩化ビニル樹脂系接着剤を、乾燥後の塗膜厚１ｍｍ未満となるよう塗布し、かつ塗布乾燥された状態で管内を目視可能にする程度まで透明にすることを特徴としている。

（ア）請求項１の発明は、一般的な塩化ビニル樹脂系接着剤を用いて、配管されている透明塩ビ管や配管前の透明塩ビ管に対し塗布乾燥するという簡単な操作で、塩ビ管外周面の傷や劣化した部分を被覆して、実施例に示されるように伸び率が管成形初期に近い状態まで回復され、管表面の耐候性、耐摩耗性、耐擦傷性に極めて有効である。

（イ）同時に、透明塩ビ管が塩化ビニル樹脂系接着剤の市販品の中から透明タイプを選択するだけで補強後も透明管の利点が維持される。
（ウ）同時に、塩化ビニル樹脂系接着剤の組成を明瞭化したことに意義があり、例えば、塩化ビニル樹脂が５ｗｔ％より少なくなると塗布時の粘性不足や補強効果にかけ、２５ｗｔ％より多くなると塗布性が悪くなり均一な塗膜を形成し難くなる。
（エ）同時に、塗膜厚を１ｍｍより厚く形成しても、接着剤の無駄になるだけではなく実施例に示されるように伸び率の改善、つまり補強効果が期待できないため、塗膜厚を１ｍｍ以下に特定したことに意義がある。

本発明の要部は、配管後の透明塩ビ管や配管前の透明塩ビ管を対象とし、該塩ビ管に塩化ビニル樹脂系接着剤を塗布することにより外周面の細かな傷、目視では確認困難な傷や劣化を修復したり補強することにある。ここで、塩ビ管は、塩化ビニル樹脂あるいはポリ塩化ビニルを主原料とし、必要に応じて改良剤あるいは安定剤（成形時や加工時の劣化を防止するための物質）などを添加して成形されたもので、例えば、日本工業規格ＪＩＳ Ｋ６７４１、Ｋ６７４２に規定される硬質塩化ビニル管である。また、本発明の補強方法は、透明塩ビ管および顔料を添加した着色塩ビ管を問わず有用であるが、透明塩ビ管の方が着色塩ビ管に比べて光化学的に劣化しやすいことから、特に透明塩ビ管への適用に好適なものとなる。

ところで、塩ビ管の劣化は、塩ビ管が紫外線などを長期に受けると、光化学反応により塩ビ管中のＣ−Ｃ１結合が解離するとともに、Ｃｌがポリマー主鎖より水素を引き抜きＨＣｌの形で離脱し、いわゆるポリエン構造になることに起因する。そして、塩ビ管の特性としては、劣化によって伸び率（％）、引張強度（ｋｇｆ／ｃｍ^３）、衝撃強度（ｋｇｆ／ｃｍ^３）が低下することも分かっている。なお、塩ビ管の製造業者は、伸び率、引張強度、衝撃強度の３項目から劣化状態を評価したり、３項目のうち、劣化により顕著に低下する伸び率からその塩ビ管の残存率を算出し、残存率が３０〜５０％になるものを交換推奨時期としている。そのような事情から、後述する実施例では伸び率から残存率を求めて評価した。

また、管の破断過程では、透明塩ビ管が紫外線などにより表面を白く変色（ポリエン構造の酸化漂白）した後、表面の一部分に、配管運搬時や施工時についた目視では確認困難な傷が、時間と共にくさび状亀裂となり最終的に破断されると発明者らの実験より確認された。透明塩ビ管は、白く変色すると、透明時よりも紫外線の透過を防ぐことができるが、耐擦傷性や摩耗性などの耐久性が低下し、亀裂が生じやすくなる。本発明では、そのような管の劣化対策および耐久性の復元対策として、塩化ビニル樹脂接着剤を塩ビ管の外周面に塗布するものである。これは、塩化ビニル樹脂接着剤を管外周面に塗布すると、管表面の微細な亀裂、その他の擦傷を埋めるとともに、塗布乾燥で形成される塩ビ管と相性のよい皮膜により覆われることで、破断の要因ないしはきっかけとなる微細な亀裂をなくして、亀裂の発生および拡大の虞を未然に解消することにある。ここで、塩化ビニル樹脂接着剤としては、熱可塑性のタイプであり、例えば、旭有機材工業株式会社製のＡＶ接着剤３２（この組成は塩化ビニル樹脂１０〜２０ｗｔ％、シクロヘキサノン１５〜２５ｗｔ％、２−ブタノン４０〜５０ｗｔ％、アセトン１５〜２５ｗｔ％）、積水化学工業株式会社製のエスロン１００（組成はシクロヘキサノン３５〜４５ｗｔ％、テトラヒドロフラン３０〜４０ｗｔ％、２−ブタノン５〜１５ｗｔ％、ポリ塩化ビニル塩素化合物１０〜２０ｗｔ％）、三菱樹脂株式会社製のヒシボンドＢ（この組成は塩化ビニル樹脂１０〜２０ｗｔ％、２−ブタノン３５〜４５ｗｔ％、シクロヘキサノン３０〜４０ｗｔ％、アセトン５〜１０ｗｔ％）などが挙げられる。

塩化ビニル材料の経年変化は、伸び率を測定することで判定できることが分かっており、伸び率が回復できれば塩ビ管の強度も回復されるものといえる。そこで、実施例では、表１にまとめたように、まず、複数の透明塩ビ管を太陽光に近似している蛍光灯を用いて、強制的に紫外線（促進耐候性試験機の型式：スガ試験機株式会社製のスーパーキセノンウェザーメーターＳＸ７５を使用し、蛍光灯紫外線強度０．３Ｗ／ｍ^２）を所定時間照射することにより劣化させた。その後、透明塩ビ管に塩化ビニル樹脂系接着剤（前記ＡＶ接着剤３２）を塗布したものと、塗布していないものとで引張試験（日本工業規格ＪＩＳの引張試験法Ｋ７１１３に準拠した試験で、引張試験機の型式：株式会社東洋ボールドウィーン社製のテンシロンス万能試験機を使用し、常温（２３℃）状態で破断時の伸び（ｍｍ）を計測した）を行い、伸び率の回復状況を調べた。

具体的には、試験用透明塩ビ管（全長が１００ｍｍ、外径が４８ｍｍ、内径が４１ｍｍ）として、同じ条件および時期に作られた同一形状の新たな試験管３６本を用意し、６本づつグループ分けした。表１において、試料番号１〜６は、そのグループ分けされた組番号で６本を組として構成されている。試料番号１は紫外線を照射しない透明塩ビ管で接着剤も塗布しないグループ、試料番号２は紫外線を３００時間（この時間は蛍光灯照射時間で７年以上に相当している）照射し接着剤を塗布しないグループ、試料番号３は紫外線を３００時間照射し接着剤を管外周面に塗膜厚１ｍｍ未満となるよう塗布したグループ、試料番号４は紫外線を３００時間照射し接着剤を管外周面に塗膜厚１．０ｍｍとなるよう塗布したグループ、試料番号５は紫外線を３００時間照射し接着剤を管内周面に塗膜厚１ｍｍ未満となるよう塗布したグループ、試料番号６は紫外線を３００時間照射し接着剤を管外周面および内周面にそれぞれ塗膜厚１ｍｍ未満となるよう塗布したグループである。すなわち、表１の伸び、伸び率、伸び率の残存率は塩ビ管６本の平均値である。

ここで、伸び率（％）は、標線間距離Ｘおよび破断時の標線間距離Ｘ1から式１より算出した。標線間距離Ｘは、塩ビ管全寸（１００ｍｍ）から両側の把持部長さ（３２．５×２＝６５ｍｍ）を減じた値（３５ｍｍ）である。破断時の標線間距離Ｘ1は計測値である。（式１）伸び率＝（Ｘ1−Ｘ／Ｘ）×１００
また、伸び率の残存率（％）は、試料番号１の伸び率１６４％を基準（このとき、伸び率の残存率を１００％に換算）として、試料番号２〜６の各伸び率の場合を算出した。

（表１）

（評価）以上の試験結果から次のようなことが分かる。まず、試料番号２と３からは、伸び率の残存率が塩化ビニル樹脂系接着剤を塗布しないと６１％になるが、塩化ビニル樹脂系接着剤を塗布することで９５％となり、４割程度回復できることが分かる。また、試料番号６からは、伸び率の残存率が１０１％であり、内外共に塗布すれば成形初期状態まで回復できることが分かる。これに対し、試料番号４からは、塩ビ管の外周面の傷が塗布された塩化ビニル樹脂系接着剤の皮膜により修復されることは試料番号３のものと同様であるが、１ｍｍになるよう厚塗りすることで塗膜厚の差が生じ、塗膜厚が薄い部分より破断するものと推察される。試料番号５については、例えば劣化及び破断のメカニズムより、管内周面を被覆しても外周面の傷を修復しないことには補強されないことが分かる。勿論、これらの実施例は本発明を何ら制約するものではない。

Claims (1)

1. 透明塩化ビニル管の劣化対策および耐久性の復元対策として、透明塩化ビニル管の外周面に、塩化ビニル樹脂５〜２５ｗｔ％および有機溶剤７５〜９５ｗｔ％で構成されている塩化ビニル樹脂系接着剤を、乾燥後の塗膜厚１ｍｍ未満となるよう塗布し、かつ塗布乾燥された状態で管内を目視可能にする程度まで透明にすることを特徴とする透明塩化ビニル管の補強方法。