JP5360803B2

JP5360803B2 - ガスバリア性合成樹脂管

Info

Publication number: JP5360803B2
Application number: JP2008265369A
Authority: JP
Inventors: 克雅金井
Original assignee: Toyox Co Ltd
Current assignee: Toyox Co Ltd
Priority date: 2008-10-14
Filing date: 2008-10-14
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2028-10-14
Also published as: EP2177805A2; EP2177805A3; JP2010094837A; EP2177805B1

Description

この発明は、冷暖房用の輻射パネル等の熱交換パイプや、その他種々の液体管路として用いられるフレキシブルなガスバリア性合成樹脂管に関する。

従来、例えば冷暖房用の輻射パネルには、樹脂製のフレキシブルな熱交換パイプが配置されたものがあった。この樹脂製の熱交換パイプは、加工性が良好であり、軽量でコストが安価という特長があるが、樹脂製の熱交換パイプは酸素等の気体に対してガスバリア性が乏しく、熱交換パイプを通る熱交換媒体の水に空気中の酸素が侵入し、熱交換媒体の回路部品の錆び等の原因となっていた。

そこで、特許文献１に開示されているように、架橋ポリエチレンからなる内層と、その外周側に設けられたガスバリア層、及びその外周側に設けられた保護層を有してなる多層パイプも提案されている。この多層パイプは、内層の架橋ポリエチレンがシラン架橋ポリエチレンであり、ガスバリア層はエチレン−ビニルアルコール共重合体であり、外層の保護層には低密度ポリエチレン樹脂又は直鎖低密度ポリエチレンを用いたものである。

同様に、引用文献２に開示されている飲料用ホースも、ポリエチレン又はエチレン−酢酸ビニル共重合体からなる内層と、エチレン−ビニルアルコール共重合体からなる中間層と、エチレン−酢酸ビニル共重合体からなる外層とを共押出成形して一体化したホースである。
特開２００６−２８９９６４号公報特開２００８−１３３８９７号公報

しかしながら、上記従来の技術の特許文献１，２に開示されたガスバリア性を持たせたホースは、エチレン−ビニルアルコール共重合体の層の剛性が高く可撓性が低く、湾曲性能や変形の自由度が低いものであった。また、可撓性が低いため曲率半径を小さくすると断面が潰れてしまい、流れの抵抗になり流量が落ちたり、流れなくなってしまう場合もある。

この発明は、上記従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであり、柔軟で屈曲が容易であり、しかもガスバリア性が高いガスバリア性合成樹脂管を提供することを目的とする。

本発明は、酸素等の気体を透過させ難いガスバリア性を備えたフレキシブルな合成樹脂管であって、内周側の面にポリウレタンの層が形成され、その外側に直接に同心状にエチレン−ビニルアルコール共重合体の層が形成され、その外側にも同心状に直接にポリウレタンの層が形成され、前記ガスバリア性合成樹脂管は、冷暖房用の輻射パネルに取り付けられ、熱の媒体である液体が通過する熱交換パイプであり、前記熱交換パイプは前記輻射パネルの裏面の金属製の保持部材に保持され、前記保持部材には、前記輻射パネルに重ねられ前記輻射パネルとの間で熱交換を行う平坦な板体である均熱板と、前記均熱板に立設され前記熱交換パイプを係止する保持部とが形成され、前記保持部は上方が開口した一対の半円状の湾曲部を備え、前記一対の湾曲部間の開口部は、前記湾曲部による前記保持部の内径よりも狭く形成され、前記熱交換パイプを弾性変形させて前記保持部内に嵌合可能に設けられ、前記湾曲部の内径は、常温時の前記熱交換パイプの外径よりも小さく、前記熱交換パイプの前記外側のポリウレタンの層の外周面が前記湾曲部の内周面に密着するように形成され、前記熱交換パイプは、前記保持部材に保持されて、直線部と曲線部が交互に位置して前記輻射パネルに取り付けられ、前記熱交換パイプのポリウレタンは反発弾性を有し、前記輻射パネルの前記保持部に前記熱交換パイプを入れた後に前記熱交換パイプの外径が元に戻り、前記保持部の内面に前記熱交換パイプの前記ポリウレタンの層の外表面が密着して保持されるように形成されたガスバリア性合成樹脂管である。

前記ガスバリア性合成樹脂管の最内層には、前記ポリウレタンの内側に直接にポリアミドの層が形成されているものである。前記ガスバリア性合成樹脂管は、前記エチレン−ビニルアルコール共重合体の層が独立に複数層設けられ、最外層の前記ポリウレタンが前記湾曲部の内周面に直接に密着するものである。さらに、前記複数のエチレン−ビニルアルコール共重合体の層の間には、接着層として変性オレフィンの層が設けられている。

前記変性オレフィンの層は、ポリエチレンまたはやポリプロピレンの層である。

本発明のガスバリア性合成樹脂管は、柔軟で屈曲が容易であり、しかもガスバリア性が高いので、熱交換用流体の配管や飲料用の配管等に使用しても、外部から酸素等の気体が侵入せず、管路部品の腐食を抑えることができる。さらに、柔軟性が高いので、複雑な配管も容易に可能であり、設置箇所や用途の自由度が大きいものである。

以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１〜図５はこの発明の第一実施形態を示すもので、この実施形態のガスバリア性合成樹脂管は、冷暖房用パネル１０の熱交換パイプ１６に用いたものである。熱交換パイプ１６は、図１に示すように３層構造であり、内周面に位置する第一層１７はポリウレタンであり、その外側の第二層１９はエチレン−ビニルアルコール共重合体（以下、ＥＶＯＨと言う。）であり、その外側で外周面に位置する第三層２１もポリウレタンにより形成されている。

ＥＶＯＨはガスバリア性が高く、熱交換パイプ１６を通る温水等の熱交換流体に、管壁を透過して空気中の酸素が溶け込むことを防ぐ。ポリウレタンは、柔らかく変形しやすいため、第二層１９として比較的硬いＥＶＯＨが設けられていても、変形させやすいものである。

このガスバリア性合成樹脂管の製造工程は、例えば、各種樹脂をチューブ状に押し出す工程、該チューブ状押出成形物の巻き取り工程、該チューブ状押出成形物を繰り出す工程、クロスダイスによりガスバリア性樹脂及びその外側の保護層樹脂を含む２層以上の樹脂層を前記チューブ状押出成形物に被覆する工程を順次実施するものである。ここで、クロスダイスとは、２種類以上の樹脂を押出し可能なダイス、かつ、中心部にはチューブ状押出成形物を通すことが可能なダイスである。その他、このガスバリア性合成樹脂管の製造は、各種樹脂を共押出成形により積層して、一体化することも出来る。

冷暖房用パネル１０は、板状の輻射パネル１２を備え、輻射パネル１２は、アルミニウムや鉄等の金属板、石膏ボード、コンクリートなどで成形され、複数の吸音孔１４が貫通して形成されている。輻射パネル１２の裏面１２ａには、熱交換パイプ１６が、後述するように保持部材１８により保持されて設けられている。熱交換パイプ１６は、輻射パネル１２の一方向の幅を横切る直線部１６ａと、輻射パネル１２の端部に達する前に湾曲しながら折り返す曲線部１６ｂが交互に形成され、連続して蛇行している。

輻射パネル１２の裏面１２ａには、図２〜図４に示すように、熱交換パイプ１６の直線部１６ａを保持する保持部材１８が取り付けられている。保持部材１８はアルミニウム押出形材等の金属製であり、熱交換パイプ１６の直線部１６ａに沿って取り付けられる長尺部材であり、長手方向の断面形状が一定である。保持部材１８の断面形状は、図４に示すように、輻射パネル１２の裏面１２ａに重ねられる板体である均熱板２０を備え、均熱板２０の中心には、熱交換パイプ１６を保持する保持部２２が設けられている。保持部２２には、均熱板２０から立設され上方が開口した半円状の湾曲部２２ａが形成され、湾曲部２２ａの先端には、外側に広がるウイング部２２ｂが一体に形成されている。

湾曲部２２ａの内径ｄは、常温時の熱交換パイプ１６の外径Ｄよりも僅かに小さく、熱交換パイプ１６の外周面に湾曲部２２ａの内周面が密着するように形成され、熱交換パイプ１６の側面を両側から弾発的に挟持するものである。また、一対の湾曲部２２ａ間の開口部２７は、湾曲部２２ａによる保持部材１８の内径ｄよりも僅かに狭く形成され、熱交換パ開口部プ１６をウイング部２２ｂにより受けて弾性変形させ、湾曲部２２ａ間に嵌合可能に設けられている。熱交換パイプ１６のポリウレタンは弾力性が高く、保持部材１８の保持部２２に弾性変形させて入れやすいものである。さらに、ポリウレタンは反発弾性を有するため、保持部２２に入れた後に外径が元に戻り、確実に保持部２２の内面に熱交換パイプ１６の外表面が密着して保持され、熱伝導が良好なものとなる。

保持部材１８が取り付けられる輻射パネル１２の裏面１２ａには、接着性を確保するためのプライマー処理が施され、その裏面１２ａに、例えば熱可塑性樹脂のホットメルト接着剤２５で接着されている。また、保持部材１８の裏面は、輻射パネル１２の表側から吸音孔１４を介して見えにくいように、黒色に塗られている。

次に、熱交換パイプ１６の、保持部材１８への取付方法について説明する。一対のウイング部２２ｂの間に熱交換パイプ１６を押し付けて、湾曲部２２ａ及び熱交換パイプ１６を弾性変形させ、湾曲部２２ａの間に押し込んで弾発的に係止させる。このとき、熱交換パイプ１６を、保持部材１８の湾曲部２２ａへ押し込む専用の治具を用いてもよい。

なお、輻射パネル１２の裏面１２ａには、保持部材１８以外の部分に不燃シート２３を敷設しても良い。不燃シート２３は、たとえばセラミックシートやグラスウールシート、その他不燃性のシート状のもの等である。不燃シート２３は、図３に示すように、保持部材１８の均熱板２０の両側縁部裏面に形成された切り欠き部２０ａに差し込まれて、縁部が保持されている。

次に、天井用冷暖房パネル１０の使用方法について図５に基づいて説明する。室内の天井に天井用冷暖房パネル１０を並べて取り付け、このとき輻射パネル１２の裏面１２ａが屋根裏側となるようにする。そして、熱交換パイプ１６の端部どうしを連結部材２４で接続する。複数枚の天井用冷暖房パネル１０を接続した熱交換パイプ１６の一方の端部を、供給側メインパイプ２６に接続し、他方の端部を戻り側メインパイプ２８に接続する。供給側メインパイプ２６と戻り側メインパイプ２８は、温水器等の熱源３０に接続されている。

熱源３０は、天井用冷暖房パネル１０の熱交換パイプ１６に所望の温度の熱交換用流体を供給している。熱交換流体は、例えば水である。熱源３０から供給側メインパイプ２６に供給された所定温度の水は、熱交換パイプ１６の一方の端部から供給され、連結部材２４で連結された複数の熱交換パイプ１６を通過して熱交換され、他方の端部から戻り側メインパイプ２８に流れ、熱源３０に戻る。

この実施形態のガスバリア性合成樹脂管である熱交換パイプ１６は、柔軟で屈曲が容易であり、ガスバリア性が高いので、熱交換用流体に外部から酸素等の気体が侵入せず、管路部品の腐食を抑えることができる。さらに、柔軟性が高いので、輻射パネル１２への取り付けに際して、複雑な配管も容易に可能であり、設置箇所や用途の自由度が大きいものである。特に、熱交換パイプ１６は三層構造で、第一層１７と第三層２１はポリウレタンであるので、柔軟性があり加工しやすく、施行も容易である。

さらに、熱交換パイプ１６の外径Ｄが、常温時において保持部材１８の内径ｄよりも僅かに大きく、確実に保持部材１８の内面に熱交換パイプ１６の外周面の第三層２１が密着し、良好に熱伝導が行われる。

次に、この発明の第二実施形態について図６に基づいて説明する。ここで、上記実施形態と同様の部材は同様の符号を付して説明を省略する。この実施形態のガスバリア性合成樹脂管３２は、図６に示すように４層構造であり、内周面に位置する第一層３４はポリアミドであり、その外側の第二層３６はポリウレタンである。そして、その外側の第三層３８がＥＶＯＨであり、その外側で外周面に位置する第四層４０はポリウレタンである。第一層３４のポリアミドは、耐水性に優れている。

この実施形態のガスバリア性合成樹脂管３２によれば、上記実施形態のガスバリア性合成樹脂管と同様の効果に加えて、耐水性が高く、熱交換パイプ等の配管の耐久性を高めることができる。また、第一層３４のポリアミドにより、管の内側が硬くなり、屈曲により管が容易に折れたり潰れることがなく、湾曲させても所望の流量を確実に確保することが出来る。

次に、この発明の第三実施形態について図７に基づいて説明する。なお、ここで、上記実施形態と同様の部材は同様の符号を付して説明を省略する。この実施形態のガスバリア性合成樹脂管３２は、図７に示すように６層構造であり、内周面に位置する第一層３４はポリアミドであり、その外側の第二層３６はポリウレタンである。そして、その外側の第三層３８がＥＶＯＨであり、その外側の第四層には接着層４２として変性オレフィンの層が同心状に設けられている。さらに、第五層４４は第三層３８と同様のＥＶＯＨであり、第六層４６は、ポリウレタンである。変性ポリオレフィンは、ＥＶＯＨの層である第三層３８と第五層４４との相溶性・接着性を高めるものである。

変性ポリオレフィンに用いるポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）や中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）や高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）などのポリエチレンやポリプロピレンなどが好適である。

なお、変性オレフィンに代えて変性エラストマーを用いても良い。変性エラストマーに用いるエラストマーとしては、常温でゴム弾性を示す高分子物質であって、室温で２倍以上に伸び、外力を取り除くと瞬間的に元の形に戻る高分子物質が適している。

ここで、変性ポリオレフィン又は変性エラストマーとは、水酸基と反応し得る官能基をポリオレフィン又はエラストマーに導入したものである。水酸基と反応し得る官能基としては、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、カルボン酸無水物基、カルボン酸塩基、ボロン酸基、ボロン酸エステル基、ボロン酸無水物基、ボロン酸塩基、イソシアネート基、エステル結合、ウレタン結合およびアミド結合からなる群より選ばれるもので、これらのうち少なくとも１種の官能基が好適である。特に、ＥＶＯＨの層との接着性を大きく改善するためには、水酸基と反応し得る官能基として、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、カルボン酸無水物基、カルボン酸塩基、ボロン酸基、ボロン酸エステル基、ボロン酸無水物基、ボロン酸塩基からなる群より選ばれた、少なくとも１種の官能基が好ましい。

この実施形態のガスバリア性合成樹脂管によれば、上記実施形態のガスバリア性合成樹脂管と同様の効果に加えて、ガスバリア層が２層になり、ガスバリア性が高くなり、また、ＥＶＯＨの層である第三層３８と第五層４４を、薄い層にすることにより、可撓性を高めることが出来る。

なお、この発明のガスバリア性合成樹脂管は、上記各実施形態に限定されるものではなく、ガスバリア性合成樹脂管の内壁面には、ポリアミド以外にポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂やその他公知の樹脂が積層されていても良く、外側にナイロン等を被覆しても良い。さらに、用途は熱交換パイプ以外に、飲料用のパイプやその他の液体を流す配管に利用することができるものである。

この発明の第一実施形態のガスバリア性合成樹脂管の部分破断斜視図である。第一実施形態のガスバリア性合成樹脂管から成る熱交換パイプを取り付けた冷暖房用パネルの正面図である。図２のＡ−Ａ線断面図である。Ａ−Ａ線拡大断面図である。この実施形態のガスバリア性合成樹脂管の使用方法を示す概略図である。この発明の第二実施形態のガスバリア性合成樹脂管を示す部分破断斜視図である。この発明の第三実施形態のガスバリア性合成樹脂管を示す部分破断斜視図である。

１２輻射パネル
１６熱交換パイプ
１７第一層
１９第二層
２１第三層

Claims

気体を透過させ難いガスバリア性を備えたフレキシブルな合成樹脂管において、
内周側の面にポリウレタンの層が形成され、その外側に直接に同心状にエチレン−ビニルアルコール共重合体の層が形成され、その外側にも同心状に直接にポリウレタンの層が形成され、
前記ガスバリア性合成樹脂管は、冷暖房用の輻射パネルに取り付けられ、熱の媒体である液体が通過する熱交換パイプであり、
前記熱交換パイプは、前記輻射パネルの裏面の金属製の保持部材に保持され、前記保持部材には、前記輻射パネルに重ねられ前記輻射パネルとの間で熱交換を行う平坦な板体である均熱板と、前記均熱板に立設され前記熱交換パイプを係止する保持部とが形成され、前記保持部は上方が開口した一対の半円状の湾曲部を備え、前記一対の湾曲部間の開口部は、前記湾曲部による前記保持部の内径よりも狭く形成され、前記熱交換パイプを弾性変形させて前記保持部内に嵌合可能に設けられ、前記湾曲部の内径は、常温時の前記熱交換パイプの外径よりも小さく、前記熱交換パイプの前記外側のポリウレタンの層の外周面が前記湾曲部の内周面に密着するように形成され、
前記熱交換パイプは、前記保持部材に保持されて、直線部と曲線部が交互に位置して前記輻射パネルに取り付けられ、
前記熱交換パイプのポリウレタンは反発弾性を有し、前記輻射パネルの前記保持部に前記熱交換パイプを入れた後に前記熱交換パイプの外径が元に戻り、前記保持部の内面に前記熱交換パイプの前記ポリウレタンの層の外表面が密着して保持されるように形成されたことを特徴とするガスバリア性合成樹脂管。
前記ガスバリア性合成樹脂管の最内層には、前記ポリウレタンの内側に直接にポリアミドの層が形成されていることを特徴とする請求項１記載のガスバリア性合成樹脂管。
前記ガスバリア性合成樹脂管は、前記エチレン−ビニルアルコール共重合体の層が独立に複数層設けられ、最外層の前記ポリウレタンが前記湾曲部の内周面に直接に密着することを特徴とする請求項１記載のガスバリア性合成樹脂管。
前記複数のエチレン−ビニルアルコール共重合体の層の間には、接着層として変性オレフィンの層が設けられていることを特徴とする請求項３記載のガスバリア性合成樹脂管。
前記変性オレフィンの層は、ポリエチレンまたはやポリプロピレンの層であることを特徴とする請求項４記載のガスバリア性合成樹脂管。