JP5860328B2

JP5860328B2 - 多層樹脂管の製造方法

Info

Publication number: JP5860328B2
Application number: JP2012079987A
Authority: JP
Inventors: 忠臣栗栖; 誠一人見; 克己新井
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2016-02-16
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: JP2012215300A

Description

本発明は、電気融着継手を用いて接合される多層樹脂管の製造方法に関する。

従来、水道管、ガス管等には、耐久性、耐食性、可撓性に優れる上、軽量で作業性（施工性）に優れることからポリエチレン管等の合成樹脂管が多用されている。また、この種の管材を接合するためのソケット、エルボ、チーズ、サドルなどの継手として、高価な工具を用いることなく簡便に接合作業を行うことができ、接合品質にばらつきがなく信頼性が高いなどの多くの利点を有することから、ＥＦ継手（電気融着継手）が多用されている。

このＥＦ継手は、ポリエチレン等の合成樹脂を用いて形成され、継手本体の内周面側にニクロム線等の電熱線をらせん状に埋設して形成されている。また、ＥＦ継手は、継手本体に外周面から径方向外側に突出する一対のターミナルピン（端子ピン）が設けられ、これらターミナルピンに電熱線の両端部をそれぞれ接続して形成されている。

そして、ＥＦ継手を用いて管材同士を接合する際には、各管材の端部を継手本体に嵌合した状態で、一対のターミナルピンにコントローラ（通電装置）のケーブルコネクタを取り付け、電熱線に通電して発熱させる。この電熱線の発熱により、継手本体の内周面側と管材の外周面側とがそれぞれ融着し、ＥＦ継手を介して管材同士を接合することができる。

ここで、合成樹脂管の管材は、配管現場などにおいて粉塵等の異物が付着する場合がある。また、押出成形による加工時に高温の状態で大気にさらされることで外周面に酸化層が形成されて酸化劣化が生じている場合がある。さらに、紫外線により外周面が光劣化している場合がある。このため、従来、ＥＦ継手を用いて管材同士を接合する際には、融着前に、管材の端部側の融着面となる部分の外周面を削り取るスクレープ作業を行い、さらにアセトン等を用いて外周面の清掃を行うようにしている。

一方で、スクレープ作業は、特殊な工具を必要とし、手間のかかる作業であるため、このスクレープ作業を行うことなくＥＦ継手で管材同士を接合できるようにして施工性を向上させることが望まれていた。

これに対し、特許文献１には、共押出し成形で、ポリオレフィン系樹脂の主要層（本管）の外側に、ポリオレフィン系樹脂などの被覆層を剥離可能に一体に設けた多層樹脂管が開示されている。この多層樹脂管は、共押出し成形によって、主要層に対し早々に被覆層が一体に被覆形成されるため、本管である主要層の外周面に酸化劣化が生じない。また、主要層が被覆層で覆われていることにより、光劣化が生じることもない。また、ＥＦ継手を用いて接合する段階で、本管の主要層から被覆層を剥離して本管の融着面を露出させることで、融着面に粉塵等の異物が付着していない状態を確保して接合作業を行うことができる。これにより、特許文献１に開示された多層樹脂管を用いることで、スクレープ作業を不要にして接合作業が行え、施工性の向上を図ることが可能になる。

特開２００４−２２５８２１号公報

しかしながら、上記従来の多層樹脂管において、ポリオレフィン系樹脂の主要層（本管）の外側に設けられるポリオレフィン系樹脂などの被覆層は、分子量や弾性率などの樹脂物性の違いによって剥離性に違いが生じてしまう。このため、単に主要層に被覆層を一体に被覆形成した多層樹脂管では、接合作業時に被覆層を好適に剥離させることができないおそれがあり、被覆層を確実且つ容易に剥離できるようにする手法の開発が強く望まれていた。

上記の課題を解決するために、この発明は以下の手段を提供している。

請求項１記載の多層樹脂管の製造方法は、本管であるポリエチレン樹脂の主要層と、該主要層の外周面上に剥離可能に積層されたポリプロピレン樹脂の被覆層とを共押出し成形によって一体に形成してなる多層樹脂管の製造方法であって、前記被覆層は、弾性率が１０００ＭＰａ以上で、かつ、分子量が５．０×１０^５以下のポリプロピレン樹脂を用いて形成されていることを特徴とする。

請求項２記載の多層樹脂管の製造方法は、請求項１に記載の多層樹脂管において、前記被覆層は、プロピレンの単独重合体で形成されていることを特徴とする。

請求項１記載の多層樹脂管の製造方法においては、弾性率が１０００ＭＰａ以上となるポリプロピレン樹脂を用いて被覆層を形成することにより、本管の主要層から剥離する際に、千切れが発生することがなく、確実且つ容易に被覆層を剥離できるようにして多層樹脂管を形成することが可能になる。

また、分子量が５．０×１０^５以下のポリプロピレン樹脂を用いて被覆層を形成することにより、本管である主要層のポリエチレン樹脂に対し、共押出し成形時の粘度を好適な状態に維持することができ、しわ等を発生させることなく、精度よく被覆層を形成することが可能になる。これにより、主要層への付着強度（剥離強度）が高くなり過ぎたり、付着強度が低くなり過ぎて、本管の主要層から被覆層を剥離する際に被覆層を容易に剥離できなくなったり、剥離作業前に被覆層が主要層から剥離することを防止でき、より確実且つ容易に剥離できる好適な剥離性を備えて被覆層、多層樹脂管を形成することが可能になる。

請求項２記載の多層樹脂管の製造方法においては、被覆層を、結晶構造が主要層のポリエチレン樹脂と差異が大きいプロピレンの単独重合体（ホモＰＰ）で形成することにより、本管の主要層から剥離する際の剥離性を良好に保つことができる。

本発明の一実施形態に係る多層樹脂管を示す図である。図１のＸ１−Ｘ１線矢視図である。本発明の一実施形態に係る多層樹脂管を共押出し成形で製造する際に用いる押出成形装置の一例を示す図である。

以下、図１から図３を参照し、本発明の一実施形態に係る多層樹脂管の製造方法について説明する。

本実施形態の多層樹脂管１は、水道管、ガス管等としてＥＦ継手（電気融着継手）で接合される管材であり、図１及び図２に示すように、本管であるポリエチレン樹脂の主要層（内層）２と、この主要層２の外周面２ａ上に剥離可能に積層されたポリプロピレン樹脂の被覆層（外層）３とを一体形成して構成されている。

また、本実施形態では、ＥＦ継手を用いて多層樹脂管１を接合する際、被覆層３を好適に剥離できるようにするため、被覆層３は、分子量が５．０×１０^５以下のポリプロピレン樹脂を用いて形成されている。さらに、被覆層３は、弾性率が１０００ＭＰａ以上となるポリプロピレン樹脂を用いて形成されている。

さらに、本実施形態では、被覆層３が、プロピレンの単独重合体（ホモＰＰ）で形成されている。そして、被覆層３の流動性指数Ｘと主要層２の流動性指数Ｙとの比率Ｘ／Ｙが、８〜１２の範囲内になるように選定した。

一方、本実施形態の多層樹脂管１は、例えば図３に示すような押出成形装置４を用いて製造される。この押出成形装置４は、筒状の外型（キャビティ金型）５の内部に内型（コア金型）６を設けることにより、円筒状のキャビティ７が形成され、外型５の周囲に、樹脂を溶融可塑化してキャビティ７内に押出供給する２つの押出機８、９を備えて構成されている。また、一方の押出機８は、本管の主要層２を形成するポリエチレン樹脂を成形品の押出方向Ｔ上流側のキャビティ７内に供給するように配設され、他方の押出機９は、被覆層３を形成するポリプロピレン樹脂を押出方向Ｔ下流側のキャビティ７内に供給するように配設されている。

そして、本実施形態の多層樹脂管１は、上記のような押出成形装置４を用い共押出し成形によって製造される。具体的に、多層樹脂管１を成形する際には、一方の押出機８から押出されたポリエチレン樹脂（２）が内型６と外型５の間のキャビティ７を押出方向Ｔに流通することによって円筒状に成形され、本管の主要層２が形成される。また、これとともに、他方の押出機９から押出されたポリプロピレン樹脂（３）がキャビティ７を流通する主要層２のポリエチレン樹脂と外型５の内面の間に押出される。このポリプロピレン樹脂（３）がキャビティ７内で押出方向Ｔに流通するとともに主要層２の外周を覆うように円筒状に成形され、本管の主要層２の外周面２ａを覆って一体に積層し、被覆層３が形成される。

さらに、ポリエチレン樹脂の本管２の外周面２ａ上にポリプロピレン樹脂の被覆層３が積層した未硬化状態の多層樹脂管１が、外型５及び内型６の金型から外側に押出され、フォーミング１０に送られて寸法調整され、さらに、フォーミング１０から水槽１１に送られて冷却固化される。これにより、主要層２の外周面２ａ上に被覆層３を一体に積層してなる多層樹脂管１が製造される。

このとき、未硬化状態の多層樹脂管１が金型５、６からフォーミング１０に送られる際に大気中に暴露されることになるが（図３中の符号Ｓ部分）、主要層２の外周面２ａが被覆層３で覆われているため、主要層２の外周面２ａに酸化劣化が生じることはない。また、冷却固化して完成した多層樹脂管１は、主要層２の外周面２ａが被覆層３で覆われているため、この主要層２の外周面２ａが紫外線によって光劣化したり、外周面２ａに粉塵等の異物が付着することもない。

これにより、多層樹脂管１は、ＥＦ継手の接合時に、被覆層３を主要層２から剥離することで、酸化劣化や光劣化、粉塵等の異物の付着が生じていない主要層２の外周面２ａ（融着面）にＥＦ継手を接合することができ、スクレープ作業を不要にして接合作業が行える。

一方、本実施形態の多層樹脂管１は、分子量が５．０×１０^５以下のポリプロピレン樹脂を用いて被覆層３を形成するようにしている。分子量が５．０×１０^５より大きなポリプロピレン樹脂を用いて被覆層３を形成すると、本管である主要層２のポリエチレン樹脂に対し、共押出し成形時の粘度が大きくなり過ぎ、しわ等が生じて被覆層３（多層樹脂管１）の寸法精度が落ち、また、硬化時に被覆層３に大きな収縮が生じてしまう。

これに対し、本実施形態の多層樹脂管１のように、分子量が５．０×１０^５以下のポリプロピレン樹脂を用いて被覆層３を形成すると、主要層２のポリエチレン樹脂に対し、共押出し成形時の粘度が好適な状態で維持され、しわ等が発生することなく、精度よく被覆層３が形成される。この結果として、確実且つ容易に剥離できるようにして、すなわち、好適な剥離性を備えて、被覆層３ひいては多層樹脂管１が形成されることになる。

また、本実施形態の多層樹脂管１は、弾性率が１０００ＭＰａ以上となるポリプロピレン樹脂を用いて被覆層３を形成するようにしている。このため、ＥＦ継手の接合時に、被覆層３を主要層２から剥離する際に、被覆層３の弾性が乏しく、千切れてしまうようなことがなく、この点からも、好適な剥離性を備えて、被覆層３ひいては多層樹脂管１が形成されることになる。

さらに、本実施形態の多層樹脂管１は、被覆層３をプロピレンの単独重合体（ホモＰＰ）で形成した。このように、被覆層３を、結晶構造が主要層２のポリエチレン樹脂と差異が大きいプロピレンの単独重合体（ホモＰＰ）で形成することにより、被覆層３を主要層２から剥離する際の剥離性を良好に保つことができる。

そして、本実施形態の多層樹脂管１は、被覆層３の流動性指数Ｘと主要層２の流動性指数Ｙとの比率Ｘ／Ｙが８〜１２の範囲内になるようにしたため、剥離後の主要層２の表面粗さを小さく抑えることができ、外観を良好に保つことができる。

ここで、分子量、弾性率が異なる複数種のポリプロピレン樹脂を用いて被覆層３を形成し、これら複数種の被覆層３を備えた多層樹脂管１の剥離性を確認した試験結果を表１および表２に示す。

また、この試験では、剥離強度が３．０〜５．０ｋｇ／ｃｍの場合に、好適に剥離可能な状態と判断し、判定を「○：剥離性（良）」とした。剥離強度が剥離強度３．０〜５．０ｋｇ／ｃｍを外れた場合に、判定を「×：剥離性（不良）」とした。
さらに、この試験では、剥離後の表面粗さが５０μｍ以下の場合、判定を「○：外観良好」とし、５０μｍを超える場合、判定を「×：外観不良」とした。
そして、この試験では、被覆層３の流動性指数（ＭＦＲ）Ｘと、主要層２の流動性指数Ｙとの比率（Ｘ／Ｙ）が８〜１２の範囲である場合は、判定を「○」とし、範囲外である場合は、判定を「×」とした。

なお、表１，表２中の「ホモＰＰ」は、プロピレンの単独重合体であり、「ブロックＰＰ」は、ポリプロピレン、エチレン−プロピレンゴム、及びポリエチレンのブロックコポリマー（正確には、エチレン−プロピレンゴム、及びポリエチレンの島が存在する二相樹脂）であり、「ランダムＰＰ」は、少量のエチレンがプロピレン連鎖中にランダムに取り込まれたものである。

この表１および表２に示す結果から、分子量が５．０×１０^５以下のポリプロピレン樹脂を用いて被覆層３を形成すると、また、弾性率が１０００ＭＰａ以上となるポリプロピレン樹脂を用いて被覆層３を形成すると、確実且つ容易に剥離でき、好適な剥離性を備えて被覆層３ひいては多層樹脂管１を形成できることが実証された。

さらに、被覆層３をホモＰＰとし、被覆層３の流動性指数Ｘと主要層２の流動性指数Ｙとの比率Ｘ／Ｙが８〜１２の範囲内になるように被覆層３を形成すると、より剥離性能を良好に保つことができるとともに、剥離後の主要層２の表面粗さも小さくすることができ、外観を良好に保つことができることが実証された。

したがって、本実施形態の多層樹脂管１の製造方法においては、分子量が５．０×１０^５以下のポリプロピレン樹脂を用いて被覆層３を形成することにより、本管である主要層２のポリエチレン樹脂に対し、共押出し成形時の粘度を好適な状態に維持することができ、しわ等を発生させることなく、精度よく被覆層３を形成することが可能になる。

これにより、主要層２への付着強度（剥離強度）が高くなり過ぎたり、付着強度が低くなり過ぎて、主要層２から被覆層３を剥離する際に被覆層３を容易に剥離できなくなったり、剥離作業前に被覆層３が主要層２から剥離することを防止でき、確実且つ容易に剥離できる好適な剥離性を備えて被覆層３、多層樹脂管１を形成することが可能になる。

また、弾性率が１０００ＭＰａ以上となるポリプロピレン樹脂を用いて被覆層３を形成することにより、主要層２から剥離する際に、千切れが発生することがなく、より確実且つ容易に被覆層３を剥離できるようにして多層樹脂管１を形成することが可能になる。

さらに、被覆層３をプロピレンの単独重合体（ホモＰＰ）で形成することにより、被覆層３を主要層２から剥離する際の剥離性を良好に保つことができる。

そして、被覆層３の流動性指数Ｘと主要層２の流動性指数Ｙとの比率Ｘ／Ｙが８〜１２の範囲内になるようにすることにより、剥離後の主要層２の表面粗さを小さく抑えることができ、外観を良好に保つことができる。

以上、本発明に係る多層樹脂管の製造方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１…多層樹脂管２…主要層２ａ…外周面（融着面）３…被覆層４…押出成形装置５…外型（キャビティ金型）６…内型（コア金型）７…キャビティ８…押出機９…押出機１０…フォーミング１１…水槽Ｔ…押出方向

Claims

本管であるポリエチレン樹脂の主要層と、該主要層の外周面上に剥離可能に積層されたポリプロピレン樹脂の被覆層とを共押出し成形によって一体に形成してなる多層樹脂管の製造方法であって、
前記被覆層は、弾性率が１０００ＭＰａ以上で、かつ、分子量が５．０×１０^５以下のポリプロピレン樹脂を用いて形成されていることを特徴とする多層樹脂管の製造方法。
請求項１に記載の多層樹脂管の製造方法において、
前記被覆層は、プロピレンの単独重合体で形成されていることを特徴とする多層樹脂管の製造方法。