JP6502639B2 - 配管システム - Google Patents

Description

本発明は、配管システムに関する。より具体的には、本発明は、耐震性の配管システムに関する。

様々な目的で、複数の層が積層された多層管が開発されている。
たとえば、安価で高剛性、高強度な多層管として、特開昭６１−３２７４３号公報（特許文献１）に、中間層として、ガラス繊維、無機充填剤及び不飽和カルボン酸変性ポリオレフィンを含有するポリプロピレン系樹脂層を有することを特徴とする少なくとも３層からなるポリオレフィン系多層構造管が開示されている。

またたとえば、液体状、ペースト状、および／または気体状の媒体用の配管を敷設するためのプラスチック製のパイプであって、機械的、化学的および熱的に高い耐性を有する多層管として、特開２００１−３５５７６７号公報（特許文献２）に、基礎材料からなる内側層と外側層、および基礎材料ならびに少なくとも１つの追加材料からなる中間層をもつ、少なくとも３つの層で構成されたパイプ本体を備えているものにおいて、パイプの内側層と中間層がポリマー材料でできており、供給されるべき媒体と接触する内側層および／または中間層の半結晶ポリマー材料の非晶領域に、攻撃性媒体、特に酸化作用や還元作用のある媒体に対する添加剤が含まれており、中間層のポリマー材料の非晶領域に、パイプ、取付部品、または成形品の内側層から外側層への添加剤の移動を抑える遮断材料としての充填剤および／または添加剤が含まれていることを特徴とするパイプが開示されている。

特開昭６１−３２７４３号公報 特開２００１−３５５７６７号公報

いずれの多層管もある程度の剛性を有するが、剛性を有する多層管は、配管システムに適用された場合、耐震性が劣る。反対に、配管システムに耐震性を具備させるには、配管システムを構成する多層管は剛性が低いものを採用する必要がある。

そこで、本発明の目的は、配管の剛性と配管システム全体の耐震性とを両立させた配管システムを提供することにある。

（１）
本発明の配管システムは、複数の多層管と継手とを含む。多層管は、少なくとも、第１層、第２層および第３層が積層され、第２層は第１層および第３層より大きい弾性率を有する。継手は、第１外挿筒部と、第１外挿筒部に連設した第２外層筒部と、それらの境界部の内周面に突設された当接突部とを含む。第１外挿筒部は、複数の多層管のうち一の多層管の端部に外挿している。第２外挿筒部は、複数の多層管のうち他の多層管の端部に外挿している。当接突部は、一の多層管の末端と他の多層管の末端とを当接させており、多層管より小さい弾性率を有する。さらに、第２層は多層管の肉厚中央を包含するように位置し、当接突部の頂端は当該肉厚中央より外周の側に位置している。

本発明においては、多層管の第２層を、第１層および第３層より大きい弾性率を有するものとするため、多層管に剛性（耐変形性）を具備させ、外力による変形を小さくすることができる。それとともに、継手の当接突部を多層管より小さい弾性率を有するものとし且つ当接突部の位置を所定の位置とするため、配管システムの耐震性も維持することができる。したがって、多層管の構造により多層管自体の柔軟性はある程度抑えられているが、配管システム全体の耐震性を低下させないため、配管の剛性と配管システム全体の耐震性とを両立することができる。
なお、本明細書において、多層管が受け得る変形には、外力の負荷による変形、温度変化、湿度変化および経年劣化などの環境変化による変形が含まれる。

（２）
本発明の配管システムにおいては、第２層が繊維を含む樹脂であり、第３層は繊維を含まない樹脂であってよい。
これによって、第２層の寸法安定性と、第３層の継手との融着接合容易性とを両立させることができる。寸法安定性が良好であるとは、熱伸縮が少ない（線膨張係数が小さい）ことをいう。

（３）
本発明の配管システムにおいては、第１層と第３層とが、繊維を含まない互いに同じ樹脂で構成されていてよい。
これによって、第２層の両面に接触する層の機械的特性を揃え、界面の剥離を抑制することができる。

（４）
本発明の配管システムにおいては、配管の弾性率が１２００ＭＰａ以上５０００ＭＰａ以下であってよい。
これによって、多層管の層間剥離を抑制しかつ継手部分における耐震性をより良好とすることができる。
なお、弾性率は、ＪＩＳ Ｋ ７１７１に準拠した測定値である。

（５）
本発明の配管システムにおいては、当接突部の軸心方向の幅が、外径の２％以上３０％以下であってよい。
これによって、継手部分の耐震性を良好に維持することができる。

（６）
本発明の配管システムにおいては、多層管の第２層が、第１層に接触するように積層され、第３層が、第２層に接触するように積層され、第１層と第２層との界面および第２層と前記第３層との界面の少なくともいずれかの十点平均粗さＲｚが、３０μｍ以上であってよい。

この場合、層界面が十分荒れているため、多層管が変形を受けた場合であっても、界面剥離を起こしにくい。本明細書において、多層管が受け得る変形には、外力の負荷による変形、温度変化、湿度変化および経年劣化などの環境変化による変形が含まれる。
十点平均粗さＲｚの範囲に含まれる上限値は特に限定されないが、製造容易性などの観点からたとえば３００μｍである。
なお、十点平均粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１に準拠した測定値である。

（７）
上記（６）の本発明の配管システムにおいては、多層管の第１層と第２層との界面および第２層と第３層との界面の少なくともいずれかの界面最大高さＲｙが５０μｍ以上であってよい。
これによって、多層管が変形を受けた場合であっても、界面剥離をより起こしにくい。
界面最大高さＲｙの範囲に含まれる上限値は特に限定されないが、製造容易性などの観点からたとえば５００μｍである。
なお、界面最大高さＲｙは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１に準拠した測定値である。

（８）
本発明の配管システムにおいて、多層管の第２層の弾性率は、第１層の弾性率および第３層の弾性率の１．５倍以上であることが好ましい。
この場合、第２層が、第１層および第３層よりも充分に大きい弾性率を有するため、多層管全体としての良好な耐変形性を効率よく得ることができる。
弾性率の範囲に含まれる上限値は特に限定されないが、機械的特性などの観点からたとえば３倍である。
なお、弾性率は、ＪＩＳ Ｋ ７１７１に準拠した測定値である。

（９）
本発明の配管システムにおいて、多層管の第２層中の繊維の含有量は、５重量％以上３５重量％未満であってよい。
この場合、５重量％以上であることにより、多層管の良好な寸法安定性を効率よく得ることができ、３５重量％未満であることにより、第２層の破壊モードを延性的破壊へ遷移させ易くすることができる。

（１０）
本発明の配管システムにおいて、多層管の第２層は、相溶化剤を含んでよい。
これによって、多層管の寸法安定性、強度、高温での伸びの少なくともいずれかを良好に得ることができる。なお、高温での伸びとは、延性的破壊を破壊モードとして生じさせ易くする指標をいう。高温での伸びが良いと、破壊モードが延性的破壊となり易い。

（１１）
本発明の配管システムにおいては、多層管の第２層の樹脂に含まれる繊維がガラス樹脂であり、第２層に含まれる相溶化剤がシラン変性ポリオレフィンであることが好ましい。
これによって、多層管のより良好な寸法安定性を効率よく得ることができる。

（１２）
上記（６）または（７）の本発明の配管システムにおいては、多層管の第２層の線膨張係数が、第１層または第３層の線膨張係数の０．８倍以下であることが好ましい。

この場合、多層管の構成層の界面が十分荒れているため、第２層の線膨張係数は、第１層または第３層（好ましくは、線膨張係数が大きい方の層）の０．８倍以下であっても、難剥離性を良好に得ることができる。線膨張係数の範囲に含まれる下限値は特に限定されないが、難剥離性を良好に得る観点からたとえば０．０１倍である。

（１３）
本発明の配管システムにおいては、多層管の総厚に対し、第２層の層厚が２０％以上８０％以下であってよい。
この場合、層厚が２０％以上であることにより、多層管の好ましい寸法安定性および機械的強度を得ることができ、８０％以下であることにより、継手との良好な融着接合容易性を得ることができる。

本発明の一実施形態の配管システムを、軸心を含む面で切断した場合の模式的断面図である。 図１の一部拡大図である。 本発明の一実施形態の配管システムを構成する多層管を、軸方向に垂直な断面で切断した場合の模式的断面図である。 図１の配管システムに外力を加えた場合の模式的断面図である。 多層管の変形例を軸方向に垂直な断面で切断した場合の模式的断面図である。 図５の一部拡大図である。 多層管のさらなる変形例を軸方向に垂直な断念で切断した場合の模式的断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の要素には同一の符号を付しており、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［基本構成］
図１は、本発明の一実施形態の配管システムを、軸心を含む面で切断した場合の模式的断面図である。図２は、図１の一部拡大図である。図３は、本発明の一実施形態の配管システムを構成する多層管を、軸方向に垂直な断面で切断した場合の模式的断面図である。
配管システム１００は、複数の多層管２００，２００’と、継手３００とを含む。

［多層管］
本実施形態において、多層管２００と多層管２００’とは同じものである。多層管２００，２００’は、それぞれ、軸心Ｏから外側に向かって、第１層２１０，２１０’、第２層２２０，２２０’および第３層２３０，２３０’が積層される。それぞれの層の間には、接着剤層などを介在してもよい。また、多層管２００，２００’がさらに１または２以上の他の層が積層されていてもよい。以下、多層管２００を挙げ、多層管の詳細を説明する。

［多層管−弾性率］
多層管２００は、第２層２２０の弾性率（ＪＩＳ Ｋ ７１７１に準拠）が、第１層２１０の弾性率および第３層２３０の弾性率より大きくなるように構成される。具体的には、多層管２００は、第２層２２０の弾性率が、第１層２１０の弾性率および第３層２３０の弾性率の１．５倍以上、好ましくは２倍以上となるように構成されることができる。このように、第２層２２０は、第１層２１０および第３層２３０よりも充分に大きい弾性率を有することが好ましい。本発明における多層管２００は、外力の負荷による変形、および温度変化、湿度変化ならびに経年劣化などの環境変化による変形の少なくともいずれかを受けた場合であっても、充分に大きい弾性率を有する第２層２２０の耐変形性が良好であるため、第２層２２０が芯となり、多層管２００全体としての良好な耐変形性を確保することができる。なお、第２層２２０の弾性率の上限は、たとえば３倍である。

より具体的には、第２層２２０の弾性率は、たとえば１３００ＭＰａ以上５０００ＭＰａ以下である。この場合、第１層および第３層の弾性率は８００ＭＰａ以上１３００ＭＰａ未満、好ましくは８００ＭＰａ以上１２００ＭＰａ以下であってよい。

多層管２００全体の弾性率は、たとえば１２００ＭＰａ以上５０００ＭＰａ以下である。多層管２００全体の弾性率を１２００ＭＰａ以上とすることによって、多層管２００自体が変形し過ぎないため層間剥離を生じにくくすることができる。また、多層管２００全体の弾性率を５０００ＭＰａとすることによって、配管システム１００に対する外力（たとえば軸心Ｏに交差する方向に及ぼす外力）によって継手３００の中で適度に撓み、良好な耐震性を具備させることができる。

［多層管−層厚］
多層管２００は、第２層２２０の層厚Ｔ２（図２参照）が、多層管２００の総厚（本実施形態においては、第１層２１０の層厚Ｔ１、第２層２２０の層厚Ｔ２、および第３層２３０の層厚Ｔ３の和）の２０％以上８０％以下となるように構成される。層厚Ｔ２が２０％以上であることにより、多層管２００の好ましい寸法安定性および機械的強度が得られる程度に第２層２２０の厚みを確保することができる。層厚Ｔ２が８０％以下であることにより、たとえば多層管２００を継手とエレクトロフュージョン接合などにより融着接合する場合に、継手との融着接合容易性を良好に確保することができる。このような効果をより一層効果的に高める観点からは、第２層２２０の層厚Ｔ２は、多層管２００の総厚の、好ましくは３０％以上７０％以下である。

さらに、第１層２１０が、第２層２２０の内周面をコートするための層厚を確保することができ、第３層２３０が、多層管２００を継手とエレクトロフュージョン接合などにより融着接合する場合に、継手との融着接合容易性のための層厚を確保することができれば、第１層２１０の層厚Ｔ１は、第３層２３０の層厚Ｔ３より薄くてもよい。

さらに、多層管２００において、第２層２２０は、多層管２００の肉厚中央２００Мの面を包含するように位置する。

［多層管−第１層および第３層の材料］
第１層２１０および第３層２３０は、いずれも同じポリオレフィン系樹脂で構成される。したがって、第２層２２０の両面で機械的特性が揃うとともに、多層管２００の製造効率も良い。なお、本発明は、第１層２１０と第３層２３０とは、異なる材料または異なるポリオレフィン系樹脂から構成されることを除外するものではない。

ポリオレフィン系樹脂としては特に限定されない。たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、エチレン−酢酸ビニル共重合体及びエチレン−α−オレフィン共重合体等が挙げられる。成形体の強度、および高温での伸び等を効果的に高める観点からは、ポリエチレンまたはポリプロピレンであることが好ましく、ポリエチレンであることがより好ましい。

さらに、ポリエチレン（ＰＥ）としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）及び高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）等が挙げられる。ポリプロピレン（ＰＰ）としては、ホモＰＰ、ブロックＰＰ及びランダムＰＰ等が挙げられる。ポリブテンとしては、ポリブテン−１等が挙げられる。エチレン−α−オレフィン共重合体は、エチレンに対して、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン又は１−オクテン等のα−オレフィンを数モル％程度の割合で共重合させた共重合体であることが好ましい。
これらのポリオレフィン樹脂は、１種が単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

第１層２１０および第３層２３０は、後述の第２層２２０のように繊維を含まない。内層である２１０は、多層管２００の内部を流れる流体に、第２層２２０に含まれる繊維が混入しないように第２層２２０の内周面をコートする。また、第３層２３０は、たとえば多層管２００を継手とエレクトロフュージョン接合などにより融着接合する場合に、継手との融着接合容易性を確保することができる。

上記の他、第１層２１０および第３層２３０には、後述の第２層２２０と同様に相溶化剤およびその他の成分を含んでいてもよい。

［多層管−第２層の材料］
第２層２２０は、繊維強化樹脂で構成される。
（第２層の材料−マトリックス樹脂）
マトリックス樹脂は、ポリオレフィン系樹脂である。ポリオレフィン系樹脂の具体例としては、第１層２１０および第３層２３０の構成樹脂として挙げたものと同様である。第２層２２０のマトリックス樹脂は、第１層２１０および第２層２２０を構成する樹脂と同じである。全ての層に同じ樹脂を用いることにより、隣接する層が互いになじみやすく、界面剥離を効果的に抑制することができる。

（第２層の材料−繊維）
繊維の材質としては、ガラス繊維、炭素繊維、セラミックス繊維、ボロン繊維、微細な金属繊維などの無機繊維；およびアラミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリアミド、ビニロン、ポリアセタール、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール、高強度ポリプロピレンなどの有機繊維が挙げられる。炭素繊維としては、ＰＡＮ (ポリアクリロニトリル) 系炭素繊維、シリコン−チタン−炭素繊維、ピッチ系炭素繊維などが挙げられる。また、有機繊維としては、ケナフ、麻などの天然繊維も挙げられる。本発明においては、低線膨張性の観点から、繊維はガラス繊維であることが好ましい。これらの繊維は、単独で、または複数種を組み合わせて用いることができる。
また、このような繊維に、マトリックス樹脂を保持させる方法としては、公知の方法が全て採用可能である。

これら繊維が配される態様としては、連続繊維が長手方向に配される態様、長手方向に配された連続繊維と、当該連続繊維と交差する連続繊維とが配される態様、および有限長さの繊維が配される態様が挙げられる。

繊維の繊維長はたとえば０．０５ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。繊維の繊維長をこの範囲内とすることにより、成形体の強度、寸法安定性及び高温での伸びが効果的に高くなる。成形体の強度、寸法安定性及び高温での伸びをより一層効果的に高める観点からは、繊維の繊維長は好ましくは０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。なお、繊維長とは、複数の繊維の長さの平均を意味する。

繊維の繊維径は、１μｍ以上３０μｍ以下である。繊維の繊維径をこの範囲内とすることにより、成形体の強度、寸法安定性及び高温での伸びが効果的に高くなる。成形体の強度、寸法安定性及び高温での伸びをより一層効果的に高める観点からは、繊維の繊維径は好ましくは５μｍ以上１５μｍ以下である。なお、繊維径とは、複数の繊維それぞれの最大径の平均を意味する。

繊維は表面処理されていてもかまわない。たとえば繊維がガラス繊維である場合、表面処理剤としては、メタクリルシラン、アクリルシラン、アミノシラン、イミダゾールシラン、ビニルシラン及びエポキシシラン等が挙げられる。この中でも、アミノシランが好ましい。

第２層２２０に繊維を含ませることにより、第２層２２０の強度および寸法安定性を向上させることができる。さらに、第２層２２０に含まれる繊維の量は、第２層２２０を製造するための樹脂組成物全体を１００重量％として、５重量％以上３５重量％未満である。繊維の量の下限を上述のとおりとすることにより、多層管２００の良好な寸法安定性を効率よく得ることができる。繊維の量の上限を上述のとおりとすることにより、第２層２２０の破壊モードを延性的破壊へ遷移させ易くすることができる。したがって、第２層２２０の脆性的破壊を生じにくくさせることができる。このような効果をより一層効果的に高める観点からは、第２層２２０に含まれる繊維の量は、好ましくは１０重量％以上６０重量％以下、さらに好ましくは２０重量％以上５０重量％以下である。

（第２層の材料−ポリオレフィン収束剤）
さらに、繊維は、ポリオレフィン収束剤により収束されたものであってもよい。ポリオレフィン収束剤は、ガラス繊維を収束させることができれば特に限定されないが、具体的にはポリオレフィンである。当該ポリオレフィンは、マトリックス樹脂と同様のものであってもよい。つまり、マトリックス樹脂がポリエチレンであれば、収束剤もポリエチレンであってよい。さらに、収束剤としての当該ポリオレフィンには、変性ポリオレフィンが含まれる。ポリオレフィン収束剤の具体例としては、マレイン酸変性ポリオレフィン、およびシラン変性ポリオレフィン等が挙げられる。第２層２２０に低線膨張係数を具備させる観点からは、ポリオレフィン収束剤はシラン変性ポリオレフィンであることが好ましく、さらに、繊維がガラス繊維であることが好ましい。

繊維を良好に収束させる観点からは、ポリオレフィン収束剤の密度は、好ましくは０．８５ｇ／ｃｍ^３以上、好ましくは１．１ｇ／ｃｍ^３以下である。
繊維を良好に収束させる観点からは、ポリオレフィン収束剤のＭＦＲ（メルトマスフローレイト）は好ましくは０．０１ｇ／１０分以上、好ましくは１６ｇ／１０分以下である。上記ＭＦＲは、ＪＩＳ Ｋ７２１０に基づいて、温度１９０℃、荷重２．１６ｋｇｆの条件で測定された値である。

繊維をポリオレフィン収束剤により収束させる方法としては、どのような方法でもよい。マトリックス樹脂とポリオレフィン収束剤との合計１００重量部に対する繊維の量は、好ましくは６重量部以上、より好ましくは１２重量部以上、更に好ましくは１９重量部以上、好ましくは５３３重量部以下、より好ましくは１７１重量部以下、更に好ましくは１３８重量部以下である。繊維の量を上記の範囲とすることによって、成形体の強度、寸法安定性及び高温での伸びが効果的に高くなる。

（第２層の材料−相溶化剤）
さらに、第２層２２０には相溶化剤が含まれる。相溶化剤としては、たとえば、変性ポリオレフィンおよび塩素化ポリオレフィンなどが挙げられる。変性ポリオレフィンとしては、たとえば、マレイン酸変性ポリオレフィンおよびシラン変性ポリオレフィンなどが挙げられる。相溶化剤は、１種を単独で用いても良いし、２種以上を併用してもよい。第２層２２０に低線膨張係数を具備させる観点からは、相溶化剤はシラン変性ポリオレフィンであることが好ましく、さらに、繊維がガラス繊維であることが好ましい。

なお、相溶化剤としての変性ポリオレフィンは、上述の収束剤としての変性ポリオレフィンとは区別される。第２層２２０に含まれる相溶化剤の量は、第２層２２０を製造するための樹脂組成物全体を１００重量％として、１重量％以上１０重量％以下である。相溶化剤の含有量をこのような範囲とすることによって、成形体の強度、寸法安定性及び高温での伸びが効果的に高くなる。成形体の強度、寸法安定性及び高温での伸びをより一層効果的に高める観点からは、第２層２２０に含まれる相溶化剤の量は、好ましくは２重量％以上９重量％以下である。

（第２層の材料−その他）
第２層２２０には、さらに他の成分が含まれてよい。当該他の成分は、第２層２２０を製造するための樹脂組成物から繊維と相溶化剤とを除いた成分を１００重量％とすると、ポリオレフィン系樹脂の含有量は、好ましくは８０重量％以上、より好ましくは９０重量％以上、更に好ましくは９５重量％以上となる量で用いられてよい。ポリオレフィン系樹脂の含有量の範囲に含まれる上限値は、９９．９９重量％、または９９．９重量％であってもよい。

他の成分として、マトリックス樹脂としてのポリオレフィン系樹脂以外の他の熱可塑性樹脂が挙げられる。但しこの場合、熱可塑性樹脂の含有量は、ポリオレフィン系樹脂の含有量よりも少ないことが好ましい。

他の成分として、酸化防止剤が挙げられる。酸化防止剤は、成形体の高温下での耐久性をより一層高めたり、銅などの金属による耐久性の低下を抑えたりする観点で用いることができる。
上記酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤及びラクトン系酸化防止剤等が挙げられる。酸化防止剤は、１種が単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

フェノール系酸化防止剤は、ヒンダードフェノール系酸化防止剤であることが好ましい。ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、ペンタエリスリトールテトラキス［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、チオジエチレンビス［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、Ｎ，Ｎ’−ヘキサン−１，６−ジイルビス［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオンアミド］、ベンゼンプロパン酸、３，５−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドロキシ、Ｃ７−Ｃ９側鎖アルキルエステル、３，３’，３’’，５，５’，５’’−ヘキサ−ｔｅｒｔ−ブチル−ａ，ａ’，ａ’’−（メシチレン−２，４，６−トリイル）トリ−ｐ−クレゾール、４，６−ビス（ドデシルチオメチル）−ｏ−クレゾール、４，６−ビス（オクチルチオメチル）−ｏ−クレゾール、エチレンビス（オキシエチレン）ビス［３−（５−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−ｍ−トリル）プロピオネート］、ヘキサメチレンビス［３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、１，３，５−トリス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン、１，３，５−トリス［（４−ｔｅｒｔ−ブチル−３−ヒドロキシ−２，６−キシリル）メチル］−１，３，５−トリアジン−２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−［４，６−ビス（オクチルチオ）−１，３，５−トリアジン２−イルアミノ］フェノール、及びジエチル［｛３，５−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドロキシフェニル｝メチル］ホスフォネート等が挙げられる。

リン系酸化防止剤としては、トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）フォスファイト、トリス［２−［［２，４，８，１０−テトラ−ｔｅｒｔ−ブチルジベンゾ［ｄ，ｆ］［１，３，２］ジオキサフォスフェフィン−６−イル］オキシ］エチル］アミン、ビス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ペンタエリスリトールジフォスファイト、ビス［２，４−ビス（１，１−ジメチルエチル）−６−メチルフェニル］エチルエステル亜リン酸、及びテトラキス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）（１，１−ビフェニル）−４，４’−ジイルビスホスフォナイト等が挙げられる。
ラクトン系酸化防止剤としては、３−ヒドロキシ−５，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−フラン−２−オンとｏ−キシレンとの反応生成物等が挙げられる。

成形体の高温下での耐久性を一層高めたり、銅などの金属による耐久性の低下を抑えたりする観点からは、上記酸化防止剤は、３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸ステアリル又は２，４，６−トリス（３’，５’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４’−ヒドロキシベンシル）メシチレンであることが好ましく、上記ポリオレフィン系樹脂組成物は、３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオン酸ステアリル又は２，４，６−トリス（３’，５’−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４’−ヒドロキシベンシル）メシチレンを含むことが好ましい。

酸化防止剤の含有量は、第２層２２０を製造する樹脂組成物を１００重量％とすると、好ましくは０．０１重量％以上、より好ましくは０．１重量％以上、好ましくは５重量％以下、より好ましくは１重量％以下、更に好ましくは０．５重量％以下である。酸化防止剤の含有量が上記下限以上であることにより、成形体の高温下での耐久性がより一層高くなり、上記上限を超える含有量では、成形体の高温下での耐久性は変わらないため、上記上限以下とすることにより、過剰な酸化防止剤の使用が抑えられる。

第２層２２０には、必要に応じて、架橋剤、銅害防止剤、滑剤、光安定剤および顔料等の添加剤を含んでいてもよい。

架橋剤としては、有機過酸化物等が挙げられる。有機過酸化物としては、ジクミルパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、及び２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン等が挙げられる。架橋剤は、１種が単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

有機過酸化物の使用量は特に限定されない。たとえば、マトリックス樹脂であるポリオレフィン系樹脂１００重量部に対して、好ましくは０．０１重量部以上、好ましくは２重量部以下、より好ましくは１重量部以下である。

滑剤としては特に限定されず、例えば、フッ素系滑剤、パラフィンワックス系滑剤及びステアリン酸系滑剤等が挙げられる。上記滑剤は、１種が単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
滑剤の使用量は特に限定されない。たとえば、マトリックス樹脂であるポリオレフィン系樹脂１００重量部に対して、好ましくは０．０１重量部以上、好ましくは３重量部以下である。

光安定剤としては特に限定されず、例えば、サリチル酸エステル系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系及びシアノアクリレート系等の紫外線吸収剤、並びにヒンダードアミン系の光安定剤等が挙げられる。光安定剤は、１種が単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

顔料としては特に限定されず、例えば、アゾ系、フタロシアニン系、スレン系及び染料レーキ系等の有機顔料、並びに酸化物系、クロム酸モリブデン系、硫化物−セレン化物系及びフェロシアン化物系等の無機顔料等が挙げられる。上記顔料は、１種が単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。

［継手］
継手３００は、いわゆるソケット型の継手である。継手３００は、第１外挿筒部３１０と、第２外挿筒部３２０と、当接突部３５０とを含む。第１外挿筒部３１０と第２外挿筒部３２０とは軸心Ｏが同じとなるように連設されている。第１外挿筒部３１０の内周面は、多層管２００の端部２９０の外周面に対応した形状を有しており、端部２９０に外挿している。同様に、第２外挿筒部３２０の内周面は、多層管２００’の端部２９０’の外周面に対応した形状を有しており、端部２９０’に外挿している。

［継手−当接突部］
第１外挿筒部３１０と第２外挿筒部３２０との境界部の内周面には、当接突部３５０が突設されている。当接突部３５０は、継手３００の内周全周に亘って突設されている。
当接突部３５０には、多層管２００の末端２９９の面と、多層管２００’の末端２９９’の面とを、軸心Ｏ方向の両側から当接させている（図２参照）。

当接突部３５０は、多層管２００，２００’の弾性率よりも小さい弾性率を有する。これにより、配管システム１００に耐震性を具備させることができる（図４を参照して後に詳述）。この効果をより効果的に高める観点からは、当接突部３５０の弾性率は、多層管２００，２００’の弾性率のたとえば５０％以下、好ましくは８０％以下とすることができる。より具体的には、当接突部３５０の弾性率は、たとえば９００ＭＰａ以上１２００ＭＰａ未満、好ましくは９５０ＭＰａ以上１１００ＭＰａ以下である。

本実施形態においては、第１外挿筒部３１０と、第２外挿筒部３２０と、当接突部３５０とが一体成形されているため、第１外挿筒部３１０および第２外挿筒部３２０も、同様に好ましい弾性を有する。

当接突部３５０の突出高さは、当接突部３５０の表面の位置のうち最も軸心Оに近い頂端３５９の位置が、多層管２００，２００’の肉厚中央Мの面よりも外周側となるように定められる。これによって、配管システム１００の外力を効率よく吸収することができる。したがって、継手３００部分の耐震性を良好に維持することができる。

当接突部３５０の軸心Ｏ方向の幅Ｗは、多層管２００，２００’の外径の２％以上３０％以下であってよい。幅Ｗが当該外径の２％以上であることにより、構造的に、外力を吸収すべき部分を充分設けることができ、当該外径の３０％以下であることにより、機械的に、外力を効率よく吸収することができる。したがって、継手３００部分の耐震性を良好に維持することができる。

図４は、図１の配管システムに外力を加えた場合の模式的断面図である。図４における外力は、図１における軸心Оと交差する方向に加えられる。これにより、多層管２００’の軸心О’が、多層管２００の軸Оの方向と角度θを成す方向にずれる。

この場合、当接突部３５０の弾性率が多層管２００，２００’よりも小さいため、多層管２００，２００’の相対的ずれに付随して当接突部３５０が変形する。本実施形態の場合、第１外挿筒部３１０および第２外挿筒部３２０が当接突部３５０と一体成形されているため、第１外挿筒部３１０および第２外挿筒部３２０それぞれも、多層管２００，２００’の軸心О，О’の相対的ずれに追随して、端部２９０，２９０’それぞれに沿う。

さらにこの場合、当接突部３５０の頂端３５９の位置が、多層管２００，２００’の肉厚中央Мの面よりも外周側であるので、多層管２００，２００’の末端２９９，２９９’の面と接する部分が少なくて済み、当接突部３５０が、配管システム１００の外力を効率よく吸収することができる。このため、ずれの角度θの自由度が比較的高い。角度θは、具体的にはたとえば１°以上４５°以下である。したがって、継手３００部分の耐震性を良好に維持することができる。

［多層管の第１変形例］
図５は、多層管２００の第１変形例を軸方向に垂直な断面で切断した場合の模式的断面図である。図６は、図５の一部拡大図である。
［第１変形例−基本構成］
図５に示す多層管２００ａは、軸心から外周の方向に順番に、第１層２１０ａ（内層）、第２層２２０ａ（中間層）および第３層２３０ａ（外層）が互いに接触するように積層されている。本変形例では、多層管２００ａが三層から構成されるものを挙げているが、本発明は、多層管２００ａがさらに１または２以上の他の層を有することを除外するものではない。

［第１変形例−界面粗さ］
多層管２００ａにおいては、第２層２２０ａと第３層２３０ａとの間の界面２２５ａが荒らされている。具体的には、界面２２５ａの十点平均粗さＲｚ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１に準拠）は、３０μｍ以上、好ましくは５０μｍ以上である。さらに、界面２２５ａの界面最大高さＲｙ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１に準拠）が５０μｍ以上、好ましくは１００μｍ以上である。これにより、多層管２００ａが、外力の負荷による変形、および温度変化、湿度変化ならびに経年劣化などの環境変化による変形の少なくともいずれかを受けた場合であっても、第２層２２０ａと第３層２３０ａとの間で界面剥離を起こしにくい。

界面２２５ａの十点平均粗さＲｚの上限は、たとえば３００μｍ、好ましくは２００μｍである。また、界面２２５ａの界面最大高さＲｙの上限は、たとえば５００μｍ、好ましくは３００μｍである。これにより、製造容易性なども担保しやすい。
なお、図２に、十点平均粗さＲｚおよび界面最大高さＲｙの基準となる面を平均面２２５Ｖとして示す。

［第１変形例−線膨張性能］
多層管２００ａは、第２層２２０ａの線膨張係数が第１層２１０ａおよび第３層２３０ａの線膨張係数より小さくなるように構成されている。具体的には、第２層２２０ａの線膨張係数は、第１層２１０ａおよび第３層２３０ａの線膨張係数の０．８倍以下、または０．３倍以下であってよい。より具体的には、第１層２１０ａおよび第３層２３０ａの線膨張係数がたとえば１２×１０^−５以上１４×１０^−５以下であれば、第２層２２０ａの線膨張係数は１０×１０^−５前後（９．６×１０^−５以上１１．２×１０^−５以下）であってよい。

線膨張係数は、熱機械分析（ＴＭＡ）装置を用いて、昇温速度５℃／ｍｉｎ、測定範囲−２０℃から１２０℃の条件で測定される。ＴＭＡ装置としては、Ｓｅｉｋｏ ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓＩｎｃ．社製「ＴＭＡ／ＳＳ１２０Ｃ」等が挙げられる。

多層管２００ａは、界面２２５ａが十分荒れているため、第２層２２０ａの線膨張係数は、第１層２１０ａおよび第３層２３０ａの０．８倍以下であっても、線膨張係数の小さい第２層２２０ａに、線膨張係数のより大きい第１層２１０ａおよび第３層２３０ａが好ましく追随するため、難剥離性を良好に得ることができる。線膨張係数の範囲に含まれる下限値は特に限定されないが、難剥離性を良好に得る観点からたとえば０．０１倍である。

［第１変形例−長期耐久性（熱間内圧クリープ性能）］
多層管２００ａは、８０℃での熱間内圧クリープ試験において、脆性破壊を抑制してニーポイント（延性破壊から脆性破壊への変化点）が発生しない、またはニーポイントの発生がより長期側にシフトすることが好ましく、脆性破壊を抑制してニーポイントが発生しないことがより好ましい。

多層管２００ａは高温でのクリープ性能が高く、高温流体を流す配管として適用範囲が広い。８０℃での熱間内圧クリープ試験は、熱間内圧クリープ試験機を用いて、８０℃で試験される。熱間内圧クリープ試験機としては、コンドー科学社製の試験機が挙げられる。
具体的には、多層管２００ａの最高使用圧力（６０℃−３０年）は、０．９ＭＰａ以上、好ましくは０．９５ＭＰａ以上、さらに好ましくは１ＭＰａ以上、さらに好ましくは１．０５ＭＰａ以上である。このように、多層管２００ａは長期耐久性を有する。

多層管２００ａは、上述の線膨張性能と熱間内圧クリープ性能とを両立するため、冷温水管として特に有用となる。

［第１変形例−層厚］
多層管２００ａは、第２層２２０ａの層厚Ｔ２ａ（図６参照）が、多層管２００ａの総厚（本変形例においては、第１層２１０ａの層厚Ｔ１ａ、第２層２２０ａの層厚Ｔ２ａ、および第３層２３０ａの層厚Ｔ３ａの和）の２０％以上８０％以下となるように構成される。層厚Ｔ２ａが２０％以上であることにより、多層管２００ａの好ましい寸法安定性および機械的強度が得られる程度に第２層２２０ａの厚みを確保することができる。層厚Ｔ２ａが８０％以下であることにより、たとえば多層管２００ａを継手とエレクトロフュージョン接合などにより融着接合する場合に、継手との融着接合容易性を良好に確保することができる。このような効果をより一層効果的に高める観点からは、第２層２２０ａの層厚Ｔ２ａは、多層管２００ａの総厚の、好ましくは３０％以上７０％以下である。なお、第２層２２０ａの層厚Ｔ２ａの基準となる外周側の面は、平均面２２５Ｖとする。

さらに、第１層２１０ａが、第２層２２０ａの内周面をコートするための層厚を確保することができ、第３層２３０ａが、多層管２００ａを継手とエレクトロフュージョン接合などにより融着接合する場合に、継手との融着接合容易性のための層厚を確保することができれば、第１層２１０ａの層厚Ｔ１ａは、第３層２３０ａの層厚Ｔ３ａより薄くてもよい。

［第１変形例−多層管の製造］
多層管２００ａは、第１層２１０ａおよび第３層２３０ａをそれぞれ製造するための樹脂組成物と、第２層２２０ａを製造するための樹脂組成物とを調製し、成形機を用いて成形する。成形機としては特に限定されず、単軸押出機、二軸異方向パラレル押出機、二軸異方向コニカル押出機、及び二軸同方向押出機等が挙げられる。さらに、成形機を用いて成形する場合、賦形する金型および樹脂温度等も、特に限定されない。

第２層２２０ａを構成する樹脂組成物層の押出し速度と、第３層２３０ａを構成する樹脂組成物層の押出し速度とは異なるようにすることが好ましい。これによって、界面２２５ａを好ましく荒らすことができる。この場合、第２層２２０ａを構成する樹脂組成物層の押出し速度より、第３層２３０ａを構成する樹脂組成物層の押出し速度を遅くすることが、多層管２００ａに歪みなどが生じにくく、より量産に親和性がある点でより好ましい。

［多層管の第２変形例］
図７は、第２変形例の多層管を軸方向に垂直な断面で切断した場合の模式的断面図である。第２変形例においては、第１変形例と異なる点について説明し、共通する点は説明を省略する。

図７に示す多層管２００ｂは、軸心から外周の方向に順番に、第１層２１０ｂ（内層）、第２層２２０ｂ（中間層）および第３層２３０ａ（外層）が互いに接触するように積層されている。多層管２００ｂは第２層２２０ｂと第３層２３０ａとの界面２２５ａだけでなく、第１層２１０ｂと第２層２２０ｂとの界面２１５ｂも界面２２５ａと同様に荒らされている。界面２１５ｂの具体的な界面粗さは、界面２２５ａと同様である。

多層管２００ｂの製造においては、第１層２１０ｂを構成する樹脂組成物層の押出し速度と第２層２２０ｂを構成する樹脂組成物層の押出し速度とを異ならせ、且つ、第２層２２０ｂを構成する樹脂組成物層の押出し速度と第３層２３０ａを構成する樹脂組成物層の押出し速度とを異ならせることが好ましい。これによって、界面２１５ｂと界面２２５ａとを好ましく荒らすことができる。この場合、第１層２１０ｂを構成する樹脂組成物層の押出し速度より、第２層２２０ｂを構成する樹脂組成物層の押出し速度を遅く、且つ、第２層２２０ｂを構成する樹脂組成物層の押出し速度より第３層２３０ａを構成する樹脂組成物層の押出し速度を遅くすることが、多層管２００ｂに歪みなどが生じにくく、より量産に親和性がある点でより好ましい。

なお、本発明には、第１変形例および第２変形例の他に、第１層と第２層との界面、および第２層と第３層との界面のうち、第１層と第２層との界面が荒らされている態様も含まれる。

［実施形態および変形例における各部と請求項の各構成要素との対応関係］
本発明においては、配管システム１００が「配管システム」に相当し、多層管２００，２００’，２００ａ，２００ｂが「多層管」に相当し、特に多層管２００が「一の多層管」に、多層管２００’が「他の多層管」に相当し、肉厚中央２００Ｍが「肉厚中央」に相当し、第１層２１０，２１０’，２１０ａ，２１０ｂが「第１層」に相当し、第２層２２０，２２０’，２２０ａ，２２０ｂが「第２層」に相当し、第３層２３０，２３０’，２３０ａが「第３層」に相当し、端部２９０が「一の多層管の端部」に相当し、端部２９０’が「他の多層管の端部」に相当し、末端２９９が「一の多層管の末端」に相当し、末端２９９’が「他の多層管の末端」に相当し、継手３００が「継手」に相当し、第１外挿筒部３１０が「第１外挿筒部」に相当し、第２外挿筒部３２０が「第２外挿筒部」に相当し、当接突部３５０が「当接突部」に相当し、頂端３５９が「当接突部の頂端」に相当し、軸心Ｏが「軸心」に相当し、幅Ｗが「当接突部の軸心方向の幅」に相当する。

本発明の好ましい実施形態は上記の通りであるが、本発明はそれらのみに限定されるものではなく、本発明の趣旨と範囲とから逸脱することのない様々な実施形態が他になされる。さらに、本実施形態において述べられる作用および効果は一例であり、本発明を限定するものではない。

１００ 配管システム
２００，２００’，２００ａ，２００ｂ 多層管
２００ 一の多層管
２００’ 他の多層管
２００Ｍ 肉厚中央
２１０，２１０’，２１０ａ，２１０ｂ 第１層
２２０，２２０’，２２０ａ，２２０ｂ 第２層
２３０，２３０’，２３０ａ 第３層
２９０ （一の多層管の）端部
２９０’ （他の多層管の）端部
２９９ （一の多層管の）末端
２９９’ （他の多層管の）末端
３００ 継手
３１０ 第１外挿筒部
３２０ 第２外層筒部
３５０ 当接突部
３５９ （当接突部の）頂端
Ｏ 軸心
Ｗ （当接突部の軸心方向の）幅

Claims (5)

1. 軸心から外周の方向に、少なくとも、第１層、第２層および第３層が積層され、前記第２層が前記第１層および前記第３層より大きい弾性率を有する複数の多層管と、
   前記多層管と融着され、前記複数の多層管のうち一の多層管の端部に外挿した第１外挿筒部、前記第１外挿筒部に連設しかつ他の多層管の端部に外挿した第２外挿筒部、および、前記第１外挿筒部と前記第２外挿筒部との境界部の内周面に突設されかつ前記一の多層管の末端と前記他の多層管の末端とを当接させた、前記多層管より小さい弾性率を有する当接突部を含む継手とを含み、
   前記第２層が前記多層管の肉厚中央を包含するように位置し、かつ前記当接突部の頂端が前記肉厚中央より前記外周の側に位置する、配管システム。
2. 前記第２層が繊維を含む樹脂であり、前記第３層は繊維を含まない樹脂である、請求項１に記載の配管システム。
3. 前記第１層と前記第３層とが、繊維を含まない互いに同じ樹脂で構成されている、請求項１または２に記載の配管システム。
4. 配管の弾性率が１２００ＭＰａ以上５０００ＭＰａ以下である、請求項１から３のいずれか１項に記載の配管システム。
5. 前記当接突部の前記軸心の方向の幅が、前記多層管の外径の２％以上３０％以下である、請求項１から４のいずれか１項に記載の配管システム。
   

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