JP6802746B2 - 配管 - Google Patents

Description

本発明は、ドレンパイプ等の接続に用いられる発泡樹脂成形品に関する。

従来、鋼管や合成樹脂管からなる配管周りをグラスウール等の保温材で被覆することによって配管周りの結露等を防止するのが一般的である。
しかし、上記従来の方法では、配管の作業とは別に、保温材を巻いたり被せたりする作業が必要であるため作業効率が悪く、狭い作業スペースでは作業を行えない場合もある。
そこで、断熱層となる発泡樹脂層を有する樹脂製の配管や管継手が提案されている。断熱層を設けることにより、配管施工後に保温材で被覆しなくても結露の防止が可能となる。

特許文献１には、本体部の内部に発泡樹脂からなる断熱層を備え、この断熱層を囲繞する本体部の内外壁と接続部とが、射出成形により一体成形された構成の断熱層付き管継手が提案されている。特許文献１の管継手に使用できる樹脂としては、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられており、現行品では、耐衝撃性、耐熱性に優れるＡＢＳ樹脂が使用されている。

特許第３６９９５７９号公報

ＡＢＳ樹脂製の継手は、耐衝撃性、耐熱性に優れるが、耐薬品性に劣るため、露出配管の際、壁や天井の色と合わせるため継手に塗装を施したいというニーズに応えることができなかった。
そこで、本発明は、断熱性及び耐薬品性に優れ、かつ、容易に表面を塗装することができる発泡樹脂成形品を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の態様を有する。
［１］熱可塑性樹脂と発泡剤とを含む発泡性樹脂組成物を発泡し成形してなる発泡樹脂層が外面を形成し、前記外面の算術平均高さが、１．５μｍ以上３０μｍ以下であり、前記外面の最大高さが３００μｍ以下である発泡樹脂成形品。
［２］前記発泡樹脂層の発泡倍率が１．０倍超８．０倍以下である、［１］に記載の発泡樹脂成形品。
［３］前記熱可塑性樹脂が、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン又はポリプロピレンのいずれかである、［１］又は［２］に記載の発泡樹脂成形品。

本発明によれば、断熱性及び耐薬品性に優れ、かつ、容易に表面を塗装することができる発泡樹脂成形品を提供できる。

本発明の一実施形態に係る発泡樹脂成形品を示す側面図である。 図１に示すＡ−Ａ線断面図である。 本発明の他の実施形態に係る発泡樹脂成形品の断面図である。

［発泡樹脂成形品］
以下、本発明の実施の形態による発泡樹脂成形品について、図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態による発泡樹脂成形品１は、ドレンパイプの接続に使用されるチーズ型の発泡管継手を一例としている。本実施形態による発泡樹脂成形品１は、二つの管軸Ｏ１及びＯ２を有し、内部に流路を有する。二つの管軸Ｏ１及びＯ２は、直交する。

図２に示すように、本発明の発泡樹脂成形品１は、熱可塑性樹脂と発泡剤とを含む発泡性樹脂組成物を発泡し成形してなる発泡樹脂層１０が外面１０ａを形成する。
本明細書において、外面とは、発泡樹脂成形品を設置したときあるいは流通の過程で、通常視認し得る外部の表面をいう。
本実施形態において、発泡樹脂成形品１は、発泡樹脂層１０の単層によって構成されている。発泡樹脂成形品１の内部の流路に面した表面（以下、内面ともいう）１０ｂは、発泡樹脂層１０で形成されている。
発泡樹脂成形品１の外面１０ａを発泡樹脂層１０にすることにより、表面に微細な凹凸が生じ、塗装をしたときに塗料が剥がれにくくなり、容易に表面を塗装することができる。
本発明の発泡樹脂成形品は、成形の容易さ、生産性の観点から、発泡樹脂層の単層成形品であることが好ましい。

＜発泡樹脂層＞
発泡樹脂層は、発泡性樹脂組成物を発泡し成形してなる。本発明の発泡樹脂成形品は、発泡樹脂層を有することにより、断熱性により優れる。発泡樹脂層は、被塗装面となる外面が粗面になるよう形成される。
発泡樹脂層の外面の算術平均高さ（Ｓａ）は、１．５μｍ以上３０μｍ以下であり、２．０μｍ以上１０μｍ以下が好ましく、２．５μｍ以上８μｍ以下がより好ましい。外面の算術平均高さ（Ｓａ）が前記下限値以上であると、塗装をしたときに塗料が剥がれにくくなる。前記上限値以下であると、発泡樹脂成形品の強度を高めやすい。
また、発泡樹脂層の外面の最大高さ（Ｓｚ）は、３００μｍ以下であり、２５０μｍ以下が好ましく、２００μｍ以下がより好ましい。外面の最大高さ（Ｓｚ）が前記上限値以下であると、塗料で表面の凹凸が隠蔽できる。
外面の算術平均高さ（Ｓａ）と最大高さ（Ｓｚ）は、公知の測定機器を用いて測定することができ、例えば、３次元測定レーザー顕微鏡、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）、ＳＰＭ（走査型プローブ顕微鏡）、ＷＹＫＯ（非接触型干渉顕微鏡）、表面粗さ測定器等が挙げられる。
本明細書において、算術平均高さは、ＪＩＳ Ｂ ０６３３−２００１に定義された算術表面粗さ（Ｒａ）と同義であるものとする。

外面の算術平均高さは、発泡倍率を制御することにより調整できる。発泡倍率を小さくすると外面の算術平均高さは小さくなり、発泡倍率を大きくすると、外面の算術平均高さは大きくなる。
発泡樹脂層における発泡倍率は、１．０倍超８．０倍以下が好ましく、１．１倍以上５．０倍以下がより好ましく、１．２倍以上３．０倍以下がさらに好ましい。
発泡倍率を前記範囲内とすることにより、表面を塗装しやすくなる。
発泡倍率は、樹脂の種類又は量、発泡剤の種類又は量、製造条件等により調整できる。
なお、発泡倍率は以下の方法で測定することができる。

（発泡倍率の測定方法）
発泡樹脂成形品から厚み方向３ｍｍ以上、縦方向５ｍｍ、横方向５ｍｍを切り出し、表面をフライスで切削し、板状に加工したものを試験片とする。なお、試験片は発泡樹脂成形品の異なる任意の箇所から採取し、４個作成するものとする。
ＪＩＳ ７１２２に従い、２３℃±２℃で水置換式比重測定器を用いて試験片の見かけ密度を小数点以下３桁まで求め、下記式（１）により発泡倍率を算出する。
ｍ＝γｃ／γ ・・・（１）
［式（１）中、ｍは発泡倍率であり、γは発泡樹脂層の見かけ密度（ｇ／ｃｍ^３）であり、γｃは発泡樹脂層の未発泡時の密度（ｇ／ｃｍ^３）である。なお、発泡樹脂層の未発泡時の密度は、発泡樹脂層を溶融したものから測定できる。］

本発明の発泡樹脂層においては、複数の気泡が形成されており、気泡壁には実質的に孔が存在せず、複数の気泡の少なくとも一部は、相互に連通していない独立気泡になっている。独立気泡率は８５％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。上限値は、特に限定されないが、実質的には９９％以下とされる。前記数値範囲内であれば、低い熱伝導率を長期に亘って保つことができ、断熱性により優れる。
独立気泡率は、ＪＩＳ Ｋ ７１３８：２００６に準拠して測定される。

＜発泡性樹脂組成物＞
本実施形態の発泡性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と発泡剤とを含む。
熱可塑性樹脂としては、特に限定されず、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリウレタン、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。これらの樹脂の中でも、耐薬品性に優れるポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレンが好ましく、ポリ塩化ビニルが特に好ましい。
ポリ塩化ビニルとしては、硬質ポリ塩化ビニルが好ましい。硬質ポリ塩化ビニルとは、可塑剤を実質的に含まないポリ塩化ビニルをいう。
ポリ塩化ビニルは、塩化ビニル単量体の単独重合体でもよいし、塩化ビニル単量体と、該塩化ビニル単量体と共重合可能な他の単量体との共重合体であってもよい。
上記塩化ビニル単量体と共重合可能な他の単量体としては、例えば、エチレン、プロピレン、塩化アリル、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、酢酸ビニル、無水マレイン酸、アクリロニトリル等の単量体が挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種類以上が併用されても良い。
ポリ塩化ビニルは単独で用いられてもよく、２種類以上が併用されても良い。
発泡性樹脂組成物において、発泡性樹脂組成物の総質量に対する熱可塑性樹脂の含有量は、７０〜９０質量％が好ましく、７５〜８５質量％がより好ましい。

熱可塑性樹脂の質量平均分子量は３７５００〜７００００が好ましく、３７５００〜４４０００が好ましい。
質量平均分子量は、ポリエチレングリコールを標準物質とするゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる測定値である。
熱可塑性樹脂がポリ塩化ビニルの場合、ポリ塩化ビニルの平均重合度は６００〜８００が好ましく、６００〜７００がより好ましい。
なお、平均重合度は、質量平均分子量をクロロエチレンの分子量で除することにより算出できる。

発泡剤としては、揮発性発泡剤、分解型発泡剤のいずれを使用してもよい。
揮発性発泡剤としては、例えば脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、エーテル、ケトン等が挙げられる。このうち脂肪族炭化水素としては、例えばプロパン、ブタン（ノルマルブタン、イソブタン）、ペンタン（ノルマルペンタン、イソペンタンなど）等が挙げられ、脂環族炭化水素としては、例えばシクロペンタン、シクロへキサン等が挙げられる。ハロゲン化炭化水素としては、例えばトリクロロフルオロメタン、トリクロロトリフルオロエタン、テトラフルオロエタン、クロロジフルオロエタン、ジフルオロエタン等のハロゲン化炭化水素などの１種または２種以上が挙げられる。さらにエーテルとしては、例えばジメチルエーテル、ジエチルエーテル等が挙げられ、ケトンとしては、例えばアセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。
また分解型発泡剤としては、例えば重炭酸ナトリウム（炭酸水素ナトリウム）、炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム、アジド化合物、ホウ水素化ナトリウムなどの無機系発泡剤、アゾジカルボンアミド、アゾジカルボン酸バリウム、ジニトロソペンタメチレンテトラミンなどの有機系発泡剤が挙げられる。
その他、炭酸ガス、窒素、空気等のガスを発泡剤として用いてもよい。
発泡性能に優れる観点から、分解型発泡剤が好ましく、中でも重曹、アゾジカルボンアミドがより好ましい。
これらは単独で用いられても良く、２種以上が併用されても良い。
発泡剤の使用量は、熱可塑性樹脂１００質量部に対して、０．１〜８質量部が好ましく、１〜５質量部がより好ましく、１〜３質量部が最も好ましい。

本発明の発泡性樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、熱可塑性樹脂、発泡剤、以外の他の成分（任意成分）を含んでもよい。任意成分としては、例えば、安定剤、滑剤、加工助剤等の公知の添加剤が挙げられる。
特に、熱可塑性樹脂がポリ塩化ビニルの場合、安定剤を含むことが好ましい。

安定剤としては、熱可塑性樹脂の安定剤として公知の化合物を用いることができる。例えば、鉛系安定剤、ＣａＺｎ系安定剤、錫系安定剤等が挙げられる。
発泡性樹脂組成物中に鉛系安定剤が含まれると、アゾジカルボンアミド等の有機系発泡剤の分解が活性化され、発泡開始温度が低下する。その結果、発泡残渣が発生し、ヤケ（変色した異物）と呼ばれる外観不良が生じやすくなる場合がある。本発明においては、外面を均一に塗装しやすいため、ヤケによる外観不良を均一な塗装面により隠蔽することが可能である。

発泡性樹脂組成物中の安定剤は、錫系安定剤であることが好ましい。錫系安定剤を用いることにより、熱可塑性樹脂の熱安定性を高めやすくなり、ヤケの発生を抑えることができる。錫系安定剤としては、ジアルキル錫の有機酸塩を用いることができる。アルキル基としては、メチル、ブチル、オクチルの３種類が挙げられる。有機酸としては、チオグリコール酸のエステル、メルカプトエタノールのエステル等のメルカプト系化合物；マレイン酸エステル、マレイン酸のハーフエステルの有機錫塩等のマレート系化合物；ラウリン酸の塩等のラウレート系化合物等が挙げられる。非発泡層の透明性を担保する観点から、錫系安定剤としては、メルカプト系化合物が好ましい。例えば、ジブチル錫メルカプタン、ジオクチル錫メルカプタン等が挙げられる。
これらの錫系安定剤は、１種でもよく、２種以上を併用してもよい。第一の塩化ビニル系樹脂の熱安定性をより高め、加工性を向上させる観点から、錫系安定剤を２種以上併用することが好ましい。
錫系安定剤は、１種でもよく、２種以上を併用してもよい。

錫系安定剤の含有量は、安定剤の総質量に対して１００質量％が好ましい。
また、錫系安定剤の含有量は、熱可塑性樹脂１００質量部に対して、０．１質量部以上１０質量部以下が好ましく、０．５質量部以上５質量部以下がより好ましく、１質量部以上５質量部以下がさらに好ましい。錫系安定剤の含有量が、前記下限値以上であると、熱可塑性樹脂の熱安定性をより高めやすい。前記上限値以下であると、発泡性樹脂組成物の断熱性（発泡倍率）をより高めやすい。

任意成分の含有量は、熱可塑性樹脂１００質量部に対して、５０質量部以下が好ましく、３０質量部以下がより好ましく、２０質量部以下がさらに好ましい。

本発明の発泡性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂、発泡剤、及び任意成分を含むことができる。発泡性樹脂組成物は、全成分が予め混合された混合物でもよく、全成分の一部又は全部を成形機内で混合する形態でもよい。全成分を予め混合した混合物は粉状でもよく、ペレット状でもよい。

＜発泡樹脂成形品の製造方法＞
発泡樹脂成形品は、射出成形又は押出成形により製造される。
例えば、発泡性樹脂組成物を加熱溶融して金型内に射出し、任意の時間任意の温度で加熱し、任意の時間任意の温度で冷却することによって、所定の発泡倍率を有する発泡樹脂成形品が得られる。
押出成形の場合は、発泡性樹脂組成物を加熱溶融して押出機から金型内に注入し、任意の時間任意の温度で加熱することにより発泡性樹脂組成物を発泡・成形させる。任意の時間任意の温度で冷却した後に、所定の長さに切断することにより、所定の発泡倍率を有する発泡樹脂成形品が得られる。

射出成形機において、金型内に射出される直前の発泡性樹脂組成物の温度（成形温度）は１７０℃以上１９０℃以下が好ましく、１８０℃以上１９０℃以下がより好ましい。成形温度が前記範囲内であると熱可塑性樹脂の熱分解を抑えつつ充分に溶融させて、発泡性樹脂組成物の良好な流動性が得られる。
金型で成形するときの時間は、１〜１０分が好ましい。前記下限値以上であれば、十分に硬化させることができ、前記上限値以下であれば、発泡樹脂成形品の生産性を向上しやすい。

以上、本発明の発泡樹脂成形品について、詳細に説明してきたが、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。
例えば、図３の発泡樹脂成形品２のように、発泡樹脂層１０の流路側に非発泡樹脂層２０を有する二層成形品であってもよい。非発泡樹脂層２０は、例えば、塩化ビニル樹脂を硬化して形成される。非発泡樹脂層２０は、一般に、発泡樹脂層１０よりも高密度であるため、非発泡樹脂層２０で形成される内面２０ｂは、流路を流れる流体の浸潤を抑制しやすい。なお、図３は、図１と同様の発泡樹脂成形品２における図２と同様の断面図である。

本発明の発泡樹脂成形品は、外面が発泡樹脂層で形成されていればよく、さらに異なる他の樹脂層を有する多層成形品であってもよい。他の樹脂層としては、非発泡樹脂層の他、外面と同じ発泡樹脂層、外面とは異なる発泡樹脂層が挙げられる。これらの樹脂層の原料となる樹脂は、外面を形成する発泡樹脂層と同じ熱可塑性樹脂であってもよく、異なる熱可塑性樹脂であってもよい。樹脂層間の剥離を抑制する観点から、これらの樹脂層の原料となる樹脂は、外面を形成する発泡樹脂層と同じ熱可塑性樹脂であることが好ましい。

本発明の発泡樹脂成形品としては、上述の実施形態に限定されず、エルボやニップル、バルブソケット等、他の形状を有する発泡管継手であってもよい。
また、発泡樹脂成形品としては、発泡管継手に限定されず、射出成形によって製造される発泡樹脂製の蓋や、押出成形によって製造される発泡樹脂製の配管等であってもよい。

以上、説明してきたように、本発明の発泡樹脂成形品は、発泡樹脂層を有するため、断熱性に優れる。加えて、本発明の発泡樹脂成形品は、硬質ポリ塩化ビニルを原料とするため、耐薬品性に優れる。さらに、外面の算術平均高さが、１．０μｍ以上１５０μｍ以下であるため、塗装した塗料が剥がれにくく、容易に表面を塗装することができる。

次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
各実施例及び比較例で使用した原料、評価方法は、以下の通りである。なお、実施例７、８は、参考例である。

［使用原料］
＜熱可塑性樹脂＞
ポリ塩化ビニル（重合度６４０、徳山積水工業社製、商品名「ＴＳ−６４０Ｍ」）。
ポリプロピレン（日本ポリプロ社製、商品名「ＢＣ０５ＧＳ ノバテックＰＰ−Ｔ」）
ＡＢＳ樹脂（テクノポリマー社製、商品名「テクノＡＢＳ ３５０」）。
＜発泡剤＞
ＡＤＣＡ（大塚化学社製、商品名「ＡＺ−ＨＭ」、アゾジカルボンアミド）。
重曹（永和化成工業社製、商品名「セルボンＳＣ−８５５」）。
＜安定剤＞
錫系安定剤（勝田化工社製、商品名「ＫＭ−１９Ｄ−２」）。

［実施例１〜８、比較例１〜４］
表１に示す配合で、発泡剤を混合した発泡性樹脂組成物（硬質ポリ塩化ビニルの場合には安定剤も含む）を射出成形して、発泡樹脂層を有する発泡樹脂成形品を製造した。発泡樹脂成形品はチーズ（ティー）型の発泡管継手とした。成形温度は１７０℃、金型温度は４０℃、成形時間は１２０秒とした。
得られた発泡管継手の色は白色であり、それぞれの発泡管継手について、以下の各測定・試験を行った。結果を表１に併記する。

［表面粗さ］
発泡管継手の外面（被塗装面）について、３次元レーザー顕微鏡（オリンパス社製 ＬＥＸＴ ＯＬＳ４０００）にて表面粗さの測定を行った。それぞれの発泡管継手の外面について３箇所測定を行い、算術平均高さ（Ｓａ）を求めた。結果を表１に示す。

［塗装のし易さ］
発泡管継手の表面を乾いた布で拭き取った後、油性液体塗料（アサヒペン社製、商品名「水性多用途スプレー ３００ＭＬ 黒」）を発泡管継手の表面に塗布した。２０℃で３０分間放置した後、表面の塗料の状態（ハジキや色ムラ、表面の凹凸の有無）を目視で確認した。以下の評価基準に従って、塗装のし易さを評価した。◎〜○を良とした。結果を表１に示す。
［判定基準］
◎：表面にハジキも凹凸も色ムラも無い。
○：表面にハジキまたは凹凸は無いが、色ムラが有る。
△：表面にハジキまたは凹凸が有り、色ムラは無い。
×：表面にハジキまたは凹凸が有り、色ムラも有る。

表１に示すように、本発明を適用した実施例１〜８は塗装のし易さが「◎」〜「○」で、発泡管継手の表面を塗装しやすいことが分かった。
一方、発泡倍率が高く、表面の算術平均高さが８．８μｍだった比較例１は、表面にハジキが無いものの、表面の最大高さが大きく、塗装では凹凸を隠蔽できないことが分かった。発泡剤を含有せず、発泡樹脂層を有しない比較例２〜４は、表面の算術平均高さが小さく、表面にハジキが有り、色ムラも見られ、塗装しにくいことが分かった。

本発明によれば、断熱性及び耐薬品性に優れ、かつ、容易に表面を塗装することができる発泡樹脂成形品を提供できることがわかった。

１、２ 発泡樹脂成形品
１０ 発泡樹脂層
１０ａ 外面
１０ｂ、２０ｂ 内面
２０ 非発泡樹脂層
Ｏ１、Ｏ２ 管軸

Claims (3)

1. 断面の形状が円環状で、内部に流路を有する配管であって、
   ポリ塩化ビニルと発泡剤とを含む発泡性樹脂組成物を発泡し成形してなる発泡樹脂層が外面を形成し、
   前記外面の算術平均高さが、１．５μｍ以上４．６μｍ以下であり、前記外面の最大高さが３００μｍ以下であり、
   前記発泡樹脂層の発泡倍率が１．０倍超８．０倍以下であり、
   前記発泡樹脂層の流路側にポリ塩化ビニルを硬化して形成された非発泡樹脂層を有する、配管。
2. 前記発泡性樹脂組成物に含まれるポリ塩化ビニルの平均重合度が６００〜８００である、請求項１に記載の配管。
3. 前記発泡樹脂層が錫系安定剤を含む、請求項１又は２に記載の配管。

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