JPH05212770A - 耐塩素水性に優れたポリエチレン樹脂パイプおよびその製造方法 - Google Patents

耐塩素水性に優れたポリエチレン樹脂パイプおよびその製造方法

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JPH05212770A
JPH05212770A JP4123795A JP12379592A JPH05212770A JP H05212770 A JPH05212770 A JP H05212770A JP 4123795 A JP4123795 A JP 4123795A JP 12379592 A JP12379592 A JP 12379592A JP H05212770 A JPH05212770 A JP H05212770A
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JP
Japan
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pipe
polyethylene resin
resin
melt viscosity
chlorine
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JP4123795A
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English (en)
Inventor
Masakazu Okita
雅一 大北
Hideki Matsunaga
秀樹 松永
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 管内壁面の中心線平均粗さが5μm以下の耐
塩素水性ポリエチレン樹脂パイプ。このパイプを押出成
形により製造する場合は、押出温度での樹脂溶融粘度が
0.5×104 〜2.0×104 ポイズである状態で押
出成形することが好ましい。 【効果】 塩素水との接触によりパイプ内壁面が劣化、
剥離することを長期にわたり防止できるので、水道管、
給水・給湯用パイプとして有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本願発明は、耐塩素水性に優れた
ポリエチレン樹脂パイプおよびその製造方法に関する。
さらに詳しくは、水道水等の塩素を含む水を供給する上
水道や給水・給湯等に使用されるポリエチレン樹脂パイ
プおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、樹脂製のパイプが様々な用途に使
用されている。なかでも、ポリエチレン樹脂製のパイプ
は、化学的に安定なポリエチレン樹脂を原料として製造
され、可撓性、耐蝕性、耐衝撃性および耐寒性に優れて
いるため種々の用途があるが、長尺物のため継手が少な
くてすみ施工が簡単であることから水道管としてもよく
使用されている。このパイプは、通常、押出機中で溶融
された樹脂を、その先端に取り付けられたパイプ成形金
型に供給し、パイプ状に賦形した後、冷却固化する押出
成形法により製造される。
【0003】原料のポリエチレン樹脂としては、高圧法
で合成される低密度ポリエチレン樹脂、低圧法で合成さ
れる高密度ポリエチレン樹脂が主として用いられている
が、最近、低圧法でα−オレフィンと共重合して合成さ
れる直鎖状低密度ポリエチレン樹脂も使用されだしてい
る。これらのポリエチレン樹脂には、安定剤等の添加剤
と共に、太陽光中の紫外線によるパイプ外表面からの劣
化を防止するためにカーボンブラックが2〜3重量%添
加されている。
【0004】ところで、水道水においては殺菌剤として
塩素が用いられているため、長年の使用によりポリエチ
レン樹脂パイプの内壁面に水泡が発生し、内壁面剥離に
進行するという問題が生じている。これは、近年の水質
悪化に伴い塩素が多量に使用される場合、特に顕著であ
る。
【0005】この塩素による内壁面剥離には、耐候性向
上のためにポリエチレン樹脂に配合されているカーボン
ブラックが悪影響を及ぼすことが見出されている。ま
た、樹脂材料としては、高圧法で合成される低密度ポリ
エチレン樹脂よりも低圧法で合成される低密度ポリエチ
レン樹脂を用いた方が塩素水膨れが発生し難いことも見
出されている。従って、樹脂材料として低圧法低密度樹
脂を用い、水道水等の塩素を含んだ水(以下、塩素水と
いう)と接触する内面部分にカーボンブラックを含ま
ず、外面に耐候性向上のためにカーボンブラックを含ん
だ、二重構造を有するポリエチレン樹脂パイプが提案さ
れている(特公昭59-31929号公報) 。
【0006】この二重管は、全体にカーボンブラックを
配合した従来の単層管に比べ、塩素水との接触による内
壁面の剥離の発生を抑制する効果は大きく、耐塩素水性
は向上している。しかし、塩素濃度や水温が高かった
り、長期の使用にわたる場合、耐塩素水性は十分ではな
い。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、長期にわた
り優れた耐塩素水性を有するポリエチレン樹脂パイプを
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の二
重管の塩素水膨れ現象を検討する過程において、同一原
料樹脂からなるパイプでも製造場所・日時により耐塩素
水性が変化することを知り、この原因を追究した。そし
て、ポリエチレン樹脂パイプの塩素水膨れは、パイプ内
壁面の表面粗度の大きい部分から発生し始めること、お
よびパイプ内壁面の表面粗度(中心線平均粗さ)が5μ
m以下と小さい場合極めて発生し難いことを見出した。
さらには、内面粗度を小さくし塩素水膨れの発生を防ぐ
には、押出法によりパイプを製造する際に、原料ポリエ
チレン樹脂の押出温度における溶融粘度が一定範囲であ
ることが好ましいことを見出し、本発明を完成するに至
った。
【0009】本発明は、管内面の中心線平均粗さが5μ
m以下であることを特徴とする耐塩素水性に優れたポリ
エチレン樹脂パイプを要旨とする。本発明はまた、この
ポリエチレン樹脂パイプを押出成形により製造する方法
において、少なくとも最内層を形成する樹脂が、押出温
度において 0.5×104 〜2.0 ×104 ポイズの溶融粘度で
あることを特徴とする。
【0010】本発明パイプは、最内層がカーボンブラッ
クを配合しないポリエチレン樹脂からなり、最外層がカ
ーボンブラックを配合したポリエチレン樹脂からなる多
層構造を有する場合も含む。
【0011】
【作用】本発明で使用するポリエチレン樹脂としては、
高圧法ラジカル重合により得られる低密度ポリエチレン
樹脂、中圧法イオン重合により得られる中・高密度ポリ
エチレン樹脂、さらにはα−オレフィンをコモノマーと
して中低圧法により得られる直鎖状低密度ポリエチレン
樹脂等の通常のポリエチレン樹脂、あるいはそれを主成
分とする混合物樹脂が挙げられる。また、これらの樹脂
は安定剤等の慣用の添加剤や着色剤を含んでいてもよ
い。
【0012】本発明のパイプは、単一の材料からなる単
層構造であってもよいが、2種以上の材料を用いて多層
構造としてもよい。耐候性の向上のためにはポリエチレ
ンにカーボンブラックを配合しておくことが望ましい
が、カーボンブラックにより耐塩素水性が低下すること
を考慮すると、最外層をカーボンブラック配合ポリエチ
レン樹脂とし、最内層をカーボンブラックを配合しない
ポリエチレン樹脂とするような多層構造とすることが好
ましい。また、ポリエチレン樹脂として低密度ポリエチ
レン樹脂、特に低圧法低密度ポリエチレン樹脂を用いる
と耐塩素水性はさらに向上する。
【0013】上記のようなポリエチレン樹脂を原料とし
てパイプを成形する場合の成形法としては、溶融押出成
形法によるのが好ましいが、その他、射出成形法等の一
般的成形方法も使用できる。溶融押出成形によりパイプ
を製造する場合の一例を図1に示す。押出機中で溶融さ
せた樹脂を、内蔵スクリューにより、先端に取りつけた
パイプ成形ダイスに供給し、パイプ状に賦形後、水等で
冷却固化する。多層構造のパイプの製造には多層用の押
出機を用いればよい。得られるパイプ内壁面の中心線平
均粗さは、例えば、賦形に用いる成形ダイスのマンドレ
ル表面の中心線平均粗さにより調節することができる。
例えば、マンドレル表面をテフロンコーティングしたも
の、あるいは押出速度や溶融粘度にもよるが、マンドレ
ル表面の中心線粗さが10μm程度以下のものを用いれば
目的にあった内面粗さのパイプを製造することができ
る。
【0014】押出成形により本発明パイプを成形する場
合、樹脂の押出時における溶融粘度が 0.5×104 〜 2.0
×104 ポイズの状態で成形するのが好適である。0.5 ×
104ポイズ未満では、ポリエチレン樹脂の分子量が小さ
くなり過ぎて樹脂が本来有する耐塩素水性・機械的強度
等の物性が低下する。2.0 ×104 ポイズを越えると、押
出成形ダイス中での樹脂の流動性が不良となりダイス表
面との界面で樹脂のせん断破壊が発生するため、マンド
レル表面の粗さを調節しても、パイプ表面の表面粗さが
大きくなり易く、耐塩素水性の低下をきたすので好まし
くない。押出成形の際の温度は、170 〜240 ℃であるの
が望ましい。押出温度が170 ℃未満であると樹脂を均一
に溶融できず、均一な管肉が形成されないために管の強
度が低下することがあり、240 ℃を越えると、樹脂の熱
分解の影響が大きく耐塩素水性が低下する場合がある。
多層構造のパイプを製造する場合は、少なくともその最
内層を形成する樹脂が、上記の溶融粘度範囲を満足すれ
ばよい。
【0015】本発明ポリエチレン樹脂パイプの内壁面粗
さは中心線平均粗さが5μm以下である。この中心線平
均粗さは、JIS B 0601に定義され、触針式表面粗さ計に
よって測定されたものである。パイプ内壁面の中心線平
均粗さが5μmを超えると、それ以下の場合に比べ、塩
素水中での劣化開始までの時間が極端に小さくなる、す
なわち耐塩素性が低下する。
【0016】また、本発明において樹脂溶融粘度 (η)
は、図2に示される、直径1.0 mm、長さ10mmのキャピラ
リーを有するキャピラリー式レオメーターにより測定し
た、見掛けのせん断速度 (γ) と見掛けのせん断応力
(τ) から次式により算出した。
【0017】
【数1】
【0018】ここに、F:押出力、r:キャピラリー半
径、L:キャピラリー長さ R:バレル半径、v:押出速度である。
【0019】
【実施例】以下に、本発明を実施例により具体的に説明
する。但し、本発明はこれにより限定されるものではな
い。
【0020】
【実施例1】ポリエチレン樹脂として、高圧法ラジカル
重合により得られ、210℃、剪断速度100sec-1
における溶融粘度が1.37×104 ポイズである低密
度ポリエチレン樹脂(住友化学製、スミカセンG−10
9B、密度=0.921、MI=0.20g/10mi
n、カーボンブラック2.5重量%含有)を用い、パイ
プ成形ダイスを備えた直径40mmの一軸押出機により
樹脂温度210℃で押出し、プレート式サイザーを内蔵
する真空(内圧=大気圧−100mmHg)冷却水槽に
て冷却固化して外径27mm、肉厚4mmのパイプを成
形した。パイプ成形ダイスは、そのマンドレル表面がテ
フロンコーティングされたものを用いた。用いた樹脂の
温度と溶融粘度の関係は図3に示す通りである。
【0021】
【実施例2】外層用樹脂として、高圧法ラジカル重合に
より得られた低密度ポリエチレン樹脂(住友化学製、ス
ミカセンG−109B、密度=0.921、MI=0.
20g/10min、カーボンブラック2.5重量%含
有)を用い、内層用樹脂として外層用樹脂からカーボン
ブラックを除いた樹脂を用いて多層パイプ押出用の押出
機から押出した他は、実施例1と同様にして押出成形
し、内層および外層の厚みがそれぞれ2mmのパイプを
得た。
【0022】
【実施例3】外層用樹脂として、低圧法イオン重合によ
り得られ、210℃、剪断速度100sec-1における
溶融粘度が1.22×104 ポイズである低密度ポリエ
チレン樹脂(三菱油化製、UE−320、密度=0.9
22、MI=0.70g/10min、カーボンブラッ
ク2.5重量%含有)を用い、内層用樹脂として外層用
樹脂からカーボンブラックを除いた樹脂を用いた他は、
実施例2と同様にして押出成形し、内層および外層の厚
みがそれぞれ2mmのパイプを得た。なお、パイプ成形
ダイスは、マンドレル表面を機械加工により中心線平均
粗さを9.8μmに仕上げたものを用いた。
【0023】
【実施例4】ポリエチレン樹脂として、210℃、せん
断速度100sec-1における溶融粘度が1.36×1
4 ポイズである低圧法高密度ポリエチレン樹脂 (昭和
電工製、S6002、密度=0.950、カーボンブラ
ックを2.5重量%含有)を用いた他は、実施例1と同
様にして押出しパイプを成形した。この樹脂の温度と溶
融粘度の関係は図4に示す通りである。
【0024】
【実施例5】ポリエチレン樹脂として、210℃、せん
断速度100sec-1における溶融粘度が1.22×1
4 ポイズであるような低圧法高密度ポリエチレン樹脂
(三菱油化製、UE−320、密度=0.920、カー
ボンブラックを2.5重量%含有)を用いた他は、実施
例1と同様にして押出しパイプを成形した。この樹脂と
温度と溶融粘度の関係は図5に示す通りである。
【0025】
【比較例1】パイプ成形ダイスとして、マンドレル表面
の中心線粗さが14.3μmのものを用いた他は実施例
1と同様にしてパイプを成形した。
【0026】
【比較例2】パイプ成形ダイスとして、マンドレル表面
の中心線粗さが14.3μmのものを用いた他は実施例
2と同様にしてパイプを成形した。
【0027】
【比較例3】パイプ成形ダイスとして、マンドレル表面
の中心線粗さが14.3μmのものを用いた他は実施例
3と同様にしてパイプを成形した。
【0028】
【比較例4】パイプ成形ダイスとして、マンドレル表面
の中心線粗さが20.3μmのものを用いた他は実施例
1と同様にしてパイプを成形した。
【0029】
【比較例5】パイプ成形ダイスとして、マンドレル表面
の中心線粗さが20.3μmのものを用いた他は実施例
2と同様にしてパイプを成形した。
【0030】
【比較例6】パイプ成形ダイスとして、マンドレル表面
の中心線粗さが20.3μmのものを用いた他は実施例
3と同様にしてパイプを成形した。
【0031】
【比較例7】ポリエチレン樹脂として、210℃、せん
断速度100sec-1における溶融粘度が3.19×1
4 ポイズである高圧法低密度ポリエチレン樹脂 (密度
=0.920、カーボンブラックを2.5重量%含有)
を用いた他は、実施例1と同様にして押出しパイプを成
形した。この樹脂の温度と溶融粘度の関係は図3に示し
た通りである。
【0032】
【比較例8】ポリエチレン樹脂として、210℃、せん
断速度100sec-1における溶融粘度が3.78×1
3 ポイズである高圧法低密度ポリエチレン樹脂 (密度
=0.920、カーボンブラックを2.5重量%含有)
を用いた他は、実施例1と同様にして押出しパイプを成
形した。この樹脂の温度と溶融粘度の関係は図3に示し
た通りである。
【0033】
【比較例9】ポリエチレン樹脂として、210℃、せん
断速度100sec-1における溶融粘度が2.93×1
4 ポイズである高圧法低密度ポリエチレン樹脂 (密度
=0.950、カーボンブラックを2.5重量%含有)
を用いた他は、実施例1と同様にして押出しパイプを成
形した。この樹脂の温度と溶融粘度の関係は図4に示し
た通りである。
【0034】
【比較例10】ポリエチレン樹脂として、210℃、せ
ん断速度100sec-1における溶融粘度が3.95×
103 ポイズである高圧法低密度ポリエチレン樹脂 (密
度=0.950、カーボンブラックを2.5重量%含
有)を用いた他は、実施例1と同様にして押出しパイプ
を成形した。この樹脂の温度と溶融粘度の関係は図4に
示した通りである。
【0035】
【比較例11】ポリエチレン樹脂として、210℃、せ
ん断速度100sec-1における溶融粘度が3.01×
104 ポイズである高圧法低密度ポリエチレン樹脂 (密
度=0.922、カーボンブラックを2.5重量%含
有)を用いた他は、実施例1と同様にして押出しパイプ
を成形した。この樹脂の温度と溶融粘度の関係は図5に
示した通りである。
【0036】
【比較例12】ポリエチレン樹脂として、210℃、せ
ん断速度100sec-1における溶融粘度が3.98×
103 ポイズである高圧法低密度ポリエチレン樹脂 (密
度=0.922、カーボンブラックを2.5重量%含
有)を用いた他は、実施例1と同様にして押出しパイプ
を成形した。この樹脂の温度と溶融粘度の関係は図5に
示した通りである。
【0037】上記実施例および比較例で製造したパイプ
を用いて耐塩素水性の促進試験を行い、その結果を表1
および表2に示す。耐塩素水性の促進試験は、日本ポリ
エチレンパイプ工業会規格(JPS−04)に基づいて
行った。耐塩素水性は塩素水膨れが発生するまでの時間
で評価した。
【0038】
【表1】
【0039】
【表2】
【0040】表1から明らかなように、樹脂の種類によ
り耐塩素水性は異なるが、いずれの樹脂においても中心
線平均粗さが5μm以下の内壁面粗度を有する場合、そ
れ以上の内壁面粗度のものに比し、耐塩素水性は2倍以
上となった。
【0041】また、表2から、同じマンドレル表面を有
する成形ダイスを用いても、押出温度における樹脂の溶
融粘度の違いにより耐塩素水性は異なり、押出温度にお
ける樹脂溶融粘度が0.5×104 〜2.0×104
イズである場合、その範囲外で押出成形したものに比
べ、耐塩素水性が極めて優れていることが分かる。
【0042】
【発明の効果】本発明によれば、ポリエチレン樹脂パイ
プの内壁面粗度を中心線平均粗さで5μm以下とするこ
とにより、耐塩素性に優れたパイプが得られる。このよ
うなパイプをポリエチレン樹脂の押出成形により製造す
る場合、押出温度での樹脂溶融粘度が0.5×104
2.0×104 ポイズの状態で行うことが好ましい。本
発明パイプでは、内壁面の塩素水膨れ、剥離が長期間防
止できるので、水道水等を供給する上水道の配水管、給
水・給湯等のパイプ等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のポリエチレン樹脂パイプを溶融押出成
形により製造する押出機の一例を示す。
【図2】樹脂溶融粘度を測定するキャピラリー式レオメ
ーターの断面図を示す。
【図3】実施例4で使用した樹脂の温度と溶融粘度の関
係を示す。
【図4】実施例5で使用した樹脂の温度と溶融粘度の関
係を示す。
【図5】実施例6で使用した樹脂の温度と溶融粘度の関
係を示す。
【符号の説明】
1 : ダイ本体 2 : トーピード 3 : スパイダー 4 : 外部ダイ 5 : マンドレル 6 : バンドヒーター 6': 熱媒管 7 : 樹脂流れ 8 : ピストン 9 : バレル 10 : キャピラリー

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 管内壁面の中心線平均粗さが5μm以下
    であることを特徴とする耐塩素水性に優れたポリエチレ
    ン樹脂パイプ。
  2. 【請求項2】 最内層がカーボンブラックを配合しない
    ポリエチレン樹脂からなり、最外層がカーボンブラック
    を配合したポリエチレン樹脂からなる多層構造を有す
    る、請求項1記載のポリエチレン樹脂パイプ。
  3. 【請求項3】 ポリエチレン樹脂を押出成形して請求項
    1記載のパイプを製造する方法において、少なくとも最
    内層を形成する樹脂が、押出温度において 0.5×104
    2.0 ×104 ポイズの溶融粘度であることを特徴とする、
    耐塩素水性に優れたポリエチレン樹脂パイプの製造方
    法。
JP4123795A 1991-12-13 1992-05-15 耐塩素水性に優れたポリエチレン樹脂パイプおよびその製造方法 Withdrawn JPH05212770A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4123795A JPH05212770A (ja) 1991-12-13 1992-05-15 耐塩素水性に優れたポリエチレン樹脂パイプおよびその製造方法

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JP33083291 1991-12-13
JP3-330832 1991-12-13
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007073461A1 (en) * 2005-12-19 2007-06-28 Saint-Gobain Performance Plastics Corporation Smooth bore flexible fluid conduit

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