JPH08224831A - 複合管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属と合成樹脂とが積層されてなる複合管に
おいて、長期間に亘って合成樹脂の亀裂発生が生じず、
かつ金属と合成樹脂との接着性および接着耐久性が優れ
た複合管を提供する。 【構成】 金属に接着性ポリエチレンを介してシラング
ラフトポリオレフィンが積層されてなる複合管であっ
て、接着性ポリエチレンのメルトフローレートが4.0 ｇ
／１０分以下、引張弾性率が150 ｋｇｆ／ｃｍ² 以下、
密度（23℃）が0.930 ｇ／ｃｍ³ 以下である複合管。又
は、金属に接着性ポリプロピレンを介してシラングラフ
トポリオレフィンが積層されてなる複合管であって、接
着性ポリプロピレンのメルトフローレートが4.0 ｇ／１
０分以下、引張弾性率が150 ｋｇｆ／ｃｍ² 以下、密度
（23℃）が0.900 ｇ／ｃｍ³ 以下である複合管。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯用配管等に使用さ
れる複合管に関する。

【０００２】

【従来の技術】給湯用、温水暖房用、排水用等の配管材
として金属管内面が合成樹脂で溶融被覆されてなる複合
管が開発されている。このような複合管は、耐蝕性、耐
圧性、外部からの機械的な力に対する耐久性などを併せ
もつことが特徴である。この複合管の合成樹脂層には、
ポリオレフィンが通常使用されるが、ポリオレフィンは
極性基を有しないため金属との接着性が悪いので、実開
昭６１−１２６１７１号公報には、金属としてアルミニ
ウムを使用し、ポリオレフィン層として、ポリオレフィ
ン、シラン化合物、遊離ラジカル発生剤および縮合触媒
からなる水架橋性シラン変性ポリオレフィンで形成され
た層からなる複合管が開示されている。

【０００３】上記の複合管においては、シラン変性ポリ
オレフィンが分子内に接着性官能基であるシラノール基
を有し、この基によって金属と強固に接着し、また、シ
ラン変性ポリオレフィンが、耐熱水性に優れているた
め、熱水が管内を流れても、軟化したり、酸化劣化した
りすることなく、また、シラン変性ポリオレフィンがア
ルミニウム層から脱離して管内を閉塞させる恐れは無か
った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
複合管においても、２０万時間以上の長期間に亘り通湯
使用すると、シラン変性ポリオレフィン層内にアルミニ
ウム層との界面側から亀裂を生じることがあり、一旦亀
裂が発生するとそれが徐々に進行して接水側に達し、熱
水が亀裂を通してアルミニウム層に到達してアルミニウ
ム層を腐食させ孔が開くことがある、ということが近年
明らかになった。従来、このような過酷な条件下で複合
管が使用されることは非常にまれであったが、より長期
間に亘り通湯使用できることが望ましい。

【０００５】本発明は、上記問題点を解決するものであ
り、その目的は、金属と合成樹脂とが積層されてなる複
合管において、長期間に亘って合成樹脂の亀裂発生が生
じず、かつ金属と合成樹脂との接着性および接着耐久性
が優れた複合管を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明（以下、
本発明１という。）は、金属に接着性ポリエチレンを介
してシラングラフトポリオレフィンが積層されてなる複
合管であって、接着性ポリエチレンのメルトフローレー
トが４．０ｇ／１０分以下、引張弾性率が１５０ｋｇｆ
／ｃｍ² 以下、温度２３℃における密度が０．９３０ｇ
／ｃｍ³ 以下であることを特徴とする複合管である。

【０００７】本発明１および後述の本発明２（請求項２
の発明を、本発明２という。）で使用される金属は、例
えば、鉄鋼、アルミニウム、銅などが挙げられる。これ
らは、純金属でも合金でもよい。金属管の形状は、管状
に押出成形されたもの、または板状の金属から重ね合わ
されて管状に曲成加工されたものであってもよい。ま
た、円筒状のほかに螺旋状またはＯリング状に波付加工
した蛇腹管状のものであってもよい。また、金属は積層
に使用される前に、その表面を脱脂、酸洗等により接着
性ポリエチレンとの接着に適した状態にするのが好まし
い。

【０００８】本発明１で使用される接着性ポリエチレン
は、ポリエチレンに有機酸および／またはシランカップ
リング剤、並びに遊離ラジカル発生剤を混合し加熱溶融
してなるものであり、そのメルトフローレートは、大き
くなると分子量が小さくなり成形時に生じる残留応力に
対し弱くなり割れや亀裂を生じ易くなるため、４．０ｇ
／１０分以下に限定され、２．０ｇ／１０分以下がさら
に好ましく、また、成形性の点から０．０１ｇ／１０分
以上が好ましく、その引張弾性率は、大きくなると成形
収縮によって生じる残留応力に対し耐えきれなくなり割
れや亀裂が発生する恐れがあるので、１５０ｋｇｆ／ｃ
ｍ² 以下に限定され、１００ｋｇｆ／ｃｍ² 以下がさら
に好ましく、また、長期耐熱性の点から５０ｋｇｆ／ｃ
ｍ² 以上が好ましく、その温度２３℃における密度は、
大きくなると硬くなる傾向、すなわち引張弾性率が大き
くなる傾向にあり、成形収縮によって生じる残留応力に
対し耐えきれなくなり割れや亀裂が発生する恐れがある
ので、０．９３０ｇ／ｃｍ ³ 以下に限定され、０．９２
５ｇ／ｃｍ³ 以下がさらに好ましく、また、長期耐熱性
の点から０．９００ｇ／ｃｍ³ 以上が好ましい。

【０００９】なお、本発明１及び後述の本発明２でいう
メルトフローレートとは、ＪＩＳＫ ７２１０（１９７
６年）に準拠して測定されるメルトフローレートであ
り、本発明１においては、試験温度１９０℃、試験荷重
２．１６ｋｇｆで１０分間で流れる重量とし、本発明２
においては、試験温度２３０℃、試験荷重２．１６ｋｇ
ｆで１０分間で流れる重量とするものである。

【００１０】また、本発明１及び後述の本発明２でいう
引張弾性率とは、ＪＩＳ Ｋ ７１１３（１９８１年）
に準拠して測定される引張弾性率であり、２号形試験片
にて測定されるものである。

【００１１】また、本発明１及び後述の本発明２でいう
温度２３℃における密度とは、ＪＩＳ Ｋ ７１１２
（１９８０年）に準拠して測定される密度であり、同規
格におけるＤ法で測定されるものである。

【００１２】上記ポリエチレンとしては、例えば、低密
度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、中密度ポリ
エチレン、高密度ポリエチレン等が挙げられる。

【００１３】上記有機酸としては、例えば、マレイン
酸、イタコン酸が挙げられる。

【００１４】上記シランカップリング剤としては、例え
ば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシ
ラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−メタクリロキ
シプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。

【００１５】上記遊離ラジカル発生剤としては、例え
ば、ジメチルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキ
サイド、ジクミルパーオキサイド、ジプロピオニルパー
オキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルヒ
ドロパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド等が
挙げられる。

【００１６】上記接着性ポリエチレンにおける、ポリエ
チレン、有機酸、シランカップリング剤および遊離ラジ
カル発生剤の混合割合は、ポリエチレン１００重量部に
対し、有機酸またはシランカップリング剤が０．５〜
３．０重量部、遊離ラジカル発生剤が０．０１〜０．１
重量部が好ましい。

【００１７】本発明１で使用される接着性ポリエチレン
は、ポリエチレンに上記のような変性を加えて得られた
ものの他に、ポリエチレンに変性を加えたものと未変性
のポリエチレンとの混合物としてもよい。

【００１８】本発明１および後述の本発明２で使用され
るシラングラフトポリオレフィンとは、ポリオレフィン
にシランカップリング剤および遊離ラジカル発生剤を混
合し加熱溶融してなるものである。上記ポリオレフィン
としては、例えば、低密度ポリエチレン、線状低密度ポ
リエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等が挙げられる。上記シラングラフ
トポリオレフィンにおける、ポリエチレン、シランカッ
プリング剤および遊離ラジカル発生剤の混合割合は、ポ
リエチレン１００重量部に対し、シランカップリング剤
が０．５〜３．０重量部、遊離ラジカル発生剤が０．０
１〜０．１重量部が好ましい。

【００１９】本発明１で使用される接着性ポリエチレン
およびシラングラフトポリオレフィンには、本発明１の
効果を損なわない範囲で酸化防止剤、充填剤または顔料
等を加えられてもよい。

【００２０】本発明１の複合管は、上記の接着性ポリエ
チレン、シラングラフトポリオレフィンを金属管の内面
または外面の少なくともどちらかの面に、金属、接着性
ポリエチレン、シラングラフトポリオレフィンの順序に
なるように積層することにより製造される。上記積層の
方法としては、粉体塗装する方法、溶融被覆する方法等
が挙げられる。この具体的な方法としては、例えば、２
軸押出機中で接着性ポリエチレン、シラングラフトポリ
オレフィンを加熱、溶融させ金属管内面や外面を被覆す
る方法；金属管に粉体塗装により接着性ポリエチレン、
シラングラフトポリオレフィンを順次積層する方法；予
めシート状やパイプ状に成形した接着性ポリエチレン、
シラングラフトポリオレフィンを重ね合わせ、加熱圧着
により製造する方法等が挙げられる。

【００２１】請求項２の発明（前述のように、本発明２
という。）は、本発明１に使用される接着性ポリエチレ
ンに代わり、接着性ポリプロピレンが使用され、接着性
ポリプロピレンのメルトフローレートが４．０ｇ／１０
分以下、引張弾性率が１５０ｋｇｆ／ｃｍ² 以下、温度
２３℃における密度が０．９００ｇ／ｃｍ³ 以下である
ことを特徴とする複合管である。

【００２２】本発明２で使用される接着性ポリプロピレ
ンは、ポリプロピレンに有機酸および／またはシランカ
ップリング剤、並びに遊離ラジカル発生剤を混合し加熱
溶融してなるものであり、そのメルトフローレートは、
大きくなると分子量が小さくなり成形時に生じる残留応
力に対し弱くなり割れや亀裂を生じ易くなるため、４．
０ｇ／１０分以下に限定され、２．０ｇ／１０分以下が
さらに好ましく、また、成形性の点から０．０１ｇ／１
０分以上が好ましく、その引張弾性率は、大きくなると
成形収縮によって生じる残留応力に対し耐えきれなくな
り割れや亀裂が発生する恐れがあるので、１５０ｋｇｆ
／ｃｍ² 以下に限定され、１００ｋｇｆ／ｃｍ² 以下が
さらに好ましく、また、長期耐熱性の点から５０ｋｇｆ
／ｃｍ²以上が好ましく、その温度２３℃における密度
は、大きくなると硬くなる傾向、すなわち引張弾性率が
大きくなる傾向にあり、成形収縮によって生じる残留応
力に対し耐えきれなくなり割れや亀裂が発生する恐れが
あるので、０．９００ｇ／ｃｍ³ 以下に限定され、０．
８９５ｇ／ｃｍ³ 以下がさらに好ましく、また、長期耐
熱性の点から０．８６０ｇ／ｃｍ³ 以上が好ましい。

【００２３】上記有機酸、シランカップリング剤、遊離
ラジカル発生剤は、本発明１で挙げたものと同様であ
る。

【００２４】上記接着性ポリプロピレンにおける、ポリ
プロピレン、有機酸、シランカップリング剤および遊離
ラジカル発生剤の混合割合は、ポリプロピレン１００重
量部に対し、有機酸またはシランカップリング剤が０．
５〜３．０重量部、遊離ラジカル発生剤が０．０１〜
０．１重量部が好ましい。

【００２５】本発明２で使用される接着性ポリプロピレ
ンは、ポリプロピレンに上記のような変性を加えて得ら
れたものの他に、ポリプロピレンに変性を加えたものと
未変性のポリプロピレンとの混合物としてもよい。

【００２６】本発明２で使用される接着性ポリプロピレ
ンおよびシラングラフトポリオレフィンには、本発明２
の効果を損なわない範囲で酸化防止剤、充填剤または顔
料等を加えられてもよい。

【００２７】本発明２の複合管は、上記の接着性ポリプ
ロピレン、シラングラフトポリオレフィンを金属管の内
面または外面の少なくともどちらかの面に、金属、接着
性ポリプロピレン、シラングラフトポリオレフィンの順
序になるように積層することにより製造される。上記積
層の方法としては、粉体塗装する方法、溶融被覆する方
法等が挙げられる。この具体的な方法としては、例え
ば、２軸押出機中で接着性ポリプロピレン、シラングラ
フトポリオレフィンを加熱、溶融させ金属管内面や外面
を被覆する方法；金属管に粉体塗装により接着性ポリプ
ロピレン、シラングラフトポリオレフィンを順次積層す
る方法；予めシート状やパイプ状に成形した接着性ポリ
プロピレン、シラングラフトポリオレフィンを重ね合わ
せ、加熱圧着により製造する方法等が挙げられる。

【００２８】

【作用】本発明１または２においては、複合管は、金属
−接着性ポリエチレンまたは接着性ポリプロピレン−シ
ラングラフトポリオレフィンがこの順に積層されてお
り、接着性ポリエチレンまたは接着性ポリプロピレンは
金属との接着耐久性に優れると同時に応力割れに対して
も強い。また、シラングラフトポリオレフィンは、熱水
を通湯されたり、スチーム配管として使用されたりした
ときの耐熱水性に優れており、長期に亘って使用されて
も軟化や酸化劣化することがない。

【００２９】

【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。 （実施例１）厚み０．５ｍｍ、幅２７１ｍｍのアルミニ
ウム−マンガン合金フープ材を連続的にほどいてゆき、
リン酸ソーダ系脱脂剤で脱脂した後、水酸化ナトリウム
溶液に浸漬しエッチングを行った。この後、加熱乾燥さ
せロールフォーミング装置で円筒状に成形して内径約８
０ｍｍの金属管を得た。マレイン酸変性ポリエチレン
（メルトフローレート：０．５ｇ／１０分、引張弾性率
９０ｋｇｆ／ｃｍ² 、温度２３℃における密度０、９２
０ｇ／ｃｍ³ ）を１９０℃に加熱し、上記で得られた管
内面に０．５ｍｍ厚になるように被覆した。さらにシラ
ングラフトポリエチレン（メルトフローレート：０．５
ｇ／１０分、引張弾性率１４０ｋｇｆ／ｃｍ² 、温度２
３℃における密度０、９３５ｇ／ｃｍ³ ）を２００℃に
加熱し、上記のマレイン酸変性ポリエチレン層の管内面
側に１．５ｍｍ厚になるように被覆し複合管を製造し
た。

【００３０】（実施例２〜５、比較例１〜３）実施例１
におけるマレイン酸変性ポリエチレンの代わりに、表１
および表２に示したメルトフローレート、引張弾性率お
よび密度のマレイン酸変性ポリエチレンを用いたことの
他は実施例１と同様にして複合管を製造した。

【００３１】（実施例６〜１１、比較例４〜７）実施例
１におけるマレイン酸変性ポリエチレンの代わりに、表
３および表４に示したメルトフローレート、引張弾性率
および密度のマレイン酸変性ポリプロピレンを用いたこ
との他は実施例１と同様にして複合管を製造した。

【００３２】（実施例１２）厚み０．５ｍｍ、幅１００
ｍｍの冷延鋼板フープ材を連続的にほどいてゆき、リン
酸ソーダ系脱脂剤で脱脂した後、１０％硝酸水溶液に浸
漬しエッチングを行った。この後、加熱乾燥させ螺旋状
に巻いて内径約８０ｍｍの円管を得た。マレイン酸変性
ポリプロピレン（メルトフローレート：０．５ｇ／１０
分、引張弾性率１４０ｋｇｆ／ｃｍ² 、温度２３℃にお
ける密度０、８９０ｇ／ｃｍ³）を１９０℃に加熱し、
上記で得られた管内面に０．５ｍｍ厚になるように被覆
した。さらにシラングラフトポリエチレン（メルトフロ
ーレート：０．５ｇ／１０分、引張弾性率１４０ｋｇｆ
／ｃｍ² 、温度２３℃における密度０、９３５ｇ／ｃｍ
³ ）を２００℃に加熱し、上記のマレイン酸変性ポリエ
チレン層の管内面側に１．５ｍｍ厚になるように被覆し
複合管を製造した。

【００３３】性能評価 実施例１〜１２および比較例１〜７で得られた複合管の
性能を以下のようにして測定し、表１〜表４に示した。 初期接着強度 複合管を長手方向に幅２ｃｍに切断し、金属と接着性ポ
リエチレンまたは接着性ポリプロピレンとの接着強度を
Ｔ型剥離法により測定した。 熱水通湯試験 複合管を１ｍの長さに切断し、これに曲率半径が３００
ｍｍとなるように曲げ加工し、得られた複合管に９５℃
の熱水を通湯し２万時間後に取り出して、樹脂層の割れ
・亀裂、管の閉塞、金属層の錆・および錆を原因とする
孔開きによる熱水の洩れ等を観察し、以下のように評価
した。 樹脂層の割れ・亀裂 ○：割れ・亀裂がなかった ×：割れ・亀裂が発生
していた 管の閉塞 ○：管の閉塞がなかった ×：管の閉塞が起こっ
ていた 金属層の錆、孔開き ○：錆、孔開きがなかった ×：錆びて孔が開き、
熱水が洩れた

【００３４】また、上記と同様にして接着強度を測定
した。また、同様にして熱水通湯４万時間についても試
験した。（なお、上記の試験時の曲率半径は、上記の外
径の金属管が通常使用される曲率半径である約８００ｍ
ｍよりもはるかに小さいので、上記の試験は劣化促進試
験となっている。）

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

【００３７】

【表３】

【００３８】

【表４】

【００３９】

【発明の効果】本発明１および２の複合管の構成は上述
の通りであり、金属−特定のメルトフローレート、引張
弾性率、密度を有する接着性ポリエチレンまたは接着性
ポリプロピレン−シラングラフトポリオレフィンがこの
順に積層されており、接着性ポリエチレンまたは接着性
ポリプロピレンは金属との接着耐久性に優れると同時に
応力割れに対しても強く、また、シラングラフトポリオ
レフィンは、熱水を通湯されたり、スチーム配管として
使用されたときの耐熱水性に優れており、長期に亘って
使用されても軟化や酸化劣化することがないので、本発
明１および２の複合管は、給湯用、温水暖房用、排水用
等の配管材として好適に使用され得る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属に接着性ポリエチレンを介してシラ
   ングラフトポリオレフィンが積層されてなる複合管であ
   って、接着性ポリエチレンのメルトフローレートが４．
   ０ｇ／１０分以下、引張弾性率が１５０ｋｇｆ／ｃｍ²
   以下、温度２３℃における密度が０．９３０ｇ／ｃｍ³
   以下であることを特徴とする複合管。
2. 【請求項２】 金属に接着性ポリプロピレンを介してシ
   ラングラフトポリオレフィンが積層されてなる複合管で
   あって、接着性ポリプロピレンのメルトフローレートが
   ４．０ｇ／１０分以下、引張弾性率が１５０ｋｇｆ／ｃ
   ｍ² 以下、温度２３℃における密度が０．９００ｇ／ｃ
   ｍ³ 以下であることを特徴とする複合管。