JPS61270580A - 給排水移送管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、耐ハロゲン水性の改良された給排水移送管に
関する。

（従来の技術） 高圧法（ラジカル重合）ポリエチレンは加工が容易で柔
軟性を有するので上水道給水管として永年使用きれてき
た。ところが、殺菌を目的として添加されているハロゲ
ン（多くは塩素）の為、長期間使用すると水との接触面
に水泡が発生し極端な場合には３０〜７０μの層状に剥
離する例も発見された。これを受けてＪＩＳＫ６７６２
が制定され品質管理されることとなった。この評価法で
は塩素濃度２０００ｐｐｍにおいて耐塩素水性を評価す
るものである。この規格に照らしポリエチレンを比較す
ると高圧法ポリエチレンよりも中低圧法ポリエチレンの
方が優れ規格に合格することが判明し市場では順次材料
切替が行われている。

しかし、上水、給湯、下水に供する管は各れも一度施工
すると容易には補修できないだけに、より信頼性のある
材料が要求されている。ハロゲンし 水により水泡蓋くは剥離する原因は現在不明であるが、
管を紫外線劣化から保護する目的で添加されているカー
ボンブラックが起因している事が判明している。この為
、水と接触する内層を自然色ポリエチレン、外層にカー
ボンブラックを含有するポリエチレンを使用する考えも
出ている（実公昭５８−５１４８７、特開昭５６−８０
４５８）。

しかしながら、この方法では押出機は２台必要である。

−万、カーボンブラックを選択したものとして、粒径を
３５〜５００μと粗くする事によってＪＩＳＫ６７６２
の高濃度（２０００ｐｐｍ）塩素水での耐塩素水性が改
良される事が特開昭５７−３３２８６に示きれている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、本発明者らの実験では同じ製造メーカー
のカーボンブラックでは粒径の粗い方が２０００　ｐｐ
ｍの高濃度で練耐塩素水性が良くなる傾向にはあるが、
同じカーボンブラックで＄かでも異なる製造メーカーの
ものでは粒径の小きいカーボンブラックであってもより
優れる場合があり、単に粒径のみでは耐塩素水性の改良
につながらない事が判明した。更に、この様に探し出し
得た高濃度（２０００ｐｐｍ）塩素水での最適カーボン
ブラックでも実用水のハロゲン濃度である５０ｐｐｍ以
下の塩素濃度の水では意外にも効果が全く発揮されない
ケースが多い事を見い出した。かかる状況から、水のハ
ロゲン濃度によりポリエチレン管における水泡発生若し
くは内層剥離のメカニズムが全く異なるとの観点で実用
水のハロゲン濃度である５０ｐｐｍ以下ハロゲン濃度の
水での最適カーボンブラックの検討を鋭意実施した。そ
の結果、水における耐ハロゲン水性とに良い相関が存在
する事を見い出し本発明を完成した。

（問題点を解決するための手段） 即ち、本発明は、「ポリエチレン９５〜９９．５重量％
およびカーボンブラック５〜０．５重ｔ％から実質的に
なる管において、該カーボンブラックとして比表面積と
電子スピン密度との積がｌＸｌ×１０２２スピン・ｍ２
／ｇ２以下のカーボンブラックを用いることを特徴とす
る給排水移送管」である。

（作用） 本発明で用いるポリエチレンは、高圧法ポリエチレンに
も適用し得るが機械的強度、耐環境応力亀裂性、耐熱性
等優れている線状ポリエチレンの方が効果が大きい。か
かる線状ポリエチレンはチーグラー型触媒またはフィリ
ップス型触媒等を使用して得られるエチレン−αオレフ
ィン共重合体であり、好ましい密度０．９００〜０．９
３５り／　ｃＡ、より好ましくは０．９１５〜０．９３
０　ｙ　／ｃｄ、また、好ましいＭＦＲｏ、０１〜５ｙ
７１０分、より好ましくは０．０５〜２．０ｙ／１０分
のものである。αオレフィンとしてはプロピレン、ブテ
ン−１、ペンテン−１、ヘキセン−１，４メチルペンテ
ン−１、オクテン−１等の炭素数３〜２０程度の１−オ
レフィンが挙げられる。好ましい１−オレフィンはブテ
ン−１、ヘキセン−１，４メチルペンテン−１、オクテ
ン−１である。これらエチレンとαオレフィン（通常の
含量は３〜１５重量％）との共重合は気相法、溶液法、
スラリー法、高圧法等により製造する事が出来る。また
、このポリエチレンには線状ポリエチレン同志のブレン
ド若しくは３０重量％以内での高圧法ポリエチレンのブ
レンドも含まれる。

一方、本発明で用いるカーボンブラックは、比表面積（
ｒｒ？／ｙ　）と電子スピン密度（スピン／ｙ）との積
がｌＸｌ×１０２２スピン・ｔｒ？　／　ｙ″以下好ま
しくは７　Ｘ　１×１０２２スピン・−／グ以下のもの
である。

これ以外のカーボンブラックでは十分な耐ハロゲン水性
（ハロゲン５０　ｐｐｍ以下）が得られない。

数値の下限については一般に３Ｘ１０２０スピン奉イ／
グ程度である。ここで、比表面積の測定法は、窒素によ
るＢＥＴ法によって求めた値である。また、電子スピン
密度の測定法は次の方法によって求めた値である。

即ち、測定に供するカーボンブラックを薬包紙中にはさ
み、すりつぶす。次にこの粉砕試料の１０〜４０■を内
径０．５　ｗｎのガラス管に充填し１０ｍＨｙに減圧脱
気し電子スピン共鳴スペクトル（ＥＳＲスペクトル）を
測定する。ＥＳＲスペクトルはＪＥＯＬ　　ＪＥＳ−Ｆ
ＥＩＸ　　ＥＳＲスペクトロメーターを用い測定したが
、不対電子濃度が正しく測定出来る方法であれば測定機
、測定条件は限定しない。本発明においては、マイクロ
波パワー１ｍＷ、変調周波数１００にヘルツ、変調幅６
，３ガウスの条件下で３３００±２５００ガウスの範囲
で測定した。試料のマイクロ波吸収に基づく感度（Ｑ値
）の低下はカーボンブラックと同時にすべ−６＝ ての試料を通じて一定条件で測定するＭｎ＋ン〃Ｏ標準
試料のスペクトル強度を比較する事により補正する。吸
収面積強度は上記の方法で得られる一次微分型のＥＳＲ
スペクトルを３３００±２０００ガウスの範囲で２回積
分し求める。電子スピン密度はカーボンブラックと同一
条件で不対電子濃度が既知の標準試料のＥＳＲスペクト
ルを測定し、それぞれの吸収面積強度と試料重量から求
める。

かかるカーボンブラックとしては、その製法を問わず、
例えば、ファーネスブラック、サーマルブラック、チャ
ネルブラック、アセチレンブラック等の中から適宜選ぶ
ことができるが、特にアセチレンブラックが好ましい。

しかし、一般には、アセチレンブラック以外のものは、
８００〜１５００℃等の高温度で焼成し揮発分を除去し
、不活性化しアルゴン等不活性ガス雰囲気で冷却しとり
出した、いわゆる還元カーボンが該当する。また、これ
らのカーボンブラックは一種のみならず二種以上のカー
ボンブラックを混合しても良い。この事は高価なアセチ
レンブラックまたは還元カーボンブラックに安価なカー
ボンブラックを混合しうる事をも意味するので工業的意
義は非常に大きいといえる。

ポリエチレンと上記のカーボンブラックとの配合割合は
、ポリエチレン９５〜９９．５重量％、好ましくｌ−１
：９７〜９８重量％およびカーボンブラック５〜０．５
重量％、好ましくは３〜２重量％である。

ポリエチレンが上記範囲未満、即ち、カーボンブラック
が上記範囲超過では機械的強度が低下し、一方、ポリエ
チレンが上記範囲超過では耐候性が低下するので好まし
くない。

本発明では、これら必須２成分の外に、他の樹脂、充填
剤、安定剤、着色剤、滑剤等の付加的成分を発明の効果
を著しく損なわない範囲で適宜配合することができる。

管の製造は通常の成形法により行われる。

即ち、例えば、外径２４．５ｍｍ、ギャップ３．６間の
ストレートダイを有する４０纒単軸押出機からポリエチ
レンとカーボンブラックの配合物を樹脂温度１４０〜１
８０℃で押し出し、プレートサイジングにより口径を制
御しつつ冷却して呼び径１３Ａ（外径２１．５、内径１
４．５、肉厚３．５各閣）パイプを引き取る。

（実施例） 実施例１ 三菱油化社製線状ポリエチレン（ユカロンＬＬ−Ｍ４ｏ
Ｆ：ＭＦＲｏ、７ｙ／ｌ　ｏ分、密度０．９２２ｆ／ｌ
：ｄ、ブテン−１含量７．５重量％）に電気化学工業社
製アセチレンブラックを２，５重量％添加し、ＪＩＳＫ
６７６２に規定される１３Ａバイブを成形した。

このカーボンブラックの比表面積×電子スピン密度は２
．０１　Ｘ　１×１０２２スピン・ｍ２／ｇ２であった
。

このパイプをＪＩＳＫ６７６２に準拠し塩素濃度２００
０　ｐｐｒｎの水中に浸せきし水泡発生の評価を実施し
だところ、規格の７２時間には合格するものの３６０時
間経過後の水泡の程度は７級（０・　級：発生せず〜１
０級：全面に激く発生）と極めて悪かった。

ところが、塩素濃度ｓ　ｏ　ｐｐｍの水で通水テストを
した結果では３００日通水経過後でも内層剥離を起こざ
なかった。

この塩素濃度５０　ｐｐｍの通水テストは次の方法で行
った。

まず、成形したパイプから長さ５０ｃｒｎを切り取抄、
これを低濃度塩素通水テスト装置にセットした。この装
置は塩素濃度が０．１〜１００　ｐｐｍの範囲で精度良
く調節され、水圧Ｉ　Ｈ／ｌ：ｒｌ、流量０．４５ｍ”
／ｈｒでパイプに通水する事が出来る（温度は平均１５
℃）。

一定時間通水したパイプから都度２０順長さに輪切りし
てサンプリングし、次いで固定盤上で直径の７０％に圧
縮変形させ、この状態で全周を固定盤に接触させながら
回転させた。この回転操作を繰返し２０回実施してパイ
プ内層の剥離の有無を評価した。

この評価結果から明らかな通り、本発明のパイプはハロ
ゲン濃度５０　ｐｐｍ以下の水に対して初めて有効であ
り、塩素濃度が０．１〜ｉｐｐｍ程度の飲−１〇− 用上水または下水用の用途として極めて有意義なもので
あることが理解でれる。

壕だ、この成形パイプを四日市市東邦町１番地三菱油化
社工場内に布設し、塩素濃度平均０．３ｐｐｍの上水配
管に供しているが、３００日経過後も水泡および層状剥
離は観測されていない。

実施例２ アルゴン雰囲気下１６００℃、５分間焼成し、その後０
．１ｗＨｙ減圧下で室温まで冷却して得た還元カーボン
ブラックに替えて実施例１と同様の実験を行った。この
カーボンの比表面積×電子スピン密度は１．０４　Ｘ　
１×１０２２スピン・ｍ２／／と小さい値であった。ｓ
　ｏ　ｐｐｍ塩素濃度通水テストでは３００日を経過し
てもパイプ内層は剥離しなかった。

なお、２０００ｐｐｍ塩素水浸せきテストでは４級であ
つ〆。これはこのカーボンブラックの粒径が２０μであ
って実施例１で使用したアセチレンブラックの粒径４０
μより細いにもかかわらず耐塩素水性が良く、必ずしも
粗粒子の方が良いとは限らない事が判明した例でもある
。

実施例３ カーボンブラックに実施例１で使用したアセチレンブラ
シ２５０重量係と東海カーボン社製ファーネスカーボン
ブラック（ジーストＫＭ）５０重量係の混合物を使用し
、実施例１と同様の実験を行った。このカーボンブラッ
クの比表面積×電子スピン密度は９．Ｉ　Ｘ　１×１０
２２スピン・ｍ２／ｇ２であった。５０　ｐｐｍ低塩素
濃度通水テスト結果は２３０日で５７μの厚さの層状剥
離が観測され、後述の比較例１に見る如くジーストＫｎ
のみでの９０日に比較し格段に改良されている。

比較例１ カーボンブラックに実施例３で使用したファーネスブラ
ックのジーストＫＨのみを用いてテストを実施した。こ
のカーボンの比表面積Ｘ電子スピン密度１は１．６０　
Ｘ　ｌ　０２２スピン・靜／ｙ２であった。

２０００　ｐｐｍ塩素濃度では３級と最も良いが、逆に
５０　ｐｐｍ低濃度通水テストでは９０日で６５μの層
状剥離が観測きれた。

比較例２ カーポンプシックに三菱化成社製ファーネスカーボンブ
ラック３３を使用して実施例１と同様にテストした。こ
れの比表面積×電子スピン密度は２．８６　Ｘ　１０２
２スピン、　　”　／　ｙ２であった。５０ｐｐｍ低塩
素濃度通水テストでは７０日で６９μの層状剥離が見ら
れ非常に悪いレベルであった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポリエチレン９５〜９９．５重量％およびカーボンブラ
   ック５〜０．５重量％から実質的になる管において、該
   カーボンブラックとして比表面積と電子スピン密度との
   積が１×１０＾２＾２スピン・ｍ＾２／ｇ＾２以下のカ
   ーボンブラックを用いることを特徴とする給排水移送管
   。