KR101993147B1 - 섬유 강화 복합관 및 냉온수 배관 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 높은 강도와 높은 치수안정성을 갖고, 시공성도 우수한 다층 관재로서 섬유 강화 복합관, 및 치수안정성이 우수하고 또한 시공성이 향상한 냉온수 배관 시스템을 제공한다. 본 발명의 섬유 강화 복합관은 폴리올레핀계 수지를 포함하는 관형상의 제 1 층과, 폴리올레핀계 수지와 유리 섬유와 상용화제를 포함하는 관형상의 제 2 층과, 폴리올레핀계 수지를 포함하는 관형상의 제 3 층을 포함하고, 상기 제 1 층의 외측에 상기 제 2 층이 배치되어 있고, 상기 제 2 층의 외측에 상기 제 3 층이 배치되어 있고, 상기 제 2 두께의, 상기 1 층과 상기 제 2 층과 상기 제 3 층의 합계의 두께에 대한 비가 0.3 이상, 0.8 이하이고, 상기 제 2 층 100중량% 중, 상기 폴리올레핀계 수지의 함유량이 45중량% 이상 84중량% 이하, 상기 유리 섬유의 함유량이 15중량% 이상 45중량% 이하, 상기 상용화제의 함유량이 0.5중량% 이상 10중량% 이하이다.

Description

섬유 강화 복합관 및 냉온수 배관 시스템
본 발명은 섬유 강화 복합관 및 냉온수 배관 시스템에 관한 것이다.
폴리올레핀계 수지는 비교적 저렴하고, 또한 성형성, 내열성, 내용제성, 기계적 특성 및 외관 등이 우수하다. 이 때문에, 폴리올레핀계 수지는 각종 성형체로 가공되고 있고, 많은 분야에서 사용되고 있다. 예를 들면, 상기 폴리올레핀계 수지를 포함하는 조성물은 압출 성형에 의해 압출 성형체가 되고 데크재 등으로서 사용되고 있다. 또한, 폴리올레핀계 수지는 내진 특성도 우수하다는 점으로부터, 최근 가스관 및 배수관 등으로서의 사용이 증대하고 있다.
폴리올레핀계 수지를 사용한 성형체의 일례로서, 일본국 특허공개 2006-327154호 공보(특허문헌 1)에는 폴리올레핀계 수지관이 개시되어 있다.
또한, 강도를 높이기 위해서, 성형체에 있어서 유리 섬유가 사용되는 경우가 있다. 유리 섬유를 사용한 성형체의 일례로서, 일본국 특허공개 2007-216555호 공보(특허문헌 2)에서는 관형상을 갖는 섬유 강화 합성 수지 파이프가 개시되어 있다. 이 파이프는 섬유 강화 수지층을 복수갖고, 상기 복수의 섬유 강화 수지층은 관형상의 둘레 방향으로 적층되어 있다. 상기 섬유 강화 수지층은 유리 섬유 및 합성수지를 이용하여 형성된 유리 섬유 강화 수지층과, 유기 부직포 및 합성 수지를 이용하여 형성된 유기 부직포층을 갖는다.
국제공개 제02/28971호(특허문헌 3)에는 유리 섬유 또는 무기질 충전재를 포함하는 폴리페닐렌계 복합 수지 조성물을 사용한 성형체가 개시되어 있다. 상기 폴리페닐렌계 복합 수지 조성물은 폴리페닐렌에테르 20∼98중량%와, 폴리스티렌, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르이미드, 폴리카보네이트 및 폴리에틸렌(HDPE, LDPE, LLDPE, VLDPE를 포함한다)으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1종의 수지 1∼40중량%와, 유리 섬유 또는 무기질 충전재 1∼40중량%를 포함한다.
또한, 종래의 배관 시스템에서는 예를 들면, 일본국 특허공개 2010-243129호 공보(특허문헌 4)에 기재되어 있는 바와 같이, 기본적으로 동종 관 접속에 의해 시스템 전체가 구성된다. 예를 들면, 기제품의 라인업 및 코스트 등의 제한에 의해 불가피하게 이종 관 접속이 이루어지는 경우도 있지만, 이종 관 접속은 시공이 어려운 점 등으로 단점이 크고, 한편 동종 관 접속은 시공이 용이하고 또한 기계적 특성도 구비하는 점 등에서 메리트가 크다는 점으로부터, 동종 관 접속이 적극적으로 채용되고 있다.
일본국 특허공개 2006-327154호 공보 일본국 특허공개 2007-216555호 공보 국제공개 제02/28971호 일본국 특허공개 2010-243129호 공보
특허문헌 1 ~ 특허문헌 3에 기재된 바와 같은 종래의 성형체에서는 강도와 치수 안정성의 쌍방을 높이는 것이 곤란한 경우가 있다. 또한, 다층 관재로 하는 경우에, 특허문헌 1 ~ 특허문헌 3에 기재된 바와 같은 종래의 성형체를 사용한 것만으로는 강도와 치수 안정성의 쌍방을 향상시키는 것이 곤란한 경우가 있다.
본 발명의 목적은 높은 강도와 높은 치수 안정성을 갖고, 시공성도 우수한 다층 관재로서 섬유 강화 복합관을 제공하는 것에 있다.
또한, 특허문헌 4에 기재된 바와 같은 동종 관 접속에서는 배관 시스템의 용도에 있어서 유리한 특성에 착목하여 배관의 소재가 선택되어야 한다. 배관은 배관 시스템의 용도에 있어서 유리한 특성과 불리한 특성의 양쪽을 함께 갖는 것이 통상이다. 예를 들면, 강도의 점에서 양호한 특성을 갖는 배관은 시공성의 점에서 열악한 경향이 있고, 내식성의 점에서 양호한 특성을 갖는 배관은 취급 용이성의 점에서 열악한 경향이 있다. 따라서, 동종 관 접속으로 구성되는 배관 시스템은 상기 배관 시스템의 용도에 있어서 유리한 특성과 아울러 불리한 특성이 그대로 계승되는 것을 피할 수 없다. 특히, 온도폭이 20℃를 초과하는 냉온수 배관 시스템의 경우, 적응시켜야 할 온도 조건이 가혹하기 때문에 요구 특성이 엄격하여 배관의 선택은 매우 곤란하다.
그래서, 본 발명의 목적은 치수 안정성이 우수하고, 또한 시공성이 향상된 냉온수 배관 시스템을 제공하는 것에도 있다.
본 발명은 이하의 섬유 강화 복합관을 포함한다.
(1)
본 발명의 섬유 강화 복합관은 폴리올레핀계 수지를 포함하는 관형상의 제 1 층과, 폴리올레핀계 수지와 유리 섬유와 상용화제를 포함하는 관형상의 제 2 층과, 폴리올레핀계 수지를 포함하는 관형상의 제 3 층을 포함하고, 상기 제 1 층의 외측에 상기 제 2 층이 배치되어 있고, 상기 제 2 층의 외측에 상기 제 3 층이 배치되어 있고, 상기 제 2 두께의, 상기 제 1 층과 상기 제 2 층과 상기 제 3 층의 합계 두께에 대한 비가 0.3 이상, 0.8 이하이고, 상기 제 2 층 100중량% 중, 상기 폴리올레핀계 수지의 함유량이 45중량% 이상 84중량% 이하, 상기 유리 섬유의 함유량이 15중량% 이상 45중량% 이하, 상기 상용화제의 함유량이 0.5중량% 이상 10중량% 이하이다.
이것에 의해, 본 발명에 따른 섬유 강화 복합관은 높은 강도와 높은 치수 안정성을 갖고, 시공성도 우수하다. 또한, 전체의 두께란 섬유 강화 복합관의 총두께를 말한다.
(2)
상기 (1)의 섬유 강화 복합관은 가스 배리어층을 포함하고, 상기 제 3 층의 외측에 상기 가스 배리어층이 배치되어도 좋다.
이것에 의해, 섬유 강화 복합관의 외주 표면에 접촉하는 기체에 대한 배리어성이 향상된다.
(3)
상기 (2)의 섬유 강화 복합관은 접착층을 포함하고, 상기 제 3 층의 외측에 상기 접착층이 배치되어 있고, 상기 접착층의 외측에 상기 가스 배리어층이 배치되면 된다.
이것에 의해, 섬유 강화 복합관의 외주 표면에 접촉하는 기체에 대한 배리어성이 높아짐과 아울러, 제 3 층과 가스 배리어층 간의 밀착성이 높아진다.
또한, 본 발명은 이하의 냉온수 배관 시스템을 포함한다.
(4)
(4-1)
본 발명의 냉온수 배관 시스템은 온도폭이 20℃ 이상인 냉온수를 수송하기 위한 배관 시스템이다. 본 발명의 냉온수 배관 시스템은 폴리올레핀 수지 및 유리 섬유를 포함하는 섬유 강화 복합관과, 폴리올레핀 수지 및 금속을 포함하는 금속 강화 복합관과, 섬유 강화 복합관 및 금속 강화 복합관을 접속하는 접속 부재를 포함한다. 또한, 섬유 강화 복합관의 열선 팽창 계수(linear thermal expansion coefficient)는 10×10-5/℃ 이하이다. 또한, 섬유 강화 복합관과 금속 강화 복합관의 합계 용량에 대하여, 섬유 강화 복합관이 차지하는 용량은 70% 이상이다.
이와 같이, 본 발명의 냉온수 배관 시스템은 열선 팽창 계수가 6×10-5/℃ 이하인 저선팽창성의 섬유 강화 복합관을 70% 이상의 용량을 차지하도록 구성함으로써, 수송하는 냉온수의 온도 변화에 대한 치수안정성이 우수하다. 또한, 섬유 강화 복합관체가 갖는 경량성, 절단 용이성 등의 가공성에 더해, 금속 강화 복합관에 의한 절곡 가공성 및 좁은 배관 공간내에서의 설치 용이성 및 접속 용이성 등의 가공성도 구비하기 때문에, 배관 시스템 전체로서 향상된 시공성을 갖는다. 또한, 조인트를 제외한 관로가 모두 수지 베이스의 가요성 관으로 구성되기 때문에, 내진성도 우수하다.
(4-2)
상기 (4-1)의 냉온수 배관 시스템에 있어서, 섬유 강화 복합관은 축심으로부터 외주로의 방향으로, 적어도 관형상의 제 1 층, 제 2 층 및 제 3 층을 이 순서로 포함해서 좋다. 이 경우, 제 1 층 및 제 3 층은 폴리올레핀계 수지를 주성분으로서 포함하고, 제 2 층은 폴리올레핀계 수지와 유리 섬유를 포함한다. 또한, 섬유 강화 복합관의 두께 전체에 대한 제 2 층 층두께의 비는 0.3 이상이다.
이와 같이, 섬유 강화 복합관의 두께 전체에 대하여 섬유 강화 수지층의 두께의 비를 0.3 이상이 되도록 구성함으로써, 치수 안정성을 보다 바람직하게 얻을 수 있다.
(4-3)
상기 (4-1) 또는 (4-2)의 냉온수 배관 시스템에 있어서, 유리 섬유의 평균 섬유 직경은 5㎛ 이상 20㎛ 이하이어도 된다.
이것에 의해, 강도, 치수안정성 및 고온에서의 신장을 보다 바람직하게 얻을 수 있다.
(4-4)
본 발명의 냉온수 배관 시스템은 온도폭이 20℃ 이상인 냉온수를 수송하기 위한 배관 시스템이다. 본 발명의 냉온수 배관 시스템은 상기 (1)부터 (3) 중 어느하나의 섬유 강화 복합관과, 폴리올레핀 수지 및 금속을 포함하는 금속 강화 복합관과, 섬유 강화 복합관 및 금속 강화 복합관을 접속하는 접속 부재를 포함한다. 또한 섬유 강화 복합관의 열선 팽창 계수는 10×10-5/℃ 이하이다. 또한, 섬유 강화 복합관과 금속 강화 복합관의 합계 용량에 대하여, 섬유 강화 복합관이 차지하는 용량은 70% 이상이다.
이와 같이, 본 발명의 냉온수 배관 시스템은 열선 팽창 계수가 10×10-5/℃ 이하인 저선팽창성의 섬유 강화 복합관을 70% 이상의 용량을 차지하도록 구성함으로써, 수송하는 냉온수의 온도 변화에 대한 치수안정성이 우수하다. 그리고, 섬유 강화 복합관이 상기 (1) ~ (3) 중 어느 하나의 섬유 강화 복합관으로 구성되기 때문에, 높은 강도와 보다 높은 치수안정성을 갖고, 시공성도 우수하다. 또한, 섬유 강화 복합관체가 갖는 경량성, 절단 용이성 등의 가공성에 더해, 금속 강화 복합관에 의한 절곡 가공성 및 좁은 배관 공간내에서의 설치 용이성 및 접속 용이성등의 가공성도 구비하기 때문에, 배관 시스템 전체로서 향상된 시공성을 갖는다. 또한, 조인트를 제외한 관로가 모두 수지 베이스의 가요성관으로 구성되기 때문에, 내진성도 우수하다.
(5)
상기 (4)의 냉온수 배관 시스템에서는 섬유 강화 복합관의 내경의 직경이 19mm 이상이고 또한 금속 강화 복합관의 내경의 직경이 75mm 이하이어도 된다.
또한, 상기 (4)의 냉온수 배관 시스템에서는 섬유 강화 복합관의 내경의 직경이 50mm 이상이고 또한 금속 강화 복합관의 내경의 직경이 50mm 이하이어도 된다.
또한, 내경의 직경 50mm를 경계로, 그 50mm보다 대구경의 배관 부분을 섬유 강화 복합관으로 구성하고, 상기 50mm보다 소구경의 배관 부분을 금속 강화 복합관으로 구성할 수 있다. 이것에 의해, 금속 강화 복합관에 의한 굴곡 용이성 및 좁은 배관 공간내에서의 설치 용이성 및 접속 용이성 등의 가공성을 보다 바람직하게 얻을 수 있다.
(6)
상기 (4) 또는 (5)의 냉온수 배관 시스템에 있어서, 접속 부재는 섬유 강화 복합관과의 접속을 위한 일렉트로퓨전용 접합부와, 금속 강화 복합관과의 접속을 위한 나사 연결부를 포함하면 된다.
이것에 의해, 금속 강화 복합관측에서는 접속 용이성이 구비된 좁은 배관 공간에서도 상기 특성이 담보됨과 아울러, 섬유 강화 복합관측에서는 신뢰성이 높은 접속이 가능하다.
본 발명에 의해, 높은 강도와 높은 치수 안정성을 갖고, 시공성도 우수한 다층 관재로서 섬유 강화 복합관이 제공된다.
또한, 본 발명에 의해, 치수안정성이 우수하고, 또한 시공성이 향상한 냉온수 배관 시스템도 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 섬유 강화 복합관을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 냉온수 배관 시스템의 일례를 모식적으로 나타낸다.
도 3은 도 2에 있어서의 섬유 강화 복합관과 금속 강화 복합관의 접속을 나타내는 모식적 분해도이다.
도 4는 도 2에 있어서의 섬유 강화 복합관을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 2에 있어서의 금속 강화 복합관을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 관하여 설명한다. 이하의 설명에서는 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고 있고, 그들의 명칭 및 기능도 동일하다. 따라서, 그들에 관한 상세한 설명은 반복하지 않는다.
[1. 섬유 강화 복합관]
[1-1. 층 구성]
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 섬유 강화 복합관을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 1에 나타내는 섬유 강화 복합관(200)(다층성형체)은 관형상의 제 1 층(210)(내층/성형체)과, 제 1 층(210)의 외측에 배치된 관형상의 제 2 층(220)(중간층/성형체)과, 제 2 층(220)의 외측에 배치된 관형상의 제 3 층(230)(외층/성형체)을 포함한다. 제 1 층(210)의 외측의 표면에 제 2 층(220)이 적층되고, 제 2 층(220)의 외측의 표면에 제 3 층(230)이 적층되어 있음으로써 축심측에서 외주측으로 제 1 층(210)과 제 2 층(220)과 제 3 층(230)이 이 순서로 적층되어 있다. 제 2 층(220)은 제 1 층(210)의 외측의 표면에 접촉해서 적층되어도 되고, 제 3 층(230)은 제 2 층(220)의 외측의 표면에 접촉해서 적층되어서 된다.
제 1 층(210)은 폴리올레핀계 수지를 포함한다. 제 1 층(210)은 후술의 제 2 층(220)과 같은 유리 섬유는 실질적으로 포함하지 않는다. 제 2 층(220)은 폴리올레핀계 수지와 유리 섬유를 포함한다. 즉, 제 2 층(220)은 폴리올레핀계 수지와 유리 섬유를 포함하는 폴리올레핀계 수지 조성물의 성형체이다. 제 2 층(220)이 섬유 강화 수지인 것에 의해, 섬유 강화 복합관(200)에 저선팽창 성능을 부여하고, 양호한 치수 안정성이 얻어진다. 제 2 층(220)에는 상용화제를 더 포함해도 좋다. 제 3 층(230)은 폴리올레핀계 수지를 포함한다. 제 3 층(230)도, 제 1 층(210)과 마찬가지로 유리 섬유는 실질적으로 포함하지 않는다. 제 1 층(210), 제 2 층(220) 및 제 3 층(230)이 폴리올레핀계 수지를 포함함으로써, 섬유 강화 복합관(200) 전체가 가요성을 갖고, 예를 들면 후술의 냉온수 배관 시스템에 사용된 경우에, 상기 시스템에 양호한 내진성이 얻어진다.
섬유 강화 복합관(200)은 제 1 층(210), 제 2 층(220) 및 제 3 층(230)의 외측에, 관형상의 접착층(240)과 가스 배리어층(250)을 더 포함해도 되고, 포함하지 않아도 된다. 접착층(240)과 가스 배리어층(250)을 더 포함하는 경우, 제 3 층(230)의 외측의 표면에 접착층(240)이 적층되고, 접착층(240)의 외측의 표면에 가스 배리어층(250)이 적층되어도 된다. 접착층(240)은 제 3 층(230)의 외측의 표면에 접촉해서 적층되어서 되고, 가스 배리어층(250)은 접착층(240)의 외측의 표면에 접촉해서 적층되어서 된다.
또한, 가스 배리어층(250)은 접착층을 통해서 제 1 층(210)의 내측에 적층 되어 있어도 된다. 이 경우, 선강화 복합관(200)은 제 3 층(230)이 최외층이 되고, 제 1 층(210)의 내측표면에 대하여 접착층, 가스 배리어층(250), 접착층, 최내층이 이 순서로 적층되어 있다. 이 최내층은 가스 배리어층을 냉온수로부터 보호하는 폴리올레핀계 수지를 포함하는 층이 된다.
가스 배리어층(250)은 가스 배리어성 수지를 포함한다. 가스 배리어층(250)은 섬유 강화 복합관(200)의 외주 표면에 접촉하는 기체에 대한 배리어성을 높이기 위해서 설치된다.
접착층(240)은 접착성 수지를 포함한다. 접착층(240)은 제 3 층(230)과 가스 배리어층(250) 사이의 밀착성을 높이기 위해서 설치되어 있다. 접착층(240)은 관형상인 것, 구체적으로는 제 3 층(230)의 외주면의 전체에 접촉하는 관형상인 것이 바람직하지만, 이 형태에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 제 3 층(230)의 외주면에 있어서, 축방향 및/또는 둘레방향에 부분적으로 설치되어 있어도 된다.
제 1 층(210)은 섬유 강화 복합관(200)의 가장 내측의 층이며, 섬유 강화 복합관(200)내를 수송되는 물체(유체)에 접한다. 후술의 냉온수 배관 시스템에 사용되는 경우, 제 1 층(210)이 접하는 유체는 냉온수이다. 본 실시형태에서는 가스 배리어층(250)은 섬유 강화 복합관(200)의 가장 외측의 층이고, 외부 환경에 노출된다. 섬유 강화 복합관(200)이 접착층(240) 및 가스 배리어층(250)을 갖지 않을 경우에는 제 3 층(230)은 다층 성형체의 가장 외측의 층이다.
본 실시형태에서는 섬유 강화 복합관(200)에서는 제 1 층(210), 제 2 층(220), 제 3 층(230)은 직접 접하도록 적층되어 있지만, 이 형태에 한정되지 않는다. 제 1 층(210)과 제 2 층(220), 및/또는 제 2 층(220)과 제 3 층(230)은 예를 들면, 접착층 등을 통해서 간접적으로 적층되어 있어도 된다.
섬유 강화 복합관(200)은 상술한 바와 같이 수지 및 유리 섬유로 구성되어 있고, 금속 강화 복합관(300)과 같이 금속층을 포함하지 않는다. 섬유 강화 복합관(200)은 경량이면서 또한 절단 용이하므로 시공성이 우수하다.
[1-2. 두께]
섬유 강화 복합관(200)에 있어서, 제 2 층(220)의 두께의, 제 1 층(210)과 제 2 층(220)과 제 3 층(230)의 합계 두께에 대한 비(R2)는 예를 들면 0.3 이상 0.8 이하이면 된다. 상기 비(R2)은 바람직하게는 0.4 이상, 보다 바람직하게는 0.45 이상, 더욱 바람직하게는 0.5 이상, 특히 바람직하게는 0.55 이상, 바람직하게는 0.75 이하이면 된다. 상기 비(R2)가 상기 하한 이상이면, 치수 안정성이 보다 한층 양호해진다. 상기 비(R2)가 상기 상한 이하이면 융착성 및 시공성이 보다 한층 높아지고, 내충격성 및 내진성이 보다 한층 높아진다.
섬유 강화 복합관(200)에 있어서, 제 1 층(210)의 두께의, 제 1 층(210)과 제 2 층(220)과 제 3 층(230)의 합계의 두께에 대한 비(R1)는 바람직하게는 0.1 이상, 보다 바람직하게는 0.12 이상, 바람직하게는 0.4 이하, 보다 바람직하게는 0.35 이하, 더욱 바람직하게는 0.3 이하, 특히 바람직하게는 0.25 이하, 가장 바람직하게는 0.23 이하이다. 상기 비(R1)가 상기 하한 이상이면, 융착성 및 시공성이 보다 한층 높아지고, 내충격성 및 내진성이 보다 한층 높아진다. 상기 비(R1)가 상기 상한 이하이면, 치수 안정성이 보다 한층 양호해진다.
섬유 강화 복합관(200)에 있어서, 제 3 층(230)의 두께의, 제 1 층(210)과 제 2 층(220)과 제 3 층(230)의 합계의 두께에 대한 비(R3)는 바람직하게는 0.1 이상, 보다 바람직하게는 0.12 이상, 바람직하게는 0.4 이하, 보다 바람직하게는 0.35 이하, 더욱 바람직하게는 0.3 이하, 특히 바람직하게는 0.25 이하, 가장 바람직하게는 0.23 이하이다. 상기 비(R3)가 상기 하한 이상이면 융착성 및 시공성이 보다 한층 높아지고, 내충격성 및 내진성이 보다 한층 높아진다. 또한, 섬유 강화 복합관(200)이 접착층(240) 및 가스 배리어층(250)을 갖지 않는 경우에는 제 3 층(230)이 최외층이 되기 때문에, 후술의 일렉트로퓨전 접합을 행하는 경우에 접합의 신뢰성이 보다 한층 높아진다. 상기 비(R3)가 상기 상한 이하이면 치수안정성이 보다 한층 양호해진다.
제 1 층(210)과 제 2 층(220)과 제 3 층(230)의 합계의 두께는 바람직하게는 1.5mm 이상, 보다 바람직하게는 3.5mm 이상, 바람직하게는 60mm 이하, 보다 바람직하게는 35mm 이하이다. 상기 두께가 상기 하한 이상이면, 강성, 내압성, 내충격성이 보다 한층 높아진다. 상기 두께가 상기 상한 이하이면, 경량성, 2차 가공성, 성형성이 보다 한층 높아진다.
섬유 강화 복합관(200)이 본 실시형태와 같이 제 1 층, 제 2 층 및 제 3 층이외의, 접착층(240) 및 가스 배리어층(250)과 같은 것 다른 층을 포함하는 경우, 상기 다른 층의 합계의 두께는 섬유 강화 복합관(200) 전체의 두께에 대한 비로서, 예를 들면, 0.002 이상 0.2 이하, 바람직하게는 0.003 이상 0.1 이하가 되도록 구성하면 된다. 다른 층의 합계의 두께가 상기 하한 이상이면, 섬유 강화 복합관(200)에 대하여 상기 다른 층에 의한 특성을 효과적으로 부여할 수 있다. 다른 층의 합계의 두께가 상기 상한 이하이면 섬유 강화 복합관(200)에 대하여 제 2 층(220)에 의한 저선팽창 성능을 보다 한층 효과적으로 부여할 수 있다. 또한, 접착층(240)과 가스 배리어층(250)의 합계 두께는 0.125mm 이상 0.4mm 이하이면 된다.
접착층(240)의 두께는 바람직하게는 50㎛ 이상, 보다 바람직하게는 75㎛ 이상, 바람직하게는 200㎛ 이하, 보다 바람직하게는 150㎛ 이하이다. 접착층(240)의 두께가 상기 하한 이상이면 두께 제어가 보다 한층 용이하고, 접착성이 보다 한층 높아진다. 접착층(240)의 두께가 상기 상한 이하이면 재료의 사용량이 감소하고, 재료 비용이 높고 또한 경량이 된다.
가스 배리어층(250)의 두께는 바람직하게는 75㎛ 이상, 보다 바람직하게는 100㎛ 이상, 바람직하게는 200㎛ 이하, 보다 바람직하게는 150㎛ 이하이다. 가스 배리어층(250)의 두께가 상기 하한 이상이면, 가스 배리어층(250)의 두께를 용이하게 제어할 수 있어 가스 배리어성이 보다 한층 높아진다. 가스 배리어층(250)의 두께가 상기 상한 이하이면 재료의 사용량이 감소하고, 재료 비용이 높고 또한 경량이 된다.
또한, 섬유 강화 복합관(200)이 가스 배리어층(250)을 포함하는 경우에 후술의 일렉트로퓨전 접합을 행하기 위해서는 섬유 강화 복합관(200)의 말단 부분의 가스 배리어층(250) 및 접착층(240)을 제거하고, 제 3 층(230)을 노출시키고나서 일렉트로퓨전 접합을 행하면 좋다.
[1-3. 조성]
제 2 층(220)의 100중량% 중, 상기 폴리올레핀계 수지의 함유량은 45중량% 이상 84중량% 이하, 상기 유리 섬유의 함유량이 15중량% 이상 45중량% 이하이면 되고, 또한 상기 상용화제를 포함하는 경우에는 상기 상용화제의 함유량이 0.5중량% 이상 10중량% 이하이면 된다. 상기 제 2 층(220)의 100중량% 중, 상기 폴리올레핀계 수지의 함유량은 바람직하게는 50중량% 이상, 보다 바람직하게는 57중량% 이상, 바람직하게는 79중량% 이하, 보다 바람직하게는 73중량% 이하이다. 특히, 상기 제 2 층(220)의 100중량% 중 상기 폴리올레핀계 수지의 함유량이 79중량% 이하이면, 치수안정성이 보다 한층 높아진다. 상기 제 2 층(220)의 100중량% 중, 상기 유리 섬유의 함유량은 바람직하게는 20중량% 이상, 보다 바람직하게는 25중량% 이상, 바람직하게는 40중량% 이하, 보다 바람직하게는 35중량% 이하이다. 특히, 상기 제 2 층(220)의 100중량% 중, 상기 유리 섬유의 함유량이 40중량% 이하이면 크리프 성능이 보다 한층 높아진다. 상기 제 2 층(220)의 100중량% 중, 상기 상용화제의 함유량은 바람직하게는 1중량% 이상, 보다 바람직하게는 2중량% 이상, 바람직하게는 8중량% 이하이다. 특히, 상기 제 2 층(220)의 100중량% 중, 상기 상용화제의 함유량이 10중량% 이하이면 크리프 성능이 보다 한층 양호해진다. 또한, 상기 제 2 층(220)의 100중량% 중, 상기 상용화제의 함유량이 10중량% 이하이면 치수안정성이 보다 한층 높아지는 경향이 있다. 상기 제 2 층(220)의 100중량% 중, 상기 폴리올레핀계 수지의 함유량이 50중량% 이상 79중량% 이하, 상기 유리 섬유의 함유량이 20중량% 이상 40중량% 이하, 상기 상용화제의 함유량이 1중량% 이상 10중량% 이하이어도 된다. 또한, 상기 제 2 층(220)을 형성하기 위한 폴리올레핀계 수지 조성물 100중량% 중의 상기 폴리올레핀계 수지, 상기 유리 섬유 및 상기 상용화제의 각함유량의 바람직한 하한 및 상한은 상기 제 2 층(220) 중의 상기 폴리올레핀계 수지, 상기 유리 섬유 및 상기 상용화제의 각 함유량의 바람직한 하한 및 상한과 같다.
제 2 층(220)에 있어서, 폴리올레핀계 수지의 함유량이 상기 하한 이상이면, 크리프 성능 및 내진성이 보다 한층 양호해진다. 폴리올레핀계 수지의 함유량이 상기 상한 이하이면 치수 안정성이 보다 한층 양호해진다. 유리 섬유의 함유량이 상기 하한 이상이면 치수 안정성이 보다 한층 양호해진다. 유리 섬유의 함유량이 상기 상한 이하이면 크리프 성능이 보다 한층 양호해진다. 또한, 상용화제의 함유량이 상기 하한 이상이면 각 성분의 상용성이 높아지고, 내압성이 보다 한층 높아진다. 상용화제의 함유량이 상기 상한 이하이면 크리프 성능이 보다 한층 양호해진다.
제 1 층(210)에 있어서, 폴리올레핀계 수지의 함유량은 바람직하게는 90중량% 이상, 보다 바람직하게는 95중량% 이상, 바람직하게는 100중량%(전량) 이하이다. 제 3 층(230)에 있어서, 폴리올레핀계 수지의 함유량은 바람직하게는 90중량% 이상, 보다 바람직하게는 95중량% 이상, 바람직하게는 100중량%(전량) 이하이다.
[1-4. 성분]
[1-4-1. 폴리올레핀계 수지]
제 1 층(210), 제 2 층(220) 및 제 3 층(230)에 사용되는 폴리올레핀계 수지는 특별하게 한정되지 않고, 공지의 폴리올레핀계 수지를 사용할 수 있다. 폴리올레핀계 수지는 1종만을 사용해도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다. 제 1 층(210), 제 2 층(220) 및 제 3 층(230) 각각에 사용되는 폴리올레핀계 수지로서는 같은 수지이어도 되고, 다른 수지이어도 된다. 층간의 접착성을 고려하면, 서로 인접하는 층에는 동일한 수지가 사용되는 것이 바람직하다.
폴리올레핀계 수지로서는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체 및 에틸렌-α-올레핀 공중합체 등이 열거된다. 섬유 강화 복합관(200)의 강도, 치수안정성 및 고온에서의 신장을 보다 한층 효과적으로 높이는 관점, 및/또는 가요성으로 의한 내진성을 보다 한층 효과적으로 향상시키는 관점으로부터는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이 바람직하고, 폴리에틸렌이 보다 바람직하다.
폴리에틸렌(PE)으로서는 LDPE, LLDPE 및 HDPE 등이 열거된다. 폴리프로필렌(PP)으로서는 호모 PP, 블록 PP 및 랜덤 PP 등이 열거된다. 폴리부텐으로서는 폴리부텐-1 등이 열거된다.
에틸렌-α-올레핀 공중합체는 에틸렌에 대하여, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐 또는 1-옥텐 등의 α-올레핀을 수 몰% 정도의 비율로 공중합시킨 공중합체인 것이 특히 바람직하다.
또한, 열간 내압 크리프 성능을 양호하게 하는 관점으로부터, 폴리올레핀계 수지는 ISO/TR 9080에 따라서 구한 장기 수압 강도를 기초로, 20℃에서 50년간 관이 파괴되지 않는 일정 응력값이 10.0MPa 이상인 PE100에 적합하는 것이 더욱 바람직하다.
[1-4-2.유리 섬유]
제 2 층(220)에 포함되는 유리 섬유의 섬유 길이는 성형 가공 전의 길이에서 바람직하게는 0.05mm 이상, 보다 바람직하게는 0.1mm 이상, 더욱 바람직하게는 0.3mm 이상, 바람직하게는 10mm 이하, 보다 바람직하게는 9mm 이하, 더욱 바람직하게는 6mm 이하인 유리 섬유를 성형 가공해서 얻어지는 길이이면 된다. 성형체인 제 2 층(220) 중에 포함되는 유리 섬유의 섬유 길이는 성형 가공전의 섬유 길이가 유지되어 있어도 되고, 성형 가공 전의 섬유 길이의 100% 미만이어도 된다. 성형 가공 전의 길이보다도 짧은 경우, 0.06% 이상 10% 이하의 길이까지 짧아져도 좋다. 성형 가공전의 섬유 길이보다도 짧아지는 경우, 제 2 층(220)에 포함되는 유리 섬유의 섬유 길이는 예를 들면, 0.002mm 이상 0.3mm 이하이면 된다. 상기 유리 섬유의 섬유 길이가 상기 하한 이상 및 상기 상한 이하이면 다층 관재의 강도, 치수안정성 및 고온에서의 신장이 효과적으로 높아진다. 제 2 층(220)을 형성하기 위한 폴리올레핀계 수지 조성물이, 상기의 바람직한 섬유 길이를 갖는 유리 섬유를 포함하는 것이 바람직하다. 제 2 층(220)은 상기의 바람직한 섬유 길이를 갖는 유리 섬유를 포함하는 폴리올레핀계 수지 조성물을 성형함으로써 얻어지는 것이 바람직하다.
상기 섬유 길이는 제 2 층(220)에 포함되는 복수의 유리 섬유의 길이의 평균을 의미한다. 구체적으로는 제 2 층(220)에 포함되는 유리 섬유 중 랜덤하게 선출된 100개의 유리 섬유의 섬유 길이의 평균치이면 된다.
제 2 층(220)에 포함되는 유리 섬유의 섬유 지름은 바람직하게는 1㎛ 이상, 보다 바람직하게는 5㎛ 이상, 바람직하게는 30㎛ 이하, 보다 바람직하게는 20㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 15㎛ 이하이다. 상기 유리 섬유의 섬유 지름이 상기 하한이상 및 상기 상한 이하이면 다층 관재의 강도, 치수안정성 및 고온에서의 신장이 효과적으로 높아진다. 제 2 층(220)을 형성하기 위한 폴리올레핀계 수지 조성물이 상기의 바람직한 섬유 지름을 갖는 유리 섬유를 포함하는 것이 바람직하다. 제 2 층(220)은 상기의 바람직한 섬유 지름을 갖는 유리 섬유를 포함하는 폴리올레핀계 수지 조성물을 성형함으로써 얻어지는 것이 바람직하다.
상기 섬유 지름은 제 2 층(220) 중에 포함되는 복수의 유리 섬유 각각의 최대 지름의 평균치이다. 구체적으로는 제 2 층(220)에 포함되는 유리 섬유 중 랜덤하게 선출된 100개의 유리 섬유 각각의 최대 지름의 평균치이면 된다.
유리 섬유는 표면 처리되어 있어도 된다. 표면 처리제로서는 메타크릴실란, 아크릴실란, 아미노실란, 이미다졸실란, 비닐실란 및 에폭시실란 등이 있다. 바람직하게는 아미노 실란이다. 본 발명의 보다 더욱 우수한 효과가 얻어지기 때문에 상기 유리 섬유는 아미노 실란에 의해 표면 처리되어 있는 것이 바람직하다.
[1-4-3. 상용화제]
제 2 층(220)에 사용되면 좋은 상용화제로서는 예를 들면, 말레산 변성 폴리올레핀, 실란 변성 폴리올레핀, 및 염소화 폴리올레핀 등이 열거된다. 또한, 이들의 상용화제는 상술의 폴리올레핀계 수지의 항목에서 설명한 폴리올레핀계 수지와는 본 발명의 구성상 구별된다. 상용화제는 1종만이 사용되어도 좋고 2종 이상이 병용되어도 된다.
섬유 강화 복합관(200)의 강도, 치수 안정성 및 고온에서의 신장을 보다 한층 효과적으로 높이는 관점으로부터는 상용화제는 말레산 변성 폴리올레핀 또는 실란 변성 폴리올레핀인 것이 바람직하다.
[1-4-4. 접착성 수지]
접착층(240)을 구성하는 접착성 수지로서는 예를 들면, 고무계 핫멜트 접착제 및 변성 폴리올레핀(특히, 변성 폴리에틸렌, 변성 폴리프로필렌)이 열거된다. 변성 폴리올레핀으로서는 예를 들면, 산 변성 폴리올레핀 및 실란 변성 폴리올레핀 등이 열거된다. 변성 폴리올레핀의 변성 형태로서는 그래프트 및 공중합에 의한 변성이 열거된다. 산 변성 폴리올레핀은 폴리올레핀계 수지가 불포화 카르복실산에 의해 변성된 것이다. 불포화 카르복실산으로서는 예를 들면, 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 나직산, 푸말산, 이타콘산, 크로톤산, 시트라콘산, 소르브산, 메사콘산, 아젤산, 프탈산 등이 열거된다. 또한, 그 유도체로서는 산무수물, 에스테르, 아미드, 이미드, 금속염 등이 열거되고, 예를 들면 무수 말레산, 무수 이타콘산, 무수 시트라콘산, 무수 나직산, 무수 프탈산, 아크릴산 메틸, 메타크릴산 메틸, 아크릴산 에틸, 아크릴산 부틸, 말레산 모노에틸에스테르, 아크릴아미드, 말레산 모노아미드, 말레이미드, N-부틸말레이미드, 아크릴산 나트륨, 메타크릴산 나트륨 등이 열거된다. 이들 중에서도, 불포화 디카르복실산 및 그 유도체가 바람직하고, 특히 무수 말레산 및 무수 프탈산이 바람직하게 열거된다. 변성 폴리올레핀은 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
[1-4-5. 가스 배리어성 수지]
가스 배리어층(250)을 구성하는 가스 배리어성 수지로서는 예를 들면, 폴리비닐알콜(PVA), 에틸렌비닐알콜 공중합체(EVOH), 폴리염화비닐리덴 수지(PVDC) 및 폴리아크릴로니트릴(PAN) 등의 수지가 열거된다.
[1-4-6. 기타 성분]
제 1 층(210), 제 2 층(220), 제 3 층(230), 접착층(240), 가스 배리어층(250)은 각각, 폴리올레핀계 수지 이외의 열가소성 수지를 함유하고 있어도 된다. 단, 폴리올레핀계 수지 이외의 열가소성 수지를 포함시키는 경우에는 폴리올레핀계 수지 조성물에 있어서의 폴리올레핀계 수지 이외의 열가소성 수지의 함유량은 폴리올레핀계 수지 조성물에 있어서의 폴리올레핀계 수지의 함유량보다 적은(즉, 수지 성분 전체 중 50% 미만의 양이다) 것이 바람직하다.
섬유 강화 복합관(200)의 고온 하에서의 내구성을 보다 한층 높이거나, 구리 등의 금속에 의한 내구성의 저하를 억제하는 관점으로부터는 제 1 층(210), 제 2 층(220), 제 3 층(230)은 각각 산화방지제를 포함하는 것이 바람직하다. 산화방지제는 1종만을 사용해도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
산화방지제로서는 힌더드 페놀계 산화방지제, 인계 산화방지제, 황계 산화방지제, 아민계 산화방지제 및 락톤계 산화방지제 등이 열거된다.
힌더드 페놀계 산화방지제로서는 펜타에리스리톨테트라키스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 티오디에틸렌비스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 옥타데실-3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트, N,N'-헥산-1,6-디일비스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피온아미드], 벤젠프로판산, 3,5-비스(1,1-디메틸에틸)-4-히드록시, C7-C9 측쇄 알킬에스테르, 3,3',3'', 5,5', 5''-헥사-tert-부틸-a,a',a''-(메시틸렌-2,4,6-트리 일)트리-p-크레졸, 4,6-비스(도데실티오메틸)-o-크레졸, 4,6-비스(옥틸티오메틸)-o-크레졸, 에틸렌비스(옥시에틸렌)비스[3-(5-tert-부틸-4-히드록시-m-톨릴)프로피오네이트], 헥사메틸렌비스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트], 1,3,5-트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤질)-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H, 3H, 5H)-트리온, 1,3,5-트리스[(4-tert-부틸-3-히드록시-2,6-크시릴)메틸]-1,3,5-트리아진-2,4,6(1H,3H,5H)-트리온, 2,6-디-tert-부틸-4-[4,6-비스(옥틸티오)-1,3,5-트리아진2-일아미노]페놀, 및 디에틸[{3,5-비스(1,1-디메틸에틸)-4-히드록시페닐}메틸]포스페이트 등이 열거된다.
인계 산화방지제로서는 트리스(2,4-디-tert-부틸페닐)포스파이트, 트리스[2- [[2,4,8,10-테트라-tert-부틸디벤조[d,f][1,3,2]디옥사포스핀-6-일]옥시]에틸]아민, 비스(2,4-디-tert-부틸페닐)펜타에리스리톨디포스파이트, 비스[2,4-비스(1,1-디메틸에틸)-6-메틸페닐]에틸에스테르아인산, 및 테트라키스(2,4-디-tert-부틸페닐)(1,1-비페닐)-4,4'-디일비스포스포나이트 등이 열거된다.
락톤계 산화방지제로서는 3-히드록시-5,7-디-tert-부틸-푸란-2-온과 o-크실렌의 반응 생성물 등이 열거된다.
섬유 강화 복합관(200)의 고온 하에서의 내구성을 더욱 한층 높이거나, 구리 등의 금속에 의한 내구성의 저하를 억제하거나 하는 관점으로부터는 제 1 층(210), 제 2 층(220), 제 3 층(230)이 산화방지제를 포함하는 경우에, 산화방지제는 페놀계 산화방지제인 것이 바람직하고, 힌더드 페놀계 산화방지제인 것이 보다 바람직하다. 페놀계 산화방지제 및 힌더드 페놀계 산화방지제는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
섬유 강화 복합관(200)의 고온 하에서의 내구성을 더욱 한층 높이거나, 구리 등의 금속에 의한 내구성의 저하를 억제하거나 하는 관점으로부터는 산화방지제는 3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피온산 스테아릴 또는 2,4,6-트리스(3',5'-디-tert-부틸-4'-히드록시벤질)메시틸렌인 것이 바람직하고, 상기 폴리올레핀계 수지 조성물은 3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피온산 스테아릴 또는 2,4,6-트리스(3',5'-디-tert-부틸-4'-히드록실벤질)메시틸렌을 포함하는 것이 바람직하다.
제 1 층(210), 제 2 층(220), 제 3 층(230)의 100중량% 중, 산화방지제, 페놀계 산화방지제, 및 힌더드 페놀계 산화방지제의 함유량은 각각 바람직하게는 0.01중량% 이상, 보다 바람직하게는 0.1중량% 이상, 바람직하게는 5중량% 이하, 보다 바람직하게는 1중량% 이하, 더욱 바람직하게는 0.5중량% 이하이다. 산화방지제, 페놀계 산화방지제, 및 힌더드 페놀계 산화방지제의 함유량이 상기 하한 이상이면, 섬유 강화 복합관(200)의 고온 하에서의 내구성이 보다 한층 높아지고, 상기 상한을 초과하는 함유량에서는 섬유 강화 복합관(200)의 고온 하에서의 내구성은 변경되지 않으므로 상기 상한 이하이면 과잉한 산화방지제의 사용이 억제된다.
제 1 층(210), 제 2 층(220), 제 3 층(230)은 필요에 따라서, 가교제, 구리해 방지제(copper-damage inhibitor), 윤활제, 광안정제 및 안료 등의 첨가제를 함유하고 있어도 된다.
가교제로서는 유기 과산화물 등이 열거된다. 폴리올레핀계 수지 조성물은 유기 과산화물로서는 디쿠밀퍼옥시드, 디이소프로필벤젠하이드로퍼옥사이드 및 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥신 등이 열거된다. 가교제는 1종만이 사용되어도 좋고, 2종 이상이 병용되어도 좋다.
유기 과산화물의 사용량은 특별하게 한정되지 않는다. 유기 과산화물을 사용하는 경우에, 폴리올레핀계 수지 100중량부에 대하여, 유기 산화물의 함유량은 바람직하게는 0.01중량부 이상, 바람직하게는 2중량부 이하, 보다 바람직하게는 1중량부 이하이다.
윤활제로서는 특별하게 한정되지 않고, 예를 들면 불소계 윤활제, 파라핀 왁스계 윤활제 및 스테아르산계 윤활제 등이 열거된다. 윤활제는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
윤활제의 사용량은 특별하게 한정되지 않는다. 폴리올레핀계 수지 100중량부에 대하여, 윤활제의 함유량은 바람직하게는 0.01중량부 이상, 바람직하게는 3중량부 이하이다.
광안정제로서는 특별하게 한정되지 않고, 예를 들면 살리실산 에스테르계, 벤조페논계, 벤조트리아졸계 및 시아노아크릴레이트계 등의 자외선 흡수제, 및 힌더드아민계의 광안정제 등이 열거된다. 광안정제는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
안료로서는 특별하게 한정되지 않고, 예를 들면 아조계, 프탈로시아닌계, 트렌계 및 염료 레이크계 등의 유기 안료, 및 산화물계, 크롬산 몰리브덴계, 황화물-셀렌화물계 및 페로시안화물계 등의 무기 안료 등이 열거된다. 안료는 1종만이 사용되어도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다.
[1-5. 열선 팽창 계수]
섬유 강화 복합관(200)의 열선 팽창 계수는 11×10-5/℃ 이하, 보다 바람직하게는 10×10-5/℃ 이하, 보다 한층 바람직하게는 6×10-5/℃ 이하, 더욱 바람직하게는 5.5×10-5/℃ 이하, 더욱 한층 바람직하게는 5×10-5/℃ 이하, 특히 바람직하게는 4.5×10-5/℃ 이하, 가장 바람직하게는 4×10-5/℃ 이하이다. 섬유 강화 복합관(200)의 열선 팽창 계수는 낮은 쪽이 바람직하다. 섬유 강화 복합관(200)의 열선 팽창 계수가 낮으면, 열신축이 발생하기 어렵다. 그 때문에 지지 부재를 필요로 하는 개소에 있어서, 열응력의 발생이 억제되고, 섬유 강화 복합관(200)의 적용 개소가 확대된다. 또한, 섬유 강화 복합관(200)의 열선 팽창 계수가 낮으면, 후술의 냉온수 배관 시스템에 적용된 경우에, 섬유 강화 복합관(200)내를 흐르는 20℃ 이상의 온도 폭이 있는 냉온수에 대하여 열신축이 발생하기 어렵다.
열선 팽창 계수는 이하와 같이 해서 측정된다. 섬유 강화 복합관(200)을 축방향의 길이가 1m가 되도록 절단하여 평가 샘플을 얻는다. 얻어진 평가 샘플을 60℃(Thot)에서 2시간 보관하고, 보관 직후의 60℃에서의 축방향의 길이(Lhot)를 측정한다. 이어서, 동일한 평가 샘플을 5℃(Tcool)에서 2시간 보관하고, 보관 직후의 5℃에서의 축방향의 길이(Lcool)를 측정한다. 얻어진 값을 하기의 식 1에 대입하고, 열선 팽창 계수를 산출한다.
Figure 112017079177777-pct00001
[1-6. 열간 내압 크리프 성능]
섬유 강화 복합관(200)의 80℃에서의 열간 내압 크리프 성능에 관해서는 원주 응력 5.0MPa에서 1000시간 이상, 보다 바람직하게는 5.1MPa에서 1000시간 이상, 더욱 바람직하게는 5.2MPa에서 1000시간 이상, 특히 바람직하게는 5.5MPa에서 1000시간 이상이다. 열간 내압 크리프 성능에 있어서의 시간은 파괴 시간이다. 섬유 강화 복합관(200)의 고온에서의 크리프 성능은 높은 쪽이 바람직하다. 섬유 강화 복합관(200)의 고온에서의 크리프 성능이 높으면 고온 유체를 흘리는 배관으로서 적용 범위가 넓혀진다. 또한, 선팽창 성능과 크리프 성능을 양립함으로써 냉온수관으로서 보다 유용해진다. 파괴 형태는 바람직하게는 약간 취성, 더욱 바람직하게는 연성 파괴이다.
상기 80℃에서의 열간 내압 크리프 성능은 열간 내압 크리프 시험기를 이용하여, 80℃에서 시험된다. 열간 내압 크리프 시험기로서는 Kondo Kagaku Co., Ltd. 제품의 시험기가 열거된다. 80℃로 조정된 항온수조내에 50cm의 길이로 절단한 섬유 강화 복합관(200)을 넣고, 전용의 밀폐 마개 지그를 사용하고, 수압을 가함으로써 소망의 원주 응력으로 설정하는 방법을 사용한다.
[1-7. 성형]
섬유 강화 복합관(200)은 제 1 층(210), 제 2 층(220), 제 3 층(230), 접착층(240) 및 가스 배리어층(250)을 각각 제조하기 위한 수지 조성물을 조제하고, 공압출에 의해 성형할 수 있다. 성형기로서는 특별하게 한정되지 않고, 단축 압출기, 2축 이방향 패럴렐 압출기, 2축 이방향 코니컬 압출기, 및 2축 등방향 압출기 등이 열거된다. 부형하는 금형, 수지 온도 등은 특별하게 한정되지 않는다.
[2. 냉온수 배관 시스템]
[2-1. 냉온수 배관 시스템의 구성]
도 2에 본 발명의 냉온수 배관 시스템의 일례를 모식적으로 나타낸다. 도 2에 나타내는 냉온수관 배관 시스템(100)은 공조 기기의 냉온수 배관에 사용된다. 냉온수 배관 시스템(100)은 섬유 강화 복합관(200a)과 금속 강화 복합관(300a)을 포함한다.
섬유 강화 복합관(200a)은 섬유 강화 복합관(200a)의 용량과 금속 강화 복합관(300a)의 용량의 합계 용량에 대하여, 70% 이상의 용적을 차지한다. 섬유 강화 복합관(200a)은 치수 안정성이 우수하기 때문에, 섬유 강화 복합관(200a)의 용량이 상기 합계 용량의 대부분을 차지하는 바와 같이, 냉온수 배관 시스템(100)이 구성됨으로써 수송되는 냉온수의 온도 변화에 대한 치수 안정성이 우수하다.
섬유 강화 복합관(200a)은 경량인 것 및 절단이 용이한 것 등에 의해 시공성 이 우수하다. 이것에 더해서, 금속 강화 복합관(300a)은 절곡 가공성이 우수한 것, 배관 공간이 좁아도 설치도 접속도 용이한 것 등에 의해 시공성이 우수하다. 냉온수관 배관 시스템(100)에서는 이들의 뛰어난 시공성이 상승함으로써 전체로서의 시공성이 현저하게 향상한다. 또한, 섬유 강화 복합관(200a)도 금속 강화 복합관(300a)도 수지 베이스의 가요성관이므로 냉온수관 배관 시스템(100) 전체의 내진성에도 우수하다.
냉온수 배관 시스템(100)내를 수송되는 냉온수의 온도폭은 20℃ 이상이다. 이 온도폭의 범위내의 상한은 섬유 강화 복합관(200a) 및 금속 강화 복합관(300a)의 구성 수지의 내열 온도 등에 따라 다르기 때문에 특별하게 한정되지 않지만, 예를 들면 105℃, 바람직하게는 95℃, 더욱 바람직하게는 75℃, 보다 한층 바람직하게는 55℃이면 된다. 냉온수의 구체적인 온도도, 섬유 강화 복합관(200a) 및 금속 강화 복합관(300a)의 구성 수지의 내열 온도 등에 따라 다르기 때문에 특별하게 한정되지 않지만, 예를 들면 폴리에틸렌계 수지이면 -5℃ 이상 60℃ 이하이면 되고, 예를 들면 폴리프로필렌계 수지이면 -5℃ 이상 90℃ 이하 또는 -5℃ 이상 100℃ 이하이면 된다.
냉온수 배관 시스템(100)은 온수 보일러(410), 냉동기(본 실시형태에서는 흡수식 냉동기)(420), 팬 코일 유닛(430) 및 팽창조(440)를 포함하고, 팬 코일 유닛(430)을 출입하는 냉온수를 수송하는 관로 전체가 섬유 강화 복합관(200a) 및 금속 강화 복합관(300a)으로 구성되어 있다. 도 2 중, 팬 코일 유닛(430)으로 향하는 냉온수의 방향을 나타내는 화살표가 있는 관로는 왕로(往路)를 나타내고, 팬 코일 유닛(430)에서 나오는 냉온수의 방향을 나타내는 화살표가 있는 관로는 환로(還路)를 나타낸다.
냉온수 배관 시스템(100)에서는 금속 강화 복합관(300a)은 냉온수의 왕로 및 환로의 전환 부분을 포함하는 기기(본 실시형태에서는 코일을 내장하는 팬 코일 유닛(430))에 접속되는 관을 구성하는 것이 바람직하다. 냉온수 배관 시스템(100)에 나타내는 바와 같이, 팬 코일 유닛(430)에는 왕로 및 환로 모두, 금속 강화 복합관(300a)이 접속되어 있다. 냉온수의 왕로 및 환로의 전환 부분을 포함하는 팬 코일 유닛(430)은 좁은 배관 공간(예를 들면, 천장 공간 등)에 배치되기 위해서 금속 강화 복합관(300a)으로 접속하는 것은 절곡 가공성 등의 시공성의 점에서 바람직하다. 팬 코일 유닛(430)에 접속된 금속 강화 복합관(300a)은 온수 보일러(410) 또는 냉동기(420)로 통하는 섬유 강화 복합관(200a)과 연결되어 있다.
섬유 강화 복합관(200a)과 팬 코일 유닛(430)에 접속된 금속 강화 복합관(300a)의 접속 형태로서는 도 2에 나타내는 바와 같이, 섬유 강화 복합관(200a)으로부터 T자형 조인트에 의해 분기시킨 섬유 강화 복합관(200a)에 대하여 팬 코일 유닛(430)에 접속된 금속 강화 복합관(300a)이 연결되어 있으면 된다.
본 실시형태의 냉온수 배관 시스템(100)은 2관식 냉온수 시스템이고, 금속 강화 복합관(300a) 및 그것에 연결된 섬유 강화 복합관(200a)은 동일한 관로가 냉수의 수송에도 온수의 수송에도 사용된다. 섬유 강화 복합관(200a)은 3방 밸브에 의해 온수 보일러(410)에 접속된 온수관(510)과 냉동기(420)에 접속된 냉수관(520)으로 분기되어서 연통하고 있다.
냉온수 배관 시스템(100)은 냉각탑(450)을 더 포함하고 있고, 냉동기(420)와 냉수관(550)에 의해 접속되어 있다.
온수관(510), 냉수관(520) 및 냉수관(550)은 수송되는 온수 또는 냉수의 온도차가 작으므로 반드시 섬유 강화 복합관(200a)으로 구성되지 않아도 된다. 그러나, 상황에 따라서는 온수관(510)내를 상정 이상의 고온의 물이 흐를 가능성이 있는 것, 및 공조가 멈춰 있을 때와 기동하고 있을 때에서 관의 온도가 크게 변경되는 경우가 있는(예를 들면 외기온이 높은 경우는 공조가 멈춰 있을 때는 외기온에 의해 냉수관(520, 550)이 따뜻해지고, 공조가 기동하고 있을 때는 냉수관(520, 550)이 차갑게 된다. 외기온이 낮은 경우는 공조가 멈춰 있을 때는 외기온에 의해 온수관(510)이 차갑게 되고, 공조가 기동하고 있을 때는 온수관(510)이 따뜻해진다) 것 등, 통상의 수지관(섬유 강화 수지층을 갖지 않는 수지관)의 경우에 상정되는 관 신축을 고려하면, 섬유 강화 복합관(200a)으로 구성되는 쪽이 바람직하다.
[2-2. 냉온수 배관 시스템의 구성의 변형 형태]
본 실시형태에서는 공조 기기의 냉온수 배관 시스템의 일예를 나타냈지만, 본 발명은 예를 들면, 열원이 냉동기, 히트펌프, 및 보일러 등으로부터 선택되고, 또한, 공조기가 에어 핸들링 유닛, 팬 코일 유닛, 인덕션 유닛 등으로부터 선택되는 임의의 조합에 의한 냉온수 배관 시스템이면 된다. 이 중에서도, 본 발명은 다수의 가는 분기가 존재하는 부분에 사용되는 팬 코일 유닛이 공조기로서 선택되는 경우에 특히 유용하다.
또한, 본 발명의 냉온수 배관 시스템은 가스 급탕기 및 온수보일러 등의 급탕기의 급탕급수 배관 시스템, 집합주택 및 호건(戶建)주택 등의 급탕 급수 배관 시스템, 가습기로의 가습 급수 배관 시스템, 빙축열식의 열교환기의 배관 시스템 등에도 적용할 수 있다.
본 실시형태에서는 2관식의 냉수관 시스템을 예시했지만, 본 발명은 4관식의 냉수관 시스템이어도 된다. 냉수의 관로와 온수의 관로는 공유되지 않고 독립하고 있지만, 공조가 멈춰 있을 때와 기동하고 있을 때에서 관의 온도가 크게 변경되기 때문에, 본 실시형태의 냉온수 배관 시스템(100)과 동일하게 섬유 강화 복합관(200a)이 사용된다.
본 실시형태에서는 금속 강화 복합관(300a)을, 섬유 강화 복합관(200a)으로부터의 분기관로를 팬 코일 유닛(430)에 연통시키는 부위에 사용하는 형태를 예시했지만, 본 발명은 배관 스페이스가 좁은 공간(예를 들면, 천장 공간, 벽뒤 공간)에 있어서 일부의 배관을 금속 강화 복합관(300)으로 수리하는 형태에도 적용된다.
섬유 강화 복합관(200a)과 팬 코일 유닛(430)에 접속된 금속 강화 복합관(300a)의 접속 형태로서는 본 실시형태에 나타내는 것 이외에, 섬유 강화 복합관(200a)으로부터 T자형 조인트에 의해 분기시킨 엘보에 대하여 금속 강화 복합관(300a)이 연결되어 있어도 된다. 또한, 상기 T자형 조인트에 대하여 직접적으로 금속 강화 복합관(300a)이 연결되어 있어도 된다.
또한, 후술하는 바와 같이, 냉온수 배관 시스템(100)에 포함되는 섬유 강화 복합관(200a) 및 금속 강화 복합관(300a)은 모두 보온재를 포함한다. 그러나, 본 발명은 이 형태에 한정되는 것은 아니고, 섬유 강화 복합관(200a) 및 금속 강화 복합관(300a) 중 어느 하나 또는 양쪽이, 보온재를 포함하지 않는 섬유 강화 복합관(200)(상술), 금속 강화 복합관(300)(후술)으로 변경되어도 좋다.
[2-3. 섬유 강화 복합관 및 금속 강화 복합관의 접속부]
도 3에, 본 발명의 냉온수 배관 시스템에 있어서의 섬유 강화 복합관과 금속 강화 복합관의 접속부의 모식적 분해도를 나타낸다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 섬유 강화 복합관(200a)과 금속 강화 복합관(300a)은 일렉트로퓨전식 조인트(290)와 코오킹식 조인트(390)를 통해서 접속할 수 있다. 또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 각 조인트에 접속되는 섬유 강화 복합관(200a)의 말단 부분과 금속 강화 복합관(300a)의 말단 부분은 각각, 보온재(후술 도 4에 있어서의 보온재(280), 후술 도 5에 있어서의 보온재(380))가 없다.
섬유 강화 복합관(200a)의 말단 부분은 일렉트로퓨전식 조인트(290)에 접합된다. 일렉트로퓨전식 조인트(290)는 일렉트로퓨전용 접합부와 나사 연결부를 갖는다. 일렉트로퓨전용 접합부는 섬유 강화 복합관(200a)의 말단 부분에 외삽한 상태에서 일렉트로퓨전 접합됨으로써 섬유 강화 복합관(200)을 접합한다. 나사 연결부는 금속 강화 복합관(300a)이 연결된 코오킹식 조인트(390)의 나사 연결부(후술)에 나사 결합해서 연결된다.
금속 강화 복합관(300a)의 말단 부분은 코오킹식 조인트(390)에 접합된다. 코오킹식 조인트(390)는 코오킹용 접합부와 나사 연결부를 갖는다. 코오킹용 접합부는 금속 강화 복합관(300a)의 말단 부분을 감합시킨 상태에서 코오킹됨으로써 금속 강화 복합관(300)을 접합한다.
섬유 강화 복합관(200a)과 금속 강화 복합관(300a)이 일렉트로퓨전식 조인트(290)및 코오킹식 조인트(390)을 통해서 연결된 후에는 보온재가 결실하고 있었던 부분에 보온재를 피복함으로써 연결 부분도 보온할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 섬유 강화 복합관(200a)과 금속 강화 복합관(300a)은 접합에 관여하는 말단 부분을 제외하고, 연결시 당초부터 보온재가 피복되어 있는 형태를 예시했지만, 이 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 섬유 강화 복합관(200a)과 금속 강화 복합관(300a)은 양쪽 모두 보온재를 전혀 갖지 않는 상태에서 연결되고, 연결이 완료된 후에 섬유 강화 복합관(200a) 전체, 금속 강화 복합관(300a) 전체 및 연결부를 보온재로 피복할 수 있다. 또는 섬유 강화 복합관(200a) 및 금속 강화 복합관(300a) 중 어느 일방(예를 들면, 섬유 강화 복합관(200a))이 보온재를 전혀 갖지 않는 상태에서 연결되고, 연결이 완료된 후에 상기 어느 일방(예를 들면, 섬유 강화 복합관(200a))의 전체 및 연결부를 보온재로 피복할 수 있다.
[2-4. 섬유 강화 복합관 및 금속 강화 복합관의 접속부의 변형 형태]
본 실시형태에서는 섬유 강화 복합관(200a)측의 일렉트로퓨전식 조인트(290)의 나사 연결부가 암형, 금속 강화 복합관(300a)측의 코오킹식 조인트(390)의 나사 연결부가 숫형인 형태를 예시했지만, 각각의 나사 연결부의 암수는 반대이어도 된다.
본 실시형태에서는 일렉트로퓨전식 조인트(290)가 직렬형인 형태를 예시했지만, 분기형이어도 된다. 일렉트로퓨전식 조인트(290)가 분기형인 경우, 2개의 섬유 강화 복합관(200a)과 1개의 금속 강화 복합관(300a)을 연결시킬 수 있다. 이 경우, 섬유 강화 복합관(200a)으로부터 분기형 일렉트로퓨전식 조인트(290)로 분기됨과 아울러, 분기형 일렉트로퓨전식 조인트(290)에 직접 금속 강화 복합관(300a)를 연결할 수 있다.
본 발명에서는 섬유 강화 복합관(200a)과 금속 강화 복합관(300a)의 연결은 상기의 형태 이외에도, 플랜지에 의한 연결 및 강관을 통한 연결이어도 된다.
[2-5. 섬유 강화 복합관]
도 4는 도 2에 있어서의 섬유 강화 복합관(200a)을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4에 나타내는 섬유 강화 복합관(200a)(다층 성형체)은 상술한 섬유 강화 복합관(200)에 보온재(280)를 더 포함한다. 냉온수 배관 시스템(100)에서는 섬유 강화 복합관(200a)과 같이, 제 3 층(230)의 외주면측이 보온재(280)에 의해 덮여져 있는 것이 바람직하다. 상술한 섬유 강화 복합관(200)과 같이, 제 1 층(210), 제 2 층(220) 및 제 3 층(230)의 외측에, 접착층(240)과 가스 배리어층(250)을 더 포함하는 경우, 보온재(280)는 가스 배리어층(250)의 외주면에 설치된다. 보온재(280)는 가스 배리어층(250)의 외주면에 접촉해서 설치되어도 좋다.
보온재(280)는 비표면적이 큰 구조체로 구성된다. 보온재(280)는 섬유 강화 복합관(200a)을 통해서 수송되는 냉온수와 섬유 강화 복합관(200a)의 외부 환경 간의 열이동을 차단함으로써 섬유 강화 복합관(200a)을 통해서 수송되는 냉온수의 온도를 유지하는 관점, 및 상기 열이동에 의해 생기는 결로(결로는 보온성을 현저하게 낮추는 요인이 될 수 있다)를 방지하는 관점으로부터, 섬유 강화 복합관(200a)에 설치되는 것이 바람직하다.
보온재(280)의 두께는 특별하게 한정되지 않지만, 보온 대상이 되는 섬유 강화 복합관(200)의 외경의 2% 이상 400% 이하, 바람직하게는 5% 이상 350% 이하이면 된다. 상기 두께가 상기 하한 이상인 것은 냉온수의 온도 유지 및 결로 방지의 점에서 바람직하고, 상기 상한 이하인 것은 시공의 점에서 바람직하다.
[2-6. 금속 강화 복합관]
[2-6-1. 층 구성]
도 5는 도 2에 있어서의 금속 강화 복합관(300a)을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5에 나타내는 금속 강화 복합관(300a)은 금속 강화 복합관(300)과 보온재(380)를 포함한다.
금속 강화 복합관(300)은 관형상의 제 1 층(310)(내층/성형체)과, 제 1 층(310)의 외측에 배치된 관형상의 제 2 층(330)(중간층/금속)과, 제 2 층(330)의 외측에 배치된 관형상의 제 3 층(350)(외층/성형체)을 포함한다. 제 1 층(310)과 제 2 층(330)의 사이에는 제 1 접착층(320)이 개재되고, 제 2 층(330)과 제 3 층(350)의 사이에는 제 2 접착층(340)이 개재되지만 필수는 아니다. 제 1 접착층(320) 및 제 2 접착층(340)은 각각, 제 1 층(310)과 제 2 층(330) 사이 및 제 2 층(330)과 제 3 층(350) 사이의 밀착성을 높이기 위해서 설치되어 있다. 따라서, 금속 강화 복합관(300a)은 축심측에서 외주측으로, 제 1 층(310), 제 1 접착층(320), 제 2 층(330), 제 2 접착층(340), 제 3 층(350)이 이 순서로 적층되어 있다.
제 1 층(310)은 폴리올레핀계 수지를 포함한다. 제 2 층(330)은 금속으로 구성된다. 제 3 층(350)은 폴리올레핀계 수지를 포함한다. 제 1 층(310) 및 제 3 층(350)에는 섬유 강화 복합관(200a)을 구성하는 섬유 강화 복합관(200)에 있는 바와 같은 유리 섬유는 포함하지 않는다. 금속 강화 복합관(300)은 중간층으로서 금속으로 구성되는 제 2 층(330)을 포함함으로써, 절곡 가공성이 우수하다. 절곡 가공성이란 구부러지기 쉽고, 또한, 구부러진 후의 형상이 원래로 되돌아오기 어려운 성질을 말한다.
제 1 층(310)은 금속 강화 복합관(300a)의 가장 내측의 층이고, 금속 강화 복합관(300a) 내를 수송되는 냉온수에 접한다. 냉온수 배관 시스템(100)에서는 금속 강화 복합관(300a)과 같이, 금속 강화 복합관(300)의 외주면이 보온재(380)에 의해 피복되어 있는 것이 바람직하다. 보온재(380)은 비표면적이 큰 구조체로 구성된다. 보온재(380)는 금속 강화 복합관(300a)을 통해서 수송되는 냉온수와 금속 강화 복합관(300a)의 외부 환경 사이의 열이동을 차단함으로써 금속 강화 복합관(300a)을 통해서 수송되는 냉온수의 온도를 유지하는 관점, 및 상기 열이동에 의해 생기는 결로(보온성을 현저하게 낮추는 요인이 될 수 있다)를 방지하는 관점으로부터, 금속 강화 복합관(300)에 설치된다.
또한, 금속 강화 복합관(300a)을 구성하는 금속 강화 복합관(300)에는 제 1 층(310), 제 1 접착층(320), 제 2 층(330), 제 2 접착층(340), 제 3 층(350)에 더해서, 다른 층, 예를 들면 최외층에 내후층, 최내측층에 내약품층 등이 적층되어 있어도 된다.
[2-6-2. 두께]
금속 강화 복합관(300a)에 있어서, 제 2 층(330)의 두께의 금속 강화 복합관(300) 전체의 두께에 대한 비(r2)는, 예를 들면 0.05 이상 0.35 이하이면 된다. 상기 비(r2)는 바람직하게는 0.1 이상, 바람직하게는 0.2 이하이다. 상기 비(r2)가 상기 하한 이상이면 강도(보강성)가 보다 한층 양호해진다. 상기 비(r2)가 상기 상한 이하이면 절곡 가공성이 보다 한층 양호해진다.
금속 강화 복합관(300a)에 있어서, 제 1 층(310)의 두께의, 금속 강화 복합관(300) 전체의 두께에 대한 비(r1)는 바람직하게는 0.35 이상, 보다 바람직하게는 0.45 이상, 바람직하게는 0.65 이하, 보다 바람직하게는 0.6 이하이다. 상기 비(r1)가 상기 하한 이상이면 내열성, 내약품성, 내부식성, 절곡 가공성이 보다 한층 높아진다. 상기 비(r1)가 상기 상한 이하이면 강성, 강도가 보다 한층 양호해진다.
금속 강화 복합관(300a)에 있어서, 제 3 층(350)의 두께의, 금속 강화 복합관(300) 전체의 두께에 대한 비(r3)는 바람직하게는 0.1 이상, 보다 바람직하게는 0.15 이상, 바람직하게는 0.3 이하, 보다 바람직하게는 0.25 이하이다. 상기 비(r3)가 상기 하한 이상이면 내열성, 내약품성, 내부식성, 절곡 가공성이 보다 한층 높아진다. 상기 비(r3)가 상기 상한 이하이면 강성, 강도가 보다 한층 양호해진다.
금속 강화 복합관(300a)을 구성하는 금속 강화 복합관(300)의 두께는 바람직하게는 1mm 이상, 보다 바람직하게는 1.25mm 이상, 바람직하게는 6mm 이하, 보다 바람직하게는 3.5mm 이하이다. 상기 두께가 상기 하한 이상이면 강성, 강도, 내압성이 보다 한층 높아진다. 상기 두께가 상기 상한 이하이면 절곡 가공성, 경량성이 보다 한층 높아진다.
금속 강화 복합관(300)에 있어서, 제 1 접착층(320) 및 제 2 접착층(340) 각각의 두께는 바람직하게는 50㎛ 이상, 보다 바람직하게는 75㎛ 이상, 바람직하게는 200㎛ 이하, 보다 바람직하게는 155㎛ 이하이다. 제 1 접착층(320) 및 제 2 접착층(340) 각각의 두께가 상기 하한 이상이면 두께 제어가 보다 한층 용이하고, 접착성이 보다 한층 높아진다. 제 1 접착층(320) 및 제 2 접착층(340) 각각의 두께가 상기 상한 이하이면 절곡 가공성이 보다 한층 양호해지고, 또한 재료의 사용량이 감소되어 재료 비용이 저렴하고, 또한 경량이 된다.
보온재(380)의 두께는 특별하게 한정되지 않지만, 보온 대상이 되는 금속 강화 복합관(300)의 외경의 2% 이상 400% 이하, 바람직하게는 5% 이상 350% 이하이면 된다. 상기 두께가 상기 하한 이상인 것은 냉온수의 온도 유지 및 결로 방지의 점에서 바람직하고, 상기 상한 이하인 것은 시공의 점에서 바람직하다.
[2-6-3. 조성]
제 1 층(310)에 있어서, 폴리올레핀계 수지의 함유량은 바람직하게는 90중량% 이상, 보다 바람직하게는 95중량% 이상, 바람직하게는 100중량%(전량) 이하이다. 제 3 층(350)에 있어서, 폴리올레핀계 수지의 함유량은 바람직하게는 90중량% 이상, 보다 바람직하게는 95중량% 이상, 바람직하게는 100중량%(전량) 이하이다.
[2-6-4. 성분]
[2-6-4-1. 폴리올레핀계 수지]
제 1 층(310) 및 제 3 층(350)에 사용되는 폴리올레핀계 수지는 특별하게 한정되지 않고, 공지의 폴리올레핀계 수지를 사용할 수 있다. 폴리올레핀계 수지는 1종만을 사용해도 되고, 2종 이상이 병용되어도 된다. 제 1 층(310) 및 제 3 층(350) 각각에 사용되는 폴리올레핀계 수지로서는 동일한 수지이어도 되고, 다른 수지이어도 된다. 예를 들면, 제 1 층(310)에는 내열성, 내구성 등의 점에서 보다 뛰어난 수지를 선택할 수 있다. 제 3 층(350)에 대해서는 외부로부터의 충격 및 마찰, 또한 조인트의 접합부에서 장시간 부하되는 응력 등에 대한 최저한의 내성도 구비한 수지이면, 특별하게 한정되지 않을 수 있다. 예를 들면, 비용 등의 입수 용이성에 기초하여 선택하면 된다.
또한, 제 1 층(310) 및 제 3 층(350) 각각에 사용되는 폴리올레핀계 수지로서는 섬유 강화 복합관(200a)을 구성하는 상술의 섬유 강화 복합관(200)의 제 1 층(210), 제 2 층(220) 및/또는 제 3 층(230)에 사용되는 폴리올레핀계 수지와 같은 수지이어도 되고, 다른 수지이어도 된다.
폴리올레핀계 수지로서는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체 및 에틸렌-α-올레핀 공중합체 등이 열거된다. 내열성, 내구성의 관점으로부터는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이 바람직하고, 폴리에틸렌이 보다 바람직하다. 또한, 폴리올레핀계 수지는 가교 폴리올레핀계 수지(특히, 가교폴리에틸렌 PEX)이어도 된다. 가교 폴리올레핀계 수지로서는 과산화물 가교 폴리올레핀계 수지(특히, 과산화물 가교 폴리에틸렌 PEX-A), 실란 가교 폴리올레핀계 수지(특히, 실란 가교 폴리에틸렌 PEX-B), 전자선 조사 가교 폴리올레핀계 수지(전자선 가교 폴리에틸렌 PEX-C)가 열거된다. 내열성, 내구성, 굽힘 특성의 관점으로부터는 가교폴리에틸렌(PEX), 내열성 폴리에틸렌(PE-RT)인 것이 특히 바람직하다.
폴리에틸렌(PE)으로서는 LDPE, LLDPE 및 HDPE 등이 열거된다. 폴리프로필렌(PP)으로서는 호모 PP, 블록 PP 및 랜덤 PP 등이 열거된다. 폴리부텐으로서는 폴리부텐-1 등이 열거된다.
에틸렌-α-올레핀 공중합체는 에틸렌에 대하여, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐 또는 1-옥텐 등의 α-올레핀을 수 몰% 정도의 비율로 공중합시킨 공중합체인 것이 특히 바람직하다.
또한, 폴리올레핀계 수지는 장기 크리프성을 갖는 것을 선택하면 된다. 이것에 의해, 파손에 의한 누수 사고를 방지할 수 있다. 예를 들면, 내열성 폴리에틸렌(PE-RT)은 90℃의 고온에서 장시간 사용해도 니포인트(knee point)가 발생하기 어려워 내구성이 우수하다. 또는 장기 크리프성을 갖는 폴리올레핀계 수지는 ISO/TR9080을 따라서 구한 장기 수압 강도를 기초로 20℃에서 50년간 관이 파괴되지 않는 일정 응력치가 10.0MPa 이상인 PE100에 적합하는 것이어도 된다.
[2-6-4-2. 금속]
금속층을 구성하는 금속으로서는 강도 및 연신성이 우수한 것을 특별하게 한정하지 않고 선택할 수 있고, 예를 들면, 알루미늄, 구리, 납 등이 열거된다. 바람직하게는 알루미늄이 사용된다.
[2-6-4-3. 접착성 수지]
제 1 접착층(320) 및 제 2 접착층(340)은 예를 들면, 고무계 핫멜트 접착제 및 변성 폴리올레핀(특히, 변성 폴리에틸렌, 변성 폴리프로필렌), 아이오노머가 열거된다. 접착성 수지는 이하의 예시의 1종을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
변성 폴리올레핀으로서는 예를 들면, 산 변성 폴리올레핀 및 실란 변성 폴리올레핀 등이 열거된다. 변성 폴리올레핀의 변성 형태로서는 그래프트 및 공중합에 의한 변성이 열거된다. 산 변성 폴리올레핀은 폴리올레핀계 수지가 불포화 카르복실산 또는 그 유도체에 의해 변성된 것이다. 불포화 카르복실산으로서는 예를 들면, 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 나직산, 푸말산, 이타콘산, 크로톤산, 시트라콘산, 소르브산, 메사콘산, 안젤산, 프탈산 등이 열거된다. 또한, 그 유도체로서는 산무수물, 에스테르, 아미드, 이미드, 금속염 등이 열거되고, 예를 들면 무수 말레산, 무수 이타콘산, 무수 시트라콘산, 무수 나직산, 무수 프탈산, 아크릴산 메틸, 메타크릴산 메틸, 아크릴산 에틸, 아크릴산 부틸, 말레산 모노에틸에스테르, 아크릴아미드, 말레산 모노아미드, 말레이미드, N-부틸말레이미드, 아크릴산 나트륨, 메타크릴산 나트륨 등이 열거된다. 이들 중에서도, 불포화 디카르복실산 및 그 유도체가 바람직하고, 특히 무수 말레산 및 무수 프탈산이 바람직하게 열거된다.
아이오노머는 폴리올레핀의 공중합체(코모노머로서는 불포화 카르복실산, 불포화 카르복실산 에스테르가 열거된다)가 분자쇄 사이에서 금속 이온에 의한 가교에 의해 중화된 수지이다. 공중합체는 단독으로, 또는 복수종의 조합으로 사용되어도 좋다. 금속 이온으로서는 아연, 망간, 코발트 등의 천이 금속 이온; 리튬, 나트륨, 칼륨 등의 알칼리 금속 이온; 및 칼슘 등의 알칼리 토류 금속 이온이 열거된다. 이들의 금속 이온은 단독으로, 또는 복수종의 조합으로 사용되면 된다.
[2-6-4-4. 구체예]
보다 구체적인 층구성으로서는 예를 들면, 금속 강화 복합관(300)이 제 1 층(310)-제 2 층(330)-제 3 층(350)으로 구성되는 경우, 실란 변성 PE(가교 PE)-알루미늄-실란 변성 PE(가교 PE)가 열거된다. 이 경우, 알루미늄의 표면은 실란 변성PE와 밀착하기 쉽도록 표면 처리됨으로써 앵커 효과에 의해 양자를 밀착시킬 수 있다. 또한, 금속 강화 복합관(300)이 제 1 층(310)-제 1 접착층(320)-제 2 층(330)-제 2 접착층(340)-제 3 층(350)으로 구성되는 경우, PE-RT(내열성 PE)-말레산 변성 PE(접착층)-알루미늄-말레산 변성 PE(접착층)-고밀도 PE, 실란 변성 PE(가교 PE)-말레산 변성 PE(접착층)-알루미늄-말레산 변성 PE(접착층)-실란 변성 PE(가교 PE)가 열거된다.
[2-6-4-5. 보온재]
보온재(380)를 구성하는 비표면적이 큰 구조체는 다공질 재료(예를 들면, 수지 발포체 등), 섬유질 재료(예를 들면, 부직포, 직포, 단섬유체, 망상체 등)가 열거된다.
발포 수지는 단열성, 유연성, 치수 안정성, 부착 용이성 등의 관점으로부터 제 1 층(310) 및 제 3 층(350)에 사용되는 수지로서 상술한 폴리올레핀계 수지의 발포체이면 된다. 단열성, 유연성, 치수안정성, 부착 용이성 등을 보다 효과적으로 얻는 관점으로부터는 제 1 층(310) 및 제 3 층(350)에 사용되는 수지로서 상술한 폴리올레핀계 수지의 가교체(가교 폴리올레핀계 수지)인 것이 바람직하다.
섬유질 재료는 유리 섬유, 탄소 섬유 등의 무기 섬유이어도 되고, 천연 섬유, 수지 섬유 등의 유기 섬유이어도 된다.
[2-6-4-6. 다른 성분]
제 1 층(310), 제 3 층(350), 제 1 접착층(320) 및 제 2 접착층(340)은 각각, 소망의 특성을 유지하는 범위내에서 폴리올레핀계 수지 이외의 열가소성 수지를 포함하고 있어도 된다. 단, 폴리올레핀계 수지 이외의 열가소성 수지를 포함하는 경우에는 폴리올레핀계 수지 조성물에 있어서의 폴리올레핀계 수지 이외의 열가소성 수지의 함유량은 폴리올레핀계 수지 조성물에 있어서의 폴리올레핀계 수지의 함유량보다도 적은(즉, 수지 성분 전체 중 50% 미만의 양이다) 것이 바람직하다. 구체적인 다른 성분으로서는 섬유 강화 복합관(200a)을 구성하는 상기의 섬유 강화 복합관(200)에 있어서 다른 성분으로서 열거한 폴리올레핀계 수지 이외의 열가소성 수지, 산화방지제, 가교제, 윤활제, 광안정제, 안료와 같은 성분이 열거된다.
[2-6-5. 열간내압 크리프 성능]
금속 강화 복합관(300)의 크리프 강도는 섬유 강화 복합관(200)의 1.5배 이상 3배 이하이면 된다.
[2-6-6. 구경]
금속 강화 복합관(300)의 내경의 직경은 배관 공간 절약 등의 관점으로부터 예를 들면, 75mm 이하, 바람직하게는 50m 이하이면 된다. 절곡 가공성(굴곡 용이성), 좁은 배관내에서의 설치 용이성, 및 접속 용이성 등의 가공성을 고려하면, 금속 강화 복합관(300)의 외경의 직경은 예를 들면 35mm 이하, 바람직하게는 34mm 이하, 보다 바람직하게는 28mm 이하이면 된다. 상기 구경의 범위내의 하한값은 특별하게 한정되지 않지만, 유량 확보의 관점으로부터, 예를 들면 10mm 이면 된다.
실시예
이하에 실시예를 나타내고, 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예에 제한되는 것은 아니다.
(실시예 1)
폴리올레핀계 수지인 폴리에틸렌(폴리에틸렌 수지, PE100, 밀도:0.95g/cm3) 50중량부와, 유리 섬유(섬유 길이 3mm, 섬유 지름 13㎛, 아미노 실란 표면처리) 40중량부와, 상용화제인 실란 변성 폴리에틸렌(밀도: 0.95g/cm3) 10중량부를 혼합하고, 제 2 층을 형성하기 위한 폴리올레핀계 수지 조성물을 얻었다. 또한, 제 1 층 및 제 3 층을 형성하기 위해서, 폴리올레핀계 수지인 폴리에틸렌(PE100, 밀도:0.95g/cm3)을 준비했다.
제 1 층을 형성하기 위한 폴리에틸렌과, 제 2 층을 형성하기 위한 폴리올레핀계 수지 조성물과, 제 3 층을 형성하기 위한 폴리에틸렌을 압출 성형함으로써, 3층 구조의 섬유 강화 복합관을 얻었다.
구체적으로는 제 1 층, 제 2 층 및 제 3 층은 각각, 따로 따로의 싱글 압출기를 이용하여 형성했다. 제 1 층, 제 3 층은 40mm, 제 2 층은 75mm의 싱글 압출기로 했다. 압출 온도는 200℃로 했다. 금형으로서 전용 3층 금형을 사용했다. 외경이 60mm, 전체의 두께가 5.5mm인 50A 3층 관을 얻었다.
(실시예 2∼13, 17∼20 및 비교예 1∼9)
제 1 층, 제 2 층 및 제 3 층의 두께 및 조성을 하기의 표 1∼3에 나타낸 바와 같이 설정 한 것이외는 실시예 1과 동일하게 하여 섬유 강화 복합관을 얻었다.
(실시예 14∼16, 21)
제 1 층, 제 2 층 및 제 3 층의 두께 및 조성을 하기의 표 2, 3에 나타낸 바와 같이 설정해서 3층 관을 형성한 것, 제 3 층의 외측에 무수 말레산 변성 폴리에틸렌(밀도: 0.93g/cm3)을 사용해서 접착층을 형성하고, 또한 접착층의 외측에 에틸렌비닐알콜(밀도: 1.19g/cm3)을 사용해서 가스 배리어층을 형성한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 섬유 강화 복합관을 얻었다.
구체적으로는 3층 관에 있어서의 제 3 층의 외측에 접착층 및 가스 배리어층을 2개의 싱글 압출기를 이용하여 형성했다. 압출 온도는 200℃로 했다.
(평가)
(1) 치수 안정성(열선 팽창 계수)
얻어진 섬유 강화 복합관의 열선 팽창 계수를 상술한 방법으로 측정했다. 치수 안정성을 하기의 기준으로 판정했다.
[치수 안정성의 판정 기준]
○: 열선 팽창 계수가 4×10-5/℃ 이하
△: 열선 팽창 계수가 4×10-5/℃를 초과하고, 5×10-5/℃ 이하
△△: 열선 팽창 계수가 5×10-5/℃를 초과하고, 5.5×10-5/℃ 미만
×: 열선 팽창 계수가 5.5×10-5/℃ 이상
(2) 열간 내압 크리프 성능(1000시간)
얻어진 섬유 강화 복합관의 80℃에서의 열간 내압 크리프 성능은 열간 내압 크리프 시험기를 이용하여, 80℃에서 시험했다. 파괴 시간이 1000시간인 원주 응력을 평가했다. 파괴 시간이 1000시간인 원주 응력이 5.0MPa 이상인 경우에, 80℃에서의 열간 내압 크리프 성능은 원주 응력 5.0MPa에서 1000시간 이상이다. 열간 내압 크리프 성능을 하기의 기준으로 판정했다.
[열간 내압 크리프 성능(원주 응력)의 판정 기준]
○: 원주 응력이 5.5MPa 이상
△: 원주 응력이 5.24MPa 이상 5.5MPa 미만
△△: 원주 응력이 5MPa 이상 5.24MPa 미만
×: 원주 응력이 5MPa 미만 또는 측정 불가
[열간 내압 크리프 성능(파괴 형태)의 판정 기준]
○: 연성 파단
△: 약간 취성 파단
×: 취성 파단
(3) 시공성
제 3 층을 0.3mm 스크레이핑(scraping)함으로써 시공성을 평가했다. 시공성을 하기의 기준으로 판정했다.
[시공성의 판정 기준]
○: 충분히 스크레이핑할 수 있고 EF 접합을 할 수 있다
×: 스크레이핑할 수 없고 제 2 층이 노출
(4) 산소 투과성
DIN4726을 따라서 산소 투과성을 평가했다. 산소 투과성을 하기의 기준으로 판정했다.
[산소 투과성의 판정 기준]
○: 40℃에서, 0.32mg/m2.day 미만
△: 40℃에서, 0.32mg/m2.day 이상
×: 압출 불량에 의해, 섬유 강화 복합관에 의도하지 않는 통기 구멍이 있음
상세 및 결과를 하기의 표 1 ~ 표 5에 나타낸다.
Figure 112017079177777-pct00002
Figure 112017079177777-pct00003
Figure 112017079177777-pct00004
Figure 112017079177777-pct00005
Figure 112017079177777-pct00006
본 발명의 바람직한 실시형태는 상기한 바와 같지만, 본 발명은 상술의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지로부터 일탈하는 일없이 여러가지 변형이 이루어진다.
100 : 냉온수 배관 시스템 200 : 섬유 강화 복합관(다층 성형체)
210 : 제 1 층 (내층/성형체) 220 : 제 2 층 (중간층/성형체)
230 : 제 3 층 (외층/성형체) 240 : 접착층
250 : 가스 배리어층 200a : 섬유 강화 복합관
290 : 접속 부재 300a : 금속 강화 복합관

Claims (11)

  1. 폴리올레핀계 수지를 포함하는 관형상의 제 1 층과, 폴리올레핀계 수지와 유리 섬유와 상용화제를 포함하는 관형상의 제 2 층과, 폴리올레핀계 수지를 포함하는 관형상의 제 3 층을 포함하고,
    　상기 제 1 층의 외측에 상기 제 2 층이 배치되어 있고, 상기 제 2 층의 외측에 상기 제 3 층이 배치되어 있고,
    　상기 제 2 층의 두께의, 상기 제 1 층과 상기 제 2 층과 상기 제 3 층의 합계 두께에 대한 비가 0.3 이상 0.8 이하이고,
    　상기 제 2 층 100중량% 중, 상기 폴리올레핀계 수지의 함유량이 50중량% 이상 79중량% 이하, 상기 유리 섬유의 함유량이 15중량% 이상 45중량% 이하, 상기 상용화제의 함유량이 0.5중량% 이상 10중량% 이하이고,
    상기 제 3 층의 외측에 접착층이 배치되어 있고, 상기 접착층의 외측에 가스 배리어층이 배치되어 있고,
    상기 접착층 및 상기 가스 배리어층의 합계 두께가 0.125mm 이상 0.4mm 이하이며,
    상기 가스 배리어층의 두께가 0.075mm 이상 0.200mm 이하이며,
    상기 가스 배리어층을 구성하는 수지가, 폴리비닐알콜, 에틸렌비닐알콜 공중합체, 폴리염화비닐리덴 수지, 및 폴리아크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 선택된 것이며,
    열간 내압 크리프 성능이, 5.0MPa에서 1000시간 이상이며,
    섬유 강화 복합관이 냉온수배관 시스템에 사용되는 것인, 섬유 강화 복합관.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 배리어층은 상기 섬유 강화 복합관의 가장 외측의 층인, 섬유 강화 복합관.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 섬유 강화 복합관과,
    폴리올레핀 수지 및 금속을 포함하는 금속 강화 복합관과,
    상기 섬유 강화 복합관과 상기 금속 강화 복합관을 접속하는 접속 부재를 포함하고,
    상기 섬유 강화 복합관의 열선 팽창 계수가 10×10-5/℃ 이하이고, 또한
    상기 섬유 강화 복합관과 상기 금속 강화 복합관의 합계 용량에 대해 상기 섬유 강화 복합관이 차지하는 용량이 70% 이상이고, 또한
    온도폭이 20℃ 이상인 냉온수를 수송하는 냉온수 배관 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 섬유 강화 복합관의 내경의 직경이 19mm 이상이고 또한 상기 금속 강화 복합관의 내경의 직경이 75mm 이하인 냉온수 배관 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 접속 부재는 상기 섬유 강화 복합관과의 접속을 위한 일렉트로퓨전용 접합부와, 상기 금속 강화 복합관과의 접속을 위한 나사 연결부를 포함하는 냉온수 배관 시스템.
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