WO2024089822A1 - 可撓管 - Google Patents
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
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- B32B27/30—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising vinyl (co)polymers; comprising acrylic (co)polymers
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- F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
- F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
Definitions
- the present invention relates to flexible tubes that produce minimal leachables and are used in manufacturing plants for foods, including beverages, cosmetics, fragrances, pharmaceuticals, and other products.
- Fluoropolymers have excellent properties such as chemical resistance, heat resistance, weather resistance, and gas barrier properties, and produce little elution. Flexible tubes that use fluoropolymers as materials that come into direct contact with fluids are used in a variety of industrial fields. However, because fluoropolymers are hard and expensive, multi-layer hoses have been proposed that use less fluoropolymer by laminating a thermoplastic resin on the outer surface.
- Patent Document 1 discloses a fuel hose in which an ethylene/tetrafluoroethylene copolymer (hereinafter referred to as ETFE), which has excellent fuel barrier properties, chemical resistance, and heat resistance, is used as the inner layer material, and a polyamide, which has excellent mechanical properties and durability, is used as the outer layer material.
- ETFE ethylene/tetrafluoroethylene copolymer
- Patent Document 2 discloses a fuel hose that has high resistance to hydrocarbon fuels and fuel vapors by covalently bonding an inner layer made of PVDF and an outer layer made of a thermoplastic resin.
- Patent Document 3 discloses a food hose having excellent flexibility, in which a polyamide layer and a polyurethane layer are laminated to an inner layer made of ETFE.
- ETFE elution of plasticizers, etc.
- the thickness of the ETFE layer of these food hoses is not specified, and when the thickness of the ETFE layer is reduced to obtain flexibility, there is a problem that the plasticizers, etc. contained in the polyamide layer pass through the ETFE layer and are eluted into the fluid.
- Patent No. 4247103 Special Publication No. 2020-535986 Japanese Patent No. 4696293
- the object of the present invention is to provide a flexible tube with low leachable content for use in manufacturing plants for foods, including beverages, cosmetics, fragrances, pharmaceuticals, and other products.
- a flexible tube including at least a first resin layer made of a fluororesin and having a thickness of 0.05 to 0.5 mm and accounting for 1 to 16% of the overall thickness of the flexible tube, and a second resin layer made of a thermoplastic resin different from the first resin layer, wherein the fluororesin has a flexural modulus of 500 to 1,200 MPa as measured by ASTM D790, and the amount of eluates obtained by analyzing an eluate obtained by sealing heptane as a solvent in the flexible tube and leaving it to stand at 25°C for 60 minutes is 150 ppm or less.
- the present invention provides flexible tubes with low levels of leachables that can be used in manufacturing plants for foods, including beverages, cosmetics, fragrances, pharmaceuticals, and other products.
- FIG. 2 is a schematic diagram of a dissolution test of a flexible tube according to one embodiment of the present invention.
- the flexible tube according to the embodiment of the present invention is a flexible tube with low leachable properties and is used, for example, in manufacturing plants for foods including beverages, cosmetics, fragrances, pharmaceuticals, and the like.
- the first resin layer is made of a fluororesin, and may contain, but is not limited to, a carbon-based or metal-based conductive filler to impart electrical conductivity.
- the thickness of the first resin layer is preferably 0.05 to 0.5 mm, and more preferably 0.1 to 0.4 mm. If the thickness is less than 0.05 mm, the eluted substances such as the plasticizer of the second resin layer will permeate and contaminate the fluid, so the flexible tube cannot be used for carrying food, cosmetics, fragrances, medicines, or their raw materials.
- the thickness is more than 0.5 mm, the permeation of the eluted substances is suppressed, but kinking is likely to occur when bending, and a flexible tube that can be installed with a small bending radius cannot be obtained. Therefore, by setting the thickness within the above range, the flexibility of the first resin layer and the permeation resistance of the plasticizer are improved, and an unprecedented flexible flexible tube that has less eluted substances and does not kink even when installed with a small bending radius can be obtained.
- the thickness of the first resin layer is greater than 16% of the overall thickness of the flexible tube, when the flexible tube is bent, the other layers on the outside of the first resin layer cannot maintain the circular cross-sectional shape of the first resin layer, and the cross-sectional shape flattens, causing kinking. If the thickness of the first resin layer is less than 1% of the overall thickness of the flexible tube, the first resin layer will follow the compression movement of the other layers on the outside on the inside of the bending direction when the flexible tube is bent, causing wrinkles in the first resin layer, which will cause kinking of the flexible tube starting from the wrinkles, which is undesirable.
- the first resin layer is preferably made of a material that does not contaminate the fluid and is not affected by corrosion from the fluid.
- fluororesins such as ethylene/tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), polyvinyl fluoride (PVF), polyvinylidene fluoride (PVDF), ethylene/chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), tetrafluoroethylene/hexafluoropropylene/vinylidene fluoride terpolymer (THV), tetrafluoroethylene/perfluoroalkoxyethylene copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), and polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), but are not limited to these.
- ETFE which has high mechanical strength and melt moldability, is preferable, and adhesive ETFE to which an acid-modified adhesive functional group has been added is more preferable.
- the fluororesin has a flexural modulus of 500 to 1200 MPa measured by ASTM D790.
- the flexural modulus depends on the number average molecular weight of the fluororesin and can be used as a guide for the number average molecular weight. In other words, the higher the flexural modulus, the higher the number average molecular weight, and the lower the flexural modulus, the lower the number average molecular weight.
- the flexural modulus is less than 500 MPa, the number average molecular weight is low and the molecular chains are less entangled, the free volume between the molecular chains is large, and eluates are more likely to pass through, and if the flexural modulus is more than 1200 MPa, the number average molecular weight is high and melt moldability is reduced, making it impossible to obtain a soft flexible tube.
- the flexural modulus is 600 to 1100 MPa.
- standards for flexible tubes used for food include "(EU) Reg. No. 10/2011 (Plastics Enforcement Regulation)” in the EU and “Standards and Standards for Foods, Additives, etc. (Ministry of Health and Welfare Notification No. 370 of 1959) Apparatus and Container Packaging Standards” in Japan.
- the standard value is that the amount of eluted matter in the eluted matter that is sealed in a flexible tube as an eluent using heptane as a pseudo-solvent for oils and fatty foods and left to stand at 25°C for 60 minutes must be 150 ppm or less.
- the amount of eluted matter obtained by analyzing the eluted matter that is sealed in a flexible tube as a solvent using heptane and left to stand at 25°C for 60 minutes is 150 ppm or less. It is preferably 120 ppm or less, more preferably 90 ppm or less, and even more preferably 60 ppm or less.
- the flexible tube of the present invention has an amount of eluate of 150 ppm or less obtained by sealing heptane as a solvent in the flexible tube and leaving it to stand at 80°C (the boiling point of heptane is 98°C) for 60 minutes, and analyzing the eluate. It is preferably 120 ppm or less, more preferably 90 ppm or less, and even more preferably 60 ppm or less.
- the flexible tube of the present invention has an amount of eluted material of 150 ppm or less when the eluate obtained by sealing heptane as a solvent in the flexible tube and leaving it to stand for 90 minutes at 80°C (the boiling point of heptane is 98°C) is analyzed. Even when the temperature and elution time are set to conditions that favor elution, the amount of eluted material falls below the standard value of the Food Sanitation Act, so the flexible tube of the present invention has an extremely small amount of elution, and the risk of carcinogenicity due to eluted material remaining in the body is reduced more than ever before.
- the amount of eluate obtained by analyzing the eluate obtained by sealing in 20% ethanol, a pseudo-solvent for alcoholic beverages in the above-mentioned standard criteria, and leaving it at 60°C for 30 minutes is less than the standard value of 30 ppm, since polar substances containing alcohol, such as alcoholic beverages, may be passed through the pipe.
- the second resin layer is formed from a thermoplastic resin different from that of the first resin layer, and additives may be added to the second resin layer to impart functions such as flexibility, heat stability, light stability, weather resistance, etc.
- additives include plasticizers and stabilizers that impart flexibility
- plasticizers include alkyl hydroxybenzoate plasticizers having a molecular weight of 200 to 400, but are not limited thereto.
- the second resin layer is preferably made of a material that is flexible and has excellent adhesion to fluororesins, and examples of thermoplastic resins include, but are not limited to, polyamide, polyvinyl chloride, polyamide-based elastomers, polyurethane-based elastomers, polystyrene-based elastomers, olefin-based elastomers, and mixtures thereof, and modified resins obtained by treating these materials by conventional methods.
- Preferred are polyamide 11, polyamide 12, polyamide-based elastomers, and mixtures thereof, each of which has a flexural modulus of elasticity of 200 to 1300 MPa as measured by ISO178.
- the thickness of the second resin layer is preferably 0.05 to 0.4 mm, more preferably 0.1 to 0.35 mm, in terms of mechanical strength and flexibility. By setting the thickness within the above range, the second resin layer is preferably excellent in flexibility.
- the third resin layer is formed from a thermoplastic resin, and additives may be added to the third resin layer to impart functions such as flexibility, heat stability, light stability, weather resistance, etc.
- additives include, but are not limited to, plasticizers and stabilizers that impart flexibility.
- the third resin layer is preferably made of a material having excellent flexibility, and examples of thermoplastic resins include, but are not limited to, polyamide, polyvinyl chloride, polyamide-based elastomer, polyurethane-based elastomer, polystyrene-based elastomer, olefin-based elastomer, and mixtures thereof.
- the thickness of the third resin layer is preferably 0.1 to 5.0 mm, and more preferably 0.5 to 3.5 mm, in order to impart appropriate flexibility to the flexible tube.
- the flexible tube of the present invention may be reinforced by including a reinforcing material between adjacent layers.
- the reinforcing material include a single or multiple braid made of polyester, PET, nylon (registered trademark), aramid fiber, etc., a monofilament made of olefin resin, polyester resin, etc., a multifilament woven from thin monofilaments (monofilaments), a flat yarn (or tape yarn) made of tape-shaped thread, a metal wire made of stainless steel, etc., or a coil made of a hard material similar to stainless steel, etc.
- the flexible tube of the present invention is a flexible tube including a laminated structure in which a first resin layer made of the fluororesin of the present invention and a second resin layer made of a thermoplastic resin are laminated together.
- the first resin layer has chemical resistance and produces little leachable material
- the second resin layer has flexibility and adhesion to the first resin layer, resulting in a flexible tube that has excellent chemical resistance and produces extremely small amounts of leachable material, and is less likely to break than a single-layer tube made of fluororesin.By layering a further flexible third resin layer, it is possible to obtain an unprecedentedly flexible flexible tube that does not kink even when installed with a small bending radius.
- the flexible tube includes the basic laminated structure, it may be further laminated with layers made of other thermoplastic resins, and may have a reinforcing material between any adjacent layers.
- the number of layers in the flexible tube as a whole is not particularly limited, and is at least 3 layers or more, usually 3 to 8 layers, and preferably 3 to 5 layers.
- the overall thickness of the flexible tube is determined in consideration of the inner diameter of the flexible tube and various characteristics such as flexibility and pressure resistance according to the application. From the viewpoints of pressure resistance, kink resistance, and handling, it is preferable that the wall thickness of the flexible tube increases as the inner diameter of the flexible tube increases.
- the thickness of the first resin layer and the thickness of the third resin layer can be defined relative to the thickness of the entire flexible tube, which varies depending on the inner diameter.
- This thickness is preferable as it suppresses flattening and wrinkles that can cause kinking when the flexible tube is bent.
- the bending radius (R) increases as the inner diameter of the flexible tube increases.
- the flexible tube of the present invention has a value (R)/(C) obtained by dividing the bending radius (R) by the inner diameter (C) of less than 15. When (R)/(C) is less than 15, the flexible tube does not kink even when installed with a small bending radius, which is preferable. It is preferably less than 13, and more preferably less than 11.
- Methods for molding the flexible tube of the present invention include (1) a co-extrusion method in which an adhesive fluororesin constituting the first resin layer and a thermoplastic resin constituting the second resin layer are co-extruded in a molten state and then melt-bonded to form a two-layer flexible tube in one step, and (2) a method in which the outer surface of a tube obtained by extruding the fluororesin constituting the first resin layer is modified by discharge treatment such as plasma discharge or corona discharge or chemical treatment such as sodium etching to introduce various adhesive functional groups onto the surface, and then the thermoplastic resin constituting the second resin layer is extruded and laminated onto the outer surface-treated fluororesin tube.
- discharge treatment such as plasma discharge or corona discharge or chemical treatment such as sodium etching
- a fluororesin having adhesive properties can be used for the first resin layer.
- acid-modified adhesive fluororesins include "Fluon (registered trademark) LM-ETFE AH Series (manufactured by AGC Inc.)” and “Neoflon (registered trademark) EFEP RP Series (manufactured by Daikin Industries, Ltd.),” which are ETFEs having adhesive functional groups introduced therein.
- an acid-modified adhesive fluororesin is used for the first resin layer
- a polyamide that has good compatibility with the acid-modified adhesive fluororesin is used for the second resin layer
- a polyurethane elastomer that has good compatibility with polyamide and excellent heat resistance is used for the third resin layer.
- ⁇ Dissolution> For the elution property, five test samples were cut from each of the flexible tubes of Examples 1 to 30 and Comparative Examples 1 to 7 so that the surface area of the liquid-contacting part when filled with heptane was 400 cm2, and the test samples were filled with heptane at 25°C as shown in Figure 1, both ends of the test samples were sealed with hose clips, and the test samples were left to stand in a thermostatic chamber at 25°C for 60 minutes. Based on the amount of evaporation residue in the collected test solution, the elution property was judged as follows. ⁇ : Elution amount is 90 ppm or less ⁇ The risk of carcinogenicity due to retention of eluates in the body is extremely low and it can be used safely.
- ⁇ Elution amount is more than 90 ppm and less than 120 ppm ⁇ Within the range of safe use, but there are some concerns. ⁇ : More than 120 ppm and less than 150 ppm ⁇ Within the range of safe use, but there are some concerns. ⁇ : More than 150 ppm ⁇ Does not meet the standard value and cannot be used. Furthermore, a similar test was performed at 80°C for 90 minutes, and the elution was judged as follows based on the amount of evaporation residue in the collected amount of test solution. ⁇ : Elution amount is 90 ppm or less ⁇ There is very little risk of carcinogenicity due to retention of eluted material in the body, so it can be used safely.
- Elution amount is more than 90 ppm and less than 120 ppm ⁇ It is within the range of safe use, but there are some concerns.
- ⁇ It is more than 120 ppm and less than 150 ppm ⁇ It is within the range of safe use, but there are some concerns.
- ⁇ More than 150 ppm ⁇ It does not meet the standard value and cannot be used.
- the bending radius R generally increases as the inner diameter of the flexible tube increases, the bending radius R was evaluated using the ratio of the inner diameter (C) and bending radius (R) of the flexible tube, with (R)/(C) less than 11 being indicated as ⁇ , 11 or more but less than 13 being ⁇ , 13 or more but less than 15 being ⁇ , and 15 or more being ⁇ .
- adhesive ETFE 1 to 7 and plasma discharge-treated PFA 1 having the following characteristics were prepared.
- the flexural modulus of adhesive ETFE1 to 7 was manipulated by changing the molar ratio of ethylene and tetrafluoroethylene during polymerization, and the adhesiveness was obtained by simultaneously feeding itaconic anhydride in an amount equivalent to 0.4 mol % relative to the total mole number of ethylene and tetrafluoroethylene fed during polymerization.
- Plasma discharge treated PFA1 was obtained by modifying the surface of PFA having a flexural modulus of 800 MPa by plasma treatment and introducing a carboxyl group. The plasma treatment was carried out by the method described in the examples of Japanese Patent No.
- the adhesive ETFE1 has a flexural modulus of 1200 MPa.
- the adhesive ETFE2 has a flexural modulus of 770 MPa.
- the adhesive ETFE3 has a flexural modulus of 500 MPa.
- the adhesive ETFE4 has a flexural modulus of 1000 MPa.
- the adhesive ETFE5 has a flexural modulus of 600 MPa.
- the adhesive ETFE6 has a flexural modulus of 1500 MPa.
- the adhesive ETFE7 has a flexural modulus of 400 MPa.
- Example 1 As shown in Table 1, a first resin layer made of adhesive ETFE1, a second resin layer made of polyamide 12 (ZL1105, manufactured by Polypla-Evonik Co., Ltd.) with a flexural modulus of 300 MPa to which an alkyl hydroxybenzoate plasticizer with a molecular weight of 250 to 350 has been added as a plasticizer, and a third resin layer made of a carbonate-based polyurethane elastomer (P-880, manufactured by Dainichiseika Chemicals Mfg.
- P-880 carbonate-based polyurethane elastomer
- polyester fibers were then wound around the layer using a braiding machine, and a 1.5 mm thick outermost layer made of a carbonate-based polyurethane elastomer (P-880, manufactured by Dainichiseika Chemicals Mfg. Co., Ltd.) was extruded and laminated on the outside of the layer to obtain a flexible tube with an inner diameter of 19 mm and an outer diameter of 26 mm.
- P-880 carbonate-based polyurethane elastomer
- Example 2 to 30 and Comparative Examples 3 to 7 the material and thickness of each layer were appropriately adjusted so as to obtain the values shown in Table 1, and flexible tubes were obtained in the same manner as in Example 1.
- Comparative Example 1 as shown in Table 1, adhesive ETFE2 was extruded to a thickness of 0.2 mm to obtain a single-layer tube having an inner diameter of 9 mm and an outer diameter of 9.4 mm.
- a first resin layer made of a polyamide elastomer (Pebax (registered trademark) MX1205 manufactured by Arkema)
- a second resin layer made of polyamide 12 (ZL1105 manufactured by Polypla-Evonik Co., Ltd.) having a flexural modulus of 300 MPa to which an alkyl hydroxybenzoate plasticizer having a molecular weight of 250 to 350 has been added as a plasticizer
- a third resin layer made of a carbonate-based polyurethane elastomer (P-880 manufactured by Dainichiseika Chemicals Mfg.
- the thickness of the first resin layer was within the range of 0.05 to 0.5 mm, and the thickness of the first resin layer was 1 to 16% of the overall thickness of the flexible tube, so the overall evaluation was 2 points or more, and the flexibility was sufficient for use in manufacturing plants for foods including beverages, cosmetics, fragrances, pharmaceuticals, and other products, and the amount of eluted was low.
- Examples 10 to 20 had an overall rating of 4 points or more, an ⁇ elution> of ⁇ or more (more than 90 ppm and 120 ppm or less) at 80°C, and an ⁇ flexibility> of ⁇ or more (11 or more and less than 13), indicating little eluted material and excellent flexibility.
- Examples 10 to 17 had an overall rating of 5 points or more, an ⁇ elution> of ⁇ (90 ppm or less) at 80°C, and an ⁇ flexibility> of ⁇ (less than 11), indicating little eluted material and even more excellent flexibility.
- Comparative Examples 1 to 7 were given an overall rating of 1 point (either ⁇ dissolution property> or ⁇ flexibility> was x), and either ⁇ dissolution property> or ⁇ flexibility> was poor.
- Comparative Example 2 Although the ⁇ Flexibility> was excellent with an ⁇ (less than 11), there was elution of plasticizer from the resin of the first resin layer itself, and the ⁇ Elution> was rated x (more than 150 ppm), indicating a large amount of elution, and the elution is not favorable for use in factories manufacturing foods including beverages, cosmetics, fragrances, pharmaceuticals, and other products.
- the first resin layer was thin at 0.03 mm, and therefore the ⁇ Flexibility> was rated as Excellent (less than 11), which was excellent in flexibility.
- the first resin layer was as thick as 0.8 mm, which made it difficult for plasticizers and the like to permeate through the first resin layer, and although the amount of elution was low, with ⁇ elution property> being rated as ⁇ (50 ppm or less), the ⁇ flexibility> was rated as ⁇ (15 or more), which was a poor result, and the flexibility was extremely low, and the flexibility was not sufficient for use in factories manufacturing foods including beverages, cosmetics, fragrances, pharmaceuticals, and other products.
- the flexural modulus of the first resin layer was large at 1,500 MPa, and therefore, although the amount of eluted material was low with an evaluation of ⁇ (50 ppm or less) for ⁇ elution>, the evaluation result for ⁇ flexibility> was poor with an evaluation of ⁇ (15 or more), indicating that the flexibility was extremely low and the flexibility was insufficient for use in manufacturing plants for foods including beverages, cosmetics, fragrances, pharmaceuticals, and other products.
- the flexural modulus of the first resin layer was small at 400 MPa, and therefore ⁇ Flexibility> was rated as Excellent (less than 11), which was excellent in flexibility; however, plasticizers and the like easily permeated the first resin layer, and ⁇ Dissolution> was rated as ⁇ (more than 150 ppm), which was a poor evaluation result, and the dissolution properties were not suitable for use in manufacturing plants for foods including beverages, cosmetics, fragrances, pharmaceuticals, and other products.
- the thickness of the first resin layer was within the range of 0.05 to 0.5 mm, plasticizers and the like were not easily permeated through the first resin layer, and the amount of eluted material was low, with ⁇ Leachability> being rated as ⁇ (50 ppm or less).
- the thickness of the first resin layer was as large as 20% of the overall thickness of the flexible tube, the other layers on the outside of the first resin layer were unable to maintain the circular cross-sectional shape of the first resin layer and were flattened, and the ⁇ Flexibility> was rated as ⁇ (15 or more), which was a poor evaluation result, and the flexibility was extremely low and not flexible enough for use in factories manufacturing foods including beverages, cosmetics, fragrances, pharmaceuticals, and other products.
- a flexible tube including at least a first resin layer made of a fluororesin having a thickness of 0.05 to 0.5 mm and occupying 1 to 16% of the overall thickness of the flexible tube, and a second resin layer made of a thermoplastic resin different from the first resin layer, when the fluororesin has a flexural modulus of elasticity of 500 to 1200 MPa as measured by ASTM D790, the amount of eluted material obtained by sealing heptane as a solvent in the flexible tube and leaving it to stand at 25°C for 60 minutes is as small as 150 ppm or less, and the flexible tube has excellent flexibility.
- the amount of eluted material obtained by sealing heptane as a solvent in the flexible tube and leaving it to stand at 80°C for 90 minutes is as small as 150 ppm or less, and the flexible tube has excellent flexibility and low eluted material suitable for use in factories manufacturing foods including beverages, cosmetics, fragrances, pharmaceuticals, and other products.
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Abstract
【課題】飲料を含む食品、化粧品、香料、医薬品やその他の製造工場などで用いられる、溶出物が少なく柔軟な可撓管を提供する。 【解決手段】本発明の可撓管は、フッ素樹脂からなる厚みが0.05~0.5mm且つ可撓管全体の厚みに対して1~16%である第一樹脂層と、前記第一樹脂層と異なる熱可塑性樹脂からなる第二樹脂層とを少なくとも含む可撓管において、前記フッ素樹脂は、ASTM D790で測定された曲げ弾性率が500~1200MPaであって、前記可撓管にヘプタンを溶媒として封入し25℃で60分静置した溶出液を分析して得られた溶出物の量が150ppm以下である。
Description
本発明は、飲料を含む食品、化粧品、香料、医薬品やその他の製造工場などで用いられる、溶出物が少なく柔軟な可撓管に関する。
フッ素樹脂は耐薬品性、耐熱性、耐候性、ガスバリア性等の優れた特性を有し溶出物が少なく、流体に直接接触する材料にフッ素樹脂を使用した可撓管は、種々の産業分野で使用されているが、フッ素樹脂は硬く高価であることから、外周面に熱可塑性樹脂を積層しフッ素樹脂の使用量を抑えた積層ホースが提案されている。
例えば、特許文献1では、燃料バリア性や耐薬品性、耐熱性に優れたエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体(以下、ETFE)を内層材料に使用し、機械特性や耐久性に優れたポリアミドを外層材料として積層した燃料用ホースが開示されている。また、特許文献2では、PVDFからなる内層と熱可塑性樹脂からなる外層を共有結合することで炭化水素燃料及び燃料蒸気に対して高い耐性を有する燃料用ホースが開示されている。
しかしながら、これらの燃料用ホースは燃料バリア性や耐薬品性には優れるものの柔軟性に乏しく、特に飲料を含む食品、化粧品、香料、医薬品やその他の製造工場など配管自由度が求められる用途において、可撓管が描く円の半径(曲げ半径)が小さくなるよう設置すると、可撓管がキンクし流路を閉塞するという問題があった。
そこで、外周面に積層する熱可塑性樹脂としてより柔軟なポリウレタンを使用した積層ホースが提案されている。
そこで、外周面に積層する熱可塑性樹脂としてより柔軟なポリウレタンを使用した積層ホースが提案されている。
特許文献3では、ETFEからなる内層に、ポリアミド層とポリウレタン層とを積層した、柔軟 性に優れた食品用ホースが開示されている。
しかしながら、食品、化粧品、香料、医薬品などの製造工場では、製造過程における製品の品質管理のため可撓管からの可塑剤などの溶出を抑制することが必要である。これらの食品用ホースは、ETFE層の厚みが規定されておらず、柔軟性を得るためにETFE層の厚みを薄くした場合、ポリアミド層に含まれる可塑剤などがETFE層を通過し、流体に溶出するという問題があった。
しかしながら、食品、化粧品、香料、医薬品などの製造工場では、製造過程における製品の品質管理のため可撓管からの可塑剤などの溶出を抑制することが必要である。これらの食品用ホースは、ETFE層の厚みが規定されておらず、柔軟性を得るためにETFE層の厚みを薄くした場合、ポリアミド層に含まれる可塑剤などがETFE層を通過し、流体に溶出するという問題があった。
本発明の目的は、飲料を含む食品、化粧品、香料、医薬品やその他の製造工場などで用いられる、溶出物が少なく柔軟な可撓管を提供することにある。
このような目的は、下記の(1)~(2)の本発明により達成される。
(1) フッ素樹脂からなる厚みが0.05~0.5mm且つ可撓管全体の厚みに対して1~16%である第一樹脂層と、前記第一樹脂層と異なる熱可塑性樹脂からなる第二樹脂層とを少なくとも含む可撓管において、前記フッ素樹脂は、ASTM D790で測定された曲げ弾性率が500~1200MPaであって、前記可撓管にヘプタンを溶媒として封入し25℃で60分静置した溶出液を分析して得られた溶出物の量が150ppm以下である。
(1) フッ素樹脂からなる厚みが0.05~0.5mm且つ可撓管全体の厚みに対して1~16%である第一樹脂層と、前記第一樹脂層と異なる熱可塑性樹脂からなる第二樹脂層とを少なくとも含む可撓管において、前記フッ素樹脂は、ASTM D790で測定された曲げ弾性率が500~1200MPaであって、前記可撓管にヘプタンを溶媒として封入し25℃で60分静置した溶出液を分析して得られた溶出物の量が150ppm以下である。
(2) 前記可撓管にヘプタンを溶媒として封入し80℃で90分静置した溶出液を分析して得られた溶出物の量が150ppm以下である、前記(1)に記載の可撓管。
本発明によれば、飲料を含む食品、化粧品、香料、医薬品やその他の製造工場などに用いられる、溶出物が少なく柔軟な可撓管が得られる。
以下、本発明の可撓管の好適な実施形態を詳細に説明する。
本発明の実施形態に係る可撓管は、例えば飲料を含む食品、化粧品、香料、医薬品やその他の製造工場などに用いられる、溶出物が少なく柔軟な可撓管である。
本発明の実施形態に係る可撓管は、例えば飲料を含む食品、化粧品、香料、医薬品やその他の製造工場などに用いられる、溶出物が少なく柔軟な可撓管である。
<第一樹脂層>
第一樹脂層はフッ素樹脂から形成される。導電性を付与するためにカーボン系や金属系の導電性フィラーを添加してもよいが、これに限定されるものではない。
第一樹脂層の厚みは0.05~0.5mmが好ましく、より好ましくは0.1~0.4mmである。当該厚みが0.05mmより薄いと第二樹脂層の可塑剤などの溶出物を透過し流体を汚染するため、食品、化粧品、香料、医薬品やそれらの原料を流す可撓管として使用できない。一方、0.5mmより厚いと溶出物の透過は抑えられるものの、曲げた際にキンクが発生しやすくなり、小さい曲げ半径で配管が可能な可撓管を得ることが出来ない。従って、当該厚みを前記範囲のものとすることにより、第一樹脂層の柔軟性及び可塑剤の透過耐性が向上し、溶出物が少なく、小さい曲げ半径で設置してもキンクしない、従来にない柔軟な可撓管を得ることが出来る。
第一樹脂層はフッ素樹脂から形成される。導電性を付与するためにカーボン系や金属系の導電性フィラーを添加してもよいが、これに限定されるものではない。
第一樹脂層の厚みは0.05~0.5mmが好ましく、より好ましくは0.1~0.4mmである。当該厚みが0.05mmより薄いと第二樹脂層の可塑剤などの溶出物を透過し流体を汚染するため、食品、化粧品、香料、医薬品やそれらの原料を流す可撓管として使用できない。一方、0.5mmより厚いと溶出物の透過は抑えられるものの、曲げた際にキンクが発生しやすくなり、小さい曲げ半径で配管が可能な可撓管を得ることが出来ない。従って、当該厚みを前記範囲のものとすることにより、第一樹脂層の柔軟性及び可塑剤の透過耐性が向上し、溶出物が少なく、小さい曲げ半径で設置してもキンクしない、従来にない柔軟な可撓管を得ることが出来る。
また、第一樹脂層の厚みが可撓管全体の厚みに対して16%より大きいと、可撓管を曲げた時に、第一樹脂層の外側にある他の層が第一樹脂層の断面円形形状を保持できず、断面形状が扁平することでキンクが発生する。第一樹脂層の厚みが可撓管全体の厚みに対して1%より小さいと、可撓管を曲げた時の曲げ方向内側で、第一樹脂層が外側にある他の層の圧縮方向の動きに追従し、第一樹脂層にシワが発生することで、シワを起点として可撓管がキンクするため好ましくない。
第一樹脂層には流体を汚染せず、流体からの腐食などの影響を受けない材料が好ましい。具体的にはフッ素樹脂であり、例示するならばエチレン/テトラフルオロエチレンコポリマー(ETFE)、ポリビニルフルオライド(PVF)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、エチレン/クロロトリフルオロエチレンコポリマー(ECTFE)、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン/ビニリデンフルオライドターポリマー(THV) 、テトラフルオロエチレン/パーフルオロアルコキシエチレンコポリマー(PFA)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレンコポリマー(FEP)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)などがあげられるが、これに限定されるものではない。好ましくは、高い機械的強度と溶融成形性を有するETFEであり、より好ましくは酸変性した接着性官能基が付与された接着性ETFEである。
前記フッ素樹脂はASTM D790で測定された曲げ弾性率が500~1200MPaである。曲げ弾性率はフッ素樹脂の数平均分子量に依存し、数平均分子量の目安とすることが出来る。すなわち、曲げ弾性率が高いほど数平均分子量が高く、曲げ弾性率が低いほど数平均分子量が低い。従って、曲げ弾性率が500MPa未満だと数平均分子量が低く分子鎖の絡み合いが少なく、分子鎖間の自由体積が大きくなり溶出物を透過しやすく、曲げ弾性率が1200MPaより大きいと数平均分子量が高く溶融成形性が低下し、柔軟な可撓管を得ることが出来ない。好ましくは、曲げ弾性率が600~1100MPaである。
ここで、例えば食品に使用する可撓管に関する規格として、EUでは「(EU)Reg.No.10/2011(プラスチック施行規則)」、日本では「食品、添加物等の規格基準(昭和34年厚生省告示第370号) 器具及び容器包装規格」がある。日本の規格基準によると、油脂及び脂肪性食品の疑似溶媒としてヘプタンを溶出液として可撓管に封入し、25℃で60分静置した溶出液中の溶出物の量が150ppm以下であることを規格値としており、規格値の150ppmを上回ると溶出物が体内滞留し、その結果として発がん性などのリスクがあがるという問題がある。本発明の可撓管においても、可撓管にヘプタンを溶媒として封入し25℃で60分静置した溶出液を分析して得られた溶出物の量が150ppm以下である。好ましくは120ppm以下で、より好ましくは90ppm以下、更に好ましくは60ppm以下である。
さらに、本発明の可撓管は、可撓管にヘプタンを溶媒として封入し80℃(ヘプタンの沸点は98℃)で60分静置した溶出液を分析して得られた溶出物の量が150ppm以下である。好ましくは120ppm以下で、より好ましくは90ppm以下、更に好ましくは60ppm以下である。
さらに、本発明の可撓管は、可撓管にヘプタンを溶媒として封入し80℃(ヘプタンの沸点は98℃)で90分静置した溶出液を分析して得られた溶出物の量が150ppm以下であることが好ましい。温度と溶出時間をより溶出しやすい条件にしても溶出量が食品衛生法の基準値を下回ることから、本発明の可撓管は溶出が極々少量で、溶出物の体内残留による発がん性などのリスクが従来になく抑えられるものである。
上記の条件を満たし、且つ、食品に使用する可撓管としては、酒類など、アルコールを含む極性物質を流すこともあり、前記規格基準における酒類の疑似溶媒である20%エタノールを溶媒として封入し60℃で30分静置した溶出液を分析して得られた溶出物の量が、規格値である30ppm以下であることがより好ましい。
<第二樹脂層>
第二樹脂層は第一樹脂層と異なる熱可塑性樹脂から形成され、柔軟性、熱安定性、光安定性、耐候性などの機能を発現させるため添加剤を添加してもよい。添加剤としては、柔軟性を付与する可塑剤や安定剤などあり、例えば可塑剤としては分子量200~400のヒドロキシ安息香酸アルキル系可塑剤などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
第二樹脂層は第一樹脂層と異なる熱可塑性樹脂から形成され、柔軟性、熱安定性、光安定性、耐候性などの機能を発現させるため添加剤を添加してもよい。添加剤としては、柔軟性を付与する可塑剤や安定剤などあり、例えば可塑剤としては分子量200~400のヒドロキシ安息香酸アルキル系可塑剤などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
第二樹脂層には柔軟性がありフッ素樹脂への接着性に優れた材料が好ましく、熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリアミド系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリスチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマーや、これらの相互混合材料、それらを従来公知の方法で処理した変性樹脂などがあげられるが、これに限定されるものではない。好ましくは、ISO178で測定された曲げ弾性率が200~1300MPaのポリアミド11やポリアミド12、ポリアミド系エラストマー、およびこれらの相互混合材料である。
第二樹脂層の厚みは機械的強度と柔軟性の0.05~0.4mmが好ましく、より好ましくは0.1~0.35mmである。当該厚みを前記範囲のものとすることにより、第二樹脂層が柔軟性に優れるため好ましい。
第二樹脂層の厚みは機械的強度と柔軟性の0.05~0.4mmが好ましく、より好ましくは0.1~0.35mmである。当該厚みを前記範囲のものとすることにより、第二樹脂層が柔軟性に優れるため好ましい。
<第三樹脂層>
第三樹脂層は熱可塑性樹脂から形成され、柔軟性、熱安定性、光安定性、耐候性などの機能を発現させるため添加剤を添加してもよい。添加剤としては、柔軟性を付与する可塑剤や安定剤などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
第三樹脂層には柔軟性に優れた材料が好ましく、熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリアミド系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリスチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマーや、これらの相互混合材料などがあげられるが、これに限定されるものではない。好ましくは機械的強度が低く柔軟性に優れたポリウレタン系エラストマーであり、より好ましくはJIS K 7311で測定されたショアA硬度60~95、反発弾性40~70%のエステル系、カプロ系、カーボネート系、エーテル系のポリウレタンエラストマーである。
第三樹脂層の厚みは、可撓管に適切な柔軟性を付与するため、0.1~5.0mmが好ましく、より好ましくは0.5~3.5mmである。
第三樹脂層は熱可塑性樹脂から形成され、柔軟性、熱安定性、光安定性、耐候性などの機能を発現させるため添加剤を添加してもよい。添加剤としては、柔軟性を付与する可塑剤や安定剤などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
第三樹脂層には柔軟性に優れた材料が好ましく、熱可塑性樹脂としては、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリアミド系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリスチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマーや、これらの相互混合材料などがあげられるが、これに限定されるものではない。好ましくは機械的強度が低く柔軟性に優れたポリウレタン系エラストマーであり、より好ましくはJIS K 7311で測定されたショアA硬度60~95、反発弾性40~70%のエステル系、カプロ系、カーボネート系、エーテル系のポリウレタンエラストマーである。
第三樹脂層の厚みは、可撓管に適切な柔軟性を付与するため、0.1~5.0mmが好ましく、より好ましくは0.5~3.5mmである。
<補強材>
本発明の可撓管は、隣接する層の間に補強材を含むことで補強しても良く、補強材としては、例えば、ポリエステル、PET、ナイロン(登録商標)またはアラミド繊維等からなる複数本または単数本のブレード、オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂等からなるモノフィラメント、細いモノフィラメント(monofilament:単繊維)を編んだマルチフィラメント、テープ状の糸からなるフラットヤーン(またはテープヤーン)、ステンレス等からなる金属線またはステンレスに類する硬質材料からなるコイル等が挙げられる。
本発明の可撓管は、隣接する層の間に補強材を含むことで補強しても良く、補強材としては、例えば、ポリエステル、PET、ナイロン(登録商標)またはアラミド繊維等からなる複数本または単数本のブレード、オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂等からなるモノフィラメント、細いモノフィラメント(monofilament:単繊維)を編んだマルチフィラメント、テープ状の糸からなるフラットヤーン(またはテープヤーン)、ステンレス等からなる金属線またはステンレスに類する硬質材料からなるコイル等が挙げられる。
<積層構成>
本発明の可撓管は、本発明におけるフッ素樹脂からなる第一樹脂層と熱可塑性樹脂からなる第二樹脂層を積層した積層構造を含む可撓管である。
本発明の可撓管において、第一樹脂層が耐薬品性を備え溶出物が少なく、第二樹脂層が柔軟性と第一樹脂層との接着性を備えることで、耐薬品性に優れ溶出物が極々少量であり、フッ素樹脂からなる単層チューブと比べて折れにくい可撓管が出来、更に柔軟な第三樹脂層を積層することで、小さい曲げ半径で設置してもキンクしない、従来にない柔軟な可撓管を得ることが出来る。
本発明の可撓管は、本発明におけるフッ素樹脂からなる第一樹脂層と熱可塑性樹脂からなる第二樹脂層を積層した積層構造を含む可撓管である。
本発明の可撓管において、第一樹脂層が耐薬品性を備え溶出物が少なく、第二樹脂層が柔軟性と第一樹脂層との接着性を備えることで、耐薬品性に優れ溶出物が極々少量であり、フッ素樹脂からなる単層チューブと比べて折れにくい可撓管が出来、更に柔軟な第三樹脂層を積層することで、小さい曲げ半径で設置してもキンクしない、従来にない柔軟な可撓管を得ることが出来る。
前記基本積層構造を含む限り、それに他の熱可塑性樹脂からなる層を更に積層した可撓管としてもよく、任意の隣接する層間に補強材を備えてもよい。可撓管全体の層数は特に制限されず、少なくとも3層以上、通常は3~8層、好ましくは3~5層である。
可撓管としての全体の肉厚は可撓管の内径と用途に応じた柔軟性や耐圧性などの各種特性を考慮して決定される。耐圧性や耐キンク性、取り扱いの観点から、可撓管の内径が大きくなるにつれ肉厚も増加することが好ましい。具体的には、可撓管の内径(C)と可撓管全体の厚み(D)の比(E)=(D)/(C)が0.4以下であることが好ましい。また、第一樹脂層の厚み(F)と第三樹脂層の厚み(G)の比(H)=(G)/(F)は4.0以上であると、第三樹脂層の厚みが可撓管に柔軟性を付与するのに十分な厚みとなり好ましい。
可撓管としての全体の肉厚は可撓管の内径と用途に応じた柔軟性や耐圧性などの各種特性を考慮して決定される。耐圧性や耐キンク性、取り扱いの観点から、可撓管の内径が大きくなるにつれ肉厚も増加することが好ましい。具体的には、可撓管の内径(C)と可撓管全体の厚み(D)の比(E)=(D)/(C)が0.4以下であることが好ましい。また、第一樹脂層の厚み(F)と第三樹脂層の厚み(G)の比(H)=(G)/(F)は4.0以上であると、第三樹脂層の厚みが可撓管に柔軟性を付与するのに十分な厚みとなり好ましい。
さらに、(E)と(H)から、第一樹脂層の厚みと第三樹脂層の厚みを、内径によって変化する可撓管全体の厚みに対して規定することができ、(E)×(H)が0.8~1.7の範囲を満たすことで、可撓管を曲げた時にキンクの原因となる扁平やシワが抑制された厚みとなり好ましい。
曲げ半径(R)は可撓管の内径が大きくなるにつれ増加する。本発明の可撓管は、曲げ半径(R)を内径(C)で割った値(R)/(C)が15未満であり、(R)/(C)が15未満の場合、小さい曲げ半径で設置してもキンクせず好ましい。好ましくは13未満であり、更に好ましくは11未満である。
曲げ半径(R)は可撓管の内径が大きくなるにつれ増加する。本発明の可撓管は、曲げ半径(R)を内径(C)で割った値(R)/(C)が15未満であり、(R)/(C)が15未満の場合、小さい曲げ半径で設置してもキンクせず好ましい。好ましくは13未満であり、更に好ましくは11未満である。
<積層方法>
本発明の可撓管の成形方法としては、(1)第一樹脂層をなす接着性フッ素樹脂と第二樹脂層をなす熱可塑性樹脂を溶融状態で共押出し成形し、両者を溶融接着して一段で二層構造の可撓管を形成する共押出し成形による方法や、(2)第一樹脂層をなすフッ素樹脂を押出し成形して得られた管の外側表面を、プラズマ放電、コロナ放電などの放電処理、ナトリウムエッチングなどの薬液処理で改質し、種々の接着性官能基を当該表面に導入し、ついで外表面処理されたフッ素樹脂管に第二樹脂層をなす熱可塑性樹脂を押出し成形し積層する方法などがある。
生産性の観点から共押出し成形による方法が好ましく、層間の接着性を向上するために、第一樹脂層は接着性を有するフッ素樹脂を使用することが出来る。
酸変性した接着性を有するフッ素樹脂としては、接着性官能基を導入したETFEとして「Fluon(登録商標) LM-ETFE AH Series(AGC株式会社製)」や「ネオフロン(登録商標) EFEP RPシリーズ(ダイキン工業株式会社製)」などがある。
本発明の可撓管の成形方法としては、(1)第一樹脂層をなす接着性フッ素樹脂と第二樹脂層をなす熱可塑性樹脂を溶融状態で共押出し成形し、両者を溶融接着して一段で二層構造の可撓管を形成する共押出し成形による方法や、(2)第一樹脂層をなすフッ素樹脂を押出し成形して得られた管の外側表面を、プラズマ放電、コロナ放電などの放電処理、ナトリウムエッチングなどの薬液処理で改質し、種々の接着性官能基を当該表面に導入し、ついで外表面処理されたフッ素樹脂管に第二樹脂層をなす熱可塑性樹脂を押出し成形し積層する方法などがある。
生産性の観点から共押出し成形による方法が好ましく、層間の接着性を向上するために、第一樹脂層は接着性を有するフッ素樹脂を使用することが出来る。
酸変性した接着性を有するフッ素樹脂としては、接着性官能基を導入したETFEとして「Fluon(登録商標) LM-ETFE AH Series(AGC株式会社製)」や「ネオフロン(登録商標) EFEP RPシリーズ(ダイキン工業株式会社製)」などがある。
一例として、第一樹脂層に酸変性した接着性フッ素樹脂を使用した場合、第二樹脂層には酸変性した接着性フッ素樹脂と相溶性が良いポリアミド、第三樹脂層にはポリアミドと相溶性が良く耐熱性に優れたポリウレタンエラストマーを使用し、三層を共押出し成形で同時に積層することで、耐薬品性と耐熱性に優れた柔軟な可撓管を得ることが出来る。
本発明の可撓管は、溶出物が少なく、柔軟性に優れるものである。また、耐薬品性、耐熱性、耐食性、耐油性、耐候性等に優れることから、食品用、化粧品用、香料用、医薬品用、医療用、燃料用、冷却液用、純水用、インク用などのチューブ、ホース類として好適に使用することが出来る。
本発明の可撓管は、溶出物が少なく、柔軟性に優れるものである。また、耐薬品性、耐熱性、耐食性、耐油性、耐候性等に優れることから、食品用、化粧品用、香料用、医薬品用、医療用、燃料用、冷却液用、純水用、インク用などのチューブ、ホース類として好適に使用することが出来る。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明の技術的範囲がこれに限定されるものではない。
なお、測定項目である、溶出性、柔軟性は下記の方法によって測定した。
なお、測定項目である、溶出性、柔軟性は下記の方法によって測定した。
<溶出性>
溶出性は、実施例1~30、及び比較例1~7の可撓管から、ヘプタンを封入したときの接液部の表面積が400cm2となるよう試験サンプルをそれぞれ5本ずつ切り出し、図1のように試験サンプルに25℃のヘプタンを封入し試験サンプルの両端をホースクリップで密封し、25℃の恒温槽に60分静置する。試験溶液の採取量中の蒸発残留物の量から、溶出性は以下の判定とした。
◎;溶出量が90ppm以下→溶出物の体内滞留による発がん性などのリスクが極めて少なく安全に使用できる
〇;溶出量が90ppmより多く120ppm以下→安全に使用できる範囲ではあるがやや不安がある
△;120ppmより多く150ppm以下→安全に使用できる範囲ではあるが不安がある
×;150ppmより多い→規格値を満たさず使用できない
また、同様の試験を80℃、90分で行い、試験溶液の採取量中の蒸発残留物の量から、溶出性は以下の判定とした。
◎;溶出量が90ppm以下→溶出物の体内滞留による発がん性などのリスクが極めて少なく安全に使用できる
〇;溶出量が90ppmより多く120ppm以下→安全に使用できる範囲ではあるがやや不安がある
△;120ppmより多く150ppm以下→安全に使用できる範囲ではあるが不安がある
×;150ppmより多い→規格値を満たさず使用できない
溶出性は、実施例1~30、及び比較例1~7の可撓管から、ヘプタンを封入したときの接液部の表面積が400cm2となるよう試験サンプルをそれぞれ5本ずつ切り出し、図1のように試験サンプルに25℃のヘプタンを封入し試験サンプルの両端をホースクリップで密封し、25℃の恒温槽に60分静置する。試験溶液の採取量中の蒸発残留物の量から、溶出性は以下の判定とした。
◎;溶出量が90ppm以下→溶出物の体内滞留による発がん性などのリスクが極めて少なく安全に使用できる
〇;溶出量が90ppmより多く120ppm以下→安全に使用できる範囲ではあるがやや不安がある
△;120ppmより多く150ppm以下→安全に使用できる範囲ではあるが不安がある
×;150ppmより多い→規格値を満たさず使用できない
また、同様の試験を80℃、90分で行い、試験溶液の採取量中の蒸発残留物の量から、溶出性は以下の判定とした。
◎;溶出量が90ppm以下→溶出物の体内滞留による発がん性などのリスクが極めて少なく安全に使用できる
〇;溶出量が90ppmより多く120ppm以下→安全に使用できる範囲ではあるがやや不安がある
△;120ppmより多く150ppm以下→安全に使用できる範囲ではあるが不安がある
×;150ppmより多い→規格値を満たさず使用できない
<柔軟性>
柔軟性は実施例1~30、及び比較例1~7の可撓管を曲げることで評価した。23℃環境下で、直交する2方向の直径の比が1:1の円形となるように可撓管を曲げ、可撓管の外径が通常時の90%まで扁平した時の可撓管が描く円の半径(曲げ半径)Rを測定した。一般に曲げ半径Rは可撓管の内径が大きくなるにつれ増加するため、その評価には可撓管の内径(C)、曲げ半径(R)の比を用いて
(R)/(C)が11未満を◎、11以上13未満を〇、13以上15未満を△、15以上を×とした。
柔軟性は実施例1~30、及び比較例1~7の可撓管を曲げることで評価した。23℃環境下で、直交する2方向の直径の比が1:1の円形となるように可撓管を曲げ、可撓管の外径が通常時の90%まで扁平した時の可撓管が描く円の半径(曲げ半径)Rを測定した。一般に曲げ半径Rは可撓管の内径が大きくなるにつれ増加するため、その評価には可撓管の内径(C)、曲げ半径(R)の比を用いて
(R)/(C)が11未満を◎、11以上13未満を〇、13以上15未満を△、15以上を×とした。
<総合評価>
25℃での溶出量と柔軟性の評価◎~×をもとに、×が1つでもあると1点、△が1つでもあると2点、〇が1つでもあると3点、どちらも◎で80℃での溶出量が△のときを3点、どちらも◎で80℃での溶出量が〇のときを4点、どちらも◎で80℃での溶出量も◎を5点として5段階で総合評価した。
25℃での溶出量と柔軟性の評価◎~×をもとに、×が1つでもあると1点、△が1つでもあると2点、〇が1つでもあると3点、どちらも◎で80℃での溶出量が△のときを3点、どちらも◎で80℃での溶出量が〇のときを4点、どちらも◎で80℃での溶出量も◎を5点として5段階で総合評価した。
実施例に示す可撓管を作成するにあたって、下記の特徴を有する接着性ETFE1~7、プラズマ放電処理したPFA1を準備した。
接着性ETFE1~7の曲げ弾性率は、重合時のエチレン、テトラフルオロエチレンのモル比を変えることで操作し、接着性は、重合時に仕込むエチレン、テトラフルオロエチレンの合計モル数に対して0.4モル%に相当する量の無水イタコン酸を同時に仕込むことで得た。
プラズマ放電処理したPFA1は、曲げ弾性率が800MPaであるPFAの表面をプラズマ処理により改質し、カルボキシル基を導入させることで得た。
プラズマ処理は、特許第5935051号公報の実施例に記載の方法で行い、プラズマ処理用ガスとして、アルゴン、二酸化炭素、メタンを95:4:1の割合で混合した混合ガスを使用し、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルコキシエチレンの合計モル数に対して0.4モル%に相当する量のカルボキシル基を導入した。
曲げ弾性率はASTM D 790で測定した。
接着性ETFE1は、曲げ弾性率が1200MPaである。
接着性ETFE2は、曲げ弾性率が770MPaである。
接着性ETFE3は、曲げ弾性率が500MPaである。
接着性ETFE4は、曲げ弾性率が1000MPaである。
接着性ETFE5は、曲げ弾性率が600MPaである。
接着性ETFE6は、曲げ弾性率が1500MPaである。
接着性ETFE7は、曲げ弾性率が400MPaである。
接着性ETFE1~7の曲げ弾性率は、重合時のエチレン、テトラフルオロエチレンのモル比を変えることで操作し、接着性は、重合時に仕込むエチレン、テトラフルオロエチレンの合計モル数に対して0.4モル%に相当する量の無水イタコン酸を同時に仕込むことで得た。
プラズマ放電処理したPFA1は、曲げ弾性率が800MPaであるPFAの表面をプラズマ処理により改質し、カルボキシル基を導入させることで得た。
プラズマ処理は、特許第5935051号公報の実施例に記載の方法で行い、プラズマ処理用ガスとして、アルゴン、二酸化炭素、メタンを95:4:1の割合で混合した混合ガスを使用し、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルコキシエチレンの合計モル数に対して0.4モル%に相当する量のカルボキシル基を導入した。
曲げ弾性率はASTM D 790で測定した。
接着性ETFE1は、曲げ弾性率が1200MPaである。
接着性ETFE2は、曲げ弾性率が770MPaである。
接着性ETFE3は、曲げ弾性率が500MPaである。
接着性ETFE4は、曲げ弾性率が1000MPaである。
接着性ETFE5は、曲げ弾性率が600MPaである。
接着性ETFE6は、曲げ弾性率が1500MPaである。
接着性ETFE7は、曲げ弾性率が400MPaである。
実施例1は、表1に示す通り接着性ETFE1からなる第一樹脂層と、可塑剤として分子量250~350のヒドロキシ安息香酸アルキル系可塑剤を添加した曲げ弾性率300MPaのポリアミド12(ポリプラ・エボニック株式会社製 ZL1105)からなる第二樹脂層と、ショアA硬度83、反発弾性45%のカーボネート系ポリウレタンエラストマー(大日精化工業株式会社製 P-880)からなる第三樹脂層を、第一樹脂層が厚み0.5mm、第二樹脂層が厚み0.2mm、第三樹脂層の厚みが1.3mmとなるよう共押出し成形で一体に溶融成形した後、編組機を用いてポリエステル繊維を巻回し、その外側にカーボネート系ポリウレタンエラストマー(大日精化工業株式会社製 P-880)からなる厚み1.5mmの最外層を押出し成形して積層し、内径19mm、外径26mmの可撓管を得た。
実施例2~30、及び比較例3~7は、表1に示す値を取るよう各層の材質と厚みを適宜操作し、実施例1と同様の手法で可撓管を得た。
比較例1は、表1に示す通り接着性ETFE2を、厚みが0.2mmとなるよう押出し成形し、内径9mm、外径9.4mmの単層のチューブを得た。
比較例2は、表1に示す通りポリアミドエラストマー(Arkema社製 Pebax(登録商標)MX1205)からなる第一樹脂層と、可塑剤として分子量250~350のヒドロキシ安息香酸アルキル系可塑剤を添加した曲げ弾性率300MPaのポリアミド12(ポリプラ・エボニック株式会社製 ZL1105)からなる第二樹脂層と、ショアA硬度83、反発弾性45%のカーボネート系ポリウレタンエラストマー(大日精化工業株式会社製 P-880)からなる第三樹脂層を、第一樹脂層が厚み0.2mm、第二樹脂層が厚み0.2mm、第三樹脂層の厚みが1.6mmとなるよう共押出し成形で一体に溶融成形した後、編組機を用いてポリエステル繊維を巻回し、その外側にカーボネート系ポリウレタンエラストマー(大日精化工業株式会社製 P-880)からなる最外層を可撓管全体の厚みが3.5mmとなるよう押出し成形して積層し、内径19mm、外径26mmの可撓管を得た。
比較例1は、表1に示す通り接着性ETFE2を、厚みが0.2mmとなるよう押出し成形し、内径9mm、外径9.4mmの単層のチューブを得た。
比較例2は、表1に示す通りポリアミドエラストマー(Arkema社製 Pebax(登録商標)MX1205)からなる第一樹脂層と、可塑剤として分子量250~350のヒドロキシ安息香酸アルキル系可塑剤を添加した曲げ弾性率300MPaのポリアミド12(ポリプラ・エボニック株式会社製 ZL1105)からなる第二樹脂層と、ショアA硬度83、反発弾性45%のカーボネート系ポリウレタンエラストマー(大日精化工業株式会社製 P-880)からなる第三樹脂層を、第一樹脂層が厚み0.2mm、第二樹脂層が厚み0.2mm、第三樹脂層の厚みが1.6mmとなるよう共押出し成形で一体に溶融成形した後、編組機を用いてポリエステル繊維を巻回し、その外側にカーボネート系ポリウレタンエラストマー(大日精化工業株式会社製 P-880)からなる最外層を可撓管全体の厚みが3.5mmとなるよう押出し成形して積層し、内径19mm、外径26mmの可撓管を得た。
実施例1~30は、第一樹脂層の厚みが0.05~0.5mmの範囲内で、且つ、可撓管全体の厚みに対して第一樹脂層の厚みが1~16%であることから、総合評価が2点以上と、飲料を含む食品、化粧品、香料、医薬品やその他の製造工場などで使用するのに十分な柔軟性を備え溶出物が少ない。
その中でも、実施例10~20は総合評価が4点以上で、80℃での<溶出性>が〇以上(90ppmより多く120ppm以下)、且つ、<柔軟性>が〇以上(11以上13未満)と溶出物が少なく柔軟性が優れており、特に、実施例10~17は総合評価が5点以上で、80℃での<溶出性>が◎(90ppm以下)、且つ、<柔軟性>が◎(11未満)と溶出物が少なく柔軟性がさらに優れている。
比較例1~7は総合評価が1点(<溶出性><柔軟性>のいずれかが×)で、<溶出性><柔軟性>のいずれかが不良な評価結果となった。
その中でも、実施例10~20は総合評価が4点以上で、80℃での<溶出性>が〇以上(90ppmより多く120ppm以下)、且つ、<柔軟性>が〇以上(11以上13未満)と溶出物が少なく柔軟性が優れており、特に、実施例10~17は総合評価が5点以上で、80℃での<溶出性>が◎(90ppm以下)、且つ、<柔軟性>が◎(11未満)と溶出物が少なく柔軟性がさらに優れている。
比較例1~7は総合評価が1点(<溶出性><柔軟性>のいずれかが×)で、<溶出性><柔軟性>のいずれかが不良な評価結果となった。
比較例1は、単層構造であることから溶出は発生せず、<溶出性>の評価はできなかった。また、可撓管を曲げた際に断面円形形状を保持する外層がないことから<柔軟性>は×(15以上)と不良な評価結果となり、溶出物はないものの、柔軟性が著しく低く、飲料を含む食品、化粧品、香料、医薬品やその他の製造工場などで使用するのに十分な柔軟性を備えない。
比較例2は、<柔軟性>が◎(11未満)と柔軟性に優れるものの、第一樹脂層の樹脂自体から可塑剤の溶出があり、<溶出性>が×(150ppmより多い)と溶出物が多く、飲料を含む食品、化粧品、香料、医薬品やその他の製造工場などで使用するのに溶出性が好ましくない。
比較例3は、第一樹脂層の厚みが0.03mmと薄いことから<柔軟性>が◎(11未満)と柔軟性に優れるものの、第一樹脂層を可塑剤などが透過しやすく、<溶出性>が×(150ppmより多い)と不良な評価結果となり、飲料を含む食品、化粧品、香料、医薬品やその他の製造工場などで使用するのに溶出性が好ましくない。
比較例4は、第一樹脂層の厚みが0.8mmと厚いことから第一樹脂層を可塑剤などが透過しにくく、<溶出性>が◎(50ppm以下)と溶出物が少ないものの、<柔軟性>は×(15以上)と不良な評価結果となり、柔軟性が著しく低く、飲料を含む食品、化粧品、香料、医薬品やその他の製造工場などで使用するのに十分な柔軟性を備えない。
比較例2は、<柔軟性>が◎(11未満)と柔軟性に優れるものの、第一樹脂層の樹脂自体から可塑剤の溶出があり、<溶出性>が×(150ppmより多い)と溶出物が多く、飲料を含む食品、化粧品、香料、医薬品やその他の製造工場などで使用するのに溶出性が好ましくない。
比較例3は、第一樹脂層の厚みが0.03mmと薄いことから<柔軟性>が◎(11未満)と柔軟性に優れるものの、第一樹脂層を可塑剤などが透過しやすく、<溶出性>が×(150ppmより多い)と不良な評価結果となり、飲料を含む食品、化粧品、香料、医薬品やその他の製造工場などで使用するのに溶出性が好ましくない。
比較例4は、第一樹脂層の厚みが0.8mmと厚いことから第一樹脂層を可塑剤などが透過しにくく、<溶出性>が◎(50ppm以下)と溶出物が少ないものの、<柔軟性>は×(15以上)と不良な評価結果となり、柔軟性が著しく低く、飲料を含む食品、化粧品、香料、医薬品やその他の製造工場などで使用するのに十分な柔軟性を備えない。
比較例5は、第一樹脂層の曲げ弾性率が1500MPaと大きいことから、<溶出性>が◎(50ppm以下)と溶出物が少ないものの、<柔軟性>は×(15以上)と不良な評価結果となり、柔軟性が著しく低く、飲料を含む食品、化粧品、香料、医薬品やその他の製造工場などで使用するのに十分な柔軟性を備えない。
比較例6は、第一樹脂層の曲げ弾性率が400MPaと小さいことから、<柔軟性>が◎(11未満)と柔軟性に優れるものの、第一樹脂層を可塑剤などが透過しやすく、<溶出性>が×(150ppmより多い)と不良な評価結果となり、飲料を含む食品、化粧品、香料、医薬品やその他の製造工場などで使用するのに溶出性が好ましくない。
比較例7は、第一樹脂層の厚みが0.05~0.5mmの範囲内で、第一樹脂層を可塑剤などが透過しにくく、<溶出性>が◎(50ppm以下)と溶出物が少ないものの、可撓管全体の厚みに対して第一樹脂層の厚みが20%と厚いため、第一樹脂層の外側にある他の層が第一樹脂層の断面円形形状を保持できず扁平し、<柔軟性>は×(15以上)と不良な評価結果となり、柔軟性が著しく低く、飲料を含む食品、化粧品、香料、医薬品やその他の製造工場などで使用するのに十分な柔軟性を備えない。
比較例6は、第一樹脂層の曲げ弾性率が400MPaと小さいことから、<柔軟性>が◎(11未満)と柔軟性に優れるものの、第一樹脂層を可塑剤などが透過しやすく、<溶出性>が×(150ppmより多い)と不良な評価結果となり、飲料を含む食品、化粧品、香料、医薬品やその他の製造工場などで使用するのに溶出性が好ましくない。
比較例7は、第一樹脂層の厚みが0.05~0.5mmの範囲内で、第一樹脂層を可塑剤などが透過しにくく、<溶出性>が◎(50ppm以下)と溶出物が少ないものの、可撓管全体の厚みに対して第一樹脂層の厚みが20%と厚いため、第一樹脂層の外側にある他の層が第一樹脂層の断面円形形状を保持できず扁平し、<柔軟性>は×(15以上)と不良な評価結果となり、柔軟性が著しく低く、飲料を含む食品、化粧品、香料、医薬品やその他の製造工場などで使用するのに十分な柔軟性を備えない。
この結果より、フッ素樹脂からなる厚みが0.05~0.5mm且つ可撓管全体の厚みに対して1~16%である第一樹脂層と、前記第一樹脂層と異なる熱可塑性樹脂からなる第二樹脂層とを少なくとも含む可撓管において、前記フッ素樹脂が、ASTM D790で測定された曲げ弾性率が500~1200MPaである場合、前記可撓管にヘプタンを溶媒として封入し25℃で60分静置した溶出液を分析して得られた溶出物の量が150ppm以下と少なく、柔軟性に優れるものである。さらに、前記可撓管にヘプタンを溶媒として封入し80℃で90分静置した溶出液を分析して得られた溶出物の量が150ppm以下と少なく、柔軟性に優れ、飲料を含む食品、化粧品、香料、医薬品やその他の製造工場などで使用するのに溶出物が少なく柔軟性を備える。
Claims (2)
- フッ素樹脂からなる厚みが0.05~0.5mm且つ可撓管全体の厚みに対して1~16%である第一樹脂層と、前記第一樹脂層と異なる熱可塑性樹脂からなる第二樹脂層とを少なくとも含む可撓管において、前記フッ素樹脂は、ASTM D790で測定された曲げ弾性率が500~1200MPaであって、前記可撓管にヘプタンを溶媒として封入し25℃で60分静置した溶出液を分析して得られた溶出物の量が150ppm以下である可撓管。
- 前記可撓管にヘプタンを溶媒として封入し80℃で90分静置した溶出液を分析して得られた溶出物の量が150ppm以下である、請求項1に記載の可撓管。
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