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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022146179
(43)【公開日】2022-10-05
(54)【発明の名称】ポリオレフィン管及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
   F16L 9/133 20060101AFI20220928BHJP
【FI】
F16L9/133
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021047012
(22)【出願日】2021-03-22
(71)【出願人】
【識別番号】000002174
【氏名又は名称】積水化学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(74)【代理人】
【識別番号】100152272
【弁理士】
【氏名又は名称】川越 雄一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100147267
【弁理士】
【氏名又は名称】大槻 真紀子
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(72)【発明者】
【氏名】松尾 怜子
(72)【発明者】
【氏名】西川 源太郎
【テーマコード(参考)】
3H111
【Fターム(参考)】
3H111AA01
3H111AA02
3H111BA15
3H111CB03
3H111CB14
3H111CB29
3H111DB03
3H111DB11
3H111EA04
(57)【要約】
【課題】ポリオレフィン管を切断した際に、周面上の樹脂層に由来するひげ状の切屑が生じ難いポリオレフィン管の提供。
【解決手段】単層のポリオレフィン管本体10と、ポリオレフィン管本体10の周面上に存在する樹脂層11とを有し、樹脂層11を構成する樹脂組成物のヤング率をx(単位:MPa)、樹脂層11の膜厚をy(単位:μm)とするとき、y>-0.0453x+218.62を満たす、ポリオレフィン管。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
単層のポリオレフィン管本体と、
前記ポリオレフィン管本体の周面上に存在する樹脂層とを有し、
前記樹脂層を構成する樹脂組成物のヤング率をx(単位:MPa)、前記樹脂層の膜厚をy(単位:μm)とするとき、下記式1を満たす、ポリオレフィン管。
y>-0.0453x+218.62 ・・・式1
【請求項2】
前記ポリオレフィン管本体と前記樹脂層との間に接着層が存在する、請求項1に記載のポリオレフィン管。
【請求項3】
単層のポリオレフィン管本体と、前記ポリオレフィン管本体の周面上に存在する樹脂層とを有するポリオレフィン管を製造する方法であって、
前記樹脂層を構成する樹脂組成物のヤング率x(単位:MPa)を測定し、下記式1を満たすように前記樹脂層を形成する、ポリオレフィン管の製造方法。
y>-0.0453x+218.62 ・・・式1
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はポリオレフィン管、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリオレフィン管等の樹脂管同士を連結する際に電気融着継手(以下、継手と言う)を用いることは公知である。この継手は樹脂製であり両端部に受口を有し、これら受口に樹脂管の端部が差し込まれる。継手の各受口内周には発熱体が埋め込まれており、継手の外周から突出する端子部を介して発熱体に通電すると、継手の内周と樹脂管の外周が溶融し、継手と樹脂管が融着される。
【0003】
上記電気融着の前に、樹脂管の融着予定領域、すなわち継手の受口に差し込まれる端部の外面をスクレイプする必要がある。樹脂管の外面には、スキン層と称されている不純物、酸化劣化物質、添加材のブリードアウト等が存在する層が形成されている場合があり、このスキン層はアセトンで清掃しても除去されず、良好な融着を阻害するためである。
【0004】
上記のようにスクレイプによるスキン層の除去は、必要不可欠である。スクレイプ作業のし忘れを防止するため、予め樹脂管の端部外面にマーキングを施すのが一般的である。スクレイプしてマーキングが消滅すると、スクレイプ作業が完了したことを確認することができる。
【0005】
特許文献1では、樹脂管の外面の融着予定領域または外面全域に樹脂管と異なる色の識別層を積層することを提案している。融着予定領域をスクレイプすると、識別層が除去されて樹脂管の色が現れるので、スクレイプの完了を確認することができる。
【0006】
また特許文献2では、樹脂管の外面の融着予定領域または外面全域に、融着阻害物質を含む融着阻害層を設けることを提案している。この構成によれば、樹脂管と電気融着継手の融着作業前に、樹脂管の融着予定領域のスクレイプを実施しなかった場合、融着阻害層の付着領域では樹脂管と電気融着継手が融着されない。そのため、融着工程終了後に水圧検査を行なった時に、必ず、融着阻害物質の付着領域を通って外部に水が漏れる。漏水が生じると、電気融着継手と樹脂管との融着不良であることがわかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平6-2794号公報
【特許文献2】特開2019-158147号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ポリオレフィン管を施工する際、必要に応じて、バンドソー、エンビカッター、回し切りカッター等の切断機を用いてポリオレフィン管を切断する。
本発明者等の知見によれば、周面上に識別層や融着阻害層等の樹脂層を有するポリオレフィン管を切断する際、前記樹脂層が伸びた状態でちぎれたひげ状の切屑が発生する場合がある。かかる切屑は切断面に付着しやすく、外観不良、融着不良、ポリオレフィン管に流体を流した時の異物流出の原因となり得る。
また、ひげ状の切屑は特に回し切りカッターで切断した時に発生しやすく、管の表面である管側面ではなく、切断面である管端小口面に付着することが多い。よって、スクレイプ時に管側面を切削しても、切削屑と一緒に取れずに管端に残りやすい。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、ポリオレフィン管を切断した際に、周面上の樹脂層に由来するひげ状の切屑が生じ難い、ポリオレフィン管及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は以下の態様を有する。
[1] 単層のポリオレフィン管本体と、前記ポリオレフィン管本体の周面上に存在する樹脂層とを有し、前記樹脂層を構成する樹脂組成物のヤング率をx(単位:MPa)、前記樹脂層の膜厚をy(単位:μm)とするとき、下記式1を満たす、ポリオレフィン管。
y>-0.0453x+218.62 ・・・式1
[2] 前記ポリオレフィン管本体と前記樹脂層との間に接着層が存在する、[1]のポリオレフィン管。
[3] 単層のポリオレフィン管本体と、前記ポリオレフィン管本体の周面上に存在する樹脂層とを有するポリオレフィン管を製造する方法であって、前記樹脂層を構成する樹脂組成物のヤング率x(単位:MPa)を測定し、下記式1を満たすように前記樹脂層を形成する、ポリオレフィン管の製造方法。
y>-0.0453x+218.62 ・・・式1
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、ポリオレフィン管を切断した際に、周面上の樹脂層に由来するひげ状の切屑が生じ難い、ポリオレフィン管及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】本発明に係るポリオレフィン管の一実施形態を示す断面図である。
図2】切断試験の結果の一例を示す写真である。
図3】切断試験の結果の他の例を示す写真である。
図4】実施例及び比較例の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
図1は本実施形態のポリオレフィン管の断面図である。本実施形態のポリオレフィン管は、ポリオレフィン管本体(以下、単に「管本体」ともいう。)10と、管本体10の周面上に存在する樹脂層11を有する。
本実施形態のポリオレフィン管は、例えばガス用配管や配水用配管等、耐圧性を有する圧力管であってもよい。また、電気融着継手を用いて連結可能な電気融着用ポリオレフィン管であってもよい。
【0013】
[管本体]
管本体10は単層からなる。すなわち、均一な樹脂組成物からなる。
管本体10を構成する樹脂組成物はポリオレフィンと、必要に応じた添加剤とを含む。
ポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンが例示できる。ポリエチレンが好ましく、高密度ポリエチレン(HDPE)がより好ましい。
管本体10大きさは特に限定されない。例えば呼び径20~300(外径27~355mm、厚さ3.4~32.2mm)である。
【0014】
管本体10を構成する樹脂組成物のヤング率は300~1500MPaが好ましく、900~1100MPaがより好ましい。上記範囲の上限値以下であると切断時に変形が生じやすく、樹脂層11から伸びる切屑が生じやすいため、本発明を適用することによる効果が大きい。下限値以上であると管として十分な強度、耐圧性能を有する。
【0015】
[樹脂層]
樹脂層11を構成する樹脂組成物は、1種以上の樹脂と、必要に応じた添加剤とを含む。添加剤として顔料等の着色成分含んでもよい。
樹脂層11を構成する樹脂組成物のヤング率をx(単位:MPa)、樹脂層11の膜厚をy(単位:μm)とするとき、下記式1を満たす。
y>-0.0453x+218.62 ・・・式1
上記式1を満たすと、ポリオレフィン管を切断した際に、樹脂層11に由来するひげ状の切屑が生じ難い。
【0016】
樹脂層11の膜厚yは0より大きく、形成可能な膜厚であればよい。例えば10μm以上が好ましく、18μm以上がより好ましい。上限は特に限定されない。スクレイプしやすい点では300μm以下が好ましく、250μm以下がより好ましく、200μm以下がさらに好ましい。
また、樹脂層11が300μm以下であると、メカニカル継手(パッキン止水、袋ナット締め付け等)を用いて連結する場合に、パッキン等による止水機能を損なわない点でも好ましい。
樹脂層11の膜厚yは、管本体10の管軸方向に垂直な断面において、管本体10の径方向における樹脂層11の厚さを測定して得られる。管本体10の周方向において樹脂層11の厚さが均一でない場合は、最小値を樹脂層11の膜厚yとする。
【0017】
樹脂層11を構成する樹脂組成物のヤング率xは1500~5000MPaが好ましく、2000~4500MPaがより好ましい。上記範囲の下限値以上であると管切断時に樹脂層11から伸びる切屑が生じにくくなり、上限値以下であるとスクレイプ時に刃が入りやすくなるため切削することが可能となる。
ヤング率xは、樹脂組成物の配合によって調整できる。例えば、所望のヤング率を有する樹脂を選択して用いる方法、ヤング率が異なる樹脂をブレンドして樹脂組成物のヤング率を調整する方法、タルク、炭酸カルシウム、ガラス繊維等の無機強化材を混合して樹脂組成物のヤング率を高める方法が例示できる。
【0018】
電気融着用ポリオレフィン管の場合、樹脂層11が電気融着継手との融着を阻害する融着阻害層であることが好ましい。
融着阻害層は、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ナイロン、ポリ塩化ビニル(PVC)、エチレンビニルアルコールコポリマー(EVOH)、及びホモポリプロピレンからなる群から選ばれる1種以上を含むことが好ましい。ナイロンとしては、ナイロン6、ナイロン66が挙げられる。
【0019】
樹脂層11を構成する樹脂組成物の好ましい態様として、例えば下記態様1~2が挙げられる。
(態様1)ナイロンとタルクを混合したタルク含有ナイロン。必要に応じてタルク以外の他の添加剤を含んでもよい。他の添加剤を除く総質量に対して、タルクの含有量をa質量%、ナイロンの含有量を(100-a)質量%とすると、aは10~30質量%が好ましく、15~25質量%がより好ましい。タルクの含有量aが上記範囲の下限値以上であると切断時にひげ状の切屑が発生せずにきれいに切断することが出来、上限値以下であると管としての十分な耐傷性が発現する。
(態様2)ナイロンとポリプロピレンとタルクの混合物。必要に応じてタルク以外の他の添加剤を含んでもよい。他の添加剤を除く総質量に対して、タルクの含有量をb質量%、ナイロンとポリプロピレンの合計の含有量を(100-b)質量%とすると、bは10~30質量%が好ましく、15~25質量%がより好ましい。タルクの含有量bが上記範囲の下限値以上であると切断時にひげ状の切屑が発生せずにきれいに切断することが出来、上限値以下であると管としての十分な耐傷性が発現する。ナイロンとポリプロピレンの合計の含有量に対して、ナイロンの含有量をc質量%、ポリプロピレンの含有量を(100-c)質量%とすると、cは4~13質量%が好ましく6~11質量%がより好ましい。
【0020】
本実施形態のポリオレフィン管は、樹脂層11を構成する樹脂組成物のヤング率x(単位:MPa)を測定し、前記式1を満たすように樹脂層11を形成する方法で製造できる。
例えば、所定のヤング率xに応じて、前記式1を満たすように樹脂層11の膜厚yを調整してもよく、所定の膜厚yに応じて、前記式1を満たすように樹脂層11のヤング率xを調整してもよい。
【0021】
樹脂層11は、樹脂層11を構成する樹脂組成物を有機溶剤に溶解した塗布液を、管本体10の周面に塗布した後、乾燥して有機溶剤を除去する方法で形成できる。塗布方法としては、付着ローラを用いる方法、スプレー法、インクジェット法等が挙げられる。乾燥方法は特に限定されないが、製造効率の点からは加熱乾燥が好ましい。
又は、管本体10を構成する樹脂組成物と、樹脂層11を構成する樹脂組成物を共押出する方法で、管本体10と樹脂層11を同時に成形してもよい。
【0022】
管本体10の周面上において、樹脂層11が存在する領域は目的に応じて適宜設定できる。
ポリオレフィン管を任意の長さに切断して使用する場合は、管本体10の全長にわたって樹脂層11が存在することが好ましい。
【0023】
なお、図1の例では、管本体10の周方向の全部に樹脂層11が存在するが、周方向の一部に帯状の樹脂層11が存在してもよい。帯状の樹脂層11は1本でもよく、管本体10の周方向において互いに離間する複数本でもよい。
【0024】
また、図1の例において、ポリオレフィン管は管本体10と樹脂層11の2層からなるが、管本体10と樹脂層11との間に接着層(図示せず)が存在してもよい。
接着層の膜厚は、例えば10~200μmが好ましく、50~150μmがより好ましい。
接着層を構成する接着剤組成物は、管本体10と樹脂層11との接着性を高める成分を含む組成物であればよく、公知の組成物を使用できる。
管本体10と樹脂層11との接着性を高める成分として、例えば変性ポリオレフィン等が例示できる。
【0025】
本実施形態のポリオレフィン管は必要に応じて切断できる。切断機は特に限定されず、公知の切断機を使用できる。例えば、バンドソー、エンビカッター、回し切りカッター等が挙げられる。呼び径20~75程度の小、中口径の管には回し切りカッターが使用されることが多い。
【0026】
ポリオレフィン管の切断時にひげ状の切屑が生じるメカニズムは以下のように考えられる。
例えば切断機の刃の切れ味が低下して、ポリオレフィン管の表面に刃がスッと入らない場合、刃が管の表面を押しながら切断するため、ポリオレフィン管の変形が生じる。
特に単層からなる管本体は圧縮による変形が起こりやすいため、ポリオレフィン管の表面に刃が侵入する際に刃の進行方向へ圧縮され、変形した状態で切断される。管本体の周面上に樹脂層が存在すると、その樹脂層は管本体の変形に追従して伸びた状態となるため、樹脂層が伸びた状態でちぎれたひげ状の切屑が発生すると考えられる。
【0027】
本発明者等は、後述の実施例に示すように、樹脂層を構成する樹脂組成物のヤング率xと樹脂層の膜厚yが前記式1を満たすように、ポリオレフィン管を製造すると、樹脂層に由来するひげ状の切屑が生じ難いことを見出した。
前記ヤング率x及び膜厚yが前記式1を満たす範囲であると、樹脂層が伸び難くなるとともに、ポリオレフィン管の表面に刃が侵入する際の圧力が管本体に伝わり難くなり、その結果、管本体が変形する前に樹脂層を切断できるため、樹脂層に由来するひげ状の切屑が生じ難いと考えられる。
【実施例0028】
以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0029】
(例1~26)
例9、15、16、18、20~26は実施例、例1~8、10~14、17、19は比較例である。
【0030】
管本体10として、HDPEと添加剤を混合した樹脂組成物(ヤング率1000MPa)からなる水道用ポリエチレン管(呼び径50、外径60mm、厚さ5.5mm、長さ2m)を用いた。
樹脂層11を構成する樹脂組成物A~Fは以下を用いた。樹脂組成物A~Fのヤング率を表1に示す。下記において、樹脂組成物に含まれる成分の含有量は、タルク以外の他の添加剤を除いた総質量に対する含有量である。
樹脂組成物A:三井化学社製品名アドマー(登録商標)、イミン変性ポリオレフィン。
樹脂組成物B:ナイロンと、タルク含有ポリプロピレンとの混合物、タルク含有量20質量%、ナイロン含有量71質量%、ポリプロピレン含有量9質量%。
樹脂組成物C:ナイロン。
樹脂組成物D:タルク含有ナイロン、タルク含有量5質量%。
樹脂組成物E:タルク含有ナイロン、タルク含有量10質量%。
樹脂組成物F:エチレンビニルアルコールコポリマー(EVOH)。
ポリオレフィン樹脂組成物:高密度ポリエチレン(HDPE)。
【0031】
表1に示す樹脂組成物を用い、管本体10の周面の全面を覆うように樹脂層11を形成して図1に示す構造のポリオレフィン管を製造した。なお、例1~26では、管本体10の周面上に接着層(材質変性ポリオレフィン、厚さ80μm)を介して樹脂層11を設けた。
各例における樹脂層11の膜厚は表1に示す通りである。
【0032】
[切断試験]
各例で製造したポリオレフィン管を、切断機を用いて切断し、切断面を目視で観察して切断適性を評価した。切断機は、一般的に使用されるバンドソー、エンビカッター、回し切りカッターのうち、最も切屑が生じやすかった回し切りカッターを評価に用いた。
図2、3に例示するように、樹脂層が伸びた状態でちぎれたひげ状の切屑11aが管本体10の切断面上に存在する場合を×(不合格)、存在しない場合を○(合格)とした。結果を表1に示す。
【0033】
【表1】
【0034】
図4は、縦軸を樹脂層の膜厚y(単位:μm)とし、横軸を樹脂組成物A~Fのヤング率x(単位:MPa)とし、例1~26の結果をプロットしたグラフである。○は切断適性の評価において合格、×は不合格であったことを示す。
表1及び図1の結果に基づいて、y>-0.0453x+218.62を満たすときに、良好な切断適性が得られることが認められた。
【産業上の利用可能性】
【0035】
本発明は、電気融着継手に融着される樹脂管に適用することができる。
【符号の説明】
【0036】
10 ポリオレフィン管本体(管本体)
11 樹脂層
11a 切屑
図1
図2
図3
図4