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WO2007004706A1 - 配管部材用プロピレン系樹脂組成物並びにそれを用いて成形した配管部材および多層配管部材 - Google Patents

配管部材用プロピレン系樹脂組成物並びにそれを用いて成形した配管部材および多層配管部材 Download PDF

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WO2007004706A1
WO2007004706A1 PCT/JP2006/313520 JP2006313520W WO2007004706A1 WO 2007004706 A1 WO2007004706 A1 WO 2007004706A1 JP 2006313520 W JP2006313520 W JP 2006313520W WO 2007004706 A1 WO2007004706 A1 WO 2007004706A1
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WO
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propylene
pipe
resin composition
parts
piping
Prior art date
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PCT/JP2006/313520
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hidehiro Kourogi
Sueyoshi Suetome
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Yukizai Corp
Original Assignee
Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to DE602006018609T priority patent/DE602006018609D1/de
Priority to US11/988,103 priority patent/US8058340B2/en
Priority to EP06780845A priority patent/EP1900770B1/en
Priority to CN2006800239957A priority patent/CN101213250B/zh
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Definitions

  • the present invention relates to a pipe manufactured by an extrusion method suitably used for a piping line through which a high-temperature fluid of 60 ° C. or higher flows, a joint manufactured by an injection molding method, a flange, a valve, and an actuate
  • the present invention relates to a propylene-based resin composition used for piping members such as casings and piping members molded using the same, and more specifically, in a piping line through which a high-temperature fluid flows due to a low linear expansion coefficient.
  • expansion of piping members in the longitudinal direction due to thermal expansion is suppressed, long-term creep characteristics are good, and UV deterioration is low, resulting in excellent long-term life of piping members.
  • it Because of its good properties, it relates to a propylene-based resin composition for piping members with good joint quality, and a piping member and multilayer piping member molded using the same. That is also the in.
  • propylene resin compositions have excellent properties such as rigidity, heat resistance, or chemical resistance.
  • Propylene resin piping members molded using them are used in various factories, medical fields, and building fields. Is widely used.
  • propylene-based resin pipes are suitable for high-temperature chemical pipes and hot water supply pipes in the industrial field because they are resistant to acid and alcohol at high temperatures and are inexpensive. Is highly expected.
  • the coefficient of linear expansion of ordinary propylene resin is 1 2 X 1 0- 5 1 5 X 1 0- 5 Roh ° C approximately Therefore, there was a problem that the elongation in the longitudinal direction of the pipe accompanying thermal expansion was large.
  • a method for suppressing the thermal expansion of the propylene-based resin composition conventionally, a method of blending an inorganic filler with a propylene-based resin has been used, and 100 parts of polypropylene and 20 to 50 of ethylene propylene rubber are used.
  • a rubber-modified polypropylene resin material in which an inorganic filler consisting of 0 to 20 parts of talc and 2.5 to 20 parts of whisker was blended in a resin comprising -5 7 6 5 3).
  • This resin material is mainly used for automotive parts such as bumpers, and has an excellent impact resistance and low linear expansion coefficient.
  • the surface-treated talc is highly filled with an inorganic filler.
  • the surface-treated talc is silicone oil with respect to 100 parts by weight of talc.
  • a polypropylene-based resin composition surface-treated with 1 to 5 parts by weight and 0.1 to 5 parts by weight of a higher fatty acid metal salt Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 0 — 2 5 6 5 1 9) .
  • This resin composition can be suitably used for various industrial products such as automobile parts, and has the effect of generating less eyes and excellent dispersibility. .
  • the melt feed rate measured under 2 30 ° C, 2.16 kg load is in the range of 0.005 to 5 g and 10 minutes
  • the temperature at the maximum peak position of the endothermic curve measured by the differential scanning calorimeter is in the range of 1 2 8 to 17 2 ° C
  • the density is in the range of 8 98 to 9 17 kg / m 3
  • This pipe does not contain inorganic fillers or other additives that suppress the coefficient of linear expansion, and because it is formed from a specific polypropylene, it has the advantage of excellent mechanical strength. there were. Disclosure of the invention
  • the conventional propylene-based resin piping member does not contain additives that suppress other linear expansion coefficients.
  • the present invention overcomes the drawbacks of the conventional propylene-based resin piping members as described above and has a low coefficient of linear expansion, so that the piping member accompanying thermal expansion can be used particularly in piping lines through which high-temperature fluid flows. Longitudinal creep properties, good long-term creep characteristics, low UV degradation, and excellent long-term life of piping members.
  • the present inventors have been made for the purpose of providing a propylene-based resin composition for piping members having good quality, a piping member container and a multilayer piping member molded using the same, and the present inventors have the above-mentioned preferable properties.
  • Propylene for piping members As a result of intensive research to develop a resin composition and a piping member using the same, the above-mentioned piping member is molded with a resin composition containing a specific propylene resin, talc and a rubber component. The inventors have found that the object can be achieved and have completed the present invention.
  • the present invention relates to a propylene-based resin composition for a piping member and a piping member using the same, and (a) 65 to 90 parts by mass of a propylene resin homopolymer and (b) an average particle size of 1 to 10 m talc 10 to 25 parts by mass (c) at least one rubber component selected from ethylene 'propylene rubber, ethylene' butene rubber, styrene butadiene rubber, styrene isoprene rubber 1
  • the first characteristic is that the MFR after the melt-kneading of (a) to (c) is 0.01 to 2.00 g / 10 min.
  • the temperature is ° C.
  • Mw / M the molecular weight distribution
  • n 3 to 12
  • the creep characteristics under a tensile load of 3.5 MPa at 95 ° C in an atmosphere of 95 ° C are 10
  • the fifth characteristic is that it is 0 hour or more
  • the sixth characteristic is that it further comprises at least one selected from a talc surface treatment agent and a heavy metal deactivator, and the propylene resin
  • a seventh feature is a piping member molded using the composition
  • an eighth feature is a multilayer piping member having a layer made of the propylene-based resin composition.
  • Figure 1 is an explanatory diagram of the actual flow test using a high-temperature fluid.
  • Fig. 2 is a photograph of the result of a real flow test using a high-temperature fluid.
  • a propylene resin homopolymer used in the propylene resin composition for piping members of the present invention is a propylene resin homopolymer having an ethylene content of 1% by mass or less, and is usually called a homo-type propylene resin. It is.
  • Other propylene resins include random propylene resin and block type propylene resin.
  • Homo type propylene resin can reduce the linear expansion coefficient compared to random type propylene resin, and clearer than block type propylene resin. Since it has excellent pipe characteristics, it is suitable for obtaining a long-term life of the piping member because the elongation in the longitudinal direction of the piping member due to thermal expansion is suppressed.
  • the polymerization method and polymerization catalyst of the propylene resin homopolymer are not particularly limited, but the molecular weight distribution (M w Z M n) is preferably in the range of 3 to 12, and more preferably in the range of 4 to 8. 3 or more is preferable from the viewpoint of reducing the inner surface roughness of the extruded pipe, and 12 or less is preferable from the viewpoint of improving cleave characteristics and impact resistance.
  • the blending ratio of the propylene resin homopolymer is 65 to 90 parts by mass. This is required to be 65 parts by mass or more from the viewpoint of improving impact resistance, and 90 parts by mass or less from the viewpoint of improving thermal expansion characteristics.
  • the (b) evening used in the propylene-based resin composition for piping members of the present invention has an average particle diameter of 1 to 10 m. This is because the average particle size must be 1 tm or more in order not to deteriorate the moldability such as extrusion molding and injection molding, and the average particle size is 1 in terms of improving thermal resistance and impact resistance. It must be 0 m or less.
  • the blending ratio of talc is 10 to 25 parts by mass. This can reduce the linear expansion coefficient.
  • the rubber component used in the propylene resin composition for piping members of the present invention is at least one selected from ethylene / propylene rubber, ethylene / butene rubber, styrene / butadiene rubber, and styrene / isoprene rubber. These are seeds, and a combination of these may be used.
  • Styrene 'butadiene rubber and styrene' isoprene rubber also include hydrogenated ones, which improve the chemical resistance and weather resistance when made into piping members using a propylene resin composition. The addition rate is preferably close to 100%.
  • These rubber components are suitable because they have good compatibility with the propylene resin homopolymer, and exhibit a high impact absorbing effect by being finely dispersed in the propylene resin homopolymer matrix. Above all, styrene butadiene rubber can exhibit a high impact absorbing effect with a smaller amount than other rubber components. Furthermore, it is desirable that the amount of distribution is small, so that the deterioration of the cleave characteristics of the propylene resin composition for piping members, which is impaired by the blending of rubber components, can be minimized. In addition, if the polystyrene-based rubber has a polystyrene equivalent weight average molecular weight of 200,000 or more, the creep property of the propylene resin composition for piping members can be almost eliminated. More desirable.
  • the blending ratio of the rubber component is 1 to 10 parts by mass. This is required to be at least 1 part by mass from the viewpoint of improving impact resistance, and must be at most 10 parts by mass from the viewpoint of improving long-term creep characteristics.
  • an ultraviolet absorber or a light stabilizer as a weathering agent in the propylene resin composition for a piping member of the present invention, and these may be combined and blended.
  • an inorganic filler such as talc
  • a weathering agent it is suitable for blending to prevent UV degradation.
  • Examples of the ultraviolet absorber include benzophenone, benzotriazole, and benzoate, and examples of the light stabilizer include a hindered amine. It is particularly preferable to use a benzophenone type as a weathering agent because it does not have an antagonistic effect with the antioxidant and has little elution from the propylene resin when contacting with a high temperature fluid.
  • the weathering agent is blended in an amount of 0.2 to 1.0 parts by mass based on (a) the propylene resin homopolymer.
  • a talc surface treating agent or a heavy metal deactivator in the propylene-based resin composition for piping members of the present invention, and these may be combined and blended. This is thought to be because talc absorbs the weathering agent, so that the effect of the weathering agent cannot be fully exerted. To prevent talc from absorbing the weathering agent, a talc surface treatment agent or a heavy metal deactivator is used. By blending, the ultraviolet ray degradation action is effectively expressed and the weather resistance of the piping member is improved, which is preferable.
  • talc surface treatment agent examples include organic silane compounds, fatty acid esters, and fatty acid diethanolamides, and examples of heavy metal deactivators include hydrazine, acid amine derivatives, and benzotriazole. It is particularly preferable to use a fatty acid ester because it is effective with a small blending amount and is inexpensive.
  • the propylene-based resin composition for piping members of the present invention has other requirements. Depending on the situation, antioxidants, lubricants, nucleating agents, pigments, etc. may be added.
  • the method of melt-kneading after blending as described above is not particularly limited, and a propylene-based resin composition for piping members in which each component is uniformly dispersed by using a single screw extruder, a twin screw extruder, a kneader, or the like. You can get it.
  • the melt flow rate (hereinafter referred to as MFR) of the propylene-based resin composition for piping members produced in this way must be 0.01 to 2.0 g / 10 minutes. It is more preferable that the content is 0.10 to 0.60 g ZlO.
  • the MFR should be 0.01 g / 10 min or more, and it will have good stress cracking properties by suppressing drag down in pipe molding. In order to obtain it, MFR should be less than 2.00 g 10 minutes.
  • 'M F R is measured under the conditions of a test temperature of 2 30 ° C and a test load of 2. 16 kg according to JIS K 7 2 10.
  • the creep characteristics of the propylene-based resin composition for piping members produced as described above are as follows: 9 Time to breakup under a 3.5 MPa tensile load under an atmosphere of 5. ° C Is preferably 100 hours or longer. This is preferable because it can be used over a long period of time while flowing a high-temperature fluid in a state where internal pressure is applied to a piping member made of a propylene resin such as a valve or a pipe. It should be noted that the time to failure under the condition of a tensile load of 3.5 MPa in an atmosphere of 95 ° C is a test condition for the test piece.
  • the test can be performed by applying pipe internal pressure that applies a tensile load equivalent to a tensile load of 3.5 MPa.
  • the pipe internal pressure at this time can be converted from the pipe outer diameter and wall thickness, and the tensile load of 3.5 MPa by the Naday equation expressed by equation (1).
  • Pipe internal pressure (2 X pipe wall thickness X tensile load) / (pipe outer diameter-pipe wall thickness) ⁇ ⁇ (1)
  • the pipe internal pressure 0.7 MPa is obtained from the equation (1).
  • Linear expansion coefficient of the pipe member for the propylene-based resin composition of the present invention is preferably a 5 XI 0- 5 ⁇ 8 X 1 0- 5 / ° C. This is because the pipe members (particularly pipes) molded with the propylene resin composition for pipe members of the present invention are fixed and flowed at a high temperature to meander by the longitudinal expansion of the pipe members due to thermal expansion. As a result of this phenomenon, a large strain stress is generated in the piping material, resulting in deterioration of the pipe, thereby deteriorating the long-term life of the piping material, or distortion in the connecting portion between the pipe and the joint, valve, etc. This is preferable in order to prevent the occurrence of the above.
  • the multilayer piping member which comprises the layer which consists of a propylene-type resin composition for piping members of this invention may be sufficient.
  • the material of the number and each of the layers is not particularly limited, 'layer other than the layer made from a pipe member for the propylene-based resin composition of the present invention is the linear expansion coefficient is 8 X 1 0 _ 5 / ° C greater than the resin Effective in some cases.
  • This example inner layer (wetted layer) linear expansion coefficient of 1 5 X 1 0 - 5 are Orefi emissions based resin Z ° C, with a layer outer layer consisting of a pipe member for the propylene-based resin composition of the present invention
  • a layer outer layer consisting of a pipe member for the propylene-based resin composition of the present invention
  • the linear expansion coefficient of the two-layer pipe can be reduced at the same time that the outer layer is the propylene-based resin composition for piping members of the present invention having a low linear expansion coefficient.
  • the inner layer is suitable because chemical resistance as an olefin resin can be obtained.
  • the resin of the inner layer is suitable for piping in semiconductor manufacturing plants, especially for applications that dislike metal ion elution, as long as it has good elution properties.
  • the layer which consists of a propylene resin composition for piping members May be provided in any of the inner layer, the outer layer, and the intermediate layer, and may be provided in a plurality of layers.
  • the material of the layers other than the layer made of the propylene resin composition for piping members of the present invention is not particularly limited, but is preferably an polyolefin resin such as polypropylene, polyethylene, polybutene, ABS resin, polyamido. Fluorine resin such as vinyl resin or polyvinylidene fluoride may be used.
  • the pipe member formed by using the propylene-based resin composition for a pipe member of the present invention is not particularly limited.
  • a pipe is molded using the propylene-based resin composition for piping members of the present invention, and its performance is evaluated by the test method shown below, and the outer layer has a layer made of the propylene-based resin composition of the present invention.
  • the performance of the layered pipe was evaluated by the following (1) linear expansion coefficient measurement and (8) dissolution test method.
  • JISK 7 1 97 cut out a test piece for linear expansion measurement with a thickness of 5.0 mm, a width of 5.0 mm, and a length of 10.0 mm from a polypropylene resin pipe.
  • the linear expansion coefficient measurement test was performed in the range of 0 ° C.
  • Pipe internal pressure (2 X pipe wall thickness X tensile load) / (pipe outer diameter-pipe wall thickness) ⁇ ⁇ (1)
  • Propylene-based resin pipes of 500 mm were butt-joined using a bag fusion machine, test pieces were made so that the butt portion was at the center, and a tensile test was conducted.
  • the acceptance test of the fusion test is performed by comparing the result of this tensile test with the tensile strength at 2% strain in the tensile test of (2). (Indicated in Table 1 with a circle), if less than the tensile strength at 2% strain, the fusion strength was determined as unqualified (indicated in Table 1 with X). In addition, the above pass judgment was determined based on the regulation that the allowable strain rate during PP pipe construction by DVS 2205 was 2% or less. (6) Weather resistance test
  • the irradiation time is 60 hours (irradiation energy is 1 3 5, 0 00 k J ⁇ 2 , equivalent to 6 months of field exposure).
  • a forced deterioration test was conducted. Thereafter, the tensile elongation was measured, and the change from the tensile elongation at 0 hours after irradiation (50 0%) was calculated as the retention rate. The higher the retention rate, the better the weather resistance.
  • a cap made of propylene resin is fused to one end of the pipe 100 mm, and it is oil-free. Then, after filling the pipe with ultra pure water, fill the remaining space with nitrogen gas, seal the other end of the pipe with a salan sheet, and put it in a constant temperature water bath at 80 ° C for 24 hours. . After that, the pipe was taken out, and the Mg concentration of ultrapure water contained in the pipe was measured with an atomic absorption spectrometer.
  • hydrogenated SBR hydrogenated styrene-butadiene rubber
  • the resulting resin composition was molded into a polypropylene resin pipe having a thickness of 3.0 mm and an outer diameter of 32 mm at a cylinder temperature of 220 ° C.
  • Samples for various tests were prepared, and a linear expansion coefficient measurement test, a tensile test, a notched Izod impact test, a creep test, and a fusion test were performed. The results are shown in Table 1.
  • Block type propylene resin (MFR 0.5, B 7 0 1 WB, Mitsui Chemicals, Inc.) 7 5 parts by mass, talc (average particle size 4.6 m, P — 4, manufactured by Nippon Talc Co., Ltd.) ) 20 parts by mass, hydrogenated SBR (H 10 06 2, manufactured by Asahi Kasei Chemicals) was blended, a pipe was molded in the same manner as in Example 1, and various evaluation tests were performed. The results are shown in Table 1.
  • Random type propylene tree ⁇ (MFR 0.5, B 221WA, manufactured by Mitsui Chemicals) 7 5 parts by mass, talc (average particle size 4.6 m, P—4, manufactured by Nippon Talc Co., Ltd.) 2 0 Part by mass, 5 parts by mass of hydrogenated SBR (H 10 06 2, manufactured by Asahi Kasei Chemicals) were blended, a pipe was formed in the same manner as in Example 1, and various evaluation tests were performed. The results are shown in Table 1.
  • Examples 1 to 3 propylene homo type propylene resin is a resin homopolymer with Rukoto have talc and the rubber component is blended, the linear expansion coefficient of the pipe 8 X 1 0- 5 Z It is below ° C.
  • the linear expansion coefficient of 8 X 1 0 - 5 if Z ° C following pipe meandering phenomenon elongation of the pipe due to thermal expansion when the flows high-temperature fluid can be prevented that the stiff raised, the stress strain according to Paibu Because it decreases, pipe deterioration and fluid leakage due to strain can be prevented.
  • Example 3 the creep characteristics in Example 3 are 700 hours, which is slightly lower than those in Examples 1 and 2, but it can be used as a piping member without any problem if it can be used as a piping member.
  • the creep characteristic is 100 hours or longer, and therefore, it can be used over a long period of time while flowing a high-temperature fluid under an internal pressure.
  • the creep characteristics of Example 1 are better than those of Example 3 because the molecular weight distribution (M w / M n) is different. From this, the molecular weight distribution (M w ZM n) is 3 to 1 A range of 2 is desirable, and a range of 4-8 is more desirable.
  • the weldability is good, so the quality of the welded joint is almost the same as that of the pipe. From the above, it can be seen that the example is excellent in balance as a resin pipe.
  • Comparative Example 1 the amount of talc is small, so the coefficient of linear expansion is about 60% larger than in Example 1. In Comparative Example 3, the amount of talc is too large, and the fusion property is impaired. Fusion strength could not be obtained. In Comparative Example 2, the rubber component is not compounded, so the Izod impact strength is as low as 40% of Example 1, and the necessary fusion strength is not obtained. In Comparative Example 4, the amount of rubber component is Since the creep properties were impaired and the time to failure was shortened to about 20% of Example 1 because it was too much.
  • Example 1 has half the amount of EPR 10 and hydrogenated SBR compared to 5 parts by mass, hydrogenated SBR exhibits a high impact absorption effect in a smaller amount than other rubber components. .
  • the talc is 10 to 100 parts by mass relative to 65 to 90 parts by mass of the propylene resin homopolymer. 25 parts by mass, rubber component should be in the range of 1 to 10 parts by mass.
  • Comparative Example 5 the tensile force was too high because My Force was used as an inorganic filler without blending talc, so the stress strain of the pipe generated when a high-temperature fluid flowed increased, and the pipe The long lifespan of the was impaired.
  • Comparative Example 6 since calcium carbonate was used as an inorganic filler without blending talc, the linear expansion coefficient was about 40% larger than in Example 1, and the creep characteristics were also impaired. As a result, even if an inorganic filler other than talc is used, the long life of piping members is inferior, so talc is necessary as an essential component.
  • Comparative Example 7 uses block-type propylene resin, so the creep characteristics are impaired, and the time to failure is less than 10% of Example 1 (about 2%), resulting in a long life span of the pipe. Was damaged. Since Comparative Example 8 used random type propylene resin, the linear expansion coefficient was about 30% larger than Example 1.
  • the propylene resin used in the present invention is a homo-type propylene resin, that is, propylene. It is necessary to be a resin homopolymer, and if it is a propylene resin homopolymer, it has good creep characteristics as a piping material and can be used with its elongation in the longitudinal direction of the piping member suppressed by thermal expansion.
  • Example 4 a talc surface treatment agent and a heavy metal deactivator were blended with Example 1 to form a pipe, and the weather resistance test of the pipe was evaluated.
  • Example 4 a talc surface treatment agent and a heavy metal deactivator were blended with Example 1 to form a pipe, and the weather resistance test of the pipe was evaluated.
  • talc average particle size 4.6 nm, P-1 4, talc Japan
  • UV absorber AM-3400, manufactured by Nissan Hue Chemical Co., Ltd.
  • talc average particle size 4.6 m, P — 4, Nippon talc (stock
  • UV absorber AM-3400, manufactured by Nissan Hue Chemical Co., Ltd.
  • talc surface treatment agent M ⁇ ichi 60, 0, Ajinomoto (registered trademark)
  • Examples 4, 5, and 6 are improved in weather resistance by containing a UV absorber, a heavy metal deactivator, and a talc surface treatment agent.
  • the weather resistance is further improved by combining a UV absorber with a heavy metal deactivator or a talc surface treatment agent.
  • a light stabilizer as the ultraviolet absorber.
  • weather resistance can be improved by adding UV absorbers and light stabilizers.
  • UV absorbers and light stabilizers By combining UV absorbers and light stabilizers with heavy metal deactivators and talc surface treatment agents, weather resistance can be improved.
  • the property can be further improved.
  • Example 1 is a linear expansion coefficient 6. 5 X 1 0 5 Z ° C, Comparative Example 1 is the linear expansion coefficient is 1 0. 2 X 1 0- 5 Z ° C. From Fig. 2, the pipe of Example 1 is slightly bent, compared to the pipe of Comparative Example 1 that is meandering greatly, and the longitudinal extension of the pipe is suppressed. ing. In Comparative Example 1, a large meandering phenomenon causes a large strain stress on the piping member. For example, a strain stress is generated at a fixing jig provided in the middle of the pipe piping, and the pipe deteriorates or There is a risk of fluid leakage due to distortion at the connection between the joint and the valve, etc., and the long-term life of piping members will be impaired.
  • linear expansion coefficient for use as a pipe member is 5 X 1 0 _ 5 Z ° C ⁇ 8 X 1 0- 5 / ° C.
  • the inner layer is a homo-type propylene resin (Mw / M n ⁇ SMFR 0.5) 10 parts by mass of resin composition
  • Talc average particle size 4.6 ⁇ m, P-4, manufactured by Nippon Talc Co., Ltd.
  • hydrogenated SBR hydrogenated SBR
  • the inner layer thickness is 1.0 mm at a cylinder temperature of 220 ° C. using a single-screw double-layer extruder so as to obtain a resin composition containing 5 parts by mass.
  • a double-layered pipe with a thickness of 3.0 mm and an outer diameter of 32 mm was molded, and a linear expansion measurement test and a dissolution test were performed. The results are shown in Table 3.
  • Example 7 uses a propylene resin layer that does not contain talc as the inner layer of the pipe in contact with the chemical solution, and therefore, the amount of Mg ions eluted is small.
  • the linear expansion coefficient of the resin composition used in the inner layer of Example 7 1 2 X 1 0- 5 Z. Although it is C, the linear expansion coefficient of the pipe is suppressed to the same level as in Example 1 because the outer layer contains propylene resin and talc and rubber components. Therefore, the pipe of Example 7 can achieve both the low elution property of the inner layer and the low coefficient of linear expansion of the outer layer, and is particularly suitable for piping in semiconductor manufacturing plants as an application that dislikes the elution of metal ions. Can do.
  • the piping member manufactured using the propylene-based resin composition for a piping member of the present invention has the following excellent characteristics.
  • talc surface treatment agent and heavy metal deactivator in combination with UV absorber and light stabilizer, weather resistance is further improved and UV deterioration is suppressed even when piping members are used outdoors. The long life of the pipe can be maintained.

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Abstract

(a)プロピレン樹脂単独重合体65～90質量部と(b)平均粒径1～10μｍのタルク10～25質量部と(c)エチレン・プロピレン系ゴム、エチレン・ブテン系ゴム、スチレン・ブタジエン系ゴム、スチレン・イソプレン系ゴムから選ばれる少なくとも１種のゴム成分1～10質量部を必須成分とし、これら（a）～(c)を溶融混練した後のＭＦＲが0.01～2.00g/10分である配管部材用プロピレン系樹脂組成物並びにそれを用いて成形した配管部材及び多層配管部材。

Description

明 細 書 配管部材用プロピレン系樹脂組成物並びにそれを用いて成形した配 管部材および多層配管部材 技術分野
本発明は、 6 0 °C以上の高温流体が流れる配管ラインに好適に使 用される押出成形法で製造されるパイプや、 射出成形法で製造され る継手、 フランジ、 バルブ、 及びァクチユエ一夕のケーシング等の 配管部材に用いられるプロピレン系樹脂組成物およびそれを用いて 成形した配管部材に関するものであり、 さらに詳しくは、 線膨張係 数が低いことにより、 特に高温流体が流れる配管ラインでの使用に おいて熱膨張に伴う配管部材の長手方向への伸びが抑えられ、 また 長期間のクリープ特性が良く、 紫外線劣化が少ないことにより、 配 管部材の長期寿命が優れており、 さらに融着性が良いため融着施工 した接合部分の品質の良好な配管部材用プロピレン系樹脂組成物並 びにそれを用いて成形した配管部材および多層配管部材に関するも のである。
背景技術
従来プロピレン系樹脂組成物は、 剛性、 耐熱性、 または耐薬品性 などの優れた特性を有しており、 それを用いて成形したプロピレン 系樹脂製配管部材は、 各種工場、 医療分野、 建築分野などにおいて 幅広く使用されている。 特にプロピレン系樹脂製パイプは、 高温域 での酸 · アル力リに対する耐性を有し、 価格も安価であることから 、 工業分野での高温薬液配管や給湯用配管に適しており、 今後その 普及が大きく期待されている。 しかしながら、 プロピレン系樹脂製パイプを高温流体が流れる配 管ラインに用いた場合、 通常のプロピレン系樹脂の線膨張係数は 1 2 X 1 0— 5 1 5 X 1 0— 5 ノ °C程度であるため、 熱膨張に伴う パイプ長手方向への伸びが大きいという問題があった。 このため、 パイプを固定施工して 6 0 °C以上の高温流体を流す際に、 熱膨張に 伴うパイプ長手方向への伸びにより蛇行現象が生じ、 パイプに大き な歪み応力が生じてパイプの長期寿命が損なわれるだけでなく、 継 手やバルブとの接続部分に歪みが生じることで流体の漏れが発生す る恐れがあった。 この対策として、 パイプの一定間隔にコの字型の 流路 （伸縮曲管） を設けてパイプの膨張を緩和する方法や伸縮管を 使用する方法があるが、 そのために設置スペースを大きく とる必要 があり、 配管にコス トがかかるという問題があった。 このため、 プ 口ピレン系樹脂製パイプ自体の熱膨張の低減が望まれている。
プロピレン系樹脂組成物の熱膨張を抑制させる方法として、 従来 からプロピレン系樹脂に無機充填材を配合する手法が用いられてお り、 ポリプロピレンを 1 0 0部とエチレンプロピレンゴムを 2 0〜 5 0部とからなる樹脂に、 タルクを 0〜 2 0部とゥイスカーを 2 . 5〜 2 0部とからなる無機質の充填剤が配合されたゴム変性ポリプ ロピレン樹脂材があった （特開昭 6 3 - 5 7 6 5 3号公報） 。 この 樹脂材は、 主にバンパーなどの自動車部品用途で用いられているも のであり、 耐衝撃性に優れ線膨張係数が低いという効果が得られる ものであった。
また、 従来ではプロピレン系樹脂組成物の剛性と耐熱性向上を目 的に、 表面処理したタルクを用いて無機充填材を高充填したものと して、 ポリプロピレン系樹脂 1 0 0重量部と表面処理タルク 3 0〜 4 0 0重量部とからなるポリプロピレン系樹脂組成物において、 表 面処理タルクが、 タルク 1 0 0重量部に対してシリコーンオイル 0 . 1〜 5重量部と高級脂肪酸金属塩 0. 1〜 5重量部とにより表面 処理されているポリプロピレン系樹脂組成物があった （特開 2 0 0 0 — 2 5 6 5 1 9号公報） 。 この樹脂組成物は、 自動車用部品をは じめとする各種工業製品に好適に使用することができるものであり 、 目ャ二の発生が少なく分散性に優れるという効果が得られるもの であった。
これら従来のプロピレン系樹脂組成物は、 組成物中に無機充填材 を配合すれば熱膨張を抑制できることは一応は類推できるが、 無機 充填材が添加されたプロピレン系樹脂組成物において、 配管部材に 必要な特性が考慮された技術はこれまでに確認されていない。 従来 技術をそのまま配管部材用途に用いたとしても、 無機充填材を添加 しただけでは配管部材として特性を満たすことができず、 そのまま 配管部材用に適用できないのが実情である。 また、 配管部材として 重要な要素であるクリーブ特性に対しても考慮されていない。 ク リ ープ特性は引張強度やアイゾッ ト衝撃強度などの短期的な試験から クリープ特性を考察することはできないものであり、 長期間のクリ ープ特性の良くないプロピレン系樹脂組成物は配管部材として適用 できない。
従来のプロピレン系樹脂製配管部材としては、 2 3 0 °C、 2. 1 6 k g荷重下で測定されるメルトフ口一レートが 0. 0 0 5〜 5 g ノ 1 0分の範囲にあり、 示差走査型熱量計により測定される吸熱曲 線の最大ピーク位置の温度が 1 2 8〜 1 7 2 °Cの範囲にあり、 密度 が 8 9 8〜 9 1 7 k g /m3 の範囲にあり、 炭素原子数が 4〜 2 0 の en一才レフイ ンから導かれる構成単位の含有割合が 0〜 6モル％ の範囲にあり、 2 0 0 °Cで成形したプレスシート試験片の曲げ弾性 率が 8 0 0〜 2， 6 0 O M P aの範囲にあるポリプロピレンからな るポリプロピレン製パイプがあった （特開平 1 0— 1 9 5 2 6 4 ) 。 このパイプは、 無機充填材ゃ他の線膨張係数を抑えるような添加 剤は含まれておらず、 特定のポリプロピレンかち形成されているの で機械的強度に優れているという効果が得られるものであった。 発明の開示
以上のように、 従来のプロピレン系樹脂製配管部材において、 無 機充填材ゃ他の線膨張係数を抑えるような添加剤は含まれておらず
、 組成から線膨張係数は少なく見積もっても 1 2 X 1 0— 5 Z °C程 度であることが推測されるため、 パイプを固定施工して高温流体を 流す際に、 熱膨張に伴うパイプ長手方向への伸びにより蛇行現象が 生じ、 パイプに大きな歪み応力が生じてパイプの長期寿命が損なわ れる恐れがあった。
また上記のようなプロピレン系樹脂組成物に単に無機充填剤を添 加しただけでは、 パイプ成形においてドロ一ダウンが大きく成形で きなかったり、 仮にパイプ成形できたとしても耐熱性が不十分なた めにパイプの寿命が短かかったり、 配管部材として十分な引張弾性 率が得られずに破損し易いなどの問題が発生する恐れがあった。 本発明は、 以上のような従来のプロピレン系樹脂製配管部材が有 する欠点を克服し、 線膨張係数が低いことにより、 特に高温流体が 流れる配管ラインでの使用において熱膨張に伴う配管部材の長手方 向への伸びが抑えられ、 また長期間のクリープ特性が良く、 紫外線 劣化が少ないことにより、 配管部材の長期寿命が優れており、 さら に融着性が良いため融着施工した接合部分の品質の良好な配管部材 用プロピレン系樹脂組成物並びにそれを用いて成形した配管部材ぉ よび多層配管部材を提供することを目的としてなされたものである 本発明者らは上記の好ましい性質を有する配管部材用プロピレン 系樹脂組成物およびそれを用いてなる配管部材を開発すべく鋭意研 究を重ねた結果、 特定のプロピレン樹脂とタルクとゴム成分を必須 とした配合系の樹脂組成物で成形した配管部材で上記目的が達成さ れることを見出し、 本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、 配管部材用プロピレン系樹脂組成物およびそ れを用いてなる配管部材において、 （a) プロピレン樹脂単独重合 体 6 5〜 9 0質量部と （b ) 平均粒径 1〜 1 0 mのタルク 1 0〜 2 5質量部と （ c ) エチレン ' プロピレン系ゴム、 エチレン ' ブテ ン系ゴム、 スチレン · ブタジエン系ゴム、 スチレン · イソプレン系 ゴムから選ぱれる少なく とも 1種のゴム成分 1〜 1 0質量部を必須 成分とし、 これら （ a ) 〜 （ c ) を溶融混練した後の M F Rが 0. 0 1〜 2. 0 0 g/ 1 0分であるこどを第一の特徴とし、 さらに紫 外線吸収剤、 光安定剤から選ばれる少なく とも 1種を配合してなる ことを第二の特徴とし、 線膨張係数が 5 X 1 0— 5 /°C〜 8 X 1 0 一 5 /°Cであることを第三の特徴とし、 （a) プロピレン樹脂単独 重合体において、 .分子量分布 （Mw/M n ) が 3〜 1 2であること を第四の特徴とし、 9 5 °Cの雰囲気下で 3. 5 MP aの引張荷重を かけたクリープ特性において、 破壌に至るまでの時間が 1 0 0 0時 間以上であることを第五の特徴とし、 タルク表面処理剤、 重金属不 活性化剤から選ばれる少なく とも 1種をさらに配合してなることを 第六の特徴とし、 前記プロピレン系樹脂組成物を用いて成形した配 管部材であることを第七の特徴とし、 前記プロピレン系樹脂組成物 からなる層を具備する多層配管部材であることを第八の特徴とする
図面の簡単な説明
図 1は、 高温流体による実流試験の説明図である。 図 2は、 高温流体による実流試験を行った結果の写真である 発明の詳細な説明
本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物で使用する （ a ) プ ロピレン樹脂単独重合体は、 エチレン含有量 1質量％以下のプロピ レン樹脂単独重合体であり、 通常ホモ型プロピレン樹脂と呼ばれる ものである。 プロピレン樹脂には、 他にランダム型プロピレン樹脂 、 ブロック型プロピレン樹脂がある力 、 ホモ型プロピレン樹脂は、 ランダム型プロピレン樹脂に比べて線膨張係数を低減でき、 ブロッ ク型プロピレン樹脂に比べてクリ一プ特性に優れているため熱膨張 に伴う配管部材の長手方向への伸びが抑えられ、 配管部材の長期寿 命を得るために好適である。 また、 プロピレン樹脂単独重合体の重 合方法や重合触媒は特に限定はないが、 分子量分布 （M w Z M n ) は 3〜 1 2の範囲が望ましく、 さらに 4〜 8の範囲がより望ましい 。 押出成形したパイプの内面粗さを低減させる点から 3以上が良く 、 クリーブ特性、.耐衝撃性を向上させる点から 1 2以下が良い。
( a ) プロピレン樹脂単独重合体の配合割合は 6 5〜 9 0質量部 である。 これは耐衝撃性を向上させる点から 6 5質量部以上である ことが必要であり、 熱膨張特性を向上させる点から 9 0質量部以下 であることが必要である。
本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物で使用する （b ) 夕 ルクは平均粒径 1 〜 1 0 mである。 これは押出成形や射出成形な どの成形性を低下させなくする点から平均粒径は 1 t m以上である ことが必要であり、 熱膨張特性ゃ耐衝撃性を向上させる点から平均 粒径は 1 0 m以下であることが必要である。
( b ) タルクの配合割合は 1 0〜 2 5質量部である。 これは線膨 張係数を低減させることができ、 これにより配管部材 （特にパイプ ) が熱膨張に伴う配管部材の長手方向への伸びを抑えることで配管 部材に大きな歪み応力が生じることを防止するという点から 1 0質 量部以上であることが必要であり、 耐薬品性と耐衝撃性を向上させ 、 また融着強度を低下させずに配管部材の良好な施工ができるとい う点から 2 5質量部以下であることが必要である。
本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物で使用する （ c ) ゴ ム成分は、 エチレン · プロピレン系ゴム、 エチレン · ブテン系ゴム 、 スチレン · ブタジエン系ゴム、 スチレン ' イソプレン系ゴムから 選ばれる少なくとも 1種であり、 これらを複数組合わせて配合して もよい。 また、 スチレン ' ブタジエン系ゴム、 スチレン ' イソプレ ン系ゴムについては水素添加したものも含まれ、 プロピレン系樹脂 組成物を用いて配管部材にした時に耐薬品性や耐候性を向上させる 点から、 水素付加率は 1 0 0 %に近い方が望ましい。 また、 これら のゴム成分はプロピレン樹脂単独重合体との相溶性が良好であり、 プロピレン樹脂単独重合体マ トリ ックス中に微分散することで高い 衝撃吸収効果を発揮するため好適である。 中でもスチレン · ブ夕ジ ェン系ゴムは、 他のゴム成分と比べて少ない配合量で高い衝撃吸収 効果を発揮できる。 さらに配分量が少ないことでゴム成分の配合で 損なわれる配管部材用プロピレン系樹脂組成物のクリーブ特性の低 下を最小限に抑えることができるという点で望ましい。 また、 スチ レン · ブタジエン系ゴムのポリスチレン換算の重量平均分子量が 2 0万以上の超高分子タイプであれば、 配管部材用プロピレン系樹脂 組成物のクリープ特性の低下をほぼ無くすことができるという点で さらに望ましい。
( C ) ゴム成分の配合割合は 1〜 1 0質量部である。 これは耐衝 撃性を向上させる点から 1質量部以上必要であり、 長期間のクリー プ特性を向上させる点から 1 0質量部以下であることが必要である また、 本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物には耐候剤と して紫外線吸収剤または光安定剤を配合することが望ましく、 これ らを組合わせて配合してもよい。 タルクなどの無機充填材をプロピ レン樹脂に配合すると紫外線劣化しやすくなるため、 本発明の配管 部材用プロピレン系樹脂組成物を成形してなる配管部材を屋外で使 用する場合には、 耐候剤を配合することにより紫外線劣化を防ぐた め好適である。 紫外線吸収剤としてはべンゾフエノン系、 ベンゾト リアゾール系、 ベンゾエート系などが挙げられ、 光安定剤としては 、 ヒンダードアミン系などが挙げられる。 酸化防止剤との拮抗効果 が無いこと、 また高温流体が接する際にプロピレン樹脂からの溶出 が少ないなどの理由から、 耐候剤として特にべンゾフエノン系を用 いることが好適である。 なお、 耐候剤は （a) プロピレン樹脂単独 重合体に対して 0 . 2〜 1 . 0質量部配合される。
さらに、 本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物にはタルク 表面処理剤または重金属不活性化剤を配合することが望ましく、 こ れらを組合わせて配合してもよい。 これはタルクが耐候剤を吸収す ることにより耐候剤の効果が充分発揮できないと考えられており、 タルクが耐候剤を吸収するのを抑えるためにタルク表面処理剤また は重金属不活性化剤を配合することで、 紫外線劣化作用が効果的に 発現されて配管部材の耐候性が向上するため好適である。 タルク表 面処理剤としては、 有機シラン化合物や脂肪酸エステル、 脂肪酸ジ エタノールアミ ドなどが挙げられ、 重金属不活性化剤としては、 ヒ ドラジン系、 アシッ ドァミン誘導体、 ベンゾトリアゾール系などが 挙げられる。 少ない配合量で効果があり、 且つ安価であるという理 由から、 特に脂肪酸エステルを用いることが好適である。
本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物には、 その他必要に 応じて、 酸化防止剤、 滑剤、 核剤、 顔料などを配合しても良い。 以上のごとく配合した後、 溶融混練する方法には特に限定はなく 、 単軸押出機や二軸押出機、 ニーダーなどを用いることで各成分が 均一に分散した配管部材用プロピレン系樹脂組成物を得ることがで さる。
このようにして製造された配管部材用プロピレン系樹脂組成物の メルトフローレ一ト （以下、 MF Rと記す） は 0. 0 1〜 2. 0 0 g/ 1 0分であることが必要であり、 0. 1 0〜 0. 6 0 g Z l O 分であることがより望ましい。 配管部材用プロピレン系樹脂組成物 の良好な生産性を得るために M F Rは 0. 0 1 g / 1 0分以上が良 く、 パイプ成形における ドロ一ダウンを抑えて良好なス トレスクラ ック性を得るために M F Rは 2. 0 0 g 1 0分以下が良い。 なお' M F Rは、 J I S K 7 2 1 0に準拠し、 試験温度 2 3 0 °C、 試験 荷重 2. 1 6 k gの条件で測定したものである。
上記のごとく製造した配管部材用プロピレン系樹脂組成物のクリ ープ特性は、 9 5.°Cの雰囲気下で 3. 5 M P aの引張荷重をかけた 条件下において破壌に至るまでの時間が 1 0 0 0時間以上であるこ とが望ましい。 これはバルブやパイプといったプロピレン系樹脂製 配管部材に対して、 内圧がかかった状態で高温の流体を流したまま 長期間にわたって使用することができるので好適である。 なお、 9 5 °Cの雰囲気下で 3. 5 M P aの引張荷重をかけた条件下において 破壊に至るまでの時間が 1 0 0 0時間以上とはテス トピースに対し ての試験条件であり、 これが配管部材、 特にパイプに対して試験を 行う場合、 引張荷重 3. 5 M P aと同等の引張荷重がかかるような パイプ内圧をかけることより試験を行なう ことができる。 このとき のパイプ内圧は、 パイプの外径と肉厚、 および引張荷重 3. 5 M P aから、 （ 1 ) 式で表される Nadayの式により換算するができる。 パイプ内圧 = ( 2 Xパイプ肉厚 X引張荷重） / (パイプ外径ーパ ィプ肉厚） · · （ 1 )
例えばパイプの厚さが 3 . 0 m m , 外径 3 2 m mのパイプであれば 、 （ 1 ) 式よりパイプ内圧 0 . 7 M P aが求められる。
本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物の線膨張係数は、 5 X I 0— 5 〜 8 X 1 0— 5 / °Cであることが望ましい。 これは本発 明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物で成形した配管部材 （特に パイプ） を固定施工して高温流体を流す際に、 熱膨張に伴う配管部 材の長手方向への伸びにより蛇行現象が生じることにより、 配管部 材に大きな歪み応力が生じてパイプが劣化することにより配管部材 の長期寿命が損なわれたり、 パイプと継手やバルブ等との接続部分 に歪みが生じて流体の漏れが発生することを防止するため好適であ る。
また、 本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物からなる層を 具備する多層配管部材であっても良い。 層の数や各層の材質は特に 限定されないが、'本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物から なる層以外の層は線膨張係数が 8 X 1 0 _ 5 / °Cより大きい樹脂で ある場合により効果的である。 これは例えば内層 （接液層） が線膨 張係数が 1 5 X 1 0 - 5 Z °Cのォレフィ ン系樹脂であり、 外層が本 発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物からなる層であるニ層パ イブとした多層配管部材の場合、 外層が線膨張係数の低い本発明の 配管部材用プロピレン系樹脂組成物であることにより二層パイプの 線膨張係数を低減させることができると同時に、 内層ではォレフィ ン系樹脂としての耐薬品性を得ることができるため好適である。 ま た、 内層の樹脂は耐薬品性のほかに、 溶出性の良好な樹脂であれば 、 金属イオンの溶出を嫌う用途として特に半導体製造工場の配管に 好適である。 なお、 配管部材用プロピレン系樹脂組成物からなる層 は、 内層、 外層、 中間層のいずれに設けても良く、 複数の層に設け ても良い。 また、 本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物から なる層以外の層の材質は特に限定されないが、 ポリプロピレン、 ポ リエチレン、 ポリブテンなどのォレフィ ン系樹脂であることが好ま しく、 A B S樹脂、 ポリアミ ド樹脂、 ポリ ビニリデンフルォロライ ドなどのフッ素樹脂などでも良い。
本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物を用いて成形した配 管部材は特に限定されないが、 押出成形で製造されるパイプ、 多層 パイプ、 射出成形で製造される継手、 フランジ、 バルブ、 ァクチュ ェ一夕のケーシング等及び多層成形で製造される継手、 フランジ、 バルブ、 ァクチユエ一夕のケーシング等が挙げられる。 発明を実施するための最良の形態
以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、 本発明 はこれら実施例のみに限定されるものではない。
本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物を用いて、 パイプを 成形して、 その性能を以下に示す試験方法で評価し、 本発明のプロ ピレン系樹脂組成物からなる層を外層に有する二層パイプの性能に ついては以下に示す （ 1 ) 線膨張係数測定と （ 8 ) 溶出試験方法で 評価した。
( 1 ) 線膨張係数測定試験
J I S K 7 1 9 7に準拠して、 プロビレン系樹脂製パイプから 厚み 5. 0 mm、 幅 5. 0 mm、 長さ 1 0. 0 mmの線膨張測定用 試験片を切り出し、 2 3〜 1 0 0 °Cの範囲で線膨張係数測定試験を 行い測定した。
( 2 ) 引張試験
J I S K7 1 1 3に準拠して、 プロピレン系樹脂製パイプから 1号形試験片に相当する厚み 3. 1 mm、 幅 1 0. 0 mm、 長さ 1 7 5. 0 mmの引張試験片を切り出し、 2 3 ± 1 °Cの雰囲気中で引 張試験を行い、 引張強度及び引張弾性率を測定した。
( 3 ) ノッチ付きアイゾッ ト衝撃試験
J I S K7 1 1 0に準拠して、 プロピレン系樹脂製パイプから 試験片タイプ 4に相当する厚み 3. 1 mm、 幅 1 2. 5 mm、 長さ 6 3. 0 mm、 ノッチ深さ 2. 5 mmのノッチ付きアイゾッ ト衝撃 試験片を切り出し、 2 3 ± 1 °Cの雰囲気中でアイゾッ 卜衝撃強度を 測定した。
( 4 ) クリープ試験
D I N 8 0 8 7 に準拠して、 プロピレン系樹脂製パイプ 1 0 0 0 mmに対し、 9 5 ± 1 °C内圧 0. 7 M P a (パイプ厚さ 3. 0 mm 、 外径 3 2 mm、 引張荷重で 3. 5 MPaに相当するパイプ内圧を （ 1 ) 式の Nadayの式から算出） をかけ、 破壊に至るまでの時間を測 定した。
パイプ内圧 = ( 2 Xパイプ肉厚 X引張荷重） / (パイプ外径ーパ ィプ肉厚） · · （ 1 )
( 5 ) 融着試験
プロピレン系樹脂製パイプ 5 0 0 mm同士をバッ 卜融着機を用い て突合せ接合を行ない、 突合せ部分が中心になるように試験片を作 成し、 引張試験を行った。 融着試験の合格判定は、 この引張試験の 結果と （ 2 ) の引張試験における 2 %歪み時の引張強度とを比較し 、 2 %歪み時の引張強度以上であれば融着強度は合格とし （表 1で は〇で記す） 、 2 %歪み時の引張強度未満であれば融着強度は不合 格 （表 1では Xで記す） とした。 なお、 上記の合格判定は、 D V S 2 2 0 5による P Pパイプ施工時の許容歪み率は 2 %以下という規 定に基づいて決定した。 (6) 耐候性試験
上記引張試験片を用い、 キセノンアーク光源の野外暴露試験装置 (ウエザーメーター） により、 照射時間 6 0 0時間 （照射エネルギ 一 1 3 5 , 0 0 0 k J Λι2、 野外暴露 6ヶ月相当） で強制劣化試験を 行った。 その後引張伸び率を測定し、 照射 0時間の引張伸び率 （ 5 0 0 %) からの変化を保持率として計算した。 この保持率が高いほ ど、 耐候性に優れることとなる。
( 7 ) 高温流体による実流試験
図 1に示すような試験装置を用いて、 外径 6 3 mm、 肉厚 6 mm 、 長さ 40 0 0 mmのプロピレン系樹脂製パイプ 1を 4 5 0 0 mm の H形鋼 2上に乗せ、 両端を固定部材 3で固定し、 パイプ端からパ イブ長さの 3分の 1の位置を固定冶具 4で固定し、 パイプを満水に した後、 金型温度調節機 5 (MC J、 松井製作所製） を用いて 9 0 °C熱水をパイプ内に通水し、 そのまま 1時間経過した後、 パイプの 状態を目視確認した。
( 8 ) 溶出試験
パイプ 1 0 0 0 mmの一方の端にプロピレン樹脂製キャップを融着 し、 それを禁油処理する。 その後、 パイプ内に超純水を入れて残つ た空間をチッソガスで満たし、 パイプのもう一方の端をサランシー トで封止した後、 8 0 °Cの恒温水槽に入れて 2 4時間保持する。 そ の後、 パイプを取り出して、 パイプ内に入れていた超純水の M gィ オン濃度を原子吸光分析装置にて測定した。
まず、 異なる配合のプロピレン系樹脂組成物からパイプを成形し 、 パイプについて機械的物性の評価を行った。 実施例 1
プロピレン樹脂単独重合体としてホモ型プロピレン樹脂 （MwZ M n = 5、 M F R 0. 5 ) 7 5質量部、 タルク （平均粒径 4. 6 m、 P— 4、 日本タルク （株） 製） 2 0質量部、 水素添加したスチ レン一ブタジエンゴム （以下、 水添 S B Rと記す） （H I 0 6 2、 旭化成ケミカルズ製） 5質量_部を配合し、 二軸押出機にて混練、 ぺ レツ ト化し、 M F Rが 0. 5 g / 1 0分のプロピレン系樹脂組成物 として製造した。 得られた樹脂組成物を、 単軸押出機を用い、 シリ ンダー温度 2 2 0 °Cにて厚さ 3. 0 mm、 外径 3 2 mmのプロピレ ン系樹脂製パイプを成形し、 パイプから各種試験用の試料を作製し 、 線膨張係数測定試験、 引張試験、 ノ ッチ付きアイゾッ 卜衝撃試験 、 ク リープ試験、 融着試験を実施した。 結果を表 1 に示す。
実施例 2
ホモ型プロピレン樹脂 （Mw/M n = 5、 M F R 0. 5 ) 7 0質 量部、 タルク （平均粒径 4. 6 m, P— 4、 日本タルク （株） 製 ) 2 0質量部、 エチレン一プロピレンゴム （以下、 E P Rと記す） 1 0質量部を配合し、 実施例 1 と同様にパイプを成形し、 各種評価 試験を実施した。 .結果を表 1 に示す。
実施例 3
ホモ型プロピレン樹脂 （MwZM n = 1 2、 M F R 0. 5 ) 7 5 質量部、 タルク （平均粒径 4. 6 ^ m、 P.— 4、 日本タルク （株） 製） 2 0質量部、 水添 S B R (H I 0 6 2、 旭化成ケミカルズ製） 5質量部を配合し、 実施例 1 と同様にパイプを成形し、 各種評価試 験を実施した。 結果を表 1 に示す。
比較例 1
ホモ型プロピレン樹脂 （Mw/M n = 5、 M F R 0. 5 ) 9 0質 量部、 タルク （平均粒径 4. 6 m, P— 4、 日本タルク （株） 製 ) 5質量部、 水添 S B R (H 1 0 6 2、 旭化成ケミカルズ製） 5質 量部を配合し、 実施例 1 と同様にパイプを成形し、 各種評価試験を 実施した。 結果を表 1 に示す。
比較例 2
ホモ型プロピレン樹脂 （Mw/M n = 5、 F R 0. 5 ) 8 0質 量部、 タルク （平均粒径 4. 6 rn, P— 4、 日本タルク （株） 製 ) 2 0質量部配合し、 実施例 1 と同様にパイプを成形し、 各種評価 試験を実施した。 結果を表 1 に示す。
比較例 3
ホモ型プロピレン樹脂 （Mw M n = 5、 M F R 0. 5 ) 6 5質 量部、 タルク （平均粒径 4. 6 u 5rn, P— 4、 日本タルク （株） 製 ) 3 0質量部、 水添 S B R (H I 0 6 2、 旭化成ケミカルズ製） 5 質量部を配合し、 実施例 1 と同様にパイプを成形し、 各種評価試験 を実施した。 結果を表 1 に示す。
比較例 4
ホモ型プロピレン樹脂 （MwZM n = 5、 M F R 0. 5 ) 6 5質 量部、 タルク （平均粒径 4. 6 rn, P— 4、 日本タルク （株） 製 ) 2 0質量部、 水添 S B R (H I 0 6 2、 旭化成ケミカルズ製） 1 5質量部を配合し、 実施例 1 と同様にパイプを成形し、 各種評価試 験を実施した。 結果を表 1 に示す。
比較例 5
ホモ型プロピレン樹脂 （Mw/M n = 5、 M F R 0. 5 ) 7 5質 量部、 平均粒径 8 0 のマイ力 2 0質量部、 水添 S B R (H 1 0 6 2、 旭化成ケミカルズ製） 5質量部を配合し、 実施例 1 と同様に パイプを成形し、 各種評価試験を実施した。 結果を表 1 に示す。 比較例 6
ホモ型プロピレン樹脂 （MwZM n = 5、 M F R 0. 5 ) 7 5質 量部、 平均粒径 3 mの炭酸カルシウム 2 0質量部、 水添 S B R ( H 1 0 6 2、 旭化成ケミカルズ製） 5質量部を配合し、 実施例 1 と 同様にパイプを成形し、 各種評価試験を実施した。 結果を表 1 に示 す。
比較例 7
ブロック型プロピレン樹脂 （M F R 0. 5、 B 7 0 1 WB、 三井 化学 （株） （製） ） 7 5質量部、 タルク （平均粒径 4. 6 m, P — 4、 日本タルク （株） 製） 2 0質量部、 水添 S B R (H 1 0 6 2 、 旭化成ケミカルズ製） 5質量部を配合し、 実施例 1 と同様にパイ プを成形し、 各種評価試験を実施した。 結果を表 1 に示す。
比較例 8
ランダム型プロピレン樹^ (M F R 0. 5、 B 221WA、 三井化 学 （株） 製） 7 5質量部、 タルク （平均粒径 4. 6 m, P— 4、 日本タルク （株） 製） 2 0質量部、 水添 S B R (H 1 0 6 2、 旭化 成ケミカルズ製） 5質量部を配合し、 実施例 1 と同様にパイプを成 形し、 各種評価試験を実施した。 結果を表 1 に示す。
各種配合割合の組成物とその物性およびそれから製造したパイプの評価試験結果
Figure imgf000018_0001
表 1からわかるように、 実施例 1 〜 3はプロピレン樹脂単独重合 体であるホモ型プロピレン樹脂にタルクとゴム成分が配合されてい ることで、 パイプの線膨張係数が 8 X 1 0— 5 Z °C以下になってい る。 これにより線膨張係数が 8 X 1 0 - 5 Z °C以下のパイプであれ ば高温流体が流れる際に熱膨張によるパイプの伸びで蛇行現象が起 こることが抑制でき、 パイブにかかる応力歪みが少なくなるので、 歪みによるパイプの劣化や流体の漏れを防止できる。 また、 クリー プ特性は実施例 3では 7 0 0時間と実施例 1や実施例 2に比べて若 干低いが、 配管部材としては使用可能であり内圧のかからない用途 であれば問題なく使用できる。 実施例 1や実施例 2ではクリープ特 性は 1 0 0 0時間以上であるため、 内圧がかかった状態で高温の流 体を流したまま長期間にわたって使用することができる。 なお実施 例 1が実施例 3よりクリ一プ特性が良いのは分子量分布 （M w/ M n ) が異なっているからであり、 このことから、 分子量分布 （M w Z M n ) は 3〜 1 2の範囲であることが望ましく、 4〜 8の範囲で あることがより望ましい。 また、 融着性も良好であることから、 融 着施工した接合部分の品質はパイプの部分とほぼ同等である。 以上 のことから、 実施例は樹脂製パイプとしてのバランスに優れている ことが分かる。
また、 比較例 1はタルクの配合量が少ないため線膨張係数が実施 例 1 よりも 6割程度大きくなり、 比較例 3はタルクの配合量が多す ぎるため融着性が損なわれて必要な融着強度が得られなかった。 比 較例 2はゴム成分が配合されていないためアイゾッ ト衝撃強度が実 施例 1の 4割程度と小さい上に必要な融着強度も得られず、 比較例 4はゴム成分の配合量が多すぎるためクリープ特性が損なわれて破 壊に至るまでの時間が実施例 1の 2割程度と短かくなつた。 これに より、 線膨張係数が低く、 長期間のクリープ特性に優れ、 融着強度 を得るためには、 プロピレン樹脂単独重合体にタルクとゴム成分を 必須成分として用いることが必要である。 また、 ゴム成分の配合さ れてない比較例 2に比べて実施例 1 と実施例 2ではほぼ同じく らい アイゾッ ト衝撃強度が向上しているが、 ゴム成分の量は実施例 1が 水添 S B R 5質量部に対して実施例 2が E P R 1 0質量部と水添 S B Rは半分の量であるため、 水添 S B Rを用いると他のゴム成分に 比べて少ない量で高い衝撃吸収効果を発揮する。 ゴム成分の配合量 が少ないことで、 ゴム成分の配合で損なわれる配管部材用プロピレ ン系樹脂組成物のクリーブ特性の低下を最低限に抑えることができ る。 さらに、 タルクやゴム成分は、 配合量が多すぎても少なすぎて も十分な効果を得ることができず、 プロピレン樹脂単独重合体 6 5 〜 9 0質量部に対して、 タルクは 1 0〜 2 5質量部、 ゴム成分は 1 〜 1 0質量部の範囲内である必要がある。
また、 比較例 5はタルクを配合せずに無機フィ ラ一としてマイ力 を使用したため引張弾性率が大きくなりすぎたため、 高温流体が流 れたときに発生するパイプの応力歪みが大きくなり、 パイプの長期 寿命が損なわれた。 比較例 6はタルクを配合せずに無機フィ ラーと して炭酸カルシウムを使用したため線膨張係数が実施例 1 よりも 4 割程度大きくなり、 クリープ特性も損なわれた。 これにより、 タル ク以外の無機フィ ラーを用いても配管部材の長期寿命で劣るため、 タルクが必須成分として必要である。
また、 比較例 7はブロック型プロピレン樹脂を使用したため、 ク リープ特性が損なわれ、 破壊に至るまでの時間が実施例 1の 1割以 下 （ 2 %程度） と短かくなり、 パイプの長期寿命が損なわれた。 比 較例 8はランダム型プロピレン樹脂を使用したため、 線膨張係数が 実施例 1よりも 3割程度大きくなつた。 これにより、 本発明に用い られるプロピレン樹脂はホモ型プロピレン樹脂すなわちプロピレン 樹脂単独重合体である必要があり、 プロピレン樹脂単独重合体であ れば、 配管材料としてクリープ特性が良く、 熱膨張による配管部材 の長手方向への伸びが抑えられて使用することができる。
次に、 実施例 1 にタルク表面処理剤、 重金属不活性化剤を配合し てパイプを成形し、 パイプについて耐候性試験の評価を行なった。 実施例 4
ホモ型プロピレン樹脂 （MwZM n = 5、 F R 0. 5 ) 7 4. 6質量部、 タルク （平均粒径 4. 6 m、 P— 4、 日本タルク （株 ) 製） 2 0質量部、 水添 S B R (H I 0 6 2、 旭化成ケミカルズ製 ) 5質量部、 紫外線吸収剤 （AM— 3 4 0、 日産フエ,口化学製） 0 . 4質量部を配合し、 実施例 1 と同様にパイプを成形し、 耐候性試 験を実施した。 結果を表 2に示す。
実施例 5
ホモ型プロピレン樹脂 （ M w Z M n = 5 、 M F R 0. 5 ) 7 4.
3質量部、 タルク （平均粒径 4. 6 n m、 P一 4、 日本タルク （株
) 製） 2 0質量部、 水添 S B R (H 1 0 6 2 、 旭化成ケミカルズ製
) 5質量部、 紫外線吸収剤 （AM— 3 4 0 、 日産フエ口化学製） 0
. 4質量部、 重金属不活性化剤 （ Z S一 9 1 、 旭電化工業製） 0.
3質量部を配合し、 実施例 1 と同様にパイプを成形し、 耐候性試験 を実施した。 結果を表 2に示す。
実施例 6
ホモ型プロピレン樹脂 （ M w M n = 5 、 M F R 0. 5 ) 7 4.
5質量部、 タルク （平均粒径 4. 6 m、 P — 4、 日本タルク （株
) 製） 2 0質量部、 水添 S B R (H 1 0 6 2 、 旭化成ケミカルズ製
) 5質量部、 紫外線吸収剤 （AM - 3 4 0 、 日産フエ口化学製） 0
. 4質量部、 タルク表面処理剤 （M Κ一 6 0 0、 味の素 （登録商標
) ファイ ンテクノ製） 0. 1質量部を配合し 、 実施例 1 と同様にパ イブを成形し、 耐候性試験を実施した。 結果を表 2 に示す。
各種配合割合の組成物とそれから製造したパイプの耐候性試験結果
Figure imgf000023_0001
表 2より、 実施例 1 と比較して実施例 4、 5 、 6は紫外線吸収剤 や重金属不活性化剤、 タルク表面処理剤が配合されていることで耐 候性が向上する。 特に紫外線吸収剤と、 重金属不活性化剤やタルク 表面処理剤とを組み合わせて配合することで耐候性がさらに向上す る。 なお、 紫外線吸収剤は光安定剤を用いても同様の効果を得るこ とができる。 これにより、 紫外線吸収剤や光安定剤を配合すると耐 候性を向上させることができ、 紫外線吸収剤や光安定剤に、 重金属 不活性化剤やタルク表面処理剤を組み合わせて配合することにより 耐候性をさらに向上させることができる。 耐候性が向上することに より、 配管部材を屋外で使用しても紫外線劣化が起こることが抑え られ、 長期寿命を維持することができる。
次に、 プロピレン樹脂単独重合体に配合するタルクの配合量を変 えてパイプを成形し、 高温の流体を流したときのパイプの状態を比 較するため、 実施例 1 と比較例 1 に対して高温流体による実流試験 を行なった。 試験結果を図 2に示す。
実施例 1 は線膨張係数が 6 . 5 X 1 0 5 Z °Cであり、 比較例 1 は線膨張係数が 1 0 . 2 X 1 0— 5 Z °Cである。 図 2より、 比較例 1 のパイプの状態が大きく蛇行しているのに比べて、 実施例 1 のパ イブの状態は若千曲がっている程度であり、 パイプの長手方向への 伸びが抑えられている。 また、 比較例 1 は大きく蛇行現象が生じる ことにより、 配管部材に大きな歪み応力が生じてしまい、 例えばパ イブ配管の途中に設けられた固定冶具のところで歪み応力が生じて パイプの劣化や、 パイプと継手やバルブ等との接続部分に歪みが生 じて流体の漏れが発生する恐れがあり、 配管部材の長期寿命が損な われてしまう。 これにより、 配管部材として用いるには線膨張係数 が 5 X 1 0 _ 5 Z °C〜 8 X 1 0— 5 / °Cであることが望ましい。 次に、 実施例 1および下記に示す実施例 7のパイプについて溶出 試験の評価を行つた。
実施例 7
内層がホモ型プロピレン樹脂 （Mw/M n ^ S M F R 0. 5 ) 1 0 0質量部の樹脂組成物であり、 外層がホモ型プロピレン樹脂 （ MwZM n = 5、 M F R 0. 5 ) 7 5質量部、 タルク （平均粒径 4 . 6 ^ m, P— 4、 日本タルク （株） 製） 2 0質量部、 水添 S B R
(H1062, 旭化成ケミカルズ製） 5質量部を配合した樹脂組成物と なるように、 単軸二層押出機を用いてシリンダー温度 2 2 0 °Cにて 内層の厚さが 1. 0 mmである厚さ 3. 0 mm, 外径 3 2 mmのニ層パ イブを成形し、 線膨張測定試験と溶出試験を実施した。 結果を表 3 に示す。
各種配合割合の組成物とそれから製造したパイプの溶出性および線膨張係数
Figure imgf000026_0001
表 3より、 実施例 1 と比較して実施例 7は薬液が接するパイプの 内層にタルクを含まないプロピレン樹脂層を用いていることから、 Mgイオンの溶出量が少ない。 また線膨張係数については、 実施例 7 の内層に用いられた樹脂組成物の線膨張係数は 1 2 X 1 0— 5 Z。C であるが、 外層がプロピレン樹脂にタルクとゴム成分が配合されて いることで、 パイプの線膨張係数が実施例 1並に抑えられている。 このことから、 実施例 7のパイプは内層の低溶出性と外層の低い線 膨張係数を両立することができ、 金属イオンの溶出を嫌う用途とし て特に半導体製造工場の配管に好適に使用することができる。
なお、 本実施例では押出成形で作製したプロピレン系樹脂製パイ プを用いているが、 射出成形で作製した継手、 フランジ、 バルブ、 ァクチユエ一夕のケ一シングなどの他の配管部材においても同様の 効果が得られる。 発明の効果
本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物を用いて製造される 配管部材は、 以下のような優れた特性を有する。
( 1 ) 本発明の配管部材用プロピレン系樹脂組成物を用いることに より、 線膨張係数を低くさせ、 長期間のクリープ特性が良く、 融着 性の良い配管部材を得ることができる。
( 2 ) 線膨張係数が 5 X 1 0 _ 5 Z °C〜 8 X 1 0 _ 5 / °Cであるた め、 高温流体が流れる際の熱膨張による配管部材 （特にパイプ） の 伸びで蛇行現象が起こることを抑制し、 配管に伸縮曲管や伸縮管な どを設ける必要がない。
( 3 ) 線膨張係数が低いため、 高温流体が流れる際に配管部材にか かる応力歪みを少なく し、 歪みによるパイプの劣化や流体の漏れを 防止するとともにパイプの長期寿命を維持することができる。 ( 4 ) 紫外線吸収剤、 光安定剤を配合することにより耐候性を向上 させ、 配管部材を屋外で使用しても紫外線劣化を抑えることができ る。
( 5 ) タルク表面処理剤、 重金属不活性化剤を紫外線吸収剤、 光安 定剤と組み合わせて配合することにより、 耐候性をさらに向上させ 、 配管部材を屋外に使用しても紫外線劣化を抑えてパイプの長期寿 命を維持することができる。
( 6 ) 9 5 °Cの雰囲気下で 3 . 5 M P aの引張荷重をかけたクリー プ特性において、 破壊に至るまでの時間が 1 0 0 0時間以上である ことにより、 内圧がかかった状態で高温の流体を流したまま長期間 にわたつて使用することができる。
( 7 ) 本発明のプロピレン系樹脂組成物からなる層を具備すること により、 線膨張係数を低減できると同時に、 他の層の樹脂組成物に よる耐薬品性や低溶出性を備えた多層配管部材を得ることができる

Claims

1. (a) プロピレン樹脂単独重合体 6 5〜 9 0質量部と （b ) 平均粒径 1〜 ； L 0 / mのタルク 1 0 ~ 2 5質量部と （ c ) エチレン • プロピレン系ゴム、 エチレン ' ブテン系ゴム、 スチレン · ブ夕ジ ェン系ゴム、 スチレン · イソプレン系ゴムから選ばれる少なく とも 請
1種のゴム成分 1〜 1 0質量部を必須成分とし、 これら （a) 〜 （ c ) を溶融混練した後の M F Rが 0. 0 1〜 2. O O g Z l O分で あることを特'徴とする配管部材用プロピレン系樹脂組成物。
2. 紫外線吸収剤、 光安定剤から選ばれる少なく とも 1種をさ ら に配合してなることを特徴とする請求項 1記載の配管部材用プロピ 囲
レン系樹脂組成物。
3. 線膨張係数が 5 X 1 0 5 /° (：〜 8 X 1 0 5 /°Cであるこ とを特徴とする請求項 1 または請求項 2に記載の配管部材用プロピ レン系樹脂組成物。
4. (a) プロピレン樹脂単独重合体において、 分子量分布 （M w/M n ) が 3〜 1 2であることを特徴とする請求項 1 または請求 項 2に記載の配管部材.用プロピレン系樹脂組成物。
5. 9 5 °Cの雰囲気下で 3. 5 M P aの引張荷重をかけたク リー プ特性において、 破壊に至るまでの時間が 1 0 0 0時間以上である ことを特徴とする請求項 1 または 2に記載の配管部材用プロピレン 系樹脂組成物。
6. タルク表面処理剤、 重金属不活性化剤から選ばれる少なく と も 1種をさ らに配合してなることを特徴とする請求項 1 または 2 に 記載の配管部材用プロピレン系樹脂組成物。
7. 請求項 1 または 2に記載の配管部材用プロピレン系樹脂組成 物を用いて成形した配管部材。 '
8 . 請求項 1 または 2に記載の配管部材用プロピレン系樹脂組成 物からなる層を具備することを特徴とした多層配管部材。
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