JP7637005B2 - Multilayer Pipe - Google Patents
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Description
本発明は、多層管に関する。 The present invention relates to a multi-layer pipe.
建築物において、建築技術の高度化に伴い用いられる配管材には多様な性質が求められ、多層となっている多層管が用いられている。配管材としての多層管は、例えば、防火区画に使用するために、高い耐火性能が要求される。 As construction technology becomes more sophisticated, piping materials used in buildings are required to have a variety of properties, and multi-layer pipes are used. Multi-layer pipes as piping materials are required to have high fire resistance, for example, for use in fire compartments.
配管材に要求される耐火性能の具体的な機能としては、火の熱により配管材が膨張して配管自体を閉塞させ、配管材を通じた火の燃え移りを防止する機能が求められている。このような配管材としては、熱膨張性黒鉛を含有する配管材が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 The specific fire resistance required for piping materials is that they must expand due to the heat of fire, blocking the piping itself and preventing the spread of fire through the piping material. As such a piping material, piping materials containing thermally expandable graphite have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
また、配管材は、軽量で施工性が良い塩ビ管を用いることが近年主流になりつつある。さらに市場状況から、大きな口径が必要とされる立管の需要が高まっていることから、大口径の品揃えが必要となってきている。
塩ビ管は、燃焼して残渣となり管を閉塞することで耐火性を発現するが、一般的に口径が大きくなると火の熱が加わった際に、燃焼した塩ビ残渣で閉塞する面積が増えるため、耐火性発現が難しくなる。
耐火性向上のため、熱膨張性黒鉛の添加部数を増やすと、熱膨張性黒鉛がクラック起点となりひびが入ったりするなどにより引張強度が低下したり、熱膨張性黒鉛の偏平性の増加により機械的強度が低下したりする等の多層管の物性低下が生じてしまう問題がある。
In recent years, the use of PVC pipes, which are lightweight and easy to install, has become mainstream as a piping material. Furthermore, due to market conditions, the demand for standpipes, which require a large diameter, is increasing, so there is a need to have a large diameter product lineup.
PVC pipes achieve their fire resistance by burning and leaving residue that clogs the pipes, but generally, as the diameter increases, the area that becomes clogged with burnt PVC residue when exposed to the heat of a fire increases, making it more difficult for the pipes to achieve fire resistance.
If the amount of thermally expandable graphite added is increased in order to improve fire resistance, there is a problem that the physical properties of the multi-layer pipe are reduced, such as a decrease in tensile strength due to the thermally expandable graphite acting as a crack initiation point, or a decrease in mechanical strength due to increased flatness of the thermally expandable graphite.
上記のような事情に鑑み、本発明は、物性低下を抑制し、高い耐火性能を有する多層管を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention aims to provide a multi-layer pipe that suppresses deterioration of physical properties and has high fire resistance.
本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、中間層に所定量の熱膨張性黒鉛を配合し、外層に所定の凹凸部を設けることで、物性低下を抑制し、高い耐火性能を有する多層管とすることが可能であることを見出した。本発明者らは、かかる知見に基づきさらに研究を重ね、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research by the inventors to achieve the above object, they discovered that by blending a specified amount of thermally expandable graphite in the middle layer and providing a specified uneven portion in the outer layer, it is possible to suppress the deterioration of physical properties and produce a multi-layer pipe with high fire resistance. Based on this knowledge, the inventors conducted further research and completed the present invention.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の要旨は、以下のとおりである。
[1]内層と、前記内層の外側に配置された中間層と、前記中間層の外側に配置された外層とを備え、前記中間層は、ポリ塩化ビニル系樹脂、熱膨張性黒鉛及びゼオライトを含み、前記熱膨張性黒鉛の含有量は、前記ポリ塩化ビニル系樹脂100質量部に対して、5質量部~20質量部であり、前記ゼオライトの含有量は、前記ポリ塩化ビニル系樹脂100質量部に対して、0.5質量部~3.0質量部である、多層管。
[2]前記ゼオライトが有する空洞壁表面に熱膨張性材料が吸着しており、
前記熱膨張性材料を220℃~500℃に熱した際のガス総発生量が0.6mmol/g以上である、[1]に記載の多層管。
The present invention has been made to solve the above problems, and the gist of the present invention is as follows.
[1] A multi-layer pipe comprising an inner layer, an intermediate layer disposed outside the inner layer, and an outer layer disposed outside the intermediate layer, the intermediate layer containing a polyvinyl chloride resin, thermally expandable graphite, and a zeolite, the thermally expandable graphite content being 5 parts by mass to 20 parts by mass per 100 parts by mass of the polyvinyl chloride resin, and the zeolite content being 0.5 parts by mass to 3.0 parts by mass per 100 parts by mass of the polyvinyl chloride resin.
[2] A thermally expandable material is adsorbed on a cavity wall surface of the zeolite,
The multi-layer tube according to [1], wherein the total amount of gas generated when the thermally expandable material is heated to 220°C to 500°C is 0.6 mmol/g or more.
本発明によれば、物性低下を抑制し、高い耐火性能を有する多層管を提供することができる。 The present invention makes it possible to provide a multi-layer pipe that suppresses deterioration of physical properties and has high fire resistance.
[多層管]
本発明の実施形態に係る多層管10は、図1に示すように、内層1、中間層2及び外層3を備える。内層1は多層管10の最内層を構成し、外層3は多層管10の最外層を構成する。図1に示す多層管10は、内層1、中間層2及び外層3がこの順に多層管の内側から積層された多層構造を有する。なお、多層管10の構成は三層に限られず、例えば、中間層2が複数層であってもよい。
[Multi-layer pipe]
As shown in Fig. 1, a multi-layer pipe 10 according to an embodiment of the present invention includes an inner layer 1, an intermediate layer 2, and an outer layer 3. The inner layer 1 constitutes the innermost layer of the multi-layer pipe 10, and the outer layer 3 constitutes the outermost layer of the multi-layer pipe 10. The multi-layer pipe 10 shown in Fig. 1 has a multi-layer structure in which the inner layer 1, the intermediate layer 2, and the outer layer 3 are laminated in this order from the inside of the multi-layer pipe. Note that the structure of the multi-layer pipe 10 is not limited to three layers, and for example, the intermediate layer 2 may be multiple layers.
多層管10の全体厚さは、3.5mm~9.0mmであることが好ましく、3.7mm~8.8mmであることがより好ましく、4.0mm~8.5mmであることがさらに好ましい。多層管10の全体厚さが上記範囲内であることで、一般的なVP呼び径40~呼び径150相当厚さがあり、一般的な継手との接合にも対応可能となる。 The overall thickness of the multi-layer pipe 10 is preferably 3.5 mm to 9.0 mm, more preferably 3.7 mm to 8.8 mm, and even more preferably 4.0 mm to 8.5 mm. By having the overall thickness of the multi-layer pipe 10 within the above range, it has a thickness equivalent to a typical VP nominal diameter of 40 to 150, and can also be joined to typical joints.
内層1の厚さは、0.5mm~3.2mmであることが好ましく、0.7mm~3.0mmであることがより好ましく、0.9mm~2.5mmであることがさらに好ましい。
中間層2の厚さは、0.5mm~4.0mmであることが好ましく、0.7mm~3.5mmであることがより好ましく、0.9mm~3.2mmであることがさらに好ましい。
外層3の厚さは、0.5mm~3.2mmであることが好ましく、0.7mm~3.0mmであることがより好ましく、0.9mm~2.5mmであることがさらに好ましい。
The thickness of the inner layer 1 is preferably 0.5 mm to 3.2 mm, more preferably 0.7 mm to 3.0 mm, and even more preferably 0.9 mm to 2.5 mm.
The thickness of the intermediate layer 2 is preferably 0.5 mm to 4.0 mm, more preferably 0.7 mm to 3.5 mm, and further preferably 0.9 mm to 3.2 mm.
The thickness of the outer layer 3 is preferably 0.5 mm to 3.2 mm, more preferably 0.7 mm to 3.0 mm, and even more preferably 0.9 mm to 2.5 mm.
多層管10を構成する内層1、中間層2及び外層3は、ポリ塩化ビニル系樹脂を含む。中でも、中間層2は、ポリ塩化ビニル系樹脂、熱膨張性黒鉛及びゼオライトを含む。中間層2に、ポリ塩化ビニル系樹脂、熱膨張性黒鉛及びゼオライトを含むことで、高い耐火性能を有する多層管10とすることができる。中間層2に、熱膨張性黒鉛を含むことで、熱膨張性黒鉛がクラック起点となりひびが入ったりするなどにより引張強度が低下することを抑制することができ、熱膨張性黒鉛の偏平性の増加により機械的強度が低下することを抑制することができる。また、中間層2に、熱膨張性材料が吸着しているゼオライトを含むことで、燃焼残渣の強度を上げ、かつ、ゼオライトの空洞を構成する空洞壁に吸着している熱膨張性材料であるアンモニア等が熱により気化することにより残渣を膨らますことで耐火性を向上させることができる。 The inner layer 1, the intermediate layer 2, and the outer layer 3 constituting the multi-layer pipe 10 contain polyvinyl chloride resin. Among them, the intermediate layer 2 contains polyvinyl chloride resin, thermally expandable graphite, and zeolite. By including polyvinyl chloride resin, thermally expandable graphite, and zeolite in the intermediate layer 2, the multi-layer pipe 10 can have high fire resistance. By including thermally expandable graphite in the intermediate layer 2, it is possible to suppress a decrease in tensile strength due to cracks caused by the thermally expandable graphite being the crack origin, and it is possible to suppress a decrease in mechanical strength due to an increase in the flatness of the thermally expandable graphite. In addition, by including zeolite to which a thermally expandable material is adsorbed in the intermediate layer 2, the strength of the combustion residue can be increased, and the thermally expandable material, such as ammonia, adsorbed on the cavity walls constituting the cavities of the zeolite, can be vaporized by heat to expand the residue, thereby improving fire resistance.
(ポリ塩化ビニル系樹脂)
内層1、中間層2及び外層3を構成する材料としては、ポリ塩化ビニル系樹脂が好適に用いられる。
ポリ塩化ビニル系樹脂としては、例えば、(1)ポリ塩化ビニル単独重合体;(2)塩化ビニルモノマーと、該塩化ビニルモノマーと共重合可能な不飽和結合を有するモノマーとの共重合体;(3)塩化ビニル以外の(共)重合体に塩化ビニルをグラフト共重合したグラフト共重合体等が挙げられ、これらは単独で使用されてもよく、2種以上が併用されてもよい。また、必要に応じて上記ポリ塩化ビニル系樹脂を塩素化してもよい。
(Polyvinyl chloride resin)
As materials for forming the inner layer 1, the intermediate layer 2 and the outer layer 3, polyvinyl chloride resins are preferably used.
Examples of polyvinyl chloride resins include (1) polyvinyl chloride homopolymers, (2) copolymers of vinyl chloride monomers and monomers having unsaturated bonds copolymerizable with the vinyl chloride monomers, and (3) graft copolymers in which vinyl chloride is graft-copolymerized onto (co)polymers other than vinyl chloride, and these may be used alone or in combination of two or more. If necessary, the polyvinyl chloride resins may be chlorinated.
上記(2)塩化ビニルモノマーと共重合可能な不飽和結合を有するモノマーとしては、特に限定されず、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン等のα-オレフィン類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類;ブチルビニルエーテル、セチルビニルエーテル等のビニルエーテル類;メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチルアクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類;スチレン、α-メチルスチレン等の芳香族ビニル類;N-フェニルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド等のN-置換マレイミド類などが挙げられ、これらは単独で使用されてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The monomer having an unsaturated bond copolymerizable with the vinyl chloride monomer (2) above is not particularly limited, and examples thereof include α-olefins such as ethylene, propylene, butylene, etc.; vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, etc.; vinyl ethers such as butyl vinyl ether, cetyl vinyl ether, etc.; (meth)acrylic acid esters such as methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, butyl acrylate, etc.; aromatic vinyls such as styrene, α-methylstyrene, etc.; N-substituted maleimides such as N-phenylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide, etc., and these may be used alone or in combination of two or more kinds.
上記(3)塩化ビニルをグラフト共重合する共重合体としては、塩化ビニルをグラフト共重合するものであれば、特に限定されず、例えば、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エチレン-酢酸ビニル-一酸化炭素共重合体、エチレン-エチルアクリレート共重合体、エチレン-ブチルアクリレート-一酸化炭素共重合体、エチレン-メチルメタクリレート共重合体、エチレン-プロピレン共重合体、アクリロニトリル-ブタジエン共重合体、ポリウレタン、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレンなどが挙げられ、これらは単独で使用されてもよく、2種以上が併用されてもよい。 The copolymer (3) that is graft-copolymerized with vinyl chloride is not particularly limited as long as it is a copolymer that is graft-copolymerized with vinyl chloride, and examples thereof include ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-vinyl acetate-carbon monoxide copolymer, ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-butyl acrylate-carbon monoxide copolymer, ethylene-methyl methacrylate copolymer, ethylene-propylene copolymer, acrylonitrile-butadiene copolymer, polyurethane, chlorinated polyethylene, chlorinated polypropylene, etc., which may be used alone or in combination of two or more kinds.
上記ポリ塩化ビニル系樹脂の平均重合度は、特に限定されるものではないが、小さくなると成形体の物性低下が起こり、大きくなると溶融粘度が高くなって成形が困難になるので、400~1,600が好ましく、500~1,500がより好ましく、600~1,400がさらに好ましい。
なお、上記平均重合度とは、塩化ビニル系樹脂をテトラヒドロフラン(THF)に溶解させ、濾過により不溶成分を除去した後、濾液中のTHFを乾燥除去して得た樹脂を試料とし、JIS K 6720-2:1999「プラスチック-塩化ビニルホモポリマー及びコポリマー(PVC)-第2部:試験片の作り方及び諸性質の求め方」に準拠して測定した平均重合度を意味する。
The average degree of polymerization of the polyvinyl chloride resin is not particularly limited, but a smaller average degree of polymerization leads to a deterioration in the physical properties of the molded product, whereas a larger average degree of polymerization leads to an increase in melt viscosity, making molding difficult. Therefore, the average degree of polymerization is preferably 400 to 1,600, more preferably 500 to 1,500, and even more preferably 600 to 1,400.
The average degree of polymerization mentioned above means an average degree of polymerization measured in accordance with JIS K 6720-2:1999 "Plastics-Vinyl chloride homopolymer and copolymer (PVC)-Part 2: Preparation of test pieces and determination of properties" using a resin obtained by dissolving a vinyl chloride resin in tetrahydrofuran (THF), removing insoluble components by filtration, and then drying and removing the THF in the filtrate.
上記ポリ塩化ビニル系樹脂の重合方法は、特に限定されず、従来公知の任意の重合方法を採用することができ、例えば、塊状重合方法、溶液重合方法、乳化重合方法、懸濁重合方法等が挙げられる。 The polymerization method for the polyvinyl chloride resin is not particularly limited, and any conventionally known polymerization method can be used, such as bulk polymerization, solution polymerization, emulsion polymerization, and suspension polymerization.
上記ポリ塩化ビニル系樹脂の塩素化方法は、特に限定されず、従来公知の塩素化方法を採用することができ、例えば、熱塩素化方法、光塩素化方法等が挙げられる。 The method for chlorinating the polyvinyl chloride resin is not particularly limited, and any conventionally known chlorination method can be used, such as thermal chlorination and photochlorination.
上記ポリ塩化ビニル系樹脂はいずれも、樹脂組成物としての耐火性能を阻害しない範囲で、架橋、変性して用いてもよい。この場合、予め架橋、変性した樹脂を用いてもよく、添加剤等を配合する際に、同時に架橋、変性してもよいし、あるいは樹脂に上記成分を配合した後に架橋、変性してもよい。上記樹脂の架橋方法についても、特に限定はなく、ポリ塩化ビニル系樹脂の通常の架橋方法、例えば、各種架橋剤、過酸化物を使用する架橋、電子線照射による架橋、水架橋性材料を使用した方法等が挙げられる。 The polyvinyl chloride resins may be crosslinked or modified before use, provided that the fire resistance of the resin composition is not impaired. In this case, a resin that has already been crosslinked or modified may be used, or may be crosslinked or modified at the same time as the additives are mixed, or may be crosslinked or modified after the above components are mixed into the resin. There are no particular limitations on the method for crosslinking the resin, and examples of the method include ordinary crosslinking methods for polyvinyl chloride resins, such as crosslinking using various crosslinking agents or peroxides, crosslinking by electron beam irradiation, and methods using water-crosslinkable materials.
(熱膨張性黒鉛)
中間層2を構成する塩化ビニル系樹脂組成物中に含まれる熱膨張性黒鉛は、鱗片状及び球状等の熱膨張性黒鉛である。熱膨張性黒鉛は、加熱時に膨張するものであり、天然鱗状グラファイト、熱分解グラファイト、キッシュグラファイト等の粉末を、無機酸と、強酸化剤とで処理してグラファイト層間化合物を生成させたものであり、炭素の層状構造を維持したままの結晶化合物の一種である。無機酸としては、濃硫酸、硝酸、セレン酸等が挙げられる。また、強酸化剤としては、濃硝酸、過塩素酸、過塩素酸塩、過マンガン酸塩、重クロム酸塩、過酸化水素等が挙げられる。
また、上記のように酸処理して得られた熱膨張性黒鉛は、更にアンモニア、脂肪族低級アミン、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物等の中和剤で中和してもよい。脂肪族低級アミンとしては、例えば、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン等が挙げられる。上記アルカリ金属化合物及びアルカリ土類金属化合物としては、例えば、カリウム、ナトリウム、カルシウム、バリウム、マグネシウム等の水酸化物、酸化物、炭酸塩、硫酸塩、有機酸塩等が挙げられる。これらは単独で使用されてもよく、2種以上が併用されてもよい。
(Thermal Expandable Graphite)
The thermally expandable graphite contained in the vinyl chloride resin composition constituting the intermediate layer 2 is flaky, spherical, or other thermally expandable graphite. Thermally expandable graphite expands when heated, and is produced by treating powder of natural scaly graphite, pyrolytic graphite, kish graphite, or the like with an inorganic acid and a strong oxidizing agent to generate a graphite intercalation compound, which is a type of crystalline compound that maintains the layered structure of carbon. Examples of inorganic acids include concentrated sulfuric acid, nitric acid, and selenic acid. Examples of strong oxidizing agents include concentrated nitric acid, perchloric acid, perchlorates, permanganates, dichromates, and hydrogen peroxide.
The thermally expandable graphite obtained by the acid treatment as described above may be further neutralized with a neutralizing agent such as ammonia, an aliphatic lower amine, an alkali metal compound, or an alkaline earth metal compound. Examples of the aliphatic lower amine include monomethylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, propylamine, and butylamine. Examples of the alkali metal compounds and alkaline earth metal compounds include hydroxides, oxides, carbonates, sulfates, and organic acid salts of potassium, sodium, calcium, barium, magnesium, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
本発明で使用する熱膨張性黒鉛の膨張開始温度は、火災発生時以外に膨張することを防止する観点から、150℃以上が好ましく、155℃以上がより好ましく、160℃以上がさらに好ましい。また、火災発生時には、熱膨張性黒鉛の体積増加率を高くし、耐火性を効果的に発揮する観点から、250℃以下が好ましく、240℃以下がより好ましく、230℃以下がさらに好ましい。 The expansion start temperature of the thermally expandable graphite used in the present invention is preferably 150°C or higher, more preferably 155°C or higher, and even more preferably 160°C or higher, from the viewpoint of preventing expansion except when a fire occurs. Furthermore, in the event of a fire, from the viewpoint of increasing the volume increase rate of the thermally expandable graphite and effectively exerting fire resistance, the temperature is preferably 250°C or lower, more preferably 240°C or lower, and even more preferably 230°C or lower.
中間層2を構成する塩化ビニル系樹脂組成物中の熱膨張性黒鉛の含有量は、ポリ塩化ビニル系樹脂100質量部に対して、5質量部~20質量部である。中間層2を構成する塩化ビニル系樹脂組成物中の熱膨張性黒鉛の含有量がポリ塩化ビニル系樹脂100質量部に対して、5質量部未満であると、中間層2の熱膨張性が不十分となり、十分な耐火性が得られない。また、中間層2を構成する塩化ビニル系樹脂組成物中の熱膨張性黒鉛の含有量がポリ塩化ビニル系樹脂100質量部に対して、20質量部超であると、熱膨張性黒鉛がクラック起点となりひびが入ったりするなどにより引張強度が低下したり、熱膨張性黒鉛の偏平性の増加により機械的強度が低下したりする。中間層2を構成する塩化ビニル系樹脂組成物中の熱膨張性黒鉛の含有量は、ポリ塩化ビニル系樹脂100質量部に対して、6質量部以上であることが好ましく、7質量部以上であることがより好ましく、8質量部以上であることがさらに好ましい。熱膨張性黒鉛の含有量が上記下限値以上であることで、中間層2の熱膨張性が十分となる。また、中間層2を構成する塩化ビニル系樹脂組成物中の熱膨張性黒鉛の含有量は、ポリ塩化ビニル系樹脂100質量部に対して、18質量部以下であることが好ましく、16質量部以下であることがより好ましく、15質量部以下であることがさらに好ましい。熱膨張性黒鉛の含有量が上記上限値以下であることで、多層管10の機械的強度が十分となる。 The content of thermally expandable graphite in the vinyl chloride resin composition constituting the intermediate layer 2 is 5 to 20 parts by mass relative to 100 parts by mass of polyvinyl chloride resin. If the content of thermally expandable graphite in the vinyl chloride resin composition constituting the intermediate layer 2 is less than 5 parts by mass relative to 100 parts by mass of polyvinyl chloride resin, the thermal expansion of the intermediate layer 2 is insufficient, and sufficient fire resistance cannot be obtained. If the content of thermally expandable graphite in the vinyl chloride resin composition constituting the intermediate layer 2 is more than 20 parts by mass relative to 100 parts by mass of polyvinyl chloride resin, the tensile strength decreases due to cracks caused by the thermally expandable graphite being the crack starting point, or the mechanical strength decreases due to the increase in the flatness of the thermally expandable graphite. The content of thermally expandable graphite in the vinyl chloride resin composition constituting the intermediate layer 2 is preferably 6 parts by mass or more, more preferably 7 parts by mass or more, and even more preferably 8 parts by mass or more relative to 100 parts by mass of polyvinyl chloride resin. When the content of thermally expandable graphite is equal to or greater than the above lower limit, the thermal expandability of the intermediate layer 2 is sufficient. In addition, the content of thermally expandable graphite in the vinyl chloride resin composition constituting the intermediate layer 2 is preferably equal to or less than 18 parts by mass, more preferably equal to or less than 16 parts by mass, and even more preferably equal to or less than 15 parts by mass, per 100 parts by mass of polyvinyl chloride resin. When the content of thermally expandable graphite is equal to or less than the above upper limit, the mechanical strength of the multilayer pipe 10 is sufficient.
(ゼオライト)
中間層2を構成する塩化ビニル系樹脂組成物中に含まれるゼオライトの骨格構造は、特に限定はない。本発明で使用するゼオライトの骨格構造としては、具体的に、A型、フェリエライト、MXM-22、ZSM-5、モルデナイト、L型、Y型、X型、ベータ型等が挙げられ、上記群より選択される1種類以上である。
また、上記ゼオライトの多孔質構造の空洞を構成する空洞壁表面には予め気体、液体等の熱膨張性材料が吸着していてもよい。吸着している熱膨張性材料の種類は、1種類以上であれば、何種類でもよい。ゼオライトの空洞を構成する空洞壁表面に熱膨張性材料が吸着している場合、ゼオライトに吸着している熱膨張性材料が、塩化ビニル系樹脂内で熱により気化することで、膨張倍率を上げることが可能となる。
(Zeolite)
There are no particular limitations on the skeletal structure of the zeolite contained in the vinyl chloride resin composition constituting the intermediate layer 2. Specific examples of the skeletal structure of the zeolite used in the present invention include A-type, ferrierite, MXM-22, ZSM-5, mordenite, L-type, Y-type, X-type, and beta-type, and the skeletal structure is one or more types selected from the above group.
A thermally expandable material such as a gas or liquid may be adsorbed in advance on the cavity wall surface constituting the cavity of the porous structure of the zeolite. The type of the adsorbed thermally expandable material may be any number of types as long as it is one or more. When a thermally expandable material is adsorbed on the cavity wall surface constituting the cavity of the zeolite, the thermally expandable material adsorbed on the zeolite is vaporized by heat in the vinyl chloride resin, thereby making it possible to increase the expansion ratio.
中間層2を構成する塩化ビニル系樹脂組成物中に含まれるゼオライト含有量は、ポリ塩化ビニル系樹脂100質量部に対して、0.5質量部~3.0質量部である。中間層2を構成する塩化ビニル系樹脂組成物中に含まれるゼオライト含有量がポリ塩化ビニル系樹脂100質量部に対して、0.5質量部未満であると、多層管の膨張性、及び膨張後の残渣強度が不十分となり、十分な耐火性が得られない。また、中間層2を構成する塩化ビニル系樹脂組成物中のゼオライトの含有量がポリ塩化ビニル系樹脂100質量部に対して、3.0質量部超であると、無機物の添加量が多くなり機械的強度の低下に繋がる。中間層2を構成する塩化ビニル系樹脂組成物中に含まれるゼオライト含有量がポリ塩化ビニル系樹脂100質量部に対して、0.5質量部以上であることが好ましく、0.7質量部以上であることがより好ましく1.0質量部以上であることがさらに好ましい。ゼオライトの含有量が上記下限値以上であることで、多層管の膨張性、及び膨張後の残渣強度が十分になる。また、中間層2を構成する塩化ビニル系樹脂組成物中に含まれるゼオライト含有量がポリ塩化ビニル系樹脂100質量部に対して、3.0質量部以下であることが好ましく、2.7質量部以下であることがより好ましく、2.5質量部以下であることがさらに好ましい。ゼオライトの含有量が上記上限値以下であることで、無機物の添加量を抑制することになり機械的強度の低下を抑制することができる。 The content of zeolite contained in the vinyl chloride resin composition constituting the intermediate layer 2 is 0.5 to 3.0 parts by mass per 100 parts by mass of polyvinyl chloride resin. If the content of zeolite contained in the vinyl chloride resin composition constituting the intermediate layer 2 is less than 0.5 parts by mass per 100 parts by mass of polyvinyl chloride resin, the expansion property of the multilayer pipe and the residual strength after expansion are insufficient, and sufficient fire resistance cannot be obtained. Furthermore, if the content of zeolite in the vinyl chloride resin composition constituting the intermediate layer 2 exceeds 3.0 parts by mass per 100 parts by mass of polyvinyl chloride resin, the amount of inorganic matter added increases, leading to a decrease in mechanical strength. The content of zeolite contained in the vinyl chloride resin composition constituting the intermediate layer 2 is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 0.7 parts by mass or more, and even more preferably 1.0 parts by mass or more, per 100 parts by mass of polyvinyl chloride resin. When the content of zeolite is equal to or more than the above lower limit, the expansion property of the multilayer pipe and the residual strength after expansion are sufficient. In addition, the content of zeolite contained in the vinyl chloride resin composition constituting the intermediate layer 2 is preferably 3.0 parts by mass or less, more preferably 2.7 parts by mass or less, and even more preferably 2.5 parts by mass or less, per 100 parts by mass of polyvinyl chloride resin. By keeping the content of zeolite below the above upper limit, the amount of inorganic matter added can be suppressed, thereby suppressing a decrease in mechanical strength.
<熱膨張性材料>
本発明における熱膨張性材料は、熱により気化することで、中間層を構成する材料の残渣を膨らまして耐火性を向上させる材料を採用する。熱膨張性材料としては、成形時(例えば、220℃)にはガス化せず、燃焼時(例えば、500℃)にガス化させることができるものを採用することが好ましく、例えば、アンモニア(NH3)及び窒素(N2)の少なくともいずれかの含窒素化合物が挙げられる。
<Thermal expansion material>
The thermally expandable material in the present invention is a material that is vaporized by heat to expand the residue of the material constituting the intermediate layer, thereby improving fire resistance. It is preferable to use a thermally expandable material that does not gasify during molding (e.g., 220°C) but can be gasified during combustion (e.g., 500°C), and examples of such materials include at least one nitrogen-containing compound selected from ammonia ( NH3 ) and nitrogen ( N2 ).
ゼオライトが有する空洞壁表面に吸着している熱膨張性材料の量は、0.6mmol/g以上であることが好ましく、0.9mmol/g以上であることがより好ましく、1.2mmol/g以上であることがさらに好ましい。ゼオライトが有する空洞壁表面に吸着している熱膨張性材料の量が上記下限値以上であることで、多層管の膨張性が十分となり、耐火性を向上させることができる。また、ゼオライトが有する空洞壁表面に吸着している熱膨張性材料の量は、0.9mmol/g以下であることが好ましく、1.2mmol/g以下であることがより好ましく、1.5mmol/g以下であることがさらに好ましい。ゼオライトが有する空洞壁表面に吸着している熱膨張性材料の量が上記上限値以下であることで、多層管の過度な膨張性を抑制することができ、膨張後の残渣強度が十分になる。
なお、ゼオライトが有する空洞壁表面に吸着している熱膨張性材料の量は、熱膨張性材料を220℃~500℃に熱した際のガス総発生量とみなすことができ、後述する実施例に記載の方法により測定できる。
The amount of the thermally expandable material adsorbed on the cavity wall surface of the zeolite is preferably 0.6 mmol/g or more, more preferably 0.9 mmol/g or more, and even more preferably 1.2 mmol/g or more. When the amount of the thermally expandable material adsorbed on the cavity wall surface of the zeolite is equal to or more than the above lower limit, the multi-layer tube has sufficient expandability and can improve fire resistance. In addition, the amount of the thermally expandable material adsorbed on the cavity wall surface of the zeolite is preferably 0.9 mmol/g or less, more preferably 1.2 mmol/g or less, and even more preferably 1.5 mmol/g or less. When the amount of the thermally expandable material adsorbed on the cavity wall surface of the zeolite is equal to or less than the above upper limit, the multi-layer tube can be prevented from excessively expanding, and the residual strength after expansion becomes sufficient.
The amount of the thermally expandable material adsorbed on the cavity wall surface of the zeolite can be regarded as the total amount of gas generated when the thermally expandable material is heated to 220°C to 500°C, and can be measured by the method described in the examples below.
(添加剤)
本発明の多層管10の内層1、中間層2及び外層3を構成する材料には、その物性を損なわない範囲内で、無機充填材、滑剤、加工助剤、衝撃改質剤、耐熱向上剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、顔料、可塑剤、熱可塑性エラストマー等の添加剤が添加されていてもよい。
(Additives)
The materials constituting the inner layer 1, intermediate layer 2 and outer layer 3 of the multi-layer pipe 10 of the present invention may contain additives such as inorganic fillers, lubricants, processing aids, impact modifiers, heat resistance improvers, antioxidants, light stabilizers, ultraviolet absorbers, pigments, plasticizers and thermoplastic elastomers within limits that do not impair the physical properties of the materials.
無機充填剤としては、公知のものを広く使用することが可能であり、特に限定はない。具体的には、シリカ、珪藻土、アルミナ、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化錫、酸化アンチモン、フェライト類、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、炭酸バリウム、ドーンナイト、ハイドロタルサイト、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、石膏繊維、ケイ酸カルシウム、タルク、クレー、マイカ、モンモリロナイト、ベントナイト、活性白土、セピオライト、イモゴライト、セリサイト、ガラス繊維、ガラスビーズ、シリカ系バルン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、炭素バルン、木炭粉末、各種金属粉、チタン酸カリウム、硫酸マグネシウム「MOS」、チタン酸ジルコン酸鉛、アルミニウムボレート、硫化モリブ溝デン、炭化ケイ素、ステンレス繊維、ホウ酸亜鉛、各種磁性粉、スラグ繊維、フライアッュ、及び脱水汚泥等からなる群より選択される一種以上を挙げることができる。 A wide variety of known inorganic fillers can be used, with no particular limitations. Specifically, silica, diatomaceous earth, alumina, zinc oxide, titanium oxide, calcium oxide, magnesium oxide, iron oxide, tin oxide, antimony oxide, ferrites, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, basic magnesium carbonate, calcium carbonate, magnesium carbonate, zinc carbonate, barium carbonate, dawnnite, hydrotalcite, calcium sulfate, barium sulfate, gypsum fiber, calcium silicate, talc, clay, mica, montmorillonite, bentonite, activated clay, sepiolite, imogolite, sericite, glass fiber, glass beads, silica-based balloon, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, carbon black, graphite, carbon fiber, carbon balloon, charcoal powder, various metal powders, potassium titanate, magnesium sulfate (MOS), lead zirconate titanate, aluminum borate, molybdenum sulfide, silicon carbide, stainless steel fiber, zinc borate, various magnetic powders, slag fiber, fly ash, and dewatered sludge.
滑剤としても、公知のものを広く使用することが可能であり、特に限定はない。滑剤としては、内部滑剤、外部滑剤が挙げられる。内部滑剤は、成形加工時の溶融樹脂の流動粘度を下げ、摩擦発熱を防止する目的で使用される。上記内部滑剤としては特に限定されず、例えば、ブチルステアレート、ラウリルアルコール、ステアリルアルコール、エポキシ大豆油、グリセリンモノステアレート、ステアリン酸、及びビスアミドからなる群より選択される一種以上を使用することができる。また、外部滑剤は、成形加工時の溶融樹脂と金属面との滑り効果を上げる目的で使用される。外部滑剤としては特に限定されず、例えば、パラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、エステルワックス、モンタン酸ワックスからなる群より選択される一種以上を使用することができる。 As the lubricant, a wide variety of known lubricants can be used, and there is no particular limitation. Examples of lubricants include internal lubricants and external lubricants. Internal lubricants are used to reduce the flow viscosity of the molten resin during molding and to prevent frictional heat generation. The internal lubricant is not particularly limited, and for example, one or more selected from the group consisting of butyl stearate, lauryl alcohol, stearyl alcohol, epoxy soybean oil, glycerin monostearate, stearic acid, and bisamide can be used. In addition, external lubricants are used to increase the sliding effect between the molten resin and the metal surface during molding. The external lubricant is not particularly limited, and for example, one or more selected from the group consisting of paraffin wax, polyolefin wax, ester wax, and montanic acid wax can be used.
加工助剤としても、公知のものを広く使用することが可能であり、特に限定はない。例えば、重量平均分子量10万~200万のアルキルアクリレート-アルキルメタクリレート共重合体等のアクリル系加工助剤などを挙げることができる。上記アクリル系加工助剤としては特に限定されず、例えば、n-ブチルアクリレート-メチルメタクリレート共重合体、2-エチルヘキシルアクリレート-メチルメタクリレート-ブチルメタクリレート共重合体等が挙げられる。これらは単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 As for the processing aid, a wide variety of known ones can be used, and there is no particular limitation. For example, acrylic processing aids such as alkyl acrylate-alkyl methacrylate copolymers having a weight average molecular weight of 100,000 to 2,000,000 can be mentioned. The acrylic processing aid is not particularly limited, and examples thereof include n-butyl acrylate-methyl methacrylate copolymers, 2-ethylhexyl acrylate-methyl methacrylate-butyl methacrylate copolymers, and the like. These may be used alone, or two or more of them may be used in combination.
衝撃改質剤としても、公知のものを広く使用することが可能であり、特に限定はない。例えば、メタクリル酸メチル-ブタジエン-スチレン共重合体(MBS)、塩素化ポリエチレン、及びアクリルゴム等からなる群より選択される一種以上を使用することができる。 A wide variety of known impact modifiers can be used, and there are no particular limitations. For example, one or more selected from the group consisting of methyl methacrylate-butadiene-styrene copolymer (MBS), chlorinated polyethylene, acrylic rubber, etc. can be used.
耐熱向上剤としても、公知のものを広く使用することが可能であり、特に限定はない。例えば、α-メチルスチレン系、N-フェニルマレイミド系樹脂等を使用することができる。 A wide variety of known heat resistance improvers can be used, with no particular limitations. For example, α-methylstyrene-based and N-phenylmaleimide-based resins can be used.
酸化防止剤としては特に限定されず、公知のものを広く使用することが可能である。例えば、フェノール系抗酸化剤等が挙げられる。 There are no particular limitations on the antioxidant, and a wide range of known antioxidants can be used. For example, phenol-based antioxidants can be used.
光安定剤としては特に限定されず、公知のものを広く使用することが可能である。例えば、ヒンダードアミン系等の光安定剤等が挙げられる。 There are no particular limitations on the light stabilizer, and a wide variety of known light stabilizers can be used. For example, hindered amine-based light stabilizers can be used.
紫外線吸収剤としては特に限定されず、公知のものを広く使用することが可能である。例えば、サリチル酸エステル系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、シアノアクリレート系等の紫外線吸収剤等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。 There are no particular limitations on the ultraviolet absorbing agent, and a wide variety of known agents can be used. Examples include salicylic acid ester-based, benzophenone-based, benzotriazole-based, and cyanoacrylate-based ultraviolet absorbing agents. These agents may be used alone or in combination of two or more.
顔料としては特に限定されず、公知のものを広く使用することが可能である。例えば、アゾ系、フタロシアニン系、スレン系、染料レーキ系等の有機顔料;酸化物系、クロム酸モリブ溝デン系、硫化物・セレン化物系、フェロシアニン化物系などの無機顔料等が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。 There are no particular limitations on the pigments, and a wide variety of known pigments can be used. Examples include organic pigments such as azo, phthalocyanine, threne, and dye lake pigments; and inorganic pigments such as oxide, molybdenum chromate, sulfide/selenide, and ferrocyanide pigments. These may be used alone or in combination of two or more.
また、上記ポリ塩化ビニル系樹脂には可塑剤が添加されていてもよい。可塑剤としては特に限定されず、公知のものを広く使用することが可能である。例えば、ジブチルフタレート、ジー2―エチルヘキシルフタレート、及びジー2―エチルヘキシルアジペートからなる群より選択される一種以上を使用することができる。 The polyvinyl chloride resin may contain a plasticizer. There are no particular limitations on the plasticizer, and any known plasticizer may be used. For example, one or more selected from the group consisting of dibutyl phthalate, di-2-ethylhexyl phthalate, and di-2-ethylhexyl adipate may be used.
熱可塑性エラストマーとしては特に限定されず、公知のものを広く使用することが可能である。例えば、アクリルニトリル-ブタジエン共重合体(NBR)、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン-酢酸ビニル-一酸化炭素共重合体(EVACO)、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体や塩化ビニル-塩化ビニリデン共重合体等の塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、及びポリアミド系熱可塑性エラストマーからなる群より選択される一種以上を使用することができる。 There are no particular limitations on the thermoplastic elastomer, and a wide variety of known elastomers can be used. For example, one or more selected from the group consisting of vinyl chloride thermoplastic elastomers such as acrylonitrile-butadiene copolymer (NBR), ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), ethylene-vinyl acetate-carbon monoxide copolymer (EVACO), vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, and vinyl chloride-vinylidene chloride copolymer, styrene thermoplastic elastomers, olefin thermoplastic elastomers, urethane thermoplastic elastomers, polyester thermoplastic elastomers, and polyamide thermoplastic elastomers can be used.
上述した熱膨張性黒鉛、ゼオライト及び添加剤をポリ塩化ビニル系樹脂に混合する方法としては、公知の方法を広く採用することが可能である。具体的には、ホットブレンドによる方法、コールドブレンドによる方法等が挙げられる。 The above-mentioned thermally expandable graphite, zeolite, and additives can be mixed into the polyvinyl chloride resin by a wide variety of known methods. Specific examples include a hot blending method and a cold blending method.
<多層管の使用用途>
以上にしてなる本発明の多層管10は、物性低下を抑制し、かつ、高い耐火性能を有するので、建築物の排水管、ダクト及び電線管等の配管として好適に使用可能である。また、本発明の多層管10は、配管本体の構成材料として好適に使用可能であるだけでなく、配管の継手の構成材料としても、好適に使用可能である。
<Applications of multi-layer pipes>
The multi-layer pipe 10 of the present invention obtained as described above is inhibited from deteriorating in physical properties and has high fire resistance, and therefore can be suitably used as piping for buildings such as drainage pipes, ducts, and electric conduits. The multi-layer pipe 10 of the present invention can be suitably used not only as a constituent material for the main body of a pipe, but also as a constituent material for a joint of the pipe.
<多層管の製造方法>
図2は、本発明の一実施形態に係る多層管10を製造するために用いられる製造装置20を模式的に示す平面図である。図3、本発明の一実施形態に係る多層管10を製造するために用いられる製造装置20の模式的に示す正面図である。
多層管10を製造するための製造装置20は、図2,3に示すように、内外層押出機11と、中間層押出機12と、金型13と、冷却水槽15と、引取機16と、切断機17とを備える。内外層押出機11及び中間層押出機12には、金型13が接続されている。金型13には、冷却水槽15が接続されている。冷却水槽15には、引取機16が接続されている。引取機16には、切断機17が接続されている。
<Manufacturing method of multi-layer pipe>
Fig. 2 is a plan view showing a manufacturing apparatus 20 used to manufacture the multi-layer pipe 10 according to one embodiment of the present invention. Fig. 3 is a front view showing a manufacturing apparatus 20 used to manufacture the multi-layer pipe 10 according to one embodiment of the present invention.
As shown in Figures 2 and 3, a manufacturing apparatus 20 for manufacturing a multi-layer pipe 10 includes an inner and outer layer extruder 11, an intermediate layer extruder 12, a mold 13, a cooling water tank 15, a take-up machine 16, and a cutter 17. The mold 13 is connected to the inner and outer layer extruder 11 and the intermediate layer extruder 12. The mold 13 is connected to the cooling water tank 15. The take-up machine 16 is connected to the cooling water tank 15. The cutter 17 is connected to the take-up machine 16.
本発明の多層管の製造方法は、まず、内層の材料及び外層の材料を、ホッパーを利用して内外層押出機11へ投入し、内外層押出機11内で内層の材料及び外層の材料を溶融混練し、金型13に押し出す。また、中間層の材料を、ホッパーを利用して中間層押出機12へ投入し、中間層押出機12内で中間層の材料を溶融混練し、金型13に押し出す。 In the method for manufacturing a multi-layer pipe of the present invention, first, the materials for the inner layer and the outer layer are fed into the inner and outer layer extruder 11 using a hopper, where the materials for the inner layer and the outer layer are melt-kneaded and extruded into the die 13. The materials for the intermediate layer are fed into the intermediate layer extruder 12 using a hopper, where the materials for the intermediate layer are melt-kneaded and extruded into the die 13.
次いで、金型13において、内層の材料及び外層の材料を溶融混練したもの、及び、中間層の材料を溶融混練したものを加熱し、3層構造を有する未硬化の多層管を成型する。
金型13での加熱温度は、内層の材料及び外層の材料の流動性を向上させる観点から、160℃以上200℃以下であることが好ましく、170℃以上195℃以下であることがより好ましく、180℃以上190℃以下であることがさらに好ましい。
金型13での加熱時間は、内層の材料及び外層の材料が金型13に存在する時間であり、内層の材料及び外層の材料の流動性を向上させる観点から、3分以上10分以下であることが好ましく、4分以上9分以下であることがより好ましく、5分以上8分以下であることがさらに好ましい。
Next, in the mold 13, the melt-kneaded mixture of the inner layer material, the outer layer material, and the melt-kneaded mixture of the intermediate layer material are heated to form an uncured multi-layer pipe having a three-layer structure.
From the viewpoint of improving the fluidity of the inner layer material and the outer layer material, the heating temperature in the mold 13 is preferably 160°C or higher and 200°C or lower, more preferably 170°C or higher and 195°C or lower, and even more preferably 180°C or higher and 190°C or lower.
The heating time in mold 13 is the time that the inner layer material and the outer layer material are present in mold 13, and from the viewpoint of improving the fluidity of the inner layer material and the outer layer material, it is preferably 3 minutes or more and 10 minutes or less, more preferably 4 minutes or more and 9 minutes or less, and even more preferably 5 minutes or more and 8 minutes or less.
次いで、金型13の出口から、3層構造を有する未硬化の多層管が押し出され、冷却水槽15へ送られる。
冷却水槽15には、未硬化の多層管を所定寸法に成形するための管外面成形用チューブ14が取り付けられており、未硬化の多層管の外面を、管外面成形用チューブ14と接触した状態で冷却する。図4は、製造装置における金型13及び管外面成形用チューブ14を拡大して示す断面図である。図4に示すように、内外層押出機11により溶融混練された内層の材料21及び外層の材料23と、中間層押出機12により溶融混練された中間層の材料22とを、中間層の断面形状の外周縁の形状が真円となるように設計された金型13に注入し、未硬化の多層管10´を成形する。未硬化の多層管10´は、未硬化の内層31及び未硬化の外層33と、中間層の材料22により形成される未硬化の中間層32とを備える。中間層の材料22は、未硬化の多層管10´を金型13より吐出されると発泡し、未硬化の中間層32が形成される。未硬化の多層管10´を管外面成形用チューブ14内に挿入し、未硬化の多層管10´は所定寸法に型成形されながら冷却水槽15内で冷却される。
冷却水槽15での冷却温度は、未硬化の多層管10´を十分に硬化させる観点から、14℃以上26℃以下であることが好ましく、16℃以上24℃以下であることがより好ましく、18℃以上22℃以下であることがさらに好ましい。
冷却水槽15での冷却時間は、未硬化の多層管10´が冷却水槽15に存在する時間であり、内層の材料及び外層の材料を十分に硬化させる観点から、4分以上16分以下であることが好ましく、6分以上14分以下であることがより好ましく、8分以上12分以下であることがさらに好ましい。
Next, an uncured multi-layer pipe having a three-layer structure is extruded from the outlet of the mold 13 and sent to a cooling water tank 15 .
A tube 14 for forming the outer surface of the pipe is attached to the cooling water tank 15 to form the uncured multi-layer pipe into a predetermined size, and the outer surface of the uncured multi-layer pipe is cooled in contact with the tube 14 for forming the outer surface of the pipe. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the mold 13 and the tube 14 for forming the outer surface of the pipe in the manufacturing apparatus. As shown in FIG. 4, the inner layer material 21 and the outer layer material 23 melt-kneaded by the inner and outer layer extruder 11, and the intermediate layer material 22 melt-kneaded by the intermediate layer extruder 12 are injected into the mold 13 designed so that the outer peripheral edge of the cross-sectional shape of the intermediate layer becomes a perfect circle, and the uncured multi-layer pipe 10' is molded. The uncured multi-layer pipe 10' comprises an uncured inner layer 31, an uncured outer layer 33, and an uncured intermediate layer 32 formed by the intermediate layer material 22. When the uncured multi-layer pipe 10' is discharged from the mold 13, the intermediate layer material 22 foams to form the uncured intermediate layer 32. The uncured multi-layer pipe 10' is inserted into a tube 14 for forming the outer surface of the pipe, and is cooled in a cooling water tank 15 while being molded to a predetermined size.
From the viewpoint of sufficiently hardening the uncured multilayer pipe 10', the cooling temperature in the cooling water tank 15 is preferably 14°C or higher and 26°C or lower, more preferably 16°C or higher and 24°C or lower, and even more preferably 18°C or higher and 22°C or lower.
The cooling time in the cooling water tank 15 is the time during which the uncured multilayer pipe 10' remains in the cooling water tank 15, and from the viewpoint of sufficiently curing the inner layer material and the outer layer material, it is preferably from 4 minutes to 16 minutes, more preferably from 6 minutes to 14 minutes, and even more preferably from 8 minutes to 12 minutes.
次いで、引取機16を用いて、冷却水槽15で冷却された多層管10を引き取り、また、切断機17を用いて、引取機16から送られてきた多層管10を所定の長さに切断する。このようにして、所定の長さを有する多層管10を得る。 Next, the multi-layer pipe 10 cooled in the cooling water tank 15 is taken up by the take-up machine 16, and the multi-layer pipe 10 sent from the take-up machine 16 is cut to a predetermined length by the cutter 17. In this way, a multi-layer pipe 10 having a predetermined length is obtained.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these examples, and can of course be embodied in various forms without departing from the spirit of the present invention.
以下、実施例に基づき、本発明の実施形態をより具体的に説明するが、本発明がこれらに限定されるものではない。 The following provides a more detailed explanation of the present invention based on examples, but the present invention is not limited to these.
(実施例及び比較例)
下記表1に示した配合に基づき、190℃の8インチミキシングロール(安田精機製作所製)で3分間ロール混錬し、更に200℃のプレス機(東邦マシナリー株式会社製)で3分間プレス成形した後、20℃の冷却プレス機(東邦マシナリー株式会社製)で3分間冷却し、厚さ3.1mmの各実施例及び比較例の試験片を作製した。
Examples and Comparative Examples
Based on the formulation shown in Table 1 below, the mixture was roll-kneaded for 3 minutes using an 8-inch mixing roll (manufactured by Yasuda Seiki Seisakusho) at 190°C, and then press-molded for 3 minutes using a press machine (manufactured by Toho Machinery Co., Ltd.) at 200°C. After that, the mixture was cooled for 3 minutes using a cooling press machine (manufactured by Toho Machinery Co., Ltd.) at 20°C to prepare test pieces of 3.1 mm thick for each of the Examples and Comparative Examples.
<使用原料>
実施例及び比較例で用いた材料は以下のとおりである。
〈ポリ塩化ビニル系樹脂〉
・徳山積水株式会社「TS1000R」(平均重合度:1,000)
〈光安定剤〉
・日東化成株式会社「TVS-8832」
〈滑剤〉
・三井化学株式会社「ハイワックス220RKT」
〈熱膨張性黒鉛〉
・鈴裕化学株式会社「GREP-EG」
〈ゼオライト〉
・水澤化学株式会社「ミズカライザーDS」
・東ソー株式会社「HSZ-300 341NHA」、熱膨張性材料「NH3」(220℃~500℃ガス総発生量:1.4mmol/g)
・東ソー株式会社「HSZ-700 720NHA」、熱膨張性材料「NH3」(220℃~500℃ガス総発生量:1.7mmol/g)
<Ingredients used>
The materials used in the examples and comparative examples are as follows.
<Polyvinyl chloride resin>
・Tokuyama Sekisui Co., Ltd. "TS1000R" (average degree of polymerization: 1,000)
<Light stabilizers>
・Nitto Kasei Co., Ltd. "TVS-8832"
<Lubricant>
・Mitsui Chemicals "Hiwax 220RKT"
<Thermal Expandable Graphite>
・Suzuhiro Chemical Co., Ltd. "GREP-EG"
<Zeolite>
・Mizusawa Chemical Industries, Ltd. "Mizukalyzer DS"
- Tosoh Corporation "HSZ-300 341NHA", thermal expansion material "NH 3 " (total gas generation amount at 220℃ to 500℃: 1.4mmol/g)
- Tosoh Corporation "HSZ-700 720NHA", thermal expansion material "NH 3 " (total gas generation amount at 220°C to 500°C: 1.7mmol/g)
<熱膨張性材料のガス発生量>
熱膨張性材料を含むゼオライトを1.0g入れた試験管を、測定温度に設定したオイルバス中に挿入して5分間加熱し、熱分解して発生するガスをガラス器具で採集し、20℃、1気圧の状態における発生ガスの体積から、ガス発生量を算出した。
<Gas generation amount of thermal expansion material>
A test tube containing 1.0 g of zeolite containing a thermally expandable material was inserted into an oil bath set at the measurement temperature and heated for 5 minutes. The gas generated by thermal decomposition was collected using a glass device, and the amount of gas generated was calculated from the volume of the gas generated at 20°C and 1 atmospheric pressure.
(膨張倍率評価試験)
ロールプレスにより板状にした試験片を直方体状に切り出し、厚さ、縦、横の三箇所をノギスで測定した。その後各実施例及び比較例の試験片を500℃の昇温した電気炉に3分間入れて、膨張させた。その後電気炉から取り出した常温で放冷した。放冷した膨張後試験片の厚さ、縦、横をノギスで測定し次の式によって膨張倍率Rを算出した。膨張倍率Rが10以上であれば、実用上十分な熱膨張率を有すると判断した。
熱膨張率R=(a1×b1×c1)/(a0×b0×c0)
a0:膨張前の試験片厚さ(mm)
b0:膨張前の試験片縦長さ(mm)
c0:膨張前の試験片横長さ(mm)
a1:膨張後の試験片厚さ(mm)
b1:膨張後の試験片縦厚さ(mm)
c1:膨張後の試験片横長さ(mm)
<判定基準>
A:膨張倍率Rが10以上
B:膨張倍率Rが5以上10未満
C:膨張倍率Rが5未満
(Expansion ratio evaluation test)
The test pieces were cut into a rectangular shape by roll pressing into a plate shape, and the thickness, length, and width were measured with a vernier caliper. The test pieces of each Example and Comparative Example were then placed in an electric furnace heated to 500°C for 3 minutes to expand. They were then taken out of the electric furnace and allowed to cool at room temperature. After cooling and expansion, the thickness, length, and width of the test pieces were measured with a vernier caliper, and the expansion ratio R was calculated using the following formula. If the expansion ratio R was 10 or more, it was determined that the thermal expansion coefficient was sufficient for practical use.
Thermal expansion coefficient R = ( a1 x b1 x c1 ) / ( a0 x b0 x c0 )
a0 : thickness of test piece before expansion (mm)
b 0 : Length of test piece before expansion (mm)
c 0 : Lateral length of test piece before expansion (mm)
a1 : Thickness of test piece after expansion (mm)
b1 : Vertical thickness of test piece after expansion (mm)
c1 : Lateral length of test piece after expansion (mm)
<Criteria>
A: Expansion ratio R is 10 or more. B: Expansion ratio R is 5 or more and less than 10. C: Expansion ratio R is less than 5.
(残渣強度試験)
ロールプレスにより板状にした試験片を長さ30±1mm、幅30±1mm、厚さ3±0.1mmに直方体状に切り出す。そのサンプルの端に1mm程度の穴を空け針金を通し金属架台にぶら下げ500℃に昇温した電気炉に3分間入れ燃焼残渣を作成し取出した。それぞれ5回繰り返し、残渣強度が低いと架台から落下する。
<判定基準>
A:落下回数0回
B:落下回数1~2回
C:落下回数3~5回
(Residue Strength Test)
The test pieces were cut into a rectangular shape with a length of 30±1 mm, a width of 30±1 mm, and a thickness of 3±0.1 mm, after being pressed into a plate shape by roll pressing. A hole of about 1 mm was drilled at the end of the sample, a wire was passed through it, and the sample was hung from a metal stand and placed in an electric furnace heated to 500°C for 3 minutes to create a combustion residue, which was then removed. Each test was repeated five times, and if the residue strength was low, it would fall off the stand.
<Criteria>
A: 0 drops B: 1-2 drops C: 3-5 drops
(引張強度評価試験)
JIS K 7161-1:2014「プラスチック-引張特性の求め方-第1部」に則り、試験体から各実施例及び比較例の試験片を作成し、5mm/分で引張降伏強さを測定した。この時の測定雰囲気は23℃とした。なお、試験片が破断するまでの最大荷重をP(N)、試験片の断面積をS(mm2)として引張降伏強さF(MPa)は、以下の式で算出した。
引張降伏強さ:F=P/S
<判定基準>
A:引張降伏強さFが40(MPa)以上
B:引張降伏強さFが35(MPa)以上40(MPa)未満
C:引張降伏強さFが35(MPa)未満
(Tensile strength evaluation test)
In accordance with JIS K 7161-1:2014 "Plastics - Determination of tensile properties - Part 1", test pieces for each Example and Comparative Example were prepared from the test body, and the tensile yield strength was measured at 5 mm/min. The measurement atmosphere was 23°C. The tensile yield strength F (MPa) was calculated by the following formula, where P (N) is the maximum load until the test piece breaks and S (mm 2 ) is the cross-sectional area of the test piece.
Tensile yield strength: F = P/S
<Criteria>
A: Tensile yield strength F is 40 (MPa) or more B: Tensile yield strength F is 35 (MPa) or more and less than 40 (MPa) C: Tensile yield strength F is less than 35 (MPa)
(アンモニア昇温脱離測定(NH3-TPD測定))
得られた試験片1gを切りだした。切り出した試験片をテトラヒドロフラン(THF)に溶解させ、遠心分離した後、上澄み液を除去した。不要物を乾燥後、試験片とした。ゼオライトとその他無機成分が混ざっている場合は既知の分離法(沈殿、濾過等)で分離させ、ゼオライトのみ抽出した抽出試験片とした。
抽出試験片0.1gを500℃のヘリウム流通下に1時間静置してこれを前処理とした。1時間の前処理後の試料について、室温で、5体積%のアンモニア及び95体積%のヘリウムを含む混合ガスを流通させて、抽出試験片にアンモニアを飽和吸着させた。混合ガスを1時間流通した後、混合ガスに代え、ヘリウムガスを流通しながら試料を100℃まで昇温した。昇温後、100℃、0.5時間、ヘリウムガスを流通させることで雰囲気中に残存するアンモニアを除去した。
残存アンモニアの除去後、流速30mL/分のヘリウム流通下、昇温速度10℃/分で500℃まで昇温し、TCD検出器を使用して、当該昇温過程で測定された220℃~500℃に熱した際のガス総発生量(mmol/g)をもって、試料に吸着されたアンモニア量とした。
(Ammonia Temperature Programmed Desorption Measurement (NH 3 -TPD Measurement))
A test piece of 1 g was cut out from the obtained sample. The cut test piece was dissolved in tetrahydrofuran (THF), centrifuged, and the supernatant was removed. Unnecessary materials were dried and used as test pieces. When zeolite was mixed with other inorganic components, they were separated by a known separation method (precipitation, filtration, etc.), and only zeolite was extracted to prepare an extracted test piece.
0.1 g of the extracted test piece was left to stand for 1 hour under a helium flow at 500°C, which was used as a pretreatment. After the 1-hour pretreatment, a mixed gas containing 5% by volume of ammonia and 95% by volume of helium was passed through the sample at room temperature to saturate and adsorb ammonia on the extracted test piece. After passing the mixed gas for 1 hour, the sample was heated to 100°C while passing helium gas instead of the mixed gas. After the temperature increase, ammonia remaining in the atmosphere was removed by passing helium gas at 100°C for 0.5 hours.
After removing the residual ammonia, the sample was heated to 500°C at a heating rate of 10°C/min under a helium flow rate of 30 mL/min, and the total amount of gas generated (mmol/g) when heated from 220°C to 500°C, measured during the heating process using a TCD detector, was defined as the amount of ammonia adsorbed by the sample.
1…内層
2…中間層
3…外層
10…多層管
10´…未硬化の耐火管
11…内外層押出機
12…中間層押出機
13…金型
14…管外面成形用チューブ
15…冷却水槽
16…引取機
17…切断機
20…製造装置
21…内層の材料
23…外層の材料
22…中間層の材料
31…未硬化の内層
32…未硬化の中間層
33…未硬化の外層
Reference Signs List 1: inner layer 2: intermediate layer 3: outer layer 10: multi-layer pipe 10': uncured fire-resistant pipe 11: inner and outer layer extruder 12: intermediate layer extruder 13: mold 14: tube for forming outer surface of pipe 15: cooling water tank 16: take-up machine 17: cutting machine 20: manufacturing device 21: inner layer material 23: outer layer material 22: intermediate layer material 31: uncured inner layer 32: uncured intermediate layer 33: uncured outer layer
Claims (1)
前記内層の外側に配置された中間層と、
前記中間層の外側に配置された外層とを備え、
前記中間層は、ポリ塩化ビニル系樹脂、熱膨張性黒鉛及びゼオライトを含み、
前記熱膨張性黒鉛の含有量は、前記ポリ塩化ビニル系樹脂100質量部に対して、5質量部~20質量部であり、
前記ゼオライトの含有量は、前記ポリ塩化ビニル系樹脂100質量部に対して、0.5質量部~3.0質量部であり、
前記ゼオライトが有する空洞壁表面に熱膨張性材料が吸着しており、
前記熱膨張性材料を220℃~500℃に熱した際のガス総発生量が0.6mmol/g以上である、多層管。
The inner layer,
an intermediate layer disposed on an outer side of the inner layer;
an outer layer disposed outside the intermediate layer;
the intermediate layer contains a polyvinyl chloride resin, thermally expandable graphite, and zeolite;
The content of the thermally expandable graphite is 5 parts by mass to 20 parts by mass relative to 100 parts by mass of the polyvinyl chloride resin,
The content of the zeolite is 0.5 parts by mass to 3.0 parts by mass relative to 100 parts by mass of the polyvinyl chloride resin,
a thermally expandable material is adsorbed on a cavity wall surface of the zeolite;
The thermally expandable material has a total gas generation amount of 0.6 mmol/g or more when heated to 220°C to 500°C .
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