(57)【要約】【課題】多層の樹脂パイプは、エアーあるいは冷却水系の回路に用いられるものであり、低コストで耐融雪塩性に優れたものとする。【解決手段】多層の樹脂パイプ１０は、内管層２２と、外管層２４と、内管層２２と外管層２４とを接着する中間層２６とから構成し、内管層２２および外管層２４を、マレイン酸変性したシンジオタクチック−ポリスチレンから形成し、中間層２６をポリアミドから形成することにより、各層間を反応接着して接合一体化する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアーあるいは冷却水系の回路に用いられる多層の樹脂パイプにおいて、
流路を構成し、第１の樹脂材料から形成された内管層と、
内管層の外周側に配置され、第２の樹脂材料から形成された外管層と、
内管層と外管層管とを接着し、第３の樹脂材料からなる中間層と、を備え、
上記第２の樹脂材料は、シンジオタクチック−ポリスチレン（以下、ＳＰＳと略称する）を有する樹脂であることを特徴とする樹脂パイプ。
【請求項２】
請求項１に記載の樹脂パイプにおいて、
上記第２の樹脂材料は、ポリアミドに化学接着する極性官能基を導入した変性ＳＰＳであり、
上記第３の樹脂材料は、ポリアミドである、樹脂パイプ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の樹脂パイプにおいて、
上記第１の樹脂材料は、ＳＰＳまたは変性ＳＰＳである、樹脂パイプ。
【請求項４】
請求項１に記載の樹脂パイプにおいて、
上記第１の樹脂材料は、ポリフェニレンサルファイドまたはその変性物である芳香族ポリサルファイド樹脂（以下、ＰＰＳ樹脂と略称する）を有する材料であり、
上記第２の樹脂材料は、ポリアミドに化学接着する極性官能基を導入した変性ＳＰＳであり、
上記第３の樹脂材料は、ＰＰＳ樹脂とポリアミドとを混合した材料である、樹脂パイプ。
【請求項５】
請求項１に記載の樹脂パイプにおいて、
上記第１の樹脂材料は、ＰＰＳ樹脂を有する材料であり、
上記第２の樹脂材料は、ＳＰＳまたはポリアミドに化学接着する極性官能基を導入した変性ＳＰＳであり、
上記第３の樹脂材料は、ＰＰＳ樹脂とＳＰＳまたは変性ＳＰＳとを混合した材料である、樹脂パイプ。
【請求項６】
エアーあるいは冷却水系の回路に用いられる多層の樹脂パイプにおいて、
流路を構成し、第１の樹脂材料から形成された内管層と、
内管層の外周側に配置され、第２の樹脂材料から形成された外管層と、
内管層に接着され第３の樹脂材料から形成された第１接着層と、第１接着層と外管層とを接着し第４の樹脂材料から形成された第２接着層とを有し、内管層と外管層管とを接着する中間層と、を備え、
上記第１の樹脂材料は、ＰＰＳ樹脂であり、
上記第２の樹脂材料は、変性ＳＰＳであり、
第３の樹脂材料は、ＰＰＳ樹脂とポリアミドとを混合した材料であり、
第４の樹脂材料は、ポリアミドである、樹脂パイプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアーあるいは冷却水系の回路に用いられる多層の樹脂パイプに関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
従来、この種の樹脂パイプとして、特許文献１の技術が知られている。樹脂パイプは、ポリフェニレンサルファイドまたはその変性物である芳香族ポリサルファイド樹脂（以下、ＰＰＳ樹脂と略称する）とポリアミド（ナイロン６など）とを混合した樹脂からなる内管層と、ポリアミドからなる外管層を積層することにより構成されている。この樹脂パイプでは、内管層にＰＰＳ樹脂を用いることによりエチレングリコールを主成分とする不凍液（ＬＬＣ）への耐性（耐ＬＬＣ）を発揮させ、さらに内管層にポリアミドを添加することにより外管層に対する接着性を高めている。
【０００３】
上記樹脂パイプでは、自動車のウォータパイプに使用された場合において、耐不凍液性の条件や機械的強度の条件のほかに、道路の凍結防止のために散布される融雪剤に対しても耐性を必要としている。
【０００４】
しかし、上記パイプで外管層に使用しているポリアミドにより機械的強度に優れる反面、耐融雪塩性が劣るために、寒冷地向け車両では必要強度以上の厚さに設定したり、さらに保護層を追加するなどの手段を講じる必要があり、低コスト化への妨げとなっていた。
【特許文献１】
特開平１１−３００８４４号公報
【０００５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、低コストで耐融雪塩性に優れたエアーあるいは冷却水系の回路に用いられる多層の樹脂パイプを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題を解決するためになされた本発明は、
エアーあるいは冷却水系の回路に用いられる多層の樹脂パイプにおいて、流路を構成し、第１の樹脂材料から形成された内管層と、内管層の外周側に配置され、第２の樹脂材料から形成された外管層と、内管層と外管層管とを接着し、第３の樹脂材料からなる中間層と、を備え、上記第２の樹脂材料は、シンジオタクチック−ポリスチレンを有する樹脂であることを特徴とする。
【０００７】
本発明にかかる樹脂パイプは、内管層、中間層および外管層からなる３層構造を有し、エアーあるいは冷却水系の回路に使用される。外管層として、ＳＰＳまたはポリアミドに反応接着する極性官能基を導入した変性ＳＰＳから形成されているので、耐融雪塩性に優れている。また、内管層は、流路を構成するから、流体に対して耐性を有する材料であることが必要であり、例えば流体が不凍液である場合には、ＳＰＳ、変性ＳＰＳまたはＰＰＳ樹脂を用いることができる。この場合において、ＳＰＳは、ＰＰＳ樹脂よりも価格が安いから好ましい。
【０００８】
中間層は、第３の樹脂材料から形成されており、外管層と内管層を接着する作用がある。第３の樹脂材料として、内管層または外管層に変性ＳＰＳを用いた場合には、ポリアミドを用いることができる。ポリアミドは、極性官能基に対して反応接着するから、外管層または内管層を形成する変性ＳＰＳと接合する。
【０００９】
また、第３の樹脂材料は、外管層を形成する第１の樹脂材料と内管層を形成する第２の樹脂材料とを混合した材料を用いることができる。すなわち、外管層にＳＰＳまたは変性ＳＰＳを用い、内管層にＰＰＳ樹脂を用いた場合に、ＳＰＳとＰＰＳ樹脂とを混合した材料を用いることができる。中間層は、接着としての作用のほかに、接着のために必要とする厚さ以上とすることにより、中間層の耐熱性や機械物性を高めてもよい。
【００１０】
本発明の他の態様は、エアーあるいは冷却水系の回路に用いられる多層の樹脂パイプにおいて、流路を構成し、第１の樹脂材料から形成された内管層と、内管層の外周側に配置され、第２の樹脂材料から形成された外管層と、内管層に接着され第３の樹脂材料から形成された第１接着層と、第１接着層と外管層とを接着し第４の樹脂材料から形成された第２接着層とを有し内管層と外管層管とを接着する中間層と、を備え、上記第１の樹脂材料は、ＰＰＳ樹脂であり、上記第２の樹脂材料は、変性ＳＰＳであり、第３の樹脂材料は、ＰＰＳ樹脂とポリアミドとを混合した材料であり、第４の樹脂材料は、ポリアミドとしたことを特徴とする樹脂パイプである。
【００１１】
この態様では、中間層を第１接着層と第２接着層とから構成し、第１接着層と第２接着層に互いの材料を含有させることにより溶融接着させるか、または第１接着層と第２接着層とを互いに反応接着させるとともに、外管層または内管層とも溶融接着または反応接着させる。これにより、各層を強固に接合することができる。
【００１２】
また、本発明の他の態様は、樹脂パイプを製造する方法において、第１の樹脂材料、第２の樹脂材料および第３の樹脂材料、さらに第４の樹脂材料をほぼ同時に環状かつ積層するように押し出すことにより、内管層、中間層および外管層を形成することを特徴とする。本製造方法により、各層の密着強度の高い樹脂ホースを好適に製造することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る樹脂パイプの実施の形態を実施例に基づき説明する。
【００１４】
Ａ．第１実施例
（１）  樹脂パイプの概略構成
図１は実施例の樹脂パイプ１０の概略斜視図、図２は図１の２−２線に沿った樹脂パイプ１０の断面図である。樹脂パイプ１０は、自動車のエンジンにおける冷却水系、すなわちエチレングリコールを主成分とする不凍液（ＬＬＣ）の循環管路に用いられ、以下の構成を有する。
【００１５】
図１に示すように、樹脂パイプ１０は、３次元的に屈曲形成されたメインパイプ１２と、メインパイプ１２からの流体の分岐を起こすための分岐パイプ１４と、メインパイプ１２の両端の端部金具１６，１８とを有する。メインパイプ１２は、図２に示すように、２ＭＰａ以上の耐圧性、曲げ加工性を考慮して、パイプ内径が１５．３〜１５．９ｍｍ、肉厚が１．７〜２．３ｍｍであり、内管層２２、中間層２６、外管層２４を積層した樹脂パイプである。
【００１６】
（２）  各層の構成および作用
以下、各層の構成について説明する。
（２）−１  内管層２２
内管層２２は、耐ＬＬＣの特性を与えるためのバリア層であり、変性ＳＰＳ（第１の樹脂材料）から形成されている。ここで、変性ＳＰＳとしては、主鎖に直接極性官能基を導入したものや、極性基を導入した第２成分をブレンドすることにより調製することができる。可撓性、加工性の点からゴム状弾性体を１０〜３０重量％添加したり、耐熱性、機械的強度の点からポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂を１〜１０重量％添加した組成物が好ましい。ここで、ゴム状弾性体としては、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、スチレンーブタジエンースチレンブロック共重合体、スチレンーイソプレンースチレンブロック共重合体およびそれらの水素添加物が好ましく用いられる。また、極性官能基を導入する変性剤としては、無水マレイン酸、アクリル酸エステル、グリシジルメタクリレートなどが好ましく、特に無水マレイン酸が好ましい。
例えば、変性ＳＰＳは、以下の組成とすることができる。
ＳＰＳ：７２重量部、
スチレンエチレンプロピレンスチレンブロック共重合（ＳＥＰＳ）：２０重量部
ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）／変性ＰＰＥ：８重量部
（ＰＰＥ／変性ＰＰＥの配合比：５０／５０）
フェノール系酸化防止剤：１重量部以下
イオウ系酸化防止剤：１重量部以下
【００１７】
内管層２２の厚さは、上述したメインパイプ１２の内径および肉厚の場合において、０．１〜１．５ｍｍの範囲であることが好ましい。これは、０．１ｍｍ未満であると、耐ＬＬＣの性能が十分に得られないからである。つまり自動車の冷却水系の回路で要求される樹脂パイプの耐ＬＬＣの条件が３．０ｇ／ｍ２・ｄａｙとすると、上述の厚さ以上を必要とするからである。一方、内管層２２の肉厚は、耐衝撃性や押出加工性を低下させるから、１．５ｍｍを越えないことが好ましい。
【００１８】
（２）−２  外管層２４
外管層２４は、耐融雪塩性を与えるための層であり、変性ＳＰＳ（第２の樹脂材料）から形成されている。変性ＳＰＳは、内管層２２と同一の材料を適用することができる。外管層２４の肉厚は、後述する押出成形が可能である厚さを考慮して定められ、少なくとも０．１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１９】
（２）−３  中間層２６
中間層２６は、内管層２２と外管層２４とを接着する接着層であり、ポリアミド（第３の樹脂材料）から形成されており、変性ＳＰＳに反応接着するものである。ポリアミドとしては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２等を用いることができる。
【００２０】
中間層２６の厚さは、上述したメインパイプ１２の内径および肉厚の場合において、０．１〜１．５ｍｍの範囲であることが好ましい。これは、０．１ｍｍ未満であると、接着性能が十分に得られないからである。一方、１．５ｍｍを越えると、メインパイプ１２の肉厚に対する中間層２６の占める肉厚が大きくなり、内管層２２および外管層２４に所望の特性を得ることができる肉厚を確保できないからである。
【００２１】
（３）  樹脂パイプ１０の製造方法
次に、樹脂パイプ１０の製造方法について説明する。図３は押出成形機の要部を模式的に表わした断面図である。押出成形機は、多層の樹脂層を形成するためのダイヘッド部４０を備えている。ダイヘッド部４０は、中心にマンドレル４１ａを有する第１ヘッド４１、第２ヘッド４２、第３ヘッド４３および第４ヘッド４４を備え、これらを同心円上に配置している。第１ヘッド４１と第２ヘッド４２との間には内管層用の第１押出間隙Ｓｐ１が形成され、また第２ヘッド４２と第３ヘッド４３との間には中間層用の第２押出間隙Ｓｐ２が形成され、さらに、第３ヘッド４３と第４ヘッド４４との間には外管層用の第３押出間隙Ｓｐ３が形成されている。
【００２２】
多層押出成形機にて、第１押出間隙Ｓｐ１、第２押出間隙Ｓｐ２および第３押出間隙Ｓｐ３からそれぞれ第１の樹脂材料、第２の樹脂材料および第３の樹脂材料を同時に押し出す共押出を行なう。このように共押出された第１ないし第３の樹脂材料は、第１ないし第３押出間隙ＳＰ１〜Ｓｐ３を通過して冷却すると、それぞれ内管層２２、中間層２６、外管層２４を構成する３層のメインパイプ１２となる。
【００２３】
このように得られたメインパイプ１２では、第１ないし第３の樹脂材料がそれぞれ冷却硬化することにより、各層が互いに接着する。すなわち、内管層２２および外管層２４は、極性官能基が添加された変性ＳＰＳであり、変性ＳＰＳは、中間層２６のポリアミドと反応接着により接合する。よって、内管層２２および外管層２４は、中間層２６を介して互いに接着する。これにより、多層押出成形機により、内管層２２、中間層２６および外管層２４とが強固に接着したメインパイプ１２が得られる。
【００２４】
こうして得られたストレート状のメインパイプ１２は、曲げ加工に処される。メインパイプ１２を、約１５０〜約２１５℃の温度に維持された槽中に約３〜１０分間浸漬し、その後、図示しない３次元曲げ型にセットする。そして、この３次元曲げ型にセットした状態で常温まで冷却することで、３次元曲げ加工を施す。これにより、図１に示す湾曲形状のメインパイプ１２が得られる。さらに、メインパイプ１２に貫通孔を形成し、分岐パイプ１４を接続するとともに、端部金具１６，１８を加熱した状態にて圧入固定することにより樹脂パイプ１０が得られる。
【００２５】
（４）  樹脂パイプの性能
ここで、各層の肉厚を、内管層２２を０．５ｍｍ、中間層２６を０．３ｍｍ、外管層２４を１．２ｍｍとした樹脂パイプを製造したところ、ウォータパイプとして必要な条件、つまり耐圧性、耐不凍液性、耐融雪塩性などの各条件を満たすことが分かった。
【００２６】
（４）−１  耐融雪塩性の試験
上記樹脂パイプの耐融雪塩性の試験は、以下の方法により行なった。まず、樹脂パイプを、恒温槽で乾燥させて余分な水分を除去する。この樹脂パイプに塩化カリウム溶液を塗布した後に乾燥する。そして、樹脂パイプに塩化カリウム溶液の塗布と乾燥を数回繰り返す。このような前処理を行なった樹脂パイプに不凍液（ＬＬＣ）の内圧を加えて、そのシール圧が０．４ＭＰａ以上である場合に良好とした。その結果、自動車のウォータパイプとして、ＳＰＳを外管層に用いた場合に耐融雪塩性の条件を満たすことが分かった。
【００２７】
Ｂ．第２実施例
図４は第２実施例にかかる樹脂パイプを示す断面図である。第２実施例は、内管層２２ＢとしてＰＰＳ樹脂を用い、外管層２４Ｂに変性ＳＰＳを用い、中間層２６ＢとしてＰＰＳ樹脂とポリアミド（ナイロン６またはナイロン６６）とのブレンド材を用いた構成に特徴を有している。すなわち、内管層は、ＰＰＳ樹脂を用いて、エチレングリコールを主成分とする不凍液の透過量が３．０（ｇ／ｍ２・ｄａｙ）以下となるように形成する。また、中間層２６Ｂは、ＰＰＳ樹脂とポリアミドとを混合した材料を用いる。この構成により、内管層２２Ｂは、中間層２６Ｂとの界面付近で両層のＰＰＳ樹脂が融合することにより接着し、また外管層２４Ｂは、中間層２６Ｂとの界面付近で変性ＳＰＳがポリアミドと反応接着する。よって、各層の界面で各層に含まれている樹脂材料が融合または反応接着することから接着強度も高く、剥離することもないから、自動車などの冷却系水系の回路に好適に適用することができる。
また、ＰＰＳ樹脂の融点は２７８℃であり、ナイロン６６の融点は２６５℃であり、ＳＰＳの融点は２７０℃であり、これらの融点が近いから、融点より僅かに低い温度まで加熱軟化させた状態にて曲げ加工も容易である。
【００２８】
各層の厚さは、例えば、内管層２２Ｂを０．５ｍｍ、中間層２６Ｂを０．３ｍｍ、外管層２４Ｂを１．２ｍｍとする。この場合において、外管層２４Ｂを厚くすることにより、主にＳＰＳに機械的強度を付与する構成としてもよい。
【００２９】
Ｃ．第３実施例
図５は第３実施例にかかる樹脂パイプを示す断面図である。第３実施例は、内管層２２ＣとしてＰＰＳ樹脂を用い、外管層２４ＣとしてＳＰＳを用い、中間層２６ＣとしてＰＰＳ樹脂とＳＰＳとのブレンド材を用いた構成に特徴を有している。すなわち、内管層２２ＣはＰＰＳ樹脂を用いて耐不凍液性を付与し、外管層２４ＣはＳＰＳを用いて耐融雪塩性を付与する。また、中間層２６Ｃは、ＰＰＳ樹脂とＳＰＳとを混合した材料を用いる。この構成により、内管層２２Ｃは、中間層２６Ｃとの界面付近で両層のＰＰＳ樹脂が融合することにより接着し、また外管層２４Ｃは、中間層２６Ｃとの界面付近で両層のＳＰＳが融合することにより接着する。よって、各層の界面で各層に含まれている樹脂材料が融合することから接着強度も高く、剥離することもないから、自動車などの冷却系水系の回路に好適に適用することができる。
【００３０】
各層の厚さは、例えば、内管層２２Ｃを０．５ｍｍ、中間層２６Ｃを０．３ｍｍ、外管層２４Ｃを１．２ｍｍとする。この場合において、外管層２４Ｃを厚くすることにより、主にＳＰＳに機械的強度を付与する構成としてもよい。
【００３１】
Ｄ．第４実施例
図６は第４実施例にかかる樹脂パイプを示す断面図である。第４実施例は、バリア層としての内管層２２ＤにＰＰＳ樹脂を用い、外管層２４Ｄに変性ＳＰＳを用い、中間層２６Ｄを第１接着層２６Ｄａと第２接着層２６Ｄｂの２層で形成した点に特徴を有している。
【００３２】
第１接着層２６Ｄａは、ＰＰＳ樹脂と、ナイロン６またはナイロン６６などのポリアミドとのブレンド材から形成されている。第１接着層２６Ｄａを構成するＰＰＳ樹脂は、内管層２２Ｄに対する接着性能を与えるために配合されており、内管層２２ＤのＰＰＳ樹脂と同じ樹脂材料を用いることができる。ポリアミドは、第２接着層２６Ｄｂに対する接着性能を与えるために配合されている。
【００３３】
第２接着層２６Ｄｂは、第１接着層２６Ｄａと外管層２４Ｄとを接着する接着層であり、つまり、第１接着層２６Ｄａと溶融接着するとともに、外管層２４Ｄと反応接着するポリアミドから形成されている。ポリアミドとしては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２等を用いることができる。
【００３４】
第１接着層２６Ｄａの厚さは、上述した樹脂パイプの内径および肉厚の場合において、各層の接着性を考慮して、０．１〜１．５ｍｍの範囲であることが好ましく、また、第２接着層２６Ｄｂの厚さは、０．１〜１．５ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００３５】
各層の厚さは、例えば、内管層２２Ｄを０．５ｍｍ、第１接着層２６Ｄａを０．３ｍｍ、第２接着層２６Ｄｂを１．１ｍｍ、外管層２４Ｄを０．１ｍｍとすることができる。この場合において、ポリアミドで作成した第２接着層２６Ｄｂを厚くすることにより、第２接着層２６Ｄｂに機械的強度を付与する構成としてもよい。
【００３６】
なお、この発明は上記実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の樹脂パイプ１０の概略斜視図である。
【図２】図１の２−２線に沿った樹脂パイプ１０の断面図である。
【図３】押出成形機の要部を模式的に表わした断面図である。
【図４】第２実施例にかかる樹脂パイプを示す断面図である。
【図５】第３実施例にかかる樹脂パイプを示す断面図である。
【図６】第４実施例にかかる樹脂パイプを示す断面図である。
【符号の説明】
１０．．．樹脂パイプ
１２．．．メインパイプ
１４．．．分岐パイプ
１６，１８．．．端部金具
２２．．．内管層
２２Ｂ．．．内管層
２２Ｃ．．．内管層
２２Ｄ．．．内管層
２４．．．外管層
２４Ｂ．．．外管層
２４Ｃ．．．外管層
２４Ｄ．．．外管層
２６．．．中間層
２６Ｂ．．．中間層
２６Ｃ．．．中間層
２６Ｄ．．．中間層
２６Ｄａ．．．第１接着層
２６Ｄｂ．．．第２接着層
４０．．．ダイヘッド部
４１．．．第１ヘッド
４１ａ．．．マンドレル
４２．．．第２ヘッド
４３．．．第３ヘッド
４４．．．第４ヘッド
ＳＰ１．．．第３押出間隙
Ｓｐ１．．．第１押出間隙
Ｓｐ２．．．第２押出間隙
Ｓｐ３．．．第３押出間隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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