(57)【要約】  無機充填材を必須成分とするプロピレン系樹脂製配管部材であって、線膨張係数が１０×１０−５／℃以下であることを特徴とするプロピレン系樹脂製配管部材、および更に前記配管部材の２００℃中における酸化誘導時間が４０分以上であること、前記配管部材の、線膨張係数（α）と９０℃中における引張弾性率（Ｅ）が式Ｅ×α＜６／６７を満たすこと、および前記配管部材の９０℃中における引張弾性率が３７０〜１，３１０ＭＰａであることを特徴とするプロピレン系樹脂製配管部材。【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機充填材を必須成分とするプロピレン系樹脂製配管部材であって、該プロピレン系樹脂製配管部材１００質量部に対して該無機充填材が５〜３０質量部配合してなり、線膨張係数が１０×１０−５／℃以下であることを特徴とするプロピレン系樹脂製配管部材。
【請求項２】
前記配管部材の２００℃中における酸化誘導時間が４０分以上であることを特徴とする請求項１記載のプロピレン系樹脂製配管部材。
【請求項３】
前記配管部材の、線膨張係数（α）と９０℃中における引張弾性率（Ｅ）が式（１）を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２記載のプロピレン系樹脂製配管部材。
Ｅ×α＜６／６７・・・（１）
【請求項４】
前記配管部材の９０℃中における引張弾性率が３７０〜１，３１０ＭＰａであることを特徴とする請求項３記載のプロピレン系樹脂製配管部材。
【請求項５】
前記プロピレン系樹脂製配管部材１００質量部に対して、スチレン・ブタジエン系ゴムを１〜２０質量部配合してなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のプロピレン系樹脂製配管部材。
【請求項６】
前記スチレン・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２０万以上であることを特徴とする請求項５記載のプロピレン系樹脂製配管部材。
【請求項７】
前記配管部材が、パイプ、継手、バルブ、ポンプ、アクチュエーターのケーシング、流量計、及び各種センサのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のプロピレン系樹脂製配管部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、６０℃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、及びアクチュエータのケーシング等のプロピレン系樹脂製配管部材に関するものであり、さらに詳しくは、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を抑え、配管部材の長期寿命、耐熱性及び成形性の優れたプロピレン系樹脂製配管部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来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、剛性、耐熱性、または耐薬品性などの優れた特性から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・アルカ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１２×１０−５〜１５×１０−５／℃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６０℃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（蛸ベンド）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、プロ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。
プロピレン系樹脂成形材料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１００部とエチレンプロピレンゴムを２０〜５０部とからなる樹脂に、タルクを０〜２０部とウィスカーを２．５〜２０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６３−５７６５３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成形材料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１００重量部と表面処理タルク３０〜４００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１００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２０００−２５６５１９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、目ヤニ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。
従来のプロピレン系樹脂製配管部材としては、２３０℃、２．１６ｋｇ荷重下で測定されるメルトフローレートが０．００５〜５ｇ／１０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１２８〜１７２℃の範囲にあり、密度が８９８〜９１７ｋｇ／ｍ３の範囲にあり、炭素原子数が４〜２０のα−オレフィ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、２００℃で成形したプレスシート試験片の曲げ弾性率が８００〜２，６００ＭＰａ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１０−１９５２６４）。このパイプは、無機充填材や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ら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】
【０００３】
しかしながら、無機充填材が添加されたプロピレン系樹脂成形材料において、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。例えば、パイプ成形においてドロー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。
また、プロピレン系樹脂製配管部材は、特に高温流体が流れる配管に用いる場合において長期使用のために耐酸化性を有する必要があり、通常は成形に使用するプロピレン系樹脂に数種の酸化防止剤を配合することで耐酸化性を向上できるが、従来のプロピレン系樹脂成形材料では配管部材用途としての耐酸化性が考慮されていないため、例えば、配管部材内部を流れる流体によっては酸化防止剤が溶出されて配管部材内部の耐酸化性が損なわれるなどの問題が発生する恐れがあった。
また、従来のプロピレン系樹脂製配管部材において、無機充填材や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１２×１０−５／℃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。
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、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を抑え、配管部材の長期寿命や耐熱性や成形性の優れた特性を発揮するプロピレン系樹脂製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プロピレン系樹脂製配管部材を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、配管部材中に存在する無機充填材により配管部材の線膨張係数が所定範囲にあって、この所定範囲が線膨張係数と引張弾性率との関係から導き出される配管部材特性に適合しうることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は無機充填材を必須成分とするプロピレン系樹脂製配管部材であって、該プロピレン系樹脂製配管部材１００質量部に対して該無機充填材が５〜３０質量部配合してなり、線膨張係数が１０×１０−５／℃以下であることを第一の特徴とし、配管部材の２００℃における酸化誘導時間が４０分以上であることを第二の特徴とし、配管部材の線膨張係数（α）と９０℃中における引張弾性率（Ｅ）がＥ×α＜６／６７の関係式を満たすことを第三の特徴とし、配管部材の９０℃における引張弾性率が３７０〜１，３１０ＭＰａの範囲にあることを第四の特徴とし、前記プロピレン系樹脂製配管部材１００質量部に対して、スチレン・ブタジエン系ゴムを１〜２０質量部配合してなることを第五の特徴とし、前記スチレン・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２０万以上であることを第六の特徴とし、前記配管部材が、パイプ、継手、バルブ、ポンプ、アクチュエーターのケーシング、流量計、及び各種センサのいずれかであることを第七の特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、式（１）の熱応力を許容できる領域を示すグラフである。
図２は、熱応力試験の説明図である。
【符号の説明】
【０００５】
１    パイプ
２    冶具
３    ロードセル
４    恒温槽
発明の詳細な説明
本発明におけるプロピレン系樹脂成形材料は、プロピレン単独重合体、プロピレンとそれ以外のα−オレフィンとの共重合体など、従来慣用されているものが使用されており、これら重合体の混合物でも問題なく使用できる。また、プロピレン系樹脂成形材料の分子量に起因するメルトフローレート（以下ＭＦＲと称す）は特に限定されないが、０．１〜２．０ｇ／１０分の範囲が好ましく、０．２〜１．０ｇ／１０分がより好ましい。プロピレン系樹脂の良好な生産性を得るためにＭＦＲは０．１ｇ／１０分以上が良く、パイプ成形におけるドロー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ＭＦＲは２．０ｇ／１０分以下が良い。なおＭＦＲは、ＪＩＳ  Ｋ７２１０に準拠し、試験温度２３０℃、試験荷重２．１６ｋｇの条件で測定したものである。
また本発明における無機充填材は、球状フィラー、板状フィラー、繊維状フィラーなど、従来慣用されているものが使用され、この中から適宜選択して用いることができる。球状フィラーとしては、炭酸カルシウム、マイカ、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、クレー、パーライト、シラスバルーン、けいそう土、焼成アルミナ、ケイ酸カルシウムなどが挙げられる。板状フィラーとしては、タルク、マイカなどが挙げられる。繊維状フィラーとしては、ガラス繊維、炭素繊維、ホウ素繊維、炭化ケイ素繊維、チタン酸カリウム繊維、あるいはポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアリレート繊維、ポリイミド繊維などが挙げられる。このほかに無定形フィラーとしてシリカなどが挙げられる。
上記無機充填材は、単独で用いても良く、２種以上を組み合わせて用いても良い。このうちタルク、マイカ、シリカ、炭酸カルシウム、ガラス繊維を主体としたものが、熱膨張特性、耐熱性、コストなどの面で好ましく、特にタルクは引張弾性率を上げすぎずに線膨張係数を低減させるので好適である。また、プロピレン系樹脂との接着性を良くする目的で、シランカップリング剤などで有機化処理したものを用いても良い。
また、無機充填材の平均粒子径・平均繊維径は特に限定されるものではないが、無機充填材がタルク、マイカ、シリカ、炭酸カルシウムの場合は、平均粒子径は０．５〜１０μｍが好ましく、１．０〜６．０μｍがより好ましい。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子径は０．５μｍ以上であることが良く、熱膨張特性や耐衝撃性を向上させる点から平均粒子径は１０μｍ以下であることが良い。また無機充填材がガラス繊維の場合は、平均繊維径は３．０〜１２μｍが好ましい。これはガラス繊維の入手のし易さの点から３．０μｍ以上であることが良く、強度、耐熱性を向上させる点から１２μｍ以下であることが良い。
本発明におけるプロピレン系樹脂に対する無機充填材の配合割合は、無機充填材の種類や組み合わせや平均粒子径・平均繊維径で変わるものの、プロピレン系樹脂製配管部材１００質量部に対して、無機充填材が５〜３０質量部配合してなる必要がある。これは線膨張係数を低減させるために５質量部以上であることが良く、耐薬品性と耐衝撃性を低下させなくし、熱応力及び引張弾性率を低減させて配管部材としての寿命を長くするために３０質量部以下であることが良い。
本発明のプロピレン系樹脂製配管部材の線膨張係数は、１０×１０−５／℃以下である必要があり、より好ましくは２×１０−５〜８×１０−５／℃である必要がある。これは配管部材（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である。
また、本発明のプロピレン系樹脂製配管部材の２００℃中での酸化誘導時間は、４０分以上であることが好ましく、８０分以上であることがより好ましい。これは２００℃中での酸化誘導時間が４０分以上であれば高温流体を流れる配管ラインでの用途でも十分な耐酸化性を有し、配管部材を９０℃程度の高温で酸化劣化することなく長期使用を可能にするためである。また、２００℃中での酸化誘導時間が４０分以上であれば、使用済みのプロピレン系樹脂製配管部材をリサイクルしようとする場合において、それまでに配管部材が受けた熱履歴や成形加工熱による酸化防止剤の消費を抑えることができるため、再ペレット化する際に新たに酸化防止剤を添加する必要がなくなるか最小限の添加量で済ませることができるので、リサイクルの手間を省くことができる。
また本発明のプロピレン系樹脂製配管部材において、無機充填材をプロピレン系樹脂に配合すると、線膨張係数は下がり、引張弾性率は増加する傾向を示すが、無機充填材の配合量は、線膨張係数をα、９０℃中における引張弾性率をＥとすると、式（１）を満足するよう調整することが好ましい。
Ｅ×α＜６／６７      ・・・（１）
式（１）は、常温にて両端を固定したプロピレン系樹脂製配管部材に９０℃の高温流体を流した際の弾性限界による歪みが、９０℃中における熱膨張による歪みを許容できる範囲を規定したものである。詳しく説明すると、９０℃中における弾性限界による歪み（ε１）は、９０℃中における引張強度（δ）と９０℃中における引張弾性率（Ｅ）から、
ε１＝δ／Ｅ          ・・・（２）
で表される。次に、９０℃中における熱膨張による歪み（ε２）は、線膨張係数（α）と常温との温度差（Δｔ）から、
ε２＝α×Δｔ        ・・・（３）
で表される。弾性限界による歪み（ε１）と熱膨張による歪み（ε２）は、弾性限界による歪み（ε１）が熱膨張による歪み（ε２）を許容できる範囲であれば、プロピレン系樹脂製配管部材として高温流体が流れる際に配管部材にかかる応力歪みによる弊害を防止できるので
ε１＞ε２            ・・・（４）
となり、式（４）に式（２）、式（３）を代入すると、
Ｅ×α＜δ／Δｔ      ・・・（５）
となる。ここでプロピレン系樹脂製配管部材の９０℃中における引張強度（δ）は１０〜１５ＭＰａ程度であるが、実質的には６ＭＰａ以上（安全率約２を考慮）の応力が瞬時でも加わると配管部材が破壊されることから、９０℃中における引張強度の限界値は６ＭＰａと考えられる。また常温との温度差（Δｔ）が６７℃（９０−２３℃）であることから、これらを式（５）に当てはめれば、式（１）が導き出される（式（１）の熱応力を許容できる領域を示すグラフは図１参照）。
式（１）の関係式の中で９０℃中における引張弾性率の範囲は、３７０〜１，３１０ＭＰａであることが好ましく、５２０〜１，０５０ＭＰａであることがより好ましい。高温時に配管部材（特にパイプ）が自重により大きくたわんだり配管部材の接続部に応力のかかることのない剛性を有するためには９０℃中の引張弾性率が３７０ＭＰａ以上であることが必要で、配管部材の熱膨張による歪みを許容できる弾性限界による歪みを有するためには１，３１０ＭＰａ以下であることが良い。
また、本発明の常温中における引張弾性率の範囲は、上記の理由から１，００５〜３，５２０ＭＰａであることが好ましい。
また、本発明のプロピレン系樹脂製配管部材にはスチレン・ブタジエン系ゴムが配合されていることが望ましい。これは他のゴムを配合した場合と比較して、より少ない配合量で熱応力を低減させるため、例えばパイプや継手などを配管接続した管路に高温流体を流しても高温によるパイプ、継手の材質の劣化が抑えられて破損することなく長期間使用することができ、より少ない配合量で引張弾性率を低減させるため、例えばパイプの場合ではパイプを設置したときのパイプの自重によるたわみや高温流体を流したときの熱膨張などによりパイプの特定箇所に応力が集中しても引張弾性率が低いことで応力は一点に集中することなく分散されるのでパイプが破損することが防止され、バルブの場合ではバルブ閉止時の内部圧力による応力集中や接続されたパイプのたわみなどの応力がバルブに集中したとしても同様に応力が分散されて破損することが防止されるので好適である。特にスチレン・ブタジエン系ゴムのうち、水素添加されたスチレン・ブタジエン系ゴムであれば、耐薬品性に優れるために例えばパイプや継手などを配管接続した管路に流す流体として硫酸、苛性ソーダ等の酸性、アルカリ性の薬品を流した場合でも薬品によって腐食することなく使用することができ、耐候性に優れるため例えばパイプや継手などを屋外に配管設置しても紫外線劣化が抑えられて問題なく使用できるので好適である。
また、スチレン・ブタジエン系ゴムは１〜２０質量部含有することが望ましい。配管部材として好適に使用できる程度に引張弾性率を低減させることで、例えば配管接続した管路のパイプやバルブの特定箇所に応力が集中しても引張弾性率が低いことで応力は一点に集中することなく分散されるのでパイプやバルブが破損することを防止させるために１質量部以上であることが良く、良好なクリープ特性を長期間維持することで、例えばパイプや継手などを配管接続した管路に内圧が加わった状態で高温流体を流しても配管部材が劣化して破損することなく長期間使用できるようにするために２０質量部以下であることが良い。
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２０万以上であることが望ましく、２０万〜７０万の範囲であることがより望ましい。これは、ゴムの配合で生じる配管部材のクリープ特性の低下を格段に抑えることで、例えばパイプや継手などを配管接続した管路に内圧が加わった状態で高温流体を流しても配管部材が劣化して破損することなく長期間使用できるようにするために２０万以上であることが良く、安定した重量平均分子量を維持し良好な成形外観を得ることで、成形されたパイプなどの内面を平滑にして流体が流れるときの抵抗を低減させ、外面に傷がつきにくくするために７０万以下であることが良い。
本発明で使用するプロピレン系樹脂成形材料には、必要に応じて、酸化防止剤や紫外線吸収剤、造核剤、顔料、可塑剤等の公知の添加剤を配合してもかまわない。
本発明のプロピレン系樹脂製配管部材およびその成形方法は特に限定されないが、例えば公知の押出成形法で製造されるパイプ、射出成形法で製造される継手、バルブ、ポンプ、アクチュエータのケーシング、流量計、及び各種センサが好適なものとして挙げられる。これは、本発明の配管部材であるパイプ、継手、バルブ、ポンプ、アクチュエータのケーシング、流量計、及び各種センサを配管接続して用いた場合、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、配管部材にかかる応力歪みを少なくしてパイプの長期寿命を維持すると共に、成形収縮率が低いため成形時の寸法の安定性に優れるので、特にバルブ、ポンプ、アクチュエータのケーシング、流量計、及び各種センサなどの成形部品の寸法のばらつきが抑えられて製品の製造が容易となる。また、成形収縮率が低いと成形後の長期時間の経過で配管部材の後収縮による寸法変化が抑えられるので配管接続する際に寸法の変化による施工性の悪化を防ぐことができるので好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
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。
本発明のプロピレン系樹脂製配管部材について、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た。
（１）線膨張係数測定試験
ＪＩＳ  Ｋ７１９７に準拠して、プロピレン系樹脂製パイプから加工にて線膨張測定用試験片を切り出し、２３〜１００℃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
ＪＩＳ  Ｋ７１１３に準拠して、プロピレン系樹脂製パイプから引張試験片を切り出し、２３±１℃及び９０±１℃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）成形収縮率測定試験
パイプ成形時のサイジングダイ寸法を基準として、プロピレン系樹脂製パイプを２３±１℃雰囲気中で４８ｈｒ放置した後の外径寸法の収縮率を測定した。
（４）熱安定性試験
ＪＩＳ  Ｋ６７６１（付属書４）に準拠して、プロピレン系樹脂製パイプの内面から１５±０．５ｍｇの試験片を切り出し、示差走査熱量計を用いて、窒素雰囲気下で２００±０．５℃に加熱し、安定後、酸素雰囲気下に置き換え、酸化誘導時間を測定した。なお、酸化誘導時間は長いほうが熱安定性に優れることになる。
（５）破壊水圧試験
配水用ポリエチレン協会規格の水道配水用ポリエチレン管ＰＷＡ００１に準拠して、プロピレン系樹脂製パイプ１０００ｍｍに対し、２３±１℃及び９０±１℃の雰囲気中でプランジャーポンプを用いて水圧をかけた。水圧は０．５ＭＰａ刻みで上昇させ、破壊時の水圧を測定した。
（６）熱応力試験
図２に示すように、まず２３±１℃にて３００ｍｍのプロピレン系樹脂製パイプ１の両端を固定した。パイプ１の一端を冶具２で固定し、他端をロードセル３に結合させ、上記パイプを９０℃の恒温槽４に１０分放置し、パイプ１の熱膨張で発生する応力をロードセル３にて測定した。なお、熱応力は小さいほど長期寿命に優れることになる。
（７）クリープ試験
ＤＩＮ８０８７に準拠して、プロピレン系樹脂製パイプ１０００ｍｍに対し、９５±１℃の雰囲気中で内圧０．７５ＭＰａをかけ、破壊に至るまでの時間を測定した。
（８）重量平均分子量測定
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ、カラム；東ソー（株）製、ＴＳＫ  ｇｅｌ  ＧＭＨＸＬ）を用いてスチレン・ブタジエン系ゴムをポリスチレン換算で重量平均分子量を求めた。
【実施例１】
【０００７】
エチレン含有量９質量部のプロピレン・エチレン共重合体８５質量部に、平均粒径５．０μｍのタルクを１５質量部配合し、単軸押出機にて混練、ペレット化し、ＭＦＲが０．５ｇ／１０分のプロピレン系樹脂成形材料として製造した。得られた成形材料を、単軸押出機を用い、シリンダー温度２２０℃にて厚さ３．０ｍｍ、内径２６ｍｍのプロピレン系樹脂製パイプを作製し、線膨張係数測定試験、引張試験、成形収縮率測定試験、熱安定性試験、破壊水圧試験、熱応力試験を実施した。結果を表１に示す。
【実施例２】
【０００８】
エチレン含有量９質量部のプロピレン・エチレン共重合体７５質量部に、平均粒径４．８μｍのマイカを２５質量部配合して、実施例１と同様にパイプを作製し、評価試験を実施した。結果を表１に示す。
【実施例３】
【０００９】
結晶性プロピレン系樹脂７０質量部に、平均粒径５．０μｍのタルクを２０質量部と、ＭＦＲが０．７ｇ／１０分のエチレンプロピレンゴムを１０質量部配合して、実施例１と同様にパイプを作製し、評価試験を実施した。結果を表１に示す。同様に熱応力試験、クリープ試験を実施した。結果を表２に示す。
【実施例４】
【００１０】
結晶性プロピレン系樹脂７５質量部に、平均粒径２．５μｍの炭酸カルシウムを２５質量部配合して、実施例１と同様にパイプを作製し、評価試験を実施した。結果を表１に示す。
【実施例５】
【００１１】
結晶性プロピレン系樹脂８０質量部に、平均繊維径１０μｍのガラス繊維を２０質量部配合して、実施例１と同様にパイプを作製し、評価試験を実施した。結果を表１に示す。
【表１】
2006078078.tif 000002
【実施例６】
【００１２】
結晶性プロピレン系樹脂７０質量部に、平均粒径５．０μｍのタルクを２０質量部と、重量平均分子量１０万（ＭＦＲは３．０ｇ／１０分）のスチレン・ブタジエンゴムを１０質量部配合して、実施例１と同様にパイプを作製し、熱応力試験、クリープ試験を実施した。結果を表２に示す。
【実施例７】
【００１３】
結晶性プロピレン系樹脂７５質量部に、平均粒径５．０μｍのタルクを２０質量部と、重量平均分子量１０万（ＭＦＲは３．０ｇ／１０分）のスチレン・ブタジエンゴムを５質量部配合して、実施例１と同様にパイプを作製し、評価試験を実施した。結果を表２に示す。
【実施例８】
【００１４】
結晶性プロピレン系樹脂７５質量部に、平均粒径５．０μｍのタルクを２０質量部と、重量平均分子量２０万（ＭＦＲは０．１ｇ／１０分未満）のスチレン・ブタジエンゴムを５質量部配合して、実施例１と同様にパイプを作製し、評価試験を実施した。結果を表２に示す。
【実施例９】
【００１５】
結晶性プロピレン系樹脂７５質量部に、平均粒径５．０μｍのタルクを２０質量部と、重量平均分子量２５万（ＭＦＲは０．１ｇ／１０分未満）のスチレン・ブタジエンゴムを５質量部配合して、実施例１と同様にパイプを作製し、評価試験を実施した。結果を表２に示す。
【実施例１０】
【００１６】
結晶性プロピレン系樹脂５５質量部に、平均粒径５．０μｍのタルクを２０質量部と、重量平均分子量２５万（ＭＦＲは０．１ｇ／１０分未満）のスチレン・ブタジエンゴムを２５質量部配合して、実施例１と同様にパイプを作製し、評価試験を実施した。結果を表２に示す。
【実施例１１】
【００１７】
結晶性プロピレン系樹脂５５質量部に、平均粒径５．０μｍのタルクを２０質量部と、ＭＦＲが０．７ｇ／１０分のエチレンプロピレンゴムを２５質量部配合して、実施例１と同様にパイプを作製し、評価試験を実施した。結果を表２に示す。
【表２】
2006078078.tif 000003
比較例１
結晶性プロピレン系樹脂１００質量部のプロピレン樹脂成形材料を、実施例１と同様にパイプを作製し、線膨張係数測定試験、引張試験、成形収縮率測定試験、熱安定性試験、破壊水圧試験、熱応力試験、クリープ試験を実施した。結果を表１と表２に示す。
比較例２
結晶性プロピレン系樹脂９７質量部に、平均粒径５．０μｍのタルクを３質量部配合して、実施例１と同様にパイプを作製し、線膨張係数測定試験、引張試験、成形収縮率測定試験、熱安定性試験、破壊水圧試験、熱応力試験を実施した。結果を表１に示す。
比較例３
結晶性プロピレン系樹脂６５質量部に、平均粒径５．０μｍのタルクを３５質量部配合して、実施例１と同様にパイプを作製し、評価試験を実施した。結果を表１に示す。
表１からわかるように、実施例１〜５は無機充填材が５〜３０質量部配合されていることで、パイプの線膨張係数が１０×１０−５／℃以下になっている。一方、比較例１は無機充填材が配合されておらず、比較例２は無機充填材が５〜３０質量部の範囲に満たないため、実施例と比較して線膨張係数は１．４〜２．２倍程大きくなっている。また比較例３は無機充填材が５〜３０質量部の範囲よりい多いため、パイプの線膨張係数は１０×１０−５／℃以下だが引張弾性率が高く熱応力も高くなる。これにより線膨張係数が１０×１０−５／℃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、パイプにかかる応力歪みが少なくなるので歪みによる流体の漏れを防止でき、熱応力を低減させることでパイプに高温流体を流しても高温によるパイプの材質の劣化が抑えられて破損することなく長期間使用することができる。
また、無機充填材が配合されていることで、パイプの酸化誘導時間が大幅に長くなっている。実施例と比較例について酸化誘導時間からパイプの寿命を比較すると、無機充填材を配合しない比較例１に対して実施例の寿命は約２〜４倍となるため長期寿命に優れている。
さらに、無機充填材を必須成分とすることにより、実施例のパイプの成形収縮率は比較例１の２〜７割程度に低減している。成形収縮率が小さいことにより、特に継手やバルブなどの射出成形において金型設計が容易となり、成形品の加工も容易となる。また金属部品をインサート成形する場合、成形収縮率が小さければ金属部品に対する応力歪みを抑えることができる。
次に、式（１）の範囲内である実施例１〜５と、式（１）の範囲から外れる比較例３とを比較すると、線膨張係数と酸化誘導時間は優れた性能を有しているが、熱応力が他より劣っており、式（１）を満たしているほうが寿命を長期化できるという点でより望ましい。また、比較例３は９０℃中における引張弾性率が３７０〜１，３１０ＭＰａの範囲より大きいが、引張弾性率が大きくなるとパイプの耐衝撃特性が低下する傾向になり、パイプの用途が狭まるため、引張弾性率が３７０〜１，３１０ＭＰａの範囲であるほうがパイプを広い用途で使用でき、さらにパイプを固定施工した後で高温流体を流す際に発生する応力歪みを低減することができる点で望ましい。
また、実施例１〜５より無機充填材を必須成分にするのであればいずれの無機充填材でも効果が得られる。これらの無機充填材のうち、パイプとして引張弾性率を上げすぎずに線膨張係数を低減させるほうが良いため、引張弾性率と線膨張係数がバランスの良い値となるタルクを無機充填材として用いることがより好適である。
表２からわかるように、比較例１に対して実施例３、６、１０、１１より、特にスチレン・ブタジエンゴムを配合すると、他のゴムを配合した場合と比較してもより効果的に熱応力を低減することができる。また実施例７より、スチレン・ブタジエンゴムの配合量を実施例６の半分にしても熱応力は実施例３と同レベルであり、クリープ特性が向上している。また、実施例７、８、９より、スチレン・ブタジエンゴムの重量平均分子量が高くなるとクリープ特性が向上している。特にクリープ特性に優れている実施例８、９は高圧配管としての使用に好適である。プロピレン樹脂製パイプは、ゴムを配合すると熱応力は低減するが、クリープ特性は適量の範囲内であればゴムを配合しない場合より向上するか同等程度であるがゴムの配合量が多くなるとクリープ特性は低下する。このため、配管部材として使用するにはスチレン・ブタジエンゴムの配合量は１〜２０質量部とし、ポリスチレン換算の重量平均分子量は２０万以上であることが好適である。
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、バルブ、ポンプ、アクチュエーターのケーシング、流量計、及び各種センサなどの他の配管部材においても同様に、高温流体を流しても高温による材質の劣化が抑えられて破損することなく長期間使用することができると共に、成形収縮率が低いので成形後に長期時間が経過しても後収縮による寸法の変化は抑えられ施工性の悪化を防ぐことができる。また継手、バルブ、ポンプにおいてはクリープ特性に優れるため管路に内圧が加わった状態で高温流体を流しても、配管部材の材質が劣化して破損することなく長期間使用でき、バルブ、ポンプ、アクチュエーターのケーシング、流量計、及び各種センサにおいては成形収縮率が低いことで寸法のばらつきが抑えられて部品の製造が容易となるなどの効果が得られる。
［発明の効果］
本発明のプロピレン系樹脂製配管部材は、以下のような優れた特性を有する。
（１）無機充填材を必須成分とし、線膨張係数１０×１０−５／℃以下であるプロピレン系樹脂製配管部材であるため、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、配管に蛸ベンドや伸縮管などを設ける必要がない。
（２）無機充填材を必須成分とし、線膨張係数１０×１０−５／℃以下であるプロピレン系樹脂製配管部材であるため、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。
（３）２００℃中における酸化誘導時間が４０分以上であるため、高温での耐酸化性に優れ、高温流体が流れる配管においてもパイプの長期寿命を維持することができる。
（４）スチレン・ブタジエンゴムを配合すると、応力歪みを緩和し、良好なクリープ特性を維持することができ、さらにポリスチレン換算の重量平均分子量を２０万以上にすると、配管部材のクリープ特性の低下を格段に抑えるため、配管部材を配管接続した管路に内圧が加わった状態で高温流体を流しても、配管部材の材質が劣化して破損することなく長期間使用できる。
（５）プロピレン系樹脂成形部材の成形収縮率が小さいため、特に継手やバルブなどの射出成形において金型設計や成形品の加工が容易となり、また金属部品をインサート成形する場合、金属部品に対する応力歪みを抑えることができる。
（６）配管部材が、パイプ、継手、バルブ、ポンプ、アクチュエーターのケーシング、流量計、及び各種センサのいずれかであるため、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、配管部材にかかる応力歪みを少なくしてパイプの長期寿命を維持すると共に、成形時の寸法の安定性に優れるので成形部品の寸法のばらつきが抑えられて製品の製造が容易となり、成形後の長期時間の経過で配管部材の後収縮による寸法変化が抑えられて配管接続する際に寸法変化による施工性の悪化を防ぐことができる。
【図１】
2006078078.tif 000004
【図２】
2006078078.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成18年6月23日(2006.6.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】請求の範囲
【請求項１】（補正後）無機充填材およびスチレン・ブタジエン系ゴムを含むプロピレン系樹脂製配管部材であって、該プロピレン系樹脂製配管部材１００質量部に対して前記無機充填材５〜３０質量部およびスチレン・ブタジエン系ゴム１〜２０質量部を配合してなり、前記配管部材の線膨張係数（α）が１０×１０−５／℃以下であり、前記配管部材の９０℃中における引張弾性率（Ｅ）が３７０〜１，３１０ＭＰａであって、その線膨張係数（α）とその引張弾性率（Ｅ）が次式（１）を満たし、
Ｅ×α＜６／６７・・・（１）
また、前記配管部材の２００℃中における酸化誘導時間が４０分以上である
ことを特徴とするプロピレン系樹脂製配管部材。
【請求項２】（削除）
【請求項３】（削除）
【請求項４】（削除）
【請求項５】（削除）
【請求項６】（補正後）前記スチレン・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２０万以上であることを特徴とする請求項１記載のプロピレン系樹脂製配管部材。
【請求項７】（補正後）前記配管部材が、パイプ、継手、バルブ、ポンプ、アクチュエータのケーシング、流量計、及び各種センサのいずれかであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプロピレン系樹脂製配管部材。
【国際調査報告】
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