JP2004160994A - 内面ライニング鋼管及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】給水、給湯、空調、排水等に用いられる配管において耐塩素水性、耐冷熱水サイクル性、耐ウォーターハンマー性、溶出性、低温衝撃性に優れた内面ライニング鋼管及びその製造方法を提供する。
【解決手段】鋼管の内面にライニング層を有する内面ライニング鋼管において、前記ライニング層は、ポリスチレンとポリフェニレンエーテルとを質量比で90:10〜35:65の範囲に含む樹脂組成物からなり、かつ、前記ポリスチレンとポリフェニレンエーテル樹脂１００重量部に対して０．１〜５重量部の金属酸化物を含有する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、給水、給湯、空調、排水等の配管等に使用される、内側に水が流れる内面樹脂ライニング鋼管に関し、特に、効率的な方法で製造され、かつ、長期性能の優れた内面樹脂ライニング鋼管およびその製造方法に関するものである。

従来、給水、給湯、排水等に使われる配管は、耐食性等の改善のために、ポリエチレン樹脂粉体等を化成処理、プライマー処理等の表面処理が施された鋼管の内面に加熱した状態で粉体塗装することで内面ライニング層を形成するといった方法が用いられているが、この粉体塗装法は、生産効率の面で優れるものではなく、また、防食性能の低下につながるピンホール等が発生しやすい、また厚膜化が困難であるなどの問題があった。

また、形状復元性を有することが知られている塩ビ樹脂を用い、形状復元性を付与した、鋼管の内径より小さなパイプを作製、鋼管内で加熱復元させることにより拡径し、鋼管内面に貼り付ける方法が知られており、この方法は非常に生産性も高く、塩ビ樹脂の価格も安価であるため、従来より給水用内面樹脂ライニング鋼管の主流になっている。しかし塩化ビニル樹脂は、耐衝撃性、特に低温での耐衝撃性が低く、給水・給湯管として寒冷地で使用する際、及び施工時の屋外放置の際などにライニング層にダメージを受ける場合があるなどの問題があり、さらに、近年は、塩化ビニル樹脂の廃却の際の有害物の発生、塩化ビニル樹脂処理ルートにのせるための鋼管と塩化ビニル樹脂の分離など処理の負荷が大きく、環境負荷の大きい材料との認識のもとに、その使用は制限されてきている。

また、架橋ポリエチレン管に形状復元性を付与し、鋼管内で加熱復元することにより拡径しライニングする方法も知られているが、架橋剤からの溶出成分があるため水道水の衛生性を確保できないなどの問題があった（例えば、特許文献１参照）。

また、上記問題のないものとして、ポリエチレン管に形状復元性を付与し鋼管の内面ライニングをする方法も開示されているが（例えば、特許文献２参照）、本発明者らの検討によれば、給水、給湯用として長期耐久性の点で信頼性の劣るものであった。

また、防食性能の高いものとして、ガス管などに用いられる外面被覆鋼管のための外面被覆材料として様々なものが知られているが、いずれも本目的には充分な性能を有さない。たとえば、フッ素樹脂(例えば、特許文献３参照)、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(例えば、特許文献４参照)が知られているが、これらはいずれも樹脂価格が高く、さらに効率の低い粉体塗装や高温での焼付け工程が必要などかなり使用に制限が加わるものである。また、ポリフェニレンスルフィド樹脂(例えば、特許文献５参照)、及びナイロンなどポリアミド樹脂(例えば、特許文献６参照)、ポリフェニレンエーテル樹脂(例えば、特許文献７参照)などは給水用、特に給湯用の内面ライニング鋼管とした場合、性能に問題がある。
特開2001-9912（第２〜３頁） 特開2002-257265（第２〜４頁、図１） 特開平8-300554（第２〜３頁） 特開平4-50585（第２〜３頁） 特開平7-329240（第２〜５頁、表１、図１〜図４） 特開平8-294994（第２〜４頁、図１） 特開平8-238717（第７〜８頁、表１）

給水、給湯用に使用される配管の内面ライニング層に求められる性能は、通常の被覆材料に求められる性能とは全く異なり、耐塩素水性、耐冷熱水サイクル性、耐ウォーターハンマー性、溶出性、低温衝撃性などが求められる。

例えば、耐塩素水性が低いと水道水中に添加されている塩素により内面ライニング層が劣化、剥離やツマリなどの原因となる。また、耐冷熱水サイクル性が低いと、水とお湯の切替や、常温に冷えている配管内にお湯が流れ込む回数が長年使用で多くなった時点で、内面ライニング層が変形したり、クラックが入ったりする結果、水と直接触れた鋼管内面部分が錆びて赤水が蛇口より供給されることになってしまう。

耐ウォーターハンマー性が低いと、蛇口を止めた瞬間に管内に生じる負圧により、ライニング層の剥離、ツマリなどが起きる。また、通常、過マンガン酸カリウム消費量で定量される溶出性が高いと、水道水中に溶け出す有機物の量が多いことを意味し、衛生性に悪い。

また、低温衝撃性が悪いと、寒冷地での施工、及び使用において、内面ライニング層がダメージを受けツマリ、赤水発生などの原因となる。さらに、内面ライニングは、鋼板の被覆や、鋼管の外面被覆に比べ行いにくく、効率的な内面ライニング方法に適用可能な事も重要である。

上述したように従来はこれら全てを満足する手段はなく、それらを解決できる手法が望まれていた。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであって、給水、給湯、空調、排水等に用いられる配管において耐塩素水性、耐冷熱水サイクル性、耐ウォーターハンマー性、溶出性、低温衝撃性に優れた内面ライニング鋼管及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、給水・給湯等に用いられる配管の内面ライニングに要求される上記諸特性に関して鋭意研究した結果、以下の方法により上記課題を解決でき、給水、給湯用として充分な性能を有する内面樹脂ライニング鋼管を提供できることが判明した。

本発明に係る内面ライニング鋼管は、鋼管の内面にライニング層を有する内面ライニング鋼管において、前記ライニング層は、ポリスチレンとポリフェニレンエーテルとを質量比で90:10〜35:65の範囲に含む樹脂組成物からなり、かつ、前記ポリスチレンとポリフェニレンエーテル樹脂１００重量部に対して０．１〜５重量部の金属酸化物を含有することを特徴とする。

ポリスチレンとポリフェニレンエーテルとの質量比が90:10より大きくなると、耐冷熱水サイクル性が不十分になる。一方、ポリスチレンとポリフェニレンエーテルとの質量比が38:62より小さくなると安定したライニングができなくなり、さらに35:65より小さくなると耐冷熱水サイクル性が悪くなる。

金属酸化物の含有量は、ポリスチレンとポリフェニレンエーテル樹脂１００重量部に対して０．１〜５重量部の割合とすることが好ましい。理由は定かではないが、金属酸化物がポリスチレンとポリフェニレンエーテル樹脂１００重量部に対して０．１部より少なくなっても５部より多くなっても、実使用環境をシミュレートした冷熱水サイクル特性が不十分になることが判明している。

さらに、ライニング層は、前記ポリスチレンとポリフェニレンエーテル樹脂１００重量部に対して、（ｉ）１００重量部以下のエラストマー及びゴム成分のうちの少なくとも一方、（ｉｉ）１００重量部以下のポリスチレングラフト共重合体、（ｉｉｉ）５重量部以下の酸化チタン、からなる群より選択される１又は２以上の添加材を含有することが好ましい。

エラストマー及びゴム成分を添加すると、樹脂組成物からなるライニング層の低温衝撃特性が向上する。しかし、１００重量部を超えて添加すると、耐冷熱水サイクル性及びウォーターハンマー特性が不充分なものになる。

酸化チタンを添加すると、耐塩素水性が向上する。しかし、５重量部を超えて添加すると、耐冷熱水サイクル性が不充分なものになる。

本発明に係る内面ライニング鋼管の製造方法は、ポリスチレンとポリフェニレンエーテルとを質量比で90:10〜35:65の範囲に含み、かつ、前記ポリスチレンとポリフェニレンエーテル樹脂１００重量部に対して０．１〜５重量部の金属酸化物を含有する樹脂組成物からなる樹脂管を、形状復元性を付与するために加熱下で縮径させ、鋼管内に挿入し、再度加熱して拡径させ、該樹脂管を鋼管の内面にライニングすることを特徴とする。

さらに、ライニング層と鋼管との間に接着層を有するようにしてもよい。この場合に、接着層として、無水マレイン酸変性ポリスチレン、無水マレイン酸変性ポリフェニレンエーテル、ホットメルト系接着剤のうちから選択される１種又は２種以上の接着剤を用いることが望ましく、接着剤を用いることにより樹脂管を鋼管の内面に強固に接着することができる。

［作用］
本発明の樹脂組成によれば、給水、給湯用配管の内面ライニング層に求められる耐塩素水性、耐冷熱水ヒートサイクル性、耐ウォーターハンマー性、溶出性、低温衝撃性などを充分に満足する結果、長期間の使用によってもライニング層の変形やクラック発生などに起因する赤水が発生しなくなる。

さらに、本発明の樹脂組成物は形状復元性に優れているため、ライニング鋼管の製造方法として、管状に成形した樹脂組成物を加熱下で縮径させて形状復元性を付与し、これを鋼管内に挿入して再度加熱することにより、樹脂管が膨張して拡径し、鋼管の内面にライニングすることができる。

本発明の内面樹脂ライニング鋼管は、給水管、給湯管、もしくは排水管に必要な充分な性能を有しており、ライニング層と鋼管との接着力も高く、さらに加熱復元性を利用した効率的方法で製造できる。

以下に本発明の種々の好ましい実施の形態について説明する。

（鋼管）
本発明で用いられる鋼管は、鋼管外面にブラスト処理、酸洗処理、化成処理、メッキ処理、プライマー処理もしくはプラスチックライニングを行なっても良い。また、鋼管内面には、ブラスト処理、酸洗処理、化成処理、メッキ処理などをしてもよく、さらにその内側にプライマー処理をしても良く、後述するように必要に応じてそれらとライニング層との間に接着剤を介在させても良い。鋼管の大きさは外径が１０〜２０００ｍｍ程度、通常２０〜１７０ｍｍ程度のものを、長さは３〜１０ｍ程度、通常４〜６ｍ程度、肉厚は２.０ｍｍ〜５.３ｍｍ程度のものを用いる。

（ポリスチレン）
樹脂層に用いられるポリスチレンは、既知の汎用樹脂であり、最も代表的なスチレンをはじめとして下記一般式に示したようなビニル芳香族化合物もしくはその誘導体の繰り返し単位を有する単独重合体または共重合体である。

上記の式中、Ｒは水素、またはアルキル基等を、Ｒ’は、アルキル基、ビニル基、ハロゲン、またはアミノ基等のベンゼン環の置換基を、そしてｍは０または１〜５の整数を表し、Ｒ’で置換されていない部分は水素である。

代表例としては、ポリスチレン、ポリα−メチルスチレン等があり、さらにこのような芳香族ビニル化合物と非芳香族化合物との共重合体であっても良い。代表例としては、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、スチレン−メチルメタクリレート共重合体等が挙げられる。

（ポリフェニレンエーテル）
ポリフェニレンエーテルとは、フェノール化合物の１種または２種以上を重合させることにより得られる重合体であり、フェノール化合物は、ベンゼン環の水素がアルキル基、フェニル基、置換フェニル基、ハロゲン、および置換炭化水素基などで置換されていてもよいが、少なくとも１個は水素原子である。好ましいポリフェニレンエーテルは、2,6-ジメチルフェノールを主モノマーとしたガラス転移温度が200〜230℃の範囲にある重合体であるがこれに制限されるものではない。

（金属酸化物）
本発明の金属酸化物としては、酸化チタン、シリカ、酸化シ゛ルコニウム、酸化鉄、酸化アルミニウムなどであり、粒径も特に制限されるものではないが、樹脂への均一分散などを考慮すると30μ以下が好ましい。また樹脂への分散性向上等の目的で粒子表面にカップリング処理等の表面処理を施したものでも良い。

（組成比）
これら樹脂組成物において、金属酸化物がポリスチレンとポリフェニレンエーテル樹脂100重量部に対し0.1〜5重量部であり、ポリスチレンとポリフェニレンエーテルとの重量比が90:10〜35:65である事が必要である。理由は定かではないが、金属酸化物が0.1部より少なくなっても5部より多くなっても、実使用環境をシミュレートした冷熱水サイクル特性が不十分になる。また、ポリスチレンとポリフェニレンエーテルの重量比が90:10より大きくなると、冷熱水サイクル特性が不十分になり、38:62より小さくなると安定したライニングができなくなり、35:65より小さくなると実使用環境をシミュレートした冷水熱水サイクル性能が悪くなる。

（エラストマー・ゴム）
本発明の樹脂には、また、低温衝撃特性を向上させるためにエラストマー及び／もしくはゴム成分を添加しても良い。

エラストマー成分としては公知の熱可塑性エラストマーでよく、ポリテトラメチレングリコールのような脂肪族ポリエーテルとポリブチレンテレフタレートのような芳香族ポリエステルとが結合したようなポリエステル系エラストマーや、ポリアミド６、６６，１１，１２等の結晶性ポリアミドとポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、ポリテトラメチレングリコール等のポリエーテルとが結合したようなポリアミド系エラストマーや、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂とエチレンプロピレンゴム、イソブチレンイソプレンゴムのようなオレフィン系ゴムからなる熱可塑性ポリオレフィン系エラストマーや、イソシアネートとポリテトラメチレングリコールなどのポリエーテルもしくはポリエステルを共重合したウレタン系や、スチレンとブタジエンなどのジエン成分とを共重合したスチレン系等のエラストマーであれば良い。また、ゴム成分は、ＳＢＲ等のジエン成分を含む重合体および共重合体、もしくはアクリルゴムなど公知のものでよいが、好ましくはスチレン成分及びジエン成分を含まないエラストマーもしくはゴム成分が耐塩素水性の点で優れている。

（ポリスチレングラフト共重合体）
本発明の樹脂には、また、低温衝撃特性を向上させるためにポリスチレングラフト共重合体を添加しても良い。

ポリスチレングラフト共重合体は、オレフィン系化合物の単独もしくは共重合体に、ポリスチレン重合体がグラフトされた重合体であり、オレフィン系化合物の単独もしくは共重合体の具体例としては、ポリエチレン、エチレンエチルアクリレート共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレングリシジルメタクリレート共重合体、エチレンエチルアクリレート無水マレイン酸共重合体が挙げられ、特にこれら共重合体中のエステル系モノマー含有率が10〜25質量％、無水マレイン酸モノマー含有率が0〜10質量％のものが望ましい。また、ポリスチレン重合体には性能を損なわない範囲で若干の共重合モノマーが混在しても良い。

これら、エラストマー、ゴムもしくはポリスチレングラフト共重合体の添加は、ポリスチレンとポリフェニレンエーテル樹脂１００重量部に対して、１００重量部以下とすることが好ましい。１００重量部を超えて過剰に添加すると冷熱水サイクル特性及びウォーターハンマー特性が不十分なものになる。

（酸化チタン）
本発明の樹脂には、また、耐塩素水性を向上させるために酸化チタンを添加しても良い。

酸化チタンは、公知のものでよくルチル型でもアナターゼ型でもよく、粒径も特に制限されるものではないが、樹脂への均一分散などを考慮すると３０μｍ以下の粒径が好ましい。添加量は、ポリスチレンとポリフェニレンエーテル樹脂１００重量部に対して、５重量部以下にすることが好ましい。それ以上に添加すると冷熱水サイクル特性が不十分なものになる。

（樹脂組成物の混合）
これら樹脂組成物の混合は、従来より樹脂混練の方法として公知の一般的方法を用いて行うことができ、高温下でニーダーや押出し機により混練することにより可能である。

また、上記樹脂組成物には本発明の性能を損なわない範囲で、上記樹脂同士もしくは他の樹脂を混ぜ合わせても良く、必要に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐光安定化剤、難燃剤、顔料、着色剤、充填剤、滑剤、帯電防止剤、粘着付与剤等の添加剤を加えることができる。

（接着層）
また、鋼管１とライニング層４の間に接着層３を設けることにより、ライニング層４と鋼管２との密着力が向上し、現場での作業性向上や、使用時の信頼性確保になる。そのような接着層の材料としては、無水マレイン酸変性ポリスチレン、もしくは無水マレイン酸変性ポリフェニレンエーテル、さらに、例えば、エチレン−無水マレイン酸共重合樹脂、エチレン−無水マレイン酸−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合樹脂、エチレン−メタクリル酸エステル共重合樹脂、アイオノマー樹脂、もしくはエチレン−酢酸ビニル共重合体等をベースとしたポリオレフィン系、もしくは、ポリエステル系などのホットメルト接着剤が有効であり、これらの樹脂にテルペン系、ロジン等の粘着付与剤等を添加したものも効果がある。

また、上記接着剤には本発明の性能をそこなわない範囲で、上記接着剤同士もしくは他の樹脂を混ぜ合わせても良く、必要に応じて酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐光安定化剤、可塑材、難燃剤、顔料、着色剤、充填剤、滑剤、帯電防止剤等の添加剤を加えることができる。

（プロセス）
ライニング方法としては、上記樹脂組成物を公知の方法で混練混合した後、破砕、粉状にしたものを、加熱した鋼管内面に吹付ける粉体塗装法、もしくは粉体流動槽の中に加熱した鋼管を浸漬する流動浸漬法などが適用可能である。

また、本発明の樹脂組成物は形状復元性を有するため生産効率のよい方法として形状復元法にも適用可能である。まず、本発明の樹脂組成物を通常の方法で金型よりパイプ状に押出しし、サイジングダイ、水冷シャワー等を用いて樹脂を固化温度以下まで冷却しながら外径を固定して、鋼管内径よりも大きな外径を有する樹脂管にする。その後、該樹脂管を、赤外線加熱炉、マイクロ波加熱炉、高周波加熱炉、熱風炉等を利用して該樹脂組成物のガラス転移温度以上まで昇温しながら、もしくはガラス転移温度以上に加熱した状態で、鋼管内径よりも小さな外径になるまで縮径し、冷却することで形状復元性を付与する。この縮径は、2台の引取機の間に、加熱炉と冷却槽を配置させたラインを採用し、２台の引取機の速度差を利用して管の長手方向に延伸して縮径する方法、もしくは出側の径が鋼管内径より細いテーパーのついた金型内を通過させて縮径する方法、もしくはロール等で径方向に絞り込み縮径する等の方法が適用できる。また、これらの工程において形状を安定させるため、パイプの内側をエアを送り込むなどの方法でパイプ内側を加圧したり、金型への成形物の追随を良くするためパイプの外側を減圧にし金型に吸い付けるようにするなどの方法を適用することも可能である。

また、樹脂組成物を金型よりパイプ状に押出しする際に、樹脂温度がガラス転移温度以上になる様にし、それを冷却しながら上記方法で縮径を行っても良い。

縮径後の樹脂管のサイズは、ライニングしようとする管のサイズ、作業性、経済性等を考慮して、通常、外径12〜158mm、肉厚0.4〜4.5mmになるようにするが、特にこれに制限されるものではない。

また、樹脂組成物のガラス転移温度は示差走査熱量分析等、通常行われる方法で得ることができる。

縮径するときの樹脂管温度は、ガラス転移温度より低いとネッキングなどが発生し安定的に縮径が行えなくなり、さらに形状復元するときも不均一なものになりきれいに鋼管内面をライニングできなくなる。

この樹脂管の外面に接着剤を被覆する時は、形状復元性を付与する前もしくは後にクロスヘッド丸ダイやＴダイで接着剤を樹脂管表面に被覆する方法、もしくはあらかじめフィルム状に成形した接着剤を樹脂管の表面に巻きつける方法、もしくは多層金型でライニング層４となる樹脂と接着剤を共押出しする方法などが適用できる。通常、接着層３の厚みは0.05〜0.8ｍｍであるが特にこれに限定されるものではない。

このようにして作製したライニング用樹脂管を鋼管内に挿入し、高周波加熱炉、熱風炉等で加熱し、好ましくは樹脂管を該樹脂組成物の[ガラス転移温度−10℃]より高い温度、さらに好ましくはガラス転移温度以上の温度に加熱することにより、樹脂管が膨張して鋼管内面にライニングされる。

この形状復元プロセスでは、単に加熱するだけではなく、該樹脂管の内部に圧縮空気などを吹込むことにより加熱膨張をさらに促進させる方法や、該樹脂管の両端部を密封することにより温度上昇に伴う該樹脂管内の空気の体積増加により加熱膨張をさらに促進させる方法もある。

加熱時の樹脂管温度が[ガラス転移温度−10℃]より低い場合に、樹脂管の拡径が不足して鋼管とライニング層との間に隙間が存在する部分が発生してしまう可能性のあることが判明し、ガラス転移温度以上に加熱することにより安定的に樹脂管を拡径することができるという知見を得た。

また、鋼管と樹脂管の間の空気を抜けやすくするために、管中央部より両端部へ、もしくは管端より他端へ、加熱していくのが好ましい。さらに、鋼管端部付近は、熱が樹脂管へと伝わりにくいので、ライニング後に熱処理を行なってもかまわない。該樹脂管が鋼管内面に密着した後は、冷却し、鋼管端部よりはみ出している樹脂管部分を切断することにより内面樹脂ライニング鋼管を得ることができる。

以下に、本発明の内面樹脂ライニング鋼管について、実施例を用いて説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。

（実施例１〜２６、比較例１〜１１、１３、１５〜２１）
あらかじめ、各種原料を、単軸もしくは２軸押出し機、もしくはニーダーなどで混練し、表１に示した組成の樹脂ペレットを得た。但し、数値部は質量比を示す。なお、表１中の共重合体において、各種成分の含有量は下記に示すとおりである。

１）エチレンエチルアクリレート共重合体：エチルアクリレート含有量２０質量％
２）エチレン酢酸ビニル共重合体：酢酸ビニル含有量１５質量％
３）エチレングリシジルメタクリレート共重合体：グリシジルメタクリレート含有量１５質量％
４）エチレンエチルアクリレート無水マレイン酸共重合体：エチルアクリレート含有量１２質量％／無水マレイン酸含有量３質量％
ライニング用樹脂管は、概略、押出し機、金型、冷却槽、引取り機、加熱炉、冷却槽、引取り機、パイプ切断機の順に並んだ成形ラインにおいて、連続的に製造した。

先ず、表１に示す組成の樹脂を所定温度で丸ダイスより外径29.0ｍｍから30.0ｍｍのパイプ形状に押出した直後に、パイプ表面が40℃以下になるまで冷却し、次にパイプ外面が表１に示した温度に到達するように加熱炉で加熱しながら、加熱炉の前後に配した２台の引取り機の速度差でパイプの外径が25.8ｍｍになるようにパイプを延伸縮径し、冷却水槽にて冷却、外径が25.8ｍｍ、肉厚が0.8〜1.2ｍｍのライニング用樹脂管を作製した。

作製した樹脂管を長さ４ｍ５０ｃｍにし、酸洗処理した呼び径25Aの鋼管（内径27.6mmφ、外径34mmφ×４ｍ）の内にさし込み、その後、樹脂管が表１に示した温度になるように高周波加熱装置により鋼管を加熱し、樹脂管を加熱膨張させ鋼管内面にライニングした。さらに、鋼管端部よりはみ出した樹脂部分を切断しライニング鋼管を得た。

（比較例１２）
実施例１と同様の方法で作製したが、表１記載の樹脂２種を、２層の厚み比が内層：外層＝７：３になるように、外径30.0mmのパイプ形状に共押出しし、それを冷却後、パイプ外面が105℃に到達するように加熱炉で加熱しながら、加熱炉の前後に配した２台の引取り機の速度差でパイプの外径が26.0mmになるようにパイプを延伸縮径し、冷却水槽にて冷却、外径が26.0mm、肉厚約1.4mmのライニング用樹脂管を作製した。

作製した樹脂管を長さ４ｍ５０ｃｍにし、酸洗処理した呼び径25Aの鋼管（内径27.6mmφ、外径34mmφ×４ｍ）の内にさし込み、その後、樹脂管が105℃になるように、高周波加熱装置により鋼管を加熱し(この時の鋼管の温度は128℃であった)、樹脂管を加熱膨張させ鋼管内面にライニングした。さらに、鋼管端部よりはみ出した樹脂部分を切断しライニング鋼管を得た。

（比較例１４）
実施例１と同様の方法で作製したが、表１記載の樹脂を、外径30.0mmのパイプ形状に押出しし、それを冷却して樹脂パイプを得た。樹脂パイプを80℃の温水槽に24hr浸漬し架橋処理を行った。処理後の樹脂パイプのJIS K6769によるゲル分率は32%であった。このパイプをパイプ外面が140℃に到達するように加熱炉で加熱しながら、加熱炉の前後に配した２台の引取り機の速度差でパイプの外径が26.0mm になるように延伸縮径し、冷却水槽にて冷却、外径が26.0mm、肉厚約1.4mmのライニング用樹脂管を作製した。

作製した樹脂管を長さ４ｍ５０ｃｍにし、酸洗処理した呼び径25Aの鋼管（内径27.6mmφ、外径34mmφ×４ｍ）の内にさし込み、その後、樹脂管が140℃になるように、高周波加熱装置により鋼管を加熱し(この時の鋼管の温度は170℃であった)、樹脂管を加熱膨張させ鋼管内面にライニングした。さらに、鋼管端部よりはみ出した樹脂部分を切断しライニング鋼管を得た。

評価は、縮径特性、ライニング特性、冷熱水サイクル特性、低温衝撃特性、溶出性、ウォーターハンマー特性、耐塩素水性について行った。

＜縮径特性＞
延伸縮径時に、樹脂管がちぎれたり、極度に変形し断面形状がつぶれてしまうなど、縮径が良好にできなかったものを縮径特性「×」、縮径後のパイプ外径を１０ｃｍピッチで１０点測定し、バラツキが目標外径の±5%未満であったものを「○」、パイプの縮径は良好にできたもののバラツキが目標外径の±5%以上であったものを「△」とした。

＜ライニング特性＞
ライニング後、ライニング鋼管を１０ｃｍピッチで１０ヶ所切断、断面観察し、ライニング層が鋼管内面より0.5ｍｍ以上離れている部分が1ヵ所でもあった場合ライニング特性「△」、目視ではライニング層と鋼管との間にスキマが認められなかったもの及びスキマが0.5ｍｍ未満であった場合「○」、またライニング前の樹脂管外径に対しほとんど変化が見られなかった部分があった場合「×」とした。

＜冷熱水サイクル特性＞
ライニング鋼管を５０ｃｍ長さに切断し、内面に95℃の熱水を１０分、室温水を１０分流すというサイクルを１００００回行い、その後のライニング層の変化を観察、ライニング層が収縮、膨張、剥離などの変形もしくは内表面にクラックが発生し、赤水が発生したものを「×」、変化のなかったものを「○」とした。

＜低温衝撃特性＞
先端が直径10mmの半球になっており、重さが6.3kgの錘を、縦に半割にしたライニング鋼管外面に-10℃で、高さ1mより落として鋼管が露出しなかったものを「◎」、高さ1mでは鋼管内面が露出したものの高さ0.5mより落としたときには鋼管が露出しなかったものを「○」、高さ0.5mでも鋼管が露出したものを「×」とした。

＜溶出性＞
水道水へのライニング材料からの溶出性を過マンガン酸カリウム消費量にて評価した。方法はJIS K6769に準じ、消費量が2mg/L以下を「○」、それより大きい時を「×」、とした。

＜ウォーターハンマー特性＞
JWWA(水道協会)規格に準じ、ウォーターハンマー特性を評価した。ライニング鋼管内面に流す水の流速を2.64m/secとし、バルブ開閉時の圧力が1.9kgf/cm2以上になる状態で、300回バルブ開閉を行い、その後のライニング層が変形していたものを「×」、変形していなかったものを「○」とした。

＜耐塩素水性＞
JIS K6762の方法にて樹脂組成物の耐塩素水性を評価した。1000時間経過後も変化のなかったものを「◎◎」、500時間経過後変化のなかったものを「◎」、500時間ではブリスターなどの異常が見られたもののJISと同じ168時間経過後には変化がなかったものを「○」、それ以下でブリスターなど異常の見られたものを「×」とした。

上記評価結果を表２に示した。

縮径特性およびライニング特性については、実施例９、１４、２０、２３および比較例４、１０、１９、２０が△もしくは×評価であったのを除いて、その他の実施例、比較例ではすべて○評価であった。

冷熱水サイクル特性については、すべての実施例１〜２６で○評価であったのに対して、比較例１〜２１はすべて×評価であった。

低温衝撃特性については、実施例１〜１４，２６で○評価、実施例１５〜２５で◎評価であったのに対して、比較例１，１３，１８，２０では×評価であった。

溶出性については、すべての実施例１〜２６で○評価であったのに対して、比較例１４，１９では×評価であった。

ウォーターハンマー特性については、すべての実施例１〜２６で○評価であったのに対して、比較例５〜９，１１，１２では×評価であった。

耐塩素水性については、実施例２６で特に優れた◎◎評価結果が得られ、実施例１〜１５，１７，２１〜２５で◎評価、実施例１６，１８〜２０で○評価であったのに対して、比較例１３，１９では×評価であった。

以上の結果より、本発明による内面ライニング鋼管は冷熱水サイクル性能をはじめ給水、給湯用の管として十分な性能を有していることが確認された。

（実施例２７〜５６）
また、実施例１と同様の方法で、表３に示した条件でライニング用樹脂管を作製した後、その外表面に、表３に示した接着剤をクロスヘッドダイスより溶融押出しし厚み0.1mmになるように被覆した、被覆後直後に冷却し、接着層つきのライニング用樹脂管を作成した。

作製した樹脂管を長さ４ｍ５０ｃｍにし、酸洗処理した呼び径25Aの鋼管（内径27.6mmφ、外径34mmφ×４ｍ）の内にさし込み、その後、表３に示した条件で鋼管内面にライニングした。さらに、鋼管端部よりはみ出した樹脂部分を切断しライニング鋼管を得た。

評価は、ライニング鋼管を２ｃｍ長さに切断し、外側の鋼管部分をおさえ、内側のライニング樹脂層のみを軸方向に押していったときの、押し抜き剪断接着力を測定し、１００Ｎ／ｃｍ^２以上の場合「○」、１００Ｎ／ｃｍ^２未満の場合「△」とした。接着剤を用いない実施例２７、３３、３９、４５、５１では初期接着力がいずれも１００Ｎ／ｃｍ^２を下回る結果となった。

これにより無水マレイン酸変性ポリスチレン、無水マレイン酸変性ポリフェニレンエーテル、もしくはホットメルト接着剤からなる接着層を設けることで、鋼管とライニング層の密着力を向上できることが確認された。

表１中の共重合体において、
エチレンエチルアクリレート共重合体 ：エチルアクリレート含有量20質量％
エチレン酢酸ビニル共重合：酢酸ビニル含有量15質量％、
エチレングリシジルメタクリレート共重合：グリシジルメタクリレート含有量15質量％、
エチレンエチルアクリレート無水マレイン酸共重合体：エチルアクリレート含有量12質量％，無水マレイン酸含有量3質量％。

本発明の内面ライニング鋼管の一部を模式的に示す拡大断面図である。

符号の説明

１…内面ライニング鋼管、
２…鋼管、
３…接着層、
４…ライニング層（樹脂組成物）。

Claims (8)

1. 鋼管の内面にライニング層を有する内面ライニング鋼管において、前記ライニング層は、ポリスチレンとポリフェニレンエーテルとを質量比で90:10〜35:65の範囲に含む樹脂組成物からなり、かつ、前記ポリスチレンとポリフェニレンエーテル樹脂１００重量部に対して０．１〜５重量部の金属酸化物を含有することを特徴とする内面ライニング鋼管。
2. さらに、前記ライニング層は、前記ポリスチレンとポリフェニレンエーテル樹脂１００重量部に対して、（ｉ）１００重量部以下のエラストマー及びゴム成分のうちの少なくとも一方、（ｉｉ）１００重量部以下のポリスチレングラフト共重合体、（ｉｉｉ）５重量部以下の酸化チタン、からなる群より選択される１又は２以上の添加材を含有することを特徴とする請求項１記載の内面ライニング鋼管。
3. さらに、前記ライニング層と鋼管との間に接着層を有することを特徴とする請求項１又は２のいずれか１記載の内面ライニング鋼管。
4. 前記接着層として、無水マレイン酸変性ポリスチレン、無水マレイン酸変性ポリフェニレンエーテル、ホットメルト系接着剤のうちから選択される１種又は２種以上の接着剤を用いることを特徴とする請求項３記載の内面ライニング鋼管。
5. ポリスチレンとポリフェニレンエーテルとを質量比で90:10〜35:65の範囲に含み、かつ、前記ポリスチレンとポリフェニレンエーテル樹脂１００重量部に対して０．１〜５重量部の金属酸化物を含有する樹脂組成物からなる樹脂管を、形状復元性を付与するために加熱下で縮径させ、鋼管内に挿入し、再度加熱して拡径させ、該樹脂管を鋼管の内面にライニングすることを特徴とする内面ライニング鋼管の製造方法。
6. 前記樹脂管は、前記ポリスチレンとポリフェニレンエーテル樹脂１００重量部に対して、（ｉ）１００重量部以下のエラストマー及びゴム成分のうちの少なくとも一方、（ｉｉ）１００重量部以下のポリスチレングラフト共重合体、（ｉｉｉ）５重量部以下の酸化チタン、からなる群より選択される１又は２以上の添加材をさらに含有することを特徴とする請求項５記載の製造方法。
7. さらに、前記ライニング層と鋼管との間に接着層を有することを特徴とする請求項６記載の製造方法。
8. 前記接着層として、無水マレイン酸変性ポリスチレン、無水マレイン酸変性ポリフェニレンエーテル、ホットメルト系接着剤のうちから選択される１種又は２種以上の接着剤を用いることを特徴とする請求項７記載の製造方法。

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