JP2006212474A - ポリエチレン樹脂被覆金属管の製造方法およびポリエチレン樹脂被覆金属管 - Google Patents

Abstract

【目的】ポリエチレン樹脂の被覆の厚さが５.０mm以上の厚膜被覆を有する金属管を流動浸漬槽を用いて安定して製造する。
【構成】槽内に収納したポリエチレン樹脂粉体の下方から送風してポリエチレン樹脂の流動層を形成し、予熱した金属管を流動層中に浸漬し、浸漬後送風を停止し更に槽内の空気を吸引して金属管の外面に融着した該ポリエチレン樹脂の被覆層を形成する。金属管を、金属管の軸に水平となる箇所が発生しない向きに金属管を傾けて流動層中に浸漬することが好ましい。
【選択図】 図１

Description

本発明は流動浸漬塗装法によるポリエチレン樹脂被覆金属管の製造方法およびポリエチレン樹脂被覆金属管に関する。

例えばJIS 3469 のポリエチレン被覆鋼管は、外層に１．５〜３．０mmの厚さのポリエチレン被覆層を形成した鋼管で、地中に埋設してガス、油、水等の輸送に用いられている。この際、長尺の輸送配管は、ポリエチレンを被覆した直管を、ポリエチレンを被覆した継手用鋼管を用いて連結して形成される。

しかしこのポリエチレン被覆配管は、送電線鉄塔近傍に埋設した際は落雷により、また鉄道、変電所近傍に埋設した際は高圧迷送電流により、ポリエチレン被覆層の絶縁性が不十分となり、長期間の使用に耐えられないという問題点がある。このため、ポリエチレン被覆層の厚さが５．０mm以上の厚膜被覆層を有する厚膜被覆鋼管が望まれるに至っている。

被覆層の厚さが３．０mm以下の通常のポリエチレン被覆層を有する直管は、鋼管の外面に押出し法によってポリエチレンを被覆する事により得られる。しかしながら被覆層の厚さが５．０mm以上の厚膜被覆の直管は、通常の押出し法ではポリエチレン被覆層の膜厚が変動し又外面に凹凸が発生し易い。本発明者等はこれ等の欠陥の発生を防止する押出し法を発明して、特開２００４−１４２３４６で特許出願した。

一方、ポリエチレンを被覆した継手用鋼管は、形状が異形であるため押出し法では製造できない。このためポリエチレン粉体の流動層中に高温に予熱した鋼管を浸漬し、高温の鋼管によりポリエチレン粉体を加熱して鋼管の表面に融着させてポリエチレンの被覆層を形成する流動浸漬法により製造されている。

この流動浸漬法では、鋼管の予熱温度が高くなると融着するポリエチレン粉体の量が増加し、被覆層が厚くなる。しかし過度に高温に予熱すると鋼管の表面が酸化し、またポリエチレンは変質する。このため鋼管の予熱は通常は３５０℃以下とするが、予熱温度が３５０℃以下ではポリエチレン被覆層の厚さは最大４mm程度であり、格別の工夫を行なわないと、５．０mm以上のポリエチレンの厚膜被覆層を有する継手用鋼管を安定して製造する事は難しかった。

特開２００４−１４２３４６号公報

本発明はポリエチレン樹脂被覆層の厚さが５．０mm以上の厚膜被覆層を有する金属管を、流動浸漬槽を用いて安定して製造する方法と、この方法により製造した厚さが５．０mm超のポリエチレン樹脂の被覆層を有する厚膜被覆金属管の提供を課題としている。

本発明は（１） 槽内に収納したポリエチレン樹脂粉体の下方から送風して該ポリエチレン樹脂粉体の流動層を形成し、該流動層中に予熱した金属管を浸漬して金属管の外面に融着した該ポリエチレン樹脂の被覆層を形成する流動浸漬法において、該流動層に予熱した金属管を浸漬した後で送風を停止し更に槽内の空気を吸引して金属管の外面に融着した該ポリエチレン樹脂の被覆層を形成する事を特徴とする、ポリエチレン樹脂被覆金属管の製造方法である。

本発明を図１で説明する。図１（Ａ）で、ポリエチレン樹脂粉体を槽１内の多孔板２上に装入し、下方から多孔板２を経由して送風するとポリエチレン樹脂粉体の流動層３が形成される。この流動層３内に例えば３００℃に予熱した金属管４を吊り下げて装入するが、流動層３はポリエチレン樹脂粉体の嵩密度が小さいため予熱した金属管４は自重により降下して格別の支障なく流動層３中に埋設される。

従来は流動層３内に浸漬された予熱した金属管は、そのまま流動層３内に静置しあるいは流動層３内を移動させて、予熱した金属管４と接触するポリエチレン樹脂粉末を予熱した金属管４の表面に融着させてポリエチレン樹脂の被覆層を形成する。

例えば３００℃に予熱した金属管４を、融点が１２０℃のポリエチレン粉末の流動層中に浸漬してポリエチレンの被覆層を形成する際、予熱した金属管の温度は時間と共に降下する。本発明者等の知見によると、金属管の温度が降下し１５０℃になると、ポリエチレン粉末は金属管の表面に融着する事がなく、従ってポリエチレン被覆層の厚さが約３mmになるとそれ以上は増大しない。このためポリエチレン被覆層の厚さが３mm以上の厚膜被覆金属管を製造する際は、金属管の温度を３００℃から１５０℃になる間に金属管に多量のポリエチレン樹脂粉末を融着させる格別の工夫が必要である。

本発明とは異なるが、厚さが３mm以上の厚膜被覆金属管を製造する方法として、流動浸漬法で厚さが３mmの第１被覆層を形成し、第１被覆層を形成した金属管を流動層から取り出し３００℃に再加熱した後で再度流動層に浸漬して、第１被覆層の表面に更に第２被覆層を形成する方法が考えられる。しかしこの方法は、ポリエチレン樹脂の熱伝達が金属ほどよくないため、再加熱された第１被覆層の表面には温度むらが発生する。このため再度流動層に浸漬した際、第１被覆層の高温部には厚い第２被覆層が形成され低温部には薄い第２被覆層が形成される。その結果、この方法では厚さが均一な厚膜被覆層が得られ難い。

又本発明とは異なるが、厚さが３mm以上の厚膜被覆金属管を製造する他の方法として、金属管の内面を加熱する例えば熱風送風管等の加熱手段を予め内面に配設した金属管を流動層中に浸漬し、流動層中の金属管を長時間に亘り高温に保持する方法が考えられる。しかしポリエチレンの被覆層は熱伝達が金属ほどにはよくないため、厚さが３mm程度になると断熱層となる。このため金属管を長時間高温に保持してもポリエチレンの被覆層の外面は流動層の送風によって冷却されて温度が上昇することがない。従って厚さが５mm以上のポリエチレンの被覆層をこの方法で形成する事は難しい。

本発明では、予熱した金属管を流動層３に浸漬すると、直ちに送風を停止し、更に槽１内の空気を吸引する。送風を停止すると図１（Ｂ）に示す如く、流動層３は静止状態に変わり、ポリエチレン樹脂粉末高さは図１（Ａ）のＨ１から図１（Ｂ）の静止状態のＨ２となる。本発明では更に槽１内の空気を吸引する。この吸引によりポリエチレン樹脂粉末高さは図１（Ｂ）のＨ２から更に降下して図１（Ｃ）のＨ３となる。本発明では、予熱した金属管４は吸引して粉末高さがＨ３となったポリエチレン樹脂粉体中に浸漬保持してポリエチレン樹脂の被覆層を形成する。

本発明では、予熱した金属管は、吸引により嵩密度が大きいポリエチレン樹脂粉体中に浸漬してポリエチレン樹脂被覆層を形成するが、ポリエチレン樹脂粉末の嵩密度が高いために予熱した金属管４の温度が降下する迄に予熱した金属管４に融着するポリエチレン樹脂粉末の量が多くなり、厚さが５mm以上のポリエチレン樹脂の被覆層を形成する。

尚本発明では、ポリエチレン樹脂の被覆層が形成された金属管は嵩密度を大きくしたポリエチレン樹脂粉体中に埋設されているため、槽１から引き上げて取り出す際に嵩密度の高いポリエチレン樹脂粉体の抵抗により大きな引き上げ力が必要となるが、被覆層が形成された後で、下方から送風して流動層を再度形成すると、ポリエチレン樹脂粉体の抵抗は減少し、通常の引き上げ力で引き上げて、容易に取り出す事ができる。

本発明はまた、（２） 金属管が、他の２以上の金属管を相互に連結するための継手用の金属直管又は異形金属管である、前記（１）に記載のポリエチレン樹脂被覆金属管の製造方法である。

流体輸送用の長尺配管は、２以上の直管を継手用の短尺の金属直管を用いて相互に連結して形成する。また分岐配管は例えばＴ字形状、円弧形状等の短尺の継手用の異形金属管を用いて相互に連結して形成する。本発明によると、これ等の継手用の金属直管又は異形金属管の表面にも、厚さが５mm以上のポリエチレン樹脂の被覆層を容易に形成する事ができる。

本発明はまた、（３）金属管の軸に水平となる箇所が発生しない向きに金属管を傾けて、予熱した金属管を流動層中に浸漬する事を特徴とする前記（１）または（２）に記載のポリエチレン樹脂被覆管の製造方法である。

本発明者等は図１に示す如く、金属管４を管軸が水平となる横向きに流動層中に浸漬し、送風を停止し更に槽内の空気を吸引する本発明の方法で厚膜被覆金属管を製造した。この際は図１の４−１で示した金属管の側面には平滑で美麗なポリエチレン樹脂の被覆層が形成される。しかし操業条件によっては、金属管の上面４−２および下面４−３に形成されたポリエチレン樹脂の被覆層の表面に皺状の模様が発生し、美麗さが損なわれる事を知得した。

本発明者等はこの皺状模様の発生防止を検討したが、図２に示す如く金属管４を傾斜させて浸漬した場合は皺状模様が発生しない事を知得した。図示しないが、金属管を縦向きに浸漬した場合にも皺状模様は発生しなかった・更に異形金属管では金属管の軸が水平になる箇所には皺状模様が発生するが、金属管の軸に水平となる箇所が発生しない向きに金属管を傾けて流動層中に浸漬すると、被覆層の表面には皺状模様が全く発生しない事を知得した。

金属管４を図１の如く水平に横向きに浸漬した際に皺状模様が発生する理由は必ずしも詳かではないが、金属管の水平な上面４−２や水平な下面４−３の近傍では操業方法によっては吸引効果が不均一となる箇所が局所的に発生し易く、ポリエチレン樹脂層中にポリエチレン樹脂の密度が粗な箇所と密な箇所とが発生する事によるものと考えられる。被覆する金属管を、管軸が水平となる箇所がない向きに傾斜させて浸漬すると、金属管の表面近傍の吸引効果が均一化し、金属管周囲の合成樹脂粉末の密度も均一化し、このため皺状模様の発生が防止されたものと思われる。

本発明を使用すると、ポリエチレン樹脂の被覆層の厚さが５.０mm以上の厚膜被覆を有する金属管を、流動浸漬槽を用いて安定して製造することができる。

本発明例として、図３に示した形状の継手用のＴ字型鋼管を図３の如く鋼管の軸イおよびロが水平とならない向きに浸漬してポリエチレンの厚膜被覆層を形成した。Ｔ字型鋼管はショットブラストで表面をデスケールした後３５０℃に予熱した。ポリエチレン粉体は密度が０．９２、融点が１００〜１２５℃、メルトフローレートが１〜２０ｇ／１０分のものを用いた。Ｔ字型鋼管は開口部を金属製蓋で閉塞し、図３に示す如く、鋼管の軸イ及びロの何れもが水平とならない向きに傾斜させて保持しポリエチレンの流動層中に浸漬した。

金属管を浸漬した直後の図１（Ａ）の粉体高さＨ１は１２００mmであり、送風を停止し静止状態とした際の図１（Ｂ）のＨ２は１０００mmであった。更に図１（Ｃ）の如くに吸引を行なうとＨ３は９５０mmとなった。図１（Ｃ）の状態で金属管を２分静置し、その後送風して再度流動層を形成し、金属管を取り出した。取り出した直後の金属管の温度は２５５℃であった。

比較例Ｉとして、本発明例で用いたものと同じ形状のＴ字型鋼管に同様のポリエチレン粉体を用いて従来法によりポリエチレン被覆層を形成した。鋼管の前処理、予熱温度及び保持方法は本発明例と同様である。形成した流動層中に金属管を浸漬したが図１（Ａ）の粉体高さＨ１は１２００mmであった。比較例Ｉでは送風を停止する事なく、且つ吸引を行なうことなく、粉体高さＨ１が１２００mmの流動層中に金属管を２分静置しその後取り出した。取り出した直後の金属管の温度は２５０℃であった。

比較例IIとして、従来法で流動層中に金属管を４分間静置して試験した。即ち本発明例及び比較例Ｉで用いたものと同じ形状のＴ字型鋼管に同様のポリエチレン粉体を用いて従来法によりポリエチレン被覆層を形成した。鋼管の前処理、予熱温度及び保持方法は本発明例及び比較例Ｉと同様である。形成した流動層中に金属管を浸漬したが図１（Ａ）の粉体高さＨ１は１２００mmであった。比較例IIにおいても送風を停止することなく、且つ吸引を行なうことなく粉体高さＨ１が１２００mmの流動層中に金属管を４分間静置しその後取り出した。取り出した直後の金属管の温度は２３５℃であった。

本発明の被覆層を形成した鋼管及び比較例Ｉ及び比較例IIで被覆層を形成した鋼管について、管端から３０mmの図３のａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅに示す箇所のポリエチレン被覆層の厚さを電磁式微厚計で測定し、その結果を表１に示した。表１にみられる如く、本発明例では何れの箇所にも５mm以上のポリエチレンの被覆層が形成されていた。一方比較例のポリエチレンの被覆層の厚さは何れも５mm以下であった。比較例IIでは流動層中での金属管の静置時間を比較例Ｉよりも長くしたが、被覆層の厚さは５mm以下で不十分であった。尚本発明例及び比較例の何れも、被覆層の外面には皺状模様がなく、平滑美麗であった。

本発明の方法の説明図。 本発明の他の方法の説明図。 本発明の実施例の説明図。

符号の説明

１．槽
２．多孔板
３．流動層
４．金属管

Claims (4)

1. 槽内に収納したポリエチレン樹脂粉体の下方から送風して該ポリエチレン樹脂の流動層を形成し、該流動層中に予熱した金属管を浸漬して金属管の外面に融着した該ポリエチレン樹脂の被覆層を形成する流動浸漬法において、該流動層に予熱した金属管を浸漬した後で送風を停止し更に槽内の空気を吸引して金属管の外面に融着した該ポリエチレン樹脂の被覆層を形成する事を特徴とする、ポリエチレン樹脂被覆金属管の製造方法。
2. 金属管が、他の２以上の金属管を相互に連結するための継手用の金属直管又は異形金属管である、請求項１に記載のポリエチレン樹脂被覆金属管の製造方法。
3. 金属管の軸に水平となる箇所が発生しない向きに金属管を傾けて、予熱した該金属管を流動層中に浸漬することを特徴とする、請求項１又は２に記載のポリエチレン樹脂被覆金属管の製造方法。
4. 請求項１〜３の何れかの製造方法で製造した、ポリエチレン樹脂被覆層の厚さが５mm以上である、ポリエチレン樹脂被覆金属管。
   
   

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