JP2006264059A - 内面被覆鋼管の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 プライマーを塗布しなくても、操業トラブルを発生することなく接着剤の接着性を向上させる。
【解決手段】 内面を塩ビニル系樹脂でライニングした内面被覆鋼管を製造する方法である。塩ビ管３を外表面から加熱して、該塩ビ管３の外表面温度が５０℃〜７０℃で、かつ、内表面温度が前記外表面温度より１０℃以上低い時に、該塩ビ管の外表面に接着剤を塗布する。その後、この接着剤を塗布した塩ビ管３を鋼管内に挿入し、この塩ビ管を挿入した鋼管を加熱炉に装入して、この加熱炉内で前記塩ビ管３を膨張させて鋼管と複合一体化する。
【効果】 プライマーを省略でき、また、膨張力を保持した縮径状態のまま接着剤を塗布でき、鋼管への挿入の際、塩ビ管からの接着剤剥れや破れ等の外観不良が発生しなくなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内面を塩化ビニル系樹脂でライニングした内面被覆鋼管（以下、内面塩ビライニング鋼管ともいう。）の製造方法、および、この製造方法を実施する製造装置に関し、具体的には、プライマーを塗布しないで外観性状、品質性能に優れた内面塩ビライニング鋼管を製造する方法および装置に関するものである。

内面塩ビライニング鋼管の製造に際しては、生産性の向上や、常温下における塩化ビニル系樹脂管（以下、塩ビ管と略す。）の接着性を向上するために、通常、塩ビ管の外表面に溶剤系プライマーを塗布した後に溶融した接着剤を塗布していた。

しかしながら、プライマーの乾燥が不十分な場合は、ライニング時に揮発して塩ビ管の接着性が悪くなる。また、塩ビ管の膨張加熱時に残存したプライマーが気化し、塩ビ管の表面が膨れるという不良が生じる場合もある。さらに、プライマーの使用そのものが人体に悪い影響を及ぼすので、環境問題への配慮からなるべく使用しないことが好ましい。

この内、プライマーを使用する場合における前記の問題を解決するには、前記塗布後のプライマーを十分に乾燥させれば良いが、そのためには十分な保管時間が必要となるので、生産性が悪くなる。

これに対して，塩ビ管を加熱すればプライマーを使用しなくても接着剤の接着性は向上する。
特開２０００−３４３６０８号公報

しかしながら、塩ビ管を加熱する場合、約１６０℃の塗布温度の接着剤により、塩ビ管がさらに加熱される。この加熱により塩ビ管が変形開始温度を超えると、塩ビ管が変形（曲がり、膨張）し、鋼管内にうまく挿入できず操業トラブルが発生する。

なお、前記の特許文献１で提案された発明は、余熱を利用して接着剤を塗布するものであるが、この方法は実現が困難で現実には実用化されていない。すなわち、余熱には温度の高い内表面側からの復熱を利用しているが、このような内表面側からの復熱を利用するためには、内表面側が８０℃以上となることが必要である。しかしながら、このような高温状態では、ライニング時に必要な膨張をもたらす残留応力が十分に付与できないからである。

本発明が解決しようとする問題点は、実際に行われている従来のプライマーを塗布しない内面塩ビライニング鋼管の製造に際しては、接着剤の接着性を向上させるために行う塩ビ管の加熱によって塩ビ管が変形（曲がり、膨張）し、鋼管にうまく挿入できず操業トラブルが発生する場合があるという点である。

本発明の内面塩ビライニング鋼管の製造方法は、
プライマーを塗布しなくても、操業トラブルを発生することなく接着剤の接着性を向上させるために、
内面を塩化ビニル系樹脂でライニングした内面被覆鋼管を製造する方法において、
塩ビ管を外表面から加熱して、
該塩ビ管の外表面温度が５０℃〜７０℃で、かつ、内表面温度が前記外表面温度より１０℃以上低い時に、該塩ビ管の外表面に接着剤を塗布した後、
この接着剤を塗布した塩ビ管を鋼管内に挿入し、
その後、この塩ビ管を挿入した鋼管を加熱炉に装入し、この加熱炉内で前記塩ビ管を膨張させて鋼管と複合一体化することを最も主要な特徴としている。

前記本発明の内面塩ビライニング鋼管の製造方法において、塩ビ管を外表面から加熱するのは、接着に関係するのは塩ビ管の外表面のみだから、加熱に要する時間を短縮して、生産能率の向上を図るためである。

前記本発明の内面塩ビライニング鋼管の製造方法において、塩ビ管の外表面の温度が５０℃〜７０℃の時に接着剤を塗布するのは、外表面の温度が５０℃未満の場合には十分な接着力を得ることができないからである。反対に７０℃を超えた場合は、接着剤が保有する熱により塩ビ管が変形し、鋼管にうまく挿入できず操業トラブルが発生するからである。

また、前記本発明の内面塩ビライニング鋼管の製造方法において、塩ビ管の内表面の温度が外表面の温度より１０℃以上低い時に接着剤を塗布するのは、塩ビ管を外表面から加熱する関係で、必要以上に加熱してエネルギーを無駄に消費することを防止するのと共に、加熱時間が長くなって生産能率が悪くなるのを防ぐためである。

前記本発明の内面塩ビライニング鋼管の製造方法の実施に使用する本発明の内面塩ビライニング鋼管の製造装置は、
塩ビ管を外表面から加熱する第１の加熱装置と、
この第１の加熱装置で外表面を加熱された塩ビ管を搬送する搬送装置と、
この搬送装置によって送られてきた塩ビ管を、再度外表面から加熱する第２の加熱装置と、
この第２の加熱装置により再度外表面から加熱された前記塩ビ管の、外表面温度が５０℃〜７０℃で、かつ、内表面温度が前記外表面温度より１０℃以上低い時に、前記搬送装置によって送り込まれ、塩ビ管の外周面に接着剤を塗布する塗布装置と、
この塗布装置により接着剤を塗布された塩ビ管を内面に挿入した鋼管を装入され、この塩ビ管を膨張させて鋼管と複合一体化させる加熱炉を備えたことを最も主要な特徴としている。

本発明の内面塩ビライニング鋼管の製造装置では、搬送装置による搬送中の温度低下を、第２の加熱炉によって補うことで、第１の加熱装置での加熱を必要最低限に抑制するもので、最終的に塗布装置で塗布する際の塩ビ管の外表面温度が５０℃〜７０℃で、かつ、内表面温度が前記外表面温度より１０℃以上低くなれば、第１の加熱装置や第２の加熱装置における加熱温度は特に限定されない。

本発明は、一旦、冷却固化され膨張性を十分備えた塩ビ管を外表面から加熱することにより、内表面が低い温度時状態で接着剤を塗布するため、プライマーの省略が可能になり、また、膨張力（残留応力）を保持した縮径状態のまま接着剤を塗布でき、鋼管への挿入の際、塩ビ管からの接着剤剥れや破れ等の外観不良は発生しなくなる。

従って、その後、加熱炉での膨張ライニングを施した際、塩ビ管と鋼管の間の１次接着強度、長期性能（熱サイクル、耐熱性、耐水性、耐塩水性、ねじ切り性）としての２次密着強度ともに安定し、品質面も良好な内面塩ビライニング鋼管を、エネルギーを無駄に消費することなく、高い能率で製造できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１を用いて詳細に説明する。
本発明は、常温では接着力を発現せず、塗布時、約１６０℃に加熱することにより十分な接着力を発現するホットメルト接着剤を、塩ビ管に塗布する直前の、塩ビ管の外表面および内表面の温度を規定することにより、接着剤塗布時の変形を抑えつつ、プライマーなしでも良好な接着性を確保するものである。

すなわち、内面塩ビライニング鋼管の製造に際し、接着に関係するのは塩ビ管の外表面のみであることから、外表面の温度を十分に高く維持できればよい。さらに、内表面の温度を低くできれば、接着剤を塗布した後の塩ビ管の外表面温度の上昇を抑制でき、膨張力（残留応力）を保持した縮径状態のまま維持することもできる。のみならず、塩ビ管を必要以上に加熱し、加熱時間が長くなって生産能率が悪くなるのを防ぐこともできる。

ところで、冬季にはかなりの低温となる塩ビ管を十分に加熱するには、ある程度の長さの熱風加熱炉が必要になる。また、温度が変動する塩ビ管を一定温度まで加熱するには、この熱風加熱炉の温度制御が必要になる。

このような熱風加熱炉による加熱では塩ビ管の内面もある程度温度が上昇し、内外面の温度差が小さくなってしまう。また、その熱風加熱炉から出てきた塩ビ管を接着剤の塗布装置に送り込むには、加熱炉の出側に別途搬送装置が必要になる。しかし、この搬送装置による搬送時、塩ビ管は外面側から冷却されるので、従来の製造装置では、塩ビ管の上記のような温度制御は困難である。

従って、本発明では、図１に示すように、第１の加熱装置１である熱風加熱炉と塗布装置２の間、好ましくは塗布装置２の直前に、熱風あるいは赤外線ヒータにより塩ビ管３を外面から加熱する第２の加熱装置４を設けている。この第２の加熱装置４で、接着剤の塗布直前において、塩ビ管３の外表面のみを加熱することで、接着力を向上させつつ、塩ビ管３全体としての温度上昇を抑えて塩ビ管３の変形を抑えるようにしているのである。

本発明では、塩ビ管３は図示しない搬送装置により第１の加熱装置１に搬送され、この第１の加熱炉１で加熱される。この第１の加熱炉１に装入される塩ビ管３の温度は、季節により変動し、たとえば温度が低下する冬季等は、かなり塩ビ管３の温度を上げる必要がある。そのため、第１の加熱炉１は相当の加熱能力を有すると共に、出側の塩ビ管３の温度を一定の温度に制御できる機構を有することが好ましい。

また、前記第１の加熱炉１である熱風加熱炉はかなりの長さを有し、また、塗装装置２に正確に塩ビ管３を挿入するために、キャタピラー等の搬送装置５がその出側に設けられている。

前記塗布装置２は、接着剤供給用の押出し機２ａと、この押出し機２ａからスクリュー２ｂを介して接着剤を供給され、塩ビ管３の全体に接着剤を塗布する押出し金型３ｃから構成されている。

そして、この押出し金型２ｃは塩ビ管３の外径より少し大きい内径の孔型で、約１６０℃に加熱溶融された接着剤が前記押出し機２ａから供給される。従って、塩ビ管３が押出し金型２ｃを通ることにより、塩ビ管３の表面には所定の厚さで接着剤が塗布される。

前記押出し金型２ｃの出側には、図示省略したが、送風機等の冷却装置が設置され、この冷却装置により塩ビ管３は急速に冷却されて接着剤が固化すると同時に塩ビ管３の変形を抑える。

その後、塩ビ管３は鋼管内に挿入され、図示省略した加熱炉で中央部より端部にかけて順次加熱される。この加熱により、塩ビ管３は中央部から膨張して鋼管の内面に接着し、内面塩ビライニング鋼管が製造される。

以下、本発明の効果を確認するために行った実施結果について説明する。
実験は、図１に示した本発明装置を使用して、接着剤を塗布する直前の塩ビ管の外表面温度と内表面温度を変化させて、サイズ５０Ａの内面塩ビライニング鋼管を製造することにより行った。その結果を下記表１に示す。

表１より明らかなように、接着剤を塗布する直前の外表面温度が本発明の範囲より低いＮｏ．１およびＮｏ．２では、所要の接着力を得ることができないので、剥れが発生するものがあった。

また、接着剤を塗布する直前の外表面温度が本発明の範囲より高いＮｏ．６では、約１６０℃の接着剤を塗布したことにより、塩ビ管が変形開始温度を超えたので、塩ビ管に曲がりが発生し、鋼管にうまく挿入することができなかった。

また、接着剤を塗布する直前の外表面温度は本発明の範囲内であっても、内表面温度が本発明で規定する温度よりも高かったＮｏ．７でも、約１６０℃の接着剤を塗布したことにより、塩ビ管が変形開始温度を超えたので、塩ビ管に曲がりが発生し、鋼管にうまく挿入することができなかった。

これに対して、接着剤を塗布する直前の外表面温度と内表面温度が本発明の範囲内であったＮｏ．３〜Ｎｏ．５は、いずれも良好な結果が得られた。
なお、発明者等はサイズ１５Ａおよびサイズ１００Ａの内面塩ビライニング鋼管の場合にも、同様の実験を行ったが、いずれも同様の結果が得られた。

本発明は上記の例に限らず、例えば、本発明方法は、本発明装置を使用しなくても良い等、各請求項に記載された技術的思想の範囲内で、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

本発明の内面塩ビライニング鋼管の製造方法を実施する本発明装置を示す模式的ブロック図である。

符号の説明

１ 第１の加熱炉
２ 塗布装置
３ 塩ビ管
４ 第２の加熱装置
５ 搬送装置

Claims (3)

1. 内面を塩化ビニル系樹脂でライニングした内面被覆鋼管を製造する方法において、
   塩化ビニル系樹脂管を外表面から加熱して、
   該塩化ビニル系樹脂管の外表面温度が５０℃〜７０℃で、かつ、内表面温度が前記外表面温度より１０℃以上低い時に、該塩化ビニル系樹脂管の外表面に接着剤を塗布した後、
   この接着剤を塗布した塩化ビニル系樹脂管を鋼管内に挿入し、
   その後、この塩化ビニル系樹脂管を挿入した鋼管を加熱炉に装入し、この加熱炉内で前記塩化ビニル系樹脂管を膨張させて鋼管と複合一体化することを特徴とする内面被覆鋼管の製造方法。
2. 請求項１に記載の内面被覆鋼管の製造方法を実施する装置であって、
   塩化ビニル系樹脂管を外表面から加熱する第１の加熱装置と、
   この第１の加熱装置で外表面を加熱された塩化ビニル系樹脂管を搬送する搬送装置と、
   この搬送装置によって送られてきた塩化ビニル系樹脂管を、再度外表面から加熱する第２の加熱装置と、
   この第２の加熱装置により再度外表面から加熱された前記塩化ビニル系樹脂管の、外表面温度が５０℃〜７０℃で、かつ、内表面温度が前記外表面温度より１０℃以上低い時に、前記搬送装置によって送り込まれ、塩化ビニル系樹脂管の外周面に接着剤を塗布する塗布装置と、
   この塗布装置により接着剤を塗布された塩化ビニル系樹脂管を内面に挿入した鋼管を装入され、この塩化ビニル系樹脂管を膨張させて鋼管と複合一体化させる加熱炉を備えた内面被覆鋼管の製造装置。
3. 前記第２の加熱装置は前記塗装装置の直前に配置され、この第２の加熱装置で、塩化ビニル系樹脂管を、外表面温度が５０℃〜７０℃で、かつ、内表面温度が前記外表面温度より１０℃以上低くなるように再度加熱することを特徴とする請求項２に記載の内面被覆鋼管の製造装置。
   

Images