JP2016536459A - 埋設鉄系配管要素のための外部被覆、被覆されている配管要素、及び被覆を被着させる方法 - Google Patents

埋設鉄系配管要素のための外部被覆、被覆されている配管要素、及び被覆を被着させる方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、埋設用の鉄製、特に鋳鉄製配管要素（７）についての外部被覆（９）に関し、外部被覆は、第１の多孔質層（１１）及び第１の層上に位置し、かつ第１の層（１１）の細孔を塞ぐことができる第２の多孔質層（１３）を含んでいる。この第１の層は、実質的に純粋な亜鉛、並びに亜鉛の合金又は擬合金を含み、この合金又は擬合金は、少なくとも５０ｗｔ％の亜鉛、及び好ましくは０．５ｗｔ％から４０ｗｔ％の間のアルミニウムを含んでいる。第２の層は、少なくとも一つの有機樹脂をベースとする塗料を含んでおり、この塗料は、有機溶媒中の単一組成物、又は二組成物である。第１及び第２の層のうち少なくとも一つは殺菌剤を含んでいる。本発明は、さらに、対応する被覆された配管要素、及び被覆を被着させる方法に関する。

Description

本発明は、鉄製、特に鋳鉄製の埋設用配管要素のための外部被覆に関し、ここで、外部被覆は、第１の多孔質層、及び第１の層上に位置し、かつ第１の層の細孔を塞ぐことができる第２の多孔質層を含んでいる。
本発明はまた、配管要素に被覆を被着させる方法と並んで、外部被覆によって被覆されている配管要素に関する。
「配管要素」は、様々な付属物、例えばエルボ、コネクター等と並んで、管を意味し、例えば、水道設備の分野に用いられる。
ＪＰ−Ａ−２３−０１０３５７は、鋼管の被覆を製造する方法を開示している。この文献は、犠牲的な亜鉛／アルミニウム合金の吹付による被着、次いで、エポキシ樹脂の被着について検討している。この樹脂層は、流体を通さないものでなければならないと考えられる。この方法は、「乾燥した場所」の管のための被覆、それ故に確実に鉄又は鋼製の空中管の被覆に適用される。
鉄系金属の土壌腐食は、それに係るメカニズム及びそれを支配する因子、特に、還元領域と電気的に関連している酸化領域とがある程度離れて形成されることにおいて、大気腐食とは異なる現象である。これは、鉄系金属の重大で局所的な劣化を生じさせる。さらに、ある土壌に局所的に存在するあるバクテリア、特に硫酸還元菌は、この電気化学的な作用を増強する。これは、「生物腐食」と呼ばれている。
特に土壌が不均質であり、かつその性質が多様である場合、埋設用配管要素の腐食防止は、特有の困難さに直面しており、配管要素は、用途、様々な温度の輸送液体に応じて、腐食条件を変更させ、また、埋設用の配管要素の取り扱いが、しばしばそれらの外表面の様々な場所において損傷をもたらす。
文献ＥＰ−Ａ−０６８６２４６は、ダクタイル鋳鉄製の配管要素であって、第１の多孔質の金属層、及び「孔閉塞」効果をもたらす塗料の第２の層を含んでいる被覆を含んでいる配管要素を記載している。一旦、管が埋設されると、この被覆は、この管の腐食に対する効果的かつ持続的な保護をもたらす。
本発明の一つの目的は、特に、硫酸還元菌が存在する腐食性の土壌において、配管要素をより完全に腐食から保護する被覆を、競争力のある価格で提供することである。
そのために、本発明は、上述の種類の外部被覆に関し、ここで：
−第１の層は、実質的に純粋な亜鉛、又は亜鉛の合金又は擬合金を含み、この合金又は擬合金は、少なくとも５０ｗｔ％の亜鉛、及び好ましくは０．５ｗｔ％と４０ｗｔ％の間のアルミニウムを含んでおり、
−第２の層は、少なくとも一つの有機樹脂をベースとする塗料を含んでおり、この塗料は、有機溶媒又は共溶媒中の単一成分、又は二成分であり、かつ
−第１及び第２の層のうち少なくとも一つは、殺菌剤を含んでいる。
「少なくとも一つの有機樹脂をベースとする」との表現は、塗料が少なくとも一つの有機樹脂を含んでいることを意味する。例えば、有機樹脂は、塗料のうち少なくとも２０ｗｔ％、好ましくは少なくとも２５ｗｔ％を占めている。
具体的な実施形態によれば、外部被覆は、単独で又は全ての技術的に可能な組み合わせで考慮される、次の一つ以上の特徴を含む：
−塗料が溶媒中の二成分である；
−前記溶媒が有機物である；
−前記溶媒が水性である；
−塗料が、有機共溶剤を含んでいる水相中の二成分である；
−塗料は、溶媒を含まない二成分である；
−第１の層は、銅、銀、及び銅と銀の混合物からなるリストより選択される少なくとも一つの殺菌剤を含み、前記銅、前記銀、及び前記銅と銀の混合物は、それぞれ０．１ｗｔ％から５ｗｔ％の間、好ましくは０．５ｗｔ％から３ｗｔ％の間の濃度で含まれる；
−第２の層は、人が消費することを意図している水に接することができる殺菌剤、特に、銅、銀、又はこれらの塩を少なくとも一つ含んでおり、前記銅、銀、及びこれらの塩は、好ましくはそれぞれ０．１ｗｔ％から５ｗｔ％の間の濃度で含まれる；
−第１の層は、少なくとも２００ｇ／ｍ２、好ましくは３５０ｇ／ｍ２の面密度を有する；
−第２の層は、乾燥時において６０μｍから１５０μｍの間の厚さを有しているのが有利である；
−第二の層の有機樹脂は、アクリル、エポキシド、ポリウレタン、アスファルト、ビニル樹脂及びこれらの組み合わせのうちから選択される；
−塗料は、有機溶媒、水、及びこれらの混合物の中から選択される溶媒を含んでおり、この溶媒は、この塗料の２０ｗｔ％から５０ｗｔ％の間、好ましくは３０ｗｔ％から６０ｗｔ％の間を占めており、かつ有機樹脂は、この塗料の２０ｗｔ％から７０ｗｔ％の間、好ましくは２５ｗｔ％から４５ｗｔ％の間を占めている。
本発明はまた、埋設用の被覆された鉄製、特に鋳鉄製の配管要素であって、上述の外部被覆を含んでいる配管要素に関する。
本発明は、最後に、上述の外部被覆を、埋設用の、鉄製、特に鋳鉄製の配管要素上に被着させる方法に関しており、この方法は、下記の工程を含む：
ａ）メタライゼーション、好ましくは電気アークメタライゼーションにより、配管上に第１の層を被着させる工程、及び
ｂ）白色風解物で被覆されていない第１の層上に、第２の層を被着させる工程。
具体的な実施形態によれば、この方式は、単独で又は全ての技術的に可能な組み合わせで考慮される、次の一つ以上の特徴を含む：
−第２の層を被着させる工程ｂ）は、第２の層が乾燥時に６０μｍから１５０μｍの間の厚さを有するように、ガン、及び／又はブラシ又はローラーを用いて行われる；
−第２の層を被着させる工程ｂ）は、少なくとも一部が圧縮空気を用いないガンにより行われ、ガンにより行われる適用は、３５℃から８０℃の間の温度を有する表面に対して行われる；
−工程ｂ）において、配管要素の少なくとも一部を予熱炉に入れて、前記表面を３５℃から８０℃の間の温度にする；
−工程ａ）において、第１の層を熱溶射、好ましくは電気アークによって被着させる；
−第２の層を被着させる工程ｂ）を、圧縮空気を用いたガンにより行う；
−第２の層を被着させる工程ｂ）を、圧縮空気を用いないガンにより行う。
本発明は、単なる例として与えられ、本発明による配管要素の部分の断面図である単一の図に関してなされた次の説明を読むことにより、さらに理解される。
土壌３に埋められかつ流体５、例えば飲料水を輸送するために使用される配管要素１を示す図である。
被覆された配管要素１は、配管要素７、及び土壌３と配管要素７との間に位置し、有利には配管要素７上に行きわたり、これにより配管要素７を土壌３から切り離している、外部被覆９を含んでいる。
この配管要素７は、鉄製であり、有利にはダクタイル鋳鉄製である。この配管要素７は、例えば管である。示された例において、これは、図の平面に対して垂直な長手方向Ｌに延在している。配管要素７の断面部分の一部のみが、図において示されており、その余の部分は示された部分から容易に推定することができる。
流体５は、長手方向Ｌに配管要素７の内部を流れる。示されていないが、流体５を配管要素７から分離するために、内部被覆が、配管要素７の内壁上に存在していてもよい。
外部被覆９は、第１の層１１及び第１の層上に位置する第２の層１３を含んでいる。
第１の層１１は、多孔質であり、電気アークメタライゼーションにより被着されるのが有利である。第１の層１１は、実質的に純粋な亜鉛、又は亜鉛の合金又は擬合金を含んでいる。
第１の層１１はまた、銅及び／又は銀を、０．１ｗｔ％から５ｗｔ％の間の分量で含んでいる。これらの成分は、例えば元素の形態、又は酸化物の形態で添加される。
合金又は擬合金は、少なくとも５０ｗｔ％の亜鉛、及び０．５ｗｔ％から４０ｗｔ％の間のアルミニウムを含んでいる。例えば、第１の層１１は、８４ｗｔ％の亜鉛、１５ｗｔ％のアルミニウム、及び１ｗｔ％の銅を含んでいる。
土壌に由来する腐食作用物質の作用下において、第１の層１１は、それが生成された環境において腐食に対して安定である生成物の保護層に変化する。しがたって、この第１の層１１は、鋳鉄、合金、及び土壌によって形成される電気化学的セルの作用の下で、酸化によって徐々に変化するという意味で、鋳鉄に対して「アノーディック」と呼ばれる。
前記保護層の形成により、合金の層の損傷により露出しうる下層の鋳鉄を保護することが可能となる。第１の層の殺菌剤は、存在しうるバクテリアの作用を阻害する。
アークメタライゼーションでの被着のため、第１の層１１は、固化した小塊から形成されるため、多孔質である。細孔の大きさ及び層の厚さを支配する、このメタライゼーション法を調整することにより、当業者は、保護層の形成についての条件、特に速度を、調整することができる。亜鉛／アルミニウムの合金の二相構造が、亜鉛由来の生成物を取り込むのを助けることが、観察されている。
第１の層１１は、少なくとも２００ｇ／ｍ２、好ましくは少なくとも３５０ｇ／ｍ２、例えばおよそ４００ｇ／ｍ２の面密度を有する。第１の層１１は、上記の面密度を得るために、熱溶射によって被着されるのが有利である。
第２の層１３は、有機溶媒中の有機樹脂、例えばエポキシド、二成分樹脂から作られる塗料である。第２の層１３は、多孔質である。第２の層１３は、配管要素の環境において起こる電気化学的反応の速度を調整することに並んで、第１の層の細孔を塞ぐことができる。
塗料は、例えば、人間による消費を意図している水と接触する製品に対する、この特許出願の提出日時点での規制当局の承認（例えば、Ｆｒｅｎｃｈ Ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ ｏｆ Ｓａｎｉｔａｒｙ Ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ （ＡＣＳ）、又はＥｎｇｌｉｓｈ ＷＲＡＳ ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ）を有する食品との接触に対する欧州連合の肯定的な一覧（ヨーロッパ規制番号．１０／２０１１）に属する化合物から作られる。
第２の層１３は、人間による消費を意図している水と接触することが可能な、一つ以上の活性成分、例えば殺菌剤を含むことが有利である。この殺菌剤は、例えば土壌３のバクテリアの活性を制限することが可能な銅塩である。殺菌性の活性成分は、一旦塗料が乾燥すると、非常にゆっくり移動する（水、土壌へ）のが有利である。この場合、殺菌剤の固体粒子は、樹脂により封入され、樹脂を通した外部環境からの水の拡散が、これらの活性成分のイオン化を引き起こし、これは、ゆっくりとした拡散により外部環境へ放出される。
次に、外部被覆９を配管要素７に被着させる方法を説明する。この方法は、上述のように第１の層１１を配管要素７に被着させるための工程ａ）、及び上述のように第２の層を第１の層の上に被着させるための工程ｂ）を含む。
工程ａ）において、第１の層１１は、熱溶射、好ましくは電気アークにより被着されるのが有利である。
十分な量の材料を被着して、少なくとも２００ｇ／ｍ２、好ましくは３５０ｇ／ｍ２の第１の層の面密度が得られる。この溶射は、合金化された亜鉛の入手可能性に依存して、例えばむくのワイヤー、又はライニングしたワイヤーから行う。
工程ｂ）では、第２の層１３が、第１の層１１に被着され、この際、後者は白色風解物によって被覆されておらず、すなわち、第２の層１３及び第１の層１１の被着の間が少ない時間差で行われるのが有利である。
工程ｂ）において、第２の層１３は、特に大きい表面については、圧縮空気を用いずにガンで被着され、及び／又は特に小さい表面について又は修正のためにはブラシで被着されるのが有利であり、これにより、第２の層１３は、乾燥時に６０μｍから１５０μｍの間の厚さ、例えば、乾燥時に約１２０μｍの厚さを有するのが有利である。
第２の層１３は、少なくとも一部が圧縮空気を用いずにガンにより被着され、このガンによる適用は、３５℃から８０℃の間の温度を有する表面に対して行われるのが有利である。この表面は、例えば配管要素を予熱炉に配置することにより、前記温度に上げられる。
〈本発明による被覆の例〉
電気アークによって被着され、１５ｗｔ％のアルミニウム及び１ｗｔ％の銅の亜鉛−アルミニウム−銅合金の４００ｇ／ｍ２の第１の金属層１１、及び有機溶媒中のエポキシド、二成分樹脂から作られた塗料で構成された第２の層１３から、ダクタイル鋳鉄製の管７上に外部被覆９を形成し、ここで、第２の層１３は、乾燥時に１２０μｍの厚さを有する。
第１の層１１により被覆されている管７を炉で８０℃に予熱した後、塗料を適用した。
エポキシド樹脂から作られるこの塗料は、殺菌剤、例えば、銅塩を含んでいるのが有利であり、これにより、外部被覆９において、土壌３由来のバクテリアの活性を抑制する。
第２の例によると、第１の層１１は、外部被覆９において土壌３由来のバクテリアの活性を制限するために、殺菌剤、例えば銅を含んでいる。
第３の例によると、第１の層１１は、殺菌剤を含まず、第２の層は、外部被覆９において土壌３由来のバクテリアの活性を制限するために、殺菌剤、例えば銅塩を含んでいる。
上述の第１の層１１及び第２の層１３の特徴により、特に、強いバクテリア活性のある腐食性の土壌３において、外部被覆９は、配管要素７について、より高い腐食防止効果をもたらす。事実、第２の層１３は、非常に効率よく第１の層１１の細孔を塞ぎつつ、犠牲的な合金が消費される速度を調節することができる。さらに、外部被覆９は、その組成及びその適用方法のために、非常に競争力のある価格を有する。
さらに、配管要素７を被覆する操作は容易となっており、これは、腐食性の土壌３のみと接触するように設計された領域及び人が消費することを意図している水と接触してもよい領域に、同じ被覆９を被着させることができるためである。
さらに、配管要素７を被覆する操作は容易となっており、これは、腐食性の土壌３のみと接触するように設計された領域及び人が消費することを意図している水と接触してもよい領域に、同じ被覆９を被着させることができるためである。
本発明は、さらに、下記の実施形態も含んでいる：
１． 鉄製、特に鋳鉄製の埋設用配管要素（７）の外部被覆（９）であり、第１の多孔質層（１１）、及び第１の層（１１）上に位置し、かつ前記第１の層（１１）の細孔を塞ぐことができる第２の多孔質層（１３）を含んでいる外部被覆（９）であって、
‐前記第１の層（１１）は、実質的に純粋な亜鉛、又は亜鉛の合金又は擬合金を含んでおり、前記合金又は擬合金は、少なくとも５０ｗｔ％の亜鉛、及び好ましくは０．５ｗｔ％と４０ｗｔ％の間のアルミニウムを含んでおり、
‐前記第２の層（１３）は、少なくとも一つの有機樹脂をベースとする塗料を含んでおり、前記塗料は、有機溶媒又は共溶媒中の単一成分、又は二成分であり、
‐前記第１の層（１１）及び前記第２の層（１３）のうち少なくとも一方は、殺菌剤を含んでいる、
外部被覆（９）。
２． 前記第１の層（１１）が、銅、銀、及び銅と銀の混合物を含むリストから選択される少なくとも一つの殺菌剤を含んでおり、前記銅、前記銀、及び前記銅と銀の混合物が、それぞれ０．１ｗｔ％と５ｗｔ％の間、好ましくは０．５ｗｔ％と３ｗｔ％の間の濃度である、前記１に記載の外部被覆（９）。
３． 前記第２の層（１３）が、人が消費することを意図している水に接することができる殺菌剤、特に、銅、銀、及びこれらの塩を少なくとも一つ含んでおり、前記銅、銀、及びこれらの塩が、好ましくはそれぞれ０．１ｗｔ％と５ｗｔ％の間の濃度で含まれている、前記１又は２に記載の外部被覆（９）。
４． 前記第１の層（１１）が、少なくとも２００ｇ／ｍ ２ 、好ましくは少なくとも３５０ｇ／ｍ ２ の面密度を有する、前記１〜３のいずれか１項に記載の外部被覆（９）。
５． 前記第２の層の前記有機樹脂が、アクリル、エポキシド、ポリウレタン、アスファルト、ビニル樹脂、及びこれらの混合物のうちより選択される、前記１〜４のいずれか１項に記載の外部被覆（９）。
６． 前記塗料が、有機溶媒、水、及びこれらの混合物のうちから選択される溶媒を含んでおり、前記溶媒が、前記塗料の２０ｗｔ％と６０ｗｔ％の間、好ましくは３０ｗｔ％と５０ｗｔ％の間を占めており、かつ前記有機樹脂が、前記塗料の２０ｗｔ％と７０ｗｔ％の間、好ましくは２５ｗｔ％と４５ｗｔ％の間を占めている、前記１〜５のいずれか１項に記載の外部被覆（９）。
７． 前記１〜６のいずれか一項に記載の外部被覆（９）を含んでいる、埋設用の鉄製、特に鋳鉄製の被覆配管要素（１）。
８． 埋設用の、鉄製、特に鋳鉄製の配管要素（７）上に、前記１〜６のいずれか一項に記載の外部被覆（９）を被着させる方法であって、下記の工程、すなわち、
ａ）メタライゼーション、好ましくは電気アークメタライゼーションによって、第１の層（１１）を配管に被着させる工程、及び
ｂ）白色風解物で覆われていない前記第１の層（１１）上に、第２の層（１３）を被着させる工程を含むことを特徴とする外部被覆の被着方法。
９． 前記第２の層（１３）が、乾燥時に６０μｍと１５０μｍの間の厚さになるように、前記第２の層（１３）を被着させるための工程ｂ）を、ガンにより、及び／又はブラシ又はローラーを用いて行う、前記８に記載の方法。
１０． 前記第２の層（１３）を被着させるための工程ｂ）の少なくとも一部を、圧縮空気を用いないガンにより、３５℃と８０℃の間の温度を有する表面に対して行う、前記８又は９に記載の方法。

Claims (10)

  1. 鉄製、特に鋳鉄製の埋設用配管要素（７）の外部被覆（９）であり、第１の多孔質層（１１）、及び第１の層（１１）上に位置し、かつ前記第１の層（１１）の細孔を塞ぐことができる第２の多孔質層（１３）を含んでいる外部被覆（９）であって、
    ‐前記第１の層（１１）は、実質的に純粋な亜鉛、又は亜鉛の合金又は擬合金を含んでおり、前記合金又は擬合金は、少なくとも５０ｗｔ％の亜鉛、及び好ましくは０．５ｗｔ％と４０ｗｔ％の間のアルミニウムを含んでおり、
    ‐前記第２の層（１３）は、少なくとも一つの有機樹脂をベースとする塗料を含んでおり、前記塗料は、有機溶媒又は共溶媒中の単一成分、又は二成分であり、
    ‐前記第１の層（１１）及び前記第２の層（１３）のうち少なくとも一方は、殺菌剤を含んでいる、
    外部被覆（９）。
  2. 前記第１の層（１１）が、銅、銀、及び銅と銀の混合物を含むリストから選択される少なくとも一つの殺菌剤を含んでおり、前記銅、前記銀、及び前記銅と銀の混合物が、それぞれ０．１ｗｔ％と５ｗｔ％の間、好ましくは０．５ｗｔ％と３ｗｔ％の間の濃度である、請求項１に記載の外部被覆（９）。
  3. 前記第２の層（１３）が、人が消費することを意図している水に接することができる殺菌剤、特に、銅、銀、及びこれらの塩を少なくとも一つ含んでおり、前記銅、銀、及びこれらの塩が、好ましくはそれぞれ０．１ｗｔ％と５ｗｔ％の間の濃度で含まれている、請求項１又は２に記載の外部被覆（９）。
  4. 前記第１の層（１１）が、少なくとも２００ｇ／ｍ２、好ましくは少なくとも３５０ｇ／ｍ２の面密度を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の外部被覆（９）。
  5. 前記第２の層の前記有機樹脂が、アクリル、エポキシド、ポリウレタン、アスファルト、ビニル樹脂、及びこれらの混合物のうちより選択される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の外部被覆（９）。
  6. 前記塗料が、有機溶媒、水、及びこれらの混合物のうちから選択される溶媒を含んでおり、前記溶媒が、前記塗料の２０ｗｔ％と６０ｗｔ％の間、好ましくは３０ｗｔ％と５０ｗｔ％の間を占めており、かつ前記有機樹脂が、前記塗料の２０ｗｔ％と７０ｗｔ％の間、好ましくは２５ｗｔ％と４５ｗｔ％の間を占めている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の外部被覆（９）。
  7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の外部被覆（９）を含んでいる、埋設用の鉄製、特に鋳鉄製の被覆配管要素（１）。
  8. 埋設用の、鉄製、特に鋳鉄製の配管要素（７）上に、請求項１〜６のいずれか一項に記載の外部被覆（９）を被着させる方法であって、下記の工程、すなわち、
    ａ）メタライゼーション、好ましくは電気アークメタライゼーションによって、第１の層（１１）を配管に被着させる工程、及び
    ｂ）白色風解物で覆われていない前記第１の層（１１）上に、第２の層（１３）を被着させる工程を含むことを特徴とする外部被覆の被着方法。
  9. 前記第２の層（１３）が、乾燥時に６０μｍと１５０μｍの間の厚さになるように、前記第２の層（１３）を被着させるための工程ｂ）を、ガンにより、及び／又はブラシ又はローラーを用いて行う、請求項８に記載の方法。
  10. 前記第２の層（１３）を被着させるための工程ｂ）の少なくとも一部を、圧縮空気を用いないガンにより、３５℃と８０℃の間の温度を有する表面に対して行う、請求項８又は９に記載の方法。
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