JP2023146350A - 内面防食鋳鉄管 - Google Patents

Abstract

【課題】鋳鉄管の受口部の防食加工を簡便かつ高品質に行う。【解決手段】受口部１３の内面全体を覆うジンクリッチプライマ層３１を形成させ、ジンクリッチプライマ層３１の内面側に接して粉体塗料による塗膜層３２を形成させ、この塗膜層を内面側表面とする。【選択図】図３

Description

この発明は、鋳鉄管の防食性に関する。

主として水道管に用いられているダクタイル鉄管では、継手部受口以外の内面には、防食性に優れたエポキシ樹脂粉体塗料が塗布される。一方、継手部受口では内面が複雑な構造をしており、そのような部分でも塗装性を確保するため、液状塗料及び粉体塗料を併用し塗布されている。

例えば特許文献１においては、受口内面の受口端部から一定領域をジンクリッチプライマにより塗装し、直管部から受口内面の一部を含む一定領域を粉体塗料により塗装し、ジンクリッチプライマと粉体塗料との境界にまたがって溶剤系塗料を塗装し、さらに塗膜全面に上塗りの水系塗料を塗布することで、受口内面を防食する手法が提案されている。

また、特許文献２においては、受口内面全体に下塗りとしてジンクリッチ粉体塗料を塗布し、その塗膜の上に上塗りとして別の粉体塗料を塗布することで、受口内面を防食する手法が提案されている。

特開２０１９－１５８１１３号公報 特開２０１２－３０１５６号公報

特許文献１に記載の技術では、ジンクリッチプライマを塗布したあとに粉体塗料を塗布するが、粉体塗料を塗布する前の準備として２００～３００℃程度にまで管を加熱する際に、先に塗布したジンクリッチプライマが熱によって劣化してしまい、上塗りの水系塗料との密着性が低下する可能性があった。その対策として、粉体塗料を塗布した後水系塗料を塗布する前にジンクリッチプライマの表面を目荒らしして密着性を向上させる手順が必要になっていた。また、ジンクリッチプライマの塗装範囲が、受口内面のうちの一部にとどまるため、粉体塗料を塗布する前にジンクリッチプライマを塗布した範囲外の部分で赤錆が発生してしまうおそれがあり、そのために適切に保管などの処置をする必要があった。

また、特許文献２に記載の技術では、用いるジンクリッチ粉体塗料が、液状のジンクリッチペイントと比較して、一般的に犠牲陽極作用が低く、粉体塗膜が損傷した場合には、鋳鉄管の鉄素地に対する防食効果が低下する可能性があった。

そこでこの発明は、鋳鉄管の受口を含む防食を行うにあたって、手順を簡略化して効率よく製造でき、なおかつ高い防食効果を発揮できるようにすることを目的とする。

この発明は、鋳鉄管の受口部内面全体を覆うジンクリッチプライマ層を有し、上記ジンクリッチプライマ層の内面側に接して粉体塗料による塗膜層を内面側表面として有する内面防食鋳鉄管により、上記の課題を解決した。

またこの発明では、ジンクリッチプライマ層に用いるジンクリッチプライマとして、耐熱性ジンクリッチプライマを選択することができる。

この発明にかかる内面防食鋳鉄管は、ジンクリッチプライマを受口内面全体に塗布したことにより、粉体塗装前の受口内面の防食性が向上した。また、ジンクリッチプライマが受口内面全体を一旦覆うので、その上に粉体塗装により形成された粉体塗膜が損傷しても、ある程度の防食性を確保することができるようになった。このような効果を得られるにも関わらず、ジンクリッチプライマ層と塗膜層の二層のみで形成できるので、使用する塗料の種類を従来よりも削減し、効率よく内面防食鋳鉄管を得られるようになった。

さらに、耐熱性ジンクリッチプライマを選択すると、粉体塗装前に管を加熱しても熱によるジンクリッチプライマの劣化を防止できるので、ジンクリッチプライマ層の表面の目荒らしを行わなくても、上塗りとなる塗膜層との間の密着性を確保できるようになった。すなわち、目荒らし工程も省略することができ、製造手順をさらに簡略化できるようになった。

この発明による加工を行う鋳鉄管の例において挿し口部を受口部に挿入した断面図 この発明による加工を行う鋳鉄管の例において、受口部の内面側の領域を示す図 （ａ）受口部の表面の拡大図、（ｂ）ジンクリッチプライマ層を形成した表面の拡大図、（ｃ）塗膜層を形成した表面の拡大図

以下、この発明の実施形態について具体的に説明する。
この発明は、管１１の一端に挿し口部１２を有し、管１１の他端に挿し口部１２が挿入可能な受口部１３を有する鋳鉄管の内面を防食した内面防食鋳鉄管である。この内面防食鋳鉄管において、挿し口部１２を受口部１３に挿入した断面図を図１に示す。接合時には挿入した挿し口部１２と挿入された受口部１３とが、受口部１３にはめ込まれたゴム輪２０が挿し口部１２の外周に接することにより、水密性を確保して固定される。

挿し口部１２を挿入していない状態での内面防食鋳鉄管の受口部１３付近の断面図を図２に示す。この発明において受口部１３とは、直管部１４（Ａで示す領域）以外の部分をいう。この受口部１３の中には、ゴム輪２０がはめ込まれる箇所（ゴム受け部２１：Ｃで示す領域）と、その前後の他の管の挿し口部１２が導入される箇所（拡径部２２：Ｂで示す領域）が含まれる。また、ゴム受け部２１よりも他端側の縁周部２３（Ｄで示す領域）も受口部１３に含まれる。すなわち、図中のＢ，Ｃ，Ｄで示す領域を合わせたＥで示す領域が受口部１３の内面側である。一方、ここでいう直管部１４は、挿し口部１２を含む。この発明にかかる内面防食鋳鉄管は特にこの受口部１３の内面の防食に特徴を有する。直管部１４の防食については特段限定されない。

対象とする鋳鉄管としては遠心鋳造による鋳鉄管を好適に用いることができる。鋳鉄管の種類としては特に限定されない。特に、受口部１３の内面側に複数の凹凸を有し、従来は防食処理に手間がかかっていた鋳鉄管において、好適に用いることができる。

この受口部１３の内面側に防食加工をする手順を図３（ａ）～（ｃ）とともに説明する。鋳造後の防食前の受口部１３の拡大図を図３（ａ）に示す。ここでは上が内面側である。この内面側に、受口部１３の内面全体（Ｅで示す領域）にジンクリッチプライマを塗工して、ジンクリッチプライマ層３１を形成させる（図３（ｂ））。

用いるジンクリッチプライマとしては、耐熱性であることが好ましい。具体的には、続く粉体塗料の塗装のために２００℃～３００℃程度に加熱しても、ジンクリッチプライマ層の表面の変性が無視できる程度の耐熱性を有することが好ましい。ジンクリッチプライマは亜鉛粉末と樹脂成分からなる液状組成物である。具体的な成分比は防食性と密着性が確保できる限り特に限定されない。例えば耐熱性ジンクリッチプライマとしては、亜鉛粉末を６５質量％以上７５質量％以下、樹脂成分を７質量％以上１０質量％以下含有する組成物が挙げられる。この場合の樹脂成分の例としては、エポキシエステル樹脂を１０質量部以上２０質量部以下、ブタジエン／スチレンポリマー樹脂を８０質量部以上９０質量部以下含む樹脂混合物が挙げられる。また、亜鉛粉末は純亜鉛には限定されず、亜鉛アルミニウム合金粉末、亜鉛粉末とアルミニウム粉末との混合粉末等、亜鉛を含有し鉄に対して犠牲陽極作用を有するものであればよい。

ジンクリッチプライマ層３１の膜厚は１０μｍ以上であると好ましい。１０μｍ未満では、複雑な内面において塗工が不十分となる箇所が生じるおそれが高くなる。一方で、膜厚は５０μｍ以下であると好ましい。厚すぎるとゴム輪２０のはめ込みや挿し口部１２の挿入がされたときに、設計で期待した通りの水密性を確保しにくくなるおそれがある。

さらに、ジンクリッチプライマ層３１の内面側に接して、粉体塗料を塗工して塗膜層３２を形成させる（図３（ｃ））。なお、ジンクリッチプライマとして耐熱性ではないものを選択した場合は、粉体塗料の密着性を確保するためにこの粉体塗料の塗工の前に目荒らし加工を行う必要がある。耐熱性ジンクリッチプライマを用いた場合は、この目荒らし加工も省略して粉体塗料を塗工できる。塗膜層３２を形成するために粉体塗料を塗工する範囲は、ジンクリッチプライマ層３１が形成された領域全体であるとよい。

用いる粉体塗料としては、管の温度が２００℃～３００℃程度のときに粉体塗料が溶融した後硬化して塗膜を形成するものであれば特に種類は限定されない。例えばエポキシ樹脂粉体を用いることができる。また、粉体塗料として塗料以外の例えば珪砂等その他の成分を含んでいてもよい。

塗膜層３２の膜厚は１００μｍ以上であると好ましい。１００μｍ未満では防食効果が十分に発揮できなくなるおそれがある。一方で、膜厚は３００μｍ以下であると好ましい。３００μｍを超えると、設計で期待した通りの水密性を確保しにくくなるおそれがある。

受口部１３の内面側が、ジンクリッチプライマ層３１と塗膜層３２との二層のみで覆われ、内面側表面に塗膜層が配されるようになったこの発明にかかる内面防食鋳鉄管は、用いる塗料が２種類のみで済む。また、非耐熱性ジンクリッチプライマを用いた場合は３工程で、耐熱性ジンクリッチプライマを用いた場合は２工程で防食加工が完了し、防食加工に必要な手間を従来よりも省き、製造しやすいものとなる。

以下、実施例によりこの発明をさらに具体的に示す。まず、用いる塗料について説明する。

＜第一層（ジンクリッチプライマ層）用塗料＞
鋳鉄管受口内面（領域Ｅ全体）に塗工した。塗装前の管温度は６０℃とし、目標膜厚は２０μｍとして塗工した。
（１）耐熱性ジンクリッチプライマ
名称：「クリモトコート ＷＺ－ＴＨ」大日本塗料株式会社製、成分：樹脂成分（全塗料に対して７．２質量％）うち｛ブタジエン／スチレンポリマー樹脂８５質量部、エポキシエステル樹脂１５質量部｝、亜鉛粉末（全塗料に対して７０質量％）
（２）非耐熱性ジンクリッチプライマ
名称：「クリモトコート ＷＺ」大日本塗料株式会社製、成分：樹脂成分（全塗料に対して７．２質量％）うち｛ブタジエン／スチレンポリマー樹脂１００質量部｝、亜鉛粉末（全塗料に対して７０質量％）

＜第二層（塗膜層）用塗料＞
領域Ｅを覆う第一層の全域を覆うように塗工した。
（３）エポキシ樹脂粉体塗料
名称：「Ｖ－ＰＥＴ＃１６００ グレーＦ」大日本塗料株式会社製（エポキシ樹脂粉体塗料、ＪＷＷＡ Ｇ １１２規格品）、塗装前管温度は２１０～２２０℃に調整した。塗料の加熱条件は加熱炉温度を２７０～２８０℃に調整し、加熱時間は３０分とした。目標膜厚は２００μｍとした。
（４）水系塗料
名称：「クリモトコート ＷＲ ガイメン」大日本塗料株式会社製（水系アクリル塗料、ＪＷＷＡ Ｋ１３９ 規格品）、塗装前管温度は６０℃に調整した。目標膜厚は８０μｍとした。
（５）溶剤系塗料
名称：「クリモトコート ＮＴ＃１００ 新グレー」大日本塗料株式会社製（溶剤系二液性エポキシ樹脂塗料、 ＪＷＷＡ Ｋ１３９ 規格品）

鋳鉄管は株式会社栗本鐵工所製：呼び径１００ＧＸ形ダクタイル鉄管を用いた。この鋳鉄管に上記の（１）～（５）を表１のように組み合わせて、第一層及び第二層を形成させた。なお、表中●が利用した塗料を示す。

それぞれの内面防食鋳鉄管について、次のように評価を行った。その結果を表１に示す。

＜密着性試験＞
ＪＩＳ Ｋ ５６００－５－６「クロスカット法」に準拠して行った。具体的な条件は次の通りである。まず、実施例及び比較例に示す各々の塗装した管を試験用に加工し、２層が形成された塗装面にカッターにより２ｍｍ幅で碁盤目の切り込みを入れて２５個のマスをつくり、セロハンテープを用いて剥離試験を行い、残存した碁盤目の状態を下記のような基準で目視で分類した。このうち、分類０～２を〇、分類３を△、分類４を×と評価した。
・分類０：カットの縁が完全に滑らかで、どの格子の目にもはがれがない。
・分類１：カットの交差点における塗膜の小さなはがれ。クロスカット部分で影響を受けるのは、明確に５％を上回ることはない。
・分類２：カットがクロスの縁に沿って、および／または交差点においてはがれている。クロスカット部分で影響を受けるのは、明確に５％を超えるが１５％を上回ることはない。
・分類３：塗膜がカットの縁に沿って、部分的または全面的に大はがれを生じており、および／または目のいろいろな部分が、部分的または全面的にはがれている。クロスカット部分で影響を受けるのは、明確に１５％を超えるが３５％を上回ることはない。
・分類４：塗膜がカットの縁に沿って、部分的または全面的に大はがれを生じており、および／または数箇所の目が、部分的または全面的にはがれている。クロスカット部分で影響を受けるのは、明確に３５％を上回ることはない。

＜耐水性試験＞
ＪＩＳ Ｋ ５６００－６－１の７「耐水性」に準拠して行った。具体的には、実施例及び比較例に示す各々の塗装した管を試験用に加工し、脱イオン水に３０日間浸漬したのち目視で次の様に評価した。〇評価：さびなし、△評価：点さびあり、×評価：赤さびあり

＜ピンホール性評価試験＞
試験条件：塗装管の塗装部全体を、塗装探触子が真鍮製でワイヤブラシ状のホリデーディテクタを用いて、電圧は１０００Ｖ（ＪＷＷＡ Ｇ １１２水道用ダクタイル鋳鉄管内面エポキシ樹脂粉体塗装)にて電圧を掛け、ピンホールが生じるか否かを目視で確認した。ピンホール無しを〇、ピンホールありを×とした。

＜総評＞
実施例１ではいずれの試験も好適な結果を示し、二層のみで十分な防食性能を発揮することが確かめられた。比較例１では評価が好ましくなく、非耐熱性ジンクリッチプライマを用いてジンクリッチプライマ層を形成した後に目荒らし加工が必要であることが強く示唆された。水系塗料や溶剤系塗料を用いて第二層を形成した比較例２～４はいずれも耐水性が不十分であることが示され、二層のみの防食加工とする場合には粉体塗料による塗膜層が必要であることが示された。

１１ 管
１２ 挿し口部
１３ 受口部
１４ 直管部
２０ ゴム輪
２１ ゴム受け部
２２ 拡径部
２３ 縁周部
３１ ジンクリッチプライマ層
３２ 塗膜層

Claims (4)

1. 管の一端に挿し口部を有し、前記管の他端に前記挿し口部が挿入可能な受口部を有する鋳鉄管において、
   前記受口部の内面全体を覆うジンクリッチプライマ層を有し、前記ジンクリッチプライマ層の内面側に接して粉体塗料による塗膜層を内面側表面として有する内面防食鋳鉄管。
2. 前記ジンクリッチプライマ層を形成するジンクリッチプライマが、耐熱性ジンクリッチプライマである、請求項１に記載の内面防食鋳鉄管。
3. 管の一端に挿し口部を有し、前記管の他端に前記挿し口部が挿入可能な受口部を有する鋳鉄管に対して、
   前記受口部の内面全体を覆うジンクリッチプライマ層を形成させるステップ、
   前記ジンクリッチプライマ層の内面側に接して粉体塗料による塗膜層を形成させるステップ、
   を実行する、内面防食鋳鉄管の製造方法。
4. 前記塗膜層を形成させるステップの際に、管の温度を２００℃以上３００℃以下とする、請求項３に記載の内面防食鋳鉄管の製造方法。

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