JP2962345B2 - プラスチック被覆鋼管の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は平滑な表面を有するプラ
スチック被覆鋼管の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来のプラスチック被覆方法を説
明するための概略断面図であり、鋼管１０１を回転させ
ながら、管長方向に進行させつつ、押出機−Ｔダイ１０
２から溶融状態でシート状のプラスチック１０３を押出
し、このプラスチック１０３をスパイラル状に鋼管１０
１の外周面に巻き付け、その後に冷却固化させる技術は
知られている。この冷却は図に破線矢印で示すように冷
媒を吹きつけることで実施される。しかしながら、この
場合プラスチックシート１０３はスパイラル状に部分的
に重ねて巻き付けるのが一般的であり、図３に示すよう
に三重の層となった部分Ｂと、それよりも膜厚の薄い二
重の部分Ａとでは厚さが異なり、そのために冷却の度合
が異なることになる。したがって例えば高密度ポリエチ
レンのごとく固化に際して収縮率が大きいプラスチック
シートの場合には、前記Ｂの部分とＡの部分との境界近
傍で収縮のバランスがくずれ、その箇所に凹部Ｃが形成
されることもあり、このためその被覆鋼管の表面での耐
食性等にアンバランスを生じ、品質上大きな問題につな
がる危険性を有していた。

【０００３】上記のごときプラスチック被覆鋼管の欠点
を改善するため、前記プラスチックシートの部分的な重
なり部を優先的に冷却することによって、前記ＡとＢの
部分の冷却状態のバランスを保ち、凹部のない平滑なプ
ラスチック被覆鋼管を製造しようとする試みがなされ
た。このような方法として、例えば特公昭５８−５０５
６９号公報「プラスチック被覆鋼管の製造方法」の技術
が知られている。

【０００４】図４は特公昭５８−５０５６９号公報に記
載された従来のプラスチック被覆方法を説明するための
一部断面斜視図である。同公報記載の方法は、前記プラ
スチックシートの部分的な重なり部Ｂに対応する位置に
スプレーノズル群またはスリットノズル１０４を管長方
向に複数個設置せしめ、このノズル１０４から部分的な
重なり部Ｂに対し、空気、水等の冷却剤を優先的に吹き
付けるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記公報の技
術には次のごとき欠点があった。一般に加熱溶融したプ
ラスチック表面に水等の液体を滴下すると、プラスチッ
ク表面に多数の凹凸が発生することがある。この発生プ
ロセスを次に説明する。

【０００６】図５（ａ）〜（ｄ）はプラスチック被覆に
凹凸の発生するメカニズムの説明図である。（ａ）にお
いて溶融プラスチック被膜１１１に対して冷媒１１２を
スプレーすると、スプレー中または停止直後においては
(ｂ)のごとく小さな液滴１１３ａが形成される。しか
し、時間が経つとこれらの小さな液滴が互いに集合して
半球状の大きな液滴１１３ｂへと成長する。(ｃ)におい
て液滴１１３ｂ下に突起１１４ａが発生しはじめる。プ
ラスチック被膜表面に形成される突起１１４ａはまだ小
さいが、時間が経つとともに液滴下の突起１１４ｂも大
きくなる。これが(ｄ)の段階である。上記（ｃ）を考察
すると、滴下された液体に接するプラスチック表面はそ
の部分だけ急速に冷却されるが、その周囲はまだ溶融し
ているので軟らかい。冷却された部分には収縮しようと
する力が働くので、軟らかい部分にこの力が作用し、結
果的に軟らかい部分が粘性流動を起こすために水滴下の
部分が盛り上がり突起１１４ａとなる。この場合、突起
１１４ｂのサイズは平均約２mmφで、0.5mmφ〜3.0mmφ
の範囲に分布している。しかし、場合によっては突起の
サイズが5.0mmφ になることもある。このように突起が
プラスチック表面に多数ランダムに存在すると品質が著
しく劣化する。

【０００７】本発明の目的は、冷却方法を改善して、外
観上滑らかな仕上りのプラスチック被覆鋼管を製造する
方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、プラスチック押出機にて鋼管の表面に半溶融
状態のプラスチックシートを部分的に重ねつつスパイラ
ル状に回巻し、５０〜１２０秒の待ち時間をおいた後
に、先ず３０〜６０℃の温水で１０〜５０秒間だけ前記
プラスチックシートを緩冷却し、次に常温の水でプラス
チックシートを強制冷却することを特徴とする。

【０００９】好ましくは、前記待ち時間を７５〜１００
秒とし、温水の温度を４０〜５０℃とし、緩冷却時間を
２０〜４０秒間とする。

【００１０】

【作用】鋼管表面に半溶融状態のプラスチックシートを
回巻した後温水による緩冷却を開始するまでの待ち時間
が５０秒未満では、プラスチック表面温度が高すぎて、
たとえ温水でプラスチック表面を緩冷却したとしても、
温水とプラスチック表面の温度差が大きすぎて、プラス
チック表面が急冷され、水滴下の部分に突起が発生しや
すい。前記待ち時間が１２０秒超では、プラスチック表
面温度は低くなっているので、温水での緩冷却で突起の
発生する心配はない。しかし、プラスチック被覆鋼管の
製造ラインをその分延長しなければならず、設備投資、
ランニングコスト面で得策ではない。従って、待ち時間
は５０〜１２０秒とするが、大気温度の変動やワークの
形状変動を考慮して、７５〜１００秒とすることが望ま
しい。１０〜２０％変動しても許容範囲に入るからであ
る。

【００１１】温水の温度が３０℃未満では、たとえ前記
待ち時間を上限の１２０秒にとったとしても、温水とプ
ラスチック表面の温度差が大きすぎて、プラスチック表
面が急冷され、水滴下の部分に突起が発生しやすい。温
水の温度が６０℃超では、温水とプラスチック表面の温
度差が小さくなり、冷却能力が小さすぎる。従って、温
水の温度は３０〜６０℃とするが、大気温度の変動やワ
ークの形状変動を考慮して、４０〜５０℃とすることが
望ましい。１０〜２０％変動しても許容範囲に入るから
である。

【００１２】温水による緩冷却時間が１０秒未満では、
プラスチック表面を冷却する時間が短すぎて、プラスチ
ックの硬化が不十分であり、その後の常温水による強制
冷却により、プラスチック表面が急冷され、水滴下の部
分に突起が発生しやすい。温水による緩冷却時間が５０
秒超では、プラスチック表面に突起発生のおそれはない
が、温水の使用量が増えるので、ユーティリティコスト
面で不利である。従って、温水による緩冷却時間は１０
〜５０秒間とするが、大気温度の変動やワークの形状変
動を考慮して、２０〜４０秒間とすることが望ましい。
１０〜２０％変動しても許容範囲に入るからである。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。図１は本発明の実施例に係るプラスチック被
覆鋼管製造装置の配置例を示す平面図である。図におい
て１は被覆される鋼管、２はクロメート（chromate）塗
布装置、３はプライマー（primer）塗布装置、４は鋼管
加熱装置、５はプラスチック押出機、６は緩冷装置、７
は急冷装置、８は搬送ロールである。緩冷装置６は内蔵
したヒーター等により水を加熱することができ、約４０
℃の温水を１０リットル/minの流量で散水できるように図示
せぬノズルを３〜５ケ直列に配置する。急冷装置７は常
温の水（一般的に温度は１０〜２０℃）を大量に散水で
きるように図示せぬ複数のノズルを備えている。上記要
素１〜８の作用は後述する。

【００１４】図１のプラスチック被覆鋼管製造装置によ
り、本実施例のポリエチレン被覆鋼管を製造する方法に
ついて説明する。鋼管１は、管の外径：Ｄ＝５６″（１
４２２.４mm ）、管の厚さ：ｔ＝１５.７ mm、管の長
さ：Ｌ＝１２ｍのＵＯ鋼管である。この鋼管１を不図示
のブラスト装置により表面処理を実施し、表面粗度をＪ
ＩＳＢ０６０１でＲz ＝４０〜５５μｍ、除錆度をＳＩ
Ｓ９５００でＳa＝２.５以上とする。

【００１５】ブラスト処理後２時間経過したら、鋼管１
をスキューロール等の搬送ロール８により回転させなが
ら、管長方向に図示右向きに進行させる。鋼管１を誘導
加熱しながらクロメート塗布装置２によりクロメート
（クロム酸塩）を約５００mg/m² 鋼管１の外周面に塗布
して防錆被膜を作る。この防錆被膜の上にプライマー塗
布装置３によりプライマーとしての二液型熱硬化型エポ
キシ塗料（エポキシプライマーと略称する）をスプレー
にて塗布し、接着性を向上させる。尚、スプレー塗装の
代りにゴム板等でのしごき塗りも同様に可能である。

【００１６】エポキシプライマー塗装後はバーナー等の
鋼管加熱装置４により鋼管１を１６０〜１８０℃に加熱
する。Ｔダイ方式等のプラスチック押出機５から２２０
〜２３０℃に加熱溶融した変性ポリエチレン（接着剤）
と高密度ポリエチレンとをこの順序で押出し、鋼管１の
外周面にスパイラル状に巻き付ける。鋼管１の外周面に
二重層のポリエチレン被覆と部分的に重なった三重層の
ポリエチレン被覆とが形成される。

【００１７】半溶融状態の高密度ポリエチレンの被覆を
行なった後５０秒経過した時点で、緩冷装置６により約
４０℃の温水を１０リットル/minの流量で約３０秒間ポリエ
チレン被覆の同一箇所に散布し、ポリエチレン被覆を緩
冷却する。

【００１８】ポリエチレン被覆に温水散水後は、急冷装
置７により常温の水を約１０分間連続して散水し、ポリ
エチレン被覆を全面的に強制冷却する。この強制冷却に
より鋼管の温度は常温まで低下する。このようにして製
造されたポリエチレン被覆鋼管は、二重層のポリエチレ
ン被覆はもちろんのこと、部分的に重なった三重層のポ
リエチレン被覆にも凹凸がほとんどなく、外観上滑らか
な仕上りを示す。そして、被覆表面には冷却水の流動し
た形跡（水みち）が全くなく、品質的に充分満足すべき
ものである。

【００１９】図２は上記本発明の実施例に係るポリエチ
レン被覆鋼管の被覆構成を示す断面図である。１は鋼管
であり、肉厚は１５.７ mmである。９はクロメートで鋼
管１の表面に防錆被膜を形成する。１０はエポキシプラ
イマー層でクロメート９の上に塗布され、変性ポリエチ
レン被膜との付着をよくする。エポキシプライマー層１
０の膜厚は３０〜７０μｍである。１１は変性ポリエチ
レン被膜でエポキシプライマー層１０の上に形成され、
膜厚は０.２mm 、接着剤の働きをする。１２は変性ポリ
エチレン被膜１１の接着作用により鋼管１を被覆するポ
リエチレンで膜厚は３.０mm である。図では一重のポリ
エチレン被覆を示しており、二重層、三重層のポリエチ
レン被覆は一重のポリエチレン被覆の上に変性ポリエチ
レン被膜１１とポリエチレン１２とを一体的に順次重ね
たものである。

【００２０】次に、本発明の有効性を確認するため、下
記のような実験を行ない従来法と比較した。図１のプラ
スチック被覆鋼管製造装置を用い、半溶融状態のポリエ
チレンの被覆後温水による緩冷却を開始するまでの待ち
時間、ポリエチレン被覆を緩冷却するために用いる温水
の温度及びポリエチレン被覆を温水で緩冷却する時間を
種々変化させて、ポリエチレン被覆鋼管を製造した。ポ
リエチレン被覆に温水散水後は、すべての場合につい
て、急冷装置７により常温の水を散水し、ポリエチレン
被覆を全面的に強制冷却した。緩冷却開始までの待ち時
間は２５〜１２５秒、温水温度は２０〜７０℃及び緩冷
却時間は１０〜５０秒とそれぞれ変化させ、半溶融状態
のポリエチレン被覆を温水で緩冷却し、引続き常温の水
で強制冷却した後、ポリエチレン被覆表面の凹凸とポリ
エチレン被覆の鋼管との接着強度を測定し、その測定結
果を表１に示した。

【００２１】凹凸評価基準は、ポリエチレン被覆表面に
直径1mの円を描いたとき、この円内に0.5mmφ 以上のサ
イズの突起が何個あるかで表現する。凹凸評価で良いも
のから悪いものへと列挙すると次のようになる。○○は
前記直径1mの円内に0.5mmφ以上のサイズの突起が0 個
あることを示す。同様に○は2〜3個、□は4〜6個、△は
7〜10 個、×は10超個、それぞれ突起が円内にあること
を示す。凹凸評価が○○、○及び□のものは製品品質規
格に合格であるが、凹凸評価が△と×は不合格である。
接着強度は、10mm幅のポリエチレン被覆を鋼管表面から
100mm/min の剥離速度で剥離するに要する力をバネ秤で
測定した。接着強度が１０kgf/cm以上のものは製品品質
規格に合格である。

【００２２】

【表１】

【００２３】実施例、は緩冷却待ち時間をともに１
００秒、温水温度を３０℃又は４０℃及び緩冷却時間を
３０秒又は５０秒とした。凹凸評価がともに□である。
凹凸評価が合格としても、評価が□であるから、評価は
低い。これは、温水温度が３０〜４０℃とやや低いため
にプラスチック表面が若干急冷気味になり、突起が発生
しやすくなったと推定できる。

【００２４】実施例、は緩冷却待ち時間をともに７
５秒、温水温度をともに５０℃及び緩冷却時間を３０秒
又は５０秒とした。実施例、に比べて緩冷却待ち時
間を減らし、温水温度を上げた。凹凸評価は○○と○で
ある。凹凸評価は相対的に高い評価である。これは、緩
冷却待ち時間を７５秒にしたためにプラスチック表面温
度が適度に高くなったことと、温水温度を５０℃に上げ
ることとでプラスチック表面が緩冷却され、突起がほと
んど発生しないと推定できる。

【００２５】実施例、、、は緩冷却待ち時間を
すべて５０秒、温水温度を４０℃又は５０℃及び緩冷却
時間を３０〜５０秒とした。実施例、に比べて緩冷
却待ち時間をさらに減らした。凹凸評価は○○と○であ
る。緩冷却待ち時間を５０秒に減らしたためにプラスチ
ック表面温度が若干高くなり、温水温度を４０〜５０℃
に上げたままであるが、プラスチック表面が若干急冷気
味になり、突起がやや発生しやすくなったと推定でき
る。

【００２６】比較例、、は緩冷却待ち時間を２５
〜１２５秒、温水温度をすべて２０℃及び緩冷却時間を
１０〜５０秒とした。凹凸評価はすべて×である。これ
は、緩冷却待ち時間を２５〜１２５秒にしてプラスチッ
ク表面の温度を調整しても、温水温度が２０℃と低いた
めに、プラスチック表面が急冷され、突起が発生しやす
くなったと推定できる。

【００２７】比較例、、、は緩冷却待ち時間を
すべて２５秒、温水温度を３０〜７０℃及び緩冷却時間
を１０〜５０秒とした。凹凸評価は×と△である。これ
は、緩冷却待ち時間を２５秒にしたためにプラスチック
表面の温度が高く、そのため温水温度を３０〜７０℃に
調整しても、プラスチック表面が急冷され、突起が発生
しやすくなったと推定できる。

【００２８】したがって、プラスチック押出機にて鋼管
の表面に半溶融状態のプラスチックシートを部分的に重
ねつつスパイラル状に回巻し、５０〜１２０秒（好まし
くは７５〜１００秒）の待ち時間をおいた後に、先ず３
０〜６０℃（好ましくは４０〜５０℃）の温水で１０〜
５０秒（好ましくは２０〜４０秒）間だけ前記プラスチ
ックシートを緩冷却し、次に常温の水でプラスチックシ
ートを強制冷却することが、凹凸評価、接着強度ともに
良好で、製品品質規格に合格するプラスチック被覆鋼管
を製造することを確認できた。

【００２９】

【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１は、プラスチック押出機にて鋼管の表面
に半溶融状態のプラスチックシートを部分的に重ねつつ
スパイラル状に回巻し、５０〜１２０秒の待ち時間をお
いた後に、先ず３０〜６０℃の温水で１０〜５０秒間だ
け前記プラスチックシートを緩冷却し、次に常温の水で
プラスチックシートを強制冷却するので、プラスチック
表面に凹凸がほとんど形成されない。

【００３０】この方法で製造されたプラスチック被覆鋼
管は、二重層のプラスチック被覆はもちろんのこと、部
分的に重なった三重層のプラスチック被覆にも凹凸がほ
とんどなく、外観上滑らかな仕上りを示し、被覆表面に
は冷却水の流動した形跡が全くなく、品質的に充分満足
すべきものである。また、このプラスチック被覆鋼管
は、プラスチック被覆の鋼管表面に対する接着強度が低
下することがなく、耐久性も充分である。

【００３１】請求項２は、請求項１において前記待ち時
間を７５〜１００秒とし、温水の温度を４０〜５０℃と
し、緩冷却時間を２０〜４０秒間とするので、プラスチ
ック表面における凹凸発生が皆無になり、より一層品質
のよいプラスチック被覆鋼管を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るプラスチック被覆鋼管製
造装置の配置例を示す平面図

【図２】本発明の実施例に係るポリエチレン被覆鋼管の
被覆構成を示す断面図

【図３】従来のプラスチック被覆方法を説明するための
概略断面図

【図４】従来のプラスチック被覆方法を説明するための
一部断面斜視図

【図５】プラスチック被覆に凹凸の発生するメカニズム
の説明図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−89485（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−100486（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−10423（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−171634（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−148029（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−329928（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−35270（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−117096（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B29C 47/00 - 47/96

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチック押出機にて鋼管の表面に半
   溶融状態のプラスチックシートを部分的に重ねつつスパ
   イラル状に回巻し、５０〜１２０秒の待ち時間をおいた
   後に、先ず３０〜６０℃の温水で１０〜５０秒間だけ前
   記プラスチックシートを緩冷却し、次に常温の水でプラ
   スチックシートを強制冷却することを特徴とするプラス
   チック被覆鋼管の製造方法。
2. 【請求項２】 前記待ち時間を７５〜１００秒とし、温
   水の温度を４０〜５０℃とし、緩冷却時間を２０〜４０
   秒間とすることを特徴とする請求項１記載のプラスチッ
   ク被覆鋼管の製造方法。