JP3517521B2 - 塩化ビニルライニング金属管の製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、管端部での金属管
と塩化ビニル管との接着不良を防止し、全長にわたり優
れた接着強度を有する塩化ビニルライニング金属管の製
造方法および製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水道管に鋼管等の金属管を使用する場
合、金属管の腐食にともなう水道水の汚染を防止するた
め、あるいは地中に埋設された金属管の防食を図るた
め、金属管の内外表面に塩化ビニル等の樹脂被覆が行わ
れることが多い。例えば、塩化ビニルを被覆する塩化ビ
ニルライニング金属管は、内面ライニング管、外面ライ
ニング管および内外面ライニング管の３種に区分され
る。それぞれの製造法として加熱ライニング方式が採用
されており、内面に塩化ビニルを被覆する場合には、予
め外表面に接着剤が塗布された塩化ビニル管を金属管の
内面に挿入して塩化ビニル管の熱膨張性を利用して、金
属管と塩化ビニル管とを密着一体化させる方法が採られ
ている。一方、外面に被覆する場合には、金属管の外表
面に接着剤を塗布したのち、塩化ビニル管を鋼管の外面
に装着し、塩化ビニル管の熱収縮性を利用して密着一体
化される。

【０００３】図５は、一般的に実施されている加熱ライ
ニング方式による塩化ビニルライニング金属管の製造方
法を説明する図である。同図から明らかなように、内
面、または／および外面に塩化ビニル管３を装着した金
属管２は、Ｖ型加熱炉４を横切るように図示される移送
方向に送られる。このとき金属管２は移送方向の上流側
から、長手方向中央部から両管端部に向けて順次加熱さ
れ、管の全長にわたり加熱・接着されてライニング金属
管１となる。この方式によれば、管の長手方向の中央部
から両管端部に向けて順次加熱し、塩化ビニル管の膨張
・収縮の変形を促すものであるから、円滑なエヤー抜き
が可能となり、金属管と塩化ビニル管との間にはエヤー
溜まりを生ずることなく、確実に接着させることができ
る。

【０００４】しかし、金属管の管端部については、Ｖ型
加熱炉の加熱能力が小さい場合や設備スペース上の制約
から有効な加熱幅が確保できない場合等には、均一加熱
が困難になるという問題が生じる。一方、均一加熱が可
能であっても、後述するように装着される塩化ビニル管
は金属管の管端部から突出しているので、金属管の管端
部まで加熱すると、突出している塩化ビニル管が著しく
膨張・収縮変形（以下、「過膨張」という）したり、金
属管の中に装着されている塩化ビニル管より先に膨張・
収縮変形することになる。これによって、金属管の管端
部では変形した塩ビ管がエヤーの抜け口に栓をするよう
な状態になり、金属管と塩化ビニル管との間にエヤーを
閉じ込めてエヤー溜まりをつくる。このような状態にな
ると、直ちに管端部の「膨れ不良」や「接着不良」が発
生することになる。このため、従来から管端部の接着不
良の対策として、塩化ビニルライニング金属管の管端処
理法が提案されている。

【０００５】例えば、特開平４−276427号公報では、管
端部の均一加熱を図るため、管端加熱帯における加熱手
段の一部または全部を通気性を有するバーナ板を備えた
表面燃焼バーナで構成する方法が提案されている。しか
し、提案の方法では、つぎのおよびの問題がある。
バーナー板を介して加熱するため、金属管の加熱温度
の制御が困難である。また、金属管の長さにバラツキ
があると（通常、所定長さに対し０〜＋40mmのバラツ
キ）、塩化ビニル管の変形が管の長さバラツキを吸収で
きず、管が長すぎる場合には管端に未接着部が生じ、管
が短すぎる場合には塩化ビニル管の過膨張変形によって
膨れ不良や接着不良が発生する。特に本方法では表面燃
焼バーナーを用いる加熱方式であるため、このような不
良が生じ易い。また、塩化ビニル管が加熱によって過膨
張変形、塩化ビニル管の垂れ下がりが発生すると、膨れ
不良や接着不良のみでなく金属管の搬送トラブルに結び
つき、著しい能率低下をきたすことにもなる。このよう
な問題が解消できないため、提案の方法は有効な管端処
理法となっていない。

【０００６】さらに、実開平２− 86725号公報には、塩
化ビニルライニング金属管の管端処理装置として、管端
部の外方へ漏れ出る熱風を遮蔽する遮蔽板を設け、かつ
管の端部から外方に突出している塩化ビニル管の端部を
冷却する送風装置を設けることが開示されている。しか
し、開示の装置であっても、上記の問題に加えて、実
際の操業において管端部の外方へ漏れ出る熱風を遮蔽す
ること、および管の端部から外方に突出している塩化ビ
ニル管の端部を冷却することが確実にできないという問
題があり、有効な管端処理装置となっていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来の塩化ビニルライニング金属管の製造技術の問題点を
克服して、金属管の管端部も含めて、管の全長にわたり
優れた接着強度を有する塩化ビニルライニング金属管の
製造方法および製造装置を完成することを課題としてな
されたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述のとおり、塩化ビニ
ルライニング金属管の製造において、管端部の接着性の
改善が重要な技術課題となっている。このため、本発明
者らは、均熱加熱が行われている場合でも接着強度が低
下することに留意して、塩化ビニル管の膨張・収縮の挙
動に基づいて発生する管端部の接着不良の要因を整理し
た。

【０００９】図３は、塩化ビニルライニング金属管の管
端部に発生する接着不良の要因を説明する図であり、同
図では内面ライニングであって管端部で接着不良が発生
した場合の構成例を示している。加熱ライニング方式に
よる塩化ビニルライニング金属管の製造では、塩化ビニ
ル管は加熱によって径方向に膨張または収縮するととも
に、長さ方向に収縮する。この長さ方向の収縮は金属管
の内外径寸法や加熱温度の変動によって変化するが、こ
の変化のバラツキを考慮して、塩化ビニル管は金属管よ
り長めのものが準備される。そのため、金属管に塩化ビ
ニル管を装着して加熱する段階では、塩化ビニル管は金
属管の管端から突出している状態になる。この状態で管
端部が高温雰囲気に曝されると、図３に示すように、金
属管２の管端から突出している塩化ビニル管３’は管内
に装着されている塩化ビニル管３よりも先に膨張または
収縮を開始して、管端部でのエヤー抜けを阻害すること
になり、金属管２と塩化ビニル管３との間にエヤー溜ま
りが発生する。通常、エヤー溜まりは、金属管の寸法や
加熱条件にもよるが、図中で示すように、管端からの距
離Ｌ＝ 200〜 300mmの範囲に発生し易い。

【００１０】一方、管端から突出している塩化ビニル管
３’の変形を防止するため、管端部の加熱を低温雰囲気
で実施すると、管端からエアー抜けには支障がないが、
管端部での塩化ビニル管の膨張不足や接着剤の接着力不
足を生じ、管端部の広い範囲（管端から約300mm 以内)
で接着不良を発生することになる。

【００１１】本発明は、上記の知見に基づいて完成され
たものであり、下記の (1)の塩化ビニルライニング金属
管の製造方法、および (2)の塩化ビニルライニング金属
管の製造装置を要旨としている。

【００１２】（１）金属管の内面に塩化ビニル管を挿入
し、または／および金属管の外面に塩化ビニル管を被覆
し、金属管と塩化ビニル管とを接着剤が活性化する温度
まで加熱してこれらを接着させる塩化ビニルライニング
金属管の製造方法であって、金属管を長手方向の中央部
から両管端部に向けて１１０〜１７０℃に順次加熱した
後両管端部を前記温度未満での低温加熱に留め、次いで
金属管の管端部を１１０〜１７０℃に加熱することを特
徴とする塩化ビニルライニング金属管の製造方法。

【００１３】（２）金属管の内面に挿入された塩化ビニ
ル管、または／および金属管の外面に被覆された塩化ビ
ニル管と金属管とを接着剤が活性化する温度まで加熱し
て接着させる塩化ビニルライニング金属管の製造装置で
あって、前記金属管の移送にともなって金属管の長手方
向中央部から両管端部に向けて１１０〜１７０℃に順次
加熱するが、両管端部は前記温度未満での低温加熱とす
るＶ型加熱炉と、このＶ型加熱炉での加熱ののち金属管
の管端部を１１０〜１７０℃に加熱する管端加熱炉とを
有することを特徴とする塩化ビニルライニング金属管の
製造装置（図１参照）。

【００１４】上記(1)、(2)のＶ型加熱炉および管端加熱
炉での加熱方式が熱風吹き出し方式であり、その吹き出
し風速を１０〜２５ｍ／ｓｅｃとするのが望ましい。こ
れにより、金属管の表側だけでなく裏側にも熱風を循環
させることが可能になり、正確な加熱温度の制御が容易
となる。さらに、上記(1)、(2)のＶ型加熱炉の加熱雰囲
気を１８０〜３００℃とし、同管端加熱炉の加熱雰囲気
を１８０℃以下とするのが望ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の具体的な構成を、図面を
用いて説明する。図１は、本発明の塩化ビニルライニン
グ金属管の製造装置の構成例を示す図である。塩化ビニ
ル管３を装着した金属管２は、横方向に移送されＶ型加
熱炉４において長手方向の中央部から両管端部に向けて
順次加熱され、金属管と塩化ビニル管との間にエヤー溜
まりを生ずることなく、管端部を除いて接着させる。そ
の後、金属管２は連続する管端加熱炉に移送され、管端
部のみ部分的に所定の温度で加熱されてライニング金属
管１に仕上げられる。

【００１６】通常、水道用硬質塩化ビニルライニング鋼
管（JWWA規定、SGP-VA等）を製造する場合には、金属管
として外径21.7〜165.2mm 、定尺長さ4000mmまたは5500
mmの炭素鋼管（JIS G 3452）が用いられる。一方、金属
管の内面、外面、または内外面に装着される塩化ビニル
管として、管との接触面に接着剤を施すものが用いられ
ており、接着剤としてはポリオレフィン系ホットメルト
接着剤が多用されている。

【００１７】汎用される塩化ビニル管では、膨張・収縮
の特性を発揮する軟化温度は約80℃である。したがっ
て、内面ライニング管の場合を想定すると、この軟化温
度を超えると塩化ビニル管が膨張を開始し、90〜 110℃
の温度に達して鋼管内径まで膨張する。一方、接着剤は
塩化ビニル管が十分に膨張する温度（80〜 100℃）以上
で活性化するものが選択される。接着剤が膨張する温度
より低温で活性化するものであると、塩化ビニル管に膨
張むらが生じた場合に、接着剤が活性化しているので部
分的に接着不良を起こすことになるからである。通常、
金属管として用いられる鋼管の内径寸法にはバラツキが
あり、またその内表面には凹凸が存在するので、これら
の寸法バラツキや凹凸を吸収して塩化ビニル管が確実に
密着するように塩化ビニル管を膨張させるためには 110
℃以上の加熱が必要になる。

【００１８】まず、Ｖ型加熱炉４に移送された金属管
は、中央部から両管端部に向けて順次110℃以上に加熱
され、温度勾配を付けてエヤー抜きをしながら塩化ビニ
ル管を膨張・収縮させて管の中央部から接着される。こ
のとき、Ｖ型加熱炉内での金属管の加熱温度は 110〜 1
70℃とされる。そのために、加熱能率にもよるが、Ｖ型
加熱炉の加熱雰囲気は 180〜 300℃に保持するのが望ま
しい。一方、金属管の管端部は、Ｖ型加熱炉内では直接
高温に加熱されない。高温に加熱されない管端部、すな
わち金属管の温度が80〜 110℃程度に留まる管端部の長
さは 300mm程度とするのが望ましい。

【００１９】次に、管端部での接着不良を防ぎライニン
グを確実にするため、管端加熱炉５で管端部分のみを温
度範囲 110〜 170℃で均一加熱を行う。金属管の加熱温
度が110℃未満であると、前述のとおり、塩化ビニル管
を金属管の表面に十分膨張または収縮させることができ
ず、さらに接着剤の活性化が図れないので部分的に接着
不良を起こすことになるからである。一方、加熱温度が
170℃を超えると、図３に示すように、管端より突出し
た塩化ビニル管が優先的に膨張または収縮して、膨れ不
良や接着不良の要因になるからである。さらに管端の接
着強度を十分に確保するには、金属管の加熱温度は、 1
30〜 150℃とするのが望ましい。このときの管端加熱炉
の加熱雰囲気は、過剰加熱を防止するため、 180℃以下
とするのが望ましい。

【００２０】Ｖ型加熱炉４および管端加熱炉５での金属
管の加熱は熱風吹き出し方式とするのが望ましい。特
に、本発明の管端加熱炉５では、管端部の接着不良を防
ぐため正確な加熱温度の制御が必要になってくるが、本
発明者らの検討によれば、前述の従来技術で提案のあっ
たバーナー加熱方式では、金属管の加熱温度の制御が困
難になることがあるからである。

【００２１】図２は、本発明で熱風吹き出し方式を採用
する場合のＶ型加熱炉および管端加熱炉の縦断面構造の
例を模式的に示す図である。炉内では金属管２を加熱す
るため、熱風６が炉上部に設けられた吹き出し部７から
吹き出され、金属管２を加熱したのち炉下部に設けられ
た吸い込み部８に吸引される。この方式を採用する場合
には、十分な熱風量を確保できる限りにおいて、炉内の
密閉性は問題とならず、炉壁構造が開放端からなる加熱
炉であっても適用できる。前述のとおり、Ｖ型加熱炉の
加熱雰囲気は 180〜 300℃、管端加熱炉の加熱雰囲気は
180℃以下が望ましいのであるが、熱風吹き出し方式で
はそれぞれ該当する温度範囲の熱風を炉内の金属管に吹
き付けることになる。

【００２２】熱風吹き出し方式を採用する場合、その吹
き出し風速は10〜25m/sec とするのが望ましい。このよ
うな範囲で風速を管理することによって、熱風の吹き出
しにともなって金属管の裏側に負圧が発生し、金属管の
表側だけでなく裏側にも熱風が循環し、正確な加熱温度
の制御ができるからである。

【００２３】図１に示した管端加熱炉５は、Ｖ型加熱炉
４の炉体の開放角度に合致させるように平面形状が菱型
のものを採用したが、形状はこれに限定されるものでな
く、金属管の管端部を所定の温度範囲で均一に加熱でき
る加熱炉であれば良い。

【００２４】

【実施例】本発明の効果を実施例１、２に基づいて、具
体例で説明する。

【００２５】（実施例１）図１に示す製造装置を用い
て、屋内配管に使用される内面に塩化ビニル管を被覆し
た水道用硬質塩化ビニルライニング鋼管を製造した。こ
のとき使用した金属管は外径60.5mm、長さ5500mmの炭素
鋼管（JIS G 3452）であり、外面に接着剤を塗布した塩
化ビニル管を内挿した。この金属管をＶ型加熱炉で 250
℃の熱風吹き出し（風量10m/sec ）によって中央部の表
面温度 130〜 150℃に加熱し、次いで管端加熱炉で管端
部のみ 100〜 190℃の範囲で10℃ピッチで加熱温度を変
化（10条件）させて加熱を行った。このときの管端加熱
炉の加熱雰囲気は、加熱温度 100〜 170℃の範囲では 1
80℃の熱風を吹き出し、加熱温度 180℃および 190℃で
は 190℃および 200℃の熱風を吹き出した。製造された
ライニング鋼管の管端部から接着強度試験片を採取し、
内面接着力試験（JWWA K 116に規定）を実施した。その
結果を表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１から明らかなように、管端部の加熱温
度は 110〜 170℃の範囲で制御しなければならず、加熱
温度が 100℃、または 180℃以上と上記の範囲を外れる
と接着不良を発生している。

【００２８】（実施例２）図１に示す本発明の製造装置
で炉内での加熱方式および工程（管端部加熱を省略）を
変更して、管寸法が外径114.3mm 、長さ4000mmの鋼管か
ら水道用硬質塩化ビニルライニング鋼管を製造した。接
着性の評価法として、図４に示すように、それぞれのラ
イニング鋼管の全長にわり接着強度試験片を採取し、内
面接着力試験を実施した。金属管の加熱条件は次の通り
とし、接着強度の測定結果を表２に示す。ただし、加熱
条件における金属管の中央部、管端部の温度は目標加熱
温度を示す。

【００２９】１．本発明例Ａ：熱風吹き出し方式 (1) Ｖ型加熱炉：熱風温度 250℃、風量10m/sec 、中央
部の温度 130〜 150℃ (2) 管端加熱炉：熱風温度 180℃、風量10m/sec 、管端
部の温度 140℃ ２．本発明例Ｂ：燃焼バーナー方式 (1) Ｖ型加熱炉：遠赤外線バーナーにて雰囲気温度 250
℃、中央部の温度 130〜 150℃ (2) 管端加熱炉：遠赤外線バーナーにて雰囲気温度 180
℃、管端部の温度 140℃ ３．比較例：熱風吹き出し方式 (1) Ｖ型加熱炉：熱風温度 250℃、風量10m/sec 、中央
部の温度 130〜 150℃ (2) 管端加熱炉：管端部の加熱は実施せず

【００３０】

【表２】

【００３１】管端部の加熱工程を省略した比較例では、
管端部で著しく接着強度が低下している。これに対し、
所定温度の管端加熱を施す本発明例Ａ、Ｂとも管端部に
おいて良好な接着強度が確保され、管の全長にわたり優
れた接着強度を有する。特に、熱風吹き出し方式を採用
する本発明例Ａでは、燃焼バーナー方式の採用による加
熱温度コントロールの困難性がなく、極めて優れた接着
強度を有する塩化ビニルライニング金属管を製造できる
ことが分かる。

【００３２】

【発明の効果】本発明の塩化ビニルライニング金属管の
製造方法および製造装置によれば、管端部での金属管と
塩化ビニル管との接着不良を防止し、金属管の管端部の
みならず、管の全長にわたり優れた接着強度を有する塩
化ビニルライニング金属管を簡易に製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の塩化ビニルライニング金属管の製造装
置の構成例を示す図である。

【図２】本発明で熱風吹き出し方式を採用する場合のＶ
型加熱炉および管端加熱炉の縦断面構造の例を模式的に
示す図である。

【図３】塩化ビニルライニング金属管の管端部に発生す
る接着不良の要因を説明する図であり、内面ライニング
であって管端部で接着不良が発生した場合の構成例を示
している。

【図４】実施例２における接着強度試験片の採取位置を
示す図である。

【図５】一般的に実施されている加熱ライニング方式に
よる塩化ビニルライニング金属管の製造方法を説明する
図である。

【符号の説明】

１…ライニング金属管、 ２…金属管 ３、３’…塩化ビニル管、 ４…Ｖ型加熱炉 ５…管端加熱炉、 ６…熱風、 ７…吹き込み部 ８…吸い込み部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 景由 巌 兵庫県尼崎市扶桑町１番１号住金機工株 式会社内 (56)参考文献 特開 平７−329179（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−120029（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−64042（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−150482（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−89271（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 63/00 - 63/48

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属管の内面に塩化ビニル管を挿入し、ま
   たは／および金属管の外面に塩化ビニル管を被覆し、金
   属管と塩化ビニル管とを接着剤が活性化する温度まで加
   熱してこれらを接着させる塩化ビニルライニング金属管
   の製造方法であって、金属管を長手方向の中央部から両
   管端部に向けて１１０〜１７０℃に順次加熱した後両管
   端部を前記温度未満での低温加熱に留め、次いで金属管
   の両管端部を１１０〜１７０℃に加熱することを特徴と
   する塩化ビニルライニング金属管の製造方法。
2. 【請求項２】上記Ｖ型加熱炉および管端加熱炉での加熱
   方式が熱風吹き出し方式であり、その吹き出し風速を１
   ０〜２５ｍ／ｓｅｃとすることを特徴とする請求項１記
   載の塩化ビニルライニング金属管の製造方法。
3. 【請求項３】Ｖ型加熱炉の加熱雰囲気を１８０〜３００
   ℃とし、管端加熱炉の加熱雰囲気を１８０℃以下とする
   ことを特徴とする請求項１または２記載の塩化ビニルラ
   イニング金属管の製造方法。
4. 【請求項４】金属管の内面に挿入された塩化ビニル管、
   または／および金属管の外面に被覆された塩化ビニル管
   と金属管とを接着剤が活性化する温度まで加熱して接着
   させる塩化ビニルライニング金属管の製造装置であっ
   て、前記金属管の移送にともなって金属管の長手方向中
   央部から両管端部に向けて１１０〜１７０℃に順次加熱
   するが、両管端部は前記温度未満での低温加熱とするＶ
   型加熱炉と、このＶ型加熱炉での加熱ののち金属管の両
   管端部を１１０〜１７０℃に加熱する管端加熱炉とを有
   することを特徴とする塩化ビニルライニング金属管の製
   造装置。
5. 【請求項５】上記Ｖ型加熱炉および管端加熱炉での加熱
   方式が熱風吹き出し方式であり、その吹き出し風速が１
   ０〜２５ｍ／ｓｅｃであることを特徴とする請求項４記
   載の塩化ビニルライニング金属管の製造装置。
6. 【請求項６】Ｖ型加熱炉の加熱雰囲気が１８０〜３００
   ℃であり、管端加熱炉の加熱雰囲気が１８０℃以下であ
   ることを特徴とする請求項４または５記載の塩化ビニル
   ライニング金属管の製造装置。