JP4764138B2

JP4764138B2 - 管内面ライニング方法

Info

Publication number: JP4764138B2
Application number: JP2005319285A
Authority: JP
Inventors: 一郎塩見; 日出男岡本; 俊二火和
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2005-11-02
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2025-11-02
Also published as: JP2007125480A

Description

この発明は、管内面に凹凸や段差を有する鉄管の内面ライニング方法に関するものである。

上下水道、農業用水路、工業用水路などに使用する鉄管は、通水による腐食を防ぐために、管内面にセメントモルタルをライニングしたり、樹脂塗装を施したりしている。
その鉄管が鋳造品の場合、管内面に、鋳造品特有のいわゆるアレやヒケと呼ばれる凹凸（起伏）が発生するときがある。そのような場合であっても、管内面にセメントモルタルをライニングすれば、管内面の凹凸（起伏）に比べてセメントモルタルの厚みのほうが大きいために、鉄管内面の起伏を埋めて消し、ライニング仕上り面に起伏が生じることはない。

ところが、管内面に樹脂塗装のみを行う場合は、塗装の厚みはセメントモルタルライニングの厚みと比べて圧倒的に薄いため、鉄管内面の凹凸が大きいとその起伏に塗装が倣うだけで、塗装仕上り面に起伏が残ってしまう。塗装仕上り面に起伏が残ると、流速抵抗や美観の面において好ましくない。そのため、鉄管内面に樹脂塗装のみを行う場合は、塗装仕上り面に起伏が残らない様に、樹脂塗装を行う前に予め鉄管内面を研磨して大きな起伏を除去しなければならない。しかし、鉄管内面の凹凸が大きい場合は、この研磨作業に時間が多くかかり、生産のネック工程となってしまう。
おいしい水が求められる昨今、セメントモルタルを内面にライニングした管よりも水質衛生面や流速抵抗の面において有利な樹脂塗料（樹脂液）を内面に塗装した管が望まれるようになってきた。そこで、その内面樹脂塗装管の生産のネック工程である鉄管内面の研摩作業の負担を減らすために、例え鉄管内面に凹凸があっても塗装仕上り面には起伏が残らない技術の確立が望まれてきた。

そのような技術として、充填材を含んだ樹脂液を下塗りしたのちに樹脂液のみを上塗りする樹脂ライニング技術がある。（特許文献１参照）
また、鉄管内面の凹凸に合わせて樹脂液の塗布量を変化させることで塗装仕上り面に起伏を残さない樹脂ライニング技術がある。（特許文献２参照）
さらに、鉄管内面に先ずセメントモルタルライニングを行い、セメントモルタルの硬化後に粉体樹脂塗装を上塗りするライニング技術がある。（特許文献３参照）

特開２００３−１１８８号公報特開２００３−１１８７号公報特開平９−２７６７９４号公報

特許文献１に記載のライニング方法は、凹凸が大きい場合には高価な樹脂液の塗布量が増大しコストアップするとともに、ライニングに要する時間も増える。
特許文献２に記載のライニング方法は、上記課題に加え、凹凸の発生位置が定まらない場合には樹脂液の塗布量の制御が複雑になり煩わしい。
特許文献３に記載のライニング方法は、粉体塗装樹脂の硬化とセメントモルタルとの密着促進のために粉体塗装面を加熱する必要があり、熱を嫌うセメントモルタルを加熱せずに粉体塗装樹脂のみを加熱するという複雑で高度な制御が必要となる。
そこで、この発明は、上記の実情に鑑みて、管内面に樹脂塗料（樹脂液）を塗装して仕上げる場合であっても、その仕上り面が鉄管内面の凹凸の影響を受けることなく、そのうえライニング方法が、複雑な制御を必要とせず、かつ、安価な方法で済むことを課題とする。

上記課題を解決するために、この発明は、鉄管内面に、経時硬化する流動性材料をライニングした後、樹脂液を上塗りする構成とし、かつ、その流動性材料と樹脂液との密着を向上させるために、硬化した流動性材料の内表面に縞模様を付けたり接着液を塗布することとしたのである。

縞模様は、硬化した流動性材料の内表面研摩時に、研磨ホイルの粒度や送り速度等を調節することで容易に刻むことができる。
また、接着液の塗布は、厚い塗膜を必要とせず、スプレ−や刷毛を用いて容易かつ短時間に行うことができる。

この発明は、以上のように、鉄管内面に経時硬化する流動性材料をライニングした後、樹脂液を上塗りする構成とし、かつ流動性材料による第一層と樹脂液による第二層との密着を向上させるために、第一層の内表面に縞模様を付けたり接着液を塗布することとしたので、水質衛生面や流速抵抗において有利な鉄管を安価で大量に製造することができる。

この発明の一実施形態としては、凹凸や段差・角（平滑でない部分）を管内面に有する鉄管の内表面へ、経時硬化する流動性材料を注入し、鉄管の内表面に密着させて第一層を設け、その第一層が硬化した後、第一層の内表面を研摩して研摩縞が付いた研磨面を設けた状態で、充填材と樹脂液を研磨面に供給し、研磨面と密着させて第二層を作る構成を採用することができる。
このようにすれば、鉄管内面の凹凸等は第一層によって埋まり、第二層表面の仕上り状態に影響を与えない。そのうえ、通水と接する第二層は樹脂液によって形成するので水質衛生面や流速抵抗の面においても優れている。

この管内面ライニング方法において流動性材料は、管内面への注入時は流動性があり、注入が完了して第一層を形成した後に硬化して流動性を失うものであればよい。例えばセメントモルタルを採用し得る。
また、第二層を形成する樹脂液に用いる樹脂塗料は、第一層との密着性と通水時の水質衛生面や流速抵抗に優れたものが選ばれるが、例えば液状エポキシ樹脂塗料やポリエステル樹脂塗料を採用し得る。

第一層の内表面を研摩した際に研摩縞を残せば、第一層と第二層との接触面積が増え、かつ、両層が噛み合うことにもなるので密着が向上する。
また、第一層の研摩した内表面に、接着液を塗布したのちに第二層を上塗りすれば、第一層と第二層との密着が向上する。さらに、硅砂などの骨材を接着液に混入すれば第一層と第二層との密着は、より向上し、層間剥離が起こりにくくなる。

次に、この発明の一実施例を図を使って説明する。図１はこの実施例の工程概略フロー図である。
この工程の概略を述べると、まず鉄管の内表面に第一層を施工し、その後、第一層の内表面を研磨する。続いて、その研磨面に接着液層を施工し、その後、接着液層の内表面に第二層を施工して完成するものとなっている。
以下、図２乃至図５を使って前記工程順に各工程を詳しく説明する。

まず、第一層の施工工程を図２を使って説明する。図２は第一層の施工装置の要部断面図である。
図２において第一層施工装置１ａは、注入台車６ａと管回転ローラー３ａとからなる。注入台車６ａには、流動性材料Ｍを貯めるタンク５ｃとその流動性材料Ｍを鉄管２ａの内面へ輸送・注入するための注入ランス５ｄが備えられ、注入ランス５ｄの先端には噴出口５ａがある。本実施例では、流動性材料Ｍはセメントモルタルである。
注入ランス５ｄ内にはスクリューコンベア５ｂがあり、タンク５ｃ内の流動性材料Ｍはスクリューコンベア５ｂの回転によりランス先端側へ運ばれ、噴出口５ａから鉄管２ａ内面へ投入される。
また注入台車６ａは鉄管２ａの管軸方向に走行が可能であり、鉄管２ａ内の管軸方向において任意の位置に噴出口５ａをセットすることが可能である。
管回転ローラー３ａは４個あり、そのうち少なくとも１個には電動モーターなどから構成されるローラー駆動装置（図示せず）が取り付けられている。
鉄管２ａは４個の管回転ローラー３ａによって支持され、管回転ローラー３ａの駆動回転によって鉄管２ａ自体も回転する。鉄管２ａの両端には当て板４ａ，４ｂが取り付けられていて、注入した流動性材料Ｍが管端からこぼれ落ちないように堰をしている。

続いて、第一層の施工手順について説明する。
まず両端に当て板４ａ，４ｂを取り付けた鉄管２ａを４個の管回転ローラー３ａの上に載せてから、管回転ローラー３ａの駆動回転によって、鉄管２ａを回す。（この鉄管２ａの回転は、第一層５の形成が完了するまで継続する。）
続いて、注入台車６ａを鉄管２ａ側へ前進させ、噴出口５ａを鉄管２ａ内にセットする。スクリューコンベア５ｂの起動・回転により、流動性材料Ｍをタンク５ｃ内から注入ランス５ｄの中を通して噴出口５ａへ輸送し、鉄管２ａ内面へ投入する。
鉄管２ａの内面全長に効率よく流動性材料Ｍを投入するために、注入台車６ａを走行移動させて、噴出口５ａを鉄管２ａ内で管軸方向に移動させる。鉄管２ａの内面に投入された流動性材料Ｍは、鉄管２ａの回転運動による遠心力を受けて鉄管２ａの内面に密着した第一層を形成する。この第一層の厚みが５〜１０ｍｍ程度となるように流動性材料Ｍの投入量を制御する。
流動性材料Ｍとしてセメントモルタルを使った場合、この第一層では時間の経過と共にセメントの硬化反応が進み、数日の後には第一層は、鉄管２ａ内面の強固なセメントモルタル層として出来上がる。

次に、第一層の研磨工程を図３を使って説明する。図３は第一層の研磨装置の要部断面図である。
図３において第一層研磨装置１ｂは、研磨台車６ｂと管回転ローラー３ｂとからなる。研磨台車６ｂには、リフター式の回転軸昇降装置５ｇと回転軸５ｆが備えられ、回転軸５ｆの先端には研磨ホイル５ｅが付いている。
回転軸５ｆは、研磨台車６ｂに組み込まれた電動モーター（図示せず）の駆動により、先端の研磨ホイル５ｅとともに回転する。
また、研磨台車６ｂは鉄管２ｂの管軸方向に走行が可能であり、鉄管２ｂ内の管軸方向において任意の位置に研磨ホイル５ｅをセットすることが可能である。
管回転ローラー３ｂは４個あり、そのうち少なくとも１個には電動モーターなどから構成されるローラー駆動装置（図示せず）が取り付けられている。
鉄管２ｂは４個の管回転ローラー３ｂによって支持され、管回転ローラーの駆動回転によって鉄管２ｂ自体も回転する。

続いて、第一層の研磨手順について説明する。
内面に硬化した第一層（流動性材料Ｍ層）を持つ鉄管２ｂを４個の管回転ローラー３ｂの上に載せてから、管回転ローラーの駆動回転によって、鉄管２ｂを回す。（この鉄管２ｂの回転は、第一層５の内面全長を研摩し終わるまで継続する。）
続いて、研磨台車６ｂを鉄管２ｂ側へ前進させ、研磨ホイル５ｅを第一層５の内面にセットする。研磨ホイル５ｅは粗目のサンドペーパーを放射状に多数束ねたもの、あるいは粗目のダイヤモンドホイルを使用するのが効果的である。
回転軸５ｆを回転させたのち、回転軸昇降装置５ｇの起動により回転軸５ｆを降下させ、回転軸５ｆの先端に付く研磨ホイル５ｅを第一層５の内表面に押し付けて研磨を行う。
第一層５の内面全長を効率よく研磨するために、研磨台車６ｂの走行移動によって、研磨ホイル５ｅを鉄管２ｂ内の管軸方向に移動させる。
研磨ホイル５ｅのサンドペーパーの番手や束ねる枚数、研磨ホイル５ｅの押し付け力、研磨台車６ｂの送り速度、鉄管回転速度などを調整して研磨縞の形状や寸法の調整を行う。

次に接着液層の施工工程を図４を使って説明する。図４は接着液層の施工装置の要部断面図である。
図４において接着液層施工装置１ｃは、施工台車６ｃと管回転ローラー３ｃとからなる。施工台車６ｃには、接着液タンク７ｅと骨材Sを貯めるタンク７ｄ、その骨材を鉄管２ｃの内面へ輸送・注入するためのランス７ｆが備えられ、ランス７ｆの先端には骨材の噴出口７ｂと接着液用スプレーガン７ａがある。
本実施例では、接着液はエポキシ樹脂を主剤とする市販のプライマーを使用する。
また、骨材は７〜８号程度の硅砂相当品を使用する。ランス７ｆ内にはスクリューコンベア７ｃがあり、タンク７ｄ内の骨材はこのスクリューコンベア７ｃの回転によりランス内を先端側へ運ばれ、噴出口７ｂから第一層５の内面へ投入される。また、接着液タンク７ｅとスプレーガン７ａとは配管とポンプ（図示せず）で結ばれている。
施工台車６ｃは鉄管２ｃの管軸方向に走行が可能であり、噴出口７ｂとスプレーガン７ａを鉄管２ｃ内の管軸方向の任意位置にセットすることが可能である。
管回転ローラー３ｃは４個あり、そのうち少なくとも１個には電動モーターなどから構成されるローラー駆動装置（図示せず）が取り付けられている。
鉄管２ｃは４個の管回転ローラー３ｃによって支持され、管回転ローラーの駆動回転によって鉄管２ｃ自体も回転する。

続いて接着液層の施工手順について説明する。
第一層５の内表面を研磨した鉄管２ｃを４個の管回転ローラー３ｃの上に載せてから、管回転ローラーの駆動回転によって、鉄管２ｃを回転させる。（この鉄管２ｃの回転は、接着液層７の形成が完了するまで継続する。）
続いて、施工台車６ｃを鉄管２ｃ側へ前進させ、噴出口７ｂとスプレーガン７ａを第一層５の内面に向けてセットする。スクリューコンベア７ｃの起動・回転により骨材Ｓをタンク７ｄ内から噴出口７ｂへ輸送して管内面へ投入するとともに、その投入部分へ接着液をスプレーガン７ａから吹き付ける。
第一層５の内面全長に効率よく骨材と接着液を投入するために、施工台車６ｃを走行移動させて、噴出口７ｂとスプレーガン７ａを鉄管２ｃ内の管軸方向に移動させる。鉄管２ｃの内面に投入された骨材を含む接着液は、鉄管２ｃの回転運動による遠心力を受けて第一層５の内面に密着した接着液層７を形成する。この接着液層７の厚みが０．５〜１ｍｍ程度となるように、骨材と接着液の投入量を制御する。

次に第二層の施工工程を図５を使って説明する。図５は第二層の施工装置の要部断面図である。
図５において、第二層施工装置１ｄは、施工台車６ｄと管回転ローラー３ｄとからなる。施工台車６ｄには樹脂液タンク８ｅと充填材Ｓ１を貯めるタンク８ｄ、その充填材を鉄管２ｄの内面へ輸送・注入するためのランス８ｆが備えられ、ランス８ｆの先端には充填材の噴出口８ｂと樹脂用スプレーガン８ａがある。
本実施例では、樹脂液は２液硬化型ポリエステル樹脂を主剤とする市販の塗装液を使用する。また、充填材は７〜８号程度の硅砂相当品を使用する。
ランス８ｆ内にはスクリューコンベア８ｃがあり、タンク８ｄ内の充填材Ｓ１はスクリューコンベア８ｃの回転によりランス内を通って先端側へ運ばれ、噴出口８ｂから接着液層７の内面へ投入される。また、樹脂タンク８ｅとスプレーガン８ａとは配管とポンプ（図示せず）で結ばれている。
施工台車６ｄは鉄管２ｄの管軸方向に走行が可能であり、鉄管２ｄ内の管軸方向において任意の位置に噴出口８ｂとスプレーガン８ａをセットすることができる。
管回転ローラー３ｄは４個あり、そのうち少なくとも１個には電動モーターなどから構成されるローラー駆動装置（図示せず）が取り付けられている。
鉄管２ｄは４個の管回転ローラー３ｄによって支持され、管回転ローラーの駆動回転に従って鉄管２ｄ自体も回転する。

続いて、第二層の施工手順について説明する。
第一層５と接着液層７を持つ鉄管２ｄを４個の管回転ローラー３ｄの上に載せてから、ローラー駆動装置によってローラーを回し、鉄管２ｄを回転させる。（この鉄管２ｄの回転は、第二層８の形成が完了するまで継続する。）
続いて、施工台車６ｄを鉄管２ｄ側へ前進させ、噴出口８ｂとスプレーガン８ａを接着液層７の内面に向けてセットする。スクリューコンベア８ｃの起動・回転により充填材をタンク８ｄ内から噴出口８ｂへ輸送して管内面へ投入するとともに、その投入部分へ樹脂液をスプレーガン８ａから吹き付ける。
接着液層７の内面全長に効率よく充填材と樹脂液を投入するために、施工台車６ｄを走行移動させて、噴出口８ｂとスプレーガン８ａを鉄管２ｄ内で管軸方向に移動させる。鉄管２ｄの内面に投入された充填材と樹脂液は混合物となり、鉄管２ｄの回転運動による遠心力を受けて接着液層７の内面に密着した第二層８を形成する。この第二層８の厚みが１〜３ｍｍ程度となるように、充填材と樹脂液の投入量を制御する。

以上の各工程を経て、管内面ライニングは完了する。内面ライニングが完了した管の断面の拡大模式図を図６に示す。
鉄管２の内面凹凸部２ｅを第一層５が埋めてしまい、その内表面に凹凸の影響が出ていない。また、接着液層７に含まれる骨材と研磨縞５ｈの噛み込み効果により、第一層５と接着液層７との層間と、接着液層７と第二層８との層間の接着力が増し、層間剥離が起こりにくくなっている。

なお、本実施例では第一層５と第二層８の施工に鉄管の回転による遠心力を利用した機械施工を記したが、この実施例以外にも第一層５と第二層８の施工に、左官用の鏝などを使った手塗り施工も採用し得る。また、接着液層と第二層の施工時に使用する接着液や樹脂液の塗布作業は、手持ち式のスプレーガンを用いた手作業としても良いし、第一層の研磨工程では研磨台車６ｂを用いたが、手持ち式の研磨機を用いた手作業による研磨方法も採用し得る。
従って、鉄管の形状は本実施例に示す円筒直管に限られず、角筒や曲管・分岐管でも良い。

本実施例では、第一層５の内面全てを研摩して研摩縞を付するものとしたが、第一層５の内面の一部分だけを研摩することも可能である。例えば、第一層５の内面のうち、鉄管の両端から１ｍの範囲内だけを研摩するという研摩内容も採用し得る。
また、接着液の塗布範囲も、必ずしも第一層５の内面全てとする必要は無く、塗布しない部分を設けることも可能である。例えば、第一層５の内面のうち、鉄管の両端から１ｍの範囲内だけは接着液を塗布しないという内容も採用し得る。

本実施例では、流動性材料Ｍとしてセメントモルタルを採用したが、鉄管内面を防食保護し、鉄管内面への投入時に流動性を有し、かつ、時間経過と共に硬化する材料であれば他の物も採用し得るし、流動性材料Ｍの供給装置は、スクリューコンベア方式のものに限らず、ベルトコンベア方式や圧送ポンプ方式のものを選定することもできる。また、接着液としてエポキシ樹脂を主剤とする市販のプライマーを採用したが、第一層と第二層との接着力を高めるものであれば他の物も採用し得る。さらに、樹脂液として２液硬化型ポリエステル樹脂を主剤とする市販の塗装液を採用したが、他にも液状エポキシ樹脂塗料など、通水時の水質衛生面や流速抵抗に優れたものであれば採用し得る。

管内面ライニング方法の工程概略フロー図第一層の施工装置の要部断面図第一層の研磨装置の要部断面図接着液層の施工装置の要部断面図第二層の施工装置の要部断面図内面ライニング完了後の断面拡大図

符号の説明

１ａ，１ｃ，１ｄ施工装置
１ｂ研摩装置
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ鉄管
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ回転ローラー
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ当て板
５第一層
６ａ注入台車
６ｂ研摩台車
６ｃ，６ｄ施工台車
７接着液層
８第二層

Claims

管内面に凹凸や段差を有する鉄管を回転させながら、経時硬化するセメントモルタルを、前記鉄管の内面に注入するとともにその流動性と前記鉄管の回転により発生する遠心力を活かして前記鉄管の内面上に広げて管内面の凹凸や段差を埋め、その鉄管内面と密着し内表面に起伏のない第一層を設け、その第一層が硬化した後、第一層を設けた鉄管を回転させながら第一層の内表面を研摩し、その研摩時に内表面に縞模様を刻み、研摩縞が付いた研磨面を設け、その研磨面に充填材と樹脂液を供給するとともに、その研磨面上で前記充填材と前記樹脂液の混合物を前記遠心力によって均して研磨面と密着する第二層を作る管内面ライニング方法。
管内面に凹凸や段差を有する鉄管を回転させながら、経時硬化するセメントモルタルを、前記鉄管の内面に注入するとともにその流動性と前記鉄管の回転により発生する遠心力を活かして前記鉄管の内面上に広げて管内面の凹凸や段差を埋め、その鉄管内面と密着し内表面に起伏のない第一層を設け、その第一層が硬化した後、第一層を設けた鉄管を回転させながら第一層の内表面を研摩し、その研摩時に内表面に縞模様を刻み、研摩縞が付いた研磨面を設け、その研磨面に接着液を塗布した上に、充填材と樹脂液を供給するとともに、その研磨面上で前記充填材と前記樹脂液の混合物を前記遠心力によって均して研磨面と密着する第二層を作る管内面ライニング方法。
上記接着液に骨材を混入することを特徴とする請求項２に記載の管内面ライニング方法。