JP5461850B2

JP5461850B2 - 耐食性内面すず被覆銅管の製造方法

Info

Publication number: JP5461850B2
Application number: JP2009040342A
Authority: JP
Inventors: 勉宇佐見; 圭一郎初野
Original assignee: UACJ Corp
Current assignee: UACJ Corp
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2029-02-24
Also published as: JP2010196093A

Description

本発明は、自然冷媒ヒートポンプ式電気給湯器をはじめとして、給水、給湯用配管、熱交換器用配管等に使用される耐食性内面すず被覆銅管の製造方法に関する。

従来、給水、給湯用配管、熱交換器用配管等として銅管が使用されている。銅管は、長尺であってもコイル状に巻き上げ、運搬を容易にすることが可能であり、また、工事の施工性や水、温水に対して耐食性が良好であることで広く使用されている。しかし、銅管は、特定の水質条件下において、銅管内表面から銅イオンが溶出するという問題がある。

そして、銅管の内面の耐食性を向上させ、銅イオンの溶出を防止するために、銅管の内面にすずめっき皮膜を形成することが知られている。特に、コイル状の長尺銅管の内面にすずめっき皮膜を形成するための方法として、置換型すずめっき液、又は化学還元めっき液を銅管の内部に流通させるめっき処理方法が提案されている（特許文献１）。

特開平４−４５２８２号公報

しかしながら、上述の置換型すずめっき液、又は化学還元めっき液を銅管の内部に流通させるめっき処理方法は、基本的な工程として、アルカリ脱脂、水洗、酸洗、めっき、水洗、湯洗、乾燥を有し、工程が多く、処理時間も長いという問題がある。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、少ない工程で、かつ、短い処理時間で銅管の内面にすずめっき皮膜を形成することができる耐食性内面すず被覆銅管の製造方法を提供しようとするものである。

本発明は、金属すず又はすず合金よりなるすず粉末、コハク酸及び／又はアジピン酸からなる有機カルボン酸を少なくとも含む活性剤、及び粘調性有機物を含有する組成物を銅管内面に塗布する塗布工程と、
上記銅管を上記すず粉末の融点以上に加熱する加熱工程とを有し、
上記組成物において、上記活性剤の含有量は上記すず粉末１００重量部に対して０．０１〜３重量部であり、
上記塗布工程における上記組成物の銅管内面への塗布量は、すず粉末量で０．７３ｇ／ｍ ² 〜７３ｇ／ｍ ² であることを特徴とする耐食性内面すず被覆銅管の製造方法にある（請求項１）。

本発明の耐食性内面すず被覆銅管の製造方法は、上記特定の組成物を用いることにより、上記塗布工程、及び上記加熱工程のみで、つまり、少ない工程で、かつ、短い処理時間で銅管内面にすずめっき皮膜を形成することができる。

また、上記粘調性有機物は、上記組成物内においてバインダーとして働く。つまり、上記粘調性有機物を含有していることにより、上記塗布工程において、上記すず粉末及び上記活性剤が銅管内面から脱落することを抑制することができ、銅管内面への組成物の塗布を良好に行うことができる。

また、上記加熱工程は、上記組成物が塗布された銅管を上記すず粉末の融点以上に加熱することにより、上記すず粉末が溶融して銅管内面を被覆するすずめっき皮膜を形成すると共に、一部、銅表面から拡散し、銅とすずからなる合金層を形成する工程である。

上記活性剤は、すず粉末及び銅管表面の金属酸化物等を除去すると共に、上記加熱工程において、金属表面の再酸化を防止し、かつ、溶融したすずの表面張力を低下させて銅管表面への濡れ性を向上させる効果を発揮する。
そのため、上記活性剤を上記すず粉末に対して特定量含有させることより、上記加熱工程において溶融したすずの表面張力を十分に低下させ、濡れ性を得ることができ、組成物を銅管表面に均一なすずめっき皮膜を形成することができる。また、均一なすずめっき皮膜が形成されることにより、銅管は耐食性を有することができ、また、銅イオンの溶出を防ぐことができる。

このように、本発明の耐食性内面すず被覆銅管の製造方法によれば、従来行われてきた置換型すずめっき液又は化学還元めっき液を銅管の内部に流通させる等のめっき処理方法と比較して、少ない工程で、かつ、短い処理時間で銅管の内面にすずめっき皮膜を形成することができ、耐食性を有する銅管を得ることができる。

本発明の耐食性内面すず被覆銅管の製造方法は、上述したように、上記塗布工程において、金属すず又はすず合金からなるすず粉末、活性剤、及び粘調性有機物を含有する組成物を用いる。
本発明において、上記すず合金としては、例えば、すずと、亜鉛、銀等との合金を使用することができる。

また、上記活性剤としては、例えば、エチルアミン、プロピルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、アニリン等のハロゲン化水素塩酸、乳酸、クエン酸、ステアリン酸、ジフェニル酢酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、アミノコハク酸、ジフェン酸等の有機カルボン酸等を用いることが好ましいが、特に限定されるものではない。

また、上記粘調性有機物は、すず粉末の融点以下で粘調であればよく、常温で固体であってもかまわない。そして、上記粘調性有機物は、ポリエーテル類、ロジン、ロジンの誘導体、ワックス、熱可塑性合成樹脂のうち１種又は２種以上よりなることが好ましい（請求項２）。

上記ポリエーテル類としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。
また、上記ロジンとしては、例えば、通常のガム、トール、ウッドロジン等が挙げられる。
そして、上記ロジンの誘導体としては、例えば、熱処理した樹脂、重合ロジン、水素添加ロジン、ホルミル化ロジン、ロジンエステル、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フェノール樹脂、ロジン変性アルキド樹脂等が挙げられる。

また、上記ワックスとしては、植物系、動物系、鉱物系いずれも使用することができ、具体的には、例えば、カルナバワックス、木蝋、米糠蝋（ライスワックス）、キャンデリラワックス、蜜蝋、鯨蝋、セラック蝋、パラフィンワックス、マイクロクロスタリンワックス、ポリエチレンワックス、フィッシャートロップッシュワックス等が挙げられる。

また、上記熱可塑性樹脂としては、例えば、（メタ）アクリル酸、そのエステル（例えば、メチル（メタ）アクリレート等）、クロトン酸、イタコン酸、（無水）マレイン酸及びそのエステル、（メタ）アクリロニトリル、（メタ）アクリルアミド、塩化ビニル、酢酸ビニル等の重合性不飽和基を有するモノマーを使用し、過酸化物等の触媒を用いて、塊状重合法、液状重合法、懸濁重合法、乳化重合法等のラジカル重合により重合されたものを使用することが好ましい。

また、上記組成物において、上記活性剤の含有量は、上記すず粉末１００重量部に対して０．０１〜３重量部である。
上記活性剤の含有量が上記すず粉末１００重量部に対して０．０１重量部未満の場合には、溶融したすずの表面張力を十分に低下させることができず、濡れ性が得られない。そのため、組成物を銅管表面に十分に塗布することができず、耐食性を得難くなるおそれがある。一方、上記活性剤の含有量が上記すず粉末１００重量部に対して３重量部を超える場合には、上述の効果が飽和し、それ以上含有させても無駄となる。

なお、上記すず粉末と上記粘調性有機物との割合に特に制限はないが、上記粘調性有機物は、上記組成物を銅管内面に塗布する際の上記すず粉末の脱落を抑制することができる量は含有されている必要がある。

また、上記組成物の銅管内面への塗布量は、すず粉末量で０．７３ｇ／ｍ²〜７３ｇ／ｍ²程度であることが好ましい。
また、上記組成物の塗布方法は、いかなる方法で塗布しても差し支えなく、例えば、刷毛で塗布する方法、スプレーで塗布する方法、浸漬で塗布する方法等を採用することができる。

なお、塗装するに際し、組成物の粘度を塗装方法に適した粘度に合わせるために、上記組成物に有機溶剤又は水を添加しても良い。組成物に有機溶剤または水を添加した場合は、銅管内面への組成物の塗布後に風乾、又は加熱乾燥することが望ましい。

また、上記加熱工程においては、上記銅管を上記すず粉末の融点以上に加熱し、上記すず粉末を溶融させ、銅管内面を被覆するすずめっき皮膜を形成すると共に、一部、銅表面から拡散し、銅とすずからなる合金層を形成する工程である。
上記加熱工程における加熱手段としては、たとえば、電気ヒーターや可燃性ガスの燃焼による直火や誘導加熱等を挙げることができる。
また、上記加熱工程は、十分な厚みのすずめっき皮膜を確保し、合金層の形成を抑制するために、短時間で昇温させ、短時間で冷却することが望ましい。

また、上記加熱工程後、水又は有機溶剤を用いて銅管内面を洗浄することが好ましい（請求項３）。
加熱工程後の銅管内部には、有機物又はその加熱分解物や酸化物が残っているため、水又は有機溶剤を用いて溶解し、排出することが望ましい。

（実施例１）
本例では、本発明の実施例にかかる耐食性内面すず被覆銅管の製造方法について説明する。
本例の製造方法を行うに当たっては、まず、銅管として、内径３２．７８ｍｍの１５０ｍｍの銅管を用意した。
また、組成物として、すず粉末１００重量部に対し、活性剤としてコハク酸１．０重量部、及びモノエチルアミン塩酸塩０．５重量部を加え、さらに、粘調性有機物としてポリエチレングリコール（平均分子量４００）２０重量部を加え、十分に撹拌した組成物を用意した。上記すず粉末としては、融点が２３２℃である純すずを用いた。

そして、塗布工程において、上記銅管内面の中に、刷毛で、上記組成物をすず粉末量でおおよそ２０ｇ／ｍ²塗布した。
次に、加熱工程において、上記銅管を５００℃に加熱した電気炉の中に入れ、銅管が２５０℃まで達したところで、炉外に取り出し、室温まで空冷した。これにより内面すず被覆銅管（試料Ｅ１）を得た。

本例の耐食性内面すず被覆銅管の製造方法は、従来行われてきた置換型すずめっき液又は化学還元めっき液を銅管の内部に流通させる等のめっき処理方法と比較して、少ない工程で、かつ、短時間で、銅管内面にすずめっき皮膜を形成することができる。

（実施例２）
本例は、上記実施例１の組成物を変更し、内面すず被覆銅管（試料Ｅ２）を得た例である。その他は上記実施例１と同様にして行った。
本例では、すず粉末１００重量部に対し、活性剤としてコハク酸０．０５重量部を加え、さらに、粘調性有機物としてポリエチレングリコール（平均分子量４００）２０重量部を加えて十分に撹拌した組成物を用いた。上記すず粉末としては、融点が１９９℃であるすず合金（Ｓｎ９１質量％−Ｚｎ９質量％）を用いた。
そして、塗布工程、及び加熱工程は、上記実施例１と同様の方法で行い、試料Ｅ２を得た。

（実施例３）
本例は、上記実施例１の組成物を変更し、内面すず被覆銅管（試料Ｅ３）を得た例である。その他は上記実施例１と同様にして行った。
本例では、すず粉末１００重量部に対し、活性剤としてアジピン酸０．８重量部を加え、さらに、粘調性有機物として重合ロジン１５重量部、及び２−プロパノール２０重量部を加えて十分に撹拌した組成物を用いた。上記すず粉末としては、融点が２２１℃であるすず合金（Ｓｎ９７質量％−Ａｇ３質量％）を用いた。
そして、塗布工程、及び加熱工程は、上記実施例１と同様の方法で行い、試料Ｅ３を得た。

（実施例４）
本例は、上記実施例１の組成物及び塗布工程を変更し、内面すず被覆銅管（試料Ｅ４）を得た例である。
本例では、すず粉末１００重量部に対し、活性材としてコハク酸１．０重量部、及びモノエチルアミン塩酸塩０．５重量部を加え、さらに、粘調性有機物としてポリアクリル酸（４０％水溶液）５０重量部を加えて十分に撹拌した組成物を用いた。上記すず粉末としては、融点が２３２℃である純すずを用いた。

また、本例では、塗布工程は、上記銅管内面の中に、刷毛で、上記組成物をすず粉末量でおおよそ２０ｇ／ｍ²塗布した後、十分に風乾することにより行った。
加熱工程は、上記実施例１と同様の方法で行い、試料Ｅ４を得た。

（実施例５）
本例は、上記実施例１の組成物を変更し、内面すず被覆銅管（試料Ｅ５）を得た例である。
本例では、すず粉末１００重量部に対し、活性材としてアジピン酸０．０１重量部を加え、さらに、粘調性有機物としてポリエチレングリコール（平均分子量４００）２０重量部を加えて十分に撹拌した組成物を用いた。上記すず粉末としては、融点が２３２℃である純すずを用いた。
そして、塗布工程、及び加熱工程は、上記実施例１と同様の方法で行い、試料Ｅ５を得た。

（比較例１）
本例は、上記実施例１の組成物を変更し、内面すず被覆銅管（試料Ｃ１）を得た例である。その他は上記実施例１と同様にして行った。
本例では、すず粉末１００重量部に対し、活性剤としてコハク酸０．００５重量部を加え、さらに、粘調性有機物としてポリエチレングリコール（平均分子量４００）２０重量部を加えて十分に撹拌した組成物を用いた。上記すず粉末としては、融点が２３２℃である純すずを用いた。
そして、塗布工程、及び加熱工程は、上記実施例１と同様の方法で行い、試料Ｃ１を得た。

（比較例２）
本例は、上記実施例５の組成物を変更し、内面すず被覆銅管（試料Ｃ２）を得た例である。その他は上記実施例１と同様にして行った。
本例では、すず粉末１００重量部に対し、活性剤としてモノエチルアミン塩酸塩０．００８重量部を加え、さらに、粘調性有機物としてポリアクリル酸（４０％水溶液）５０重量部を加えて十分に撹拌した組成物を用いた。上記すず粉末としては、融点が２３１℃であるすず合金（Ｓｎ９７質量％−Ａｇ３質量％）を用いた。
そして、塗布工程、及び加熱工程は、上記実施例５と同様の方法で行い、試料Ｃ２を得た。

（実験例１）
本例は、上記実施例１〜実施例５、上記比較例１、及び比較例２において得られた内面すずめっき銅管（試料Ｅ１〜試料Ｅ５、試料Ｃ１、及び試料Ｃ２）を縦割りし、銀白色のすずめっき層の被覆率を目視で評価した。

被覆率は、９５％以上である場合を合格とし、９５％未満である場合を不合格とする。結果を表１に示す。被覆率が９５％以上であれば、十分な耐食性を有することができる。
また、表１には、上記試料Ｅ１〜試料Ｅ５、試料Ｃ１、及び試料Ｃ２を作製する際に用いた組成物のすず粉末、活性剤、及び粘調性有機物の組成を併せて示す。

表１より知られるごとく、本発明の実施例としての試料Ｅ１〜試料Ｅ５は被覆率９５％以上であり、良好な結果を示した。
つまり、本例の耐食性内面すず被覆銅管の製造方法によれば、少ない工程で、かつ、短い処理時間で銅管の内面にすずめっき皮膜を形成でき、耐食性を有する内面すず被覆銅管を得ることができる。

また、表１より知られるごとく、本発明の比較例としての試料Ｃ１、及び試料Ｃ２は、組成物における活性剤の含有量が本発明の下限を下回り、加熱工程において溶融したすずの表面張力が低下せず濡れ性を得られないため、溶融したすずを銅管表面に十分に塗布することができす、被覆率が劣る結果となった。

Claims

金属すず又はすず合金よりなるすず粉末、コハク酸及び／又はアジピン酸からなる有機カルボン酸を少なくとも含む活性剤、及び粘調性有機物を含有する組成物を銅管内面に塗布する塗布工程と、
上記銅管を上記すず粉末の融点以上に加熱する加熱工程とを有し、
上記組成物において、上記活性剤の含有量は上記すず粉末１００重量部に対して０．０１〜３重量部であり、
上記塗布工程における上記組成物の銅管内面への塗布量は、すず粉末量で０．７３ｇ／ｍ ² 〜７３ｇ／ｍ ² であることを特徴とする耐食性内面すず被覆銅管の製造方法。
請求項１において、上記粘調性有機物は、ポリエーテル類、ロジン、ロジンの誘導体、ワックス、熱可塑性合成樹脂のうち１種又は２種以上よりなることを特徴とする耐食性内面すず被覆銅管の製造方法。
請求項１又は請求項２において、上記加熱工程後、水又は有機溶剤で銅管内面を洗浄することを特徴とする耐食性内面すず被覆銅管の製造方法。