JP6947198B2 - 外面樹脂被覆鋼管の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、素材鋼管の外面に樹脂を被覆した外面樹脂被覆鋼管の製造方法に関するものであり、特に、素材鋼管が外面に管軸方向へ延びる溶接余盛部を有する場合（例えば、ＵＯＥ鋼管）の外面樹脂被覆鋼管の製造方法に関するものである。

素材となる鋼管（素材鋼管）の外面に樹脂を被覆した外面樹脂被覆鋼管を製造する場合、素材鋼管の外面に樹脂を被覆する方式には、特許文献１に示すような、管軸回りに回転する素材鋼管を管軸方向へ輸送しながら、この素材鋼管の外面に樹脂シートを螺旋状に巻きつけるＴダイ方式と、素材鋼管を管軸方向に輸送しながら、丸ダイから押し出された樹脂を円周方向に継ぎ目なく素材鋼管の外面に被覆する丸ダイ方式とがある。通常、丸ダイ方式の方が生産性は高いので、ここでは、丸ダイ方式で製造することとする。

丸ダイ方式では、素材鋼管と樹脂を接着させるために、素材鋼管の外面に液状接着材料（プライマー）が塗布される。プライマーとしては、例えば、エポキシプライマーが用いられる。プライマーの素材鋼管の外面への塗布は、プライマーを貯蔵したプライマー槽を通過させることにより行う。プライマーとしてエポキシプライマーを使用する場合は、プライマー槽の下流側に加熱装置を配置し、プライマーを加熱することにより硬化させ、素材鋼管と樹脂の接着を行う。

ここで、プライマー槽の出口には、素材鋼管の外面に過剰に塗布されたプライマーをしごき取って、プライマーの塗布厚さを所定の値にするために、素材鋼管の外面を取り巻くシゴキ部材が付置されている。前記シゴキ部材としては、例えば、リング状でゴム製のシゴキゴムが付置される。

ちなみに、プライマーの塗布厚さが薄過ぎると、素材鋼管と樹脂との充分な接着強度が得られない。逆に、プライマーの塗布厚さが厚過ぎると、プライマーが加熱装置で加熱されて、いったん軟化した際に流動化し、硬化後にプライマー層に凹凸形状が生じて、製品の外観不良を招くことになる。

そのため、通常、シゴキ部材によって、プライマーの塗布厚さが２０μｍ〜８０μｍになるようにしている。

特開２０１１−１３１５４１号公報

しかしながら、素材鋼管が、例えばＵＯＥ鋼管のように、外面に管軸方向へ延びる溶接余盛部（ビード部）が存在する鋼管の場合には、以下のような問題が生じる。

素材鋼管（例えば、ＵＯＥ鋼管）が、プライマー槽を通過する際、溶接余盛部の両脇（溶接余盛部両脇）にシゴキ部材との隙間ができて、その隙間からプライマーが漏れ落ちるとともに、溶接余盛部両脇のプライマーの塗布厚さがその他の部分と比較して過剰に厚くなる（例えば、１００μｍ以上）。なお、溶接余盛部両脇は、管周方向に見て、溶接余盛部の両側に隣接する領域であり、片側１００ｍｍ程度である。

漏れ落ちたプライマーが、素材鋼管の外面（既にプライマーが塗布されている個所）に付着すると、その個所は、プライマーが硬化した後に凸形状となり、製品の外観不良を招くという問題があった。

また、溶接余盛部両脇に過剰に付着したプライマーは、加熱装置で加熱されて、いったん軟化した際に流動化し、硬化後にプライマー層に凹凸形状が生じて、製品の外観不良を招くという問題があった。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、素材鋼管の外面にプライマーを介して樹脂を被覆した外面樹脂被覆鋼管を製造する際に、素材鋼管の外面に管軸方向へ延びる溶接余盛部が存在する場合であっても、良好な外観の外面樹脂被覆鋼管を製造することができる外面樹脂被覆鋼管の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、溶接余盛部両脇からのプライマーの漏れ落ちや溶接余盛部両脇でのプライマーの過剰付着を防止するのではなく、プライマーの漏れ落ちやプライマーの過剰付着を許容した上で、それらが製品の外観不良につながらないようにすればよいと考えた。

本発明は、上記の考えに基づいており、以下のような特徴を有している。

［１］素材鋼管の外面にプライマーを介して樹脂を被覆した外面樹脂被覆鋼管の製造方法であって、
素材鋼管の外面にプライマーを塗布するプライマー槽と、該プライマー槽の出口に付置されたシゴキ部材と、前記素材鋼管の外面に塗布したプライマーを硬化する加熱装置と、前記硬化したプライマーの上に樹脂を被覆する丸ダイとを備えた製造ラインを用い、
素材鋼管は、外面に管軸方向へ延びる溶接余盛部を有する鋼管とし、
前記加熱装置の入口側に、前記溶接余盛部の両脇に過剰に付着したプライマーを吸収して、前記溶接余盛部の両脇のプライマーの塗布厚さを予め規定した塗布厚さになるように平滑化するプライマー吸収・平滑化部材を配置することを特徴とする外面樹脂被覆鋼管の製造方法。

［２］前記溶接余盛部が位置する管周方向の角度位置を、前記溶接余盛部の両脇と前記シゴキ部材との隙間から漏れ落ちたプライマーが前記素材鋼管の外面に付着しないで前記素材鋼管の下方に落下する角度位置とすることを特徴とする前記［１］に記載の外面樹脂被覆鋼管の製造方法。

［３］前記溶接余盛部が位置する管周方向の角度位置を、前記素材鋼管の中心直下を０°として、±２０°の範囲内にするとともに、前記溶接余盛部の両脇のプライマーの塗布厚さを、２０μｍ〜８０μｍの範囲内にすることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の外面樹脂被覆鋼管の製造方法。

［４］前記素材鋼管はＵＯＥ鋼管、前記樹脂はポリオレフィン樹脂、前記プライマーはエポキシプライマーを用いることを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載の外面樹脂被覆鋼管の製造方法。

本発明においては、素材鋼管の外面にプライマーを介して樹脂を被覆した外面樹脂被覆鋼管を製造する際に、素材鋼管の外面に管軸方向へ延びる溶接余盛部が存在する場合であっても、良好な外観の外面樹脂被覆鋼管を製造することができる。

本発明の一実施形態における外面樹脂被覆鋼管の製造ライン（製造工程）の基本的構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態におけるプライマー塗布工程を示す図である。 図２におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明の一実施形態におけるプライマー吸収・平滑化部材の形状を示す図である。 本発明の一実施形態におけるプライマー吸収・平滑化部材の使用状態を示す図である。

本発明は、素材鋼管の外面にプライマーを介して樹脂を被覆した外面樹脂被覆鋼管の製造方法である。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、ここでは、素材鋼管にはＵＯＥ鋼管、被覆する樹脂にはポリエチレン樹脂、プライマーにはエポキシプライマーを用いることを念頭において述べる。

図１は、本発明の一実施形態における外面樹脂被覆鋼管の製造ライン（製造工程）の基本的構成を示す模式図である。

図１に示すように、この製造ラインは、上流側から順に、押込機２と、プライマー槽３と、プライマー槽３の出口に付置されたシゴキ部材（リング状のシゴキゴム８）と、加熱装置４と、丸ダイ５とを備えている。素材鋼管１は、押込機２により、回転することなく管軸方向（図１中に示した矢印の方向）に、押し進められる。

まず、プライマー塗布工程では、プライマー６を貯蔵したプライマー槽３を通過したときに、素材鋼管１の外面にプライマー６が塗布される。その際に、プライマー槽３の出口に付置されたシゴキゴム８によって、プライマーの塗布厚さが予め規定した範囲内（本実施形態では２０μｍ〜８０μｍ）になるようにする。

次に、プライマー加熱工程では、加熱装置４によって、プライマー６を加熱して、いったん軟化させた後、硬化させる。硬化後のプライマー層の厚さは１５μｍ〜８０μｍとなる。

そして、樹脂被覆工程では、プライマー６を塗布された素材鋼管１が丸ダイ５を通過したとき、溶融した樹脂７が、管周方向に継ぎ目なく、素材鋼管１の外面（硬化したプライマー６の上）に連続的に被覆される。

次に、図２は、この実施形態におけるプライマー塗布工程を詳細に示す図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。

前述したように、素材鋼管１がＵＯＥ鋼管のように外面に管軸方向へ延びる溶接余盛部を有する場合、素材鋼管１が、プライマー槽３を通過する際、溶接余盛部の両脇（溶接余盛部両脇）にシゴキゴム８との隙間ができて、その隙間からプライマー６が漏れ落ちるとともに、溶接余盛部両脇のプライマー６の塗布厚さがその他の部分と比較して過剰に厚くなる（例えば、１００μｍ以上）。なお、溶接余盛部両脇は、管周方向に見て、溶接余盛部の両側に隣接する領域であり、片側１００ｍｍ程度である。

漏れ落ちたプライマー１０が、素材鋼管１の外面（既にプライマー６が塗布されている個所）に付着すると、その個所は、プライマー６が硬化した後に凸形状となり、製品の外観不良を招く。また、溶接余盛部両脇に過剰に付着したプライマー６は、加熱装置４で加熱されて、いったん軟化した際に流動化し、硬化後にプライマー層に凹凸形状が生じて、製品の外観不良を招く。

そこで、この実施形態では、図２に示すように、溶接余盛部９が位置する管周方向の角度位置を、溶接余盛部９の両脇とシゴキゴム８との隙間から漏れ落ちたプライマー１０が素材鋼管１の外面（既にプライマーが塗布されている個所）に付着しないで素材鋼管１の下方に落下する角度位置にしている。

すなわち、図３に示すように、素材鋼管１の中心Ｏの直下（中心直下）を０°として、そこから左右にそれぞれ角度θ進んだ範囲内（±θの範囲内）に、溶接余盛部９が位置するようにしている。具体的には、溶接余盛部９が、素材鋼管１の中心直下を０°として、±２０°を超えた範囲に位置した場合、漏れ落ちたプライマー１０が素材鋼管１の表面に付着するケースが発生した実験結果等に基づいて、溶接余盛部９が位置する管周方向の角度位置を、素材鋼管１の中心直下を０°として、±２０°の範囲内、好ましくは、±１０°の範囲内にしている。

なお、落下したプライマー１０は、あらかじめ設置してあるプライマー回収装置１１にて回収されて、再使用される。

また、この実施形態では、図２に示すように、加熱装置４の入口側に、プライマー吸収・平滑化部材１２を配置し、このプライマー吸収・平滑化部材１２によって、溶接余盛部９の両脇に過剰に付着したプライマー６を吸収して、溶接余盛部９の両脇のプライマーの塗布厚さを予め規定した範囲内（本実施形態では２０μｍ〜８０μｍ）になるように平滑化している。すなわち、本実施形態では、管周方向のいずれの位置でも、プライマーの塗布厚さが予め規定した範囲内（２０μｍ〜８０μｍ）になるようにしている。なお、プライマー吸収・平滑化部材１２には、例えば、ウレタンスポンジを用いるとよい。

ここで、図４（ａ）、（ｂ）に、プライマー吸収・平滑化部材１２の形状を示す。図４（ａ）は、管軸方向に見た形状であり、図４（ｂ）は、側面側から見た形状である。

プライマー吸収・平滑化部材１２は、扇型（環状の扇型）とし、扇型内半径Ｒｉは素材鋼管１の外径Ｄｐの０．３０〜０．４８倍、好ましくは０．３５〜０．４３倍、扇型外半径Ｒｏは素材鋼管１の外径Ｄｐの０．５５〜０．７０倍、好ましくは０．６０〜０．６５倍、扇型の中心角γは３０°〜８０°、好ましくは４０〜６０°、厚さｔは５０〜３００ｍｍとする。

なお、図４（ａ）では、プライマー吸収・平滑化部材１２の上部１２ａが素材鋼管１の内部に位置し、平滑化部材１２の下部１２ｂが素材鋼管１の外部に位置するように見えるが、実際に使用する際には、図５に断面図を示すように、平滑化部材１２の上部１２ａが素材鋼管１の進行方向（管軸方向）に折れ曲がって、素材鋼管１の外面（特に、溶接余盛部９の両脇）に当接し、溶接余盛部９の両脇に付着したプライマー６を吸収・平滑化するようになっている。

そして、ここでは、溶接余盛部９の管周方向の角度位置が変動することを考慮して、プライマー吸収・平滑化部材１２は、溶接余盛部９も含めて溶接余盛部９の両脇のプライマー６を吸収するような形状になっているが、溶接余盛部９の管周方向の角度位置が固定されている場合は、溶接余盛部９は含まず、溶接余盛部９の両脇のみのプライマー６を吸収するような形状にするとよい。

このようにして、この実施形態においては、素材鋼管１の外面にプライマー６を介して樹脂７を被覆した外面樹脂被覆鋼管を製造する際に、素材鋼管１の外面に管軸方向へ延びる溶接余盛部９が存在する場合であっても、良好な外観の外面樹脂被覆鋼管を製造することができる。

なお、上記の実施形態では、素材鋼管にはＵＯＥ鋼管、被覆樹脂にはポリエチレン樹脂、プライマーにはエポキシプライマーを用いることを念頭において述べたが、本発明は、それに限定されるものではない。素材鋼管が外面に管軸方向へ延びる溶接余盛部を有する鋼管の場合であれば同様に適用することができる。また、ポリエチレン樹脂以外、例えばポリプロピレン樹脂等のポリエチレン樹脂以外のポリオレフィン樹脂を被覆樹脂として用いる場合や、エポキシプライマー以外のプライマーを用いる場合にも同様に適用することができる。

本発明の実施例として、上記の本発明の一実施形態に基づいて外面樹脂被覆鋼管を製造した。

その際、本発明例１では、素材鋼管は外径６１０ｍｍ×肉厚１５．１ｍｍのＵＯＥ鋼管、プライマーはエポキシプライマー、被覆樹脂はポリエチレン樹脂、被覆厚は３ｍｍとして、１００本製造した。

同様に、本発明例２では、素材鋼管は外径４０６ｍｍ×肉厚１２．７ｍｍのＵＯＥ鋼管、プライマーはエポキシプライマー、被覆樹脂はポリエチレン樹脂、被覆厚は３ｍｍとして、１００本製造した。

表１に、それぞれの製造条件を示す。その結果、いずれの場合も、外観が良好な外面樹脂被覆鋼管を得ることができた。すなわち、本発明例１、２では、溶接余盛部両脇のプライマーの塗布厚さは管周方向のいずれの位置においても予め規定した塗布厚さ（本発明例では２０μｍ〜８０μｍ）の範囲内であった。さらに、漏れ落ちたプライマーによる外観不良も生じなかった。

１ 素材鋼管
２ 押込機
３ プライマー槽
４ 加熱装置
５ 丸ダイ
６ プライマー
７ 樹脂
８ シゴキゴム
９ 溶接余盛部
１０ 漏れ落ちたプライマー
１１ プライマー回収装置
１２ プライマー吸収・平滑化部材
１２ａ プライマー吸収・平滑化部材の上部
１２ｂ プライマー吸収・平滑化部材の下部

Claims (4)

1. 素材鋼管の外面にプライマーを介して樹脂を被覆した外面樹脂被覆鋼管の製造方法であって、
   素材鋼管の外面にプライマーを塗布するプライマー槽と、該プライマー槽の出口に付置されたシゴキ部材と、前記素材鋼管の外面に塗布したプライマーを硬化する加熱装置と、前記硬化したプライマーの上に樹脂を被覆する丸ダイとを備えた製造ラインを用い、
   素材鋼管は、外面に管軸方向へ延びる溶接余盛部を有する鋼管とし、
   前記加熱装置の入口側に、前記溶接余盛部の両脇に過剰に付着したプライマーを吸収して、前記溶接余盛部の両脇のプライマーの塗布厚さを予め規定した塗布厚さになるように平滑化するプライマー吸収・平滑化部材を配置し、
   前記溶接余盛部が位置する管周方向の角度位置を、前記溶接余盛部の両脇と前記シゴキ部材との隙間から漏れ落ちたプライマーが前記素材鋼管の外面に付着しないで前記素材鋼管の下方に落下する角度位置とすることを特徴とする外面樹脂被覆鋼管の製造方法。
2. 前記溶接余盛部が位置する管周方向の角度位置を、前記素材鋼管の中心直下を０°として、±２０°の範囲内にするとともに、前記溶接余盛部の両脇のプライマーの塗布厚さを、２０μｍ〜８０μｍの範囲内にすることを特徴とする請求項１に記載の外面樹脂被覆鋼管の製造方法。
3. 素材鋼管の外面にプライマーを介して樹脂を被覆した外面樹脂被覆鋼管の製造方法であって、
   素材鋼管の外面にプライマーを塗布するプライマー槽と、該プライマー槽の出口に付置されたシゴキ部材と、前記素材鋼管の外面に塗布したプライマーを硬化する加熱装置と、前記硬化したプライマーの上に樹脂を被覆する丸ダイとを備えた製造ラインを用い、
   素材鋼管は、外面に管軸方向へ延びる溶接余盛部を有する鋼管とし、
   前記加熱装置の入口側に、前記溶接余盛部の両脇に過剰に付着したプライマーを吸収して、前記溶接余盛部の両脇のプライマーの塗布厚さを予め規定した塗布厚さになるように平滑化するプライマー吸収・平滑化部材を配置し、
   前記溶接余盛部が位置する管周方向の角度位置を、前記素材鋼管の中心直下を０°として、±２０°の範囲内にするとともに、前記溶接余盛部の両脇のプライマーの塗布厚さを、２０μｍ〜８０μｍの範囲内にすることを特徴とする外面樹脂被覆鋼管の製造方法。
4. 前記素材鋼管はＵＯＥ鋼管、前記樹脂はポリオレフィン樹脂、前記プライマーはエポキシプライマーを用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の外面樹脂被覆鋼管の製造方法。

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