JPH0247054A - 複合管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、給水管、給湯管等に用いられる複合管に関し
、さらに詳しくは金属管の内面に樹脂層が設けられてお
り、耐蝕性、耐熱性等に優れ、しかも金属管と該樹脂層
との接着性にも優れている複合管に関する。

（従来の技術） 従来、水道水の輸送には高い管強度を必要とするなどの
理由から、金属管が広く用いられている。

しかし、配管用材料として金属管を長期間使用すると、
金属管の内面に錆が発生するなどの問題がある。特に、
現在では、配管には常温水だけでなく熱水も流されるこ
とが多くなっており、従って金属管の内面に錆が発生し
易く、この発錆の問題が大きくなっている。

このような、金属管の内面に錆が発生するのを防止する
ため、及び水質衛生上の点から、最近では金属管の内面
に樹脂層を設けた複合管が用いられている。この複合管
の樹脂層に使用される樹脂としては、耐薬品性、耐熱性
、耐蝕性、成形性に優れ、かつ安価であるポリエチレン
系樹脂が好適に用いられる。しかし、ポリエチレンは非
極性の樹脂であるために、金属管内面に対する接着性に
劣っている。樹脂層と金属管との接着性が不十分である
と、樹脂層が金属管内面から剥離したり、金属管内面に
樹脂層のブリスターを生じ、複合管内が負圧となったよ
うな場合には、これらに起因して管閉塞を生じるおそれ
がある。

従来より、以上のような問題を解決する目的で、以下に
示す種々の改善策が提案されている。

■金属管の内面に溶剤系の接着剤を塗布して接着剤層を
形成し、この接着剤層の内面にポリエチレン系樹脂の樹
脂層を形成する。

■上記接着剤層として、ゴム系５ＢＳ−ブロック共重合
体の接着剤を使用する。

■金属管の内面に、ポリオレフィンおよび熱可塑性ポリ
エステルを含有する組成物を被覆して複合管を形成する
（特開昭５７−２０３５４６号公報）。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記■及び■の構成では、耐久性の面に
おいて問題がある。すなわち、複合管内に冷水と温水が
繰り返し流されると、その冷熱の繰り返しによって、金
属管と樹脂層との間に両者の線膨張係数の差による伸縮
が繰り返し生じる。

この現象により、長期の使用のうちに金属管と樹脂層間
の接着力が低下すると共に、クラックを生じるのである
。

例えば、金属管がアルミニウム又は鉄で形成されている
場合には、アルミニウムの線膨張係数は０．２３ｘｌＯ
−’／”ｃ、鉄の線膨張係数は０．１１　Ｘ　１０−’
／”Ｃであるのに対し、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ
　’）の線膨張係数は１．１〜１．３　Ｘｌ０−’／　
’Ｃ１低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）の線膨張係数は
１．６〜１．８Ｘ１０−’／’Ｃであって、金属管と樹
脂層の線膨張係数の差は非常に大きいので、長期の使用
によって樹脂層が金属管内面から剥離するおそれがある
。

また、上記■の技術によって形成された複合管では、金
属管に対する樹脂層の初期の接着性は向上する。しかし
、この複合管を上記したように長期間配管として使用し
た場合には、樹脂層が金属管内面から剥離するおそれが
あって耐久性の点で不十分である。

さらに、例えば、アルミニウム合金層と樹脂層との間の
接着性を向上させるために、アルミニウム合金層の表面
を電界エツチングすることによって表面を改質するとい
う技術も提案されている（特開昭５７−１４１５９７号
公報参照）。しかし、この方法においても、上記したア
ルミニウム合金層及び樹脂層が冷熱の繰り返しを受けた
際には、両者の線膨張係数の差によって両者間に剥離を
生じ易く、長期の使用によって接着性が低下する問題が
依然残っている。しかも、この技術ではアルミニウム合
金層表面に微小なブローホールが形成されるために、こ
こに水が集中して侵入し易く、ブリスターが発生すると
いう欠点がある。

本発明は上記欠点を解決するものであり、その目的とす
るところは、長期間の使用によっても金属管内面から樹
脂層が剥離することがな（、耐ブリスター、耐薬品性、
耐熱性及び耐蝕性に優れている複合管を提供することに
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明の複合管は、金属管と、該金属管の内面に被覆さ
れており飽和型熱可塑性エラストマーにて形成される第
１の内層と、該第１の内層の内面に被覆されておりポリ
エチレン系樹脂にて形成される第２の内層と、を有して
おり、そのことにより上記目的が達成される。

（実施例） 以下に、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図に示すように、複合管Ａは金属管３の内周面に第
１の内層１を設けると共に、この第１の内層ｌの内周面
に第２の内層２を設け、金属管３の外周面に外層４を設
けて形成されている。

本発明で使用し得る金属管３としては、公知のあらゆる
金属管が使用でき、例えば、アルミニウム管及びその合
金管、鉄管およびその合金管、ステンレス鋼管、銅管お
よびその合金管がある。なお、第１の内層１と金属管３
との接着性を高めるために、第１図の内層１を金属管３
の内面に形成する前に、この金属管３の内面は酸やアル
カリ、洗剤、有機溶媒などで脱脂処理されていることが
好ましい。また、金属管３内面は化成処理や酸化処理な
どの表面処理が行われていても良く、さらにブラスト処
理、サンドペーパー処理あるいはメツキや溶射などが施
されていても良い。

第１の内層１は、飽和型熱可塑性エラストマーを金属管
３内面にコーティングすることによって形成されるもの
である。飽和型熱可塑性エラストマーは、スチレン−ブ
タジェン系熱可塑性物を用いることができ、このスチレ
ン−ブタジェン系熱可塑性物は、スチレンブロックとゴ
ム状の中間ブロックとから構成されている。中間ブロッ
クはブタジェンとエチレンとの重合物であり、接着性を
持たせるために極性基が共重合あるいはグラフト重合さ
れている。

第２の内層２に使用されるポリエチレン系樹脂とは、低
密度ポリエチレン（ＬＤＰＦ）　、中密度ポリエチレン
（ＭＤＰＥ）　、高密度ポリエチレン（ＩＩＤＰＥ）、
直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）等であり、こ
れらの樹脂同志を混合して用いることもできる。

また、これらの樹脂の耐久性を上げるためにシラングラ
フト変成させて架橋させたポリエチレン系樹脂を用いて
も良い。上記外層４は樹脂層、無機層、樹脂発泡層、無
機発泡層等で形成されている。

また、熱可塑性エラストマー及びポリエチレン系樹脂に
は、充填剤、顔料、老化防止剤等の添加剤が適宜配合さ
れても良い。

このような複合管Ａは、例えば、第２図に示すような製
造装置を用いて製造することができる。

この複合管の製造装置は、金属シート３０を断面Ｕ字状
に湾曲させる製管装置６と、この製管装置６の前方位置
に配設され、製管装置６によって湾曲された金属シート
３１をさらに断面真円状に成形して金属管３とする金属
管成形機７と、製管装置６と金属管成形機７との間に配
設され、湾曲された金属シート３１の内面に熱可塑性エ
ラストマー及びポリエチレン系樹脂を押し出す内面樹脂
被覆装置７０と、円管状に屈曲された金属シート３１の
上方位置に配設されており、金属シー１−３１の接続側
端部同志を溶接する溶接機８と、前記金属管成形機７の
前方位置に適宜配設される外層被覆装置９と、引取機Ｉ
Ｏと、切断機１１と、を具備して構成されている。前記
内面樹脂被覆装置７０には金属シーＩ・３１及び金属管
３内に配設される樹脂注入部７２と溶融樹脂を供給する
樹脂供給部７１が設けられ、樹脂供給部７１には、第１
の内層用樹脂押出機７１１　と第２の内層用樹脂押出機
７１２がそれぞれ連結されている。第１の内層用押出機
７１１及び内層用押出機７１２及びから押し出された樹
脂は、それぞれ異なる経路を経て内面樹脂被覆装置７０
の樹脂注入部７２へ導かれ、金属管３の内周面にそれぞ
れ押し出されるようになっている。

このような複合管の製造装置を用いて、複合管Ａは次の
ようにして製造される。

まず、リールスタンド５から引き出された帯状の金属シ
ート３０は、製管装置６によりその断面がＵ字状に湾曲
され、次に金属管成形機７によって凹湾曲した金属シー
１−３１は真円形の円管状に成形される。そして、金属
管成形機７にて成形された円管の上端部は溶接機８によ
って溶接され、金属管３が形成される。一方、金属シー
ト３０が断面Ｕ字状の状態から金属管３に成形される際
に、金属管３の内側に樹脂注入部７２先端から内面樹脂
被覆装置７０によって上記熱可塑性エラストマーとポリ
エチレン系樹脂が押し出され、金属管３内面に第１の内
層１が形成され、この第１の内層１の内周面に第２の内
層２が形成される。

次に、第１及び第２の内層ｌ、２が内面に形成された金
属管３は、必要に応じて、前記外層波）Ｗ装置９により
、その外周面に外層用樹脂組成物がコーティングされて
外層４が形成される。内周面及び外周面が樹脂にて被覆
された金属管３は、引取機１０により引き取られ、次い
で切断機１１により所望とする長さ寸法に切断されて複
合管Ａが製造される。なお、第１の内層１と金属管３内
面との接着性を高めるために、熱可塑性エラストマーを
金属管３内面に押し出す前に、洗浄工程、表面処理工程
、加熱工程等を設けて、金属管３内面を前処理するよう
にしても良い。

このように形成された複合管Ａは、給水管、給湯管、プ
ラント管材、超純水の配管材、排水管等に用いられる。

複合管Ａの内面に形成された第１の内層１は、飽和型熱
可塑性エラストマーにて形成されているために、この第
１の内層１は金属管３に対する接着力が優れており、長
期の使用によって剥離することがないものである。すな
わち、飽和型熱可塑性エラストマーは、金属に対して良
好な接着性を有し、かつ柔軟性を有する第１の内層１を
形成することができるために、複合管Ａ内に熱水及び冷
水が繰り返し流されて、この複合管Ａが冷熱の繰り返し
作用を受けたとしても、第１の内層１は金属管３の伸縮
に追従することで、この第１の内層ｌと金属管との間に
ずれによるクラック等を生じることがないのである。特
に、スチレン−ブタジェン系熱可塑性エラストマーに極
性基を重合した熱可塑性エラストマーを用いることによ
り、このような極性基を含む酸が、空気中の水分または
金属表面に吸着した水分などによって加水分解されて極
性を有する基を生成し、これが金属表面と結合（例えば
、水素結合）することにより、強固な接着性を有するの
である。

また、第１の内層ｌの内面にはポリエチレン系樹脂にて
形成される第２の内層２が形成され、第２の内層２はポ
リオレフィンとしての耐熱性、耐薬品性を保持している
ために、複合管Ａの耐久性をさらに向上することができ
る。また、この第２の内層２と上記第１の内層ｌとは良
好な接着性を有していることにより、第２の内層２が第
１の内層１から剥離するようなこともないものである。

すなわち、熱可塑性エラストマーの中間ブロック部分は
、ポリオレフィンと同様な構造を持つために、ポリエチ
レン系樹脂との相溶性が良いのである。

なお、第１の内層用樹脂（熱可塑性エラストマー）と第
２の内層用樹脂（ポリエチレン系樹脂）は、内面樹脂被
覆装ｆｆ７０内で合流して２層の樹脂として金属管３内
面に同時に押し出されるように構成しても良い。また、
上記各実施例では金属管３の外周面に外層４を設けてい
るが、外層４は適宜設けられるものであって、外層４が
設けられていないものでも良い。

以下に本発明を具体例を挙げてさらに詳細に説明する。

１体貫上 スチレン−ブタジェン系飽和型熱可塑性エラストマーペ
レット　（タフチックＭ　１９１３、旭化成■製）を、
第２図に示した第１の内層用押出機７１１に供給し、そ
して高密度ポリエチレン（密度：　０．９６６、旧：０
．１４）を第２の内層用押出機７１２に供給した。

一方、帯状のアルミシート　（＃　５０００系、幅２７
０　Ｉｍ。

厚さ２．Ｏａｎｍ）をリールスタンド５に固定し、リー
ルスタンド５から引き出された帯状のアルミシート３０
の表面を５０°Ｃにて１０％の水酸化ナトリウム溶液、
次いで５０°Ｃにて１０％の硝酸溶液にて処理し、この
アルミシート３０を製管装置６にて断面Ｕ字状に屈曲成
形した。Ｕ字状に屈曲されたアルミシート３１をさらに
１００°Ｃで加熱処理し、金属管成形機７にてその断面
が真円形の円管状（内径８０ＩＩ［Ｉｌ）に成形した。

金属管成形機７にて成形された円管の端部同志を溶接機
８にて溶接した。一方、Ｕ字状アルミシート３１の内側
より金属管３の内側に配設されている内面樹脂被覆装置
７０の樹脂注入部７２から該金属管３の内周面に約２０
０　’Ｃに加熱溶融されたスチレン−ブタジェン系エラ
ストマー及びポリエチレンを連続しながら押し出し、金
属管３内周面に第１の内層１及び第２の内層２を形成し
た。

スチレン−ブタジェン系エラストマー及びポリエチレン
は第１の内層用押出機７１１及び内層用押出機７１２に
予め供給されているものである。上記押出機７１１．７
１２のバレル温度は２００°Ｃであった。

次に、上記のようにして内面が被覆された金属管３の外
周面に外面被覆装置９により約２００″Ｃに加熱溶融さ
れたポリエチレン樹脂を押し出して外層１を形成し、第
１図に示す複合管Ｂを得た。複合管Ｂを引取機ｌＯで引
き取り、切断機１１で所望の長さに切断した。この複合
管の製造装置のラインの速度は１ｍ／ｗｉｎであった。

得られた複合管の内径は７６＋ｎｍ、外径は８８ＩＴＩ
Ｉｎであり、第１の内層１の厚みは０．７胴、第２の内
層の厚みは１．３閣、そして外層４の厚みは２．０ｍｍ
であった。

次に、この複合管Ａにおいて、金属管３に対する第１の
内層ｌの剥離試験を行ったところ、２１．４ｋｇ／２ｃ
ｍであった。さらに、複合管Ａの耐熱性、接着耐久性に
ついて、次のような試験を行った。

（１）温度差試験 長さ５０ｃｍの複合管の内部に９０°Ｃの熱水を通湯さ
せながら、複合管全体を６５°Ｃの温水槽に浸漬した。

このように複合管の厚み方向に温度差を付けた状態で、
１０００時間放置した後、複合管の内面を目視で観察し
たが、異常は認められなかった。

（２）冷熱繰り返し試験 長さ５０ｃｍの複合管の内部に９０°Ｃの熱水と３０″
Ｃの冷水を交互に１５分間ずつ流通させた。この熱水と
冷水の流通の繰り返しを１サイクル（３０分間）として
１０００サイクルまで試験したところ、異常は認められ
なかった。これらの結果を下表に示す。

１止血ｌ 第２の内層用樹脂として、高密度ポリエチレン（密度、
０．９６４、旧；０．６）を用いた他は、具体例１と同
様にして複合管を得た。

得られた複合管の金属管に対する第１の内層の剥離強度
は２１．０ｋｇ／２ｃｍであった。この複合管について
具体例１と同様の温度差試験及び冷熱試験を行ったとこ
ろ、温度差試験、冷熱試験とも異常は認められなかった
。これらの結果を下表に示す。

且体貫主 第２の内層用樹脂として、高密度ポリエチレン（密度；
０．９６４、旧；　０．６）をシラングラフト変成した
ものを用いた他は、具体例１と同様にして複合管を得た
。

得られた複合管の金属管に対する第１の内層の剥離強度
は２０．５ｋｇ／２ｃｍであった。この複合管について
具体例１と同様の温度差試験及び冷熱試験試験を行った
ところ、温度差試験、冷熱試験とも異常は認められなか
った。これらの結果を下表に示す。

比較燃上 高密度ポリエチレン（密度；０．９６６、旧；０．１４
）を具体例１と同様な方法で金属管の内面に被覆して複
合管を得た。得られた複合管の樹脂層と金属管の接着性
を測定したところ、樹脂層は金属管内面に全く接着して
いなかった。この結果を下表に示す。

比較桝ｌ 高密度ポリエチレン（密度；０．９６６、旧ｉｏ、１４
）をシラングラフト変成したものを具体例１と同様な方
法で金属管の内面に被覆して複合管を得た。

得られた複合管の樹脂層の金属管に対する剥陣強度はＴ
−５Ｋｇ７２ｃｍであった。この複合管について、具体
例１と同様の温度差試験及び冷熱繰り返し試験を行った
ところ、温度差試験では２５０時間試験した時点で、膨
れが発錆した。冷熱繰り返し試験では、１０００サイク
ルで樹脂層が金属管内面から？１離し、金属管内面は腐
食していた。これらの結果を下表に示す。

（以下余白） （発明の効果） このように、本発明によれば、長期の使用によっても金
属管内面から第１及び第２の内層が剥離することがなく
、耐久性に優れていると共に、耐薬品性、耐熱性、耐蝕
性及び水質衛生上にも優れている複合管を得ることがで
きる。従って、この複合管は長期の使用によっても発錆
等の問題の生じない給水管、給湯管、プラント管材、超
純水の配管材等に好適に使用することができる。

４、・・　のへ　なう日 第１図は本発明一実施例の複合管の断面図、第２図はそ
の複合管の製造装置の概略図である。

■・・・第１の内層、２・・・第２の内層、３・・・金
属管。

以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、金属管と、該金属管の内面に被覆されており飽和型
   熱可塑性エラストマーにて形成される第１の内層と、該
   第１の内層の内面に被覆されておりポリエチレン系樹脂
   にて形成される第２の内層と、を有する複合管。