JPH04175138A - スパイラル複合管の製造方法 - 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、温水管等に使用する管材の製造方法に
関し、更に詳しくは、金属管の内面が樹脂で被覆される
ことによって優秀な耐久性をもつ、いわゆる複合管の製
造方法に関する。

〈従来の技術〉 従来、排水管等に使用される管材としては、鋼管か主と
して使用されていたか、腐食による漏水や錆こぶによる
管閉塞等の問題かあり、近年、鋼管の内面に樹脂をライ
ニングさせた複合管が注目を集めている。

このような複合管の製造方法としては、金属管の内側に
樹脂管を挿入し、接着剤を用いて相互に固着させる方法
や、帯状の金属板をＵ字状に成形してロールフォーミン
グで製管しなから、同時にその内面に樹脂を押し出し被
覆する方法（例えば特開昭６２−１９８４４７号）か知
られている。

〈発明が解決しようとする課題〉 以上のような従来の製造方法により得られた複合管では
、長期に使用した場合に樹脂の剥離やふくれか生じ、管
閉塞を来す場合があった。これは、樹脂面を通して水分
か微量ながら浸透し、金属面に到達した水分の水蒸気圧
か樹脂と金属管との接着力を上回った場合に、その部分
を起点として、接着力の比較的弱い部分を選択的に剥離
させていくためである。他に、管内部が減圧状態になっ
た場合に、樹脂か座屈して管が閉塞されることもある。

また、管端か管内部を流れる流体に接触する構造では、
樹脂と金属との界面に内部流体か侵入しやすく、管全長
にわたって樹脂か剥離し、ライニング樹脂全体か抜は落
ちる場合もあった。

このような不具合を解消するため、従来、施工時に管端
防食シール剤を塗布したりパツキン構造によって管端を
シールする工夫も採られているか、温度の繰り返し変化
や、樹脂の成形時の残留ひずみ等によって、樹脂管の縮
みか大きくなる場合もあり、このような場合には管端を
十分にシールすることかできなくなっていた。

本発明の目的は、以上のような問題点を解決して、より
耐久性の高い複合管を得ることのできる製造方法を提供
することにある。

く課題を解決するだめの手段〉 上記の目的を達成するため、本発明の複合管の製造方法
ては、帯状金属板をスパイラル状に成形した後、その帯
状金属板の相対縁を相互に溶接して金属管とし、その後
、その金属管の内面に変成ポリオレフィンを溶融状態て
押し出してこの金属管の内面を被覆することにより複合
管を製造する方法において、帯状金属板の相対縁の溶接
後、変形ポリオレフィンか押し出し被覆されるまでの金
属管の内面の溶接ビート部およびその近傍を、不活性ガ
ス中に０．１０上５．０体積％以下の酸素を含む雰囲気
にさらすとともに、変成ポリオレフィン被覆時の金属管
内表面温度を、溶接ビード部て２００℃以上５００℃以
下（好ましくは３００℃以上５００℃以下）にする。ま
た、このときの母材部での最低温度を１００℃以上２０
０℃以下（好ましくは１４０℃以上１８０℃以下）とし
ている。

いる。

ここで、帯状金属板としては、鉄鋼、銅およびその合金
、チタン合金、アルミニウムおよびその合金か適用可能
である。

また、変成ポリオレフィンとしては、上記の金属との接
着性に優れる酸変成ポリエチレン、シラン変成ポリエチ
レン等か好適である。

更に、溶接方法としては、使用する帯状金属板に最適な
溶接方法を用いることができる。例えは、軟鋼であれば
高周波抵抗溶接、ＴＩＧ溶接等を使用できる。

更にまた、不活性ガスとしては、ヘリウム、アルゴン、
窒素を使用することができる。たたし、帯状金属板とし
てチタン合金を使用する場合には、窒素ガスによって窒
化され、脆化するので、窒素ガスの使用は好ましくない
。

く作用〉 スパイラル状の溶接部（ピード部）の表面温度か母材部
に比べて高い状態で、変成ポリオレフィンを被覆すると
、溶接部およびその近傍において、金属面に特に樹脂か
強く接着する。この原因は、接着面の樹脂粘度か低下し
、アンカー効果が増すためと考えられる。

溶接後、樹脂被覆工程までの間の溶接ビード部を不活性
ガスと若干量の酸素との混合ガスにさらすことは、上記
した樹脂の接着強度の向上を助長する。すなわち、溶接
熱による大気酸化では、金属表面に厚く脆い酸化膜か発
生してしまい、樹脂の接着性を阻害するか、不活性ガス
と少量の酸素の混合ガス雰囲気をパックシールガスとし
て使用することにより、接着に好ましい酸化膜か付与さ
れる。

ここで、このパックシールガスの不活性カス中における
酸素量か、０．１体積％未満であると、ピード部近傍は
高温のために接着性に優れるか、ビード部は一度溶融し
ているため金属表面か非酸化状態となって樹脂の接着性
か発現しない。また、酸素量か５．０体積％を越えると
、上述した厚くて脆い酸化膜か発生して接着性を阻害す
る。

以上のように樹脂被覆時におけるピード部の高い表面温
度と、バックシールの効果により、ピード部およびその
近傍の接着力か高くなる。そして加えるに、スパイラル
製管における溶接部か螺旋状に連続的に存在することか
ら、部分的に樹脂の剥離か生じたとしても、管閉塞を来
すまでのふくれは生じない。その理由は、前述したよう
に、剥離は接着力の弱い個所に選択的に発生するからで
ある。

更に、樹脂か強固に接着されるビード部か、管の長手方
向にその全長にわたって、かつ、略全周にわたって存在
することになるから、樹脂管の縮みはほとんど生じず、
樹脂管の抜は落ちも生じない。

なお、樹脂被覆時の溶接部の温度か、２００’Ｃ未満て
は、強固な接着力か得られず、５００℃を越えると、樹
脂か分解してしまい、同じく高い接着力か得られない。

そして溶接時における母材の温度か１００’Ｃ未満であ
ると、樹脂の接着力か弱く、２００℃を越えるとビード
部との接着力の差か顕著でなくなるので、前述した作用
効果か得られない。

〈実施例〉 本発明の実施例を、以下、図面を参照しつつ詳述する。

第１図は本発明を適用した複合管製造装置の一例を示す
全体図である。

帯状の金属板１１　（以下、金属帯板１１と称する）は
表面処理装置１に連続的に供給され、樹脂層を被着させ
るための適切な表面状態に処理される。

表面処理された金属帯板１１は、次いて駆動ロール装置
２によって製管装置４に供給されるか、製管装置４に入
る前に、金属帯板１１は加熱装置３により所定の温度に
加熱される。

製管装置４は、第２図に溶接ポイントにおける断面図を
示すように、複数本の強制ロール４１・・・・４１を、
成形すべき螺旋管の周方向に、各ロール軸が螺旋管の長
手方向に略沿うよう配置したもので、この強制ロール４
１・・・・４１の内側に駆動ロール装置２て金属帯板１
１を押し込むことによって、金属帯板１１の外側を規制
しながら、その両側縁部か相互に突き合わされた状態と
なるように強制的に管状に成形していく機構を有してい
る。

なお、製管装置４のロール本数は、第２図においては６
本を等配しているか、管サイズによって適当に選定する
ことが好ましく、この本数を可変としておき、かつ、ロ
ールの位置を同心状に移動可能な機構にしておけば一つ
の装置で多数種の管径の製管に対応できる。

管状成形された金属帯板１２は、第２図に示すようにそ
の突き合わせ部において溶接機５に連結されたトーチ５
１により連続的に溶接され、金属管１３となる。トーチ
５１は製管装置４の強制ロール４１の間から挿入され、
その先端か金属帯板１２の突き合わせ部の直上にくるよ
うに位置決め配置される。ここで、金属管１３の溶接ポ
イントから樹脂押し出し被覆部までの管内部は、後述す
るハックシールガスの雰囲気中にさらされる。

このようにして得られた金属管１３の内面に、以下に示
す構成並びに手法によって変成ポリオレフィン（以下、
樹脂と称する）か被覆される。

すなわち、製管装置４の上流側に押出機６か配設されて
おり、これに接続された金型６１か金属管１３の内部に
挿入されている。そして、その金型先端部近傍の樹脂吐
出口から円筒状に樹脂か押し出される。この金型６１の
樹脂吐出口は溶接ポイントよりも下流側に位置し、この
樹脂吐出部分での金属管１３の温度は、溶接ビード部の
温度て２００℃以上５００’Ｃ以下に、母材部の温度て
１００℃以上２００℃以下となるよう、各部の位置を設
定する。

金型６１には後述する回転シャフト６１７と一体形成さ
れた押圧リング６１８が設けられており、回転シャフト
６１７は駆動装置９によって回転か与えられる。

なお、金属管１３への樹脂押し出し部での内面温度か、
上記した温度範囲に収まるよう、必要に応じて加熱装置
７を金型６１先端の位置よりも上流側に配置してもよい
。

そして、内面か樹脂て被覆された金属管１３は、管を安
定して移送するための駆動装置８によって製管装置４か
ら排出され、切断機１ｏによって所定長さに切断される
。

第２図は金型６１の構造を示す断面図である。

金型本体６１１には、樹脂通流管６１２と連通ずる樹脂
通流路６１３か形成されており、この樹脂通流路６１３
に押出機６から溶融樹脂か送り込まれる。この樹脂通流
路６１３に送り込まれた溶融樹脂は、溶接トーチ５１に
よる溶接ポイントよりも下流側において、樹脂通流管６
１２の先端に形成された吐出口６１４から笥状に押し出
され、金属管１３の内周面を被覆する。

樹脂通流管６１２の内側にはこれと同心上にセンターシ
ャフト６１５が設けられており、このセンターシャフト
６１５の更に内側には、ラジアル方向の荷重を受けるボ
ール６１６を介して回転シャフト６１７か回動自在に挿
入されている。そして、この回転シャフト６１７の先端
部には樹脂を接着被覆させるための押圧リング６１８か
形成されており、駆動装置９によって金属管１３の製管
時における回転と同調させて押圧リング６１８か回転す
るように構成されている。なお、押圧リング６１８とセ
ンターシャフト６１５の端面部との間には、スラスト方
向の荷重を受けるポール６１９か介挿されている。

以上のような構造の金型６１において、その樹脂通流管
６１２の外周には、溶接ポイン）・より上流側に、金属
管１３の内側を封止するようにパツキン６２が固着され
ている。そして、このパツキン６２を上流側から下流側
へと貫通するパックシールガス通流用の鋼管６３か設け
られている。このパックシールガス通流用鋼管６３は、
その先端から不活性ガス中に酸素を０．１以上５．０体
積％以下を含有するパックシールガスを連続的に吐出し
、溶接ポイントの上流側のパツキン６２の配設位置から
溶融樹脂の押し出し部に至るまでの金属管１３の内側を
、上記したパックシールガスで満たすように構成されて
いる。

以上のような複合管製造装置を用い、かつ、上記した条
件のもとに複合管を製造することにより、パックシール
ガスの存在によって金属管１３の溶接部分近傍の内周面
には、大気中ての溶接時のように厚くて脆い酸化膜か発
生せず、かつ、樹脂の接着に好ましい薄くて強固な酸化
膜か生成される。

そして、この溶接後、金属管１３の内面の表面温度か溶
接ビード部て２００℃以上５００’Ｃ以下、母材部で１
００℃以上２００℃以下となっている個所において樹脂
か押し出され、管全長にわたって螺旋状に存在する溶接
ビード部近傍における樹脂の接着強度か、アンカー効果
によって他部に比して特に強固となる。

なお、樹脂押し出し部における金属管１３内面の溶接ビ
ード部および母材部の温度は、上記した範囲内で本発明
の目的に沿う作用を得るものであるか、溶接ビード部で
３００℃以上４００　’Ｃ以下、母材部で１４０℃以上
１８０℃以下とすることが好ましく、この温度範囲内に
おいて特に樹脂の接着状態が好ましくなることか確認さ
れた。

また、本発明は以上の実施例に限定されないことは勿論
で、特に製造装置は必要に応じて種々の変形か可能であ
ることは言うまでもない。特にパックシールガス雰囲気
とするのは、金属管１３の溶接部と樹脂被覆部の間の全
体でなくとも、少なくとも溶接ビート部とその近傍であ
ればよい。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれは、帯状金属板をス
パイラル状に溶接製管し、その溶接後の管の内面に連続
的に溶融樹脂を押し出して被覆するに当たり、溶接工程
の後、樹脂押し出し工程前の管内面を、０．１〜５．０
１体積％の酸素を含む不活性ガス雰囲気中にさらすこと
によって、金属管内面の溶接部に樹脂との接着性に優れ
た薄くて堅固な酸化膜を生成するとともに、樹脂の押し
出し被覆時における金属管の内面表面温度を、溶接ビー
ド部で２００℃〜５００℃として、母材部の１００℃〜
２００℃に比して高く設定することによって、管全長に
わたってスパイラル状に樹脂の接着力の高い部分を形成
できることから、得られた複合管は長期にわたって使用
しても管閉塞、樹脂管の抜け、樹脂管の縮み等か発生せ
ず、長寿命の複合管となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法か適用された複合管製造装置の全体
構成図、 第２図はその溶接ポイントにおける断面図、第３図はそ
の金型６１の構造を示す断面図である。 １・・・・表面処理装置 ２・・・・駆動ロール装置 ３・・・・加熱装置 ４・・・・製管装置 ４１・・・・強制ロール ５・・・・溶接機 ５１・・・・トーチ ６押出機 ６１・・・・金型 ６１１・・・・金型本体 ６１２・・・・樹脂通流管 ６１３・・・・樹脂通流路 ６１４・・・・吐出口 ６１５・・・・センターシャフト ６１６・・・・ボール ６１７・・・・回転シャフト ６１８・・・・押圧リング ６１９・・・・ボール ６２・・・・パツキン ６３・・・・ハックシールガス通流用鋼管７・・・・加
熱装置 ８・・・・駆動装置 ９・・・・駆動装置 １０・・・・切断機 １１・・・・金属帯板 １３・・・・金属管 特許出願人　　　積水化学工業株式会社］−１ 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 帯状金属板をスパイラル状に成形した後、その帯状金属
   板の相対縁を相互に溶接して金属管とし、その後、その
   金属管の内面に変成ポリオレフィンを溶融状態で押し出
   して当該金属管の内面を被覆することにより複合管を製
   造する方法において、上記相対縁の溶接後、上記変形ポ
   リオレフィンが押し出し被覆されるまでの金属管の内面
   の溶接ビード部およびその近傍を、不活性ガス中に０．
   １以上５．０体積％以下の酸素を含む雰囲気にさらすと
   ともに、変成ポリオレフィン被覆時の金属管内表面温度
   を、溶接ビード部で２００℃以上５００℃以下に、かつ
   、母材部での最低温度を１００℃以上２００℃以下にす
   ることを特徴とするスパイラル複合管の製造方法。