JPH05293870A - 複合管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 発泡樹脂層を中間層として持つ複合管を、良
好な製造効率およびスペース効率で製造でき、しかも全
層が相互に堅固に一体接合された高品質の複合管２０を
得ることのできる製造方法を提供する。 【構成】 帯状金属板１１の両側縁部を相互に接合して
連続製管しつつ、その管内部に２層押出成形金型６を挿
入し、金属管１４内周面に発泡樹脂層、その内側にソリ
ッド樹脂層が形成されるよう２種の樹脂を同時に押し出
して一体化させる。発泡樹脂層用樹脂として、ＰＥ１０
０重量部に対しＰＯ０．０１〜０．２重量部、ＳＣ０．
５〜８重量部を混練して変性させた後、変性後樹脂１０
０重量部に対し分解型発泡剤０．５〜１．５重量部を添
加したものを使用し、この樹脂を押出前にあらかじめそ
の一部を架橋させ、押出時に発泡剤を熱分解させて発泡
樹脂層を形成し、ソリッド樹脂層用樹脂としてＧ−ＰＥ
または未変性のＰＥを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば給水、排水等の
流体を移送するために用いられるパイプのうち、耐食性
および耐薬品性を向上する目的で、金属管の少なくとも
内面に合成樹脂をライニングした、いわゆる金属−樹脂
複合管の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属管の内面を樹脂層で被覆した複合管
において、内層のソリッド樹脂層（非発泡樹脂層）と外
層の金属管の間に、中間層として発泡樹脂層を介在させ
たものがある。このような発泡樹脂層を中間層として有
する複合管は、例えば排水管として用いた場合に、発泡
樹脂層の吸音効果により排水音が低減されるという利点
がある。

【０００３】すなわち、金属管の内面をソリッド樹脂層
のみによって被覆した複合管では、排水管において特に
顕著となる１５０Hz近傍域と１３００Hz近傍域での騒音
を５dB以上低減させることができないが、発泡樹脂層を
中間層として設けることにより上記各領域の騒音を大幅
に低減させ得ることが知られている。

【０００４】このような発泡樹脂層を中間層として有す
る複合管は、従来、例えば特開昭５５−８２８８３号に
見られるように、基本的には、金属管とソリッド樹脂管
をあらかじめ製造しておき、金属管の内面またはソリッ
ド樹脂管の外面にウレタン等の発泡樹脂の原液を塗布し
た状態で、ソリッド樹脂管を金属管内に挿入し、金属管
の外部から加熱することによって原液を発泡硬化させ、
この発泡樹脂層で金属管とソリッド樹脂管とを接着させ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の複
合管の上記した従来の製造方法では、金属管のほかにソ
リッド樹脂管をあらかじめ製造しておく必要があるとと
もに、両管のいずれかに発泡樹脂原液を塗布して挿入嵌
合した後にその原液を発泡硬化させるため、バッチ式処
理となって製造効率並びにスペース効率の点で難がある
ばかりでなく、発泡樹脂原液の塗布に際して、その流動
性により管の下方に流下して管周方向への不均一性が生
じるため、発泡硬化が完了するまで管を周方向に回転さ
せる必要があったり、あるいは、ソリッド樹脂管の金属
管内への挿入に際しては、両管を全長にわたって同心上
に位置させるための諸対策が必要である等、複雑な工程
および設備を必要としている。

【０００６】また、先に製造したソリッド樹脂管と金属
管を、後で両管の間に塗布された発泡樹脂原液を加熱す
る等によって発泡硬化させることによって相互に接着し
ているので、発泡樹脂層と金属管との間の接着強度、お
よび発泡樹脂層とソリッド樹脂管との間の接着強度につ
いても問題がある。

【０００７】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
ので、発泡樹脂層を中間層として有する複合管を、良好
な製造効率およびスペース効率で製造することができ、
しかもすべての層が相互に堅固に一体的に接合された高
品質の複合管を得ることのできる製造方法の提供を目的
としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の複合管の製造方法は、帯状金属板を、その
両側縁部を互いに突き合わせ、または重ね合わせるよう
に円管状に成形し、その両側縁部を相互に接合して連続
的に金属管を製管しながら、その金属管の内部に、当該
金属管の連続成形途上の開口部から２層押出成形金型を
挿入して、金属管の内周面に発泡樹脂層が、その内側に
ソリッド樹脂層が形成されるよう２種の樹脂を同時に押
し出して全体を一体化することにより複合管を製造す
る。このとき、上記の発泡樹脂層用の樹脂として、ポリ
エチレン１００重量部に対して有機過酸化物０．０１〜
０．２重量部と不飽和シランカップリング剤０．５〜８
重量部を混練して当該樹脂を変性させた後、この変性後
の樹脂１００重量部に対して分解型の発泡剤０．５〜
１．５重量部を添加することによって製造したものを用
いる。そして、この樹脂を押し出す前に、あらかじめ水
または触媒によりその一部を架橋させ、押出時に発泡剤
を熱分解させることにより当該樹脂を発泡させて上記発
泡樹脂層を形成する。また、ソリッド樹脂層用の樹脂と
して変性ポリエチレンまたは未変性のポリエチレンを用
いる。

【０００９】本発明において、帯状金属板としては、
鋼、ステンレス、アルミニウム、銅、あるいはメッキ鋼
板等を使用することができる。金属板の表面はアルカリ
等による脱脂処理、塩酸、硫酸、硝酸等による酸処理、
または通常のプライマー（シランカップリング剤、チタ
ンカップリング剤等）を塗布する等の適当な公知の表面
処理を施してもよい。

【００１０】また、本発明において、ポリエチレンとし
ては高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度
ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン等を使用するこ
とができる。その中でも、グラフト効率の点から線状低
密度ポリエチレンが特に好ましい。

【００１１】更に、本発明において、有機過酸化物とし
ては、ケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハ
イドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジ
アシルパーオキサイド、パーオキシエステル、パーオキ
シジカーボネート等が使用可能である。

【００１２】更にまた、本発明において不飽和シランカ
ップリング剤としては、一分子中にアルコキシル基、オ
キシム基、あるいはクロル基等の加水分解可能な官能基
と、ビニル基、アリル基、もしくはメタクリル基等のよ
うな不飽和部位を併せ持つシランカップリング剤を使用
することができ、具体的には、ビニルトリメトキシシラ
ン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプ
ロピルトリメトキシシラン等が使用可能である。

【００１３】そして、本発明における発泡樹脂層用の樹
脂の架橋触媒としては、ジブチル錫ジラウレート等の有
機金属化合物や、塩酸、硫酸等の酸が使用可能である。
本発明においてポリエチレン（以下、ＰＥと略す）と有
機過酸化物（以下、ＰＯと略す）、および不飽和シラン
カップリング剤（以下、ＳＣと略す）の配合割合は、Ｐ
Ｅ１００重量部に対して、ＰＯが０．０１〜０．２重量
部、好ましくは０．０４〜０．０８重量部、ＳＣが０．
５〜８重量部、好ましくは１〜２重量部である。

【００１４】ここで、ＰＯとＳＣの配合割合は樹脂のグ
ラフト率を決定するが、配合割合が上記よりも少ないと
グラフト率が低くなり、水あるいは触媒で一部架橋させ
た後の樹脂の接着力が低くなり、金属板に対して接着し
なくなる。また、架橋させなければ、樹脂の発泡により
生じた泡を保持しにくくなり、良好な発泡体が得られな
い。配合割合が上記より多いと樹脂の流動性が非常に悪
くなるとともに、接着性が低下し、押出接着できなくな
る。

【００１５】また、本発明において、発泡樹脂層用の樹
脂を架橋させる程度は水または触媒の処理量でコントロ
ールできる。架橋の程度は樹脂の流動性（ＭＩ値）で判
定され、ＭＩの値が０．８〜０．１ｇ／１０分、好まし
くは０．５〜０．３ｇ／１０分がよい。

【００１６】本発明において、分解型の発泡剤として
は、熱により分解してガスを発生するもので、例えばア
ゾジカルボンアミド等が使用可能である。発泡剤の添加
量は、シラン変性後の樹脂１００重量部に対して、０．
５〜１．５重量部、好ましくは０．８〜１．３重量部で
ある。発泡剤が上記の範囲より少ないと良好な発泡性が
得られず、逆に多いと金属板に対して接着しなくなる。

【００１７】本発明において、ソリッド樹脂層に用いる
樹脂としては、発泡樹脂層に用いた樹脂（発泡剤を入れ
る前のもの）と同じものでもよいし、異なっていてもよ
い。なお、本発明において、発泡樹脂層およびソリッド
樹脂層の両方もしくは一方に、凝集強度の向上、線膨張
係数の低減、あるいは成形収縮抑制のために、ガラス短
繊維、タルク、マイカ、ウォラストナイト、チタン酸カ
リウムウィスカ等の公知の無機充填剤を添加してもよ
い。

【００１８】

【作用】金属管の製管と、ソリッド樹脂層および発泡樹
脂層を同時に、しかも連続的に製造することが可能とな
り、また、発泡樹脂層は２層押出成形金型からソリッド
樹脂層とともに押し出され、この金型によりソリッド樹
脂層を介して金属板に押圧された状態で発泡硬化するた
め、原液を塗布した後に加熱して発泡させる従来の製法
に比して、金属管に対する接着性が向上するとともに、
発泡樹脂層とソリッド樹脂層との接着性についても、両
者が溶融状態で押し出されて冷却される関係上、大幅に
向上する。

【００１９】ここで、樹脂としてＰＥを使用して高グラ
フト率の配合とするとともに、発泡剤の添加量を少なく
して、押出前に架橋処理を施すことで、金属に対する接
着性の極めて乏しい発泡性シラングラフトポリエチレン
を、良好な発泡性を維持したまま金属板に接着させるこ
とが可能となる。

【００２０】

【実施例】本発明の製造プロセスの例を、以下、図面を
参照しつつ説明する。図１は本発明を適用した複合管の
製造ラインの一例を模式的に示す構成図である。

【００２１】アンコイラー１にセットされた帯状金属板
１１は、順次引き出されて表面処理槽２に供給され、次
いで金属フォーミング装置３に導かれて、ここで横断面
略Ｕ字形に成形される。

【００２２】この金属フォーミング装置３は、凸曲面お
よび凹曲面を持つ一対のフォーミングロールをその曲面
間にわずかな隙間が開くように対向させたものを、帯状
金属板１１の流れる方向に複数組配列した公知のもの
で、帯状金属板１１の上流側から下流側に向かって各組
の曲率半径が順次小さくなるように配置されており、帯
状金属板１１はこの各フォーミングロール対を通過する
ことにより、平板状から順次横断面略Ｕ字形へと成形さ
れていく。

【００２３】金属フォーミング装置３を経た横断面略Ｕ
字形の帯状金属板１２は、次いで円管成形装置４に導か
れ、その両側縁部同士が突き合わされた状態、もしくは
重なった状態の横断面真円状の金属筒１３に成形された
後、接合機５によってこの金属筒１３の両側縁部が相互
に接合され、金属管１４となる。接合機５としては、溶
接機あるいははぜ折り機が用いられる。

【００２４】金属管１４の内部には、金属フォーミング
装置３と円管成形機４の間の横断面略Ｕ字形の帯状金属
板１２の開口部分から２層押出成形金型６が挿入され、
その金型の樹脂吐出口６５は接合機５による接合ポイン
トの下流側にまで至り、以下に示すように、その樹脂吐
出口６５から発泡樹脂とソリッド樹脂を押し出し、金属
管１４の内面をこれら２層の樹脂により被覆する。

【００２５】図２は２層押出成形金型６の構造を示す縦
断面図である。金型本体６１には、その基部に２つの樹
脂入口６２ａ，６２ｂが形成されているとともに、各樹
脂入口６２ａ，６２ｂはそれぞれ別個の樹脂流路６３
ａ，６３ｂに連通しており、この各樹脂流路６３ａと６
３ｂはそれぞれ金型の先端側に伸びた後に、それぞれが
円筒形状の流路となった状態で、流路６３ａを内側、６
３ｂを外側として互いに合流して共通の樹脂流路６４を
形成している。ここで、一方の樹脂流路６３ｂは、他方
の樹脂流路６３ａと上記の合流点の上流側で交わらない
よう、一旦複数の支流に分岐した後に合流して円筒状の
流路となって他方の樹脂流路６３ａと合流するようにな
っている。

【００２６】共通の樹脂流路６４の先端は、真円状に開
口する樹脂吐出口６５に連通している。なお、６６はブ
リッジである。この樹脂吐出口６５の更に先端には、円
柱状の冷却サイジングコア６７が金属管１４と同軸上に
位置するように設けられており、その内部には冷却水を
流すための冷却水路６８が形成されている。

【００２７】以上の２層押出成形金型６には、その一方
の樹脂入口６２ａを介してソリッド樹脂が、他方の樹脂
入口６２ｂを介して発泡樹脂が、それぞれ別個の押出機
（図示せず）から溶融状態で供給される。これにより、
樹脂吐出口６５からは、内層にソリッド樹脂を、外層に
発泡樹脂を有する２層の樹脂層が溶融状態で押し出され
ることになるが、発泡樹脂はこの押し出された時点で発
泡するとともに、この２層の樹脂層は、その下流側の冷
却サイジングコア６７と金属管１４との間に押し出され
ていき、ここで冷却されて硬化する。

【００２８】従って、冷却サイジングコア６７の下流側
には、図３にその断面図を示すように、金属管１４の内
周面に発泡樹脂層１５が形成され、更にその内周面にソ
リッド樹脂層１６が形成された複合管２０が得られるこ
とになる。

【００２９】このようにして得られた複合管２０は、次
いで水槽７内で冷却され、切断機８によって必要長さに
切断される。次に、以上の本発明実施例の方法を用い
て、実際に複合管を製造した例を述べる。

【００３０】帯状金属板１１として、板幅３５９ｍｍ、
板厚２．８ｍｍのＳＰＨＣを用い、その表面処理とし
て、アルカリによる脱脂処理、硝酸による酸化膜除去処
理を施してから乾燥させ、金属フォーミング装置３を介
して円管成形装置４に導いて順次成形して金属筒１３と
し、両側縁部を相互に溶接して金属管１４とした。

【００３１】この金属管１４の内部には、前記した２層
押出成形金型６を同心状に挿入し、その樹脂吐出口６５
から、発泡樹脂およびソリッド樹脂を２層に押し出し
た。ここでは、発泡樹脂として、線状低密度ポリエチレ
ン（以下、ＬＬＤＰＥと略す）１００重量部に対してＰ
Ｏ（日本油脂製 商品名パーブチルＤ）０．０８重量部
とＳＣ（チッソ製 商品名ＶＴＳ−Ｍ）２重量部を１８
０°Ｃにて混練して変性させ、その変性後の樹脂１００
重量部に対して分解型発泡剤（大塚化学製 商品名ユニ
フォームＡＺＨ）１重量部を添加し、気温５０°Ｃ、湿
度６０％の雰囲気下で２４時間処理することで、一部架
橋させた発泡性シラングラフトポリエチレン（以下、Ｆ
Ｇ−ＰＥと略す）を用いた。また、ソリッド樹脂として
は、上記の分解型発泡剤を添加する前の変性後の樹脂、
すなわちシラン変性ポリエチレン（以下、Ｇ−ＰＥと略
す）を用いた。このとき、発泡樹脂層１５およびソリッ
ド樹脂層１６がそれぞれ１．５ｍｍとなるように金型寸
法を設定した。

【００３２】水槽７を経て切断機８で切断された複合管
２０は、金属管１４と発泡樹脂層１５、発泡樹脂層１５
とソリッド樹脂層１６間の接着強度がいずれも高く、発
泡性も良好で、各層の偏心や偏肉等がなく、十分に使用
可能な品質を持っていることが確認された。

【００３３】次に、比較例として、上記した例と同様の
プロセスで、Ｇ−ＰＥの配合割合およびＧ−ＰＥに対す
る発泡剤の配合割合のみを種々に変化させて複合管を製
造した。その結果を、上記の実施例とともに〔表１〕に
示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】この〔表１〕から明らかなように、Ｇ−Ｐ
Ｅの配合割合およびＧ−ＰＥに対する発泡剤の配合割合
を本発明の範囲内としなければ、樹脂が金属に接着しな
かったり（比較例１，２，３）、あるいは、接着はする
ものの発泡性が悪く（比較例４）、遮音効果を得ること
ができないことが確かめられた。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
帯状金属板を連続的に製管しつつ、その内面に発泡樹脂
層とソリッド樹脂層を同時に２層状に押し出して硬化さ
せるので、ソリッド樹脂管および金属管を用意して、い
ずれかに発泡樹脂原液を塗布した状態でソリッド樹脂管
を金属管内に挿入した後に、発泡樹脂原液を発泡硬化さ
せるバッチ式の従来の製法に比して、ライン化による製
造効率およびスペース効率の向上を達成することができ
るとともに、得られた複合管も、発泡樹脂層と金属管、
および発泡樹脂層とソリッド樹脂層との間の接着強度が
高く、また、２層押出成形金型と金属管との同心性を高
くしておくことにより、各層の偏心や偏肉が発生せず、
品質的にも優れたものとなる。

【００３７】また、樹脂にポリエチレンを使用し、発泡
層の更に内側にソリッド層を設けることで、発泡層が直
接流体に接触することがないため、耐薬品性、耐久性お
よび衛生性が良好で、給水、給湯等の用途に使用するの
に適した複合管となる。

【００３８】更に、用いる樹脂を高グラフト率の配合と
し、かつ、発泡剤の添加量を少なくし、押出前に一部を
架橋させることにより、金属に対して接着しなかった発
泡性シラン変性ポリエチレンを、良好な発泡性を維持し
たまま接着させることが可能となり、各層が堅固に接着
して、しかも遮音性の高い複合管が得られるようになっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した複合管の製造ラインの一例を
模式的に示す構成図

【図２】その２層押出成形金型６の構造を示す縦断面図

【図３】本発明実施例により製造される複合管２０の構
造を示す断面図

【符号の説明】

１ アンコイラー ２ 表面処理槽 ３ 金属フォーミング装置 ４ 円管成形装置 ５ 接合機 ６ ２層押出成形金型 ６１ 金型本体 ６２ａ，６２ｂ 樹脂入口 ６３ａ，６３ｂ 樹脂流路 ６４ 共通の樹脂流路 ６５ 樹脂吐出口 ６７ 冷却サイジングコア ６８ 冷却水路 ７ 水槽 ８ 切断機 １１ 帯状金属板 １２ 横断面略Ｕ字形の帯状金属板 １３ 金属筒 １４ 金属管 １５ 発泡樹脂層 １６ ソリッド樹脂層 ２０ 複合管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ３２Ｂ 1/08 Ａ 7016−4Ｆ 5/18 15/08 Ｋ // Ｂ２９Ｋ 23:00 Ｂ２９Ｌ 9:00 4Ｆ 23:00 4Ｆ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯状金属板を、その両側縁部を互いに突
   き合わせ、または重ね合わせるように円管状に成形し、
   その両側縁部を相互に接合して連続的に金属管を製管し
   ながら、その金属管の内部に、上記成形途上の開口部か
   ら２層押出成形金型を挿入して、金属管の内周面に発泡
   樹脂層が、その内側にソリッド樹脂層が形成されるよう
   ２種の樹脂を同時に押し出して全体を一体化することに
   より複合管を製造するとともに、上記発泡樹脂層用の樹
   脂として、ポリエチレン１００重量部に対して有機過酸
   化物０．０１〜０．２重量部と不飽和シランカップリン
   グ剤０．５〜８重量部を混練して当該樹脂を変性させた
   後、この変性後の樹脂１００重量部に対して分解型の発
   泡剤０．５〜１．５重量部を添加することによって製造
   したものを用い、かつ、この樹脂を押し出す前に、あら
   かじめ水または触媒によりその一部を架橋させ、押出時
   に発泡剤を熱分解させることにより当該樹脂を発泡させ
   て上記発泡樹脂層を形成するとともに、上記ソリッド樹
   脂層用の樹脂として変性ポリエチレンまたは未変性のポ
   リエチレンを用いることを特徴とする複合管の製造方
   法。