JPH06166118A - 複合管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生産性に優れた複合管の連続製造方法で、し
かも得られる複合管は金属管と樹脂層との接着性並びに
接着耐久性が良好で、長期にわたって使用しても剥離や
それに伴う管閉塞等が生じない製造方法を提供する。 【構成】 帯状金属板の両側縁部を突き合わせ、または
重ね合わせるように円管状に成形し、その両側縁部を溶
接して連続製管しつつ、その内部に樹脂押出金型を挿入
して内面を樹脂被覆する方法において、帯状金属板が断
面略Ｕ字形になったことろで、第１のプライマー塗布工
程によりその内面側にプライマー組成物を塗布し、ま
た、溶接後、樹脂被覆前に第２のプライマー塗布工程を
設けて管の内面溶接ビード部とその近傍の部位にプライ
マー組成物を塗布する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給水、給湯、排水、空
調用等の流体を移送するために用いられる管のうち、耐
蝕性、耐薬品製を向上させる目的で、金属管の少なくと
も内面を樹脂で被覆した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で被覆した複合管の
製造方法としては、従来、ポリ塩化ビニル等の合成樹脂
管の外面に接着剤を塗布した後、電縫鋼管等の金属管内
に挿入し、合成樹脂管を膨径させたり、あるいは金属管
を縮径させることによって、金属管と合成樹脂管を複合
化させる方法や、金属管の内面に接着促進剤（プライマ
ー）を塗布した後にポリエチレンやＰＰＳ（ポリフェニ
レンサルファイド）等の合成樹脂を粉体コーティングす
る方法が知られている。

【０００３】また、上記のようなバッチ式の生産方式で
はなく、連続的に金属・合成樹脂複合管を製造する方法
として、例えば特開昭６１−１９８４４７号等が提案さ
れている。これは、熱間圧延鋼板（ＳＰＨＣ）や冷間圧
延鋼板（ＳＰＣＣ）等の金属フープ材等、帯状の金属板
を円管状に成形し、その両側縁部を例えばＴＩＧ溶接等
の溶接手段によって接合することにより金属管を製管し
ながら、この金属管内に、成形途上の開口部分から溶接
工程の下流側にまで到る樹脂押出金型を挿入して、溶接
後の金属管内面に連続的に合成樹脂を押し出して被覆す
る連続製造方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のような連続製造
方法においては、生産性は優れるものの、金属管と樹脂
層との接着性並びに接着耐久性が良好ではなく、長期に
使用した場合には金属管と内面樹脂層とが剥離してしま
い、管閉塞が発生する場合がある、という問題があっ
た。

【０００５】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
ので、生産性に優れた連続的な製造方法でありながら、
金属管と樹脂層との接着性および接着耐久性が良く、長
期に使用しても剥離やそれに伴う管閉塞等の不具合が生
じることのない複合管を製造することのできる方法の提
供を目的としている。

【０００６】

【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
に円管状に成形するとともに、その両側縁部を相互に溶
接することにより連続的に金属管を製管しながら、この
金属管の内部に成形途上の開口部分から樹脂押出金型を
挿入して、溶接後の金属管内面に向けて溶融樹脂を押し
出すことにより、金属管内面を樹脂で被覆する複合管の
製造方法において、帯状金属板が成形途上で断面略Ｕ字
形になったところでその内面側にプライマー組成物を塗
布する第１のプライマー塗布工程と、溶接工程の後で、
かつ、樹脂被覆工程の前に、金属管の内面の溶接ビード
部およびその近傍の部位にプライマー組成物を塗布する
第２のプライマー塗布工程を設けることによって特徴づ
けられる。

【０００７】

【作用】本発明は、複合管の連続製造工程において、樹
脂被覆前の金属管の内面の全面的なプライマー処理を可
能とし、金属管と樹脂被覆層との間の接着性および接着
耐久性を向上させようとするものである。

【０００８】すなわち、成形途上の断面略Ｕ字形の状態
の帯状金属板の内面側に対するプライマー組成物の塗布
工程（第１のプライマー塗布工程）により、管の内面全
面がプライマー処理されるが、ここで得られたプライマ
ー層は、後続の溶接工程において、その溶接熱により溶
接ビード部の近傍が変質してしまい、その部分において
は所期の性能を発揮できなくなる。そこで、溶接工程の
下流側で、しかも樹脂被覆工程の上流側において、内面
溶接ビード部とその近傍の部位に対してプライマー組成
物を塗布する第２のプライマー塗布工程を設けることに
より、金属管はその内面全面が有効にプライマー処理さ
れることになる。

【０００９】

【実施例】図１は本発明を適用した複合管の連続製造工
程の一例を示す模式図である。アンコイラー１にセット
された帯状金属板１０は、順次引き出されて表面処理槽
２に供給される。この表面処理槽２は、帯状金属板１０
とその内面を被覆する合成樹脂との接着性を向上させる
ための処理槽であって、ここで帯状金属板１０の表面に
脱脂処理、除錆処理、防錆処理が施される。

【００１０】表面処理槽２を経た帯状金属板１０は、次
いで金属フォーミング装置３に導かれ、断面略Ｕ字形に
成形される。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対向させ
たものを、帯状金属板１０の流れる方向に複数段配列し
たもので、帯状金属板１０の上流側から下流側に向かっ
て各段のロールの曲率半径が順次小さくなるよう配置さ
れており、帯状金属板１０はこの各フォーミングロール
対を通過することにより、平板状から順次断面略Ｕ字形
へと成形されていく。なお、この金属フォーミング装置
３は、一般的なロールフォーミングによる金属板の円管
状への成形工程において、いわゆるブレークダウンと称
される工程に相当し、後述する円管成形機５は、この金
属フォーミング装置３により成形された断面略Ｕ字形の
金属板１１のプロファイルの外周面側から支持されるサ
イドロール、フィンパスロール、サイジングロール等に
よって構成され、金属板１１をその外側からの負荷によ
って成形していく工程を担うものである。

【００１１】さて、このような金属フォーミング装置３
を経た断面略Ｕ字形の金属板１１は、次いで円管成形機
５によって断面真円状に成形される前に、第１のプライ
マー塗布装置４に導かれ、その上面（金属管となった状
態で内面となる面）に接着剤ないしは接着促進剤等から
なるプライマー組成物が塗布される。

【００１２】第１のプライマー塗布装置４としては、図
２および図３にそれぞれ斜視図で示すような構造のも
の、あるいはスプレーによってプライマー組成物を吹き
つける方法等を採用することができる。

【００１３】図２に示すものは、断面略Ｕ字形の金属板
１１の長手方向に沿う軸を中心として回動自在の回転ブ
ラシ４１と、この回転ブラシ４１をベルト４２を介して
回転駆動するためのモータ４３、および回転ブラシ４１
と金属板１１の上面との間にプライマー組成物を定量供
給するポンプ４４を主体として構成されており、プライ
マー組成物を供給しつつ回転ブラシ４１に回転を与える
ことにより、金属板１１の上面に一様にプライマー組成
物を塗布するようになっている。このような塗布装置に
おいて、回転ブラシ４１の外周面の上部に沿って曲板４
５を設け、その両縁部によって金属板１１の両側縁部を
所定領域にわたって覆うことにより、金属板１１の両側
縁部に沿うプライマーの非塗布領域を形成することが望
ましい。また、この曲板４５に複数のスリット４５ａを
形成することにより、過剰に供給されたプライマー組成
物はスリット４５ａによってしごきだされることにな
り、回転ブラシ４１内にプライマー組成物が滞留して酸
化等によって経時的に劣化したプライマー組成物が金属
板１１に塗布されることを防止することができる。

【００１４】図３に示すものは、以上の回転ブラシ４１
に代えて、金属板１１の長手方向に沿う軸４１ａを中心
とてその周囲に複数枚のゴム板４１ｂを軸４１ａに沿っ
て固着したものを使用し、定量供給されたプライマー組
成物を塗りのばすようになっている。この場合にも、図
示しないが適当な当て板で金属板１１の両側縁部近傍を
覆い、その部分へのプライマー組成物の塗布を防止する
ことが望ましい。

【００１５】以上のようなプライマー塗布装置４を経た
断面略Ｕ字形の金属板１１は、必要に応じて設けられた
加熱装置４０によってプライマー組成物が加熱乾燥また
は加熱硬化された後、円管成形機５に導かれ、両側縁部
どうしが上方において突き合わされ、あるいは重ね合わ
された状態の断面真円状に成形される。そして、その両
側縁部が溶接機６により相互に溶接されて金属管１２と
なる。この溶接工程にはＴＩＧ溶接をはじめとする公知
の溶接法を採用することができる。

【００１６】溶接後の金属管１２の内部には、成形途上
の開口部分から挿入された第２のプライマー塗布装置７
および樹脂被覆装置８の先端部が延出しており、以下に
詳述するように、第２のプライマー塗布装置７によって
金属管１２の内面の溶接ビード部およびその近傍領域に
プライマー組成物が塗布されるとともに、その塗布工程
を経た金属管１２の内面が、樹脂被覆装置８から押し出
される樹脂によって被覆される。

【００１７】図４は第２のプライマー塗布装置７による
プライマー塗布位置並びに樹脂被覆装置８の近傍の要部
拡大断面図である。樹脂被覆装置８は、円管成形機５に
より断面真円状に成形される直前の金属板１１の上方開
口部の近傍に位置する本体部８１と、この本体部８１に
片持支持されて金属板１１の上方開口部から金属板１１
の搬送方向下流側に延びる樹脂通流管８２、およびその
先端に形成されたサイジングコア８３等によって構成さ
れ、樹脂通流管８２には、本体部８１の樹脂流入部８１
ａとサイジングコア８３の直前に形成された樹脂吐出口
８２ａとに連通する樹脂通流部８２ｂが形成されてい
る。そして、樹脂吐出口８２ａ並びにサイジングコア８
３は、溶接機６による溶接ポイントを越えて金属管１２
の内部にまで到り、溶接後の金属管１２の内面に合成樹
脂をを押出被覆する。

【００１８】第２のプライマー塗布装置７は、プライマ
ー供給装置（図示せず）に連通する供給管７１と、その
供給管７１の先端部に形成されたプライマー溜め７２、
およびこのプライマー溜め７２に対して金属管１２の軸
方向に直交する軸を中心として回転自在に支承された塗
布ロール７３等によって構成されている。供給管７１は
その一部が先端のプライマー溜め７２および塗布ロール
７３とともに成形途上にある金属板１１の上方開口部か
ら金属管１２の内部に挿入され、プライマー溜め７２お
よび塗布ロール７３は溶接機６による溶接ポイントの下
流側で、しかも樹脂被覆装置８の樹脂吐出口８２ａの上
流側に配置されている。

【００１９】塗布ロール７３は金属管１２の内面上部に
常に接触した状態となっており、溶接熱による表面温度
が適当な温度にまで低下した状態の金属管１２の内面ビ
ード部およびその両側所定領域に、プライマー溜め７２
に供給されたプライマー組成物を塗布し得るようになっ
ている。この第２のプライマー塗布装置７によるプライ
マーの塗布領域は、溶接機６による溶接熱によりプライ
マーが変質する恐れのある範囲に設定され、また、この
領域は、前述の第１のプライマー塗布装置４によって形
成されたプライマーの非塗布領域とほぼ等しいか、ある
いは非塗布領域を包含したより広い領域となるように設
定される。

【００２０】第２のプライマー塗布装置７によるプライ
マー塗布位置と樹脂被覆装置８の樹脂吐出口８２ａとの
間には必要に応じて加熱装置７０が配設され、第２のプ
ライマー塗布装置７によって塗布されたプライマー組成
物が加熱により強制的に乾燥ないしは硬化される。

【００２１】以上のような第２のプライマー塗布装置７
を経た後に樹脂被覆装置８によって内面が樹脂被覆され
て得られる複合管１３は、図５に要部断面図を示すよう
に、金属管１２の内面と樹脂層１５との間に、第１のプ
ライマー塗布装置４にによるプライマー層１４ａと、第
２のプライマー塗布装置７による溶接ビード部Ｂの近傍
のプライマー層１４ｂのいずれかが介在することにな
り、金属管１２と樹脂層１５との接着強度並びに接着耐
久性は良好なものとなる。

【００２２】このようにして得られた複合管１３は、そ
の後、樹脂被覆装置８の下流側に必要に応じて設けられ
た金属管外面被覆装置９１、冷却装置９２および切断装
置９３に導かれる。

【００２３】以上の本発明実施例において特に注目すべ
き点は、第１のプライマー塗布装置４によるプライマー
の塗布位置を、金属フォーミング装置３と円管成形機５
の間とした点であり、これにより、プライマー層１４ａ
は劣化のない一様な厚さとなる。すなわち、プライマー
塗布後に成形用の各種ロール等の加工具がその塗布面に
接触すると、プライマー組成物がそのロール等に付着し
て塗布厚が薄くなったり、あるいはロール等に付着して
経時的に劣化したプライマー組成物が後続の金属板側に
再付着する恐れがあるが、前記したブレークダウンに相
当する金属フォーミング装置３を通過した後では、金属
板はその上面（内面側）には他のロールが接触せず、こ
のような問題を生じる恐れがない。

【００２４】また、第１のプライマー塗布装置４による
塗布工程において、金属板１１の両側縁部にプライマー
非塗布領域を形成しておくことで、溶接機６による溶接
工程の高熱で脆弱になったプライマー層が形成されず、
この非塗布領域に第２のプライマー塗布装置７によって
プライマーを塗布することにより、金属管１２の内面は
変質のない有効なプライマー層１４ａもしくは１４ｂに
よって全面的に覆われることになる。この第１のプライ
マー塗布装置４で上述の非塗布領域を形成することは、
溶接機６による溶接工程における品質が安定するという
利点もある。

【００２５】なお、第２のプライマー塗布装置７の塗布
具としては、上述のようなロール７３を用いるほか、刷
毛等を用いることができる。また、第２のプライマー塗
布装置７の前段に、溶接機６による溶接ビード部を冷却
するための冷却装置を設けてもよい。

【００２６】更に、溶接工程において、金属と樹脂との
接着を阻害する溶接熱による脆い高温酸化膜が発生しな
いように、溶接工程から樹脂被覆工程までの間を不活性
ガス雰囲気に曝すことが好ましい。このとき、不活性ガ
スに０．１〜５．０体積％の酸素を添加すると、溶接部
での樹脂の接着力がより向上することが確認されてい
る。

【００２７】ここで、本発明において使用されるプライ
マー組成物としては、熱硬化性の接着剤であるエポキシ
樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、変性アクリル樹
脂、尿素樹脂、ポリイソシアネート、シアノアクリレー
ト等、接着促進剤としてはシランカップリング剤、チタ
ネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング
剤、有機チタネート等を挙げることができる。

【００２８】また、本発明において、帯状金属板として
は、鋼板、ステンレス板、アルミニウム板、銅板、メッ
キ鋼板等の一般的な金属板が使用可能である。金属板の
表面には、サンドブラスト等の機械的な処理や、アルカ
リ等による脱脂処理、および塩酸、硫酸、硝酸等による
酸処理を施すことが望ましい。

【００２９】更に、本発明において、被覆用の合成樹脂
としては、シラングラフトポリエチレン、カルボン酸変
性ポリエチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアセター
ル、ポリビニルアルコール、ポリアミド等の熱可塑性樹
脂が、その製品用途に応じて選定される。また、この被
覆樹脂内に、マイカ、タルク、ガラス短繊維、チタン酸
カリウム、炭酸カルシウム、酸化チタン等の公知の充填
材を添加してもよい。

【００３０】次に、本発明の製造方法を適用して、実際
に複合管を製造してその性能を調査した例を、比較例と
ともに述べる。 （実施例）肉厚２．３ｍｍの熱間圧延鋼板帯板にアルカ
リ脱脂、硝酸処理を行い、金属フォーミング装置３およ
び円管成形機５により断面略Ｕ字形を経て円筒状に成形
した後、両側縁部をＴＩＧ溶接にて溶接接合し、外径８
９ｍｍの鋼管を成形した。この際、内面の溶接部近傍に
脆い酸化膜が生じないように酸素を１．０体積％添加し
た窒素ガスで金属管内面の雰囲気を置換した。このフォ
ーミング途中において、鋼板が断面略Ｕ字形となったと
ころで、図２に示した構造でナイロン製の回転ブラシを
持つの第１のプライマー塗布装置４により、鋼板の内面
側に、両側縁部各１０ｍｍの幅を除く部分に有機チタネ
ート（日本曹達社製有機チタネートＴＬＡ−Ａ−５０）
を塗布した後、高周波誘導加熱により３５０°Ｃで加熱
硬化させた。

【００３１】また、溶接後、溶接ビード部の温度が１５
０°Ｃにまで低下したところで、ウレタンゴム製ロール
を塗布具として用いた第２のプライマー塗布装置７によ
り、ビード部を中心とする幅２０ｍｍの部分に、上記と
同様の有機チタネートを塗布し、その後３００°Ｃまで
鋼管を加熱してチタネートを硬化させた。

【００３２】そして、鋼管の温度が２５０°Ｃになった
ところで、その内面にシラン変性ポリエチレン９０を肉
厚１．３ｍｍで押出被覆することにより、連続的に複合
管を製造した。

【００３３】このようにして得られた複合管を、９０°
Ｃの熱水と２５°Ｃの温水内に繰り返して浸漬させたと
ころ、１０，０００サイクルで異常は発生しなかった。 （比較例）上記の実施例工程において、第１のプライマ
ー塗布装置４によって断面略Ｕ字形の鋼板の両側縁部を
含めた内面側全面に、全く同種の有機チタネートを塗布
して同条件で加熱硬化させ、また、第２のプライマー塗
布装置７によるプライマー塗布を行わずに、同様にして
シラン変性ポリエチレン９０を１．３ｍｍの肉厚で押出
被覆し、連続的に複合管を製造した。

【００３４】この複合管を上記と同様の試験に付したと
ころ、１０，０００サイクルにおいて溶接ビード部直下
を中心として幅２０ｍｍで樹脂の剥離が観察された。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
帯状金属板を円筒状に成形して連続的に溶接製管しなが
ら、その内面に合成樹脂を押し出して被覆する方法にお
いて、帯状金属板が断面略Ｕ字形になったところでその
内面側に第１のプライマー塗布工程によってプライマー
処理を施すとともに、溶接工程の後で、かつ、樹脂被覆
工程の前に、第２のプライマー塗布工程を設けて金属管
内面の溶接ビード部の近傍領域にプライマー処理を施す
から、連続製造工程における樹脂被覆前の金属管の内面
全面が変質のない有効なプライマー層で覆われることに
なり、得られる複合管は金属と樹脂との接着強度並びに
接着耐久性が良好なものとなる。その結果、長期に使用
しても樹脂の剥離やそれに伴う管閉塞の生じにくい耐久
性の高い複合管を連続的に製造できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した複合管の連続製造工程の一例
を示す模式図

【図２】その第１のプライマー塗布装置４の具体的構成
例を示す斜視図

【図３】同じく第１のプライマー塗布装置４の他の具体
的構成例を示す斜視図

【図４】図１における第２のプライマー塗布装置７によ
る塗布位置並びに樹脂被覆装置８の近傍の要部拡大断面
図

【図５】図１の樹脂被覆装置８を経て得られた複合管１
３の要部構造を示す断面図

【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 第１のプライマー塗布装置 ４０ 加熱装置 ５ 円管成形機 ６ 溶接機 ７ 第２のプライマー塗布装置 ７１ 供給管 ７２ プライマー溜め ７３ 塗布ロール ７０ 加熱装置 ８ 樹脂被覆装置 １０ 帯状金属板 １１ 断面略Ｕ字形の金属板 １２ 金属管 １３ 複合管 １４ａ，１４ｂ プライマー層 １５ 樹脂層 Ｂ 溶接ビード部

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する
   とともに、その両側縁部を相互に溶接することにより連
   続的に金属管を製管しながら、この金属管の内部に成形
   途上の開口部分から樹脂押出金型を挿入して、溶接後の
   金属管内面に向けて溶融樹脂を押し出すことにより、金
   属管内面を樹脂で被覆する複合管の製造方法において、
   上記帯状金属板が成形途上で断面略Ｕ字形になったとこ
   ろでその内面側にプライマー組成物を塗布する第１のプ
   ライマー塗布工程と、溶接工程の後で、かつ、樹脂被覆
   工程の前に、金属管の内面の溶接ビード部およびその近
   傍の部位にプライマー組成物を塗布する第２のプライマ
   ー塗布工程とを設けることを特徴とする金属管の製造方
   法。