JPH06344444A - 熱可塑性樹脂ライニング金属管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】縮径時の変形による層間剥離、冷熱繰り返し通
水で座屈を生じない熱可塑性樹脂ライニング金属管を提
供する。 【構成】厚さ０．１〜５ｍｍ、発泡倍率１．５〜３０倍
の熱可塑性樹脂の発泡体層と、厚さ０．１〜５ｍｍの熱
可塑性樹脂と補強繊維からなる強化層とが、順次、積層
され、金属管に挿入されてなる熱可塑性樹脂ライニング
金属管。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属管の内面に熱可塑
性樹脂の発泡体層が形成された熱可塑性樹脂ライニング
金属管に関するものである。

【従来の技術】従来、水やガス等の流体を輸送する配
管、電気配線に用いられる配管、構造用部材管などに
は、金属管及び合成樹脂管が用いられてきたが、金属管
は錆びやすく、合成樹脂管は強度が低く割れやすいとい
う欠点があった。

【０００２】両者の欠点を解消するために、金属管の内
面に、接着剤層を介して合成樹脂管をライニングした複
合金属管が汎用されている。

【０００３】しかしながら、上記複合金属管のライニン
グに際し、金属管の縮径法で、金属管と合成樹脂管とを
一体化する場合には、両者の間に歪みが残ることがあ
り、加えて両者の熱膨張率の差が大きいため、高温流体
を断続的に流すと、加熱−冷却が繰り返され、層間剥離
を生じることがあった。剥離した合成樹脂管は、さら
に、高温膨張時に座屈変形を生じ、管閉塞を引き起こす
ことがあった。

【０００４】この欠点を解消するため、例えば、特開昭
５５−１６１６３９号公報には、合成樹脂層に無機充填
材を添加して、合成樹脂層の熱膨張率を抑制する方法が
提案されている。しかしながら、充填材を加えて熱膨張
率を低減するには限界があり、また、長期の使用に対し
て耐蝕性の点では、十分でなかった。

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点に
鑑みてなされたものであり、樹脂層の強度を向上すると
ともに縮径時の残留歪みを低減し、冷熱繰り返しを行っ
ても、座屈変形を生じない熱可塑性樹脂ライニング金属
管を提供することにある。

【課題を解決するための手段】本発明の熱可塑性樹脂ラ
イニング金属管は、金属管の内面に、熱可塑性樹脂の発
泡体層と、熱可塑性樹脂と補強繊維からなる強化層と
が、順次、積層されてなる。

【０００５】上記金属管としては、例えば、鋼管、ステ
ンレス管、アルミニウム管、銅管、真鍮管等が挙げら
れ、使用用途に応じて適宜採用されればよい。管の肉厚
は、特に限定されるものではないが、一般に０．５〜５
ｍｍである。

【０００６】上記発泡体層に用いられる熱可塑性樹脂と
しては、例えば、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリ塩化ビニ
ル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポ
リアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファ
イド、ポリスルフォン、ポリエーテルエーテルケトン等
が挙げられ、使用用途に応じて適宜採用されればよい。
発泡体の発泡倍率は、低すぎると金属管縮径時の応力が
緩和されず、高すぎると縮径時に発泡体のセルを破壊
し、金属管と間に隙間を生じ、水が侵入したとき赤錆を
発生するため、好ましくは１．５〜３０倍であり、さら
に好ましくは２〜１５倍である。

【０００７】発泡体を得る方法は、特に限定されるもの
ではなく、従来公知の方法が採用されてよい。例えば、
熱可塑性樹脂にガス分解型発泡剤又は揮発性液体を混ぜ
こみ、成形時の熱を利用して発泡する方法が挙げられ
る。上記ガス分解型発泡剤としては、例えば、アゾジカ
ルボンアミド、アゾビスイソブチルニトリル、ジニトロ
ペンタメチレンテトラミン、ｐ−トルエンスルフォニル
ヒドラジド、ｐ，ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルフォ
ニルヒドラジド）、５−フェニル−テトラゾール等が挙
げられる。

【０００８】上記揮発性液体としては、例えば、イソペ
ンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水
素；トリクロロトリフルオロエタン、ジクロロテトラフ
ルオロエタン等の弗化脂肪族炭化水素等が挙げられる。

【０００９】発泡体層の肉厚は、特に限定されるもので
はないが、一般に０．１〜５ｍｍである。

【００１０】上記強化層は熱可塑性樹脂と補強繊維より
なるが、熱可塑性樹脂としては、上述の発泡体層で記載
したものが挙げられ、管の使用用途に応じて適宜採用さ
れればよい。

【００１１】また、補強繊維としては、例えば、ガラス
繊維、カーボン繊維等の無機繊維；ステンレス繊維、銅
繊維等の金属繊維；アラミド、ビニロン等の有機繊維な
どが挙げられ、これらは単独で使用されてもよいし、二
種以上併用して使用されてもよい。補強繊維の形態は、
短繊維、長繊維、連続繊維のいずれが採用されてもよい
が、補強強度の面からは５ｍｍ以上のものが好ましい。

【００１２】強化層中の補強繊維の量は、多すぎると含
浸が不十分となり、少なすぎると補強効果が生じなくな
るため、熱可塑性樹脂と補強繊維の容量比で９５：５〜
３０：７０が好ましい。

【００１３】強化層には、必要に応じて、熱安定剤、可
塑剤、滑剤、酸化防止剤、着色剤、無機充填材等が添加
されてもよい。これらは単独で使用されてもよいし、二
種以上混合して使用されてもよい。

【００１４】また、強化層は、必要とされる強度に応じ
て、複数層形成されてもよく、その配置方向も異なる方
向に形成されてよい。例えば、補強連続繊維を用いて形
成する場合、管の長手方向に補強連続繊維を配置して第
１の強化層が形成され、これと直角方向または斜め方向
に補強連続繊維が配置して、第２、第３の強化層が形成
されてもよい。

【００１５】発泡体層と強化層の圧縮弾性率の比は、高
すぎると、後述する金属管の縮径時に強化層が変形し、
低すぎると金属管内に強化層が固定できないため０．０
０５〜０．７の範囲が好ましい。強化層の厚さは、特に
限定されるものではないが、一般に０．１〜５ｍｍであ
る。

【００１６】強化層表面には、必要に応じて、さらに、
最内層として熱可塑性樹脂よりなる層が積層されてもよ
い。最内層に用いられる熱可塑性樹脂は、発泡体層で述
べたものが採用されてよいが、層間剥離を抑える点で、
強化層に用いた熱可塑性樹脂と融着性のよい組み合わせ
とするのが好ましく、特に同一の熱可塑性樹脂とするの
が好ましい。

【００１７】本発明の熱可塑性樹脂ライニング金属管を
得る方法としては、例えば、以下の一連の方法が挙げら
れる。

【００１８】まず、強化層を得る方法としては、補強用
短繊維と熱可塑性樹脂とを混合し、筒状に押出しする方
法、マンドレルに連続補強用繊維を巻き付けながら、加
熱された熱可塑性樹脂と一体化するフィラメントワイン
ディング法等が挙げられる。また、補強繊維はそのまま
使用してもよいし、補強繊維に熱可塑性樹脂を含浸した
テープ状またはシート状の繊維樹脂複合体にして使用し
て、上記押出し方法、フィラメントワインディング法等
で強化層を形成してもよい。

【００１９】最内層を形成する場合は、例えば、最内層
を押出した後、補強繊維を最内層表面に巻き付け、加熱
融着し、強化層を積層する方法、押出し金型中に補強繊
維または繊維樹脂複合体を導入し、最内層と強化層を一
体押出しする方法等が採用されればよい。

【００２０】繊維樹脂複合体は、補強繊維一本一本の間
に熱可塑性樹脂が含浸しているものが、管としての水密
性及び他の層との接着性の面から好ましい。その製造方
法としては、例えば、多数のフィラメントよりなるロー
ビング状、ストランド状の補強繊維を、粉体状熱可塑性
樹脂の流動床中を通過させる方法や粉体状熱可塑性樹脂
を分散させた液中を通過させる方法等により、熱可塑性
樹脂を補強繊維間に含浸したのち、加熱・加圧してテー
プ状またはシート状の繊維樹脂複合体とすればよい。

【００２１】繊維樹脂複合体中の補強繊維の量は、多す
ぎると含浸が不十分となり、少なすぎると補強効果が生
じなくなるため、熱可塑性樹脂と補強繊維の容量比で９
５：５〜３０：７０が好ましい。

【００２２】繊維樹脂複合体の厚みは、特に限定される
ものではないが、一般に０．１〜５ｍｍである。

【００２３】次いで、得られた強化層を、金型内に挿入
し、発泡体層を被覆形成し、金属管に挿入する内挿管を
得る。被覆する方法は、バッチで処理する方法、連続的
に処理する方法のいずれを採用してもよいが、強化層押
し出し後、連続して押出し被覆する方法が好ましい。

【００２４】内挿管の長手方向の線膨張係数は、大きす
ぎても、小さすぎても、金属管との熱膨張・熱収縮の差
による層間剥離につながるため、５×１０^{- 5} 〜５×１
０^{- 6} ／℃の範囲が好ましい。

【００２５】得られた内挿管は、金属管に挿入され、金
属管を縮径し一体化される。金属管を縮径する方法とし
ては、例えばロールによる絞りや叩きによる絞りの方法
が挙げられる。

【００２６】また、縮径に際しては、必要に応じて金属
管と内挿管の間に接着層を形成してもよく、その接着剤
としては、例えば、クロロプレンゴム系、エポキシポリ
エステル系等の接着剤が挙げられる。以上の一連の方法
により、本発明の熱可塑性樹脂ライニング金属管が得ら
れる。

【００２７】

【実施例】本発明を実施例をもってさらに詳しく説明す
る。

【００２８】実施例１ １）．繊維樹脂複合体の製造 繊維樹脂複合体の製造方法を図４を用いて説明する。図
４は、本発明で使用される繊維樹脂複合体の製造方法の
一例を示す概略図である。

【００２９】直径２３μｍのフィラメントよりなるロー
ビング状ガラス繊維（４４００ｔｅｘ）６の１０本を、
粉体状ポリ塩化ビニル（重合度７００，塩素化度６６
％，ビカット軟化点１１５℃，平均粒径１００μｍ）が
矢印の方向に圧送されるエアー７にて流動化されてなる
流動床８中を通過させて、ガラス繊維のフィラメント間
に粉体状ポリ塩化ビニルを付着させた。

【００３０】次いで、２００℃に加熱された１対の加圧
ロール９を通し、熱可塑性樹脂を融着させて、ガラス繊
維と一体化し、厚さ０．４ｍｍの繊維樹脂複合体１０を
得た。ポリ塩化ビニルとガラス繊維の容積割合は５０：
５０であった。

【００３１】上記繊維樹脂複合体１０を切断し、連続ガ
ラス繊維が長手方向に配設された幅８２ｍｍのテープ状
繊維樹脂複合体と幅２０ｍｍのテープ状繊維樹脂複合体
を得た。

【００３２】２）．熱可塑性樹脂ライニング金属管の製
造 熱可塑性樹脂ライニング金属管の製造方法を図５を用い
て説明する。図５は、本発明の熱可塑性樹脂ライニング
金属管の製造方法の一例を示す概略図であり、以下の操
作で図１に示す熱可塑性樹脂ライニング金属管を製造し
た。図１は、本発明の熱可塑性樹脂ライニング金属管の
一例を示す模式図である。図中、１は最内層、２は第１
の強化層、３は第２の強化層、４は発泡体層、５は金属
管である。

【００３３】幅８２ｍｍのテープ状繊維樹脂複合体１１
ａを円筒状にしながら、円筒押出し金型１２に導入する
とともに、押出機１３により、２１０℃でポリ塩化ビニ
ル（重合度７００，塩素化度６６％）を押し出し、最内
層１を得ると同時に、最内層表面にテープ状繊維樹脂複
合体１１ａを熱融着し、第１の強化層２が形成された外
径２６．２ｍｍ、肉厚１．１ｍｍの２層管を得た。

【００３４】次いで、熱風発生機１４で幅２２ｍｍのテ
ープ状繊維樹脂複合体１１ｂを、加熱しながら巻き付け
機１５によって、２層管の軸方向に対して７５°傾けス
パイラル状に巻き付け第２の強化層３を形成し、外径２
７ｍｍ、肉厚１．５ｍｍの３層管を得た。

【００３５】得られた３層管を発泡体層被覆用金型１６
に導き、第２の押出機１７により、ポリ塩化ビニル（重
合度７００，塩素化度６６％）１００重量部、アゾジカ
ルボンアミド（発泡剤）６重量部よりなる組成物を２１
０℃で被覆押出しし、発泡体層４を形成し、引取機１８
で引き出し、外径２９ｍｍ、肉厚２．５ｍｍの４層管を
得た。

【００３６】発泡体層の発泡倍率は、３倍であった。ま
た、４層管の線膨張係数は、３．２×１０^{- 5} ／℃であ
った。

【００３７】得られた４層管は、内挿管として、５．５
ｍの長さに切断したのち、表面にクロロプレンゴム系接
着剤を塗布して、外径３６ｍｍ、内径３０ｍｍの鋼管に
挿入した。次いで、叩きによる縮径機を用いて、外径３
４ｍｍに縮径して、一体化し、図１の熱可塑性樹脂ライ
ニング金属管を得た。

【００３８】実施例２ 図５に示す製造方法により、以下の操作で図２に示す熱
可塑性樹脂ライニング金属管を製造した。図２は、本発
明の熱可塑性樹脂ライニング金属管の他の一例を示す模
式図である。図中、１は最内層、２は第１の強化層、４
は発泡体層、５は金属管である。

【００３９】実施例１と同様にして得られた、厚さ０．
５ｍｍの繊維樹脂複合体１０を切断し、連続ガラス繊維
が長手方向に配設された幅８５ｍｍのテープ状繊維樹脂
複合体１１ａを得た。

【００４０】幅８５ｍｍのテープ状繊維樹脂複合体１１
ａを円筒状にしながら、円筒押出し金型１２に導入する
とともに、押出機１３により、２１０℃でポリ塩化ビニ
ル（重合度７００，塩素化度６６％）を押し出し、最内
層１を得ると同時に、最内層表面にテープ状繊維樹脂複
合体１１ａを熱融着し、第１の強化層２が形成された外
径２７．０ｍｍ、肉厚１．５ｍｍの２層管を得た。

【００４１】得られた２層管は、テープ状繊維樹脂複合
体１１ｂを積層することなく、発泡体層被覆用金型１６
に導き、第２の押出機１７により、ポリ塩化ビニル（重
合度７００，塩素化度６６％）１００重量部、アゾジカ
ルボンアミド（発泡剤）６重量部よりなる組成物を２１
０℃で被覆押出しし、発泡体層４を形成し、引取機１８
で引き出し、外径２９ｍｍ、肉厚２．５ｍｍの３層管を
得た。

【００４２】発泡体層の発泡倍率は、５倍であった。ま
た、３層管の線膨張係数は、３．５×１０^{- 5} ／℃であ
った。

【００４３】得られた３層管は、内挿管として、実施例
１と同様に接着剤を塗布し、鋼管に挿入し、縮径して一
体化し、図２の熱可塑性樹脂ライニング金属管を得た。

【００４４】実施例３ 図６に示す製造方法により、以下の操作で図３に示す熱
可塑性樹脂ライニング金属管を製造した。図６は、他の
製造方法の一例を示す概略図であり、以下の操作で熱可
塑性樹脂ライニング金属管を製造した。図３は、本発明
の熱可塑性樹脂ライニング金属管の他の一例を示す模式
図である。図中、２は第１の強化層、４は発泡体層、５
は金属管である。

【００４５】塩素化ポリ塩化ビニル（重合度７００，塩
素化度６６％）１００重量部、ガラス短繊維（繊維長さ
５ｍｍ，繊維径２３μｍ）１０重量部よりなる組成物を
押出機１３に供給し、２１０℃で円筒押出し金型１２に
導入し、外径２７ｍｍ、肉厚１．５ｍｍの強化層を得
た。

【００４６】得られた強化層を発泡体層被覆用金型１６
に導き、実施例１と同様にして、第２の押出機１７によ
り発泡体層４を形成し、引取機１８で引き出し、外径２
９ｍｍ、肉厚２．５ｍｍの２層管を得た。

【００４７】発泡体層の発泡倍率は、７倍であった。ま
た、２層管の線膨張係数は、４．８×１０^{- 5} ／℃であ
った。

【００４８】得られた２層管は、内挿管として、実施例
１と同様に接着剤を塗布し、鋼管に挿入し、縮径して一
体化し、図３の熱可塑性樹脂ライニング金属管を得た。

【００４９】比較例１ 実施例１と同様の方法で、最内層、第１の強化層、第２
の強化層が形成された外径２９ｍｍ、肉厚２．５ｍｍの
３層管を得た。

【００５０】得られた３層管は、発泡体層を設けない
で、以下実施例１と同様に接着剤を塗布し、鋼管に挿入
し、縮径して一体化し、熱可塑性樹脂がライニングされ
た金属管を得た。

【００５１】比較例２ 実施例２と同様の方法で、最内層、第１の強化層が形成
された外径２９ｍｍ、肉厚２．５ｍｍの２層管を得た。

【００５２】得られた２層管は、発泡体層を設けない
で、以下実施例１と同様に接着剤を塗布し、鋼管に挿入
し、縮径して一体化し、熱可塑性樹脂がライニングされ
た金属管を得た。

【００５３】比較例３ 実施例１と同様の方法で、最内層、第１の強化層、第２
の強化層、発泡体層が形成された外径２９ｍｍ、肉厚
２．５ｍｍの４層管を得た。発泡体層の発泡倍率は、４
０倍であった。

【００５４】得られた４層管は、以下実施例１と同様に
接着剤を塗布し、鋼管に挿入し、縮径して一体化し、熱
可塑性樹脂がライニングされた金属管を得た。

【００５５】上記実施例１〜３、比較例１〜３の熱可塑
性樹脂ライニング金属管は、各１００本につき、管内面
を観察し、最内層、強化層の変形の有無を確認した。観
察結果を表１に記した。

【００５６】次いで、管内面に変形の認められなかった
もの１０本につき、冷熱繰り返し通水試験（８５℃の温
湯を２５分、１０℃水を１０分通水で１サイクル）を５
００００サイクルまで行い、層間剥離による管閉塞を観
察した結果を表１に併記した。

【００５７】

【表１】

【００５８】

【発明の効果】本発明の熱可塑性樹脂ライニング金属管
は、上述の通りであり、発泡体層を設けることにより、
縮径時に発生する応力を緩和し、内挿管の変形を防止で
きるとともに、保温性、遮音性にも優れる。

【００５９】また、内挿管に熱可塑性樹脂と補強繊維か
らなる強化層を形成し、金属管と内挿管の線膨張係数を
近づけているため、高温流体を断続的に流したり、冷熱
繰り返し通水をしても、層間剥離が生ぜず、座屈による
管閉塞も起こらないものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱可塑性樹脂ライニング金属管の一例
を示す模式図。

【図２】熱可塑性樹脂ライニング金属管の他の一例を示
す模式図。

【図３】熱可塑性樹脂ライニング金属管の他の一例を示
す模式図。

【図４】本発明で使用される繊維樹脂複合体の作製方法
を一例を示す概略図。

【図５】本発明の熱可塑性樹脂ライニング金属管の製造
方法の一例を示す概略図。

【図６】本発明の熱可塑性樹脂ライニング金属管の製造
方法の他の一例を示す概略図。

【符号の説明】

１ 最内層 ２ 第１の強化層 ３ 第２の強化層 ４ 発泡体層 ５ 金属管 １１ａ，１１ｂ テープ状繊維樹脂複合体 １２ 円筒押出し金型 １３，１７ 押出機 １６ 発泡体層被覆用金型

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属管の内面に、熱可塑性樹脂の発泡体層
   と、熱可塑性樹脂と補強繊維からなる強化層とが、順
   次、積層されてなる熱可塑性樹脂ライニング金属管。