JPH0788831A - セメント質内壁を有する円筒体を製造する方法及びこの方法により作られた円筒体 - Google Patents

セメント質内壁を有する円筒体を製造する方法及びこの方法により作られた円筒体

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JPH0788831A
JPH0788831A JP3121726A JP12172691A JPH0788831A JP H0788831 A JPH0788831 A JP H0788831A JP 3121726 A JP3121726 A JP 3121726A JP 12172691 A JP12172691 A JP 12172691A JP H0788831 A JPH0788831 A JP H0788831A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラスチック材料のコーティングを表面結合
するための改良された方法及びそれにより生産された円
筒体を提供する。 【構成】 一定量の重合体粒子を含むセメント質モルタ
ルにより鉄パイプ及び他の中空物品を内張りし、軸の周
りにこのパイプを回転することにより前記モルタルを層
状化させ、重合体を多く含む内面を形成し、その後この
内面を硬化し、乾燥し、前記重合体溶融温度まで加熱
し、これにより純粋な重合体の連続した層でパイプの内
面をコーティングする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セメント質の壁部に対
する連続した不浸透性の重合体コーティングの塗布に関
し、中空物品、特にセメントパイプ及びセメントで内張
りした鉄パイプ等の円筒体の内側にポリエチレンコーテ
ィングを塗布する方法及びその方法により生産されるコ
ーティングパイプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ポリエチレン及び他のオレフィン重合体
又は共重合体物質のコーティングを含むプラスチックコ
ーティングを金属及び／又はセメントの表面に塗布する
と、摩擦係数を低減しかつ腐蝕及び／又は侵食に対する
保護層が形成されることが知られている。本明細書の一
部として引用する米国特許第４,４７４,１３４号に示さ
れた瀝青又はコールタールエポキシの保護内側コーティ
ングにより、飲料水，下水又はそれを通って運搬される
他の物質の破壊特性に耐える利点のある従来の金属又は
セメントから成るパイプに対して、特に前記の特徴が該
当する。実際、ある種の鉄パイプでは、腐蝕に耐える保
護コーティングとしてセメントの内側層が利用される。
セメントで内張りされたパイプ及び他の容器を製造する
装置は、米国特許第４,４１４,９１８号，第３,５６３,
７９１号及び第２,５９８,９７２号に示されており、そ
れらの詳細は、本明細書に含まれるものとする。
【０００３】プラスチックの内側パイプコーティングの
利点は公知ではあるが、ポリオレフィンのような材料の
塗布は、高価な表面処理を必要とし、しかもコーティン
グがパイプ表面から剥離しやすい。パイプの内面にポリ
エチレンのようなポリオレフィンを塗布する従来の技術
は、米国特許第３,３４８,９９５号，第４,００７,２９
８号，第４,２５４,１６５号及び第４,４０７,８９３号
に開示され、それらの詳細は、本明細書に含まれる。本
発明の実施例では、主としてポリエチレンを扱うが、ポ
リウレタン及びポリ塩化ビニルのような所望のコーティ
ング特性を有する他の公知の熱可塑性プラスチックコー
ティング材料も適しており、それらは化学的に安定しか
つセメントの成分と相溶性を有するか又は回転成形技術
に適する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の主目
的は、プラスチック材料のコーティングを表面結合する
改良された方法及びそれにより生産された物品を提供す
ることにある。本発明の他の目的は、連続したプラスチ
ック材料の内側のライニングを中空体に回転成形する改
良された方法及びその方法により生産された物品を提供
することにある。本発明の更に他の目的は、その表面に
対して結合されたポリエチレンの連続したコーティング
を備えた改良されたパイプ等の円筒体を提供することに
ある。本発明の他の目的及び利点は、図面に関連した好
適実施例の説明から明らかとなろう。
【０００５】
【課題を解決するための手段】要するに、本発明は、重
合体物質を多く含む内側層及び表面を有するセメント質
の壁部又はライニングに対して重合体物質を結合させる
工程を含む。好ましくは、セメント質の壁部は、一側で
セメントを多く含む層によりまた反対側で重合体を多く
含む層により層状化され、前記重合体を多く含む層は、
重合体物質が加熱された表面に塗布される前に硬化さ
れ、その後水分が除去される。公知のセメントで内張り
された鋳鉄パイプのような内張りされた金属パイプを製
造する装置を利用して本発明の主な工程を実施すること
ができ、またセメントパイプ及び他の円筒体の製造のた
めに利用することができる。
【０００６】
【作用】本発明によれば、重合体がセメント質モルタル
と混合され、このセメント質モルタルが層状化されかつ
硬化されると、実質的に純粋な重合体コーティングを溶
融結合できる重合体富裕の表面を有する基体が生ずる。
この技術は、特に鉄パイプのような内張りされた中空製
品の製造に適合し得るが、以下に詳述する他の内張りさ
れたパイプの製造、セメントパイプ及びタンク、貯蔵容
器及び他の製品に適用できることが容易に理解されよ
う。この説明では、０.９１〜０.９７、例えば０.９４
の比重を有する高密度ポリエチレンが好適ではあるが、
用語「重合体」及び「共重合体」は、特に、全ての密度
のポリエチレン及び他のオレフィン重合体又は共重合体
とその組合せ及び回転成形に適した他の熱可塑性プラス
チックを含むものと理解すべきである。同様に、用語
「セメント質」は、セメントの性質を有する材料を含む
ものと理解すべきであり、炉で焼成したアルミナ、シリ
カ、石灰、酸化鉄及び酸化マグネシウムの混合体から構
成されてもよく、また砂のような増量材を含む他の材料
でもよい。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図３について
説明する。図１に示すように、本発明による方法は、約
１〜２３重量％の範囲の少量の重合体を、セメント、液
体（通常は、水）及び増量材（通常は、砂）から成るセ
メント質モルタルに混合する工程と、より重い成分とよ
り軽い成分との間で部分的に層状化され得るのに十分な
流動性を有する混合体を製造する工程と、これにより重
合体を多く含む基体表面を製造する工程とを含む。前記
重合体は、好ましくは、−１０〜＋３２５メッシュの間
の粒度範囲にある固体粒子として導入される。層状化の
工程は、より重い成分の自然降下により達成でき、撹拌
により促進できるが、好適な実施例では、モルタルが内
張りされた中空製品を回転して前記混合体に遠心力を作
用させることにより層状化を達成できる。
【０００８】連続した重合体コーティングを塗布する前
に、セメント質基体の形成に続いて硬化を行ない、有効
な強度及び硬度特性を生ぜさせ、更に乾燥させて少なく
とも重合体を多く含む層から水分を除去する。好ましく
は、セメント質基体を重合体溶融温度まで加熱すること
により乾燥させ、この乾燥の直後に加熱した重合体を多
く含む層に対して実質的に純粋な多量の重合体を塗布
し、それにより埋め込まれた重合体とコーティングされ
た重合体との間の頑強な結合が得られる。好ましくは、
埋め込まれた重合体とコーティングされた重合体の双方
は同じ構成であり、基本的には同様の材料の溶融により
結合するとよい。しかしながら、異なる重合体も、互い
に堅く融合するであろう。
【０００９】コーティングされた製品は、その後冷却さ
れ、流通のために倉庫に保管される。前述したコーティ
ング方法は、本来本発明の実施に最良の形態として公称
寸法で直径約７.６２ｃｍ（３インチ）〜２７４.３ｃｍ
（１０８インチ）、長さ約６.１ｍ（２０フィート）の
範囲でありかつ内側がコーティングされたセメントで内
張りされた鋳鉄パイプの製造に実施される。しかしなが
ら、本発明は、鋼、他の金属、セメント又はコンクリー
トを含む他の材料で作られたパイプ及びタンク、貯蔵容
器等の製造に実施できることは明らかであろう。
【００１０】他の方法ではポリエチレンを鉄の表面に確
実に結合させることが困難であるから、前述の方法によ
るポリエチレンでコーティングされた鉄パイプの製造法
は特に有利である。ポリエチレンは他の材料に対して十
分に結合しない特性がある。従来では、鉄パイプの表面
を研磨及び洗浄によって注意深く処理してポリエチレン
が粘着できる粗い表面に形成していた。しかしながら、
本発明では、図２及び図３に示すように、ポリエチレン
の連続したコーティング層１０が、セメント質ライニン
グ１２内のポリエチレンに密着し、後者が、セメント内
の水酸化物とパイプ表面の鉄との間の周知の反応によっ
て、鉄パイプ１４に結合される。ポリエチレンとセメン
ト質層との間の凝集結合は、いかなる有効なポリエチレ
ンの金属への直接の粘着よりも優れている。
【００１１】セメントで内張りされた鋳鉄パイプの製造
は、成熟した産業かつ技術に属し、一様な内側の同心の
壁部又はライニングを形成するために、セメント質モル
タルを塗布して、パイプを回転させる装置が周知であ
る。例えば、米国特許第４,４７４,１３４号明細書を参
照されたい。基本的に、実質的にどんな製品直径の６.
１ｍ（２０フィート）の標準長さのパイプも、分配装置
内に関して、水平に回転され、前記分配装置によりモル
タル供給源に連結された導管を通って分配機に汲み上げ
られたモルタルがパイプの内面に塗布される。また、前
記モルタルをパイプ表面の凹凸内に平坦に広げ、気泡を
解放して比較的一様な内面を有する円筒状壁部を作るた
め、モルタルの塗布中及び／又は塗布後に、前記パイプ
を長手軸の周りに回転する。多くの場合、このようなセ
メントで内張りされたパイプでは、セメント表面に粘着
する瀝青等の内側コーティングが形成されていた。この
ようなセメントで内張りされたパイプに対して重合体コ
ーティングを塗布する従来の試作品では、容認できない
剥離が生じていた。
【００１２】本発明では、内側の重合体コーティング
は、先づコーティング重合体と結合可能に選定された重
合体組成物をセメント壁部又はライニング内に組み込
み、埋め込むことにより、セメント表面に結合される。
用語「結合可能」は、コーティング重合体と埋め込んだ
重合体とが単に粘着するのではなく融合することを意味
する。このようにモルタル混合体とコーティングの双方
が実質的に同じ組成を使用することが好ましい。
【００１３】埋め込んだ重合体をセメント質の界面で比
較的富裕にすることにより、結合が強化される。これは
セメント質モルタルの混合体とより少量０００の重合体
との混合物を準備することにより達成され、前記重合体
は、３５〜５０メッシュの微粉かつ高密度ポリエチレン
約５〜１２重量％を準備することにより達成される。後
続のセメント質パイプ内壁の層状化を促進するため、混
合体は通常水等の少量の余分の液体を含んでもよい。し
かしながら、余分の液体を内張りされたパイプから排出
するときに重合体の減量を回避するように、余分の液体
なしで又は最小限の余分の液体で十分な流動性を得るよ
う、混合体の構成を調整することが好ましい。次の工程
は、混合体を長手方向に移動可能である塗布器に汲み上
げて、前記混合体をパイプ表面に押し出し又は投出し
て、混合された重合体のうちより重い重合体を自由面に
移動させて、長いパイプ又は他の形状の内面に混合体を
堆積させる。
【００１４】より重いセメント及び増量材の成分を遠心
力によって外側に移動かつ集中させ、重合体が内面に向
かって高濃度になり内側層が残るのに十分である回転速
度及び時間で前記パイプを長手軸の周りに回転するとパ
イプ製造で混合物の堆積を達成できる。しかしながら、
半径方向に結合したセメント及び重合体の連続体を備え
たセメント質壁部を形成して重合体結合部に対する根底
部のみならず必要な強度及び硬度を得ることが必要な場
合、完全な層状化を生じた状態で前記の回転を行うべき
ではない。通常、５〜１５０Ｇの重力間の力を生ずるよ
うに選定された回転速度で、約１〜２分の時間だけ回転
させれば十分である。しかしながら、混合体の流動性に
依存して、約１３００Ｇ以下で更に大きな力を使用する
ことができる。
【００１５】回転に続いて、混合体から排除できる過度
の自由な液体が除去される。これは、パイプを傾斜させ
て、低い方の端部から前記自由な液体を排出することに
より、達成される。
【００１６】その後、セメントが堅くかつ強くなるまで
通常数日間パイプを貯蔵することにより、セメント質の
壁部又はライニングが硬化される。その後、別の乾燥工
程が行なわれ、わずかに多孔質の構造内に捕捉された非
結合水分が前記セメント質ライニングから除去される。
加熱によりパイプ及び／又はセメント質内壁の温度を上
昇することによりこの乾燥を好適に達成でき、約１７７
℃（３５０゜Ｆ）〜３１６℃（６００゜Ｆ）の温度範囲
にある重合体の溶融温度に内面温度が達するまで加熱が
継続される。その直後に、好ましくはモルタルと混合さ
れた同じ組成であるポリエチレン等の第二の量の純粋な
重合体を加熱されたセメント質の壁面に塗布してパイプ
の内部をコーティングする。この工程は、パイプ長に沿
って重合体粒子を一様に導入する間、前記パイプをその
長手軸の方向に再び回転させることにより遠心力を利用
してもよい。例えば２２.５ミクロン（８mil）〜１６
９.５ミクロン（６０mil）の範囲にある厚さの所望のコ
ーティングをパイプの全長に亘って形成するため、第二
の量の重合体は計算された量である。その後、前記コー
ティング工程に続いて冷却されかつ最終仕上げされたパ
イプは、将来の使用のために船積み又は貯蔵される。
【００１７】例１ 重量で４１.３％のシリカ砂と、３３.８％のＬＥＨＩＧ
Ｈ（商標名）のポルトランドセメントと、６.０％のＰ
ＬＥＸＡＲ ２３２（商標名）のポリエチレン（カンタ
ム、ケミカル、コーポレーションにより供給され比重
０.９４の３５メッシュ粒子）と、１８.９％の水とから
成るモルタル混合体を、直径３５.４ｃｍ（１０イン
チ）、長さ６.２６ｍ（１８フィート）の鋳鉄製パイプ
に塗布することによりテストを行なった。ポリエチレン
は、体積で、約１５％のモルタル混合体を含んでいた。
１０８０ｒｐｍの（約１５０Ｇの力を生ずる）最高速度
で２分間モルタル混合体を備えたパイプを回転した後、
１週間硬化させた。次に、炉で２８８℃（５５０゜Ｆ）
まで前記パイプを加熱し、前記加熱された内面上に２.
２７Ｋｇ（５ポンド）の同じポリエチレン組成物を回転
成形し、７８.７ミクロン（２０mil）の厚さのコーティ
ングを形成した。得られたコーティングは強固に結合さ
れ、平滑でありかつボイド及び塗り落ちがないものであ
った。
【００１８】例２ 重量で３８.１％の砂と、３１.１％のセメントと、１
９.７％の水と、１１.１％のポリエチレン粉末とから成
るモルタル混合体により２５.４ｃｍ（１０インチ）の
内径の十分に内張りされかつコーティングされた可鍛鋳
鉄パイプを準備した。前記ポリエチレンは、体積でモル
タル混合体の約２５％であった。例１と同様に、前記パ
イプを回転し、硬化しかつコーティングした。同様に、
得られたコーティングは強固に結合され、平滑でありか
つボイド及び塗り落ちがないものであった。
【００１９】例３ 重量で３６.４％の砂と、３２.５％のセメントと、２
３.１％の水と、８.０％のポリエチレン粉末とから成る
モルタル混合体を最初に塗布することにより、他の２
５.４ｃｍ（１０インチ）の直径のパイプを内張りしコ
ーティングした。例１と同様に、このパイプを回転し、
硬化しかつコーティングして同様の良好な結果が得られ
た。本発明の実施態様は前記の実施例に限定されること
なく、特許請求の範囲内で更に変更が可能である。
【発明の効果】以上述べたように、本発明によりコーテ
ィングされた重合体は、パイプ等の内面に埋め込まれた
重合体に対して溶融することにより強固に結合され、平
滑でありかつボイド及び塗り落ちがなく、剥離も生じな
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】鋳鉄パイプに適用した本発明の工程を示すフロ
ーチャート
【図２】本発明によるコーティングされた鋳鉄パイプの
断面図
【図３】図２の一部を示す拡大詳細図
【符号の説明】
１０…コーティング層、 １２…セメント質ライニン
グ、 １４…鉄パイプ、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ３２Ｂ 15/04 Ｚ Ｃ０４Ｂ 28/02 41/63

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第一の量の粉末重合体材料を含むセメン
    ト質モルタルの混合体を準備する工程と、 前記混合体を円筒体の内面に塗布する工程と、 遠心力により層状化するのに十分な速度で前記円筒体を
    回転させて、前記混合体を円筒体の内面上に一様に広
    げ、セメントを多く含む外側層と重合体を多く含む内側
    層とを形成する工程と、 少なくとも前記内側層を乾燥させ、重合体を多く含む内
    側層から水分を除去すると共に、その温度をほぼ前記重
    合体の溶融温度まで上げる工程と、 第二の量の重合体を前記内側層に塗布し、前記重合体に
    より前記内側層の上に連続したコーティングを形成する
    工程と、を含むことを特徴とする重合体の連続した内側
    コーティングを有するセメント質内壁を有する円筒体を
    製造する方法。
  2. 【請求項２】 前記セメント質モルタルの混合体は十分
    な量の水分を含み、前記セメントを多く含む外側層と重
    合体を多く含む内側層への層状化を促進する「請求項
    １」の方法。
  3. 【請求項３】 円筒体は鉄パイプである「請求項１」の
    方法。
  4. 【請求項４】 第一の量の１〜２３重量％の重合体粒子
    を含むセメント質モルタルの実質的に均質な混合体を準
    備する工程と、 前記混合体を円筒体の内面に塗布する工程と、 遠心力により層状化するのに十分な速度で前記円筒体を
    回転させて前記混合体を前記内面上に一様に広げ、セメ
    ントを多く含む外側層及び重合体粒子が埋め込まれた内
    面を有する重合体を多く含む内側層を形成する工程と、 前記混合体が濃縮されるまで前記円筒体の回転を続けて
    流動しない円筒状のセメント質壁部を生ずる工程と、 前記セメント質材料の強度及び硬度を高めるのに十分な
    期間、前記セメント質壁部を硬化させる工程と、 前記セメント質壁部の少なくとも前記内側層を加熱して
    重合体を多く含む内側層から水分を除去し、その温度を
    ほぼ前記重合体の溶融温度まで上げる工程と、 前記円筒状のセメント質壁部の加熱された内面に第二の
    量の重合体粒子を塗布し、前記内面に埋め込まれた重合
    体粒子にこの重合体粒子を溶融させる工程と、 前記第二の量の重合体粒子を前記内面に一様に広げるの
    に十分な速度で前記円筒状のセメント質壁部を回転させ
    る工程と、を含むことを特徴とする重合体の連続した内
    側コーティングを備えたセメント質内壁を有する円筒体
    を製造する方法。
  5. 【請求項５】 前記第一及び第二の量の重合体は実質的
    に同じ重合体組成である「請求項４」の方法。
  6. 【請求項６】 前記セメント質モルタルの混合体は、
    砂、セメント、水及びポリエチレンから構成される「請
    求項４」の方法。
  7. 【請求項７】 前記円筒体は鉄パイプである「請求項
    ４」の方法。
  8. 【請求項８】 セメントを多く含む第一の外側層と、第
    一の重合体を多く含む第二の内側層とを備え、前記第二
    の内側層が、混合されたセメントと、それに埋め込まれ
    た第一の重合体物質から成る円筒状の内面を形成する円
    筒状セメント質壁部と、 前記内面に塗布されかつ前記埋め込まれた重合体物質に
    直接に結合された実質的に純粋な第二の重合体物質から
    成る連続したコーティングと、を含むことを特徴とする
    重合体の連続した内側コーティングを備えたセメント質
    内壁を有する改良された円筒体。
  9. 【請求項９】 前記第一及び第二の重合体は同じ組成で
    ある「請求項８」の円筒体。
  10. 【請求項１０】 第二の重合体はポリエチレンである
    「請求項８」の円筒体。
  11. 【請求項１１】 連続したコーティングは前記第二の内
    側層に対して熱結合された「請求項８」の円筒体。
  12. 【請求項１２】 前記セメント質壁部は、増量材、セメ
    ント、水及び粉末重合体を含むモルタル混合体から形成
    された「請求項８」の円筒体。
  13. 【請求項１３】 前記重合体はモルタル混合体の１〜２
    ３重量％の量である「請求項１２」の円筒体。
  14. 【請求項１４】 円筒状外板と、 内部又は前記外板に形成されたセメント及び第一の重合
    体物質の混合体から構成され、前記外板に隣接しかつセ
    メントを多く含む第一の外側層と、第一の重合体を多く
    含む第二の内側層とを備え、前記第二の内側層が、混合
    されたセメントと、埋め込まれた重合体物質から成る円
    筒状の内面を形成するセメント質内壁と、 前記内面に塗布されかつ前記内面の埋め込まれた重合体
    物質に直接に結合された実質的に純粋な第二の重合体物
    質から成る連続したコーティングと、を含むことを特徴
    とする重合体の内側コーティングを有する改良された鉄
    パイプ。
  15. 【請求項１５】 前記第一及び第二の重合体は同じ組成
    である「請求項１４」の鉄パイプ。
  16. 【請求項１６】 第二の重合体はポリエチレンである
    「請求項１４」の鉄パイプ。
  17. 【請求項１７】 連続したコーティングは前記第二の内
    側層に対して熱結合された「請求項１４」の鉄パイプ。
  18. 【請求項１８】 前記セメント質壁部は、増量材、セメ
    ント、水及び粉末重合体を含むモルタル混合体から形成
    された「請求項１４」の鉄パイプ。
  19. 【請求項１９】 前記重合体はモルタル混合体の１〜２
    ３重量％の量である「請求項１８」の鉄パイプ。
  20. 【請求項２０】 前記セメント質壁部は、砂、セメン
    ト、水及びポリエチレンを含むモルタル混合体から形成
    された「請求項１４」の鉄パイプ。
  21. 【請求項２１】 前記ポリエチレンはモルタル混合体の
    １〜２３重量％の量である「請求項２０」の鉄パイプ。
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