JPH08127101A - 複合管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長期間にわたる通湯使用等によっても合成樹
脂層の亀裂発生等に起因した漏水等を生じることなく、
かつ、金属管と樹脂層との接着性・接着耐久性が良好
で、機械的強度にも優れた複合管を提供する。 【構成】 金属管１の内外面の少なくともいずれか一方
に、金属面側から順に変性ポリオレフィン層２、ポリブ
テン層３を積層することにより、変性ポリオレフィンの
金属に対する接着性と、ポリブテンの耐環境応力割れ性
を機能させ、長期の通湯等に対しても、複合管の接水側
表面に亀裂や割れが到達しないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、給湯、温水暖房用、あ
るいは排水用等の配管材として用いられる、金属と合成
樹脂からなる複合管に関し、更に詳しくは、金属管の内
外面の少なくともいずれか一方の面が合成樹脂層でライ
ニングされた複合管に関する。

【０００２】

【従来の技術】給湯や温水暖房、あるいは排水用の配管
材として、金属管内面を合成樹脂により溶融被覆した複
合管が知られている。このような複合管においては、一
般に、耐蝕性と同時に、耐圧性や外部からの力に対する
耐久性、つまり高い機械的強度を持たせ得る点におい
て、他種の管に比して優位性がある。

【０００３】このような複合管における被覆樹脂として
は、化学的に安定で、かつ、安価である、ポリエチレン
等のポリオレフィンがよく用いられている。ただし、ポ
リオレフィンは分子中に極性基を有しないために金属と
は接着性を示さず、金属とポリオレフィン層との間に多
種材料からなる接着剤層を介在させる必要があった。し
かし、このような構造では、複合管内に異常高温の熱水
が流れた場合、接着剤層あるいはポリオレフィン層が軟
化・流動して金属管から離脱し、管内を閉塞するおそれ
がある。

【０００４】このような問題を解決するため、実開昭６
１−１２６１７１号では、金属管であるアルミニウム層
の内面を、ポリオレフィン、シラン化合物、遊離ラジカ
ル発生剤および縮合触媒からなる水架橋性シラン変性ポ
リオレフィン層で被覆した複合管が提案されている。

【０００５】この提案における水架橋性変性ポリオレフ
ィン（シラングラフト変性ポリオレフィン）は耐熱性を
有するとともに、この水架橋性変性ポリオレフィンに
は、分子内に接着性官能基であるシラノール基（Ｓi-Ｏ
Ｈ基）を有しており、このシラノール基のような極性官
能基は金属との接着性を持つため、熱水が管内を流れて
も樹脂層がアルミニウム層から離脱して管内を閉塞させ
るおそれがなくなった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなシラングラフト変性ポリオレフィンを内層として
有する複合管に対し、２００００時間以上といった長期
間にわたる通湯使用を行った場合、シラングラフト変性
ポリオレフィン層内に、アルミニウム層との界面側から
亀裂を生じることもあり、一端亀裂が発生すると、その
亀裂は徐々に進行して接水側に達する。そして、管内を
流れる熱水がその亀裂を通して容易にアルミニウム層に
到達してこれを腐食させ、アルミニウム層に孔が開いて
熱水が管外へ漏水するといった事故が発生することが、
近年明らかになった。

【０００７】このような原因については、現在のところ
明確には究明できていないが、次のような推定がなされ
ている。すなわち、複合管成形時にアルミニウムとシラ
ングラフト変性ポリオレフィンとの線膨張率の相違によ
って界面応力が生じ、その応力は残留する。一方、管内
に熱水が流れると、水がシラングラフト変性ポリオレフ
ィン内部に浸透・拡散する。このとき、環境応力割れの
ような挙動によりシラングラフト変性ポリオレフィンに
亀裂が生じる、と推定されている。

【０００８】本発明は以上のような実情に鑑みてなされ
たもので、長期間にわたる通湯使用によっても合成樹脂
の亀裂発生に起因する漏水等を生じることなく、かつ、
金属層と樹脂層との接着性および接着耐久性が良好で、
機械的強度にも優れた複合管の提供を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの構成を、一実施例図面である図１を参照しつつ説明
すると、本発明の複合管は、金属管１の内外面の少なく
ともいずれか一方に、金属面側から順に変性ポリオレフ
ィン層２、ポリブテン層３が積層されていることによっ
て特徴づけられる。

【００１０】本発明における金属管の材質としては、各
種鉄鋼、アルミニウムおよびその合金、銅およびその合
金を用いることができる。そして、このような金属材料
の形態としては、あらかじめ管状に押出成形されたも
の、あるいは板状のものから、その両側縁部を重ね合わ
せる等によって管状に曲成加工したものでもよい。更に
は、金属管の形状としては、円筒状のほか螺旋状あるい
は管長手方向に連続的に“Ｏ”リング状の波付加工した
蛇腹管状のものであってもよい。また、金属の表面は脱
脂、酸洗等により、あらかじめ変性ポリオレフィンとの
接着性に適した状態としておくことが好ましい。

【００１１】本発明における変性ポリオレフィンとは、
ポリオレフィンに有機酸やシランカップリング剤と遊離
ラジカル発生剤とを混合して加熱溶融したものである。
ここで、ポリオレフィンに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、あるいは線形低
密度ポリエチレン等のポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリブテン等の公知のものを使用することができる。ま
た、変性ポリオレフィンに未変性のポリオレフィンを適
宜に混合して用いてもよい。

【００１２】本発明において用いられる上述の有機酸と
しては、マレイン酸やイタコン酸が、また、シランカッ
プリング剤として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、ビニルトリアセトキシシラン、γ
−メタクリロキシプロピルトキシシラン等を挙げること
ができる。更に遊離ラジカル発生剤としては、ジメチル
パーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ジク
ミルパーオキサイド、ジプロピオニルパーオキサイド、
ベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルヒドパーオキサ
イド、クメンヒドロパーオキサイド等を用いることがで
きる。

【００１３】本発明における変性ポリオレフィン層およ
びポリブテン層を、金属管の内外面の少なくともいずれ
か一方、つまり管の内面だけ、管の外面だけ、あるいは
管の内外面の双方に積層する手法としては、金属管の該
当の面に対して各樹脂層を粉体塗装し、あるいは溶融被
覆する方法を採用することができる。その具体的手法と
しては、粉体塗装にあっては、金属管の該当面に対して
変性ポリオレフィン、ポリブテンの順に順次粉体塗装し
て変性ポリオレフィン層およびポリブテン層を積層する
方法、溶融被覆法にあっては、例えば二層押出機中にお
いて変性ポリオレフィンとポリブテンをそれぞれ加熱溶
融させ、金属管内面や外面を押出被覆する方法を採用す
ることができる。また、あらかじめシート状やパイプ状
に成形した変性ポリオレフィンおよびポリブテンを金属
管に重ね合わせ、加熱圧着によりこれらを相互に接着さ
せる方法も採用可能である。

【００１４】なお、本発明の作用効果を損なわない範囲
で、変性ポリオレフィン層およびポリブテン層のいずれ
か一方または双方に、酸化防止剤や充填剤、顔料等を混
入させても差し支えない。

【００１５】

【作用】本発明の複合管は、金属管に接する層として変
性ポリオレフィン層を設け、そ変性ポリオレフィン層の
表面をポリブテン層で覆った構成を採り、被覆樹脂層全
体として、金属との接着性並びに接着耐久性と、耐環境
応力割れ性の双方を持たせるものである。

【００１６】すなわち、変性ポリオレフィンは金属との
接着性並びに接着耐久性に優れ、一方、ポリブテンはそ
れ自体耐環境応力割れ性に優れている。従って、長期間
の使用により、金属面に接して設けられた変性ポリオレ
フィン層に例え亀裂が生じても、ポリブテンとの界面で
その亀裂はくい止められ、ポリブテン層に接する水が金
属管表面には至らない。

【００１７】

【発明の効果】本発明の複合管によれば、金属管の内外
面のいずれかの面に、金属面側から変性ポリオレフィン
層、ポリブテン層の順に積層されているから、変性ポリ
オレフィン層の寄与によって樹脂層と金属管との接着性
並びに接着耐久性に優れているとともに、管内面側にあ
っては長期にわたる管内への通湯、管外面側にあっては
長期にわたる任意の環境下での使用等によって、例え変
性ポリオレフィン層に亀裂を生じたとしても、耐環境応
力割れ性に優れたポリブテン層の寄与により、その亀裂
は管の表面にまで至らず、管内面側では管内を流れる水
が、管外面側では外部の水が、それぞれ亀裂を介して金
属管に到達して腐食させることがない。その結果、本発
明によれば、長期にわたる使用によっても、漏水等の事
故の起こすおそれのない耐久性に富んだ複合管が得られ
る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を、比較例とともに述
べる。 〔実施例１〕コイル状に巻かれた厚み０．５ｍｍ、幅２
７１ｍｍのＡl-Ｍn 合金のフープ材を連続的にほどいて
いき、リン酸ソーダ系脱脂剤で脱脂した後、水酸化ナト
リウム溶液に浸漬してエッチングを行った。その後、加
熱乾燥させてロールフォーミング装置により、フープ材
の両側縁部を互いに重ね合わせるように円管状に成形し
て、その重ね合わせ部を溶接した。

【００１９】このようにして得られた金属管の内面に、
有機シラン変性ポリプロピレン（以下、Ｇ−ＰＰと称す
る。２３０°ＣでのメルトインデックスＭＩ：１６ｇ／
１０ｍｉｎ、密度：０．９１ｇ／ｃｍ³)を２１０°Ｃに
加熱して円筒状に押し出し、金属管内面を被覆し、その
内面に、ポリブテン（以下、ＰＢと称する。１９０°Ｃ
でのＭＩ：２０ｇ／１０ｍｉｎ、密度：０．９１７ｇ／
ｃｍ³)を２００°Ｃに加熱して円筒状に押し出すことに
より、Ｇ−ＰＰ層の内面を更に被覆して、図１に横断面
図を模式的に示すような複合管を製造した。このとき、
Ｇ−ＰＰ層の厚みは０．５ｍｍで、ＰＢ層の厚みは１．
５ｍｍであった。

【００２０】以上のようにして得られた複合管を軸方向
に２ｃｍの長さに切断し、Ｔ型剥離法により接着強度を
測定したところ、４０．０ｋｇｆの接着強度が得られて
いることが確かめられた。

【００２１】更に、以上の複合管（軸方向長さ１ｍ）
に、クラック発生に対する促進評価のため、曲率半径が
３００ｍｍとなるように曲げ加工を施した後、９５°Ｃ
の熱水を通湯し、２００００時間後に取り出し、樹脂層
に割れや亀裂がないかどうかを調べたが異常はなかっ
た。また、管内面を観察したところ、管閉塞は生じてお
らず、Ａl-Ｍn 合金の錆による孔空き、熱水の漏れも発
生していないことが確かめられた。そして、上記と同様
にして接着強度を測定したところ、３５．０ｋｇｆの接
着強度を得た。

【００２２】〔実施例２〕前記した実施例１と同じＡl-
Ｍn 合金フープ材を、同様にしてリン酸ソーダ系脱脂剤
による脱脂の後、水酸化ナトリウム溶液に浸漬してエッ
チングし、加熱乾燥の後にロールフォーミング装置で同
様に円管状に成形し、溶接することによって金属管を得
た。また、その後、実施例１と同じＧ−ＰＰを２１０°
Ｃに加熱して金属管内面を押出被覆し、更に、実施例１
と同じＰＢを２００°Ｃに加熱してＧ−ＰＰ層の内面を
押出被覆して複合管を製造した。このとき、Ｇ−ＰＰ層
の厚みが１．０ｍｍ、ＰＢ層の厚みは１．０ｍｍであっ
た。

【００２３】このようにして得られた複合管を、軸方向
に２ｃｍの長さに切断し、Ｔ型剥離法によって接着強度
を測定したところ、３９．５ｋｇｆであった。更に、こ
の複合管（軸方向長さ１ｍ）に、先に例と同様に曲率半
径が３００ｍｍとなるように曲げ加工を施した後、９５
°Ｃの熱数を通湯し、２００００時間後に取り出して樹
脂層に割れや亀裂がないか調べたが異常はなく、管内面
の観察により、管閉塞、Ａl-Ｍn 合金の錆による孔空き
および熱水の漏れは、いずれも発生していないことが確
認された。また、２００００時間の通湯後の接着強度の
測定結果は、３５．５ｋｇｆであった。

【００２４】〔実施例３〕コイル状に巻かれた厚み１．
０ｍｍ、幅２７１ｍｍの冷延鋼板フープ材を連続的にほ
どいていき、リン酸ソーダ系脱脂剤で脱脂した後、硝酸
溶液に浸漬してエッチングを行い、その後、このフープ
材を螺旋状に巻きながらその合わせ目部分を溶接し、全
体として円管状の金属管を得た。

【００２５】その金属管の内面に、実施例１と同じＧ−
ＰＰを２１０°Ｃに加熱して押し出し、金属管内面を被
覆するとともに、実施例と同じＰＢを２００°Ｃに加熱
してＧ−ＰＰ層の内面を更に押出被覆して複合管を製造
した。Ｇ−ＰＰ層の厚みは０．５ｍｍ、ＰＢ層の厚みは
１．５ｍｍであった。

【００２６】その複合管を軸方向に長さ２ｃｍに切断し
てＴ型剥離法により接着強度を測定したことろ、３９．
５ｋｇｆの値を得た。更に、この複合管（軸方向長さ１
ｍ）に、先の各例と同様にクラックに対する促進評価の
ために曲率半径３００ｍｍとなるように曲げ加工を施
し、９５°Ｃの熱水を通湯して２００００時間後に取り
出し、樹脂層に割れや亀裂が発生していないか否かを調
べたが異常はなく、管内面の観察によっても管閉塞、冷
延鋼板の錆による孔空き、熱水の漏れ等の異常について
も全く認められなかった。また、通湯後のＴ型剥離法に
基づく接着強度の測定結果は３４．５ｋｇｆであった。

【００２７】〔実施例４〕実施例１または２と同様にし
て、厚み０．５ｍｍ、幅２７１ｍｍのＡl-Ｍn 合金フー
プ材をリン酸ソーダ系脱脂剤で脱脂し、水酸化ナトリウ
ム溶液に浸漬してエッチングを行った後、加熱乾燥させ
てロールフォーミング装置で円管状に成形し、合わせ目
部の溶接によって金属管を製造した。

【００２８】その金属管内面に、マレイン酸変性ＰＢ
（以下、Ｇ−ＰＢと称する。１９０°ＣでのＭＩ：１１
ｇ／１０ｍｉｎ、密度：０．８９ｇ／ｃｍ³ ）を２００
°Ｃに加熱して押し出すことにより、金属管内面を被覆
するとともに、更にその内面に、実施例１〜３と同じＰ
Ｂを２００°Ｃに加熱して押し出すことで、Ｇ−ＰＢ層
の内面を更にＰＢ層で被覆した複合管を製造した。この
とき、Ｇ−ＰＢ層の厚みは１．０ｍｍで、ＰＢ層の厚み
は１．０ｍｍであった。

【００２９】以上の複合管を軸方向長さ２ｃｍに切断し
てＴ型剥離法によって接着強度を測定したところ、３
９．５ｋｇｆの測定値を得た。更に、この複合管（軸方
向長さ１ｍ）を先の各例と同様に３００ｍｍの曲率半径
が得られる用に曲げ加工した後、その内部に９５°Ｃの
熱水を通湯し、２００００時間経過後に取り出して、樹
脂層の割れや亀裂の有無を調べたが異常はなく、また、
管内面の観察によって、管閉塞、Ａl-Ｍn 合金の錆によ
る孔空きおよび水漏れ等の不存在を確認した。通湯後の
Ｔ型剥離法による接着強度の測定結果は３６．０ｋｇｆ
であった。

【００３０】〔比較例１〕厚み０．５ｍｍ、幅２７１ｍ
ｍのＡl-Ｍn 合金フープ材をリン酸ソーダ系脱脂剤で脱
脂した後、水酸化ナトリウム溶液に浸漬してエッチング
し、加熱乾燥させた後にロールフォーミング装置による
成形と、合わせ目部の溶接によって、実施例１，２およ
び４と同じ金属管を製造した。

【００３１】その金属管の内面に、実施例１〜３と同じ
Ｇ−ＰＰを２１０°Ｃに加熱して押し出すことにより、
金属管内面がＧ−ＰＰ層で被覆された複合管を製造し
た。このとき、Ｇ−ＰＰ層の厚みは２．０ｍｍであっ
た。

【００３２】このような複合管を軸方向に２ｃｍの長さ
に切断し、Ｔ型剥離法によって接着強度を測定したとこ
ろ、３９．０ｋｇｆの結果が得られた。次に、その複合
管（軸方向長さ１ｍ）に、各実施例と同様にしてクラッ
ク発生に対する促進評価のために曲率半径３００ｍｍと
なるように曲げ加工を施し、９５°Ｃの熱水を通湯し
て、２００００時間後に取り出して観察したところ、Ａ
l-Ｍn 合金層が錆びて熱水の漏れが生じていた。樹脂層
の割れや亀裂の有無を調査したところ、Ａl-Ｍn 合金と
の界面から内側表面にまで達する割れが多数生じてい
た。なお、管内面を観察したが管閉塞は生じていなかっ
た。通湯後の接着強度は３５．５ｋｇｆであった。

【００３３】〔比較例２〕比較例１と同様、厚み０．５
ｍｍ、幅２７１ｍｍのＡl-Ｍn 合金フープ材をリン酸ソ
ーダ系脱脂剤で脱脂した後、水酸化ナトリウム溶液に浸
漬してエッチングし、加熱乾燥させた後にロールフォー
ミング装置による成形と、合わせ目部の溶接によって、
実施例１，２および４と同じ金属管を製造した。

【００３４】この金属管の内面に、マレイン酸変性線形
性低密度ポリエチレン（以下、Ｇ−ＬＬＤＰＥと称す
る。１９０°ＣでのＭＩ：０．７ｇ／１０ｍｉｎ、密
度：０．９３５ｇ／ｃｍ³ ）を２００°Ｃに加熱して押
し出すことにより、金属管内面をＧ−ＬＬＤＰＥ層で被
覆した複合管を製造した。このＧ−ＬＬＤＰＥ層の厚み
は２．０ｍｍであった。

【００３５】この複合管を軸方向に２ｃｍの長さに切断
し、Ｔ型剥離法による接着強度を測定したところ、４
０．０ｋｇｆであった。更に、この複合管（軸方向長さ
１ｍ）を、先の各例と同様に曲率半径３００ｍｍとなる
ように曲げ加工した後、その内部に９５°Ｃの熱水を通
湯して、２００００時間後に取り出したところ、Ａl-Ｍ
n 合金層が錆びて熱水の漏れが生じていた。樹脂層に割
れや亀裂が生じていないかを調査したところ、Ａl-Ｍn
合金との界面から内側表面にまで達する割れが多数生じ
ていた。なお、管閉塞は発生していなかった。そして、
通湯後の接着強度を測定しようとしたが、割れがひど
く、測定に供し得ない状態であった。

【００３６】以上の各実施例および比較例をまとめたも
のが下記の〔表１〕である。この表からも明らかなよう
に、金属管の内面を変性ポレオレフィンのみで被覆した
各比較例では、長期間にわたる熱水の通湯後に樹脂層の
割れないしは亀裂が発生し、それによって金属管が錆び
て漏水現象が発生したのに対し、本発明の各実施例では
２００００時間の通湯後においても何ら異常は発生して
おらず、長期間にわたる通湯によっても樹脂層に割れや
亀裂が生じず、しかも金属管に対する接着性が殆ど損な
われないことが確かめられた。

【００３７】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の構成を示す横断面図

【符号の説明】 １ Ａl-Ｍn 合金層（金属管） ２ Ｇ−ＰＰ層（変性ポリオレフィン層） ３ ＰＢ（ポリブテン）層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属と合成樹脂からなる複合管であっ
   て、金属管の内外面の少なくともいずれか一方の面に、
   金属面側から順に変性ポリオレフィン層、ポリブテン層
   が積層されていることを特徴とする複合管。