JPS5929310B2 - 摩耗抵抗材で被覆した管の形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は摩耗抵抗材を被覆した管とその製法に関するも
のである。

この管は摩滅および腐食性混合物、流体、泥漿等の輸送
に用いることを原則とする。本発明の主目的は被覆した
管の摩耗抵抗が管に導入される流体または原（材）料の
研磨性と硬度に近いかまたはそれに匹敵するように被覆
した管を製造する方法を提供することである。

他の目的は実質的に摩耗抵抗を増加するため管の内側を
被覆する方法を提供することである。

その他の目的は適用が容易で管の寿命を大いに増加する
管内側に付ける被覆組成物を提供することである。他の
目的は管を廻転する間に摩耗抵抗性被覆を管の内側に一
層または多層をなして付ける摩耗抵抗管を製造する方法
を提供することである。

他の目的は管を被覆している間に管の過度に廻転速度を
必要としない管を被覆する方法を提供することである。
その他の目的は非常に研磨性を有する物質例えば石炭泥
漿、金泥漿等を取扱いまたは運ぶためにつくられた上述
の型の管を提供することである。

他の目的は以前の摩耗抵抗管に比べて非常に軽い上述の
型の管を提供することである。その他の目的は明細書と
図面に時々出るであろつ０第１図で、通常管を１０で示
し、管に内側被覆すなわち内張１２のあることを示す。

管１０は金属例えば鋼、アルミニウム、銅、真ちゆう、
青銅、鋳鉄等である。または管はプラスチツクまたは例
えばガラス繊維またはコンクリートの組合わせでもよい
。被覆すなわち内張１２は特殊の性質と組成を有し、プ
ラスチツクであるマトリツクスすなわち基底材料および
以下に詳述する成型の摩耗抵抗（用）充填材（すなわち
成分）から成る。管を被覆する工程は、管の材料または
組成がなんであろうと、通常は管を水平面に配置し、普
通水平軸の周りに一定の速度で管を回転することを含む
。一定の目的を達成する一定の方法においては、第２図
に略図で示すように、管を回転するとき、被覆材料を管
の内部に適用すなわち分配する。第２図で、管の両端に
周方向ダムを備えるためのエンドキヤツプ１４を管の両
端に概略の位置で示してある。そのため被覆材料と被覆
用の種々の成分は一端または他端から流れ出ない。これ
らのキヤツプに属するヘリすなわち堰は適当な半径方向
の広さをもつ。充填すなわち被覆を付ける手段は１６に
概略示され、その構造は以下に詳述される。摩耗抵抗を
有する被覆はここに述べる結果を達成する手段によつて
特殊の方法で付けられることをこの時点でいえば十分で
ある。被覆自体は基底すなわちマトリツクス材料または
結合剤から成る。

それは重合体と考えられ、例えばエポキシ重合体、不飽
和ポリエステル（カルボキシレート−グリコール付加物
）、ポリウレタン、ポリアミドまたはポリイミド樹脂等
である。マトリツクスがエポキシ樹脂であるとき特殊の
重合体が特によく作用する。エポキシ当量重量１４０〜
５２５例えば１７０〜２９０を有するポリエポキシドが
好適である。１．２００以下（例えば２８０〜９００）
の平均分子量を有するポリエポキシドが好適である。

ポリエポキシドは少なくとも１つの官能性（すなわち分
子量対エポキシ当量の比）を有し、それは１．５と３．
０の間であることが好ましい。適当なポリエポキシドは
エピハロヒドリン（例えばエピクロルヒドリン）と多価
フエノール化合物例えばビスフエノール〔２，２−ビス
（４ーヒドロキシフエニル）プロパン〕またはグリセリ
ンから生成したポリエポキシドである。好適なポリエポ
キシドはエピハロヒドリン例えばエピクロルヒドリンと
ジフエニロールプロパン（ビスフエノールＡ）の反応に
よつてつくつたポリエポキシドであり、これのエポキシ
当量重量は１７５〜２１０、平均分子量は３５０〜４０
０、０Ｈ当量は約１２５０である。

擬液性削を流体に含有させて示した装置の中の流動性ま
たは粘度に適合するように変えることができる。擬液性
剤は例えばアスベストである。マトリツクスすなわち基
底材料は第４図で通常１８で示され、２つの基本型の付
加物すなわち粒子を含有する。

先ず、いわゆる２０に示す副のすなわち補助研磨充填材
でありそれは小さい粒子である。２番目は主粒子すなわ
ち主充填材２２であり２０よりも大きく主たる摩耗抵抗
機能をもつ。

補助研磨すなわち副充填材粒子２０は主粒子２２よりも
実質的に小さい粒子である。ある意味では小粒子はマト
リツクスの中に、またマトリツクスの中の大きい粒子の
間にでたらめに分散しているから、主粒子の間の空間ま
たはわれ目を小さい粒子が充填する。小粒子の根本的な
機能は隣接する大粒子の間のマトリツクスを摩耗から防
ぐことである。それゆえ、大粒子間で侵食されるマトリ
ツクスによつて大粒子力梢１り去られることはない。補
助研磨充填材粒子は重合体マトリツクスを保護し、次い
で主要なすなわち主摩耗抵抗機能を 二なす大粒子を安
定させる。この型式の管の摩耗抵抗性被覆のなかで、特
によく作用することがわかつた補助研磨粒子の代表的な
例は１８０メツシユの炭化ケイ素である。

他の充填材すなわち副粒子を用いることができる。それ
等は管で取扱われる物質と少なくとも同じ硬度をもたね
ばならない。例えば、それらは炭化ホウ素、ホウ素窒化
物、タングステン炭化物、アルミナ陶器、硅砂、タコナ
イト、工業級すなわち工業用ダイヤモンド粉末である。
副粒子は１８０メツシユの大きさが望ましいことが知ら
れている。また、ある状態では２２５〜１００メツシユ
の範囲で有効であることが知られている。主摩耗抵抗（
性）粒子２２は異なる型をとることができる。

例えば、それらは酸化アルミニウム炭化ホウ素、炭化ケ
イ素、工業級すなわち工業用ダイヤモンド、商標１１メ
トルクス１１でコロライド・ゴルデンのコーア磁器会社
が販売する型の金属被覆したアルミナセラミツク粒子が
ある。メトルクスは非常に細かい粒子（結晶）境界をも
ち、粒子の表面の金属被覆により完全な摩耗抵抗を与え
る高アルミ（９０％型）陶器玉である。大ざつぱにいえ
ば、これら全部は陶器または耐火物であると考えること
ができる。粒子は玉の代りにチツプの形をとることがで
きる。とにかく、大きい主摩耗抵抗（性）粒子は名目の
大きさ約０．１６糎（％１１）でなければならない。そ
して１２メツシユのチツプと考えることができる。しか
しある用途では３６〜８メツシユの範囲で正しく作用す
る。マトリツクスの処方は、衝撃性を改善するためにＣ
ＴＢＮまたはＡＴＢＮゴムまたは末端に臭素のあるポリ
ブタジエンを含有させるため変更することができる。管
の内張に用いる適当な組成の明細な例は次の如くである
。

表示した例では、処方は三成分混合物であり、樹脂成分
は管２４を通して供給され、硬化剤成分は隣接する管２
６を通して供給され、樹脂成分および硬化剤成分は適当
な型の混合ヘツド２８に導かれ廻転管の内側で十分に混
合され、その混合物は３０で示す如く廻転管の内側表面
上に流れまたは自由落下して放出される。

管２４，２６と混合ヘツドは管の軸方向に動きローラ３
１で支持することができるから、滑かな均一な被覆が管
の内側表面に沿つて付けられることはいうまでもない。

換言すれば、第２図で混合ヘツド２８は右から左へ、管
２４と管２６の端で矢で示す如く動くことができる。或
は管１０は左から右に動くことができる。またはそれ等
の組合がある。とにかく、樹脂と硬化剤の２成分は徹底
的に混合されるから、第二の補助研磨光填材は管の内側
表面に沿つて供給されるときマトリツクスに完全に行き
わたる。混合ヘツドは管の内側にあり、且つ供給管の端
にある如く示されているが、ある状態では全混合を管の
外で実施し、必要に応じ完了した混合物を１管または多
管を通して流し込み、一般に前述の方法で被覆に用いる
。このことはマトリツクスの場合も粒子の場合にも全く
同じである。第三の管又はコンベヤ３２は第三成分を供
給する。

第三成分は主充填材である。主充填材すなわち大きい粒
子の導入点はマトリツクスがたい積している点からやや
離れた位置である。第２図で機構１６が右から左へ動く
と仮定すれば、マトリツクス流３０を最初に供給し間隔
をおいて、主粒子の流れ３４はすでに硬化しつつあるマ
トリツクスの上に大きい粒子をたい積する。マトリツク
スは一定の粘度または流動性があるから、主粒子はでた
らめにマトリツクス層の中に埋まり、廻転管の遠心力に
よつて主粒子はマトリツクス層の中間位置に達する。主
粒子は、すでに付着したマトリツクスの内面に達したと
き、オでに埋まつているすなわち位置をみつけている他
の粒子の間に空いたすなわち占有されていない場所を探
す能力すなわち特性をもつている。言わば、その結果は
次の如くである。摩耗抵抗（性）マトリツクスの周りの
主粒子の分散は異状なほど均一であつて隆起または集合
は起こらない、そして摩耗抵抗粒子の密度は最大である
。第４図に示す如く、１層以上の層を被覆することがで
きる。

例えば主粒子が埋められている第１層３６を最初に付け
て十分に硬化させる。その後に、第２図に示した方法で
第２層すなわち内側の層３８を付けて、次いで硬化させ
る如く工程を繰り返すことができる。さらに第４図に示
す４層を付ける。内張される層の数は特殊の適用すなわ
ち用途による。第２図に示した略図では、第２層を付け
る工程が進行中であるとみなすことができる。多層を内
張するには多くの可能性がある。例えば、第１層が無地
であつて結合剤すなわちプライマーとして作用する。例
えば、管の膨脹係数が実質的に第２層の膨脹係数と異な
る場合である。または第１層に大きいチツプがあつて、
チツプが第１層の表面を通して貫き、第１層に小粒子が
含まれていない。その後に小粒子を有する第２層を内張
すると小粒子はチツプの尖端の周りをうずめる。換言す
れば、多層の被覆を内張する場合には、目的が異なれば
処方が異なる。小粒子が大粒子の尖端の周りをうずめる
という上記の基本的概念は単なる一例にすぎない。特殊
用途および／または適用によつては、１回被覆すなわち
１工程で内張することができる。

１混合被覆に用いる適当な処方は次の如くである。

２成分を管の内部または外部で混合し、１工程で用いる
ことができる。

更に適当な組成物を以下に述べる。

各組成物について、第２図に示した通常の装置では副充
填材すなわち小粒子を有するマトリツクスが最初に適用
され、２番目に主粒子すなわち大粒子が適用される。

例えば本発明に用いる適当な組成物は次の如くである。
他の適当な組成物は次の如くである。

他の適当な組成物の例は次の如くである。

他の適当な組成物の例は次の如くである。

この最後の例は３成分組成物ではなくて、むしろ２成分
だけであることが注目される。

例えばこの組成物は内張して、例えば約１２１。Ｃ（２
５０でＦ）で２時間加熱して硬化し、更に約１７７ＣＣ
（３５０ＱＦ）で６時間硬化させる。この型式の２成分
組成物は第２図の２８に示す如き混合ヘツドを必要とし
ないが、単管を通して供給されその後単管から離れた位
置で主摩耗抵抗（性）粒子が供給される。その他の２成
分組成物の例は次の如くである。

ある状態では、マトリツクスと大きい粒子の間およびマ
トリツクスと管の内側の間により効果的結合を確実にす
ることが有利であり、且つ望ましい。このような状態で
は組成物セツトからなる異なる系が望ましい。次の如き
はその一つである。次の例も前例と同様である。次の例
はマトリツクスと主粒子および管の間に得られる他の結
合の型である。

３成分処方の代りに、ある結合剤の含有により文良した
結合を有する他の２成分系の例として、ユ下に一例を示
す。

他の２成分系の変更例として次の処方は一例でうるＯど
んな処方を調製するときにも考慮しなければならない要
素は均一な流れと比較的急速なゲル化時間の達成への要
求である。

それは管の内側に抵抗性組成物を内張することは本質に
おいて膜を被覆することであるからである。多層を内張
するときには、各層は名目上厚さ約０．１６糎（吋）で
ある。１２メツシユのチツプまたは玉が主粒子として用
いられる場合には、管の内面に主粒子が接触するときそ
れは被覆の外へ十分突き出ることができる。

しかし第二の被覆が主粒子とかみ合つて２層に対して名
目上約０．３１糎（％吋）の被覆を与える。このことは
次の場合に有利である。粒子とマトリツクスが内部また
は外部で混合され１回被覆が行なわれる場合に、粒子の
集団が遠心鋳造における如く効果がない場合で、例えば
大きい粒子が３６メツシユ級である場合である。管それ
自体はエポキシ型パイプ、ポリエステル管、繊維ガラス
、銅、アルミニウム、単繊維巻き、加圧鋳造、ビニルエ
ステル管等である。根本的には、管の内面にプライマー
がないことが必要と考えられまたは通常好ましい。また
、最初の耐摩耗層を付ける前に特別な処理をする必要は
ない。しかし特別な材料例えばビニルエステル管に対し
て重合性物質の如き予備的プライマーを用いることが望
ましい。結合管および被覆は周囲大気の中で硬化させる
ことができる。或は寒い天候の場合、または硬化時間を
速めるため、管の中に緩かい空気を送ることができる。
同時に、加熱ランプまたは白熱棒の如き赤外加熱を内側
または外側に適用することができる。または管を予熱す
ることができる。特別な加熱手段は厳密を要するもので
はない。それは無線周波数カロ熱すなわち誘導加熱およ
びポリエステルマトリツクスの場合の柴外線または閃光
照射等である。本発明の好適な型式といくつかの変更を
示し、且つ述べてきたが、適当な他の修正、変更、代用
および交替は本発明の基本テーマから逸脱せずに行なう
ことができることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は被覆した管の透視図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 摩耗抵抗被覆した管の形成方法にして、該管をほゞ
   水平軸線のまわりに且つ回転する状態に配置し、橋かけ
   結合し得る熱硬化性樹脂と該樹脂用の別の硬化剤及び摩
   耗抵抗用粒子の別の源泉を含む被覆の材料を用意し、該
   管をその水平軸線のまわりに、該被覆を管の内側に遠心
   力で押しつけるような速度で回転させ、樹脂と硬化剤と
   粒子とを別々に管の内側をそれと接触しないようにして
   別の管又はコンベヤにより該管の一方の端部に近い最初
   の適用個所へと輸送し、管の内側の混合個所で該樹脂と
   硬化剤とをマトリックスをつくるように混合し、そして
   管が回転しているときに該マトリックスを該最初の適用
   場所から始めて管の内側に段々に適用し、摩耗抵抗用粒
   子を前記の最初の適用個所に於て段々に且つ該マトリッ
   クスが最初につくられた混合個所の後方に供給し、該最
   初の適用個所を段々に管の他方の端部へ向けて軸線方向
   に相対運動させそれにより管の内側に該マトリックスと
   共に該粒子の一様の堆積を段々に付け、そして該マトリ
   ックスと該摩耗抵抗用粒子との混合物とが硬化し管の内
   面に付着して内張り付きの完成した管製品をつくるごと
   き諸工程を有することを特徴とする形成方法。 ２ マトリツクスへ供給される粒子が主たる摩耗抵抗用
   粒子及び副の補助摩耗抵抗用粒子を含むことをさらに特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 該主たる摩耗抵抗用粒子の導入に先立つて該被覆材
   料中に該副の補助摩耗抵抗用粒子を前もつて混合する工
   程を有することをさらに特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載の方法。 ４ 摩耗抵抗用粒子はマトリックスに対し該マトリック
   スが管の内側に供給された後に供給され、従つて該粒子
   は該マトリックスの内面に落ちて接触し、被覆の中に分
   散し且つでたらめの状態で被覆中に埋まり込むことをさ
   らに特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂であることを特徴とす
   る第１項記載の方法。 ６ 熱硬化性樹脂が不飽和ポリエステル樹脂であること
   を特徴とする第１項記載の方法。 ７ 熱硬化性樹脂がポリウレタン樹脂であることを特徴
   とする第１項記載の方法。 ８ 熱硬化性樹脂がポリアミド樹脂であることを特徴と
   する第１項記載の方法。 ９ 熱硬化性樹脂がポリイミド樹脂であることを特徴と
   する第１項記載の方法。 １０ 管の内側に、他の層の上面に一層を付けて多層被
   覆を付ける工程で、各層は厚さ０．１６糎（１／１６吋
   ）であることを特徴とする第１項記載の方法。 １１ 被覆を室温で硬化させることを特徴とする第１項
   記載の方法。 １２ 被覆の硬化を促進するために単独のエネルギー源
   を適用する工程を有することを特徴とする第１項記載の
   方法。 １３ 該管がガラス繊維で強化した重合体からつくられ
   ることをさらに特徴とする第１項記載の方法。