JPH0247053A - 複合管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、給水管、給湯管等に用いられる複合管に関し
、さらに詳しくは金属管の内面に樹脂の被覆層が設けら
れており、耐蝕性、耐熱性等に優れ、しかも金属管と該
被覆層との接着性にも優れている複合管に関する。

（従来の技術） 従来、水道水の輸送には高い管強度を必要とするなどの
理由から、金属管が広く用いられている。

しかし、配管材料として金属管を長期間使用すると、金
属管の内面に錆が発生するなどの問題がある。特に、現
在では、配管には常温水だけでなく熱水も流されること
が多くなっており、従って金属管の内面に錆が発生し易
く、この発錆の問題が大きくなっている。

このような、金属管の内面に錆が発生するのを防止する
ため、及び水質衛生上の点から、最近では金属管の内面
に被覆層を設けた複合管が用いられている。この複合管
の被覆層に使用される樹脂としては、耐薬品性、耐熱性
、耐蝕性、成形性に優れ、かつ安価であるポリエチレン
系樹脂が好適に用いられる。しかし、ポリエチレンは非
極性の樹脂であるために、金属管内面に対する接着性に
劣っている。被覆層と金属管との接着性が不十分である
と、被覆層が金属管内面から剥離したり、金属管内面に
樹脂層のブリスターを生じ、複合管内が負圧となったよ
うな場合には、これらに寄因して管閉塞を生じるおそれ
がある。

従来より、以上のような問題を解決する目的で、以下に
示す種々の改善策が提案されている。

■金属管の内面に溶剤系の接着剤を塗布して接着剤層を
形成し、この接着剤層の内面にポリエチレン系樹脂の被
覆層を形成する。

■上記接着剤層として、ゴム系５ＢＳ−ブロック共重合
体の接着剤を使用する。

■金属管の内面に、ポリオレフィンおよび熱可塑性ポリ
エステルを含有する組成物を被覆して複合管を形成する
　（特開昭５７−２０３５４６号公報）。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記■及び■の構成では、耐久性の面に
おいて問題がある。すなわち、複合管内に冷水と温水が
繰り返し流されると、その冷熱の繰り返しによって、金
属管と被覆層との間に両者の線膨張係数の差による伸縮
が繰り返し生しる。

この現象により、長期の使用のうちに金属管と被覆層間
の接着力が低下すると共に、クランクを生しるのである
。

例えば、金属管がアルミニウム又は鉄で形成されている
場合には、アルミニウムの線膨張係数は０．２３ｘ　ｔ
ｏ−’／’ｃ、鉄の線膨張係数は０．１１　Ｘ　１０−
’／°Ｃであるのに対し、高密度ポリエチレン（ＩＩＤ
ＰＥ）の線膨張係数は１．１〜１．３　Ｘｌ０−’／”
Ｃ１低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）の線膨張係数は１
．６〜１．８×ｔｏ−’／”Ｃであって、金属管と被覆
層の線膨張係数の差は非常に大きいので、長期の使用に
よって被覆層が金属管内面から剥離するおそれがある。

また、上記■の技術によって形成された複合管では、金
属管に対する被覆層の初期の接着性は向上する。しかし
、この複合管を上記したように長期間配管として使用し
た場合には、被覆層が金属管内面から剥離するおそれが
あって耐久性の点で不十分である。

さらに、例えば、アルミニウム合金層と被覆層との間の
接着性を向上させるために、アルミニウム合金層の表面
を電界エツチングすることによって表面を改質するとい
う技術も提案されている　（特開昭５７−１４１５９７
号公報参照）。しかし、この方法においても、上記した
アルミニウム合金層及び被覆層が冷熱の繰り返しを受け
た際には、両者の線膨張係数の差によって両者間に剥離
を生し易く、長期の使用によって接着性が低下する問題
が依然残っている。しかも、この技術ではアルミニウム
合金層表面に微小なブローホールが形成されるために、
ここに水が集中して侵入し易く、ブリスターが発生する
という欠点がある。

本発明は上記欠点を解決するものであり、その目的とす
るところは、長期間の使用によっても金属管内面から被
覆層が２１Ｉ離することかなく、耐ブリスター、耐薬品
性、耐熱性及び耐蝕性に優れている複合管を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の複合管は、金属管と、該金属管の内面に被覆さ
れておりポリエチレン系樹脂と飽和型熱可塑性エラスト
マーとを含有する樹脂組成物にて形成される被覆層と、
を有しており、そのことにより上記目的が達成される。

（実施例） 以下に、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図に示すように、複合管Ａは金属管３の内周面に被
覆層２を設けると共に、金属管３の外周面に外層４を設
けて形成されている。本発明で使用し得る金属管３とし
ては、公知のあらゆる金属管が使用でき、例えば、アル
ミニウム管及びその合金管、鉄管およびその合金管、ス
テンレス鋼管、銅管およびその合金管がある。なお、被
覆層２と金属管３との接着性を高めるために、被覆層２
を金属管３の内面に形成する前に、この金属管３の内面
は酸やアルカリ、洗剤、有機溶媒などで脱脂処理されて
いることが好ましい。また、金属管３内面は化成処理や
酸化処理などの表面処理が行われていても良く、さらに
ブラスト処理、サンドペーパー処理あるいはメツキや溶
射などが施されていても良い。

被覆Ｎ２は、飽和型熱可塑性エラストマーとポリエチレ
ン系樹脂とを混合して得られる樹脂組成物を、金属管３
内面にコーティングすることによって形成されるもので
ある。飽和型熱可塑性エラストマーは、スチレン−ブタ
ジェン系熱可塑性物を用いることができ、このスチレン
−ブタジェン系熱可塑性物は、スチレンブロックとゴム
状の中間ブロックとから構成されている。中間ブロック
は、ブタジェンとエチレンとの重合物であり、接着性を
持たせるために極性基が共重合あるいはグラフト重合さ
れている。ポリエチレン系樹脂とは、低密度ポリエチレ
ン（ＬＤＰ［Ｅ）　、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）
　、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）　、直鎖状低密度
ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）等であり、これらの樹脂同
志を混合して用いることもできる。また、これらの樹脂
の耐久性を上げるためにシラングシフト変成させて架橋
させたポリエチレン系樹脂を用いても良い。また、樹脂
組成物には、充填材、顔料、老化防止剤等の添Ｊ３１１
材が配合されていても良い。

上記樹脂組成物を金属管３の内面にコーティングするに
は、飽和型熱可塑性エラストマー組成物とポリエチレン
系樹脂とを予めスーパーミキサー等で混合して樹脂組成
物を調製し、この樹脂組成物を押出成形機等で金属管３
の内面に押し出す方法、または、樹脂組成物の飽和型熱
可塑性エラストマー組成物とポリエチレン系樹脂のマス
ターバッチを作成し、押出成形機内でそれらを混合して
樹脂組成物を調製し、この樹脂組成物を金属管３の内面
に押し出す方法等が挙げられる。上記外層４は樹脂層、
無機層、樹脂発泡層、無機発泡層等で形成されている。

このような複合管Ａは、例えば、第２図に示すような製
造装置を用いて製造することができる。

この複合管の製造装置は、金属シート３０を断面Ｕ字状
に湾曲させる製管装置６と、この製管装置６の前方位置
に配設され、製管装置６によって湾曲された金属シート
３１をさらに断面真円形に成形して金属管３とする金属
管成形機７と、製管装置６と金属管成形機７との間に配
設され、湾曲された金属シート３１の内面に樹脂組成物
を押し出す内面樹脂被覆装置７０と、金属シート３１の
上方位置に配設されており、円管状に屈曲された金属シ
ート３１の接続側端部同志を溶接する溶接機８と、前記
金属管成形機７の前方位置に適宜配設される外層被覆装
置９と、引取機１０と、切断ａｌｌと、を具備して構成
されている。前記内面樹脂被覆装置７０には金属シート
３１及び金属管３内に配設される樹脂注入部７２と溶融
樹脂を供給する樹脂供給部７１が設けられ、樹脂供給部
７１には被覆層用樹脂押出機７１１が連結されている。

この被覆層用樹脂押出機７１Ｘから押し出された樹脂は
内面樹脂被覆装置７０の樹脂注入部７２へ導かれ、金属
管３の内周面に押し出すようになっている。

このような複合管の製造装置を用いて、複合管Ａは次の
ようにして製造される。

まず、リールスタンド５から引き出された帯状の金属シ
ート３０は、製管装置６によりその断面がＵ字状に湾曲
され、次に金属管成形機７によって凹湾曲した金属シー
ト３１は真円状の円管状に成形される。そして、金属管
成形機７にて成形された円管の上端部は溶接機８によっ
て溶接され、金属管３が形成される。一方、金属シート
３０が断面Ｕ字状の状態から金属管３に成形される際に
、金属管３の内側に樹脂注入部７２先端から内面樹脂被
覆装置７０によって上記樹脂組成物が押し出され、金属
管３の内周面に被覆層２が形成される。

次に、被覆層２が内面に形成された金属管３は、必要に
応じて前記外層被覆装置９により、その外周面に外層用
樹脂組成物がコーティングされて外層４が形成される。

内周面及び外周面が樹脂にて被覆された金属管３は引取
＠１０により引き取られ、切断機１１により所望とする
長さに切断されて複合管Ａが製造される。なお、被覆層
２と金属管３内面との接着性を高めるために、樹脂組成
物を金属管３内面に押し出す前に、洗浄工程、表面処理
工程、加熱工程等を設けて、金属管３内面を前処理する
ようにしても良い。

このように形成された複合管Ａは、給水管、給湯管、プ
ラント管材、超純水の配管材、排水管等に用いられる。

複合管Ａの内面に形成された被覆層２は、飽和型熱可塑
性エラストマーとポリエチレン系樹脂とが混合された樹
脂組成物にて形成されているために、この被覆層２は金
属管３に対する接着力が優れており、長期の使用によっ
てシ、１１離することがないものである。特に、スチレ
ン−ブタジェン系熱可塑性エラストマーに極性基を重合
した熱可塑性エラストマーを用いることにより、このよ
うな極性基を含む酸が、空気中の水分または金属表面に
吸着した水分などによって加水分解されて極性を有する
基を生成し、これが金属表面と結合（例えば、水素結合
）することにより、強固な接着性を有するのである。し
かも、この熱可塑性エラストマーは、耐屈曲性に優れ、
高弾性、高強度を示すために、樹脂組成物にもこの性質
が付与されることになり、被覆層２が金属管３内面に被
着された後に、複合管Ａ内に熱水及び冷水が繰り返し流
されて、この複合管Ａが冷熱の繰り返し作用を受けたと
しても、被覆層２は応力疲労に対して強い耐久性を示し
、この被覆層２と金属管との間にクラック等を生じるこ
とがないのである。

また、熱可塑性エラストマーば、前述のように金属との
接着性に優れているだけでなく、ポリエチレン系樹脂と
の相溶性も良好である。これは熱可塑性エラストマーの
中間ブロック部分が、ポリオレフィンと同様な構造を持
つために、ポリエチレン系樹脂との相溶性が良いのであ
る。また、この可塑性エラストマーはポリオレフィンと
しての耐熱性、耐薬品性をも有している。また、樹脂組
成物中における熱可塑性エラストマーの配合比を変える
ことにより被覆層２の弾性率の調整も可能である。

第３図は複合管の他の実施例を示したものである。

この実施例では、複合管は金属管３の内周面に被覆層２
を設けると共に、この被覆層２の内周面に内層１を設け
、金属管３の外周面に外層４を設けて形成されている。

内層１はポリエチレン系樹脂にて形成され、被覆Ｎ２と
良好に接着している。

このように被覆層２の内面に耐水性に優れた内層ｌを設
けることにより、さらに耐久性に優れた複合管Ｂを得る
ことができる。

このような複合管Ｂは、第４図に示す製造装置を用いて
製造することができる。

この複合管の製造装置は、第２図で示した複合管の製造
装置の樹脂被覆装置７０の樹脂供給部７１０に、被覆層
用押出機７１１と内層用押出機７１２をそれぞれ連結し
て構成したものである。被覆層用押出機７１１及び内層
用押出機７１２から押し出された樹脂は、それぞれ異な
る経路を経て内面樹脂被覆装置７０の樹脂注入部７２へ
導かれ、金属管３の内周面にそれぞれ押し出されるよう
になっている。そして、前記したように金属管３の内周
面に樹脂組成物にて形成される被覆層２が形成され、こ
の被覆層２の内面にポリエチレン系樹脂にて形成される
内層ｌが形成される。その後、上記実施例と同様な工程
を経て複合管Ｂが製造される。

なお、被覆層用樹脂（樹脂組成物）と内層用樹脂（ポリ
エチレン系樹脂）とが、内面樹脂被覆装置７０内で合流
して２層の樹脂として金属管３内面に同時に押し出され
るように構成しても良い。また、上記各実施例では金属
管３の外周面に外層４を設けているが、外層４は適宜設
けられるものであって、外層４が設けられていないもの
でも良い。

以下に本発明を具体例を挙げてさらに詳細に説明する。

三不弓１（ スチレン−ブタジェン系飽和型熱可塑性エラストマーペ
レット　（タフチックＭ　１９１３、旭化成■製）３０
重量％、高密度ポリエチレン（密度、　０．９６４、旧
、　０．６）７０重量％を混合し、この樹脂組成物を第
２図で示した製造装置の被覆層用押出機７１１に供給し
た。一方、帯状のアルミシート（＃　５０００系、幅１
４０　ｍｍ、　Ｊ’Ｊ、さ２．Ｏｍｍ）をリールスタン
ド５に固定し、リールスタンド５から引き出された帯状
のアルミシート３０の表面を５０°Ｃにて１０％の水酸
化すトリウム？容ン夜で処理し、さらに５０°Ｃにて１
０％の硝酸溶液にて処理し、次にこのアルミシート３０
を製管装置６にて断面Ｕ字状に屈曲成形した。

Ｕ字状に屈曲されたアルミシート３１をさらに１００°
Ｃで加熱処理し、次いで金属管成形機７によってその断
面が真円形の円管状（内径４０　ｍｍ　）に成形した。

そして、金属管成形機７によって成形された円管の対向
する端部同志を溶接機８で溶接した。一方、Ｕ字状アル
ミシート３１の内側より金属管３の内側に配設されてい
る内面樹脂被覆装置７０の樹脂注入部７２から該金属管
３の内周面に約２００°Ｃに加熱溶融された樹脂組成物
を連続して押し出し、金属管３の内周面に被覆層２を形
成した。

上記押出［７１１のバレル温度は２００°Ｃであった。

次に、上記のようにして内面が被覆層２で被覆された金
属管３の外周面に外面被覆装置９により約２００°Ｃに
加熱溶融されたポリエチレン樹脂を押し出して外層４を
形成し、第１図に示した複合管Ａを製造した。次に、複
合管Ａを引取機１０で引き取り、切断機１１で所望の長
さに切断した。この複合管の製造装置のラインの速度は
Ｌｍ／ｍｉｎであった。

得られた複合管Ａの内径は３６胴、外径は４８ｎｍであ
り、被覆層２の厚みは２．０価、そして外層４の厚みは
２．０Ｍであった。

次に、この複合管Ａにおいて、被覆層２の金属管３に対
する剥離試験を行ったところ、１４．３ｋｇ／２ｃｍで
あった。被覆層２の弾性率は９８００ｋｇ／　ｃ１１！
であった。さらに、複合管Ａの耐熱性、接着耐久性につ
いて、次のような試験を行った。

（１）温度差試験 長さ５０ｃｍの複合管の内部に９０°Ｃの熱水を通湯さ
せながら、複合管全体を６５°Ｃの温水槽に浸漬した。

このように複合管の厚み方向に温度差を付けた状態で、
１０００時間放置した後、複合管の内面を目視で観察し
たが、異常は認められなかった。

（２）冷熱繰り返し試験 長さ５０ｃｍの複合管の内部に９０°Ｃの熱水と３０°
Ｃの冷水を交互に１５分間ずつ流通させた。この熱水と
冷水の流通の繰り返しを１サイクル（３０分間）として
１０００サイクルまで試験したところ、異常は認められ
なかった。これらの結果を下表に示す。

且体拠Ｉ スチレン−ブタジェン系飽和型熱可塑性エラストマーペ
レット　（タフチックＭ　１９１３、旭化成■製）１５
重量％、高密度ポリエチレン（密度、　０．９６４、旧
；　０．６）８５重量％を混合した樹脂組成物を用いた
他は、具体例１と同様にして複合管を得た。

得られた複合管の金属管に対する被覆層の剥離強度は６
−３ｋｇ／２ｃｍ、被覆層の弾性率は１３０００ｋｇ／
　ＣＴＩＩであった。この複合管について具体例１と同
様の温度差試験及び冷熱試験を行ったところ、温度差試
験、冷熱試験とも異常は認められなかった。これらの結
果を下表に示す。

Ａ潴■１ スチレン−ブタジェン系飽和型熱可塑性エラストマーペ
レット　（タフチックＭ　１９１３、旭化成■製）１０
重量％、高密度ポリエチレン（密度、　０．９６４、旧
、　０．６）をシラングラフト変成したペレット９０重
量％を混合した樹脂組成物を用いた他は、具体例１と同
様にして複合管を得た。

得られた複合管の金属管に対する被覆層のｆｆ１ｌｌ　
ｌ：１ｉｔ１強度は８．５ｋｇ／２ｃｍ、被覆層の弾性
率は１５０００ｋｇ／　ｃｒＭであった。この複合管に
ついて具体例１と同様の温度差試験及び冷熱試験試験を
行ったところ、温度差試験、冷熱試験とも異常は認めら
れなかった。

これらの結果を下表に示す。

升生開↓ スチレン−ブタジェン系飽和型熱可塑性エラストマーペ
レット　（タフチックＭ　１９１３、旭化成ＧｌＪ製）
１０重量％、高密度ポリエチレン（密度、　０．９６４
、旧、　０．６）をシラングラフト変成したペレット９
０重量％を混合した樹脂組成物を、第３図に示した被覆
層用押出機７１１に供給し、そして高密度ポリエチレン
ペレット　（サンチックＡ２６０、旭化成和製）を内層
用押出［７１２に供給した。一方、帯状のアルミシート
　（＃３０００系、幅１４０ｍｍ、厚さ２．０　ｍｍ）
をリールスタンド５に固定し、リールスタンド５から引
き出された帯状のアルミシート３０の表面を５０°Ｃに
て１０％の水酸化ナトリウム溶液、次いで５０°Ｃにて
１０％の硝酸溶液にて処理し、このアルミシート３０を
製管装置６にて断面Ｕ字状に屈曲成形した。Ｕ字状に屈
曲されたアルミシート３１をさらに１００°Ｃで加熱処
理し、金属管成形機７にてその断面が真円形の円管状（
内径４０ｍｍ）に成形した。金属管成形機７にて成形さ
れた円管の端部同志を溶接機８にて溶接した。一方、Ｕ
字状アルミシート３１の内側より金属管３の内側に配設
されている内面樹脂被覆装置７０の樹脂注入部７２から
該金属管３の内周面から約２００°Ｃに加熱溶融された
上記樹脂組成物及び変成ポリエチレン系樹脂を連続しな
がら押し出し、金属管３内周面に被覆層２及び内層１を
形成した。樹脂組成物及び変成ポリエチレン系樹脂は被
覆層用押出機７１１及び内層用押出機７１２に予め供給
されているものである。上記押出機７１１．７１２のバ
レル温度は２００°Ｃであった。

次に、上記のようにして内面が被覆された金属管３の外
周面に外面被覆装置９により約２００°Ｃに加熱溶融さ
れたポリエチレン樹脂を押し出して外層１を形成し、第
３図に示した複合管Ｂを得た。

複合管Ｂを引取機ＩＯで引き取り、切断機１１で所望の
長さに切断した。この複合管の製造装置のラインの速度
は１ｍ／ｍｉｎであった。

得られた複合管Ｂの内径は３６ｍｍ、外径は４８ｍｍで
あり、被覆層２の厚みは０．７ｍｍ、内層１の厚みは１
．３　ｍｍ、そして外層４の厚みは２．０胴であった。

次に、この複合管Ｂの被覆層２の金属管３に対する剥離
試験を行ったところ、８．７　ｋｇ／　ｃｔｌ＋であっ
た。この複合管Ｂについて具体例１と同様の温度差試験
及び冷熱試験試験を行ったところ、温度差試験、冷熱試
験とも異常は認められなかった。これらの結果を下表に
示す。

ｌ生脳エ スチレン−ブタジェン系飽和型熱可塑性エラストマーペ
レット（タフチックＭ１９１３、旭化成■製）１０重量
％、高密度ポリエチレン（密度；　０．９６４、旧；　
０．６）をシラングラフト変成したペレット９０重量％
を混合した樹脂組成物を、被覆層用押出機７１１に供給
し、そして高密度ポリエチレン（密度−〇、９６６　、
Ｍｌ　；　０．１４）をシラングラフト変成したペレッ
トを内層用押出機７１２に供給した。これ以外は、具体
例４と同様にして複合管Ｂを得た。

得られた複合管Ｂの金属管３に対する被覆層２の９１１
離強度は８．７にｇ／２ｃｍであった。この複合管Ｂに
ついて、具体例１と同様の温度差試験及び冷熱繰り返し
試験を行ったところ、温度差試験、冷熱繰り返し試験共
に異常がなく耐久性に優れていることが確認された。こ
れらの結果を下表に示す。

比較燃上 高密度ポリエチレン（密度、０．９６６、旧；０．１４
）を具体例１と同様に金属管の内面に被覆して複合管を
得た。得られた複合管の被覆層と金属管の接着、性を測
定したところ、被覆層は金属管内面に全く接着していな
かった。この結果を下表に示す。

北較拠Ｉ 高密度ポリエチレン（密度、０．９６６、旧；０．１４
）をシラングラフト変成したものを具体例１と同様に金
属管の内面に被覆して複合管を得た。得られた複合管の
被覆層の金属管に対する剥離強度は７゜５にｇ／２ｃｍ
であった。変成樹脂にて形成される被覆層の弾性率は１
７０００にｇ／ｃ＋ｆｌであった。この複合管について
、具体例１と同様の温度差試験及び冷熱繰り返し試験を
行ったところ、温度差試験では１．１〜１．５ｍｍの膨
れが敷部所見られた。冷熱繰り返し試験では、被覆層が
金属管内面から剥離した。

これらの結果を下表に示す。

（以下余白） （発明の効果） このように、本発明によれば、長期の使用によっても金
属管内面から被覆層が剥離することがなく、耐久性に優
れていると共に、耐薬品性、耐熱性、耐蝕性及び水質衛
生上にも優れている複合管を得ることができる。従って
、この複合管は長期の使用によっても発錆等の問題の生
じない給水管、給湯管、プラント管材、超純水配管材等
に好適Ｇこ使用することができる。

土−尼し頗脣ト「矢疲哩 第１図は本発明一実施例の複合管の断面図、第２図はそ
の複合管の製造装置の概略図、第３図は本発明の他の実
施例の複合管の断面図、第４図はその複合管の製造装置
の概略図である。

■・・・内層、２・・・被覆層、３・・・金属管、４・
・・外層。

以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、金属管と、該金属管の内面に被覆されておりポリエ
   チレン系樹脂と飽和型熱可塑性エラストマーとを含有す
   る樹脂組成物にて形成される被覆層と、を有する複合管
   。