JPH0377714A - 複合管の製造方法 - 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、給湯、排水等に使用され、金属管内周
面が合成樹脂層にて被覆された複合管の製造方法に関す
る。

（従来の技術） 近時、給湯用、温水暖房用等の配管材として、金属管内
周面を合成樹脂にて被覆した複合管が使用されている。

このような複合管は、特開昭６２−１９８４４７号公報
に開示されているように、金属シートを円管状に成形し
、その各側縁部同士を溶接することにより金属管を製造
した後に、該金属管の内周面に、溶融樹脂を被覆するこ
とにより製造される。

（発明が解決しようとする課題） 円管状に成形された金属シートの各側縁部同士は、突き
合わされた状態あるいは積層された状態になっており、
各側縁部同士が、例えば、アーク溶接等の溶接により接
合される。この溶接は、通常、円管状に成形された金属
シートの突き合わされた、あるいは積層された各側縁部
に、外部上方から溶接機におけるトーチを対向させて行
われる。

このとき、金属表面に付着した不純物（例えば防錆油）
が高温の溶接熱により酸化（燃焼）され、その溶接部に
は高温により生成する金属の高温酸化物や不純物の炭化
物が付着する。このようにして製造された金属管の内周
面には、次工程で、その内部に配設されたノズルから押
し出される溶融樹脂が被覆される。しかし、該溶接部で
は、溶融樹脂と金属管との間に高温により生成する金属
の高温酸化物や不純物の炭化物が介装されるため、樹脂
層と金属管との接着性が悪くなるという問題がある。こ
のように、金属管内周面と樹脂層との間がその一部にお
いて接着性が悪い複合管を、給湯管や排水管に使用した
場合、内部を通流する水の温度変化等により熱応力が繰
り返し加わり、その熱応力の繰り返しによる疲労や、応
力集中により、金属の高温酸化膜、炭化物等が介装され
た溶接部から樹脂層が剥がれはじめ、該樹脂層が金属管
内周面全体から剥離するおそれがある。該複合管を温度
変化の激しい場所で保管する場合にも、同様に、樹脂層
が金属管内周面から剥離するおそれがある。樹脂層が金
属管内周面から剥離すると、管閉塞が生じ、通水性が悪
くなる。

本発明は上記従来の問題を解決するものであり、その目
的は、金属シートの各側縁部同士を溶接する際に、溶接
時の高温により生成する金属の高温酸化物や不純物炭化
物の付着を抑制し得て、金属管内周面に被覆される樹脂
層が金属管に対して周方向に均一な接着力で接着された
複合管を容易に得られる複合管の製造方法を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の複合管の製造方法は、金属管の内周面と外周面
の少なくとも一方が、合成樹脂層にて被覆された複合管
の製造方法であって、帯状の金属シートを順次円管状に
成形して、各側縁部同士を溶接する工程と、金属シート
の各側縁部の溶接部を不活性ガスの雰囲気下にさらして
金属管を製造する工程と、該金属管の内周面および外周
面の少なくともいずれか一方に溶融樹脂を被覆する工程
と、を包含してなり、そのことにより上記目的が連成さ
れる。

また、本発明の複合管の製造方法は、溶接部を不活性ガ
スの雰囲気下にさらした後に、該溶接部を酸素含有ガス
雰囲気下にさらす工程を包含する。

（実施例） 以下に本発明を実施例について説明する。

第２図は、本発明の複合管の製造方法の実施状態の概略
図である。本発明方法では、まず、金属シート１１が巻
回されたアンコイラ−１０から金属シート１１を引き出
し、該金属シート１１を表面処理槽２０に送給する。該
表面処理槽２０は、金属シー）１１と該金属シートに被
覆される樹脂との接着性を向上させるために、該金属シ
ー）１１表面を、アルカリ脱脂処理、溶剤蒸気脱脂処理
、塩酸等を用いた酸洗浄による防錆処理等を行う。

表面処理された金属シートｌｌは、０字状の金型あるい
はロールを用いたＵ字状成形機３０により、断面０字状
に湾曲される。該υ字状成形機３０を通過した断面０字
状の金属シー）１２は加熱装置４０により加熱された後
に、断面円形状の金型あるいはロールを用いた円管成形
機５０により、断面真円状に成形され、各側縁部同士が
突き合わされた状態、もしくは重なった状態の断面真円
状の金属シートとされる。そして、断面真円状の金属シ
ートの各側縁部同士が、溶接機６０により溶接され、金
属管が製造される。

該円管成形機５０内には、樹脂被覆装置７０の一部が位
置している。該樹脂被覆装置７０は、第１図に示すよう
に、円管成形機５０により断面真円状に成形される直前
の断面０字状の金属シート１２内に位置する本体部７１
と、該本体部７１に片支持されて該本体部から金属シー
ト搬送方向に延出する樹脂通流管７２とを有する。該本
体部７１内には、樹脂通流管７２に連通ずる樹脂通流路
７１ａが形成されており、該樹脂通流路７１ａを介して
樹脂通流管７２内に溶融樹脂が送給される。

樹脂通流管７２は、本体部７１と一体に構成されており
、その先端部内周面は、先端側になるに連れて順次拡径
するテーパー面７２ａとなっている。該樹脂通流管７２
内には、該樹脂通流管７２とは所定の間隙を有するよう
に、マンドレル７３が同心状に挿通している。該マンド
レル７３は、本体部７１に一端部を片支持されており、
先端部には樹脂通流管７２先端から延出した円筒状のコ
ア部７３ａを有している。

該コア部７３ａは、樹脂通流管７２における先端内周部
のテーパー面７２ａと略同様に、先端になるに連れて順
次拡径したテーパー面７３ｂが、該テーパー面７２ａと
は所定の間隙をあけて対向している。円筒状のコア部７
３ａは、円管成形機５０により円管状にされた金属シー
ト内であって、溶接機６０による溶接位置よりも金属シ
ート搬送方向下流側に位置している。

そして、該コア部？３ａのテーパー面７３ｂと樹脂通流
管７２のテーパー面？２ａとにより形成される円筒状の
間隙からは、該樹脂通流管７２とマンドレル７３との間
隙内を通流する溶融樹脂が円筒状に押し出される。該コ
ア部７３ａの外径は、円管成形機５０により円管状にさ
れて溶接８１６Ｇにより各側縁部同士が溶接された金属
管１４の内径よりも若干小さく、両者の間隙が該金属管
１４内周面に被覆される樹脂の厚さに相当する。

このような樹脂被覆装置７０における樹脂通流管７２の
上部に沿って不活性ガス管８ｏが配設されている。該不
活性ガス管８０には、例えば、窒素ガスが通流されてい
る。該不活性ガスは、円管状に成形される直前の断面０
字状の金属シー）１２内にて、空気搬送方向上流部が屈
曲されて金属シート１２外へ延出している。該不活性ガ
ス管８ｏの先端のノズル部８１は、溶接機６ｏによる溶
接部と溶融樹脂による金属管内周面被覆位置との間に位
置しており、溶接された金属シートの各側縁部に、略４
５度の角度で対向している。そして、該ノズル部８１に
対向する金属シート溶接部には、該ノズル部８１から吐
出される窒素ガスが吹き付けられる。

Ｕ字状成形８３０により断面０字状に成形されて加熱装
置４０により加熱された金属シー口２は、樹脂被覆装置
７０における本体部７１配設位置を通過した後に、円管
成形機５ｏにより、各側縁部同士が突き合わされ、ある
いは重ね合わされて断面真円状に成形される。そして、
断面真円状にされた金属シートは、各側縁部同士が溶接
機６ｏにより溶接されて接着される。このとき、その溶
接部には、不活性ガス管８０におけるノズル部８１から
吐出される窒素ガスが吹き付けられる。これにより、溶
接部は窒素ガスの雰囲気下にさらされ、溶接時の高温に
よる金属の溶融およびその後の凝固により生成される金
属表面の高温酸化物および不純物炭化物の付着が抑制さ
れる。

このようにして製造された金属管１４は、その内周面に
、樹脂被覆装置１７０における樹脂通流管７２とマンド
レル７３のコア部７３ａとの間隙から押し出される溶融
樹脂が被覆される。

該樹脂被覆装置７０による金属管内周面被覆位置よりも
下流側には、第２図に示すように、樹脂通流管７２と金
属管１４との相対位置を変更する偏肉調整装置９１が配
設されている。該偏肉調整装置９１により、樹脂通流管
７２と金属管１４との相対位置が変更され、該樹脂通流
管７２から押し出される溶融樹脂の金属管に対する偏心
状態が変更されて、金属管１４に被覆される樹脂の厚さ
が周方向に一均一になるようにされる。

該偏肉調整装Ｗ９工の下流側には、必要に応じて、第２
図に示すように、金属管外周面被覆装置９２、冷却袋ｆ
ｔ９３、巻取り装置もしくは切断装置９４が、順に配設
される。

このような構成の装置により、厚さ１．０ｍの冷延鋼板
（ＳＰＣＣ）を用いて、管径１００ｍの金属管を製造し
、該金属管内周面を厚さ１．０ｍのグラフト変性ポリエ
チレンにより被覆した。鋼板の搬送速度は１ｍ／分であ
り、鋼板の各側縁部の溶接は、アルゴンガスをシールド
に用いたＴＩＧアーク溶接により行った。不活性ガス管
８ｏとして内径２ａｍのステンレスパイプを用い、該不
活性ガス管８ｏ内に、窒素ガスを流量ｔｏ７ｚ／分で送
給した。該不活性ガス管８０のノズル部８１は、溶接位
置から５ｃｉ離れた位置に、ビードに対して金属管搬送
方向に４５度の角度で対向させて配設した。金属管内周
面の樹脂被覆位置は、溶接位置から４０ｃｍ離れている
。該不活性ガス管８０のノズル部８１から金属管の溶接
部に窒素ガスを吹き付けた後に、該金属管内周面をグラ
フト変成ポリエチレンで被覆して複合管を製造した。ｔ
Ｉｋｙ１合管の樹脂１１ｆｌ試験を行ったところ、ポリ
エチレンは周方向に約１２ｋｇ／ｃｍの接着力で略均−
に金属管に接着されていた。

本発明方法では、金属シートとしては、各種アルミニウ
ム合金、各種鋼板、各種鋼合金等が用いられる。金属管
内周面を被覆する樹脂としては、適当な表面処理が施さ
れた金属シートと接着性のよい水架橋性ポリオレフィン
、酸変性ポリエチレン等の変性ポリオレフィンが好適で
ある。また、これらの樹脂層を接着層として用い、最内
層に耐薬品性、耐熱性に優れた、例えば、高密度ポリエ
チレン（ＨＤ　Ｐ　Ｅ）等を用いてもよい。金属シート
の各側縁部同士の溶接には、各種アーク溶接、ガス溶接
、電子ビーム溶接等が採用される。金属管内周面の溶接
部の周囲に供給される不活性ガスとしては、アルゴンガ
ス、ネオンガス、ヘリウムガス等の希ガスや窒素ガス等
を使用してもよいが、上記実施例のように、窒素ガスを
用いることが経済的で好ましい。不活性ガスによる溶接
部周囲への送給量は、金属シートの材料や厚さ、金属管
の径等により異なるが、金属シートの厚さが２．０■程
度以下であって製造される金属管の径が１２０−程度以
下の場合には、０．５〜１５７Ｋ　／分程度とされる。

不活性ガスの送給量が過小であれば、溶接部での酸化膜
の生成を抑制することができず、また、送給量が過大で
あれば、金属管が冷却されて、溶接による接着性が損な
われたり、金属管内周面に被覆される樹脂と金属管との
接着性が損なわれるおそれがある。

金属管１４における溶接部を不活性ガス雰囲気下とする
ためには、前述のように、不活性ガス管８゜の先端部に
ノズル部８１を配設して、該ノズル部８１から溶接部に
不活性ガスを吹き付ける構成に限らず、例えば、第３図
（ａ）および（ｂ）に示すように、不活性ガス管８０の
先端に、金属管１４溶接部側に開口した箱状の溜部８２
を配設して、該溜部８２内に不活性ガスを一旦貯留する
ようにしてもよい。

この場合、前記実施例における具体例と同様にして、複
合管を製造したところ、溜部８２の大きさが、金属管搬
送方向長さが３００閣、幅方向長さが２００ｗ５゜高さ
がｌＯ■であれば、窒素ガスは、１ＡＸ１分の送給量で
効果があった。

また、第４図に示すように、不活性ガス管８０の先端部
を金属管１４の溶接部よりも搬送方向下流側に延設し、
その延設部に、金属管１４溶接部に対向させて多数の小
孔８４を軸方向に並設する構成としてもよい。この場合
にも、１７ｚ／分の窒素ガス送給量で効果が現れた。

なお、上記各実施例では、金属管内周面に樹脂層が被覆
された複合管を製造する場合について説明したが、金属
管内周面及び外周面も樹脂層にて被覆された複合管を製
造する場合にも、本発明は実施し得る。この場合には、
第５図に示すように、金属管１４の溶接部からその搬送
方向下流側の外周面上部を、該金属管とは適当な間隔を
あけて覆う、囲み部材８５を配設し、該囲み部材８Ｓ内
に不活性ガス管８６により窒素ガス等の不活性ガスを送
給するようにしてもよい。この場合には、囲い部材８５
は、溶接部側の側面が閉塞されており、金属管搬送方向
下流側の側面が開放されている。このような構成とする
ことにより、囲い部材８５内に送給される不活性ガスは
溶接部方向へ送給されることなく金属管搬送方向下流側
へ移動するため、例えば、金属シートをアーク溶接して
いる場合に、溶接被覆アークが乱れることなく安定した
溶接が行われる。

溶接部では、溶接棒の酸化を抑制するために、不活性ガ
スであるアルゴンガスが用いられているが、該アルゴン
ガスでは、金属酸化物の付着を抑制することができず、
囲い部材８５内に送給される不活性ガスにより金属酸化
物の付着が抑制される。囲い部材８５の大きさが、金属
管搬送方向長さが５００＋ｍ、幅が２０ｗｍ５高さがＬ
ｏｗであれば、窒素ガス供給量が、５７ｚ／分で効果が
あった。

さらに、本発明では、金属管の溶接部を不活性ガスの雰
囲気下として金属の高温酸化物、不純物炭化物の付着を
抑制した後に、該溶接部を酸素含有ガス雰囲気下にさら
すようにしてもよい。このように、溶接部を酸素含有ガ
ス雰囲気下にさらすことにより、該溶接部には、緻密な
酸化皮膜が形成される。該酸化皮膜は、金属の高温酸化
膜とは異なって、金属管内周面に被覆される樹脂層との
接着性に優れており、該樹脂層が金属管から剥離するこ
とが抑制される。

第６図は、本発明方法の実施状態の一例を示し、不活性
ガス管８０のノズル部８１の配設位置よりも金属管１４
搬送方向下流側に適当な間隔をあけて、しかも、マンド
レル７３のコア部７３ａよりも上流側の位置にて、樹脂
通流管７２にシリコン樹脂等の耐熱性のシール部材８７
が外嵌されている。該シール部材８７は、樹脂通流管７
２と金属管１４との間を略気密にシールしている。該シ
ール部材８７には、不活性ガス管８０と同様に、樹脂通
流管７２に沿って配設された送気管８８および排気管８
９の各端部が挿通している。従って、送気管８８および
排気管８９の一端は、シール部材８７の金属管１４搬送
方向下流側にそれぞれ開口している。送気管８８の他端
は、図外の酸素含有ガスがタンクに連通しており、排気
管８９の他端は、図外の吸引装置に連結されている。そ
して、該吸引装置により排気管８９を介してシール部材
８７の下流域を減圧することにより、送気管８８からシ
ール部材８７の下流域に酸素含有ガスが送給される。

これにより、不活性ガスにさらされた溶接部は、シール
部材８７の下流域にて酸素含有ガスにさらされ、該溶接
部には緻密な酸化金属皮膜が形成される。このようにし
て、溶接部に酸化皮膜が形成された金属管１４は、前述
の実施例と同様に、金属管１４内周面に溶融樹脂が被覆
されて複合管とされる。

本実施例では、シール部材８７の下流域を減圧して、そ
の領域に酸素含有ガスを送給するようにしているため、
該領域の下流側にて金属管１４内周面に被覆される溶融
樹脂と金属管内周面との間が減圧されるため、両者は強
固に接着される。酸素含有ガスを圧縮して供給する場合
には、金属管１４と溶融樹脂との間にガスが侵入し、両
者の接着強度が低下する。

酸素含有ガスとしては、大気中の空気でもよいが、高酸
素濃度のガスの方が酸化皮膜を形成しやすく、好ましい
。金属管１４の温度は、付着する不純物の種類等によっ
て異なるが、例えば、防錆油が付着している場合には、
２００℃以下に低下させる必要がある。金属管の表面温
度が高くなっている場合には、金属の高温酸化物が生成
され、金属管１４と樹脂との接着性を悪化させてしまう
。溶接部を酸素雰囲気下にさらす時間は、酸素ガス１０
０％の場合で、１秒以上必要である。この時間が短くな
ると、緻密な酸化皮膜が形成されない。酸素含有ガスに
おける酸素濃度が５０％になると、倍以上の時間が必要
になる。また、本実施例では、酸素含有ガスを循環させ
る構成にすることにより、経済性が向上する。

本実施例において、シール部材８７は、高熱にさらされ
るために、シリコン樹脂等の耐熱性の材質で構成される
。また、金属管１４内周面に摺接するために、−層高熱
になるおそれがあるため、内部に冷却水を通流させる構
成とすれば効果的である。

本実施例において、厚さが１．６ｍ、幅が２７１■の鋼
板（ＳＰ）（Ｃ）をロールフォーミング装置により各側
縁部を突き合わせて断面真円状に成形し、アルゴンアー
ク溶接により溶接した後に、その溶接部に、流量が５　
ｒｚ／ｗｉｎの窒素ガスを吹き付けて管表面温度を２０
０℃とし、さらに、該溶接部を大気中の空気に６秒間さ
らした。そして、得られた鋼管の内周面にシラン変性ポ
リエチレンを２．０■の厚さに被覆して複合管を製造し
た。この複合管の樹脂剥離試験を行って、鋼管から樹脂
を剥離したところ、鋼管の溶接部にも樹脂の凝集した部
分が付着した残留破壊（材料破壊）状態になっており、
接着力が著しく向上した。また、この複合管を、８０℃
の熱水と２０℃の水とを交互にそれぞれ５分ずつ通流さ
せる冷熱繰り返し試験に供したところ、５０００サイク
ルまでは樹脂の剥離が認められなかった。

比較のために、鋼管溶接部への窒素ガスの吹き付け、お
よびその後の大気中の空気の雰囲気下にさらさなかった
こと以外は、同様の条件で、内周面に樹脂を被覆して複
合管を製造した。該複合管を樹脂剥離試験に供して鋼管
と樹脂層とを剥離したところ、樹脂層が剥離された鋼管
は、溶接部を除く内周面に樹脂の一部が残留する樹脂の
残留破壊（材料破壊）が認められる程、鋼管と樹脂層が
強固に接着されていたが、溶接部は鋼管表面の不鈍物の
酸化物とともに樹脂が剥離している様子が認められ、該
溶接部において樹脂層は鋼管本体にはほとんど接着され
ていないことが認められた。

また、８０℃と２０℃の水の５分間の交互通流による冷
熱繰り返し試験では、１０００サイクルで溶接部を起点
として略半周にわたる樹脂層の剥離が認められた。

〈発明の効果〉 本発明の複合管の製造方法は、このように、円管状に成
形された金属管の各側縁部同士を溶接した後に、その溶
接部を不活性ガスの雰囲気下にさらすため、該溶接部に
金属の高温酸化物の皮膜が生成されることが抑制され、
該溶接部にも樹脂層が強固に接着される。これにより、
製造される複合管は、金属管の周方向全体に略均−な接
着力で樹脂層が強固に接着されているため、該樹脂層が
金属管から剥離することが抑制される。また、溶接部を
不活性ガスにさらした後に、酸素含有ガスにさらすこと
により、溶接部には樹脂層との接着性に優れた緻密な酸
化皮膜が生成され、金属管と樹脂層との接着性は一層向
上する。

４、　　　　の　　　な！　Ｈ 第１図は本発明方法の実施に使用される装置の一例を示
す断面図、第２図は本発明方法の実施状態の概略図、第
３図（ａ）は本発明方法の実施に使用される装置の他の
例の断面図、第３図＜ｂ＞は第３図（ａ）のＢ−ＢＩＩ
Ａにおける断面図、第４゜図〜第６図はそれぞれ本発明
方法の実施に使用される装置のさらに他の例の断面図で
ある。

１１、１２・・・金属シート、１４・・・金属管、５０
・・・円管成形機、６０・・・溶接機、７０・・・樹脂
被覆装置、７１・・・本体部、７２・・・樹脂通流管、
７３・・・マンドレル、？３ａ・・・コア部、８０・・
・不活性ガス管、８１・・・ノズル部、８２・・・溜部
、８４・・・小孔、８５・・・囲い部、８６・・・不活
性ガス管、８７シ一ル部材、８８・・・送気管、８９・
・・排気管。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属管の内周面と外周面の少なくとも一方が、合成
   樹脂層にて被覆された複合管の製造方法であって、 帯状の金属シートを順次円管状に成形して、各側縁部同
   士を溶接する工程と、 金属シートの各側縁部の溶接部を不活性ガスの雰囲気下
   にさらして金属管を製造する工程と、該金属管の内周面
   および外周面の少なくともいずれか一方に溶融樹脂を被
   覆する工程と、 を包含する複合管の製造方法。 ２、溶接部を不活性ガスの雰囲気下にさらした後に、該
   溶接部を酸素含有ガス雰囲気下にさらす工程を包含する
   請求項１に記載の複合管の製造方法。