JPH05220451A - ウレタンエラストマーの金属管または金属バルブへのライニング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐摩耗性、耐蝕性、耐水性の優れたウレタン
エラストマーを金属管または金属バルブにライニングす
る場合に、初期接着性やさらに耐水性にも優れた金属管
または金属バルブへのウレタンエラストマーのライニン
グ方法を提供すること。 【構成】 まず、金属管または金属バルブ内面に１次プ
ライマーとしてポリビニルブチラールを主成分とするプ
ライマーを塗布乾燥させる。この上に、２次プライマー
としてイソシアネート基を含有するポリウレタン系プラ
イマーを塗布乾燥させる。ついで、この上に、二液硬化
型ポリウレタンエラストマー原液を流し込み法、スプレ
ー法等で塗布し硬化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は耐摩耗性、耐蝕性、耐水
性の優れたウレタンエラストマーを金属管または金属バ
ルブ内面にライニングする際のライニング方法に関し、
詳しくは金属管または金属バルブ内面に１次プライマー
としてポリビニルブチラールを主成分とするプライマー
を塗布乾燥させ、その上に、２次プライマーとしてイソ
シアネート基を含有するポリウレタン系プライマーを塗
布乾燥させた後、その上に二液硬化型ポリウレタンエラ
ストマー原液を流し込み法、スプレー法等で塗布しライ
ニングする際、特にウレタンエラストマーの金属管また
は金属バルブに対する初期接着性を改善し、これにより
ウレタンエラストマーの硬化時収縮による金属管または
金属バルブからのウレタンエラストマーの剥離、ふくれ
等を無くしたウレタンエラストマーの金属管または金属
バルブへのライニング方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄管などの金属管を用いて粉粒体
や流体を輸送することが広く行われており、最近では土
砂や鉱石その他の粉粒体を輸送するのにも鉄管などの金
属管が使用されるようになった。しかし、これら金属管
をそのまま使用しても、その中を通過する土砂や鉱石等
により管壁が摩耗してしまうので、一般に耐摩耗性の優
れたポリウレタンエラストマーをライニングした管が使
用されつつある。

【０００３】ポリウレタンエラストマーをライニングす
る方法としては、一般に金属管表面をプライマー処理し
た後、管を回転させながら二液硬化型ウレタンエラスト
マー組成物を流し込み法、スプレー法、ハケ塗りまたは
遠心投射で塗装する方法が取られているが、ウレタンエ
ラストマー組成物が硬化する際の硬化収縮の為、金属管
からウレタンエラストマーが剥離したりするおそれがあ
る。また、この場合、初期には剥離はなくても、長期間
水に浸漬させたりすると接着力の低下が大きく満足な耐
水性が得られない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこでその対策とし
て、プライマーを２度塗りする方法が提案されている
（特開昭５７−１８４４７５号公報、特開昭５８−２０
１６３８号公報、特開昭６２−４４７７号公報）。この
方法は金属表面にエポキシ系プライマーを塗布し、次い
でウレタン系プライマーを塗布し、その上にポリウレタ
ンエラストマーをライニングするものである。しかしな
がら、この方法はいずれも初期接着力の発現が遅く、ラ
イニング時の剥離現象を完全に無くすには至らなかっ
た。さらに、ポリウレタン樹脂への水分の浸透を防止す
るため、ポリウレタン樹脂中に浸透抵抗材としてガラス
フレーク等を混入した樹脂を用いる方法も開示されてい
るが、この方法は一般にポリウレタン樹脂本来の特徴で
ある耐摩耗性を低下させるため、好ましくない。この改
善策として、所定の遠心力を加え該抵抗材を金属面側に
集積させる方法も開示されている（特公平２−３８２７
２号公報）。しかし、この方法は該抵抗材を十分集積さ
せるためには、樹脂の硬化速度を遅くする必要があり、
著しく生産性が悪く実用的でない。またこれらの方法に
は初期接着性の改善効果は無い。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らはウレタンエ
ラストマーを金属管または金属バルブにライニングする
場合において、初期接着性に優れ、強固に接着し、且つ
耐水接着性の優れたライニング物を得る方法につき鋭意
研究の結果、金属管または金属バルブ内面に１次プライ
マーとしてポリビニルブチラールを主成分とするプライ
マーを塗布乾燥させ、その上に２次プライマーとしてイ
ソシアネート基を含有するポリウレタン系プライマーを
塗布乾燥させた後、その上に二液硬化型ポリウレタンエ
ラストマー原液を塗布し硬化させることによって初期接
着性が大幅に改善され、耐水接着性にも優れることを見
出し本発明を完成するに至った。

【０００６】以下、本発明を詳説する。本発明において
１次プライマーとして使用されるポリビニルブチラール
は、ポリ酢酸ビニルをケン化して得られたポリビニルア
ルコールに酸触媒下でブチルアルデヒドを反応させて得
られるものである。これに必要に応じ塩基性クロム酸亜
鉛、リン酸、アルコール類等を加えてプライマーとす
る。これには、ＪＩＳ−Ｋ−５６３３で規定される、一
般にエッチングプライマーまたはウオッシュプライマー
と稔称される市販品を使用することもできる。

【０００７】２次プライマーとして使用されるポリウレ
タン系プライマーは、有機ポリイソシアネートを単独ま
たは２種以上併用して用いることができる。又、この有
機ポリイソシアネートと、ポリオール類とを反応させて
得られる末端イソシアネート基を有するウレタンプレポ
リマーを使用することもできる（尚、このウレタンプレ
ポリマーには一般には未反応の有機ポリイソシアネート
を含む）。

【０００８】上記有機ポリイソシアネートとしては、ヘ
キサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネー
ト、イソホロンジイソシアネート、キシレンジイソシア
ネート、シクロヘキサンジイソシアネート、トルイジン
ジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネー
ト、２，６ートリレンジイソシアネート、４，４´−ジ
フェニルメタンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイ
ソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、１，
５−ナフチレンジイソシアネート、トリフェニルメタン
トリイソシアネートおよびこれらの混合物、変性物等が
挙げられる。

【０００９】上記ポリオール類としては、線状の末端水
酸基を有するもので、好ましくは分子量５００〜６，０
００のジオール類を単独でも良いし、２種以上を混合し
て使用しても良い。又、多価アルコールを併用しても良
い。

【００１０】線状の末端水酸基を有する分子量５００〜
６，０００のジオールとしては例えばポリエステルポリ
オール、ポリエーテルポリオール類が挙げられる。ポリ
エステルポリオールとしては多価アルコールと多塩基性
カルボン酸やヒドロキシカルボン酸とを重縮合すること
によって得られるポリエステルポリオールが挙げられ、
さらにε−カプロラクトンなどのラクトンをグリコール
等の存在下で開環付加重合したポリカプロラクトンジオ
ール類が挙げられる。

【００１１】ここで言う多価アルコールとしては、例え
ばエチレングリコール、１，２−プロピレングリコー
ル、１，３−プロピレングリコール、２，３−ブチレン
グリコ−ル、１，４−ブチレングリコール、２，２´−
ジメチル１，３−プロパンジオール、ジエチレングリコ
ール、１，５−ペンタメチレングリコール、１，６−ヘ
キサメチレングリコール、シクロヘキサン１，４−ジオ
ール、シクロヘキサン１，４−ジメタノール等を単独あ
るいは２種以上併用して用いることができる。

【００１２】多塩基性カルボン酸としては、例えばコハ
ク酸、マレイン酸、アジビン酸、グルタル酸、ピメリン
酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル
酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘキサドロテレフタ
ル酸、ヘキサヒドロフタル酸等を単独あるいは２種以上
併用して用いることができる。又、多価アルコールとヒ
ドロキシカルボン酸の縮合物であるヒマシ油、ヒマシ油
とエチレングリコール、プロピレングリコール等の反応
生成物も有用である。

【００１３】ポリエーテルポリオールとしては、例えば
エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレン
オキサイド等のアルキレンオキサイドの１種または２種
以上を２個以上の活性水素を有する化合物に付加重合せ
しめた生成物や、テトラヒドロフランを開環重合して得
られるポリテトラメチレングリコールが挙げられる。こ
の場合２個以上の活性水素を有する化合物としては例え
ば先に述べた多価アルコール、多塩基性カルボン酸の
他、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエ
チルトルエンジアミン等のアミン類、エタノールアミ
ン、プロパノールアミン等のアルカノールアミン類、レ
ゾルシン、ビスフェノールの如き多価フェノール類、ヒ
マシ油等が挙げられる。

【００１４】このような２次プライマーは、１次プライ
マーと同様、一般に溶剤と共に使用される。２次プライ
マーの溶剤としては、イソシアネート基に不活性な溶媒
が使用される。例えば、トルエン、キシレン、メチルエ
チルケトン、メチレンクロライド、セロソルブアセテー
ト、メチルイソブチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル
等である。

【００１５】また、２次プライマーとなるポリウレタン
系プライマーとして、イソシアネート基含有シラン化合
物を含有しているものを用いることができる。このイソ
シアネート基含有シラン化合物は、前述の有機ポリイソ
シアネートとアミノシラン化合物及び／またはメルカプ
トシラン化合物とを、イソシアネート基とアミノ基及び
／またはメカルプト基との当量比１／０．２０〜１／
０．９５で反応せしめて得られるものである。このイソ
シアネート基含有シラン化合物は、ポリウレタン系プラ
イマーの全体量（溶剤分は除く）に対して、１〜５０重
量％が好ましい。

【００１６】本発明で用いる二液硬化型ポリウレタンエ
ラストマーとしては、末端イソシアネート基を有するウ
レタンプレポリマーと、ポリオールコンパウンドの二成
分からなるものが、代表的なものである。

【００１７】上記ウレタンプレポリマーは、公知の通
り、前述のポリオール類と前述の有機ポリイソシアネー
トとの反応によって得られるものである。ポリオールコ
ンパウンドは、ポリオール類、多価アルコール等の鎖伸
長剤、ウレタン化触媒等を含有する混合液である。これ
らを、室温または、それぞれ５０〜８０℃程度に加温
し、所定の割合で混合して硬化させることにより二液硬
化型ポリウレタンエラストマーが得られる。二液硬化型
ウレタンエラストマーをライニングする金属管としては
鋳管、鋼管等が挙げられる。また、金属バルブとして
は、鋳造バルブなどが挙げられる。

【００１８】二液硬化型ウレタンエラストマーの金属管
または金属バルブへのライニング方法は次の様にして行
う。金属管または金属バルブ内面をグラインダーまたは
ワイヤブラッシャー等で処理した後、該表面にポリビニ
ルブチラールを主成分とする１次プライマーを塗布乾燥
させ１次プライマー層を形成する。この際、１次プライ
マーの乾燥後の厚さが５〜３００μ、好ましくは２０〜
２００μになるように塗布する。次いで上記１次プライ
マー層にポリウレタン系プライマーを塗布乾燥させ２次
プライマー層を形成する。この際も、２次プライマーの
乾燥後の厚さが５〜３００μ、好ましくは２０〜２００
μになるように塗布する。次いで前記１次プライマー層
にポリウレタン系プライマーを塗布乾燥させ２次プライ
マー層を形成する。この際も、２次プライマーの乾燥後
の厚さが５〜３００μ、好ましくは２０〜２００μにな
るように塗布する。ここで、この１次プライマー層及び
２次プライマー層は、それぞれのプライマーを刷毛塗
り、流し塗り、スプレー等により塗着して形成される。
これらは、いずれも溶剤が飛散するまで、室温の場合通
常２〜３時間放置するが、溶剤除去を十分行う為に、下
地の金属管または金属バルブを４０〜８０℃程度に加熱
するのが好ましい。次いで該２次プライマー層の表面に
二液硬化型ポリウレタンエラストマー原液を流し込み
法、スプレー法等で塗布し硬化させる。この場合、下地
の金属管または金属バルブの温度と二液硬化型ポリウレ
タンエラストマーの原液の温度との温度差を０〜＋１０
０℃の範囲に設定しライニングする。より具体的に言え
ば、二液硬化型ポリウレタンエラストマー原液を４０〜
８０℃に加熱し、金属管または金属バルブを８０〜１６
０℃程度に加熱する。二液硬化型ポリウレタンエラスト
マー原液の温度が４０℃より低いと原液の粘度が高くな
りライニングしずらい。逆に８０℃より高くすると原液
の安定性が悪くなる。金属管または金属バルブの温度を
二液硬化型ポリウレタンエラストマー原液の温度より低
くすると、二液硬化型ポリウレタンエラストマーの硬化
時の収縮の為に充分な接着性が得られない。下地の金属
管または金属バルブと二液硬化型ポリウレタンエラスト
マー原液の温度差を１００℃以上に設定すると、ライニ
ング時にウレタンが発泡しやすくなる。また、金属管ま
たは金属バルブの形状によって、浸漬、刷毛塗り等で二
液硬化型ポリウレタンエラストマー原液を塗布しても良
い。

【００１９】

【実施例】以下に本発明を実施例により具体的に説明す
るが、これはあくまで一態様でしかなく、本発明はこれ
らの実施例のみによって限定されるものではない。ま
た、実施例の文中「部」「％」は全て重量基準を示す。

【００２０】〔ポリウレタン系プライマーの合成例〕 〔ＵＴ−Ｍ１の合成〕分子量１０００のポリテトラメチ
レングリコール１０００ｇと、１，４−ブタンジオール
１８０ｇと、トリメチロールプロパン２７０ｇとをトル
エン４０００ｇに溶解し、窒素気流下で２，４−トリレ
ンジイソシアネートと２，６−トリレンジイソシアネー
トの８０／２０混合物を１６５０ｇ加え、８０℃で５時
間反応させイソシアネート基を含有するポリウレタン系
プライマーを得た。次に、４，４’−ジフェニルメタン
ジイソシアネート７５０ｇとγ−メルカプトプロピルト
リメトキシシラン６００ｇとを窒素気流下、トルエン１
０００ｇ中で、８０℃で５時間反応させイソシアネート
基含有シラン化合物を得、これを全量、前述のポリウレ
タン系プライマーに加えＵＴ−Ｍ１とした。

【００２１】〔ＵＭ−Ａ１の合成〕分子量１０００のポ
リテトラメチレングリコール１０００ｇと、１，３−ブ
タンジオール１８０ｇと、トリメチロールプロパン４０
０ｇとをトルエン４０００ｇとメチルエチルケトン１０
００ｇの混合溶媒中に溶解し、窒素気流下で４．４’−
ジフェニルメタンジイソシアネート３０００ｇを加え、
８０℃で３時間反応させイソシアネート基を含有するポ
リウレタン系プライマーを得た。次に、４，４’−ジフ
ェニルメタンジイソシアネート１０００ｇとγ−アミノ
プロピルトリメトキシシラン１２００ｇとを窒素気流
下、トルエン２０００ｇ中で、８０℃で５時間反応させ
イソシアネート基含有シラン化合物を得、これを全量、
前述のポリウレタン系プライマーに加えＵＭ−Ａ１とし
た。

【００２２】〔エポキシ系プライマーの合成（比較
例）〕エピコート１００１（油化シェル社製、ビスフェ
ノールＡ型エポシキ樹脂、エポキシ当量４５０〜５０
０）３００ｇと、エピコート１５２（油化シェル社製、
フェノールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量１
７２〜１７９）１４０ｇとをトルエン１５０ｇに溶剤さ
せ、エポキシ系プライマーの主剤とした。メタキシリレ
ンジアミン（三菱ガス化学社製）２７０ｇとエピコート
８２８（油化シェル社製、ビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂、エポキシ当量１８４〜１９４）６０ｇとを窒素気
流下、９０℃で５時間反応させ、放冷後、これにトルエ
ン２９０ｇ、エチルセロソルブ９０ｇ、メチルエチルケ
トン１７０ｇを加えて均一な溶液とし、エポキシ系プラ
イマーの硬化剤とした。上記主剤と硬化剤を３／１（重
量比）で混合しプライマーとして用いた。

【００２３】〔二液硬化型ポリウレタンエラストマー原
液の合成例〕 〔ＰＲ−１の合成〕分子量２０００のポリテトラメチレ
ングリコール１０００ｇと、４，４’−ジフェニルメタ
ンジイソシアネート７５０ｇを窒素気流下、８０℃で３
時間反応させ、末端イソシアネート基含有量ウレタンプ
レポリマーＰＲ−１を得た。 〔ＧＲ−１の合成〕分子量１０００のポリテトラメチレ
ングリコール１０００ｇと、１，４−ブタンジオール４
００ｇ及びウレタン化触媒、ジブチル錫ジラウレート
０．１４ｇを均一に混合しＧＲ−１とした。

【００２４】〔実施例１〜４，比較例１〜４〕トルエン
で脱脂した７０×１５０×３．２ｍｍの鋼板に上記合成
例で合成したプライマーまたは、既成のプライマーを、
乾燥後の膜厚が約３０μになるように塗布し、６０℃の
オーブン中で３０分乾燥させた。そして、このプライマ
ー層の上に更に上記合成例で合成した２次プライマーを
塗布する場合は、１次の場合と同様に乾燥膜厚が約３０
μになるように塗布後６０℃で３０分乾燥させた。

【００２５】ついで、上記合成例で合成した二液硬化型
ポリウレタンエラストマー原液、ＰＲ−１を２００ｇと
ＧＲ−１を７０ｇとをそれぞれ８０℃で２０ｍｍＨｇの
減圧下で約２０分脱泡した後、攪拌機で空気を巻き込ま
ないように約３０秒攪拌混合し、得られた混合液をプラ
イマーを塗布した鋼板上に厚さが約２ｍｍになるように
注入し硬化させ各種接着特性測定用試験片を作成し、該
特性を評価した。この結果を下記表１に示す。尚、二液
硬化型ポリウレタンエラストマーの注入はプライマーの
塗布と同じ日に行った。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１中、既成のプライマーとしては、ポリ
ビニルブチラール系プライマーのビニレックス（神道塗
料（株）製）およびシントウウォッシュ（神道（株）
製）、フェノール樹脂系プライマーのケムロック２１８
（ＬＯＲＤ ＦＡＲ ＥＡＳＴＩＮＣ．製）を使用し
た。また、表１中の実管確認試験の評価基準は、次の通
りである。 ×‥ライニング時に剥離発生。 △‥耐水試験後に剥離発生。 ○‥耐水試験後も異常無し。

【００２８】また、評価方法は、下記の通りである。 〔常態接着強度の測定方法〕試験片そのまま２３℃、６
０％ＲＨ（相対湿度）中に、５分間、１５分間、６０分
間、１日間、７日間放置した。そして、試験片の縦方向
中央に巾１インチで鋼板表面に達するまで平行に切り込
みを入れ、一端を剥し、つかみ部をつくり、９０度の角
度で５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で剥離強度を測定した。

【００２９】〔耐水接着強度の測定方法〕上記常態接着
強度の測定方法と同様にして、試験片に切り込みを入れ
た後、７０℃の温水中に浸漬し均一温度下で所定日数放
置後、上記常態接着強度の測定方法と同様にして９０度
剥離強度を測定した。

【００３０】〔実管での確認試験〕長さ１ｍ，直径３５
０ｍｍの鋳鉄管に、それぞれ所定のプライマーを塗布し
た後、管を回転させながら、二液硬化型ポリウレタンエ
ラストマー原液、ＰＲ−１／ＧＲ−１をライニング後の
厚みが２ｍｍになるように流し込み、硬化させた。完全
硬化後、ライニング物の外観を検査し、剥離等の異常が
無いか確認した。異常の無いものについては、管の中央
部に、下地の金属管まで達する長さ３０ｃｍの切り込み
を入れた後、管を常温水中に１ヶ月間浸漬し、浸漬によ
って剥離が生じるかどうか、試験した。

【００３１】表１に示した試験結果から明かなように本
発明の方法では、いずれも高い初期接着強度を示し、最
終の常態接着強度も優れている。又、７０℃，７日間の
温水浸漬後もほとんど接着強度の低下が認められない。
更に、実管試験においても本発明の方法では全く異常は
認められなかった。

【００３２】

【発明の効果】本発明のウレタンエラストマーの金属管
または金属バルブへのライニング方法は、金属管または
金属バルブ内面に１次プライマーとしてポリビニルブチ
ラールを主成分とするプライマーを塗布乾燥させ、その
上に２次プライマーとしてイソシアネート基を含有する
ポリウレタン系プライマーを塗布乾燥させた後、その上
に二液硬化型ポリウレタカエラストマー原液を塗布し硬
化させるので、ウレタンエラストマーの金属管または金
属バルブに対する初期接着性が大幅に改善され、耐水接
着性にも優れるという利点がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０５Ｄ 7/24 Ｙ 8720−4Ｄ Ｔ 8720−4Ｄ Ｆ１６Ｌ 57/00 Ａ 7403−3Ｊ 58/10 7403−3Ｊ (72)発明者 喜多川 眞好 大阪府大阪市西区北堀江１丁目12番19号 株式会社栗本鐵工所内 (72)発明者 松永 準二 大阪府大阪市西区北堀江１丁目12番19号 株式会社栗本鐵工所内 (72)発明者 青木 信夫 大阪府大阪市西区北堀江１丁目12番19号 株式会社栗本鐵工所内 (72)発明者 高田 信秀 大阪府大阪市西区北堀江１丁目12番19号 株式会社栗本鐵工所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属管または金属バルブの内面に１次プ
   ライマーとしてボリビニルブチラールを主成分とするプ
   ライマーを塗布乾燥させ、その上に、２次プライマーと
   してイソシアネート基を含有するポリウレタン系プライ
   マーを塗布乾燥させた後、その上に二液硬化型ポリウレ
   タンエラストマー原液を塗布し硬化させることを特徴と
   するウレタンエラストマーの金属管または金属バルブへ
   のライニング方法。
2. 【請求項２】 二液硬化型ポリウレタンエラストマー原
   液を塗布してライニングする際、金属管または金属バル
   ブと二液硬化型ポリウレタンエラストマー原液との温度
   差を０〜＋１００℃に設定する請求項１記載のウレタン
   エラストマーの金属管または金属バルブへのライニング
   方法。