(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属管の溶接部と前記溶接部の両脇に位置する金属管の裸出表面部を含む金属管の接続部と金属管の被覆層の外周に、防食プライマーを施したのちに行われる粘着材シートの巻回処理、防食テープの巻回処理、または熱収縮テープの密着被覆処理のいずれか１つを施し、ついで前記処理を施した箇所を被包して前記接続部の長さより長い金型を配置し、前記金型と前記接続部と前記接続部の両端に位置する金属管の被覆層とを取り囲む空隙部に、ノルボルネン系単量体、メタセシス触媒、および活性剤を含む反応液を注入したのち前記反応液を硬化させ、少なくともその硬化物と前記被覆層とを融着させることを特徴とする金属管接続部の防食保護方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は金属管接続部の防食保護方法に関し、更に詳しくは、施工現場で金属管を互いに溶接して形成した接続部を、防食性能が優れ、しかも印加外力に対しても優れた耐性を備えた防食保護層で被覆する金属管接続部の防食保護方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼管やステンレス管などの金属管の外周面がポリエチレンやポリウレタンなどで被覆されている被覆金属管を施工現場で互いに接続する場合には、各金属管の被覆を管端から所望の長さだけ剥離除去したのち、各金属管の管端を突き合わせ、その突き合わせ個所を溶接する。
【０００３】
したがって、溶接後にあっては、その接続部には、溶接部とその溶接部の両脇に所望の長さで裸出する金属管の表面部とが存在することになるので、この接続部に対して防食処理を施すことが必要になる。
従来、上記防食処理は、一般に次のようにして行われていた。すなわち、金属管相互の溶接に先立ち、いずれか一方の金属管に熱収縮チューブを配置しておき、溶接後はその溶接部に適宜な粘着剤を塗布したのち、前記熱収縮チューブを溶接部にまで移動して当該溶接部とその両脇の金属管の裸出表面部とを被包し、ついで、例えばプロパンガスバーナなどを用いて熱収縮チューブを加熱・収縮させることにより接続部の外周に熱収縮チューブを密着させ、接続部を被覆する。
【０００４】
なお、接続部が、外部から大きな力を受けるような個所であるような場合には、前記した熱収縮チューブの層を複数層設けたり、また、接続部を熱収縮チューブで密着被覆したのち、その外側に、更に、ポリエチレンシートやゴムシートのような保護シートを縦添え被覆するなどの処置が施されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、地中に埋設されている既設管に対して上記した防食方法を適用した場合、次のような問題を生ずることがある。
施工終了後、既設管は埋め戻されるが、そのとき、接続部を密着被覆する熱収縮チューブには、土砂の衝撃が加わり、また再埋設後に金属管の熱膨張・熱収縮が起こると、熱収縮チューブの外表面には土砂との間で摩擦力などが発生する。
【０００６】
そして、一般に使用されている熱収縮チューブは、その基材が架橋された中密度ポリエチレンで構成されているので、強度特性が優れているものとはいいがたい。
そのため、上記した問題が発生すると、防食施工後の熱収縮チューブが損傷することがあり、極端な場合には、当該熱収縮チューブが裂けてしまい、接続部に対する防食能を喪失することがある。
【０００７】
また、施工後の熱収縮チューブの外側に保護シートなどを配置した場合は、配置しない場合に比べれば、防食性能は良好であるが、必ずしも満足のいく防食性能は発揮されない。
本発明は、金属管の接続部を防食施工するときにおける上記した問題を解決し、長期に亘って優れた防食性能を確保し、同時に、外部からの力に対しても優れた耐性を確保することができる金属管接続部の防食保護方法の提供を目的とする。
【０００８】
上記した目的を達成するために、本発明においては、金属管の溶接部と前記溶接部の両脇に位置する金属管の裸出表面部を含む金属管の接続部と金属管の被覆層の外周に、防食プライマーを施したのちに行われる粘着材シートの巻回処理、防食テープの巻回処理、または熱収縮テープの密着被覆処理のいずれか１つを施し、ついで前記処理を施した箇所を被包して前記接続部の長さより長い金型を配置し、前記金型と前記接続部と前記接続部の両端に位置する金属管の被覆層とを取り囲む空隙部に、ノルボルネン系単量体、メタセシス触媒、および活性剤を含む反応液を注入したのち前記反応液を硬化させ、少なくともその硬化物と前記被覆層とを融着させることを特徴とする金属管接続部の防食保護方法が提供される。
【０００９】
本発明方法においては、図１で示したように、まず、金属管１ａの外周面に被覆層１ｂが形成されている被覆金属管１と金属管２ａの外周面に被覆層２ｂが形成されている被覆金属管２のそれぞれの管端部における被覆層１ｂ，２ｂを適当な長さだけ剥離したのち、互いの管端を突き合わせてそこを溶接する。
【００１０】
したがって、溶接終了後の金属管１，２の接続部Ａには、溶接部３とその両脇に位置する裸出表面部４ａ，４ｂとが形成されている。
ついで、図２で示したように、この接続部Ａの外側を被包して金型５が配置される。
この金型５は、図３と図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である図４に示したように、全体として円筒形状をしていて、径方向で２つ割りできるようになっており、その一方の型には後述する反応液を注入するための注入口５ｃが形成され、他の型には空気孔５ｄが形成されている。金型５の全長は、図１で示した接続部Ａの長さよりも長く、その両端部５ａ，５ｂは、それぞれ、被覆金属管１の被覆層１ｂ、被覆金属管２の被覆層２ｂを圧接できるような口径になっている。したがって、接続部Ａの外側に金型５を配置すると、金型５の内部には、その両端部５ａ，５ｂの間に、被覆層１ｂ，２ｂと接続部Ａを取り囲んだ状態で空隙部Ｂが形成される。
【００１１】
この状態で、金型５の注入口５ｃから反応液を空隙部Ｂに注入する。
本発明方法で用いる反応液とは、ノルボルネン系単量体とメタセシス触媒と活性剤と、更に必要に応じては後述する任意成分とを含むものであって、ノルボルネン系単量体が開環して塊状重合を起こすものである。すなわち、１液のみではノルボルネン系単量体の塊状重合が起こらないように、上記した各成分を２液以上に分割して反応原液を用意しておき、金型への注入作業の直前でこれら各反応原液が混合されたものである。
【００１２】
ここで、ノルボルネン系単量体としては、ノルボルネン環を有すものであれば何であってもよいが、例えば、ノルボルネン、ノルボルナジエンのような二環体；ジシクロペンタジエン、ジヒドロジシクロペンタジエンのような三環体；テトラシクロドデセンのような四環体；トリシクロペンタジエンのような五環体；テトラシクロペンタジエンのような七環体；これらに対し、メチル、エチル、プロピル、ブチルなどのアルキル、ビニルなどのアルケニル、エチリデンなどのアルキリデン、フェニル、トリル、ナフチルなどのアリールで置換して成る置換体；更には、エステル基、エーテル基、シアノ基、ハロゲン原子などの極性基を有する置換体；をあげることができる。
【００１３】
これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、また２種以上を適宜に混合して用いてもよい。これらのうち、入手が容易であり、反応性が優れ、反応終了後の硬化物の耐熱性が優れているという点で、三環体、四環体または五環体を好適なものとしてあげることができる。
このノルボルネン系単量体は開環重合して樹脂化していくが、そのときに、生成させる開環重合体を熱硬化型にすることが好ましい。そのためには、用いるノルボルネン系単量体のうち、１０重量％以上、好ましくは３０重量％以上が架橋可能である単量体を使用すればよい。この架橋可能な単量体は、反応性２重合結合を１分子内に２個以上有する多環ノルボルネン系単量体であって、具体的には、ジシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエン、テトラシクロペンタジエンなどをあげることができる。
【００１４】
メタセシス触媒は、上記したノルボルネン系単量体の開環重合を進めるための触媒であって、その種類は格別限定されるものではなく複分解してノルボルネン系単量体を開環重合させるものであれば何であってもよく、例えば、タングステン、モリブデン、タンタルなどのハロゲン化物、オキシハロゲン化物、酸化物またはアンモニウム塩などをあげることができる。
【００１５】
このメタセシス触媒の使用量は、用いる反応液におけるノルボルネン系単量体１モルに対し、通常、０．０１〜５０ミリモル、好ましくは、０．１〜２０ミリモルに設定される。
この使用量が少なすぎると、ノルボルネン系単量体を開環重合させるための活性が低すぎて開環重合に多大な時間がかかるため、金型内での硬化が迅速に進行しなくなり、また、使用量が多すぎると開環重合が激しく進んでしまい、反応液が金型の空隙部に注入されている過程で硬化してしまったり、またメタセシス触媒が析出して反応液を均質な状態で保存することが困難になる。
【００１６】
このような反応液には、更に、メタセシス触媒の触媒活性を高めることができる活性剤が配合されている。
そのような活性剤としては、メタセシス触媒を活性化できるものであれば何であってもよく、例えば、アルキルアルミニウム、アルキルアルミニウムハライド、アルコキシアルキルアルミニウムハライド、アリールオキシアルキルアルミニウムハライド、有機すず化合物などをあげることができる。
【００１７】
この活性剤の使用量は、格別限定されるものではないが、通常、反応液におけるメタセシス触媒１モルに対し、１〜１０モルに設定される。この使用量が少なすぎたり、また多すぎたりすると、メタセシス触媒の場合と同じような不都合を生ずるからである。
更に、反応液には、公知の酸化防止剤、充填剤、顔料、着色剤、発泡剤、難燃化剤、黒鉛のような固体潤滑剤など他の任意成分が配合されていてもよい。
【００１８】
また、この反応液に、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体のようなジエン系エラストマーや、天然ゴム、ポリイソプレン、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマーなどを配合すると、得られた硬化物の耐衝撃性が向上するので好適である。上記ジエン系エラストマーを配合する場合、その配合量は、反応液におけるノルボルネン系単量体の重量に対し、１５重量％以下、好ましくは１０重量％以下に設定される。配合量が多くなりすぎると、反応液は高粘性になって金型内への注入が困難になるとともに、硬化物の耐熱性や剛性の低下が起こりはじめるからである。
上記したような成分から成る反応液は、前記したように、１液のみではノルボルネン系単量体の開環重合反応が起こらないように、２液以上に分割した状態で反応原液を調製しておき、金型への注入作業の直前で混合されるものであって、そのときはじめてノルボルネン系単量体の開環重合反応が起こって硬化反応が進行する。
【００１９】
例えば、ノルボルネン系単量体とメタセシス触媒と他の任意成分とから成る反応原液Ａ、またノルボルネン系単量体と活性剤と他の任意成分とから成る反応原液Ｂは、それぞれは単独で硬化反応を起こすことはない。しかし、反応原液Ａと反応原液Ｂを混合すると、そのときには、開環重合反応に必要な成分、すなわち、ノルボルネン系単量体、メタセシス触媒および活性材の全てがそろっている反応液になり、ノルボルネン系単量体の開環重合反応が開始する。本発明においては、反応原液を混合して反応液とし、これを直ちに金型の空隙部に注入して硬化させる。
【００２０】
通常、金型の注入口に反応射出成形機のミキシング・ヘッドを装着し、このミキシング・ヘッド内に前記した２種以上の反応原液を同時に射出することにより衝突混合させて反応液を調製し、そのまま金型の空隙部へと注入する。
本発明方法は、施工現場で適用されるので、その作業性のことを考えると、２種類の反応原液を用いて反応液を調製することが好ましいが、３種類以上の反応原液を用いて反応液を調製してもよい。
【００２１】
なお、この場合、反応原液を混合したのちにノルボルネン系単量体と各成分が互いに充分混合して開環重合が進行するために、混合前の各反応原液には、いずれも、ノルボルネン系単量体を含有させておくことが好ましい。しかし、混合前の反応原液に、ノルボルネン系単量体、メタセシス触媒および活性剤の３者を含有させておくと、混合前にノルボルネン系単量体の開環重合が開始するので、通常は、メタセシス触媒と活性剤を１つの反応原液に共存させることはしない。
【００２２】
用いる反応原液の粘度は格別限定されるものではないが、粘度が高すぎても低すぎても、反応原液間の混合や金型内への注入作業が困難になるので、その粘度は、通常５０〜２０００ｃｐｓ、好ましくは１００〜１０００ｃｐｓの範囲内に設定される。
図２で示した金型５の空隙部Ｂに、上記した反応原液を混合して成る反応液を注入すると、空隙部Ｂで、ノルボルネン系単量体の開環重合反応が進行し、注入された反応液は硬化物になる。
【００２３】
このとき、ノルボルネン系単量体として前記した架橋可能な単量体を用い、金型５を配置するに先立ち接続部Ａを４０〜５０℃程度の温度に加熱しておくと、比較的短時間で硬化反応を進めることができるので、現場施工にとっては好適である。
なお、ノルボルネン系単量体の開環重合に基づく硬化反応時の反応熱によって、反応進行中の硬化物は発熱する。そのため、その表面（金型、金属管の裸出表面部、金属管の被覆層などとの接触面）の温度は、通常、１５０℃程度、多くは１６０℃程度にまで達する。しかし、多くの場合、２２０℃の高温にまで達することはない。
【００２４】
反応液の硬化反応が終了した時点で、金型５を取り外すことにより、図５で示したように、接続部Ａと被覆層１ｂ，２ｂの一部を被覆した状態で、ノルボルネン系単量体の開環重合によって得られた硬化物が防食保護層６として形成される。
また、反応液の注入に先立ち、空隙部Ｂに、ガラス繊維、各種の有機繊維、金属繊維などの強化繊維を充填しておくと、形成された防食保護層６はその機械的強度が一層優れたものになるので好適である。
【００２５】
なお、本発明方法においては、図５で示したように、溶接部３、および金属管の裸出表面部４ａ，４ｂ，被覆層１ｂ，２ｂを硬化物から成る防食保護層６で被覆するため、この防食保護層６は金属管の被覆層１ｂ，２ｂと必ず接触する。本発明のようなノルボルネン系単量体の開環重合反応においては、上記した被覆層１ｂ，２ｂを構成する樹脂が開環重合に伴って発生する反応熱で溶融するものであれば、開環重合反応時に接触面でこの樹脂と重合しつつある反応液とが混合され、反応終了後には、硬化物と樹脂は互いに融着して一体化する。そのような樹脂から成る被覆層１ｂ，２ｂを有する被覆金属管の場合は、被覆層１ｂ，２ｂと防食保護層６が一体となり両者の接触面には隙間が存在しないので、例えば水の侵入などは有効に阻止され、接続部Ａにおいては、より優れた防食保護効果を得ることができる。とくに、被覆層１ｂ，２ｂがポリエチレンに代表されるポリオレフィン類である場合、これらは本発明のようなノルボルネン系単量体の開環重合反応によって得られる硬化物と一体化しやすい。そのような被覆層を有する被覆金属管の場合は、被覆層と防食層が融着しやすく、とくに優れた防食保護効果が得られる。
【００２６】
一方、被覆層１ｂ，２ｂがどのような種類のものであった場合でも、次のような処理を施すことにより、接続部における防食保護効果を改善することができる。
すなわち、図２で示した接続部Ａにおいて、溶接部３、裸出表面部４ａ，４ｂ、更に被覆層１ｂ，２ｂの外周面に、常用の防食ブライマーを塗布したのちその外側に、例えば、ブチルゴムを主成分とし、粘着付与剤（タッキファイヤー）、軟化剤、架橋剤が配合されている接着性ゴム混和物から成る粘着テープを巻回したり、または、直接、常用の防食テープを巻回したり、更には従来と同じように熱収縮チューブで密着被覆したのち、その外側に金型を配置し、ノルボルネン系単量体の重合体から成る防食保護層を形成することができる。
【００２７】
その場合、上記した防食保護層は、粘着テープ、防食テープまたは熱収縮チューブを金属管の軸心方向に押さえつけているので、これらテープやチューブが、金属管の接続部から剥離するという問題の発生を抑制し、また、土砂などとの摩擦によって損傷されるという問題を抑制し、接続部における防食保護硬化を高めることができる。
【００２８】
そして、前記したように、この防食層保護層が金属管の被覆層と接触して形成されていると、両者の接触面から水などが一層侵入しにくくなるため、接続部における防食保護効果は一層優れたものになり、前述のように、防食保護層と被覆層を融着させることができれば、非常に優れた防食保護効果を得ることができる。また、粘着テープ、防食テープ、あるいは熱収縮チューブが、上記のようなノルボルネン系単量体の開環重合反応において硬化物と融着する樹脂からなるものであった場合でも、これらと防食保護層は一体化され、接続部における防食保護効果は改善される。
【００２９】
【発明の実施例】
実施例１
厚み約４ｍｍのポリエチレン被覆層で被覆されている外径２１６．３ｍｍの鋼管１，２の管端部の被覆層１ｂ，２ｂを長さ１５０ｍｍに亘って剥離したのち管端を突き合わせ、そこを溶接した（図１）。
一方、ジシクロペンタジエン７５重量部と非対称型シクロペンタジエン三量体２５重量を混合し、ここにスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（商品名、クレイトン１１７０、シエル社製）５重量部、およびフェノール系酸化防止剤（商品名、イルガノックス１０１０、チバガイギー社製）２重量部を溶解させ、得られた溶液を２つの液に分割し、一方の液には、１リットル当り、ジエチルアルミニウムクロリド（活性剤）４０ミリモル、ｎ−プロパノール４４ミリモル、四塩化ケイ素２０ミリモルを配合して反応原液Ａを調製し、他方の液には、１リットル当り、トリ（トリデシル）アンモニウムモリブデート（メタセシス触媒）１０ミリモルを配合して反応原液Ｂを調製した。
【００３０】
接続部Ａに対し、プロパンガスバーナを用いて温度４０〜５０℃に予熱したのち、その外側を、両端部５ａ，５ｂの口径が２２５ｍｍ、中央部の内径が２６０ｍｍ、全長が５１０ｍｍである２つ割り構造の金型５で被包した（図２）。
ついで、前記した反応原液Ａと反応原液Ｂの同容量を反応射出成形機を用いて混合して反応液とし、それを、ただちに、温度６０℃に調整されている金型５の空隙部Ｂに注入口５ｃから注入した。金型５の温度を測定したところ、反応液の注入後温度上昇が進み、約２４秒後には２００℃になった。
【００３１】
注入から１分後に金型５を取りはずして自然冷却した。接続部Ａとポリエチレン被覆層１ｂ，２ｂの外側には硬い防食保護層６が形成されていた。
この防食保護層につき、下記の仕様で防食性能と物理特性を調べた。
防食性能：防食保護層が形成されている個所を屋外の水槽中に１ヵ月間浸漬したのち取り出し、メガオームメータを用いて防食保護層の絶縁抵抗を測定し、ついで防食保護層を剥離して接続部Ａを表出させ、その表出面における発錆の有無を目視観察。
【００３２】
物理特性：形成された防食保護層に対し、ＪＩＳＫ７１１０に基づいてアイゾット衝撃強さ（ノッチ付）と、ＪＩＳＫ７２１４に基づいて剪断応力とをそれぞれ測定。
その結果、絶縁抵抗は１０９  より大きく、発錆は認められず、また、アイゾット衝撃強さは４０ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ  、剪断応力は４００ｋｇ／ｃｍ２であった。
【００３３】
実施例２
図２において、接続部Ａとポリエチレン被覆層１ｂ，２ｂの外側に、ブチルゴム、粘着付与剤（日本ゼオン（株）製、商品名クイントンＡ１００：脂肪族炭化水素樹脂）、軟化剤（日本石油化学（株）製、商品名日石ポリブデンＨＶ１００）をトルエンに溶解した防食プライマーを刷毛塗りし、更にその外側に、幅１００ｍｍ、厚み０．５ｍｍで、架橋剤を含むブチルゴム系の粘着テープを１／２ラップで巻回したことを除いては、実施例１と同じようにして防食保護層を形成した。
【００３４】
形成された防食保護層の防食性能と物理特性を実施例１と同様に測定した。その結果は、実施例１の場合と略同じであった。
実施例３
溶接部Ａとポリエチレン被覆層１ｂ，２ｂの外側に、厚み０．１２ｍｍの低密度ポリエチレンテープにブチルゴムを主成分とする防食層が形成されている厚み０．４８ｍｍ、幅５０ｍｍの防食テープを１／２ラップで巻回したことを除いては、実施例１と同様にして防食保護層を形成した。
【００３５】
この防食保護層の防食性能と物理特性も実施例１の場合と略同じであった。
実施例４
溶接部Ａとポリエチレン被覆層１ｂ，２ｂの外側を、長さ４５０ｍｍ、内径が２６５ｍｍで内面に厚み０．６ｍｍのブチルゴム系粘着層が形成されているポリエチレン系熱収縮チューブ（厚み１．２ｍｍ）で密着被覆したことを除いては、実施例１と同様にして防食保護層を形成した。
【００３６】
その場合の防食保護層の防食性能と物理特性も実施例１の場合と略同じであった。
比較例
実施例４において、防食保護層を形成せず、熱収縮チューブのみで防食処理を行った。
【００３７】
この場合、絶縁抵抗は１０９  より大きく発錆も生じなかった。しかし、アイゾット衝撃強さは２０ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ  、剪断応力は１７０ｋｇ／ｃｍ２であった。
各実施例と比較例を比べて明らかなように、本発明の防食方法が施工されている金属管の接続部は、そこに形成されている防食保護層は防食性能に優れ、しかもその強度特性が優れている。そして、このような防食保護層は、実施例１で示したように１分程度で形成することができるので、本発明方法は現場施工に好適な防食方法として適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】被覆金属管を互いの管端で溶接した状態を示す概略図である。
【図２】図１の接続部の外側に金型を配置した状態を示す概略図である。
【図３】図２で用いた金型の断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に層断面図である。
【図５】金属管の接続部に防食保護層を形成した状態を示す概略図である。
【符号の説明】
１，２  被覆金属管
１ａ，２ａ  金属管
１ｂ，２ｂ  被覆層
３  溶接部
４ａ，４ｂ  金属管の裸出表面部
５  金型
５ａ，５ｂ  金型５の両端部
５ｃ  注入口
５ｄ  空気孔
６  防食保護層
Ａ  金属管の接続部
Ｂ  空隙部
【図１】
0003614933.tif 000002
【図２】
0003614933.tif 000003
【図３】
0003614933.tif 000004
【図４】
0003614933.tif 000005
【図５】
0003614933.tif 000006