(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地処理した鋼管の内面に、該鋼管より長さが長くかつ両管端を熱圧着して密閉した、融点が１１５〜１３０℃の範囲のポリエチレンに、０．０１〜０．５質量％の無水マレイン酸または無水イタコン酸を反応付加した樹脂からなる樹脂管を挿入し、鋼管の温度が樹脂管の融点〜融点＋５０℃の温度範囲に加熱して樹脂管を膨張させて樹脂管と鋼管を接合し冷却したのち、樹脂管の余長部分を切り落とすことにより製造された樹脂と鋼の複合管。
【請求項２】
下地処理した鋼管の内面に、該鋼管より長さが長くかつ両管端を熱圧着して密閉した、融点が１４５〜１６５℃の範囲のエチレンとプロピレンの共重合体に、０．０１〜０．５質量％の無水マレイン酸または無水イタコン酸を反応付加した樹脂からなる樹脂管を挿入し、鋼管の温度が樹脂管の融点〜融点＋５０℃の温度範囲に加熱して樹脂管を膨張させて樹脂管と鋼管を接合し冷却したのち、樹脂管の余長部分を切り落とすことにより製造された樹脂と鋼の複合管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は樹脂と鋼の複合管に関し、さらに詳しくは高温流体輸送時の樹脂と鋼の接着性が優れた樹脂と鋼の複合管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
都市生活環境の向上で、ビルから一戸建て家屋まで給湯施設の普及が進んでいる。また、省エネルギーの観点から地域冷暖房システムの普及も進められている。そのため、熱水などの高温流体の輸送配管の耐久性が重要視されている。水などを輸送する配管材料としては鍛接鋼管や電縫鋼管などの鋼管の他に、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレンやポリブテンなどの熱可塑性の樹脂管が単体で使用されている。鋼管はこれらの樹脂管に比較して機械的強度が大きいので施工時の耐衝撃性や交通の激しい道路下の埋設などでも耐圧縮性が優れ、輸送する流体の温度が高い場合でも樹脂管に比較すると耐圧強度は十分大きく優れ、樹脂管のように燃焼し難いので屋内の用途に使用しても火災で延焼することもなく優れる。
【０００３】
しかし、鋼の腐食による流体の濁り防止や管路の閉塞防止が必要な用途では、腐食が起こらない樹脂管が使用される。両者の良い点を合わせ持つ管路としては、鋼管の内面に樹脂管を挿入して防食した樹脂と鋼の複合管が知られている。例えば給水管としては安価なポリ塩化ビニルを活用した鋼と軟質ポリ塩化ビニルの複合管が、給湯管としては鋼と硬質ポリ塩化ビニルの複合管が各々広く使用されている。さらに、ポリ塩化ビニルの代わりにポリエチレン、ポリプロピレンやポリブテンなどの熱可塑性樹脂を活用した樹脂と鋼の複合管もある。
【０００４】
しかし、これらの樹脂と鋼の複合管を９５〜１００℃の熱水の輸送などの高温流体の輸送に用いると、樹脂と鋼の界面の高温での接着性が十分でないために、長期間の使用では接着力が次第に弱まり、やがて界面で剥離する。このような高温流体の輸送状態では、従来の樹脂と鋼の複合管では両者の接合界面の接着性が不十分である。その原因は、樹脂管、粘着剤や接着剤の特性と複合管を製造する際に樹脂管に内在する収縮力に基づく剥離力の相乗である。材料特性上の問題としては、塩化ビニルではほゞ軟化点近傍での使用になり樹脂中の可塑剤の溶出が促進され、粘着剤や接着剤も劣化するなどの長期間の使用には限界がある。ポリエチレン、ポリプロピレンやポリブテンでは高温流体中でも可塑剤などの溶出は起こらないが、粘着剤や接着剤が劣化する。
【０００５】
一方、複合管製造時の樹脂管に内在する収縮力に基づく剥離力の影響は樹脂の種類に依らず、次の通りである。熱可塑性の樹脂管の多くは生産効率の点から、押出機に丸ダイを接続して円筒状に引き取り、冷却する押出成形法で製造される。樹脂管を活用した樹脂と鋼の複合管の製造方法としては，次の膨張法と縮径法の２つの製造方法が一般的である。膨張法ではまず、樹脂管の押出成形時に樹脂を若干延伸して引き取ることによって管内部に成形歪みを与え、冷却して所定の長さに切断して、樹脂管を成形する。製造された樹脂管の両管端は大気に開放された状態になる。この樹脂管の外面に粘着剤や接着剤を塗布して鋼管内面に挿入し、加熱する。樹脂管の温度が上昇するにつれて成形歪みが開放されるので樹脂管が膨張し、やがて接着剤や粘着剤を介して鋼管内面に密着する。そして、最後に全体を冷却して樹脂と鋼の複合管を製造する。この方法は製造工程が単純であるので生産効率の点から多用される。
【０００６】
しかし、成形歪みの開放による樹脂管の膨張代は極わずかであることから鋼管径との隙間が１ｍｍ程度以内と僅差な外形の樹脂管が必要であり、例え該隙間が僅差な樹脂管と鋼管を組み合わせて加熱し膨張させ両者を密着させても、熱可塑性樹脂は鋼より熱収縮がはるかに大きいので、樹脂管の両管端が大気に開放されている状態では複合管の製造の最後の冷却工程では鋼管の内径に対して樹脂管の外形が小さくなろうとするため樹脂管と鋼管の界面では大きな剥離力が働く。実際、両者の界面に粘着剤や接着剤がない状態では隙間が形成される。そのため、現状の樹脂と鋼の複合管の界面では常に剥離応力が働いており、剥離防止に粘着剤や接着剤が使用される。
【０００７】
しかし、このような工夫がなされた膨張法による樹脂と鋼の複合管でも、長い期間に渡って９５〜１００℃の熱水や６０℃に加熱された酸、アルカリ水溶液の輸送配管に使用すると樹脂と鋼の接着界面の粘着剤や接着剤が劣化して接着力が弱まり、樹脂管に内在する収縮応力によって樹脂管が鋼管内面から剥離する。一方、縮径法では樹脂管の外面に粘着剤や接着剤を塗布して鋼管に挿入し、鋼管の外径を機械力によって絞り縮径して隙間を埋め、樹脂管の外面と鋼管の内面を密着させる製造方法である。そのため、縮径法では膨張法のように樹脂管には収縮力が殆ど内在しないが、生産効率が悪く、かつ縮径装置など大がかりな設備投資が必要である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の膨張法で効率良く生産される樹脂と鋼の複合管では、９５〜１００℃の熱水や６０℃の酸やアルカリの水溶液などの高温流体輸送に用いると、樹脂と鋼の界面接着が不十分なこと、樹脂管自体が大きな収縮応力を内在していることから、長期間の使用に耐え難い。
本発明は樹脂管の成分および樹脂と鋼の複合管の製造方法を両方変更することによって、高温流体輸送に長期間使用しても樹脂と鋼の界面接着が十分な樹脂と鋼の複合管の提供を目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述の問題点を解決すべく、樹脂管の成分および樹脂管と鋼管の複合管の製造方法について鋭意検討した。その結果、９５〜１００℃の熱水輸送には鋼管に挿入する樹脂管として融点が１１５〜１３０℃の範囲のポリエチレンに０．０１〜０．５重量％の無水マレイン酸または無水イタコン酸を反応付加した樹脂からなる樹脂管を用いること、６０℃の酸やアルカリ水溶液の輸送には融点が１４５〜１６５℃の範囲のエチレンとプロピレンの共重合体に０．０１〜０．５重量％の無水マレイン酸または無水イタコン酸を反応付加した樹脂からなる樹脂管を用いること、複合管の製造では鋼管より長さが長くかつ両管端を熱圧着して密閉した該樹脂管を挿入し、鋼管の温度が樹脂管の融点〜融点＋５０℃の温度範囲になるように加熱して樹脂管を膨張させて樹脂管と鋼管を接合し冷却したのち、樹脂管の余長部分を切り落とす方法によることによって、上述の問題点が解決できることを見出し、本発明に至ったものである。
【００１０】
以下に、本発明につき詳細に説明する。
本発明には、炭素鋼やステンレス鋼などの合金鋼でできた鋼管を用いるが、一般の鍛接鋼管、電縫鋼管の他に、薄板をロールで曲げ加工して溶接した鋼管なども使用できる。また、防食性強化のために鋼管の内外面に亜鉛、アルミニウム、クロムなどの金属めっきを施しためっき鋼管、亜鉛と鉄、クロムやニッケルとの合金をめっきした合金めっき鋼管なども使用できる。鋼管に肉厚としては０．５〜１０ｍｍ程度のものが利用できる。これらの鋼管は使用に先立ち、内面を脱脂して油分を除き、スケールがある場合にはブラスト処理や酸洗してスケールを除去した後、一般市販のエポキシプライマーを塗布して下地処理する。エポキシプライマーとしてはエポキシ樹脂、アミン系硬化剤と無機顔料を主成分とするプライマーが望ましく、膜厚は３０〜５０μｍ程度であると、熱水通水試験での樹脂の剥離防止に効果的である。
【００１１】
本発明に使用する樹脂管には、融点が１１５〜１３０℃の範囲のポリエチレンに、０．０１〜０．５重量％の無水マレイン酸または無水イタコン酸を反応付加して変成した樹脂からなる樹脂管または、融点が１４５〜１６５℃の範囲のエチレンとプロピレンの共重合体に、０．０１〜０．５重量％の無水マレイン酸または無水イタコン酸を反応付加して変成した樹脂からなる樹脂管を用いる。上述のポリエチレンとしては密度が０．９３５〜０．９４８の範囲の中密度ポリエチレンが利用できるが、融点が１１５〜１３０℃の範囲のものを用いる。該ポリエチレンの融点が１１５℃未満では両端を密封した該樹脂管を鋼管に挿入して加熱する工程で樹脂管の高温強度が不足し、鋼管からはみ出した樹脂管の密封部分の近傍が内部の空気の膨張圧に耐えきれず破れる。また該ポリエチレンの融点が１３０℃越えでは、両端を密封した該樹脂管を鋼管に挿入して加熱する工程で樹脂管の溶融に長い時間が必要なため、効率的でない。
【００１２】
エチレンとプロピレンの共重合体としては、エチレンとプロピレンのランダム共重合体とブロック共重合体が利用でき、共重合体の融点が１４５〜１６５℃であることが必要である。該共重合体の融点が１４５℃未満では両端を密封した該樹脂管を鋼管に挿入して加熱する工程で樹脂管の高温強度が不足し、鋼管からはみ出した樹脂管の密封部分の近傍が内部の空気の膨張圧に耐えきれず破れる。また該共重合体の融点が１６５℃越えでは、両端を密封した該樹脂管を鋼管に挿入して加熱する工程で樹脂管の溶融に長い時間が必要なため、効率的でない。また、プロピレンを単独重合して得られるポリプロピレンは両端を密封した該樹脂管を鋼管に挿入して加熱する工程でエチレン成分による残留応力の緩和が殆ど行われないので、複合管にした後でも収縮応力が内在し、熱水通水試験で樹脂が剥離する。
【００１３】
本発明に使用するポリエチレンおよび、エチレンとプロピレンの共重合体は、無水マレイン酸または無水イタコン酸を反応付加する。該ポリエチレンおよび、エチレンとプロピレンの共重合体をこれらの酸無水物で変成することによって、接着剤や粘着剤を塗布することなしに鋼と接着させることができ、接着剤や粘着剤の塗布工程が省略できる。ポリエチレン管の場合、複合管の熱水通水試験で樹脂と鋼の剥離を防止するには、樹脂に対して０．０１重量％以上の無水マレイン酸または無水イタコン酸を反応付加する必要がある。樹脂に対する無水マレイン酸または無水イタコン酸を反応付加量の上限は、樹脂に対して０．５％である。該反応付加量が０．５重量％を越えては、空気と熱水を混合して通水する熱水通水試験で樹脂管の酸化劣化が促進され望ましくない。
【００１４】
エチレンとプロピレンの共重合体の場合、６０℃の酸やアルカリ水溶液の熱水通水試験で樹脂と鋼の剥離を防止するには、樹脂に対して０．０１重量％以上の無水マレイン酸または無水イタコン酸を反応付加する必要がある。樹脂に対する無水マレイン酸または無水イタコン酸を反応付加量の上限は、樹脂に対して０．５％である。該反応付加量が０．５重量％越えでは、空気と熱水を混合して通水する６０℃の酸やアルカリ水溶液の熱水通水試験で樹脂管の酸化劣化が促進される。
【００１５】
本発明に使用する樹脂管には、複合管製造時の加熱工程での酸化劣化と高温流体輸送時の酸化劣化を防止するために酸化防止剤を配合する。例えば管路を熱水が充満して流れる状況では、熱水中の溶存酸素以外、空気中の酸素が該共重合体と接触しないので酸化劣化は非常にゆっくりとしか進まない。しかし、実際には管路を熱水と空気が混ざった状態で流れることも多く、空気中の酸素が該共重合体と接触するので酸化劣化が促進される。一般に熱可塑性樹脂の酸化劣化を抑制するために、各種の酸化防止剤を配合する。酸化防止剤としてはヒンダードフェノール系、ヒンダードアミン系、チオエーテル系やりん系の各種酸化防止剤が利用できる。また本発明の複合管の識別や商品価値の点から、樹脂管に着色する必要がある場合には、各種色彩の有機や無機の顔料を配合して調色する。
【００１６】
樹脂管の厚みは０．５〜５ｍｍの範囲のものを用いる。該厚みが０．５ｍｍ未満では加熱工程で両端を密封した該樹脂管を鋼管に挿入して加熱する工程で樹脂管の高温強度が不足し、鋼管からはみ出した樹脂管の密封部分の近傍が内部の空気の膨張圧に耐えきれず破れ、該厚みが５ｍｍ越えでは樹脂管の溶融に長い時間がかかり効率的でない。
【００１７】
本発明の複合管の製造は、鋼管より長さが長くかつ両管端を熱圧着して密閉した該樹脂管を挿入し、鋼管の温度が樹脂管の融点〜融点＋５０℃の温度範囲になるように加熱して樹脂管を膨張させて樹脂管と鋼管を接合し冷却したのち、樹脂管の余長部分を切り落とす方法で行う。まず、本発明のポリエチレン、またはエチレンとプロピレンの共重合体に０．０１〜０．５重量％の無水マレイン酸または無水イタコン酸を反応付加して変成した樹脂を押出成形法で円筒形状に引き取り樹脂管を製造する。この場合、樹脂管は延伸してもしなくても良いが、樹脂管の外径と挿入する樹脂管の内径の隙間は５ｍｍ以下にすると、良好な結果が得られる。そして、樹脂管の押出成形の最後に、樹脂管の長さが挿入する鋼管の長さより両端２００ｍｍ程度長くなる位置で、熱プレスにより樹脂管を押しつぶして熱融着し、熱融着部分の中央から切断する。
【００１８】
このようにして両端を密封した該樹脂管を図２に示すように鋼管の内面に挿入し、鋼管の温度が樹脂管の融点〜融点＋５０℃の温度範囲になるように加熱して樹脂管を膨張させる。このとき鋼管の加熱方法としては、各種ガス炉や電気炉などの加熱炉を利用するが、鋼管を連続的に搬送して高周波誘導加熱リングで連続的に加熱する方法も利用できる。ここで、樹脂管が本発明の融点が１１５℃のポリエチレン管の場合、両端を密封した樹脂管を融点〜融点＋５０℃（１１５〜１６５℃）に加熱すると内圧が約１．３０〜１．４７気圧に増加する。
【００１９】
また、本発明の融点が１３０℃のポリエチレン管の場合、両端を密封した樹脂管を融点〜融点＋５０℃（１３０〜１８０℃）に加熱すると内圧が約１．３５〜１．５２気圧に増加する。樹脂管が本発明の融点が１４５℃のエチレンとプロピレンの共重合体の場合、両端を密封した樹脂管を該共重合体の融点〜融点＋５０℃（１４５〜１９５℃）に加熱すると内圧が約１．４０〜１．６２気圧に増加する。このように、鋼管の内面は樹脂管の融点以上の温度に上昇して樹脂管が軟化し、かつ上記の内圧増加によって樹脂管が膨張して鋼管内面に強力に圧着され、両者の界面接着が十分促進される。
【００２０】
このとき、鋼管の温度が樹脂管の融点〜融点＋５０℃の温度範囲になるように加熱することが最も大切である。加熱は鋼管側から始まり、次いで樹脂管に及ぶ。この際の加熱時間は鋼管や樹脂管の肉厚で変化するが、鋼管の加熱温度が樹脂管の融点の場合は１５〜３０分程度、該加熱温度が融点＋５０の場合は５〜１５分程度で良好な結果が得られる。鋼管の加熱温度が樹脂管の融点未満では樹脂管の溶融が十分進まず鋼との接着が不十分になり、熱水通水試験で樹脂が剥離する。該加熱温度が樹脂管の融点＋５０℃越えでは加熱する工程で内圧に対して樹脂管の高温強度が不足するので、鋼管からはみ出した樹脂管の密封部分の近傍が内部の空気の膨張圧に耐えきれず破れる。
【００２１】
冷却工程では鋼管内壁に接着された部分は収縮できないが、増加した内圧は減少するので常温まで冷却すると樹脂管が膨張した分だけ内圧が減圧になるところだが、両端に２００ｍｍ程度の樹脂管のはみ出し部分を残しておくことによってこの部分の収縮が優先して起こり減圧状態が回避できる。鋼管温度が樹脂管の軟化点温度付近以下に低下した時点で、このはみ出し部分を切り落とすと本発明の樹脂と鋼の複合管が得られる。ちなみに、樹脂管のはみ出し部分を切断する鋼管温度は、本発明の融点が１１５〜１３０℃のポリエチレンでは８０〜９５℃、融点が１４５〜１６５℃のエチレンとプロピレンの共重合体では１１５〜１２５℃であると良好な結果が得られる。
【００２２】
本発明の構成を図１〜図３で説明する。
図１は本発明の一例として樹脂と鋼の複合管の断面を示す図である。
図中１は内面を下地処理した鋼管、２は０．０１〜０．５重量％の無水マレイン酸または無水イタコン酸を付加した融点が１１５〜１３０℃のポリエチレンまたは融点が１４５〜１６５℃のエチレンとプロピレンの共重合体の樹脂管を各々示す。
図２は本発明の製造工程で、両端を熱融着して密封した樹脂管を鋼管に挿入した状態を示す実施例の図である。図中３は密封した樹脂管のはみ出し部分を示す。図３は従来の樹脂と鋼の複合管の断面の一例を示す図である。図中１は鋼管、４は粘着剤または接着剤、５はポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリブテンの樹脂管を各々示す。
【００２３】
【実施例】
以下に、実施例により本発明を詳細に説明する。
（実施例１）
鋼管（外径２５Ａ×長さ５００ｍｍ×厚み２ｍｍ）の内面をグリットブラスト処理して除錆し、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル１００重量部、シリカ３重量部とアミン系硬化剤５０重量部からなるエポキシプライマーを溶剤で希釈し、塗布膜厚が３０μｍになるように内面塗装した。該鋼管の内径より５ｍｍ小さい外径で、長さが９００ｍｍの両端を熱融着で密封したポリエチレン管を挿入した。このときポリエチレン管には、融点１１０〜１３５℃のポリエチレンに０．０１重量％の無水マレイン酸を付加した変成物を用い、肉厚が０．１〜５ｍｍの範囲の樹脂管を製造し供試した。これらの樹脂管を挿入した鋼管を電気オーブン中で加熱して樹脂管を膨張させた。このとき、鋼管の加熱温度は樹脂管の融点と同じ温度で１５分と３０分加熱する２条件で行った。これらの加熱を行ったのち、鋼管全体を電気オーブンから取り出して自然放冷し、鋼管温度が８０〜９５℃に低下した時点で、樹脂管の管端余長部分（はみ出し部分）を切り落とし、樹脂と鋼の複合管を製造した。電気オーブンから取り出したときに、樹脂管の管端余長部分の破れの有無を目視観察するとともに、冷却後の複合管を管軸方向に切断して樹脂管と鋼管の界面の接着状況を断面観察した。結果を図４に示す。
【００２４】
鋼管の加熱を樹脂管のポリエチレンの融点と同じ温度で１５分間行う場合、樹脂管の融点範囲が本発明の１１５〜１３０℃の範囲の場合だけ樹脂管の肉厚が０．５〜３ｍｍの範囲で樹脂管の管端余長部分の破れが無く、かつ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間がなく良好に接合できる成分範囲があるが、樹脂管の融点が１１０℃では樹脂管の管端余長部分が破れ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が発生し、樹脂管の融点が１３５℃では管端余長部分の破れはないが樹脂管の膨張が不足して複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が残る。樹脂管の肉厚が０．１ｍｍではポリエチレンの融点によらず管端余長部分が破れ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が発生する。樹脂管の肉厚が５ｍｍでは、ポリエチレンの融点が１１０℃の場合を除き、管端余長部分の破れはないが樹脂管の膨張が不足して複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が残る。この場合、ポリエチレンの融点が１１０℃では樹脂管の管端余長部分が破れ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が発生する。
【００２５】
鋼管の加熱を樹脂管のポリエチレンの融点と同じ温度で３０分間に延長すると樹脂管の融点範囲が本発明の１１５〜１３０℃の範囲の場合だけ樹脂管の肉厚が０．５〜５ｍｍの範囲でも樹脂管の管端余長部分の破れが無く、かつ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間がなく良好に接合できるようになり製造範囲が広がる。この場合でも樹脂管の融点が１１０℃では樹脂管の管端余長部分が破れ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が発生し、樹脂管の融点が１３５℃では管端余長部分の破れはないが樹脂管の膨張が不足して複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が残る。樹脂管の肉厚が０．１ｍｍではポリエチレンの融点によらず管端余長部分が破れ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が発生する。
【００２６】
【実施例２】
実施例１と同じ鋼管と樹脂を用い、鋼管の加熱温度を樹脂管のポリエチレンの融点＋５０℃で５分間と１５分間に変更して、樹脂と鋼の複合管を同様に製造した。電気オーブンから取り出したときに、樹脂管の管端余長部分の破れの有無を目視観察するとともに、冷却後の複合管を管軸方向に切断して樹脂管と鋼管の界面の接着状況を断面観察した。結果を図５に示す。
鋼管の加熱を樹脂管のポリエチレンの融点＋５０℃の温度で５分間行う場合でも、樹脂管の融点範囲が本発明の１１５〜１３０℃の範囲の場合だけ樹脂管の肉厚が０．５〜３ｍｍの範囲で樹脂管の管端余長部分の破れが無く、かつ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間がなく良好に接合できる成分範囲があるが、樹脂管の融点が１１０℃では樹脂管の管端余長部分が破れ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が発生し、樹脂管の融点が１３５℃では管端余長部分の破れはないが樹脂管の膨張が不足して複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が残る。樹脂管の肉厚が０．１ｍｍではポリエチレンの融点によらず管端余長部分が破れ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が発生する。樹脂管の肉厚が５ｍｍでは、ポリエチレンの融点が１１０℃の場合を除き、管端余長部分の破れはないが樹脂管の膨張が不足して複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が残る。この場合、ポリエチレンの融点が１１０℃では樹脂管の管端余長部分が破れ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が発生する。
【００２７】
鋼管の加熱を樹脂管のポリエチレンの融点＋５０℃の温度で１５分間に延長すると樹脂管の融点範囲が本発明の１１５〜１３０℃の範囲の場合だけ樹脂管の肉厚が０．５〜５ｍｍの範囲でも樹脂管の管端余長部分の破れが無く、かつ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間がなく良好に接合できるようになり製造範囲が広がる。この場合でも樹脂管の融点が１１０℃では樹脂管の管端余長部分が破れ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が発生し、樹脂管の融点が１３５℃では管端余長部分の破れはないが樹脂管の膨張が不足して複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が残る。樹脂管の肉厚が０．１ｍｍではポリエチレンの融点によらず管端余長部分が破れ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が発生する。
【００２８】
（実施例３）
実施例１と同じ鋼管と樹脂管を用いて、同様にして複合管を製造した。このとき樹脂管の製造には融点が１１５〜１３０℃のポリエチレンに無水マレイン酸または無水イタコン酸を０〜１重量％付加したポリエチレンを用い、樹脂管の肉厚は１ｍｍとした。鋼管の加熱温度は樹脂管の融点で１５分間加熱して行った。実施例１から予想される通り、鋼管加熱による樹脂管の管端余長部分の破れは無かった。そこで、これらの樹脂と鋼の複合管の内面に、９５〜１００℃の熱水と空気を同容積で混合した高温流体を流速１ｍ／秒で通水し、１年経過後に管軸方向に切断して樹脂管と鋼管の界面の接着状況を断面観察した。結果を図６に示す。
【００２９】
樹脂管のポリエチレンに無水マレイン酸または無水イタコン酸を本発明の範囲０．０１〜０．５重量％付加した場合だけポリエチレンの融点が１１５〜１３０℃の範囲で１年間の熱水通水後でも樹脂と鋼の界面の接着が十分で剥離しない良好な成分範囲がある。ポリエチレンに無水マレイン酸または無水イタコン酸を付加しない場合には、複合管を製造した時点ですでに樹脂と鋼の界面の接着がないので管軸方向に切断すると樹脂管が鋼管から簡単に剥離し、１年間の熱水通水後でも樹脂と鋼の界面で鋼管内面が腐食する。また、ポリエチレンに無水マレイン酸や無水イタコン酸を１重量％付加すると、複合管を製造した時点では樹脂と鋼の界面の接着は十分であるが、１年間の熱水通水後では樹脂管が劣化して鋼管内面から剥離する。
【００３０】
（実施例４）
実施例１と同じ下地処理した鋼管に、該鋼管の内径より５ｍｍ小さい外径で、長さが９００ｍｍの両端を熱融着で密封したエチレン−プロピレン共重合体の樹脂管を挿入した。このときの樹脂管には、融点１４０〜１６６℃のエチレン−プロピレン共重合体に０．０１重量％の無水マレイン酸を付加した変成物を用い、肉厚が０．１〜５ｍｍの範囲の樹脂管を製造し供試した。これらの樹脂管を挿入した鋼管を電気オーブン中で加熱して樹脂管を膨張させた。このとき、鋼管の加熱温度は樹脂管の融点と同じ温度で１５分と３０分加熱する２条件で行った。これらの加熱を行ったのち、鋼管全体を電気オーブンから取り出して自然放冷し、鋼管温度が１１５〜１２５に低下した時点で、樹脂管の管端余長部分（はみ出し部分）を切り落とし、樹脂と鋼の複合管を製造した。電気オーブンから取り出したときに、樹脂管の管端余長部分の破れの有無を目視観察するとともに、冷却後の複合管を管軸方向に切断して樹脂管と鋼管の界面の接着状況を断面観察した。結果を図７に示す。
【００３１】
鋼管の加熱を樹脂管の該共重合体の融点と同じ温度で１５分間行う場合、樹脂管の融点範囲が本発明の１４５〜１６５℃の範囲の場合だけ樹脂管の肉厚が０．５〜３ｍｍの範囲で樹脂管の管端余長部分の破れが無く、かつ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間がなく良好に接合できる成分範囲があるが、樹脂管の融点が１４０℃では樹脂管の管端余長部分が破れ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が発生し、樹脂管の融点が１６６℃では管端余長部分の破れはないが樹脂管の膨張が不足して複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が残る。樹脂管の肉厚が０．１ｍｍではエチレン−プロピレン共重合体の融点によらず管端余長部分が破れ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が発生する。樹脂管の肉厚が５ｍｍでは、エチレン−プロピレン共重合体の融点が１４０℃の場合を除き、管端余長部分の破れはないが樹脂管の膨張が不足して複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が残る。この場合、エチレン−プロピレン共重合体の融点が１４０℃では樹脂管の管端余長部分が破れ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が発生する。
【００３２】
鋼管の加熱を樹脂管のエチレン−プロピレン共重合体の融点と同じ温度で３０分間に延長すると樹脂管の融点範囲が本発明の１４５〜１６５℃の範囲の場合だけ樹脂管の肉厚が０．５〜５ｍｍの範囲でも樹脂管の管端余長部分の破れが無く、かつ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間がなく良好に接合できるようになり製造範囲が広がる。この場合でも樹脂管の融点が１４０℃では樹脂管の管端余長部分が破れ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が発生し、樹脂管の融点が１６６℃では管端余長部分の破れはないが樹脂管の膨張が不足して複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が残る。樹脂管の肉厚が０．１ｍｍではエチレン−プロピレン共重合体の融点によらず管端余長部分が破れ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が発生する。
【００３３】
（実施例５）
実施例４と同じ鋼管と樹脂管を用い、鋼管の加熱温度を樹脂管のエチレン−プロピレン共重合体の融点＋５０℃で５分間と１５分間に変更して、樹脂と鋼の複合管を同様に製造した。電気オーブンから取り出したときに、樹脂管の管端余長部分の破れの有無を目視観察するとともに、冷却後の複合管を管軸方向に切断して樹脂管と鋼管の界面の接着状況を断面観察した。結果を図８に示す。
鋼管の加熱を樹脂管のエチレン−プロピレン共重合体の融点＋５０℃の温度で５分間行う場合でも、樹脂管の融点範囲が本発明の１４５〜１６５℃の範囲の場合だけ樹脂管の肉厚が０．５〜３ｍｍの範囲で樹脂管の管端余長部分の破れが無く、かつ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間がなく良好に接合できる成分範囲があるが、樹脂管の融点が１４０℃では樹脂管の管端余長部分が破れ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が発生し、樹脂管の融点が１６６℃では管端余長部分の破れはないが樹脂管の膨張が不足して複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が残る。樹脂管の肉厚が０．１ｍｍではエチレン−プロピレン共重合体の融点によらず管端余長部分が破れ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が発生する。樹脂管の肉厚が５ｍｍでは、エチレン−プロピレン共重合体の融点が１４０℃の場合を除き、管端余長部分の破れはないが樹脂管の膨張が不足して複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が残る。この場合、エチレン−プロピレン共重合体の融点が１４０℃では樹脂管の管端余長部分が破れ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が発生する。
【００３４】
鋼管の加熱を樹脂管のエチレン−プロピレン共重合体の融点＋５０℃の温度で１５分間に延長すると樹脂管の融点範囲が本発明の１４５〜１６５℃の範囲の場合だけ樹脂管の肉厚が０．５〜５ｍｍの範囲でも樹脂管の管端余長部分の破れが無く、かつ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間がなく良好に接合できるようになり製造範囲が広がる。この場合でも樹脂管の融点が１４０℃では樹脂管の管端余長部分が破れ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が発生し、樹脂管の融点が１６６℃では管端余長部分の破れはないが樹脂管の膨張が不足して複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が残る。樹脂管の肉厚が０．１ｍｍではエチレン−プロピレン共重合体の融点によらず管端余長部分が破れ複合管の樹脂と鋼の界面に隙間が発生する。
【００３５】
（実施例６）
実施例４と同じ鋼管と樹脂管を用いて、同様にして複合管を製造した。このとき樹脂管の製造には融点が１４５〜１６５℃のエチレン−プロピレン共重合体に無水マレイン酸または無水イタコン酸を０〜１重量％付加したポリエチレンを用い、樹脂管の肉厚は１ｍｍとした。鋼管の加熱温度は樹脂管のエチレン−プロピレン共重合体の融点と同じ温度で１５分間加熱して行った。実施例４から予想される通り、鋼管加熱による樹脂管の管端余長部分の破れは無かった。そこで、これらの樹脂と鋼の複合管の内面に、９５〜１００℃の熱水と空気を同容積で混合した高温流体、６０℃の５％塩酸水溶液および、６０℃の５％水酸化ナトリウム水溶液を流速１ｍ／秒で通水し、１年経過後に管軸方向に切断して樹脂管と鋼管の界面の接着状況を断面観察した。結果を図９〜図１１に示す。
【００３６】
樹脂管のエチレン−プロピレン共重合体に無水マレイン酸または無水イタコン酸を本発明の範囲０．０１〜０．５重量％付加した場合だけエチレン−プロピレン共重合体の融点が１４５〜１６５℃の範囲で１年間の熱水通水後でも樹脂と鋼の界面の接着が十分で剥離しない良好な成分範囲がある。エチレン−プロピレン共重合体に無水マレイン酸または無水イタコン酸を付加しない場合には、複合管を製造した時点ですでに樹脂と鋼の界面の接着がないので管軸方向に切断すると樹脂管が鋼管から簡単に剥離し、１年間の熱水通水後でも樹脂と鋼の界面で鋼管内面が腐食する。また、エチレン−プロピレン共重合体に無水マレイン酸や無水イタコン酸を１重量％付加すると、複合管を製造した時点では樹脂と鋼の界面の接着は十分であるが、１年間の熱水通水後では樹脂管が劣化して鋼管内面から剥離する。
【００３７】
樹脂管のエチレン−プロピレン共重合体に無水マレイン酸または無水イタコン酸を本発明の範囲０．０１〜０．５重量％付加した場合だけエチレン−プロピレン共重合体の融点が１４５〜１６５℃の範囲で１年間の６０℃の５％塩酸水溶液の通水後でも樹脂と鋼の界面の接着が十分で剥離しない良好な成分範囲がある。エチレン−プロピレン共重合体に無水マレイン酸または無水イタコン酸を付加しない場合には、複合管を製造した時点ですでに樹脂と鋼の界面の接着がないので管軸方向に切断すると樹脂管が鋼管から簡単に剥離し、１年間の６０℃の５％塩酸水溶液の通水後では樹脂と鋼の界面で鋼管内面が腐食する。また、エチレン−プロピレン共重合体に無水マレイン酸や無水イタコン酸を１重量％付加すると、複合管を製造した時点では樹脂と鋼の界面の接着は十分であるが、１年間の６０℃の５％塩酸水溶液の通水後では樹脂管が劣化して鋼管内面から剥離する。
【００３８】
樹脂管のエチレン−プロピレン共重合体に無水マレイン酸または無水イタコン酸を本発明の範囲０．０１〜０．５重量％付加した場合だけエチレン−プロピレン共重合体の融点が１４５〜１６５℃の範囲で１年間の６０℃の５％水酸化ナトリウム水溶液の通水後でも樹脂と鋼の界面の接着が十分で剥離しない良好な成分範囲がある。エチレン−プロピレン共重合体に無水マレイン酸または無水イタコン酸を付加しない場合には、複合管を製造した時点ですでに樹脂と鋼の界面の接着がないので管軸方向に切断すると樹脂管が鋼管から簡単に剥離し、１年間の６０℃の５％水酸化ナトリウム水溶液の通水後では樹脂が鋼管内面から剥離する。また、エチレン−プロピレン共重合体に無水マレイン酸や無水イタコン酸を１重量％付加すると、複合管を製造した時点では樹脂と鋼の界面の接着は十分であるが、１年間の６０℃の５％水酸化ナトリウム水溶液の通水後では樹脂管が劣化して鋼管内面から剥離する。
【００３９】
（比較例１）
実施例１と同じ鋼管の内面をグリットブラスト処理して除錆し、該鋼管の内径より１ｍｍ小さい外径で、長さが５１０ｍｍの両端が開放状態で肉厚が１ｍｍの硬質ポリ塩化ビニル管（軟化点９５℃）、ポリエチレン管（融点１２０℃）、ポリプロピレン管（プロピレンの単独重合体で融点１６０℃）およびポリブテン管（融点１４５℃）の樹脂管の外面に一般市販の粘着剤または接着剤（膜厚２００μｍ）を塗布し各々挿入した。これらの樹脂管は押出成形時に延伸して製造したものを使用した。樹脂管を挿入した鋼管を電気オーブン中で加熱して樹脂管を膨張させた。このとき、鋼管の加熱温度は樹脂管の融点または軟化点と同じ温度とし１５分間加熱した。加熱後、鋼管全体を電気オーブンから取り出して自然放冷し従来の樹脂と鋼の複合管を製造した。複合管を管軸方向に切断して樹脂管と鋼管の界面の接着状況を断面観察したところ、目視では樹脂と鋼の界面に隙間は見られなかった。そこで、これらの複合管を９５〜１００℃の熱水と空気を同容積で混合した高温流体、６０℃の５％塩酸水溶液および、６０℃の５％水酸化ナトリウム水溶液を流速１ｍ／秒で通水し、１年経過後に管軸方向に切断して樹脂管と鋼管の界面の接着状況を断面観察した。結果を表１に示す。
従来の樹脂と鋼の複合管ではいずれも、１年間の通水試験で樹脂管が鋼管内面から剥離し、９５〜１００℃の熱水や６０℃の５％塩酸水溶液を通水すると樹脂管が剥離した下の鋼管内面が腐食する。
【００４０】
【表１】
0003563890.tif 000002
【００４１】
【発明の効果】
本発明の樹脂と鋼の複合管は、樹脂管と鋼の界面接着性が十分なため、高温流体の輸送に長期間使用しても樹脂と鋼の界面剥離が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の樹脂と鋼の複合管の一部断面を示す図、
【図２】本発明の樹脂と鋼の複合管の製造工程の中で、両端を熱融着して密封した樹脂管を鋼管内面に挿入した状態を示す図、
【図３】従来の樹脂と鋼の複合管の一部断面を示す図、
【図４】実施例１に係る樹脂管の融点と樹脂管の肉厚との関係を示す図、
【図５】実施例２に係る樹脂管の融点と樹脂管の肉厚との関係を示す図、
【図６】実施例３に係る無水マレイン酸または無水イタコン酸の付加重量と樹脂管の融点との関係を示す図、
【図７】実施例４に係る樹脂管の融点と樹脂管の肉厚との関係を示す図、
【図８】実施例５に係る樹脂管の融点と樹脂管の肉厚との関係を示す図、
【図９】実施例６に係る無水マレイン酸または無水イタコン酸の付加重量と樹脂管の融点との関係を示す図、
【図１０】実施例６に係る無水マレイン酸または無水イタコン酸の付加重量と樹脂管の融点との関係を示す図、
【図１１】実施例６に係る無水マレイン酸または無水イタコン酸の付加重量と樹脂管の融点との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  内面を下地処理した鋼管
２  エチレン−プロピレン共重合体の樹脂管
３  熱融着して密封した樹脂管のはみ出し部分
４  粘着剤または接着剤
５  樹脂管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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