(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆鋼材の被覆材被覆対象領域を加熱して、この被覆鋼材の外面に割り型を装着し、被覆鋼材の外面と割り型内面間に形成された間隙内に、熱可塑性樹脂脂からなる固形状の被覆材を溶融状態にして圧入し、この被覆材を該間隙内で成型しながら加熱された被覆鋼材の外面に接着させることを特徴とする被覆鋼材への被覆材の被覆方法。
【請求項２】
被覆鋼材の外面の被覆材被覆対象領域に、加熱装置を備えた割り型を装着し、被覆鋼材を加熱後、その外面と割り型内面間に形成された間隙内に、熱可塑性樹脂からなる固形状の被覆材を溶融状態にして圧入し、この被覆材を該間隙内で成型しながら加熱された被覆鋼材の外面に接着させことを特徴とする被覆鋼材への被覆材の被覆方法。
【請求項３】
移動台車と、被覆材貯留ホッパーと、この貯留ホッパーの排出口に配設した被覆材押出機と、該押出機に付設した被覆材加熱装置と、被覆材圧入口を有しガス抜き口を有する割り型と、前記被覆材押出機と割り型の被覆材圧入口を接続する供給ホースを備えたことを特徴とする被覆鋼材への被覆材の被覆装置。
【請求項４】
移動台車と、被覆材貯留ホッパーと、この貯留ホッパーの排出口に配設した被覆材押出機と、該押出機に付設した被覆材加熱装置と、被覆材圧入口とガス抜き口を有し加熱装置を有する割り型と、前記被覆材押出機と割り型の被覆材圧入口を接続する供給ホースを備えたことを特徴とする被覆鋼材への被覆材の被覆装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の割り型が冷却構造を備えたものであることをことを特徴とする被覆鋼材への被覆材の被覆装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高耐蝕性が求められる被覆鋼管（杭）、被覆形鋼、被覆棒鋼等の被覆鋼材への熱可塑性樹脂からなる被覆材の被覆方法および被覆装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、鋼材、例えば鋼管は、ガス、水、油等を輸送する場合や海洋構造物において多用されており、その耐蝕性を高めるために、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリアミド（ナイロン）等の樹脂を被覆して被覆鋼管として用いられることが多い。
【０００３】
この被覆鋼管は複数本接続して用いられる場合が多く、この場合の接続には一般に突き合わせ溶接が用いられている。
溶接部に被覆材が被覆されている場合には、溶接に際して被覆材が溶接性を阻害し、溶接部の強度を確保できなくなる。また、溶接部近傍部では、溶接熱により被覆材が消失してしまい、被覆材としての機能を失ってしまう。
そのため、溶接接合して使用する場合には、溶接部およびその周辺部に被覆材を被覆しないようにしたり、予め被覆を除去し、溶接後被覆材を再被覆することが行われている。
【０００４】
従来、被覆鋼管の溶接部およびその周辺部の被覆方法としては、一般にポリエチレン層と接着層の２層からなる熱収縮性のチューブを用い、これをバーナー加熱して熱収縮させて接着・被覆させる被覆方法が知られている。
【０００５】
この被覆方法においては、図６に示すように、溶接する被覆鋼管ＰａとＰｂの接合部ｗｐおよびその周辺部においては鋼管Ｐに被膜ｃを形成しないで、あるいは被膜を除去して溶接するようにしており、この２本の被覆鋼管Ｐａ、Ｐｂを突き合わせる前に、ポリエチレン樹脂ｐｓと接着剤ｓｓの２層からなる熱収縮性チューブｔｂを、一方の被覆鋼管側に挿入しておいてから突き合わせ溶接する。
【０００６】
そして、溶接後に溶接部ｗｐおよびその周辺部をブラッシングして付着物を除去し、熱収縮性チューブｔｂを溶接部ｗｐおよびその周辺部を覆うように位置決めして、熱収縮性チューブｔｂの外表面側からバーナー加熱して、このチューブｔｂ内面の接着剤ｓｓを溶融させるとともに、このチューブを熱収縮させ、接着剤ｓｓを被覆鋼管Ｐａ、Ｐｂの溶接部ｗｐおよびその周辺部に接着・被覆するようにしたものである。
【０００７】
しかし、この被覆方法においては、溶接部ｗｐが平坦でないこともあって、図７に示すように、溶接部ｗｐおよび被覆鋼管の被膜ｃとの段着部に間隙ａｏを生じ、被覆した後にここに空気が残留することは避けられず、この空気残留部において鋼管Ｐの酸化が成長し、この鋼管の耐用性が低下するという問題がある。
また、熱収縮性チューブｔｂを均一に熱収縮させるためにバーナーで均一に加熱する必要があり、作業者の施工技術の熟練が必要であるとともに、加熱に長時間を必要とする。
【０００８】
また、溶接作業前に熱収縮性チューブを事前に一方の被覆鋼管側に挿入しておく必要があり、施工が完了するまでの間、野外環境に晒されるため、内面の接着剤表面に粉塵や水分等が付着残留し、この接着剤の接着性を損なうことが少なくない。
このような不都合現象の発生を防止するための煩雑な対策を必要とし、施工コスト増になるという問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、被覆鋼管、被覆形鋼、被覆棒鋼、鋼ワイヤー等の被覆鋼材（ステンレス鋼を含み以下「被覆鋼材」と称する）の外面にポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリミド（ナイロン）系樹脂等の熱可塑性樹脂からなる被覆材を被覆する際に、空気残留による鋼管の酸化の懸念、接着性の低下、施工コスト増の懸念のない、簡易な被覆鋼材への被覆材の被覆方法および被覆装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の発明は、被覆鋼材の被覆材被覆対象領域を加熱して、この被覆鋼材の外面に割り型を装着し、被覆鋼材の外面と割り型内面間に形成された間隙内に、熱可塑性樹脂脂からなる固形状の被覆材を溶融状態にして圧入し、この被覆材を該間隙内で成型しながら加熱された被覆鋼材の外面に接着させることを特徴とする被覆鋼材への被覆材の被覆方法である。
【００１１】
第二の発明は、被覆鋼材の外面の被覆材被覆対象領域に、加熱装置を備えた割り型を装着し、被覆鋼材を加熱後、その外面と割り型内面間に形成された間隙内に、熱可塑性樹脂からなる固形状の被覆材を溶融状態にして圧入し、該間隙内で成型しながら加熱された被覆鋼材の外面に接着させことを特徴とする被覆鋼材への被覆材の被覆方法である。
【００１２】
第三の発明と第四の発明は、第一の発明または第二の発明を実施するための被覆装置として位置付けられるものであり、第三の発明は、移動台車と、被覆材貯留ホッパーと、この貯留ホッパーの排出口に配設した被覆材押出機と、該押出機に付設した被覆材加熱装置と、被覆材圧入口を有しガス抜き口を有する割り型と、前記被覆材押出機と割り型の被覆材圧入口を接続する供給ホースを備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
また第四の発明は、移動台車と、被覆材貯留ホッパーと、この貯留ホッパーの排出口に配設した被覆材押出機と、該押出機に付設した被覆材加熱装置と、被覆材圧入口とガス抜き口を有し加熱装置を有する割り型と、前記被覆材押出機と割り型の被覆材圧入口を接続する供給ホースを備えたことを特徴とするものである。
第五の発明は、第三の発明または第四の発明において、割り型が水冷構造を備えたものであることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明においては、被覆鋼材、例えば被覆鋼管の外周面にポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリアミド（ナイロン）系樹脂等の熱可塑性樹脂からなる被覆材を被覆する際に、割り型を用い、被覆鋼管の被覆対象領域を加熱しておいてから、被覆鋼管の外周面と割り型の内面間に形成された被覆厚みに相当する間隙に、固形状の熱可塑性樹脂からなる被覆材を軟化状態で圧入して成型しながら、加熱された被覆鋼管の外周面に溶融・接着させるようにしており、被覆材の被覆部において空気残留による鋼管の酸化の懸念、接着性の低下、施工コスト増の懸念のない、被覆材の被覆を簡易にかつ精度よく実現させることができる。
【００１５】
本発明は、被覆鋼材の外面への熱可塑性樹脂からなる被覆材の被覆方法として広く適用可能であるが、被覆鋼材の接合部の被覆や被覆材剥離部（被覆損傷部）の補修等の比較的狭い範囲での被覆材の被覆方法として、より適性の高いものである。
【００１６】
接合部被覆の場合、この接合部が突き合わせ溶接によって得られた場合のみではなく、被覆鋼材をＴ字状に接合した場合、あるいは傾斜状に接合した場合の接合部の被覆方法としても適用することができる。この場合、接合部およびその周辺部の形状に応じて、装着する割り型の形状、構造を考慮すればよい。
【００１７】
割り型は、溶融状態の熱可塑性樹脂を被覆鋼材に所定の厚みで圧入・成型するため、被覆鋼材の外面と割り型の内面間に、熱可塑性樹脂の被覆厚みに相当する間隙を形成するためのものであり、一対の分割型からなり、この割り型を被覆鋼材の外面に嵌合して係止することにより、熱可塑性樹脂を圧入・成型する所定の密閉間隙を形成することができる。
【００１８】
本発明で用いる熱可塑性樹脂の被覆材としては、変性ポリエチレン樹脂や、変性ポリプロピレン樹脂、変性ポリアミド（ナイロン）樹脂等が適性があり、被覆鋼材の被膜の種類に応じて、この被膜に対する接着力（親和力）が十分であり、鋼材に対する接着力（親和力）が十分なものを選択する。
【００１９】
被覆鋼材の被膜と被覆材とは同じであることが好ましいと言えるが、必ずしも同じである必要はない。被膜と被覆材とが同じでない場合には、被覆材と接触する被覆鋼材の被膜に対して、事前にプライマー処理や目荒らし、あるいは加熱処理を施し、被膜材との接着力を強化することが有効である。
【００２０】
これらの固形状の熱可塑性樹脂からなる被覆材の粒径は、一般に市販されているペレット状のもので問題はない。この被覆材は貯留ホッパーに貯留されており、この貯留ホッパーの下部から押出機や射出成型機等により前記割り型に圧入される。
【００２１】
この被覆材の圧入密度を十分に確保し、成型性を向上するためには、固形状の熱可塑性樹脂を適度に溶融させ、流動性を確保することが必要である。そのために、押出機に被覆材加熱装置（図１の符号４）を付設（内蔵）するとともに、供給過程での温度降下を防止するために、供給ホースを保熱構造を有するものにすることが有効である。
【００２２】
固形状の被覆材を溶融する被覆材加熱装置４としては、通電加熱装置、誘導加熱装置等、被覆材の接着性を左右する加熱温度を精度よく制御できる加熱装置が適性が高いが、火炎バーナーでもよい。
また、割り型に圧入された溶融状態の熱可塑性樹脂からなる被覆材の温度降下を防止して流動性を維持するために被覆鋼材を加熱する手段（図３，図４の符号１２，１２ａ，１２ｂ）としては、通電加熱装置、誘導加熱装置等、被覆材の接着性を左右する加熱温度を精度よく制御できる加熱装置が適性が高いが、火炎バーナーでもよい。
【００２３】
ただし、火炎バーナーの場合には、火炎による加熱温度分布が均一になるように、例えば被覆鋼管を被覆対象とする場合では、分割型の環状のバーナーを用いることが有効であり、所定の加熱領域のみを効率的に加熱し、被覆鋼管の被膜を阻害しないように、両側に冷却構造を備えた遮熱板を配設することが有効である。
【００２４】
これらの加熱手段による加熱のタイミングとしては、大別して被覆鋼材に割り型を装着する前に被覆鋼材の被覆対象領域を予め加熱する場合と、被覆鋼材に割り型を装着してから加熱する場合があり、前者の場合では上記のいずれの加熱手段も適性がある。
【００２５】
この場合、被覆鋼材側にのみ熱可塑性樹脂を効率的に溶融・接着させるためには、被覆鋼材側の温度を割り型側の温度より高くなるように、被覆鋼材を加熱しておいてから溶融状態の熱可塑性樹脂を圧入することが有効である。
また、割り型内に空気やガスが残留していると、良好な被覆層の形成を阻害するので、割り型にガス抜き口を設けて、この空気やガスを排出することが好ましい。
【００２６】
割り型の内面には、熱可塑性樹脂が接着しないように、クロムメッキやテフロン加工あるいは離型材被覆等の付着防止処理を施すことが望ましい。また、割り型は溶融状態の被覆材の圧入によって温度上昇があるため、被覆鋼材に被覆した被覆材の固化が遅れるとともに作業性が阻害されるので、この割り型には、被覆材を圧入完了後、割り型自体と被覆材を冷却するための冷却媒体、例えば水を供給する冷却構造を具備させることが好ましい。
【００２７】
以下に本発明を、図１〜図４に示す本発明を実施するための被覆装置例とともに概要説明する。この例は、接合された被覆鋼管ＰａとＰｂを被覆の対象とし、被覆鋼管ＰａとＰｂを予め加熱しておいてから、割り型を装着して熱可塑性樹脂を被覆材として被覆するようにした場合のものである。
【００２８】
本発明の被覆装置は、図１および図２に示すように、移動台車１と、この移動台車に搭載された被覆材貯留ホッパー２と、この貯留ホッパーの排出口に配設した被覆材押出機３と、この押出機に付設された加熱装置４と、圧入口５を有し上部にガス抜き口６を有する割り型７と、前記被覆材押出機３と割り型７の圧入口５を接続するための、保熱構造を有する可撓性の供給ホース８とを備えている。
【００２９】
上記割り型７は、上型７ａ、下型７ｂからなり、この上型７ａ、下型７ｂは係止具９によって係止自在である。割り型７には、両側端部に側壁を兼ねるシリコンゴム製の間隙調整リング１０ａ、１０ｂが設けられており、接合された被覆鋼管ＰａとＰｂに割り型７を装着した場合に、この割り型７の内面と接合された被覆鋼管Ｐａ、Ｐｂの外面間に被覆材ｃｐの被覆厚みに相当する密閉間隙Ａを形成することができる。
【００３０】
この割り型７は冷却構造を備えている。すなわち、この割り型の内部には冷却水を流通させる冷却管１８が配設されており、タンク１９からポンプ２０により、供給管２１経由で冷却水を供給し割り型７を冷却することができる。この割り型７は、移動台車１に設けた架台１１に載置され、被覆鋼管Ｐａ、Ｐｂに対する着脱は人手によって行われる。
【００３１】
図３および図４は、被覆鋼管Ｐａ、Ｐｂの溶接部ｗｐおよびその周辺部を加熱する加熱装置としての環状バーナーの構造例を示している。
１２は環状バーナーで、内周面に多数の火炎ノズルｆｎを有する一対の分割バーナー１２ａ、１２ｂからなっており、この一対の分割バーナーは係止具１３によって係止自在である。環状バーナー１２は両側部にハンドリング用の把手１４を有し、移動台車１に設けた架台１１に載置されており、被覆鋼管Ｐａ、Ｐｂへの着脱は人手によって行われる。
【００３２】
環状バーナー１２を構成する分割バーナー１２ａ、１２ｂには、それぞれガス供給ホース１５を介して、移動台車１に搭載されたガスボンベ１６に接続されている。環状バーナー１２には、内面の両側端部に遮熱板１７ａ、１７ｂが配設れており、被覆鋼管Ｐａ、Ｐｂに装着した場合に、火炎ノズルｆｎからの火炎ｆの拡散を防止して熱効率を向上するとともに、被覆鋼管Ｐａ、Ｐｂの被膜ｃを阻害しないようにしている。
【００３３】
上記のように構成された被覆装置と環状バーナー（加熱装置）を用いて、被覆鋼管の溶接部に対して熱可塑性樹脂からなる被覆材を被覆することができる。
被覆作業は、下記のような手順で行われる。
▲１▼現場溶接された被覆鋼管Ｐａ、Ｐｂの突き合わせ溶接して接合してから、この接合部ｗｐおよびその周辺部をサンダー掛けして表面清浄を行う（必要に応じて防錆処理を行う）。
【００３４】
▲２▼移動台車１を所定の位置に移動し、この移動台車の架台に載置されている環状バーナー１２を、被覆鋼管Ｐａ、Ｐｂの突き合わせ溶接部ｗｐとその周辺部を覆うように装着し、これらの部分を環状バーナー１２からの火炎ｆで加熱する。この加熱時間は、火炎ｆの温度に応じて予め設定されている。
【００３５】
▲３▼所定時間加熱した後、直ちに環状バーナー１２を被覆鋼管Ｐａ、Ｐｂから取り外して、移動台車１の架台１１に戻し、直ちに移動台１車の架台１１に載置されている割り型７を、加熱された被覆鋼管Ｐａ、Ｐｂの突き合わせ溶接部ｗｐとその周辺部を覆うように装着する。
【００３６】
▲４▼貯留ホッパー２から固形状の熱可塑性樹脂（被覆材）ｃｐを、加熱装置４で加熱しながら押出機３で押し出し溶融状態にして、供給ホース８を介して割り型７の被覆材圧入口５から、この割り型内面と被覆鋼管Ｐａ、Ｐｂの外面間に形成された間隙Ａ内に圧入し同時に成型する。
【００３７】
▲５▼溶融状態の熱可塑性樹脂ｃｐが、間隙Ａ内に十分に満されたことをガス抜き口６で確認してから所定時間保定して、圧入・成型された熱可塑性樹脂ｐｃを被覆鋼管Ｐａ、Ｐｂの突き合わせ溶接部ｗｐとその周辺部に接着させる。
【００３８】
▲６▼割り型７を被覆鋼管に装着した状態で冷却して被覆材を冷却し、被覆材を固化させてから割り型を取り外し、移動台車１の架台１１に戻す。
このようにして、被覆鋼管Ｐａ、Ｐｂの突き合わせ溶接部ｗｐとその周辺部に熱可塑性樹脂ｐｃを所定の厚みで被覆することができる。
【００３９】
なお、本発明は、上記の例の内容に限定されるものではない。例えば、被覆対象は被覆鋼管だけではなく、被覆形鋼、被覆棒鋼、被覆鋼ワイヤー等を被覆対象としても適用可能である。
また、割り型や被覆鋼管を加熱する加熱装置は被覆作業位置が固定しない場合には、移動台車に搭載して移動自在にすることが好ましいが、移動台車に搭載することは不可欠ではなく、被覆作業場が固定されている場合には被覆作業場に設置するようにしてもよい。
【００４０】
また、被覆鋼管を加熱する加熱装置として環状バーナー１２を用いたが、この加熱装置は、誘導加熱装置、熱風加熱装置、バンドヒーター等、他のものでもよく、割り型に付設してもよい。
【００４１】
【実施例】
図１〜図４に示したような被覆鋼管への被覆装置と被覆方法を用いて、マレイン酸変性ポリエチレンの被膜を有する被覆鋼管１ａと１ｂの突き合わせ溶接接合部にマレイン酸変性ポリエチレンを被覆材とする被覆する実験を行った。。その実験条件と実験結果について以下に説明する。
【００４２】
［実験条件］
（被覆対象鋼管）
材質：一般構造用鋼、外径：２００ｍｍ、厚み：５．８ｍｍ
被膜の材質：マレイン酸変性ポリエチレン、被膜厚み：３ｍｍ
（被覆条件）
被覆材の材質：マレイン酸変性ポリエチレン、粒径：ペレット状（市販品）、被覆幅：３００ｍｍ、被覆厚み：２．５ｍｍ以上
（割り型条件）
割り型の間隙：３ｍｍ
（加熱・冷却条件）
加熱装置：環状バーナー、被覆鋼管加熱温度：１５０〜２００℃
冷却：割り型の水冷
【００４３】
この実験によって得られた被覆鋼管の溶接部およびその周辺部の被覆状況は、図５に示すように、外観については表面粗度がやや大きかったが、被覆鋼管の被膜ｃとの段着部の外面は平坦で外観は良好であり、被膜特性を損なうような欠陥は認められなかった。
【００４４】
また、溶接部およびその周辺部に生成した被膜について被膜厚み、ピール強度、空気巻き込み有無等の検査・評価も行った。その結果、被膜厚みは２．７〜２．９ｍｍであり、問題はなかった。また、ピール強度は１３．０〜１８．０ｋｇ／ｃｍで十分な接着力を示した。空気の巻き込みの有無については、溶接部の近傍、被覆鋼管の被膜ｃとの重なり段差部においても空気の残留は認められなかった。
【００４５】
【発明の効果】
本発明においては、被覆鋼材外面に被覆材を被覆する際に、被覆鋼材を加熱しておいてから、割り型の内面と被覆鋼材の外周面間に形成された被覆厚みに相当する密閉間隙に、溶融状態の熱可塑性樹脂を圧入・成型して、被覆鋼材の外面に溶融・接着させるようにしている。それにより、被覆材被覆部において空気残留による鋼管の酸化の懸念、接着性の低下、施工コスト増の懸念のない、被覆鋼材への被覆材の被覆を簡易に実現させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するために用いる被覆装置の構造例を示す側面概念説明図。
【図２】図１における割り型の被覆鋼管への装着例を示す一部切り欠き断面側面概念説明図。
【図３】本発明で用いる加熱装置例としての環状バーナーの構造例を示す側面概念説明図。
【図４】図４の環状バーナーの被覆鋼管への装着例を示す一部切り欠き断面側面概念説明図。
【図５】本発明の実施例によって得られた被覆鋼管の被覆材被覆状態を示す一部切り欠き断面側面概念説明図。
【図６】従来の被覆鋼管への被覆材被覆方法例を示す一部切り欠き断面側面概念説明図。
【図７】従来例によって得られた被覆鋼管の被覆材被覆状態を示す一部切り欠き断面側面概念説明図。
【符号の説明】
Ａ    密閉間隙
ｃ    被膜
ｃｐ  被覆材（熱可塑性樹脂）
ｆ    火炎
ｆｎ  火炎ノズル
Ｐ    鋼管
Ｐａ、Ｐｂ    被覆鋼管
ｗｐ  溶接部
１    移動台車
２    被覆材貯留ホッパー
３    押出機
４    加熱装置
５    被覆材圧入口
６    ガス抜き口
７    割り型
７ａ  上型
７ｂ  下型
８    供給ホース
９    係止具
１０ａ、１０ｂ    間隙調整リング
１１    架台
１２    環状バーナー
１２ａ、１２ｂ    分割バーナー
１３    係止具
１４    把手
１５    供給ホース
１６    ガスボンベ
１７ａ、１７ｂ    遮熱板
１８    冷却管
１９    タンク
２０    ポンプ
２１    供給管
【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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