(57)【要約】【課題】水分遮断性、化学的安定性を有するとともに、耐き裂性が良好なライニングを施工可能なポリエチレン粉体、ライニング、及びライニングの施工方法を提供する。【解決手段】ポリエチレン粉体は、抗張積が７５００ＭＰａ・％以上３００００ＭＰａ・％以下の直鎖低密度ポリエチレンを含有し、安息角が４０°以下、かつ中位粒度が１７０μｍ以上２７０μｍ以下とする。さらに、ポリエチレン粉体は、溶融粘度が、温度２３０℃、シェアレート１２ｓｅｃ−１において、１５００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
抗張積が７５００ＭＰａ・％以上３００００ＭＰａ・％以下の直鎖低密度ポリエチレンを含有し、安息角が４０°以下、かつ中位粒度が１７０μｍ以上２７０μｍ以下であることを特徴とするポリエチレン粉体。
【請求項２】
溶融粘度が、温度２３０℃、シェアレート１２ｓｅｃ−１において、１５００Ｐａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項１に記載のポリエチレン粉体。
【請求項３】
前記直鎖低密度ポリエチレンは、メタロセン触媒によって合成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のポリエチレン粉体。
【請求項４】
高分子酸化防止剤をさらに含有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のポリエチレン粉体。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のポリエチレン粉体から成形されることを特徴とするライニング。
【請求項６】
被ライニング材にライニングを施工するライニングの施工方法であって、
粉体を供給する直前の温度が２５０℃以上３３０℃以下とされた被ライニング材に対して、
抗張積が７５００ＭＰａ・％以上３００００ＭＰａ・％以下の直鎖低密度ポリエチレンを含有し、安息角が４０°以下、かつ中位粒度が１７０μｍ以上２７０μｍ以下であるポリエチレン粉体を供給することを特徴とするライニングの施工方法。
【請求項７】
ライニング施工時の冷却過程において、冷却が徐冷によって行われていることを特徴とする請求項６に記載のライニングの施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば腐食環境において使用される配管などにライニングを形成するためのポリエチレン粉体、このポリエチレン粉体から成形されるライニング、及びライニングの施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、原子力発電プラントなどにおいては、冷却用の媒体として海水が用いられている。この海水が流通する配水管には、長期間の使用を前提として金属配管が用いられるが、コストの観点から炭素鋼が使用されることが多い。炭素鋼は、海水によって配管の腐食が発生するおそれがあり、このような腐食を防止するために、配管内面全体をライニングで覆うなどしている。
【０００３】
上述のライニングは、例えば、ゴムやポリオレフィンなどによって構成される。特に、ポリオレフィンの中でもポリエチレンは水分透過率が小さく、また化学的に安定した高分子材料であるため、炭素鋼等よりなる配管内面の腐食防止に有効であることが知られている。
【０００４】
また、ポリエチレンの中でも特に直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ：Ｌｉｎｅａｒ  Ｌｏｗ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）は、分岐鎖の少ない分子構造を有し、分子が比較的密にパッキングされている。このため、分子間の隙間が小さく、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ：Ｌｏｗ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）と比較して水分透過率がさらに小さいなどの特性を有する。したがって、近年、ライニングには、この直鎖低密度ポリエチレンが適用されることが多くなっている。
【０００５】
ここで、特許文献１には、引張強さ等の機械的物性に優れたポリエチレンが開示されている。このポリエチレンはメタロセン触媒を用いて合成され、従来のチーグラー触媒を用いて合成されたものと比較すると、ポリエチレンの分子量分布が狭い範囲に収まり、シャープな分布となるため、結果として機械的物性を向上することが可能となっている。
また、特許文献２には、伸びが２３０％、引張強さが１２．５ＭＰａとされた直鎖低密度ポリエチレンが開示されている。また、特許文献２には、直鎖低密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンとを所定の割合で混合したポリエチレンも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５２５８１８号公報
【特許文献２】特開２００６−２１９５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、配管などの内面に形成されたライニングでは、長期間使用すると、き裂が発生することがあるため、このき裂に対する耐性（耐き裂性）を向上させ、き裂の発生を抑制することが求められている。特許文献１には、上述のようなポリエチレンをライニングとして用いて機械的特性を向上させ、ライニングの性能を改善しているが、耐き裂性についての言及はなかった。
【０００８】
また、特許文献２には、伸びが２３０％、引張強さが１２．５ＭＰａとされた直鎖低密度ポリエチレンが開示されているが、このように引張強さ及び伸びが低い場合、耐き裂性は低い。また、特許文献２には、直鎖低密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンとを所定の割合で混合したポリエチレンが開示されているが、このように複数の種類のポリエチレンを使用すると、製造コストが増加してしまう。なお、特許文献１と同様に、特許文献２にも、耐き裂性についての言及はなかった。
【０００９】
この発明は前述した事情に鑑みてなされたものであって、水分遮断性、化学的安定性を有するとともに、耐き裂性が良好なライニングを施工可能なポリエチレン粉体、ライニング、及びライニングの施工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上述した課題を解決すべく検討した結果、ライニングを構成するポリエチレンの抗張積が大きいほど、ライニングの耐き裂性が向上し、き裂の発生を抑制できることを見出した。
ここで、抗張積とは、測定対象の粉体を加熱環境下で圧縮成型してシートを形成し、そのシートから試験片を作製して引張試験を行い、引張強さと破断時の伸びを測定した際の引張強さ（ＭＰａ）と伸び（％）の積である。試験片の形状は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１６２に記載の試験片５Ａ形とした。
そして、さらに本発明者らは、実機調査結果から、一般的に高分子材料の引張破断エネルギーの指標とされている抗張積がライニングの経時劣化に伴って低下することと、ライニング施工時にライニング層に気泡、特に直径０．５ｍｍ以上の気泡が残留することが重なると、ライニングにき裂が発生し易くなることを明らかにした。そこで、経時におけるき裂の発生を抑制する手段として、ライニングを成形する際に用いる粉体の初期の抗張積を高めるだけでなく、粉体の安息角を所定以下にするとともに、中位粒度を所定の範囲に設定することにより、粉体の流動性を向上させて前述の気泡数の減少と最大気泡径の低減を両立し、耐き裂性を向上できることを見出した。
本発明は、上記の知見に基づき完成させたものであって、その要旨は以下の通りである。
【００１１】
すなわち、本発明のポリエチレン粉体は、抗張積が７５００ＭＰａ・％以上３００００ＭＰａ・％以下の直鎖低密度ポリエチレンを含有し、安息角が４０°以下、かつ中位粒度が１７０μｍ以上２７０μｍ以下であることを特徴としている。
【００１２】
本発明のポリエチレン粉体によれば、安息角が４０°以下、中位粒度が１７０μｍ以上２７０μｍ以下とされているので、例えばライニングを成形する際の粉体の流動性が高く、空気が粉体の融液中に含有されにくい。したがって、施工中のライニング中に気泡が形成されにくいため、応力集中の起点となる気泡数を減少させるとともに、最大気泡径も小さくすることができ、耐き裂性を向上させることができる。
さらに、ポリエチレン粉体は、抗張積が７５００ＭＰａ・％以上３００００ＭＰａ・％以下の直鎖低密度ポリエチレンを含有する構成とされているので、抗張積の初期値が十分に大きいことから、経時劣化によって抗張積が低下しても、抗張積の絶対値は従来のポリエチレンより高い値を保持できるため、相対的に、ライニングのき裂の発生及び進展が起こりにくく、前述の気泡への応力集中が起こりにくくなることと併せて、耐き裂性を向上させることができる。
【００１３】
さらに、本発明のポリエチレン粉体では、溶融粘度が、温度２３０℃、シェアレート１２ｓｅｃ−１において、１５００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。
この場合、粉体が溶融した際に、融液中に含まれる気泡が、外方に抜けやすいため、ライニングに含まれる気泡数を減少させるとともに、最大気泡径も小さくすることができ、耐き裂性をさらに向上させることが可能である。
【００１４】
また、前記直鎖低密度ポリエチレンは、メタロセン触媒によって合成されていることが好ましい。
このように直鎖低密度ポリエチレンがメタロセン触媒によって合成されていることで、他の触媒を用いて合成される場合と比較して、分子量分布がより狭い範囲となる。すなわち、分子の大きさがより揃うことになる。
したがって、引張強さや破断時の伸びを向上でき、この結果、引張強さと破断時の伸びとの積である抗張積の数値を増大させ、き裂の発生をさらに抑制できる。
【００１５】
また、本発明のポリエチレン粉体は、高分子酸化防止剤をさらに含有することが好ましい。
このような添加剤によって、直鎖低密度ポリエチレンの酸化劣化を防止することが可能となり、酸化劣化による抗張積の低下を遅らせ、耐き裂性が高い初期の状態をより長期間保持することができる。
【００１６】
本発明のライニングは、上述のポリエチレン粉体から成形されることを特徴としている。
本発明のライニングによれば、上述のポリエチレン粉体から成形される構成とされているので、耐き裂性が良好となり、長期間使用した場合であってもき裂の発生を抑制することができる。
【００１７】
本発明のライニング施工方法は、被ライニング材にライニングを施工するライニングの施工方法であって、粉体を供給する直前の温度が２５０℃以上３３０℃以下とされた被ライニング材に対して、抗張積が７５００ＭＰａ・％以上３００００ＭＰａ・％以下の直鎖低密度ポリエチレンを含有し、安息角が４０°以下、かつ中位粒度が１７０μｍ以上２７０μｍ以下であるポリエチレン粉体を供給することを特徴としている。
【００１８】
本発明のライニング施工方法によれば、粉体を供給する直前の温度が２５０℃以上３３０℃以下とされた被ライニング材に、抗張積が７５００ＭＰａ・％以上３００００ＭＰａ・％以下の直鎖低密度ポリエチレンを含有し、安息角が４０°以下、中位粒度が１７０μｍ以上２７０μｍ以下であるポリエチレン粉体を供給する構成とされているので、耐き裂性を向上させることができる。さらに、上述の温度範囲とされた被ライニング材にライニングを形成することによって、被ライニング材に形成されるライニングの接着を促進し、被ライニング材の表面に良好なライニングを形成することが可能である。
【００１９】
また、前述のライニングの施工方法では、ライニング施工時の冷却過程において、冷却が徐冷によって行われていることが好ましい。
この場合、ライニング施工時の冷却過程において、溶融状態のライニング中に含まれる気泡が外方に抜けることができる時間を十分に確保できるため、ライニング中に含まれる気泡数を減少させるとともに、最大気泡径を小さくすることができ、ライニングの耐き裂性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、水分遮断性、化学的安定性を有するとともに、耐き裂性、特に経時後の耐き裂性が良好なライニングを施工可能なポリエチレン粉体、ライニング、及びライニングの施工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態であるポリエチレン粉体を用いて成形されたライニングの説明図である。
【図２】安息角の測定方法の概略説明図である。
【図３】実施例１のライニングの残留気泡観察結果を示す図である。
【図４】実施例２のライニングの残留気泡観察結果を示す図である。
【図５】比較例１のライニングの残留気泡観察結果を示す図である。
【図６】比較例２のライニングの残留気泡観察結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施の形態について添付した図面を参照して説明する。
本発明の一実施形態におけるライニング配管１０は、図１に示すように、配管１１（被ライニング材）と、この配管１１の内面に形成されたライニング１２とを備えている。
配管１１は、例えば炭素鋼で構成された円筒状の鋼管である。この配管１１は、内部に流通する媒体によって内部が腐食することがあるため、内面にこの腐食を防止するためのライニング１２が形成されている。
【００２３】
ライニング１２は、ライニング用の粉体を用いた粉体成形だけでなく、予め筒状に成形したライニング１２を配管１１の内面に挿入することによって、配管１１に施工しても良い。ここで、本実施形態では、ライニング用の粉体として、ポリエチレン粉体を用いている。
なお、ライニング１２は、配管１１の内面に形成されるものに限定されるものではなく、配管の外面及び他の形状の構造部材に適用することも可能である。
【００２４】
高分子材料を長期間使用すると、環境条件によって劣化速度に差はあるものの、劣化が進行する。この劣化によって、ライニングにき裂が発生すると、き裂を通って内部の流体（水、海水など）が配管母材である炭素鋼に接し、母材の腐食原因となることから、ライニングには耐き裂性、特に経時後も高い耐き裂性が求められる。
本発明者らは、実プラントで長期間使用されたポリエチレンライニング材を調査し、経時劣化によりき裂が発生したポリエチレンライニングでは、抗張積が低下しているだけでなく、ライニング中に残存した気泡が存在することを見出した。
【００２５】
具体的には、ライニングのき裂が発生する場合、ライニング中に残留した気泡に応力集中し、き裂の起点となっていることを確認した。また、これをさらに解析した結果、気泡径が大きいほど、応力集中が生じ易いことが判明した。すなわち、ライニング中に残留する気泡数が少ないほど、また最大気泡径が小さいほど、き裂発生確率が下がることが明らかとなった。そして、このライニング中に残存する気泡数を少なくするとともに、最大気泡径を小さくするためには、ライニングを成形する際に用いるポリエチレン粉体の安息角を所定以下にするとともに、中位粒度を所定の範囲に設定することが有効であることを見出した。
また、本発明者らは、引張強さと破断時の伸びの積である抗張積の初期値が所定以上である場合、劣化によって抗張積が低下しても、劣化後もなお、き裂し難い領域に抗張積を保持できるため、上記気泡発生数抑制・大径気泡発生抑制と併せて、耐き裂性を向上できることも見出した。
なお、ライニングの成形時においては、ライニングと配管との熱収縮率の差に起因する残留応力が発生し、前述の気泡に残留応力が集中し易く、気泡がき裂発生の起点になり易いと考えられる。
【００２６】
本実施形態であるポリエチレン粉体、及びライニング１２は、上述のような知見に基づいてなされたものである。すなわち、本実施形態のポリエチレン粉体は、抗張積が７５００ＭＰａ・％以上３００００ＭＰａ・％以下の直鎖低密度ポリエチレン（以下、ＬＬＤＰＥと称することがある。）を含有し、安息角が４０°以下、かつ中位粒度が１７０μｍ以上２７０μｍ以下である。そして、本実施形態のライニング１２は、このポリエチレン粉体を用いて成形されている。
以下に、本実施形態であるポリエチレン粉体を上述のように規定している理由について説明する。
【００２７】
（ＬＬＤＰＥ）
ＬＬＤＰＥは、重合触媒によってエチレンとα−オレフィンとを共重合させた高分子化合物である。なお、本実施形態において、ＬＬＤＰＥの密度は、０．９３０ｇ／ｃｍ３以上０．９４５ｇ／ｃｍ３とされている。
ＬＬＤＰＥの密度が０．９３０ｇ／ｃｍ３未満の場合、水分遮蔽性が不十分となるおそれがあり、密度が０．９４５ｇ／ｃｍ３超の場合、溶融温度が高くなりライニング施工時の温度が上昇し、含有される低分子量成分の分解・ガス化などにより気泡が発生しやすくなるおそれがある。よって、ＬＬＤＰＥの密度が上述の範囲に規定されている。
【００２８】
ここで、ＬＬＤＰＥは、重合触媒の一種であるメタロセン触媒を用いて合成されたもの（以下、メタロセンＬＬＤＰＥと称する。）であることが好ましい。メタロセン触媒とは、ジルコノセンとメチルアルミノキサンとを組み合わせたものであり、エチレンに対して高い重合活性を示す。
すなわち、メタロセンＬＬＤＰＥにおいては、分子量の分布が狭い範囲に収まることとなる。したがって、例えばチーグラー触媒等の他の触媒を用いてＬＬＤＰＥが合成されている場合と比較して、熱分解・ガス化し易い低分子量のＬＬＤＰＥが少ないため、ライニング１２の成形時において、ＬＬＤＰＥの熱分解に起因する気泡の発生数を少なくすることができる。
【００２９】
メタロセンＬＬＤＰＥはエチレン−α−オレフィン共重合体であり、モノサイト触媒の存在下でエチレンと炭素原子数が３〜３０、好ましくは３〜８のα−オレフィンとを共重合して得られるポリマーである。
コモノマーとしての３〜３０の炭素原子を有するα−オレフィンの例としてはプロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、３−メチル−１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、３−メチル−１−ペンテン、１−オクテン、１−デセン、１−ドコセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセン、１−アイコセン〔ｓｉｃ〕、１−ドコセン〔ｓｉｃ〕、１−テトラコセン〔ｓｉｃ〕、１−ヘキサコセン〔ｓｉｃ〕、１−オクタコセン〔ｓｉｃ〕及び１−トリアコンタセンを挙げることができる。これらのα−オレフィンは単独でも良いし、２種類以上を併用しても良い。
また、メタロセンＬＬＤＰＥは、市販品を使用することができる。
【００３０】
（抗張積：７５００ＭＰａ・％以上３００００ＭＰａ・％以下）
抗張積は、測定対象となる粉体から作製した引張試験片を用いて測定した引張強さ（ＭＰａ）と破断時の伸び（％）の積で表されるものである。引張速度を５０ｍｍ／分とした時に測定される抗張積が所定の範囲にある場合、き裂の発生及びき裂の進展が生じ難くなり、耐き裂性を向上させることが可能である。
初期の抗張積が７５００ＭＰａ・％未満では、特に経時により抗張積が低下した場合など、き裂の発生及びき裂の進展を抑制することができず、耐き裂性が低下してしまう。また、抗張積が３００００ＭＰａ・％超では、環境応力割れやライニング１２の施工が難しくなる。
このような理由から引張速度を５０ｍｍ／分とした時の抗張積の範囲は、７５００ＭＰａ・％以上３００００ＭＰａ・％以下の範囲に設定されている。なお、抗張積の好ましい範囲は、１００００ＭＰａ・％以上３００００ＭＰａ・％以下である。
【００３１】
（安息角：４０°以下）
安息角は粉体の流動性の指標となるものである。安息角が４０°以下では、粉体の嵩密度が大きくなり、粉体堆積物中に噛み込んだ空気が少なくなる。よって、本実施形態のポリエチレン粉体を用いて施工したライニング１２中に残留する気泡数を減少させるとともに、最大気泡径も小さくすることができる。
安息角が４０°を超える場合、粉体の嵩密度が小さくなり、ライニング１２の成形時にライニング１２に残留する気泡数が増加するとともに、最大気泡径も大きくなってしまう。
このような理由から安息角の範囲は、４０°以下に設定されている。なお、安息角の好ましい範囲は、３５°以下である。
【００３２】
（中位粒度：１７０μｍ以上２７０μｍ以下）
前述の安息角は、粒径の分布も影響するため、本実施形態では、中位粒度を１７０μｍ以上２７０μｍ以下の範囲に設定している。すなわち、中位粒度は、安息角に影響を与える因子である。粉体の中位粒度は、粉砕と分級を適宜実施することにより制御することが可能である。
中位粒度が、１７０μｍ未満の場合、平均粒径が小さくなりすぎると比表面積（単位質量あたりの表面積）が大きくなりすぎてポリエチレン微粒子が凝集しやすくなる懸念がある。中位粒度が、２７０μｍ超の場合、ポリエチレン粒子間の間隙が大きくなるなどの懸念がある。
また、ポリエチレン粉体には、３５５μｍを超えるポリエチレン粒子が存在しないことが好ましい。
【００３３】
また、本実施形態において、粉体の嵩密度は、０．３６ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましい。粉体の嵩密度は、０．４０ｇ／ｃｍ３以上であることがさらに好ましい。
粉体の嵩密度が０．３６ｇ／ｃｍ３以上の場合、ライニング１２を成形した際に、ライニング１２中に含まれる気泡数を減少させるとともに、最大気泡径も小さくすることができる。
【００３４】
さらに、本実施形態において、ポリエチレン粉体の溶融粘度が、温度２３０℃、シェアレート１２ｓｅｃ−１において、１５００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。
溶融粘度が高いと、ライニング１２の成形時において、気泡がライニング１２中から抜けにくくなるため、溶融粘度は上述の範囲に設定されている。また、ライニング１２の施工時には、溶融した粉体の融液には、シェアがほとんど負荷されないため、低シェアにおける溶融粘度が、ライニング１２中に残留する気泡数、及び最大気泡径と相関があり、上述の範囲に設定することにより、気泡数を減少させるとともに最大気泡径も小さくすることができる。
なお、粉体の溶融粘度のより好ましい範囲は、温度２３０℃、シェアレート１２ｓｅｃ−１において、１３００Ｐａ・ｓ以下である。
【００３５】
さらに、上述の粉体は、ＬＬＤＰＥに加え、高分子酸化防止剤を含んでいても良い。
ここで、高分子酸化防止剤（酸化防止機能を有する添加剤）としては、例えば、ヒンダードフェノール系化合物、セミヒンダードフェノール系化合物、レスヒンダードフェノール系化合物および一般にＨＡＬＳと略称されるヒンダードアミン系化合物が挙げられる。また、高分子酸化防止剤の酸化防止機能の向上のため、イオウ系酸化防止剤、リン系酸化防止剤を用いても良い。さらに、フェノール系化合物とリン系化合物の両方の特徴が組み合わさったフェノール系化合物を用いることもできる。
なお、上記の高分子酸化防止剤に限定されるものではない。また、上記の高分子酸化防止剤は単独でも良いし、２種以上を併用しても良い。
【００３６】
高分子酸化防止剤の配合量はＬＬＤＰＥ（又はメタロセンＬＬＤＰＥ）１００重量部に対して、０．００５重量部以上１．０重量部以下であることが好ましい。
高分子酸化防止剤の配合量が０．００５重量部未満の場合は、配合量が少なすぎるため酸化防止の効果が十分に得られないおそれがある。また、１．０重量部を超える場合は、ＬＬＤＰＥとの相溶性の上限となる場合が多く、添加した高分子酸化防止剤が短時間でポリエチレン表面に析出するなどの現象が発現し、１．０重量部以上添加する効果が期待できない。このような理由により、高分子酸化防止剤の好ましい配合量は、上記の範囲とされている。
【００３７】
配管１１へのライニング１２の施工方法として、上述の粉体を用いて配管１１に施工する粉体成形法を用いることが好ましい。
ここで、配管１１を加熱炉で加熱した後、加熱炉から取り出して放冷しながら施工する場合は、施工する直前の配管１１の温度は、２５０℃以上３３０℃以下であることが好ましい。
【００３８】
温度が３３０℃より高い場合、メタロセンＬＬＤＰＥを使用しても、メタロセンＬＬＤＰＥの熱分解・ガス化を避けられず、ライニング１２と配管１１（母材）界面に気泡が発生するおそれがある。また、温度が２５０℃より低い場合、ＬＬＤＰＥ粉体の溶融不足で粉体の一部が、粉体状態のままでライニング１２に残留したり、粉体が含む気泡が脱泡されずにライニング１２中に残ったりして、均一なライニング１２を配管１１の全面に形成できないおそれがある。
【００３９】
また、粉体成形法でライニング１２中の気泡が抜け出る時間を十分に確保するために、成形時の冷却方法は、徐冷とし、例えば１６０℃以上２５０℃以下の温度領域の保持時間を長くして、冷却に伴うポリエチレンの溶融粘度の上昇を抑制することが好ましい。施工開始温度から５０℃までの具体的な平均冷却速度としては、例えば、１℃／分以上１０℃／分以下の範囲である。
冷却速度が１℃／分より遅いと、生産効率が低下してしまう。また、冷却速度が１０℃／分より速いと、前述の気泡が抜け出る時間が不足したり、ライニング１２（ＬＬＤＰＥ）と配管１１（炭素鋼）との熱収縮の差に起因してライニング１２の剥離が生じやすくなる等のおそれがある。このような理由から、冷却速度の範囲は上記の範囲とされている。
【００４０】
以上のような構成とされた本実施形態であるポリエチレン粉体によれば、安息角が４０°以下、中位粒度が１７０μｍ以上２７０μｍ以下とされているので、ライニング１２を成形する際のポリエチレン粉体の流動性が高く、空気がライニング１２に含有されにくい。したがって、ライニング１２中に気泡が形成されにくいため、残留応力が集中してき裂の起点となる気泡の数を減少させるとともに、特に応力集中が生じ易い最大気泡の径も小さくすることができ、耐き裂性を向上させることができる。
【００４１】
さらに、ポリエチレン粉体は、抗張積が７５００ＭＰａ・％以上３００００ＭＰａ・％以下の直鎖低密度ポリエチレンを含有する構成とされているので、抗張積が十分に大きく、耐き裂性を向上させることができる。
【００４２】
また、ライニング１２の成形に用いられる粉体の溶融粘度が、温度２３０℃、シェアレート１２ｓｅｃ−１において、１５００Ｐａ・ｓ以下とされているので、施工過程でポリエチレン粉体が溶融した際に、溶融物に含まれる気泡が、外方に抜けやすい。したがって、ライニング１２に含まれる気泡数を減少させるとともに、最大気泡径も小さくすることができ、耐き裂性をさらに向上させることが可能である。
【００４３】
また、直鎖低密度ポリエチレンは、メタロセン触媒によって合成されていることが好ましく、直鎖低密度ポリエチレンがメタロセン触媒によって合成されていることで、他の触媒を用いて合成される場合と比較して、分子の大きさがより揃うことになる。よって、引張強さや破断時の伸びを向上でき、この結果、引張強さと破断時の伸びとの積である抗張積の数値を増大させ、き裂の発生をさらに抑制できる
【００４４】
また、ポリエチレン粉体は、好ましくは高分子酸化防止剤をさらに含有しており、この場合、ライニング１２中にも高分子酸化防止剤が含有されることになる。このような添加剤によって、直鎖低密度ポリエチレンの酸化を防止することが可能となり、酸化劣化に対する耐久性の向上を図ることができる。
【００４５】
また、本実施形態に係るライニング１２は、上述のポリエチレン粉体から成形される構成とされているので、耐き裂性が良好となり、長期間使用した場合であってもき裂の発生を抑制することができる。
【００４６】
また、本実施形態に係るライニング１２の施工方法は、２５０℃以上３３０℃以下とされた配管１１に対して、安息角が４０°以下、中位粒度が１７０μｍ以上２７０μｍ以下、かつ抗張積が７５００ＭＰａ・％以上３００００ＭＰａ・％以下の直鎖低密度ポリエチレンを含有する粉体を供給する構成とされているので、耐き裂性を向上させることができる。
【００４７】
また、上述の温度範囲でライニング１２を施工することによって、ライニング１２と配管１１の界面に気泡が発生することを抑制し、炭素鋼母材との密着性が良好なライニング１２を成形することができる。
さらに、ライニング１２の施工時の冷却速度を徐冷にすることによって、ライニング１２の施工時の冷却過程において、粉体の融液中に含まれる気泡が外方に抜ける時間を十分に確保できるため、ライニング１２中に含まれる気泡数を減少させるとともに、最大気泡径を小さくすることができ、ライニング１２の耐き裂性を向上させることができる。
【００４８】
以上、本発明の一実施形態であるポリエチレン粉体、ライニング、及びライニングの施工方法について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、この発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
なお、本実施形態において、直鎖低密度ポリエチレンは、架橋されている構成とされても良い。
【実施例】
【００４９】
以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験について説明する。
表１に記載したポリエチレン粉体を用いて、安息角、中位粒度、溶融粘度、嵩密度を測定した。また、これらのポリエチレン粉体を用いて形成したシートから引張試験用試験体を作製し、耐き裂性の目安となる抗張積（引張強さ×破断時の伸び）を測定した。さらに、これらのポリエチレン粉体を用いてライニングを成形し、ライニング中に含まれる気泡を観察した。
各測定方法、及び観察方法について以下に説明する。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
（抗張積の測定方法）
表１に記載の粉体を用いて、１６５℃の温度で圧縮成形して、実施例１、２、比較例１、２の厚さ２ｍｍのシートを形成した。これらのシートからＪＩＳ  Ｋ  ７１６２に記載の試験片５Ａ形を作製して、引張試験を行い、各々の試験片の引張強さ（ＭＰａ）と、破断時の伸び（％）とを測定し、これらの積である抗張積（ＭＰａ・％）を算出した。なお、引張試験は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１６１の規定に準拠して行い、引張速度を５０（ｍｍ／分）とした。
【００５２】
（安息角の測定方法）
図２に示すように、振動篩２１を振動させ、ロート２２を通して円形テーブル２３上に、実施例１、２、比較例１、２の粉体を落下させ、三角錐状の粉体の山２４を形成する。この粉体の山を光源２５で照らし、そのシルエットを光源の反対側に設置したＣＣＤカメラ２６で撮影する。そして、画像解析により安息角を計測した。
【００５３】
（中位粒度の測定方法）
実施例１、２、比較例１、２の粉体１００ｇを量り取り、ＪＩＳ標準篩を使用してふるい分けする。篩毎に篩上に残留している粉体の質量を量り、その積算質量が全体の５０％になる粒子径、すなわち中位粒度を次式により算出した。
中位粒度（μｍ）＝（５０−Ａ／Ｃ−Ａ）×（Ｄ−Ｂ）＋Ｂ
Ａ：篩の目が粗い方から積算した篩上の質量が全体の５０％未満であり、且つ５０％に最も近い篩上までの積算質量（ｇ）
Ｂ：Ａの積算値の篩目開き（μｍ）
Ｃ：篩の目が粗い方から積算した篩上の質量が全体の５０％以上であり、且つ５０％に最も近い篩上までの積算質量（ｇ）
Ｄ：Ｃの積算値の篩目開き（μｍ）
【００５４】
（溶融粘度の測定方法）
ＪＩＳ  Ｋ  ７１９９に準拠し、キャピラリーレオメータを用いて溶融粘度を測定した。測定温度はＪＩＳ  Ｋ  ７１９９において、ＰＥの測定温度１５０〜２５０℃の範囲である２３０℃とした。この２３０℃はライニング成形時の冷却過程の温度である。
なお、ＰＥ（ポリエチレン）の粉体の溶融から冷却固化の工程では、溶融状態のＰＥにシェアはほとんど作用しないと考えられるため、低シェア領域の粘度として、シェアレート１２ｓｅｃ−１における溶融粘度を測定した。
（嵩密度の測定方法）
ＪＩＳ  Ｋ  ７３６５に準拠して、実施例１、２、比較例１、２の粉体の嵩密度を測定した。
【００５５】
（ライニングの残留気泡観察方法）
実施例１、２、比較例１、２の粉体を用いて炭素鋼からなる配管にライニングを成形した後、このライニングを剥離し、島津製作所製Ｘ線ＣＴ装置（ＳＭＸ−９０ＣＴＸ）を用いてライニングに内在する気泡を観察し、気泡数、最大気泡径を測定した。
なお、ライニングの成形方法は、粉体成形法を用いて行った。より具体的には、ライニングの施工開始温度は２８０℃とし、冷却は、施工開始温度から５０℃までの平均冷却速度が２．５℃／分の条件で徐冷した。
【００５６】
以上の評価の結果を、表２及び図３〜６に示す。なお図３は、実施例１のライニングの残留気泡観察結果を示す図である。図４は、実施例２のライニングの残留気泡観察結果を示す図である。図５は、比較例１のライニングの残留気泡観察結果を示す図である。図６は、比較例２のライニングの残留気泡観察結果を示す図である。また、図３〜６において、「欠陥体積」とは「気泡の体積」を意味している。
【００５７】
【表２】
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【００５８】
実施例１及び実施例２では、引張破断エネルギーの目安である抗張積が高く、さらに、気泡数が少なく、最大気泡径が小さいため、残留応力の集中が起こりにくくなり、耐き裂性が向上すると考えられる。
なお、実施例のライニングの残留気泡観察結果である図３、４と、比較例のライニングの残留気泡観察結果である図５、６とを比較すると、明らかに、図３、４の方が図５、６よりも気泡数が少なく、また、最大気泡径が小さいことが分かる。
【００５９】
一方、比較例１は、安息角、溶融粘度が本発明の範囲から外れ、かつチーグラー触媒で合成したＬＬＤＰＥの粉体を用いているため、実施例１、２と比較して、ライニングに残留した気泡数が多く、また最大気泡径が大きいため、残留応力の集中が起こりやすく、実施例１、２と比較して、き裂が発生しやすいと考えられる。
また、比較例２は、高圧法ＬＤＰＥの粉体を用いているため、抗張積の値が本発明の範囲外となった。さらに、安息角、及び中位粒度が本発明の範囲外であるため、気泡数が多くなり、最大気泡径も大きくなり、実施例１、２と比較して、き裂が発生しやすいと考えられる。
【符号の説明】
【００６０】
１１  配管（被ライニング材）
１２  ライニング
【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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