(57)【要約】      （修正有）【課題】管内壁塗膜の高度機能化要求に応え得る塗膜を簡便な手法により提供する。【解決手段】配管内壁に減圧吸引ピグ工法によって塗料を塗布することにより配管内壁素地の保護を目的とした塗膜下地を形成し、次いで該塗膜に断熱性、伝熱性、抗菌性、防汚性、防臭性、消臭性、耐化学薬品性、防音性、消音性、制振性、潤滑性、耐磨耗性、導電性の内、少なくとも１つ以上の特性を有する機能性フィラーを蒔設して表層を形成する。【選択図】  図１
2004321953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機能性フィラーからなる表層と、配管内壁素地の保護を目的とした塗膜下地もしくは表層を固定保持する表層下の接着材層からなる複合構造を有する配管内壁の塗膜構造。
【請求項２】
機能性フィラーからなる表層と、表層を固定保持する表層下の接着材層と、配管内壁素地の保護を目的とした接着材層下の塗膜下地からなる複合構造を有する配管内壁の塗膜構造。
【請求項３】
機能性フィラーが、断熱性、伝熱性、抗菌性、防汚性、防臭性、消臭性、耐化学薬品性、防音性、消音性、制振制、潤滑性、耐磨耗性、導電性の内、少なくとも１つ以上の特性を有しているものである請求項１又は２記載の配管内壁の塗膜構造。
【請求項４】
配管内壁に減圧吸引ピグ工法によって塗料を塗布することにより配管内壁素地の保護を目的とした塗膜下地を形成し、次いで該塗膜に機能性フィラーを蒔設して表層を形成することからなる配管内壁の塗膜構造工法。
【請求項５】
配管内壁に減圧吸引ピグ工法によって塗料を塗布することにより配管内壁素地の保護を目的とした塗膜下地を形成し、次いで接着材層を形成し、更に該接着材層に機能性フィラーを蒔設して表層を形成することからなる配管内壁の塗膜構造工法。
【請求項６】
表層の形成が、配管内に旋回気流を発生させて機能性フィラーを塗膜下地又は接着材層に蒔設することにより行われる請求項４又は５記載の工法。
【請求項７】
配管内の旋回気流をを、０．５ｍ／秒以上の速度で管内気体を移動させることにより発生させる請求項６記載の工法。
【請求項８】
表層の形成が、配管内に機能性フィラーを含有したパフピグを導入し、該パフピグから塗膜下地又は接着材層上に機能性フィラーをまぶすことにより行われる請求項４又は５記載の工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配管内壁の複合塗膜構造と、それを形成するための工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビル、マンション、プラントの給水、排水または配液用として用いられる各種配管や、鉄塔または建造物の構造体用として用いられる鋼管には、防錆等の目的で、その内壁を塗装して出荷される場合が多い。
【０００３】
また、現在、全国には１５〜２０年以上経過したビル・マンションが多数あり、それらの排水管は老朽化しており、改修・更正が求められている。従来、老朽化した排水管の改修・更正工法は、開削・取換工事が主であったが、その工期は長く、資材・経費も多大であり、短期間工事で低コストな新規な老朽化排水管の更正工法が望まれている。また、石油プラントや発電所等の産業大型施設にあっては、地中深くの埋設配管類や地上高くのパイプ構造物が多数ある。スクラップ・アンド・ビルトが容易には行えない現状下では、これら老朽配管の延命化は、日本重工業界にとって大きな技術課題である。
【０００４】
この更正工法として、管の研磨・塗装工法が注目されており、そのための各種ピグ（形状や構成あるいはその移送方法）が提案されている。このような塗装ピグを用いて排水管内壁の再塗装が可能となれば、老朽化排水管を開削・取り換えることなく、そのまま更正再利用が可能となり、短期間・低コスト工事を提供でき、ライフライン停止の不便性も最小化できる。また、下水道管や排水管は、法改正により光ファイバーの敷設路としての利用も開始され、その更正再利用は注目されている。
【０００５】
従来、管内塗装工法としては、管内径とほぼ同等の大きさ（直径）のスポンジ塊にロープを装着し、これに塗装用塗料を含浸させて管内に挿入して、管内のスポンジ塊前方にあるロープを手繰り寄せ、該スポンジ塊を管内壁面に沿って摺擦移動させることにより塗装する方法、あるいはスポンジ塊にロープを装着する代わりに、塗装用塗料を含浸させたスポンジ塊を管内に挿入し、後方から加圧して、該スポンジ塊を管内壁面に沿って摺擦移動させることにより塗装する方法が知られている。
【０００６】
しかしながら、ロープ引き工法の場合、ロープと内壁面の摩擦により内壁面が削れたり抉られたりすることがあり、また管内加圧工法の場合、老朽管を塗装する場合、加圧圧力に耐えられずに管にヒビや割れ・穴が生じ、その隙間部分から管外へと加圧空気が塗料と共に噴射され、周辺を汚染してしまうことがあり、また、管の老朽化が激しく、管肉厚が腐食等により極端に損傷・肉薄化してする場合には、該部位が加圧力に抗しきれず、爆裂破壊するおそれもある。
【０００７】
上記従来の工法の問題点を解決する方法として、本発明者は減圧（吸引）ピグ工法を開発した（特許文献１、特許文献２、特許文献３等）。減圧ピグ工法とは、スポンジ塊や球状体（これらを総称して減圧ピグと呼ぶ）を管内に挿入し、管出口端部より管内を減圧にすることにより、減圧ピグを管内移動させて管内壁の清掃や塗装を行うものである。塗装の場合には、塗料を含浸させた減圧ピグを挿入し管内移動させて塗装するか、減圧ピグの進行方向の管内前方に塗料を投入し次いで減圧ピグを挿入し、スクリーン印刷時のインクが後方のスキージにより押し出されて印刷されるのと同様に、塗料が後方の減圧ピグにより押し出される要領で塗装が行われる。
【０００８】
この減圧ピグ工法では、用いる減圧度は−０．１〜０．５気圧程度であり、一般の中型バキューム車（吸引能力４０ｍ３）を利用して、工事管径８００ｍｍφ、管長１０００ｍまでの大径・長管の配管内壁塗装が可能であり、また、老朽配管に与える圧力差ダメージは小さく、外部爆裂しないことから安全に工事作業ができる。
【０００９】
減圧吸引ピグ塗装技術の開発によって配管内壁を安全・簡便に塗装することができ、老朽配管のリサイクル延命化が可能となったが、工事依頼者であるビルオーナー・マンション住民や大型プラント企業からの技術要求は、それだけには留まらない。それは、老朽配管からの悪臭・不快臭の発生防止や、耐酸・耐アルカリ性の付与という、配管機能への更なる性能付加要求であり、換言すると、管内壁塗膜の高度機能化要求である。
【００１０】
例えば、悪臭・不快臭の発生防止には、一般的に広く知られているように、防腐添加剤や殺菌剤を配合した防腐塗料や抗菌塗料を用いることが考えられるが、本発明者の検討によれば、配管内壁という閉鎖内では、その効果は一時的であり、十分なものではなかった。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−５１７８７号公報
【特許文献２】
特開２００１−２５９５５８号公報
【特許文献３】
特開２００２−１８６８９８号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の課題を解決し、管内壁塗膜の高度機能化要求に応え得る塗膜を簡便な手法により提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記目的を達成すべく、管内壁塗膜という特殊性と、高度機能化との要求にについて鋭意検討した結果、表層に機能性フィラーを配置した特定の複合構造を有する塗膜構造の使用が極めて有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
即ち本発明は、配管内壁に機能性フィラー表層を有する配管内壁の塗膜構造であり、その塗膜構造を、旋回気流を用いて機能性フィラーを蒔設形成する工法、または、配管内にパフピグを導入して機能性フィラー表層を形成する工法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明者らが見出した、複合塗膜構造とその工法について詳しく説明する。
【００１６】
本発明は、本発明者らがこれまでに開発した減圧吸引ピグ塗装技術の特徴である減圧吸引力とピグ塗装工法を利用し、基本的には、配管内壁塗装直後のウエット状態（半硬化状態）の塗膜を蒔設下地として用い、その上に機能性フィラー（粉体）を蒔設して、複合化塗膜構造を形成するものである。
【００１７】
本発明の工法は、半硬化した漆表面に金銀粉を散りばめて硬化固定させ工芸表現する日本古来の漆伝統工芸技法の『蒔地（まきじ）手法』と類似している。
【００１８】
本発明の複合塗膜構造の製造工程を、図１の概念図に基づき説明する。実際には、円筒形配管の内壁上に複合塗膜構造が形成されるが、図１では、その形成原理を平板を用いて説明する。
【００１９】
図１に示すように、金属製等の配管（素地）に対しては、先ず、配管内壁素地の保護を目的とした塗料が塗布され塗膜下地となる。次いで、半硬化塗膜上に機能性フィラーを蒔設することにより表層が形成される。本発明では、機能性フィラーが局在化して表層となることにより、その効果が十分に発揮されるものとなる。
【００２０】
尚、必要により、機能性フィラーからなる表層の上に更にトップコートを行うことも可能である。
【００２１】
また、配管内壁素地に塗料を塗布する必要がない場合、塗料に替えて接着材（あるいは粘着材）を配管内壁に塗布して、蒔設下地とし、その上に機能性フィラーを蒔設することも可能であり、かかる態様も本発明の範疇に含まれる。
【００２２】
更に、配管内壁素地の保護を目的とした塗料を塗布し塗膜下地となし、これを一旦硬化させた後（この場合、そのままでは機能性フィラーの蒔設・付着は困難である）、表層を固定保持するために接着材を塗布し、次いで接着材層の上に機能性フィラーを蒔設し表層を形成した３層構造も本発明の好ましい態様である。
【００２３】
配管内壁の塗装は、従来、老朽配管の延命化を目的に、防錆や老朽化による強度劣化を補う補強目的に行われていた。また、排水管内での腐敗抑制のために、防腐添加剤や殺菌剤を配合した防腐塗料や抗菌塗料を塗布することもあるが、その効果は一時的であった。この原因は、防腐添加剤や抗菌剤が塗膜中に均一に分散混合され非局在化しており、効果発現が期待される内壁表層部には配合された防腐添加剤や抗菌剤の一部しか存在していないためであり、効果はこれら一部の防腐添加剤や抗菌剤が担うのみで、塗膜中にある防腐添加剤や抗菌剤は、塗膜形成に必要な樹脂成分に内含され、効果発現に寄与しないという欠点があることが判明した。
【００２４】
即ち、図２に示すように、機能性フィラーが塗膜中に均一分散状態（非局在化）にある一般機能性塗膜では、機能性フィラーは塗膜樹脂成分によって取囲まれている。機能性フィラーが、目的物質との接触によって機能発現する抗菌剤や電荷移動型酸化還元触媒のような場合、塗膜内部に分布しているのでは直接接触による機能発現は困難であり、塗膜中の樹脂成分を透過して滲出することでのみ機能発現が行われ、その効果は低い。特に、悪臭・不快臭の解決には、排水配管内壁表層にその解決手法が具備されていなくては、機能しないことが分かる。これに対し、本発明では、複合塗膜表層に機能性フィラーが局在化しており、その効果発現が極めて顕著である。
【００２５】
また、多くの悪臭・不快臭は、配管内に生息するバクテリアや菌類よりもたらされる。配管内壁にスケール沈着やヘドロ状堆積物、毛髪等の不溶状繊維の固着が発生した場合、配管内のバクテリアや菌類の増殖床となり、防腐塗料や抗菌塗料が効力発現できない場合もある。本発明では、機能性フィラーに微粉体を用いることで、配管内壁表層をフラクタル表面状態として、物理的にこれらの固着を防ぐことができるという利点もある。
【００２６】
更に、横置きの円筒配管の内壁に防腐塗料や抗菌塗料を塗布する場合、塗料塗装直後から、内壁上部に塗装された塗料は、内壁側部を伝って下部へと垂れ始め、結果的に、塗料乾燥または硬化後には、内壁上部の塗膜厚が下部に対して薄くなり、配管内壁の塗膜厚は均一ではない。塗膜中から防腐剤や抗菌剤が漏出して効果を発現するタイプの防腐塗料や抗菌塗料では、内壁上部の塗膜厚が薄いことから、内壁上部のこれらの機能が容易に失効してしまう。これに対し、本発明の機能性フィラーは粉状であることから、垂れることがなく、内壁上部にも均一に配付・付着して、均一な機能性内壁表層を形成し、その効果も内壁表層で均一である。
【００２７】
本発明に使用する管内塗装用塗料には、通常、無希釈無溶剤型塗料が用いられる。これは、塗装された塗膜より溶剤が揮発して塗膜形成する溶剤型塗料の場合、管内大気は直ちに溶剤蒸気により飽和状態となり、火気があった場合等には非常に危険なためである。したがって、通常、管内塗装用塗料には無希釈無溶剤型塗料、特に重防食用塗料として広く知られ、一般的に良く用いられていることから塗装作業者の取り扱い容易な２液型エポキシ塗料が好ましい。但し、これに限定されるものでないことは当然である。
塗膜厚は０．１〜３ｍｍ程度が好ましく、好適には０．２〜１ｍｍである。塗膜厚が薄い場合には、配管素地の保護が不十分となり、蒔設される機能性表層の保持も不十分となる。厚すぎる場合には、横置き配管塗装の場合に顕著となるが、配管内壁に該塗料が塗布され硬化塗膜となる硬化時間内に、該塗料が上壁から側壁を経て下壁部分へと垂れて移動し、結果として、上壁部分の塗膜厚が薄く、下壁部分の塗膜厚が厚い不均一な配管内塗膜となる。この不均一塗膜が機能性表層の下地となる場合、機能性フィラーの保持力も不均一となり、塗膜厚の薄い部位の下地鋼管保護・防錆力の減少とも相まって、機能性と配管寿命が短くなることもある。
【００２８】
また、本発明に使用する接着材にも特に制限はなく、配管内壁が塗装されていない場合には、配管素地との密着が良いものを選択し、配管内壁が既に塗装されている場合には、その塗膜との密着性が良いものを選択・使用すればよい。
【００２９】
また、本発明に使用する機能性フィラーとは、塗膜に各種機能を付与する働きを有するものであって、具体的形状には塊状、球形状、繊維状、フレーク状や針状等があるが、通常は粉体状のものであれば良く、形状・粒径等については特に限定されないが、塗膜に蒔設・付着させるためには、あまりに粒径が大きいものは好ましくなく、一般に粒径５〜５００μｍ程度のものが用いられる。
【００３０】
各種機能としては、例えば断熱性、伝熱性、抗菌性、防汚性、防臭性、消臭性、耐化学薬品性（耐酸性、耐アルカリ性）、防音性、消音性、制振制、潤滑性、耐磨耗性、導電性等が挙げられ、これらの内の少なくとも１つ以上の特性を有しているものが好ましい。
【００３１】
より具体的な機能性フィラーとしては、断熱性の目的には、各種無機系中空微粒子等が、同様に伝熱性にはカーボランダム、コンドライト等が、抗菌性には各種無機系抗菌剤等が、防汚性・防臭性・消臭性には各種無機系触媒（電荷移動型酸化還元触媒）等が、耐酸性にはコロイダルシリカ、ゼオライト等が、耐アルカリ性にはコロイダルシリカ、ドロマイト等が、一般的な耐化学薬品性にはＰＴＦＥ（パーフルオロエチレン重合体）粉体等が、防音性・消音性・制振性にはパーライト、バーミキュライトや軽石等が、潤滑性・耐磨耗性には二硫化モリブデン、カーボランダム等が、導電性にはステンレス粉やアルミリーフ等が用いられる。但し、これらに限定されるものでないことは当然である。
【００３２】
機能性フィラーの表層厚であるが、付与する機能性の目的や管径、形状、管内壁状態や用いる機能性フィラーの形状や大きさによっても異なるが、通常は０．０１〜１．０ｍｍ、好適には０．０５〜０．５ｍｍである。機能性表層厚が薄い場合には、使用中の磨耗・剥離により機能性発揮持続期間が短く、厚すぎる場合には、塗膜下地のフィラー保持力が弱くなり、フィラー表層の一部が塊状となって崩落することもある。
【００３３】
本発明において、半硬化状態の塗膜下地もしくは表層を固定保持する表層下の接着材層に機能性フィラーを蒔設・付着させて表層を形成する手法としては、特に制限はなく、機能性フィラーを下地にまんべんなく蒔設・付着できる限り、何れの方法でも良いが、効率性等の点から、以下に説明する旋回気流蒔設法、パフピグ蒔設法が好ましい。
【００３４】
配管を減圧吸引する場合や加圧気体を導入する場合、配管内には気体が気流状となって流動する。この流動が配管内壁を旋回するような気流のことを、旋回気流と呼ぶ。旋回気流発生には用いる管径や形状、管内壁状態や気流速度等が関係するが、管内気体が０．５ｍ／秒以上の速度で移動する場合には、これまでの実験経験から、旋回気流が発生する。旋回気流蒔設法とは、この旋回気流に機能性フィラーを載せて管内を旋回移動させ、機能性フィラーを配管内壁下地にまんべんなく蒔設・付着させ、機能性表層を形成する方法である。旋回気流蒔設法に適した気流速度は、管径や形状、管内壁状態や用いる気体、用いる機能性フィラーの形状や大きさ、比重等によっても異なるが、通常は０．５〜２０ｍ／秒であり、好適には１〜１０ｍ／秒である。気流速度が遅過ぎる場合には、配管内に旋回気流が発生しにくく、速過ぎる場合には、配管内壁に蒔設・付着した機能性フィラーが後続の気流によって剥がされることがある。
【００３５】
次に、パフピグとは、ピグ表面を毛足の長い細繊維や、多孔質スポンジで被覆したものであり、これに機能性フィラーを含ませて（まぶして）、管内壁にフィラーを蒔設するものである。女性の白粉パフ化粧より開発ヒントを得ており、名称も『パフピグ』と呼称している。機能性フィラーをまぶしたパフピグを配管内へと導入し、配管内を減圧吸引して、配管内壁をパッフィングするように移動させ蒔設する手法をパフピグ蒔設法と言う。
【００３６】
機能性フィラーの下地に対する蒔設・付着量は特に制限されず、下地表面のほぼ全面を被覆する程度の量を用いればよいが、もちろんそれ以下の量であってもかまわない。
【００３７】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。
実施例１：断熱性複合塗膜の形成
可使時間１．５時間の２液性無溶剤型エポキシ塗料の主剤と硬化剤を良く混合した後、内径１０５ｍｍ・長さ１０００ｍｍの鋼管製円筒配管内壁を、膜厚０．５ｍｍとなるように直ちに塗装した。塗装方法は、該エポキシ塗料３００ｇと、直径１０４ｍｍの塗装ピグを配管入口部より導入し、配管出口部には減圧吸引ポンプを装着し、塗装ピグの移動速度が１０００ｍｍ／秒となるように減圧吸引力を調整して行った（図３の塗装原理参照）。
【００３８】
該エポキシ塗料の主剤と硬化剤を混合した１時間後は、配管内壁塗装の３０分後であり、塗膜は指触乾燥前の半硬化状態であった。
【００３９】
配管入口部より、配管中心部の気流速度が２ｍ／秒となるように配管出口部の減圧吸引ポンプの吸引力を調整し、管内で旋回気流の発生を確認した。旋回気流は、２ｍ／秒以上の気流速度の時に、安定的に発生していた。配管入口部より、機能性フィラーとして、球体内部に径５０μｍの１個の空洞を有する外径１００μｍのガラス無機系中空微粒子３０ｇを、旋回気流に乗せて投入し、配管内壁の半硬化塗膜上に無機系中空微粒子からなる表層を有する複合塗膜を形成した。表層の平均厚さは２００μであった。
【００４０】
室温にて３日間放置した後、複合塗膜の断熱性を計測した。計測は、熱源ヒータの上に一様に熱を拡散する熱拡散媒体を設置し、該媒体上に無機系中空微粒子からなる表層が密着するようにセットして、素材鋼板の温度を測定することにより行った。
比較例１
実施例１と同様にして、配管内壁をエポキシ塗料で塗装した。その後、機能性フィラーによる表層形成は行わずに、エポキシ塗料塗膜を３日間放置して、表層を有しない複合塗膜ではない、下地のエポキシ塗膜だけからなる配管内壁を作った。その後、実施例１と同様に、エポキシ塗膜の断熱性を測定した。
【００４１】
素材鋼管の断熱性と合わせた結果を図４に示す。この結果から、無機系中空微粒子からなる表層が断熱性を示していることが分かった。
実施例２
機能性フィラーとして、ガラス無機系中空微粒子の代わりに防腐剤を含有したシリカゲル（平均粒径３０μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして、複合塗膜を有する配管内壁を作った。このパイプを家庭用排水管に接続して３ヶ月、家庭用排水管として使用した。その後、該排水管を取り出して、配管内壁を観察したが、固着物は無く、指触ぬめりもなく、無臭であった。
比較例２
実施例１で用いた塗料中に、実施例２で用いた防腐剤含有のシリカゲル３０ｇを混合して、エポキシ塗料とした。この塗料を用いた以外は比較例１と同様にして、配管内壁を作った。実施例２と同様に家庭用排水管に接続して３ヵ月後に取り出した。配管内壁には固着物はなかったが、指触ぬめり感があり、若干の腐敗臭が観察された。
【００４２】
このことから、防腐剤を含有したシリカゲルは、塗膜中に均一に非局在化するよりは、複合塗膜の表層として、局在化する方が防腐剤としての効果が大きなことが分かった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による複合塗膜構造の製造原理を模式的に示す工程図である。
【図２】機能性フィラーが塗膜中に均一分散状態にある一般機能性塗膜と本発明による複合塗膜構造とを対比説明する模式図である。
【図３】配管内を塗装ピグにより塗装する原理を示す模式図である。
【図４】素材鋼板、実施例１の断熱性複合塗膜、および比較例１のエポキシ塗膜の断熱性を比較したグラフである。
【図１】
2004321953.tif 000003
【図２】
2004321953.tif 000004
【図３】
2004321953.tif 000005
【図４】
2004321953.tif 000006