(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管の内面にイオウ原子を含む有機シラン系カップリング剤である３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシランによるカップリング処理層を形成し、その上に直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂を主成分とする粉体塗装による樹脂層を形成したことを特徴とする水配管用内面被覆鋼管。
【請求項２】
内面にイオウ原子を含む有機シラン系カップリング剤である３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシランによるカップリング処理が施された鋼管を３１０℃以上に加熱した状態で、鋼管内面に直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂を主成分とする粉体塗料による粉体塗装を行うことにより、直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂を主成分とする樹脂層を形成させることを特徴とする水配管用内面被覆鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給水管や排水管等のような水配管用の内面被覆鋼管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、給水や排水用等の水配管には、管内面の防食性を付与するために塩化ビニル樹脂を管内面に貼り付けた内面硬質塩ビ被覆鋼管が使用されてきたが、塩化ビニル樹脂は低温での耐衝撃性が低く、寒冷地において水配管用として使用した場合や施工時に屋外放置した場合などに、内面被覆層にダメージを受ける場合がある。さらに、内面硬質塩ビ被覆鋼管は、塩化ビニル樹脂を廃却する際に有害物が発生すること、塩化ビニル樹脂を処理ルートにのせるための鋼管と塩化ビニル樹脂の分離処理の負荷が大きいこと、などの点から、近年では環境負荷が大きい材料という認識をもたれている。
【０００３】
また、化成処理、プライマー処理等の表面処理が施された鋼管の内面に、加熱した状態でポリエチレン樹脂を粉体塗装することで内面被覆層を形成した内面ポリエチレン被覆鋼管も使用されている（例えば、日本水道協会規格ＪＷＷＡ  Ｋ１３２参照）が、この内面ポリエチレン被覆鋼管は、環境によっては管端部での接水により端部から被覆が剥離することがある。また、粉体塗装というプロセスの制約上、膜厚があまり厚くできないため、施工時のネジ切りなどの際に内面が疵付くなどの問題もある。
また、架橋ポリエチレン管に形状復元性を付与し、鋼管内で加熱復元することにより拡径して内面被覆する方法（例えば、特許文献１参照）も知られているが、架橋剤からの溶出成分があるため水道水の衛生性を確保できないなどの問題がある。
【０００４】
また、上記のような問題を生じないものとして、ポリエチレン管に形状復元性を付与して鋼管の内面を被覆する方法（例えば、特許文献２参照）も知られているが、この方法では、一旦ポリエチレン等からなる樹脂管を作製し、それに形状復元性などを付加する必要があるため、製造コストが高くなり、また、工業的な速度では均一な内面被覆が困難である。
また、防食性能の高いものとしては、ガス管用等の外面被覆鋼管のための外面被覆材料として様々なものが知られているが、いずれも水配管用内面被覆としては十分な性能を有しない。例えば、フッ素樹脂（例えば、特許文献３参照）、ポリエーテルケトン樹脂（例えば、特許文献４参照）が知られているが、これらはいずれも樹脂価格が高く、また鋼管に接着しにくいなどの使用上の制約がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−９９１２号公報
【特許文献２】特開２００２−２５７２６５号公報
【特許文献３】特開平８−３００５５４号公報
【特許文献４】特開平４−５０５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
給水や排水用等の水配管用として使用される配管は、鋼管と内面被覆層の界面が露出する管端部を防食するために、通常、管端防食継手などを使用して配管されるが、施工不良や長期間の使用によって管端が接水環境に曝されることもあり、このため内面被覆層には、接水環境での耐剥離性（耐水密着性）が求められる。この耐剥離性が低いと、管端が接水環境に曝された時に内面被覆層の剥離が起こり、剥離した部分の鋼管が錆びる結果、赤水などの原因となる。また、施工時に管内面の防食のための被覆層が疵付いた場合には、そこが起点となって被覆層が剥離したり、管内面に錆が発生するなどの問題があるため、内面被覆層の耐疵付き性も要求される。
【０００７】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、塩化ビニル樹脂を使用しない内面被覆鋼管であって、内面被覆層が接水環境において優れた耐水密着性（耐剥離性）を有するとともに、耐疵付き性にも優れた水配管用内面被覆鋼管を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、そのような優れた耐水密着性を示す水配管用内面被覆鋼管の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、高い耐水密着性（耐剥離性）と耐疵付き性を有する内面被覆層について鋭意研究した結果、鋼管内面に直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂層を形成することにより、内面被覆層が優れた耐疵付き性を有する内面被覆鋼管が得られることが判った。さらに、直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂層の下地としてイオウ原子を含む有機シラン系カップリング剤によるカップリング処理層を形成することにより、内面被覆層の耐水密着性が向上すること、また、直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂層を特定の加熱条件の粉体塗装で形成することにより、工業的に製造可能であることも判った。
【０００９】
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
［1］鋼管の内面にイオウ原子を含む有機シラン系カップリング剤である３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシランによるカップリング処理層を形成し、その上に直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂を主成分とする粉体塗装による樹脂層を形成したことを特徴とする水配管用内面被覆鋼管。
［2］内面にイオウ原子を含む有機シラン系カップリング剤である３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシランによるカップリング処理が施された鋼管を３１０℃以上に加熱した状態で、鋼管内面に直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂を主成分とする粉体塗料による粉体塗装を行うことにより、直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂を主成分とする樹脂層を形成させることを特徴とする水配管用内面被覆鋼管の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の内面被覆鋼管は、従来の内面ポリエチレン被覆鋼管に較べて内面被覆層の耐疵付き性に優れている。さらに、直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂を主成分とする樹脂層の下地としてイオウ原子を含む有機シラン系カップリング剤によるカップリング処理層を形成した内面被覆鋼管は、内面被覆層の耐水密着性が高く、施工不良や長期使用などにより管端部が接水環境に曝された時でも、高い耐久性を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の水配管用内面被覆鋼管は、鋼管の内面に直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂を主成分とする樹脂層を形成したものであり、好ましくは、鋼管の内面にイオウ原子を含む有機シラン系カップリング剤によるカップリング処理層を形成し、その上に直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂を主成分とする樹脂層を形成したものである。
図１は、本発明の内面被覆鋼管の断面を模式的に示すものであり、１は鋼管、２はイオウ原子を含む有機シラン系カップリング剤によるカップリング処理層、３は直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂を主成分とする樹脂層である。
【００１２】
前記鋼管１は、管外面にブラスト処理、酸洗処理、化成処理、メッキ処理、プライマー処理もしくは樹脂被覆等の１つ以上を行なったものでもよい。また、通常は管内面にブラスト処理、酸洗処理等が施されたものを使用することができ、さらに、リン酸塩系の化成処理を行ったものを使用することもできる。鋼管１のサイズに特に制限はないが、一般には外径１０〜１７０ｍｍ程度、長さ４〜６ｍ程度、肉厚２．０〜５．３ｍｍ程度のものを用いる。
前記カップリング処理層２は必要に応じて形成されるが、このカップリング処理層２を形成することにより、優れた耐水密着性を得ることができる。カップリング処理層２は、イオウ原子を含む有機シラン系カップリング剤によるカップリング処理で形成される。
【００１３】
このカップリング処理では、通常、有機系シラン系カップリング剤濃度が０．１〜３mass％程度の水溶液、或いはアルコールや酢酸などを加えた水溶液に有機系シラン系カップリング剤を０．１〜３mass％程度の濃度で添加したものが使用される。有機系シラン系カップリング剤の濃度が０．１mass％未満では、耐水密着性の向上効果が小さい。
このような水溶液を鋼管内面に塗布して１００℃以上に加熱乾燥することで、カップリング処理を行うことができる。
イオウ原子を含む有機シラン系カップリング剤としては、分子の片端にアルコキシシリル基を有し、他の片端にメルカプト基などのイオウ原子を含む原子団を有する化合物であり、例えば、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン等のシラン系化合物が挙げられる。
【００１４】
前記直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂を主成分とする樹脂層３に用いられる直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂は既知の樹脂であって、通常、ジクロロベンゼン等のハロゲン二置換芳香族化合物と硫化物塩との反応で得られる樹脂であり、樹脂分子どうしの架橋反応が起きておらず、実質的に三次元網目構造とはなっていないものを指す。この直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂としては、分子量が１００００〜２５０００のものを用いることが好ましい。
なお、上記直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂は、樹脂層３の性能を損なわない範囲であれば部分的に架橋構造を有していてもよく、また、樹脂を構成する繰返し単位の２０モル％以下の共重合化合物があってもよい。また、酸化チタン等の顔料その他の添加成分を含んでいてもよい。
【００１５】
直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂を主成分とする樹脂層３の層厚は特に限定しないが、一般には０．３〜１．０ｍｍ程度、特に好ましくは０．５〜０．９ｍｍ程度とすることが好ましい。層厚が上記よりも薄いと粉体塗装時にピンホール等の欠陥ができやすくなり、層厚が上記よりも厚いと粉体塗装の塗装時間が長くなり、生産性が低下する。
【００１６】
直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂を主成分とする樹脂層３は、粉体塗装で形成することが望ましい。これは、他の塗装方法では上記のような薄膜の樹脂層とすることが困難だからである。
また、この粉体塗装に当たっては、内面にイオウ原子を含む有機シラン系カップリング剤によるカップリング処理が施され若しくは該カップリング処理が施されていない鋼管１を３１０℃以上に加熱した状態で、鋼管内面に直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂を主成分とする粉体塗料による粉体塗装を行うことにより直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂を主成分とする樹脂層３を形成させることが好ましく、これにより特に優れた耐疵付き性と耐水密着性を有する直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂を主成分とする樹脂層３を得ることができる。加熱温度が３１０℃未満であると、粉体塗装時に樹脂層にピンホール等の欠陥が発生しやすくなる。
【実施例】
【００１７】
［発明例１，２及び参考例１，２］
酸洗処理した鋼管（内径２７．６ｍｍφ，外径３４ｍｍφ×４ｍ）の内面に、表１に記載のカップリング剤水溶液を塗布した。内側に付着している水溶液をエアブローで絞った後、熱風炉内で鋼管を１１０℃で３分加熱し、さらに高周波誘導加熱で鋼管を３１０℃に加熱した。この加熱した鋼管内面に分子量２００００の直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂粉末を粉体塗装し、厚さ０．６ｍｍの直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂層を有する内面被覆鋼管を得た。
【００１８】
［比較例１］
酸洗処理した鋼管（内径２７．６ｍｍφ，外径３４ｍｍφ×４ｍ）を８０℃のリン酸亜鉛カルシウム系処理液に浸漬後、エアブローし、さらに湯洗した後、再度エアブローした。得られた鋼管の内面に、溶剤希釈した表２に記載のプライマー（エポキシ樹脂）を塗布した後、２１５℃に加熱した。この加熱した鋼管内面に密度０．９２３、メルトインデックス６．３の直鎖状低密度ポリエチレンを無水マレイン酸変性した粉状の変性ポリエチレン樹脂を粉体塗装し、厚さ０．６ｍｍの変性ポリエチレン樹脂層を有する内面被覆鋼管を得た。
【００１９】
［比較例２〜５］
酸洗処理した鋼管（内径２７．６ｍｍφ，外径３４ｍｍφ×４ｍ）の内面に、表２に記載のカップリング剤水溶液を塗布した。内側に付着している水溶液をエアブローで絞った後、熱風炉内で鋼管を１１０℃で３分加熱し、さらに、高周波誘導加熱で鋼管を３１０℃に加熱した。この加熱した鋼管内面に分子量２００００の直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂粉末を粉体塗装し、厚さ０．６ｍｍの直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂層を有する内面被覆鋼管を得た。
【００２０】
以上のようにして得られた各実施例の被覆鋼管について、内面被覆層の耐疵付き性と耐水密着性（耐剥離性）を以下のようにして評価した。
（1）耐疵付き性
鋼管端部をネジ切し、その時発生した切り粉を２ｃｍ角にまとめ、１０ｋｇの力で鋼管内面に押さえつけながら、５ｃｍ長さで前後に動かして内面に２００回擦りつけた。その後、擦りつけた部分の内面をピンホールデテクター（１２０００Ｖ）で検査し、導通が認められたもの、つまり鋼管まで達する疵がついていたものを“×”、導通が認められなかったものを“○”と評価した。
（2）耐水密着性
被覆鋼管を５０ｃｍ長さに切断し、内面に７０℃の熱水を２０００時間通水した後、鋼管端部の内面被覆層の剥離状況を観察し、接着力の評価を行った。被覆鋼管を軸方向に４分割し、鋼管端部及び各分割断面を観察し、被覆層が鋼管から浮いていたり、剥離していた箇所があるものを“×”、被覆層が鋼管から浮いていたり、剥離していた箇所が全くないものを“○”と評価した。
【００２１】
【表１】
0004742949.tif 000002
【００２２】
【表２】
0004742949.tif 000003
表１，表２によれば、比較例は耐疵付き性、耐水密着性のいずれかが劣っているのに対して、本発明例では優れた耐疵付き性と耐水密着性が得られている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の内面被覆鋼管の断面を模式的に示す説明図
【符号の説明】
【００２４】
１  鋼管
２  カップリング処理層
３  直鎖状ポリフェニレンサルファイド樹脂を主成分とする樹脂層
【図１】
0004742949.tif 000004