(57)【要約】【課題】内面被覆層が接水環境において優れた耐水密着性を示す水配管用内面被覆鋼管を提供する。【解決手段】鋼管の内面にシラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする樹脂層を形成し、好ましくは、その下層にリン酸塩化成処理層を形成する。環境上または衛生上好ましくない熱硬化性プライマーやクロム酸等を使用することなく、内面被覆層が優れた耐水密着性を示す。【選択図】図１
2007268796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管の内面にシラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とす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】
鋼管の内面にリン酸塩化成処理層を形成し、その上にシラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とす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３】
シラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする樹脂層の上に、さらに、ポリエチレン系樹脂または／および変性ポリエチレン系樹脂を主成分とする樹脂層を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の水配管用内面被覆鋼管。
【請求項４】
内面にリン酸塩化成処理が施され若しくはリン酸塩化成処理が施されていない鋼管を２１０℃以上に加熱した状態で、鋼管内面にシラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする粉体塗料による粉体塗装を行い、引き続き２００℃以上で４分以上保熱することによりシラン変性ポリオレフィン系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。
【請求項５】
内面にリン酸塩化成処理が施され若しくはリン酸塩化成処理が施されていない鋼管を２１０℃以上に加熱した状態で、鋼管内面にシラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする粉体塗料による粉体塗装を行い、さらにその上に、ポリエチレン系樹脂または／および変性ポリエチレン系樹脂を主成分とする粉体塗料による粉体塗装を行い、引き続き２００℃以上で４分以上保熱することにより、下層のシラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする樹脂層と上層のポリエチレン系樹脂または／および変性ポリエチレン系樹脂を主成分とする樹脂層を形成す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、製造時のプライマー処理課程において有機溶剤の揮発が起きること、また、通常はプライマー層としてエポキシ樹脂が使用されるが、製造条件によっては被覆中に未硬化の硬化剤が残留する場合があること、などのような環境上または衛生上の問題を生じる。さらに、内面被覆を形成させるために、酸洗、化成処理、プライマー処理、粉体ポリエチレン塗装という多段の処理を行なうため、製造効率が低く、コスト高となる。
【０００４】
また、プライマー層を有しないものとして、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。
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。
【０００５】
また、無機物による化成処理の上に、熱硬化性樹脂からなるプライマーを介さずポリエチレンを粉体塗装する方法（例えば、特許文献３参照）も知られているが、環境上好ましくないクロム酸を使用するものである。
【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５−３０１０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように給水や排水用等の水配管用として使用される鋼管には、通常、防食のために管内面に防食被覆がなされるが、従来広く使用されている塩ビ被覆は、環境負荷の大きい材料との認識があり、また、粉体ポリエチレン塗装による被覆は、被覆の耐水密着力を高めるために熱硬化性樹脂をプライマーとして使用するなどの点で、環境・衛生上好ましくないものである。
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、塩化ビニル樹脂や熱硬化性プライマーを使用しない内面被覆鋼管であって、接水環境において内面被覆層が優れた耐水密着性（耐剥離性）を示す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、特に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】
【０００７】
本発明者らは、高い耐水密着性（耐剥離性）を有する内面被覆層について鋭意研究した結果、鋼管内面にシラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする樹脂層を形成すること、好ましくはリン酸塩化成処理層を介してシラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする樹脂層を形成することにより、熱硬化性プライマー等を使用しなくても、内面被覆層が高い耐水密着性を有する内面被覆鋼管が得られることが判った。また、このようなシラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする樹脂層の上にポリエチレン系の樹脂層を設けることにより、内面被覆の耐疵付き性が向上することが判った。また、これらの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。
【０００８】
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］鋼管の内面にシラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とす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］鋼管の内面にリン酸塩化成処理層を形成し、その上にシラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とす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。
［3］上記［1］又は［2］の水配管用内面被覆鋼管において、シラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする樹脂層の上に、さらに、ポリエチレン系樹脂または／および変性ポリエチレン系樹脂を主成分とす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。
【０００９】
［4］内面にリン酸塩化成処理が施され若しくはリン酸塩化成処理が施されていない鋼管を２１０℃以上に加熱した状態で、鋼管内面にシラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする粉体塗料による粉体塗装を行い、引き続き２００℃以上で４分以上保熱することによりシラン変性ポリオレフィン系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。
［5］内面にリン酸塩化成処理が施され若しくはリン酸塩化成処理が施されていない鋼管を２１０℃以上に加熱した状態で、鋼管内面にシラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする粉体塗料による粉体塗装を行い、さらにその上に、ポリエチレン系樹脂または／および変性ポリエチレン系樹脂を主成分とする粉体塗料による粉体塗装を行い、引き続き２００℃以上で４分以上保熱することにより、下層のシラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする樹脂層と上層のポリエチレン系樹脂または／および変性ポリエチレン系樹脂を主成分とする樹脂層を形成す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、環境上または衛生上好ましくない熱硬化性プライマーやクロム酸等を使用することなく、内面被覆層が優れた耐水密着性を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、鋼管内面にシラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする樹脂層を形成した水配管用内面被覆鋼管、または、鋼管内面にリン酸塩化成処理を施し、その上にシラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする樹脂層を形成した水配管用内面被覆鋼管である。また、必要に応じて、シラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする樹脂層の上に、ポリエチレン系樹脂または／および変性ポリエチレン系樹脂を主成分とする樹脂層が形成される。
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はリン酸塩化成処理層、３はシラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする樹脂層、４はポリエチレン系樹脂または／および変性ポリエチレン系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及び酸洗処理等がなされ、その後の化成処理等が行いやすいようにする。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。
前記リン酸塩化成処理層２は、必要に応じて形成されるが、耐食性、耐水密着性の観点からは形成することが好ましい。このリン酸塩化成処理層２は、リン酸亜鉛、リン酸カルシウム等のリン酸塩系の化成処理を単独又は併用した処理を行うことで形成することができる。このリン酸塩化成処理では、化成処理液を鋼管内面に吹き付け若しくは流し込む方法、化成処理液の浴に鋼管を浸漬する方法などが採られる。化成処理液には反応促進のための促進剤等を添加してもよく、また、液を６０℃以上に加温した状態で処理してもよい。
【００１３】
前記シラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする樹脂層３を構成するシラン変性ポリオレフィン系樹脂は、不飽和シラン化合物をポリオレフィン系樹脂にグラフトしたものである。グラフトする不飽和シラン化合物は、分子の片端にビニル基等の不飽和基を有し、他の片端にアルコキシシリル基を有する化合物であり、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のアクリル系シラン化合物等が挙げられる。
【００１４】
また、グラフト変性するベースのポリオレフィン系樹脂としては、例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等のようなアクリル酸系エステル、若しくは、酢酸ビニルのうちの少なくとも１種を共重合モノマーとする、エチレン、１−ブテン、１−ヘキセン等のα−アルキルオレフィンとの共重合樹脂等を使用することができる。
シラン変性ポリオレフィン系樹脂は、不飽和シラン化合物のグラフト量が０．１〜６質量％のものを使用するのが好ましい。グラフト量が０．１質量％未満では耐水密着性の向上効果が小さい。
シラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする樹脂層には、顔料や酸化防止剤などを添加してもよい。
【００１５】
シラン変性ポリオレフィン系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、上層に樹脂層４（ポリエチレン系樹脂または／および変性ポリエチレン系樹脂を主成分とする樹脂層）を設けない場合には、一般に０．５〜０．９ｍｍ程度とすることが好ましい。層厚が０．５ｍｍ未満では施工時の疵付き等によって樹脂層に穴があき、防食性が損なわれことがある。一方、層厚が０．９ｍｍを超えると粉体塗装の塗装時間が長くなり、生産性が低下する。
また、上層に樹脂層４を設ける場合には、一般に層厚は０．２〜０．６ｍｍ程度とすることが好ましい。層厚が０．２ｍｍ未満では樹脂層３と鋼管１との密着性が不十分となり、一方、層厚が０．６ｍｍを超えると鋼管１の内側（内部空間）断面積を確保するために上層の樹脂層４をかなり薄いものとせざるを得なくなり、樹脂層４による耐疵付き性の向上効果が十分に得られなくなる。
【００１６】
シラン変性ポリオレフィン系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、内面にリン酸塩化成処理が施され若しくはリン酸塩化成処理が施されていない鋼管１を２１０℃以上に加熱した状態で、シラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする粉体塗料による粉体塗装を行い、引き続き２００℃以上で４分以上保熱してシラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする樹脂層を形成させることが好ましく、これにより特に優れた耐水密着力を有するシラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする樹脂層３を得ることができる。加熱温度が上記温度未満では樹脂層にピンホール等の欠陥が発生しやすくなる。
【００１７】
前記ポリエチレン系樹脂または／および変性ポリエチレン系樹脂を主成分とする樹脂層４は、必要に応じて形成されるが、この樹脂層４を形成することにより内面被覆層の耐疵付き性が向上する。この樹脂層４を構成するポリエチレン系樹脂、変性ポリエチレン系樹脂は公知の樹脂でよく、それらの１種以上を用いることができる。
ポリエチレン樹脂としては、直鎖状低密度ポリエチレン、高圧法低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン等を用いることができ、通常、メルトインデックスが２以上８以下のものが用いられる。
また、変性ポリエチレン系樹脂としては、例えば、上記ポリエチレン樹脂を無水マレイン酸等の酸無水物によりグラフト変性したものなどが挙げられる。この変性ポリエチレン系樹脂は、通常、変性量が１mass％以下で定法により変性して得られるものである。
【００１８】
また、上述したポリエチレン系樹脂、変性ポリエチレン系樹脂には、樹脂層４の性能を損なわない範囲で他の樹脂を混合してもよく、また、必要に応じて酸化防止剤や顔料などを添加してもよい。
樹脂層４の層厚は特に限定しないが、一般に０．３〜０．７ｍｍ程度が好ましい。層厚が０．３ｍｍ未満では樹脂層４を設けることによる耐疵付き性の向上効果が不十分であり、一方、層厚が０．７ｍｍを超えると粉体塗装の塗装時間が長くなり、生産性が低下する。
【００１９】
この樹脂層４は、前記シラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする樹脂層３と同様に、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。そして、シラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする樹脂層３と樹脂層４を粉体塗装で形成する場合には、内面にリン酸塩化成処理が施され若しくはリン酸塩化成処理が施されていない鋼管１を２１０℃以上に加熱した状態で、シラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする粉体塗料による粉体塗装を行い、さらにその上に、ポリエチレン系樹脂または／および変性ポリエチレン系樹脂を主成分とする粉体塗料による粉体塗装を行い、引き続き２００℃以上で４分以上保熱することにより、下層のシラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする樹脂層３と上層のポリエチレン系樹脂または／および変性ポリエチレン系樹脂を主成分とする樹脂層４を形成させることが好ましく、これにより樹脂層４を適切に形成させるとともに、特に優れた耐水密着力を有する樹脂層３を形成させることができる。加熱温度が上記温度未満では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】
【００２０】
［発明例１］
酸洗処理した鋼管（内径２７．６ｍｍφ，外径３４ｍｍφ×４ｍ）を２１５℃に加熱し、その内面に表１に記載のシラン変性ポリオレフィン系樹脂を粉体塗装した。塗装後、２００℃の炉内で３分保持した後、自然冷却して内面に厚さ０．６〜０．８ｍｍのシラン変性ポリオレフィン系樹脂層を有する内面被覆鋼管を得た。
【００２１】
［発明例２］
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。得られた鋼管を２１５℃に加熱し、この加熱した鋼管内面に表１に記載のシラン変性ポリオレフィン系樹脂を粉体塗装した。塗装後、２００℃の炉内で３分保持した後、自然冷却して、管内面に厚さ０．６〜０．８ｍｍのシラン変性ポリオレフィン系樹脂層を有する内面被覆鋼管を得た。
【００２２】
［発明例３〜８］
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。得られた鋼管を２１５℃に加熱し、この加熱した鋼管内面に表１に記載のシラン変性ポリオレフィン系樹脂を粉体塗装した。塗装後、２００℃の炉内で４分保持した後、自然冷却して、管内面に厚さ０．６〜０．８ｍｍのシラン変性ポリオレフィン系樹脂層を有する内面被覆鋼管を得た。
【００２３】
［発明例９］
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。得られた鋼管を２１５℃に加熱し、この加熱した鋼管内面に表１に記載のシラン変性ポリオレフィン系樹脂を厚さ０．３〜０．５ｍｍになるように粉体塗装し、さらにその上に、密度０．９３４、メルトインデックス４．３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厚さ０．４〜０．６ｍｍになるように粉体塗装した。塗装後、２００℃の炉内で４分保持した後、自然冷却して、管内面にシラン変性ポリオレフィン系樹脂層と変性ポリエチレン樹脂層とを有する内面被覆鋼管を得た。
【００２４】
［発明例１０］
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。得られた鋼管を２１５℃に加熱し、この加熱した鋼管内面に表１に記載のシラン変性ポリオレフィン系樹脂を厚さ０．３〜０．５ｍｍになるように粉体塗装し、さらにその上に、密度０．９２７、メルトインデックス６．２の直鎖状低密度ポリエチレン樹脂を厚さ０．４〜０．６ｍｍになるように粉体塗装した。塗装後、２００℃の炉内で４分保持した後、自然冷却して、管内面にシラン変性ポリオレフィン系樹脂層とポリエチレン樹脂層とを有する内面被覆鋼管を得た。
【００２５】
［発明例１１］
酸洗処理した鋼管（内径２７．６ｍｍφ，外径３４ｍｍφ×４ｍ）を２１５℃に加熱し、その内面に表１に記載のシラン変性ポリオレフィン系樹脂を粉体塗装した。塗装後、２００℃の炉内で４分保持した後、自然冷却して、管内面に厚さ０．６〜０．８ｍｍのシラン変性ポリオレフィン系樹脂層を有する内面被覆鋼管を得た。
【００２６】
［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。鋼管を５０℃以下にさましてから、プライマー処理として溶剤希釈したエポキシ樹脂（平均分子量２９００のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂−ジシアンジアミド系硬化剤）を塗布し、２１５℃に加熱した。この加熱した鋼管内面に密度０．９３４、メルトインデックス４．３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厚さ０．６〜０．８ｍｍになるように粉体塗装した。塗装後、２００℃の炉内で４分保持した後、自然冷却して、管内面に変性ポリエチレン樹脂層を有する内面被覆鋼管を得た。
［比較例２］
プライマー処理を行なわなかった以外は比較例１と同様にして、管内面に変性ポリエチレン樹脂層を有する内面被覆鋼管を得た。
【００２７】
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、内面被覆層の耐水密着性（耐剥離性）を以下のようにして評価した。
内面被覆鋼管を５０ｃｍ長さに切断し、内面に６０℃の熱水と室温の水を１０分ずつ交互に流した。このサイクルを１００００回繰り返した後、鋼管端部の内面被覆層の剥離状況を観察するとともに、９０°ピール試験により内面被覆層の接着力を測定し、下記により評価した。
×：鋼管端部の内面被覆層の剥離がある。
△：内面被覆層の接着力が３ｋｇｆ／ｃｍ未満であるが、内面被覆層の剥離はない。
○：内面被覆層の接着力が３ｋｇｆ／ｃｍ以上、７ｋｇｆ／ｃｍ未満
◎：内面被覆層の接着力が７ｋｇｆ／ｃｍ以上
【００２８】
【表１】
2007268796.tif 000003
【００２９】
【表２】
2007268796.tif 000004
表１，表２によれば、比較例のうちプライマー処理を行わなかったものは耐水密着性が劣っている。これに対して本発明例では内面被覆層の剥離はなく、優れた耐水密着性が得られている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【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】
【００３１】
１  鋼管
２  リン酸塩化成処理層
３  シラン変性ポリオレフィン系樹脂を主成分とする樹脂層
４  ポリエチレン系樹脂または／および変性ポリエチレン系樹脂を主成分とする樹脂層
【図１】
2007268796.tif 000005