特開 2024-134816 管内面防食管

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024134816

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】管内面防食管

(51)【国際特許分類】

   F16L 9/02 20060101AFI20240927BHJP

   B32B 1/08 20060101ALI20240927BHJP

   B32B 15/04 20060101ALI20240927BHJP

   B32B 15/18 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

F16L9/02

B32B1/08 Z

B32B15/04 Z

B32B15/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023045201

(22)【出願日】2023-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】000142595

【氏名又は名称】株式会社栗本鐵工所

(74)【代理人】

【識別番号】100130513

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 直也

(74)【代理人】

【識別番号】100074206

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 文二

(74)【代理人】

【識別番号】100130177

【弁理士】

【氏名又は名称】中谷 弥一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100161746

【弁理士】

【氏名又は名称】地代 信幸

(72)【発明者】

【氏名】冨田 直岐

(72)【発明者】

【氏名】明渡 健吾

(72)【発明者】

【氏名】柳谷 仁志

(72)【発明者】

【氏名】安東 尚紀

(72)【発明者】

【氏名】東 祐樹

【テーマコード（参考）】

3H111

4F100

【Ｆターム（参考）】

3H111AA01

3H111BA02

3H111CB05

3H111CB06

3H111CB07

3H111CB14

3H111CB22

3H111CB23

3H111DA08

3H111DB05

4F100AB08A

4F100AE01B

4F100AG00D

4F100AG00H

4F100AK25C

4F100AK25D

4F100AK25E

4F100AR00E

4F100BA04

4F100BA05

4F100BA07

4F100BA10A

4F100BA10D

4F100BA10E

4F100DA11A

4F100DE02D

4F100DE02H

4F100EH462

4F100EH46B

4F100EH46C

4F100EH46D

4F100EH46E

4F100EJ65C

4F100JB02

(57)【要約】

【課題】下水道に用いる鋳鉄管について、粉体塗装よりも施工しやすくかつ粉体塗膜と同程度の耐久性、耐酸性を確保する。
【解決手段】鋳鉄管１の内面側に、管内面表面から順に、モルタルライニング層２１と、ビニルエステル樹脂により形成されたプライマ層２２と、鱗片状ガラスを含有するビニルエステル樹脂塗料により形成された塗膜層２３とを備える内面防食鋳鉄管とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鋳鉄管の内面側に、管内面表面から順に、モルタルライニング層と、ビニルエステル樹脂により形成されたプライマ層と、鱗片状ガラスを含有するビニルエステル樹脂塗料により形成された塗膜層とを備える内面防食鋳鉄管。

【請求項2】

前記塗膜層の表面側にさらに上塗り層を有する、請求項１に記載の内面防食鋳鉄管。

【請求項3】

鋳鉄管を回転させながら管内面にセメントモルタルを供給し、管内面にモルタルライニング層を形成するステップ、
前記モルタルライニング層の硬化後に、前記モルタルライニング層の表層側に存在するレイタンス層を研磨除去するステップ、
前記モルタルライニング層の表層に、ビニルエステル樹脂プライマを塗工してプライマ層を形成するステップ、
前記プライマ層の表面に、鱗片状ガラスを含有するビニルエステル樹脂塗料を塗工して塗膜層を形成するステップ、
を行う、内面防食鋳鉄管の製造方法。

【請求項4】

さらに、前記塗膜層の上に前記鱗片状ガラスを含有しないビニルエステル樹脂塗料を塗工して上塗り層を形成するステップを行う、請求項３に記載の内面防食鋳鉄管の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、鋳鉄管の防食に関する。

【背景技術】

【0002】

ダクタイル鉄管は樹脂管よりも高い強度を有し、幹線水道管を含めた上下水道管に広く使われているが、鋳鉄製である以上鋳造したそのままの状態では腐食するので、外面及び内面ともに、継手部分も含めて十分に防食処理を行った上で使用する。

【0003】

このような需要からモルタルライニングなどを鋳鉄管の内面に施すことが行われている。しかし下水道は自然流下方式が多く採用されており、管内は満水にならずに液相、気相が存在することが多い。液相中は嫌気性環境であり嫌気性バクテリアにより硫化水素が生成され、気相中に拡散する。気相中は好気性環境であり好気性バクテリアにより硫化水素から硫酸が生成されるため、下水管内は酸性環境となる。ここで、モルタルライニングは耐酸性が十分ではないため、下水環境ではそのままでは適用しにくいという問題がある。これに対して、特許文献１には、管内面のセメントモルタル層の表面に、無溶剤型エポキシ樹脂塗料による塗膜を形成させた内面防食鋳鉄管が提案されている。これにより、モルタルが管内の酸性環境と直接接触しなくなり、モルタル自体が酸に溶けて溶出することを防止できる。

【0004】

また、特許文献２には、鋼管の内面にガラスフレーク塗料を塗布して管を保護する方法が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６－１０９２１５号公報

【特許文献2】特開昭５８－１０９２１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、無溶剤型エポキシ樹脂塗料は粘度が高いため塗料自体を加熱・加圧しながら塗装しなければならず、施工が煩雑という問題があった。

【0007】

また、特許文献１に記載のモルタルライニング上に塗膜を形成させた内面防食鋳鉄管では、環境によっては無溶剤型エポキシ樹脂塗料による塗膜を酸性物質が透過してしまい、モルタルライニングが劣化してしまうおそれがあった。さらに、一般的に鋳鉄管内面に用いられているエポキシ樹脂粉体塗装は、塗料硬化のために管全体を加熱する必要があるため、特に大口径の管には施工しにくいという問題があった。

【0008】

そこでこの発明は、粉体塗装よりも施工しやすくかつ粉体塗膜と同程度の耐久性を確保できる、耐酸性に優れた下水対応の管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】

【0009】

この発明は、鋳鉄管の内面側に、管内面表面から順に、モルタルライニング層と、ビニルエステル樹脂により形成されたプライマ層と、鱗片状ガラスを含有するビニルエステル樹脂塗料により形成された塗膜層とを備える内面防食鋳鉄管により、上記の課題を解決したのである。

【0010】

すなわち、ビニルエステル樹脂塗料に鱗片状ガラスを含有させた塗膜層は、鱗片状ガラスが塗膜層内で何重にも積層された防護層となる。これにより、粉体塗装による粉体塗膜層のように、管全体を加熱する必要なく塗工でき、なおかつ鱗片状ガラスにより高い耐酸性を発揮する内面防食鋳鉄管とすることができる。

【0011】

この発明にかかる内面防食鋳鉄管は、前記塗膜層の表面側にさらに上塗り層を有する実施形態を採用できる。

【発明の効果】

【0012】

この発明にかかる内面防食鋳鉄管では、管全体を加熱しなくても塗工して塗膜層を形成できるビニルエステル樹脂塗料に、鱗片状ガラスを含めることで、塗膜層内に何重にも重なった鱗片状ガラスの防護層を形成でき、酸性を示す下水のような過酷な環境でも、モルタルライニング層まで酸性物質が浸透してモルタルライニング層が劣化することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】（ａ）この発明にかかる内面防食鋳鉄管の実施形態の概要を示す断面図、（ｂ）この発明にかかる内面防食鋳鉄管の第一の実施形態を示す直管部分の断面拡大図、（ｃ）この発明にかかる内面防食鋳鉄管の第二の実施形態を示す直管部分の断面拡大図

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、この発明の実施形態について具体的に説明する。
この発明は、図１（ａ）に示すような直管型の鋳鉄管１における、挿し口１１と受口１２との間に形成された直部１３の内面に、防食層２０を設けた内面防食鋳鉄管である。この発明にかかる第一の実施形態における防食層２０は、図１（ｂ）の拡大断面図に示すように、鋳鉄管１の内面から順にモルタルライニング層２１とプライマ層２２と塗膜層２３とを有する。また、この発明にかかる第二の実施形態における防食層２０は、図１（ｃ）の拡大断面図に示すように、塗膜層２３の上にさらに上塗り層２４を有する。以降は第一の実施形態を主な例として説明する。

【0015】

この発明で用いる鋳鉄管１としては、遠心鋳造による鋳鉄管を好適に用いることができる。鋳鉄管の種類としては特に限定されるものではなく、一般的なダクタイル鉄管などを用いることができる。

【0016】

モルタルライニング層２１は、鋳鉄管１の内面に遠心力を掛けながらセメントモルタルを供給し、硬化させたものである。セメントモルタルは砂などの骨材とセメントとを混合した一般的なものである。セメントモルタルを硬化させて生じるモルタルライニング層２１には、表面にセメントモルタルに含まれていた不純物が集まったレイタンス層が含まれるので、プライマ層２２を塗工する前にこのレイタンス層を除去しておくと好ましい。また、レイタンス層を除去した後のモルタルライニング層２１の厚みは４～１５ｍｍであることが好ましい。４ｍｍ未満であると鋳造後の直部１３の内面に形成された凹凸によりモルタルライニング層２１の表面が平滑にならず、１５ｍｍよりも厚いと管内面における通水断面積が必要以上に減少するためである。

【0017】

プライマ層２２は、ビニルエステル樹脂プライマをモルタルライニング層２１の表層に塗工して形成した樹脂による層である。ビニルエステル樹脂をプライマとして介在させることで、粉体塗装のように高熱環境で用いなくても接着性を発揮できる。プライマ層２２の厚みは、５０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。５０μｍ未満であると塗膜層２３との接着安定効果が不十分になり、１００μｍよりも厚くても接着安定効果が増加しないためである。また、図示しないがモルタルライニング層２１を形成させずに鋳鉄管１の内面に直接プライマ層２２を塗工することもできる。ただしこの場合はモルタルライニング層２１による平滑性の確保などができないため、研磨やブラスト等による処理が必要となる。

【0018】

塗膜層２３は、鱗片状ガラスを含有するビニルエステル樹脂塗料を、プライマ層２２の上に塗工して形成させたものである。内部では鱗片状ガラスが何重にも重なって硬化されるため、ビニルエステル樹脂のみの層に比べて、複数層が重なったガラスによる防護効果が加わって高い耐酸性を発揮するので、この発明にかかる内面防食鋳鉄管は酸性となる下水環境であっても、モルタルライニング層にまで酸性物質が浸透することを防ぎ、モルタルライニングの劣化を抑えた高い耐久性を発揮できる。塗膜層２３の厚みは、３００μｍ以上９００μｍ以下であることが好ましい。３００μｍ未満であると含有する鱗片状ガラスの量が不十分になり、モルタルライニング層２１への保護効果が不十分となりやすく、９００μｍより厚いと管内面における通水断面積が減少してしまうからである。

【0019】

この発明の第二の実施形態で有する上塗り層２４は、塗膜層２３の上にさらにビニルエステル樹脂を塗工して形成した樹脂による層である。この上塗り層２４に用いるビニルエステル樹脂には鱗片状ガラスを含めない。上塗り層２４が存在すると塗膜層２３に対する保護ができ、耐久性が向上する。上塗り層２４を形成させる場合、上塗り層２４の厚みは１００μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましい。１００μｍ未満であると鱗片状ガラスを含有する塗膜層２３表面の凹凸隠蔽効果が十分に発揮されず、３００μｍより厚くても鱗片状ガラスを有さないビニルエステル樹脂塗料による層は酸の浸透がしやすく、モルタルライニング層２１への保護効果が特に向上するわけではないため無駄になってしまう。

【0020】

上記のプライマ層２２、塗膜層２３、及び上塗り層２４を形成する塗工の方法としては、例えばローラ塗装や刷毛もしくはスプレー塗装等の方法により形成することができる。

【0021】

モルタルライニング層２１を施さない受口１２内面部や挿し口１１外面部は酸性環境に曝されるため、これらの部位にプライマ層２２、塗膜層２３を備える実施形態とすることで、これらの部位を保護することもできる。また、そのようなモルタルライニング層２１の無い部位に重ねられた塗膜層２３の表面にも、上塗り層２４を備える実施形態とすることもできる。

【実施例0022】

以下、この発明にかかる内面防食鋳鉄管を実際に製造した実施例をあげてこの発明を具体的に示す。

【0023】

（実施例１～３）
鋳鉄管として（株）栗本鐵工所製、呼び径１５０のダクタイル鉄管を回転させながら内面にモルタルライニングを施してモルタルライニング層２１を形成させた。硬化後に表面のレイタンス層となる部分を研磨除去した。

【0024】

レイタンス層を除去したモルタルライニング層２１の内面に、ビニルエステル樹脂プライマであるタフバリア＃２００プライマＲＣ（日本特殊塗料（株）製）を、８０μｍの膜厚となるようにローラにて塗装して、プライマ層を形成させた。

【0025】

プライマ層となるビニルエステル樹脂プライマが硬化した後、鱗片状ガラスを含有するタフバリア＃２００フレーク（日本特殊塗料（株）製）を、３００μｍの厚みとなるようにローラにて塗装して塗膜層を形成した（実施例１）。また、実施例２では同様のローラ塗装を２回行って６００μｍの厚みとなる塗膜層を形成し、実施例３では同様のローラ塗装を３回行って９００μｍの厚みとなる塗膜層を形成した。

【0026】

実施例１～３において、塗膜層が硬化した後、鱗片状ガラスを含有しないビニルエステル樹脂塗料であるタフバリア＃２００上塗り（日本特殊塗料（株）製）を、１５０μｍの厚みとなるようにローラにて塗装して上塗り層を形成して、モルタルライニング層、プライマ層、塗膜層、上塗り層の四層で保護された内面防食鋳鉄管を得た。

【0027】

（比較例１：従来の粉体塗装）
実施例１に用いたものと同じ鋳鉄管を用い、鋳鉄管内面に下地処理を行い清浄な面とした管を作製した。この研磨した鋳鉄管を２７０℃に加熱した後、エポキシ樹脂粉体塗料であるＶ－ＰＥＴ＃１６００クリモトグレーＦＨ（大日本塗料（株）製）を３００μｍの膜厚となるように塗工し、その後放冷し、硬化させて、エポキシ樹脂粉体塗料による粉体塗膜層で保護した内面防食鋳鉄管を得た。

【0028】

実施例１～３及び比較例１の、塗装を終えた内面防食鋳鉄管を、１５０ｍｍ×９０ｍｍの大きさに切断し、切断面は保護するための塗装を行った。これらの試験片について、以下の試験を行った。なお、各試験方法は、「下水道コンクリート構造物の腐食抑制技術及び防食技術マニュアル」（地方共同法人日本下水道事業団編：以下「マニュアル」と略記する）に記載された方法に準拠した。

【0029】

＜耐硫酸浸漬試験＞
作製した試験片について、１０質量％硫酸水溶液に６０日間浸漬させた後、塗膜の外観を観察した。評価は以下の通り行った。マニュアル中、防食被覆工法は塗布型ライニング工法であり、腐食環境はＩ類（年間平均硫化水素ガス濃度が５０ｐｐｍ以上で、コンクリート腐食が極度に見られる環境）で、要求性能はＤ種に相当する。
〇：６０日後に、塗膜に割れ、軟化、溶出のいずれも観測されず。
×：６０日後に、塗膜に割れ、軟化、溶出のいずれか異常あり。

【0030】

＜硫黄浸透度試験＞
作製した試験片について、１０質量％硫酸水溶液に１２０日間浸漬させた後、塗膜の断面についてＥＰＭＡ（（株）島津製作所製、ＥＰＭＡ１７２０）にて硫黄の元素分析を行い、塗膜表面からの硫黄の侵入深さを調査した。評価は以下の通り行った。同じく、マニュアル中、防食被覆工法は塗布型ライニング工法であり、腐食環境はＩ類（年間平均硫化水素ガス濃度が５０ｐｐｍ以上で、コンクリート腐食が極度に見られる環境）で、要求性能はＤ種に相当する。
〇：１２０日後に、表面からの硫黄侵入深さが膜厚に対して５％以下、かつ１００μm 以下。
×：１２０日後に、表面からの硫黄侵入深さが膜厚に対して５％より大きく、もしくは１００μmより大きい。

【0031】

＜耐有機酸浸漬試験＞
作製した試験片について、５質量％酢酸水溶液に６０日間浸漬させた後、塗膜の外観を観察した。評価は以下の通り行った。
〇：６０日後に、塗膜に割れ、軟化、溶出のいずれも観測されず。
×：６０日後に、塗膜に割れ、軟化、溶出のいずれか異常あり。

【0032】

これらの試験結果を表１に示す。いずれの実施例も、従来の高温が必要な粉体塗装による比較例と同等の良好な試験結果を示した。

【0033】

【表1】

【符号の説明】

【0034】

１，１ａ 鋳鉄管
１１ 挿し口
１２ 受口
１３ 直部
２０ 防食層
２１ モルタルライニング層
２２ プライマ層
２３ 塗膜層
２４ 上塗り層

【図1】