ライニング用組成物及びライニング施工方法
【課題】耐エロージョン性及び耐酸化劣化性などの耐久性を向上させたポリエチレンを主とするライニングおよびそのライニング施工方法を提供することを目的とする。
【解決手段】ライニング用組成物は、直鎖低密度ポリエチレンと、前記直鎖低密度ポリエチレンを架橋可能な架橋剤とを含む。また、ライニング施工方法は、第１温度に加熱した施工対象部材を、直鎖低密度ポリエチレン及び直鎖低密度ポリエチレンを架橋可能な架橋剤を含むライニング用組成物と接触させて、施工対象部材の表面にライニング層を形成するライニング層形成工程と、ライニング層形成工程の後、施工対象部材の温度を、所定時間第２温度に維持し、直鎖低密度ポリエチレンを架橋させる架橋工程とを備える。
【解決手段】ライニング用組成物は、直鎖低密度ポリエチレンと、前記直鎖低密度ポリエチレンを架橋可能な架橋剤とを含む。また、ライニング施工方法は、第１温度に加熱した施工対象部材を、直鎖低密度ポリエチレン及び直鎖低密度ポリエチレンを架橋可能な架橋剤を含むライニング用組成物と接触させて、施工対象部材の表面にライニング層を形成するライニング層形成工程と、ライニング層形成工程の後、施工対象部材の温度を、所定時間第２温度に維持し、直鎖低密度ポリエチレンを架橋させる架橋工程とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライニング用組成物及びライニング施工方法に関し、特に配水管の内面に適用するライニング用組成物及びライニング施工方法関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学プラント、発電プラント、海水淡水化プラントなどでは水や海水を輸送する配水管が多数使用されており、その中でも長期間の使用を前提とした配管や強度を要する配管には金属製配水管が用いられるが、コストの点から配水管材質は炭素鋼を使用する例が多い。したがって、内部流体による配水管の腐食を防止するために配水管内面全体をライニングで覆う場合がある。
【０００３】
ライニング材としては、高分子材料、特にゴムやポリエチレン（ＰＥ）を主としてなるものが知られている。このうち、ＰＥは水分透過率が小さいことから、炭素鋼などを母材とする配水管の腐食防止に有効であることが知られている。特に、直鎖低密度ＰＥ（ＬＬＤＰＥ）は、分岐鎖が少ない分子構造により分子間の隙間が少ない。すなわち、ＬＬＤＰＥは、分子が比較的密にパッキングされているため、分岐鎖が相対的に多い低密度ＰＥ（ＬＤＰＥ）よりも水分が透過しにくい。よって、近年、ライニング用としてＬＬＤＰＥが適用されることが多い。
【０００４】
しかしながら、ＰＥは分子間の結合（架橋）がなく、さらに分子の極性もほとんどないため分子間の引き合う力も弱い。分子同士が物理的に絡み合うことにより、分子を引き離す力に対して多少の抵抗力はあるが、この抵抗力は化学的な結合と比較すると弱い。そのため、耐摩耗性についてはゴムなどに比較すると必ずしも優れた材料とは言えない。
【０００５】
機械的特性を向上させたＰＥとして、近年、合成用触媒としてメタロセン触媒を用いたＰＥ（以下、メタロセンＰＥと表記）が実用化されている。メタロセンＰＥは、従来のチグラー触媒を使用した合成法によるＰＥと比較して、ＰＥの分子量分布がシャープであるという特性があり、結果としてＰＥの機械的特性（引張強度や伸びなど）が向上する傾向を示す。このような特性に着目し、メタロセンＰＥを金属に成形被覆したライニング品が特許文献１に開示されている。
【０００６】
また、ＰＥのような高分子材料を用いたライニング材では、高分子材料の酸化劣化を防止するため、一般に酸化防止剤が添加されることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３５２５８１８号公報（請求項１、段落［００２５］及び［００２８］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
たとえば、原子力発電プラントでは冷却用に海水が用いられ、冷却用の配水管内には、海水が供給される。配水管内には、海水の流量を調整するための弁が設けられているものがある。このような配水管では、弁を通過した海水の影響により、弁の下流側に施されたライニングにエロージョンが発生するという問題がある。現状、そのようなエロージョンが発生しやすい箇所には耐エロージョン性が相対的に高いとされるゴムライニングが適用される場合が多い。
【０００９】
水分透過性が低いＰＥと耐エロージョン性が高いエラストマーの長所を両立させることを狙って特許文献１に記載のポリエチレン粉体には、エラストマーが添加されている。しかし、結晶性ポリマーであるＰＥにエラストマーを添加すると均一な組成物にはならず海島構造になりやすい。その結果、ＰＥとエラストマーの界面が水の浸入経路となりやすいという懸念がある。
【００１０】
また、酸化防止剤を含む高分子材料をライニングした配水管に長時間海水や水を流すと、ライニング材の高分子材料から酸化防止剤が溶出することは避けられない。その結果、高分子材料の酸化防止を抑制する効果が失われ、高分子材料の酸化劣化が進むという課題がある。この状況に対して、酸化防止剤を改良して溶出を抑制する検討はなされているが、高分子材料側を見直すことで酸化防止剤の溶出を抑制する方法についてはほとんど検討されていない。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、耐エロージョン性及び耐酸化劣化性などの耐久性を向上させたポリエチレンを主とするライニング用組成物およびそのライニング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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は、架橋性を有する直鎖低密度ポリエチレンと、前記直鎖低密度ポリエチレンを架橋可能な架橋剤と、を含むライニング用組成物を提供する。
【００１３】
通常、架橋された直鎖低密度ポリエチレンは、溶融して加工することが難しいため、粉体溶融法によるライニング施工に適さない。上記発明によれば、ライニング施工前の直鎖低密度ポリエチレンは架橋しておらず、架橋剤を混合された状態で存在する。そのため、ライニング施工と同時に架橋反応を進めることができる。上記ライニング用組成物を所定温度で加熱すると、溶融して母材である炭素鋼表面上に成膜され密着すると同時に架橋反応が進み、直鎖低密度ポリエチレン同士が橋かけされ、３次元網目構造を形成させることができる。上記ライニング用組成物を用いて施工したライニングは、３次元網目構造が形成されるため、耐摩耗性が向上する。
【００１４】
上記発明の一態様において、前記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ることが好ましい。
【００１５】
メタロセン触媒によって重合された直鎖低密度ポリエチレン（以下、メタロセンＬＬＤＰＥと称す）は、側鎖の分岐が少なく、分子量の分布が狭いという特徴を有する。上記特徴により、メタロセンＬＬＤＰＥは、他の触媒を用いて重合した直鎖低密度ポリエチレンよりも引張強度や伸びなどが向上する。よって、メタロセンＬＬＤＰＥを架橋させることで、ライニングの耐摩耗性をより向上させることができる。
【００１６】
上記発明の一態様において、ライニング用組成物は、酸化防止剤を含むことが好ましい。
酸化防止剤は、直鎖低密度ポリエチレンの酸化を防止する。上記ライニング用組成物を用いて施工したライニングでは、３次元網目構造内に酸化防止剤が存在するため、酸化防止剤がライニングから溶出しにくくなり、ライニングの寿命を延ばすことができる。
【００１７】
上記発明の一態様において、前記酸化防止剤が、高分子酸化防止剤であることが好ましい。
酸化防止剤の分子量を大きくすることで、より３次元網目構造から溶出しにくくさせることができる。よって、より寿命の長いライニングとすることが可能となる。
【００１８】
上記発明の一態様において、前記架橋剤の分解温度が前記直鎖低密度ポリエチレンの融点よりも高いことが好ましい。
直鎖低密度ポリエチレンの融点よりも高い分解温度を有する架橋剤を用いることで、直鎖低密度ポリエチレンを架橋剤と混練させた際に、早期架橋することを抑制できる。これによって、直鎖低密度ポリエチレンを未架橋状態で架橋剤と混合させることが可能となる。
【００１９】
また、本発明は、第１温度に加熱した施工対象部材を、直鎖低密度ポリエチレン及び前記直鎖低密度ポリエチレンを架橋可能な架橋剤を含むライニング用組成物と接触させて、前記施工対象部材の表面にライニング層を形成するライニング層形成工程と、前記ライニング層形成工程の後、前記施工対象部材の温度を、所定時間第２温度に維持し、前記直鎖低密度ポリエチレン間を架橋させる架橋工程と、を備えるライニング施工方法を提供する。
【００２０】
予め施工対象部材を第１温度に加熱しておくことで、施工対象部材に接触したライニング用組成物が溶融し、施工対象部材の表面を覆うようにライニング層が形成される。ライニング層形成後、施工対象部材を所定時間第２温度に維持することで直鎖低密度ポリエチレンの架橋反応が促進され、３次元網目構造が形成される。上記発明によれば、ライニングの耐摩耗性を向上させることができる。
【００２１】
上記発明の一態様において、前記第１温度及び前記第２温度を、１５０℃以上２８０℃以下とすることが好ましく、１６０℃以上２５０℃以下とすることが更に好ましい。
【００２２】
上記温度範囲とすることで、施工対象部材との境界における気泡の発生を抑制しつつ、略均一な厚さのライニング層を形成することが可能となる。また、上記温度範囲とすることで、ライニング用組成物が溶融不足となることを回避できる。それにより、略均一な連続したライニング層を形成することが可能となる。
【００２３】
上記発明の一態様において、前記直鎖低密度ポリエチレン及び前記架橋剤を、前記直鎖低密度ポリエチレンの軟化点以上の温度で加熱しながら混練した後、粉砕してライニング用組成物の粉体を作製するライニング用組成物作製工程をさらに備えることが好ましい。
【００２４】
ライニング用組成物作製工程を備えることにより、施工対象部材上で直鎖低密度ポリエチレン及び架橋剤が偏在することを抑制できる。よって、略均一に３次元網目構造を形成することが可能となる。
【００２５】
上記発明の一態様において、前記架橋剤として、前記直鎖低密度ポリエチレンの融点よりも分解温度が高い物質を用いることが好ましい。
直鎖低密度ポリエチレンの融点よりも分解温度が高い架橋剤を用いることで、直鎖低密度ポリエチレンを架橋剤と加熱混練させた際に、架橋することを抑制できる。これによって、直鎖低密度ポリエチレンを未架橋状態で架橋剤と均一混合させることが可能となる。
【００２６】
上記発明の一態様において、前記ライニング用組成物が、酸化防止剤を含むことが好ましい。
酸化防止剤は、直鎖低密度ポリエチレンの酸化を防止する。前記ライニング用組成物を用いて施工したライニングでは、３次元網目構造内に酸化防止剤が存在するため、酸化防止剤がライニングから溶出しにくくなり、ライニングの寿命を延ばすことができる。
【００２７】
上記発明の一態様において、前記酸化防止剤を高分子酸化防止剤とすることが好ましい。
酸化防止剤の分子量を大きくすることで、より３次元網目構造から溶出しにくくさせることができる。よって、より寿命の長いライニングとすることが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、直鎖低密度ポリエチレンを架橋させることで、ライニングの耐摩耗性、耐エロージョン性を向上させることができる。また、直鎖低密度ポリエチレンを架橋させることにより形成された３次元網目構造が高分子酸化防止剤の保持力を高めるため、耐酸化劣化性などの耐久性を向上させたライニングとなる。このようなライニングを施工することで、施工対象部材の寿命を延長させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ライニング管の製作フロー概要を示す図である。
【図２】配水管の下地処理のイメージ図である。
【図３】配水管の加熱処理のイメージ図である。
【図４】ライニング層形成時のイメージ図である。
【図５】ライニング後に処理される配水管端面のイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、本発明に係るライニング用組成物及びそれを用いたライニング施工方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係るライニング用組成物は、ライニング施工前の中間材料であり、直鎖低密度ポリエチレンと架橋剤とを含む。
本実施形態における直鎖低密度ポリエチレン（以下、ＬＬＤＰＥと称す）は、重合触媒を用いてα−オレフィンとエチレンとを共重合させたポリマーである。重合触媒は、メタロセン触媒またはチグラー触媒などとされる。重合触媒は、特に、メタロセン触媒が好ましい。メタロセン触媒は、二塩化ジルコノセンとメチルアルミノキサンを組み合わせたもので、エチレンに対して高い重合活性を示し、さらに活性点が均一であるという特徴を有する。
【００３１】
メタロセン触媒で合成したＬＬＤＰＥ（以下、メタロセンＬＬＤＰＥと称する）は市販のものを適用することができる。例えば、メタロセンＬＬＤＰＥは、「ハーモレックス」（日本ポリエチレン株式会社から入手可能）、「ユメリット」（宇部丸善ポリエチレン株式会社から入手可能）、「エリート」（ダウ・ケミカル日本株式会社から入手可能）などとされるが、これに限るものではない。
また、本実施形態におけるＬＬＤＰＥはＪＩＳ Ｋ６９２２−１に則って測定したメルトフローレート（ＭＦＲ）が１〜１５ｇ／１０分であることが好ましい（さらに好ましくは、２〜１０ｇ／１０分）。ＭＦＲがこれより低い場合、加熱溶融時の流動性が低いため均一な成膜がしにくく、また気泡が抜けにくいなどの課題がある。一方、ＭＦＲがこれより高いと、特にライニング層を厚くしたい部分で、いわゆる垂れが発生し、成膜厚さに制限ができるなどの課題がある。
【００３２】
架橋剤は、ＬＬＤＰＥを架橋可能な有機過酸化物とされる。詳細には、架橋剤は、ジーイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ）、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド（ＤＢＰ）、２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−２，５−ジメチルヘキシン−３（２５ＹＢ）、ジ−ｔ−アミルパーオキサイド（ＤＡＭ）などとされるが、これらに限るものではない。架橋剤は、ＬＬＤＰＥの融点よりも高い温度で熱分解することが好ましい。架橋剤の配合量は、ＬＬＤＰＥ１００重量部に対して通常０．５重量部〜１０重量部が好ましい。架橋材の配合量が０．５重量部未満では、架橋度が小さすぎて効果が発現しにくい。架橋材の配合量が１０重量部を越えると、架橋度が上がりすぎてライニングが脆くなる懸念がある。
ここで架橋剤の熱分解温度は一時間半減期温度とする。たとえば、ジーイソプロピルベンゼン ハイドロパーオキサイドの一時間半減期温度は１７２．８℃である。なお、ＬＬＤＰＥの融点は一般的には１２０〜１３０℃程度とされている。
【００３３】
また、本実施形態のライニング用組成物は、酸化防止剤を含むことが好ましい。酸化防止剤は、高分子であることが好ましい。高分子の酸化防止剤（以下、高分子酸化防止剤と称する）は、高分子型ヒンダードフェノール系酸化防止剤などがあるが、これに限るものではない。また、高分子酸化防止剤の酸化防止機能を向上させるためにリン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤を併用しても良い。酸化防止剤の配合量は、メタロセンＬＬＤＰＥ１００重量部に対して通常０．０５重量部〜１．０重量部が好ましい。
【００３４】
ライニング用組成物は、必要に応じて、滑剤、アンチブロッキング剤、紫外線吸収剤、充填剤、顔料、帯電防止剤、難燃剤などの添加材を添加しても良い。アンチブロッキング剤を添加すると、粉体の流動性及び取扱い性が向上する。ライニングの施工対象が配水管の外面である場合には、紫外線吸収剤の添加が有用である。帯電防止剤を添加すると、ライニング用組成物（粉体）としての取扱い性が改良される。
【００３５】
次に、本実施形態に係るライニング施工方法について説明する。本実施形態に係るライニング施工方法は、施工対象部材の表面にライニング層を形成した後、もしくはライニング層を形成しながら、ライニング層に含まれるＬＬＤＰＥ間を架橋させることを特徴とする。
【００３６】
（ライニング用組成物作製工程）
メタロセンＬＬＤＰＥ粉体を加熱しながら高分子酸化防止剤及び架橋剤を添加し、さらに必要に応じての添加剤を加えて均一に混練する。加熱温度はメタロセンＬＬＤＰＥの軟化点以上、架橋剤の分解開始温度以下の温度とすると良い。一方、混練時に架橋反応が開始することを避けるため、混練時間は可能な限り短時間で行うことが望ましい。また、架橋前の混練時における早期架橋を抑制するため、スコーチ防止剤を適宜添加しても良い。
【００３７】
混練した混合物は、粉砕し粉体にする。粉砕方法は熱可塑性樹脂の粉砕に用いられる方法であればよく、例えば、冷凍粉砕法あるいは冷却粉砕法などがあるが、これに限るものではない。
【００３８】
上記工程で得られたライニング用組成物粉体では、メタロセンＬＬＤＰＥは実質的に未架橋状態で架橋剤と均一混合されている。また、上記工程で得られたライニング用組成物粉体は、１粒子にＬＬＤＰＥ、高分子酸化剤及び架橋剤などが均一混合した状態の粉体となる。これによって、施工対象部材上でＬＬＤＰＥ及び架橋剤が偏在することを抑制できる。
【００３９】
以降、金属製配水管内面に工業的にライニング施工する方法を例にあげて説明する。図１に、ライニング管の製作フロー概要を示す。図２に、配水管の下地処理のイメージ図を示す。図３に、配水管の加熱処理のイメージ図を示す。図４にライニング層形成時のイメージ図を示す。図４（ａ）は配水管が樹脂容器上にある状態、図４（ｂ）は配水管が樹脂容器下にある状態を示す。図５に、ライニング後に処理される配水管端面のイメージ図を示す。
【００４０】
まず、配水管を受け入れ、外観検査を行う。詳細には、割れ、変形、及び溶接部の内面に突起など有害なものがないことを目視し、配水管のライニング施工が可能であることを確認する。
【００４１】
次に、配水管に下地処理を行う。下地処理は、スチールグリッドによるブラスト処理などとされる。下地処理後、圧縮空気で下地処理面の清掃を行い、下地処理面の検査を行う。また、下地処理後１２時間以内にライニング処理を行う。
【００４２】
（ライニング層形成工程及び架橋工程）
本実施形態に係るライニング施工方法では、施工対象部材の表面にライニング層を形成させた後、もしくはライニング層を形成しながら、ライニング層中のＬＬＤＰＥを架橋させてライニングとする。ライニング層とは、施工対象部材の表面上を被覆するが、所定温度で所定時間ＬＬＤＰＥを架橋させる架橋工程が終了する前の膜を指す。また、ライニングは、架橋工程後に施工対象部材表面上に形成された膜を指す。
【００４３】
ライニング施工は、粉体成形法で行われることが好ましい。詳細には、下地処理した配水管１を、電気炉２に入れて加熱する。加熱温度（第１温度）は、メタロセンＬＬＤＰＥを溶融可能な温度とされ、好ましくは１５０℃以上２８０℃以下、更に好ましくは１６０℃以上２５０℃以下とされる。
【００４４】
温度が高すぎると、後の工程で配水管内面にライニング層を形成する際に、メタロセンＬＬＤＰＥと配水管（母材）界面に気泡が発生する、あるいは、ライニング層形成前に架橋が進みすぎて均一な厚さのライニング層が形成しにくいなどの不具合が発生する懸念がある。また、温度が高すぎると、メタロセンＬＬＤＰＥが分解してしまう懸念がある。
【００４５】
温度が低すぎると、メタロセンＬＬＤＰＥ粉体の溶融不足で一部が粉体状態のままでライニン層に残留する、あるいは、粉体粒子間に含まれる気泡が抜け切らずライニング層中に残るなどにより、均一な連続層のライニング層が形成できない懸念がある。
【００４６】
加熱した配水管が規定温度（第１温度）であることを、非接触式温度計や温度チョークなどで確認する。第１温度に達した配水管を、樹脂容器３に取付ける。必要に応じて、樹脂容器と反対側の配水管開口部には蓋を取り付ける。所定量のライニング用組成物粉体４を樹脂容器内に投入した後、配水管と樹脂容器を一体としてたとえば樹脂容器を中心に配水管をほぼ半径とする円を描くように回転させ、また配水管軸を中心に配水管を回転させながら配水管内面にライニング層を形成する。樹脂投入量、配水管保持温度、及び回転数は、ライニング目標膜厚、配水管の口径・寸法・形状などに応じて適宜設定される。
【００４７】
ライニング層を形成した配水管を、所定時間第２温度に維持する。第２温度は、メタロセンＬＬＤＰＥの架橋反応を進めるために必要な温度とされ、好ましくは１５０℃以上２８０℃以下、更に好ましくは１６０℃以上２５０℃以下とされる。維持する時間は、使用するメタロセンＬＬＤＰＥ及び架橋剤の種類、ライニング層の厚さなどに応じて適宜設定する。第２温度を維持するために、配水管または配水管の周囲の環境を加熱しても良い。また、大きな部材であれば、予め第１温度に加熱しておくだけで、ある程度の時間、高温を維持することができる。よって、特に加熱し続けることなく、ライニング処理が終了するまで架橋反応を進めるために必要な温度を維持することもできる。
【００４８】
ライニング用組成物粉体の粒子が完全に溶融し、均一なライニングが形成されたら、自然放冷などで表面に光沢がでるまで冷却する。
最後に、フランジ面外周５のバリ取り、フランジガスケット接触面６の平面出しなどを行い、端面を仕上げる。
【００４９】
ゴムライニングでは、市販の架橋したゴムを溶融させ、配水管に塗りつけてライニングすることができるが、架橋したＰＥは溶融加工できないため、配水管内に施工することが難しい。本実施形態に係るライニング施工方法によれば、ＬＬＤＰＥを溶融させてライニング層を形成しつつ、架橋反応を進めることで、架橋したＬＬＤＰＥをライニングすることが可能となる。上記工程で施工されたライニングでは、ＬＬＤＰＥが架橋されて３次元網目構造が形成されている。これによって、ライニングの耐摩耗性が向上するため、ライニング施工された配水管の寿命を延ばすことができる。
【００５０】
ライニング用組成物に酸化防止剤を添加した場合、酸化防止剤はライニングの３次元網目構造内に保持される。それによって、ライニングからの酸化防止剤の溶出を抑制することができる。酸化防止剤が高分子酸化防止剤であれば、更に溶出が抑制される。
【００５１】
（実施例）
試験片１：メタロセンＬＬＤＰＥ（粉体）／架橋剤／高分子酸化防止剤
試験片２：メタロセンＬＬＤＰＥ（粉体）／高分子酸化防止剤
試験片３：チグラーＬＬＤＰＥ＊（粉体）／架橋剤／高分子酸化防止剤
試験片４：メタロセンＬＬＤＰＥ（粉体）／架橋剤
＊チグラーＬＬＰＤＥは、メタロセン触媒の代わりにチグラー触媒を使用して合成したＬＬＤＰＥである。
【００５２】
容器内に上記試験片１〜試験片４に示す構成のライニング用組成物粉体を充填し、該組成物粉体を流動させた。予め２５０℃に加熱した鋼板（厚さ：１０ｍｍ）を、流動するライニング用組成物粉体中に３０秒間投入して、厚さ約２ｍｍのライニング層を形成した。ライニング層を形成した鋼板を、更に、１８０℃にて３０分保持した後、自然放冷し試験片を作製した。
【００５３】
（耐摩耗性試験）
上記試験片１〜試験片４について、ＪＩＳ Ｋ ７２０４「プラスチック摩耗輪による摩耗試験方法」に則って耐摩耗性試験を行った。
上記試験の結果を表１に示す。
【表１】
【００５４】
架橋剤を含まないライニング用組成物粉体を用いた試験片２の摩耗量は１．０ｍｍであった。一方、架橋剤を含むライニング用組成物粉体を用いた試験片１及び試験片３では、試験片２よりも摩耗量が少なかった。これによって、ライニン用組成物に架橋剤を添加することで、耐摩耗性が向上することがわかった。また、試験片１と試験片３とを比較すると、メタロセン触媒で合成したＬＬＤＰＥを用いた試験片１の方が、摩耗量が少なかった。これによって、チグラー触媒で合成したＬＬＤＰＥよりもメタロセン触媒で合成したＬＬＤＰＥの方が、架橋剤添加によるライニングの耐摩耗性向上効果が高いことがわかった。
【００５５】
（耐酸化劣化性試験）
ＡＳＴＭ Ｄ１１４１−５２で規定された模擬海水を入れた容器に、試験片１〜試験片４を浸漬し、模擬海水温度７０℃で６ヶ月保持した。６ヵ月後に各試験片を取り出し、冷水で十分洗浄し、室温で乾燥させた。その後、カッターナイフで鋼板とライニング層の間に切れ込みを入れながらライニング層を丁寧に鋼板から剥ぎ取った。
剥ぎ取った各ライニング層を用いてＪＩＳ Ｋ ７１１３「プラスチックの引張試験方法」に則って２号形試験片を作製し、各ライニング層の引張強さ（これを「酸化劣化試験後の引張強さ」と表記）を測定した。
また、ライニング層成膜直後の試験片１〜試験片４について、同様にしてライニング層を剥ぎ取り、ライニング層の引張強さを測定した。成膜直後のライニング層の引張強さを「初期の引張強さ」とし、以下の式によって各ライニング層の引張強さ保持率を求めた。
引張強さ保持率（％）
＝（「酸化劣化試験誤の引張強さ」／初期の引張強さ」）×１００
【００５６】
上記試験の結果を、表２に示す。
【表２】
【００５７】
表２によれば、高分子酸化防止剤を含まないライニング用組成物を用いた試験片４の引張強さ保持率は、６１％であった。一方、高分子酸化防止剤を含むライニング用組成物を用いた試験片１〜試験片３では、試験片４よりも引張強さ保持率が高かった。これによって、ライニング用組成物に高分子酸化防止剤を添加することで、ライニングの酸化劣化を抑制できることが確認された。
【００５８】
試験片１〜試験片３を比較すると、架橋剤を含むライニング用組成物を用いた試験片１及び試験片３で、９０％以上の高い引張強さ保持率となった。これは、ライニング用組成物に架橋剤を添加することによって、高分子酸化防止剤が海水に溶出しにくくなったことで、酸化劣化が抑制されたものと推定される。
【００５９】
試験片１と試験片３とを比較すると、メタロセン触媒で合成したＬＬＤＰＥを用いた試験片１の方が、引張強さ保持率が高かった。これによって、チグラー触媒で合成したＬＬＤＰＥよりもメタロセン触媒で合成したＬＬＤＰＥの方が、より酸化抑制効果が高いことがわかった。
【符号の説明】
【００６０】
１ 配水管
２ 加熱炉（電気炉）
３ 樹脂容器
４ ライニング用組成物（粉体）
５ フランジ面外周
６ フランジガスケット接触面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ライニング用組成物及びライニング施工方法に関し、特に配水管の内面に適用するライニング用組成物及びライニング施工方法関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学プラント、発電プラント、海水淡水化プラントなどでは水や海水を輸送する配水管が多数使用されており、その中でも長期間の使用を前提とした配管や強度を要する配管には金属製配水管が用いられるが、コストの点から配水管材質は炭素鋼を使用する例が多い。したがって、内部流体による配水管の腐食を防止するために配水管内面全体をライニングで覆う場合がある。
【０００３】
ライニング材としては、高分子材料、特にゴムやポリエチレン（ＰＥ）を主としてなるものが知られている。このうち、ＰＥは水分透過率が小さいことから、炭素鋼などを母材とする配水管の腐食防止に有効であることが知られている。特に、直鎖低密度ＰＥ（ＬＬＤＰＥ）は、分岐鎖が少ない分子構造により分子間の隙間が少ない。すなわち、ＬＬＤＰＥは、分子が比較的密にパッキングされているため、分岐鎖が相対的に多い低密度ＰＥ（ＬＤＰＥ）よりも水分が透過しにくい。よって、近年、ライニング用としてＬＬＤＰＥが適用されることが多い。
【０００４】
しかしながら、ＰＥは分子間の結合（架橋）がなく、さらに分子の極性もほとんどないため分子間の引き合う力も弱い。分子同士が物理的に絡み合うことにより、分子を引き離す力に対して多少の抵抗力はあるが、この抵抗力は化学的な結合と比較すると弱い。そのため、耐摩耗性についてはゴムなどに比較すると必ずしも優れた材料とは言えない。
【０００５】
機械的特性を向上させたＰＥとして、近年、合成用触媒としてメタロセン触媒を用いたＰＥ（以下、メタロセンＰＥと表記）が実用化されている。メタロセンＰＥは、従来のチグラー触媒を使用した合成法によるＰＥと比較して、ＰＥの分子量分布がシャープであるという特性があり、結果としてＰＥの機械的特性（引張強度や伸びなど）が向上する傾向を示す。このような特性に着目し、メタロセンＰＥを金属に成形被覆したライニング品が特許文献１に開示されている。
【０００６】
また、ＰＥのような高分子材料を用いたライニング材では、高分子材料の酸化劣化を防止するため、一般に酸化防止剤が添加されることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３５２５８１８号公報（請求項１、段落［００２５］及び［００２８］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
たとえば、原子力発電プラントでは冷却用に海水が用いられ、冷却用の配水管内には、海水が供給される。配水管内には、海水の流量を調整するための弁が設けられているものがある。このような配水管では、弁を通過した海水の影響により、弁の下流側に施されたライニングにエロージョンが発生するという問題がある。現状、そのようなエロージョンが発生しやすい箇所には耐エロージョン性が相対的に高いとされるゴムライニングが適用される場合が多い。
【０００９】
水分透過性が低いＰＥと耐エロージョン性が高いエラストマーの長所を両立させることを狙って特許文献１に記載のポリエチレン粉体には、エラストマーが添加されている。しかし、結晶性ポリマーであるＰＥにエラストマーを添加すると均一な組成物にはならず海島構造になりやすい。その結果、ＰＥとエラストマーの界面が水の浸入経路となりやすいという懸念がある。
【００１０】
また、酸化防止剤を含む高分子材料をライニングした配水管に長時間海水や水を流すと、ライニング材の高分子材料から酸化防止剤が溶出することは避けられない。その結果、高分子材料の酸化防止を抑制する効果が失われ、高分子材料の酸化劣化が進むという課題がある。この状況に対して、酸化防止剤を改良して溶出を抑制する検討はなされているが、高分子材料側を見直すことで酸化防止剤の溶出を抑制する方法についてはほとんど検討されていない。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、耐エロージョン性及び耐酸化劣化性などの耐久性を向上させたポリエチレンを主とするライニング用組成物およびそのライニング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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は、架橋性を有する直鎖低密度ポリエチレンと、前記直鎖低密度ポリエチレンを架橋可能な架橋剤と、を含むライニング用組成物を提供する。
【００１３】
通常、架橋された直鎖低密度ポリエチレンは、溶融して加工することが難しいため、粉体溶融法によるライニング施工に適さない。上記発明によれば、ライニング施工前の直鎖低密度ポリエチレンは架橋しておらず、架橋剤を混合された状態で存在する。そのため、ライニング施工と同時に架橋反応を進めることができる。上記ライニング用組成物を所定温度で加熱すると、溶融して母材である炭素鋼表面上に成膜され密着すると同時に架橋反応が進み、直鎖低密度ポリエチレン同士が橋かけされ、３次元網目構造を形成させることができる。上記ライニング用組成物を用いて施工したライニングは、３次元網目構造が形成されるため、耐摩耗性が向上する。
【００１４】
上記発明の一態様において、前記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ることが好ましい。
【００１５】
メタロセン触媒によって重合された直鎖低密度ポリエチレン（以下、メタロセンＬＬＤＰＥと称す）は、側鎖の分岐が少なく、分子量の分布が狭いという特徴を有する。上記特徴により、メタロセンＬＬＤＰＥは、他の触媒を用いて重合した直鎖低密度ポリエチレンよりも引張強度や伸びなどが向上する。よって、メタロセンＬＬＤＰＥを架橋させることで、ライニングの耐摩耗性をより向上させることができる。
【００１６】
上記発明の一態様において、ライニング用組成物は、酸化防止剤を含むことが好ましい。
酸化防止剤は、直鎖低密度ポリエチレンの酸化を防止する。上記ライニング用組成物を用いて施工したライニングでは、３次元網目構造内に酸化防止剤が存在するため、酸化防止剤がライニングから溶出しにくくなり、ライニングの寿命を延ばすことができる。
【００１７】
上記発明の一態様において、前記酸化防止剤が、高分子酸化防止剤であることが好ましい。
酸化防止剤の分子量を大きくすることで、より３次元網目構造から溶出しにくくさせることができる。よって、より寿命の長いライニングとすることが可能となる。
【００１８】
上記発明の一態様において、前記架橋剤の分解温度が前記直鎖低密度ポリエチレンの融点よりも高いことが好ましい。
直鎖低密度ポリエチレンの融点よりも高い分解温度を有する架橋剤を用いることで、直鎖低密度ポリエチレンを架橋剤と混練させた際に、早期架橋することを抑制できる。これによって、直鎖低密度ポリエチレンを未架橋状態で架橋剤と混合させることが可能となる。
【００１９】
また、本発明は、第１温度に加熱した施工対象部材を、直鎖低密度ポリエチレン及び前記直鎖低密度ポリエチレンを架橋可能な架橋剤を含むライニング用組成物と接触させて、前記施工対象部材の表面にライニング層を形成するライニング層形成工程と、前記ライニング層形成工程の後、前記施工対象部材の温度を、所定時間第２温度に維持し、前記直鎖低密度ポリエチレン間を架橋させる架橋工程と、を備えるライニング施工方法を提供する。
【００２０】
予め施工対象部材を第１温度に加熱しておくことで、施工対象部材に接触したライニング用組成物が溶融し、施工対象部材の表面を覆うようにライニング層が形成される。ライニング層形成後、施工対象部材を所定時間第２温度に維持することで直鎖低密度ポリエチレンの架橋反応が促進され、３次元網目構造が形成される。上記発明によれば、ライニングの耐摩耗性を向上させることができる。
【００２１】
上記発明の一態様において、前記第１温度及び前記第２温度を、１５０℃以上２８０℃以下とすることが好ましく、１６０℃以上２５０℃以下とすることが更に好ましい。
【００２２】
上記温度範囲とすることで、施工対象部材との境界における気泡の発生を抑制しつつ、略均一な厚さのライニング層を形成することが可能となる。また、上記温度範囲とすることで、ライニング用組成物が溶融不足となることを回避できる。それにより、略均一な連続したライニング層を形成することが可能となる。
【００２３】
上記発明の一態様において、前記直鎖低密度ポリエチレン及び前記架橋剤を、前記直鎖低密度ポリエチレンの軟化点以上の温度で加熱しながら混練した後、粉砕してライニング用組成物の粉体を作製するライニング用組成物作製工程をさらに備えることが好ましい。
【００２４】
ライニング用組成物作製工程を備えることにより、施工対象部材上で直鎖低密度ポリエチレン及び架橋剤が偏在することを抑制できる。よって、略均一に３次元網目構造を形成することが可能となる。
【００２５】
上記発明の一態様において、前記架橋剤として、前記直鎖低密度ポリエチレンの融点よりも分解温度が高い物質を用いることが好ましい。
直鎖低密度ポリエチレンの融点よりも分解温度が高い架橋剤を用いることで、直鎖低密度ポリエチレンを架橋剤と加熱混練させた際に、架橋することを抑制できる。これによって、直鎖低密度ポリエチレンを未架橋状態で架橋剤と均一混合させることが可能となる。
【００２６】
上記発明の一態様において、前記ライニング用組成物が、酸化防止剤を含むことが好ましい。
酸化防止剤は、直鎖低密度ポリエチレンの酸化を防止する。前記ライニング用組成物を用いて施工したライニングでは、３次元網目構造内に酸化防止剤が存在するため、酸化防止剤がライニングから溶出しにくくなり、ライニングの寿命を延ばすことができる。
【００２７】
上記発明の一態様において、前記酸化防止剤を高分子酸化防止剤とすることが好ましい。
酸化防止剤の分子量を大きくすることで、より３次元網目構造から溶出しにくくさせることができる。よって、より寿命の長いライニングとすることが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、直鎖低密度ポリエチレンを架橋させることで、ライニングの耐摩耗性、耐エロージョン性を向上させることができる。また、直鎖低密度ポリエチレンを架橋させることにより形成された３次元網目構造が高分子酸化防止剤の保持力を高めるため、耐酸化劣化性などの耐久性を向上させたライニングとなる。このようなライニングを施工することで、施工対象部材の寿命を延長させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】ライニング管の製作フロー概要を示す図である。
【図２】配水管の下地処理のイメージ図である。
【図３】配水管の加熱処理のイメージ図である。
【図４】ライニング層形成時のイメージ図である。
【図５】ライニング後に処理される配水管端面のイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、本発明に係るライニング用組成物及びそれを用いたライニング施工方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係るライニング用組成物は、ライニング施工前の中間材料であり、直鎖低密度ポリエチレンと架橋剤とを含む。
本実施形態における直鎖低密度ポリエチレン（以下、ＬＬＤＰＥと称す）は、重合触媒を用いてα−オレフィンとエチレンとを共重合させたポリマーである。重合触媒は、メタロセン触媒またはチグラー触媒などとされる。重合触媒は、特に、メタロセン触媒が好ましい。メタロセン触媒は、二塩化ジルコノセンとメチルアルミノキサンを組み合わせたもので、エチレンに対して高い重合活性を示し、さらに活性点が均一であるという特徴を有する。
【００３１】
メタロセン触媒で合成したＬＬＤＰＥ（以下、メタロセンＬＬＤＰＥと称する）は市販のものを適用することができる。例えば、メタロセンＬＬＤＰＥは、「ハーモレックス」（日本ポリエチレン株式会社から入手可能）、「ユメリット」（宇部丸善ポリエチレン株式会社から入手可能）、「エリート」（ダウ・ケミカル日本株式会社から入手可能）などとされるが、これに限るものではない。
また、本実施形態におけるＬＬＤＰＥはＪＩＳ Ｋ６９２２−１に則って測定したメルトフローレート（ＭＦＲ）が１〜１５ｇ／１０分であることが好ましい（さらに好ましくは、２〜１０ｇ／１０分）。ＭＦＲがこれより低い場合、加熱溶融時の流動性が低いため均一な成膜がしにくく、また気泡が抜けにくいなどの課題がある。一方、ＭＦＲがこれより高いと、特にライニング層を厚くしたい部分で、いわゆる垂れが発生し、成膜厚さに制限ができるなどの課題がある。
【００３２】
架橋剤は、ＬＬＤＰＥを架橋可能な有機過酸化物とされる。詳細には、架橋剤は、ジーイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ）、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド（ＤＢＰ）、２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−２，５−ジメチルヘキシン−３（２５ＹＢ）、ジ−ｔ−アミルパーオキサイド（ＤＡＭ）などとされるが、これらに限るものではない。架橋剤は、ＬＬＤＰＥの融点よりも高い温度で熱分解することが好ましい。架橋剤の配合量は、ＬＬＤＰＥ１００重量部に対して通常０．５重量部〜１０重量部が好ましい。架橋材の配合量が０．５重量部未満では、架橋度が小さすぎて効果が発現しにくい。架橋材の配合量が１０重量部を越えると、架橋度が上がりすぎてライニングが脆くなる懸念がある。
ここで架橋剤の熱分解温度は一時間半減期温度とする。たとえば、ジーイソプロピルベンゼン ハイドロパーオキサイドの一時間半減期温度は１７２．８℃である。なお、ＬＬＤＰＥの融点は一般的には１２０〜１３０℃程度とされている。
【００３３】
また、本実施形態のライニング用組成物は、酸化防止剤を含むことが好ましい。酸化防止剤は、高分子であることが好ましい。高分子の酸化防止剤（以下、高分子酸化防止剤と称する）は、高分子型ヒンダードフェノール系酸化防止剤などがあるが、これに限るものではない。また、高分子酸化防止剤の酸化防止機能を向上させるためにリン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤を併用しても良い。酸化防止剤の配合量は、メタロセンＬＬＤＰＥ１００重量部に対して通常０．０５重量部〜１．０重量部が好ましい。
【００３４】
ライニング用組成物は、必要に応じて、滑剤、アンチブロッキング剤、紫外線吸収剤、充填剤、顔料、帯電防止剤、難燃剤などの添加材を添加しても良い。アンチブロッキング剤を添加すると、粉体の流動性及び取扱い性が向上する。ライニングの施工対象が配水管の外面である場合には、紫外線吸収剤の添加が有用である。帯電防止剤を添加すると、ライニング用組成物（粉体）としての取扱い性が改良される。
【００３５】
次に、本実施形態に係るライニング施工方法について説明する。本実施形態に係るライニング施工方法は、施工対象部材の表面にライニング層を形成した後、もしくはライニング層を形成しながら、ライニング層に含まれるＬＬＤＰＥ間を架橋させることを特徴とする。
【００３６】
（ライニング用組成物作製工程）
メタロセンＬＬＤＰＥ粉体を加熱しながら高分子酸化防止剤及び架橋剤を添加し、さらに必要に応じての添加剤を加えて均一に混練する。加熱温度はメタロセンＬＬＤＰＥの軟化点以上、架橋剤の分解開始温度以下の温度とすると良い。一方、混練時に架橋反応が開始することを避けるため、混練時間は可能な限り短時間で行うことが望ましい。また、架橋前の混練時における早期架橋を抑制するため、スコーチ防止剤を適宜添加しても良い。
【００３７】
混練した混合物は、粉砕し粉体にする。粉砕方法は熱可塑性樹脂の粉砕に用いられる方法であればよく、例えば、冷凍粉砕法あるいは冷却粉砕法などがあるが、これに限るものではない。
【００３８】
上記工程で得られたライニング用組成物粉体では、メタロセンＬＬＤＰＥは実質的に未架橋状態で架橋剤と均一混合されている。また、上記工程で得られたライニング用組成物粉体は、１粒子にＬＬＤＰＥ、高分子酸化剤及び架橋剤などが均一混合した状態の粉体となる。これによって、施工対象部材上でＬＬＤＰＥ及び架橋剤が偏在することを抑制できる。
【００３９】
以降、金属製配水管内面に工業的にライニング施工する方法を例にあげて説明する。図１に、ライニング管の製作フロー概要を示す。図２に、配水管の下地処理のイメージ図を示す。図３に、配水管の加熱処理のイメージ図を示す。図４にライニング層形成時のイメージ図を示す。図４（ａ）は配水管が樹脂容器上にある状態、図４（ｂ）は配水管が樹脂容器下にある状態を示す。図５に、ライニング後に処理される配水管端面のイメージ図を示す。
【００４０】
まず、配水管を受け入れ、外観検査を行う。詳細には、割れ、変形、及び溶接部の内面に突起など有害なものがないことを目視し、配水管のライニング施工が可能であることを確認する。
【００４１】
次に、配水管に下地処理を行う。下地処理は、スチールグリッドによるブラスト処理などとされる。下地処理後、圧縮空気で下地処理面の清掃を行い、下地処理面の検査を行う。また、下地処理後１２時間以内にライニング処理を行う。
【００４２】
（ライニング層形成工程及び架橋工程）
本実施形態に係るライニング施工方法では、施工対象部材の表面にライニング層を形成させた後、もしくはライニング層を形成しながら、ライニング層中のＬＬＤＰＥを架橋させてライニングとする。ライニング層とは、施工対象部材の表面上を被覆するが、所定温度で所定時間ＬＬＤＰＥを架橋させる架橋工程が終了する前の膜を指す。また、ライニングは、架橋工程後に施工対象部材表面上に形成された膜を指す。
【００４３】
ライニング施工は、粉体成形法で行われることが好ましい。詳細には、下地処理した配水管１を、電気炉２に入れて加熱する。加熱温度（第１温度）は、メタロセンＬＬＤＰＥを溶融可能な温度とされ、好ましくは１５０℃以上２８０℃以下、更に好ましくは１６０℃以上２５０℃以下とされる。
【００４４】
温度が高すぎると、後の工程で配水管内面にライニング層を形成する際に、メタロセンＬＬＤＰＥと配水管（母材）界面に気泡が発生する、あるいは、ライニング層形成前に架橋が進みすぎて均一な厚さのライニング層が形成しにくいなどの不具合が発生する懸念がある。また、温度が高すぎると、メタロセンＬＬＤＰＥが分解してしまう懸念がある。
【００４５】
温度が低すぎると、メタロセンＬＬＤＰＥ粉体の溶融不足で一部が粉体状態のままでライニン層に残留する、あるいは、粉体粒子間に含まれる気泡が抜け切らずライニング層中に残るなどにより、均一な連続層のライニング層が形成できない懸念がある。
【００４６】
加熱した配水管が規定温度（第１温度）であることを、非接触式温度計や温度チョークなどで確認する。第１温度に達した配水管を、樹脂容器３に取付ける。必要に応じて、樹脂容器と反対側の配水管開口部には蓋を取り付ける。所定量のライニング用組成物粉体４を樹脂容器内に投入した後、配水管と樹脂容器を一体としてたとえば樹脂容器を中心に配水管をほぼ半径とする円を描くように回転させ、また配水管軸を中心に配水管を回転させながら配水管内面にライニング層を形成する。樹脂投入量、配水管保持温度、及び回転数は、ライニング目標膜厚、配水管の口径・寸法・形状などに応じて適宜設定される。
【００４７】
ライニング層を形成した配水管を、所定時間第２温度に維持する。第２温度は、メタロセンＬＬＤＰＥの架橋反応を進めるために必要な温度とされ、好ましくは１５０℃以上２８０℃以下、更に好ましくは１６０℃以上２５０℃以下とされる。維持する時間は、使用するメタロセンＬＬＤＰＥ及び架橋剤の種類、ライニング層の厚さなどに応じて適宜設定する。第２温度を維持するために、配水管または配水管の周囲の環境を加熱しても良い。また、大きな部材であれば、予め第１温度に加熱しておくだけで、ある程度の時間、高温を維持することができる。よって、特に加熱し続けることなく、ライニング処理が終了するまで架橋反応を進めるために必要な温度を維持することもできる。
【００４８】
ライニング用組成物粉体の粒子が完全に溶融し、均一なライニングが形成されたら、自然放冷などで表面に光沢がでるまで冷却する。
最後に、フランジ面外周５のバリ取り、フランジガスケット接触面６の平面出しなどを行い、端面を仕上げる。
【００４９】
ゴムライニングでは、市販の架橋したゴムを溶融させ、配水管に塗りつけてライニングすることができるが、架橋したＰＥは溶融加工できないため、配水管内に施工することが難しい。本実施形態に係るライニング施工方法によれば、ＬＬＤＰＥを溶融させてライニング層を形成しつつ、架橋反応を進めることで、架橋したＬＬＤＰＥをライニングすることが可能となる。上記工程で施工されたライニングでは、ＬＬＤＰＥが架橋されて３次元網目構造が形成されている。これによって、ライニングの耐摩耗性が向上するため、ライニング施工された配水管の寿命を延ばすことができる。
【００５０】
ライニング用組成物に酸化防止剤を添加した場合、酸化防止剤はライニングの３次元網目構造内に保持される。それによって、ライニングからの酸化防止剤の溶出を抑制することができる。酸化防止剤が高分子酸化防止剤であれば、更に溶出が抑制される。
【００５１】
（実施例）
試験片１：メタロセンＬＬＤＰＥ（粉体）／架橋剤／高分子酸化防止剤
試験片２：メタロセンＬＬＤＰＥ（粉体）／高分子酸化防止剤
試験片３：チグラーＬＬＤＰＥ＊（粉体）／架橋剤／高分子酸化防止剤
試験片４：メタロセンＬＬＤＰＥ（粉体）／架橋剤
＊チグラーＬＬＰＤＥは、メタロセン触媒の代わりにチグラー触媒を使用して合成したＬＬＤＰＥである。
【００５２】
容器内に上記試験片１〜試験片４に示す構成のライニング用組成物粉体を充填し、該組成物粉体を流動させた。予め２５０℃に加熱した鋼板（厚さ：１０ｍｍ）を、流動するライニング用組成物粉体中に３０秒間投入して、厚さ約２ｍｍのライニング層を形成した。ライニング層を形成した鋼板を、更に、１８０℃にて３０分保持した後、自然放冷し試験片を作製した。
【００５３】
（耐摩耗性試験）
上記試験片１〜試験片４について、ＪＩＳ Ｋ ７２０４「プラスチック摩耗輪による摩耗試験方法」に則って耐摩耗性試験を行った。
上記試験の結果を表１に示す。
【表１】
【００５４】
架橋剤を含まないライニング用組成物粉体を用いた試験片２の摩耗量は１．０ｍｍであった。一方、架橋剤を含むライニング用組成物粉体を用いた試験片１及び試験片３では、試験片２よりも摩耗量が少なかった。これによって、ライニン用組成物に架橋剤を添加することで、耐摩耗性が向上することがわかった。また、試験片１と試験片３とを比較すると、メタロセン触媒で合成したＬＬＤＰＥを用いた試験片１の方が、摩耗量が少なかった。これによって、チグラー触媒で合成したＬＬＤＰＥよりもメタロセン触媒で合成したＬＬＤＰＥの方が、架橋剤添加によるライニングの耐摩耗性向上効果が高いことがわかった。
【００５５】
（耐酸化劣化性試験）
ＡＳＴＭ Ｄ１１４１−５２で規定された模擬海水を入れた容器に、試験片１〜試験片４を浸漬し、模擬海水温度７０℃で６ヶ月保持した。６ヵ月後に各試験片を取り出し、冷水で十分洗浄し、室温で乾燥させた。その後、カッターナイフで鋼板とライニング層の間に切れ込みを入れながらライニング層を丁寧に鋼板から剥ぎ取った。
剥ぎ取った各ライニング層を用いてＪＩＳ Ｋ ７１１３「プラスチックの引張試験方法」に則って２号形試験片を作製し、各ライニング層の引張強さ（これを「酸化劣化試験後の引張強さ」と表記）を測定した。
また、ライニング層成膜直後の試験片１〜試験片４について、同様にしてライニング層を剥ぎ取り、ライニング層の引張強さを測定した。成膜直後のライニング層の引張強さを「初期の引張強さ」とし、以下の式によって各ライニング層の引張強さ保持率を求めた。
引張強さ保持率（％）
＝（「酸化劣化試験誤の引張強さ」／初期の引張強さ」）×１００
【００５６】
上記試験の結果を、表２に示す。
【表２】
【００５７】
表２によれば、高分子酸化防止剤を含まないライニング用組成物を用いた試験片４の引張強さ保持率は、６１％であった。一方、高分子酸化防止剤を含むライニング用組成物を用いた試験片１〜試験片３では、試験片４よりも引張強さ保持率が高かった。これによって、ライニング用組成物に高分子酸化防止剤を添加することで、ライニングの酸化劣化を抑制できることが確認された。
【００５８】
試験片１〜試験片３を比較すると、架橋剤を含むライニング用組成物を用いた試験片１及び試験片３で、９０％以上の高い引張強さ保持率となった。これは、ライニング用組成物に架橋剤を添加することによって、高分子酸化防止剤が海水に溶出しにくくなったことで、酸化劣化が抑制されたものと推定される。
【００５９】
試験片１と試験片３とを比較すると、メタロセン触媒で合成したＬＬＤＰＥを用いた試験片１の方が、引張強さ保持率が高かった。これによって、チグラー触媒で合成したＬＬＤＰＥよりもメタロセン触媒で合成したＬＬＤＰＥの方が、より酸化抑制効果が高いことがわかった。
【符号の説明】
【００６０】
１ 配水管
２ 加熱炉（電気炉）
３ 樹脂容器
４ ライニング用組成物（粉体）
５ フランジ面外周
６ フランジガスケット接触面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直鎖低密度ポリエチレンと、
前記直鎖低密度ポリエチレンを架橋可能な架橋剤と、
を含むライニング用組成物。
【請求項２】
前記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た請求項１に記載のライニング用組成物。
【請求項３】
酸化防止剤を含む請求項１または請求項２に記載のライニング用組成物。
【請求項４】
前記酸化防止剤が、高分子酸化防止剤である請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のライニング用組成物。
【請求項５】
前記架橋剤の分解温度が前記直鎖低密度ポリエチレンの融点よりも高い請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のライニング用組成物。
【請求項６】
第１温度に加熱した施工対象部材を、直鎖低密度ポリエチレンの粉体及び前記直鎖低密度ポリエチレンを架橋可能な架橋剤を含むライニング用組成物と接触させて、前記施工対象部材の表面にライニング層を形成するライニング層形成工程と、
前記ライニング層形成工程の後、前記施工対象部材の温度を、所定時間第２温度に維持し、前記直鎖低密度ポリエチレン間を架橋させる架橋工程と、
を備えるライニング施工方法。
【請求項７】
前記第１温度及び前記第２温度を、１５０℃以上２８０℃以下とする請求項６に記載のライニング施工方法。
【請求項８】
前記直鎖低密度ポリエチレン及び前記架橋剤を、前記直鎖低密度ポリエチレンの軟化点以上の温度で加熱しながら混練した後、粉砕してライニング用組成物の粉体を作製するライニング用組成物作製工程をさらに備える請求項６または請求項７に記載のライニング施工方法。
【請求項９】
前記架橋剤として、前記直鎖低密度ポリエチレンの融点より分解温度が高い物質を用いる請求項６乃至請求項８のいずれかに記載のライニング施工方法。
【請求項１０】
前記ライニング用組成物が、酸化防止剤を含む請求項６乃至請求項９のいずれかに記載のライニング施工方法。
【請求項１１】
前記酸化防止剤を高分子酸化防止剤とする請求項１０に記載のライニング施工方法。
【請求項１】
直鎖低密度ポリエチレンと、
前記直鎖低密度ポリエチレンを架橋可能な架橋剤と、
を含むライニング用組成物。
【請求項２】
前記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た請求項１に記載のライニング用組成物。
【請求項３】
酸化防止剤を含む請求項１または請求項２に記載のライニング用組成物。
【請求項４】
前記酸化防止剤が、高分子酸化防止剤である請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のライニング用組成物。
【請求項５】
前記架橋剤の分解温度が前記直鎖低密度ポリエチレンの融点よりも高い請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のライニング用組成物。
【請求項６】
第１温度に加熱した施工対象部材を、直鎖低密度ポリエチレンの粉体及び前記直鎖低密度ポリエチレンを架橋可能な架橋剤を含むライニング用組成物と接触させて、前記施工対象部材の表面にライニング層を形成するライニング層形成工程と、
前記ライニング層形成工程の後、前記施工対象部材の温度を、所定時間第２温度に維持し、前記直鎖低密度ポリエチレン間を架橋させる架橋工程と、
を備えるライニング施工方法。
【請求項７】
前記第１温度及び前記第２温度を、１５０℃以上２８０℃以下とする請求項６に記載のライニング施工方法。
【請求項８】
前記直鎖低密度ポリエチレン及び前記架橋剤を、前記直鎖低密度ポリエチレンの軟化点以上の温度で加熱しながら混練した後、粉砕してライニング用組成物の粉体を作製するライニング用組成物作製工程をさらに備える請求項６または請求項７に記載のライニング施工方法。
【請求項９】
前記架橋剤として、前記直鎖低密度ポリエチレンの融点より分解温度が高い物質を用いる請求項６乃至請求項８のいずれかに記載のライニング施工方法。
【請求項１０】
前記ライニング用組成物が、酸化防止剤を含む請求項６乃至請求項９のいずれかに記載のライニング施工方法。
【請求項１１】
前記酸化防止剤を高分子酸化防止剤とする請求項１０に記載のライニング施工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２３６９３７（Ｐ２０１２−２３６９３７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０７５６５（Ｐ２０１１−１０７５６５）
【出願日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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