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Die vorliegende Erfindung betrifft ein mit Polyolefin beschichtetes Stahlprodukt,
insbesondere ein mit Polyolefin beschichtetes Stahlprodukt zur Verwendung in
Stahlaufbauten mit ausgezeichneter Schlagfestigkeit, Materialfehlerbeständigkeit und
Abriebfestigkeit gegen Küstenströmungen oder dergleichen.
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Mit Polyolefin beschichtete Stahlprodukte, wie mit Polyolefin beschichtete
Metallrohre und mit Polyolefin beschichtete Stahlpfeilerplatten wurden aufgrund ihrer
ausgezeichneten Korrosionsbeständigkeit als Stahlrohre für Rohrleitungen, korrosionsbeständige
Hochleistungsstahlrohrpfeiler auf dem Meer und korrosionsbeständige
Hochleistungsstahlpfeilerplatten weit verwendet.
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Die mit Polyolefin beschichteten Stahlprodukte können jedoch, während der
Behandlung (wie der Installation von Rohrleitungen an einem Standort) Dellen; Materialfehler
auf der Oberfläche der Beschichtung, die durch Schmutz, Kieselsteine und dergleichen,
während des Vortreibens des mit Polyolefin beschichteten Stahlrohrs und der Pfeilerplatten
verursacht werden; und Materialfehler in der Beschichtung während der Durchführung von
Arbeiten für Stützmauern bekommen. Für die Überzugsschicht besteht deshalb ein
Bedürfnis für eine weiter verbesserte mechanische Festigkeit und Oberflächenhärte. Zur Lösung
dieser Probleme schlägt die nicht geprüfte japanische Patentveröffentlichung (Kokai) Nr.
63-27248 ein mit Polyolefin beschichtetes Stahlprodukt, umfassend ein Stahlprodukt, das
einer Oberflächenbehandlung unterworfen wurde, eine Harzschicht aus modifiziertem
Polyolefin und eine Polyolefinharzschicht, die auf die behandelte Oberfläche laminiert worden
sind und darauf laminiert eine faserverstärkte Harzschicht aus modifiziertem Polyolefin,
umfassend Glasfasern oder dergleichen, die in einem mit Silan modifizierten Polyolefinharz
dispergiert sind, zur Verbesserung der Schlagfestigkeit und der Materialfehlerbeständigkeit
des Produkts vor. Auch das letztere Produkt mit verbesserter Schlagfestigkeit und
Materialfehlerbeständigkeit besitzt den Nachteil, daß die Beschichtung beim Aussetzen in einer
sandigen Küstenregion, die eine starke Küstenströmung hat, beträchtlich abgerieben wird
und die Haltbarkeit dadurch beträchtlich verschlechtert wird. Zur Verhütung von
Materialmängeln durch die Einwirkung von großer momentaner Energie, wie Mängeln, die
durch Zusammenprall und durch Dellen verursacht werden, ist, wie bei den auf übliche
Weise beschichteten Stahlprodukten, besonders eine Vergrößerung der Oberflächenhärte
und der Festigkeit des Materials auf einen relativ hohen Wert wirksam. Die auf übliche
Weise beschichteten Stahlprodukte haben jedoch den Nachteil, daß, wenn sie einer
Küstenströmung oder dergleichen, die ihre Oberfläche über einen langen Zeitraum scheuert,
ausgesetzt sind, allmählich abgerieben werden, da der Überzug hart und brüchig ist. Es war
gemäß dem Stand der Technik deshalb schwierig, ein mit Polyolefin beschichtetes
Stahlprodukt bereitzustellen, das sowohl bei der Beständigkeit gegen Materialfehler, die durch
Zusammenprall oder Dellen bewirkt werden können, als auch bei der Abriebfestigkeit
gegen Küstenströmungen und dergleichen ausgezeichnete Eigenschaften hat.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines mit Polyolefin
beschichteten Stahlprodukts zur Verwendung im Stahlaufbau mit ausgezeichneter
Schlagfestigkeit, Materialfehlerbeständigkeit und Abriebfestigkeit gegenüber Küstenströmungen.
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Die vorliegende Erfindung stellt ein mit Polyolefin beschichtetes Stahlprodukt, das
Schlagfestigkeit, Materialfehlerbeständigkeit und Abriebfestigkeit aufweist, zur
Verwendung in einem Stahlaufbau bereit, umfassend ein Stahlprodukt, das einer
Oberflächenbehandlung als Vorbehandlung unterworfen wurde und das auf der behandelten Oberfläche
mit einer Harzschicht aus modifiziertem Polyolefin und einer Polyolefinharzschicht
laminiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Polyolefinharzschicht einen
Überzug aus einem Fasergewebe aufweist, an das eine Harzschicht aus modifiziertem Polyolefin
laminiert worden ist, wobei das Fasergewebe auf der Innenseite des Überzugs ist.
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Der Überzug des Fasergewebes, auf den ein modifiziertes Polyolefinharz laminiert
worden ist, bietet den Vorteil, daß das Fasergewebe für die Schlagfestigkeit durchgehende
Materialfehler verhüten kann; daß das Fasergewebe, das eine größere Härte als die
Polyolefinharzschicht als korrosionshemmende Schicht hat, während der Handhabung
entstehende Materialfehler verhüten kann; und daß das Fasergewebe, das hart aber nicht brüchig
ist, auch über einen langen Zeitraum beständig gegen Abrieb durch litorale Strömungen ist.
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Das vorstehende Verfahren kann deshalb ein mit einem Polyolefin beschichtetes
Stahlprodukt bereitstellen, das ausgezeichnete Eigenschaften bei der Schlagfestigkeit, der
Materialfehlerbeständigkeit und der Abriebfestigkeit gegen Küstenströmungen besitzt.
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Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen zeigt ein mit Polyolefin beschichtetes
Stahlprodukt der vorliegenden Erfindung mit ausgezeichneter Schlagfestigkeit,
Materialfehlerbeständigkeit und Abriebfestigkeit gegen Küstenströmungen oder dergleichen, umfassend ein
Stahlprodukt 1, das einer Oberflächenbehandlung als Vorbehandlung unterworfen wurde
und das auf der behandelten Oberfläche mit einer Harzschicht 2 aus modifiziertem
Polyolefin und einer Polyolefinharzschicht 3 laminiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Oberfläche der Polyolefinharzschicht 3 einen Überzug aus einem Fasergewebe 4 aufweist, an das
eine Harzschicht aus modifiziertem Polyolefin laminiert worden ist, wobei die letztere
Harzschicht sich auf der Außenseite befindet.
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Das modifizierte Polyolefinharz des Überzugs kann Antioxidans und ein
Farbpigment, umfassend ein organisches oder anorganisches Pigment, enthalten.
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Das Fasergewebe des Überzugs kann gefärbt sein.
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Die erfindungsgemäß verwendete Oberflächenbehandlung kann eine
Chromatbehandlung, wobei eine Chromatbeschichtung mit einer Gesamt-Cr-Bedeckung von 10 bis
1500 mg/m² erzeugt wird, und gegebenenfalls auch eine Epoxygrundierungsbehandlung
umfassen, wobei eine Grundierungsbeschichtung mit einer Dicke von 5 bis 300 um erzeugt
wird.
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Die Harzschicht aus modifiziertem Polyolefin besitzt vorzugsweise eine Dicke von
10 um bis 3 mm, die Polyolefinharzschicht eine Dicke von 1 bis 10 mm und die Harzschicht
aus modifiziertem Polyolefin, die auf das Fasergewebe laminiert ist, eine Dicke von 5 um
bis 10 mm.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Fig. 1 ist ein teilweiser vertikaler Querschnitt eines mit hochfestem Polyolefin
beschichteten Stahlprodukts gemäß der vorliegenden Erfindung; und
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Fig. 2 ist eine schematische graphische Darstellung, die eine Ausführungsform eines
Verfahrens zur Herstellung eines mit hochfestem Polyolefin beschichteten Stahlrohrs als
eine Ausführungsform des mit hochfestem Polyolefin beschichteten Stahlprodukts gemäß
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Fig. 1 ist ein teilweiser Querschnitt eines mit hochfestem Polyolefin beschichteten
Stahlprodukts gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Konstruktion gemäß der
vorliegenden Erfindung. In der Zeichnung bezeichnet 1 ein Stahlprodukt mit einer behandelten
Oberfläche, von der Öle, Krusten und dergleichen durch Beizen, Abstrahlen oder
dergleichen entfernt wurden, oder ein Stahlprodukt des gleichen Typs wie vorstehend beschrieben,
außer daß es außerdem einer Umwandlungsbehandlung, wie einer Behandlung mit einem
Chromat, einem organischen Grundierungsmittel, einem Silankupplungsmittel oder
dergleichen unterworfen wurde, Ziffer 2 bezeichnet ein modifiziertes Polyolefinharz, Ziffer
3 bezeichnet ein Polyolefinharz und Ziffer 4 bezeichnet ein Fasergewebe mit einem
modifizierten Polyolefinharz, das darauf laminiert ist.
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Für die vorliegende Erfindung verwendbare Stahlprodukte schließen Stahlbleche
und Stahlplatten, wie kaltgewalzte Stahlbleche, heißgewalzte Stahlbleche und dicke
Stahlplatten, Stahlformteile, wie H-Profile, I-Profile und L-Profile, Stahlpfeilerplatten,
Stahlstäbe, Stahldrähte, Gußstahlrohre, Stahlrohre und Stahlrohrpfeiler ein. Die Stahlbleche und
Stahlplatten, Stahlformteile, Stahlpfeilerplatten, Stahlstäbe, Stahldrähte, Stahlrohre und
Stahlrohrpfeiler können eine mit Zink, Nickel, Chrom, Aluminium, Zink-Aluminium, Zink-
Nickel, Zink-Nickel-Kobalt und dergleichen plattierte Oberfläche haben.
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In der vorliegenden Erfindung ist das Stahlprodukt, das einer
Oberflächenbehandlung unterworfen wurde, ein Stahlprodukt mit einer Oberfläche, von der Öle, Krusten und
dergleichen durch Entfetten, Beizen, Sandstrahlen, Kiessandstrahlen, Kugelstrahlen oder
dergleichen entfernt wurden. Außerdem kann die Oberfläche des Stahlprodukts von dem
Öle, Krusten und dergleichen entfernt wurden, der Umwandlungsbehandlung unterworfen
werden, die eine oder eine Kombination von zwei oder mehr der üblichen Behandlungen
mit einem Chromat, der Behandlung mit einem organischen Grundierungsmittel, mit einem
Silankupplungsmittel und dergleichen einschließt.
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Die Bedeckung der Chromatbehandlung liegt vorzugsweise im Bereich von 10 bis
1500 mg/m² als Gesamt-Cr-Bedeckung. Wenn die Bedeckung von Cr geringer als
10 mg/m² ist, ist die Haftung zwischen dem Beschichtungsmaterial und dem Stahlprodukt
so schwach, daß die Bedeckung während eines Schlagtests rissig wird und das
Beschichtungsmaterial sich zur gleichen Zeit schält. Wenn die Cr-Bedeckung größer als 1500 mg/m²
ist, wird die Schicht des Chromatbehandlungsmittels so brüchig, daß beim Übertragen eines
Schlages durch die Oberfläche des Beschichtungsmaterials die Schicht der
Chromatbehandlung bricht, wobei die Schlagfestigkeit viel kleiner wird. Die Dicke der organischen
Grundierungsschicht ist vorzugsweise im Bereich von 5 bis 300 um. Wenn die Dicke der
Grundierungsschicht geringer als 5 um ist, ist die Haftung zwischen dem Beschichtungsmaterial
und dem Stahlprodukt so schwach, daß die Beschichtung während eines Schlagtests rissig
wird und sich das Beschichtungsmaterial zur gleichen Zeit abschält. Wenn andererseits die
Dicke der Grundierungsschicht größer als 300 um ist, wird die Spannung, die durch die
Härtung in der Grundierungsbeschichtung entsteht, so groß, daß die
Grundierungsbeschichtung während des Schlagtests rissig wird und sich zur gleichen Zeit abschält. Wenn
die vorstehende Oberflächenbehandlung nicht durchgeführt wird, wird die Haftung
zwischen dem Stahlprodukt und der Schicht mit dem modifizierten Polyolefinharz so schlecht,
daß an der Schnittstelle zwischen dem Stahlprodukt und der Schicht mit dem modifizierten
Polyolefinharz ein Schälen erfolgt, wenn das beschichtete Stahlprodukt einer Umgebung
ausgesetzt wird, in der das beschichtete Stahlprodukt während eines langen Zeitraums in
Kontakt mit Wasser steht, wobei die Langzeitkorrosionsfestigkeit des Stahlprodukts
unvorteilhaft herabgesetzt wird.
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Das modifizierte Polyolefinharz und das Polyolefinharz, die in der vorliegenden
Erfindung verwendet werden, werden nun beschrieben.
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Das in der vorliegenden Erfindung verwendete modifizierte Polyolefinharz ist ein
Polyolefin, das mit einer ungesättigten Carbonsäure, wie Maleinsäure, Acrylsäure oder
Methacrylsäure oder Anhydriden davon, modifiziert ist, das vorstehende modifizierte
Po
lyolefin ist mit einem Polyolefin passend verdünnt und ein mit Silan modifiziertes
Polyolefin, das durch Modifizieren eines Polyolefins mit einer ungesättigten Silanverbindung, wie
Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinylmethyldiethoxysilan oder
Vinylphenyldimethoxysilan, hergestellt wird, passend mit einem Polyolefin verdünnt. Die Dicke der
Überzugsschicht mit dem modifizierten Polyolefin liegt im Bereich von 10 um bis 3 mm,
vorzugsweise im Bereich von 50 bis 300 um. Wenn die Schichtdicke geringer als 10 um ist,
ist die Haftkraft für das mit Polyolefin beschichtete Stahlprodukt ungenügend, um seine
Korrosionsbeständigkeit für einen langen Zeitraum zu behalten, wobei während eines
Schlagtests Risse entstehen und ein Schälen eintritt. Andererseits ist vom Standpunkt der
Schlagfestigkeit eine Schichtdicke, die größer als 3 mm ist, nützlich. Sie ist jedoch vom
Standpunkt der Wirtschaftlichkeit ungünstig.
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Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Polyolefinharz ist eine Mischung aus
einem Polyethylen niederer Dichte, einem Polyethylen mittlerer Dichte, einem Polyethylen
hoher Dichte oder einem linearen Polyethylen niederer Dichte mit einer Dichte von 0,92 bis
0,96 g/cm³ mit mindestens einem Polymer aus Polypropylen und einem Ethylen-Propylen-
Block- oder statistischem Copolymer mit einer Dichte von 0,87 bis 0,91 g/cm³ und einem
Ethylen-Buten-1-Block- oder statistischem Copolymer mit einer Dichte von 0,89 bis
0,94 g/cm³ und dergleichen. Die Dicke der Überzugsschicht des Polyolefinharzes liegt im
Bereich von 1 bis 10 mm, vorzugsweise 2 bis 4 mm. Wenn die Dicke der Überzugsschicht
des Polyolefins geringer als 1,0 mm ist, treten während des Schlagtests unvorteilhaft Risse
auf. Wenn andererseits die Dicke der Überzugsschicht des Polyolefinharzes größer als
10,0 mm ist, erhöht sich die Schlagfestigkeit mit einer Erhöhung der Dicke der
Überzugsschicht. Das ist jedoch vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit unvorteilhaft.
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Die Dicke der Polyolefinharzschicht 3 kann unter Berücksichtigung der äußeren
Belastung, der Schlagkraft und der Wirtschaftlichkeit in einer tatsächlichen Umgebung
bestimmt werden.
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Außerdem kann die Polyolefinharzschicht 3 Ruß enthalten oder sie kann geschwärzt
werden, wobei ihr eine genügende Wetterbeständigkeit verliehen wird, damit sie während
eines langen Zeitraums im Freien verwendet werden kann. Wenn außerdem, wegen der
Abstimmung mit der Umgebung und dergleichen, ein gefärbtes Polyolefinharz verwendet
wird, können verschiedene organische Pigmente und anorganische Pigmente allein oder in
Form eines Gemisches von zwei oder mehreren Pigmenten für Färbungszwecke zugegeben
werden. Außerdem kann, vom Standpunkt der Verbesserung der Wetterbeständigkeit,
jedes Antioxidans und dergleichen zugegeben werden. Die Annahme der vorstehenden
Verfahrensweisen ändert nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Das Fasergewebe 4, an das ein modifiziertes Polyolefinharz laminiert worden ist,
das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist ein laminiertes Fasergewebe, wie es
durch Bereitstellen eines der vorstehenden modifizierten Polyolefinharze hergestellt wird,
und es ist insbesondere ein modifiziertes Polyolefinharz, das mit dem modifizierten
Polyolefinharz identisch ist, das zur Haftung zwischen einem Stahlprodukt und einem
Polyolefinharz als darunterliegende Schicht verwendet wird, die das mit modifiziertem
Polyolefinharz laminierte Fasergewebe 4 bedeckt, wobei das modifizierte Polyolefinharz vorher
geschmolzen wird, das geschmolzene modifizierte Polyolefinharz zu einer Folie extrudiert
wird, die Folie auf ein Fasergewebe laminiert und das Laminat fest hitzeversiegelt wird. In
diesem Fall wird zur Verbesserung der Imprägnierung des Fasergewebes mit dem
modifizierten Polyolefinharz das modifizierte Polyolefinharz, das auf das Fasergewebe laminiert
wird, ein solches Harz sein, das einen höheren Schmelzindex hat, als das modifizierte
Polyolefinharz, das zur Haftung des Polyolefinharzes an das Stahlprodukt verwendet wird.
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Um außerdem die Haftung zwischen dem Fasergewebe und dem modifizierten
Polyolefinharz zu erhöhen, kann das Fasergewebe vorher mit der üblichen
Oberflächenbehandlung beschichtet werden. Die Dicke des modifizierten Polyolefinharzes in dem Laminat
liegt im Bereich von 5 um bis 10 mm. Da das modifizierte Polyolefinharz teuer ist, beträgt
sie jedoch, vom Standpunkt der Wirtschaftlichkeit, vorzugsweise etwa 3,0 mm.
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Wenn die Dicke der Schicht des modifizierten Polyolefinharzes in dem Laminat
kleiner als 5 um ist, ist es unvorteilhaft schwierig, das modifizierte Polyolefinharz stabil zu
einer Folie zu extrudieren. Wenn außerdem die Dicke der Schicht des modifizierten
Polyolefinharzes geringer als 5 um ist, kann das Fasergewebe nicht genügend gleichmäßig
darauf laminiert werden. Obwohl in diesem Fall während eines Schlagtests das Auftreten
von Rissen und das Schälen vermieden werden kann, ist die Oberflächenrauhheit so groß,
daß der Überzug wahrscheinlich während eines Materialfehlerbeständigkeitstests beschädigt
wird.
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Zu der Schicht aus dem modifizierten Polyolefinharz, die in das Fasergewebe
imprägniert wird, wird im allgemeinen Ruß zugegeben, wobei das modifizierte Polyolefinharz
schwarz wird und dadurch eine genügende Wetterbeständigkeit erhält, um bei der
Verwendung des beschichteten Stahlprodukts im Freien für einen langen Zeitraum beständig zu
bleiben. Wenn aus Gründen der Abstimmung mit einem Standort und dergleichen ein
gefärbtes modifiziertes Polyolefinharz verwendet wird, können verschiedene organische
Pigmente und anorganische Pigmente allein oder in Form eines Gemisches von zwei oder mehr
Pigmenten verwendet werden, um das modifizierte Polyolefinharz zu färben. Das verändert
den Gegenstand der vorliegenden Erfindung nicht. Um außerdem die Wetterbeständigkeit
des gefärbten Polyolefinharzes zu verbessern, ist es auch möglich, zu dem modifizierten
Polyolefinharz ein Antioxidans und dergleichen zu geben.
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Das Fasergewebe 4, auf das das modifizierte Polyolefinharz laminiert wird, kann
jedes Fasergewebe, unabhängig von anorganischen Fasergeweben (einschließlich metallische
Fasergewebe) und organischen Fasergeweben, einschließlich Glasfasergewebe, wie
Glasmatten MC 450S-020SE (RTM), Glasgewebe WF300-10N (RTM) und Glasroving
RS240PE-525 (RTM), alle von Nitto Boseki Co., Ltd. hergestellt, ein metallisches
Fasergewebe, ein Vinylgewebe, Asbest, ein Kohlefasergewebe oder ein Vliesstoff, hergestellt aus
Polyester, Acryl, Polypropylen, Kunstseide oder dergleichen sein. Das vorstehende
Fasergewebe kann vorher eine Farbe besitzen, was den Gegenstand der vorliegenden Erfindung
nicht verändert.
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Um durchgehend fehlerhafte Stellen, die durch Schlag verursacht werden, zu
vermindern, das heißt, um die Schlagfestigkeit weiter zu verbessern, werden beim
Fasergewebe kleinere Maschengrößen bevorzugt. Die Maschendichte ist jedoch vorzugsweise vom
Standpunkt des genügenden Verschmelzens der oberen und unteren modifizierten
Polyolefinharze, zwischen denen das Fasergewebe liegt, relativ klein. Wenn deshalb ein
beschichtetes Stahlprodukt mit einer sehr hohen Schlagfestigkeit gewünscht wird, ist es möglich, ein
Verfahren anzuwenden, wobei ein Fasergewebe mit sehr feinen Maschen verwendet wird
und vorher eine übliche Oberflächenbehandlung oder dergleichen auf das Fasergewebe
aufgetragen wird, um die Haftung zwischen dem Fasergewebe und den oberen und unteren
modifizierten Polyolefinharzen zu verbessern. Je kleiner der Faserdurchmesser des
Fasergewebes ist, um so besser ist das Aussehen des Überzugs des erhaltenen mit Polyolefin
beschichteten Stahlprodukts. Die Dicke des Fasergewebes ist außerdem vorzugsweise viel
geringer als die Dicke der Harzfolie aus modifiziertem Polyolefin, die laminiert wird.
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Wenn ein anorganisches Fasergewebe, insbesondere ein metallisches Fasergewebe,
zwischen modifizierte Polyolefinharze geschichtet wird, kann durch Oxidation bei dem
Kontakt zwischen dem modifizierten Polyolefinharz und dem Metall bei den modifizierten
Polyolefinharzen eine Qualitätsminderung erwartet werden. In diesem Fall wird deshalb
bevorzugt, vorher außer einem gewöhnlich zu dem modifizierten Polyolefinharz
zugegebenen Antioxidans andere Antioxidantien in einer erforderlichen Menge zuzugeben. Wenn
deshalb der Typ des Fasergewebes mit dem modifizierten Polyolefinharz, das darauf
laminiert wird, bestimmt wird, kann die Schichtdicke des modifizierten Polyolefinharzes, der
Typ des Fasergewebes und dergleichen durch genügende Berücksichtigung der äußeren
Belastung und der Schlagkraft in der Umgebung, in der das mit Polyolefin beschichtete
Stahlprodukt verwendet wird, der Rentabilität und dergleichen bestimmt werden.
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Das Verfahren zur Herstellung des mit hochfestem Polyolefin beschichteten
Stahlprodukts gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun mit einem mit hochfestem Polyolefin
beschichteten Stahlrohr als Beispiel beschrieben.
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Das mit Polyolefin beschichtete Stahlrohr kann, zum Beispiel, durch ein in Fig. 2
gezeigtes Herstellungsverfahren hergestellt werden. Typischerweise wird ein Chromat auf
die Oberfläche eines Stahlrohrs 1, von dem Krusten und dergleichen entfernt wurden, durch
einen Chromatbehandlungsbeschichter 6 aufgetragen, und die so erhaltene Beschichtung
wird durch einen Heizapparat 7 eingebrannt. Dann wird darauf ein Epoxygrundiermittel
durch einen Epoxygrundierbeschichter 8 aufgetragen und die so erhaltene Beschichtung
durch einen Nachheizungsapparat 9 in der Wärme gehärtet. Dann wird darauf durch einen
Beschichter für ein modifiziertes Polyolefinharz 10 ein modifiziertes Polyolefinharz 2
aufgetragen und darauf wird ein Polyolefinharz 3 durch eine T-Düse 11 durch Extrusion
beschichtet. Danach wird das beschichtete Stahlprodukt mit einem Fasergewebe 4 überzogen,
auf das durch eine Vorrichtung 5 zum Beschichten eines Fasergewebes mit einem
modifizierten Polyolefinharz, das darauf laminiert wurde, ein modifiziertes Polyolefinharz
laminiert worden ist, und auf die erhaltene Zusammenstellung wird durch eine Druckwalze
13 genügend Druck angewendet, damit das modifizierte Polyolefinharz und das
Polyolefinharz in dem Laminat fest aneinander gebunden werden, und anschließend wird mit einem
Kühler 12 gekühlt. Auf diese Weise wird gemäß der vorliegenden Erfindung das mit
hochfestem Polyolefin beschichtete Stahlrohr hergestellt. In Fig. 2 wird ein Verfahren
verwendet, wobei ein Pulver eines Polyolefinharzes durch elektrostatische Beschichtung unter
Verwendung eines modifizierten Polyolefinharzbeschichters 10 beschichtet wird. Es ist
auch möglich, übliche Verfahren zu verwenden, wie ein Verfahren, wobei das modifizierte
Polyolefinharz durch eine T-Düse oder eine Ring-Düse durch Extrusion beschichtet wird
und ein Verfahren, wobei das modifizierte Polyolefinharz und das Polyolefinharz in Form
von zwei Schichten integrierend durch eine T-Düse durch Extrusion beschichtet werden.
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Die vorliegende Erfindung wird nun in Einzelheiten unter Bezugnahme auf die
nachstehenden Beispiele beschrieben, obwohl sie nicht nur auf diese Beispiele
eingeschränkt ist.
Beispiele
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Es werden nun Herstellungsbeispiele für ein Stahlrohr beschrieben, das mit einem
hochfesten Polyethylen niederer Dichte gemäß der vorliegenden Erfindung beschichtet
wurde.
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Ein Stahlrohr (200 A · 5500 mm Länge · 5,8 mm Dicke) wurde mit Kiessand
gestrahlt und auf die Oberfläche davon wurde durch Blattbeschichtung eine
Chromatbehandlung mit einer Gesamt-Cr-Bedeckung von 500 mg/m² durchgeführt. Die so erhaltene
Beschichtung wurde zum Einbrennen 3 Minuten auf 190ºC erhitzt, eine Epoxygrundierung
durch einen Sprühbeschichter auf eine Dicke von 50 um beschichtet und die so erhaltene
Beschichtung dann gehärtet. Anschließend wurde ein modifiziertes Polyethylenharz durch
elektrostatische Beschichtung auf eine Dicke von 200 um beschichtet und ein
Polyethylenharz niederer Dichte wurde durch eine T-Düse auf eine Dicke von 3,0 mm durch Extrusion
beschichtet. Dann wurde die so erhaltene Beschichtung mit einem Fasergewebe (Dicke:
2,0 mm) überzogen, an das vorher ein modifiziertes Polyolefinharz laminiert worden ist,
und das Fasergewebe mit der Schicht aus modifiziertem Polyolefinharz als oberste Schicht,
die darauf laminiert worden ist, fest an die Polyolefinharzschicht als korrosionsbeständige
Schicht gebunden. Die Zusammenstellung wurde dann gekühlt, wobei ein mit hochfestem
Polyethylen niederer Dichte beschichtetes Stahlrohr gemäß der vorliegenden Erfindung
hergestellt wurde.
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In den Beispielen 1 bis 7 wurden die vorstehenden Stahlrohre, die mit einem
Polyethylen niederer Dichte beschichtet wurden, mit verschiedenen Fasertypen hergestellt. In
den Beispielen 8 bis 10 wurden mit einem hochfesten Polyolefin beschichtete Stahlrohre auf
die gleiche Weise wie vorstehend beschrieben hergestellt, außer daß ein Polyethylen hoher
Dichte, ein lineares Polyethylen niederer Dichte und Polypropylen anstelle von Polyethylen
niederer Dichte verwendet wurden.
Tabelle 1
Tabelle 2
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Anmerkung: Mit Maleinsäureanhydrid modifiziertes PE markiert mit * ist die Abkürzung für Polyethylen modifiziert mit
Maleinsäureanhydrid.
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Anmerkung: Mit Maleinsäureanhydrid modifiziertes PP markiert mit ** ist die Abkürzung für Polypropylen modifiziert mit
Maleinsäureanhydrid.
Tabelle 3
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Es ist zu erwähnen, daß die linke Seite der Tabelle 2 neben die rechte Seite der
Tabelle 1 anzuordnen ist und die linke Seite der Tabelle 3 neben die rechte Seite der Tabelle 2
anzuordnen ist, um eine Tabelle zu erhalten.
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In den Beispielen 11 bis 19 wurden mit einem hochfesten farbigen Polyethylen
beschichtete Stahlrohre auf die gleiche Weise wie vorstehend beschrieben hergestellt, außer
daß das Stahlrohr mit einem farbigen Polyethylen, einem modifizierten farbigen Polyethylen
oder einem farbigen Fasergewebe beschichtet wurde. In den Beispielen 20 bis 29 wurden
mit einem hochfesten Polyethylen beschichtete Stahlrohre auf die gleiche Weise wie
vorstehend beschrieben hergestellt, außer daß die Beschichtungsdicke verändert wurde. In
Beispiel 30 wurde ein mit einem hochfesten Polyethylen beschichtetes Stahlrohr auf die gleiche
Weise wie vorstehend beschrieben hergestellt, außer daß das Fasergewebe, auf das ein
modifiziertes Polyolefinharz laminiert wird, vorher mit einem Silankupplungsmittel auf der
Oberfläche behandelt wurde. Die so erhaltenen mit Polyolefin beschichteten Stahlrohre
wurden auf die Schlagfestigkeit, Materialfehlerbeständigkeit und Abriebfestigkeit gegen
Küstenströmungen geprüft. Die Prüfung des Abriebs durch Küstenströmung wurde durch
tatsächliches zwei Jahre langes Aussetzen einer Probe an einer Küstenlinie und dann
Messen des Abriebverlustes des Beschichtungsmaterials durchgeführt. Der Schlagfestigkeitstest
wurde durch Fallenlassen einer Glocke mit einer Größe von 5/8 in. und einem Gewicht von
10 kg von einer Höhe von 1 m auf eine Probe durchgeführt, um festzustellen, ob Risse
und/oder ein Schälen der Beschichtung auftraten. Der Materialfehlerbeständigkeitstest
wurde durch Heben einer Probe auf eine Höhe von 10 m und 500maliges Senken unter
Verwendung einer Drahtschlinge durchgeführt, um festzustellen, ob ein Schaden auf der
Beschichtung auftrat. Die Ergebnisse der vorstehenden Versuche sind in den vorstehenden
Tabellen 1 bis 3 und den nachstehenden Tabellen 4 bis 12 angegeben. Die linke Seite der
Tabelle 5 ist an die rechte Seite der Tabelle 4 anzuordnen und die linke Seite der Tabelle 6
ist an die rechte Seite der Tabelle 5 anzuordnen, um eine Tabelle zu erhalten. Die linke
Seite der Tabelle 8 ist an die rechte Seite der Tabelle 7 anzuordnen und die linke Seite der
Tabelle 9 an die rechte Seite der Tabelle 8 anzuordnen, um eine Tabelle zu erhalten.
Außerdem ist die linke Seite der Tabelle 11 an die rechte Seite der Tabelle 10 anzuordnen
und die linke Seite der Tabelle 12 an die rechte Seite der Tabelle 11 anzuordnen, um eine
Tabelle zu erhalten.
Tabelle 4
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Anmerkung: ***: Zu dem gefärbten Polyethylenharz wurde ein wetterfester Stoff zugegeben.
Tabelle 5
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Anmerkung: Mit Maleinsäureanhydrid modifiziertes PE markiert mit * ist die Abkürzung für ein mit Maleinsäureanhydrid modifiziertes
Polyethylen.
Tabelle 6
Tabelle 7
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Anmerkung: ***: Zu dem gefärbten Polyethylenharz wurde ein wetterfester Stoff zugegeben.
Tabelle 8
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Anmerkung: Mit Maleinsäureanhydrid modifiziertes PE markiert mit * ist die Abkürzung für ein mit Maleinsäureanhydrid modifiziertes
Polyethylen.
Tabelle 9
Tabelle 10
Tabelle 11
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Anmerkung: Mit Maleinsäureanhydrid modifiziertes PE markiert mit * ist die Abkürzung für ein mit Maleinsäureanhydrid modifiziertes
Polyethylen.
Tabelle 12
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Das vorstehende Verfahren wurde wiederholt, wobei ein mit Polyethylen
beschichtetes Stahlrohr, bei dem die Polyethylenbeschichtung nicht mit einem Fasergewebe mit
einem darauf laminierten modifizierten Polyolefinharz beschichtet ist (Vergleichsbeispiel 1),
ein Stahlrohr, wobei die oberste Schicht mit einem durch Glasfasern verstärkten
Polyethylenharz, umfassend kurze Fasern, die in einem Polyethylenharz dispergiert sind, beschichtet
ist (Vergleichsbeispiel 2), ein Stahlrohr, das mit einem Fasergewebe beschichtet ist, auf das
kein modifiziertes Polyolefinharz laminiert wurde (Vergleichsbeispiel 3) und mit
Polyethylen beschichtete Stahlrohre der gleichen Typen wie vorstehend beschrieben, außer daß die
Dicke des Beschichtungsmaterials verändert wurde (Vergleichsbeispiele 4 bis 12),
hergestellt wurden. Die so erhaltenen beschichteten Stahlrohre wurden auf Abriebfestigkeit
gegen Küstenströmungen, Schlagfestigkeit und Materialbeständigkeit geprüft. Die Ergebnisse
sind auch in den Tabellen 13 bis 18 angegeben. Die linke Seite der Tabelle 14 ist an die
rechte Seite der Tabelle 13 anzuordnen und die linke Seite der Tabelle 15 ist an die rechte
Seite der Tabelle 14 anzuordnen, um eine Tabelle zu erhalten. Außerdem ist die linke Seite
der Tabelle 17 an die rechte Seite der Tabelle 16 anzuordnen und die linke Seite der Tabelle
18 an die rechte Seite der Tabelle 17 anzuordnen, um eine Tabelle zu erhalten.
Tabelle 13
Tabelle 14
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Anmerkung: Mit Maleinsäureanhydrid modifiziertes PE markiert mit * ist die Abkürzung für ein mit Maleinsäureanhydrid modifiziertes
Polyethylen.
Tabelle 15
Tabelle 16
Tabelle 17
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Anmerkung: Mit Maleinsäureanhydrid modifiziertes PE markiert mit * ist die Abkürzung für ein mit Maleinsäureanhydrid modifiziertes
Polyethylen.
Tabelle 18
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Wie aus den Tabellen 1 bis 18 hervorgeht, weist ein mit Polyolefin beschichtetes
Stahlrohr, umfassend ein Stahlprodukt, das einer Oberflächenbehandlung unterworfen
wurde, und auf das auf der behandelten Oberfläche eine modifizierte Polyolefinharzschicht
2 und eine Polyolefinharzschicht 3 laminiert worden ist, sehr gute Eigenschaften auf, die im
Stand der Technik sowohl bei einem Schlagfestigkeitstest und einem
Materialfehlerbeständigkeitstest als auch bei einem Abriebfestigkeitstest gegen Küstenströmungen nicht erreicht
wurden, wenn die Oberfläche der Polyolefinharzschicht 3 mit einem Fasergewebe 4
beschichtet ist, auf das ein modifiziertes Polyolefinharz laminiert worden ist, um so ein
hochfest beschichtetes Stahlrohr zu erhalten.
[Industrielle Anwendbarkeit]
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Wie aus den vorstehenden Beispielen hervorgeht, ist das erfindungsgemäße mit
Polyolefin beschichtete Stahlprodukt üblichen mit Polyolefin beschichteten Stahlprodukten
sowohl bei der Schlagfestigkeit und der Materialfehlerbeständigkeit als auch bei der
Abriebfestigkeit gegen Küstenströmungen aufgrund der Bereitstellung eines Fasergewebes 4,
an das ein modifiziertes Polyolefinharz laminiert worden ist, auf einer
Polyolefinüberzugsschicht 3 als korrosionshemmende Schicht, stark überlegen, sodaß die vorliegende
Erfindung einen beträchtlichen Vorteil gegenüber den mit Polyolefin beschichteten
Stahlprodukten des Standes der Technik aufweist.