JP2018079608A - ポリオレフィン樹脂被覆鋼管の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
一方、ポリオレフィン樹脂被覆鋼材の接着力として用いられるピール強度の値は20〜50N/mmであるが、被覆の接着力に対して残留収縮応力はマイナスに作用するため、残留収縮応力が増えると被覆の接着力は小さくなる。このため、ポリオレフィン樹脂で数mmの被覆を行う場合に剥離力として作用する残留収縮応力は、無視出来ない。
冷熱サイクル試験で剥離なし:接着力>製造時の被覆残留応力+低温時収縮応力
冷熱サイクル試験で剥離あり:接着力<製造時の被覆残留応力+低温時収縮応力
本発明は、以上の課題を解決したポリオレフィン樹脂被覆鋼管の製造方法を提供することを目的とする。
また、ラップずれによる膜厚の不均一を出来るだけ小さくするために、加えて1層の熱容量を低下させることで上層のラップずれを促進させて残留収縮応力を小さくするために、1回に巻き付けるポリオレフィン樹脂シートの厚みを薄くして多層巻きにする方法が有効である。
本発明はポリオレフィン樹脂被覆の残留収縮応力を緩和して被覆の剥離力を抑制するために従来のTダイスによる鋼管被覆方法の大幅な改良を行うことにある。すなわち、予めプライマーと接着剤層を形成した鋼管の表面に押出機よりTダイスで押し出された単層のシート状の溶融ポリオレフィン樹脂を多層にスパイラル状に巻き付けて約2〜5mm厚みのポリオレフィン樹脂被覆を鋼管外側に形成するものである。この時、巻き付ける単層ポリオレフィン樹脂シートの厚みを1mm未満とすることで最下層の残留応力を小さくし、加えてラップずれによる応力緩和を促進させるポリオレフィン樹脂被覆鋼管の多層被覆方法を見出した。
多層ポリオレフィン樹脂被覆鋼管の被覆材料は従来材料を用いる。本発明の鋼管サイズとしてはTダイス方式でスパイラル搬送での被覆を行う中〜大径鋼管が主な対象である。小〜中径サイズの鋼管に用いることも出来るが応力緩和の効果は小さくなる。
本発明の製造は図4に示す様に、外面に鋼管ブラスト装置7によるブラスト処理及び下地処理装置8による化成処理を行った鋼管1を加熱装置9によって加熱した後に紛体プライマー塗装機10によってエポキシ樹脂プライマー層2、ついで接着剤押出機11によって接着剤層5を形成する。この後、Tダイス16によって1層の単位幅当りの残留収縮応力が小さくなるように1層の厚みを1mm未満としたポリオレフィン樹脂シート(ポリオレフィン樹脂層6)を押し出し、多層に積層して被覆を形成する。ポリオレフィン樹脂の被覆厚みが同じ場合には、応力緩和のずれ界面を多くもつこととなるので積層数(巻き数)は多い方が良い。しかしながら被覆時の鋼管の軸速が一定の場合巻き数を多くするには鋼管の回転数(周速)を上げる必要があるが、回転時の鋼管の踊り等の問題から限界がある。また、積層数(巻き数)に対する応力緩和効果は巻き数が多くなると次第に小さくなるので、標準的な3〜5mm未満の被覆に対しては巻き数4〜6が適当である。(表2)
なお、被覆の応力緩和のために積層間のずれを積極的に利用することから、巻き付けられたポリオレフィン樹脂シートの抑えにはシートを急冷するために内部を水冷したロールを用いると良い。この結果、巻き付け直後のシートの残留収縮応力が小さくなる。最後に、ポリオレフィン樹脂の多層被覆後に鋼管の内外面水冷を冷却装置14によって行い3層ポリオレフィン樹脂被覆鋼管を製造する。
本発明の3層ポリオレフィン樹脂被覆鋼管の大部分は既存の方法によって鋼管1の外面にエポキシ樹脂プライマー層2、接着剤5、ポリオレフィン樹脂層6の順に3層で形成される。
被覆に使用する鋼管材質に制限は無く、普通鋼、あるいは高合金鋼など、どのような鋼種でも適用可能である。また、サイズ、厚みの制約は設備に起因するのみである。但し、本発明の効果は小径の鋼管では小さい。鋼管は油等の付着がある場合は事前に除去した後に鋼管表面の錆や汚れを除去し、接着に必要な粗度を確保するために鋼管ブラスト装置7によってブラスト処理を行う。ブラスト処理に用いる研掃材としては、一般的には鋼製グリッド・ショット粒を用いる。更に清浄な表面が要求される場合には、アルミナ等のセラミック素材を用いても良い。ブラスト処理後の表面に、鉄粉等の汚れが付着している場合、ブラシ、吸引、液体による洗浄等の処理を行うことができる。
また、粉体エポキシ樹脂塗料としては無機顔料を20〜50重量%配合する。無機顔料はシリカ、酸化チタン、ウォラストナイト、マイカ、タルク、カオリン、酸化クロム、ホウ酸亜鉛、燐酸亜鉛等の顔料、もしくは亜鉛、Al等の金属粉、あるいはセラミック粉等を適宜用いる。
粉体エポキシ樹脂塗料は、国内では日本ペイント株式会社、もしくは関西ペイント株式会社から入手可能なものを適宜選択して用いる。プライマー層の厚みは150〜600μmが適切である。
以下、本発明の、ポリオレフィン樹脂としてポリエチレン樹脂を使用し、Tダイス16を用いて被覆するポリエチレン樹脂の巻き数と厚みを変えた実施例、比較例を具体的に説明する。
鋼管1は200AのJIS G3452の配管用炭素鋼管5.5m長を用いた。鋼管外面に鋼管ブラスト装置7によってIKK社製のTGD−70番でグリッドブラスト処理を行って除錆したものを用意した。その後、下地処理装置8によって鋼管の表面洗浄処理を行って汚れや鉄粉等を除去した。
鋼管を加熱装置9で220℃に加温後、スパイラル搬送を行い、粉体エポキシ樹脂プライマー(BASEPOX(登録商標)PE50-1081、Arsonsisi社製)を、紛体プライマー塗装機10によって膜厚が250μmとなるよう静電粉体塗装を実施した。この後、接着剤としてBOREALIS社製のBorcoat ME0420のペレットを押出機11と単層Tダイスを用いてシート状の半溶融状態に成形して接着剤膜厚が0.2mmとなるように巻き付け被覆を行った。次いで、ポリエチレン樹脂被覆にはBOREALIS社製のBorcoat HE3450のペレットを押出機12とポリオレフィン樹脂用単層Tダイス16を用いてシート状の半溶融状態に成形して巻き付け被覆を行った。この時の走行ピッチを25mmとし、Tダイスの幅、リップ厚みを調整してシートの厚み、巻き数、全膜厚を変更してポリエチレン樹脂被覆を行った。被覆の後に冷却装置14によって水冷を行い、3層ポリエチレン樹脂被覆鋼管を製造した。
よって、本発明の多層ポリオレフィン樹脂被覆を行うと、従来の方法である比較例1、2に比べてポリオレフィン樹脂被覆の接着力(ピール強度)が向上するとともに冷熱サイクル試験での剥離が大きく減少する。これは、本発明の被覆方法によりポリオレフィン樹脂の残留収縮応力が緩和されたものと考えられる。
一方、1枚のシートの厚みが1.0mmの場合は、ピール強度には顕著にその効果は表れないが、冷熱サイクル試験での剥離が過大となり、実用上好ましくない(比較例3)。
2 プライマー層
3 2層Tダイス被覆による接着剤層
4 2層Tダイス被覆による厚膜ポリオレフィン樹脂層
5 ポリオレフィン樹脂被覆前に形成された接着剤層
6 単層Tダイスによって多層被覆されたポリオレフィン樹脂層
7 鋼管ブラスト装置
8 洗浄、化成処理等の下地処理装置
9 加熱装置
10 粉体プライマー塗装機
11 接着剤押出機
12 ポリオレフィン樹脂押出機
13 2層Tダイス
14 冷却装置
16 ポリオレフィン樹脂用単層Tダイス
Claims (1)
- プライマー、接着剤、ポリオレフィン樹脂の3層からなる被覆層を有するポリオレフィン樹脂被覆鋼管の製造方法において、押出機よりTダイスで押し出されたシート状の溶融ポリオレフィン樹脂を鋼管に多層に巻き付けて約2〜5mm厚みのポリオレフィン樹脂被覆を鋼管外側に形成する時、巻き付けるポリオレフィン樹脂シートの1層の厚みを1mm未満とすることを特徴とするポリオレフィン樹脂被覆鋼管の製造方法。
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JP2021154578A (ja) * | 2020-03-26 | 2021-10-07 | 日本製鉄株式会社 | サンドイッチ型樹脂複合鋼板 |
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