JP2951180B2 - 二次密着性に優れた被覆鋼材 - Google Patents

二次密着性に優れた被覆鋼材

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パイプライン、配管用
鋼管、鋼矢板および鋼管杭等に利用される二次密着性に
優れた被覆鋼材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に被覆鋼材は、湿潤環境において電
気防食を施された状態で使用される。このような環境で
は、被覆層を透過した水によって接着強度が低下し、さ
らに被覆層に鋼面に達する欠陥が存在する場合、その周
囲の鋼面の表層において水酸化物イオンが発生するカソ
ード反応がおこり、プライマー層と鋼面で剥離が生じ
る。また、特に近年においては、加温することにより流
体の粘度を低下させ、輸送効率を上げる技術が用いられ
つつあり、それに伴い高温環境においても接着強度の低
下や被覆層の剥離が長期にわたって発生しないことが重
要となってきた。
【0003】従来より、被覆鋼材の二次密着性を向上さ
せるため、鋼材の表面に化成処理を施したり、プライマ
ー中に無機顔料を混合する方法がとられている。代表的
な化成処理としては、クロメート処理(特開平3−23
457号)、シランカップリング剤およびキレート剤に
よる処理(特開昭62−255138号)等が挙げられ
る。しかしながら、いずれの場合も化成処理を施した後
200℃以上で焼き付けなければならないため、プライ
マーの塗工方法が限定され、なおかつプライマーを循環
して使用できないので、実際の製造ライン設備に適用す
る際、コストがかさむという問題がある。
【0004】後者のプライマーに無機顔料を配合する方
法としては、フレークガラスを添加して塗膜の透過阻止
効果を向上させる(特開昭63−7584号)場合や、
水易溶性の防錆塩を添加する(特開昭60−40175
号)場合等がある。しかしながら、いずれの方法も60
℃程度の温水に短期間浸漬した場合は効果を発揮するも
のの、陰極剥離試験における過酷なアルカリ環境の場合
や、95℃の沸水に浸漬した場合はあまり効果がない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高温環境に
おいても被覆層の接着強度低下が小さく、かつ陰極剥離
距離が小さい、すなわち、二次密着性の優れた被覆鋼材
を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記問題
点を解決するにあたって鋭意研究を重ねた結果、硬化剤
であるジシアンジアミドと触媒であるイミダゾール系化
合物の配合範囲を特定した一液型エポキシプライマーに
ストロンチウムクロメートを配合することにより、二次
密着性に優れた被覆鋼材を見いだし、本発明を完成する
に至った。
【0007】すなわち、本発明は、鋼材の上にプライマ
ー層、変性ポリオレフィン層およびポリオレフィン層を
積層したポリオレフィン被覆鋼材において、前記プライ
マー層は、主剤樹脂としてエポキシ樹脂、硬化剤として
ジシアンジアミド、触媒としてイミダゾール系化合物お
よび防錆顔料としてストロンチウムクロメートを含有す
る一液型エポキシ樹脂で構成され、硬化剤であるジシア
ンジアミドと触媒であるイミダゾール系化合物の配合量
比の組み合わせが、主剤樹脂1molに対して硬化剤5
〜22.5mol%かつ触媒2.2〜6.8mol%も
しくは硬化剤22.5〜68mol%かつ触媒0.9〜
6.8mol%のいずれかを満足し、さらに主剤樹脂1
molに対して防錆顔料であるストロンチウムクロメー
トが20〜90mol%配合されていることを特徴とす
る、二次密着性に優れた被覆鋼材を提供するものであ
る。
【0008】鋼材は化成処理を施しているものも用いる
ことができ、プライマー層の膜厚は10〜100μmが
よい。また、ストロンチウムクロメートの平均粒径は2
5μm以下がよい。プライマー層の塗工は主剤樹脂に対
して3〜60mol%配合した反応性希釈剤によりプラ
イマー組成物を用いるのがよい。
【0009】
【作用】以下に本発明をさらに詳細に説明する。本発明
の二次密着性に優れた被覆鋼材は、鋼材上に化成処理し
てあるいはすることなくプライマー層、変性ポリオレフ
ィン層およびポリオレフィン層を積層したものである。
本発明では、二次密着性を従来以上に向上させるため
に、特にプライマー層に工夫をこらしたことに特長があ
る。
【0010】本発明で用いる鋼材とは、主に鋼管、鋼矢
板および鋼管杭等を対象とする。一般に、鋼面とプライ
マーの接着強度を向上させるためには、鋼面を清浄に保
つことが重要である。本発明では鋼面の前処理として、
鋼面の酸化層を除去できれば特にその手段を限定しない
が、Rz=20〜100μmのスチールグリッド及びス
チールショット等のブラスト加工が最も好適である。本
発明では、化成処理を施さなくても充分良好な二次密着
性が得られるが、特に厳しい腐食環境において用いる場
合は、プライマー処理する前にクロメート処理やシラン
カップリング剤を鋼面に塗布することにより、さらに優
れた二次密着性が発揮できる。
【0011】本発明で用いるプライマーとは、防錆性に
優れ、製造時の配合ミスが無く、製造ラインにおいて循
環での使用が可能な、無溶剤の一液型エポキシプライマ
ーであり、ストロンチウムクロメートを含有する。エポ
キシ樹脂としてはビスフェノールA型およびビスフェノ
ールF型などを用いるのがよい。
【0012】硬化剤および触媒は、室温での保存安定性
に優れ、160℃前後での硬化速度の速い、ジシアンジ
アミドとイミダゾール系化合物を用いる。ジシアンジア
ミドの粒径は特に規定しないが、プライマーの膜厚を考
慮すると平均粒径10μm以下が好ましい。触媒である
イミダゾール化合物もその構造をとくに規定しないが、
室温での保存安定性を向上させるために、イミダゾール
骨格中の2級アミンをあらかじめエポキシ樹脂と反応さ
せ、イミダゾール骨格中の3級アミンをフェノール系、
アルコール系、カルボン酸系またはアルデヒド系の化合
物でブロッキングしたものが好ましい。
【0013】プライマー層の膜厚は、10〜100μm
が好適である。10μmより薄い場合、連続した膜が生
成せず二次密着性が劣る。100μmより厚い場合は、
プライマー硬化時の収縮応力によって接着強度が低下
し、二次密着性も低下する。
【0014】本発明における硬化剤配合量、触媒配合量
の好適範囲を図1に示す。硬化剤配合量が22.5mo
l%未満かつ触媒配合量が2.2mol%未満の領域で
は、プライマーのゲル化時間が著しく遅く、製造ライン
への適用が困難である。触媒配合量が0.9mol%未
満の領域では、プライマーを180℃以上に加熱しない
と硬化しないので、同様に製造ラインへの適用が困難で
ある。触媒配合量が6.8mol%より多い領域では、
架橋密度低下によってガラス転移点が低下し、さらに、
硬化反応時に発泡するので実用に適さない。
【0015】本発明におけるプライマー層は、樹脂中の
ストロンチウムクロメートが溶出することにより優れた
二次密着性を発揮するが、その溶出速度はプライマーの
吸水率に依存する。すなわち、硬化剤の配合量が相対的
に多い系では、硬化反応によって水酸基が主に生成する
ため吸水率が大きくなり、防錆顔料の溶出速度が速くな
る。一方、触媒の配合量が相対的に多い系では、エーテ
ル結合が主に生成するため吸水率が小さくなり、防錆顔
料の溶出速度は遅くなる。硬化剤配合量が68mol%
より多い領域では、硬化物の水酸基濃度が高く、また未
反応の1,2級のアミンが残存しているため、吸水率が
著しく高くなる。その結果、防錆顔料の溶出速度が著し
く速くなるため、短期の二次密着性が優れる反面、長期
の二次密着性が劣る。硬化剤配合量が5mol%未満の
系では、硬化物の水酸基濃度が低く、エーテル結合が主
に生成するので吸水率が低くなる。その結果、防錆顔料
の溶出速度が著しく遅くなり、二次密着性の向上に寄与
しない。したがって、硬化剤および触媒の最適配合量
は、主剤樹脂に対して硬化剤5〜22.5mol%かつ
触媒2.2〜6.8mol%もしくは、硬化剤22.5
〜68mol%かつ触媒0.9〜6.8mol%のいず
れかを満足する領域である。
【0016】プライマーに添加する防錆顔料としては、
難溶性のクロム酸化合物であるストロンチウムクロメー
トを用いる。その粒径は、プライマー膜厚を考慮すると
平均粒径25μm以下が好ましい。ストロンチウムクロ
メートの配合量は、20〜90mol%の範囲である。
20mol%未満では、防錆顔料としての効果が小さ
く、90mol%より多く配合すると均一なプライマー
の膜が得られず二次密着性が低下する。
【0017】このプライマー層上に形成する変性ポリオ
レフィン層としては、無水マレイン酸変性のポリエチレ
ン、ポリプロピレンなどを代表的に挙げることができ、
これは、プライマーと最表層のポリエチレンの接着に寄
与するためである。その層厚は50〜2000μm程度
が一般的である。
【0018】この変性ポリオレフィン層上のポリオレフ
ィン層としては、高密度ポリエチレン、高密度ポリプロ
ピレン、低密度ポリエチレン、さらにEVA、EEAな
どで変性したポリオレフィンなどを代表的に挙げること
ができ、これは運搬時の耐衝撃性や耐水性等の作用をす
る。その層厚は0.5〜6mm程度が一般的である。
【0019】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。 (実施例)鋼材としてRz=75μmのスチールグリッ
ド加工を行った4.5mm厚の鋼板を用いた。一液型エ
ポキシプライマーとしては、ビスフェノールA型のエポ
キシ樹脂であるエピコート828(油化シェル製)に、
硬化剤であるジシアンジアミドと触媒であるイミダゾー
ル化合物を所定量配合し、さらにストロンチウムクロメ
ート(菊池色素社製、粒径15μm)を添加したものを
用い、30μmの厚さで塗工した。イミダゾール化合物
は、2級のアミンをビスフェノールA型のエポキシ樹脂
と反応させ、3級アミンをノボラック型の多価フェノー
ル又はカルボン酸でブロッキングさせたもの(グレース
ジャパン社製)を用いた。また、プライマーの粘度を低
下させるため、トルエンをプライマーに対して5重量%
配合した。塗工したプライマーを160℃でゲル化させ
た後、加圧力1kg/cm2、加熱温度180℃、圧着時間1
0分間の条件のもとで400μm厚の無水マレイン酸変
性ポリエチレンフィルム(三菱化成社製)と2.0mm
厚の高密度ポリエチレンフィルム(0.945g/cm
3 )(三菱化成社製)を圧着した。
【0020】浸漬試験方法としては、試験片の端面をシ
ーリング剤で覆い、65℃と95℃の温水に30日間浸
漬した後、被覆層の密着強度を測定し、初期密着強度と
比較した。陰極剥離試験方法としては、試験片の中央に
直径6mmの鋼面に至る人工欠陥をつくり、室温および
65℃の3%NaCl水溶液中で、標準電極に対して−
1.5Vの電圧を60日間印加した後、被覆層の剥離距
離を測定した。
【0021】プライマー組成(硬化剤、触媒およびスト
ロンチウムクロメートの配合量)が異なる場合の二次密
着性を表1に示す。硬化剤と触媒の配合量が、主剤樹脂
に対して硬化剤5〜22.5mol%かつ触媒2.2〜
6.8mol%もしくは、硬化剤22.5〜68mol
%かつ触媒0.9〜6.8mol%のいずれも満足しな
い場合(比較例1、2、3)は、二次密着性が劣ってい
る。また、硬化剤と触媒の配合量が前述の範囲を満たし
ていても、ストロンチウムクロメートの配合量が20m
ol%未満(比較例5)あるいは90mol%より多い
(比較例4)場合は、二次密着性が劣る。クロメート処
理を鋼板に施すとさらに2次密着性が向上するが(発明
例6)、硬化剤および触媒の配合量が適切でない場合、
クロメート処理を施しても二次密着性の向上は見られな
い(比較例6)。硬化剤と触媒の配合量が、硬化剤5〜
22.5mol%かつ触媒2.2〜6.8mol%もし
くは、硬化剤22.5〜68mol%かつ触媒0.9〜
6.8mol%のいずれかを満足し、ストロンチウムク
ロメートの配合量が20〜90mol%を満足する場
合、良好な二次密着性が得られる(発明例1〜6)。
【0022】
【表1】
【0023】
【発明の効果】上述の結果から明らかなように、鋼材の
上にプライマー層、変性ポリオレフィン層およびポリオ
レフィン層を積層したポリオレフィン被覆鋼材におい
て、硬化剤であるジシアンジアミドと触媒であるイミダ
ゾール系化合物の配合量比の組み合わせが、主剤樹脂に
対して硬化剤5〜22.5mol%かつ触媒2.2〜
6.8mol%もしくは、硬化剤22.5〜68mol
%かつ触媒0.9〜6.8mol%のいずれかを満足
し、さらに防錆顔料としてストロンチウムクロメートが
20〜90mol%配合された一液型エポキシ樹脂をプ
ライマーとして使用することにより、二次密着性に優れ
た被覆鋼材が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明で用いるプライマーの硬化剤と触媒と
の配合量の好適範囲を示す図である。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B32B 15/08 103 B05D 7/14 B05D 7/24 302

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋼材の上にプライマー層、変性ポリオレフ
    ィン層およびポリオレフィン層を積層したポリオレフィ
    ン被覆鋼材において、前記プライマー層は、主剤樹脂と
    してエポキシ樹脂、硬化剤としてジシアンジアミド、触
    媒としてイミダゾール系化合物および防錆顔料としてス
    トロンチウムクロメートを含有する一液型エポキシ樹脂
    で構成され、硬化剤であるジシアンジアミドと触媒であ
    るイミダゾール系化合物の配合量比の組み合わせが、主
    剤樹脂1molに対して硬化剤5〜22.5mol%か
    つ触媒2.2〜6.8mol%もしくは硬化剤22.5
    〜68mol%かつ触媒0.9〜6.8mol%のいず
    れかを満足し、さらに主剤樹脂1molに対して防錆顔
    料であるストロンチウムクロメートが20〜90mol
    %配合されていることを特徴とする、二次密着性に優れ
    た被覆鋼材。
  2. 【請求項2】前記プライマー層の膜厚は10〜100μ
    mである請求項1に記載の二次密着性に優れた被覆鋼
    材。
  3. 【請求項3】前記ストロンチウムクロメートの平均粒径
    は25μm以下である請求項1または2のいずれかに記
    載の二次密着性に優れた被覆鋼材。
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