JP3943715B2

JP3943715B2 - High strength polyolefin coated steel

Info

Publication number: JP3943715B2
Application number: JP14826798A
Authority: JP
Inventors: 弘隆佐藤; 真一船津
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2018-05-14
Also published as: JPH11320757A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ポリオレフィン被覆鋼材に関し、さらに詳しくは、施工中もしくは使用中に該被覆鋼材に加えられる衝撃、磨耗等の機械的作用に起因するポリオレフィン被覆層の損傷を防止する効果が優れ、長期間にわたり防蝕性を保持できるポリオレフィン被覆鋼材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石油、ガス、上下水道、ケーブル保護管等の各種配管や鋼管杭、鋼管矢板、鋼矢板等の土木用建材では、鋼材外面をポリオレフィンで被覆したポリオレフィン被覆鋼材が多用されている。ポリオレフィンは化学的に安定であるため、ポリオレフィン被覆鋼材は優れた防食性を有している。だが、ポリオレフィン被覆は機械的強度が比較的弱いため、運搬、施工時の鋼材同士の衝突や、埋設時、打設時の土砂、岩石等との接触、海洋での流木等との接触等で被覆が損傷を受け、防食性が損なわれることがある。そのため、長期にわたり優れた防食性を保持するためには、本来の防食機能に加え、被覆層の更なる機械的強度の向上が必要とされている。
【０００３】
この問題を解決する手段としては、機械的特性の優れた材質からなる保護層をポリオレフィン層の上に積層する方法が一般的に知られている。例えば、モルタルやガラス繊維強化ポリエステルからなる保護層を被覆鋼材の最外面に設けて高強度化を図ると、耐衝撃性を著しく向上させることができる。だが本方法では高強度化に手間と費用がかかるため、通常のポリオレフィン被覆鋼材と比較すると非常に高価なものになるといった問題点があった。また、特開平０７−０６８７０２号公報では、図２に示すような繊維クロス（８）として特にガラス繊維に変性ポリオレフィン樹脂（９）をラミネートした保護シート（７）をポリオレフィン被覆鋼材に被覆することで耐衝撃性を向上させている。この、保護シートをポリオレフィン被覆鋼材に被覆する方法を用いると、保護シートが比較的安価に製造できることおよび図３に示すように防食層の被覆ラインにて保護シートも同時に被覆が可能なため、簡便に高強度化を図ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のガラス繊維を用いた保護シート（７）では、強い衝撃が連続して加わるような用途ではガラス繊維の破断による耐衝撃性の不足が問題となる場合があった。例えば、該保護シートを被覆したポリオレフィン被覆鋼管杭を港湾に於いて使用する場合等では、鋼管杭打設後の捨て石施工による捨て石との接触や漂流物の頻繁な衝突等で、保護シート（７）およびポリオレフィン防食層（３）を貫通した疵が生じてしまう場合があった。更に該保護シート（７）端面からの水の浸入により、繊維クロス（８）が膨潤し、繊維クロス（８）と変性ポリオレフィン樹脂（９）間で層間剥離が生じて、保護シート（７）が被覆鋼材の表面から剥離してしまう場合があった。そのため、被覆鋼材を長期にわたって使用する場合は、損傷した被覆の補修や保護シートの再被覆が必要となるといった不具合が生じていた。また、ガラス繊維を用いた保護シート（７）は不燃物であるため、焼却処分が出来ず、廃棄する場合に困難であるといった問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、耐衝撃性および耐水性に優れ、長期にわたり防食性を保持できるポリオレフィン被覆鋼材を提供する事を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らはポリオレフィン被覆鋼材の耐衝撃性、耐水性に関する課題を解消するため鋭意検討した。そして、図１に示すように、下地処理を施した鋼材（１）の表面に、変性ポリオレフィン層（２）、ポリオレフィン層（３）を積層するポリオレフィン被覆鋼材において、該ポリオレフィン層（３）の表面に、布帛（５）にポリオレフィン樹脂（６）をラミネートした保護シート（４）、特に引っ張り伸び率が１０％以上であり、ポリオレフィン系プライマーを１質量％以上付着させた布帛（５）に、ポリオレフィン樹脂（６）をラミネートした保護シート（４）を用いることによって、被覆の耐衝撃性を高め、かつ保護シートの耐水性も向上させることが出来ることを見いだし、本発明に至ったものである。なお、ここで用いる布帛の引っ張り伸び率とは、ＪＩＳＬ１０９６の規格に従って測定した引っ張り伸び率である。
【０００７】
本発明の要旨は、以下の通りである。
【０００８】
（１）下地処理を施した鋼材の表面に、変性ポリオレフィン層、ポリオレフィン層を積層するポリオレフィン被覆鋼材において、該ポリオレフィン層の表面に、さらに、引っ張り伸び率が１０％以上であり、ポリオレフィン系プライマーを１質量％以上付着させた布帛の両面にポリオレフィン樹脂をラミネートした保護シートを被覆した高強度ポリオレフィン被覆鋼材。
【００１１】
（２）保護シートを構成する布帛ないしはポリオレフィン樹脂の内、少なくとも１種以上に着色を施した前記（１）記載の高強度ポリオレフィン被覆鋼材。
【００１２】
上記保護シートを被覆したポリオレフィン被覆鋼材は、保護シートに引っ張り伸び率が１０％以上の布帛を使用しているため、強い衝撃が連続して加わるような場合でも布帛を構成する繊維が破断し難く、貫通疵の発生を防止することができる。更にポリオレフィン系プライマーにてプライマー処理を施しているためポリオレフィン樹脂との強固な接着性と耐水性が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に使用する鋼材とは、冷延鋼板、熱延鋼板、厚板鋼板等の鋼板、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、Ｌ形鋼等の形鋼、鋼矢板、棒鋼、鋼線、鋳鉄管、鋼管、鋼管矢板等である。これらの鋼材の表面に、ステンレス鋼やチタン、アルミニウム、ニッケル、銅等の金属あるいはそれらの合金を積層したクラッド鋼材等も使用できる。また、鋼材の表面にめっき処理を施しためっき鋼材等も使用できる。鋼材は、最初にブラスト処理や脱脂・酸洗処理等の除錆処理を施して使用する。
鋼材は、変性ポリオレフィン層およびポリオレフィン層を被覆する前に、下地処理として、クロメート被膜およびエポキシプライマー層を形成させて使用すると、より優れた防食性が得られるため望ましい。
クロメート処理剤は、例えば無水クロム酸の水溶液に有機質の還元剤等を添加して加熱し水溶液中の６価クロムの一部を３価クロムに部分還元した還元水溶液に、シリカの微粒子を添加・分散した混合物等を鋼材に塗布し、鋼材を加熱して焼き付けて用いる。クロメート被膜は加熱・焼き付け後の全クロム付着量換算で２０〜１０００ｍｇ／ｍ²の厚みであると良好な結果が得られる。２０ｍｇ／ｍ²未満では十分な防食効果が得られず、１０００ｍｇ／ｍ²を超えると、クロメート被膜の凝集力が低下し、鋼材との密着力が低下してしまう。
【００１４】
エポキシプライマー層は、鋼材の表面のクロメート被膜上に、液体もしくは粉体のエポキシ樹脂、硬化剤、その他顔料等の混合物からなるエポキシプライマーをスプレー塗装やしごき塗布、静電粉体塗装等の方法で塗布し、加熱硬化して形成させる。エポキシプライマー層は０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍの厚みであると良好な結果が得られる。０．０１ｍｍ未満では十分な防食効果が得られず、０．５ｍｍを超えると耐衝撃性が低下する。
【００１５】
変性ポリオレフィン層（２）としては、オレフィン単独重合体、または種類の異なるオレフィン類を共重合したオレフィン共重合体の単独、またはこれらの混合物に無水マレイン酸をグラフト重合した無水マレイン酸変性ポリオレフィンを用いると鋼材との接着性が優れ好適である。変性ポリオレフィン層（２）は０．０２〜１．０ｍｍの厚みであると良好な結果が得られる。０．０２ｍｍ未満では鋼材との接着強度が不十分である。また、１．０ｍｍを越えると経済性の観点から好ましくない。
【００１６】
ポリオレフィン層（３）は、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン単独重合体、またはエチレン−プロピレン共重合体等の種類の異なるオレフィン類を共重合したオレフィン共重合体の単独、またはこれらの混合物である。ポリオレフィン層（３）は用途に応じて着色顔料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、難燃材、帯電防止剤等を混合して用いても本発明の効果に何ら差し支えない。ポリオレフィン層（３）の厚みは使用環境によって要求される防食性や耐衝撃性を考慮して決定すればよいが０．３ｍｍ以上あれば十分な防食性が得られる。０．３ｍｍ未満ではピンホールが発生しやすく、防食性が不十分になる。
【００１７】
保護シート（４）は、図１が示すように、プライマー処理された布帛（５）とその両面にラミネートされたポリオレフィン樹脂（６）から成る。布帛（５）に使用できる繊維は、ポリエステル、ナイロン、アラミド、ポリオレフィン等が少なくとも１種以上用いられ、混紡、混織については本発明の目的を逸脱せずその効果を妨げない限り、使用することができる。また、布帛の形態としては織物、ニット、フェルト、不織布等本発明の目的を逸脱せずその効果を妨げない限り、使用することができる。被覆鋼材が、強い衝撃が連続して加わるような用途に用いられる場合は、引っ張り伸び率が１０％以上の布帛を用いると、布帛の変形によって貫通疵の発生を防止できるため、耐衝撃性を向上させることが出来る。引っ張り伸び率が１０％未満の布帛、例えばガラスクロス等を用いると、連続して衝撃が加えられると、布帛を構成する繊維が徐々に破断していき、少ない回数の衝撃で貫通傷が生じてしまう。なお、保護シートの耐衝撃性は、布帛の破断強度に大きく依存し、布帛の破断強度が強ければ強いほど耐衝撃性は向上するが、保護シートの材料費も高くなるため、布帛の破断強度、すなわち厚みは、使用環境と経済性を考慮して決定すればよい。また、不要になった際の廃棄方法を考慮すると、焼却処分が可能な有機繊維からなる布帛が好ましい。更に、環境との調和や耐候性の付与等の理由により着色を必要とする場合、着色方法として、マスターバッチによる原着糸および染料による先染糸や布帛を染料で着色する方法等が適用できる。
【００１８】
布帛（５）に適用出来るプライマー処理剤は、布帛にポリオレフィン樹脂（６）との接着性を付与できるものであればどのようなものでも良いが、通常はポリオレフィンもしくは変性ポリオレフィンを主成分とするプライマー処理剤を用いれば良好な結果が得られる。主成分として用いることのできるポリオレフィンもしくは変性ポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体、アイオノマー、酸変性ポリエチレン、酸変性ポリプロピレン、エチレン系α−オレフィン共重合体、プロピレン系α−オレフィン共重合体、ポリメチルペンテン、ポリブテン−１、４−メチルペンテン−１、ヘキセン−１、オクテン−１、エチレン−ブテン−１共重合体、プロピレン−ブテン−１共重合体、ポリイソブチレン等を挙げることができる。なお、これらの樹脂は融液または溶液またはディスパージョンまたはエマルジョン等の状態で使用でき、必要に応じて適宜混合して使用することもできる。さらに、処理剤の成分として上記のほかに、消泡剤、撥水剤、酸化防止剤、フィルム形成剤、潤滑剤、帯電防止剤、難燃剤、顔料およびその他の添加剤を、本発明の目的を逸脱せずその効果を妨げない限り、任意に添加することができる。また、布帛の耐水性を高めるという点では、プライマー処理後の布帛表面に残存する親水性化合物、例えば、分散剤や界面活性剤等を極力少なくすることが好ましい。
【００１９】
布帛（５）のプライマー処理方法については、前記処理剤をエマルジョンまたはディスパージョンまたは有機溶剤状態とした処理液を、常法により布帛に含浸させる方法、または前記処理剤を溶融状態にして布帛にコーティングする方法等採用できるが、特にこれらの方法に限定されるものではない。また、処理剤の付着量については、布帛に対して、処理剤の成分を１質量％以上とするが、１質量％未満ではラミネートするポリオレフィン樹脂（６）との十分な接着力が得られない。また３０質量％を越えると付着量の増加に見合うより以上の効果はもはや得られない。接着性、耐水性、経済性等を考慮すると付着量は５〜２０％が適当である。
【００２０】
布帛をラミネートするポリオレフィン樹脂（６）としては、ポリオレフィン防食層（３）との融着性に優れる樹脂であればどのようなものでも良い。例えば、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、エチレン−メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸共重合体、アイオノマー、酸変性ポリエチレン、酸変性ポリプロピレン、エチレン系α−オレフィン共重合体、プロピレン系α−オレフィン共重合体、ポリメチルペンテン、ポリブテン−１、４−メチルペンテン−１、ヘキセン−１、オクテン−１、エチレン−ブテン−１共重合体、プロピレン−ブテン−１共重合体、ポリイソブチレン等が挙げられる。これらの樹脂をシート状に成型して用いればよい。またこれらの樹脂の少なくとも１種類以上を含む樹脂を必要に応じて混練して使用すること及び多層フィルムに成型して使用することもできる。さらに、上記樹脂成分以外に、フィラー、充填剤、顔料（マスターバッチ）、酸化防止剤およびその他の添加剤を、本発明の目的を逸脱せずその効果を妨げない限り、任意に添加することができる。
【００２１】
プライマー処理された布帛（５）とポリオレフィン樹脂（６）とのラミネート方法としては、ラミネートするポリオレフィン樹脂（６）がフィルムやシート単独の両面ラミネーションであれば、カレンダーロール等の熱圧着の方法が好ましい。また、耐衝撃性及び耐磨耗性をさらに向上させるため、フィルムやシートを多層構造とする場合、溶融押出機を使用するのが好ましい。
【００２２】
得られたポリオレフィン被覆鋼材用保護シート（４）の被覆鋼材への積層は、ポリオレフィン同士の融着によって行う。例えば、鋼管に被覆する場合は、図３に示すようにＴダイ法によってＴダイ１３により溶融したポリオレフィン１２を押し出し、鋼管１０にポリオレフィンを被覆した直後に、本発明のポリオレフィン被覆鋼材用保護シート（４、図３では１４）を被覆すれば、容易に被覆鋼管側の溶融したポリオレフィン層と、保護シート外側のポリオレフィン樹脂を融着させる事が出来る。この際、鋼管１０の搬送装置としてはスキューターニング式搬送装置を用い、また、保護シート予熱用の熱風発生器（１５）や保護シート同士を圧着させるためのゴムロール（１６）等を用いれば外観も良好な被覆が得られる。
【００２３】
【実施例】
以下に、ポリオレフィン被覆鋼材としてポリエチレン被覆鋼管を取り上げ、実施例及び比較例を挙げる。
【００２４】
（実施例１）
ｉ）保護シートの製作布帛として、表１（Ａ）に示す引っ張り強さ４０００Ｎ／２５ｍｍ、引っ張り伸び率２５％の平織ポリエステルクロス（ユニチカ（株）社製品番Ｕ−５００）を使用し、表２（ａ）に示すエチレン−メタクリル酸共重合（ＥＭＡＡ）のディスパージョンをプライマーとしてディッピングし、マングルにて付着率が１５質量％になるよう搾りとった後、１５０℃にて３分間乾燥した。
【００２５】
【表２】

【００２６】
【表１】

【００２７】
【表２】

【００２８】
【表３】

ｉｉ）保護シートを被覆したポリエチレン被覆鋼管の製作
外面をブラスト処理により除錆した鋼管（ＳＧＰ２００Ａ×５５００ｍｍ長さ×５．８ｍｍ厚み）をスキューターニング式搬送装置に載せ、回転させながら管軸方向に搬送した。この鋼管の外面に、エポキシプライマー（油化シェルエポキシ社製エピコート８２８：１００重量部、油化シェルエポキシ社製エポメートＢ−００２：５０重量部、微粒子シリカ：３重量部の混合物）をスプレー塗装した。鋼管を高周波誘導加熱で表面温度が２００℃になるように加熱しエポキシプライマーを硬化させた。エポキシプライマー層の厚みは０．０５ｍｍであった。その表面に変性ポリエチレン（エチレンの単独重合体に無水マレイン酸をグラフト重合した変性ポリエチレン）と低密度ポリエチレンを２層１体で押出被覆した。ポリエチレン防食層の厚みは３．２ｍｍであった。次いで、（ｉ）にて製作した保護シートをポリエチレン防食層の表面にらせん状に２層重ねになるように被覆した。この際、保護シートの１層目と２層目の融着を強固にするために、熱風で２層目の裏面を加熱しながら被覆した。ゴムローラーによりポリエチレンと保護シートを圧着し、強固に融着させた後、外面から水冷を行い本発明の保護シートを被覆したポリエチレン被覆鋼管を得た。
【００２９】
ｉｉｉ）耐衝撃性の評価
（ｉｉ）で得られた保護シートを被覆したポリエチレン被覆鋼管の耐衝撃性を評価するために、ＡＳＴＭＧ１４の規定に従って先端径１５．８７５ｍｍのポンチを用いた衝撃試験を行い、被覆の貫通に要する衝撃エネルギーを測定した。衝撃試験は２３℃で行った。さらに、耐連続衝撃性を評価するために、衝撃試験と同一の試験装置を用いて、５０Ｊの衝撃を被覆の一点に連続して与え、被覆を貫通するまでに要した衝撃回数を測定する連続衝撃試験を行った。
【００３０】
ｉｖ）耐水性の評価
（ｉｉ）で得られた保護シートを被覆したポリエチレン被覆鋼管の耐水性を評価するために、ポリエチレン被覆鋼管を、６０℃の温水に２０００時間浸漬し、保護シートの層間剥離の有無を調べた。
【００３１】
（実施例２〜１１）
表４（２）〜（１１）に示す組成の保護シートを実施例１（ｉ）と同じ要領で製作した。そして実施例１（ｉｉ）と同じ要領で、表４（２）〜（１１）に記した保護シートを被覆したポリエチレン被覆鋼管を得た。なお、表４に記してある記号（Ａ）〜（Ｆ）、（ａ）〜（ｆ）、（イ）〜（ニ）はそれぞれ、表１（Ａ）〜（Ｆ）に該当する布帛の種類、表２（ａ）〜（ｆ）に該当するプライマーの種類、表３（イ）〜（ニ）に該当するポリオレフィンの種類である。
【００３２】
このポリエチレン被覆鋼管の耐衝撃性を実施例１（ｉｉｉ）と同じ要領で評価した。また、耐水性を実施例１（ｉｖ）と同じ要領で評価した。
【００３３】
（比較例）
表４（１３）〜（３３）に示す組成の保護シートを実施例１（ｉ）と同じ要領で製作した。そして実施例１（ｉｉ）と同じ要領で、表４（１２）〜（３３）に記した保護シートを被覆したポリエチレン被覆鋼管を得た。なお、表４（１２）は保護シートを被覆していないポリオレフィン被覆鋼管である。
【００３４】
このポリエチレン被覆鋼管の耐衝撃性を実施例１（ｉｉｉ）と同じ要領で評価した。また、耐水性を実施例１（ｉｖ）と同じ要領で評価した。
【００３５】
以上の結果をまとめて表４に示す。
【００３６】
表４から、下地処理を施した鋼材の表面に、変性ポリオレフィン層、ポリオレフィン層を積層するポリオレフィン被覆鋼材において、該ポリオレフィン層の表面に、さらに布帛にポリオレフィン樹脂をラミネートした保護シート、特に引っ張り伸び率が１０％以上であり、ポリオレフィン系プライマーを１質量％以上付着させた布帛に、ポリオレフィン樹脂をラミネートした保護シートを用いることによって、耐衝撃性および耐水性の優れたポリオレフィン被覆鋼材を得ることができることを確認できた。
【００３７】
【表４】

【００３８】
【発明の効果】
実施例からも明らかなように、本発明のポリオレフィン被覆鋼材は、従来のポリオレフィン被覆鋼材よりも耐衝撃性や耐水性が優れるため、防食性を長期にわたり保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】下地処理を施した鋼材の表面に、変性ポリオレフィン層、ポリオレフィン層を被覆し、さらに布帛の両面にポリオレフィン樹脂をラミネートした保護シートを被覆した本発明のポリオレフィン被覆鋼材の断面図である。
【図２】従来（特開平０７−０６８７０２号公報に記載）のポリオレフィン被覆鋼材の断面図である。
【図３】鋼材として鋼管を用いた場合の、本発明のポリオレフィン被覆鋼材の製造方法を表す概略図である。
【符号の説明】
１下地処理を施した鋼材
２変性ポリオレフィン層
３ポリオレフィン層
４布帛の両面にポリオレフィン樹脂をラミネートしたポリオレフィン被覆鋼材用保護シート
５引っ張り伸び率が１０％以上であり、ポリオレフィン系プライマーを１質量％以上付着させた布帛
６ポリオレフィン樹脂
７繊維クロス（特にガラス繊維）の両面に変性ポリオレフィンをラミネートしたポリオレフィン被覆鋼材用保護シート
８繊維クロス
９変性ポリオレフィン樹脂
１０下地処理を施した鋼管
１１スキューターニング式搬送装置
１２溶融したポリオレフィン
１３Ｔダイ
１４ポリオレフィン被覆鋼材用保護シート
１５熱風発生器
１６圧着用ゴムロール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a polyolefin-coated steel material, and more particularly, has an excellent effect of preventing damage to the polyolefin coating layer due to mechanical action such as impact and wear applied to the coated steel material during construction or use. The present invention relates to a polyolefin-coated steel material that can maintain corrosion resistance over a wide range.
[0002]
[Prior art]
In various construction pipes such as oil, gas, water and sewage, cable protection pipes, and construction materials for civil engineering such as steel pipe piles, steel pipe sheet piles, steel sheet piles, etc., polyolefin-coated steel materials whose outer surfaces are coated with polyolefin are frequently used. Since polyolefin is chemically stable, the polyolefin-coated steel material has excellent corrosion resistance. However, since the polyolefin coating has a relatively weak mechanical strength, it can cause collisions between steel materials during transportation and construction, contact with earth and sand, rocks, etc. during embedding and placement, contact with driftwood in the ocean, etc. The coating may be damaged and the corrosion resistance may be impaired. Therefore, in order to maintain excellent anticorrosion properties for a long period of time, in addition to the original anticorrosion function, further improvement in the mechanical strength of the coating layer is required.
[0003]
As means for solving this problem, a method is generally known in which a protective layer made of a material having excellent mechanical properties is laminated on a polyolefin layer. For example, if a protective layer made of mortar or glass fiber reinforced polyester is provided on the outermost surface of the coated steel material to increase the strength, impact resistance can be remarkably improved. However, this method has a problem that it takes much time and cost to increase the strength, and is extremely expensive as compared with a normal polyolefin-coated steel material. In JP-A-07-068702, a polyolefin-coated steel material is coated with a protective sheet (7) in which a modified polyolefin resin (9) is laminated on a glass fiber as a fiber cloth (8) as shown in FIG. Improves impact resistance. By using this method of coating a protective sheet on a polyolefin-coated steel material, the protective sheet can be manufactured at a relatively low cost and, as shown in FIG. In addition, the strength can be increased.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the protective sheet (7) using the glass fiber, there is a case where a shortage of impact resistance due to breakage of the glass fiber becomes a problem in applications where a strong impact is continuously applied. For example, when a polyolefin-coated steel pipe pile coated with the protective sheet is used in a harbor, the protective sheet (7 ) And the polyolefin anticorrosive layer (3) may occur. Furthermore, the fiber cloth (8) swells due to the intrusion of water from the end face of the protective sheet (7), delamination occurs between the fiber cloth (8) and the modified polyolefin resin (9), and the protective sheet (7) There was a case where it peeled off from the surface of the coated steel material. Therefore, in the case where the coated steel material is used for a long period of time, there has been a problem that the damaged coating needs to be repaired or the protective sheet needs to be recoated. Moreover, since the protective sheet (7) using glass fiber is an incombustible material, there is a problem that it cannot be incinerated and is difficult to discard.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a polyolefin-coated steel material that is excellent in impact resistance and water resistance and can maintain corrosion resistance for a long period of time.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors diligently studied in order to solve the problems related to impact resistance and water resistance of the polyolefin-coated steel material. As shown in FIG. 1, in the polyolefin-coated steel material in which the modified polyolefin layer (2) and the polyolefin layer (3) are laminated on the surface of the steel material (1) subjected to the base treatment, the surface of the polyolefin layer (3) And a protective sheet (4) obtained by laminating a polyolefin resin (6) to a fabric (5), particularly a fabric (5) having a tensile elongation of 10% or more and 1% by mass or more of a polyolefin-based primer. It has been found that by using the protective sheet (4) laminated with the resin (6), the impact resistance of the coating can be improved and the water resistance of the protective sheet can be improved, and the present invention has been achieved. In addition, the tensile elongation rate of the fabric used here is a tensile elongation rate measured according to the standard of JIS L1096.
[0007]
The gist of the present invention is as follows.
[0008]
(1) In a polyolefin-coated steel material in which a modified polyolefin layer and a polyolefin layer are laminated on the surface of a steel material subjected to a ground treatment, a tensile elongation is 10% or more on the surface of the polyolefin layer , and a polyolefin primer is used. A high-strength polyolefin-coated steel material in which a protective sheet obtained by laminating a polyolefin resin is coated on both surfaces of a fabric to which 1% by mass or more is adhered .
[0011]
( 2 ) The high-strength polyolefin-coated steel material according to (1) , wherein at least one of the fabrics or polyolefin resins constituting the protective sheet is colored.
[0012]
Since the polyolefin-coated steel material coated with the protective sheet uses a fabric having a tensile elongation of 10% or more for the protective sheet, the fibers constituting the fabric are not easily broken even when a strong impact is continuously applied. The occurrence of through flaws can be prevented. Furthermore, since the primer treatment is performed with a polyolefin-based primer, strong adhesion to the polyolefin resin and water resistance can be obtained.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Steel materials used in the present invention are steel sheets such as cold-rolled steel sheets, hot-rolled steel sheets, thick steel sheets, H-shaped steels, I-shaped steels, L-shaped steels, steel sheet piles, steel bars, steel wires, cast iron pipes. Steel pipes, steel pipe sheet piles, etc. A clad steel material obtained by laminating a metal such as stainless steel, titanium, aluminum, nickel, copper, or an alloy thereof can be used on the surface of these steel materials. Moreover, the plating steel materials etc. which performed the plating process on the surface of steel materials can also be used. The steel material is used after first being subjected to rust removal treatment such as blast treatment, degreasing and pickling treatment.
A steel material is desirable because a superior corrosion resistance can be obtained when a chromate film and an epoxy primer layer are formed as a base treatment before coating the modified polyolefin layer and the polyolefin layer.
For example, the chromate treatment agent is prepared by adding fine particles of silica to a reducing aqueous solution in which an organic reducing agent or the like is added to an aqueous solution of chromic anhydride and heated to partially reduce hexavalent chromium in the aqueous solution to trivalent chromium. A dispersed mixture or the like is applied to a steel material, and the steel material is heated and baked. Good results are obtained when the chromate film has a thickness of ²⁰ to 1000 mg / m ^{2 in} terms of the total chromium adhesion after heating and baking. If it is less than 20 mg / m ² , a sufficient anticorrosion effect cannot be obtained, and if it exceeds 1000 mg / m ² , the cohesive strength of the chromate film is lowered, and the adhesion with the steel material is lowered.
[0014]
The epoxy primer layer is formed by spray coating, ironing, electrostatic powder coating, or the like on a chromate film on the surface of a steel material with an epoxy primer composed of a mixture of liquid or powder epoxy resin, curing agent, and other pigments. Apply and heat cure to form. Good results are obtained when the epoxy primer layer has a thickness of 0.01 mm to 0.5 mm. If it is less than 0.01 mm, sufficient anticorrosive effect cannot be obtained, and if it exceeds 0.5 mm, impact resistance is lowered.
[0015]
As the modified polyolefin layer (2), an olefin homopolymer, an olefin copolymer obtained by copolymerizing different types of olefins, or a maleic anhydride-modified polyolefin obtained by grafting maleic anhydride to a mixture thereof is used. Excellent adhesion between steel and steel. Good results are obtained when the modified polyolefin layer (2) has a thickness of 0.02 to 1.0 mm. If it is less than 0.02 mm, the adhesive strength with the steel material is insufficient. Moreover, when it exceeds 1.0 mm, it is not preferable from a viewpoint of economical efficiency.
[0016]
The polyolefin layer (3) is an olefin homopolymer such as polyethylene or polypropylene, or an olefin copolymer obtained by copolymerizing different types of olefins such as an ethylene-propylene copolymer, or a mixture thereof. The polyolefin layer (3) may have the effect of the present invention even if it is used by mixing a color pigment, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a lubricant, a flame retardant, an antistatic agent and the like depending on the use. The thickness of the polyolefin layer (3) may be determined in consideration of the corrosion resistance and impact resistance required depending on the use environment, but if it is 0.3 mm or more, sufficient corrosion resistance can be obtained. If it is less than 0.3 mm, pinholes are likely to occur, and the anticorrosion property becomes insufficient.
[0017]
As shown in FIG. 1, the protective sheet (4) comprises a primer-treated fabric (5) and a polyolefin resin (6) laminated on both surfaces thereof. At least one kind of fiber such as polyester, nylon, aramid, polyolefin, etc. is used for the fabric (5), and mixed spinning and weaving should be used as long as they do not deviate from the purpose of the present invention and do not impede its effect. Can do. Moreover, as a form of a fabric, it can be used as long as it does not deviate from the object of the present invention, such as a woven fabric, a knit, a felt and a non-woven fabric. When the coated steel material is used for applications in which a strong impact is continuously applied, use of a fabric having a tensile elongation of 10% or more can prevent the occurrence of penetrating flaws due to deformation of the fabric. Can be improved. When a fabric having a tensile elongation of less than 10%, such as a glass cloth, is used, when the impact is continuously applied, the fibers constituting the fabric are gradually broken, and a penetrating flaw occurs with a small number of impacts. End up. The impact resistance of the protective sheet greatly depends on the breaking strength of the fabric, and the stronger the breaking strength of the fabric, the better the impact resistance, but the higher the material cost of the protective sheet. That is, the thickness may be determined in consideration of the use environment and economic efficiency. In consideration of the disposal method when it becomes unnecessary, a fabric made of organic fibers that can be incinerated is preferable. Furthermore, when coloring is required for reasons such as harmony with the environment and imparting weather resistance, a method of coloring an original yarn by a masterbatch and a dyed yarn or fabric by a dye with a dye can be applied as a coloring method. .
[0018]
The primer treatment agent applicable to the fabric (5) may be any primer as long as it can impart adhesiveness to the polyolefin resin (6) to the fabric, but usually a primer mainly composed of polyolefin or modified polyolefin. Good results can be obtained if a treating agent is used. Examples of polyolefins or modified polyolefins that can be used as the main component include low density polyethylene, linear low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, polypropylene, ethylene-acrylic acid copolymer (EAA), and ethylene-methacrylic acid. Copolymer (EMAA), ethylene-ethyl acrylate copolymer (EEA), ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), ethylene-acrylic acid ester-maleic anhydride copolymer, ionomer, acid-modified polyethylene, acid Modified polypropylene, ethylene-based α-olefin copolymer, propylene-based α-olefin copolymer, polymethylpentene, polybutene-1, 4-methylpentene-1, hexene-1, octene-1, and ethylene-butene-1 Polymer, propylene-butene -1 copolymer, polyisobutylene and the like. These resins can be used in the state of a melt, a solution, a dispersion, an emulsion, or the like, and can be used by appropriately mixing as necessary. Further, in addition to the above as components of the treatment agent, antifoaming agents, water repellents, antioxidants, film forming agents, lubricants, antistatic agents, flame retardants, pigments and other additives, As long as it does not deviate from the above and does not interfere with its effect, it can be optionally added. Further, in terms of enhancing the water resistance of the fabric, it is preferable to reduce as much as possible the hydrophilic compound remaining on the fabric surface after the primer treatment, such as a dispersant and a surfactant.
[0019]
As for the primer treatment method for the fabric (5), a method of impregnating the fabric with a treatment liquid in which the treatment agent is in an emulsion, dispersion, or organic solvent state by a conventional method, or coating the fabric with the treatment agent in a molten state. However, it is not particularly limited to these methods. In addition, regarding the amount of treatment agent attached to the fabric, the treatment agent component is 1 % by mass or more, but if it is less than 1 % by mass , sufficient adhesion to the polyolefin resin (6) to be laminated cannot be obtained. . On the other hand, if it exceeds 30 % by mass, an effect more than that corresponding to the increase in the amount of adhesion can no longer be obtained. Considering adhesiveness, water resistance, economy, etc., the adhesion amount is suitably 5 to 20%.
[0020]
As the polyolefin resin (6) for laminating the fabric, any resin may be used as long as it is excellent in fusion with the polyolefin anticorrosive layer (3). For example, low density polyethylene, linear low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, polypropylene, ethylene-acrylic acid copolymer (EAA), ethylene-methacrylic acid copolymer (EMAA), ethylene-ethyl acrylate Copolymer (EEA), ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), ethylene-acrylic acid ester-maleic anhydride copolymer, ionomer, acid-modified polyethylene, acid-modified polypropylene, ethylene-based α-olefin copolymer, Propylene-based α-olefin copolymer, polymethylpentene, polybutene-1, 4-methylpentene-1, hexene-1, octene-1, ethylene-butene-1 copolymer, propylene-butene-1 copolymer, Examples thereof include polyisobutylene. These resins may be molded into a sheet shape. In addition, a resin containing at least one of these resins may be used by kneading as necessary, or may be used by molding into a multilayer film. Furthermore, in addition to the above resin components, fillers, fillers, pigments (masterbatches), antioxidants and other additives can be optionally added as long as they do not deviate from the purpose of the present invention and do not interfere with the effects thereof. it can.
[0021]
As a method for laminating the primer-treated fabric (5) and the polyolefin resin (6), a thermocompression bonding method such as a calender roll is preferable if the polyolefin resin (6) to be laminated is a double-sided lamination of a film or a sheet alone. . Further, in order to further improve the impact resistance and wear resistance, it is preferable to use a melt extruder when the film or sheet has a multilayer structure.
[0022]
Lamination of the obtained protective sheet for polyolefin-coated steel material (4) to the coated steel material is performed by fusion bonding of polyolefins. For example, when the steel pipe is coated, the polyolefin 12 melted by the T die 13 is extruded by the T die method as shown in FIG. 3 and immediately after the steel pipe 10 is coated with the polyolefin, the protective sheet for polyolefin coated steel material of the present invention ( 4 and 14) in FIG. 3, the melted polyolefin layer on the coated steel pipe side and the polyolefin resin on the outer side of the protective sheet can be easily fused. At this time, a skew turning type conveying device is used as a conveying device for the steel pipe 10, and a hot air generator (15) for preheating the protective sheet, a rubber roll (16) for pressure bonding the protective sheets, and the like are used. A good coating is obtained.
[0023]
【Example】
Hereinafter, polyethylene-coated steel pipes are taken up as polyolefin-coated steel materials, and examples and comparative examples are given.
[0024]
Example 1
i) A plain woven polyester cloth (product number U-500, manufactured by Unitika Co., Ltd.) having a tensile strength of 4000 N / 25 mm and a tensile elongation of 25% shown in Table 1 (A) was used as a fabric for producing a protective sheet. The dispersion of ethylene-methacrylic acid copolymer (EMAA) shown in (a) was dipped as a primer, squeezed with a mangle to an adhesion rate of 15 % by mass, and then dried at 150 ° C. for 3 minutes.
[0025]
[Table 2]

[0026]
[Table 1]

[0027]
[Table 2]

[0028]
[Table 3]

ii) Production of polyethylene-coated steel pipe coated with protective sheet Steel pipe (SGP200A x 5500mm length x 5.8mm thickness) whose outer surface has been rusted by blasting is placed on a skew turning type conveying device and conveyed in the axial direction while rotating. did. The outer surface of this steel pipe was spray-coated with an epoxy primer (a mixture of Epicoat 828: 100 parts by weight, Yuka Shell Epoxy Epomate B-002: 50 parts by weight, fine silica: 3 parts by weight). . The steel pipe was heated by high frequency induction heating so that the surface temperature was 200 ° C., and the epoxy primer was cured. The thickness of the epoxy primer layer was 0.05 mm. The surface was extrusion-coated with two layers of modified polyethylene (modified polyethylene obtained by graft polymerization of maleic anhydride on ethylene homopolymer) and low-density polyethylene. The thickness of the polyethylene anticorrosion layer was 3.2 mm. Next, the protective sheet produced in (i) was coated on the surface of the polyethylene anticorrosive layer so as to be layered in two layers. At this time, in order to strengthen the fusion of the first layer and the second layer of the protective sheet, the back surface of the second layer was covered with hot air while being heated. After polyethylene and a protective sheet were pressure-bonded with a rubber roller and firmly bonded, water cooling was performed from the outer surface to obtain a polyethylene-coated steel pipe coated with the protective sheet of the present invention.
[0029]
iii) Evaluation of impact resistance In order to evaluate the impact resistance of the polyethylene-coated steel pipe coated with the protective sheet obtained in (ii), an impact test using a punch having a tip diameter of 15.875 mm in accordance with the provisions of ASTM G14. And the impact energy required to penetrate the coating was measured. The impact test was conducted at 23 ° C. Furthermore, in order to evaluate the continuous impact resistance, using the same test equipment as the impact test, a 50 J impact is continuously applied to one point of the coating, and the number of times required to penetrate the coating is continuously measured. An impact test was performed.
[0030]
iv) Evaluation of water resistance In order to evaluate the water resistance of the polyethylene-coated steel pipe coated with the protective sheet obtained in (ii), the polyethylene-coated steel pipe was immersed in warm water at 60 ° C. for 2000 hours to delaminate the protective sheet. The presence or absence of was investigated.
[0031]
(Examples 2 to 11)
Protection sheets having the compositions shown in Tables 4 (2) to (11) were produced in the same manner as in Example 1 (i). And the polyethylene coated steel pipe which coat | covered the protective sheet described in Table 4 (2)-(11) was obtained in the same way as Example 1 (ii). The symbols (A) to (F), (a) to (f), and (b) to (d) shown in Table 4 are the types of fabrics corresponding to Tables 1 (A) to (F), respectively. The types of primers corresponding to Tables 2 (a) to (f) and the types of polyolefins corresponding to Tables 3 (a) to (d).
[0032]
The impact resistance of this polyethylene-coated steel pipe was evaluated in the same manner as in Example 1 (iii). The water resistance was evaluated in the same manner as in Example 1 (iv).
[0033]
(Comparative example)
A protective sheet having the composition shown in Tables 4 (13) to (33) was produced in the same manner as in Example 1 (i). And in the same way as Example 1 (ii), the polyethylene covering steel pipe which coat | covered the protective sheet described in Table 4 (12)-(33) was obtained. Table 4 (12) shows a polyolefin-coated steel pipe not coated with a protective sheet.
[0034]
The impact resistance of this polyethylene-coated steel pipe was evaluated in the same manner as in Example 1 (iii). The water resistance was evaluated in the same manner as in Example 1 (iv).
[0035]
The results are summarized in Table 4.
[0036]
From Table 4, in a polyolefin-coated steel material in which a modified polyolefin layer and a polyolefin layer are laminated on the surface of a steel material subjected to a ground treatment, a protective sheet obtained by laminating a polyolefin resin on the surface of the polyolefin layer and a fabric, particularly tensile elongation 10% or more, and by using a protective sheet laminated with a polyolefin resin on a fabric having a polyolefin-based primer attached to 1 % by mass or more, a polyolefin-coated steel material having excellent impact resistance and water resistance can be obtained. Was confirmed.
[0037]
[Table 4]

[0038]
【The invention's effect】
As is clear from the examples, the polyolefin-coated steel material of the present invention is superior in impact resistance and water resistance to conventional polyolefin-coated steel materials, and therefore can maintain corrosion resistance for a long time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a polyolefin-coated steel material according to the present invention in which a surface of a steel material subjected to a base treatment is coated with a modified polyolefin layer, a polyolefin layer, and a protective sheet in which a polyolefin resin is laminated on both surfaces of a fabric. .
FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional polyolefin-coated steel material (described in Japanese Patent Laid-Open No. 07-068702).
FIG. 3 is a schematic view showing a method for producing a polyolefin-coated steel material of the present invention when a steel pipe is used as the steel material.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steel material which carried out the surface treatment 2 Modified polyolefin layer 3 Polyolefin layer 4 Protective sheet for polyolefin coated steel material in which polyolefin resin is laminated on both sides of fabric 5 Tensile elongation is 10% or more, and 1% by mass or more of polyolefin primer is adhered Fabric 6 Polyolefin resin 7 Polyolefin-coated steel protective sheet 8 laminated with modified polyolefin on both sides of fiber cloth (especially glass fiber) 8 Fiber cloth 9 Modified polyolefin resin 10 Steel tube 11 subjected to ground treatment 11 Skew turning type conveying device 12 Melting Polyolefin 13 T Die 14 Polyolefin-coated steel protective sheet 15 Hot air generator 16 Pressure bonding rubber roll

Claims

In a polyolefin-coated steel material in which a modified polyolefin layer and a polyolefin layer are laminated on the surface of a steel material subjected to a ground treatment, the tensile elongation is 10% or more on the surface of the polyolefin layer, and 1% by mass of a polyolefin-based primer A high-strength polyolefin-coated steel material in which a protective sheet obtained by laminating a polyolefin resin is coated on both sides of a fabric adhered as described above .

Of fabric or polyolefin resin constituting the protective sheet, high-strength polyolefin-coated steel according to claim 1, wherein subjected to coloring with at least one more.