JP3948543B2 - ポリオレフィン被覆鋼材用保護シート - Google Patents

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用保護シートに関し、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の優れたポリオレフィン被覆鋼材用保護シートに関する。
【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（５、特にガラス繊維）に変性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（４）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（４）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（４、図３中では１１）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（４）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（４）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、保護シートおよびポリオレフィン防食層を貫通した疵が生じてしまう等の問題があった。更に該保護シート（４）端面からの水の浸入により、繊維クロス（５）が膨潤し、繊維クロス（５）と変性ポリオレフィン樹脂（６）間で層間剥離が生じて、保護シートが被覆鋼材の表面から剥離してしまう場合があった。また、ガラス繊維を用いた保護シート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、耐衝撃性に優れ、より耐水性に優れたポリオレフィン重防食被覆鋼材用保護シート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用保護シートの耐衝撃性、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、布帛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（１）、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（２）に、ポリオレフィン樹脂（３）をラミネートした保護シート（１）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、ＪＩＳ Ｌ１０９６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）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ポリオレフィン被覆鋼材用保護シート。
【００１１】
（２） 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）記載のポリオレフィン被覆鋼材用保護シート。
【００１２】
上記保護シートは、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】
本発明のポリオレフィン被覆鋼材用保護シートについて説明する。
【００１４】
図１は、本発明のポリオレフィン被覆鋼材用保護シートの例を示す図である。図１に示すように、保護シート（１）は、プライマー処理された布帛（２）とその両面にラミネートされたポリオレフィン樹脂（３）から成る。
【００１５】
上記布帛（２）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。
【００１６】
布帛（２）に適用出来るプライマー処理剤は、布帛（２）にポリオレフィン樹脂（３）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。
【００１７】
次に、本発明における布帛（２）のプライマー処理の方法と、処理によって布帛（２）に付着するプライマー処理剤の付着量について説明する。まず処理方法は、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（３）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。
【００１８】
外面保護層であるポリオレフィン樹脂（３）としては、ポリオレフィン防食層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。
【００１９】
プライマー処理された布帛（２）とポリオレフィン樹脂（３）とのラミネート方法について説明する。ラミネートの方法として、ラミネートするポリオレフィン樹脂（３）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。しかし、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。その場合、押出樹脂膜厚は１０〜１００μｍが好ましい。１０μｍ未満では成膜が困難であり、膜切れを起こす可能性が高いため、工業生産では不向きである。１００μｍ以上では膜厚のコントロールが困難であり、凹凸になる可能性が高く、生産スピードが遅くなるため不向きである。この場合は、１００μｍ以下の多回押出によって所定の厚みに仕上げるのが良い。以上のような方法等が採用できるが、特にこれらの方法に限定されるものではない。
【００２０】
得られたポリオレフィン被覆鋼材用保護シート（１）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（１０）より溶融したポリオレフィン（９）を押し出して、鋼管（７）にポリオレフィンを被覆した直後に、コイル状に保持されているポリオレフィン被覆鋼材用保護シート（１１）を巻き戻して被覆すれば、容易に被覆鋼管側の溶融したポリオレフィンと、保護シート外側のポリオレフィンフィルムを融着させる事が出来る。この際、保護シート予熱用の熱風発生器（１２）や保護シート同士を圧着させるためのゴムロール（１３）等を用いれば外観も良好な被覆が得られる。また、被覆工程での鋼管（７）の搬送は、スキューターニング式搬送装置（８）によって行えば良い。
【００２１】
【実施例】
以下に、ポリエチレン被覆鋼管に本発明の保護シートを用いた場合の実施例及び比較例を挙げる。
【００２２】
（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。
【００２３】
次いで、布帛にラミネートするポリオレフィン樹脂として、表３（イ）に示す厚さ１５０μｍの直鎖状低密度ポリエチレンフィルムを用意した。２５ｍｍφラミネーター（プラコー社製）を使用し、加工スピードは１０ｍ／ｍｉｎにて布帛にポリオレフィンフィルムをラミネートした。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【表２】

【００２６】
【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。
【００２７】
ｉｉｉ）耐衝撃性の評価
（ｉ）で得られた保護シートの耐衝撃性を評価するために、（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に対して、ＡＳＴＭ Ｇ １４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。
【００２８】
ｉｖ）耐水性の評価
（ｉ）で得られた保護シートの耐水性を評価するために、（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。
【００２９】
（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。
【００３０】
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。
【００３１】
（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。
【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】
以上の結果をまとめて表４に示す。
【００３４】
表４から、布帛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、特に引っ張り伸び率が１０％以上の布帛に、ポリオレフィン樹脂にてプライマー処理を施し、ポリオレフィン樹脂でラミネーションしたものを保護被覆層としたもの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管を得ることができることを確認できた。
【００３５】
【表４】

【００３６】
【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用保護シートは、従来の保護シートよりも耐衝撃性や耐水性が優れるため、ポリオレフィン被覆鋼材の防食性を長期にわたり保持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の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を示す図である。
【図２】特開平０７−０６８７０２号公報に記載の繊維クロス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を示す図である。
【図３】本発明の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をポリオレフィン被覆鋼管に積層させる被覆方法の概略図である。
【符号の説明】
１ 本発明のポリオレフィン被覆鋼材用保護シート
２ 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
３ ポリオレフィン樹脂
４ 特開平０７−０６８７０２号公報に記載のポリオレフィン被覆鋼材用保護シート
５ 繊維クロス
６ 変性ポリオレフィン樹脂
７ 鋼管
８ スキューターニング式搬送装置
９ 溶融したポリオレフィン
１０ Ｔダイ
１１ ポリオレフィン被覆鋼材用保護シート
１２ 熱風発生器
１３ 圧着用ゴムロール

Claims (2)

1. 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ポリオレフィン被覆鋼材用保護シート。
2. 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請求項１記載のポリオレフィン被覆鋼材用保護シート。

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