JP4293683B2

JP4293683B2 - 樹脂被覆の補完方法

Info

Publication number: JP4293683B2
Application number: JP19593899A
Authority: JP
Inventors: 良治小林; 忍佐伯; 千浩検見崎; 盛男岩本
Original assignee: Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Current assignee: Dai Ichi High Frequency Co Ltd
Priority date: 1999-07-09
Filing date: 1999-07-09
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2019-07-09
Also published as: JP2001018325A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属管やタンクなどの金属材を海水や薬液による腐食から守るために金属材の表面に施す樹脂被覆の補完方法に関し、具体的には、曲り管の内面や管路の内奥部のような、被覆施工の容易でない対象にも容易に施工することのできる高性能被覆の補完方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海水配管の内面，鋼管杭の外面，酸液タンクの内面などの長期防食手段として、近年は厚膜型（膜厚１〜５mm程度）の樹脂被覆が多用されており、中でもポリエチレンなどの無極性樹脂による被覆が主流である。これは、無極性即ち非親水性であることに由来する、水性腐食環境に対する優れた耐久性，環境遮断性，非汚染性（貝やスラッジが付着しにくい）、あるいは、パイプ内流体を低い圧力損失で流送することのできる低流送抵抗特性に加えて、機械的にも強靭であり適度に柔軟であることによると考えられる。
【０００３】
ポリエチレンを代表とする無極性樹脂による被覆の施工は、被覆材料を加熱溶融により流動化した状態で金属材の表面に適用して行うものであり、この際、金属材の方も200〜300℃程度に加熱する。しかして、上記施工形態は、直管状の金属管のような単純な形状の金属材については、押出被覆法や粉体融着法を利用した高能率の工場生産が行えるという利点をもたらす。一方、曲り管やＴ字管のような複雑な形状の金属材、あるいは、敷設後の管路や鋼管杭のような、動かすことのできない金属材について、現地で施工する場合には難題が多く、これの解決に多大なコストを要している。
【０００４】
たとえば、曲り管の内面ヘの被覆施工は、炉加熱した曲り管の内部に被覆材料の粉体を封入したうえで、管体を２軸回転させるなどして被覆材料を対象面に均等に行き亘らせて行う。即ち、多大な設備コストと加熱された重量物のハンドリングといった苛酷な作業負荷が伴う。管径が１ｍを超えるような大径管では、上記問題が特に重大である。
【０００５】
敷設後の管路内面ヘの被覆施工は更に困難である。よって、内面被覆管路の敷設は、両管端部に溶接接続のための未被覆領域を残して内面被覆を工場施工した単管を用意し、これを溶接接続して管路を形成したのち、溶接部を中心とする未被覆領域に補完被覆を施すという工法で行われる。ところが、管路長さの高々10％に過ぎない上記未被覆領域への補完被覆施工が相変わらず容易ではない。即ち、上記被覆施工にも金属材の加熱が必要であり、しかもこれを、未被覆領域に隣接する工場施工被覆が損われないように、且つ、補完被覆が工場施工被覆と溶接一体化されるように行う必要があり、この加熱に設備，作業の両面で多大なコストがかヽる。動かせない管路の内面ヘの均等な被覆材料供給にも同様にコストが嵩む。上記難題を避けるべく、フランジ付金属管の内面からフランジ座面に亘って樹脂被覆を施したものをボルト接続して内面被覆管路を形成することも行われるが、フランジのコストが管径の増大に従って比例以上の割合で増大するため、管径が400mmを超える管路へのフランジ方式の適用は、コスト面から通常は考えにくい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、金属材への無極性樹脂被覆の適用に係る上記事情に鑑みてなされたものであって、被覆対象となる金属材の形状やハンドリングの可否を問わずに容易に被覆施工ができ、且つ、無極性樹脂被覆の非親水性に由来する好ましい特性を具えた防食被覆を得ることができる被覆技術の提供を課題とした。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべくなされた本発明の樹脂被覆の補完方法は、金属材の表面に未被覆領域を部分的に残して形成された無極性樹脂による未完樹脂被覆を補完する方法であって、前記未被覆領域における金属材の表面に反応硬化性樹脂の塗工層を形成し、一次硬化状態まで硬化を進めた該塗工層の表面に、無極性樹脂を塗工又はフィルム貼りして非親水化処理皮膜を形成し、このあと、上記反応硬化性樹脂の塗工層を二次硬化させて防食被覆層に仕上げることにより、厚さ1.5〜５mmの防食被覆層と厚さ0.05〜0.5mmの非親水化処理皮膜による樹脂被覆を形成すると共に、当該樹脂被覆を、その表層部の前記非親水化処理皮膜と上記未被覆領域に隣接する既存の樹脂被覆の表層部とが相互に溶接された態様に形成することを特徴とすることを特徴とするものである。なお、こヽで、反応硬化性樹脂あるいは無極性樹脂とは、該樹脂に骨材，顔料，安定材等の助剤を配合した樹脂基被覆材料をも包含して指すものとする。
図１に本発明樹脂被覆１を例示する。図において、２は防食被覆層、３は非親水化処理皮膜、４は鋼材である。
【０００８】
本発明の補完方法において防食被覆層に用いている、エポキシ樹脂を代表例とする反応硬化性樹脂（熱硬化性樹脂とも呼ばれる）は、優れた酸素遮断性能を有しており、厚膜で適用して長期防食が行える。又、全姿勢で塗工し、常温で硬化させて厚膜を形成することが可能である。即ち、単純でない形状の金属材や動かせない金属材にも容易に厚膜被覆を形成できる。
【０００９】
しかしながら、反応硬化性樹脂被覆には、硬化反応への寄与を終えた極性基が存在しており、ポリエチレン被覆などの無極性樹脂被覆と異なって、貝やスラッジが付与しやすい。このため、海水配管の内部への貝などの付着による輸送効率の低下、あるいは、シーバースの鋼管杭への貝などの付着による海流受圧力の増大といった問題が起りやすかった。又、上記問題に対策すべく貝などを除去する場合、付着界面で剥がすことは難しく、靭性のさほど大きくないエポキシ樹脂被覆等の表層部を一緒に剥ぎ取る形を余儀なくされるという事情にあった。更には、ポリエチレン被覆などの無極性樹脂被覆は表面が概して平滑で、摩擦係数が小さく、管内流体の損失水頭が小さいため、流送効率が高くなるなどの特長を有しているが、反応硬化性樹脂については上記特長を期待できなかった。
【００１０】
このような反応硬化性樹脂被覆の上に無極性樹脂による非親水化処理皮膜を施した本発明構成にあっては、上記貝類の付着等の問題が払拭される。又、上記処理皮膜は、薄膜で十分であり、前述のように下地を200〜300℃に加熱しなくても被覆施工が行えるため、溶射法のような可搬性の塗工手段によって全姿勢で施工できる。即ち、本発明によって、被覆対象の形状やハンドリング可否を問わずに、無極性樹脂被覆の非親水的な特長を具えた防食被覆を形成することが可能となり、前記本発明の課題が解決される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明被覆の防食被覆層の補完方法に充てる反応硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂，ポリウレタン，ポリエステル（ビニルエステルを含む）を、更には、これらの樹脂に塗料粘度調整，被覆強化などの目的で粉粒体状の骨材やフレーク状，繊維状の強化材を配合したものを例示できる。中でも、スプレイ塗工して常温で経時硬化させるだけで容易に厚膜が得られる無溶剤ないし低溶剤型のエポキシ樹脂塗料あるいはポリウレタン樹脂塗料が好適である。防食被覆層の膜厚は１〜５mm程度に設定するのがよい。これは、１mm以上で数年の防食寿命が得られるからである。又、膜厚を増すほど防食寿命は増すが、上記傾向は５mm程度で飽和するので、５mmを超える膜厚は不経済である。
【００１２】
上記防食被覆層の表面に形成する非親水化処理皮膜に充てる無極性樹脂としては、ポリオレフィン（ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリブテン，ポリメチルペンテン等）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ，ＰＶＤＦ，ＰＦＡ，ＥＴＦＥ等）を例示できる。特に、環境問題の少ないポリオレフィンが好適である。非親水化処理皮膜の膜厚は0.05〜0.5mm程度に設定するのがよい。これは、0.05mm以上で前記非汚染性（貝やスラッジが付着しにくい）が十分発現されるからである。又、0.5mm以下の薄膜であれば、母材の金属材を200〜300℃といった温度に予熱せずに施工できる。また非親水化処理皮膜は、その目的から、防食性能は重要ではなく、例えばピンホール等の部分的欠陥や膜厚のバラツキ等があってもかまわない。また仮に部分的な未被覆部があったとしても大勢としてメリットがもたらされゝばよい。逆に、貝類の付着し易い部分のみに本発明を適用することも可能である。
【００１３】
反応硬化性樹脂による防食被覆層と、その表面に融着又は接着された無極性樹脂による非親水化処理皮膜の間の層間接着力は、防食被覆層の表面を粗面化しておくと、非親水化処理皮膜に足掛りを提供するところとなって向上する。上記粗面化は、アルミナグリットなどによるブラスチングあるいは骨材入り塗料（商品名「ブラスノン」など）の塗膜を施して行うことができる。
【００１４】
又、非親水化処理皮膜の防食被覆層との界面側を接着性を付与した無極性樹脂（マレイン化変性ポリエチレン／商品名「アドマー」など）で形成することにより、極性基を有する防食被覆層との強い親和性を上記皮膜に具備させて接着力を向上させることもできる。この際、皮膜の表面側を非変性樹脂で形成した２層構成とすることが望ましいが、被覆の非汚染性が最優先でない場合は、皮膜全体を変性樹脂で形成してよい。
【００１５】
反応硬化性樹脂による防食被覆層の表面に、無極性樹脂による非親水化処理皮膜を積層した構成の本発明樹脂被覆は、次のようにして形成することができる。
先ず、金属材の表面に、適宜、ブラスチング等の下地処理や、化成処理，プライマー塗装などを行った後、反応硬化性樹脂塗料を厚膜塗工する。１〜５mmといった厚膜塗工は、通常の塗料の塗り重ね（半硬化状態で塗り重ねる）によって行うこともできるが、極く高粘度に調製された塗料（商品名「ナプコバリヤー」など）をエアレススプレーや二頭ガンなどで投射して一気に行うのが能率的である。
【００１６】
上記反応硬化性樹脂塗工層表面ヘの無極性樹脂の塗工あるいはフィルム貼りは、上記塗工層が経時硬化して一次硬化状態に達した段階で行うことにより、融着あるいは接着後の層間接着力が確保される。又、必要に応じて、上記塗工層の表面に前記粗面化処理を施し、あるいは、化学的に作用する接着プライマー（エポキシプライマー，カップリング剤，イソシアネート等）を塗布し、更には、前述のように、接着性を付与した無極性樹脂を非親水化処理皮膜の少なくとも上記塗工層との界面側に用いて接着力を向上させることができる。因に、二次硬化（完全硬化）状態まで硬化が進んだ反応硬化性樹脂塗工層表面への直接の無極性樹脂の融着あるいは接着は通常は困難であるため、数年間使用された反応硬化性樹脂塗工層上への無極性樹脂の塗工は、前記粗面化処理や、接着プライマー処理の後に行なう必要がある。
【００１７】
無極性樹脂は、溶射法，粉体融着法（たとえば樹脂粉体のスラリーを塗布し乾燥したのち遠赤外線照射などにより表層加熱して成膜・融着させる），２相塗料塗工法（無極性樹脂と反応硬化性樹脂の混合塗料を塗工し、界面張力差によって自由表面側に無極性樹脂の薄膜を分層形成させる）によって塗工し、あるいは、コロナ処理や酸化剤によって片面（接着させる側）を極性化した無極性樹脂フィルムを接着剤で貼りつけることによって皮膜施工することができる。
【００１８】
このあと、一次硬化状態まで達している反応硬化性樹脂塗工層を更なる経時により二次硬化させて、本発明所期の防食被覆層に仕上げる。なお、上記一次硬化，二次硬化は、常温で行ってよいが、数十℃レベルの加熱により促進してもよい。又、上記加熱を無極性樹脂の適用直前から行って、無極性樹脂のより平滑な成膜を図ってもよい。
【００１９】
樹脂被覆の形成方法は上述の通りであって、厚膜被覆層による優れた長期防食性と非親水化処理皮膜による表面非汚染性等とを兼ね備えた本発明樹脂被覆を、単純でない形状の被覆対象（曲り管内面など）や動かせない被覆対象（管路内面など）にも容易に形成することができる。
【００２０】
こヽで、被覆対象が無極性樹脂による未完樹脂被覆（たとえば、管路内面に無極性樹脂による工場施工厚膜被覆が既に存在するが、溶接接続部を中心とする小区間が未被覆のまゝ残されている）の未被覆領域である場合、該未被覆領域に本発明樹脂被覆を形成することにより、被覆の補完が極めて有利に行える。これは、上記補完被覆の表層部の非親水化処理皮膜（無極性樹脂）と、未被覆領域に隣接する工場施工被覆（同じく無極性樹脂）の表層部とが、相互に溶接された態様の補完が行えるからである。
【００２１】
即ち、既存工場施工被覆と補完被覆とが表層部において連続一体化された上記態様にあっては、反応硬化性樹脂の表面ないしは該樹脂と無極性樹脂との界面が環境に露呈されないため、貝などの付着の足掛りがなくなるとともに上記界面の劣化が長年に亘って防止される。図２に上記本発明樹脂被覆補完方法を適用して補完した被覆系を例示する。図において、1′は本発明樹脂被覆仕様の補完被覆、５は無極性樹脂による工場施工被覆、６は無極性樹脂相互間の溶接部である。
【００２２】
上記被覆の表層部が相互に溶接された態様は、溶射法や粉体融着法による非親水化処理皮膜の塗工に際して既存の工場施工被覆の被溶接部を100℃前後に予熱しておくことにより実現できる。又、フィルム貼りに際し、未被覆領域より大きい寸法のフィルムを用いて、既存被覆と重なる部分をホットメルト型接着剤（ＥＡＡ系，ＥＥＡ系，ＥＶＡ系など）で接着することにより、あるいは、前記補間被覆と工場被覆の表層部同志を、ポータブル押出機（ドイツムンシュ社製「ＤＭ−II」など）や熱風溶接機を用いた溶加材溶接により実現できる。この場合も既存被覆の被溶接部の予熱が有効である。又、いずれの手法においても、サンダー研磨などによる被溶接部表面の活性化ないし粗面化が有効である。更には、上記フィルム貼りを、片面にホットメルト型接着剤がプレコートされたフィルムを用いて行って、補完被覆の防食被覆層との間の接着もホットメルト型接着剤により行うようにしてもよい。
【００２３】
（実施例）
厚さ９mmの軟鋼板に表１に記載の被覆を施して、防食性能試験及び海生物付着試験に供した。
＜反応硬化性樹脂層＞
・被覆材料：ナプコバリヤー2M／発売元：関西ペイント（株），
エポキシ樹脂系，ポリアミド硬化型，不揮発分：97％
・塗工法：二頭ガンによりスプレイ
・一次硬化条件：室温（10〜20℃）×24hr
・二次硬化条件：下記無極性樹脂の施工の際の一時的な昇温（90℃）を経たの
ち室温で７日間経時
＜無極性樹脂層＞
・被覆材料：内層：アドマーNR106（30μm厚さ）／発売元：三井化学（株）
：外層：ネオゼックス（残り厚さ）／発売元：三井化学（株）
・塗工法：フレーム溶射法（グリットブラスチングにより粗面化した対
象面を遠赤外線ヒーターで50℃に予熱したのち実施）
＜防食性能試験＞
・供試体仕様：80×80（mm），片面被覆
・試験法：温度差耐水試験／試験液：水道水，温度差：50℃−25℃，
３ヶ月→６ヶ月の間の接着力低下率を評価。
＜海生物付着試験＞
・供試体仕様：300×300（mm），全面被覆
・試験法：和歌山県白浜町古賀浦近海の水深１ｍの海中に５月〜８月
の15ヶ月に亘って浸漬，付着面積率と剥離性を評価。
＜試験結果＞
表１に併記する。
表１に記した試験結果に見る通り、被覆対象の形状や態様を問わずに施工できる本発明例被覆が長期防食性と非汚染性を兼備していることを確認できた。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【発明の効果】
本発明の樹脂被覆の補完方法は、上述のように、反応硬化性樹脂による厚膜の防食被覆層の表面に、更に、無極性樹脂による薄膜の非親水化処理皮膜を一体的に積層した被覆構成を特徴とする。上記被覆は、複雑な形状の被覆対象（曲り管内面など）や動かせない被覆対象（敷設済管路の内面など）にも容易に適用でき、しかも、上記適用が困難な通常の無極性樹脂厚膜被覆でしか得られない非親水的特性（貝が付着しにくい等）を有する。
【００２６】
防食被覆の価値は、先ずは長期防食性にあるが、被覆施工の経済効果を考えれば、施工後の保守の負荷が僅少で済むことがこれに次ぐ価値である。本発明の樹脂被覆の補完方法は、上記２様の価値を兼ね備えており、前記種々の被覆対象への施工適性も含めて、今後の防食施策に不可欠な被覆と云えるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】樹脂被覆例の部分断面図。
【図２】本発明により樹脂被覆による補完被覆を施した例の部分断面図。
【符号の説明】
１樹脂被覆
２防食被覆層
３非親水処理皮膜
４鋼材

Claims

金属材の表面に未被覆領域を部分的に残して形成された無極性樹脂による未完樹脂被覆を補完する方法であって、前記未被覆領域における金属材の表面に反応硬化性樹脂の塗工層を形成し、一次硬化状態まで硬化を進めた該塗工層の表面に、無極性樹脂を塗工又はフィルム貼りして非親水化処理皮膜を形成し、このあと、上記反応硬化性樹脂の塗工層を二次硬化させて防食被覆層に仕上げることにより、厚さ1.5〜５mmの防食被覆層と厚さ0.05〜0.5mmの非親水化処理皮膜による樹脂被覆を形成すると共に、当該樹脂被覆を、その表層部の前記非親水化処理皮膜と上記未被覆領域に隣接する既存の樹脂被覆の表層部とが相互に溶接された態様に形成することを特徴とする樹脂被覆の補完方法。
前記防食被覆層をエポキシ樹脂又はポリウレタンにより形成し、前記非親水化処理皮膜をポリオレフィンによって形成した、請求項１に記載の樹脂被覆の補完方法。
前記防食被覆層の表面を、ブラスチング又は骨材入り塗膜により粗面化したのち、前記非親水化処理皮膜を形成する、請求項１又は２に記載の樹脂被覆の補完方法。
前記非親水化処理皮膜の少なくとも防食被覆層との界面側を、接着性を付与した無極性樹脂で形成した、請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂被覆の補完方法。
無極性樹脂を溶射法で塗工して前記非親水化処理皮膜を形成する、請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂被覆の補完方法。