JP6762781B2 - 耐剥離性に優れたポリオレフィン被覆鋼管およびその製造方法 - Google Patents
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Description
ショットは球状の粒であり、鋼材の錆除去効果が高い。しかしインペラーブラストを使用する場合や対象物が鋼管の様に曲率をもつ場合等は研掃材が角度をもって衝突する。対象物に対して角度をもって衝突すると、「へげ」と呼ばれるかさぶたの様な薄片部分が形成される。このへげは昼夜の冷熱繰り返しの様に繰り返し応力がかかる環境では容易に剥離し、ひいては塗膜の剥離につながる。
対してグリットは角を有する非球状の粒であり、その形状から掘削力が大きいため、粗面形成能力が高く、薄片状のへげを容易に除去できる。しかし、衝突面積が小さいため処理の効率が悪く、操業上の負担となる。また錆除去のために長時間の処理を行った場合、ショットと同様にへげが発生する。このようにショット単体、グリット単体でのブラスト処理では錆除去とへげの抑制を両立させた鋼材表面を形成することは困難である。
しかしながら、特許文献1に記載された技術は、繰り返し応力がかかる環境で重要となるへげ形成に対する考慮がなされておらず、へげが多く形成された場合は塗膜の剥離につながるという問題があった。
上記鋼材表面を実現する方法として研掃材の形状に着目した。1回目のブラストではショット形状の研掃材を使用することで錆の除去を行い、2回目のブラストではグリット形状の研掃材を使用することで1回目のブラストで生じたへげの除去と粗面形成を行うことで効率よく上記鋼材表面が得られることを見出した。
本発明に使用する鋼材としては普通鋼、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。なお、従来重防食被覆が適用されていた鋼管、また、海洋構造物等で使用される鋼管杭、鋼管矢板等にも適用可能である。
各ブラスト処理における研掃材の投射方法は羽根車の遠心力によるインペラーブラスト法、圧縮空気を用いるエアーブラスト法、水圧によるウェットブラスト法等が挙げられる。特にインペラーブラスト法は鋼管に対する処理効率が高いため好ましい。投射角度は鋼面に対して60度〜90度であることが好ましい。60度未満の角度からの投射ではショットが衝突した際に鋼材表面を引き延ばすように変形させ、へげの長さが大きくなる。
1回目のブラスト処理における投射条件としては、投射量1500kg/min以上、投射密度150kg/m2以上とすることが好ましい。投射量が1500kg/min未満ではブラスト処理効率が悪化する。投射密度150kg/m2未満でも同様にブラスト処理効率が悪化する。
2回目のブラスト処理における投射条件としては、1回目のブラストと同様に投射量1500kg/min以上、投射密度150kg/m2以上とすることが好ましい。投射量が1500kg/min未満ではブラスト処理効率が悪化する。投射密度150kg/m2未満でも同様にブラスト処理効率が悪化する。
錆割合が10%を超える場合、鋼材表面とプライマーとの密着が阻害され、陰極剥離が大きくなる。
へげ割合が30%を超える場合は、容易に剥離するへげが多く存在するために、繰り返し応力による剥離が大きくなる。
粉体エポキシ樹脂プライマーの塗布前に鋼材を加熱する必要があるが、加熱温度範囲は160〜260℃である。160℃未満では粉体エポキシ樹脂プライマーの硬化反応が不十分となり、プライマー層自体の破壊が起きる可能性がある。加熱温度が260℃を超える場合は、形成されたプライマー層の劣化が始まり密着性、防食性が低下する。鋼材の加熱方法は高周波誘導加熱、遠赤外加熱、ガス直火加熱などの方式を適用することができる。
粉体エポキシ樹脂プライマーのガラス転移温度(Tg)は80℃以上、好ましくは100℃以上である。Tgが80℃より低いと操業温度が高温である時に耐食性が低下する。
グラフト変性率は0.1%〜3%である。0.1%より少ない場合はプライマー層との化学結合が少なく、密着力に乏しい。対して3%を超える場合では変性の過程で低分子量成分が増大し、接着界面に拡散し接着力が低下する。グラフト変性率の測定は赤外分光法にて行う。本発明で用いることができる変性ポリオレフィンのメルトフローレート(MFR)(ポリエチレン:190℃、ポリプロピレン:荷重2.16kg)は、0.1〜10g/10分、より好ましくは0.1〜2.5g/10分である。この範囲より多くても少なくても成形性が悪くなる。
本発明で用いることができるポリオレフィン樹脂のMFR(ポリエチレン:190℃、ポリプロピレン:荷重2.16kg)は、0.1〜5g/10分、より好ましくは0.1〜2.5g/10分である。この範囲より多くても少なくても成形性が悪くなる。
最外層のポリオレフィン樹脂層には、ポリオレフィン樹脂以外の成分としては、耐熱性、耐候性対策としてカーボンブラック又はその他の着色顔料、充填強化剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系の耐候剤等を任意の組み合わせで添加することができる。
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
鋼材サンプルとして、9mm×100mm×150mmの熱延鋼板を用意した。
実施例1〜3として粒径の異なるスチールショット、スチールグリット(いずれもIKKショット(株)製)を用いて1回目、2回目のブラスト処理を各15分行った。
また比較例1として、1回目、2回目のブラスト処理をスチールショットで各15分行った。比較例2として、1回目、2回目のブラスト処理をスチールグリットで各15分行った。比較例3として、1回目のブラスト処理をスチールグリット、2回目のブラスト処理をスチールショットで各15分行った。
これら鋼板サンプルにクロメート処理を行い、鋼板を200℃に加熱し、粉体エポキシ樹脂プライマーを静電粉体塗装で150μmに塗装し、予め200℃で加熱した厚さ0.2mmの変性ポリエチレン樹脂のシートと厚さ3mmのポリエチレン樹脂のシートを順に被覆し、本発明の実施例、比較例の被覆鋼材サンプルを作製した。
〔粒径の評価〕
JIS Z 8801に規定される試験用ふるいを用い、目開きの大きいふるいが上段になるように重ね、最上段のふるいに測定する研掃材を投入し機械振動を与える。各々のふるい上に残った研掃材の重量を量り、粒径の重量分率を算出する。そして重量が50%となる粒径D50を平均粒径とした。
〔錆割合の評価〕
ブラスト後の鋼材の断面を200倍で観察し、断面方向に連続して3視野中に存在する10μm以上の錆の長さの合計をそれぞれ3視野の断面方向の長さで除し百分率として得た。
〔へげ割合の評価〕
ブラスト後の鋼材の断面を200倍で観察し、断面方向に連続して3視野中に存在する10μm以上のへげの長さの合計をそれぞれ3視野の断面方向の長さで除し百分率として得た。
〔冷熱サイクル性能の評価〕
ポリエチレン被覆鋼材サンプルにおいて、四辺の外側から1.0mmの被覆を切断・削除して被覆層端部を露出させ、−30℃で1時間、60℃で1時間保持を100回繰り返した後、被覆層をタガネではぎ取り、被覆層端部からの剥離距離を測定した。
〔陰極剥離性能の評価〕
ISO21809−1(印加電圧:−1.5V、試験温度:80℃、試験期間:28日間)に準拠し、試験を行った。試験終了後塗膜の剥離半径を測定した。
本発明の実施例及び比較例の結果を表1に示す。
一方、ショット形状のみを使用した比較例1、グリット形状のみを使用した比較例2、1回目のブラストにグリット形状、2回目のブラストにショット形状を使用した比較例3は錆割合もしくはへげ割合が大きいため、陰極剥離距離、冷熱サイクル剥離距離が大きくなっている。
2 表面処理層
3 プライマー層
4 変性ポリオレフィン層
5 ポリオレフィン層
Claims (2)
- 予熱された鋼管表面に粉体エポキシ樹脂プライマー層、変性ポリオレフィン層、ポリオレフィン層を順次積層していく外面ポリオレフィン被覆鋼管において、鋼管表面のへげ割合が30%以下かつ鋼管表面の錆割合が10%以下であるブラスト処理を施したことを特徴とする耐剥離性に優れたポリオレフィン被覆鋼管。
- ブラスト処理を2段階に施し、1回目の処理にショット形状、2回目の処理にグリット形状の研掃材を用いることを特徴とする請求項1記載のポリオレフィン被覆鋼管の製造方法。
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