JPH01127085A - 鋼管の防食被覆方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は鋼管の防食被覆方法に関し、さらに詳しくは鋼
管の外表面にエポキシ粉体塗料による第１層、変成ポリ
オレフィンを主体とする接着性樹脂組成物による第２層
、及びポリオレフィンによる第３層を形成する接着力の
耐水保持性に優れた鋼管の防食被覆方法に関する。

（従来技術の問題点） 鋼管の外面防食には、従来から化学的に不活性であり、
機械的特性及び加工性にすぐれ、かつ防食性および耐久
性にも優れたポリエチレンやポリプロピレンなどのオレ
フィン系樹脂が使用されている。更に具体的にはオレフ
ィン系樹脂と鋼管外面との接着性を大きくする為に、極
性を有する接着性官能基例えばカルボン酸基やその無水
物基などを導入した変成ポリオレフィンなどの接着剤層
を介してオレフィン系樹脂を被覆する方法が使用されて
いる。この方法は変成ポリオレフィンをその軟化温度以
上の温度で融着させることにより、特にオレフィン系樹
脂とは一体化して高い接着力を示し、鋼管外表面に対し
てもある程度の接着性を示すものである。このオレフィ
ン系樹脂による外面防食被覆鋼管は連続押し出し被覆さ
れる為、本来、鋼管外表面と被覆層との接着界面が外部
環境にさらされることはなく、その為、耐熱接着力、耐
水接着力、耐熱水接着力に優れるものである。

しかしながら、ハンドリング時の衝撃などにより、−旦
被覆層に欠陥が発生した場合、完全な補修方法がな（変
成ポリオレフィンの接着性を発現している官能基が主に
カルボン酸基又はその無水物基である為に耐水接着力と
くに耐熱水接着力が不充分なレベルであり、このため欠
陥部から被覆材の密着性が低下していき、防食被覆材と
しての効果がなくなってしまう。このことは、例えば近
年高温耐久性の要求が高まっている埋設鋼管等では大き
な問題となっている。

（本発明が解決しようとする問題点） 本発明が邂決しようとする問題点は、従来の上記被覆方
法に於いて生ずる欠陥部からの接着力低下を改良するこ
とである。

（問題を解決するための手段） この問題点は、主に変成ポリオレフィンとしてカルボン
酸基又はジカルボン酸無水物基の１種又は２種以上の官
能基を含有するポリオレフィンと１分子中に１個の内部
エポキシ基と少なくとも１個の外部エポキシ基を有する
エポキシ樹脂とを溶融混合してなる接着性樹脂組成物を
用いることにより解決される。

即ち、本発明者らの研究によれば予め通常の表面処理た
とえば清浄化及びブラスト処理した鋼管を１５０　’Ｃ
以上に予熱し、エポキシ粉体塗料を第１層として先ず塗
装し、該エポキシ粉体塗料の流動性が消失しない間に上
記接着性樹脂組成物層を第２層として融着被覆し、次い
でただちにポリオレフィン層を第３層として融着被覆す
ることにより、エポキシ樹脂層と接着性樹脂組成物層と
の界面での架橋重合反応により高く安定な接着力を得る
ことが出来、接着性樹脂組成物層とポリオレフィン層と
は一体化し、欠陥部などの被覆層端面からの接着力低下
を改善しうることが見出されたものである。

（発明の構成及び作用） 本発明において被膜を形成せしめる鋼管は特に大きさの
制限を受けない。この鋼管外表面は、エポキシ粉体塗料
を塗装する前にあらかじめ脱脂、ブラスト処理を行うこ
とが好ましく、ブラスト後、塩酸やりん酸等の酸処理、
リン酸塩やクロム酸塩を使用した化成処理などで処理し
ておいても良い。

本発明において使用されるエポキシ粉体塗料としてはこ
の種分野に従来から使用されて来たものがいずれも使用
され、特に制約はないが、好ましくは、パイプコーティ
ング用のエポキシ粉体塗料がよく、特に好ましくはアミ
ン硬化型のパイプコ−ティング用エポキシ粉体塗料が、
耐熱水接着力に優れる為好適である。その具体例として
はたとえばエポキシ樹脂がエポキシ当量７５０ｇ／ｅｑ
のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂で芳香族アミン系の
硬化剤系であり充填剤系を３５％含むエポキシ粉体塗料
を例示することが出来る。

本発明において使用する変成ポリオレフィンは原則とし
てポリオレフィンにカルボン酸基又はその無水物基を導
入したものであって、この際のオレフィンとしては各種
のものがあるが、その代表例としてエチレンを例にとっ
て説明することとする。　変成ポリエチレンとしてはカ
ルボン酸基又はジカルボン酸無水物基を有する不飽和単
量体とエチレンとを共重合して得られるエチレン共重合
体、及びポリエチレンにカルボン酸基又はジカルボン酸
無水物基を有する不飽和単量体をグラフト共重合させた
グラフトポリエチレンが使用出来る。この際の上記不飽
和単量体としては１個以上のカルボン酸又はその無水基
を有し、且つ１個以上の不飽和基を有する単量体が広く
使用出来、更に詳しくは一塩基性または多塩基性不飽和
カルボン酸またはその無水物が好ましく使用され、具体
例として例えばアクリル酸、メタアクリル酸、マレイン
酸、イタコン酸、フマル酸、無水マレイン酸、無水フマ
ル酸、無水イタコン酸等を例示出来る。

上記変成ポリエチレンを得るには、エチレン共重合体の
場合高圧ラジカル重合法、溶液重合法、乳化重合法等の
各種の公知の方法でエチレンと前記不飽和単量体とを共
重合せしめて得られ、またグラフトポリエチレンの場合
、ラジカル重合法、放射線グラフト法、イオングラフト
法等の各種の公知の方法により得ることが出来る。

これら変成ポリエチレンに於ける不飽和単量体含有量は
エチレン共重合体の場合では、上記の不飽和単量体が０
．０５〜１０モル％好ましくは０．１〜８モル％であり
、またグラフトポリエチレンの場合はポリエチレン１ｇ
当たり上記不飽和単量体が１０−５〜２×１０４ｇ当量
好ましくは２Ｘ１０−５〜１０−３ｇ当量である。上記
不飽和単量体の含有量が少なすぎる場合はエポキシ樹脂
との相溶性が乏しく、得られた組成物は十分な接着力を
発揮し難い。また、逆に含有量が多すぎる場合は、得ら
れた組成物の未変成ポリオレフィンとの相溶性の低下に
よる未変成ポリオレフィンとの接着性低下及び耐水性の
低下が問題となる。

以上オレフィンとしてエチレンを使用する場合について
説明したが、本発明に於いてはエチレン以外のオレフィ
ンたとえばプロピレン、ブチレン、等も使用することが
出来、通常炭素数６以下好ましくは４以下のオレフィン
も同様に使用することが出来る。

また変成するために使用するカルボン酸基またはその無
水基を有する不飽和単量体の含有量は使用するオレフィ
ンの種類により最適量が少々異なる場合もあるが、含有
量の範囲は上述のポリエチレンの場合と同様である。

次に、本発明で使用するエポキシ樹脂は１分子中に１個
の内部エポキシ基と少なくとも１個の末端エポキシ基を
有するものを使用する必要があり、特に内部エポキシ基
がシクロペンテンオキサイド基、シクロヘキセンオキサ
イド基、トリシクロヘキセンオキサイド基であり、末端
エポキシ基がグリシジルエーテル、グリシジルエステル
、グリシジルアミン、エチレンオキシドであるものを使
用するのが好ましい。

尚本発明に於いて内部エポキシ基及び末端エポキシ基と
は夫々次のものを意味する。即ち内部エポキシ基とは分
子の末端ではなく内部に存在するエポキシ基であって、
且つ分子構造の立体障害により求核試薬に対する反応性
が低く、求電子試薬に対する反応性が高いものであり、
また末端エポキシ基とは分子の末端に存在するエポキシ
基であって、且つ求核試薬に対する立体障害のない分子
構造を有するものである。

本発明のエポキシ樹脂には内部エポキシ基は１個存在す
るものを使用し、また末端エポキシ基の場合には１個以
上含有するものを使用する。

本発明の接着性樹脂組成物の変成ポリオレフィンとエポ
キシ樹脂の混合の割合は、変成ポリオレフィンのカルボ
ン酸基又はジカルボン酸無水物基１当量に対して該内部
エポキシ基０．２〜１．５当量特に好ましくは０．６〜
１．２当量となる混合比とする。上記内部エポキシ基が
０．２当量より少ない場合は接着力の耐水性低下を生じ
やが、１．５当量より多い場合には未変成ポリオレフィ
ンとの接着力低下や未反応エポキシ樹脂の層分離を起こ
しやがなり好ましくない。

次に、本発明の接着性樹脂組成物を得るには上記の原料
をミキシングロール、ニーター、エクストルーダー、混
合釜等適宜の手段により溶融混合するが、混合温度は好
ましくは１００〜１６０　’Ｃ特に好ましくは１００−
１４０℃である。混合温度が高すぎる場合には末端エポ
キシ基の開環による溶融粘度の増大やゲル化を起こすこ
とがあり、また１００″Ｃに達しないと粘度が高すぎて
溶融混合が困難である。混合時間は使用する原料の反応
性や混合温度により適宜に決定されるが、一般的には数
分〜数十分である。本発明の接着性樹脂組成物には、そ
の用途に応じて無料充填剤、顔料、難燃剤、発泡剤、消
泡剤、酸化防止剤、レベリング剤、可塑剤等を本発明の
効果を害なわない範囲で添加することができる。これ等
添加剤は通常エポキシ樹脂と変成ポリオレフィンの混合
溶融前に添加するのが通常である。

本発明に使用する第３層たるポリオレフィンは、上記接
着性樹脂組成物の塗面に融着せしめるものであって、オ
レフィン単独重合体またはこれ等相互の共重合体が使用
され、通常ライニング用オレフィン樹脂として使用され
ているものである。

この際のオレフィンとしては通常炭素数６以下であり、
たとえばエチレン、プロピレン、ブチレン、トリブチレ
ン、ペンテン等を例示出来、好ましいものとしてはエチ
レン、プロピレンを例示出来る。またこのオレフィンと
してはたとえばブタジェンやトリプレンの如きジエン系
モノマーも包含される。好ましく使用されるライニング
用ポリオレフィンの具体例としては、たとえば低、中ま
たは高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−
プロピレン共重合体などがあげられこれらは２種以上併
用することもできる。

また該ライニング用オレフィン系樹脂は一般に１０ｇ／
１０分以下、好ましくはＩｇ／１０分以下のメルトイン
デックスを有していることが好ましい。このポリオレフ
ィンにはさらに必要に応じて着色顔料、体質顔料、補強
材、その他添加剤例えばシランカップリング剤などの分
散助剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤などを配合すること
ができる。

本発明における鋼管の防食被覆方法は、まず外表面を通
常の表面処理好ましくは清浄化及びブラスト処理したの
ち、必要に応じて酸洗もしくは化成処理した鋼管を１５
０″Ｃ以上、好ましくは１５０〜２５０″Ｃに予熱し、
エポキシ粉体塗料を塗装する。この際の酸洗い及び化成
処理自体は従来公知の各種の手段で良く、酸洗いとして
は塩酸やリン酸を用いた酸洗いを、また化成処理として
は各種リン酸塩やクロム酸塩を用いた処理を代表例とし
て挙げることが出来る。

このエポキシ粉体塗料の塗装方法は特に限定されず従来
から行われている各種のエポキシ粉体塗装方法が使用さ
れる。また上記鋼管の予熱温度は使用するエポキシ粉体
塗料及び塗装方法によっても異なるが、一般に１５０　
’Ｃ以下では該エポキシ粉体塗料の熔融接着が不充分と
なり密着性が低下する。また２５０℃を超える場合はエ
ポキシ塗膜やポリオレフィン層が劣化してしまう。

この第１層たるエポキシ粉体塗料の塗装膜厚は特に制限
はないが、その厚みは５００μｍ以下通常５０〜２００
μｍ程度である。

上記エポキシ粉体塗料を塗装した鋼管に、次いで該エポ
キシ粉体塗料の流動性が消失しない間に、第２層として
接着性樹脂組成物層を融着被覆する。この際上記エポキ
シ粉体塗料の流動性が消失した後に、接着性樹脂組成物
層を融着被覆した場合にはエポキシ樹脂層と接着性樹脂
組成物層との界面での架橋重合反応が不充分となり、本
発明の特徴である高い耐熱水性接着力が得られない。

従って、該接着性樹脂組成物は上記エポキシ粉体塗料を
塗装した鋼管に該エポキシ粉体塗料の流動性が消失しな
い間に、適宜な手段例えば粉末状、ペレット状、テープ
状、フィルム状、シート状、チューブ状などの形態で融
着せしめられる。融着方法は、鋼管の形状、大きさ、熱
容量などに応じて異なるが、例えばクロスへラドチュー
ビングダイスまたはＴダイ等を用いる押出し被覆方式や
流動浸漬法、粉体散布法、粉体静電塗着法、粉体容射法
などの粉体融着方式などである。そして該組成物を融着
せしめるにあたりエポキシ粉体塗料を塗装した鋼管を１
５０℃以上に保温しておくと該エポキシ粉体塗料におけ
るエポキシ基又は（及び）硬化剤と接着性樹脂組成物に
おけるエポキシ基又は（及び）接着性官能基との架橋重
合反応が容易に進行して該両塗膜相互の密着性が向上す
るので好ましい。また該組成物の膜厚は約５０〜２００
μｍが適している。最後に、上記接着性樹脂組成物の融
着被覆上にポリオレフィン層を第３層として融着せしめ
ることにより本発明における防食被覆方法が完了する。

この際のポリオレフィン層形成は前記接着性樹脂組成物
と同様にして行うことができ、その膜厚は０．５〜５Ｍ
の範囲が適している。なお、押出被覆の場合は、クロス
へラドダイなどであらかじめ上記接着性樹脂組成物と同
時に二層押出一体化させておき、これをエポキシ粉体塗
料を塗装した鋼管に融着しても良い。

（実施例） 以下に本発明の効果を実施例により説明する。

以下部とあるのは重量部を意味する。また以下Ｍ■とあ
るのはＪＩＳＫ６７６０にあるメルトフローインデック
スを意味し、２１６０ｇの荷重下１９０℃で１０分間の
流出量であり、単位はｇ／１０分である。また参考例と
して接着性樹脂組成物の製造例をあげる。但し下記参考
例は下記に示す変成ポリオレフィンとエポキシ樹脂をミ
キシングロールにより１２０℃の樹脂温度で１０分間溶
溶融金して本発明に使用する接着性樹脂組成物を得た。

参考例１ （接着性樹脂組成物Ａ） 変成ポリエチレン：エチレン９５モル％とアクリル酸５
モル％とを共重合して得た共重合ポリエチレン（Ｍ、　
　Ｉ　＝１．５　ｇ　／　１０分　−１密度０．９４）
　　：　１００部 エポキシ樹脂：内部エポキシ基としてシクロヘキセンオ
キサイド、末端エポキシ基としてエチレンオキシドを有
するビニルシクロヘキセンジオキシドエフ部 参考例２； （接着性樹脂組成物Ｂ） 接着性樹脂組成物Ａにおいて 変成ポリエチレン樹脂：１０１ エポキシ樹脂　　　　：１８部 としたもの 参考例３ （接着性樹脂組成物Ｃ） 変成ポリエチレン樹脂：エチレン９５モル％、マレイン
酸５モル％を共重合して得た共 重合ポリエチレン （Ｍ、Ｉ　＝１．０　ｇ／　１０分、密度０．９３）：
１００部 エポキシ樹脂：ビニルシクロヘキサンジオキシド：７部 参考例４ （接着性樹脂組成物Ｄ） 変成ポリエチレン樹脂：ポリエチレン１ｇ当たりアクリ
ル酸を１０−３ｇ当量をグラフト共重合させたグラフト
ポリエチレン（ Ｍ、　　Ｉ　＝１．０　ｇ７１０分、密度０．９２）：
１００部 エポキシ樹脂ニジクロペンテンオキサイドモノグリシジ
ルエーテル＝７部 参考例５ （接着性樹脂組成物Ｅ） 変成ポリエチレン樹脂：ポリエチレン１ｇ当たり、メタ
クリル酸を５Ｘ１０−３ｇ当量グラフト共重合させたグ
ラフトポリエチ レン（Ｍ、Ｉ　＝１．５　ｇ／　１０分、密度０．９２
）　：　１００部 エポキシ樹脂ニジクロペンテンオキサイドモノグリシジ
ルエーテル：７部 参考例６ （接着性樹脂組成物Ｆ） 変成ポリエチレン樹脂：ポリエチレンＩｇ当たり無水マ
レイン酸を５Ｘ１０−３ｇ当 量グラフト共重合させたグラフト ポリエチレンＣＭ、　　Ｉ＝１．５　ｇ／１０分、密度
０．９２）　　：　１００部エポキシ樹脂：ビニルシク
ロヘキセンジオキサイド２７部 実施例１ 外径１１５ｍｍ、内径１０９ｍｍ、長さ４００ｍｍの鋼
管の外表面を脱脂及びプラスト後、誘導加熱により１８
０℃に予熱し、静電塗装ブース内でエポキシ粉体塗料を
塗装膜厚が１００μｍになるように塗装し、エポキシ粉
体塗料の流動性が消失する前に水平グイで鋼管を回転し
ながら接着性樹脂組成物Ａを１００μｍ厚さで塗工し、
ただちに、ライニング用ポリエチレン（Ｍ、　　Ｉ　＝
０．５　ｇ／ｌ　０分、密度０．９２）を同様にして２
鵬の厚さで塗工した。

また、エポキシ粉体塗料を塗装後ポリエチレン塗工が完
了するまで、保温炉にて鋼管を１６０℃以上に保温した
。この操作を念のためフローシートで表せば第１図の通
りである。但し第１図中（１）は誘導加熱炉、（２）は
静電塗装ブース、（３）は接着性樹脂組成物塗工用グイ
、（４）はポリオレフィン塗工用グイ、（５）は鋼管で
ある。また（６）は保温炉を示す。

実施例２ 実施例１において接着性樹脂組成物Ｂを使用し、同様の
鋼管被覆を行った。

実施例３ 実施例１において接着性樹脂組成物Ｃを使用し、同様の
鋼管被覆を行った。

実施例４ 実施例１において接着性樹脂組成物りを使用し、同様の
鋼管被覆を行った。

実施例５ 実施例１において接着性樹脂組成物Ｅを使用し、誘導加
熱炉による予熱を２４０℃として、同様の鋼管被覆を行
った。

実施例６ 実施例５において、接着性樹脂組成物Ｆを使用し、鋼管
の保温温度を２００℃として、同様の鋼管被覆を行った
。

比較例１ 実施例１において、エポキシ粉体塗料を塗装後、塗膜が
完全硬化した後、同様の鋼管被覆を行った。

比較例２ 実施例１において、エポキシ粉体塗料を塗装せずに同様
の鋼管被覆を行った。

比較例３ 実施例１において、接着性樹脂組成物としてエチレン９
５モル％とアクリル酸５モル％とを共重合して得た共重
合ポリエチレン（Ｍ、　　Ｉ＝１．５　ｇ／１０分、密
度０．９４）を単独で使用し、同様の鋼管被覆を行った
。

比較例４ 実施例１において、接着性樹脂組成物としてポリエチレ
ン１ｇ当たりアクリル酸を１０−３ｇ当量グラフト重合
させたグラフトポリエチレン（Ｍ。

１　＝１．０　ｇ／　１０分、密度０．９２）を単独で
使用し、同様の鋼管被覆を行った。

比較例５ 実施例１において、接着性樹脂組成物を使用せずに同様
の鋼管被覆を行った。

上記実施例及び比較例の各鋼管から適当な大きさの試験
片を切り出し、鋼管の長さ方向に１０ｍｍ間隔で鋼管面
に達するスリットを入れ、以下の試験に供した。その結
果を第１表に示す。

〔初期接着力〕

被覆層を引き起こし、引張り試験機により引張速度５０
ｍｍ／ｍｉｎにより１８０°ビールでの剥離接着力を測
定した。

〔清水浸漬後接着力〕

試験片を清水中に２日及び２０日間浸漬した後に上記と
同様の剥離接着力を測定した。

〔効果〕

以上、実施例からも明らかなように、本発明による鋼管
の防食被覆方法は被膜の密着力が、耐水、耐熱水性に優
れることがわがる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明性実施の一例を示すフローシートである
。 １・・・・・・誘導加熱炉 ２・・・・・・静電塗装ブース ３・・・・・・グイ ４・・・・・・グイ ５・・・・・・鋼管 （以上）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼管の外表面にエポキシ粉体塗料による第１層、
   変成ポリオレフィンを主体とする接着性樹脂組成物によ
   る第２層、及びポリオレフィンによる第３層を順次形成
   する鋼管の防食被覆方法であって、予め表面処理した鋼
   管を１５０℃以上に予熱し、第１層を形成するエポキシ
   粉体塗料を塗装し、該エポキシ粉体塗料の流動性が消失
   しない間に第２層を形成する変成ポリオレフィンを主体
   とする接着性樹脂組成物を融着被覆し、次いでただちに
   第３層たるポリオレフィン層を融着被覆することを特徴
   とし、かつ、変成ポリオレフィンを主体とする接着性樹
   脂組成物がカルボン酸基又はジカルボン酸無水物基の１
   種又は２種以上の官能基を含有する変成ポリオレフィン
   と、１分子中に１個の内部エポキシ基と少なくとも１個
   の末端エポキシ基を有するエポキシ樹脂とを溶融混合し
   てなるものであることを特徴とする鋼管の防食被覆方法
   。
2. （２）エポキシ粉体塗料がアミン硬化型であり、且つ接
   着性樹脂組成物の変成ポリオレフィンがカルボン酸基又
   はジカルボン酸無水物基を有する不飽和単量体とエチレ
   ンを共重合したものであって、その不飽和単量体の含有
   量が０．０５〜１０モル％である特許請求の範囲第１項
   記載の防食被覆方法。
3. （３）エポキシ粉体塗料がアミン硬化型であり、且つ接
   着性樹脂組成物の変成ポリオレフィンがポリエチレンに
   カルボン酸基又はジカルボン酸無水物基を有する不飽和
   単量体をポリエチレン１ｇ当たり１０＾−＾５〜２×１
   ０＾−＾３ｇ当量の割合でグラフト反応せしめて得た変
   成ポリエチレンである特許請求の範囲第１項に記載の防
   食被覆方法。
4. （４）エポキシ樹脂の内部エポキシ基がシクロペンテン
   オキサイド基、シクロヘキセンオキサイド基、トリシク
   ロヘキセンオキサイド基であり、末端エポキシ基がグリ
   シジルエーテル、グリシジルエステル、グリシジルアミ
   ンである特許請求の範囲第２または３項記載の防食被覆
   方法。
5. （５）鋼管の予熱温度が１５０℃〜２５０℃であり、且
   つ予熱時からポリオレフィンの融着被覆時まで１５０℃
   以上に保温することを特徴とする特許請求の範囲第１乃
   至４項のいずれかに記載の防食被覆方法。