JPH01180335A - ポリマ被履鉄成形物 - 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〕 本発明は耐腐食性に富み、軽量で、かつ高強度。

高耐−傷性のポリマ被覆鉄成形物に関する。

〔従来技術〕

鉄及び／または鉄合金の錆発生に伴う問題点は深刻であ
る。かかる問題点を除去すべく鉄及び／または鉄合金の
表面にポリマを被覆することは広（行われてきた。

しかし、最近、高温、高圧、薬品下等で使うことが多く
なり、また、軽量化が要求されている。

即ち、従来のボリャの被覆では用を成さなくなる場合が
増加しはじめている。

そのため、高融点のポリマや、耐薬品性の高いポリマ等
で鉄及び／または鉄合金を被覆することが考えられるが
、ポリマは鉄または鉄合金と結合が弱く、容易に剥離す
るという問題点があった。

かかる問題点を除去すべく、ポリマを変性する方法も提
案されてはいるが、ポリマの変性によりポリマ自体の強
度、耐薬品性等を低減してしまうことが多かった。

【発明が解決しようとする課題〕

本発明が解決しようとする問題点とは以下である。

即ち、軽量で、高温、高圧、薬品雰囲気下等でも安心し
て使えるポリマ被覆鉄及び／または鉄合金がないこと。

〔課題を解決するための手段〕

かかる現状にかんがみ９本発明者は従来の研究概念に囚
われることなく、鋭意検針を重ねた結果。

本発明に到達した０本発明は前記の課題を解決するため
、以下の構成を有する。

（１）鉄及び／または鉄合金の表面に該鉄疎び／または
鉄合金の酸化物が形成されており、該酸化物の上に含芳
瞥環ポリマが被覆されている。ことを特徴とするポリマ
被覆鉄成形物。

（２）被覆ポリマが、含硫黄芳香環ポリマである請求項
１記載のポリマ被覆鉄成形物。

（３）含硫黄芳香環ポリマがポリフェニレンスルフィド
である請求項１または２記載のポリマ被覆鉄成形物。

（４）含硫黄芳香環ポリマがポリキシリレンスルフィド
である請求項１または２記載のポリマ被覆鉄成形物。

（５）被覆ポリマが、ポリエーテルエーテルケトン樹脂
である請求項１記載のポリマ被覆鉄成形物。

（６）被覆ポリマが、熱可塑性液晶ポリマである請求項
１記載のポリマ被覆鉄成形物。

以下さらに詳細に本発明を説明する。

本発明によれば、容易に、しかも低コストで軽量で、か
つ高温、高圧、薬品雰囲気下等でも安心して使えるポリ
マ被覆鉄成形物が提供できることは驚くべきことである
。

以下、さらに詳細に説明する。

本発明における鉄成形物とは、鉄及び／または鉄合金の
成形物を称する。

その成形物の形状は特に限定されるものではない、即ち
、パイプ、板、針金、各種のＨ型鋼材等を初めとする各
種の構造材料、プロペラ、また。

球１粒子、微粒子等が広く上げられ、特に限定されるも
のではない。

次に鉄及び／または鉄合金とは、鉄はもとより。

所謂、ステンレススチールを初めとする。クロム。

ニッケル等と鉄の鉄合金も当然含まれ、従来公知の鉄合
金が広（含まれ、特に限定されるものではない。

また１例えば、炭素鋼等を初めとする鉄と金属以外の鉄
との化合物も含まれる。＊た２元素の数は２つに限定さ
れるものではないことは言うまでもない、なお申すまで
もないが、ステンレススチールとは本来の意味からすれ
ば「黒錆の鉄」を意味するが環境によっては容易に酸化
してしまうのが現状である。また、有機溶剤、無機薬品
等に曝すと、鉄イオン等が流出するのが実情である。

本発明においてはかかる鉄成形物の表６面に含酸素化合
物が成形されている。

酸化物とは、鉄の酸化物であり１代表的なものは、酸化
第一鉄、酸化第二鉄、磁性酸化鉄等を初めとする各種の
酸化鉄がある。また各種の水酸化鉄、鉄カルボニル、所
謂バーカー法である燐酸塩皮膜等も上げられる。また鉄
合金であれば、鉄以外の金属の酸化物が形成されていて
もよい。

そして、特に好ましいのは該酸化物が不動態の酸化物で
あることである。即ち、特に好ましいのは所謂、黒錆、
及び／または磁性酸化鉄がその表面に形成されているこ
とである。また、ステンレススチールであれば、空気中
や、高温の無機塩の中で妃理して同様に黒錆が生じてい
ることが好ましい。

かかる酸化物の厚さは、鉄成形物の大きさ、用蓮により
変わり一概には言えない、用途により適宜、決めるべき
ものである。しかし９通常好ましい厚さは０．４μ以上
である。

本発明においてはかかる鉄成形物が含芳瞥環ポリマで被
覆されているものである。

本発明の含芳沓環ポリマとは、主鎖に芳香環があり、か
つ、芳香環の炭素数がポリマの主鎖中で。

かつ主鎖の結合にあずかる芳香環以外の元素の数の和よ
り多いものであり、かつ、熟成形性があるポリマを称す
る。なお９本発明における成形物においては、これらの
ポリマが変性を受けていて。

不融化したものであっても良い。

本発明の全芳香環ポリマに相当するかどうかの検定は、
ポリマの構造分析により容易に確認できる０例えばポリ
エチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと称する）の場合
であれば、主鎖中の芳香環の炭素数は６であり、主鎖中
の芳香環以外の元素の数は炭素数が４であり、酸素数が
２であり、その和は６である。なお、テレフタル酸に由
来する２つの酸素、エチレングリコールに由来する４つ
の水素は主鎖の結合にあずからないので除外する。

即ち、ＰＥＴは本発明の全芳香環ポリマに当たらない。

即ち１本発明の全芳香環ポリマの代表的なものとしては
、ポリフェニレンスルフィド（、以下ＰＰＳと称する）
、ポリキシリレンスルフィド、ポリナフタレンスルフィ
ド等を初めとする含硫黄ポリアリーレン樹脂、また芳香
族のポリエーテルエーテルケトン（以下ＰＥＥＫと称す
る）、また、各種のボリアリレート、ポリエステルアミ
ド、芳香族ナイロン等が上げられる。そして、特に好ま
しいのは、ＰＰＳ等を初めとする含硫黄合芳香環ポリマ
、またＰＥＥＫ、また熱可塑性の液晶性ポリマ（以下Ｔ
ＬＣＰと称する）である。

これらは特に耐薬品性に富むものであり、鉄成形物の用
途制限が少なくなる。特にＰＰＳ、ＰＥＥＫは耐薬品性
が高く好ましいものである。一方。

ＴＬＣＰの場合は高強度であるので、軽量で鉄を補強す
る効果もある。

そして、その中でも特に好ましいものは酸化鉄と同時に
該ポリマの融点近傍及び／または（融点＋６０）℃まで
加熱すると容易に不融化するポリマである。かかる不融
化性のテストはポリマを１ｍｍ以下の粒子に粉砕して、
酸化鉄の微粒子の中に入れ、空気中で、昇温速度１０℃
／分〜１５℃／分の速度で（融点＋４０）℃まで加熱し
９次に急速冷却し１次にセラミック製の熱板で該ポリマ
の溶融挙動を観察すると、その不融化が判断出来る。

かかるポリマの代表的ものとしてはＰＰＳ、ＰＥＥＫ、
また次に示されるＴＬＣＰが上げられる。

即ち、ＴＬＣＰとしては、ポリエステルからなるものと
、ポリエステルアミドからなるものがあり。

メソーゲン基が主鎖にあるＴＬＣＰである。

かかるＴＬＣＰの中で、ボリアリレートからなるものと
しては、従来公知のものが上げられ、特に限定されるも
のではない。そして、特に好ましいものとしては下記の
構造単位からなるＴＬＣＰが上げられる。即ち ここで、Ｘ、Ｙはそれぞれ独立に、水素、ハロゲン、炭
素数４以下のアルキル基を表す。

ここで、Ｘは水素、ハロゲン、炭素数４以下のアルキル
基を表す。

ルキル基を表す。

さらに、ヒドロキシカルボン酸から誘導される構造単位
として； ここで、Ｘは水素、ハロゲン、炭素数４以下のアルキル
基を表す。

また９本発明のＴＬＣＰは熔融粘度、融点を調節するた
めに次の構造単位を導入することも有効である。ｉち また、さらに下記の一触式で示される構造単位を導入す
ることも有効である。即ち （ここでＸはＯ，ＣＨ，、Ｃ（ＣＨＢ’）２　．５０２
を表す、）などの芳香族環の藺に比較的に自由回転でき
る構造単位、あるいは （ここにｍ、ｎは２から１０の整数）で表される脂肪族
ジオール、脂肪族ジカルボン酸からｍ４される構造単位
などが上げられる。

そして、特に好ましいＴＬＣＰとしては下記の構造式の
ものが上げられる。即ち ここで、各構造式においてΣｎ１＝ｌｏｏである。そし
て、特に好ましいのは各構造式のｎｉが４以上の点であ
る。゛また。各式ともハロゲン等をはじめ、各種の置換
基が付加されていても良い。

これらに示されるものは溶融成形性が高く、かつ高強度
・高弾性率であり、特に好ましいものである。

また、芳香族ポリエステルアミドからなるＴＬＣＰも種
々のものが上げられ、従来公知のものが通用でき、特に
限定されるものではない、そして。

特に好ましいものとしては次のようなものが上げられる
。即ち アミノフェノールから誘導される構造単位としては下記
式でしめされるもの。

また、芳香族ジカルボン酸から誘導される傳造単位とし
ては、先の芳香族ＴＬＣＰであげたものはもとより、下
記式で示されるものが特に好ましいものとしてあげられ
る。

ここで、ＡＲは、炭素数４以下のアルキルもしくはアル
コキシ置換基をもち、かつ、その鎮延１結合が共軸もし
くは平行でかつ反対芳瞥を向いズいる少なくとも一つの
非番族環である。

そして特に好ましいＴＬＣＰとしては下記の構造式のも
のがあげられる。即ち いるすくなくとも一つの非番環である。

Ｘ ここで、Ｘは水素、ハロゲン、炭素数４以下のアルキル
基をあられす。

○ ここで、Ｘは水素、ハロゲン８炭素数４以下のアルキル
基をあられす。

ここで、各構造式においてΣｎ１＝１００である。そし
て、特に好ましいのは各構造式のｎｉが１５以上のこと
である。また、各式ともハロゲン等をはじめ、各種の置
換基が付加されていても良い、これらに示されるものは
高強度、高弾性率で。

かつ耐薬品性も高く、特に良好である。

本発明に軸いてはかかるポリマが鉄成形物を被覆してい
る。被覆の厚さは用途、目的により大幅にかわり一般的
なことは言えないが、１μ以上の厚さであることが好ま
しい、特に好ましいのは３μ以上被覆されていることで
ある。余りに被覆が薄いとポリマのバリヤ効果がなくな
る。そして。

本発明の特に好ましい形態の一つ′に被覆ポリマが酸化
されているか、及び／または芳香環が結合し。

芳香環が数個結合していることが好ましい。

これは被覆ポリマと鉄成形物の界面でのみ生じていても
よい、かかる構造になると鉄成形物とポリマの剥離がし
にくくなる。またポリマの耐熱性。

難燃性も向上する。なお、かかる構造に被覆ポリマが°
総て変性されていても良い。

本発明のポリマ被覆鉄成形物は総て、鉄及び／または鉄
合金とポリマのみからなっていてもよいが、ポリマの中
には酸化鉄、酸化チタン、カーボンブランク等を初め、
各種の無機物が含有されていても良い、また耐光剤、耐
紫外線剤等が含有されていても良いことはいうまでもな
い、また、ポリマは本発明のポリマのみからなっていて
も良いが他のポリマが共存していてもよいことはゆうま
でもない、また１本発明にかかるポリマを数種共存して
使うのも特に好ましい方法である。

次に本発明の製法について述べる。

本発明においてはまず鉄成形物を作り、その表面に酸化
物を作り、その上にポリマを被覆する。

これは連続的であっても２間欠的であっても良い。

鉄成形物の製法は従来公知の方法が通用出来、同等制限
されるものではない、また、ポリマと鉄成形物の接着力
を強くするために、鉄成形物の表面荒さをコントロール
することも特に好ましい方法である。

次にこうして作られた鉄成形物の表面に酸化物を作る。

この方法も特に限定されるものではなく。

従来公知の方法が広く通用出来る。そして、特に好まし
い酸化物とは所謂、黒錆等の不動態である。

次にかかる酸化物が形成された鉄成形物の上にポリマを
被覆する。被覆方法も特に限定されず。

広〈従来公知の方法が適用出来る。ポリマをフィルムに
して被覆する方法もある。ｍ物にして被覆する方法、ま
た溶融ポリマの中に鉄成形物を浸漬する方法もある。ま
たポリマを微粒子にしてスラリー状にして被覆する方法
もある。またポリマを溶剤に熔解して被覆することも良
い方法である。

そして、非熔融被覆以外の被覆法による場合にはポリマ
の被覆後に空気下でポリマの融点以上加熱することであ
る。これは溶融被覆法の場合−にも好ましい方法である
。かかる手段により、ポリマと鉄形酸物との結合が強固
になる。また、ポリマの融点が向上する。適宜条件を選
定すると、ポリマは不融化する。また同時に耐薬品性も
向上する。

以下実施例によりさらに詳しく説明する。なお当然のこ
とではあるが本発明がこれになんら拘束されるものでは
ない。

〔実施例〕

実施例　１ 直径が約１ｍ１ｍのピアノ線を所謂アルカリ着色法で処
・理してその表面に厚さ約２０μの酸化物の黒色皮膜を
形成した。

次に本ピアノ線をＰＰＳの押し出し機のダイに通して、
ｐｐｓで被覆されたピアノ線を作った。

なお１本処理は窒素シール下で実施した。ＰＰＳの被覆
厚さは約０．１鶴であった０次に該線を３００℃に加熱
された空気の炉の中に約１０分通し。

熱処理を行った。被覆に用いたｐｐｓは特に大きな変形
はしなかった。。

次に本ピアノ線を５％の食塩水中に浸漬して。

錆の発生テストをしたが、６０日経過しても全く錆は発
生しなかった。また、当然のことではあるがポリマと鉄
の剥離もしなかった。

また、被覆したポリマを削りその融点を測定したところ
、ごく表層のポリマのみは約２９０℃の融点を示したが
、ピアノ、線との境界部のポリマは不融化しており、か
つピアノ線と容易に剥離しないものであった。鉄との接
着性が優れ、かつ耐熱。

耐錆性のポリマ被覆鉄成形物が得られた。

比較例　１ 実施例１のアルカリ黒色皮膜ピアノ線を実施例１と同様
に食塩水中に浸漬して錆発生のテストをした所、６日か
ら赤錆が発生し２食塩水を汚濁した。

実施例　２ 実施例１のｐｐｓを被覆したピアノ線を３０重量％の苛
性ソーダ水に５０℃で６０日浸漬するテストをしたが９
表層のＰＰＳはもとより内部の鉄とも同等変化しないも
のであった。耐薬品性の高いポリマ被覆鉄成形物が得ら
れた。

比較例　２ 実施例１のアルカリ黒色皮膜ピアノ線をＰＥＴの押し出
し機のダイに通して、ＰＥＴで被覆されたピアノ線を作
った。ＰＥＴの被覆厚さは約０．１鶴であった０次に本
線を実施例２と同様に苛性ソーダ水に浸漬してその耐薬
品性を調べたところ。

被覆したＰＥＴは１日も経過しないで苛性ソーダに分解
されてしまった。即ち、耐薬品性の高いポリマ被覆鉄成
形物は作れなかった。

実施例　３ 実施例１．比較例２のポリマ被覆針金をセメントに入れ
、厚さ約８龍のセメント板に成形し、さ・らに１８０℃
のオートクレーブで養生し、セメント板とした０次に木
板を実施例１と同様の食塩水に浸漬した０次に該セメン
ト板を５０日後に破壊して針金の錆を観察した所、ＰＰ
Ｓで被覆した物は錆の発生は見られなかったが、ＰＥＴ
で被覆した物は錆が発生していた。詳細な原因は不明で
あるが、ＰＥＴで被覆された鉄成形物はセメントのオー
トクレーブ養生過程でＰＥＴが破壊されてしまい、ポリ
マ被覆がかなり破れている傾向が見られた。一方、ｐｐ
ｓで被覆した物はＰＰＳの破壊等も見られなかった。

実施例　４ 厚さ約１ｎの鋼板を実施例１と同様に処理してアルカリ
黒色皮膜を形成した０次に該板をｐｐｓの押し出し機の
ダイに通して、ｐｐｓの厚さが約２５μになるように被
覆した。次に木板を２５０℃の空気中で２分、３１０℃
の空気中で３分熱処理した。なｉ、ｐｐｓは黒色に変色
したが表面は特に変化しなかった０本ＰＰＳをカッター
で削りとり、その融点を測定した所、４００℃になって
も不融のものであった。

次に木板を垂直に立てて３５０℃の空気中で１００時間
耐熱テストを実施した。鋼板とポリマの剥離は見られな
かった。またポリマの垂れ等ポリマ表面の変化も見られ
なかった。

また、車のマフラーの中に木板を入れ、１００時間テス
トしたところ、特にポリマの亀裂、ポリマの垂れ、鉄錆
等の発生等、特に変化は見られなかった。なお、マフラ
ー中の温度は約２５０℃であった。即ち、極めて高温に
、また排気ガスにも耐えるポリマ被覆鉄成形物が得られ
た。

比較として実施例３の皮膜処理した鋼板にナイロン６を
実施例３と同様にして被覆した成形物で実施例３と同様
のテストをしようとしたが、３５０℃未満でナイロンが
溶融して、！１１板から垂れ落ちてしまい、耐熱性の表
面コート鉄成形物は出来なかった。

比較例　３ ステンレスの表面を研暦し、板表面の錆を除去し１次に
咳板にＰＰＳを押し出し機のダイに通して表面にコート
した。なお本処理も窒素シール下で実施した。ｐｐｓの
厚さは約３０μであった。

次に木板を２５０℃の窒素中で２分、３１Ｏ℃の窒素中
で３分熱処理しようとしたが、３１０℃未満でＰＰＳが
垂れてしまい、処理できなかった。

また、当然３５０℃の耐熱テストも出来なかった。

〔発明の効果〕

本発明の構成をとることにより、下記の大きな効果をも
たらす。

■高耐熱性でかつ、耐薬品、第燃焼ガス等に耐え。

また防錆性に優れた。ポリマ被覆鉄成形物が得られるー
。

■耐溶剤性の高い、ポリマ被覆鉄成形物が得られる。

■また特にＴＬＣＰを用いると軽量で、かつ高強度の鉄
成形物が得られる。

■低コス、トで上記の特性を持つ物が得られる。

■鉄及び／または鉄合金とポリマとの剥離がしにくい。

■特に被覆ポリマとしてＰＰＳ、及び／またはＰＥＥＫ
を用いると耐アルカリ性等、特に耐薬品性が高いポリマ
被覆鉄成形物が作れる。特に海岸等塩分の高い所で使う
鉄構造物等に使うと、鉄が塩害を受けない、またセメン
トに入れてもセメントでポリマが破壊されることが無い
。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉄及び／または鉄合金の表面に該鉄及び／または
   鉄合金の酸化物が形成されており、該酸化物の上に含芳
   香環ポリマが被覆されていることを特徴とするポリマ被
   覆鉄成形物。
2. （２）被覆ポリマが、含硫黄芳香環ポリマである請求項
   １記載のポリマ被覆鉄成形物。
3. （３）含硫黄芳香環ポリマがポリフェニレンスルフィド
   である請求項１または２記載のポリマ被覆鉄成形物。
4. （４）含硫黄芳香環ポリマがポリキシリレンスルフィド
   である請求項１または２記載のポリマ被覆鉄成形物。
5. （５）被覆ポリマが、ポリエーテルエーテルケトン樹脂
   である請求項１記載のポリマ被覆鉄成形物。
6. （６）被覆ポリマが、熱可塑性液晶ポリマである請求項
   １記載のポリマ被覆鉄成形物。