JPH0137978B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、耐腐食性の優れたポリオレフイン被
覆鋼管を製造する方法に関するものである。 屋外、特に地中に埋設するなどして使用する
水、ガス、石油等の輸送用のパイプラインに使用
する鋼管を腐食から保護するために鋼管の表面を
ポリエチレン等のポリオレフインで被覆する技術
は既に知られ、実際に利用されている。通常利用
されている被覆方法は、ポリオレフインをシート
状または筒状に成形した後、これを鋼管に被覆す
る方法、そして粉末状のポリオレフインを鋼管表
面に積層し、これを加熱下に融着させる方法の二
種に大別される。 ポリオレフインをシート状または筒状に成形し
て鋼管に被覆する被覆方法は、直管に対しては均
質な被覆層を高い生産性で形成し得ることができ
るなどの利点がある。しかしシート状または筒状
のポリオレフインを利用した被覆方法は異形鋼管
の被覆には適用し難い点、また、この方法は一般
にポリオレフインを熔融し、シート状または筒状
に成形しながら鋼管に被覆する操作により実施す
るため、鋼管を連続に搬送する装置とポリオレフ
インの成形装置とを近接して設置する必要があ
り、設備も大がかりなものとなる。 一方、ポリオレフインを粉末状にして鋼管表面
に積層、融着する方法は異形鋼管の被覆に適し、
更にまた設備も比較的簡単なものとなるとの利点
がある。しかしながら、耐候性の良好なポリオレ
フインは鋼管表面に対する接着性が乏しいため被
膜層の剥離強度が問題となる。すなわち、加熱下
にある鋼管の表面に積層されたポリオレフインの
接着力は加熱によるポリオレフインの酸化の結果
分子内に形成される官能基に起因するものとされ
ているが、耐候性を高めるための安定剤等の添加
剤を含有させたポリオレフインは必然的に酸化し
難くなるため、充分な接着力が発生せず、従つて
被覆層が剥離し易くなる。一方、接着性を高める
ためにポリオレフインの安定剤の添加量の減少ま
たは安定剤を添加しない等の方法をとれば、被覆
層の耐候性が低下し、鋼管の腐食保護との本来の
目的を充分に達成できなくなるとの問題が発生す
る。 粉末状ポリオレフインによる被覆の際の上記の
矛盾する問題点を解決する方法として、たとえば
特開昭56−7668号公報には、非安定化ポリエチレ
ン粉末と安定化ポリオレフイン粉末を混合した粉
末混合物を金属面に被覆する方法が開示されてい
る。この混合系を利用した粉末被覆方法によれ
ば、従来の一成分系の粉末被覆方法に比べて接着
性と耐候性のバランスは向上する。しかしなが
ら、この方法もパイプライン用の鋼管の使用条件
等の厳しい環境条件下での使用に耐え得る被覆鋼
管を製造するためには未だ充分な方法とは言えな
い。 本発明は、厳しい環境条件下でも充分な耐候性
を示す被覆鋼管を製造する方法を提供するもので
あり、その発明は、110〜250℃（好ましくは130
〜215℃）の温度範囲内で、かつ第一被覆剤の接
着性ポリオレフイン熔融温度よりも20〜100℃高
い温度に予熱した鋼管の表面に50〜300メツシユ
の粉末状接着性ポリオレフインを積層、融着させ
ることより厚みが50〜1000μの第一被覆層を形成
し、次いで該被覆鋼管度よりも20〜100℃高い温
度を持つように再度加熱し、第一被覆層の表面に
35〜300メツシユの粉末状耐候性ポリオレフイン
を積層、融着させることにより厚みが１〜５mmの
第二被覆層を形成することを特徴とするポリオレ
フイン被覆鋼管の製造法にある。 本発明は、鋼管表面との接着を主目的とするも
のと、耐候性や対環境適応力、耐亀裂性など腐食
防止性能を目的とするそれぞれ性質の異なる二種
類のポリオレフインを別々に一定の条件下に鋼管
表面に積層、融着させて二層からなる被覆層を形
成するものである。 鋼管表面に直接に接触する第一被覆層は主とし
て接着層として機能する層であり、本発明では接
着性ポリオレフインを用いる。通常のポリオレフ
インも高温下では部分的な酸化が発生し接着力を
生じるが、本発明で利用するような250℃以下の
低温下では酸化があまり起こらず強い接着力が生
じない。従つて本発明の製造法における第一被覆
層（接着層）は接着性ポリオレフインを用いて形
成する必要がある。 本発明で用いる接着性ポリオレフインは約50〜
300℃、特に好ましくは80〜200℃の範囲内に熔融
温度を持ち、金属に対して高い接着性を持つ接着
性ポリオレフインから選ばれるが、そのような接
着性ポリオレフインの例としては、 (1) 反応により得られた接着性ポリオレフイン、
例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレ
ン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−
アクリル酸共重合体、エチレン−マレイン酸共
重合体、エチレン−無水マレイン酸グラフト化
重合体、エチレン−メタクリル酸グリシジル−
酢酸ビニル三元共重合体、アイオノマー重合体
などのように、ポリオレフインにα，β−不飽
和カルボン酸又はそのエステル、その無水物も
しくはその金属塩、あるいは飽和有機カルボン
酸を通常の共重合またはグラフト共重合させて
得た共重合体； (2) ポリオレフインと、(1)の接着性ポリオレフイ
ンとの混合物；そして (3) ポリオレフインに接着性付与剤等を配合した
接着性配合物を挙げることができる。ポリオレ
フインとしては、エチレン、プロピレン、１−
ブテン、１−ペンテン等のモノマーの単独重合
体もしくは共重合体（例えば、エチレン又はプ
ロピレン等のオレフインと、それらに共重合可
能なビニル単量体との共重合物）を挙げること
ができ、これらは単独もしくは混合物のいずれ
も形態でも使用することができる。 第一被覆層を形成する接着性ポリオレフインの
粉末は50〜300メツシユのものであることを必要
とする。50メツシユを越える粗大な粉末は均質、
強固な被覆層を得るために適当でなく、一方、
300メツシユよりも微細な粉末は粉末の流動性が
充分でなく、通常の手段で鋼管表面に積層するに
は適当でない。 第一被覆層は、加熱された鋼管の表面に上記の
ような接着性ポリオレフインの粉末を積層、融着
することにより形成する。鋼管表面への接着性ポ
リオレフインの粉末の積層は任意の方法で行なう
ことができるが、第一被覆層の厚みは50〜1000μ
のように薄くすることが必要であるため、静電吹
き付け法を利用することが好ましい。第一被覆層
は前述のように主として接着層として機能するも
のであり、50μより薄い場合には層の厚みの不均
一さなどの理由から充分な接着強度が得られな
い。一方、第一被覆層の厚みを1000μを越える値
としても接着性の向上は更にはみられない。そし
て、第一被覆層の層厚として特に好ましい範囲は
80〜700μである。 静電吹き付け法は、帯電させた粉末を被覆対象
の物品（本発明では鋼管）に吹き付けることによ
りその粉末を積層させる方法であり、特に薄い均
一な層の形成に適し、また層の厚みの調整も容易
であるため本発明の第一被覆層の形成に適してい
る。 第一被覆層を形成する操作は、鋼管を第一被覆
層の材料（第一被覆材）の接着性ポリオレフイン
の熔融温度よりも20〜100℃高い温度（但し、温
度は110〜250℃、好ましくは、130〜215℃、の範
囲内とする）に予熱し、その表面に接着性ポリオ
レフインの粉末を積層することにより行なう。積
層した接着性ポリオレフイン粉末は鋼管の熱によ
り粉末間と、粉末と鋼管表面との間の両方につい
て融着現象を起こし、鋼管表面に強固に接着した
第一被覆層となる。 次に、第一被覆層を形成した鋼管の表面に、更
に耐候性ポリオレフインの粉末を積層、融着させ
ることにより第二被覆層を形成する。第二被覆層
は第一被覆層の形成の直後に形成することが望ま
しい。 本発明においては上述のように、接着性ポリオ
レフインの過度の酸化、その酸化による劣化など
の防止、また熱エネルギーの節約を主な理由とし
て第一被覆層の形成のための予熱温度を110〜250
℃と比較的低くしている。従つて鋼管は、第一被
覆層の形成工程の終了時には、通常は第二被覆層
の形成工程（即ち、粉末状の耐候性ポリオレフイ
ンを積層、融着させる工程）を実施するために充
分な温度を保持しない。このため、第二被覆層の
形成工程を開始する前に、あるいは第二被覆層の
形成工程の実施時に鋼管（第一被覆層が形成され
ているもの）を改めて加熱して鋼管の温度を第二
被覆材の耐候性ポリオレフインの熔融温度よりも
20〜100℃高い温度とする必要がある。加熱は鋼
管自体の直接加熱、あるいは赤外線ヒーターなど
を用いた外部からの加熱など任意の方法で行なう
ことができる。 第二被覆層は耐候性ポリオレフインから形成す
るものであり、耐候性ポリオレフインは、例えば
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、エチレン−酢酸ビニル共重合体
のようなオレフイン系モノマーの単独重合体又は
共重合体およびそれら重合体のブレンド物に、
0.01〜5.0重量％程度の安定剤を中心とする添加
剤を加えて得られるものである。安定剤は、例え
ば、立体障害を有するフエノール系酸化防止剤、
リン含有酸化防止剤、イオウ含有酸化防止剤、ア
ミン系酸化防止剤などの公知の酸化防止剤から選
択すれば良く、これらを単独又は混合して用い
る。これらの酸化防止剤の内で最も好ましいもの
は立体障害を有するフエノール系酸化防止剤及び
イオウ含有酸化防止剤であり、それらの具体的な
例としては、２，６−ジターシヤリーブチル−４
−メチルフエノール、２，2′−メチレン−ビス−
（６−ターシヤリーブチル−メチルフエノール）、
４，4′−チオビス−（３−メチル−１，６−ター
シヤリーブチルフエノール）、４，4′−チオビス
−（２−ターシヤリーブチル−５−メチルフエノ
ール）、ジステアリルジスルフイドなどを挙げる
ことができる。なお、耐候性ポリオレフインは、
酸化防止剤等の安定剤以外にも他の添加剤も任意
に含むことができる。 第二被覆層を形成する耐候性ポリオレフインは
粉末状で積層（塗布）する。この粉末の粒径は所
望の被覆層の厚みを基礎にして任意に選択する
が、35〜300メツシユの範囲内にある必要がある。
これらの範囲の選択の理由は第一被覆層の形成に
ついて述べた理由と同様である。また耐候性ポリ
オレフインのMI（メルトインデツクス）は0.1〜
60（好ましくは0.5〜20）の範囲にあることが望ま
しい。 鋼管表面への耐候性ポリオレフインの粉末の積
層は任意の方法により行なうことができ、層の厚
み（融着後の層の厚み）が１〜５mmとなるように
調整する。層の厚みが１mmより薄い場合には、必
然的に発生する厚みの若干の不均一さを考慮する
と、厳しい環境条件下での充分な防食効果を達成
することが困難になることもあり不適当である。
一方、層の厚みを５mmを越えるようにしても防食
効果の向上は更には現われない。なお、特に厳し
い環境条件下でも充分な防食効果を確保するため
には第二被覆層の厚みは２mm以上とすることが望
ましい。粉末の積層（塗布）方法は上述のように
任意の方法から選択することができ、例えば流動
浸漬法、散布法、静電吹き付け法などを利用する
ことができる。 第一被覆層の外側に積層された耐候性ポリオレ
フインは鋼管の熱により粉末間と、粉末と第一被
覆層表面との間の両方についての融着現象を起
し、第一被覆層表面に強固に接着した第二被覆層
となる。 第二被覆層の形成方法として散布法を利用した
場合には、粉末の積層、融着と同時に特に赤外線
ランプ等による外部からの補助加熱を行なうこと
が望ましい。この操作により、第二被覆層の表面
の仕上り状態が良くなり、また仕上げ加工時間も
短縮される。外部加熱は一般に粉末の粉末の積層
（塗布）操作完了後も引き続き行ない、これによ
り第二被覆層の表面状態を更に優れた状態とする
ことが可能となる。また、粉末の積層、融着と同
時にロール掛けを行なうことも望ましい操作であ
る。この操作により第二被覆層の表面の仕上り状
態が良くなり、また仕上げ加工時間も短縮され
る。ロール掛けするためのロールは耐候性ポリオ
レフインのロール表面への融着を防ぐために冷却
下に置くことが望ましい。ロール掛けは一般には
粉末の積層（塗布）操作完了後も引き続き行な
い、これにより第二被覆層の表面状態を更に優れ
た状態とすることができる。 なお、第二被覆層の形成工程の実施に際して、
粉末状の耐候性ポリオレフインを予め加熱（ただ
し、ポリオレフインの軟化点より低い温度）した
のちに積層、融着を行なうことも好ましい操作で
ある。 本発明のポリオレフイン被覆鋼管の製造法の対
象となる鋼管には特に制限はなく、任意の形状、
構造、口径等を有する各種の鋼管が含まれる。た
だし、本発明の製造法は、性質の異なるポリオレ
フインの粉末を別々に、二層に被覆させる構成と
したため、特に異形鋼管の被覆に、また被覆強度
が高いことから腐食作用の強い環境条件下に長期
間放置されるような使い方をされる鋼管の被覆に
適している。 本発明による鋼管の被覆操作の実施にあたつて
は、前述のように第一被覆層形成のための接着性
ポリオレフインの積層に先立つて、鋼管を110〜
250℃に加熱することが必要である。予熱温度を
250℃を越える温度とした場合でも本発明の目的
とする被覆は可能であるが、接着性ポリオレフイ
ンの融着のためには高くても250℃程度に加熱す
れば充分なこと、必要以上の高温は熱エネルギー
の無駄となること、特に一般の工場、特に鋼管製
造工場などの場所では250℃程度以下の加熱は他
の設備からの廃熱を利用することにより容易に行
ない得る点などの理由から上記の範囲が好まし
い。ただし、第一被覆層の形成のための温度を上
記の範囲とした場合には、一般には、追加の加熱
なしで次の第二被覆層形成の工程における鋼管の
温度を、耐候性ポリオレフインの熔融温度よりも
30〜100℃高い温度に維持することが困難である。
従つて、第二被覆層の形成工程の直前又はその過
程において鋼管をヒーター等の適当な加熱手段で
加熱することが必要となる。 次に本発明の実施例及び比較例を記載するが、
これらは本発明を制限するものではない。 実施例 １ 口径約200mmの鋼管（SGA 200A）をグリツ
ド・ブラストで研掃する。これを200℃に予熱し
た後、接着性ポリエチレンの粉末（無水マレイン
酸グラフト化重合体、60メツシユ、MI＝3.5、熔
融温度＝約120℃）を静電吹き付け法により鋼管
表面に積層させた後、約20秒間放置して融着さ
せ、層厚約100μの第一被覆層を形成した。次い
で、鋼管を回転させ得る支持台の上に、この鋼管
を置き8rpmで回転させながら耐候性ポリエチレ
ンの粉末（カーボンを2.6重量％及び酸化防止剤
として４，4′−チオビス（３−メチル−１，6′−
ターシヤリーブチルフエノール）を0.1重量％含
有、密度は0.925ｇ／cm³、50メツシユ、MI＝3.5、
熔融温度＝約120℃）を鋼管の第一被覆層の表面
に散布した。なお、鋼管を赤外線ヒーターを用い
て片側より加熱して、鋼管周囲の環境温度を約
150℃に維持した。 散布終了後、冷却下にあるロールを用いてロー
ル掛け（荷重は鋼管の自重を利用）を連続的に実
施して、形成した第二被覆層の表面をさらに平滑
にした。次いで室温にて放冷することにより被覆
層の厚み（両被覆層の厚みの合計）が約４mmの被
覆鋼管を得た。 実施例 ２ 第一被覆層形成前の鋼管の温度（予熱温度）を
140℃とした以外は実施例１と同様にして、同じ
被覆層厚みを持つ被覆鋼管を得た。 比較例 １ 第一被覆層形成前の鋼管の温度（予熱温度）を
100℃とした以外は実施例１と同様にして、鋼管
の被覆操作を行なつたが、接着性ポリオレフイン
の融着が充分でなく、実用上充分な強度を持つ被
覆層（第一被覆層）を形成することができなかつ
た。 比較例 ２ 実施例１と同様の予備表面処理をした鋼管を
200℃に予熱し、耐候性ポリエチレンの粉末（実
施例１で使用したものと同一のもの）を流動浸漬
法により鋼管表面に直接積層、融着させて、被覆
層の厚みが約４mmの被覆鋼管を得た。 比較例 ３−５ 実施例１において接着層（第一被覆層）の形成
工程を省略して、予熱後、すぐに、接着性ポリエ
チレンと耐候性ポリエチレン（両方共、実施例１
で使用したものと同一のもの）の混合物（接着性
ポリエチレン／耐候性ポリエチレンが、重量比で
４／１、１／１、そして１／４のもの）の粉末
を、実施例１と同様にして流動浸漬法により鋼管
（予備表面処理済のもの）の表面に積層、融着さ
せて、厚みが約４mmの一層の被覆層を形成した。 ［被覆鋼管の特性評価］ 実施例１−２と比較例２−５により得られた被
覆鋼管について、それらの接着性及び耐候性を調
べるために、剥離強度と酸化誘導期の測定を行な
つた。測定条件及び測定結果を次に示す。 〔測定条件〕 (1) 剥離強度 剥離片の幅：１cm、引張り強度：50mm／分 剥離方法 ：90度剥離。 (2) 酸化誘導期 DSC法、酸素気流中、200℃にて測定。 【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 110〜250℃の温度範囲内で、かつ第一層被覆
   材の接着性ポリオレフインの熔融温度よりも20〜
   100℃高い温度に予熱した鋼管の表面に50〜300メ
   ツシユの粉末状変性ポリオレフインを積層、融着
   させることより厚みが50〜1000μの第一被覆層を
   形成し、次いで該被覆鋼管を、第二層被覆材の耐
   候性ポリオレフインの熔融温度よりも20〜100℃
   高い温度を持つように再度加熱し、第一被覆層の
   表面に35〜300メツシユの粉末状耐候性ポリオレ
   フインを積層、融着させることにより厚みが１〜
   ５mmの第二被覆層を形成することを特徴とするポ
   リオレフイン被覆鋼管の製造法。