JPH02160549A

JPH02160549A - 防食性及び耐衝撃性に優れたポリエチレン被覆重防食亜鉛めっき鋼材

Info

Publication number: JPH02160549A
Application number: JP31499888A
Authority: JP
Inventors: Masaji Murase; 正次村瀬; Tsukasa Imazu; 今津　司; Fuminori Mukohara; 向原　文典; Takao Kurisu; 栗栖　孝雄
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1988-12-15
Filing date: 1988-12-15
Publication date: 1990-06-20

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、水質、土質が酸、塩分を含む劣悪な腐食環境
、すなわち酸性土壌、温泉地をはじめ農業用水路やトン
ネル、さらには腐食性溶液用タンクなどで使用される重
防食亜鉛めっき被覆鋼材に係り、詳しくは防食性及び耐
衝撃性に擾れたポリエチレン被覆重防食亜鉛めっき鋼材
に関するものである。

〈従来の技術〉従来のこの種の重防食亜鉛めっき被ｉ鋼材の被覆物とし
ては、アスファルトやタールエポキシ塗料が使用されて
おり、これらの被覆系においては、十分満足のゆく防食
性能が得られなかった。その理由は亜鉛めっき被覆鋼材
は、塗装を行った場合、耐水性等の２次密着劣化が顕著
なためであり、これは良く知られた事実である。

このため、亜鉛めっき被覆鋼材を埋設して使用するよう
な土木建材として使用する場合は、その取り扱い過程か
ら被覆に傷が付くと、そこから剥離が進行し、防食主著
しい悪影響を生じる。

さらに、重防食を行う場合には、亜鉛めっき鋼材、例え
ばコルゲートパイプ等の異形パイプ等では、流動体、粉
粒体の使用に限定されるので、重防食を行う方法が限定
されるという欠点を持っている。

ポリエチレンを使用する場合には、粉体として適用可能
であるが、ポリエチレンは付着性が悪く一般に変性して
接着可能となるが、２次密着性に対する最適変性度は不
明である。また、耐傷性という点でも、ポリエチレンの
メルトインデックスを低下させることにより向上が可能
であるが、粉体融着性という点で問題が生じる。

さらに、耐水性という点では、ポリエチレン膜自体の特
性に問題はないが、下地亜鉛めっき層との接着劣化が問
題となる。−船釣に金属と有機物の密着力を高めるには
、化成処理が用いられるが、ポリエチレンを使用した場
合には、耐熱性（２００〜３００℃）が要求される。こ
の化成処理においても、最適なものは知られていない。

〈発明が解決しようとする課題〉本発明は、上記従来の問題点を解消し、酸性環境等、水
分、塩分を含んだ劣悪環境下でも優れた防食性及び耐衝
撃性を示すポリエチレン被覆重防食亜鉛めっき鋼材を提
供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉本発明は、Ｚｎめっき鋼材上に下地処理層として、Ｃｒ
３＋／全Ｃｒ原子比−０，３〜０．５　、全Ｓｉ／全Ｃ
ｒ原子比＝１〜２、付着量が全Ｃｒ換算で１８０〜２６
０　ｍｇ／イのシリカゾル含有クロメート層を有し、そ
の上に変性度０．０３〜０．０５重量％、メルトインデ
ックス２〜４のカーボンを０．５〜１．５重量％含有す
る接着性ポリエチレン層を有してなる防食性及び耐衝撃
性に優れたポリエチレン被覆重防食亜鉛めっき鋼材であ
る。

〈作　用〉本発明のポリエチレン被覆重防食亜鉛めっき鋼材は、第
１図に示すように、下地鋼材ｌの外表面に亜鉛めっき層
２を有する亜鉛めっき鋼材に、下地処理層３及び接着性
ポリエチレン被覆層４を設けたものである。

本発明に用いる亜鉛めワき鋼材は、耐衝撃性および重防
食が要求される環境で使用される亜鉛めっきを施した鋼
材であり、例えば亜鉛めっき鋼板、亜鉛めっき鋼管、亜
鉛めっき建材、亜鉛めっき土木用鋼材であり、特に水中
、土中で使用することの多いコルゲートパイプに適する
。

次に、本発明における亜鉛めっきは、溶融亜鉛めっき、
電気亜鉛めっき、亜鉛合金めっき、亜鉛−アルミニウム
めっきなどのいずれでも良いが、溶融亜鉛めっきがより
好ましい。

さらに、本発明で用いる下地処理層３の形成のための化
成処理は、クロメート処理とする。耐熱性にすぐれる化
成処理としては、リン酸亜鉛カルシウム処理、クロメー
ト処理の２種があるが本発明の鋼材の用途から耐水性に
すぐれることが必須であり、これを満たすにはクロメー
ト処理でなければならない、クロメート処理としては、
反応型クロメート、電解型クロメート、塗布型クロメー
トが適用できるが、性能の面、作業性の面から塗布型ク
ロメートがよい。

クロメート処理層については、第２図に示すように接着
強度の観点からは、Ｃｒ３＋／全Ｃｒ原子比が０．３以
上が良い、しかし、Ｃｒ３＋／全Ｃｒ原子比が０．５を
超えると、剥離を生じ易（なり防食性が悪くなるので、
０．５以下でなければならない、また、亜鉛めっきとの
付着性を良くするために、シリカゾルを添加し、その添
加量は、第３図に示すように、全Ｓｉ／全Ｃｒ原子比が
１〜２の範囲が好ましい、シリカゾル含有クロメート層
の付着量は、第４図に示すように、全Ｃｒ換算で１８０
〜２６０■ｇＣｒ／ｍ２が最も良い。

なお、塗布型クロメート処理は、塗布後加熱、乾燥を必
要とするが、６０〜３００°Ｃの範囲、好ましくは、８
０−１２０℃に鋼材を１分以上保持するのが望ましい。

次に、本発明で用いるポリエチレン粉体について説明す
る０本発明で用いるポリエチレン粉体は、接着性ポリエ
チレンである、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）
および／または低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）であり
、耐候性、被覆時の作業性、外観を考慮して、カーボン
を０，５〜１．５重量％含んだものである。

そして、このポリエチレンは、メルトインデックスが２
〜４の範囲であることが必要である。その理由は、メル
トインデックスは耐傷性を向上させるためには、第５図
に示すように、できるだけ低い値が望ましいが、メルト
インデックスが２未満ではポリエチレンが十分融着せず
孔などの欠陥を生じ易く、また４を超えると融着時に過
度に流動し、厚みにむらを生じ易いためである。

さらに、このポリエチレンは接着性を持たせるために、
各種無水物、酸等で変性しであるが、好ましくは無水マ
レイン酸変性で、第６．７図に示すように、その接着強
度と耐水性より０．０３〜０．０５重重量の変性度が好
ましい。

また、ポリエチレンのカーボン含有量は、耐候性の観点
から０．５〜３重量％が好ましいが、流動浸漬法を行う
にあたっては、粉体の重量がカーボン含有量によって上
昇するため、カーボン含有量が１．５重量％以下が好ま
しい、また、カーボン含有量が１．５重量％を超えると
、被覆の外観も平滑さを損なうので好ましくない。

また、ポリエチレン粉体の粒径は、−ａ市販のものでさ
しつかえないが、あまり細かいと流動化の際に槽からの
浴出が多くなり、あまりに粗いと流動化し難くなるので
、流動浸漬法に適する範囲としでは好ましくは４０〜１
５０メツシユの範囲のものが良い。

次に、本発明鋼材の製造方法について説明する。

先ず、亜鉛めっき鋼材にシリカゾル添付クロメートを塗
布する際の塗布方法は、刷毛塗り、ロールによる塗布、
どぶ付は浸漬、スプレー塗布のいずれでも良い、この後
、鋼材を前加熱炉に入れて加熱する。前加熱炉雰囲気は
２４０〜３００℃とし、５〜１５分間加熱するのが好ま
しい、ポリエチレンの劣化を招いたり、クロメート屡の
熱劣化を避けるため、この範囲にとどめることが重要で
ある。

その直後、流動浸漬法、粉体ふりかけ法等により、ポリ
エチレン粉体を鋼材に付着、溶着させ、接着性ポリエチ
レン層４を形成させる。

その後、前記ポリエチレン粉体を十分融着させる目的と
ポリエチレン表面を滑らかにするために後加熱炉へ入れ
る。後加熱炉雰囲気は２００〜２５０℃とし、後加熱時
間は５〜ｌＯ分とするのが好ましい、この処理条件は、
ポリエチレン層４の膜厚の均一性と、ポリエチレンの熱
劣化を避け、また表面のつややなめらかさを得るためで
ある。

なお、ポリエチレン粉体を使用する場合には、鋼材の形
状や板厚によって、加熱温度、加熱時間、流動浸漬時間
等の最適条件を見い出すことが望ましい。

〈実施例〉次に実施例により説明する。

亜鉛めっきコルゲートパイプ（ｌ型、１２００ｍφ、板
厚２．７１）にシリカゾル添加クロメート（Ｃｒ３＋／
全Ｃｒ原子比−０，３、全Ｓｉｌ全Ｃｒ原子比−１，５
）を塗布しく塗布量全Ｃｒ換算で２００　ｍｇ／イ）、
線型低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）の粉体（無水マ
レイン酸による変性度：　Ｏ，ＯＳ重量％、メルトイン
デックス：３．０、カーボン含有１：１．０重量％、粒
度４０〜１５０メツシユ）を用いて、流動浸漬法でコル
ゲートバイブの両面に被覆を行った。前加熱温度は２５
０°Ｃで１５分間、流動浸漬時間は４５秒と一定にした
。後加熱温度は２４０　”Ｃで５分間とした。

この時のポリエチレンの付着膜厚は１．０〜１．３閣で
あった。

また、比較例として、クロメート処理を施さないで、上
記の本発明例の処理を行ったもの（比較例１）、リン酸
亜鉛カルシウム処理（２，０ｇ／ｆｆｌ塗布）を施した
後、前述の粉体を、用いて同条件でポリエチレン被覆を
行ったもの（比較例２）、亜鉛めっき上に前述と同様の
クロメート処理を施した後、以下に示す４種の低密度ポ
リエチレン（ＬＤＰＥ）の粉体を用いて前述と同様の流
動浸漬法でポリエチレン被覆を行ったもの、無水マレイ
ン酸変性度０．５重量％、メルトインデックス３．０、
カーボン含有１１．０重ＩＩｋ（％）粒度４０〜１５０
メツシユ（比較例３）、無水マレイン酸変性度０．０５
重量％、メルトインデックス３．０、カーボン含有量２
．５重量％、粒度４０〜１５０メツシユ（比較例４）、
無水マレイン酸変性度０．０５重量％、メルトインデッ
クス６．０、カーボン含有量１．０重量％、粒度４０〜
１５０メツシユ（比較例５）、無水マレイン酸変性度０
．０５重量％、メルトインデックス０６５、カーボン含
有Ｎ１．０重量％、粒度４０〜１５０メツシユ（比較例
６）、さらに、アスファルトをどぶ漬けで塗布（膜厚１
ｍ）Ｌ、たちの（比較例７）、およびタールエポキシ塗
料を刷毛塗りで塗布（膜厚１鴎）したもの（比較例８）
について検針した。

これらの被覆亜鉛めっき鋼材の防食特性を、以下に示す
試験を行うことにより比較した。

■衝撃強度ガードナー試験１５１（！ＩＩ芯３ｋｇ、５７８′径）
による試験後、ピンホールディテクターで被覆の放電（
３ＫＶ）を調べる。

■付着強度ポリエチレンの場合は、引張試験機で被覆材と鋼材が９
０度を葆つようにして被覆層を引張る。タール、タール
エポキシの場合は、面積ＩＣ−の治具を接着剤により貼
り付け、そのまわりの被覆をけずり取り引張試験機によ
り引張る。

■耐水性６０°Ｃの３％ＮａＣＪ！溶液中に３０日間浸漬し、被
覆端面からの剥離幅を鯛査する。

■耐塩水噴霧性地鉄に達するクロスカットを付加し、塩水噴霧試験（５
％ＮａＣｊ！、３５°Ｃ）３０日後に、クロスカットか
らの被覆の浮き、はがれ幅を調べる。

各りの製造条件における各種特性の測定結果を第１表に
示す。

以下第１表にもとすいて、各種特性について本発明例と
比較例との比較を行う。

■衝撃強度衝撃強度は被覆膜厚に依存し、膜厚が厚くなるほど衝撃
強度は向上する。また、ポリエチレンの場合にはメルト
インデックス（？ＩＩ）と相関があり、メルトインデッ
クスが低い方が衝撃性が向上する。

しかしながら、メルトインデックスがあまりにも低い場
合には、良い流動性が得られず、外観が不均一となる。

タールエポキシおよびアスファルトの比較例に比較して
、本発明例は衝撃強度が向上している。

■付着強度付着強度はアスファルト、タールエポキシの比較例では
、垂直引張強度であり、クールエポキシはまずまずの付
着強度を示すが、アスファルトはほとんど付着していな
い、また、ポリエチレンの例については、クロメート処
理を施したものは、７〜ＬＯｋｇｆ　７ｃｍと高い値を
示すが、リン酸亜鉛カルシウム処理を施したものは、付
着強度が２〜３ｋｇｒ／ｃｍと非常に低い。

■温水浸漬本発明例は、温水に３０日間浸漬しても端面よりの剥離
が１〜２ｍ１１と非常に小さな値であったが、アスファ
ルト、タールエポキシの比較例は、はぼ全面剥離となっ
た。また、下地処理についてはクロメート処理が良く、
リン酸亜鉛カルシウム処理を施したものはほとんど付着
しておらず、これも全面剥離に近い。

■塩水噴霧試験クロスカットよりの剥離は、本発明例が１〜２Ｉと非常
に低いのに対して、アスファルト、タールエポキシの比
較例は全面剥離である。また、リン酸亜鉛カルシウム処
理を施したものも全面剥離となった。また、ポリエチレ
ン中の変成度が最適値よりはずれたものはやや劣り、５
〜６ｆｆＩ１１程度の剥離であった。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明のポリエチレン被覆亜鉛め
っき鋼材は、優れた耐衝撃性、付着性、耐塩水噴霧性、
耐水性、外観などの重防食性を有し、土砂などの固形物
から衝撃を受けやすく、かつ水質、土質が酸、塩分を含
む酸性土壌、温泉地をはじめ農業用水路、トンネル、排
水路、さらには腐食溶液タンクなどの重防食性が要求さ
れる劣悪な環境下でも有利に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のポリエチレン被覆重防食亜鉛めっき鋼
材を模式的に示した断面図である。第２図はクロメート
溶液中のクロム還元比（Ｃｒ３＋／全Ｃｒ原子比）と付
着強度および防食性を示した図である。第３図はクロメ
ート溶液中のシリカ比（全Ｓｉ／全Ｃｒ原子比）と防食
性を示した図である。第４図はクロメ−１布量と防食性の関係を示した図であ
る。第５図は粉体ポリエチレンのメルトインデックスと
衝撃値の関係を示す図である。第６図は粉体ポリエチレ
ン中の変性度と接着強度の関係を示した図である。第７
図は粉体ポリエチレン中の変性度と防食性の関係を示し
た図である。１・・・鋼材、２・・・亜鉛めっき層、３・・・クロメート層、４・・・ポリエチレン層。

Claims

【特許請求の範囲】

Ｚｎめっき鋼材上に下地処理層として、Ｃｒ＾３＾＋／
全Ｃｒ原子比＝０．３〜０．５、全Ｓｉ／全Ｃｒ原子比
＝１〜２、付着量が全Ｃｒ換算で１８０〜２６０ｍｇ／
ｍ＾２のシリカゾル含有クロメート層を有し、その上に
変性度０．０３〜０．０５重量％、メルトインデックス
２〜４のカーボンを０．５〜１．５重量％含有する接着
性ポリエチレン層を有してなる防食性及び耐衝撃性に優
れたポリエチレン被覆重防食亜鉛めっき鋼材。