JPH028043A - ポリエチレン被覆鋼材 - 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、主として河川、海洋、港湾などの腐食環境の
下で使用されるポリエチレン被覆鋼材に関する。

（従来の技術） 鋼管の表面に防食用ポリエチレン層を被覆形成する方法
として、加熱溶融したポリエチレンをグイから押出し、
これを鋼管に被覆する方法、いわゆる押出被覆法がある
。鋼管杭なとでは管軸方向に沿って部分的に防食用合成
樹脂被覆層を形成したい場合があるが、前記押出被覆法
ではこのような部分的被覆は困難であり、また曲管や矢
板等の複雑形状の鋼材には適用し難いという欠点がある
。

一方、他の被覆方法として、予熱された鋼管表面にポリ
エチレン粉体を散布し、溶融させて被覆する方法、いわ
ゆる粉体融着法がある。この方法では上記の欠点がなく
、比較的簡単な設備で実施することができるため、近年
普及しつつある。

（発明が解決しようとする課題） 粉体融着法を実施する場合、使用可能なポリエチレン粉
体は、鋼材に融着するものでなければならない。このた
め、ポリエチレン粉体として接着性を有する有極性の変
性ポリエチレンの粉体（以下、接着性ポリエチレン粉体
という。）が使用されている。しかし、接着性ポリエチ
レン粉体は高価であり、かかる高価な接着性ポリエチレ
ンによって数ｍｍに及ぶ防食被覆層を形成することは製
造コスト面で問題となる。また、接着性ポリエチレン粉
体を使用し、鋼材との接着性の改善が図られているが、
接着強度のより一層の向上が望まれている。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、防食用ポ
リエチレン層が鋼材に強固に被覆され、かつ安価なポリ
エチレン被覆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） 上記目的を達成するためになされた本発明のポリエチレ
ン被覆鋼材は、予熱した鋼材に防食用合成樹脂粉体を散
布して溶融させ、鋼材表面に合成樹脂被覆層を形成した
被覆鋼材において、前記被覆層は鋼材表面から順にエポ
キシ系プライマー層、接着性ポリエチレン層、防食用ポ
リエチレン層が積層形成されていることを発明の構成と
するものである。

この場合、防食用ポリエチレン層としては、気相法ポリ
エチレン中にカーボンブラックを分散剤を介して分散さ
せたものがよい。

（作　用） 鋼材表面の上に被覆されたエポキシ系プライマー層は、
鋼材との密着性、接着性が極めて良好で鋼材表面に強固
に被着する。しかも、防食耐久性や耐絶縁性の向上に資
することができる。

前記エポキシ系プライマー層の上に被覆された接着性ポ
リエチレン層は、最外層の防食用ポリエチレン層を接着
させるためのものである。鋼材もしくはエポキシ系プラ
イマー層に対する接着性ポリエチレン層の接着性は、後
者の方が優れるため、エポキシ系プライマー層がない場
合に比べて防食用ポリエチレン層はエポキシ系プライマ
ー層や接着性ポリエチレン層を介して鋼材に強固に被着
することになる。接着性ポリエチレン層は、腐食環境に
直接曝されず、専ら接着媒体として作用するものである
ため防食用ポリエチレン層に比べて極めて薄層でよい。

最外層の防食用ポリエチレン層は腐食環境に曝されると
ころであり、防食の主体となる。前記接着性ポリエチレ
ンは、ナチュラルなポリエチレン（通常の無極性ポリエ
チレンであり、市場で安価に提供されている。）とも良
好に融着するため、防食用ポリエチレン層は安価なナチ
ュラルポリエチレンで形成することができる。

もっとも、ナチュナルなポリエチレンの内でも、気相法
ポリエチレン（以下、ＬＬＤ　−ＰＥと略記する。）が
好適である。ＬＬＤ−ＰＥとは気相重合反応によって得
られたナチュナルな低密度ポリエチレンである。ＬＬＤ
−ＰＥは他の低密度ポリエチレン（以下、ＬＤ・、ＰＥ
と略記する。）や高密度ポリエチレン（以下、ＨＤ　−
ＰＥと略記する。）に比べて同一のＭ、Ｉ、（メルトイ
ンデックス）でも流動性に冨むために成形性に優れ、ま
た環境応力に対する抵抗力すなわちＥＳＣＲ（耐ストレ
スクラック性）もＦ、。＝５００Ｈｒ以上と良好だから
である。

更に、ＬＬＤ　−ＰＥに分散剤を介してカーボンブラッ
ク　（以下、Ｃ，Ｂ、と略記する。）を分散させたもの
は、Ｃ，Ｂ、の作用によって紫外線による劣化が防止さ
れ、耐候性が向上すると共に、Ｃ，Ｂ、が均一に分散す
るため、Ｃ，Ｂ、の凝集偏在に起因する強度低下を可及
的に軽減することができる。

（実施例） 次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は本発明に係るポリエチレン被覆鋼管の断面図を示し
、鋼管１の外周面にエポキシ系プライマーＮ２、接着性
ポリエチレン層３、防食用ポリエチレン層４が順次積層
形成されている。以下、第２図および第３図を参照して
、各被覆層２゜３．４をその形成プロセスと共に説明す
る。第２図はライニング要領説明図であり、第３図は同
プロセスフロー図である。

鋼管１は、前処理としてショツトブラスト又はサンドブ
ラストを施して表面の酸化膜や錆を落しておく。ブラス
トによる表面仕上げの程度はスウェーデン規格ＳＩＳで
Ｓａ　２．５以上にしておくのがよい。鋼管杭の場合、
Ｓ　Ｉ　Ｓ　−５ａ　２．５以上が一般的である。尚、
プラスト後、防食耐久性のより一層の向上のため、クロ
メート処理やリン酸被膜処理等によって鋼管表面に化成
層を形成しておいてもよい。

鋼管１は回転させながら管軸方向に送られるが、送りに
際して、まず予熱機１１によって鋼管１の全長又は必要
部分を予熱する。鋼管ｌの予熱温度は鋼管表面で２００
〜２９０°Ｃ（望ましくは２５０〜２７０”Ｃ）とする
のがよい、２００°Ｃ未満では後述の各種合成樹脂粉体
を溶融、融着させるのに熱量不足であり、一方２９０″
Ｃを越えるとエポキシ系プライマー層が熱分解するおそ
れがあり、好ましくない。

尚、予熱温度が２００°Ｃ程度と低い場合、プライマー
形成用のエポキシ系合成樹脂粉体の散布後に中間加熱を
行なって熱量を補給してもよい。中間加熱温度も既述の
通り２５０〜２７０°Ｃにするのが最適である。

鋼管１が予熱された後、その表面にプライマー形成用の
エポキシ系合成樹脂粉体１２を散布し、鋼管１の保有熱
によって溶融、融着させて膜厚５０〜２００μｍ程度の
プライマー層を形成する。粉体を形成するエポキシ系合
成樹脂としては、高温塗布を考慮し、分解温度の高いフ
ェノール系の硬化剤を添加したものがよい。また、後述
するように被覆層を固化するために冷却すると温度変化
によって収縮応力が発生するが、これを緩和するには体
質顔料（例えば、シリカ、ベントナイト）を添加してお
くとよい。エポキシ系合成樹脂粉体の粒径としては平均
粒径で１００〜１５０　μｍのものがよい。

１００μｍ未満では粉体が飛散し易く、作業性に難があ
り、一方１５０μｍを越えると溶融時の流動性が悪く、
平滑な表面が形成されにくいからである。

粉体の散布塗着手段としては、粉体粒径が比較的小さい
ことから静電粉体塗装装置を使用するのが適当である。

第２図中、１３は同装置の粉体噴出ノズルを示す。

次に、エポキシ系プライマー層が溶融状態で被覆された
鋼管１に接着性ポリエチレン粉体１４を散布し、鋼管の
保有熱によって溶融、融着させて膜厚１００−５００　
ｕｍｃ通常１５０〜２５０　μＩＩ＋）程度の接着性ポ
リエチレン層を形成する。接着性ポリエチレンとしては
、カルボキシル基酸無水物で変性したものを例示するこ
とができ、官能基はポリエチレン１分子当り１個が最適
である。機械的性質としては、Ｍ、Ｉ、＝４〜６、引張
り破断強度２００ｋｇ／ｄ、引張り伸び８５０．χを有
する密度０．９２５ｇ　／ｃｉｉＯものが最適である。

粉体の粒径、散布手段の好適な例は前記エポキシ系合成
樹脂粉体と同様である。

尚、該接着性ポリエチレンにも耐候性向上のためにＣ，
Ｂ、を適宜添加することができる。

次に、接着性ポリエチレン層が溶融状態で被覆された鋼
管１に防食用ポリエチレン粉体１５を散布し、溶融、融
着させて層厚１．５肚程度（望ましくは２　、５ｒａｎ
　）以上の防食用ポリエチレン層を形成する。防食用ポ
リエチレンとしては既述のようにナチュラルなものを使
用することができ、Ｍ、１゜＝４〜６．引張り破断強度
２５０ｋｇ／ａｆｌ、引張り伸び８００％以上のＬＤ　
−ＰＥ、ＨＤ　−ＰＥがよい。特に、既述の通り、ＬＤ
　−ＰＥの内でもＬＬＤ　−ＰＥが成形性、ＥＳＣＲに
優れるため好適である。

ポリエチレンは紫外線により劣化し、耐候性が害される
ので、防食用ポリエチレン粉体としてはポリエチレン粉
体にＣ，Ｂ、を２〜３ｗｔχ程度添加混合したものを使
用するのがよい。また、酸化防止剤、着色剤、紫外線吸
収剤などプラスチック工業分野で通常使用されている添
加剤をポリエチレンの物性、成形性を害さない範囲で適
宜添加することができる。

Ｃ，Ｂの混合については、好ましくはＣ，Ｂ。

の凝集体を鎖状構造体の単位に近い状態まで粉砕した化
カーボンをポリエチレン粉体に添加し、水冷式のスーパ
ーミキーサーで混合すればよい。この際、ポリエチレン
粉体にはＣ，Ｂ、のほか、Ｃ０Ｂ、の分散性を高めるた
め分散剤を添加してお（のがよい。分散剤としては金属
石けんよりもオレフィン系のものがよい。添加量は１〜
３　ｗｔＺ程度でよい。混合時間は３〜５分間程度でよ
い。５分間を越えると混合物が塊状（いわゆる「ダマ」
）になり易く適当でない。

防食用ポリエチレン粉体（必要に応じてＣ，Ｂ。

分散剤、酸化防止剤等が添加混合されたものを含む。）
のポリエチレン粉体粒径は、防食用ポリエチレン層の層
厚が大きいことから、平均粒径３００〜４００μｍのも
のまで使用可能である。また、散布手段については、粉
体の粒径が大きく散布容易なことから、静電粉体塗装装
置のみならず自由落下による散布方法（例えば、トラフ
法）でも充分実用的である。

防食用ポリエチレン層が被覆された鋼管１は、後加熱装
置１６に送られ、各被覆層特に防食用ポリエチレン層の
充分な溶融と表面の平滑性を与えるために２００〜２７
０　”Ｃで加熱される。加熱手段としては、誘導加熱、
遠赤外線ヒーター等を利用することができる。

その後、冷却装置１７によって、各被覆層を冷却し固化
する。冷却に当っては、水冷のみの急冷ではオーバーキ
ユアリングを起こし易いので、空冷を併用することが望
ましく、水冷前に空冷によって１５０〜１８０°Ｃに冷
却しておくのがよい。

防食用ポリエチレン層が被覆される鋼材としては、上記
のような鋼管に拘わらず、矢板や曲管等の複雑形状のも
のでもよい。また、被覆部分は鋼材の全長、全体のみな
らず部分的であってもよい。

次に、ポリエチレン被覆鋼管の具体的製造実施例につい
て説明する。

（１）　　Ｊ　Ｉ　Ｓ−３００Ａの鋼管表面にショツト
ブラストを施し、表面をＳａ　２．５に仕上げた。

（２）第２図のように、該鋼管を回転させながら管軸方
向に送りつつ、鋼管の表面が２６０°Ｃになるように予
熱した後、平均粒径１２５μｍのエポキシ樹脂粉体およ
び接着性ポリエチレン粉体を順次、散布、溶融、融着さ
せて膜厚１５０μｍのプライマー層および２００μｍの
接着性ポリマー層を形成した。

（３）次に、防食用ポリエチレン粉体として、Ｃ１Ｂ、
を２．５ｗｔχ、分散剤を２．５ｗｔχ添加混合したし
ＬＤ−ＰＥ粉体（平均粒径３５０μｍ）を溶融した接着
性ポリエチレン層の上に散布して塗着させた。

（４）防食用ポリエチレン粉体を塗着した鋼管を種々の
温度、時間で保持してＬＬＤ−ＰＥを溶融、融着させた
。その結果を第４図に示す０図中、Ｏ印は溶融状態が良
好であったもの、×印は不良であったものであり、斜線
部分の条件が良好な加熱条件を示している。尚、溶融、
融着後の防食用ポリエチレン層の厚さは２．５唾であっ
た。

（５）防食用ポリエチレン層を形成後、空冷と水冷とを
併用して、各被覆層を冷却固化させた。得られた被覆鋼
管の防食用ポリエチレン層を引張り試験（Ｊ　Ｉ　Ｓ　
　Ｋ　６７６０）に供した。分散剤の効果を確認するた
め、防食用ポリエチレン粉体としてＣ，Ｂ、をワックス
で固定して添加混合したものを用いるほかは、同条件で
製作したものについても同試験を行った。その結果を下
記第１表に示す。実施例Ａは分散剤を使用したもの、実
施例Ｂはワックス使用のものである。

第１表 第１表より、分散剤を使用したものは、機械的性質が掻
めて良好であることが確認された。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明のポリエチレン被覆鋼材は、
防食の主体となる防食用ポリエチレン層がエポキシ系プ
ライマー層および接着性ポリエチレン層を介して鋼材に
被覆しているため、接着強度に優れ、しかも安価なナチ
ュラルポリエチレンを使用することができ経済的である
。

また、防食用ポリエチレン層としてＬＬＤ−ＰＥ中にＣ
，Ｂ、を分散剤を介して分散させたものは、優れた成形
性、耐候性、機械的性質を兼備したものとなり、工業的
利用価値は著大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のポリエチレン被覆鋼材の部分断面図、
第２図はライニング要領説明図、第３図は同プロセスフ
ロー図、第４図は防食用ポリエチレン層を溶融形成する
のに要する後加熱温度と時間との関係を示すグラフ図で
ある。 １−鋼材、２−エポキシ系プライマー層、３　−接着性
ポリエチレン層、 一防食用ポリエチレン 層。 特 許 出 願 人 久保田鉄工株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）予熱した鋼材に防食用合成樹脂粉体を散布して溶
   融させ、鋼材表面に合成樹脂被覆層を形成した被覆鋼材
   において、 前記被覆層は鋼材表面から順にエポキシ系プライマー層
   、接着性ポリエチレン層、防食用ポリエチレン層が積層
   形成されていることを特徴とするポリエチレン被覆鋼材
   。
2. （２）防食用ポリエチレン層は気相法ポリエチレン中に
   カーボンブラックが分散剤を介して分散していることを
   特徴とする請求項（１）のポリエチレン被覆鋼材。