JPH0380969A

JPH0380969A - 鋼材のコーティング方法

Info

Publication number: JPH0380969A
Application number: JP21825189A
Authority: JP
Inventors: Taichiro Nagura; 名倉　太一郎; Seiichi Enomoto; 榎本　聖一
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1989-08-24
Filing date: 1989-08-24
Publication date: 1991-04-05

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、鉄を主成分とする鋼材の表面に、変性ポリオ
レフィン樹脂をコーティングする方法に関する。

（従来の技術）マンシｇン、アパート等の集合住宅、ホテル等の宿泊施
設では、給湯用あるいは給水用配管に、金属製の管体く
金属管）、特に鉄を主成分とする鋼材を用いた鋼管の内
周面を合成樹脂にて被覆した複合管が使用されている。

このような複合管では、熱水、冷水等のように周囲とは
温度差がある流体が通流されるため、鋼管と合成樹脂層
との熱収縮率の差等により、該鋼管内周面から合成樹脂
層が剥離するおそれがある。鋼管内周面からの合成樹脂
層の剥Ｉ！ｉ！（ブリスター）が甚だしい場合には、剥
離した合成樹脂層により鋼管内が閉塞され、熱水等の通
流が妨げられる。

このような問題を解決するために、鋼管に対して接着性
に優れた変性ポリオレフィン樹脂を鋼管内周面にコーテ
ィングすることが行われており、さらに、鋼管と変性ポ
リオレフィン樹脂との接着性を向上させるために、種々
の方法が開発されている。例えば、特開昭５８−１８５
７８３号公報には、冷延鋼帯表面を表面研削装置により
研削して洗浄する方法が開示されている。このように、
冷延鋼帯表面を研削すれば、その表面に付着している錆
、油脂成分等が除去されるために、変性ポリオレフィン
との接着性が向上する。しかし、このように、機械的に
銅帯表面を処理しただけでは、樹脂が熱膨張、あるいは
熱収縮した際の樹脂と銅帯との接着強度は向上せず、給
湯管等のように、内部を通流する流体の温度変化が激し
い場合には、銅帯にコーティングされた変性ポリオレフ
ィン樹脂が剥離するおそれがある。

また、特開昭６１−２７４７７０号公報には、ポリオレ
フィン樹脂を直接鋼管内周面に被覆する際に、鋼管を鉄
７０〜１６０ｇ／７に含有する塩酸溶液で酸洗処理した
後に、リン酸亜鉛カルシウム処理する方法が開示されて
いる。

（発明が解決しようとする課題）しかし、該公報に開示された方法でも、鋼管と変性ポリ
オレフィン樹脂との接着性が十分でなく、両者の間に、
水等が浸入すると、変性ポリオレフィン樹脂が容易に剥
離するおそれがある。

本発明は上記従来の問題を解決するものであり、その目
的は、鋼材の表面に、変性ポリオレフィン樹脂を接着性
よくコーティングし得る方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明の鋼材のコーティング方法は、鉄を主成分とする
鋼材のコーティングすべき表面を脱脂処理する工程と、
脱脂処理された該鋼材の表面を、所定温度に加熱された
所定濃度の硝酸溶液により所定時間にわたって酸化処理
して表面を凹凸化する工程と、酸化処理された該鋼材表
面に、変性ポリオレフィン樹脂をコーティングする工程
と、を包含してなり、そのことにより上記目的が達成さ
れる。

また、本発明の鋼材のコーティング方法は、鉄を主成分
とする鋼材のコーティングすべき表面を脱脂処理する工
程と、脱脂処理された該鋼材の表面を、所定温度に加熱
された所定濃度の硝酸溶液に炭化ケイ素粉体を混合した
混合液によりショツトブラストして表面を凹凸化する工
程と、酸化処理された該鋼材表面に、変性ポリオレフィ
ン樹脂をコーティングする工程と、を包含してなり、そ
のことにより上記目的が達成される。

本発明方法に使用される鋼材としては、例えば、鉄を主
成分とする熱延鋼板（ＳＰＨＣ）、冷延鋼板（ＳＰＣＣ
）、熱延炭素鋼板（ＳＰＨＴ）等の鋼板、あるいは各鋼
板により製造される鋼管等であり、鋼板の一方の表面あ
るいは両面、鋼管の内周面、外周面、あるいは内周面が
、変性ポリオレフィン樹脂によりコーティングされる。

該鋼材のコーティングされる表面の脱脂処理は、鋼材と
コーティングされる変性ポリオレフィン樹脂との接着性
を阻害する該鋼材表面に付着する油脂等を除去するもの
であり、アルカリあるいは有機溶剤を用いて実施される
。特に処理時間が短時間でよい有機溶剤（トルエン、ト
リクロルエタン、テトラクロロジフルオロエタン、トリ
クロロトリフルオロエタン、トリクロルエチレン等）を
用いての洗浄が好ましい。このような有機溶剤による脱
脂処理は、液浸漬処理あるいは蒸気処理のいずれであっ
てもよい。

脱脂処理された鋼材表面は、硝酸（ＨＮＯ３）溶液によ
り、表面凹凸化処理される。この表面凹凸化処理は、鋼
材表面が、該表面にライニングされる変性ポリオレフィ
ン樹脂と強固に接着するように、表面粗さ計による表面
粗さの平均が３μｍ以上となるように、硝酸溶液濃度が
５〜２０％、該硝酸による処理温度が４０〜７０℃、処
理時間が３０〜１２０秒であることが好ましい。

硝酸溶液濃度が５％以下であれば、処理時間が長くなり
、鋼材を連続処理する場合には、生産性が低下するため
に不適当である。反対に、硝酸溶液濃度が２０％以上に
なると、鋼材が激しく腐食して、鋼材自体の強度が低下
するおそれがある。

鋼材表面を所定の時間内に所定の表面処理状態とするた
めには、硝酸溶液濃度が１０〜１５％の範囲が特に好ま
しい。

表面凹凸化処理時における硝酸溶液の温度は、４０°Ｃ
以下になれば、硝酸が活性化しにくくなり、７０℃以上
になれば、硝酸における活性分子の破壊が著しくなり、
鋼材表面の凹凸化処理が不安定になる。硝酸による表面
凹凸化処理時には、反応熱により、硝酸溶液温度が上昇
するために、硝酸溶液温度を常時監視して制御する必要
がある。

表面凹凸化処理に要する時間は、上述の硝酸溶液濃度範
囲、硝酸溶液温度範囲であっても、３０秒以下であれば
、安定した表面凹凸化処理が行われない。また、１２０
秒以上になるど、表面の凹凸化が進行せずに、鋼材の腐
食が進行することになり好ましくない。

このような硝酸溶液のみによる表面凹凸化処理に替えて
、硝酸溶液に炭化ケイ素粉体を混合して、その混合液に
よるショツトブラスト処理により、鋼材表面を凹凸化処
理してもよい。この場合には、硝酸溶液中に所定の粒子
径の炭化ケイ、素を混合しておき、ポンプによりその混
合液を鋼材表面に適当な圧力により噴出（ショット）す
ることにより、噴出された炭化ケイ素が鋼材表面を活性
化するとともに、この活性化した鋼材表面を、硝酸溶液
が凹凸化する。

炭化ケイ素は、一般には、研削材、研磨材として使用さ
れている人造合成無機物であり、ダイヤモンドに次ぐほ
どの硬度（新モース硬度では、ダイヤモンドを１５とす
ると、炭化ケイ素は１３）を有している。また、塩酸、
硝酸、硫酸、水酸化ナトリウムといった酸化力に富んだ
化学物質にきわめて安定している。このような炭化ケイ
素は、例えば、粒子径で１〜２００μｍのもの、好まし
くは１０〜５０μ■のものを、硝酸溶液に重量比で、２
〜１５％程度となるように混合し、その混合液が鋼材表
面にショットされる。炭化ケイ素の粒子径が１μ−以下
、あるいは炭化ケイ素含有率が２重量％以下になると、
ショットによる鋼材表面の活性化の効果がなく、反対に
、炭化ケイ素の粒子径が２００μ重以上、あるいは炭化
ケイ素含有率が１５重量％以上になると、ポンプによる
所定圧のショットが困難になる。

このように、炭化ケイ素によるショツトブラストを行う
場合には、該炭化ケイ素が混入される硝酸溶液は、濃度
が５〜１５％程度、温度が２０〜５０℃が好ましい。こ
のように、炭化ケイ素によりショツトブラストする場合
には、鋼材表面は、炭化ケイ素により活性化されるため
に、前述したように、硝酸溶液に浸漬させて表面を凹凸
化する場合よりも、その濃度範囲および温度範囲が抑制
される。しかし、硝酸溶液濃度が５％以下、あるいは２
０℃以下では、炭化ケイ素のショット効果があるとはい
え、鋼材表面は十分に凹凸化されないおそれがあり、処
理時間を長くしなければならず、作業効率が低下する。

他方、硝酸溶液濃度が１５％以上になると、鋼材表面が
炭化ケイ素のショット効果があるために、硝酸溶液によ
る腐食が進行され、鋼材表面の凹凸化の制御が困難にな
る。

硝酸温度が５０℃以上でも、炭化ケイ素によるショット
効果があるために、硝酸の活性分子の破壊が著しく鋼材
表面の凹凸化が不安定な状態になる。

硝酸溶液温度は、反応熱により上昇するために、常時監
視して制御する必要がある。炭化ケイ素と硝酸溶液の混
合液を鋼材表面へ噴出する際の圧力は、高い方が好まし
いが、３〜５　ｋｇ　／　ｃｍ　２程度でよい。３ｋｇ
／ｃｍ２以下の圧力では、ショット効果が得られない。

このような硝酸溶液を用いた表面処理の後には、水洗、
湯洗等により、硝酸を洗い流すことが好ましい。

硝酸溶液あるいは硝酸溶液と炭化ケイ素混合液による表
面凹凸化処理工程が終了すると、通常は、除錆工程を実
施することが好ましい。該除錆工程は、強力な酸化性酸
である硝酸溶液に接触した鋼材が、洗浄水、空気等によ
り発錆することが避けられないために、生じた錆を除去
するために実施される。該除錆工程は、市販の除錆剤、
塩酸、硫酸等の希釈液、あるいは、塩酸と硫酸の混酸液
等が使用される。除錆処理後に鋼材表面にコーティソゲ
される変性ポリオレフィンとの接着性を阻害する油脂等
は、使用しないことが好ましい。

除錆工程の後には、酸化皮膜形成処理工程が実施される
。該酸化皮膜形成処理工程では、後工程でコーティング
される変性ポリオレフィンと鋼材表面との接着性を向上
させるために実施され、例えば、高濃度酸（硫酸、塩酸
、リン酸等）、沸騰温度に近い熱水、あるいは高温熱風
により鋼材表面が処理されて、酸化皮膜が形成される。

上記各工程後には、必要に応じて、鋼材表面を安定化す
るために、洗浄工程、乾燥工程が実施される。また、各
工程における処理液には、必要に応じて、界面活性剤が
添加されて処理能力の向上が図られる。

このようにして、所定の表面処理がされた鋼材は、表面
に変性ポリオレフィンがコーティングされるように、例
えば、加熱炉により予備加熱される。この予備加熱にお
ける加熱温度は、コーティングされる変性ポリオレフィ
ン樹脂の溶融温度以上で、しかも、該変性ポリオレフィ
ンのコーティング時における温度以下とされ、通常は、
１４０〜２００°Ｃ程度とされる。加熱は、近赤外線ヒ
ーター、遠赤外線ヒーター、セラミックヒータ−誘導加
熱等により実施される。

予備加熱された鋼材は、例えば、所定の金型内に導入さ
れて、所定の形状に成形される間に、該金型に接続され
た押し出し機から溶融状態の変性ポリオレフィン樹脂が
金型内の鋼材へと供給され、該鋼材が該変性ポリオレフ
ィンによりコーティングされる。

鋼材表面にコーティングされるシラン変性ポリオレフィ
ン樹脂は、低密度、中密度あるいは、高密度のポリエチ
レン（ＰＥ）、エチレン−酢酸ビニル共を合体（ＥＶＡ
）、エチレン−エチルアクリレート共重合体（ＥＥＡ）
、エチレン−プロピレン共重合体等、ポリプロピレン、
ポリブテン等を水架橋性シラン変性させた樹脂、あるい
は放射線架橋させた樹脂等である。

このような本発明方法は、例えば、第１図に示すように
、鋼板１１が連続的に送給されるラインにて実施される
。該ラインでは、鋼板１１が、連続的に洗浄槽２１へ送
給されて、該洗浄槽２１により、鋼板１１表面が脱脂洗
浄処理された後に表面処理槽２２へ送給されて、該表面
処理槽２２内にて硝酸溶液に浸漬されて、あるいは硝酸
と炭化ケイ素との混合液によるショツトブラストにより
所定の表面凹凸化処理され、さらに、その後に、鋼板１
１が金型２３へ送給されて該金型２３により、所定の変
性ポリオレフィン樹脂が鋼板表面にコーティングされる
。

これにより、鋼板１１に変性ポリオレフィン樹脂がコー
ティングされた複合材が得られる。

また、本発明方法は、第２図示すように、コイル状に巻
回された鋼板１１を連続的に管状物に成形するラインに
おいても実施される。該ラインでは、順次繰り出される
鋼板１１が、表面処理槽４１へ送給され、該表面処理槽
４１にて、硝酸溶液への浸漬により、あるいは硝酸溶液
と炭化ケイ素との混合液によるショツトブラストにより
所定の表面凹凸化処理が実施され、その後に、所定の成
形装置４２により、断面Ｕ字状に順次成形される。そし
て、その後に、加熱炉４３により予備加熱された後に、
金型４４へ送給されて、該金型４４により、断面Ｕ字状
に成形された鋼板１１を断面円形状に順次成形するとと
もに、その内周面に溶融状態の変性ポリオレフィン樹脂
を順次コーティングする。これにより、内周面が変性ポ
リオレフィン樹脂にてコーティングされた複合管が得ら
れる。

（実施例）以下に本発明を実施例について説明する。

基層」口。

第１図に示すラインにより、冷延鋼板１１の表面に低密
度ポリエチレンを水架橋シラン変性させた樹脂をコーテ
ィングした。冷延鋼板１１は、洗浄処理槽２１において
、常温のトルエンに２分間浸漬して脱脂処理した後に、
表面処理槽２２により、６０℃の１０％濃度硝酸溶液に
１分間浸漬した。その後、鋼板１１は、図示していない
除錆処理槽により、１０％濃度塩酸溶液と１０％濃度硫
酸溶液との混合液（常温）に、３０秒浸漬させた後に、
３０秒間にわたって水洗した。さらにその後、図示しな
い酸化皮膜形成槽において、５０％濃度の常温の硫酸溶
液に１分間浸漬させた後に、６０°Ｃの温度の湯にて湯
洗した。さらに、鋼板１１は、１５０°Ｃの温度に予備
加熱された後に、シラン変性低密度ポリエチレン樹脂を
、鋼板１１の表面に、成形温度１８０℃にて、押し出し
コーティングした。

得られた複合材の樹脂接着強度を、１８０°ピーリング
により測定したところ、５回の平均で、２５、　５　ｋ
ｇ／　２ｃｍ幅の値が得られた。さらに、得られた複合
材を小さく切断して、８０″Ｃの熱水に、５００時間浸
漬し、同様のビーリングにより、接着強度を測定したと
ころ、５回の平均値として、２４、　８ｋｇ／２ｃｍ幅
かの値得られ、熱水浸漬前と略同様の接着強度であった
。鋼板の発錆は、切断面にのみ認められた。

及血園主第２図に示すラインにより、内周面がシラン変性低密度
ポリエチレン樹脂にてコーティングされた鋼管を製造し
た。実施例１と同様の材料を用い、また、各処理工程に
おける条件も、実施例と同様とした。得られた複合管に
おける鋼管と樹脂との接着強度を実施例１と同様のビー
リングにより測定したところ、２８．　０　ｋｇ　７２
ｃｍ幅の値が得られた。

耐久性の評価として、８０°Ｃの熱水を５００時間にわ
たって通流させたところ、内周面にコーティングされた
樹脂には異常は認められなかった。

友血園主第１図に示すラインにより、冷延鋼板１１の表面に低密
度ポリエチレンを水架橋シラン変性させた樹脂をコーテ
ィングした。冷延鋼板１工は、洗浄処理槽２１において
、１−１−１）リクロロエタンにより３０秒間にわたっ
て蒸気洗浄して、表面を脱脂処理した後に、表面処理槽
２２により、４０　’Ｃの１０％濃度硝酸溶液中に、粒
子径が３０μｍの炭化ケイ素を重量比で１２％混合し、
その混合液を、ポンプ吐出圧が４　ｋｇ　／　ｃｍ　２
となるように、冷延鋼板表面に６０秒間にわたって噴出
させて、ショツトブラストを行った。その後、鋼板１１
は、６０秒にわたって水洗した後に、図示していない除
錆処理槽により、１０％濃度塩酸溶液とＩＱ％濃度硫酸
溶液との混合液（常温）に、３０秒間浸漬させて、除錆
処理した。その後、６０秒間にわたって水洗した。さら
に、鋼板１１は、１５０°Ｃの温度に予備加熱された後
に、低密度ポリエチレン（密度０゜９２２ンを水架橋シ
ラン変性した樹脂を鋼板１１の表面に、成形温度１８０
℃にて、押し出しコーティングした。

得られた複合材の樹脂接着強度を、１８０’　ビーリン
グにより測定したところ、バラツキが小さく、１０回の
平均で、２８．２　ｋｇ／　２ｃ＋ｎ幅の値が得られた
。さらに、得られた複合材を小さく切断して、ｇｏ’ｃ
の熱水に、１０００時間浸漬させて、接着強度を同様の
ビーリングにより測定したところ、１０回の平均値とし
て、２７．　６　ｋｇ／　２ｃｍ幅の値が得られ、熱水
浸漬前と略同様であった。ｇｌ板の発錆は、切断面にの
み認められた。

及血園工表面凹凸化処理において、硝酸溶液の濃度を８％、硝酸
溶液に混合される炭化ケイ素の量を１０重量％とじ、さ
らに、ショツトブラスト時におけるポンプ吐出圧を５　
ｋｇ　／　ｃｍ　２としたこと以外は、実施例３と同様
である。得られた複合材料の接着強度を実施例３と同様
のビーリングにより測定したところ、２７．　８　ｋｇ
／　２ｃｍ幅の値であり、また、実施例３と同様の熱水
通流試験を実施したところ、接着強度は、２７．５　ｋ
ｇ／　２ｃｍ幅の値であった。

匿蚊園上実施例１において、鋼板を硝酸による表面凹凸処理およ
び除錆処理をしなかった。その他の条件は実施例１と同
様である。該鋼板とシラン変性低密度ポリエチレンとの
接着強度は、１８．０ｋｇ７２ｃｍ幅の値であった。実
施例１と同様に、８０°Ｃの熱水を５００時間にわたっ
て通流させた後の接着強度は、５　ｋｇ　／　２ｃｍ幅
と著しく低下していた。

Ｌ蝮園主実施例２において、鋼板を硝酸溶液により表面凹凸化処
理しなかった。その他の条件は、実施例２と同様である
。得られた複合管の接着強度は、２０　ｋｇ　／　２ｃ
ｍ幅の値であった。また、８０″Ｃの熱水を５００時間
にわたる通流させたところ、内周面の樹脂のいたるとこ
ろにふくれ（ブリスター）が認められた。

比、ｆｉＪＬと実施例３において、硝酸溶液を用いることなく、炭化ケ
イ素のみを用いてショツトブラストを行った。その他の
条件は、実施例３と同様である。得られた複合材の接着
強度を実施例３と同様に測定したところ、２０ｋｇ７２
ｃｍ幅の値であり、熱水通流後の複合材の接着強度も、
実施例３と同様にして測定したところ、６　ｋｇ　／　
２　ｃｍ幅の値であった。得られた複合材の端部では樹
脂の剥離が認められ、また、全体にわたって界面で発錆
が確認された。

（発明の効果〉本発明の鋼材のコーティング方法は、このように、鋼材
の表面を、所定濃度、所定温度の硝酸溶液により、所定
時間にわたって酸化処理することにより、または、硝酸
溶液に炭化ケイ素を混合して、その混合液によりショツ
トブラストすることにより、鋼材表面を凹凸化している
ため、該鋼材表面には、変性ポリオレフィン樹脂が強固
に接着するために、鋼材表面は、シラン変性ポリオレフ
ィン樹脂により確実にコーティングされる。その結果、
得られる複合材料は、絞り加工、ロール加工、パンチン
グ加工等によっても、樹脂層が鋼材から剥がれるおそれ
がなく、加工性に優れている。

また、得られた複合材は、例えば、海岸近くの塩害が生
じる悪環境、温度差の激しい流体にさらされる悪環境、
さらには塩素雰囲気下のような悪環境下でも、鋼材が腐
食したり樹脂層が剥離するおそれがなく、長期にわたっ
て安定的に使用し得る。

４、　　　の□　な！日第１図は本発明方法の一実施状態を示す模式図、第２図
は本発明方法の他の実施状態を示す模式図である。

１１・・・鋼板、２１・・・洗浄槽、２２・・・表面処
理槽、２３・・・金型、４１・・・表面処理槽、４２・
・・成形装置、４３・・・予備加熱炉、４４・・・金型
。

以上

Claims

【特許請求の範囲】１、鉄を主成分とする鋼材のコーティングすべき表面を
脱脂処理する工程と、脱脂処理された該鋼材の表面を、所定温度に加熱された
所定濃度の硝酸溶液により所定時間にわたって酸化処理
して表面を凹凸化する工程と、酸化処理された該鋼材表
面に、変性ポリオレフィン樹脂をコーティングする工程
と、を包含する鋼材のコーティング方法。２、鉄を主成分とする鋼材のコーティングすべき表面を
脱脂処理する工程と、脱脂処理された該鋼材の表面を、所定温度に加熱された
所定濃度の硝酸溶液に炭化ケイ素粉体を混合した混合液
によりショットブラストして表面を凹凸化する工程と、酸化処理された該鋼材表面に、変性ポリオレフィン樹脂
をコーティングする工程と、を包含する鋼材のコーティング方法。