JPH07186326A - ポリオレフィン樹脂被覆鋼材 - Google Patents

ポリオレフィン樹脂被覆鋼材

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JPH07186326A
JPH07186326A JP5346897A JP34689793A JPH07186326A JP H07186326 A JPH07186326 A JP H07186326A JP 5346897 A JP5346897 A JP 5346897A JP 34689793 A JP34689793 A JP 34689793A JP H07186326 A JPH07186326 A JP H07186326A
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JP
Japan
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adhesive
polyolefin resin
polyolefin
steel material
coated steel
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Withdrawn
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JP5346897A
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English (en)
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Hidekazu Endo
英一 遠藤
Yoichi Ito
陽一 伊藤
Hirotaka Sato
弘隆 佐藤
Hiroyuki Mimura
博幸 三村
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低い接着温度でも短時間に強固な接着力を発
言できる直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)接着
剤を適用したポリオレフィン樹脂被覆鋼材。 【構成】 金属管1の上にクロメート層2,エポキシプ
ライマー層3,LLDPE接着剤層4,ポリオレフィン
樹脂層5を順次積層する。ここで用いるLLDPE接着
剤は、1―ブテン/エチレン比を7〜10重量%で共重
合させて合成したLLDPE1分子に対して、1〜2個
の無水マレイン酸をグラフトしたもので、GPC法によ
り求めた重量平均分子量は95000〜130000で
あり、Mw/Mnは6以下である。 【効果】 優れた被覆接着性を有するポリオレフィン樹
脂被覆鋼材を高い能率で製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼材にポリオレフィン
樹脂を接着剤を介して積層して成るポリオレフィン樹脂
被覆鋼材に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリオレフィン被覆鋼材は、旧来からの
原油,天然ガス等の流体を輸送する為のラインパイプと
しての用途のほかに、護岸工事用土木資材や桟橋や防波
堤等の海洋構造物として、更に新しくは、地域冷暖房の
分野においてエネルギー輸送配管として国内外を問わず
幅広く使用されている。
【0003】ポリオレフィン被覆鋼材の最大の特長は、
用いられる被覆材料自体が比較的安価であることのほか
に、化学的に安定であることから数ミリ程度の適当な膜
厚で被覆すれば、種々の実用環境下で40〜50年にわ
たる長期間の使用に耐え得ることである。このため、鋼
材のメンテナンスにかかる費用を低く抑えることができ
る。
【0004】このポリオレフィン被覆材料は、その化学
的安定性の為に単体では鋼材に接着しない。これを克服
して強固な被覆接着性を得る為に、ポリオレフィン被覆
鋼材は一般的に次の方法によって製造される。
【0005】すなわち、酸洗処理,ブラスト処理等によ
ってスケールを除去し、クロメート,リン酸塩,シラン
カップリング剤等を用いて下地処理を施した後、適当な
温度に加熱した鋼材表面に、反応硬化型エポキシ樹脂の
プライマー層を設け、その上に、ポリオレフィン系樹脂
接着剤層を押出法,粉体塗装法等によって形成し、更
に、低密度ポリエチレン,高密度ポリエチレン,ポリプ
ロピレン等のポリオレフィン材料を単層押出法,ポリオ
レフィン系樹脂接着剤との2層押出法,シート貼り付け
法等によって積層する。
【0006】このようにして製造されたポリオレフィン
被覆鋼材は最後に室温付近の温度まで急激に冷却され
る。
【0007】そして、前記の製造工程において用いられ
るポリオレフィン系樹脂接着剤に関しては、古くは特開
昭49―59187号公報から、新しくは特開平4―2
88383号公報まで多様な材料が提供されている。
【0008】これらのポリオレフィン系接着剤に共通す
る基本的な考え方は、ポリオレフィンを基本骨格とする
高分子化合物に、無水マレイン酸等の酸誘導体を概ね
0.01〜10重量%の範囲で、グラフト重合によって
変性して、接着性を持たせるというものである。
【0009】一方、ポリオレフィン系樹脂接着剤に多様
な特徴を持たせる工夫もなされている。
【0010】例えば、特開昭61―89276号公報の
ポリオレフィン―無水マレイン酸―酢酸ビニル共重合
体,特開昭61―136559号公報のポリオレフィン
―無水マレイン酸―スチレン共重合体,特開昭61―1
38679号公報のポリオレフィン―無水マレイン酸―
メタクリル酸メチル共重合体等は多元系共重合体とする
ものである。
【0011】一方、特開平2―58586号公報の酸誘
導体変性ポリオレフィンと未変性ポリオレフィンとの2
成分混合物,特開平2―3479号公報のエチレン―プ
ロピレンコポリマーと変性プロピレンとエチレンホモポ
リマーの3成分混合物,更には特開昭59―68319
号公報の高密度ポリエチレンと直鎖状低密度ポリエチレ
ンの混合物を酸誘導体にて一括して変性したもの等は多
成分系混合物とするものである。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】以上のように既に多く
の優れたポリオレフィン系接着剤が提供されているが、
これらを実製造ラインにて適用してみると、何れにおい
ても多少の不都合があり、充分に満足できるものはなか
った。
【0013】例えば、前述の特開昭61―89276号
公報の3元系共重合ポリオレフィン系接着剤を鋼管被覆
ラインに適用したところ、確かに強力な接着力を発現す
るものの、その為にはライン速度を遅くする必要があ
り、実生産には適さないものであった。
【0014】次に、特開昭59―68319号公報の2
成分系混合ポリオレフィン系接着剤を鋼管被覆ラインに
適用したところ、高温条件であれば強力な接着力を発現
するが、低温条件になるにつれて接着時間を長くしても
低い接着力しか得られなかった。
【0015】以上のような問題は、前記のポリオレフィ
ン被覆鋼材の製造工程において、加熱した鋼材の温度や
ポリオレフィンの押出温度といった温度条件及び製造ラ
イン速度といった時間条件によって接着剤の接着性が大
きく左右されることに起因している。
【0016】いいかえれば、これまで提示されてきた各
種のポリオレフィン樹脂被覆用の接着剤では、十分な接
着力を得るのに最低限の温度×時間を必要とするのに対
して、鋼材のサイズ,ポリオレフィン防食層の厚み,製
造ライン速度等が互いに交絡しあう為に、接着の温度×
時間条件を人為的に正確に制御できないのである。
【0017】そこで、実製造ラインの条件において、十
分な接着力を確保する方法としては、まずライン速度を
下げて接着時間を稼ぐことが考えられるが、これは生産
性が低下することになって実際的でない。
【0018】次に、接着温度を高くすることも考えられ
るが、ポリオレフィン防食層やプライマー層の諸性能を
低下させることにもなり得策とは言えない。
【0019】3番目の方法は、接着剤の接着反応を低温
で極力短時間で行わせるようにすることである。
【0020】本発明は、低い接着温度でも短時間に強固
な接着力を発言できる直鎖状低密度ポリエチレン接着剤
を適用したポリオレフィン樹脂被覆鋼材の提供を目的と
する。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上述の問題
を解決すべく、酸誘導体の変性量,ポリオレフィン系接
着剤の分子量及び分子量分布,更には、原料であるポリ
オレフィン系高分子の分子構造について鋭意検討した結
果、これらの適切な組み合せによって、特殊な分子構造
をポリオレフィン系接着剤中に導入したり、複雑な多成
分系とすることなく、強固な接着力を短時間で発現でき
ることを見いだし、本発明に到った。
【0022】すなわち、本発明の要旨とするところは、
鋼材にポリオレフィン樹脂を接着剤を介して積層して成
るポリオレフィン樹脂被覆鋼材において、その接着剤
が、 1.エチレンに対して7〜10重量%の1―ブテンを共
重合させて合成した直鎖状低密度ポリエチレンであり、 2.その直鎖状低密度ポリエチレン1分子に対し、無水
マレイン酸を1〜2個の範囲でグラフトさせて変性した
ものであり、 3.ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC
法)により求めた、無水マレイン酸で変性した後の直鎖
状低密度ポリエチレンの重量平均分子量(Mw)が95
000〜130000であり、 4.その重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(M
n)の比(Mw/Mn)が6以下である、 ことを特徴とするポリオレフィン樹脂被覆鋼材である。
【0023】
【作用】本発明では、エチレンと1―ブテンとの共重合
によって合成した直鎖状低密度ポリエチレンを、ポリオ
レフィン系接着剤の原料として用いる。
【0024】1―ブテンの替わりにプロピレン,1―ヘ
キセン,1―オクテン等を用いると、高い接着力は得ら
れない。また、1―ブテンは、エチレンに対して7〜1
0重量%の比率で共重合させたものがよく、この範囲を
外れると高い接着力は得られない。
【0025】その直鎖状低密度ポリエチレンの1分子に
対して、1〜2個の範囲で無水マレイン酸をグラフトさ
せる。無水マレイン酸の変性量が1個未満では良好な接
着力が得られるけれども接着に必要な時間が長くなり、
2個を超えると接着時間は短縮されるけれども高い接着
力は得られない。
【0026】また、無水マレイン酸の替わりに他の官能
基で変性することも考えられるが、本発明者は本接着系
における接着とは、プライマー層の表面に存在する水酸
基とポリオレフィン系接着剤の官能基との純然たる化学
反応であり、その結果生成した共有結合の数と接着力と
の間に明確な関係があることを見い出した。
【0027】このことから、接着性官能基としては、水
酸基との反応性に富み、接着形成過程において低分子量
化合物を副生しない無水マレイン酸が最も望ましい。
【0028】直鎖状低密度ポリエチレン接着剤の分子量
は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC
法)で測定した重量平均分子量で95000〜1300
00が望ましい。
【0029】その分子量が95000未満では高い接着
力は得られず、130000を超えると接着時間が長く
なる。
【0030】直鎖状低密度ポリエチレン接着剤の重量平
均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比Mw/M
nは、6を上限とする。Mw/Mnが大きくなると、接
着時間は短縮されるけれども接着力が著しく低下する。
【0031】
【実施例】図1に示すポリオレフィン被覆金属管を製造
した。その被覆構成は、金属管1の上にクロメート層
2,エポキシプライマー層3,ポリオレフィン系接着剤
層4,ポリオレフィン樹脂層5を順次積層した形となっ
ている。
【0032】まず、ブラスト処理によって表面調整した
金属管1として、外径が16インチで板厚が0.2イン
チの鋼管と、外径が28インチで板厚が1インチの鋼管
を使用した。
【0033】これらの鋼管に下地処理としてクロメート
処理を行った。得られたクロメート層2は、金属クロム
換算で、1m2あたり200〜400mgのクロムが付
着していた。
【0034】次に、油化シェルエポキシ社製エピコート
828のエポキシ樹脂と複素環式ジアミン硬化剤を化学
量論的に1:0.8の割合で混合して、霧化しながら約
160℃に加熱した鋼管表面に0.05mmの厚さにな
るように塗布し、鋼管の保有する熱で十分に硬化させて
エポキシプライマー層3を形成させた。
【0035】次に、第1表に示す各種の直鎖状低密度ポ
リエチレン接着剤を静電塗装法によって、約0.2mm
の厚さで均一に塗布して、ポリオレフィン系接着剤層4
を設けた。
【0036】その後、低密度ポリエチレンを230℃の
温度でTダイ押出被覆法によって被覆してポリオレフィ
ン樹脂層5を形成させ、水冷によって室温まで冷却し
た。
【0037】以上の全ての被覆工程において、金属管1
の搬送速度を1m/分〜4m/分の間で変化させて被覆
した。
【0038】そして、得られた各種被覆鋼材のエポキシ
プライマーと直鎖状低密度ポリエチレン接着剤との接着
力を調査した。接着力の評価は、DIN30670等に
記載されている測定方法に従ってピール強度によって行
った。ピール強度は20kg/cm以上が望ましい。
【0039】調査結果を図2および図3に示す。
【0040】両図より明らかなように、本発明のポリオ
レフィン被覆鋼材は、鋼管の搬送速度を速くしても常に
一定の高いピール強度を示している。
【0041】これに対して、本発明範囲外の比較例A,
Bは搬送速度が速くなるにつれて、著しくピール強度が
低下していく。
【0042】また、比較例C,D,Eのピール強度は搬
送速度によって変動しないけれども、ピール強度自体が
低く実用に供し得ない。
【0043】
【表1】
【0044】
【発明の効果】以上述べたように、本発明を用いること
によって優れた被覆接着性を有するポリオレフィン樹脂
被覆鋼材を高い生産能率で提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の被覆構成を示す説明図。
【図2】本発明の実施例のうち28in.×1in.の
鋼管を用いた場合の鋼管の搬送速度と被覆接着力との関
係を示す説明図。
【図3】本発明の実施例のうち16in.×0.2i
n.の鋼管を用いた場合の鋼管の搬送速度と被覆接着力
との関係を示す説明図。
【符号の説明】
1 金属管 2 クロメート層 3 エポキシプライマー層 4 ポリオレフィン系接着剤層 5 ポリオレフィン樹脂層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三村 博幸 富津市新富20―1 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼材にポリオレフィン樹脂を接着剤を介
    して積層して成るポリオレフィン樹脂被覆鋼材におい
    て、その接着剤が、 1.エチレンに対して7〜10重量%の1―ブテンを共
    重合させて合成した直鎖状低密度ポリエチレンであり、 2.その直鎖状低密度ポリエチレン1分子に対し、無水
    マレイン酸を1〜2個の範囲でグラフトさせて変性した
    ものであり、 3.ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC
    法)により求めた、無水マレイン酸で変性した後の直鎖
    状低密度ポリエチレンの重量平均分子量(Mw)が95
    000〜130000であり、 4.その重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(M
    n)の比(Mw/Mn)が6以下である、 ことを特徴とするポリオレフィン樹脂被覆鋼材。
JP5346897A 1993-12-27 1993-12-27 ポリオレフィン樹脂被覆鋼材 Withdrawn JPH07186326A (ja)

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JP5346897A JPH07186326A (ja) 1993-12-27 1993-12-27 ポリオレフィン樹脂被覆鋼材

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002045957A1 (en) * 2000-12-06 2002-06-13 Dow Global Technologies Inc. Protective coating for metal surfaces containing a non-oriented multilayer film with a polyolefin core

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002045957A1 (en) * 2000-12-06 2002-06-13 Dow Global Technologies Inc. Protective coating for metal surfaces containing a non-oriented multilayer film with a polyolefin core
US6663974B2 (en) 2000-12-06 2003-12-16 Dow Global Technology Inc. Structures containing a non-oriented multilayer film with a polyolefin core
AU2001294903B2 (en) * 2000-12-06 2007-05-24 The Dow Chemical Company Protective coating for metal surfaces containing a non-oriented multilayer film with a polyolefin core

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Effective date: 20010306