JPH09131831A - 二次密着性に優れたポリオレフィン被覆鋼材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温環境においても被覆層の接着強度低下が
小さく、かつ陰極剥離距離が小さい、二次密着性に優れ
た被覆鋼材の提供。 【解決手段】 鋼材の上に、プライマー層、変性ポリオ
レフィン層およびポリオレフィン層を順次積層したポリ
オレフィン被覆鋼材であって、前記プライマー層が、主
剤樹脂としてビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、硬化剤
としてジシアンジアミド、触媒としてイミダゾール系化
合物を用い、主剤樹脂に対する硬化剤配合量が28〜80mo
l ％、触媒配合量が0.6 〜3.0mol％であり、さらに防錆
顔料としてストロンチウムクロメートが５〜90mol ％配
合された一液型エポキシ樹脂が塗工・焼付けられてなる
プライマー層であることを特徴とする二次密着性に優れ
たポリオレフィン被覆鋼材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パイプライン、配
管用鋼管、鋼矢板および鋼管杭等に利用される、二次密
着性に優れた被覆鋼材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に被覆鋼材は、湿潤環境において電
気防食を施された状態で使用される。このような環境で
は、被覆層を透過した水によって接着強度が低下し、さ
らに被覆層に鋼面に達する欠陥が存在する場合、その周
囲の鋼面の表層において水酸化物イオンが発生するカソ
ード反応がおこり、プライマー層と鋼面で剥離が生じ
る。

【０００３】また、特に近年においては、加温すること
により液体の粘度を低下させ、輸送効率を上げる技術が
用いられつつあり、それに伴い高温環境においても接着
強度の低下や被覆層の剥離が長期にわたって発生しない
ことが重要となってきた。従来より、被覆鋼材を実際の
使用環境下で一定期間使用した後の密着性、すなわち二
次密着性を向上させるため、鋼材の表面に化成処理を施
したり、プライマー中に無機顔料を混合する方法がとら
れている。

【０００４】前者の代表的な化成処理としては、クロメ
ート処理（特公平６−９８７３１号公報）、シランカッ
プリング剤およびキレート剤による処理（特開昭６２−
２５５１３８号公報）等が挙げられる。しかしながら、
いずれの場合も化成処理を施した後、２００℃以上で焼
付けなければならないため、プライマーの塗工方法が限
定される。

【０００５】すなわち、化成処理・焼付け後、連続して
プライマーを丸ダイで塗工した場合、鋼管などの予熱に
よって塗工時にプライマーがゲル化、場合によっては硬
化し、使用したプライマーの残余を循環使用できないの
で、実際の製造ライン設備に適用する際、省資源および
経済性の面で問題がある。後者のプライマーに無機顔料
を配合する方法としては、フレークガラスを添加して塗
膜の透過阻止効果を向上させる方法（特公昭６３−７５
８４号公報）や、水易溶性の防錆機能を有する金属塩を
添加する方法（特開昭６０−４０１７５号公報）等があ
る。

【０００６】しかしながら、いずれの方法も６０℃程度
の温水に短期間浸漬した場合は効果を発揮するものの、
陰極剥離試験における苛酷なアルカリ環境の場合や、９
５℃の沸水に浸漬した場合はあまり効果がない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高温環境に
おいても被覆層の接着強度低下が小さく、かつ陰極剥離
距離が小さい、すなわち、二次密着性に優れた被覆鋼材
を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記問題
点を解決するにあたって鋭意研究を重ねた結果、硬化剤
であるジシアンジアミドと触媒であるイミダゾール系化
合物の配合範囲を特定した、ビスフェノール型エポキシ
樹脂を主剤樹脂とする一液型エポキシプライマーに、ス
トロンチウムクロメートを配合することにより、二次密
着性に優れた被覆鋼材が得られることを見出し、本発明
を完成するに至った。

【０００９】すなわち、本発明は、鋼材の上に、プライ
マー層、変性ポリオレフィン層およびポリオレフィン層
を順次積層したポリオレフィン被覆鋼材であって、前記
プライマー層が、主剤樹脂としてビスフェノールＦ型エ
ポキシ樹脂、硬化剤としてジシアンジアミド、触媒とし
てイミダゾール系化合物を用い、主剤樹脂に対する硬化
剤配合量が28〜80mol ％、触媒配合量が0.6 〜3.0mol％
であり、さらに防錆顔料としてストロンチウムクロメー
トが５〜90mol ％配合された一液型エポキシ樹脂が塗工
・焼付けられてなるプライマー層であることを特徴とす
る二次密着性に優れたポリオレフィン被覆鋼材であり、
また本発明においては、前記鋼材がブラスト処理した鋼
材であることが好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で用いる鋼材とは、主に鋼管、鋼矢板、鋼管矢板
および鋼管杭等を示す。一般に、鋼面とプライマー層と
の接着強度を向上させるためには、鋼面を清浄に保つこ
とが重要である。

【００１１】本発明では、鋼面の酸化層を除去可能であ
れば、ブラスト加工や酸洗処理等その手段を限定しない
が、Ｒｚ（＋点平均粗さ）(JIS B0601) ＝40〜 100μｍ
のスチールグリッド処理が最も好適である。本発明で用
いるプライマーとは、防錆性に優れ、製造時の配合ミス
が無く、製造ラインにおいて循環使用が可能な、無溶剤
の一液型エポキシプライマーであり、使用する硬化剤お
よび触媒は、室温での保存安定性に優れ、 160℃前後に
おいて硬化速度が速い、ジシアンジアミドとイミダゾー
ル系化合物である。

【００１２】ジシアンジアミドの粒径は特には限定され
ないが、プライマー層の膜厚を考慮すると平均粒径は10
μｍ以下が好ましい。触媒であるイミダゾール化合物の
構造は特には限定されないが、室温での保存安定性を向
上させるために、例えば、イミダゾールの２級アミンを
エポキシ樹脂と反応させ、イミダゾールの３級アミンを
フェノール系またはカルボン酸系の化合物でブロッキン
グしたものが好ましい。

【００１３】プライマーの主剤樹脂としては、ビスフェ
ノールＡ型、ビスフェノールＡＤ型、フェノールノヴォ
ラック型等の汎用エポキシ樹脂が考えられるが、常温で
の粘度が低く、反応速度の大きいビスフェノールＦ型エ
ポキシ樹脂が好ましい。プライマー層の乾燥膜厚は、10
〜 200μｍが好適である。10μｍより薄い場合、連続し
た膜が生成せず二次密着性が劣る。 200μｍより厚い場
合は、プライマー硬化時の収縮応力によって接着強度が
低下し、二次密着性も低下する。

【００１４】硬化剤配合量が28mol ％未満あるいは触媒
配合量が0.6mol％未満の領域では、プライマーのゲル化
時間が著しく遅く、製造ラインへの適用が困難である。
硬化剤配合量が80mol ％より多い領域、あるいは、触媒
配合量が3.0mol％より多い領域では、架橋密度低下によ
ってガラス転移点が低下し、さらに、硬化反応時に発泡
するため二次密着性が低下する。

【００１５】したがって、硬化剤および触媒の最適配合
量は、主剤樹脂100mol％に対して硬化剤28〜 80mol％か
つ触媒0.6 〜3.0mol％を満足する領域である。プライマ
ーに添加する防錆顔料としては、防錆性に優れる６価ク
ロムの金属塩のうち比較的水に対して難溶性を示し、ま
た安価なストロンチウムクロメートを用いることが好ま
しい。

【００１６】その粒径は特には限定されないが、プライ
マー層の膜厚を考慮すると、平均粒径は15μｍ以下が好
ましい。ストロンチウムクロメートの配合量は、主剤樹
脂100mol％に対して５〜 90mol％の範囲である。５mol
％未満では、防錆顔料としての効果が小さく、90mol ％
より多く配合すると均一なプライマーの膜が得られず二
次密着性が低下する。

【００１７】本発明においては、ストロンチウムクロメ
ートを用いることにより、他の顔料を用いた場合より
も、二次密着性が格段に向上するため、特にクロメート
処理等の化成処理およびそれに伴うプライマー塗工前の
加熱処理が不要となり、丸ダイでプライマーを塗工した
際に、プライマーのゲル化等が防止可能となり、プライ
マーの残余が循環使用可能となる。

【００１８】本発明で用いる変性ポリオレフィンはポリ
エチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンを無水
マレイン酸変性、マレイン酸変性等の酸変性したものが
例示されるが、これらに限定されるものではない。ま
た、本発明で用いるポリオレフィンは前記したものが例
示される。

【００１９】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明
する。鋼材としては、Ｒｚ＝75μｍのスチールブラスト
加工を行った 6.0mm厚の鋼板を用いた。一液型エポキシ
プライマーとしては、ビスフェノールＦ型のエポキシ樹
脂であるエピコート807 〔油化シェルエポキシ（株）社
製〕またはビスフェノールＡ型エポキシ樹脂であるエピ
コート828 〔油化シェルエポキシ（株）社製〕に、硬化
剤であるジシアンジアミドと、触媒であるイミダゾール
化合物を所定量配合し、さらに防錆顔料としてストロン
チウムクロメートまたは酸化クロムを添加したものを用
い、乾燥膜厚30μｍの厚さで塗工した。

【００２０】イミダゾール化合物は、イミダゾールの２
級のアミンをビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂と反応
させ、イミダゾールの３級アミンをカルボン酸でブロッ
キングさせたものを用いた。次に、塗工したプライマー
を 160℃でゲル化、焼付けした後、加圧力１kg/cm²、加
熱温度180 ℃、圧着時間10分間の条件のもとで 400μｍ
厚の無水マレイン酸変性ポリエチレンフィルム〔三菱化
学（株）社製〕と 2.0mm厚のポリエチレンフィルム〔三
菱化学（株）社製〕を圧着した。

【００２１】浸漬試験方法としては、試験片の端面をシ
ーリング剤で覆い、65℃と95℃の温水に30日間浸漬した
後、被覆層の密着強度を測定し、初期密着強度と比較し
た。なお、前記密着強度の測定は、ピール試験法により
行った。すなわち、被覆鋼板の被膜を１．０ｃｍ幅で剥
離し、剥離角：９０度、剥離速度１０ｍｍ／ｍｉｎで被
膜を剥離するときのピール強度を測定した。

【００２２】陰極剥離試験方法としては、試験片の中央
に直径６mmの鋼面に至る人工欠陥をつくり、室温および
65℃の３％NaCl水溶液中で、標準電極に対して−1.5 Ｖ
の電圧を60日間印加した後、被覆層の剥離距離を測定し
た。プライマー組成（主剤樹脂および顔料の種類、配合
量、硬化剤および触媒の配合量）が異なる場合の二次密
着性（高温浸漬試験後の密着強度、耐陰極剥離性）の試
験結果を、プライマー組成と共に表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】硬化剤と触媒の配合量が、主剤樹脂に対し
て硬化剤28〜 80mol％かつ触媒0.6〜3.0mol％を満足し
ない場合は、二次密着性が劣った（比較例１、２、
３）。また、硬化剤と触媒の配合量が前記の範囲を満た
していても、ストロンチウムクロメートの配合量が５mo
l ％未満、あるいは90mol ％より多い場合は、二次密着
性が劣った（比較例４、比較例５）。

【００２５】クロメート処理を鋼板に施すと、さらに二
次密着性が向上するが、ストロンチウムクロメートの添
加効果に比べてその効果は小さく、また、硬化剤および
触媒の配合量が適切でない場合、クロメート処理を施し
ても二次密着性の向上は見られなかった（実施例６、比
較例６）。また、硬化剤、触媒およびストロンチウムク
ロメートの配合量が前記の範囲を満たしていても、主剤
樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を用いた場
合は、その二次密着性は不十分であった（比較例７）。

【００２６】さらに、顔料として酸化クロムを用いた場
合も、得られた被覆鋼材の二次密着性は不十分であった
（比較例８）。すなわち、主剤樹脂としてビスフェノー
ルＦ型エポキシ樹脂を用い、硬化剤配合量28〜 80mol％
および触媒配合量0.6 〜3.0mol％を満足し、さらにスト
ロンチウムクロメート配合量が５〜90mol ％を満足する
場合、良好な二次密着性が得られた（実施例１〜６）。

【００２７】

【発明の効果】前記の結果から明らかなように、本発明
の被覆鋼材は、主剤樹脂、硬化剤、および触媒として、
それぞれビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ジシアンジ
アミド、およびイミダゾール系化合物を用いた一液型エ
ポキシプライマーに、さらにストロンチウムクロメート
を配合することにより、二次密着性に優れた被覆鋼材を
得ることが可能となった。

【００２８】また、本発明によれば、二次密着性に優れ
た被覆鋼材を得ることが可能となったため、化成処理お
よびそれに伴うプライマー塗工前の加熱処理が不要とな
り、丸ダイでプライマーを塗工した際の残余が循環使用
可能となり、さらに前記した本発明のプライマーの特性
と相まって生産性の向上が可能となった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼材の上に、プライマー層、変性ポリオ
   レフィン層およびポリオレフィン層を順次積層したポリ
   オレフィン被覆鋼材であって、前記プライマー層が、主
   剤樹脂としてビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、硬化剤
   としてジシアンジアミド、触媒としてイミダゾール系化
   合物を用い、主剤樹脂に対する硬化剤配合量が28〜80mo
   l ％、触媒配合量が0.6 〜3.0mol％であり、さらに防錆
   顔料としてストロンチウムクロメートが５〜90mol ％配
   合された一液型エポキシ樹脂が塗工・焼付けられてなる
   プライマー層であることを特徴とする二次密着性に優れ
   たポリオレフィン被覆鋼材。