JPH10202786A - 樹脂被覆金属体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は厳しい使用環境下でも耐熱水性、耐
食性、耐薬品性に優れ、且つ低コストの樹脂被覆金属体
を提供する。 【解決手段】 鋼板１は表面にクロメート処理層２が形
成され、その上に無機充填材を１０〜５０ｗｔ％配合し
た熱可塑性樹脂被覆層３が形成され、最上層に無機充填
材を含まない熱可塑性樹脂被覆層４が形成されている。
無機充填材を直接表面に出ないようにしたので、無機充
填材がフッ酸に溶けたり、環境因子と反応することがな
く、無機充填材添加による機能を充分に発揮でき、且つ
耐薬品性や耐食性が向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はポリエーテルエーテ
ルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテル
サルホンの熱可塑性樹脂を用いた樹脂被覆金属体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】耐熱性、耐薬品性、耐水性、機械的強度
等の優れた特性を有するポリエーテルエーテルケトン
（以下、ＰＥＥＫと略称する）、ポリフェニレンサルフ
ァイド（以下、ＰＰＳと略称する）、ポリエーテルサル
ホン（以下ＰＥＳと略称する）の熱可塑性樹脂を金属体
に被覆すると、特に耐熱水性、耐食性に優れた樹脂被覆
金属体が得られることが知られている。

【０００３】しかし、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＥＳを金属
体に被覆して用いる場合、通常の焼付け処理では充分な
接着力を得ることが難しいという問題がある。すなわ
ち、前記熱可塑性樹脂は融点が高いことから焼付け処理
時の加熱温度が高温（３００〜４５０℃）になること
と、熱膨張率が金属体に比べて３〜１０倍も大きいこと
から、加熱後室温まで冷却する過程で、前記熱可塑性樹
脂と金属体との界面に熱応力が発生し、接着力が低下し
てしまうからである。

【０００４】そして、接着力が低下した状態で、特に、
高温高圧の熱水の下で長期にわたって使用すると、前記
熱可塑性樹脂層を通過した熱水が金属体との界面に滞留
し、ブリスター（ふくれ）や剥離を生じて性能が劣化す
るという問題が発生する。

【０００５】このような問題に対して、これまでに、前
記熱可塑性樹脂と金属体との接着力を確保し、性能を維
持する技術として以下のようなものが考えられている。

【０００６】特開平４−８６２５４号公報には、金属体
面に、金属アルコキシド又はその初期縮合物からなるプ
ライマー組成物によるプライマー層を形成し、その上
に、ＰＥＥＫ等を被覆した樹脂被覆金属体が開示されて
いる（従来技術１）。

【０００７】特開平４−３０８７４６号公報には、ブラ
スト処理を施した鋼材の表面にプラズマ溶射によりＣ
ｒ、Ｍｏ等を溶射して形成されたまだらの溶射金属層お
よびＰＥＥＫ等の熱可塑性樹脂被覆を積層した被覆鋼材
が開示されている（従来技術２）。

【０００８】また、特開平４−５０５８５号公報には、
Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏから選ばれた一種以上の金属による金
属被覆層の上に、ＰＥＥＫによる樹脂被覆層を形成した
コーティング鋼管が開示されている（従来技術３）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術１では金属アルコキシド等によるプライマー層、従来
技術２ではＣｒ、Ｍｏ等の溶射金属層、従来技術３では
Ｎｉ等による金属被覆層といった、接着層を確保するた
めの特殊な中間層を形成する必要があることから、被覆
工程が煩雑となり、コストもかかるという問題がある。
そのために、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＥＳを用いた樹脂被
覆金属体を実用的に使用することが困難であった。

【００１０】本発明は、上記のような問題点を解決し、
樹脂被覆層と金属体の接着力を確保するとともに、厳し
い使用環境下でも耐熱水性、耐食性、耐薬品性に優れ、
且つ低コストの樹脂被覆金属体を提供することを目的と
するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は金属体にＰＥＥ
Ｋ、ＰＰＳ、ＰＥＳから選ばれる少なくとも１種類の熱
可塑性樹脂に１０〜５０ｗｔ％の無機充填材を配合した
樹脂被覆材が被覆され、その外面に無機充填材を配合し
ない上記熱可塑性樹脂から選ばれる少なくとも１種類の
熱可塑性樹脂からなる樹脂被覆材が被覆されていること
を特徴とする樹脂被覆金属体である。

【００１２】このようにして製造された樹脂被覆金属体
では、熱可塑性樹脂に無機充填材が配合されている樹脂
被覆層の熱膨張率が熱可塑性樹脂単体の場合の１／２か
ら１／３に低下し、金属体の熱膨張率との差が大幅に少
なくなる。その結果、焼付け処理時の熱応力の発生が抑
止され、充分な接着力を確保することができる。

【００１３】更に、添加した無機充填材は膜厚方向のガ
スや水蒸気などの浸透を抑える働きもする。

【００１４】ただし、無機充填材の配合が１０ｗｔ％未
満の場合には、樹脂被覆材の熱膨張率があまり低下しな
いので、焼付け処理時の熱応力の発生を抑制できず、充
分な接着力が得られない。

【００１５】また、無機充填材の配合が５０ｗｔ％を超
える場合には、熱可塑性樹脂の割合が少なくなるので、
焼付け処理での充分な接着力が得られない。

【００１６】そして、無機充填材を含まない層を最上層
に設けたので、使用環境の厳しい条件の下でも、添加し
た無機充填材が環境因子と反応したり、フッ酸に溶けた
りすることがなく、無機充填材添加による機能を充分に
発揮でき、且つ耐薬品性や耐食性が向上できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
によって説明する。図１は本発明の一実施の形態を示す
断面図である。図１において、鋼板１は表面にクロメー
ト処理層２が形成され、その上に無機充填材を１０〜５
０ｗｔ％配合した熱可塑性樹脂被覆層３が形成され、最
上層に無機充填材を含まない熱可塑性樹脂被覆層４が形
成されている。

【００１８】クロメート処理層２は鋼板１の表面の酸化
を抑えるために設けたものである。しかし、これに限定
されるものではなく、クロメート処理層２に代えて、エ
ポキシ系、ポリエステル系、フッ素系、シリコン系、ポ
リウレタン系、フェノール樹脂系等の合成樹脂に顔料
（金属酸化物、ガラス、カーボン）等の添加物を配合
し、必要に応じて溶剤を添加してなるプライマーによる
樹脂を設けても良い。

【００１９】熱可塑性樹脂被覆層３はＰＥＥＫ、ＰＰ
Ｓ、ＰＥＳから選ばれる少なくとも１種類の熱可塑性樹
脂で形成されたものである。

【００２０】ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＥＳに限定したのは
ＰＥＥＫ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＥＳ樹脂はいずれも耐熱
性、耐薬品性、耐水性に優れており、これらの長所を金
属体の樹脂被膜材として活かそうとしたことによる。

【００２１】熱可塑性樹脂被覆層３は無機充填材を１０
〜５０ｗｔ％配合することが必要であり、好ましくは２
０〜４０ｗｔ％配合することが必要である。

【００２２】無機充填材としては、ガラス、金属酸化
物、カーボン等を用いる。無機充填材の配合を１０〜５
０ｗｔ％に限定したのは、後述する試験結果に基づくも
のであるが、１０ｗｔ％未満では充分な接着力を期待す
ることができず、またブリスターの発生もあり、性能劣
化の危険性がある。

【００２３】５０ｗｔ％を超えた場合には、逆に接着力
の低下がみられ、性能劣化の危険性がある。

【００２４】本発明では最上層に無機充填材を含まない
熱可塑性樹脂被覆層４を形成することが必要である。上
記熱可塑性樹脂被覆層３に配合した無機充填材が直接表
面に出ないようにするためである。

【００２５】これによって、本発明の樹脂被覆金属体は
環境の悪い使用条件でも、熱可塑性樹脂被覆層３に配合
された無機充填材が環境因子と反応したり、フッ酸に溶
けたりすることがなく、無機充填材の本来の機能を充分
に発揮することができるとともに、樹脂被覆金属体自体
の耐薬品性や耐食性も向上する。

【００２６】

【実施例】以下に本発明の実施例及び比較例について述
べる。共通の処理方法として、金属素地は、サンドやス
チールグリッド、ショット、銅スラグ、風砕スラグ（高
炉スラグ）などを用いたブラスト処理を行ない、１０点
平均粗さで５〜１００μｍ好ましくは２０〜４０μｍの
範囲で粗面化した。

【００２７】この場合、粗さを限定したのは、５μｍよ
り小さいと十分な接着力が得にくく、１００μｍを超え
た場合は熱可塑性樹脂を被覆した後に表面に凹凸が残る
ことによる。

【００２８】この後脱脂を行ない、クロメート層を形成
した後、熱可塑性樹脂を被覆した。熱可塑性樹脂被覆層
の厚みは合計の厚み１００〜１５００μｍ、好ましくは
２００〜１０００μｍである。また無機充填材を含まな
い熱可塑性樹脂被覆層は２０μｍ以上設けるのが好まし
い。焼付け温度から急冷すると、クラックが入ったり、
表面に細かいしわが入ることがあるために、徐冷を行う
ことが望ましい。アニール処理を行うとなお良い。

【００２９】尚、無機充填材の配合はプライマー層の表
面からの距離に従って減少し、最外面または上層等は無
機充填材を含まないような傾斜配合を行っても良い。

【００３０】［実施例１］鋼板にブラスト処理を行な
い、その片面にクロメート処理液を焼付けた。ついで、
クロメート処理層の上にガラスフレークを配合したＰＥ
ＥＫからなる熱可塑性樹脂を塗装し、更に、その表面に
ガラスフレークを配合しないＰＥＥＫからなる熱可塑性
樹脂を塗装して、焼付けて被覆層を形成し、樹脂被覆鋼
板（鋼板寸法：１００ｍｍ×１５０ｍｍ×２ｍｍｔ）の
供試材を作製した。

【００３１】熱可塑性樹脂被覆層の合計の厚みは８００
μｍとし、無機充填材を含まない熱可塑性樹脂被覆層の
厚みは３００μｍとした。

【００３２】この時、ガラスフレークの量を１０〜５０
％まで変えて配合した。ＰＥＥＫの焼付け温度は約３８
０〜４２０℃である。ここではクロメート処理した鋼板
の表面にガラスフレークを配合したＰＥＥＫとガラスフ
レークを配合しないＰＥＥＫの熱可塑性樹脂を塗装した
後、焼付けを４００℃で２０分行ない、その後２０℃／
分よりも遅い冷却速度で徐冷して熱可塑性樹脂被覆層を
形成し、試験片Ｎｏ．Ａ１〜Ｎｏ．Ａ５の樹脂被覆鋼板
供試材を作製した。

【００３３】途中でアニール処理（１５０〜２００℃）
を行っても良い。ただし、４００℃から急冷すると、ク
ラックが入ったり、表面に細かいしわが入ることがあ
る。

【００３４】［実施例２］実施例１のガラスフレークを
配合したＰＥＥＫに代えて、ガラスフレークを配合した
ＰＰＳとした。

【００３５】ＰＰＳの焼付け温度は約３５０〜４５０℃
である。実施例２ではＰＰＳの焼付けは３８０℃で２０
分行ない、その後徐冷した。それ以外は実施例１と同様
に行ない、試験材Ｎｏ．Ｂ１〜Ｎｏ．Ｂ５の樹脂被覆鋼
板供試材を作製した。

【００３６】［実施例３］実施例１のガラスフレークを
配合したＰＥＥＫに代えて、ガラスフレークを配合した
ＰＥＳとした。

【００３７】ＰＥＳの焼付け温度は約３８０〜４００℃
である。実施例３ではＰＥＳの焼付けは４００℃で２０
分行ない、その後徐冷した。それ以外は実施例１と同様
に行ない、試験Ｎｏ．Ｃ１〜Ｎｏ．Ｃ５の樹脂被覆鋼板
供試材を作製した。

【００３８】［比較例１］実施例１に対し、熱可塑性樹
脂層を全てガラスフレークを配合しないＰＥＥＫに代え
た場合と、ガラスフレークを６０ｗｔ％配合したＰＥＥ
Ｋに代えた場合とにした。それ以外は実施例１と同様に
行ない、試験片Ｎｏ．Ａ１１、Ｎｏ．Ａ１２の樹脂被覆
鋼板供試材を作製した。

【００３９】［比較例２］実施例２に対し、熱可塑性樹
脂層を全てガラスフレークを配合しないＰＰＳ樹脂に代
えた場合と、ガラスフレークを６０ｗｔ％配合したＰＰ
Ｓに代えた場合とにした。それ以外は実施例２と同様に
行ない、試験Ｎｏ．Ｂ１１、Ｎｏ．Ｂ１２の樹脂被覆鋼
板供試材を作製した。

【００４０】［比較例３］実施例３に対し、熱可塑性樹
脂層を全てガラスフレークを配合しないＰＥＳ樹脂に代
えた場合と、ガラスフレークを６０ｗｔ％配合したＰＥ
Ｓに代えた場合とにした。それ以外は実施例３と同様に
行ない、試験Ｎｏ．Ｃ１１、Ｎｏ．Ｃ１２の樹脂被覆鋼
板供試材を作製した。

【００４１】［比較例４］実施例１に対し、熱可塑性樹
脂層を全てガラスフレークを３０％配合したＰＥＥＫに
代えた。それ以外は実施例１と同様に行った。それを試
験片Ｎｏ．Ａ２１とした。

【００４２】［比較例５］実施例２に対し、熱可塑性樹
脂層を全てガラスフレークを３０％配合したＰＰＳに代
えた。それ以外は実施例２と同様に行った。それを試験
片Ｎｏ．Ｂ２１とした。

【００４３】［比較例６］実施例３に対し、熱可塑性樹
脂層を全てガラスフレークを３０％配合したＰＥＳに代
えた。それ以外は実施例３と同様に行った。それを試験
片Ｎｏ．Ｃ２１とした。

【００４４】以上のようにして作製された片面樹脂被覆
鋼板の供試材を浸漬試験容器に、容器内を２分割するよ
うにセットし、鋼板側を６０℃の温水で循環させ、樹脂
被覆側を９０℃の熱水として、１ヵ月間温度差浸漬試験
を行った。試験後にブリスターの発生の確認、及び試験
前と試験後の樹脂層の接着力を比較するため、ＪＩＳＫ
−５４００碁盤目試験を行った。

【００４５】試験結果を表１〜表３に示す。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】

【表３】

【００４９】上記表１〜表３の結果より、実施例１、実
施例２、実施例３の本発明例のＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＥ
Ｓによる樹脂被覆鋼板ではいずれも接着力が比較例より
も高い値を示した。また、温度差試験後にブリスターの
発生は見られなかった。

【００５０】これに対して、無機充填材を配合していな
い比較例１、比較例２、比較例３のＰＥＥＫ、ＰＰＳ、
ＰＥＳによる樹脂被覆鋼板では充分な接着力が得られ
ず、ブリスターの発生も見られ、性能が劣化した。

【００５１】上記のことから、１０〜５０％好ましくは
２０〜４０％の無機充填材を配合したＰＥＥＫ、ＰＰ
Ｓ、ＰＥＳによる熱可塑性樹脂の被覆層とその外面に無
機充填材を配合しないＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＥＳによる
熱可塑性樹脂樹脂の被覆層を金属体に形成させることに
よって、特別な表面処理を施さなくても鋼板のような金
属体との接着力が向上することを確認できた。

【００５２】上記表１〜表３では、本発明例はＰＥＥ
Ｋ、ＰＰＳ、ＰＥＳの単独による熱可塑性樹脂での試験
を行ったが、ＰＥＥＫとＰＰＳ、ＰＥＥＫとＰＥＳ、Ｐ
ＰＳとＰＥＳ、更にはＰＥＥＫとＰＰＳとＰＥＳ等の組
合わせによる熱可塑性樹脂の被覆層を金属体に形成して
も、同様な効果が得られる。

【００５３】上記試験と平行して、実施例１、実施例
２、実施例３の各試験片Ｎｏ．Ａ３，Ｂ３、Ｃ３の供試
材と、比較例１、比較例２、比較例３の各試験片Ｎｏ．
Ａ１１Ｂ１１、Ｃ１１の供試材と、比較例４、比較例
５、比較例６の各試験片Ｎｏ．Ａ２１，Ｂ２１、Ｃ２１
の供試材について、室温、１０％のフッ酸に７日間浸漬
した後、重量減少量を比較するという耐薬品性試験を行
った。

【００５４】耐薬品性試験の結果を表４、表５、表６に
示す。

【００５５】

【表４】

【００５６】

【表５】

【００５７】

【表６】

【００５８】上記表４〜表６の結果より、実施例１、実
施例２、実施例３の本発明例のＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＥ
Ｓによる樹脂被覆鋼板の場合はいずれも重量減少量
（％）が０％で良好であった。

【００５９】これに対して比較例１、比較例２、比較例
３のＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＥＳによる樹脂被覆鋼板の場
合は同様に重量減少量（％）が０％であったが、比較例
４、比較例５、比較例６のＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＥＳに
よる樹脂被覆鋼板の場合はいずれも重量減少を生じた。

【００６０】また、上記表１〜表３の場合で述べたよう
に、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＥＳの組合わせによる熱可塑
性樹脂の被覆層を金属体の表面に形成しても同様な効果
が得られる。

【００６１】上記のことから、１０〜５０％好ましくは
２０〜４０％の無機充填材を配合したＰＥＥＫ、ＰＰ
Ｓ、ＰＥＳによる熱可塑性樹脂の被覆層とその外面に無
機充填材を配合したＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＥＳによる熱
可塑性樹脂樹脂の被覆層を金属体を形成させることによ
って、耐薬品性が向上することを確認できた。

【００６２】

【発明の効果】以上のように、本発明は厳しい使用環境
下でも耐熱水性、耐食性、耐薬品性に優れ、且つ低コス
トの樹脂被覆金属体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施の形態を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 鋼板 ２ クロメート処理層 ３ 無機充填材を１０〜５０ｗｔ％配合した熱可塑性樹
脂被覆層 ４ 無機充填材を含まない熱可塑性樹脂被覆層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平井 龍至 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属体にポリエーテルエーテルケトン、
   ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルホンか
   ら選ばれる少なくとも１種類の熱可塑性樹脂に１０〜５
   ０ｗｔ％の無機充填材を配合した樹脂被覆材が被覆さ
   れ、その外面に無機充填材を配合しない上記熱可塑性樹
   脂から選ばれる少なくとも１種類の熱可塑性樹脂からな
   る樹脂被覆材が被覆されていることを特徴とする樹脂被
   覆金属体。