JPH1076603A - 多重被覆金属管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 防食層であるポリエチレン樹脂層からの
保護層であるポリプロピレン樹脂層の剥離性を著しく改
良し、ポリエチレン、ポリプロピレンの樹脂組成に制約
されることなく該樹脂を多重被覆鋼管に使用でき、低温
衝撃性に優れ、さらに押出特性、機械的強度、ウェルド
強度に優れた多重被覆鋼管を提供する。 【解決手段】 金属管の外側にポリエチレン樹脂層が防
食層として被覆され、その外面にはポリプロピレン樹脂
層が保護層として被覆されている多重被覆金属管におい
て、該ポリエチレン樹脂層及びポリプロピレン樹脂層の
うち少なくとも１層に帯電防止剤が０．００１〜６０重
量％含まれていることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、防食層および保護
層を被覆層として有する多重被覆金属管に関する。

【０００２】

【従来の技術】水道用、ガス用あるいはケーブル保護用
などに、ポリエチレン被覆鋼管などが用いられており、
その一種として防食用のポリエチレン被覆層と輸送取扱
時の機械的外力に対する保護用のポリプロピレン被覆層
との二重被覆層を設けたものがある。かかる二重被覆鋼
管は、配管施工時に鋼管を溶接などにより接続する場
合、その保護層のみを剥離する必要がある。

【０００３】そこで、これらの多重被覆鋼管には、防食
層のポリエチレンと保護層のポリプロピレンは互いに剥
離性の良い樹脂が使用されており、そのためポリエチレ
ンおよびポリプロピレンの樹脂組成が制約されていた。

【０００４】例えば、防食層樹脂と保護層樹脂の剥離性
を改良したものに、防食層と保護層のいずれか一層をポ
リエチレン樹脂単独とし、他の一層をポリエチレン２０
〜４０重量％およびポリプロピレン６０〜８０重量％の
配合よりなる共重合体またはブレンド樹脂としたプラス
チック被覆鋼管が提案されている（特開昭５４−１５８
７２０号公報）。しかし、ここで用いられているポリエ
チレン−ポリプロピレン樹脂組成物は、ポリプロピレン
単体に比較して耐傷付性に不足し、またポリエチレン単
体と比較して耐寒性およびウェルド強度の点で不十分で
あった。

【０００５】また、前記樹脂組成物またはポリプロピレ
ン樹脂にエチレン・α−オレフィンランダム共重合体を
ブレンドして用いた提案があるが（特公昭６０−２２６
２２号公報）、押出特性、機械的強度、低温衝撃性、ウ
ェルド強度等の点でかならずしも十分ではなかった。

【０００６】また防食層と梱包層の剥離性を全く考慮し
ない任意のポリエチレン、ポリプロピレンをそれぞれ防
食層、梱包層として用いると該樹脂の溶着等が発生し、
剥離性が著しく悪化し、実用にならない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記問題点
を解決するためになされたもので、防食層であるポリエ
チレン樹脂層からの保護層であるポリプロピレン樹脂層
の剥離性を著しく改良し、ポリエチレン、ポリプロピレ
ンの樹脂組成に制約されることなく該樹脂を多重被覆鋼
管に使用でき、低温衝撃性に優れ、さらに押出特性、機
械的強度、ウェルド強度に優れた多重被覆鋼管を提供す
ることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らの検討の結
果、防食層ポリエチレン及び／又は保護層ポリプロピレ
ンに、帯電防止剤を添加することによって、樹脂間の粘
着を防ぎ、その結果、防食層と保護層間の剥離性が大き
く改善されることを見出し、この知見に基づいて本発明
を完成するに至った。

【０００９】すなわち、本発明は、金属管の外側にポリ
エチレン樹脂層が防食層として被覆され、その外面には
ポリプロピレン樹脂層が保護層として被覆されている多
重被覆金属管において、該ポリエチレン樹脂層及びポリ
プロピレン樹脂層のうち少なくとも１層に帯電防止剤が
０．００１〜６０重量％含まれていることを特徴とする
多重被覆鋼管に関するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】金属管の種類は特に限定されるも
のではなく、鋼管のほか銅管、鉛管などでもよい。金属
管には公知のクロメート処理、プライマー被覆等の表面
処理を施すことができる。

【００１１】防食層に用いられるポリエチレン樹脂は、
エチレンの単独重合体あるいはエチレンとα−オレフィ
ン、例えばプロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１
−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、１−オクテ
ン、１−デセンなどとの共重合体であってエチレンを主
体とする重合体である。α−オレフィンの炭素数が４以
上のものは一般的に直鎖状低密度ポリエチレンと称され
ているものであるが、密度は０.９７ｇ／ｃｍ³に達する
ものである。本発明に好ましいポリエチレン樹脂は、Ｍ
Ｉ ０．０５〜１０ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．９〜２ｇ
／ｃｍ³、特に好ましくはＭＩ ０.２〜０.５ｇ／１０ｍ
ｉｎ、密度０．９２〜１ｇ／ｃｍ³である。防食層の厚
みは０．０１〜５０ｍｍ程度、好ましくは０．１〜１０
ｍｍ程度が適当である。このポリエチレン樹脂層は単一
層のほか２層以上を共押出したあるいは逐次積層した複
合層であってもよい。また、ポリエチレン樹脂層は破断
点応力が１００ｋｇ／ｃｍ²以上、好ましくは１５０〜
５００ｋｇ／ｃｍ²、特に好ましくは２００〜４００ｋ
ｇ／ｃｍ²、そして衝撃強度が２ｋｇ・ｃｍ以上、好ま
しくは２．５〜２０ｋｇ・ｃｍ、特に好ましくは５〜１
０ｋｇ・ｃｍのものが適当である。

【００１２】保護層に用いられるポリプロピレン樹脂
は、プロピレンの単独重合体あるいはプロピレンとエチ
レンあるいは１−ブテンなどとのランダム共重合体ある
いはプロピレン単独重合体とプロピレン−エチレン共重
合体とのブロック共重合体であって、プロピレンを主体
とする重合体である。特に剛性と低温での衝撃強度の点
からブロック共重合体が好ましい。本発明に好ましいポ
リプロピレン樹脂はＭＩ０.０５〜１０ｇ／１０ｍｉ
ｎ、密度０.８〜２ｇ／ｃｍ³、特に好ましくはＭＩ０．
２〜２ｇ／１０ｍｉｎ、密度０.９０〜１.５ｇ／ｃｍ³
である。保護層の厚みは０.０１〜５０ｍｍ程度、好ま
しくは０.１〜１０ｍｍ程度が適当である。ポリプロピ
レン樹脂層とポリエチレン樹脂層との間の剥離強度は５
ｋｇ／１０ｃｍ幅以下が適当であり、０〜３ｋｇ／１０
ｃｍ幅程度、特に０〜１．５ｋｇ／１０ｃｍ幅程度が好
ましい。また、ポリプロピレン樹脂層は破断点応力が１
００ｋｇ／ｃｍ²以上、好ましくは１５０〜６００ｋｇ
／ｃｍ²、特に好ましくは２００〜４００ｋｇ／ｃｍ²、
そして衝撃強度が５ｋｇ・ｃｍ以上、好ましくは１０〜
４０ｋｇ・ｃｍ、特に好ましくは１０〜３０ｋｇ・ｃｍ
のものが適当である。

【００１３】樹脂間の粘着を防ぐために、本発明の被覆
層として用いられるポリエチレン樹脂あるいはポリプロ
ピレン樹脂に添加する滑剤としては、非イオン系帯電防
止剤、アニオン系帯電防止剤、カチオン系帯電防止剤、
両性系帯電防止剤、導電性樹脂などがあり、そのいずれ
でも使用できる。非イオン帯電防止剤は、ポリ（オキシ
エチレン）アルキルアミン、ポリ(オキシエチレン)アル
キルアミド、ポリ（オキシエチレン）アルキルエーテ
ル、ポリ（オキシエチレン）アルキルフェニルエーテ
ル、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エス
テルなどである。アニオン系帯電防止剤はアルキルスル
ホネート、アルキルベンゼンスルホネート、アルキルサ
ルフェート、アルキルホスフェートなどである。カチオ
ン系帯電防止剤は第４級アンモニウムクロライド、第４
級アンモニウムサルフェート、第４級アンモニウムナイ
トレートなどである。両性系帯電防止剤はアルキルベタ
イン、アルキルイミダゾリン、アルキルアラニンなどで
ある。また、導電性樹脂型の帯電防止剤はポリビニルベ
ンジル型カチオン、ポリアクリル酸型カチオンなどであ
る。

【００１４】帯電防止剤の添加量としては、０．００１
〜６０重量％である。帯電防止剤の添加量が０．００１
重量％未満であると、剥離性の改善が十分でなく、ま
た、６０重量％を越えると、低温時の破断点応力及び低
温衝撃性が著しく悪化する。帯電防止剤の効果を十分に
発揮し、さらに機械的強度などの悪化を防ぐために、添
加量は、好ましくは、０．１〜２０重量％が適当であ
る。

【００１５】さらに、本発明の被覆層として用いられる
ポリエチレン樹脂あるいはポリプロピレン樹脂中には、
酸化防止剤、造核剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、難燃
剤、顔料、染料、有機の充填剤などの各種添加剤を、本
発明の目的を損なわない範囲内で配合してもよい。

【００１６】多重被覆金属管の形成は、金属管上に被覆
材料をチューブ状に押出して被覆する方法あるいは金属
管上に被覆材料のフラットなシートを押出し、これらを
らせん状に巻き付けて被覆する方法などによって行われ
る。

【００１７】金属管上に被覆材料をチューブ状に押出し
て被覆する方法では、金属管を機械的または化学的に前
処理した後、管の外周全面にわたり加熱溶融した粘着剤
または接着剤を塗布し、ついで押出機により溶融混練し
たポリエチレン樹脂をクロスヘッドダイあるいはオフセ
ットダイからチューブ状に押出して前記外周全面に被覆
し、冷却後あるいは冷却せずに、形成された防食層上
に、直接これと同様の方法でポリプロピレン樹脂をチュ
ーブ状に押出して保護層を形成させる方法、または多層
ダイを用いてポリエチレン樹脂とポリプロピレン樹脂と
を同時に被覆する方法などが用いられる。

【００１８】金属管上に被覆材料のフラットなシートを
押出し、これをらせん状に巻き付けて被覆する方法では
押出機により溶融混練したポリエチレン樹脂をＴ−ダイ
からフラットなシートとして押出し、これをあらかじめ
粘着剤などを塗布してある金属管の外周全面状にらせん
状に被覆し、冷却後あるいは冷却せずに、形成された防
食層上に、直接これと同様の方法でポリプロピレン樹脂
のフラットなシートをらせん状に巻き付けて被覆する方
法、または多層Ｔ−ダイを用いてポリエチレン樹脂とポ
リプロピレン樹脂とのフラットなシートを同時にらせん
状に巻き付けて被覆する方法などが用いられる。

【００１９】〔測定方法〕 剥離強度：１００Ａ鋼管に被覆された保護層ポリプロピ
レンに、管長方向に１０ｃｍ幅でスリットを入れ、円周
方向の９０度角ピール強度を測定し、そのときのピール
強度が５ｋｇ／１０ｃｍ以下のものを剥離性良好とし
た。

【００２０】破断点応力：ＪＩＳ Ｋ−７１１３の２号
ダンベルを使用し、−２０℃において、引張速度５０ｍ
ｍ／分で測定し、そのときの破断点応力が２００ｋｇ／
ｃｍ ²以上のものを合格とした。

【００２１】衝撃強度：−２０℃において、直径５０ｍ
ｍの円板状試験片上に、荷重３０４０ｇの先端径５／８
インチの錘を落下させ、錘の落下距離を変えることによ
り、一定枚数の試験片の５０％が破壊するに要するエネ
ルギーより衝撃強度（ｋｇ・ｃｍ）を求めた。−２０度
における衝撃強度が防食層ポリエチレンについては、５
０ｋｇ・ｃｍ以上を合格とし、保護層ポリプロピレンに
ついては、６０ｋｇ・ｃｍ以上を合格とした。

【００２２】

【実施例】

実施例１：１００Ａ鋼管表面にプライマーを塗布した
後、変性ポリエチレンを接着層として被覆した。その直
後に防食層として、帯電防止剤「エレクトロストリッパ
ーＴＳ」（花王石鹸）を０.００１重量％添加した高密
度ポリエチレン(ＭＩ ０.２５ｇ／１０ｍｉｎ、密度０.
９４ｇ／ｃｍ³）を２３０℃に溶融してクロスヘッドダ
イから１．５ｍｍの厚さに押出被覆し、水冷した。次い
で、他のクロスヘットダイから保護層としてポリプロピ
レン(ＭＩ ０.９０ｇ／１０ｍｉｎ、密度０.９０ｇ／ｃ
ｍ³）を２００℃に溶融して１．５ｍｍの厚さに押出被
覆した。

【００２３】得られた被覆鋼管の防食層ポリエチレンと
保護層ポリプロピレンの剥離強度は２.３ｋｇ／１０ｃ
ｍ、防食層のポリエチレンの破断点応力は３５５ｋｇ／
ｃｍ²、衝撃強度は８０ｋｇ・ｃｍであった。また、保
護層ポリプロピレンの破断点応力は５００ｋｇ・ｃ
ｍ²、衝撃強度は１２０ｋｇ・ｃｍであった。よって、
防食層と保護層の剥離性が良好で、両樹脂の破断点応
力、衝撃強度とも問題なかった。

【００２４】実施例２：１００Ａ鋼管表面にプライマー
を塗布した後、変性ポリエチレンを接着層として被覆し
た。その直後に防食層として、帯電防止剤「エレクトロ
ストリッパーＴＳ」（花王石鹸）を６０重量％添加した
高密度ポリエチレン（ＭＩ ０.３０ｇ／１０ｍｉｎ、密
度０.９３８ｇ／ｃｍ³）を２４０℃に溶融してクロスヘ
ッドダイから１．５ｍｍの厚さに押出被覆し、水冷し
た。次いで、他のクロスヘッドダイから保護層としてポ
リプロピレン（ＭＩ ０.９０ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．
９０ｇ／ｃｍ³）を２００℃に溶融して１．５ｍｍの厚
さに押出被覆した。被覆後、直ちに水冷を行った。

【００２５】得られた被覆鋼管の防食層ポリエチレンと
保護層ポリプロピレンの剥離強度は０.９ｋｇ／１０ｃ
ｍ、防食層のポリエチレンの破断点応力は３０５ｋｇ／
ｃｍ²、衝撃強度は６５ｋｇ・ｃｍであった。また、保
護層ポリプロピレンの破断点応力は５００ｋｇ・ｃ
ｍ²、衝撃強度は１２０ｋｇ・ｃｍであった。よって、
防食層と保護層の剥離性が良好で、両樹脂の破断点応
力、衝撃強度とも問題なかった。

【００２６】実施例３：１００Ａ鋼管表面にプライマー
を塗布した後、変性ポリエチレンを接着層として被覆し
た。その直後に防食層として、高密度ポリエチレン（Ｍ
Ｉ ０.２５ｇ／１０ｍｉｎ、密度０.９４２ｇ／ｃｍ³）
を２３０℃に溶融してクロスヘッドダイから１．５ｍｍ
の厚さに押出被覆し、水冷した。次いで、他のクロスヘ
ッドダイから保護層として、花王石鹸株式会社製の帯電
防止剤「エレクトロストリッパーＴＳ」を０.００１重
量％添加したポリプロピレン(ＭＩ ０.９５ｇ／１０ｍ
ｉｎ、密度０.９０ｇ／ｃｍ³）を２００℃に溶融して
１．５ｍｍの厚さに押出被覆した。被覆後、直ちに水冷
を行った。

【００２７】得られた被覆鋼管の防食層ポリエチレンと
保護層ポリプロピレンの剥離強度は２.２ｋｇ／１０ｃ
ｍ、防食層のポリエチレンの破断点応力は３６０ｋｇ／
ｃｍ²、衝撃強度は８０ｋｇ・ｃｍであった。また、保
護層ポリプロピレンの破断点応力は４９５ｋｇ・ｃ
ｍ²、衝撃強度は１２０ｋｇ・ｃｍであった。よって、
防食層と保護層の剥離性が良好で、両樹脂の破断点応
力、衝撃強度とも問題なかった。

【００２８】実施例４：１００Ａ鋼管表面にプライマー
を塗布した後、変性ポリエチレンを接着層として被覆し
た。その直後に防食層として、高密度ポリエチレン（Ｍ
Ｉ ０.１５ｇ／１０ｍｉｎ、密度０.９４７ｇ／ｃｍ³）
を２３０℃に溶融してクロスヘッドダイから１．５ｍｍ
の厚さに押出被覆し、水冷した。次いで、他のクロスヘ
ッドダイから保護層として、花王石鹸株式会社製の帯電
防止剤「エレクトロストリッパーＴＳ」を６０重量％添
加したポリプロピレン（ＭＩ １.０ｇ／１０ｍｉｎ、密
度０.８９５ｇ／ｃｍ³）を２００℃に溶融して１．５ｍ
ｍの厚さに押出被覆した。被覆後、直ちに水冷を行っ
た。

【００２９】得られた被覆鋼管の防食層ポリエチレンと
保護層ポリプロピレンの剥離強度は０.８ｋｇ／１０ｃ
ｍ、防食層のポリエチレンの破断点応力は３６０ｋｇ／
ｃｍ²、衝撃強度は８０ｋｇ・ｃｍであった。また、保
護層ポリプロピレンの破断点応力は４５５ｋｇ・ｃ
ｍ²、衝撃強度は１１０ｋｇ・ｃｍであった。よって、
防食層と保護層の剥離性が良好で、両樹脂の破断点応
力、衝撃強度とも問題なかった。

【００３０】実施例５：表１に示す帯電防止剤を添加し
た保護層ポリプロピレンを使用し、管径１００Ａ鋼管に
実施例１と同様に被覆し、得られた被覆鋼管の防食層ポ
リエチレンと保護層ポリプロピレンの剥離強度、破断点
応力、衝撃強度を評価し、結果を表２に示す。

【００３１】参考例１：防食層として、帯電防止剤を添
加していない高密度ポリエチレンを用い、保護層とし
て、帯電防止剤を添加していないポリプロピレンを用い
て、実施例１と同様に押出被覆した。

【００３２】得られた被覆鋼管の防食層ポリエチレンと
保護層ポリプロピレンの剥離強度は１２．０ｋｇ／１０
ｃｍ、防食層のポリエチレンの破断点応力は３６０ｋｇ
／ｃｍ²、衝撃強度は８０ｋｇ・ｃｍであった。また、
保護層ポリプロピレンの破断点応力は５００ｋｇ・ｃｍ
²、衝撃強度は１２０ｋｇ・ｃｍであった。防食層と保
護層が溶着し、両樹脂の剥離性が悪化した。

【００３３】参考例２：防食層として、花王石鹸株式会
社製の帯電防止剤「エレクトロストリッパーＴＳ」を７
０重量％添加した高密度ポリエチレンを用い、保護層と
してポリプロピレンを用いて、実施例１と同様に押出被
覆した。

【００３４】得られた被覆鋼管の防食層ポリエチレンと
保護層ポリプロピレンの剥離強度は０．７ｋｇ／１０ｃ
ｍであったが、防食層のポリエチレンの破断点応力は１
８５ｋｇ／ｃｍ²、衝撃強度は４５ｋｇ・ｃｍとなり、
剥離性は問題なかったが、防食層のポリエチレンの機械
的強度が悪化した。

【００３５】参考例３：防食層として、花王石鹸株式会
社製の帯電防止剤「エレクトロストリッパーＴＳ」を７
０重量％添加したポリプロピレンを用いて、実施例１と
同様に押出被覆した。

【００３６】得られた被覆鋼管の防食層ポリエチレンと
保護層ポリプロピレンの剥離強度は０．７ｋｇ／１０ｃ
ｍであったが、保護層のポリプロピレンの破断点応力は
２６０ｋｇ／ｃｍ²、衝撃強度は５０ｋｇ・ｃｍとな
り、剥離性は問題なかったが、保護層のポリプロピレン
の機械的強度が悪化した。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】

【発明の効果】本発明の多重被覆鋼管は、防食層のポリ
エチレン、保護層のポリプロピレンの剥離性を著しく改
良し、ポリエチレン、ポリプロピレンの樹脂組成に制約
されることなく該樹脂を多重被覆鋼管に使用でき、機械
的強度、低温衝撃性に優れ、さらに押出特性、ウェルド
強度に優れた多重被覆鋼管を提供できる。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｌ 23/12 Ｃ０８Ｌ 23/12 (72)発明者 大森 克己 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 (72)発明者 笹田 克彦 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 (72)発明者 和田 英之 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】 金属管の外側にポリエチレン樹脂層が防
   食層として被覆され、その外面にはポリプロピレン樹脂
   層が保護層として被覆されている多重被覆金属管におい
   て、該ポリエチレン樹脂層及びポリプロピレン樹脂層の
   うち少なくとも１層に帯電防止剤が０．００１〜６０重
   量％含まれていることを特徴とする多重被覆鋼管