JPS58107334A - ポリオレフイン被覆鋼管の製造法 - Google Patents

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】 本発明は、耐腐食性の優れたポリオレフィン被着鋼管を
製造する方法に関するものである。

屋外、特に地中に埋設するなどして使用する水、ガス、
石油等の輸送用のパイプラインに使用する鋼管を腐食か
ら保護するために鋼管の表面をポリエチレン等のポリオ
レフィンで被覆する技術は既に知られ、実際に利用され
ている０通常利用されている被覆方法は、ポリオレフィ
ンをシート状または筒状に成形した後、これを鋼管に被
覆する方法、そして粉末状のポリオレフィンを鋼管表面
に積層し、これを加熱下に融着させる方法の二種に大別
される。

ポリオレフィンをシート状または筒状に成形して鋼管に
被覆する被覆方法は、直管に対しては均質な被覆層を高
い生産性で形成し得ることができるなどの利点がある。

しかしシート状または筒状のポリオレフィンを利用した
被覆方法は異形鋼管の被覆には適用し難い点、また、こ
の方法は一般にポリオレフィンを熔融し、シート状また
は筒状に成形しながら鋼管に被覆する操作により実施す
るため、鋼′管を連続に搬送する装置とポリオレフィン
の成形装置とを近接して設置する必要があり、設備も大
がかりなものとなる。

一方、ポリオレフィンを粉末状にして鋼管表面に積層、
融着する方法は異形鋼管の被覆に適し、更にまた設備も
比較的簡単なものとなるとの利点がある。しかしながら
、耐候性の良好なポリオレフィンは鋼管表面に対する接
着性が乏しいため被膜層の剥離強度が問題となる。すな
わち、加熱下にある鋼管の表面に積層されたポリオレフ
ィンの接着力は加熱によるポリオレフィンの酸化の結果
分子内に形成される官能基に起因するものとされている
が、耐候性を高めるための安定剤等の添加剤を含有させ
たポリオレフィンは必然的に酸化し難くなるため、充分
な接着力が発生せず、従って被覆層が剥離し易くなる。

一方、接着性を高めるためにポリオレフィンの安定剤の
添加量の減少または安定剤を添加しない等の方法をとれ
ば、被覆層の耐候性が低下し、鋼管の腐食保護との本来
の目的を充分に達成できなくなるとの問題が発生する。

粉末状ポリオレフィンによる被覆の際の上記の特開昭５
８−７８８８号公報には、非安定化ポリエチレン粉末と
安定化ポリオレフィン粉末を混合した粉末混合物を金属
面に被覆する方法が開示されている。この混合系を利用
した粉末被覆方法によれば、従来の一成分系の粉末被覆
方法に比べて接着性と耐候性のバランスは向上する。し
かしながら、この方法もパイプライン用の鋼管の使用条
件等の厳しい環境条件下での使用に耐え得る被覆鋼管を
製造するためには未だ充分な方法とは言えない。

本発明は、厳しい環境条件下でも充分な耐候性を示す被
覆鋼管を製造する方法を提供するものであり、その発明
は、１１０〜２５０℃（好ましくは１３０〜２１５℃）
の温度範囲内で、かつ第一被覆剤の接着性ポリオレアイ
ン熔融温度よりも２０〜１００℃高い温度に予熱した鋼
管の表面に５０〜３００メツシユの粉末状接着性ポリオ
レフィンを積層、融着させることより厚みが５０〜１０
００＝の第一被覆層を形成し、次いで該被覆鋼着痩より
も２０〜１００℃高い温度を持つように再度加熱し、第
一被積層の表面に３５〜３００メツシユの粉末状耐候性
ポリオレフィン衛積層、融着させることにより厚みが１
〜５１の第二被覆層を形成することを特徴とするポリオ
レフィン被覆鋼管の製造法にある。

本発明は、鋼管表面との接着を主目的とするものと、耐
候性や対環境適応力、耐亀裂性など腐食防止性能を目的
とするそれぞれ性質の異なる二種類のポリオレフィンを
別々に一定の条件下に鋼管表面に積層、融着させて二層
からなる被覆層を形成するものである。

鋼管表面に直接に接触する第一被覆層は主として接着層
として機能する層であり、本発明では接着性ポリオレフ
ィンを用いる。通常のポリオレフィンも高温下では部分
的な酸化が発生し接着力を生じるが、本発明で利用する
ような２５０℃以下の低温下では酸化があまり起こらず
強い接着力が生じない、従って本発明の製造法における
第一被覆層（接着層）は接着性ポリオレフィンを用いて
形成する必要がある。

本発明で用いる接着性ポリオレフィンは約５０〜３００
℃、特に好ましくは８０〜２００℃の範囲内に熔融温度
を持ち、金属に対して高い接着性を持つ接着性ポリオレ
フィンから選ばれるが、そのような接着性ポリオレアイ
ンの例としては、（１）反応により得られた接着性ポリ
オレフィン、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体、エ
チレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−アク
リル酸共重合体：エチレン−マレイン酸共重合体、エチ
レン−無水マレイン酸グラフト化重合体、エチレン−メ
タクリル酸グリシジル−酢酸ビニル三元共重合体、アイ
オノマー重合体などのように、ポリオレフィンにα、β
−不飽和カルボン酸又はそのエステル、その集水物もし
くはその金属塩、あるいは飽和有機カルボン酸を通常の
共重合またはグラフト共重合させて得た共重合体；（２
）ポリオレフィンと、（１）の接着性ポリオレフィンと
の混合物；そして （３）ポリオレフィンに粘着性付与剤等を配合した接着
性配合物を挙げることができる。ポリオレフィンとして
は、エチレン、プロピレン、ｌ−ブテン、ｌ−ペンテン
等の七ツマ−の単独重合体もしくは共重合体（例えば、
エチレン又はプロピレン等のオレフィンと、それらに共
重合可能なビニル単量体との共重合物）を挙げることが
でき、これらは単独もしくは混合物のいずれの形態でも
使用することができる。

第一被覆層を形成する接着性ポリオレフィンの粉末は５
０〜３００メツシユのものであることを必要とする。５
０メツシユを越える粗大な粉末は均質、強固な被覆層を
得るために適当でなく、一方、３００メツシユよりも微
細な粉末は粉末の流動性が充分でなく１通常の手段で鋼
管表面に積層するには適当でない。

第一被覆層は、加熱された鋼管の表面に上記のような接
着性ポリオレフィンの粉末を積層、融着することにより
形成する。鋼管表面への接着性ポリオレフィンの粉末の
積層は任意の方法で行なうことができるが、第一被覆層
の厚みは５０−１０静電吹き付は法を利用することが好
ましい、第一被覆層は前述のように主として接着層とし
て機能するものであり、５０ルより薄い場合には層の厚
みの不均一さなどの理由から充分な接着強度が得られな
い、一方、第一被覆層の厚みを１ｏｏｏＩＬを越える値
としても接着性の向上は更にはみられない、そして、第
一被覆層の層厚として特に好ましい範囲は８０〜７００
弘である。

静電吹き付は法は、帯電させた粉末を被覆対象の物品（
本発明では鋼管）に吹き付けることによりその粉末を積
層させる方法であり、特に薄い均一な層の形成に適し、
また層の厚みの調整も容易であるため本発明の第一被覆
層の形成に適している。

第一被覆層を形成する操作は、鋼管を第一被覆層の材料
（第一被覆材）の接着性ポリオレフィンの熔融温度より
も２０〜１００℃高い温度（但し、温度は１１０〜２５
０℃、好ましくは、１３０〜２１５℃、の範囲内とする
）に予熱し、その表面に接着性ポリオレフィンの粉末を
積層することにより行なう、積層した接着性ポリオレフ
ィン粉末は鋼管の熱により粉末間と、粉末と鋼管表面と
の間の両方について融着現象を起こし、鋼管表面に強固
に接着した第一被覆層となる。

次に、第一被覆層を形成した鋼管の表面に、更に耐候性
ポリオレフィンの粉末を積層、融着させることにより第
二被覆層を形成する。第二被覆層は第一被覆層の形成の
直後に形成することが望ましい。

本発明においては上述のように、接着性ポリオレフィン
の過度の酸化、その酸化による劣化などの防止、また熱
エネルギーの節約を主な理由として第一被覆層の形成の
ための予熱温度を１１０〜２５０℃と比較的低くしてい
る。従って鋼管は、第一被覆層の形成工程の終了時には
、通常は第二被覆層の形成工程（即ち、粉末状の耐候性
ポリオレフィンを積層、融着させる工程）を実施するた
めに充分な温度を保持しない、このため、第二被覆層の
形成工程を開始する前に、あるいは第二被覆層の形成工
程の実施時に鋼管（第一被覆層が形成されているもの）
を改めて加熱して鋼管の温度を第二被覆材の耐候性ポリ
オレフィンの熔融温度よりも２０〜１００℃高い温度と
する必要がある、加熱は鋼管自体の直接加熱、あるいは
赤外線ヒーターなどを用いた外部からの加熱など任意の
方法で行なうことができる。

第二被覆層は耐候性ポリオレフィンから形成するもので
あり、耐候性ポリオレフィンは、例えばホリエチレン、
ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチ
レン−酢酸ビニル共重合体のようなオレフィン糸上ツマ
−の単独重合体又は共重合体およびそれら重合体のブレ
ンド物に、０．０１〜５．０重量駕程度の安定剤を中心
とする添加剤を加えて得られるものである。安定剤は、
例えば、立体障害を有するフェノール系酸化防止剤、リ
ン含有酸化防止剤、イオウ含有酸化防止剤、アミン系酸
化防止剤などの公知の酸化防止剤から選択すれば良く、
これらを単独又は混合して用いる。これらの酸化防止剤
の内で最も好ましいものは立体障害を有する？エノール
系酸化防止剤及びイオウ含有酸化防止剤であり、それら
の具体的な例としては、２．６−ジターシャリ−ブチル
−４−メチルフェノール、２，２”−メチレン−ビス−
（６−ターシャリ−ブチル−メチルフェノ−・ル）、４
．４’−チオビス−（３−メチル−１゜６−ターシャリ
−ブチルフェノール）、４．４’−チオビス−（２−タ
ーシャリ−ブチル−５−メチルフェノール）、ジステア
リルジスルフィドなどを挙げることができる。なお、耐
候性ポリオレフィンは、酸化防止剤等の安定剤以外にも
他の添加剤も任意に含むことができる。

第二被覆層を形成する耐候性ポリオレフィンは粉末状で
積層（塗布）する、この粉末の粒径は所望の被覆層の厚
みを基礎にして任意に選択するが、３５〜３００メツシ
ユの範囲内にある必要がある。これらの範囲の選択の理
由は第一被覆層の形成について述べた理由と同様である
。また耐候性ポリオレフィンのＭＩ（メルトインデック
ズ）は０．１〜６０（好ましくは０．５〜２０）の範囲
にあることが望ましい。

鋼管表面への耐候性ポリオレフィンの粉末の積層は任意
の方法により行なうことができ、層の厚み（融着後の層
の厚み）が１〜５Ｉ−となるように調整する０層の厚み
が１脂腸より薄い場合には、必然的に発生する厚みの若
干の不均一さを考慮すると、厳しい環境条件下での充分
な防食効果を達成することが困難になることもあり不適
当である。

一方、層の厚みを５■を越えるようにしても防食効果の
向上は更には現われない、なお、特に厳しい環境条件下
でも充分な防食効果を確保するためには第二被覆層の厚
みは２■以上とすることが望ましい、粉末の積層（塗布
）方法は上述のように任意の方法から選択することがで
き、例えば流動浸漬法、散布法、静電吹き付は法などを
利用することができる。

第一被覆層の外側に積層された耐候性ポリオレフィンは
鋼管の熱により粉末間と、粉末と第一被覆・層表面との
間の両方についての融着現象を起し、第一被覆層表面に
強固に接着した第二被覆層となる。

第二被覆層の形成方法として散布法を利用した場合には
、粉末の積層、融着と同時に特に赤外線ランプ等による
外部からの補助加熱を行なうことが望ましい、この操作
により、第二被覆層の表面の仕上り状態が良くなり、ま
た仕上げ加工時間も短縮される。外部加熱は一般に粉末
の粉末の積層°（塗布）操作完了後も引き続き行ない、
これにより第二被覆層の表面状態を更に優れた状態とす
ることが可能となる。また、粉★の積層、融着と同時に
ロール掛けを行なうことも望ましい操作である。この操
作により第二被覆層の表面の仕上り状態が良くなり、ま
た仕上げ加工時間も短縮される、ロール掛けするための
ロールは耐候性ポリオレフィンのロール表面への融着を
防ぐために冷却下に置くことが望ましい、ロール掛けは
一般には粉末の積層（塗布）操作完了後も引き続き行な
い、これにより第二被覆層の表面状態を更に優れた状態
とすることができる。

なお、第二被積層の形成工程の実施に際して、粉末状の
耐候性ポリオレフィンを予め加熱（ただし、ポリオレフ
ィンの軟化点より低い温度）したのちに積層、融着を行
なうことも好ましい操作である。

本発明のポリオレフィン被覆鋼管の製造法の対象となる
鋼管には特に制限はなく、任意の形状、構造、口径等を
有する各種の鋼管が含まれる。ただし１本発明の製造法
は、性質の異なるポリオレフィンの粉末を別々に、二層
に被覆させる構成としたため、特に異形鋼管の被覆に、
また被覆強度が高いことから腐食作用の強い環境条件下
に長期間放置されるような使い方をされる鋼管の被覆に
適している。

本発明による鋼管の被覆操作の実施にあたっては、前述
のように第一被覆層形成のための接着性ポリオレフィン
の積層に先立って、鋼管を１１０〜２５０℃に加熱する
ことが必要である。予熱温度を２５０℃を越える温度と
した場合でも本発明の目的とする被覆は可能であるが、
接着性ポリオレフィンの融着のためには高くても２５０
℃程度に加熱すれば充分なこと、必要以上の高温は熱エ
ネルギーの無駄となること、特に一般の工場、特に鋼管
製造工場などの場所では２５０℃程度以下の加熱は他の
設備からの廃熱を利用することにより容易に行ない得る
点などの理由から上記の範囲が好ましい、ただし、第一
被覆層の形成のための温度を上記の範囲とした場合には
、一般には、追加の加熱なしで次の第二被覆層形成の工
程における鋼管の温度を、耐候性ポリオレフィンの熔融
温度よりも３０〜１００℃高い温度に維持することが困
難である。従って、第二被覆層の形成工程の直前又はそ
の過程において鋼管をヒーター等の適当な加熱手段で加
熱することが必要となる。

次に本発明の実施例及び比較例を記載するが、これらは
本発明を制限するものではない。

［実施例１］ 口径的２００ｍｍの鋼管（ＳＧＡ　２０　ＯＡ）をグリ
ッド・ブラストで研掃する。これを２００℃に予熱した
後、接着性ポリエチレンの粉末（無水マレイン酸グラフ
ト化重合体、６０メツシユ、ＭＩ＝３．５、熔融温度＝
約１２０℃）を静電吹き付法法により鋼管表面に積層さ
せた後、約２０秒間放置して融着させ、層厚的１００μ
の第一被覆層を形成した０次いで、鋼管を回転させ得る
支持台の上に、この鋼管を置き８　ｒｐｉ＋で回転させ
ながら耐候性ポリエチレンの粉末（カーボンを２．６重
量％及び酸化防止剤として４，４”−チオビス（３−メ
チル−１，６−ターシャリ−ブチルフェノール）を０．
１重量％含有、密度はｏ、９２５ｇ／ｃｍ３．５０メツ
シユ、ＭＩ＝３．５、熔融温度＝約１２０℃）を鋼管の
第一被覆層の表面に散布した。なお、鋼管を赤外線ヒー
ターを用いて片側より加熱して、鋼管周囲の環境温度を
約１５０℃に維持した。

散布４終了後、冷却下にあるロールを用いてロール掛け
（荷重は鋼管の自重を利用）を連続的に実施して、形成
した第二被覆層の表面をさらに平滑にした０次いで室温
にて放冷することにより被覆層の厚み（両被覆層の厚み
の合計）が約４ｍｍの被覆鋼管を得た。

［実施例２］ 第一被覆層形成前の鋼管の温度（予熱温度）を１４０℃
とした以外は実施例１と同様にして、同じ被覆層厚みを
持つ被覆鋼管を得た。

［比較例１］ 第一被覆層形成前の鋼管の温度（予熱温度）を１００℃
とした以外は実施例１と同様にして、鋼管の被覆操作を
行なったが、接着性ポリオレフィンの融着が充分でなく
、実用上充分な強度を持つ被覆層（第一被覆層）を形成
することができなかった。

［比較例２］ 実施例１と同様の予備表面処理をした鋼管を２００℃に
予熱し、耐候性ポリエチレンの粉末（実施例１で使用し
たものと同一のもの）を流動浸漬法により鋼管表面に直
接積層、融着させて、被覆層の厚みが約４腸層の被覆鋼
管を得た。

〔比較例３−５〕 実施例１において接着層（第一被覆層）の形成工程を省
略して、予熱後、すぐに、接着性ポリエチレンと耐候性
ポリエチレン（両方共、実施例１で使用したものと同一
のもの）の混合物（接着性ポリエチレン／耐候性ポリエ
チレンが１重量比で４／ｌ、１／１、そしてｌ／４のも
の）の粉末を、実施例１と同様にして流動浸漬法により
鋼管（予備表面処理済のもの）の表面に積層、融着させ
て、厚みが約４■膳の一層の被覆層を形成した。

［被覆鋼管の特性評価］ 実施例１−２と比較例２−５により得られた被覆鋼管に
ついて、それらの接着性及び耐候性を調べるために、剥
離強度と酸化誘導期の測定を行なった。測定条件及び測
定結果を次に示す。

〔測定条件〕

（１）剥離強度 剥離片の帽ニー１ｃ＋ｅ、引張り速度：５０＋ｅｍ／分
剥離方法＝９０度剥離。

（２）酸化誘導期 ＤＳＣ法、酸素気流中、２００℃にて測定。

〔測定結果〕

ポリエチレン 混合比（接着　剥離強度　酸化誘導期

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １１０〜２５０℃の温度範囲内で、かつ第一層積覆材の
   接着性ポリオレフィンの熔融温度よりも２０〜１００℃
   高い温度に予熱した鋼管の表面に５０〜３００メツシユ
   の粉末状変性ポリオレフィンを積層、融着させることよ
   り厚みが５０〜１Ｏ００ｐの第一被覆層を形成し１次い
   で該被覆鋼管を、第二層被覆材の耐候性ポリオレフィン
   の熔融温度よりも２０〜１００℃高い温度を持つように
   再度加熱し、第一被覆層の表面に３５〜３００メツシユ
   の粉末状耐候性ポリオレフィンを積層、融着させること
   により厚みが１〜５ｍｍの第二被覆層を形成することを
   特徴とするポリオレフィン被覆鋼管の製造法。