JPS5842026B2 - 樹脂被覆金属材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は耐摩耗性、耐水性にすぐれた樹脂被覆金属材に
関する。

ポリウレタン樹脂が耐摩耗性にすぐれた性質を有してい
るところから、従来より例えばポリウレタン樹脂エラス
トマーを金属材にライニングして耐摩耗性を向上せしめ
ることが多く行われているが、このポリウレタン樹脂エ
ラストマーは耐水性が悪く吸水率または透湿度が大きい
ため、湿潤環境下で使用するとポリウレタン樹脂の金属
素地に対する密着力が低下し、樹脂皮膜の剥離、フクレ
等の発生が屡々経験される。

上記密着力の低下を防止するためにこれまで、耐水性の
比較的良好た熱硬化性のエポキシ樹脂、フェノール樹脂
、エポキシウレタン樹脂等の薄い皮膜を接着剤層として
ポリウレタン樹脂層と金属素材の間に介在させて透湿防
止を図ると共に、上記接着プライマー自体の耐水性を改
良する等種々の対策が試みられてきたが、効果が十分で
なく、ポリウレタン樹脂被覆金属材の湿潤環境下での長
期使用は不適とされてきた。

そこで発明者等はポリオレフィン樹脂が極めて耐水性に
すぐれている点に着目して種々研究の結果、ポリオレフ
ィン樹脂に不飽和カルボン酸またはその無水物をグラフ
トさせるか又はこのグラフトした樹脂に更に０．０１〜
２係の燐酸塩を配合するかして改良したものｃ以下改良
ポリオレフィン樹脂という）は、ポリオレフィン樹脂が
無極性であるため金属又は他種のポリマー等に対する密
着力が弱いという従来の欠点が改善され、ポリウレタン
樹脂被覆の下地層としての耐水性、密着性にすぐれた機
能が得られ、表層のポリウレタン樹脂と金属材素地の間
に上記改質ポリオレフィン樹脂層を介在せしめるか又は
上記表層のポリウレタン樹脂と金属材素地の間に従来の
接着剤と改質ポリオレフィン樹脂の層を重ねて介在せし
めることにより、湿潤環境下での長期使用に耐え得る耐
水性にすぐれたポリウレタン樹脂被覆金属材が得られる
ことを確認した。

すなわち本発明は上記に基いて耐摩耗性ならびに耐水性
にすぐれた樹脂被覆金属材を提供するものである。

上記グラフトに用いられるポリオレフィン樹脂としては
、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、エチレン−プロピレン共重合体等のいずれでも
よく、不飽和カルボン酸又はその無水物としては、アク
リル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸等
が好ましく、また燐酸塩としては、燐酸ナトリウム、燐
酸カリウム、燐酸カルシウム、燐酸マグネシウム、燐酸
バリウム、燐酸アルミニウム、燐酸亜鉛、燐酸鉄等が用
いられる。

燐酸塩の前記ポリオレフィン樹脂に対する配合量は、該
樹脂の密着性を高めるためには０．０１〜２重量係が適
当である。

またポリウレタン樹脂としては従来一般に用いられてい
るポリウレタン樹脂エラストマート称すれるポリウレタ
ン弾性体が好ましく、これは直鎖状のポリエステル、ポ
リエーテル等をベースとし、ジイソシアナート（例えば
トリレンジイソシナート）と反応させてプレポリマーを
つくり、これを適当な鎖延長剤（例えばグリコール、ジ
アミン）で高分子化したものを熱又は適当な架橋剤（例
えば４．４′−メチレンビス−２−クロルアニリン）を
用いて硬化させて得られる熱硬化性ポリウレタン樹脂エ
ラストマーまたは直鎖構造の熱可塑ポリウレタン樹脂エ
ラストマーのいずれでもよい。

別に接着剤を用いる場合は従来と同様に熱硬化性のエポ
キシ樹脂、フェノール樹脂、エポキシウレタン樹脂等が
耐水性にすぐれており好ましい。

本発明の樹脂被覆を施す金属材の種類は、鋼、アルミニ
ウム、ステンレス、銅ならびにこれらの各種合金が包含
され、また形状は圧延材、鍛造品、鋳物等の板、管、棒
等のいずれにても差支えない。

次に本発明の樹脂被覆金属材の製造方法を説明する。

第１図は特許請求範囲第１項記載の実施態様例を説明す
る断面図で、図示の如く表層のポリウレタン樹脂１と金
属材２素地の間に改質ポリオレフィン樹脂層３を介在さ
せて、金属材を被覆するが、この改質ポリオレフィン樹
脂の金属材素地への被覆は通常の粉体被覆または熱圧着
被覆の方法により行われ、また改質ポリオレフィン樹脂
被覆へのポリウレタン樹脂の被覆は、熱可塑性ポリウレ
タン樹脂エラストマーであれば上記同様に粉体被覆、熱
圧着被覆の方法で行われ、熱硬化性ポリウレタン樹脂エ
ラストマーであれば通常の液状注型被覆の方法で行われ
る。

上記各種被覆方法の組合わせは金属材の種類、形状及び
被覆する樹脂の種類に応じて適宜定めてよい。

第２、特許請求の間第２項の本発明の実施態様例を説明
する断面図で、表層のポリウレタン樹脂層１と金属材２
素地の間に改質ポリオレフィン樹脂層３と接着剤層４を
重ねて介在させて金属材を被覆する。

この接着剤の金属材素地への被覆は通常の刷毛塗り、ス
プレー塗装等の方法で行われ、改質ポリオレフィン樹脂
及びポリウレタン樹脂の被覆はそれぞれ第１図と同様の
方法で行われる。

上記のポリウレタン樹脂の層厚は従来と同様５００μ〜
数１０ｍ７ＩＬの範囲で使用環境、条件に応じて適当に
定めてよく、またポリオレフィン樹脂被覆については透
湿防止のため最低限５０μ、好ましくは１００μの層厚
が必要であり、上限は経済性を考慮して１ｆｉ程度とす
るのがよい。

また接着剤の層厚は１０μ程度でよい。

次に実施例に基いて本発明の詳細な説明する。

実施例 １ 本発明の樹脂被覆鋼板の供試材（Ａ−Ｄ）と比較例であ
る従来の樹脂被覆鋼板（Ｅ−Ｈ）を下記に掲げ、各供試
材（Ａ−Ｈ）の耐摩耗性、初期密着性、二次密着性の試
験結果を第１表に示す。

供試剤Ａ：無水マレイン酸でクラフトした改質ポリウレ
タ樹脂（密度０．９３、ＭＩＩＯ１三井石油化学株製）
粉体な、グリッドブラストで脱スケールし２２０℃に予
熱した鋼板（ＳＳ４１．１５０Ｘ７０Ｘ３．２朋）に流
動浸漬法で膜厚約５００μに被覆し１８０℃で２０分間
焼付けした後、溶融状態にある前記ポリエチレン皮膜の
上に重ねて熱可塑性ポリウレタン樹脂粉体（商品名パラ
プレン４８０５、日本ポリタレ２フ株製）を流動浸漬法
で膜厚約１ｎに被覆し１８０℃で３０分間焼付けした後
冷却して得た改質ポリエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂
の二層被覆鋼板。

供試材Ｂ：供試剤（Ａ）と同様の鋼板素地に接着剤エポ
キシウレタン系樹脂、商品名ＳＵプライマー神東塗料株
製）を膜厚約１０μにスプレー塗装し、その上に供試材
（Ａ）と同様に改質ポリエチレン樹脂とポリウレタン樹
脂を被覆して得た接着剤、改質ポリエチレン樹脂、ポリ
ウレタン樹脂の三層被覆鋼板。

供試材Ｃ：ポリウレタンポリマー（商品名タケネートＬ
−２７１０、武田薬品工業株製）を８０℃で真空脱泡し
た後、１１０℃で溶融させた４゜４′−メチレンビス−
２−クロルアニリン（イハラケミカル株製）を硬化剤と
して混合し十分攪拌の上、これを供試材（Ａ）と同様に
膜厚的５００μに被覆した改質ポリエチレン樹脂被覆鋼
板を約１５０℃に予熱しセットした型枠に流し込み、さ
らに１５０℃で１時間、次いで１１０℃で３時間の二段
階に加熱後冷却して得た膜厚的１．５關の改質ポリエチ
レン樹脂、ポリウレタン樹脂の二層被覆鋼板。

供試材Ｄ＝供試材（Ａ）と同様の鋼板に無水マレイン酸
グラフトによる改質ポリエチレン樹脂のシートを熱プレ
スによって約５００μの膜厚に加圧融着させた後１８０
℃で２０分間焼付けし、その上に供試材（４）と同様の
方法で同様のポリウレタン樹脂を膜厚的１ｍｍに被覆し
て得た改質ポリエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂の二層
被覆鋼板。

供試材Ｅ：供試材（Ａ）のポリエチレン樹脂被覆を省略
して、供試材（Ａ）と同様のポリウレタン樹脂を同様の
方法で膜厚的１ｉｍに被覆して得たポリウレタン樹脂被
覆鋼板。

供試材Ｆ：供試材ＣＢ）のポリエチレン樹脂被覆を省略
して、供試材（Ｂ）と同様の方法で同様の接着剤を塗布
しその上に供試材（Ｂ）と同様のポリウレタン樹脂を同
様の方法で膜厚約１關に被覆して得た接着剤、ポリウレ
タン樹脂の二層被覆鋼板。

供試材Ｇ：供試州０のポリエチレン樹脂被覆を省略して
、供試材（０と同様のポリウレタン樹脂を同様の方法で
膜厚的１１ｎｎに被覆して得たポリウレタン樹脂被覆鋼
板。

供試材Ｈ：供試材（Ａ）における改質ポリエチレン樹脂
の代りに未改質ホモポリエチレン樹脂の粉体（商品名フ
ローセン、密度０．９２５、ＭＩ４、製鉄化学タレ）を
使用して、供試材（Ａ）と同様の方法テ膜厚約５００μ
のポリエチレン樹脂被覆を施すと共に、その上に供試材
（Ａ）と同様のポリウレタン樹脂を同様の方法で膜厚約
１關に被覆して得たポリエチレン樹脂、ポリウレタン樹
脂の二層被覆鋼板。

但し第１−表に於ける各試験Ｑ方法及び記号の自答は次
の通りである。

（１）耐摩耗性は摩耗輪Ｈ−１８使用、荷重ｘ肱 ｘｏ
ｏｏ回のテーパー摩耗テスト方法にて求めた摩耗減量（
所）にて示し、○印は耐摩耗性良好たものである。

（２）初期密着性は被膜に１０關巾の切り込みを入れバ
ネバカリ等によって１８０°方向に引張り接着強度を測
定する１８０°剥離テストにて求めた接着強度にて示し
、○印は初期密着性良好なもの、Ｘ印は不良なものであ
る。

（３）二次密着性のクロスカット部よりの剥離長さは、
５０℃の３幅食塩水に３０日間浸漬した供試材の樹脂皮
膜に素地に達する長さ５９ｍｍのクロスカットを入れ、
該クロスカット部における皮膜の剥離状況を調査した結
果であり、○印は皮膜剥離が無視できる程度に小さく良
好なもの、Ｘ印は皮膜剥離が大きく不良たも′のであり
、また接着強度は同供試材の上記（２）と同様の試験方
法にて求めた１８０°剥離強度の成績にて示し、○印は
二次密着性良好なもの、×印は不良なものである。

第１表に見る通り、本発明の供試材（Ａ−Ｄ ）がいづ
れも耐摩耗性、初期密着性、二次密着性共すべて良好の
結果を示しているのに反し、比較例（′ｇＦ）（Ｇ）は
耐摩耗性は良好であるが二次密着性がいづれも不良であ
り、また比較例０は耐摩耗性は良好であるが初期密着性
において既に接着強度が低く不良であることが分る。

実施例 ■ 本発明の樹脂被覆鋼管の代表例である供試材（Ｐ）と比
較例として従来の樹脂被覆鋼管の代表例である供試材０
を下記に掲げ、各供試材の耐摩耗性、初期密着性、二次
密着性の試験結果を第２表に示す。

供試材Ｐニゲリッドブラストで脱スケールした１５０Ａ
配管用炭素鋼鋼管（ＳＧＰ、長さ１？？Ｚ）の内面に、
接着剤（エポキシ樹脂プライマー）を傘ネ膜厚約１０μ
に刷毛で塗布した後約２３０℃に予熱し、ひきつづいて
実施例（Ｉ）の供試材（４）と同様の改質ポリエチレン
粉体な、鋼管を１００ ｒ−ｐ、ｍで５分間回転させな
がら管内面に散布する粉体被覆方法で膜厚約５００μに
被覆し１８０℃で３０分間焼付けした後、供試材（Ａ）
と同様のポリウレタン樹脂を同様の方法で膜厚約１ｍＴ
ＩＬに被覆して得た接着剤、改質ポリエチレン樹脂、ポ
リウレタン樹脂の三層被覆鋼管。

供試材Ｑ：上記供試材（Ｐ）の改質ポリエチレン樹脂被
覆を省略して、供試材（Ｐ）と同様の方法で同様の接着
剤を塗布した上に直ちに供試材（Ｐ）と同様のポリウレ
タン樹脂を同様の方法で膜厚約１ｍＮに被覆して得た接
着剤、ポリウレタン樹脂の二層被覆鋼管。

第２表に見る通り、本発明の供試材（Ｐ）が耐摩耗性、
初期密着性、二次密着性共すべて良好の成績を示してい
るのに反し、比較供試材０は耐摩耗性、初期密着性には
良好な成績を示しているが二次密着性においてクロスカ
ット部に全面剥離が認められると共に接着強度も低く不
良の成績を示している。

上記した如く、本発明の樹脂被覆金属材は耐水性に劣る
というポリウレタン樹脂被覆の欠点を、改質ポリオレフ
ィン樹脂被覆層を介在させる簡単な手段で解消したもの
であって、ポリウレタン樹脂被覆金属材の湿潤環境下で
の長期使用を可能ならしめる画期的な効果を有している
。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明のポリオレフィン樹脂、ポリウレタン樹
脂の二層被覆金属材の一例を説明する断面図、第２図は
本発明の接着剤、ポリオレフィン樹脂、ポリウレタン樹
脂の三層被覆金属材の一例を説明する断面図である。 １・・・ポリウレタン樹脂層、２・・・金属素材、３・
・・ポリオレフィン樹脂層、４・・・接着剤層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 樹脂被覆金属材の表層のポリウレタン樹脂と金属材
   素地の間に、ポリオレフィン樹脂に不飽和カルボン酸若
   しくはその無水物をグラフトさせたものまたはこれを燐
   酸塩を配合したポリオレフィン樹脂の層を介在せしめた
   ことを特徴とする樹脂被覆金属材。 ２ 樹脂被覆金属材の表層のポリウレタン樹脂と金属材
   素地の間に、ポリオレフィン樹脂に不飽和カルボン酸若
   しくはその無水物をグラフトさせたものまたはこれに燐
   酸塩を配合したポリオレフィン樹脂の層を介在せしめる
   と共に、さらに該ポリオレフィン樹脂の層と金属材素地
   の間に、エポキシ樹脂、フェノール樹脂エポキシウレタ
   ン樹脂等の接着剤層を介在せしめたことを特徴とする樹
   脂被覆金属材。