KR20140112031A

KR20140112031A - 다중 피복 강관 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20140112031A
Application number: KR1020147019783A
Authority: KR
Inventors: 게이지 스가와라; 도시유키 호시노; 야스히로 하라다; 마사히토 가네코
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2014-09-22
Also published as: KR101585821B1; JP5187455B1; IN2014KN01188A; CN104024718A; CN104024718B; JP2013223971A; WO2013099320A1; RU2573334C1

Abstract

강관 외측에 피복된 방식층의 외면에 적당한 밀착성 및 박리성을 갖는 보호층이 피복된 다중 피복 강관을 제공한다. 구체적으로는, 기재인 강관의 외표면에, 폴리에틸렌 수지층으로 이루어지는 방식층과, 그 방식층의 상층으로서 폴리프로필렌 수지층으로 이루어지는 보호층이 피복된 다중 피복 강관 및 그 제조 방법에 있어서, 상기 보호층을 형성하는 폴리프로필렌 수지를, 에틸렌 성분 19 ∼ 23 몰％ 를 포함하는 공중합 수지로 하고, 멜트 플로우 레이트를 0.53 ∼ 0.60 g/10 min 으로 하고, 280 ℃ 에 있어서의 전단 점도를, 전단 속도 10/sec 로 측정했을 때 1.7 × 10³ ∼ 2.0 × 10³ ㎩·s, 전단 속도 100/sec 로 측정했을 때 5.3 × 10² ∼ 6.0 × 10² ㎩·s 로 한다.

Description

다중 피복 강관 및 그 제조 방법{MULTIPLE COATED STEEL PIPE AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은, 가스관 (gas pipe), 케이블 보호관 (cable protector tube), 수도용 배관 (water supply pipe) 등의 용도에 적합한, 방식층 (corrosion protection layer) 및 보호층 (damage protection layer) 을 피복층 (covering layer) 으로서 갖는 다중 피복 강관 (multi-layer coating pipe) 에 관한 것으로, 특히 연속 라인의 라인 속도를 높여 제조해도 방식층과 보호층이 적당한 밀착성 (adhesiveness) 및 박리성 (peel property) 을 갖는, 현장에서의 시공성 (field workability) 이 우수한 다중 피복 강관 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

강관에 방식층으로서 폴리에틸렌 수지층 (polyethylene resin layer) 이 피복된 피복 강관은, 방식 성능 (corrosion protection performance) 이 우수할 뿐 아니라 사용 온도 범위 (operating temperature limit) 가 넓고, 전기 절연성 (electrical insulating properties) 이나 내약품성 (chemical resistance) 도 우수하기 때문에, 가스용 배관이나 수도용 배관, 케이블 보호관 등에 널리 사용되고 있다. 또, 현지에서의 시공에 제공되는 경우가 많은 것을 감안하여, 이 피복 강관에는, 수송 취급 (handling operation of transportation) 시의 기계적 외력 (mechanical external force) 으로부터 방식층 (폴리에틸렌 수지층) 을 보호할 목적으로, 그 방식층의 표면 (외면) 에 폴리프로필렌 수지층 (polypropylene resin layer) 을 보호층으로 하여, 다중 피복층 (multi coating layers) 을 형성한 것이 있다.

도 1 에 예시되는 바와 같이, 이 다중 피복 강관은, 기재인 강관 (1) 의 외측 표면에, 점착제층 (adhesive layer) (2) 을 개재하여 방식층 (폴리에틸렌 수지층) (3) 이 피복되고, 추가로 방식층 (폴리에틸렌 수지층) (3) 의 표면 (외면) 에 보호층 (폴리프로필렌 수지층) (4) 을 피복한 구성을 갖는다. 또, 방식성을 보다 한층 높일 목적으로, 용도에 따라 강관의 내면 측에도 피복하는 경우도 있다.

또, 통상적으로 이와 같은 다중 피복 강관은 연속 라인에서 제조되며, 방식층 및 보호층은 도 2 에 나타내는 바와 같은 다중 피복 라인에서 압출 피복에 의해 형성된다. 즉, 라인의 상류측으로부터 반송된 기재인 강관 (1) 은, 강관 예열 장치 (preheating device of steel pipe) (10) 로 40 ∼ 80 ℃ 정도로 예열되고, 점착제 도포 장치 (coating applicator of adhesive layer) (20) 로 표면에 150 ∼ 200 ℃ 로 가열된 점착제 (도시 생략) 가 도포된다. 그 후, 강관 (1) 은 방식층 압출 피복기 (Extruder for corrosion protection layer) (30) 에 반송되고, 용융 상태 (melting state) (200 ∼ 260 ℃ 정도) 의 방식층 수지 (300) 가 표면에 압출 피복되고, 방식층 냉각기 (cooling device of corrosion protection layer) (31) 로 냉각되어, 방식층 (3) 이 된다. 이어서, 강관 (1) 은 보호층 압출 피복기 (Extruder for protection layer) (40) 에 반송되고, 용융 상태 (260 ∼ 270 ℃ 정도) 의 보호층 수지 (400) 가 방식층 (3) 의 표면에 압출 피복되고, 보호층 냉각기 (41) 로 표면이 냉각되어, 보호층 (4) 이 된다.

그런데, 피복 강관을 가스용 등의 배관이나 케이블 보호관 등에 적용하는 경우에는, 시공시, 복수의 강관의 관단 (管端) 끼리를 용접 등에 의해 접속한다. 여기서, 방식층 (폴리에틸렌 수지층) 의 표면 (외면) 에 보호층 (폴리프로필렌 수지층) 을 피복한 다중 피복 강관의 관단끼리를 용접 등에 의해 접속할 때에는 통상적으로 용접의 용이성, 및 용접 후의 강 (鋼) 노출부의 보수의 용이성을 확보한다는 이유로, 도 3 에 나타내는 바와 같이 다중 피복 강관 단부 (端部) (강관 단부로부터 100 ㎜ ∼ 150 ㎜ 정도의 영역) 의 방식층 (3) 및 보호층 (4) 을 박리하여 강을 노출시키고, 추가로 보호층 (4a) 만을 박리한다 (방식층 단부로부터 100 ㎜ ∼ 150 ㎜ 정도의 영역). 그 때문에, 보호층 (폴리프로필렌 수지층) 에는, 용접 시공시, 방식층 (폴리에틸렌 수지층) 으로부터 사람 손에 의해 박리할 수 있을 정도의 박리성을 갖는 것이 요구된다.

그 한편으로, 보호층 (폴리프로필렌 수지층) 의 박리성이 과잉으로 높아지면, 보호층 (폴리프로필렌 수지층) 과 방식층 (폴리에틸렌 수지층) 의 밀착성이 현저하게 저하되어, 여러 가지 문제를 초래한다. 예를 들어, 상기 밀착성이 저하되면, 방식층 (3) 으로부터 다중 피복 강관 단부의 보호층 (4a) 을 박리하기 위해서 강관 단부의 보호층 (4) 에 둘레 형상으로 절개선 (5) 을 넣었을 때, 절개선 (5) 주변의 보호층 (4) 이 방식층 (3) 으로부터 부분적으로 들뜨는 경우가 있다. 그 결과, 보호층 (4a) 을 방식층 (3) 으로부터 박리한 후, 방식층 (3) 상에 남아 있는 보호층 (4b) 의 단부 (4') 가 방식층 (3) 으로부터 들떠, 방식층 (3) 과 보호층 (4) 사이에 틈 (6) 이 생기고, 외관도 나빠진다. 또, 다중 피복 강관의 관단부끼리를 용접 등에 의해 접속한 후, 접속부에 방식 테이프를 휘감는 등의 보수를 실시하지만, 이와 같은 보호층의 들뜸 (loss of adhesion) 이 잔존한 상태로는, 보수를 실시하는 경우에도 문제가 발생한다. 또한, 방식층과 보호층의 밀착성이 저하되면, 어떠한 충격으로 층 사이에 에어 (air) 가 들어가는 경우가 있고, 외관이 나빠진다는 문제도 있다.

상기 서술한 바와 같이, 방식층과 보호층 사이에는, 다중 피복 강관의 관단부에 있어서의 보호층을 방식층으로부터 박리하는 경우에, 박리하기 쉽고, 또한 상기와 같은 들뜸이 발생하지 않을 정도의 밀착성을 가질 필요가 있다. 즉, 방식층과 보호층의 밀착성은 지나치게 커도 지나치게 작아도 바람직하지 않다. 임의의 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지를 각각 방식층, 보호층으로서 사용하면, 그 수지의 융착 등이 발생하여 박리성이 현저하게 악화되거나, 들뜸이 발생하는 등, 실용성이 부족해진다.

그래서, 이와 같은 다중 피복 강관에 관하여, 방식층의 폴리에틸렌 수지와 보호층의 폴리프로필렌 수지의 박리성을 확보하기 위해서, 현재까지 다양한 기술이 제안되어 오고 있다.

예를 들어, 특허문헌 1 에는, 강관 외면에 압출 피복한 방식층을 25 ℃ 이하가 될 때까지 냉각시킨 후, 보호층을 그 위에 압출 피복함으로써, 방식층과 보호층의 융착을 방지하여 보호층의 박리성을 확보하는 기술이 제안되어 있다. 그리고, 이러한 기술에 의하면, 방식층 및 보호층의 피막 성상 (film property) 을 저해하는 일 없이, 방식층과 보호층의 융착을 방지할 수 있는 것으로 되어 있다.

그러나, 특허문헌 1 에서 제안된 기술에서는, 방식층을 25 ℃ 이하로 냉각시키기 위해서 냉각 시간을 길게 하는 것이 필요해진다. 그러므로, 제조시의 냉각 라인을 길게 하거나, 혹은 라인 속도를 늦게 하는 등, 냉각 시간을 확보하기 위한 제약이 발생하여, 공업적으로 불리해진다. 전술한 바와 같이, 방식층의 피복 및 보호층의 피복은 1 개의 연속 라인에서 실시하는 것이 통상적이지만, 최근 라인 속도는 생산성 향상을 위해 고속이 되는 경향이 있어, 종래의 방법에서는 적당한 융착성을 확보하는 것이 곤란하다.

또, 특허문헌 2 에는, 산화칼슘 (calcium oxide) 등의 무기 분말 (inorganic powder) 을 방식층과 보호층 사이에 살포함으로써, 양 층의 융착을 방지하는 기술이 제안되어 있다. 그리고, 이러한 기술에 의하면, 용접 시공시에 접합부의 보호층이 박리하기 쉬울 뿐만 아니라, 환경 온도 (environmental temperature) 의 변화에서 기인하는 보호층의 신축을 방지할 수 있는 피복 강관이 얻어지는 것으로 되어 있다. 그러나, 특허문헌 2 에서 제안된 기술은, 분체를 살포하는 설비가 필요할 뿐만 아니라, 제조소 내에서의 분체의 취급도 번잡스럽기 때문에, 역시 공업적으로 불리한 것이다.

또, 특허문헌 3 에는 산화 방지제 (antioxidant) 나 조핵제 (nucleating agent) 를, 특허문헌 4 에는 활제 (lubricant) 나 무기 필러 (inorganic filler) 를, 특허문헌 5 에는 대전 방지제 (antistatic agent) 를, 방식층 혹은 보호층에 첨가하는 기술이 제안되어 있다. 그리고, 이들 기술에 의하면, 각종 첨가제 (additive agent) 에 의해 수지 사이의 융착을 막아, 방식층과 보호층의 박리성이 크게 개선되는 것으로 되어 있다. 그러나, 특허문헌 3 ∼ 5 에서 제안된 기술에서는, 각종 첨가제의 첨가량이 미량인 경우, 연속 라인의 라인 속도를 올리면 수지 사이의 융착을 방지하는 효과가 불충분해진다. 한편, 각종 첨가제의 첨가량을 많이 하면, 수지의 물성이 기대하고 있던 것과 상이한 것이 되거나, 코스트가 높아지는 등의 불리한 점이 있다.

이들 기술에 대해, 특허문헌 6 에는, 방식층과 보호층 중 어느 한 층을 폴리에틸렌 단독으로 하고, 다른 한 층을 폴리에틸렌 20 ∼ 40 중량％ (27.3 ∼ 50 몰％), 폴리프로필렌 60 ∼ 80 중량％ (50 ∼ 72.7 몰％) 의 배합에 의해 이루어지는 공중합체 (copolymer) 또는 블렌드 수지 (blended resin) 로 하는 기술이 제안되어 있다. 그리고, 이러한 기술에 의하면, 용착 방지제를 사용하지 않고 연속적으로 이중 압출 피복을 실시해도 방식층과 보호층이 융착하지 않는 피복 강관이 얻어지는 것으로 되어 있다.

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그러나, 특허문헌 6 에서 제안된 기술에서는, 보호층의 경도를 충분히 확보할 수 없다. 다중 피복 강관의 보호층은, 그 목적으로부터는 내흠집성이 높을수록 바람직한 것이기 때문에, 보호층용 수지에는 어느 정도의 경도가 필요해진다. 그 때문에, 다중 피복 강관에서는 통상적으로 방식층을 폴리에틸렌 수지, 보호층을 폴리프로필렌 수지로 형성하지만, 상기와 같이 보호층의 수지의 에틸렌 성분 (ethylene component) 을 20 ∼ 40 중량％ (27.3 ∼ 50 몰％) 로 많이 하면, 수지가 부드러워지는 결과, 보호층이 흠집이 생기기 쉬워져 그 기능을 완수하지 않게 된다. 발명자들의 검토에 의하면, 수송 및 시공 현장에서의 충격 (impact shock) 등을 고려한 경우, 통상적으로 보호층의 경도는 ASTM D2240 (D 형) 에 규정된 시험 방법에 의한 측정값으로 70 이상인 것이 바람직하다.

또, 특허문헌 6 에서 제안된 기술에서는, 다중 피복 강관의 제조시에 연속 라인의 라인 속도를 높인 경우, 방식층과 보호층의 융착을 억제할 수 없다. 전술한 바와 같이, 다중 피복 강관을 제조할 때에는 통상적으로 도 2 에 나타내는 바와 같이 강관 (1) 의 예열 이후, 보호층 (4) 의 냉각까지는 연속 라인에서 실시된다. 그리고, 방식층 (3) 과 보호층 (4) 의 융착성은 용융된 보호층 (4) 을 방식층 (3) 의 외면에 피복할 때의 양 층의 온도에 의존하며, 이들 온도가 높을수록 융착하기 쉽고, 이들 온도가 낮을수록 잘 융착되지 않는다. 한편, 생산성의 관점에서 보면, 라인 속도는 빠른 편이 바람직하다. 그리고, 라인 속도를 빠르게 한 경우에는, 수지 (방식층 수지 (300) 및 보호층 수지 (400)) 의 압출 토출량 (extrusion discharge rate) 도 많게 하지 않으면 안되어, 그 결과, 압출된 수지의 온도가 압출시의 전단 발열 (shear heating) 등에 의해 높아지는 것이 상례이다.

그 때문에, 예를 들어 라인 속도를 약 10 m/min 이상까지 높인 경우, 방식층 압출 피복기 (30) 로 용융 상태의 방식층 수지 (폴리에틸렌, 융점：120 ℃ 이상) (300) 를 압출 피복하면, 압출시의 방식층 (3) 의 수지 온도는 230 ∼ 280 ℃ 에도 달한다. 또, 방식층 (3) 을 피복한 후, 공업적으로 합리적인 냉각 방법인 수냉에 의해 방식층 수지를 냉각시킨 경우이더라도, 연속 라인의 현실적인 수냉 효율을 고려하면, JIS G 3452 (2010) 에 규정된 호칭 직경 100A 이상의 대직경관에 있어서는 보호층 (4) 을 피복하는 시점에서의 방식층 (3) 의 표면 온도를 40 ∼ 70 ℃ 정도로까지 밖에 낮출 수 없다. 또, 보호층 압출 피복기 (40) 로 용융 상태의 보호층 수지 (폴리프로필렌, 융점：160 ℃ 이상) (400) 를 압출 피복하면, 방식층 (3) 상에 피복할 때의 보호층 수지 (400) 의 온도는 260 ∼ 290 ℃ 에도 달한다.

이상과 같이, 라인 속도를 고속화한 경우에는, 방식층과 보호층이 고온이 되기 쉬워, 매우 융착되기 쉬운 상태로 되어 있다. 그러나, 특허문헌 6 에서 제안된 기술에서는, 라인 속도를 고속화했을 경우에 대해서는 조금도 검토되어 있지 않다. 그 때문에, 특허문헌 6 에서 제안된 기술에서는, 생산성 향상을 목적으로 하여 라인 속도를 고속화하면, 방식층과 보호층의 융착이 발생하여, 양호한 박리성이 얻어지지 않는다는 문제가 있다.

또한, 특허문헌 6 에서 제안된 기술에서는, 라인 속도를 고속화했을 경우에 있어서의 보호층 수지의 압출성 (extrusion performance) 이나, 보호층 수지의 강도에 대해 전혀 고려되어 있지 않다. 압출성이 저하되면, 압출기의 부하 (load) 가 높아져, 폴리프로필렌 수지의 압출 토출량을 유지할 수 없게 된다. 또, 보호층 수지의 강도가 저하되면, 제품으로 한 후에, 충격이 가해지면 보호층을 관통하여 강관의 방식을 위해 필요한 방식층에 흠집이 생겨버린다는 지장을 초래한다. 따라서, 특허문헌 6 에서 제안된 기술에서는, 고품질의 다중 피복 강관을 높은 생산 효율로써 안정적으로 제공할 수 없다.

본 발명은, 상기한 종래 기술이 안은 문제를 유리하게 해결하는 것이다. 즉, 본 발명은, 기재인 강관의 외측에, 폴리에틸렌 수지층으로 이루어지는 방식층과, 그 방식층의 상층으로서 폴리프로필렌 수지층으로 이루어지는 보호층이 피복된 다중 피복 강관에 있어서, 방식층인 폴리에틸렌 수지층과 보호층인 폴리프로필렌 수지층의 박리성을 현저하게 개량함과 함께, 방식층과 보호층 사이에서 용접 시공시에 들뜸이 발생하지 않는 적당한 밀착성을 갖고, 또한 보호층이 원하는 내흠집성을 가지며, 보호층 수지의 압출성 및 웰드 강도 (weld impact value) (본 발명에서 말하는 웰드 강도는, 아이조드 충격 강도 (Izod impact value) 를 말한다) 도 우수한 다중 피복 강관 및 다중 도복장 강관을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 특히, 고속의 라인 속도로 제조한 경우나 대직경관 (large-diameter tube or pipe) (예를 들어, JIS G 3452 (2010) 에 규정된 호칭 직경：100 A 이상) 이더라도, 상기와 같은 우수한 특성을 갖는 다중 피복 강관, 혹은 또한 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명자들은, 기재 (base material) 인 강관의 외측에, 폴리에틸렌 수지층으로 이루어지는 방식층과, 그 방식층의 상층으로서 폴리프로필렌 수지층으로 이루어지는 보호층이 피복된 다중 피복 강관에 대해, 방식층과 보호층의 박리성이나 밀착성 등의 제특성에 미치는 각종 요인에 대해 예의 검토하였다.

먼저, 본 발명자들은, 특허문헌 6 에서 제안된 기술, 즉, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 배합에 의해 이루어지는 공중합체를 보호층으로 하는 기술에 있어서, 라인 속도를 고속화한 연속 라인에서 다중 피복 강관을 제조하는 것을 염두에 두고, 폴리프로필렌 수지에 함유시키는 에틸렌 성분에 대해 검토하였다.

그 결과, 라인 속도를 고속화하는 경우, 특허문헌 6 에서 제안된 기술에서는, 폴리프로필렌 수지에 포함되는 에틸렌 성분량이 지나치게 높아, 방식층과 보호층의 융착이 현저해지는 것을 알아내었다. 그리고, 폴리프로필렌 수지에 포함되는 에틸렌 성분을 소망량으로 저감시킴으로써, 방식층과 보호층의 융착이 대폭 억제되어, 적당한 박리성과 밀착성이 얻어지는 것을 지견하였다. 또, 폴리프로필렌 수지에 포함되는 에틸렌 성분을 소망량으로 저감시킴으로써, 보호층 수지의 경도가 향상되어, 원하는 내흠집성을 갖는 보호층이 얻어지는 것을 지견하였다.

한편, 본 발명자들은, 폴리프로필렌 수지에 포함되는 에틸렌 성분을 조정한 것만으로는, 보호층 수지의 압출성과 웰드 강도가 여전히 불충분한 것을 확인하였다. 또, 상기 에틸렌 성분을 조정한 것만으로는, 적당한 박리성과 밀착성이 얻어지지 않는 경우가 있는 것도 확인하였다. 그래서, 더욱 검토를 진행한 결과, 폴리프로필렌 수지의 멜트 플로우 레이트 (melt flow rate), 및 280 ℃ 에 있어서의 전단 점도 (shear viscosity) 의 적정화를 도모함으로써, 보호층 수지의 압출성과 웰드 강도가 비약적으로 향상됨과 함께, 방식층-보호층 사이의 박리성 및 밀착성이 보다 한층 양호해지는 것을 지견하였다.

본 발명은 상기 지견에 기초하여 완성된 것이며, 그 요지는 다음과 같다.

[1] 기재인 강관의 외측에, 폴리에틸렌 수지층으로 이루어지는 방식층과, 그 방식층의 상층으로서 폴리프로필렌 수지층으로 이루어지는 보호층이 피복된 다중 피복 강관으로서, 상기 보호층을 형성하는 폴리프로필렌 수지가 에틸렌 성분 19 ∼ 23 몰％ 를 포함하는 공중합 수지 (copolymerization resin) 이고, 상기 폴리프로필렌 수지의 멜트 플로우 레이트가 0.53 ∼ 0.60 g/10 min 이고, 상기 폴리프로필렌 수지의 280 ℃ 에 있어서의 전단 점도가, 전단 속도 10/sec 로 측정했을 때 1.7 × 10³ ∼ 2.0 × 10³ ㎩·s 이며, 전단 속도 100/sec 로 측정했을 때 5.3 × 10² ∼ 6.0 × 10² ㎩·s 인 것을 특징으로 하는 다중 피복 강관.

[2] [1] 에 있어서, 상기 방식층과 상기 보호층 사이의 필 강도가 0.6 N/10 ㎝ 폭 이상 15 N/10 ㎝ 폭 이하인 것을 특징으로 하는 다중 피복 강관.

[3] 기재인 강관의 외측에, 폴리에틸렌 수지층으로 이루어지는 방식층과, 그 방식층의 상층으로서 폴리프로필렌 수지층으로 이루어지는 보호층이 피복된 다중 도복장 강관을 제조할 때에,

상기 강관의 외측에, 폴리에틸렌 수지를 피복한 후, 그 폴리에틸렌 수지의 표면 온도를 40 ℃ 이상 70 ℃ 이하까지 냉각시켜 상기 방식층을 형성하고,

이어서, 그 방식층의 표면에, 에틸렌 성분 19 몰％ 이상 23 몰％ 이하를 포함하는 공중합 수지이고, 멜트 플로우 레이트가 0.53 g/10 min 이상 0.60 g/10 min 이하이고, 280 ℃ 에 있어서의 전단 점도가, 전단 속도 10/sec 로 측정했을 때 1.7 × 10³ ㎩·s 이상 2.0 × 10³ ㎩·s 이하이고, 전단 속도 100/sec 로 측정했을 때 5.3 × 10² ㎩·s 이상 6.0 × 10² ㎩·s 이하인 폴리프로필렌 수지를 사용하여, 그 폴리프로필렌 수지의 온도를 260 ℃ 이상 290 ℃ 이하로 하여 피복 두께가 0.9 ㎜ 이상 1.8 ㎜ 이하가 되도록 피복하고, 153 ℃/sec 이상 450 ℃/sec 이하의 냉각 속도로 상기 폴리프로필렌 수지의 표면 온도를 170 ℃ 이하가 될 때까지 냉각시켜 상기 보호층을 형성하는 것을 특징으로 하는 다중 도복장 강관의 제조 방법.

[4] [3] 에 있어서, 상기 폴리프로필렌 수지를 피복할 때의 연신 배율 (draw ratio) 이 5 배 이상 10 배 이하의 범위가 되도록 상기 폴리프로필렌 수지를 피복하는 것을 특징으로 하는 다중 도복장 강관의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 라인 속도를 고속화하여 제조한 경우이더라도, 보호층 수지의 압출성이 우수하고, 또한 방식층과 보호층의 적당한 밀착성과 박리성을 갖고, 용접 시공시, 방식층과 보호층 사이의 들뜸도 억제되고, 또한 내흠집성이 양호한 보호층을 구비한 다중 피복 강관을 용이하게 게다가 저렴하게 제조할 수 있다. 또 본 발명은 보호층 수지의 웰드 강도도 우수한 것이기 때문에, 제품으로 한 후, 특히 저온하에서 보호층의 웰드부 (보호층 압출 피복기 내에서의 수지의 합류점) 에 충격이 가해져도 그 부분으로부터 보호층이 균열된다는 경우도 없다. 따라서, 본 발명에 의하면, 고품질의 다중 피복 강관을 높은 생산 효율로써 안정적으로 생산하는 것이 가능해져, 산업상 각별한 효과를 발휘한다.

도 1 은, 다중 피복 강관의 층 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2 는 다중 피복 강관을 제조하는 연속 라인의 일부 (다중 피복 라인) 를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 3 은, 다중 피복 강관의 용접 시공시에 관단부의 보호층을 박리하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 4 는, 실시예의 다중 피복 강관에 있어서의 보호층을 박리하는 모습을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 다중 피복 강관은, 기재인 강관의 외측에, 폴리에틸렌 수지층으로 이루어지는 방식층과, 그 방식층의 상층으로서 폴리프로필렌 수지층으로 이루어지는 보호층이 피복된 다중 피복 강관이다. 그리고, 상기 보호층을 형성하는 폴리프로필렌 수지는, 에틸렌 성분 19 ∼ 23 몰％ 를 포함하는 공중합 수지이고, 멜트 플로우 레이트가 0.53 ∼ 0.60 g/10 min 이고, 또한, 280 ℃ 에 있어서의 전단 점도가, 전단 속도 10/sec 로 측정했을 때 1.7 × 10³ ∼ 2.0 × 10³ ㎩·s 이고, 전단 속도 100/sec 로 측정했을 때 5.3 × 10² ∼ 6.0 × 10² ㎩·s 인 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 기재인 강관의 외측에, 폴리에틸렌 수지층으로 이루어지는 방식층과, 그 방식층의 상층으로서 폴리프로필렌 수지층으로 이루어지는 보호층이 피복된 다중 도복장 강관을, 생산 효율의 관점에서 연속 라인에서 제조하고, 또한 고속으로 제조하기 위한 것이며, 특히 라인 속도를 약 10 m/min 이상으로 하기 위한 것이다.

그리고, 본 발명은, 다중 도복장 강관을 제조할 때에, 보호층을 형성하는 폴리프로필렌 수지를, 에틸렌 성분 19 몰％ 이상 23 몰％ 이하를 포함하는 공중합 수지이고, 멜트 플로우 레이트가 0.53 g/10 min 이상 0.60 g/10 min 이하이고, 또한, 280 ℃ 에 있어서의 전단 점도가, 전단 속도 10/sec 로 측정했을 때 1.7 × 10³ ㎩·s 이상 2.0 × 10³ ㎩·s 이하이고, 전단 속도 100/sec 로 측정했을 때 5.3 × 10² ㎩·s 이상 6.0 × 10² ㎩·s 이하인 폴리프로필렌 수지로 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 기재인 강관의 외측에, 폴리에틸렌 수지를 피복한 후, 그 폴리에틸렌 수지의 표면 온도를 40 ℃ 이상 70 ℃ 이하까지 냉각시켜 상기 방식층을 형성한 후, 그 방식층의 표면에, 상기한 소정의 특성을 갖는 폴리프로필렌 수지를 사용하여, 그 폴리프로필렌 수지의 온도를 260 ℃ 이상 290 ℃ 이하로 하여 피복 두께가 0.9 ㎜ 이상 1.8 ㎜ 이하가 되도록 피복하고, 153 ℃/sec 이상 450 ℃/sec 이하의 냉각 속도로 상기 폴리프로필렌 수지의 표면 온도를 170 ℃ 이하가 될 때까지 냉각시켜 상기 보호층을 형성함으로써, 다중 도복장 강관을 제조하는 것을 특징으로 한다.

(강관)

본 발명에 있어서, 다중 피복 강관의 기재가 되는 강관의 종류는 특별히 한정되지 않고, 단접 (鍛接) 강관, 전봉 (電縫) 강관 등, 가스용이나 수도용 배관, 케이블 보호관 등에 이용되고 있는 종전 공지된 강종 (鋼種) 의 강관이 모두 적용 가능하다. 또, 강관의 사이즈도 특별히 한정되는 것은 아니다. 통상적으로 용도에 따라 JIS G 3452 (2010) 에 규정되는 배관용 탄소강 강관의 호칭 직경 25A ∼ 500A 의 것이 사용된다. 본 발명에 있어서, 호칭 직경 100A 이상 200A 이하의 것을 대상으로 한다. 이것은, 상기 용도에 사용되는 다중 도복장 강관이 통상적으로 JIS G 3452 (2010) 에 규정되는 배관용 탄소강 강관인 것, 또, 상기 호칭 직경보다 작은 사이즈의 강관은 고속으로 피복해도 특히 방식층과 보호층의 융착이나 박리에 관해서 그다지 큰 문제가 발생하지 않는 것, 또한, 상기 호칭 직경보다 큰 사이즈의 강관에 관해서는, 공장 설비의 관계상, 통상적으로 그다지 피복 속도를 빠르게 할 수 없기 때문에, 본 발명에 있어서의 과제가 발생하지 않기 때문이다.

또, 기재인 강관의 외표면에는, 하지 처리로서 공지된 산세 (酸洗) 처리나 블라스트 처리를 실시할 수 있다. 하지 처리에 이어서, 또한 방식층과 강관의 접착성을 양호하게 하기 위한 공지된 프라이머 도장이나 JIS G 3469 (2010) 에 규정되는 점착제를 도포할 수 있다. 또한, 강관의 내면은 그대로여도 되고, 외면 다중 피복의 전 및 후에 도장 등을 실시해도 된다.

(방식층)

방식층에 사용되는 폴리에틸렌 수지는, 에틸렌의 단독 중합체 혹은 에틸렌과α-올레핀 (olefin), 예를 들어 프로필렌 (propylene), 1-부텐 (butene), 1-펜텐 (pentene), 1-헥센 (hexene), 4-메틸(methyl)-1-펜텐, 1-옥텐 (octene), 1-데센 (decene) 등과의 공중합체로서, 에틸렌을 주체로 하는 중합체이다. 본 발명에 바람직한 폴리에틸렌 수지는, 밀도：920 ∼ 950 ㎏/㎥, 보다 바람직하게는 밀도：940 ∼ 950 ㎏/㎥, 비카트 연화 온도 (Vicat softening temperature)：110 ∼ 130 ℃, 인장 강도 (Tensile Yield strength)：30 ∼ 50 N/㎟ (㎫), 인장 파괴 변형 (Elongation at break)：500 ∼ 900 ％ 의 것이며, 방식층의 두께는 0.6 ∼ 1.5 ㎜ 정도가 적당하다. 또한, 상기의 밀도, 비카트 연화 온도, 인장 강도, 인장 파괴 변형은 모두 JIS G 3469 (2010) 의 규정에 따라 측정한 값을 사용하는 것으로 한다.

또, 폴리에틸렌 수지층 (방식층) 은, 이들 폴리에틸렌 수지를 용융 압출함으로써 강관의 외측에 형성되지만, 이 폴리에틸렌 수지층은 단일층 외에, 산 변성 폴리에틸렌 (Acid modified polyethylene) 과의 2 층을 공압출한 복합층으로 해도 된다 (강관측을 산 변성 폴리에틸렌).

(보호층)

보호층에 사용되는 폴리프로필렌 수지는, 모노머 (monomer) 의 에틸렌과 프로필렌을 지글러 나타계 촉매 (Ziegler-Natta catalyst) 등 공지된 방법으로 중합한 것, 즉 공업적으로 통상적으로 일컬어지는 블록 폴리프로필렌 (block copolymer polypropylene) 이며, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌과 에틸렌프로필렌 랜덤 공중합체 (ethylene-propylene random copolymer) 의 혼합물이다. 그리고, 본 발명에서는, 폴리프로필렌 수지 전체에서 차지하는 에틸렌 성분이 19 ∼ 23 몰％ (13.5 ∼ 16.6 질량％) 인 것을 필수로 한다.

이 에틸렌 성분의 비율은 폴리프로필렌 수지를 용제에 녹여 수지 성분의 핵 자기 공명 분광법 (nuclear magnetic resonance analysis) 등의 방법에 의해 구할 수 있다.

상기 에틸렌 성분의 비율이 19 몰％ (13.5 질량％) 미만이면, 방식층인 폴리에틸렌 수지와의 친화성 (affinity) (밀착성) 이 지나치게 낮아져, 전술한 바와 같이 방식층과 보호층 사이에서 들뜸이 발생하는 등의 문제가 발생한다. 한편, 상기 에틸렌 성분의 비율이 23 몰％ (16.6 질량％) 를 초과하면, 방식층인 폴리에틸렌 수지와 융착하기 쉬워져, 적당한 박리성이 얻어지지 않게 된다. 또한, 상기 에틸렌 성분의 비율이 23 몰％ (16.6 질량％) 를 초과하면, 폴리프로필렌 수지의 경도가 낮아져, 보호층으로서 흡집이 생기기 쉬운 것이 되어 버린다.

또, 본 발명에서는, 보호층의 폴리프로필렌 수지의 멜트 플로우 레이트가 0.53 ∼ 0.60 g/10 min 인 것을 필수로 한다. 상기 멜트 플로우 레이트는, JIS K6921-2 (2010) 에 규정된 멜트 매스 플로우 레이트 (melt mass flow rate) (MFR) 이며, JIS K7210 (1999) 에 규정되는 방법으로 구한 값이다. 상기 멜트 플로우 레이트가 0.53 g/10 min 미만이면, 폴리프로필렌 수지의 압출성이 저하되기 때문에, 압출 피복기의 부하가 높아져, 폴리프로필렌 수지의 압출 토출량을 유지할 수 없게 된다. 이와 같은 문제는 특히, 고속의 라인 속도로 제조하고자 하는 경우, 즉 수지의 피복 속도를 고속화하고자 하는 경우에 현저하게 나타난다.

또, 상기 멜트 플로우 레이트가 0.53 g/10 min 미만이면, 폴리프로필렌 수지를 원통상으로 압출할 때의 수지의 웰드부의 강도가 저하되어 버린다. 한편, 상기 멜트 플로우 레이트가 0.60 g/10 min 을 초과하면, 얻어진 보호층의 강도가 저하되거나, 압출 특성이 저하되는 등의 문제가 있다.

이상과 같이, 다중 피복 강관이 라인 속도를 고속화한 연속 라인에서 제조되는 것을 염두에 둔 본 발명에서는, 보호층의 폴리프로필렌 수지의 멜트 플로우 레이트를 0.53 ∼ 0.60 g/10 min 으로 하는 것이 중요하다.

또한, 본 발명에서는, 폴리프로필렌 수지의 280 ℃ 에 있어서의 전단 점도가, 전단 속도 (shear rate) 10/sec 로 측정했을 때 1.7 × 10³ ∼ 2.0 × 10³ ㎩·s 이고, 전단 속도 100/sec 로 측정했을 때 5.3 × 10² ∼ 6.0 × 10² ㎩·s 인 것을 필수로 한다. 또한, 상기 전단 점도는, JIS K7199 (1999) 에 규정되는 캐필러리 레오미터 (capillary rheometer) (모세관형 레오미터라고 불리는 경우도 있다) 로 측정한 것이며, 캐필러리 관의 내경 D, 길이 L 이 L/D = 10/1 인 조건으로 측정한 값이다.

상기 전단 점도가, 전단 속도 10/sec 로 측정했을 때 1.7 × 10³ ㎩·s 미만인 경우, 또는 전단 속도 100/sec 로 측정했을 때 5.3 × 10² ㎩·s 미만인 경우, 방식층 (폴리에틸렌 수지) 과 보호층 (폴리프로필렌 수지) 사이의 필 강도 (박리 강도) 가 지나치게 높아져, 방식층-보호층 사이에서 양호한 박리성이 얻어지지 않게 되는 등의 문제가 현재화 (顯在化) 된다.

한편, 상기 전단 점도가, 전단 속도 10/sec 로 측정했을 때 2.0 × 10³ ㎩·s 를 초과하는 경우, 또는 전단 속도 100/sec 로 측정했을 때 6.0 × 10² ㎩·s 를 초과하는 경우, 폴리프로필렌 수지를 원통상으로 압출할 때의 수지의 웰드부의 강도가 저하되어 버린다. 또, 방식층 (폴리에틸렌 수지) 과 보호층 (폴리프로필렌 수지) 사이의 필 강도 (박리 강도) 가 지나치게 낮아지거나, 용접 시공시에 방식층-보호층 사이에서 들뜸이 발생하기 쉬워지는 등, 다양한 지장을 초래한다.

또한, 본 발명에 있어서, 폴리프로필렌 수지의 280 ℃ 에 있어서의 전단 점도를 2 종류의 전단 속도 (10/sec, 100/sec) 로 측정한 경우에 대해 규정하는 이유는, 방식층의 표면에 압출 피복할 때의 폴리프로필렌 수지 (보호층 수지) 의 전단 속도를 고려했기 때문이다. 용융 상태의 폴리프로필렌 수지 (보호층 수지) 를 압출 피복할 때의 전단 속도를 측정하는 것은 매우 곤란하고, 압출 피복 조건에 의해 10/sec 혹은 이것 이하의 전단 속도로부터, 100/sec 혹은 이것 이상의 전단 속도가 되는 것이 상정된다. 그래서, 본 발명에서는, 전단 속도가 저속도인 경우 (10/sec) 와 고속도인 경우 (100/sec) 의 2 종류에 대해 전단 점도를 규정하는 것으로 한다.

본 발명에서는, 상기와 같이 에틸렌 성분, 멜트 플로우 레이트 및 전단 점도가 원하는 값으로 조제된 폴리프로필렌 수지를 보호층으로서 사용함으로써, 방식층과 보호층의 양호한 융착성 및 밀착성, 보호층으로서 충분한 경도 (ASTM D2240 에 규정된 듀로미터 경도 타입 D：70 이상) 가 확보된다. 또, 보호층에 의해 한층더 기계적 강도 (mechanical strength) 나 내저온 충격 (low-temperature impact resistance) 등이 필요해지는 경우에는, JIS K7162 (1994) 의 규정에 준거하여 측정한 인장 파단점 응력이 22 ∼ 45 ㎫, JIS K7162 (1994) 의 규정에 준거하여 측정한 인장 파단점 신장 (tensile elongation at rupture) 이 600 ∼ 900 ％, JIS K 7110 (1999) 의 규정에 준거하여 측정한 아이조드 충격 강도 (Izod impact value) 가 －20 ℃ 에서 2 ∼ 6 kJ/㎡ 로, 통상적으로 JIS K7112 (1999) 의 규정에 준거하여 측정한 밀도 905 ∼ 910 ㎏/㎥ 의 것을 보호층용 폴리프로필렌 수지로서 사용할 수 있다.

또한, 보호층의 두께는, 특별히 제약받는 것은 아니지만, 경제면 및 운반·시공시 등에 방식층을 흠집 발생으로부터 보호한다는 관점에서는 0.8 ∼ 2.8 ㎜ 정도인 것이 바람직하다.

보호층의 두께가 0.8 ㎜ 미만이면, 운반·시공시 등에 방식층을 흠집 발생으로부터 보호하는 것이 곤란해진다. 한편, 보호층의 두께가 2.8 ㎜ 를 초과하면, 압출시의 폴리프로필렌 수지 (보호층 수지) 의 온도를 후술하는 본 발명의 범위로 제어해도, 방식층 표면에 피복되는 폴리프로필렌 수지의 축열량이 지나치게 크기 때문에, 방식층 (폴리에틸렌 수지층) 과의 융착이 발생하기 쉬워져 버린다. 더욱 바람직하게는 0.9 ㎜ 이상 1.8 ㎜ 이하의 범위이다.

상기와 같은 폴리프로필렌 수지는, 에틸렌과 프로필렌을 주 모노머로 하여 지글러 나타계 촉매나 싱글 사이트 촉매 (single-site catalyst) 등을 사용해서 부가 중합 (addition polymerization) 을 실시하여 제조하는 종전 공지된 방법에 의해 적절히 조제할 수 있지만, 폴리프로필렌 수지 메이커에서는 다양한 물성을 갖는 수지를 폭넓게 준비하고 있기 때문에, 그 중에서 본원 발명의 물성을 만족하는 것을 적절히 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 피복층으로서 사용되는 폴리에틸렌 수지 (방식층) 혹은 폴리프로필렌 수지 (보호층) 중에는, 수지의 산화 열화 (oxidation degradation)·광 열화 (light deterioration) 를 방지하기 위한 산화 방지제 (antioxidant), 자외선 흡수제 (ultraviolet absorbing agent), 또, 안료 (pigment) 등의 착색제, 또, 성형성을 향상시키기 위한 조핵제 (nucleating agent) 등의 첨가제를, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위 내에서 배합해도 된다.

또, 방식층 (폴리에틸렌 수지) 과 보호층 (폴리프로필렌 수지) 사이의 필 강도 (박리 강도) 는 0.6 N/10 ㎝ 폭 이상 15 N/10 ㎝ 폭 이하인 것이 바람직하고, 특히, 0.6 N/10 ㎝ 폭 이상 10 N/10 ㎝ 폭 이하가 보다 바람직하다. 상기 필 강도는, 후술하는 필 강도 시험에 준거하여 측정된 필 강도이다. 이 필 강도가 0.6 N/10 ㎝ 폭 미만이면, 방식층으로부터 보호층을 제거하기 위해서 보호층에 슬릿을 넣은 것만으로 보호층이 박리되어 버리거나, 혹은 강관 단부의 보호층만을 박리했을 때에, 나머지 보호층의 단부가 방식층으로부터 들뜨는 등의 문제가 발생하기 쉬워진다. 한편, 상기 필 강도가 15 N/10 ㎝ 폭을 초과하면, 전술한 바와 같이, 현장에서의 용접 시공시에 방식층과 보호층의 박리가 곤란해지거나, 작업성이 나빠지는 등의 문제가 발생하기 쉬워진다. 이상의 이유에 의해, 방식층과 보호층 사이의 필 강도는 0.6 N/10 ㎝ 폭 이상 15 N/10 ㎝ 폭 이하인 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 다중 피복 강관을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.

(방식층 및 보호층의 형성)

본 발명에서는, 강관의 외측에 폴리에틸렌 수지를 피복하여 방식층을 형성하고, 그 방식층의 표면에 상기와 같이 소정의 특성을 갖는 폴리프로필렌 수지를 피복하여 보호층을 형성한다.

방식층 및 보호층을 형성할 때에는, 연속 라인, 예를 들어 앞서 설명한 도 2 에 나타내는 바와 같은 다중 피복 라인에서 압출 피복에 의해 형성한다. 도 2 의 다중 피복 라인에서는, 기재인 강관 (1) 을 라인의 상류측으로부터 반송하고, 강관 (1) 을 필요에 따라 강관 예열 장치 (10) 로 예열하고, 점착제 도포 장치 (20) 로 소정 온도로 가열된 점착제 (도시 생략) 를 강관 (1) 의 표면에 도포한다. 그 후, 방식층 압출 피복기 (30) 로, 용융 상태의 방식층 수지 (300) 를 강관 (1) 의 표면에 압출 피복하고, 방식층 냉각기 (31) 로 냉각시켜 방식층 (3) 을 형성한다. 이어서, 보호층 압출 피복기 (40) 로, 용융 상태의 보호층 수지 (400) 를 방식층 (3) 의 표면에 압출 피복하고, 보호층 냉각기 (41) 로 표면을 냉각시켜 보호층 (4) 을 형성한다.

본 발명의 다중 피복 강관은 생산 효율의 관점에서 연속 라인에서 제조하고, 라인 속도를 10 ∼ 40 m/min 정도로 하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 연속 라인을 적용함으로써, 다중 도복장 강관의 고속 생산이 가능해진다. 생산 효율의 관점에서, 라인 속도 (강관 (1) 의 반송 속도) 는 약 10 m/min 이상으로 하는 것이 바람직하다. 단, 라인 속도를 지나치게 고속화하면, 소정 두께의 피복층을 형성할 수 없게 될 우려가 있기 때문에, 라인 속도는 40 m/min 이하로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 25 m/min 이하이다.

먼저, 기재가 되는 강관의 외표면에 쇼트 블라스트 처리 (shot blast treatment ⇒ abrasive blast cleaning), 종전 공지된 산세 처리 (pickling treatment) (염산 수용액 (hydrochloric acid aqueous solution) 이나 황산 수용액 (sulfuric acid aqueous solution), 온도：실온 ∼ 90 ℃) 등의 하지 처리를 실시한 후, 도 2 에 나타내는 바와 같이 필요에 따라 고주파 유도 가열 장치 (high-frequency induction heater) 등의 강관 예열 장치 (10) 에 의해 강관 (1) 을 예열하고, 점착제 도포 장치 (coating applicator of adhesive) (20) 로 고무 (rubber), 아스팔트 (asphalt), 수지 등을 주체로 하는 점착제 (도시 생략) 를 강관 (1) 의 표면에 가열 도포한다.

또한, 상기 강관의 예열 온도는, 그 상층에 도포되는 점착제의 도포성, 밀착성 확보의 관점에서 40 ∼ 80 ℃ 로 하는 것이 바람직하다. 또, 점착제는, JIS G3469 (2010) 에 규정되어 있는 고무, 아스팔트, 수지 등을 주체로 한 것을 사용하고, 경제면·균일 도포성이라는 관점에서 점착제층의 두께를 0.1 ∼ 1 ㎜ 정도로 하는 것이 바람직하다.

계속해서, 용융 상태 (230 ℃ 이상 280 ℃ 이하 정도) 의 상기 폴리에틸렌 수지 (방식층 수지 (300)) 를 방식층 압출 피복기 (30) 의 크로스 헤드 다이로부터 원통상으로 압출하여 점착제층의 외표면에 피복하고, 즉시 방식층 냉각기 (31) 로 폴리에틸렌 수지의 표면 온도를 40 ℃ 이상 70 ℃ 이하까지 냉각시켜 방식층 (3) 을 형성한다. 라인 속도를 약 10 m/min 이상으로 고속화하는 본 발명에 있어서는, 방식층 냉각기 (31) 에 의한 냉각을 냉각 효율이 높은 수냉으로 하는 것이 바람직하다.

방식층 (3) 을 형성한 후, 표면의 온도가 40 ℃ 이상 70 ℃ 이하인 방식층 (3) 의 표면에, 온도가 260 ℃ 이상 290 ℃ 이하인 상기 폴리프로필렌 수지 (보호층 수지 (400)) 를 보호층 압출 피복기 (40) 의 크로스 헤드 다이로부터 원통상으로 압출하여 방식층 (3) 의 외면에 피복하고, 보호층 냉각기 (41) 로 폴리프로필렌 수지의 표면 온도를 153 ℃/sec 이상 450 ℃/sec 이하의 냉각 속도로 170 ℃ 이하가 될 때까지 냉각시켜 폴리프로필렌 수지를 고화하여, 보호층 (4) 을 형성한다. 냉각 효율의 관점에서, 보호층 냉각기 (41) 에 의한 냉각도 수냉으로 하는 것이 바람직하다.

방식층 냉각기 (31) 로 냉각시킨 후의 방식층 (3) 의 표면 온도 (폴리프로필렌 수지 (보호층 수지 (400)) 를 피복할 때의 방식층의 표면 온도) 가 70 ℃ 를 초과하면, 다른 조건이 본 발명에서 규정하는 조건을 만족하는 경우이더라도, 방식층 (3) 과 보호층 (4) 의 융착의 문제가 발생해 버린다. 한편, 용융 상태의 폴리에틸렌 수지 (방식층 수지 (300)) 를 점착제층의 외표면에 피복하고, 도 2 에 나타내는 바와 같은 냉각 존에서 수냉시켜 냉각시키는 경우, 폴리에틸렌 수지의 표면 온도는 냉각 존의 길이와 라인 속도에 의존하지만, 통상적인 라인 설비로 전술한 두께의 방식층 (3) 을 갖는 전술한 사이즈의 강관을 냉각시킨 경우, 약 10 m/min 이상의 고속의 라인 속도에 있어서는 40 ℃ 미만으로는 되지 않는다.

따라서, 본 발명에서는, 강관의 외측에 피복한 폴리에틸렌 수지 (방식층 수지 (300)) 의 표면 온도를 40 ℃ 이상 70 ℃ 이하까지 냉각시켜 상기 방식층 (3) 을 형성한다. 또한, 강관의 외측에 피복한 폴리에틸렌 수지 (방식층 수지 (300)) 를 냉각시킬 때에는, 예를 들어 방식층 냉각기 (31) 에 의한 냉각을 수냉으로 하고, 폴리에틸렌 수지 (방식층 수지 (300)) 의 표면에 유포하는 수량을 조정함으로써, 폴리에틸렌 수지 (방식층 수지 (300)) 의 표면 온도를 원하는 범위 (40 ℃ 이상 70 ℃ 이하) 로 냉각시킬 수 있다.

또, 표면의 온도가 40 ℃ 이상 70 ℃ 이하인 방식층 (3) 의 표면에 상기한 소정의 특성을 갖는 폴리프로필렌 수지 (보호층 수지 (400)) 를 보호층 압출 피복기 (40) 에 의해 용융 압출할 때, 상기 폴리프로필렌 수지 (보호층 수지 (400)) 의 온도가 290 ℃ 를 초과하면, 다른 조건이 본 발명에서 규정하는 조건을 만족하는 경우이더라도 방식층과 보호층의 융착의 문제가 발생해 버리고, 반대로 260 ℃ 미만에서는 들뜸의 문제가 발생해 버린다. 따라서, 본 발명에서는, 표면의 온도가 40 ℃ 이상 70 ℃ 이하인 방식층 (3) 의 표면에 폴리프로필렌 수지 (보호층 수지 (400)) 를 피복할 때, 폴리프로필렌 수지 (보호층 수지 (400)) 의 온도를 260 ℃ 이상 290 ℃ 이하로 한다.

상기에 있어서, 폴리프로필렌 수지 (보호층 수지 (400)) 의 피복 두께는 0.8 ㎜ 이상 2.8 ㎜ 이하로 한다. 즉, 보호층 (4) 의 두께를 0.8 ㎜ 이상 2.8 ㎜ 이하로 함으로써, 보호층의 내흠집성을 확보함과 함께, 보호층 (4) 과 방식층 (3) 의 융착을 억제할 수 있다. 더욱 바람직하게는 0.9 ㎜ 이상 1.8 ㎜ 이하이다.

폴리프로필렌 수지 (보호층 수지 (400)) 를 방식층 (3) 의 외면에 피복한 후 보호층 냉각기 (41) 로 폴리프로필렌 수지 (보호층 수지 (400)) 를 냉각시켜 보호층 (4) 을 형성할 때, 폴리프로필렌 수지 (보호층 수지 (400)) 의 표면 온도의 냉각 속도가 450 ℃/sec 를 초과하면, 다른 조건이 본 발명에서 규정하는 조건을 만족하는 경우이더라도, 방식층과 보호층의 들뜸의 문제가 발생해 버리고, 153 ℃/sec 미만으로 하면, 반대로 융착의 문제가 발생해 버린다.

상기와 같이 들뜸이나 융착의 문제가 발생하는 이유로는, 방식층 (폴리에틸렌 수지층) 상에 용융된 보호층 수지 (폴리프로필렌 수지) 를 피복할 때, 그들 사이의 계면의 온도가 빠르게 차가워지면 2 층 사이에서의 융착은 보다 일어나지 않게 되므로 박리하기 쉬워지고, 반대로 계면의 온도 저하가 늦어지면, 2 층 사이에서의 융착은 보다 일어나기 쉬워지므로 잘 박리되지 않게 되기 때문으로 추측된다. 또, 방식층 (폴리에틸렌 수지층) 과 보호층 수지 (폴리프로필렌 수지) 사이의 계면의 냉각 속도를 제어함으로써, 상기한 들뜸이나 융착이 억제 가능한 것으로 추측된다. 그러나, 실제 제조상은, 방식층 (폴리에틸렌 수지층) 과 보호층 수지 (폴리프로필렌 수지) 사이의 계면의 냉각 속도를 제어하는 것은 매우 곤란하다.

그래서, 본 발명자들은, 상기 계면의 냉각 속도 대신에 보호층 수지 (폴리프로필렌 수지) 의 표면 온도의 냉각 속도를 제어함으로써, 들뜸이나 융착을 억제하는 것을 시도하였다. 그 결과, 보호층 수지 (폴리프로필렌 수지) 의 두께가 본 발명에서 규정한 범위 내 (0.8 ㎜ 이상 2.8 ㎜ 이하) 이면, 보호층 수지 (폴리프로필렌 수지) 의 표면 온도를 상기한 냉각 속도로 냉각시키는 것이 들뜸이나 융착의 억제에 매우 효과적인 것을 알아냈다. 이상의 이유에 의해, 본 발명에서는, 방식층의 외면에 260 ℃ 이상 290 ℃ 이하의 폴리프로필렌 수지를 피복한 후, 폴리프로필렌 수지의 표면 온도를 153 ℃/sec 이상 450 ℃/sec 이하의 냉각 속도로 냉각시킨다.

또, 폴리프로필렌 수지의 표면 온도를 153 ℃/sec 이상 450 ℃/sec 이하의 냉각 속도로 냉각시킬 때, 냉각 정지 온도가 폴리프로필렌 수지의 표면 온도에서 170 ℃ 초과이면, 보호층 수지 (폴리프로필렌 수지) 와 방식층 수지 (폴리에틸렌 수지) 의 융착의 문제가 발생한다. 따라서, 본 발명에서는, 폴리프로필렌 수지의 표면 온도를 153 ℃/sec 이상 450 ℃/sec 이하의 냉각 속도로 170 ℃ 이하로 냉각시켜 폴리프로필렌 수지를 고화하여, 보호층 (4) 을 형성한다.

상기한 조건으로, 방식층과 그 상층으로서의 보호층을 피복함으로써, 라인 속도를 고속화하여 제조한 경우이더라도, 보호층 수지의 압출성이 우수하고, 또한 방식층과 보호층의 적당한 밀착성과 박리성을 갖고, 용접 시공시, 방식층과 보호층 사이의 들뜸도 억제되며, 또한 내흠집성이 양호하고 또한 웰드 강도도 우수한 보호층을 구비한 다중 도복장 강관을 용이하게 게다가 저렴하게 제조할 수 있다. 또, 상기한 조건으로, 방식층과 그 상층으로서의 보호층을 피복함으로써, 방식층과 보호층 사이의 필 강도를 0.6 N/10 ㎝ 폭 이상 15 N/10 ㎝ 폭 이하, 혹은 또한 1.0 N/10 ㎝ 폭 이상 10 N/10 ㎝ 폭 이하로 할 수 있다.

방식층 (폴리에틸렌 수지) 과 보호층 (폴리프로필렌 수지) 사이의 필 강도 (박리 강도) 가 0.6 N/10 ㎝ 폭 미만이면, 방식층으로부터 보호층을 제거하기 위해서 보호층에 슬릿을 넣은 것만으로 보호층이 박리되어 버리거나, 혹은 강관 단부의 보호층만을 박리했을 때에, 나머지 보호층의 단부가 방식층으로부터 들뜨는 등의 문제가 발생하기 쉬워진다. 한편, 상기 필 강도가 15 N/10 ㎝ 폭을 초과하면, 전술한 바와 같이, 현장에서의 용접 시공시에 방식층과 보호층의 박리가 곤란해지거나, 작업성이 나빠지는 등의 문제가 발생하기 쉬워진다.

이상의 이유에 의해, 방식층 (폴리에틸렌 수지) 과 보호층 (폴리프로필렌 수지) 사이의 필 강도 (박리 강도) 는 0.6 N/10 ㎝ 폭 이상 15 N/10 ㎝ 폭 이하인 것이 바람직하고, 특히 1.0 N/10 ㎝ 폭 이상 10 N/10 ㎝ 폭 이하가 보다 바람직하다. 본 발명에 의하면, 방식층과 보호층 사이의 필 강도를 0.6 N/10 ㎝ 폭 이상 15 N/10 ㎝ 폭 이하인 다중 도복장 강관이 얻어지기 때문에, 상기한 작업성 등의 문제를 해소하는 데에 있어서 매우 효과적이다. 또한, 상기 필 강도는 후술하는 필 강도 시험에 준거하여 측정된 필 강도이다.

상기 서술한 본 발명 범위에 있어서 다중 도복장 강관을 제조할 때에, 방식층과 보호층 사이의 필 강도를 1.0 N/10 ㎝ 폭 이상 10 N/10 ㎝ 폭 이하로 하는 데에 있어서는, 상기 폴리프로필렌 수지를 피복할 때의 연신 배율 (draw ratio) (피복 형성 후 길이/압출시 길이) 이 5 배 이상 10 배 이하의 범위가 되도록 폴리프로필렌 수지를 피복하는 것이 바람직하다.

통상적으로 보호층은 압출기로부터 용융된 상태로 원통상으로 압출되고, 그것이 강관 진행 방향 (강관 축 방향) 으로 길게 늘어지면서 강관 외면의 방식층 외면에 피복되고, 그 상태로 냉각 고화된다. 연신 배율은, 압출기로부터 토출된 보호층 수지가 어느 정도 길게 늘어져 강관 외면에 피복되는지를 나타내며, 「피복 형성 후 길이」 를 「압출시 길이」 로 나눗셈함으로써 구해진다.

여기서, 「압출시 길이」 는, 압출된 용융 수지가 원통체였다고 가정하고, 압출기로부터 토출된 용융 수지의 시간당 토출 중량과, 수지의 밀도와, 압출기의 다이스 토출면에 있어서의 수지의 단면적으로부터, 시간당 압출된 원통의 길이를 산출하여 구한다. 또, 「피복 형성 후 길이」 는, 시간당 강관의 진행 속도 (피복 속도, 즉 라인 속도) 에 해당된다.

이 연신 배율이 10 배를 초과하면, 방식층과 보호층 사이의 필 강도가 낮아지는 경향이 있고, 연신 배율이 10 배를 대폭 초과하면, 들뜸 등의 문제가 발생하는 경우가 있다. 5 배 미만이 되면, 피복에 늘어짐 등의 문제가 발생하는 경우가 있다. 또, 통상적인 압출기를 사용하는 한, 본 발명에 규정된 강관의 피복을 상기 서술한 속도 (약 10 m/min 이상) 로 실시하는 경우에는, 수지 토출량과 라인 속도 (피복 속도) 의 관계상, 연신 배율이 5 배 미만으로는 되지 않는다.

이상과 같이, 기재가 되는 강관이 대직경인 경우나 고속의 라인 속도인 경우, 보호층 피복시의 방식층 표면이 고온 상태가 되기 쉽다. 그 때문에, 보호층 수지로서의 폴리프로필렌 수지나 수지의 피복 조건을 본 발명 범위 외의 것으로 한 경우에는 방식층과 보호층의 융착이 현저하여, 방식층-보호층 사이에서 적당한 박리성 및 밀착성을 갖는 다중 도복장 강관을 얻을 수 없다. 이에 반해, 보호층 수지로서 소정의 폴리프로필렌 수지를 사용하고, 수지의 피복 조건을 규정한 본 발명에 의하면, 비록 상기와 같이 보호층 피복시의 방식층 표면이 70 ℃ 가 되는 고온 상태가 되는 경우이더라도, 방식층과 보호층의 융착이 매우 효과적으로 제어된다. 그 때문에, 본 발명에 의하면, 방식층-보호층 사이에서 적당한 박리성 및 밀착성을 갖는 다중 도복장 강관을 얻을 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 보호층 수지로서 소정의 폴리프로필렌 수지를 사용함으로써, 원하는 내흠집성을 확보할 수 있는 충분한 경도를 갖는 보호층으로서, 폴리프로필렌 수지의 웰드 강도도 우수한 보호층을 구비한 다중 도복장 강관으로 할 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용하는 소정의 폴리프로필렌 수지는 라인 속도를 고속화한 경우이더라도 우수한 압출성을 나타내기 때문에, 본 발명에 의하면, 고품질의 다중 도복장 강관을 고효율로 또한 안정적으로 생산하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명은 라인 속도를 저속화한 경우에도 적용할 수 있다. 생산성의 관점에서는 불리하지만, 어떠한 이유로 라인 속도를 10 m/min 보다 늦게 하는 경우도 상정된다. 이와 같이, 라인 속도를 저속화하면, 보호층을 피복하는 시점에서의 방식층의 표면 온도는 저하되고, 용융 상태의 방식층 수지 및 보호층 수지의 온도도 저하된다. 그러나, 이와 같은 경우이더라도, 본 발명에서는, 수냉을 하는 거리를 짧게 하거나, 수량을 저감시키거나, 혹은 압출 피복기의 온도 설정을 변경함으로써, 용융 상태의 방식층 수지 및 보호층 수지의 온도를 고라인 속도의 경우와 동일한 온도로 할 수 있다. 즉, 종래 기술에서는 라인 속도의 고속화에 대응하는 것이 매우 곤란하였지만, 본 발명은 라인 속도가 고속·저속 중 어느 것이더라도 적용할 수 있다.

[실시예 1]

JIS G 3452 (2010) 에 규정된, 표 1 에 나타내는 호칭 직경의 SGP 강관을 기재로 하고, 기재의 외표면에 블라스트 처리를 실시한 후, 도 2 에 나타내는 바와 같은 연속 라인에서 다중 피복 강관을 제조하였다.

블라스트 처리 후의 강관을 50 ℃ 로 예열하고, JIS G3469 (2010) 에 규정된 점착제를 도포한 후 (점착제층의 두께：0.3 ㎜), 밀도：950 ㎏/㎥, 비카트 연화 온도：121 ℃, 인장 강도：41 N/㎟ (41 ㎫), 인장 파괴 변형：600 ％ 인 시판되는 고밀도 폴리에틸렌 수지, 또는 밀도：920 ㎏/㎥, 비카트 연화 온도：110 ℃, 인장 강도：20 N/㎟ (20 ㎫), 인장 파괴 변형：1000 ％ 인 시판되는 저밀도 폴리에틸렌 수지 (low-density polyethylene resin) 를 압출 피복기로 용융하고, 크로스 헤드 다이로부터 점착제 외표면에 원통상으로 압출하여, 강관에 방식층을 피복하였다. 피복 후, 얻어진 폴리에틸렌층 (방식층) 을 즉시 수냉시켜, 표 1 에 나타내는 두께의 방식층을 얻었다.

또한, 상기의 밀도, 비카트 연화 온도, 인장 강도, 인장 파괴 변형은 모두 JIS G 3469 (2010) 의 규정에 따라 측정한 것이다.

이어서, 표 1 에 나타내는 물성을 갖는 시판되는 폴리프로필렌 수지를 압출 피복기로 용융하고, 크로스 헤드 다이로부터 상기 폴리에틸렌층 (방식층) 의 외면에 표 1 에 나타내는 조건으로 압출 피복하고, 얻어진 폴리프로필렌 수지층 (보호층) 을 즉시 수냉시킴으로써, 표 1 에 나타내는 두께의 보호층을 얻어, 다중 피복 강관으로 하였다. 또한, 표 1 에 나타내는 방식층 및 보호층의 두께는, 다중 피복 강관의 관축 방향에 수직인 단면 (斷面) 에 대해, 원주 방향의 8 개소에서 측정한 범위 (최대값과 최소값) 의 값이다.

또, 표 1 에 나타내는 폴리프로필렌 수지의 멜트 플로우 레이트는, JIS K6921-2 (2010) 에 규정된 멜트 매스 플로우 레이트 (MFR) 이며, JIS K7210 (1999) 에 규정되는 방법으로 측정하였다. 280 ℃ 에 있어서의 전단 점도는, JIS K7199 (1999) 에 규정되는 캐필러리 레오미터 (모세관형 레오미터라고 불리는 경우도 있다) 로 측정한 것이며, 캐필러리 관의 내경 D, 길이 L 이 L/D = 10/1 인 조건으로 측정한 값이다. 밀도는 JIS K7112 (1999) 에 규정되는 방법으로 측정하였다. 또한, 이들 값은 강관에 피복하기 전의 수지에 대해 측정한 값이지만, 제조된 다중 피복 강관의 보호층의 부분으로부터 폴리프로필렌 수지를 잘라내어 측정한 값과 동일하였다.

이상에 의해 얻어진 다중 피복 강관에 대해, 방식층 (폴리에틸렌 수지) 과 보호층 (폴리프로필렌 수지) 의 밀착성 및 박리성, 내들뜸성 (resistance to loss of adhesion), 그리고 보호층 (폴리프로필렌 수지) 의 경도, 웰드 강도를 평가하였다. 각각의 평가 방법은 이하와 같다.

(i) 밀착성 및 박리성

얻어진 각종의 다중 피복 강관을 50 ㎝ 길이로 절단하고, 양 관단으로부터 20 ㎝ 의 위치에 있어서의 보호층에 관둘레 형상으로 슬릿 (절개선) 을 넣고, 또한, 상기 2 개의 슬릿으로 사이에 낀 길이 10 ㎝ 의 보호층에 있어서 관축 방향으로 슬릿을 넣어, 상기 2 개의 슬릿으로 사이에 낀 길이 10 ㎝ 의 보호층만을 박리할 수 있도록 하였다. 이어서, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 이 길이 10 ㎝ 의 보호층을 180° 방향으로 50 ㎜/min 의 속도로 반둘레 박리함으로써 180° 필 강도를 측정하였다. 그 때, 측정된 180° 필 강도의 최대값이 0.6 N/10 ㎝ 폭 이상 10 N/10 ㎝ 폭 이하인 것을 밀착성 및 박리성이 매우 양호 (◎), 필 강도가 10 N/10 ㎝ 폭 초과 15 N/10 ㎝ 폭 이하인 것을 밀착성 및 박리성이 양호 (○), 이것 이외에 (0.6 N/10 ㎝ 폭 미만, 또는 15 N/10 ㎝ 폭 초과) 의 것을 밀착성 및 박리성 불량 (×) 으로 하였다.

(ii) 내들뜸성

도 4 에 나타내는 바와 같이, 상기한 10 ㎝ 의 보호층을 박리하여 제거한 후, 강관에 남은 보호층의 슬릿 부분을 육안으로 관찰하여, 들뜸이 관찰되지 않은 것을 내들뜸성 양호 (○), 들뜸이 관찰된 것을 내들뜸성 불량 (×) 으로 하였다.

(iii) 보호층 (폴리프로필렌 수지) 의 경도

보호층의 경도를, ASTM D2240 (D 형) 에 규정된 시험 방법에 준거하여, 듀로미터 (durometer) 경도 타입 D 를 측정하고, 70 이상인 것을 합격 (○), 70 미만인 것을 불합격 (×) 으로 하였다.

(iv) 보호층 (폴리프로필렌 수지) 의 웰드 강도

얻어진 강관 (보호층을 박리하기 전) 의 보호층의 웰드부에 듀퐁 충격 시험기의 요령으로 충격을 가하였다. 25 ㎜φ 의 강구 (鋼球) 를 격심 (擊芯) 으로서 갖는 1 ㎏ 의 추를 충격면 위 500 ㎜ 로부터 자유 낙하시켜, 웰드부에 충격을 주었다. 이것을 100 회 반복한 후, 강의 노출이 없는지를 홀리데이 디텍터 (holiday detector) (핀홀 시험기 (pinhole testing machine) 12 ㎸) 로 확인하였다. 강의 노출이 없었던 것을 보호층의 웰드 강도 양호 (○), 강관 노출이 검출된 것을 보호층의 웰드 강도 불량 (×) 으로 하였다.

이들 평가 결과를 표 2 에 나타낸다.

표 2 에 나타내는 바와 같이, 본 발명예는, 밀착성 및 박리성, 내들뜸성, 보호층 (폴리프로필렌 수지) 의 경도, 및 보호층 (폴리프로필렌 수지) 의 웰드 강도가 모두 양호하였다. 이에 반해, 비교예는 모두 양호한 밀착성 및 박리성이 얻어지지 않았다. 또한, 비교예 중 강관 No. 8, 9 는 폴리프로필렌 수지의 에틸렌 성분이 23 몰％ 를 초과하고 있기 때문에, 보호층 (폴리프로필렌 수지) 의 경도가 불충분해졌다.

[실시예 2]

JIS G 3452 (2010) 에 규정된, 표 3-1 ∼ 표 3-3 에 나타내는 호칭 직경의 SGP 강관을 기재로 하고, 기재의 외표면에 블라스트 처리를 실시한 후, 도 2 에 나타내는 바와 같은 연속 라인에 의해, 표 3-1 ∼ 표 3-3 에 나타내는 라인 속도로 다중 도복장 강관을 제조하였다.

블라스트 처리 후의 강관을 50 ℃ 로 예열하고, JIS G3469 (2010) 에 규정된 점착제를 도포한 후 (점착제층의 두께：0.3 ㎜), 밀도：950 ㎏/㎥, 비카트 연화 온도：121 ℃, 인장 강도：41 N/㎟ (41 ㎫), 인장 파괴 변형：600 ％ 인 시판되는 고밀도 폴리에틸렌 수지를 압출 피복기로 용융하고, 크로스 헤드 다이로부터 점착제 외표면에 원통상으로 압출하여, 강관에 방식층을 피복하였다. 피복 후, 얻어진 폴리에틸렌층 (방식층) 을 즉시 수냉시켜, 그 폴리에틸렌층의 표면 온도를 표 3-1 ∼ 표 3-3 에 나타내는 온도로 냉각시키고, 표 3-1 ∼ 표 3-3 에 나타내는 두께의 방식층을 얻었다.

또한, 상기의 밀도, 비카트 연화 온도, 인장 강도, 인장 파괴 변형은 모두 JIS G 3469 (2010) 의 규정에 따라 측정한 것이다. 수냉 후의 폴리에틸렌층의 표면 온도 (폴리프로필렌 수지와 접촉하기 직전의 표면 온도) 는 접촉 온도계로 측정하였다.

이어서, 표 3-1 ∼ 표 3-3 에 나타내는 물성을 갖는 시판되는 폴리프로필렌 수지를 압출 피복기로 용융하고, 크로스 헤드 다이로부터 상기 폴리에틸렌층 (방식층) 의 외면에, 표 3-1 ∼ 표 3-3 에 나타내는 온도의 폴리프로필렌 수지를 표 3-1 ∼ 표 3-3 에 나타내는 연신 배율로 압출 피복하였다. 피복 후, 얻어진 폴리프로필렌 수지층을, 표 1 에 나타내는 냉각 속도 (폴리프로필렌 수지층 표면의 냉각 속도) 로 즉시 수냉시키고, 폴리프로필렌 수지층의 표면 온도가 170 ℃ 이하가 될 때까지 냉각시킴으로써, 표 3-1 ∼ 표 3-3 에 나타내는 두께의 보호층을 얻어, 다중 도복장 강관으로 하였다.

여기서, 표 3-1 ∼ 표 3-3 에 나타내는 폴리프로필렌 수지의 멜트 플로우 레이트는 JIS K6921-2 (2010) 에 규정된 멜트 매스 플로우 레이트 (MFR) 이며, JIS K7210 (1999) 에 규정되는 방법으로 측정하였다. 280 ℃ 에 있어서의 전단 점도는, JIS K7199 (1999) 에 규정되는 캐필러리 레오미터 (모세관형 레오미터라고 불리는 경우도 있다) 로 측정한 것이며, 캐필러리 관의 내경 D, 길이 L 이 L/D = 10/1 인 조건으로 측정한 값이다. 밀도는, JIS K7112 (1999) 에 규정되는 방법으로 측정하였다. 또한, 이들 값은, 강관에 피복하기 전의 수지에 대해 측정한 값이지만, 제조된 다중 도복장 강관의 보호층의 부분으로부터 폴리프로필렌 수지를 잘라내어 측정한 값과 동일하였다.

또, 3-1 ∼ 표 3-3 에 나타내는 폴리프로필렌 수지층 (보호층) 표면의 냉각 속도는, 피복한 시점의 온도 (방식층과 접촉하기 직전의 폴리프로필렌 수지의 온도) 로부터, 폴리프로필렌 수지층의 표면 온도가 170 ℃ 가 될 때까지의 냉각 속도이다. 상기 냉각 속도 및 냉각시의 폴리프로필렌 수지층의 표면 온도는 접촉 온도계에 의해 측정하여 구하였다.

또, 표 3-1 ∼ 표 3-3 에 나타내는 폴리프로필렌 수지의 연신 배율은 상기 서술한 방법으로 구한 값이다. 표 3-1 ∼ 표 3-3 에 나타내는 방식층 및 보호층의 두께는, 다중 도복장 강관의 관축 방향에 수직인 단면에 대해, 원주 방향의 8 개소에서 측정한 범위 (최대값과 최소값) 의 값이다.

이상에 의해 얻어진 다중 도복장 강관에 대해, 방식층 (폴리에틸렌 수지) 과 보호층 (폴리프로필렌 수지) 의 밀착성 및 박리성, 내들뜸성, 그리고 보호층 (폴리프로필렌 수지) 의 경도, 웰드 강도를 평가하였다. 각각의 평가 방법은 실시예와 동일한 방법으로 평가하였다.

이들 평가 결과를 표 4 에 나타낸다.

표 4 에 나타내는 바와 같이, 본 발명예는, 밀착성 및 박리성, 내들뜸성, 보호층 (폴리프로필렌 수지) 의 경도, 및 보호층 (폴리프로필렌 수지) 의 웰드 강도가 모두 양호하였다. 이에 반해, 비교예는 모두 양호한 밀착성 및 박리성이 얻어지지 않았다. 또한, 비교예 중 강관 No. 28, 29 는, 폴리프로필렌 수지의 에틸렌 성분이 23 몰％ 를 초과하고 있기 때문에, 보호층 (폴리프로필렌 수지) 의 경도가 불충분해졌다.

[표 1]

[표 2]

[표 3-1]

[표 3-2]

[표 3-3]

[표 4]

1 : 강관
2 : 점착제층
3 : 방식층 (폴리에틸렌 수지층)
4 : 보호층 (폴리프로필렌 수지층)
5 : 절개선 (슬릿)
6 : 틈 (들뜸)
10 : 강관 예열 장치
20 : 점착제 도포 장치
30 : 방식층 압출 피복기
31 : 방식층 냉각기
40 : 보호층 압출 피복기
41 : 보호층 냉각기
300 : 방식층 수지 (폴리에틸렌 수지)
400 : 보호층 수지 (폴리프로필렌 수지)

Claims

기재인 강관의 외측에, 폴리에틸렌 수지층으로 이루어지는 방식층과, 그 방식층의 상층으로서 폴리프로필렌 수지층으로 이루어지는 보호층이 피복된 다중 피복 강관으로서, 상기 보호층을 형성하는 폴리프로필렌 수지가 에틸렌 성분 19 ∼ 23 몰％ 를 포함하는 공중합 수지이고, 상기 폴리프로필렌 수지의 멜트 플로우 레이트가 0.53 ∼ 0.60 g/10 min 이고, 상기 폴리프로필렌 수지의 280 ℃ 에 있어서의 전단 점도가, 전단 속도 10/sec 로 측정했을 때 1.7 × 10³ ∼ 2.0 × 10³ ㎩·s 이고, 전단 속도 100/sec 로 측정했을 때 5.3 × 10² ∼ 6.0 × 10² ㎩·s 인 다중 피복 강관.
제 1 항에 있어서,
상기 방식층과 상기 보호층 사이의 필 강도가 0.6 N/10 ㎝ 폭 이상 15 N/10 ㎝ 폭 이하인 다중 피복 강관.
기재인 강관의 외측에, 폴리에틸렌 수지층으로 이루어지는 방식층과, 그 방식층의 상층으로서 폴리프로필렌 수지층으로 이루어지는 보호층이 피복된 다중 도복장 강관을 제조할 때에,
상기 강관의 외측에, 폴리에틸렌 수지를 피복한 후, 그 폴리에틸렌 수지의 표면 온도를 40 ℃ 이상 70 ℃ 이하까지 냉각시켜 상기 방식층을 형성하고,
이어서, 그 방식층의 표면에, 에틸렌 성분 19 몰％ 이상 23 몰％ 이하를 포함하는 공중합 수지이고, 멜트 플로우 레이트가 0.53 g/10 min 이상 0.60 g/10 min 이하이고, 280 ℃ 에 있어서의 전단 점도가, 전단 속도 10/sec 로 측정했을 때 1.7 × 10³ ㎩·s 이상 2.0 × 10³ ㎩·s 이하이고, 전단 속도 100/sec 로 측정했을 때 5.3 × 10² ㎩·s 이상 6.0 × 10² ㎩·s 이하인 폴리프로필렌 수지를 사용하여, 그 폴리프로필렌 수지의 온도를 260 ℃ 이상 290 ℃ 이하로 하여 피복 두께가 0.9 ㎜ 이상 1.8 ㎜ 이하가 되도록 피복하고, 153 ℃/sec 이상 450 ℃/sec 이하의 냉각 속도로 상기 폴리프로필렌 수지의 표면 온도를 170 ℃ 이하가 될 때까지 냉각시켜 상기 보호층을 형성하는 다중 도복장 강관의 제조 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 폴리프로필렌 수지를 피복할 때의 연신 배율이 5 배 이상 10 배 이하의 범위가 되도록 상기 폴리프로필렌 수지를 피복하는 다중 도복장 강관의 제조 방법.