WO2022009295A1 - 三層被覆金属管の製造方法 - Google Patents

三層被覆金属管の製造方法 Download PDF

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polyolefin resin
coated metal
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修也 長谷川
勇 梅田
盛男 岩本
壮次郎 木村
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第一高周波工業株式会社
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    • B32B15/08Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a three-layer coated metal tube in which an epoxy resin layer, an adhesive layer, and a polyolefin resin layer are laminated in this order.
  • Patent Document 1 after coating an epoxy powder paint on a steel pipe, a polyolefin resin and a modified polyolefin resin are co-extruded from each extruder through a T-die in a strip shape to form an adhesive layer and a polyolefin layer on the rotating steel pipe. , A three-layer coating is formed on the surface of the steel pipe.
  • this method has a drawback that it cannot be applied to a curved pipe because a layer is formed while rotating the steel pipe.
  • Patent Document 2 after forming an epoxy primer layer on the outer surface of a steel pipe, a polyolefin molded product having a polyolefin adhesive layer and a polyolefin layer is fused to the steel pipe to form a three-layer coating on the surface of the steel pipe.
  • the polyolefin molded product of Patent Document 2 has a sheet shape or a panel shape.
  • Patent Document 3 an incompletely cured fixing layer of a reaction-curable epoxy resin is first formed on the outer peripheral surface of a metal curved tube, and then a thin film layer of a heat-melting adhesive and a thick film of polyolefin are formed on the fixing layer.
  • a temporary multi-layer coating is formed in which the layers are arranged in contact with each other, and then the metal curved tube under the coating is induced and heated to form a three-layer coating on the metal curved tube.
  • Patent Document 3 as a method of forming a thick film layer of polyolefin on a curved tube, a method of bandaging a polyolefin tape, a method of thermal spraying, and a method of temporarily expanding the diameter of a plurality of short tubes made of polyolefin are allowed to play.
  • a method of tightly fitting by restoring to the original diameter of fitting, and a method of welding and joining the ends of the curved tubular molded body segments made of polyolefin divided into a plurality of segments to be integrated are described.
  • Patent Document 3 describes that although it is theoretically possible to apply a three-layer coating using powder coating, it is difficult to put it into practical use.
  • the three-layer coated metal tube is expected to be used under various conditions, and it is desired to develop a method capable of producing a three-layer coated metal tube that meets the usage conditions with high productivity.
  • the present invention has been made in view of the above background technique, and an object thereof is to provide a manufacturing method capable of manufacturing a three-layer coated metal tube having high adhesion strength and high reliability with high productivity. Also, it is an object of the present invention to provide a three-layer coated metal tube manufactured by such a method.
  • the present inventor preheats the metal tube at a specific temperature before forming the epoxy resin layer, and after the application of the epoxy resin layer and the adhesive layer is completed, Even when all three layers are formed by powder coating by heating (reheating) the metal tube at a higher temperature, that is, by heating in two steps, the adhesion strength is high and the reliability is high.
  • reheating heating
  • the present invention is a method for manufacturing a three-layer coated metal tube in which an epoxy resin layer, an adhesive layer, and a polyolefin resin layer are laminated in this order on the outer peripheral surface of the metal tube, the epoxy resin layer, the adhesive layer, and the said.
  • the polyolefin resin layer is formed by powder coating, and the present invention provides a method for manufacturing a three-layer coated metal tube, which comprises performing the following steps (1) to (5) in this order.
  • a step of heating the metal tube to a temperature equal to or higher than the glass transition point (Tg1) of the epoxy resin as a raw material of the epoxy resin layer and below the cross-linking reaction temperature of the epoxy resin (2) A coating film of the epoxy resin.
  • Step of forming on the outer peripheral surface of the metal tube by the electrostatic coating method or the flow dipping method (3) On the coating film of the epoxy resin in the semi-molten state, the hot melt adhesive is applied by the electrostatic coating method or the fluid dipping method.
  • Step of forming a coating film (4) Step of heating the metal tube at a temperature higher than that of step (1) (5) Step of forming a coating film of a polyolefin resin on the coating film of the heat-melt adhesive.
  • the present invention provides a method for manufacturing the above-mentioned three-layer coated metal tube in which the step (5) is performed by an electrostatic coating method or a flow immersion method, and the following step (6) is performed after the step (5). ..
  • the present invention provides a method for manufacturing the above-mentioned three-layer coated metal tube in which the following step (7) is performed once or more after the step (6).
  • the polyolefin resin is further coated on the uppermost layer of the polyolefin resin coating on the outer peripheral surface of the metal tube by an electrostatic coating method or a flow dipping method to thicken the polyolefin resin coating, and then. , The step of heating the metal tube
  • a highly reliable three-layer coated metal tube having high adhesion strength can be manufactured with high productivity.
  • the preheating temperature of the metal tube before forming the epoxy resin layer is lower than the deterioration temperature of the epoxy resin, and the deterioration of the epoxy resin layer does not occur. Has excellent anticorrosion properties.
  • the epoxy resin is applied in a semi-melted state, and then the heat-melted adhesive is immediately applied. That is, the open time between the coating of the first layer and the coating of the second layer can be made substantially zero. Therefore, in the present invention, not only the productivity is improved, but also the adhesive strength of the adhesive layer is improved, and it is possible to manufacture a highly reliable three-layer coated metal tube.
  • the first layer preferably the first layer and the second layer are cured in the step (4), so that more than necessary before the application of the first layer.
  • the metal tube preferably the first layer and the second layer are cured in the step (4), so that more than necessary before the application of the first layer.
  • the metal tube preferably the first layer and the second layer are cured in the step (4), so that more than necessary before the application of the first layer.
  • the metal tube preferably the first layer and the second layer are cured in the step (4), so that more than necessary before the application of the first layer.
  • the metal tube preferably the first layer and the second layer are cured in the step (4), so that more than necessary before the application of the first layer.
  • the metal tube preferably the first layer and the second layer are cured in the step (4), so that more than necessary before the application of the first layer.
  • the metal tube preferably the first layer and the second layer are cured in the step (4), so that more than necessary before the application of the first layer.
  • the method of the present invention includes a step of heating (reheating) the metal tube before forming the uppermost polyolefin resin layer. Therefore, it is easier to control the thickness of the polyolefin resin layer as compared with the method of forming only by preheating in the stage before applying the epoxy resin as in Patent Document 3.
  • the polyolefin resin layer can be coated a plurality of times, it is possible to manufacture a three-layer coated metal tube having a thick polyolefin resin layer.
  • the cross-linking reaction of the epoxy resin is performed at the stage where the application of the raw material of the first layer epoxy resin layer and the second layer adhesive layer is completed (the stage before heating (reheating) the metal tube at a high temperature). Not in progress. Therefore, the metal tube coated with the epoxy resin or coated with the epoxy resin and the heat-melting adhesive is stored, and the formation of the third polyolefin resin layer is performed, for example, at another location. It can be done separately.
  • the metal tube can be uniformly heated by induction heating instead of the mobile heating as in Patent Document 3. Therefore, in the present invention, the adhesive force of the entire metal tube can be made uniform.
  • the present invention it is not necessary to rotate the metal tube when forming the coating film, so the present invention can also be applied to a metal tube which is a curved tube.
  • FIGS. 1 and 2 A schematic diagram of the three-layer coated metal tube 1 manufactured by the present invention is shown in FIGS. 1 and 2.
  • the three-layer coated metal tube 1 is manufactured by laminating the epoxy resin layer 11, the adhesive layer 12, and the polyolefin resin layer 13 in this order on the outer peripheral surface 10S of the metal tube 10.
  • the epoxy resin layer 11, the adhesive layer 12, and the polyolefin resin layer 13 are all formed by powder coating.
  • the polyolefin resin layer 13 on the uppermost layer of the three-layer coated metal tube 1 can be formed in a plurality of times.
  • FIG. 2 shows an example in which the polyolefin resin layer 13A and the polyolefin resin layer 13B are formed in two steps.
  • Examples of the metal pipe 10 in the present invention include, but are not limited to, electric resistance sewn steel pipe, forge welded steel pipe, seamless steel pipe, spiral steel pipe, UOE steel pipe and the like.
  • the method of rotating a metal tube to form a coating film as in Patent Document 1 cannot be applied to a curved tube. Therefore, the feature of the present invention that all layers are formed by powder coating is more likely to be utilized when the metal tube 10 is a curved tube. However, the case where the metal tube 10 is a straight tube is not outside the scope of the present invention.
  • the epoxy resin layer 11, the adhesive layer 12, and the polyolefin resin layer 13 are all formed by powder coating, problems such as air bubbles are less likely to occur, and it is easy to ensure the uniformity of each layer. ..
  • the epoxy resin layer 11 is formed from a powdered epoxy resin as a raw material.
  • a powdered epoxy resin as a raw material.
  • the epoxy resin a commercially available powdered epoxy resin can be appropriately used. By providing the epoxy resin layer, the corrosion resistance of the metal tube can be enhanced.
  • Examples of the epoxy resin used as the raw material of the epoxy resin layer 11 include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, o-cresol novolac type epoxy resin and the like.
  • the average thickness of the epoxy resin layer 11 is preferably 50 ⁇ m or more, more preferably 70 ⁇ m or more, and particularly preferably 100 ⁇ m or more. Further, it is preferably 1000 ⁇ m or less, more preferably 500 ⁇ m or less, and particularly preferably 300 ⁇ m or less. When it is within the above range, sufficient corrosion resistance is exhibited and cost can be easily suppressed.
  • the polyolefin resin layer 13 is provided for the purpose of enhancing impact resistance and the like.
  • the polyolefin resin layer 13 is formed from a polyolefin resin as a raw material.
  • the polyolefin resin is not particularly limited, and examples thereof include low-density polyethylene resin, medium-density polyethylene resin, high-density polyethylene resin, polypropylene resin, polybutene resin, polyethylene-propylene copolymer resin, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the average thickness of the polyolefin resin layer 13 is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.3 mm or more, and particularly preferably 0.5 mm or more. Further, it is preferably 10 mm or less, more preferably 7 mm or less, and particularly preferably 5 mm or less. When it is at least the above lower limit, sufficient impact resistance can be exhibited. If it is not more than the above upper limit, it is advantageous in terms of cost.
  • the average thickness of the polyolefin resin layer 13 is usually appropriately selected within the above range according to the required protection characteristics.
  • the polyolefin resin layer 13 can be easily formed with a uniform thickness, and the thickness can be easily controlled. Further, in the present invention, it is also possible to form the polyolefin resin layer multiple times.
  • the present invention is suitable for producing a three-layer coated metal tube 1 having a polyolefin resin layer 13 having a thickness near the upper limit (that is, a large thickness).
  • the adhesive layer 12 is provided to improve the adhesiveness between the epoxy resin layer 11 and the polyolefin resin layer 13.
  • the adhesive layer 12 is formed using a heat-melt adhesive as a raw material.
  • the heat-melt adhesive has the property of successfully bonding to both epoxy resin and polyolefin resin.
  • the heat-melt adhesive is not particularly limited as long as it has the above-mentioned properties, but is a modified polyolefin resin obtained by modifying a polyolefin resin with an acid anhydride such as maleic anhydride, or a copolymer of an olefin and another monomer. And so on.
  • examples of the latter include ethylene-maleic anhydride copolymers, ethylene-maleic anhydride-acrylic acid ester copolymers, ethylene-acrylic acid copolymers (EAA), ethylene-methacrylic acid copolymers (EMAA), and the like.
  • EAA ethylene-acrylic acid copolymers
  • EAA ethylene-methacrylic acid copolymers
  • EAA ethylene-vinyl acetate copolymer
  • EVA ethylene-acrylic acid ester copolymer
  • the average thickness of the adhesive layer 12 is preferably 50 ⁇ m or more, more preferably 70 ⁇ m or more, and particularly preferably 100 ⁇ m or more. Further, it is preferably 400 ⁇ m or less, more preferably 300 ⁇ m or less, and particularly preferably 200 ⁇ m or less. When it is within the above range, sufficient adhesiveness is exhibited and cost can be easily suppressed.
  • the three-layer coated metal tube 1 is manufactured by performing the following steps (1) to (5) in this order. If necessary, the following steps (6), step (7), and other steps can be performed.
  • the metal tube 10 is heated to be equal to or higher than the glass transition point (Tg1) of the epoxy resin as the raw material of the epoxy resin layer 11 and lower than the cross-linking reaction temperature of the epoxy resin.
  • the step (1) is a step of preheating the metal tube 10 in order to form the epoxy resin layer 11 which is the first layer and the adhesive layer 12 which is the second layer on the metal tube 10.
  • the heating temperature of the metal tube 10 in the step (1) is equal to or higher than the glass transition point (Tg1) of the epoxy resin and lower than or lower to the cross-linking reaction temperature of the epoxy resin. That is, in the next step (2), the temperature is such that when the epoxy resin is applied to the metal tube 10, the epoxy resin is in a semi-melted state.
  • the heat-melt adhesive is applied onto the semi-melted epoxy resin coating film in the step (3) described later.
  • the adhesive strength between the first layer (epoxy resin layer 11) and the second layer (adhesive layer 12) can be improved.
  • the second layer (adhesive layer) is subjected to electrostatic repulsion. 12) may come off.
  • the epoxy resin in anticipation of the step of applying the polyolefin resin, if the metal tube 10 is heated at a high temperature of about 320 ° C. in the stage before the epoxy resin is applied, the epoxy resin is deteriorated. However, the epoxy resin does not deteriorate at the heating temperature of the step (1) of the present invention. That is, in the present invention, by performing the step (1), problems such as peeling of the first layer (epoxy resin layer 11) and the second layer (adhesive layer 12) are less likely to occur.
  • lower the cross-linking reaction temperature of the epoxy resin refers to a temperature range in which the epoxy resin is not completely cured by cross-linking and remains in a semi-molten state, and the cross-linking reaction is partially started. Even if it is, if the temperature is such that the semi-molten state is maintained, it corresponds to "below the cross-linking reaction temperature of the epoxy resin".
  • the heating temperature suitable for performing the step (1) differs depending on the type of epoxy resin or the like used, but the heating temperature in the step (1) is preferably 60 ° C. or higher, more preferably 70 ° C. or higher, and more preferably 80 ° C. or higher. Is particularly preferable. Further, 140 ° C. or lower is preferable, 120 ° C. or lower is more preferable, and 100 ° C. or lower is particularly preferable.
  • the specific method for heating the metal tube 10 to a predetermined temperature is not particularly limited, and examples thereof include a method of putting the metal tube 10 into a furnace and heating it, a method of induction heating, a method of using a gas burner, and the like. Be done. From the viewpoint of uniformity, the method by induction heating is particularly preferable.
  • the epoxy resin coating film is formed on the outer peripheral surface 10S of the metal tube 10 by an electrostatic coating method or a flow dipping method. It is desirable that the step (2) is performed immediately after the temperature of the metal tube 10 reaches the temperature range in the step (1).
  • the epoxy resin applied to the metal tube 10 heated to the temperature range is in a semi-melted state.
  • step (2) an epoxy resin coating film is formed by an electrostatic coating method or a flow dipping method. It is not desirable to apply the thermal spraying method to the step (2) because the temperature of the metal tube is remarkably raised and, for example, the drawbacks of the conventional method are exposed.
  • a coating film of a heat-melting adhesive is formed on a coating film of a semi-melted epoxy resin by an electrostatic coating method or a flow dipping method.
  • step (3) is performed immediately after the completion of the step (2) from the viewpoint of productivity and the quality of the three-layer coated metal tube 1.
  • a coating film of a heat-melt adhesive is formed by an electrostatic coating method or a flow dipping method.
  • the thermal spraying method significantly raises the temperature of the metal tube, and is therefore not desirable to be applied to the step (3).
  • the heat-melting adhesive is used for joining the epoxy resin and the polyolefin resin, it is not necessary to thicken the adhesive layer 12 formed by the heat-melting adhesive. Therefore, from the viewpoint of productivity, it is desirable that the step (3) is performed by the electrostatic coating method.
  • the metal tube 10 can be stored in the state where the steps (3) have been performed.
  • the process of step (4) transition may be performed after being transferred to another location.
  • the step (4) is a step of heating the metal tube 10 in order to cure the coating film of the epoxy resin formed in the step (2). Further, the heating in the step (4) also serves as a preheating for enabling the coating film of the polyolefin resin to be powder-coated with a sufficient thickness in the next step (5).
  • the heating temperature in the step (4) needs to be higher than the heating temperature in the above-mentioned step (1).
  • the heating temperature in the step (4) is preferably 200 ° C. or higher, more preferably 210 ° C. or higher, and particularly preferably 220 ° C. or higher, although it depends on the type of epoxy resin used. Further, 300 ° C. or lower is preferable, 290 ° C. or lower is more preferable, and 280 ° C. or lower is particularly preferable. If the heating temperature is lower than the above lower limit, the epoxy resin may not be sufficiently cured. Further, if the heating temperature is higher than the above upper limit, the deterioration of the epoxy resin may progress.
  • the specific method for heating the metal tube 10 to a predetermined temperature is not particularly limited, and examples thereof include a method of putting the metal tube 10 into a furnace and heating it, a method of induction heating, a method of using a gas burner, and the like. Be done. From the viewpoint of uniformity, the method by induction heating is particularly preferable.
  • a coating film of a polyolefin resin is formed on the coating film of the heat-melt adhesive. It is desirable that the step (5) is performed immediately after the temperature of the metal tube 10 reaches the temperature range in the step (4).
  • the method for forming the coating film of the polyolefin resin is not particularly limited as long as it is a powder coating method.
  • a powder coating method for example, an electrostatic coating method, a fluid immersion method, a thermal spraying method and the like can be exemplified.
  • the electrostatic coating method and the flow dipping method are preferable from the viewpoint of the uniformity of the thickness of the polyolefin resin layer 13 and the cost, and the flow dipping method is particularly preferable. Further, depending on the required protective properties, there is a demand for forming the polyolefin resin layer 13 thickly. Since the thermal spraying method is not suitable for forming a thick coating film, an electrostatic coating method or a flow dipping method is desirable when it is desired to form a thick polyolefin resin layer 13.
  • Step (6) is performed after step (5), if necessary.
  • the step (6) is a step of heating the metal tube 10.
  • the step (6) is required when the step (5) is performed by an electrostatic coating method or a flow dipping method.
  • step (6) when the step (5) is performed by an electrostatic coating method or a flow dipping method, heating of the metal tube 10 is required. On the other hand, when the step (5) is performed by the thermal spraying method, the temperature of the metal tube 10 rises sufficiently, so that it is not necessary to perform the step (6).
  • the heating temperature in the step (6) is preferably 200 ° C. or higher, and particularly preferably 220 ° C. or higher, although it depends on the type of the polyolefin resin used. Further, 300 ° C. or lower is preferable, and 260 ° C. or lower is particularly preferable.
  • the specific method for heating the metal tube 10 to a predetermined temperature is not particularly limited, and the method is to put the metal tube 10 into a furnace and heat it, a method by induction heating, and aeration of steam inside the metal tube. There is a method of making it. From the viewpoint of uniformity and productivity, the method by induction heating is particularly preferable.
  • the step (7) is performed once or more after the step (6), if necessary, when the step (5) is performed by the electrostatic coating method or the fluidized immersion method.
  • the polyolefin resin is further coated on the uppermost layer of the polyolefin resin coating on the outer peripheral surface 10S of the metal tube 10 by an electrostatic coating method or a flow dipping method to form a thick film of the polyolefin resin coating. This is a step of heating the metal tube 10.
  • FIG. 2 is a schematic view when the step (7) is performed once, and the portion of the polyolefin resin layer 13 derived from the polyolefin resin coating film formed in the step (5) is 13A, the step ( The portion derived from the coating film of the formed polyolefin resin formed in 7) is 13B.
  • the polyolefin resin layer 13 becomes thicker by the amount of 13B, so that it becomes easier to manufacture the three-layer coated metal tube 1 having the thick polyolefin resin layer 13, and the demand for the three-layer coated metal tube 1 Can respond to.
  • the preferable range of the heating temperature in the step (7) is the same as the preferable range of the heating temperature in the above-mentioned step (6).
  • the specific method for heating the metal tube 10 to a predetermined temperature is not particularly limited, and the method is to put the metal tube 10 into a furnace and heat it, a method by induction heating, and aeration of steam inside the metal tube. There is a method of making it.
  • Step (7) may be performed twice or more. That is, in FIG. 2, 13C, 13D, ... (Not shown) may exist on 13B.
  • step (1), step (4), step (6), step (7) there are a plurality of steps for heating the metal tube 10 (step (1), step (4), step (6), step (7)).
  • the heating method in each step may be the same or different.
  • step (4), step (6) and step (7) are usually performed continuously, and therefore it is desirable that they are the same.
  • step of heating the metal tube 10 it is desirable to uniformly heat the metal tube 10 by induction heating.
  • the three-layer coated metal tube manufactured by the method of the present invention has high adhesion strength and high reliability, and the thickness of the outermost polyolefin resin layer can be easily controlled and can be thickened. , Gas pipes, water pipes, cable protection pipes, etc.

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Abstract

密着強度が大きく信頼性の高い三層被覆金属管1を、生産性良く製造することのできる製造方法を提供することを課題とする。三層被覆金属管1は、金属管10の外周面10Sに、エポキシ樹脂層11、接着層12、ポリオレフィン樹脂層13がこの順に積層されている。下記の工程(1)~(5)により、三層被覆金属管1を製造する。 (1)金属管10を、エポキシ樹脂層11の原料のエポキシ樹脂のガラス転移点(Tg1)以上、かつ、エポキシ樹脂の架橋反応温度以下に加熱する工程 (2)エポキシ樹脂の塗膜を、静電塗装法又は流動浸漬法により金属管10の外周面に形成する工程 (3)半溶融状態のエポキシ樹脂の塗膜上に、静電塗装法又は流動浸漬法により熱溶融接着剤の塗膜を形成する工程 (4)金属管10を工程(1)よりも高い温度で加熱する工程 (5)熱溶融接着剤の塗膜上に、ポリオレフィン樹脂の塗膜を形成する工程

Description

三層被覆金属管の製造方法
 本発明は、エポキシ樹脂層、接着層、ポリオレフィン樹脂層をこの順に積層した三層被覆金属管の製造方法に関する。
 従来、海域で使用する鋼構造物に用いる鋼管や寒冷地等の過酷な環境下に敷設するパイプラインに用いる鋼管には、耐腐食性や耐衝撃性が要求され、そのような要求を満たす鋼管として、エポキシ樹脂層、接着層、ポリオレフィン樹脂層を外周面に積層被覆した三層被覆鋼管が使用されており、その製造方法が種々提案されている。
 例えば、特許文献1では、鋼管にエポキシ粉体塗料を塗装後、ポリオレフィン樹脂と変性ポリオレフィン樹脂をそれぞれの押出機からTダイを通して帯状に共押出し、回転する鋼管に、接着層及びポリオレフィン層を形成し、鋼管表面に三層被覆を形成している。
 しかし、この方法は、鋼管を回転しながら層を形成することから、曲管に対しては適用することができないという難点がある。
 特許文献2では、鋼管の外面に、エポキシプライマー層を形成した後、ポリオレフィン接着層およびポリオレフィン層を有するポリオレフィン成形物を、上記鋼管に融着させることにより、鋼管表面に三層被覆を形成している。特許文献2のポリオレフィン成形物は、シート形状やパネル形状である。
 特許文献3では、金属曲管の外周面に、まず、反応硬化性エポキシ樹脂の不完全硬化定着層を形成し、次いで、定着層の上に、熱融接着剤の薄膜層及びポリオレフィンの厚膜層を接触した状態に配置した仮組み複層被覆を形成し、その後、この被覆の下の金属曲管を誘導加熱することにより、金属曲管に三層被覆を形成している。
 特許文献3においては、曲管にポリオレフィンの厚膜層を形成する方法として、ポリオレフィンテープを包帯巻きする方法、溶射による方法、ポリオレフィン製の複数の短管を一時的に拡径させた状態で遊嵌し元の径への復元によって密に嵌合させる方法、複数のセグメントに分割されたポリオレフィン製の曲管状成形体セグメントの端部同志を溶接接合して一体化する方法が記載されている。
 特許文献2や特許文献3に記載のシートやテープを使用した方法では、気泡が混入しないよう、細心の注意を払う必要があり、また、ポリオレフィン樹脂層の厚さを制御することが困難である。また、溶射による方法の場合も、ポリオレフィン樹脂層を厚膜化することはできない。
 更に、複数の短管を使用した方法や曲管状成形体セグメントを使用する方法では、短管やセグメントの接合部分の厚さが、他の部分と比べて異なり、不具合を生じる場合があった。
 また、特許文献3には、粉末塗装を用いて3層被覆を施すことは理論的には可能であるものの、実用化が困難であると記載されている。
 三層被覆金属管は、様々な条件での使用が想定され、使用条件に合った三層被覆金属管を生産性良く製造することのできる方法の開発が望まれている。
特開2006-247887号公報 特開2017-177458号公報 特開2004-130669号公報
 本発明は上記背景技術に鑑みてなされたものであり、その課題は、密着強度が大きく信頼性の高い三層被覆金属管を、生産性良く製造することのできる製造方法を提供することにあり、またかかる方法によって製造した三層被覆金属管を提供することにある。
 本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、エポキシ樹脂層を形成する前に、金属管を特定温度で予熱しておき、エポキシ樹脂層及び接着層の塗布完了後に、更に高温で金属管を加熱(再加熱)することによって、すなわち、二段階で加熱を行うことによって、三層全てを粉体塗装により形成する場合であっても、密着強度が大きく信頼性の高い三層被覆金属管を製造することが可能であることを見出して、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明は、金属管の外周面に、エポキシ樹脂層、接着層、ポリオレフィン樹脂層をこの順に積層した三層被覆金属管の製造方法であって、該エポキシ樹脂層、該接着層及び該ポリオレフィン樹脂層を、粉体塗装により形成するものであり、下記の工程(1)から工程(5)をこの順に行うことを特徴とする三層被覆金属管の製造方法を提供するものである。
(1)該金属管を、該エポキシ樹脂層の原料のエポキシ樹脂のガラス転移点(Tg1)以上、かつ、該エポキシ樹脂の架橋反応温度以下に加熱する工程
(2)該エポキシ樹脂の塗膜を、静電塗装法又は流動浸漬法により該金属管の外周面に形成する工程
(3)半溶融状態の該エポキシ樹脂の塗膜上に、静電塗装法又は流動浸漬法により熱溶融接着剤の塗膜を形成する工程
(4)該金属管を工程(1)よりも高い温度で加熱する工程
(5)該熱溶融接着剤の塗膜上に、ポリオレフィン樹脂の塗膜を形成する工程
 また、本発明は工程(5)を静電塗装法又は流動浸漬法により行い、工程(5)の後に下記工程(6)を行う前記の三層被覆金属管の製造方法を提供するものである。
(6)前記金属管を加熱する工程
 また、本発明は、工程(6)の後に、下記工程(7)を1回以上行う前記の三層被覆金属管の製造方法を提供するものである。
(7)前記金属管の外周面の最上層のポリオレフィン樹脂の塗膜上に、更にポリオレフィン樹脂を静電塗装法又は流動浸漬法により塗装することで該ポリオレフィン樹脂の塗膜を厚膜化し、その後、該金属管を加熱する工程
 本発明によれば、密着強度が大きく信頼性の高い三層被覆金属管を、生産性良く製造することができる。
 本発明では、エポキシ樹脂層を形成する前の金属管の予熱温度は、エポキシ樹脂の劣化温度よりも低く、エポキシ樹脂層の劣化が発生しないので、本発明の方法により製造された金属管は、防食性に優れる。
 本発明では、エポキシ樹脂を半溶融状態で塗布した後、即座に、熱溶融接着剤を塗布する。すなわち、1層目の塗布と2層目の塗布の間のオープンタイムを、実質ゼロとすることができる。よって、本発明では、生産性が向上するのみならず、接着層の接着力も向上し、信頼性の高い三層被覆金属管を製造することが可能である。
 本発明では、1層目と2層目を塗布した後に、工程(4)において、1層目、好ましくは1層目と2層目を硬化させるので、1層目の塗布の前に必要以上に金属管を加熱しておく必要が無い。このため、本発明では、1層目の素材であるエポキシ樹脂の劣化が起きにくい。
 例えば、粉末塗装を用いて3層目の原料であるポリオレフィン樹脂を十分な厚さで形成するためには、金属管の温度が250℃程度となっている必要がある。このような温度で3層目を塗布する場合、1層目を塗布する前の金属管の温度は、320℃程度にしておく必要があり、エポキシ樹脂の劣化の原因となる。このため、特許文献3においては、粉末塗装による3層被覆の実用化は困難であるとされている。
 本発明では、金属管を段階的に加熱するので、過剰な金属管の加熱に起因するエポキシ樹脂の劣化を防止できる。
 本発明では、最上層のポリオレフィン樹脂層を粉体塗装により形成するので、特許文献2や特許文献3のようなシートやテープを使用した方法に見られる気泡の発生の問題は生じない。
 本発明の方法は、最上層のポリオレフィン樹脂層を形成する前に、金属管を加熱(再加熱)する工程を有する。このため、特許文献3のように、エポキシ樹脂を塗布する前の段階の予熱のみで形成する方法に比べて、ポリオレフィン樹脂層の厚さの制御が容易である。特に、本発明では、ポリオレフィン樹脂層を複数回に亘って塗装可能であるので、厚いポリオレフィン樹脂層を持つ三層被覆金属管を製造することが可能である。
 本発明では、1層目のエポキシ樹脂層、2層目の接着層の原料の塗布が完了した段階(高温で金属管を加熱(再加熱)する前の段階)では、エポキシ樹脂の架橋反応は進行していない。このため、エポキシ樹脂を塗布した状態、又は、エポキシ樹脂及び熱溶融接着剤を塗布した状態の金属管を、保存しておき、3層目のポリオレフィン樹脂層の形成を、例えば、別の場所で別途行うことができる。
 本発明では、特許文献3のように移動式の加熱ではなく、金属管を誘導加熱によって均一に加熱することができる。よって、本発明では、金属管全体の接着力を均一とすることができる。
 本発明では、塗膜の形成時に金属管を回転させる必要はないので、本発明は、曲管である金属管にも適用することができる。
本発明の三層被覆金属管の製造方法により製造した三層被覆金属管の構造を示す模式図である。 本発明の三層被覆金属管の製造方法により製造した三層被覆金属管の構造を示す模式図である(ポリオレフィン樹脂層を複数回に分けて形成した場合)。
 以下、本発明について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、任意に変形して実施することができる。
 本発明により製造される三層被覆金属管1の模式図を図1及び図2に示す。本発明においては、金属管10の外周面10Sに、エポキシ樹脂層11、接着層12、ポリオレフィン樹脂層13をこの順に積層することにより、三層被覆金属管1を製造する。本発明では、エポキシ樹脂層11、接着層12、ポリオレフィン樹脂層13は、何れも、粉体塗装により形成する。
 本発明では、三層被覆金属管1の最上層のポリオレフィン樹脂層13を、複数回に分けて形成することもできる。例えば、図2では、2回に分けてポリオレフィン樹脂層13A及びポリオレフィン樹脂層13Bを形成した例を示す。
 本発明における金属管10としては、電縫鋼管、鍛接鋼管、シームレス鋼管、スパイラル鋼管、UOE鋼管等が例示できるが、これらに限定されるものではない。
 また、例えば、特許文献1のように、金属管を回転して塗膜を形成する方法は、曲管には適用できない。したがって、全ての層を粉末塗装により形成するという本発明の特徴は、金属管10が曲管である場合の方が生かされやすい。ただし、金属管10が直管である場合が本発明の範囲外となるものではない。
 本発明では、エポキシ樹脂層11、接着層12、ポリオレフィン樹脂層13を全て、粉体塗装により形成するので、気泡の混入等の問題が生じにくく、また、それぞれの層の均一性を確保しやすい。
 エポキシ樹脂層11は、粉末エポキシ樹脂を原料として形成する。エポキシ樹脂としては、市販の粉末エポキシ樹脂を適宜使用することができる。エポキシ樹脂層を設けることにより、金属管の防食性を高めることができる。
 エポキシ樹脂層11の原料となるエポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等が例示できる。
 エポキシ樹脂層11の平均厚さは、50μm以上であることが好ましく、70μm以上であることがより好ましく、100μm以上であることが特に好ましい。また、1000μm以下であることが好ましく、500μm以下であることがより好ましく、300μm以下であることが特に好ましい。
 上記範囲内であると、十分に耐食性を発揮し、また、コストを抑制しやすい。
 ポリオレフィン樹脂層13は、耐衝撃性を高める等の目的で設けられている。ポリオレフィン樹脂層13は、ポリオレフィン樹脂を原料として形成する。
 ポリオレフィン樹脂に特に限定は無く、低密度ポリエチレン樹脂、中密度ポリエチレン樹脂、高密度ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブテン樹脂、ポリエチレン-プロピレン共重合体樹脂、等が例示できる。
 これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 ポリオレフィン樹脂層13の平均厚さは、0.1mm以上であることが好ましく、0.3mm以上であることがより好ましく、0.5mm以上であることが特に好ましい。また10mm以下であることが好ましく、7mm以下であることがより好ましく、5mm以下であることが特に好ましい。
 上記下限以上であると、十分な耐衝撃性を発揮できる。上記上限以下であると、コスト的に有利である。
 ポリオレフィン樹脂層13の平均厚さは、通常、上記した範囲内において、求められる保護特性に応じて、適宜選択される。本発明では、ポリオレフィン樹脂層13を均一な厚みで形成しやすく、また、厚さの制御も容易である。更に、本発明では、ポリオレフィン樹脂層を複数回に亘って形成することも可能である。本発明は、上記上限付近の厚さの(すなわち、厚さの大きい)ポリオレフィン樹脂層13を持つ三層被覆金属管1を製造するのに適している。
 接着層12は、エポキシ樹脂層11とポリオレフィン樹脂層13との間の接着性を向上させるために設けられている。接着層12は、熱溶融接着剤を原料として形成する。熱溶融接着剤は、エポキシ樹脂とポリオレフィン樹脂の何れにも良好に接合する特性を持つ。
 熱溶融接着剤は、該特性を持つ物であれば、特に限定は無いが、ポリオレフィン樹脂を無水マレイン酸等の酸無水物で変性した変性ポリオレフィン樹脂や、オレフィンと他のモノマーの共重合体、等が挙げられる。後者の例としては、エチレン-無水マレイン酸共重合体、エチレン-無水マレイン酸-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(EAA)、エチレン-メタクリル酸共重合体(EMAA)、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン-アクリル酸エステル共重合体等が例示できる。
 これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 接着層12の平均厚さは、50μm以上であることが好ましく、70μm以上であることがより好ましく、100μm以上であることが特に好ましい。また、400μm以下であることが好ましく、300μm以下であることがより好ましく、200μm以下であることが特に好ましい。
 上記範囲内であると、十分な接着性を発揮し、また、コストを抑制しやすい。
 本発明では、下記の工程(1)~工程(5)をこの順に行うことにより、三層被覆金属管1を製造する。必要に応じて、下記の工程(6)や工程(7)、その他の工程を行うこともできる。
<工程(1)>
 工程(1)においては、金属管10を、エポキシ樹脂層11の原料のエポキシ樹脂のガラス転移点(Tg1)以上、かつ、該エポキシ樹脂の架橋反応温度以下に加熱する。
 工程(1)は、1層目であるエポキシ樹脂層11、及び2層目である接着層12を金属管10の上に形成するために、金属管10を予熱しておく工程である。
 工程(1)における金属管10の加熱温度は、エポキシ樹脂のガラス転移点(Tg1)以上、かつ、エポキシ樹脂の架橋反応温度以下である。すなわち、次の工程(2)において、エポキシ樹脂を金属管10に塗布した際に、エポキシ樹脂が半溶融状態となるような温度である。
 工程(1)において、このような温度範囲に金属管10を予熱しておくことにより、後記の工程(3)において、半溶融状態のエポキシ樹脂の塗膜の上に熱溶融接着剤を塗布することができ、1層目(エポキシ樹脂層11)と2層目(接着層12)の間の接着力が向上する。
 仮に、工程(1)を行うことなく、エポキシ樹脂の塗布(工程(2))及び熱溶融接着剤の塗布(工程(3))を行った場合、静電反発により、2層目(接着層12)が、剥がれ落ちる場合がある。
 また、特許文献3に記載のように、ポリオレフィン樹脂を塗布する工程を見越して、エポキシ樹脂を塗布する前の段階において、320℃程度の高温で金属管10を加熱すると、エポキシ樹脂の劣化が発生するところ、本発明の工程(1)の加熱温度では、エポキシ樹脂の劣化は発生しない。
 すなわち、本発明では、工程(1)を行うことにより、1層目(エポキシ樹脂層11)及び2層目(接着層12)の剥離等の不具合が発生しにくくなる。
 なお、「エポキシ樹脂の架橋反応温度以下」とは、エポキシ樹脂が架橋により完全に硬化しておらず、半溶融状態を保っている状態である温度域のことをいい、架橋反応が一部開始していたとしても、半溶融状態を保っている温度であれば、「エポキシ樹脂の架橋反応温度以下」に該当する。
 使用するエポキシ樹脂等の種類により、工程(1)を行うのに適した加熱温度は異なるが、工程(1)における加熱温度は、60℃以上が好ましく、70℃以上がより好ましく、80℃以上が特に好ましい。また、140℃以下が好ましく、120℃以下がより好ましく、100℃以下が特に好ましい。
 工程(1)において、金属管10を、所定の温度に加熱する具体的な方法について、特に限定はなく、炉内に投入して加熱する方法、誘導加熱による方法、ガスバーナーによる方法等が挙げられる。
 均一性の点から、誘導加熱による方法が特に望ましい。
<工程(2)>
 工程(2)においては、エポキシ樹脂の塗膜を、静電塗装法又は流動浸漬法により金属管10の外周面10Sに形成する。
 工程(2)は、工程(1)において、金属管10の温度が前記温度範囲になった後、即座に行うのが望ましい。
 工程(2)において、前記温度範囲に加熱された金属管10に塗布されたエポキシ樹脂は、半溶融状態となる。
 工程(2)においては、静電塗装法又は流動浸漬法により、エポキシ樹脂の塗膜を形成する。溶射法は、金属管の温度を著しく上げてしまい、例えば、従来の方法の欠点が表出してしまうので、工程(2)に適用することは望ましくない。
<工程(3)>
 工程(3)においては、半溶融状態のエポキシ樹脂の塗膜上に、静電塗装法又は流動浸漬法により熱溶融接着剤の塗膜を形成する。
 工程(3)は、工程(2)の完了後、即座に行うのが、生産性の観点からも、三層被覆金属管1の品質の観点からも望ましい。
 工程(3)においては、静電塗装法又は流動浸漬法により、熱溶融接着剤の塗膜を形成する。工程(2)の場合と同様、溶射法は、金属管の温度を著しく上げてしまうので、工程(3)に適用することは望ましくない。
 熱溶融接着剤は、エポキシ樹脂とポリオレフィン樹脂を接合するために使用されるので、熱溶融接着剤により形成される接着層12を厚くする必要はない。このため、生産性の観点から、工程(3)は、静電塗装法により行うのが望ましい。
 工程(1)から工程(3)までを行った場合、金属管10の上に、未硬化のエポキシ樹脂の塗膜、及び、熱溶融接着剤の塗膜が塗布された状態となる。
 本発明では、工程(3)までを行った状態で金属管10を保存しておくことができる。例えば、工程(4)移行の工程を別の場所に移送してから行うこともできる。
<工程(4)>
 工程(4)においては、金属管10を工程(1)よりも高い温度で加熱する。
 工程(4)は、工程(2)で形成したエポキシ樹脂の塗膜を硬化させるために、金属管10を加熱する工程である。
 また、工程(4)における加熱は、次の工程(5)において、ポリオレフィン樹脂の塗膜を十分な厚さで粉末塗装できるようにするための予熱、という役割も兼ねる。
 上記した2つの役割を果たすため、工程(4)における加熱温度は、前記した工程(1)における加熱温度よりも高くする必要がある。
 一方、エポキシ樹脂の劣化を防止するために、工程(4)における加熱温度は、高くし過ぎないようにする必要がある。
 工程(4)における加熱温度は、使用するエポキシ樹脂の種類にもよるが、200℃以上が好ましく、210℃以上がより好ましく、220℃以上が特に好ましい。また、300℃以下が好ましく、290℃以下がより好ましく、280℃以下が特に好ましい。
 加熱温度が上記下限より低いと、エポキシ樹脂が十分に硬化しない場合がある。また、加熱温度が上記上限より高いと、エポキシ樹脂の劣化が進行してしまう場合がある。
 工程(4)において、金属管10を、所定の温度に加熱する具体的な方法について、特に限定はなく、炉内に投入して加熱する方法、誘導加熱による方法、ガスバーナーによる方法等が挙げられる。
 均一性の点から、誘導加熱による方法が特に望ましい。
<工程(5)>
 工程(5)においては、熱溶融接着剤の塗膜上に、ポリオレフィン樹脂の塗膜を形成する。
 工程(5)は、工程(4)において、金属管10の温度が前記温度範囲になった後、即座に行うのが望ましい。
 工程(5)において、ポリオレフィン樹脂の塗膜を形成するための方法は、粉体塗装による方法であれば、特に限定は無い。例えば、静電塗装法、流動浸漬法、溶射法等が例示できる。
 ポリオレフィン樹脂層13の厚さの均一性や、コスト等の点から静電塗装法や流動浸漬法が望ましく、流動浸漬法が特に望ましい。
 また、求められる保護特性によっては、ポリオレフィン樹脂層13を厚く形成する需要が存在する。溶射法は、厚い塗膜を形成するには不向きであることから、厚いポリオレフィン樹脂層13を形成したい場合は、静電塗装法や流動浸漬法が望ましい。
<工程(6)>
 工程(6)は、必要な場合に、工程(5)の後に行われる。工程(6)は、金属管10を加熱する工程である。
 工程(6)は、工程(5)を静電塗装法や流動浸漬法で行った場合に必要となる。
 工程(6)は、工程(5)を静電塗装法や流動浸漬法で行った場合、金属管10の加熱が必要となる。
 一方、溶射法によって工程(5)を行った場合、金属管10の温度は十分に上昇するので、工程(6)を行う必要はない。
 工程(6)における加熱温度は、使用するポリオレフィン樹脂の種類にもよるが、200℃以上が好ましく、220℃以上が特に好ましい。また、300℃以下が好ましく、260℃以下が特に好ましい。
 工程(6)において、金属管10を、所定の温度に加熱する具体的な方法について、特に限定はなく、炉内に投入して加熱する方法、誘導加熱による方法、金属管内部に蒸気を通気させる方法等が挙げられる。
 均一性や生産性の点から、誘導加熱による方法が特に望ましい。
<工程(7)>
 工程(7)は、工程(5)を静電塗装法や流動浸漬法で行った場合に、必要に応じて、工程(6)の後に1回以上行われる。工程(7)は、金属管10の外周面10Sの最上層のポリオレフィン樹脂の塗膜上に、更にポリオレフィン樹脂を静電塗装法又は流動浸漬法により塗装することでポリオレフィン樹脂の塗膜を厚膜化し、その後、金属管10を加熱する工程である。
 工程(7)を行う場合、ポリオレフィン樹脂層13は複数回に亘って塗装されることで形成される。例えば、図2は、工程(7)を1回行った場合の模式図であり、ポリオレフィン樹脂層13のうち、工程(5)で形成したポリオレフィン樹脂の塗膜に由来する部分が13A、工程(7)で形成した形成したポリオレフィン樹脂の塗膜に由来する部分が13Bである。
 工程(7)を行うことにより、13Bの分だけポリオレフィン樹脂層13が厚くなるので、厚いポリオレフィン樹脂層13を持つ三層被覆金属管1を製造しやすくなり、かかる三層被覆金属管1の需要に応えることができる。
 工程(7)における加熱温度の好ましい範囲は、前記した工程(6)の加熱温度の好ましい範囲と同様である。
 工程(6)において、金属管10を、所定の温度に加熱する具体的な方法について、特に限定はなく、炉内に投入して加熱する方法、誘導加熱による方法、金属管内部に蒸気を通気させる方法等が挙げられる。
 工程(7)は、2回以上行ってもよい。すなわち、図2において、13Bの上に、13C、13D、・・・(図示せず)が存在してもよい。
 本発明では、金属管10を加熱する工程が複数存在する(工程(1)、工程(4)、工程(6)、工程(7))。それぞれの工程における加熱方法は同一であってもよいし、異なっていてもよい。少なくとも、工程(4)、工程(6)及び工程(7)は、通常、連続して行われるので、同一であるのが望ましい。
 また、本発明では、金属管10を加熱する工程において、金属管10を誘導加熱によって均一に加熱するのが望ましい。
 本発明の方法により製造される三層被覆金属管は、密着強度が大きく信頼性が高く、また、最外層であるポリオレフィン樹脂層の厚さの制御が容易であり厚膜化も可能であるので、ガス管、水道管、ケーブル保護管等として広く利用されるものである。
1   三層被覆金属管
10  金属管
10S 外周面
11  エポキシ樹脂層
12  接着層
13  ポリオレフィン樹脂層
13A ポリオレフィン樹脂層
13B ポリオレフィン樹脂層

Claims (8)

  1.  金属管の外周面に、エポキシ樹脂層、接着層、ポリオレフィン樹脂層をこの順に積層した三層被覆金属管の製造方法であって、該エポキシ樹脂層、該接着層及び該ポリオレフィン樹脂層を、粉体塗装により形成するものであり、下記の工程(1)から工程(5)をこの順に行うことを特徴とする三層被覆金属管の製造方法。
    (1)該金属管を、該エポキシ樹脂層の原料のエポキシ樹脂のガラス転移点(Tg1)以上、かつ、該エポキシ樹脂の架橋反応温度以下に加熱する工程
    (2)該エポキシ樹脂の塗膜を、静電塗装法又は流動浸漬法により該金属管の外周面に形成する工程
    (3)半溶融状態の該エポキシ樹脂の塗膜上に、静電塗装法又は流動浸漬法により熱溶融接着剤の塗膜を形成する工程
    (4)該金属管を工程(1)よりも高い温度で加熱する工程
    (5)該熱溶融接着剤の塗膜上に、ポリオレフィン樹脂の塗膜を形成する工程
  2.  工程(2)の完了後即座に工程(3)を行う請求項1に記載の三層被覆金属管の製造方法。
  3.  前記金属管を加熱する工程において、該金属管を誘導加熱によって均一に加熱する請求項1又は請求項2に記載の三層被覆金属管の製造方法。
  4.  工程(1)における加熱温度が60℃以上140℃以下である請求項1ないし請求項3の何れかの請求項に記載の三層被覆金属管の製造方法。
  5.  工程(4)における加熱温度が200℃以上300℃以下である請求項1ないし請求項4の何れかの請求項に記載の三層被覆金属管の製造方法。
  6.  工程(5)を静電塗装法又は流動浸漬法により行い、工程(5)の後に下記工程(6)を行う請求項1ないし請求項5の何れかの請求項に記載の三層被覆金属管の製造方法。
    (6)前記金属管を加熱する工程
  7.  工程(6)の後に、下記工程(7)を1回以上行う請求項6に記載の三層被覆金属管の製造方法。
    (7)前記金属管の外周面の最上層のポリオレフィン樹脂の塗膜上に、更にポリオレフィン樹脂を静電塗装法又は流動浸漬法により塗装することで該ポリオレフィン樹脂の塗膜を厚膜化し、その後、該金属管を加熱する工程
  8.  前記ポリオレフィン樹脂層の平均厚さが0.1mm以上10mm以下である請求項1ないし請求項7の何れかの請求項に記載の三層被覆金属管の製造方法。
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