JP3240950B2

JP3240950B2 - ポリオレフィン被覆鋼管とその製造方法

Info

Publication number: JP3240950B2
Application number: JP7170297A
Authority: JP
Inventors: 誠秋山
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 2001-12-25
Anticipated expiration: 2017-03-25
Also published as: JPH10264308A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外周面がポリオレ
フィン樹脂、特にポリエチレン樹脂で被覆されている、
ラインパイプ等に適したポリオレフィン被覆鋼管とその
製造方法に関する。本発明に係るポリオレフィン被覆鋼
管は、敷設の際の施工性と耐食性に優れている。

【０００２】

【従来の技術】鋼管の外周面を防食の目的でポリエチレ
ン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂の比較的
厚膜の被膜で被覆したポリオレフィン被覆鋼管は、耐食
性能に優れていることから、原油や天然ガスなどの輸送
用のラインパイプとして使用されている。

【０００３】

【０００４】一般に、ポリオレフィン樹脂は無極性の高
分子であるため、化学的安定性や機械的特性に優れてい
るが、鋼管のような極性を有する表面との密着性に乏し
いという問題がある。この密着性の欠如により、ポリオ
レフィン被覆鋼管の耐食性と機械的特性が低下する。こ
のため、オレフィンを不飽和カルボン酸またはその無水
物と共重合させて得た変性ポリオレフィン樹脂からなる
接着樹脂層を介して鋼材にポリオレフィン樹脂を被覆す
る方法が一般に採用されている。

【０００５】しかし、この変性ポリオレフィン樹脂層
は、常温での初期密着性には優れているものの、高温・
湿潤環境下に長時間曝されたり、夏冬あるいは昼夜など
の寒暖による長期の冷熱サイクルを受けると、鋼管面と
ポリオレフィン接着樹脂層との密着性低下を生ずる。こ
の対策として、変性ポリオレフィン接着樹脂層の下にエ
ポキシ系プライマーなどを用いてプライマー層が設けら
れる。

【０００６】従って、一般的なポリオレフィン被覆鋼管
の製造は、鋼管を搬送ローラーにより移動させながら下
記工程を順に通過させることにより連続的に行われる。
まず、前処理工程で鋼管の外周面を清浄化する (例、溶
剤による脱脂／またはショットブラスト等) 。その後、
必要により、密着性確保のための下地処理を施してもよ
い。この下地処理は、一般にリン酸処理やクロメート処
理などの化成処理により行われる。

【０００７】上記のように処理した鋼管を必要であれば
予熱した後、鋼管の外周面にプライマーを塗布し、直ち
に鋼管をガス加熱、高周波誘導加熱などにより加熱し
て、次の搬送ローラー通過でプライマー層が損傷しない
ような塗膜強度が得られるまでプライマー層を硬化させ
る。

【０００８】次の搬送ローラーを通過した後、硬化した
プライマー層の上に、粉体塗装法または溶融押出法など
により、接着層となる変性ポリオレフィン樹脂と、その
外側の被覆層となるポリオレフィン樹脂とを、順次また
は同時に積層被覆すると、ポリオレフィン被覆鋼管が得
られる。

【０００９】例えば、特公昭62−2872号公報には、鋼管
表面を 100〜300 ℃ (実施例では全て150 ℃以上) の温
度に予熱した後、熱硬化型エポキシ樹脂を塗布し、その
上に変性低密度ポリエチレン接着樹脂層、ポリエチレン
樹脂を順次被覆する方法が記載されている。しかし、こ
の被覆鋼管は被覆の初期密着力が15〜30 kgf/cm と高く
なるため、被覆鋼管の敷設時における円周溶接の際に管
端部の被覆切除が困難になる。

【００１０】特開平４−175159号公報では、ガラス転移
温度 (Tg) 80℃以上の高Tg型のエポキシ系プライマー層
の上に変性ポリオレフィン接着樹脂層を介して、結晶性
エチレン−プロピレンブロックコポリマーを被覆したポ
リオレフィン被覆鋼管が記載されている。この被覆鋼管
は耐食性 (耐陰極電解剥離性、耐温水二次密着性) には
優れているが、被覆の初期密着力が10 kgf/cm を超える
ため、やはり被覆鋼管の敷設時の円周溶接の際に管端部
の被覆剥離が困難になる。

【００１１】ポリオレフィン被覆鋼管の耐陰極電解剥離
性や耐温水二次密着性を改善する手段は、他に例えば、
特開昭62−44439 号、同63−72377 号、特開平１−2883
73号および同７−256205号の各公報にも提示されてい
る。しかし、これらのいずれでも、ポリオレフィン被覆
の初期密着力は10 kgf/cm を超え、上と同様の問題を抱
えている。

【００１２】特開平７−276560号公報には、プライマー
の熱硬化性樹脂を塗布した時点から変性ポリオレフィン
樹脂接着剤層とポリオレフィン防食樹脂層とを被覆する
までのオープンタイムを、プライマーの熱硬化性樹脂の
ゲルタイムの２〜100 倍に設定することにより、防食被
覆層と接着樹脂層との間の剪断剥離強度が20 kgf/cm²以
上で、かつ鋼管と防食被覆層との間の剪断剥離強度より
低く、また防食被覆層と接着樹脂層の間の90°ピール剥
離強度が10 kgf/cm 以下の重防食ポリオレフィン被覆鋼
管が記載されている。この被覆鋼管は、敷設時の円周溶
接の際に管端部の被覆を容易に除去できるが、耐陰極電
解剥離性や耐温水二次密着性に劣る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このように、耐陰極電
解剥離性や耐温水二次密着性などの耐食性が良好で、同
時にラインパイプ敷設時の円周溶接が容易となるように
初期密着力を抑えたポリオレフィン被覆鋼管は未だない
のが現状である。

【００１４】本発明の目的は、ポリオレフィン被覆鋼管
によるラインパイプ敷設の際の施工性に優れ、同時に耐
陰極電解剥離性や耐温水二次密着性といった耐食性にも
優れているポリオレフィン被覆鋼管とその製造方法を提
供することにある。

【００１５】本発明の具体的目標としては、円周溶接の
前に管端部のポリオレフィン被覆を容易に切除できるよ
うにポリオレフィン被覆と鋼管の初期密着力 (接着強
度) が3.5〜10 kgf/cm の範囲内に抑えられているが、
温水浸漬試験で評価した二次密着力が初期密着力からほ
とんど低下せず、耐陰極電解剥離性での剥離幅も小さい
ポリオレフィン被覆鋼管を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】ポリオレフィン被覆鋼管
のポリオレフィン被覆の初期密着力を抑える手段とし
て、ポリオレフィン樹脂の被覆温度を低減することが考
えられる。しかし、単にこの被覆温度を低減しただけで
は、ポリオレフィン被覆の耐陰極電解剥離性や耐温水二
次密着性も同時に低下してしまう。ラインパイプとして
敷設された後、通常は電気防食が併用され、20〜30年の
耐久性が要求されることを考慮すると、このようなポリ
オレフィン被覆鋼管では、長期耐食性が不足する。

【００１７】本発明者らは、この点について検討を重ね
た結果、被覆層のポリオレフィン樹脂としてポリエチレ
ン樹脂を使用し、プライマー層に特定のゲル化時間を持
つエポキシ系プライマーを使用し、さらに接着層の変性
ポリエチレン樹脂の強度と変性量を制御することによ
り、90℃以下という低温でポリエチレン樹脂を被覆して
も、耐陰極電解剥離性と二次密着性に優れた被覆を形成
できることを見出した。

【００１８】その結果、ポリオレフィン被覆鋼管の優れ
た耐食性を保持しながら、被覆と鋼管の初期密着力を10
kgf/cm 以下に抑えたポリオレフィン被覆鋼管を得るこ
とに成功した。

【００１９】具体的には、本発明により、「被覆の初期
密着力が 3.5〜10 kgf/cm 、80℃温水に30日間浸漬後の
密着力が初期密着力の90％以上、60℃で−1.5 V vs SCE
の電位を30日間印加した後の被覆の陰極剥離長さが15 m
m 以下であることを特徴とする、ポリオレフィン被覆鋼
管」が提供される。

【００２０】かかるポリオレフィン被覆鋼管は、例え
ば、「鋼管の外周面が、下から順にクロメート皮膜層、
プライマー層、変性ポリエチレン接着樹脂層、およびポ
リエチレン被覆樹脂層で被覆されているポリエチレン被
覆鋼管において、(a) プライマー層が80℃でのゲル化時
間が２分以内のエポキシ系プライマーから形成されたも
のであり、そして(b) 変性ポリエチレン接着樹脂層が降
伏点応力10 MPa以上、変性率0.6 ％以上のものである、
ことを特徴とするポリエチレン被覆鋼管」により実現さ
れる。

【００２１】本発明によればまた、かかるポリオレフィ
ン被覆管の製造に際して、「鋼管の外周面に対して、ク
ロメート処理、プライマーの塗布と焼付け、ならびに変
性ポリエチレン接着樹脂層を介したポリエチレン被覆樹
脂層の被覆を連続的に適用することからなるポリエチレ
ン被覆鋼管の製造方法において、ポリエチレン被覆樹脂
層の被覆時の鋼管温度が90℃以下であることを特徴とす
る、ポリエチレン被覆鋼管の製造方法」も提供される。
この製造方法において、プライマー層は上記(a) のエポ
キシ系プライマーから形成し、変性ポリエチレン接着樹
脂層は上記(b)の特性を有することが好ましい。より具
体的には、本発明は「鋼管の外周面にクロメート処理を
施した後に、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂50〜70重
量部、多官能型エポキシ樹脂10〜50重量部、硬化剤10〜
40重量部、および反応促進剤５〜８重量部を含有する組
成物から形成した80℃でのゲル化時間が２分以内のエポ
キシ系プライマーの塗布と焼付けを行い、次いで、降伏
点が10Mpa 以上、変性率が0.6 ％以上の変性ポリエチレ
ン樹脂からなる接着樹脂層の被覆を適用し、さらに該ポ
リエチレン被覆樹脂層の被覆時の鋼管温度を90℃以下と
することを特徴とするポリエチレン被覆鋼管の製造方
法。」である。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
本発明のポリエチレン被覆鋼管は、鋼管の外周面に、下
から順にクロメート皮膜層、プライマー層、変性ポリエ
チレン接着樹脂層、およびポリエチレン被覆樹脂層を有
している。

【００２３】被覆する鋼管 (原管) の種類や寸法は特に
限定されず、任意の鋼種 (例、炭素鋼、合金鋼、ステン
レス鋼等) からなる鋼管でよい。原油や天然ガス輸送用
のラインパイプの場合には、通常は炭素鋼管である。ま
た、用途によってはめっき鋼管（例、亜鉛めっき鋼管）
も原管として使用できる。

【００２４】この原管を、好ましくは連続ライン内にお
いて、以下の工程を順に通過させることにより、ポリエ
チレン被覆鋼管を製造する。図１に、本発明に係るポリ
エチレン被覆鋼管の連続製造ラインの１例を示す。但
し、これは例示に過ぎず、各種の変更、例えば、加熱手
段や加熱位置の変更が可能である。

【００２５】まず、被覆前の前処理として、鋼管の外周
面を脱脂し、さらにグリットまたはショットブラストに
よる研掃によってミルスケール等を除去し、清浄化して
おくことが好ましい。

【００２６】次いで、鋼管外周面にクロメート処理を施
してクロメート皮膜層を形成する。使用するクロメート
処理液は特に限定されないが、防食性の観点からは、シ
リカ微粉末（例、コロイダルシリカ）と６価および３価
のクロムイオンを含有する塗布型クロメート処理液を用
いて、この処理液を鋼管外周面に塗布することによりク
ロメート処理を行うことが好ましい。塗布型クロメート
処理液には、所望により、他の公知の添加剤（特に、リ
ン酸、フッ酸、ケイフッ酸等の酸）を添加してもよい。
鋼管外周面へのクロメート処理液の塗布は、しごき塗
り、スプレー塗りなどの適当な方法によればよい。

【００２７】塗布したクロメート処理液は、鋼管の加熱
により焼付ける。クロメート皮膜の焼付けのための鋼管
加熱温度は40〜70℃の範囲内が好ましい。この加熱はク
ロメート処理液の塗布後に行ってもよいが、塗布前に鋼
管を予熱し、塗布後に直ちにクロメート皮膜の焼付けが
起こるようにすれば、より長い加熱時間を確保すること
ができる。

【００２８】鋼管の加熱は、高周波誘導加熱、遠赤外線
加熱、ガス加熱などの従来より公知の適当な方法により
行うことができる。クロメート皮膜層の付着量は、全Cr
量として50〜1000 mg/m²、特に、 100〜500 mg/m² の範
囲内が好ましい。

【００２９】こうして形成されたクロメート皮膜層の上
に、プライマーの塗布と塗膜の焼付けによりプライマー
層を形成する。本発明によれば、プライマー層は、80℃
でのゲル化時間が２分以内のエポキシ系プライマーから
形成する。それにより、90℃以下の低温で短時間のうち
にプライマー層を熱硬化させることができる。

【００３０】このようなゲル化時間を持つエポキシ系プ
ライマーは、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
50〜70重量部、多官能型エポキシ樹脂10〜50重量部、硬
化剤10〜40重量部、および反応促進剤５〜８重量部を含
有する組成物からなる。このエポキシ系プライマーの好
ましい組成は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂55〜65
重量部、多官能型エポキシ樹脂20〜40重量部、硬化剤25
〜40重量部、および反応促進剤６〜８重量部である。

【００３１】ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂として
は、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルを初めとす
るエポキシ当量が 170〜3000程度のビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂が使用できる。エポキシ当量は好ましくは
200〜2500の範囲内である。他のビスフェノール型エポ
キシ樹脂 (例、水素添加ビスフェノールＡジグリシジル
エーテル) も少量 (ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の
50重量％以下) であれば使用できる。

【００３２】多官能型エポキシ樹脂とは、分子中にエポ
キシ基を３個以上含有するエポキシ樹脂を意味する。そ
の代表例はノボラック型エポキシ樹脂であるが、グリシ
ジルアミン型エポキシ樹脂などの他の３官能型以上のエ
ポキシ樹脂も使用できる。ノボラック型エポキシ樹脂の
場合、これはクレゾールノボラック型とフェノールノボ
ラック型のいずれでもよいが、好ましいのはフェノール
ノボラック型である。エポキシ樹脂として、２官能型の
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に多官能型エポキシ樹
脂を併用することで、低温焼付けでのプライマー塗膜の
硬化がより促進される。

【００３３】硬化剤としては、任意のエポキシ硬化剤が
使用できるが、複素環式ジアミン変性物、脂肪族ポリア
ミン変性物、芳香族ポリアミン変性物、ポリアミドアミ
ン変性物などのアミン系硬化剤が好ましい。耐陰極電解
剥離性の観点からは複素環式ジアミン変性物が特に好ま
しい。反応促進剤としては、公知のイミダゾール系反応
促進剤が使用できる。

【００３４】本発明で用いるエポキシ系プライマーは、
以上の成分を上記の配合割合の範囲内となるように含有
し、かつ80℃でのゲル化時間が２分以内となるように組
成を調整する。エポキシ系プライマーのこのゲル化時間
が２分より長くなると、90℃以下の鋼管温度でポリエチ
レン樹脂を被覆する際にポリエチレン樹脂がほとんど接
着せず、被覆そのものが困難となる。このゲル化時間
は、好ましくは１〜２分の範囲内、より好ましくは 1.5
〜２分の範囲内である。ゲル化時間が過度に短いと、プ
ライマーのポットライフ (可使時間) が短くなりすぎ
て、連続塗装中にプライマーのゲル化が進行し、塗装作
業性が著しく悪化する。

【００３５】エポキシ系プライマーを上記の組成範囲に
すると、80℃でのゲル化時間が２分以内のプライマーを
得ることができるが、このようなゲル化時間が達成でき
る限り、エポキシ系プライマーの組成は特に限定されな
い。また、上記の組成範囲内で、エポキシ樹脂の種類や
その配合量、さらには硬化剤と反応促進剤の配合量によ
りゲル化時間を調整できる。

【００３６】ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が割合が
少なすぎると、防食性の低下が起こる。一方、ビスフェ
ノールＡ型エポキシ樹脂の割合が多すぎるか、または多
官能型エポキシ樹脂、硬化剤もしくは反応促進剤の割合
が少なすぎると、90℃以下の低温でのプライマーの硬化
速度が低下し、プライマーを塗布し、加熱した後の鋼管
の搬送ローラーとの接触時にプライマー塗膜の損傷が起
こり、ポリエチレン被覆鋼管の製造が困難となる。ま
た、多官能型エポキシ樹脂、硬化剤もしくは反応促進剤
の割合が多すぎると、プライマーのゲル化時間が過度に
短くなり、前述した問題点が出てくる。

【００３７】エポキシ系プライマーは、１液型または２
液型の組成物として調製することができる。１液型の場
合は、反応促進剤および硬化剤をマイクロカプセル化し
て使用前に予め主剤 (エポキシ樹脂液) の中に分散させ
ることにより塗布に供する。２液型の場合は、硬化剤お
よび反応促進剤を含有する液と、主剤を含有する液との
２液に分けて調製し、両液を使用前に混合して塗布に供
する。プライマー液を塗布に適した粘度にするために、
必要により、トルエン、キシレンなどの有機溶媒で希釈
して使用することも可能である。また、かかる有機溶媒
と併用して、或いはそれに代えて、モノエポキシ化合物
(例、フェニルグリシジルエーテル) を反応性希釈剤と
して使用することもできる。

【００３８】エポキシ系プライマーの塗布は、スプレー
塗り、ローラー塗り、刷毛塗り、しごき塗りなどの従来
公知の技術を採用して行うことができる。その後、必要
であれば鋼管を加熱して、プライマー塗膜を焼付けて硬
化させ、エポキシ系プライマー層を形成する。このプラ
イマー層の膜厚は５〜100 μｍ、特に10〜50μｍの範囲
内が好ましい。

【００３９】プライマー塗膜の焼付けのために鋼管を加
熱する場合、その後に行うポリエチレン樹脂層の被覆時
の鋼管温度が90℃以下、好ましくは85℃以下となるよう
に考えて加熱を行うことが好ましい。即ち、この加熱か
らポリエチレン樹脂の被覆まで間の鋼管の温度低下を考
慮し、この温度低下＋90℃以下の温度に鋼管を加熱す
る。通常はこの間の温度低下はほとんど無視できるの
で、プライマー塗膜の焼付けのための加熱を90℃以下の
温度で実施すればよい。もちろん、プライマー塗布の前
の鋼管温度が十分に高く、プライマー塗布後の鋼管温度
がプライマーの焼付けに十分な温度であれば、プライマ
ー塗布後の鋼管の加熱は行わない。

【００４０】プライマー塗布前の鋼管温度が非常に高
く、プライマー塗布後の鋼管温度が、例えば100 ℃を超
える高温になる場合には、ポリエチレン樹脂の被覆時に
鋼管温度が90℃以下となるように、プライマーの塗布前
か塗布後に、空冷、水冷等の適宜手段で鋼管を90℃以下
まで冷却する必要がある。しかし、樹脂被覆前の冷却は
熱エネルギーの損失になるので好ましくない。本発明で
は、上記ゲル化時間を持つエポキシ系プライマーを使用
すれば、90℃以下の温度で十分に硬化するので、プライ
マー塗布前または塗布後にこのように高温に鋼管を加熱
する必要がなく、従って、鋼管を冷却せずに被覆工程に
進めることができる。

【００４１】ポリエチレン樹脂の被覆時の鋼管温度が90
℃を上回ると、ポリエチレン被覆と鋼管の初期密着力が
10 kgf/cm を超えるため、ラインパイプ敷設時に円周溶
接を施すための被覆鋼管の管端部ポリエチレン被覆の切
除作業が困難となる。

【００４２】樹脂被覆工程では、プライマー層の上に、
変性ポリエチレン樹脂からなる接着層を介してポリエチ
レン樹脂の被覆層を形成する。この両層の被覆は、常法
に従って、例えばＴダイまたは丸ダイなどの押出法によ
り各樹脂のフィルムを同時に又は順に押出して、予熱さ
れた鋼管上に被覆することにより実施できる。特に、Ｔ
ダイ法による押出被覆が好適である。接着層の被覆は、
変性ポリエチレン樹脂粉末を静電塗装することによって
行うこともできる。その後、水冷等により鋼管を冷却す
ると本発明のポリエチレン被覆鋼管が得られる。

【００４３】各層の厚みは、接着層が 0.1〜0.6 mm、特
に 0.2〜0.5 mmの範囲内、被覆層が２〜５mm、特に 2.5
〜４mmの範囲内が好ましい。最下層のクロメート皮膜か
ら最上層の被覆層までの合計膜厚は、約 2.5〜5.5 mm、
好ましくは約 2.8〜4.5 mmの範囲内となろう。

【００４４】本発明では、樹脂被覆時の温度が90℃以下
と低いので、ポリプロピレン樹脂ではなく、軟化温度が
より低いポリエチレン樹脂を、接着層と被覆層の両方に
使用する。

【００４５】接着層の変性ポリエチレン樹脂としては、
ポリエチレンをマレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸
などの不飽和カルボン酸、または、その酸無水物との共
重合により変性したものが使用できる。

【００４６】被覆層のポリエチレン樹脂としては、低密
度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチ
レンなどを用いることができる。ポリエチレンは少量の
他のα−オレフィン (例、アクリル酸) との共重合体も
使用できる。

【００４７】90℃以下の被覆温度でポリエチレン樹脂被
覆と鋼管の初期密着力を10 kgf/cm以下とするため、接
着層を降伏点応力が10 MPa以上で、変性率が0.6 ％以上
の変性ポリエチレン樹脂から形成する。変性ポリエチレ
ン樹脂は、より好ましくは、マレイン酸または無水マレ
イン酸で変性した直鎖低密度ポリエチレンからなる。こ
こで、変性率とは、樹脂全体における変性材料 (例、マ
レイン酸または無水マレイン酸) の含有率 (共重合率、
重量％) であり、赤外分光法により求めることができ
る。好ましくは接着層の降伏点応力は12〜20 MPa、変性
率は 0.7〜0.9 ％の範囲内である。

【００４８】変性ポリエチレン樹脂の降伏点応力は、そ
の製造時の反応温度や圧力、触媒の種類や添加量により
調整することができる。また、この樹脂の変性率は、変
性に用いる変性材料の種類や添加量、反応温度や圧力等
の条件により調整することができる。

【００４９】接着樹脂層の降伏点応力が10 MPaを下回る
と、被覆温度が90℃以下の場合には、接着樹脂層の層間
剥離が起こるため、初期密着力が２kgf/cm以下に低下
し、温水浸漬後の二次密着性も著しく低下するので、実
用とならない。変性率が0.6 ％未満の場合には、90℃以
下の被覆でも適度の初期密着力を確保できることもある
が、被覆密着力の耐久性が非常に悪く、二次密着性や耐
陰極電解剥離性が著しく低下する。

【００５０】従来技術では、変性ポリエチレン接着樹脂
の接着力を確保するため、樹脂被覆の前に鋼管温度を通
常は150 ℃以上 (即ち、接着層や被覆層の樹脂の軟化温
度より高温) としていた。これは、150 ℃未満の温度で
は、プライマーが硬化しない、接着樹脂もホットメ
ルト型のものが多く、鋼管温度が低いと接着しない、と
いう理由によるものである。

【００５１】本発明では、エポキシ系プライマーのゲル
化時間、および変性ポリエチレン接着樹脂の特性を特定
範囲内に設定することにより、接着層や被覆層の樹脂の
軟化温度より低温の90℃以下という被覆時の鋼管温度
で、 3.5〜10 kgf/cm という施工を容易にする適度な初
期密着力を持ち、80℃温水に30日間浸漬後も初期密着力
の90％以上を保持するという優れた耐温水二次密着性
と、60℃で−1.5 V vs SCEの電位を30日間印加した後の
被覆の陰極剥離長さが15 mm 以下という良好な耐陰極電
解剥離性とを備えたポリエチレン被覆鋼管が得られる。
かかる特性を持つポリオレフィン被覆鋼管はこれまでに
存在しなかった。

【００５２】本発明のポリオレフィン被覆鋼管におい
て、、被覆の初期密着力は好ましくは５〜10 kgf/cm 、
より好ましくは７〜10 kgf/cm の範囲内であり、80℃温
水に30日間浸漬後もこの初期密着力が95％以上、特に実
質的に100 ％保持されていることが好ましい。また、60
℃で−1.5 V vs SCEの電位を30日間印加した後の陰極剥
離長さは好ましくは12 mm 以下、より好ましくは10 mm
以下である。

【００５３】

【実施例】ショットブラスト処理された炭素鋼製の鋼管
(外径24インチ、肉厚18 mm 、長さ14 m) を１m/min の
移動速度で搬送ローラー間を移動させながら、連続ライ
ン内で次のように処理した。

【００５４】まず、鋼管が第１の搬送ローラーを通過し
た後、その外周面にシリカ含有塗布型クロメート処理液
をシゴキ塗りし、60℃に加熱して皮膜を焼付け、全Cr付
着量が250 mg/m² のクロメート皮膜層を形成した。

【００５５】次に、第２の搬送ローラーを通過した後、
鋼管のクロメート皮膜層の上に、表１に示す組成および
ゲル化時間を持つ２液型エポキシ系プライマー組成物
を、硬化後の膜厚が約20μｍとなるようにエアスプレー
で塗布した後、直ちに所定の温度に２分間加熱して塗膜
を硬化させ、エポキシ系プライマー層を形成した。

【００５６】プライマー組成物に用いたビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂はエポキシ当量が220 のビスフェノー
ルＡジグリシジルエーテルであり、多官能型エポキシ樹
脂はエポキシ当量が185 のフェノールノボラック型エポ
キシ樹脂であり、硬化剤は複素環式ジアミン変性物であ
り、反応促進剤はイミダゾール系のものであった。

【００５７】その後、第３の搬送ローラーを通過してか
ら、接着層となる無水マレイン酸変性ポリエチレン樹脂
と被覆層となる低密度ポリエチレン樹脂 (密度0.924 g/
cm³)を、それぞれ膜厚0.4 mmおよび3.0 mmとなるように
Ｔダイ法にて共押出により被覆し、次いで水冷すること
によりポリエチレン被覆鋼管を得た。接着層と被覆層の
共押出時の鋼管表面の温度は90℃以下とした。接着層の
変性ポリエチレン樹脂の降伏点応力と変性率、およびポ
リエチレン樹脂被覆時の鋼管温度は表２に示す通りであ
った。

【００５８】得られたポリエチレン被覆鋼管の被覆の初
期密着力 (接着強度) 、耐陰極電解剥離性および耐温水
二次密着性を下記の方法で評価した。これらの試験結果
も表２に併せて示す。

【００５９】初期密着力 (接着強度) 被覆鋼管から切り出した試験片のポリエチレン被覆に10
mm 幅で横方向 (円周方向) に切り込みを鋼面に達する
深さで入れ、被覆の一部を剥離した後、鋼面とポリエチ
レン被覆との密着力を20℃恒温下でスプリングバランス
法により測定した。この時の剥離角度は 180°、剥離速
度は10 mm/min であった。

【００６０】耐温水二次密着性被覆鋼管から切り出した 300×300 mmの試験片を80℃の
恒温水槽に浸漬し、30日間放置した。その後、試験片の
ポリエチレン被覆と鋼面との密着力を、20℃恒温下でス
プリングバランス法により、初期密着力と同様にして測
定した。

【００６１】耐陰極電解剥離性被覆鋼管から切り出した 200×200 mmの試験片に、鋼面
素地が露出するまで直径９mmのドリルホールを開け、こ
の試験片を60℃恒温下で３％食塩水に浸漬し、ＳＣＥ
(標準カロメル電極) に対して−1.5 Ｖ (即ち、−1.5 V
vs SCE) の電位を試験片に印加した。この条件下で30
日間放置した後、ドリルホール部分のポリエチレン被覆
を切除し、ドリルホールエッジからの陰極剥離長さを測
定した。

【００６２】

【表１】

【００６３】

【表２】

【００６４】表２からわかるように、本発明に係るポリ
エチレン被覆鋼管は、プライマーの焼付け温度とポリエ
チレン樹脂の被覆時の鋼管温度が90℃以下と低いにもか
かわらず、初期密着力が 3.5〜10 kgf/cm の範囲内に抑
えられ、同時に二次密着性と耐陰極電解剥離性に優れ、
温水浸漬後に初期密着力をそのまま保持し、耐陰極電解
剥離試験での剥離幅が15 mm 以下である。

【００６５】これに対して、被覆温度が90℃より高い
と、初期密着力が10 kgf/cm を超え、ラインパイプの敷
設が困難となる。プライマーのゲル化時間が本発明の範
囲外になると、ポリエチレン被覆樹脂が90℃以下の温度
では接着しなかった。また、接着層の変性ポリエチレン
樹脂の降伏点応力が低すぎると、被覆の接着強度が著し
く低下し、二次密着性も悪いため、温水浸漬後には密着
力が０となった上、耐陰極電解剥離性も不十分であっ
た。接着層の変性ポリエチレン樹脂の変性率が低すぎる
と、初期密着力は適当な範囲内であったが、二次密着性
が悪く、温水浸漬後には密着力が著しく低下した上、耐
陰極電解剥離性も非常に低下した。

【００６６】

【発明の効果】本発明により下記の効果が得られる。鋼管素地とポリエチレン被覆の初期密着力を 3.5〜10
kgf/cm とすることで、ラインパイプ敷設時に円周溶接
をする際のポリエチレン被覆の剥離作業、従ってライン
パイプの敷設が容易になる。

【００６７】初期密着力が低いにもかかわらず、耐陰
極剥離性および耐温水二次密着性が得られる。プライマーの焼付けおよびポリエチレン樹脂の被覆時
の鋼管の加熱を90℃以下と低温にすることができ、加熱
に要するエネルギーコストが低減できるので、経済的に
有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ポリエチレン被覆鋼管の連続製造プロセスを示
す説明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＣ２３Ｃ 28/00 Ｃ２３Ｃ 28/00 Ｃ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリオレフィン樹脂から成る被覆を備え
た被覆管であって、該被覆の初期密着力が3.5 〜10kgf/
cm、80℃温水に30日間浸漬後の密着力が初期密着力の90
％以上、60℃で−1.5V vs SCE の電位を30日間印加した
後の被覆の陰極剥離長さが15mm以下であることを特徴と
する、ポリオレフィン被覆鋼管。
【請求項２】前記ポリオレフィン被覆鋼管が、鋼管の
外周面が、下から順にクロメート被覆層、プライマー
層、変性ポリエチレン接着樹脂層、およびポリエチレン
被覆樹脂で被覆されているポリエチレン被覆鋼管であっ
て、 (a) プライマー層が、80℃でのゲル化時間が２分以内の
エポキシ系プライマーから形成したものであり、そし
て、 (b) 変性ポリエチレン接着樹脂層が降伏点応力10MPa 以
上、変性率0.6 ％以上のものである、ことを特徴とする前記ポリオレフィンがポリエチレンで
ある請求項１記載のポリエチレン被覆鋼管。
【請求項３】鋼管の外周面に対して、クロメート処
理、プライマーの塗布と焼付け、ならびに変性ポリエチ
レン接着樹脂層を介したポリエチレン被覆樹脂層の被覆
を連続的に適用することからなるポリエチレン被覆鋼管
の製造方法において、ポリエチレン被覆樹脂層の被覆時
の鋼管温度が90℃以下であることを特徴とする、前記ポ
リオレフィンがポリエチレンである請求項１記載のポリ
エチレン被覆鋼管の製造方法。
【請求項４】プライマー層を80℃でのゲル化時間が２
分以内のエポキシ系プライマーから形成し、変性ポリエ
チレン接着樹脂層が降伏点応力10MPa 以上、変性率0.6
％以上のものである、請求項３記載の方法。
【請求項５】鋼管の外周面にクロメート処理を施した
後に、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂50〜70重量部、
多官能型エポキシ樹脂10〜50重量部、硬化剤10〜40重量
部、および反応促進剤５〜８重量部を含有する組成物か
ら形成した80℃でのゲル化時間が２分以内のエポキシ系
プライマーの塗布と焼付けを行い、次いで、降伏点が10
Mpa 以上、変性率が0.6 ％以上の変性ポリエチレン樹脂
からなる接着樹脂層の被覆を適用し、さらに該ポリエチ
レン被覆樹脂層の被覆時の鋼管温度を90℃以下とするこ
とを特徴とするポリエチレン被覆鋼管の製造方法。