JP6520295B2 - ポリオレフィン被覆鋼材及びその製造方法 - Google Patents
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Description
C=〔(ΔH0−ΔH)/ΔH0〕×100 …(1)
C:粉体エポキシ樹脂プライマーの硬化度(%)
ΔH0:塗布前の粉体エポキシ樹脂プライマーの未反応熱量(J/g)
ΔH:接着剤被覆時の粉体エポキシ樹脂プライマーの未反応熱量(J/g)
しかし、(1)式で硬化度が100%となり、過硬化となっても高密着力を発揮することがある。ここで、過硬化とは硬化反応が完了し、未反応熱量がゼロとなった状態を示す。これはエポキシ基の反応が終了しても一定時間は生成した水酸基が残存するためであるが、硬化時間が長時間になると酸化劣化により水酸基が失われて密着力は低下する。このような硬化度が100%でも高密着力を発揮する硬化時間についてはこれまで検討されていない。
C=A×lnt+B …(2)
C:粉体エポキシ樹脂プライマーの硬化度(%)
t:硬化時間(秒)
A:硬化度100%未満の領域で加熱時間と硬化度の関係から得られる近似直線の傾き
B:硬化度100%未満の領域で加熱時間と硬化度の関係から得られる近似直線の切片
t=exp〔(C−B)/A〕 …(3)
C:粉体エポキシ樹脂プライマーの硬化度(%)
t:硬化時間(秒)
A:硬化度100%未満の領域で加熱時間と硬化度の関係から得られる近似直線の傾き
B:硬化度100%未満の領域で加熱時間と硬化度の関係から得られる近似直線の切片
ポリオレフィン樹脂自体は粉体エポキシ樹脂プライマー由来の水酸基との反応基を持たないため難接着性である。そのため不飽和カルボン酸またはその酸無水物を付加させた変性ポリオレフィン樹脂を接着剤として用いる。代表的な変性方法には主鎖中に変性物が存在する共重合変性と、側鎖として付加するグラフト変性とがある。本発明者らは共重合変性よりも、側鎖として反応基が存在することでプライマー層表面と反応しやすく、かつ被覆鋼材作製条件に左右されにくい無水マレイン酸のグラフト変性ポリオレフィン樹脂を用いることで、安定した高密着力を実現した。
粉体エポキシ樹脂プライマーは静電粉体塗装や流動浸漬塗装等の一般的な粉体塗装方法で塗布することができる。膜厚は50〜1000μmの範囲で塗布する。膜厚が50μmより薄い場合にはピンホールが多数発生する。一方、1000μmを超える厚膜塗装では低温での耐衝撃性等の特性が低下しやすい。
加熱硬化前の粉体エポキシ樹脂プライマーの硬化反応熱量については次の方法で測定する。
アルミパンに粉体エポキシ樹脂プライマーを10mg秤量する。以下の(a)から(b)に示す加熱サイクルで測定を行う。
(a):25±5℃から70±5℃に20℃/分で加熱し、25±5℃に急冷
(b):25±5℃から275±5℃に20℃/分で加熱し、25±5℃に急冷した後、3分保持
(b)で得られたDSC曲線において、発熱ピークの面積を算出し、加熱硬化前の粉体エポキシ樹脂プライマーの硬化反応熱量(ΔH0)とする。単位はJ/gとする。
加熱硬化後の粉体エポキシ樹脂プライマーの硬化反応熱量については次の方法で測定する。
(c):25±5℃から110±5℃に20℃/分で加熱し、90秒保持した後、25±5℃に急冷
(d):25±5℃から275±5℃に20℃/分で加熱し、25±5℃に急冷した後、3分保持
上記方法で得られた加熱前の粉体エポキシ樹脂プライマーの未反応熱量(ΔH0)と各硬化時間における加熱後の粉体エポキシ樹脂プライマーの未反応熱量(ΔH)を用いて、上記(1)式より操業時の予熱温度における各硬化時間での硬化度を求める。
接着剤の被覆方法としては、押出機のダイスを用いて加熱溶融した変性オレフィン樹脂で直接鋼材を被覆する押出被覆方法を用いることができる。あるいは加熱した鋼材に予め成形した変性ポリオレフィン樹脂シートを貼り付ける方法、粉砕した変性オレフィン樹脂を粉体塗装して溶融して被膜を形成する方法等がある。これらの方法により、0.05〜1mmの膜厚を有する変性オレフィン樹脂接着剤層を形成する。膜厚が0.05mm未満ではプライマー層との溶融濡れが悪く、接着強度が不十分である。また、1mmを越えると経済性の観点から好ましくない。
200℃に加熱した鋼板サンプルに、上記粉体エポキシ樹脂プライマーを静電粉体塗装で150μmに塗装し、硬化度が30、60、90、100、110、120%となる時間養生した。予め200℃で加熱した厚さ200μmの変性ポリオレフィン樹脂のシート(表1に示す)と厚さ3mmのポリオレフィン樹脂のシート(表2に示す)を順に被覆し、本発明の実施例の被覆鋼材サンプルを作製した。
比較例6、7として、実施例で用いたのと同じ粉体エポキシ樹脂プライマーを用いて、硬化度が60%となる時間養生し、表1に記載のグラフト変性率が3.5%、0.08%の変性ポリエチレン樹脂H、Iを使用した。
作製した被覆鋼材サンプルは、幅20mmの粉体エポキシ樹脂プライマー面に到達する切り込みを長手方向に入れて先端のポリエチレン樹脂層を剥がした。この先端部を掴み代とし、引張速度を10mm/分、剥離角度を90度の条件で引張試験機を用いて剥離させ、この時の平均強度を切り込み幅で除した値をピール強度とし、密着力と見なした。ピール強度の単位はN/mmである。試験中の温度は23℃と80℃で実施した。また破壊形態は剥離面に対して、プライマー層表面に残存している接着剤を目視で観察し評価した。
2 表面処理層
3 プライマー層
4 変性ポリオレフィン樹脂(接着剤)層
5 ポリオレフィン樹脂層
Claims (2)
- 鋼材、並びに前記鋼材上に順に、表面処理層、プライマー層、接着剤層、ポリオレフィン樹脂層を有するポリオレフィン被覆鋼材であって、
前記接着剤が、グラフト変性率0.1〜3%である無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂であり、かつ前記変性ポリオレフィン樹脂の破断強度と前記ポリオレフィン樹脂の降伏点強度の比が0.5〜1.3であり、
前記プライマー層が、粉体エポキシ樹脂塗料から形成されており、以下の(1)式で定義される粉体エポキシ樹脂プライマーの硬化度において、以下の(2)式で示される加熱時間と硬化度の関係の近似式から求められる粉体エポキシ樹脂プライマーの硬化度が30〜120%の時点で前記接着剤が被覆されている
ことを特徴とするポリオレフィン被覆鋼材。
C=〔(ΔH 0 −ΔH)/ΔH 0 〕×100 …(1)
(上式中、
C:粉体エポキシ樹脂プライマーの硬化度(%)
ΔH 0 :塗布前の粉体エポキシ樹脂プライマーの未反応熱量(J/g)
ΔH:接着剤被覆時の粉体エポキシ樹脂プライマーの未反応熱量(J/g))
C=A×lnt+B …(2)
(上式中、
C:粉体エポキシ樹脂プライマーの硬化度(%)
t:硬化時間(秒)
A:硬化度100%未満の領域で加熱時間と硬化度の関係から得られる近似直線の傾き
B:硬化度100%未満の領域で加熱時間と硬化度の関係から得られる近似直線の切片) - 鋼材を下地処理し、
下地処理された前記鋼板を加熱して、プライマーを塗布し、
前記粉体エポキシ樹脂プライマーを硬化させ、
前記プライマーの上に変性ポリオレフィン接着剤を被覆し、そして
ポリオレフィン樹脂層を被覆するポリオレフィン被覆鋼材の製造方法であって、
前記プライマー層を形成する塗料が、粉体エポキシ樹脂塗料であり、以下の(1)式で定義される粉体エポキシ樹脂プライマーの硬化度において、以下の(2)式で示される加熱時間と硬化度の関係の近似式から求められる粉体エポキシ樹脂プライマーの硬化度が30〜120%の時点で前記接着剤を被覆する請求項1に記載のポリオレフィン被覆鋼材の製造方法。
C=〔(ΔH0−ΔH)/ΔH0〕×100 …(1)
(上式中、
C:粉体エポキシ樹脂プライマーの硬化度(%)
ΔH0:塗布前の粉体エポキシ樹脂プライマーの未反応熱量(J/g)
ΔH:接着剤被覆時の粉体エポキシ樹脂プライマーの未反応熱量(J/g))
C=A×lnt+B …(2)
(上式中、
C:粉体エポキシ樹脂プライマーの硬化度(%)
t:硬化時間(秒)
A:硬化度100%未満の領域で加熱時間と硬化度の関係から得られる近似直線の傾き
B:硬化度100%未満の領域で加熱時間と硬化度の関係から得られる近似直線の切片)
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JP2015065340A JP6520295B2 (ja) | 2015-03-26 | 2015-03-26 | ポリオレフィン被覆鋼材及びその製造方法 |
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JP2015065340A JP6520295B2 (ja) | 2015-03-26 | 2015-03-26 | ポリオレフィン被覆鋼材及びその製造方法 |
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JP2015065340A Active JP6520295B2 (ja) | 2015-03-26 | 2015-03-26 | ポリオレフィン被覆鋼材及びその製造方法 |
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Families Citing this family (3)
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US20180361711A1 (en) * | 2017-06-19 | 2018-12-20 | Patagonia Shale Services S.A. | Internal anticorrosive and abrasive resistant protection coating for steel pipes |
US20180361720A1 (en) * | 2017-06-19 | 2018-12-20 | Patagonia Shale Services S.A. | Internal anticorrosive and abrasive resistant protection coating for steel pipes |
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