JPH08300562A - ポリプロピレン被覆鋼管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 −４５℃の耐衝撃性と１００℃の耐疵性が共
に優れたポリプロピレン被覆鋼管を提供する。 【構成】 下地処理を施した鋼管の表面に、変性ポリプ
ロピレン層を介して、シンジオタクチックポリプロピレ
ン単独もしくはシンジオタクチックポリプロピレン１０
０〜７０重量％とエチレン―プロピレン共重合体０〜３
０重量％とからなる組成物と、顔料を０．１〜７重量％
の範囲で含有するアイソタクチックポリプロピレンを順
次積層することによって、−４５℃の耐衝撃性と１００
℃の耐疵性が共に優れたポリエチレン被覆鋼管が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鋼管の表面にポリプロピ
レン被覆を施した鋼材に関し、更に詳しくは低温の耐衝
撃性と高温の耐疵性が共に優れ、かつ防食性に優れたポ
リプロピレン被覆鋼管に関する。

【０００２】

【従来の技術】石油や天然ガス用のラインパイプとし
て、防食のために、ポリオレフィンで被覆したポリオレ
フィン被覆鋼管が用いられることがある。

【０００３】ポリオレフィン被覆鋼管としては、下地処
理を施した鋼管の外面に、変性ポリエチレンを介してポ
リエチレンを積層したポリエチレン被覆鋼管が多用され
ている。

【０００４】パイプラインは土壌に埋設して使用される
ことが多く、また、採取される原油が次第に重質油化し
てきたため、原油を８０℃以上、例えば１００℃の高温
で輸送するパイプラインが必要な場合がある。

【０００５】高温の流体を輸送する場合、外面のポリオ
レフィン被覆が軟化するため小石などによる貫通疵が発
生することがある。

【０００６】そのため、ポリオレフィン被覆鋼管では高
温での耐疵性の向上が必要である。パイプラインが８０
℃以上の高温で操業される場合、ポリエチレン被覆は耐
疵性が不十分となるため、ポリエチレンより融点及び軟
化点が高く、１００℃でも十分な耐疵性を確保している
ポリプロピレン被覆が用いられる。

【０００７】一方、極地でのエネルギー開発が進み、−
４５℃以下の低温でパイプラインの敷設工事が行われる
ようになってきた。

【０００８】施工時のパイプと重機との接触やパイプ同
士のぶつかり合いにより被覆が損傷を受けることがある
ため、このような低温ではポリオレフィン被覆の耐低温
衝撃性の向上が重要な課題である。

【０００９】このため、極寒冷地において、高温にて操
業されるようなパイプラインでは、ポリオレフィン被覆
の耐低温衝撃性に加えて、高温での耐疵性の確保が重要
である。

【００１０】しかし、ポリエチレン被覆は−４５℃まで
の耐低温衝撃性は優れるが、８０℃以上の耐疵性は不十
分である。また、ポリプロピレン被覆は、１００℃まで
の耐疵性は優れるが、−４５℃で衝撃が加わると被覆が
割れ耐衝撃性が不足する。

【００１１】上記の不具合を改善するために、例えば鋼
管の外面被覆では、特公昭５９―４９１７９号公報に開
示されているように、鋼管表面に変性ポリエチレン層を
介して、下層に低密度ポリエチレンを、上層に高密度ポ
リエチレンを積層被覆すること、施工時の耐衝撃性及び
埋設時の耐疵性が改善され、−４５℃までの低温での耐
衝撃性と８０℃までの耐疵性が向上する。

【００１２】しかし、ただ単に低密度ポリエチレンと高
密度ポリエチレンを積層被覆しただけでは、８０℃以上
での耐疵性が不十分であった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、従来技術で
は、−４５℃での耐衝撃性と１００℃での耐疵性が共に
優れた安価なポリオレフィン被覆鋼管の実現は困難であ
った。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の問
題点を解決すべく、特公昭５９―４９１７９号公報に開
示されている積層被覆の上層と下層のプラスチックの構
成について鋭意検討した。

【００１５】その結果、１図に示す如く、下地処理を施
した鋼材の表面に、変性ポリプロピレン層を介して、無
色シンジオタクチックポリプロピレンの上に顔料を０．
１〜７重量％含有する着色アイソタクチックポリプロピ
レンを積層被覆する場合のみ、−４５℃という低温での
耐衝撃性と１００℃という高温での耐疵性に優れ、かつ
安価で防食性に優れたポリプロピレン被覆鋼管が得られ
ることを見い出し、本発明に至った。

【００１６】以下、本発明につき説明する。

【００１７】本発明に使用する鋼管とは、炭素鋼あるい
はステンレス鋼等の合金鋼でできた鋼管である。

【００１８】また、炭素鋼管の内面、外面または両面
に、ステンレス鋼やチタン、アルミニウム、ニッケル、
銅などの金属あるいはニッケル―クロム―モリブデン合
金、ニッケル―クロム―モリブデン―タングステン合金
などの合金鋼を積層したクラッド鋼材も使用できる。

【００１９】また、炭素鋼管の内面、外面または両面に
亜鉛、アルミニウム、クロムなどの金属めっき、亜鉛―
アルミニウム、亜鉛―ニッケル、亜鉛―ニッケル―クロ
ム等の合金メッキ、これらの金属メッキや合金メッキに
シリカや酸化チタンなどの分散剤を分散した分散メッキ
を施したメッキ鋼管なども使用できる。

【００２０】本発明に使用する鋼管には、変性ポリプロ
ピレン層を被覆する前に、図１に示すように、クロメー
ト被膜（２）とエポキシプライマー被膜（３）からなる
下地処理を施すと、より大きな接着力及びより優れた防
食性が得られて好ましい。

【００２１】まず、ブラスト処理や酸洗・脱脂等でスケ
ールを除去した鋼材の表面に、クロメート処理剤をロー
ルや刷毛等で塗布し加熱・焼き付けしてクロメート被膜
を形成する。

【００２２】クロメート処理剤は、例えば無水クロム酸
の水溶液に有機質の還元剤等を添加して加熱し水溶液中
の６価クロムの一部を３価クロムに部分還元した還元水
溶液に、シリカの微粒子を添加・分散した混合物、ある
いは無水クロム酸とリン酸の混合水溶液に有機質の還元
剤などを添加して加熱し水溶液中の６価クロムの一部を
３価クロムに部分還元した還元水溶液に、シリカの微粒
子を添加・分散した混合物などを用いる。

【００２３】エポキシプライマー被膜（３）は、鋼管
（１）の表面のクロメート被膜（２）の上にエポキシ、
硬化剤と顔料の混合物からなるプライマーをスプレー塗
装やしごき塗布などの方法で塗布し、加熱硬化して形成
する。

【００２４】エポキシ樹脂としてはビスフェノールＡま
たはビスフェノールＦのジグリシジルエーテルの単独、
または混合物が好ましい。エポキシプライマー被膜のガ
ラス転移温度を上げるために、フェノールノボラック型
エポキシ樹脂を追加混合してもよい。

【００２５】硬化剤としては、脂環式アミン、脂肪族ア
ミン、ジシアンジアミド、変性イミダゾール等を用い
る。顔料としては、シリカや酸化チタン等の無機顔料を
用いる。

【００２６】クロメート被膜は加熱・焼き付け後の全ク
ロム付着量換算で２０ｍｇ〜１０００ｍｇ／ｍ²の厚み
であると良好な結果が得られる。

【００２７】２０ｍｇ／ｍ²未満では耐食性が十分では
なく、１０００ｍｇ／ｍ²を超えると、鋼材とエポキシ
プライマーとの密着力が低下する。

【００２８】エポキシプライマー層は１０μｍ〜２００
μｍの厚みであると良好な結果が得られる。１０μｍ未
満では防食性が不十分であり、２００μｍを超えると耐
低温衝撃性が低下する。

【００２９】変性ポリプロピレン（４）には、プロピレ
ン単独重合体、またはエチレンとプロピレンとを共重合
したエチレン―プロピレン共重合体の単独、またはこれ
らの混合物に無水マレイン酸をグラフトした無水マレイ
ン酸変性ポリプロピレンを用いると鋼材との接着性が優
れ好ましい。

【００３０】無水マレイン酸の変性に関しては、ポリプ
ロピレン、エチレン―プロピレン共重合体、またはこれ
らの混合物１ｇに対する無水マレイン酸の付加量が１×
１０^-6〜１×１０^-4モルの範囲になるようにする。

【００３１】該付加量が１×１０^-6モル未満及び１×１
０^-4モル超えでは無色ポリプロピレン層とエポキシプラ
イマー層の間の接着性が悪くなり耐衝撃性が低下する。

【００３２】また、変性ポリプロピレン（４）には、上
述の無水マレイン酸変性ポリプロピレンと未変性ポリプ
ロピレンとからなる組成物の場合も、組成物１ｇに対す
る無水マレイン酸の含有率が１×１０^-6〜１×１０^-4モ
ルの範囲であれば利用できる。

【００３３】また、変性ポリプロピレン層は８０〜４０
０μｍの厚みであると良好な結果が得られる。８０μｍ
以下では接着強度が不十分である。

【００３４】本発明の無色ポリプロピレン（５）には、
シンジオタクチックポリプロピレン単独もしくはシンジ
オタクチックポリプロピレン１００〜７０重量％とエチ
レン―プロピレン共重合体０〜３０重量％とからなる組
成物を用いる。

【００３５】無色ポリプロピレン（５）がシンジオタク
チックポリプロピレンでないポリプロピレンの場合及
び、シンジオタクチックポリプロピレンとエチレン―プ
ロピレン共重合体とからなる組成物でありシンジオタク
チックポリプロピレンの含有率が７０％未満の場合に
は、−４５℃の衝撃で被覆に割れが発生する。

【００３６】ここでいうシンジオタクチックポリプロピ
レンとは、ポリプロピレンの分子鎖を引き延ばして平面
ジグザグ構造にしたと仮定した場合に、メチル基が主鎖
を含む平面の両側に交互に出ている立体規則性を持つポ
リプロピレンであって、チーグラー―ナッタ系触媒及び
メタロセン触媒を用いてプロピレンを重合することによ
って製造できる。

【００３７】本発明の着色ポリプロピレン（６）には、
顔料を０．１〜７重量％の範囲で含有するアイソタクチ
ックポリプロピレンを用いる。

【００３８】着色ポリプロピレンに混合する顔料には、
カーボンブラック（黒）、フタロシアニングリーン
（緑）、フタロシアニンブルー（青）、イソインドリノ
ンイエロー（黄）、キナクリンレッド（赤）、ペリノン
レッド（赤）等の有機顔料や、酸化チタン（白）、酸化
クロム（緑）、酸化鉄（赤、黄）、チタンイエロー
（黄）、酸化コバルト（青、紫）等の無機顔料、これら
の有機顔料と無機顔料との混合物が利用できる。

【００３９】これらの顔料の混練量は、ポリプロピレン
中に０．１〜７重量％の範囲になるようにする。

【００４０】顔料の混練量が０．１重量％未満及び７重
量％超えでは−４５℃の衝撃で被覆に割れが発生する。
また、着色ポリエチレン層の厚みは０．２〜３ｍｍの範
囲であると良好な結果が得られる。

【００４１】０．２ｍｍ未満であると１００℃での耐疵
性が十分ではなく、３ｍｍを越えると−４５℃の衝撃で
被覆に割れが発生する。通常は０．５〜２．０ｍｍの範
囲が好ましい。

【００４２】なお、本発明の着色ポリプロピレン（６）
には、顔料以外に、用途に応じて酸化防止剤、紫外線吸
収剤、難燃材、帯電防止剤などを添加することができ
る。

【００４３】ここでいうアイソタクチックポリプロピレ
ンとは、ポリプロピレンの分子鎖を引き延ばして平面ジ
グザグ構造にしたと仮定した場合に、メチル基が主鎖を
含む平面の一方側に出ている立体規則性を持つポリプロ
ピレンであって、チーグラー・ナッタ系触媒及びメタロ
セン触媒を用いてプロピレンを重合することによって製
造できる。

【００４４】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。

【００４５】

【実施例】鋼管（ＳＧＰ２００Ａ×５５００ｍｍ長さ×
５．８ｍｍ厚み）の外面をグリッドブラスドして除錆
し、クロメート処理剤（水溶液中の全クロムに対する３
価クロムの重量比が０．４、シリカの重量比が２．０、
リン酸の重量比が１．０）を刷毛で塗布し乾燥した。ク
ロメート被膜の全クロム付着量は５５０ｍｇ／ｍ²であ
った。

【００４６】クロメート処理した鋼管の外面に、エポキ
シプライマー（ビスフェノールＡのジグリシジルエーテ
ル１００重量部、微粒子シリカ３重量部と脂環族アミン
系硬化剤を５０重量部混合した混合物）をスプレー塗装
し、鋼管を高周波誘導加熱で表面温度が２２０℃になる
ように加熱し硬化させた。エポキシプライマー被膜の厚
みは５０μｍであった。

【００４７】その表面に変性ポリプロピレン（プロピレ
ンの単独重合体を無水マレイン酸で変性した変性ポリプ
ロピレンで、変性ポリプロピレン１ｇに対する無水マレ
イン酸の付加量が１×１０^-5モル）と無色ポリプロピレ
ンを二層一体でＴダイから押出被覆した。

【００４８】変性ポリプロピレンの厚みは２５０μｍ
で、無色ポリプロピレンの厚みは１．５ｍｍであった。

【００４９】次いで、その表面に別のＴダイから着色ポ
リプロピレンを押出被覆して冷却し、ポリプロピレン被
覆鋼管を製造した。着色ポリプロピレンの厚みは１．０
ｍｍであった。

【００５０】該無色ポリプロピレンの種類として第１表
のＡ〜Ｃを用い、立体規則性と組成の異なるものを比較
した。

【００５１】着色ポリプロピレンの種類としては第２表
のａ〜ｃを使用し、立体規則性と顔料の違いによる被覆
性能を比較した。

【００５２】無色ポリプロピレンと着色ポリプロピレン
の構成成分を第３表に示した。これらの被覆鋼管をＡＳ
ＴＭ Ｇ １４の規定に従って衝撃試験を行い、被覆割
れ発生の有無を観察した。衝撃試験は−４５℃で行っ
た。

【００５３】さらに、ＤＩＮ ３０６７０に規定に従っ
てこれらの被覆鋼管の押し込み深さの測定を１００℃で
行った。

【００５４】比較として、組成及び密度が本発明の範囲
を逸脱する無色ポリプロピレン及び着色ポリプロピレン
を被覆したポリプロピレン被覆鋼管を作成し、同じ衝撃
試験と押し込み深さの測定を行った結果を一括して第４
表に示した。

【００５５】なお、実施例で用いたアタクチックポリプ
ロピレンとは、ポリプロピレンの分子鎖を引き延ばして
平面ジグザグ構造にしたと仮定した場合に、メチル基が
主鎖を含む平面の両側に無秩序に出ている立体規則性の
乏しいポリプロピレンである。

【００５６】第４表から、下地処理を施した鋼材の表面
に、変性ポリプロピレン層を介して、無色シンジオタク
チックポリプロピレンの上に顔料を０．１〜７重量％含
有する着色アイソタクチックポリプロピレンを積層被覆
する場合だけ、−４５℃という低温での耐衝撃性と１０
０℃という高温での耐押し込み性に優れ、かつ安価で防
食性に優れたポリプロピレン被覆鋼管が得られる。

【００５７】

【表１】

【００５８】

【表２】

【００５９】

【表３】

【００６０】

【表４】

【００６１】

【発明の効果】実施例からも明らかなように、本発明の
ポリプロピレン被覆鋼管は、パイプラインの敷設工事に
用いると−４５℃の低温においても優れた耐衝撃性を発
現し、かつパイプラインを高温操業する場合でも耐疵性
も優れるため、広い温度範囲において従来にない優れた
防食性を発現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のポリプロピレン被覆鋼管の一部断面を
示す図。

【符号の説明】 １ 鋼管 ２ クロメート被膜 ３ プライマー被膜 ４ 変性ポリプロピレン ５ シンジオタクチックポリプロピレン単独もしくはシ
ンジオタクチックポリプロピレン１００〜７０重量％と
エチレン―プロピレン共重合体０〜３０重量％とからな
る組成物 ６ 顔料を０．１〜７重量％の範囲で含有するアイソタ
クチックポリプロピレン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下地処理を施した鋼管の表面に、変性ポ
   リプロピレン層を介して、無色シンジオタクチックポリ
   プロピレンと、顔料を０．１〜７重量％含有するアイソ
   タクチックポリプロピレンを順次積層したことを特徴と
   するポリプロピレン被覆鋼管。
2. 【請求項２】 無色シンジオタクチックポリプロピレン
   層が、シンジオタクチックポリプロピレン１００〜７０
   重量％とエチレン―プロピレン共重合体０〜３０重量％
   とからなる組成物であることを特徴とする請求項１記載
   のポリプロピレン鋼管。