JPH09314739A - ポリエチレン被覆鋼材 - Google Patents

ポリエチレン被覆鋼材

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JPH09314739A
JPH09314739A JP13502196A JP13502196A JPH09314739A JP H09314739 A JPH09314739 A JP H09314739A JP 13502196 A JP13502196 A JP 13502196A JP 13502196 A JP13502196 A JP 13502196A JP H09314739 A JPH09314739 A JP H09314739A
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JP
Japan
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layer
polyethylene
modified polyethylene
fiber
steel material
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Withdrawn
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JP13502196A
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Hirotaka Sato
弘隆 佐藤
Yoshihisa Kayazono
義久 仮屋園
Shinichi Funatsu
真一 船津
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 防食性と耐低温衝撃性に優れたポリエチレン
被覆鋼材を提供する。 【解決手段】 本発明のポリエチレン被覆鋼材は、下地
処理を施した鋼材の表面に、反応硬化型エポキシからな
るエポキシプライマー層を積層し、エポキシプライマー
層の上に、繊維クロスの表裏両面に変性ポリエチレン層
を予めラミネートした繊維強化変性ポリエチレン層を積
層し、且つ繊維強化変性ポリエチレン層の上に、低密度
ポリエチレン層を積層したことによって得られる。繊維
強化変性ポリエチレン層は、エポキシプライマー層の上
に、変性ポリエチレン層、繊維クロス、及び変性ポリエ
チレン層を順次積層し、鋼材上で直接形成することもで
きる。ポリエチレン被覆鋼材は、優れた防食性と共に耐
低温衝撃性を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はポリエチレン被覆鋼
材に関し、更に詳しくは、防食性に優れかつ耐低温衝撃
性に優れたポリエチレン被覆鋼材に関する。
【0002】
【従来の技術】石油や天然ガス用のラインパイプや、鋼
矢板・鋼管杭等の土木用建材では、鋼材外面をポリエチ
レンで被覆したポリエチレン被覆鋼材が多用されてい
る。ポリエチレンは化学的に安定であるため、鋼材への
ポリエチレン被覆層は長期にわたる鋼材の防食を可能に
する。だが、ポリエチレンはその化学的安定性のため
に、鋼材との接着性に乏しい。そのため、ポリエチレン
被覆鋼材は鋼材とポリエチレン層との間に接着剤層を介
在させることにより、ポリエチレンの鋼材からの剥離を
防止している。
【0003】一般的なポリエチレン被覆鋼材は、下地処
理として除錆処理およびクロメート処理を施した鋼材の
表面にエポキシプライマー層を設け、その上に変性ポリ
エチレン層とポリエチレン層を順次積層することによっ
て、ポリエチレン層の鋼材からの剥離を防止している。
近年、極地でのエネルギー開発が進み、−30〜−45
℃といった低温環境でパイプラインの敷設工事等の土木
工事が行われるようになってきた。このような低温環境
でも、ポリエチレン被覆鋼材は優れた防食性を示すが、
施工時の被覆鋼材と重機との接触や被覆鋼材同士のぶつ
かり合いなどの衝撃によりポリエチレン被覆層に亀裂が
生じ、ポリエチレン層が鋼材から剥離して防食性が損な
われることがある。そのため、寒冷地にて使用されるポ
リエチレン被覆鋼材は、低温時の耐脆化性に優れる低密
度ポリエチレンを被覆することで衝撃による被覆割れを
防止している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】低密度ポリエチレンを
被覆したポリエチレン被覆鋼材では、−45℃までは衝
撃による被覆割れを防止することが可能である。しかし
ながら、今後さらに極地でのエネルギー開発が進み、−
60℃といった極低温環境で土木工事が行われるように
なると、現行のポリエチレン被覆鋼材では耐衝撃性が不
十分であり、衝撃により被覆層に割れが生じる。そのた
め、ポリエチレン被覆層の耐低温衝撃性の向上が望まれ
ている。
【0005】
【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、鋭意検討した。その結果、図2に示
すように、変性ポリエチレン層6を、繊維クロス7の両
面にラミネートした繊維強化変性ポリエチレン層4と
し、亀裂伝播防止機能を付与することで、−60℃とい
った極低温環境下での耐衝撃性が大きく向上することを
見い出し本発明に至った。すなわち、本発明は、図1及
び2に示すように、下地2処理を施した鋼材1の表面
に、反応硬化型エポキシからなるエポキシプライマー層
3を積層し、エポキシプライマー層3の上に、繊維クロ
ス7の表裏両面に変性ポリエチレン層6を予めラミネー
トした繊維強化変性ポリエチレン層4を積層し、且つ繊
維強化変性ポリエチレン層4の上に、低密度ポリエチレ
ン層5を積層したこと、或いは、繊維強化変性ポリエチ
レン層4は、エポキシプライマー層3の上に、変性ポリ
エチレン層6、繊維クロス7及び変性ポリエチレン層6
を順次積層し、前記鋼材上で直接形成したことを特徴と
する、防食性に優れ、かつ耐低温衝撃性に優れたポリエ
チレン被覆鋼材である。下地2は、防食性をさらに向上
させるためのクロメート被膜である。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明に使用する鋼材1とは、冷
延鋼板、熱延鋼板、厚板鋼板などの鋼板、H形鋼、I形
鋼、L形鋼などの形鋼、鋼矢板、棒鋼、鋼線、鋳鉄管、
鋼管、及び鋼管矢板などである。さらに、本発明に使用
する鋼材は、これらの鋼材の表面に、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
それらの合金鋼を積層したクラッド鋼材なども使用でき
る。また、鋼材の表面にめっき処理を施しためっき鋼材
なども使用できる。
【0007】鋼材1は、ブラスト処理や脱脂・酸洗処理
などの除錆処理を施しておくことが望ましい。また、鋼
材1の表面に、クロメート処理剤をロールや刷毛などで
塗布し加熱・焼き付けしてクロメート被膜2を形成させ
ると防食性をさらに向上させることができるため好まし
い。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。
【0008】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。20mg/m2 未満では防食
性が不十分であり、1000mg/m2 を超えると、鋼材
とエポキシプライマー層との密着力が低下する。エポキ
シプライマー層3は、鋼材1の表面のクロメート被膜2
の上にエポキシ、硬化剤及び顔料の混合物からなるエポ
キシ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。エポキシとしてはビ
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。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、及び変性イミダゾールなどを用いる。顔料として
は、シリカやアルミナなどの無機顔料を用いる。エポキ
シプライマー層は0.01mm〜0.2mmの厚みであると
良好な結果が得られる。0.01mm未満では防食性が不
十分であり、0.2mmを超えると耐衝撃性が低下する。
【0009】繊維強化変性ポリエチレン層4は、繊維ク
ロス7の両面に変性ポリエチレン6をラミネートした積
層体である。繊維強化変性ポリエチレン層4は、ポリエ
チレン被覆鋼材作製時に変性ポリエチレン、繊維クロ
ス、及び変性ポリエチレンを順次積層したのち、ローラ
ーなどによって圧着する、もしくは、あらかじめ変性ポ
リエチレン、繊維クロス、及び変性ポリエチレンの積層
体を熱プレスなどでシート状に成形しておき、ポリエチ
レン被覆鋼材製造時に加熱・再溶融して被覆するなどの
手段でエポキシプライマー上に形成する。
【0010】繊維強化変性ポリエチレン層4で用いる変
性ポリエチレン6は、エポキシプライマー3及び繊維ク
ロス7との接着性、並びに低密度ポリエチレン層5との
融着性とが優れるものであれば何でもよいが、エチレン
単独重合体、またはエチレンと1−ブテン、プロピレ
ン、1−ヘキセンまたは1−オクテンなどのα−オレフ
ィンを共重合したエチレン−α−オレフィン共重合体の
単独、またはこれらの混合物に無水マレイン酸をグラフ
ト重合した無水マレイン酸変性ポリエチレンを用いる
と、鋼材との接着性が優れるため好適である。変性ポリ
エチレン層の厚みは繊維クロスの両面ともに0.02〜
1.0mmの厚みであると良好な結果が得られる。0.0
2mm以下ではエポキシプライマー層3及び繊維クロス7
との接着強度が不十分である。また、1.0mmを越える
と経済性の観点から好ましくない。
【0011】繊維強化変性ポリエチレン層4で用いる繊
維クロス7は、無機繊維(金属も含む)、及び有機繊維
のいずれを問わないが、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン
繊維、アルミナ繊維、ナイロン繊維、及びアラミド繊維
などの1種または2種以上からなる繊維クロスを用いる
と、繊維強化変性ポリエチレン層4に優れた亀裂伝播防
止機能を付与することができる。特に、経済性や入手の
容易さの観点からガラス繊維クロスが好適である。繊維
の太さや繊維クロスの織組織の種類は問わないが、繊維
クロスの重さが10〜800g/m2 であると良好な結
果が得られる。10g/m2 未満では亀裂伝播防止効果
が十分ではなく、800g/m2 を越えると経済性の観
点から好ましくない。なお、繊維クロスと変性ポリエチ
レンとの接着性を高めるために、繊維クロスに従来公知
の表面処理剤を塗布して用いても差し支えない。
【0012】本発明に用いる低密度ポリエチレン層5
は、高圧法によってエチレンを単独重合した低密度ポリ
エチレン、もしくは中低圧法によってエチレンと1−ブ
テン、プロピレン、1−ヘキセンまたは1−オクテンな
どのα−オレフィンを共重合した直鎖状低密度ポリエチ
レンなどのポリエチレンの1種または2種以上からなる
組成物である。組成物の密度は0.935g/cm3 以下
であることが望ましい。組成物の密度が0.935g/
cm3 を越えると低温靱性が十分ではなくなるため、低温
衝撃により割れが生じる場合がある。低密度ポリエチレ
ン層5は0.5mm以上の厚みであると十分な防食性が得
られ好ましい。
【0013】また低密度ポリエチレン層5は、用途に応
じて着色顔料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃材、及
び帯電防止剤等を混合して用いても本発明の効果に何ら
差し支えない。以下、鋼材として鋼管を用いた場合の実
施例により、本発明を詳細に説明する。
【0014】
【実施例】鋼管(SGP200A×5500mm長さ×
5.8mm厚み)の外面をブラスト処理により除錆し、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、及びリ
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。クロメート処理した鋼管の外面に、エポキシプライ
マー(油化シェルエポキシ社製エピコート828:10
0重量部、油化シェルエポキシ社製エポメートB−00
2:50重量部、及び微粒子シリカ:3重量部の混合
物)をスプレー塗装した。鋼管を高周波誘導加熱で表面
温度が200℃になるように加熱しエポキシプライマー
層を硬化させた。エポキシプライマー層の厚みは0.0
5mmであった。その表面に変性ポリエチレン(エチレン
の単独重合体を無水マレイン酸で変性した変性ポリエチ
レンで、変性ポリエチレン1gに対する無水マレイン酸
の付加量が1×10-5モル)をTダイで押出被覆した。
変性ポリエチレンの厚みは0.15mmであった。その上
に幅150mmの繊維クロスをらせん状に被覆した。繊維
クロスは表1a〜cに示す繊維クロスを用いた。次い
で、繊維クロスの上に変性ポリエチレンと低密度ポリエ
チレンを二層一体でTダイから押出被覆した。変性ポリ
エチレンの厚みは0.15mmで、ポリエチレンの厚みは
2.0mmであった。ゴムロールにより圧着し、冷却して
本発明によるポリエチレン被覆鋼管を製造した。
【0015】本発明の被覆鋼管の耐低温衝撃性を評価す
るために、ASTM G 14に示されている衝撃試験
装置を用いて−60℃で衝撃試験を行った。衝撃エネル
ギーは70Jに一定にして、20点衝撃試験を行い、衝
撃による被覆割れの発生の有無を観察した。比較とし
て、繊維強化変性ポリエチレンの代わりに、通常の変性
ポリエチレンを用いた被覆鋼管を作製し、同様の衝撃試
験を行った。
【0016】結果を一括して表2に示した。表2から、
下地処理を施した鋼材の表面に、エポキシプライマー層
を設け、その上に繊維クロスの両面に変性ポリエチレン
をラミネートした繊維強化変性ポリエチレン層と低密度
ポリエチレン層を順次積層することによって、−60℃
における耐低温衝撃性を向上させることができる。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【発明の効果】実施例からも明らかなように、本発明の
ポリエチレン被覆鋼材は、従来のポリエチレン被覆鋼材
よりも−60℃といった極低温環境下での耐低温衝撃性
に優れる。そのため、ラインパイプや鋼矢板・鋼管杭な
どに用いると、極低温環境下での土木工事においても衝
撃による被覆割れを防ぐことが可能となり、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】本発明のポリエチレン被覆鋼管の一部断面を示
す図である。
【図2】本発明のポリエチレン被覆鋼管で用いた繊維強
化変性ポリエチレン層の断面図である。
【符号の説明】
1…鋼材 2…クロメート被膜 3…エポキシプライマー層 4…繊維強化変性ポリエチレン層 5…低密度ポリエチレン層 6…変性ポリエチレン層 7…繊維クロス 8…ポリエチレン被覆鋼材

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下地処理を施した鋼材の表面に、反応硬
    化型エポキシからなるエポキシプライマー層を積層し、 該エポキシプライマー層の上に、繊維クロスの表裏両面
    に変性ポリエチレン層を予めラミネートした繊維強化変
    性ポリエチレン層を積層し、且つ該繊維強化変性ポリエ
    チレン層の上に、低密度ポリエチレン層を積層したこと
    を特徴とする耐低温衝撃特性の優れたポリエチレン被覆
    鋼材。
  2. 【請求項2】 前記繊維強化変性ポリエチレン層は、前
    記エポキシプライマー層の上に、変性ポリエチレン層、
    繊維クロス、及び変性ポリエチレン層を順次積層し、前
    記鋼材上で直接形成したことを特徴とする請求項1記載
    のポリエチレン被覆鋼材。
JP13502196A 1996-05-29 1996-05-29 ポリエチレン被覆鋼材 Withdrawn JPH09314739A (ja)

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Effective date: 20030805