JPH11291397A

JPH11291397A - ポリエチレン被覆鋼材

Info

Publication number: JPH11291397A
Application number: JP11285898A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Sato; 弘隆佐藤; Hiroaki Yasuda; 博昭安田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 1999-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】被覆の剥離除去作業が容易でかつ防蝕性が優
れたポリエチレン被覆鋼材を提供する。【解決手段】下地処理を施した鋼材の表面に、エポキ
シ樹脂、硬化剤、その他の添加剤（ポリエチレン粉末を
除く）の合計量に対して２０〜８０重量％のポリエチレ
ン粉末を分散させたエポキシプライマー層とポリエチレ
ン層を順次積層したポリエチレン被覆鋼材を使用するこ
とによって、被覆の剥離除去が容易でかつ防蝕性の優れ
たポリエチレン被覆鋼材を得ることができる。

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、被覆の剥離除去が容易でかつ
防蝕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】水道管やガス管等の各種配管や、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。

【０００３】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は長期にわたる鋼材の防蝕を
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、従来は、
図３のポリエチレン被覆鋼材の断面図に示すように鋼材
（１）とポリエチレン層（４）との間にアンダーコート
層（５）を介在させることにより、ポリエチレン層の鋼
材からの剥離を防止している。アンダーコート層として
は、主にゴム、アスファルト等を主成分とした粘着剤お
よびポリエチレンに無水マレイン酸等の酸無水物をグラ
フト重合によって付加させた変性ポリエチレンの２種類
が用いられているが、粘着剤は高温領域で接着力が無く
なってしまうという欠点があるため、変性ポリエチレン
が広く用いられている。変性ポリエチレンを用いると広
い温度範囲で安定した接着力が得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】変性ポリエチレンをポ
リエチレン被覆鋼材のアンダーコート層として用いる
と、広い温度範囲で安定した接着力が得られる。しか
し、被覆が鋼材と強固に接着しているので、鋼材の溶断
・溶接を行うため被覆を剥離除去するとき、鋼材の内部
から加熱して被覆の接着力を低下させる必要があり作業
性が良くない。この問題を解決するために鋼材との接着
力の弱い接着剤を用いると、衝撃等の外力により、施工
時や埋設時に被覆が鋼材から剥離したり、海水を含む環
境や湿潤土壌環境にて使用された場合短期間で接着強度
が失われ、鋼材と被覆との間に錆が発生するなど防蝕性
が低下してしまう。

【０００５】すなわち、被覆の剥離除去が容易で、かつ
防蝕性の優れたポリエチレン被覆鋼材の実現が難しかっ
た。

【０００６】

【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、ＪＩＳＧ
３４６９の規定に従って測定した被覆のピール強度が１
０〜５０Ｎ／１０ｍｍ幅であれば、被覆の剥離除去が容
易でかつ衝撃等の外力で剥離しがたいポリエチレン被覆
鋼材が得られるという知見を得た。

【０００７】本発明はこの知見に基づいて完成したもの
で、本発明の要旨は以下の通りである。

【０００８】（１）下地処理を施した鋼材の表面に、
ポリエチレン粉末を分散させたエポキシプライマー層と
ポリエチレン層を順次積層したことを特徴としたポリエ
チレン被覆鋼材。

【０００９】（２）下地処理としてクロメート処理を
施したことを特徴とする前記（１）記載のポリエチレン
被覆鋼材。

【００１０】（３）前記エポキシプライマー層が、ポ
リエチレン粉末を２０〜８０重量％含有し、残部がエポ
キシ樹脂、硬化剤、顔料およびその他の添加剤からなる
組成物によって形成されたエポキシプライマー層である
ことを特徴とする前記（１）又は（２）記載のポリエチ
レン被覆鋼材。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図に基づい
て説明する。本発明は、図１および図２に示すように、
下地処理を施した鋼材（１）の表面に、ポリエチレン粉
末を分散させたエポキシプライマー層（３）とポリエチ
レン層（４）を順次積層することで、防蝕性、特に耐水
密着性を損なわずに被覆の接着強度を１０〜５０Ｎ／１
０ｍｍに制御できるようにしたものである。また、図２
に示す（２）はクロメート被膜であり、鋼材の下地処理
としてクロメート処理を施すことによりさらに優れた防
蝕性を得ることができる。

【００１２】本発明に使用する鋼材（１）とは、冷延鋼
板、熱延鋼板、厚板鋼板等の鋼板、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、Ｌ
形鋼等の形鋼、鋼矢板、棒鋼、鋼線、鋳鉄管、鋼管、鋼
管矢板等である。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、銅等の金属あるい
はそれらの合金を積層したクラッド鋼材等も使用でき
る。また、鋼材の表面にめっき処理を施しためっき鋼材
等も使用できる。鋼材（１）は、最初にブラスト処理や
脱脂・酸洗処理等の除錆処理を施して使用する。

【００１３】鋼材等（１）の表面に、クロメート処理剤
をローラーや刷毛等で塗布し加熱・焼き付けしてクロメ
ート被膜（２）を形成させると、より優れた防蝕性が得
られるため望ましい。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
物等を用いる。

【００１４】クロメート被膜（２）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
未満では十分な防蝕効果が得られず、１０００ｍｇ／ｍ
²を超えると、クロメート被膜層の凝集力が低下し、鋼
材との密着力が低下してしまう。

【００１５】ポリエチレンを分散させたエポキシプライ
マー層（３）は粉体エポキシプライマーとポリエチレン
粉末の混合物を静電粉体塗装や流動浸漬塗装等の手段で
鋼材表面に塗装し、高周波誘導加熱装置等で鋼材を１２
０〜２５０℃に加熱して、ポリエチレンとエポキシ塗料
を一旦溶融させた後にエポキシ塗料を硬化させることに
よって形成させる。なお、鋼材を予め１２０〜２５０℃
に予熱しておいて、塗装を行っても本発明の効果に何ら
差し支えない。エポキシ塗料の優れた接着力により、鋼
材（１）とポリエチレンを分散させたエポキシプライマ
ー層（３）は強固に接着する。ポリエチレンを分散させ
たエポキシプライマー層（３）は０．０２〜１．０ｍｍ
の厚みであると良好な結果が得られる。０．０２ｍｍ以
下では鋼材との接着強度および防蝕性能が不十分にな
る。また、１．０ｍｍを越えると経済性の観点から好ま
しくない。

【００１６】ポリエチレンを分散させたエポキシプライ
マー層（３）で用いるエポキシプライマーとしては、固
形エポキシ樹脂に硬化剤および顔料等の添加剤を配合し
たものを溶融混練し、粉砕した粉体エポキシ塗料を用い
る。例えば、エルフアトケム社（ｅｌｆ−ａｔｏｃｈｅ
ｍ社、フランス）製のユーロコート７１４．３１（ＥＵ
ＲＯＫＯＴＥ７１４．３１）やスリーエム社（３Ｍ社、
アメリカ）製のスコッチコート２２６Ｎ（ＳＣＯＴＣＨ
ＫＯＴＥ２２６Ｎ）等のポリオレフィン被覆鋼管用エポ
キシプライマーとして市販されている粉体エポキシ塗料
が好適である。

【００１７】また、ポリエチレンを分散させたエポキシ
プライマー層（３）で用いるポリエチレンとしては、ポ
リエチレン層（４）との融着性に優れるポリエチレンを
粉砕したものであればどのようなポリエチレンを用いて
も良いが、粒子の大きさは０．０２〜０．２ｍｍ程度で
あることが好ましい。０．０２ｍｍ未満ではポリエチレ
ンを粉砕するコストが高くなり経済的でない。また、
０．２ｍｍより大きくなるとエポキシプライマー層での
分散が悪くなり、安定したピール強度および防蝕性能が
得られない。ここで用いるポリエチレンは用途に応じて
着色顔料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃材、帯電防
止剤等の添加剤を、本発明の目的を逸脱せずその効果を
妨げない限り、任意に添加することができる。なお、よ
り高いピール強度を必要とするときは、無水マレイン酸
等の酸無水物をポリエチレンにグラフト重合した変性ポ
リエチレンの粉末を用いると、エポキシと変性ポリエチ
レンとの接着によりエポキシプライマー層の凝集力が高
まるため、高いピール強度が得られる。

【００１８】エポキシ塗料と分散させるポリエチレン粉
末との配合比は、エポキシ塗料、ポリエチレン粉末、そ
の他の添加剤の合計量に対してポリエチレン粉末を２０
〜８０重量％を配合すれば良好な結果が得られる。２０
％未満では鋼材との接着は十分であるがポリエチレン防
蝕層との融着が不十分になる。また、８０％未満でがポ
リエチレン層との融着は十分であるが鋼材との接着が不
十分になる。

【００１９】ポリエチレン層（４）は、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、酢酸ビニルまたはメタクリル酸メチル等を共
重合したエチレンコポリマーの単独、またはこれらの混
合物である。ポリエチレン層（４）は用途に応じて着色
顔料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、難燃材、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。ポリエチレン層（４）の厚みは使用環境によっ
て要求される防蝕性や耐衝撃性を考慮して決定すればよ
いが０．３ｍｍ以上あれば十分な防蝕性が得られる。
０．３ｍｍ以下ではピンホールが発生しやすく、防蝕性
が不十分になる。

【００２０】ポリエチレン層（４）は、ポリエチレンを
分散させたエポキシプライマー層（３）が形成された予
熱された鋼材に、加熱・溶融したポリエチレンを被覆し
た後に、冷却して形成させる。例えば鋼矢板等に被覆す
る場合は、予めシート状に成型されたポリエチレンシー
トを遠赤外線ヒーター等で加熱・溶融した後に、ポリエ
チレンを分散させたエポキシプライマー層が形成された
予熱された鋼材に貼り付けてゴムローラー等で圧着すれ
ばよい。また、鋼管に被覆する場合は、スクリュー式押
出機とダイスを用いた丸ダイ法やＴダイ法によって溶融
したポリエチレンを押し出して鋼管に被覆すればよい。
エポキシプライマー層表面のポリエチレン粉末とポリエ
チレン層（４）が融着するため、接着剤層がなくてもポ
リエチレン層の剥離を防止するに十分な接着強度が得ら
れる。

【００２１】

【実施例】以下、鋼管にポリエチレンを被覆した場合の
実施例により、本発明を詳細に説明する。

【００２２】ａ）被覆鋼管の製作鋼管（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、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
ト処理した鋼管をスキューターニング式搬送装置に載
せ、回転させながら管軸方向に０．５ｍ／ｍｉｎの速度
で搬送した。そして鋼管外面に、エポキシ塗料（スリー
エム社製のスコッチコート２２６Ｎ）５０重量％と粉体
ポリエチレン（密度０．９４、平均粒径１００μｍ）５
０重量％の混合物を静電粉体塗装装置を用いて静電塗装
した。鋼管を高周波誘導加熱装置によって２００℃に加
熱し、エポキシ塗料を硬化させポリエチレンを分散させ
たエポキシプライマー層を形成した。ポリエチレンを分
散させたエポキシプライマー層の膜厚は２００μｍであ
った。続いてポリエチレン（密度０．９５、カーボンブ
ラックを２．５重量％配合）をＴダイから押し出して鋼
管に被覆した。ポリエチレン層の厚みは２．０ｍｍであ
った。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。

【００２３】また、同じ要領で表１（２）〜（６）に示
す組成の粉体エポキシプライマーとポリエチレン粉末の
混合物を用いてポリエチレン被覆鋼管を製作した（ただ
し、実施例４〜６ではクロメート処理を省略）。

【００２４】ｂ）接着強度の評価これらの被覆鋼管の鋼管への接着強度をＪＩＳＧ３
４６９の規定に従って測定した。また、被覆鋼管をＡＳ
ＴＭＧ１４の規定に従って衝撃試験を行い、３０Ｊの
衝撃を加えたときの被覆の鋼材からの剥離の有無を観察
した。

【００２５】ｃ）耐水接着力の評価被覆鋼管を６０℃温水に２０００時間浸漬して、浸漬後
の被覆のピール強度をＪＩＳＧ３４６９の規定に従
って測定した。

【００２６】比較例表１（７）〜（１４）に示す組成の粉体エポキシプライ
マーとポリエチレン粉末の混合物を用いて（ａ）と同じ
要領でポリエチレン被覆鋼管を製作した（ただし、比較
例９〜１４ではクロメート処理を省略）。そして、
（ｂ）および（ｃ）と同じ要領でポリエチレン被覆鋼管
の接着強度と耐水密着力を評価した。

【００２７】結果を一括して表２に示した。

【００２８】表２から、下地処理を施した鋼材の表面
に、エポキシ樹脂、硬化剤、その他の添加剤（ポリエチ
レン粉末を除く）の合計量に対して２０〜８０重量％の
ポリエチレン粉末を分散させたエポキシプライマー層と
ポリエチレン層を順次積層したポリエチレン被覆鋼材を
使用することによって、被覆の剥離除去が容易でかつ防
蝕性の優れたポリエチレン被覆鋼材を得ることができ
る。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【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
よりも被覆の剥離除去が容易でかつ十分な防蝕性を保持
しているため現場施工時の作業性を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載のポリエチレン被覆鋼材の一部断
面を示す図である。

【図２】請求項２記載のポリエチレン被覆鋼材の一部断
面を示す図である。

【図３】従来のポリエチレン被覆鋼材の一部断面を示す
図である。

【符号の説明】

１下地処理を施した鋼材２クロメート被膜３ポリエチレン粉末を分散させたエポキシプライマー
層４ポリエチレン層５アンダーコート層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下地処理を施した鋼材の表面に、ポリエ
チレン粉末を分散させたエポキシプライマー層とポリエ
チレン層を順次積層したことを特徴としたポリエチレン
被覆鋼材。
【請求項２】下地処理としてクロメート処理を施した
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。
【請求項３】前記エポキシプライマー層が、ポリエチ
レン粉末を２０〜８０重量％含有し、残部がエポキシ樹
脂、硬化剤、顔料およびその他の添加剤からなる組成物
によって形成されたエポキシプライマー層であることを
特徴とする請求項１又は２記載のポリエチレン被覆鋼
材。