JPH0768701A

JPH0768701A - ポリオレフィン被覆鋼材

Info

Publication number: JPH0768701A
Application number: JP15310594A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Miyajima; 義洋宮嶋; Yoshihisa Kayazono; 義久仮屋園; Nobuki Yoshizaki; 信樹吉崎; Toshiyuki Sasaki; 俊幸佐々木; Hiroyuki Mimura; 博幸三村; Hirotaka Sato; 弘隆佐藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-06-22
Filing date: 1994-06-13
Publication date: 1995-03-14

Abstract

(57)【要約】【目的】ポリオレフィン被覆鋼材に関し、更に詳しく
は耐衝撃性、且つ流氷等による耐磨耗性に優れたポリオ
レフィン被覆鋼材を提供する。【構成】（１）下地処理を施した鋼材の表面に、変性
ポリオレフィン樹脂層２、ポリオレフィン樹脂層３を積
層するポリオレフィン被覆鋼材に関し、該ポリオレフィ
ン樹脂層３内に繊維クロス４が被覆されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はポリオレフィン被覆鋼材
に関し、更に詳しくは耐衝撃性、且つ流氷等による耐磨
耗性に優れたポリオレフィン被覆鋼材に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリオレフィン被覆金属管、ポリオレフ
ィン被覆鋼矢板等のポリオレフィン被覆鋼材は、その防
食性能が優れている事から、配管用鋼管、海洋重防食鋼
管杭、重防食鋼矢板として広く用いられるようになって
きた。ところが、現地配管施工等のハンドリング時に打
ち疵が付きやすいとか、ポリオレフィン被覆鋼管杭とポ
リオレフィン鋼矢板では、打設時に土砂、小石等により
被覆表面に疵が発生したり、捨て石施工時には被覆に貫
通疵が出来やすいなど、被覆層の更なる機械的強度の向
上や表面硬度のアップが必要とされている。これらの問
題に対して、従来からポリオレフィン被覆鋼材の耐衝撃
性および耐疵付き性向上させる為に、例えば、特開昭６
３−２７２４８号公報に見られる様に、下地処理を施し
た鋼材の表面に、変性ポリオレフィン樹脂層、ポリオレ
フィン樹脂層を積層し、且つその上にシラン変性ポリオ
レフィン樹脂にガラス繊維等を分散させた繊維強化変性
ポリオレフィン樹脂層を積層させたポリオレフィン被覆
鋼材等が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、これらの耐
衝撃性、耐疵付き性が改善された被覆鋼材でも、流氷が
接岸するような寒冷地沿岸地域で暴露した場合には、著
しく被覆が磨耗し、鋼構造物の耐久性が著しく損なわれ
るという問題点がある。即ち、従来提案されてきた被覆
鋼材のように、表面硬度、材料強度を比較的高くする
と、衝突疵あるいは打ち疵等のように瞬間の大きなエネ
ルギーに対しては効果が認められるも、漂砂等のように
瞬間の衝突エネルギーは小さいが長期間に渡り被覆鋼材
表面を擦る様な作用に対しては、被覆材自身が固くて脆
い為に徐々に削れてしまうという欠点がある。従って、
従来の技術では、衝突疵あるいは打ち疵だけでなく、漂
砂等による磨耗に対しても、優れたポリオレフィン被覆
鋼材を得る事は困難であった。そこで、本発明は、耐衝
撃と流氷等による耐磨耗性が共にポリオレフィン被覆鋼
材を提供する事を目的とする。

【０００４】

【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、鋭意検討を行った結果、下地処理を
施した鋼材１の表面に、変性ポリオレフィン樹脂層２、
ポリオレフィン樹脂層３を積層するポリオレフィン被覆
鋼材において、該ポリオレフィン樹脂層３内に繊維クロ
ス４を同時に被覆する事により、耐衝撃性に対しては、
ポリオレフィン被覆内に被覆された繊維クロス４が貫通
疵を防止出来、又、最表層部分には比較的柔らかいポリ
オレフィン被覆層が有るため、長期間の磨耗に対しても
脆く削れる事がない事を見いだした。即ち、耐衝撃性及
び流氷等による耐磨耗性が共に優れたポリオレフィン被
覆鋼材が得られる事を見いだし、本発明に至った。すな
わち、本発明は図１に示すが如く、下地処理を施した鋼
材１の表面に、変性ポリオレフィン樹脂層２、ポリオレ
フィン樹脂層３を積層する場合、該ポリオレフィン樹脂
層３内に繊維クロス４が被覆されている事を特徴とする
耐衝撃性及び流氷等による磨耗性に優れたポリオレフィ
ン被覆鋼材に関するものである。

【０００５】以下、本発明につき詳細に説明する。本発
明に用いる鋼材とは、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、鋼管矢板である。又、これら
の鋼板、形鋼、鋼矢板、棒鋼、鋼線、鋼管及び鋼管矢板
の表面に亜鉛、ニッケル、クロム、アルミニウム、亜鉛
−アルミニウム、亜鉛−ニッケル、亜鉛−ニッケル−コ
バルト等のメッキを施した鋼材であっても差し支えな
い。尚、本発明に用いる下地処理を施した鋼材表面と
は、上記の鋼材の表面を脱脂、酸洗、サントブラスト処
理、グリットブラスト処理、ショットブラスト処理等よ
り、油分、スケール等が除去したものである。更に、こ
れら油分、スケール等を除去した鋼材表面に、従来公知
のクロメート処理、有機プライマー処理等の１種類、或
いは２種類以上の組み合わせによる化成処理を更に施す
事は差し支えない。

【０００６】ここで、クロメート処理剤の付着量は、全
Ｃｒの付着量として１０〜１５００ｍｇ／ｍ²の範囲が
望ましい。Ｃｒの付着量が１０ｍｇ／ｍ²未満の場合に
は、被覆材料と鋼材との接着性が乏しい為、衝撃試験時
に被覆に割れが発生すると同時に被覆材が剥離する。
又、該Ｃｒの付着量が１５００ｍｇ／ｍ²より厚い場合
にも、クロメート処理剤層が脆くなる為、被覆材の表面
から衝撃を受けた場合に該クロメート処理剤層で破壊
し、耐衝撃性が著しく低下する。又、有機プライマーの
膜厚として５〜３００μｍの範囲が望ましい。プライマ
ーの膜厚が、５μｍ未満の場合には、被覆材料と鋼材と
の接着性が乏しい為、衝撃試験時に被覆に割れが発生す
ると同時に被覆材が剥離する。又、該膜厚が３００μｍ
より厚い場合には、プライマー塗膜中の硬化歪みが大き
く衝撃試験時に該プライマー塗膜が割れると共に、剥離
が生じる。ここで、上記の下地処理を施さない場合に
は、鋼材と変性ポリオレフィン樹脂層間の接着性が著し
く低下する為、長期間の接水環境等での暴露により鋼材
と変性ポリオレフィン樹脂層との界面で剥離が生じ、鋼
材の長期防食性が低下するので好ましくない。

【０００７】次に、本発明に用いる変性ポリオレフィン
樹脂及びポリオレフィン樹脂について説明する。本発明
に用いる変性ポリオレフィン樹脂とは、ポリオレフィン
をマレイン酸、アクリル酸、メタアクリル酸等の不飽和
カルボン酸またはその無水物で変性したもの、あるいは
その変成物をポリオレフィンで便宜希釈したもの、及び
ポリオレフィンをビニルトリメトキシシラン、ビニルト
リエトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビ
ニルフェニルジメトキシシラン等の不飽和シラン化合物
で変成したシラン変性ポリオレフィンをポリオレフィン
で便宜希釈したものである。尚、変性ポリオレフィン樹
脂層２の被覆膜厚は、１０μｍ〜３ｍｍであるが、好ま
しくは５０〜５００μｍである。該膜厚が１０μ未満の
場合には、ポリオレフィン被覆鋼材として長期間の防食
性を発揮する為の十分な接着力が得られず、衝撃試験時
に被覆材料にクラックが生じると共に剥離が生じる。
又、該膜厚の３ｍｍより厚い場合では、耐衝撃性という
面では効果があるも、経済性を考慮すると望ましくはな
い。

【０００８】又、本発明で用いるポリオレフィン樹脂と
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、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピ
レン、エチレン−プロピレンブロックまたはランダム共
重合体、エチレン−ブテン−１ブロックまたはランダム
共重合体等の熱可塑性樹脂の１種または２種以上の混合
物である。尚、ポリオレフィン樹脂層３の被覆膜厚は、
０．５〜１０ｍｍであるが、好ましくは２〜４ｍｍであ
る。該ポリオレフィン被覆膜厚が０．５ｍｍより小さい
場合には、衝撃試験時に被覆に割れが発生してしまう
為、望ましくない。又、該ポリオレフィン樹脂層３の被
覆膜厚を１０．０ｍｍより厚くした場合には、耐衝撃強
度は、被覆膜厚を厚くすれば厚くする程大きくなるが、
経済性を考慮すると望ましくはない。このポリオレフィ
ン樹脂層３の膜厚については、実際の使用される環境条
件下における外荷重、衝撃力、及び経済性を考慮してき
める事が望ましい。

【０００９】更に、該繊維クロス４が被覆されているポ
リオレフィン樹脂層３には、一般的にカーボンブラック
を添加し、黒色にする事により、長期の屋外使用に耐え
る様に耐候性をもたせている。然し、景観調和等の理由
により着色カラーポリオレフィン樹脂を使用する場合に
は、該着色を施すために従来公知の各種有機顔料、無機
顔料の単独或いは混合物を添加して本発明の主旨に対
し、何ら差し支えがあるものではない。又、同時にこれ
らの着色カラーポリオレフィン樹脂の耐候性をより向上
させるために任意の酸化防止剤等を添加する事も差し支
えない。

【００１０】次に、本発明に用いる繊維クロス４とは、
日東紡製ガラスマット（ＭＣ４５０Ｓ−０２０ＳＥ）、
ガラスクロス（日東紡製ＷＦ３００−１０Ｎ）、ガラス
ロービング（日東紡製ＲＳ２４０ＰＥ−５２５）等のガ
ラス繊維クロス、或いは金属繊維クロス、ビニルクロ
ス、石綿、カーボンファイバーマット、不織布（ポリエ
ステル、アクリル、ポリプロピレン、レーヨン等）等、
無機（金属を含む）、有機を問わず、いずれの種類の繊
維クロスであっても良い。尚、衝撃時の貫通疵をより少
なくする為、即ち、耐衝撃強度をより向上させる為に
は、上記の繊維クロス４の編み目が細かい方がよいが、
該繊維クロス４を挟み込む上下のポリオレフィン樹脂層
３が互いに十分融着するためには、該繊維クロス４の編
み目の密度が比較的粗い方がよい。従って、耐衝撃強度
が非常に高いものが必要である場合には、繊維クロス４
の編み目が非常に細かいものを使用し、且つ従来公知の
表面処理剤（プライマ−処理剤、シランカップリング処
理剤等）を繊維クロスに予め塗布する事により、該繊維
クロス４と上下のポリオレフィン樹脂層３との接着性を
より強いものにする方法を採用する事が出来る。

【００１１】更には、予め変性ポリオレフィン樹脂でラ
ミネート或いはコーティングしてある繊維クロス４を用
いる事により、該繊維クロス４と上下のポリオレフィン
樹脂層３との接着性をより強いものにする方法を採用す
る事も出来る。又、上記の繊維クロス４の繊維の線径
は、小さければ小さいほど出来上がりのポリオレフィン
被覆鋼材の被覆外観が良好である。

【００１２】更に、無機系繊維、特に金属系繊維をポリ
オレフィン樹脂層３の中に挟み込む場合には、ポリオレ
フィン樹脂層３の該金属との接触による酸化劣化が予想
される場合には、予め該ポリオレフィン樹脂に通常添加
されている酸化防止剤以外に必要な酸化防止剤を必要量
だけ更に添加しておく事が望ましい。従って、繊維クロ
スの種類を決定する場合には、そのポリオレフィン被覆
鋼材の使用環境における外荷重、衝撃力および経済性を
十分に考慮してきめる事が出来る。

【００１３】次に、本発明に基づく、ポリオレフィン被
覆鋼材の製造法について、ポリオレフィン被覆鋼管の場
合を例にとり、説明する。ポリオレフィン被覆鋼管は、
例えば図２に示す製造方法で得る事が出来る。即ち、ス
ケール等を除去した鋼管１の表面に、クロメート処理剤
塗布装置６でクロメートを塗布し、加熱装置７によって
焼き付ける。次いで、その表面にエポキシプライマー塗
布装置８でエポキシプライマーを塗布し、後加熱装置９
によって加熱硬化させる。次いで、その表面に変性ポリ
オレフィン樹脂塗布装置１０によって、変性ポリオレフ
ィン樹脂層２を被覆し、Ｔダイ１１によって、ポリオレ
フィン樹脂層３を押出被覆する際、１層目と２層目との
間に繊維クロス４を繊維クロス被覆装置５で同時に被覆
した後、冷却装置１２によって冷却し、本発明のポリオ
レフィン被覆鋼管を得る。

【００１４】上記の如き製造法の場合、Ｔダイ１１によ
ってポリオレフィン樹脂層３を押出被覆し、その１層目
と２層目との間に繊維クロス４を同時に被覆し、冷却す
る代わりに、Ｔダイ１１により一度ポリオレフィン樹脂
層３が被覆された後、繊維クロス被覆装置５により繊維
クロス４を被覆し、その後で別のＴダイにより、再度ポ
リオレフィン樹脂層３が被覆されても、繊維クロス４を
挟み込んだ下層のポリオレフィン樹脂層３の上層のポリ
オレフィン樹脂層３が繊維クロスの編み目或いは繊維の
隙間を通し、冷却装置１２で冷却される前に十分に融着
すれば良く、差し支えない。この時、圧着ロール装置１
３を用い、上層から圧力をかけ十分に圧着させる事が望
ましい。

【００１５】更に、図２では変性ポリオレフィン樹脂塗
布装置１０でポリオレフィン樹脂の粉末を静電塗布する
方法を用いているが、該変性ポリオレフィン樹脂をＴダ
イまたは丸ダイにより押出被覆する方法、該変性ポリオ
レフィン樹脂とポリオレフィン樹脂とを２層１体として
Ｔダイで同時に押出被覆する方法など従来公知の方法も
採用できる。

【００１６】以上のようにして得た本発明によるポリオ
レフィン被覆鋼材の一部断面は、図１に示す通りのもの
であり、図中、１は、酸洗、あるいはブラスト処理など
により、油分、スケール等を除去した鋼材、あるいは、
更にその上にクロメート処理、有機プライマー処理、シ
ランカップリング剤処理等の化成処理を施した鋼材、２
は変性ポリオレフィン樹脂層、３はポリオレフィン樹脂
層、４は繊維クロスを示している。

【００１７】

【実施例】以下、実施例により、本発明を具体的に説明
するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるも
のではない。本発明によるポリエチレン被覆鋼管の製造
例を説明する。鋼管（２００Ａ×５５００ｍｍ長×５．
８ｍｍ厚）をグリットブラスト処理し、その表面にクロ
メート処理剤を全クロム付着量が５００ｍｇ／ｍ²にな
る様に扱き塗りし、１９０℃に加熱して３分間焼き付け
た後、エポキシプライマーを膜厚５０μｍになる様にス
プレー塗装機によって塗布して、硬化させた。次いで、
変性ポリエチレン樹脂を膜厚２００μｍになる様に静電
塗布し、低密度ポリエチレン樹脂を膜厚３．０ｍｍにな
るようにＴダイによって押出被覆すると同時に、その低
密度ポリエチレン樹脂の第１層目と第２層目との間に繊
維クロスを被覆した後、冷却して本発明による低密度ポ
リエチレン被覆鋼管（Ａ）を製造した。ここで、実施例
１〜７では、繊維クロスの種類を変えて上記の低密度ポ
リエチレン被覆鋼管を製造した。実施例８〜１０では、
低密度ポリエチレン樹脂を各々高密度ポリエチレン、直
鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレンにかえて、上
記と同様にして、ポリオレフィン被覆鋼管を製造した。

【表１】

【表２】（なお、表１の右側に表２の左側が配置されて一つの表
が構成される。）

【００１８】更に、実施例１１〜１４では、ポリエチレ
ンの色を変え、また耐候剤を添加した着色ポリエチレン
を用いて、上記のポリエチレン被覆鋼管を製造した。

【表３】

【表４】（なお、表３の右側に表４の左側が配置されて一つの表
が構成される。）

【００１９】実施例１５〜２３では、各被覆層の膜厚を
変化させて、上記のポリエチレン被覆鋼管を製造した。

【表５】

【表６】（なお、表５の右側に表６の左側が配置されて一つの表
が構成される。）

【００２０】実施例２４では、繊維クロスに着色したも
のを用いて、上記のポリエチレン被覆鋼管を製造した。
実施例２５〜２６では、予め繊維クロスに無水マレイン
酸で変性したポリオレフィン樹脂をラミネートしたも
の、或いはコーティングしたものを用いて上記のポリエ
チレン被覆鋼管を製造した。ここで、得られたポリオレ
フィン被覆鋼管について、磨耗試験、衝撃試験を実施し
た。ここで、磨耗試験は、オホーツク海沿岸における２
年間の実暴露試験後における被覆材の磨耗量を測定し、
衝撃試験は、５／８インチ、１０ｋｇの錘を高さ１ｍか
ら落下した時の被覆のピンホール、クラック及び剥離の
有無で試験し、その結果を表７、表８に示す。（なお、
表７の右側に表８の左側が配置されて、一つの表が構成
される。）

【表７】

【表８】

【００２１】又、同時に比較例１では、繊維クロスを被
覆していないポリエチレン被覆鋼管、比較例２では、最
表層に短繊維をポリエチレン樹脂層内に分散させたガラ
ス繊維強化ポリエチレン樹脂を被覆した鋼管を上記と同
様にして製造した。比較例３〜１０では、被覆材料の膜
厚を変化させて上記と同様な被覆鋼管を製造した。これ
らの被覆鋼管を磨耗試験、衝撃試験に供試し、その結果
も表９、表１０に示した。（なお、表９の右側に表１０
の左側が配置されて一つの表が構成される。）

【表９】

【表１０】

【００２２】表１〜表１０の結果から明らかなように、
下地処理を施した鋼管の表面に、変性ポリオレフィン樹
脂層２、ポリオレフィン樹脂層３を積層したポリオレフ
ィン被覆鋼管において、所定の膜厚で製造し且つポリオ
レフィン樹脂層３内に繊維クロス４を同時に被覆した鋼
管では、衝撃試験だけでなく、磨耗試験においても、従
来にない極めて良好な結果が得られる。

【００２３】

【発明の効果】実施例から明らかな如く、本発明による
ポリオレフィン被覆鋼材は、従来のポリオレフィン被覆
鋼材に比較して、防食層であるポリオレフィン樹脂層３
内に繊維クロス４を有するので、耐衝撃性だけでなく流
氷等による磨耗性も格段に優れ、従来にないポリオレフ
ィン被覆鋼材を提供できる顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるポリオレフィン被覆鋼材の一部断
面図である。

【図２】本発明によるポリオレフィン被覆鋼材の一例と
して、ポリオレフィン被覆鋼管の一製造例を示す概略図
である。

【符号の説明】

１下地処理を施した鋼材２変性ポリオレフィン樹脂層３ポリオレフィン樹脂層４繊維クロス５繊維クロス被覆装置６クロメート塗布装置７加熱装置８エポキシプライマー塗布装置９後加熱装置１０変性ポリオレフィン樹脂塗布装置１１Ｔダイ１２冷却装置１３圧着ロール装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐々木俊幸千葉県君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内 (72)発明者三村博幸千葉県君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内 (72)発明者佐藤弘隆千葉県君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下地処理を施した鋼材１の表面に、変性
ポリオレフィン樹脂層２、ポリオレフィン樹脂層３を積
層するポリオレフィン被覆鋼材において、該ポリオレフ
ィン樹脂層３内に繊維クロス４が被覆されているポリオ
レフィン被覆鋼材。
【請求項２】繊維クロス４が被覆されているポリオレ
フィン樹脂層３に、着色顔料および酸化防止剤が添加さ
れている請求項１のポリオレフィン被覆鋼材。
【請求項３】鋼材の下地処理として、鋼材の表面にク
ロメート処理を施した請求項１のポリオレフィン被覆鋼
材。
【請求項４】鋼材の下地処理として、鋼材の表面にク
ロメート処理を施し、次いでエポキシプライマー処理を
施した請求項１のポリオレフィン被覆鋼材。