JPH09125031A - 樹脂被覆鋼管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリオレフィン樹脂層が適度な接着力で接着
しているポリオレフィン樹脂被覆鋼管を得る。 【解決手段】 ポリオレフィン樹脂層と、鋼管又はクロ
メート処理、プライマー処理等の表面処理が施された鋼
管とを接着する接着層が、エチレン−無水マレイン酸−
アクリル酸エステル三元共重合体組成物であることを特
徴とする樹脂被覆鋼管である。 【効果】 防食性能、ネジ切り加工に対して十分な接着
力が得られ、人力による被覆樹脂層の剥離も容易である
接着力が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配管等に使用され
るポリオレフィン樹脂被覆鋼管に関し、特に、ポリオレ
フィン樹脂層が適度な接着力で接着しているポリオレフ
ィン樹脂被覆鋼管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、配管等の目的で使用される鋼管に
は、耐食性等の改善のために、ポリエチレン等のポリオ
レフィン樹脂を、鋼管またはクロメート処理、プライマ
ー処理等の表面処理が施された鋼管に、被覆したり張合
わせたりした樹脂被覆鋼管が使用されていることはよく
知られている。このような樹脂被覆鋼管においては、鋼
管の防食性能を発揮するため、またネジ切り加工の際の
衝撃に対しても周辺の樹脂被覆層が剥がれない程度に、
鋼管と被覆樹脂層とが十分な接着力で接着していること
が必要である。

【０００３】しかし、ポリエチレンやポリプロピレン等
のポリオレフィン樹脂を被覆した場合には、接着力が乏
しいので、通常は、これらポリオレフィン樹脂と、下地
となる鋼管またはエポキシプライマー層等の表面処理層
との接着力向上のため、不飽和カルボン酸または無水マ
レイン酸等の不飽和カルボン酸無水物によって変性され
たポリエチレン、またはポリプロピレン等の変性ポリオ
レフィンが接着剤として用いられている。

【０００４】このような接着剤として用いられる変性ポ
リオレフィンとしては、例えば、特公昭51-48195号公報
には、ポリオレフィンに不飽和カルボン酸またはその無
水物と酸化マグネシウムとを添加、反応させて得られる
組成物が、特開平4-318045号公報には、不飽和カルボン
酸をグラフト化させたポリオレフィンと熱可塑性ゴムか
らなる組成物にさらに金属不活性剤を添加した組成物
が、それぞれ開示されている。また、特開平5-51496 号
公報には、カルボン酸またはその誘導体をグラフト化さ
せたポリエチレンに、さらに他のポリオレフィンを配合
した組成物が、特公平4-13392 号公報には、不飽和カル
ボン酸をグラフト化させたポリオレフィンをエポキシ系
プライマーと組合わせて金属と樹脂とを接着する方法が
開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような樹脂被覆鋼
管を配管施工する際には、溶接接合等の二次加工を施す
ため、管端の被覆樹脂層を剥がすことが必要になる。

【０００６】しかしながら、上述した公報に開示されて
いる樹脂組成物を接着剤として使用すると、接着剤とし
ての被覆樹脂と、鋼管またはエポキシプライマー層等を
鋼管上に施した表面処理層とが強固に接着しすぎるた
め、溶接接合などの際に人手のよる被覆樹脂層の剥離が
困難になるという問題があった。

【０００７】このような問題点を解決する方法として、
特開平6-184378号公報には、線状低密度ポリエチレンに
不飽和カルボン酸またはその無水物を反応させた変性ポ
リエチレンと、エチレン−酢酸ビニル共重合体を配合し
て得られた組成物を接着剤として用いる技術が開示され
ている。しかし、特開平6-184378号公報に開示された組
成物は確かに従来の接着剤に比べて接着強度が低下して
いるものの、人手によって容易に剥離できる接着力には
いたっていない。

【０００８】本発明は、上述の問題点を解決するために
提案されたものであって、ポリオレフィン樹脂層と、鋼
管またはプライマー処理等の表面処理が施された鋼管と
が、鋼管の防食性能を発揮し、またネジ切り加工の際の
衝撃に対して、剥がれることなく十分な接着力を持って
接着され、さらに溶接接合等の二次加工の際には人手に
よって被覆樹脂層の剥離が容易であるような接着力を有
する樹脂組成物を接着剤として使用した樹脂被覆鋼管を
提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ポリオレフィ
ン樹脂層と、鋼管又はクロメート処理、プライマー処理
等の表面処理が施された鋼管とを接着する接着層が、エ
チレン−無水マレイン酸−アクリル酸エステル三元共重
合体組成物である樹脂被覆鋼管である。

【００１０】発明者等は鋭意研究を行った結果、ポリオ
レフィン樹脂層と鋼管又はクロメート処理、プライマー
処理等の表面処理が施された鋼管との接着剤を、エチレ
ン−無水マレイン酸−アクリル酸エステル三元共重合体
組成物（以下、三元共重合体組成物と略す）とすること
により、ポリオレフィン樹脂層が防食性能等を発揮する
のに十分な接着力を持ち、またネジ切り加工の際の衝撃
に対して十分な接着力を持ち、更に溶接接合等の二次加
工時に人力によって被覆樹脂層の剥離が容易である適度
な接着力を有する樹脂被覆鋼管が得られることを見いだ
した。

【００１１】このような効果が得られる理由について
は、必ずしも明らかではないが、無水カルボン酸が主鎖
にグラフトされた従来のポリオレフィン樹脂層の場合、
無水マレイン酸と、鋼管表面またはエポキシプライマー
の水酸基とが化学反応を起こして共有結合を形成するた
め強い接着力が発現すると考えられる。

【００１２】これに対して、本発明に係わる三元共重合
体組成物を接着剤とする場合、通常の成形条件下では主
鎖中の無水マレイン酸は三元共重合体内に組み込まれて
いるため、前述のような化学反応性が低く共有結合を形
成せず、無水マレイン酸基およびアクリル酸エステルの
エステル基と、鋼管表面の水酸基等の間では水素結合
（共有結合に比べて結合力は弱い）が生成するため接着
力が強過ぎることなく、かつ適度なものになると考えら
れる。

【００１３】なお、発明者等は、人力によって被覆樹脂
層の剥離が容易である適度な接着力を把握するため鋭意
研究を行った。この結果、後述する剥離強度が３．０ｋ
ｇｆ／ｃｍ以下であれば良いことを見いだした。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明に係わる接着剤として使用
するエチレン−無水マレイン酸−アクリル酸エステル三
元共重合体組成物は、エチレン、無水マレイン酸、アク
リル酸エステルの３種類の化合物を主原料とし、これら
３種類の化合物を主鎖骨格に含む重合体組成物である。

【００１５】三元共重合体組成物を構成するアクリル酸
エステルは、不飽和カルボン酸のアルキルエステルであ
り、例えば、アクリル酸エチル、アクリル酸メチル、ア
クリル酸ブチル、アクリル酸イソブチル等である。

【００１６】三元共重合体組成物を構成する無水マレイ
ン酸含有量は、0.02〜20重量％、好ましくは、0.1 〜5
重量％（以下、％と略す）である。無水マレイン酸含有
量がこの範囲より低い場合は充分な接着力を得ることが
できず、多い場合は接着力が大きく人力による剥離が困
難となる。

【００１７】三元共重合体組成物を構成するアクリル酸
エステル含有量は3 〜40％、好ましくは5 〜20％であ
る。

【００１８】また、三元共重合体組成物のメルトインデ
ックス（190 ℃、荷重2.16Kg）は、0.5 〜250g／10分、
好ましくは1.0 〜20ｇ／10分である。この範囲より外れ
る（多くても、少なくても）と成形性が悪くなる。この
三元共重合体組成物には、無機充填剤、熱安定化剤、酸
化防止剤、光安定剤、難燃剤、可塑剤、核剤、帯電防止
剤などの添加剤を添加することができる。

【００１９】また、接着層の厚さは0.1 〜1mm 、好まし
くは0.2 〜0.5mm が適当である。これより薄くなると、
ネジ切り加工性が悪い。

【００２０】本発明において、ポリオレフィン樹脂層と
して使用するポリオレフィンは、例えば、高密度ポリエ
チレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線
状低密度ポリエチレン、高圧法低密度ポリエチレンなど
のポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリ
プロピレン、その他にこれらと酢酸ビニル、アクリル酸
エステル等の共重合体などである。またこれらの化合物
をブレンドした樹脂でも良い。

【００２１】これらのポリオレフィン樹脂は、要求され
る性能を損なわない範囲で上述した樹脂以外の樹脂をさ
らにブレンドすることができる。また、無機充填剤、熱
安定化剤、光安定化剤、難燃剤、可塑剤、核剤、帯電防
止剤等の添加剤を添加して、それぞれ目的とする性質を
得ることができる。

【００２２】ポリオレフィン樹脂層の厚さは、通常0.3
〜5mm 程度、好ましくは0.5 〜3mm程度が望ましい。こ
れより薄くなると、防食性能が劣化する。

【００２３】本発明に係わる表面処理は、広く鋼管表面
に被膜が形成される処理をいい、クロメート処理、リン
酸亜鉛処理、更にはエポキシ樹脂系のプライマーを被膜
するプライマー処理等をいう。

【００２４】また、これらの表面処理に先立って、鋼管
表面の油脂分除去、酸洗、ショットブラスト等の処理
（これを前処理という）が施される。

【００２５】本発明の樹脂被覆鋼管の被覆方法として
は、まず、必要に応じて前処理を施した後、表面処理を
施す。次いで、高周波加熱等により100 ℃〜200 ℃に加
熱し接着層としての樹脂組成物を組成物の融点以上、好
ましくは120 ℃〜280 ℃の温度でチューブ状またはシー
ト状に押出したものを鋼管に巻き付けて被覆する。この
際の接着層の厚さは、0.1mm 〜1mm 、好ましくは0.2 〜
0.5mm である。

【００２６】接着層被覆後、ポリオレフィン樹脂を融点
以上、好ましくは120 ℃〜280 ℃でチューブ状またはシ
ート状に押出したものを鋼管に巻き付けて被覆する。ま
た、他の被覆方法として、接着層とポリオレフィン層と
を同時にチューブ状またはシート状に共押出して被覆し
ても良い。

【００２７】このようにして被覆された樹脂被覆鋼管
は、被覆樹脂層が適度な接着力を有し、ネジ切り加工、
鋼管の防食性能保持が可能であり、さらに溶接接合等の
二次加工時の際に、人力による被覆樹脂層の剥離が可能
となる。

【００２８】

【実施例】

実施例１：鋼管（外径34mmφ）をブラスト処理後、エポ
キシ樹脂系プライマーを鋼管表面に塗布した後、高周波
誘導加熱で鋼管予熱温度190 ℃に加熱した。この鋼管に
接着剤として2 重量％の無水マレイン酸、8 重量％のア
クリル酸エチルを含むエチレン−無水マレイン酸−アク
リル酸エステル共重合体組成物（メルトインデックス
8.0g/10 分）と、高密度ポリエチレン（高密度0.947 、
メルトインデックス0.20g/10分）とをダイス温度200 〜
230 ℃で、接着層の厚さが0.5mm 、ポリエチレン層の厚
さが1.5mm となるようにチューブ状に共押出して被覆し
た。樹脂被覆後、水冷し樹脂被覆鋼管を得た。

【００２９】実施例２〜実施例４：鋼管予熱温度を実施
例２では100 ℃、実施例３では150 ℃、実施例４では17
0℃とした。これ以外の条件を実施例１と同様にして樹
脂被覆鋼管を製造した。

【００３０】実施例５：接着剤として0.8 重量％の無水
マレイン酸、10重量％のアクリル酸エチル（メルトイン
デックス 10.0g/10分）を含むエチレン−無水マレイン
酸−アクリル酸エステル共重合体組成物を用い、鋼管予
熱温度190 ℃とした。これ以外の条件を実施例１と同様
にして樹脂被覆鋼管を製造した。

【００３１】実施例６：接着剤として4 重量％の無水マ
レイン酸、5 重量％のアクリル酸エチル（メルトインデ
ックス 5.0g/10 分）を含むエチレン−無水マレイン酸
−アクリル酸エステル共重合体組成物を用い、鋼管予熱
温度190 ℃とした。これ以外の条件を実施例１と同様に
して樹脂被覆鋼管を製造した。

【００３２】実施例７：接着剤として2 重量％の無水マ
レイン酸、10重量％アクリル酸エチル（メルトインデッ
クス 2.8g/10 分）を含むエチレン−無水マレイン酸−
アクリル酸エチル共重合体組成物を用い、鋼管予熱温度
190 ℃とした。これ以外の条件を実施例１と同様にして
樹脂被覆鋼管を製造した。

【００３３】実施例８：鋼管を酸洗後、エポキシ樹脂系
プライマーを塗布しこの鋼管を、高周波誘導加熱で190
℃に加熱した。この鋼管に接着剤として2 重量％の無水
マレイン酸、10重量％のアクリル酸エチルを含むエチレ
ン−無水マレイン酸−アクリル酸エチル共重合体組成物
（メルトインデックス 8.0g/10 分）をダイス温度200
〜230 ℃で接着層の厚さが0.5mm 、ポリエチレン層が1.
5mm となるようにチューブ状に共押出して被覆した。さ
らに被覆後、水冷し樹脂被覆鋼管を得た。

【００３４】実施例９：接着剤として2重量％の無水マ
レイン酸、10重量％のアクリル酸エチルを含むエチレン
−無水マレイン酸−アクリル酸エチル共重合体組成物
（メルトインデックス 10.0g/10分）と、ポリオレフィ
ン樹脂層としてポリプロピレンを用い、鋼管予熱温度19
0 ℃とした。これ以外の条件を実施例１と同様にして樹
脂被覆鋼管を製造した。

【００３５】従来例１：接着剤として無水マレイン酸変
性ポリエチレン（メルトインデックス 0.9g/10 分）を
用い、鋼管予熱温度190 ℃とした。これ以外の条件を実
施例１と同様にして樹脂被覆鋼管を製造した。

【００３６】従来例２：接着剤として無水マレイン酸変
性ポリエチレン（メルトインデックス 0.9g/10 分）と
低密度ポリエチレン（密度 0.910 、メルトインデック
ス 0.30g/10分）を重量比１：１の割合で混合、混練し
たものを用い鋼管予熱温度190 ℃とした。これ以外の条
件を実施例１と同様にして樹脂被覆鋼管を製造した。

【００３７】従来例３：接着剤として無水マレイン酸変
性ポリエチレンと、エチレンと酢酸ビニルとの共重合体
を重量比１：１の割合で配合した組成物を用い鋼管予熱
温度190 ℃とした。これ以外の条件を実施例１と同様に
して樹脂被覆鋼管を製造した。

【００３８】従来例４：接着剤を用いず、高密度ポリエ
チレンのみを被覆した場合であり、鋼管予熱温度は190
℃とし、これ以外の条件を実施例１と同様にして樹脂被
覆鋼管を製造した。

【００３９】このようにして製造した樹脂被覆鋼管の剥
離強度を測定し、接着力の評価を行なった。この結果を
表１に示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】ここで、剥離強度の測定方法は、前述の条
件で製造した樹脂被覆鋼管を20cmに切断し、幅1cm の切
込みを管長方向に入れて剥がし、この先端部を掴み代と
し、引張り速度を50mm/min、剥離角度を90°の条件で引
張り試験機を用いて引張り剥離させ、この時の引張り力
を剥離強度とし、これを接着力として評価し、剥離強度
の単位は、ｋｇｆ／ｃｍとした。測定試験中の温度は一
律23℃とした。

【００４２】また、表２は樹脂被覆鋼管のネジ切り加工
性及び耐水道水性の試験結果を、表３は耐熱衝撃性の試
験結果を示す。

【００４３】

【表２】

【００４４】

【表３】

【００４５】ネジ切り加工性の試験方法は、23℃雰囲気
中で、ネジ切り機を用いネジ切り加工を行ない、被覆樹
脂層のズレを目視観察して評価した。ここで、○印は被
覆層のズレがなくネジ切り加工できた場合、×印は被覆
層のズレが生じた場合である。

【００４６】耐水道水性の試験方法は、水道水（23℃）
に樹脂被覆鋼管を３０日間浸漬させた後、被覆樹脂層の
剥離状態を目視観察して評価した。ここで、○印は剥離
が認められなかった場合、△印は長さ1mm 以下の剥離が
認められた場合、×印は1mm以上の剥離が認められた場
合である。

【００４７】耐熱衝撃性の試験方法は、樹脂被覆鋼管を
雰囲気温度80℃（２時間）→−45℃（２時間）内で交互
に暴露する。これを１サイクルとし、１０サイクル繰り
返した後の剥離強度を測定した。試験中の温度は一律23
℃とした。

【００４８】なお、剥離強度は、鋼管表面の前処理条
件、プライマーの種類等の表面処理条件により微妙に変
化する。このため、複数回測定を行ない、その平均値を
剥離強度とした。

【００４９】表１より明らかなように、実施例１〜実施
例９における剥離強度は、最小２．２ｋｇｆ／ｃｍから
最大３．０ｋｇｆ／ｃｍの範囲にあって、安定した接着
力が確保されている。特に、剥離強度が３．０ｋｇｆ／
ｃｍ以下であるため、人力によって被覆樹脂層の剥離が
容易な接着力が得られた。

【００５０】一方、従来例１〜従来例３における剥離強
度は、５．０ｋｇｆ／ｃｍを越え、人力によって被覆樹
脂層を剥離することができず、特に従来例４では０ｋｇ
ｆ／ｃｍであり、接着力が得られなかった。

【００５１】表２より、実施例１〜実施例９において、
ネジ切り加工試験では被覆層のズレがなくネジ切り加工
でき、また耐水道水性試験では剥離が認められなかっ
た。しかし、従来例４では、ネジ切り加工性試験では被
覆層のズレが生じ、また耐水道水性試験では1mm 以上の
剥離が認められた。

【００５２】表３より、実施例１〜実施例９における剥
離強度は、最小２．２ｋｇｆ／ｃｍから最大３．０ｋｇ
ｆ／ｃｍの範囲にあって、安定した耐熱衝撃性が得られ
た。

【００５３】

【発明の効果】本発明の樹脂被覆鋼管は、ポリオレフィ
ン樹脂層と、鋼管または表面処理の施された鋼管とを接
着する接着層が、エチレン−無水マレイン酸−アクリル
酸エステル三元共重合体組成物で構成されるから、ポリ
オレフィン樹脂層が防食性能を発揮する十分な接着力が
得られ、またネジ切り加工の際の衝撃に対しても十分な
接着力が得られ、更に人力による被覆樹脂層の剥離も容
易である接着力が得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリオレフィン樹脂層と、鋼管又は
   クロメート処理、プライマー処理等の表面処理が施され
   た鋼管とを接着する接着層が、 エチレン−無水マレイン酸−アクリル酸エステル三元共
   重合体組成物であることを特徴とする樹脂被覆鋼管。