JPH1134227A - ポリエチレン被覆加工鋼材および外面ポリエチレン被覆ベンド鋼管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ポリエチレン被覆鋼材への曲げ加工によるポリ
エチレン被覆加工鋼材の製造方法、なかでも外面ポリエ
チレン被覆ベンド鋼管の製造方法の提供。 【解決手段】（１）被覆層に接着樹脂層とポリエチレン
防食樹脂層を含むポリエチレン被覆鋼材を、５０〜８０
℃で曲げ加工するポリエチレン被覆加工鋼材の製造方
法。 （２）被覆層にエチレン−メタクリル酸共重合体からな
る接着樹脂層とポリエチレン防食樹脂層を含むポリエチ
レン被覆鋼材を０〜８０℃で曲げ加工するポリエチレン
被覆加工鋼材の製造方法。 （３）（１）または（２）のポリエチレン被覆鋼材が外
面ポリエチレン被覆直鋼管であり、ポリエチレン被覆加
工鋼材が外面ポリエチレン被覆ベンド鋼管である（１）
または（２）の製造方法。

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
鋼材に曲げ加工を施してポリエチレン被覆加工鋼材を製
造する方法、なかでも外面ポリエチレン被覆直鋼管に加
工を施して外面ポリエチレン被覆ベンド鋼管を製造する
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】土壌への埋設、海水による湿潤、氷塊や
流木の衝突が繰り返される海洋環境などの厳しい条件下
で使用される鋼材は、高耐食性と強度を備えたポリエチ
レン樹脂で被覆されることが多い。このようなポリエチ
レン被覆鋼材には、ポリエチレン防食樹脂層を鋼材に接
着するために、通常、接着層として無水マレイン酸変性
ポリエチレン接着樹脂層が設けられる。さらに密着力を
向上させる場合には、鋼材表面にクロメート処理層およ
びプライマー層が下地処理として施される。このような
多層構造をとる場合のクロメート処理層としては、リン
酸と無水クロム酸の混合液を有機系還元剤で部分的に還
元した液にシリカ系微粒子とシランカップリング剤を混
入した液により得られるクロメート処理層が有効である
との開示がなされている（特開平３−２３４５２７号公
報）。また、プライマー層としては、フェノールノボラ
ック型のグリシジルエーテルを必須成分として含むエポ
キシ樹脂、ジシアンジアミド系硬化剤、イミダゾール系
硬化剤および無機顔料からなるプライマー層が効果的で
あることが開示されている（特開平３−１２６５５０号
公報）。

【０００３】しかしながら、従来用いられてきた上記被
覆鋼管は、直管部においては、非常に優れた防食性と密
着性を発揮するが、曲げ等の加工を施すと、被覆層の密
着力が低下して剥離し、または剥離しないまでも防食性
が著しく低下するといった問題があった。このため、従
来は、ポリエチレン被覆した直鋼管を曲げ加工して製造
したポリエチレン被覆ベンド鋼管は存在しなかった。従
来は、例えばベンド鋼管のような加工されたポリエチレ
ン被覆鋼管の場合には、予めポリエチレン被覆なしの鋼
管を加工後、ポリエチレン粉体、ウレタンエラストマー
等により加工部を被覆しなければならず、製造工程が煩
雑となり製造費用も高くなった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ポリ
エチレン被覆鋼材に曲げ加工を施してポリエチレン被覆
加工鋼材を製造する方法、なかでも外面ポリエチレン被
覆直鋼管に曲げ加工を施して外面ポリエチレン被覆ベン
ド鋼管を製造する方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の問
題点を解決するために、ポリエチレン被覆鋼材の被覆方
法および加工温度について検討を重ねた結果、下記の事
項を確認することができた。

【０００６】（ａ）ポリエチレン被覆鋼材を製造した
後、常温より高い適切な温度において加工を施すと、優
れた密着性と防食性を有するポリエチレン被覆加工鋼材
を得ることができる。

【０００７】（ｂ）接着樹脂としてエチレン−アクリル
酸共重合体を用いることにより、常温付近で加工を施し
ても、上記（ａ）と同様な効果を確保することができ
る。

【０００８】本発明は上記の事項を基に基礎検討および
現場での試作を経て完成されたもので、その要旨は下記
のポリエチレン被覆加工鋼材および外面ポリエチレン被
覆ベンド鋼管の製造方法にある。

【０００９】（１）被覆層に、ポリエチレン接着樹脂層
およびポリエチレン防食樹脂層を含むポリエチレン被覆
鋼材を、５０〜８０℃の温度域にて曲げ加工を施して製
造する密着性に優れたポリエチレン被覆加工鋼材の製造
方法（〔発明１〕とする）。

【００１０】（２）被覆層に、エチレン−メタクリル酸
共重合体からなるポリエチレン接着樹脂層およびポリエ
チレン防食樹脂層を含むポリエチレン被覆鋼材を、０〜
８０℃の温度域にて曲げ加工を施して製造するポリエチ
レン被覆加工鋼材の製造方法（〔発明２〕とする）。

【００１１】（３）〔発明１〕または〔発明２〕のポリ
エチレン被覆鋼材が外面ポリエチレン被覆直鋼管であ
り、ポリエチレン被覆加工鋼材が外面ポリエチレン被覆
ベンド鋼管である〔発明１〕または〔発明２〕の製造方
法（〔発明３〕とする）。

【００１２】上記において、「被覆層」としては、鋼材
表面に施されるクロメート処理層、プライマー層、ポリ
エチレン接着樹脂層およびポリエチレン防食樹脂層が該
当するが、クロイメート処理層またはプライマー層のど
ちらか一方、または両方ともに無くてもよい。〔発明
２〕のポリエチレン接着樹脂層は、エチレン−メタクリ
ル酸共重合体からなるポリエチレン接着樹脂層に限られ
るが、〔発明１〕のポリエチレン接着樹脂層はエチレン
−メタクリル酸共重合体のほかに、無水マレイン酸変性
ポリエチレン等の一般的に用いられるポリエチレン接着
樹脂層が該当する。温度域５０〜８０℃または０〜８０
℃は鋼材表面の温度をさす。被覆層はその温度域にあっ
てもよいし、またその温度域より低くてもよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に本発明を上記の範囲に限定し
た理由について詳細に説明する。

【００１４】本発明は、まずポリエチレン被覆鋼材を製
造し、その後加工を施す製造方法なので、はじめにポリ
エチレン被覆鋼材について説明する。

【００１５】１．鋼材 本発明に用いる鋼材の材質としては、炭素鋼、低合金
鋼、またはステンレス鋼等の高合金鋼等でもよい。形状
については、ラインパイプ、鋼管杭等に使用する円管、
断面が矩形の角管、鋼矢板等の形鋼、棒鋼、条鋼、鋼板
等でもよい。

【００１６】樹脂被覆される鋼材は、その外表面を予め
公知のショットブラスト、グリッドブラスト、サンドブ
ラストなど、従来用いられている物理的手段、または酸
洗、アルカリ脱脂などの化学的手段を適切に組み合わせ
ることにより、表面が清浄化されているのが好ましい。 ２．下地処理 鋼材の表面には、一般に密着性や防食性を高めるための
下地処理として、公知の化成処理（クロメート処理、ク
ロム酸処理）を施すことが耐食性の観点より好ましい。
化成処理層は、表面を清浄化した鋼材表面に、しごき塗
り、エアスプレーなどの公知の方法により塗布され、そ
の付着量は、全クロム量として５０〜１０００ｍｇ／ｍ
²とするのがよい。クロム付着量が５０ｍｇ／ｍ²未満で
は十分な耐水性が得られず、１０００ｍｇ／ｍ² を超え
ると、クロメート皮膜自体が厚くなりすぎ、加工時に密
着力が低下する傾向が見られる。

【００１７】また、本発明の鋼材には、一般に、密着力
の耐久性向上を目的に塗布されるプライマー層を設ける
ことができる。プライマー層は、公知のエポキシ樹脂、
硬化剤を主成分とし、顔料を所望により添加したものに
より形成される。代表的なエポキシ樹脂としては、ビス
フェノールＡ、フェノールノボラックタイプ等が、ま
た、硬化剤としては、アミン系硬化剤、ジシアンジアミ
ド系硬化剤、イミダゾール硬化剤等が挙げられ、二液硬
化型プライマーまたは硬化剤をマイクロカプセル化した
潜在硬化性一液型熱硬化プライマーも使用できる。その
他に不飽和エポキシエステルとアクリル酸エステルモノ
マー、重合開始剤を混合した活性エネルギー硬化型プラ
イマーも使用できる。

【００１８】プライマー層の膜厚は１０〜１００μｍで
あることが好ましい。ここで言うプライマー層の膜厚と
は、重量法、電磁微厚計等で測定できる平均的膜厚を意
味し、特異点であるブラスト処理後の最小膜厚の表面ト
ップ部または最大膜厚のボトム部の膜厚等を意味するも
のではない。プライマーの膜厚が１０μｍ未満である
と、ブラスト処理後のトップ部分のプライマーが薄い部
分の面積が大きくなり、十分な密着力の耐久性向上効果
が得られない。一方、上限については、プライマー層の
硬化過程で生じる残留応力はプライマー層を剥離させる
方向に働き、プライマー層の膜厚が１００μｍを超える
と膜厚加工後の密着力が低下する場合があるので１００
μｍとする。

【００１９】３．ポリエチレン防食樹脂層 本発明で用いるポリエチレン防食樹脂層は、一般に鋼材
の被覆に用いられているポリエチレン樹脂の何れでも使
用できる。例えば低密度、中密度または高密度ポリエチ
レン等のいずれでもよく、また、少量の他のオレフィン
またはビニルモノマー（例えば、プロピレン、酢酸ビニ
ル、アクリル酸エステル等）が共重合されていてもよ
い。なお、このポリエチレン防食樹脂には通常用いられ
る酸化防止剤、紫外線吸収剤等が含まれていてもよく、
その方がポリエチレン防食樹脂の耐久性が向上するの
で、むしろ好適である。

【００２０】４．接着樹脂層 上述のように、〔発明１〕に用いることのできる接着樹
脂としては、一般に用いられている無水マレイン酸変性
ポリエチレン、カルボン酸変性ポリエチレン樹脂等、ま
たはエチレン−メタクリル酸共重合体を使用することが
できる。〔発明２〕の場合は、次に述べる低温での加工
性に優れるエチレン−メタクリル酸共重合体の使用に限
定される。このエチレン−メタクリル酸共重合体は、メ
タクリル酸の含有率が１〜２０質量％であるものが好ま
しい。メタクリル酸の含有率が１質量％未満であると、
十分な密着力が得られず、加工後のみならず加工前にお
いても密着力が低下する。一方、メタクリル酸の含有率
が２０質量％を超えると、耐水性が著しく低下する。よ
り好ましくは２〜１５質量％である。

【００２１】〔発明１〕および〔発明２〕の場合とも
に、さらに公知の着色顔料を含ませても差し支えない
が、過大な含有率は密着力の低下を招くため、５質量％
以下とする。接着樹脂層の厚さは、０．１〜０．５ｍｍ
程度とするのがよい。

【００２２】５．加工方法 つぎに、ポリエチレン被覆加工鋼材が外面ポリエチレン
被覆ベンド鋼管である場合（〔発明３〕）の加工方法等
について説明する。

【００２３】本発明の製造方法においては、上記の鋼
材、下地処理、ポリエチレン防食樹脂および接着樹脂を
用いて、公知の溶融丸ダイ共押出被覆方法や溶融Ｔダイ
押出被覆方法を使用し、慣用の方法により外面ポリエチ
レン被覆直鋼管を得る。この外面ポリエチレン被覆直鋼
管に対して、つぎに示すような加工を施すことにより、
本発明の外面ポリエチレン被覆ベンド鋼管を得る。

【００２４】本発明の外面ポリエチレン被覆ベンド鋼管
は、外面ポリエチレン被覆直鋼管全体を５０〜８０℃の
温度に加熱後加工する。加熱は外面ポリエチレン被覆直
鋼管全体を加熱炉に装入したり、高周波加熱、また溶融
押出被覆直後の鋼管を水冷して５０〜８０℃の温度域に
冷却された時点で加工することも可能である。このと
き、鋼管温度に比し直接水冷を受ける外面ＰＥ被覆樹脂
は低温になるため、加工時の疵を受けにくく好適であ
る。５０℃未満で加工を施すと、加工部の外面ポリエチ
レン被覆と鋼管との密着力が著しく低下する。８０℃を
超える温度で加工を施すと外面ポリエチレン被覆が軟化
し、加工時に外面ポリエチレン被覆に損傷が著しく生じ
る。

【００２５】〔発明２〕のように、接着樹脂としてエチ
レン−メタクリル酸共重合体を用いる場合には、０〜８
０℃の温度に保持して加工を施す。０℃未満の場合、加
工部の外面ポリエチレン被覆と鋼管との密着力が著しく
低下し、一方、８０℃を超える温度で加工を施すと外面
ポリエチレン被覆が軟化し、加工時に外面ポリエチレン
被覆に著しく損傷が生じる。

【００２６】

【実施例】つぎに実施例により本発明方法の効果につい
て説明する。

【００２７】直径４８．６ｍｍの配管用炭素鋼鋼管（Ｊ
ＩＳ Ｇ ３４５２）の表面にクロム酸洗処理を施した
後、接着樹脂層を介してポリエチレン防食樹脂を被覆
し、外面ポリエチレン被覆鋼管を得た。また、クロム酸
洗処理後にプライマーを２０μｍ施してから同様の外面
ポリエチレン被覆した鋼管も作製した。

【００２８】表１は、試験に用いた接着樹脂層、加工温
度等を示す。接着樹脂層としてエチレン−メタクリル酸
共重合体を用いた試験番号５〜７、１３、１４、１６、
１８におけるエチレン−メタクリル酸共重合体のメタク
リル酸の含有率は、８質量％であった。

【００２９】

【表１】

【００３０】上記のポリエチレン被覆鋼管を１ｍ長さで
切りだし、表１に示す温度に保持し、パイプベンダーに
よりポリエチレン被覆鋼管に曲げ加工を施した。曲げ加
工は、管直径の２倍の半径の曲げ加工を付加する２ＤＲ
曲げ加工とした。その後、室温（２３℃）において曲げ
加工が付加されたポリエチレン被覆部に円周方向に２ｃ
ｍの幅の鋼表面に達するスリットをいれ、密着力を測定
した。スリットの部分の被覆を掘り起こし、その端部に
ばねばかりをかけてひきはがすのに必要な力を測定し、
幅の２ｃｍで除してピーリング密着力とした。

【００３１】曲げ加工前の直管部にも同様にポリエチレ
ン被覆部に円周方向に幅２ｃｍのスリットをいれ、室温
（２３℃）における密着力を測定した。また、パイプベ
ンダーによる加工時に発生するポリエチレン被覆部の損
傷を評価するために、加工を受けたポリエチレン被覆層
を目視により観察した。

【００３２】表２は、ポリエチレン被覆層の目視観察の
評価の基準を示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】これらの試験の結果を表１に併せて示す。

【００３５】比較例である試験番号８、９、１０のよう
に、無水マレイン酸を接着樹脂として用いた場合、５０
℃未満の加工温度では、ポリエチレン被覆の損傷は見ら
れなかったが、密着力が著しく低下した。また、試験番
号１１、１２のように８０℃を超える温度では、密着力
は保たれているが、表面に著しい損傷が見られた。ただ
し、試験番号１２のように加工温度が９０℃になると、
加工後の密着力はいちじるしく低下した。試験番号１３
のように、接着樹脂としてエチレン−メタクリル酸共重
合体を用いた場合であっても、０℃未満で加工すると、
密着力が低下する結果が得られた。試験番号１４は接着
樹脂としてエチレン−メタクリル酸共重合体を用いたも
のであるが、加工温度が８０℃を超えると当然のことな
がら表面の損傷が発生した。また、プライマー層を施し
ても試験番号１７、１８のように加工温度が本発明の限
定範囲外のものは密着力は低い結果となった。

【００３６】これに対して、本発明例である試験番号１
〜４のように、接着樹脂として無水マレイン酸変性ポリ
エチレンを用いた場合、加工温度が５０〜８０℃の範囲
であるかぎり、加工後の密着力は１０ｋｇ／ｃｍ以上と
良好であり、また加工後のポリエチレン被覆層の目視評
価も、最大でも疵痕が残る程度であった。さらに試験番
号５〜７に示すように、接着樹脂としてエチレン−メタ
クリル酸共重合体を用いると、０℃〜８０℃の加工温度
であれば、加工後１０ｋｇ／ｃｍ以上の密着力と良好な
加工部の表面性状となり、かつ、加工温度が０〜５０℃
と低めの場合には非常に優れた加工部の表面性状が得ら
れた。プライマー層を施した試験番号１５、１６は、加
工温度が本発明の限定範囲の下限であっても良好な密着
力を示した。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、ポリエチレン被覆鋼材
に適切な温度範囲で加工を施すことによりポリエチレン
被覆加工鋼材を安価に提供することができ、なかでもポ
リエチレン被覆ベンド鋼管を安価に提供することができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｃ 53/08 Ｂ２９Ｃ 53/08 Ｂ２９Ｄ 23/00 Ｂ２９Ｄ 23/00 Ｂ３２Ｂ 1/08 Ｂ３２Ｂ 1/08 Ｚ 27/32 27/32 Ｚ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被覆層に、ポリエチレン接着樹脂層および
   ポリエチレン防食樹脂層を含むポリエチレン被覆鋼材
   を、５０〜８０℃の温度域にて曲げ加工を施して製造す
   ることを特徴とする密着性に優れたポリエチレン被覆加
   工鋼材の製造方法。
2. 【請求項２】被覆層に、エチレン−メタクリル酸共重合
   体からなるポリエチレン接着樹脂層およびポリエチレン
   防食樹脂層を含むポリエチレン被覆鋼材を、０〜８０℃
   の温度域にて曲げ加工を施して製造することを特徴とす
   るポリエチレン被覆加工鋼材の製造方法。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載するポリエ
   チレン被覆鋼材が外面ポリエチレン被覆直鋼管であり、
   かつ、ポリエチレン被覆加工鋼材が外面ポリエチレン被
   覆ベンド鋼管である請求項１または請求項２に記載する
   製造方法。