JPS63246239A - ポリエチレン被覆重防食鋼材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ポリエチレン被覆層防食鋼材およびその製造
方法に係り、特に表面にＺｎめっき処理されたコルゲー
トパイプなどの鋼材にポリエチレン被覆を施すことによ
り高い防食性をもたせた鋼材およびその製造方法に関す
る。

〈従来の技術〉 従来、例えばコルゲートパイプは波付けした鋼板を波と
直角の方向に湾曲させた円弧型または半円筒型のセクシ
ョンを組み合わせた加工バイブであって、薄肉軽量で耐
荷力が高く、運搬、保管に便利で施工が簡単で経済的で
あることから、農業かんがい用水路とか排水渠、トンネ
ルなどに多く使用されている。

このようなコルゲートパイプは土中に埋設されて使用さ
れるのが殆んどであり、その耐久性を向上させる必要性
からパイプの表面にＺｎめっきを施して防食性をもたせ
たもの、あるいはさらにその上に溶融アスファルト中へ
の浸漬あるいはタールエポキシ樹脂塗装などの被覆を施
して重防食性をもたせたものが近年使用されるようにな
った。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、Ｚｎめっきコルゲートパイプの場合は、水質
や土質が酸性や塩分を含んでいる場合は、その耐久性が
不十分であり、またアスファルト被覆コルゲートパイプ
の場合はアスファルトとＺｎめっき層との付着性が劣っ
ており、タールエポキシ樹脂塗装を施したコルゲートパ
イプについては付着性および耐衝撃性（耐傷性）が劣っ
ているという問題をそれぞれ有していた。

また、アスファルト被覆層やタールエポキシ樹脂塗膜層
が何らかの原因で損傷すると局部腐食が激しくなり、さ
らに腐食が進んでＺｎめっき層が露出した個所では早期
に白さびが発生し、やがて赤さびとなって鋼材部分が貫
通してしまい水漏れを生ずるという問題を惹起する。

本発明は、上記のような事情に鑑みなされたものであっ
て、耐食性、耐衝撃性に優れたポリエチレン被覆層防食
鋼材およびその製造方法を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は鋼材表面にＺｎめっき層を設け、さらにその上
に化成処理層または化成処理層とブライマ一層を重ねて
設けた層を介してポリエチレン層が接合されてなるポリ
エチレン被覆層防食鋼材であり。

また、溶融Ｚｎめっき処理鋼材の表面に化成処理または
化成処理とブライマー塗布を旙し、加熱した後ポリエチ
レン粉体を融着させ、さらに加熱することによりポリエ
チレン被覆層を形成することを特徴とするポリエチレン
被覆層防食鋼材の製造方法である。

〈作　用〉 本発明者らは、土中に埋設される重防食コルゲートパイ
プの特性について種々検討した結果、被覆層の損傷の原
因としては、土中における石や土砂等によるのみならず
、パイプの運搬、組立て時等においても傷がつくこと、
また土中の水分、酸度、塩分などの腐食性物質の多い環
境下においては、Ｚｎめっき層の耐食性のみでは不十分
であることが判明し、被覆する条件として下地処理法お
よび被覆材料に着目する必要のあることを見出した。

まず下地処理法の条件としては、Ｚｎめっきとの付着性
を向上させること、さらに被覆層の損傷時などにおける
水の侵入に対するＺｎめっきの腐食を抑制することであ
る。

また、被覆材料については、まず第一に耐衝撃性を向上
させることであり、また下地処理との付着性への配慮を
要すること、さらに耐候性、耐水性、耐酸性、耐Ｈｔ　
Ｓ性、耐熱性、耐電気抵抗性などを付与する必要がある
ことである。

そこで、下地処理および被覆材料における性能向上を図
るための、最も重要な諸特性を詳細に調査・研究した結
果を、目標特性に関しては第１表に、またその試験方法
については第２表にまとめて示した。

これらの諸特性を満足させる下地処理および被覆につい
て種々実験を繰り返した結果、被覆材料としてはポリエ
チレンが、また下地処理としては化成処理層もしくは化
成処理層と接着層が適していることを見出し、この知見
に基づいて本発明を完成させるに至った。

第１表 第２表 以下に本発明の経緯について説明する。

まず被覆材料についてであるが、コルゲートパイプの表
面形状は波打ちしているため、被覆方法としては流動浸
漬法または融着法が適していることから、被覆材料とし
てはポリエチレン粉体や塩化ビニール粉体が適当である
。しかし、低温における皮膜物性（低温脆化）や耐候性
さらに経済性を考慮するとポリエチレン粉体が優れてい
ることから、ポリエチレンを選定した。

次に、下地処理についてはＺｎめっき層と被覆材料であ
るポリエチレンとの関連で決める必要がある。すなわち
、たとえポリエチレン被覆層の一部に損傷もしくは欠陥
があっても、Ｚｎめっき層のＺｎ？＠出を極力抑制でき
ること、またＺｎめっきによる鋼材の犠牲防食を考慮す
ること、さらにＺｎめっき面およびポリエチレンに対し
て十分な付着強度を存すること、などの条件から化成処
理または化成処理とプライマー層が適しているとして選
定したのである。

次に、本発明に依るポリエチレン被覆層防食鋼材につい
て第１図を用いて詳しく説明する。

図において、鋼材ｌの表面にまずＺｎめっき層２が形成
され、このＺｎめっき層２と最上部に被覆されるポリエ
チレン層４との間に化成処理層または化成処理層とプラ
イマー層３を介在させる。

Ｚｎ　めっき層２の層厚さは通常４５０ｇ／ｍ”である
。

また、ポリエチレン層４はポリエチレン粉体を流動浸漬
法あるいは融着法などにより成形され。

その層厚さは使用条件によっても異なるが、通常０．５
〜１．５順程度がよい。この理由は、コルゲートパイプ
の板厚が比較的薄いことと組み立て時にボルト接合する
ためポリエチレン皮膜が厚すぎると接合が困難になるた
めである。

次に、化成処理層または化成処理とプライマーＮ３を用
いる下地処理について説明する。

鋼材の防食面をショツトブラスト、グリッドブラストあ
るいはサンドブラスト等のブラスト処理や、硫酸、塩酸
などによる酸洗により脱スケールを行い清浄にした後、
Ｚｎめっきを施し、さらに化成処理層もしくは化成処理
層上に接着剤層等を介してポリエチレンを被覆する。

本発明では、ポリエチレン層と鋼材表面との密着性を高
めるために、化成処理層もしくは化成処理層上にプライ
マー層を設けることが必要である。

この発明で用いる化成処理は、リン酸塩処理、クロメー
ト処理およびこれらの複合処理が好ましい、リン酸塩処
理としては、リン酸鉄、リン酸亜鉛、リン酸亜鉛カルシ
ウム等があげられる。塗布量は、リン酸鉄が０．２〜１
．０ｇ／ｍ”、リン酸亜鉛、リン酸亜鉛カルシウムは１
．０〜３．０　ｇ　／ｍｌの範囲が好ましい、これらの
量より多いと皮膜がもろく、被覆の接着性、耐衝撃性が
低下する。また、これらの量より少ない場合は、耐水性
が低下する。

クロメート処理としては、反応型クロメート、電解クロ
メート、塗布型クロメートが適用できるが、塗布型クロ
メートが作業性の面からすぐれている。塗布量としては
、全クロム量が２０■／　ｍ　２〜５００■／閉２とす
る。クロム量が２０■／　ｍ”未満では耐水性に対する
効果がなり、５００■／　ｍ　２をこえると被覆の耐衝
撃性が低下する。

塗布型クロメートの場合は処理液を鋼材にハケ塗り、ス
プレー塗装、またはどぶづけ塗装し乾燥させる。クロメ
ート塗装鋼材の乾燥方法は、電気炉高周波誘導加熱など
の熱乾燥が好ましい、加熱温度は６０〜３００℃の範囲
、好ましくは８０−１２０″Ｃがよい、なお、塗布型ク
ロメート処理液はＣｒ”／Ｃｒ”が１１５〜２／３の範
囲がよく、バインダーとしてシルカゾル、アルミナゾル
、アルキルシリケートなどの無機高分子またはポリビニ
ルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステ
ルなどの水溶性高分子などの添加剤をクロム酸水溶液に
添加してもよい。

本発明では、リン酸塩処理、クロム酸処理単独でも耐水
性は優れているが、リン酸塩処理し続いてクロム酸処理
した複合処理を行ってもよい。

また前述した接着剤として有機樹脂ブライマーを用いる
ことが好ましく、有機樹脂ブライマーは、エポキシ樹脂
、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、ウレタン樹脂の単
独あるいはこれらを複合させたポリエチレン被覆層との
密着性に優れたものが用いられる。これらの有機樹脂ブ
ライマーを鋼材に塗布する場合は、鋼材に有機樹脂ブラ
イマーを１０〜１１００ｐ、好ましくは２０〜５０μｍ
程度にロールコータ−、バーコーター、エアレススプレ
ー、刷毛塗り、しごき塗りなどの塗布方法によって均一
な膜厚になるように塗布する。

ここで、ポリエチレン粉体について説明する。

この被覆に用いるポリエチレン粉体は接着性ポリエチレ
ンで線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）または低密
度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）であるが、鋼材との付着性
、耐衝撃性等を考慮すると線状低密度ポリエチレンの方
が好ましい。

コルゲートパイプは周知のように、土中に埋設する場合
が多いので被覆材料であるポリエチレンの強度、硬度を
アップしたものが望ましい。

このような性能を付与するには、ポリエチレンの密度を
上げる対策やメルトインデックスを下げ、より高分子化
したものが理想的である。また、メルトインデックスを
適度に下げることは、溶融状態でのポリエチレンの流動
性が下がることから、均一な被覆厚さが得られやすいと
いう利点もでてく　る　。

流動浸漬法や粉体融着法の製造工程では、高温（２００
〜３００°Ｃ）にさらされる時間（２０〜３０分）が比
較的長いため、ポリエチレンの熱劣化を抑制する添加剤
を配合することが好ましい、添加剤としては、２．６−
ジ−ターシャルブチル−パラクレゾールやフェニル−β
−ナフチルアミンなどが好適である。

ポリエチレンの粒度としては、流動浸漬用として用いて
いるメツシュであればほとんど使用できるが、望ましく
は、４０〜１５０メツシユで６０〜１００メツシユが約
８０％を占めるものがよい。

次に、本発明に係るポリエチレン被覆層防食鋼材の製造
法を説明する。

コルゲートパイプ表面に熔融Ｚｎめっきを施したあと、
化成処理液を塗布し、前加熱炉に入れる。

この加熱炉内の雰囲気は２４０〜３００℃で５〜１５分
間加熱する。その直後、流動浸漬槽あるいは融着法等に
よりポリエチレン粉体をＺｎめっきコルゲートパイプに
付着、融着させる。この時間は２０〜９０秒である。ポ
リエチレンの被覆厚さは、コルゲートパイプ面の温度と
粉体に接触している時間でほぼ決まる。

ここで、流動浸漬法を用いて前加熱雰囲気温度即ち鋼材
温度と流動浸漬時間の関係を目標被覆厚さ１１１ｓ以上
を得る場合についての一例を、第２図に示す０図中の斜
線部分が目標をクリアする範囲である６例えば、２４０
℃での前加熱では流動浸漬時間が４０秒以上、また２６
０°Ｃ以上では２３秒以上で１ＩｌｌＩ以上の被覆厚さ
が得られることがわかる。

その後ポリエチレン粉体を十分融着させる目的とポリエ
チレン表面をなめらかにするため、後加熱炉に入れる。

後加熱雰囲気は２２０〜２６０°Ｃであり、加熱時間は
５〜１５分間である。このあとは放冷し、室温までコル
ゲートパイプ面を冷却して製品として完成させる。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例について説明する。

外径１　、２００　ｃｍφ、板厚２．７ｍのＩ型コルゲ
ートパイプの表面に予め溶融Ｚｎめっきを４５０ｇ／ｍ
”施し、ソ（Ｄ　Ｚ　ｎめっき層上にシリカゾル添加の
クロメート処理またはクロメート処理とエポキシプライ
マーを４０ｕｍ塗布した後、流動浸漬法によって約１＋
＋ｕｎ厚さの線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）粉
体を被覆した。この時の前加熱雰囲気温度は２４０〜２
８０°Ｃで、加熱時間は１０分間とし、流動浸漬時間は
２０〜９０秒間、また後加熱は２２０〜２６０’Ｃで１
０分間とした。

これらの条件をすべて満足した本発明例と、化成処理を
施さないか一部エポキシプライマーを塗布した比較例の
製造条件とそれによって製造された製品の各特性値を第
３表に併せて示した。

なお、比較例の試料Ｎα４は表面にＺｎめっきを施さず
に直接ポリエチレン層を被覆したものである。

■　付着強度 本発明例はいずれの処理条件でも１０ｋｇ／ｃｍ以上の
値が確保できた。化成処理およびプライマーを併用する
ことにより、より大きな値が得られた。

化成処理を省略したり、プライマーのみでは１０ｋｇ／
　ｃｍ以下の値で付着強度は極端に劣った。

■　衝撃強度 本発明例および比較例のいずれも目標とする５０廟・ｃ
ｍ以上の性能があった。これは、ポリエチレンの特性を
向上させたためである。

■　耐水性および耐塩水噴霧性 本発明例では化成処理下のＺｎめっきの溶出が若干あっ
たが、比較例に比べると優れた性能を示した。

■　耐候性および耐熱劣化性 サンシャインウェザ−メータによる促進耐候性試験４０
００時間では、ポリエチレンの劣化はほとんどなく、２
８０°Ｃでの熱劣化による性能低下も認められなかった
。

ここで比較例の試料Ｎα１，２のＺｎめっきのみの場合
は、付着強度が本発明例の約１／３と小さく、耐水性、
耐塩水噴霧性も劣っている。

また、比較例の試料Ｎα４のＺｎめっきを施さないでか
つ下地処理をしないでポリエチレン被覆を施したものは
、付着強度が本発明例に比較して約１／２であり、耐水
性、耐塩水噴霧性については被覆がパイプから剥落して
しまい非常に劣っていた。

上記から明らかなように、本発明例のコルゲートパイプ
はいずれも、付着性、衝撃性、耐水性、耐塩水噴霧性、
耐候性および耐熱劣化性に優れていることがわかる。

なお、本実施例はコルゲートパイプについて説明したが
、本発明はこれに限らず加熱炉に装入可能な大きさであ
れば、Ｚｎめっきを施した建材や土木製品にも適用可能
であり、その応用範囲は広いのである。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、Ｚｎめっき層を
施した鋼材の表面に化成処理層または化成処理層とブラ
イマ一層を重ねて設けた層を介してポリエチレン層を被
覆するようにしたので、耐久性に優れた重防食を付与す
ることが可能となり、酸性土壌はいうまでもなく、温泉
地をはじめ腐食性溶液などの環境にも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るポリエチレン被覆層防食鋼材を
示す側断面図、第２図は、鋼材温度と流動浸漬時間の関
係を示す特性図である。 ｌ・・・綱材、２・・・Ｚｎめっき層、３・・・化成処
理層または化成処理層とブライマ一層、４・・・ポリエ
チレン層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼材表面にＺｎめっき層を設け、さらにその上に
   化成処理層または化成処理層とプライマー層を重ねて設
   けた層を介してポリエチレン層が接合されてなるポリエ
   チレン被覆層防食鋼材。
2. （２）溶融Ｚｎめっき処理鋼材の表面に化成処理または
   化成処理とプライマー塗布を施し、加熱した後ポリエチ
   レン粉体を融着させ、さらに加熱することによりポリエ
   チレン被覆層を形成することを特徴とするポリエチレン
   被覆層防食鋼材の製造方法。