(57)【特許請求の範囲】
【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、アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルを３〜８０重量％の範囲で含有するエチレン−アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステル共重合体樹脂層であり、ポリオレフィン樹脂層と鋼管又は前記の表面処理が施された鋼管との間の接着力が０．５〜２．０ｋｇｆ／ｃｍである樹脂被覆鋼管
【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鋼管に適度な接着力で接着していて鋼管からの剥離が容易な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】
配管用鋼管には耐食性のため被覆層が設けられるものが多く、そのなかに各種樹脂を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に被覆したものがある。このような樹脂被覆鋼管においては、鋼管の防食性能保持のため、鋼管と被覆樹脂層が接着していることが必要である。
【０００３】
しかし、被覆樹脂として、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使用した場合には、ポリオレフィン樹脂は接着力に乏しいため、通常は、ポリオレフィンと、下地となる鋼管又は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、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】
この接着剤として使用される変性ポリオレフィンは、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又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】
ところで、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に、管端の被覆樹脂層を剥がすことが必要になってくる。
【０００６】
しかしながら、現在までに提案されている上記のような接着剤樹脂組成物を使用した樹脂被覆鋼管では、接着剤として用いる樹脂と鋼管又はその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被覆樹脂層の剥離が困難になるという問題があった。このような問題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用いる方法が記載されている。しかし、特開平６−１８４３７８号公報に記載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、人の手で容易に剥離可能な接着力にはいたっていない。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、ネジ切り加工や鋼管の防食性能保持のための十分な接着力を持ち、一方で溶接接合等の二次加工時に被覆樹脂層の剥離が容易であるような接着力を有する接着性樹脂組成物を使用してなる樹脂被覆鋼管を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記問題を解決する方法として、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層として、エチレンとアクリル酸エチル等のアクリル酸エステル類との共重合体組成物を使用することにより、ポリオレフィン樹脂層が適度な接着力で接着され、溶接接合等の二次加工時にはポリオレフィン樹脂層の剥離が容易であるような樹脂被覆鋼管が得られることを見いだした。
【０００９】
すなわち、本発明の樹脂被覆鋼管は、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、アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルを３〜８０重量％の範囲で含有するエチレン−アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステル共重合体樹脂層であることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明で接着層として使用されるエチレン−アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステル共重合体樹脂の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、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソブチルであり、メタクリル酸エステルはメタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソブチルなどである。共重合体におけるアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルの含有量が３〜８０重量％の共重合体である。好ましくはアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルの含有量が１０〜５０重量％の範囲内である。アクリル酸エステルの含有量が少ないと十分な接着力が得られない。また、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１．０〜１０ｇ／１０分である。このエチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂には添加剤、例えば無機充填剤、熱安定化剤、酸化防止剤、光安定剤、難燃剤、可塑剤、核剤、帯電防止剤を添加することができる。
【００１１】
接着層の厚さは０．１〜１ｍｍ程度、好ましくは０．２〜０．５ｍｍ程度が適当である。
【００１２】
この接着層による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間の接着力が０．５〜２．０ｋｇｆ／ｃｍになるようにされる。この接着力は後述する方法で測定したものであり、複数回測定を行なった場合にはその平均値である。接着力は接着層の樹脂組成のほか鋼管表面の前処理条件、プライマーの種類、塗布条件により微妙に変化する。
【００１３】
ポリオレフィンは、例えば、高密度ＰＥ、中密度ＰＥ、低密度ＰＥなどのポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリプロピレン、その他、これらと酢酸ビニル、アクリル酸エステルなどの共重合体等であり、これらのブレンド樹脂であってもよい。こ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他の樹脂をさらにブレンドすることができ、また、各種の添加剤、例えば無機充填剤、熱安定化剤、酸化防止剤、光安定剤、難燃剤、可塑剤、核剤、帯電防止剤を添加することができる。
【００１４】
ポリオレフィン樹脂層の厚さは特に制限されないが、通常０．３〜５ｍｍ程度、好ましくは０．５〜３ｍｍ程度である。
【００１５】
この鋼管は、常法に従って油分除去、酸洗浄、ショットブラスト、等が必要により予め施される。
【００１６】
本発明でいう表面処理は、鋼管表面に被膜が形成されるものであり、クロメート処理、リン酸亜鉛処理などの前処理のほか、エポキシ樹脂系のプライマー等を使用したプライマー処理が含まれる。
【００１７】
本発明の鋼管の製造方法としては、まず、必要により鋼管に前処理とさらには表面処理を施す。次いで、高周波加熱等により１００℃〜２００℃に加熱し、接着層樹脂組成物を融点以上、好ましくは１２０℃〜２８０℃の温度でチューブ状あるいはシート状に押出して鋼管に巻き付け被覆する。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℃でチューブ状あるいはシート状に押出して鋼管に巻き付け被覆する。また、別の被覆方法として、接着層とポリオレフィン層とを同時にチューブ状、あるいはシート状に共押出して鋼管に被覆することも可能である。
【００１８】
本発明の樹脂被覆鋼管は、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に被覆樹脂層の剥離が容易である。
【００１９】
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、不飽和カルボン酸あるいはその無水物で変性されたポリオレフィンの場合、カルボン酸と鋼管表面、あるいはエポキシプライマーの水酸基との化学反応による共有結合を形成しているため強い接着力が発現すると考えられる。これに対して、本発明で用いられる接着剤では、通常の成形条件下でそのような化学反応を起こし得る基が存在しないため、アクリル酸エステル又はメタ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に水素結合等の、共有結合に比べて弱い結合のみが生成するため接着力が強すぎず適度なものになると考えられる。
【００２０】
【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塗布しこの鋼管を、高周波誘導加熱で鋼管予熱温度１９０℃に加熱した。この鋼管に接着層として２５重量％のアクリル酸エチルを含むエチレン−アクリル酸エチル共重合体樹脂（メルトインデックス：５．０ｇ／１０分）を、ポリオレフィン樹脂層として高密度ポリエチレン樹脂（密度：０．９４７，メルトインデックス：０．２０ｇ／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。さらに樹脂被覆後、水冷し樹脂被覆鋼管を得た。
【００２１】
実施例２〜４
鋼管予熱温度が１００℃，１５０℃，１７０℃である以外は実施例１と同様にして樹脂被覆鋼管を得た。
【００２２】
実施例５
接着層として２５重量％アクリル酸エチルを含むエチレン−アクリル酸エチル共重合体樹脂（メルトインデックス：１．４ｇ／１０分）を用い、鋼管予熱温度１９０℃で、実施例１と同様にして樹脂被覆鋼管を得た。
【００２３】
実施例６
接着層として１５重量％アクリル酸エチルを含むエチレン−アクリル酸エチル共重合体樹脂（メルトインデックス：１．５ｇ／１０分）を用い、鋼管予熱温度１９０℃で、実施例１と同様にして樹脂被覆鋼管を得た。
【００２４】
実施例７
接着層として１０重量％アクリル酸エチルを含むエチレンとアクリル酸エチル共重合体樹脂（メルトインデックス：５．０ｇ／１０分）を用い、鋼管予熱温度１９０℃で、実施例１と同様にして樹脂被覆鋼管を得た。
【００２５】
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。この鋼管に接着層として、２５重量％アクリル酸エチルを含むエチレン−アクリル酸エチル共重合体樹脂（メルトインデックス：５．０ｇ／１０分）を、ポリオレフィン樹脂層として高密度ポリエチレン（密度：０．９４７，メルトインデックス：０．２０ｇ／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。
【００２６】
実施例９
接着層として２５重量％アクリル酸エチルを含むエチレン−アクリル酸エチル共重合体樹脂（メルトインデックス：５．０ｇ／１０分）を、ポリオレフィン層としてポリプロピレンを用い、鋼管予熱温度１９０℃で実施例１と同様に樹脂被覆鋼管を得た。
【００２７】
比較例１
接着層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℃で、実施例１と同様に樹脂被覆鋼管を得た。
【００２８】
比較例２
接着層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℃で、実施例１と同様に樹脂被覆鋼管を得た。
【００２９】
比較例３
接着層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℃で、実施例１と同様に樹脂被覆鋼管を得た。
【００３０】
比較例４
接着層を用いず、高密度ポリエチレンのみを鋼管予熱温度１９０℃で、実施例１と同様に樹脂被覆鋼管を得た。
【００３１】
実施例１〜７、比較例１〜４で得られた樹脂被覆鋼管の接着力の評価を行なった。結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
0003564815.tif 000002
【００３３】
接着力：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た。一部を剥離しつかみ代とした。引張り試験機を用い、引張り速度５０ｍｍ／ｍｉｎ剥離角度９０°で剥離時の強度を測定した。測定温度は２３℃であった。
【００３４】
また、各樹脂被覆鋼管のネジ切り加工性、耐水道水性の評価結果を表２に、耐熱衝撃性の評価を行なった結果を表３に示す。
【００３５】
【表２】
0003564815.tif 000003
【００３６】
ネジ切り性：２３℃雰囲気中で、ネジ切り機を用い加工を行なった。
○  被膜のズレなく加工
×  被膜のズレが生じた
【００３７】
耐水道水性：水道水（２３℃）に被覆鋼管を浸漬し３０日後の剥離状態を観察した。
○  剥離なし
△  １ｍｍ以下の剥離
×  １ｍｍ以上の剥離
【００３８】
【表３】
0003564815.tif 000004
【００３９】
耐熱衝撃性：８０℃←→２３℃←→−４５℃（各１時間）のサイクルの雰囲気中に鋼管を入れ２０サイクル後の接着力を表１の場合と同様にして測定した。
【００４０】
表より明らかなように本発明の樹脂被覆鋼管は防食性保持およびネジ切り加工に耐えうるに充分な接着力を持ち、さらに、接着強度２ｋｇｆ／ｃｍ以下であるため、人の手により被覆樹脂層の剥離が容易な樹脂被覆鋼管である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の樹脂被覆鋼管は被覆樹脂層が適度な接着力を有しており、溶接接合等の二次加工のための剥離を容易に行なうことができる。