(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地処理を施した鋼管の外面にプライマー層、ポリエチレン接着剤層、０．９２〜０．９８ｇ／ｃｍ3 の密度を持つポリエチレン層を順次積層し、１〜６ｍｍの防食被覆を構成した後、円周方向の全て、長さ方向には全て又は一部の表層に、着色顔料とガラス繊維を１０〜５０wt％の範囲で含有し、スチレンモノマー等の重合性単量体を３０〜６０％含有した不飽和ポリエステル硬化樹脂による厚さ２〜１０ｍｍの保護被覆層を順次積層したことを特徴とする高強度ポリエチレン重防食被覆鋼管。
【請求項２】
下地処理を施した鋼管の外面にプライマー層、ポリエチレン接着剤層、０．９２〜０．９８ｇ／ｃｍ3 の密度を持つポリエチレン層を順次積層し、１〜６ｍｍの防食被覆を構成した後、円周方向の全て、長さ方向には全て又は一部の表層に、着色顔料とガラス繊維を１０〜５０wt％の範囲で含有し、スチレンモノマー等の重合性単量体を３０〜６０％含有した不飽和ポリエステル硬化樹脂による厚さ２〜１０ｍｍの保護被覆層を順次積層したことを特徴とする高強度ポリエチレン重防食被覆鋼管杭。
【請求項３】
０．９２〜０．９８ｇ／ｃｍ3 の密度を持つポリエチレン被覆層が、フィルム状に押し出したポリエチレンをスパイラル状に回転巻き付けした被覆であることを特徴とする請求項１記載の高強度ポリエチレン重防食被覆鋼管。
【請求項４】
０．９２〜０．９８ｇ／ｃｍ3 の密度を持つポリエチレン被覆層が、フィルム状に押し出したポリエチレンをスパイラル状に回転巻き付けした被覆であることを特徴とする請求項２記載の高強度ポリエチレン重防食被覆鋼管杭。
【請求項５】
下地処理を施した鋼管の外面にプライマー層、ポリプロピレン接着剤層、フィルム状に押し出したポリプロピレンをスパイラル状に回転巻き付けしたポリプロピレン層を順次積層し、１〜６ｍｍの防食被覆を構成した後、円周方向の全て、長さ方向の全て又は一部の表層に、着色顔料とガラス繊維を１０〜５０wt％の範囲で含有し、スチレンモノマー等の重合性単量体を３０〜６０％含有した不飽和ポリエステル硬化樹脂による厚さ２〜１０ｍｍの保護被覆層を順次積層したことを特徴とする高強度ポリプロピレン防食被覆鋼管。
【請求項６】
下地処理を施した鋼管の外面にプライマー層、ポリプロピレン接着剤層、フィルム状に押し出したポリプロピレンをスパイラル状に回転巻き付けしたポリプロピレン層を順次積層し、１〜６ｍｍの防食被覆を構成した後、円周方向の全て、長さ方向の全て又は一部の表層に、着色顔料とガラス繊維を１０〜５０wt％の範囲で含有し、スチレンモノマー等の重合性単量体を３０〜６０％含有した不飽和ポリエステル硬化樹脂による厚さ２〜１０ｍｍの保護被覆層を順次積層したことを特徴とする高強度ポリプロピレン防食被覆鋼管杭。
【請求項７】
請求項１、３、または５記載のガラス繊維を含有する不飽和ポリエステル硬化樹脂の保護被覆層を持つ高強度ポリオレフィン防食被覆鋼管の表層に、着色顔料を含有し、ガラス繊維を含有しない不飽和ポリエステル硬化樹脂による着色層を積層したことを特徴とする高強度ポリオレフィン重防食被覆鋼管。
【請求項８】
請求項２、４、または６記載のガラス繊維を含有する不飽和ポリエステル硬化樹脂の保護被覆層を持つ高強度ポリオレフィン防食被覆鋼管の表層に、着色顔料を含有し、ガラス繊維を含有しない不飽和ポリエステル硬化樹脂による着色層を積層したことを特徴とする高強度ポリオレフィン重防食被覆鋼管杭。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は外面に防食被覆を必要とする鋼管の埋設施工時、あるいは鋼管杭の港湾・河川の桟橋や護岸などの鋼構造物の打設時、もしくは打設後の捨て石類、その他船舶を含む浮遊物等によって発生する衝撃に対して防食被覆の耐衝撃・耐久性に優れた外面重防食被覆鋼管及び鋼管杭に関する。
【０００２】
【従来の技術】
外面防食が必要とされる鋼管、鋼管杭において数十年の長期耐久性が必要とされる場合、ポリエチレン、あるいはポリウレタンといった樹脂を被覆材として使用した重防食被覆鋼材が製造されている。一方、ポリプロピレン樹脂を用いたポリプロピレン被覆鋼管は、ポリエチレンに比較して耐熱性や強度に優れ、高温配管用途を中心に使用されている。このような重防食被覆ではポリオレフィンあるいはポリウレタン樹脂のコスト、電気絶縁性、耐薬品性等の種々の樹脂特性を生かし、添加剤により耐候性・耐久性を付与したものが使用される。このような被覆材料を用いた重防食被覆鋼材では被覆の防食性には著しく優れるが、用いられる樹脂自体の強度が低く、運搬、保管、施工時のハンドリングにおける衝突や摩擦などによる被覆の傷発生が問題となってきた。
【０００３】
これに対して特公平７−００６５９５号公報に提案されるように推進鋼管における重防食被覆ではポリオレフィンまたはポリウレタン樹脂からなる防食被覆はそのままに、ガラス繊維または金属繊維混入のポリエステル、またはガラス繊維または金属繊維混入のエポキシアクリレート層をその保護被覆として使用する方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
重防食被覆の表層に強度・硬度に優れる耐傷性被覆層を形成するため、特公平７−００６５９５号公報では、ポリオレフィンまたはポリウレタン樹脂からなる防食被覆層の上層にガラス繊維または金属繊維混入のポリエステル、またはガラス繊維または金属繊維混入のエポキシアクリレート層からなる高硬度の有機樹脂保護被覆を形成する方法が提案されている。また、特開平６−１４６２７１号公報では、ポリオレフィンまたはウレタン樹脂からなる防食被覆層の上層にガラスクロス又はマットで強化したビニルエステルもしくはポリエステル樹脂の保護被覆層を積層する方法が提案されている。防食被覆と種類の異なる樹脂を積層する場合にはその接着が問題である。特にポリオレフィン樹脂はその表面の極性が低いため、他の樹脂との接着が大きな課題となる。これに対しては、いずれの提案でも、ポリオレフィン被覆の表層にエンボス加工を施し凹凸を付けることによって物理的な剪断接着力を持たせることで保護層の被覆を可能としている。同様には、ポリオレフィン防食被覆に旋状に突起を付ける方法が考えられる。しかしながらこれらのポリオレフィンの表面形状を変更する方法は、新たに一つの工程が必要となるという問題がある。さらには、突起あるいは窪みの部分で防食層と保護被覆の膜厚が変動し、衝撃が加わった場合にはノッチ効果により保護被覆の破壊が起きるため、性能確保のためには加工部の高さに相当する被覆の厚み増加が必要である。その結果、材料コストの増加や、被覆工程の効率低下を招くといった問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、防食被覆にポリオレフィンを用いても、エンボス加工あるいは螺旋条の突起等の特殊な形状加工を行わなくても、表層のポリエステル保護被覆との剪断接着力を確保することが出来るため、製造工程の煩雑さを伴わないで生産の効率が良く、また安定した耐衝撃性と優れた防食性を持つ高強度ポリオレフィン重防食被覆鋼管及び鋼管杭を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の問題を解決する手段として、ポリオレフィンとしてポリエチレンを用いる場合、下地処理を施した鋼管の外面にプライマー層、ポリエチレン接着剤層、０．９２〜０．９８ｇ／ｃｍ3 の密度を持つポリエチレン層を順次積層し、１〜６ｍｍの防食被覆を構成した後、円周方向の全て、長さ方向には全て又は一部の表層に、着色顔料とガラス繊維を１０〜５０wt％の範囲で含有し、スチレンモノマー等の重合性単量体を３０〜６０％含有した不飽和ポリエステル硬化樹脂による厚さ２〜１０ｍｍの保護被覆層を順次積層することで剪断接着性、耐衝撃性・耐傷性と防食性に優れた高強度ポリエチレン重防食被覆鋼管及び鋼管杭が得られることを見いだした。
【０００７】
また、ポリオレフィンとしてポリプロピレンを用いる場合、下地処理を施した鋼管の外面にプライマー層、ポリプロピレン接着剤層、フィルム状に押し出したポリプロピレンをスパイラル状に回転巻き付けしたポリプロピレン層を順次積層し、１〜６ｍｍの防食被覆を構成した後、円周方向の全て、長さ方向の全て又は一部の表層に、着色顔料とガラス繊維を１０〜５０ｗｔ％の範囲で含有し、不飽和ポリエステル硬化樹脂による厚さ２〜１０ｍｍの保護被覆層を順次積層することで剪断接着性、耐衝撃性・耐傷性と防食性に優れた高強度ポリプロピレン重防食被覆鋼管及び鋼管杭が得られることを見いだし、本発明に至った。
【０００８】
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管１の表面に、プライマー層２、ポリオレフィン接着剤層３を介して、塗装温度領域で体積変化の小さい特定のポリオレフィン層４を１〜６ｍｍの範囲の厚みで積層した後、円周方向の全て、長さ方向には全て又は一部の表層にガラス繊維を１０〜５０ｗｔ％の範囲で含有し、不飽和ポリエステル硬化樹脂による厚さ２〜１０ｍｍの保護被覆層５を順次積層したことを特徴とする高強度ポリオレフィン重防食被覆鋼管及び鋼管杭である。
【０００９】
あるいは、図２に示すが如く、下地処理を施した鋼管１の外面にプライマー層２、ポリオレフィン接着剤層３を介して、塗装温度領域で体積変化の小さい特定のポリオレフィン層４を１〜６ｍｍの範囲の厚みで防食被覆として積層した後、円周方向の全て、長さ方向には全て又は一部の表層にガラス繊維を１０〜５０ｗｔ％の範囲で含有し、不飽和ポリエステル硬化樹脂による厚さ２〜１０ｍｍの保護被覆層５、着色顔料を含有する不飽和ポリエステル硬化樹脂による着色保護層６を順次積層したことを特徴とする高強度ポリオレフィン防食被覆鋼管及び鋼管杭に関するものである。
【００１０】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に使用する鋼材は配管用の鋼管、あるいは海洋、河川の鋼構造物として使用される鋼管杭である。鋼材としては炭素鋼あるいは、ステンレス鋼、チタン合金鋼等の合金鋼、またそのクラッド鋼を用いる。その表面に亜鉛、アルミニウム、ニッケル、銅などのメッキ、亜鉛−鉄、亜鉛−アルミニウム、亜鉛−ニッケル、亜鉛−ニッケル−コバルトなどの合金メッキ、あるいは、これらのメッキ・合金メッキにシリカ、酸化チタンなどの無機物の微細粒子を分散させた分散メッキを施したものでもよい。
【００１１】
鋼管表面の下地処理は、まずサンド、グリッド、ショット等を用いてブラスト処理を行ない表面付着物を除去する。ただし表面の油分・スケール等を除去して表面に粗度を付与する機能があればブラスト処理以外の方法を用いて構わない。更に下地処理として、被覆鋼材の使用環境が厳しい場合や耐陰極剥離性能が求められる場合には、ブラスト後の表面にクロメート処理を実施する。クロメート処理に用いるクロメート処理剤は成分としてクロム酸を含有するものであれば良いが、部分還元クロム酸と乾式超微粒子シリカを主成分としたもの、または前記主成分にリン酸やその化合物、シランカップリング剤等の各種添加剤を添加したものを用いると耐剥離性等の防食性に優れる。また塗布量としては全クロム付着量が５０〜１０００ｍｇ／ｍ２  の範囲になるように塗布する。
【００１２】
下地処理を施した鋼材の表面にはプライマー処理剤を塗布して硬化させる。プライマー処理剤は熱硬化性樹脂に無機顔料を添加したものを用いる。プライマー処理剤は液体、あるいは粉体で供給され、ロール塗装、スプレー塗装、静電粉体塗装等を用いて塗布し、常温あるいは加熱により硬化させる。また、硬化が不足する場合は紫外線照射等の硬化促進手法を用いる。プライマー処理層の硬化後の膜厚は１０〜１５０μｍが望ましい。膜厚が１０μｍ以下ではプライマーによる鋼材表面被覆率が低下する。１５０μｍ以上ではプライマーの応力増加により密着力が低下する。プライマー処理剤に使用する熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂又はウレタン樹脂等の鋼材との密着性に優れたものであればよいが、特にエポキシ樹脂を用いると鋼材との密着性・防食性に優れる。エポキシ樹脂とはビスフェノールＡ又はビスフェノールＦのジグリシジルエーテルを単独又は混合物である。これに塗料粘度が問題にならない場合は、耐熱性の高いフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等の多官能エポキシ樹脂を添加して使用すると耐水性が向上する。エポキシ樹脂の硬化剤としては、脂環式アミン、脂肪族アミン、ジシアンジアミド、変性イミダゾール、フェノールノボラック硬化剤等を単独又は混合して用いる。一方、ウレタン樹脂を用いる場合、ポリオールとイソシアネートーからなる化合物であればよく、２液反応硬化もしくはプレポリマーによる湿気硬化型として使用する。またプライマー樹脂として分子中にビスフェノール骨格を有するビニルエステル樹脂を用いることも出来る。プライマー処理剤には顔料として、無機微粉末を主として添加する。酸化ケイ素、アルミナ、酸化チタン、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム、クロム酸化合物、リン酸化合物、ホウ酸化合物またはそれの混合物などが使用出来る。また、乾式超微粒子シリカも塗料のチキソ性制御や、防食性向上に添加しても構わない。特に耐衝撃性が要求される場合には１０〜５０ｗｔ％の範囲で添加し、１２０℃以上の高温で硬化させる。
【００１３】
下地処理、プライマー処理を行った鋼管の表面にポリオレフィン接着剤層を介して、ポリオレフィン樹脂層を積層する。ポリエチレンあるいはポリプロピレンといったポリオレフィンは分子内に極性基を持たないため、他の樹脂との接着には、防食層に使用するのと同種の成分を含有するポリオレフィン接着剤が必要である。ポリオレフィン接着剤はプライマー層とポリオレフィン層との融着性が優れるものであれば何でも良い。接着剤の種類は本発明の効果に影響を与えるものでは無いが、ポリオレフィンを変性し極性基を導入した変性ポリオレフィン樹脂を用いると接着性に優れる。変性ポリオレフィン樹脂としては、ポリオレフィンをマレイン酸、アクリル酸、イタコン酸、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一部変性したものを一般的には用いる。ポリオレフィン接着剤は加熱した鋼管に、粉砕品を静電塗装するか、あるいは押出機とＴダイス又は丸ダイスを用いてフィルム状に押し出して被覆する。この時、接着剤の厚みとしては被覆性と経済性の面から１００〜１０００μｍが望ましい。
【００１４】
防食層に使用するポリオレフィン樹脂には、ポリエチレン樹脂とポリプロピレン樹脂がある。ポリエチレン樹脂は、エチレンを主成分として重合した低密度〜高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンを単独又はブレンドして用いる。鋼管杭のように耐候性が要求される場合には、カーボンブラックを１〜３％添加する。ポリエチレン樹脂は、押出機とＴダイス又は丸ダイスを用いてフィルム状に押し出して被覆を行う。被覆されたポリエチレンの密度は０．９２ｇ／ｃｍ３  以上で、０．９２〜０．９８ｇ／ｃｍ３  の範囲が望ましく、分子の分岐や分子量、添加剤を調整したものを用いる。ポリエチレンの密度が小さい場合は、ポリエチレン層上に不飽和ポリエステル樹脂層を形成する製造温度から、実使用温度での差により冷却収縮比が大きくなるため、上層に被覆する不飽和ポリエステル樹脂層との層間密着力が低下する。また、膜厚収縮量は被覆厚みが厚い程大きいため、被覆厚みとしては、重防食層としての機能を有することが可能な１ｍｍから最大６ｍｍまでの間で被覆する。６ｍｍ以上では、厚み方向での収縮量が大きく、ポリエステル樹脂との剪断接着力に影響を及ぼす。一方で、押し出し被覆用のポリエチレンは密度の大きいものでも、０．９６ｇ／ｃｍ３  程度までであることから、添加剤の大量の添加による密度の増大はポリエチレンの物性や、耐水防食性に影響を与えるため、０．９８ｇ／ｃｍ３  以下の密度を持つポリエチレンを使用することが望ましい。
【００１５】
ポリプロピレン樹脂は一般的に用いられるプロピレンモノマー単独、あるいは一部に種々のエチレン、α−オレフィン、ジオレフィン、ビニルモノマー等のモノマーとを共重合したものである。耐熱用途、あるいは鋼管杭のように耐候性が要求される場合、ポリプロピレンは劣化しやすい性質があるため、各種酸化防止剤を適宜添加する。特にポリプロピレンにポリエステル保護層を施すと、酸化防止剤の流出防止や、紫外線遮蔽効果があるため、ポリプロピレン単独より耐久性も向上する。ポリプロピレン樹脂は、押出機とＴダイスを用いて樹脂をフィルム状に押し出して被覆する。ポリプロピレン樹脂は一般にポリエチレン樹脂よりも耐熱性が高いため、ポリエステル塗装からの温度差による冷却収縮率が密度によって大きく変化しない。このため収縮の面からは密度範囲を限定する必要は無いが、押し出し成形性と物性から、０．８８〜０．９２ｇ／ｃｍ３  の一般的な密度範囲のものを用いるのが望ましい。一方、被覆厚みは、重防食層としての機能を有することが可能な１ｍｍから最大６ｍｍまでの間で被覆する。６ｍｍ以上では、厚み方向での収縮量が大きく、ポリエステル樹脂との剪断接着力に影響を及ぼす。
【００１６】
保護被覆としてのガラス繊維を含有する不飽和ポリエステル樹脂層の被覆にはハンドレイアップ法、スプレーアップ法、コールドプレス法、フィラメントワインデイング法や型枠による注入成形等の方法を用いる。本発明で使用する不飽和ポリエステル硬化樹脂とは、分子内にエステル結合と二重結合を有するものであれば良く、オルソフタル酸系、イソフタル酸系、テレフタル酸系、ビスフェノール系の不飽和ポリエステル樹脂が使用出来る。また材料コストの問題はあるが、化学的に安定で末端に二重結合を持つビニルエステルを使用しても良い。これらの不飽和ポリエステル樹脂をスチレンモノマー等の重合性単量体を含有率で３０〜６０％の割合に溶解したものをケトンパーオキシド、ハイドロパーオキシドの様な過酸化物触媒とコバルト系、バナジウム系、マンガン系、アミン系等の促進剤によって硬化する熱硬化性樹脂を用いる。モノマーは３０％以上の含有率とすることで樹脂の硬化収縮率を５％以上に高めたものを用いる。
【００１７】
ポリエステル樹脂防食層にはガラス繊維を充填する。ガラス繊維はその長さが短いと強度向上効果が得られないため、５ｍｍ以上の長さを持つものを１０ｗｔ％以上添加する。フィラメントワインデイング法やガラスクロス、ガラスマットを用いる場合では特に長さの上限はないが、スプレーアップ法等においてガラス短繊維を用いる場合は、ガラス繊維が長いと塗料の脱泡性が低下することから５〜５０ｍｍの範囲が望ましい。また、その添加量の上限としては５０ｗｔ％の以下の範囲で添加する。添加量が５０ｗｔ％を越えるとポリエチレンの鋼管被覆では剪断接着性が低下する。添加繊維には、価格と樹脂補強効果、防食性能においてガラス繊維が優れるためこれを用いる。ガラス以外の繊維として有機繊維や炭素繊維、金属繊維等を組み合わせて用いる場合、樹脂に対する総添加量がガラス繊維の添加量範囲である１０〜５０ｗｔ％に相当する体積比を超えない様に調整し、単独又は混合して用いる。また、意匠性と耐候性付与のため着色顔料の添加によってポリエステル樹脂層を着色する。使用する着色顔料としては、例えばカドミウムイエロー、酸化鉄、ポリアゾイエロー、キノフタロンイエロー、イソインドリノンイエロー、キナクリドンイエロー、ベンガラレッド、ポリアゾブラウン、アゾレーキイエロー、ペリレンレッド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ベンガライエロー、アルミン酸コバルト、アニリンブラック、カーボンブラック、酸化チタン、ウルトラマリンブルー、アルミニウム微粉末等を添加する。特に鋼管杭として用いられる場合、不飽和ポリエステルは暴露により表層部分が劣化するため、着色顔料を０．５〜３％添加する。特に耐候性が必要な場合は、ガラス繊維を含有しない着色不飽和ポリエステル硬化樹脂層を最外面にもう一層形成すると良い。このため、ガラス繊維強化ポリエステル保護被覆層を形成後、その表面に着色顔料を含有した不飽和ポリエステル樹脂を１００〜１０００μｍの厚みで塗装する。記組成の不飽和ポリエステル硬化樹脂層に保護層としての機能と密着性を持たせるため、２〜１０ｍｍの皮膜を形成する。厚みが２ｍｍに及ばないと、耐衝撃性と剪断接着性が低下する。また、厚みが１０ｍｍを越えると、硬化時の発熱量が増加するためポリオレフィン防食被覆の収縮量が増大し、剪断接着性の低下が生じる。
【００１８】
以上の被覆を図１又は２の断面図に示すように順次積層することにより、防食被覆にポリオレフィンを用いても、表層のポリエステル保護被覆との剪断接着力確保のためにエンボス加工あるいは螺旋条の突起等の特殊な形状加工を必要とせず、生産効率が良く、また安定した耐衝撃性と優れた防食性を持つ高強度ポリオレフィン重防食被覆鋼管及び鋼管杭が得られることを見いだし、本発明に至った。
【００１９】
【発明の実施の形態】
不飽和ポリエステル硬化樹脂による保護被覆層を防食層の表層に被覆する場合、下層の防食層との接着が問題となる。特に杭では施工時に土圧等により、剪断力が加わる場合があり、その剪断接着力が重要である。一般の塗装では被覆材料に熱・硬化収縮による内部応力が残存すると接着力が低下するため、被覆材の内部応力を下げる方法が有効である。しかしながら、本発明に用いるポリオレフィン被覆鋼管ではポリオレフィンと不飽和ポリエステルでの化学的な接着作用が期待出来ない。そこで、本発明では接着阻害因子である皮膜収縮を逆に利用し、これにより発生する押しつけ圧力で剪断接着性を向上させる作用を持たせた結果、ポリオレフィン被覆に特殊な形状加工を施すことなく剪断接着性を確保することを可能とした。その方法としては使用する材料と膜厚を規定することによりポリオレフィン樹脂層４と不飽和ポリエステル樹脂層５にその機能を持たせている。
【００２０】
不飽和ポリエステル硬化樹脂層５は樹脂のみであれば、硬化収縮が生じるが補強材としてガラス繊維を添加していくと収縮率が減少する。このため、１０〜５０ｗｔ％の範囲でガラス繊維を添加し、モノマーを３０％以上含有することで樹脂の硬化収縮量を５％以上とすることによって保護被覆材による押しつけ圧力を発生させる。一方で、硬化収縮は硬化温度が高い程大きく、剪断接着力には有利に作用するが、温度が高いとポリオレフィン被覆層４が膨張し、冷却後の収縮によって、ポリエステル樹脂層５との剪断接着力を低下させる。このため、ポリオレフィンとしてポリエチレンを用いる場合には０．９２〜０．９８ｇ／ｃｍ３  、ポリプロピレンでは望ましくは０．８８〜０．９２ｇ／ｃｍ３  の密度範囲のものを用い、膜厚を１〜６ｍｍの範囲とすることで、ポリエステルの硬化発熱によるポリオレフィンの膨張〜収縮を抑制し、本発明の高強度ポリオレフィンに必要な剪断接着力を確保することが可能となる。従って、本発明の効果はポリオレフィン樹脂と不飽和ポリエステル樹脂成分を請求項に記載された範囲で用いることによってのみ可能となる。またこのポリオレフィンの被覆方法としては、どのような方法を用いても良いが、Ｔダイスを用いてスパイラル状に巻き付けてポリオレフィン被覆を行うと、突起・隆起を形成しなくても鋼管軸方向でのポリオレフィン膜厚のうねりの効果が加わり、本発明のポリオレフィンの収縮防止と不飽和ポリエステル樹脂による収縮の効果がより有効に作用し、丸ダイスを用いた被覆方法より高い剪断接着力が得られる。
【００２１】
上記の結果、特殊な加工を必要とせず剪断接着力確保が可能となることから、被覆の均一性が高まる。よって最低膜厚管理が容易になり、材料費用の低減と生産性の向上が可能となる。
【００２２】
【実施例】
＜ポリエチレン実施例及び比較例  １＞
外径２００Ａ×長さ５５００ｍｍ×肉厚５．８ｍｍの鋼管外面にグリッドブラスト処理を施し、スケール等を除去して表面に粗度を付与した後、クロム−シリカ系のクロメート処理剤を全クロム付着量で５００ｍｇ／ｍ２  となるように塗布乾燥後して下地処理を行った。次に酸化チタンを１０重量％添加し、アミン系の硬化剤を用いたビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂を主剤として用いたプライマーを３０〜６０μｍ膜厚となるようにスプレー塗布し、この鋼材を加熱してプライマーを硬化させた。次いで無水マレイン酸で変性したポリエチレン樹脂粉を、膜厚２００μｍになる様に静電塗布し、溶融させた後、ポリエチレン樹脂を丸ダイスを用いて管状に押し出して被覆した後に、冷却し、ポリエチレン被覆鋼管を製造した。次に、スプレーアップ法により、スチレンモノマーを３０％含有するオルソ系不飽和ポリエステル樹脂に１％の着色顔料を添加した塗料と過酸化物触媒含有硬化剤をスプレー混合しながら、ガラスロービングをガンの先端で２５ｍｍ長に切断したものを同時に吹き付け塗装を行い、着色保護層を形成した。
【００２３】
これにより、ポリエチレンの密度の異なる比較例１−１、及び実施例１−１〜４の高強度保護被覆を持つポリエチレン被覆鋼管を製造した。この被覆鋼管を切断加工し、ＡＳＴＭ  Ｇ１４に規定された落錘衝撃試験により被覆の貫通エネルギーを測定した。また、剪断接着強度を図３に示す試験方法で、鋼管部分と被覆部分に剪断力を与え、最大加重を５回測定し、その平均値からポリエチレン被覆鋼管の単位表面面積あたりの剪断接着力を求めた。水準と結果を表１−１に示す。
【００２４】
防食層として使用されるポリエチレンの密度は全体の衝撃強度に与える影響は小さいが比較例１−１に示されるように密度が小さい場合にはポリエチレンの熱収縮の影響のため、剪断接着力が低下する。一方、実施例の範囲では良好な剪断接着力が得られる。
【００２５】
＜ポリエチレン実施例及び比較例  ２＞
外径２００Ａ×長さ５５００ｍｍ×肉厚５．８ｍｍの鋼管外面にグリッドブラスト処理を施し、スケール等を除去して表面に粗度を付与した後、クロム−シリカ系のクロメート処理剤を全クロム付着量で５００ｍｇ／ｍ２  となるように塗布乾燥後して下地処理を行った。次に粉砕シリカを１６％添加し、アミン系の硬化剤を用いたビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂を主剤として用いたプライマーを３０〜６０μｍ膜厚となるようにスプレー塗布し、この鋼材を加熱してプライマーを硬化させた。次いで無水マレイン酸で変性したポリエチレン接着剤（膜厚：１５０μｍ）と本発明の防食被覆用ポリエチレン樹脂を２層Ｔダイスを用いてフィルム状に押し出し被覆した。この後、冷却してポリエチレン被覆鋼管を製造した。次に、スプレーアップ法により、スチレンモノマーを３０％含有するオルソ系不飽和ポリエステル樹脂に１％の着色顔料を添加した塗料と過酸化物触媒含有硬化剤をスプレー混合しながら、ガラスロービングをガンの先端で２５ｍｍ長に切断したものを同時に吹き付け塗装を行い、着色保護層を形成した。
【００２６】
以上の方法により、ポリエチレン防食層の厚みが１〜１０ｍｍの範囲の実施例２−１〜４と比較例２−１の高強度保護被覆を持つポリエチレン被覆鋼管を製造した。この被覆鋼管を切断加工し、実施例１と同じ条件で落錘衝撃試験、剪断接着力測定を行った。
【００２７】
ポリエチレン防食層の厚みの影響を評価した結果を表１−２に示す。表１−２の結果、ポリエチレンの厚みが衝撃強度に与える影響は比較的小さい。一方で、ポリエチレンの厚みが１〜６ｍｍの本発明の実施例では、熱収縮の影響が小さいため良好な剪断接着力を示すが、膜厚が厚い比較例では接着力の低下が見られる。また、丸ダイスを用いた表１−１の実施例１−１に対して、Ｔダイスを用いてポリエチレン被覆を行った本発明の請求項３及び４に相当する表１−２の実施例２−３が、高い剪断接着力を示すことがわかる。
【００２８】
＜ポリエチレン実施例及び比較例  ３＞
外径２００Ａ×長さ５５００ｍｍ×肉厚５．８ｍｍの鋼管外面にグリッドブラスト処理を施し、スケール等を除去して表面に粗度を付与した後、クロム−シリカ系のクロメート処理剤を全クロム付着量で５００ｍｇ／ｍ２  となるように塗布乾燥後して下地処理を行った。次に乾式超微粒子シリカを３％添加し、アミン系の硬化剤を用いたビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂にフェノールノボラック系のエポキシ樹脂を８：２に混合したものを主剤として用いたプライマーを３０〜６０μｍ膜厚となるようにスプレー塗布し、この鋼材を加熱してプライマーを硬化させた。次いで無水マレイン酸で変性したポリエチレン接着剤（膜厚：１５０μｍ）と本発明の防食被覆用ポリエチレン樹脂を２層Ｔダイスを用いてフィルム状に押し出し被覆した。この後、冷却してポリエチレン被覆鋼管を製造した。次に、スプレーアップ法により、スチレンモノマー含有量を２０、３０、４０、５０、７０％にそれぞれ調整したイソ系不飽和ポリエステル樹脂に１％の着色顔料を添加した塗料と過酸化物触媒含有硬化剤をスプレー混合しながら、ガラスロービングをガンの先端で２５ｍｍ長に切断したものを同時に吹き付け塗装を行い、着色保護層を形成した。
【００２９】
以上の方法により、スチレンモノマーの含有量が本発明の範囲である実施例３−１〜３とスチレンモノマーの含有量が異なる比較例３−１、２の高強度保護被覆を持つポリエチレン被覆鋼管を製造した。この被覆鋼管を切断加工し、実施例１と同じ条件で落錘衝撃試験、剪断接着力測定を行った。結果を表２−１に示す。
【００３０】
不飽和ポリエステル樹脂に含有されるモノマーの影響を評価した結果を表２−１に示す。表２−１の結果、モノマー含有量は本発明の範囲である３０〜６０％が衝撃強度と剪断接着力に対して良好である。
【００３１】
＜ポリエチレン実施例及び比較例  ４＞
外径２００Ａ×長さ５５００ｍｍ×肉厚５．８ｍｍの鋼管を用いて、実施例及び比較例３と同じ条件で、イソ系不飽和ポリエステル樹脂にはスチレンモノマーを３０％に含有するものを使用し、ポリエステル被覆の厚みを変えた高強度ポリエチレン重防食被覆鋼管及び鋼管杭を製造した。この被覆鋼管を切断加工し、実施例１と同じ条件で落錘衝撃試験、剪断接着力測定を行った。結果を表２−２に示す。
【００３２】
衝撃強度はポリエステル被覆層の膜厚に比例する傾向を示すが本発明の範囲である１０ｍｍを超えた比較例４−２の領域では、膜厚に対する強度増加分が小さく、剪断接着強度も皮膜の熱量蓄積による温度上昇から低下する傾向にある。また、皮膜の膜厚が小さいと収縮力の低下により、比較例４−１に示されるように剪断接着強度が低下する。これらの結果から、本発明の範囲である２〜１０ｍｍの膜厚範囲が安定した性能となる。
【００３３】
＜ポリエチレン実施例及び比較例  ５＞
外径２００Ａ×長さ５５００ｍｍ×肉厚５．８ｍｍの鋼管を用いて、実施例及び比較例３と同じ条件で、イソ系不飽和ポリエステル樹脂にはスチレンモノマーを３０％に含有するものを使用し、ガラス繊維の添加量を変えた高強度ポリエチレン重防食被覆鋼管及び鋼管杭を製造した。この被覆鋼管を切断加工し、実施例１と同じ条件で落錘衝撃試験、剪断接着力測定を行った。結果を表３−１に示す。
【００３４】
ガラス繊維の添加により被覆の強度が上昇するため、衝撃強度はガラス繊維添加量が多い程良好で保護被覆としての強度保持には１０％以上の添加が必要である。一方で、ガラス繊維の添加量が５０％を超えると硬化収縮が殆ど生じなくなるため、著しい剪断接着力の低下が生じる。このため、本発明の実施例の範囲である１０〜５０％のガラス繊維添加が良好な結果を示す。
【００３５】
＜ポリエチレン実施例及び比較例  ６＞
外径２００Ａ×長さ５５００ｍｍ×肉厚５．８ｍｍの鋼管外面にグリッドブラスト処理を施し、スケール等を除去して表面に粗度を付与した後、クロム−シリカ系のクロメート処理剤を全クロム付着量で５００ｍｇ／ｍ２  となるように塗布乾燥後して下地処理を行った。次に乾式超微粒子シリカを３％添加し、アミン系の硬化剤を用いたビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂にフェノールノボラック系のエポキシ樹脂を８：２に混合したものを主剤として用いたプライマーを３０〜６０μｍ膜厚となるようにスプレー塗布し、この鋼材を加熱してプライマーを硬化させた。次いで無水マレイン酸で変性したポリエチレン接着剤（膜厚：１５０μｍ）と本発明の防食被覆用ポリエチレン樹脂を２層Ｔダイスを用いてフィルム状に押し出し被覆した。この後、冷却してポリエチレン被覆鋼管を製造した。
【００３６】
比較例として、ポリエチレンを被覆を施した直後に表面に凹凸を付けた内面水冷金属ロールにより、表面にエンボス加工を施した後、水冷し、特開平６−１４６２７１号公報に相当する比較例６−１のエンボス表面加工を施したポリエチレン被覆鋼管を製造した。比較例６−２，３の螺旋状の突起を付けたポリエチレン被覆鋼管をＴダイスの一部を分割被覆することで製造した。
【００３７】
次に、これらの被覆鋼管の表面にスプレーアップ法により、スチレンモノマーを３０％含有するイソ系不飽和ポリエステル樹脂に１％の着色顔料を添加した塗料と過酸化物触媒含有硬化剤をスプレー混合しながら、ガラスロービングをガンの先端で２５ｍｍ長に切断したものを同時に吹き付け塗装を行い、着色保護層を形成し、実施例６−１と比較例６−１〜３の高強度保護被覆を持つポリエチレン被覆鋼管を製造した。この被覆鋼管を切断加工し、実施例１と同じ条件で落錘衝撃試験、剪断接着力測定を行った。結果を表３−２に示す。
【００３８】
表３−２の結果からも明らかなように、本発明の高強度ポリエチレン重防食被覆鋼管は、従来のエンボス加工や螺旋状突起による比較例と同等以上の剪断接着強度を示す。また、衝撃強度は膜厚が均一なため、ポリエチレンの突起部位での強度低下が少なく、従来品に比較して優れた性能を示す。
【００３９】
＜ポリエチレン実施例７＞
外径２００Ａ×長さ５５００ｍｍ×肉厚５．８ｍｍの鋼管を用いて、実施例及び比較例３と同じ条件で、イソ系不飽和ポリエステル樹脂にはスチレンモノマーを３０％に含有するものを使用して、ガラス繊維含有の保護被覆層を塗装した後、イソ系不飽和ポリエステル樹脂に着色顔料を１％添加した塗料を塗装し、３００μｍの表面着色層を形成し、本発明の請求項７及び８に相当する高強度ポリエチレン重防食被覆鋼管及び鋼管杭を製造した。この被覆鋼管を切断加工し、実施例１と同じ条件で落錘衝撃試験、剪断接着力測定を行った。また、この被覆鋼管を垂直状態で海岸近傍に８年間暴露し、色差変化、チョーキングによる塗膜減少量を調査した。結果は表４−１に示す。
【００４０】
表４−１の長期暴露結果からも明らかなように、表面に樹脂と着色顔料のみの保護層を形成すると、ポリエステル樹脂表面の劣化によるチョーキングを抑制し、塗膜減少量を低下させることができる。
【００４１】
＜ポリプロピレン実施例及び比較例  ８＞
外径２００Ａ×長さ５５００ｍｍ×肉厚５．８ｍｍの鋼管外面に実施例２と同じ条件で下地処理、プライマー処理を行った。次いで無水マレイン酸で変性したポリプロピレン接着剤（膜厚：１５０μｍ）と本発明の防食被覆用ポリプロピレン樹脂を２層Ｔダイスを用いてフィルム状に押し出し被覆した。この後、冷却してポリプロピレン被覆鋼管を製造した。次に、スプレーアップ法により、スチレンモノマーを３０％含有するオルソ系不飽和ポリエステル樹脂に１％の着色顔料を添加した塗料と過酸化物触媒含有硬化剤をスプレー混合しながら、ガラスロービングをガンの先端で２５ｍｍ長に切断したものを同時に吹き付け塗装を行い、着色保護層を形成した。
【００４２】
以上の方法により、ポリプロピレン防食層の厚みが１〜１０ｍｍの範囲の実施例８−１〜４と比較例８−１の高強度保護被覆を持つポリプロピレン被覆鋼管を製造した。この被覆鋼管を切断加工し、実施例１と同じ条件で落錘衝撃試験、剪断接着力測定を行った。
【００４３】
ポリプロピレン防食層の厚みの影響を評価した結果を表４−２に示す。表４−２の結果、ポリプロピレンの厚みが衝撃強度に与える影響は比較的小さい。一方で、ポリプロピレンの厚みが１〜６ｍｍの本発明の実施例では、熱収縮の影響が小さいため良好な剪断接着力を示すが、膜厚が厚い比較例では接着力の低下が見られる。
【００４４】
＜ポリプロピレン実施例及び比較例  ９＞
外径２００Ａ×長さ５５００ｍｍ×肉厚５．８ｍｍの鋼管外面に実施例３と同条件で下地処理、プライマー処理を行った。次いで無水マレイン酸で変性したポリプロピレン接着剤（膜厚：１５０μｍ）と本発明の防食被覆用ポリプロピレン樹脂を２層Ｔダイスを用いてフィルム状に押し出し被覆した。この後、冷却してポリプロピレン被覆鋼管を製造した。次に、スプレーアップ法により、スチレンモノマー含有量を２０、３０、４０、５０、７０％にそれぞれ調整したイソ系不飽和ポリエステル樹脂に１％の着色顔料を添加した塗料と過酸化物触媒含有硬化剤をスプレー混合しながら、ガラスロービングをガンの先端で２５ｍｍ長に切断したものを同時に吹き付け塗装を行い、着色保護層を形成した。
【００４５】
以上の方法により、スチレンモノマーの含有量が本発明の範囲である実施例９−１〜３とスチレンモノマーの含有量が異なる比較例９−１、２の高強度保護被覆を持つポリプロピレン被覆鋼管を製造した。この被覆鋼管を切断加工し、実施例１と同じ条件で落錘衝撃試験、剪断接着力測定を行った。結果を表５−１に示す。
【００４６】
表５−１の結果、不飽和ポリエステル樹脂に含有されるモノマー含有量は本発明の範囲である３０〜６０％が衝撃強度と剪断接着力に対して良好である。
【００４７】
＜ポリプロピレン実施例及び比較例  １０＞
外径２００Ａ×長さ５５００ｍｍ×肉厚５．８ｍｍの鋼管を用いて、実施例９と同じ条件で、スチレンモノマーを３０％に含有したイソ系不飽和ポリエステル樹脂を使用して、ポリエステル被覆の厚みを変えた高強度ポリプロピレン重防食被覆鋼管及び鋼管杭を製造した。この被覆鋼管を切断加工し、実施例１と同じ条件で落錘衝撃試験、剪断接着力測定を行った。結果を表５−２に示す。表５−２には比較例１０−１、実施例１０−１、実施例１０−２、実施例１０−３、実施例１０−４、比較例１０−２をその順で記載している。
【００４８】
衝撃強度はポリエステル被覆層の膜厚に比例する傾向を示すが本発明の範囲である１０ｍｍを超えた比較例１０−２の領域では、膜厚に対する強度増加分が小さく、剪断接着強度も皮膜の熱量蓄積による温度上昇から低下する傾向にある。また、皮膜の膜厚が小さいと収縮力の低下により、比較例１０−１に示されるように剪断接着強度が低下する。これらの結果から、本発明の範囲である２〜１０ｍｍの膜厚範囲が安定した性能となる。
【００４９】
＜実施例及び比較例  １１＞
外径２００Ａ×長さ５５００ｍｍ×肉厚５．８ｍｍの鋼管を用いて、実施例９と同じ条件で、イソ系不飽和ポリエステル樹脂にはスチレンモノマーを３０％に含有するものを使用し、ガラス繊維の添加量を変えた高強度ポリプロピレン重防食被覆鋼管及び鋼管杭を製造した。この被覆鋼管を切断加工し、実施例１と同じ条件で落錘衝撃試験、剪断接着力測定を行った。結果を表６−１に示す。表６−１には比較例１１−１、実施例１１−１、実施例１１−２、実施例１１−３、実施例１１−４、比較例１１−２をその順で記載している。
【００５０】
ガラス繊維の添加により被覆の強度が上昇するため、衝撃強度はガラス繊維添加量が多い程良好で保護被覆としての強度保持には１０％以上の添加が必要である。一方で、ガラス繊維の添加量が５０％を超えると硬化収縮が殆ど生じなくなるため、著しい剪断接着力の低下が生じる。このため、本発明の実施例の範囲である１０〜５０％のガラス繊維添加が良好な結果を示す。
【００５１】
＜ポリプロピレン実施例及び比較例  １２＞
外径２００Ａ×長さ５５００ｍｍ×肉厚５．８ｍｍの鋼管外面に実施例６と同条件で下地処理、プライマー処理を行った。次いで無水マレイン酸で変性したポリプロピレン接着剤（膜厚：１５０μｍ）と本発明の防食被覆用ポリプロピレン樹脂を２層Ｔダイスを用いてフィルム状に押し出し被覆した。この後、冷却してポリプロピレン被覆鋼管を製造した。
【００５２】
比較例として、ポリプロピレンを被覆を施した直後に表面に凹凸を付けた内面水冷金属ロールにより、表面にエンボス加工を施した後、水冷し、特開平６−１４６２７１号公報に相当する比較例１２−１のエンボス表面加工を施したポリプロピレン被覆鋼管を製造した。
【００５３】
次に、これらの被覆鋼管の表面にスプレーアップ法により、スチレンモノマーを３０％含有するイソ系不飽和ポリエステル樹脂に１％の着色顔料を添加した塗料と過酸化物触媒含有硬化剤をスプレー混合しながら、ガラスロービングをガンの先端で２５ｍｍ長に切断したものを同時に吹き付け塗装を行い、着色保護層を形成し、実施例１２−１と比較例１２−１の高強度保護被覆を持つポリプロピレン被覆鋼管を製造した。この被覆鋼管を切断加工し、実施例１と同じ条件で落錘衝撃試験、剪断接着力測定を行った。結果を表６−２に示す。表６−２には実施例１２−１と比較例１２−１をその順で記載している。
【００５４】
表６−２の結果からも明らかなように、本発明の高強度ポリプロピレン重防食被覆鋼管は、従来のエンボス加工や螺旋状突起による比較例と同等以上の剪断接着強度と優れた耐衝撃性を示す。
【００５５】
【表１】
0003563954.tif 000002
【００５６】
【表２】
0003563954.tif 000003
【００５７】
【表３】
0003563954.tif 000004
【００５８】
【表４】
0003563954.tif 000005
【００５９】
【表５】
0003563954.tif 000006
【００６０】
【表６】
0003563954.tif 000007
【００６１】
【発明の効果】
本発明の高強度ポリオレフィン重防食被覆鋼管及び鋼管杭はは実施例からも明らかな様に、従来の高強度保護被覆を持つポリオレフィン重防食被覆鋼材のように、ポリオレフィンの表面に特殊な形状加工を施すことなく、剪断接着性の確保が可能である。このため、全被覆膜厚が同じ場合には、加工部分の耐衝撃性の低下を抑制することが出来、耐衝撃性が大幅に向上する。本発明を、高い耐衝撃性とポリオレフィンによる高い防食性を有する高強度ポリオレフィン重防食被覆鋼管及び鋼管杭として適用することにより、重防食被覆鋼材の施工時や、船舶等の衝突、捨て石による損傷を防止することが出来る。また、従来のポリエステル保護被覆に対して最低膜厚管理が容易になることによる材料費の削減や製造工程の簡素化が可能となるため、より容易に製品を提供することが出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高強度ポリオレフィン重防食被覆鋼管及び鋼管杭の一部円周方向断面を示す。
【図２】本発明の高強度ポリオレフィン重防食被覆鋼管及び鋼管杭の一部円周方向断面を示す。
【図３】鋼管を用いた被覆の剪断接着力試験方法を示す断面図。
【符号の説明】
１  下地処理を施した鋼管
２  プライマー層
３  ポリオレフィン接着剤層
４  ポリオレフィン防食被覆層
５  ガラス繊維を含有する不飽和ポリエステル樹脂着色保護層
６  着色不飽和ポリエステル樹脂被覆層
７  鋼管押し込み支持具
８  被覆の受け台
【図１】
0003563954.tif 000008
【図２】
0003563954.tif 000009
【図３】
0003563954.tif 000010