(57)【要約】  寒冷地でピンとボックスとを連結するときのトルクの増加を抑制できる、油井管用ねじ継手を提供する。本実施形態の油井管用ねじ継手（１）は、ピン（２）とボックス（３）とを備える。ピン（２）及びボックス（３）はそれぞれ、ねじ部（２２）、（３２）及びねじ無し金属接触部（２３）、（３３）を有する接触表面（２１）、（３１）を有する。ピン（２）の接触表面（２１）は、最上層として、光硬化被膜（２５）を備える。光硬化被膜（２５）は、光硬化樹脂と、パーフルオロポリエーテルとを含有する。ボックス（３）の接触表面（３１）は、最上層として、固体潤滑被膜（３５）を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ部及びねじ無し金属接触部を有する接触表面をそれぞれ含むピンとボックスとを備えた油井管用ねじ継手であって、
前記ピンの接触表面が最上層として、光硬化型樹脂と、パーフルオロポリエーテルとを含有する光硬化被膜を備え、
前記ボックスの接触表面が最上層として、固体潤滑被膜を備える、油井管用ねじ継手。
【請求項２】
請求項１に記載の油井管用ねじ継手であって、
前記光硬化被膜は、０．２〜２０質量％のパーフルオロポリエーテルを含有する、油井管用ねじ継手。
【請求項３】
請求項２に記載の油井管用ねじ継手であって、
前記パーフルオロポリエーテルの重量平均分子量は３０００以上である、油井管用ねじ継手。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の油井管用ねじ継手であって、
前記固体潤滑被膜の膜厚は１０〜１５０μｍであり、前記光硬化被膜の膜厚は５〜４０μｍである、油井管用ねじ継手。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の油井管用ねじ継手であって、
前記ピンの接触表面及びボックスの接触表面の少なくとも一方は、ブラスト処理、酸洗、化成処理、及び、金属めっきからなる群から選択される１種又は２種以上の方法により下地処理がなされている、油井管用ねじ継手。
【請求項６】
油井管用ねじ継手の接触表面上に形成される光硬化被膜用の組成物であって、
光硬化型樹脂組成物と、
パーフルオロポリエーテルとを含有する、光硬化被膜用組成物。
【請求項７】
請求項６に記載の光硬化被膜用組成物であって、
０．２〜２０質量％の前記パーフルオロポリエーテルを含有する、光硬化被膜用組成物。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の光硬化被膜用組成物であって、
前記パーフルオロポリエーテルの重量平均分子量は３０００以上である、光硬化被膜用組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油井管用ねじ継手及び油井管用ねじ継手に形成される光硬化被膜用の組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
油井及びガス井（以下、「油井」と称する。）の掘削に油井管（Ｏｉｌ  Ｃｏｕｎｔｒｙ  Ｔｕｂｕｌａｒ  Ｇｏｏｄｓ：ＯＣＴＧ）が用いられる。油井管はたとえば、チュービングやケーシングである。チュービングの内部には、原油又はガス等の流体が流れる。油井管は、一般的に、油井管用ねじ継手を使用して互いに連結される。従来、油井の深さは２０００〜３０００ｍであった。しかしながら、近年の海洋油井などでは、油井の深さは８０００〜１００００ｍに達する。油井管として使用される鋼管の１つの長さは一般的には数十メートルである。したがって、油井掘削に利用されるこれら油井管の本数は１０００本以上に達する。【０００３】
油井管用ねじ継手は、一般的に、ピンとボックスとを備える。典型的な油井管用ねじ継手において、ピンは、油井管の端部の外面に形成され、雄ねじを有する。ボックスは、油井管用ねじ継手部材であるカップリングの両端の内面に形成され、雌ねじを有する。【０００４】
ピンの雄ねじの先端部と、ボックスの雌ねじの底部には、それぞれねじ無し金属接触部が形成される。油井管の一端（ピン）をカップリング（ボックス）に挿入し、雄ねじと雌ねじとを互いにねじ締めする。以下、管用ねじ継手のねじ締めをメイクアップとも称する。管用ねじ継手のねじ戻しをブレイクアウトとも称する。これにより、ピン及びボックスのねじ無し金属接触部が互いに接触して金属−金属間シールが形成される。このシールがねじ継手の気密性を確保する。【０００５】
上述の使用環境において、油井管用ねじ継手には、連結された油井管の自重による軸方向の引張力に耐えること、及び、内外の流体の圧力に耐えることが要求される。油井管用ねじ継手にはさらに、耐焼付き性が要求される。具体的には、ケーシング（大径サイズ）では４回以上、チュービング（小径サイズ）では１０回以上繰返し使用しても良好な耐焼付き性を有することが要求される。【０００６】
従来、耐焼付き性を高めるため、油井管用ねじ継手のピン又はボックスの接触表面には、銅めっき皮膜が形成されたり、リン酸塩処理等の表面処理が実施される。ここで、接触表面は、ピン及びボックスが互いに接触する表面部分であって、ねじ部とねじ無し金属接触部とを含む。【０００７】
耐焼付き性をさらに高めるために、連結前に、ピン又はボックスの接触表面にコンパウンドグリスと呼ばれる液状の潤滑剤が塗布される。コンパウンドグリスはたとえば、ＡＰＩ規格ＢＵＬ  ５Ａ２に規定されている。【０００８】
コンパウンドグリスは、亜鉛、鉛、銅等に代表される重金属粉を多量に含有するため、環境及び人体への影響が懸念される。そのため近年では、コンパウンドグリスの使用は制限されつつある。したがって、コンパウンドグリスを使用せずに、優れた耐焼付き性を有する油井管用ねじ継手が求められている。【０００９】
本出願人らによる国際公開第２００６／１０４２５１号（特許文献１）、国際公開第２００７／４２２３１号（特許文献２）、国際公開第２００９／７２４８６号（特許文献３）、及び、国際公開第２０１３／０５３４５０号（特許文献４）は、コンパウンドグリスを使用しない油井管用ねじ継手を提案する。【００１０】
特許文献１に開示されたねじ継手では、ピン及びボックスの少なくとも一方の接触表面が、２層被膜で形成される。２層被膜は、粘稠液体又は半固体の潤滑被膜と、潤滑被膜上に形成された乾燥固体被膜とからなる。乾燥固体被膜は、アクリル樹脂等の熱硬化性樹脂被膜又は紫外線硬化型樹脂被膜からなる。潤滑被膜はべたつきを有するため、異物が付着しやすい。しかしながら、潤滑被膜上の乾燥固体被膜により、接触表面上のべたつきが抑制される。乾燥固体被膜は、ねじ継手の締結時に破壊される。そのため、潤滑被膜の潤滑性が確保される。【００１１】
特許文献２に開示されたねじ継手では、ピン及びボックスのねじ部に潤滑被膜を形成する。この潤滑被膜は、塑性又は粘塑性型のレオロジー挙動（流動特性）を示す固体マトリックスと、固体マトリックス中に分散された固体潤滑粒子とを含む。固体マトリックスの好ましい融点は８０〜３２０度である。潤滑被膜は、スプレイ塗布（ホットメルトスプレイ法）、粉末を用いた溶射、又は、水性エマルジョンのスプレイ塗布により形成される。ホットメルト法で用いられる組成物はたとえば、熱可塑性ポリマー（ポリエチレン等）、潤滑成分としてワックス（カルナウバワックス等）、金属石けん（ステアリン酸亜鉛等）、及び腐食抑制剤（カルシウムスルホネート等）を含有する。【００１２】
特許文献３に開示されたねじ継手では、ピンの接触表面に固体防食被膜が形成され、ボックスの接触表面に固体潤滑被膜が形成される。固体防食被膜は、紫外線硬化樹脂を主成分とし、好ましくは透明である。固体潤滑被膜は、熱可塑性ポリマー、ワックス、金属石けん、腐食抑制剤、水不溶性液状樹脂、及び、固体潤滑剤を含有する組成物を用いて、ホットメルト法により形成される。【００１３】
特許文献４に開示されたねじ継手では、少なくとも１つのねじ領域を含むねじ継手の末端部分が、乾燥フィルムにより少なくとも部分的にコーティングされている。乾燥フィルムは、液状の化合物で充填されたマイクロカプセルを含む熱可塑性又は熱硬化性マトリックスを含む。マイクロカプセルは、界面水溶液化学重合法を用いて合成される。特許文献４では、マイクロカプセルの膜材料として、好ましくは、メラミンーホルマリンモノマーを用いる。【００１４】
特許文献１〜３に開示されたねじ継手では、−１０〜＋５０℃程度の低温及び温暖環境において、潤滑性及び耐焼付き性に優れる。しかしながら、これらのねじ継手が−１０℃未満の極低温環境（たとえば、−６０℃〜−２０℃程度）にさらされると、接触表面に形成された潤滑被膜が剥離したり、脆化したりする。この場合、ねじ締め及びねじ戻しに必要なトルクが顕著に増加し、潤滑性が低下する。そのため、耐焼付き性も低下する。同様に、特許文献４に開示されたねじ継手であっても、極低温環境における潤滑性及び耐焼き付き性が低い場合がある。【００１５】
さらに、ねじ継手の接触表面では、錆の発生が抑制される方が好ましい。
【発明の概要】
【００１６】
本発明の目的は、極低温環境においても、コンパウンドグリスを使用することなく、潤滑性、防錆性、及び、耐焼付き性に優れた油井管用ねじ継手を提供することである。
【００１７】
本実施形態の油井管用ねじ継手は、ピンとボックスとを備える。ピン及びボックスはそれぞれ、ねじ部及びねじ無し金属接触部を有する接触表面を含む。ピンの接触表面は、最上層として、光硬化被膜を備える。光硬化被膜は、光硬化型樹脂と、パーフルオロポリエーテルとを含有する。ボックスの接触表面は、最上層として、固体潤滑被膜を備える。
【００１８】
本実施形態の油井管用ねじ継手は、極低温環境においても、コンパウンドグリスを使用することなく、潤滑性、防錆性、及び、耐焼付き性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、油井管用ねじ継手の断面図である。
【図２】図２は、図１中のピンの接触表面近傍及びボックスの接触表面近傍の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を詳しく説明する。本発明者らは、極低温環境における耐焼付き性、潤滑性及び防錆性について調査及び検討した。その結果、本発明者らは次の知見を得た。
【００２１】
光硬化型樹脂と、パーフルオロポリエーテルとを含有する光硬化被膜を、接触表面に形成する。この場合、極低温環境において、締結トルクの上昇を抑えることができる。そのため、潤滑性が高まり、極低温環境でねじ締め及びねじ戻しが繰り返されても、焼付きが発生しにくい。さらに、パーフルオロポリエーテルが含有された光硬化被膜は、優れた防錆性を示す。
【００２２】
以上の知見により完成した本実施形態の油井管用ねじ継手は、ピンとボックスとを備える。ピン及びボックスはそれぞれ、ねじ部及びねじ無し金属接触部を有する接触表面を含む。ピンの接触表面は、最上層として、光硬化被膜を備える。光硬化被膜は、光硬化型樹脂と、パーフルオロポリエーテルとを含有する。ボックスの接触表面は、最上層として、固体潤滑被膜を備える。
【００２３】
本実施形態の油井管用ねじ継手では、ピンの接触表面の光硬化被膜がパーフルオロポリエーテルを含有する。そのため、極低温環境においても光硬化被膜の潤滑性は高い。したがって、油井管用ねじ継手に対してねじ締め及びねじ戻しを繰り返しても、焼付きが発生しにくい。さらに、光硬化被膜は防錆性に優れる。そのため、ピンの接触表面がさびにくい。
【００２４】
好ましくは、光硬化被膜は、０．２〜２０質量％のパーフルオロポリエーテルを含有する。
【００２５】
この場合、光硬化被膜の潤滑性、耐焼付き性及び防錆性がさらに高まる。
【００２６】
好ましくは、パールフオロポリエーテルの重量平均分子量は３０００以上である。
【００２７】
この場合、光硬化被膜の潤滑性がさらに高まる。
【００２８】
上記固体潤滑被膜の膜厚は１０〜１５０μｍであり、上記光硬化被膜の膜厚は５〜４０μｍであることが好ましい。
【００２９】
上記油井管用ねじ継手のピンの接触表面及びボックスの接触表面の少なくとも一方は、ブラスト処理、酸洗処理、化成処理、及び、金属めっきからなる群から選択される１種又は２種以上の方法により下地処理がなされていてもよい。
【００３０】
この場合、下地処理により接触表面の粗さが大きくなる。そのため、光硬化被膜及び／又は固体潤滑被膜の接触表面に対する密着性が高まる。
【００３１】
本実施形態による光硬化被膜用組成物は、油井管用ねじ継手の接触表面上に形成される。光硬化被膜用組成物は、光硬化型樹脂組成物と、パーフルオロポリエーテルとを含有する。
【００３２】
本実施形態の光硬化被膜用組成物は、パーフルオロポリエーテルを含有する。そのため、この組成物を光硬化させて形成される光硬化被膜の潤滑性は高い。そのため、油井管用ねじ継手に対してねじ締め及びねじ戻しを繰り返しても、焼付きが発生しにくい。さらに、光硬化被膜は防錆性に優れる。
【００３３】
以下、本実施形態による油井管用ねじ継手について詳述する。
【００３４】
［油井管用ねじ継手の構成］
図１は、油井管用ねじ継手の断面図である。図１を参照して、油井管用ねじ継手１は、ピン２と、ボックス３とを備える。ピン２は、接触表面２１を備える。接触表面２１は、雄ねじであるねじ部（Ｔｈｒｅａｄ  Ｐｏｒｔｉｏｎ）２２と、ねじ無し金属接触部（Ｕｎｔｈｒｅａｄ  Ｍｅｔａｌ  Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｐｏｒｔｉｏｎ）２３とを含む。ねじ無し金属接触部２３は、ねじ部２２よりもピン２の先端側に位置する。接触表面２１はさらに、先端に、ショルダー部２４を含む。
【００３５】
ボックス３は、接触表面３１を含む。接触表面３１は、雌ねじであるねじ部３２と、ねじ無し金属接触部３３とを含む。ねじ無し金属接触部３３は、ねじ部３２よりも、ボックス３の底部（基部）側に位置する。接触表面３１はさらに、底部（基部）にショルダー部３４を含む。
【００３６】
ねじ継手１が締結されるとき、ピン２がボックス３に挿入され、締結される。このとき、ピン２の接触表面２１とボックス３の接触表面３１とが互いに接触する。より具体的には、ねじ部２２と３２とが互いに接触し、ねじ無し金属接触部２３と３３とが互いに接触する。ピン２のショルダー部２４がボックス３のショルダー部３４と接触することにより締結が完了し、ねじ継手１の気密性が保たれる。
【００３７】
ねじ継手１はたとえば、カップリングを含むＴ＆Ｃ（Ｔｈｒｅａｄｅｄ  ａｎｄ  Ｃｏｕｐｌｅｄ）型のねじ継手である。この場合、ねじ継手１は、油井管の端部に形成されたピンと、カップリングに形成されたボックスとを含む。ねじ継手１はインテグラル型のねじ継手であってもよい。この場合、ピンは油井管の一端に形成され、ボックスは油井管の他端に形成される。
【００３８】
上述のとおり、締結により、接触表面２１と３１とが互いに接触する。そのため、接触表面２１及び３１には優れた耐焼付き性及び潤滑性が要求される。さらに、接触表面２１に錆が発生すれば、気密性が低下する。そのため、使用前のピン２には通常、プロテクターと呼ばれるキャップが被せられる。しかしながら、プロテクターを被せていても、ピン２の接触表面２１に錆が発生する場合がある。そのため、接触表面２１には優れた防錆性も求められる。
【００３９】
図２は、図１中のピン２の接触表面２１近傍及びボックス３の接触表面３１近傍の拡大図である。図２を参照して、接触表面２１上の最上層には、光硬化被膜２５が形成される。一方、接触表面３１上の最上層には、固体潤滑被膜３５が形成される。
【００４０】
ねじ継手１の締結時、接触表面２１上の光硬化被膜２５と、接触表面３１上の固体潤滑被膜３５とが互いに接触する。光硬化被膜２５は潤滑性に優れるため、極低温環境においても締結トルクの増加が抑制される。そのため、ねじ継手１の耐焼付き性が高まる。光硬化被膜２５はさらに、防錆性に優れる。そのため、締結前の接触表面に錆が発生するのが抑制される。
【００４１】
図２に示すとおり、接触表面２１及び３１上に、下地被膜２６又は３６が形成されてもよい。下地被膜２６及び３６は、下地処理により形成される。下地被膜２６及び３６は、光硬化被膜２５及び固体潤滑被膜３５の密着性を高める。下地被膜２６及び３６のいずれかが形成されなくてもよいし、両方が形成されなくてもよい。つまり、接触表面２１上に直接、光硬化被膜２５が形成されてもよく、接触表面３１上に直接、固体潤滑被膜３５が形成されてもよい。
【００４２】
［光硬化被膜］
以下、光硬化被膜２５の詳細を説明する。光硬化被膜２５は、光硬化型樹脂と、パーフルオロポリエーテルとを含有する。
【００４３】
［光硬化型樹脂］
光硬化型樹脂は、光硬化型樹脂組成物を硬化して形成される。光硬化型樹脂組成物は、光線の照射により光重合反応を起こし、硬化するものであれば特に限定されない。光重合反応は、ラジカル重合でもよいし、カチオン重合でもよい。光線はたとえば、紫外線である。光硬化型樹脂組成物は、モノマー及び／又はオリゴマーと、光重合開始剤とを含有する。
【００４４】
モノマーはたとえば、多価アルコールと（メタ）アクリル酸との多価（ジもしくはトリ以上）エステル、各種の（メタ）アクリレート化合物、Ｎービニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクタム、及びスチレン等である。
【００４５】
オリゴマーはたとえば、エポキシ（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、及び、シリコーン（メタ）アクリレートである。
【００４６】
光重合開始剤はとくに限定されない。好ましい光重合開始剤は、２６０〜４５０ｎｍの波長を吸収する化合物であり、たとえば、ベンゾイン及びその誘導体、ベンゾフェノン及びその誘導体、アセトフェノン及びその誘導体、ミヒラーケトン、ベンジル及びその誘導体、テトラアルキルチウラムモノスルフィド、チオキサン類等である。より好ましい光重合開始剤は、チオキサン類である。
【００４７】
［パーフルオロポリエーテル］
パーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）は、フッ素系合成油であり、炭素（Ｃ）と酸素（Ｏ）とフッ素（Ｆ）とを含有する高分子材料である。より具体的には、ＰＦＰＥは１又は複数のＣＦ2基とＯとを含有する。ＰＦＰＥは熱的、化学的に安定かつ不活性であり、高い粘度指数と低い凝固点とを有する。ＰＦＰＥを１５０℃で長時間使用しても、酸化、重合、分子破断等の化学変化が起りにくい。さらに、ＰＦＰＥの蒸気圧は低い。
【００４８】
本実施形態による光硬化被膜２５は、ＰＦＰＥを含有する。そのため、極低温環境下においても、光硬化被膜２５の潤滑性が維持される。したがって、光硬化被膜２５が形成されたねじ継手１を締結する場合、締結トルクを低減できる。特に、ピン２の先端のショルダー部２４とボックス３のショルダー部３４とが接触して干渉し始める時のトルクであるショルダリングトルクが低減する。その結果、ねじ継手１の耐焼付き性が高まる。上記光硬化被膜２５はさらに、ＰＦＰＥを含有することにより防錆性が高まる。
【００４９】
好ましくは、光硬化被膜２５は、質量％で、０．２〜２０％のＰＦＰＥを含有する。光硬化被膜２５中のＰＦＰＥ含有量が０．２％以上であれば、潤滑性がさらに高まる。ＰＦＰＥ含有量が２０％以下であれば、光硬化被膜２５の強度及び接触表面２１に対する密着性を高く維持できる。ＰＦＰＥ含有量のさらに好ましい下限は０．５％である。
【００５０】
ＰＦＰＥの好ましい重量平均分子量は３０００以上である。重量平均分子量が３０００以上であれば、ＰＦＰＥが光硬化型樹脂中に分散しやすい。そのため、光硬化型樹脂の潤滑性がさらに高まり、締結時のトルクが低下する。ＰＦＰＥのさらに好ましい重量平均分子量は５０００以上であり、さらに好ましくは７０００以上である。ＰＦＰＥの重量平均分子量の上限は特に限定されないが、たとえば１２０００である。
【００５１】
ＰＦＰＥはたとえば、（ＣＦ2Ｏ）、（ＣＦ2ＣＦ2Ｏ）、（ＣＦ2ＣＦ（ＣＦ3）Ｏ）、（ＣＦ2ＣＦ2ＣＦ2Ｏ）、から選択される１種又は２種以上の繰り返し単位を含む。ＰＦＰＥは市販のものであってもよい。ＰＦＰＥはたとえば、特開２０１１−２５６３９７号公報に開示されたＥ．Ｉ．  ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ，  Ｉｎｃ．社製の商品名ＫＲＹＴＯＸ、Ａｕｓｉｍｏｎｔ／Ｍｏｎｔｅｄｉｓｏｎ社製の商品名ＦＯＭＢＬＩＮ及びＧＡＬＤＥＮ、ダイキン工業株式会社製の商品名ＤＥＭＮＵＭである。
【００５２】
光硬化被膜２５はさらに、添加剤として、防錆剤及び着色剤の１種以上を含有してもよい。
【００５３】
防錆剤はたとえば、トリポリリン酸アルミニウム、亜リン酸アルミニム等である。防錆剤の含有量の上限は、質量比で光硬化型樹脂組成物１に対して０．１０である。
【００５４】
着色剤はたとえば、顔料、染料、蛍光材料等である。光硬化型樹脂は透明である。そのため、形成された光硬化被膜２５の目視又は画像処理による品質検査（光硬化被膜２５の有無、光硬化被膜２５の厚みの均一性等）を容易にするため、着色剤が含有されてもよい。
【００５５】
好ましい顔料は、黄色や白色等の明度の高い顔料である。防錆性の観点から、顔料の粒径は細かい方が好ましい。好ましい顔料の平均粒径は５μｍ以下である。染料は、光硬化型樹脂の透明性を維持しやすいため、赤や青などの強い色の染料を使用してもよい。
【００５６】
顔料及び染料の合計含有量の好ましい最大値は、質量比で光硬化型樹脂組成物１に対して０.０５である。顔料及び染料の合計含有量が０．０５を超えると、光硬化被膜２５の防錆性が低下する場合がある。顔料及び染料の合計含有量の好ましい上限は０.０２である。
【００５７】
蛍光材料は、蛍光顔料、蛍光染料及び蛍光塗料に使用されている蛍光体のいずれでもよい。蛍光顔料は無機蛍光顔料と昼光蛍光顔料に大別される。
【００５８】
無機蛍光顔料は、たとえば、硫化亜鉛、硫化亜鉛カドミウム系（金属賦活剤含有）、ハロゲン化リン酸カルシウム系、希土類賦活ストロンチウムクロロアパタイト系等であり、それらの２種以上を混合してもよい。無機蛍光顔料は耐候性や耐熱性に優れる。
【００５９】
昼光蛍光顔料はたとえば、蛍光染料を無色の合成樹脂に含有させて顔料化した合成樹脂固溶体型のものである。蛍光染料自体を使用してもよい。蛍光塗料や蛍光印刷インクにも各種の無機または有機蛍光顔料、特に合成樹脂固溶体型のものが使用されており、それらの蛍光体を蛍光顔料又は蛍光染料として使用することができる。
【００６０】
蛍光材料を含有する光硬化被膜２５は、可視光線下では無色又は有色の透明である。しかしながら、ブラックライトまたは紫外線を照射すると、光硬化被膜２５が発光又は発色する。そのため、光硬化被膜２５の有無や光硬化被膜の厚みのムラなどを確認することができる。さらに、蛍光材料は可視光線下では透明である。そのため、接触表面２１を観察することができ、ねじ継手の接触表面２１（ねじ部２２及びねじ無し金属接触部２３）の損傷の検査が可能である。
【００６１】
これらの蛍光材料の含有量の最大値は、質量比で光硬化型樹脂組成物１に対して、０.０５である。最大値が０.０５を超えると、光硬化被膜２５の防錆性が低下する場合がある。蛍光材料の含有量のさらに好ましい上限は０.０２である。
【００６２】
［光硬化被膜２５の製造方法］
光硬化被膜２５の製造方法は次のとおりである。
【００６３】
上述の光硬化被膜２５の原料である、液状の光硬化被膜用組成物を準備する。光硬化被膜用組成物は、上述の光硬化型樹脂組成物と、ＰＦＰＥと、光重合開始剤とを含有し、さらに、上述の添加剤を含有してもよい。
【００６４】
光硬化被膜用組成液をねじ継手１のピン２の接触表面２１に塗布する。塗布方法は特に限定されない。作業者により塗布されてもよいし、他の方法により塗布されてもよい。光硬化被膜用組成物を塗布した後、塗布された光硬化被膜用組成物に対して光線（たとえば紫外線）を照射する。光線の照射により、光硬化被膜用組成物が硬化して光硬化被膜が形成される。
【００６５】
上記光硬化被膜用組成物の塗布と光照射とを繰り返して、２層以上の光硬化被膜を形成してもよい。光硬化被膜２５を多層化すれば、光硬化被膜２５の強度が高まる。この場合、ねじ継手１のねじ締め時のトルクにより光硬化被膜２５が破壊されにくいため、接触表面２１の潤滑性、耐焼付き性及び防錆性が維持される。
【００６６】
接触表面２１上に多層の被膜を形成する場合、最上層が上述の光硬化被膜２５であれば足り、最上層以外の他の層は、上述の光硬化被膜２５と異なる他の被膜であってもよい。
【００６７】
光硬化型樹脂組成物として紫外線硬化型樹脂組成物を利用する場合、２００〜４５０ｎｍ域の出力波長を有する紫外線照射装置を用いて、光照射を実施すればよい。紫外線の照射源はたとえば、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、カーボンアークランプ、メタルハライドランプ、太陽光等である。照射時間および照射光の強度は、当業者であれば適宜設定可能である。
【００６８】
光硬化被膜２５の膜厚（２層以上の光硬化被膜２５が形成された場合は、複数の光硬化被膜の合計の膜厚）が薄すぎれば、ねじ継手１の防錆性、潤滑性及び耐焼付き性が低くなる。一方、膜厚が厚すぎれば、上述のプロテクターをピンに装着した場合に、装着時の外力により光硬化被膜２５が破損する場合がある。この場合、ねじ継手１の防錆性、潤滑性及び耐焼付き性が低下する。したがって、光硬化被膜２５の好ましい膜厚は５〜５０μｍである。光硬化被膜２５の膜厚のさらに好ましい下限は１０μｍである。光硬化被膜２５の膜厚のさらに好ましい上限は４０μｍである。
【００６９】
上述のとおり、本実施形態の光硬化被膜２５は透明である。そのため、光硬化被膜２５を除去することなく素地（接触表面）を観察することができる。より具体的には、ねじ締め前のねじ部２２の破損等の有無を、光硬化被膜２５の上から目視で確認することができる。本実施形態では、破損を受けやすいピン２の接触表面２１上に光硬化被膜２５を形成する。そのため、光硬化被膜２５を残したまま、ピン２の損傷の有無を容易に検査、確認することができる。
【００７０】
［固体潤滑被膜３５］
本実施形態では、ボックス３の接触表面３１上に固体潤滑被膜３５が形成される。好ましい固体潤滑被膜３５は、国際公開第２００７／４２２３１号公報、国際公開第２００９／７２４８６号に開示された固体潤滑被膜３５である。
【００７１】
具体的には、本実施形態の固体潤滑被膜３５は、熱硬化性樹脂のマトリックス中に固体潤滑剤を分散させた、より一般的な硬質の被膜とは異なり、ホットメルト型の被膜で代表される、室温で塑性又は粘塑性のレオロジー挙動を有する被膜である。具体的には、固体潤滑被膜３５は、常圧下では流動せず、固体であるが、高圧下では流動する。
【００７２】
固体潤滑被膜３５は、塑性又は粘塑性型レオロジー挙動を有するマトリックスと、マトリックス中に分散された固体潤滑剤とを含有する。
【００７３】
固体潤滑被膜３５はたとえば、国際公開第２００７／４２２３１号公報に開示されているように、水性エマルジョンの塗布及び乾燥により形成されてもよいし、溶射法により形成されてもよい。固体潤滑被膜３５の好ましい形成方法は、溶融された組成物をスプレイ塗布する方法である。
【００７４】
好ましい固体潤滑被膜３５は、質量％で７０〜９５％のマトリックスと、質量％で５〜３０％の固体潤滑剤とを含有する。この場合、マトリックスに対して固体潤滑剤の含有量が低い。そのため、固体潤滑被膜３５全体としてもマトリックスの特性である塑性又は粘塑性型のレオロジー挙動を示す。
【００７５】
［マトリックス］
固体潤滑被膜３５のマトリックス（室温で塑性又は粘塑性型レオロジー挙動を有する）の好ましい融点は８０〜３２０℃である。この場合、マトリックスの融点以上の温度で溶融された組成物を周知のスプレイガンを用いたスプレイ塗布することができ、ボックス３の接触表面３１上に固体潤滑被膜３５を容易に形成することができる。
【００７６】
上述のマトリックスは好ましくは、熱可塑性ポリマーと、金属石鹸と、ワックスとを含有し、さらに好ましくは、腐食抑制剤と、水不溶性液状樹脂とを含有する。
【００７７】
好ましい熱可塑性ポリマーはポリエチレンである。ポリエチレンの融点は低い。そのため、１５０℃以下の温度でもホットメルト状態でのスプレイ塗布を行うことができ、形成された固体潤滑被膜３５の潤滑性にも優れる。
【００７８】
本明細書において金属石鹸は、高級脂肪酸（炭素数１２以上の脂肪酸）のアルカリ金属以外の金属との塩を意味する。金属石鹸は、ねじ継手１のねじ締め時やねじ戻し時に発生した破片を捕捉して、外部環境への排出を抑制する。金属石鹸はさらに、固体潤滑被膜３５の摩擦係数を低減し、潤滑性を高める。金属石鹸はさらに、耐食性を高め、塩水噴霧試験において腐食発生時間を遅らせる。好ましい金属石鹸はステアリン酸亜鉛及びステアリン酸カルシウムである。
【００７９】
ワックスは、金属石鹸と同様の機能を有する。したがって、金属石鹸及びワックスのいずれか一方を固体潤滑被膜３５に含有してもよい。しかしながら、固体潤滑被膜３５が金属石鹸及びワックスの両方を含有すれば、固体潤滑被膜３５の潤滑性がさらに高まる。さらに、ワックスは融点が低いため、固体潤滑被膜３５の原料となる組成物の融点、換言すれば、スプレイ塗布温度を下げるという利点もある。
【００８０】
ワックスはたとえば、動物性、植物性、鉱物性及び合成ワックスの１種又は２種以上である。さらに具体的には、ワックスは、蜜蝋、鯨蝋（以上、動物性）、木蝋、カルナバワックス、キャンデリラワックス、ライスワックス（以上、植物性）、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラタム、モンタンワックス、オゾケライト、セレシン（以上、鉱物性）、酸化ワックス、ポリエチレンワックス、フィッシャー・トロプッシュワックス、アミドワックス、硬化ひまし油（カスターワックス）（以上、合成ワックス）等である。より好ましいワックスはカルナバワックスである。
【００８１】
金属石鹸１に対するワックスの好ましい質量比は０.５〜３である。ワックスの質量比のさらに好ましい上限は２であり、さらに好ましくは１である。
【００８２】
腐食抑制剤は、従来より潤滑油に腐食抑制剤として添加されている種類のものが、潤滑性能に優れているので好ましい。腐食抑制剤の代表例としては、カルシウムスルホネート誘導体（たとえば、Ｌｕｂｒｉｚｏｌ社製の商品名Ａｌｏｘ６０６）、リンケイ酸ストロンチウム亜鉛（たとえば、Ｈａｌｏｘ社製の商品名ＨａｌｏｘＳＺＰ−３９１）、Ｋｉｎｇ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．社製の商品名ＮＡ−ＳＵＬＣａ／Ｗ１９３５等である。固体潤滑被膜３５が腐食抑制剤を含有すれば、接触表面３１の防錆性を高めることができる。固体潤滑被膜３５中の腐食抑制剤の好ましい含有量の下限は５質量％である。
【００８３】
水不溶性液状樹脂（室温で液状の樹脂）は、固体潤滑被膜３５の原料である組成物の溶融状態における流動性を高め、スプレイ塗布時の詰まり等を低減する。好ましい水不溶性液状樹脂は、ポリアルキルメタクリレート、ポリブテン、ポリイソブテン、及びポリジアルキルシロキサン（液状シリコーン樹脂、たとえば、ポリジメチルシロキサン）から選択される１種又は２種以上である。液状のポリジアルキルシロキサンは界面活性剤としても作用する。
【００８４】
マトリックスは上記以外に、界面活性剤、着色剤、及び酸化防止剤等から選択される１種以上を含有してもよい。マトリックスはさらに、極圧剤、液状油剤等も合計で２質量％以下で含有してもよい。
【００８５】
マトリックスの好ましい組成例（質量％）は次のとおりである。
熱可塑性ポリマー：５〜４０％、
ワックス：５〜３０％、
金属石鹸：５〜３０％、
腐食抑制剤：０〜５０％、
水不溶性液状樹脂：０〜１７％、
界面活性剤、着色剤、酸化防止剤：各０〜２％、
極圧剤、液状油剤：各０〜２％。
【００８６】
好ましい固体潤滑被膜３５のマトリックスのさらに具体的な組成例（質量％）は次の通りである。
ポリエチレンホモポリマー：５〜４０％、
カルナバワックス：５〜３０％、
ステアリン酸亜鉛：５〜３０％、
腐食抑制剤：５〜５０％、
ポリアルキルメタクリレート：０〜１５％、
ポリジメチルシロキサン：０〜２％、
着色剤：０〜１％、
酸化防止剤：０〜１％。
【００８７】
［固体潤滑剤］
本明細書において、固体潤滑剤は潤滑性を有する粉末を意味する。固体潤滑剤は、次の４種類の固体潤滑粉末に大別される。
（１）滑り易い特定の結晶構造、たとえば、六方晶層状結晶構造を有することにより潤滑性を示すもの（例、黒鉛、酸化亜鉛、窒化硼素）、
（２）結晶構造に加えて反応性元素を有することにより潤滑性を示すもの（例、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、ふっ素化黒鉛、硫化スズ、硫化ビスマス）、
（３）化学反応性により潤滑性を示すもの（例、或る種のチオ硫酸塩型化合物）、及び
（４）摩擦応力下での塑性または粘塑性挙動により潤滑性を示すもの（例、ポリテトラフルオロエチレン及びポリアミド）。
【００８８】
固体潤滑剤は上記（１）〜（４）の１種又は２種以上を含有してもよい。好ましい固体潤滑剤は（２）の固体潤滑粉末である。さらに好ましくは、固体潤滑剤は、（２）の固体潤滑粉末と、（１）及び／又は（４）の固体潤滑粉末とを含有する。
【００８９】
固体潤滑剤はさらに、上述の固体潤滑粉末と、摺動性を高めるための無機粉末（摺動無機粉末という）とを含有してもよい。摺動無機粉末はたとえば、二酸化チタンと酸化ビスマスである。これらの無機粉末は、固体潤滑被膜中に２０質量％以下で含有させることができる。
【００９０】
［固体潤滑被膜３５の製造方法］
上述のとおり、本実施の形態では、固体潤滑被膜３５はたとえば、ホットメルト法により形成される。具体的には、固体潤滑被膜３５の原料である組成物（上述のマトリックス及び固体潤滑剤を含有する組成物）を加熱して溶融させる。溶融された組成物（マトリックスが溶融したものであって、固体潤滑剤は固体のまま）を、温度を保持しながら、スプレイガンで噴霧する。組成物の加熱温度は、マトリックスの融点よりも１０〜５０℃高く設定するのが好ましい。以上の工程により、塗布された組成物が硬化して固体潤滑被膜３５が形成される。
【００９１】
溶融された固体潤滑被膜３５の組成物が塗布される接触表面３１も、マトリックスの融点よりも高い温度に予熱しておくのが好ましい。この場合、被覆性が高まる。固体潤滑被膜３５の組成物がポリジメチルシロキサンに代表される界面活性剤を少量（たとえば、２質量％以下）含有する場合には、接触表面３１の温度がマトリックスの融点より低くても、良好な固体潤滑被膜３５が形成される。
【００９２】
固体潤滑被膜３５の膜厚が薄すぎれば、ねじ継手１の潤滑性が低下し、耐焼付き性も低下する。さらに、ねじ継手１の防錆性も低下する。一方、固体潤滑被膜３５の膜厚が厚すぎれば、固体潤滑被膜３５が削れやすくなる。したがって、固体潤滑被膜３５の好ましい膜厚は、１０〜１５０μｍである。固体潤滑被膜３５の膜厚の好ましい下限は２５μｍである。固体潤滑被膜３５の膜厚の好ましい上限は８０μｍである。
【００９３】
［下地処理］
上述の光硬化被膜２５及び固体潤滑被膜３５を形成する前に、ピン２及びボックス３の接触表面２１及び３１に対して下地処理を実施するのが好ましい。
【００９４】
接触表面２１及び３１のねじ部２２及び３２、及び、ねじ無金属接触部２３及び３３は、ねじ切りを含む切削加工により形成される。接触表面２１及び３１の表面粗さは３〜５μｍ程度である。接触表面２１及び３１の粗さをこれよりも大きくすれば、接触表面２１及び３１上に形成される被膜（光硬化被膜２５又は固体潤滑被膜３５）の密着性がさらに高まる。この場合、潤滑性、耐焼付き性、及び、防錆性も高まる。したがって、好ましくは、ピン２及びボックス３の接触表面２１及び３１の一方又は両方に対して下地処理を実施するのが好ましい。
【００９５】
下地処理はたとえば、ブラスト処理、酸洗処理、化成処理、及び金属めっき処理である。
【００９６】
ブラスト処理では、球状のショット材、又は、角状のグリッド材に代表されるブラスト材を接触表面２１及び３１に投射して、接触表面２１及び３１の粗さを大きくする。酸洗処理では、硫酸、塩酸、硝酸、フッ酸等の強酸液に接触表面２１及び３１を浸漬して、接触表面２１及び３１の粗さを大きくする。
【００９７】
化成処理はたとえば、リン酸塩化成処理、蓚酸塩化成処理、硼酸塩化成処理である。これらの化成処理により、針状結晶からなる表面粗さの大きい化成被膜（下地被膜２６及び３６）が形成される。
【００９８】
金属めっき処理はたとえば、電気めっき法、衝撃めっき法、複合金属めっき法等がある。電気めっき法では、銅、鉄、及びそれらの合金等のめっき被膜が下地被膜２６及び３６として形成される。衝撃めっき法では、鉄芯に亜鉛又は亜鉛−鉄合金等を被覆した粒子を遠心力もしくはエアー圧を利用して投射する。これにより、接触表面上に、亜鉛又は亜鉛−鉄合金粒子が堆積した多孔質の金属被膜（下地被膜２６及び３６）が形成される。複合金属めっき法では、金属中に固体微粒子を分散させた金属被膜（下地被膜２６及び３６）を形成する。
【００９９】
上述のいずれの下地処理を採用した場合であっても、下地処理後の接触表面２１及び３１の表面粗さＲｍａｘが５〜４０μｍとなるのが好ましい。表面粗さＲｍａｘが５μｍ以上であれば、光硬化被膜２５及び固体潤滑被膜３５の密着性が高まる。さらに、表面粗さＲｍａｘが４０μｍ以下であれば、締結時の摩擦が高くなるのを抑制でき、光硬化被膜２５及び固体潤滑被膜３５が破損しにくい。上述の下地処理の２種以上を実施してもよい。ピン２とボックス３とで異なる下地処理を実施してもよいし、ピン２及びボックス３のいずれか一方に下地処理を実施してもよい。
【０１００】
上述の下地処理のうち、リン酸マンガン、リン酸亜鉛、リン酸鉄マンガン又はリン酸亜鉛カルシウムを用いたリン酸塩処理と、衝撃めっきによる亜鉛もしくは亜鉛−鉄合金の下地被膜の形成とが、下地処理として好ましい。より具体的には、光硬化被膜２５及び固体潤滑被膜３５の密着性の観点からはリン酸マンガン被膜が、耐食性の観点からは、亜鉛による犠牲防食能が期待できる亜鉛もしくは亜鉛−鉄合金の被膜が好ましい。
【０１０１】
リン酸塩処理により形成された下地被膜２６及び３６と、衝撃めっきによって形成された亜鉛又は亜鉛−鉄合金の下地被膜２６及び３６とは、いずれも多孔質な被膜である。その上に光硬化被膜２５及び固体潤滑被膜３５が形成されると、多孔質被膜のいわゆる「アンカー効果」により被膜の密着性が高まる。その結果、ねじ締め及びねじ戻しを繰り返しても光硬化被膜２５及び固体潤滑被膜３５の剥離が起こり難くなる。そのため、金属間接触が効果的に防止され、潤滑性、耐焼付き性、防錆性、及び、耐食性が高まる。
【０１０２】
リン酸塩処理は、浸漬またはスプレイにより実施することができる。化成処理液としては、一般的な亜鉛めっき材用の酸性リン酸塩処理液が使用できる。たとえば、リン酸イオン１〜１５０ｇ／Ｌ、亜鉛イオン３〜７０ｇ／Ｌ、硝酸イオン１〜１００ｇ／Ｌ、ニッケルイオン０〜３０ｇ／Ｌからなる処理液を用いて、リン酸亜鉛系化成処理を実施することができる。また、ねじ継手に慣用されているリン酸マンガン系化成処理液を使用してもよい。液温度は常温から１００℃でよく、処理時間は所望の膜厚に応じて１５分までの間で行えばよい。被膜化を促進するため、リン酸塩処理前に、コロイドチタンを含有する表面調整用水溶液を処理表面に供給することもできる。リン酸塩処理後、水洗もしくは湯洗してから、接触表面２１及び３１を乾燥することが好ましい。
【０１０３】
衝撃めっき処理では、粒子と被めっき物を回転バレル内で衝突させるメカニカルプレーティングや、ブラスト装置を用いて粒子を被めっき物に衝突させる投射めっきを採用できる。本実施形態では接触表面２１及び３１だけにめっきを施せばよいので、局部的なめっきが可能な投射めっきを採用することが好ましい。
【０１０４】
たとえば、鉄系の核の表面を亜鉛または亜鉛合金（例、亜鉛−鉄合金）で被覆した粒子からなる投射材料を、接触表面２１及び３１に投射する。粒子中の亜鉛または亜鉛合金の好ましい含有量は２０〜６０質量％であり、粒子の好ましい粒径は０.２〜１.５ｍｍである。投射により、粒子の被覆層である亜鉛又は亜鉛合金が接触表面２１及び３１に付着し、亜鉛又は亜鉛合金からなる多孔質の被膜（下地被膜２６及び３６）が接触表面２１及び３１上に形成される。この投射めっきは、鋼の材質に関係なく、鋼表面に密着性のよいめっき被膜を形成することができる。
【０１０５】
上述の衝撃めっき処理により形成された亜鉛又は亜鉛合金層の好ましい膜厚は、耐食性及び密着性の観点から、５〜４０μｍである。５μｍ以上であれば、十分な耐食性が確保できる。４０μｍ以下であれば、光硬化被膜２５又は固体潤滑被膜３５との密着性を維持できる。同様に、リン酸塩被膜（下地被膜２６及び３６）の好ましい膜厚も５〜４０μｍである。
【０１０６】
粗面化効果はないものの、特定の単層または複層電気めっきが、特に固体潤滑被膜３５の下地として利用した場合に耐焼付き性を高めるのに効果的である。このような電気めっきはたとえば、Ｃｕ、Ｓｎ、又はＮｉ金属による単層めっき、特開２００３−７４７６３号公報に記載されているようなＣｕ−Ｓｎ合金による単層めっき、Ｃｕ層とＳｎ層との２層めっき、Ｎｉ，Ｃｕ，Ｓｎ各層による３層めっきである。
【０１０７】
Ｃｒ含有量が５％以上の鋼からなる鋼管に対しては、Ｃｕ−Ｓｎ合金めっき、Ｃｕめっき−Ｓｎめっきの２層めっき、Ｎｉめっき−Ｃｕめっき−Ｓｎめっきの３層めっきが好ましい。より好ましいのは、Ｃｕめっき−Ｓｎめっきの２層めっき、およびＮｉストライクめっき−Ｃｕめっき−Ｓｎめっきの３層めっき、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｚｎの合金めっきである。このような金属めっき（金属合金めっきも含む）は、たとえば、特開２００３−７４７６３号公報に記載されているような方法に従って実施することができる。多層めっきの場合、最下層のめっき被膜（通常はＮｉめっき）はストライクめっきと呼ばれる。ストライクめっきの好ましい膜厚は１μｍ未満である。めっき被膜の好ましい膜厚（多層めっきの場合は合計膜厚）は５〜１５μｍである。
【実施例】
【０１０８】
以下、実施例により本発明を例示する。ただし、本発明は実施例により制限されるものではない。実施例において、ピンの接触表面をピン表面、ボックスの接触表面をボックス表面という。実施例中の％は、特に指定しない限り、質量％である。【０１０９】
新日鐵住金株式会社製の複数の油井管ねじ継手（商品名ＶＡＭ  ２１）を準備した。各油井管の外径は２４４.４８ｍｍ（９−５／８インチ）であり、肉厚は１.１９９ｃｍ（０.４７２インチ）であった。油井管は炭素鋼であり、その化学組成は、Ｃ：０.２１％、Ｓｉ：０.２５％、Ｍｎ：１.１％、Ｐ：０.０２％、Ｓ：０.０１％、Ｃｕ：０.０４％、Ｎｉ：０.０６％、Ｃｒ：０.１７％、Ｍｏ：０.０４％を含有し、残部は鉄及び不純物であった。【０１１０】
［ピン表面に対する被膜形成工程］
ピン表面に対して、次の下地処理を実施した。ピン表面に対して機械研削仕上げを実施し、ピン表面の表面粗さを３μｍとした。その後、７５〜８５℃の燐酸亜鉛用化成処理液中に１０分間浸漬して、厚さ１０μｍの燐酸亜鉛被膜（表面粗さ８μｍ）を形成した。【０１１１】
ピン表面の下地処理を完了した後、光硬化被膜を形成した。光硬化型樹脂組成物として、一般的なアクリル樹脂塗料を準備した。光硬化型樹脂組成物１００に対して、表１に示す重量平均分子量のＰＦＰＥを、表１に示す質量％含有し、さらに光重合開始剤を含有して光硬化被膜用組成物を作製した。比較例１では、ＰＦＰＥを含有することなく、上記アクリル樹脂塗料をピン表面に塗布した。【０１１２】
【表１】
2015198557.tif 000003
【０１１３】
試験番号１〜３、６〜８のＰＦＰＥには、ダイキン工業株式会社製の商品名デムナムＳ−２００を使用した。試験番号４のＰＦＰＥには、ダイキン工業株式会社製の商品名デムナムＳ−２０を使用した。試験番号５のＰＦＰＥには、ダイキン工業株式会社製の商品名デムナムＳ−６５を使用した。【０１１４】
上述の液状の光硬化被膜用組成物をピン表面に塗布した。その後、下記条件で紫外線を照射して光硬化被膜用組成物を硬化して光硬化被膜を形成した。
ＵＶランプ：空冷水銀ランプ、
ＵＶランプ出力：４ｋＷ、
紫外線波長：２６０ｎｍ。【０１１５】
各番号の光硬化被膜の膜厚はいずれも、２０μｍであった。【０１１６】
［ボックス表面に対する被膜形成工程］
ボックス表面に対して次の下地処理を実施した。ボックス表面に対して機械研削仕上げを実施し、ボックス表面の表面粗さを３μｍとした。その後、電気めっきによりＮｉストライクめっきを形成した。Ｃｕ−Ｓｎ−Ｚｎ合金めっきを実施して、ストライクめっきを含め合計厚み８μｍのめっき被膜を形成した。【０１１７】
めっき被膜上に、国際公開第２００９／７２４８６号公報に記載の熱可塑性ポリマー、ワックス、金属石鹸、腐食抑制剤、水不溶性液状樹脂、及び固体潤滑剤を含有する組成物からなる塑性又は粘塑性型レオロジ−挙動を有する固体潤滑被膜を形成した。具体的には、次の組成を含有する固体潤滑被膜用の組成物を準備した。
・ポリエチレンホモポリマー（ＣＬＡＲＩＡＮＴ社製の商品名ＬＩＣＯＷＡＸ  ＰＥ５２０）：９％、
・カルナバワックス：１５％、
・ステアリン酸亜鉛：１５％、
・液状ポリアルキルメタクリレート（ＲＯＨＭＡＸ社製の商品名ＶＩＳＣＯＰＬＥＸ６−９５０）：５％、
・腐食抑制剤（ＬＵＢＲＩＺＯＬ社製の商品名ＡＬＯＸ６０６）：４０％、
・ふっ素化黒鉛：３.５％、
・酸化亜鉛：１％、
・二酸化チタン：５％、
・三酸化ビスマス：５％、
・シリコーン（ポリジメチルシロキサン）：１％、
・酸化防止剤（Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ社製の商品名ＩＲＧＡＮＯＸ  Ｌ１５０）：０．３％、及び
・酸化防止剤（Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ社製の商品名ＩＲＧＡＦＯＳ  １６８）：０.２％。【０１１８】
上記組成物を、撹拌機付タンク内で１２０℃に加熱して塗布に適した粘度を有する溶融状態とした。また、ボックス表面に対して誘導加熱を実施して１３０℃に予熱した。保温機能付きの噴霧ヘッドを有するスプレイガンを用いて、溶融状態の組成物を塗布し、その後冷却した。以上の工程により、厚さ３０μｍの固体潤滑被膜が形成された。【０１１９】
［極低温環境での繰返しねじ締め及びねじ戻し試験］
上述の本発明例１〜８、及び比較例１の油井管用ねじ継手に対して、１０回までの繰り返しのねじ締め及びねじ戻し試験を−４０℃の低温で実施した。具体的には、ねじ締め及びねじ戻しを実施するごとに、ピン及びボックス周辺をドライアイスにより−４０℃に冷却して極低温環境を形成した。その後、ねじ締め及びねじ戻しを実施した。締付け速度は１０ｒｐｍであり、締付けトルクは４２．８ｋＮ・ｍであった。【０１２０】
さらに、２０℃の室温環境でも、上記と同様のねじ締め及びねじ戻し試験を実施した。室温環境での初回のねじ締め時のショルダリングトルクを１００とした場合の、−４０℃の極低温環境での初回のねじ締め時のショルダリングトルク比（％）を求めた。【０１２１】
さらに、ねじ締め及びねじ戻し試験を１回行うごとに、ピン表面及びボックス表面を目視により観察して、焼付き発生の有無を確認した。焼付きが確認された場合、ねじ締め及びねじ戻し試験を終了した。【０１２２】
［塩水噴霧試験］
各番号の光硬化被膜が形成されたピン表面に対して、ＪＩＳ  Ｚ２３７１（２０００）に準拠した塩水噴霧試験を実施し、錆が確認されるまでの試験時間を測定した。【０１２３】
［試験結果］
試験結果を表１に示す。表１を参照して、本発明例１〜８ではいずれも、ねじ締め及びねじ戻しを１０回行った後でも焼付きが確認されず、優れた耐焼付き性を示した。さらに、ショルダリングトルク比はいずれも１５０％未満であり、優れた潤滑性を示した。さらに、いずれの番号でも、塩水噴霧試験において１０００時間未満では錆の発生が確認されず、優れた防錆性を示した。【０１２４】
さらに、本発明例２〜８では、ＰＦＰＥ含有量が０．２〜２０％であった。そのため、ショルダリングトルク比は１２０％以下であり、より優れた潤滑性を示した。また、塩水噴霧試験において１５００時間未満では錆の発生が確認されなかった。【０１２５】
さらに、ＰＦＰＥ含有量が同じ本発明例４〜６を比較して、本発明例５及び６では、ＰＦＰＥの重量平均分子量が３０００以上であった。そのため、本発明例５及び６では、本発明例４と比較して、ショルダリングトルク比が低く、より優れた潤滑性を示した。さらに、本発明例６の重量平均分子量は、本発明例５よりも高かった。そのため、本発明例６のショルダリングトルク比は、本発明例５よりもさらに低かった。【０１２６】
一方、比較例１では、光硬化被膜中にＰＦＰＥを含有しなかった。そのため、ショルダリングトルク比が２００％を超え、ねじ締め及びねじ戻しを５回行った後、焼付きが確認された。さらに、塩水噴霧試験において５００時間で錆の発生が確認された。【０１２７】
［他のサイズの油井管用継手を用いた例］
上記の実施例では、２４４．４８ｍｍ（９−５／８インチ）の外径を有する油井管用継手（商品名ＶＡＭ  ２１）を使用した。他のサイズを有する油井管用継手における性能評価を行うため、他の外径（２−３／８インチから１４インチまでの外径）、炭素鋼以外の他の鋼種（１３Ｃｒ鋼、２５Ｃｒ鋼に代表される高合金鋼）、及び、各種のねじタイプ（新日鐵住金株式会社製の商品名ＶＡＭ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎシリーズ、ＶＡＭ  ＴＯＰシリーズ、ＶＡＭ  ＳＬＩＪ等のインテグラル継手）において、上記実施例と同様の試験を実施した。その結果、上記実施例と同様の結果が得られた。【０１２８】
以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
【符号の説明】
【０１２９】
１  油井管用ねじ継手
２  ピン
３  ボックス
２１，３１  接触表面
２２，３２  ねじ部
２３，３３  ねじ無し金属接触部
２５  光硬化被膜
３５  固体潤滑被膜
【図１】
2015198557.tif 000004
【図２】
2015198557.tif 000005
【国際調査報告】
2015198557.tif 000006
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