(57)【要約】【目的】保温・保冷機能に優れ、日照条件下でも昇温しがたいＬＮＧ輸送配管用の外装材を提供する。【構成】中心線平均粗さ：２〜２０μｍ，ウネリの平均波長：５〜６０μｍの表面粗さをもち、波長域４〜６μｍの分光放射率：０．５以上，赤外線放射率：０．８５以上，日照反射率：０．２以上の樹脂塗膜が基材表面に設けられている塗装金属板をＬＮＧ輸送用配管の外装材に使用する。【効果】表面粗さの調整によって赤外線吸収率が高いため結露し難く、日照条件下の光エネルギーも反射されるため、ＬＮＧ輸送用配管の昇温も抑制される。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心線平均粗さ２〜２０μｍ，ウネリの平均波長５〜６０μｍの表面粗さをもち、波長域４〜６μｍの分光放射率：０．５以上，赤外線放射率：０．８５以上，日照反射率：０．２以上の樹脂塗膜が基材・金属板の表面に設けられていることを特徴とする結露防止機能を有する外装材用塗装金属板。
【請求項２】
日照反射率：０．２５以上の顔料が樹脂塗膜に配合されている請求項１記載の外装材用塗装金属板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＬＮＧ等の低温流体の配管に適用され、優れた結露防止機能に加え日照による進入熱量を抑制した外装材用塗装鋼板に関する。
【０００２】
【従来技術及び問題点】
ＬＮＧプラントに代表される低温流体輸送用の配管は、配管を断熱材で取り囲み、断熱材の周囲に外装材を装着している。配管の保温・保冷状態は、断熱材，外装材に影響される。マイナス百数十℃程度の低温流体を搬送する配管では、外装材の表面温度を露点以上に維持できる厚み（保冷厚み）以上の断熱材を使用することにより、腐食の原因になる結露が外装材表面に生じることを防止している。ＡＳＴＭ  Ｃ６８０−６９，ＶＤＩ２０５５等で保冷厚みの試算モデルが示されているが、滞留による熱伝達率を一定にした場合、外装材表面の放射率が高いほど保冷厚みが薄くなる傾向にある。
【０００３】
配管の施工上では薄い断熱材ほど好ましいが、不適切な設計では昼間日陰になる部分や夜間時に外装材表面に結露が散見される。結露した外装材に腐食が発生し進行すると、断熱材に水分が侵入して断熱効果が低下し、保冷不足に至る。結露は配管自体の腐食を誘発させる原因でもあり、配管に腐食が発生すると内部液体の一部が気化して輸送効率が著しく低下する。そのため、外装材を定期的に点検し、腐食の進行度合いに応じた外装材の交換作業が余儀なくされている。
【０００４】
腐食の原因である結露を防止するため、赤外線放射率０．８〜０．８５程度の塗膜を設けた塗装鋼板を配管の外装材に使用することが検討されている（「配管と装置」９６年３月号第２〜７頁）。赤外線放射率の高い塗装鋼板を外装材に使用すると、赤外線放射率が０．２〜０．４と低い無垢のステンレス鋼板，アルミニウムめっき鋼板，アルミニウム板等に比較して、保冷厚みを２０〜３０％低減できると試算されている。換言すれば、既存の設備・配管に対しても外装材のみの交換で、断熱材の厚みを変えることなく、より優れた結露防止機能が得られる。
【０００５】
従来の塗装金属板に設けられている塗膜は、波長４〜６μｍの放射率が他の波長域に比較して低い赤外線放射特性を示し、全波長域を対象とした赤外線放射率を低下させる原因になっている。塗膜の放射率は一般に膜厚に依存するので、塗膜の厚膜化に伴って赤外線放射率が高くなる。しかし、種々の特性を満足させるために膜厚の上限が設定されているプレコート金属板の塗膜では、赤外線放射率の改善を狙った塗膜の厚膜化は実用的でない。
【０００６】
そこで、本発明者等は、赤外線放射率に及ぼす塗膜の影響を調査・検討した結果、塗膜の表面状態によって赤外線放射率が大きく影響されることを見出し、表面粗さを規制した塗膜を設けることにより、波長域４〜６μｍの分光放射率を０．５以上，赤外線放射率を０．８５以上とした結露防止用外装材を紹介した（特開２００１−２７００３１号公報）。該結露防止用外装材では、ポリエステル系又はアクリル系の縮み塗料、或いは粒径２〜６０μｍの骨材を配合した塗料から成膜することにより、中心線平均粗さが２〜２０μｍ，ウネリの平均波長が５〜６０μｍの表面粗さをもつ有機高分子皮膜を金属板表面に形成している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、先に紹介した結露防止用外装材を更に発展させたものであり、日照反射率を高くすることにより進入熱量を低減し、薄い断熱材を使用しても十分な保温・保冷効果が得られる低温流体輸送配管用の外装材を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の外装材用塗装金属板は、その目的を達成するため、中心線平均粗さ：２〜２０μｍ，ウネリの平均波長：５〜６０μｍの表面粗さをもち、波長域４〜６μｍの分光放射率：０．５以上，赤外線放射率：０．８５以上，日照反射率：０．２以上の樹脂塗膜が基材・金属板の表面に設けられていることを特徴とする。
樹脂塗膜の日照反射率は、日照反射率：０．２５以上の顔料を配合することにより調整できる。
【０００９】
【作用】
基材・金属板の表面に設けられる樹脂塗膜の表面粗さを中心線平均粗さ：２〜２０μｍ，ウネリの平均波長：５〜６０μｍにすると赤外線放射率が高くなることは特開２００１−２７００３１号公報で紹介したところである。しかし、赤外線放射率が高いことは熱吸収率が高いことを意味し、日照条件下では太陽熱の進入に起因する配管内の温度上昇が無視できない。配管内への進入熱量が多くなると、薄い断熱材では低温流体が昇温しやすくなる。
【００１０】
日照による熱量の進入は、太陽光のうちエネルギーの大きい可視光域と近赤外域の光が外装材に投入される結果であり、赤外線エネルギーの吸収による昇温の影響は少ない。したがって、進入熱量の大部分を占めると考えられる可視光域の光エネルギーを反射させることにより、薄い断熱材を巻き付けた配管であっても日照エネルギーによる低温流体の昇温抑制が可能なことが予想される。
【００１１】
そこで、配管の昇温に及ぼす赤外線及び日照の影響を種々調査・検討した結果、特開２００１−２７００３１号公報で紹介した中心線平均粗さ：２〜２０μｍ，ウネリの平均波長：５〜６０μｍの表面粗さを維持しながら、樹脂塗膜の日照反射率を適正に調整するとき、結露防止，配管の昇温抑制が両立することを見出した。
【００１２】
赤外線による昇温は主として遠赤外線エネルギーの投入に起因していることから、赤外線放射に好適な表面粗さを樹脂塗膜につけることにより、波長域４〜６μｍの分光放射率が上昇して結露防止が図られる。他方、日照による昇温は主として可視光域を含む波長の短いエネルギーの投入に起因しているので、日照反射率を高くすることによって日照条件下での光エネルギーの進入が軽減される。この点、赤外線放射率の上昇と日照反射率の上昇は矛盾するものではなく、後述の実施例でもみられるように赤外線放射率の上昇によって結露防止が図られ、日照反射率の上昇によって昇温抑制が可能となる。なかでも、樹脂塗膜の日照反射率を０．２以上にすると日照条件下での配管の昇温抑制効果が顕著になる。
【００１３】
【実施の態様】
Ａｌめっき鋼板，Ｚｎめっき鋼板，Ｚｎ−Ａｌめっき鋼板，Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき鋼板，ステンレス鋼板，アルミニウム板等が基材・金属板に使用可能であるが、クリア塗膜を設けた外装材用塗装金属板を得る場合には光沢度の高いＡｌめっき鋼板やステンレス鋼板の使用が好ましい。
基材・金属板は、常法に従って脱脂，洗浄，置換処理，化成処理等の塗装前処理が施された後、縮み塗料又は骨材分散塗料を塗布・焼付けして中心線平均粗さ：２〜２０μｍ，ウネリの平均波長：５〜６０μｍの表面粗さをもつ樹脂塗膜を形成する。日照反射率：０．２５以上の顔料を適正配合することにより、樹脂塗膜の日照反射率が０．２以上に調整される。なお、日照反射率は、ＪＩＳ  Ａ５７５９に準拠した方法で測定される。
【００１４】
縮み塗料は、表面張力，硬化速度等が異なる２種以上の樹脂を混合した塗料であり、適切な条件下の塗布・焼付けによって所定の表面粗さをもつ樹脂塗膜に成膜される。塗料樹脂系に特段の制約が加わるものではないが、ポリエステル樹脂，アクリル樹脂等が使用される。焼付け条件は、１８０〜２５０℃，３０〜１２０秒の範囲で選定される。縮み塗料の塗布量は、赤外線放射率を０．８５以上にするため膜厚１２μｍ以上の樹脂塗膜が形成されるように決定される。薄すぎる樹脂塗膜では、基材・金属板表面での反射による影響を受けて赤外線放射率が低くなりやすい。
【００１５】
縮み塗料には、日照反射率を向上させる顔料が配合される。当該顔料の配合量は顔料の種類によって異なるが、樹脂固形分１００質量部に対して５〜１２０質量部の割合で配合すると、日照反射率の向上に及ぼす顔料の影響がみられる。たとえば、白色度の高い酸化チタンでは５質量部以上，酸化鉄では１０質量部以上の配合量で日照反射率が０．２以上に上昇する。日照反射率：０．２５以上の顔料としては、酸化チタン，酸化鉄，酸化クロム，酸化コバルト，酸化バリウム，酸化亜鉛，酸化マグネシウム，コーディエライト，ウルトラマリンブルー等の無機顔料やフタロシアニンブルー，フタロシアニングリーン，シアニンブラック，パーマネントバイオレット等の有機顔料がある。使用する顔料の粒径は、耐候性，色安定性の観点から５０μｍ以下（中でも、１０μｍ以下）が好ましい。
【００１６】
骨材分散塗料から成膜された樹脂塗膜は、塗膜中に分散している骨材によって所定の表面粗さに調整される。骨材にはガラスビーズ，シリカ粒子，ナイロンビーズ，ポリエステルビーズ，ポリアクリロニトリルビーズ，ＰＴＦＥ粒子，アクリルビーズ等があり、中心線平均粗さ：２〜２０μｍ，ウネリの平均波長：５〜６０μｍの表面粗さを得る上で平均粒径２〜６０μｍの骨材が使用される。所定粒径の骨材をポリエステル樹脂，アクリル樹脂，シリコーン樹脂，シリコーン変性ポリエステル樹脂等に配合した塗料組成物を基材・金属板に塗布し、１８０〜２５０℃×３０〜１２０秒で焼き付けると、目標の表面粗さをもつ樹脂塗膜が形成される。
【００１７】
骨材分散塗料を使用する場合も、酸化チタン，酸化鉄，酸化クロム，酸化コバルト，酸化バリウム，コーディエライト等の顔料をすることにより、樹脂塗膜の日照反射率が０．２以上に向上する。配合量は、使用する顔料自体の日照反射率を考慮して５〜１２０質量部の範囲で定められる。顔料自体の日照反射率が高いほど塗料に対する配合量を低く設定できるが、日照反射率：０．２以上を得る上では最低でも５質量部以上の顔料を配合する。
【００１８】
【実施例】
板厚０．５ｍｍのＡｌめっき鋼板を塗装原板に使用し、脱脂，洗浄，リン酸クロメート処理した後、表１に示す塗料を塗布・焼付けし、膜厚２０μｍの樹脂塗膜を形成した。なお、ポリエステル縮み塗料にはリンクルカラーＮｏ．６０００（日本油脂ＢＡＳＦコーティング株式会社製）、アクリル縮み塗料にはリンクルカラーＮｏ．３０００（日本油脂ＢＡＳＦコーティング株式会社製）、通常のポリエステル塗料にはプレカラーＮｏ．３０００（日本油脂ＢＡＳＦコーティング株式会社製）、通常のアクリル縮み塗料にはプレカラーＮｏ．２０００（日本油脂ＢＡＳＦコーティング株式会社製）を使用した。何れの塗料も、平均粒径０．５μｍのＭｎＯ２を１０質量％配合することにより着色した。
【００１９】
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【００２０】
形成された樹脂塗膜の表面粗さを表面形状測定器（Ｄｅｋｔａｋ  ３０３０：日本真空技術株式会社製）で測定し、中心線平均粗さ，ウネリの平均波長を求めた。また、放射計（ＡＥＲＤ型：Ｄｅｖｉｃｅ  ＆  Ｓｅｒｖｉｃｅ社製）で赤外線放射率を、ＳＲ  ＩＲＳｐｅｃｔｒｏｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ：ＣＩ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社製）で波長域４〜６μｍの分光放射率を測定した。更に、紫外可視光分光光度計（日本分光株式会社製）で日照反射率を測定した。
【００２１】
測定結果を示す表２にみられるように、表面粗さが中心線平均粗さ：２〜２０μｍ，ウネリの平均波長：５〜６０μｍの樹脂塗膜を設けた塗装鋼板では、赤外線放射率が０．８５以上，波長域４〜６μｍの分光放射率が０．５以上であった。他方、中心線平均粗さ，ウネリの平均波長が設定範囲にない表面粗さの樹脂塗膜を設けた塗装鋼板では、赤外線放射率，波長域４〜６μｍの分光放射率共に低い値を示した。また、日照反射率：０．２５以上の顔料を５〜１２０質量部配合した塗膜の日照反射率が０．２以上であったのに対し、日照反射率：０．２５以上の顔料が配合されていない塗膜では日照反射率が０．２未満であった。
【００２２】
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【００２３】
各塗装鋼板をＬＮＧ輸送用配管の外装材に使用し、保温・保冷効果及び日照による昇温抑制効果を調査した。試験体としては、直径１５０ｍｍ，長さ４００ｍｍ，肉厚２ｍｍの円筒状鋼製容器１の両端を硬質ウレタンフォーム製で直径３５０ｍｍ，厚み２５０ｍｍの円柱状断熱材２，２で被覆し、被測定面に同質の断熱材３を巻き付け、断熱材３に外装材４を隙間なく巻き付けることにより用意した。（図１）
鋼製容器１に形成した注入孔５から液体窒素を注入し、鋼製容器１の外面に接触させた熱電対で指示された温度が−１５０℃以下に６０分以上保持されたことを確認した後、外装材４の目視観察で結露発生の有無を調査した。この条件下で断熱材３の厚みを徐々に薄くし、結露しない断熱材３の最小厚みを求めた。また、陽光ランプ（東芝ライテック株式会社製）を用いて７００ｋｃａｌ／ｍ２・時の日照条件下で試験体を照射し、照射を１時間継続した後で外装材の表面温度を測定した。
【００２４】
表３の調査結果にみられるように、赤外線放射率，波長域４〜６μｍの分光放射率が大きくなるほど、結露を生じさせない断熱材３の最小厚みが小さくなっており、日照反射率が大きくなるほど外装材の表面温度が低下し、進入熱量が少なく鋼製容器１が低温状態に維持されていることが判る。
他方、赤外線放射率：０．８５以上，波長域４〜６μｍの分光放射率：０．５以上であっても日照反射率が０．２に達しないと、日照条件下で外装材の表面温度が５０℃以上に上昇し、進入熱量の増加に伴って低温流体が気化する虞があるため断熱材３を２００ｍｍ以下に薄くできなかった。日照反射率：０．２以上であっても、表面粗さが不適切な樹脂塗膜を設けた外装材４を巻き付けた例では、断熱材３の厚み減少に伴って外装材４の表面が結露しやすい傾向が窺われた。
【００２５】
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【００２６】
【発明の効果】
以上に説明したように、赤外線放射率：０．８５以上，波長域４〜６μｍの分光放射率：０．５以上の表面粗さをもち、日照反射率：０．２以上の樹脂塗膜を設けた塗装金属板をＬＮＧ用配管の外装材に使用すると、赤外線放射率（赤外線吸収率）が高いことから結露しがたく、可視光域を含む波長の光エネルギーを反射するため日照条件下でも配管の昇温が抑制される。結露抑制は外装材の長寿命化を意味し、しかも低温液体に加えられる熱量も少ないことから、保温・保冷機能に優れ耐久性の良好な外装材として使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】結露発生，鋼管の昇温を調査した試験体の斜視図
【符号の説明】
１：鋼製容器    ２，３：断熱材    ４：外装材    ５：注入孔
【図１】
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