(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属管の外側にポリエチレン樹脂層が防食層として、その外面にはポリプロピレン樹脂層が保護層としてそれぞれ溶融押出被覆されている多重被覆金属管において、該ポリエチレン樹脂層及びポリプロピレン樹脂層のうち少なくとも１層にカオリン又はタルクが０．００１〜２０重量％含まれていることを特徴とする多重被覆鋼管
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、防食層および保護層を被覆層として有する多重被覆金属管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水道用、ガス用あるいはケーブル保護用などに、ポリエチレン被覆鋼管などが用いられており、その一種として防食用のポリエチレン被覆層と輸送取扱時の機械的外力に対する保護用のポリプロピレン被覆層との二重被覆層を設けたものがある。かかる二重被覆鋼管は、配管施工時に鋼管を溶接などにより接続する場合、その保護層のみを剥離する必要がある。
【０００３】
そこで、これらの多重被覆鋼管には、防食層のポリエチレンと保護層のポリプロピレンは互いに剥離性の良い樹脂が使用されており、そのためポリエチレンおよびポリプロピレンの樹脂組成が制約されていた。
【０００４】
例えば、防食層樹脂と保護層樹脂の剥離性を改良したものに、防食層と保護層のいずれか一層をポリエチレン樹脂単独とし、他の一層をポリエチレン２０〜４０重量％およびポリプロピレン６０〜８０重量％の配合よりなる共重合体またはブレンド樹脂としたプラスチック被覆鋼管が提案されている（特開昭５４−１５８７２０号公報）。しかし、ここで用いられているポリエチレン−ポリプロピレン樹脂組成物は、ポリプロピレン単体に比較して耐傷付性に不足し、またポリエチレン単体と比較して耐寒性およびウェルド強度の点で不十分であった。
【０００５】
また、前記樹脂組成物またはポリプロピレン樹脂にエチレン・α−オレフィンランダム共重合体をブレンドして用いた提案があるが（特公昭６０−２２６２２号公報）、押出特性、機械的強度、低温衝撃性、ウェルド強度等の点でかならずしも十分ではなかった。
【０００６】
また防食層と梱包層の剥離性を全く考慮しない任意のポリエチレン、ポリプロピレンをそれぞれ防食層、梱包層として用いると該樹脂の溶着等が発生し、剥離性が著しく悪化し、実用にならない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、防食層であるポリエチレン樹脂層からの保護層であるポリプロピレン樹脂層の剥離性を著しく改良し、ポリエチレン、ポリプロピレンの樹脂組成に制約されることなく該樹脂を多重被覆鋼管に使用でき、低温衝撃性に優れ、さらに押出特性、機械的強度、ウェルド強度に優れた多重被覆鋼管を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らの検討の結果、防食層ポリエチレン及び／又は保護層ポリプロピレンに、無機フィラーを添加することによって、樹脂間の粘着を防ぎ、その結果、防食層と保護層間の剥離性が大きく改善されることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、金属管の外側にポリエチレン樹脂層が防食層として、その外面にはポリプロピレン樹脂層が保護層としてそれぞれ溶融押出被覆されている多重被覆金属管において、該ポリエチレン樹脂層及びポリプロピレン樹脂層のうち少なくとも１層にカオリン又はタルクが０．００１〜２０重量％含まれていることを特徴とする多重被覆鋼管に関するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
金属管の種類は特に限定されるものではなく、鋼管のほか銅管、鉛管などでもよい。金属管には公知のクロメート処理、プライマー被覆等の表面処理を施すことができる。
【００１１】
防食層に用いられるポリエチレン樹脂は、エチレンの単独重合体あるいはエチレンとα−オレフィン、例えばプロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、１−オクテン、１−デセンなどとの共重合体であってエチレンを主体とする重合体である。本発明に好ましいポリエチレン樹脂は、ＭＩ ０．０５〜１０ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．９〜２ｇ／ｃｍ3、特に好ましくはＭＩ ０.２〜０.５ｇ／ｍｉｎ、密度０．９２〜１ｇ／ｃｍ3である。防食層の厚みは０．０１〜５０ｍｍ程度、好ましくは０．１〜１０ｍｍ程度が適当である。このポリエチレン樹脂層は単一層のほか２層以上を共押出したあるいは逐次積層した複合層であってもよい。また、ポリエチレン樹脂層は破断点応力が１００ｋｇ／ｃｍ2以上、好ましくは１５０〜５００ｋｇ／ｃｍ2、特に好ましくは２００〜４００ｋｇ／ｃｍ2、そして衝撃強度が２ｋｇ・ｃｍ以上、好ましくは２．５〜２０ｋｇ・ｃｍ、特に好ましくは５〜１０ｋｇ・ｃｍのものが適当である。
【００１２】
保護層に用いられるポリプロピレン樹脂は、プロピレンの単独重合体あるいはプロピレンとエチレンあるいは１−ブテンなどとのランダム共重合体あるいはプロピレン単独重合体とプロピレン−エチレン共重合体とのブロック共重合体であって、プロピレンを主体とする重合体である。特に剛性と低温での衝撃強度の点からブロック共重合体が好ましい。本発明に好ましいポリプロピレン樹脂は、ＭＩ ０．０５〜１０ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．８〜２ｇ／ｃｍ3、特に好ましくはＭＩ ０．２〜２ｇ／１０ｍｉｎ、密度０.９〜１.５ｇ／ｃｍ3である。保護層の厚みは０．０１〜５０ｍｍ程度、好ましくは０．１〜１０ｍｍ程度が適当である。ポリプロピレン樹脂層とポリエチレン樹脂層との間の剥離強度は５ｋｇ／１０ｃｍ幅以下が適当であり、０〜３ｋｇ／１０ｃｍ幅程度、特に０〜１．５ｋｇ／１０ｃｍ幅程度が好ましい。また、ポリプロピレン樹脂層は破断点応力が１００ｋｇ／ｃｍ2以上、好ましくは１５０〜６００ｋｇ／ｃｍ2、特に好ましくは２００〜４００ｋｇ／ｃｍ2、そして衝撃強度が５ｋｇ・ｃｍ以上、好ましくは１０〜４０ｋｇ・ｃｍ、特に好ましくは１０〜３０ｋｇ・ｃｍのものが適当である。
【００１４】
無機フィラーは、カオリン、タルク、クレー、シリカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、二酸化チタンなどがある。
【００１５】
無機フィラーの添加量は、０．００１〜６０重量％である。無機フィラーの添加量が０．００１重量％未満であると、剥離性の改善が十分でなく、また、６０重量％を越える場合には、低温衝撃性が著しく損なわれる。無機フィラーの効果を十分に発揮し、さらに機械的強度などの悪化を防ぐために、添加量は、好ましくは、０．１〜２０重量％が適当である。
【００１６】
さらに、本発明の被覆層として用いられるポリエチレン樹脂あるいはポリプロピレン樹脂中には、酸化防止剤、造核剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、難燃剤、顔料、染料、有機の充填剤などの各種添加剤を、本発明の目的を損なわない範囲内で配合してもよい。
【００１７】
多重被覆金属管の形成は、金属管上に被覆材料をチューブ状に押出して被覆する方法あるいは金属管上に被覆材料のフラットなシートを押出し、これらをらせん状に巻き付けて被覆する方法などによって行われる。
【００１８】
金属管上に被覆材料をチューブ状に押出して被覆する方法では、金属管を機械的または化学的に前処理した後、管の外周全面にわたり加熱溶融した粘着剤または接着剤を塗布し、ついで押出機により溶融混練したポリエチレン樹脂をクロスヘッドダイあるいはオフセットダイからチューブ状に押出して前記外周全面に被覆し、冷却後あるいは冷却せずに、形成された防食層上に、直接これと同様の方法でポリプロピレン樹脂をチューブ状に押出して保護層を形成させる方法、または多層ダイを用いてポリエチレン樹脂とポリプロピレン樹脂とを同時に被覆する方法などが用いられる。
【００１９】
金属管上に被覆材料のフラットなシートを押出し、これをらせん状に巻き付けて被覆する方法では押出機により溶融混練したポリエチレン樹脂をＴ−ダイからフラットなシートとして押出し、これをあらかじめ粘着剤などを塗布してある金属管の外周全面状にらせん状に被覆し、冷却後あるいは冷却せずに、形成された防食層上に、直接これと同様の方法でポリプロピレン樹脂のフラットなシートをらせん状に巻き付けて被覆する方法、または多層Ｔ−ダイを用いてポリエチレン樹脂とポリプロピレン樹脂とのフラットなシートを同時にらせん状に巻き付けて被覆する方法などが用いられる。
【００２０】
〔測定方法〕
剥離強度：１００Ａ鋼管に被覆された保護層ポリプロピレンに、管長方向に１０ｃｍ幅でスリットを入れ、円周方向の９０度角ピール強度を測定し、そのときのピール強度が５ｋｇ／１０ｃｍ以下のものを剥離性良好とした。
【００２１】
破断点応力：ＪＩＳ  Ｋ−７１１３の２号ダンベルを使用し、−２０℃において、引張速度５０ｍｍ／分で測定し、そのときの破断点応力が２００ｋｇ／ｃｍ2以上のものを合格とした。
【００２２】
衝撃強度：−２０℃において、直径５０ｍｍの円板状試験片上に、荷重３０４０ｇの先端径５／８インチの錘を落下させ、錘の落下距離を変えることにより、一定枚数の試験片の５０％が破壊するに要するエネルギーより衝撃強度（ｋｇ・ｃｍ）を求めた。−２０度における衝撃強度が防食層ポリエチレンについては、５０ｋｇ・ｃｍ以上を合格とし、保護層ポリプロピレンについては、６０ｋｇ・ｃｍ以上を合格とした。
【００２３】
【実施例】
実施例１：
１００Ａ鋼管表面にプライマーを塗布した後、変性ポリエチレンを接着層として被覆した。その直後に防食層として、カオリンを０．００１重量％添加した高密度ポリエチレン（ＭＩ ０．９０ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．９４ｇ／ｃｍ3）を２３０℃に溶融してクロスヘッドダイから１．５ｍｍの厚さに押出被覆し、水冷した。次いで、他のクロスヘットダイから保護層としてポリプロピレン（ＭＩ ０.９０ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．９０ｇ／ｃｍ3）を２００℃に溶融して１．５ｍｍの厚さに押出被覆した。
【００２４】
得られた被覆鋼管の防食層ポリエチレンと保護層ポリプロピレンの剥離強度は２.４ｋｇ／１０ｃｍ、防食層のポリエチレンの破断点応力は３５０ｋｇ／ｃｍ2、衝撃強度は７５ｋｇ・ｃｍであった。また、保護層ポリプロピレンの破断点応力は５００ｋｇ・ｃｍ2、衝撃強度は１２０ｋｇ・ｃｍであった。よって、防食層と保護層の剥離性が良好で、両樹脂の破断点応力、衝撃強度とも問題なかった。
【００２５】
参考例１：
１００Ａ鋼管表面にプライマーを塗布した後、変性ポリエチレンを接着層として被覆した。その直後に防食層として、カオリンを６０重量％添加した高密度ポリエチレン(ＭＩ ０.１ｇ／１０ｍｉｎ、密度２.０ｇ／ｃｍ３）を２４０℃に溶融してクロスヘッドダイから１．５ｍｍの厚さに押出被覆し、水冷した。次いで、他のクロスヘッドダイから保護層としてポリプロピレン（ＭＩ ０．４ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．９０ｇ／ｃｍ３）を２００℃に溶融して１.５ｍｍの厚さに押出被覆した。被覆後、直ちに水冷を行なった。
【００２６】
得られた被覆鋼管の防食層ポリエチレンと保護層ポリプロピレンの剥離強度は１.０ｋｇ／１０ｃｍ、防食層のポリエチレンの破断点応力は３００ｋｇ／ｃｍ2、衝撃強度は６５ｋｇ・ｃｍであった。また、保護層ポリプロピレンの破断点応力は５００ｋｇ・ｃｍ2、衝撃強度は１２０ｋｇ・ｃｍであった。よって、防食層と保護層の剥離性が良好で、両樹脂の破断点応力、衝撃強度とも問題なかった。
【００２７】
実施例２：
１００Ａ鋼管表面にプライマーを塗布した後、変性ポリエチレンを接着層として被覆した。その直後に防食層として、高密度ポリエチレン（ＭＩ ０．３ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．９４ｇ／ｃｍ３）を２３０℃に溶融してクロスヘッドダイから１．５ｍｍの厚さに押出被覆し、水冷した。次いで、他のクロスヘッドダイから保護層として、カオリンを０.００１重量％添加したポリプロピレン（ＭＩ ０.５ｇ／１０ｍｉｎ、密度０.９１ｇ／ｃｍ３）を２００℃に溶融して１.５ｍｍの厚さに押出被覆した。被覆後、直ちに水冷を行なった。
【００２８】
得られた被覆鋼管の防食層ポリエチレンと保護層ポリプロピレンの剥離強度は２.２ｋｇ／１０ｃｍ、防食層のポリエチレンの破断点応力は３６０ｋｇ／ｃｍ2、衝撃強度は８０ｋｇ・ｃｍであった。また、保護層ポリプロピレンの破断点応力は４９０ｋｇ・ｃｍ2、衝撃強度は１１５ｋｇ・ｃｍであった。よって、防食層と保護層の剥離性が良好で、両樹脂の破断点応力、衝撃強度とも問題なかった。
【００２９】
参考例２：
１００Ａ鋼管表面にプライマーを塗布した後、変性ポリエチレンを接着層として被覆した。その直後に防食層として、高密度ポリエチレン（ＭＩ ０．３ｇ／１０ｍｉｎ、密度０．９４ｇ／ｃｍ３）を２３０℃に溶融してクロスヘッドダイから１．５ｍｍの厚さに押出被覆し、水冷した。次いで、他のクロスヘッドダイから保護層として、カオリンを６０重量％添加したポリプロピレン（ＭＩ ０.３ｇ／１０ｍｉｎ、密度２．０ｇ／ｃｍ３）を２２０℃に溶融して１.５ｍｍの厚さに押出被覆した。被覆後、直ちに水冷を行なった。
【００３０】
得られた被覆鋼管の防食層ポリエチレンと保護層ポリプロピレンの剥離強度は０.８ｋｇ／１０ｃｍ、防食層のポリエチレンの破断点応力は３６０ｋｇ／ｃｍ2、衝撃強度は８０ｋｇ・ｃｍであった。また、保護層ポリプロピレンの破断点応力は４４０ｋｇ・ｃｍ2、衝撃強度は１０５ｋｇ・ｃｍであった。よって、防食層と保護層の剥離性が良好で、両樹脂の破断点応力、衝撃強度とも問題なかった。
【００３１】
実施例３：
保護層にタルクを２０重量％添加したポリプロピレンを用いて、管径１００Ａ鋼管に実施例１と同様に被覆し、得られた被覆鋼管の防食層ポリエチレンと保護層ポリプロピレンの剥離強度、破断点応力、衝撃強度を評価し、結果を表２に示す。
【００３２】
参考例３：
防食層として、滑剤および無機フィラーを添加していない高密度ポリエチレンを用い、保護層として、滑剤を添加していないポリプロピレンを用いて、実施例１と同様に押出被覆した。
【００３３】
得られた被覆鋼管の防食層ポリエチレンと保護層ポリプロピレンの剥離強度は１２．０ｋｇ／１０ｃｍ、防食層のポリエチレンの破断点応力は３６０ｋｇ／ｃｍ2、衝撃強度は８０ｋｇ・ｃｍであった。また、保護層ポリプロピレンの破断点応力は５００ｋｇ・ｃｍ2、衝撃強度は１２０ｋｇ・ｃｍであった。防食層と保護層が溶着し、両樹脂の剥離性が悪化した。
【００３４】
参考例４：
防食層として、カオリンを７０重量％添加した高密度ポリエチレンを用い、保護層としてポリプロピレンを用いて、実施例１と同様に押出被覆した。
【００３５】
得られた被覆鋼管の防食層ポリエチレンと保護層ポリプロピレンの剥離強度は０．８ｋｇ／１０ｃｍであったが、防食層のポリエチレンの破断点応力は１５０ｋｇ／ｃｍ2、衝撃強度は４０ｋｇ・ｃｍとなり、剥離性は問題なかったが、防食層のポリエチレンの機械的強度が悪化した。
【００３６】
参考例５：
防食層として、高密度ポリエチレンを用い、保護層としてカオリンを７０重量％添加したポリプロピレンを用いて、実施例１と同様に押出被覆した。
【００３７】
得られた被覆鋼管の防食層ポリエチレンと保護層ポリプロピレンの剥離強度は０．８ｋｇ／１０ｃｍであったが、保護層のポリプロピレンの破断点応力は２５０ｋｇ／ｃｍ2、衝撃強度は４５ｋｇ・ｃｍとなり、剥離性は問題なかったが、保護層のポリプロピレンの機械的強度が悪化した。
【００３８】
【表１】
0004093288.tif 000002
【表２】
0004093288.tif 000003
【００３９】
【表２】
0004093288.tif 000004
【００４０】
【発明の効果】
本発明の多重被覆鋼管は、防食層のポリエチレン、保護層のポリプロピレンの剥離性を著しく改良し、ポリエチレン、ポリプロピレンの樹脂組成に制約されることなく該樹脂を多重被覆鋼管に使用でき、機械的強度、低温衝撃性に優れ、さらに押出特性、ウェルド強度に優れた多重被覆鋼管を提供できる。