JP2002539284A - 構造物用ケーブルのストランドの保護組成物 - Google Patents

構造物用ケーブルのストランドの保護組成物

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Abstract

(57)【要約】 上記組成物は、雰囲気温度においてストランドを囲むケースに注入した後、膨潤溶媒の存在下にてモノマーまたはプレポリマー反応体を現場で低速で重合させて得られる。モノマー反応体は、ラジカル重合される同一のまたは異なるビニル系モノマー、または、相互に反応して二官能または三官能ポリマーを生ずる二官能または三官能化合物、または、上記化合物の混合物であってよい。上記組成物は、更に、防食剤を含むことができる。溶媒は、安息香酸、フタル酸または脂肪鎖に少なくとも１０個の炭素原子を有する飽和または不飽和脂肪酸のエステル、芳香族または多環式炭化水素、テルペンおよび場合によっては若干重合されたフェノールエーテルから選択できる。得られた組成物は、粘弾性を有し、かくして、ケーブルの本来の減衰性を改善できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、構造物用鋼ケーブルのストランドまたはワイヤを保護する粘弾性組
成物に関する。
【０００２】 本発明の保護組成物は、斜張橋、吊り橋または他の吊り構造の建設分野に適用
されるものであり、更に普遍的に云えば、構造物の部分を保持、懸垂または補強
するために控綱、吊索または他のケーブルを設けたすべての構造物の建設分野に
適用できるものである。
【０００３】 上記の構造物に使用されるケーブルは、ストランド（７本のワイヤを撚ったユ
ニット）または束にしたワイヤから構成され、ケーブルの全てのストランドまた
は全てのワイヤに共通するケースまたは管状外被内に収容される。上記構造物に
は、特に、完全に安全な条件において、長い寿命が要求されるので、ケーブルの
防食に特に留意する必要がある。
【０００４】 他方、使用時には、ケーブルは、特に、風、雨および構造物に加えられる負荷
（例えば、道路および／または鉄道負荷）に起因する大きな振動を受ける。上記
振動の結果として、構造物における定着部の近傍においてケーブルの捩れまたは
撓みが生じ、その反復応力によってケーブルが繰り返して変形することにより、
ケーブルの定着部に疲労が生ずる。従って、ケーブルの疲労を減少するため上記
振動を減衰することが望ましい。
【０００５】 現在まで、既に、ケーブルを防食するための各種の解決法が実施されている。
公知の第一の解決法では、メッキ、ワックス掛けまたはグリース塗布を施し、個
々に厚さ約１.５ｍｍの薄肉のポリエチレン製シースで包んだストランドを使用
する。被覆したストランドは、束に統合し、すべてのストランドに共通の外側の
シェルまたはケースに収容する。ケース内には充填材を注入しない。この第一の
解決法は、比較的経費がかかり、個々に被覆したストランドのトン当り価格は、
無垢のストランドの価格の約３倍であり、メッキしたストランドの価格の約２倍
である。更に、この第一の解決法では、腐食の危険性を完全には排除できない。
実際、各ストランドの個々のポリエチレン製シースは、厚さが薄いので、比較的
脆弱であり、ストランドの運搬中または工場または建設現場における操作中に破
損する。このような破損部分を適時に補修しなかった場合は、この様にシースが
破損した個々のストランドは、予想よりも急速に腐食されることになる。
【０００６】 第二の解決法では、場合によってメッキを施したストランドまたはワイヤを、
共通のケース内に設置し、防食剤としての役割を果たす充填材を注入して内部の
残存空所を埋めてなる、ストランドまたはワイヤを使用する。この注入の目的は
、ストランドを長期に亘って防食することを保証するためである。このために既
に使用されている公知の主な注入物質は、セメントモルタル、石油ワックス、エ
ポキシピッチおよびグリースである。これらの公知の注入物質には、下記の利点
および欠点がある： ａ）セメントモルタル セメントモルタルは、経済的に有利であるが、亀裂が発生する危険性を有する
。即ち、各亀裂は水分の侵入路を形成し、それによって、水分はストランドに達
し、その結果、ストランドの腐食を招くことになる。更に、セメントモルタルは
、凝固して剛体となり、それによって、すべてのストランドが連結される。その
ため、ケーブルの慣性が増大し、従って、たわみ応力が増大する。更に、セメン
トモルタルは、凝固した後は、必要に応じて１つまたは複数のストランドを個別
に交換することが不可能となる、という欠点を有する。更に、セメントモルタル
は、比較的高重量であるため、ケーブルの“たわみ”が増大し、その結果、２つ
の定着部を結ぶためには、より長いケーブルが必要となる。 ｂ）石油ワックス 石油ワックスは、経済的である、可撓性である、並びにケーブルのストランド
を個別に交換できる、という利点を有する。しかしながら、これには、次の様な
多数の欠点がある： １）石油ワックスは、注入することが困難である。実際、注入操作は、ワックス
を凝固させないために最低８０℃において行わなければならない。ケーブルの長
さが長い場合には、注入は、迅速に、且つ、比較的高圧で実施しなければならな
い。更に、注入を中断するとワックスが凝固する恐れがあるため、中断すること
もできない。注入の良し悪しは、それらの操作をいかに完璧に行うかに左右され
る。 ２）すべてのストランドに共通の管状外被は、注入温度および注入圧力に耐え得
るよう大きな厚さを有していなければならない。 ３）ワックスは、ストランドと接触すると凝固するので、１つのストランドのワ
イヤの間の間隙を完全に充填することができない。 ４）ワックスの機械的特性は、良好ではない。実際、ケーブルのストランドは、
ケース内で振動した際、ワックスを押圧することによって空所を形成し、その空
所が水分の侵入路となる。 ５）ケーブルの全使用期間中、ケースの密封性を保証しなければならない。 ｃ）エポキシピッチ エポキシピッチは、２０℃よりも高い温度条件において注入することができ、
注入が比較的容易であるという利点を有する。しかし、エポキシピッチは、毒性
を有し、流動性が低いため、狭い間隙内に滲入し難い。更に、設置後は、必要に
応じてストランドを個別に交換することが不可能である。 ｄ）グリース グリースは、注入することが容易である。しかし、グリースは、経時的に成分
が分離する恐れがあり、石油ワックスと同様に、良好な機械的特性を有していな
い。
【０００７】 他方、ケーブルの振動を減衰することによる解決法も、既に提案されており、
個々にまたは組合せて実施されている。振動現象は、一般に、ケース表面を適正
に設計することにより減少する。即ち、適正な設計によって、降雨時にケースに
沿って流れ、振動する水の流動抵抗係数および／または破壊係数が減少され、励
起現象が減少する。更に、ケーブルの定着部（上方および／または下方定着部）
の近傍に、例えば、粘弾性タイプの減衰材を、その減衰材の有効性と建造物の構
造に対する連結の容易性とを両立させる結果となるような距離に設置できる。
【０００８】 本発明の目的は、ケーブルのケースに容易に注入することができ、ケース内の
小さな間隙または空隙にも滲入できるように低温でも高い流動性を有し、同時に
、ケーブルの１つまたは複数のストランドまたはワイヤの個々の交換が実現でき
、更に、ケーブル使用時の振動を減衰する性質を上記ケーブルに与える、建造物
のためのケース中のケーブルのストランドの防食組成物を提供することにある。
【０００９】 この目的は、雰囲気温度においてストランドを囲むケースに注入した後、その
場で、モノマーまたはプレポリマー反応体を膨潤溶媒の存在下で低速で重合する
ことによって得られる防食組成物を使用することにより、達成される。
【００１０】 反応物については、調整した出発液体をワイヤ間の間隙に滲入させるにあたり
、ストランドまたはワイヤの束の中心に至るまで完全に滲入させるのに充分な時
間を与えるために、重合を低速で進行させるような物質を選択する。この低速な
重合反応の結果として、膨潤溶媒の存在下で粘弾性ゲルを形成する二次元または
三次元ポリマーの低速の生成に伴って、粘性が経時的にゆっくり現われる。
【００１１】 ポリマー生成が低速であり、溶媒中で粘弾性ゲルを形成できる限り、各種のモ
ノマーまたはプレポリマーを使用できる。
【００１２】 例として下記を挙げる： −熱または紫外線による或いは開始剤の存在下におけるビニル系モノマーまたは
コモノマーをラジカル重合することによって得られる、例えばアクリル系ホモポ
リマーまたはコポリマーのような、ビニル系ホモポリマー（単独重合体）または
コポリマー（共重合体）、 −相互に反応して、例えば下記の如き、二官能または三官能ポリマーを生ずる２
種類の二官能または三官能化合物： ・ポリオールとポリイソシアネートとの反応によって得られるポリウレタン、 ・二官能または三官能アミンによるプレポリマー樹脂（例えば、ビスフェノー
ルＡまたはＦベースの樹脂）の架橋によって得られるエポキシ樹脂。
【００１３】 例えば、エポキシ／ポリウレタン樹脂などの、上記ポリマーの混合物も対象と
なる。
【００１４】 組成物が、単に、ストランドのまわりに緊密に接触し、且つ、個々のワイヤの
間に存在することにより、ケースへの水分または湿分の侵入を抑制することで防
食効果があるが、その組成物の固有の防食効果を改善するため、防食剤を添加す
ることができる。
【００１５】 上記防食剤は、例えば、リン酸塩、特に、リン酸亜鉛などの、公知の防食性無
機顔料から選択できる。
【００１６】 更に、例えば、ＯＲＭＥＣＯＮ社からポリアニリンなる名称で市販されている
製品などの、有機防食剤も使用できる。
【００１７】 エポキシ樹脂を使用する場合は、架橋に使用される過剰のアミンから防食剤を
構成するほうが有利である。この過剰量は、組成物の最終ｐＨ値が１２以上にな
るように設定する。
【００１８】 膨潤溶媒は、モノマーまたはオリゴマー状の低揮発性または不揮発性の溶媒か
ら選択され、芳香族炭化水素または多環式炭化水素（例えば、ジイソプロピルナ
フタレンおよびテルペン）、安息香酸、フタル酸または脂肪鎖に少なくとも１０
個の炭素原子を有する飽和または不飽和脂肪酸のエステル、フェノールエーテル
、特に、５００以下、好ましくは、３５０以下の数平均分子量（Ｍn）を有する
オリゴマー化したフェノール樹脂を挙げることができる。
【００１９】 この種の溶媒の例として、オリゴマー樹脂ＮＯＲＳＯＬＥＮＥ Ｄ３００５が
ある。
【００２０】 ゲルの粘弾性および振動減衰性は、１０〜９０％のポリマーと９０〜１０％の
膨潤溶媒とを含むゲル中のポリマーの割合に依存するものであって、１５〜５５
％のポリマー割合が好ましい。
【００２１】 本発明に係る防食組成物に含まれる化合物を適切に選択することによって、ケ
ーブルを収容したケースへの注入時点における、注入された防食組成物の比重を
、１以上とすることができる。上記条件において、注入された組成物は、場合に
よってはケース内に存在する凝結水を押出す。
【００２２】 さて、本発明の実施に適する防食組成物の複数の例を示す。 −例１ ・ビスフェノールＡ： ３０重量％ ・クレゾールグリシジルエーテル： ２重量％ ・イソシアネートブロックプレポリマー： ２０重量％ ・脂肪族アミン＋脂肪族アミンプレポリマー： １１重量％ ・中性、非反応性芳香族石油樹脂および／または ヒドルキシル化した改質芳香族石油樹脂（膨潤溶媒）： ３７重量％ −例２ ・ビスフェノールＡ： １７重量％ ・（２−エチルヘキシル）グリシジルエーテル： ３重量％ ・イソシアネートブロックプレポリマー： ５重量％ ・ポリアミノイミダゾリン： １１重量％ ・中性、非反応性芳香族石油樹脂および／または ヒドルキシル化した改質芳香族石油樹脂（膨潤溶媒）： ６４重量％ −例３ ・ビスフェノールＡ： ９重量％ ・グリシジルエーテル： ２重量％ ・イソシアネートブロックプレポリマー： ２重量％ ・ポリアミノイミダゾリン： ５重量％ ・中性、非反応性芳香族石油樹脂および／または ヒドルキシル化した改質芳香族石油樹脂（膨潤溶媒）： ８２重量％ −例４ ・ブタンジオール＋ポリオキシメチレングリコール： ５８.１重量％ ・ＭＤＩ（４，４'−ジイソシアン酸ジフェニルメタン） のプレポリマー： １１.９重量％ ・フタル酸ジイソブチル（膨潤溶媒） ３０重量％ −例５ ・ウレタン／アクリレートポリマー： ３５重量％ ・ＭＭＡ（メタクリル酸メチル）： ６０重量％ ・フタル酸ジイソブチル（膨潤溶媒） １０重量％ 上の例に示した防食組成物の性質を下の表に括めた：
【００２３】 上の表において、ＰＡは、“付加重合”を表し、ＰＲは、“ラジカル重合”を
表す。更に、ｔｇδは、粘性率Ｅ"と弾性率Ｅ'との比である。本発明に係る防食
組成物の粘弾性の評価のため、各温度および各種周波数においてＲＳＡIIタイプ
の変形式レオメータによってＥ'およびＥ"を測定し、Ｅ'およびＥ"の測定値から
ｔｇδを計算した。上の表に、周波数１Ｈｚについて得られた結果を示した。
【００２４】 上の表から明らかな如く、材料の振動減衰性は、ｔｇδの増加とともに大きく
なる。例３の防食組成物の注入前および注入後にケースに収容した４０ｍの多重
ストランドのケーブルに対して本出願人が実施した振動実験から、この組成物は
、ケーブルの本来の振動減衰係数を倍増できるということが判った。他の例に示
した防食組成物についても類似の結果が得られた。
【００２５】 従って、本発明に係る防食組成物は、その粘弾性にもとづき、控綱のケーブル
の振動減衰係数を増大でき、この増大によって、下記が達成される： −控綱の定着後に一般に設置される一時的な振動減衰材は不要となり、 −一時的な上記減衰材の寸法が縮小され、 −一時的減衰材と定着部との間の距離が減少され（かくして、減衰材の効果は低
下されるが、減衰材は建設構造内に隠蔽される）または建設構造に対する一時的
減衰材の固定経費が低減される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J011 PA69 PC02 PC08 4J026 AA45 AA47 DB02 DB11 DB36 GA08 4J034 CA04 CA15 CA34 CB01 CB03 CB07 CC03 CC12 CC26 CC38 CC45 CC52 CC61 CC67 DA01 DA03 DB04 DB05 DB07 DG02 GA65 HA02 HC12 HC22 HC46 HC52 HC64 HC71 HD00 JA42 MA12 QC03 QD03 RA14 4J036 AA01 DC02 DC40 JA07

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 構造物用ケーブルのストランドを保護する組成物において、
    雰囲気温度においてストランドを囲むケースに注入して、膨潤溶媒の存在下にて
    モノマーまたはプレポリマー反応体を現場で低速で重合させて得られることを特
    徴とする組成物。
  2. 【請求項２】 モノマーが、下記：即ち、 ａ）ラジカル重合される同一のまたは異なるビニル系モノマー、または ｂ）相互に反応して二官能または三官能ポリマーを生ずる二官能または三官能化
    合物、または ｃ）ａ）およびｂ）の混合物であることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
  3. 【請求項３】 二官能または三官能化合物が、ポリオールおよびポリウレタ
    ンを生ずるポリイソシアネートであることを特徴とする請求項２に記載の組成物
    。
  4. 【請求項４】 二官能または三官能化合物が、二官能または三官能エポキシ
    化合物および架橋エポキシ樹脂を生ずるジアミンまたはトリアミンであることを
    特徴とする請求項２に記載の組成物。
  5. 【請求項５】 該組成物が、更に、防食剤を含むことを特徴とする請求項１
    〜４の１つに記載の組成物。
  6. 【請求項６】 防食剤が、リン酸塩のタイプの無機化合物またはポリアニリ
    ンのタイプの有機化合物であることを特徴とする請求項５に記載の組成物。
  7. 【請求項７】 エポキシ樹脂の場合、防食剤が、最終組成物が１２以上のｐ
    Ｈ値を有するのに充分な過剰量のジアミンまたはトリアミンからなることを特徴
    とする請求項５に記載の組成物。
  8. 【請求項８】 安息香酸、フタル酸または脂肪鎖に少なくとも１０個の炭素
    原子を有する飽和または不飽和脂肪酸のエステル、芳香族または多環式炭化水素
    、テルペンおよび場合によっては若干重合されたフェノールエーテルから溶媒を
    選択することを特徴とする請求項１〜７の１つに記載の組成物。
  9. 【請求項９】 該組成物が、１０〜９０重量％のポリマーと９０〜１０重量
    ％の膨潤溶媒とを含み、１５〜５５重量％のポリマー含量が好ましいことを特徴
    とする請求項１〜８の１つに記載の組成物。
  10. 【請求項１０】 該組成物が、下記：即ち、 ・ビスフェノールＡ： ３０重量％ ・クレゾールグリシジルエーテル： ２重量％ ・イソシアネートブロックプレポリマー： ２０重量％ ・脂肪族アミン＋脂肪族アミンプレポリマー： １１重量％ ・中性、非反応性芳香族石油樹脂および／または ヒドルキシル化した改質芳香族石油樹脂（膨潤溶媒）： ３７重量％ を含むことを特徴とする請求項２に記載の組成物。
  11. 【請求項１１】 該組成物が、下記：即ち、 ・ビスフェノールＡ： １７重量％ ・（２−エチルヘキシル）グリシジルエーテル： ３重量％ ・イソシアネートブロックプレポリマー： ５重量％ ・ポリアミノイミダゾリン： １１重量％ ・中性、非反応性芳香族石油樹脂および／または ヒドルキシル化した改質芳香族石油樹脂（膨潤溶媒）： ６４重量％ を含むことを特徴とする請求項２に記載の組成物。
  12. 【請求項１２】 該組成物が、下記：即ち、 ・ビスフェノールＡ： ９重量％ ・グリシジルエーテル： ２重量％ ・イソシアネートブロックプレポリマー： ２重量％ ・ポリアミノイミダゾリン： ５重量％ ・中性、非反応性芳香族石油樹脂および／または ヒドルキシル化した改質芳香族石油樹脂（膨潤溶媒）： ８２重量％ を含むことを特徴とする請求項２に記載の組成物。
  13. 【請求項１３】 該組成物が、下記：即ち、 ・ブタンジオール＋ポリオキシメチレングリコール： ５８.１重量％ ・ＭＤＩ（４,４'−ジイソシアン酸ジフェニルメタン） のプレポリマー： １１.９重量％ ・フタル酸ジイソブチル（膨潤溶媒） ３０重量％ を含むことを特徴とする請求項２に記載の組成物。
  14. 【請求項１４】 該組成物が、下記：即ち、 ・ウレタン／アクリレートポリマー： ３５重量％ ・ＭＭＡ（メタクリル酸メチル）： ６０重量％ ・フタル酸ジイソブチル（膨潤溶媒） １０重量％ を含むことを特徴とする請求項２に記載の組成物。
  15. 【請求項１５】 構造物のケーブルの減衰係数を増大するための先行請求項
    の１つに記載の組成物の使用。
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