JP2008081607A - 導電性塗料、導電性塗膜、亀裂検出用塗料及び亀裂検出用塗膜 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】亀裂進展検出用塗膜3は、亀裂C3の進展を検出するための塗膜である。亀裂発生検出用塗膜4は、亀裂C3の発生を検出するための塗膜であり、導電性塗料を塗布して形成されており、この導電性塗料は導電顔料として銀粉及び銀被覆銅粉を含み、有機樹脂としてウレタン樹脂を含む。銀粉と銀被覆銅粉との混合比は、重量比で銀被覆銅粉1に対して銀粉0.5以上であることが好ましい。配線用塗膜5は、亀裂発生検出用塗膜4と電気的に接続される塗膜であり、亀裂発生検出用塗膜4と同一の導電性塗料を塗布して形成されている。配線用塗膜5は、例えば、橋梁の下フランジから腹板に沿って上フランジまで帯状に形成されている。
【選択図】図2
Description
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項1の発明は、導電顔料と有機樹脂とを含む導電性塗料であって、前記導電顔料として銀粉及び銀被覆銅粉を含むことを特徴とする導電性塗料である。
図1は、この発明の実施形態に係る導電性塗膜及び亀裂検出用塗膜を鋼構造物に形成した状態を一例として示す斜視図である。図2は、この発明の実施形態に係る亀裂検出用塗膜を鋼構造物に形成した状態を一例として示す断面図である。
この発明の実施形態に係る導電性塗料は、導電顔料と有機材料とを含む塗料であり、図1及び図2に示す鋼構造物1などの塗装対象物の表面に塗布されることによって、図1及び図2に示す亀裂発生検出用塗膜4及び図2に示す配線用塗膜5のような導電性塗膜を形成する。導電顔料としては、金属微粒子を用いた金属系顔料であり、体積抵抗率が小さく、安価で有害性がなく、防食対策が不要で入手が容易な銀紛又は銀被覆銅紛などを使用することが好ましい。有機樹脂としては、鋼構造物の表面に塗布される塗料になじみやすく、樹脂中への金属系顔料の分散や耐候性などを考慮してポリウレタン樹脂などをバインダーとして使用することが好ましい。
(1) この実施形態では、導電性塗料が導電顔料と有機樹脂とを含み、導電顔料として銀粉及び銀被覆銅粉を含む。その結果、比較的安価で入手が容易であり、無公害で防食対策が不要な銀分及び銀被覆銅粉を導電顔料として使用することによって、要求性能である体積抵抗率1.0×10-3〜1.2×10-3Ω・cm程度を満たすことができる。その結果、金属鋼板などの経年劣化による亀裂を電気抵抗値によって検出することができるとともに、導電性塗膜上の抵抗値変化を検出箇所P1から測定箇所P2まで伝達することができる。
(試験片の作製)
銀粉及び銀被覆銅粉の混合割合を可変して導電性塗料を作製した。先ず、添加剤などを含む液状ポリウレタン樹脂の主剤に、混合割合を変化させた銀粉及び銀被覆銅粉を混合した後、溶剤にて適度な粘度に希釈し、液状ポリウレタン樹脂の硬化剤を加えて導電性塗料を作製した。次に、絶縁層としてクリヤーのプライマーを塗布した板に、長さ15cm、幅2cmの範囲に絶縁性塗料を200g/m2で刷毛塗りした。そして、一晩養生後に抵抗値及び膜厚を測定して、体積抵抗値を算出した。
図3は、この発明の実施例に係る導電性塗膜の塗膜を可変したときの電気抵抗値を示すグラフであり、図3(A)は帯幅と電気抵抗値との関係を示すグラフであり、図3(B)は膜厚と電気抵抗値との関係を示すグラフであり、図3(C)は長さと電気抵抗値との関係を示すグラフである。図3(A)〜(C)に示す縦軸は電気抵抗値[Ω]であり、図3(A)に示す横軸は帯幅[mm]であり、図3(B)に示す横軸は膜厚[μm]であり、図3(C)に示す横軸は塗装長さ[cm]である。
図4は、この発明の実施例に係る導電性塗料の亀裂発生検知性を評価するための試験片の外観図であり、図4(A)は斜視図であり、図4(B)は図4(A)のIVB部分を拡大して示す平面図である。
疲労亀裂で断線した場合の通電状態の有無による亀裂検知性を調べるために、小型試験片レベルで疲労試験を行い、疲労亀裂に対する導電性表面材料の電気抵抗値について検討した。図4に示す試験片100は、材質が一般構造用圧延鋼材(SS400)である鋼板101と、この鋼板101の表面に長さ200mm、幅20mmの範囲で下塗り塗料(エポキシ樹脂塗料)を絶縁のため塗布した下塗り塗膜102と、なるべく細線での配線を想定して、ウレタン樹脂が3.0重量部、銀粉が3.0重量部、銀被覆銅粉が3.0重量部の導電性塗料をこの下塗り塗膜102の表面に長さ150mm、幅1mmで塗布した亀裂発生検出用塗膜103とを備えている。試験片100の長辺中央部には、深さ約2mm、角度90度の切り込みを入れて応力集中部位を作製し、この応力集中部位から疲労亀裂が発生するようにした。
図5は、この発明の実施例に係る導電性塗料の配線用途での電気特性を評価するための試験片の平面図である。
図1及び図2示す亀裂発生検出用塗膜4を形成するときに使用される導電性塗料を、図1に示す配線用塗膜5を形成するときの導電性塗料としても使用する場合には、亀裂進展検出用塗膜3と塗り重ねる必要がある。このため、亀裂進展検出用塗膜3と配線用塗膜5とを接触させた状態で電気抵抗値の変化を確認した。
2 亀裂監視材
3 亀裂進展検出用塗膜
4 亀裂発生検出用塗膜(亀裂検出用塗膜)
5 配線用塗膜(導電性塗膜)
6,7 下塗り塗膜
8 中塗り塗膜
9 上塗り塗膜
C1〜C3 亀裂
Claims (14)
- 導電顔料と有機樹脂とを含む導電性塗料であって、
前記導電顔料として銀粉及び銀被覆銅粉を含むこと、
を特徴とする導電性塗料。 - 請求項1に記載の導電性塗料において、
前記有機樹脂としてウレタン樹脂を含むこと、
を特徴とする導電性塗料。 - 請求項1又は請求項2に記載の導電性塗料において、
前記銀粉と前記銀被覆銅粉との混合比は、重量比で銀被覆銅粉1に対して銀粉0.5以上であること、
を特徴とする導電性塗料。 - 請求項3に記載の導電性塗料において、
前記混合比は、重量比で銀被覆銅粉1に対して銀粉1であること、
を特徴とする導電性塗料。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の導電性塗料において、
前記銀粉の見かけ密度が2.0〜3.4g/cm3であり、
前記銀被覆銅粉の見かけ密度が0.5〜1.0g/cm3であること、
を特徴とする導電性塗料。 - 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の導電性塗料において、
前記銀粉の比表面積が0.5〜1.5m2/gであり、
前記銀被覆銅粉の比表面積が0.6〜1.0 m2/gであること、
を特徴とする導電性塗料。 - 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の導電性塗料において、
前記銀粉の平均粒径が2〜20μmであり、
前記銀被覆銅粉の平均粒径が20〜40μm であること、
を特徴とする導電性塗料。 - 塗装対象物の表面に塗布され形成された導電性塗膜であって、
請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の導電性塗料が前記塗装対象物の表面に塗布され形成されていること、
を特徴とする導電性塗膜。 - 請求項8に記載の導電性塗膜において、
前記塗装対象物の表面は、鋼構造物の絶縁層表面又はコンクリート構造物の表面であること、
を特徴とする導電性塗膜。 - 請求項8又は請求項9に記載の導電性塗膜において、
体積抵抗率が0.7×10-3〜1.2×10-3Ω・cm以下であること、
を特徴とする導電性塗膜。 - 亀裂の発生が予測される検出対象物の表面に塗布され、この検出対象物の亀裂の発生を検出する亀裂検出用塗料であって、
請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の導電性塗料を含むこと、
を特徴とする亀裂検出用塗料。 - 亀裂の発生を検出するための亀裂検出用塗膜であって、
請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の導電性塗料が検出対象物の表面に塗布され形成されていること、
を特徴とする亀裂検出用塗膜。 - 請求項12に記載の亀裂検出用塗膜において、
前記検出対象物の表面は、鋼構造物の絶縁層表面又はコンクリート構造物の表面であること、
を特徴とする亀裂検出用塗膜。 - 請求項12又は請求項13に記載の亀裂検出用塗膜において、
体積抵抗率が0.7×10-3〜1.2×10-3Ω・cm以下であること、
を特徴とする亀裂検出用塗膜。
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