JP2008185091A

JP2008185091A - ボルトナットの防食と緩み止め防止方法及びその際に用いるレンチ

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Publication number: JP2008185091A
Application number: JP2007017817A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Nakakoshi; 吉雄中越; Masuyo Nakakoshi; 益世中越; Takeyuki Nakakoshi; 健之中越
Original assignee: TERII KOGYO KK
Current assignee: TERII KOGYO KK
Priority date: 2007-01-29
Filing date: 2007-01-29
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2027-01-29
Also published as: JP4745257B2

Abstract

【課題】本発明の課題は、十分な厚さの飽和ポリエステルの被膜を施すことができないボルトナットのネジ部での腐食を防止する方法を提示すること、また、その方法を実施するに際してボルトナットのネジ部以外の飽和ポリエステルの被膜を傷つけることのない冶具を提供することにある。
【解決手段】本発明のボルトナットの防食と緩み止め防止方法は、ネジ部には100μｍ以下の、それ以外の部分には200μｍ以上の飽和ポリエステルの被膜が施されたボルト及びネジ部以外は200μｍ以上の飽和ポリエステルの被膜が施されたナットを用い、前記ボルトのネジ部に反応硬化塗料を塗布するステップと、前記ボルトとナットを締め付けるステップと、反応硬化塗料を固化させるステップとを踏むようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は金属等の構造物の結合に用いられるボルトナットの防食と緩み止め防止方法及びその方法を実施する際に用いるレンチに関するものである。

金属等の構造物は一般に防食のため、コーティング等表面処理がなされている。構造物が単体でなく、複数の部材を結合して組立てる構造物であるときには、ボルトナット等によって部材間が結合されることになる。この構造物が野外である場合、特に塩害を受けやすい居場所であるときにはボルトナット部分を含め防食の問題は重要となる。特許文献１に示されている熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体（飽和ポリエステル）の粉体塗料を用いた塗装は、優れた長期に渡る安定した防食性能、高い塗膜強度、および美観から、高信頼性の屋外設備の防食塗装として高い評価を受ける実績を積んでいる。この熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体の粉体塗料は、金属に対する密着力に優れ、亜鉛めっき面上でも１０Ｎ／ｍｍ^２以上の密着力を有する。防食性能については、海岸直近の強腐食地域の暴露試験で１０年以上問題が無いことが確認されている。耐候性の点でも、着色しても長期間変色が少ないことが認められている。さらに、塗膜の強度についても、鋼棒による引っ掻き試験で、ポリエチレン、エチレンビニルアセテート（以下、ＥＶＡ）樹脂に比べはるかに強い結果が得られている。実際にも、固い地盤に打ち込まれる支線アンカ等に実用され、良好な特性が確認されている。

構造物そのものの防食は上記の熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体の粉体塗料を塗布することで良好な防食が得られるのであるが、部材を結合するボルトナットの螺子部は本来のネジ機能を確保するためコーティングの膜厚は100μｍを越えることができないため、この部分の防食性に不安が残る。100μｍ以下の被膜であると完全にピンホールを排除することが困難であり、小さな金属露出面が生じてしまう。この部分から腐食が始まり広がってゆく進行性腐食の問題である。とりわけ塩害が起こりやすい海岸線の鉄道ビーム（架線を支持すために線路両側の電柱間に渡された梁）等で６０年の耐候性が求められる場合、ビーム部材を結合するボルトナットのナットから突出したボルトの先端部分のピンホールから進行する腐食や、螺合部分に雨水が浸入してそこでのピンホールから進行する酸化腐食が懸念される。
特公平２−４１５５６号公報「ポリエステル粉体塗料」平成２年９月１８日公告

本発明の課題は、十分な厚さの飽和ポリエステルの被膜を施すことができないボルトナットのネジ部での腐食を防止する方法を提示すること、また、その方法を実施するに際してボルトナットのネジ部以外の飽和ポリエステルの被膜を傷つけることのない冶具を提供することにある。

本発明のボルトナットの防食と緩み止め防止方法は、ネジ部には100μｍ以下の、それ以外の部分には200μｍ以上の飽和ポリエステルの被膜が施されたボルト及びネジ部以外は200μｍ以上の飽和ポリエステルの被膜が施されたナットを用い、前記ボルトのネジ部に反応硬化塗料を塗布するステップと、前記ボルトとナットを締め付けるステップと、反応硬化塗料を固化させるステップとを踏むようにした。そして、反応硬化塗料には好ましくは１液性の反応硬化形水系ウレタンを用いるものとした。
本発明のボルトナットの防食と緩み止め防止方法におけるボルトとナットを締め付けるステップで使用されるレンチは、少なくともボルトの頭部またはナットを嵌合保持する部分の表面に200μｍ以上の飽和ポリエステルの被膜が施されたものとした。

本発明のボルトナットの防食と緩み止め防止方法では、ボルトの締め付けに当たり、前記ボルトのネジ部に反応硬化形水系塗料を塗布するステップが踏まれるが、この塗料は水系であるから塗布した直後のボルトとナットを締め付けるステップにおいて何らの支障も無くボルトナットの螺合が可能である。そして、次の反応硬化塗料を固化させるステップを経て塗布された塗料は外部に露出したネジ部表面及び螺合部内で固化するので、100μｍ以下の飽和ポリエステルの被膜しか施されていない部分にピンホールが存在しても固化した塗料で被覆されるので金属表面が風雨にさらされることはない。そして、下地の100μｍ以下の飽和ポリエステルの被膜の防食性が有効に機能する。また、ナットのネジ穴の周囲を固化した塗料が被覆するため、シール機能を発揮し螺合部への雨水の浸入を完璧に防止できる。しかもこの固化塗料の固着によってネジの緩みを防止するという効果をも奏する。
そして、本発明で用いる反応硬化塗料として、１液性の反応硬化形水系ウレタンを用いた場合、２液性のように混合してから塗布するという手間はなく直接使用できると共に、酸素遮断性に優れているので、ピンホールの被覆材として効果的である。
また、本発明の実施において用いられる冶具は少なくともボルトの頭部またはナットを嵌合保持する部分の表面に200μｍ以上の飽和ポリエステルの被膜が施されたレンチであるから、ボルトナットの締め付け作業において嵌合した双方の接触面が同じ飽和ポリエステルの被覆同士で馴染みやすく、ボルトの頭部またはナット表面に被覆された飽和ポリエステルの被膜を傷つけることなく作業を実施することができる。

本発明は防食性、耐候性に優れた金属コーティングとして定評の高い飽和ポリエステルの被膜を施した構造物を取り付けたり、部材同士を組立てたりする際に使用されるボルトナットの防食に係る技術であり、ボルト、ナットそしてワッシャーにはそれぞれに飽和ポリエステルの被膜が施されているものを使用する。ボルト１のネジ部には厚い被膜を付けることができないので、100μｍ以下の被膜、それ以外に部分には200μｍ以上の被膜を施す。図１に示すような六角ボルト１においてはまず第１工程で静電塗装若しくは吹付け塗装によって亜鉛メッキが施されたボルトの全面に100μｍ以下の飽和ポリエステル被膜が形成され、次の第２工程ではマグネット冶具等を用いボルトの頭部ａを下にして吊り下げ、流動浸漬法によって頭部ａ並びにネジの切られていない脚部ｂまでを溶融状態の飽和ポリエステル内にドブ付けする。これを冷却するとドブ付けされた部分には新たに飽和ポリエステルの層が積層され200μｍ以上の被膜が形成され、ドブ付けされなかったネジ部ｃは100μｍ以下の飽和ポリエステル被膜のまま残る。このようにして被覆膜厚の異なるボルトが製造される。ナット２についてはやはり亜鉛メッキされたナットの内側ネジ部を冶具で保持しネジ部以外の部分が露出した形態とし、この部分に飽和ポリエステル被膜を形成させる。これによって、図２(１)に示すような六角ナットまたは図２(２)に示すような袋ナットのネジ部ｅは亜鉛メッキされたままの形態が残り、他の部分ｄは200μｍ以上の飽和ポリエステル被膜がなされた形態のナットとが得られる。ワッシャー３については平ワッシャーまたはスプリングワッシャーの全面に200μｍ以上の飽和ポリエステル被膜が施されたものを採用する。

飽和ポリエステル被膜がなされた金属構造物の部材４ａ，４ｂが継続部材４ｃを介してボルトナットで結合された形態を図３(１)に示す。この形態での本発明の施工手順を図４のフローチャートに沿って説明する。第１のステップでは上記したネジ部には100μｍ以下の、それ以外の部分には200μｍ以上の飽和ポリエステルの被膜が施されたボルト１を準備する。第２のステップで上記したネジ部ｅ以外は200μｍ以上の飽和ポリエステルの被膜が施されたものを準備する。第３のステップでボルト１のネジ部ｃに反応硬化形水系塗料を塗布する。この作業は刷毛で塗っても良いしネジ部ｃを塗料内に浸すようにしても良い。第４のステップでこのボルトを飽和ポリエステルの被膜が施された結合部材４ａ、４ｂ、４ｃの穴に挿入し、ナット２を締め付ける。このナット２の締め付けがなされた状態を１組のボルトナットについて拡大表示して図３(２)に示してあるが、この図から分かるように塗布された反応硬化形水系塗料はナット２から突出するボルト１のネジ部ｃの先端部分（網線を付した部分）を被覆した状態となる。これが第５のステップである。更に破線部分を拡大して図３(３)にこの状態を示しているが、反応硬化形水系塗料はボルト１のネジ部ｃの先端部分からナット２のネジ穴近傍にも広がって付着し塗膜が形成される。また、反応硬化形水系塗料は螺合したボルト１のネジ部ｃとナット２のネジ部ｅの間を充填するように付着した状態となって残留する。第６のステップで時間経過を待つと、前記反応硬化形水系塗料が前記したボルト１のネジ部ｃの先端部分からナット２のネジ穴近傍にも広がって付着した塗膜となって固化する。この塗膜はピンホールが存在する100μｍ以下の飽和ポリエステルの被膜の上に積層して形成されるので、ピンホールは塞がれ、飽和ポリエステルがもっている高い耐食性と耐候性と協働してその効果を保証する。また、この塗膜はナット２のネジ穴近傍にも広がって形成されるので、ボルトナットの螺合領域のシール効果を有するものとなる。更に、このナット２のネジ穴近傍の被膜は螺合したボルト１のネジ部ｃとナット２のネジ部ｅの間で固化した塗料と共に緩み止めの効果をも奏する。そして、螺合部への雨水の浸入や結露が防止できるので、飽和ポリエステル被膜が施されていないナット２のネジ部ｅや100μｍ以下の飽和ポリエステルの被膜のネジ部ｃの腐食は完璧に守られる。

更に塩害がひどい厳しい環境下ではナットとして図２(２)に示した袋ナットを用いることが効果的である。このナットを用いればボルト１のネジ先端部は袋部分に覆われ外気に露出することはなく、ボルトナット部を含め構造体の外面は全て200μｍ以上の飽和ポリエステルで被膜されることになる。ボルト１のネジ部ｃに塗布された反応硬化形水系塗料はボルトナットの螺合部に充填付着され、緩み止め効果とこの領域への雨水の浸入や結露が防止できるので完璧な防食機能が得られる。
なお、従来からボルトナット部分を含めて構造物に施工後の塗装を施すことによって防食性を高めると共にネジの緩みを防止することは知られ実施されているが、そのような一般の塗装では塩害がひどい厳しい環境での長期に渡る効果維持を期待することはできない。本発明は、飽和ポリエステル被膜を前提とし、施工段階でネジ部の部分にだけ塗布するという単純な方法で、厚い飽和ポリエステルの被膜形成ができないネジ部の弱点を補い抜群の効果をもたらす工法である。

次に、上記した本発明の方法を施工するに当たり、ナットの締め付けを行う冶具について説明する。第４ステップの作業において実施するナットの締め付け作業を一般に市販されている金属製のレンチやスパナを用いて行った場合、ボルト１の頭部ａナット２の外周面に施されている200μｍ以上の飽和ポリエステルの被膜を傷つけてしまうことが頻繁に起こる。このような傷が付いてしまった場合、ピンホールとは比べものにならない遙かに広い金属面の露出が発生し、この部分からの腐食は大きな問題となる。飽和ポリエステル被膜の折角の高い耐食性と耐候性が底抜けの状態となってしまう。このことに鑑み、締め付けに用いるレンチの面にソフトな弾性材を介在することを試みたが、その場合、傷は付きにくくなるものの肝心の締め付け作業がうまくいかない。試行錯誤の結果、ボルトの頭部またはナットを嵌合保持する部分の表面に200μｍ程度の飽和ポリエステルの被膜を施したレンチが、被膜を傷を付けることが無くしかも本来の締め付け機能にも影響が出ないことを突き止めた。膜厚を300μｍとした場合には作業性の点で芳しくなく、反対に薄い被膜としたときにピンホールなどが存在しても防食性が求められる冶具ではないので特に問題はないことが確認できた。被膜の適正範囲は100〜250μｍである。ボルトナットの締め付け作業において嵌合した双方の接触面が同じ飽和ポリエステルの被覆同士であることが馴染みやすく、他の素材よりもボルトの頭部またはナット表面に被覆された飽和ポリエステルの被膜を傷つけることなく作業を実施することができる。

本発明のボルトナットの防食と緩み止め防止方法の１実施例を示す。ボルトは下地に亜鉛メッキが施された頭部径が２２ｍｍ，脚の長さが110ｍｍで先端４５ｍｍにネジが切られたものを素材とし、イソフタル酸成分８〜20モル％、固有粘度0.7〜1.0の熱可塑性ポリエチレンイソテレフタレート共重合体より成るポリエステル系重合体の粉体塗料（以下変性飽和ポリエステルという。）を用いた静電塗装によって、全体に100μｍの被膜を形成した。このボルト１のネジ部先端面をマグネット冶具を用いて磁力で吊り下げ、溶融した変性飽和ポリエステル内に頭部ａからネジの切られていない脚部ｂまでをドブ付けして引き上げ流動浸漬法によって更なる飽和ポリエステルの層を形成した。このようにして得られたボルトは頭部端面の被膜厚さが520〜550μｍ、六角側面が335〜370μｍ、脚部ｂが400〜420μｍであった。ナット２はクリップ冶具を用いネジ穴を両側から塞ぐようにして吊り下げネジ部ｅ以外の面に流動浸漬法によって飽和ポリエステルの層を形成した。六角側面の被膜厚さが230μｍ程、面部分の厚さが300〜400μｍであった。ワッシャには平ワッシャーとスプリングワッシャーの二種類を準備し、流動浸漬法によって全面に飽和ポリエステルの層を形成した。平ワッシャーの平均膜厚は200μｍ、スプリングワッシャーの膜厚は平均250μｍであった。これらを素材として鉄道用耐久ビームの部材を結合する施工を行った。そして、このビーム部材の表面は400〜600μｍの膜厚の飽和ポリエステルの被膜が施されている。反応硬化形水系塗料として、混合する必要のない一液性の水系ウレタン樹脂塗料（大日本塗料株式会社製造のＤＮＴビューウレタン：商品名）を用い、前記ボルトの頭部ａを掴みネジ部ｃを液体塗料内に漬けて引き上げ、２つのビーム部材を当接させた穴部に通して前記のワッシャーを介しボルトを嵌めて締め付ける。

この様な施工を行ったサンプルを他の施工法のものと比較した耐久試験の結果を示す。試料は台形の連結部材にＬ字鋼をＹ字状にボルト止めしたものとし、試料番号３−１が本発明品、すなわち素材には亜鉛メッキを施した鋼材ＳＳ４００の上に飽和ポリエステルを塗装したもので、基部の３本のボルトは本発明の施工を枝部の２本のボルトはそれぞれを一液性の水系ウレタン樹脂塗料を用いずそのまま締めたものである。試料番号３−３のものは耐候性鋼材の表面にエポキシ樹脂を下塗りした素材を組立てその上にポリウレタン塗装を重ねたものである。試料番号２−１は亜鉛メッキを施した鋼材ＳＳ４００をそのままの使用したもの、そして試料番号３−５のものは亜鉛メッキを施した鋼材ＳＳ４００の素材を組立てセラミック塗装を施したものである。この試料を塩害のひどい地域の６０年に相当する試験、４ヶ月間塩水噴霧し更に１ヶ月経過させた試験の結果を図６に示す。図６(１)の写真で比較して分かるように、亜鉛メッキのままの試料（番号２−１）とセラミック塗装を施した試料（番号３−５）は無惨な腐食状態になっている。耐候性鋼材の表面にエポキシ樹脂を下塗りし、その上にポリウレタン塗装を重ねた試料（番号３−３）は鋼材の端部とボルト部分で錆がでており、この部分から腐食が進んでいることが観察できる。本発明に係る試料（番号３−１）では鋼材と本発明の手法で締めた３本のボルトに錆の発生は認められず、一液性の水系ウレタン樹脂塗料を用いずそのまま締めた４本のボルトの内１本だけに錆が発生している。この状態は図６(２)の試料番号３−１の単品写真で見るとよく分かる。このボルトのネジ部はウレタン樹脂塗料の被膜はないが100μｍ以下の飽和ポリエステルのコーティングが施されているものである。矢印で示す１本のボルトだけが錆びた原因は３本のボルトは薄いながらも飽和ポリエステルのコーティングが腐食を防いだもので、この１本のボルトはボルト締め付けの際飽和ポリエステルのコーティングに傷が付いて下地が露出した状態になったものと解される。その部分から腐食が進行したものであろう。このように、この試験結果から、本発明によるボルトナット締めの手法が十分な厚さの飽和ポリエステルの被膜を施すことができないボルトナットのネジ部での腐食を効果的に防止できることを確認することができた。また、締め付け作業の際に被膜を傷つけないようにすることが重要であることも示唆された。

図５に本発明の施工において用いて好適なレンチの１実施例を示す。ここに示す実施例はラチェット機構部５ｅを先端部に備えた把持部５ｄを中心に右回りソケット５ａと左回りソケット５ｂを対称位置に備えたレンチ５で、両方のソケット５ａ，５ｂのボルト、ナット嵌合穴５ｃの内面とその端面部に100μｍの厚さの飽和ポリエステル被膜を静電塗装によって形成させたものである。塗料には金属面との密着性に優れた変性飽和ポリエステルの粉体塗料を用いた。飽和ポリエステルの被膜は少なくともボルトの頭部またはナットを嵌合保持する穴５ｃ部分の表面に100〜250μｍのが施されたものであればよく、作業効率や見栄えの観点からソケット５ａ，５ｂの全面を被覆しても良いことは当然である。ボルトナットの締め付け作業において嵌合した双方の接触面が同じ飽和ポリエステルの被覆同士であるため馴染みやすく、ボルトの頭部またはナット表面に被覆された飽和ポリエステルの被膜を傷つけることなく作業を実施することができる。また、この実施例ではラチェット機構５ｅを介して右回りソケット５ａと左回りソケット５ｂを対称位置に備えるものとしたが、ラチェット機構５ｅを右回り用と左回り用に切替えられる機能を備えたものとし、１つのソケットで兼用させる形式とすることも可能である。

本発明は、塩害がひどい海岸線における鉄道ビームの組立て、取付ける際の工法として開発されたものであるが、このボルトナットの防食と緩み止め防止方法はそれに限らず、広い分野におけるボルトナット施工に適用できる技術である。

本発明で用いられるボルトの形態を説明する図である。本発明で用いられるナットの形態を説明する図である。本発明の方法によるボルトナット止め工法を説明する図である。本発明の方法によるボルトナット止め工法の手順を示すフローチャートである。本発明で用いられる冶具の１実施例を説明する図である。本発明の方法によるボルトナット止め工法と他の施工法との耐食性比較実験結果を示す写真である。

符号の説明

１ボルト２ナット
３ワッシャー
４ａ，４ｂ構造体部材４ｃ継続部材
５レンチ５ａ，５ｂソケット
５ｄ把持部５ｅラチェット機構部
ａボルト頭部ｂネジが切られていないボルト脚部
ｃボルトのネジ部ｄナットのネジ部以外の部分
ｅナットのネジ部

Claims

ネジ部には100μｍ以下の、それ以外の部分には200μｍ以上の飽和ポリエステルの被膜が施されたボルトのネジ部に反応硬化形水系塗料を塗布するステップと、前記ボルトとネジ部以外は200μｍ以上の飽和ポリエステルの被膜が施されたナットを締め付けるステップと、前記反応硬化形水系樹脂塗料を固化させるステップとを踏むボルトナットの防食と緩み止め防止方法。
反応硬化形水系塗料には１液性の反応硬化形水系ウレタンが用いられる請求項１に記載のボルトナットの防食と緩み止め防止方法。
少なくともボルトの頭部またはナットを嵌合保持する部分の表面に100〜250μｍの飽和ポリエステルの被膜が施されたものである請求項１または２に記載された方法におけるボルトとナットを締め付けるステップで使用されるレンチ。