JP2013036250A

JP2013036250A - 防食被膜が形成されたマンホール用開閉機構および防食被膜の形成方法

Info

Publication number: JP2013036250A
Application number: JP2011173778A
Authority: JP
Inventors: Katsuo Okada; 勝男岡田; Sadao Arai; 貞雄新井
Original assignee: Nippon Chutetsukan KK
Current assignee: Nippon Chutetsukan KK
Priority date: 2011-08-09
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2013-02-21

Abstract

【課題】通常の塗装マンホールに比べて格段に高い防食性能を長期間に亘って維持することが可能なマンホール用蓋および防食被膜の形成方法を提供する。
【解決手段】蓋本体１の表面に、プライマとしての擬合金被膜２と、熱可塑性飽和ポリエステル樹脂被膜３とからなる防食被膜４が形成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、防食被膜が形成されたマンホール用開閉機構および防食被膜の形成方法、特に、プライマと熱可塑性飽和ポリエステル樹脂被膜とからなる防食被膜が形成された、鉄蓋等の、鉄系材料からなる地下構造物のマンホール用開閉機構および防食被膜の形成方法に関するものである。

例えば、地下構造物としての水道管あるいは下水道管と地上との間にはマンホールが構築され、マンホールは、蓋と蓋が嵌め込まれる受枠とからなるマンホール用開閉機構によって開閉可能になるように構成されている。

通常、このようなマンホール用開閉機構には、一般的な塗覆装が形成されている。この塗覆装被膜は、一般的に、プライマは使用せずに電着塗装や手塗り等により、エポキシ樹脂系あるいはアクリル樹脂系からなる塗料を５０μｍ程度の厚さに塗装することにより形成されている。

しかしながら、上記従来の塗覆装被膜では、マンホール用開閉機構を施工するまでの開閉機構の保管期間のみ、開閉機構に生じる赤錆の発生を防止する効果しか期待できなかった。特に、マンホール用の蓋および受枠の内面は、マンホール内の湿気に長期間晒されることにより、また、温泉地においては、硫化水素により生成される希硫酸による酸性腐食により、その寿命が短期間となり、敷設替えを余儀なくされるケースが多々あった。

従って、この発明の目的は、従来のマンホール用開閉機構に比べて過酷な腐食環境にも耐え、長寿命のマンホール用開閉機構および防食被膜の形成方法を提供するものである。

そこで、本願発明者は、上記目的を達成すべく、鋭意研究を重ねた。この結果、以下の知見を得た。

鋳鉄製のマンホール用の蓋および受枠の、嵌合面以外の表面に、亜鉛と、アルミニウム−マグネシウム合金とからなるプライマとしての擬合金被膜と、前記擬合金被膜の上に熱可塑性飽和ポリエステル樹脂被膜とからなる防食被膜を形成すれば、従来のマンホール用の蓋および受枠に比べて、過酷な腐食環境にも耐え、長寿命のマンホール用の蓋および受枠を得ることができるといった知見を得た。

この発明は、上記知見に基づきなされたものであって、下記を特徴とするものである。

請求項１に記載の発明は、プライマと、熱可塑性飽和ポリエステル樹脂被膜とからなる防食被膜が形成されていることに特徴を有するものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の、防食被膜が形成されたマンホール用開閉機構において、前記プライマは、亜鉛と、アルミニウム−マグネシウム合金とからなる擬合金被膜からなることに特徴を有するものである。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の、防食被膜が形成されたマンホール用開閉機構において、前記擬合金被膜中のマグネシウム含有量は、０．５ｗｔ．％から５．０ｗｔ．％の範囲内であることに特徴を有するものである。

請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の、防食被膜が形成されたマンホール用開閉機構において、前記擬合金被膜の付着量は、１５０ｇ／ｍ²から３５０ｇ／ｍ²の範囲内であることに特徴を有するものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４の何れか１つに記載の、防食被膜が形成されたマンホール用開閉機構において、前記熱可塑性飽和ポリエステル樹脂被膜の膜厚は、０．３ｍｍから１．５ｍｍの範囲内であることに特徴を有するものである。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５の何れか１つに記載の、防食被膜が形成されたマンホール用開閉機構において、前記開閉機構は、蓋と、前記蓋が嵌合する受枠とからなり、前記防食被膜は、前記蓋および前記受枠の嵌合面以外の表面に形成されていることに特徴を有するものである。

請求項７に記載の発明は、マンホール用開閉機構本体に表面仕上処理を施し、次いで、表面仕上処理を施した前記開閉機構本体の表面にアーク溶射により、亜鉛と、アルミニウム−マグネシウム合金とからなる、プライマとしての擬合金被膜を形成し、次いで、前記擬合金被膜を形成した前記開閉機構本体を予熱し、次いで、予熱した前記擬合金被膜の表面に熱可塑性飽和ポリエステル樹脂被膜を粉体塗装により形成し、そして、このようにして前記擬合金被膜と前記熱可塑性飽和ポリエステル樹脂被膜とからなる防食被膜を形成した前記開閉機構を冷却することに特徴を有するものである。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の、マンホール用開閉機構への防食被膜の形成方法において、前記擬合金被膜中のマグネシウム含有量を、０．５ｗｔ．％から５．０ｗｔ．％の範囲内に維持することに特徴を有するものである。

請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載の、マンホール用開閉機構への防食被膜の形成方法において、前記擬合金被膜の付着量を、１５０ｇ／ｍ²から３５０ｇ／ｍ²の範囲内に維持することに特徴を有するものである。

請求項１０に記載の発明は、請求項７から９の何れか１つに記載の、マンホール用開閉機構への防食被膜の形成方法において、前記擬合金被膜の予熱温度を、２７０℃から３５０℃の範囲内に維持することに特徴を有するものである。

請求項１１に記載の発明は、請求項７から１０の何れか１つに記載の、マンホール用開閉機構への防食被膜の形成方法において、前記熱可塑性飽和ポリエステル樹脂被膜の膜厚を、０．３ｍｍから１．５ｍｍの範囲内とすることに特徴を有するものである。

請求項１２に記載の発明は、前記開閉機構は、地下構造物用マンホールの蓋と、前記蓋が嵌合する受枠とからなり、請求項７から１１の何れか１つに記載の、マンホール用開閉機構への防食被膜の形成方法において、前記防食塗装被膜を、前記蓋および前記受枠の嵌合面以外の表面に形成することに特徴を有するものである。

この発明によれば、従来のマンホール用開閉機構に比べて過酷な腐食環境にも耐えることから、マンホール用開閉機構の長寿命化を図ることができる。

この発明のマンホール用開閉機構としての蓋の断面図である。この発明の防食被膜の形成方法を示す工程図である。

次に、この発明のマンホール用開閉機構の一実施態様を、マンホール用蓋を例に挙げて説明する。

図１に示すように、この発明の鋳鉄製マンホール用蓋は、蓋本体１の表面に、１層目に、プライマとして、亜鉛からなる溶射ワイヤと、アルミニウム−マグネシウム合金からなる溶射ワイヤとを用いてアーク溶射を施すことにより、亜鉛と、アルミニウム−マグネシウム合金とからなる擬合金被膜２を形成し、更に、予熱した擬合金被膜２の上に、２層目として、熱可塑性飽和ポリエステル樹脂被膜３を粉体塗装により形成したものからなっている。

このように、この発明のマンホール用蓋は、その表面にプライマとしての擬合金被膜２と、熱可塑性飽和ポリエステル樹脂被膜３とからなる防食被膜４が形成されたものであるが、防食被膜４が形成されている部分は、受枠との嵌合面以外の表面である。

プライマとしての擬合金被膜２中のマグネシウム含有量は、０．５ｗｔ．％から５．０ｗｔ．％の範囲内とする。マグネシウム含有量が０．５ｗｔ．％未満では、初期の犠牲陽極作用に乏しく、一方、マグネシウム含有量が５．０ｗｔ．％超では、その作用が律速となるとともに、溶射ワイヤが硬くなり切れ易くなってしまう。好ましくは、１．０ｗｔ．％から４．０ｗｔ．％の範囲内が良い。

擬合金被膜２の溶射付着量は、１５０ｇ／ｍ²から３５０ｇ／ｍ²の範囲内とする。擬合金被膜２の溶射付着量が１５０ｇ／ｍ²未満では、亜鉛およびアルミニウムの犠牲陽極作用を長期的に保持することが難しくなる。一方、擬合金被膜２の溶射付着量が３５０ｇ／ｍ²超では、擬合金被膜２の厚さが厚くなりすぎて、衝撃等により、擬合金被膜２が蓋本体１から浮いたり剥離したりする危険がある。好ましくは、２００ｇ／ｍ²から３００ｇ／ｍ²の範囲内が良い。

熱可塑性飽和ポリエステル樹脂被膜３の膜厚は、０．３ｍｍから１．５ｍｍの範囲内とする。熱可塑性飽和ポリエステル樹脂被膜３の膜厚が０．３ｍｍ未満では、ピンホール等の塗膜欠陥が生じやすく、所望の防食効果が得られない。一方、熱可塑性飽和ポリエステル樹脂被膜３の膜厚が１．５ｍｍ超では、塗料だれが生じて外観が悪くなる。また、塗膜の耐衝撃性が低下する。好ましくは、０．５ｍｍから１．０ｍｍの範囲内が良い。

一般の液状合成樹脂塗料では、固形分（塗膜となる成分）が３０ｗｔ．％から５０ｗｔ．％と低いので、厚く塗ると塗料だれ等の不都合が発生する。従って、厚塗りが困難であるが、熱可塑性飽和ポリエステル樹脂粉体塗料の場合には、固形分がほぼ１００ｗｔ．％であるので、一般の液状合成樹脂塗料に比べて、１０倍以上の厚塗りが可能である。

以上は、マンホール用蓋の場合であるが、蓋が嵌め込まれるマンホール用受枠の場合も同様である。マンホール用受枠の場合には、防食被膜４が形成されている部分は、蓋との嵌合面以外の表面である。

次に、マンホール用蓋本体への防食被膜の形成方法について説明する。

先ず、マンホール用蓋本体１にショットブラスト等のブラスト処理により表面仕上処理を行って、マンホール用蓋本体１の表面に発生している錆びや酸化スケール等を十分に除去する。表面仕上処理は、仕上げ程度（Ｓａ）が２（１／２）以上になるように行う。

次いで、表面仕上処理を施したマンホール用蓋本体１の受枠との嵌合面以外の表面に、亜鉛からなる溶射ワイヤと、アルミニウム−マグネシウム合金からなる溶射ワイヤとを用いてアーク溶射を施して、プライマとしての擬合金被膜２を形成する。擬合金被膜２中のマグネシウム含有量は、０．５ｗｔ．％から５．０ｗｔ．％の範囲内とする。擬合金被膜２の溶射付着量は、１５０ｇ／ｍ²から３５０ｇ／ｍ²の範囲内とする。

次いで、溶射を施したマンホール用蓋本体１を、２７０℃から３５０℃の範囲内に予熱する。予熱温度は、２７０℃から３５０℃の範囲内とする。予熱温度が２７０℃未満であると、粉体が完全に溶融しないので、本来の塗膜の効果が得られない。しかも、耐衝撃性が低下する。一方、予熱温度が３５０℃を超えると、塗料の樹脂が熱劣化して、本来の塗膜の効果が得られない。また、変色して、外観が悪くなる。好ましくは、２８０℃から３２０℃の範囲内が良い。

次いで、マンホール用蓋本体１の、受枠との嵌合面以外の表面に熱可塑性飽和ポリエステル樹脂被膜３を粉体塗装により形成する。熱可塑性飽和ポリエステル樹脂被膜３の膜厚は、０．３ｍｍから１．５ｍｍの範囲内とする。

次いで、このようにして、擬合金被膜２と熱可塑性飽和ポリエステル樹脂被膜３とからなる防食被膜４を形成したマンホール用蓋を冷却する。このときの冷却速度は、２００℃／分から４０℃／分の範囲内とする。塗膜の効果は、急冷による熱可塑性飽和ポリエステル樹脂の結晶化によってもたらされるが、冷却速度が４０℃／分未満であると、樹脂が結晶化し難いので、所望の効果が得られない。一方、２００℃／分を超えても樹脂の結晶化の効果は変わらず、冷却設備が大型化する分、無駄となる。好ましくは、２００℃／分から１００℃／分の範囲内が良い。

熱可塑性飽和ポリエステル樹脂粉体の粒度は、本来の性能を得るために、４０メッシュ、融点は、２３０℃から２４０℃、密度は、１．２８から１．３０の範囲内が良い。

以上のようにして、受枠との嵌合面以外のマンホール用蓋の表面に、擬合金被膜と熱可塑性飽和ポリエステル樹脂被膜とからなる防食被膜が形成される。

そして、このようにして防食被膜４が形成されたマンホール蓋は、検査後、保管される。これらの工程を、図２に示す。

以上は、マンホール蓋本体に防食被膜を形成する場合であるが、蓋が嵌め込まれるマンホール用受枠本体に防食被膜を形成する場合も同様である。

マンホール用受枠の場合には、防食被膜を形成する部分は、蓋との嵌合面以外の表面である。

次に、この発明を実施例により、さらに説明する。

ショットブラストにより下地処理を行った呼び６００ｍｍの下水道用鋳鉄製マンホール蓋本体にアーク溶射装置を使用して、溶射付着量が２４０ｇ／ｍ²になるように亜鉛からなる溶射ワイヤと、５％のマグネシウムを含むアルミニウム−マグネシウム合金からなる溶射ワイヤとを用いてアーク溶射を行い、かくして、蓋が嵌合する受枠との嵌合面以外の蓋本体の表面に、プライマとしての擬合金被膜を形成した。

次いで、擬合金被膜を形成した蓋本体を加熱炉で３００℃に予熱した後、擬合金被膜上に熱可塑性飽和ポリエステル樹脂粉体塗料を粉体塗装装置により、膜厚が０．８ｍｍになるように塗装した。

なお、この熱可塑性飽和ポリエステル樹脂粉体塗料は、イソフタル酸成分８から２０モル％，固有粘度０．７から１．０の熱可塑性ポリエチレンテレフタレート共重合体からなり、粒度は４０メッシュ、融点は２３０℃、密度は、１．２８であった。

次いで、このようにして粉体塗料を塗装したマンホール蓋本体を、冷却速度１００℃／分で水冷して、マンホール用蓋本体の、受枠との嵌合面以外の表面に防食被膜を形成した。

比較例

ショットブラストにより下地処理を行った呼び径６００ｍｍの下水道用鋳鉄製マンホール蓋の表面に、電着塗装装置によりエポキシ樹脂塗料を膜厚が３０から４０μｍになるように塗装し、２００℃で３０分間焼き付けた。更に、その上に溶剤系アクリル樹脂塗料を２０〜３０μｍになるように塗装した。

そして、上記実施例および比較例に対して、複合サイクル試験および５％硫酸溶液による耐酸性試験を行った。試験条件は、以下の通りである。

（１）複合サイクル試験条件
複合サイクル試験装置：スガ試験機製ＣＰＹ−９０型。
塩水噴霧試験：ＪＩＳＺ２３７１規定の性能を満足するもの。
乾燥試験
（ａ）温度条件：（ＲＴ+１０℃）〜７０±１℃。
（ｂ）湿度条件：温度６０℃において２５±５％ｒｈ。
湿潤試験（高温）
（ｃ）温度条件：（ＲＴ+１０℃）〜５０±１℃。
（ｄ）湿度条件：温度５０℃において９５％ｒｈ以上。
外気導入試験：約外気温度・温湿度制御なし。
試験サイクル：ＪＩＳＫ５６００−７−９の付属書Ｃ（規定）のサイクルＡ。
試験サイクル数：３６０サイクル。

この試験結果を表１に示す。

（２）耐酸性試験条件
（ｅ）硫酸溶液濃度：５％硫酸溶液
（ｆ）温度：常温

この試験結果を表２に示す。

以上のようにして防食被膜が形成された、この発明のマンホール蓋によれば、溶射により、１層目に、亜鉛と、アルミニウム−マグネシウム合金とからなる擬合金被膜を施し、最上層に、熱可塑性飽和ポリエステル樹脂を主成分とする粉体塗料を塗装することによって、通常の塗装マンホールに比べて格段に高い防食性能を長期間に亘って維持することが確認できた。

なお、マンホール受枠についても、蓋におけると同様な効果が確認できた。

１：蓋本体
２：擬合金被膜
３：熱可塑性飽和ポリエステル樹脂被膜
４：防食被膜

Claims

プライマと、熱可塑性飽和ポリエステル樹脂被膜とからなる防食被膜が形成されていることを特徴とする、防食被膜が形成されたマンホール用開閉機構。
前記プライマは、亜鉛と、アルミニウム−マグネシウム合金とからなる擬合金被膜からなることを特徴とする、請求項１に記載の、防食被膜が形成されたマンホール用開閉機構。
前記擬合金被膜中のマグネシウム含有量は、０．５ｗｔ．％から５．０ｗｔ．％の範囲内であることを特徴とする、請求項２に記載の、防食被膜が形成されたマンホール用開閉機構。
前記擬合金被膜の付着量は、１５０ｇ／ｍ²から３５０ｇ／ｍ²の範囲内であることを特徴とする、請求項２または３に記載の、防食被膜が形成されたマンホール用開閉機構。
前記熱可塑性飽和ポリエステル樹脂被膜の膜厚は、０．３ｍｍから１．５ｍｍの範囲内であることを特徴とする、請求項１から４の何れか１つに記載の、防食被膜が形成されたマンホール用開閉機構。
前記開閉機構は、蓋と、前記蓋が嵌合する受枠とからなり、前記防食被膜は、前記蓋および前記受枠の嵌合面以外の表面に形成されていることを特徴とする、請求項１から５の何れか１つに記載の、防食被膜が形成されたマンホール用開閉機構。
マンホール用開閉機構本体に表面仕上処理を施し、次いで、表面仕上処理を施した前記開閉機構本体の表面にアーク溶射により、亜鉛と、アルミニウム−マグネシウム合金とからなるプライマとしての擬合金被膜を形成し、次いで、前記擬合金被膜を形成した前記開閉機構を予熱し、次いで、予熱した前記擬合金被膜の表面に熱可塑性飽和ポリエステル樹脂被膜を粉体塗装により形成し、そして、このようにして前記擬合金被膜と前記熱可塑性飽和ポリエステル樹脂被膜とからなる防食被膜を形成した前記開閉機構を冷却することを特徴とする、マンホール用開閉機構への防食被膜の形成方法。
前記擬合金被膜中のマグネシウム含有量を、０．５ｗｔ．％から５．０ｗｔ．％の範囲内に維持することを特徴とする、請求項７に記載の、マンホール用開閉機構への防食被膜の形成方法。
前記擬合金被膜の付着量を、１５０ｇ／ｍ²から３５０ｇ／ｍ²の範囲内に維持することを特徴とする、請求項７または８に記載の、マンホール用開閉機構への防食被膜の形成方法。
前記擬合金被膜の予熱温度を、２７０℃から３５０℃の範囲内に維持することを特徴とする、請求項７から９の何れか１つに記載の、マンホール用開閉機構への防食被膜の形成方法。
前記熱可塑性飽和ポリエステル樹脂被膜の膜厚を、０．３ｍｍから１．５ｍｍの範囲内とすることを特徴とする、請求項７から１０の何れか１つに記載の、マンホール用開閉機構への防食被膜の形成方法
前記開閉機構は、地下構造物用マンホールの蓋と、前記蓋が嵌合する受枠とからなり、前記防食塗装被膜を、前記蓋および前記受枠の嵌合面以外の表面に形成することを特徴とする、請求項７から１１の何れか１つに記載の、マンホール用開閉機構への防食被膜の形成方法。