JP3065190B2 - 超塗装耐久性鋼材 - Google Patents
超塗装耐久性鋼材Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、橋梁、建築等に用いる
鋼材の塗装耐久性に関わり、さらに詳しくは塗装用鋼材
として鋼中に所定のＣｕ，Ｐを含んだ鋼材を用い、該表
面に主としてリン酸塩から成る被膜、ポリビニルブチラ
ール樹脂とクロム・リン酸との錯体、酸化鉄、Ｐｂ，Ｃ
ｕ，Ｐ，Ｚｎ，Ｃｒ等の単体もしくは化合物、リン酸亜
鉛およびブチラール樹脂とから成る被膜、主として塗料
用顔料と塗料用樹脂とから成る被膜を順次形成してなる
塗装耐久性に極めて優れた鋼材に関するものである。
鋼材の塗装耐久性に関わり、さらに詳しくは塗装用鋼材
として鋼中に所定のＣｕ，Ｐを含んだ鋼材を用い、該表
面に主としてリン酸塩から成る被膜、ポリビニルブチラ
ール樹脂とクロム・リン酸との錯体、酸化鉄、Ｐｂ，Ｃ
ｕ，Ｐ，Ｚｎ，Ｃｒ等の単体もしくは化合物、リン酸亜
鉛およびブチラール樹脂とから成る被膜、主として塗料
用顔料と塗料用樹脂とから成る被膜を順次形成してなる
塗装耐久性に極めて優れた鋼材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】橋梁、建築等に用いられる鋼材は、耐食
性の確保と景観性の確保のために塗装を施して使用され
るのが一般的である。通常鋼材は部材に加工された後、
研掃され、その後塗装（下塗り、中塗り、上塗り）され
る。この塗装は、特に耐食性の観点では塗膜のふくれ、
はがれと言った塗装耐久性の大小が重要なポイントであ
り、塗料用樹脂あるいは含有されている防錆顔料等の変
更、改良といった塗料技術の面で塗装耐久性の向上が図
られて来ている。すなわち、例えば上塗り塗料では、長
油性フタル酸樹脂、シリコンアルキド樹脂、塩化ゴム
系、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂と種々のものがあ
る。
性の確保と景観性の確保のために塗装を施して使用され
るのが一般的である。通常鋼材は部材に加工された後、
研掃され、その後塗装（下塗り、中塗り、上塗り）され
る。この塗装は、特に耐食性の観点では塗膜のふくれ、
はがれと言った塗装耐久性の大小が重要なポイントであ
り、塗料用樹脂あるいは含有されている防錆顔料等の変
更、改良といった塗料技術の面で塗装耐久性の向上が図
られて来ている。すなわち、例えば上塗り塗料では、長
油性フタル酸樹脂、シリコンアルキド樹脂、塩化ゴム
系、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂と種々のものがあ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の塗装された橋
梁、建築物等は、例えば橋梁に例をとれば、現在基準と
されている塗装耐久性は海岸で約４年、山間部で約８年
とされ、これを過ぎると塗装の塗り替えが行われてい
る。しかし、山間部といえども近年道路凍結防止のため
の塩化物散布によって大気環境腐食性が増し、塗装耐久
性がますます劣化している。これに対し、塗装作業が必
ずしもクリーンな環境ではないことからくる塗装工不足
が一般的になり、塗装塗り替えが困難になってきている
という社会的・経済的な大きな課題が生じている。
梁、建築物等は、例えば橋梁に例をとれば、現在基準と
されている塗装耐久性は海岸で約４年、山間部で約８年
とされ、これを過ぎると塗装の塗り替えが行われてい
る。しかし、山間部といえども近年道路凍結防止のため
の塩化物散布によって大気環境腐食性が増し、塗装耐久
性がますます劣化している。これに対し、塗装作業が必
ずしもクリーンな環境ではないことからくる塗装工不足
が一般的になり、塗装塗り替えが困難になってきている
という社会的・経済的な大きな課題が生じている。
【０００４】本発明の目的は、鋼材の塗装耐久性を大幅
に延長し、上述の課題を一挙に解決することが可能な鋼
材を提供することにある。
に延長し、上述の課題を一挙に解決することが可能な鋼
材を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るための本発明の要旨は、鋼中にＣｕ ０．２〜０．５
％、Ｐ ０．０３〜０．１５％を含む鋼材表面上に、鋼
材表面側から上方へと、主としてＦｅ，Ｃｒ，Ｚｎのリ
ン酸塩から成る被膜を厚さ０．１〜１μｍ、主としてポ
リビニルブチラール樹脂とクロム・リン酸との錯体、Ｆ
ｅ2 Ｏ3 ＋Ｆｅ3 Ｏ4 、Ｐｂ，Ｃｕ，Ｐ，Ｚｎ，Ｃｒ等
の単体もしくは化合物、リン酸亜鉛およびブチラール樹
脂とから成る被膜を厚さ５〜３０μｍ、主として塗料用
顔料と塗料用樹脂とから成る被膜を厚さ１５〜２００μ
ｍ有することを特徴とする超塗装耐久性鋼材である。
るための本発明の要旨は、鋼中にＣｕ ０．２〜０．５
％、Ｐ ０．０３〜０．１５％を含む鋼材表面上に、鋼
材表面側から上方へと、主としてＦｅ，Ｃｒ，Ｚｎのリ
ン酸塩から成る被膜を厚さ０．１〜１μｍ、主としてポ
リビニルブチラール樹脂とクロム・リン酸との錯体、Ｆ
ｅ2 Ｏ3 ＋Ｆｅ3 Ｏ4 、Ｐｂ，Ｃｕ，Ｐ，Ｚｎ，Ｃｒ等
の単体もしくは化合物、リン酸亜鉛およびブチラール樹
脂とから成る被膜を厚さ５〜３０μｍ、主として塗料用
顔料と塗料用樹脂とから成る被膜を厚さ１５〜２００μ
ｍ有することを特徴とする超塗装耐久性鋼材である。
【０００６】以下、本発明をさらに詳細に説明する。本
発明者らは、鋼材上の塗膜の耐久性すなわち塗装耐久性
について、従来研究されていなかった鋼中の含有合金元
素と鋼材と塗膜との界面に必要な被膜との影響を鋭意研
究した結果、塗装耐久性はこれらに大きく左右されるこ
とを見いだした。すなわち、塗装耐久性は塗膜自体が紫
外線等で劣化するのを除けば、鋼材と塗膜との界面で生
じる微量腐食に左右されることが判明した。
発明者らは、鋼材上の塗膜の耐久性すなわち塗装耐久性
について、従来研究されていなかった鋼中の含有合金元
素と鋼材と塗膜との界面に必要な被膜との影響を鋭意研
究した結果、塗装耐久性はこれらに大きく左右されるこ
とを見いだした。すなわち、塗装耐久性は塗膜自体が紫
外線等で劣化するのを除けば、鋼材と塗膜との界面で生
じる微量腐食に左右されることが判明した。
【０００７】もう少し詳細に述べると、まず鋼材と塗膜
との界面での鋼材の腐食は、塗膜を透過してきた水分、
酸素、塩化物イオン等の腐食性イオンによって引き起こ
され、鋼材表面の一部が微小アノードとなって溶出する
ため微小ふくれが形成、その後周辺のカソード領域で剥
離が生じて本格的な塗膜ふくれとなり、塗装耐久性が劣
化していくことが知られている。そのため、したがっ
て、このアノード反応を抑制することができれば塗装耐
久性がよくなると考えられる。
との界面での鋼材の腐食は、塗膜を透過してきた水分、
酸素、塩化物イオン等の腐食性イオンによって引き起こ
され、鋼材表面の一部が微小アノードとなって溶出する
ため微小ふくれが形成、その後周辺のカソード領域で剥
離が生じて本格的な塗膜ふくれとなり、塗装耐久性が劣
化していくことが知られている。そのため、したがっ
て、このアノード反応を抑制することができれば塗装耐
久性がよくなると考えられる。
【０００８】本発明者らは、塗装用鋼材として鋼中にＣ
ｕ ０．２〜０．５％、Ｐ ０．０３〜０．１５％を含
む鋼材表面上に後述の方法で形成される、主としてＦ
ｅ，Ｃｒ，Ｚｎのリン酸塩から成る被膜が電気化学測定
の結果、アノード分極が大きく、アノード反応を抑制し
ているのを見いだした。したがって、この場合塗膜下で
の微小アノード発生が抑制されるので、微小ふくれ発生
が生じない。
ｕ ０．２〜０．５％、Ｐ ０．０３〜０．１５％を含
む鋼材表面上に後述の方法で形成される、主としてＦ
ｅ，Ｃｒ，Ｚｎのリン酸塩から成る被膜が電気化学測定
の結果、アノード分極が大きく、アノード反応を抑制し
ているのを見いだした。したがって、この場合塗膜下で
の微小アノード発生が抑制されるので、微小ふくれ発生
が生じない。
【０００９】さらに、微小ふくれが生じたとしても、周
辺のカソード領域で鋼板と接している第２層被膜に鉄酸
化物を含有させておくと、この鉄酸化物の還元にカソー
ド電流が消費されてしまうので、ふくれを生じる原因と
なるＯＨイオンの界面への移動を抑えてしまい、カソー
ドふくれも生じにくくしてしまうことになる。
辺のカソード領域で鋼板と接している第２層被膜に鉄酸
化物を含有させておくと、この鉄酸化物の還元にカソー
ド電流が消費されてしまうので、ふくれを生じる原因と
なるＯＨイオンの界面への移動を抑えてしまい、カソー
ドふくれも生じにくくしてしまうことになる。
【００１０】このような原理に基づいて発明された本発
明の特許請求範囲の限定理由を以下に述べる。
明の特許請求範囲の限定理由を以下に述べる。
【００１１】まず、鋼材を鋼中にＣｕ ０．２〜０．５
％、Ｐ ０．０３〜０．１５％を含む鋼材としたのは、
前述した鋼表面の極薄膜は鋼中にＰ，Ｃｕが含まれてい
る場合にのみ形成されるためである。しかしながら、そ
の含有量は、Ｃｕが０．２％以下では形成されず、０．
５％を超えると被膜形成には効果的だが圧延時に割れを
生じる可能性があるので、０．１〜０．５％とした。Ｐ
の場合も０．０３％未満では被膜形成に効果がなく、
０．１５％超では鋼材の機械的性質に悪影響がでるた
め、０．０３〜０．１５％とした。
％、Ｐ ０．０３〜０．１５％を含む鋼材としたのは、
前述した鋼表面の極薄膜は鋼中にＰ，Ｃｕが含まれてい
る場合にのみ形成されるためである。しかしながら、そ
の含有量は、Ｃｕが０．２％以下では形成されず、０．
５％を超えると被膜形成には効果的だが圧延時に割れを
生じる可能性があるので、０．１〜０．５％とした。Ｐ
の場合も０．０３％未満では被膜形成に効果がなく、
０．１５％超では鋼材の機械的性質に悪影響がでるた
め、０．０３〜０．１５％とした。
【００１２】鋼材表面にまず主としてＦｅ，Ｃｒ，Ｚｎ
のリン酸塩から成る被膜を厚さ０．１〜１μｍ形成する
が、この被膜は鋼材と相俟ってアノード反応を抑制する
効果があるが、その効果は０．１μｍ未満では小さく、
また被膜形成方法が後述のように最も実用的である処理
液を塗布する方法によるので、１μｍ超の厚みを形成す
るのは極めて困難で実用的ではないためである。
のリン酸塩から成る被膜を厚さ０．１〜１μｍ形成する
が、この被膜は鋼材と相俟ってアノード反応を抑制する
効果があるが、その効果は０．１μｍ未満では小さく、
また被膜形成方法が後述のように最も実用的である処理
液を塗布する方法によるので、１μｍ超の厚みを形成す
るのは極めて困難で実用的ではないためである。
【００１３】次の被膜であるポリビニルブチラール樹脂
とクロム・リン酸との錯体、Ｆｅ2Ｏ3 ＋Ｆｅ3 Ｏ4 、
Ｐｂ，Ｃｕ，Ｐ，Ｚｎ，Ｃｒ等の単体もしくは化合物、
リン酸亜鉛およびブチラール樹脂とから成る被膜は厚さ
５〜３０μｍ形成する。この被膜は下層のリン酸塩被膜
と上層の塗膜とのそれぞれの密着性を確保する機能と、
含まれている鉄酸化物の自己還元で微小ふくれ形成後の
カソード反応を抑制する機能とを有しているが、５μｍ
未満では特に、その鉄酸化物によるカソード反応抑制効
果が小さく、３０μｍ超では被膜自体が脆くなり上層の
塗膜との密着性が損なわれるため、５〜３０μｍとす
る。
とクロム・リン酸との錯体、Ｆｅ2Ｏ3 ＋Ｆｅ3 Ｏ4 、
Ｐｂ，Ｃｕ，Ｐ，Ｚｎ，Ｃｒ等の単体もしくは化合物、
リン酸亜鉛およびブチラール樹脂とから成る被膜は厚さ
５〜３０μｍ形成する。この被膜は下層のリン酸塩被膜
と上層の塗膜とのそれぞれの密着性を確保する機能と、
含まれている鉄酸化物の自己還元で微小ふくれ形成後の
カソード反応を抑制する機能とを有しているが、５μｍ
未満では特に、その鉄酸化物によるカソード反応抑制効
果が小さく、３０μｍ超では被膜自体が脆くなり上層の
塗膜との密着性が損なわれるため、５〜３０μｍとす
る。
【００１４】以上の第１層のリン酸塩薄膜と第２層の被
膜とは、鋼材表面に次の処理液を塗布することによって
極めて容易に形成することができる。すなわち、Ｆｅ2
Ｏ3＋Ｆｅ3 Ｏ4 １〜５０％、リン酸 ０．０１〜５
％、Ｐｂ，Ｃｕ，Ｐ，Ｚｎ，Ｃｒ等の単体もしくは化合
物を１種以上０．０１〜１０％、ブチラール樹脂単独か
あるいはブチラール樹脂およびブチラール樹脂と相溶性
を有する樹脂３〜３０％を主成分とし、残部溶剤と塗料
添加剤よりなる混合処理液を塗布することである。
膜とは、鋼材表面に次の処理液を塗布することによって
極めて容易に形成することができる。すなわち、Ｆｅ2
Ｏ3＋Ｆｅ3 Ｏ4 １〜５０％、リン酸 ０．０１〜５
％、Ｐｂ，Ｃｕ，Ｐ，Ｚｎ，Ｃｒ等の単体もしくは化合
物を１種以上０．０１〜１０％、ブチラール樹脂単独か
あるいはブチラール樹脂およびブチラール樹脂と相溶性
を有する樹脂３〜３０％を主成分とし、残部溶剤と塗料
添加剤よりなる混合処理液を塗布することである。
【００１５】この場合、第１層のリン酸塩薄膜と第２層
との形成を同一処理液で行うので、特に第１層の厚み制
御等が困難なように考えられるが、第１層が鋼材表面と
反応して形成するため比較的容易に制御形成できる。
との形成を同一処理液で行うので、特に第１層の厚み制
御等が困難なように考えられるが、第１層が鋼材表面と
反応して形成するため比較的容易に制御形成できる。
【００１６】次に最終層としての主として塗料用顔料と
塗料用樹脂とから成る被膜を、厚さ１５〜２００μｍ形
成するが、この被膜はいわゆる塗膜であり、これは特に
限定されず、橋梁あるいは建築といった用途に適した通
常の塗膜を形成すればよく、例えば橋梁用途であれば上
塗り塗料として長油性フタル酸樹脂、シリコンアルキド
樹脂、塩化ゴム系、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂等を
用いることができる。
塗料用樹脂とから成る被膜を、厚さ１５〜２００μｍ形
成するが、この被膜はいわゆる塗膜であり、これは特に
限定されず、橋梁あるいは建築といった用途に適した通
常の塗膜を形成すればよく、例えば橋梁用途であれば上
塗り塗料として長油性フタル酸樹脂、シリコンアルキド
樹脂、塩化ゴム系、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂等を
用いることができる。
【００１７】この場合、１５μｍ未満では塗装耐久性が
通常塗装の耐久性４〜８年を上回ることができないので
実用的ではなく、２００μｍ超では塗膜自体の硬化応力
等のため割れが入り塗装耐久性がむしろ劣化するため、
１５〜２００μｍとした。
通常塗装の耐久性４〜８年を上回ることができないので
実用的ではなく、２００μｍ超では塗膜自体の硬化応力
等のため割れが入り塗装耐久性がむしろ劣化するため、
１５〜２００μｍとした。
【００１８】この被膜は、通常の塗装の内いわゆるジン
クリッチプライマーやシアナミド鉛錆止めペイント等の
下塗り塗装を省略して、中塗り、上塗り塗装を施すこと
で容易に形成することが可能である。
クリッチプライマーやシアナミド鉛錆止めペイント等の
下塗り塗装を省略して、中塗り、上塗り塗装を施すこと
で容易に形成することが可能である。
【００１９】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。表１に示す本発明に関わるＣｕ−Ｐ含有鋼と比
較材としての普通鋼の試験片（板厚６ｍｍ、大きさ３０
０×３００ｍｍ）を、ショットブラストで完全にスケー
ルを除去した後、表２に示す被膜を形成した。
明する。表１に示す本発明に関わるＣｕ−Ｐ含有鋼と比
較材としての普通鋼の試験片（板厚６ｍｍ、大きさ３０
０×３００ｍｍ）を、ショットブラストで完全にスケー
ルを除去した後、表２に示す被膜を形成した。
【００２０】被膜形成処理は、最初に第１、２層形成処
理液をスプレーで塗布し、３時間自然乾燥した後塗装に
よって第３層を形成した。
理液をスプレーで塗布し、３時間自然乾燥した後塗装に
よって第３層を形成した。
【００２１】これらの試験片にカッターナイフで鋼材表
面にまで至るキズを入れ、半工業地帯（神奈川県相模原
市）にて大気暴露試験を３年間行って塗装耐久性を判断
した。
面にまで至るキズを入れ、半工業地帯（神奈川県相模原
市）にて大気暴露試験を３年間行って塗装耐久性を判断
した。
【００２２】結果は表３に示すように、本発明に関わる
Ｃｕ−Ｐ含有鋼材に所定の厚みの被膜を形成したものは
全く錆の発生はもとより塗膜のふくれも生じなかったの
に対し、所定の厚みを有しないものは、錆発生、ふくれ
発生が生じ、比較として行った普通鋼材に通常塗装を施
したものは、多くの錆とふくれの発生を生じた。
Ｃｕ−Ｐ含有鋼材に所定の厚みの被膜を形成したものは
全く錆の発生はもとより塗膜のふくれも生じなかったの
に対し、所定の厚みを有しないものは、錆発生、ふくれ
発生が生じ、比較として行った普通鋼材に通常塗装を施
したものは、多くの錆とふくれの発生を生じた。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】
【表３】
【００２６】
【発明の効果】以上、実施例から明らかなように、本発
明の超塗装耐久性鋼材は、橋梁、建築等に適用すると、
塗装耐久性を大幅に向上させるために従来の塗装方法に
よる場合の数年毎の塗り替えがいらないので維持コスト
の大幅低減が可能であるばかりでなく、塗装労働力不足
という社会動向の中で社会資本の保持に大きく役立つ極
めて工業的価値の高い効果を有する。
明の超塗装耐久性鋼材は、橋梁、建築等に適用すると、
塗装耐久性を大幅に向上させるために従来の塗装方法に
よる場合の数年毎の塗り替えがいらないので維持コスト
の大幅低減が可能であるばかりでなく、塗装労働力不足
という社会動向の中で社会資本の保持に大きく役立つ極
めて工業的価値の高い効果を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭53−22530（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭58−39915（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B32B 15/08 B05D 7/14 C23F 11/00
Claims (1)
- 【請求項１】 鋼中にＣｕ ０．２〜０．５％、Ｐ
０．０３〜０．１５％を含む鋼材表面上に、鋼材表面側
から上方へと、主としてＦｅ，Ｃｒ，Ｚｎのリン酸塩か
ら成る被膜を厚さ０．１〜１μｍ、主としてポリビニル
ブチラール樹脂とクロム・リン酸との錯体、Ｆｅ2 Ｏ3
＋Ｆｅ3 Ｏ4 、Ｐｂ，Ｃｕ，Ｐ，Ｚｎ，Ｃｒ等の単体も
しくは化合物、リン酸亜鉛およびブチラール樹脂とから
成る被膜を厚さ５〜３０μｍ、主として塗料用顔料と塗
料用樹脂とから成る被膜を厚さ１５〜２００μｍ有する
ことを特徴とする超塗装耐久性鋼材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4295332A JP3065190B2 (ja) | 1992-11-04 | 1992-11-04 | 超塗装耐久性鋼材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4295332A JP3065190B2 (ja) | 1992-11-04 | 1992-11-04 | 超塗装耐久性鋼材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06143489A JPH06143489A (ja) | 1994-05-24 |
| JP3065190B2 true JP3065190B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=17819248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4295332A Expired - Fee Related JP3065190B2 (ja) | 1992-11-04 | 1992-11-04 | 超塗装耐久性鋼材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3065190B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2443891T3 (es) * | 2005-11-14 | 2014-02-20 | Otis Elevator Company | Miembro de soporte de carga de ascensor que tiene un recubrimiento de conversión sobre un miembro de tensión |
-
1992
- 1992-11-04 JP JP4295332A patent/JP3065190B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06143489A (ja) | 1994-05-24 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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