JP6618844B2 - Steel for waterway, method for producing the same, and steel waterway - Google Patents
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Description
本発明は、農業用水路等の環境下で使用される鋼材、とくに水路用鋼材に係り、とくに水没環境下における耐食性の向上に関する。 The present invention relates to a steel material used in an environment such as an agricultural waterway, and more particularly to a steel material for a waterway, and more particularly to improvement of corrosion resistance in a submerged environment.
従来、農業用水路は、コンクリート製が一般的であった。しかし、近年、薄鋼板を用いた鋼製コルゲートパイプ、鋼製コルゲートフリューム等の、鋼製波形水路が建設されるようになってきた。鋼製波形水路は、軽量で高い強度を確保でき、施工が簡単であり、軟弱な地盤であっても容易に設置することができる。しかし、鋼材は耐食性が劣るため、表面に亜鉛めっきを施した鋼材（溶融亜鉛めっき鋼材）が一般に用いられてきた。 Conventionally, the agricultural canal is generally made of concrete. However, in recent years, corrugated water channels made of steel such as steel corrugated pipes and steel corrugated flume using thin steel plates have been constructed. The steel corrugated waterway is lightweight and secures high strength, is easy to construct, and can be easily installed even on soft ground. However, since steel materials are inferior in corrosion resistance, steel materials having galvanized surfaces (hot dip galvanized steel materials) have been generally used.
しかし、溶融亜鉛めっき鋼材では、環境によっては亜鉛めっきの耐食性が不足するという問題があった。そのため、亜鉛めっきの被覆物として、アスファルトタールエポキシ塗料が使用された。しかし、これらの被覆物でも十分な防食性は得られなかった。 However, the hot dip galvanized steel material has a problem that the corrosion resistance of galvanization is insufficient depending on the environment. Therefore, asphalt tar epoxy paint was used as a coating for galvanization. However, sufficient corrosion resistance was not obtained even with these coatings.
このような問題に対し、例えば、特許文献１には、「耐衝撃性に優れたポリエチレン被覆重防食Znめっき鋼材」が記載されている。特許文献１に記載された技術は、Znめっき鋼材上に下地処理層として化成処理層および／またはプライマー塗布層と、接着性ポリエチレン被覆層と、該接着性ポリエチレン被覆層に融着したポリエチレンペレット層とを有する耐衝撃性に優れたポリエチレン被覆重防食Znめっき鋼材である。この鋼材は、最外層としてポリエチレンペレット層が付着し、かつ融着しているため、優れた耐衝撃性、付着性、耐塩水噴霧性、耐候性、および耐熱劣化性などの重防食性を有するとしている。 For such a problem, for example, Patent Document 1 describes “a polyethylene-coated heavy anticorrosion Zn-plated steel material excellent in impact resistance”. The technique described in Patent Document 1 includes a chemical conversion treatment layer and / or a primer coating layer as a base treatment layer on a Zn-plated steel material, an adhesive polyethylene coating layer, and a polyethylene pellet layer fused to the adhesive polyethylene coating layer. It is a polyethylene-coated heavy anticorrosion Zn-plated steel material with excellent impact resistance. Since this steel material has a polyethylene pellet layer adhered and fused as the outermost layer, it has excellent anti-shock properties such as impact resistance, adhesion, salt spray resistance, weather resistance, and heat deterioration resistance. It is said.
また、特許文献２には、「防食性および耐衝撃性に優れたポリエチレン被覆防食亜鉛めっき鋼材」が記載されている。特許文献２に記載された技術は、Cr3+／全Cr原子比＝0.3〜0.5、全Si／全Cr原子比＝1〜2、付着量が全Cr換算で180〜260mg／m２のシリカゾル含有クロメート層を有し、その上に変性度0.03〜0.05重量％、メルトインデックス2〜4のカーボンを0.5〜1.5重量％含有する接着性ポリエチレン層を有するポリエチレン被覆重防食亜鉛めっき鋼材である。 Patent Document 2 describes “a polyethylene-coated anticorrosion galvanized steel material excellent in anticorrosion and impact resistance”. The technique described in Patent Document 2 is a silica sol having a Cr 3+ / total Cr atomic ratio of 0.3 to 0.5, a total Si / total Cr atomic ratio of 1 to 2, and an adhesion amount of 180 to 260 mg / m 2 in terms of total Cr. This is a polyethylene-coated heavy anticorrosion galvanized steel material having an adhesive polyethylene layer having a containing chromate layer and further containing 0.5 to 1.5% by weight of carbon having a modification degree of 0.03 to 0.05% by weight and a melt index of 2 to 4.
特許文献２に記載された技術では、亜鉛めっき鋼材にシリカゲル添加クロメートを塗布し、その後、鋼材を加熱炉に入れて240〜300℃で加熱し、その直後に鋼材にポリエチレン粉体をふりかけ、溶着させて接着性ポリエチレン層を形成する。その後、さらに加熱炉に装入し、200〜250℃に加熱しポリエチレン粉体の更なる融着を図るとともに、ポリエチレン層表面を滑らかにする。これにより、優れた耐衝撃性、付着性、耐塩水噴霧性、耐候性、および耐熱劣化性などの重防食性を有する鋼材となり、農業用水路など、土砂などの固形物からの衝撃を受けやすく、かつ水質が酸、塩分を含み、重防食性が要求される環境下でも有利に使用することができるとしている。 In the technique described in Patent Literature 2, silica gel added chromate is applied to galvanized steel, then the steel is placed in a heating furnace and heated at 240 to 300 ° C., and immediately after that, the polyethylene powder is sprinkled onto the steel and welded. To form an adhesive polyethylene layer. Thereafter, it is further charged into a heating furnace and heated to 200 to 250 ° C. to further fuse the polyethylene powder and to smooth the surface of the polyethylene layer. This makes it a steel material with excellent anti-shock properties such as impact resistance, adhesion, salt spray resistance, weather resistance, and heat deterioration resistance, and is susceptible to impact from solids such as earth and sand, such as agricultural waterways, In addition, it can be advantageously used even in an environment where the water quality includes acid and salt and heavy corrosion resistance is required.
また、特許文献３には、送電用鉄塔等の、亜鉛めっき処理が施された鋼構造物の表面に、１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ樹脂（Ａ）、ウレタン変性エポキシ樹脂、キシレン樹脂、トルエン樹脂、ケトン樹脂、クマロン樹脂及び石油樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種の樹脂（Ｂ）、及びアミン系硬化剤（Ｃ）を含有し、該樹脂（Ｂ）の含有量が該樹脂（Ａ）の固形分100重量部に対して10〜300重量部である下塗り塗料（Ｉ）を、硬化膜厚で10〜200μmとなるように塗装し、ついで１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ樹脂（Ｄ）、リン片状顔料（Ｅ）、及びアミン系硬化剤（Ｆ）を含有し、かつリン片状顔料（Ｅ）の含有量が該樹脂（Ｄ）の固形分100重量部に対して5〜100重量部の塗料である上塗り塗料（II）を硬化膜厚で100〜1500μmとなるように塗装する亜鉛めっき処理が施された鋼構造物の防食塗装方法が記載されている。 Patent Document 3 discloses an epoxy resin (A) having two or more epoxy groups in one molecule, a urethane-modified epoxy resin on the surface of a steel structure subjected to galvanizing treatment, such as a power transmission tower. Containing at least one resin (B) selected from the group consisting of a xylene resin, a toluene resin, a ketone resin, a coumarone resin and a petroleum resin, and an amine curing agent (C), the content of the resin (B) being The undercoat paint (I) that is 10 to 300 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content of the resin (A) is applied so that the cured film thickness is 10 to 200 μm, and then 2 epoxy groups are contained in one molecule. Containing at least one epoxy resin (D), scaly pigment (E), and amine-based curing agent (F), and the content of scaly pigment (E) is 100 solids of the resin (D) Top coat (II) which is 5-100 parts by weight of paint with respect to parts by weight An anticorrosion coating method is described for a steel structure that has been subjected to a galvanizing process so that the cured film thickness is 100 to 1500 μm.
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、加熱してポリエチレン粉体を融着させ、さらに後加熱することによってポリエチレン被覆を行い、その直後にポリエチレンペレットをZnめっき鋼材の外面または両面に付着させ、再加熱してポリエチレンペレットをポリエチレン被覆に融着させる必要がある。このため、特許文献１に記載された技術では、加熱処理を２回施す必要があり、加熱処理設備、しかも大型の設備を必要とし、経済的に不利となるという問題があった。 However, in the technique described in Patent Document 1, the polyethylene powder is heated to fuse and the polyethylene coating is performed by post-heating, and immediately after that, polyethylene pellets are adhered to the outer surface or both surfaces of the Zn-plated steel material. It is necessary to reheat and fuse the polyethylene pellets to the polyethylene coating. For this reason, in the technique described in Patent Document 1, it is necessary to perform the heat treatment twice, which necessitates a heat treatment facility and a large-sized facility, which is disadvantageous economically.
また、ポリエチレンは、金属等との耐水密着性が劣り、化成処理層等の下地処理が重要となる。しかし、加熱処理を施すと、化成処理層等が酸化し、所望の特性を確保できなくなるという問題がある。さらには、ポリエチレン樹脂は水透過性や酸素透過性が高く、とくに農業用水路等の水没環境下で使用する場合には、塗膜下腐食による塗膜の膨れが発生しやすいという問題がある。 In addition, polyethylene has poor water-resistant adhesion to metals and the like, and it is important to treat the surface of the chemical conversion treatment layer and the like. However, when heat treatment is performed, there is a problem that the chemical conversion treatment layer and the like are oxidized, and desired characteristics cannot be secured. Furthermore, polyethylene resin has high water permeability and oxygen permeability, and particularly when used in a submerged environment such as an agricultural waterway, there is a problem that the coating film tends to swell due to corrosion under the coating film.
また、特許文献２に記載された技術においても、接着性ポリエチレン層の形成に際して、ポリエチレン粉体の融着、ポリエチレン層表面の滑らかさを増加させるために、２回の加熱を必要としており、特許文献１に記載された技術と同様の問題点がある。さらには、ポリエチレン樹脂は水透過性や酸素透過性が高く、とくに農業用水路等の水没環境下で使用する場合には、塗膜下腐食による塗膜の膨れが発生しやすいという問題がある。 The technique described in Patent Document 2 also requires heating twice in order to increase the fusion of polyethylene powder and the smoothness of the polyethylene layer surface when forming the adhesive polyethylene layer. There is a problem similar to the technique described in Document 1. Furthermore, polyethylene resin has high water permeability and oxygen permeability, and particularly when used in a submerged environment such as an agricultural waterway, there is a problem that the coating film tends to swell due to corrosion under the coating film.
またさらに、特許文献３に記載された技術では、上塗り塗料（II）に、エポキシ樹脂（Ｄ）に加えてリン片状顔料（Ｅ）を必須含有させて塗膜を形成させている。特許文献３に記載された技術では、リン片状顔料（Ｅ）として、ガラスフレーク、ステンレスフレーク等の硬い物質を含有させている。特許文献３に記載された技術を例えば、水路に適用した場合には、水路には小石等も流れており、とくに流れが速い箇所では、小石等が塗膜中に含まれた硬い物質（リン片状顔料）にあたり、その衝撃でリン片状顔料とともに樹脂が剥がされ、塗膜の摩耗が不均一に促進されやすいという問題があった。 Furthermore, in the technique described in Patent Document 3, a coating film is formed by adding a flake pigment (E) to the top coat paint (II) in addition to the epoxy resin (D). In the technique described in Patent Document 3, hard substances such as glass flakes and stainless steel flakes are contained as the scaly pigment (E). For example, when the technique described in Patent Document 3 is applied to a water channel, pebbles and the like also flow in the water channel, and particularly in places where the flow is fast, a hard substance (phosphorus) included in the coating film. In the case of flake pigment), the resin is peeled off together with the flake pigment by the impact, and there is a problem that wear of the coating film is easily promoted unevenly.
なお、さらに、最近では年々、水路等に流入する水が、塩分の増加、pHの低下などにより、水質が悪化する傾向にある。そのため、農業用水路等の水路を構成する鋼構造物(鋼材)に錆が発生するという問題が生じ、とくに、水流速度が大きくなる箇所や、水が溜まりやすい箇所、乾燥と湿潤とを繰返す箇所など（以下、このような箇所を水没環境下の箇所ともいう）で、錆発生が顕著となるといわれている。これは、このような箇所では早期に亜鉛めっき層が消失するためであると考えられている。このため、水路を構成する鋼構造物(鋼材)の、水没環境下における耐食性の向上が要望されている。 Furthermore, recently, the water flowing into waterways and the like has recently been apt to deteriorate in water quality due to an increase in salinity and a decrease in pH. Therefore, there is a problem that rust is generated in steel structures (steel materials) constituting waterways such as agricultural waterways, especially where water flow speed increases, places where water tends to accumulate, places where drying and wetting are repeated, etc. (Hereinafter, such a part is also referred to as a part under a submerged environment), and it is said that rust generation becomes significant. This is thought to be due to the early disappearance of the galvanized layer at such locations. For this reason, the improvement of the corrosion resistance in the submerged environment of the steel structure (steel material) which comprises a water channel is desired.
本発明は、かかる従来技術の問題を有利に解決し、水没環境下の耐食性に優れた水路用鋼材およびその製造方法、並びに鋼製水路を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to advantageously solve the problems of the prior art and provide a steel material for a water channel excellent in corrosion resistance under a submerged environment, a method for producing the same, and a steel water channel.
本発明者らは、上記した目的を達成するため、溶融めっき層（溶融亜鉛めっき層）の上層として塗装層を形成した際に、水没環境下の耐食性に影響する各種要因について鋭意研究した。その結果、塗装層を形成する樹脂の種類、さらには塗装層の厚さの影響が大きいことに想到し、とくに下地である溶融めっき層（溶融亜鉛めっき層）と塗装層を構成する樹脂との密着性、および、塗装層を構成する樹脂における水、イオン、酸素等の透過性が、塗装層付き鋼材の耐食性に大きく影響することを知見した。 In order to achieve the above-described object, the present inventors have intensively studied various factors that affect the corrosion resistance in a submerged environment when a coating layer is formed as an upper layer of a hot-dip plating layer (hot-dip galvanizing layer). As a result, the effect of the type of resin that forms the coating layer and the thickness of the coating layer is considered to be large, and in particular, there is a difference between the underlying hot-dip plating layer (hot-dip galvanizing layer) and the resin that constitutes the coating layer. It has been found that the adhesion and the permeability of water, ions, oxygen, etc. in the resin constituting the coating layer greatly affect the corrosion resistance of the steel material with the coating layer.
このような観点から、本発明者らは、加熱することなく、緻密な塗装層を形成できる、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、無機系ポリマーに着目し、溶融めっき層の上層として、上記した樹脂による塗装層を形成することにより、溶融めっき層と塗装層との密着性が向上し、しかも水、酸素等の透過性が低減し、とくに水没環境下の耐食性が向上することを知見した。 From such a viewpoint, the present inventors paid attention to an epoxy resin, a polyurethane resin, and an inorganic polymer that can form a dense coating layer without heating. It was found that by forming the layer, the adhesion between the hot-dip plated layer and the coating layer was improved, and the permeability of water, oxygen, etc. was reduced, and in particular, the corrosion resistance in a submerged environment was improved.
本発明は、かかる知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。すなわち、本発明の要旨はつぎのとおりである。
（１）所定形状に加工された鋼材の表面に溶融めっき層と、該溶融めっき層の上層としてプライマー塗装層と、該プライマー塗装層の上層として上塗り塗装層を有する鋼材であって、前記溶融めっき層が、溶融亜鉛めっき層、５質量％Al−Zn合金系溶融めっき層、５質量％Al−１質量％Mg−Zn合金系溶融めっき層、５質量％Al−３質量％Mg−Zn合金系溶融めっき層および溶融アルミニウムめっき層のいずれか、であり、前記上塗り塗装層が、塗膜厚：100〜1000μmの特殊エポキシ樹脂層または塗膜厚：100〜500μmの無機系ポリマー層であることを特徴とする水没環境下における耐食性に優れた水路用鋼材。
（２）（１）において、前記プライマー塗装層が、特殊変性ビニル樹脂層、変性エポキシ樹脂層、ウレタン変性エポキシ樹脂層およびエポキシ樹脂層のいずれかであることを特徴とする水路用鋼材。
（３）（１）または（２）において、前記水路用鋼材が、鋼矢板、波形鋼板、コルゲートパイプまたはコルゲートフリュームのいずれかであることを特徴とする水路用鋼材。
（４）薄鋼板に加工を施し所定形状の水路用鋼材とし、ついで該水路用鋼材に溶融めっき処理を施して表面に溶融めっき層を形成したのち、水路設置時に内側となる面の表面にさらに、前記溶融めっき層の上層としてプライマー塗装を施してプライマー塗装層を、さらに該プライマー塗装層の上層として上塗り塗装を施し上塗り塗装層を形成する水路用鋼材の製造方法であって、前記上塗り塗装が、特殊エポキシ樹脂層の形成用塗料、または、無機系ポリマー層の形成用塗料、を塗布し、乾燥して前記上塗り塗装層を形成することを特徴とする水没環境下における耐食性に優れた水路用鋼材の製造方法。
（５）表面に溶融めっき層を備えた溶融めっき薄鋼板に、加工を施し所定形状の水路用鋼材とし、該水路用鋼材の内表面にさらに、前記溶融めっき層の上層としてプライマー塗装を施してプライマー塗装層を、さらに該プライマー塗装層の上層として上塗り塗装を施し上塗り塗装層を形成する水路用鋼材の製造方法であって、前記上塗り塗装が、特殊エポキシ樹脂層の形成用塗料、または、無機系ポリマー層の形成用塗料、を塗布し、乾燥して前記上塗り塗装層を形成することを特徴とする水没環境下における耐食性に優れた水路用鋼材の製造方法。
（６）（４）または（５）において、前記プライマー塗装層が、特殊変性ビニル樹脂層、変性エポキシ樹脂層、エポキシ樹脂層のうちのいずれかであることを特徴とする水路用鋼材の製造方法。
（７）少なくとも内面側が鋼表面に溶融めっき層と、該溶融めっき層の上層としてプライマー塗装層と、該プライマー塗装層の上層として上塗り塗装層とをその順に有する鋼製水路であって、前記上塗り塗装層が、特殊エポキシ樹脂層または無機系ポリマー層であることを特徴とする水没環境下の耐食性に優れた鋼製水路。
（８）（７）において、前記プライマー塗装層が、特殊変性ビニル樹脂層、変性エポキシ樹脂層、エポキシ樹脂層のうちのいずれかであることを特徴とする鋼製水路。
The present invention has been completed based on such findings and further studies. That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) and the surface of the molten plating layer of the processed steel into a predetermined shape, and a primer coating layer as the upper layer of the molten plating layer, a steel material having a top coating layer as an upper layer of the primer coating layer, wherein the hot dipping Layers are hot dip galvanized layer, 5 wt% Al-Zn alloy hot-dip plated layer, 5 wt% Al-1 wt% Mg-Zn alloy hot-dip plated layer, 5 wt% Al-3 wt% Mg-Zn alloy It is either a hot dipped plating layer or a hot dipped aluminum plating layer, and the top coat layer is a special epoxy resin layer having a coating thickness of 100 to 1000 μm or an inorganic polymer layer having a coating thickness of 100 to 500 μm. A steel material for canals with excellent corrosion resistance in a submerged environment.
(2) The water channel steel material according to (1), wherein the primer coating layer is any one of a specially modified vinyl resin layer, a modified epoxy resin layer, a urethane modified epoxy resin layer, and an epoxy resin layer.
(3) In (1) or (2), the water channel steel is any one of a steel sheet pile, a corrugated steel plate, a corrugated pipe, and a corrugated flume.
(4) A thin steel plate is processed into a water channel steel material of a predetermined shape, and then the water channel steel material is subjected to a hot dip plating process to form a hot dip plating layer on the surface. A method of producing a steel material for a water channel by applying a primer coating as an upper layer of the hot-dip plating layer, and further applying a top coating as an upper layer of the primer coating layer to form a top coating layer, wherein the top coating is A coating for forming a special epoxy resin layer or a coating for forming an inorganic polymer layer is applied and dried to form the top coating layer. Steel manufacturing method.
(5) A hot-dip thin steel sheet having a hot-dip plating layer on its surface is processed into a water channel steel material having a predetermined shape, and a primer coating is applied as an upper layer of the hot-dip plating layer to the inner surface of the water channel steel material. A method for producing a steel material for water channel, wherein a primer coating layer is further applied as an upper layer of the primer coating layer to form a top coating layer, wherein the top coating is a coating material for forming a special epoxy resin layer or inorganic A method for producing a steel material for waterways having excellent corrosion resistance in a submerged environment, wherein a coating material for forming a polymer layer is applied and dried to form the top coat layer.
(6) In the method (4) or (5), the primer coating layer is any one of a specially modified vinyl resin layer, a modified epoxy resin layer, and an epoxy resin layer. .
(7) A steel waterway having at least an inner surface side of a hot-dip coating layer on a steel surface, a primer coating layer as an upper layer of the hot-dip coating layer, and a top coating layer as an upper layer of the primer coating layer, A steel channel with excellent corrosion resistance in a submerged environment, wherein the coating layer is a special epoxy resin layer or an inorganic polymer layer.
(8) The steel water channel according to (7), wherein the primer coating layer is any one of a specially modified vinyl resin layer, a modified epoxy resin layer, and an epoxy resin layer.
本発明によれば、農業用水路等の水没環境下で使用される鋼構造物（鋼材）の耐食性が向上し、水路等の鋼構造物の長寿命化が図れ、産業上格段の効果を奏する。また、本発明によれば、軟弱な地盤のうえでも、簡単な施工で耐久性に優れた水路を構築することが可能になるという効果もある。 According to the present invention, the corrosion resistance of a steel structure (steel material) used in a submerged environment such as an agricultural waterway can be improved, and the life of the steel structure such as a waterway can be extended, resulting in a remarkable industrial effect. In addition, according to the present invention, there is an effect that it is possible to construct a water channel having excellent durability by simple construction even on soft ground.
本発明鋼材は、水路環境、とくに水没環境下において優れた耐食性を示し、とくに水路用として好適な鋼材である。本発明鋼材は、図１に示すように、加工されて所定形状を有する鋼材の表面に、溶融めっき層と、該溶融めっき層の上層としてプライマー塗装層と、該プライマー塗装層の上層として上塗り塗装層とを有する。なお、所定形状への加工は、溶融めっき層を形成する前（後めっき）でも、溶融めっき層を形成したのち（プレめっき）としてもよい。 The steel material of the present invention exhibits excellent corrosion resistance in a water channel environment, particularly in a submerged environment, and is a steel material particularly suitable for a water channel. As shown in FIG. 1, the steel material of the present invention has a hot-plated layer, a primer coating layer as an upper layer of the hot-dip coating layer, and a top coat as an upper layer of the primer coating layer on the surface of the steel material that has been processed and has a predetermined shape. And having a layer. The processing into a predetermined shape may be performed before forming the hot-dip plating layer (post-plating) or after forming the hot-dip plating layer (pre-plating).
本発明鋼材の所定形状としては、各種形状の軽量鋼矢板や波形鋼板、各種断面形状のコルゲートパイプ、各種断面形状のコルゲートフリューム等の鋼製コルゲート等が例示できる。なお、本発明鋼材を用いて鋼製水路を構築する場合には、構築する水路の大きさ等に準じて、図２に示す各種断面形状を有するコルゲートフリュームとすることが好ましい。コルゲートフリュームには、長手方向に、各種ピッチ、深さの波型が付与されていることはいうまでもない。また、各コルゲートフリューム同士の接続は、常用である、亜鉛めっきまたは亜鉛めっきにさらに塗装を施されたボルト、ナットで行うことはいうまでもない。 Examples of the predetermined shape of the steel material of the present invention include light steel sheet piles and corrugated steel sheets having various shapes, corrugated pipes having various cross-sectional shapes, and steel corrugated corrugated films having various cross-sectional shapes. In addition, when constructing a steel water channel using the steel material of the present invention, it is preferable to use a corrugated film having various cross-sectional shapes shown in FIG. 2 according to the size of the water channel to be constructed. Needless to say, corrugated flume is provided with corrugations of various pitches and depths in the longitudinal direction. Needless to say, the corrugated films are connected to each other with a commonly used galvanized or galvanized bolt or nut.
本発明鋼材は、鋼材（鋼板）表面に溶融めっき層を有する。
溶融めっき層としては、鋼材を所定形状に加工した後、溶融めっき層を形成する場合、すなわち後めっきの場合には、めっき処理の容易性の観点から常用の、溶融亜鉛めっき層、５質量％Al−Zn合金系溶融めっき層、５質量％Al−１質量％Mg−Zn合金系溶融めっき層のいずれか、とすることが好ましい。また、めっき鋼板等のめっき鋼材を所定形状に加工する場合、すなわちプレめっきの場合には、溶融めっき層として、常用の、溶融亜鉛めっき層、５質量％Al−Zn合金系溶融めっき層、５質量％Al−３質量％Mg−Zn合金系溶融めっき層、溶融アルミニウムめっき層のいずれか、とすることが好ましい。
The steel material of the present invention has a hot dipped layer on the surface of the steel material (steel plate).
As the hot-dip plating layer, when forming a hot-dip plating layer after processing a steel material into a predetermined shape, that is, in the case of post-plating, a hot-dip zinc plating layer, 5 mass%, which is commonly used from the viewpoint of ease of plating treatment It is preferable to use any one of an Al-Zn alloy hot-dip plating layer and a 5 mass% Al-1 mass% Mg-Zn alloy hot-dip plating layer. Further, when a plated steel material such as a plated steel plate is processed into a predetermined shape, that is, in the case of pre-plating, a hot-dip galvanized layer, a 5% by mass Al-Zn alloy-based hot-plated layer, 5 It is preferable to use either a mass% Al-3 mass% Mg-Zn alloy hot-dip plating layer or a hot-dip aluminum plating layer.
なお、溶融めっき層の形成方法は、とくに限定する必要はなく、常用の、浸漬（ドブ漬け）、スプレー塗布、溶射等の通常のめっき方法がいずれも、適用できる。なお、溶融めっき層の付着量は、100〜600ｇ／m２とすることが耐食性の観点から好ましい。 In addition, the formation method of a hot dipping layer does not need to specifically limit, Ordinary plating methods, such as a usual immersion (dipping), spray application, and thermal spraying, are applicable. In addition, it is preferable from a corrosion-resistant viewpoint that the adhesion amount of a hot dipping layer shall be 100-600 g / m < 2 >.
本発明鋼材では、溶融めっき層の上層として、プライマー塗装層を有する。なお、プライマー塗装層を形成する前に、溶融めっき層にブラスト処理を施すことが好ましい。ブラスト処理を施し、表面の酸化層を軽く削除することが、塗膜の密着性に有利に作用する。また、ブラスト処理に代えて、溶融めっき層の上層としてクロメート被膜、リン酸塩被膜を形成してもよい。これにより、溶融めっき層とプライマー塗装層との密着性が向上する。なお、クロメート被膜、リン酸塩被膜は、常用の形成方法を適用して、形成することができる。 In this invention steel material, it has a primer coating layer as an upper layer of a hot dipping layer. In addition, before forming a primer coating layer, it is preferable to perform a blast process to a hot dipping layer. Applying a blast treatment and lightly removing the surface oxide layer advantageously affects the adhesion of the coating film. Moreover, it may replace with a blast process and may form a chromate film and a phosphate film as an upper layer of a hot dipping layer. Thereby, the adhesiveness of a hot dipping layer and a primer coating layer improves. The chromate film and the phosphate film can be formed by applying a conventional forming method.
本発明で用いるプライマー塗装層は、特殊変性ビニル樹脂層、変性エポキシ樹脂層、エポキシ樹脂層のうちのいずれかとすることが好ましい。 The primer coating layer used in the present invention is preferably any one of a specially modified vinyl resin layer, a modified epoxy resin layer, and an epoxy resin layer.
特殊変性ビニル樹脂層は、常温硬化型であり、例えば、変性ビニル樹脂を、溶剤に、固形分で30〜90質量％含有させた塗料（例えば、スイヨウマルチプライマー（商品名）（川上塗料(株)製））を、スプレー、刷毛塗り、ローラ等で塗布し、乾燥させて、溶融めっき層の上層とすることが好ましい。 The specially modified vinyl resin layer is a room temperature curable type. For example, a paint containing 30 to 90% by mass of a modified vinyl resin in a solvent (for example, Suiyo Multi Primer (trade name) (Kawakami Paint ( Co.))) is preferably applied by spraying, brushing, roller, etc., and dried to form an upper layer of the hot-dip plating layer.
また、変性エポキシ樹脂層は、例えば、変性エポキシ樹脂をキシレン、イソブチルアルコール、ブタノール等の有機溶剤に、固形分で30〜90質量％含有させた主剤（例えば、エコピンB-100プライマー（商品名）（中国塗料(株)製））を、硬化剤である、変性脂肪族アミン系硬化剤（エコピンB-100プライマー硬化剤（商品名）（中国塗料(株)製））を主剤全量に対する質量％で、15〜20％、混合し、スプレー、刷毛塗り、ローラ等で塗布し、乾燥させて、溶融めっき層の上層とすることが好ましい。 The modified epoxy resin layer is made of, for example, a main agent (for example, Ecopin B-100 primer (trade name) containing 30 to 90% by mass in solid content of a modified epoxy resin in an organic solvent such as xylene, isobutyl alcohol, or butanol). (Chinese Paint Co., Ltd.)), the modified aliphatic amine-based curing agent (Ecopin B-100 primer curing agent (trade name) (manufactured by China Paint Co., Ltd.)), the curing agent, Then, it is preferably mixed at 15 to 20%, applied by spraying, brushing, roller, etc., and dried to form an upper layer of the hot-dip plating layer.
なお、形成するプライマー塗装層の膜厚は、20〜100μmとすることが好ましい。プライマー塗装層の膜厚が20μm未満では、ピンホールなどの欠陥部を生じやすくなる。一方、100μm超えても、効果が飽和し経済的に不利となる。 In addition, it is preferable that the film thickness of the primer coating layer to form shall be 20-100 micrometers. If the thickness of the primer coating layer is less than 20 μm, defects such as pinholes are likely to occur. On the other hand, even if it exceeds 100 μm, the effect is saturated and it is economically disadvantageous.
また、本発明鋼材では、プライマー塗装層の上層として、上塗り塗装層を有する。本発明で用いる上塗り塗装層は、上塗り塗料を用いて、刷毛塗り、スプレー塗装、ローラ塗り等の常用の塗装方法を用いて形成することが好ましい。 Moreover, in this invention steel material, it has a top coat layer as an upper layer of a primer coating layer. The top coat layer used in the present invention is preferably formed by using a top coat paint by a conventional coating method such as brush coating, spray coating or roller coating.
上塗り塗料としては、特殊エポキシ樹脂塗料、無機系ポリマー塗料のいずれか、とする。特殊エポキシ樹脂塗料は、エポキシ樹脂、あるいは変性エポキシ樹脂を含む主剤と、アミン系化合物を含む硬化剤とを、塗装時に混合し、刷毛塗り、スプレー塗装、ローラ塗装により、プライマー塗装層の上層として形成する。なお、特殊エポキシ樹脂層は、塗膜厚：100〜1000μmとすることが好ましい。塗膜厚が100μm未満では、所望の耐食性を確保することができなくなる。一方、1000μmを超えると、厚くなりすぎて、耐剥離性が低下する。なお、好ましくは150〜700μmである。 The top coat is either a special epoxy resin paint or an inorganic polymer paint. Special epoxy resin paint is formed as an upper layer of primer coating layer by mixing the main agent containing epoxy resin or modified epoxy resin and curing agent containing amine compound at the time of painting, brush painting, spray painting, roller painting. To do. The special epoxy resin layer preferably has a coating thickness of 100 to 1000 μm. If the coating thickness is less than 100 μm, the desired corrosion resistance cannot be ensured. On the other hand, if it exceeds 1000 μm, it becomes too thick and the peel resistance is lowered. In addition, Preferably it is 150-700 micrometers.
特殊エポキシ樹脂塗料の主剤は、有機溶剤に、樹脂としてキレート型ウレタン変性エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、あるいはエポキシ樹脂を、固形分として30〜90質量％含む。有機溶剤としては、エチルベンゼン、キシレン、イソブチルアルコール、メチルイソブチルケトン等の従来公知の有機溶剤が使用できる。なお、主剤としては、例えば、変性エポキシ樹脂塗料（例えばエコマックスS-HB（商品名）（中国塗料(株)製））、変性エポキシ樹脂塗料（エトン2300NB（商品名）（川上塗料(株)製））がある。主剤には、上記した樹脂に加えて、さらに必要に応じて、着色顔料、防錆顔料、増粘剤、可塑剤、充填剤等の各種添加剤を配合することができる。 The main component of the special epoxy resin coating contains 30 to 90% by mass of a solid content of a chelate-type urethane-modified epoxy resin, a silicone-modified epoxy resin, or an epoxy resin as a resin. As the organic solvent, conventionally known organic solvents such as ethylbenzene, xylene, isobutyl alcohol and methyl isobutyl ketone can be used. In addition, as the main agent, for example, modified epoxy resin paint (for example, Ecomax S-HB (trade name) (manufactured by China Paint Co., Ltd.)), modified epoxy resin paint (Eton 2300NB (trade name) (Kawakami Paint Co., Ltd.) Made)). In addition to the above-described resin, various additives such as a color pigment, a rust preventive pigment, a thickener, a plasticizer, and a filler can be blended in the main agent as necessary.
特殊エポキシ樹脂塗料の硬化剤は、エポキシ樹脂の硬化剤であるアミン系硬化剤とする。アミン系硬化剤としてはポリアミン化合物が例示できる。ポリアミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミンなどの脂肪族ポリアミン類、メタキシレンジアミン、ジアミノジフェニルなどの芳香族ポリアミン類、イソホロンジアミン、シクロヘキシルプロピルアミンなどの脂環族ポリアミン類、変性ポリアミン類、等が挙げられる。硬化剤としては、変性脂肪族ポリアミン（エコマックスS-HB硬化剤（商品名）（中国塗料(株)製）、変性ポリアミドアミン（エコマックスBiECO硬化剤（商品名）（中国塗料(株)製）等が挙げられる。 The curing agent for the special epoxy resin coating is an amine curing agent that is an epoxy resin curing agent. Examples of the amine curing agent include polyamine compounds. Examples of the polyamine compound include aliphatic polyamines such as ethylenediamine and propylenediamine, aromatic polyamines such as metaxylenediamine and diaminodiphenyl, alicyclic polyamines such as isophoronediamine and cyclohexylpropylamine, and modified polyamines. Is mentioned. As the curing agent, modified aliphatic polyamine (Ecomax S-HB curing agent (trade name) (manufactured by China Paint Co., Ltd.), modified polyamidoamine (Ecomax BiECO curing agent (trade name) (manufactured by China Paint Co., Ltd.) ) And the like.
上記した主剤と上記した硬化剤とを混合し、刷毛塗り、スプレー塗布、ローラ塗布等の常用の塗布方法で塗布することにより、常温で硬化し、上塗り塗装層とすることができる。 The above-mentioned main agent and the above-mentioned curing agent are mixed and applied by a conventional coating method such as brush coating, spray coating, roller coating, or the like, so that it can be cured at room temperature to form a top coating layer.
また、上塗り塗料として無機系ポリマー塗料を用いて、上塗り塗装層として、無機系ポリマー層を形成してもよい。無機系ポリマー層は、塗膜厚：100〜500μmとすることが好ましい。塗膜厚が100μm未満では、所望の耐食性を確保することができなくなる。一方、500μmを超えると、厚くなりすぎて、耐剥離性が低下する。 Further, an inorganic polymer coating may be used as the top coating, and an inorganic polymer layer may be formed as the top coating. The inorganic polymer layer preferably has a coating thickness of 100 to 500 μm. If the coating thickness is less than 100 μm, the desired corrosion resistance cannot be ensured. On the other hand, if it exceeds 500 μm, it becomes too thick and the peel resistance is lowered.
なお、無機系ポリマー塗料は、液状オルガノポリシロキサンと架橋剤と硬化触媒とからなるオルガノシロキサン成分、およびグリシジル基を有するオルガノシロキサンからなる液状組成物（第１液）と、シリコーンで粒度調整した第３級アミン基含有の無溶剤のアクリル共重合体（第２液）とを混合して、刷毛塗り、スプレー塗布等で鋼材表面に塗膜を形成し、無機系ポリマー層として上塗り塗装層とすることができる。無機系ポリマー層は、ポリシロキサンの網目構造を有する塗膜である。 The inorganic polymer coating is composed of a liquid composition (first liquid) composed of an organosiloxane component comprising a liquid organopolysiloxane, a crosslinking agent and a curing catalyst, and an organosiloxane having a glycidyl group, and a particle size adjusted with silicone. A tertiary amine group-containing solvent-free acrylic copolymer (second liquid) is mixed, and a coating film is formed on the surface of the steel material by brush coating, spray coating, etc., and a top coating layer is formed as an inorganic polymer layer. be able to. The inorganic polymer layer is a coating film having a polysiloxane network structure.
なお、液状オルガノポリシロキサンの例としては、メチルフェニル系シリコーン等が例示できる。また、架橋剤としては、フェニルトリメトキシシラン等が例示でき、硬化触媒としては、ジブチル錫ジアセテート等が例示できる。なお、第１液には、上記した成分以外に、目的に応じて、活性剤、充填剤、顔料、着色剤等の群から選ばれた填剤を配合することが好ましい。 Examples of the liquid organopolysiloxane include methylphenyl silicone. Examples of the crosslinking agent include phenyltrimethoxysilane, and examples of the curing catalyst include dibutyltin diacetate. In addition to the above-described components, the first liquid preferably contains a filler selected from the group of an activator, a filler, a pigment, a colorant and the like according to the purpose.
また、第１液に対する第２液の混合割合は、第１液／第２液：（50〜80％）／（20〜40％）とすることが好ましい。 The mixing ratio of the second liquid to the first liquid is preferably the first liquid / second liquid: (50 to 80%) / (20 to 40%).
以下、さらに実施例に基づき、さらに本発明について説明する。 The present invention will be further described below based on examples.
薄鋼板（鋼種：SPHC；板厚：2.7mm）を素材として、農業水路用として図２に示す形式Ｃ形のコルゲートフリューム（幅1058mm×長さ3237mm）に成形加工した。得られたコルゲートフリュームを、溶融亜鉛めっき浴に浸漬し、表裏面に溶融亜鉛めっき層を形成した。なお、付着量を表３に示す。なお、一部では、溶融亜鉛めっき鋼板、溶融Al−Mg−Zn合金系めっき鋼板（５％Al−３％Mg−Zn合金系めっき鋼板）（板厚：2.7mm）を素材として、同様の、コルゲートフリュームに成形した。 Using a thin steel plate (steel type: SPHC; plate thickness: 2.7 mm) as a raw material, it was molded into a C-shaped corrugated flume (width 1058 mm × length 3237 mm) shown in FIG. The obtained corrugated film was immersed in a hot dip galvanizing bath to form hot dip galvanized layers on the front and back surfaces. The amount of adhesion is shown in Table 3. In some cases, a hot-dip galvanized steel sheet, a molten Al-Mg-Zn alloy-based plated steel sheet (5% Al-3% Mg-Zn alloy-based plated steel sheet) (plate thickness: 2.7 mm) is used as a raw material, Molded into corrugated flume.
ついで、溶融めっき層の上層として、表１に示すプライマー塗装層を形成した。なお、一部では、プライマー塗装の前処理として、めっき用のスイープブラスト加工、クロメート処理、あるいはリン酸塩処理のいずれかを行った。
そして、プライマー塗装層の上層として、表２に示す上塗り塗装層を形成して、表３に示す構成の塗装層を有する水路用鋼材（コルゲートフリューム）とした。
Subsequently, the primer coating layer shown in Table 1 was formed as an upper layer of the hot dipping layer. In some cases, as a pretreatment for primer coating, any of sweep blasting for plating, chromate treatment, or phosphate treatment was performed.
And as the upper layer of the primer coating layer, the top coating layer shown in Table 2 was formed, and it was set as the water channel steel material (corrugated flume) which has the coating layer of the structure shown in Table 3.
得られた水路用鋼材（コルゲートフリューム）で、最も加工量の多い箇所から、腐食試験片（大きさ：ｔ2.7mm×100mm×200mm）を採取し、JIS K5600-6-1の規定に準拠して、塩温水浸漬試験（５％食塩水（液温：55℃）中で４ヶ月浸漬）を実施した。なお、一部の試験片には塗膜の上からクロスカットを付与した。試験終了後、試験片表面の観察、および塗膜を剥離して界面の状況を観察し、耐食性を評価した。耐食性の評価は、塗膜の剥離の有無、界面の錆の発生状況で行った。塗膜の剥離が、全表面積の０％である場合を◎、１〜５％を○、６〜20％を△、21％以上を×とした。また、塗膜を強制的に剥離し、界面に赤錆および白錆が無い場合を◎、赤錆の発生が無く白錆の発生した面積が50％以下の場合を○、白錆の発生した面積が51〜100％または赤錆の発生した面積（錆発生面積）が、全表面積の１〜30％を△、赤錆の発生した面積が31〜100％を×とした。 Corrosion test specimens (size: t2.7mm x 100mm x 200mm) are collected from the most processed parts of the obtained water channel steel (corrugated flume) and comply with the provisions of JIS K5600-6-1. Then, a salt warm water immersion test (4 months immersion in 5% saline (liquid temperature: 55 ° C.)) was performed. In addition, the crosscut was provided to some test pieces from the top of the coating film. After the test was completed, the surface of the test piece was observed, and the state of the interface was observed by peeling the coating film to evaluate the corrosion resistance. The corrosion resistance was evaluated based on the presence or absence of peeling of the coating film and the occurrence of rust on the interface. The case where peeling of the coating film was 0% of the total surface area was rated as ５, 1-5% as ◯, 6-20% as △, and 21% or more as x. Also, when the film is forcibly peeled off and there is no red rust and white rust at the interface, ◎, when there is no red rust and the area where white rust occurs is less than 50%, ○, the area where white rust occurs 51 to 100% or an area where red rust was generated (rust generation area) was 1 to 30% of the total surface area, and an area where red rust was generated was 31 to 100%.
また、試験片を、水路の底に水没させる、いわゆる水没環境下で、３年間、および５年間、浸漬する腐食試験を実施した。なお、試験片の浸漬位置におけるpHは6であった。試験終了後、腐食試験片の表面を観察し、耐食性を評価した。なお、耐食性の評価は、塗膜の剥離の有無、界面の錆の発生状況で行った。塗膜の剥離が、無である場合を◎、全表面積の０％超え５％以下を○、６〜20％を△、21％以上を×とした。また、赤錆および白錆が無い場合を◎、赤錆の発生が無く白錆の発生した面積が50％以下の場合を○、白錆の発生した面積が51〜100％または赤錆の発生した面積（錆発生面積）が、全表面積の１〜30％を△、赤錆の発生した面積が31〜100％を×とした。なお、錆は点状の赤錆の場合を含む。 In addition, a corrosion test was conducted in which the test piece was immersed in a soaking environment where the test piece was submerged in the bottom of the water channel for 3 years and 5 years. The pH at the immersion position of the test piece was 6. After the test, the surface of the corrosion test piece was observed to evaluate the corrosion resistance. The corrosion resistance was evaluated based on the presence or absence of peeling of the coating film and the occurrence of rust on the interface. The case where there was no peeling of the coating film was rated as ◎, the surface area exceeding 0% and 5% or less as ◯, 6 to 20% as Δ, and 21% or more as x. Also, ◎ when there is no red rust and white rust, ○ when there is no red rust and the area where white rust occurs is less than 50%, the area where white rust occurs is 51-100% or the area where red rust occurs ( The rust generation area) is 1 to 30% of the total surface area, and the red rust generation area is 31 to 100%. Rust includes the case of spot-like red rust.
得られた結果を表４に示す。なお、溶融めっき層のみの場合およびプライマーがない場合を比較例とした。 Table 4 shows the obtained results. In addition, the case where only the hot dipping layer was used and the case where there was no primer were used as comparative examples.
めっきにプライマー塗装と上塗り塗装を施した本発明例はいずれも、水路中の水没環境下という厳しい腐食環境においても、塗膜の剥離、錆発生も認められず、従来に比べて格段に耐食性に優れた水路用鋼材となっている。一方、本発明の範囲を外れる比較例は錆発生が著しく、水没環境下での耐食性が充分でない。 In all of the examples of the present invention in which the primer coating and the top coating are applied to the plating, even in a severe corrosive environment such as a submerged environment in a water channel, neither peeling of the coating film nor generation of rust is observed, and the corrosion resistance is much higher than before. It is an excellent steel material for canals. On the other hand, in the comparative examples that are outside the scope of the present invention, the occurrence of rust is remarkable, and the corrosion resistance under submerged environment is not sufficient.
Claims (8)
前記溶融めっき層が、溶融亜鉛めっき層、５質量％Al−Zn合金系溶融めっき層、５質量％Al−１質量％Mg−Zn合金系溶融めっき層、５質量％Al−３質量％Mg−Zn合金系溶融めっき層および溶融アルミニウムめっき層のいずれか、であり、
前記上塗り塗装層が、塗膜厚：100〜1000μmの特殊エポキシ樹脂層または塗膜厚：100〜500μmの無機系ポリマー層であることを特徴とする水没環境下における耐食性に優れた水路用鋼材。 A steel material having a hot-dip coating layer on the surface of a steel material processed into a predetermined shape, a primer coating layer as an upper layer of the hot-dip coating layer, and a top coating layer as an upper layer of the primer coating layer,
The hot dip galvanized layer is a hot dip galvanized layer, 5 wt% Al-Zn alloy hot dip plated layer, 5 wt% Al-1 wt% Mg-Zn alloy hot dip plated layer, 5 wt% Al-3 wt% Mg- A Zn alloy-based hot-dip plating layer or a hot-dip aluminum plating layer,
A steel material for canals excellent in corrosion resistance in a submerged environment, wherein the top coat layer is a special epoxy resin layer having a coating thickness of 100 to 1000 µm or an inorganic polymer layer having a coating thickness of 100 to 500 µm.
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