JPH04310274A - ポリウレタン被覆構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鋼材、特に重防食を必要
とする鋼管杭、鋼矢板、鋼管矢板、Ｈ型鋼等の鋼構造物
の表面に形成される被覆構造に関し、屋外で長年に亘っ
て使用しても防食性を維持し、かつ鋼構造物の施工中お
よび施工後も、美観上、変退色の少ないポリウレタン系
組成物による着色被覆を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼管杭、鋼管矢板、鋼矢板（以下杭及び
矢板と略記する）は海洋構造物、構造物の基礎、護岸工
事等の土木建築用資材として広く使用されている。これ
等の杭及び矢板は使用する環境が常に水、酸素、紫外線
等といった腐食環境と接しているため、長期に亘って鋼
材の腐食を防止するため重防食被覆が要求されている。 さらに橋脚、桟橋、港湾施設など人目に触れる用途が多
いため美観性が重要なテーマである。

【０００３】杭及び矢板に従来施工されてきた防食法と
しては、アスファルト及びコールタールエナメル被覆、
タールエポキシ塗装などがあったが、いずれも長年に亘
って重防食性を維持しつづけるには困難であるため、近
年になり、重防食性を重視したポリエチレン被覆やポリ
ウレタン被覆が開発されてきた。

【０００４】前者は図２のようにクロメートや熱硬化型
エポキシプラマーなどの前処理層２を施した鋼材表面１
に、ポリエチレンシート圧着法、粉体塗装法、溶融押し
出し法による接着性ポリエチレン５とポリエチレン６を
被覆したものであり、後者は図３に示すようにクロメー
ト、ウレタン系プライマーの前処理層２を施した後ポリ
ウレタン層３を形成させるもので、具体的には特公昭６
３−５７２３４号公報のように、ポリオールからなる主
剤とイソシアネートからなる硬化剤を二液混合型スプレ
ー塗装機で塗装し、単一のポリウレタン層を形成するも
のである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図２のような構成によ
るポリエチレン被覆は優れた防食性を示す利点がある。 しかし矢板のように異形部、屈曲部のある鋼材表面、あ
るいは現地溶接接合した部位の周辺では、被覆施工が困
難になるという問題がある。

【０００６】さらにポリエチレン被覆を施工するには鋼
材温度を１５０〜２００℃迄温度を上げる必要があり、
　主用途は大量生産される鋼管杭や鋼矢板に限定されて
しまう。又、ポリエチレンに着色顔料を添加することに
よって着色被覆層を形成させることができるが、紫外線
や酸素で劣化してくると表面に微細クラックが入るため
、顔料が脱落し、微細クラックの入った白色ポリエチレ
ンが表面に残り、美観上好ましくないという欠点がある
。

【０００７】また、ポリウレタン被覆は図３のような構
成で被覆され、防食性は優れているが特公昭６３−５７
２３４号公報、特公昭６３−１３８２６号公報のように
芳香族イソシアネート系硬化剤を使用しているため、黄
変、チョーキングを起しやすく、被覆の変退色が目立た
ない様にカーボンブラックを添加した黒色が主流である
。　黒色以外の色、例えば緑色系や青色系の着色顔料を
０．５％程度添加した被覆は、数ケ月の屋外曝露で退色
し、初期の美観性が失なわれ、工事時期が異なる工区毎
に、光沢色調が異なり構造物全体の色調がマダラになる
という欠点がある。

【０００８】この問題を解決するために、一般に良く知
られている難黄変のイソシアネートである脂肪族系イソ
シアネートで硬化させることが硬化させることが考えら
れるが、硬化反応が遅いため厚膜形成時にタレを生じた
り、長時間を必要とする欠点がある。さらにＮＣＯ含有
量が小さいため硬化剤比率が高くなり塗料のコストアッ
プにつながる。

【０００９】又、特公昭６３−１３８２６号公報のよう
に、図４の黒色ポリウレタン被覆層３の上に着色された
アクリルウレタン樹脂からなる被覆層７を施ける方法や
、特開平２−２１７２４２号公報のように図５の黒色ポ
リウレタン被覆層３の上に着色された弗素樹脂からなる
被覆８を施ける方法等がある。

【００１０】着色されたアクリルウレタン樹脂及び弗素
系樹脂からなる被覆を形成させるための塗料は溶剤型の
塗料であり、経験上１回で塗装できる乾燥塗膜厚は３０
〜７０μ程度である。鋼構造に使用される鋼材はハンド
リングがきびしいため、好ましくは０．３〜１．５ｍｍ
程度ないとハンドリング時に疵が入るため、上記樹脂の
場合、多数回塗装せざるを得ないという欠点がある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は前述のような従
来の鋼材被覆における問題点を解決すべく種々検討を加
えた結果、耐候性着色顔料と紫外線安定剤を適当量併用
することによって、黄変及びチョーキングを起す芳香族
イソシアネートを用いたポリウレタン被覆でも変退色を
外観上問題にならない程度減ずることが出来ることを見
い出し、本発明に至ったものである。

【００１２】すなわち、必要に応じて前処理された鋼構
造物の表面に、最初に第１のポリウレタン被覆層を形成
させ、さらに第２のポリウレタン被覆層を形成させた被
覆鋼構造物を得るに当って該第１のポリウレタン被覆層
が、ＮＣＯ／ＯＨの比が０．９〜１．２となるように芳
香族イソシアネートを主成分とする硬化剤と２個以上の
水酸基をもつポリオールと無機充填剤からなる主剤とを
混合し反応させたものであり、該第２のポリウレタン被
覆層が、ＮＣＯ／ＯＨの比で０．９〜１．２となるよう
に（ａ）芳香族イソシアネートおよび／または脂肪族イ
ソシアネートからなる硬化剤と（ｂ）２個以上の水酸基
をもつポリオールと（ｃ）無機充填剤（着色顔料を除く
）と、（ｄ）硬化塗膜換算で８重量％以上の耐候性無機
着色顔料と、（ｅ）硬化塗膜換算で１．５重量％以上の
紫外線安定剤を含む主剤とを混合し反応させたものであ
ることを特徴とする被覆鋼構造物である。

【００１３】以下、本発明について具体的に説明する。 図１は鋼材の被覆構造を示す拡大断面図である。必要に
応じて前処理層２を施した鋼材１表面に第１層のポリウ
レタン組成物３を被覆形成し、その上に第２層の着色ポ
リウレタン組成物４を被覆形成させるものである。この
鋼材１は海洋構造物、基礎護岸工事等の土木用資材の鋼
管杭、鋼矢板、鋼管矢板、Ｈ型鋼等である。

【００１４】第１のポリウレタン層３を形成させる芳香
族イソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート
（ＴＤＩ）、粗ジフェニルメタンジイソシアネート（粗
ＭＤＩ）、液状ジフェニルメタンジイソシアネート（液
状ＭＤＩ）、トリルフェニルメタントリイソシアネート
およびこれ等の変成誘導体であり、これ等の中から硬化
剤の主成分を選べばよい。

【００１５】さらに第２のポリウレタン層４を形成させ
るためには、上述の芳香族イソシアネートの他に脂肪族
イソシアネートも使用できる。脂肪族イソシアネートと
しては、脂環式イソシアネートも含み、ヘキサメチレン
ジイソシアネート、イソホロジイソシアネート、キシレ
ンジイソシアネート、メチレンビス（シクロヘキシルイ
ソシアネート）、水添化トリレンジイソシアネート、水
添化キシレンジイソシアネート及びこれ等誘導体である
。これ等の芳香族イソシアネート及び脂肪族イソシアネ
ートの中から硬化剤を選らべばよい。

【００１６】これ等のイソシアネートと反応し第１層及
び第２層の被覆を形成させる、水酸基を２個以上もつポ
リオールとしては、末端ＯＨポリブタジエン、ポリオキ
シアルキレンポリオール、ポリテトラメチレンエーテル
グリコール、ヒマシ油及びその誘導体等のポリオールや
エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジ
オール、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール、
ビスフェノールＡ、トリメチロールプロパン、ビス（２
−ヒドロキシプロピル）アニリン及びこれ等のアルキレ
ンオキシド付加物等である。又、ジアミノジフェニルメ
タン、メチレンビス（オクトクロルアニリン、フェニレ
ンジアミン、トリレンジアミン、エチレンジアミンなど
のアミノ基を２個以上有するポリアミンを一部用いても
よい。

【００１７】本発明に用いる無機充填剤としては着色顔
料したものでその種類及び添加量を限定するものではな
い。無機充填剤としては、一般的に体質顔料と云われる
もので酸化ケイ素、アルミナ、ケイ酸アルミニウム、ケ
イ酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化亜鉛等である
。

【００１８】本発明の特徴は、この第２層を形成するポ
リオール中に、耐候性無機着色料を硬化塗膜中に８重量
％以上、好ましくは１０重量％以上含むように添加し、
かつ光安定剤を硬化塗膜中に１．５重量％以上、好まし
くは２重量％以上含むように添加することにある。発明
者は、サンシャインウェザーメーターによる促進試験と
屋外暴露試験によって着色顔料・種類及び添加量、紫外
線安定剤などを鋭意検討したところ下記の事実を見い出
し本発明に至った。

【００１９】■黄変しにくい脂肪族イソシアネートで硬
化させたポリウレタン被覆にせよ、黄色しやすい芳香族
系イソシアネートにせよ、太陽光により容易に光沢を失
い、チョーキングを起こす。■特に黄色しやすい硬化剤
を使用したポリウレタン被覆に紫外線安定剤が１．５重
量％以上含まれると、顔料が存在しても黄変チョーキン
グが減少する。■ポリウレタン被覆中に耐候性無機着色
顔料８重量％以上含むと光沢がなくなった以降の色差変
化が少なく、外観上気にならない様に色差変化を５以下
に抑えることが出来る。■耐候性有機着色顔料であれば
、無機系顔料に比して比重が小さいため、ポリウレタン
被覆中に２重量％以上含まれると、同様に色差変化が５
以下になる。

【００２０】本発明に使用する耐候性無機着色顔料とは
、赤色酸化鉄（弁柄）黄色酸化鉄（イエローウォーカー
）、クロムグリーン（Ｃｒ２　Ｏ３　）等に加え焼成顔
料等である。例えば焼成顔料ブラウン（ＺｎＯ−Ｆｅ２
　Ｏ３　，ＺｎＯ−Ｆｅ２　Ｏ３　−Ｃｒ２　Ｏ３　）
，チタニウムイエロー（ＴｉＯ２　−Ｓｂ２　Ｏ３　−
ＮｉＯ）、焼成顔料グリーン（ＴｉＯ２　−ＣｏＯ−Ｚ
ｎＯ）、　コバルトブルー（ＣｏＯ−Ａｌ２　Ｏ３）等
である。

【００２１】本発明に使用する耐候性有機着色顔料とは
銅フタロシアニングリーン、銅フタロシアニンブルー、
キナクリドン　　イソインドリノン、スレン等である。 又、本発明に使用する紫外線安定剤とは、ベンゾフェノ
ン系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾエート系などの紫
外線吸収剤とヒンダードアミン系光安定剤の混合物をい
う。特にポリウレタンには、ベンゾトリアゾール系紫外
線吸収剤（日本チバガイギ製ＴＩＮＵＶＩＮ１７１　　
ＴＩＮＵＶＩＮ１１３０，ＣＧＬ−３８４）とヒンダー
ドアミン系光安定剤（日本チバカイギ製ＴＩＮＵＶＩＮ
２９２．ＣＧＬ−１２３，三共製ＬＳ−２９２）の混合
物が有効である。

【００２２】鋼材に施す前処理としては、リン酸系化成
処理、クロム酸系化成処理、シラン化合物処理、各種エ
ポキシ系プライマー処理、ウレタン系プライマー処理が
あげられ、長期に亘る防食性能を維持するためには必要
である。

【００２３】本発明は、以上のように、組成の異なるポ
リウレタン系２層被覆を提供するものであり、詳しくは
防食性能を確保するために第１のポリウレタン層を施し
、美観を確保するために、耐候性無機着色顔料と紫外線
安定剤を含む第２のポリウレタン層を施した２層被覆で
ある。各層の膜厚は材料コスト、塗装作業性等を考慮す
ると、第１層が１．５〜３．０ｍｍ、第２層が０．３〜
１．５ｍｍであることが望しい。全体としては２．０ｍ
ｍ厚以上にすれば耐衝撃性等の機械的性質も優れた被覆
構造が得られる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を実施例について説明する。 実施例及び比較例 Ｕ型鋼矢板（ＦＳＰ−ＩＩＩ型　新日本製鉄製）の凸面
をサンドブラスト処理し、ウレタン系プライマーを乾燥
後の膜厚が５０μｍとなるように塗装した。次いで表１
の組成の主剤と粗ＭＤＩなる硬化剤を二液混合型スプレ
ー塗装機で容量比で３．４：１（ＮＣＯ／ＯＨ＝１．０
５）で塗装し２．０ｍｍ厚の第１のポリウレタン被覆層
を形成した。

【００２５】

【表１】

【００２６】次いで、３０分後、表２に示す組成の主剤
と硬化剤を二液混合型スプレー塗装機を用いて０．５ｍ
ｍの第２のポリウレタン被覆層を形成した。試料番号１
〜１０は実施例であり、試料番号１１〜１５は比較例で
ある。

【００２７】これ等のポリウレタン２層被覆鋼矢板を塗
装後７日間養生させた後、試験片を切り出し、カーボン
アークサンシャインウェザーメーターに試験片を取り付
け、２５０時間、１０００時間、２０００時間、３００
０時間照射した後、分光測色計を用いてウェサオメータ
ー２５０時間後の試料を基準として変退色の程度を色差
として求めた。又、エルコメーター社製アトヒージョン
テスターによる接着試験、ＡＳＴＭＧ−１４による衝撃
試験、ＤＩＮ３０６７０による絶縁抵抗の測定を実施し
た。以上の検査及び試験結果を表３に示す。

【００２８】実施例は比較例に比し色差変化が少ないこ
とは明らかである。目視で観察しても実施例は変退色が
少なかった。又、接着力（初期値は１００ｋｇ／ｃｍ２
　）、絶縁抵抗（初期値＞１０１１Ω−ｍ２　）、衝撃
性（初期値＞　　　　ｋｇ−ｍ）とも変化がなく良好で
あった。

【００２９】

【表２】

【００３０】

【表３】

【００３１】

【発明の効果】本発明のポリウレタン樹脂に特定の耐候
性着色顔料を従来にない８重量％以上含ませかつ紫外線
安定剤を１．５重量％以上併用した着色ポリウレタン被
覆層を外面に形成させたウレタン系２層被覆構造物を提
供するものである。本発明によればウレタン被覆のもっ
ている防食性能をいかしつつ、変退色のほとんど生せず
且つ耐衝撃性の優れた黒色以外のウレタン被覆が得られ
、工業的にはきわめて有意義である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従い構成した被覆鋼構造物の一部断面
図である。

【図２】従来から行なわれている被覆鋼構造物の一部断
面図である。

【図３】従来から行なわれている被覆鋼構造物の一部断
面図である。

【図４】従来から行なわれている被覆鋼構造物の一部断
面図である。

【図５】従来から行なわれている被覆鋼構造物の一部断
面図である。

【符号の説明】

１　　　　鋼材 ２　　　　プライマー層 ３　　　　第１のポリウレタン被覆層 ４　　　　第２のポリウレタン被覆層 ５　　　　接着性ポリエチレン ６　　　　ポリエチレン ７　　　　アクリルウレタン ８　　　　弗素系樹脂

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　鋼構造物の表面に、最初に第１のポリ
   ウレタン被覆層を形成させ、さらに第２のポリウレタン
   被覆層を形成させた被覆鋼構造物を得るに当って、該第
   １のポリウレタン被覆層がＮＣＯ／ＯＨの比で０．９〜
   １．２となるように芳香族イソシアネートを主成分とす
   る硬化剤と２個以上の水酸基をもつポリオールと無機充
   填剤からなる主剤を混合し、反応させたものであり、該
   第２のポリウレタン被覆層が、ＮＣＯ／ＯＨの比が０．
   ９〜１．２となるように（ａ）芳香族イソシアネートお
   よび／または脂肪族イソシアネートからなる硬化剤と（
   ｂ）２個以上の水酸基をもつポリオールと（ｃ）無機充
   填剤（着色顔料を除く）と、（ｄ）硬化塗膜換算で８重
   量％以上の耐候性無機着色顔料と、（ｅ）硬化塗膜換算
   で１．５重量％以上の紫外線安定剤を含む主剤と、を混
   合し反応させたものであることを特徴とする被覆鋼構造
   物。
2. 【請求項２】　　第２のポリウレタン被覆層を形成する
   にあたり、８重量％以上の耐候性無機着色顔料の代りに
   ２重量％以上の耐候性有機着色顔料を用いたことを特徴
   とする請求項１の被覆鋼構造物。