JPH0768700A

JPH0768700A - ポリウレタン被覆鋼材

Info

Publication number: JPH0768700A
Application number: JP15645994A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Miyajima; 義洋宮嶋; Yoshihisa Kayazono; 義久仮屋園; Nobuki Yoshizaki; 信樹吉崎; Toshiyuki Sasaki; 俊幸佐々木; Hirotaka Sato; 弘隆佐藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-06-23
Filing date: 1994-06-16
Publication date: 1995-03-14

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明はポリウレタン被覆鋼材に関し、更に
詳しくは耐衝撃、且つ流氷等による耐摩耗性に優れたポ
リウレタン被覆鋼材を提供する。【構成】（１）鋼材の全面もしくは一部に対して、下
地処理を施した鋼材１の表面に、プライマー処理層２、
ポリウレタン樹脂層３を順次積層させるポリウレタン被
覆鋼材において、前記ポリウレタン樹脂層３内に繊維ク
ロス４を含浸させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はポリウレタン被覆鋼材に
関し、更に詳しくは耐衝撃、且つ流氷等による耐磨耗性
に優れたポリウレタン被覆鋼材に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリウレタン被覆金属管、ポリウレタン
被覆鋼矢板等のポリウレタン被覆鋼材は、その防食性能
が優れている事から、配管用鋼管、海洋重防食鋼管杭、
防錆鋼板、重防食鋼矢板として広く用いられるようにな
ってきた。ところが、近年になって、有脚浮体式係船岸
の浮体構造の支柱用では５０トン前後の押圧が一般的で
あり、また基礎杭の場所によっては打設後に直径２００
ｍｍ前後の捨て石の施工等、従来以上に厳しい場所での
使われ方がふえてきており、従来のポリウレタン被覆で
は防食被覆層が貫通する疵も発生するなど、機械的強度
が不十分になってきている。そこで、特開昭６３−２７
２４８号公報のように、防食被覆層の表面に繊維強化プ
ラスチックを被覆して得られる強化プラスチック複合被
覆鋼材、或いは、更に特開平０４−７１８４２号公報の
ように、防食被覆層と保護層との間に繊維の植毛材を入
れ、物理的に接着させ、厳しい機械的強度に耐えうる強
化プラスチック複合被覆鋼材等が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、これらの厳
しい機械的強度に耐えうる被覆鋼材でも、流氷が接岸す
るような寒冷地沿岸地域に暴露した場合には、それらの
被覆でも著しく磨耗する為、鋼構造物の耐久性が著しく
損なわれるという問題点がある。即ち、従来提案されて
いる被覆鋼材のように、防食層の上に更に保護層を設
け、その保護層の表面硬度、或いは材料強度を高くする
と、衝突疵あるいは打ち疵などのように瞬間の大きなエ
ネルギーに対しては、大きな効果が認められるが、逆に
流氷等のように瞬間の衝突エネルギーは小さいが長期間
に渡り被覆の表面を擦る様な作用に対しては、被覆材自
身が固くて脆い為に徐々に削れてしまうという欠点があ
る。従って、従来の技術では、衝突疵あるいは打ち疵だ
けでなく、流氷等による磨耗に対しても、優れたポリウ
レタン被覆鋼材を得る事は困難であった。そこで、本発
明は、耐衝撃、且つ流氷等による磨耗に対して優れたポ
リウレタン被覆鋼材を提供する事を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の問
題点を解決すべく、鋭意検討を行った結果、鋼材の全面
もしくは一部に対して、下地処理を施した鋼材１の表面
に、プライマー処理層２、ポリウレタン樹脂層３を順次
積層させるポリウレタン被覆鋼材において、前記ポリウ
レタン樹脂層３内に繊維クロス４を含浸させる事によ
り、耐衝撃性及び流氷等による耐磨耗性に優れたポリウ
レタン被覆鋼材が得られる事を見いだし、本発明に至っ
た。すなわち、本発明は図１に示す如く、下地処理を施
した鋼材１の表面に、プライマー処理層２、ポリウレタ
ン樹脂層３を積層する場合、該ポリウレタン樹脂層内に
繊維クロス４が含浸されている事を特徴とする耐衝撃性
及び流氷等による磨耗性に優れたポリウレタン被覆鋼材
に関するものである。

【０００５】以下、本発明につき詳細に説明する。本発
明に用いる鋼材とは、冷延鋼板、熱延鋼板、厚板鋼板等
の鋼板、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、Ｌ形鋼等の形鋼、鋼矢板、棒
鋼、鋼線、鋳鉄管、鋼管、鋼管矢板である。又、これら
の鋼板、形鋼、鋼矢板、棒鋼、鋼線、鋼管及び鋼管矢板
の表面に亜鉛、ニッケル、クロム、アルミニウム、亜鉛
−アルミニウム、亜鉛−ニッケル、亜鉛−ニッケル−コ
バルト等のメッキを施した鋼材であっても良い。尚、本
発明に用いる下地処理を施した鋼材表面とは、脱脂、酸
洗、サントブラスト処理、グリットブラスト処理、ショ
ットブラスト処理等より、上記鋼材表面の油分、スケー
ル等が除去されたものである。更に、これら油分、スケ
ール等が除去された鋼材表面に、従来公知のクロメート
処理、あるいはシランカップリング材処理等の１種類、
或いは２種類以上の組み合わせによる化成処理を施して
も差し支えない。

【０００６】次に、本発明に用いるプライマー処理につ
いて説明する。本発明に用いるプライマーとは、下地処
理を施した鋼材表面とポリウレタン樹脂層との間の接着
剤であり、エポキシ樹脂系プライマー、或いはウレタン
樹脂系プライマー等の有機樹脂系プライマーであり、ポ
リウレタン樹脂との密着性に優れたものが用いられる。
これらの有機樹脂プライマーを鋼材に塗布する場合に
は、鋼材に有機樹脂プライマーを５〜２００μｍ、好ま
しくは２０〜４０μｍ程度にエアースプレー、エアレス
スプレー、刷毛塗り等の塗布方法で均一な膜厚になるよ
うに塗布する。塗布後の塗膜は、自然養生を行って硬化
させるが、短時間に硬化させる場合は、鋼材温度を３０
〜７０℃の範囲に加熱昇温し、硬化促進させる。有機プ
ライマーの膜厚が５μｍ未満の場合には、鋼材とポリウ
レタン被覆層との密着力が小さい為、大きな衝撃力が加
わった場合にはポリウレタン被覆層が割れたり、剥離し
てしまう為良くない。

【０００７】又、有機プライマーの膜厚が２００μｍよ
り厚い場合には、硬化塗膜中の歪みが大きく、大きな衝
撃力が加わった場合にポリウレタン被覆層が割れたり、
剥離してしまう為、良くない。

【０００８】更に、ポリウレタン樹脂層は、長期防食層
である。ポリウレタン樹脂層は、イソシアネート化合物
とポリオール成分から得られるポリウレタン樹脂であれ
ば、いかなるものでも良いが、出来上がり塗膜の硬度が
出来るだけ柔軟な塗膜の方が好ましい。更に、該被覆膜
厚は１〜１０．０ｍｍ、好ましくは２〜４ｍｍ程度にエ
アーレススブレー塗布方法で被覆するが、１回塗布で厚
膜とする為、２液混合した後は、数分で硬化させる硬化
機構とし、従って、塗装機も２液を別々に供給し、吐出
直前に２液を混合して、スブレーする特殊塗装機で被覆
する事が望ましい。但し、ポリウレタンの塗装方法につ
いては、従来公知の流し塗り等のその他の塗装方法であ
っても、下記の繊維クロスを含浸すればいかなる方法で
あっても差し支えない。ここで、ポリウレタン被覆膜厚
が１ｍｍ未満の場合には、長期の暴露により接着劣化が
著しく、大きな衝撃力を加えた場合に、ポリウレタン被
覆層が割れ、且つ剥離が生じる為、良くない。また、該
ポリウレタン被覆膜厚が１０．０ｍｍより厚い場合に
は、ポリウレタン塗膜中の硬化歪みが大きく、大きな衝
撃力が加わった時、ポリウレタン被覆層に割れが発生
し、且つ剥離が生じる為、良くない。

【０００９】更に、上記ポリウレタン被覆層には、一般
的にカーボンブラックを添加し黒色にする事により、長
期間の屋外使用に耐える様に耐候性を持たせているが、
景観調和等の理由により着色カラーポリウレタン樹脂を
使用する場合には、該着色を施すために各種の有機顔
料、無機顔料の単独或いは混合物をポリウレタン樹脂に
添加しても、或いは表層に従来公知のトップコート法で
着色したポリウレタン樹脂を用いても本発明の主旨に対
して何ら差し支えがあるものではない。又、同時にこれ
らの着色カラーポリウレタン樹脂の耐候性をより向上さ
せる為に任意の劣化防止剤等を添加する事も差し支えな
い。

【００１０】更に、本発明に用いる繊維クロスとは、日
東紡製ガラスマット（ＭＣ４５０Ｓ−０２０ＳＥ）、ガ
ラスクロス（日東紡製ＷＦ３００−１０Ｎ）、ガラスロ
ービング（日東紡製ＲＳ２４０ＰＥ−５２５）等のガラ
ス繊維クロス、或いは金属繊維クロス、ビニルクロス、
石綿、カーボンファイバーマット、又はポリエステル、
アクリル、ポリプロピレン、レーヨン等で出来た不織布
等、無機（金属繊維を含む）、有機を問わず、いずれの
繊維クロスであっても良い。尚、衝撃時の貫通疵をより
少なくする為、即ち、耐衝撃強度をより向上させる為に
は、上記の繊維クロスの編み目が細かい方がよいが、該
繊維クロスを挟み込む上下のポリウレタン樹脂が互いに
十分に含浸し、硬化する為には該繊維クロスの編み目が
粗い方が良い。従って、耐衝撃強度が非常に高いものが
必要である場合には、繊維クロスの編み目が非常に細か
いものを使用し、且つ従来公知の表面処理剤（エポキシ
プライマー処理剤、シランカップリング処理剤等）を繊
維クロスに予め塗布する事により、該繊維クロスと上下
のポリウレタン樹脂との接着性をより強いものにする方
法を採用する事が出来る。又、上記の繊維クロスの線径
が小さければ小さいほど、出来上がりのポリウレタン被
覆鋼材の被覆外観は良好で有る。従って、繊維クロスの
種類を決定する際には、そのポリウレタン被覆鋼材の使
用環境における外荷重、衝撃力および経済性を十分考慮
して決める事が出来る。

【００１１】次に、本発明に基づく、ポリウレタン被覆
鋼材の製造法について、ポリウレタン被覆鋼管の場合を
例にとり、説明する。ポリウレタン被覆鋼管は、例えば
図２に示す製造方法で得る事が出来る。即ち、スケール
等を除去した鋼材１の表面に、プライマ塗装装置６でプ
ライマー２を塗布し、後加熱装置７によって加熱硬化さ
せる。次いで、その表面にポリウレタン樹脂塗装機８に
よって、ポリウレタン樹脂層３を塗装する際、所定の膜
厚を積層させる為の塗装パス回数の間で繊維クロス４を
繊維クロス被覆装置５により、同時に被覆した後、硬化
させて本発明のポリウレタン被覆鋼管を得る。

【００１２】以上のようにして得た本発明によるポリウ
レタン被覆鋼材の一部断面は、図１に示す通りのもので
あり、図中１は、酸洗、あるいはブラスト処理などによ
り、油分、スケール等を除去した鋼材、或いは、更にそ
の上にクロメート処理、シランカップリング剤処理等の
化成処理を施した鋼材、２はプライマー樹脂層、３はポ
リウレタン樹脂層、４は繊維クロスを示している。以
下、実施例により、本発明を具体的に説明するが本発明
の範囲はこれらの実施例に限定されねものではない。

【００１３】

【実施例】本発明によるポリウレタン被覆鋼管の製造例
を説明する。鋼管（２００Ａ×５５００ｍｍ長×５．８
ｍｍ厚）をグリットブラスト処理し、その表面にエポキ
シ系プライマーを膜厚５０μｍになる様にエアースプレ
ー塗装機によって塗布して、硬化させた。次いで、ポリ
ウレタン樹脂の膜厚３．０ｍｍになる様に２液塗装機に
よって塗装すると同時に、そのポリウレタン樹脂の塗装
パス回路の間で繊維クロスを被覆した後、硬化させて本
発明によるポリウレタン被覆鋼管を製造した。ここで、
実施例１〜７では、繊維クロスの種類を変えて、上記の
ポリウレタン被覆鋼管を製造した。実施例８〜１１で
は、各被覆材料の膜厚を変化させて上記のポリウレタン
被覆鋼管を製造した。実施例１２では、繊維クロスに予
め表面処理（シランカップリング剤処理）を施した場合
で、上記のポリウレタン被覆鋼管を製造した。

【００１４】実施例１３〜２０では、着色カラーポリウ
レタン樹脂、着色繊維クロス、ポリウレタン被覆の上に
トップコート法による着色を施した場合に、上記のポリ
ウレタン被覆鋼管を製造した。これらのポリウレタン被
覆鋼管について、磨耗試験、衝撃試験を実施した。ここ
で、磨耗試験は、オホーツク海沿岸における２年間の実
暴露試験後における被覆材の磨耗量を測定し、衝撃試験
は、５／８インチ、１０ｋｇの錘を高さ１ｍから落下し
た時の被覆のクラック・ピンホール及び剥離の有無で試
験し、その結果を表１〜表４に示す。（なお、表１の右
側に表２の左側が配置され、表３の右側に表４の左側が
配置されて、それぞれ一つの表が構成される。）

【表１】

【表２】

【表３】

【表４】

【００１５】又、同時に比較例１では、ポリウレタン被
覆層中に繊維クロスを被覆していないポリウレタン被覆
鋼管、比較例２では最表層に短繊維をポリウレタン樹脂
中に分散させたガラス繊維強化ポリウレタン樹脂を被覆
した鋼管、比較例３〜６では、各被覆材料の膜厚を変化
させた場合に上記と同様にして製造し、磨耗試験、衝撃
試験に供試し、その結果も表５、表６に示した。（な
お、表５の右側に表６の左側が配置されて一つの表が構
成される。）

【表５】

【表６】

【００１６】表１〜表６の結果から明らかなように、下
地処理を施した鋼管１の表面に、プライマー層２、ポリ
ウレタン樹脂層３を積層するポリウレタン被覆鋼管にお
いて、所定の膜厚でプライマー及びポリウレタン樹脂を
被覆し、且つ該ポリウレタン樹脂層内に繊維クロス４を
同時に被覆したポリウレタン被覆鋼管では、衝撃試験だ
けでなく、磨耗試験においても、従来にない極めて良好
な結果が得られる。

【００１７】

【発明の効果】実施例から明らかな如く、本発明による
ポリオレフィン被覆鋼材は、従来のポリウレタン被覆鋼
材に比較して、防食層であるポリウレタン樹脂層内に繊
維クロスを有するので、衝撃性だけでなく、磨耗性も格
段に優れ、従来にないポリウレタン被覆鋼材を提供でき
る顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるポリウレタン被覆鋼材の一部縦断
側面図である。

【図２】本発明によるポリウレタン被覆鋼材の一例とし
て、ポリウレタン被覆鋼管の一製造例を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１下地処理を施した鋼材２プライマー層３ポリウレタン樹脂層４繊維クロス５繊維クロス被覆装置６プライマー塗布装置７加熱装置８ポリウレタン樹脂塗装機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐々木俊幸千葉県君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内 (72)発明者佐藤弘隆千葉県君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼材の全面もしくは一部に対して、下地
処理を施した鋼材１の表面に、プライマー処理層２、ポ
リウレタン樹脂層３を順次積層させるポリウレタン被覆
鋼材において、前記ポリウレタン樹脂層３内に繊維クロ
ス４を含浸させたポリウレタン被覆鋼材。
【請求項２】繊維クロス４を含浸させるポリウレタン
樹脂に、着色顔料（有機顔料、無機顔料）、及び各種劣
化防止剤が添加されている請求項１のポリウレタン被覆
鋼材。