JPH08895B2 - 建築用鋼材の接合法 - Google Patents

建築用鋼材の接合法

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JPH08895B2
JPH08895B2 JP23653591A JP23653591A JPH08895B2 JP H08895 B2 JPH08895 B2 JP H08895B2 JP 23653591 A JP23653591 A JP 23653591A JP 23653591 A JP23653591 A JP 23653591A JP H08895 B2 JPH08895 B2 JP H08895B2
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誠 長峯
繁 加賀山
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼材部材を高力ボルト
摩擦接合法にて接合する方法において、塗装により部材
の接合面に高い摩擦係数を付与した鋼材部材の接合法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術及びその解決すべき課題】建築物は、通
常、鋼材部材を高力ボルト摩擦接合法、リベット接合
法、溶接法等により接合し、構築されているが、特に現
場施工性に優れ、また剛性の高い接合部が得られること
から高力ボルト摩擦接合法が主流を占めている。この高
力ボルト摩擦接合法は、図1にその接合部断面の例を示
すように鋼材部材a、a′を高力ボルト1、ナット2及
びワッシャー3、3′で締め付け、鋼材部材間に生ずる
摩擦力によって応力を伝達する接合法である。従って高
力ボルト摩擦接合面は、通常摩擦係数0.45以上が必要
とされている。
【0003】ところで摩擦係数を0.45以上とするため
に、従来鋼材部材の接合面をブラスト処理した後、強制
的に発錆させる方法(イ) 、無機ジンクリッチ塗料を塗装
する方法(ロ) 、亜鉛溶射する方法(ハ) が採用されてい
た。しかしながら前記(イ) の方法では、鋼材部材を接合
し、組立てた後、防錆を目的として全面に通常の防食塗
料を塗装する必要があり、塗装作業性等が悪いという問
題点があった。
【0004】また前記(ロ) の方法では、通常鋼材部材の
接合面を含め、全面に予め無機ジンクリッチ塗料を塗装
しているが、ジンクリッチ塗膜には白錆が生じ、また仕
上り外観も悪いため、鋼材部材を接合し、組立てた後、
さらに有機系上塗塗料を塗装する必要があり、塗装工程
が増加し、塗装作業性も悪いという問題点があった。な
お、鋼材部材を接合する前に、有機バインダーを使用し
た有機系塗料を接合面に塗装すると、高力ボルト摩擦接
合面の摩擦係数が約0.2前後に低下するため不適当であ
る。
【0005】また前記(ハ) の方法では、溶射膜に白錆が
生じやすく、前記(ロ) の方法と同様の問題点があった。
本発明は、このような現状に鑑み、摩擦係数を0.45以
上にすることが可能で、かつ鋼材部材を接合し、組立て
た後の有機系上塗塗料の塗装が不要な、すなわち1コー
ト仕上げが可能な方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究の
結果、特定の塗料を接合面に予め塗装することにより上
記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、建築用鋼材部材を高力ボルト摩擦
接合法により接合する方法において、少なくとも前記部
材の接合面に、予め (a) (i)一般式 RSi(OR′)3 (式中、Rは炭素数1〜8の有機基、R′は炭素数1〜
5の有機基である。)で示される化合物と (ii) 一般式 R2Si(OR′)2 (式中、R、R′は上記定義の通りである)で示される
化合物との(100:0〜40)(重量基準)の割合か
らなるオルガノアルコキシシランを縮合せてめて得られ
た、重量平均分子量500〜50000のポリシロキサ
ン(オルガノアルコキシシラン換算) 10
0重量部、 (b) コロイド状シリカ及び/又はコロイド状アルミナ(固形分換算) 5〜 50重量部 (c) 充填剤 5〜800重量部及び (d) 溶 媒 残 部 からなる塗料を塗布せしめたことを特徴とする、建築用
鋼材部材の接合法からなる。
【0007】以下本発明を詳細に説明する。本発明にお
いて使用する塗料の構成成分であるポリシロキサンは一
般式RSi(OR′)3で示される化合物とR2Si(OR′)2
で示される化合物との(100:0〜40)(重量基
準)の割合からなるオルガノアルコキシシランを常法に
従って、例えば酸性水性媒体中で加水分解反応によって
アルコールを遊離するとともに重縮合反応を生起し生成
されるものであり、結合剤としての働きをし、また得ら
れる塗膜の摩擦係数を0.45以上に保持するものであ
る。
【0008】なお、前記一般式中のRは炭素数1〜8の
有機基であり、例えばメチル基、エチル基、n−プロピ
ル基、i−プロピル基などのアルキル基、その他γ−ク
ロロプロピル基、ビニル基、3,3,3−トリフロロプ
ロピル基、γ−グリシドキシプロピル基、γ−メタクリ
ルオキシプロピル基、γ−メルカプトプロピル基、フェ
ニル基、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル基、γ
−アミノプロピル基などが代表的なものとして挙げられ
る。
【0009】前記一般式中のR′は炭素数1〜5の有機
基であり、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル
基、i−プロピル基、n−ブチル基、sec −ブチル基、
tert−ブチル基、アセチル基などが挙げられる。特に本
発明においてはCH3Si(OR′)3を主成分とするものが好
ましい。またオルガノアルコキシシランは、一般式RSi
(OR′)3で示される化合物単独でもよいが、耐クラッ
ク性、耐厚膜性を向上させるために一般式R2Si(OR′)2
で示される化合物を前記範囲で併用することが出来る。
この範囲よりも過剰になると乾燥性が低下し、また得ら
れる塗膜の硬度が低下し、かつ摩擦係数が0.45より下
るので好ましくない。ポリシロキサン(オルガノアルコ
キシシラン換算)の重量平均分子量は、ポリスチレン換
算重量平均分子量で500〜50000が適当である。
なお、分子量が前記範囲より小さいと得られる塗膜の密
着性が低下し、一方大き過ぎると塗料のゲル化等による
貯蔵安定性が悪くなり、塗膜の密着性も低下するので好
ましくない。
【0010】本発明において使用する塗料の構成成分で
あるコロイド状シリカ、コロイド状アルミナは、塗料の
貯蔵安定性を向上させ、厚膜化を可能にし、さらに得ら
れる塗膜の硬度、耐熱性等を向上させるために配合す
る。コロイド状シリカは、無水ケイ酸を親水性有機溶媒
に分散した分散液であり、通常平均粒径約5〜30 m
μ、固形分約10〜40重量%のものであり、含水量4
重量%以下のものが好ましい。市販品としてはオルガノ
シリカゾルIPA−ST、オルガノシリカゾルETC−
ST、オルガノシリカゾル スノーテックス30(以上日
産化学工業社製)、オスカル(触媒化成工業社製)等が
挙げられる。
【0011】コロイド状アルミナは、水を溶媒とするpH
2.5〜6のアルミナゾルであり、アルミナ、ベーマイト
などを約5〜25重量%含有し、安定剤として硝酸、塩
酸、酢酸などの酸を使用してなり、通常平均粒径約5〜
200 mμのものである。市販品としてはアルミナゾル
−100、アルミナゾル−200、アルミナゾル−52
0(以上日産化学工業社製)、アルミニウムオキサイド
C(デグサ社製)等が挙げられる。
【0012】コロイド状シリカ及び/又はコロイド状ア
ルミナの配合量は、固形分換算でポリシロキサン(オル
ガノアルコキシシラン換算)100重量部に対し、5〜
50重量部配合するのが適当である。配合量が前記範囲
より少ないと、塗料の貯蔵安定性が悪くなり、厚膜化が
困難となり、さらに得られる塗膜の硬度が不充分とな
り、しかもクラックが生じやすくなる。一方前記範囲よ
り多過ぎると増粘したり、乾燥性が悪くなったり、さら
にクラックが生じやすくなるのでいずれも好ましくな
い。
【0013】本発明において使用する塗料の構成成分で
ある充填剤は、厚膜でクラックの生じない塗膜を得るた
めに配合するものであり、酸化チタン、弁柄、酸化鉄
黄、酸化鉄黒、カーボンブラック、酸化コバルト、酸化
亜鉛等に代表される着色顔料;モリブデン酸亜鉛、縮合
リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、クロム酸カリ、クロ
ム酸亜鉛、代表される防錆顔料;炭酸カルシウム、シリ
カ、ジルコニア、アルミナ、水酸化アルミニウム、ケイ
ソウ土等に代表される体質顔料などの充填剤が代表的な
ものとして挙げられ、これらは1種もしくは2種以上の
混合物として使用される。
【0014】なお、充填剤の配合量は、ポリシロキサン
(オルガノアルコキシシラン換算)100重量部に対し
5〜800重量部配合するのが適当である。本発明にお
いて使用する塗料の構成成分である溶媒としては、加水
分解反応させるための水及び加水分解される際のゲル化
防止に有効なアルコール類の混合溶媒が好適である。ま
たこれら溶媒はコロイド状シリカ、コロイド状アルミ
ナ、充填剤の分散媒としての役目も果たすものである。
【0015】前記アルコール類としては、メタノール、
エタノール、n−プロピルアルコール、i−プロピルア
ルコール、sec −ブチルアルコール、エチレングリコー
ル、エチレングリコールモノブチルエーテル、酢酸エチ
レングリコールモノエチルエーテル等が代表的なものと
して挙げられる。これら溶媒量は、塗装作業性、前記反
応性等を考慮して、通常塗料の固形分濃度が10〜70
重量%になるよう配合するのが適当である。
【0016】本発明において使用する塗料は以上説明し
た成分を必須構成成分とし、さらに必要に応じ塗料のpH
を約3〜6にするための無機酸、有機酸、その他界面活
性剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、
アルカリ金属塩、アミン類、有機錫化合物等の各種添加
剤からなるものである。次に本発明の方法について説明
する。
【0017】本発明でいう建築用鋼材部材は、倉庫、個
人住宅、店舗等の小型建築物に適用される鋼材部材であ
り、高力ボルト摩擦接合法にて接合される前の鋼材部材
の表面を、必要に応じ表面処理、さらに接合部以外の個
所にプライマーを塗装した後、前プラスト処理、酸洗処
理(さらに必要によりリン酸亜鉛処理)等の表面処理、
さらに必要に応じ接合面以外の箇所にプライマーを塗装
した後、前述の塗料を鋼材部材全面に塗装する。塗装個
所は鋼材部材の接合部のみの塗装でもよいが、鋼材部材
を接合し、組立てた後、別途塗装する必要があるので、
鋼材部材を接合する前に接合部も含め全面に塗装するの
が望ましい。
【0018】すなわち本発明で使用する塗料は、ジンク
リッチ塗膜と同様の摩擦係数の高い塗膜が得られ、かつ
ジンクリッチ塗膜の如く白錆発生がなく、また塗膜外観
もよいので、鋼材部材全面に塗装することにより前記1
コート仕上げが可能となり、組立てた後の塗装が省略出
来るのである。鋼材部材への塗装方法としては刷毛塗
装、ローラー塗装、エアスプレー塗装、エアレススプレ
ー塗装、静電スプレー塗装等の通常の方法が採用でき、
常温から300℃の温度で硬化塗膜を形成することが出
来る。塗装は乾燥膜厚で、5〜200μm 、好ましくは
30〜150μm になる程度が適当である。
【0019】本発明によれば、このようにして摩擦係数
が0.45以上の塗膜を、少なくとも鋼材部材の接合面、
望ましくは全面に施した後、高力ボルト摩擦接合法によ
り鋼材部材を接合し、組立てることができ、建築物が構
築されるのである。
【0020】
【発明の効果】本発明の方法によれば、鋼材部材を高力
ボルト摩擦接合法にて接合せしめた際の部材の接合面を
摩擦係数0.45以上にすることが可能であり、かつ従来
使用されている無機ジンクリッチ塗料や亜鉛溶射のよう
に白錆が発生せず、また塗膜外観が良く、それ故鋼材部
材を予め接合面だけでなく、全面に塗装しておくと鋼材
部材を接合し、組立てた後、上塗塗装する必要ないの
で、作業工程が短縮出来る。
【0021】
【実施例】以下本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。なお実施例中 「部」、 「%」 は重量基準で示
す。塗料用組成物の調製 還流冷却器、攪拌機を備えた反応器内で、メチルトリメ
トキシシラン100 部、イソプロピルアルコール分散コロ
イド状シリカ(固形分20%)100部、水30部及び
イソプロピルアルコール150部を混合し、70℃、2
時間反応させ、重量平均分子量1200のポリシロキサ
ン、コロイド状シリカを含む塗料用組成物(A) を調製し
た。
【0022】前記と同様の操作によりオルガノアルコキ
シシラン、コロイド状シリカ、コロイド状アルミナ、水
及びイソプロピルアルコールを表1に示したように代え
て塗料用組成物(B) 〜 (G)を調製した。
【0023】
【表1】
【0024】注1)「イソプロパノールシリカゾル」
(日産化学工業社製)、固形分20%のイソプロパノー
ル分散液 注2)「アルミナゾル−100」(日産化学工業社
製)、固形分20%の水性分散液 実施例1〜5及び比較例1〜4 表2に示す塗料をショットブラスト処理鋼板(錆グレー
ドSa 2.5、表面粗度平均(Ra) 50μ、最大(Rmax)8
0μ)に、乾燥膜厚50μm になるようにエアースプレ
ー塗装し、150℃、30分間焼付けた。 比較例5〜6 塗料として市販のエポキシ樹脂系塗料(「エポニックス
#20」大日本塗料社製)、無機ジンクリッチ塗料
(「ゼッタールOL」大日本塗料社製)を使用する以外
は実施例1と同様にして塗装し7日間自然乾燥させた。
【0025】実施例1〜5及び比較例1〜6で得られた
試験板及び無塗装試験板につき、摩擦係数測定、密着性
試験、塩水噴霧試験(48時間)をし、その結果を表2
の下段に示した。
【0026】
【表2】
【0027】表2の試験結果より明らかの通り本発明の
方法により得られた試験板の摩擦係数はいずれも0.45
以上であり、また密着性、耐食性も良好であり、クラッ
ク等のない良好なる塗膜外観を有していた。一方充填剤
を過剰に配合した塗料を使用した比較例1は耐食性、密
着性が不良であった。
【0028】またオルガノアルコキシシランとして一般
式 Si(OR)4で示されるテトラエトキシシランを多量に
併用した塗料を使用した比較例2、コロイド状シリカも
しくはコロイド状アルミナを配合しない塗料を使用した
比較例4は、いずれも成膜せず、実用的価値ないもので
あった。また一般式R2Si(OR′)2で示されるジメチル
ジメトキシシランを過剰に併用した塗料を使用した比較
例3は、乾燥性不良で、塗膜に粘着性が残り実用的価値
がないものであった。
【0029】また有機系塗料を使用した比較例5は摩擦
係数が小さく、高力ボルト摩擦接合法には不適であっ
た。また無機ジンクリッチ塗料を使用した比較例6は摩
擦係数を満足していたが白錆が発生し、上塗塗装を必要
とするものであった。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は高力ボルト摩擦接合部を示す図である。
【符号の説明】
a、a′ 鋼材部材 1 高力ボルト 2 ナット 3、3′ ワッシャー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三島 廣行 京都府長岡京市開田3丁目4−304 ロイ ヤルハイツ藤田 (72)発明者 高橋 輝行 兵庫県芦屋市若葉町2−2−1024 (72)発明者 長峯 誠 滋賀県蒲生郡日野町大字中在寺字上ノ平 1225株式会社ダイフク 滋賀製作所内 (72)発明者 加賀山 繁 東京都港区芝2丁目14番5号 株式会社ダ イフク東京本社内 (72)発明者 竹山 時男 東京都港区芝2丁目14番5号 株式会社ダ イフク東京本社内 (72)発明者 佐々木 健 滋賀県蒲生郡日野町大字中在寺字上ノ平 1225株式会社ダイフク 滋賀製作所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼材部材を高力ボルト摩擦接合法にて接
    合する方法において、少なくとも前記部材の接合面に、
    予め (a)(i) 一般式 RSi(OR′)3 (式中、Rは炭素数1〜8の有機基、R′は炭素数1〜
    5の有機基である。)で示される化合物と (ii) 一般式 R2Si(OR′)2 (式中、R、R′は上記定義の通りである)で示される
    化合物との(100:0〜40)(重量基準)の割合か
    らなるオルガノアルコキシシランを縮合せしめて得られ
    た、重量平均分子量500〜50000のポリシロキサ
    ン(オルガノアルコキシシラン換算)
    100重量部、 (b) コロイド状シリカ及び/又はコロイド状アルミナ(固形分換算) 5〜 50重量部 (c) 充填剤 5〜800重量部及び (d) 溶 媒 残 部 からなる塗料を塗布せしめたことを特徴とする、建築用
    鋼材部材の接合法。
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