JPH10235791A

JPH10235791A - 重防食被覆鋼材

Info

Publication number: JPH10235791A
Application number: JP4581997A
Authority: JP
Inventors: Shiro Miyata; 志郎宮田; Mitsutatsu Yasuhara; 充樹安原
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1998-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】防食層の上に耐衝撃性、耐摩耗性に優れ
た保護層を非常に簡単な手段で設けることができ、しか
もこの保護層が防食層との密着性に優れている、重防食
被覆鋼材を提供する。【解決手段】上記課題は、鋼材表面にプライマー層、
ウレタンエラストマー層、およびラバーライニング層が
順次積層されていることを特徴とする重防食被覆鋼材に
よって解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐衝撃性、耐摩耗
性に優れたウレタンエラストマー被覆重防食被覆鋼材に
関する。

【０００２】

【従来の技術】海洋、港湾、河川等の杭や構造物として
使用される鋼材は、激しい腐食環境に晒されるため、ポ
リオレフィン樹脂やウレタンエラストマー樹脂で被覆さ
れた重防食被覆鋼材が広く使用されるようになってき
た。中でもウレタンエラストマー被覆による方法は、鋼
管矢板や異形鋼矢板等の、複雑形状をした鋼材にも効率
的に重防食被覆が施せる利点があるため、近年利用範囲
も拡大してきた。

【０００３】例えば、特開昭６２−２９０５３０号公報
には、プライマー処理された鋼材表面に芳香族イソシア
ネートとポリオールを反応させた第１のポリウレタン層
を設け、さらにその上に脂肪族または脂環族イソシアネ
ートを反応させた第２のポリウレタン層を設けた重防食
被覆鋼材が開示されている。また、特公昭６３−５７２
３４号公報には、プライマー処理された鋼材表面に特定
のポリオールとポリアミンを有機ポリイソシアネート化
合物と反応させたポリウレタン樹脂被覆層を設けた重防
食被覆鋼材が開示されている。

【０００４】ところが、重防食被覆鋼材は、運搬や打設
時の衝撃、打設後の捨て石の施工等による衝撃や船や流
木等の接触、衝突等による衝撃等を受ける。従来のウレ
タンエラストマー被覆重防食鋼材では耐衝撃性等の機械
的強度が劣るため、上記の衝撃により被覆層が貫通する
ような疵が発生するなどの問題が発生している。また、
重防食被覆鋼管杭を砂地沿岸地域等、漂砂が多い地域で
使用する場合、あるいは船舶等の係留杭等、継続的な摩
擦作用を受けるような用途に使用する場合には、重防食
被覆の耐摩耗性が要求される。このように、重防食被覆
の機械的強度、特に耐衝撃性や耐摩耗性の改善が求めら
れている。

【０００５】そこで、この点を解決するために、防食被
覆層の表面に耐衝撃性、耐摩耗性に優れた保護層を形成
する方法が提案され、特開昭６３−２７２４８号公報で
は、繊維強化プラスチックを被覆した鋼材が開示されて
いる。また、特開平７−６８６９９号公報では、ウレタ
ンエラストマー被覆層の上に硬化性樹脂を含浸した繊維
クロスを被覆した鋼材が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記のよう
な防食層の上を繊維強化プラスチックで被覆する方法で
は、防食層と保護層である繊維強化プラスチック層との
間の層間密着性が劣り、繊維強化プラスチック層が防食
層から脱落しやすいという問題があり、また、防食層を
形成後、更に繊維強化プラスチック層を形成するため、
製造コストが高くなるという問題がある。

【０００７】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであって、防食層の上に耐衝撃性、耐摩耗性に
優れた保護層を非常に簡単な手段で設けることができ、
しかもこの保護層が防食層との密着性に優れている、重
防食被覆鋼材を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために、鋭意検討を行った結果、鋼材表面に
プライマー層、ウレタンエラストマー層、およびラバー
ライニング層を順次積層することにより、従来のウレタ
ンエラストマー被覆重防食被覆鋼材と比較して耐衝撃
性、耐摩耗性に格段に優れ、かつ非常に簡単な手段で、
防食層と保護層との密着性に優れた重防食被覆鋼材を得
ることができることを見いだし、本発明に至った。

【０００９】すなわち本発明は、鋼材表面にプライマー
層、ウレタンエラストマー層、およびラバーライニング
層が順次積層されている重防食被覆鋼材に関するもので
ある。

【００１０】本発明はまた、上記のラバーライニング層
がラバーフィラーを含有するウレタン系樹脂を主原料と
した重防食被覆鋼材に関するものである。

【００１１】本発明の重防食被覆鋼材においては、防食
層であるウレタンエラストマー層の上に、ラバーライニ
ング層を形成してあるので、ウレタンエラストマーから
なる通常の重防食被覆鋼材に比べて耐衝撃性、耐摩耗性
が著しく向上する。これはラバーライニング層の持つ柔
軟な分子構造によるものである。

【００１２】また、本発明の重防食被覆鋼材は、ラバー
ライニング層が防食層と同系統のウレタン系樹脂である
ため、防食層との密着性に優れ、かつ柔軟で靱性のある
ラバーフィラーを添加してあるので、このフィラー間の
絡み合いなどの相互作用により一層の耐衝撃性、耐摩耗
性改善効果がある。

【００１３】

【発明の実施の形態】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、構造用鋼、高張力鋼、耐
候性鋼等からなる、鋼板、Ｈ形鋼等の形鋼、鋼矢板、鋼
管矢板、鋼管杭、棒鋼である。これらの鋼材表面に亜
鉛、クロム、アルミニウム、ニッケル、あるいは２種以
上の金属からなるメッキを施してあっても良い。

【００１４】なお、本発明に用いる鋼材は、あらかじめ
脱脂、酸洗、ショットブラスト処理、グリットブラスト
処理、サンドブラスト処理等の下地処理を施すことによ
り、鋼材表面の油分、スケール等を除去しておくことが
好ましい。更に、公知のクロメート処理等の化成処理を
施しても良い。

【００１５】また、本発明で用いるプライマー層は、エ
ポキシ樹脂系あるいはウレタン樹脂系の有機樹脂系プラ
イマーであって、下地処理を施した鋼材表面と防食層で
あるウレタンエラストマー層との密着性に優れたものが
用いられる。プライマー層は、エアスプレー、エアレス
スプレー、刷毛塗り等の公知の塗装方法で形成される。
プライマー層の膜厚は１０〜２００μｍが適当であり、
好ましくは２０〜１００μｍ程度である。１０μｍより
薄いと、ウレタンエラストマー層と鋼材との密着力が小
さくなるため、ウレタンエラストマー層が剥離するなど
の問題があり、また２００μｍを越える膜厚であると、
プライマー層自体の残留応力が大きくなり、ウレタンエ
ラストマー層の剥離などの問題が発生する。

【００１６】また、本発明で用いるウレタンエラストマ
ー層は主として鋼材の腐食を防止する防食層であり、イ
ソシアネート化合物とポリオール化合物を原料として形
成されるものである。イソシアネート化合物はイソシア
ネート基を２個以上有するものであり、トリレンジイソ
シアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリ
フェニルメタントリイソシアネート、ヘキサメチレンジ
イソシアネート、キシリレンジイソシアネート、トリメ
チルヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイ
ソシアネート、リジンイソシアネートメチルエステルお
よびこれらの変性誘導体等である。

【００１７】ポリオールとしては、ポリエーテルポリオ
ール、ポリエステルポリオール、ポリエステルアミドポ
リオール、アクリルポリオール、ヒマシ油変性ポリオー
ル、エポキシ変性ポリオール、ポリアルキレングリコー
ル、末端ＯＨポリブタジエンなどの２官能または３官能
ポリオールがある。

【００１８】また、硬化剤としての前記多価アミン化合
物としては、例えば、メチレンオルソクロロアニリン、
ジアミノジフェニルメタン、エチレンジアミン、ジエチ
レントリアミン、ヒドラジン、イソホロンジアミン、ト
リエチレンテトラミン等を挙げることができるが、これ
らに限定されるものではない。

【００１９】イソシアネート化合物とポリオールとの配
合比率はＮＣＯ／(ＯＨ＋ＮＨ₂）のモル比で０．８５〜
１．５程度が適当である。

【００２０】耐候性、その他の特性を向上させるため、
カーボンブラック、酸化チタン等の各種顔料、酸化防止
剤等の各種の添加成分を添加することができる。添加量
としては顔料は１０〜８０重量％、好ましくは３０〜６
０重量％程度が適当であり、酸化防止剤は０．１〜３重
量％程度、好ましくは０．５〜２重量％程度が適当であ
る。

【００２１】これらウレタンエラストマー層は、通常は
２液混合型のエアレススプレーにより塗装し、数回塗り
重ねることにより、所望の膜厚とする。ウレタンエラス
トマー層の膜厚は１〜２０ｍｍの範囲が適当であり、１
〜１０ｍｍ程度、特に１．５〜４ｍｍ程度が好ましい。
膜厚が１ｍｍ以下であるとウレタンエラストマー層の強
度が低下するために防食性能が低下する問題があり、膜
厚が２０ｍｍ以上であると、ウレタンエラストマー層の
残留応力が増大することによる剥離や割れ等の問題があ
る。

【００２２】本発明のラバーライニング層は、ネオプレ
ンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム
等の合成ゴム、天然ゴム、ウレタン系樹脂からなるゴム
等が用いられる。これらのゴムライニング層の中でも、
特にウレタン系樹脂からなるラバーライニング層は、ポ
リオール化合物とイソシアネート化合物との反応により
硬化するため、防食層であるウレタンエラストマー層の
形成方法と同一のスプレー塗装方法により形成可能であ
るという特徴を有するので、本発明のラバーライニング
層としては最も好ましく用いることができる。

【００２３】本発明のラバーライニング層にはフィラー
を配合することによって耐衝撃性、耐摩耗性、その他の
物理強度を向上させることができる。フィラーの例とし
ては、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ア
ルフィンゴム、合成天然ゴム、ニトリルゴム、プロピレ
ン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−イソプレンゴ
ム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピ
レンゴム、エチレン−酢酸ビニルゴム、アクリルゴム、
フッ化アクリレートゴム、フッ化ビニリデンゴム、フッ
化ポリエステルゴム、ニトロソゴム、プロピレンオキシ
ドゴム、ヒドリンゴム、エチレンスルフィド−プロピレ
ンスルフィドゴム、ポリスルフィドゴム、ウレタンゴ
ム、シリコンゴム等、ガラス繊維、炭素繊維、窒化ホウ
素、ホウ素／タングステン、炭化ケイ素／タングステ
ン、タングステン、モリブデン、アルミナ、炭化ケイ
素、窒化ケイ素、等を挙げることができる。特に、ウレ
タン系樹脂に、ゴムからなるラバーフィラーを添加する
ことにより更に耐衝撃性と耐摩耗性が向上する。ラバー
フィラーのウレタン系樹脂中の配合量は５〜５０重量
％、好ましくは１０〜３０重量％の範囲である。この範
囲以下であると、耐衝撃性、耐摩耗性改善効果が低下
し、この範囲以上であるとラバーライニング層としての
強度が低下する。また、ラバーライニング層の膜厚は
０．５〜１０ｍｍの範囲が適当であり、好ましくは１〜
８ｍｍ程度、特に好ましくは２〜５ｍｍ程度である。こ
の範囲以下であると、耐衝撃性、耐摩耗性が劣る。また
この範囲以上であると、ラバーライニング層の残留応力
が増大し、密着性等が損なわれる。またラバーライニン
グ層は、下地となるウレタンエラストマー層が指触硬化
してから完全硬化するまでの間に形成するのが、ウレタ
ンエラストマー等とラバーライニング層の層間密着性を
向上させるためには好ましい。指触硬化前にラバーライ
ニング層を形成しようとすると、場合によってはウレタ
ンエラストマー層ごとタレてしまう可能性があり、また
完全硬化後の形成であると、層間密着性が劣る。しか
し、完全硬化後でも、ウレタンエラストマー層の面荒ら
し等の処理を行うか、あるいはウレタンエラストマー層
とラバーライニング層の間に、適当なプライマー樹脂層
を設けるなどの方法を採ることによりラバーライニング
層の形成は十分に可能である。

【００２４】次に、本発明に基づく重防食被覆鋼材の製
造方法を説明する。ブラストによりスケールを除去し、
必要に応じてクロメート処理等の化成処理を行うことに
より鋼材に下地処理を施す。更にプライマー用塗料を、
スプレー塗装法その他の方法により塗装し、放置あるい
は加熱する等により硬化させ、プライマー層を形成す
る。更に、プライマー層が十分に硬化した段階で、ウレ
タンエラストマー層をスプレー塗装等の方法で、必要な
膜厚になるまで数回塗り重ねる。次いで、ウレタンエラ
ストマー層が指触硬化後、完全に硬化するまでの間に、
ラバーライニング層をスプレー塗装により形成する。ラ
バーライニング層も必要な膜厚となるまで適宜塗り重ね
を行う。塗装後完全に硬化させることにより、本発明の
重防食被覆鋼材を得る。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。鋼管杭
（外径６００ｍｍ、厚さ７ｍｍ、長さ６ｍ）の表面をＳ
ＩＳＳａ２１／２となるまでサンドブラスト処理し、
非塗装部分をシートで養生した上で、表面にウレタン系
プライマーを膜厚５０μｍとなるようにスプレー塗装し
た。一晩放置して完全にプライマー層を硬化させて、ウ
レタンエラストマー層を２液型エアレススプレー塗装機
により１ｍｍの膜厚となるように塗装した。ウレタンエ
ラストマーには主剤ポリエーテルポリオール、硬化剤芳
香族系ポリイソシアネートを用いた。この塗装を３回重
ねることにより、計３ｍｍのウレタンエラストマー層を
形成した。３層目のウレタンエラストマー層が指触硬化
した段階で、ラバーフィラーを含有したウレタン系樹脂
からなるラバーライニング層を２液型エアレススプレー
塗装機により複数回塗り重ねた。ラバーフィラーを含有
したウレタン系樹脂にはサンスター技研製「スプラッシ
ュ」を用いた。ラバーフィラーを含まない例も実施し
た。その後ラバーライニング層を完全に硬化させた後、
養生用シートを除去し、本発明の重防食被覆鋼材を得
た。

【００２６】これらの重防食被覆鋼材の衝撃試験、摩耗
試験、密着性試験を行った。衝撃試験はＡＳＴＭ−Ｇ１
４(ポンチ径５／８インチ)で、摩耗量はＪＩＳＫ６２
６４のテーバー摩耗試験法（摩耗輪ＣＳ−１７，加重１
ｋｇ、回転速度６０ｒｐｍ，回転回数１０００回転)
で、密着性はＤＩＮ３０６７１のプルオフ法で測定し
た。

【００２７】

【表１】

【００２８】以上のように、本発明の重防食被覆鋼材
は、従来のウレタンエラストマーだけからなる重防食被
覆鋼材と比較して耐衝撃性、耐摩耗性が著しく向上して
いる。またラバーライニング層にラバーフィラーを添加
することにより、一層の特性向上が図られている。更
に、ラバーライニング層をウレタンエラストマー層の指
触硬化後、完全硬化前に形成することにより、層間密着
性の一層の向上が図られていることが分かる。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の重防食被覆
鋼材は、従来のウレタンエラストマー重防食被覆鋼材と
比較して顕著な耐衝撃性、耐摩耗性改善効果が見られ、
また防食層の被覆とほぼ類似の方法で被覆が行えるため
に、非常に作業効率もよく、従来公知の繊維強化プラス
チック等の強化材を巻き付けるという繁雑な作業の必要
がない。このように非常に簡単な方法により耐衝撃性、
耐摩耗性が改善された重防食被覆鋼材は、運搬や打設時
の衝撃、打設後の捨て石の施工等による衝撃、船や流木
等の接触、衝突等による衝撃や、漂砂による摩耗、また
係留杭として使用した際の断続的な摩擦作用に対して、
著しい耐久性の向上効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の重防食被覆鋼材の断面図である。

【符号の説明】１鋼材２プライマー層３ウレタンエラストマー層４ラバーライニング層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼材表面にプライマー層、ウレタンエラ
ストマー層、およびラバーライニング層が順次積層され
ていることを特徴とする重防食被覆鋼材
【請求項２】ラバーライニング層が、ラバーフィラー
を含有するウレタン系樹脂を主原料とした層である請求
項１記載の重防食被覆鋼材