JPH11141052A - 耐食性に優れる被覆鋼線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレストレストコンクリートの緊張材用有機
樹脂被覆鋼線の耐食性向上、特に塗膜疵付き部近傍の塗
膜密着性を向上することにより耐食性を向上させた被覆
鋼線を提供する。 【解決手段】 本発明は、ＰＣ用鋼線を被覆するポリオ
レフィン系樹脂の分子構造中に、極性を有する官能基を
導入することで金属表面との密着性を向上させることを
特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プレストレストコ
ンクリート（以下、ＰＣと省略）の緊張材として使用さ
れ、施工後、長期間にわたる高度の耐食性を要求される
鋼線に関するものである。本発明は、プレテンション型
ＰＣ用鋼線としてのみならず、ポストテンション型ＰＣ
用鋼線としても利用しうる。

【０００２】

【従来の技術】橋梁・建築物などの構造物の材料として
用いられるＰＣは、コンクリートの中性化や、融雪塩に
由来する塩化物イオンにより内部の緊張材である鋼材が
腐食すると、引張り応力に対する強度低下や、鋼材の腐
食生成物による体積増加のため亀裂が発生するなどの弊
害が生じ、最悪の場合には構造物の破壊を招き、経済的
・社会的に重篤な影響をおよぼす。そこで、鋼線の腐食
を防止する目的で、鋼線へのめっきによる防錆や、防錆
剤処理による一次防錆、有機樹脂被覆による防錆などが
発明されている。特に、有機樹脂被覆については、ポス
トテンション方式への適用を目的として、アンボンド
型、アフターボンド型等の有機樹脂被覆鋼線が発明され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、めっき
は、製造コストが高く、溶融めっき処理時の加熱のため
に鋼線自身の物性にも変化をおよぼすため、鋼線の用途
は限定される。さらに、コンクリートグラウトする際に
は高ｐＨ環境の元で溶出し水素ガスを発生するため、コ
ンクリートとの間に気泡が生じ密着性が低下すると同時
に水素脆化の原因ともなりうる。防錆剤による処理は、
防錆剤が拡散し失われた時点でその防錆効果は喪失して
しまう。

【０００４】有機塗膜層は、酸素、水、塩化物イオン、
などの腐食因子の鋼材表面への到達を妨げる効果がある
ので、適当な被覆材料および被覆層の厚みを適用するこ
とで半永久的な防錆性能を期待できる。但し、運搬・施
工時のハンドリング、または、端部の定着により樹脂層
に鋼材に達する疵が付いた場合、疵付部に露出した鉄地
に対しては有機塗膜は防錆力を有しない。さらにその傷
部を起点に塗膜の剥離及び腐食の進行が始まり、短期間
に大面積が腐食することがある。特にポリオレフィン
は、その化学組成上金属表面と結合性を有しないので、
傷付き部への腐食溶液の侵入に対しなんら抵抗力を有し
ていない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ＰＣ用鋼線を
被覆するポリオレフィン系樹脂の分子構造中に、極性を
有する官能基を導入することで金属表面との密着性を向
上させることを特徴とするものである。塗膜と鋼材との
密着性を向上することにより、疵つき部からの塗膜下へ
の腐食溶液の侵入及び、塗膜の剥離、ならびに塗膜下腐
食の進行を抑止するものである。即ち、本発明の要旨と
するところは、

【０００６】（１）鋼線の素線または撚り線表面に厚み
２０μｍ以上の有機樹脂を被覆することを特徴とするプ
レストレストコンクリートの緊張材用耐食性被覆鋼線、
（２）鋼線表面に被覆される有機樹脂が、極性基導入型
のポリオレフィンであることを特徴とする前記（１）記
載のプレストレストコンクリートの緊張材用耐食性被覆
鋼線、（３）鋼線表面に被覆される有機樹脂が、有機不
飽和酸ないしはその無水物の共重合型ポリオレフィンで
あることを特徴とする前記（１）または（２）記載のプ
レストレストコンクリートの緊張材用耐食性被覆鋼線、
である。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は、ＰＣ用鋼線の表面に被
覆する有機樹脂が極性基導入型のポリオレフィンである
ことを特徴とするものである。素材の鋼線表面は、パテ
ンティングによる酸化被膜が存在する状態でも十分従来
よりも高い有機被膜密着性が得られるが、酸洗、ショッ
トブラストなどの手段で酸化被膜を除去すればより高い
密着性を得られる。特にショットブラストは、具体的に
はサンドショットやグリットブラストなどの手法がある
が、鋼線表面に微細な凹凸が生じるので、鋼材と樹脂の
接触面積が増加し、また、アンカー効果も期待できるた
めに、さらに高い密着性が得られる。腐食性溶液の侵入
に対しては、進入経路が凹凸である為に侵入距離が実質
上長くなり、侵入に要する時間を遅延させる効果もあ
る。酸洗処理をした後は、２％ソーダ灰溶液に３０秒浸
漬などで中和して中性水ですすぐなどの処理を施すとな
お良い。

【０００８】被膜を形成する有機樹脂としては、極性基
導入したポリオレフィンを用いる。ポリオレフィンの例
としては、低密度ポリエチレン、低密度リニアポリエチ
レン、高密度ポリエチレン、架橋ポリエチレン、ポリプ
ロピレンなどがあり、公知のものより目的に応じて選択
しうる。例えば、低密度ポリエチレンは低温でも可撓性
に優れて割れにくいという特徴を有し、高密度ポリエチ
レンやポリプロピレンは、高温でも軟化しにくく、ま
た、常温でも低密度ポリエチレンより硬度が高いので、
高温環境やひっかき疵が付きやすい環境での使用に適す
る。

【０００９】ポリオレフィンに導入する極性基として
は、カルボン酸基、無水カルボン酸基、水酸基、カルボ
ニル基、エポキシ基、ウレタン基、エステル基、イソシ
アネート基など公知であってポリオレフィンの主鎖ない
しは側鎖に導入可能なもののなかから目的に応じて選択
して良い。ポリオレフィン分子への極性基の導入方法と
しては、例えば、マレイン酸や無水マレイン酸を共重合
させるなどの手法がある。その他、ポリマーブレンドや
ＩＰＮなどの手法も適用可能である。極性基の導入量は
ポリオレフィン分子量１０００００に対して１以上の極
性基が導入されることが望ましい。この量に満たない極
性基導入量では、密着性導入効果が低い。

【００１０】有機樹脂の被覆方法としては樹脂を溶融し
て鋼材に密着し、しかるのちに冷却するという手法が最
も一般的である。具体的には、樹脂をダイ押し出しして
被覆する手法、粉砕した樹脂を粉体スプレーまたは静電
粉体スプレー、流動床等の手段で加熱した鋼材に接触さ
せて融着させる手法など公知の手法のいずれを用いても
良い。

【００１１】有機樹脂塗膜の膜厚は、２０μｍ以上とす
る。膜厚が薄いと、塗膜の欠陥（ピンホールなど）を防
止するのが困難で、健全部であっても、水、酸素、各種
イオンなどの腐食要因が塗膜を透過して鋼材に到達する
ことが容易で、かつ、塗膜に外部から疵がついた場合に
疵が鋼材面まで到達しやすい。望ましくは、塗膜厚みが
５０μｍあれば、ピンホールが発生しにくい。膜厚が厚
くなるにつれ、ピンホール発生、腐食要因の透過、およ
び、外面疵の鋼材への到達を防止する効果は向上する
が、過度に厚くしても効果は頭打ちになり不経済であ
る。また、過度に厚い皮膜は鋼線の折曲げ加工性や端部
の固定作業性などの性能を阻害するので、これらの性能
を重視する場合、膜厚は１０ｍｍ以下が望ましい。さら
に、折曲げ加工性や端部の固定作業性を重視した場合、
塗膜の厚みは、５ｍｍ以下が望ましい。一般的に、ポリ
オレフィン系樹脂はコンクリートなどへの密着性が低い
傾向があるが、鋼材かつ／または樹脂の表面に凹凸を形
成する、または、粒状の樹脂や無機物などを付着させる
ことで物理的に密着性を向上させることで改善可能であ
る。

【００１２】

【実施例】実施例を以下に記す。素材は、鋼製線材にパ
テンティング、洗線、伸線を順次施した直径４ｍｍの鋼
線を用いた。また、該鋼線を７本撚り合わせた撚り線も
素材として用いた。鋼線は、表面酸化物層を除去する場
合は酸洗（１０％硫酸溶液に常温で５分間浸漬) または
グリットブラストを実施し、１時間以内に次の層を被覆
した。被覆樹脂としては、表１に示すように無水マレイ
ン酸変性した低密度ポリエチレン( 変性手段はグラフト
重合) 、ないしはマレイン酸変性した低密度ポリエチレ
ン( 変性手段はグラフト重合) 、および前２者の混合物
を用いた。比較材料として極性基導入しない低密度リニ
アポリエチレンを用いた。

【００１３】

【表１】

【００１４】被覆手段としては、丸ダイ押し出し被覆、
ないしは、静電スプレー粉体塗装を用いた。いずれの場
合も鋼材は１４０〜１５０℃に余熱した状態で樹脂と接
触し、その後水冷により冷却した。丸ダイ押し出し被覆
では、樹脂は温度１３０〜１５０℃の溶融状態で被覆し
た。発明例および比較例のサンプルの水準は表２に示す
とおりである。

【００１５】

【表２】

【００１６】性能評価は、以下の項目について実施し
た。 １．塩水噴霧試験 被覆鋼線の表面に、鋼材まで達する径２ｍｍφのドリル
疵をつけ、ＡＳＴＭＢ１１７−９４に基づき３０００時
間実施した。結果は、錆の発生程度の目視観察と、疵部
近傍の塗膜の膨れ発生巾により評価した。

【００１７】評点は、以下のとおり。 ２：疵部近傍の塗膜下錆巾が１ｍｍ未満。 １：巾１ｍｍ以上のが見られるが、鋼線全周にはわたら
ず。 ０：疵部からの塗膜下錆が鋼線全周にわたる。 評点は１以上が実用上好ましく、２が最も良い。

【００１８】２．液浸漬試験：被覆鋼線の表面に、鋼材
まで達する径２ｍｍφのドリル疵をつけ、ＡＳＴＭＧ２
０法に基づき、２５℃にて４５日間溶液浸漬した。溶液
は、ＮａＯＨ ３ｍｏｌ／ｌ水溶液、ＣａＣｌ₂ ３ｍｏ
ｌ／ｌ水溶液、Ｃａ（ＯＨ）₂ 飽和水溶液、ＮａＣｌ
３％水溶液を用いた。結果は、疵部近傍の塗膜にセロテ
ープ（商品名）を貼付けた後勢い良く剥離し、セロテー
プとともに剥離した塗膜の疵部からの平均距離により評
価した。

【００１９】評点は、以下のとおり。 ２：セロテープにともなう塗膜剥離巾が１ｍｍ未満。 １：巾１ｍｍ以上の塗膜剥離が見られるが、鋼線全周に
はわたらず。 ０：疵部からの塗膜剥離が鋼線全周にわたる。 評点は１以上が実用上好ましく、２が最も良い。評価結
果は表３のとおり。

【００２０】

【表３】

【００２１】塩水噴霧試験において、発明例としてのＮ
ｏ２〜６、Ｎｏ８〜１０、Ｎｏ１２〜１６は疵部からの
塗膜下の錆の発生巾が小さい。極性基導入が無い、また
は導入量が少ない比較材のＮｏ１、Ｎｏ７は、塗膜下で
直径４ｍｍの素線の全周にわたり鋼材が腐食しており、
極性基導入の効果が確認された。また、膜厚の薄い比較
例のＮｏ１１は、塗膜に存在する多くのピンホールを起
点に腐食が進行した。極性基導入量が異なる発明例のＮ
ｏ２、と３は、導入量多い発明例のＮｏ３の方が塩水噴
霧およびＮａＣｌ溶液浸漬試験の評点が良好で、ポリオ
レフィン分子量１０００００あたり２０個までの範囲で
は導入量多い方が有利だと判明した。

【００２２】発明例のＮｏ３，５，８，９からは、樹脂
被覆の方法ならびに鋼線が単線か撚り線いずれの場合で
も極性基導入の効果は表れることがわかった。発明例の
Ｎｏ３，１５，１６の比較により、前処理の方法が、酸
洗、ショットブラスト、処理無しのいずれでも本発明の
効果は表れることがわかる。しかしながら、発明例のＮ
ｏ３に比べてショットブラストを実施した発明例のＮｏ
１５はやや密着性良好で、前処理のない発明例のＮｏ１
６は耐食性と耐溶剤性がやや劣ることがわかった。

【００２３】

【発明の効果】以上の実施例評価結果より、ポリオレフ
ィン樹脂塗膜への極性基の導入により、塗膜密着性およ
び耐食性向上の効果が見られた。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼線の素線または撚り線表面に厚み２０
   μｍ以上の有機樹脂を被覆することを特徴とするプレス
   トレストコンクリートの緊張材用耐食性被覆鋼線。
2. 【請求項２】 鋼線表面に被覆される有機樹脂が、極性
   基導入型のポリオレフィンであることを特徴とする請求
   項１記載のプレストレストコンクリートの緊張材用耐食
   性被覆鋼線。
3. 【請求項３】 鋼線表面に被覆される有機樹脂が、有機
   不飽和酸ないしはその無水物の共重合型ポリオレフィン
   であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の
   プレストレストコンクリートの緊張材用耐食性被覆鋼
   線。