JPS61116536A - 防食被覆鋼材 - 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】 （産業の利用分野） 本発明は防食被覆鋼材に係わシ、特に屋外、地中、海底
、コンクリート中等で使用される、保護機能を有する防
食被覆鋼材に関するものである。

（従来技術及び問題点） 近年、エネルギー需要の増大による海底や極地の石油、
天然ガスなどの資源開発が活発化するに伴い、各種鋼材
の使用環境はますます苛酷になると共に、鋼構造物やノ
々イデラインの寿命が問題となっている。鋼材はしばし
ば周囲の環境に対する防食手段を講することなく、大気
中にさらされたシ、地中や、海中にさらされたシし、大
抵の場合はかなり腐食する。この問題を解決するために
通常有機系被覆が施される。これ等の防食被覆は一般的
に米国特許３，１６１．５３０号に見られる様な工Ｉキ
シ粉体装置や特開昭５０−２０７２号公報に見られる様
なＩリエチレン被覆が知られている。上記防食被覆に関
する重大な問題は鋼材の貯蔵、輸送あるいは建設などの
ハンドリング中に該被覆が損傷を受けやすいということ
である。即ち鋼材同志の衡突や通常の輸送装置や手段に
よる鋼材の手荒な扱いは、しばしば防食被覆に損傷を与
えることになる。さらに一般的な防食被覆の損傷の原因
にコンクリート打設時の損傷がある。たとえばコンクリ
ートの補強用として用いられる棒鋼や形鋼はコンクリー
ト打設時のバイブレータ−による作業で骨材が強く瞬間
的に押し付けられる。また海底ツクイブライ／に用いる
鋼管は水中に沈めておくため、コンクリートを吹き付は
塗装する、いわゆるウェイトコーティングを設けるとき
に、骨材の衝撃によってチッピングや貫通穴の損傷を該
防食被覆は受けることになる。このように、前記防食被
覆はいわゆる耐衝撃性が劣るという欠点を有している。

又建設後の構造物に対する外力によって被覆が損傷を受
けるという問題もある。特に石油や天然ガス等の輸送用
鋼管については、被輸送流体が５０〜１０Ｏ℃の温度に
達する場合が多い。そこで被覆材として有機材料を使用
している限シ、該被覆は軟化する結果、いわゆる押込抵
抗性が低下し、土庄やその他の外因によって被覆が損傷
し防食被覆としての効果をもたなくなるという欠点があ
る。

以上の様な耐衝撃性と押込み抵抗性を向上させるため、
例えば特開昭５７−１２６３５号公報には前記被覆上に
さらにセメントと充填材とポリマーから成る保護被覆を
形成せしめる技術が提案されているが、施工が煩雑にな
るという欠点がある。

（問題を解決するだめの手段） そこで本発明者等は鋼材の防食被覆について耐衝撃性押
込み抵抗性に関する欠点を解消し且つ防食性能を両立さ
せるべく糧々検討を行った結果鋼材の表面に第１層とし
て繊維又は薄片状物質を含む被覆を設けさらに第２層と
して鉱物砂の固着層を設けることによって、前述の問題
を一挙に解決することを見出して本発明をなしたもので
ある。

（発明の構成・作用） 即ち、本発明の要旨とするところは長さが１０μ〜１ｍ
の繊維状物質又は長径が１０μ〜ｌ鵡で厚みが１５−以
下の薄片状物質を重量％で３〜４５％の範囲で単独又は
併用して含有する被覆層表面に、モース硬度が５〜８、
粒度がＪＩ８　Ｇ５９０１−１９７４の粒度表現で１０
号〜２００号の鉱物砂が固着されていることを特徴とす
る防食被Ｎ鋼材にある。

以下に本発明の詳細な説明する。

先ず本発明に於て鋼材とは鋼管、形鋼、棒鋼、銅帯など
で屋外、地中、海底、コンクリート中で広く用いられる
ものを総称するものである。

次に本発明における被覆の構成について説明するＯ 第１図は本発明の被覆鋼材の一態様を示す模式図である
。被防食鋼材ｌの表面には繊維又は薄片状の物質３を含
有する塗料又は樹脂層２が被覆されており、さらにその
表面には粗粒状の砿物砂４があたかもサンドペー／４−
の如き状態で固着されているものである。この場合、本
発明においては、要は鋼材の表面構造がかかる構成を有
することが骨子であシ、第１図の塗料又は樹脂層２と被
防食鋼材１との境界に、耐食性能や接着力をさらに向上
させるための各種被膜を有することは本発明の主旨をい
ささかも損うものではない。例えば前記の塗料、又は樹
脂層２の下に耐食性を向上させるために燐酸塩処理皮膜
、クロメート処理皮膜、工Ｉキシ系プライマ一層等を設
けることは有効である。

又特にオレフィン系塗料又は樹脂の場合、接着力を向上
させるための接着層を設けたシ、防食層を二層構造とし
て、その上層に繊維物質又は薄片状物質を含有するオレ
フィン系樹脂、下層にオレフィン系樹脂を設けたもので
もよい。

次に本発明において、繊維物質とはガラス、炭素、石綿
等の短繊維を指すものであシ、特にガラス繊維はチョツ
プドストランド、ミルドファイバーが適当であって、通
常行なわれる処理即ちシラン処理、ボラン処理を施した
もので５よい。これ等繊維物質は、その繊維長が１０μ
〜ｉｎでなければならない。繊維長を１０μ〜１ｍとし
た理由は１０μ未満では耐衝撃性、押込み抵抗の改善に
は効果がない。繊維長の上限は膜厚によって左右され、
膜厚のτ〜百が、塗膜外観、ピンホール発生という点で
限界であシ最大３Ｂ程度の膜厚を想定し、上限をｌ　ｍ
ｓとし九〇 なお断面直径については３μ〜１５μ程度が適当であシ
、３μ未満の径では現在の技術では紡糸しに＜＜、高価
であシ、本発明の工業的倉味が失われる。又１５μ以下
にした理由は、これを超える太さでは耐衝撃性押込み抵
抗の補強剤としての効果が小さくなるためである。また
本発明において、薄片状物質とはガラス、雲母、金属粉
等の扁平状、楕円状物質を指すものである。特に工業的
に安価で効果があるのは、きわめて薄くしたガラスを破
砕して製造したガラスフレーク粉末や雲母である。又ガ
ラス繊維と同様に表面にシラン処理や一ラン処理を施し
たものでもよい。それ等の物質は前記の如く扁平状、楕
円状物質であるため長径と短径があり塗膜外観、−ンホ
ール耐ｆｒＩｌ性、押込み抵抗等の塗膜性能に影響を与
える形状因子となるのは該物質の長径とその厚みである
。すなわち薄片状物質の長径はＩＱμ〜１ｍ、その厚み
は１５μ以下でなければならない。この場合九長径につ
いては、繊維物質と同様に１０μ未満で拡押込み外力を
防ぐ効果と衝撃力を分散する効果とを期待できず、１鵡
を超えると塗膜外観を損ない、ピンホールを発生させる
ことになる。また厚みを１５μ以下としたのは、これを
超える厚みでは、薄片状物質が塗膜中で鋼材表面に平行
に配列することがむずかしいため、高密度充填ができず
耐衝撃性及び押込み抵抗の補強剤としての役目を果ざな
いためである。なお現在の技術で工業的に製造可能な薄
片状物質および自然界に存在する該物質としては、それ
等の厚みが最小０．８μ程度で６Ｄ薄ければ薄いほど高
密度充填が可能である。

さらに前記繊維物質、または薄片状物質は、塗料または
樹脂層中に重量％で３〜４５チの範囲で単独又は併用し
含有されるものである。これ等の繊維物質等を含有させ
る目的は、表面の鉱物砂を介して防食被覆層である塗料
及び樹脂層に加えられる押込み外力を防ぐ効果と、鉱物
砂を介して受ける衝撃力に対して繊維物質等が応力集中
体となシ衝撃エネルイーを吸収する効果とを期待するた
めである。その含有量が３％未満では前記効果が表われ
ず、一方４５％を超えると、塗膜外観を悪くしピンホー
ルの発生がひどくなる。

次に本発明に適用できる塗料系、樹脂系としては、鋼材
の重防食用として用いられる全てが適用できる。例を挙
げると熱硬化型粉体塗料又は樹脂としてはエポキシ系、
ポリエステル系、アクリル系の塗料又は樹脂であシ、常
温硬化型塗料としては、エポキシ系、ウレタン系、ビニ
ル系等がある。又熱可塑型塗料又樹脂としてはオレフィ
ン系、ナイロン系、ポリフェニレンサルファイド等があ
る・次に、本発明においては、前記繊維物質等を含有す
る被覆層の表面にさらに鉱物砂が固着されているが、こ
こで用いられる鉱物砂の例としては、　　。

最も容易に入手出来るものとしてけい砂（モース硬度５
〜７．５）がある。さらに研掃材として使用される７リ
ント（モース硬度６〜７）Ｓ［１石（モース硬度７．５
）やジルコニウムの原料となるゾルコンサンド（モース
硬度７．５）なども用いることができる。又これ等の天
然鉱物の他に人工的に製造される鉱物砂を用いることも
出来る。その代表的例として、鉄鋼の製造プロセスの副
産物として出来る高炉スラグや転炉スラグがある。高炉
スラグには徐冷したものと水で急冷したものがあるがそ
の組成例を示すと、Ｃａ０４０〜４５％。

８１０２３０〜３５　％　、　Ａｔ２０３１２〜１８％
その他がＭｇＯ、Ｆ・２０３である。又転炉スラグの組
成例は、Ｃａ０４０〜４７　％　、５１０２　Ｌ　２〜
１６　％　−Ｍｇ０２〜７　％　、　Ｍｎ０４〜７％、
　Ｔ−Ｆｅ　ｌ　４〜２２％その他Ａｔ２０３．　Ｔｉ
Ｏ□である。

これ等の鉱物砂を前述の防食層の上に固着させて、粗面
を形成させるものであるが、この様な粗面を形成せしめ
る目的は、ハンドリング中の衝撃に対して鉱物砂を緩衝
物質として働かせることにあυ、これによって衝撃エネ
ルギーを吸収する効果を期待するものである。この様に
用いられる鉱物砂の硬さはモース硬度で５〜８、粒度が
日本工業規格ＪｒＳＧ５９０１−１９７４の鋳物用けい
砂の粒度表現で１０号〜２００号でなければならない。

鉱物砂が軟質で破壊しやすいと鋼材のハンドリング中の
衝撃に対して緩衝作用が有効に働かず、又硬度が高か過
ぎると被覆に貫通穴を生ぜしめ１　ピンホール欠陥の発
生原因となる。なお前記のＪＩＳ規格で表現する号数は
粒度ピークのあるふるい目のメツシュ数であシ、例えば
１０メツシュにピークのあるけい砂は１０号と呼称され
る。粒度が２００号未満であると細か過ぎてｉｓ緩衝作
用がなく、粒度が１０号を超えると、塗料及び樹脂との
接着が弱くなシ、ハンドリング中に脱落して本来の目的
を達することができない。又鉱物砂の望ましい散布量は
４８号の粒度で２５個／ｃ１ｎ２程度以上であυ、全面
に均一に固着させる方が耐衝撃性、押し込み抵抗性が優
れている。

次に本発明の鋼材の製造手段について説明する。

先ず繊維物質又は薄片状物質を含有する熱硬化型粉体塗
料又は樹脂を被覆するには、被塗鋼材をあらかじめ加熱
した後静電粉体塗装機で吹き付けたシ、被塗鋼材を静電
流動浸漬槽又は流動浸漬槽に一定時間浸漬する熱間塗装
という公知手段で行うことができる。この被覆法は、粉
体塗料又は樹脂が予熱された鋼材の熱で瞬時に溶融し、
１００μ以上の重防食被覆を形成させることができると
同時に、塗料等の溶融からｒル化するまでの間に１前記
鉱物砂を吹きつけることくよって、塗料等を接着剤とし
て固着させることができる。一方熱可塑性塗料又は樹脂
も熱硬化型塗料等と同様な方法や、押し６機による丸ダ
イ法、Ｔダイ法等の公知の手段によって被覆ができる。

なお熱可塑性塗料又は樹脂の場合も半溶融段階があシこ
の段階で鉱物砂を吹きつければよい。又溶剤型塗料又は
樹脂に於ては指触乾燥前に鉱物砂を散布すれば固着させ
ることが可能である。

以下に本発明の効果を実施例によυさらに具体供試料と
して２００　ＡＸ９ｍｔ　Ｘ　５５００ｍｘＪの鋼管を
グリ、ドブラストによシ表面調整した後、高周波加熱炉
で２３０±１０℃の温度範囲で加熱した。加熱後直ちに
鋼管を回転しながら第１表に示す工Ｉキシ粉体塗料を静
電粉体塗装装置で塗装し、粉体塗料がｒル化前に第１表
に示す鉱物砂を吹きつけ全面に固着せしめ塗膜が硬化し
た塗装４分後に、常温近傍まで水冷した。用いた粉体塗
料は３種類で、内１種類は繊維物質又は薄片状物質が入
っていない塗料である。塗料と鉱物砂の組合せは第１表
に示す通シでＡｌ〜６が本発明例であ）、Ａ７〜Ｉ６９
は比較例である。比較例はム７として鉱物砂を散布しな
いもの、黒８として前記比較塗料を塗布した上にさらに
鉱物砂が本発明の粒度範囲外のものを散布したもの、墓
９として比較塗料のみを被塗したものの３種類を示した
。

第１表の組合せで製造した鋼管を乾式ピンホール計で試
験を行ったところピンホールは検出されなかった。さら
に機械特性試験並びに高温埋設試験を下記の要領で実施
し、その結果を第１表に併記した。

（イ）機械特性試験 一４０℃、判定はピンホール試験器を 用いた。

ｂ、押し込み抵抗：ＤＩＮ３０６７０に準拠のペネトレ
ーション試験、押込み針径 １、８　ｙｍφ（２，５１断面積）、荷重１　ｈ／ｗｓ
　、温度９０℃Ｘ　２４　Ｈｒｔｓｏ（ロ）高温埋設試
験 地表よｊｌ）１．５ｍの砂礫の中に埋設、管内温度９０
℃の高温流体を流す。２年間の埋設試験後塗膜の貫通穴
をピンホール計で測定。

第１表に示す如く、本発明鋼材は比較例鋼材に比し耐衝
撃性及び押込み抵抗性の面で優れておシ、高温埋設試験
でもピンホールの発生はなかった。

実施例２ 供試料として断面寸法が２００Ｘ　ｌ　５０Ｘ９ｍＸ　
１６罷で長さ２ｍの！形鋼をグリ、ドプラスティングに
よシ表面調整し、塗布型クロメート処理剤を６００　Ｃ
ｒｆｎ９／ｍ２の乾燥膜厚にスプレー塗装した。

次いで！形鋼の温度が３００℃士１０℃になる様に無酸
化炉で加熱し直ちに繊維径１１μ、平均繊維長１４６μ
のガラス繊維を重量愛で１５ｔｓ含有する粉体型ポリエ
チレン樹脂を流動浸漬槽を用いて膜厚ｌ朋に被覆した。

さらにポリエチレンが半溶融状態時に第２表に示す様な
鉱物砂をふシかけながら固着させた後、空気及び水で常
温迄冷却した。

第２表のＡ　Ｉ　Ｏ−Ａ　ｌ　ｌが本発明例で４１２が
比較例である。比較例はクロメート処理剤の塗布迄上記
工程と同じ様に製造し、ｍ雑物質や薄片状物質を含まな
い、粉体型ポリエチレンを膜厚１朋に被覆し、その後空
気および水で常温迄冷却した。

本発明材及び比較材を所定の寸法に切断し、試験片を製
作し実施例１と同様の試験条件で衝撃試験及び押込み抵
抗試験を行った結果を第２表に示す。

ポリエチレン被覆に含有するｆラスｍ維と表面に固着し
た鉱物砂の相乗効果によって１！！ｒｇＩ値及び押し込
み抵抗値が比較材に比して良い値を示した。

実施例３ 供試料として４００ＡＸ８．５’ｍｔＸ５５００ｍＡの
鋼管をグリッドプラストによシ表面調整し、鋼管を回転
させながら鋼管温度が２００±１０℃になる様にガス直
火加熱炉で加熱し、不飽和カルがン酸変性ポリプロピレ
ンを接着剤として７５μの膜厚に静電粉体塗装し、直ち
に二層ダイ押出機を用いて下層にエチレン共重合？リプ
ロピレン、上層に繊維径１１μ、平均繊維長が２１０μ
のガラス繊維１０重量％、厚みｌμ、平均長径が２５０
μの雲母５重量％を混合したエチレン共重合ポリプロビ
ー　レンを二層状に被覆した。膜厚はそれぞれｌ　ＦＩ
Ｘ　＃０．７鴎でらった。

さらに樹脂が半溶融状態時に第３表に示す様な鉱物砂を
ふシかけながら固着させた後、２気及び水で常温迄冷却
した。第３表のＡ１３〜１４が本発明例、Ａ１５が比較
例である。

Ａ　ｌ　５の比較材は接着塗布迄上記工程と同じ様に製
造し接着剤塗布後ポリプロピレンのみを１層１、７　Ｅ
Ｋ厚に被覆し、空気及び水にょシ冷却した鋼管である。

本発明材及び比較材を所定の寸法に切断し、試験片を製
作し、実施例１と同様の試験条件によシ漸撃試験及び押
し込み抵抗試験を行った結果を第３表に示す。

第３表に示す如く、本発明のものは比較例に較べて、耐
衝撃性、押込み抵抗性は被覆中に含有するガラス繊維物
質及び薄片状物質と表面に固着させた鉱物砂の相乗効果
によりて著しく改曽されている。

（発明の効果）　　′ 以上の実施例からも明らかな如く、本発明によれば耐衝
撃性及び押し込み抵抗に優れ、物理的損傷及び有害な環
境から保護する機能を有する防食被贋鋼材の提供が可能
となるものでアシ産業上の効果は極めて顕著なものがあ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明鋼材の一態様を示す模式図である。 ｌ・・・被防食鋼材　　　　２・・・塗料又は樹脂３・
・・繊維又は薄片状咳 ４・・・鉱物砂 第　１７ １ニオＬｐｐＪ食書ｇｔ才才 λ−１１＋スは謝陥 、３］鐵雄ス１１津）＋Ａｋ物質 ａ；ｔＩｉ、ｐＱ石ツ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 長さが１０μ〜１ｍｍの繊維物質又は長径が１０μ〜１
   ｍｍで厚みが１５μ以下の薄片状物質を重量％で３〜４
   ５％の範囲で単独又は併用して含有する被覆層表面に、
   モース硬度が５〜８、粒度が日本工業規格ＪＩＳＧ５９
   ０１−１９７４の粒度表現で１０号〜２００号の鉱物砂
   が固着されていることを特徴とする防食被覆鋼材。