JPS63151449A - ポリ塩化ビニル被覆鋼材 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、主として土木、建設用に用いられるポリ塩化
ビニル樹脂被覆防食鋼材に関し、特にポリ塩化ビニル樹
脂と鋼材との密着性を改善した防食性に優れたポリ塩化
ビニル樹脂被覆鋼材に関する。

〈従来技術とその問題点〉 鋼材、特に−Ｌ木、建設用に用いられる鋼矢板は、一般
に、地中に打設して防護棚を形成し、海岸、港湾、河川
などを護岸する目的や、建設、浚渫現場などで地盤を固
定して、泥砂の流入を防止するｌｌ的等に使用されてい
る。

これらの鋼矢板は、屋外の環境下で水、紫外線、各種ガ
ス、大気に曝されて激しく腐食し、また土砂、泥、瓦礫
などに直接接触したり、流木等の漂流術某接触して機械
的な損傷を受け、腐食とあいまって早期の劣化を生じ、
倒壊等の原因となっている。

しかしながら、従来その効果的な腐食防止法がなく、無
機ジンク塗料やタール・エポキシ樹脂塗料による塗装、
エポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂によるＦＲＰ被
覆などによって腐食防止が図られてきたが、それらは機
械的強度、長期の耐久性等の点で、効果的な腐食防止法
でなかった。

さらに水中部の防食には従来から電気防食法が多く通用
されているが、干満帯や飛沫帯では効果的ではなく、塗
装に頼っているが、その効果は前述のように十分ではな
い。

しかしその後、鋼管杭については、ラインパイプの防食
被覆技術を生かして、防食効果が高く耐久性の優れた被
覆材料であるポリオレフィン樹脂を押出成形したプラス
チック層を溶融状態で接着剤を介して鋼管面上に密着さ
せる押出被覆法や、タール・ウレタン樹脂、ウレタンエ
ラストマー樹脂をエアーレススプレー塗装により鋼管表
面に被覆させる方法等によって、優れた防食被覆を有す
る製品が実用化され、性能、経済面で著しく改善がなさ
れた。

一方、鋼管矢板、鋼矢板については、爪部が両側に付い
ている等、形状が複雑なため、前述の押出被覆法による
プラスチック被覆ができず、タール・ウレタン樹脂、ウ
レタンエラストマー樹脂をエアーレススプレーにより被
覆する方法が通用され、著しい改善がなされた。

しかしながらエアーレススプレー法によるタールウレタ
ン樹脂塗料やウレタンエラストマー樹脂塗料被覆は、塗
膜自体の吸水率が高く、ポリオレフィン系被覆に比較し
てやや防食性に劣ることと、エアーレススプレー法では
塗料の塗着効率は低く、塗料の飛散等の環境問題もあり
、これらの欠点を改瀉する方法の出現が強く望まれてい
た。

さらに最近では環境との調和から着色した重防食被覆鋼
材が要求されてきている。

ところでポリ塩化ビニル樹脂は安価であり、優れた化学
的、物理的、機械的性質（耐食性、耐熱性、耐薬品性、
耐水性、加工性および耐較性）を有しているために大量
に生産され、種々の用途に使用されている。

ポリ塩化ビニル被覆鋼板の工業的製造方法として次の４
つが代表的である。

（１）　ｍ板に接着剤を塗布し、次いで鋼板を加熱し直
ちにポリ塩化ビニルシートを貼着する方法（シート貼着
法）。

（２）鋼板に接着剤を塗布し次いで鋼板を加熱し゛接着
剤を硬化させ、冷却後ポリ塩化ビニルゾル塗料を塗布し
、さらに鋼板を加熱し、溶融造膜させる方法（ゾルコー
ティング法）。

（３）鋼板に接着剤を塗布し、次いで鋼板を加熱しポリ
塩化ビニル樹脂をシート状態で押し出しつつ加圧融着さ
せる方法（押出加圧融着法）。

（４）鋼板に接着剤を塗布し、次いで鋼板を加熱し、直
ちにポリ塩化ビニル樹脂粉体を融着させる方法（粉体融
着法）。

上記の４つの製造方法は何れも接着剤を用いることが必
要であり、その接着性能も初期の接着力が高いことはも
とより、水浸漬後の接着性も高度なものが要求される。

従来ポリ塩化ビニル被覆鋼板用の接着剤として、アクリ
ル系、エポキシ系、ウレタン系、塩化ゴム系接着剤等が
使用されているが、これらを用いて被覆した鋼板の初期
の接着力は高いものの、水浸漬後に接着力が急激に低下
し、防食性が要求される用途には不向きであった。

そこでこれらの接着剤には、特開昭５２−４３８３０号
公報に開示されているようにリン酸亜鉛粉末を添加した
り、特開昭５５−４３１４１号公報に開示されているよ
うに鱗片状のＺｎ、　Ａ　１．　、　Ｐｂ、　Ｓｎの金
属粉、合金粉を添加したり、特開昭５９−１４９４３号
公報に開示されているようにストロンチウムクロメート
、カルシウムクロメート等の防錆顔料を添加することが
なされているが、防食性を若丁よくするにすぎないなど
の問題があった。

〈発明の［目的〉 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、上記従来
技術の問題点を解決した極めて防食性に優れたポリ塩化
ビニル被覆鋼材を提供することを目的どする。

〈発明の構成〉 本発明によれば、鋼材表面に第１層として化成処理層、
第２層としてエポキシ樹脂系プライマー層、第３層とし
てアクリル系接着剤層および第４層としてポリ塩化ビニ
ル層を密着して設けてなることを特徴とするポリ塩化ビ
ニル被覆鋼材が提供される。

以下に、本発明をさらに詳細に説明する。

本発明に用いられる鋼材は、鋼板、鋼管、鋼管矢板、鋼
矢板およびＨ形鋼等があげられるが、例えば鋼矢板とし
ては、構造用鋼、高張力鋼、耐候性鋼および耐硫酸性鋼
等をあげることができる。

以下の説明は、前記鋼材として代表的に鋼矢板について
行う。

そして、本発明ではかかる鋼矢板の被融着面である凹面
あるいは凸面のいずれかをショツトブラスト、グリッド
ブラストあるいはサンドブラスト等のブラスト処理や、
硫酸、塩酸などによる酸洗により脱スケールを行ない、
清浄にした後、第１層形成のため化成処理を施し、第２
層形成のためエポキシ樹脂ブライマーを施し、さらに第
３層形成のためアクリル系接着剤を介してその上に第４
層形成のためポリ塩化ビニル樹脂を融着することにより
、ポリ塩化ビニル樹脂融着鋼矢板を得るものである。

本発明の第１層としての化成処理層を得るために用いら
れる化成処理は、りん酸塩処理、クロメート処理および
／またはこわらの複合処理にて行なうのが好ましい。

りん酸塩処理としては、りん酸鉄、りん酸亜鉛、りん酸
亜鉛カルシウム等の使用があげられる。塗布Ｉ＋１は、
りん酸鉄が０．２〜１．Ｏｇ／ゴ、りん酸亜鉛、りん酸
亜鉛カルシウムは、　１．０〜３．０ｇ／ばの範囲が好
ましい。上記各量を超えると皮１１！２がもろく、被覆
の接着性、耐衝撃性が低下し、上記各量未満では耐水性
が低下する。

クロメート処理としては、反応型クロメート、電解型ク
ロメート、塗布型クロメートのいずれもが適用できるが
、塗布型クロメートが作業性の面から好ましい。塗布量
としては、全クロム量が２０〜５００１ｇ／ｒｔｆの範
囲が好ましく、２０ｍｇ／ゴ未満で耐水性に対する効果
がなく、５００　ｍｇ／ばを超えるとクロメート皮膜が
脆くなり被覆の耐衝撃性が低下する。

塗布型クロメート処理液を鋼矢板にへヶ塗り、スプレー
塗装もしくはとぶづけ塗装等により塗布後、乾燥させる
。クロメート塗装鋼矢板の乾燥方法は、電気炉、高周波
誘導加熱などの熱乾燥が好ましい。加熱温度は６０〜３
００℃の範囲が良く、好ましくは８０〜１２０℃の範囲
がよい。

その理由は、６０℃未満だと耐水性が劣り、３００℃超
だとクロメート層が熱劣化するためである。

なお、塗布型クロメート処理液はＣ，３＋　／　（：、
　、６ゝが１１５〜２／３の範囲がよく、バインダーと
してシリカゾル、アルミナゾル、アルキルシリケートな
どの無機高分子または、ポリビニルアルコール、ボ゛リ
アクリル酸、ポリアクリル酸エステルなどの水溶性高分
子などの添加剤をクロム酸水溶液に添加してもよい。

本発明では、りん酸塩処理あるいはクロム酸処理単独で
も耐水性に優れているが、りん酸塩処理し、続いてクロ
ム酸処理をする複合処理を行ってもよい。

また本発明の第２層としてのエポキシ樹脂プライマ一層
を得るために用いられるエポキシ樹脂ブライマーは、鋼
矢板、予熱の際の耐熱性に優れかつ、この上に塗布する
アクリル系接着剤との接着性、耐水性に優れているアミ
ン硬化、ポリアミド硬化、アミンアダクト侠化、ジシア
ンジアミド硬化、酸無水物硬化、フェノール硬化エポキ
シ樹脂かよい。

そして、第２層としてのエポキシ樹脂プライマ一層は、
１１η述したようにあらかじめ化成処理した鋼矢板を６
０〜２００℃の範囲、好ましくは８０〜１２０℃の温度
に加熱して乾燥後、エポキシ樹脂ブライマーをｌＯ〜１
００．、好ましくは２０〜５０−の厚さにロールコータ
−、バーコーター、エアーレススプレー、刷毛塗り、し
ごき塗り等の７′２！布方法によって均一な膜厚になる
ように塗１１１シ、続いて後加熱し、塗布したエポキシ
樹脂ブライマーを硬化させることにより得ることができ
る。

なお、エポキシ樹脂ブライマーには、トリポリりん酸ア
ルミニウム、ストロンチウムクロメート、カルシウムク
ロメート等の防錆顔料や、アルミナ、Ｔｉｎ２、（：ａ
ＣＯ，，５ｉ０２、タルク等の体質顔料やアミン系、エ
ポキシ系のシラン系カップリング剤等を含んでいてもよ
い。

また本発明の第３層としてのアクリル系接着剤層を得る
ために用いられる。アクリル系接着剤基）で表わされる
アクリル酸エステルのポリ（Ｒ２：炭素数６以下のアル
キル基）で表わされるメタクリル酸エステルのポリマー
あるいはアクリル酸エステルおよび／またはメタクリル
酸エステルのポリマー、あるいはアクリル酸エステルお
よび／またはメタクリル酸エステルとこれらに共重合し
うるビニルモノマー、例えばアクリロニトリル、メタク
リレートリル、アクロレイン、酢酸ビニル、塩化ビニル
、アリルクロライド、塩化ビニリデン、無水マレイン酸
、グリシジルメタクリレート、ビニルイソシアネート等
との共重合体があげられる。これらのアクリル系接着剤
は、１種のアクリルポリマー単独でも、２〜３種のアク
リルポリマーが混合したものなどの何れでもよい。

こわらのアクリル系ポリマーの平均分子量はｔ　ｏｏｏ
ｏ以上のものが適当であり、１００００未満のものは、
接着剤として強靭性に乏しく有用でない。

これらのアクリル系接着剤には、下層のエポキシ樹脂と
の密着性向上のためにエポキシ樹脂（主剤と硬化剤）を
添加してもよく、またアクリル樹脂をエポキシ樹脂で変
性したものでもよい。またアクリル系接着剤にはフタル
酸ジオクチル（ＤＯＰ）、りん酸トリクレジル（ＴＣＰ
）等の可塑剤やタルク、シリカ、炭酸カルシウム等の充
填剤の添加も可能である。何れにしてもアクリル系接着
剤は、トルエン、塩化メチレン等の有機溶剤に溶解して
液状接着剤とするのがよい。

第３層としてのアクリル系接着剤層を得るためのエポキ
シ樹脂プライマー硬化鋼材へのアクリル系接着剤の塗布
は、エポキシ樹脂ブライマー硬化鋼材の表面温度が１０
〜４０℃の範囲がよく、ハケ塗り、スプレー塗装もしく
は、とぶづけ塗装等により行い、塗布後室温で乾燥させ
るのがよい。

乾燥時間は２〜３時間がよい。アクリル系接着剤塗布量
としては、乾燥樹脂量として３〜１００ｇ／ばが好まし
く、３　ｇ／ｒｎ”未満では十分な接着性が発現されず
、１００　ｇ／ｒｎ’を超えると溶剤揮発時にふくれ等
の不具合を生じ塗布表面が良好でなくなる。

上記のようにして得られたアクリル系接着剤塗布鋼板は
、１００℃以上に加熱される。

第４層としてのポリ塩化ビニル樹脂層は、前記アクリル
系接着剤塗布鋼板表面にポリ塩化ビニル樹脂被覆材を前
述したように、シート貼着法、ゾルコーティング法、押
出加圧融着法、粉体融着法のいずれかの方法で被覆する
ことにより形成される。

この時ポリ塩化ビ五ルシート貼着法、ポリ塩化ビニル樹
脂押出加圧融着法およびポリ塩化ビニル樹脂粉体融着法
では、ポリ塩化ビニル樹脂が加熱された前記アクリル系
接着剤塗布鋼板にそのまま被覆される。ポリ塩化ビニル
ゾルコーティング法（ポリ塩化ビニルゾル塗料溶融造脱
法）では、前記鋼板を加熱乾燥硬化後、室温まで冷却し
、該鋼板にポリ塩化ビニルゾル塗料が塗布され、さらに
該鋼板を加熱し、溶融造膜することにより第４層のポリ
塩化ビニル樹脂層が被覆される。

本発明で用いられるポリ塩化ビニル樹脂被覆材は、塩化
ビニルの華独重合体あるいは、塩化ビニルと酢酸ビニル
、アクリロニトリル、スチレン、ブチレン、プロピレン
、エチレンあるいはヒドロキシル基、カルボキシル基、
エポキシ基を有する不飽和化合物との共重合体ないしは
、単独重合体と共重合体の混合物であってもよい。さら
にポリ塩化ビニル樹脂の特性を向上させるためにポリア
クリル酸エステル、ポリメタアクリル酸エステル、ＡＢ
Ｓ樹脂、ＭＢＳ樹脂等を配合したものでもよい。

またポリ塩化ビニル樹脂被覆材には、以下に示す各種添
加物を含んでいてもよい。可塑剤としては、ジオクチル
フタレート（ＤＯＰ）、りん酸トリクレジル（ＴＣＰ）
、ジノニルフタレート（ＤＮＰ）、ジイソデシルフタレ
ート（ＤＩＤＰ）、ジイソデシルフタレート（ＤＵＰ）
、ジオクチルセバケート（ＤＯ３）、ジ−２エチル−ヘ
キシルアジペート（ＤＯＡ）等があげられる。　安定剤
としては、カドミウム系化合物、バリウム系化合物、カ
ルシウム系化合物、亜鉛系化合物およびこれらの混合物
等が挙げられる。

充填剤としては、炭酸カルシウム、クレイ、タルク、Ｓ
ｉＯ□等があげられる。

顔料としては、ＴｉＯ２、酸化鉄、酸化鉛、ＣａＣＯ３
、アルミニウム、カーボンブラック、フタロシアニンブ
ルー、ペリレンレッド等があげられる。

その低酸化防止剤、紫外線吸収剤等が添加されてもよい
。

〈実施例〉 以下に、本発明を実施例および比較例に基づき工（体的
に説明する。

（実施例１） 長さ５ｍの■形鋼矢板（寸法４００ｗＸ１３０ｈ　Ｘ　
１：］、Ｏｔ　ｍｍ）の凹面をグリッドブラスト処理し
、塗布型クロメート処理（クロム酸化合物）を塗布した
後、鋼矢板を１００℃まで加熱し、ジシアンジアミド硬
化エポキシ樹脂プライマー（Ａ４０１−１４（ブレース
ジャパン社製））を約３０−の厚さにエアーレススプレ
ー塗装し、１６０℃で５分保持後、室温まで冷却し、ト
ルエンに溶解したアクリル系接着剤（ハマタイトＹ６３
０１ＡＯＩＧ（横浜ゴム社製〕）溶液中に、エポキシ樹
脂プライマー塗布鋼矢板をとぶづけ浸漬し、室温で５時
間風乾後、さらに鋼矢板を２４０℃まで予熱した。その
後可塑剤４０％含有のポリ塩化ビニル樹脂粉体（粒径１
００〜４００−）（アロンパウダーｖｓｏｏ　（東亜合
成化学社製））を塗布し、鋼矢板の保有熱で鋼矢板上の
粉体を完全に融着し、空冷、続いて水冷し、平均膜厚２
．５＋１１０１の凹面ポリ塩化ビニル被覆鋼矢板を得た
。

〔実施例２〕 化成処理としてクロメート処理の代りにりん酸亜鉛処理
を用いた以外は、実施例１と全く同条件で凹面ポリ塩化
ビニル被覆鋼矢板を得た。

（実施例３） エポキシ樹脂プライマーとしてジシアンジアミド硬化エ
ポキシ樹脂の代りにフェノール硬化エポキシ樹脂を用い
た以外は、実施例１と全く同条件で凹面ポリ塩化ビニル
被覆鋼矢板を得た。

（実施例４） ポリ塩化ビニル樹脂の被覆方法として、粉体融着法のか
わりにポリ塩化ビニル樹脂シート貼着法を２００℃で行
った以外は、実施例１と全く同条件で凹面ポリ塩化ビニ
ル被覆鋼矢板を得た。

〔実施例５〕 ポリ塩化ビニル樹脂の被覆方法として、粉体融着法のか
わりにポリ塩化ビニル樹脂ゾルコーティング法を室温で
行い、その後２００℃で加熱造膜を行った以外は、実施
例１と全く同条件で凹面ポリ塩化ビニル被覆鋼矢板を得
た。

（比較例１） 塗布型クロメート処理、ジシアンジアミド硬化エポキシ
樹脂ブライマーを用いなかった以外は、実施例１と同様
に行った。

〔比較例２〕 ジシアンジアミド硬化エポキシ樹脂ブライマーを用いな
かった以外は、実施例１と同様に行った。

〔比較例３〕 塗布型クロメート処理を用いなかフた以外は、実施例１
と同様に行った。

〔比較例４〕 アクリル系接着剤を用いなかった以外は、実施例１と同
様に行った。

このようにして得られた各ポリ塩化ビニル樹脂鋼矢板に
以下の試験を行い、諸特性を評価した。

その結果を第１表に示す。

■　９０°剥離試験 温度２３℃、ｌ　ｃｔｎ１分の剥離速度で、樹脂被覆の
９０°剥芝強度を測定した。

■　陰極剥離試験 ５ｍｍφ穴、−１，５ＶｖｓＳ　ＣＥカッ−１分極２３
℃、３％にＣ２，３０日での陰極剥離試験後の樹脂被覆
の剥離進行距離を測定した。

■　温水浸漬試験 温度８０℃、３％Ｍａｉｌ溶液に３０日浸漬後の被覆剥
離幅および接着部の９０°剥離強度を測定した。

第１表から明らかなように、化成処理層および／または
エポキシ樹脂系プライマー層あるいはアクリル系接着剤
層を有していないポリ塩化ビニル被覆銅材である比較例
１〜比較例４は９０°剥離試験、陰極剥離試験、温水浸
漬試験のいずれかあるいは全てにおいて劣っている。

これに対し、本発明のポリ塩化ビニル被覆鋼材である実
施例１〜実施例５は９０”剥離試験、陰極剥離試験、温
水浸漬試験のいずれにも優秀な成績を示しており、優れ
た防食性を有していることがわかる。

〈発明の効果〉 以上詳述したように本発明によれば、鋼材とポリ塩化ビ
ニル樹脂との密着性が大幅に改みされており、耐水性、
耐剥離性に優れ、従来に比して防食性の点で大幅な改と
がなされたポリ塩化ビニル被覆鋼材が提供される。従っ
て、本発明のポリ塩化ビニル被覆鋼材は特に防食性を要
求される土木、建築用鋼材として最適である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼材表面に第１層として化成処理層、第２層とし
   てエポキシ樹脂系プライマー層、第３層としてアクリル
   系接着剤層および第４層としてポリ塩化ビニル層を密着
   して設けてなることを特徴とするポリ塩化ビニル被覆鋼
   材。