JPS6331750A

JPS6331750A - 鉄鋼製品の浸漬ライニング方法

Info

Publication number: JPS6331750A
Application number: JP61176898A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　澂; 逞詮村田; 勲中田
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1986-07-28
Filing date: 1986-07-28
Publication date: 1988-02-10
Also published as: EP0255322A3; EP0255322A2; US4787936A

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、鉄筋コンクリート用鉄筋、プレストレストコ
ンクリート用鋼弦とシース、小口径鋼管。

鋼管継手等の鉄鋼製品の表面をポリマーセメント系塗材
で被覆する方法に関し、特に、鉄鋼製品の表面に、耐塩
害性、防食性及びセメントコンクリートとの接着性の優
れたポリマーセメント系被覆層を形成させる実用的に極
めて望ましいライニング方法に関する。

〔従来の技術とその問題点〕

鉄鋼製品は、通常、その用途あるいは使用状況により、
あるいは製品によっては、高度の防食性。

優れた耐塩害性やセメントコンクリートとの接着性ある
いは耐屈曲性が要求される。そのような鉄鋼製品の表面
に形成させる被覆層は、特に１強い接着性を有すること
が重要である。

一方、特定のポリマーエマルジョンとセメントから成る
有機・無機複合体は、鉄材に対して強力に接着し、優れ
た防食性を有することが次第に明らかになり、新しい重
防食塗料として注目されるようになってきた。従来の防
食塗料は、単に、鉄材の表面に錆を発生させる要因であ
る水及び酸素を遮断するための塗膜を形成する以上のも
のではない。しかし、ポリマーセメント塗材は、ＰＨ１
２，５程度の強アルカリ性であって、鉄鋼材の表面に、
γＦｅ２Ｏ，・ｎ）ｌ、　０で表わされる成分の不働態
膜を化学的に形成させ、その膜が鉄材を酸化から保護す
るので極めて望ましいものである。しかし、この膜は、
２０〜７０人程度の極めて薄い膜厚のために傷付き易く
、Ｃ１−，５Ｏ４＝等のイオンで簡単に破壊するという
欠点がある。ポリマーセメント系塗材は、その防食性不
働態膜の上に１強靭で且つ耐候性と機械的強度の優れた
セメントとポリマー又はセメント、ポリマーと骨材の複
合体層を形成して物理的に保護するので、極めて好まし
い塗材である。

また、そのポリマーとセメントの複合体は、コンクリー
トとの接着性に優れ、更に、セメントとポリマーの混合
比を変えることにより、富セメント系のリジッドから貧
セメント系のフレキシブルまで連続的に塗覆層の物性を
変化させることができる特性をもっている。この特性は
、在来の防食塗料では全く期待することができないもの
である。

しかし、ポリマーセメント系塗材は、合成樹脂の水性エ
マルジョンをビヒクルとして、これにセメントを添加配
合するとき、そのセメントの混和と同時に、セメント水
和反応がはじまり、塗材は徐々に粘度を増して、比較的
短時間に流動性を失うという欠点がある。ポリマーセメ
ント塗材が流動性を失うと、ライニング作業ができなく
なり、最後には硬化するので、廃棄処理しなければなら
ないという実用上の大きな問題があり、従って、鉄材の
表面にポリマーセメント塗材を浸漬ライニングする手法
は実質的に採用できなかった。かかる実状において、ポ
リマーセメント塗材の可使時間を引き延ばし、比較的長
時間にわたって安全且つ安定な作業性が補償されるポリ
マーセメント塗材を開発することが、この分野における
重要な技術的課題であった。

上記の要望に沿って、本発明者らは、貯蔵安定性の優れ
たポリマーセメント系水性塗料について研究を行ない、
極めて長期間、例えば２力年程度にわたって安定性が保
たれるポリマーセメント塗材の製造法を見出し、さきに
「セメント系水性塗料の製造方法」を提案した（特公昭
５７−５４０１５号公報）。上記提案によるポリマーメ
ント塗材は、セメントを微粒化するほど長期間の安定性
が得られる。そのためにビヒクルに配合されたセメント
は。

ボールミル等で磨砕しながらビヒクル中にサスペンドさ
せる工程に時間をかけなければならない。

本発明で所望するポリマーセメント塗材は、２力年とい
う長期の安定性は必要としない。具体的には、最大１力
月程度の安定性があれば実用上支障はないので、あらか
じめ４５μ以下に微粒化されたコロイドセメントを配合
して磨砕工程を省いて塗材のローコスト化を計ったので
ある（銘木、村田二″ポリマーセメント塗料″「ファイ
ンセラミックの耐熱・耐食・耐摩耗性部材への最新応用
技術」ニューテクノロジー＆サイエンス社発行、９．１
７８〜１８７）。

アメリカでは、１９７０年頃から鉄筋コンクリート橋梁
の上に、冬期融雪の目的で散布した塩化カルシウムがコ
ンクリート躯体に浸透して鉄筋の腐食現象が目立って多
くなり、そのために危険になった橋梁の更新、補修に莫
大な支出を余儀無くされ、連邦道路庁に大きなショック
を与えた。その対策として粉体エポキシ静電塗装鉄筋の
研究がはじめられ、１９７３年に研究が完成して、これ
が実用されるようになった。（Ｃ１ｉｆｔｅｎ、Ｊｒ、
、Ｈ，Ｆ、Ｂｅｅｇｈｌｙ　ａｎｄＲ，Ｇ、Ｍａｔｈｅ
ｙ　：　Ｎｏｎ１ｅｔａｌｉｃ　Ｃｏａｔｉｎｇ　ｆｏ
ｒ　Ｃｏｎ−ｃｒｅｔｅ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ　Ｂ
ａｒｓ、ＦＨＷＡ−ＲＤ−７４−１８・、１９７４）。

その後、わが国でも、この塗装鉄筋が製造されるように
なった。この粉体エポキシ静電塗装鉄筋は、耐塩害性に
ついては問題はないが、欠点として。

次のような点が挙げられている。

１）無塗装鉄筋に比べて価格が、１．５〜１．８５倍に
上昇する。

２）セメントコンクリートとの接着力が約２０％低下す
る。

３）塗装鉄筋を曲げ加工すると、塗膜にピンホールが発
生する。

更に、今世紀のはじめ頃から、アメリカで７５０ｎｎ以
上の中口径の水道用鋼管の内面に、セメントモルタルの
ライニングが行なわれたが、そのライニング層は、鋼管
内面に対する接着力が弱く、単にアーチ効果により機械
的に付着しているにすぎず、また、たわみ性がないので
、外力を受けると容易に亀裂を発生し、剥離、剥脱し易
いという欠点がある。更に、ライニング層は、不透水性
が小さいので、水道の場合、２０年で表層から数ｍが中
性化し劣化するので、その頃には、補修をしなければな
らなかった。

従って、本発明の第一の目的は、毒性のない一液性の合
成樹脂エマルジョンを用いたポリマーセメントモルタル
塗材により、耐用年数最大５０年の内面ライニング層の
水道用鋼管を提供することにある。また、第二の目的は
、毒性はあるが、鉄に対して一液性の合成樹脂よりはる
かに強い接着力と耐油性を有する二液性のエポキシ樹脂
、ウレタン樹脂のエマルジョンを用いたポリマーセメン
トモルタル塗材により、水道用鋼管の内面以外の全ての
鉄鋼製品、石油、原油用鋼管等の内面にライニングを行
い、耐用年数最大５０年のライニング層を有するライニ
ング鉄鋼製品を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、上記目的を達成するポリマーセメントに
ついて、鋭意研究を重ねた結果、実用的に極めて望まし
いポリマーセメントの製造方法を見出した。

すなわち、本発明は、セメント１００重量部と鉄に対し
て良好な接着性を有し且つ塩化物イオンに抵抗性を有す
る一液性の合成樹脂のエマルジョン１０〜３０重量部（
樹脂固形分）との混和物に、Ｎ分１．２５〜２．５重量
％とＨＬ　Ｂ　１３以上の非イオン性界面活性剤０．５
〜１６０重量％を含有する炭化水素系溶剤のイオン性エ
マルジョン５〜５０重量部を添加配合して得られるポリ
マーセメント塗材、又はセメント１００重量部と骨材５
０〜２００重量部、上記一液性の合成樹脂のエマルジョ
ン１５〜３６重量部（樹脂固形分）及び上記炭化水素系
溶剤のイオン性エマルジョン５〜５０重量部を添加配合
して得られるポリマーセメントモルタル塗材に鉄鋼製品
を浸漬ライニングすることを特徴とする鉄鋼製品の浸漬
ライニング方法、及び上記一液性のエマルジョンに替え
て二液性のエマルジョンを用いた塗材による鉄鋼製品の
浸漬ライニング方法を提供する。

本発明の方法における塗材に用いられるセメントは、ポ
リマーセメント塗材には、コロイドセメントが用いられ
、ポリマーセメントモルタル塗材には、ポルトランドセ
メント、及び各種の混合セメントが使用できる。

本発明に係る塗材に、セメントと混用される合成樹脂エ
マルジョンは、鉄鋼に対して大きな接着性と耐海水性を
有することが重要であって、一液性又は二液性のいずれ
のタイプであってもよい。

好適に使用される一液性のエマルジョンとしては、例え
ば、スチレン−ブタジェンゴム（ＳＢＲ）　、インプレ
ン系ゴム（ＩＲ）、ニトリル−ブタジェンゴム（ＮＢＲ
）等のゴムラテックス、アクリル酸エステル系重合体エ
マルジョン、エチレン−酢酸ビニル共重合体。

アクリル酸−酢酸ビニル共重合体やロジン変性フェノー
ル樹脂、塩化ゴム変性フタル酸のエマルジョン等を挙げ
ることができる。また、二液性の樹脂エマルジョンとし
ては、乳化性のあるエポキシ樹脂のエマルジョン及び乳
化性のあるウレタン樹脂のエマルジョンを挙げることが
できるが、これらの樹脂エマルジョンは、硬化剤が組合
せ使用される。硬化剤は、通常知られた各種の硬化剤が
使用できるが、その使用量は、エマルジョン中の樹脂が
、ライニングした鉄鋼製品を蒸気養生するときの温度７
０〜８０℃ではじめて反応するようしこ最少量にしなけ
ればならない。これ以上の量にすると、浸漬槽中で常温
で樹脂が硬化する危険がある。

本発明の方法に用いられるポリマーセメント塗材におい
て１合成樹脂エマルジョンは、その樹脂固形分がセメン
ト１００重量部に対して１０〜３０重量部の範囲量とな
る割合で混用される。該エマルジヨンの樹脂固形分が１
０重量部未満では、鉄との接着力が弱く、透水性が大と
なり、耐塩害性が低下する。また、３０重量部を超える
と、ライニング材の硬度が低下するので好ましくない。

この場合、合成樹脂のエマルジョンは、骨材を添加配合
するポリマーセメントモルタル塗材では、１５〜３６重
量部（樹脂固形分）が好ましい。

本発明の方法に用いる塗材には、更に、糖分を１．２５
〜２．５重量％とＨＬＢ１３以上の非イオン性界面活性
剤０．５〜１．０重量％を含有する炭化水素系溶剤のイ
オン性エマルジョンが、セメント１００重量部当たり５
〜５０重量部の範囲で添加使用される。

本発明における糖分とは、主として単糖類と複糖類であ
って、ぶどう糖、か糖、庶糖が代表的である。また、こ
のイオン性エマルジョンに含有されるＨＬＢ１３以上の
非イオン性界面活性剤は、親水性の強い界面活性剤であ
って、そのＨＬＢが１３未満のものでは、エマルジョン
の水性分散媒溶液に溶解し難いので使用できず、従って
、ＨＬ　Ｂ　１３以上のものでなければならない。

イオン性エマルジョンに調製される炭化水素系溶剤は、
水に混和しない炭化水素系の溶剤、例えば、灯油、ミネ
ラルスピリット、沈殿用ナフサ。

ゴム揮発等を包含し、これら溶剤は、通常、カチオン性
界面活性剤を用いてカチオンエマルジョンに乳化、調製
される。上記糖分と非イオン性界面活性剤は、この乳化
の前に分散媒水溶液に添加し。

均一混合することができる。調製された炭化水素系溶剤
のイオン性エマルジョンは、本発明の塗材には、セメン
ト１００重量部に対し５〜５０重量部の範囲で添加使用
される。５重量部未満では、安定性が悪く、５０重量部
を超えると、セメントの水和が遅れるので採用できない
。また、そこに含有される糖分弗１．２５重量％未満で
は、安定性が悪くなり、また、２．５重量％を超えると
、セメントが水和しないので好ましくない。更に、ＨＬ
Ｂ１３以上の非イオン性界面活性剤の含有量が、０．５
重量％未満では、塗材の安定性が極度に低下するので不
都合であり、１．０重量％を超えると、塗膜の強度が低
下する。

本発明の方法においては、使用対象によっては、ライニ
ング膜の膜厚を厚くしたり、硬度を高めるなどの目的で
、上記ポリマーセメント系塗材に、更に骨材を添加して
ポリマーセメントモルタル塗材として鉄鋼製品の浸漬ラ
イニングに好適に使用することができる。そのような骨
材は粉砕された細砂状物であって、けい砂８号等である
。これら骨材は、セメント１００重量部当たり、５０〜
２００重量部が用いられる。５０重量部未満では、骨材
添加効果が不充分であり、また、２００重量部を越える
と、塗覆層が脆化するので不都合である。好ましい使用
量は、７０〜１５０重量部である。

また１本発明の方法に用いられる塗材には、通常、ポリ
マーセメントに添加使用される各種素材、例えば、増粘
剤、消泡剤、防腐剤等を加える。本発明の方法において
は、適用対象とする鉄鋼製品により、あるいはその所望
ライニング効果に応じて、広い範囲にわたって塗材が選
択使用される。

本発明の方法を実施するには、例えば、鉄筋の場合、一
般に、錆等の除去や脱脂などを行ってサンドブラスト、
ショツトブラスト等の素地調整をしたのち、塗材に浸漬
し、取り出してライニング層を指触乾燥させ、水蒸気流
中で７０〜８０℃の温度で６０〜９０分間、蒸気養生さ
せる。次いで、自然冷却後、約７日間水中養生させ、こ
れを取り出して空気中に２１日間、空中養生させる。ま
た、小口径鋼管の場合には、内面を遠心ライニングして
から、指触乾燥後、外面を浸漬ライニングする方法が一
般に採用される。

本発明の方法に用いられる鉄材ライニング用塗材は、適
用される対象鉄材の種類及び所望ライニングに応じて選
択され、骨材人すポリマーセメントモルタル塗材が多く
用いられ、いずれの場合においても、望ましい可使時間
、すなわちポットライフを調節すると共に、浸漬ライニ
ングに好適で且つ所望のライニング厚が得られる粘度に
調整して適用される。

〔作用〕

本発明の方法によれば、所望のポットライフに調製され
たポリマーセメント系塗材は、適切な流動性を保持した
まま、鉄材を連続的に浸漬ライニング処理することがで
き、従って、塗材のロスは極めて少なく　（約２％）、
従来のポリマーセメント系塗材の吹付法による塗布（ロ
スは３０〜３５％）に比べてはるかに高い有効利用性を
有し、しかも−回の浸漬で多数の鉄製品を同時に且つ短
時間にライニングすることができるので、工業的に有利
である。また、複雑な形状の鉄鋼製品あるいはロ径６〜
Ｉｏｎ程度の小口径鋼管の内面にも容易にライニングで
き、しかも、均一な膜厚層を形成させることができる。

更に、水和硬化して形成されるライニング層は、実質的
に不透水性で、鉄材表面に強固に接着するので、長期に
わたって安定なライニング保護層が得られる。

このように、本発明の浸漬ライニング方法は、塗材材料
の無駄を高度に抑制し、迅速で均−且つ効率よく、ばら
つきのないライニング手法を製造することができるので
、その結果、ローコストのライニング製品を提供する。

〔実施例〕

次に、具体例により１本発明を更に詳細に説明する。

実施例　１下記組成のポリマーセメント塗材を調製した。

素　材　　　　　　　　　　　　重量部コロイドセメン
ト　　　　　　　　　１００（８鉄セメント社製）ＳＢＲカチオンラテックス（固形分）１２（尾花屋産業
社製：セメンテソクス）炭化水素系溶剤のイオン性エマルジョン（セメント水和抑制剤）傘３０水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１
０２％ハイメトローズ　　　　　　　　４重量％（信越
化学工業社製：増粘安定剤）プルトップ（武田薬品工業社製防腐剤）ｏ、ｏｓ　ｎプ
ルロニック　Ｌ−６１０，０１ＪＪ（Ｍ化成工業社製：消泡剤）＊（セメント水和抑制剤）分散質　　　　　　　　　　重量％灯油　　　　　　　　　　　　３５．３ミネラルスピリ
ツト　　　　２３．５非イオン性親油性界面活性剤　１．２分散媒（連続相）水　　　　　　　　　　　　　　　　　　２４．０陽イ
オン性親水性界面活性剤　０．４１０％酢酸　　　　　　　　　２．０安定剤（２％溶液）消泡剤　　　１１．３添加溶解物質糖類（ぶどう糖）１．３非イオン性親水性界面活性剤　１．０上記組成の混合物を均一に混和し、この塗材を用いて、
前記鉄筋の場合のライニング手法にしたがって浸漬ライ
ニングを行った。

長さ５５００ｍｍの鉄筋をショツトブラストにより素地
調製を行い、表面の錆や付着物を除去した。次いで、こ
の鉄筋５本を垂直懸垂し、塗材を入れた浸漬タンクに浸
漬し、小さな振動を与えながら引き上げた。これを２５
℃の温度で１時間指触乾燥を行い、続けて約１時間の水
蒸気養生を行った後、自然冷却させた。次に、冷却した
鉄筋を注水したコンクリート槽に浸し、７日間そのまま
放置して水中養生させた。その鉄筋を取り出し、更に２
１日間、空中養生させた。この方法におけるライニング
塗材のロスは無視し得るものであった。

得られた鉄筋には、実質的に均一な約０．２ｎｍ平均の
厚さのライニング層が形成された。このライニング鉄筋
を試験したところ、ライニング層は耐塩害性、防食性、
セメントコンクリートとの接着性、たわみ性及び不透水
性に優れ、ライニング鉄筋は海砂セメントコンクリート
中でも半永久的に発錆しないものであることが認められ
た。

実施例　２実施例１の塗材に、骨材としてけい砂８号をセメント１
００部当たり１５０部とＳＢＲカチオンラテックス（固
形分）７重量部を加え、若干の水を加えて粘度調整して
本発明のポリマーセマント・モルタルを調製した。

これを塗材として、実施例１と同様にして、鉄筋に浸漬
ライニング処理を施し、層厚約３．５ｍｍ平均の実質的
に均一なライニング層を有する鉄筋を得た。

このライニング・モルタル層は、実施例１のライニング
層と同様に、耐塩害防食性、接着性及び不透水性に優れ
、また、高い硬度を有し、形成されたライニング鉄筋は
、従来のものに比べて一層長期の耐用年数を持つもので
あると期待できる。

実施例　３コロイドセメント（８鉄セメント社製）１００重量部、
エポキシエマルジョンＣＭ’Ｒ化工業社製ＥＰ−４１０
０、ＮＶ５５％）１８重量部（樹脂固形分）、硬化剤液
（変性脂肪族アミン）３．６重量部、炭化水素系溶剤の
イオン性エマルジョン（実施例１に記載のセメント水和
抑制剤）３０重量部、水７重量部、２％ハイメトローズ
液４重量％、プルトップ０．０５重量％及びプルロニッ
クＬ−６１（旭化成工業社ｌ）　０．０１重量％の均一
ポリマーセメント塗材混合物及び該混合物に、更に骨材
として、けい砂８号１２０重量部とエポキシエマルジョ
ン（樹脂固形分）　１０重量部を加えたポリマーセメン
トモルタル塗材混合物を調製した。

両端の外表面に、あらかじめ継手ねじ山を切った８０Ａ
（外径８９．１ｎｏ）の鋼管を、既に調製されている上
記ポリマーセメント塗材中に浸漬して、乾燥塗膜が０．
１〜０．１５ｎ１１１となるように内外面をライニング
する。空中養生２〜３日後、管の両端に塗材の流出防止
金具を装着し、管を水平にして内面の所定量のポリマー
セメントモルタル塗材を流し込み、塗材が内面に均一に
分布するように手当する。塗材が内面に平均に分布した
ことを確かめて遠心鋳込機に載せ、はじめは５００〜８
００ＲＰＭの回転を１〜２分与える。次に、１５００Ｒ
ＰＭの回転３〜５分で内面のライニング材の表面が均一
に平滑になるようにする。管を機械から外して約７日間
水平に保ち、空中養生を行う。この操作は、必要とする
ならば、１〜２日の空中養生の後、３０分（硬化剤が完
全に反応しないように短時間とすること）程度の上記養
生を行って、次の工程に移すこともできる。

蒸気養生缶から取り出した管は、５〜６時間放置冷却し
た後、ポリマーセメントモルタル塗材に浸漬して、所定
厚（通常、０．５〜１．５＋＋ｗ）　Ｌこ外面ライニン
グを行い、懸垂したまま指触乾燥（１〜２日）する。次
いで、蒸気養生（温度７０〜８０℃）を１〜２時間、水
中養生７日間、空中養生１４日以上行った後、製品検査
をする。

必須検査項目は、外面の目視検査、内面のファイバース
コープ目視検査（表面の平滑性、あわ。

ふくれ、はがれ）、ピンホール試験、ライニング厚検査
、以下は抜取り検査、耐塩水性試験（ＪＩＳＫ　５４０
０７．６）、耐揮発油性試験（ＪＩＳ　Ｋ　５４００７
．７）。

透水性試験（水圧１気圧）、長さ５０００ｏａ、　３°
屈曲試験とする。合格後出荷する。

上記の方法による内外面ライニング鋼管は、水道以外の
海水（砂混入海水も含む）９石油、原油。

熱水ガスの輸送用地中埋設管として用いられる。

透水性０．１％以下で、内面ライニング４５ｍ以上なら
ば最高５０年の耐用に確実に耐えられる。

特許出願人　　　株式会社材料科学研究所三井造船株式
会社

Claims

【特許請求の範囲】１、セメント１００重量部と鉄に対して良好な接着性を
有し且つ塩化物イオンに抵抗性を有する一液性の合成樹
脂のエマルジョン１０〜３０重量部（樹脂固形分）との
混和物に、糖分１．２５〜２．５重量％とＨＬＢ１３以
上の非イオン性界面活性剤０．５〜１．０重量％を含有
する炭化水素系溶剤のイオン性エマルジョン５〜５０重
量部を添加配合して得られるポリマーセメント塗材、又
はセメント１００重量部と骨材５０〜２００重量部、上
記一液性の合成樹脂のエマルジョン１５〜３６重量部（
樹脂固形分）及び上記炭化水素系溶剤のイオン性エマル
ジョン５〜５０重量部を添加配合して得られるポリマー
セメントモルタル塗材に鉄鋼製品を浸漬ライニングする
ことを特徴とする鉄鋼製品の浸漬ライニング方法。２、上記の一液性の合成樹脂エマルジョンを、硬化剤と
の組み合わせに成る二液性の合成樹脂エマルジョンにし
た特許請求の範囲第１項のライニング方法。