JPH01268772A - ステンレス鋼摩擦接合用塗料組成物 - 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］ この発明は、ステンレス鋼摩擦接合用塗料組成物に係り
、より詳しくはステンレス鋼を用いた建造物等における
摩擦接合面に塗布して優れた付着性、耐蝕性、摩擦接合
特性等を付与する塗料組成物に関する。

［従来の技術］ ！ａ物等の分野で行われている現場接合法としては、リ
ベット接合法、通常のボルトよりも２〜３倍の強度を有
する高力ボルトを使用する高力ボルト摩擦接合法、アー
ク溶接等の溶接法等が行われており、最近では現場施工
性に優れていると同時に剛性の高い接合部が得られるこ
とから高力ボルト摩擦接合法がその主流を占めている。

この高力ボルト摩擦接合は、第１図及び第２図にその接
合部断面の例を示すように、高力ボルト２、ナツト３及
びワッシャー４で接合部材１ａ、１ｂ及び１Ｃを締付け
、これら接合部材１ａ、１ｂ及び１０間に生ずる摩擦力
によって応力を伝達する接合法である。そして、このよ
う・な高力ボルト接合においては、その接合部材間の摩
擦力の大きさＳは、接合部材間圧縮力Ｃと摩擦係数Ｃｆ
との積で表わされる。従って、第１図のようにその摩擦
面が１面でおれば３＝Ｃｆ−Ｃとなり、また、第２図の
ようにその摩擦面が２面であれば５＝２Ｃｆ−Ｃとなる
。

ところで、この高力ボルト摩擦接合の目的とするすべり
耐力Ｆは、摩擦力の大きさＳと同じ概念であり、このす
べり耐力Ｆは接合部材間圧縮力Ｃに対応するボルト軸力
Ｂと摩擦係数Ｃｆに対応するすべり係数μとの積（Ｆ＝
μＢ）で表わされる。

そして、このような高力ボルトを用いた摩擦接合は、大
型建造物、橋梁等においてよく採用されているが、その
すべり耐力Ｆを向上させるためにすべり係数μを大きく
する工夫がなされている。

例えば、鋼材からなる接合部材を用いた高力ボルト摩擦
接合においては、その接合面を故意に発錆させることに
よってすべり係数μを０．４５以上の値にしており、こ
れが一般に行われている方法でおる。また、表面処理に
よる工夫としては、接合部に塗膜を形成する方法が知ら
れており、無機ジンク塗料を塗った場合のすべり係数μ
がほぼ０゜５前後で、有機ジンク塗膜の場合のすべり係
数μか０．３前後で、亜鉛やアルミニウム等を溶射した
場合のすべり係数μが０．５〜０．７の範囲でおる。

ところで、近年、種々の建造物の業界においてもステン
レス鋼の高耐蝕性や意匠性が着目され、このステンレス
鋼を建築構造体に使用しようとする考えがではじめてき
ている。ところが、このステンレス鋼を建築構造体とし
て使用することは一般的でなく、また、適切で効率的な
現場接合法も開発されていない。そこで、互いに接合さ
れるステンレス鋼製接合部材の各接合面を粗面に形成し
たり、あるいは、鋼材と同様の表面処理、すなわち無機
ジンク塗料を塗ったり、亜鉛やアルミニウム等を溶射す
ることも考えられる。

しかしながら、ステンレス鋼摩擦接合の場合には、その
接合面を粗面にしただけではすべり係数μが０．２前後
でおり、また、ステンレス鋼で必るために鋼材のように
発錆させることができない。

また、上記のように無機ジンク塗料を塗布した場合には
すべり係数μの値がほぼ０．５前後まで達するが、この
無機ジンク塗料を塗布して得られる塗膜中の亜鉛粉末が
ステンレス鋼より卑な金属であるため、長期間のうちに
は接触腐蝕を起して溶出し、すべり係数μが変化してく
るという問題がある。ざらに、亜鉛やアルミニウム等を
溶射した場合にも、すべり係数μの値が０．５〜０．７
に達して無機ジンク塗料の場合とほぼ同様の結果が得ら
れるが、この場合においても亜鉛やアルミニウムがステ
ンレス鋼より卑な金属であることから無機ジンク塗料の
場合と同様の問題があり、しかも、実用上は溶射の工程
が煩雑である。

［発明が解決しようとする課題］ 従って、本発明の目的は、高力ボルトを使用するステン
レス鋼摩擦接合において、簡便な方法で長期間に亘って
安定した高いすべり係数を付与するための手段を提供す
ることにある。

また、本発明の目的は、上記のステンレス鋼を用いた構
造物の摩擦接合の際に、その接合面に塗布することによ
り長期間安定して高いすべり耐力得ることができるステ
ンレス鋼摩擦接合用塗料組成物を提供することにある。

［課題を解決するための手段」 すなわち、本発明は、分子内にＳｉ−０結合あるいはＴ
ｉ−０結合を有する高分子化合物の１種又は２種以上を
含有し、かつ、平均粒径０．１〜５０Ｉｊｘのステンレ
ス粉末を含有することを特徴とするステンレス鋼摩擦接
合用塗料組成物におる。

先ず、本発明においては、分子内にＳ　１−Ｏａるいは
１１−０の結合を有する高分子化合物の１種又は２種以
上を含有する溶液又は懸濁液を塗料組成物のビヒクルと
して使用する。

すなわち、摩擦接合においてその摩擦力の向上を図るに
は、接合部材同志の同種接触を防ぐために接合用塗料組
成物中にビヒクルと共に充填物として各種顔料を使用す
ることが有効である。

しかるに、ビヒクルとして通常用いられる有機高分子、
いわゆる樹脂を用いたものでは、そのすべり係数を求め
る実験で応力を上げてい、くと、接合面で局部的に温度
が数百度にも上昇し、用いた樹脂が軟化し、場合によっ
ては溶融するものと考えられ、このために、後述するス
テンレス粉末をはじめ、金属の酸化物あるいはそれらの
酸塩である。シリカ、チタニア、ジルコニア、アルミナ
等を顔料に用いても、すべり係数として０．４以上の値
が得られない。

従って、ビヒクルとしては、局部的に温度が数百度に上
昇しても軟化溶融せず、しかも常温でも硬化することが
必要である。そこで本発明においては、このような物質
として分子内にＳｉ−０又はＴｉ−〇の結合を有する高
分子化合物、例えば水ガラス、アルキルシリケートおる
いはその部分加水分解物、アルキルチタネート必るいは
その部分加水分解物等の１種又は２種以上の溶液又は懸
濁液をビヒクルとして用いる。この場合、溶液又は懸濁
液を調製するための溶剤としては、塗布する際には顔料
等を展伸する作用を有し、自然条件下にあるいは加熱条
件下に揮発して塗膜を形成せしめるものであればよく、
水、アルコール等の有機溶剤、あるいはこれらの混合溶
剤を挙げることができるが、好ましくは水及びアルコー
ル若しくはこれらの混合溶剤である。このようなビヒク
ルを使用することにより、従来のビヒクルが有する難点
を克服したもので、乾燥させることにより接合面に軟化
溶融点の高いガラス状の皮膜が形成される。なお、上記
アルキルシリケートやアルキルチタネートは、それ自体
は単量体であって高分子化合物ではないが、微量の水と
反応すると部分的に加水分解し重合して高分子化合物に
なるので、これらの物質を塗料組成物として使用する際
に水又はアルコール等の溶剤と共存させると、この塗料
組成物中では実質的に高分子化していると考えられ、し
かも、ある程度高分子化したものを使用するほうが硬化
が速く、機械的性能の優れた塗膜を得ることができる。

従って、これらアルキルシリケートやアルキルチタネー
トについても、本発明では「分子内にＳｉ−０又はＴｉ
−０の結合を有する高分子化合物」として取扱うもので
おる。

この場合、本発明において特に分子内にＳｉ−０又はＴ
ｉ−０の結合を有するものを選んだのは、顔料粉末を結
合させるビヒクルとしての能力がおり、常温では水等に
溶解あるいは懸濁して液状でおり、しかも、硬化すると
軟化溶融点が数百度以上になるものとして最も適してい
るからである。

次に、本発明においては、顔料として平均粒径０．１〜
５０ｍのステンレス粉末を使用する。

すなわち、摩擦接合において接合部材同志の接触を防ぐ
ために、接合用塗料組成物中に充填物として各種顔料を
添加することが有効であることは上記の通りであるが、
この場合、顔料としては各種金属粉、金属の酸化物粉末
あるいはそれらの酸塩の粉末が一般的である。しかしな
がら、金属については、接合部材としてステンレス鋼製
のものを使用した場合、このステンレス鋼より卑な金属
では金属自体が溶出してしまい、反対に、ステンレス鋼
により真な金属であるとステンレス鋼の方が腐蝕されて
ステンレス鋼製接合部材を使用する意味が失われてしま
う。なお、この場合、金属がステンレス鋼同志であれば
腐蝕の程度は小さいが、好ましくは同種のものを使用す
るのがよい。

また、金属の酸化物等についてみると、通常の材料の粉
末では接合部材間に応力が加わると、十分な強度に達し
ないうちに圧潰するのに対し、特にシリカ、チタニア、
ジルコニア、アルミナ等の粉末は圧潰強度も大きく、す
べり係数も０．４〜０．８程度の値が得られるが、こ１
ら酸化物を顔料として、上記の分子内にＳｉ−０又はＴ
ｉ−０の結合を有する高分子化合物を含有する溶液又は
懸濁液をビヒクルとして使用すると、このビヒクル乾燥
後、これらの粉末がガラス質であるためにその粒子間と
固化したビヒクル成分との間の応力が緩和されず、亀裂
が入り易くなり、十分な密着力が得られず、実用上問題
が生じる。これに対し、平均粒径が０．１〜５０庫のス
テンレス粉末を前記ビヒクルに添加すると、粒子間に優
れた密着力が得られる上、すべり係数として０．６程度
の高い値が得られ、しかも腐蝕の問題も生じないという
、要求される種々の特性を満足する摩擦接合用塗料組成
物が得られる。

この場合、本発明にいうステンレス粉末とは、５ＵＳ３
０４．５ｔＪＳ４３０，５ＵＳ３１６等を挙げることが
でき、接合部材を構成するステンレス鋼の鋼種と同じで
あっても異なっていてもよいが、好ましくは同種のもの
がよい。このようなステンレス粉末は、ステンレス鋼を
用い、例えば機械的粉砕法、水中アトマイズ法等の手段
で製造される。そして、その平均粒径は、通常０．１〜
５０ｕｓｔ、好ましくは１〜１５Ｊｊ！１であり、この
平均粒径が０．１４未満では十分なすべり係数が得られ
ず、また、５０虜を越えると表面が粗くなりすぎて塗膜
の付着力が損なわれるほか、大きな粒子が接合面で転が
って徐々に緩みが発生する原因になる。

また、ビヒクルの配合量は、ステンレス粉末１００重量
部に対して固形分換算で５〜５０重量部、好ましくは１
５〜３０重量部でおり、５重量部より少ないと充分な塗
膜の密着力を発揮することが難しく、また、５０重量部
より多いと、固化したビヒクルがガラス貿で必るために
かえって亀裂が入り易くなる。

なお、本発明の塗料は、以上の基本組成のほかに、例え
ば均一性に優れた塗膜を速く硬化させる目的で、通常の
塗料に添加される分散剤、反応性希釈剤、沈澱防止剤等
の１種又は２種以上を必要に応じて適宜添加することが
できる。

また塗料の製造手段としては、例えばビヒクルと顔料と
の混合攪拌等、通常用いられる手段を用いることができ
る。

次に、本発明塗料を接合部材に塗装する手段としては、
はけ塗り、スプレー塗布等の従来公知の手段を用いるこ
とができ、その膜厚としては乾燥後で２０〜２００虜、
好ましくは５０〜１００１Ｕが適当である。膜厚が２０
＊より薄いと十分なすべり係数が得られず、反対に２０
０＊より厚いと、応力がかかった場合に塗膜が圧潰し易
くなって十分なすべり耐力が得られない。

［実施例］ 以下、実施例及び比較例に基いて、本発明を具体的に説
明する。

実施例１〜４及び比較例１〜８ 第１表に示す粒径の５ＵＳ３０４のステンレス粉末１０
０重量部に第１表に示すビヒクル水溶液を第１表に示す
割合（固形分として）で添加し、よく混合して各実施例
及び比較例の接合用塗料組成物を調製した。

第３図に示す５ＵＳ３０４製接合部材（主板１ａ及びｌ
ｂ　：　１００ｓＸ　４００ｓＸ　１６ｍ、側板５ａ及
び５ｂ　：　１００ｓＸ　４００ｓＸ　９＃）の表面を
塗装下地としてグラインダーがけし、その粗度をＲａ１
５〜２５ＥＩ、Ｒｍａｘ４０ｇにした後、上記各実施例
及び比較例の接合用塗料組成物を塗布し、常温で４８時
間放置して乾燥し、第１表に示す膜厚の塗膜６ａ及び６
ｂを形成した。

このようにして得られた塗膜６ａ及び６ｂについて、２
Ｍ間隔で下地に達するきずを付けて合計２５個のゴバン
目を形成し、テープを用いて剥離テストを行ない、剥離
しなかった目数で塗膜の密着力を評価するゴバン目テス
トを行った。結果を第１表に示す。

また、上記塗膜を形成した５ＵＳ３０４製接合部材の主
板１ａ及び１ｂ並びに側板５ａ及び５ｂを使用し、第３
図に示すような高力ボルト摩擦接合部を作製した。この
高力ボルト摩擦接合部について、日本建築学会発行「高
力ボルト接合、設計施工指針」第５４頁に記載された試
験方法に準随し、スベリ係数の測定を行った。結果を第
１表に示す。

［発明の効果］ 本発明の摩１察接合用塗料組成物は、これを塗装したス
テンレス鋼接合部材に対して優れだすへり係数を付与し
、特にステンレス鋼を必要とするような高腐蝕性環境や
高温腐蝕環境等における大型構造物、建造物、設備プラ
ント、橋梁、高速道路等に用いられて優れた摩擦接合部
を与えるものであり、従来では再塗装等のメインテナン
スを必要としていた用途に適用され、その長期耐久性を
もたせてメインテナンスフリーにすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は摩隙面が１面の高力ボルト摩擦接合部の説明図
、第２図は摩涼面が２面の高力ボルト摩擦接合部の説明
図、第３図は実施例においてすべり係数を測定するため
に用いた高力ボルト摩擦接合部の説明図である。 特許出願人　　　新日鐵化学株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 分子内にＳｉ−Ｏ結合又はＴｉ−Ｏ結合を有する高分子
   化合物の１種又は２種以上を含有し、かつ、平均粒径０
   ．１〜５０μｍのステンレス粉末を含有することを特徴
   とするステンレス鋼摩擦接合用塗料組成物。