JPH02217242A

JPH02217242A - 被覆鋼構造物

Info

Publication number: JPH02217242A
Application number: JP3971089A
Authority: JP
Inventors: Yukichi Watanabe; 渡辺　裕吉; Toshiyuki Okuma; 俊之大熊
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1989-02-20
Filing date: 1989-02-20
Publication date: 1990-08-30

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］本発明は重防食を必要とする鋼管杭、鋼矢板、鋼管矢板
などの鋼構造物の被覆構造に関する。

［従来の技術］鋼管杭、鋼矢板、鋼管矢板など（以下、杭・矢板と略記
する）は海洋（港湾）構造物、構造物基礎、護岸工事用
などの土木建築用資材として広く使用されている。これ
らの杭・矢板は、水、酸素、太陽光あるいは塩類などに
常に曝される極めて腐食されやすい環境において使用さ
れるにもがかわらず、長年月に亘る使用に耐えられる重
防食性が要求されている。

このような要求に応えるために、近年、重防食性を重視
した塗覆装系としてポリウレタンを被覆した杭・矢板が
開発されてきた。この杭・矢板は第２図に示したように
構成され、鋼材１の表面に、下地処理層１０を設けた後
、ポリウレタン層１１を形成させたものである。具体的
には、ポリオールからなる主剤とイソシアネート化合物
からなる硬化剤をエアレス塗装機で塗装し、ポリウレタ
ン層１１が形成されている。

ところで、杭・矢板は港湾施設など人目に触れる場所で
の用途が多いので、本来の特性として要求される防食性
の外に、美観性を有するもの、例えば着色されたものな
どが要望されるようになってきた。この美観性の要望に
対し、特開昭６３−１８３８３８号公報に、その技術が
開示されている。特開昭６３−１８３８３８号公報の技
術は、第３図に示すように、鋼材１の表面に、プライマ
ーなどの塗布によって下地処理層１２を形成させた後、
着色ポリウレタンエラストマー層１３を設け、その上に
着色顔料を含有するアクリルウレタン樹脂層１４を設け
ている。

［発明が解決しようとする課題］しかし、上記従来技術には次のような問題かある。

杭・矢板のポリウレタン被覆は、一般に、耐候性向上の
ための酸化防止剤や紫外線吸収剤の外にカーボンブラッ
クを添加して黒色にし、変退色が殆ど目立たないように
しているが、他の色彩にするためにカーボンブラックを
添加しない場合にあっては、変退色が激しかったり、チ
ョーキングを生じて外観を損ねてしまうことがある。ポ
リウレタン被覆には、例えばポリエチレン被覆と同等レ
ベルの機械的強度、硬度および可撓性が要求され、且つ
塗装作業性と材料コストに間して格段に優れた特性が要
求されているので、芳香族のイソシアネートを用いてい
た。ところが、芳香族イソシアネ−トで硬化させたポリ
ウレタン被膜は、主剤であるポリオールの種類の如何に
拘らず、黄変を起こしてしまい、黒色以外の色、例えば
青色系、緑色系の着色にすると、数か月の屋外暴露をし
ただけで退色し、初期の美観は失われてしまう、この問
題に対処して、いわゆる無黄変型である脂肪族イソシア
ネートで硬化することも考えられるが、一般に脂肪族イ
ソシアネートは高価であり、かつＮＧＯ濃度が低いため
、高比率でポリオールと反応させなければならず、ある
いは硬化反応が遅いために厚膜に塗装すると垂れが生じ
、重ね塗りによる厚膜形成に長時間を必要とする等の問
題があり、その使用は適当ではない。

この問題点を解決した方法として提案されてたのが特開
昭６２−１８３８３８号公報の技術である。しかし、着
色層であるアクリルウレタン樹脂は、耐候劣化に伴う変
退色に・間しては良好な性能を示すものの、可撓性の長
期維持に関しては充分とは云えない、具体的には、被覆
層は耐候劣化によって数％の曲げ歪みを与えただけでク
ラックが生じでしまい、可撓性に欠ける被覆層になって
しまう、前記クラックはアクリルウレタン樹脂と一体化
しているポリウレタン被覆層にまで伝播し、被覆層とし
しての機能を果たせない状態となる。

そして、この着色ウレタン系被覆層は、使用開始数年経
過後に漂流物の衝突などの外力が作用すると、脆性的破
壊が生じる可能性があり、その改良が望まれていた。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、長期耐久性
、特に耐候劣化（耐変退色性、可撓性の維持）に優れた
着色被覆鋼構造物を提供することを目的とする。

［課題生解決するための手段］上記の目的を達成するために、本発明においては、下地
処理が施された鋼構造物の表面に、２官能および／また
は３官能ポリオールを主成分とする主剤と芳香族イソシ
アネートを主成分とする硬化剤をＮＣ０１０Ｈ比が０．
８〜１．２になるように混合し被覆反応させた第１の硬
化被膜が形成され、この第１の硬化被膜の上にフッ素系
樹脂からなる第２の硬化被膜が形成されている。

上記第２の硬化被膜に着色顔料を含有させて着色被覆層
にすることができる。

また、上記第２の硬化被膜を形成するフッ素系樹脂とし
て、フルオロオレフィンとビニールエーチルの共重合体
を主成分とする主剤と脂肪族イソシアネートおよび／ま
たは脂環族イソシアネートを主成分とする硬化剤を反応
させたものにすることにもできる。

そして、フルオロオレフィンと共重合体を形成する上記
ビニールエーテルとしては、少なくとも水酸基有するも
の、アルキル基を有するもの及びカルボキシル基を有す
るものの３種よりなるものを使用することが望ましい。

［作用コ第１０は本発明に係る鋼構造物の被覆構造を示す断面図
である。第１図において、１は鋼材であり、杭・矢板を
示す、下地処理層２を設けた鋼材１の表面に、ウレタン
エラストマー系の第１の硬化被膜３を形成させ、その上
にフッ素系樹脂による第２の硬化被膜４を形成させてい
る。

第１の硬化液１１ａ３を形成するウレタンエラストマー
としては、例えばポリエーテル系、ポリエステル系、ポ
リアルコール系、ボッエステルアミド系のポリオールや
、エポキシ変性、ヒマシ油変性のポリオール、あるいは
末端ＯＨ基を有するポリブタジェンなどの２官能および
／または３官能ポリオールを主成分とする主剤と、トリ
レンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネ
ートなどの芳香族イソシアネート、あるいはその変性誘
導体を主成分とする硬化剤とを混合したものを使用する
。主剤と硬化剤の混合において、ウレタン結合をせしめ
るＯＨ基とＮＧＯ基はＮＧＯｌｏ　Ｈ比を０．８〜１．
２にすることが望ましい。

この第１の硬化被膜は被覆構造物の総括的防食性、すな
わち電気的絶縁性、機械的強度、物質遮蔽性およびこれ
らの長期永続性を具備させるべく形成させるものである
が、これらの特性はＮＧＯ１０Ｈ比によッテ変わる。Ｎ
ＧＯ１０Ｈ比が０．８未満の場合には機械的強度が極端
に低下し、また、１．２を超える場合は物質遮蔽性の低
下と柔軟性の欠如を招くため好ましくない　また、上記
特性を得るために、被膜の厚さは２ｍ１以上にするのが
望ましい。

第２の硬化液ｌｌＩ４を形成する目的は被覆鋼構造物に
美観を付与するためであるが、美観を長年月に亘って維
持するためには、この被膜は耐候性、耐水性、耐熱性お
よび耐汚染性を有することが必要である０本発明におい
ては、上記諸特性を有する被膜にするために、その材質
をフッ素系樹脂にしている。フッ素系樹脂としては、ポ
リフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリテトラフ
ルオロエチレン、ポリフロロトリフルオロエチレン、テ
トラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重
合体など種々あり、いずれも化学的安定性と低表面エネ
ルギー性を具備している。しかし、これらの熱可塑性フ
ッ素系樹脂の被覆に際しては加熱を必要とし、第１の硬
化被膜が性状変化することなく被覆することは困難であ
る。

この問題に対し、本発明者らは、フッ素系樹脂中に特定
の官能基を有するビニルエーテルを導入し、イソシアネ
ート硬化型にすれば常温で被覆形成できるようになるこ
とに着目し、上記問題が解消できるフッ素系樹脂を見い
出した。すなわち、本発明で使用するフッ素系樹脂は、
溶剤可溶性、常温硬化性、第１のウレタン系硬化被膜と
の密着性、顔料との相溶性を考慮し、少なくとも水酸基
を有するもの、アルキル基を有するもの、カルボシル基
を有するものの３種のビニルエーテルとフルオロオレフ
ィンの共重合体を脂肪族および／または脂環族イソシア
ネートで硬化させたものである。

本発明の被覆鋼構造物は、杭・矢板の表面に、先ず第１
の硬化被膜を形成させ、その上に第２の硬化被膜を形成
させたものであり、第２の硬化被膜の機能は美観を保持
させることにある。そのため、例えば打設後に常時水中
あるいは海中に位置する部分には必ずしら第２の硬化被
膜が形成されなくてもよい、第１の硬化被膜のうち、第
２の硬化被膜が形成されない部分は、打設前の屋外保管
中に変退色することがないよう黒色であることが好まし
い。

第２の硬化被膜は種々の着色顔料を配合したものである
が、第１の硬化被膜を隠蔽するためには、その膜厚は３
０Ｊｉｍ以上必要であり、耐久性や施工性を考慮すると
、５０〜２００μｍにするのが望ましい。

第２の硬化被膜中に配合される着色顔料としては、酸化
チタン、酸化クロム、鉛丹、ベンガラ、フタロシアニン
ブルーなど無機、有機のものが使用できる。

鋼材にショツトブラスト等の除錆処理を施した後下地処
理を施す、下地処理は鋼材と第１の硬化被膜との長期に
亘る密着性維持のために必要であり、クロム酸系化成処
理、リン酸塩系化成処理のほかエポキシ樹脂系プライマ
ーの塗布、ウレタン樹脂系ブライマーの塗布などを適用
する。

［実施例］以下、本発明の実施例について説明する。

（実施例）３ｍ長のＵ型鋼矢板（日本鋼管製、ＮＫＳＰｌｌｌａ）
を２枚用意し、その凸側面をサンドブラスト処理し、エ
ポキシ樹脂系プライマーを塗装した。膜厚は乾燥後約５
０μｍとなるようにした。

次いで、２官能ポリオールと３官能ポリオールが重量比
で１：１、カーボンブラックを１重量％含む主剤と一ジ
フェニルメタンジイソシアネート変性体を主成分とする
硬化剤をＮＣ０１０Ｈ比が１．０になるようにして２液
型工アレス塗装機を用いて塗装し、第１の硬化被膜とな
る黒色ウレタンエラストマー被覆層を約２．５■■厚に
形成させた。そして、ウレタンエラストマー被覆層が硬
化後、水酸基価が５０１１ｇＫＯＮ７ｇ　、酸価が５Ｉ
１ｇにＯＨ／ｇの水酸基、カルボキシル基およびアルキ
ル基を有するビニルエーテルと、フルオロオレフィン共
重合体が主成分で、着色顔料として酸化チタンとコバル
トブルーを配合した主剤並びにチタンイエローを配合し
た主剤の２種類（ａ、ｂ）を調合し、ヘキサメチレンジ
イソシアネート誘導体を主成分とする硬化剤とからなる
フッ素樹脂系塗料と前記この２種類の主剤をそれぞれ２
液型工アレススプレー塗装機で塗装し、それぞれ約７０
μｍ厚の着色被覆層を得た。このようにして、外観が（
ａｌ青色系の着色層を有する防食被覆鋼矢板と（ｂｌ黄
色系の着色層を有する防食被覆鋼矢板を得た。これらの
防食被覆鋼矢板の試験結果は表に示す。

（比較例１）黒色ウレタンエラストマーの被覆までは実施例と同様に
行い、その硬化後、市販のアクリルウレタン系着色塗料
（青色系）をトップコートとして約７０μｍ厚塗装し、
着色被覆鋼矢板を得た。

この防食被覆鋼矢板の試験結果は表に示す。

（比較例２）実施例と同様に、鋼矢板にプライマーを塗装し、その上
に、着色顔料としてカーボンブックに代えてフタロシア
ニンプル〜と酸化チタンを配合した以外は実施例と同じ
ウレタンエラストマーを２液型工アレススプレー塗装機
を用いて塗装した。このようにして、約２．５關厚の青
色系着色被覆を有する鋼矢板を得た。この防食被覆鋼矢
板の試験結果は表に示す。

上記実施例および比較例１．２で得られた防食被覆鋼矢
板について、海洋暴露試験、耐候性促進試験、密着性試
験を実施した。

海洋暴露試験は上記鋼矢板のうち２ｍ長を海洋環境（干
満帯）に１年間Ｊ％ｉＬ、残りから１５０ｕ＋　Ｘ　７
０　ｓｎの試験片を切り出して耐候性促進試験を行った
。耐候性促進試験はカーボンアークサンシャインウェザ
オメータ（ブラックパネル温度６３℃、１２分／２時間
純水スプレー）に試料を取り付け、１０００時間、２０
００時間照射後の状況を比較した。密着性試験はプルオ
フ法で垂直剪断密着力測定を行った。試験結果は表に示
すごとくであった。

表により明らかなように、実施例＋ａ＋　、　ｔｂｌに
おいでは、海洋生物付着による美観性の低下はなく、色
差が小さく紫外線と酸素の作用による変退色がないこと
を示し、また曲げ試験における異常はなく可撓性が維持
されていることが認められた。さらに密着力も単層被覆
（比較例２）の場合と同等の強固な密着性を示した。こ
れに対し、比較例１．２においては、海洋生物付着によ
る美観性の低下があり、比較例１では、さらに曲げ試験
でクラックが発生し、可撓性に閉頭があった。

［発明の効果］本発明は、外面に、フッ素系樹脂からなる被覆層が形成
された被覆鋼構造物であり、次のような効果を奏する。

（１１外面の被覆層は、表面エネルギーが一般の６フツ
素系闇脂と同様に低いので汚染されにくい。

また、外面の被覆層を顔料が添加された着色層にした場
合、長年月に亘って殆ど変退色せず、長期間に亘って美
観性を維持できる。

（２外面の被覆層を形成するフッ素系樹脂をイソシアネ
ート硬化型にすると、常温で硬化させることができ、被
覆施工が容易である。また、下部被覆層であるウレタン
エラストマーとの層間密着性に優れ、施工時あるいは使
用時おいて、外力の作用による外面被覆層の剥離や欠落
が生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明係るｆＲＩＩ！造物の被遺物造を示す断
面図、第２図および第３図は従来技術による被覆構造を
示す断面図である。１・・・鋼材、２・・・下地処理層、３・・・第１の硬化被膜、４・・・第２の硬化被膜。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）下地処理が施された鋼構造物の表面に、２官能お
よび／または３官能ポリオールを主成分とする主剤と芳
香族イソシアネートを主成分とする硬化剤をＮＣＯ／Ｏ
Ｈ比が０．８〜１．２になるように混合し被覆された第
１の硬化被膜が形成され、この第１の硬化被膜の上にフ
ッ素系樹脂からなる第２の硬化被膜が形成された被覆鋼
構造物。
（２）第２の硬化被膜を形成するフッ素系樹脂がフルオ
ロオレフィンとビニルエーテルの共重合体を主成分とす
る主剤と脂肪族イソシアネートおよび／または脂環族イ
ソシアネートを主成分とする硬化剤を反応させたもので
ある請求項１記載の被覆鋼構造物。
（３）ビニルエーテルが、少なくとも水酸基を有するも
の、アルキル基を有するものおよびカルボキシル基を有
するものの３種よりなる請求項２記載の被覆鋼構造物。
（４）第２の硬化被膜が着色顔料を含むものである請求
項１記載の被覆鋼構造物。