JPH0343060B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋼材、特に重防食を必要とする鋼管
杭、鋼矢板、鋼管矢板等の鋼構造物の表面に形成
される被覆構造に関したものである。

本発明は、屋外で長年月に亘つて使用しても防
食性を維持し、かつ変退色の少ないポリウレタン
系組成物の着色被覆を提供するものである。

〔従来の技術〕

鋼管杭、鋼矢板、鋼管矢板（以下杭および矢板
と略記する）は、海洋構造物、構造物基礎、護岸
工事等の土木建築用資材として広く使用されてい
る。

ところで、これらの杭および矢板は、使用する
その環境が常に水、酸素、紫外線といつた腐食要
因と接していて厳しい環境であるにもかかわら
ず、長年月に亘る使用に耐えられる材料の使用と
優れた重防食性とが要求されている。

さらに、橋脚、桟橋、港湾施設など人目に触れ
る用途が多いため、美観性が重要なテーマになつ
ている。

杭および矢板に従来施されてきた防食法として
は、電気防食、タールエポキシ等の薄膜塗装、モ
ルタルライニングなどであつたが、いずれも長年
月に亘つて重防食性を維持しつづけさせるには、
困難であるため、頻繁に再塗装しなければならな
かつたり、メンテナンスに多大な時間とコストが
かかるものであつた。

一方、近年になり、重防食性を重視した塗覆装
系としてポリエチレン被覆、ポリウレタン被覆が
開発されてきた。

前者の場合は、粘接着剤を介してポリエチレン
被覆を形成するもので、具体的には、第２図のよ
うに反応硬化型エポキシプライマーなどの所定の
前処理２を施した鋼材１の表面に、溶融押し出し
法、シート圧着法、粉体塗装法で接着性ポリエチ
レン３とポリエチレン４を被覆したものである。

後者は、第３図に示したような構成からなるも
ので鋼材１の表面にプライマー５を処理した後、
ポリウレタン層６を形成するもの、具体的には、
ポリオールからなる主剤とイソシアネートからな
る硬化剤をミキサーで混合し、スプレーで吐出し
て塗装し、単一のポリウレタン層を形成するもの
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第２図のような構成によつて、鋼材と強固に接
着一体化したポリエチレン被覆は、優れた防食性
を示し、かつ、ポリエチレンにあらかじめ着色顔
料を添加することによつて着色被覆層を形成させ
ることができるという利点を有するが、矢板のよ
うに異形部、屈曲部のある鋼材表面あるいは、溶
接等で接合した部分の周辺には、被覆施工そのも
のがきわめて困難になるという問題点を持つてい
る。

そのため、主用途として１本ずつ使用される鋼
管杭の場合や一部の鋼矢板に限定されてしまい、
それ以外への適用は難しい。

また、ポリウレタン被覆は、第３図のような構
成で鋼材と強固に接着一体化したものは、防食性
に優れている。

しかしながら、従来のポリウレタン被覆は、耐
候性を向上させるために、紫外線吸収剤や酸化防
止剤のみならず、カーボンブラツクを添加して黒
色にし、そのため変退色がほとんど目立たないも
のであつたが、カーボンブラツクを除去した着色
被覆では、硬化剤の種類によつては、変退色が著
しくなつてしまう。

つまり、この２者のなかでは比較的新しい、即
ち後発の技術である重防食用ポリウレタンには、
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、かつ塗装作
業性と材料コストに関し格段に優れた特性が要求
されていることから、芳香族イソシアネート系の
硬化剤を用いていた。

ところが、芳香族イソシアネートで硬化したポ
リウレタン被覆は、主剤であるポリオールの種類
の如何によらずいわゆる黄変を起こしてしまい、
黒色以外の色、例えば緑色や青色系の着色被覆と
すると数ケ月の屋外暴露によるだけで退色を呈
し、初期の美観性は失われてしまう。

これに対して、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が考えられるが、
一般に脂肪族イソシアネートは高価であり、かつ
NCO含量が小さいため高比率でポリオールと反
応しなければならなかつたり、固型分率が高いた
め塗装作業性が悪かつたり、あるいは硬化反応が
きわめて遅いため厚膜に塗装するとタレが生じ重
ね塗りによる厚膜形成に長時間を必要とする等の
問題点があつた。

そのため、脂肪族イソシアネートで硬化させる
ポリウレタン被膜を例えば３mm厚に形成するの
は、塗装作業性、材料コスト、作業能率の面から
きわめて困難であるという問題点を有するもので
あつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前述のような従来の鋼材被覆におけ
る問題点を解決するべく種々検討を加えた結果到
達したものであり、必要に応じて前処理された被
覆材用として構造物の表面に、先ず、NCO／OH
比で0.9〜1.1となるように芳香族イソシアネート
を主成分とする硬化剤と２官能および／または３
官能ポリオールからなる主剤とを混合し反応させ
たことからなる第１の硬化被膜を形成させ、次い
でその第１の硬化被膜上にNCO／OH比で0.9〜
1.1となるように脂肪族および／または脂環族イ
ソシアネートを主成分とする硬化剤と２官能およ
び／または３官能ポリオールとからなる主剤とを
混合し反応させて得た第２の硬化被膜を形成させ
たことからなる被覆鋼構造物を提供するものであ
る。

〔作用〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は鋼材の被覆構造を示す拡大断面図で、
必要に応じて前処理９を施した鋼材１表面に第１
層のポリウレタン組成物７を被覆形成し、その上
に第２層の着色ポリウレタン組成物８を被覆形成
させるものである。

この鋼材１とは、海洋構造物、基礎、護岸工事
等の土木建築用資材の鋼管杭、鋼矢板、鋼管矢板
である。

第１のポリウレタン層７を形成するための芳香
族イソシアネートとしては、トリレンジイソシア
ネート、ジフエニルメタンジイソシアネート、ト
リフエニルメタントリイソシアネート、ポリメチ
レンポリフエニルイソシアネート、２−クロロ−
１，４−フエニルジイソシアネート、フエニルイ
ソシアネート、クロロフエニルイソシアネート、
ナフタレンイソシアネートおよびこれらの変成誘
導体があり、これらの中から硬化剤の主成分を選
択すればよい。

また、この硬化剤には、芳香族イソシアネート
以外に顔料、希釈剤等を含んでいてもよい。

さらに、第２のポリウレタン層８を形成するた
めの脂肪族または脂環族イソシアネートとして
は、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレ
ンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレン
ジイソシアネート、ジメリールジイソシアネー
ト、ジアニシジンジイソシアネート、トリデンジ
イソシアネート、メチルイソシアネート、エチル
イソシアネート、プロピレンイソシアネート、ブ
チルイソシアネート、イソホロンジイソシアネー
ト、リジンジイソシアネートメチルエステルおよ
びこれらの変性誘導体があり、これらの中から硬
化剤の主成分を選べばよい。

この硬化剤には、第１のポリウレタン層７形成
のために使用した硬化剤と同じく脂肪族イソシア
ネートまたは脂環族イソシアネートのほか、顔
料、希釈剤等を含んでいてもよく、少量の芳香族
イソシアネートを含んでいても構わない。

これらのイソシアネートと反応し、第１層およ
び第２層の被膜を形成するためのポリオールとし
ては、ポリエーテル、ポリエステル、ポリエステ
ルアミド、アクリル、ヒマシ油変性、エポキシ変
性、ポリアルキレングリコール、末端OHポリブ
タジエンなどの２官能または３官能ポリオールが
ある。

本発明の特徴は、この第２層に着色顔料を含有
させることにあるが、この目的のためには、フタ
ロシアニングリーン、クロムグリーン、ジンクグ
リーン、フタロシアニンブルー、フエロシアン化
カリ、群青、チタンイエロー、セラミツクイエロ
ー、ルチル型チタン、などを主剤または／および
硬化剤にニーダー等の混合機で混合しておけばよ
い。

鋼材に施す表面処理としては、クロム酸系化成
処理、リン酸系化成処理、シラン化合物のほか、
各種プライマーがあげられ、長期にわたる重防食
性を維持するために必要である。

本発明は、以上のように、組成の異なるポリウ
レタン系２層被覆を提供するものであるが、各層
の膜厚は材料コスト、塗装作業性を考慮すると、
第１層が1.5〜2.5mm、第２層が0.3〜1.5mmである
ことが好ましく、全体で2.0mm厚以上にすれば耐
衝撃性等の機械的性質にも優れた被膜構造が得ら
れる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

実施例 １ Ｕ型鋼矢板（NKSP−ａ、日本鋼管製）の凸
面をサンドブラスト処理し、ウレタン系プライマ
ーを乾燥後の膜厚が50μｍとなるように塗装し
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である主剤と、ジフエニルメタ
ンジイソシアネートを主成分とする硬化剤を
OH／NCO比が1.0になるようにして、可変型２
液塗装機を用いて混合・塗装し、2.0mm厚の第１
のポリウレタン層を形成した。

次いで、30分後、２官能ポリオールと３官能ポ
リオールが重量比で１：３でかつ、フタロシアニ
ンブルー0.5重量％、ルチル型チタン2.5重量％を
着色顔料として含有する主剤と、ヘキサメチレン
ジイソシアネート誘導体とイソホロンジイソシア
ネート誘導体が重量比で１：１である硬化剤を
OH／NCO比が1.0になるようにして第１のポリ
ウレタン層の上に塗装し、0.5mm厚の第２のポリ
ウレタン層を形成した。

このようにすることにより、外観が良好で、シ
ヨアＤ硬度が60〜62の範囲にある青色系被膜を形
成することができた。

実施例 ２ 500A（外径508.0mm）の鋼管外面をサンドブラ
スト処理し、ウレタン系プライマーを乾燥膜厚が
50μｍとなるように塗装した。

次いで、鋼管をターニングロールで回転し搬送
しつつ、実施例１と同様の第１のポリウレタン層
を2.5mmの厚さに形成した。

次いで30分後着色顔料をフタロシアニングリー
ン0.5重量％、ルチル型チタン2.5重量％に変えた
ほかは実施例１の第２のポリウレタン層と同じ組
成である第２層を第１のポリウレタン層の上に
0.5mm厚形成した。

このようにして外観の良好なシヨアＤ硬度60〜
61の緑色系被覆を形成することができた。

比較例 １ Ｕ型鋼矢板（NKSP−ａ日本鋼管製）の凸面
をサンドブラスト処理し、ウレタン系プライマー
を乾燥後の膜厚が50μｍとなるように塗装した。

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でありフタロシアニンブルー
0.5重量％、ルチル型チタン2.5重量％を着色顔料
として含有する主剤と、ジフエニルメタンジイソ
シアネートを主成分とする硬化剤とをOH／NCO
比が1.0になるように配合し、２液塗装機を用い
て塗装して2.5mm厚の外観の良好なシヨアＤ硬度
59〜61の青色系被覆を形成した。

比較例 ２ 500Aの鋼管外面をサンドブラスト処理し、ウ
レタン系プライマーを乾燥膜厚が50μｍとなるよ
うに塗装した。

次いで、鋼管をターニングローラーで回転しつ
つ搬送して、使用する着色顔料をフタロシアニン
グリーン0.5重量％、ルチル型チタン2.5重量％に
変えた他は比較例１と同じ組成である被膜を3.0
mm厚に形成し、外観の良好なシヨアＤ硬度59〜61
の緑色系被覆を得た。

実施例 ３ 実施例１、２、比較例１、２で得た被覆構造を
有する鋼材から、各々150mm×75mmの試験片を切
り出し、次の要領に従つて耐候性試験を行つた。

カーボンアークサンシヤインウエザオメーター
に試料を取付け500時間、1000時間照射後の状況
を比較した。

なお、ブラツクパネル60℃、12分／２時間の割
合で純水の噴霧を行つた。

この促進耐候性試験により、各試料の外観や変
退色の状況を調べたところ、実施例１、２によつ
て得た試料を使用した場合は、1000時間照射後で
あつても、初期のものと比較してほとんど変化が
無かつたのに対し、比較例１、２による試料の場
合では、いずれも照射時間を500時間しただけで
チヨーキングを起こし、初期のものに比較して著
しい変色を呈していた。

これとは別に、被覆部分の密着性について調べ
たところ、実施例１、２における第１のポリウレ
タン層と第１のポリウレタン層の層間剥離は全く
生じなかつたし、また、絶縁抵抗、耐衝撃性につ
いては比較例１、２を含めた全サンプルとも初期
値（10¹¹Ω・m²）とほとんど変化していず、比較
例の被覆構造でも、外観以外は良好であることが
確認された。

〔発明の効果〕

本発明は、脂肪族あるいは／および脂環族イソ
シアネートで硬化した着色ウレタン被覆層が外面
に形成されたウレタン系２層被覆構造を提供する
ものであり、本発明によれば、ウレタンの持つて
いる重防食性を生かしつつ、 (1) 変退色がほとんど生じない黒色以外の着色ウ
レタン被覆が得られる、 (2) 着色層がウレタン系であるため、第１層との
層間密着に優れる、 (3) 塗装作業性・経済性に関し、芳香族イソシア
ネートで硬化するウレタン被覆と大きく変わら
ず良好である、 という効果を併せて享受することができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従い構成した被覆鋼構造物の
一部断面図、第２図は従来から行われている被覆
鋼構造物の一部断面図、第３図は他の従来法によ
る被覆鋼構造物の一部断面図である。 １……鋼材、２……プライマー層、３……接着
性ポリエチレン樹脂層、４……ポリエチレン樹脂
層、５……プライマー層、６……ポリウレタン樹
脂層、７……第１のポリウレタン樹脂層、８……
第２のポリウレタン樹脂層である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被覆材として構造物の表面に、先ず、
   NCO／OH比で0.9〜1.1となるように芳香族イソ
   シアネートを主成分とする硬化剤と２官能およ
   び／または３官能ポリオールからなる主剤とを混
   合し反応させたことからなる第１の硬化被膜を形
   成させ、次いでその第１の硬化被膜上にNCO／
   OH比で0.9〜1.1となるように脂肪族および／ま
   たは脂環族イソシアネートを主成分とする硬化剤
   と２官能および／または３官能ポリオールとから
   なる主剤とを混合し反応させて得た第２の硬化被
   膜を形成させたことからなる被覆鋼構造物。 ２ 着色ポリウレタンにより第２の硬化被膜を形
   成する特許請求の範囲第１項記載の被覆鋼構造
   物。