JPH0519459B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ 本発明は、鋼矢板、鋼管杭および鋼管などの鋼
材を含む金属材料の表面を防食被覆する方法に関
するものである。

［発明の背景］ 鉄鋼、アルミニウムのパイプあるいは板状成形
体などの金属材料の表面の防食を目的として、そ
の表面にポリオレフイン被覆シートなどのプラス
チツク被覆シートを接着被覆することは既に実施
されている。

特に、鋼矢板あるいは鋼管杭は、護岸などを目
的として海水等に接触した状態で使用されること
が多く、このような過酷な条件でを長期間にわた
る耐久性が要求されるので、その表面をポリオレ
フイン層で防食被覆して使用されている。

一般に、このような防食被覆にはポリオレフイ
ン樹脂などのシートあるいはフイルムが使用され
ている。ただし、ポリオレフインは極性基を有し
ておらず金属材料との接着性が不良であることか
ら、加熱することにより金属材料との接着性が発
現するマレイン化変性ポリオレフインなどの極性
基を含む接着剤層を予めポリオレフインシートの
一方の面に配して積層したポリオレフイン被覆シ
ートが被覆材料として一般に使用されている。こ
のようなポリオレフイン被覆シートは防食被覆対
象面に加熱融着することにより付設される。上記
のようなポリオレフイン被覆シートの付設は、付
設の際に加熱することが必要であるので一般に工
場内で行なわれることが多い。

しかし、防食被覆対象物の形状などによつては
事前に工場内で有効な防食被覆が行なえないもの
があり、また溶接部分などは作業現場で溶接され
た後に溶接部分近傍の露出鋼管面を含めて防食被
覆される。さらに当然のことながら防食被覆層の
損傷部分なども損傷が発生した場所にて、損傷部
分を補修することが一般的である。

［従来技術およびその問題点］ 上記のようなポリオレフイン被覆シートを用い
た金属材料の防食被覆方法は、たとえば、ポリオ
レフインシートの片面に熱融解性の接着剤層の積
層融着してなるポリオレフイン被覆シートを、接
着剤層が鋼材等の防食被覆対象面と接するように
配置し、このポリオレフイン被覆シートのポリオ
レフイン面を直接ガスバーナの炎あるいは熱風等
を利用して加熱し、防食被覆対象面と接している
接着剤層を軟化させて加熱圧着するなどの方法に
より実施されている。

上記の防食被覆方法は、ガスバーナあるいは熱
風を発生させる熱源さえあれば、他の用具はほと
んど必要とせず、作業も極めて簡易であるため、
工場内に限らずパイプラインの建設現場あるいは
鋼管杭の打設現場等でも容易に行なうことができ
ることから、広く実施されている方法である。

しかし、上述した方法はポリオレフイン被覆シ
ートの表面を直接加熱し、その裏面にある熱融解
性の接着剤層を接着可能な軟化状態にするため、
この加熱によりポリオレフイン被覆シートの表面
が熱劣化するとの問題がある。さらに、上記の方
法を、例えば海岸に打設された鋼管杭あるいは鋼
矢板の被覆に適用しようとすると、加熱しても海
水により冷却されて接着剤層が接着可能な軟化状
態にまで至らないことが多く、有効な付設が行な
えないとの問題点をも有している。

一方、ポリオレフイン被覆シートの接着剤成分
に関しても種々の改良が提案されている。

たとえば、特開昭56−143223号公報および特開
昭56−117642号公報には金属材料の表面にエポキ
シ樹脂を予め塗布してこれに変性ポリオレフイン
あるいはポリオレフイン層を加熱接着することを
主な特徴とする発明が開示されている。これらの
方法は、直接ポリオレフイン層の表面を加熱する
ことを要しないのでポリオレフインが熱劣化する
との問題点は解消されるもの、金属材料を予め
150℃程度に加熱しなければならず、従つてこれ
らの方法によつても、上述したような充分な加熱
を行ない得ない状況下においては、有効に防食被
覆材を付設することができないとの問題が依然と
して解消されない。

［発明の目的］ 本発明は、特に加熱を必要とすることのない金
属材料表面の防食被覆方法を提供することを目的
とする。

特に本発明は、鋼矢板、鋼管杭、あるいは鋼管
などにポリオレフイン被覆シートを特に加熱を必
要とすることなく付設する方法を提供することを
目的とする。

［発明の要旨］ 本発明は、金属材料の表面に樹脂硬化層を付設
し、この樹脂硬化層の上に、エポキシ樹脂硬化層
を有するポリオレフイン被覆シートを、エポキシ
樹脂硬化層が前記樹脂硬化層と対面するように、
反応硬化性樹脂中間層を介在させて積層した後、
該反応硬化性樹脂中間層の硬化を完了させてポリ
オレフイン被覆シートを接着させることを特徴と
する金属材料表面の防食被覆方法を提供する。

［発明の効果］ 本発明を利用することにより、充分な加熱が困
難な金属材料の表面に対しても有効な防食被覆を
施すことができる。

また、防食被覆する際に特に加熱することを要
しないので加熱によるポリオレフイン被覆シート
の熱劣化がなく、防食性が良好である。

［発明の詳細な記述］ 添付の第１図は、金属材料の表面に本発明の防
食被覆方法に従う防食被覆を施した態様の例を示
す図である。

本発明は、基本的には、まず金属材料１１の表
面（防食被覆対象面）に樹脂硬化層１２を付設
し、別にエポキシ樹脂硬化層１３を有するポリオ
レフイン被覆シート１４を用意する。この樹脂硬
化層１２の表面および／またはエポキシ樹脂硬化
層１３の表面には反応硬化性樹脂中間層１５を付
設する。次いで、エポキシ樹脂硬化層１３と樹脂
硬化層１２が反応硬化性樹脂中間層１５を介して
対面するようにポリオレフイン被覆シート１４を
加圧下に積層した後、反応硬化性樹脂中間層１５
の硬化反応を完了させてポリオレフイン被覆シー
ト１４の当該表面への接着を行なう防食被覆方法
である。

防食被覆を施す対象の金属材料としては、使用
に際して防食被覆を必要とするものであれば特に
制限はない。このような金属材料の例としては、
鉄、アルミニウムあるいは亜鉛などからなる金属
製品を挙げることができる。特に本発明は、鉄製
の鋼管杭、鋼矢板および鋼管の防食被覆に適して
いる。なお、前述のように護岸などに使用される
鋼管杭あるいは鋼矢板などの海水などとの接着部
分に近接する部分は海水などにより冷却されるの
で、従来の加熱操作を含む方法では有効に加熱を
行なうことができない。従つてこの場合には、本
発明の防食被覆方法は特に有用である。

防食被覆される部分の周囲には、たとえばポリ
オレフイン防食被覆材などの他の防食被覆材が予
め付設されていてもよい。

本発明で使用するポリオレフイン被覆シートは
硬化エポキシ樹脂硬化層を有するものである。

エポキシ樹脂は耐候性の良好な接着剤であり、
金属材料に対して優れた接着性を示すため、防食
被覆に有利に使用することができるが、その半面
では、ポリオレフインあるいは変性ポリオレフイ
ンなどの防食被覆シートに対して常温では充分な
接着性を示さない。このため、エポキシ樹脂の優
れた耐候性を利用しようとする場合には、従来法
では金属材料の表面にエポキシ樹脂を塗布し、こ
の塗布層上に防食被覆シートを配したのち、これ
らを加熱して接着しなければならなかつた。しか
しながら、この方法は、充分な加熱が行なえない
状況下では充分な接着性が実現せず、長期間にわ
たり優れた防食性を付与するとの目的を達成でき
ない。

これに対して本発明は、予めエポキシ樹脂硬化
層が積層されて一体となつたポリオレフイン被覆
シートを防食被覆材として使用する方法であり、
エポキシ樹脂接着のための加熱を必要とすること
なくポリオレフイン被覆シートを金属材料の防食
対象面に付設する方法である。

ポリオレフイン被覆シートとしては、変性ポリ
オレフインシートの成形物を使用することもでき
るが、一般には、未変性のポリオレフインシート
１６の表面に変性ポリオレフイン層１７を積層付
設したものを用いる。後者の場合には変性ポリオ
レフイン層上にエポキシ樹脂硬化層１３が積層さ
れる。

未変性ポリオレフインシートは、通常の防食被
覆材に用いられているものを使用することが可能
である。素材の例としては低密度ポリエチレン、
中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリ−１−ブテンおよびポリ−４−
メチル−１−ブテンなどのオレフイン単独重合
体、およびエチレン・プロピレン共重合体、エチ
レン・１−ブテン共重合体、プロピレン・１−ブ
テン共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体お
よびエチレン・アクリル酸エステル共重合体など
のオレフイン共重合体、並びにこれらオレフイン
単独重合体あるいはオレフイン共重合体を公知の
方法で架橋して得られる高分子物質を挙げること
ができる。

上記のような未変性ポリオレフインから形成さ
れたシートは高い耐候性を有することで知られて
いる。特にポリエチレンを主成分とするポリオレ
フインシートは耐候性が良好であり、かつ安価で
あるので有利である。

変性ポリオレフイン層を形成するポリマーの例
としては、ポリオレフインを不飽和カルボン酸
（例、マレイン酸、イタコン酸）またはこれらの
無水物でグラフト化したもの、およびポリオレフ
インを、不飽和結合とエポキシ基とを分子内に含
有するモノマー（例、ビニルグリシジルエーテ
ル、アクリルグリシジルエーテル、ビニルグリシ
ジルチオエーテル、グリシジルアクリレート、グ
リシジルメタクリレート、ｐ−グリシジルスチレ
ン）などでグラフト変性したポリマーなどを挙げ
ることができる。特にマレイン酸あるいはその無
水物を用いてグラフト編成したポリエチレンを使
用することが好ましい。

エポキシ樹脂硬化層を形成するエポキシ樹脂の
例としては、エポキシ当量が170〜280のビスフエ
ノールＡ系の主剤とアミン価が200〜500の有機ポ
リアミン硬化剤とから形成されたエポキシ樹脂を
挙げることができる。上記の有機ポリアミン硬化
剤の例としては、変性脂肪族ポリアミン、変性芳
香族ポリアミンおよび複素環状変性ポリアミンを
挙げることができる。これらは単独でも混合して
も使用することができる。たとえば耐候性と変性
ポリオレフインへの接着性を考慮すると複素環状
変性ポリアミンを使用することが好ましい。

複素環状変性ポリアミンの例としては、 を挙げることができる。

ビスフエノールＡ系の主剤と有機ポリアミン硬
化剤の使用量の比は、従来の方法に従つて決定す
ることができる。

ポリオレフイン被覆シートは、未変性ポリオレ
フインシート上に変性ポリオレフイン層を付設す
る場合には、未変性ポリオレフインシートの厚さ
は一般に0.2〜10mm、好ましくは１〜４mmの範囲
であり、変性ポリオレフイン層の厚さは0.05〜５
mm、好ましくは0.1〜3.5mmの範囲である。

ポリオレフイン被覆シートが変性ポリオレフイ
ンの成形物からなる場合には、その厚さは一般に
は0.3〜10mm、好ましくは１〜mmの範囲である。

なお、エポキシ樹脂硬化層の厚さは３〜100μ
ｍ、好ましくは10〜50μｍの範囲である。

このようなポリオレフイン被覆シートの製造お
よびエポキシ樹脂硬化量の付設は一般に下記のよ
うな方法により行なわれる。

たとえば、まず、ポリエチレンシートなどの未
変性ポリオレフインシートの表面に公知の方法に
より変性ポリオレフイン層を付設する。

なお、未変性ポリオレフインシートを架橋して
用いる場合には、予め架橋したポリオレフインシ
ートに変性ポリオレフインを積層することも可能
であり、また、積層後において架橋操作を施して
もよい。

上記のようにして得られた積層シート（ポリオ
レフイン被覆シート）の変性ポリオレフイン層上
に、はけ塗り、スプレー塗布あるいはバーコータ
ーなどで未硬化エポキシ樹脂を塗布した後、積層
シートの変性ポリオレフイン層の変性ポリオレフ
インの融点以上の温度に積層シートを加熱して、
変性ポリオレフイン層を軟化させながらエポキシ
樹脂を硬化させるか、あるいは融点以下の温度の
積層シートに未硬化エポキシ樹脂を前記方法によ
り塗布し、エポキシ樹脂を硬化させながら変性ポ
リオレフイン層とエポキシ樹脂とを一体化してエ
ポキシ樹脂硬化層を有するポリオレフイン被覆シ
ートとする。

上記の加熱操作のための加熱は、従来技術に従
つて実施することができる。例えば赤外線ヒータ
などを使用することも可能であるが、積層された
各層をより強固に接着して一体化するためには、
たとえば加熱ロールあるいは加熱プレスなどによ
り加圧下に加熱することが好ましい。加熱ロール
あるいは加熱プレスを使用する場合には、シート
との接触面にテフロンなどを用いて剥離性を付与
することが好ましい。

なお、変性ポリオレフインからのみなるシート
を用いる場合にも上記の方法に準じて製造が可能
である。

なおポリオレフイン（変性もしくは未変性）の
シートは、通常含有される添加剤（例、酸化防止
剤、顔料およびその他の添加剤）を含むものであ
つてもよいことは勿論である。

上記のエポキシ樹脂硬化層１３の表面には未硬
化の反応硬化性樹脂中間層１５が付設される。

反応硬化性樹脂中間層を形成する樹脂は、常温
にてエポキシ樹脂硬化層と樹脂硬化層とに接着性
を有する樹脂である。

使用する樹脂の例としては、エポキシ樹脂およ
びポリウレタン樹脂を挙げることができる。特に
ポリウレタン樹脂を使用することが好ましい。ポ
リウレタン樹脂は、通常のものを使用することが
できる。

なお、エポキシ樹脂を使用する場合にはエポキ
シ樹脂硬化層および反応硬化性樹脂層の両者と良
好な接着性を有する樹脂を選択して使用すること
が必要である。

上記の反応硬化性樹脂中間層は、未硬化の状態
にてエポキシ樹脂硬化層１３の表面に塗布などの
方法により付設され、そして未硬化（一部硬化を
も含む）の状態で、金属材料１１の表面に付設さ
れた樹脂硬化層１２と接するように圧着される。

なお、上記の反応硬化性樹脂中間層１５はポリ
オレフイン被覆シート側のエポキシ樹脂硬化層１
３の表面に付設する代りに、金属材料に付設した
樹脂硬化層１２の表面に付設してもよい。あるい
は、反応硬化性樹脂中間層１５をエポキシ樹脂硬
化層１３の表面と樹脂硬化層１２の表面の双方に
付設してもよい。

このようにして製造されるポリオレフイン被覆
シートを、防食被覆対象の金属材料１１の表面に
形成された樹脂硬化層１２の上に、エポキシ樹脂
硬化層１３と樹脂硬化層１２とが反応硬化性樹脂
中間層１３を介して対面するように積層し、接着
する。

金属材料１１の表面への樹脂硬化層１３の付設
は、以下に記載するような樹脂を、はけ塗りある
いはスプレー塗布などの通常の方法を利用して行
なうことができる。

すなわち、たとえば以下に記載する熱可塑性樹
脂を使用する場合には、加熱により、あるいは溶
媒に溶解して塗布したのち硬化状態にする。ま
た、熱硬化性樹脂あるいは反応硬化性樹脂は、溶
媒に溶解し、あるいは溶媒を使用することなく金
属表面に塗布したのち、加熱し、あるいは反応を
進行させて硬化状態にする。

なお、この樹脂硬化層の付設は、作業現場で行
なうことも可能であるし、また、工場内で予め付
設することもできる。さらに金属材料を屋外に放
置して貯蔵する際の防食を兼ねて樹脂硬化層を付
設すると有利である。

この樹脂硬化層の厚さは、一般には３〜100μ
ｍ、好ましくは10〜50μｍである。

樹脂硬化層を形成する樹脂としては、防食被覆
対象である金属および反応硬化性樹脂中間層の両
者との接着性を示さないポリオレフイン系の樹脂
を除いた樹脂（非ポリオレフイン系樹脂）であつ
て、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂および反応硬化
性樹脂を使用することができる。従つてポリエチ
レン系樹脂のようなポリオレフイン樹脂は防食対
象の金属面および反応硬化性樹脂中間層との接着
性が不良であり使用することができない。

非ポリオレフイン系樹脂のうちでも特に極性基
を有する樹脂を使用することが好ましい。ここで
極性基を有する樹脂とは、たとえば樹脂を製造す
る際に極性基を有するモノマーを少なくとも一種
類使用して製造された樹脂、あるいは極性基を有
する物質で変性された樹脂、あるいは極性基を有
する樹脂が混合されている樹脂を言う。

さらに、実質的に極性基を有する樹脂であつ
て、樹脂の構造中に窒素原子および酸素原子、あ
るいはそのいずれか一方を含む樹脂を使用するこ
とが好ましい。

上記のような条件を満足する熱可塑性樹脂の例
としては、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート
系樹脂およびアクリロニトリル系樹脂を挙げるこ
とができる。

また、熱硬化性樹脂の例としては、ポリエステ
ル系樹脂、ポリイミド系樹脂、メラミン系樹脂、
尿素系樹脂およびフエノール系樹脂を挙げること
ができる。

さらに反応硬化性樹脂の例としては、エポキシ
樹脂およびポリウレタン系樹脂を挙げることがで
きる。

上記の樹脂のうち、特に反応硬化性樹脂あるい
は熱硬化性樹脂が好ましく、殊に反応硬化性樹脂
であつて、上記の条件を満足するものは、耐候性
も良好であり好ましい。さらに反応硬化性樹脂の
なかでもエポキシ樹脂は、耐候性などの面で卓越
している。

樹脂硬化層１２の形成のための反応硬化性樹脂
としてエポキシ樹脂を使用する場合、上述したポ
リオレフイン被覆シートを形成するエポキシ樹脂
硬化層を形成するエポキシ樹脂と同一のエポキシ
樹脂を使用することが特に好ましい。

金属材料の表面に付設する樹脂硬化層の樹脂と
してエポキシ樹脂を用いる場合には、有機ポリア
ミド硬化剤として、特に複素環状変性ポリアミン
もしくは芳香族変性ポリアミンを使用することが
好ましい。

ポリオレフイン被覆シートの樹脂硬化層１２へ
の積層方法には特に制限はなく、たとえば弾性部
材などを利用してポリオレフイン被覆シートを防
食被覆対象面に圧接して接着するなど通常の方法
を利用することができる。なお、ポリオレフイン
被覆シートの接着に際して、特に加熱することを
必要するものではないが、反応硬化性樹脂中間層
の硬化を促進させるために、ポリオレフイン被覆
シートの表面を、たとえば、50〜60℃程度に加温
することもできる。

このように反応硬化性樹脂中間層１５を介して
樹脂硬化層１２と接触した状態で積層されたエポ
キシ樹脂硬化層１３を有するポリオレフイン被覆
シート１４は、樹脂の硬化完了によつて強固な接
着下に一体化される。

次に本発明の実施例を示す。

実施例 １ 桟橋の基礎杭に模して付設した鋼管杭（直径
508mm、肉厚９mm）の干満帯スプラツシユゾーン
に相当する部分をサンドブラストにて表面処理し
たのち、その表面にビスフエノールＡ型（エポキ
シ当量、190）と複素環状変性ポリアミン（油化
シエルエポキシ(株)製、エポメートＢ−001、アミ
ン価：280）とからなるエポキシ樹脂を塗布厚さ
が約40μｍになるように塗布たのち、これを硬化
させた。

別に厚さ２mmの低密度ポリエチレン（MI：0.1
ｇ／10分、密度：0.925ｇ／cm³）のシート（カー
ボン濃度：2.5重量％）を用意し、この表面にマ
レイン化ポリエチレン（MI：1.5ｇ／10分、密
度：0.922ｇ／cm³、マレイン化当量：１×10^-5モ
ル／ｇPE）よりなる変性ポリオレフイン層をＴ
ダイ成形により層厚0.5mmとなるように付設した。

このマレイン化ポリエチレン層上に上記と同じ
エポキシ樹脂をエアレスガンを用いて約30μｍの
厚さに均一に塗布したのち、80×500mmの熱板表
面に離型用テフロンシートを貼つた大型ブレス機
を用いて、温度160℃、圧力0.1Kg／cm²の条件にて
３分間加圧したのち冷却し、これを80×160mmに
裁断してエポキシ樹脂硬化層を有するポリエチレ
ンシート（ポリオレフン被覆シート）を製造し
た。

上記のポリエチレンシートのエポキシ樹脂硬化
層上にポリウレタンプレポリマー（第一工業製薬
(株)製、商品名Mac Flex 350μ）を約30μｍの厚さ
に塗布して未硬化反応硬化性樹脂中間層を形成し
たのち、これをただちに、そのポリウレタンプレ
ポリマーと前記の鋼管杭上のエポキシ樹脂硬化層
とが対面するように積層し、ゴムベルトで仮固定
した。

なお、防食被覆シートのつき合わせ部に約２mm
の隙間が生じたが、ポリサルフアイド系弾性シー
ラントを用いて目地埋めを行なつた。

施工当日の最高気温は約30℃であり、約24時間
で未硬化のポリウレタンは硬化して接着強度が発
現し始めた。

48時間後、防食被覆シートのピール強度を測定
したところ、ピール強度を約７Kg／cmであつた。

防食被覆材を付設した鋼管杭を二年間、飛沫帯
および干満帯に曝される条件で放置した。

二年後、観察したところ外観に殆ど変化は見ら
れず、また上記と同様の条件でピール強度を測定
したところ、約６Kg／cmであつた。

ピール強度測定のために剥がした部分の鋼管杭
に表面に鋳などの発生は見られなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、金属材料の表面に防食被覆シートを
付設した一態様例を模式的に示す図である。 １１：金属材料、１２：樹脂硬化層、１３：エ
ポキシ樹脂硬化層、１４：ポリオレフイン被覆シ
ート、１５：反応硬化性樹脂中間層、１６：未変
性ポリオレフインシート、１７：変性ポリオレフ
イン層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属材料の表面に樹脂硬化層を付設し、この
   樹脂硬化層の上に、エポキシ樹脂硬化層を有する
   ポリオレフイン被覆シートを、エポキシ樹脂硬化
   層が前記樹脂硬化層と対面するように、反応硬化
   性樹脂中間層を介在させて積層した後、該反応硬
   化性樹脂中間層の硬化を完了させてポリオレフイ
   ン被覆シートを接着させることを特徴とする金属
   材料表面の防食被覆方法。 ２ ポリオレフイン被覆シートが未変性ポリオレ
   フイン層と変性ポリオレフイン層とからなるもの
   であつて、該エポキシ樹脂硬化層が該変性ポリオ
   レフイン層上に積層されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の金属材料表面の防食
   被覆方法。 ３ ポリオレフイン被覆シートが変性ポリオレフ
   インの成形物であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の金属材料表面の防食被覆方法。 ４ 上記変性ポリオレフインがマレイン酸変性ポ
   リオレフインからなることを特徴とする特許請求
   の範囲第２項もしくは第３項記載の金属材料表面
   の防食被覆方法。 ５ 上記エポキシ樹脂硬化層がビスフエノールＡ
   と複素環状変性ポリアミンとの硬化物により形成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の金属材料表面の防食被覆方法。 ６ 反応硬化性樹脂中間層が非ポリオレフイン系
   樹脂により形成されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の金属材料表面の防食被覆
   方法。 ７ 非ポリオレフイン系樹脂が極性基を有する樹
   脂であることを特徴とする特許請求の範囲第６項
   記載の金属表面の防食被覆方法。 ８ 極性基を有する樹脂が窒素原子および／また
   は酸素原子をその構成原子の一部として含む樹脂
   であることを特徴とする特許請求の範囲第７項記
   載の金属表面の防食被覆方法。 ９ 窒素原子および／または酸素原子をその構成
   原子の一部として含む樹脂が、反応硬化性樹脂あ
   るいは熱硬化性樹脂のいずれか一方であることを
   特徴とする特許請求の範囲第８項記載の金属表面
   の防食被覆方法。