JPH0768699A - 高強度ポリウレタン被覆鋼材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ポリウレタン被覆鋼材において、更に詳しく
は耐衝撃性、耐疵付き性、且つ漂砂等による耐磨耗性に
優れたポリウレタン被覆鋼材を提供する。 【構成】 鋼材の全面もしくは一部に対して、下地処理
を施した鋼材の表面に、プライマー処理層、ポリウレタ
ン樹脂層を順次積層させるポリウレタン被覆鋼材におい
て、前記ポリウレタン樹脂層の上に繊維クロスを被覆す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はポリウレタン被覆鋼材に
関し、更に詳しくは耐衝撃性、耐疵付き性、且つ漂砂等
による耐磨耗性に優れたポリウレタン被覆鋼材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ポリウレタン被覆金属管、ポリウレタン
被覆鋼矢板等のポリウレタン被覆鋼材は、その防食性能
が優れている事から、配管用鋼管、海洋重防食鋼管杭、
防錆鋼板、重防食鋼矢板として広く用いられるようにな
ってきた。ところが、近年になって、有脚浮体式係船岸
の浮体構造の支柱用では５０トン前後の押圧が一般的で
あり、また基礎杭の場所によっては打設後に直径２００
ｍｍ前後の捨て石の施工等、従来以上に厳しい場所での
使われ方がふえてきており、従来のポリウレタン被覆で
は防食被覆層が貫通する疵も発生するなど、機械的強度
が不十分になってきている。そこで、特開昭６３−０２
７２４８号公報のように、防食被覆層の表面に繊維強化
プラスチックを被覆して得られる強化プラスチック複合
被覆鋼材、或いは、更に特開平０４−７１８４２号公報
のように、防食被覆層と保護層との間に繊維の植毛材を
入れ、物理的に接着させ、厳しい機械的強度に耐えうる
強化プラスチック複合被覆鋼材等が提案されてきてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、これらの厳
しい機械的強度に耐えうる被覆鋼材でも、漂砂が多い砂
地沿岸地域で暴露した場合には著しく磨耗する為、鋼構
造物の耐久性が著しく損なわれるという問題点がある。
即ち、従来提案されてきた被覆鋼材のように、防食層の
上に更に保護層を設け、その保護層の表面硬度、或いは
材料強度を高くすると、衝突疵あるいは打ち疵などのよ
うに瞬間の大きなエネルギーに対しては、大きな効果が
認められるも、漂砂等のように瞬間の衝突エネルギーは
小さいが長期間に渡り被覆の表面を擦る様な作用に対し
ては、被覆材自身が固くて脆い為に徐々に削れてしまう
という欠点がある。従って、従来の技術では、耐衝撃
性、耐疵付き性、且つ漂砂等による耐磨耗性が共に優れ
たポリウレタン被覆鋼材を得る事は困難であった。そこ
で、本発明は、耐衝撃性、耐疵付き性、且つ漂砂等によ
る耐磨耗性が共に優れたポリウレタン被覆鋼材を提供す
る事を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の問
題点を解決すべく、鋭意検討を行った結果、鋼材の全面
もしくは一部に対して、下地処理を施した鋼材の表面
に、プライマー処理層２、ポリウレタン樹脂層３を順次
積層させるポリウレタン被覆鋼材において、前記ポリウ
レタン樹脂層３の上に繊維クロス４を被覆するかまたは
予めプライマー処理を施した繊維クロス４を被覆する事
により、耐衝撃性、耐疵付き性、且つ漂砂等による磨耗
性に共に優れたポリウレタン被覆鋼材が得る事ができる
事を見いだし、本発明に至った。すなわち、本発明は図
１に示すが如く、下地処理を施した鋼材１の表面に、プ
ライマー処理層２、ポリウレタン樹脂層３を積層する場
合、該ポリウレタン樹脂層３の上に繊維クロス４を被覆
するかまたは予めプライマー処理を施した繊維クロス４
が被覆されている事を特徴とする耐衝撃性、耐疵付き
性、且つ漂砂等による磨耗性に共に優れたポリウレタン
被覆鋼材に関する。

【０００５】以下、本発明につき詳細に説明する。本発
明に用いる鋼材とは、冷延鋼板、熱延鋼板、厚板鋼板等
の鋼板、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、Ｌ形鋼等の形鋼、鋼矢板、棒
鋼、鋼線、鋳鉄管、鋼管、鋼管矢板である。又、これら
の鋼板、形鋼、鋼矢板、棒鋼、鋼線、鋼管及び鋼管矢板
の表面に亜鉛、ニッケル、クロム、アルミニウム、亜鉛
−アルミニウム、亜鉛−ニッケル、亜鉛−ニッケル−コ
バルト等のメッキを施した鋼材であっても良い。尚、本
発明に用いる下地処理を施した鋼材表面とは、脱脂、酸
洗、サンドブラスト処理、グリットブラスト処理、ショ
ットブラスト処理等より、上記鋼材表面の油分、スケー
ル等が除去されたものである。更に、これら油分、スケ
ール等が除去された鋼材表面に、従来公知のクロメート
処理、あるいはシランカップリング材処理等の１種類、
或いは２種類以上の組み合わせによる化成処理を施して
も差し支えない。

【０００６】次に、本発明に用いるプライマー処理につ
いて説明する。本発明に用いるプライマーとは、下地処
理を施した鋼材表面とポリウレタン樹脂層との間の接着
剤であり、エポキシ樹脂系プライマー、或いはウレタン
樹脂系プライマー等の有機樹脂系プライマーでポリウレ
タン樹脂との密着性に優れたものが用いられる。これら
の有機樹脂プライマーを鋼材に塗布する場合には、鋼材
に有機樹脂プライマーを５〜２００μｍ、好ましくは２
０〜４０μｍ程度にエアースプレー、エアレススプレ
ー、刷毛塗り等の塗布方法で均一な膜厚になるように塗
布する。塗布後の塗膜は、自然養生を行って硬化させる
が、短時間に硬化させる場合は、鋼材温度を３０〜２０
０℃の範囲に加熱昇温し、硬化促進させることも出来
る。有機プライマーの膜厚が５μｍ未満の場合には、鋼
材とポリウレタン被覆層との密着力が小さい為、大きな
衝撃力が加わった場合にはポリウレタン被覆層が割れた
り、剥離したりする為、良くない。又、有機プライマー
の膜厚が２００μｍより厚い場合には、塗膜内の残留歪
みが大きくなり、大きな衝撃力がかかった場合には、プ
ライマー塗膜内で割れが発生すると共に、ポリウレタン
被覆も割れたり、剥離したりする為良くない。更に、ポ
リウレタン樹脂層は、長期防食層である。ポリウレタン
樹脂層は、イソシアネート化合物とポリオールから得ら
れるポリウレタンであれば、いかなるものでも良い。更
に、ポリウレタン樹脂層には、一般的にカーボンブラッ
クを添加し、黒色にする事により、長期間の屋外使用に
耐えうる様に耐候性を持たせているが、環境調和等の理
由により着色カラーポリウレタン樹脂を使用する場合に
は、該着色を施すために各種の有機顔料、無機顔料の単
独或いは混合物を添加しても本発明の主旨に対して何ら
差し支えるものではない。又、同時にこれらの着色カラ
ーポリウレタン樹脂の耐候性を向上させる為に任意の酸
化防止剤等を添加する事も差し支えない。

【０００７】これらポリウレタン被覆膜厚は０．５〜１
０ｍｍ、好ましくは２〜４ｍｍ程度にエアーレススプレ
ー塗布方法で被覆するが、１回塗布で厚膜とする為、２
液混合した後は、数分で硬化させる硬化機構とし、従っ
て、塗装機も２液を別々に供給し、吐出直前に２液を混
合して、スプレーする特殊塗装機で被覆する事が望まし
い。但し、ポリウレタンの塗装方法については、従来公
知の流し塗り等のその他の塗装方法であっても差し支え
ない。ここで、ポリウレタン被覆膜厚が０．５ｍｍ未満
の場合には、長期の暴露により接着劣化が著しく、大き
な衝撃力を加えた場合には、ポリウレタン被覆層が割
れ、且つ剥離が生じる為、良くない。又、該ポリウレタ
ン被覆膜厚が１０．０ｍｍより厚い場合には、ポリウレ
タン塗膜中の硬化歪みが大きく、大きな衝撃力が加わっ
た時、ポリウレタン被覆層に割れが発生し、且つ剥離が
生じるため、良くない。

【０００８】更に、本発明に用いる繊維クロスとは、日
東紡製ガラスマット（ＭＣ４５０Ｓ−０２０ＳＥ）、ガ
ラスクロス（日東紡製ＷＦ３００−１０Ｎ）、ガラスロ
ービング（日東紡製ＲＳ２４０ＰＥ−５２５）等のガラ
ス繊維クロス、或いは金属繊維クロス、ビニルクロス、
石綿、カーボンファイバーマット、又はポリエステル、
アクリル、ポリプロピレン、レーヨン等で出来た不織布
等、無機、有機を問わず、いずれの繊維クロスであって
も良い。これらの繊維クロスに予めウレタン樹脂、或い
はプライマー樹脂等の従来公知の表面処理剤を含浸、或
いは塗布した繊維クロスを用いても差し支えない。更に
は、該繊維クロスが予め任意の色に着色されているもの
であっても本願発明の主旨を些かも損なうものでない。
尚、衝撃時の貫通疵をより少なくする為、即ち、耐衝撃
強度をより向上させる為には、上記の該繊維クロスの編
み目が細かい方がよい。又、上記の繊維クロスの線径は
小さければ小さいほど、出来上がりのポリウレタン被覆
鋼材の被覆外観は良好で有るが、大きな衝撃強度に対し
ては、逆に該繊維クロスが切れやすく弱いものとなる。
従って、繊維クロスの種類を決定する際には、そのポリ
ウレタン被覆鋼材の使用環境における外荷重、衝撃力等
を十分考慮して決める事が出来る。

【０００９】次に、本発明に基づく、高強度ポリウレタ
ン被覆鋼材の製造法について、高強度ポリウレタン被覆
鋼管の場合を例にとり、説明する。高強度ポリウレタン
被覆鋼管は、例えば図２に示す製造方法で得る事が出来
る。即ち、スケール等を除去した鋼材１の表面に、プラ
イマー塗装装置６でプライマー２を塗布し、後加熱装置
７によって加熱硬化させる。次いで、その表面にポリウ
レタン樹脂塗装機８によって、ポリウレタン樹脂層３を
所定の膜厚に塗装した後、そのポリウレタン樹脂層が硬
化する前に繊維クロス４を繊維クロス被覆装置５によ
り、被覆させた後、十分硬化させる事により、本発明の
高強度ポリウレタン被覆鋼管を得る。

【００１０】作用について説明する。以上のようにして
得た本発明による高強度ポリウレタン被覆鋼材の一部断
面は、図１に示す通りのものであり、図中１は、酸洗、
あるいはブラスト処理などにより、油分、スケール等を
除去した鋼材、或いは、更にその上にクロメート処理、
シランカップリング剤処理等の化成処理を施した鋼材、
２はプライマー樹脂層、３はポリウレタン樹脂層、４は
繊維クロスを示している。以下、実施例により、本発明
を具体的に説明するが本発明の範囲はこれらの実施例に
限定されるものではない。

【００１１】

【実施例】本発明による高強度ポリウレタン被覆鋼管の
製造例を説明する。鋼管（２００Ａ×５５００ｍｍ長×
５．８ｍｍ厚）をグリットブラスト処理し、その表面に
エポキシ系プライマーを膜厚５０μｍになる様にエアー
スプレー塗装機によって塗布して、硬化させた。次い
で、ポリウレタン樹脂を膜厚３．０ｍｍになる様に２液
塗装機によって塗装した後、そのポリウレタン樹脂が十
分に硬化する前に繊維クロスを被覆した後、十分に硬化
させて本発明によるポリウレタン被覆鋼管を製造した。
ここで、実施例１〜７では、繊維クロスの種類を変え
て、上記の高強度ポリウレタン被覆鋼管を製造した。実
施例８では、繊維クロスに予めプライマー処理を施した
ものを被覆して、上記の高強度ポリウレタン被覆鋼管を
製造した。

【００１２】実施例９〜１１では、着色繊維クロス、着
色顔料（有機顔料、無機顔料）および各種劣化防止剤が
添加されているポリウレタン樹脂を被覆して上記の高強
度ポリウレタン被覆鋼管を製造した。実施例１２では、
鋼材の下地処理として、鋼材の表面にクロメート処理を
施した後に、上記の高強度ポリウレタン被覆鋼管を製造
した。これらの高強度ポリウレタン被覆鋼管について、
衝撃試験、耐疵付き試験、漂砂磨耗試験を実施した。こ
こで、漂砂磨耗試験は、実海洋沿岸における２年間の暴
露試験後における被覆材の磨耗量を測定し、衝撃試験
は、５／８インチ、１０ｋｇの錘を高さ１ｍから落下し
た時の被覆のクラック及び剥離の有無を観察し、耐疵付
き性試験は、ワイヤースリングを用い、高さ１０ｍまで
の揚げ下ろし５００回繰り返し後のワイヤースリングが
当たった箇所における被覆の損傷の有無を観察し、その
結果を表１〜表４に示した。（なお、表１の右側に表２
の左側が配置され、表３の右側に表４の左側が配置され
て、それぞれ一つの表が構成される。）

【表１】

【表２】

【表３】

【表４】

【００１３】又、同時に比較例１では、ポリウレタン被
覆層の上に繊維クロスを被覆していないポリウレタン被
覆鋼管、比較例２ではポリウレタン樹脂層の上に短繊維
をポリウレタン樹脂中に分散させたガラス繊維強化ポリ
ウレタン樹脂を被覆した鋼管を上記と同様に製造し、漂
砂磨耗試験、衝撃試験、更に耐疵付き性試験に供試し、
その結果も表５および表６に示した。（なお表５の右側
に表６の左側が配置されて一つの表が構成される。）

【表５】

【表６】

【００１４】表１〜表６の結果から明らかなように、プ
ライマー処理層、ポリウレタン樹脂層を積層させ、その
上に繊維クロスを被覆した高強度ポリウレタン被覆鋼
管、更に該繊維クロスを予めプライマー処理を施した場
合、該繊維クロスとして着色繊維クロスを用いた場合、
ポリウレタン樹脂として着色ポリウレタン樹脂を用いた
場合、鋼管の下地処理としてクロメート処理剤を施した
場合には、衝撃試験、耐疵付き性試験、且つ漂砂磨耗試
験においても、従来にない極めて良好な結果が得られ
る。

【００１５】

【発明の効果】実施例から明らかな如く、本発明による
高強度ポリウレタン被覆鋼材は、従来のポリウレタン被
覆鋼材に比較して、防食層であるポリウレタン被覆層の
上に繊維クロス等を有するので、耐衝撃性、耐疵付き性
だけでなく、漂砂等による磨耗性も格段に優れ、従来に
ない高強度ポリウレタン被覆鋼材を提供できるという顕
著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による高強度ポリウレタン被覆鋼材の一
部縦断側面図である。

【図２】本発明による高強度ポリウレタン被覆鋼材の一
例として、高強度ポリウレタン被覆鋼管の一製造例を示
す概略図である。

【符号の説明】

１ 下地処理を施した鋼管 ２ プライマー層 ３ ポリウレタン樹脂層 ４ 繊維クロス ５ 繊維クロス被覆装置 ６ プライマー塗布装置 ７ 加熱装置 ８ ポリウレタン樹脂塗装機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 俊幸 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内 (72)発明者 佐藤 弘隆 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼材の全面もしくは一部に対して、下地
   処理を施した鋼材１の表面に、プライマー処理層２、ポ
   リウレタン樹脂層３を順次積層させるポリウレタン被覆
   鋼材において、前記ポリウレタン樹脂層３の上に繊維ク
   ロス４を被覆するポリウレタン被覆鋼材。
2. 【請求項２】 ポリウレタン樹脂層３の上に被覆する繊
   維クロス４として、予めプライマー処理を施した繊維ク
   ロスを使用する請求項１のポリウレタン被覆鋼材。
3. 【請求項３】 ポリウレタン樹脂層３の上に被覆する繊
   維クロス４として、着色繊維クロスを使用する請求項１
   のポリウレタン被覆鋼材。
4. 【請求項４】 ポリウレタン樹脂に、着色顔料および劣
   化防止剤が添加されている請求項１のポリウレタン被覆
   鋼材。