JPH0818003B2 - 鋼材の防錆方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、樹脂組成物からなる防錆剤を用いる鋼材の
防錆方法に関するものである。

〔背景技術とその問題点〕

従来、オートクレーブ養生軽量気泡コンクリートを補
強するため等に用いられている鋼材の防錆方法には、ポ
ルトランドセメントを主成分とし、これに結合成分とし
て天然ゴムや合成ゴムラテックス、さらには、腐食抑制
剤や凝結遅延剤等の微量成分を加えたセメント系スラリ
ーによる方法、有機溶剤中に樹脂を溶解し、防錆顔料等
を添加した塗料による方法、さらには、セメント系スラ
リーと合成樹脂エマルジョンとの併用による方法等があ
る。

しかしながら、これらの従来方法では以下のような欠
点がある。

防錆剤がセメント系の場合は、次の欠点がある。

（１）ポルトランドセメントの水和物が多孔質であるこ
と、皮膜自体にピンホールが生じること等によって、防
錆皮膜は透水性や通気性を有する。

従って、経時的には、防錆皮膜の中性化が進行し、さ
らには海岸からの離岸距離が2km以内の塩害の発生しや
すい地域においては、塩分の侵入によって、補強鋼材表
面の不動態化された層が破壊され、腐食する危険性が大
きい。

このため、防錆性を完全ならしめる手段として、防錆
皮膜の膜厚を相当厚くするか、合成樹脂エマルジョンと
の併用によって防錆皮膜の透水性や通気性をなくするか
のいずれかの対策を講じなくてはならない。

（２）防錆剤のポットライフに限界がある。

水とセメントが主成分であることから、セメントの水
和反応は、経時的に進行する。従って、この水和反応を
可能な限り遅くすることを目的として、いわゆる凝結遅
延剤を添加しなくてはならないが、凝結遅延剤の添加量
が多すぎるとセメントは硬化不良を起こし、防錆剤とし
ての役割を果たし得なくなるため、必然的にポットライ
フが制限される。

（３）補強鋼材との付着性が不十分である。

セメント系防錆剤による皮膜にはもろさがあり、衝撃
を受けると剥がれてしまう。

（４）防錆処理の行程時間が長い。

所定の防錆性能を確保するため、防錆剤の塗布と乾燥
とを交互に行う必要がある。

また、乾燥の際、急激な乾燥を行うと防錆皮膜にクラ
ックが入り、防錆上の欠陥部になるため、１回の乾燥に
30分以上（湿度は80％以下）の時間を要する。

さらに、これらの行程は、２回もしくは３回繰り返さ
なくてはならず、そのため、防錆に関する工程は、長時
間を要し、生産性を損なう要因となる。

一方、塗料系の防錆剤の場合は、次の欠点がある。

（１）コスト（材料費・設備費とも）が高い。

（２）軽量気泡コンクリートとの付着性が悪い。

補強鋼材との付着性より軽量気泡コンクリート面との
付着性が小さく、軽量気泡コンクリートの補強効果が低
減する。

（３）オートクレーブ養生により樹脂が劣化し防錆性能
が低下する。

オートクレーブ養生条件である、180℃、PH＝12.5、
かつ、高圧水蒸気雰囲気に対して、樹脂が劣化し防錆性
能が低下する場合がある。

また、セメント系と合成樹脂エマルジョンとの併用
は、防錆性能の向上は望めるものの、防錆剤の管理や防
錆工程等に手間が係り、生産性を損なう。

〔問題点を解決するための手段および作用〕

本発明の目的は、以上のようなセメント系、塗料系、
あるいはこれらを併用した防錆剤の欠点を克服し、例え
ば、オートクレーブ養生軽量気泡コンクリート等の被補
強材の耐久性と生産性の向上とを主眼とする鋼材の新し
い防錆方法を提供することにある。

そのため、本発明者等は生産性の観点からは塗料タイ
プが優れていると判断し、また、塗料タイプがセメント
系の防錆性能上の大きな欠点である透水性や通気性をな
くして均一で緻密な連続皮膜も形成しやすいことから、
オートクレーブ養生条件に耐える樹脂とその塗装方法に
関して鋭意研究開発の結果、フェノキシ樹脂およびブロ
ックドイソシアネート化合物を主成分とする防錆剤を見
出した。

すなわち、本発明は、例えば、180±20℃の高温、10
±５気圧の高圧、PH10以上の強アルカリ性といった条件
下で製造される軽量気泡コンクリート等において、その
補強材として用いる鋼材（鉄骨および鉄筋）にフェノキ
シ樹脂系塗料を塗装して防錆するものである。

フェノキシ樹脂は熱に強く、200℃では３〜４時間は
熱分解せず、鉄に対して優れた付着性をもつ樹脂であ
る。しかし、フェノキシ樹脂そのものだけでは熱膨張が
大きいため、オートクレーブ中において軽量気泡コンク
リートのひび割れの原因になる。

そのため、ブロックドイソシアネート基を有する硬化
剤を加えて、焼き付けにより、三次元網目構造を形成さ
せ、オートクレーブ中における防錆剤の熱膨張率を低減
する。ここで、ブロックドイソシアネート基を有する硬
化剤は、ポリイソシアネート化合物と活性水素を有する
化合物とを反応させることにより得られる。

ポリイソシアネート化合物は１分子中に２個以上のイ
ソシアネート基を有する化合物で次のようなものがあ
る。

すなわち、脂肪族化合物としてはエチレン、プロピレ
ン、テトラメチレン、リジン等のジイソシアネートが、
脂環式化合物としては１・３−シクロペンタン、１・２
−シクロヘキサン、１・４−シクロヘキサン等のジイソ
シアネートが、また芳香族化合物としては、２・４−ト
リレン、４・４−ジフェニレンメタン、４・４−トルイ
ジン、１・４−キシリレン等のジイソシアネートがあ
る。

この他上記のジイソシアネートの２量体、３量体およ
びポリオール付加誘導体等も使用することができる。

活性水素を有する化合物としては、アルコール類とし
ては例えばメタノール、エタノール、プロパノール、ブ
タノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、ベンジ
ルアルコール、エチレングリコールモノブチルエーテ
ル、エチレングリコールモノエチルエーテル等が、フェ
ノール性水素酸基を有する化合物として例えばフェノー
ル、クレゾール等が、オキシム類として例えばアセトオ
キシム、メチルエチルケトンオキシム等が、またラクタ
ム類として例えばε−カプロラクタム、γ−カプロラク
タム、ξ−バレロラクタム等が挙げられる。

ブロックドイソシアネート基を有する硬化剤が５重量
％より少なくなると塗膜の軟化度は大きくなり、軽量気
泡コンクリート成分に対する付着は良くなるが、熱膨張
率が大きくなり、軽量気泡コンクリートを破壊して防錆
性が悪くなる。そのため、ブロックドイソシアネート基
を有する硬化剤は５重量％以上が望ましい。また、硬化
剤が40重量％を越えると塗膜の軟化度が少なくなり、軽
量気泡コンクリートとの付着性が悪くなり、防錆性が低
下する。そこで、熱膨張性、付着性ともにバランスする
硬化剤量は５〜40重量％の範囲が良く、特に、７〜20重
量％混合するのが好ましい。

すなわち、鋼材に有機質皮膜を形成させる材料として
開発したフェノキシ樹脂60〜95重量％およびブロックド
イソシアネート化合物５〜40重量％を主成分とする防錆
剤は、軽量気泡コンクリート製造条件内においては分解
せず、鋼材に対して優れた付着性を有することを見出し
た。さらに、防錆剤の皮膜厚を増す方法として、１〜3m
/sの微風によるエアブローが有効なことも見出した。こ
こで、微風を１〜3m/sとしたのは、膜厚は乾燥速度に左
右され、速度の速い方が膜厚を厚くできる一方、風速が
3m/sを越えると塗膜の乾燥を早める以上に塗膜を吹き飛
ばす効果が大きくなって、逆に膜厚が減少するからであ
る。

ところで、鋼材表面には１μｍ〜2mmぐらいの微小な
くぼみがある。この微小なくぼみの中にまで防錆剤を浸
透させ、鋼材表面を樹脂で隙間なく覆いつくし、かつ、
鋼材と樹脂との密着力を向上させ、腐食因子の侵入を防
ぐことにより防錆力向上が可能になるが、このためには
前記配合割合が適当である。さらに樹脂を使用すること
によって防錆剤の脆さがなくなると同時に鋼材との強固
な付着性によってハンドリングが容易になることも見出
して本発明を完成するに至ったものである。

以下に、その防錆方法の詳細を示す。

鋼材表面には、油状物や粉状物をはじめ、種々の物質
が付着している。従って、これら付着物を除去するため
の洗浄剤としてトリクロルエタン、トルエン、キシレ
ン、セロソルブアセタート等の有機溶剤浴の中に鋼材を
浸漬して洗浄する。

次に、鋼材表面の微小な窪みの中に防錆剤を確実にい
れるためには、低濃度（５〜15重量％）の防錆剤浴中に
浸し塗りすることによって実現できる。この際の膜厚は
硬化乾燥状態において３〜８μｍと薄いため、軽量気泡
コンクリート成分との付着性に難点がある。

防錆剤の濃度が５重量％未満の場合には、膜厚は硬化
乾燥状態において３μｍ未満となり、軽量気泡コンクリ
ート成分との付着力および防錆力が劣る。

防錆剤の濃度が15重量％を越える場合には、鋼材表面
の微小な窪みの中に防錆剤が入らず、５重量％未満のも
のと同様に付着力および防錆力が劣る。

そこで、さらに防錆剤の濃度が15〜25重量％の溶液中
に一度または、それ以上被塗物を浸し塗りする。

この浸し塗りの回数によって10〜200μｍの皮膜を形
成し、所定の性能（防錆力、付着力）を得ることができ
る。

防錆剤の濃度が25重量％を越える場合には、被塗物か
らの防錆剤の切れが悪く、作業性に劣る。

〔実施例〕

次に、実施例、比較例によって本発明をさらに詳細に
説明する。なお、％は重量％を表す。

実施例1; 直径が5.5mmの鉄筋と30mm×30mm×3mmの等辺山形鋼を
所定の長さに切断した鋼材とをトリクロルエタン浴中に
25℃で３分間浸漬し、脱脂・洗浄した。

次に、フェノキシ樹脂溶液（商品名PRHH、ユニオンカ
ーバイド社製を酢酸エチルグリコールモノエチルエーテ
ルに溶解した固形分30％の溶液）95.6％とブロックドイ
ソシアネート化合物（商品名コロネートAP−60、日本ポ
リウレタン工業社製をｎ酢酸ブチルに溶解した固形分60
％の溶液）4.4％とを混合し、酢酸エチレングリコール
モノエチルエーテルを加え、固形分濃度が15％および20
％の防錆剤をそれぞれ調整した。

トリクロルエタンにて脱脂・洗浄処理した鋼材を、15
％濃度の防錆剤浴中に25℃で５秒間浸し塗りした後、被
塗物を25℃で３分間放置した。次いで、20％濃度の防錆
剤浴中に被塗物を25℃で５秒間浸し塗りして被塗物を25
℃で３分間放置し、さらに、20％濃度の防錆剤浴中に被
塗物を25℃で５秒間浸し塗りして被塗物を25℃で３分間
放置した後、170℃で20分間乾燥して厚さ45μｍの皮膜
を形成した。

実施例2; 実施例１と同様にして製造したフェノキシ樹脂溶液9
5.6％とブロックドイソシアネート化合物溶液4.4％との
合計量100％に酢酸エチレングリコールモノエチルエー
テルを加え、固形分濃度をそれぞれ10％および25％とし
たものを防錆剤として用意した。

脱脂・洗浄処理した鋼材を10％濃度の防錆剤浴中に25
℃で５秒間浸し塗りした後、被塗物を25℃で３分間放置
し、さらに25％濃度の防錆剤浴中に25℃で５秒間浸し塗
りした後、被塗物を25℃で３分間放置した後、170℃で2
0分間乾燥し、厚さ30μｍの皮膜を形成した。

実施例3; 実施例２と同様の方法により10％および25％濃度の防
錆剤を浸し塗りした後、さらに、25％濃度の防錆剤浴中
に25℃で５秒間浸し塗りして被塗物を25℃で３分間放置
した後、170℃で20分間乾燥し、厚さ50μｍの皮膜を形
成した。

実施例4; 実施例１と同様に防錆剤を浸し塗りするが、防錆剤を
浸し塗りした後の３分間の放置時に被塗物に１〜3m/sの
微風を送り、170℃で20分間乾燥し、厚さ60μｍの皮膜
を形成した。

実施例5; 実施例２と同様に防錆剤を浸し塗りした後の３分間の
放置時に被塗物に１〜3m/sの微風を送り、170℃で20分
間乾燥し、厚さ40μｍの皮膜を形成した。

実施例6; 実施例３と同様に防錆剤を浸し塗りするが、防錆剤に
浸し塗りした後の３分間の放置時に被塗物に１〜3m/sの
微風を送り、170℃で20分間乾燥し、厚さ80μｍの皮膜
を形成した。

比較例1; 実施例１と同様にして製造したフェノキシ樹脂溶液9
5.6％とブロックドイソシアネート化合物溶液4.4％との
合計量100％に酢酸エチレングリコールモノエチルエー
テルを加え、固形分濃度を３％および25％に調整した防
錆剤を用意した。

脱脂・洗浄処理した鋼材を３％濃度の防錆剤浴中に25
℃で５秒間浸し塗りした後、３分間１〜3m/sの微風を送
り、次いで25％濃度の防錆剤浴中に25℃で５秒間浸し塗
りした後、３分間１〜3m/sの微風を送る。さらに25％濃
度の防錆剤中に被塗物を25℃で５秒間浸し塗りして被塗
物に25℃で３分間１〜3m/sの微風を送った後、170℃で2
0分間乾燥して厚さ50μｍの皮膜を形成した 比較例2; 比較例１と同様にして製造したフェノキシ樹脂溶液9
5.6％とブロックドイソシアネート化合物溶液4.4％との
合計量100％に酢酸エチレングリコールモノエチルエー
テルを加え、固形分濃度を20％に調整した防錆剤を用意
した。

脱脂・洗浄処理した鋼材を20％濃度の防錆剤浴中に25
℃で５秒間浸し塗りした後、３分間１〜3m/sの微風を送
る。さらに20％濃度の防錆剤浴中に25℃で５秒間浸し塗
りした後、３分間１〜3m/sの微風を送り、170℃で20分
間乾燥して厚さ40μｍの皮膜を形成した。

比較例3; 比較例１と同様にして製造したフェノキシ樹脂溶液9
5.6％とブロックドイソシアネート化合物溶液4.4％との
合計量100％に酢酸エチレングリコールモノエチルエー
テルを加え、固形分濃度を15％および30％に調整した防
錆剤を用意した。

脱脂・洗浄処理した鋼材を15％濃度の防錆剤浴中に25
℃で５秒間浸し塗りした後、被塗物を25℃で３分間放置
した。次いで30％濃度の防錆剤浴中に被塗物を25℃で５
秒間浸し塗りして25℃で３分間放置し、さらに、30％濃
度の防錆剤浴中に被塗物を25℃で５秒間浸し塗りして被
塗物を25℃で３分間放置した後、170℃で20分間乾燥し
て厚さ80μｍの皮膜を形成した。

比較例4; ポルトランドセメント100重量部、高分子ラテックス
（商品名：小野田CX−Ｂ、小野田社製）５重量部、凝結
遅延剤（グルコン酸）１重量部、亜硝酸ソーダ１重量
部、水40重量部を混合したセメント系防錆剤に脱脂・洗
浄処理した鋼材を５秒間浸し塗りし、70℃で30分間乾燥
する。

これを３回繰り返して2mmの皮膜を形成した。

比較例5; 比較例４と同様の防錆剤に脱脂・洗浄処理した鋼材を
５秒間浸し塗りし、70℃で30分間乾燥する。

これを２回繰り返して1.2mmの皮膜を形成した。

以上の各防錆剤を塗布した鋼材（直径5.5mmの鉄筋と3
0×30×3mmの等辺山形鋼）を各々の型枠に設置し、ポル
トランドセメント40重量部、珪石粉末60重量部、水50重
量部、起泡剤（商品名：フォーミックスC II、ハマノ工
業社製）１重量部からなる軽量気泡コンクリートスラリ
ーを打設する。スラリーが凝固した後脱型し、180℃10
気圧のオートクレーブ中に８時間養生して付着力試験お
よび防錆試験に供する軽量気泡コンクリートの試験体を
作成した。

試験体の形状は、付着力試験用として、直径10mm、高
さ200mmの円柱形の中心に直径5.5mm、長さ350mmの鉄筋
を埋設（200mmを埋設、150mmを露出）したものを用い
た。

防錆試験用として、縦40mm、横40mm、長さ160mmの角
柱の中心部に直径5.5mm、長さ120mmの鉄筋を埋設したも
の、および縦100mm、横100mm、高さ100mmの立方体の中
心部に30×30×3mmの等辺山形鋼（長さ60mm）を埋設し
たものを用い、下記の方法に基づいて試験を行った。な
お、当該鋼材に付着した各防錆皮膜の厚さは、実施例１
〜６および比較例１〜３については、膜厚計により測定
し、比較例4,5については付着物重量を表面積で除して
求めたものである。

（１）付着力試験法 軽量気泡コンクリートは、補強鋼材と一体化すること
によって性能を発揮する。従って、相互の付着力は防錆
剤への要求性能として極めて重要なものである。

付着力試験は鉄筋の引き抜き用治具により、インスト
ロン万能試験機によって鉄筋を引き抜き、その最大荷重
を鉄筋の表面積で除して求め、ｎ＝12の平均値を付着力
とした。

（２）防錆試験方法 防錆試験は、次の２通りの試験を行った。

ａ）JIS A 5416の防錆剤の防錆性能試験に準拠し、４週
間（112サイクル）続けるところを、8.5週間（240サイ
クル）続けた。

ｂ）ワイマール建材研究所短期テスト法に準拠し、３％
食塩水中へ３時間浸漬した後、40℃で21時間乾燥する。
これを１サイクルとし、90サイクル続けた。

以上の試験により、発錆面積が１％以下をもって合格
と判定した。

（３）塗装作業性試験方法 塗装作業性は、鋼材に防錆剤を浸し塗りし、塗装物を
引き上げたときの防錆剤のタレ切れの程度を目視にて観
察し、 1.タレ切れが良好な場合：○ 2.多少タレ切れが残る場合：△ 3.タレ切れが悪い場合：× の３段階に分けて判定した。

試験結果を下表に示す。

以上の結果から明らかなように実施例１から６に示さ
れた性能は、いずれの場合にも塗装作業性、付着力に優
れ、主目的である防錆性能においては、ａ法,b法双方の
試験方法においても良好な結果が得られている。

これに対して、比較例１および２は、塗装作業性、付
着力は良好であるが、防錆性能は、劣っている。比較例
３は、付着力、防錆性能は良好であるものの、塗装作業
性に劣っている。また、比較例４および５は、鉄筋との
付着性および防錆性能に劣っている。

〔発明の効果〕

本発明のフェノキシ樹脂60〜95重量％およびブロック
ドイソシアネート化合物５〜40重量％を主成分とする防
錆剤の濃度が５〜15重量％の溶液中に浸し塗りした後、
被塗物を引き上げ、次いで防錆剤の濃度が15〜25重量％
の溶液中に浸し塗りして被塗物を引き上げて乾燥する防
錆方法は、優れた塗装作業性、付着性および防錆性能を
有し、優れた防錆皮膜が得られる。また、防錆剤で浸し
塗りしたのちに被塗物を引き上げた際に、１〜3m/sの微
風を送風することによって、被塗物に付着する皮膜の厚
さを増し、より防錆性能を向上させることが可能であ
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼材を洗浄後、フェノキシ樹脂60〜95重量
   ％およびブロックドイソシアネート化合物５〜40重量％
   を主成分とする防錆剤の５〜15重量％濃度の溶液中に浸
   し塗りした後、被塗物を引き上げ、次いで防錆剤の濃度
   が15〜25重量％の溶液中に浸し塗りした後、被塗物を引
   き上げて乾燥することを特徴とする鋼材の防錆方法。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記鋼材
   を防錆剤溶液中に浸し塗りした後、被塗物の引き上げ時
   に１〜3m/秒の微風を送風することを特徴とする鋼材の
   防錆方法。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項または第２項におい
   て、前記防錆剤の濃度が15〜25重量％の溶液中への浸し
   塗りは、２度以上行われることを特徴とする鋼材の防錆
   方法。