JPH093656A - 溶融亜鉛めっき構造物の高力ボルト摩擦接合面処理剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶融亜鉛めっき構造物の高力ボルト摩擦接合
に用いられる接合面処理剤を提供する。 【構成】 溶融亜鉛めっき構造物の高力ボルト摩擦接合
する際にその接合面に対して処理する薬剤であり、リン
酸５〜３０重量％と、（２）硝酸、亜硝酸、硫酸又は塩
素酸のカルシウム、ナトリウム、カリウム塩の一種以上
０．１〜１０重量％と、（３）アニオン界面活性剤及び
／又はノニオン界面活性剤０．０１〜１．０重量％と、
（４）水又は水溶性有機溶剤の一種以上と、を含有し、
必要に応じて（５）オキシカルボン酸の一種以上を０．
１〜１０重量％添加してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、土木、建築工
事等において適用される溶融亜鉛めっき構造物の高力ボ
ルト摩擦接合に用いられる接合面処理剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融亜鉛めっきは、鋼構造物の耐食性を
向上させる有効な手法であり、溶融亜鉛めっきした鋼材
は、橋梁、送電鉄塔や建築物の一部に使用される。鋼構
造物の接合方法としては高力ボルト摩擦接合が一般的で
あるが、これを溶融亜鉛めっき処理した鋼材に用いた場
合、溶融亜鉛めっき被膜が障害となり、通常の鋼材にお
けるグラインダー処理や薬剤処理による赤錆発生は期待
できない。そこで、従来は以下のような工法〜の処
理が行われてきた。尚、溶融亜鉛めっき構造物の高力ボ
ルト摩擦接合において、建設大臣一般認定で定めるすべ
り係数は０．４以上となっている。 工法：摩擦接合面のみを不めっきにし、屋外放置又は
薬剤（通常の鋼材を発錆させる薬剤；例えば塩化第二鉄
と硝酸とからなる混合液など）処理にて赤錆を発生させ
る（特公平４−５０３５５号公報）。 工法：全めっき後、摩擦接合面にブラスト処理を施
し、肌ならしする。 工法：全めっき後、接合面をリン酸塩処理する（特開
平４−３２７００６号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法では工程が長く、時間もコストも多大にかかるもの
であった。特に工法は赤錆発生後、防錆処理が必要で
あり、また工法は摩擦面の粗さを調整しなければなら
ないといった問題があった。さらに、工法では前記の
すべり係数（０．４以上）を安定に得ることが困難であ
った。したがって、中板及び側板の接合面に処理剤を刷
毛塗りするだけですべり係数０．４以上が確実に得ら
れ、処理時間及びコストを低減することができるような
処理剤が希求されていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は接合面の表面状
態によらず一様なすべり係数を短時間で与える処理剤を
提供するものであり、その組成は（１）リン酸５〜３０
重量％と、（２）硝酸、亜硝酸、硫酸又は塩素酸のカル
シウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩を一種以上０．１
〜１０重量％を混合し、さらに（３）界面活性剤０．０
１〜１．０重量％を、（４）水性溶媒に溶解させたもの
である。また作業上、たて面での垂れを防止するため、
増粘剤を添加しても良い。

【０００５】この成分組成中の各成分は、以下のような
作用を有し、具体的に用いられる物質名についても以下
に例示した。 （１）リン酸は、亜鉛と表面反応し、亜鉛酸化物を生成
し、強固な結晶を形成し、結果として接合面の摩擦係数
を向上することができる。このリン酸としては例えば市
販の８５％リン酸溶液を用いることができる。 （２）硝酸、亜硝酸、硫酸又は塩素酸のカルシウム塩、
ナトリウム塩、カリウム塩の一種以上は、リン酸により
生成した亜鉛酸化物の結晶の成長促進作用を有する。ま
た、生成した亜鉛酸化物と亜鉛めっき層との密着性を強
める作用をも有する。即ち、この無機塩を加えない場合
には接合面の摩擦係数は上昇しなかった。 （３）界面活性剤は、これを添加しない場合、処理剤が
亜鉛めっき面で“ハジキ”現象を起して反応しない部分
を生じてしまうので、所謂“ぬれ性”を生じさせるため
に添加するものである。このような界面活性剤は、アニ
オン界面活性剤またはノニオン界面活性剤であり、何れ
か一方若しくは両方を混合して用いても良い。アニオン
界面活性剤の例としては、アルキルリン酸エステル塩、
アルキル硫酸エステル塩、アルキルアリルスルフォン酸
塩、アルキルスルフォコハク酸塩等があり、塩成分とし
てはナトリウム、カリウム、アンモニウム、アルカノー
ル（モノ、ジ、トリ）アミンがある。ノニオン界面活性
剤の例としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテ
ル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリ
オキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシ
エチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキル
アミン、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド等がある。 （４）水性溶媒は、上記（１）〜（３）の各成分を溶解
させるためのもので、液体にすることによりハンドリン
グを容易にさせるものである。この水性溶媒は、水又は
水溶性有機溶剤の一種以上であり、水、或いは水とメタ
ノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレ
ングリコール、プロピレングリコール、アセトン、又は
テトラヒドロフラン等の水混和性の有機溶剤のうち、一
種以上を用いることができる。

【０００６】上記（１）〜（４）の４成分よりなる処理
剤で良好であるが、さらに（５）オキシカルボン酸を
０．１〜１０重量％添加するようにしても良い。 （５）オキシカルボン酸を添加しない場合、余分なリン
酸が残留し、経時的に反応が進行し、所謂腐食の問題を
生じることもあるが、上記のように適正な混合割合でオ
キシカルボン酸を添加することにより余剰リン酸の効力
を打ち消すことができる。上記のオキシカルボン酸の例
としては、グリコール酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、ク
エン酸等脂肪族オキシカルボン酸又はサリチル酸、オキ
シ安息香酸、没食子酸、マンデル酸等の芳香族オキシカ
ルボン酸等があり、これらは単独でも混合して添加して
も良い。

【０００７】また、処理剤中の各成分はそれぞれ特定の
割合で混合されるものであり、 （１）リン酸は、前記のように処理剤中に５〜３０重量
％混合されるが、５重量％以下では亜鉛との反応性が著
しく低く、また３０重量％入れてもそれ以上効果は向上
されず、残留物による過剰反応のおそれがある。 （２）硝酸、亜硝酸、硫酸又は塩素酸のカルシウム塩、
ナトリウム塩、カリウム塩の一種以上は、前記のように
処理剤中に０．１〜１０重量％混合されるが、０．１重
量％以下では生成した亜鉛酸化物の結晶の成長が起ら
ず、また１０重量％以上ではそれ以上効果は向上されな
い。 （３）界面活性剤は、前記のように処理剤中に０．０１
〜１．０重量％混合されるが、０．０１重量％以下では
処理剤の亜鉛めっき面に対する“ぬれ性”の改善がなさ
れず、また１．０重量％以上入れてもそれ以上効果は向
上されない。 （４）水又は水溶性有機溶剤は、上記（１）〜（３）の
各成分を溶解させて１００重量％となるように混合され
る。 （５）オキシカルボン酸を加える場合、前記のように処
理剤中に０．１〜１０重量％混合される（この場合、上
記の水又は水溶性有機溶剤の量をその分だけ減じる）
が、０．１重量％以下では余剰リン酸の効力を打ち消す
効果が弱く、１０重量％以上では逆にリン酸の効力を打
ち消す効果が強すぎるため処理剤本来の効果が得られな
い。

【０００８】上記構成の本発明の処理剤は、溶融亜鉛め
っきをほどこした母材（中板）及び添接板（側板）の接
合面に処理剤を刷毛塗りし、５〜６０℃の温度範囲で放
置して処理面の乾燥を確認してからボルト締めを行う。
処理時間は季節（環境温度）により多少異なるが、塗布
後１〜３日程度放置する。

【０００９】

【作用】本発明の処理剤は、リン酸との反応により処理
面に主として亜鉛酸化物を形成する。この亜鉛酸化物は
微細で強固な結晶であるが、部材の亜鉛めっき層との密
着性が弱く、また処理層が不均一なため効果にばらつき
があり、リン酸のみでは必要なすべり耐力は得られな
い。本発明の処理剤は、リン酸に硝酸、亜硝酸、硫酸又
は塩素酸のカルシウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩を
一種以上加えているので、亜鉛酸化物と亜鉛めっき層と
の密着性を強め、結晶を緻密にし、また処理層の化学反
応は著しく促進されるため、短時間で高いすべり耐力が
得られる。さらに、界面活性剤には塗布時の“ぬれ性”
を改善する働きや処理層を保護する働きもあり、これに
より緻密な前処理や後処理を必要としない。しかしなが
ら実際の現場作業では、処理剤の塗布量を適正にコント
ロールすることが困難であるため、多く塗布しすぎた場
合、余分なリン酸が残留し、経時的に反応が進行し、所
謂腐食の問題を生じることもある。このような場合でも
オキシカルボン酸を添加することにより腐食を防止する
ことができる。これはおそらくオキシカルボン酸が残留
リン酸をリン酸エステルの形に変化させ、反応の進行を
抑える働きをするものと思われる。尚、水酸基を含まな
いカルボン酸ではこのような効果は見られない。

【００１０】

【実施例】

［配合例１］ リン酸 ５ 重量％ 亜硝酸カリウム １ 重量％ ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル ０．０１重量％ 水 ９３．９９重量％

【００１１】［配合例２］ リン酸 １０ 重量％ 亜硝酸ナトリウム １０ 重量％ ラウリルリン酸エステルナトリウム塩 ０．１ 重量％ 水 ７９．９ 重量％

【００１２】［配合例３］ リン酸 ２０ 重量％ 硝酸カルシウム ０．１ 重量％ ポリオキシエチレンドデシルエーテル ０．１ 重量％ エチルアルコール １５ 重量％ 水 ６４．９ 重量％

【００１３】［配合例４］ リン酸 ３０ 重量％ 硫酸カリウム １ 重量％ オクチル硫酸エステルジエタノールアミン １ 重量％ テトラヒドロフラン ２０ 重量％ 水 ４８ 重量％

【００１４】［配合例５］ リン酸 ２５ 重量％ 硫酸ナトリウム ５ 重量％ ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル ０．５ 重量％ アセトン １０ 重量％ 水 ５９．５ 重量％

【００１５】［配合例６］ リン酸 １５ 重量％ 塩素酸カリウム ３ 重量％ ２−エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウム ０．０５重量％ 水 ８１．９５重量％

【００１６】［配合例７］ リン酸 ２０ 重量％ 硝酸カリウム ０．１ 重量％ ポリオキシエチレンオレイン酸エステル ０．１ 重量％ クエン酸 ３ 重量％ 水 ７６．８ 重量％

【００１７】［配合例８］ リン酸 １０ 重量％ 硫酸ナトリウム ７ 重量％ ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル １ 重量％ 酒石酸 ８ 重量％ エチレングリコール １０ 重量％ 水 ６４ 重量％

【００１８】［配合例９］ リン酸 １５ 重量％ 亜硝酸ナトリウム １ 重量％ ポリオキシエチレンラウリルアミン ０．５ 重量％ サリチル酸 ０．１ 重量％ エチルアルコール １０ 重量％ 水 ７３．４ 重量％

【００１９】［比較例１］接合面に処理を施さなかった
（無処理）。

【００２０】［比較例２］接合面のみを不めっきにして
通常の鋼材を発錆させる薬剤（ボルト継手の接合面処理
剤、商品名『ヒットロックＢ』タイホー工業株式会社
製）を用いて処理した。

【００２１】［比較例３］接合面にグリッドブラスト処
理を行った。

【００２２】［比較例４］接合面にリン酸カルシウム処
理を行った。

【００２３】［比較例５（＝リン酸の配合量が少ない場
合）］ リン酸 １ 重量％ 亜硝酸ナトリウム １０ 重量％ ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル ０．１ 重量％ 水 ８８．９ 重量％

【００２４】［比較例６（＝リン酸の配合量が多い場
合）］ リン酸 ３５ 重量％ 硝酸カリウム １０ 重量％ ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル ０．１ 重量％ 水 ５４．９ 重量％

【００２５】［比較例７（＝硝酸ナトリウムの配合量が
少ない場合）］ リン酸 ２０ 重量％ 亜硝酸ナトリウム ０．０５重量％ ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル ０．５ 重量％ 水 ７９．４５重量％

【００２６】［比較例８（＝界面活性剤の配合量が少な
い場合）］ リン酸 ２０ 重量％ 亜硝酸ナトリウム ５ 重量％ ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル ０．００５重量％ 水 ７４．９９５重量％

【００２７】〈試験方法〉亜鉛めっきした中板と側板の
接合面から油、ゴミ等の耐力低下因子を除去し、前記配
合例１〜９の処理剤、前記比較例２，４〜８の処理剤を
刷毛塗りし、或いは前記比較例１，３のように処理し、
常温で２日間放置して各試験体とした。これらの試験体
を高力ボルトにて締め付けを行い、片側をすべり面、反
対側を固定面として引張試験を行った。尚、試験体の形
状は図１（図中、１は中板、２は側板、３は接合面を示
す）に、ボルト歪ゲージ装着状況は図２にそれぞれ示し
た。また、使用した鋼種はＳＳ４００、使用高力ボルト
等級はＦ８Ｔ，Ｍ２０，Ｌ＝８０である。ボルト締め付
け後、各試験体側面にすべり確認用のケガキ線を書き入
れた。すべり点の確認は、試験機の指針が完全に停止
後、急激にずれた時、 すべり音を発した時、 ケガキ線が明瞭にずれた時、 とし、すべり荷重（Ｐ）を測定し、そのすべり荷重と以
下の式とを用いてすべり係数（μ）を算出した。 μ＝Ｐ／ｍ・Ｎ μ：すべり係数，Ｎ：ボルト初期導入軸力の和（ｔ
ｆ），Ｐ：すべり荷重（ｔｆ），ｍ：摩擦面の数（この
場合ｍ＝２）

【００２８】〈試験結果〉各試験体におけるすべり荷
重、算出されたすべり係数、及びその平均値を表１に示
した。

【００２９】

【表１】

【００３０】上記の表１より明らかなように、本発明の
処理剤の配合例１〜９では全てすべり係数０．４以上を
有しており、これに反して比較例１，４〜７の処理を行
った場合、全てすべり係数０．４に満たなかった。ただ
し、従来の“てま”のかかる方法ではすべり係数０．４
以上であった。

【００３１】以上本発明の実施例を示したが、本発明は
前記した実施例に限定されるものではなく、特許請求の
範囲に記載した構成を変更しない限りどのようにでも実
施することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の処理剤は、
溶融亜鉛めっき構造物の高力ボルト摩擦接合において、
亜鉛めっき処理を行った中板及び側板の接合面に処理剤
を刷毛塗りするだけで必要なすべり係数（０．４以上）
が得られる。また、本発明の処理剤を用いることによ
り、これまでの工法に比べ処理工程が短縮され、しかも
塗布時の“ぬれ性”も優れているので、塗布ムラによる
耐力低下への影響も少ない。

【００３３】特に、特定量のオキシカルボン酸を添加す
ることにより、腐食の問題を生じることもなく、安定な
処理を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例における試験体の形状及び寸法を示す
（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。

【図２】ボルト歪ゲージ装着状況を示す（ａ）平面図、
（ｂ）側面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白井 薫 東京都江東区豊州４−11−28−201 (72)発明者 池田 幹雄 神奈川県藤沢市大庭5683番地ノ２駒寄６− 105 (72)発明者 酒井 俊尚 神奈川県横浜市泉区和泉町4365 いずみ寮

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融亜鉛めっき構造物の高力ボルト摩擦
   接合する際にその接合面に対して処理する薬剤であり、
   （１）リン酸５〜３０重量％と、（２）硝酸、亜硝酸、
   硫酸又は塩素酸のカルシウム、ナトリウム、カリウム塩
   の一種以上０．１〜１０重量％と、（３）アニオン界面
   活性剤及び／又はノニオン界面活性剤０．０１〜１．０
   重量％と、（４）水又は水溶性有機溶剤の一種以上と、
   を含有してなることを特徴とする処理剤。
2. 【請求項２】 オキシカルボン酸の一種以上を０．１〜
   １０重量％添加したことを特徴とする請求項１記載の処
   理剤。