JPS6364739A - 着色ポリウレタンエラストマ−被覆重防食鋼材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、港湾、河川工事をはじめ、治山、治」−〒ｖ
Ｗｍｌ−＋、−ｙｒ！−／τ１盲ＩｎＪ−４＋？々Ｌｆ
＋ａａノｒ＠：：梱績矢板、鋼管杭、Ｈ形鋼などに利用
される耐較性、防食性に優れた着色ポリウレタンエラス
トマー被覆重防食鋼材に関する。

〈従来技術とその問題点〉 従来の鋼矢板、鋼管矢板、Ｈ形鋼などの重防食鋼材はほ
とんどが黒色であり、構造物周辺の環境と不調和であり
、また、安全面でも着色化が要求されつつある。他の構
造物についても、着色化、特に環境調和色の開発が要求
されている。送電鉄塔、照明柱、照明塔などがこの例で
あり、亜鉛メッキ上に塗装するという例が多くなってき
ている。

ところで、従来の技術による着色重防食鋼材としては、
特開昭６０−９２５２１号があるが、これは、着色した
ポリオレフィンシートを接着剤を介して接着するもので
ポリエチレンシート（黒色）を接着する技術と同様のも
のである。しかしながら、このような方法による着色重
防食鋼材では複雑な形状には接着困難である。またカー
ボンブラック等黒色系の添加剤を用いているので着色の
範囲は限られている。さらに、カーボンブラックの添加
を減少させることにより１較性能が低下する恐れが十分
ある等の問題点があった。

また近年ポリウレタンエラストマーを鋼材に被覆した重
防食用被覆鋼材が、例えば特開昭６１−２６６７５号な
どに開示されている。しかしながらこれらめ重防食用ポ
リウレタンエラストマー被覆材は被覆に機械的強度が要
求されるため芳香族ジイソシアネートとポリオールから
得られる組成物であり、太陽光線にあたると、ポリウレ
タンは次第に黄変し、物性低下、脆化を起こす。そのた
め塗膜の光沢低下や白化現象が観察され、塗膜表面に亀
裂が入る。これは例えばポリウレタン主鎖にある芳香族
ジイソシアネートであるＭＤＩ（ジフェニルメタン−４
，４′−ジイソシアネート）とポリオールからなる組成
物などである。

−万能肪族または脂環族ポリイソシアネートを用いポリ
オールと反応させて得られた組成物は、脂肪族ウレタン
が黄変の原因となるキノイド構造をとり得ないので変色
がなく耐候性が優れているが、 （１）脂肪族または脂環族ポリイソシアネートとポリオ
ールとの反応速度が遅く重防食被覆のような１７膜被覆
が得られにくいこと、 （２）得られたポリウレタンエラストマー組成物の機械
的物性が芳香族ポリイソシアネートより得られたポリウ
レタンエラストマー組成物の機械的物性より劣っている
ので、衝箪強度のような機械的特性を重視する重防食用
途には不向き、（３）脂肪族または脂環族ポリイソシア
ネートより得られたポリウレタンエラストマー組成物の
鋼材に対する密着性や被覆鋼材の耐水性が芳香族ポリイ
ソシアネートより得られたポリウレタンエラストマー組
成物よりも劣っていること、（４）脂肪族または脂環族
ポリイソシアネートが高価であることなどから、 重防食用途には不向きであった。

〈発明の目的〉 本発明の目的は、上記事情に鑑みてなされたもので、上
述の問題点を解決した極めて耐候性、防食性に優れ、機
械的特性も良い着色ポリウレタンエラストマー被覆重防
食鋼材を提供せんとするものである。

〈発明の構成〉 本発明は、鋼材表面に化成処理層および／または接着剤
層を介して、 ａ、芳香族ポリイソシアネートと、脂肪族および／また
は脂環族ポリイソシアネートとを重量比（９５〜５）：
　（５〜９５）の割合で混合するポリイソシアネートと
、 ｂ、ポリオールと、 Ｃ０着色顔料と、 ｄ９周期律表第■族の金属系詣肪酸塩とを含有するポリ
ウレタンエラストマー層を被覆してなることを特徴とす
る着色ポリウレタンエラストマー被覆重防食材を提供す
る。

以下この発明の着色ポリウレタンエラストマー被覆重防
食鋼材をさらに詳細に説明する。

本発明においてライニングされる鋼材には、構造用鋼、
高張力銅、耐候性鋼、耐磁Ｐ＃竹鋼等からなる鋼管杭、
鋼管矢板、鋼矢板、Ｈ形漠等をあげることができる。鋼
材の防食面をショツトブラスト、グリッドブラストある
いはサンドブラスト等のブラスト処理や、硫酸、塩酸な
どによる酸洗により脱スケールを行ない清浄にした後、
化成処理層、接着剤層等を介して着色ポリウレタンエラ
ストマーを被覆し、着色ポリウレタンエラストマー被覆
重防食鋼材を得る。本発明では、ポリウレタンエラスト
マー層と鋼材表面との密着性を高めるために、化成処理
層もしくは接着剤としての有機樹脂ブライマ一層あるい
はこれらを併用した多層系を用いるのが好ましい。

この発明で用いる化成処理は、リン酸塩処理、クロメー
ト処理およびこれらの複合処理が好ましい。リン酸塩処
理としては、リン酸鉄、リン酸亜鉛、リン酸亜鉛カルシ
ウム等があげられる。塗布量は、リン酸鉄が０．２〜１
．０　　ｇ／ｌｎ２、リン酸亜鉛、リン酸亜鉛カルシウ
ムは１．０〜３．０　　ｇ／ｍ２の範囲が好ましい。こ
れらの量より多いと皮膜がもろく、被覆の接着性、耐衝
ぷ性が低下する。また、これらの量より少ない場合は、
耐水性が低下する。

クロメート処理としては、反応型クロメート、電解クロ
メート、塗布型クロメートが通用できるが、塗布型クロ
メートが作業性の面からすぐれている。塗布量としては
、全クロム量が２０ｍｇ／ｒｒ？〜５“００１ＩＩｇ／
ｍ″とする。クロム量が２０ｍｇ／　ｒｎ’未満では耐
水性に対する効果がなく、５００ｍｇ／ｒｆをこえると
被覆の耐衝撃性が低下する。

塗布型クロメートの場合は処理液を鋼材にへヶ塗り、ス
プレー塗装、またはとぶづけ塗装し乾燥させる。クロメ
ート塗装鋼材の乾燥方法は、電気炉高周波誘導加熱など
の熱乾燥が好ましい。加熱温度は６０〜３００℃の範囲
、好ましくは８０〜１２０℃がよい。なお、塗布型クロ
メート処理液はＯｒ”／Ｃｒ’＋が１１５〜２／３の範
囲がよく、バインダーとしてシルカゾル、アルミナゾル
、アルキルシリケートなどの無機高分子またはポリビニ
ルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステ
ルなどの水溶性高分子などの添加剤をクロム酸水溶液に
添加してもよい。

本発明では、リン酸塩処理、クロム酸処理単独でも耐水
性は優れているが、リン酸塩処理し続いてクロム酸処理
した複合処理を行ってもよい。

また前述したように接着剤として有機樹脂ブライマーを
用いることが好ましく、有機樹脂ブライマーは、エポキ
シ樹脂、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、ウレタン樹
脂の単独あるいはこれらを複合させた、本発明の着色ポ
リウレタンエラストマー被覆材との密着性に優れたもの
が用いられる。これらの有機樹脂ブライマーを鋼材に塗
布する場合は、鋼材に有機樹脂ブライマーを１０〜１０
０ミクロン、好ましくは２０〜５０ミクロン程度にロー
ルコータ−、バーコーター、エアレススプレー、刷毛塗
り、しごき塗りなどの塗布方法によって均一な膜厚にな
るように塗布し、続いて後、加熱し接着剤を硬化させる
。

本発明の混合ポリイソシアネートに用いる硬化剤として
の芳香族および詣肪族および／または脂環族ポリイソシ
アネートとしては、フェニレンジイソシアネート、トリ
レジイシシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジ
フェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシ
アネート、トリメチルプロパン１モルへのトリレンジイ
ソシアネート３モル付加物などの芳香族ポリイソシアネ
ート、エチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソ
シアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタ
メチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシア
ネート、ヘプタメチレンジイソシアネート、トリメチル
プロパン１モルへのへキサメチレンジイソシアネート３
モル付加物などの詣肪族ポリイソシアネートであり、脂
環族ポリイソシアネートとしては、１．４−シクロヘキ
サンジイソシアネート等を代表的に挙げることができる
。

芳香族ポリイソシアネートと詣肪族および／または脂環
族ポリイソシアネートの混合割合は重量比で９５〜５：
５〜９５である。詣肪族または詣たポリウレタンエラス
トマーの光に対する安定性が悪く、また９５％を超えた
場合ではポリウレタンエラストマーの物性が悪い。

主剤としてのポリオールは、ポリウレタンエラストマー
の原料に用いられる平均分子量１００〜１０．０００の
ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールおよ
びポリカプロラクトンなどがある。ポリオールの平均分
子量が１００未満もしくは、１０，０００を超えた場合
ではポリウレタンエラストマーの物性が悪い。

また触媒として用いる周期律表第■族の金属系脂肪酸塩
としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム、亜鉛
、カドミウム、水銀のギ酸、酢酸、エナント酸、カプリ
ン酸、ラウリン酸、バルミチン酸、ステアリン酸、オレ
イン酸、シュウ酸、コハク酸、酒石酸塩などがある。周
期律表第■族の金属系脂肪酸塩の使用量は、ポリウレタ
ンエラストマーに対して０．００１〜１０ｗｔ％、好ま
しくは、０．００２〜２ｗｔ％である。

いる理由はポリウレタンエラストマーの光に対する安定
性を大ならしめるためであり、その理由については、定
かでないが、周期律表第■族の金属系脂肪酸塩が存在す
ることによってウレタン結合が安定化するものと思われ
る。

本発明におけるポリウレタンエラストマーの製法は、硬
化剤としての混合ポリイシアネートと主剤としてのポリ
オールとの２液型反応で、ポリオールに対して混合ポリ
イソシアネートを過剰に反応させ末端にＮＧＯ基を有す
るウレタンプレポリマーを得て、さらにポリオールを反
応させてポリウレタンエラストマーを得る方法、もしく
は硬化剤としての混合ポリイソシアネートと主剤として
ポリオールから一度にポリウレタンエラストマーを得る
方法のどちらでもよい。この場合の周期律表第■族の金
属系脂肪酸の添加時期は、硬化剤または主剤中に添加し
て用いてもよいし、主剤と硬化剤の混合時に添加しても
よい。

混合ポリイソシアネートとポリオールとの反応温度は、
周期律表第■族の金属系脂肪酸を用いることにより、無
触媒の場合より低温であり、２０〜２００℃、好ましく
は２０〜１２０℃である。

ポリウレタンエラストマー組成物に添加される着色顔料
としては、公知の耐熱性の無機系または有機系顔料成分
のいずれを含む着色顔料でもよい。顔料成分としては、
例えば、白色顔料用として、チタン白（ルチル型チタン
、アナターゼ型チタンなど）、亜鉛華、リトポン、鉛白
、緑色顔料用として、酸化クロム、クロムグリーン（黄
鉛と紺青（フェロシアン化鉄カリウム）との混合物）ジ
ンクグリーン（亜鉛黄と紺青との混合物）、塩素化銅フ
タロシアニングリーン、フタロシアニングリーン、ナフ
トールグリーン、ジベンザンスロン、マラカイトグリー
ンレーキ等があげられる。

また青色顔料用として、群青（天然物、合成物）、紺青
、銅フタロシアニンブルー、コバルトブルー、フタロシ
アニンブルー、フォストスカイブルー、インダンスレン
ブル−１赤色顔料として、鉛丹、ベンガラ、塩基性クロ
ム酸亜鉛、クロムパーミリオン朱、カドミウム赤、バラ
レッド、ブリリアントカーミン（縮合アゾ茶界）、ブリ
リアントスカーレット、キナクリドン赤、リソールレッ
ド、バーミリオン、チオインジゴレッド、ミンガミャレ
ッド、黄色顔料用として、黄鉛、亜鉛黄、黄色酸化鉄、
チタンイエロー、ファーストイエロー、ハンザイエロー
、オーラミンレーキ、ペンジジンエロ、インダンスレン
エローなどを挙げることができる。

この発明におけるポリウレタンエラストマー組成物に使
用する顔料は、前述の顔料成分が、ポリウレタンエラス
トマー樹脂中に１〜５０重量％含まれているのが適当で
ある。着色顔料は、添加割合が少な過ぎると鮮明な着色
とならないので適当ではなく、また添加割合が多すぎる
と被覆層の強度１較性が低下するので適当でない。

また本発明のポリウレタンエラストマー組成物には必要
に応じて充填剤、ケイ光増白剤、紫外線ｎｌ！＋＋Ｉｖ
＊ＩＭイＩ−Ｒ＃＋に包１を一シＩメ＞’ｔＡｈｎ１．
ｉｉ、←２Ａポリウレタンエラストマー組成物を接着剤
等を介して鋼材に塗布する方法としては、 （１）ポリオールと混合ポリイソシアネート、着色顔料
、金属系脂肪酸塩、その他の成分を適当な容器中に正確
に秤量し、ドリルミキサー等で充分に混合してコテ等で
塗布する方法、 （２）二液混合スプレー塗装機を使用してスプレー塗装
する方法がある。

本発明に使用する塗装組成物　は、比較的厚塗り、例え
ば１ｍｍ以上に塗装するのが好ましく、−回の塗装で所
望の厚みに達しない場合は重ね塗りしてもよい。

〈実施例〉 つぎに本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する。

［実施例１］ 長さ５ｍの■型銅矢板（寸法４００°Ｘ１３０　’　ｘ
　１３．Ｏｔａ＋ｍ　）の凹面をグリッドブラスト処理
し、塗布型クロメート処理剤（クロム酸化合物）を塗布
した後、鋼矢板を１００℃まで加熱し、アミン硬化系エ
ポキシプライマーを約３０゜厚さにエアーレススプレー
塗装し、鋼材の保有熱でブライマーが硬化し、鋼矢板の
温度が６０℃になったところで、主剤としてポリエステ
ルポリオール１００部に緑色顔料として酸化クロム１０
部、周期律表第■族の金属系脂肪酸塩として酒石酸カル
シウム１部を添加したＡ液と硬化剤としてジフェニルメ
タン−４，４′−ジイソシアネートとへキサメチレンジ
イソシアネートとを７：３に混合したものを３０部から
なるＢ液とを二液混合スプレー塗装機を使用し、鋼矢板
にスプレー塗装して、膜厚２．５　ｌ１ｖａの緑色に着
色した凹面ポリウレタンエラストマー被覆鋼矢板を得た
。

［実施例２］ 硬化剤としてジフェニルメタン−４，４′−ジイソシア
ネートとへキサメチレンジイソシアネートとを７＝３に
混合したもののかわりにジフェニルメタン−４，４′−
ジイソシアネートとへキサメチレンジイソシアネートと
を３ニアに混合したものを３０部からなるＢ液を用いた
以外は実施例１と全く同じ条件で凹面ポリウレタンエラ
ストマー被覆鋼矢板を得た。

［実施例３］ 顔料として酸化クロムのかわりに黄鉛１０部を用いた以
外は、実施例１と全く同じ条件で凹面ポリウレタンエラ
ストマー被覆鋼矢板を得た。

［比較例１］ 硬化剤としてジフェニルメタン−４，４′−ジイソシア
ネートとへキサメチレンジイソシアネートとを７：３に
混合したもののかわりにジフェニルメタン−４，４′−
ジイソシアネートのみからなるＢ液を用いた以外は実施
例１と全く同じ条件で凹面ポリウレタンエラストマー被
覆鋼矢板を得た。

［比較例２］ 硬化剤としてジフェニルメタン−４，４′−ジイソシア
ネートとへキサメチレンジイソシアネートとを７：３に
混合したもののかわりにヘキサメチレンジイソシアネー
トのみからなるＢ液を用いた以外は実施例１と全く同じ
条件で凹面ポリウレタンエラストマー被覆鋼矢板を得た
。

［比較例３］ 周期律表第■族の金属系脂肪酸塩である酒石酸カルシウ
ムを用いなかった以外は、実施例１と全く同じ条件で凹
面ポリウレタンエラストマー被覆矢板を得た。

このようにして得られた着色ポリウレタンエラストマー
被覆鋼矢板の以下に示す諸特性を評価し、その結果を表
１に示す。

（１）垂直付着強度 引張試験機で０．５ｃｍ／ｓｅｃの速度で室温で、垂直
引張試験を行った。

（２）衝撃強度 室温でガードナ一式衝撃試＃Ｊｆｉ　（ｉ芯５／８”、
衝撃体５　ｋｇ）を用い、衝Ｓ強度を求めた。被覆の割
れ、剥離などはピンホールディテクターでチェックした
。

（３）温水浸漬試験 ６０℃、３％ＮａＣＩｌ、溶液３０日浸漬後の被覆のた
。

（４）耐陰極剥離性 ５ｍｍ径の被覆材を除去した試験材を室温で３％にＣｆ
Ｌ溶液に浸漬し、３．３Ｖの極間電圧を付加し、３０日
間放置し、初期孔からの被覆の剥芝距離を求めた。

（５）耐候性 サンシャインウェザ−メータを用いて６０００時間まで
の促進耐候性試験を用い、着色材および従来材の色調の
変化を調査した。色調測定には、スガ試験機（株）製５
Ｍ−３を用いた。

表１から明らかなようにこの発明による着色ポリウレタ
ンエラストマー被覆銅材は、耐衝Ｓ性、耐温水性、耐陰
極剥離性は従来の被覆材と遜色なく、耐候性は従来の被
覆材に比して大幅な改善がなされており、この発明の着
色ポリウレタンエラストマー被着鋼材の効果が大きいこ
とが容易に理解される。

〈発明の効果〉 本発明鋼材は、機械的特性が従来品と同程度に良好で着
色性ならびに１較性に著しく優れた重防食鋼材である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋼材表面に化成処理層および／または接着剤層を
   介して、 ａ、芳香族ポリイソシアネートと、脂肪族および／また
   は脂環族ポリイソシアネートとを重量比（９５〜５）：
   （５〜９５）の割合で混合するポリイソシアネートと、 ｂ、ポリオールと、 ｃ、着色顔料と、 ｄ、周期律表第II族の金属系脂肪酸塩とを含有するポリ
   ウレタンエラストマー層を被覆してなることを特徴とす
   る着色ポリウレタンエラストマー被覆重防食鋼材。