(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼構造物の少なくとも外面の構造部材として使用される耐候性鋼材の錆安定化処理方法において、
前記耐候性鋼材を加工する前の原板状態において前記耐候性鋼材に素地調整を施し、次いで、前記鋼構造物の少なくとも外面となる側の前記耐候性鋼材の表面に有機被覆を形成し、そして、このようにして有機被覆を形成した前記耐候性鋼材によって前記鋼構造物を組み立てた後、前記耐候性鋼材の表面全体に、再度、有機被覆を形成することを特徴とする、耐候性鋼材の錆安定化処理方法。
【請求項２】
鋼構造物の少なくとも外面の構造部材として使用される耐候性鋼材の錆安定化処理方法において、
前記耐候性鋼材を加工する前の原板状態において前記耐候性鋼材に素地調整を施し、次いで、前記鋼構造物の少なくとも外面で、且つ、水平面の上面となる側の前記耐候性鋼材の表面に有機被覆を形成し、そして、このようにして有機被覆を形成した前記耐候性鋼材によって前記鋼構造物を組み立てた後、前記耐候性鋼材の表面全体に、再度、有機被覆を形成することを特徴とする、耐候性鋼材の錆安定化処理方法。
【請求項３】
前記耐候性鋼材の表面全体に、再度、有機被覆を形成する前に、少なくとも有機被膜が損傷を受けている部分に素地調整を施すことを特徴とする、請求項１または２記載の、耐候性鋼材の錆安定化処理方法。
【請求項４】
前記有機被覆は、耐候性鋼材の錆安定化機能を有する有機被覆であることを特徴とする、請求項１〜３の内の何れか１つに記載された、耐候性鋼材の錆安定化処理方法。
【請求項５】
前記有機被覆の膜厚は、組立前では、１〜５０μｍの範囲内であり、組立後では、組立前の膜厚との合計で１０〜２００μｍの範囲内であることを特徴とする、請求項１〜４の内の何れか１つに記載された、耐候性鋼材の錆安定化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、鋼構造物に使用される耐候性鋼材の錆安定化処理方法、特に、橋梁、鉄塔等の鋼構造物に使用される、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐ、Ｍｏ等の合金元素が添加されている耐候性鋼材の錆安定化処理方法であって、飛来塩分や凍結防止剤の影響を受けやすい地域であっても、耐候性鋼材の安定錆を効率よく生成させることができると共に、不安定で防食性の低い錆の形成を効率よく抑止することができる、耐候性鋼材の錆安定化処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
耐候性鋼材は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐ、Ｍｏ等の元素が少量含有された低合金鋼からなり、大気中に暴露すると腐食して発錆する過程で保護性の強い錆層、即ち、安定錆が自然に形成されるものである。安定錆が形成された後は、それ以降の鋼材の腐食は減少し、最終的には腐食がほとんど進行しない特性を持つ鋼材となる。
【０００３】
このような耐候性鋼材は、形鋼、鋼板、鋼管等、各種鋼材に適用され、橋梁や鉄塔等の構造物として幅広い用途がある。
【０００４】
しかし、このような耐候性鋼材からなる鋼構造物は、次のような問題を有していた。即ち、耐候性鋼材を裸使用する場合、鋼材表面に安定錆が形成されるまでに５年以上の長期間を要し、その間、浮き錆や流れ錆を生じ、流れ出した錆汁により周囲環境を汚染し、外観を損なう問題があった。
【０００５】
そこで、鋼構造物に用いられる耐候性鋼材の表面に錆安定化処理と称される表面処理を行なって、上記の問題を解決する技術が開示されている。
【０００６】
例えば、特開昭５６−１２７７７４号公報には、カチオン型皮膜およびアニオン型皮膜の２層皮膜が形成された鋼材が開示され、特公昭５６−３３９９１号公報には、下層に安定錆成分を含有する樹脂層が形成され、上層に耐候性および耐腐食性に優れた樹脂層が形成された鋼材が開示され、そして、特許第２６６６６７３号公報には、安定錆形成促進作用を有する有機樹脂が形成された鋼材が開示されている。以下、これらの技術を従来技術という。
【０００７】
これらの処理は、一般に耐候性鋼材を加工して、鋼構造物を組み上げた後に、ブラスト、動力工具等による素地調整を行い、この後、処理被膜を形成するものからなるのが普通である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来技術において、鋼構造物の段階で素地調整を行う場合、鋼構造物の構造が複雑なために十分な素地調整が行えないので、部分的に塩分や塵埃、錆等、耐候性鋼の錆安定化を阻害する原因となるものが素地に残存した状態での処理となる。
【０００９】
この場合、錆安定化処理の性能が不十分となり好ましくない。特に、鋼構造物の外面、その中でも水平面の上面には、処理前に蓄積した塵埃や塩分が蓄積しやすく、更に、供用後も周囲環境の塩分や塵埃、雨水の影響を受けているので、一層、その部分の錆の安定化を阻害する原因となる。
【００１０】
従って、この発明の目的は、鋼構造物の外面、特に、その中でも水平面の上面の錆の安定化を阻害する原因を排除し、飛来塩分や凍結防止剤の影響のある地域においても、耐候性鋼構造物全体としての錆の安定化を効率よくすすめるための、耐候性鋼材の錆安定化処理方法を提供することにある。
【００１１】
請求項１記載の発明は、鋼構造物の少なくとも外面の構造部材として使用される耐候性鋼材の錆安定化処理方法において、前記耐候性鋼材を加工する前の原板状態において前記耐候性鋼材に素地調整を施し、次いで、前記鋼構造物の少なくとも外面となる側の前記耐候性鋼材の表面に有機被覆を形成し、そして、このようにして有機被覆を形成した前記耐候性鋼材によって前記鋼構造物を組み立てた後、前記耐候性鋼材の表面全体に、再度、有機被覆を形成することに特徴を有するものである。
【００１２】
請求項２記載の発明は、鋼構造物の少なくとも外面の構造部材として使用される耐候性鋼材の錆安定化処理方法において、前記耐候性鋼材を加工する前の原板状態において前記耐候性鋼材に素地調整を施し、次いで、前記鋼構造物の少なくとも外面で、且つ、水平面の上面となる側の前記耐候性鋼材の表面に有機被覆を形成し、そして、このようにして有機被覆を形成した前記耐候性鋼材によって前記鋼構造物を組み立てた後、前記耐候性鋼材の表面全体に、再度、有機被覆を形成することに特徴を有するものである。
【００１３】
請求項３記載の発明は、前記耐候性鋼材の表面全体に、再度、有機被覆を形成する前に、少なくとも有機被膜が損傷を受けている部分に素地調整を施すことに特徴を有するものである。
【００１４】
請求項４記載の発明は、前記有機被覆は、耐候性鋼材の錆安定化機能を有する有機被覆であることに特徴を有し、請求項５記載の発明は、前記有機被覆の膜厚は、組立前では、１〜５０μｍの範囲内であり、組立後では、組立前の膜厚との合計で１０〜２００μｍの範囲内であることに特徴を有するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の、耐候性鋼材の錆安定化処理方法の一実施態様を説明する。
【００１６】
（鋼構造物）
この発明における鋼構造物とは、鋼構造物を構成する鋼材の全体、または一部に、後述する耐候性鋼材のような耐候性に優れた鋼材が使用されることによって構成されるものである。
【００１７】
具体例としては、一般の建築物、橋梁、鉄道車両、送電鉄塔、照明塔、ゴルフ練習場のネット用ポール、神社仏閣、水槽等である。これらの構造物は、一般に強度を保持する目的等から、鋼材をＩ型、Ｌ型、Ｈ型、箱形等の形態に圧延、加工して使用したり、あるいは、補剛材等の補強部材を設けた形で使用することが多く、このために形状の複雑な部分には、雨水や塩分、塵埃等が蓄積しやすい。特に、鋼構造物の外面、その中でも水平面の上面には、上述した蓄積が起こりやすい。
【００１８】
この発明においては、このような鋼構造物の外面、特に、水平面の上面に適用される耐候性鋼を対象としている。
【００１９】
（適用可能鋼材）
この発明の耐候性鋼は、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐ、Ｍｏ等の元素が少量含有された低合金鋼であって、大気中に暴露すると腐食して発錆する過程で安定錆が自然に形成され、そして、前記錆層が形成された後は、それ以降の鋼材の腐食は減少し、最終的には腐食がほとんど進行しない特性を持つ鋼材を指す。
【００２０】
しかし、安定錆の形成は、環境により左右され、塩分の多い環境や、湿潤環境では形成されにくい。また、安定錆が形成されるまでには、普通の鋼材と同様に腐食し、流れ錆が発生するため、このような流れ錆による周辺の汚損、外観不良を防止するために、後述の錆安定化処理がなされることがある。
【００２１】
（有機被覆）
この発明における有機被覆とは、主として有機物の樹脂、および、顔料、各種添加剤等から構成される被覆のことを指す。この発明において有機被覆は、鋼構造物の外面、その中でも水平面の上面に適用される耐候性鋼の表面に適用されるが、それ以外の部分の鋼材表面にも合わせて適用することもできる。
【００２２】
この発明においては、鋼構造物の外面、その中でも水平面の上面に適用される耐候性鋼の表面に、有機被覆を耐候性鋼材の組立前から形成することによって、下地鋼材の表面が塩分や塵埃等で汚染されることが無く、その状態で組み立てた後に、更に、有機被覆を形成することができるので、特に、耐候性鋼の錆が安定化しにくい部分においても良好な錆安定化性能を発揮することができる。
【００２３】
有機被覆の形成方法は、前記の鋼構造物の外面、特に、水平面の上面に適用される耐候性鋼材に対し、その加工、組立前の原板段階において表面のミルスケールを除去するための素地調整を行い、その後、好ましくは１０分以内、特に、好ましくは５分以内にエアスプレー、エアレススプレー、粉体塗装、刷毛塗り、その他公知の塗装方法により形成する。
【００２４】
その際、有機被覆を形成する処理液は、塗装作業性、塗布外観等を向上させる目的で適宜、溶剤、水、添加剤等で稀釈し、必要に応じて加熱する等の処理を行っても良い。また、塗装後は常温乾燥、加熱乾燥、紫外線、電子線照射等の公知の乾燥方法で乾燥させる。あるいは、残余の有機被覆を水洗等の方法により除去し、洗浄しても良い。
【００２５】
この段階での有機被覆の膜厚は、１〜５０μｍ程度が好ましく、更に、好ましくは５〜３０μｍ程度である。有機被覆の膜厚が１μｍ未満であると、この発明の目的である錆安定化性能が劣り、一方、有機被覆の膜厚が５０μｍを超えると、有機被膜の残留応力等による接着性が低下する等、却って錆安定化性能が低下する。
【００２６】
また、前記有機被覆は、下地耐候性鋼材の錆安定化の妨げとならず、且つ、上記の処理方法が適用できれば、組成上は特に制限はないが、下地耐候性鋼の錆安定化機能を有する有機被覆であることが好ましい。耐候性鋼の錆安定化機能とは、具体的には耐候性鋼の表面に処理被膜を形成することによって、下地耐候性鋼の錆が安定化するのを助ける、あるいは、積極的に促進すると共に、処理被膜自体は経時的に風化消失して、最終的には安定錆層に置き換わることを意図したものであり、一般の防食塗料とは、機能、目的が異なる。
【００２７】
更に、前記有機被覆は１回での処理が原則であるが、必要に応じて、２回以上の塗装処理を行っても構わない。なお、上述の方法は、この発明で対象としている鋼構造物の外面、特に、水平面の上面以外の鋼構造物に使用される耐候性鋼に適用しても、何ら問題とはならない。
【００２８】
上述のように、鋼構造物の組立前に有機被覆を形成し、その後、前記耐候性鋼板を溶断、溶接等の加工を経て鋼構造物の部材を組み上げる。その際、溶断、溶接等の作業に支障を来す場合には、有機被覆は必要に応じて部分的に剥離させて組立作業を実施することができる。
【００２９】
組立後、溶接部等、有機被覆が損傷を受けている部分は、動力工具等を用いて素地調整を行い、有機被覆が健全に残っている部分は、そのまま、あるいは表面の塵埃、ほこり、塩分等の洗浄、場合によっては簡単なブラスト処理（スイープブラスト）等の処理を行なった上に、更に、有機被覆を形成することにより錆安定化処理を行う。
【００３０】
この段階での有機被覆は、原板段階で行なった有機被覆と良好な接着性、塗り重ね適合性を有し、且つ、下地耐候性鋼材の錆安定化の妨げとならないものであれば特に種類は問わないが、好ましくは、原板段階で形成した有機被覆と同様に、錆安定化機能を有する処埋液を塗布することにより形成される有機被覆を用いる。
【００３１】
また、有機被覆の膜厚は、原板段階の有機被覆との合計で、好ましくは１０〜２００μｍ、より好ましくは１５〜１００μｍ程度である。有機被覆の膜厚が１０μｍ未満であると錆安定化性能が劣り、一方、有機被覆の膜厚が２００μｍを超えると、有機被覆の残留応力等による密着性の低下、また、有機被覆の防食性能が過大となることにより、錆の安定化性能が低下する。
【００３２】
【実施例】
次に、この発明の、耐候性鋼材の錆安定化処理方法の実施例を説明する。
【００３３】
ＪＩＳ  Ｇ  ３１１４に規定された耐候性鋼材（ＳＭＡ  ４００）からなるサイズ１０００×３０００×２０ｍｍの鋼板をショットブラストにより、ＳＩＳ  Ｓａ２  １／２のレベルまで素地調整した。その後、直ちに、表１に示す有機被覆を形成し得る処理液を鋼板表面にエアレススプレーによって塗装し、熱風乾燥により有機被覆を形成した。この有機被覆の膜厚を表１に示す。
【００３４】
その後、必要なサイズにガス切断、および溶接し、鋼構造物のブロックを組み立てた。その後、溶接等により塗膜が損傷した部位は、動力工具で素地調整し、塗膜が健全な部分は、表面の汚れを洗浄した後、構造物表面に、表１に示す有機被覆を形成した。
【００３５】
なお、表１において、
錆安定化処理Ａ：２層タイプ処理被覆（Ａ１：燐酸系被覆／Ａ２：アクリル系被覆）
錆安定化処理Ｂ：イオン選択性単層処理被覆
また、表２中、Ａ１、Ａ２は、それぞれ上記Ａ１、Ａ２のみの被覆を行なったものである。
【００３６】
更に屋外の飛来塩分の多い海岸地域にて鋼構造物を設置し、必要な補修を行い鋼構造物を完成させた。その際、上記の有機被覆を形成した鋼材が使用されている鋼構造物の部位を表１に示す。なお、各部位▲１▼〜▲４▼を図１に示し、部位の位置は、下記の通りであった。
【００３７】
▲１▼：構造物１の外側水平面の上面
▲２▼：構造物１の外側垂直面
▲３▼：構造物１の内側垂直面
▲４▼：構造物１の内側水平面の上面
上述した処理を施した鋼構造物の外観を長期にわたり観察し、錆安定化状況を調べた。その結果を表１に示す。錆安定化状況は、被覆を除去した後に被覆の下に形成されている錆の形態、解析によって、下記４段階で評価した。
【００３８】
×：層状錆等の形成によって錆安定化不良。
【００３９】
△：部分的に錆び安定化不良。
【００４０】
○：緻密な錆が部分的に形成されている。
【００４１】
◎：緻密な錆がほぼ全面に形成されている。
【００４２】
【表１】
0003578024.tif 000002
【００４３】
表１から明らかなように、この発明の処理方法により、特に、錆の安定化が起こりにくい部位▲１▼においても十分な錆の安定化が起こることが分かった。特に、一般の有機被覆と比較し、錆安定化処理機能を有する被覆の方がより安定化が進行していることが分かった。更に、加工前の処理膜厚範囲を５〜３０μｍとする、および／または、総膜厚を１５〜１００μｍの範囲内とすることによって、更に、優れた錆安定化が達成できていることが分かった。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、錆の安定化が難しい鋼構造物外面、その中でも水平面の上面においても、優れた錆の安定化が達成される。この発明の錆安定化処理がなされた鋼構造物は、良好な外観を保持しつつ、鋼材のメンテナンスフリー化が図れ、従来の塗装の塗り替え等の費用が不要となる等、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】錆安定化を調べるための構造物の各部位を示す正面図である。
【符号の説明】
１：構造物
【図１】
0003578024.tif 000003