(57)【要約】【課題】ライフサイクルコストを抑えることが可能な鋼橋の塗装方法の提供。【解決手段】外面塗装を施される鋼橋の塗装方法において、鋼橋の防食下地５０に有機ジンクリッチペイントを塗装し、防食下地５０の上にミストコート層４０として、エポキシ樹脂塗料下塗を塗装し、ミストコート層４０の上に下塗層３０としてエポキシ塗料下塗を塗装し、下塗層３０の上に中塗層２０として、ふっ素樹脂塗料用中塗を塗装し、中塗層２０の上に上塗層１５としてふっ素樹脂塗料上塗りを塗装し、上塗層１５の上に最外層１０として、紫外線吸収剤を配合したふっ素樹脂系クリヤー塗料を塗装すること、を特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面塗装を施される鋼橋の塗装方法において、
前記鋼橋の表面に形成される塗装層の最外面に、紫外線吸収剤を配合したふっ素樹脂系クリヤー塗料を塗装し、最外層を形成すること、
を特徴とする鋼橋の塗装方法。
【請求項２】
外面塗装を施される鋼橋の塗装方法において、
前記鋼橋の表面に形成される塗装層の最外面に、紫外線吸収剤を配合したシリコン樹脂系クリヤー塗料を塗装し、最外層を形成すること、
を特徴とする鋼橋の塗装方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の鋼橋の塗装方法において、
前記塗装層が外面塗装によるものであること、
を特徴とする鋼橋の塗装方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の鋼橋の塗装方法において、
前記外面塗装として、
鋼橋の防食下地となる、無機ジンクリッチペイントを塗装し、
前記防食下地の上にミストコートとして、エポキシ樹脂塗料下塗を塗装し、
前記ミストコートの上に下塗りとして、エポキシ樹脂塗料下塗を塗装し、
前記下塗りの上に中塗りとして、ふっ素樹脂塗料用中塗を塗装し、
前記中塗りの上に上塗りとして、ふっ素樹脂塗料上塗を塗装し、
前記上塗りの上に前記最外層を形成すること、
を特徴とする鋼橋の塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼橋の塗装耐久性向上を図る技術に関するもので、詳しくは塗装耐久性を改善する為に最終塗装を追加する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼橋の表面には、防食を考慮した塗装を施すのが一般的である。そして、鋼橋には標準塗装仕様が定められていて、例えば非特許文献１には、一般外面の塗装仕様として、下塗りに鉛・クロムフリーさび止めペイントを３５μｍ、中塗りに長油性フタル酸樹脂塗料中塗を３０μｍ、上塗りに長油性フタル酸樹脂塗料上塗を２５μｍ施すＡ−５塗装系が規定されている。また、高い防食性を求められる場合には、防食下地として無機ジンクリッチペイントを７５μｍ、ミストコート及び下塗りにエポキシ樹脂塗料下塗を１２０μｍ、中塗りにふっ素樹脂塗料用中塗を３０μｍ、上塗りにふっ素樹脂塗料上塗を２５μｍ施すＣ−５塗装系が規定されている。なお、数値は膜厚の目標値である。
【０００３】
そして、これ以上の防食性を求める場合には、例えば防食下地をジンク系塗料から金属溶射に変え、犠牲防食作用を高めて防食性を向上させるといった方法が知られている。また、塗装膜厚を上げて防食性を向上させる場合もある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】日本道路協会編集「鋼道路橋防食便覧」日本道路協会出版p.II-30〜35
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１などに紹介される方法では塗膜の厚みを厚くする必要がある。ふっ素系樹脂塗料は単価が高いため、厚く塗ると施工のコストが嵩むことと、更に厚塗りの場合は作業時間が長くなるため、作業者の健康への影響が懸念される。又、金属溶射は現場施工が容易ではなく、工場での施工もコストが嵩み、ヒューム対策も必要となる。近年では公共構造物は維持管理に重点が置かれる為に、メンテナンスのライフサイクルコストが重要視されるようになっており、こうした施工コストを抑えることも検討されている。特に鋼橋などの構造物は定期的なメンテナンスを必要とするが、再塗装などのメンテナンスにあたっては足場などを組んでの作業が必要となりコストがかかる。このため、メンテナンスのスパンを可能な限り長くとり、ライフサイクルコストを抑える事が切望される。
【０００６】
そこで、本発明はこの様な課題を解決する為に、ライフサイクルコストを抑えることが可能な鋼橋の塗装方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の一態様による鋼橋の塗装方法は、以下のような特徴を有する。
【０００８】
（１）外面塗装を施される鋼橋の塗装方法において、前記鋼橋の表面に形成される塗装層の最外面に、紫外線吸収剤を配合したふっ素樹脂系クリヤー塗料を塗装し、最外層を形成すること、を特徴とする。
【０００９】
（２）外面塗装を施される鋼橋の塗装方法において、前記鋼橋の表面に形成される塗装層の最外面に、紫外線吸収剤を配合したシリコン樹脂系クリヤー塗料を塗装し、最外層を形成すること、を特徴とする。
【００１０】
上記（１）または（２）に記載の態様により、紫外線吸収剤を配合したふっ素樹脂系クリヤー塗料またはシリコン樹脂系クリヤー塗料が、鋼橋の塗装層を保護することで、塗装層の劣化進行を抑えることが可能となる。これは、最外層に配合した紫外線吸収剤が外部からの紫外線を吸収することで、最外層の下にある塗装層にまで紫外線が届くことを防ぎ、その結果、紫外線による退色や塗膜の劣化を抑制できるからである。そして、クリヤー塗装であるので、鋼橋の美観を損ねること無く長期間にわたって塗装による鋼橋の保護が可能となる。塗装の機能を長持ちさせることが出来ることは、鋼橋の高寿命化に繋がると共に、塗装の塗り替えのスパンを伸ばすことが出来るので、鋼橋のライフサイクルコストを抑える事にも貢献できる。
【００１１】
（３）（１）または（２）に記載の鋼橋の塗装方法において、前記塗装層が外面塗装によるものであること、が好ましい。これにより、工場で施工された外面塗装を最外層によって保護することができ、最外層の下にある外面塗装まで紫外線が届くことを防ぐことが可能となる。これは、最外層を設けることで紫外線による退色や塗膜の劣化を抑制する効果が得られるためである。こうして鋼橋の高寿命化に繋がると共に、塗装の塗り替えスパンを伸ばすことが出来るので、鋼橋のライフサイクルコストを抑えることにも貢献できる。
【００１２】
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の鋼橋の塗装方法において、前記外面塗装として、鋼橋の防食下地となる、無機ジンクリッチペイントを塗装し、前記防食下地の上にミストコートとして、エポキシ樹脂塗料下塗を塗装し、前記ミストコートの上に下塗りとして、エポキシ樹脂塗料下塗を塗装し、前記下塗りの上に中塗りとして、ふっ素樹脂塗料用中塗を塗装し、前記中塗りの上に上塗りとして、ふっ素樹脂塗料上塗を塗装し、前記上塗りの上に前記最外層を形成すること、が好ましい。
【００１３】
上記（４）に記載の態様により、上塗り以下に形成される塗膜の劣化を防ぐことが可能となる。これは最外層に紫外線吸収剤を混ぜられているために、それ以下に形成される上塗り、中塗り、下塗りの紫外線劣化を抑える事が可能となるからである。このため紫外線による退色や塗膜の劣化を抑える事ができ、鋼橋の美観を損ねること無く長期間にわたって塗装による保護が可能となる。塗装の機能を長持ちさせることができることは、鋼橋の高寿命化、つまり、鋼橋のライフサイクルコストを抑えることに貢献することに繋がる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態の、鋼構造物表面の塗装状態を示す斜視断面図である。
【図２】本実施形態の、「試験片２」の塗膜劣化紫外線領域試験に関するグラフである。
【図３】本実施形態の、「試験片３」の塗膜劣化紫外線領域試験に関するグラフである。
【図４】本実施形態の、「試験片４」の塗膜劣化紫外線領域試験に関するグラフである。
【図５】本実施形態の、色差に関する白色の試験片の試験結果に関するグラフである。
【図６】本実施形態の、色差に関するピンク色の試験片の試験結果に関するグラフである。
【図７】本実施形態の、ピンク色試験片の塗膜摩耗量の変化についての試験結果に関するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず、本発明の実施形態について図面を用いて説明を行う。図１に、本実施形態の鋼構造物表面の塗装状態を斜視断面図に示す。鋼材１００は、鋼構造物である鋼橋を構成する部材の一部である。この鋼材１００の表面には、最外層１０、上塗層１５、中塗層２０、下塗層３０、ミストコート層４０、及び防食下地５０が多層構造に形成されている。鋼材１００の表面から、防食下地５０、ミストコート層４０、下塗層３０，中塗層２０、上塗層１５、最外層１０が施工される。最外層１０は、ふっ素樹脂系クリヤー塗料を用いて形成され、その厚みは１５μｍとする。なお、最外層１０には、紫外線吸収剤を配合している。また、最外層１０の厚みは１５μｍ以上とすることが望ましいが、液だれなどを考慮して３０μｍ以下にする事が好ましい。
【００１６】
上塗層１５は、ふっ素樹脂塗料上塗を用いて形成され、その厚みは２５μｍとする。中塗層２０は、ふっ素樹脂塗料用中塗を用いて形成され、その厚みは３０μｍとする。下塗層３０は、超厚膜形エポキシ樹脂塗料下塗を用いて形成され、その厚みは１２０μｍとする。ミストコート層４０は、エポキシ樹脂塗料下塗を１６０ｇ／ｍ２を用いて形成されている。防食下地５０は、無機ジンクリッチペイントを用いて形成され、その厚みは７５μｍとする。これらの多層構造の塗膜６０によって、鋼材１００は覆われている。現場でこの様な塗装を行う場合は、刷毛やローラーを用いて行われる。工場での塗装はスプレーなどが用いられる。なお、厚みは数値目標である。
【００１７】
次に、鋼材１００の塗膜６０の効果を検証した試験の結果について説明する。本実施形態の塗膜６０の効果を検証するために、以下に説明するような比較試験を行っている。試験試料は表１に示す通りで、１〜４番までの試験試料を用意した。なお、塗装色は白色とピンク色の２種類を用意した。
【表１】
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【００１８】
ここで、「試験片１」の「標準仕様」は、上塗層１５、中塗層２０、下塗層３０、ミストコート層４０、及び防食下地５０に相当する塗膜を鋼材１００の上に形成したものである（比較のために最外層１０を除いている）。一般的な鋼構造物に施工される塗装である。
【００１９】
「試験片２」の「標準仕様＋ふっ素樹脂系クリヤー塗装」は、本実施形態の態様であり、最外層１０、上塗層１５、中塗層２０、下塗層３０、ミストコート層４０、及び防食下地５０に相当する塗膜６０を鋼材１００の上に形成したものである。ふっ素樹脂系クリヤー塗料は、２液混合タイプでＡ液にはふっ素樹脂をベースにポリエステルポリオール樹脂とエステル系溶剤を加え、添加剤として紫外線吸収剤や光安定剤、消泡剤などを重量比で１割弱配合している。Ｂ液にはイソシアネート樹脂をベースにエステル系の溶剤を加えている。これらＡ液とＢ液とシンナーを重量比で１．００：０．９５：０．７７となるように配合し、最外層１０の塗料として用いている。
【００２０】
「試験片３」の「標準仕様＋ふっ素樹脂系クリヤー塗装」は「試験片２」と同様の仕様だが、最外層１０に配合する紫外線吸収剤として紫外線吸収能力の高い強化タイプを用いている。
【００２１】
「試験片４」の「標準仕様＋シリコン樹脂系クリヤー塗装」は、最外層１０にシリコン樹脂系クリヤー塗料を用いて形成されている。シリコン樹脂系クリヤー塗料は、外壁塗装などに用いられる溶剤系の塗料を用いており、２液混合タイプでＡ液にはシリコン変性アクリルポリオール樹脂をベースに芳香族系や脂肪族系の溶剤を加え、添加剤として紫外線吸収剤、光安定剤、消泡剤などを重量比で１割弱配合している。Ｂ液にはイソシアネート樹脂をベースに芳香族系の溶剤を加えている。これらＡ液とＢ液を重量比で７：１となるように配合し、最外層１０の塗料として用いている。なお、試験片４に関しては、最外層１０の膜厚を１５μｍとした。
【００２２】
まず、付着力試験（ＪＩＳＫ ５６００  プルオフ法）によって、初期状態において塗膜の密着性を確認したが、何れの試験片においても塗料による大きな差は出なかった。つまり、いずれの塗料でも必要な付着力を得られていることが確認できた。次に、促進耐候性試験（ＪＩＳＫ ５６００−７−７）を行った。この試験についても何れの試験片においても塗料による差は見られず、光沢保持率は良好であった。試験で３．４年に相当する経時変化を確認している。これら二つの試験に関しては、差がほとんど出なかったために詳細については割愛する。
【００２３】
次に、紫外線透過率試験（ＪＩＳ  Ａ  ５７５９を準用）によって紫外線透過率を確認した。なお、紫外線透過率の試験は、塗膜６０の最外層１０にクリヤー塗装を行っている「試験片２」〜「試験片４」に限定して行っている。図２に、「試験片２」の紫外線透過率試験に関するグラフを示す。図３に、「試験片３」の紫外線透過率試験に関するグラフを示す。図４に、「試験片４」の紫外線透過率試験に関するグラフを示す。縦軸は紫外線透過率を、横軸は波長（ｎｍ）を示している。紫外線の透過率は、試験の結果から時間が経過しても概ね良好であった。
【００２４】
特に塗膜を劣化させる紫外線領域として知られる３００ｎｍから４００ｎｍの波長域でも、経時変化はほとんど見られなかった。ただし、紫外線吸収剤は「試験片３」の強化タイプを用いたケースの方が、効果が高いことが認められており、紫外線吸収剤を最外層１０に混ぜたことで、紫外線による塗料の劣化を防ぐことに貢献していることが推測できた。予備試験として別途紫外線吸収剤を含まない塗料についても確認を行っているが、２８０ｎｍから３８０ｎｍの波長域で透過率が高くなることを確認している。よって、紫外線吸収剤を含んだ塗料を用いることで塗膜の保護を期待できる。
【００２５】
次に、色差に関する試験結果を示す。図５に、色差に関する白色の試験片の試験結果をグラフに示す。図６に、色差に関するピンク色の試験片の試験結果をグラフに示す。縦軸は色差の範囲を示し、横軸は経過時間を示している。白色の試験片に関しては「試験片１」〜「試験片４」の全てで試験を行っている。ピンク色の試験片に関しては「試験片１」、「試験片２」、「試験片３」を対象にした試験を行っている。このうち白色試験片の結果は、試験片で差がほとんど出ない状況であった。一方、ピンク色試験片の結果は、「試験片１」に比べて「試験片２」、試験片３の結果は時間経過に伴う劣化進行が遅くなっている事が分かる。したがって、試験片の色によって劣化の度合いが異なり、紫外線吸収剤が退色を防ぐのに貢献していることが推測される。
【００２６】
次に、塗膜摩耗量の経時変化について試験を行っている。図７に、ピンク色試験片の塗膜摩耗量の変化についての試験結果をグラフに示す。なお膜厚の測定点は不特定のため、結果として膜厚が増加することがある。縦軸には塗膜摩耗量（μｍ）を示し、横軸に経過時間を示している。ピンク色の試験片に関しては「試験片１」、「試験片２」、「試験片３」を対象にした試験を行っている。この結果、塗膜摩耗量は、「試験片１」に対して「試験片２」及び「試験片３」の摩耗量が大きくなる傾向にある事が分かった。白色の試験片についても同様の傾向を示したが、ここでは説明を割愛する。
【００２７】
次に、塗膜摩耗量の経時変化の試験によって確認した、塗膜が消失するまでの年数を、図７を基にして求めた相関式を用いて表２の通り算出した。変数ｘは、紫外線の照射時間、変数ｙは塗膜摩耗量、相関係数は図７の試験結果との相関を示す。
【表２】
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相関係数が示す通り、塗膜摩耗量と経過時間の間には相関性が認められる。したがって、塗膜の消失時期は相関式を用いて求めることができる。それによれば、塗膜年間摩耗量が試験片２では１．１６μｍ／年で、試験片３では１．７３μｍ／年となる。この試験片２と試験片３の塗膜年間損耗量は、最外層１０の塗膜の摩耗を示しており、試験片１の結果を考慮して求めている。この試験結果から、試験片２の塗料が１５μｍ消失するまでに約１８２５０時間かかる計算となり、これは１２．９年に相当する。なお、促進耐候試験を行っているため、約１４００時間が実際の１年に相当する。
【００２８】
よって、外面塗装を施される鋼橋の塗装方法において、鋼橋の表面に形成される塗装層の最外面に、紫外線吸収剤を配合したふっ素樹脂系クリヤー塗料を塗装し、最外層１０を形成することで、外面塗装の劣化進行を抑えることが可能となる。その結果、鋼橋の高寿命化に繋がると共に、塗装の塗り替えのスパンを伸ばすことが出来るので、鋼橋のライフサイクルコストを抑える事にも貢献できる。これは、最外層１０に用いたふっ素樹脂系クリヤー塗料は、経時変化に対する紫外線遮蔽性能の変化が起こりにくい性質があるためで、このことから、最外層１０の塗膜消失までの性能維持が可能である。つまり、最外層１０を設けた分だけ上塗層１５を長期にわたって保護し、最外層１０がクリヤー塗装であるから美観を損ねることもない。
【００２９】
また、外面塗装を施される鋼橋の塗装方法において、鋼橋の表面に形成される塗装層の最外面に、紫外線吸収剤を配合したシリコン樹脂系クリヤー塗料を塗装し、最外層１０を形成することで、同様に鋼橋のライフサイクルコストを抑える事に貢献できる。一般的にシリコン樹脂系塗料の塗膜よりもふっ素樹脂系塗装の塗膜の方が、防食性が高いと言われており、塗膜の耐久性に関して試験片４よりも試験片２及び試験片３の方が長持ちすると考えられる。したがって、試験片２及び試験片３がより長く最外層１０の維持が可能となり、その下に形成されている上塗層１５以下の塗膜を長く性能維持することが期待される。鋼橋に用いられる重防食塗装の場合、期待耐用年数から塗り替えまでは３５年必要であるが、本実施形態の発明によれば、最外層１０と上塗層１５の保護効果によって４８年を目安に鋼橋の塗膜６０の塗り替えを行えば塗り替え期間に対して約４０％サイクル延長可能となり、防食性の維持が可能となる。
【００３０】
この様な結果から、一般的に塗膜の寿命が長いと言われるふっ素樹脂系塗装の寿命を更に高める事に貢献することが可能となる。また、上塗層１５を長期にわたって保護すると共に、従来行っていた増し塗りよりも塗膜厚を薄くできるため、対費用効果を高める事が可能である。また、対費用効果という点では、単純に塗装の厚みを増やすよりも、最外層にクリヤー塗料を用いているために、鋼橋の美観を損ねること無く塗膜の保護効果を高めることが可能となる。この施工方法についても、従来の塗装の上に最外層を設けると言った手法であるので、特別な設備を必要とせず塗装が可能である。また、本実施形態では最外層１０を焼き付け塗装などの手法を用いる事を要しないため、長さ１０ｍを超える事もある鋼橋の防食性の向上を、容易な施工方法によって実現可能である。
【００３１】
以上、本発明に係る鋼橋の塗装方法の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、最外層１０の膜厚を３０μｍとしても良い。この場合は、塗り替え期間を約２５年延長可能である。また、外面塗装を施される鋼橋の塗装方法において、鋼橋に設けられた床版、地覆、高欄など、コンクリートで形成された部分に施された塗装にも、ふっ素樹脂系クリヤー塗装又はシリコン樹脂系クリヤー塗装を施すことを妨げない。地覆部や高欄部などコンクリートで形成された面に施された塗装に対しても最外層１０を設けることで、上塗り塗料の摩耗を抑制し、構造物の長寿命化を図ることができる、その結果、本実施形態の鋼材１００と同様に鋼橋のライフサイクルコストを削減することに貢献することが可能となる。また、本実施形態ではＣ−５塗装系の最外層１０として塗装を施すケースを紹介しているが、本発明をＺＣ−１塗装系やＡ−５塗装系などの外面塗装や、ボルトなどの現場塗装に適用することを妨げない。
【符号の説明】
【００３２】
１０      最外層
１５      上塗層
２０      中塗層
３０      下塗層
４０      ミストコート層
５０      防食下地
６０      塗膜
１００    鋼材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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