(57)【要約】【課題】  高い密着力を有する樹脂被覆を形成できる樹脂被覆PC鋼撚り線を提供する。【解決手段】  本発明樹脂被覆PC鋼撚り線は、PC鋼撚り線の外周に樹脂被覆を有する樹脂被覆PC鋼撚り線である。このPC鋼撚り線の表面に、酸と鉄との化学反応によって生成する化成被膜を有する。PC鋼撚り線の表面に前記化成被膜を設ければ、高い密着性を有する樹脂被覆をPC鋼撚り線上に形成することができる。化成被膜としては、りん酸鉄（FePxOy）、FeSxOy、FeClxOy等が挙げられる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
PC鋼撚り線の外周に樹脂被覆を有する樹脂被覆PC鋼撚り線であって、
前記PC鋼撚り線の表面に、酸と鉄との化学反応によって生成する化成被膜を有することを特徴とする樹脂被覆PC鋼撚り線。
【請求項２】
化成被膜がりん酸鉄からなることを特徴とする請求項１に記載の樹脂被覆PC鋼撚り線。
【請求項３】
化成被膜の膜厚が0.05μm以上0.5μm以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の被覆PC鋼撚り線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は樹脂被覆PC鋼撚り線に関するものである。特に、密着力の高い樹脂被覆を有するPC鋼撚り線に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、防食性の向上を目的として、PC鋼撚り線の表面にエポキシ樹脂などの樹脂被覆を形成した樹脂被覆PC鋼撚り線が知られている。
【０００３】
この樹脂被覆PC鋼撚り線は、一般に、次のようにして製造されている。まず、母材であるロッドを伸線してPC鋼撚り線を構成する素線を製造する。その際、伸線時の潤滑性向上を目的とした伸線前処理として、母材表面にりん酸亜鉛被膜を形成することが多い。また、伸線時にはダイスと母材との間に金属石鹸を潤滑剤として適用することも行なわれている。次に、このように伸線して得られた素線を撚り合せてPC鋼撚り線を形成する。そして、PC鋼撚り線の外周に粉体塗装や押出により樹脂被覆を形成する。
【０００４】
この樹脂被覆PC鋼撚り線は、工場で樹脂被覆の形成が行われた後、(1)指定長に切断される時、(2)複数本の樹脂被覆PC鋼撚り線を撚り合わせるケーブル加工時、(3)搬送時、(4)工事現場での施工時等、種々の状況下で搬送機材、床面、もしくは施工器具等と接触する可能性がある。この際、PC鋼撚り線と樹脂被覆間の密着力が不足していると、樹脂被覆がPC鋼撚り線から部分的に剥離して、そこからPC鋼撚り線の部分的腐蝕が始まり、所定の寿命を得られない可能性がある。
【０００５】
そこで、PC鋼撚り線と樹脂被覆との密着力を改善するために、樹脂被覆の前処理として、PC鋼撚り線を脱脂したり、脱脂したPC鋼撚り線表面にりん酸亜鉛被膜を形成したりすることが行われている（例えば特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特開平5-195602号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、PC鋼撚り線と樹脂被覆の密着力向上に関し、より簡易な手段で一層の密着力向上が実現できる技術が望まれていた。
【０００８】
従って、本発明の主目的は、高い密着力を有する樹脂被覆を形成できる樹脂被覆PC鋼撚り線を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、樹脂被覆とPC鋼撚り線との密着力を支配する因子を明確にするため、鋼線表面と樹脂被覆との間にどのような物質が存在するかを調査した。その結果、下記の要件を満たせば、安定して高い密着力の樹脂被覆が形成できるとの知見を得て、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明樹脂被覆PC鋼撚り線は、PC鋼撚り線の外周に樹脂被覆を有する樹脂被覆PC鋼撚り線であって、前記PC鋼撚り線の表面に、酸と鉄の化学反応によって生成する化成被膜を有することを特徴とする。
【００１１】
PC鋼撚り線の表面に、酸と鉄の化学反応によって生成する化成被膜を設ければ、高い密着性を有する樹脂被覆をPC鋼撚り線上に形成することができる。
【００１２】
以下、本発明をより詳しく説明する。
【００１３】
＜樹脂被覆PC鋼撚り線＞
PC鋼撚り線は、複数の素線を撚り合わせて構成される。例えばJIS  G  3536で規定されるPC鋼撚り線を利用することができる。通常、PC鋼撚り線は、中心線の外周に側線を一層以上らせん状によりあわせた構成で、７本撚りや19本撚りなどがある。この素線は、一般に圧延材などのロッドにりん酸亜鉛被膜を形成し、ダイスで伸線して得られる。伸線時、ダイスとロッドとの間には金属石鹸などの潤滑剤が適用される。
【００１４】
酸と鉄の化学反応によって生成する化成被膜には、りん酸鉄（FePxOy）、FeSxOy、FeClxOy等が挙げられる。このような化成被膜は、後述するように、PC鋼撚り線を酸に比較的短時間浸漬するだけで容易に形成することができる。PC鋼撚り線が中心線と側線からなる複数の素線により構成されることは先に述べたが、素線間、特に中心線と側線で囲まれる空間には酸が浸入しにくい。しかし、この空間に面する素線表面に化成被膜の形成が不十分であっても、防食上最も重要なPC鋼撚り線の外周側には確実に化成被膜を形成することができ、高い密着力の樹脂被覆を形成することができる。
【００１５】
樹脂被覆と前記化成被膜の膜厚は0.05μm以上0.5μm以下が好ましい。この下限を下回るとピンホールのない化成被膜を形成することが難しく樹脂被覆の密着力向上効果が少ない。逆に、上限を下回るとかえって剥離しやすくなりやはり樹脂被覆の密着力向上効果が少ない。
【００１６】
樹脂被覆には、エポキシ、ポリエチレン、ポリカーボネ−ト、ポリエステルなどが利用できる。この樹脂被覆は、PC鋼撚り線の外周のみに形成されている場合の他、さらに各素線間に樹脂が充填されている場合がある。その他、素線の１本ごとに樹脂被覆を形成し、この樹脂被覆した素線を撚り合わせた構成でもよい。中心線と側線で囲まれる空間にも樹脂が充填されているか、素線ごとに樹脂被覆が形成されている方が一層防食性に優れる。
【００１７】
＜製造方法＞
本発明樹脂被覆PC鋼撚り線は、例えば素線の準備→素線の撚り合わせ→撚り線の酸への浸漬（化成被膜形成）→撚り線表面への樹脂被覆形成により得られる。素線を酸へ浸漬して化成被膜を形成した後、それら素線を撚り合わせてもよい。
【００１８】
素線は、伸線前のロッドの表面に潤滑被膜となるりん酸亜鉛被膜を形成し、さらに伸線時にダイスとロッドとの間に金属石鹸などの潤滑剤を供給して伸線することにより得られることが多い。その場合、素線表面にはりん酸亜鉛被膜や金属石鹸が残存しているため、樹脂被覆前のPC鋼撚り線を酸に浸漬すれば、これら残存潤滑被膜（潤滑剤）を除去できる。そして、残存潤滑被膜（潤滑剤）を除去した素線表面に酸と鉄との化成被膜を形成すればよい。
【００１９】
つまり、PC鋼撚り線は、りん酸亜鉛被膜や金属石鹸が除去でき、かつ化成被膜が形成されるのに十分な時間だけ酸に浸漬する必要がある。この浸漬時間は、3秒以上10秒以下が好ましい。この下限を下回るとPC鋼撚り線の全周に化成被膜を形成することが難しい。逆に上限を超えると、化成被膜が厚くなりすぎ、かえって樹脂被覆が剥離しやすくなる。金属石鹸はPC鋼撚り線を酸に浸漬すればほぼ瞬時に除去され、りん酸亜鉛被膜は3秒未満程度の短い浸漬時間で除去される。
【００２０】
浸漬時の酸の温度は常温以上50℃以下が好ましい。この程度の温度域であれば、酸の加熱に過大な設備も必要なく、かつりん酸亜鉛被膜などの除去と化成被膜の形成に好適である。
【００２１】
化成被膜を形成するための酸には、りん酸、塩酸、硫酸など種々の酸が利用できる。中でもりん酸が好ましい。りん酸にPC鋼撚り線を浸漬して、同撚り線表面にりん酸鉄の被膜を形成すれば、特に高い密着力でPC鋼撚り線上に樹脂被覆を形成することができる。
【００２２】
樹脂被覆の形成は、粉体塗装や押し出しなど公知の被覆方法が利用できる。特に、PC鋼撚り線に撚りを開いた状態で樹脂の粉体を付着させ、撚りを閉じた状態に戻してから樹脂を硬化させることで、PC鋼撚り線の外周だけでなく、素線間にも樹脂が充填された被覆を形成することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明樹脂被覆PC鋼撚り線によれば、樹脂被覆のPC鋼撚り線に対する密着力を飛躍的に改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（実施例１）
本発明樹脂被覆PC鋼撚り線の作製例を以下に示す。
【００２５】
まず、PC鋼撚り線を作製する。直径13mmの鋼製ロッドをバッチ式で酸洗してロッド表面の酸化鉄被膜を除去する。このロッド表面にバッチ式でりん酸亜鉛被膜処理を行い、次の伸線工程において潤滑膜となるりん酸亜鉛被膜を形成する。これら前処理を行ったロッドをダイスにて伸線する。その際、ダイスとロッドとの間には、潤滑剤として金属石鹸（ステアリン酸カルシウム）を添加する。得られた伸線材を撚り線機で撚り合せPC鋼撚り線を得る。
【００２６】
次に、得られたPC鋼撚り線に表面処理を施す。この表面処理は、PC鋼撚り線を酸に浸漬することで行う。この酸への浸漬により、PC鋼撚り線表面に酸と鉄の化学反応により生成される化成被膜を形成する。浸漬時間はPC鋼撚り線の搬送速度を変えることで調整できる。
【００２７】
続いて、化成被膜を形成したPC鋼撚り線に樹脂被覆を形成する。この樹脂被覆は、表面処理後のPC鋼撚り線を水洗し、加熱して粉体塗装などによりPC鋼撚り線表面に樹脂を付着させる。用いる樹脂が熱硬化性樹脂の場合は後に加熱処理を行って付着した樹脂を硬化させる。樹脂被覆が形成されれば冷却して、得られた樹脂被覆PC鋼撚り線を巻き取る。
【００２８】
（試験例１：表面処理剤の種類と樹脂被覆の密着力の評価）
実施例１と同様に樹脂被覆PC鋼撚り線を作製する際、製造ラインにてPC鋼線に各種処理剤で表面処理を行なった。表面処理は表1に示す酸またはアルカリにPC鋼撚り線を浸漬することで行った。用いたPC鋼撚り線は、JIS  G  3536  SWPR7BNの７本撚り（中心線１本+側線6本）、15.2mm径のPC鋼撚り線である。
【００２９】
表面処理後、PC鋼撚り線表面に、膜厚約0.8mmの各種の樹脂被覆塗装を行ない、樹脂被覆の密着力を引張試験により評価した。引張試験はJIS  Z  2241に準拠して行う。PC鋼撚り線表面に樹脂被覆を形成後、引張試験にて樹脂被覆PC鋼撚り線を破断させる。そして、破断部を目視にて調査し、破断部近傍の樹脂被覆の密着状況を確認する。樹脂被覆がPC鋼撚り線の全周に残存していれば「剥離なし」とし、一部でも剥離・破壊していれば不良と判断して、その剥離状況を記録する。酸・アルカリへの浸漬による表面処理の条件は次の通りである。
【００３０】
酸・アルカリの濃度：全て15質量％
酸・アルカリの温度：全て50℃
浸漬時間：全て10秒
【００３１】
各条件にて表面処理が完全に終了していることは、表面処理中に、撚り線表面が光沢のない銀白色から鋼本来の色である光沢のある銀白色に変化することより確認した。樹脂被覆の種類および試験結果を併せて表1に示す。
【００３２】
【表１】
2005180111.tif 000002
【００３３】
表１から明らかなように、各種樹脂被覆の密着力確保には樹脂被覆前のPC鋼撚り線に対して表面処理が必要であり、十分な密着力を確保するためには、(1)酸への浸漬が効果的であること、(2)樹脂被覆の種類は密着性向上効果に大きく影響を与えないことが判明した。また、アルカリへの浸漬は酸への浸漬に比べて密着力向上効果が少ないことが確認できた。
【００３４】
（試験例２：酸の種類と樹脂被覆の密着力の評価）
酸での表面処理における酸の種類と樹脂被覆の密着力の関係を詳細に調査するべく、種類の異なる酸で表面処理を行い、酸の種類と樹脂被覆の密着力をエリクセン法により再評価した。ここでの試料は、別途準備した炭素鋼鋼板を実施例１と同様の条件で各種酸へ浸漬し、浸漬後の鋼板に対して試験例1と同様の樹脂被覆形成を行なったものとした。この試料をエリクセン式試験法（JIS  Ｋ-5600-5-2に準拠）により評価した。この試験では、樹脂被覆上に圧子を押し込んで樹脂被覆が剥離せずに健全な状態で残存していれば「○」と評価し、剥離があればその状況に拘わらず「×」と評価し、剥離状態を記録した。試験結果を表2に示す。
【００３５】
【表２】
2005180111.tif 000003
【００３６】
表２から明らかなように、いずれの酸でも樹脂被覆の鋼板に対する密着力向上は認められ、中でもりん酸への浸漬が最も好ましいことが判明した。
【００３７】
（試験例３：酸処理後の鋼線表面組成）
試験例１および試験例２で、酸処理により樹脂被覆の密着力が増大することが判ったので、酸処理後の鋼線界面をオージェ電子分光法（AES：Auger  Electron  Spectroscopy）にて分析評価し、どのような物質が鋼線表面に存在するかを評価した。サンプルとしては実施例１で用いた試料のうち、りん酸浸漬後のものを採用した。この分析条件は次の通りである。
【００３８】
分析方法：AESによる表面分析とアルゴン（Ar）スパッタ併用による深さ方向の組成分析
分析装置名：走査型オージェ電子分光分析装置  PHI社製  SAM4300
電子線加速電圧：5kV    試料電流：300nA
試料傾斜角度：30°      分析領域：Area×5000倍
イオン銃電圧：4kV      スパッタ時間：120分
スパッタレート：23nm／min（SiO2換算）
【００３９】
微量成分の有無は上記分析条件にて評価し、検出できれば「存在する」とし、検出できない場合は「なし」と判断した。
【００４０】
AESプロファイルを図１のグラフに示す。このプロファイルは、横軸にスパッタ時間を示しており、時間の経過と共にアルゴンイオンが試料表面をスパッタし、スパッタにより叩き出された試料表面の元素がどの程度検出されたかを縦軸に示している。プロファイルには主に２つの特徴がある。１つめはりん（P）の存在であり、２つめはPの減少と共に、酸素（O）が減少することである。Feの信号も検知されていることから、表面にはりん酸鉄（FePxOy）が形成されていると判断した。また、化成被膜の膜厚については、プロファイルにおける酸素のグラフの延長線（細破線）とりんのグラフとの交点に対応するスパッタ時間（約25分）とスパッタレート（23nm／min）より演算して約0.5〜0.6μmと判断された。
【００４１】
（試験例４：酸への浸漬時間と化成被膜の膜厚）
試験例３で、りん酸浸漬後の鋼線表面に、膜厚約0.5μmのりん酸鉄が確認された。そこで、りん酸への浸漬時間を変更して、りん酸鉄の生成が確認できるかの追加実験を行なった。りん酸への浸漬時間は試験例３の半分の5秒とした。AESでの分析条件は試験例３と同様である。その際のAESプロファイルを図２に示す。
【００４２】
試験例３と同様、このプロファイルでもFe、P、Oの信号が検知でき、りん酸鉄被膜が形成されていることが確認できた。また、Pの信号高さが試験例３より低いことから、りん酸鉄被膜の膜厚は試験例３より薄くなっていることが判る。このプロファイルから化成被膜の膜厚は0.3μm程度と判断された。浸漬時間が変動することにより、厚さが変化するということは、この被膜がりん酸への浸漬により生成したものであることが確認できた。
【００４３】
（試験例５：化成被膜の適正厚さ）
次に、樹脂被覆の密着力向上のために好適な化成被膜厚さを明らかにすべく、酸へのPC鋼撚り線の浸漬時間を変えて調査を行なった。ここでも試験例３、試験例４と同様にAESによる組成分析を行い、Pの検出の有無および化成被膜の膜厚推定を行った。AESでの分析条件は試験例３と同様である。化成被膜の膜厚は、AESにより検出された元素（P）のピーク高さより、10秒浸漬時を0.5μmとして比例算出した。
【００４４】
そして、PC鋼撚り線にエポキシ樹脂で膜厚約0.8mmの樹脂被覆を形成し、得られた樹脂被覆PC鋼撚り線における樹脂被覆の密着力をエリクセン式試験法（JIS  Ｋ-5600-5-2に準拠）により評価した。この試験では、樹脂被覆上に圧子を押し込んで圧痕を形成し、圧痕の縁部に樹脂被覆の剥離が無ければ「良好」、剥離があれば「一部剥離あり」と評価した。評価結果を表３に示す。
【００４５】
【表３】
2005180111.tif 000004
【００４６】
これにより、樹脂被覆の密着力を向上させるには、0.05μm以上0.5μm以下の化成被膜の厚みが好ましいこと、この厚みの化成被膜を形成するには、りん酸への浸漬時間を3秒から10秒とすればよいことが判った。
【００４７】
なお、りん酸にPC鋼撚り線を１秒浸漬した際、Pが検出されないにも係わらず、樹脂被覆が比較的良好な状態で残存したのは、化成被膜が鋼線表面全体でなく部分的に形成されており、その化成被膜中のP量がAESの検出限界を下回っていたためと判断した。
【００４８】
（試験例６：りん酸以外の酸処理と酸処理後の鋼線表面組成）
試験例３および試験例４で、酸としてりん酸を使用した場合に、鋼線表面にりん酸鉄の存在が確認されたので、他の酸を使用した場合にも同様に、その酸の成分特有の元素が確認できるか否かをAESにて評価した。AESでの分析条件は試験例３と同様である。その結果を表４に示す。
【００４９】
【表４】
2005180111.tif 000005
【００５０】
表４より明らかなように、いずれの場合も酸浸漬後の鋼線表面には、各酸特有の元素が確認された。その結果、これら鋼線の表面には、酸と鉄との化学反応により生成する化成被膜が形成されていると推測される。
【００５１】
なお、表４中のCa,Znは、撚り線表面に残存するりん酸亜鉛被膜成分や金属石鹸成分と推測される。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明樹脂被覆PC鋼撚り線は、高い密着力の樹脂被覆を有し、防食性が求められる各種PC建造物への利用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】酸へ浸漬後の鋼線の界面をAESで分析した結果を示すプロファイルである。
【図２】図１の鋼線よりも酸への浸漬時間を短くした鋼線の界面をAESで分析した結果を示すプロファイルである。
【図１】
2005180111.tif 000006
【図２】
2005180111.tif 000007