(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鋼撚り線とその製造方法を提供する。【解決手段】  本発明樹脂被覆PC鋼撚り線は、伸線された複数の素線を撚り合せたPC鋼撚り線と、そのPC鋼撚り線の少なくとも外周に形成される樹脂被覆とを有する。前記素線は、伸線前処理としてりん酸亜鉛被膜の形成が行なわれ、かつ伸線時に金属石鹸からなる潤滑剤を用いて伸線されている。そして、PC鋼撚り線の表面は、りん酸亜鉛被膜が残存され、潤滑剤が実質的に除去されている。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸線された複数の素線を撚り合せたPC鋼撚り線と、そのPC鋼撚り線の少なくとも外周に形成される樹脂被覆とを有する樹脂被覆PC鋼撚り線であって、
前記素線は、伸線前処理としてりん酸亜鉛被膜の形成が行なわれ、かつ伸線時に金属石鹸からなる潤滑剤を用いて伸線されており、
前記PC鋼撚り線の表面は、りん酸亜鉛被膜が残存され、潤滑剤が実質的に除去されていることを特徴とする樹脂被覆PC鋼撚り線。
【請求項２】
オージェ電子分光法でPC鋼撚り線表面の組成分析を行なった際、分析結果プロファイルにおける残存潤滑剤の金属成分のピーク値と、りん酸亜鉛被膜のPのピーク値との比率が0.05以下であ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】
伸線前処理としてりん酸亜鉛被膜を伸線対象となる母材の表面に形成する前処理工程と、
この母材を潤滑剤を用いて伸線する伸線工程と、
得られた伸線材を複数本撚り合せてPC鋼撚り線を得る撚り合わせ工程と、
PC鋼撚り線表面に残存する潤滑剤は実質的に除去するが、りん酸亜鉛被膜は残存させる洗浄処理工程と、
洗浄処理されたPC鋼撚り線の少なくとも外周に樹脂被覆を形成する樹脂被覆工程とを有することを特徴とする樹脂被覆PC鋼撚り線の製造方法。
【請求項４】
洗浄処理工程は、PC鋼撚り線をりん酸中に2秒以下浸漬することを特徴とする請求項３記載の樹脂被覆PC鋼撚り線の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は樹脂被覆PC鋼撚り線とその製造方法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、母材の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】
このような樹脂被覆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鋼撚り線を脱脂剤やブラストで脱脂したり、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、より安価で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】
特に、特許文献１の技術では、脱脂剤やブラストでPC鋼線表面の脱脂を行なうことや伸線後にりん酸亜鉛皮膜を再被覆する事が記載されているが、前者は伸線時の前処理で形成されたりん酸亜鉛被膜や伸線時の潤滑剤が樹脂被覆前にどの程度除去されるかについては明確な開示がないし、後者は別工程処理となる為、製造コストが高くなる。さらに、潤滑剤の残存程度が樹脂被覆の密着性にどのように関連しているかについても何ら示唆するところがない。
【０００９】
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鋼撚り線とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、伸線前処理で形成されるりん酸亜鉛被膜と伸線時に用いられる潤滑剤の残存程度と樹脂被覆の密着力との関連を詳細に調べた。その結果、伸線時の潤滑剤を実質的に除去してりん酸亜鉛被膜を残存させれば良いとの知見を得て、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明樹脂被覆PC鋼撚り線は、伸線された複数の素線を撚り合せたPC鋼撚り線と、そのPC鋼撚り線の少なくとも外周に形成される樹脂被覆とを有する。前記素線は、伸線前処理としてりん酸亜鉛被膜の形成が行なわれ、かつ伸線時に金属石鹸からなる潤滑剤を用いて伸線されている。そして、PC鋼撚り線の表面は、りん酸亜鉛被膜が残存され、潤滑剤が実質的に除去されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明者らが、伸線前処理のりん酸亜鉛被膜および伸線時の潤滑剤が樹脂被覆前のPC鋼撚り線表面にどの程度残存している場合に樹脂被覆の密着力が得られるかどうかを種々検討したところ、潤滑剤は樹脂被覆の密着性を低下させ、りん酸亜鉛被膜は樹脂被覆の密着性を向上させるとの知見を得た。従って、樹脂被覆前の時点で、りん酸亜鉛被膜は残存させ、潤滑剤は実質的に除去しておけば、高い密着力の樹脂被覆をPC鋼撚り線表面に形成することができる。
【００１３】
また、本発明樹脂被覆PC鋼撚り線の製造方法は、次の工程を有することを特徴とする。
伸線前処理としてりん酸亜鉛被膜を伸線対象となる母材の表面に形成する前処理工程。
この母材を潤滑剤を用いて伸線する伸線工程。
得られた伸線材を複数本撚り合せてPC鋼撚り線を得る撚り合わせ工程。
PC鋼撚り線表面に残存する潤滑剤は実質的に除去するが、りん酸亜鉛被膜は残存させる洗浄処理工程。
洗浄処理されたPC鋼撚り線の少なくとも外周に樹脂被覆を形成する樹脂被覆工程。
【００１４】
上記工程を含む方法によれば、潤滑剤は除去しながらりん酸亜鉛被膜を残存させることができ、本発明樹脂被覆PC鋼撚り線を容易に製造することができる。
【００１５】
以下、本発明をより詳しく説明する。
【００１６】
＜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。特に、本発明で用いるPC鋼撚り線は、(1)圧延材などのロッドに伸線前処理としてりん酸亜鉛被膜を形成したこと、(2)伸線時にダイスとロッドとの間に潤滑剤を適用して伸線した素線からなることを条件とする。このような過程を経て得られた素線を撚り合せたPC鋼撚り線において、実質的に潤滑剤のみを除去し、りん酸亜鉛被膜を残存させることで高い密着力の樹脂被覆をPC鋼撚り線上に形成することができる。
【００１７】
実質的に潤滑剤のみを除去するとは、好ましくは次の条件を満たすことを指す。つまり、オージェ電子分光法でPC鋼撚り線表面の組成分析を行なった際、分析結果プロファイルにおける残存潤滑剤の金属成分のピーク値と、りん酸亜鉛被膜のPのピーク値との比率が0.05以下となるように潤滑剤の除去を行なう。この比率条件を満たせば、実質上PC鋼撚り線表面の潤滑剤が十分に除去でき、かつりん酸亜鉛被膜は残存していると考えられ、極微量の残存潤滑剤により樹脂被覆の密着性が妨げられることもない。
【００１８】
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。
【００１９】
＜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→撚り線の洗浄処理（潤滑剤の除去）→撚り線表面への樹脂被覆形成により得られる。素線に洗浄処理（潤滑剤の除去）を行なった後、それら素線を撚り合わせてもよい。
【００２０】
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。金属石鹸は、脂肪酸など有機酸の非アルカリ金属塩の総称である。例えば、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸リチウムなどが挙げられる。
【００２１】
伸線前処理としてりん酸亜鉛被膜を形成し、伸線時に金属石鹸を潤滑剤とした場合、樹脂被覆前のPC鋼撚り線表面にはりん酸亜鉛被膜や金属石鹸が残存している。これら残存被膜と残存潤滑剤のうち、後者を除去して前者を残存させる洗浄処理を行なう。
【００２２】
この洗浄処理はPC鋼撚り線を洗浄処理剤に浸漬することで行なう。つまり、PC鋼撚り線は、金属石鹸は除去できるがりん酸亜鉛被膜は除去しない程度の時間だけ洗浄処理剤に浸漬する必要がある。洗浄処理剤は酸、アルカリなどが挙げられる。りん酸を洗浄処理剤とする場合、浸漬時間は２秒以下とする。この上限を超えると、潤滑剤のみならずりん酸亜鉛被膜も除去される虞がある。浸漬時間の下限は、金属石鹸が除去できればよく、例えば1.0秒程度で十分である。洗浄処理剤へのPC鋼撚り線の浸漬時間は、製造ラインにおけるPC鋼撚り線の線速や浸漬槽長さを変えることで調整できる。
【００２３】
浸漬時の洗浄処理剤の温度は常温以上50℃以下が好ましい。この程度の温度域であれば、水分の蒸発が少なく濃度管理が容易である上、洗浄処理剤の加熱に過大な設備も必要なく、かつ金属石鹸の除去に好適である。
【００２４】
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】
【００２５】
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。また、本発明樹脂被覆PC鋼撚り線の製造方法によれば、簡潔な方法で樹脂被覆の密着性を改善するための洗浄処理を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（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。
【００２７】
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。
【００２８】
次に、得られたPC鋼撚り線に洗浄処理を施す。この洗浄処理は、PC鋼撚り線を洗浄処理剤に浸漬することで行う。この洗浄処理剤への浸漬により、PC鋼撚り線表面に残存する金属石鹸を除去し、りん酸亜鉛被膜は残存させる。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。
【００２９】
続いて、洗浄処理したPC鋼撚り線に樹脂被覆を形成する。この樹脂被覆は、洗浄処理後の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。
【００３０】
（試験例１）
先ず、伸線時に用いた金属石鹸がPC鋼撚り線表面に残存していることにより樹脂被覆層の密着力にどのような影響があるかを調査した。試料として、以下に示す３種類のPC鋼撚り線を準備した。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。伸線時に使用する金属石鹸はNa系金属石鹸（ステアリン酸ナトリウム）を採用した。
【００３１】
試料１；りん酸亜鉛被膜を有し金属石鹸が付着したPC鋼撚り線（洗浄処理なし）。
試料２；試料１の撚り線を開捻・分解して、各素線を有機溶剤を用いて金属石鹸のみを完全に拭き取り除去した後、再度撚り線状態に戻したもの。
試料３；試料１の撚り線を開捻・分解して、各素線をサンドペーパーで金属光沢が得られるまで研磨し、金属石鹸およびりん酸亜鉛被膜の双方を完全除去した後、再度撚り線状態に戻したもの。
【００３２】
試料１〜３に厚さ約0.8mmのエポキシ樹脂被覆を形成して樹脂被覆PC鋼撚り線とした。そして、樹脂被覆PC鋼撚り線に引張試験を実施し、樹脂被覆の密着力を評価した。引張試験はJIS  Z  2241に準拠して行う。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。その結果、次のことが判明した。
【００３３】
金属石鹸が残存している試料1を用いた樹脂被覆PC鋼撚り線は、樹脂被覆の密着力が低く剥離が発生した。金属石鹸のみが完全除去できた試料２を用いた樹脂被覆PC鋼撚り線では、樹脂被覆は強固に付着することが判明した。また、りん酸亜鉛被膜も除去されて金属表面が露出している試料３を用いた樹脂被覆PC鋼撚り線も樹脂被覆の密着性が低く、引張破断時に樹脂被覆の剥離が発生した。
【００３４】
上記の試験結果より、金属石鹸を除去することが、樹脂被覆の密着力確保に必要と考えられる。
【００３５】
（試験例２）
試験例１により、洗浄処理の実用性を問わず、金属石鹸を完全に除去すれば樹脂被覆の密着力向上に効果的であることが判明したが、実際の製造工程では、限られた短い時間内（数秒〜十数秒）に金属石鹸を完全に除去することは難しいと考えられる。そこで、どの程度金属石鹸を除去すれば良いかを確認するため、洗浄処理剤の種類と浸漬時間を変えて金属石鹸の除去程度の異なる試料を用意し、各試料の表面における組成分析と樹脂被覆の密着力評価とを行った。
【００３６】
試料は次のようにして作製した。まず、りん酸亜鉛被膜を形成した母材をCa系潤滑剤（ステアリン酸カルシウム）を使ってダイスで伸線して素線とする。次に、得られた素線を撚り合せてPC鋼撚り線とする。このPC鋼撚り線も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。
【００３７】
続いて、この撚り線を用いて、実際の製造ラインで、りん酸洗浄時間（浸漬時間）を表1に示すように変えて、さまざまな表面状態のPC鋼撚り線を作製する。洗浄処理に用いたりん酸は、15質量％のりん酸である。洗浄処理後の表面状態を定量的に表現するため、オージェ電子分光法（AES：Auger  Electron  Spectroscopy）にてPC鋼撚り線表面の組成分析を行なった。
【００３８】
この分析条件は次の通りである。
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】
AES分析は、撚り線のうちの側線表面にて行なった。その理由は、密着力不足による被膜剥離が生じるのは、主として外部と接触する鋼線の側線表面部だからである。
【００４０】
AES分析のプロファイルを、表１のNo.2-1は図１に、No.2-2は図2に、No.2-3は図3に、No.2-4は図4に、No.2-5は図5に示す。このプロファイルにおける各元素のピーク高さがPC鋼撚り線表面の組成分布を示している。つまり、金属石鹸の金属元素であるCaのピークが低ければ金属石鹸の除去が十分に行なわれており、りん酸亜鉛被膜を構成するPのピークが高ければりん酸亜鉛被膜が残存していることがわかる。表１における「AES分析結果」は、プロファイルにおけるPまたはCaのピーク高さを示しており、「Ca/P比」は各元素のピーク高さの比率を示している。
【００４１】
そして、上記PC鋼撚り線の表面に厚さ約0.8mmのエポキシ樹脂を被覆し、そ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。樹脂被覆PC鋼撚り線を引張試験にて破断させる。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。
【００４２】
洗浄処理条件、AES分析結果および樹脂被覆密着力評価結果をまとめて表1に示す。
【００４３】
【表１】
2005264363.tif 000002
【００４４】
この結果よりCa/P比が0.050以下の時には樹脂被覆の密着力が良いことがわかった。尚、りん酸洗浄時間が2秒を超過すると、PC鋼撚り線表面の色調が部分的に変化する部分が発生した。これはPC鋼撚り線表面のりん酸亜鉛皮膜が剥離・除去されているためと推定される。
【００４５】
（試験例３）
次に、Na系潤滑剤（ステアリン酸ナトリウム）を使って伸線した素線でPC鋼撚り線を構成し、試験例2と同様に各試料の表面における組成分析と樹脂被覆の密着力評価とを行った。本試験例は、伸線時の潤滑剤がNa系潤滑剤である点、樹脂被覆がポリカーボネートである点を除いて試験例2と同一条件で行っている。AES分析結果および樹脂被覆密着力評価結果をまとめて表2に示す。本試験例にではAES分析のプロファイルは図示していないが、表2における「AES分析結果」の評価方法も試験例2と同様である。
【００４６】
【表２】
2005264363.tif 000003
【００４７】
この結果でも、Na/P比が0.049以下の時には樹脂被覆の密着力が良いことがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
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】
【００４９】
【図１】表１のNo.2-1のAESプロファイルである。
【図２】表１のNo.2-2のAESプロファイルである。
【図３】表１のNo.2-3のAESプロファイルである。
【図４】表１のNo.2-4のAESプロファイルである。
【図５】表１のNo.2-5のAESプロファイルである。
【図１】
2005264363.tif 000004
【図２】
2005264363.tif 000005
【図３】
2005264363.tif 000006
【図４】
2005264363.tif 000007
【図５】
2005264363.tif 000008