(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材の表面に設けられたプライマー層と、接着性ポリオレフィン層を介して該プライマー層の上に設けられたポリオレフィン樹脂層から成る防食被覆層とを備えた重防食鋼材であって、前記防食被覆層の周縁部において、少なくとも該防食被覆層と鋼材との境界部を、耐酸素透過層を含み前記接着性ポリオレフィン層と実質的に同一材質であるシール材で被覆したことを特徴とする重防食鋼材。
【請求項２】
前記耐酸素透過層が金属またはナイロン層である請求項１記載の重防食鋼材。
【請求項３】
前記耐酸素透過層がエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂層である請求項１記載の重防食鋼材。
【請求項４】
鋼材の表面にプライマー層を設け、接着性ポリオレフィン層を介して該プライマー層の上にポリオレフィン樹脂層から成る防食被覆層を設け、次いで、該防食被覆層の周縁部において、少なくとも該防食被覆層と鋼材との境界部を、耐酸素透過層を含み前記接着性ポリオレフィン層と実質的に同一材質であるシール材で被覆することから成り、該シール材で被覆するに際して、予め鋼材を該シール材の融点以上に加熱し、その後シール材で被覆することを特徴とする重防食鋼材の製造方法。
【請求項５】
前記耐酸素透過層が金属またはナイロン層である請求項４記載の重防食鋼材の製造方法。
【請求項６】
前記耐酸素透過層がエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂層である請求項４記載の重防食鋼材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重防食鋼材、特に重防食用に鋼材に被覆されたポリオレフィン樹脂層から成る防食被覆層の端面における露出部をシールした重防食鋼材とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
屋外で長期間使用する鋼材は、厳しい腐食環境に曝されることがある。例えば、鋼矢板、鋼管矢板などは、連続的に地中に打ち込み、防護柵を形成して、主に河川、海岸、港湾などの護岸に用いられている。また、鋼管杭は海底に打ち込むことで海洋構造物の基礎などに使用されている。したがって、これらの鋼材は、屋外の自然環境の中で、河川水、排水、雨水、海水などの水、大気、太陽光などに曝され、また土砂、泥、瓦礫などに直接強く接するので、著しく腐食が起こり易く、長期間の効果的な防食対策が望まれている。
【０００３】
この対策としてポリオレフィンやポリウレタンのような樹脂を厚膜（１〜３mm）被覆することにより優れた防食性を与えた重防食被覆鋼材( 以下、単に「重防食鋼材」と言う) が使用されている。しかしながら、鋼矢板の場合、爪部は互いに嵌合するため防食被覆を施すことが困難であり、防食被覆層の周縁、つまり端面が露出する形となることが一般的である。そのため重防食鋼矢板を用いる場合、鋼材の防食用に防食被覆とともに電気防食（カソード防食）が併用されることから、端面から重防食被覆が剥離しやすいという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−272269号公報 (請求項１、表１)
【特許文献２】
特開平８−218363号公報 (請求項１、表１)
【特許文献３】
特開2000−167984号公報 (請求項１)
【特許文献４】
特開平８−336931号公報 (請求項１)
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１には、防食被覆層の端面部を強化するために、熱接着性の接着層とほぼ同成分の粉体シーリング剤を溶融した後にピストンで押し、端面をシール強化する方法が開示されている。しかしながら、長期の耐久性、特に電気防食を併用する場合には未だその耐久性が不十分であった。
【０００６】
特許文献２には、熱接着性に優れた、接着性ポリオレフィンなどのプラスチック棒体を、鋼矢板温度が熱接着剤の接着温度以上であるときに、防食被覆層の端部に圧着成形する方法が開示されている。しかし、この場合にも、最終製造品としては、単に従来の防食被覆層の被覆する幅がプラスチック棒体を設けることにより広がっただけにすぎず、結局、陰極剥離により端部から剥離することとなり、未だその耐久性が不十分である。
【０００７】
また防食被覆層の端面部の処理技術としては、特許文献３に、防食被覆層上の一部に塗装して得た高強度被覆層の端部を防食被覆層と同種の樹脂層により覆うことによって固定して防食被覆層の端面部からの剥離を防止する方法が開示されている。しかしながら、この技術により、耐衝撃性が付与されることから防食被覆層の剥離・脱落は抑制されるが、鋼材上に防食被覆層として被覆されている樹脂（ポリエチレンなど）層の端面部は露出しているため、電気化学反応による剥離、すなわち陰極剥離により防食被覆樹脂層が端面部から容易に剥離してしまう。
【０００８】
さらに特許文献４にはポリオレフィン樹脂層全体に金属箔をラミネートする方法が開示されているが、鋼矢板全体にラミネートすることは防食用鋼矢板の製造コストおよび価格を著しく押し上げるなどの問題がある。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決し、鋼材に被覆されたポリオレフィン樹脂層の端面部をシールすることにより、防食被覆層であるポリオレフィン樹脂層の接着耐久性を向上させた重防食鋼材とその製造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、かかる課題を達成すべく、ポリオレフィン樹脂層を設けて防食性を付与した鋼矢板、鋼管矢板、鋼管杭等の鋼材露出部分における端面部のシールについて種々検討した結果、以下の知見を得た。
【００１１】
(1)重防食鋼矢板の端面部における樹脂層の剥離現象は、例えば腐食溶液に浸漬した時に鋼材が腐食する際のアノード反応の対反応であるカソード反応が防食被覆層の下側で生じることに起因すること。
【００１２】
(2)剥離現象は、電気防食時に鋼材がカソードになる状況と同様であること。
(3)重防食被覆層である樹脂層が２、３mm以上被覆されているにも拘わらず、樹脂層表面から透過する水・酸素、特に酸素の透過により剥離が大きく進展すること。
【００１３】
(4)酸素を通さない層（以下、耐酸素透過層または単に耐透過層）を周縁部、つまり端面部においてのみに存在させることにより、ほぼ剥離が生じないこと。
さらに、種々の耐酸素透過層であるアルミ等の金属箔、ナイロン等の樹脂類に関して検討した結果、端面に金属箔やナイロンなどの耐酸素透過層を含むシール材を設ける場合、これらの耐酸素透過層が、端面のシール材である接着性ポリオレフィンシートの端面から露出しないようにラミネートするには、製造上制約がある。
【００１４】
(5)エチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂層を耐酸素透過層として用いることにより、耐酸素透過層がシール材の端面に露出した状態でも、接着性樹脂層と耐酸素透過層との密着性が確保できること。
【００１５】
上記知見に基づき、本発明者らは、鋼矢板の防食被覆層の周縁部または端面部にシール材を展開する場合、重防食鋼矢板の製造中に、耐酸素透過層を含むシール材を予め防食鋼矢板に具備させることにより、長期の耐久性を確保できることを知り、本発明を完成した。
【００１６】
ここに、本発明は次の通りである。
(1)鋼材の表面に設けられたプライマー層と、接着性ポリオレフィン層を介して該プライマー層の上に設けられたポリオレフィン樹脂層から成る防食被覆層とを備えた重防食鋼材であって、前記防食被覆層の周縁部において、少なくとも該防食被覆層と鋼材との境界部を、耐酸素透過層を含み前記接着性ポリオレフィン層と実質的に同一材質であるシール材で被覆したことを特徴とする重防食鋼材。
【００１７】
(2)前記耐酸素透過層が金属またはナイロン層である上記(1)記載の重防食鋼材。
【００１８】
(3)前記耐酸素透過層がエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂層である上記(1)記載の重防食鋼材。
(4)鋼材の表面にプライマー層を設け、接着性ポリオレフィン層を介して該プライマー層の上にポリオレフィン樹脂層から成る防食被覆層を設け、次いで、該防食被覆層の周縁部において、少なくとも該防食被覆層と鋼材との境界部を、耐酸素透過層を含み前記接着性ポリオレフィン層と実質的に同一材質であるシール材で被覆することから成り、該シール材で被覆するに際して、予め鋼材を該シール材の融点以上に加熱し、その後シール材で被覆することを特徴とする重防食鋼材の製造方法。
【００１９】
(5)前記耐酸素透過層が金属またはナイロン層である上記(4)記載の重防食鋼材の製造方法。
(6)前記耐酸素透過層がエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂層である上記(4)記載の重防食鋼材の製造方法。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明をその実施の形態に関連させてさらに詳細に説明する。
図１は、本発明にかかる重防食鋼材の防食被覆層の周縁部における構成を示す略式斜視図であり、図２はその防食被覆層および周縁部の断面構造を示す略式断面図であり、図中、鋼矢板１の表面には、化成処理層２が設けられ、その上にプライマー層３が設けられている。このプライマー層３の上には、接着性ポリオレフィン層４を介してポリオレフィン樹脂層から成る防食被覆層５が設けられている。
【００２１】
化成処理層２は必要に応じ設ければよく、その具体的内容も特に制限されないが、例えばクロメート処理層、リン酸化成処理層等を挙げることができる。
図２では、シール材７によって、金属製あるいはナイロン製等である耐酸素透過性層６はその全体が被覆されており、耐酸素透過性層６の露出部分が見られない。
【００２２】
図３は、耐酸素透過性層６がシール材７を一部はみ出している場合であり、この場合の耐酸素透過性層６は、エチレン- ビニルアルコール共重合体から構成されており、その一部はシール材７から一部露出していてもよい。
【００２３】
なお、各図において同一部材は同一符号で示す。
本発明によれば、図１に示すように、防食被覆層５の周縁部、つまり端面部には、耐酸素透過層６ (図２、図３参照) を含有するシール材７が設けられている。鋼材と防食被覆層５の境界領域は、シール材７によって被覆されている。ここに、「周縁部」または「端面部」は、重防食用の防食被覆層がその断面を露出させる部位または基地鋼材が露出する部位をいい、それぞれ具体的には爪部に沿った長手方向の部位と、重防食被覆を終了する防食被覆層の上下部位とを云う。
【００２４】
シール材７の形態は特に制限されず、不定形材であってもよいが、耐酸素透過層６は、好ましくはシート状となって前述の周縁部、つまり端面部を平面状で覆うように設けられる。したがって、このような形態の場合、シール材７全体がシート状をなし、これによって前記周縁部または端面部をカバーすることになる。
【００２５】
かかる重防食鋼材の防食被覆層８の周縁部における構成は、図２および図３に示すように、シール材７にはシート状の耐酸素透過層６が含まれている。耐酸素透過層６の形態は、耐酸素透過性を示すものであれば、特定のものに制限されないが、この耐酸素透過層それ自体で上記周縁部および／または端面部を覆うことができることから、図示例のようなシート状のものが好ましい。
【００２６】
ここに、ポリオレフィン樹脂被覆による重防食被覆鋼矢板を製造するまでの工程は、従来から実施されている方法と同様である。
すなわち、鋼矢板表面を、ショットブラストあるいはサンドブラストにて除錆後、必要により、公知のクロメート処理あるいはリン酸塩による化成処理等を施す。このようにして用意された塗布面上に、次いで、公知のエポキシ系などのプライマーを塗布し、誘導加熱あるいは加熱炉による加熱により鋼矢板の温度を上昇させてプライマーを硬化させる。次いで、接着性ポリオレフィン樹脂をその融点温度域に加熱し、例えば接着性ポリオレフィン層および防食被覆層であるポリオレフィン樹脂層が一体となったラミネートシートを接着性樹脂側が鋼矢板と接触するように、ローラなどで押圧して接着する。
【００２７】
このようにして重防食被覆鋼矢板を製造する際には、前記耐酸素透過層を含むシール材を適用する領域を越えたより広い領域に上記化成処理およびプライマー層を施すことが、性能上好ましい。
【００２８】
その後、爪部あるいは、矢板裸鋼材部の防食被覆層の端面が露出した部分、つまり周縁部または端面部に本発明の耐酸素透過層を含むシール材を貼着する。図１ないし図３のシール材７参照。
【００２９】
シール材として、ポリオレフィンを変性した接着性ポリオレフィンを用いることが接着耐久性の観点から好ましい。その際、ラミネートシートに用いた接着性ポリオレフィンと同じものあるいは、別のものも用いることができる。しかし、防食被覆層としてのポリオレフィン樹脂層に用いた接着性ポリオレフィンと異なり、太陽光などの影響をうける場合があり、シール材には更なる耐候性が要求されるため、公知のカーボンブラックを含有させるか、あるいは公知の紫外線吸収剤や酸化防止剤のような劣化防止剤を添加することが好ましい。
【００３０】
本発明において、シール材に用いる接着性ポリオレフィンの密度は特に限定されないが、シール材をロールなどで成形する際の圧力を考えると、0.940 g/cm3 以下のものが好ましい。
【００３１】
シール材は、耐酸素透過層を含む。耐酸素透過層とは、アルミニウムやステンレス鋼などの金属箔や、ナイロンに代表される樹脂膜のように透酸素性が低いものを用いる。耐酸素透過層の厚みは特に限定されないが、金属箔の場合には10ミクロン〜lmm 程度、ナイロンに代表される樹脂膜の場合には50ミクロン〜 800ミクロン程度が好ましい。10ミクロンよりも薄い場合には、シール時の押圧により耐酸素透過層が破損する恐れがあり、また1mm 超または場合により800 ミクロンよりも厚くなると、押圧が高くないと鋼材とシール材との間にボイドをかみやすくなるためである。耐酸素透過層を含むシール材は予め上記の接着ポリオレフィン中にラミネートすることによって、シール材として適切な幅として作製しておくと製造工程で用いやすい。通常、周縁部、つまり端面部のシール材として用いる場合には、１cmから５cm程度の幅で十分である。
【００３２】
このように周縁部 (端面部) にシール材を設ける場合、シート状のシール材を貼着しただけでは十分でないときには予め下側に充填剤等の不定形材を供給することが好ましい。
【００３３】
特に本発明の好適態様では、シール材には、耐酸素透過層としてエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂層を含有させてもよい。耐酸素透過層であるエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂層の厚みは特に限定されないが、12ミクロンから500 ミクロン程度が好ましい。12ミクロンよりも薄い場合には、シール時の押圧により耐酸化透過層が破損する恐れがあり、また500 ミクロンよりも厚くなると押圧が高くないと鋼材とシール材部との間にボイドがかみやすくなるばかりでなく、冷却時に防食樹脂であるポリエチレンとの融点の相違によりシール材の変形が生じるためである。
【００３４】
事前に接着ポリオレフィンのシール材に耐酸素透過層をラミネートする際には、シール材である接着ポリオレフィンの端部にエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂層が露出しても両樹脂間の層間密着性が優れるため本発明では剥離が生じないので効率的である。
【００３５】
シール材は耐酸素透過層の両側に接着性ポリオレフィン層をラミネートして構成するものと、それらを別々に用意して、防食被覆層の端面部、周縁部に最初接着性ポリオレフィン層、次に耐酸素透過層、そして最後に接着性ポリオレフィン層を順次積層してもよい。
【００３６】
なお、金属箔やナイロンの場合には、事前に接着性ポリオレフィン層のシール材に耐酸素透過層をラミネートする際に、耐酸素透過層の端面がシール材である接着性ポリオレフィン層の端部に露出しないようにラミネートする。シール材端面に耐酸素透過層が露出する場合には、金属箔に関しては層間の耐水密着性が十分でなく、ナイロンに関しては、ナイロン自体が耐水性に乏しいため、その露出部の接着性ポリオレフィン層／耐酸素透過層／接着性ポリオレフィン層の界面から剥離が生じ、長期間の耐酸素バリアーとして十分にその性能を発揮しなくなる場合があるからである。耐酸素透過層が端面に露出しなければ問題はなく、通常、端面から1mm 以上の幅をとると性能には影響ない。
【００３７】
上記耐酸素透過層を防食鋼矢板の被覆層端面部 (周縁部) に接着する際には、鋼矢板の温度がシール材である接着性ポリオレフィン樹脂の融点よりも高い温度以上で、ローラなどで防食層あるいは端面部外面の鋼材表面に空気（ボイド）が入らないように徐々に押しつけていけばよい。
【００３８】
製造工程を簡略化するには、ポリオレフィン被覆層を接着した後の予熱を用いて端面部 (周縁部) に耐酸素透過層を含むシール材を張り付けることも可能である。さらには一度冷却した後に矢板を再加熱することによっても実施することができる。シール材の樹脂の融点より低い温度では接着しないからである。
【００３９】
ポリオレフィン樹脂被覆鋼矢板を製造する際に、従来のクロメート処理、プライマー処理による被覆を施す領域以上の広い領域にクロメート処理、プライマー処理を施し、特にシール材を接着する部分まで上記処理を施すことが好ましい。
【００４０】
一方、鋼矢板に防食被覆するポリオレフィン樹脂層の端部に、予め耐酸素透過層をラミネートすることにより、製造後に樹脂被覆層の端面部 (周縁部) にシール処理するものと同等の効果が得られる。
【００４１】
シール材の膜厚は、特に限定されないが、0.3 〜５mm程度であればよい。0.3mm 未満であるとローラなどの押圧時に破損する恐れがあるため好ましくなく、５mm超となると、押圧に必要な圧力が大きくなり作業上問題となるためである。
【００４２】
次に、実施例によって本発明の作用効果をさらに具体的に説明する。
【実施例】
(実施例１)
鋼矢板（住友金属工業株式会社製；SKSP−II形式）の表面をショットブラストにより素地調整（スエーデン規格 Sa.2.5 以上) を行った。素地調整後、クロム付着量が250mg/m2になるようにクロメート処理（関西ペイント株式会社製；コスマー100)を行った。
【００４３】
このようにして用意した鋼矢板に、本発明にしたがって、エポキシプライマー（日本ペイント株式会社製；No.66 プライマー）を硬化後の膜厚が30μm になるように塗布した。このとき誘導加熱装置により鋼材を190 ℃に昇温させることにより、プライマーの焼き付けと鋼材の予熱を行った。
【００４４】
なお、表１に示すように、クロメート処理、プライマー処理に関しては、ポリエチレン被覆を施す領域までのもの、さらにポリエチレン被覆を施す領域以上の領域まで、すなわちシール部にまで施すものを作製した。
【００４５】
次に、予め、カーボンブラックを含むポリエチレン樹脂（日本ポリオレフィン株式会社、ジェイレクス LL AF125B）と無水マレイン酸変性ポリエチレン（三井石油化学製アドマー）を２層押出することによりポリエチレンシートを得た。無水マレイン酸変性ポリエチレンを接着剤として利用するのである。
【００４６】
このシートを赤外線ヒータで加熱した後、上記の加熱した鋼矢板の凸部に、抑えロールで鋼矢板に転圧し変性ポリエチレン層を融着して接着・被覆し、ポリエチレン被覆鋼矢板を得た。
【００４７】
このようにして得られた鋼矢板が冷却される前に、表１に示す条件およびシール材で、端面部のシール処理を実施した。
本例における耐酸素透過層としてのアルミニウムの場合は、市販されているアルミニウムシートを、ナイロンの場合は、予めナイロン（三菱ガス化学製; MXナイロン S6007）を所定膜厚に成形後、接着性樹脂層にラミネートすることによって2.5mm 厚のシール材を得た。
【００４８】
シール方法は、鋼矢板が冷却される前に、ロールにて自動で被覆し、その後水冷工程で冷却した。シール材幅は３cmであった。
上記鋼矢板を、幅20cmに切断し、50℃、３％NaCl中に、Al犠牲陽極を接続後浸漬し、３ケ月後、６ケ月後、端面からの剥離距離を測定した。
【００４９】
このAl犠牲陽極を接続した理由は、実際の使用環境における陰極剥離性を評価するためである。
結果を表１にまとめて示す。
【００５０】
【表１】
0004196648.tif 000002
【００５１】
表１に示すように、本実施例によれば、端面からの剥離が著しく少なく、剥離の進展も観察されない。また被覆領域外に下地処理、すなわちシール材と鋼材界面にクロメート層、プライマー層が存在する場合には、さらに優れた効果が得られた。  一方、比較例１から分かるように、端面部のシール処理を実施しなかった比較例１および、シール材に耐酸素透過層を含まないで端面部のシール処理を実施した場合、いずれも剥離幅が大きく、さらにシール材被覆時の鋼矢板温度が、シール材の樹脂融点よりも低い場合には、鋼材表面密着力が試験前から低く、一部全く接着していない部分があり、剥離幅も大きいことがわかった。
【００５２】
(実施例２)
本例では実施例１を繰り返したが、耐酸素透過層としてエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂層を用いた。用いたエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂層はクラレエバール (商品名、EVAL EF-XL) であり、これを接着性樹脂層にラミネートすることによって2.5mm 厚のシール材を得、これをシール材として使用した。
結果を表２にまとめて示す。
【００５３】
【表２】
0004196648.tif 000003
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、ポリオレフィン防食鋼矢板、鋼管矢板、鋼管杭等の鋼材露出部分を持つ場合の端面部、つまり周縁部の接着耐久性が著しく向上することにより、これら鋼材の寿命が著しく延長でき、端面部 (周縁部) のみに耐酸素透過層を含むのでコスト高を抑えることができ、さらに、既存の製造工程後に連続して処理が実施することができるため、その経済効果は著しいものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の端部シールを示す斜視図である。
【図２】本発明の端部の断面構造を示す概略説明図である。
【図３】本発明の別の態様における端部の断面構造を示す概略説明図である。
【符号の説明】
１：鋼矢板、２：化成処理層、３：プライマー層、
４：接着性ポリオレフィン層、５：防食被覆層であるポリオレフィン層、
６：耐酸素透過層、          ７：耐酸素透過層を含むシール材
【図１】
0004196648.tif 000004
【図２】
0004196648.tif 000005
【図３】
0004196648.tif 000006