土木学会西部支部沖縄会 第4回技術研究発表会
Session 6 : 腐食・防食

ポリイミド材料を用いた鋼橋防食方法に関する検討
宇部興産機械(株) ○川内 康寛

宇部興産機械(株) 後藤 悟史
宇部興産(株)１．はじめに

寺田 武史

ント基板等に広く使用されている．また，耐熱性膜厚が確保しにくい部材角部や経年劣化したにも優れていることから航空宇宙分野でも多用さ伸縮装置からの漏水等が起こりやすく腐食環境がれており，小惑星探査機「はやぶさ」の特殊断熱厳しい桁端部は，一般部と比較し，発錆しやすい材(サーマルブランケット)として使用された実績部位である．このような弱点となる部位を耐久性も有している．ポリイミド材料は，過酷な環境にの高い材料で被覆すれば，鋼橋全体の防食性を向おいても高い耐久性を有しており，新しい防食材上させ，LCC(ライフサイクルコスト)を低減する料としての活用も期待できる．

ことができる．本検討では，航空宇宙材料として３．防食仕様も使用されているポリイミド材料を用いた鋼橋の新しい防食方法の開発を目的とし，同材料と塗料本検討で使用する防食仕様を表－1 および図－との付着性を確認するとともに，ポリイミド層を1 に示す．ポリイミド材料は，フィルムタイプの追加したことによる防食効果について，サイクルUPILEX®(宇部興産製)と被膜タイプの U-ワニス試験により検討した．

(宇部興産製)の２種類を用いることとした．ポリイミド層の形成は，フィルムタイプは接着材により，被膜タイプは液体状の U-ワニスを塗布し，高２．ポリイミド材料温焼成して製膜する方法により行った．

ポリイミドとは，繰り返し単位にイミド結合をもつ高分子化合物のことであり，高強度(引張強度200～400N/mm2 以上)，高防食性(耐酸性，耐アル４．プルオフ法による付着性試験

カリ性，耐紫外線性，耐放射線性)等の特徴を持つ

1) 試験要領

耐久性の高い材料である．また，材料と製法を調エポキシ樹脂塗料下塗とポリイミド層との付-6

整することで鋼と同じ線膨張係数(12×10 )とす

着強度を確認するため，プルオフ法による付着性ることができ，他の耐久性材料に比べ安価な材料試験(JIS K 5600-5-7)を行った．本検討では，試験である．宇部興産(株)ではフィルムタイプや被膜片の防食仕様を表－1 の下塗までとし，ポリイミタイプ等のポリイミド材料を開発しており，液晶ド層との付着に無関係な中塗および上塗は省略しテレビや携帯電話等の家電製品や通信機器のプリた．フィルムタイプの試験片は，耐熱性に優れて

表－1 防食仕様
使用量(g/㎡)
素地調整 ブラスト処理（ISO Sa 2 1/2）
工 防食下地 無機ジンクリッチペイント
600
ﾐｽﾄｺｰﾄ エポキシ樹脂塗料下塗
160
場
ポリイミドフィルムもしくは ポリイミド被膜
塗
下塗
エポキシ樹脂塗料下塗
540
中塗
ふっ素樹脂塗料用中塗
170
装上塗
ふっ素樹脂塗料上塗
140
合計
工程

塗料名

膜厚(μm)
75-1203025262.5ポリイミドフィルム(接着材で貼付)、ポリイミド被膜(ワニス焼成)
上塗り
中塗り
下塗り
ミストコート
鋼材
防食下地(ジンクリッチペイント)

図－1 防食被覆構成

キーワード ポリイミド，接着剤，焼成，エポキシ樹脂塗料
連絡先 〒 755-8633 山口県宇部市大字小串字沖ノ山 1980 E-mail： 31856u@ube-ind.co.jp- 202 -

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Session 6 : 腐食・防食

いる基本グレードの UP
PILEX®-S と樹脂との接着と着す．粘着テープ
プを用いた試験
験片ではミスストコート®

せた UPILEX
X -CA とし，接着には汎用用性を向上させポリイミドとの接着層全面面で剥離し，塗膜に比とポ両面粘着テープ NP203(Dexerials(株株)，50μm)をべ，使用した粘粘着テープの付付着強度が著著しく低い

膜タイプの試
試験片は，耐耐熱性や引張強強用いた．被膜とがわかった
た．本検討で用用いたテープ
プは，汎用こと度等に優れれている高耐熱熱性タイプのの U-ワニス -S性のの高い安価なな製品であるたため，今後，材料の選と，S タイプ
プに比べ低温温・短時間で焼焼成が可能で，，定方方法についてて検討する必要要がある．

柔軟性や耐アルカリ性にに優れている
る一般耐熱性タタ

また，エポキキシ樹脂塗料とポリイミドド層との付ワニス-A としし，それぞれ 200℃と 350℃℃
イプの U-ワ

着強強度の確認がができなかった
たため，フィィルムの接1)で焼成した．鋼道路橋塗
塗装・防食便
便覧 には接着着

着にに強力接着剤剤を用いた試験
験片を作製しした．その着強度に関すする規定がないい剤を用いた防食層の付着際，着目する界界面に無関係なな防食下地ととミストコ

2メーカーの自自主基準値(2.0N/mm 以上上)ため，塗料メトは省略したた．強力接着剤剤を用いた試試験片ではートを本検討での評価基準ととした．

エポ
ポキシ樹脂塗塗装の内部でで剥離し，付付着強度は果および考察
察2) 試験結果

UPIILEX®-S が 2.4N/mm2 ， UPILEX®- CA がフィルム
ムタイプの試験
験結果の一覧
覧を表－2 に示
示

2.7N
N/mm2 で，いいずれも評価価基準を上回っった．試験

表－2 プルルオフ法によよる付着性試験験結果(フィルムタイプ)

表－3 プルオフ法にプによる付着性試
試験結果(被膜膜タイプ)- 203 -

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Session 6 : 腐食・防食の結果より，防食層全体としての付着強度が接着発が期待されている背景を踏まえ，U-ワニス-S と層に大きく影響を受けるものの，ポリイミド層とU-ワニス-A の溶媒 NMP(N-メチル-2-ピロリドン)

エポキシ樹脂塗膜との付着性は全く問題がないこを水溶媒とした U-ワニス-1 と U-ワニス-2 を，さとがわかった．

らに， U-ワニス-S と U-ワニス-A の引張強度や耐被膜タイプの試験結果の一覧を表－3 に示す．

アルカリ性等の平均的な性質を有している U-ワ

すべてのタイプにおいて，エポキシ樹脂塗装の内ニス S+A を追加した．

部または強力接着層界面から剥離し，付着強度は

2)2

試験結果および考察

4.0N/mm 以上で評価基準を大きく上回った．フィ

標準試験片とあわせ，特に高い防食性を発揮しルムタイプの強度の 2 倍程度であるが，これは試た試験片の試験結果を表－6 に示す．フィルムタ

験片の塗装を異なる日に行ったため，エポキシ樹イプではフィルムにより剥離部が引っ張られて連

脂塗膜の厚さや乾燥程度に違いが生じたためでは続化しているように見られ，それに起因して剥離ないかと考えられる．被膜タイプの結果からも，が広がりやすいと考えられる．また，被膜タイプ

ポリイミド層とエポキシ樹脂塗装との付着性は全でも剥離部の連続化がみられるが，フィルムタイく問題がなく，防食被膜として構成できることがプより程度が小さい．ただし，標準試験片と比較わかった．

し，ポリイミド層を追加したタイプはいずれも，さびの進展が小さかった．
また，3D スキャナーを使用し，表面形状(凹凸)５．塩水噴霧サイクル試験
1) 試験要領を計測した結果を表‐7 に示す．計測する表面形

ポリイミド層の追加による防食性能の確認の状は，試験片洗浄後の塗膜の膨れ(高さ 0.1mm 以ため，めっきの耐食性試験方法(JIS H 8502)であ上)と，塗膜除去・ブラスト後の地鉄の欠損(深さる塩水噴霧サイクル試験を行った．本試験では，-0.2mm 以下)とし，それぞれ最大高さ(または深ポリイミド材料を追加したトータルとしての被膜さ)，面積および体積を計測した．の耐久性を評価するため，表－１の防食仕様の上計測の結果，フィルムタイプの UPILEX®-S で塗まで施工した試験片と，標準試験片(C5 塗装系)

は膨れ体積が，フィルムタイプの UPILEX®-CA でとの比較によって評価することとした．

は膨れの最大高さおよび体積が，標準試験片よりサイクル試験は表－4 に示すとおり，塩水噴大きな値となった．被覆タイプの U-ワニス-1 と霧：2 時間，乾燥：4 時間，湿潤：2 時間を 1 サイ

U-ワニス-2 では，膨れの面積が標準試験片より大クルとして実施した．試験片は表－5 に示すとおきな値となった．しかし，断面欠損に関しては，

り，標準試験片および４．と同様のポリイミドタ全ての試験片で標準試験片より小さくなっており，イプとした．また，昨今，地球環境への影響を考欠損率は 50％以下となっている．

慮し，低 VOC 塗料として水性塗料の積極的な開サイクル試験の結果，ポリイミド層を追加する

表－4 試験条件
項目

1サイクル

塩水噴霧乾燥湿潤

条件
5%NaCl35℃
2hr
20～30%R.H.
60℃
4hr
95%R.H.
50℃
2hr

表－5 試験片一覧
焼成
溶媒
下地温度(℃)
1
溶融亜鉛めっき
2C-5塗装3UPILEX-CA
ブラスト処理4UPILEX-S(ISO Sa 2.5)
5U-ワニス-S350
NMP＋
6U-ワニス-A350
NMP
無機ｼﾞﾝｸﾘｯﾁ
ﾍﾟｲﾝﾄ75μm
7U-ワニス-A200
NMP＋
8U-ワニス-1
350
水
ミストコート9U-ワニス-2200
水10U-ワニスS+A350
NMP※No.3～10の下塗り,中塗り,上塗りは，C-5塗装系と同様とする．
No.

仕様- 204 -土木学会西部支部沖縄会 第4回技術研究発表会
Session 6 : 腐食・防食

ことで，腐食食により塗膜膜が膨れやす
すい傾向にある

離ししやすい可能能性があるが，，防食性は大大幅に向上

が，断面欠損損の程度は標標準試験片よより大きく改善
善するることが期待待できる．今後
後は，ポリイイミドフィされることがわかった．

ルム
ムを貼り付けける接着材の選選定や，ポリリイミド被膜のの焼成時の防防食下地およびびミストコーートへの影

６．まとめ
め響にについて検討討する予定であ
ある．

ポリイミ
ミド材料自体体と標準塗膜膜との付着性能能に問題はないことがわかかった．またた，ポリイミド

参考考文献

食材料は，腐腐食の進行ににより塗膜が剥剥を用いた防食

1)日
日本道路協会会：鋼道路橋塗塗装・防食便
便覧，2007

表－6 サ
サイクル試験結結果一覧表

表－7 表面面形状(凹凸))の計測結果
塗膜膜の膨れ(高ささ0.1mm以上 )No.

種類23標準UPILEX-S4最大高高さm）（mm）

鉄の欠損(深 さ-0.2mm以下下)
地鉄

体積積3m）（mm5111最大深深さm）（mm2.1388

面積積2m）（mm9911-0.781

面積積2m）（mm2337

体積積3m）（mm681.7333

8100

5199-0.570

444122

UPILEX-CA
A

2.23669655

6811-0.673

988

300

8U-ワニス-11

9U-ワニス-22

1.3155

11066

4366-0.504

266

7

1.125510899

3755-0.325

2115※着 色部は標準試試験片より優優位なデータタ得られた箇箇所を示す．
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