防食概論防食塗装系(鉄橋)

  ☆ “ホーム” ⇒ “腐食防食とは“ ⇒ “塗料・塗装” ⇒

 鉄道の鋼橋塗装に適用される新設時防食塗装系  【部分塗り分け(桁端部)塗装とは】,  【塗装仕様(塗装系 R )】,  【超厚膜型エポキシ樹脂塗料】,  【ポリウレタン樹脂塗料用中塗】,  【ポリウレタン樹脂塗料上塗】  を紹介する。

 鉄道橋の防食塗装(新設塗装)

 部分塗り分け(桁端部)塗装とは

 「塗装指針」 2013;第Ⅰ編 塗装一般 第 D章 解説(塗装系の形状等の分類) 部分塗り分け塗装

 鉄桁等鋼構造物の防食状態を良好に維持するためには,適切な時期に塗替えを実施しなければならない。従って,塗膜調査を行い,腐食により鋼材の板厚減が進行する前(塗膜劣化度Ⅲの状態)に塗替えを行うように規定しており,具体的には替ケレン-3 で行うことを提案している。
 鉄桁等鋼構造物における塗膜劣化状態の進展は,部材毎に異なり,上フランジ上面にまくらぎが直接設置される桁(最近新設される鉄桁等鋼構造物では,まくらぎ受けを設け,腐食しろが含まれた設計になっている)の当該個所は腹板よりもかなり早期に発錆し,かつまくらぎが直載されている部分は残存塗膜がない状態である。
 また,下フランジ下面や桁端部等の隅角部では,ぬれ時間が長くなり,腹板より塗膜劣化が早期に起こる。このような塗膜劣化状態において,腹板が塗替えすべき状態まで放置すると上フランジ上面や下フランジ等は板厚減を招くことになる。
 この状況に対応するためには,塗膜劣化状態の著しい個所のみの部分塗替え塗装も考えられるが,足場経費や人工積算から,塗装工事経費の低減は,それほど期待できないことが推定される。
 従って,足場経費や効率的な塗装作業を配慮し,かつ塗替え周期を延伸させるためには,上記のような部材における塗膜劣化進展を腹板と同程度の速度になるように,より耐久性の優れる塗装系を選定することが考えられる。
 「塗装指針」では,このような部位に外面用塗装系と異なる塗装系を用いることを,部分塗り分けとといい,対象となる部位を特定部位という。
 
 桁端部等の塗装
 桁端部,特にアバット等に近接する個所は,雨水の滞留,塵埃の堆積などのために,塗膜劣化が著しくなることがあるので,他の部材に比して,早期の塗膜劣化による腐食で鋼板の厚みが早く減少する。
 このような個所は,ボルト・ナット部の塗装と同様に,塗り回数の低減と塗膜厚の確保により,長期の防食性を保持させるために,超厚膜型エポキシ樹脂塗料を適用することが望ましい。なお,施工に際しては,通常のはけ塗り等で実施できるが,一回で厚み(300μm)を保持させるために,施工効率は低下する。
 塗替え塗装に適用する場合は,長期間対策されずに放置されていた桁端部では,深い孔食になっている場合,一部に貫通孔が見られる場合や素地調整作業で貫通する場合も考えられるので,設計前に状況を確認し,貫通孔の処理や素地調整時の作業効率等に配慮する必要がある。
 

 「塗装指針」 2013;第Ⅰ編 塗装一般 第 D章 解説(塗装系の特徴), 特定部位用 塗装系 R

 橋梁の構造や部位において,腐食の進行が速いことが知られている特異な個所として,アバット(橋台,abutment)近傍の橋梁端部添接部で,発錆が早く,かつ多い。これらの個所では,発錆部の素地における顕著な凹凸やボルト等の形状による影響が大きい。
 これらの箇所に対処するためには,従来よりも塗膜厚を厚く塗付ける必要がある。このため,塗装系の下塗り塗料を規定される回数より多く塗り付ける先行塗装を行う方法,又は一回の塗装で厚く塗付けられる塗料を用いた塗装系の採用などがある。
 
 塗装系 R は,桁端部の塗装を対象に,一回で厚く塗付けられる超厚膜型エポキシ樹脂塗料を用いるものである。この種の塗料は,水中硬化形塗料として開発されてきたものである。現在では 1回の塗装で 0.3~2mm 程度の範囲で塗装しうるものがある。鉄桁等鋼構造物を対象とした使用目的には,塗膜厚 300μm のものを用いる。
 基本的な塗料形態はエポキシ樹脂塗料であるが,超厚膜に塗付けられるように調製されている。それ故に,粘度が高く,塗装作業性が良好ではない。また,無溶剤型エポキシ樹脂塗料と同様に,液状エポキシ樹脂の使用量が多く,体質によっては感作性(アレルギー反応)を示す場合もあるので,塗装作業に当たっては,作業者の防護(防護服,マスクなど)に配慮しなければならない。
 
 【参考】
 感作性(sensitizing potential, sensitizing property, sensitization)
 読み「かんさせい」,抗原抗体反応(アレルギーなど)で用いられる用語。ある抗原に対し敏感な状態にする作用。

 ページのトップへ

 桁端部用 塗装系 R

 「塗装指針」 2013;第Ⅱ編 新設構造物 第 A2章 塗装仕様(塗装系), 特定部位の塗装系 R (新設時,桁端部用)

 端部以外の一般部の塗膜劣化と同じタイミングで塗替え塗装が計画できるように,アバット(橋台)近傍の桁端部の腐食進行を抑制し,早期の腐食に至らないための塗装系である。
 一般部の塗膜より塗替え数を増やさずに塗膜を厚く塗付けるために,超厚膜型エポキシ樹脂塗料を用いた塗装系 R が用いられる。

 橋梁製作工場

 2 次素地調整
 ブラスト処理
 除錆度: ISO Sa2 1/2 以上,表面粗さ: 10点平均粗さ 70μmRzJIS 以下
 下塗り塗装
  塗料メーカーの指示による期間
 専用プライマー: 吹付け塗り,塗料メーカーの指示による。
  塗料メーカーの指示による期間
 超厚膜型エポキシ樹脂塗料: 吹付け塗り,使用量 1200g/m2( 300μm相当)
 中塗り塗装一般外面が塗装系 J の場合
 下塗り塗装後 1日以上,15日以内
 ポリウレタン樹脂塗料用中塗<: 吹付け塗り,使用量 160g/m2
 上塗り塗装一般外面が塗装系 J の場合
 中塗り塗装後 1日以上,15日以内
 ポリウレタン樹脂塗料上塗: 吹付け塗り,使用量 140g/m2
 
 【留意事項】
 この塗装系の耐久性は,厚い塗膜の環境遮断性に依存するため,設計上の使用量を厳守し,なるべく均一に塗付けることを心掛ける。
 一般外面の他の塗装系との塗り重ね部分は,この塗装系を先に塗装すること。
 超厚膜型エポキシ樹脂系塗料の施工に際しては,塗料製造会社の指示する量以上に希釈してはならない。この理由は上述の塗膜厚を確保するためである。
 超厚膜型エポキシ樹脂塗料は,一回の塗装で約 300μm程度に厚く塗付けられるよう調製された塗料である。それ故に,粘度が高く,スプレー塗装であっても塗装作業性は良好とはいえない。
 また,無溶剤型エポキシ樹脂塗料と同様に,液状エポキシ樹脂の使用量が多く,体質によってはアレルギー反応を示す場合もあるので,塗装作業に当たっては,作業者の防護(防護服,マスクなど)に配慮しなければならない。

 ページのトップへ

 超厚膜型エポキシ樹脂塗料

 「塗装指針」 2013;附属書 A 塗料規格及び試験方法
 SPS 66099-19 超厚膜型エポキシ樹脂塗料

 超厚膜型エポキシ樹脂塗料は,一回の塗装で約 300μm程度に厚く塗付けられるよう調製された塗料である。それ故に,粘度が高く,塗装作業性が低い。この塗装系では,はけ塗りを採用しているため,平滑性の低い仕上がりとなる。
 また,無溶剤型エポキシ樹脂塗料と同様に,液状エポキシ樹脂の使用量が多く,体質によっては感作性(アレルギー反応)を示す場合もあるので,塗装作業に当たっては,作業者の防護(防護服,マスクなど)に配慮しなければならない。
 
 品質
 下表には,超厚膜型エポキシ樹脂塗料塗料品質を示す。なお,JIS 塗料規格には,直接比較できる超厚膜型のエポキシ樹脂塗料はないので,ここでは,参考のため,溶剤形のエポキシ樹脂を用いた塗料の SPS 66099-14 厚膜型エポキシ樹脂系塗料下塗,及び JIS K 5551 2018「構造物用さび止めペイント」B種(常温使用の反応硬化形エポキシ樹脂系塗料)の品質を紹介する。
 JIS 等で規定される品質の「塗膜の外観」については,これらの品質に適合しない塗料の販売が考え難いこと,また,他の品質を検査する際にこの品質は容易に把握できることから,鉄道では,全ての塗料規格でこれらの品質を規定していない。また,実環境で 2年程度の「耐候性」(屋外暴露耐候性)を規定していない。これは,塗料成分の規定により,塗膜の機械的,化学的,及び耐久性の室内試験を行うことで,耐候性が確保できると考えているためである。
 なお,他の塗料では,「塗装作業性」の規定はないが,超厚膜型エポキシ樹脂塗料では,他の塗料で規定される「たるみ性」,「厚塗り性」を兼ねた「塗装作業性」が規定されている。

超厚膜型エポキシ樹脂塗料
  項  目    SPS 66099-19(超厚膜型)    SPS 66099-14(厚膜型)    JIS B種(常温) 
  顔料(質量分率 %)    30~50    40以上    ― 
  エポキシ樹脂(質量分率 %)    15以上    10以上    ― 
  液状樹脂(質量分率 %)    15以下    ― 
  硬化剤(質量分率 %)    5以上    3以上    ― 
  溶剤(質量分率 %)    30以下    40以下    ― 
  加熱残分 %    70以上    60以上    ― 
  エポキシ樹脂の定性    エポキシ樹脂を含むこと。    ― 
  塗膜中の鉛(質量分率 %)    0.06以下 
  塗膜中のクロムの定量
(質量分率%) 
  0.03以下 
  容器の中での状態    かき混ぜたとき,堅い塊がなくて一様になる。 
  半硬化乾燥性    常温 16時間 
  塗装作業性    支障がなく,300μm(乾燥膜厚)塗装しても
  流れ・割れ・はがれがないこと。 
  ―    支障がない。 
  塗膜の外観    ―    正常である。 
  ポットライフ    23℃ 5時間 
  たるみ性    ―    たるみがない。(すき間200μmで流れがない) 
  上塗り適合性    支障がない。 
  耐衝撃性    割れ及びはがれがない。 
  耐屈曲性    ―    直径10mmの折り曲げに耐えるものとする。    ― 
  付着性    ―    分類 1以下 
  耐アルカリ性    ―    異常がない 
  耐揮発油性    ―    異常がない 
  耐塩水性    塩化ナトリウム溶液に300時間浸したとき,
  異常がないものとする。 
  ― 
  耐塩水噴霧性    ―    192時間の塩水噴霧に耐えるものとする。    ― 
  冷熱繰返し試験    冷熱繰返しに耐えるものとする。    ― 
  サイクル腐食性    ―    さび,膨れ,割れ及びはがれがない。
  (120サイクル) 
  屋外暴露耐候性    ―    さび,膨れ,割れ及びはがれがない。(24か月) 

 ページのトップへ

 (水系)ポリウレタン樹脂塗料中塗の品質

 「塗装指針」 2013;附属書 A 塗料規格及び試験方法

 ポリウレタン樹脂塗料は,有機溶剤を主要な揮発成分とするSPS 66099-11 ポリウレタン樹脂塗料上塗,この塗料を適用するためのSPS 66099-10 ポリウレタン樹脂塗料用中塗がある。この塗料と同じ目的で用いられる JIS 塗料規格には,JIS K5659 2018 「鋼構造物用耐候性塗料」 A種上塗 2級, A種中塗がある。
 水系ポリウレタン樹脂塗料は,を主要な揮発成分とするSPS 66099-31 水系ポリウレタン樹脂塗料上塗,この塗料を適用するためのSPS 66099-32 水系ポリウレタン樹脂塗料用中塗がある。この塗料と同じ目的で用いられる JIS 塗料規格には,JIS K5659 2018 「鋼構造物用耐候性塗料」 B種上塗 2級, B種中塗がある。

 中塗塗料

 下表には,ポリウレタン樹脂塗料用中塗(SPS 66099-10(溶剤系),SPS 66099-32(水系))塗料品質,比較のため JIS K5659 2018 「鋼構造物用耐候性塗料」A種中塗(溶剤系),B種中塗(水系)の品質を紹介する。
 JIS 等で規定される品質の「塗装作業性」,「塗膜の外観」については,これらの品質に適合しない塗料の販売が考え難いこと,また,他の品質を検査する際にこの品質は容易に把握できることから,鉄道では,全ての塗料規格でこれらの品質を規定していない。また,実環境で 2年程度の「耐候性」(屋外暴露耐候性)を規定していない。これは,塗料成分の規定により,塗膜の機械的,化学的,及び耐久性の室内試験を行うことで,耐候性が確保できると考えているためである。

ポリウレタン樹脂塗料用中塗
SPS 66099-10,SPS 66099-32 の品質項目
  項  目      SPS 66099-10(溶剤系)      JIS K 5659 A種中塗(溶剤系)      SPS 66099-32(水系)      JIS K 5659 B種中塗(水系) 
  顔料(質量分率 %)    25以上    ―    20以上    ― 
  エポキシ樹脂又は
  ポリオール樹脂
(質量分率 %) 
  10以上    ―    10以上(エポキシ樹脂)    ― 
  アミン樹脂(質量分率 %)    ―    3以上    ― 
  硬化剤(質量分率 %)    1以上    ― 
  溶剤(質量分率 %)    白・淡彩 40以下,他の色 50以下    ―    水 50以下,他 10以下    ― 
  NCO基の定性    NCO基があるものとする。    - 
  混合塗料中の加熱残分 %    白・淡彩は 60以上,その他の色は 50以上 
  塗膜中の鉛(質量分率 %)    0.06以下    -    0.06以下    - 
  塗膜中のクロム(質量分率 %)    0.03以下    -    0.03以下    - 
  容器の中での状態    かき混ぜたとき,堅い塊がなくて一様になる。 
  低温安定性(-5±2℃)    -    変質しない。 
  表面乾燥性    常温 8 時間後,低温 5 ℃ 16 時間後 
  塗膜の外観    -    塗膜の外観が正常であるものとする。    -    塗膜の外観が正常であるものとする。 
  ポットライフ    5時間以上    3時間    5時間 
  隠ぺい率    白・淡彩は 90以上,鮮明な赤,及び黄は 50以上,その他の色は 80以上 
  鏡面光沢度(60度)    -    70 以上    -    70 以上 
  上塗り適合性    上塗りに支障があってはならない。    -    上塗りに支障があってはならない。    - 
  耐屈曲性    折曲げに耐える。( 10mmマンドレル) 
  耐おもり落下性(デュポン式)    塗膜に割れ,及びはがれが生じない。 
  層間付着性 Ⅰ    異常がない。 
  層間付着性 Ⅱ    異常がない。 
  耐アルカリ性,耐酸性    -    異常がない。(水酸化カルシウム水,硫酸水)    -    異常がない。(水酸化カルシウム水,硫酸水) 
  初期耐水性    -    8時間以内(23℃)    - 
  耐湿潤冷熱繰返し性    -    湿潤冷熱繰返しに耐える。    -    湿潤冷熱繰返しに耐える。 
 *:初期耐水性とは,塗装後23℃の室内 8時間放置した後,試験片を水と 24時間接触後に外観を観察し,変状が認められたい性質。

 ページのトップへ

 (水系)ポリウレタン樹脂塗料上塗の品質

 「塗装指針」 2013;附属書 A 塗料規格及び試験方法

 ポリウレタン樹脂塗料は,有機溶剤を主要な揮発成分とするSPS 66099-11 ポリウレタン樹脂塗料上塗,この塗料を適用するためのSPS 66099-10 ポリウレタン樹脂塗料用中塗がある。この塗料と同じ目的で用いられる JIS 塗料規格には,JIS K5659 2018 「鋼構造物用耐候性塗料」 A種上塗 2級, A種中塗がある。
 水系ポリウレタン樹脂塗料は,を主要な揮発成分とするSPS 66099-31 水系ポリウレタン樹脂塗料上塗,この塗料を適用するためのSPS 66099-32 水系ポリウレタン樹脂塗料用中塗がある。この塗料と同じ目的で用いられる JIS 塗料規格には,JIS K5659 2018 「鋼構造物用耐候性塗料」 B種上塗 2級, B種中塗がある。

上塗塗料

 下表には,ポリウレタン樹脂塗料上塗(SPS 66099-11(溶剤系),SPS 66099-31(水系))塗料品質,比較のため JIS K5659 2018 「鋼構造物用耐候性塗料」A種上塗 2級(溶剤系),B種上塗 2級(水系)の品質を紹介する。
 JIS 等で規定される品質の「塗装作業性」,「塗膜の外観」については,これらの品質に適合しない塗料の販売が考え難いこと,また,他の品質を検査する際にこの品質は容易に把握できることから,鉄道では,全ての塗料規格でこれらの品質を規定していない。また,実環境で 2年程度の「耐候性」(屋外暴露耐候性)を規定していない。これは,塗料成分の規定により,塗膜の機械的,化学的,及び耐久性の室内試験を行うことで,耐候性が確保できると考えているためである。

ポリウレタン樹脂塗料上塗
SPS 66099-11,SPS 66099-31 の品質項目
  項  目      SPS 66099-11(溶剤系)       JIS K 5659 A種上塗(2級)      SPS 66099-31(水系)      JIS K 5659 B種上塗(2級) 
  顔料(質量分率 %)    5以上    ―    10以上    ― 
  ポリオール樹脂(質量分率 %)    13以上    ―    15以上    ― 
  硬化剤(質量分率 %)    1以上    ―    3以上    ― 
  溶剤(質量分率 %)    白・淡彩 50以下,他の色 60以下    ―    水 60以下,他 10以下    ― 
  NCO基の定性    NCO基があるものとする。    - 
  混合塗料中の加熱残分 %    白・淡彩は 50以上,その他の色は 40以上    40以上    白・淡彩は 50以上,その他の色は 40以上 
  塗膜中の鉛(質量分率 %)    0.06以下    -    0.06以下    - 
  塗膜中のクロム(質量分率 %)    0.03以下    -    0.03以下    - 
  容器の中での状態    かき混ぜたとき,堅い塊がなくて一様になる。 
  低温安定性(-5±2℃)    -    変質しない。 
  表面乾燥性    常温 8 時間後,低温 5 ℃ 16 時間後 
  塗膜の外観    -    塗膜の外観が正常であるものとする。    -    塗膜の外観が正常であるものとする。 
  ポットライフ    5時間以上    3時間以上    5時間以上 
  隠ぺい率    白・淡彩は 90以上,鮮明な赤,及び黄は 50以上,その他の色は 80以上 
  鏡面光沢度(60度)    80 以上    70 以上 
  耐屈曲性    折曲げに耐える。( 10mmマンドレル) 
  耐おもり落下性(デュポン式)    塗膜に割れ,及びはがれが生じない。 
  層間付着性 Ⅱ    異常がない。 
  耐アルカリ性,耐酸性    -    異常がない。(水酸化カルシウム水,硫酸水)    -    異常がない。(水酸化カルシウム水,硫酸水) 
  初期耐水性    -    8時間以内(23℃)    - 
  耐湿潤冷熱繰返し性    -    湿潤冷熱繰返しに耐える。    -    湿潤冷熱繰返しに耐える。 
  促進耐候性    促進耐候①    促進耐候②    促進耐候①    促進耐候② 
  屋外暴露耐候性(24か月)    -    屋外暴露耐候    -    屋外暴露耐候 
   *:初期耐水性とは,塗装後23℃の室内 8時間放置した後,試験片を水と 24時間接触後に外観を観察し,変状が認められたい性質。
 促進耐候①:照射時間 500時間で塗膜に,膨れ・はがれ・割れがなく,光沢保持率は,70%以上で,色の変化の程度が見本品に比べて大きくなく,白亜化等級が 1以下とする。
 促進耐候②:照射時間 1000 時間で塗膜に割れ・はがれ・膨れが無く,色の変化が大きくなく,白亜化の等級が 1 又は 0,光沢保持率 80%以上。
 屋外暴露耐候:塗膜に割れ・はがれ・膨れが無く,色の変化が大きくなく,白亜化の等級が 2,1 又は 0 ,光沢保持率 40%以上。

 このページの“トップ”