CN101063013B - 边缘被覆涂料及使用它的对钢材边缘的厚膜涂膜形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的对于磁性体金属基材的边缘、特别是机械性切断而产生的锐边等，可以提高防蚀性等，用于高效地形成厚膜涂膜的方法。使用在固体成分中以规定的比例(3～40重量％)含有磁性体粉末的边缘被覆涂料，在涂布该涂料时或涂布后涂料固化(失去流动性)前，通过将钢材等被涂物置于磁场中，利用边缘和其附近平面部的磁化特性差异，可以在边缘形成厚膜。

Description

边缘被覆涂料及使用它的对钢材边缘的厚膜涂膜形成方法 

技术领域

本发明涉及具有边缘的钢材等的涂装。本发明更具体涉及用于在钢材等的边缘形成具有在防蚀作用等方面足够的膜厚的涂膜的涂料及使用该涂料的厚膜涂膜形成方法。 

背景技术

为了防止生锈，新造的船等钢结构物所用的钢板表面大多涂布了防蚀涂料。但是，钢板的边缘、特别是经机械性切断的锐边锋利，涂料在这些被涂覆的部位不易附着，因此锈首先从该部分产生。以往，为了在这样的钢板边缘确保在防蚀效果上足够的膜厚，实施在涂装前以磨床等除角的处理(边缘处理)和形成薄膜部后通过修正(修补涂布)进行加涂的工序。近年来，需要造船工序的缩短，在各方面对用于缩短或去除这些工序的方法进行着研究，但目前除了上述边缘处理外，还没有用于在边缘实现厚膜的有效方法。 

另外，在以往的发明中也发现有含磁性体粉末的涂料或将其在磁场中涂布的方法。例如，日本专利特开平5-255617号公报(专利文献1)中记载了，通过在相对于不锈钢等的金属部件的涂布面大致垂直的磁场中涂布含有由磁性材料形成的薄片状颜料或具有与其扁平面大致平行的由磁性材料形成的薄层的薄片状颜料的涂料，可以形成具有基于迷宫式密封效果的良好的防蚀效果的涂膜。日本专利特开平7-90203号公报(专利文献2)中，作为在钢板上形成作为平台车引导用的轨道的磁性涂膜的方法，记载了在涂布在树脂涂料中掺入粉末状的磁性体材料(铁酸盐粉)而得到的涂料后进行磁化的方法。日本专利特开平7-330948号公报(专利文献3)中记载了，制造使用包含具有赤铁矿结构的鳞片状氧化铁类光泽含量的树脂组合物的涂膜或成形体时，通过施加外部磁场，得到的涂膜或成形体的色调发生变化。 

但是，这些专利文献中记载的发明不是将钢材边缘作为对象、以形成厚膜涂膜为目的的发明，也没有发现表明可在钢材边缘形成厚膜涂膜的记载。

专利文献1：日本专利特开平5-255617号公报 

专利文献2：日本专利特开平7-90203号公报 

专利文献3：日本专利特开平7-330948号公报 

发明内容

本发明的目的在于提供对于钢材等的边缘、特别是未实施砂轮机处理的自由边缘由高效地形成厚膜涂膜的涂料及使用该涂料的涂装方法。 

本发明人发现，使用在以往的涂料中混合磁性体粉末而得到的边缘被覆涂料，在涂布该涂料时或涂布后涂料固化(失去流动性)前，通过将钢材等被涂物置于磁场中，利用边缘和其附近平面部的磁化特性差异，可以在边缘形成厚膜，从而完成了本发明。 

本发明的边缘被覆涂料的特征在于，在涂料固体成分中含有3～40重量％磁性体粉末。该磁性体粉末较好是由四氧化三铁、铁酸盐或它们的混合物构成。 

本发明的边缘被覆涂料特别好是用作钢材的防蚀涂料。因此，除了磁性体粉末之外，较好是含有醇酸树脂、氯化橡胶、乙烯基树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、乙烯酯树脂或无机类树脂。 

此外，本发明的对钢材边缘的厚膜涂膜形成方法的特征在于，包含在磁场中于钢材边缘涂布本发明的边缘被覆涂料的工序或在钢材边缘涂布本发明的边缘被覆涂料后静置于磁场中的工序或者这两个工序。由磁场产生的钢材边缘的表面磁通量密度较好是在5毫特(mT)以上。 

通过本发明的边缘被覆涂料及使用它的厚膜涂膜形成方法，可以对船舶、水中·水上结构物和陆上结构物中的钢材等的边缘形成足够膜厚的涂膜。 

若采用本发明，对于钢材的自由边缘也可以确保足够的膜厚，抑制薄膜的形成，因此可以实现以往实施的边缘处理的减少或省去、修正次数的减低等，实现工序时间的缩短化。 

附图说明

图1为实施例等中的涂装方法的模式图。 

图2为实施例14中的边缘(砂轮机磨1次，未经毛边处理)截面的放大照片，显示在毛边的突起部也形成厚膜。 

图3为实施例15中的边缘(砂轮机磨1次，经毛边处理)截面的放大照片，显 示在角部形成厚膜。 

图4为实施例16中的边缘(砂轮机磨3次)截面的放大照片，显示沿角突起部的形状形成厚膜。 

图5为实施例17中的边缘(经喷砂处理)截面的放大照片，显示在角部形成理想的厚膜。 

图6为比较例1中的边缘截面的放大照片，显示使用以往的一般涂料进行涂装时，涂膜不易附着于边缘，变薄。 

符号的说明 

1：磁铁 

2：钢板台 

3：试验体(经表面处理的钢材) 

4：压力喷涂器 

5：对象边缘 

具体实施方式

以下，依次对边缘被覆涂料所含的磁性体粉末、树脂、颜料等各种成分和磁性体粉末的含量以及利用磁场在钢材边缘形成由该边缘被覆涂料构成的涂膜的方法进行说明。 

边缘被覆涂料

本发明的“边缘被覆涂料”是由磁性体粉末和公知的涂料所含的各种成分构成的组合物、即在公知的涂料(以下称为“基础涂料”)再添加磁性体粉末的形式的涂料，是指通过利用磁场可以在钢材等的边缘形成足够厚的膜的涂料。本发明中，较好是将以防蚀涂料为代表的、一般作为底涂以直接涂布于钢材的金属基材的形式使用的涂料作为上述基础涂料。 

另外，只要是本领域技术人员，就可以对基础涂料的成分和优选的形态等进行适当选择和调整，与磁性体粉末组合，在本发明的边缘被覆涂料中使用，并不局限于本说明书中的任何示例。 

<磁性体粉末> 

“磁性体粉末”为以氧化铁类的物质为代表的在磁场中带有磁性的金属(磁性体)的粉末，本发明中可以使用公知的各种磁性体粉末。由于容易获得，饱和磁化强，且剩余磁化少等优点，较好是例如由四氧化三铁(Fe₃O₄)或铁酸盐 (MO·6Fe₂O₃：M表示Sr、Ba、Co、Ni、Mg、Cu等金属的2价离子。)构成的磁性体粉末或者它们的混合物。另外，也已知上述四氧化三铁可作为黑色颜料。 

如上所述的磁性体粉末在市场上有售，本发明中也可以使用例如商品名“トダカラ—KN-320”(户田工业株式会社制)、“TAROX BL-100”(チタン工业株式会社制)等。 

本发明的边缘被覆涂料中，磁性体粉末较好是在涂料中的固体成分(除溶剂等挥发性成分以外的形成固化涂膜的成分，也称不挥发成分)中以规定的比例掺入。从涂布工序中的操作性和如后所述的磁场中的对边缘的附着性等方面来看，边缘被覆涂料的固体成分中的上述磁性体粉末的含量较好是3～40重量％，更好是5～30重量％。该磁性体粉末的含量可以根据边缘被覆涂料的粘度和所加的磁场在上述范围内适当调节。 

<树脂组合物> 

本发明中，前述的基础涂料的性质基本上在边缘被覆涂料中得到保持，所以根据边缘被覆涂料的用途选择优选形态的基础涂料，在边缘被覆涂料中掺入其中所含的树脂组合物的成分即可。 

例如，通过掺入防蚀涂料中所用的树脂组合物，本发明的边缘被覆涂料也可以优选地用作防蚀涂料用的涂料。作为这样的树脂组合物，较好是防蚀涂料等中一般所使用的含有醇酸树脂、氯化橡胶、乙烯基树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、乙烯酯树脂或无机类树脂与根据需要采用的对应于各树脂的固化剂和其它成分的组合物。这些树脂可以是改性物等，可以使用公知的各种形态的树脂。 

上述的树脂类可以单独使用，也可以多种组合使用。此外，如上所述的树脂组合物的主剂和固化剂的种类、性状、化学指标值(例如环氧类树脂组合物中的环氧当量、胺价等)、主剂和固化剂的配比等的形式可以根据所需的性能适当调整。另外，为了提高性能等目的，也可以根据需要将石油类聚合树脂和煤类聚合树脂化合物等与上述树脂组合物一起掺入到防蚀涂料中。例如，为了提高由边缘被覆涂料形成的涂膜和其上面漆时涂装的涂膜(防污涂膜等)的附着性，掺入热塑性树脂和酯类增塑剂。 

<颜料> 

本发明的边缘被覆涂料中可以含有如下的填充颜料、着色颜料或防锈涂料。

作为填充颜料，可以例举例如滑石、硫酸钡、云母、氧化钛、二氧化硅、粘土、碳酸钙、高岭土、矾土白、白炭黑、氢氧化铝、碳酸镁、碳酸钡等。 

作为着色颜料，可以例举例如萘酚红、酞菁蓝等有机类着色颜料以及炭黑、氧化铁红、钛白、重晶石粉、白垩、黄色氧化铁、钴蓝等无机类着色颜料等。 

作为防锈涂料，可以例举例如氧化锌、锌粉、磷酸锌、三聚磷酸锌等。 

这些颜料可以根据树脂等成分单独使用适当的种类，也可以多种组合使用。此外，也可以适当调整颜料的掺入量，例如填充颜料的掺入量根据涂料所含的树脂的种类、分子量等采用粘度调整、操作性的改良等方面理想的量即可。 

<溶剂及其它成分> 

本发明的边缘被覆涂料可以根据使用的树脂的种类等采用溶剂型、无溶剂型或水性(乳液)等形态。采用溶剂型的涂料时，可以单独或组合使用以往所用的一般的溶剂，例如己烷等脂肪族烃类溶剂，二甲苯、甲苯等芳族类溶剂，甲基异丁酮(MIBK)、环己酮等酮类溶剂，丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMAC)等醚类溶剂，乙酸乙酯等酯类溶剂，异丙醇等醇类溶剂。这样的溶剂可以在使边缘被覆涂料的粘度在涂布性等方面理想的条件下适量掺入使用。 

另外，本发明的边缘被覆涂料中可以根据需要掺入例如触变剂、无机脱水剂(稳定剂)、防流挂剂(增粘剂)、防沉淀剂、杀菌剂、防霉剂、防老化剂、防氧化剂、防带电剂、阻燃剂、热传导改良剂、消泡剂等作为基础的涂料中一般掺入使用的各种添加物。 

<涂料的调制> 

本发明的边缘被覆涂料的粘度没有特别限定，从涂布工序中的(刷涂、辊涂、喷涂)操作性等方面来看，通常为0.5～50Pa·s左右。该粘度通过根据例如树脂组合物的种类和分子量等选择所用的溶剂、填充颜料的量、增粘剂、均化剂等方法，可以适当调节。 

如上的边缘被覆涂料可以通过将前述的磁性体粉末、树脂组合物、颜料、溶剂等各成分按通常方法混合、分散、搅拌来制造。也可以预先另外调制基础涂料，在其中添加磁性体粉末来制造边缘被覆涂料。基础涂料为二液型时，在其中至少一方的组合物中掺入磁性体粉末，使用时与以往的二液型涂料的调制方法同样地混合使用即可。即，本发明的边缘被覆涂料可以根据基础涂料的形态适当采用单液型、二液型或更多的多液型的涂料。 

厚膜涂膜形成方法

<被涂物> 

本发明的边缘被覆涂料的被涂物典型的为水中·水上结构物、船舶和陆上结构物(建筑物、桥梁等)等的制造中所用的钢材，也可以将可在表面(被涂面)在施加规定的磁通量密度的磁场的其它磁性体金属基材作为对象。 

若采用本发明的涂膜形成方法，通过利用磁场，可以对位于这样的钢材等上的边缘以确保足够膜厚(例如与周边的平面部同等程度)的条件进行涂装。另外，本发明中的“边缘”是钢材等的端部、孔部、突起部等处大致呈锐角的部分(例如因将方料机械性切断而产生的直角部等)，是指通过通常的涂装方法难以使涂膜具有足够的厚度的部分。 

本发明中作为涂装对象的边缘可以是未实施使用砂轮机、喷砂机等的边缘处理的锋利边缘，可以通过后述的方法形成足够厚的涂膜，但也可以根据需要进行上述边缘处理，这时可以形成理想的厚膜涂膜。此外，基材的表面附着有锈、油脂、水分、尘埃、粘土、盐分等的情况下，较好是在边缘被覆涂料的涂装前先进行清扫或除去。 

<磁场的施加> 

本发明的涂膜形成方法包含在磁场中以前述边缘被覆涂料涂布钢材等被涂物的工序和/或在以边缘被覆涂料涂布被涂物后、该涂料固化(失去流动性)前将经涂布的被涂物静置于磁场中的工序。边缘被覆涂料的涂布和该涂料的固化为止的静置始终在磁场中进行的方式是高效的，但即使是在没有磁场的情况下涂布边缘被覆涂料后，通过在涂料失去流动性前置于磁场中，也可以同样地在边缘上形成厚膜。 

磁场中，在钢材的各个部位表面磁通量密度根据磁化特性而不同，磁通量密度在边缘和突起处比其周围的平面部更高。因此，含有磁性体粉末的涂料被大量吸引到磁通量密度高的边缘等处，在其上形成厚膜。 

被边缘吸引的涂料量根据涂料的粘度和磁性体的含量等而不同，但存在边缘表面的磁通量密度越高则越多的倾向，相反地，如果磁通量密度低，则吸引涂料的效果弱。本发明中，为了充分吸引粘度和磁性体粉末的含量在前述的规定范围内的各种涂料，边缘表面的磁通量密度较好是在5毫特(mT)以上，更好是30～300mT。 

对钢材等被涂面的磁场施加可以用磁铁(永磁体)、电磁铁等进行。例如，将钢材置于磁铁的上方，对被涂面施加磁场，在该状态下涂布边缘被覆涂料， 就这样静置即可。通过调节磁铁和对象被涂面的距离或者调节电磁铁的强度等方法，可以使磁通量密度为所需的范围内的值。 

对于钢材和磁铁的配置方法等，也根据钢材和边缘的性状等适当调整即可。为了使钢材边缘形成更理想的涂膜，较好是例如将板状的磁铁水平配置，以钢材边缘的角度的二等分线垂直的状态配置。但是，本发明中，即使不以上述的形式配置，也可以在钢材边缘形成足够厚的涂膜。 

<施工方法> 

将本发明的边缘被覆涂料涂布于结构物等的所有边缘的情况下，若在结构物组装前或大块组装前，部件或小单位的组装阶段预先施工，磁场的施加容易，而且涂布也容易进行，所以是高效的。 

此外，实际施工时，涂装长距离的边缘等难以对作为对象的边缘整体施加磁场的情况下，使磁铁或电磁铁通过滚动轮等在边缘附近移动的同时，一边对涂布位置施加适当的磁场，一边进行涂布即可。此外，也可以与之相反，将磁铁或电磁铁固定，一边使部件移动，一边进行涂布。 

当然，施工方法并不局限于此，可以在结构物整体组装后对边缘施加磁场进行涂布。 

<涂布和干燥> 

对钢材等涂布边缘被覆涂料的方法没有特别限定，可以按照例如刷涂、辊涂、喷涂等在工场或现场一般使用的常规方法进行涂布。根据所用的涂料的成分、粘度、所需的干燥膜厚等，适当调节涂装装置的移动速度、涂料的输送压、涂料喷涂空气压、涂布量等条件即可。 

如前所述，在磁场中涂布边缘被覆涂料，使其固化后，按照常规方法用根据基础涂料的形态所需的时间通过干燥等使涂膜固化即可。由此，可以形成在边缘也形成确保在防蚀作用等方面足够的膜厚的厚膜涂膜。 

实施例 

以下，基于实施例，对本发明的效果等进行更详细的说明。但是，以下的实施例只是本发明的实施方式的示例，本发明并不受这些实施例的限定。 

以不同的涂料的配合组成和涂布工序中的对象被涂面磁通量密度，实施实施例1～12、参考例1和比较例1～2。这些实施例等的要点如表1～15所示。另外，表示配合组成的表中的数值都为重量份。 

实施例1～4的涂料中使用溶剂型和无溶剂型环氧树脂、氯化橡胶、丙烯酸树脂等不同种类的树脂，但都掺入四氧化三铁磁性体粉末，涂布工序中的对象被涂面磁通量密度也相同(100±5mT)。实施例1和5～7都为高固体分改性环氧树脂类涂料，四氧化三铁磁性体粉末的掺入量不同。实施例1和8～9之间磁性体粉末的种类不同，实施例10中使用与实施例1不同制造商的四氧化三铁磁性体粉末。实施例11、12和参考例1中，与实施例1同样使用本发明的高固体分改性环氧树脂类涂料(二液型)，但对象被涂面磁通量密度不同，特别是参考例1没有采用本发明的涂装方法，在未施加磁场的条件下进行涂布。此外，比较例1和2中使用的涂料未掺入磁性体粉末，但其它成分(清漆、固化剂等的种类)分别与实施例1和3的涂料相同。 

表1 

表2 

表3 

表4 

表5 

表6 

表7 

表8 

表9 

表10 

表11 

表12 

表13 

表14 

表15 

[涂料及试验体的准备] 

按照表1～15中所示的配比，调制实施例1～12、参考例1和比较例1～2中使用的涂料。二液型的涂料通过以表中所示的规定比例混合主剂和固化剂后使用。这些加入了颜料的成分预先用油漆搅拌机分散，按照JIS K5600-2-5制成分散度50μm以下的涂料。 

另外，除了表中的成分，为了喷涂操作性，在水性涂料和溶剂类涂料中分别添加5～15％自来水和专用稀释剂稀释，将各涂料的粘度调整至0.6～1.5Pa·s。无溶剂类涂料加热至40度，将粘度调整至上述范围内。 

另一方面，作为涂布涂料的试验体，使用对材质：SS-400软钢、大小：20×20×500mm、1角(对象边缘)的角度为90度的方棒料实施表面处理(用#180纸摩擦后，以溶剂脱脂)而得到的材料。 

[涂装方法] 

在板状磁铁上放置带沟槽的钢板台，将试验体固定在槽内(参照图1)。使用マグナ公司制高斯计“MG-601”，以将探头垂直相接设置于边缘表面的状态测定试验体的对象边缘的表面磁通量密度的同时，调节磁铁和钢板台的设置距离，将磁通量密度调整为表1～15所示的值。另外，对于参考例1和比较例1及2，未将板状磁铁配置于钢板台的下方。 

然后，使用压力喷涂器，分别从试验体的正上方和两侧喷涂2次。涂装后就这样放置于磁场中5分钟，再从钢板台取下试验体，在室内放置3天，使其干燥。将这样干燥养护得到的涂装试验体用作试验片。 

[评价方法及结果] 

通过切割机在上述试验片的中央部3处切割取样。分别以100倍观察对象截面，测定边缘(顶点)和距边缘10mm的两侧的膜厚。然后，基于下式计算3处的边缘的膜厚保持率，再求得它们的平均值(3点平均)。 

结果示于表16。与使用以往的涂料和涂装方法的情况(比较例1和2)相比，通过本发明，使用掺入了磁性体粉末的边缘被覆涂料，将钢材被涂物置于磁场中涂布时，可以在边缘上形成足够的膜厚。 

表16 

(注1)磁性体粉末的量为涂料固体成分中的重量％ 

(注2)比较例1和实施例1、5、6、7、8、9、10、11、12、13采用同样的改性环氧类树脂清漆和同样的固化剂 

(注3)比较例2和实施例3采用同样的氯化橡胶类树脂清漆 

[对各种边缘的对应] 

若采用本发明，对于具有各种形状的各种边缘都可以高效地形成厚膜涂膜。实施例14～17中，对于试验体的对象边缘进行如下的各种处理，其它采用与实施例1同样的涂料、同样的条件制成试验片： 

实施例14：对象边缘以砂轮机磨1次(未经毛边处理)； 

实施例15：对象边缘以砂轮机磨1次(经毛边处理)； 

实施例16：对象边缘以砂轮机磨3次； 

实施例17：对象边缘进行喷砂处理。 

基于实施例14～17的试验片的切割面的放大照片以及作为对照的比较例的试验片的切割面的放大照片示于图2～6。

Claims (6)

1.对钢材边缘的厚膜涂膜形成方法，该方法包括在磁场中于钢材边缘涂布在涂料固体成分中含有3～40重量％磁性体粉末，用于防止钢材边缘的腐蚀的边缘被覆涂料的工序；或者在钢材边缘涂布在涂料固体成分中含有3～40重量％磁性体粉末，用于防止钢材边缘的腐蚀的边缘被覆涂料后静置于磁场中的工序；

基于磁场的前述边缘的表面磁通量密度在5毫特(mT)以上。

2.如权利要求1所述的对钢材边缘的厚膜涂膜形成方法，其特征在于，磁场施加用永久磁铁或者电磁铁进行。

3.如权利要求1所述的对钢材边缘的厚膜涂膜形成方法，其特征在于，前述磁性体粉末由四氧化三铁、铁酸盐或它们的混合物构成。

4.如权利要求1所述的对钢材边缘的厚膜涂膜形成方法，其特征在于，前述边缘被覆涂料除了前述磁性体粉末之外，还含有醇酸树脂、氯化橡胶、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、乙烯酯树脂或无机类树脂。

5.船舶、水中·水上结构物或陆上结构物，其特征在于，通过权利要求1-4任一项所述的厚膜涂膜形成方法被涂装。

6.一种厚膜涂膜，其特征在于，通过权利要求1-4任一项所述的厚膜涂膜形成方法在钢材边缘形成。

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