JP2000186230A - 塗料組成物およびこれを用いた安定錆の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 不安定錆が形成された耐候性鋼材表面、ある
いはこの不安定錆が除去された耐候性鋼材表面に塗装さ
れた際に、安定錆を形成し得る塗料組成物を提供する。 【解決手段】 耐候性鋼材の不安定錆面または不安定錆
を除去した面に塗装される錆安定化作用を有する塗料組
成物である。前記塗料組成物全体に対して１〜６０重量
％のリン酸クロムを含有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、橋梁や鉄塔、建
築、海洋構造物等に使用される耐候性鋼材の防食表面処
理塗装に使用する塗料組成物に係り、特に不安定錆面に
塗装されて安定錆を形成し得る塗料組成物、および耐候
性鋼材表面に安定錆を形成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】橋梁や鉄塔、建築、海洋構造物等に使用
される鋼材は、そのままでは腐食により赤錆や黄褐色の
浮き錆、流れ錆を生じ、景観を損なうばかりでなく、腐
食による肉厚減少に起因して構造物としての強度低下を
来すので、何らかの防食対策が必要とされる。これら構
造物の防食対策としては従来塗装工法が一般的であり、
長期耐久性を高めた重防食塗装も知られているものの、
塗装コストが高い上、耐用年数に限りがある。しかも、
定期的な塗り替えが必要であることからメンテナンスコ
ストも高いという問題がある。

【０００３】一方、鋼材にＰ，Ｃｕ，Ｃｒ，およびＮｉ
等の元素を少量添加することにより、大気中において数
年で腐食に対して保護性のある緻密な錆（安定錆）が形
成され、その後の腐食速度が極めて少ない鋼材として耐
候性鋼が知られている。耐候性鋼は、安定錆形成後は無
塗装で永続的に防食効果が持続する、いわゆるメンテナ
ンスフリー鋼であるので、近年、橋梁や鉄塔等の構造物
に対する採用が増加している。

【０００４】しかしながら、安定錆の形成しにくい部
位、例えば、橋梁の桁端部やフランジ下面、また、海岸
部の海塩粒子飛来環境や融雪塩散布地域では、不安定な
錆を生じるので外見的に好ましくない。さらに、赤錆や
黄錆等の浮き錆や流れ錆を生じて周囲環境の汚染原因に
なる場合もあり、利用可能な地域が限定されるという問
題がある。

【０００５】これらの問題を解決する方法として、新設
の構造物に対しては、例えば安定錆成分を含有する樹脂
層を下層に形成し、この上層に耐候性、耐腐食性等に優
れた樹脂層を設けた２層被覆による表面処理方法が開示
されている（特公昭５６−３３９９１号公報）。

【０００６】しかしながら、既設の構造物に対して不安
定錆が形成された部位に関しては、有効な手段がなく、
既存の油性の錆面塗料では、不安定錆が形成された部位
に塗装した後に安定な錆は形成されない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、不安
定錆が形成された耐候性鋼材表面、あるいはこの不安定
錆が除去された耐候性鋼材表面に塗装した際に、安定錆
を形成し得る塗料組成物を提供することを目的とする。

【０００８】また本発明は、不安定錆が形成された耐候
性鋼材表面、あるいはこの不安定錆が除去された耐候性
鋼材表面に安定錆を形成する方法を提供する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、耐候性鋼材の不安定錆面または不安定錆
を除去した面に塗装される錆安定化作用を有する塗料組
成物において、前記塗料組成物全体に対して１〜６０重
量％のリン酸クロムを含有することを特徴とする塗料組
成物を提供する。

【００１０】また本発明は、不安定錆が形成された耐候
性鋼材、または前記不安定錆が除去された耐候性鋼材
に、前述の塗料組成物を塗布して乾燥膜厚５〜１００μ
ｍの塗膜を形成し、前記耐候性鋼材表面に安定錆を形成
する方法を提供する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１２】本発明者らは、所定量のリン酸クロムを配
合してなる塗料組成物が、不安定錆が形成された鋼材表
面に塗装された際に塗膜中で安定錆を形成することを見
出し、本発明をなすに至ったものである。なお、不安定
錆とは、大気腐食に対して保護作用を有さず、赤錆や黄
錆等の浮き錆が生じるような錆を意味し、一方、安定錆
とは、大気腐食に対して保護作用を有する緻密な錆を意
味する。

【００１３】本発明の塗料組成物においては、リン酸ク
ロムの含有量を１重量％以上６０重量％以下に限定し
た。リン酸クロムの含有量が未満の場合には、不安定錆
面に塗装された際に安定錆の形成が促進されず、一方、
６０重量％を越えると、錆形成が促進されて、安定錆と
ならないおそれがあり、また塗膜が脆くなり形成されな
い。なお、リン酸クロムの含有量は、２重量％以上２０
重量％以下であることがより好ましい。

【００１４】こうした前述のリン酸クロムに加えて本発
明の塗料組成物には、有機樹脂成分、添加剤および酸化
防止剤が配合される。

【００１５】有機樹脂成分は、塗膜形成のバインダー、
不安定錆への浸透、固定および環境遮断の機能を有する
ものであり、その種類は特に限定されないが、アクリル
ポリオール＋イソシアネート、ポリビニルブチラール、
フッ素ポリオール＋イソシアネート、エポキシポリエス
テル、およびエポキシ＋アミンなどが好適である。こう
した樹脂成分の配合量は、組成物中１０重量％以上２０
重量％以下であることが好ましい。１０重量％未満の場
合には塗膜形成が不十分となり、一方、２０重量％を越
えて配合したところで、さらなる効果が得られない。

【００１６】添加剤としては、水酸化鉄、硫酸銅、硫酸
ニッケル、防錆顔料としてのクロム酸鉛や酸化鉄、およ
び体質顔料としてのシリカなどが配合される。これらの
うち、水酸化鉄、硫酸銅および硫酸ニッケルは、安定錆
形成の補助的な効果を付与し、クロム酸鉛は不安定な錆
の抑制効果を有する。また、酸化鉄は、色調の調整およ
び不安定錆の抑制の作用を有し、シリカは水分の透過を
調整する作用を有する。

【００１７】上述したような添加剤の合計配合量は、組
成物中３重量％以上８重量％以下であることが好まし
い。

【００１８】さらに、樹脂の急激な劣化を防止すること
を目的として、本発明の塗料組成物には組成物中２重量
％程度の酸化防止剤が配合され得る。

【００１９】本発明の塗料組成物は、上述したような成
分を溶剤に溶解することによって調製することができ
る。溶剤としては、塗装性や相溶性の点から芳香族炭化
水素、アルコール類、エステル類が好ましく、その配合
量は、組成物中２０〜７８重量％程度である。

【００２０】１ないし６０重量％のリン酸クロムを含有
する本発明の塗料組成物は、不安定錆が形成された鋼材
表面、または不安定錆が除去された鋼材表面にハケ塗り
などによって塗布して塗膜を形成する。この際の膜厚
は、乾燥膜厚で５μｍ以上１００μｍ以下である。５μ
ｍ未満の場合には塩素イオンの透過防止効果や流錆防止
効果が劣り、一方１００μｍを越えると、下地鋼材に対
する保護効果過剰となって、水と酸素との透過が抑制さ
れ安定錆形成に時間がかかる。なお、膜厚は、１０μｍ
以上３０μｍ以下であることがより好ましい。

【００２１】本発明の方法における安定錆の形成メカニ
ズムは、次のように説明される。

【００２２】不安定錆が形成された鋼材表面に本発明の
塗料組成物を塗布して塗膜を形成すると、まず、塗膜中
の樹脂成分が不安定錆部の中に浸透して、緻密でない不
安定錆を固定化する。樹脂成分は鋼面に対して環境から
遮断する作用を有し、緻密な錆の形成に有害となる塩素
イオンの透過を防止するとともに、安定錆の形成に必要
な水や酸素を適量鋼面に透過させる。

【００２３】さらに本発明の塗料組成物中にはリン酸ク
ロムが含有されているので、このリン酸クロムが、適度
な水の透過とともにリン酸イオンとなって不安定錆の下
の鋼面に到達すると鉄の腐食を適度に促進する。その一
方でクロムは、不安定錆や形成される錆の結晶内に取り
込まれて錆を緻密にする。

【００２４】これらの作用によって、本発明の塗料組成
物を塗布してなる塗膜の下には緻密な安定錆が形成さ
れ、この塗膜は、時間の経過にしたがって風化、消失し
て、塗膜の下に形成された安定錆が現れる。

【００２５】なお、本発明の塗料組成物は、新設鋼構造
物に対しても安定錆を形成する作用を有する。

【００２６】

【実施例】以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。

【００２７】まず、下記表１に示す処方で、本発明の塗
料組成物１〜１１を調製した。各組成物の色調は、安定
錆と同一色調であった。

【００２８】

【表１】

【００２９】＊１）水酸化鉄、硫酸銅、硫酸ニッケル、
クロム酸鉛、酸化鉄、シリカ ＊２）芳香族炭化水素／アルコール／エステル 一方、供試鋼材としては、不安定錆の形成された耐候性
鋼（１５０ｍｍ×７０ｍｍ×６ｍｍ）を用意し、この錆
面の浮き錆を除去した面（錆面）、錆面にワイヤーブラ
シ掛けを施すことにより鋼面を露出した面（低研掃
面）、および錆面にブラスト処理を施すことにより鋼面
を完全に露出した面（ブラスト面）の３種類の下地処理
面を形成した。

【００３０】各塗料組成物を、下記表２および３に示す
ような膜厚でそれぞれの供試鋼材の下地処理面にハケ塗
りで塗装して、実施例１〜３９の試験片を作製した。

【００３１】また、比較例１〜３として、リン酸クロム
が含有されていない市販の油性錆止塗料を上述したよう
な３種類の下地処理面に塗布した。

【００３２】上述したように得られた実施例１〜３９お
よび比較例１〜３の試験片を、三重県津市の暴露試験場
にて１年間暴露した。この暴露場は、海岸から約２００
ｍのところであり、海岸より海塩粒子が飛来するので不
安定錆の生じる環境にある。

【００３３】１年間暴露した後、テープ剥離テストによ
り浮き錆量を測定した。テープ剥離テストは、５０ｍｍ
×５０ｍｍのテープを使用し、試験片の同一箇所で３回
繰り返して剥離した浮き錆の合計量とした。

【００３４】また、フェロキシルテストを行って発色点
数により錆層の欠陥数をカウントし、安定錆の形成につ
いて評価した。

【００３５】浮き錆評価およびフェロキシルテストの結
果を、各実施例および比較例の条件とともに下記表２お
よび表３にまとめる。

【００３６】

【表２】

【００３７】

【表３】

【００３８】表２および３に示されるように、所定量の
リン酸クロムを含有する本発明の塗料組成物を塗装した
試験片（実施例１〜３９）は、海岸付近の海塩粒子の飛
来する激しい腐食環境での暴露にもかかわらず、いずれ
も浮き錆量は０．０３ｇ未満であり、フェロキシルテス
トにおいても、ほとんどの場合欠陥数は１５０個／ｄｍ
² 未満である。したがって、不安定錆が形成された耐候
性鋼面または不安定錆が除去された耐候性鋼面に安定錆
が形成されていることがわかる。

【００３９】これに対して、市販の錆止塗料を塗装した
比較例１〜３では、浮き錆量は０．０３ｇ以上と多く、
フェロキシルテスト評価における欠陥数も２００個／ｄ
ｍ²以上と安定錆が形成されていない。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、不
安定錆が形成された耐候性鋼材表面、あるいはこの不安
定錆が除去された耐候性鋼材表面に塗装された際に、安
定錆を形成し得る塗料組成物が提供される。また本発明
によれば、不安定錆が形成された耐候性鋼材表面、ある
いはこの不安定錆が除去された耐候性鋼材表面に安定錆
を形成する方法が提供される。本発明により、不安定錆
が形成された既存の構造物に対しても安定錆を形成する
ことが可能となり、その工業的価値は大なるものがあ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J038 CE071 DB381 DB471 DG191 DG231 EA011 HA426 NA03 PC02 4K062 AA01 BA08 BA14 BC08 BC13 CA05 DA05 FA01 FA08 GA01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐候性鋼材の不安定錆面または不安定錆
   を除去した面に塗装される錆安定化作用を有する塗料組
   成物において、前記塗料組成物全体に対して１〜６０重
   量％のリン酸クロムを含有することを特徴とする塗料組
   成物。
2. 【請求項２】 不安定錆が形成された耐候性鋼材、また
   は前記不安定錆が除去された耐候性鋼材に、請求項１に
   記載の塗料組成物を塗布して乾燥膜厚５〜１００μｍの
   塗膜を形成し、前記耐候性鋼材表面に安定錆を形成する
   方法。