JP2001002998A - 耐候性鋼の防食法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 防錆性、耐候性を長期間保持し、任意の着色
を可能にした、省工程の耐候性鋼の防食方法を提供す
る。 【解決手段】 耐候性鋼表面に、防錆剤を含有した防食
塗料を乾燥膜厚３０〜６０μｍとなるように塗装、乾燥
し、次いでその上に、促進耐候性試験サンシャインウェ
ザーメーター照射３００時間の光沢保持率が８０％以上
の塗膜を形成する、着色塗料を乾燥膜厚２０〜４０μｍ
となるように塗装、乾燥する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐候性鋼の新規な
塗装方法に関し、更に詳しくは、耐候性鋼の流れ錆（赤
錆）を防止し、環境に調和した様々な着色の付与を可能
にし、更に省工程で長期耐候性、防錆性を付与する耐候
性鋼の防食方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に鋼構造物は、そのコストが安いと
いうこともあって炭素鋼を使用する場合が多い。しかし
ながら、炭素鋼は、空気中の水分（降雨、湿気等）や酸
素が鋼材表面に接触して、短期間で赤錆が発生する。こ
の赤錆発生を防止する方法としては、塗料を塗装する方
法が一般的である。この方法は塗装の塗替を極力減らす
ため、耐久性の良好な塗装を施すことが一般的である。
例えば、無機ジンクリッチペイント塗装→エポキシ樹脂
塗料ミストコート→エポキシ樹脂塗料下塗塗装（２回）
→エポキシ樹脂塗料中塗塗装→ポリウレタン樹脂塗料上
塗塗装は、耐久性１５年以上有する代表的な鋼材の塗装
システムである。この塗装システムは、環境と調和した
色彩を付与した美観および長期の防錆性が維持できる長
所があるが、一方ではこの塗装システムは膜厚が厚く、
更に６回塗りが必要なので、完成までに時間とコストが
かかる。そこで、最近では鋼構造物に耐食性の良い耐候
性鋼を使用する場合が増加してきている。

【０００３】耐候性鋼は一般的にＰ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ
等の元素を添加した低合金鋼である。この鋼材は屋外に
於て十数年で腐食に対して保護作用のある錆（以下、
「保護錆」という）を形成し、以後防錆処理作業を不要
とする、いわゆるメンテナンスフリーになるといった特
性を有している。

【０００４】この腐食に対して保護作用のある錆とは、
いわゆる錆をもって錆を制すものであって、結晶水を多
量に含む無定型オキシ水酸化鉄が主体であり、これが緻
密で密着性の良い保護錆の形成に寄与するものと考えら
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、耐候性
鋼の鋼材を無処理のままで使用すると保護錆が形成され
るまでの期間中に、赤錆や黄錆等の浮き錆や流れ錆を生
じてしまい、外見的に好ましくないばかりでなく、周囲
環境の汚染原因にもなると云う問題点を有していた。

【０００６】また、従来例において、耐候性鋼の表面に
保護錆を得るための塗装による表面処理法があるが、そ
れでも保護錆が形成されるまでに数年間の長い期間を要
し、この間に塗膜自体の白化、ふくれ、剥離といった問
題点を引き起こしている。また、発生した錆を目立たな
くするため色調はさび色に統一されており、炭素鋼への
塗装のように環境と調和した様々な色彩を付与する配慮
が全くなされていなかった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するため鋭意検討した結果、耐候性鋼表面に、防
錆剤を含む防食塗料を塗装することで、防錆性を長期維
持し、さらに、耐候性の良好な樹脂と着色剤を含む上塗
塗料を塗装することで耐候性を長期間維持し、更に任意
の着色を可能にした、省工程の耐候性鋼の防食方法を完
成したものである。

【０００８】即ち、本発明は、耐候性鋼表面に、防錆剤
を含有した防食塗料を乾燥膜厚３０〜６０μｍとなるよ
うに塗装、乾燥し、次いでその上に、促進耐候性試験サ
ンシャインウェザーメーター照射３００時間後の光沢保
持率が８０％以上の塗膜を形成する着色上塗塗料を乾燥
膜厚２０〜４０μｍとなるように塗装、乾燥することを
特徴とする耐候性鋼の防食方法に関する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。

【００１０】本発明に用いる耐候性鋼は、ＳＰＡ材、Ｓ
ＭＡ材と言われ、ＪＩＳに規定されているものであり、
錆等が付着している場合は、前処理としてブラストや酸
洗を行なったものが好ましい。

【００１１】次に、本発明で使用する防食塗料について
説明する。

【００１２】防食塗料は、樹脂、防錆剤及び必要に応じ
て配合されるシランカップリング剤や溶媒、さらには分
散剤、抗菌剤、ハジキ防止剤などの各種添加剤から構成
される。塗料の形態は、溶剤系や水系、無溶剤系を問わ
ない。

【００１３】塗料を構成する結合剤である樹脂は、密着
性がよく、また腐食原因となる水や酸素を透過しにくい
樹脂を使用することが必要である。このような樹脂の具
体例としてはエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、タール
エポキシ樹脂、塩化ゴム系樹脂、ウレタン樹脂、アクリ
ル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリルシリコン樹脂、エ
ポキシシリコン樹脂及びこれら樹脂に硬化剤を併用した
ものが挙げられる。

【００１４】塗料を構成する防錆剤は、有機系、無機系
のどちらでも良い。有機系防錆剤の具体例としては、鋼
材表面を不働態化し、電位を均一にする作用のある導電
性ポリアニリン、塗膜と鋼材の密着性を強固にする２−
ベンゾチアゾチオコハク酸や、ジフェニルチオカルバゾ
ン、Ｎ，Ｎ−ジフェニルエチレンジアミン、Ｓ−ジフェ
ニルカルバジド、フェノシアゾリン、１，５−ジフェニ
ル−３−チオカルボヒドラジド、１，４−ジフェニル−
３−チオセミカルバジド、チオカルボアニライド、チオ
ベンズアニライド、チオアセトアイライド、２−メルカ
プトベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾール、１−ヒド
ロキシ−ベンゾトリアゾール、２−メルカプトベンズイ
ミダゾール、ベンズイミダゾール、２−メルカプトベン
ゾセレナゾール、２−メルカプトベンゾキサゾール、５
−メルカプト−３−フェニルチアジアゾール−２−チオ
ン、２−（ｏ−ヒドロキシフェノール）ベンゾチアゾー
ル、２，２’−ジチオビス−（ベンゾチアゾール）、ジ
メチルヒダントイン、ピロール−２−カルボキシアルデ
ヒド、２，５−ジメルカプト−１，３，４−チアゾー
ル、５−アミノ−１，３，４−チアジアゾール−２−チ
オール、３−アミノ−１，２，４−トリアゾール、４−
アミノ−１，２，４−トリアゾール、３−アミノ−５−
メルカプト−１，２，４−トリアゾール、２−メルカプ
ト−１−メチルイミダゾール、２−メルカプトチアゾリ
ン、２−アミノチアゾール、３，５−ジメチルピラゾー
ル、ヒスチジン、１，１０−フェナントロリン、１，８
−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等が代
表的なものとして挙げられ、これらは一種もしくは二種
以上の混合物として用いられる。これら有機系防錆剤の
添加量は、樹脂（及び硬化剤）１００重量部に対して
０．５〜４０重量部、好ましくは２〜１０重量部添加す
る。０．５重量部未満では防錆効果が少なく、一方４０
重量部より多く添加してもその効果は変わらない。ま
た、無機系防錆剤としては、アルミニウム粉末、亜鉛粉
末の他、リン酸アルミニウムや、リン酸亜鉛、亜リン酸
亜鉛、亜リン酸カリウム、亜リン酸カルシウム、亜リン
酸アルミニウム、リン酸亜鉛カルシウム、リン酸亜鉛ア
ルミニウム、モリブデン酸亜鉛、リンモリブデン酸亜
鉛、リンモリブデン酸アルミニウム、モリブデン酸カル
シウム、ハイドロカルマイト等の防錆顔料が挙げられ、
これらは一種もしくは二種以上の混合物が用いられる。
但し、クロム系、鉛系は毒性の観点から好ましくない。
これら無機系防錆剤は樹脂（及び硬化剤）１００重量部
に対して１〜８０重量部、好ましくは５〜６０重量部添
加するのが良い。１重量部未満では、防錆性が不充分
で、一方８０重量部越える場合、塗料安定性が悪くなる
傾向にある。

【００１５】なお、有機系防錆剤と無機系防錆剤を併用
しても良い。

【００１６】更に、本発明においては塗料構成成分とし
て、樹脂−防錆剤−耐候性鋼素材を複合化し、密着性を
向上させるためにシランカップリング剤を配合するのが
好ましい。

【００１７】該シランカップリング剤の具体例を挙げる
と、γ−クロロプロピルトリメトキシシランや、ビニル
トリクロルシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル
トリメトキシシラン、ビニル・トリス（β−メトキシエ
トキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメト
キシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）
エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピル
トリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメト
キシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、
Ｎ−β−（アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシ
シラン、γ−ユレイドプロピルトリエトキシシラン、γ
−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−
グリシドキシプロピルジメチル、γ−グリシドキシプロ
ピルジメチルエトキシシラン等が代表的なものとして挙
げられる。シランカップリング剤は樹脂（及び硬化剤）
１００重量部に対して０．１〜２０重量部、好ましくは
１〜５重量部添加する。０．１重量部未満の場合、複合
化の効果はうすく、一方２０重量部越えると塗料安定性
が低下する傾向にある。防食塗料の一回で塗装する膜厚
は、乾燥膜厚３０〜６０μｍ、好ましくは３５〜５０μ
ｍが適当である。なお、３０μｍ未満であると、防食性
が不充分であり、一方、６０μｍ越えると、垂直面に塗
装した場合、塗料がタレやすく、また乾燥が遅くなりや
すい等の不具合が生じる。

【００１８】次に、本発明で使用する上塗塗料について
説明する。上塗塗料は、樹脂、着色剤及び必要に応じて
配合される溶媒、さらには分散剤や紫外線吸収剤、抗菌
剤、ハジキ防止剤などの各種添加剤から構成される。塗
料の形態は、溶剤系や、水系、無溶剤系を問わない。塗
料を構成する結合剤である樹脂は、耐候性の良好な樹脂
を使用することが必要である。即ち、促進耐候性試験サ
ンシャインウェザーメーター照射３００時間後の光沢保
持率が８０％以上、好ましくは９０％以上の塗膜を形成
する樹脂である。光沢保持率が８０％未満であると塗膜
に白化、フクレ、剥離等が生じるので好ましくない。樹
脂の具体例としては、塩化ゴム系樹脂や、アクリル樹
脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルシリコ
ン樹脂、ふっ素樹脂及びこれら樹脂に硬化剤を併用した
ものであり、更に好ましくは、湿気硬化型ウレタン樹
脂、アクリルシリコン樹脂、ふっ素樹脂及びこれら樹脂
に硬化剤を併用したものである。ここでいう、促進耐候
性試験サンシャインウェザーメーターとは、JIS K５４
００で規定されるサンシャインカーボンアーク灯式の、
実際の屋外暴露と相関のある促進耐候性試験機であり、
光沢保持率とは、JIS K５４００で規定される６０度鏡
面光沢度から下記の式で計算された、光沢の残存の程度
をいう。 光沢保持率＝（サンシャインウェザーメーター照射３００時間後の光沢）×１０ ０／初期光沢 （％）

【００１９】塗料に使用される、要望に合致した着色を
施すための着色顔料としては、具体的には、二酸化チタ
ン、酸化亜鉛等の白色顔料、カーボンブラック、黒鉛等
の黒色顔料、モリブデートオレンジ、パーマネントカー
ミン、キナクリドンレッド等の赤色顔料、キノフタレン
イエロー、パーマネントイエロー等の黄色顔料、フタロ
シアニングリーン、フタロシアニンブルー等の緑、青顔
料等の、通常塗料用に使用されている各色の顔料が代表
的なものとして挙げられる。更に、体質顔料も併用して
もよい。着色顔料は、その種類によっても異なるが、樹
脂１００重量部に対し、０．１〜７０重量部添加するの
が適当である。

【００２０】上塗り塗料の一回で塗装する膜厚は、乾燥
膜厚２０〜４０μｍ、好ましくは２５〜３５μｍが適当
である。２０μｍ未満であると、隠蔽性や耐候性が不充
分となる。一方、４０μｍ越えると、発泡や硬化不良が
生じやすくなり、また垂直面に塗装した場合、塗料がた
れる等の不具合が生じる。

【００２１】次に耐候性鋼の塗装方法について述べる。
ブラスト処理したあるいは全く処理しない耐候性鋼に対
して上記防食塗料をハケ、スプレー、ローラー等の手段
で乾燥膜厚が、３０〜６０μｍとなるように塗装し、自
然乾燥もしくは１００℃以下の温度で強制乾燥させる。
次いで上記上塗塗料を同様な手段で乾燥膜厚が２０〜４
０μｍとなるように塗装し、同様にして乾燥させる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明について、実施例により、更に
詳細に説明する。

【００２３】なお、実施例中「部」、「％」は重量基準
で示す。 「実施例１」平均表面粗さ３０μｍのアルミナブラスト
処理を施した、３×１００×３００（ｍｍ）のJIS G314
1に規定された耐候性鋼（ＳＭＡ４００）表面に、下記
エポキシ樹脂系防食塗料を乾燥膜厚３５μｍになるよう
一回塗装し、１日間自然乾燥させた。次いで、その上に
下記ふっ素樹脂系上塗塗料を乾燥膜厚３５μｍになるよ
う一回塗装し、裏面および側面をエポキシ樹脂塗料でシ
ールし、７日間自然乾燥させた。その塗装鋼の耐候性お
よび防食性評価結果を表１に示す。 〔防食塗料〕 ＜主剤成分＞ エポキシ樹脂溶液^{注 1)} ２００．０部 リンモリブデン酸アルミニウム ２９．６部 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン ６．４部 メチルエチルケトン ２６．０部 注１）エポキシ当量４５０のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、固形分 ５０％ ＜硬化剤成分＞ ポリアミドアミン樹脂溶液^{注 2)} １０１．６部 キシレン １７２．４部 注２）アミン価７５ｍｇＫＯＨ／ｇ、固形分６５％ 〔上塗塗料〕 ＜主剤成分＞ ふっ素樹脂溶液^{注 3)} １５３．８部 キナクリドンレッド ３２．３部 キシレン ６１．５部 注３）樹脂の水酸基価４５ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量７０００、 固形分６５% ＜硬化剤成分＞ ヘキサメチレンジイソシアネート １７．５部 酢酸ブチル ５３．５部 「実施例２」実施例１と同じように平均表面粗さ３０μ
ｍのアルミナブラスト処理を施した、３×１００×３０
０（ｍｍ）のJIS G3141に規定された耐候性鋼（ＳＭＡ
４００）表面に、下記湿気硬化型ウレタン樹脂系防食塗
料を乾燥膜厚３５μｍになるよう一回塗装し、１日間自
然乾燥させた。次いでその上に実施例１と同じふっ素樹
脂系上塗塗料を乾燥膜厚３５μｍになるよう一回塗装
し、裏面および側面をエポキシ樹脂塗料でシールし、７
日間自然乾燥させた。その塗装鋼の耐候性および防食性
評価結果を表１に示す。 〔防食塗料〕 キシレン樹脂^{注 4)} １００．０部 芳香族ポリイソシアネート^{注 5)} ３１０．０部 亜リン酸亜鉛 ２１０．０部 脱水剤 ^{注 6)} １６．０部 キシレン ２９０．０部 注４）三菱瓦斯化学工業（株）社製商品名； ニカノール３Ｌ（キシレン／ホルムアルデヒド樹脂） 注５）住友バイエルウレタン株）社製商品名； スミジュールＥ２１−１ 注６）住友バイエルウレタン株）社製商品名； アディティブＴ１（トシルイソシアネート）

【００２４】「実施例３」平均表面粗さ３０μｍのアル
ミナブラスト処理を施した、３×１００×３００（ｍ
ｍ）のJIS G3141に規定された耐候性鋼（ＳＭＡ４０
０）表面に下記エポキシ樹脂系防食塗料を乾燥膜厚３５
μｍになるよう一回塗装し、１日間自然乾燥させた。次
いでその上に下記アクリルシリコン樹脂系上塗塗料を乾
燥膜厚３５μｍになるよう一回塗装し、裏面および側面
をエポキシ樹脂塗料でシールし、７日間自然乾燥させ
た。その塗装鋼の耐候性および防食性評価結果を表１に
示す。 〔防食塗料〕 ＜主剤成分＞ エポキシ樹脂溶液^{注 1)} ２００．０部 モリブデン酸亜鉛 ４９．６部 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン ６．４部 メチルエチルケトン ２６．０部 ＜硬化剤成分＞ ポリアミドアミン樹脂溶液^{注 2)} ２２．８部 キシレン ６９．６部 〔上塗塗料〕 ＜主剤成分＞ アクリルシリコン樹脂溶液^{注 7)} ２００．０ 部 キノフタレインイエロー ４０．０部 キシレン ８０．０部 注７）アルコキシシリル基を含むアクリル樹脂、 数平均分子量１００００、固形分５０％ ＜硬化剤成分＞ ジブチルチンジラウリレート １２．８部 キシレン ８０．０部

【００２５】「比較例１」実施例１と同じ耐候性鋼を、
全く塗装しないで、耐候性および防食性評価結果を表１
に示す。

【００２６】「比較例２」実施例１において、防錆剤と
シランカップリング剤を含有しない防食塗料を使用する
以外は同様にして防食塗料、ふっ素樹脂系上塗塗料を塗
装し、その塗装鋼の耐候性および防食性評価結果を表１
に示す。 表１ 耐候性、防食性評価結果及び色味、光沢保持率 色味 光沢保持率^{注 8)} 耐候性^{注 9)} 防食性^{注 10)} 実施例１ 赤 １００ 良好 良好 実施例２ 白 ９８ 良好 良好 実施例３ 黄 ９８ 良好 良好 比較例１ − − 全面赤錆 ４８Ｈ後 全面赤錆 比較例２ 赤 ９８ 赤点錆 ２５０Ｈ後 赤点錆 注８） サンシャインウェザーメーター３００時間後の
光沢保持率（％） 注９） 屋外暴露１年 注１０）塩水噴霧試験１０００時間

【００２７】表１からも明らかな通り、本発明の実施例
においては、任意の色に着色でき、また優れた耐候性、
防食性を有していた。一方、無塗装の比較例１、防錆剤
を含有しない比較例２は、いずれも赤錆が発生した。

【００２８】

【発明の効果】本発明の方法により、防錆性、耐候性を
長期間保持し、さらに任意の着色を可能にした、省工程
の耐候性鋼の防食が可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 剛司 栃木県那須郡西那須野町下永田３−1172− ４ (72)発明者 田辺 弘往 栃木県那須郡西那須野町朝日町８−15 Ｆターム(参考） 4D075 CA32 CA33 DB02 EC07 EC15 EC45 4J038 DB001 DG142 EA011 EA012 JC32 KA08 NA03 PA01 PA07 4K062 AA01 BA10 BB03 BB30 BC09 BC11 BC12 BC15 BC16 CA02 CA10 FA16 GA01 GA10

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐候性鋼表面に、防錆剤を含有した防食
   塗料を乾燥膜厚３０〜６０μｍ となるように塗装、乾
   燥し、次いでその上に、促進耐候性試験サンシャインウ
   ェザーメーター照射３００時間後の光沢保持率が８０％
   以上の塗膜を形成する着色上塗塗料を乾燥膜厚２０〜４
   ０μｍ となるように塗装、乾燥することを特徴とする
   耐候性鋼の防食法。
2. 【請求項２】 前記防食塗料が、シランカップリング剤
   を含有する請求項１記載の防食法。