JP2001040289A - 耐候性鋼材用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】 耐候性鋼材表面に安定錆を形成し得る塗料組
成物、およびこの塗料組成物を用いた安定錆の形成方法
を提供する。 【解決手段】 本発明の耐候性鋼材用塗料組成物は、酸
化銅を塗料組成物全体に対して１〜６０重量％含有す
る。さらに、本発明の耐候性鋼材用塗料組成物には、安
定錆の形成促進用の添加剤として、酸化ニッケルもしく
は酸化マンガンのうち１種以上を塗料組成物全体に対し
て合計で０．０１〜１０重量％含有することが好まし
い。なお、本発明の塗料組成物は、耐候性鋼材の新しい
表面、または不安定錆が形成された表面、または不安定
錆が除去された表面に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以下とする
ことが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、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はなく、
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
を来たすので、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小さくなる鋼材として
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】これらの問題について、新設の構造物に対
しては、例えば特公昭５６−３３９９１号公報には、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。また、特開平６−
２２６１９８号公報には、硫酸クロムおよび硫酸銅のう
ち少なくとも一方を合計量で１〜６５質量％含む有機樹
脂塗料により、構造物を被覆することが開示されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、耐候性
鋼を用いた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
は形成されないという問題がある。

【０００７】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。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
を提供することを他の目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
を解決するために、不安定錆が生成した耐候性鋼材表面
や不安定錆が除去された耐候性鋼材表面に対しても安定
錆を適切に形成することが可能な塗料組成物を見い出す
べく検討を行い、その結果、酸化銅を適量含有する塗料
組成物を上記のような耐候性鋼材表面に塗装することに
より、その塗膜下で安定錆を適切に形成できること、さ
らに、その塗料組成物中に酸化ニッケルもしくは酸化マ
ンガンのうち１種以上を適量添加することにより、安定
錆の形成がより効果的に促進されることを見い出した。

【０００９】本発明はこのような知見に基づきなされた
もので、以下のような特徴を有する耐候性鋼材用塗料組
成物及びこれを用いた安定錆の形成方法である。 ［１］酸化銅を塗料組成物全体に対して１〜６０重量％
含有することを特徴とする耐候性鋼材用塗料組成物。 ［２］上記［１］の塗料組成物において、酸化ニッケル
もしくは酸化マンガンのうち１種以上を塗料組成物全体
に対して合計で０．０１〜１０重量％含有することを特
徴とする耐候性鋼材用塗料組成物。 ［３］耐候性鋼材に、上記［１］または［２］の塗料組
成物を塗布して乾燥膜厚５〜１００μｍの塗膜を形成す
ることにより、前記耐候性鋼材の表面に安定錆を形成す
ることを特徴とする安定錆の形成方法。 ［４］上記［３］の方法において、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料組成物を塗布す
ることを特徴とする安定錆の形成方法。

【００１０】なお、本発明において、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、また、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。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細をその限定理
由とともに説明する。

【００１２】本発明の耐候性鋼材用塗料組成物は、その
一部に酸化銅を含有する。本発明の耐候性鋼材用塗料組
成物においては、塗料組成物全体に対して酸化銅の含有
量を１重量％以上６０重量％以下に限定した。塗料組成
物全体に対する酸化銅の含有量が１重量％未満の場合に
は、耐候性鋼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
過ぎて、安定錆とならないおそれがあり、また塗膜自体
が脆くなり、塗膜が安定して形成されない。

【００１３】なお、酸化銅の含有量は、２重量％以上２
０重量％以下であることがより好ましい。

【００１４】さらに、本発明の耐候性鋼材用塗料組成物
には、安定錆の形成促進用の添加剤として、酸化ニッケ
ルもしくは酸化マンガンのうち１種以上を塗料組成物全
体に対して合計で０．０１〜１０重量％含有することが
好ましい。

【００１５】塗料組成物全体に対する酸化ニッケルもし
くは酸化マンガンの含有量が０．０１重量％未満の場合
には、耐候性鋼面に塗装された際に安定錆の形成が促進
されず、一方、１０重量％を越えると、錆形成が促進さ
れ過ぎて、安定錆とならないおそれがある。

【００１６】また、本発明に係る塗料組成物には、酸化
銅、酸化ニッケル、酸化マンガンに加えて、さらに有機
樹脂成分、添加剤および酸化防止剤が配合されても良
い。

【００１７】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、塗料組成物全体に対して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、２
０重量％を越えて配合しても、さらなる効果が得られな
い。

【００１８】添加剤としては、防錆顔料や体質顔料を添
加することができる。防錆顔料は特に限定されないが、
水酸化鉄、硫酸銅、硫酸ニッケル、クロム酸鉛、クロム
酸亜鉛、酸化鉄、ベンガラなどが好適であり、体質顔料
は特に限定されないが、タルク、シリカなどが好適であ
る。

【００１９】また、酸化防止剤は錆進行を制御する目的
で添加される。酸化防止剤としては特に限定されない
が、タンニン化合物、リン酸亜鉛などが好適である。

【００２０】上述したような添加剤の合計配合量は、塗
料組成物全体に対して３重量％以上１５重量％以下であ
ることが好ましい。

【００２１】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整することができ
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、ケトン類が好まし
く、その配合量は、組成物中２０重量％以上８０重量％
程度である。

【００２２】本発明の塗料組成物は、耐候性鋼材の新し
い表面、または不安定錆が形成された表面、または不安
定錆が除去された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以下とすることが好ましい。

【００２３】塗料組成物の乾燥膜厚が、５μｍ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を超えると下地鋼材に対する保護効
果が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。

【００２４】本発明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。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
て環境からの影響を選択的に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。
さらに樹脂成分は、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。

【００２５】本発明の塗料組成物は、酸化銅を塗料組成
物全体に対して１〜６０重量％あるいは、さらに酸化ニ
ッケルもしくは酸化マンガンのうち少なくとも１つを塗
料組成物全体に対して０．０１〜１０重量％含有するも
のである。ここで、酸化銅は酸化剤として鋼材の腐食を
適度に促進させる。酸化ニッケルと酸化マンガンは、鋼
材の腐食促進の補助的な効果および錆を緻密でより安定
化する効果がある。

【００２６】また、新設鋼構造物等に使用される耐候性
鋼材の新しい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、前述したように塗膜中の樹脂成分は鋼面
に対して環境からの影響を選択的に遮断する作用を有
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。さらに樹脂成分は、安定錆の形成に必要な水や
酸素を適量鋼面に透過させ、安定錆の形成を促す。ま
た、本発明の塗料組成物は、酸化銅あるいは、さらに酸
化ニッケルもしくは酸化マンガンのうち少なくとも１つ
を含有するものである。ここで、酸化銅は酸化剤として
鋼材の腐食を適度に促進させる。酸化ニッケルと酸化マ
ンガンは、鋼材の腐食促進の補助的な効果および錆を緻
密でより安定化する効果がある。これにより、耐候性鋼
材の新しい表面に使用した場合においても、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
成される。

【００２７】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、時間の経過に従って風化、消失して塗
膜の下に形成された安定錆が現れる。

【００２８】

【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。

【００２９】表１に本発明の塗料組成物１〜１１の成分
組成を示す。各組成物の色調は、安定錆と同一色調とし
た。

【００３０】

【表１】

【００３１】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、この錆面の浮き錆のみを除去し、不安定錆の形成
された面（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（研掃面）、および耐候性鋼
材の新しい表面にブラスト処理を施した面（新設面）の
３種類の下地処理面を形成した。

【００３２】各塗料組成物を表２および表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の試験片を作成した。

【００３３】また、比較例１〜３として、酸化銅が含有
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。

【００３４】以上のようにして得られた実施例１〜３９
および比較例１〜３の試験片を、暴露試験場にて６ヶ月
間暴露した。この暴露試験場は、海岸線から約２００ｍ
離れた場所に位置し、海側から海塩粒子が飛来するため
不安定錆を生じさせるのに好適な環境にある。

【００３５】ここで、試験片の暴露方法を図１に示す。
試験片２の塗装した試験面３は太陽光１にて乾燥されに
くく不安定錆が生じやすい条件とするため、地面４に対
し約４５°の角度となるように設置した試験片２の下面
側となるようにした。

【００３６】試験片を６ヶ月間暴露した後、テープ剥離
テストにより浮き錆量を測定した。このテープ剥離テス
トでは、５０ｍｍ×５０ｍｍの粘着テープを使用し、試
験片の同一箇所に対して３回繰り返して試験を行った際
に剥離した浮き錆の合計量を測定した。

【００３７】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。

【００３８】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表２および
表３にまとめて示す。

【００３９】

【表２】

【００４０】

【表３】

【００４１】表２および表３に示すように、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／ｄｍ²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、不安定錆が除去された鋼
面および耐候性鋼材の新しい鋼面に安定錆が形成されて
いることがわかる。

【００４２】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ことがわかる。

【００４３】

【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、この不安定錆が除
去された耐候性鋼材表面および耐候性鋼材の新しい表面
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、この不安定錆が除去された耐候性鋼材
表面および耐候性鋼材の新しい表面に安定錆を形成でき
る方法が提供される。また、本発明により、不安定錆が
形成された既存の橋梁や鉄塔などの鋼構造物に対しても
安定錆を形成することが可能となり、その工業的価値は
大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】試験片の暴露方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 太陽光 ２ 試験片 ３ 塗装面 ４ 地面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化銅を塗料組成物全体に対して１〜６
   ０重量％含有することを特徴とする耐候性鋼材用塗料組
   成物。
2. 【請求項２】 酸化ニッケルもしくは酸化マンガンのう
   ち１種以上を塗料組成物全体に対して合計で０．０１〜
   １０重量％含有することを特徴とする請求項１に記載の
   耐候性鋼材用塗料組成物。
3. 【請求項３】 耐候性鋼材に、請求項１または請求項２
   に記載の塗料組成物を塗布して乾燥膜厚５〜１００μｍ
   の塗膜を形成することにより、前記耐候性鋼材の表面に
   安定錆を形成することを特徴とする安定錆の形成方法。
4. 【請求項４】 耐候性鋼材の不安定錆面または不安定錆
   を除去した面に塗料組成物を塗布することを特徴とする
   請求項３に記載の安定錆の形成方法。