JP2002035687A

JP2002035687A - 耐候性鋼の防食法

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Publication number: JP2002035687A
Application number: JP2000221779A
Authority: JP
Inventors: Hironari Tanabe; 弘往田辺; Toru Taki; 徹多記; Yoshinori Nagai; 昌憲永井; Goji Matsumoto; 剛司松本
Original assignee: Dai Nippon Toryo KK
Current assignee: Dai Nippon Toryo KK
Priority date: 2000-07-24
Filing date: 2000-07-24
Publication date: 2002-02-05
Anticipated expiration: 2020-07-24
Also published as: JP4220110B2

Abstract

(57)【要約】【課題】防錆性及び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、無公害防錆顔料を含有
した水性エポキシ樹脂系防食塗料を乾燥膜厚３０〜７０
μｍになるように塗装し、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３０
０時間の光沢保持率が８０％以上の塗膜を形成する水性
着色塗料を乾燥膜厚２０〜４０μｍになるように塗装
し、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。この方法では、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及び長期の防錆性が維持で
きる長所があるが、一方では、この塗装システムでは、
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、Ｎ
ｉ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。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。

【０００４】

【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、外見的又は審美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。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。

【０００５】

【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、水
性エポキシ樹脂系防食塗料を塗装することで、防錆性を
長期間維持し、更に、耐候性の良好な樹脂と着色剤とを
含む水性上塗塗料を塗装することで耐候性を長期間維持
するとともに、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。

【０００６】即ち、本発明は、耐候性鋼表面に、無公害
防錆顔料を含有した水性エポキシ樹脂系防食塗料を乾燥
膜厚３０〜７０μｍとなるように塗装し、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
膜を形成する水性着色上塗塗料を乾燥膜厚２０〜４０μ
ｍとなるように塗装し、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。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明に用いる耐候性鋼は、ＳＰＡ材、ＳＭＡ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。次に、本発明で使用する防食塗
料について説明する。防食塗料は、水性エポキシ樹脂、
その硬化剤、無公害防錆顔料及び溶媒としての水、更に
必要に応じて配合されるシランカップリング剤や、分散
剤、抗菌剤、ハジキ防止剤などの各種添加剤、少量の有
機溶剤などから構成される。防食塗料を構成する結合剤
として、耐候性鋼との密着性がよく、また、成膜後腐食
原因となる水や酸素を透過しにくい水性エポキシ樹脂を
使用する。

【０００８】該水性エポキシ樹脂としては、ビスフェノ
ールＡ型や、ビスフェノールＦ型、ビスフェノールＡＤ
型、ノボラック型等のグリシジルエーテル系エポキシ樹
脂、グリシジルエステル系エポキシ樹脂、ウレタン結合
を有するウレタン変性エポキシ樹脂、メタキシレンジア
ミンやヒダントインなどをエポキシ化した含窒素エポキ
シ樹脂、ゴム変性エポキシ樹脂等の各種エポキシ樹脂を
界面活性剤存在下で水分散化したエポキシ樹脂や、エポ
キシ樹脂中にカルボキシル基や、アミノ基、水酸基、カ
ルボニル基等の親水基を導入し、水溶性もしくは水分散
性としたエポキシ樹脂が代表的なものとして挙げられ
る。このような水性エポキシ樹脂の具体例としては、例
えば、特開平５−２０２３１８号や、特開平６−２２８
２７２号、特開平７−２０６９８２号、特開平８−１０
０１０９号、特開平９−１２４９９７号、特開平１０−
１３９８６１号等の各公報に記載のエポキシ樹脂が好適
に挙げられる。エポキシ樹脂のエポキシ当量は、例え
ば、１２０〜５０００ｇ／ｅｑ、好ましくは、４００〜
２０００ｇ／ｅｑが好適である。

【０００９】水性エポキシ樹脂用の硬化剤としては、例
えば、ジエチレントリアミンや、トリエチレントリアミ
ン、ジアミノシクロヘキサン、ジアミノジフェニルメタ
ン等のポリアミン、これらポリアミンとエポキシ樹脂と
の反応生成物であるアミン−エポキシ付加物、ポリアミ
ンとポリカルボン酸との反応生成物であるポリアミドア
ミン等が代表的なものとして挙げられる。硬化剤の配合
量は、エポキシ樹脂中のエポキシ基１当量に対して、硬
化剤中の活性水素が０．７〜１．５当量、好ましくは、
０．９〜１．２当量となるような量が適当である。

【００１０】防食塗料で使用される無公害防錆顔料は、
クロムフリー、鉛フリーの防錆顔料であり、具体的に
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、トリポリリン酸アルミニウム、亜リン酸アルミ
ニウム、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、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、カルシウム担持シ
リカ等の防錆顔料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が用いられる。これ
ら防錆顔料は、エポキシ樹脂（及び硬化剤）１００質量
部に対して１〜８０質量部、好ましくは５〜６０質量部
添加するのが良い。１質量部未満では、防錆性が不充分
で、一方、８０質量部越える場合、塗料安定性が悪くな
る傾向にある。

【００１１】本発明の防汚塗料では、無公害防錆顔料と
併用して、耐候性鋼表面を不働態化し、電位を均一にす
る作用のある導電性ポリアニリンや、耐候性鋼と塗膜と
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
アゾリン等の有機系防錆剤を併用することも可能であ
る。これら防錆剤は、エポキシ樹脂（及び硬化剤）１０
０質量部に対して、例えば、０〜４０質量部、好ましく
は、２〜３０質量部添加するのが適当である。更に、本
発明で使用される防食塗料には、樹脂−防錆顔料−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。

【００１２】このような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質量部に対して、例えば、０．１
〜２０質量部、好ましくは、１〜５質量部添加する。

【００１３】０．１質量部未満の場合、複合化の効果は
うすく、一方、２０質量部越えると、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３０〜７０μｍ、好ましくは、３５〜６０μｍ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、７０μｍ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
等の不具合が生じ易い。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、水性樹脂、着色剤及
び溶媒としての水、更に必要に応じて配合される水性樹
脂用の硬化剤、硬化促進剤、また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、少量の有
機溶剤などから構成される。

【００１４】水性着色上塗塗料において結合剤として使
用される水性樹脂は、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、塗膜に白化や、
フクレ、剥離等が生じるので好ましくない。このような
耐候性の良好な水性樹脂としては、従来から公知のフッ
素樹脂や、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、シリコー
ン樹脂、アクリルシリコーン樹脂等が代表的なものとし
て挙げられる。

【００１５】これら樹脂は、界面活性剤存在下で水分散
化した樹脂や、樹脂中にカルボキシル基や、アミノ基、
水酸基、カルボニル基等の親水基を導入し、場合により
中和剤で中和した樹脂であり、前述の促進耐候性試験サ
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％以上となる塗膜を形成する樹脂であれば従
来から公知の各種樹脂が使用可能である。本発明におい
ては、これら樹脂が乾燥過程で網目構造に反応して硬化
する硬化剤を併用するのが望ましい。この場合の組合せ
として、例えば、カルボニル基含有の水性樹脂と、アジ
ピン酸ジヒドラジドや、イソフタル酸ジヒドラジド、セ
バシン酸ジヒドラジド等のヒドラジド化合物との組合
せ；水酸基含有の水性樹脂と自己乳化型の水分散性ポリ
イソシアネートとが代表的なものとして挙げられる。

【００１６】なお、前述の促進耐候性試験サンシャイン
ウェザーメーターとは、JIS K５４００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、JI
S 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＝Ａ×１００／Ｂ（％）ここで、Ａは、サンシャインウェザーメーター照射３０
０時間後の光沢である。また、Ｂは、初期光沢である。
水性着色上塗塗料に使用される着色顔料は、要望に合致
した着色を施すために使用されるものであり、このよう
な着色顔料としては、具体的には、二酸化チタンや、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１
００重量部に対して、例えば、０．１〜７０重量部添加
するのが適当である。

【００１７】上塗塗料の一回で塗装する膜厚は、乾燥膜
厚として、２０〜４０μｍ、好ましくは、２５〜３５μ
ｍ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
タレる等の不具合が生じ易い。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や、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、例えば、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２０〜４０μｍとなるように
塗装し、同様にして乾燥させる。

【００１８】

【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。なお、実施例中「部」、「％」は質量
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 G3141に規定さ
れた耐候性鋼（ＳＭＡ４００）表面に、下記水性エポキ
シ樹脂系防食塗料を乾燥膜厚４０μｍになるよう塗装
し、１日間自然乾燥させた。次いで、その上に下記水性
フッ素樹脂系上塗塗料を乾燥膜厚３５μｍになるよう塗
装し、裏面及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及び防食性評
価結果を表１に示す。〔防食塗料〕＜主剤成分＞液状エポキシ樹脂^注 ¹⁾ ７０．２部注１）油化シエルエポキシ社製商品名「エピコート８１６Ａ」（エポキシ当量１９５、固形分１００％）＜硬化剤成分＞ポリアミドアミン水溶液^注 ²⁾ １９０．９部トリポリリン酸アルミニウム４５．３部 γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン９．９部二酸化チタン５０．０部水１４２．４部注２）エアープロダクツ社製商品名「ＥｐｉｌｉｎｋＤｐ７００」（ポリアミドアミンのアミン価３００ｍｇＫＯＨ／ｇ、固形分５５％）

【００１９】〔上塗塗料〕＜主剤成分＞フッ素樹脂エマルション^注 ³⁾ ２００．０部炭酸カルシウム４２．５部二酸化チタン５５．４部水６１．６部注３）旭硝子社製商品名「ルミフロンＥ−３０２９」（樹脂の水酸基価５５ｍｇＫＯＨ／ｇ、固形分５０％）＜硬化剤成分＞水分散型ポリイソシアネート^注 ⁴⁾ ４９．０部水２４．６部注４）日本ポリウレタン工業社製商品名「アクアネート１００」（ポリイソシアネート中のＮＣＯ含有量１７％、固形分１００％）

【００２０】実施例２実施例１と同様のブラスト処理を施した耐候性鋼表面
に、下記水性エポキシ樹脂系防食塗料を乾燥膜厚６０μ
ｍになるよう塗装し、１日間自然乾燥させた。次いでそ
の上に下記水性アクリル樹脂系上塗塗料を乾燥膜厚３０
μｍになるよう塗装し、裏面及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
候性及び防食性評価結果を表１に示す。〔防食塗料〕＜主剤成分＞液状エポキシ樹脂^注 ¹⁾ ７０．２部＜硬化剤成分＞ポリアミドアミン水溶液^注 ²⁾ １９０．９部モリブデン酸亜鉛４５．３部 γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン９．９部キナクリドンレッド５０．０部水１４２．４部〔上塗塗料〕アクリル樹脂エマルション^注 ⁵⁾ １６３．０部沈降性硫酸バリウム１３．５部キナクリドンレッド３０．８部水４６．１部注５）ロームアンドハース社製商品名「メインコートＨＧ−５６」（固形分５０％）

【００２１】実施例３実施例１と同様のブラスト処理を施した耐候性鋼表面
に、下記水性エポキシ樹脂系防食塗料を乾燥膜厚６０μ
ｍになるよう塗装し、１日間自然乾燥させた。次いでそ
の上に下記水性アクリルウレタン樹脂系上塗塗料を乾燥
膜厚３５μｍになるよう塗装し、裏面及び側面をエポキ
シ樹脂塗料でシールし、７日間自然乾燥させた。その塗
装鋼の耐候性及び防食性評価結果を表１に示す。〔防食塗料〕＜主剤成分＞液状エポキシ樹脂溶液^注 ¹⁾ ７０．２部＜硬化剤成分＞ポリアミドアミン水溶液^注 ²⁾ １９０．９部亜リン酸亜鉛４５．３部 γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン９．９部二酸化チタン５０．０部水１４２．４部

【００２２】〔上塗塗料〕＜主剤成分＞アクリル樹脂エマルション^注 ⁶ ⁾ １１７．２部炭酸カルシウム３５．６部キノフタレインイエロー３０．８部水４９．０部注６）三菱油化バディシュ社製商品名「アクロナールＳ７６０」（固形分５０％）＜硬化剤成分＞水分散型ポリイソシアネート^注 ⁴⁾ ２７．６部水５２．０部

【００２３】比較例１実施例１と同様のブラスト処理を施した耐候性鋼を、全
く塗装しないで、耐候性及び防食性評価結果を表１に示
す。比較例２実施例１において、防錆顔料とシランカップリング剤を
含有しない水性エポキシ樹脂系防食塗料を使用する以外
は同様にして防食塗料及び水性フッ素樹脂系上塗塗料を
塗装し、その塗装鋼の耐候性及び防食性評価結果を表１
に示す。比較例３実施例１において、水性エポキシ樹脂系防食塗料を乾燥
膜厚８０μｍになるよう塗装し、水性フッ素樹脂系上塗
塗料を塗装しない以外は、同様にして塗装鋼を作製し、
その耐候性及び防食性評価結果を表１に示す。

【００２４】表１耐候性、防食性評価結果及び色味、
光沢保持率

【００２５】注７）サンシャインウェザーメーター３
００時間後の光沢保持率（％）注８）屋外暴露１年注９）塩水噴霧試験１０００時間表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、また優れた耐候性及び防食性を有
していた。一方、無塗装の比較例１、防錆顔料を含有し
ない比較例２は、いずれも赤錆が発生した。また、上塗
塗料を塗装しない比較例３は、チョーキングが発生し
た。

【００２６】

【発明の効果】本発明の方法により、有機溶剤を多量に
使用する有機溶剤型塗料の代わりに水を溶媒とする水性
塗料を使用することにより、環境汚染や臭気の発生を少
なくし、また、防錆性及び耐候性を長期間保持し、更に
任意の着色を可能にした、省工程の耐候性鋼の防食が可
能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ２３Ｃ 26/00 Ｃ２３Ｃ 26/00 Ａ // Ｂ３２Ｂ 27/38 Ｂ３２Ｂ 27/38 Ｃ０９Ｄ 5/02 Ｃ０９Ｄ 5/02 163/00 163/00 201/00 201/00 Ｃ２３Ｆ 11/00 Ｃ２３Ｆ 11/00 Ａ (72)発明者松本剛司栃木県那須郡西那須野町下永田３−1172− ４Ｆターム(参考） 4D075 CA33 DB02 EA06 EB33 EC15 EC45 4F100 AB03A AH06B AH06H AK53B BA02 CA15B CC00B HB00B JB02 JB05B JL00 JL00B JL02 JL09 JL09A JL10 JL10B JN21B YY00B 4J038 DB061 DB071 DB091 DB151 DB351 DB441 DB481 DH022 DJ002 HA066 HA246 HA406 JB04 JB05 JC03 JC06 JC31 JC34 JC35 JC36 KA03 KA05 KA08 NA01 NA03 NA27 PA07 PA18 PB05 PC02 4K044 AA02 BA10 BA17 BA21 BB11 BC02 CA53 4K062 AA01 BA08 BA10 BA14 BA20 BB18 BB22 BB30 BC12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐候性鋼表面に、無公害防錆顔料を含有
した水性エポキシ樹脂系防食塗料を乾燥膜厚３０〜７０
μｍとなるように塗装し、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３０
０時間後の光沢保持率が８０％以上の塗膜を形成する水
性着色上塗塗料を乾燥膜厚２０〜４０μｍとなるよう
に塗装し、乾燥することを特徴とする耐候性鋼の防食
法。
【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。