JP2002241683A - 下水道処理施設用防食塗料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 高度の防食性を有する下水処理施設用塗料を
得る。 【解決手段】 下水道処理施設内部に被覆塗膜を形成す
るエポキシ樹脂系塗料であって、フェノール変性炭化水
素低重合体を含有させた下水道処理施設用防食塗料。及
び前記エポキシ樹脂系塗料が硬化剤としてエポキシアダ
クト変性芳香族アミン系硬化剤またはマンニッヒ変性メ
タキシレンジアミン硬化剤を含み、接着性および耐硫酸
性を併せもつ防食塗膜を形成することができる下水道処
理施設用防食塗料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は下水道処理施設用防
食塗料に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】下水
道処理槽、下水道管などの下水道処理施設のコンクリー
ト劣化は、微生物が関与する生化学的劣化であることが
明らかにされている。下水中に存在する硫酸イオンは嫌
気性硫黄還元細菌によって硫化水素に変化し、気中に放
散されたのち、コンクリート表面の結露水に再溶解し
て、好気性の硫黄酸化細菌によって硫酸になる。したが
って、下水道処理施設のコンクリート劣化は、強酸によ
るセメント水和物の溶解劣化と位置付けられ、一部の処
理施設では、想像を絶するスピードで劣化の進行が顕在
化している事例が報告されている。

【０００３】前記下水道処理施設のコンクリート劣化を
抑制する方法として、硫化水素の生成を制御する方法、
気相中への放散を制御する方法、生成したガスを処理す
る方法などの硫化水素の処理技術にかかわる抜本的な対
策の他、耐食性材料によってコンクリートを硫酸から保
護する方法がある。

【０００４】前記耐食性材料によってコンクリートを硫
酸から保護する方法の１つとして、下水道処理施設のコ
ンクリートに防食塗料（エポキシ樹脂系塗料、ビニルエ
ステル樹脂系塗料、アクリロイル樹脂系塗料、ポリウレ
ア樹脂系塗料など）を塗装する方法が従来から採用さ
れ、それなりの効果をあげている。

【０００５】しかしながら、下水道処理施設というきわ
めて長期間の耐久性が要求される施設の防食であるた
め、さらに高度の防食性が求められている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記問題を
解決するために鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成す
るにいたった。

【０００７】すなわち、本発明は、下水道処理施設内部
に被覆塗膜を形成するエポキシ樹脂系塗料に、フェノー
ル変性炭化水素低重合体を含有させたことを特徴とする
下水道処理施設用防食塗料（請求項１）、前記エポキシ
樹脂系塗料が、硬化剤としてエポキシアダクト変性芳香
族アミン系硬化剤またはマンニッヒ変性メタキシレンジ
アミン硬化剤を含み、接着性および耐硫酸性を併せもつ
防食塗膜を形成することができる請求項１記載の下水道
処理施設用防食塗料（請求項２）、および前記防食塗膜
が、下水道防食指針（案）のＤ種試験に合格する防食性
を有する請求項１または２記載の下水道処理施設用防食
塗料（請求項３）に関する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の下水道処理施設用防食塗
料は、下水道処理施設内部に被覆塗膜を形成するエポキ
シ樹脂系防食塗料に、フェノール変性炭化水素低重合体
を含有させた塗料である。

【０００９】前記下水道処理施設としては、たとえばコ
ンクリート、樹脂モルタル、アスファルト、鋼材、ポリ
マーセメントなどからの下水道処理槽、下水道管、下水
道貯蔵槽、各種プラスチック材や繊維補強したＦＲＰな
どからなる給水、排水ライン類などがあげられる。

【００１０】前記エポキシ樹脂系塗料としては、下水道
処理施設内部に被覆塗膜を形成するために使用されてい
るエポキシ樹脂系塗料であれば使用することができ、特
別な限定はない。前記エポキシ系樹脂塗料の具体例とし
ては、たとえばエポキシ樹脂１００重量部（以下、部と
いう）に対して、硬化剤３０〜７０部、さらには４０〜
６０部からなる塗料があげられる。

【００１１】前記エポキシ樹脂としては、従来から下水
道処理施設用防食塗料に使用されている各種のもの、た
とえばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノー
ルＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ
樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ビフェニル
型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、脂環式エ
ポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリ
シジルアミン型エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、
ジアリールスルホン型エポキシ樹脂、ヒドロキノン型エ
ポキシ樹脂およびそれらの変性物などがあげられる。ま
た、粘度の調整などのために、反応性希釈剤を使用する
こともできる。これらのうちでは、多官能エポキシ樹脂
が架橋密度をあげ、耐薬品性が向上する点から好ましい
が、粘度の調整および耐磨耗性などの機械的強度のバラ
ンスの点から２官能エポキシ樹脂がさらに好ましい。

【００１２】前記硬化剤としては、従来から使用されて
いる各種のもの、たとえばアミン系硬化剤（たとえば脂
肪族アミン系硬化剤、芳香族アミン系硬化剤、環状アミ
ン系硬化剤、複素環アミン系硬化剤など）、ポリメルカ
プタン系硬化剤などがあげられる。これらのうちでは、
アミン系硬化剤のうちの芳香族アミン系硬化剤、環状ア
ミン系硬化剤が、耐薬品性、耐水性がよい点から好まし
い。

【００１３】前記アミン系硬化剤のうちの脂肪族アミン
系硬化剤の具体例としては、たとえばトリエチレンテト
ラミン（ＴＥＴＡ）、ジエチレントリアミン（ＤＥＴ
Ａ）、ヘキサメチレンジアミン（ＨＭＤＡ）、ジエチル
アミノプロピルアミン（ＤＥＡＰＡ）、トリメチルヘキ
サメチレンジアミン（ＴＭＤ）、これらの変性物などが
あげられる。

【００１４】前記アミン系硬化剤のうちの芳香族アミン
系硬化剤の具体例としては、たとえばメタフェニレンジ
アミン（ＭＰＤＡ）、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤ
Ｍ）、ジアミノジフェニルスルホン（ＤＤＳ）、これら
の変性物、たとえばこれらと、ビスフェノールＡ型エポ
キシ樹脂などのエポキシ化合物とを反応させたエポキシ
アダクト変性物などがあげられる。これらのうちでは、
前記エポキシアダクト変性芳香族アミン系硬化剤が、形
成される塗膜の接着性と耐硫酸性とを併せもつ点から好
ましい。

【００１５】前記アミン系硬化剤のうちの環状アミン系
硬化剤の具体例としては、たとえばメンセンジアミン
（ＭＤＡ）、イソホロンジアミン（ＩＰＤＡ）、ｍ−キ
シレンジアミン（ＭＸＤＡ）、これらの変性物などがあ
げられる。これらのうちでは、ｍ−キシレンジアミン
（ＭＸＤＡ）や、ｍ−キシレンジアミンと、ホルマリン
（ホルムアルデヒド）などのアルデヒド類やケトン類と
を反応させたマンニッヒ変性物が、コンクリート湿潤面
での接着性と耐硫酸性とを併せもった防食塗膜を形成す
ることができる点から好ましい。

【００１６】本発明において、前記エポキシ樹脂系塗料
に含有せしめられるフェノール変性炭化水素低重合体
は、エポキシ樹脂系塗料から形成される塗膜を疎水性
（撥水性）にし、硫酸が浸透するのを抑制するために使
用される成分であり、たとえば非反応型液状希釈剤とし
て使用することもできる。エポキシ樹脂系塗料から形成
される塗膜に硫酸が浸透するのを抑制することができる
ため、下水道処理施設が硫酸により腐食されるのを抑制
することができる。

【００１７】前記フェノール変性炭化水素低重合体は、
たとえばフェノール共重合物とＣ_８〜Ｃ_１０芳香族炭化
水素留分重合物との混合物であり、通常、市販品には、
さらにＣ_４〜Ｃ_５炭化水素留分やＣ_８〜Ｃ_１０芳香族炭
化水素留分などが含有されている。

【００１８】前記フェノール変性炭化水素低重合体（市
販品）の一般特性としては、たとえば粘度（Ｂ型回転粘
度計）が１〜１０Ｐ（２５℃）、２〜１４Ｐ（２０
℃）、比重（２０℃）が０．９２〜０．９４、酸価が２
ｍｇＫＯＨ／ｇ未満、揮発分（１００℃、２時間、１ｇ
サンプル／１６ｃｍ^２）が５〜１０％、引火点（クリー
ブランド開放式）が１２０〜１６０℃、エポキシ樹脂
（たとえばエピコート８１５、８２８、８３４、８７２
−Ｘ−７５、１００１、１００４、１００７、１００
９）／フェノール変性炭化水素低重合体＝３／１〜１／
３（重量比）での相溶性は非常に良好、硬化剤（たとえ
ばエピキュアー１０３、Ｈ−３、ＤＸ−１２４、Ｖａｒ
ｓａｍｉｄ １１５、１２５）／フェノール変性炭化水
素低重合体＝３／１〜１／３（重量比）での相溶性も非
常に良好、溶剤（トルエン、キシレン、メチルエチルケ
トン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、ベ
ンジルアルコール、酢酸ブチル）／フェノール変性炭化
水素低重合体＝３／１〜１／３（重量比）では相溶性す
るが、脂肪族アルコール（エタノール、ブタノール）／
フェノール変性炭化水素低重合体＝３／１〜１／３（重
量比）の場合には相溶しない場合もあるなどである。

【００１９】前記フェノール共重合物としては、たとえ
ば一般式（Ｉ）：

【００２０】

【化１】

【００２１】（式中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３は、それぞれ水
素原子またはたとえばメチル基、エチル基、ｎ−プロピ
ル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基、
ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノ
ニル基、デシル基などの炭素数１〜１０の炭化水素基、
ただしＲ^１、Ｒ^２、Ｒ^３の炭素数の合計は、１０〜２０
であるのが好ましい）で表わされる化合物があげられ
る。

【００２２】前記Ｃ_８〜Ｃ_１０芳香族炭化水素留分重合
物としては、たとえばＣ_８〜Ｃ_１０となるようにアルキ
ル化されたベンゼン（たとえばキシレン、トリメチルベ
ンゼン、テトラメチルベンゼン、エチルベンゼン、イソ
プロピルベンゼン、ｔ−ブチルベンゼンなど）、ナフタ
レンなどの重合物があげられる。

【００２３】前記フェノール共重合物、Ｃ_８〜Ｃ_１０芳
香族炭化水素留分重合物の分子量としては、２００〜３
０００、さらには２３０〜５００であるのが、エポキシ
樹脂への希釈効果の点から好ましい。

【００２４】前記フェノール変性炭化水素低重合物（市
販品）の具体例としては、たとえば東邦化学工業（株）
製のＴＲＥ１００（粘度（Ｂ型回転粘度計）２Ｐ（２５
℃）、３Ｐ（２０℃）、比重（２０℃）０．９３、酸価
２ｍｇＫＯＨ／ｇ未満、揮発分（１００℃、２時間、１
ｇサンプル／１６ｃｍ^２）５％、引火点（クリーブラン
ド開放式）１５０℃）、ＴＲＥ２００（粘度（Ｂ型回転
粘度計）７Ｐ（２５℃）、１２Ｐ（２０℃）、比重（２
０℃）０．９２、酸価２ｍｇＫＯＨ／ｇ未満、揮発分
（１００℃、２時間、１ｇサンプル／１６ｃｍ^２）５
％、引火点（クリーブランド開放式）１５２℃）、ＴＲ
Ｅ３００（粘度（Ｂ型回転粘度計）７Ｐ（２５℃）、１
２Ｐ（２０℃）、比重（２０℃）０．９４、酸価２ｍｇ
ＫＯＨ／ｇ未満、揮発分（１００℃、２時間、１ｇサン
プル／１６ｃｍ^２）１０％、引火点（クリーブランド開
放式）１３４℃）などがあげられる。これらは１種で用
いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。こ
れらのうちでは、ＴＲＥ２００が低粘度、低揮発性の点
から好ましい。

【００２５】前記フェノール変性炭化水素低重合体のエ
ポキシ樹脂系塗料への配合量としては、エポキシ樹脂系
塗料（有効成分）１００部に対して、フェノール変性炭
化水素低重合体（不揮発分）５〜１００部、さらには１
０〜６０部が好ましい。フェノール変性炭化水素低重合
体の配合量が少なすぎる場合には、形成される塗膜の疎
水性が低下するとともに、希釈効果が低下し、本発明の
防食塗料が充分低粘度化しない傾向が生じ、多すぎる場
合には、塗膜の機械強度が低下する傾向が生じる。

【００２６】本発明の下水道処理施設用防食塗料は、直
接下水道処理施設内部に塗布し、被覆塗膜を形成しても
よく、たとえばプライマー層を形成したのち塗布して被
覆塗膜を形成してもよいが、プライマー層を形成したの
ち塗布するのが、コンクリートなどの下地との接着性の
点から好ましい。

【００２７】本発明の下水道処理施設用防食塗料を直接
下水道処理施設内部に塗布する場合の塗布量（有効成分
量）としては、１．０〜３．０ｋｇ／ｍ^２、さらには
１．２〜２．０ｋｇ／ｍ^２であるのが、ピンホールおよ
び塗り斑の防止の点から好ましい。

【００２８】前記プライマー層としては、通常使用され
ているものであれば使用することができる。前記プライ
マー層の具体例としては、たとえばエポキシ樹脂系（水
系）、エポキシ樹脂系（溶剤系）、エポキシ樹脂系（無
溶剤系）、ウレタン樹脂系、ポリエステル樹脂系（ビニ
ルエステル樹脂含む）、ポリウレア樹脂系、アクリル樹
脂系、シリコーン樹脂系、フッ素樹脂系などからのプラ
イマー層があげられる。これらのうちでは、エポキシ樹
脂系（無溶剤系）のものが、作業環境および安全衛生の
点から好ましい。

【００２９】前記プライマー層を使用する場合の塗布量
としては、０．１〜０．４ｋｇ／ｍ ^２であるのが、コス
トおよび接着性の点から好ましい。

【００３０】前記プライマー層を形成したのち本発明の
下水道処理施設用防食塗料を塗布する場合の塗布量（有
効成分量）は、１．０〜３．０ｋｇ／ｍ^２、さらには
１．２〜２．０ｋｇ／ｍ^２であるのが、ピンホールおよ
び塗り斑の防止の点から好ましい。

【００３１】本発明の下水道処理施設用防食塗料を用い
て塗膜を形成すると、下水道防食指針（案）Ｄ種試験に
合格する塗膜が得られる。なお、下水道防食指針（案）
Ｄ種試験の規格は、後述する表３に記載のとおりであ
る。

【００３２】本発明の好ましい実施態様としては、たと
えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１００部に対し
て、マンニッヒ変性メタキシレンジアミン硬化剤４０〜
６０部を配合したエポキシ樹脂系塗料１００部およびフ
ェノール変性炭化水素低重合体１０〜６０部からなる下
水道処理施設用防食塗料があげられる。そして、該下水
道処理施設用防食塗料は、好ましくはエポキシ系プライ
マー組成物を下水道処理施設内部に０．１〜０．４ｋｇ
／ｍ^２塗布したのち、１．０〜３．０ｋｇ／ｍ^２塗布さ
れる。

【００３３】

【実施例】つぎに、本発明の下水道処理施設用防食塗料
を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれ
らの実施例に限定されるものではない。

【００３４】はじめに、以下で用いる評価方法をまとめ
て説明する。

【００３５】（重量変化率） 試験片の作成：下水道処理施設用防食塗料を用いて作成
した、寸法 φ５０ｍｍ×厚さ約５ｍｍ、重量約１０ｇ
の試料を、２０℃で７日間養生して試験片を作成した。 重量変化の測定：２種の試験片を、２０℃・１０％硫
酸、４０℃・１０％硫酸のそれぞれ５００ｍｌに浸漬
し、１〜５ヵ月間放置した。そののち、流水で水洗し、
乾燥したウエスで水をふき取り、直ちに重量を測定し、
初期重量に対する重量変化率を求めた。

【００３６】（ＥＰＭＡ分析）重量変化率を求めた各試
料から分析用試験片を切り出し、試験片とした。（株）
島津製作所製 ＥＰＭＡ−１４００を用いて加速電圧１
５ｋＶでステーシスキャン分析を行なった。

【００３７】（硬化物特性）重量変化率を求めた各試料
を用いてデュローメーター硬度（ＪＩＳ Ｋ−７２１
５）を測定し、初期値に対する特性変化を求めた。

【００３８】（付着強度）モルタル板（７０ｍｍ×７０
ｍｍ×２０ｍｍ）を使用し、建研式付着試験（ＪＩＳ
Ｋ ５４００）により求めた。

【００３９】（下水道防食指針（案）Ｄ種試験） 被覆の外観（ＪＩＳ Ｋ ５４００ ７．１項）：標準
モルタル上に下水道処理施設用防食塗料を１．２ｋｇ／
ｍ^２塗布し、２４時間室内で養生したのち、塗膜の外観
を目視観察して評価した。

【００４０】コンクリートとの接着性（ＪＩＳ Ａ ６
９１６ ５．６．２項）：標準状態：標準モルタル上に
下水道処理施設用防食塗料を１．２ｋｇ／ｍ^２塗布し、
２４時間室内で養生したのち、付着強度試験を行ない、
評価した。 吸水状態：標準モルタルを２０±１℃の清水中に２４時
間浸漬したのち、清潔な布で表面をふき取ったものの上
に下水道処理施設用防食塗料を１．２ｋｇ／ｍ ^２塗布
し、２４時間室内で養生したのち、付着強度試験を行な
い、評価した。 耐酸性（ＪＩＳ Ｋ ５４００ ８．２２項）：試験体
を２０℃の１０％硫酸水溶液に６０日間浸漬して、被覆
にふくれ、割れ、軟化、溶出がないかを、目視観察によ
り評価した。

【００４１】耐アルカリ性（ＪＩＳ Ｋ ５４００
８．２１項）：試験体を２０℃の水酸化カルシウム飽和
水溶液に６０日間浸漬して、被覆にふくれ、割れ、軟
化、溶出がないかを、目視観察により評価した。

【００４２】透水性（ＪＩＳ Ａ １４０４ １０．５
項）：試験体に３ｋｇｆ／ｃｍ^２の水圧を１時間かけた
のち、透水量を測定した。質量の測定は０．０１ｇまで
正確に測定できる秤を用いた。

【００４３】実施例１ エポキシ樹脂系防食塗料（ビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂１００部／マンニッヒ変性メタキシレンジアミン
（ビィ・ティ・アール・ジャパン（株）製のＤＳ−４）
５０部の混合物（無溶剤系））１００部に対して、フェ
ノール変性炭化水素低重合体（東邦化学工業（株）製の
ＴＲＥ２００、不揮発分約９５重量％（以下、％とい
う））４０部を加え、下水道処理施設用防食塗料を製造
した。

【００４４】得られた下水道処理施設用防食塗料を用い
て、重量変化、ＥＰＭＡ分析および硬化物特性を評価し
た。結果を表１に示す。

【００４５】また、得られた下水道処理施設用防食塗料
を塗布量が１．２ｋｇ／ｍ^２になるように機械吹付け工
法（ハイブリッドガン、三和（株）製）にてスレート板
面全面に塗布したのち、下水道処理槽（Ｉ川流域下水処
理場の終末処理場）の気相に３ヵ月間吊り下げた。その
のち、ＥＰＭＡ分析による硫黄の侵入度およびデュロー
メーター硬度を評価した。

【００４６】さらに、得られた下水道処理施設用防食塗
料を用いて、付着強度を評価した。

【００４７】結果を表２に示す。

【００４８】また、得られた下水道処理施設用防食塗料
を用いて試料を作成し、下水道防食指針（案）Ｄ種試験
を行ない、評価した。結果を表３に示す。

【００４９】比較例１ 下水道防食塗料として従来から一般的に使用されている
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂８０部／反応性希釈剤
（１，６−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル）２
０部の混合物１００部に対してマンニッヒ変性メタキシ
レンジアミン（ビィ・ティ・アール・ジャパン（株）製
のＤＳ−４）５０部からなるエポキシ系防食塗装剤（下
水道防食指針（案）Ｄ種合格品）を使用し、実施例１と
同様にして評価した。結果を表１に示す。

【００５０】

【表１】

【００５１】

【表２】

【００５２】

【表３】

【００５３】実施例２ エポキシ樹脂系防食塗料（ビスフェノールＦ型エポキシ
樹脂１００部／エポキシアダクト変性芳香族アミン（ビ
ィ・ティ・アール・ジャパン（株）製のアンカミンＬ
Ｏ）５０部の混合物（無溶剤系））１００部に対して、
フェノール変性炭化水素低重合体（東邦化学工業（株）
製のＴＲＥ１００、不揮発分約９５％）２０部を加え、
下水道処理施設用防食塗料を製造した。

【００５４】得られた下水道処理施設用防食塗料を塗布
量が２ｋｇ／ｍ^２になるようにスレート板にローラー塗
したのち、ビルピット槽（Ｏ病院ピット防食槽）の気相
に３ヵ月間吊り下げた。そののち、ＥＰＭＡ分析による
硫黄の侵入度およびデュローメーター硬度を評価した。

【００５５】また、得られた下水道処理施設用防食塗料
を用いて、付着強度を評価した。

【００５６】結果を表４に示す。

【００５７】

【表４】

【００５８】

【発明の効果】本発明の下水処理施設用防食塗料を下水
道処理施設内部に塗装することにより、下水道防食指針
（案）Ｄ種試験に合格する高度の防食性が付与される。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下水道処理施設内部に被覆塗膜を形成す
   るエポキシ樹脂系塗料に、フェノール変性炭化水素低重
   合体を含有させたことを特徴とする下水道処理施設用防
   食塗料。
2. 【請求項２】 前記エポキシ樹脂系塗料が、硬化剤とし
   てエポキシアダクト変性芳香族アミン系硬化剤またはマ
   ンニッヒ変性メタキシレンジアミン硬化剤を含み、接着
   性および耐硫酸性を併せもつ防食塗膜を形成することが
   できる請求項１記載の下水道処理施設用防食塗料。
3. 【請求項３】 前記防食塗膜が、下水道防食指針（案）
   のＤ種試験に合格する防食性を有する請求項１または２
   記載の下水道処理施設用防食塗料。