JP2004035828A - 水分散可能な亜鉛粉末及び亜鉛粉末含有水性塗料 - Google Patents

Abstract

【課題】６価クロムを一切使用することなく、水中に長期間安定して分散可能な亜鉛粉末、及び亜鉛粉末含有水性塗料を提供すること。
【解決手段】亜鉛粉末、及び、前記亜鉛粉末１００重量部に対して０．１〜１０重量部の分子中にメルカプト基を有するシランカップリング剤を含有することにより水分散可能な亜鉛粉末とする。そして、その亜鉛粉末を用いて水性塗料を構成する。
【選択図】　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は人体に有害な６価クロムの不存在下でも水中で安定な亜鉛粉末、及び亜鉛粉末含有水性塗料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から金属表面における防錆処理剤として、亜鉛粉末とクロム酸を主成分とする水系の処理剤が多用されてきた。このような処理剤は、６価クロムを含有しており、その不働態化作用により、水と反応しやすい亜鉛を水中で長期間安定に保つことができる。また６価クロムは皮膜形成後にも亜鉛を活性な状態に保ち、亜鉛の犠牲防食作用（亜鉛が鉄よりも電気化学的に卑な金属であるため、鉄より先に溶出し、鉄の溶出を抑える作用）を可能とするとともに、鉄素地を不働態化することで長期的な防食皮膜を形成する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の処理剤は、人体および環境に対して有害な６価のクロムイオンを含有しているため、人体への悪影響や皮膜からのクロムの溶出による環境汚染が懸念されていた。また、国内外において６価クロムの使用を法的に規制する動きも出ており、金属表面における防錆処理剤においても、クロムフリー技術を確立することが嘱望されていた。また、一般的な塗料の水系化の動きの中で亜鉛粉末を含有する塗料に関しても水系化が嘱望されているが、クロム酸を使用せず、水と反応しやすい亜鉛粉末を水中で長期間安定して分散させる処方が確立されていないため、市場の要求を満たせていない。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、６価クロムを一切使用することなく、水中に長期間安定して分散可能な亜鉛粉末、及び亜鉛粉末含有水性塗料を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本請求項１に係る水分散可能な亜鉛粉末は、亜鉛粉末、及び前記亜鉛粉末１００重量部に対して０．１〜１０重量部の分子中にメルカプト基を有するシランカップリング剤を含有することを、構成としたものである。
【０００６】
また、本請求項２に係る亜鉛粉末含有水性塗料は、請求項１に係る水分散可能な亜鉛粉末を含有していることを、構成としたものである。
【０００７】
【作用】
本発明は、上述したような構成を備えていることによって、以下のような本発明に特有の作用を奏する。
【０００８】
まず、本請求項１に係る水分散可能な亜鉛粉末によれば、亜鉛粉末及び前記亜鉛粉末１００重量部に対して０．１〜１０重量部の分子中にメルカプト基を有するシランカップリング剤を含有する構成としたことによって、亜鉛粉末が水中において水と反応して多量のガスが発生したりして塗料の性状が損なわれることなく、長期に亘って安定に分散する。しかも、シランカップリング剤には、六価クロム等の有害な物質が含まれていないため、人体や環境への影響が著しく軽減する。メルカプト基を有するシランカップリング剤が、亜鉛粉末を水中において、長期に亘って安定に分散させる機構については、定かではないが、シランカップリング剤の分子中に含まれるメルカプト基が、亜鉛粉末と選択的に化学結合をし、亜鉛粉末の反応を抑制する保護効果を与えるためと考えられる。
【０００９】
また、本請求項２に係る亜鉛粉末含有水性塗料によれば、請求項１に記載の水分散可能な亜鉛粉末を含有する水性塗料を構成したことによって、亜鉛粉末含有水性塗料のクロムフリー化が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明で用いる亜鉛粉末は、その粒径や形状に関して特に制限はないが、例えば球状、扁平状、棒状等の形態をとり得る。特に扁平状の場合、被塗物への被覆効果が高く、優れた防錆性能を有することになる。
【００１１】
この扁平状の亜鉛粉末は、ボールミルやアトライタ等により展延処理して得られるものであり、その平均アスペクト比（平均長径／平均厚み）が１０以上のものがより好ましい。
【００１２】
展延処理する際には、当該シランカップリング剤を粉砕助剤として用い、亜鉛表面を直接被覆しても良く、また一般的な粉砕助剤としてステアリン酸等の飽和脂肪酸やオレイン酸等の不飽和脂肪酸等を併用しても良い。
【００１３】
また、亜鉛粉末表面がすでに上記粉砕助剤により被覆されている場合には、その表面を混錬処理等により、当該シランカップリング剤にて処理しても良い。
【００１４】
この混練処理は有機溶媒の存在下にて行うことができるが、特に水溶性溶媒を用いた場合には、処理後のスラリー状亜鉛粉末分散体をそのまま水性塗料に展開することが可能であるため有利である。もちろん、非水溶性の溶媒を使用し、処理後にその溶媒を乾燥除去した上で、水に混和させることも可能である。
【００１５】
前記、水溶性溶媒としてはプロピレングリコールやエチレングリコール等のグリコール系溶媒、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒、ブチルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒等が挙げられる。
【００１６】
本発明で用いるシランカップリング剤は、メルカプト基を１分子中に含むものであれば、その他の反応基、置換基について特に限定されるものではないが、例えば、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。
【００１７】
本発明においては、前記シランカップリング剤を１種単独で用いても良いし、２種以上併用しても良い。
【００１８】
亜鉛粉末に対する前記シランカップリング剤の添加量は、亜鉛粉末１００重量部に対し０．１〜１０重量部が好ましい。シランカップリング剤が０．１重量部より少ない場合には亜鉛粉末の表面を処理するのに十分ではなく水中での安定性が不十分となることがあり、また１０重量部を超える場合にはシランカップリング剤が余剰となりコスト的に不利となる。
【００１９】
本発明の亜鉛粉末は、水性塗料用樹脂を使用し、従来公知の塗料化手法により亜鉛粉末含有水性塗料を製造することができる。
【００２０】
前記水性塗料用樹脂としては、例えば、珪酸ソーダ、エチルシリケート等の無機系樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の有機系樹脂を挙げることができ、これらは１種単独でも良いし、２種以上を併用しても良い。特に無機系樹脂の場合には空隙が多いため亜鉛同士の直接接触を図ることができ、亜鉛の犠牲防食作用を効果的に発揮することができる。
【００２１】
また、前記亜鉛粉末含有水性塗料には、例えば、アルミフレークのような異種金属粉末やアルコール系溶剤、セロソルブ系溶剤、グリコール系溶剤といった水溶性の溶剤、顔料、染料、分散剤、消泡剤等の塗料用添加剤を添加しても良い。特にアルミフレークは亜鉛粉末の白錆発生を抑制する効果がある。
【００２２】
本発明の亜鉛粉末は水中で安定に存在し得るため、水性塗料に配合するものとして好適に使用されるが、溶剤型塗料に配合した場合にも、何ら問題はない。
【００２３】
以下に本発明を実施例及び比較例により詳細に説明するが、本発明はこれら組み合わせにのみ限定されるものではない。
【００２４】
実施例１
表１の配合にしたがって扁平状亜鉛粉末（平均長径１５μｍ、平均厚み０．５μｍ）とγ―メルカプトプロピルトリメトキシシランをプロピレングリコール中で３時間混合攪拌することで、亜鉛粉末の表面がγ―メルカプトプロピルトリメトキシシランで処理された亜鉛粉末含有スラリーを得た。得られた亜鉛粉末含有スラリーについて以下の各試験を行った結果を表１に記号で示した。各記号の意味については、表１の下に注記している。
【００２５】
水分散性
亜鉛粉末含有スラリーを亜鉛粉末量で１０ｇとなるように２００ｍｌ三角フラスコに計り取り、純水１００ｍｌ加えてよく攪拌した後の分散性を目視にて確認した。
【００２６】
水希釈安定性
亜鉛粉末含有スラリーを亜鉛粉末量で１０ｇとなるように２００ｍｌ三角フラスコに計り取り、純水１００μｍを加えてよく攪拌した後、ゴム栓付きメスピペットを取り付け、２０℃で２４時間放置した後のガス発生量を測定した。
【００２７】
塗料の貯蔵安定性
亜鉛粉末量で３０重量部の亜鉛粉末含有スラリーに対し、リチウムシリケート３０重量部を加え、さらに純水２０重量部加えてよく攪拌し、水性塗料を作製した。この塗料を２０℃で３ヶ月間貯蔵した後の性状を目視にて確認した。
【００２８】
耐食性
予め脱脂した軟鋼板に上記作製塗料をバーコーターで乾燥時の膜厚が５μｍとなるよう均一に塗布し、１２０℃で１５分予備乾燥した後、２５０℃で３０分焼付けを行ったテストパネルについて、ＪＩＳ−Ｚ　２３７１に準拠して塩水噴霧試験を行い、錆の発生状況を目視にて確認した。
【００２９】
実施例２〜８
実施例１と同じく表１の配合に従って、所定の成分を所定の配合量混合・攪拌して７種類の亜鉛粉末含有スラリーを得た。得られた亜鉛粉末含有スラリーについて、実施例１と同様の各試験を行い、その結果を表１に示した。
【００３０】
比較例１〜４
表１の配合に従って、所定の成分を所定の配合量混合・攪拌した亜鉛粉末含有スラリーを得て、実施例１と同様の各試験を行った。その結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
表１に示した実施例１〜８、比較例１〜４の結果から明らかなように、分子中にメルカプト基を含有するシランカップリング剤によって亜鉛粉末表面を処理することによって、水分散性及び水希釈安定性が著しく向上する。また、分子中にメルカプト基を含有するシランカップリング剤によって処理された亜鉛粉末を用いた塗料は、貯蔵安定性及び耐食性の点でも格段に優れており、この亜鉛粉末が水性塗料の顔料として適していることが裏付けられている。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、上述したような構成を備えていることによって、以下のような本発明に特有の効果を奏する。
【００３４】
本請求項１に係る水分散可能な亜鉛粉末によれば、亜鉛粉末、及び前記亜鉛粉末１００重量部に対して０．１〜１０重量部の分子中にメルカプト基を有するシランカップリング剤を含有する構成としたことによって、亜鉛粉末が水中に分散した状態においても、長期に亘り、水素ガスの発生が抑制される。
【００３５】
また、本請求項２に係る亜鉛粉末含有水性塗料によれば、請求項１に記載の水分散可能な亜鉛粉末を含有する塗料として構成したことによって、亜鉛粉末含有水性塗料のクロムフリー化が可能となり、しかも、水素ガスの発生が少ない塗料が得られる。

Claims (2)

1. 亜鉛粉末、及び、前記亜鉛粉末１００重量部に対して０．１〜１０重量部の分子中にメルカプト基を有するシランカップリング剤を含有することを特徴とする水分散可能な亜鉛粉末。
2. 請求項１に記載の水分散可能な亜鉛粉末を含有することを特徴とする亜鉛粉末含有水性塗料。