JP2004197151A - Corrosion-resistant iron manufacturing method - Google Patents

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JP2004197151A
JP2004197151A JP2002366052A JP2002366052A JP2004197151A JP 2004197151 A JP2004197151 A JP 2004197151A JP 2002366052 A JP2002366052 A JP 2002366052A JP 2002366052 A JP2002366052 A JP 2002366052A JP 2004197151 A JP2004197151 A JP 2004197151A
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corrosion
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Hiroshi Masaoka
弘 正岡
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LUCITE JAPAN KK
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LUCITE JAPAN KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing corrosion-resistant iron having high rust-preventiveness and durability without using or containing harmful chromium compound. <P>SOLUTION: The corrosion-resistant iron is manufactured by applying a rust-preventive cover composition with a single compound (a) having at least one phenolic hydroxy group in the molecule and silane compound expressed by general formula (1), or with at least two kinds of mixtures or condensation products of two kinds of mixtures, or mixtures thereof to a surface of the iron covered by an under-coat agent mainly consisting of at least one kind of zinc and aluminum as essential ingredient, and hardening the applied stuff by the treatment at room temperature or heating treatment. In addition, a top coat composition with silicates expressed by general formula (2), silicates expressed by general formula (3), mixtures thereof or condensation products thereof is applied to the corrosion-resistant iron to form a protective layer hardened by the treatment at room temperature or heating treatment. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、耐食性鉄材の製造方法に関する。詳しくは建築材、建設機械、船舶、舟艇、橋梁、自動車、車輌等の高耐食性が要求される部位に好適な高耐食性鉄材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から鉄の防錆加工は広く行われており、酸素及び水を遮断するための各種塗料による塗装、ニッケル、銅、クロム、カドミウム、亜鉛、アルミニウム、スズなどの金属による被覆、琺瑯、クロム酸塩及びリン酸塩などによる化成処理に代表される無機被覆、電気防食法などが実用化されている。
【0003】
なかでも特に高度な防錆性能が要求される場合は、高耐食性加工法として鉄材表面を先ず亜鉛またはアルミ系金属により被覆して下塗層とし、さらにクロム酸系化成処理(クロメート処理)により上塗りを行い、次いで、必要に応じて塗料による保護層をさらに設けるという方法が実用化されている。しかしながら、クロムによる処理は防錆には極めて効果が高いが、含有する6価クロムは人体に有害であり、肝臓不全、皮膚潰瘍、鼻炎、喘息などの原因となるため近年社会問題となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は有害なクロム系化合物を使用及び含有することなく、高い防錆性とその耐久性を有する耐食性鉄材の製造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【問題を解決するための手段】
上記した本発明の目的は、亜鉛、アルミから選ばれる少なくとも1種を主成分とする下塗り剤により被覆した鉄材表面に下記(イ)、(ロ)を必須成分とする防錆被覆組成物を塗布し、室温処理または加熱処理により硬化させ、さらに下記(ハ)を必須成分とする上塗り被覆組成物を塗布し室温処理または加熱処理により硬化させてなる保護層を形成することにより達成される。
(イ)分子中に少なくとも1つのフェノール性水酸基を有する化合物
(ロ)下記の一般式(1)で示される1種もしくは2種以上のシラン化合物、一般式(1)で示されるシラン化合物の2種以上の混合物、又は一般式(1)で示されるシラン化合物の2種以上の混合物の縮合生成物、又はこれらの混合物、
【0006】
【化5】

Figure 2004197151
【0007】
式中R1はグリシドキシ基または炭素数5もしくは6のエポキシシクロアルキル基を有する1価の基;R2は1価の炭素数1〜6の低級アルキル基;Xは炭素数1〜6のアルコキシ基;及びaは0,1または2を表す。
【0008】
(ハ)一般式(2)で示されるシリケート類、及び一般式(3)で示されるケイ酸塩類群から選ばれる少なくとも1種以上のシロキサン結合を有する化合物及び/またはそれらの縮合物。
【0009】
【化6】
Figure 2004197151
【0010】
式中R3は水素原子及び1価の炭素数1〜6の低級炭化水素基の群から選ばれた基である(但しR3が複数個の場合は同一または異なっていても良い);およびbは1以上の整数である。
【0011】
【化7】
Figure 2004197151
【0012】
式中Mはアルカリ金属およびアンモニウム類の群からから選ばれた基である(但しMが複数個の場合は同一または異なっていても良い);およびnは1以上の整数である。
【0013】
さらに、上述の本発明の目的は、前述の上塗り被覆組成物を前記式(2)で示されるシリケート類及び下記式(4)で示されるシラン化合物のそれぞれ1種もしくは2種以上の共縮合物を必須成分とする被覆組成物とし、本組成物を塗付し室温処理または加熱処理により硬化することにより達成される。
【0014】
【化8】
Figure 2004197151
【0015】
式中R4は、グリシドキシ基、炭素数5もしくは6のエポキシシクロアルキル基、(メタ)アクリル基、アミノ基、メルカプト基、アリール基、及びシクロアルキル基から選ばれる1以上の官能基を有する炭素数1〜18の1価の基;炭素数1〜18のアルキル基;炭素数2〜18のアルケニル基;又は炭素数1〜18のハロゲン置換アルキル基であり、R5は炭素数1〜6の低級アルキル基であり、Yは炭素数1〜6のアルコキシ基;炭素数1〜6のケトキシム基;又は炭素数1〜6のアセトキシ基であり、cは0、1または2の整数を表す。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下本発明を詳細に説明する。
本発明における下塗り層は鉄よりもイオン化傾向の大きな亜鉛、アルミから選ばれた少なくとも1種を主成分とする金属による皮膜であり、犠牲陽極となり鉄材の酸化を妨げるものである。これら金属による下塗層は溶融鍍金、電気鍍金、浸透鍍金、化学鍍金及び溶射さらにはこれら金属の微粉を含む塗料の塗布等の方法によって形成することができる。
本発明に使用される防錆被覆組成物における成分(イ)の同一分子中に少なくとも1つのフェノール性水酸基を有する化合物としては、フェノール、クレゾール、チモール、ブロモフェノール、ナフトール、アニリノフェノール等に代表される1価フェノール類、ピロカテキン(カテコール)、レゾルシン、ヒドロキノン、オルシン、ウルシオール、ビスフェノールA、ビナフトール等に代表される2価フェノール類、ピロガロール、フロログルシン、ヒドロキシヒドロキノン、トリヒドロキシ安息香酸等に代表される3価フェノール類、タンニン酸、フェノール−ホルムアルデヒド縮合物等の多価フェノール類が例示されるがこれらに限定されるものではない。これら同一分子中に少なくとも1つのフェノール性水酸基を有する化合物は、単独でも、または、2種以上を混合しても使用することができる。これらフェノール類は、鉄と反応して鉄塩となり錯化合物を生成し、酸素の透過を低減するため、下塗り剤の酸化を抑止することができる。その結果、下塗り層の犠牲陽極としての性能劣化が抑制されるために鉄材の高耐食性が得られるものと考えられる。しかしながらこれらフェノール類は水溶性が高いため、単独で中塗り層として使用すると、たとえば上塗り層が傷を受けた場合等においては、浸水等による溶出が起こり防食耐久性が不十分となる。
【0017】
一般式(2)で示されるシラン化合物(ロ)は上記フェノール類の溶出を防止し、耐久性のある防食塗膜を形成するために使用されるものである。シラン化合物(ロ)は上記フェノール類と縮合し、高分子量化するため、上記フェノール類の溶出が防止されるとともに、シラン化合物の分子内に含まれるエポキシ基により、金属を含有する下塗り層への密着性が向上するため、これらの相乗効果により防食耐久性が向上するものと考えられる。
一般式(2)で示されるシラン化合物として
(3−グリシドキシプロピル)ジメチルエトキシシラン
(3−グリシドキシプロピル)メチルジエトキシシラン
(3−グリシドキシプロピル)ジメチルメトキシシラン
(3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン
(3−グリシドキシプロピル)トリメトキシシラン
5,6−エポキシヘキシルトリエトキシシラン
2−(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
2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン
が例示されるがこれらに限定されるものではない。
【0018】
本発明の上塗り被覆組成物として使用される成分(ハ)は乾燥によりシラノール基が脱水縮合し、3次元架橋により強固な塗膜を形成し防錆塗膜を保護するものである。式(2)で示されるシリケート類は通常ケイ素のアルコキシドの脱水縮合により得られるオリゴマーである。アルコキシドの構造、分子量については特に制限されないが、テトラメトキシシランの脱水縮合により得られるメチルシリケート及びテトラエトキシシランの脱水縮合により得られるエチルシリケートは入手が容易でかつ反応性が高く好適である。また、式(3)で示されるケイ酸塩類としては、ケイ酸リチウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム等のアルカリ金属塩、メチルトリプロパノールアンモニウムシリケート、ジメチルジプロパノールアンモニウムシリケート等のケイ酸アミン等が例示される。
【0019】
これら式(2)及び式(3)で示されるシロキサン結合を有する化合物は単独でも、または、2種以上を混合しても使用することができる。さらに、これら式(2)及び式(3)で示されるシロキサン結合を有する化合物は単独、または、2種以上を混合し、さらに縮合反応を行い、高分子量体及びまたは共縮合体として使用することもできる。
【0020】
また、本発明で得られる耐食性鉄材がたとえば高温塩水中、酸性塩水中やアルカリ性塩水中などの過酷な環境下で使用される場合式(2)及び(3)で示されるシロキサン結合を有する化合物を縮合してなる保護層の耐久性をさらに高めることを目的とし、式(2)及び(3)で示されるシロキサン結合を有する化合物と式(4)で示されるシラン化合物との共縮合体を使用することができる。式(2)及び(3)で示されるシロキサン結合を有する化合物と式(4)で示されるシラン化合物との共縮合体は式(2)及び(3)で示されるシロキサン結合を有する化合物と式(4)で示される化合物を予め縮合したものを塗布し室温処理または加熱処理により硬化させることにより得ることができるが、式(2)及び(3)で示されると式(4)で示される化合物の混合物を塗布し、室温処理または加熱処理により硬化させることによっても得ることが出来る。
一般式(4)で示されるシラン化合物としては
トリメチルクロロシラン
トリメチルメトキシシラン
メチルトリス(メチルエチルケトキシム)シラン
ジメチルジアセトキシシラン
ドデシルトリエトキシシラン
ドデシルメチルジクロロシラン
3−クロロプロピルトリクロロシラン
3−クロロプロピルトリメトキシシラン
3−クロロプロピルジメチルクロロシラン
3−クロロプロピルジメチルメトキシシラン
クロロメチルジメチルクロロシラン
クロロメチルジメチルイソプロポキシシラン
11−ブロモウンデシルジメチルクロロシラン
ビニルトリス(メチルエチルケトキシム)シラン
ビニルメチルジメトキシシラン
ビニルジフェニルエトキシシラン
アリルジメチルメトキシシラン
アリルジメチルクロロシラン
3−(N−アリルアミノ)プロピルトリメトキシシラン
(3−グリシドキシプロピル)ジメチルエトキシシラン
(3−グリシドキシプロピル)メチルジエトキシシラン
(3−グリシドキシプロピル)ジメチルメトキシシラン
(3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン
(3−グリシドキシプロピル)トリメトキシシラン
5,6−エポキシヘキシルトリエトキシシラン
2−(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
2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン
(3−アクリロキシプロピル)ジメチルクロロシラン
(3−アクリロキシプロピル)メチルジメトキシシラン
(3−メタクリロキシプロピル)メチルジクロロシラン
(3−メタクリロキシプロピル)メチルジメトキシシラン
N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルジメチルメトキシシラン
N−(6−アミノヘキシル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン
メルカプトメチルジメチルメトキシシラン
3−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン
フェニルエチルジクロロシラン
フェニルジメチルクロロシラン
フェネチルジメチルメトキシシラン
3−フェノキシプロピルトリクロロシラン
シクロヘキシルメチルジメトキシシラン
シクロオクチルジメチルクロロシラン
[2−(3−シクロヘキセニル)エチル]ジメチルメトキシシラン
が例示されるがこれらに限定されるものではない。
【0021】
本発明の耐食性鉄材の中塗りに使用される防錆被覆組成物における成分(イ)、成分(ロ)の配合比は要求される防錆性能によって決定すれば良く、特に限定されるものではないが、本発明組成物の塗工性、硬化皮膜強度の点から、好ましくは成分(イ)と成分(ロ)の重量混合比(イ):(ロ)が20:80から80:20さらに好ましくは40:60〜60:40の範囲である。
【0022】
上記中塗り剤として用いられる防錆被覆組成物は、スプレー、ディッピング、刷毛塗、印刷等により表面が亜鉛、アルミから選ばれた少なくとも1種を主成分とする下塗り剤により被覆された鉄材へ塗布することができる。塗布量は、通常乾燥膜厚で5〜200μmであるがこれに限定されない。
【0023】
また、上記防錆被覆組成物は塗布した後、例えば室温で2〜10時間、あるいは150℃で30分〜1時間加熱することにより硬化塗膜を得ることができる。さらに上塗り被覆組成物についても、同様にして前記防錆被覆組成物が被覆された鉄材表面に塗付し、硬化させ保護層を形成することができる。
【0024】
さらに、本発明の防錆被覆組成物には、本発明組成物の特性を損なわない範囲において他の添加剤を適量配合して良い。他の添加剤としては、硬化を早くする目的で添加される、金属アルコキシド等の硬化触媒、粘度を調整する目的で添加される水、アルコール類、ケトン類、グリコール類等の希釈溶剤、ガラス、石英、水酸化アルミニウム、アルミナ、カオリン、タルク、炭酸カルシウム、珪酸カルシウム、水酸化マグネシウム等の無機充填剤、アクリル樹脂粉、エポキシ樹脂粉、ポリエステル樹脂粉等の有機充填剤、カーボンブラック、ベンガラ、フタロシアニンブルー、クロ−ムイエロー、二酸化チタン等の顔料または染料に代表される着色剤、金属粉、滑剤、離型剤、界面活性剤、カップリング剤等が例示されるが、これらに限定されるものではない。
【0025】
さらに本発明により製造された耐食性鉄材は、その表面を保護、加飾、着色する目的で各種塗料、コーティング剤を塗布することができる。
【0026】
【実施例】
以下、実施例をあげて本発明の代表的な例を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
なお、例中「部」とあるのは「重量部」を表す。
[実施例1〜3、比較例1〜2:防錆被覆組成物の調製]
それぞれの防錆被覆組成物は表1の原料成分処方に従って製造した。
【0027】
【表1】
Figure 2004197151
【0028】
表1に示すそれぞれの原料成分を三角フラスコに入れ、室温で30分撹拌混合し、さらに60℃で2時撹拌混合後室温まで放冷し、目開き50μmのナイロンメッシュでろ過することにより所期の防錆被覆組成物を得た。なお、表中の原料成分(A)〜(G)は下記に示す通りである。
(A)3,4,5−トリヒドロキシ安息香酸エチルエステル(関東化学株式会社)
(B)1,2−ベンゼンジオール(関東化学株式会社)
(C)3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(S510チッソ株式会社)
(D)2−(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(S530チッソ株式会社)
(E)3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(S710 チッソ株式会社)
(F)99.5%エタノール(関東化学株式会社)
(G)精製水(関東化学株式会社)
[実施例4〜9、比較例3〜4:上塗り被覆組成物の調製]
それぞれの上塗り被覆組成物を表1の原料成分処方に従って製造した。
【0029】
【表2】
Figure 2004197151
【0030】
表2に示すそれぞれの原料成分を三角フラスコに入れ、室温で30分撹拌混合し、さらに60℃で2時撹拌混合後室温まで放冷し、目開き50μmのナイロンメッシュでろ過することにより所期の被覆組成物を得た。なお、表中の原料成分(H)〜(S)は下記に示す通りである。
(H)メチルシリケート(MS−51三菱化学株式会社)
(I)アンモニウムシリケート(アミンシリケートキャス25日産化学工業株式会社)
(J)トリメチルメトキシシラン(AY43−043東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社)
(K)N−(2−アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン(S310チッソ株式会社)
(L)3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン(S520チッソ株式会社)
(M)メチルトリス(メチルエチルケトキシム)シラン(MTO東レ株式会社)
(N)99.5%エタノール(関東化学株式会社)
(O)精製水(関東化学株式会社)
(試験片の調製)
上記のように調製した防錆被覆組成物と上塗り被覆組成物とを用いて、下記のように試験片を調製した。
【0031】
25×100×2mmの鋼鈑表面をショットブラスト法により洗浄後、溶射法により付着量が20g/m2となるように亜鉛を塗布した。この亜鉛処理された鋼鈑を表1に示す組成物に10分間浸漬後引き上げ、室温で30分乾燥後さらに150℃のオーブンで1時間乾燥させ室温まで放冷し、さらに表2に示す組成物に10分間浸漬後引き上げ、室温で30分乾燥後、さらに150℃のオーブンで1時間乾燥させ試験片とした。
(塩水噴霧試験)
上記のように調製した試験片の片面に5%食塩水を連続噴霧し、鋼鈑表面の赤錆の発生を観察した。結果を表3に示す。尚、表中の塩水噴霧試験(時間)は、試験数を各3とし、目視により内2つ以上の試験片表面に錆びが認められるまでの食塩水の噴霧時間である。
【0032】
【表3】
Figure 2004197151
【0033】
(複合サイクル試験)
調製した試験片の片面に室温で5%食塩水を4時間連続噴霧後、相対湿度95%、60℃雰囲気下に2時間放置し、さらに相対湿度95%、40℃雰囲気下に2時間放置するという一連の8時間の試験を1サイクルとし、この試験を繰り返し行い、鋼鈑表面の赤錆の発生を観察した。結果を表3に示す、尚、表中の複合サイクル試験(サイクル数)は、試験数を各3とし、目視により内2つ以上の試験片表面に錆びが認められるまでの本試験の繰り返し数である。
【0034】
【発明の効果】
表3から明らかなように、本発明により製造される耐食性鉄材は、有害なクロム化合物含有することなく高い耐食性およびその耐久性を示す。従って、本発明により製造される耐食性鉄材は建築材、建設機械、船舶、舟艇、橋梁、自動車、車輌等の部材に好適であり、広く利用できる。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a method for producing a corrosion-resistant iron material. More specifically, the present invention relates to a method for producing a high corrosion-resistant iron material suitable for a site requiring high corrosion resistance, such as a building material, a construction machine, a ship, a boat, a bridge, an automobile, a vehicle, and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, iron rust prevention processing has been widely performed, coating with various paints to block oxygen and water, coating with metals such as nickel, copper, chromium, cadmium, zinc, aluminum, tin, enamel, chromic acid Inorganic coatings typified by chemical conversion treatment with salts and phosphates, and electrolytic protection methods have been put to practical use.
[0003]
In particular, when high rust prevention performance is particularly required, the surface of the iron material is first coated with zinc or aluminum-based metal to form an undercoat layer, and then overcoated with a chromic acid-based chemical conversion treatment (chromate treatment) as a high corrosion resistance processing method. Then, a method of further providing a protective layer of a paint, if necessary, has been put to practical use. However, although treatment with chromium is extremely effective in preventing rust, hexavalent chromium contained is harmful to the human body and causes liver failure, skin ulcers, rhinitis, asthma, etc., and has recently become a social problem. .
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method for producing a corrosion-resistant iron material having high rust prevention and durability without using or containing a harmful chromium-based compound.
[0005]
[Means to solve the problem]
The object of the present invention is to apply a rust-preventive coating composition containing the following (a) and (b) as essential components to the surface of an iron material coated with an undercoating agent containing at least one selected from zinc and aluminum as a main component. The protective layer is cured by room temperature treatment or heat treatment, and further coated with an overcoating composition containing the following (c) as an essential component, and cured by room temperature treatment or heat treatment to form a protective layer.
(A) a compound having at least one phenolic hydroxyl group in the molecule (b) one or more silane compounds represented by the following general formula (1), and two or more silane compounds represented by the general formula (1) A mixture of two or more kinds, or a condensation product of a mixture of two or more kinds of silane compounds represented by the general formula (1), or a mixture thereof;
[0006]
Embedded image
Figure 2004197151
[0007]
In the formula, R 1 is a monovalent group having a glycidoxy group or an epoxycycloalkyl group having 5 or 6 carbon atoms; R 2 is a monovalent lower alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; X is alkoxy having 1 to 6 carbon atoms And a represents 0, 1 or 2.
[0008]
(C) A silicate represented by the general formula (2) and a compound having at least one or more siloxane bonds selected from the group of silicates represented by the general formula (3) and / or a condensate thereof.
[0009]
Embedded image
Figure 2004197151
[0010]
In the formula, R 3 is a group selected from the group consisting of a hydrogen atom and a monovalent lower hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms (however, when there are a plurality of R 3 s , they may be the same or different); b is an integer of 1 or more.
[0011]
Embedded image
Figure 2004197151
[0012]
In the formula, M is a group selected from the group consisting of alkali metals and ammoniums (however, when there are a plurality of M, they may be the same or different); and n is an integer of 1 or more.
[0013]
Further, the above-mentioned object of the present invention is to provide a co-condensate of one or more of silicates represented by the formula (2) and silane compounds represented by the following formula (4), respectively, This is achieved by applying the composition and curing it by room temperature treatment or heat treatment.
[0014]
Embedded image
Figure 2004197151
[0015]
In the formula, R 4 is a carbon atom having at least one functional group selected from a glycidoxy group, an epoxycycloalkyl group having 5 or 6 carbon atoms, a (meth) acryl group, an amino group, a mercapto group, an aryl group, and a cycloalkyl group. monovalent group having 1 to 18; an alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms; alkyl group having 1 to 18 carbon atoms is or halogen-substituted alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, R 5 is 1 to 6 carbon atoms Y is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms; a ketoxime group having 1 to 6 carbon atoms; or an acetoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and c represents an integer of 0, 1 or 2. .
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The undercoat layer in the present invention is a film made of a metal containing at least one selected from zinc and aluminum having a higher ionization tendency than iron, and serves as a sacrificial anode to prevent oxidation of the iron material. The undercoat layer made of these metals can be formed by a method such as hot dipping, electroplating, infiltration plating, chemical plating, and thermal spraying, and application of a paint containing fine powder of these metals.
Examples of the compound having at least one phenolic hydroxyl group in the same molecule of the component (a) in the rust preventive coating composition used in the present invention include phenol, cresol, thymol, bromophenol, naphthol, anilinophenol and the like. Dihydric phenols represented by monohydric phenols, pyrocatechin (catechol), resorcin, hydroquinone, orcin, urushiol, bisphenol A, binaphthol, pyrogallol, phloroglucin, hydroxyhydroquinone, trihydroxybenzoic acid, etc. Examples thereof include, but are not limited to, trihydric phenols, polyhydric phenols such as tannic acid and phenol-formaldehyde condensate. These compounds having at least one phenolic hydroxyl group in the same molecule can be used alone or in combination of two or more. These phenols react with iron to form an iron salt to form a complex compound, which reduces the permeation of oxygen, thereby suppressing the oxidation of the primer. As a result, it is considered that the deterioration of the performance of the undercoat layer as a sacrificial anode is suppressed, so that the high corrosion resistance of the iron material is obtained. However, since these phenols are highly water-soluble, if used alone as the intermediate coating layer, for example, when the top coating layer is damaged, the phenols are eluted by water immersion or the like, resulting in insufficient corrosion protection durability.
[0017]
The silane compound (b) represented by the general formula (2) is used for preventing the elution of the phenols and forming a durable anticorrosive coating film. The silane compound (b) is condensed with the phenols to form a high molecular weight, so that the phenols are prevented from being eluted, and the epoxy group contained in the molecule of the silane compound allows the silane compound to be added to the metal-containing undercoat layer. It is considered that since the adhesion is improved, the anticorrosion durability is improved due to a synergistic effect of these.
As the silane compound represented by the general formula (2), (3-glycidoxypropyl) dimethylethoxysilane (3-glycidoxypropyl) methyldiethoxysilane (3-glycidoxypropyl) dimethylmethoxysilane (3-glycidyl) (Xypropyl) methyldimethoxysilane (3-glycidoxypropyl) trimethoxysilane 5,6-epoxyhexyltriethoxysilane 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane 2- (3,4-epoxycyclohexyl) Examples include, but are not limited to, ethyltriethoxysilane.
[0018]
The component (c) used as the top coat composition of the present invention is one in which silanol groups are dehydrated and condensed by drying, and a strong coating is formed by three-dimensional crosslinking to protect the rust-preventive coating. The silicate represented by the formula (2) is generally an oligomer obtained by dehydration condensation of an alkoxide of silicon. Although the structure and molecular weight of the alkoxide are not particularly limited, methyl silicate obtained by dehydration condensation of tetramethoxysilane and ethyl silicate obtained by dehydration condensation of tetraethoxysilane are easily available and have high reactivity and are suitable. Examples of the silicates represented by the formula (3) include alkali metal salts such as lithium silicate, sodium silicate and potassium silicate, and silicate amines such as methyltripropanolammonium silicate and dimethyldipropanolammonium silicate. Is exemplified.
[0019]
These compounds having a siloxane bond represented by the formulas (2) and (3) can be used alone or in combination of two or more. Further, these compounds having a siloxane bond represented by the formulas (2) and (3) may be used alone or as a mixture of two or more kinds, and further subjected to a condensation reaction to be used as a high molecular weight product and / or a co-condensate. You can also.
[0020]
Further, when the corrosion-resistant iron material obtained in the present invention is used in a harsh environment such as high temperature salt water, acidic salt water or alkaline salt water, the compound having a siloxane bond represented by the formula (2) or (3) is used. For the purpose of further increasing the durability of the condensed protective layer, a co-condensate of a compound having a siloxane bond represented by formulas (2) and (3) and a silane compound represented by formula (4) is used. can do. A co-condensate of a compound having a siloxane bond represented by the formulas (2) and (3) and a silane compound represented by the formula (4) is obtained by combining a compound having a siloxane bond represented by the formulas (2) and (3) with a compound represented by the formula It can be obtained by applying a compound condensed in advance with the compound represented by the formula (4) and curing it by a room temperature treatment or a heat treatment, and when represented by the formulas (2) and (3), it is represented by the formula (4) It can also be obtained by applying a mixture of compounds and curing it by a room temperature treatment or a heat treatment.
Examples of the silane compound represented by the general formula (4) include trimethylchlorosilanetrimethylmethoxysilanemethyltris (methylethylketoxime) silanedimethyldiacetoxysylandedecyltriethoxycylandedecylmethyldichlorosilane3-chloropropyltrichlorosilane3-chloropropyltrimethoxysilane3 -Chloropropyldimethylchlorosilane 3-chloropropyldimethylmethoxysilanechloromethyldimethylchlorosilanechloromethyldimethylisopropoxysilane 11-bromoundecyldimethylchlorosilanevinyltris (methylethylketoxime) silanevinylmethyldimethoxysilanevinyldiphenylethoxysilaneallyldimethylmethoxysilaneallyldimethyl Chlorosilane 3- (N-allylamino) propyltri Toxisilane (3-glycidoxypropyl) dimethylethoxysilane (3-glycidoxypropyl) methyldiethoxysilane (3-glycidoxypropyl) dimethylmethoxysilane (3-glycidoxypropyl) methyldimethoxysilane (3-glycidyl) Sidoxypropyl) trimethoxysilane 5,6-epoxyhexyltriethoxysilane 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltriethoxysilane (3-acryloxypropyl) ) Dimethylchlorosilane (3-acryloxypropyl) methyldimethoxysilane (3-methacryloxypropyl) methyldichlorosilane (3-methacryloxypropyl) methyldimethoxysilane N- (2-aminoethyl) -3-aminopro Dimethylmethoxysilane N- (6-aminohexyl) aminopropylmethyldimethoxysilane mercaptomethyldimethylmethoxysilane 3-mercaptopropylmethyldiethoxysilanephenylethyldichlorosilanephenyldimethylchlorosilanephenethyldimethylmethoxysilane 3-phenoxypropyltrichlorosilanecyclohexylmethyldimethoxy Examples thereof include, but are not limited to, silanecyclooctyldimethylchlorosilane [2- (3-cyclohexenyl) ethyl] dimethylmethoxysilane.
[0021]
The compounding ratio of the components (a) and (b) in the rust-preventive coating composition used for the intermediate coating of the corrosion-resistant iron material of the present invention may be determined according to the required rust-preventive performance, and is not particularly limited. However, from the viewpoint of coatability and cured film strength of the composition of the present invention, the weight mixing ratio (I) :( II) of the component (A) and the component (B) is more preferably from 20:80 to 80:20. Is in the range of 40:60 to 60:40.
[0022]
The rust preventive coating composition used as the intermediate coating agent is applied to an iron material whose surface is coated with an undercoat agent containing at least one selected from zinc and aluminum by spraying, dipping, brush coating, printing, or the like. can do. The coating amount is usually 5 to 200 μm in dry film thickness, but is not limited thereto.
[0023]
After the rust-preventive coating composition is applied, a cured coating film can be obtained by heating at room temperature for 2 to 10 hours or at 150 ° C. for 30 minutes to 1 hour. Further, the top coat composition can be similarly applied to the surface of the iron material coated with the rust preventive coating composition and cured to form a protective layer.
[0024]
Further, the rust-preventive coating composition of the present invention may contain other additives in an appropriate amount as long as the properties of the composition of the present invention are not impaired. As other additives, added for the purpose of speeding up the curing, curing catalyst such as metal alkoxide, water added for the purpose of adjusting the viscosity, diluting solvents such as alcohols, ketones, glycols, glass, Inorganic fillers such as quartz, aluminum hydroxide, alumina, kaolin, talc, calcium carbonate, calcium silicate, magnesium hydroxide, etc .; organic fillers such as acrylic resin powder, epoxy resin powder, polyester resin powder, carbon black, red iron, phthalocyanine Examples include coloring agents represented by pigments or dyes such as blue, chrome yellow, and titanium dioxide, metal powders, lubricants, release agents, surfactants, coupling agents, and the like, but are not limited thereto. Absent.
[0025]
Furthermore, various paints and coating agents can be applied to the corrosion-resistant iron material manufactured according to the present invention for the purpose of protecting, decorating, and coloring the surface.
[0026]
【Example】
Hereinafter, typical examples of the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
In the examples, “parts” means “parts by weight”.
[Examples 1-3, Comparative Examples 1-2: Preparation of rust-preventive coating composition]
Each rust-preventive coating composition was manufactured according to the raw material component formulation in Table 1.
[0027]
[Table 1]
Figure 2004197151
[0028]
Each raw material component shown in Table 1 was placed in an Erlenmeyer flask, stirred and mixed at room temperature for 30 minutes, further stirred at 60 ° C. for 2 hours, allowed to cool to room temperature, and filtered through a nylon mesh having openings of 50 μm. A rust preventive coating composition was obtained. In addition, the raw material components (A) to (G) in the table are as shown below.
(A) 3,4,5-trihydroxybenzoic acid ethyl ester (Kanto Chemical Co., Ltd.)
(B) 1,2-benzenediol (Kanto Chemical Co., Ltd.)
(C) 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (S510 Chisso Corporation)
(D) 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane (S530 Chisso Corporation)
(E) 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (S710 Chisso Corporation)
(F) 99.5% ethanol (Kanto Chemical Co., Ltd.)
(G) Purified water (Kanto Chemical Co., Ltd.)
[Examples 4 to 9, Comparative Examples 3 to 4: Preparation of overcoat coating composition]
Each top coat composition was produced according to the raw material component formula in Table 1.
[0029]
[Table 2]
Figure 2004197151
[0030]
Each raw material component shown in Table 2 was placed in an Erlenmeyer flask, stirred and mixed at room temperature for 30 minutes, further stirred and mixed at 60 ° C. for 2 hours, allowed to cool to room temperature, and filtered through a nylon mesh having openings of 50 μm. Was obtained. In addition, the raw material components (H) to (S) in the table are as shown below.
(H) Methyl silicate (MS-51 Mitsubishi Chemical Corporation)
(I) Ammonium silicate (Amine silicate CAS 25 Nissan Chemical Industries, Ltd.)
(J) Trimethylmethoxysilane (AY43-043 Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.)
(K) N- (2-aminoethyl) 3-aminopropylmethyldimethoxysilane (S310 Chisso Corporation)
(L) 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane (S520 Chisso Corporation)
(M) Methyl tris (methyl ethyl ketoxime) silane (MTO Toray)
(N) 99.5% ethanol (Kanto Chemical Co., Ltd.)
(O) Purified water (Kanto Chemical Co., Ltd.)
(Preparation of test piece)
Using the rust-preventive coating composition and the overcoating composition prepared as described above, test pieces were prepared as follows.
[0031]
After cleaning the surface of a 25 × 100 × 2 mm steel plate by a shot blast method, zinc was applied by a thermal spraying method so that the adhesion amount became 20 g / m 2 . The zinc-treated steel sheet was immersed in the composition shown in Table 1 for 10 minutes, pulled up, dried at room temperature for 30 minutes, further dried in an oven at 150 ° C. for 1 hour, and allowed to cool to room temperature. Immersed in the sample for 10 minutes, pulled up, dried at room temperature for 30 minutes, and further dried in a 150 ° C. oven for 1 hour to obtain a test piece.
(Salt spray test)
One side of the test piece prepared as described above was continuously sprayed with 5% saline, and the occurrence of red rust on the steel sheet surface was observed. Table 3 shows the results. In addition, the salt water spray test (time) in the table is the spray time of the salt solution until rust is visually observed on two or more of the test pieces, with the number of tests being three.
[0032]
[Table 3]
Figure 2004197151
[0033]
(Compound cycle test)
One side of the prepared test piece is continuously sprayed with 5% saline at room temperature for 4 hours, and then left for 2 hours in an atmosphere of 60% with a relative humidity of 95%, and further left for 2 hours in an atmosphere of 40% with a relative humidity of 95%. A series of 8 hour tests was defined as one cycle, and this test was repeated, and the occurrence of red rust on the steel sheet surface was observed. The results are shown in Table 3. In the composite cycle test (cycle number) in the table, the number of tests was 3 and the number of repetitions of this test until rust was visually observed on at least two of the test specimen surfaces. It is.
[0034]
【The invention's effect】
As is clear from Table 3, the corrosion-resistant iron material produced according to the present invention exhibits high corrosion resistance and its durability without containing harmful chromium compounds. Therefore, the corrosion-resistant iron material manufactured by the present invention is suitable for building materials, construction machines, ships, boats, bridges, automobiles, vehicles and the like, and can be widely used.

Claims (3)

表面が亜鉛及びアルミニウムから選ばれた少なくとも1種を主成分とする下塗り剤により被覆された鉄材表面に、下記(イ)及び(ロ)を必須成分とする防錆被覆組成物を塗布し、室温処理または加熱処理により硬化させ、さらに保護層として下記(ハ)を必須成分とする上塗り被覆組成物を塗布し、室温処理または加熱処理により硬化させてなる耐食性鉄材の製造方法。
(イ)分子中に少なくとも1つのフェノール性水酸基を有する化合物;
(ロ)下記の一般式(1)で示されるシラン化合物を単独で、一般式(1)で示されるシラン化合物の2種以上の混合物、一般式(1)で示されるシラン化合物の2種以上の混合物の縮合生成物、又はそれらの混合物;
Figure 2004197151
(式中、R1はグリシドキシ基または炭素数5もしくは6のエポキシシクロアルキル基を有する1価の基、R2は1価の低級アルキル基、Xはアルコキシ基、aは0、1または2を表す。)
(ハ)下記の一般式(2)で示されるシリケート類、下記の一般式(3)で示されるケイ酸塩類、それらの混合物、又はそれらの縮合物;
Figure 2004197151
(式中、R3は水素原子及び1価の低級炭化水素基からなる群から選ばれた基である、但しR3が複数個の場合は同一または異なっていても良く、bは1以上の整数である。)
Figure 2004197151
(式中、Mはアルカリ金属及びアンモニウム類からなる群からから選ばれた基であり、但しMが複数個の場合は同一または異なっていても良く、nは1以上の整数である。)
A rust-preventive coating composition containing the following (a) and (b) as essential components is applied to the surface of an iron material whose surface is coated with an undercoat agent containing at least one selected from zinc and aluminum as a main component, and A method for producing a corrosion-resistant iron material, wherein the composition is cured by a treatment or a heat treatment, and a top coat composition containing the following (c) as an essential component is applied as a protective layer and cured by a room temperature treatment or a heat treatment.
(A) a compound having at least one phenolic hydroxyl group in the molecule;
(B) The silane compound represented by the following general formula (1) alone, a mixture of two or more silane compounds represented by the general formula (1), and two or more silane compounds represented by the general formula (1) A condensation product of a mixture of the above, or a mixture thereof;
Figure 2004197151
(Wherein, R 1 is a monovalent group having a glycidoxy group or an epoxycycloalkyl group having 5 or 6 carbon atoms, R 2 is a monovalent lower alkyl group, X is an alkoxy group, and a is 0, 1, or 2. Represents.)
(C) silicates represented by the following general formula (2), silicates represented by the following general formula (3), mixtures thereof, or condensates thereof;
Figure 2004197151
(Wherein, R 3 is a group selected from the group consisting of a hydrogen atom and a monovalent lower hydrocarbon group. However, when there are a plurality of R 3 s , they may be the same or different, and b is 1 or more. It is an integer.)
Figure 2004197151
(Wherein, M is a group selected from the group consisting of alkali metals and ammoniums, provided that when M is plural, they may be the same or different, and n is an integer of 1 or more.)
前記の上塗り被覆組成物剤が、前記式(2)で示されるシリケート類の1種もしくは2種以上と、下記式(4)で示されるシラン化合物の1種もしくは2種以上との共縮合物を必須成分とする被覆組成物である、請求項1に記載の耐食性鉄材の製造方法。
Figure 2004197151
(式中、R4はグリシドキシ基、炭素数5もしくは6のエポキシシクロアルキル基、(メタ)アクリル基、アミノ基、メルカプト基、アリール基、及びシクロアルキル基から選ばれる1以上の官能基を有する炭素数1〜18の1価の基;炭素数1〜18のアルキル基;炭素数2〜18のアルケニル基;又は炭素数1〜18のハロゲン置換アルキル基であり、R5は炭素数1〜6の低級アルキル基であり、Yは炭素数1〜6のアルコキシ基;炭素数1〜6のケトキシム基;又は炭素数1〜6のアセトキシ基であり、cは0、1または2の整数を表す。)
The overcoat coating composition is a co-condensate of one or more silicates represented by the formula (2) and one or more silane compounds represented by the following formula (4) The method for producing a corrosion-resistant iron material according to claim 1, which is a coating composition containing, as an essential component.
Figure 2004197151
(Wherein, R 4 has one or more functional groups selected from a glycidoxy group, an epoxycycloalkyl group having 5 or 6 carbon atoms, a (meth) acryl group, an amino group, a mercapto group, an aryl group, and a cycloalkyl group. monovalent group having 1 to 18 carbon atoms; an alkenyl group having 2 to 18 carbon atoms; alkyl group having 1 to 18 carbon atoms is or halogen-substituted alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, R 5 is 1 to carbon atoms 6 is a lower alkyl group, Y is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms; a ketoxime group having 1 to 6 carbon atoms; or an acetoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and c is an integer of 0, 1 or 2. Represents.)
前記防錆被覆組成物において、成分(イ)と、成分(ロ)とを20:80〜80:20の重量比で含有する被覆組成物である請求項1に記載の耐食性鉄材の製造方法。The method for producing a corrosion-resistant iron material according to claim 1, wherein the rust-preventive coating composition is a coating composition containing component (a) and component (b) in a weight ratio of 20:80 to 80:20.
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