JP2006160776A

JP2006160776A - 水性ジンクリッチ塗料

Info

Publication number: JP2006160776A
Application number: JP2004349458A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Kano; 達弥加納
Original assignee: Aisin Chemical Co Ltd
Current assignee: Aisin Chemical Co Ltd
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2006-06-22

Abstract

【課題】水性ジンクリッチ塗料において、実際に製品として用いられる焼き入れボルト等に塗布した場合でも、製品用として充分な耐食性を発揮すること。
【解決手段】亜鉛スラリーにバインダーとしてケイ酸カリウムを混合し、実施例１〜４と薄片状シリカの添加量を変化させた水性ジンクリッチ塗料を作製し、ＪＩＳＫ−５４００の「７．８塩水噴霧試験」に準じて耐食性を試験した。焼き入れボルトをショットブラストにより下地処理して、各水性ジンクリッチ塗料をディップスピン法で塗布した後、３００℃で１０分間焼き付けてテストピースを作製し、塩水噴霧試験装置内に入れて塩水の霧の作用で塗膜に赤錆が発生するまでの時間を調べた。薄片状シリカを添加しない比較例１が１６８時間で赤錆が発生したのに対し、実施例１では３３６時間、実施例２では６７２時間、実施例３では１１７６時間と、薄片状シリカの添加量が増えるにしたがって耐食性が向上した。
【選択図】なし

Description

本発明は、アルカリケイ酸塩をバインダーとして使用前にアルカリケイ酸塩を亜鉛粉末と混合して、または予め調整しておいた亜鉛粉末含有スラリーにバインダーを混合して塗装に用いられる水性ジンクリッチ塗料の耐食性の向上に関するものである。

亜鉛の鉄に対する犠牲防食作用を利用した塗料はジンクリッチ塗料として広く利用されているが、有機溶剤を含有するものが主であり、環境に悪影響を与えるという問題がある。また、有機溶剤を用いない水性ジンクリッチ塗料においては、亜鉛と水の混合による水素ガスの発生という問題や、防錆性能に劣るという問題がある。さらに、クロム酸をバインダーとしたジンクリッチ塗料も広く利用されているが、クロムを含有するために環境に悪影響を与えるという問題がある。

そこで、本発明者は、先に、アルカリケイ酸塩の溶液にイオン交換水を添加して加水分解させて重合度を低下させたものと亜鉛粉末を混合することによって、亜鉛粉末の表面にシリカの緻密な皮膜が形成されて亜鉛と水との接触が防止されて亜鉛粉末の高い水中安定性が得られ、安定性が高く安価な亜鉛粉末含有スラリーを得て、これにケイ酸リチウムをバインダーとして混合して攪拌することによって防錆性能に優れた水性ジンクリッチ塗料を得るという発明についての出願をしている（特許文献１）。
特開２００４−２６３７号公報

しかしながら、上記特許文献１における防錆性能試験（耐塩水噴霧性試験）は、水性ジンクリッチ塗料を未処理冷延鋼板にエアスプレーで塗布して焼き付けたものを試料として使用したものであり、その結果耐塩水噴霧性１１００時間以上という結果を得ているが、実際に製品として用いられる焼き入れボルト等に用いた場合には条件が厳しくなるため耐塩水噴霧時間が３分の１以下になり、製品用として充分な防錆性能（耐食性）を有しているとは言えないという問題点があった。

そこで、本発明は、実際に製品として用いられる焼き入れボルト等に塗布した場合でも、製品用として充分な耐食性を発揮する水性ジンクリッチ塗料を提供することを課題とするものである。

請求項１の発明にかかる水性ジンクリッチ塗料は、アルカリケイ酸塩と亜鉛粉末とを含む水性ジンクリッチ塗料に薄片状シリカを添加したものである。

請求項２の発明にかかる水性ジンクリッチ塗料は、請求項１の構成において、前記薄片状シリカは、前記亜鉛粉末に対して約０．３重量％以上を添加したものである。

請求項３の発明にかかる水性ジンクリッチ塗料は、請求項１または請求項２の構成において、前記薄片状シリカは、前記亜鉛粉末に対して約０．９重量％以上を添加したものである。

請求項４の発明にかかる水性ジンクリッチ塗料は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１つの構成において、前記薄片状シリカは、厚みが０．００１μｍ〜１μｍの範囲内でアスペクト比が１０以上であるものである。

請求項５の発明にかかる水性ジンクリッチ塗料は、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１つの構成において、前記薄片状シリカは、厚みが０．０１μｍ〜０．５μｍの範囲内でアスペクト比が３０以上であるものである。

請求項６の発明にかかる水性ジンクリッチ塗料は、請求項１乃至請求項５のうちいずれか１つの構成において、バインダーとしてケイ酸カリウムまたはケイ酸ナトリウムを用いたものである。

請求項１の発明にかかる水性ジンクリッチ塗料は、アルカリケイ酸塩と亜鉛粉末とを含む水性ジンクリッチ塗料に薄片状シリカを添加したものである。これによって、本発明者は、水性ジンクリッチ塗料を塗布・乾燥してなる塗膜の耐食性が著しく向上することを見出し、この知見に基いて本発明を完成するに至ったものである。薄片状シリカを添加することによって水性ジンクリッチ塗料からなる塗膜の耐食性が著しく向上する理由としては、薄片状シリカが薄片状であるため塗膜中に基材に対して水平に配向するのでバリア効果が向上し、腐食因子の透過を抑止すること、また薄片状シリカ表面に存在するシラノール基によって、基材への密着力が向上し、さらに塗膜強度が向上して塗膜劣化を防ぐこと、によるものと考えられる。

これによって、最適量の薄片状シリカを添加した水性ジンクリッチ塗料を実際に製品として用いられる焼き入れボルトに浸漬塗布して遠心振り切りし、焼き付けたものを試料として耐食性試験（耐塩水噴霧性試験）を行った結果、従来の水性ジンクリッチ塗料の約７倍にまで耐塩水噴霧時間が伸びて、充分な耐食性を示すに至った。

このようにして、実際に製品として用いられる焼き入れボルト等に塗布した場合でも、製品用として充分な耐食性を発揮する水性ジンクリッチ塗料となる。

請求項２の発明にかかる水性ジンクリッチ塗料は、薄片状シリカを亜鉛粉末に対して約０．３重量％以上添加したものである。これによって、水性ジンクリッチ塗料を塗布してなる塗膜中の重量％に換算すると０．２重量％以上の薄片状シリカが添加されることになる。かかる微量の薄片状シリカを添加するだけでも顕著な効果が得られ、従来の水性ジンクリッチ塗料の約２倍に耐塩水噴霧時間が伸びて、薄片状シリカを亜鉛粉末に対して約０．３重量％以上添加することによって、耐食性が向上するという効果が得られることが判明した。

請求項３の発明にかかる水性ジンクリッチ塗料は、薄片状シリカを亜鉛粉末に対して約０．９重量％以上添加したものである。これによって、水性ジンクリッチ塗料を塗布してなる塗膜中の重量％に換算すると０．９重量％以上の薄片状シリカが添加されることになる。これによって、従来の水性ジンクリッチ塗料の約７倍にまで耐塩水噴霧時間が伸びて、充分な耐食性を示すに至った。なお、薄片状シリカを亜鉛粉末に対して約０．９重量％を超えて添加量を増やしても耐食性は殆ど向上しないことが分かった。したがって、この添加量が最適な添加量となる。

請求項４の発明にかかる水性ジンクリッチ塗料においては、添加される薄片状シリカの厚みが０．００１μｍ〜１μｍの範囲内でアスペクト比が１０以上である。本発明者は、鋭意実験研究の結果、薄片状シリカの厚みとアスペクト比がかかる値であれば、塗膜中に基材に対して水平に配向してバリア効果を向上させ、薄片状シリカ表面に存在するシラノール基によって基材への密着力と塗膜強度が向上するという効果が得られることを見出し、この知見に基いて本発明を完成したものである。

請求項５の発明にかかる水性ジンクリッチ塗料においては、添加される薄片状シリカの厚みが０．０１μｍ〜０．５μｍの範囲内でアスペクト比が３０以上である。請求項４の発明にかかる薄片状シリカの厚みとアスペクト比でも耐食性の向上は充分見られるが、本発明者は、鋭意実験研究の結果、厚みが０．０１μｍ〜０．５μｍの範囲内でアスペクト比が３０以上であれば、より顕著な耐食性の向上が表われることを見出し、この知見に基いて本発明を完成したものである。

請求項６の発明にかかる水性ジンクリッチ塗料は、バインダーとしてケイ酸カリウムまたはケイ酸ナトリウムを用いたものである。従来技術の項で説明したように、従来の水性ジンクリッチ塗料においては、バインダーとしてケイ酸リチウムを用いている。しかし、ケイ酸リチウムは高価であり、また付着性にも劣るため、安価で付着性にも優れるケイ酸カリウムまたはケイ酸ナトリウムをバインダーとして用いることによって、より低コストで付着性にも優れた水性ジンクリッチ塗料を得ることができる。

このようにして、安価で付着性にも優れ、実際に製品として用いられる焼き入れボルト等に塗布した場合でも、製品用として充分な耐食性を発揮する水性ジンクリッチ塗料となる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

まず、亜鉛スラリーの作製法について説明する。イオン交換水４９．４重量部にメタケイ酸ソーダ０．７５重量部を溶解させ、さらに界面活性剤０．２重量部を混合した後、亜鉛粉末４９．５重量部を混合し、１６時間攪拌して亜鉛スラリーを得た。この亜鉛スラリーの組成を表１にまとめて示す。

この亜鉛スラリーにバインダーとしてケイ酸カリウムを混合し、さらに薄片状シリカを添加して、水性ジンクリッチ塗料を得た。なお、実施例１，２，３，４と薄片状シリカの添加量を変化させた水性ジンクリッチ塗料を作製した。また、比較のために薄片状シリカを添加しない比較例１、薄片状シリカの代わりに同様な薄片状の構造を有する天然雲母を添加した比較例２、及び合成雲母を添加した比較例３をも作製した。それぞれの配合を表２にまとめて示す。

表２に示されるように、亜鉛スラリーの配合量は実施例１〜４，比較例１〜３を通じて全て６１．７重量％、バインダーとしてのケイ酸カリウムの配合量も実施例１〜４，比較例１〜３を通じて全て３０．０重量％であり、薄片状シリカの配合量は実施例１〜４において、０．１重量％，０．２重量％，０．３重量％，０．６重量％と増やして行き、その増分だけイオン交換水の配合量を減らすことによって、合計が１００％になるようにした。同様に、比較例２，３においても、天然雲母、合成雲母を０．６重量％添加した分だけイオン交換水の配合量を減らすことによって、合計が１００％になるようにした。

このようにして作製した各水性ジンクリッチ塗料の耐食性について、試験した。耐食性については、ＪＩＳＫ−５４００の「７．８塩水噴霧試験」に準じて試験した。

即ち、まず、鋼鉄製焼き入れボルトをショットブラスト（サンドブラスト）により下地処理して、各水性ジンクリッチ塗料をディップスピン法（焼き入れボルトを各水性ジンクリッチ塗料に浸漬した後、遠心振り切りする。）で塗布した後、３００℃で１０分間焼き付けて、テストピースを作製した。これらのテストピースを塩水の霧が発生する装置（塩水噴霧試験装置）内に入れて試験をし、主として塩水の霧の作用で塗膜に赤錆・ふくれ・剥がれが発生するまでの時間を調べた。塩水噴霧試験装置の使用条件としては、試験室内の温度３５±１℃、試験室内の相対湿度９５〜９８％、加湿器の温度４７±１℃、塩水の濃度５ｗ／ｖ％、等が定められている。

この結果、表２に示されるように、比較例１においては１６８時間で赤錆が発生し、比較例２では１４４時間、比較例３では１６８時間で赤錆が発生し、天然雲母、合成雲母を添加しても耐食性を向上させる効果がないことが分かった。これに対して、実施例１においては３３６時間、実施例２においては６７２時間、実施例３においては一気に１１７６時間と、薄片状シリカの添加量が増えるにしたがって耐食性が向上し、実施例４においては１１７６時間と、実施例３と同様の耐食性を示している。よって、本実施の形態の水性ジンクリッチ塗料においては、耐食性に関しては薄片状シリカの添加量（水性ジンクリッチ塗料中における重量％）は実施例３の０．９重量％で充分であることが分かった。

このようにして、本実施の形態の水性ジンクリッチ塗料においては、薄片状シリカを少量添加することによって耐食性が著しく向上し、充分実用に耐える水性ジンクリッチ塗料となる。

本実施の形態においては、バインダーとしてケイ酸カリウムを用いているが、ケイ酸ナトリウムやケイ酸リチウム等の他のケイ酸アルカリ化合物を用いても良い。

また、本実施の形態においては、亜鉛スラリーを作製するのに界面活性剤を添加しているが、界面活性剤は必ずしも用いなくても良い。

水性ジンクリッチ塗料のその他の部分の組成、成分、配合量、材質、大きさ、作製方法等についても、本実施の形態に限定されるものではない。

Claims

アルカリケイ酸塩と亜鉛粉末とを含む水性ジンクリッチ塗料に薄片状シリカを添加したことを特徴とする水性ジンクリッチ塗料。
前記薄片状シリカは、前記亜鉛粉末に対して約０．３重量％以上を添加したことを特徴とする請求項１に記載の水性ジンクリッチ塗料。
前記薄片状シリカは、前記亜鉛粉末に対して約０．９重量％以上を添加したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水性ジンクリッチ塗料。
前記薄片状シリカは、厚みが０．００１μｍ〜１μｍの範囲内でアスペクト比が１０以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１つに記載の水性ジンクリッチ塗料。
前記薄片状シリカは、厚みが０．０１μｍ〜０．５μｍの範囲内でアスペクト比が３０以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１つに記載の水性ジンクリッチ塗料。
バインダーとしてケイ酸カリウムまたはケイ酸ナトリウムを用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか１つに記載の水性ジンクリッチ塗料。