JP2013032419A

JP2013032419A - 塗料および塗膜

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Publication number: JP2013032419A
Application number: JP2011168119A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Saito; 博之齋藤; Takashi Sawada; 孝澤田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2011-08-01
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2013-02-14

Abstract

【課題】設備・構造物に用いられている鋼材などの金属における腐食が抑制できるようにする。
【解決手段】液状の接着剤１０１が収容されたマイクロカプセル１０２と、複数のマイクロカプセル１０２が分散された樹脂からなる塗料基材１０３とを備える。マイクロカプセル１０２は、塗料基材１０３および接着剤１０１に不溶な樹脂から構成されている。マイクロカプセル１０２は、例えば、直径５〜３００μｍ程度の球状であればよい。また、マイクロカプセル１０２の混合量は、塗料基材１０３に対して体積分率で１％以下であればよい。また、本実施の形態１における塗料により形成する塗膜の膜厚より、マイクロカプセル１０２の粒子径は小さい方がよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼材などの金属表面を保護するために用いられる塗料および塗膜に関するものである。

設備・構造物には多くの鋼材が用いられいるが、屋外で用いられているため、用いられている鋼材の腐食を防ぐことが重要となる。また、一般に、屋外で使用される設備・構造物は、外力による傷を受けやすい状態であり、用いられている鋼材も傷が形成されやすい状態となっている。このため、傷がついても、鋼材の腐食が防げるように亜鉛めっきが被膜として形成されている（非特許文献１参照）。亜鉛は、水中での腐食電位が鋼よりも低いため、傷の部分において両者が同時に水に接触すれば、亜鉛の腐食が選択的に発生し、鋼材の腐食が防げる。しかし、海岸に近い環境などで耐食性が不足する場合には、亜鉛をめっきした鋼に、塗料を塗装して耐食性の向上をはかっている。

亜鉛をめっきした鋼に塗料を塗装することにより耐食性は著しく向上する。このため、塗装を施すことで、従来では亜鉛めっきをした鋼材が適用できない場所にも、これを用いた設備や構造物を設けることが可能になった。

澤田孝、齋藤博之、東康弘、境野英朋、「電気通信用の構造物や装置に対する腐食防食技術の研究」、NTT技術ジャーナル、Ｖｏｌ．２２、Ｎｏ．１１、３２−３６頁、２０１０年 http://www.nissan-global.com/JP/TECHNOLOGY/OVERVIEW/scratch.html B. Ghosh and M. W. Urban, "Self-Repairing Oxetane-Substituted Chitosan Polyurethane Networks", SCIENCE, vol.323, pp1458-1460, 2009.

しかしながら、塗膜は、一般に外傷を受けやすい。例えば、海岸部では砂粒により外傷が形成され、山間部では砂粒に加えて氷雪により外傷が形成される。このような環境で、形成された傷が金属（鋼、亜鉛）に到達して金属を露出させると、当該部分が激しく腐食するという欠点がある。この欠点を補うため、例えば、自動車用塗料などにおいては、上塗り塗料に紫外線の照射により復元する樹脂を用いて微細な塗膜の傷を修復する技術が開発されている（非特許文献２，３参照）。しかし、この技術では、塗装表面は修復されるが、金属との界面近傍の塗膜を修復するには至らないため、期待したほど防食効果が得られないという問題がある。

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、設備・構造物に用いられている鋼材などの金属における腐食が抑制できるようにすることを目的とする。

本発明に係る塗料は、液状の接着剤が収容されたマイクロカプセルと、複数のマイクロカプセルが分散された樹脂からなる塗料基材とを備え、マイクロカプセルは塗料基材および接着剤に不溶な樹脂から構成されている。

上記塗料において、第１接着剤が収容された複数の第１マイクロカプセルと、第２接着剤が収容された複数の第２マイクロカプセルとを備え、第１接着剤は、主剤であり、第２接着剤は、硬化剤であるようにしてもよい。例えば、主剤はエポキシ樹脂であり、硬化剤はポリアミドアミンであればよい。

本発明に係る塗膜は、液状の接着剤が収容されたマイクロカプセルと、複数のマイクロカプセルが分散された樹脂からなる塗膜基材とを備え、マイクロカプセルは接着剤に不溶な樹脂から構成されている。なお、マイクロカプセルは、塗膜の膜厚より小さい径とされていればよい。

上記塗膜において、第１接着剤が収容された複数の第１マイクロカプセルと、第２接着剤が収容された複数の第２マイクロカプセルとを備え、第１接着剤は、主剤であり、第２接着剤は、硬化剤であればよい。例えば、主剤はエポキシ樹脂であり、硬化剤はポリアミドアミンであればよい。

以上説明したように、本発明によれば、接着剤を収容した複数のマイクロカプセルを塗料に分散させるようにしたので、設備・構造物に用いられている鋼材などの金属における腐食が抑制できるようになるという優れた効果が得られる。

図１は、本発明の実施の形態１における塗料の構成を示す構成図である。図２は、本発明の実施の形態２における塗料の構成を示す構成図である。図３は、本発明の実施の形態２における塗料の構成を示す構成図である。図４は、本発明の実施の形態２における塗料の構成を示す構成図である。図５は、本発明の実施の形態２における塗料の構成を示す構成図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における塗料の構成を示す構成図である。図１では、塗料の断面を模式的に示している。この塗料は、液状の接着剤１０１が収容されたマイクロカプセル１０２と、複数のマイクロカプセル１０２が分散された樹脂からなる塗料基材１０３とを備える。マイクロカプセル１０２は、塗料基材１０３および接着剤１０１に不溶な樹脂から構成されている。

接着剤１０１は、例えば、マイクロカプセル１０２の破裂により溶剤および分散媒体が蒸発して固化するもの、また、マイクロカプセル１０２の破裂により空気（大気）に触れることで固化するものであればよい。空気中の水分により固化する接着剤としては、例えば、シアノアクリレート系接着剤がある。また、塗料基材１０３は、例えば、飽和ポリエステルから構成されていればよい。なお、塗料基材１０３は、粉体塗料であってもよい。

また、マイクロカプセル１０２は、例えば、直径５〜３００μｍ程度の球状であればよい。また、マイクロカプセル１０２の混合量は、塗料基材１０３に対して体積分率で１％以下であればよい。また、本実施の形態１における塗料により形成する塗膜の膜厚より、マイクロカプセル１０２の粒子径は小さい方がよい。例えば、マイクロカプセル１０２は、塗膜の膜厚の半分以下の粒子径とすればよい。マイクロカプセル１０２は、例えば、株式会社日本マイクロカプセルプロダクツ製の接着剤カプセルであればよい。

本実施の形態１によれば、塗料を塗装して形成した塗膜においては、接着剤を収容する複数のマイクロカプセルが、塗膜基材に分散されている状態となる。このような塗膜に傷がつくと、傷がついた箇所に存在していたマイクロカプセルが破裂し、収容していた接着剤が傷の部分に滲出し、大気に触れることになる。この結果、滲出した接着剤は固化し、固化した接着剤により傷が塞がれるようになる。従って、本実施の形態１によれば、傷が形成されても、塗膜が形成されている部材（鋼材）の表面は、固化した接着剤により外界の水分や酸素から遮断された状態となる。

このように、本実施の形態１によれば、塗膜に傷が形成されても、破裂したマイクロカプセルより滲出した接着剤により傷が塞がれるようになるので、塗膜による防食機能を保持することができる。この結果、本実施の形態１における塗料による塗膜を形成しておくことで、設備・構造物に用いられている鋼材などの金属における腐食が、抑制できるようになる。なお、マイクロカプセルは、塗膜に傷が形成されることにより破裂（破損）することが重要となる。従って、塗膜に傷が形成されるときの力により破裂する材料からなるマイクロカプセルを適宜に選択して用いればよい。

［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態２における塗料の構成を示す構成図である。図２では、塗料の断面を模式的に示している。この塗料は、液状の第１接着剤２０１が収容された第１マイクロカプセル２０２と、液状の第２接着剤２１１が収容された第２マイクロカプセル２１２と、複数の第１マイクロカプセル２０２および複数の第２マイクロカプセル２１２が分散された樹脂からなる塗料基材２０３とを備える。

第１マイクロカプセル２０２は、塗料基材２０３および第１接着剤２０１に不溶な樹脂から構成されている。同様に、第２マイクロカプセル２１２は、塗料基材２０３および第２接着剤２１１に不溶な樹脂から構成されている。ここで、第１接着剤２０１は、主剤であり、第２接着剤２１１は、硬化剤であり、これらはいわゆる２液型の接着剤である。例えば、主剤はエポキシ樹脂であり、硬化剤はポリアミドアミンであればよい。また、塗料基材２０３は、例えば、飽和ポリエステルから構成されていればよい。なお、塗料基材２０３は、粉体塗料であってもよい。

また、第１マイクロカプセル２０２および第２マイクロカプセル２１２は、例えば、直径５〜３００μｍ程度の球状であればよい。また、マイクロカプセルの混合量は、塗料基材２０３に対して体積分率で１％以下であればよい。また、塗料により形成する塗膜の膜厚より、マイクロカプセルの粒子径は小さい方がよい。例えば、マイクロカプセルは、塗膜の膜厚の半分以下の粒子径とすればよい。なお、マイクロカプセルは、例えば、株式会社日本マイクロカプセルプロダクツ製の接着剤カプセルであればよい。

実施の形態２によれば、図３の断面図に示すように、鋼材２０４の表面に塗料を塗装して形成した塗膜２００においては、複数の第１マイクロカプセル２０２および複数の第２マイクロカプセル２１２が、塗膜基材２１３に分散されている状態となる。このような塗膜２００に、図４の断面図に示すように外傷４０１が形成されると、外傷４０１の形成箇所に存在していた第１マイクロカプセル２０２および第２マイクロカプセル２１２が破裂し、収容していた主剤および硬化剤が外傷４０１の部分に滲出して混合接着剤２０５となる。ここで、第１マイクロカプセル２０２および第２マイクロカプセル２１２は、塗膜２００に外傷４０１が形成されることにより破裂（破損）することが重要となる。

このため、主剤と硬化剤とが混合した混合接着剤２０５は固化（硬化）し、図５の断面図に示すように、被膜２０６を形成し、外傷４０１の部分を塞ぐようになる。従って、実施の形態２によれば、外傷４０１が形成されても、塗膜２００が形成されている鋼材２０４の表面は、固化した接着剤による被膜２０６で外界の水分や酸素から遮断された状態となる。

このように、実施の形態２によれば、塗膜に傷が形成されても、破裂したマイクロカプセルより滲出した接着剤により傷が塞がれるようになるので、塗膜による防食機能を保持することができる。この結果、実施の形態２における塗料による塗膜を形成しておくことで、設備・構造物に用いられている鋼材などの金属における腐食が、抑制できるようになる。

以上に説明したように、本発明によれば、接着剤を収容した複数のマイクロカプセルを塗料に分散させるようにしたので、この塗料で形成した塗膜においては、傷の形成などにより外力が加えられると、マイクロカプセルが破壊して接着剤が滲出して固化する。この結果、固化した接着剤により傷が塞がれるようになる。なお、接着剤の固化した状態における硬度を適切に選択すれば、マイクロカプセルの破壊により、塗膜をより硬化させることが可能となる。また、塗装を可能にするために一定の柔軟性を有する塗膜に、外力が加わった場合に、部分的に硬い場所を形成することが可能となる。

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。

１０１…接着剤、１０２…マイクロカプセル、１０３…塗料基材。

Claims

液状の接着剤が収容されたマイクロカプセルと、
複数の前記マイクロカプセルが分散された樹脂からなる塗料基材と
を備え、
前記マイクロカプセルは前記塗料基材および前記接着剤に不溶な樹脂から構成されていることを特徴とする塗料。
請求項１記載の塗料において、
第１接着剤が収容された複数の第１マイクロカプセルと、第２接着剤が収容された複数の第２マイクロカプセルとを備え、
前記第１接着剤は、主剤であり、前記第２接着剤は、硬化剤であることを特徴とする塗料。
請求項２記載の塗料において、
前記主剤はエポキシ樹脂であり、前記硬化剤はポリアミドアミンであることを特徴とする塗料。
液状の接着剤が収容されたマイクロカプセルと、
複数の前記マイクロカプセルが分散された樹脂からなる塗膜基材と
を備え、
前記マイクロカプセルは前記接着剤に不溶な樹脂から構成されていることを特徴とする塗膜。
請求項４記載の塗膜において、
前記マイクロカプセルは、前記塗膜の膜厚より小さい径とされていることを特徴とする塗膜。
請求項４または５記載の塗膜において、
第１接着剤が収容された複数の第１マイクロカプセルと、第２接着剤が収容された複数の第２マイクロカプセルとを備え、
前記第１接着剤は、主剤であり、前記第２接着剤は、硬化剤であることを特徴とする塗膜。
請求項６記載の塗膜において、
前記主剤はエポキシ樹脂であり、前記硬化剤はポリアミドアミンであることを特徴とする塗膜。