JP2017121698A - 防錆膜付き基材構造、防錆加工仕様車両、防錆加工仕様機械器具、および防錆膜付き基材構造形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 優れた防錆効果を持続できるとともに、上部膜の割れの発生を防止することのできる、防錆膜付き基材構造を提供すること。【解決手段】 防錆膜付き基材構造１０は、表面に防錆膜８を備えた基材１の構造であり、防錆膜８は、ブラスト処理された基材１の基材表面に少なくともＺｎを含む金属の金属溶射により設けられた溶射被膜層２と、溶射被膜層２上に設けられた防水性の上部膜層７とからなり、上部膜層７は樹脂層、サーフェーサ処理による下地膜層、ＦＲＰ膜層、および塗膜層を含む構成とする。【選択図】 図１

Description

本発明は防錆膜付き基材構造、防錆加工仕様車両、防錆加工仕様機械器具、および防錆膜付き基材構造形成方法に係り、特に、車両や産業用機械器具を構成する基材における効果的な防錆処理を可能とする、防錆膜付き基材構造等に関するものである。

従来、橋梁、門扉・モニュメント・ダクトその他の建造物、発電・鉄鋼・化学・焼却施設その他のプラント、消防車・タンクローリー・給水車等の車両、アンテナ・信号灯などの通信・交通設備に、防錆、防食を目的として溶射（メタリコン）技術が用いられている。溶射は、現場施工の容易さ、素材変形のなさ、被膜厚制御の容易さ、対象物形状の適用範囲の広さ、加工時間の短さ、水素脆性の不発生など多くの特長を有している。

また、一般に溶射は、必要に応じ所定の前処理を行った後、各種金属・合金の溶射処理を施し、さらに必要に応じ塗装・封孔処理を行う。封孔処理は、溶射被膜に存在する微細な孔構造を埋めて外部からの浸食等を防ぐための処理であり、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂などの合成樹脂塗料や、油性塗料が用いられている。このような封孔処理についての提案が、特許文献１に開示されている。

しかし、当該開示技術は、防錆効果面から見れば、溶射被膜の上に施す、封孔処理によって形成する保護皮膜の材料たる樹脂塗料を検討することにより従来の封孔処理技術改善を図ろうとしたものに留まる。一方、前述のように消防車等の特殊な水環境を伴う車両における溶射は従来からなされているものの、車両一般に対し、特に防錆効果の求められる車台等の基材部分について、より高く、かつ持続性のある防錆効果を得られる溶射技術の利用方法はなかった。

そこで本願出願人は先に、特に車両や産業用機械器具を構成する基材における効果的な防錆処理を可能とする、防錆膜付き基材および防錆処理方法を発明し、開示した（特許文献２）。これは、 表面に防錆膜を備えた防錆膜付き基材であって、防錆膜は、ブラスト処理された基材の基材表面に、少なくともＺｎを含む金属の金属溶射により設けられた溶射被膜層と、溶射被膜層上に設けられた防水性の上部膜層とからなり、上部膜層は下からサーフェーサ処理による下地膜層、ピッチ被覆処理によるピッチ膜層、塗膜層を含んでなり、防錆膜は、その全体の厚さが１ないし２ｍｍであり、そのうちの半分以上がピッチ膜層によりなることを特徴とする、防錆膜付き基材である。この発明により、車両や産業用機械器具を構成する基材において防錆効果を高めるとともに、その効果を長く持続させることができるようになった。

特開平１１−３４３５６３号公報「特殊保護膜の処理方法」 特許４０２６８４１号公報「防錆膜付基材および防錆処理方法」

しかし、上記出願人特許発明によって確かに長期に亘る高い防錆効果を得られたものの、夏季などにおける極端な温度変化によって塗膜の下のピッチ膜層の膨張・収縮が生じ、それによるヒビ・割れの発生することがある。上部膜における割れの発生は、外観上好ましくないだけでなく、防錆膜全体の耐久性低下、防錆性能の低下にもつながり得る。したがって、優れた防錆効果とともに、上部膜のヒビ・割れの生じない方法が求められている。

そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の問題点をなくし、上記特許文献２開示技術と同等以上の優れた防錆効果を持続できるとともに、温度差の大きい環境下においても上部膜のヒビ・割れの発生を防止することのできる、防錆膜付き基材構造、防錆膜付き基材構造形成方法等を提供することである。

本願発明者は上記課題について検討した結果、上部膜にエポキシ樹脂層およびＦＲＰ（繊維強化プラスチック、Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）層を設けることによって解決できることを見出し、これに基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。

〔１〕 表面に防錆膜を備えた防錆膜付き基材構造であって、該防錆膜は、ブラスト処理された基材の基材表面に少なくともＺｎを含む金属の金属溶射により設けられた溶射被膜層と、該溶射被膜層上に設けられた防水性の上部膜層とからなり、該上部膜層は樹脂層、サーフェーサ処理による下地膜層、ＦＲＰ膜層、および塗膜層を含んでなることを特徴とする、防錆膜付き基材構造。
〔２〕 表面に防錆膜を備えた防錆膜付き基材構造であって、該防錆膜は、ブラスト処理された基材の基材表面に少なくともＺｎを含む金属の金属溶射により設けられた溶射被膜層と、該溶射被膜層上に設けられた防水性の上部膜層とからなり、該上部膜層は下から順に樹脂層、サーフェーサ処理による下地膜層、ＦＲＰ膜層、および塗膜層を含んでなることを特徴とする、防錆膜付き基材構造。
〔３〕 前記樹脂層は、Ｚｎ、Ａｌ、Ｔｉ、またはステンレス鋼の少なくともいずれかを含むことを特徴とする、〔１〕または〔２〕に記載の防錆膜付き基材構造。

〔４〕 前記樹脂層はエポキシ樹脂層であることを特徴とする、〔１〕ないし〔３〕のいずれかに記載の防錆膜付き基材構造。
〔５〕 前記上部膜層は、ピッチ被覆処理によるピッチ膜層を含まないことを特徴とする、〔１〕ないし〔４〕のいずれかに記載の防錆膜付き基材構造。
〔６〕 前記基材は、車両の車台もしくは車体の少なくともいずれか一方を構成する基材であるか、または、農業用、漁業用、林業用、畜産業用、土木業用、または建設業用の機械器具を構成する基材であることを特徴とする、〔１〕ないし〔５〕のいずれかに記載の防錆膜付き基材構造。
〔７〕 前記基材自体も防錆効果を有する構造であることを特徴とする、〔１〕ないし〔６〕のいずれかに記載の防錆膜付き基材構造。

〔８〕 〔１〕ないし〔７〕のいずれかに記載の防錆膜付き基材構造を備えていることを特徴とする、防錆加工仕様車両。
〔９〕 〔１〕ないし〔７〕のいずれかに記載の防錆膜付き基材構造を備えていることを特徴とする、防錆加工仕様機械器具。
〔１０〕 表面に防錆膜を備えた防錆膜付き基材構造を形成する方法であって、ブラスト処理された基材の基材表面に少なくともＺｎを含む金属の金属溶射により設けられた溶射被膜層を設け、該溶射被膜層上に、樹脂層、サーフェーサ処理による下地膜層、ＦＲＰ膜層、および塗膜層を含んでなる防水性の上部膜層を設けることを特徴とする、防錆膜付き基材構造形成方法。
〔１１〕 前記樹脂層はエポキシ樹脂層であって、Ｚｎ、Ａｌ、Ｔｉ、またはステンレス鋼の少なくともいずれかを含むことを特徴とする、〔１０〕に記載の防錆膜付き基材構造形成方法。

本発明の防錆膜付き基材構造、防錆加工仕様車両、防錆加工仕様機械器具、および防錆膜付き基材構造形成方法は上述のように構成されるため、これらによれば、従来技術（特許文献２開示技術）と同等以上の優れた防錆効果を長く持続できるとともに、温度差の大きい環境下においても、上部膜のヒビ・割れの発生を有効に防止することができる。つまり、外観を損なわないだけでなく、防錆膜全体の耐久性や防錆性能を、従来技術よりも長期に維持することができる。本発明は、車両や産業用機械器具を初めとして、防錆技術が要求される全ての分野において有用性が高い。

本発明の防錆膜付き基材構造の基本構成を示す断面図による説明図である。 本発明の防錆膜付き基材構造の要部構成例を示す断面図による説明図である。 本発明の防錆膜付き基材構造形成方法の構成を示すフロー図である。 図３に示すフロー中の上部膜処理工程の構成例を示すフロー図である。

以下、本発明を図面により詳細に説明するが、本発明はこれらの図面に表されたものに限定されるものではない。
図１は、本発明の防錆膜付き基材構造の基本構成を示す断面図による説明図である。なお、図は模式的に示すものであり、各層の厚さ等実際の寸法・比率がこれに限定されるものではない。また、左右方向を切って示している。図示するように本発明の防錆膜付き基材構造１０は、表面に防錆膜８を備えた基材１の構造であって、防錆膜８は、ブラスト処理された基材１の基材表面に少なくともＺｎ（亜鉛）を含む金属の金属溶射により設けられた溶射被膜層２と、溶射被膜層２上に設けられた防水性の上部膜層７とからなり、上部膜層７は樹脂層、サーフェーサ処理による下地膜層、ＦＲＰ膜層、および塗膜層を含んでなることを、主たる構成とする。

上部膜層７を構成する樹脂層、サーフェーサ処理による下地膜層、ＦＲＰ膜層、および塗膜層は、後述するようにこの順序で下から積層される構成とすることができるが、本発明はそれに限定されない。すなわち、最表面を塗膜層とする他は、樹脂層、サーフェーサ処理による下地膜層、ＦＲＰ膜層がどのような順序で積層されたものであっても、本発明の範囲内である。

ブラスト処理に用いる研磨粒としては、サンド、ガラス、アルミナ、グリッド、砥粒、鉄粉など、溶射用下地処理に適当なものであれば適宜のものを用いることができ、適宜の条件でブラスト処理を行うことができる。

本発明における溶射に用いる金属は少なくともＺｎを含むものであるため、Ｚｎ単独で用いて溶射被膜層２を構成してもよいし、また、これにＡｌ（アルミニウム）、ＳＵＳ４２０、ＳＵＳ３１６等のステンレス鋼、Ｎｉ−Ｃｒ（ニッケル−クロム）等の金属や合金を単独で加えて用い、もしくは、適宜の組み合わせの複数を加えて用いて溶射被膜層２を構成してもよい。

本発明の防錆膜付き基材構造１０における防錆膜８は、少なくともＺｎを含む溶射被膜層２による防錆効果に、その上部に設けられた種々の層から構成される防水性の上部膜層７による高い防錆効果が加わり、従来技術（特許文献２開示技術）と同等以上の優れた防錆効果を長く持続することができる。また、かかる上部膜層７の構成によって、温度差の大きい環境下においても、上部膜のヒビ・割れの発生を有効に防止できる。それにより、外観を損なわないだけでなく、防錆膜全体の耐久性や防錆性能を、従来技術よりも長期に維持することができる。

図２は、本発明の防錆膜付き基材構造の要部構成例を示す断面図による説明図である。なお、図は模式的に示すものであり、各層の厚さ等実際の寸法・比率がこれに限定されるものではない。また、左右方向および下方を切って示している。図示するように上部膜層２７は、下から順に、樹脂層２３、サーフェーサ処理による下地膜層２４、ＦＲＰ膜層２５、および塗膜層２６が積層されて構成されたものとすることができる。

このうち、樹脂層２３は、Ｚｎ、Ａｌ、Ｔｉ（チタン）、またはステンレス鋼の少なくともいずれかを含むものとすることができる。つまり、Ｚｎ、Ａｌ、Ｔｉ、もしくはステンレス鋼のいずれか１種類を含む構成、または、これらの任意の２種類以上を含む構成、いずれの構成の樹脂であってもよい。また、ステンレス鋼としては、ＳＵＳ４２０、ＳＵＳ３１６等任意の種類のものを用いることができる。これらの金属等は、粉末にする等、任意の形態にて樹脂層２３に含まれた構成とすることができる。さらに、樹脂に対する添加量も任意である。これにより、樹脂層２３自体にも防錆効果を持たせることができる。

また、樹脂層２３としては、防水作用や硬度、耐熱性等の観点から、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂等の熱硬化性樹脂が適しているが、殊に、高分子内に残存させたエポキシ基で架橋ネットワーク化させることによって硬化させるエポキシ樹脂を好適に用いることができる。樹脂層２３によって、上部膜層２７の防水性が高められ、防錆膜の防錆効果およびその持続性が高められる。

エポキシ樹脂を用いる際のプレポリマーおよび硬化剤としては、従来公知のものを自由に用いることができる。たとえば前者としてはビスフェノールＡとエピクロルヒドリンの共重合体等、また後者としては種々のポリアミンや酸無水物等である。樹脂膜層２３をエポキシ樹脂により形成する場合、たとえば３回に分けて、塗布処理するものとすることができる。ここで、最後の３回目は薄く調整、塗布して液を回り込ませるようにすると、基材が平坦ではない形態の場合でも影を生じさせず、均一な樹脂膜層を形成することができる。

また、ＦＲＰ膜層２５に用いるＦＲＰの種類も限定されず、従来公知のものを自由に用いることができる。強化剤としては、ガラス繊維、ガラス長繊維、炭素繊維、ポリエチレン繊維等種々のものがあるが、特にガラス繊維を用いたＧＦＲＰは安価である。ＦＲＰは、軽量でありながら強度が高く、耐久性に優れた材料であり、したがってＦＲＰ膜層２５により、上部膜層２７の防水性が高められ、防錆膜の防錆効果およびその持続性が高められる。

サーフェーサ処理による下地膜層２４の形成は、公知のサーフェーサ用塗料を適宜の方法で用いて行う。たとえばウレタン系樹脂製の主剤およびイソシアネート系硬化剤による２液混合型を用いた厚膜の下地膜層を用いるとよいが、本発明におけるサーフェーサ処理はそれに限定されず、３液混合型、あるいはその他の仕様・材料のものも適宜用いることができる。

塗装による塗膜層２６は、適宜の合成樹脂塗料、油性塗料、その他の塗料を、従来公知の適宜の方法により用いて構成することができる。

以上述べた構成を備える上部膜層２７の防水機能により、水はその下部の溶射被膜層２２にまで到達することが防止されるため、溶射被膜層２２の防錆効果の持続期間を、上部膜層２７によって長期化させ、防錆効果を持続させることができる。

なお、本発明に係る上部膜層２７には、ピッチ被覆処理によるピッチ膜層を含まない。ピッチは一般に、原油などの化石由来資源の黒色固形状の減圧蒸留残渣であるが、その他、コールタール・ピッチ、石炭由来のピッチの他、アスファルト、ビチューメン、その他のピッチ状材料も、ここでいうピッチに含まれる。ピッチ被膜は防水作用を有し、防錆目的に有効であるものの、上述のとおり熱による膨張・収縮でヒビ・割れが発生してしまう。かかる問題を解決するため本願発明者は、ピッチを用いずに同等以上の防錆効果およびその持続効果を得られる本発明を完成したものである。

本発明は防錆技術が要求される全ての分野において適用可能である。特に、車両の車台もしくは車体の少なくともいずれかを構成する基材、または、農業用、漁業用、林業用、畜産業用、土木業用、もしくは建設業用の機械器具を構成する基材といった、錆が発生しやすい基材に対して適用して、大きな効果を得ることができる。

また、本発明は、適用対象であるところの基材の組成・構造を選ばないが、基材自体に防錆効果が備えられたものの場合、そうではない基材と比較して、防錆効果が長期に維持される。たとえば、特定メーカー製の車両の車台・車体は、他社製と比較すると、本発明による防錆効果がより長期に維持されるが、それは、基材自体にもある程度の防錆効果が備えられているためであると考えられる。

なお、以上説明した本発明の防錆膜付き基材構造を備えている防錆加工仕様車両や防錆加工仕様機械器具もまた、本発明の範囲内である。

図３は、本発明の防錆膜付き基材構造形成方法の構成を示すフロー図である。また図４は、図３に示すフロー中の上部膜処理工程の構成例を示すフロー図である。これらに図示するように本方法は、ブラスト処理された基材３１の基材表面に少なくともＺｎを含む金属の金属溶射により設けられた溶射被膜層を設ける溶射工程Ｓ２、および、溶射被膜層上に、樹脂層・サーフェーサ処理による下地膜層・ＦＲＰ膜層・塗膜層を含んでなる防水性の上部膜層を設ける上部膜処理工程Ｓ３とを備えて構成される。なお、ブラスト処理されていない基材３０がブラスト処理工程Ｓ１に供されて、その表面がブラスト処理された基材３１が得られる。

本発明の防錆膜付き基材構造形成方法は上述のように構成されているため、溶射工程Ｓ２において、ブラスト処理済み基材３１の表面に少なくともＺｎを含む金属の金属溶射処理がなされて溶射被膜層が設けられ、ついで上部膜処理工程Ｓ３において、溶射被膜層上に、樹脂層・サーフェーサ処理による下地膜層・ＦＲＰ膜層・塗膜層を含んでなる防水性の上部膜層が設けられて、表面に防錆膜を備えた防錆膜付き基材構造が形成される。

図４に示すように上部膜処理工程Ｓ３は、樹脂層処理工程Ｓ３４、サーフェーサ処理工程Ｓ３５、ＦＲＰ膜処理工程Ｓ３６、塗装工程Ｓ３７を順に行って、溶射被膜層上に、樹脂層・サーフェーサ処理による下地膜層・ＦＲＰ膜層・塗膜層を順に積層して上部膜形成を得るものとしてもよい。

また、樹脂層はエポキシ樹脂層とし、Ｚｎ、Ａｌ、Ｔｉ、またはステンレス鋼の少なくともいずれかを含むこととしてもよい。その他、本発明の防錆膜付き基材構造形成方法において用いられる各処理、材料等は、上述した防錆膜付き基材構造におけるそれらと同様のものとすることができる。また本発明の適用範囲についても、同様である。

本発明の防錆膜付き基材構造、防錆加工仕様車両、防錆加工仕様機械器具、および防錆膜付き基材構造形成方法によれば、優れた防錆効果を長く持続できるとともに、上部膜のヒビ・割れの発生を有効に防止することができる。したがって、車両や産業用機械器具を初めとして、防錆技術が要求される全ての分野において、産業上利用性が高い発明である。

１、２１、３１…基材（ブラスト処理された）
２、２２…溶射被膜層
７、２７…上部膜層
８、２８…防錆膜
１０、３１０…防錆膜付き基材構造
２３…樹脂層
２４…サーフェーサ処理による下地膜層
２５…ＦＲＰ膜層
２６…塗膜層
３０…基材（ブラスト処理されていない）
Ｓ１…ブラスト処理工程
Ｓ２…溶射工程
Ｓ３…上部膜処理工程
Ｓ３４…樹脂層処理工程
Ｓ３５…サーフェーサ処理工程
Ｓ３６…ＦＲＰ膜処理工程
Ｓ３７…塗装工程

Claims (11)

1. 表面に防錆膜を備えた防錆膜付き基材構造であって、該防錆膜は、ブラスト処理された基材の基材表面に少なくともＺｎを含む金属の金属溶射により設けられた溶射被膜層と、該溶射被膜層上に設けられた防水性の上部膜層とからなり、該上部膜層は樹脂層、サーフェーサ処理による下地膜層、ＦＲＰ膜層、および塗膜層を含んでなることを特徴とする、防錆膜付き基材構造。
2. 表面に防錆膜を備えた防錆膜付き基材構造であって、該防錆膜は、ブラスト処理された基材の基材表面に少なくともＺｎを含む金属の金属溶射により設けられた溶射被膜層と、該溶射被膜層上に設けられた防水性の上部膜層とからなり、該上部膜層は下から順に樹脂層、サーフェーサ処理による下地膜層、ＦＲＰ膜層、および塗膜層を含んでなることを特徴とする、防錆膜付き基材構造。
3. 前記樹脂層は、Ｚｎ、Ａｌ、Ｔｉ、またはステンレス鋼の少なくともいずれかを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の防錆膜付き基材構造。
4. 前記樹脂層はエポキシ樹脂層であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の防錆膜付き基材構造。
5. 前記上部膜層は、ピッチ被覆処理によるピッチ膜層を含まないことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の防錆膜付き基材構造。
6. 前記基材は、車両の車台もしくは車体の少なくともいずれか一方を構成する基材であるか、または、農業用、漁業用、林業用、畜産業用、土木業用、または建設業用の機械器具を構成する基材であることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の防錆膜付き基材構造。
7. 前記基材自体も防錆効果を有する構造であることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載の防錆膜付き基材構造。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の防錆膜付き基材構造を備えていることを特徴とする、防錆加工仕様車両。
9. 請求項１ないし７のいずれかに記載の防錆膜付き基材構造を備えていることを特徴とする、防錆加工仕様機械器具。
10. 表面に防錆膜を備えた防錆膜付き基材構造を形成する方法であって、ブラスト処理された基材の基材表面に少なくともＺｎを含む金属の金属溶射により設けられた溶射被膜層を設け、該溶射被膜層上に、樹脂層、サーフェーサ処理による下地膜層、ＦＲＰ膜層、および塗膜層を含んでなる防水性の上部膜層を設けることを特徴とする、防錆膜付き基材構造形成方法。
11. 前記樹脂層はエポキシ樹脂層であって、Ｚｎ、Ａｌ、Ｔｉ、またはステンレス鋼の少なくともいずれかを含むことを特徴とする、請求項１０に記載の防錆膜付き基材構造形成方法。