JP2018047430A

JP2018047430A - 金属の塗装方法

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Publication number: JP2018047430A
Application number: JP2016185128A
Authority: JP
Inventors: 一浩織田; Kazuhiro Oda; 貴多郎和田; Kitaro Wada
Original assignee: WADA Inc
Current assignee: WADA Inc
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2018-03-29
Anticipated expiration: 2036-09-23
Also published as: JP6700148B2

Abstract

【課題】金属のマクロセル腐食も防止できる新たな塗装方法の提供。【解決手段】金属部に対し、（１）高アルカリ性水性プライマー処理、次いで（２）（Ａ）水分散ポリエステル樹脂と（Ｂ）アクリル樹脂エマルションとを質量比（Ａ：Ｂ）１：４〜４：１の範囲で含有する処理剤によるシール処理することを特徴とする、金属部の塗装方法。【選択図】なし

Description

本発明は、ガードレール等の金属の塗装方法に関する。

多くの建造物、配管、道路等には、種々の金属が使用されている。これらの金属は、水、海水、空気中の水分、土壌中の水分等と接触することにより腐食が生じる。これら外環境の金属の腐食現象の多くは、電位の異なる二極の存在のもとで発生するイオン溶出及び電子の移動を伴う電気化学反応（電池作用）であると説明されている。この腐食には、ミクロセル腐食とマクロセル腐食があるとされている。マクロセル腐食には、金属が存在する環境により通気差系マクロセル、異種金属接触系マクロセル、異種土壌接触系マクロセル、コンクリート土壌系マクロセルがある。

これらの金属腐食に対する対策として、金属以外の材料に代える、耐腐食性塗装を行う、電気防食、電池不形成にする等の手段が採用されている。しかし、金属材料は、強度が優れている、加工性に優れる、安価である等の理由により未だ広く使用されている。従って、金属に対して耐腐食性塗装を行う手段は重要である。

耐腐食性塗装としては、種々の塗装手段が採用されているが、例えば熱硬化性、自己乳化型エポキシ樹脂と熱硬化性非自己乳化型樹脂組成物を併用した水性プライマー組成物（特許文献１）、プライマーコーティング組成物とトップコート膜とを一緒に硬化させるコイルのコーティング方法（特許文献２）が報告されている。

特表２０１０−５３９３１４号公報特表２０１１−５２２６８９号公報

しかしながら、従来の塗装手段によっては、金属表面を被覆して水や海水と接触する部分の腐食を抑制することはできるものの、前記のマクロセル腐食のような腐食はほとんど抑制できなかった。
従って、本発明は、金属のマクロセル腐食も抑制できる新たな塗装方法を提供することにある。

そこで本発明者は、金属のマクロセル腐食を有効に抑制できる塗装手段を見出すべく検討した結果、プライマー処理に続いて、水分散ポリエステル樹脂とアクリル樹脂エマルションとを特定の比率で配合したシール処理を行えば、ガードレール、橋脚中の鉄筋等のマクロセル腐食が生じる金属の腐食を抑制できることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、次の〔１〕〜〔５〕を提供するものである。

〔１〕金属部に対し、（１）高アルカリ性水性プライマー処理、次いで（２）（Ａ）水分散ポリエステル樹脂と（Ｂ）アクリル樹脂エマルションとを質量比（Ａ：Ｂ）１：４〜４：１の範囲で含有する処理剤によるシール処理することを特徴とする、金属部の塗装方法。
〔２〕（２）シール処理後、さらに（３）樹脂系塗料によるトップコート処理する〔１〕記載の塗装方法。
〔３〕金属部が、ガードレール、橋脚、鉄筋、配管、壁、鉄骨及び機械設備から選ばれる金属部である〔１〕又は〔２〕記載の塗装方法。
〔４〕（１）高アルカリ性水性プライマー処理が、無機塩によるプライマー処理である〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の塗装方法。
〔５〕（３）樹脂系塗料によるトップコート処理が、水溶性ポリウレタン樹脂製塗料、水溶性アクリル樹脂製塗料、ポリウレタン−シリコーン樹脂製塗料、アクリル−シリコーン樹脂製塗料、アスファルト樹脂製塗料から選ばれる樹脂系塗料によるトップコート処理である〔２〕〜〔４〕のいずれかに記載の塗装方法。

本発明の塗装方法によれば、プライマー処理及びシール処理、又はプライマー処理、シール処理及びトップコート処理を行うだけで、ガードレール、橋脚、鉄筋、配管、壁、鉄骨、機械設備等におけるマクロセル腐食が顕著に抑制できる。

本発明の塗装方法は、金属部に対し、（１）高アルカリ性水性プライマー処理、次いで（２）（Ａ）水分散ポリエステル樹脂と（Ｂ）アクリル樹脂エマルションとを質量比（Ａ：Ｂ）１：４〜４：１の範囲で含有する処理剤によるシール処理することを特徴とする。

本発明の塗装の対象は、金属部である。金属としては、腐食が問題となる金属であれば限定されず、鉄、鋼、亜鉛、アルミニウム、クロム、ニッケル、すず等が挙げられるが、鉄、鋼が広く使用されているため鉄、鋼を対象とするのが好ましい。

これらの金属を用いた金属部としては、ガードレール、橋脚、鉄筋、配管、壁、鉄骨、機械設備等が挙げられる。このうち、ガードレール、配管、機械設備は腐食が大きな問題となっており、これらの金属部を対象とするのが好ましい。

対象金属部は、プライマー処理前に、前記（１）のプライマーを含ませた布類、刷毛等を用いて、対象金属部表面の腐食粉塵を除去してもよい。

（１）高アルカリ性水性プライマー処理は、対象金属部表面のｐＨを上げ、アルカリ環境雰囲気とし、対象金属部表面酸化劣化部の再劣化抑制を目的とするものである。プライマー処理剤としては、高アルカリ性無機塩水溶液による処理が好ましい。ここで、無機塩水溶液としては、ケイ酸リチウム水溶液、亜硝酸リチウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液等の高アルカリ性水溶液が好ましい。このうち、ケイ酸リチウム水溶液が好ましく、水溶液のｐＨは、９〜１３が好ましく、１０〜１２がより好ましい。

（１）高アルカリ性水性プライマー処理は、金属１ｍ^２あたりプライマー有効成分量として５０〜１５０ｇが好ましく、対象金属表面状況により異なる。塗装手段としては、刷毛塗り、ローラー塗り、スプレー塗布等が挙げられる。

プライマー層が乾燥した後、（２）（Ａ）水分散ポリエステル樹脂と（Ｂ）アクリル樹脂エマルションとを質量比（Ａ：Ｂ）１：４〜４：１の範囲で含有するシール処理前によるシール処理を行う。当該シール処理により金属のマクロセル腐食が顕著に抑制できる。

シール処理剤に用いられる（Ａ）水分散ポリエステル樹脂としては、ジオールとジカルボン酸とから得られるポリエステル樹脂であって水分散型のものである。当該ジオールとしては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡにエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等を付加させたジオール、及び脂肪族ジオールから選ばれる１種又は２種以上が挙げられる。ジカルボン酸としては、フマール酸、イソフタル酸、マレイン酸等が挙げられる。

さらに好ましい水分散ポリエステルとしては、ビスフェノールＡにエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイドを付加したアルコールモノマーにフマール酸又はイソフタル酸を重合させたもので、ケトン系溶剤に溶解させ、中和剤を加えてポリエステル中のカルボキシル基をイオン化し、水を加えた後、ケトン系溶剤を留去して水系に転相した自己分散型水系ポリエステル樹脂組成物が挙げられる。

水分散系ポリエステル樹脂の平均分子量は２５００〜７００００が好ましく、粒径は０．００１〜１０μｍが好ましく、より好ましくは０．００１〜１．０μｍである。尚、水分散ポリエステルに可塑剤を添加することにより、ポリエステルの塗膜の柔軟性を増加させることもできる。

水分散ポリエステルとしては、花王社製の可塑剤が添加されている商品名「ニュートラック２０１０」「ニュートラック２０１１」、可塑剤が添加されていない「ニュートラック２０４０」等一般に市販されているものを使用することができる。

シール処理剤に用いられる（Ｂ）アクリル樹脂エマルションとしては、（メタ）アクリル酸及び（メタ）アクリル酸エステルから選ばれる１種又は２種以上の（メタ）アクリル酸系モノマーとスチレンとの共重合体のエマルションが好ましい。より好ましくは、スチレン−（メタ）アクリル酸アルキルエステル共重合体エマルション、スチレン−（メタ）アクリル酸アルキルエステル−（メタ）アクリル酸共重合体エマルションが挙げられる。ここでアクリル酸アルキルエステルとしては、アルカリによる加水分解を妨げるために、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレートやｎ−ブチル（メタ）アクリレートを使用するのが好ましい。

アクリル樹脂エマルションの不揮発分は３０〜６０％が好ましく、造膜性の観点から４５〜５５％がより好ましい。ガラス転移点（Ｔｇ）は−２０℃〜３０℃が好ましく、−２０〜１０℃と柔らかい樹脂が付着の観点からより好ましい。

アクリル樹脂エマルションとしては、イーテック社製のアクリル系エマルション、高圧ガス工業社製のスチレン・ブチルアクリレート（メタ）アクリル酸アンモニウム塩等一般に市販されているものが使用することができる。

シール処理剤においては、防腐食性の点から、成分（Ａ）と成分（Ｂ）の含有質量比（Ａ：Ｂ）は１：４〜４：１であるのが重要であり、３：７〜７：３がより好ましく、２：３〜３：２が特に好ましい。

シール処理剤には、前記成分（Ａ）及び成分（Ｂ）以外に、消泡剤、安定剤、顔料等を配合することもできる。成分（Ａ）と成分（Ｂ）を混合して使用する場合、（Ａ）２０〜８０質量％と（Ｂ）８０〜２０質量％を混合すればよく、（Ａ）３０〜７０質量％と（Ｂ）７０〜３０質量％を混合するのが好ましく、（Ａ）４０〜６０質量％と（Ｂ）６０〜４０質量％を混合するのがさらに好ましい。

成分（Ａ）と成分（Ｂ）の混合方法について特に制限はなく、ホモミキサー等通常の攪拌装置で任意の割合で混合できる。

シール剤処理は、金属１ｍ^２あたりシール処理剤有効成分量として５０〜１５０ｇが好ましく７０〜１２０ｇがより好ましい。塗装手段としては、刷毛塗り、ローラー塗り、スプレー塗布等が挙げられる。

本発明の塗装方法は、前記（１）プライマー処理及び（２）シール処理を行えばよいが、さらに（３）樹脂系塗料によるトップコート処理を行うのが、防腐食性、耐物理衝撃性、耐水性、耐熱性、美観性の点で好ましい。トップコート処理は、シール処理層が乾燥した後に行うのが好ましい。

（３）トップコート処理剤の樹脂系塗料としては、水溶性ポリウレタン樹脂製塗料、水溶性アクリル樹脂製塗料、ポリウレタン−シリコーン樹脂製塗料、アクリル−シリコーン樹脂製塗料、アスファルト樹脂製塗料が挙げられる。このうち、水溶性ポリウレタン樹脂製塗料がシール処理剤との接着特性の点から好ましい。トップコート処理剤のｐＨは、７〜８が好ましく、７がより好ましい。

また、トップコート処理剤中には、消泡剤、安定剤、顔料等を配合することもできる。
トップコート処理は、トップコート塗装厚として膜厚５０μ〜３５０μが好ましく、１００μ〜３００μがより好ましい。塗装手段としては、刷毛塗り、ローラー塗り、スプレー塗布等が挙げられる。

本発明塗装を行うことにより、金属部に対する種々の腐食、特にマクロセル腐食が顕著に抑制できる。従って、種々の建造物、ガードレール、橋脚、鉄筋、配管、壁、鉄骨、機械設備等における金属部の劣化が抑制でき、これらの金属部の耐容年数が向上する。

次に実施例を挙げて、本発明を詳細に説明する。

実施例１
（１）プライマー処理剤
（株）和田商店社製高アルカリ性水性プライマー「ＡＭＣプライマー」をプライマー処理剤とした。
（２）シール処理剤
イーテック社製アクリル系エマルション「Ｃ−４２０−Ａ１」（Ｂ１）と花王社製「ニュートラック２０４０」（Ａ１）、東亞合成社製水性浸透型吸水防止剤「アクアプルーフ」（Ａ２）、旭化成ジオテック社製シラン・シロキサン系高性能浸透性防水防止材「マジカルリペラー」（Ａ３）又は住友精化社シランエマルション「アクアシール５０Ｅ」（Ａ４）とを質量比５０：５０又は３０：７０で混合したものをシール処理剤とした。
（３）トップコート処理剤
エスケー化研（株）社製水溶性ポリウレタン樹脂製塗料「水性コンポウレタン」をトップコート処理剤として使用した。

（４）鉄製ガードレール１ｍ^２あたり８０ｇプライマー処理剤を刷毛塗りし、乾燥した。次いで、ガードレール１ｍ^２あたり１００ｇシール処理剤（Ａ：Ｂ＝５０：５０）を刷毛塗りした。さらに、塗装厚１５０μ（２回塗り）でトップコート処理剤を刷毛塗りした。

（５）４年後、前記処理したガードレールには腐食が全く生じていなかった。一方、同じ場所に存在した非処理ガードレールには、腐食が生じていた。なお、トップコート処理しない場合も充分な腐食抑制効果があった。

実施例２
（１）プライマー処理剤
（株）和田商店社製高アルカリ性水性プライマー「ＡＭＣプライマー」をプライマー処理剤とした。
（２）シール処理剤
イーテック社製アクリル系エマルション「Ｃ−４２０−Ａ１」（Ｂ１）と花王社製「ニュートラック２０４０」（Ａ１）、東亞合成社製水性浸透型吸水防止剤「アクアプルーフ」（Ａ２）、旭化成ジオテック社製シラン・シロキサン系高性能浸透性防水防止材「マジカルリペラー」（Ａ３）又は住友精化社シランエマルション「アクアシール５０Ｅ」（Ａ４）とを質量比５０：５０又は３０：７０で混合したものをシール処理剤とした。

（３）塩害による鉄筋劣化部膨張により、表層コンクリート部が剥落したコンクリート製サイロの劣化鉄筋部に、１ｍ^２あたり８０ｇプライマー処理剤を刷毛塗りし、乾燥した。次いで、劣化鉄筋部１ｍ^２あたり１００ｇシール処理剤（Ａ：Ｂ＝５０：５０）を刷毛塗りした。さらに、塗装厚１５０μ（２回塗り計）でトップコート処理剤を刷毛塗りした。
（４）２年後、前記処理したコンクリート製サイロの劣化鉄筋部は腐食が進行していなかった。一方、同じコンクリート製サイロに存在した劣化鉄筋部は、腐食が進行していた。

Claims

金属部に対し、（１）高アルカリ性水性プライマー処理、次いで（２）（Ａ）水分散ポリエステル樹脂と（Ｂ）アクリル樹脂エマルションとを質量比（Ａ：Ｂ）１：４〜４：１の範囲で含有する処理剤によるシール処理することを特徴とする、金属部の塗装方法。
（２）シール処理後、さらに（３）樹脂系塗料によるトップコート処理する請求項１記載の塗装方法。
金属部が、ガードレール、橋脚、鉄筋、配管、壁、鉄骨及び機械設備から選ばれる金属部である請求項１又は２記載の塗装方法。
（１）高アルカリ性水性プライマー処理が、無機塩によるプライマー処理である請求項１〜３のいずれか１項記載の塗装方法。
（３）樹脂系塗料によるトップコート処理が、水溶性ポリウレタン樹脂性塗料、水溶性アクリル樹脂製塗料、ポリウレタン−シリコーン樹脂製塗料、アクリル−シリコーン樹脂製塗料、アスファルト系樹脂塗料から選ばれる樹脂系塗料によるトップコート処理である請求項２〜４のいずれか１項記載の塗装方法。