JP2018066055A

JP2018066055A - 鉄錆還元防錆処理剤の製造方法

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Publication number: JP2018066055A
Application number: JP2016219206A
Authority: JP
Inventors: 野村　英司; Eiji Nomura; 英司野村; 章夫尾崎; Akio Ozaki
Original assignee: ARROWING KK; SANEIJI KK
Current assignee: ARROWING KK; SANEIJI KK
Priority date: 2016-10-19
Filing date: 2016-10-19
Publication date: 2018-04-26
Anticipated expiration: 2036-10-19
Also published as: JP6811958B2

Abstract

【課題】塗装に当たり鋼鉄製基材に発生している錆除去を行うことなく塗装を可能にする鉄錆還元防錆処理剤を提供する。【解決手段】鉄錆還元防錆処理剤は、還元性リン酸系鉱酸、タンニン酸と炭素数５以下のアルコールを配合したものである。これにより、鋼鉄の赤錆や酸化被膜を還元して黒錆に転換し、耐腐食性、耐酸化性に優れた防錆皮膜を形成することが出来る。【選択図】なし

Description

本発明は、鉄鋼、ステンレスなど鋼鉄製基材のへの塗装に当たっての下地前処理用防錆の前処理に関する技術分野であり、鋼鉄製基材面に発生する鉄錆を下地用塗料によって還元することにより、鉄錆を機械的に除去することなく塗装出来る下地前処理を兼ねた鉄錆還元防錆処理剤に係わるものである。

鋼鉄製基材への塗装時には、表面に発生している鉄錆を除去しないと、鋼鉄の酸化進行による鉄錆層の拡大、塗膜の劣化や密着性の低下による塗膜の剥離が生じていた。このため鋼鉄製基材への塗装に当たっては、鋼鉄製基材に発生している鉄錆は、サンドペーパー、ケレン、サンドブラストなどの機械的除去によって基材の前処理が必須であった。この塗装前の基材前処理は多大な労力を要し、この下地前処理の軽減化が強く求められていた。この対策として、これまで下地用塗料にリン酸、リン酸亜鉛等のリン酸化合物に配合することが提案されていたが、鉄錆内部の浸透性、還元力が小さく、塗膜の防錆性、耐久性の性能より満足できるものではなかった。

特開２００４−３３８２３６特開２００５−１０５３３７特開２００９−４０９２９

本発明は、鋼鉄製基材への塗装時の下地前処理において、従来のような機械的な鉄錆除去作業を行うことなく、鋼鉄製基材に下地塗料を直接塗布することにより塗料中の還元物質が鉄錆中に浸透し、赤色や茶褐色の鉄錆と反応して、黒錆に転換を図る鉄錆還元防錆処理剤に関するものであり、同時に優れた防錆性と耐候性を有する下地塗膜の形成を行うものである。

本発明の第１発明は、鋼鉄製基材への塗装に当たっての下地前処理剤において、還元性物質として、還元性リン酸系鉱酸を配合し、防錆能力を高めるタンニン酸を配合し、さらに浸透性を高めるために炭素数５以下のアルコール類を配合することを特徴とする鉄錆還元防錆処理剤であり、含有している還元性リン酸系鉱酸、タンニン酸が鉄錆層への浸透性が強く、また鉄錆との還元反応性にも優れている。

本発明の第２発明は、鋼鉄製基材への塗装における下地前処理剤において、前記の鉄錆還元防錆処理剤の還元性リン酸系鉱酸として、次亜リン酸、亜リン酸の少なくとも１種以上を含むことを特徴とする鉄錆還元防錆処理剤である。還元性リン酸系鉱酸としては、次亜リン酸、亜リン酸が鉄錆に対する還元反応性に優れており、次亜リン酸、亜リン酸の配合が好ましい。

本発明の第３発明は、鋼鉄製基材への塗装における下地前処理としての鉄錆還元防錆処理剤は、還元性鉱酸と共に、さらに還元性リン酸化合物（亜鉛・アルミ・カルシウムなどの還元性リン酸との化合物）を追加の配合させることが、塗膜の還元性・耐久性の面からも更に好ましいことを見出した。

本発明の鉄錆還元防錆処理剤は、鉄錆を除去する素地調整の前処理作業を行うことなく、鉄錆発生面に塗装が可能であり、また鋼鉄製基材の酸化被膜や錆層への浸透性が高く、錆に還元化と防錆性を発現する。これより塗装作業の大幅な軽減、ならびに塗膜の耐久性が向上することから塗装費用、塗装基材の維持管理費用が大幅に軽減される。

本発明において使用する還元性リン酸系鉱酸としては、亜リン酸、次亜リン酸がこのましい。これらの還元性リン酸系の鉱酸は、鉄錆と反応して、酸化鉄を還元し、また鋼鉄製基材とも反応して還元性リン酸鉄を形成して防錆性を発揮する。還元性リン酸系鉱酸の配合割合は、塗料中に０．５〜３０重量％の配合が好ましい。還元性リン酸系鉱酸の配合量が０．５重量％未満では防錆性が低下し、３０重量部を超えると塗膜強度耐水性が低下する。

上記の還元性リン酸系鉱酸と共に、さらにこれらの化合物として、亜リン酸鉄、亜リン酸カルシウム、亜リン酸マグネシウム、亜リン酸アルミニウム、次亜リン酸鉄、次亜リン酸カルシウム、次亜リン酸マグネシウム、次亜リン酸アルミニウムなどを、還元性リン酸系鉱酸と共に配合してもよい。これらの還元性リン酸系鉱酸の化合物を配合すると、鉄錆との還元反応の持続性、塗膜の防錆能力が向上することから、塗料中に０．５〜２０重量％含有させることが好ましい。特に還元性リン酸系鉱酸と亜鉛、アルミ、カルシウムとの化合物が、防食性の面より優れている。

本発明の鉄錆還元防錆処理剤において、還元性と防錆性を高めるために使用するタンニン酸としては、柿渋、アカシヤ・マンギウム・ラジアータパインなどの樹皮抽出液などを用いることが出来るが、五倍子から抽出し精製されたものが好ましい。塗料中のタンニン酸分の配合は、１〜２０重量％が好ましい。タンニンの配合量が、１重量％未満では、錆への密着性、防錆性が低下する。２０重量％を超えると耐水性が低下する。

本発明に於いて使用するアルコール類は、炭素数が５以下の低級アルコールが鉄錆への浸透性の面より好ましい。これに該当するアルコール類はメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｉ−ブタノール、ｎ−ペンタノールなどである。

本発明の鉄錆還元防錆処理剤が水溶性であり、また、危険物第４類（引火性液体）に該当しないようにするため、アルコール類の配合量は、５〜５０重量％の範囲で使用する。鉄錆還元反応性、防錆能力、基材の錆面への浸透性の面よりより特に２０〜５０重量％の配合が好ましい。

本発明の鉄錆還元前処理剤においては、防錆性能を相乗的に高める物質として、必要に応じて還元性を有しないリン酸、リン酸化合物を添加しても良い。リン酸化合物としては、鉄、アルミ、亜鉛、カルシウムなどがリン酸塩が防食性の面よりこの好ましい。

本発明の鉄錆還元防錆処理剤は、還元性リン酸系鉱酸、タンニン酸に更にエマルジョン樹脂バインダーを配合して、形成膜の強度や耐久性、耐水性の強化を図ってもよい。

本発明の鉄錆還元防錆処理剤の製造方法は、各原料を混合機に投入し、混合・分散の処理を行うが、分散機は微粒メディアを使用する湿式分散機で行うことが好ましい。本発明の鉄錆還元防錆処理剤は、酸性物質の添加によりＰＨを３．０〜６．５の弱酸性の範囲に調整される。酸性物質は、リン酸、クエン酸、酒石酸などを使用することが出来る。
本発明の防錆塗前処理剤は、水系塗料なので、錆の発生状態、鋼材の表面状態に応じて適宜に純水・弱酸性水で希釈して濃度調整、粘度調整して塗布することが好ましい。

本発明の鉄錆還元防錆処理剤の使用方法は、塗装の前処理として塗布対象の鋼鉄基材の表面に対して発生している錆層を除去することなく、鉄錆還元防錆処理剤を塗布することにより、表面の錆や酸化膜を還元し、酸化の進行を防御する防錆皮膜を形成することが出来る。つまり本発明の鉄錆還元防錆処理剤の使用により鋼鉄製基材の錆剥離の前処理（素地整備／ケレン作業）を行うことなく塗装することが出来、基材の錆層を還元し、防錆性、耐候性、密着性が優れた防錆皮膜を形成することが本発明の特徴である。

即ち、還元性リン酸系鉱酸が、塗布対象の鋼鉄製基材に発生している鉄の赤錆（Ｆｅ_２Ｏ_３）を還元反応によって黒錆（Ｆｅ_３Ｏ_４）に転換し、また鋼鉄製基材とも反応して防錆能力が高いリン酸鉄を形成し、同時にタンニンが還元された鉄イオンと結合して、高い防錆力と密着性を発揮するものである。

また、前記の理由より本発明の鉄錆還元反応水系防錆塗料は、錆の発生していない鋼鉄製基材や構築物に対しても、通常の酸化鉄（ベンガラ）系下地塗料に比べて優れた防錆性、防食性を発揮することが出来る。

以下本発明の実施例と比較例を示す。

純水：３０重量部、エチルアルコール：３００重量部、タンニン酸：３００重量部、次亜リン酸：１００重量部を湿式分散機に加えて混合分散して、実施例１の鉄錆還元防錆処理剤を得た。

浮き錆のみを除いた鋼板（ケレン未処理品）に対して、実施例１の鉄錆還元防錆処理剤を塗布量：１００ｇ／ｍ^２で塗布し、２５℃×１日の乾燥後、防水膜用クリア塗料としてアクリル樹脂エマルジョン（昭和高分子製ＡＰ１３５０）を１５０ｇ／ｍ^２の割合で塗布し、２５℃×５日間で静置・乾燥して試験片とした。その後、耐水性は試験片を５０℃の温水中に７日間浸漬し、また、煮沸試験は沸騰水で１時間加熱し、その後、取り出した試験を２５℃×１日間乾燥させた。試験片の塗膜の外観の異常の有無を観察し、また碁盤目テープ剥離試験を実施した。

防錆性についてはこの試験片を５％の食塩水、３５℃中で７２時間噴霧し、錆の発生の有無を観察した。さらに耐候性はサンシャインウエザオメーター試験で１，０００時間後の塗膜状況を観察した。その結果を表１に示す。

純水：３００重量部、エチルアルコール：３００重量部、タンニン酸：３００重量部、亜リン酸：１００重量部を湿式分散機に加えて混合分散して、実施例２の鉄錆還元防錆処理剤を得た。この実施例２の鉄錆還元防錆処理剤を浮き錆のみを除いた鋼板（ケレン未処理品）に対して、実施例１の鉄錆還元防錆処理剤を塗布量：１００ｇ／ｍ^２の割合で塗布し、２５℃×１日の乾燥をした。その後、防水膜用クリア塗料としてアクリル樹脂エマルジョン（昭和高分子製ＡＰ１３５０）を１５０ｇ／ｍ^２の割合で塗布し、２５℃×５日間で静置・乾燥して試験片とした。実施例１と同様に塗膜を評価し、測定結果を表１に示す。

純水：３００重量部、エチルアルコール：３００重量部、タンニン酸：３００重量部、亜リン酸：５０重量部、亜リン酸亜鉛：５０重量部を湿式分散機に加えて混合分散して、実施例３の鉄錆還元防錆処理剤を得た。この実施例３の鉄錆還元防錆処理剤を浮き錆のみを除いた鋼板（ケレン未処理品）に対して、実施例１の鉄錆還元防錆処理剤を塗布量：１００ｇ／ｍ^２の割合で塗布し、２５℃×１日の乾燥をした。その後、防水膜用クリア塗料としてアクリル樹脂エマルジョン（昭和高分子製ＡＰ１３５０）を１５０ｇ／ｍ^２の割合で塗布し、２５℃×５日間で静置・乾燥して試験片とした。実施例１と同様に塗膜を評価し、測定結果を表１に示す。

比較例１

鉄錆還元防錆処理剤で前処理することなく、対象の鋼板（ケレン未処理品）に対して、防水膜用クリア塗料としてアクリル樹脂エマルジョン（昭和高分子製ＡＰ１３５０）：１５０ｇ／ｍ^２の割合で塗布し、２５℃×５日間で静置・乾燥して試験片とした。実施例１と同様に塗膜を評価し、測定結果を表１に示す。

比較例２

純水：７００重量部、タンニン酸：３００重量部を湿式分散機に加えて混合分散して、比較例２の前処理剤を得た。この実施例２の前処理剤を浮き錆のみを除いた鋼板（ケレン未処理品）に対して、比較例２の前処理剤を塗布量：１００ｇ／ｍ^２の割合で塗布し、２５℃×１日の乾燥をした。その後、防水膜用クリア塗料としてアクリル樹脂エマルジョン（昭和高分子製ＡＰ１３５０）を１５０ｇ／ｍ^２の割合で塗布し、２５℃×５日間で静置・乾燥して試験片とした。実施例１と同様に塗膜を評価し、測定結果を表１に示す。

比較例３

純水：６００重量部、タンニン酸：３００重量部、還元性リン酸の代わりに通常のリン酸１００重量部を湿式分散機に加えて混合分散して、比較例３の前処理剤を得た。浮き錆のみを除いた鋼板（ケレン未処理品）に対して、この比較例３の前処理剤を鋼板基材の表面に塗布量：１００ｇ／ｍ^２の割合で塗布し、２５℃×１日の乾燥をした。その後、防水膜用クリア塗料としてアクリル樹脂エマルジョン（昭和高分子製ＡＰ１３５０）を１５０ｇ／ｍ^２の割合で塗布し、２５℃×５日間で静置・乾燥して試験片とした。実施例１と同様に塗膜を評価し、測定結果を表１に示す。

Claims

鋼鉄製基材への塗装における鉄錆の前処理処理剤において、鉄錆の還元性物質として還元性鉱酸と、さらにタンニン酸、炭素数５以下のアルコール類を配合することを特徴とする鉄錆還元防錆処理剤。
鋼鉄製基材への塗装における下地前処理剤において、鉄錆の還元性物質としての還元性鉱酸が、次亜リン酸、亜リン酸の少なくとも１種以上を含むことを特徴とする請求項１の鉄錆還元防錆処理剤。
鋼鉄製基材への塗装における下地前処理剤において、還元性鉱酸と共に、さらに還元性リン酸化合物（亜鉛・アルミ・カルシウムなどの還元性リン酸との化合物）を追加の配合することを特徴とする請求項１、２の鉄錆還元防錆処理剤。