JP2022140340A - 耐食層を有する鉄系金属管 - Google Patents

Abstract

【課題】耐食性の向上された耐食層を有する鉄系金属管を提供すること。【解決手段】亜鉛、アルミニウムおよび無機系展着剤を含有する塗料を塗布して得られた耐食層を外表面に有する鉄系金属管であって、前記耐食層中の亜鉛の含有量が８５～９０質量％であり、アルミニウムの含有量が０．２５～２．０質量％である鉄系金属管。【選択図】なし

Description

本発明は、外面に耐食層を有する鉄系金属管、とりわけ、所定のジンクリッチペイントによる塗膜を有する耐食性に優れた鋳鉄管に関する。

従来、上下水道管等には鋳鉄管や鋼管等の鉄系金属管が用いられている。例えばこのような鉄系金属管の外面には、地中に埋設する水道管の腐食を防止するために、亜鉛系溶射やジンクリッチペイント等の亜鉛系プライマーによる下塗りを施し、この亜鉛系プライマー層の上塗り塗料として、例えば日本水道協会規格ＪＷＷＡ Ｋ １３９「水道用ダクタイル鋳鉄管合成樹脂塗料」の基準を満たす合成樹脂塗料を塗装して塗膜層を形成することが行われている。

ここで、ジンクリッチペイントは亜鉛系溶射に比べて刷毛などにより形状が複雑な部位においても塗装が容易に行えるというメリットがある。ジンクリッチペイントによる鉄系金属の防食効果は、亜鉛の白錆発生による犠牲陽極作用であるが、亜鉛単体では犠牲陽極作用による亜鉛の溶出が大きく、長寿命化が難しい。

特許文献１には、金属粉末を含む塗料において、金属粉末および展着剤を質量比で６：４～８：２含有する塗料において、金属粉末中に亜鉛に加えアルミニウムを５～５０質量％含有させることにより、防食性能の向上が図られ、アルミニウムの含有量が金属組成中３質量％未満では亜鉛にアルミニウムを加えることによる実質的な防食性能の向上効果を得にくくなることが記載されている。

特開２０１４－２５０１５号公報

しかしながら、亜鉛のより高い含有量を有するジンクリッチペイントでは、アルミニウムを添加することによりアルミニウムの不動態被膜形成の影響により、亜鉛の犠牲陽極作用が阻害される場合があり、耐食性についてはさらに改善の余地がある。

したがって、本発明は耐食性の向上された耐食層を有する鉄系金属管を提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく検討した結果、鉄系金属管の耐食層に用いる無機展着剤を用いるジンクリッチペイントにおいて、得られる耐食層中の亜鉛の含有量が８５～９０質量％であり、アルミニウムの含有量が所定量となるように亜鉛およびアルミニウムを含有させることにより、耐食性がより向上することを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、
［１］亜鉛、アルミニウムおよび無機系展着剤を含有する塗料を塗布して得られた耐食層を外表面に有する鉄系金属管であって、
前記耐食層中の亜鉛の含有量が８５～９０質量％、好ましくは８７～９０質量％であり、アルミニウムの含有量が０．２５～２．０質量％、好ましくは０．５～２．０質量％、より好ましくは０．５～１．５質量％、さらに好ましくは０．７５～１．５質量％、特に好ましくは０．７５～１．２５質量％である鉄系金属管、
［２］前記無機系展着剤が、アルキルシリケート樹脂である上記［１］記載の鉄系金属管、
［３］前記耐食層の外面に合成樹脂塗料による被膜層が形成されている上記［１］または［２］記載の鉄系金属管、ならびに
［４］鋳鉄管である上記［１］～［３］のいずれかに記載の鉄系金属管
に関する。

本発明によれば、亜鉛、アルミニウムおよび無機系展着剤を含有する塗料を塗布して得られた耐食層を外表面に有する鉄系金属管において、耐食層中の亜鉛の含有量を８５～９０質量％、アルミニウムの含有量を０．２５～２．０質量％とすることにより、耐食性がより向上した鉄系金属管を得ることができる。

本発明は、亜鉛、アルミニウムおよび無機系展着剤を含有する塗料を塗布して得られた耐食層を外表面に有する鉄系金属管であって、前記耐食層中の亜鉛の含有量が８５～９０質量％、アルミニウムの含有量が０．２５～２．０質量％である鉄系金属管に関するものである。ジンクリッチペイントにアルミニウムを添加する態様は、アルミニウムの不動態被膜形成を利用し、アルミニウムによる耐食性を付与するとともに、亜鉛の過剰な犠牲陽極作用を抑制することによりジンクリッチペイントの耐食性の長寿命化を達成するものであるが、亜鉛を８５～９０質量％と高い含有量で含有する際には、アルミニウムの添加量が高いと逆に赤錆の発生が助長される。これは、アルミニウムの不動態被膜形成の影響により逆に亜鉛の犠牲陽極作用が阻害されることに起因すると考えられ、アルミニウムに起因する膨れの発生も懸念される。アルミニウムの含有量を０．２５～２．０質量％とすることにより、このような弊害を生じることなくより耐食性が向上されるものと考えられる。

＜耐食層＞
本発明により鉄系金属管の外面に施される耐食層は、亜鉛、アルミニウムおよび無機系展着剤を含有する塗料（ジンクリッチペイント）を塗布して得られるものであり、実質的には亜鉛、アルミニウムおよび無機系展着剤からなることが好ましい。また、本明細書において亜鉛およびアルミニウムの含有量について記載する場合、その値は、耐食層（乾燥塗膜）における含有率を示すものとする。

（亜鉛）
耐食層に用いられる亜鉛は亜鉛粉末として含有させることができ、亜鉛粉末としては、通常のジンクリッチペイントに使用されているものと同様のものを使用することができる。例えば、金属亜鉛の粉末状のものやフレーク状のものなどが挙げられる。また、亜鉛をすでに含有する無機展着剤を使用した市販のジンクリッチペイントを用いることもできる。その場合には、本発明の亜鉛およびアルミニウムの含有量を満たすものとなるように、亜鉛やアルミニウムをさらに添加して用いる。

耐食層中の亜鉛の含有量は、８５質量％以上であり、８７質量％以上であることが好ましい。亜鉛の含有量が８５質量％未満であると、亜鉛による犠牲陽極作用の効果が弱くなり、赤錆発生が助長され、耐久性が低下するおそれがある。また、本発明の耐食層中の亜鉛の含有量は、９０質量％以下である。亜鉛の含有量が９０質量％を超えると、必要な量の展着剤を含有させることができず、塗装作業性の低下や塗膜付着性の低下が生じるおそれがある。

（アルミニウム）
アルミニウムとしては粉末状またはペースト状のものを使用することができるが、アルミペーストにはペースト状にするために樹脂が混ぜられており、この樹脂が添加後にＺｎやＡｌ粉末の連続性を阻害する要因となる可能性があり、赤錆発生を助長させる要因となり得るためアルミニウムは粉末状のものを使用することが好ましい。

耐食層中のアルミニウムの含有量は、０．２５質量％以上であり、０．５質量％以上が好ましく、０．７５質量％以上がより好ましい。アルミニウムの含有量が０．２５質量％未満であると、十分に亜鉛の溶出を抑制することができなくなるおそれがある。また、本発明の耐食層中のアルミニウムの含有量は、２．０質量％以下であり、１．５質量％以下が好ましく、１．２５質量％以下がより好ましい。アルミニウムの含有量が２．０質量％を超えると、アルミニウムの不動態被膜形成の影響により亜鉛の犠牲陽極作用が阻害され、赤錆の発生が助長されるおそれや、アルミニウムに起因する膨れが発生するおそれがある。耐食層中のアルミニウムの含有量の好ましい範囲は、０．２５～２．０質量％の範囲の中で様々な要因により変わるが、例えば、０．５～２．０質量％、０．５～１．５質量％、０．２５～１．２５質量％、０．７５～２．０質量％、０．７５～１．５質量％、０．７５～１．２５質量％などである。

（金属粉末）
亜鉛やアルミニウムの金属粉末の形状は、球状、フレーク状であることが好ましい。粉末が球状である場合は、平均粒径が１０μｍ～２０μｍ程度であることが好ましい。また、フレーク状である場合、平均長さが４０μｍ程度、厚さが１０μｍ程度であることが好ましい。

（無機系展着剤）
無機系の展着剤としては、特に限定されるものではないが、アルキルシリケート樹脂を用いることが好ましい。

耐食層を形成するジンクリッチペイントを塗装する方法としては、エアレススプレー塗装、エアスプレー塗装、ローラーや刷毛などを使用することができる。

耐食層の膜厚は、鋳鉄管の種類や用途によって適宜設定することができるが、水道管用の鋳鉄の場合、おおよそ７５～２５０μｍが好ましく、１５０～２５０μｍがより好ましい。

＜鉄系金属管＞
本発明の鉄系金属管は、例えば鋳鉄管、鋼管、銅管などの金属管が挙げられる。鉄系金属管には、その表面にエポキシ系、ラテックス系または亜鉛溶射などの下地処理が施されていても良い。本発明の鉄系金属管の用途としては、上下水道用、貯水用など特に限定されるものではないが、本発明の耐食層の高い耐食性を考慮すると、上下水道用などの鋳鉄管であることが特に好ましい。具体的には、鋳鉄管は、上下水道管などに広く用いられ、様々な埋設環境で使用されることが多く、特に管外面の耐久性、耐食性の向上が求められている。

＜合成樹脂塗料被膜層＞
本発明の鉄系金属管には、上述の耐食層の表面に合成樹脂塗料による被膜層を設けることができる。合成樹脂塗料被膜層は、単層としてもよいが、下塗り層および上塗り層の２層としてもよい。合成樹脂塗料被膜層を設けることで、耐食層の防食性を向上させ、耐久性を高めることができる。また、合成樹脂塗料被膜層により鉄系金属管、特に鋳鉄管に美観を付与することができる。

合成樹脂塗料としては、特に限定されるものではなく、通常金属管の外面塗装に使用されているアクリル系樹脂塗料、エポキシ系樹脂塗料などが挙げられる。また、水道用の鋳鉄管については、日本水道協会規格のＪＷＷＡ Ｋ １３９「水道用ダクタイル鋳鉄管合成樹脂塗料」に規定される合成樹脂塗料を用いることができる。

具体的には、アクリル系樹脂塗料としては、例えば、大日本塗料（株）製のクリモトコートＷＲ、日本ペイント・インダストリアルコーティングス（株）製のクリモトコートＡＣ－１－ＳＲ、日本ペイント・インダストリアルコーティングス（株）製のクリモトコートＡＣ－１などを使用することができる。

また、エポキシ系樹脂塗料としては、例えば、大日本塗料（株）製のクリモトコートＮＴ＃１００新Ｈ、関西ペイント（株）製のクリモトコートＮＴ＃１００新などを使用することができる。

合成樹脂塗料を塗装する方法としては、エアレススプレー塗装、エアスプレー塗装、ローラーや刷毛などを使用することができる。

合成樹脂塗料を塗装して得られる合成樹脂塗料被膜層の膜厚は、鉄系金属管の種類や用途によって適宜設定することができるが、水道管用の鋳鉄管の場合、おおよそ８０～１００μｍが好ましい。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例および比較例において使用した成分の詳細をつぎに示す。
＜ジンクリッチペイント＞
・無機ジンクリッチペイント（ゼッタールＯＬ－ＨＢ（大日本塗料（株）製）、展着剤（アルキルシリケート樹脂）：亜鉛＝２５：７５）
・亜鉛末：堺化学工業（株）製の純亜鉛末（平均粒径：１０μｍ）
・アルミニウム粉末：東洋アルミニウム（株）製のアルミニウム粉末（平均粒径：１０μｍ）
＜合成樹脂塗料＞
・合成樹脂塗料Ａ：大日本塗料（株）製のダクタイト＃１００Ｓグレー（溶剤系アクリル樹脂塗料、ＪＷＷＡ Ｋ １３９規格品）
・合成樹脂塗料Ｂ：大日本塗料（株）製のクリモトコートＮＴ＃１００新Ｈグレー（溶剤系二液性エポキシ樹脂塗料、ＪＷＷＡ Ｋ １３９規格品）
・合成樹脂塗料Ｃ：日本ペイントインダストリアルコーティングス製のクリモトコートＡＣ－１グレー（溶剤系アクリル樹脂塗料、ＪＷＷＡ Ｋ １３９規格品）

実施例１～１０および比較例１～５
無機ジンクリッチペイント（ゼッタールＯＬ－ＨＢ）に、必要に応じて亜鉛粉末、アルミニウム粉末を加え、表１または２の組成となるようにジンクリッチペイントを調製した。サンドブラスト処理されたダクタイル鋳鉄片（１５０×７０×６．０～７．５ｍｍ）に、調製したジンクリッチペイントを膜厚２５０μｍとなるように刷毛により塗装した。表１にしたがい合成樹脂塗料をエアスプレー塗装により上塗り塗装した。なお、乾燥耐食層から亜鉛およびアルミニウムを除いた残部は、すべて無機展着剤などゼッタールＯＬ－ＨＢに由来する成分である。

試験例：複合サイクル試験
実施例１～１０および比較例１～５で得られた試験片の中央に、試験片の対角線に沿ったＸ字状に鉄地まで達する幅０．３ｍｍ×長さ５０ｍｍの切れ込みを入れ、複合サイクル試験（ＪＩＳ Ｋ ５６００－７－９（２００６）、附属書ＣのサイクルＡ：順に、塩水噴霧試験（３５±１℃、２時間）、乾燥（６０℃±１℃、４時間）、浸潤（５０±１℃、２時間）を１サイクルとする試験）で４２サイクル（２週間）、９０サイクル（１ヵ月）、１８０サイクル（２ヵ月）、３６０サイクル（４ヵ月）の評価を実施した。赤錆が発生したときの試験サイクル数を比較し、耐食性を評価した。結果を表１または２に示す。ただし、試験片端１０ｍｍの範囲は赤錆の評価範囲外とした。性能目標は○△以上とする。

（判定基準）
◎：３６０サイクル後に赤錆、フクレなし
○：１８０サイクル後に赤錆、フクレなし
○△：１８０サイクル後に切り込み部分にわずかな赤錆あり、フクレなし
△：１８０サイクル後に切り込み部の一部に赤錆あり、少しフクレあり
×：１８０サイクル後に切り込み部分全体に赤錆あり、フクレあり

表１および２の結果より、耐食層中のアルミニウムの含有量が０．２５～２．０質量％の範囲内である実施例１～１０ではアルミニウムを含まない比較例１およびアルミニウムの含有量がそれぞれ０．１、２．２５、２．５および３．０質量％である比較例２～５と比べて耐食性が向上していることがわかる。また、アルミニウムの含有量が０．５～２．０質量％の範囲内である実施例２～１０でより良好な耐食性を示し、アルミニウムの含有量が０．２５～１．２５質量％の範囲内である実施例３～７で耐食性が最も向上していることがわかる。

Claims (4)

1. 亜鉛、アルミニウムおよび無機系展着剤を含有する塗料を塗布して得られた耐食層を外表面に有する鉄系金属管であって、
   前記耐食層中の亜鉛の含有量が８５～９０質量％であり、アルミニウムの含有量が０．２５～２．０質量％である鉄系金属管。
2. 前記無機系展着剤が、アルキルシリケート樹脂である請求項１記載の鉄系金属管。
3. 前記耐食層の外面に合成樹脂塗料による被膜層が形成されている請求項１または２記載の鉄系金属管。
4. 鋳鉄管である請求項１～３のいずれか１項に記載の鉄系金属管。