JP2900294B2 - 金属塗装組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属塗装組成物に関す
るものであり、さらに詳しくは耐水接着性，耐陰極剥離
性，接着性に優れた防食用金属塗装組成物に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】金属材料として最も一般的な鋼材は、腐
食しやすいという欠点があるため通常は鋼材の使用前あ
るいは使用中に各種防食加工を施している。鋼材の防食
加工としては、例えば、防食塗装を用いる方法、あるい
はポリエチレンなどのプラスチック被覆材を用いる方法
などが利用されている。防食塗装を用いる方法は比較的
簡単に鋼材の形態を問わずに塗装できるので広く一般に
使用されている。特に、ポリウレタン重防食塗料は、防
食性、耐衝撃性、耐水性、接着性などに優れており、長
期耐久性にも優れているので長期間メンテナンスフリー
の防食効果が期待できるので、その需要を大きく伸ばし
ている。ポリウレタン重防食塗料は、上記のような優れ
た特徴があるが、プライマーを使用しないと、耐水密着
性、耐陰極剥離性がやや低くなる場合がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
耐水密着性、耐陰極剥離性を改良するためにエポキシ樹
脂系あるいはポリウレタン系のプライマーが使用されて
きた。ある種のエポキシ樹脂系プライマーは耐水密着
性、耐陰極剥離性に優れている。例えば、特開昭５７−
１５９８６６号，特開昭５８−９１７７８号，特開昭５
８−２１７５７３号，特開昭５９−７１３７４号，特開
昭５９−２２２２７５号，特開昭５９−２３２１６０
号，特開昭６０−２５８２７７号，特開昭６０−２５８
２７８号にはポリオレフィンと耐陰極剥離性、耐水密着
性に優れた金属の積層用接着剤が記載されている。しか
しながら、異種の材料であるエポキシ系プライマーと上
塗りのポリウレタン樹脂の接着性を確保するためには慎
重な塗装管理が必要である。一方、ポリウレタン樹脂系
プライマーは、上塗りのポリウレタン樹脂との塗装後の
接着性は良好であるが、耐陰極剥離性や耐水密着性がや
や劣るという問題があった。本発明者等は、この問題を
解決するために、特願平１−８６６００号により塗装組
成物中に硫酸カルシウムを含ませることを提案し、耐陰
極剥離性および耐水密着性を改善している。これをさら
に改善すべく、鋭意検討した結果、淡水や海水に対する
長期にわたる高温での促進試験や、耐水接着力の短期評
価が可能とされている温度勾配試験で、優れた性能を有
する金属塗装組成物を見い出すに至った。本発明は、特
に重防食ウレタン塗装用プライマーに関し、耐陰極剥離
性や長期にわたる耐水接着性を向上させることを目的と
するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の金属塗装組成物においては、熱硬化性ポリ
ウレタン樹脂１００重量部に硫酸ストロンチウムを５０
〜２００重量部添加する。

【０００５】

【作用】次に本発明について詳細に説明する。本発明の
金属塗装組成物は熱硬化性ポリウレタン樹脂１００重量
部に硫酸ストロンチウムを５０〜２００重量部添加する
ものであるが、本発明に使用する硫酸ストロンチウムは
粉末状のものであり、その平均粒径は０．１〜２０μｍ
のものを使用するのが好ましい。また、硫酸ストロンチ
ウムとしては、一般には、無水物，１／２水和物，２水
和物があるが、無水物を使用するのが好ましい。

【０００６】硫酸ストロンチウムの添加量は、熱硬化性
ポリウレタン樹脂１００重量部に対して５０〜２００重
量部に設定する。前記添加量が５０重量部より少ない場
合には、耐陰極剥離性が低下し、本発明の目的を達成で
きなくなる。添加量が２００重量部より多い場合には、
プライマー塗膜の強度が低下し、初期密着性，耐水密着
性が低下する原因となる。着色などを目的として、硫酸
ストロンチウム以外の粉体の顔料を添加する場合は、顔
料の全添加量が２００重量部を超えないようにすべきで
ある。

【０００７】次に本発明に使用する熱硬化性ポリウレタ
ン樹脂は、水酸基を２個以上有する化合物（以下ポリオ
ールという）とイソシアネート基を２個以上有する化合
物（以下ポリイソシアネート化合物という）を反応する
ものである。ポリオールとしては、エポキシ変性ポリオ
ール，ポリエーテルポリオール，ポリエステルポリオー
ル，ポリブタジェンポリオール，ポリカーボネートポリ
オールなどを使用できる。これらのポリオールのうち、
ポリエステルポリオールはエステル結合にもとずく加水
分解がおこるのであまり好ましくない。エポキシ変性ポ
リオール，ビスフェノール類にアルキレンオキサイドを
付加したポリオールは、分子骨格中にフェニル基を有し
ているので、接着性，耐水性に優れており、本発明にお
いて使用する熱硬化性ポリウレタン樹脂を得るのに好ま
しい。これらのポリオールの分子量は水酸基１個当たり
１００〜５００とするのが好ましい。水酸基あたりの分
子量が１００より小さい場合には、得られる樹脂が固く
なりすぎるため、衝撃試験を行なうと、プライマー層に
おいて割れが発生しやすくなる。また逆に、水酸基あた
りの分子量が５００より大きい場合には、プライマー層
が柔らかくなり、密着性，耐水密着性が悪くなる場合が
ある。従って、ポリオールの水酸基あたりの分子量を１
００〜５００にするのが好ましい。

【０００８】またポリイソシアネート化合物としては、
トリレンジイソシアネート，ジフェニルメタンジイソシ
アネート（以下ＭＤＩという），ポリメチレンポリフェ
ニレンポリイソシアネート（以下粗ＭＤＩという），液
状ＭＤＩ，ヘキサメチレンジイソシアネート，キシリレ
ンジイソシアネート，イソフォロンジイソシアネートお
よびこれらのポリイソシアネートをイソシアネート基過
剰の状態で前記ポリオールと反応して得られる末端イソ
シアネートプレポリマーなどを使用できる。これらのポ
リイソシアネートのうちで、ＭＤＩおよび粗ＭＤＩが硬
化性，密着性，耐水密着性などの性能に特に優れてい
る。

【０００９】熱硬化性ポリウレタン樹脂を得る方法とし
ては、ポリオールとポリイソシアネート化合物を塗装の
直前に混合して塗布する方法、前記イソシアネート末端
プレポリマーを塗布して空気中の水分で硬化する方法な
どがあり、いずれの方法でも使用可能である。硫酸スト
ロンチウムは、通常は予めポリオールと均一に混合して
保存し、塗装の直前にポリイソシアネート化合物と混合
して使用するのが好ましい。

【００１０】本発明の金属塗装組成物を塗装する場合
は、溶剤を使用してもよく、あるいは溶剤を使用しなく
てもよい。樹脂および硫酸カルシウムを配合したものの
粘度が高い場合には、溶剤を添加して粘度を調整すべき
である。使用する溶剤としては、トルエン，キシレンな
どの芳香族系溶剤，酢酸エチル，酢酸ブチルなどのエス
テル系溶剤，アセトン，メチルエチルケトンなどのケト
ン系溶剤，塩化メチレン，トリクロロエタンなどのハロ
ゲン系の溶剤を単独または混合して使用できる。エタノ
ール，メタノール，イソプロパノールなどのアルコール
系の溶剤はポリイソシアネート化合物と反応するので好
ましくない。さらに、硬化反応を促進するための触媒，
酸化防止剤，安定剤などの助剤を添加することは任意で
ある。

【００１１】本発明の金属塗装組成物を塗装する方法と
しては、ハケ，ローラーなどで塗装する方法、エアスプ
レー，エアレススプレーなどにより吹き付け塗装する方
法など通常の塗料と同様の方法で塗装できる。本発明の
金属塗装組成物を重防食塗装のプライマーとして使用す
るときには、通常乾燥膜厚が１０〜１００μｍとなるよ
うに塗装するのが好ましいが、特に限定するものではな
い。

【００１２】本発明の金属塗装組成物を塗装する金属と
は、鉄，鋼，銅，アルミニウムなどであるが、特に鉄，
鋼の場合に有効である。その形態としては鋼管，鉄管，
鋼矢板，Ｈ形鋼，鋼板，鋼帯などおよびこれらから作ら
れた構造物に適用できる。

【００１３】

【実施例】以下実施例により本発明をより具体的に説明
する。なお、実施例および比較例中で「部」，「％」と
あるのは重量基準による。 実施例１ ポリエーテルポリオール（ビスフェノールＡにプロピレ
ンオキサイドを付加して分子量を４００としたもの）１
００部に、硫酸ストロンチウム８０部を添加して３本ロ
ールで混練してから、トルエンを４０部添加した。この
液２６０部と液状ＭＤＩを７５部混合して、乾燥したと
きの膜厚が３０μｍとなるようにエアスプレーを使用し
てグリッドブラスト処理した鋼板に塗装した。次いでこ
れを１日間乾燥した後、その上にポリウレタン重防食塗
料を厚さ２．５mmになるように塗装した。このようにし
て得られた塗装膜厚約２．５mmの鋼板を、初期接着強度
試験，耐水接着試験，耐陰極剥離試験に供した。また温
度勾配試験には、塗膜厚１mmのものを供した。試験結果
を表１に示す。 実施例２ 実施例１における硫酸ストロンチウムの添加量を１４０
部に変えて同様の試験を行なった。その試験結果を表１
に示す。 比較例１，２ 実施例１における硫酸ストロンチウムに替えて、炭酸カ
ルシウムまたは硫酸カルシウムを用いて同様の試験を行
なった。その試験結果を表１に示す。なお炭酸カルシウ
ムを比較例１とし、硫酸カルシウムを比較例２とした。

【表１】 実施例３ 分子量４００のポリプロピレングリコール１００部と粗
−ＭＤＩ １４０部とを、トルエン２４０部の存在下で
９０℃で２時間反応させて、固形分５０％のポリウレタ
ンプレポリマー溶液を得た。この溶液１００部に、硫酸
ストロンチウム６０部と酸化珪素３０部とを、高速分散
機により混合して、乾燥したときの膜厚が３０μｍとな
るようにグリッドブラスト鋼板に塗装した。これを室温
で１日間乾燥した後、その上にポリウレタン重防食塗料
を塗装膜厚が２．５mmまたは１．０mmになるように塗装
した。塗装膜厚が２．５mmである鋼板を、初期接着強度
試験，耐水接着試験，耐陰極剥離試験に供した。また温
度勾配試験には塗装膜厚１mmのものを供した。その試験
結果を表２に示す。 比較例３，４ 実施例２における硫酸ストロンチウムに替えて、ケイ酸
アルミニウムまたは硫酸カルシウムを使用した。その試
験結果を表２に示す。なおケイ酸アルミニウムの場合を
比較例３に示し、硫酸カルシウムの場合を比較例４に示
す。 比較例５ 実施例１における硫酸ストロンチウムの添加量を２２０
部に設定して試験を行なった。その試験結果を表２に示
す。

【表２】 表１および表２において、（１）はＤＩＮ ３０６７１
によるアドヒージョンテストであり、（２）はＡＳＴＭ
Ｇ−８によるテストであり、（３）は５０℃の３％食
塩水に浸漬した後の接着強度、接着強度評価はＤＩＮ
３０６７１による。（４）は被覆面を５０℃，裏面を２
５℃の水道水に浸漬した後の外観ブリスター観察および
接着強度の測定であり、接着強度評価はＤＩＮ ３０６
７１による。

【００１４】表１および表２から明らかであるように、
本発明の金属塗装組成物をプライマーとして使用するこ
とにより、耐陰極剥離性と長期耐水接着性を両立させ
て、優れたウレタン重防食塗装物を得ることがでる。一
方、比較例１，３のように、本発明の範囲外の無機充填
剤を使用したプライマーの場合は、特に耐陰極剥離性が
悪くなる。また比較例２，４のように硫酸カルシウムを
使用した場合は、長期の耐水接着性が悪い傾向にあり、
その短期促進試験である温度勾配試験でブリスターが発
生する。

【００１５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の金属塗装組成物は、熱硬化性ポリウレタン樹脂１００
重量部に硫酸ストロンチウムを５０〜２００重量部添加
したので、その金属塗装組成物を重防食塗料のプライマ
ーとして使用することにより、耐陰極剥離性，長期耐水
接着性試験および室温勾配試験で、優れたウレタン重防
食塗装物が得られる。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C09D 175/04 - 175/12 C08L 75/04 - 75/12 C08K 3/30

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱硬化性ポリウレタン樹脂１００重量部
   に硫酸ストロンチウムを５０〜２００重量部添加したこ
   とを特徴とする金属塗装組成物。