JP3428798B2 - 金属基体用の水性保護剤組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄、亜鉛メッキ鋼板、亜
鉛アルミ合金、アルミニウム、アルミニウム合金、非鉄
金属加工品の防錆、白化防止、又別傷防止のための金属
基体用の水性の保護剤組成物に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】例えば亜鉛メッキ鋼
板、亜鉛メッキ鋼管、足場管、ガス管、コルゲートパイ
プライナープレートコルゲート、アルミニウムダイキス
ト部品アルミニウム成形、押出品又住宅用亜鉛メッキ角
形鋼管、亜鉛メッキ成形品の場合水分の存在において白
化が非常に起こりやすい。白化が起こると亜鉛メッキ表
面は水酸化亜鉛となり侵触が進行すると水酸化鉄（赤
色）が露出する結果となる。例えば農業用ビニールハウ
スの亜鉛メッキ鋼管については流通の鋼管を結果した状
態で屋外に保管されるためその管は、風雨に曝露されて
その管の結束内部に水がたまり外側から直射日光を受け
て熱伝導により管の結束内側の水がお湯となり管の表面
の樹脂の膜白化し進行してゆき水酸化亜鉛（白錆）とな
る。

【０００３】

【従来の技術１】特開平４−２１０４８５号は水性エポ
キシエステル樹脂を金属基体に耐触、白化防止性として
使用していたが金属基体を前加熱、後加熱、（１１０℃
〜１２０℃）塗装焼付していましたが炉の温度管理がむ
ずかしく１１０℃以下になった場合水溶性で熱硬化樹脂
であるため加熱温度が低下すると樹脂が水分によって白
化し機能を失われる、いわば問題となる時は、夏場温度
が高い時に被膜の白化が起こりやすい原因になった。

【０００４】現在農業用亜鉛メッキ鋼管にアクリル系樹
脂に紫外線（ＵＶ）による乾燥の塗装されている場合が
あるが光による速乾反応によるため悪臭により作業環境
が悪く又、ランプ寿命が５００時間しかもたなく設備費
高く又、薬液が高価なため問題の結果になっている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、幅広い研究
により非反応型、自己分散型ウレタン樹脂を実質上乳化
剤を使用せずに水中に高速分散させた水系ウレタン樹脂
は特定な成分と組合せると完全に水溶液に溶解又は分散
し、その水系溶液を予め加熱（７０℃〜１２０℃）され
た金属表面に塗布した時乾燥すると密度の高い硬い膜が
得られ、その膜は鉄、非鉄金属表面の防止、傷防止機能
を備えていることを発見し又、温水において樹脂被膜が
低温焼付（７０℃）でも白化しないことを発見し本発明
に至った。

【０００６】すなわち本発明の第１態様は（ａ） 非反
応型、自己分散型ウレタン樹脂を実質上乳化剤を使用せ
ずに水中に高速分散させた水系ウレタン樹脂、（ｂ）
メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソル
ブ、ロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテー
ト、又はブチルセロソルブアセテートセロソルブ系化合
物又シリコーン系非イオン界面活性剤、（ｃ） イソプ
ロピルアルコールを含み、樹脂成分が総重量の６〜３５
重量％を含む金属の防錆、白化防止又は別傷防止のため
の金属基体用の水性保護剤組成物に関する。

【０００７】本発明の第二態様は、又非反応型、自己分
散型ウレタン樹脂を実質上乳化剤を使用せずに水中に高
速分散させた水系ウレタン樹脂、シリカ、（ｃ） シリ
コーン系非イオン界面活性剤、（ｄ） シリコーン系消
泡剤及び（ｅ） イソプロピルアルコールを含み樹脂成
分が総重量の６〜３５重量％を含む金属の防錆、白化防
止又は別傷防止のための金属基体用の水性保護剤組成物
にも関する。

【０００８】本発明の第三態様は、又（ａ） 非反応
型、自己分散型ウレタン樹脂を実質上乳化剤を使用せず
に水中に高速分散させた水系ウレタン樹脂、（ｂ） フ
ッ素樹脂エマルジョン、（ｃ） シリコーン系非イオン
界面活性剤及び（ｄ） シリコーン系消泡剤を含む樹脂
成分が総重量の６〜３５重量％を含む金属の防錆、白化
防止又は別傷防止のための金属基体用の水性保護剤組成
物にも関する。

【０００９】本発明の水性保護剤組成物には、金属支持
体の表面の耐蝕性を良くするためにクロム酸を加えても
良い。

【００１０】本発明で使用されるウレタン樹脂は、非反
応型、自己分散型ウレタン樹脂であり、それはウレタン
樹脂に若干の親水性を、または親水性セグメントを付与
し、水溶性または自己分散型にしたものであり、乳化剤
を使用せずに、水に分散又は溶解できる。

【００１１】自己分散型でないウレタン樹脂は乳化させ
る際に、乳化剤が必要となる。乳化剤を使用して乳化さ
せた自己分散型でないウレタン樹脂の水性エマルション
を本発明のように使用するとゲル化し、所望の保護剤組
成物は得られない。

【００１２】本発明の第１の態様はセルソルブ化合物
は、レベリング及び濡れ性の付与に役立つ。イソプロピ
ルアルコールは低い温度（１００℃以下の温度）で水と
一緒に外気に飛散しやすいので乾燥は速くなる。

【００１３】本発明の第二態様においてシリカ例えばシ
リカゾルは、金属支持体の膜の傷防止、硬度を高めかつ
耐蝕性の改良、白化防止において役立つ。シリカとセル
ソルブ化合物を一緒に使用すると樹脂がゲル化する。そ
のためシリカを使用する時は、セルソルブ化合物の代り
にシリコーン系非イオン界面活性剤及びシリコーン系消
泡剤を使用する。

【００１４】本発明の第３の態様において、フッ素樹脂
エマルションは膜の耐蝕性及び撥水性の改良に役立つ。
フッ素樹脂エマルションとイソプロピルアルコールを一
緒に使用すると樹脂がゲル化する。

【００１５】本発明のウレタン樹脂は例えば高速分散さ
せて得られたものである、そのウレタン樹脂の分子量は
２００，０００〜３００，０００のものが好ましい。

【００１６】本発明のウレタン水分散体樹脂に複合とし
てフッ素樹脂エマルション補強により排水と耐蝕、白化
しにくいことがわかる。

【００１７】ウレタン樹脂、フッ素樹脂エマルションは
耐熱、耐アルカリ耐酸、耐温水、耐塩水性に勝れ金属表
面に接着硬化、被膜の分子密度が高くピンホール無く、
温水に対して膨潤吸水透水がないため薄膜で白錆を生じ
ない又、硬度Ｈ以上であるため傷防止となる。

【００１８】即ちこのウレタン樹脂、フッ素樹脂エマル
ションは通常の水性樹脂被膜では見られない分子間の密
度高くピンホール無く耐熱性があり温水によって膨張し
にくいため塗装に際し高速でシームレス状の被膜を作る
ため熱風加熱（前、後）温度７０℃〜１２０℃スプレー
塗装、空気冷却１〜３秒固化するため塗装後の液の垂れ
状態がないため作業環境が良く再使用が出来水溶性のた
め引火性がないので危険物とならない。

【００１９】セロソルブ化合物としてブチルセロソルブ
がもっとも好ましい。一般にセロソルブ化合物は総組成
物量の５〜２０％使用することが好ましい。

【００２０】イソプロピルアルコールは一般に総組成物
量に対し８〜２５％使用するのが好ましい。

【００２１】本発明の各成分は任意の方法で混合して組
成物を形成できる。

【００２２】本発明組成物を金属支持体に適用する方法
はまず金属支持体を例えば温度７０℃〜１２０℃で暖め
その後本発明組成物をスプレー塗布し乾燥すると共にそ
の樹脂は硬化する。又、室温の金属支持体に組成物をス
プレー塗布後、炉内温度７０℃〜１２０℃上昇させてそ
の組成物を乾燥硬化させる。

【００２３】本発明組成物は鉄、水道用ガス管、足場
管、亜鉛メッキ鋼管、電線管、アルミサッシ、カーテン
ウォール、自動車アルミ部品、ダイキャスト部品その他
の加工製品の防錆、白化傷防止、本発明組成物は水溶性
で速乾性でその被膜の硬度の高さを備えている。

【００２４】本発明組成物においてはウレタン樹脂、フ
ッ素樹脂エマルションは水性のため、危険物にならず、
引火しないしかも速乾性、密着硬膜なので亜鉛メッキ表
面に接着硬化し被膜は光沢があり鋼管と鋼管またロール
との物理的に接触しても被膜が剥離しにくい、そして均
一被膜（シームレス）により製品表面の向上となる。温
水に対し被膜が膨潤しにくく、排水、耐湿、耐アルカ
リ、耐酸、耐塩水性に優れ耐蝕、耐白化、傷防止に最適
である。

【００２５】又、たとえば組成物を金属支持体にスプレ
ーした後、下にしたたり落ちた組成物は循環再使用が出
来るため経済的である。

【００２６】

【実施例】実施例１〜４で使用されたウレタン樹脂は非
反応型、自己分散型ウレタン樹脂を実質上乳化剤を使用
せずに水中に高速分散させた水系ウレタン樹脂である。 成分の配合 〔実施例 １〕 ウレタン樹脂（固形分として） １５．０ＷＴ％ ブチルセロソルブ １８．０ 〃 イソプロピルアルコール ２２．０ 〃 クロム酸 ０．０１〃 トリエチルアミン ２．５ 〃 水道水 ４２．４ 〃

【００２７】〔実施例 ２〕 ウレタン樹脂（固形分として） １２．０ＷＴ％ ブチルセロソルブ １６．０ 〃 イソプロピルアルコール ２０．０ 〃 トリエチルアミン ０．２〃 水道水 ５１．８ 〃

【００２８】〔実施例 ３〕 ウレタン樹脂（固形分として） １５．０ＷＴ％ シリカゾル ４．０ 〃 シリコーン系非イオン界面活性剤 ０．９ 〃 シリコン系消泡剤 ０．１ 〃 イソプロピルアルコール １５．０ 〃 水道水 ６５．０ 〃

【００２９】〔実施例 ４〕 ウレタン樹脂（固形分として） １０．０ＷＴ％ フッ素樹脂エマルション ５．０ 〃 シリコーン系非イオン界面活性剤 ０．９ 〃 シリコーン系消泡剤 ０．１ 〃 水道水 ８４．０ 〃

【００３０】〔比較例 Ａ〕 エポキシエステル １５．０ＷＴ％ ブチルセロソルブ １８．０ 〃 イソプロピルアルコール ２０．０ 〃 ナフテン酸コバルト塩 ０．７ 〃 トリエチルアミン ０．２ 〃 水道水 ４６．１ 〃

【００３１】〔比較例 Ｂ〕 アクリルエステル １５．０ＷＴ％ ブチルセロソルブ １６．０ 〃 イソプロピルアルコール ２０．０ 〃 トリエチルアミン ０．３ 〃 水道水 ４８．７ 〃

【００３２】〔比較例 Ｃ〕 ウレタンエマルション １５．０ＷＴ％ シリコーン系非イオン界面活性剤 １．０ 〃 シリコーン系消泡剤 ０．１ 〃 水道水 ８３．９ 〃

【００３３】〔比較例 Ｄ〕 アクリルエマルション １５．０ＷＴ％ シリコーン系非イオン界面活性剤 １．０ 〃 シリコーン系消泡剤 ０．１ 〃 水道水 ８３．９ 〃

【００３４】〔実施例１−４及び比較例Ａ、Ｂ水性溶液
状態になっているＣ、Ｄエマルション状態になっている
もの〕実施例１−４及び比較例Ａ−Ｄの組成物をＪＩＳ
−Ｚ、２３７１のテスト手順により亜鉛メッキ角鋼管
（１９ｍｍ×１９ｍｍ×１０ｃｍ）を熱風乾燥炉で前加
熱温度７０℃〜９０℃焼付した後空気冷却したものを２
４時間屋内に放置後のものを試験片として用いて塩水噴
霧試験を行った、その結果は以下の表に示す。その数字
は損傷％である。

【００３５】

【表１】

【００３６】実施例１−４及び比較例Ａ、Ｂ水性溶液に
なっている Ｃ、Ｄエマルション状態になっているもの
実施例１−４及び比較例Ａ−Ｄの組成物を亜鉛メッキ
角鋼管（１９ｍｍ×１９ｍｍ×１０ｃｍ）試験片として
熱風炉で前加熱温度（７０℃〜９０℃）で塗装焼付空気
冷却したものを屋内に２４時間放置後のものを試験片と
して用いて湿潤試験装置に入れ３６６時間の耐温水白化
試験（温度８０℃ 湿度９０％雰囲気）を行った結果は
以下の表に示す。

【００３７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−59748（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−31425（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−70512（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−63937（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−216306（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−229075（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−120350（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−17682（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09D 175/04 C09D 5/08 C23F 11/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ） 非反応型、自己分散型ウレタン
   樹脂を実質上乳化剤を使用せずに水中に高速分散させた
   水系ウレタン樹脂、（ｂ） メチルセロソルブ、エチル
   セロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルセロソルブアセ
   テート、エチルセロソルブアセテート又はブチルセロソ
   ルブアセテート等のセロソルブ系化合物又はシリコーン
   系非イオン界面活性剤及び（ｃ） イソプロピルアルコ
   ールを含み、樹脂成分が総重量の６〜３５重量％を含む
   金属の防錆、白化防止又は別傷防止のための金属基体用
   の水性保護剤組成物。
2. 【請求項２】 （ａ） 非反応型、自己分散型ウレタン
   樹脂を実質上乳化剤を使用せずに水中に高速分散させた
   水系ウレタン樹脂、（ｂ） シリカ、（ｃ）シリコーン
   系非イオン界面活性剤、（ｄ） シリコーン系消泡剤及
   び（ｅ）イソプロピルアルコールを含み樹脂成分が総重
   量の６〜３５重量％を含む金属の防錆、白化防止又は別
   傷防止のための金属基体用の水性保護剤組成物。
3. 【請求項３】 （ａ） 非反応型、自己分散型ウレタン
   樹脂を実質上乳化剤を使用せずに水中に高速分散させた
   水系ウレタン樹脂、（ｂ） フッ素樹脂エマルジョン、
   （ｃ） シリコーン系非イオン界面活性剤及び（ｄ）
   シリコーン系消泡剤を含む樹脂成分が総重量の６〜３５
   重量％を含む金属の防錆、白化防止又は別傷防止のため
   の金属基体用の水性保護剤組成物。
4. 【請求項４】 さらにクロム酸１００〜５０，０００ｐ
   ｐｍを含む請求項１〜３項いずれかに記載の水性保護剤
   組成物。