JP3432297B2 - 白色防錆顔料およびその製造方法 - Google Patents

白色防錆顔料およびその製造方法

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高広 永山
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属の腐食を防止する
ために用いられる無公害型の防錆顔料、詳しくはシアナ
ミド亜鉛系の改良された白色防錆顔料およびその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、防錆顔料としては、主として鉛
丹、シアナミド鉛、亜酸化鉛、鉛酸カルシウム、塩基性
硫酸鉛などの鉛系、または塩基性クロム酸鉛、クロム酸
亜鉛カリウム、クロム酸ストロンチウム、四塩基性クロ
ム酸亜鉛のようなクロム酸塩系のものが用いられてき
た。これらの防錆顔料は金属に対して優れた錆止め効果
を発揮するが、その有害性が環境公害および健康障害の
面から問題視され、次第にその使用が規制されつつあ
る。
【0003】これらに代わる防錆顔料として、リン酸亜
鉛、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウムなどのリン
酸塩系、トリポリリン酸アルミニウムなどの縮合リン酸
塩系、モリブデン酸亜鉛、モリブデン酸アルミニウム、
モリブデン酸カルシウム等のモリブデン酸塩系、ホウ酸
亜鉛、ホウ酸バリウム、ホウ酸ストロンチウム等のホウ
酸塩系など、各種の無公害型の防錆顔料が開発され、実
用に供されている。ところが、これら無公害型と称され
る防錆顔料は鉛系、クロム酸塩系ほどの防錆効果は発揮
されない。
【0004】また、特開昭50−28533号公報に
は、油性や合成樹脂系のビヒクルにシアナミド亜鉛を配
合した無公害型の防錆塗料が提案されているが、この種
のシアナミド亜鉛顔料でも鉛系やクロム酸塩系に匹敵す
る程の防錆力を保有せず、実用性に欠ける問題点があ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シアナ
ミド亜鉛系の防錆顔料は低毒性に優れているため、防錆
力の向上を図ることができれば実用性の高い無公害型の
防錆顔料となる。本発明者らは、この点に着目して鋭意
研究を重ねた結果、特定組成のシアナミド亜鉛と硫酸カ
ルシウムを有効成分とする組成が極めて有効であること
を確認した。
【0006】本発明は前記の知見に基づいて開発された
もので、その目的は、無公害性で優れた防錆力を発現す
るシアナミド亜鉛系の白色防錆顔料とその工業的な製造
方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による白色防錆顔料は、シアナミド酸カルシ
ウム溶液と硫酸亜鉛溶液またはその前駆体を、pH7〜
12の範囲において反応させて得られるシアナミド亜鉛
および硫酸カルシウムの混合物を有効成分として含有す
ることを構成上の特徴とする。
【0008】本発明に係る白色防錆顔料は、上記した2
成分の混合組成であるが、これは後混ぜ的な各成分の単
なる混合物ではなく、反応生成に基づく混合物である。
特にこの反応生成物による混合組成の成分モル比が、Z
n:CN2 :Ca:SO4 =1.4〜4.5:1.1〜
1.7:0.4〜0.8:0.4〜0.8の範囲にある
ことが好ましく、この特定された組成において好適な防
錆効果が発揮される。
【0009】更に、上記の組成において、硫酸基の一部
をキレート能を有する有機ホスホン酸で置換すると、一
層防錆力が改善された好ましい防錆顔料となる。置換に
有効なキレート能を有する有機ホスホン酸としては、例
えばアミノアルキレンホスホン酸、エチレンジアミンテ
トラアルキレンホスホン酸、アルキルメタン−1−ヒド
ロキシ−1,1−ジホスホン酸、2−ヒドロキシホスホ
ノ酢酸などが挙げられる。
【0010】このうちアミノアルキレンホスホン酸とし
ては、例えばニトリロトリスチレンホスホン酸、ニトリ
ロトリスエチレンスルホン酸、ニトリロトリスプロピレ
ンホスホン酸、ニトリロジエチルメチレンホスホン酸、
ニトリロプロピルビスメチレンホスホン酸等が、エチレ
ンジアミンテトラアルキレンホスホン酸としては、例え
ばエチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸、エチレ
ンジアミンテトラエチレンホスホン酸、エチレンジアミ
ンテトラプロピレンホスホン酸等が、またアルキルメタ
ン−1−ヒドロキシ−1、1−ジホスホン酸としては、
例えばメタン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホン
酸、エタン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホン酸、
プロパン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホン酸など
が挙げられ、これらは1種に限らず2種以上であっても
よい。なお、前記の有機ホスホン酸類はアルカリ金属塩
やアンモニウム塩として用いてもよい。
【0011】キレート能を有する有機ホスホン酸の置換
量は、化合物の形態や後述する顔料の調製法などによっ
て異なるが、概ね硫酸量の20重量%以内、好ましくは
5〜15重量%の範囲が適当である。該置換量が20重
量%を越えると増加量に応じた防錆効果が発現されず、
経済的にも不利となる。
【0012】本発明の白色防錆顔料は、最終的に溶剤
系、無溶剤系あるいは水系の塗料に分散して使用に供さ
れるが、この際の分散性を高めるために必要に応じ高級
脂肪酸またはその誘導体、界面活性剤、酸性リン酸アル
キルエステルまたはその金属塩などで表面処理すること
もできる。
【0013】上記の組成を備える白色防錆顔料を製造す
るための本発明の方法は、シアナミド酸カルシウム溶液
と硫酸亜鉛溶液またはその前駆体を、pH7〜12の範
囲において反応させることを構成上の特徴とする。
【0014】反応主原料となるシアナミド酸カルシウム
溶液は、石灰窒素粉末を約40〜50℃の水に懸濁させ
た後、固液分離して調製される。該シアナミド酸カルシ
ウム溶液には硫酸系成分および亜鉛成分を液相状態で反
応させる。したがって、直接的にシアナミド酸カルシウ
ム溶液に硫酸亜鉛の水溶液を添加して反応させるか、硫
酸亜鉛の代わりに硫酸ナトリウムまたは硫酸を添加させ
て反応させることができる。別の反応態様として、シア
ナミド酸カルシウム溶液に例えば硝酸亜鉛、塩化亜鉛、
酢酸亜鉛のような可溶性亜鉛化合物を水溶液の状態で溶
解させ、あるいはシアナミド酸カルシウム溶液に酸化亜
鉛、炭酸亜鉛のような難溶性亜鉛化合物または金属亜鉛
などを懸濁してスラリーとし、これら溶液もしくはスラ
リーに硫酸亜鉛を添加して反応させることもできる。な
お、懸濁状態で用いる場合あるいは反応生成後のスラリ
ーに対しては、予めホモジナイザー、コロイドミルある
いはボールミル等の機械的強力剪断処理を施して微細ス
ラリーとしてから使用することが好ましい。
【0015】上記の各反応成分は、最終的に得られる白
色防錆顔料のモル比として、Zn:CN2 :Ca:SO
4 =1.4〜4.5:1.1〜1.7:0.4〜0.
8:0.4〜0.8の範囲になるように制御する。反応
条件としては、反応系のpHを常時7〜12の中性また
はアルカリ性領域に維持しながら進行させる。pH調整
剤としては、濃度範囲が5〜40重量%、好ましくは1
0〜20重量%範囲の水酸化ナトリウム水溶液が好適に
用いられる。
【0016】上記の反応系において、防錆力を高めるた
めに硫酸系成分の一部にキレート能を有する有機ホスホ
ン基で置換した混合溶液を用いることができる。キレー
ト能を有する有機ホスホン酸は、既に例示した種類の化
合物を同一範囲の置換量として用いることができる。該
有機ホスホン酸を添加する態様としては、例えば、予め
亜鉛化合物の溶液または/および懸濁液に添加する方
法、あるいは反応過程で添加させる方法などがあり、い
ずれの方法でもよい。
【0017】上記の反応を介してシアナミド亜鉛および
硫酸カルシウムの白色微結晶が生成する。生成した沈殿
物を、晶析、沈殿後、約1時間熟成撹拌し、必要に応じ
て強力剪断処理して水洗、固液分離する。ついで常法に
より、乾燥および粉砕処理を施して目的の白色防錆顔料
を得る。
【0018】以上のように得られたシアナミド亜鉛およ
び硫酸カルシウムからなる白色防錆顔料は、油または/
および溶剤系、水系の合成樹脂ビヒクルに分散させて防
錆顔料組成物として供されるが、リン酸亜鉛、塩基性亜
リン酸亜鉛、縮合リン酸アルミニウム、モルブデン酸の
金属塩などの防錆顔料や、あるいは亜鉛華を併用しても
よい。
【0019】
【作用】本発明に係わる白色防錆顔料はシアナミド亜鉛
および硫酸カルシウムを有効成分として含有しており、
この組成が低毒性で金属面に対し優れた防錆力を発揮す
る。特に成分モル比がZn:CN2 :Ca:SO4
1.4〜4.5:1.1〜1.7:0.4〜0.8:
0.4〜0.8の範囲にある場合に、防錆性の向上効果
が顕著となる。かかる無公害型の白色防錆顔料は、シア
ナミド酸カルシウム溶液に硫酸亜鉛溶液またはその前駆
体を混合し、下記の反応式を介して効率よく製造され
る。
【0020】 Ca(HCN2)2 +ZnSO4 +2OH- → ZnCN2 ↓+CaSO4 ・nH2 O↓
【0021】この反応は、系のモル比および各原料成分
の添加方式、温度等によって反応生成混合物の物性が変
化するが、上記したような条件を与えることにより良好
な白色防錆顔料を得ることができる。
【0022】
【実施例】以下、本発明の実施例と比較例と対比して具
体的に説明する。
【0023】実施例1、比較例1、参考例1〜3 (1) 白色防錆顔料の製造;水2000重量部に石灰窒素
94.3重量部を懸濁させ固液分離操作して得られたシ
アナミド酸カルシウム溶液に、撹拌しながら硫酸亜鉛・
7水塩を溶解した濃度55.0重量%の硫酸亜鉛水溶液
400重量部を60分かけて添加した。この際、同時に
25重量%濃度の水酸化ナトリウム水溶液を添加して液
のpHを7〜12の範囲に保持した。硫酸亜鉛水溶液の
添加終了後、水酸化ナトリウム水溶液によりpHを約1
0として反応を終了させた。なお、これら全ての添加反
応は、常温下で行った。反応により得られた生成スラリ
ーにつき、濾過、水洗、乾燥、粉砕の各処理を順次に施
し、白色粉末を得た。このようにして製造された白色防
錆顔料は、シアナミド亜鉛と硫酸カルシウムからなる組
成を有し、その成分モル比は、Zn:CN2 :Ca:S
4 =1.7:1.3:0.7:0.7であった。
【0024】(2) 防錆塗料の調製;上記の白色防錆顔料
を用い、表1に示す配合によって防錆塗料を調合した。
この配合塗料と、ガラスビース〔東芝硝子(株)製、G
B603〕100gとを100mlのマヨネーズ瓶に入れ
ペイントシェーカーを用いて20分間分散操作して塗料
化した。
【0025】
【表1】 〔表注〕(1) 不揮発分50%の中油アルキド樹脂〔“ベ
ッコゾール1334”大日本インキ化学工業(株)製〕
【0026】(3) 防錆能の評価;上記の塗料を冷間圧延
鋼板〔日本テストパネル工業(株)製、JIS G3141,SPCC
-SD,10×70×150mm)に乾燥後の膜厚が25μm になるよ
うにバーコーターを用いて塗布したのち、塗膜を室温で
乾燥して試験塗装鋼板を作製した。ついで、5%食塩水
による塩水噴霧試験〔スガ試験機(株)製の塩水噴霧試
験機:ST−ISO−2を使用)を行った。なお、防錆
能の評価は、試験片の状態を表2の基準によって目視判
定し、その判定値によった。得られた結果を表3に示し
た。また、比較のために無処理の試片(ブランク試験)
についての評価(比較例1)、および市販の防錆顔料を
使用して表1と同様に調合した防錆塗料の評価結果につ
いても表3に併載した(参考例1〜3)。
【0027】
【表2】
【0028】実施例2 実施例1と同一のシアナミド酸カルシウム溶液を撹拌し
ながら酸化亜鉛119重量部を分散したのち、コロイド
ミルに通して微細化スラリーを調製した。該懸濁スラリ
ーに、実施例1と同一濃度の硫酸亜鉛水溶液400重量
部を60分かけて添加し反応させた。この際、実施例1
と同様に水酸化ナトリウム水溶液を同時に添加し、pH
を7〜12の範囲に保持した。その後は実施例1と同一
条件で処理し、白色粉末を得た。製造された白色粉末の
成分モル比は、Zn:CN2 :Ca:SO4 =4.4:
1.2:0.6:0.6であった。得られた白色防錆顔
料につき実施例1と同様に塗料化し、実施例1と同基準
により防錆能を評価した。その結果を表3に併載した。
【0029】実施例3 実施例1と同一のシアナミド酸カルシウム溶液を撹拌し
ながら酸化亜鉛119重量部を分散したのち、コロイド
ミルに通して微細化スラリーを調製した。ついで、該懸
濁スラリーに、硫酸亜鉛・7水塩220重量部と60重
量%濃度のエタン−1−ヒドロキシ−1,1−ジホスホ
ン酸42.6重量部を加え、水にて全量を400重量部
とした溶液を60分かけて添加した。この際、実施例1
と同様に水酸化ナトリウム水溶液を同時に添加し、pH
を7〜12の範囲に保持した。その後は実施例1と同一
条件で処理し、白色粉末を得た。製造された白色粉末の
成分モル比は、Zn:CN2 :Ca:SO4 =4.4:
1.2:0.6:0.6であった。得られた白色防錆顔
料につき実施例1と同様に塗料化し、実施例1と同基準
により防錆能を評価した。その結果を表3に併載した。
【0030】比較例2 実施例1と同様の操作にて得られたシアナミド酸カルシ
ウム溶液を撹拌しながら、22.8重量%濃度の硝酸亜
鉛水溶液500重量部を60分かけて添加した。この
際、実施例1と同様に水酸化ナトリウム水溶液を同時に
添加し、pHを7〜12の範囲に保持した。その後は実
施例1と同一条件で処理して白色粉末を製造した。得ら
れた白色防錆顔料につき実施例1と同様に塗料化し、実
施例1と同基準により防錆能を評価した。その結果を表
3に併載した。
【0031】比較例3 水100重量部に硫酸ナトリウム・10水塩42.5重
量部を溶解させ、撹拌しながら49.2重量%濃度の硝
酸カルシウム水溶液100重量部を添加して反応させ、
濾過、乾燥、粉砕して白色粉末を得た。この白色粉末と
比較例2の粉末を乾式混合し、白色防錆顔料を得た。得
られた白色防錆顔料につき実施例1と同様に塗料化し、
実施例1と同基準により防錆能を評価した。その結果を
表3に併載した。
【0032】
【表3】
【0033】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば従来の防
錆顔料より優れた防食性、防錆性を保有する白色防錆顔
料を提供することができる。そのうえ、鉛やクロムを含
まないシアナミド亜鉛と硫酸カルシウムを有効成分とし
て構成されているから、使用に際して環境ならびに人的
に有害となることがない。また、本発明の製造方法によ
れば、前記の無公害型で防錆能に優れる白色防錆顔料を
簡易な反応工程を経て工業的に有利に製造することが可
能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 棯 東京都板橋区坂下3丁目36番5号 東邦 顔料工業株式会社研究部内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09C 1/04 C09D 5/08

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シアナミド酸カルシウム溶液と硫酸亜鉛
    溶液またはその前駆体を、pH7〜12の範囲において
    反応させて得られるシアナミド亜鉛および硫酸カルシウ
    の混合物を有効成分として含有することを特徴とする
    白色防錆顔料。
  2. 【請求項2】 白色防錆顔料の成分モル比が、Zn:C
    2 :Ca:SO4=1.4〜4.5:1.1〜1.
    7:0.4〜0.8:0.4〜0.8の範囲にある請求
    項1記載の白色防錆顔料。
  3. 【請求項3】 前記混合物が、硫酸基の一部キレート
    能を有する有機ホスホン酸で置換したものである請求項
    1又は2記載の白色防錆顔料。
  4. 【請求項4】 シアナミド酸カルシウム溶液と硫酸亜鉛
    溶液またはその前駆体を、pH7〜12の範囲において
    反応させることを特徴とする白色防錆顔料の製造方法。
  5. 【請求項5】 硫酸系成分の一部をキレート能を有する
    有機ホスホン酸に置換した混合溶液を用いる請求項4記
    載の白色防錆顔料の製造方法。
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