JP3521148B2 - 鉄基材用塗料組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水溶性金属リン酸塩化
合物系塗料組成物に関し、特に低温で硬化し、耐食性、
耐熱性に優れた鉄基材用塗料組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】無機質の耐熱塗料組成物のうち水溶性金
属リン酸塩系のものは、塗膜の耐熱温度が高く、難燃性
であり、塗膜硬度が高く、塗布方法が簡便であるなど多
くの利点があるため広く用いられている。

【０００３】しかし、水溶性金属リン酸塩系塗料は、硬
化温度が高く、これを低下するために種々の硬化剤が検
討されている。たとえば、特開昭４９−９２１２０に
は、水溶性第一リン酸塩化合物に硬化剤として、金属酸
化物の複合物を用い、硬化促進剤として、Ｃａ，Ｍｇ，
Ｚｎなどの金属を含むキレート剤を用いる方法が開示さ
れている。また、特公昭５１−５４２６には、水溶性リ
ン酸塩化合物に硬化剤として、リン酸鉛などの金属のリ
ン酸塩粉末を混合し耐水性を向上させて、スレート板に
用いる塗料組成物が開示されている。また、特開昭５０
−６０５２１には、水溶性第一リン酸塩化合物をメラミ
ン類などで変性し、これに皮膜形成のために使用前に硬
化剤として金属の酸化物や水酸化物を混合するモルタル
などの無機質建材の耐水性向上のための塗料組成物が開
示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水溶性
金属リン酸塩化合物系塗料はスレート板、石膏ボードや
タイルなどの建材関係への利用の検討が多く行われてい
るが、これを金属基材に用いる場合、水溶性金属リン酸
塩化合物が酸性であるため、水溶性金属リン酸塩化合物
と金属基板との反応によって発生するガスが、塗膜形成
時に発泡し、塗膜に多数の膨や気孔を生ずるため、鉄基
材には使用できないという問題がある。

【０００５】また、金属材料の防食または塗装下地のた
めに、金属材料の表面にリン酸塩処理を施すことが従来
から行われている。この場合、耐食性に問題があり、よ
り優れた耐食性を必要とされている。

【０００６】本発明の目的は、鉄基材を腐食することな
く水溶性金属リン酸塩化合物系塗料を塗装することがで
き、硬化温度を低下することにより、合成樹脂とのハイ
ブリットを行い、良好な密着性、耐水性、耐食性、耐熱
性を有する鉄基材用塗料組成物を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、（Ａ）第一リ
ン酸アルミニウム５〜２０％と、（Ｂ）水酸化マグネシ
ウムまたは水酸化アルミニウム０．４〜３．２％と、
（Ｃ）ホウ酸および／またはホウ酸塩を、酸化ホウ素と
して０．６〜２．４％と、（Ｄ）アクリル系樹脂１〜１
５％とを含むことを特徴とする鉄基材用塗料組成物であ
る。

【０００８】また本発明は、（Ａ）第一リン酸アルミニ
ウム５〜２０％と、（Ｂ）水酸化マグネシウム０．４〜
３．２％と、（Ｃ）ホウ酸および／またはホウ酸塩を、
酸化ホウ素として０．６〜２．４％と、（Ｄ）アクリル
系樹脂１〜１５％とを含むことを特徴とする鉄基材用塗
料組成物である。

【０００９】また本発明は、（Ａ）第一リン酸マグネシ
ウム５〜２０％と、（Ｂ）水酸化アルミニウム０．４〜
３．２％と、（Ｃ）ホウ酸および／またはホウ酸塩を、
酸化ホウ素として０．６〜２．４％と、（Ｄ）アクリル
系樹脂１〜１５％とを含むことを特徴とする鉄基材用塗
料組成物である。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】また本発明は、顔料、充填剤または補助剤
のうち１種または２種以上を必要に応じて混合すること
を特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明者等は、鋭意研究の結果、前記のような
従来技術の欠点を解決し、鉄基材を腐食することなく水
溶性金属リン酸塩化合物系塗料を塗装することができ、
硬化温度を低下することによって、アクリル系樹脂との
ハイブリット化を行い、良好な密着性、耐水性、耐食
性、耐熱性を有する塗料組成物を発明するに至った。

【００１５】本発明は、（Ａ）第一リン酸アルミニウム
と、（Ｂ）水酸化マグネシウムまたは水酸化アルミニウ
ムと、（Ｃ）ホウ酸および／またはホウ酸塩と、（Ｄ）
アクリル系樹脂とを主成分とする鉄基材用水溶性塗料組
成物である。また本発明は、（Ａ）第一リン酸アルミニ
ウムと、（Ｂ）水酸化マグネシウムと、（Ｃ）ホウ酸お
よび／またはホウ酸塩と、（Ｄ）アクリル系樹脂とを主
成分とする鉄基材用水溶性塗料組成物である。また本発
明は、（Ａ）第一リン酸マグネシウムと、（Ｂ）水酸化
アルミニウムと、（Ｃ）ホウ酸および／またはホウ酸塩
と、（Ｄ）アクリル系樹脂とを主成分とする鉄基材用水
溶性塗料組成物である。

【００１６】（Ａ）成分は、基材との密着性を保持する
成分であり、特に鉄基材に対しては基材表面と反応する
ため、密着性が良好であり、また塗膜は高い硬度を示
す。このため無機質塗料の結合剤として使用される。

【００１７】（Ｂ）成分は、（Ａ）成分と基材表面との
反応を抑制するとともに、（Ａ）成分の硬化を早める効
果があり、低温での硬化促進および耐水性の向上を行う
成分である。

【００１８】（Ｃ）成分は、塗膜の耐熱性を向上させる
成分である。

【００１９】（Ｄ）成分は、塗膜に可撓性を付与する成
分である。

【００２０】これらの成分を配合することによって、鉄
基材を腐食することなく水溶性金属リン酸塩化合物系塗
料を塗装することができ、硬化温度を低下することによ
って、アクリル系樹脂とのハイブリット化を行い、良好
な密着性、耐水性、耐食性、耐熱性を付与する。

【００２１】本発明は、前記（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）お
よび（Ｄ）成分による透明塗料として使用できるととも
に、塗料一般に使用されている顔料、充填剤やグラファ
イト、窒化ホウ素、ジルコニアなどの機能性フィラー等
の補助剤を混合分散して、着色塗料組成物として使用で
きる。

【００２２】水溶性の多価金属リン酸塩（Ａ）としての
第一リン酸アルミニウムまたは第一リン酸マグネシウム
は、全組成物中の濃度が（Ａ）の固形分で１〜４０％、
好ましくは２〜３０％である。１％未満では造膜性が乏
しく耐食性が低下する。一方、４０％を超えると安定溶
解が難しくなる。本発明の鉄基材の塗料組成物は、後述
の実施例１〜８に基づき、第一リン酸アルミニウムまた
は第一リン酸マグネシウム５〜２０％を含む。

【００２３】多価金属の酸化物および／または水酸化物
（Ｂ）としての水酸化マグネシウムまたは水酸化アルミ
ニウムの単独または混合物であり、（Ａ）を構成する金
属原子のモル数とその価数との積の和ΣＭｉ、リン原子
のモル数の和ΣＰｉとし、（Ｂ）を構成する金属原子の
モル数とその価数の積の和ΣＮｉとするとき、（Ａ）と
（Ｂ）との混合割合が式（１）で示す範囲内である。

【００２４】 （ΣＭｉ＋ΣＮｉ）／ΣＰｉ＝１〜２ …（１） 上式の左辺の値が１よりも小さい（（Ｂ）成分を含まな
い）場合は、耐水性が悪くなる難点があり、一方、２よ
りも大きい場合は、混合溶解できなくなる難点がある。
（１）式左辺の値は、１．１０〜１．６５であることが
より好ましい。

【００２５】本発明の鉄基材の塗料組成物は、後述の実
施例１〜８に基づき、水酸化マグネシウムまたは水酸化
アルミニウム０．４〜３．２％を含む。

【００２６】ホウ酸および／またはホウ酸塩（Ｃ）の配
合割合は、（Ａ）の固形分１００部に対してＢ₂Ｏ₃とし
て１〜５０部である。これが１部未満では耐熱性向上の
効果がなく、５０部を超えると溶解性に難点がある。本
発明の鉄基材の塗料組成物は、後述の実施例１〜８に基
づき、ホウ酸および／またはホウ酸塩を、酸化ホウ素と
して、０．６〜２．４％を含む。

【００２７】アクリル系樹脂（Ｄ）の配合割合は、
（Ａ）の固形分１００重量部に対して、１０〜２００部
である。これが１０部未満では、塗膜の可撓性がなくな
り、２００部を超えると塗膜の耐熱性が低下する。本発
明の鉄基材の塗料組成物は、後述の実施例１〜８に基づ
き、アクリル系樹脂１〜１５％を含む。

【００２８】本発明の塗料組成物を鉄基材に塗装する方
法は、本発明の範囲を限定するものではないが、通常の
塗料の塗装におけると同様に行うことができる。すなわ
ち、基材表面をアルカリまたは中性の洗剤などで脱脂を
行い清浄にした後、スプレー、はけ、ローラ、ロールコ
ーター、浸漬などの公知の方法で行うことができる。塗
布された塗料組成物は１５０〜５００℃までの適当な温
度を選択して、硬化することができる。

【００２９】

【００３０】

【実施例】以下、実施例でもって本発明をより具体的に
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、以下の実施例および比較例において、％は重量を
表し、残量は水である。

【００３１】実施例１〜５ 脱脂洗浄した鉄基材（ｓｐｃｃ）表面に約３μｍの塗膜
ができるように表１に示す本発明の鉄基材用塗料組成物
を塗布して、３５０℃で４０〜６０秒焼付け硬化を行
い、試験片を作成した。この試験片の物性を調べ、その
結果を表２に示す。

【００３２】比較例１，２ 実施例１〜５と同じ鉄基材の表面に約３μｍの塗膜がで
きるように表１に示す本発明の範囲外の塗布組成物を塗
布して、３５０℃で６０〜９０秒焼付け硬化を行い、試
験片を作成した。この試験片の物性を調べ、その結果を
表２に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】試験方法および試験結果の表示は次のとお
りである。

【００３６】（１）密着性 １ｍｍのゴバン目を塗膜に形成し、セロハンテープ剥離
テストにより評価した。１００このゴバン目中の残留数
で表示した。

【００３７】（２）硬度 ＪＩＳ Ｋ５４００に準じる。三菱ＵＮＩを使用した。

【００３８】（３）屈曲性 屈曲試験機で４ｍｍφ、１８０度屈曲した時の評価。 ○ 変化なし × クラックが発生する。

【００３９】（４）耐水性 水中に４８時間浸漬し、その時の錆の発生状況で評価し
た。 ○ 変化なし × 錆が発生する。

【００４０】（５）塩水噴霧 ＪＩＳ Ｚ２３７１に準じて、３５℃、５％ＮａＣｌで
２４時間テスト後の評価。 ○ 錆発生率が５％以内。 △ 錆発生率が５〜１０％
以内。 × 錆発生率が１０％以上。

【００４１】比較例１は、本発明の鉄基材用塗料組成物
から、ホウ酸および／またはホウ酸塩と合成樹脂とをの
ぞいた系であり、この場合は十分な屈曲性と耐食性が得
られなかった。比較例２はアクリル系樹脂の量が多く、
塗膜硬度の低下と耐食性の低下があった。

【００４２】実施例６〜８ 実施例１〜５と同じ鉄基材の表面に２μｍの塗膜ができ
るように表３に示す本発明の鉄基材用塗料組成物を塗布
し、３５０℃で６０秒焼付硬化を行い試験片を作成し
た。この試験片の耐熱性と耐食性とを調べ、その結果を
表３に示す。

【００４３】比較例３ 実施例１〜５と同じ鉄基材の表面に２μｍの塗膜ができ
るように表３に示す本発明の範囲外の塗料組成物を塗布
し、実施例６〜８と同じ条件で焼付硬化を行い試験片を
作成した。この試験片の耐熱性と耐食性とを調べ、その
結果を表３に示す。

【００４４】

【表３】

【００４５】試験方法および試験結果の表示は次のとお
りである。

【００４６】耐熱性 窒素ガス雰囲気中で８００℃で２時間加熱した後の塗膜
を、４ｍｍφ、１８０度の屈曲性テストを行い評価し
た。 ○ 屈曲テスト後塗膜に変化ない。 △ 屈曲テスト後塗膜にクラックが認められる。 × 耐熱テスト後塗膜が剥離する。

【００４７】耐食性 表２の塩水噴霧と同じ。

【００４８】比較例３は合成樹脂をのぞいた系であり、
耐熱性テストの温度で塗膜に可撓性がなく、塗膜にクラ
ックが認められた。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、硬化温度を低下するこ
とによって、アクリル系樹脂とのハイブリット化を行
い、鉄やアルミニウムのように腐食し易い基材に塗布し
て発泡せず、良好な密着性、耐食性、耐熱性を有する第
一リン酸アルミニウムの鉄基材用塗料組成物が実現され
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09D 7/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）第一リン酸アルミニウム５〜２０
   ％と、 （Ｂ）水酸化マグネシウムまたは水酸化アルミニウム
   ０．４〜３．２％と、 （Ｃ）ホウ酸および／またはホウ酸塩を、酸化ホウ素と
   して０．６〜２．４％と、 （Ｄ）アクリル系樹脂１〜１５％とを含むことを特徴と
   する鉄基材用塗料組成物。
2. 【請求項２】 （Ａ）第一リン酸アルミニウム５〜２０
   ％と、 （Ｂ）水酸化マグネシウム０．４〜３．２％と、 （Ｃ）ホウ酸および／またはホウ酸塩を、酸化ホウ素と
   して０．６〜２．４％と、 （Ｄ）アクリル系樹脂１〜１５％とを含むことを特徴と
   する鉄基材用塗料組成物。
3. 【請求項３】 （Ａ）第一リン酸マグネシウム５〜２０
   ％と、 （Ｂ）水酸化アルミニウム０．４〜３．２％と、 （Ｃ）ホウ酸および／またはホウ酸塩を、酸化ホウ素と
   して０．６〜２．４％と、 （Ｄ）アクリル系樹脂１〜１５％とを含むことを特徴と
   する鉄基材用塗料組成物。
4. 【請求項４】 顔料、充填剤または補助剤のうち１種ま
   たは２種以上を混合することを特徴とする請求項１〜３
   のうちの１つに記載の鉄基材用塗料組成物。