JP3847540B2

JP3847540B2 - 無公害防錆被覆組成物

Info

Publication number: JP3847540B2
Application number: JP2000268898A
Authority: JP
Inventors: 昭和中崎; 洸諸永
Original assignee: ニッテツ八幡エンジニアリング株式会社; 大東ペイント株式会社
Priority date: 2000-09-05
Filing date: 2000-09-05
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2020-09-05
Also published as: JP2002080786A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無公害防錆被覆組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、既設鋼構造物、特に屋外の大型鋼構造物の維持管理において、維持管理費の中で大きな割合を占めている腐食に対する塗り替え塗装費の削減が急務となっている。つまり塗膜の防錆性を向上させる対策が必要となっている。
【０００３】
一般的には、金属の腐食には水、酸素、腐食性物質の存在が大きく影響する。このため塗膜は、塗り重ね回数を多くして膜厚を厚くするほど腐食性物質の浸透を防ぎ、水、酸素などの外的条件を遮断する効果が大きくなり、また塗り重ね回数が多いほどピンホールの欠陥が少なくなって、良好な防錆性を示すといわれているが、これらの対策では、先に述べた費用の削減は達成されない。
【０００４】
そこで塗膜の単位膜厚当たりの防錆性を向上する、あるいは１回塗り当たりの塗膜厚みを厚くして塗り重ね回数を減らすことが考えられる。特に重防食塗装の場合、塗り重ね回数の多さが塗装費をを大きなものとしているので、この塗装回数の削減が、既存鋼構造物の維持管理費の削減にそのままつながり、その解決が求められている。
【０００５】
そこで本発明者等は、特開平７−５３８９８号公報で、平均分子量が３００〜３０００、エポキシ当量１８０〜２２００のエポキシ樹脂と硬化剤の合計１００重量部に対し、精練過程で生成されたアルカリ基を含有したスラグを１０〜３００重量部配合してなることを特徴とする防錆被覆組成物を開示した。この組成物は、スラグ中のアルカリ成分が鉄表面を長期に渡りアルカリ性に保ち優れた防錆効果を発揮するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記スラグ含有アルカリ防錆塗料の組成では、１回の刷毛塗りで１００μｍ以上、１回のエアレス塗装で２００μｍ以上の厚膜を形成しようとする新たなニーズに対応するには不十分であり、特に塗り替え塗装での刷毛塗り塗装においての厚膜塗装性の点で不十分である。
【０００７】
また従来、マイカを配合すると厚膜塗装性は向上するものの、塗装施工性が低下する問題がある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、長期防錆性に優れ、厚膜塗装が可能で、しかも塗装施工性に優れた無公害防錆被覆組成物を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、平均分子量が３００〜３０００、エポキシ当量が１８０〜２２００のエポキシ樹脂と硬化剤の合計１００重量部に対し、精練過程で生成されたアルカリ基を含有したスラグを１〜１００重量部、マイカを１〜１００重量部、リンモリブデン酸アルミニュウムを1〜５０重量部配合し、かつ前記スラグとリンモリブデン酸アルミニュウムの重量比が２／１〜１／１である無公害防錆被覆組成物である。
【００１１】
本発明においては、防錆顔料として、「スラグ」の他に「マイカ」及び「リンモリブデン酸アルミニュウム」を加えることにより、材料単価を大幅に増大させることなく、また塗装施工性をそれ程低下させることなく、厚膜塗装性とスラグ含有塗料の防錆性を向上させている。
【００１２】
マイカは、燐片状の形状により腐食因子物質の塗膜の中への浸透を抑えている他、塗料のチクソトロピック性を増大させて厚膜塗装性を向上させている。スラグのみの場合では、最大刷毛塗りで７０μｍ、エアレス塗装で１５０μｍの塗装性に対し、マイカの使用により最大刷毛塗りで１５０μｍ、エアレス塗装で２５０μｍの塗装性が得られた。
【００１３】
次に、リンモリブデン酸アルミニュウムは、塗膜損傷部の腐食の進展を抑え、カソード部のアルカリ性フクレを抑制する効果がある。
【００１４】
一般に、鉄は、ｐＨ９〜１２．５の範囲では水酸化鉄（II）の不動態層が形成され安定な状態になるといわれている。特開平７−５３８９８号公報では、スラグが鉄表面をアルカリ性にして、長期に渡り防錆効果を発揮し、酸性雨等の塗膜表面より侵入する酸性物質を中和し、酸による腐食の促進を防止している。しかし、塗膜損傷部等においてはスラグによるアルカリ性が洗い流され、空気中の炭酸ガスまたは酸性雨等の酸性物質により中和され腐食が促進される。
【００１５】
これに対し、リンモリブデン酸アルミニュウムは、水に徐々に溶解し、リン酸イオン、モリブデン酸イオン等を溶出し、錯化合物となり鉄表面あるいは塗膜損傷部の鉄表面に不動態皮膜を形成して腐食の進展を抑制するものと考えられる。
【００１６】
以下に、湿潤環境中の鉄の腐食による「さび」の発生を模式的に示す。
【００１７】
【外１】

腐食現象は、鉄の原子が電解質水溶液を媒体としてイオン化し溶媒和するアノード溶解反応（電子放出酸化反応）と、酸化剤（通常、溶存酸素と水素イオン）のカソード還元反応（電子受容反応）が、カップルして進行する電気化学的酸化反応（局部電池反応）としてみることができる。
【００１８】
すなわち
Ｆｅ→Ｆｅ²⁺＋２ｅ^- （１）アノード
２Ｈ⁺＋２ｅ^-→Ｈ₂ （２）
Ｈ₂Ｏ＋１／２Ｏ₂＋２ｅ^-→2ＨＯ^- （３）カソード
（３）のカソード部においては、アルカリ性が増し、塗膜にアルカリ性フクレが発生することがあるが、リンモリブデン酸アルミニュウムは、ｐＨの緩衝作用もあるため、このフクレを抑制するものと考えられる。
【００１９】
高炉水砕スラグは、水中においてｐＨ１０〜１２．６を示し、リンモリブデン酸アルミニュウムは、６．２〜６．３を示す。
【００２０】
また、高炉水砕スラグ／リンモリブデン酸アルミニュウムが４／１のときは１０．７〜１１．６、３／１のときは１０．６〜１１．５、２／１のときは１０．４〜１１．４、１／１のときは９．０〜１０．１、１／２のときは７．３〜７．５を示す。
【００２１】
ここでのｐＨについては、２０℃において蒸留水９００ｍｌに各顔料１００ｇを加え撹拌し、２４時間後にガラス電極ｐＨメーターにより測定した。
【００２２】
スラグ／リンモリブデン酸アルミニュウムの配合比率としては、防錆性、コストを考慮して２／１〜１／１である。
【００２３】
このように、本発明においては、スラグの塗膜健全部における鉄表面へのアルカリ性による長期防錆作用、リンモリブデン酸アルミニュウムの塗膜健全部における鉄表面及び塗膜損傷部における鉄表面への不動態皮膜形成による防錆作用、そしてマイカの鱗片状の形状による腐食因子物質の塗膜の中への浸透防止効果及び塗料の性状をチクソトロピック性の増大による厚膜塗装作用等の総合作用により、優れた防錆効果を得ている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の組成物の樹脂成分としては、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、エポキシエステル樹脂、塩化ゴム樹脂、塩素化オレフィン樹脂、フッ素樹脂、ビニル樹脂、ビニルブチラール樹脂、石油樹脂、キシレン樹脂、脂環族系オリゴマー樹脂、アルキド樹脂、アクリル化アルキド樹脂、フェノール変性アルキド樹脂、ウレタン化アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、繊維素系樹脂が挙げられ、またエポキシ樹脂硬化剤としては、ポリアミド系硬化剤、脂肪族系または芳香族系ポリアミン系硬化剤、ケチミン系硬化剤、メルカプタン系硬化剤が挙げられる。
【００２５】
また、エポキシ樹脂ポリオール、アクリル樹脂ポリオール、ポリエステル樹脂ポリオール等が挙げられ、これらポリオール樹脂の硬化剤としてはトルエンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、ＭＤＩ、イソホロンジイソシアネート等のイソシアネート類が挙げられる。
【００２６】
本発明に用いられるエポキシ樹脂としては、分子量３００〜３０００かつエポキシ当量１８０〜２２００のものが好適である。分子量が３００またはエポキシ当量が１８０未満であると、硬化後の塗膜の機械的強度、耐水性、耐食性等の性能において不十分であり、また分子量が３０００またはエポキシ当量が２２００を越えると溶剤に溶けにくくなり塗料の固形分が少なくなり、厚膜塗装性が悪くなる。
【００２７】
エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡグリシジルエーテル型エポキシ樹脂が好適であるが、低分子量の各種変性エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、グリシジルエステル系樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂のうち１種または２種以上混合して使用してもよい。
【００２８】
またビスフェノールＡグリシジルエーテル型エポキシ樹脂に石油樹脂、キシレン樹脂、脂環族系オリゴマー樹脂、クマロン樹脂、インデン樹脂、ポリブタジエン樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂等の樹脂を１種または２種以上混合してもよい。
【００２９】
スラグとしては高炉スラグ、水砕スラグ、転炉スラグ等があるが、水砕スラグでその粒径は７５μｍ以下が９０％以上であることが好ましい。
【００３０】
また、リンモリブデン酸アルミニュウムにリンモリブデン酸亜鉛を併用してもよい。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明する。
【００３２】
［実施例１〜３、比較例１〜４］
表１のＡ剤はガラスビーズペイントシェーカーで６０分間分散し、Ｂ剤はディスパーで６０分間分散して調製した。Ａ剤及びＢ剤を混合し、軟鋼板（ブラスト処理、サイズ３．２×７０×１５０ｍｍ）に乾燥後の膜厚が１５０±５μｍになるように、刷毛塗りの１回塗り（ただし、比較例４は２回塗り）を行い、２０℃で１０日間乾燥して、各種評価を行った。
【００３３】
また、厚膜塗装性の評価は、軟鋼板（ＳＰＣＣ−ＳＤ、サイズ１．６×１０００×１０００ｍｍ）に対する刷毛塗りの１回塗り及びエアレス塗装１回塗りの最大膜厚を測定した。
【００３４】
結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】

エポキシ樹脂は、エポキシ当量２３０〜２７０、エピコート８３４、油化シェル（株）製の９０％キシレン溶液。
【００３６】
高炉水砕スラグは、エスメント、新日本製鐵（株）製。
【００３７】
マイカは、ＦＲＡＮＫＬＩＮＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬＭＩＮＥＲＡＬＳ製ＭＩＣＡ（ＡｓｐｅｃｔＲａｔｉｏ：１０）。
【００３８】
タルクは、タルク３Ｓ、日本タルク（株）製、
リンモリブデン酸アルミニュウムは、ＬＦボウセイＰＭ−３０８、キクチカラー（株）製。
【００３９】
弁柄は、トダカラー１３０ＥＤ、戸田工業（株）製。
【００４０】
ダレ防止剤は、脂肪酸アマイドワックス系、ディスパロン、楠本化成（株）製。
【００４１】
ポリアミドアミンは、バーサミド１１５、ヘンケル白水（株）製、キシレン８０％溶液。
【００４２】
第３級アミンは、セイクオールＴＤＭＰ、精工化学（株）製。
【００４３】
消泡剤は、フローレンＡＣ−３００、共栄化学（株）製。
【００４４】
［試験のテスト方法］
・鉛筆引っかき値：ＪＩＳＫ５４００８．４．２
・付着性試験：ＪＩＳＫ５４００８．５．２
・耐水性：ＪＩＳＫ５４００８．１９浸漬温度４０℃
・耐塩水噴霧性：ＪＩＳＫ５４００９．１
塗膜面にカッターナイフでクロスカットを入れ試験し、サビ幅はカット部からのサビの最大広がり長さを測定した。
・厚膜塗装性：軟鋼板に刷毛塗り及びエアレス塗装にて１回塗りし、塗膜に異常がなく、特に塗装作業に支障がない最大膜厚を測定した。
・塗装時間数：単位面積（１ｍ²）当りの刷毛塗り塗装時間について比較例１を１００として指数化した。
・塗装施工コスト指数：刷毛塗りで１５０μｍを塗装するときの単位面積（１ｍ²）当りの塗装施工コストについて実施例１を１００として指数化した。なお、比較例４は約７５μｍ×２回塗りのため、塗装工賃は２倍として計算した。
・塗料コスト指数：塗料コストを実施例１を１００として指数化した。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、防錆顔料として、スラグの他に、マイカ及びリンモリブデン酸アルミニュウムを加えることにより安価で無公害なスラグ含有塗料の防錆性と厚膜塗装性、塗装施工性の向上を可能にした。

Claims

平均分子量が３００〜３０００、エポキシ当量が１８０〜２２００のエポキシ樹脂と硬化剤の合計１００重量部に対し、精練過程で生成されたアルカリ基を含有したスラグを１〜１００重量部、マイカを１〜１００重量部、リンモリブデン酸アルミニュウムを1〜５０重量部配合し、かつ前記スラグとリンモリブデン酸アルミニュウムの重量比が２／１〜１／１である無公害防錆被覆組成物。