JP3938372B2

JP3938372B2 - 水性ジンクリッチ塗料

Info

Publication number: JP3938372B2
Application number: JP2003394259A
Authority: JP
Inventors: 達弥加納
Original assignee: Aisin Chemical Co Ltd
Current assignee: Aisin Chemical Co Ltd
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2023-11-25
Also published as: US20050132932A1; US7252705B2; JP2005154557A

Description

本発明は、アルカリケイ酸塩をバインダーとして使用前にアルカリケイ酸塩を亜鉛粉末と混合して、または予め調整しておいた亜鉛粉末含有スラリーにバインダーを混合して塗装に用いられる水性ジンクリッチ塗料に関するものである。

亜鉛の鉄に対する犠牲防食作用を利用した塗料はジンクリッチ塗料として広く利用されているが、有機溶剤を含有するものが主であり、環境に悪影響を与えるという問題がある。また、有機溶剤を用いない水性ジンクリッチ塗料においては、亜鉛と水の混合による水素ガスの発生という問題や、防錆性能に劣るという問題がある。さらに、クロム酸をバインダーとしたジンクリッチ塗料も広く利用されているが、クロムを含有するために環境に悪影響を与えるという問題がある。

そこで、本発明者は、先に、アルカリケイ酸塩の溶液にイオン交換水を添加して加水分解させて重合度を低下させたものと亜鉛粉末を混合することによって、亜鉛粉末の表面にシリカの緻密な皮膜が形成されて亜鉛と水との接触が防止されて亜鉛粉末の高い水中安定性が得られ、安定性が高く安価な亜鉛粉末含有スラリーを得て、これにケイ酸リチウムをバインダーとして混合して攪拌することによって水性ジンクリッチ塗料を得るという発明についての出願をしている（特許文献１）。
特願２００２−３０４８６３号

しかしながら、ケイ酸リチウムをバインダーとして用いると安定な水性ジンクリッチ塗料が得られるが、ケイ酸リチウムは高価であり、また付着性に劣るため、バインダーとして安価で付着性に優れるケイ酸カリウムが代わりに用いられることになった。ところが、ケイ酸カリウムをバインダーとして用いた水性ジンクリッチ塗料は、混合後、溶出した亜鉛イオンがアルカリケイ酸塩のゲル化剤として作用するため、時間が経過するにつれて塗料の安定性及び塗膜性能が低下するという問題点があった。

そこで、本発明は、アルカリケイ酸塩と亜鉛粉末を混合して何をバインダーとして用いても、アルカリケイ酸塩をゲル化させることなく塗料の安定性及び塗膜性能が低下することのない水性ジンクリッチ塗料の提供を課題とするものである。

請求項１の発明にかかる水性ジンクリッチ塗料は、アルカリケイ酸塩と亜鉛粉末とを含む水性ジンクリッチ塗料にキレート剤としてエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、ＥＤＴＡアルカリ金属塩、１８−クラウン−６錯体、またはニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）を添加したものである。

請求項２の発明にかかる水性ジンクリッチ塗料は、請求項１の構成において、前記キレート剤は、前記亜鉛粉末に対して０．６重量％以上７．９重量％以下を添加したものである。

請求項３の発明にかかる水性ジンクリッチ塗料は、請求項１または請求項２の構成において、前記キレート剤は、前記亜鉛粉末に対して２．３重量％以上４．４重量％以下を添加したものである。

請求項４の発明にかかる水性ジンクリッチ塗料は、請求項１乃至請求項３のうちいずれか１つの構成において、界面活性剤を添加したものである。

請求項５の発明にかかる水性ジンクリッチ塗料は、請求項１乃至請求項４のうちいずれか１つの構成において、前記キレート剤としてエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）またはその塩を用いたものである。

請求項１の発明にかかる水性ジンクリッチ塗料は、アルカリケイ酸塩と亜鉛粉末とを含む水性ジンクリッチ塗料にキレート剤としてエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、ＥＤＴＡアルカリ金属塩、１８−クラウン−６錯体、またはニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）を添加したものである。ここで、ＥＤＴＡアルカリ金属塩としては、ＥＤＴＡ四カリウム塩を始めとするＥＤＴＡアルカリ金属塩を用いることができる。

これらのキレート剤は亜鉛イオンに配位して、安定なキレート化合物（キレート環をもつ錯体）を形成する。これによって、亜鉛粉末を混合した後に溶出する亜鉛イオンがキレート剤によって捕捉され、亜鉛イオンによってアルカリケイ酸塩がゲル化されることがないので、時間が経過しても塗料の安定性及び塗膜性能が低下しない。

このようにして、アルカリケイ酸塩と亜鉛粉末を混合して得られる水性ジンクリッチ塗料において、何をバインダーとして用いても、アルカリケイ酸塩をゲル化させることなく塗料の安定性及び塗膜性能が低下することのない水性ジンクリッチ塗料となる。

請求項２の発明にかかる水性ジンクリッチ塗料は、キレート剤は、亜鉛粉末に対して０．６重量％以上７．９重量％以下を添加したものである。亜鉛粉末に対して０．６重量％以上を添加することによって、亜鉛イオンによってアルカリケイ酸塩がゲル化されることがないので、時間が経過しても特に塗料の安定性が低下しない。

このようにして、アルカリケイ酸塩と亜鉛粉末を混合して得られる水性ジンクリッチ塗料において、何をバインダーとして用いても、アルカリケイ酸塩をゲル化させることなく、特に塗料の安定性が低下することのない水性ジンクリッチ塗料となる。

請求項３の発明にかかる水性ジンクリッチ塗料は、キレート剤は、亜鉛粉末に対して２．３重量％以上４．４重量％以下を添加したものである。亜鉛粉末に対して２．３重量％以上を添加することによって、亜鉛粉末を混合した後に溶出する亜鉛イオンがキレート剤によってほぼ完全に捕捉され、亜鉛イオンによってアルカリケイ酸塩がゲル化されることがないので、塗料の安定性及び塗膜性能、特に耐食性が向上する。

このようにして、アルカリケイ酸塩と亜鉛粉末を混合して得られる水性ジンクリッチ塗料において、何をバインダーとして用いても、アルカリケイ酸塩をゲル化させることなく、塗料の安定性及び塗膜性能が向上する水性ジンクリッチ塗料となる。

請求項４の発明にかかる水性ジンクリッチ塗料は、キレート剤に加えて界面活性剤を添加したものである。これによって、シリカの緻密な皮膜で覆われた亜鉛粉末の水中における分散性が一層向上して、さらに塗料の安定性が高くなる。

請求項５の発明にかかる水性ジンクリッチ塗料は、キレート剤としてエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）またはその塩（例えばＥＤＴＡ四カリウム塩）を用いたものである。エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）またはそのイオンは亜鉛イオンに配位して水中で極めて安定なキレート錯体（ＥＤＴＡ錯体）を形成し、その安定性は他のキレート剤（１８−クラウン−６錯体、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）等）による錯体よりも優れている。

このようにして、アルカリケイ酸塩と亜鉛粉末を混合して得られる水性ジンクリッチ塗料において、何をバインダーとして用いても、アルカリケイ酸塩をゲル化させることなく、塗料の安定性及び塗膜性能がより向上する水性ジンクリッチ塗料となる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

まず、亜鉛スラリーの作製法について説明する。イオン交換水４９．４重量部にメタケイ酸ソーダ０．７５重量部を溶解させ、さらに界面活性剤０．２重量部を混合した後、亜鉛粉末４９．５重量部を混合し、１６時間攪拌して亜鉛スラリーを得た。この亜鉛スラリーの組成を表１にまとめて示す。

この亜鉛スラリーにバインダーとしてケイ酸カリウム、キレート剤としてエチレンジアミン四酢酸四カリウム塩（ＥＤＴＡ−４Ｋ）を混合し、水性ジンクリッチ塗料を得た。なお、キレート剤としてのＥＤＴＡ−４Ｋの配合量を５通りに変えて、実施例１〜５の水性ジンクリッチ塗料を作製した。また、比較のためにＥＤＴＡ−４Ｋを添加しない比較例１をも作製した。それぞれの配合を表２にまとめて示す。

表２に示されるように、亜鉛スラリーの配合量は比較例１，実施例１〜５を通じて全て６１．７重量％、バインダーとしてのケイ酸カリウムの配合量も比較例１，実施例１〜５を通じて全て３０．０重量％であり、キレート剤としてのＥＤＴＡ−４Ｋの配合量を実施例１〜５において、０．２重量％，０．４重量％，０．７重量％，１．４重量％，２．４重量％と増やして行き、その増分だけイオン交換水の配合量を減らすことによって、合計が１００％になるようにした。

このようにして作製した各水性ジンクリッチ塗料の安定性及び耐食性について、次のようにして試験した。まず、安定性については、容器に入れた塗料を２０℃で３０日放置後の塗料の状態を目視で観察した。その結果、表２に示されるように、キレート剤としてのＥＤＴＡ−４Ｋを配合しなかった比較例１においては溶出した亜鉛イオンによるゲル化が起こったが、他の実施例１〜５についてはいずれも変化なく良好であり、この結果、安定性に関しては、キレート剤添加量（亜鉛に対する重量％）は最も少ない実施例１の０．６％でも充分であることが分かった。

また、耐食性については、ＪＩＳＫ−５４００の「７．８塩水噴霧試験」に準じて試験した。即ち、まず、サンドブラスト処理した鋼鉄製ボルトに、各水性ジンクリッチ塗料をディップスピン法で塗布し、８０℃で１０分間予備乾燥した後、２８０℃で１０分間焼き付けて、テストピースを作製した。これらのテストピースを塩水の霧が発生する装置（塩水噴霧試験装置）内に入れて試験をし、主として塩水の霧の作用で塗膜に錆・ふくれ・剥がれができるまでの時間を調べた。塩水噴霧試験装置の使用条件としては、試験室内の温度３５±１℃、試験室内の相対湿度９５〜９８％、加湿器の温度４７±１℃、塩水の濃度５ｗ／ｖ％、等が定められている。

この結果、表２に示されるように、比較例１においては２４時間で赤錆が生じ、実施例１においては７２時間、実施例２においては１２０時間、実施例３においては一気に６４８時間と、キレート剤添加量が増えるにしたがって耐食性が向上し、実施例４，５においてはいずれも６４８時間と、実施例３と同様の耐食性を示している。よって、本実施の形態の水性ジンクリッチ塗料においては、耐食性に関してはキレート剤添加量（亜鉛に対する重量％）は実施例３の２．３％で充分であることが分かった。

このようにして、本実施の形態の水性ジンクリッチ塗料においては、バインダーとして安価で付着性に優れるケイ酸カリウムを用いても、キレート剤を添加することによって、安定性が良好でポットライフが長く、キレート剤を亜鉛に対する重量％で２．３％以上添加することによって耐食性にも優れた水性ジンクリッチ塗料となる。

本実施の形態においては、キレート剤としてエチレンジアミン四酢酸四カリウム塩（ＥＤＴＡ−４Ｋ）を用いているが、他のＥＤＴＡキレート剤や１８−クラウン−６錯体、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）等のキレート剤を用いても良い。

また、本実施の形態においては、亜鉛スラリーを作製するのに界面活性剤を添加してい
るが、界面活性剤は必ずしも用いなくても良い。

水性ジンクリッチ塗料のその他の部分の組成、成分、配合量、材質、大きさ、作製方法等についても、本実施の形態に限定されるものではない。

Claims

アルカリケイ酸塩と亜鉛粉末とを含む水性ジンクリッチ塗料にキレート剤としてエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、ＥＤＴＡアルカリ金属塩、１８−クラウン−６錯体、またはニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）を添加したことを特徴とする水性ジンクリッチ塗料。
前記キレート剤は、前記亜鉛粉末に対して０．６重量％以上７．９重量％以下を添加したことを特徴とする請求項１に記載の水性ジンクリッチ塗料。
前記キレート剤は、前記亜鉛粉末に対して２．３重量％以上４．４重量％以下を添加したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水性ジンクリッチ塗料。
界面活性剤を添加したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１つに記載の水性ジンクリッチ塗料。
前記キレート剤としてエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）またはその塩を用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１つに記載の水性ジンクリッチ塗料。