JP3978634B2 - 亜鉛メッキ鋼板用防錆顔料 - Google Patents
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Description
【発明の分野および背景】
本発明は、亜鉛メッキ鋼板、特にプレコートメタル(PCM)の素材として使用される亜鉛メッキ鋼板のプライマーに使用される、無公害型の防錆顔料に関する。
【0002】
亜鉛メッキ鋼板を素材とするPCMは、メッキ層を化成処理した後、プライマー次いでトップコート層を塗装して製造される。PCMは塗装後に切断、曲げ等の機械加工が行われるので切断面では鋼板および亜鉛メッキ層が露出している。そのため切断面の亜鉛メッキ層に犠牲電極効果がない白錆が発生し、逐にはそこから鋼板部にまで錆が発生する。そのため亜鉛メッキ鋼板に使用される防錆顔料には一次的に亜鉛メッキ層に対する防錆性能が求められる。
【0003】
この用途に対してはこれまでストロンチウムクロメート系防錆顔料が多く用いられて来た。しかしながらこの顔料は有害な6価クロムを含むので好ましくない。
【0004】
有害重金属を含まない種々の無公害型防錆顔料も知られているが、先に述べた亜鉛メッキ鋼板の防錆顔料に求められる性能において満足するものはない。
【0005】
【本発明の課題】
そこで本発明は、亜鉛メッキ鋼板、特にPCM用亜鉛メッキ鋼板のプライマーに使用される、性能のすぐれた無公害型防錆顔料を提供することを課題とする。
【0006】
【本発明の開示】
本発明は、Mg/Si原子比が0.025〜1.0、好ましくは0.025〜0.8である無定形含水ケイ酸マグネシウム化合物の粉末粒子よりなる亜鉛メッキ鋼板用防錆顔料を提供する。
【0007】
ケイ酸マグネシウムには、メタケイ酸マグネシウムMgSiO2 ,オルトケイ酸マグネシウムMgSiO4 ,三ケイ酸マグネシウム2MgO・3SiO2 ・nH2 O,四ケイ酸マグネシウムMg3 Si4 O11・H2 Oなど種々の形のものが知られており、またタルク、アスベストなどの天然鉱物として存在する。これらのうちタルクはフレーク状体質顔料として塗料分野で使用されている。しかしそれ自体には防錆力はない。特公平5−26833号公報にはMg2 Si3 O8 の組成を有するセピオライト等の繊維状含水ケイ酸マグネシウム質天然鉱物を400〜1110℃の温度で焼成して得られる焼成山皮を含む防腐食塗料が開示されている。この焼成山皮による防食原理は鋼鉄の腐食原因物質となるナトリウムイオンが焼成山皮に多く取り込まれることによると説明されており、亜鉛メッキ鋼板を防食の対象としていない。
【0008】
亜鉛メッキ鋼板用の防錆顔料としてすぐれた性能を発揮する含水ケイ酸マグネシウム化合物は、そのMg/Si原子比が0.025〜1.0,特に0.025〜0.8の範囲内であることおよび無定形であることである。このような化合物は天然には存在しないのでアルカリ金属ケイ酸塩と水溶性マグネシウム塩から出発して合成によって製造される。
【0009】
例えば、ケイ酸カリウムまたはケイ酸ナトリウム(水ガラス)のようなアルカリ金属ケイ酸塩の水溶液と、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウムまたは硝酸マグネシウムのような水溶性マグネシウム塩の水溶液をあらかじめ調製して置き、これらを前記のMg/Si原子比で混合、攪拌して生成する沈澱を濾過して分離し、これを水洗、乾燥した後粉砕することによって製造することができる。
【0010】
この場合仕込みのMg/Si比が0.4以上および0.2以下の場合には母液中にそれぞれ仕込んだMgおよびSi分の全部が沈澱しない場合もあるので、前者の場合は水酸化ナトリウムのような強塩基を加え、後者の場合は強酸好ましくは水溶性マグネシウム塩と同じアニオンを有する酸を加え、未反応Mg分またはSi分を含水酸化物として共沈させることにより、仕込みMg/Si比に実質上等しいMg/Si比を有するケイ酸マグネシウム化合物を得ることができる。
【0011】
得られる無定形ケイ酸マグネシウムは実質上水に難溶性の白色粉末であり、一般に8.0以上の範囲のpH,比表面積150〜300m2 /g、および105℃における加熱減量1.5%以上,300℃における加熱減量9%以上に相当する水分を持っている。この顔料が亜鉛メッキ鋼板に対して防錆効果を発揮するのは一つには顔料の持つ微アルカリ性のpHに関連しているものと推測される。詳しくは、このような領域においては亜鉛メッキ自体が溶けにくく、そのため白錆の発生および進行が抑制され、また全体として腐食の原因となるイオンが吸着されることによって防錆効果を発揮するものと考えられる。
【0012】
本発明の防錆顔料はその防錆性能においてストロンチウムクロメート系顔料にほぼ匹敵し、有毒重金属を含まず、かつ白色であるから塗料の調色が容易である点においてストロンチウムクロメート顔料より有利である。
【0013】
この顔料を用いた塗料の製造は常法によって行うことができる。この分野特にPCMに使用される塗料は焼付型、すなわち官能基を有する樹脂を外部硬化剤により架橋硬化するタイプの塗料である。そのような樹脂および硬化剤の組合せは塗料工業において周知である。その例はオイルフリーポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、アクリルポリオール樹脂またはこれらの変性樹脂をアミノプラスト樹脂(典型的にはメラミン樹脂)またはブロックイソシアネートを用いて架橋硬化する系、ビスフェノール型またはノボラック型エポキシ樹脂を酸無水物またはポリアミンまたはアミノプラス樹脂を用いて硬化する熱硬化型エポキシ系などを含む。
【0014】
PCM用途には塗膜の硬さ(鉛筆硬度)と可撓性の適度のバランスが求められるから、ポリエステル樹脂をメラミン樹脂またはブロックイソシアネートで硬化する系が一般に適している。
【0015】
塗料は、塗膜中本発明の防錆顔料を5〜40wt%,特に10〜30wt%含むように配合される。塗料は、有機溶剤、触媒、例えばメラミン樹脂硬化剤の場合は芳香族スルホン酸系酸触媒、ブロックイソシアネート硬化剤の場合は有機スズ化合物など、着色顔料、体質顔料、および慣用の塗料添加剤を含んでもよいことは勿論である。以上を含む塗料化のための技術自体は周知であり、かつ本発明の一部を構成するものではないからこれ以上の説明は不要であろう。
【0016】
【実施例】
以下の実施例は例証目的であって限定ではない。組成および配合に関して%は重量基準による。
【0017】
実施例1(Mg/Si=1/1=1.0)
1Lのビーカーに水400mlを入れ、塩化マグネシウム無水物14.8gを溶解した。別の200mlのビーカーに3号水ガラス(SiO2 29%,Na2 O 9.4%)32.4gを入れ、水75mlを加えて希釈液とし、この液を上記塩化マグネシウム溶液に攪拌下、10分で注下し、さらに30%NaOH水溶液28.5gを同様に加えた。
【0018】
注下後30分攪拌し、得られた反応沈澱物を濾過・水洗し、110℃で一晩乾燥し、粉砕して、18.4gの白色粉末を得た。
【0019】
この白色粉末は蛍光X線分析の結果、Mg/Si=0.96であり、X線回折は無定型であった。
【0020】
実施例2(Mg/Si=4/5=0.8)
1Lのビーカーに水400mlを入れ、塩化マグネシウム無水物11.9gを溶解した。別の200mlのビーカーに3号水ガラス(SiO2 29%,Na2 O 9.4%)32.4gを入れ、水75mlを加えて希釈液とし、この液を上記塩化マグネシウム溶液に攪拌下、10分で注下し、さらに30%NaOH水溶液20.2gを同様に加えた。
【0021】
注下後30分攪拌し、得られた反応沈澱物を濾過・水洗し、110℃で一晩乾燥し、粉砕して、16.5gの白色粉末を得た。
【0022】
この白色粉末は蛍光X線分析の結果、Mg/Si=0.77であり、X線回折は無定型であった。
【0023】
実施例3(Mg/Si=2/3=0.67)
1Lのビーカーに水400mlを入れ、塩化マグネシウム無水物9.5gを溶解した。別の200mlのビーカーに3号水ガラス(SiO2 29%,Na2 O 9.4%)31.1gを入れ、水75mlを加えて希釈液とし、この液を上記塩化マグネシウム溶液に攪拌下、10分で注下し、さらに30%NaOH水溶液14gを同様に加えた。
【0024】
注下後30分攪拌し、得られた反応沈澱物を濾過・水洗し、110℃で一晩乾燥し、粉砕して、14.7gの白色粉末を得た。
【0025】
この白色粉末は蛍光X線分析の結果、Mg/Si=0.64であり、X線回折は無定型であった。
【0026】
実施例4(Mg/Si=1/2=0.5)
1Lのビーカーに水400mlを入れ、塩化マグネシウム無水物9.5gを溶解した。別の200mlのビーカーに3号水ガラス(SiO2 29%,Na2 O 9.4%)41.5gを入れ、水75mlを加えて希釈液とし、この液を上記塩化マグネシウム溶液に攪拌下、10分で注下し、さらに30%NaOH水溶液9.9gを同様に加えた。
【0027】
注下後30分攪拌し、得られた反応沈澱物を濾過・水洗し、110℃で一晩乾燥し、粉砕して、17.7gの白色粉末を得た。
【0028】
この白色粉末は蛍光X線分析の結果、Mg/Si=0.48であり、X線回折は無定型であった。
【0029】
実施例5(Mg/Si=2/6=0.33)
1Lのビーカーに水400mlを入れ、塩化マグネシウム無水物6.3gを溶解した。別の200mlのビーカーに3号水ガラス(SiO2 29%,Na2 O 9.4%)41.5gを入れ、水100mlを加えて希釈液とし、この液を上記塩化マグネシウム溶液に攪拌下、10分で注下した。
【0030】
注下後30分攪拌し、得られた反応沈澱物を濾過・水洗し、110℃で一晩乾燥し、粉砕して、15.7gの白色粉末を得た。
【0031】
この白色粉末は蛍光X線分析の結果、Mg/Si=0.32であり、X線回折は無定型であった。
【0032】
実施例6(Mg/Si=1/10=0.1)
1Lのビーカーに水400mlを入れ、塩化マグネシウム無水物2.4gを溶解した。別の300mlのビーカーに3号水ガラス(SiO2 29%,Na2 O 9.4%)51.7gを入れ、水100mlを加えて希釈液とし、この液を上記塩化マグネシウム溶液に攪拌下、10分で注下した。
【0033】
注下後30分攪拌し、次に200mlのビーカーに濃塩酸を11.2g入れ、水100mlを加えて希釈液としたものを、上記混合液に10分で注下した。
【0034】
注下後30分攪拌し、得られた反応沈殿物を濾過・水洗し、110℃で一晩乾燥し、粉砕して、16gの白色粉末を得た。
【0035】
この白色粉末は蛍光X線分析の結果、Mg/Si=0.096であり、X線回折は無定型であった。
【0036】
実施例7(Mg/Si=1/40=0.025)
1Lのビーカーに水400mlを入れ、塩化マグネシウム無水物0.6gを溶解した。別の300mlのビーカーに3号水ガラス(SiO2 29%,Na2 O 9.4%)51.7gを入れ、水100mlを加えて希釈液とし、この液を上記塩化マグネシウム溶液に攪拌下、10分で注下した。
【0037】
注下後30分攪拌し、次に200mlのビーカーに濃塩酸を15.0g入れ、水100mlを加えて希釈液としたものを、上記混合液に10分で注下した。
【0038】
注下後30分攪拌し、得られた反応沈殿物を濾過・水洗し、110℃で一晩乾燥し、粉砕して、15.3gの白色粉末を得た。
【0039】
この白色粉末は蛍光X線分析の結果、Mg/Si=0.023であり、X線回折は無定型であった。
【0040】
実施例8(Mg/Si=1/10=0.1)
1Lのビーカーに水400mlを入れ、硫酸マグネシウム7水塩6.2gを溶解した。別の300mlのビーカーに1号水ガラス(SiO2 36.5%,Na2 O 18%)41.2gを入れ、水100mlを加えて希釈液とし、この液を上記塩化マグネシウム溶液に攪拌下、10分で注下した。
【0041】
注下後30分攪拌し、次に200mlのビーカーに硫酸を9.5g入れ、水100mlを加えて希釈液としたものを、上記混合液に10分で注下した。
【0042】
注下後30分攪拌し、得られた反応沈殿物を濾過・水洗し、110℃で一晩乾燥し、粉砕して、16.1gの白色粉末を得た。
【0043】
この白色粉末は蛍光X線分析の結果、Mg/Si=0.097であり、X線回折は無定型であった。
【0044】
防錆試験
実施例1〜8および比較例(ブランクおよび市販防錆顔料)の顔料を用いて下表に示す配合組成の焼付型ポリエステル樹脂系塗料を調製し、塗膜形成後、塩水噴霧試験を実施した。
【0045】
P/B=1.0 PVC=20.8
1)大日本インキ化学社製 オイルフリーポリエステル樹脂
2)大日本インキ化学社製 ブチル化メラミン樹脂
3)大日本インキ化学社製 メチル化メラミン樹脂
4)テイカ社製 白色顔料
5)エクソン化学社製 芳香族溶剤
被塗板 :亜鉛メッキ鋼板 SGCC(日本テストパネル製)
塗装 :バーコーター
硬化条件:焼き付け温度 210℃(物温)
膜厚 :10μm
分散 :ペイントコンディショナー
【0046】
試験項目:塩水噴霧試験
上記の塗装条件で被塗板上に塗膜を形成することによって作成した試験板に、カッターナイフで被塗板表面に達するクロスカットを入れ、槽内温度を35℃に保った塩水噴霧試験器内に静置して、5%塩化ナトリウム水溶液を1kg/cm2 の圧力で56日間塗膜に噴霧し、錆発生状況および塗膜の膨れを観察して、以下の評価基準に基づき評価した。なお、腐食状況は平面部の膨れと錆の発生面積、並びにカット部の腐食幅で評価した。
いずれの評価においても、評価点が高いほど防錆能が優れている。
【0047】
【0048】
【0049】
6)日本タルク社製タルクSSS
7)昭和化学工業社製ラヂオライト#700
8)MgOとラヂオライト#700とのMg/Si原子比1/10の乾式混合物
Claims (5)
- Mg/Si原子比が0.025〜1.0であり、pHが8.0以上(5%懸濁液,常温)である無定形含水ケイ酸マグネシウム化合物の粉末粒子のみよりなる亜鉛メッキ鋼板用防錆顔料。
- Mg/Si原子比が0.025〜0.8である請求項1の亜鉛メッキ鋼板用防錆顔料。
- アルカリ金属ケイ酸塩と水溶性マグネシウム塩とをMg/Si原子比が0.025〜1.0の割合で水溶液中で反応させ、生成する沈澱を濾過、水洗、乾燥、粉砕することを特徴とする亜鉛メッキ鋼板用防錆顔料の製造法。
- Mg/Si原子比が0.025〜0.8である請求項3の亜鉛メッキ鋼板用顔料の製造法。
- 熱硬化性樹脂と、有機溶剤と、請求項1または2の防錆顔料を含んでいる亜鉛メッキ鋼板プレコートメタル用塗料。
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JP07880399A JP3978634B2 (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 亜鉛メッキ鋼板用防錆顔料 |
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JP7112350B2 (ja) * | 2018-03-29 | 2022-08-03 | 株式会社神戸製鋼所 | 塗装亜鉛めっき鋼板 |
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1999
- 1999-03-24 JP JP07880399A patent/JP3978634B2/ja not_active Expired - Lifetime
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