JP4060631B2

JP4060631B2 - ジンクリッチ塗料組成物

Info

Publication number: JP4060631B2
Application number: JP2002113432A
Authority: JP
Inventors: 雅紀岩崎; 大輔青木; 吉信紺野; 三千博清田; 洋中山
Original assignee: Three Bond Co Ltd
Current assignee: Three Bond Co Ltd
Priority date: 2002-04-16
Filing date: 2002-04-16
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2022-04-16
Also published as: JP2003306647A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、防錆性に優れ、鋼材のボルト締め接合に優れたジンクリッチ塗料組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼材の防食、防錆には一般に結合剤に粉粒体や微小フレーク等の形態の亜鉛末を多量含有させたジンクリッチ塗料が多用されている。このジンクリッチ塗料は亜鉛が鉄よりも電気的に卑である、すなわちイオン化傾向が大きく酸化されやすいのを利用して亜鉛を徐々に消耗させながら該塗料で塗被された鋼材を保護するものである。
そして、ジンクリッチ塗料は鋼材のボルト締め接合部にも特にその接合面のすべり摩擦力を高めるために接合面に塗布されるが、このような場合のジンクリッチ塗料については、すべり係数が０．４〜０．５のものが一般的であり、このような一般的なものではすべり係数が小さいために安全上鋼材の継ぎ手部に用いられる添接板等の補強材のサイズを大きくしたり、締め付けるボルト数を増やしたりせざるを得ず、作業工程や経費がかさむのを免れなかった。
一方、すべり係数が０．５を超える特殊なものは、例えば亜鉛末について粒度分布をもたせることで稠密度あるいは緻密度を高め密着度を向上させるなどの方法によって得られるものの、必ずしも十分満足しうるものとはいえず、その効果の割にはコスト的に高過ぎて経済的ではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来のジンクリッチ塗料組成物のもつ欠点を克服し、特に防錆性に優れた塗膜を与え、鋼材のボルト締め接合に優れたジンクリッチ塗料組成物を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記した好ましい特性を有するジンクリッチ塗料組成物を開発するために種々研究を重ねた結果、ジンクリッチ塗料組成物において、結着剤としてアルカリシリケート縮合物とブチラール樹脂との混合物を用いるとともに、針状顔料と高硬度顔料を併用して配合させることにより、その目的を達成しうることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００５】
すなわち、本発明は、（Ａ）平均粒径１〜５０μｍの亜鉛末、（Ｂ）アルキルシリケート縮合物とブチラール樹脂との質量比で６０：４０ないし９５：５の混合物からなる結着剤、及び（Ｃ）針状顔料とモース硬度７以上の高硬度顔料からなる混合顔料を含有して成るジンクリッチ塗料組成物を提供するものである。
本発明において、亜鉛末とは、亜鉛、又は亜鉛を主体とする合金すなわち亜鉛基合金の粉末又を意味する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
【０００７】
本発明の塗料組成物において、その組成成分の（Ａ）成分の亜鉛末については、塗料組成物に通常用いられているものであれば特に制限はないが、平均粒径１〜５０μｍ、好ましくは２〜４５μｍ、より好ましくは３〜４０μｍの粉末が用いられる。
【０００８】
また、（Ｂ）成分の結着剤としては、アルキルシリケート縮合物とブチラール樹脂との混合物を用いることが必要である。
アルキルシリケート縮合物はその変性物も包含し、通常無機ジンクリッチ塗料に用いられているものであれば特に制限されないが、エチルシリケート加水分解縮合物、メチルシリケート加水分解縮合物、これらのアルコキシ変性物（例えばトリメトキシ変性物、トリエトキシ変性物等）などが好ましい。
このアルキルシリケート縮合物と併用されるブチラール樹脂については、低分子量のもの、特に分子量２００００以下のものが好ましい。
【０００９】
（Ｂ）成分の結着剤として特に好ましいのは、エチルシリケート縮合物とブチラール樹脂との混合物である。
【００１０】
（Ｂ）成分の結着剤におけるアルキルシリケート縮合物とブチラール樹脂との割合としては、質量比で、通常６０：４０〜９５：５、好ましくは７０：３０〜９０：１０、より好ましくは７５：２５〜８５：１５の範囲が選ばれる。この割合が６０：４０より低くてブチラール樹脂が多くなり過ぎると塗膜が柔らかくなり塗膜の防錆力や耐溶剤性が低下するし、また９５：５より高くてブチラール樹脂が少なくなり過ぎると塗装時のダスト発生が多くなり素材に対する付着強度が低下する。
【００１１】
また、（Ｃ）成分の顔料としては、針状顔料と高硬度顔料とを併用することが必要であり、この顔料の併用により、上記塗料組成物を接合面に塗布したボルト締め接合部においてそのすべり係数を相乗的に向上させることができる。
針状顔料と高硬度顔料との割合については、質量比で好ましくは１：９ないし９：１、より好ましくは２：８ないし８：２、中でも特に３：７〜７：３の範囲で選ばれる。
針状顔料としては、長径５〜２００μｍで、アスペクト比１０〜２００、好ましくは２０〜１５０のものがよく、またその材質については炭酸カルシウム、ホウ酸アルミニウムなどが挙げられ、これらは１種用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
高硬度顔料としては、モース硬度が７以上のもの、例えば石英、黄石、鋼玉、ダイヤモンドなどが用いられ、これらは１種用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１２】
本発明の塗料組成物においては、ジンクリッチ塗料組成物に通常用いられる溶剤を配合するのが組成成分を溶解あるいは分散させうるので好ましい。このような溶剤としては、２‐プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、１‐メトキシ‐２‐プロパノールなどのグリコールエーテル類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテー卜などのエステル類などが挙げられる。
【００１３】
本発明の塗料組成物において、（Ａ）成分、（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分の好適配合割合については、質量基準で、（Ａ）成分５０〜９３％、（Ｂ）成分５〜３５％及び（Ｃ）成分２〜１５％、好ましくは（Ａ）成分５５〜８８％、（Ｂ）成分１０〜３２％及び（Ｃ）成分２〜１３％、より好ましくは（Ａ）成分６０〜８４％、（Ｂ）成分１３〜３０％及び（Ｃ）成分３〜１０％の範囲で選ばれる。
【００１４】
（Ａ）成分が上記範囲より少なすぎると塗膜の防錆力が低下して十分な防錆効果が期待できなくなるし、また多すぎると塗装作業性が悪くなり、均一な塗膜が得られなくなり、素材に対する塗膜密着力が低下する。
【００１５】
（Ｂ）成分が上記範囲より少なすぎると塗装時にダストスプレーとなり、素材に対する塗膜密着力が低下するし、また多すぎると塗膜の防錆力を始め、耐溶剤性などの塗膜性能も低下する。
【００１６】
（Ｃ）成分が上記範囲より少ないと高すべり係数をもつ塗膜が得られなくなるし、また多すぎると塗料安定性が悪くなり、塗装作業性も低下する。
【００１７】
本発明の塗料組成物には、本発明の目的をそこなわない範囲で、必要に応じ、塗料組成物に通常用いられる添加成分、例えば体質顔料、防錆顔料、着色顔料、たれ止め剤、造膜助剤、湿潤剤、消泡剤、凍結防止剤、レベリング剤、分散剤、沈降防止剤、可塑剤、防炎剤、防カビ剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、塗面調整剤、界面活性剤、安定剤等を配合することができる。
【００１８】
体質顔料としては、例えばシリカ、タルク、クレー、カオリン、マイカ、亜鉛華、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、アルミナ、酸化亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、ベントナイトなどが挙げられるが、好ましくはタルク、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、マイカ、硫酸バリウムが用いられる。
【００１９】
また、防錆顔料としては、例えばクロム系顔料、鉛系顔料、ホウ酸塩系顔料、リン酸塩系顔料、モリブデン酸塩系顔料などが挙げられるが、好ましくは防錆性を一層向上させうるのでリン酸塩系顔料やモリブデン酸塩系顔料が用いられる。
このリン酸塩系顔料としては、例えばリン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、リン酸カルシウム、リン酸アルミニウム亜鉛、リン酸カルシウム亜鉛、リン・ケイ酸亜鉛、亜鉛処理されたポリリン酸アルミニウムなどが、またモリブデン酸塩系顔料としては、モリブデン酸カルシウム、リンモリブデン酸アルミニウム、モリブデン酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛カルシウム、リンモリブデン酸亜鉛などがそれぞれ挙げられる。
【００２０】
着色顔科としては、例えばべんがら、チタン白、カーボンブラック、アニリンブラック、グンジョウ、カドミウムイエロー、クロムイエロー、鉛白、ウォッチングレッド、シアニンブルーなどの有機青、フタロシアニングリーンなどの有機緑等が挙げられる。
沈降防止剤としては、例えば有機ベントナイト、酸化ポリエチレン、アエロシル等が挙げられる。
【００２１】
本発明の塗料組成物は、塗料液と、亜鉛末と所定顔料の混合物とをそれぞれ別個にした二缶セットの形態で供するのが実用的であり、このようなセット形態の場合、所定鋼材への塗装時に上記セットの各缶成分を撹拌機等で十分に混合撹拌して均一化してから用いればよい。鋼材への塗装は、スプレー、浸漬、刷毛塗り、ロールコーターなどの適当なコーターによる機械的塗工等の通常の塗装法によればよく、塗装後の乾燥は自然乾燥や熱風乾操によればよい。
本発明の塗料組成物は、特に亜鉛めっき鋼及び／又は亜鉛−アルミニウム系合金めっき鋼や亜鉛−アルミニウム−マグネシウム系合金めっき鋼などの亜鉛合金めっき鋼からなる、ボルト締め施工可能な鋼材に用いると優れた防食性、防錆性、ボルト締め接合性を示す。
【００２２】
【実施例】
次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
なお、試験体についてのすべり係数は、試験体の引張試験によりすべりが発生した荷重を求め、この荷重とボルト締め付け荷重より算出した。
【００２３】
比較例１
先ず、塗料組成物を次のとおり調製した。
すなわち、結着剤としてのエチルシリケートＥＳ−４０（商品名、多摩化学社製、アルキルシリケート縮合物）２０質量部、ＬＳ−２〔商品名、三井金属塗料化学社製、亜鉛末（平均粒径８．５μｍ）〕６５質量部、Ｗ．ＧマイカＣ−１０００（商品名、ＫＭＧＭｉｎｅｒａｌｓ社製、カリウムアルミニウムシリケート）５質量部及びメトキシプロパノール−イソブタノール（質量比１：１）混合溶剤１０質量部を十分混合撹拌して均一な塗料組成物を調製した。
次に、この塗料組成物をブラスト処理鋼板（処理グレードＩＳＯＳａ２．５）に乾燥膜厚７５μｍとなるように塗布し２週間自然乾燥させた。
このようにして得られた塗工鋼板２枚をその外面に添接板２枚を添えて高力ボルトによりＦ１０Ｔで締め付け試験体を作成した。この試験体についてすべり係数を測定したところ、０．４８であった。
【００２４】
比較例２
Ｗ．ＧマイカＣ−１０００５質量部に代えて、ウイスカルＡＳ−４〔商品名、四国化成社製、針状炭酸カルシウム顔料（長径２０〜３０μｍ、平均アスペクト比４０）〕１質量部及びＤＣＲ１００Ｆ〔商品名、屋久島電工社製、炭化ケイ素顔料（♯１００）〕４質量部を用いた以外は比較例１と同様にして塗料組成物を調製し、試験体を作成した。この試験体についてすべり係数を測定したところ、０．５８であった。
【００２５】
比較例３
亜鉛末を粗粒のＬＳ−３０（商品名、三井金属塗料化学社製、平均粒径３５μｍ）に変えた以外は比較例２と同様にして塗料組成物を調製し、試験体を作成した。この試験体についてすべり係数を測定したところ、０．６２であった。
【００２６】
比較例４
比較例１の結着剤に代えてエチルシリケートＥＳ−４０（商品名、多摩化学社製、アルキルシリケート縮合物）１６質量部及びエスレックＢＬ−１（商品名、積水化学社製、ブチラール樹脂）４質量部からなるものを用いた以外は比較例１と同様にして塗料組成物を調製し、試験体を作成した。この試験体についてすべり係数を測定したところ、０．５４であった。
【００２７】
実施例１
Ｗ・ＧマイカＣ−１０００５質量部に代えて、ウイスカルＡＳ−４〔商品名、四国化成社製、針状炭酸カルシウム顔料（長径２０〜３０μｍ、平均アスペクト比４０）〕１質量部及びＤＣＲ１００Ｆ〔商品名、屋久島電工社製、炭化ケイ素顔料（♯１００）〕４質量部を用いた以外は比較例４と同様にして塗料組成物を調製し、試験体を作成した。この試験体についてすべり係数を測定したところ、０．７３であった。
【００２８】
実施例２
実施例１のＤＣＲ１００Ｆ〔商品名、屋久島電工社製、炭化ケイ素顔料（♯１００）〕に代えてＩＲＭ４−６〔商品名、東名ダイヤモンド工業社製、ダイヤモンド顔料〕を用いた以外は実施例１と同様にして塗料組成物を調製し、試験体を作成した。この試験体についてすべり係数を測定したところ、０．７３であった。
【００２９】
実施例３
亜鉛末を粗粒のＬＳ−３０（商品名、三井金属塗料化学社製、平均粒径３５μｍ）に変えた以外は実施例１と同様にして塗料組成物を調製し、試験体を作成した。この試験体についてすべり係数を測定したところ、０．７８であった。
【００３０】
実施例４
亜鉛末を粗粒のＬＳ−３０（商品名、三井金属塗料化学社製、平均粒径３５μｍ）に変えた以外は実施例２と同様にして塗料組成物を調製し、試験体を作成した。この試験体についてすべり係数を測定したところ、０．７８であった。
【００３１】
以上の結果より分るように、（Ｂ）成分として、アルキルシリケートとブチラール樹脂との混合物を用いない場合（比較例１〜３）は、すべり係数を０．６２よりも大きくすることはできないし、また結着剤としてアルキルシリケートとブチラール樹脂との混合物を用いた場合でも、（Ｃ）成分として針状顔料と高硬度顔料との混合物を用いない場合（比較例４）は、すべり係数は０．５４であるのに対し、（Ａ）成分として亜鉛末を、（Ｂ）成分としてアルキルシリケート縮合物とブチラール樹脂との混合物をそれぞれ用い、さらに（Ｃ）成分として針状顔料と高硬度顔料との混合物を用いた場合（実施例１〜４）は、いずれも０．７３〜０．７８という高いすべり係数を示す。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のジンクリッチ塗料組成物は、防錆性に優れ、鋼材のボルト締め接合に優れ、特に鋼材のボルト締め接合部における接合面に施すことによりすべり摩擦力を高めることができる。
したがって、本発明のジンクリッチ塗料組成物は、特に亜鉛めっき鋼や亜鉛合金めっき鋼からなる、ボルト締め施工可能な鋼構造物や鋼構築物、例えば道路、橋梁、鉄道、港湾、ビル、工場、プレハブ住宅、発電所、鉄塔、遊園地、プール、その他の娯楽・アミューズメント施設等の防食が要求される用途に好適である。

Claims

（Ａ）平均粒径１〜５０μｍの亜鉛末、（Ｂ）アルキルシリケート縮合物とブチラール樹脂との質量比で６０：４０ないし９５：５の混合物からなる結着剤、及び（Ｃ）針状顔料とモース硬度７以上の高硬度顔料からなる混合顔料を含有して成るジンクリッチ塗料組成物。
（Ｃ）成分における針状顔料とモース硬度７以上の高硬度顔料との割合が質量比で１：９ないし９：１である請求項１記載のジンクリッチ塗料組成物。
（Ｃ）成分における針状顔料が長径５〜２００μｍ、アスペクト比１０〜２００をもつ請求項１又は２記載のジンクリッチ塗料組成物。
針状顔料が針状炭酸カルシウム又は針状ホウ酸アルミニウムである請求項３記載のジンクリッチ塗料組成物。
配合割合が、質量基準で、（Ａ）成分５０〜９３％、（Ｂ）成分５〜３５％及び（Ｃ）成分２〜１５％の範囲である請求項１ないし４のいずれかに記載のジンクリッチ塗料組成物。