JP4111531B2 - Anti-rust paint - Google Patents
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Description
本発明は、クロム等の有害金属を含まない薄膜型の防錆塗料に関し、詳しくは、たとえば精密機器や自動車のプレス成形用鋼板に適用可能なほどの薄膜であっても高い防錆機能を有する塗膜を形成できる塗料に関する。 The present invention relates to a thin film-type anticorrosive paint that does not contain harmful metals such as chromium, and more specifically, it has a high antirust function even if it is a thin film that can be applied to, for example, precision equipment and steel sheet for press forming of automobile The present invention relates to a paint capable of forming a coating film.
鉄鋼の防錆を目的とする塗料の分野では、亜鉛粉末とクロム酸とを主成分とする防錆塗料が多用されてきた。この塗料は、6価クロムの持つ不働態化作用によって亜鉛粉末を長期間安定に保つことができ、液の保存安定性に優れている。また、この亜鉛粉末を含有する塗料からなる塗膜は、周知の亜鉛による犠牲防食作用が有効に働いて、下地の鉄鋼の腐食を防止するため、優れた防錆効果が得られる。 In the field of coatings intended for rust prevention of steel, rust-proof coatings mainly composed of zinc powder and chromic acid have been frequently used. This paint can keep the zinc powder stable for a long time by the passivating action of hexavalent chromium, and is excellent in storage stability of the liquid. Moreover, the coating film which consists of a coating material containing this zinc powder is effective in the sacrificial anti-corrosion action by well-known zinc, and prevents the corrosion of the base steel, Therefore The outstanding rust prevention effect is acquired.
ところが、近年、6価クロムの有害性による環境汚染、人体への健康被害が懸念されるようになり、6価クロム等の有害金属を法的に使用規制する動きが加速している。こうした流れを受け、精密機器や自動車などのコンシューマ製品を製造する企業では6価クロム等の有害金属をまったく使用しない方向での検討が進んでいる。そのため、防錆塗料の分野でもクロム等の有害金属を全く含まない塗料が強く望まれている。 However, in recent years, environmental pollution due to the toxicity of hexavalent chromium and health damage to the human body have become a concern, and the movement to legally restrict the use of harmful metals such as hexavalent chromium has been accelerated. In response to this trend, companies that manufacture consumer products such as precision equipment and automobiles are proceeding with examinations in a direction that does not use harmful metals such as hexavalent chromium. Therefore, in the field of rust preventive paints, paints that do not contain any harmful metals such as chromium are strongly desired.
このようなクロムを含まない防錆塗料の一例としては、亜鉛粉末とバインダー成分とを有機溶剤に分散または溶解させた種類の塗料、即ち、ジンクリッチペイントがある。このジンクリッチペイントには、有機系と無機系とがあり、耐久性の観点からは有機ケイ素化合物をビヒクルとする無機系のほうが優れており、たとえば船舶や橋梁の重防食塗装において下塗り剤として用いられている。 As an example of such a rust-free paint containing no chromium, there is a kind of paint in which zinc powder and a binder component are dispersed or dissolved in an organic solvent, that is, zinc rich paint. There are organic and inorganic types of zinc rich paint. From the viewpoint of durability, inorganic type with an organosilicon compound as a vehicle is superior. For example, it is used as a primer in heavy-duty anticorrosive coating on ships and bridges. It has been.
ところが、無機系ジンクリッチペイントは膜中に空隙部(ボイド)が発生しやすく、また塗膜の厚さを制御しにくい。このような欠点を克服すべく、以下のような技術が開示されている。 However, inorganic zinc rich paints tend to generate voids in the film, and it is difficult to control the thickness of the coating film. In order to overcome such drawbacks, the following techniques are disclosed.
特許文献1には、長径が20〜30μmのウイスカー状の炭酸カルシウムを追加含有させる技術が開示されている。この技術において、添加したウイスカーは被膜のクラック発生を防止する機能を有する。 Patent Document 1 discloses a technique of additionally containing whisker-like calcium carbonate having a major axis of 20 to 30 μm. In this technique, the added whisker has a function of preventing the occurrence of cracks in the coating.
また、特許文献2には、重量平均分子量/数平均分子量の比が40以下であるアルキルシリケート樹脂を用い、塗料のモルホリンゲルタイムが60秒以下であるジンクリッチペイントが開示されている。このような塗料は硬化時間が早く、それがゆえにクラックが進展して空隙とつながる現象が抑制されると説明されている。 Patent Document 2 discloses a zinc rich paint in which an alkyl silicate resin having a weight average molecular weight / number average molecular weight ratio of 40 or less is used, and the morpholine gel time of the paint is 60 seconds or less. It is described that such a coating has a fast curing time, and therefore suppresses a phenomenon in which cracks develop and lead to voids.
こうした技術は、厚膜のジンクリッチペイントとしては確かに有効ではあるものの、10μm程度の薄膜を安定に形成可能であって、なおかつその塗膜が高い防食性を有するような塗料を提供することはできていない。 Although such a technique is certainly effective as a thick film zinc rich paint, it is possible to stably form a thin film of about 10 μm and to provide a paint having a high anticorrosive property. Not done.
このような薄膜で高い防食性を有する塗膜の主たる用途は、事務機器、電気機器、自動車などであり、具体的には、ボルトやナットなどの締結部品、クランプ、クリップ等の留め具、プレート、ハウジング、ヒンジ、パネル等のプレス成形品などが挙げられる。これらの部材は、組み付け精度が厳しいにもかかわらず、加工時や組み付け時に強いせん断力を受ける場合が多く、皮膜自体の強度や密着力に高いレベルが求められている。 The main applications of such a thin film with high anticorrosion properties are office equipment, electrical equipment, automobiles, etc. Specifically, fastening parts such as bolts and nuts, fasteners such as clamps and clips, plates And press-molded products such as housings, hinges and panels. These members are often subjected to a strong shearing force at the time of processing or assembling, although the assembling accuracy is severe, and a high level is required for the strength and adhesion of the coating itself.
かかる要求に応えるひとつの有効な手段が塗膜の高温での焼き付けである。しかしながら、従来技術にかかるジンクリッチペイントを300℃程度の高温で焼き付けようとすると、バインダーとなる有機ケイ素化合物が急激に収縮し、上記のような特許文献にかかる技術を用いても塗膜内のクラック進展を止めることができず、基板の鋼材内にも破断が発生する場合すらある。
本発明は、クロム等の有害な金属化合物を全く使用せずに、高温で焼き付け処理を行ってもクラックが発生しない薄膜を形成可能な防錆塗料を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a rust preventive paint that can form a thin film that does not generate cracks even when a baking process is performed at a high temperature without using any harmful metal compound such as chromium.
本発明によれば、非水系のバインダーと金属粉末とを含み、非水系のバインダーとして有機ケイ素化合物と有機チタネート化合物とを含む溶液を使用することにより、上記課題を解決することができる。 According to this invention, the said subject can be solved by using the solution containing an organic silicon compound and an organic titanate compound as a non-aqueous binder containing a non-aqueous binder and metal powder.
ここに、本発明は、全塗料に基づいて、有機ケイ素化合物を5〜40質量%と、有機チタネート化合物0.05〜2質量%と、亜鉛粉末、亜鉛合金粉末およびアルミニウム粉末から選ばれた金属粉末20〜60質量%と、有機溶剤10〜60質量%とを含有することを特徴とする防錆塗料である。 Here, the present invention is a metal selected from 5 to 40% by mass of an organosilicon compound, 0.05 to 2% by mass of an organic titanate compound, zinc powder, zinc alloy powder and aluminum powder, based on the total paint. It is a rust preventive paint characterized by containing 20-60 mass% of powder and 10-60 mass% of organic solvents.
好適態様において、本発明の防錆塗料はさらに下記の特徴を有する:
(1)有機ケイ素化合物は、炭素数が3以下のアルキル基を有するテトラアルキルシリケート化合物およびそのオリゴマーからなる群から選ばれた1種以上の化合物である;
(2)有機チタネート化合物は一般式としてTi(X)4で表される有機化合物およびそのオリゴマーからなる群から選ばれた1種以上の化合物であって、Xは、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、およびtert−ブトキシの炭素数4以下のアルコキシ基、ラクテート、トリエタノールアミネート、アセチルセトネート、アセトアセテート、およびエチルアセトアセテートを含むキレート性置換基、ならびに水酸基からなる群から選ばれた1種以上の官能基である;および
(3)金属粉末の形状は鱗片状である。
In a preferred embodiment, the rust preventive paint of the present invention further has the following characteristics:
(1) The organosilicon compound is one or more compounds selected from the group consisting of tetraalkylsilicate compounds having an alkyl group having 3 or less carbon atoms and oligomers thereof;
(2) The organic titanate compound is one or more compounds selected from the group consisting of organic compounds represented by Ti (X) 4 and oligomers thereof as a general formula, wherein X is methoxy, ethoxy, propoxy, iso From the group consisting of propoxy, butoxy, isobutoxy, and tert-butoxy having a carbon number of 4 or less, chelating substituents including lactate, triethanolamate, acetylcetonate, acetoacetate, and ethylacetoacetate, and hydroxyl groups One or more functional groups selected; and (3) the shape of the metal powder is scaly.
本発明の防錆塗料は、クロム等の有害な金属化合物を含有していないので、環境汚染や人体への健康被害を心配する必要がない。
また、表面性状が良好な10μm程度の薄膜を形成することが可能であり、この薄膜に対して高温で焼き付け処理を行っても膜中にクラックが発生しない。したがって、薄膜でありながら耐食性に優れた防錆皮膜を形成することができる。
Since the rust preventive paint of the present invention does not contain a harmful metal compound such as chromium, there is no need to worry about environmental pollution and health damage to the human body.
Moreover, it is possible to form a thin film having a surface property of about 10 μm, and even if this thin film is baked at a high temperature, no cracks are generated in the film. Therefore, it is possible to form a rust preventive film having excellent corrosion resistance while being a thin film.
本発明に係る防錆塗料は、必須成分として有機ケイ素化合物と、有機チタネート化合物と、所定の金属粉末と、有機溶剤とを含み、必要に応じて少量の添加剤を含む。
以下、これらの成分について詳しく説明する。なお、以下の説明において、%は特に指定しない限り全塗料に基づく質量%である。
The rust preventive coating according to the present invention contains an organic silicon compound, an organic titanate compound, a predetermined metal powder, and an organic solvent as essential components, and a small amount of additives as necessary.
Hereinafter, these components will be described in detail. In the following description,% is mass% based on all paints unless otherwise specified.
(有機ケイ素化合物)
本発明の防錆塗料におけるバインダー成分としては、高温での焼付け処理でもクラックが発生しないように、有機ケイ素化合物および有機チタネート化合物を使用する。
(Organic silicon compound)
As a binder component in the rust preventive paint of the present invention, an organic silicon compound and an organic titanate compound are used so that cracks do not occur even when baking is performed at a high temperature.
このうち、有機ケイ素化合物は、アルコキシシランおよびその加水分解物から選んだ1種または2種以上とする。アルコキシシランは、(X’)Si(X”)3なる一般式で表される化合物であることが好ましい。 Of these, the organosilicon compound is one or more selected from alkoxysilanes and hydrolysates thereof. The alkoxysilane is preferably a compound represented by the general formula (X ′) Si (X ″) 3 .
ここで、X’は、ヒドロキシ基、メトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、等の低級アルコキシ基、メチル、エチル、等の低級アルキル基、ビニル基、等の低級アルケニル基、さらにはγ−グリシドキシプロピル、γ−メタクリロキシプロピル、γ−メルカプトプロピル、等の官能基含有低級アルキル基から選ばれる。X”は、ヒドロキシ基ならびにメトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、等のアルコキシ基から選ばれ、3個のX”は同一でも異なっていてもよい。 Here, X ′ is a hydroxy group, a lower alkoxy group such as methoxy, ethoxy or isopropoxy, a lower alkyl group such as methyl or ethyl, a lower alkenyl group such as a vinyl group, or γ-glycidoxypropyl. , Γ-methacryloxypropyl, γ-mercaptopropyl, and the like. X ″ is selected from a hydroxy group and an alkoxy group such as methoxy, ethoxy, isopropoxy, etc., and three X ″ may be the same or different.
アルコキシシランの具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、等が挙げられるが、それに限られるものではない。シランカップリング剤として市販されている各種のアルコキシシランを使用してもよい。 Specific examples of the alkoxysilane include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, and the like. But it is not limited to that. Various alkoxysilanes that are commercially available as silane coupling agents may be used.
これらのアルコキシシランの中でも、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシランなどのテトラアルコキシシランまたはこれらのオリゴマーが好ましく、特に好ましいのは炭素数が3以下のテトラアルコキシシランまたはこれらのオリゴマーである。焼き付け処理によって縮合反応を起こした際に、三次元架橋構造の皮膜を形成することができ、皮膜強度が向上しやすい。また、縮合する際の体積収縮が比較的少ないため、クラックが成長しにくい。 Among these alkoxysilanes, tetraalkoxysilanes such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, and tetrapropoxysilane or oligomers thereof are preferable, and tetraalkoxysilanes having 3 or less carbon atoms or oligomers thereof are particularly preferable. When a condensation reaction is caused by the baking treatment, a film having a three-dimensional crosslinked structure can be formed, and the film strength is easily improved. Further, since the volume shrinkage during condensation is relatively small, cracks are difficult to grow.
上記の有機ケイ素化合物の量は、全塗料の5〜40%とすることが望ましい。5%未満の場合には皮膜強度が低くなる傾向が見られ、さらに少ない添加量になると金属粉末同士の間に明らかな空隙部(ボイド)が発生するようになって防錆機能も低下するようになる。一方、40%よりも過剰に添加すると、相対的に皮膜中の金属粉末の分散濃度が低下するため、防錆機能が低下する傾向が見られるようになる。また、積層される金属粉末の重なり面積が少なくなることから、クラック進展の抑制機能が低下する可能性を生ずる。特に好ましい範囲は10〜35%である。 The amount of the organosilicon compound is desirably 5 to 40% of the total paint. If it is less than 5%, the coating strength tends to be low, and if the addition amount is further small, a clear void (void) is generated between the metal powders, so that the rust prevention function is also lowered. become. On the other hand, when it is added in excess of 40%, the dispersion concentration of the metal powder in the film is relatively lowered, so that the rust prevention function tends to be lowered. Moreover, since the overlapping area of the metal powders to be laminated is reduced, there is a possibility that the function of suppressing crack propagation is reduced. A particularly preferred range is 10 to 35%.
(有機チタネート化合物)
本発明では、皮膜特性の向上を実現すべく、有機チタネート化合物を媒質に添加する。有機チタネート化合物は一般式としてTi(X)4で表される有機化合物およびそのオリゴマーを意味する。ここで、Xは、水酸基、低級アルコキシ基、およびキレート性置換基から選ばれ、4個のXは同一であってもよいし異なっていてもよい。
(Organic titanate compound)
In the present invention, an organic titanate compound is added to the medium in order to improve the film properties. The organic titanate compound means an organic compound represented by Ti (X) 4 as a general formula and an oligomer thereof. Here, X is selected from a hydroxyl group, a lower alkoxy group, and a chelating substituent, and the four Xs may be the same or different.
低級アルコキシ基は、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、tert−ブトキシ、等の炭素数6以下、好ましくは4以下のアルコキシ基を意味する。 The lower alkoxy group means an alkoxy group having 6 or less carbon atoms, preferably 4 or less, such as methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, tert-butoxy and the like.
キレート性置換基とは、キレート形成能を持つ有機化合物から誘導された基を意味する。そのような有機化合物としては、アセチルアセトン等のβ−ジケトン、アセト酢酸等のアルキルカルボニルカルボン酸およびそのエステル、乳酸等のヒドロキシ酸、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン、等が例示される。キレート性置換基の具体例としては、ラクテート、アンモニウムラクテート、トリエタノールアミネート、アセチルアセトネート、アセトアセテート、エチルアセトアセテート、等がある。 The chelating substituent means a group derived from an organic compound having chelating ability. Examples of such organic compounds include β-diketones such as acetylacetone, alkylcarbonylcarboxylic acids such as acetoacetic acid and esters thereof, hydroxy acids such as lactic acid, alkanolamines such as triethanolamine, and the like. Specific examples of chelating substituents include lactate, ammonium lactate, triethanolamate, acetylacetonate, acetoacetate, ethylacetoacetate, and the like.
この有機チタネート化合物は、後述するような微量の添加で高い機能を発揮する。すなわち、高温での焼付け処理を受けたときに、添加された有機チタネート化合物が硬化剤あるいは触媒として機能し、有機ケイ素化合物の三次元的な架橋反応を促進する。このため、バインダー成分の硬化速度が速まり、クラックの進展が抑制される。 This organic titanate compound exhibits a high function with a small amount of addition as described later. That is, when subjected to baking treatment at a high temperature, the added organic titanate compound functions as a curing agent or a catalyst, and promotes a three-dimensional crosslinking reaction of the organosilicon compound. For this reason, the hardening rate of a binder component increases and the progress of a crack is suppressed.
また、有機ケイ素化合物と金属粉末との化学的な結合、および有機ケイ素化合物と基材である鋼材との化学的な結合もこの有機チタネート化合物の存在によって促進され、結合強度が高まる。このため、金属粉末とバインダーとの界面剥離や、鋼材とバインダーとの界面剥離が抑制され、クラックの進展が抑制される。 Further, the chemical bond between the organosilicon compound and the metal powder and the chemical bond between the organosilicon compound and the steel material as the base material are also promoted by the presence of the organotitanate compound, and the bond strength is increased. For this reason, the interfacial peeling between the metal powder and the binder and the interfacial peeling between the steel material and the binder are suppressed, and the progress of cracks is suppressed.
有機チタネート化合物の添加量は、0.05〜5.0%とすることが好ましい。有機チタネート化合物が少なすぎるとその効果が得られなくなってクラックが入りやすくなり、皮膜の防錆特性が低下する可能性を生ずる。一方、過剰になると、大気中の湿度を吸収して加水分解しやすくなり、ポットライフが短くなる傾向がある。特に好ましい範囲は0.1〜2%である。 The addition amount of the organic titanate compound is preferably 0.05 to 5.0%. If the amount of the organic titanate compound is too small, the effect cannot be obtained and cracks are likely to occur, and the rust prevention characteristics of the film may be lowered. On the other hand, when it becomes excessive, it tends to be hydrolyzed by absorbing humidity in the atmosphere, and the pot life tends to be shortened. A particularly preferred range is 0.1 to 2%.
(金属粉末)
金属粉末は、従来からジンクリッチ防錆塗料に使用されている、亜鉛粉末、亜鉛合金金属粉末、およびアルミニウム粉末から選択した1種または2種以上を使用する。亜鉛合金の例としては、Zn−Ni、Zn−Sn、Zn−Fe、Zn−Al、Zn−Al−Mg、等が挙げられる。
(Metal powder)
As the metal powder, one or more selected from zinc powder, zinc alloy metal powder, and aluminum powder, which are conventionally used in zinc-rich rust-preventive paints, are used. Examples of the zinc alloy include Zn—Ni, Zn—Sn, Zn—Fe, Zn—Al, Zn—Al—Mg, and the like.
塗料原料としての金属粉末の形状は、皮膜の厚さを薄くしても高い耐食性を有するように、鱗片形状であることが好ましい。鱗片状であることによって、皮膜中で金属粉末が厚み方向に積層する構造をとることが実現される。この積層構造は、バインダー成分の重合に起因する収縮によって皮膜中にクラックが発生しても、その進展を抑制し、基材が露出するような大きなクラックの発生を防止する。 The shape of the metal powder as the coating material is preferably a scale shape so as to have high corrosion resistance even when the thickness of the coating is reduced. By being scaly, it is realized that the metal powder is laminated in the thickness direction in the film. Even if a crack is generated in the film due to shrinkage caused by the polymerization of the binder component, this laminated structure suppresses the progress and prevents the generation of a large crack that exposes the substrate.
鱗片形状の金属粉末の平均厚さが皮膜の平均厚さの1/200〜1/2であって、かつ金属粉末の長径(鱗片形状の最長部分の長さ)の平均値が、金属粉末の平均厚さに対して1/20〜10倍であることが好ましい。たとえば、皮膜が10μm程度の場合には、鱗片形状の金属粉末の平均厚さは0.05〜5μmであって、長径の平均値は0.5〜100μmであることが好ましい。 The average thickness of the scale-shaped metal powder is 1/200 to 1/2 of the average thickness of the film, and the average value of the major axis of the metal powder (the length of the longest part of the scale shape) is The average thickness is preferably 1/20 to 10 times . For example, when the film is about 10 μm, the average thickness of the scale-shaped metal powder is preferably 0.05 to 5 μm, and the average value of the major axis is preferably 0.5 to 100 μm.
また、塗料の塗布条件によって皮膜の厚さにばらつきが発生するような条件であっても、金属粉末の長径の平均値が1.0〜50μm、特に好ましくは4.0〜20μmの範囲にあり、その鱗片形状の平均厚さが0.05〜1.0μm、特に好ましくは0.05〜0.5μmの範囲にある場合には、焼付け処理によってもクラックが発生しにくく、優れた防錆特性を有する塗膜が得られる。 Even if the coating thickness varies depending on the coating conditions, the average major axis of the metal powder is 1.0 to 50 μm, particularly preferably 4.0 to 20 μm. In the case where the average thickness of the scale shape is in the range of 0.05 to 1.0 μm, particularly preferably in the range of 0.05 to 0.5 μm, cracks are hardly generated even by the baking treatment, and excellent antirust properties A coating film having the following is obtained.
なお、長径の平均値が上記の範囲よりも小さい場合には、皮膜内で鱗片状金属粉末が積層された構造を得にくくなって、クラック進展の抑制効果が小さくなる傾向を示すようになる。一方、上記の範囲よりも大きい場合には金属粉末の分布が疎となって、防錆特性に悪影響を及ぼす可能性が生ずる。 In addition, when the average value of a major axis is smaller than said range, it becomes difficult to obtain the structure where the scaly metal powder was laminated | stacked within the membrane | film | coat, and the suppression effect of a crack progress comes to become small. On the other hand, when it is larger than the above range, the distribution of the metal powder becomes sparse, which may adversely affect the rust prevention characteristics.
また、鱗片形状の平均厚さが上記の範囲よりも小さい場合には塗料の攪拌・混練作業の際に破壊されやくすくなり、鱗片形状が形成されにくくなり、積層構造が得られにくくなる。一方、上記範囲よりも大きい場合には皮膜の厚み方向に複数の金属粉末が積層される構造が得られにくくなり、クラックの進展を抑制する効果が減少する恐れがある。 In addition, when the average thickness of the scale shape is smaller than the above range, it becomes easy to be destroyed during the stirring and kneading operation of the paint, the scale shape is hardly formed, and the laminated structure is hardly obtained. On the other hand, when it is larger than the above range, it is difficult to obtain a structure in which a plurality of metal powders are laminated in the thickness direction of the film, and the effect of suppressing the progress of cracks may be reduced.
塗料における金属粉末の組成比率は、全塗料に対する質量%で、20〜60%の範囲内の量とすることが好ましく、より好ましく30〜50%である。量が多すぎると塗料の薄膜状での塗布が難しくなると共に、皮膜の強度が低下する。逆に、少なすぎるとクラックが進展しやすくなったり、皮膜の防錆機能が低下したりする。 The composition ratio of the metal powder in the paint is preferably mass% relative to the total paint, and is preferably in the range of 20 to 60%, more preferably 30 to 50%. When the amount is too large, it becomes difficult to apply the coating in a thin film state, and the strength of the film is lowered. On the other hand, if the amount is too small, cracks are likely to progress, and the rust preventive function of the film is reduced.
(有機溶剤)
本発明の防錆塗料は、塗布作業にあたって有機溶剤を含有させると被塗部材への液なじみがよく、密着性が高い皮膜を得ることが実現される。また、塗料化に際して添加される各種の添加剤に関して、有機溶剤を含有させることにより、幅広い添加剤の利用が可能となる。
(Organic solvent)
When the rust-preventive coating material of the present invention contains an organic solvent in the coating operation, it is possible to obtain a film having good adhesion to the member to be coated and high adhesion. In addition, regarding various additives added at the time of forming a coating material, a wide variety of additives can be used by including an organic solvent.
好適な有機溶剤としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ヘキサノール、メトキシブタノール、メトキシメチルブタノール等のアルコール類、これらのアルコール類の酢酸エステル、プロピオン酸エステル等のエステル類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコールなどのグリコール類、及びこれらのグリコールのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノブチルエーテルなどのエーテル類が例示される。また、トルエン、キシレン、ミネラルスピリット、ソルベントナフサなどの炭化水素類を使用してもよい。これらは、単独でも数種類の混合物として用いてもよい。 Suitable organic solvents include alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, hexanol, methoxybutanol, methoxymethylbutanol, esters of these alcohols, esters such as propionate, ethylene glycol, diethylene glycol And glycols such as triethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol and tripropylene glycol, and ethers of these glycols such as monomethyl ether, monoethyl ether and monobutyl ether. Moreover, you may use hydrocarbons, such as toluene, xylene, mineral spirit, and solvent naphtha. These may be used alone or as a mixture of several kinds.
有機溶剤の量は、作業環境によっても変動するものであるが、全塗料の10〜60%とすることが好ましく、より好ましくは15%〜45%、特に好ましいのは20〜30%である。この範囲を超えると、薄膜化しにくくなったり、皮膜中で金属粉末が積層構造を作りにくくなったりして、他の成分の含有量との関係もあるが所望の皮膜を得にくくなる場合もありうる。 The amount of the organic solvent varies depending on the working environment, but is preferably 10 to 60% of the total coating material, more preferably 15 to 45%, and particularly preferably 20 to 30%. If this range is exceeded, it may be difficult to obtain a thin film, or it may be difficult for the metal powder to form a laminated structure in the film, and there may be a relationship with the content of other components, but it may be difficult to obtain the desired film. sell.
(その他の添加剤)
本発明の防錆塗料には、必要に応じて、塗料に一般に使用されている各種の添加剤を含有させることができる。そのような添加剤としては、増粘剤、防錆顔料、コロイド状シリカ微粒子、等が挙げられる。
(Other additives)
The rust preventive paint of the present invention can contain various additives generally used in the paint as necessary. Examples of such additives include thickeners, rust preventive pigments, colloidal silica fine particles, and the like.
増粘剤としては、脂肪酸アミド、ポリアマイド、酸化ポリエチレン、ヒドロキシプルピルセルロース、さらにはケイ酸塩系の無機増粘剤、等が例示される。
防錆顔料の例としては、リン酸亜鉛、リン酸マグネシウム、モリブデン酸亜鉛、リンモリブデン酸アルミニウム、等がある。
Examples of the thickener include fatty acid amides, polyamides, polyethylene oxide, hydroxypropyl cellulose, and silicate inorganic thickeners.
Examples of the rust preventive pigment include zinc phosphate, magnesium phosphate, zinc molybdate, and aluminum phosphomolybdate.
コロイド状シリカ微粒子とは、粒径が1μmより微細なゾル状のシリカ粒子であり、上述したケイ素化合物と同様に、皮膜の耐食性と皮膜強度を改善する効果がある。コロイド状シリカ微粒子の例としては、コロイダルシリカを有機溶媒に分散させたオルガノシリカゾル(たとえば日産化学工業株式会社製スノーテックス)、フュームドシリカ(気相シリカ)、等が挙げられる。 The colloidal silica fine particles are sol-like silica particles having a particle diameter finer than 1 μm, and have the effect of improving the corrosion resistance and film strength of the film, similar to the silicon compound described above. Examples of colloidal silica fine particles include organosilica sol (for example, Snowtex manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), fumed silica (vapor phase silica), and the like in which colloidal silica is dispersed in an organic solvent.
その他、湿潤剤、消泡剤、等の慣用の塗料用添加剤も本発明の塗料に含有させることができる。
これらの他の添加剤は、合計で、全塗料の0.1〜10%の範囲の量で添加することが好ましい。0.1%未満の場合には添加剤の効果が得られない恐れがあり、10%を超えると主剤である金属粉末やバインダー成分の組成比率が相対的に低下し、基本特性である防錆特性が低下する恐れがある。
In addition, conventional paint additives such as a wetting agent and an antifoaming agent can be contained in the paint of the present invention.
These other additives are preferably added in a total amount in the range of 0.1 to 10% of the total paint. If it is less than 0.1%, the effect of the additive may not be obtained. If it exceeds 10%, the composition ratio of the metal powder and binder component as the main agent is relatively lowered, and rust prevention is a basic characteristic. There is a risk that the characteristics will deteriorate.
以上に述べた、本発明の防錆塗料を構成する各成分は、いずれも1種または2種以上を使用することができる。
本発明の防錆塗料は、上述した各成分を十分に攪拌・混合して、金属粉末を液中に均一に分散させることにより調製される。
As for each component which comprises the rust preventive coating material of this invention described above, all can use 1 type (s) or 2 or more types.
The anticorrosive paint of the present invention is prepared by sufficiently stirring and mixing the above-described components and uniformly dispersing the metal powder in the liquid.
この防錆塗料を適用することができる鉄鋼部材は、鋼板、棒材、鋼管、型鋼から、成形品、さらにはボルト、等の小物部材まで、あらゆる鉄鋼部材を包含する。鉄鋼部材は、ショットブラスト処理、リン酸塩皮膜処理、等の塗装の密着性向上や耐食性向上のための塗装前処理として広く使われる処理を施したものでもよい。 Steel members to which this rust preventive paint can be applied include all steel members from steel plates, rods, steel pipes, die steels to small articles such as molded products and bolts. The steel member may be subjected to a treatment widely used as a coating pretreatment for improving coating adhesion and corrosion resistance, such as shot blasting and phosphate coating.
鉄鋼部材への塗料の塗布は、例えば、ロール塗布、スプレー、刷毛塗り、浸漬等の常法により行うことができ、その部材の形態に応じて適当な塗布方法を選択すればよい。塗布は、加熱処理後に形成される皮膜厚みが2〜30μmの範囲となるように行うことが好ましい。 Application of the coating material to the steel member can be performed by, for example, conventional methods such as roll coating, spraying, brush coating, and dipping, and an appropriate coating method may be selected according to the form of the member. The coating is preferably performed so that the thickness of the film formed after the heat treatment is in the range of 2 to 30 μm.
塗布後の加熱処理(焼付け) は、200〜400℃で10〜120分間行う。加熱処理により、有機ケイ素化合物が有機チタネート化合物を硬化剤または触媒として縮合反応を受け、多量の金属粉末を含む皮膜が鉄鋼部材の表面に形成される。加熱処理に先立って、乾燥のために予備加熱を行ってもよい。 The heat treatment (baking) after coating is performed at 200 to 400 ° C. for 10 to 120 minutes. By the heat treatment, the organosilicon compound undergoes a condensation reaction using the organotitanate compound as a curing agent or catalyst, and a film containing a large amount of metal powder is formed on the surface of the steel member. Prior to the heat treatment, preheating may be performed for drying.
こうして本発明の塗料が塗布された鉄鋼部材は、そのまま使用しても長期的に防錆効果を発揮するが、所望によっては、さらに塗装を施すことも可能である。 Thus, the steel member to which the paint of the present invention has been applied exhibits a long-term rust prevention effect even if it is used as it is, but it can be further coated if desired.
表1に示した配合(質量部)に従って、塗料用高速攪拌機を用いて各成分を一緒に3時間攪拌することにより十分に混合して、実施例1〜3ならびに比較例1および2の各塗料を作製した。 In accordance with the formulation (parts by mass) shown in Table 1, each component was sufficiently mixed by stirring for 3 hours using a high-speed stirrer for coating, and each coating of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 Was made.
まず、鱗片状の亜鉛粉末を以下のようにして作成した。平均粒径5μmの金属亜鉛粉末100重量部をミネラルスピリット200重量部中に分散させ、さらに少量の脂肪酸を加えて、金属亜鉛粉末の分散濃度が約30重量%のスラリーとした。このスラリーをビーズミル(アシザワ・ファインテック株式会社製スターミルZRS)で粉砕処理し、処理後のスラリーを減圧下で蒸発乾燥させて、径の分布の中心値が10μm、厚さの分布の中心値が0.3μmの鱗片状亜鉛粉末を得た。 First, scaly zinc powder was prepared as follows. 100 parts by weight of metal zinc powder having an average particle size of 5 μm was dispersed in 200 parts by weight of mineral spirit, and a small amount of fatty acid was added to form a slurry having a dispersion concentration of metal zinc powder of about 30% by weight. This slurry is pulverized with a bead mill (Star Mill ZRS manufactured by Ashizawa Finetech Co., Ltd.), and the slurry after the treatment is evaporated to dryness under reduced pressure. A 0.3 μm-flaky zinc powder was obtained.
また、鱗片状のアルミ粉末は東洋アルミニウム株式会社製アルペースト0200M(平均径10μm、平均厚み0.2μm)を用い、比較例として用いた粒状の亜鉛粉末は堺化学工業株式会社製亜鉛末#1(平均粒径5.0μmの球状)であった。 Moreover, the scale-like aluminum powder uses Alpaste 0200M (average diameter 10 μm, average thickness 0.2 μm) manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd., and the granular zinc powder used as a comparative example is Zinc powder # 1 manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd. (Spherical shape with an average particle diameter of 5.0 μm).
次に、各塗料をあらかじめ脱脂・洗浄した軟鋼板にバーコーターにより塗布し、実施例1〜3については100 ℃×10分の予備乾燥の後、300 ℃×30分の加熱処理を行って、膜厚10μm の防錆皮膜を形成した。一方、比較例1および2については、実施例のような加熱条件では皮膜にひび割れが多数発生して防錆膜として機能しないため、80℃で120分硬化させて得られる皮膜を用いた。 Next, each paint was applied to a mild steel plate previously degreased and washed with a bar coater. For Examples 1 to 3, after preliminary drying at 100 ° C. × 10 minutes, heat treatment at 300 ° C. × 30 minutes was performed, A rust preventive film having a thickness of 10 μm was formed. On the other hand, for Comparative Examples 1 and 2, since many cracks were generated in the film under the heating conditions as in Examples and the film did not function as a rust preventive film, a film obtained by curing at 80 ° C. for 120 minutes was used.
この防錆処理鋼板の耐食性の評価を、JIS-Z 2371に規定する塩水噴霧試験を用い、50時間おきに外観検査することで行った。赤錆が発生しているか否かを目視レベルで判定し、共試された鋼板の1%以上に赤錆が認められた段階で皮膜の耐食性の上限と判断した。 The corrosion resistance of this rust-proof steel sheet was evaluated by visual inspection every 50 hours using a salt spray test specified in JIS-Z 2371. Whether or not red rust was generated was judged on a visual level, and when the red rust was observed in 1% or more of the co-tested steel sheets, it was judged as the upper limit of the corrosion resistance of the film.
また、塗料のポットライフは、塗料を調整後25℃湿度65%の状態で保管し、塗料のゲル化が進行して明らかな粘度上昇が見られるまでの時間を測定して得た。 The pot life of the paint was obtained by adjusting the paint and storing it at 25 ° C. and 65% humidity, and measuring the time until the gelation of the paint progressed and a clear increase in viscosity was observed.
なお、各原料についての詳細情報は以下のとおりである。
エチルポリシリケート:コルコート株式会社製エチルシリケート40
ブチルチタネートダイマー:松本製薬工業株式会社製オルガチックスTA−22
チタンエチルアセトアセテート:松本製薬工業株式会社製オルガチックスTC−750
Detailed information about each raw material is as follows.
Ethyl polysilicate: Ethyl silicate 40 manufactured by Colcoat Co., Ltd.
Butyl titanate dimer: ORGATICS TA-22 manufactured by Matsumoto Pharmaceutical Co., Ltd.
Titanium ethyl acetoacetate: ORGATICS TC-750 manufactured by Matsumoto Pharmaceutical Co., Ltd.
表1からわかるように、本発明に従って有機チタネート化合物を含有する実施例1〜3の塗料は、膜厚が10μmであるにもかかわらず、きわめて高い防錆特性を示した。一方、有機シラン化合物だけを使用している比較例1および2の塗料では、実施例のような高温での加熱処理が困難であり、そのため10μmの厚さでは最大でも400時間程度の耐食性しか得られなかった。 As can be seen from Table 1, the paints of Examples 1 to 3 containing an organic titanate compound according to the present invention exhibited extremely high rust prevention properties despite the film thickness being 10 μm. On the other hand, with the paints of Comparative Examples 1 and 2 using only the organic silane compound, it is difficult to perform the heat treatment at a high temperature as in the Examples, and therefore, with a thickness of 10 μm, only a corrosion resistance of about 400 hours is obtained at the maximum. I couldn't.
また、本実施例にかかる塗料のポットライフは、媒質に水を用いる比較例(比較例1)に比べてきわめて長くなった。 In addition, the pot life of the paint according to this example was extremely longer than that of the comparative example (comparative example 1) using water as a medium.
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