JP5041353B2 - 防食塗料組成物、およびそれを用いて形成された防食塗膜を含む複層塗膜形成方法 - Google Patents
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- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
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Description
本発明の防食塗料組成物は、ビスフェノール型エポキシ樹脂(a)と、脂環族系炭化水素樹脂変性エポキシ樹脂(b)と、アミン系硬化剤(c)とを含むことを特徴とする。以下、本発明の防食塗料組成物の各構成を説明する。
本発明の防食塗料組成物に用いられるビスフェノール型エポキシ樹脂(a)は、ビスフェノール型に代表される一般的なエポキシ樹脂を用いることができる。このようなビスフェノール型エポキシ樹脂は、ビスフェノールA型であってもビスフェノールF型であってもよい。
本発明の防食塗料組成物に用いられる脂環族系炭化水素樹脂変性エポキシ樹脂(b)は、少なくとも一部に下記一般式(1)で表されるノルボルネン骨格(m=1〜20の整数)の構成単位を有する変性エポキシ樹脂であることが好ましい。下記一般式(1)で示される構成単位を含む脂環族系炭化水素樹脂変性エポキシ樹脂を防食塗料組成物に配合することにより、被塗物および上塗り塗膜との付着性が向上し、さらに塗膜の耐水性が向上する。その結果、防食性能を高めることができる。
一般式(1)で表される構成単位の中でも特に好ましい構成単位としては、たとえば下記一般式(2)で表されるジシクロペンタジエンを挙げることができる。ジシクロペンタジエンは、吸湿性が低くかつ軟化点が高い。このため、ジシクロペンタジエンを構成単位として含むことにより、脂環族系炭化水素樹脂変性エポキシ樹脂の吸湿性を低下させるとともに、適度に軟化点を高めることができ、もって優れた塗膜の防食性能を保持しつつ、塗膜強度を高めることができる。
本発明の防食塗料組成物に含まれるエポキシ樹脂を硬化するための硬化剤としては、アミン系硬化剤(c)を用いることが好ましい。このような組成の硬化剤を上記の2種のエポキシ樹脂と併用して用いることにより、得られる塗膜の可とう性を改善するとともに、防食塗膜と被塗物、あるいは防食塗膜と上塗り塗膜との付着性を向上させることができる。
本発明の防食塗料組成物は、シランカップリング剤(d)を含有することが好ましい。このようなシランカップリング剤(d)としては、エポキシ樹脂などの有機ポリマーに対して親和性を示す有機官能基と、顔料などの無機系材料に対して親和性を示す無機官能基とを併せ持つ化合物を用いることが好ましい。かかるシランカップリング剤(c)を用いることにより、有機ポリマーと無機系材料とが接する界面の接着性等を向上させることができ、もって塗膜の付着性を高めることができる。
本発明の防食塗料組成物は、上記以外のその他の添加剤を含有していてもよい。その他の添加剤としては、たとえば、顔料、溶剤、水結合剤、ダレ止め剤、色分かれ防止剤、沈降防止剤、消泡剤、塗膜消耗調整剤、紫外線吸収剤、表面調整剤、粘度調整剤、レベリング剤、顔料分散剤などを挙げることができる。
顔料としては、着色顔料、体質顔料、および防錆顔料からなる群より選択される1種以上を用いてもよい。ここで、着色顔料としては、酸化チタン、黄色酸化鉄、カーボン、弁柄等の無機着色顔料、シアニンブルー、シアニングリーン等の有機着色顔料を挙げることができる。また、体質顔料としては、たとえば、硫酸バリウム、沈降性硫酸バリウム、クレー、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、シリカ、ガラスフレーク等を挙げることができる。防錆顔料としては、モリブデン酸系、リン酸系、亜リン酸系、ホウ酸系、フェライト系の顔料等を挙げることができる。
溶剤としては、たとえば、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、シクロペンタン、オクタン、ヘプタン、シクロヘキサン、ホワイトスピリット等の炭化水素類;ジオキサン、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類;酢酸ブチル、酢酸プロピル、酢酸ベンジル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のエステル類;エチルイソブチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;n−ブタノール、プロピルアルコール等のアルコールなどを挙げることができる。これらの溶剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ダレ止め剤としては、有機粘度系Al、Ca、Znのステアレート塩、レシチン塩、アルキルスルホン酸塩などの塩類、ポリエチレンワックス、アマイドワックス、水添ヒマシ油ワックス系、ポリアマイドワックス系、およびこれらの1種以上の混合物、合成微粉シリカ、酸化ポリエチレン系ワックス等を挙げることができる。このようなダレ止め剤としては、ディスパロン305(楠本化成株式会社製)、ディスパロン6900−20X(楠本化成株式会社製)、ディスパロン6650(楠本化成株式会社製)、ディスパロン6700(楠本化成株式会社製)、ターレンVA−750B(共栄社化学株式会社製)、ターレンVA−780(共栄社化学株式会社製)等の商品名で上市されているものを適宜用いることができる。
本発明の防食塗料組成物を適用する被塗物としては、特に限定されるものではなく、一部が水中(海水中)に配置される構造物の表面に特に好適に用いられる。このような被塗物としては、たとえば、船舶;港湾施設;オイルフェンス;発電所等の取水設備;冷却用導水管等の配管;橋梁;浮標;工業用水系施設;海底基地等の水中構造物などを挙げることができる。
本発明の防食塗料組成物を用いて形成された防食塗膜は、被塗物および上塗り塗膜との付着性に優れるため、過酷な環境下でも長期間にわたって高い防食性を発揮する。このような防食塗膜は、常法にしたがって、被塗物の表面に防食塗料組成物を塗布した後に、必要に応じて常温下または加熱下で溶剤を揮散除去することにより形成することができる。
上記のようにして塗装した防食塗膜上に、上塗り塗料を塗布することにより上塗り塗膜を形成することが好ましい。このような上塗り塗膜は、上述の防食塗料組成物の塗布方法と同様の方法を用いて形成することができる。このような上塗り塗料としては、エポキシ樹脂系塗料、塩化ゴム樹脂系塗料、塩化ビニル樹脂系塗料、アルキッド樹脂系塗料、シリコンアルキッド樹脂系塗料、アクリル樹脂系塗料、ウレタン樹脂系塗料、フッ素樹脂系塗料、ポリエステル樹脂系塗料、シリコーン樹脂系塗料、エポキシアクリル樹脂系塗料、および各種防汚塗料等を用いることができる。
本発明の防食塗料組成物を用いて形成される複層塗膜は、防食塗料組成物を被塗物に塗装することにより防食塗膜を形成するステップ(I)と、防食塗膜上に上塗り塗膜を形成するステップ(III)とを含むことにより形成されることが好ましい。このようにして形成される複合塗膜は、防食塗膜と被塗物(下地)および上塗り塗膜との付着性が高く、過酷な環境下でも長期間にわたって高い防食性能を発揮する。すなわち、防食塗膜と上塗り塗膜との間にバインダーコートを設けなくともよく、複合塗膜の形成を簡略化することができる。
本発明の防食塗料組成物は、塗料中の着色顔料の濃度を調整することにより、膜厚管理を容易に行なうことができる塗料とすることができる。すなわち、塗装中の塗膜と被塗物との色差の変化を目視で確認しながら、目標膜厚に達するまで防食塗料組成物の塗装を行なうことができる。なお、色差は塗膜の状態がウエットであろうと乾燥後であろうと変化しないので、塗装中の防食塗膜がウエットのうちに、被塗物またはプライマー層との色差の変化を目視により観察し、塗装中の防食塗膜が規定の膜厚に達したか否かを判定することができる。
(1)防食塗料組成物と被塗物との色差が20以上
(2)目標乾燥膜厚の塗膜と、目標乾燥膜厚の80%未満の膜厚の塗膜との色差が2以上
(3)目標乾燥膜厚の塗膜と、目標乾燥膜厚の120%超の膜厚の塗膜との色差が1未満
を満たすように、防食塗料組成物中の着色顔料の含有量を調整することが好ましい。これにより、防食塗膜の乾燥膜厚を簡単(典型的には目視で)かつ正確に目標値にコントロールできる。この場合、着色顔料として少なくとも酸化チタンを用いることが好ましい。なお、色差の測定はSMカラーコンピュータ(型式:SM−7CH(スガ試験機株式会社製))等の色差計を使用し、一般に知られた方法で行なうことができる。
(1)防食塗料組成物と被塗物との色差が20以上であることが好ましく、色差の変化を目視で確認しやすくするには、防食塗料組成物と被塗物との色差を35以上とするのがより好ましい。防食塗料組成物と被塗物との色差が20未満であると、防食塗料組成物の膜厚が目標膜厚に近づくにつれて、被塗物との色差を目視で判断しにくくなり、所望の膜厚よりも厚めに塗布してしまう傾向がある。
(2)目標乾燥膜厚の塗膜と、目標乾燥膜厚の80%未満の膜厚の塗膜との色差が2以上であることが好ましい。目標乾燥膜厚の80%未満の膜厚の塗膜とは、塗装完了直前の塗膜であるが、その時点でも目標乾燥膜厚の塗膜の色調に対して2以上の色差を有しない場合、人の目には目標乾燥膜厚に達したものとして映る。このため、その部分の膜厚が目標乾燥膜厚よりも部分的に薄くなってしまう傾向がある。
(3)目標乾燥膜厚の120%超の膜厚の塗膜は、塗装完了直後の塗膜である。このため、目標乾燥膜厚の塗膜と目標乾燥膜厚の120%超の膜厚の塗膜との色差はできるだけ小さくすることが好ましく、1未満であることが好ましく、より好ましくは0.5未満である。色差が1以上であると、目標乾燥膜厚に達した塗膜の間でも色差が異なり、塗装後に色むらが顕著に表れる傾向がある。
(1’)防食塗料組成物とプライマーとの色差が20以上
(2)目標乾燥膜厚の塗膜と目標乾燥膜厚の80%未満の膜厚の塗膜との色差が2以上
(3)目標乾燥膜厚の塗膜と目標乾燥膜厚の120%超の膜厚の塗膜との色差が1未満
このような条件を満たすことにより、プライマーを形成する場合にも、防食塗膜の乾燥膜厚を簡単(典型的には目視で)かつ正確に目標値にコントロールできる。
まず、ビスフェノール型エポキシ樹脂と、脂環族系炭化水素樹脂変性エポキシ樹脂と、溶剤(キシレンおよびイソブタノール)と、シランカップリング剤と、顔料と、添加剤とを表1に示す配合比で混合し、該組成物を高速ディスパーにて分散粒度が80μm以下となるように分散することにより、エポキシ液(A液)を調製した。次に、アミン系硬化剤と、溶剤とを表1に示す比率で混合することによりアミン硬化剤(B液)を調製した。上記のエポキシ液(A液)とアミン硬化剤(B液)とを混合することにより、本実施例の防食塗料組成物を得た。なお、エポキシ液(A液)とアミン硬化剤(B液)とを混合するタイミングは、塗装する15分前とした。なお、上記の分散粒度は、グラインドゲージを用いて日本工業規格(JIS K 5600 2−5)にしたがい判定した値である。
表1のように各成分の組成が異なる他は、実施例1と同様の手順で材料を混合することにより、実施例2〜16および比較例1〜3の防食塗料組成物を得た。
〔2〕ビスフェノール型エポキシ樹脂(a−2):jER834−90X(ジャパンエポキシレジン株式会社製)
〔3〕脂環族系炭化水素樹脂変性エポキシ樹脂(b−1):EPICLON HP−7200H(DIC株式会社)、エポキシ当量270以上280以下、軟化点80℃以上85℃以下
〔4〕脂環族系炭化水素樹脂変性エポキシ樹脂(b−2):EPICLON HP−7200HH(DIC株式会社)、エポキシ当量270以上280以下、軟化点87℃以上92℃以下
〔5〕脂環族系炭化水素樹脂変性エポキシ樹脂(b−3):Tactix 556(ハンツマン社製)、エポキシ当量215以上235以下、軟化点79℃以下
〔6〕アミン系硬化剤(c):サンマイド308D−65T(エアープロダクツ株式会社製)、固形分濃度65%
〔7〕ダイマー酸変性アミン系硬化剤(c−1):アデカハードナーEH−355(ADEKA株式会社製)、固形分濃度68%
〔8〕シランカップリング剤(d):KBM−403(信越化学株式会社製)
〔9〕酸化チタン:チタンCR−50(石原産業株式会社製)
〔10〕タルク:タルクSP−42(丸尾カルシウム株式会社製)
〔11〕ダレ止め剤:ディスパロン6900−20X(楠本化成株式会社製)
<付着性の評価>
各実施例および各比較例の防食塗料組成物を塗布して形成される防食塗膜に対し、被塗物との付着性、ショッププライマーとの付着性、および上塗り塗膜との付着性を評価した。各評価方法は以下の通りである。
被塗物と防食塗膜との付着性を以下のようにして評価した。まず、亜鉛メッキ鋼板、アルミニウム、ステンレス、真鍮、FRP、鉄の6種類の材料からなる下地板を被塗物として用意した。そして、それぞれの下地板に対し、各実施例および各比較例の防食塗料組成物を塗布した後に、23℃で7日間乾燥させることにより、乾燥膜厚が170μmの防食塗膜を形成した。
評価点数4:碁盤のマス目の剥離率0%超5%以下
評価点数3:碁盤のマス目の剥離率5%超15%以下
評価点数2:碁盤のマス目の剥離率15%超25%以下
評価点数1:碁盤のマス目の剥離率25%超
一方、上記の試験板の1枚に対し、さらに40℃の水中に3ヶ月浸漬した後に、上記と同様の条件で碁盤目付着試験を行なった。上記と同様の基準で評点化した数値を表2の「被塗物への付着性」の行の「40℃温水浸漬後」の欄に示す。
下地板とショッププライマーとの付着性を以下のようにして評価した。まず、下地板としてショットブラスト鋼板を用意した。そして、この下地板に対し15μmの厚みのショッププライマーを形成した。かかるショッププライマーは、プライマー塗料(製品名:ニッペセラモ(日本ペイントマリン株式会社製))を塗布した後に、塗板を1週間屋外で暴露することにより得られた塗膜である。
防食塗膜と上塗り塗膜との付着性を以下のようにして評価した。まず、被塗物としてサンドブラスト鋼板を用意し、これに対し30μm±10μmの乾燥膜厚となるように各実施例および各比較例の防食塗料組成物をスプレー塗装した。その後、23℃で7日間乾燥させることにより、防食塗膜を形成した。
〔2〕ウレタン系塗料:製品名ポリウレマイティラックM(日本ペイントマリン株式会社製)
〔3〕アクリル系塗料:製品名ニッポンA−マリンフィニッシュ(日本ペイントマリン株式会社製)
〔4〕加水分解型防汚塗料:製品名ぷろぺら一番(日本ペイントマリン株式会社製)
〔5〕非溶出型シリコーン系防汚塗料:製品名(中塗)エコロシルク タイコート(日本ペイントマリン株式会社製)、(上塗)エコロシルク(日本ペイントマリン株式会社製)
<防食性の評価>
各実施例および各比較例の防食塗料組成物を試験板に塗布し、23℃で7日間乾燥することにより乾燥膜厚が170μmの防食塗膜をそれぞれ形成した。この試験板の表面に、カッターナイフでクロスカットの切り傷をつけて、該試験板をJISK5600−7−1の塩水噴霧試験装置に準備し、該試験板に対し塩水を1000時間噴霧した。その後、その切り傷部分の表面を観察することにより、防食塗膜の外観を評価した。該評価は、上記のクロスカットの切り傷周囲のフクレ性をASTM D−714−56A法に基づいて行ない、下記の基準で評点化した数値を表2の「外観」の欄に示した。
8F :評価点数8
6F :評価点数6
8MD、6M、および4F :評価点数4
6MDおよび4M :評価点数3
8D、6D、4MD、2F、および2M:評価点数2
4Dおよび2MD :評価点数1
2D :評価点数0
また、クロスカット部をナイフで剥がしたときに剥がれた塗膜の幅をクリープ幅(mm)として測定し、表2の「クリープ幅」の欄に示した。なお、クリープ幅が短いほど、防食性に優れていることを示している。
Claims (7)
- 前記ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂(b’)は、そのエポキシ当量が245以上280以下であり、その軟化点が54℃以上85℃以下である、請求項1に記載の防食塗料組成物。
- 前記ビスフェノール型エポキシ樹脂(a)に対する前記脂環族系炭化水素樹脂変性エポキシ樹脂(b)の固形分比率(b)/(a)は、質量比で5/100以上65/100以下である、請求項1に記載の防食塗料組成物。
- 前記ビスフェノール型エポキシ樹脂(a)と前記脂環族系炭化水素樹脂変性エポキシ樹脂(b)との合計に対する前記アミン系硬化剤(c)の固形分比率(c)/{(a)+(b)}は、質量比で15/100以上50/100以下である、請求項1に記載の防食塗料組成物。
- 前記アミン系硬化剤(c)は、ダイマー酸変性アミン系硬化剤(c’)である、請求項1に記載の防食塗料組成物。
- シランカップリング剤(d)をさらに含み、
前記シランカップリング剤(d)の固形分含有量は、前記防食塗料組成物の固形分中0.3質量%以上3質量%以下である、請求項1に記載の防食塗料組成物。 - 請求項1に記載の防食塗料組成物を被塗物に塗装することにより防食塗膜を形成するステップと、
前記防食塗膜上に上塗塗膜を形成するステップとを含む、複層塗膜形成方法であって、
前記被塗物は、船舶であり、
前記防食塗料組成物を前記船舶の船底部、プロペラ部、水線部、外舷部、甲板部、上部構造部、ホールド部、およびバラストタンク部に塗装することにより防食塗膜を形成するステップ(I)と、
前記船底部、前記プロペラ部または前記船底部および前記水線部の前記防食塗膜上に防汚塗料組成物を塗装することにより防汚塗膜を形成するステップ(II)と、
前記外舷部、前記甲板部、前記上部構造部、前記ホールド部、および前記バラストタンク部に形成された前記防食塗膜上に、さらに、エポキシ樹脂系塗料、塩化ゴム樹脂系塗料、塩化ビニル樹脂系塗料、アルキッド樹脂系塗料、シリコンアルキッド樹脂系塗料、アクリル樹脂系塗料、ウレタン樹脂系塗料、フッ素樹脂系塗料、ポリエステル樹脂系塗料、シリコーン樹脂系塗料、およびエポキシアクリル樹脂系塗料からなる群より選択された少なくとも1種の上塗り塗料を塗装することにより、上塗り塗膜を形成するステップ(III)とを含む、複層塗膜形成方法。
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