JP5373988B1 - 金属材料の重防食塗装構造及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る重防食塗装構造10は、金属基材(一般構造材料)11の表面に形成される無機系塗料からなる下地層12と、該下地層12の表面に形成される有機系塗料からなる上塗層13とからなり、下地層12が、金属粉(アルミニウム、亜鉛等)14を含有すると共に、この下地層12の表面において、金属粉14によって形成される微細な凹凸の凸部16の高さ(h)が、1〜51μmであり、隣接する凸部16,16同士の頂点間の距離径(d)が、1〜27μmである。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の重防食塗装構造の模式図である。図2は、図1に示す下地層のA部表面拡大図である。
図1に示すように、本発明に係る重防食塗装構造10は、金属基材(一般構造金属材料)11の表面に形成される無機系塗料からなる下地層12と、該下地層12の表面に形成される有機系塗料からなる上塗層13とからなり、下地層12が、金属粉(アルミニウム、亜鉛等)14を含有すると共に、この下地層12の表面において、金属粉14からなる凹凸の凸部16の高さ(h)が、1〜51μmであり、隣接する凸部16,16同士の頂点間の距離径(d)が、1〜27μmである。
本試験は、JIS K5600−7−9に準拠している。
金属基材として、鋼板(材質:SPCC、1.0mm×70mm×150mm)を用い、ブラスト処理(除錆度:Sa2.5)を行い、エアブローにて表面清掃して下地処理を行った。その後、下地層12を塗布した。塗布後、温度25℃、湿度55%の雰囲気下で7日間放置して硬化塗膜として試験片を作成した。
金属粉は亜鉛粉末とアルミニウム粉末を用い、所定の割合(亜鉛粉末:67重量%、アルミニウム粉末:3重量%、シリコーン樹脂:30重量%)で配合した。膜厚は150μmとした。
これに対し、比較例Aでは、下地層12にジンク系塗料(「ゼッタールOL−HB」(商品名)、大日本塗料社製)を用いた。膜厚は150μmとした。
そして、この凹凸の下地層12において、その界面から凸部16の頂点までの高さ(h)を、1〜51μmの範囲とし、隣り合う凸部16,16同士の頂点間の距離径(d)を、1〜27μmの範囲としている。この結果、所定の高さ(h)と径(d)とを有する凹凸面が無数に存在することで、下地層12の表面に塗布される上塗層13の塗膜のアンカー効果を発揮し、両者の密着性を良好としている。
先ず、試験例1では、試験例Aと同様の下地層12に金属粉を含むシリコーン樹脂系塗料を用い、その上に上塗層13としてエポキシ樹脂系の有機塗料を用いた。
これに対し、比較例1では、下地層に有機系塗料である変性シリコーン樹脂塗料料(以下、「変性シリコーン樹脂塗料」ともいう)(「Vシリコンマイルド(商品名)」、大日本塗料社製)を用い、その上に上塗層13としてエポキシ樹脂系塗料を用いた。
また、比較例2では、下地層にシリコーンエラストマー系塗料(「エコロシルク(商品名)」、日本ペイントマリン社製)を用い、その上に上塗層13としてエポキシ樹脂系塗料を用いた。
また、比較例3では、試験例1の下地層に用いたシリコーン樹脂系塗料において、金属粉を添加しないものを用い、その上に上塗層13としてエポキシ樹脂系塗料を用いた。
ここで、付着性試験としては、JIS K5600−5−7に準拠して行った。
先ず、試験例1では、試験例Aと同様の下地層に金属粉(亜鉛粉、アルミニウム粉)を含むシリコーン樹脂系塗料を用い、その上に上塗層13としてエポキシ樹脂系塗料を用いた。
また、試験例2では、下地層12に金属粉(アルミニウム粉)を含むシリコーン樹脂系塗料を用い、その上に上塗層13としてエポキシ樹脂系塗料を用いた。試験例2における配合割合は、アルミニウム粉末を25重量%、シリコーン樹脂を75重量%とした。
また、比較例2では、下地層にシリコーンエラストマー系塗料を用い、その上に上塗層13としてエポキシ樹脂系塗料を用いた。
また、比較例3では、試験例1の下地層に用いたシリコーン樹脂系塗料において、金属粉を添加しないものを用い、その上に上塗層13としてエポキシ樹脂系塗料を用いた。
その測定結果を表2に示す。
これに対し、図6乃至8に示すように、比較例1では、滑らかなチャートであった。
表面粗さ(Ra)は、表1に示した試料(付着試験と同様)において、中心線表面粗さ(Ra)の測定(JIS B0601準拠)を、共焦点顕微鏡にて行った。なお、計測は図5及び図8の白線に沿って計測した。各試料の数値の平均を測定結果とした。その結果を表3に示す。
この結果、表面の凹凸が無数に存在するので、下地層12としてシリコーン樹脂系塗料を用いた場合でも、その上塗層13が有機系塗料のエポキシ樹脂系塗料に対して、アンカー効果が発揮され、両者の付着性(密着性)が良好となることが確認された。
R1nSi(OR2)4−n ・・・(1)
金属基材11の重防食塗装構造を適用する方法は、下地処理工程にて、金属基材の表面に所定の下地処理が施される。
1) まず、金属ブラシによる研磨やアルコールで拭き取る等して金属基材表面の脱脂・表面清掃が行われる。
2) 次いで、脱脂・表面清掃された金属基材の表面に存在する錆、黒皮及び劣化塗膜を除去するために、サンドブラストやショットブラスト等によるブラスト処理が行われる。本防食塗装方法では、犠牲防食作用及び接着性能を高めるためにもブラスト処理が行われるのが好ましい。ブラスト処理のグレードとしては、ISO基準でSa2.5以上の除錆度とするのが好ましい。なお、ブラスト処理が施せない箇所については、パワーブラシ等による機械ケレンが行われてもよい。
3) 上述のような下地処理された金属基材11の表面に下地層12を塗布する方法としては、刷毛塗り塗装では、良好に塗装できる膜厚は1回で湿潤膜厚で50μm〜60μmを2回塗装する方法を採用することができるが、本重防食塗装方法では、エアレス噴射が好ましく用いられる。エアレス噴射により、圧力が付与された塗料が噴射されるので、噴射物がミスト状になって広く拡散するのを防止し、金属基材の目標面に歩留まりよく付着させることができる。そのため、金属基材に塗布されることなく拡散する塗料が少なくなり、無駄が少なくて作業効率が向上する。また、金属基材の表面に塗料をむらなく均等に塗布することができる。
塗料の粘度が600mPa・sを越えると、エアレス噴射に際し、むらなく目標面に噴射することが難しくなり、一方、100mPa・s以上とすることで、比重の異なる配合物の沈降を抑制し、エアレス噴射に際し必要以上の拡散を抑えて目標面に良好に噴射することができる。
9) 塗装膜厚としては、乾燥膜厚が60〜120μm、好ましくは70〜110μm、より好ましくは75〜100μmとなるように塗布されることにより犠牲防食塗膜が形成される。なお、本塗料は、乾燥収縮率がおよそ20〜30%なので塗布膜厚(湿潤膜厚)が80〜170μmの範囲となるように塗布されればよい。
金属基材11の表面に下地層12が施された上に、有機系塗料の上塗層13の塗布処理が施される。
上述のような下地層12が形成された表面に、上塗層13の塗布方法としては、刷毛塗り方法、エアレス噴射方法が適用される。
上塗層13の塗装膜厚としては、従来のフッ素樹脂塗料を用いた重防食塗装では、エポキシ樹脂系下塗り(例えば100〜140μm)、フッ素樹脂塗料中塗り(例えば20〜40μm)、フッ素樹脂塗料上塗り(例えば15〜35μm)の積層で乾燥膜厚が135〜215μmとなるが、上塗層13の塗装膜厚としては乾燥膜厚が例えば15〜200μm、好ましくは25〜175μmとなるように塗布されるのが好ましい。
11 金属基材
12 下地層
13 上塗層
14 金属粉
15 凹部
16 凸部
h 凸部の高さ(高さ)
d 隣接する凸部同士の頂点間の距離径(径)
Claims (8)
- 金属基材の表面に形成される無機系塗料からなる下地層と、
該下地層の表面に形成される有機系塗料からなる上塗層とからなり、
前記下地層が、金属粉を含有すると共に、
前記下地層の無機系塗料が、シリコーン樹脂系塗料であり、
前記上塗層の有機系塗料が、エポキシ樹脂系塗料、変性エポキシ樹脂系塗料、フッ素樹脂系塗料、ウレタン樹脂系塗料のいずれかであり、
前記金属粉が少なくとも亜鉛粉、もしくはアルミニウム粉末を含むことを特徴とする金属材料の重防食塗装構造。 - 請求項1において、
前記金属粉は、鱗片状の粉末の場合大きさが75μm以下であり、粒状の粉末の場合大きさが30μm以下であることを特徴とする金属材料の重防食塗装構造。 - 請求項1又は2において、
前記下地層の平均表面粗さ(Ra)が4〜8の範囲であることを特徴とする金属材料の重防食塗装構造。 - 請求項1乃至3のいずれか一つにおいて、
さらに、前記上塗層の表面にカラーの上塗り層を形成することを特徴とする金属材料の重防食塗装構造。 - 金属基材の表面に下地層を形成する下地層処理工程と、
該下地層の表面に上塗層を形成する上塗層処理工程とからなり、
前記下地層が、金属粉を含有する無機系塗料から形成されると共に、
前記下地層の無機系塗料が、シリコーン樹脂系塗料であり、
前記上塗層の有機系塗料が、エポキシ樹脂系塗料、変性エポキシ樹脂系塗料、フッ素樹脂系塗料、ウレタン樹脂系塗料のいずれかであり、
前記金属粉が少なくとも亜鉛粉、もしくはアルミニウム粉末を含むことを特徴とする金属材料の重防食塗装方法。 - 請求項5において、
前記金属粉は、鱗片状の粉末の場合大きさが75μm以下であり、粒状の粉末の場合大きさが30μm以下であることを特徴とする金属材料の重防食塗装方法。 - 請求項5又は6において、
前記下地層の平均表面粗さ(Ra)が4〜8の範囲であることを特徴とする金属材料の重防食塗装方法。 - 請求項5乃至7のいずれか一つにおいて、
さらに、前記上塗層の表面にカラーの上塗り層を形成することを特徴とする金属材料の重防食塗装方法。
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