JP5791684B2

JP5791684B2 - 防錆塗料

Info

Publication number: JP5791684B2
Application number: JP2013215976A
Authority: JP
Inventors: 紀哉川西; 勇伊原; 芳郎真弓
Original assignee: 日新インダストリー株式会社
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2033-10-17
Also published as: JP2015078299A

Description

本発明は、防錆塗料に関し、特に各種鉄鋼材料表面に塗布したときに塗膜の優れた防錆力を維持しつつ、塗布後の表面の凹凸を目立たなくさせつつ色彩の審美性を向上させる上で好適な防錆塗料に関するものである。

従来より、鉄鋼材料の防錆対策として、溶融亜鉛めっきの方法について各種研究が行われ、近年においては、溶融ＺｎＡｌＭｇ合金めっき鋼板や、溶融ＺｎＡｌＭｇＳｉ合金めっき鋼板等も実用化に至っている。

従来の溶融亜鉛めっき鋼板であれば、これが剥離した場合における塗装による補修を行う場合には、Ｚｎを大量に含むジンク塗料を塗布することで対処してきた（例えば、特許文献１参照。）。即ち、塗料が発揮する防錆力は、当該塗料に含まれるＺｎの含有量に比例するものと考えられていた。実際、溶融亜鉛めっきに対する補修塗料を開発する際には、塗料全体の乾燥質量換算でのＺｎの含有量を重視するケースが多く、例えば公共工事等の規定では、溶融亜鉛めっきに対する補修塗料の規格として亜鉛含有量の指定が入るほどであった。

またＡｌを配合したジンク塗料についても、Ａｌを配合していないジンク塗料に比べて、促進腐食試験で耐食性に優れていることがその後検証された。Ｚｎの不導体皮膜よりも保護作用の強いＺｎ−Ａｌの複合酸化皮膜を形成することで、この皮膜が亜鉛の溶出を抑制し、良好な耐食性を示すのがその理由である。このため溶融亜鉛めっき鋼板の補修塗装では、Ｚｎ含有量のみならず、Ａｌの含有量を重視したジンク塗料を使用することで、促進腐食試験でも良好な結果が期待されるものと考えられてきた。

しかし、溶融合金めっき鋼板の補修塗装を行う上で、このようなＡｌを含むジンク塗料を用いることが最善の選択肢であるのかという声も特に近年において出てきている。溶融合金めっき鋼板は、溶融亜鉛めっき鋼板と比較して、Ｍｇを含めているところにも成分上の大きな差異がある。即ち、Ｍｇが含まれた溶融合金めっきが施された鉄鋼材料の表面が長年の使用や外部環境により剥離した場合において、これを補修塗装する上で好適な防錆塗料自体が特段確立されていないのが現状であった。

今後このようなＭｇを含む溶融合金めっきが普及する上で、その腐食に対する補修塗装に対する社会的な要望も多くなることが考えられる。このため、Ｍｇを含む溶融合金めっき鋼板に特化した防錆塗料の実用化が特に望まれていた。

特開昭５９−５２６４５号公報

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、Ｍｇが含まれた溶融合金めっきが施された鉄鋼材料に対してより好適に防錆塗装を行うことができ、表面の凹凸を目立たなくさせつつ塗布後の色彩の審美性をも向上させることが可能な防錆塗料を提供することにある。

本発明者は、上述した課題を解決するために、Ｍｇによる防錆力を発揮させるとともに、合金粉末が肥大化することによる表面の凹凸を目立たなくさせることが可能な構成を鋭意検討し、塗料全体に対する質量％で、Ｚｎ：２５〜４５％、Ａｌ：３〜１５％、Ａｌ−Ｍｇ合金粉末：３〜６％（６％を除く）を含有するととも、残部が樹脂、溶剤からなる防錆塗料であり、上記Ａｌ−Ｍｇ合金粉末は、当該合金粉末全重量に対してＡｌとＭｇの合計の含有量が質量％で９９％以上であり、残部が不可避不純物からなり、Ａｌの質量／Ｍｇの質量が０．７５４〜１．３２６とすることで上述した課題の解決を図ろうとした。

即ち、請求項１記載の防錆塗料は、塗料全体に対する質量％で、Ｚｎ：２５〜４５％、Ａｌ：３〜１５％、Ａｌ−Ｍｇ合金粉末：３〜４％を含有するとともに、残部がエポキシ樹脂、キシレンからなる有機溶剤からなる防錆塗料であり、上記Ａｌ−Ｍｇ合金粉末は、当該合金粉末全重量に対してＡｌとＭｇの合計の含有量が質量％で９９％以上であり、残部が不可避不純物からなり、Ａｌの質量／Ｍｇの質量が０．７５４〜１．３２６であり、上記Ａｌ−Ｍｇ合金粉末の粒子径の上限は、２１０μｍ、下限は３μｍであり、最大の粒子径から上位５％の粒子径が１２８μｍ以下であり、最小の粒子径から下位５％の粒子径が１２μｍ以上であることを特徴とする塗布後の乾燥塗膜に生じる凹凸をより平坦化させつつ良好な色調を発揮する上で好適な防錆塗料である。

請求項２記載の防錆塗料は、請求項１記載の発明において、上記Ａｌの質量／Ｍｇの質量は、０．９２３〜１．０８３であることを特徴とする。

請求項３記載の防錆塗料は、請求項１又は２項記載の発明において、上記Ａｌ−Ｍｇ合金粉末は、５０μｍ以下の粒子径となるように予め選別されてなることを特徴とする。

請求項４記載の防錆塗料は、請求項１又は２項記載の発明において、上記Ａｌ−Ｍｇ合金粉末は、３５μｍ以下の粒子径となるように予め選別されてなることを特徴とする。

溶融ＺｎＡｌＭｇ合金めっき鋼板、溶融ＺｎＡｌＭｇＳｉ合金めっき鋼板等を始めとする溶融合金めっき鋼板の補修塗装を行う上で、防錆塗装を行うことができ、表面の凹凸を目立たなくさせつつ、塗布後の色彩の審美性をも向上させることが可能となる。その結果、溶融合金めっき鋼板の普及に応じてその補修塗装に対する社会的な要請にも応えることが可能となる。

Ａｌ−Ｍｇ合金粉末の粒径分布を示す図である。

以下、本発明を適用した防錆塗料の実施の形態について詳細に説明する。

本発明者らは、上述した課題を解決するために、溶融ＺｎＡｌＭｇ合金めっき鋼板や、溶融ＺｎＡｌＭｇＳｉ合金めっき鋼板は、溶融亜鉛めっき鋼板と比較してＺｎとＡｌ以外にＭｇの含有量を増加させている点に大きな差異があることに着目した。そして、ＺｎとＡｌを含有したジンク塗料にＭｇを添加することで、溶融合金めっきのＺｎ−Ａｌ−Ｍｇの配合に沿った補修塗料とすることを新たに見出した。このＭｇを塗料中に含有させる際には、あえてＡｌ−Ｍｇ合金粉末の形態とすることで、Ｍｇが単独で存在することによる危険性を除去し、取扱容易性を向上させる。Ｍｇ単体で存在した場合に、これを微細に粉砕させることができないが、Ａｌ−Ｍｇ合金粉末の形態とすることでこれをミクロンオーダーのレベルまで微細に粉砕することが可能となる。このＡｌ−Ｍｇ合金粉末は、Ｍｇが塗料全体の乾燥質量換算で３〜４質量％含まれるように成分を限定した。塗料にＭｇを上述の含有量に亘り添加することで、溶融合金めっきの配合に沿ったものとなり、現在使用されている溶融合金めっき鋼板に十分対応することが可能となる。

また、塗料により形成される塗膜の色の明るさを調整するためにＡｌの含有量の最適化を図った。更に塗膜の表面凹凸を目立たなくするために、Ａｌ−Ｍｇ合金粉末の粒径を最適化するべく、そのＡｌ−Ｍｇ合金におけるＡｌの質量／Ｍｇの質量の比率の最適化を行った。

即ち、本発明を適用した防錆塗料は、質量％で、Ｚｎ：９０％以下、Ａｌ−Ｍｇ合金粉末：０．１〜１０％を含有するとともに、残部が樹脂、溶剤からなる防錆塗料であり、上記Ａｌ−Ｍｇ合金粉末は、当該合金粉末全重量に対してＡｌとＭｇの合計の含有量が質量％で９５％以上であり、残部が不可避不純物からなり、Ａｌの質量／Ｍｇの質量が０．６６７〜１．５であることを特徴とする防錆塗料。

また本発明を適用した防錆塗料は、質量％で、Ｚｎ：２５〜４５％、Ａｌ：５〜１５％、Ａｌ−Ｍｇ合金粉末：３〜６％を含有するとともに、残部が樹脂、添加剤、溶剤からなる防錆塗料であり、上記Ａｌ−Ｍｇ合金粉末は、当該合金粉末全重量に対してＡｌとＭｇの合計の含有量が質量％で９９％以上であり、残部が不可避不純物からなり、Ａｌの質量／Ｍｇの質量が０．７５４〜１．３２６である。

また、本発明を適用した防錆塗料は、例えばＭｇが含まれた溶融合金めっきが施された鉄鋼材料等に対して防錆のために塗布するようにしてもよい塗料である。

以下、本発明を適用した防錆塗料の成分並びにその含有量を規定した理由について説明をする。なお、塗料全体の質量に対する質量％を以下では単に％と記載する。

Ｚｎ：９０％以下
従来と同様に溶融合金めっき鋼板表面の防食性を向上させる上で必須の元素である。Ｚｎの上限が９０％を超えるとＺｎの色彩が色濃く塗膜表面に現れてしまい、塗布対象に対して意図する色彩を施すことができなくなってしまう。その結果、好みの塗装による外観を作り出すことができなくなってしまう。

なお、このＺｎは、望ましくは２５〜４５％とされている。このＺｎの含有量が２５％未満では、溶融合金めっき鋼板と同等の色調や耐食性等の効果が得られるまでに到らない。粉末の上限は、４５％を超えると樹脂成分が少なくなり過ぎ、塗膜に欠陥が生じ易くなる。このため、Ｚｎの含有量は、２５〜４５％の範囲内であり、望ましくは３０〜４０％の範囲内にあるものとする。

Ａｌ：３〜１５％
Ａｌは、溶融合金めっき鋼板表面の防食性を向上させ、また塗装表面をより明るい色調に調整する上で必須であり、塗膜の審美性を醸し出す上で必須の元素である。Ａｌが３％未満であると、上述した防食性等の効果を得ることができない。またＡｌが１５％超であると、上述した防食性等の効果が却って飽和してしまい、材料コストが増加してしまうだけである。また、Ａｌが１５％超であるとその分Ｚｎの添加量を減らさざるを得なくなり、Ｚｎ所期の効果が期待できなくなる。このため、Ａｌの含有量は、３〜１５％の範囲内であるものとする。なお、このＡｌは、成分として必須のものではなく、省略するようにしてもよい。

Ａｌ−Ｍｇ合金粉末：０．１〜１０％
Ａｌ−Ｍｇ合金粉末は、これに含まれるＭｇについて、溶融合金めっき鋼板表面の防食性を向上させる上で必須であるため、ＡｌとＭｇの合金状態で添加される。このＡｌ−Ｍｇ合金粉末が０．１％未満では、上述した効果を得ることができない。またＭｇを塗料全体の乾燥質量換算で３質量％未満となってしまう。一方、Ａｌ−Ｍｇ合金粉末が１０％超では、上述した効果が飽和してしまう。また塗膜表面の凹凸が大きくなって目立ってしまうことにもなる。また、Ａｌ−Ｍｇ合金粉末が１０％超では、塗料全体の配合調整を更に行わない限り、溶液中に上手く分散しない成分が塗料中に沈殿してしまうことにもなる。このため、Ａｌ−Ｍｇ合金粉末は、０．１〜１０％であり、望ましくは、３〜６％の範囲内にあるものとする。

残部が樹脂、溶剤
樹脂とは、例えば、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、塩化ゴム、ウレタン等であり、塗布対象に塗料を接着させる役割を担う。である。

溶剤は、例えばキシレンやトルエン等の有機溶剤、又は無機溶剤である。

なお、残部が樹脂、溶剤以外に添加剤を含むものであってもよく、この添加剤は、例えば分散剤、沈降防止剤等で構成されている。

次に、Ａｌ−Ｍｇ合金粉末の詳細な構成について説明をする。

Ａｌ−Ｍｇ合金粉末は、合金粉末全重量に対する質量％でＡｌとＭｇの合計の含有量：９５％以上であり、残部は、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｎｉ等の不可避不純物で構成される。合金粉末全重量に対する質量％でＡｌとＭｇの合計の含有量：９５％未満である場合には、これら不可避不純物の割合が多くなり、Ｍｇについて期待している機能をうまく発現させることができなくなる。このＡｌ−Ｍｇ合金粉末は、合金粉末全重量に対する質量％でＡｌとＭｇの合計の含有量で、望ましくは９９％以上である。

また、Ａｌの質量／Ｍｇの質量は、０．６６７〜１．５の範囲に入るように、望ましくは０．７５４〜１．３２６の範囲に入るように調整が行われている。実際にＡｌの質量／Ｍｇの質量は、０．６６７未満の場合、及び１．５超の場合、得られるＡｌ−Ｍｇ合金粉末の粒径が粗大化してしまう。Ａｌ−Ｍｇ合金粉末の粒径が粗大化すると、鉄鋼材料に塗布後の乾燥塗膜に凹凸を肉眼で視認した場合に目立ってしまい、却って審美性が低下してしまう。このため、このＡｌの質量／Ｍｇの質量は、０．６６７〜１．５の範囲とされている。Ａｌの質量／Ｍｇの質量は、０．７５４〜１．３２６の範囲に入るように調整が行われることで更にＡｌ−Ｍｇ合金粉末の粒径を微小化でき、塗布後の乾燥塗膜の凹凸を目立たなくすることができる。なお、Ａｌの質量／Ｍｇの質量は、更に０．９２３〜１．０８３とされていることが望ましい。これにより、Ａｌ−Ｍｇ合金粉末の粒径をより微小化させることができ、鉄鋼材料に塗布後の乾燥塗膜に生じる凹凸をより平坦化させることができ、凹凸をより目立たなくすることができる。図１は、Ａｌ−Ｍｇ合金粉末全重量に対する質量％で、Ｍｇが４９．９７％、Ａｌが４８．９５％であり、残部が不可避不純物からなり、Ａｌの質量／Ｍｇの質量が０．９７９であるＡｌ−Ｍｇ合金粉末の粒径分布を示している。縦軸（左側）は、含有比率の積算値であり、縦軸（右側）は、各粒子径における含有比率を示している。この図１において、横軸は、Ａｌ−Ｍｇ合金粉末の粒径（μｍ）であり、縦軸は相対粒子量（％）を示している。得られた粒径分布の平均値は、４５．２９９μｍであり、上限は、２１０μｍ、下限は３μｍであり、最大側５％の粒子径が１２８μｍ以下であり、最小側５％の粒子径が１２μｍ以上であった。

このような粒径分布であれば上限が２１０μｍであるため、最大径の粒子が塗布後の乾燥塗膜中に残存したとしても、殆ど肉眼で目立たない程度の大きさとすることが可能となる。また、最大側５％の粒子径が１２８μｍ以下とすることにより、全体の分布のうち最大側５％であっても、その大きさを１２８μｍ程度に抑え込むことができる。このため、最大側５％以上の粒子が乾燥塗膜におけるある領域に集中した場合においても、それらの各粒径は、１２８μｍ程度であるため、殆ど肉眼で目立たない程度の凹凸に抑え込むことが可能となる。

なお、上述した粒径分布は、あくまで粒径平均が４５．２９９μｍである場合の例であるが、これに限定されるものではなく、Ａｌ−Ｍｇ合金粉末の粒子径の平均が３５〜５５μｍとされていれば、これとほぼ同様の粒径を得ることが可能となる。

また、本発明によれば、Ａｌ−Ｍｇ合金粉末の粒径の上限が５０μｍとされていることで、より微細な粒子で構成することが可能となり、塗布後の乾燥塗膜に生じる凹凸を殆ど無くすことで目立たなくさせることが可能となる。Ａｌ−Ｍｇ合金粉末の粒径の上限を３５μｍとすることで更に表面凹凸を目立たなくすることができる。これらＡｌ−Ｍｇ合金粉末の粒径の上限を制限するために、例えば得られたＡｌ−Ｍｇ合金粉末に円形振動ふるいや、超音波振動ふるいにかけることで選別をするようにしてもよい。例えば図１に示すような粒径分布からなるＡｌ−Ｍｇ合金粉末が得られた場合に、制限をかける上限に応じた径からなるふるいを用意し、ふるいを通過した粒子のみを防錆塗料に含める。これにより、上限を超えた径からなるＡｌ−Ｍｇ合金粉末が防錆塗料に含まれるのを防止することが可能となる。

以下、本発明を適用した防錆塗料の実施例について説明をする。

先ず表１に示す成分を有する本発明例１〜３、比較例１〜２の防錆塗料を作製した。本発明例１〜３におけるＡｌ−Ｍｇ合金粉末は、何れもＭｇが４９．９７％、Ａｌが４８．９５％であり、残部が不可避不純物からなり、Ａｌの質量／Ｍｇの質量が０．９７９であり、その粒径分布は図１と同様である。

比較例１、２は、Ａｌ−Ｍｇ合金粉末を添加していない点において規定した範囲から逸脱している。このようにして得られた本発明例１〜３、比較例１〜２の防錆塗料について、それぞれ効果を検証するために、実際に鉄鋼表面にこれらを塗布し、乾燥させて評価を行った。表２に、各防錆塗料における乾燥後の塗膜の成分の分析結果を示す。この表２の含有量の数値は、塗料全体の乾燥質量換算での質量％を示している。

また、本発明例１〜３、比較例１〜２の防錆塗料の塗布後の塗膜について、防食性、凹凸の目立ちにくさ、色調について評価を行った。防食性、凹凸の目立ちにくさ、色調については目視観察により４段階（◎：非常に良好、○：良好、△：やや悪化、×：非常に悪化）で評価を行った。表２にこれらの結果も示す。

表２に示すように、本発明例１〜３は、Ｍｇが塗料全体の乾燥質量全体を１００％としたときに当該の乾燥質量全体に対する質量換算で３〜４質量％含まれていた。このため防錆効果を発揮しえることが分かる。

また、本発明例１〜３は、凹凸の目立ちにくさ、色調何れも良好以上であった。これに対して比較例１は、色調が、比較例２は、防食性が劣る結果となっていた。

以上の結果より、本発明例１〜３は、何れも防食性、凹凸の目立ちにくさ、色調の３項目においてバランスよく良好以上の結果を示すことが分かる。

Claims

塗料全体に対する質量％で、
Ｚｎ：２５〜４５％、
Ａｌ：３〜１５％、
Ａｌ−Ｍｇ合金粉末：３〜４％を含有するとともに、
残部がエポキシ樹脂、キシレンからなる有機溶剤からなる防錆塗料であり、
上記Ａｌ−Ｍｇ合金粉末は、当該合金粉末全重量に対してＡｌとＭｇの合計の含有量が質量％で９９％以上であり、残部が不可避不純物からなり、Ａｌの質量／Ｍｇの質量が０．７５４〜１．３２６であり、
上記Ａｌ−Ｍｇ合金粉末の粒子径の上限は、２１０μｍ、下限は３μｍであり、最大の粒子径から上位５％の粒子径が１２８μｍ以下であり、最小の粒子径から下位５％の粒子径が１２μｍ以上であること
を特徴とする塗布後の乾燥塗膜に生じる凹凸をより平坦化させつつ良好な色調を発揮する上で好適な防錆塗料。
上記Ａｌの質量／Ｍｇの質量は、０．９２３〜１．０８３であること
を特徴とする請求項１記載の防錆塗料。
上記Ａｌ−Ｍｇ合金粉末は、５０μｍ以下の粒子径となるように予め選別されてなること
を特徴とする請求項１又は２項記載の防錆塗料。
上記Ａｌ−Ｍｇ合金粉末は、３５μｍ以下の粒子径となるように予め選別されてなること
を特徴とする請求項１又は２項記載の防錆塗料。