JP5871990B2 - チェーン - Google Patents
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Description
特許文献2には、鉄素地上に、亜鉛−鉄合金からなるブラスト材を投射して亜鉛−鉄合金下地被膜を形成し、該亜鉛−鉄合金下地被膜に、亜鉛を主成分とする卑金属の粉末と、メルカプト基を含み、卑金属の粉末を被覆する有機化合物と、硝酸塩とを含有する水系防錆塗料を塗装して塗膜を形成してあるチェーンの発明が開示されている。
そして、特許文献2の水系防錆塗料は貯蔵安定性が良好であり、チェーンの防錆性も良好であるが、防錆性がより長期的に維持されることが求められている。
すなわち、第1発明に係るチェーンは、鉄系材料からなり、一対の外プレートと一対の内プレートとを交互に連結してあるチェーンにおいて、表面に形成された亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金被膜と、該亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金被膜上に、亜鉛、硫酸バリウム、及びコロイダルシリカを含む水系防錆塗料を用いて形成された塗膜とを有し、前記硫酸バリウムの前記亜鉛に対する質量比率は、0.3以上7以下であり、記コロイダルシリカの固形分の、前記亜鉛及び硫酸バリウムの合計質量に対する質量比率は、0.02以上0.08以下であることを特徴とする。
ここで、「前記亜鉛と、前記硫酸バリウム及び/又は前記コロイダルシリカの固形分との合計質量」とは、第1発明を引用する場合、(亜鉛+硫酸バリウム+コロイダルシリカの固形分)の合計質量を、第2発明を引用する場合、(亜鉛+コロイダルシリカの固形分)の合計質量を意味する。
すなわち、赤錆に起因するチェーンの屈曲不良及びローラ回転不良が長期に亘って抑制され、チェーンの耐久性が良好になる。
本発明のチェーンによれば、チェーンの鉄系素地の表面に亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金被膜が形成され、該亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金被膜上に、亜鉛、硫酸バリウム及び/又はコロイダルシリカを含む水系防錆塗料を塗装して塗膜が形成されているので、塗膜の付着性が良好であり、良好な防錆性が長期的に維持される。従って、赤錆に起因するチェーンの屈曲不良及びローラ回転不良が長期に亘って抑制され、チェーンの耐久性が良好である。
合金の組成の範囲として、Al:1〜5質量%、Mg:5.5〜15質量%、Zn:残部が挙げられる。前記ブラスト材料の組成の一例として、Al:3質量%、Mg:6質量%、Zn及び不純物:91質量%の場合が挙げられる。
水系防錆塗料は、亜鉛、硫酸バリウム、及びコロイダルシリカを含む。硫酸バリウムとしては、沈降性硫酸バリウムが好ましい。
また、亜鉛は水溶性溶媒によりスラリー状にしてもよい。水溶性溶媒としては、プロピレングリコール、エチレングリコール等のグリコール系溶媒、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル系溶媒等が挙げられる。
水系防錆塗料は、亜鉛以外に、アルミニウム粉末、又は亜鉛と、アルミニウム,マグネシウム,錫,コバルト,マンガン等とを含む粉末状の合金等を含むことができる。
水系防錆塗料は、硫酸バリウム及びコロイダルシリカのうち、コロイダルシリカのみを含むことができる。この場合、(コロイダルシリカの固形分)/(Zn)は、0.04以上0.08以下である。このとき、防錆性が良好であるとともに、隠蔽性が良好である。(コロイダルシリカの固形分)/(Zn)の下限は、より好ましくは0.05、さらに好ましくは0.06である。(コロイダルシリカの固形分)/(Zn)の上限は、より好ましくは0.07である。
ポリイソシアネート化合物としては、例えば特開2014−25062号公報に記載されているポリイソシアネート化合物が挙げられ、具体的にはヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、リジンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート類;該脂肪族ポリイソシアネートのビューレットタイプ付加物、イソシアヌレート環付加物、アロファネートタイプ付加物、ウレトジオンタイプ付加物;イソホロンジイソシアネート、4,4´−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチルシクロヘキサン−2,4−又は−2,6−ジイソシアネート等の脂環族ジイソシアネート類;該脂環族ジイソシアネートのビューレットタイプ付加物、イソシアヌレート環付加物;キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、4,4´−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート、1,4−ナフタレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート化合物;該芳香族ジイソシアネートのビューレットタイプ付加物、イソシアヌレート環付加物;水添MDI及び水添MDIの誘導体;エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブチレングリコール、ジメチロールプロピオン酸、ポリアルキレングリコール、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール等のポリオールの水酸基にイソシアネート基が過剰量となる比率でポリイソシアネート化合物を反応させてなるウレタン化付加物;該ウレタン化付加物のビューレットタイプ付加物、イソシアヌレート環付加物等が挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、二塩基酸と多価アルコールと縮合反応によって得られるポリエステルポリオール、及び例えば多価アルコールを用いたε−カプロラクトンの開環重合により得られるポリカプロラクトン類等が挙げられる。
ポリエーテルポリオールとしては、多価ヒドロキシ化合物の単独化合物又はその混合物に、強塩基性触媒存在下、アルキレンオキサイドの単独化合物又は混合物を添加して得られるポリエーテルポリオール類;エチレンジアミン類等の多官能化合物にアルキレンオキサイドを反応させて得られるポリエーテルポリオール類;及びこれらポリエーテル類を媒体としてアクリルアミド等を重合して得られる、いわゆるポリマーポリオール類等が挙げられる。
フッ素ポリオールとしては、分子内にフッ素を含むポリオールであるフルオロオレフィン、シクロビニルエーテル、ヒドロキシアルキルビニルエーテル、及びモノカルボン酸ビニルエステル等の共重合体が挙げられる。
ポリカーボネートポリオールとしては、低分子カーボネート化合物と、多価アルコールとを縮重合して得られるものが挙げられる。
なお、水系防錆塗料にポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とを配合するのではなく、水系防錆塗料に最初からウレタン樹脂を配合することにしてもよい。
エポキシ樹脂としては、例えば特開2014−19752号公報に記載されているエポキシ樹脂が挙げられ、具体的にはノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリコールエーテル型エポキシ樹脂、脂肪族不飽和化合物のエポキシ型樹脂、エポキシ型脂肪酸エステル、多価カルボン酸エステル型エポキシ樹脂、アミノグリシジル型エポキシ樹脂、β−メチルエピクロ型エポキシ樹脂、環状オキシラン型エポキシ樹脂、ハロゲン型エポキシ樹脂、レゾルシン型エポキシ樹脂等が挙げられる。
アミド系化合物としては、ジシアンジアミド、リノレン酸の2量体とエチレンジアミンとより合成されるポリアミド樹脂等が挙げられる。
酸無水物系化合物としては、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等が挙げられる。
また、硬化剤として、上述のポリイソシアネート化合物、又はブロック化ポリイソシアネート化合物を用いてもよい。
アクリル樹脂は、アクリル系単量体を主成分とする単量体を水系で乳化剤を用いて乳化重合させたものである。アクリル系単量体は、(メタ)アクリル基を有する単量体である。主成分として用いる単量体としては、活性水素基を含まない単量体が好ましい。他方、乳化重合の安定化のために、親水性基(水酸基、カルボキシル基、エーテル基等)を有する単量体を併用することが好ましい。
(メタ)アクリル系単量体のうち(メタ)アクリル酸アルキルエステルの例としては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸s−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸ペンチル、(メタ)アクリル酸s−ペンチル、(メタ)アクリル酸1−エチルプロピル、(メタ)アクリル酸2−メチルブチル、(メタ)アクリル酸イソペンチル、(メタ)アクリル酸t−ペンチル、(メタ)アクリル酸3−メチルブチル、(メタ)アクリル酸ネオペンチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸2−メチルペンチル、(メタ)アクリル酸4−メチルペンチル、(メタ)アクリル酸2−エチルブチル、(メタ)アクリル酸シクロペンチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メタ)アクリル酸2−ヘプチル、(メタ)アクリル酸3−ヘプチル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2−オクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)アクリル酸3,3,5−トリメチルヘキシル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ウンデシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸セチル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸エイコシル、(メタ)アクリル酸ドコシル、(メタ)アクリル酸テトラコシル、(メタ)アクリル酸メチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸ノルボルニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェネチルが挙げられる。これらの中でも、アルキル基の炭素原子数が1〜24の(メタ)アクリル酸アルキルエステルが好ましい。
前記水酸基を有する単量体としては、ヒドロキシルエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシイソプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、エチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の水酸基含有(メタ)アクリル系単量体等が挙げられる。
前記エーテル基含有単量体としては、グリセリンモノアリルエーテル、トリメチロールプロパンモノアリルエーテル、アリルアルコール等が挙げられる。
シラン化合物は、分子中に、アルキル基、フェニル基、又は水素原子の一部若しくは全部をハロゲン原子で置換したハロアルキル基と、加水分解性ケイ素基とを有するのが好ましい。
加水分解性ケイ素基としては特に限定されないが、取扱い性の観点から、アルコキシシリル基が好ましく、反応性の観点から、メトキシシリル基、エトキシシリル基が特に好ましい。
このシラン化合物としては、例えばメチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
この効果の発現、塗料の水中での分散性及び安定性、貯蔵安定性の観点から、シラン化合物の亜鉛(固形分:亜鉛が亜鉛ペーストに調製されている場合、該亜鉛ペースト中の亜鉛の含有量)に対する質量比率は、0.005以上0.8以下であるのが好ましい。前記質量比率の下限は、より好ましくは0.02、さらに好ましくは0.04、前記質量比率の上限は、より好ましくは0.6である。
このシラン化合物は、分子中にエポキシ基、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、アミノ基、メルカプト基、及びビニル基からなる群より選ばれる少なくとも1個の官能基と加水分解性ケイ素基とを有する後述のシランカップリング剤と異なり、前記官能基を有さないので、塗料のゲル化が抑制される。
界面活性剤は、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、及びアルキルエーテルホスフェート塩からなる群から選択される少なくとも1種であるのが好ましい。
b=1,2,〜
R=Cn H2n+1
n=1,2,〜
RO−(CH2CH2 O)n −H ・・・(2)
n=1,2,〜
R=Cm H2m+1
m=1,2,〜
b=1,2,〜
c=1,2,〜
R=Cn H2n+1
n=1,2,〜
n=1,2,〜
界面活性剤の種類及び組み合わせを決定する際にHLBが考慮されるが、界面活性剤の種類及び組み合わせにより好適なHLBの範囲は異なるので、界面活性剤の種類及び組み合わせに対応したHLBを有する界面活性剤を選択する。
塗料の水中での分散性及び安定性、貯蔵安定性、並びに塗膜の良好な付着性の発現観点から、シランカップリング剤の亜鉛に対する質量比率は、好ましくは0.005以上1以下である。前記質量比率の下限は、より好ましくは0.02、さらに好ましくは0.12、前記質量比率の上限は、より好ましくは0.8、さらに好ましくは0.6である。
塗料用添加剤としては、ポリカルボン酸系等の湿潤分散剤、有機ホスフェートエステル,ナトリウムビストリデシルスルホスクシネート等のジエステルスルホスクシネート等の湿潤剤、シリコーン系又はアクリル系の消泡剤、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、メチルヒドロキシプロピルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、及びメチルエチルセルロースのエーテル類、これら物質の混合物の増粘剤が挙げられる。
本発明の塗料は、Zn−Al−Mg合金被膜上に複数回塗装することにしてもよい。
[配合例1〜37]
下記表1〜3の配合量(質量部で示す)に従って、亜鉛フレーク(「STANDART(登録商標) ZINC FLAKE AT」、エカルト株式会社製)、沈降性硫酸バリウム(「B−35」、堺化学工業株式会社製)、コロイダルシリカ(「PL−3−D」、扶桑化学工業株式会社製)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、n−ヘキシルトリメトキシシラン、湿潤分散剤、ポリオール化合物、ポリイソシアネート化合物、水、プロピレングリコール、シリコーン系消泡剤(「BYK018」、ビッグケミー・ジャパン株式会社製)、湿潤剤を配合することにより、配合例1〜37の塗料を得た。
PWCは、形成された塗膜中での[亜鉛フレーク+(沈降性硫酸バリウム)及び/又は(コロイダルシリカの固形分))]と[亜鉛フレーク+(沈降性硫酸バリウム)及び/又は(コロイダルシリカの固形分)+(樹脂が硬化した場合の硬化物の質量(樹脂の固形分の質量))]との質量比で表す。
図1は実施例1に係るチェーン10を示す断面図であり、図2は図1のチェーンの一部分の表面を示す拡大断面図である。
実施例1と同様にして、上記表4及び下記表5に示す構成の被膜を形成して、実施例2〜実施例31のチェーンを作製した。
チェーンの表面にZn−Fe合金からなるブラスト材を投射してZn−Fe合金被膜を形成し、該Zn−Fe合金被膜上に、下記の表6及び表7に示す配合例の水系防錆塗料を2回塗装して、比較例1〜37のチェーンを作製した。表6及び表7において、「第2被膜」とは、Zn−Fe合金被膜を表す。
チェーンの表面にZn−Al−Mg合金被膜(第1被膜)を形成し、該第1被膜上に、前記表7に示す配合例の水系防錆塗料を2回塗装して、比較例38〜43のチェーンを作製した。
比較例44のチェーンは、表面に被膜を有しない。
チェーンの表面にZn−Fe合金被膜を形成しており、塗膜は有しない。
チェーンの表面にZn−Al−Mg合金被膜を形成しており、塗膜は有しない。
目視で、下地被膜が透けて見えるか否かを評価した。評価は以下の通りである。
○…下地が透けていない。
△…下地が少し透けている。
×…下地が透けている。
前記実施例及び比較例のチェーンにつき、塩水噴霧試験を行った。試験は、「JIS−K5600−7−1」に準拠して行った。外プレート13と連結ピン14との締鋲部及び外プレート13の表面に、赤錆が目視により見出されるまでの時間を測定した。その結果を前記表4〜7に示す。
比較例44〜46より、合金被膜及び塗膜を形成しない場合、第1被膜又は第2被膜を形成しても塗膜を形成しない場合においては、防錆性が非常に悪いことが分かる。
このとき、BaSO4 /Znは0.15以上であるのが好ましい。BaSO4 /Znの下限は、より好ましくは0.3、さらに好ましくは0.7、特に好ましくは1.1、最も好ましくは1.5である。比較例42、43より、BaSO4 /Znが7を超えた場合、隠蔽性がやや悪くなることが推察されるので、BaSO4 /Znの上限は7であるのが好ましい。
PWCの下限は、より好ましくは48%、さらに好ましくは50%、特に好ましくは53%、最も好ましくは55%である。
以下、本発明のチェーンの塗膜に用いる水系防錆塗料について、シラン化合物、界面活性剤、及びシランカップリング剤の配合量を変えた場合の水中での安定性を評価した結果について示す。
下記表8の配合量(質量部で示す)に従って、亜鉛フレーク(「STANDART(登録商標) ZINC FLAKE AT」、界面活性剤としてのポリオキシエチレンアルキルエーテル、シラン化合物としてのn−ヘキシルトリメトキシシラン、湿潤分散剤、及び水を配合することにより、配合例A〜Gの塗料を得た。
○:ガスの発生なし
△:極僅かにガスの発生あり
×:ガスの発生あり
○:3日でゲル化
△:1日でゲル化
×:3時間でゲル化
−:評価せず
下記表9の配合量(質量部で示す)に従って、亜鉛フレーク(「STANDART(登録商標) ZINC FLAKE AT」、界面活性剤としてのポリオキシエチレンアルキルエーテル、シラン化合物としてのn−ヘキシルトリメトキシシラン、湿潤分散剤、3−グリシドキシプロピルトチメトキシシラン、酢酸、及び水を配合することにより、配合例H〜Lの塗料を得た。
下記表10の配合量(質量部で示す)に従って、亜鉛フレーク(「STANDART(登録商標) ZINC FLAKE AT」、界面活性剤としてのポリオキシエチレンアルキルエーテル、シラン化合物としてのn−ヘキシルトリメトキシシラン、湿潤分散剤、及び水を配合することにより、配合例M、N、P、Q、Rの塗料を得た。
配合例A〜Lと、配合例M、N、P、Q、Rとを比較することにより、シランカップリング剤の亜鉛に対する質量比率は、0.5%以上100%以下であるのが好ましいことが分かる。質量比率の下限は、より好ましくは2%、さらに好ましくは12%、前記質量比率の上限は、より好ましくは80%、さらに好ましくは60%である。
11 内プレート
11a ブシュ圧入孔
12 ブシュ
13 外プレート
13a ピン圧入孔
14 連結ピン
15 ローラ
17 Zn−Al−Mg合金被膜
18 第1塗膜
19 第2塗膜
Claims (8)
- 鉄系材料からなり、一対の外プレートと一対の内プレートとを交互に連結してあるチェーンにおいて、
表面に形成された亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金被膜と、
該亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金被膜上に、亜鉛、硫酸バリウム、及びコロイダルシリカを含む水系防錆塗料を用いて形成された塗膜と
を有し、
前記硫酸バリウムの前記亜鉛に対する質量比率は、0.3以上7以下であり、
前記コロイダルシリカの固形分の、前記亜鉛及び硫酸バリウムの合計質量に対する質量比率は、0.02以上0.08以下であることを特徴とするチェーン。 - 鉄系材料からなり、一対の外プレートと一対の内プレートとを交互に連結してあるチェーンにおいて、
表面に形成された亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金被膜と、
該亜鉛−アルミニウム−マグネシウム合金被膜上に、亜鉛及びコロイダルシリカを含み、硫酸バリウムは含まず、前記コロイダルシリカの固形分の前記亜鉛に対する質量比率が0.04以上0.08以下である水系防錆塗料を用いて形成された塗膜と
を有することを特徴とするチェーン。 - 前記塗膜は、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、及びアクリル樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂が硬化してなり、
前記亜鉛と、前記硫酸バリウム及び/又は前記コロイダルシリカの固形分との合計質量の、該合計質量と、硬化したときの前記樹脂の固形分との総質量に対する質量比率は、0.45以上0.7以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のチェーン。 - 前記水系防錆塗料は、
分子中に、アルキル基、フェニル基、又は水素原子の一部若しくは全部をハロゲン原子で置換したハロアルキル基と、加水分解性ケイ素基とを有するシラン化合物と、
ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、及びアルキルエーテルホスフェート塩からなる群から選択される少なくとも1種である界面活性剤と
をさらに含むことを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載のチェーン。 - 前記シラン化合物の前記亜鉛に対する質量比率は、0.005以上0.8以下であることを特徴とする請求項4に記載のチェーン。
- 前記界面活性剤の前記亜鉛に対する質量比率は、0.005以上0.8以下であることを特徴とする請求項4又は5に記載のチェーン。
- 前記水系防錆塗料は、分子中にエポキシ基、メタクリロキシ基、アクリロキシ基、アミノ基、及びビニル基からなる群より選ばれる少なくとも1個の官能基と加水分解性ケイ素基とを有するシランカップリング剤をさらに含むことを特徴とする請求項4から6までのいずれか1項に記載のチェーン。
- 前記シランカップリング剤の前記亜鉛に対する質量比率は、0.005以上1以下であることを特徴とする請求項7に記載のチェーン。
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