JPH0420580A - コンクリート構造物防食用塗料組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、防食用塗料組成物に係り、特にコンクリート
構造物用として優れた耐水性及び耐久性を有するコンク
リート構造物防食用塗料組成物に関するものである。

〔従来の技術〕

コンクリート構造物は、セメントが強アルカリを示すこ
とから、内部の鋼材の表面に不動態皮膜と呼ばれる数十
人厚のγ−Ｆｅ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏからなる水和物を形成
し、これが内部の鋼材を保護し錆の進行を抑制すること
からメンテナンスフリーであって、その耐用年数は１０
０年以上であるといわれてきた。しかしながら、腐食性
の激しい海岸や海洋等の環境下においては、波しぶきや
潮風によって塩分飛沫が付着し、経年と共にコンクリー
ト内部に塩素イオン等の成分が侵入して不動態皮膜を破
壊し、このために鋼材が腐食し体積膨張してコンクリー
トにひび割れや剥離等が生じる場合があり、一般にこの
現象を塩害と呼んでいる。

この現象を抑制するためには、外部からの水、塩化物、
酸素等の腐食因子を遮断することが重要であるとされて
おり、現在コンクリート防食用の手段として、（社）日
本道路協会「道路橋の塩害対策指針（案）同解説」や（
社）日本コンクリート工学協会「海洋コンクリート構造
物の防食指針（案）」等で示されているように、一般に
は以下のような方法が行われている。

（１）コンクリート表面で腐食性物質を遮断する方法（
ライニング等） （２）コンクリート自体で腐食性物質の浸透を抑制する
方法（ポリマーセメントコンクリート、ポリマー含浸コ
ンクリート、浸透性防水材等） （３）鋼材表面で腐食性物質を遮断する方法（金属メツ
キ、樹脂塗装等） （４）コンクリート中の鋼材の腐食環境を抑制する方法
（防錆剤等） しかし、これらの方法は、いずれも適用範囲が限定され
る等の問題点があり、更により良い別の方法が検討され
ているのが実情である。

その１つとして鋼材の腐食を電気的に抑制する方法が検
討されており、具体的には、金属チタンの表面に導電性
酸化物で保護したメツシュ等の網をコンクリート中に挿
入し、この網と鉄筋との間に電気回路を形成して防食を
図る方法である。この方法は、コンクリートのかぶりの
大小及び割れの有無に拘わらず適用できること、また海
中又は湿潤状態において十分な効果が期待できること、
更に対象が新設、既設の如何を問わず適用できることか
ら新しい技術として注目されている。

しかしながら、コンクリートの間にメツシュを敷き、更
にその上部にこれを固定するために数ｃｍのモルタル保
護層を形成する必要があり、作業が煩雑となるのは止や
むを得ないのが現状である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者らは、上記のような問題点を解決するため種々
研究を重ねた結果、本発明をなしたものである。

本発明の目的は、コンクリート構造物の表面に塗布して
塗膜を形成せしめ、この塗膜中に微小電流を通電し陽極
として使用することにより、長期に且つてコンクリート
構造物の防食を効果的に行うことかできる、導電性及び
耐久性に優れたコンクリート構造物防食用塗料組成物を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、本発明は、塗料固形分中にカーボンファイバ
ー０．１〜２０重量％と１種以上の金属粉２０〜７０重
量％とを含有し、かつ、塗料用ビヒクルがアクリル酸エ
ステル、メタクリル酸エステル又はスチレンを主成分と
する重合性ビニルモノマーを重合開始剤の存在下に共重
合させて得られたエマルション樹脂であるコンクリート
構造物防食用塗料組成物である。そして、好ましい金属
粉はＮｉ、、Ｚｎ、　ＺｒＸＰｄ、　Ｓｎ、　Ａ／、　
Ｃｕ、　Ｍｇ、　Ｔａ、　Ｎｂ。

Ｍｎ及びＰｂから選ばれた１種以上の金属を含有する単
体又は合金であり、さらに、好ましいカーボンファイバ
ーはピッチ系カーボンファイバーである。

以下、本発明の詳細な説明する。

先ず、本発明は、塗料固形分中にカーポンプアイバーを
含有することを必須とするものであり、塗膜中にカーボ
ンファイバーを分散させることによって併用する金属粉
との間に繊維の鎖が経路を形成し、常に一定の通電か確
保される。

すなわち、塗膜に導電性を保有させる手段の１つとして
ケッチエンブラックと呼ばれる導電性カーボンブラック
を顔料として用いることが知られている。しかし、通常
数趨〜数士趨の直径であるカーボンブラックが塗膜中で
通電性を有するには、その粒子の配列が連珠のように鎖
状をなしていることが必須となり、安定した導電性を確
保するには多量に使用しなければならず、顔料の分散が
困難であることや塗料粘度が増大すること等がら導電性
の向上には自ら限度がある。そこで、本発明では上記カ
ーボンブラックに代えてカーボンファイバーを用いるも
のであり、これにより繊維の鎖が常に存在するようにな
るので、製造条件や塗装条件の変化に左右されることな
く常に安定した導電効果が得られる。また、その他の手
段として金属粉を用いる方法があるが、これを単独で用
いるよりもカーボンファイバーと併用することにより、
このカーボンファイバーが有する軽量性のために、塗料
中の金属粉含有量を低減することができ、その二次効果
として金属粉の沈澱等による塗料の経時変化等が少なく
、保存安定性の優れた組成物を提供できる。

使用するカーボンファイバーは、ピッチ系及びポリアク
リロニトリル（以下ＰＡＮ）系の長繊維、短繊維、高強
度品、高弾性率品及び汎用品の何れでも使用できるが、
ピッチ系短繊維カーボンファイバーはＰＡＮ系カーボン
ファイバーに比べ、ボールミル、サンドミル等の一般的
な塗料分散機にて容易に分散でき、塗膜中に均一に分散
できるので、特に好ましい。その添加量は、塗料固形分
、すなわち塗膜形成分中に０．１〜２０重量％含有する
ことが必要であり、特に好ましくは３〜１５重量％であ
る。０．１重量％未満では導電性が不安定になり易く、
２０重量％超では塗料中に均一分散させることが困難と
なり、長繊維が塗料中に残り、ＪＩＳ　Ａ　６９１０複
層仕上塗材主材状の仕上がり（厚さ数ｍｍ）となり、導
電性も安定して得られず、乾燥性も遅くなること等から
本発明の目的であるコンクリート構造物防食用としては
適さない。

カーボンファイバーの具体例としては、エスカイノス（
新日本製鐵（枕型）、クレカ（呉羽化学（枕型）、カー
ボニック（鹿島石油■製）、トナカーボ（＠ドナツク製
）等のピッチ系カーボンファイバー、及ヒベスファイト
（東邦レーヨン■製）、トレカ（東しく枕型）、パイロ
ファイル（三菱レイヨン（株製）、ハイカーボン（旭日
本カーボンファイバー■製）等のＰＡＮ系カーボンファ
イバーを挙げることができる。また、塗料の作成に際し
ては、これらの繊維をチョップしたもの又はミルドした
ものが好適である。

次に、本発明で使用する金属粉としては、Ｎｉ、ＺｎＸ
Ｚｒ、Ｐｄ、　Ｓｎ、　ｋｌ、　Ｃｕ、　Ｍｇ、　Ｔａ
、　Ｎｂ、　Ｍｎ及びＰｂから選ばれた単体からなる金
属粉又はこれらの金属の２種以上からなる合金粉を使用
でき、これらの金属粉はその１種のみを単独で使用でき
るほか、２種以上を混合して使用することもできる。こ
れらの金属粉の好ましいものとして、特に入手が比較的
容易で、かつ、優れた導電性を有するＮｉ、　２ｎ、Ｓ
ｎ、　Ｍ、　Ｃｕ、　Ｍｎの金属を含有する単体の金属
粉及び合金粉の１種以上を挙げることかできる。具体的
には、例えば、Ｎｉ粉、Ｚｎ粉、Ｍ粉、Ｍｎ粉、ＺｎＭ
ｎ粉、Ｎｉ−Ｍｎ粉、５ｎ−Ｎｉ粉、Ｍｇ−Ｃｕ粉、ｋ
ｌ−ＺｒＮｉ粉、等が挙げられる。このような金属粉は
、塗料固形分中に２０〜７０重量％が必要であるが、好
ましくは３０〜５０重量％であり、２０重量％未満では
導電性が安定的に得られ難く、７０重量％超では臨界顔
料体積濃度（ＣＰＶＣ）を超えることになり、塗膜が摩
耗・損傷され難い性質を試験する耐洗浄性（ＪＩＳ　Ｋ
　５６６３等）が悪くなり、耐久性が得られ難くなる。

次に、本発明組成物で用いるビヒクルであるが、アクリ
ル酸エステル、メタクリル酸エステル又はスチレンを主
成分とする重合性ビニルモノマーを重合開始剤の存在下
で共重合させたエマルション樹脂であることか必須であ
り、各種モノマーの組合わせでガラス転移点（Ｔｇ）は
任意に設計できるか、皮膜に充分な柔軟性を与えるため
にＴｇは５°Ｃ以下であるものか好ましい。

この場合、本発明の塗料組成物はコンクリートとして長
期耐久性か要求されるので、酢酸ビニルエステルやエチ
レン等は、耐アルカリ性の点で問題があり、ビヒクルに
用いる重合性ビニルモノマーとしては好ましくない。ま
た、その他の合成樹脂、例えばアルキド樹脂やポリエス
テル樹脂では、これらの樹脂中に有するエステル結合か
コンクリートのアルカリに対して抵抗性が不充分である
。

更にエポキシ樹脂、特に硬化剤を用いて硬化させる２液
型のタイプでは作業性か煩雑になると同時に使用可能な
時間が制限され、また、ｌ成型では多量の溶剤を使用し
なければならなくなり、作業性の点で難点がある。この
ように、これらの樹脂も本発明塗料組成物のビヒクルと
してはいずれも好ましくない。

本発明で使用するビヒクルは、コンクリートに対して付
着性が良好であると同時に、耐アルカリ性に優れており
、特にエマルション樹脂は連続皮膜を形成した後にも部
分的に皮膜に空間があると考えられ、水分や蒸気がそこ
を通過することで、溶剤型樹脂で皮膜を形成したよりも
、ブリスター等を生じ難く、耐久性の点においても適し
ている。

就中、本発明の対象となるコンクリート構造物はその組
成から必然的に水分を含有しており、中から抜けていく
水分を連続皮膜で覆うよりも、水分透過性のあるエマル
ション樹脂皮膜で覆う方が、ふくれの発生防止及び耐剥
離性の点で、より有効であることは明らかである。

本発明の塗料組成物は、必要に応じて例えば二酸化チタ
ン、カーボンブラック、酸化鉄等の着色顔料や、さらに
は塗膜の補強効果を与える目的で他の顔料、例えば含水
硅酸マグネシウム、硅酸アルミニウム、炭酸カルシウム
等を単独で若しくは２種以上を併用して使用してもよい
。また、必要に応じて顔料分散剤、湿潤剤、沈澱防止剤
、増粘剤、凍結防止剤、造膜助剤、消泡剤、防腐剤、防
カビ剤等を配合することもできる。

また、本発明の塗料組成物は、刷毛、ローラースプレー
等によりコンクリート構造物の表面に数十〜数百趨の塗
厚で塗布し、この塗膜を陽極として塗膜中に数十ｍＡ／
ｍ程度の微小電流を永続的に流すことにより、コンクリ
ート構造物を塩害から長期的に防ぐことができる。

〔実施例〕

以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明の詳細な説
明する。

実施例１〜６及び比較例１〜７ １粁五里１ 実施例１〜６及び比較例１〜６の塗料については以下の
ようにして調製した。

カーボンファイバーと金属粉とを第１表に示す割合で配
合し、これに水３４．７重量％、顔料分散剤〔ポリカル
ボン酸ナトリウム塩（ローム・アンド・ハース■製商品
名：タモール７３１ＳＤ）　］　　０．　２重量％及び
湿潤剤〔アルキルラウリルポリエーテル（ローム・アン
ド・ハース　■型間品名ニドライドンＣＦ−１０、ＨＬ
Ｂ：１４．０）　　）　　０゜２重量％を配合して公知
の攪拌機で充分に攪拌した後、卓上サンドミル（カンペ
家庭塗料■製）を用いて分散処理した。

更に、これにビヒクル樹脂として第１表に示すエマルシ
ョン樹脂を第１表に示す割合で配合するト共に、増粘剤
〔ヒドロキシエチルセルロース（Ｕ、Ｃ，Ｃ，（枕型商
品名：セロサイズＱＰ’−４４Ｏ０）１　０．　３重量
％、消泡剤〔特殊ノニオン界面活性剤（サンノブコ■製
商品名：ＳＮデフｔ−マー１５４）：］　　０．　５重
量％、造膜助剤（２，２，４−トリメチルベンタンジオ
ールモノイソブチ　レー　ト　（イーストマンケミカル
■製商品名：テキサノール）〕　４　。

０重量％及び防腐剤〔１，２−ベンゾイソチアゾロン（
犬日本インキ化学工業■製商品名：ベストサイＦＦＸ）
）０．１重量％とを加えて塗料を作成した。

なお、使用したカーボンファイバーは平均繊維長０．１
３ｍｍ及び平均繊維直径１４．５．ｍのピッチ系黒鉛系
短繊維（呉羽化学■製商品名：クレカチョップＭ−２０
１３）であり、また、金属粉又は合金粉としては平均粒
径２．２〜２．８．ｍのＮｉ粉（ＩＮＣＯ社製商品名：
ＴＹＰＥ２５５）　、平均粒径７．　５Ａ＃ｎのＺｎ粉
（本荘ケミカル■製商品名：Ｆ−５００）又は平均粒径
２５趨の５ｎ−Ｎｉ粉（日田金属化学■製商品名：ＮＰ
−２０５）を使用した。さらに、ビヒクル樹脂として使
用したエマルション樹脂は、アクリルスチレンエマルジ
ョン樹脂（ＡＳ、大日本インキ化学工業■製商品名：ポ
ンコ−）５４１０）　、酢酸ビニルエマルション樹脂（
ＶＡ、大日本インキ化学工業■製商品名・ポンコー１２
６１０）又は酢酸ビニル−アクリルエマルション樹脂（
ＶＡＡ、大日本インキ化学工業（株製商品名：ボンコー
ト９１８０）　　である。

また、比較例７の塗料は、溶剤型であり、成分としてト
ルエン−酢酸ブチルエステル（１：１）　３８゜５重量
％、顔料分散剤〔油溶性ノニオン界面活性剤　（サンノ
ブコ（株製商品名：テ：１０７０）　　）　　０．　５
　重量％及び沈澱防止剤〔有機ベントナイト（ＮＬケミ
カル（株製商品名：ベン）：／３８））　　１．　０重
量％を使用し、また、ビヒクル樹脂としてアクリル樹脂
溶剤型（Ａ溶剤型、大日本インキ化学工業■製商品名：
アクリディフクＡ−１８０）を使用した。

試験片の作成 以下に示す試験■、■、■用としてはＪＩＳ　Ｋ　５４
１０−１９９０３．６で規定されているフレキシブル板
に、また、試験■、■、■用としてはＪＩＳ　Ｋ　５４
１０−１９９０３．７で規定されているセメントモルタ
ル板に、それぞれ刷毛を用いて上記で作成した塗料を塗
布量１．０±０　、　１　ｃｎｒ／ｌｄｍ２となるよう
に塗布し、常温で２時間乾燥した後、同様に更に１回塗
布して５日間乾燥させた。

試験方法 ■表面抵抗値 上記で作成した試験片の表面抵抗値を抵抗測定器〔（有
）共和理研製に７０５ＲＤ〕を用いて測定した。

更に温冷繰返し試験後の表面抵抗値も併せて測定した。

■耐アルカリ性 ＪＩＳ　Ｋ　５６６３５．１０に基づいて、水酸化カル
シウム飽和溶液に浸漬した。但し、浸漬時間は７２０時
間とし、異常のないものを○、異常のあるものを×とし
て判定した。

■耐水性 ＪＩＳ　Ｋ　５６６３５．９に基ついて、水に浸漬した
。但し、浸漬時間は７２０時間とし、異常のないものを
○、異常のあるものを×として判定した。

■耐洗浄性 ＪＩＳ　Ｋ　５６６３５．１１に基づいて、洗浄試験機
で５００回表面をこすり、剥れ及び摩耗による基板の露
出の有無を目視によって観察し、異常のないものを○、
異常のあるものを×として判定した。

■付着強さ ＪＩＳ　Ａ　６９０９５．８に基づいて、標準状態及び
浸水後の付着力を測定した。

■温冷繰返し作用に対する抵抗性 ＪＩＳ　Ａ　６９０９５．９に基づいて試験を行い、１
０回繰返し後、表面の剥れ、ひび割れ、膨れの有無を目
視によって観察し、異常のないものを○、異常のあるも
のを×として判定した。

■塗料保存性 ＪＩＳ　Ｋ　５４００５．１に基づいて試験を行い、塗
料作成３０日後、堅い塊が無く、かき混ぜれば中身全体
が容易に一様になるときを○、ならないときを×として
判定した。

以上の試験結果を第１表に示す。

〔発明の効果〕

本発明によれば、コンクリート構造物に塗装して微小電
流を安定的に通すことが可能となり、これによってこれ
らコンクリート構造物の防食用として耐水性、耐久性に
優れた塗料組成物とすることが可能であり、実用上の効
果は極めて顕著である。

特許出願人　　　新日鐵化学株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）塗料固形分中にカーボンファイバー０．１〜２０
   重量％と１種以上の金属粉２０〜７０重量％とを含有し
   、かつ、塗料用ビヒクルがアクリル酸エステル、メタク
   リル酸エステル又はスチレンを主成分とする重合性ビニ
   ルモノマーを重合開始剤の存在下に共重合させて得られ
   たエマルション樹脂であることを特徴とするコンクリー
   ト構造物防食用塗料組成物。
2. （２）金属粉がＮｉ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ａｌ、
   Ｃｕ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｎ及びＰｂから選ばれた１
   種以上の金属を含有する単体又は合金である請求項１記
   載のコンクリート構造物防食用塗料組成物。
3. （３）カーボンファイバーがピッチ系カーボンファイバ
   ーである請求項１又は２記載のコンクリート構造物防食
   用塗料組成物。