JPH07224234A - 鋳鉄管内面用エポキシ粉体塗料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐食性、耐衝撃性、耐水性等の基本性能を有
しつつ、これら性能の維持に有害なピンホールの発生を
抑制する効果に優れた鋳鉄管内面用エポキシ粉体塗料を
提供する。 【構成】 エポキシ当量が４００〜１３００のエポキシ
樹脂１００重量部、有機酸ヒドラジド１〜２０重量部及
び平均粒子径５〜５０μｍの珪石粉１０〜１００重量部
からなるエポキシ粉体塗料であって、１８０℃の溶融時
間が１０〜１８０秒、最低粘度が１００ポイズ以下、硬
化性角が１．５以上の粘性挙動を示す鋳鉄管内面用エポ
キシ粉体塗料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐水性等の基本性能を
有しつつ、塗膜内のピンホールの発生を抑制する効果に
優れた鋳鉄管内面用エポキシ粉体塗料に関する。

【０００２】

【従来の技術】水道用鋳鉄管の内面は、建築物又は土中
に設置され永い期間にわたって使用されることから、防
錆性、耐衝撃性及び耐水性等に優れたエポキシ粉体塗料
等の塗装が、ＪＩＳ、ＪＷＷＡ（日本水道協会規格）等
により定められている。このような水道用鋳鉄管の内面
塗装用のエポキシ粉体塗料については、耐食性、耐衝撃
性、耐水性等の向上を目指して改良が行われてきた。

【０００３】エポキシ粉体塗料の硬化剤としてジシアン
ジアミドを使用した場合には、所定の硬化温度と硬化時
間が必要であるが、鋳鉄管内面を塗装する場合のように
余熱を利用して硬化させる場合には充分な硬化を得るこ
とができず塗膜物性を悪化させることがあり、また可と
う性にも劣っていた。そこでイミダゾール類、ヒドラジ
ド類、エポキシ樹脂とアミンとのアダクト硬化剤等を使
用することが考えられたが、耐薬品性、耐沸水性に劣る
という問題点があった。

【０００４】特開昭５９−２４７６２号公報には、硬化
剤を２回に分けて添加することとし、潜在性硬化剤を添
加してメルトブレンドした粉体塗料成分に、エポキシ樹
脂アミンアダクト硬化剤粉末をドライブレンドして、耐
食性、耐沸水性、可とう性に優れたエポキシ粉体塗料を
得る技術が開示されている。

【０００５】鋳鉄管の防食塗料としてエポキシ粉体塗料
を使用する場合、その耐衝撃性、耐摩耗性等を向上させ
る目的でシリカ系無機質充填材を添加することは知られ
ていたが、特開昭５９−４５３６３号公報には、エポキ
シ樹脂１００重量部に対してシリカ系無機質充填材４０
重量部以上を溶融混練法により添加すると、耐水性、な
かんずく耐沸水性を向上させることができるとの技術が
開示されている。

【０００６】また、特開昭５９−４５３６４号公報に
は、上記技術に更に粉末硬化剤を添加することにより耐
衝撃性を向上させる技術が開示され、特開昭５９−４５
３６５号公報には、その混合方法を改良することにより
貯蔵安定性をも付加する技術が開示されている。

【０００７】上記の従来技術は、鋳鉄管にエポキシ粉体
塗料を塗装する場合、その耐食性、耐衝撃性、耐水性等
の基本性能を満足させるための技術であったが、鋳鉄製
品に特有のピンホール発生に対しては何らの対策をも講
じるものではなかった。

【０００８】一般に、鋳鉄管等にエポキシ粉体塗料を塗
装する場合には、粉体塗料の特性上、粉体が平滑な被塗
物表面に接触するとき、球面状の粉体と粉体との間に存
在する空気等のガスを包摂することとなる。またミクロ
的には鋳鉄表面の多孔中に空気や水蒸気等のガスが存在
しているので、これらも被塗物と塗膜との間に包摂され
たまま塗装されることとなる。

【０００９】エポキシ粉体塗料を塗装するにあたって
は、通常は塗装時に１８０℃以上の温度に加熱する。こ
の加熱により、上記包摂されたガスは多量に吐出され
る。しかしながら、当該ガスはそのすべてが吐出し尽く
すわけではなく、塗装後も微量が残存したまま塗装が完
了する。鋳鉄管内面にエポキシ粉体塗料を塗装した場
合、残存したガスが長期間にわたって微量ずつ吐出され
て塗膜内で気泡となる。気泡が一定量以上になると破
れ、破れた跡が被塗物表面に達しているとピンホールと
なり、被塗物表面まで達しないときにはヘコミとなり、
ピンホールの淵が盛り上がり状態で破れるときはクレー
ターとなり、また気泡が破れず内包されたままのときは
フクレとなる。本明細書では、ピンホール、ヘコミ、ク
レーター及びフクレを総称してピンホールという。

【００１０】鋳鉄管内面の塗装面にピンホールが存在す
ると、そこから腐食及び亀裂が発生して耐食性及び耐衝
撃性を著しく減じ、エポキシ粉体塗料の基本性能を抹殺
する致命的欠陥となっていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、耐食性、耐衝撃性、耐水性等の基本性能を有しつ
つ、これら性能の維持に有害なピンホールの発生を抑制
する効果に優れた鋳鉄管内面用エポキシ粉体塗料を提供
することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、エポキ
シ粉体塗料を構成するにあたって、エポキシ当量が４０
０〜１３００のエポキシ樹脂１００重量部に、硬化剤と
して有機酸ヒドラジドを１〜２０重量部と、顔料として
平均粒子径５〜５０μｍの珪石粉を１０〜１００重量部
とを混合することとし、しかも硬化時の粘性挙動を、１
８０℃の溶融時間が１０〜１８０秒、最低粘度が１００
ポイズ以下、硬化性角が１．５以上に限定するところに
ある。以下に本発明を詳述する。

【００１３】本発明で使用されるエポキシ樹脂は、エポ
キシ当量が４００〜１３００である。上記エポキシ当量
が、４００未満であると上記エポキシ粉体塗料が半固形
から液状となり粉体塗料として扱いにくくなり、また１
３００を超えると上記エポキシ粉体塗料の反応性が下が
り硬化時の粘度の急な立ち上がりを示さなくなるので、
上記範囲に限定される。

【００１４】上記エポキシ樹脂として、例えば、ビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキ
シ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ハロゲン化ビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂、ハロゲン化ノボラック型エ
ポキシ樹脂、イソシアヌル酸エポキシ樹脂、テレフタル
酸エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは単独で用いて
も、２種以上を混合して用いてもよい。

【００１５】本発明においては、硬化剤として有機酸ヒ
ドラジドが使用される。上記有機酸ヒドラジドとして
は、例えば、コハク酸ヒドラジド、アジピン酸ヒドラジ
ド、セバシン酸ヒドラジド、イソフタル酸ヒドラジド等
が挙げられる。

【００１６】上記有機酸ヒドラジドの添加量は、上記エ
ポキシ樹脂１００重量部に対して、１〜２０重量部であ
る。１重量部未満では、溶融時間と硬化性のバランスが
不良となり、２０重量部を超えるとアミノ基が過剰とな
りエポキシ粉体塗料の硬化性が低下するので上記範囲に
限定される。

【００１７】本発明のエポキシ粉体塗料には、その粘性
挙動を制御するため、上記有機酸ヒドラジドに加えて、
イミダゾール類、イミダゾリン類等を添加してもよい。
上記イミダゾール類としては、例えば、２−メチルイミ
ダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−エチルイミ
ダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデ
シルイミダゾール等が挙げられる。上記イミダゾリン類
としては、例えば、２−エチルイミダゾリン、２−フェ
ニルイミダゾリン、１−シアノエチル−２−フェニルイ
ミダゾリン等が挙げられる。上記イミダゾール類及びイ
ミダゾリン類の添加量は、エポキシ樹脂１００重量部に
対してこれらを合わせて０〜１０重量部がよい。１０重
量部を超えると硬化性が促進しすぎフロー性が低下して
好ましくない。

【００１８】本発明のエポキシ粉体塗料には、シリカ系
無機質充填材として、平均粒子径５〜５０μｍの珪石粉
が使用される。平均粒子径が５μｍ未満では細かすぎて
下地金属から発生する気体が塗膜中で形成する気泡の破
泡効果が得られず、また５０μｍを超えると機器の磨耗
により粉体の製造が困難となるため、上記範囲に限定さ
れる。

【００１９】上記珪石粉の添加量は、エポキシ樹脂１０
０重量部に対して、１０〜１００重量部である。１０重
量部未満では破泡効果が得られず、１００重量部を超え
るとエポキシ粉体塗料のフロー性が低下するため、上記
範囲に限定される。

【００２０】本発明のエポキシ粉体塗料には、その目的
に応じて、上記成分に加えて着色顔料、体質顔料、フロ
ー調整剤、タレ止め剤等を添加することができる。上記
着色顔料としては、例えば、酸化チタン、カーボンブラ
ック等が挙げられる。上記体質顔料としては、例えば、
タルク、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等が挙げられ
る。上記フロー調整剤としては、例えば、モダフロー
（三菱モンサント社製）等が挙げられる。上記タレ止め
剤として、例えば、微粉末シリカ等が挙げられる。

【００２１】本発明のエポキシ粉体塗料を製造するに
は、上記エポキシ樹脂、硬化剤、珪石粉等の成分を、ス
ーパーミキサー等でドライブレンドし、コニーダー（ブ
ッス社製）等で溶融混練する。次いでアドマイザー等で
粉砕し、ダルトン分級機等で粗粒をカットする。

【００２２】本発明のエポキシ粉体塗料は、硬化時の粘
性挙動を、１８０℃の溶融時間が１０〜１８０秒、最低
粘度が１００ポイズ以下、硬化性角が１．５以上に限定
される。上記粘性挙動は、ソリキッドメーターＭＲ−３
００（レオロジー社製）等を用いて測定することがで
き、測定データから下記のようにして溶融時間、最低粘
度及び硬化性角を求める。

【００２３】エポキシ粉体塗料をギャップ１０００μｍ
のパラレルプレート内に充填し、１８０℃における粘弾
性の経時変化を５分間測定する。これから動的粘度の時
間分散を求める。

【００２４】測定開始後の動的粘度の対数を経過時間に
対してプロットすると、図１に示すようになる。縦軸は
動的粘度を対数表示で表す。横軸は経過時間を表す。横
軸の原点は、測定開始時刻である。測定開始後まず粉体
塗料の溶融開始に伴う動的粘度の低下が観測され、最低
値を経て再び硬化開始による急激な粘度上昇が観測され
る。動的粘度の最低値（図１のＡ）を最低粘度とする。
図１において、動的粘度が最低粘度を経た後、粘度が急
激に上昇する部分のデータを直線近似した場合の傾きの
最大値を硬化性角とする。また、図１において、上記の
近似した直線とｌｏｇ（動的粘度）＝Ａの直線の交点ま
での経過時間（Ｂ）を溶融時間とする。

【００２５】上記溶融時間が１０秒未満ではエポキシ粉
体塗料のフロー性が低下して気泡が残り、また１８０秒
を超えると硬化不足となるため、溶融時間は１０〜１８
０秒の範囲に限定される。上記最低粘度が１００ポイズ
を超えるとエポキシ粉体塗料溶融時の気泡が抜けにくく
抜け跡の修復が困難となるため、最低粘度は１００ポイ
ズ以下に限定される。上記硬化性角が１．５未満では気
泡抑えこみの効果がでないため、硬化性角は１．５以上
に限定される。

【００２６】

【作用】本発明のエポキシ粉体塗料は、塗装温度に置か
れた水道用鋳鉄管等から空気や水蒸気等の気体が当初多
量に吐出される間は、溶融状態となって粘度が下がり気
体を抜かしてその跡を修復する。塗装後徐々に吐出され
る気体については、エポキシ樹脂の急激な反応による粘
度上昇により気泡を抑えこんでピンホール発生を抑え
る。本発明に含まれる珪石粉は、初期に吐出される気体
が溶融した塗膜中で泡膜となって風船状に膨らむのを表
面改質により防止し、気体の抜けた跡の修復を容易にす
る。また、塗膜の耐衝撃性、耐摩耗性、耐水性等を改善
する。

【００２７】

【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００２８】実施例１〜４ 表１に記載の成分を配合してそれぞれのエポキシ粉体塗
料を製造した。表１中の配合成分の数値の単位は重量部
である。表１中のエポキシ樹脂は、エピコート１００３
Ｆ（油化シェルエポキシ社製）がエポキシ当量＝７８
０、エピコート１００４（油化シェルエポキシ社製）が
エポキシ当量＝９５０、エピコート１００５Ｆ（油化シ
ェルエポキシ社製）がエポキシ当量＝１０５０、エピコ
ート１００７（油化シェルエポキシ社製）がエポキシ当
量＝１７５０である。硬化剤としては、アジピン酸ジヒ
ドラジド（日本ヒドラジン工業社製）、イソフタル酸ジ
ヒドラジド（日本ヒドラジン工業社製）、セバシン酸ヒ
ドラジド（日本ヒドラジン工業社製）、２−メチルイミ
ダゾール（商品名キュアゾール２ＭＺ、四国化成社
製）、２−フェニルイミダゾリン（商品名キュアゾール
２ＰＺ−Ｌ、四国化成社製）を使用した。顔料として、
珪砂８号（丸尾カルシウム社製）、タイペークＣＲ−５
０（石原産業社製）、三菱カーボンＭＡ−１００を使用
した。添加剤（フロー調整剤）として、モダフロー（三
菱モンサント社製）を使用した。

【００２９】上記エポキシ樹脂、硬化剤、珪石粉等の各
成分を、スーパーミキサー（三井三池社製）でドライブ
レンドし、コニーダー（ブッス社製）で溶融混練した。
次いでアドマイザー（不二パウダル社製）で粉砕し、ダ
ルトン分級機（ダルトン社製）で粗粒をカットして平均
粒子径３０〜５０μｍのエポキシ粉体塗料を得た。

【００３０】エポキシ粉体塗料の粘性挙動の測定 実施例１〜４で製造した各エポキシ粉体塗料を、ソリキ
ッドメーターＭＲ−３００（レオロジー社製）のギャッ
プ１０００μｍのパラレルプレート内に充填し、１８０
℃において上記エポキシ粉体塗料の粘弾性の経時変化を
５分間測定した。これから動的粘度の時間分散を求め
た。測定開始後の動的粘度の対数を、経過時間に対して
プロットした。観測された動的粘度の最低値（図１のＡ
に対応する値）を最低粘度とした。動的粘度の対数が最
低粘度を経た後、粘度が急激に上昇する領域において、
この領域の端の点から隣合う点のデータポイントを選
び、これらを通る直線を最小二乗法で求めた。次にデー
タポイントを端から一つずらした次の点から隣合う点の
データポイントを選び、これらを通る直線を最小二乗法
で求めた。このようにして、一点ずつずらしながら各点
のデータポイントを通る近似直線を求めた。これらの直
線のうち、最大の傾きを持つ直線を選び、その傾きを硬
化性角とした。また、上記の最大の傾きを持つ直線とｌ
ｏｇ（動的粘度）＝Ａの直線の交点までの経過時間（図
１のＢ）を溶融時間とした。これら測定値を表１に示し
た。

【００３１】塗装試験１ 内径１５０ｍｍの鋳鉄管を半径方向に４等分し、断面が
四分円となるように円筒軸に沿って切り出した長さ１５
０ｍｍの鋳鉄管片をオートクレーブ内で水中に入れ、５
０ｋｇｆ／ｃｍ² の圧力を３０分間かけて含水させた。
取り出した後、常温で１日乾燥したものを試験片とし
た。上記鋳鉄管片の内面に各実施例で製造したエポキシ
粉体塗料を塗装した。塗装手順は、まず誘導加熱により
鋳鉄管片を２分以内に１９０℃まで昇温した。次いで１
８０℃で静電スプレーにより上記エポキシ粉体塗料を塗
装し、１８０℃で１０分間かけて焼き付けた。放置冷却
後、上記鋳鉄管片内面に膜厚４００〜６００μｍの塗膜
が形成された。

【００３２】塗装試験２ 一般に鋳鉄管に比べてアルミニウム溶射板の方がピンホ
ールが発生し易く、鋳鉄管に比べてエポキシ粉体塗料の
ピンホール発生を抑制しうる性能をより感度よく比較す
ることができるので、アルミニウム溶射板についても上
記エポキシ粉体塗料の塗装試験を行った。厚さ３．２ｍ
ｍ、幅７０ｍｍ、長さ１５０ｍｍのアルミニウム溶射板
を試験片とした。塗装は、まず誘導加熱により上記アル
ミニウム溶射板を１７０〜１８０℃まで昇温した後、１
６０℃で静電スプレーを用いて行った。次いで１８０℃
で１０分間かけて焼き付けた。放置冷却後、上記アルミ
ニウム溶射板に膜厚４００〜６００μｍの塗膜が形成さ
れた。

【００３３】ピンホール性 塗膜の状態を下記の基準に従って目視判定を行い、ピン
ホール性を評価して結果を表１に示した。 鋳鉄管片： ○：表面にピンホールなし △：ピンホール１〜２ケ ×：ピンホール３ケ以上 アルミニウム溶射板： ○：表面にピンホールなし △：ピンホール１〜５ケ ×：ピンホール６ケ以上

【００３４】塗膜状態 ピンホール以外の塗膜の状態を下記の基準に従って目視
判定し、結果を表１に示した。 ○：異常が見られない △：ハジキ、カブリ等がわずか見られる ×：ハジキ、カブリ等が著しく見られる

【００３５】アセトンラビングテスト アセトンラビング１０往復のテストを行い、下記の基準
に従って評価し結果を表１に示した。 ○：塗膜が全く付着しない △：塗膜が少量付着する ×：塗膜が多量に付着する

【００３６】ゲルタイム ２００℃のホットプレート上に塗料を約０．１ｇ置き、
融け終わった時点を開始点とし、針先でかき混ぜながら
上部に引っ張り、これを繰り返し、塗料が切れた時点を
終点として開始点から終点までの時間（秒）を計測し、
これをゲルタイムとして表１に示した。

【００３７】比較例１〜５ 表１に記載したように配合成分を変えたこと以外は、実
施例１〜４と同様にしてそれぞれエポキシ粉体塗料を製
造した。表１中、配合成分の数値の単位は重量部であ
る。製造したそれぞれのエポキシ粉体塗料の粘性挙動を
実施例１〜４と同様にして測定した。また、鋳鉄管片及
びアルミニウム溶射板に塗装して、塗膜の評価を実施例
１〜４と同様にして行った。これらの測定結果及び評価
結果は表１に示した。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【発明の効果】本発明のエポキシ粉体塗料を鋳鉄管の内
面等に塗装することにより、塗装時のピンホール発生を
著しく抑制し又は皆無とすることができ、塗膜の耐水性
等の性能を改善することができる。エポキシ粉体塗料等
の内面塗装が義務づけられている水道用鋳鉄管等に適用
した場合、不良率が減少するため工程の合理化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】１８０℃におけるエポキシ粉体塗料の粘弾性の
経時変化を５分間測定して求めた動的粘度の対数の時間
分散を示す図である。縦軸は動的粘度を対数表示で表
し、横軸は経過時間を表す。横軸の原点は測定開始時刻
を表す。Ａは最低粘度、Ｂは溶融時間を表す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エポキシ当量が４００〜１３００のエポ
   キシ樹脂１００重量部、有機酸ヒドラジド１〜２０重量
   部及び平均粒子径５〜５０μｍの珪石粉１０〜１００重
   量部からなるエポキシ粉体塗料であって、１８０℃の溶
   融時間が１０〜１８０秒、最低粘度が１００ポイズ以
   下、硬化性角が１．５以上の粘性挙動を示すことを特徴
   とする鋳鉄管内面用エポキシ粉体塗料。