JPH0762553A - 鉄鋼表面の塗装下地処理剤 - Google Patents

鉄鋼表面の塗装下地処理剤

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JPH0762553A
JPH0762553A JP20619593A JP20619593A JPH0762553A JP H0762553 A JPH0762553 A JP H0762553A JP 20619593 A JP20619593 A JP 20619593A JP 20619593 A JP20619593 A JP 20619593A JP H0762553 A JPH0762553 A JP H0762553A
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行男 林
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昭男 柴田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 鉄鋼表面の塗装下地処理剤に関する。 【構成】 燐酸10〜20wt/V%水溶液に1,
4−ナフトキノン−2−スルホン酸塩及びニトロベンゼ
ンスルホン酸塩を配合してなる鉄鋼表面の塗装下地処理
剤及び 上記の組成に、さらにフッ素系界面活性剤
を配合してなる鉄鋼表面の塗装下地処理剤。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は鉄鋼表面の錆や溶接部の
ヒートスケールを除去し、かつ除去後の鉄鋼表面に燐酸
鉄皮膜化成を一液、一工程で処理可能な塗装下地処理剤
に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄鋼材による各種製品及び船体ブロック
のような大型構造物で特に製作及び保管時において発生
する錆あるいは溶接部のヒートスケールは塗装に際して
下地との密着性、防錆性をよくするために十分に除去す
る必要がある。従来それらの錆やヒートスケールの除去
方法はショットブラストや回転式スチールブラシ等によ
る機械的手段によっていたため、作業環境面からの作業
性は悪く、かつ工程短縮及びコスト面からも改善が望ま
れていた。
【0003】また船体ブロックのように大型構造物につ
いては50〜60℃、10%燐酸水溶液で酸洗した後、
更に燐酸鉄系の溶液で化成処理する塗装下地処理方法も
ある。しかし、この方法は酸洗液が燐酸のみの水溶液で
あるため、鉄鋼表面の錆や溶接部のヒートスケール等を
完全に早く溶解除去するためには酸洗液の温度を50℃
以上に昇温する熱源を必要としたり、また酸洗時の鉄鋼
面に化成する燐酸鉄皮膜が十分でないために酸洗後、更
に化成処理する等、二液、二工程の繁雑な処理工程を必
要としていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記技術水準
に鑑み、鉄鋼材からなる各種製品及び船体ブロック大型
構造物等の表面の錆や溶接部のヒートスケールを除去
し、かつ除去後の鉄鋼面に燐酸鉄皮膜化成を一液、一工
程で処理可能とし、下地との密着性を良好にする塗装下
地処理剤を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は (1)燐酸10〜20wt/v%水溶液に1,4−ナフ
トキノン−2−スルホン酸塩及びニトロベンゼンスルホ
ン酸塩を配合してなることを特徴とする鉄鋼表面の塗装
下地処理剤。(以下、第1発明という) (2)燐酸10〜20wt/v%水溶液に1,4−ナフ
トキノン−2−スルホン酸塩、ニトロベンゼンスルホン
酸塩及びフッ素系界面活性剤を配合してなることを特徴
とする鉄鋼表面の塗装下地処理剤。(以下、第2発明と
いう) である。
【0006】本発明の第1、第2発明に使用する前記
1,4−ナフトキノン−2−スルホン酸及びニトロベン
ゼンスルホン酸の塩としてはアンモニウム、ナトリウ
ム、カリウム塩が使用できる。
【0007】第1発明の塗装下地処理剤の成分と、その
濃度について詳述すると、燐酸の濃度は10wt/v%
未満では錆及びヒートスケール等の酸化スケール量が軽
度の場合はよいが、強度の場合は常温では単位時間当り
の除去性に欠け、20wt/v%を越えても酸化スケー
ルの除去効果はそれ以上顕著に向上しないので10〜2
0wt/v%とする。
【0008】酸化スケールの除去促進剤として添加され
る前記1,4−ナフトキノン−2−スルホン酸塩の濃度
は0.1wt/v%未満では酸化スケールの除去促進効
果に欠け、0.5wt/v%を越えても酸化スケールの
除去効果はそれ以上顕著に向上しないので0.1〜0.
5wt/v%が好ましい。
【0009】また酸化スケールの除去促進剤及び燐酸鉄
皮膜化成助長剤として添加されるニトロベンゼンスルホ
ン酸塩の濃度は0.1wt/v%未満では酸化スケール
の除去促進効果及び燐酸鉄皮膜化成助長効果に欠け、
0.4wt/v%を越えても酸化スケールの除去促進効
果及び燐酸鉄皮膜化成助長効果はそれ以上顕著に向上し
ないので0.1〜0.4wt/v%が好ましい。
【0010】また第2発明の塗装下地処理剤の成分であ
る燐酸、1,4−ナフトキノン−2−スルホン酸塩及び
ニトロベンゼンスルホン酸塩の使用目的及びそれらの添
加濃度範囲は前記第1発明で述べた通りであるが、第2
発明の塗装下地処理剤の成分には下地処理液の湿潤、浸
透力を増して酸化スケール除去効果を更に助長するため
のフッ素系界面活性剤が添加されており、その濃度は
0.005wt/v%未満では湿潤、浸透力効果が小さ
く酸化スケール除去に及ぼす相乗効果に欠け、0.03
wt/v%を越えても酸化スケール除去に及ぼす相乗効
果はそれ以上顕著に向上しないので0.005〜0.0
3wt/v%が好ましい。
【0011】本発明でいうフッ素系界面活性剤とは完全
にフッ素化されたパーフルオロカーボンチエインをもつ
界面活性剤のことを総称したもので、主要な化学物質名
としてはパーフルオロアルキル(C8 〜C12)トリメチ
ルアンモニウム塩〔C9 19CONH(CH2 3
(CH3 3 I〕、N−パーフルオロオクタンスルホニ
ルグルタミン酸ジナトリウム、N−〔3−(パーフルオ
ロオクタンスルホンアミド)プロピル〕−N,N−ジメ
チル−N−カルボキシメチレンアンモニウムベタイン、
パーフルオロアルキル(C7 〜C13)カルボン酸、パー
フルオロオクタンスルホン酸ジエタノールアミド、パー
フルオロアルキル(C4 〜C12)スルホン酸塩(K,N
a)、N−プロピル−N−(2−ヒドロキシエチル)パ
ーフルオロオクタンスルホンアミド、パーフルオロアル
キル(C6 〜C10)スルホンアミドプロピルトリメチル
アンモニウム塩、パーフルオロアルキル(C6 〜C10
−N−エチルスルホニルグリシン塩(K)等がフッ素系
界面活性剤として販売されており、使用できる。
【0012】本発明の塗装下地処理剤の塗布方法は処理
対象物が大きい場合はスプレー方式の方が効率的に好ま
しく、小さい場合は下地処理剤に直接浸漬してもよい。
また下地処理時の処理温度は処理対象物の鉄鋼表面の錆
が軽度の場合は下地処理剤が凍結しない程度であれば十
分適用可能であるが、もし錆の程度が強度の場合は温度
が高いほど錆の除去及び燐酸鉄皮膜の化成は促進される
ので、下地処理剤のスプレー又は浸漬に当っては25〜
30℃程度が好ましい。
【0013】
【作用】本発明の第1発明の塗装下地処理剤は燐酸水溶
液に所定量の1,4−ナフトキノン−2−スルホン酸塩
及びニトロベンゼンスルホン酸塩を配合してなるもの
で、この下地処理剤により鉄鋼表面の錆や溶接部のヒー
トスケールを除去し、かつ除去後の鉄鋼面に燐酸鉄皮膜
化成を一液、一工程で処理可能となる作用について説明
する。
【0014】燐酸水溶液に1,4−ナフトキノン−2−
スルホン酸塩及びニトロベンゼンスルホン酸塩を併用添
加することにより、燐酸単独水溶液に比べて鉄鋼表面の
錆や溶接部のヒートスケールの溶解除去は著しく促進さ
れ、かつ錆除去後の鉄鋼面には塗膜の付着性を向上させ
る緻密な燐酸鉄皮膜が化成される。錆やヒートスケール
の溶解除去促進作用機構については明らかではないが、
燐酸水溶液に1,4−ナフトキノン−2−スルホン酸塩
のみを併用した場合及びニトロベンゼンスルホン酸塩の
みを併用した場合に比べて両者併用の方がさらに除去効
果の大きいことから、酸水溶液中で酸化力をもつ1,4
−ナフトキノン−2−スルホン酸塩及びニトロベンゼン
スルホン酸塩と燐酸との3者配合による相乗効果と考え
られる。
【0015】錆及びヒートスケール除去後の鉄鋼面に燐
酸鉄皮膜が生成する機構は、清浄された鉄鋼面がスプレ
ーまたは浸漬により下地処理液と接触すると、式に示
すように鉄鋼面から Fe+2H3 PO4 →Fe(H2 PO4 2 +H2 式 3Fe(H2 PO4 2 →Fe3 (PO4 2 +4H3 PO4 式 鉄が溶解し燐酸を消費する。このため鉄鋼面と処理液界
面でpHが上昇し式で生成したFe(H2 PO4 2
が式によって分解し、不溶性燐酸鉄〔Fe3(P
4 2 〕が鉄鋼面に析出固着すると考えられる。この
場合下地処理液に含有しているニトロベンゼンスルホン
酸塩は式によって鉄鋼面から発生する水素を酸化して
水とし、鉄鋼面から早く消去することで式の反応を促
進し、その相乗効果により皮膜化成時間も短縮可能とな
る。
【0016】また、本発明の第2発明の塗装下地処理剤
は燐酸水溶液に所定量の1,4−ナフトキノン−2−ス
ルホン酸塩、ニトロベンゼンスルホン酸塩及びフッ素系
界面活性剤を配合してなるもので、この下地処理剤によ
る酸化スケール溶解除去促進及び燐酸鉄皮膜の生成作用
機構は前記第1発明の述べたように基本的には同様であ
るが、第1発明の下地処理剤には更にフッ素系界面活性
剤(湿潤、浸透力がハイドロカーボン系界面活性剤と比
較してはるかに高いフッ素系界面活性剤)を併用するこ
とで、錆及びヒートスケールに対する下地処理液の湿
潤、浸透力が増して錆やヒートスケール等の酸化スケー
ル除去効果をさらに向上させる働きがあると考えられ
る。
【0017】
【実施例】
(実施例1)試験片(材質:熱間圧延鋼板SPHC、寸
法:50mm×50mm×2.3mm)を570℃以上
の高温処理によって緻密なミルスケール(平均スケール
量4mg/cm2 )を生成させた試験片を表1(第1発
明)、表2(第2発明)に示す塗装下地処理液125ミ
リリットルを入れたビーカに浸漬し、25℃に保持して
ミルスケールの除去時間を目視判定により測定した。な
お、第2発明のフッ素系界面活性剤はパーフルオロアル
キル(C8 〜C12)トリメチルアンモニウム塩である。
パーフルオロアルキル(C8 〜C12)とあるのは炭素数
8から12までのアルキル基混合物によってパーフルオ
ロアルキル化(C9 19)したことを表わす。その後に
行った防錆力効果試験は次の方法によって実施した。ミ
ルスケール除去後の試験片を、そのままの状態で20日
間放置した後の錆発生状況から判定し、表1(第1発
明)、表2(第2発明)の如き結果を得た。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】(実施例2)試験片(材質:SS41鋼
板、寸法:200mm×50mm×3.2mm)の片面
にCO2 のMIG溶接(200mm長さの中心部に50
mm溶接)して溶接ビードを施し、ビード部のスラグを
除去した後、3ケ月間屋外暴露して全面赤錆を発生させ
た。このようにして発錆させた試験片1を図1に示すよ
うに透明プラスチック製容器(300×200×400
mm)2内に設けた試験片架台3に設置し、塗装下地処
理液4を2500ミリリットル入れた後、ケミカルポン
プ(イワキ製:MD−80)5を起動してフルコーンス
プレーノズル(ノズル穴:直径2.4mm)6からの下
地処理液噴射量が4.8リットル/分になるようにスラ
イドトランス(山菱電機:S−130−10)7で電圧
調整して試験片1に下地処理液を吐出圧力1kg/cm
2 で噴射し、赤錆スケールの除去時間を目視判定により
測定し、表3(第1発明)、表4(第2発明)の如き結
果を得た。
【0021】その後に行った下地処理後の塗料との密着
性試験は次の方法によって実施した。赤錆スケール除去
後の試験片をそのままの状態で自然乾燥した後、JIS
K5400(塗料一般試験方法)に準じてタールエポ
キシ塗料をエアレススプレー塗りしてから室温で7日間
乾燥後、表5、表6に示す60℃の劣化促進液(社団法
人 日本造船研究協会、採用)に30日間浸漬後の外観
(錆、膨れ%)及びJIS K5400に準じて塗料の
付着性試験を行い表5、表6の如き結果を得た。
【0022】
【表3】
【0023】
【表4】
【0024】
【表5】
【0025】
【表6】
【0026】
【発明の効果】本発明の塗装下地処理剤を使用すること
により、塗装を必要とする鉄鋼材からなる各種製品及び
大型構造物等の鉄鋼表面のミルスケール、赤錆、溶接部
のヒートスケールが除去され、かつ除去後の鉄鋼面に防
錆性の燐酸鉄皮膜が化成されるので、塗装に際して必要
不可欠とされる下地に対する塗料の密着性を向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の鉄鋼表面の塗装下地処理剤の効果を測
定する装置の概略図。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燐酸10〜20wt/v%水溶液に1,
    4−ナフトキノン−2−スルホン酸塩及びニトロベンゼ
    ンスルホン酸塩を配合してなることを特徴とする鉄鋼表
    面の塗装下地処理剤。
  2. 【請求項2】 燐酸10〜20wt/v%水溶液に1,
    4−ナフトキノン−2−スルホン酸塩、ニトロベンゼン
    スルホン酸塩及びフッ素系界面活性剤を配合してなるこ
    とを特徴とする鉄鋼表面の塗装下地処理剤。
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