JPH1017795A

JPH1017795A - 防錆塗料組成物

Info

Publication number: JPH1017795A
Application number: JP17388296A
Authority: JP
Inventors: Takeo Ono; 竹雄小野; Mitsuhiro Yamaguchi; 光博山口; Toshihiko Ochiai; 俊彦落合
Original assignee: KIKUCHI COLOR KK; Kobe Paints Ltd
Current assignee: KIKUCHI COLOR KK; Kobe Paints Ltd
Priority date: 1996-07-03
Filing date: 1996-07-03
Publication date: 1998-01-20

Abstract

(57)【要約】【課題】鉛、クロムなどからなる重金属を含むもので
なく、かつ防錆性に優れた防錆塗料組成物の提供。【解決手段】この防錆塗料組成物は、特定のリン酸金
属塩を有効成分として含有してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、防錆性に優れた防
錆塗料組成物に関し、さらに詳しくは、鉄材に塗布する
ことにより鉄材の腐食過程において発生する赤褐色の錆
汁を抑制し、又は発生した赤褐色の錆汁を透明性あるい
は白色系に換えることにより、塗装物の美観を有効に保
持すると共に、下地処理の充分に行えない、錆の残存す
る鋼材面に対しても良好な防錆性を発揮することができ
る低公害・低毒性型の塗料組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄構造物、船舶等の防食に関し、
防錆顔料として鉛丹、シアナミド鉛、亜酸化鉛などの鉛
系防錆顔料やジンクロメート、ストロンチウムクロメー
トなどのクロム酸塩系防錆顔料が広範囲に使用されてい
る。しかし、これらの防錆顔料は優れた防錆性を有する
ものの、人の健康を損なう恐れがあるなど、安全衛生
面、公害面から次第にその使用が規制されるに至ってい
る。

【０００３】一方、これに替わる無公害型防錆顔料とし
て、リン酸塩系、モリブデン酸塩系、縮合リン酸塩系、
有機ホスホン酸塩系、ホウ酸塩系などの顔料が提案され
ている。しかし、これらは安全衛生面での問題は少ない
ものの、鉛系、クロム酸塩系防錆顔料に比べ防錆性は一
般に低く、さらに、製造コストの高騰、あるいは顔料特
性や分散性、貯蔵安定性の悪化するものなど問題点があ
る。

【０００４】ところで、鉄材表面の防錆塗膜の損傷など
から生じる赤錆色の錆汁は見苦しい外観を呈するが、こ
の錆汁の抑制に関しては鉛系、クロム酸塩系防錆顔料で
も有効ではない。又、防錆塗装が充分な効果を期待する
には、錆落としなどの下地処理を行なうべきであるが、
工程的、経済的、技術的に充分な錆落としができない場
合がある。上記の錆汁の抑制に有効であって、かつこの
様な錆の存在する、いわゆる悪素地面に対しても防錆効
果のある防錆塗料の開発が要請されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記状況に鑑
み、低公害性で防錆性に優れ、赤褐色の錆汁を透明性あ
るいは白色系に転換する錆転換性に有効で、かつ悪素地
面に対しても防錆効果のある防錆塗料を開発すべく鋭意
研究を重ねた結果なされたもので、防錆顔料として特定
のリン酸金属塩が防錆性、特に錆転換性に有効であるこ
とを見出し、本発明の完成に至ったものである。すなわ
ち、従来より、リン酸イオンが防錆性に有効であること
は知られている。しかし、防錆顔料としてのリン酸塩は
その用途に応じた組成のものが望ましく、その防錆性は
リン酸イオンの溶出量が重要なファクターとなり、リン
酸塩からのイオンの溶出はカチオン成分である金属の種
類とリン酸の縮合度にあることを見出したのである。

【０００６】したがって、本発明は、鉛、クロムなどの
重金属を含むものでなく、防錆性に優れ、錆汁防止に有
効で、かつ錆の残存する鋼材面に対しても防錆効果のあ
る防錆塗料組成物の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の防錆塗料組成物
は、下記式（１）（Ｍ^a _xＮ^b _y）Ｐ_nＯ_3n+1 ・・・・・・（１）ｘ＝0.01〜３、ｙ＝0.5 〜３、ｎ＝１〜４ａｘ＋ｂｙ＝ｎ＋２（式中Ｍ、Ｎは金属で、ａはＭの原子価、ｂはＮの原子
価を表わす。）で表わされるリン酸金属塩を有効成分と
して含有してなることを特徴とする。このように特定の
リン酸金属塩を有効成分とするために、上記目的の達成
が可能となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】前記式（１）において、Ｍ_x及び
Ｎ_yはそれぞれリン酸イオンの溶出に関与する因子で、
Ｍにリン酸イオンの溶解性を高める金属、Ｎにリン酸イ
オンの溶解性を抑制する金属を選び、ｘ、ｙの比率を定
めることによりリン酸イオン溶出の制御が可能となる。
ｘ＜0.01あるいはｙ＞３では錆汁防止効果が弱く、悪素
地面に対する防錆効果も不充分であり、ｘ＞３あるいは
ｙ＜0.5 ではブリスターが出易くなる。好ましくは、ｘ
は0.2 〜２、ｙは１〜2.5 で実施される。

【０００９】ｎはリン酸の縮合度を表し、ｎが大きくな
る程、リン酸イオンの溶出量も増え、キレート能力も増
すが、ｎ＞４ではブリスターも出易くなり、またリン酸
金属塩の粒子が粗大化し分散性が悪くなる。好ましく
は、ｎは２〜３で実施される。リン酸金属塩を構成する
金属のうち、例えば、Ｍはカリウム、ナトリウム、マグ
ネシウム、およびジルコニウムからなる群から選ばれる
少なくとも１種のものであり、Ｎはコバルト、ニッケ
ル、カルシウム、ストロンチウム、マンガン、および亜
鉛からなる群から選ばれる少なくとも１種のものであ
る。

【００１０】リン酸イオンの錆転換性の機構、あるいは
悪素地面に対しての防錆機構については必ずしも明らか
ではないが、鉄材の腐食過程で生じるＦe イオンとリン
酸金属塩より溶出するリン酸イオンとが反応し、不溶性
の錯体が鉄材上に、あるいは防錆塗膜の損傷部に化成皮
膜として形成することにより錆汁の発生を抑制し、鉄材
と防錆塗膜との密着性がよくなり悪素地面に対して有効
に防錆効果を発揮するものと考えられる。

【００１１】このようにしてなる本発明の防錆塗料用組
成物に使用される塗膜形成樹脂としては、塗料業界にお
いて一般的に使用されているもの、例えば、アルキド樹
脂、エポキシ樹脂、塩素化ゴム、ビニル樹脂、ポリウレ
タン樹脂、石油樹脂等が使用できる。これらの樹脂は一
種もしくは二種以上の組み合わせでも使用できる。ま
た、塗膜形成樹脂の透水性や塗料処方の違いにより、リ
ン酸イオンの溶出量も変わることがある。防錆に必要と
する以上にリン酸イオンが溶出した場合、浸透圧が高く
なり、塗膜外部より水分を吸収し易くなり、ブリスター
の原因となる。酸化亜鉛はその過剰のリン酸イオンを補
足する効果が高く、リン酸金属塩と併用することによ
り、樹脂の選択性を無くし、あらゆる塗料処方への対応
が可能となる。そこで、本発明では、さらに、酸化亜鉛
を含有するのが好ましい。

【００１２】その配合割合は、リン酸金属塩１００重量
部に対し酸化亜鉛１０〜７０重量部、好ましくは２０〜
６０重量部であるのがよい。酸化亜鉛が１０重量部未満
では、使用される塗膜形成樹脂の種類又は塗料処方によ
っては溶出する過剰のリン酸イオンの補足効果が不充分
となり、ブリスターの原因となる恐れがある。又、酸化
亜鉛が７０重量部を越えると、リン酸イオンの絶対量が
不足し、防錆塗膜の損傷部より発生する赤褐色の錆汁の
抑制が有効に発揮できなくなる。

【００１３】本発明の防錆塗料組成物において、リン酸
金属塩の含有量は塗料組成物１００重量部中２〜２０重
量部が適当であり、好ましくは３〜１８重量部である。
その含有量が２重量部未満では防錆効果が不充分とな
り、一方、２０重量部を越えると塗料化したときの塗料
粘度が高くなり過ぎ、使用に際し作業性が低下するため
好ましくない。

【００１４】本発明では、さらに必要に応じて各種可塑
剤や添加剤を使用することができる。塗膜形成樹脂を希
釈又は溶解するための溶剤としては、一般の塗料用溶剤
として用いられているものが使用できる。また、炭酸カ
ルシウム、タルク、バライトのような体質顔料、リン酸
亜鉛、リン酸アルミニウム、塩基性硫酸鉛などの汎用の
防錆顔料、酸化チタン、弁柄、カーボンブラック等の着
色顔料、安定剤、顔料湿潤剤、分散剤、レベリング剤、
流れ止め剤など一般に塗料に使用される材料を適宜用い
ることは有効である。以下、本発明を実施例により具体
的に説明する。但し本発明の範囲をこれらの実施例に限
定するものではない。

【００１５】

【実施例】

実施例１目的：悪素地面においてリン酸金属塩の組成比およびリ
ン酸金属塩に対する酸化亜鉛の添加量の影響を調べる。条件：二液型エポキシ系樹脂ワニスによる塗料化主剤の調製１：表１に示すリン酸金属塩を有効成分とす
る防錆顔料の実施例〜および比較例〜につい
て、各々１２重量部、エポキシ樹脂ワニス（油化シェル
エポキシ社製、７５％キシレン溶液）２３重量部、酸化
チタン（ルチル型）２０重量部、タルク（微粉）８重量
部、沈降性硫酸バリウム１０重量部、ホワイトカーボン
（日本アエロジール社製）１重量部、トルエン１８重量
部、イソプロピルアルコール８重量部をペイントシェー
カーで顔料粒子サイズが、つぶゲージで約４０μｍにな
るまで分散調整した。

【００１６】硬化剤の調製：ポリアマイド樹脂Ｎ−１５
３ＩＭ−６５（大日本印刷化学工業社製）６８重量部
にトルエン３２重量部を加え充分に溶解した硬化剤を作
製した。主剤と硬化剤の混合：本塗料の試験に際しては、上記主
剤８０重量部と上記硬化剤２０重量部をよく混合した後
使用した。

【００１７】試験板の作製１：１５０×７０×３．２mm
サンドブラスト処理鋼板（Sa2.5)を屋外にバクロによ
り、完全に発錆させたのち、ワイヤーブラシにて処理
（三種ケレン相当）した試験板に試料を刷毛にて２回塗
装する。試験板の前処理および試験方法１：塗装後室内で７日間
乾燥させた後、鋼板素地に達するまでカッターナイフを
用いてカットを入れて、錆の発生し易い状態にして、塩
水噴霧試験並びに屋外バクロ試験を行ない、防食性及び
錆転換性を評価した。結果を表１に示す。

【００１８】評価方法および評価基準：各試験板につい
て塗膜の損傷（錆、フクレ）程度、およびカット部から
の錆汁による汚染程度を表２の評価基準による評価点で
表わした。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】表１において、比較例、、、は本
発明範囲外のリン酸金属塩を用いた場合であり、比較例
はリン酸金属塩以外の防錆顔料を用いた場合であっ
て、比較例は本発明範囲内のリン酸金属塩を用いては
いるが酸化亜鉛の添加量が多すぎる場合である。

【００２２】表１から明らかなように、実施例〜
は、比較例〜に比し悪素地面においていずれも防食
性、錆転換性ともに良好であった。実施例２目的：塗料組成物中の防錆顔料の添加量の違いによる影
響を調べる。条件：塩化ゴム系樹脂ワニスによる塗料化塩化ゴム系樹脂ワニスの作製：塩化ゴム系樹脂ワニスを
表３の配合で作製した。

【００２３】

【表３】

【００２４】塩化ゴム系樹脂塗料の調製：表１のリン酸
金属塩を有効成分とする組成式ＮａＺｎＰＯ₄・Ｈ₂Ｏ
（実施例）および組成式Ｋ₂ＣａＰ₂Ｏ₇・４Ｈ₂Ｏ
（実施例）の防錆顔料について各々０，１，２，３，
６，９，１８，２０重量部採り、表３の塩化ゴム系樹脂
ワニス５９重量部，酸化チタン（ルチル型）２０重量
部，ベントンＳＤ−２（RHEOX,Inc.(U.S.A))0.5 重量
部，大豆レシチン0.5 重量部を加えてペイントシェーカ
ーで、顔料粒子サイズがつぶゲージで約４０μｍになる
まで分散調整し塗料化した。尚、不揮発分（顔料分）の
調整はネオライトＳＰ１００（炭酸カルシウム、竹原化
学工業社製）を用いて実施した。

【００２５】試験板の作製２：本塗料についての試験板
の作製は、１５０×７０×３．２mmサンドブラスト処理
鋼板（Sa2.5)に試料を刷毛にて２回塗装することによっ
た。試験板の前処理および試験方法２：試験板の前処理およ
び試験方法については、実施例１におけると同様の方法
で行い、評価は表２によって行った。その結果を表４に
示した。

【００２６】

【表４】

【００２７】表４から明らかなように、リン酸金属塩が
ナトリウムと亜鉛で構成される防錆顔料およびカリウム
とカルシウムで構成される防錆顔料について、塗料組成
物中への添加を行った結果、添加量が２％より防錆効果
が認められ、３〜１８％で良好な防錆性を示したが、２
０％では塩水噴霧試験でブリスターの発生および塗料粘
度の上昇がそれぞれわずかではあるが観察された。

【００２８】実施例３目的：塗膜形成樹脂の違いによる影響を調べる。条件：各種樹脂ワニスによる塗料化表１のリン酸金属塩を有効成分とする組成式ＮａＺｎ₂
Ｐ₃Ｏ₁₀・_WＨ₂Ｏでリン酸金属塩１００重量部に対す
る酸化亜鉛の添加量が０の防錆顔料（実施例）、およ
び酸化亜鉛の添加量が２０重量部の防錆顔料（実施例
）の２種類を別々に１５重量部、酸化チタン（ルチル
型）２０重量部，タルク（微粉）５重量部〜１０重量
部，および下記１）〜３）の各々の樹脂ワニスを別に加
えてペイントシェーカーで顔料粒子サイズがつぶゲージ
で約４０μｍになるまで分散調整し塗料化した。

【００２９】樹脂ワニスの種類：１）アルキッド系樹脂ワニス５０重量部（表５参照）２）塩化ゴム系樹脂ワニス６０重量部（表６参照）３）エポキシ系樹脂ワニス５０重量部（表７参照）

【００３０】

【表５】

【００３１】

【表６】

【００３２】

【表７】

【００３３】本塗料についての試験板の作製、試験方
法、および評価方法は前述の実施例２におけると同様に
行った。本塗料についての試験結果を表８に示す。尚、
エポキシ系樹脂ワニスを用いて塗料化したもの（主剤）
については、硬化剤としてポリアマイド樹脂Ｎ−１５３
ＩＭ−６５（大日本インキ化学工業社製）７６重量部
にキシレン２４重量部を加えて充分溶解混合したものを
作製し、主剤８５重量部に対してこの硬化剤を１５重量
部混合したものを試験に供した。

【００３４】

【表８】

【００３５】表８から明らかなように、リン酸金属塩を
有効成分とする組成式ＮａＺｎ₂Ｐ ₃Ｏ₁₀・_wＨ₂Ｏ
は、塗膜形成樹脂の種類に関係なく良好であった。又、
リン酸金属塩に対する酸化亜鉛の添加量については、添
加量がゼロのものに比べて添加量が２０％のものの方が
更に良い結果を示した。

【００３６】実施例４目的：汎用防錆顔料との併用による影響を悪素地面で調
べる。条件：二液型エポキシウレタン系樹脂ワニスによる塗料
化主剤の調製２：表１のリン酸金属塩を有効成分とする組
成式Ｋ₂ＺｎＰ₂Ｏ₇・２Ｈ₂Ｏ（実施例）および組
成式Ｚｒ_0.25Ｚｎ₂Ｐ₃Ｏ₁₀・_WＨ₂Ｏ（実施例）の
防錆顔料について別々に１０重量部採り、酸化チタン
（ルチル型）１０重量部，カーボンブラック0.2 重量
部，タルク（微粉）８重量部，ゼオラム（東洋曹達工業
社製）0.8 重量部，大豆レシチン0.5 重量部，表９の変
性エポキシ樹脂ワニス63.5重量部，および下記１）〜
３）の汎用防錆顔料の各々を別々に配合し、ペイントシ
ェーカーで顔料粒子サイズがつぶゲージで約４０μｍに
なるまで分散調整した。尚、同様に比較用としてリン酸
亜鉛１７重量部，縮合リン酸アルミニウム１７重量部，
塩基性硫酸鉛１７重量部のそれぞれを別々に配合した汎
用防錆顔料だけの塗料主剤を作製した。

【００３７】使用する汎用防錆顔料の種類と配合量；１）リン酸亜鉛７重量部２）縮合りん酸アルミニウム７重量部３）塩基性硫酸鉛７重量部

【００３８】

【表９】

【００３９】尚、試験に際しては、主剤８５重量部に対
して硬化剤として、ＳＵＢイソシアネート＃０８４４−
４１５Ｘ（住友バイエルウレタン社製）を１５重量部混
合したものを試験に供した。又、本塗料についての試験
板の作製、試験前処理、試験方法、および評価方法につ
いては前述の実施例１におけると同様の方法で行った。
その試験結果を表１０に示した。

【００４０】

【表１０】

【００４１】表１０から明らかなように、リン酸金属塩
を有効成分とする組成式Ｋ₂ＺｎＰ ₂Ｏ₇・２Ｈ₂Ｏお
よび組成式Ｚｒ_0.25Ｚｎ₂Ｐ₃Ｏ₁₀・_WＨ₂Ｏで示され
る防錆顔料について、汎用防錆顔料との併用試験を悪素
地面で実施した結果、いずれも汎用防錆顔料の種類に関
係なく良好であった。又、汎用の防錆顔料単独使用と比
較して優れた結果を示した。

【００４２】実施例５目的：二種類以上の組合せ使用による影響を調べる。条件：ビニル系樹脂ワニスによる塗料化ビニル系樹脂ワニスの作製：ビニル系樹脂ワニスを表１
１の配合で作製した。

【００４３】

【表１１】

【００４４】リン酸金属塩を有効成分とする防錆顔料の
組み合わせの下記１）〜４）および比較用としての単品
使用の防錆顔料の下記５）〜７）を各々別々に採り、表
１１のビニル系樹脂ワニス55.3重量部，酸化チタン（ル
チル型）１５重量部，タルク（微粉）１０重量部，沈降
性硫酸バリウム４重量部，カーボンブラック0.2 重量
部，大豆レシチン0.5 重量部をペイントシェーカーで顔
料粒子サイズがつぶゲージで約４０μmmになるまで分散
調整し塗料化した。

【００４５】リン酸金属塩を有効成分とする防錆顔料の
組み合わせと配合量：１）表１の組成式ＮａＺｎＰＯ₄．Ｈ₂Ｏ（実施例）
で示される防錆顔料7.5 重量部と表１の組成式Ｋ₂Ｃａ
Ｐ₂Ｏ₇・４Ｈ₂Ｏ（実施例）で示される防錆顔料7.
5 重量部の併用２）表１の組成式Ｋ₂ＺｎＰ₂Ｏ₇・２Ｈ₂Ｏ（実施例
）で示される防錆顔料7.5 重量部と表１の組成式Ｎａ
Ｚｎ₂Ｐ₃Ｏ₁₀・_WＨ₂Ｏ（実施例）で示される防錆
顔料7.5 重量部の併用３）表１の組成式Ｚｒ_0.25Ｚｎ₂Ｐ₃Ｏ₁₀・_WＨ₂Ｏ
（実施例）で示される防錆顔料7.5 重量部と表１の組
成式ＮａＺｎ₂Ｐ₃Ｏ₁₀・_WＨ₂Ｏ（実施例）で示さ
れる防錆顔料7.5 重量部の併用４）表１の組成式ＮａＺｎＰＯ₄・Ｈ₂Ｏ（実施例）
で示される防錆顔料５重量部，表１の組成式Ｋ₂ＺｎＰ
₂Ｏ₇・２Ｈ₂Ｏ（実施例）で示される防錆顔料５重
量部，表１の組成式Ｋ₂ＣａＰ₂Ｏ₇・４Ｈ₂Ｏ（実施
例）で示される防錆顔料５重量部の併用比較用単品使用の防錆顔料と配合量：５）表１の組成式ＮａＺｎＰＯ₄・_WＨ₂Ｏ（実施例
）で示される防錆顔料１５重量部６）表１の組成式Ｋ₂ＣａＰ₂Ｏ₇・４Ｈ₂Ｏ（実施例
）で示される防錆顔料１５重量部７）表１の組成式Ｚｒ_0.25Ｚｎ₂Ｐ₃Ｏ₁₀・_WＨ₂Ｏ
（実施例）で示される防錆顔料１５重量部本塗料についての試験板の作製、試験の前処理、試験方
法、および評価方法については、前述の実施例２におけ
ると同様に行った。その結果を表１２に示す。

【００４６】

【表１２】表１２から判るように、リン酸金属塩を二種類以上の組
合せで使用しても、単品使用と比較して差異は見られず
全て良好であった。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、
鉛、クロムなどを含まず低公害、低毒性であり、防錆性
に優れかつ錆転換性に有効で、更に下地処理の充分行え
ない錆の残存する鋼材面に対しても防錆効果を発揮する
防錆塗料組成物を提供することができる。この防錆塗料
組成物は、各種金属の防食用として極めて有用である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者落合俊彦兵庫県加古郡稲見町六分一字百丁歩神戸ペイント株式会社土山工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記式（１）（Ｍ^a _xＮ^b _y）Ｐ_nＯ_3n+1 ・・・・・・（１）ｘ＝0.01〜３、ｙ＝0.5 〜３、ｎ＝１〜４ａｘ＋ｂｙ＝ｎ＋２（式中Ｍ、Ｎは金属で、ａはＭの原子価、ｂはＮの原子
価を表わす。）で表わされるリン酸金属塩を有効成分と
して含有してなる防錆塗料組成物。
【請求項２】上記リン酸金属塩を構成する金属のうち
Ｍはカリウム、ナトリウム、マグネシウム、およびジル
コニウムからなる群から選ばれる少なくとも１種のもの
である請求項１記載の防錆塗料組成物。
【請求項３】上記リン酸金属塩を構成する金属のうちＮ
はコバルト、ニッケル、ストロンチウム、カルシウム、
マンガン、および亜鉛からなる群から選ばれる少なくと
も１種のものである請求項１又は２記載の防錆塗料組成
物。
【請求項４】さらに、酸化亜鉛を含有する請求項１〜
３のいずれか１項記載の防錆塗料用組成物。