JPH11323253A - 鋼材防食用プライマー組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プライマー塗装後インターバル５分でもメイ
ンコート塗装することが可能であることにより、塗装作
業工程の大幅な短縮が図れ、耐水性、耐陰極剥離性、密
着性、耐衝撃性等の防食性能が大幅に改善された長期間
メンテナンスフリーの重防食塗装を可能にする鋼材防食
用のプライマー組成物を提供する。 【解決手段】 ガラス転移温度が４０℃以上であり、２
５℃での塗膜の最終到達硬度（鉛筆硬度）がＢ以上であ
ることを特徴とする、鋼材防食用二液反応型ウレタンプ
ライマー組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼材の防食用プラ
イマー組成物に関するものであり、更に詳しくは耐水
性、耐陰極剥離性、密着性、耐衝撃性等の防食性に優れ
た鋼材の防食用プライマー組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、鋼材に適用される塗装では、長
期間にわたって水中に浸漬されたりすると塗膜を通して
接着面に水や酸素が到達し、接着力が低下したり、塗膜
下の鋼材が腐食されて塗膜が脱落する場合がある（この
性質を耐水性という）。さらに、鋼構造物の無塗装部分
の防食に電気防食を併用すると塗装の端部から剥離が起
こる場合もある（この性質を陰極剥離性という）。ポリ
ウレタン重防食塗装においても上記の様な問題が発生す
る場合があった。

【０００３】そこで、ポリウレタン重防食塗料と鋼材と
の接着性を改良するため、種々のプライマーが開発され
ており、通常エポキシ樹脂プライマーや一液湿気硬化型
ポリウレタン樹脂プライマーが使用されている。

【０００４】然しながら、こうしたエポキシ樹脂プライ
マーや一液湿気硬化型ポリウレタン樹脂プライマーは、
一般に硬化速度が遅く、プライマーを塗装したのち上塗
り塗装が出来るまでに長時間に要するために生産性が低
くなったり、作業環境（温度、湿度）の影響を受けやす
いなどの欠点を有している。又、塗料粘度調整のために
溶剤が使用されるのが一般的で、そのため溶剤飛散等の
作業環境の悪化の問題もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】こうした問題を解決す
るためには、二液反応型かつ無溶剤型プライマーが必要
となるが、例えば、エポキシ樹脂系では低温硬化性が悪
かったり、ウレタン樹脂系では塗膜が発泡するなどの問
題が発生し、未だ満足すべきものが得られていないのが
現状である。

【０００６】ウレタンプライマーのガラス転移温度が４
０℃未満の場合は、塗膜強度が環境温度条件の影響を受
け易く、安定した塗膜物性が得られにくい。又、２５℃
での塗膜の最終到達硬度（鉛筆硬度）がＢ未満の場合、
充分な塗膜強度が得られておらず、傷が付きやすいなど
塗膜剥離の原因ともなる。

【０００７】一般に、ウレタン樹脂のガラス転移温度や
硬度を高くするには、用いられるポリオール成分の水酸
基価や官能基数を大きくすれば良いことが知られてい
る。然しながら、これらの値を単に大きくすると固く脆
くなったり、硬化時の発熱により発泡しやすくなる。ま
た、鋼材との接着性を高めるにはＮＣＯ／ＯＨ比をＮＣ
Ｏ過剰且つ一定範囲にコントロールする必要がある。こ
の場合、過剰のＮＣＯは空気中の湿分と反応して硬化す
ることになるので、ポリオールとの反応と湿分との反応
が適切にコントロールされなければならない。特に、過
剰のＮＣＯと湿分との反応のコントロールは重要で、速
過ぎると塗膜が発泡し、遅すぎると塗膜の硬化が遅くな
る。更に、ウレタン樹脂塗膜だけでは防食性能が不充分
な場合や、過剰のＮＣＯ成分と湿分との反応による発泡
が生じる場合にはこれらに対する適切な処置も必要であ
る。

【０００８】また、プライマーと防食塗料との良好な接
着性を得る為には、二層間に化学結合が形成される事が
望ましく、塗装インターバルのコントロールが必要であ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、こうした
課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、下記に掲げる
本発明を提供するに至ったものである。

【００１０】１．ガラス転移温度が４０℃以上であり、
２５℃での塗膜の最終到達硬度（鉛筆硬度）がＢ以上で
あることを特徴とする、鋼材防食用二液反応性プライマ
ー組成物。

【００１１】２．分子中に平均２〜３個の水酸基を有し
水酸基価が２００〜４００mgＫＯＨ／ｇの脂肪族系アミ
ンポリオール単独配合、又は脂肪族アミンポリオールと
ヒマシ油及び／又はアルキレンポリオールとの併用で平
均水酸基価が２００〜４００mgＫＯＨ／ｇの混合ポリオ
ールからなるポリオール成分を、ＮＣＯ対活性水素比が
１．０〜２．０の範囲で、イソシアネート成分と反応さ
せることを特徴とする、上記１記載の鋼材防食用二液反
応型ウレタンプライマー組成物。

【００１２】３．ヒマシ油及び／又はポリアルキレン
ポリオールの混合ポリオール、又はこの混合ポリオール
と脂肪族系アミンポリオールとの併用で、平均水酸基価
が２００〜４００mgＫＯＨ／ｇであるポリオール成分
を、反応触媒として、泡化活性／樹脂化活性比（ｋ２
Ｗ／ｋ１Ｗ）が、０．０５０〜０．２００である第３級
アミン系触媒を用いて、ＮＣＯ対活性水素比が、１．０
〜２．０の範囲で、イソシアネート成分と反応させるこ
とを特徴とする、上記１記載の鋼材防食用二液反応型ウ
レタンプライマー組成物。

【００１３】４．イソシアネート成分が、一般式（１）
で示されるポリメチレンポリフェニルポリイソシアネー
トである、上記１，２又は３記載の鋼材防食用二液反応
型ウレタンプライマー組成物。

【００１４】

【化２】

【００１５】５．周期律表第II族及び／又は第III 族の
金属の燐酸塩からなる無機物粉体をポリオール成分１０
０重量部に対して５〜１００重量部含有することを特徴
とする上記１，２，３又は４に記載の鋼材防食用二液反
応型ウレタンプライマー組成物。

【００１６】６．合成ゼオライトをポリオール成分１０
０重量部に対して５〜２０重量部含有することを特徴と
する上記１，２，３，４又は５記載の鋼材防食用二液反
応型ウレタンプライマー組成物。

【００１７】７．溶剤成分を含有しないことを特徴とす
る上記１，２，３，４，５又は６記載の鋼材防食用二液
反応型ウレタンプライマー組成物。

【００１８】本発明に使用する脂肪族系アミンポリオー
ルとは、メチルアミン、エチルアミン、ｎ−プロピルア
ミン、トリイソプロパノールアミン、ｎ−ブチルアミン
等の脂肪族アミンやトリエタノールアミンやトリイソプ
ロパノールアミンなどのアルカノールアミンに酸化エチ
レン、酸化プロピレン、酸化ブチレン等を単独又は混合
付加させたものであり、これらは単独又は２種以上組み
合わせて使用することができる。

【００１９】本発明に使用するヒマシ油としては、ポリ
ウレタン原料として通常使用されるヒマシ油ならばいず
れでも良く、単独又は２種以上組み合わせて使用するこ
とができる。

【００２０】又、本発明においてヒマシ油と併用するポ
リアルキレンポリオールには、エチレングリコール、プ
ロピレングリコール、ブチレングリコール、ペンタンジ
オール、メチルペンタンジオール、ヘキサンジオール、
グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリ
トール等の多価アルコールに酸化エチレン、酸化プロピ
レン、酸化ブチレン等を単独又は混合付加させたものが
ある。

【００２１】本発明に使用する３級アミン系触媒として
は、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエタノール、トリエチレン
ジアミン、Ｎ−（Ｎ′，Ｎ′−２−ジメチルアミノエチ
ル）モルフォリン、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−
Ｎ′−メチルピペラジン等がある。

【００２２】本発明に使用するポリメチレンポリフェニ
ルポリイソシアネート（ｃｒ−ＭＤＩ）は、特に限定す
るものではないが、より低粘度のものが好ましい。

【００２３】本発明において使用する周期律表第II族及
び／又は第III 族の金属の燐酸塩としては、マグネシウ
ム、カルシウム、亜鉛、アルミニウム、スカンジウム、
ガリウムなどの燐酸塩である。第５周期以降のストロン
チウム、カドミウム、水銀などの重金属は毒性の点で使
用するのは好ましくない。又、他の無機酸、例えば塩
酸、硫酸、硝酸など、カルボン酸などの有機酸の塩は効
果がない。

【００２４】これらの金属の燐酸塩は粉体であり、ポリ
オール成分１００重量部に対して５〜１００重量部添加
し、その平均粒径は０．１〜２０μｍのものを使用する
のが好ましい。添加量が５重量部未満の場合には耐陰極
剥離性が低下し、本発明の目的が達成できなくなる。添
加量が１００重量部より多い場合にはプライマー塗膜の
強度が低下し、初期密着性、耐水密着性が低下する原因
となる。

【００２５】本発明において使用する合成ゼオライトと
しては、Ｎａ₁₂［（ＡｌＯ₂)₁₂（ＳｉＯ₂)₁₂］・ｎＨ₂
Ｏ（細孔径４Å（０．４nm））、（Ｎａ_12-2n ・Ｋ_n )
［（ＡｌＯ₂)₁₂（ＳｉＯ₂)₁₂］・ｎＨ₂ Ｏ（細孔径３Å
（０．３nm））、（Ｎａ_12-2n ・Ｃａ_n ) ［（ＡｌＯ₂)
₁₂（ＳｉＯ₂)₁₂］・ｎＨ₂ Ｏ（細孔径５Å（０．５n
m））、Ｎａ₈₆［（ＡｌＯ₂)₈₆（ＳｉＯ₂)₁₀₆ ］・ｎＨ
₂ Ｏ（細孔径１０Å（１nm））、などである。

【００２６】本発明の鋼材防食用プライマー組成物は、
所望により、触媒、可塑剤、溶剤、着色顔料、体質顔
料、沈降防止剤等の助剤を添加することができる。

【００２７】本プライマーの塗装方法としては、エアー
レススプレー、エアースプレー、ハケ、ローラーなどが
あり、いずれの方法も採用できる。

【００２８】又、本発明の鋼材防食用プライマー組成物
は、乾燥したときに５〜１００μｍの厚さになるように
塗装するのが好ましい。

【００２９】本発明の鋼材防食用プライマー組成物を塗
装する鋼材の形態としては、鋼管、鋼管矢板、鋼矢板、
Ｈ形鋼、鋼板など及びこれらから作られた構造物が挙げ
られる。

【００３０】

【実施例】以下実施例により具体的に説明するが、本発
明はこれに限定されるものではない。尚、実施例及び比
較例で「部」、「％」とあるのは重量基準である。

【００３１】〔実施例１〕ポリオール成分として３官能
脂肪族アミン系ポリオール（トリイソプロパノールアミ
ンＰＯ付加物、水酸基価３００mgＫＯＨ／ｇ）１００
部、焼成カオリンクレー２５．０部、燐酸亜鉛系防錆顔
料５０．０部、合成ゼオライト（細孔径４Å（０．４n
m））１０．０部及び可塑剤１５．８部を均一に攪拌、
混合したものを主剤液とした。又、比較的低粘度（３０
ｍＰａ・ｓ、２５℃にて）のポリメチレンポリフェニル
ポリイソシアネート（以下クルード−ＭＤＩ（ｃｒ−Ｍ
ＤＩ）という）１０５部を硬化剤液とした（ＮＣＯ／Ｏ
Ｈ＝１．５０）（第１表）。

【００３２】主剤液と硬化剤液を充分混合してからグリ
ッドブラスト処理鋼板に、乾燥したときの膜厚が３０μ
ｍになるようにバーコーターを用いて塗装してから室温
で１０分間養生し、プライマー塗膜の性状等を評価した
（第２表）。又、プライマー塗装後、室温でインターバ
ル５分おいた後、この塗装鋼板にポリウレタン重防食塗
料であるＭＡＣＦＬＥＸ１０７（第一工業製薬（株）
製）を厚さが２．５mmになるようにエアーレス塗装機を
用いて塗装し、防食性能の試験に供した（第２表）。第
２表中の「メインコート」とは、ポリウレタン重防食塗
料の皮膜のことである。また、第２表において、二重丸
（◎）は目視検査の結果、塗膜が気泡を含まずに非常に
良好であったこと、丸（○）は目視検査の結果、いくら
かの気泡が認められるが塗膜は良好であったことを示し
ている。

【００３３】〔実施例２〜３〕ポリオール成分として３
官能脂肪族アミン系ポリオール（トリイソプロパノール
アミンＰＯ付加物、水酸基価３００mgＫＯＨ／ｇ）２５
部、ヒマシ油３１．５部、ポリプロピレングリコール
（水酸基価４００mgＫＯＨ／ｇ）４３．５部、焼成カオ
リンクレー２５．０部、燐酸亜鉛系防錆顔料５０．０
部、合成ゼオライト（細孔径４Å）１０．０部、可塑剤
１５．８部及びジブチル錫ラウレート０．０６３部（実
施例２）若しくはＮ，Ｎ−ジメチルアミノエタノール
（泡化活性／樹脂化活性比（ｋ２Ｗ／ｋ１Ｗ）＝０．１
２３）０．３３０部（実施例３）をそれぞれ均一に攪拌
混合したものを主剤液とした（第１表）。そして、実施
例１と同様にクルード−ＭＤＩ１０５部を硬化剤液とし
（ＮＣＯ／ＯＨ＝１．５０）、塗装及び性能試験等を実
施した（第２表）。

【００３４】〔実施例４〕ポリオール成分として、ヒマ
シ油（水酸基価１６０mgＫＯＨ／ｇ）４２．０部、ポリ
プロピレングリコール（水酸基価４００mgＫＯＨ／ｇ）
５８．０部、焼成カオリンクレー２５．０部、燐酸亜鉛
系防錆顔料５０．０部、合成ゼオライト１０．０部、可
塑剤１５．８部及びＮ，Ｎ−ジメチルアミノエタノール
（泡化活性／樹脂化活性比（ｋ２Ｗ／ｋ１Ｗ）＝０．１
２３）０．５部を均一に攪拌混合したものを主剤液とし
た。そして、クルード−ＭＤＩ１０５部を硬化剤液とし
た（ＮＣＯ／ＯＨ＝１．５０）（第１表）。

【００３５】主剤液と硬化剤液を充分混合してからグリ
ッドブラスト処理鋼板に、乾燥したときの膜厚が３０μ
ｍになるようにバーコーターを用いて塗装してから室温
で１０分間養生し、プライマー塗膜の性状等を評価した
（第２表）。又、プライマー塗装後、室温でインターバ
ル５分おいた後、この塗装鋼板にポリウレタン重防食塗
装であるＭＡＣＦＬＥＸ１０７を厚さが２．５mmになる
ように塗装し、防食性能の試験に供した（第２表）。

【００３６】〔実施例５〕ポリオール成分として、２官
能脂肪族アミンポリオール（ブチルアミンＰＯ付加物、
水酸基価＝３００mgＫＯＨ／ｇ）１００部、焼成カオリ
ンクレー２５．０部、燐酸亜鉛系防錆顔料５０．０部及
び合成ゼオライト１０．０部を均一に攪拌混合したもの
を主剤液とした（第１表）。そして、実施例１と同様に
クルード−ＭＤＩ１０５部を硬化剤液とし、塗装及び性
能試験等を実施した（第２表）。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】〔比較例１〕ポリオール成分として、３官
能脂肪族アミンポリオール（トリイソプロパノールアミ
ンＰＯ付加物、水酸基価＝４５０mgＫＯＨ／ｇ）２４．
０部と同ポリオール（トリイソプロパノールアミンＰＯ
付加物、水酸基価＝６２mgＫＯＨ／ｇ）７６．０部の混
合ポリオール、焼成カオリンクレー２５．０部、燐酸亜
鉛系防錆顔料５０．０部、合成ゼオライト１０．０部及
び可塑剤１５．８部を均一に攪拌混合したものを主剤液
とした（第３表）。そして、実施例１と同様にクルード
−ＭＤＩ１０５部を硬化剤液とし、塗装及び性能試験等
を実施した（第４表）。第４表中の「メインコート」
と、◎及び○については、先に第２表について説明した
とおりであり、バツ（×）は目視検査の結果、塗膜が気
泡を含んでいて不良であったことを示している。

【００４０】〔比較例２〕ポリオール成分として３官能
脂肪族アミン系ポリオール（トリイソプロパノールアミ
ンＰＯ付加物、水酸基価３００mgＫＯＨ／ｇ）１００
部、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエタノール０．３３０部、
焼成カオリンクレー２５．０部、燐酸亜鉛系防錆顔料５
０．０部、合成ゼオライト（細孔径４Å（０．４nm））
１０．０部及び可塑剤１５．８部を均一に攪拌、混合し
たものを主剤液とした（第３表）。そして、実施例１と
同様にクルード−ＭＤＩ１０５部を硬化剤液とし（ＮＣ
Ｏ／ＯＨインデックス＝０．５０）、塗装及び性能試験
等を実施した（第４表）。

【００４１】〔比較例３〕ポリオール成分として３官能
脂肪族アミン系ポリオール（トリイソプロパノールアミ
ンＰＯ付加物、水酸基価３００mgＫＯＨ／ｇ）１００
部、焼成カオリンクレー７５．０部、及び可塑剤１５．
８部を均一に攪拌、混合したものを主剤液とした（第３
表）。そして、実施例１と同様にクルード−ＭＤＩ１０
５部を硬化剤液とし（ＮＣＯ／ＯＨインデックス＝２．
５０）、塗装及び性能試験等を実施した（第４表）。

【００４２】〔比較例４〜６〕実施例４の主剤液処方を
ベースに、反応触媒としてジブチル錫ラウレート０．１
７５部（比較例４）、Ｎ−エチルモルフォリン（泡化活
性／樹脂化活性比（ｋ２Ｗ／ｋ１Ｗ）＝０．０４７）
１．７５部（比較例５）、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラ
メチルエチレンジアミン（同比＝０．２７２）１．５０
部（比較例６）に変えた処方をそれぞれ均一に攪拌混合
したものを主剤液とした（第３表）。そして、実施例４
と同様に、クルード−ＭＤＩ１０５部を硬化剤液とし、
塗装及び性能試験等を実施した（第４表）。

【００４３】〔比較例７〕実施例１の主剤液処方をベー
スに、トリレンジイソシアネート−８０（ＴＤＩ−８
０）（６８部）に硬化剤液を変更し（第３表）、実施例
１と同様に塗装及び性能試験等を実施した（第４表）。

【００４４】

【表３】

【００４５】

【表４】

【００４６】

【発明の効果】本発明の鋼材防食用プライマー組成物を
重防食塗装、特にポリウレタン重防食塗装のプライマー
として使用することにより、耐水性、耐陰極剥離性、密
着性、耐衝撃性等の防食性能が大幅に改善された長期間
メンテナンスフリーの重防食塗装ができるものである。
又、本発明の鋼材防食用プライマー組成物は、プライマ
ー塗装後インターバル５分でもメインコート塗装するこ
とが可能であることにより、塗装作業工程の大幅な短縮
が図れるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０９Ｄ 5/00 Ｃ０９Ｄ 5/00 5/08 5/08 // Ｃ０８Ｇ 18/50 Ｃ０８Ｇ 18/50 Ａ (72)発明者 三村 博幸 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内 (72)発明者 藤原 剛志 京都府長岡京市竹の台２ Ｆ２−304 (72)発明者 岩田 宗之 京都府京都市西京区松室吾田神町31 アペ ルタス502

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス転移温度が４０℃以上であり、２
   ５℃での塗膜の最終到達硬度（鉛筆硬度）がＢ以上であ
   ることを特徴とする、鋼材防食用二液反応型ウレタンプ
   ライマー組成物。
2. 【請求項２】 分子中に平均２〜３個の水酸基を有し水
   酸基価が２００〜４００mgＫＯＨ／ｇの脂肪族系アミン
   ポリオール単独配合、又は脂肪族アミンポリオールとヒ
   マシ油及び／又はアルキレンポリオールとの併用で平均
   水酸基価が２００〜４００mgＫＯＨ／ｇの混合ポリオー
   ルからなるポリオール成分を、ＮＣＯ対活性水素比が
   １．０〜２．０の範囲で、イソシアネート成分と反応さ
   せることを特徴とする、請求項１記載の鋼材防食用二液
   反応型ウレタンプライマー組成物。
3. 【請求項３】 ヒマシ油及び／又はポリアルキレンポ
   リオールの混合ポリオール、又はこの混合ポリオールと
   脂肪族系アミンポリオールとの併用で、平均水酸基価が
   ２００〜４００mgＫＯＨ／ｇであるポリオール成分を、
   反応触媒として、泡化活性／樹脂化活性比（ｋ２Ｗ／
   ｋ１Ｗ）が、０．０５０〜０．２００である第３級アミ
   ン系触媒を用いて、ＮＣＯ対活性水素比が、１．０〜
   ２．０の範囲で、イソシアネート成分と反応させること
   を特徴とする、請求項１記載の鋼材防食用二液反応型ウ
   レタンプライマー組成物。
4. 【請求項４】 イソシアネート成分が、一般式（１）で
   示されるポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート
   である、請求項１，２又は３記載の鋼材防食用二液反応
   型ウレタンプライマー組成物。 【化１】
5. 【請求項５】 周期律表第II族及び／又は第III 族の金
   属の燐酸塩からなる無機物粉体をポリオール成分１００
   重量部に対して５〜１００重量部含有することを特徴と
   する請求項１，２，３又は４に記載の鋼材防食用二液反
   応型ウレタンプライマー組成物。
6. 【請求項６】 合成ゼオライトをポリオール成分１００
   重量部に対して５〜２０重量部含有することを特徴とす
   る請求項１，２，３，４又は５記載の鋼材防食用二液反
   応型ウレタンプライマー組成物。
7. 【請求項７】 溶剤成分を含有しないことを特徴とする
   請求項１，２，３，４，５又は６記載の鋼材防食用二液
   反応型ウレタンプライマー組成物。