JPS58104966A - 耐候性鋼材の安定化錆形成促進、浮錆防止表面処理方法 - 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】 本発明は耐候性鋼材の表面に浮錆を発生させることなく
安定化保題錆層を形成するだめの耐候性鋼材の表面処理
方法に関する。

従来から建築物や構築物尋に使用されている耐候性鋼は
、Ｐ、Ｃｕ、Ｃデ、Ｎｉなどの耐候性行に曝すと鋼表面
に固い緻密な錆層が形成されてこれがそれ以後の腐食を
防ぎ、耐候性が通常の一般鋼材に比べて２〜３倍又はそ
れ以上向上する。ζの耐候性鋼材は、裸のままに屋外に
曝露しておくと、最初の１〜２年間は黄褐色あるいは赤
褐色のいわゆる赤＃（以下このものを「浮錆」という）
が形成され、この浮錆は雨水等により＃４衣山から流出
するが、２〜３年以後は徐々に浮錆の流出量は減少する
とともに腐食量も少なくなり、やがて数年後には錆層が
固くｆ／＆缶で安定な防食的株睦作ハ１のあるものに変
化する特性を有する。

この鋼材の上に形成される安定化錆層はＦ　ａ＋３およ
びＦｔ＋２の酸化物を主体とし、さらに耐候性鋼の腐食
により生ずるＣｕ％Ｃデ、Ｎｉ、Ｐ等の合金成分を少貢
含み、無定形であることを特徴とする請Ｊ−である。

耐候性鋼の使用法としては黒皮あるいはプラスト仕上げ
の状態で用いる採便用が最も経済的であるが、望ましい
安定な防食作用をもたらす安定化錆層は、＠隻初期に鋼
材表面に生じる浮錆の下に形成されるから、耐候性鋼を
採便用する場合にはこの浮錆の形成は不可赴である。こ
のため曝露初４Ｉすにおける浮錆の流出によって建造物
、構築物等０ＥＩＩＵＩＫｊｐ、６　ｗ　ｙ　ｌ　ＩＪ
−・こ・ゝ″“・“２′・木材、他の４ｉ属等の表面を
汚染して外観を損ねたり、また高温多湿等の腐食条件下
では安定化鋼の形成に長年月を要するなど耐候性鋼の採
便用には種々の欠点があシ実用上しばしば間Ｉになって
いる。

しかしながら、耐候性鋼にいったん安定化錆層を形成す
ると、その後の防錆管理が不必賛であるという大きな特
長を有しているため実用的にも重要な素材である。この
ため浮錆を形成すると２なく傘定化錆をできるだけ早く
耐候性＠狭面に形成させる処理方法について従来から広
く研究がなされており、種々の方法が提案されている。

例えば、（１）耐候性鋼材を建、構築物用部材として使
用する以前に発錆させて、安定化−を形成したのち使用
する方法（例えば特公昭４８−１１６９８号公報など）
１２）耐候性鋼材次面に浮錆防止１ｊ 塗膜を形成せし°めることによって浮錆の形成過程１゜ を経ずして安定化鋼を形成する方法（例えば特公昭４ｇ
−１２３０１号公報など）８さらに（３）耐−候性鋼表
向にリン酸塩処理被膜を形成し、その上にクリヤー塗膜
を形成せしめて安定化鋼の形成を促進すると同時に浮錆
の発生を防止する方法などがある。

なかでも、前記（２）の耐候性鋼材表面に浮錆防止塗膜
をもうけて安定化鋼を形成する方法は、他の方法に比較
して施工性の面で、処理工程が１回と少なく、その結果
早く処理ができ非常にすぐれた方法ではあるが、通常浮
錆防止塗膜中に、二酸化マンガン、含硫黄有機化合物、
硫酸塩化合物などの発錆促進剤を含有しているため、安
定化鋼の形成は可能であ、るけれど、厳しい腐食環境下
におかれた場合塗膜の腐食に対する抵抗性が充分ではな
く％塗装初期にふくれ、はがれ、発錆などの塗膜欠陥を
招き、′＃錆の流出による周一の併用材料の汚染を抑え
る美粧的袂求を必ずしも嘗足させるも（υではなく、な
お改良の余地が残されている方法である。

そこで、本発明者らは施工性の面で肩側な上記の浮錆防
止塗膜を形成セ゛しめる処理方法において、安定化鋼の
形成を促進せしめることができ、且つ腐食環境下におい
ても安定化鋼が形成するまでは充分な腐食抑性能を有す
る塗膜を形成せしめることのできる次面処理塗料全開発
して、前記欠点のない処理方法を確立すべく鋭意研究を
１ねた結果、塗膜形成材料として特定の樹力旨を用い、
これに安定化鋼の促進的形成に薔与するＣｍ及びＰの単
体もしくは化合物１と浮錆の発錆をコントロールするこ
とのできる防錆顔料１＆：％定尺併用して得られる狭面
処理塗料が、耐候性鋼材の安定化剤層形成速度と腐食環
境に対する塗膜の腐食抑市ｉｊ能とを適度に眺整し、耐
候性鋼に浮ｔ／４を発生せしめることなく安定化鋼を形
成することができるすぐれた衣面処堆＃４６をＭするこ
とｔ見い出し、本発明の完ｈｋに至ったものである。

かくして、本発明に従えは、 耐候性鋼材の表面に、固形分ｉ量で （ａ）Ｃｍの単体もしくはＣ％Ｌ含有化合物及び／又は
Ｐ含有化合物　αｌ〜１０重量−（４１）　　防錆顔ｆ
Ｐ＋　　　　　　　　α１−１０重量％及び （６）　　塩素化ポリオレフィン樹脂、アミン又はポリ
アミド硬化型エポキシ樹脂 及びポリイソシアネート硬化呈アク リル系樹脂から選ばれる少なくとも 一株の常温硬化量樹脂　　１５〜３５重量％を必須成分
として含有する表向処理塗料ｔ−塗布することを％徴と
する耐候性−材の衣面飽理方法が提供される。１．、、
、、．１ ４−、発明の処理方法によって耐候性鋼材上に形成され
る表面処理塗膜は、酸素や水等の如き腐食性物質の血腹
中への透過を適度に；ントｐ−ルすることができ、微量
透過した酸素及び水が鋼材表面において酸化を促進して
その表面を腐食させる。

かくして形成された錆は流出をおさえられ塗膜下に蓄積
され、ついで、塗膜内に含有されている錆の安定化促進
作用を有するＣｓ及びＰｉ分により鋼材表面で安定化錆
になる。他方、該表面処理塗膜が高温多湿等の厳しい腐
食条件下におかれたような場合には、過剰の腐食性物質
の透過により浮錆が塗膜表ｉｍＫ発生してくる恐れがあ
るが、本発明の方法によって形成される表面処理塗膜は
これを防錆顔料の作用によって抑制して、塗膜を急激な
腐食から保瞳し銅表面に浮錆を形成することなく黒褐色
で緻密な安定化錆を形成するものである。

本発明の六面処竺１方法において快削される異面処理塗
料の（６）ａ分として使用される６％の単体として１１
ｃ％粉末が用いられ、またＣ％含有化合物として紘例え
ば、硫酸鋼、リン酸第１鋼、リン酸第２銅、塩化鋼、硝
酸銅等のＣ１４の無機酸塩寥酸化鋼、亜酸化銅、等のＣ
−の酸化物寥ステアリン酸銅、カグリル酸銅等の６％の
有機酸塩などを挙げることができる。他方、Ｐ含有化合
物としては例えば、リン酸亜鉛、リン酸鉄、リン酸銅等
を挙げることができる。

これらの単体又は化合物はそれぞれ単独で使用すること
ができ或いは２種もしくはそれ以上併用してもよい。（
４）成分として特に好適なものとしては、亜酸化鋼、ス
テアリン醒銅、リン酸亜鉛、リン版銅を挙げることがで
きる。

上記した（→成分、すなわちＣｓｂの単体もしくはＣ；
ｕ含有化合物及び／又はＰ含有化合物の使用量は、水に
対する溶解度によってもかわるが、顔料中の固形分！Ｌ
意で通常αｌ〜１０重ｔチ、好適には１〜５］（蓋チの
範囲で使用される。その使用量がｏ、　ｌｅ−貢チ未満
では安定化錆の形成を促進する効果が乏しく、安定化錆
の形成が遅くなる。他方。

その使用量が１ａｇ、短−を超えてもその効果は変わら
麦いので経済的に無駄であるだけでなく、化合物によっ
ては塗膜の腐食抑制能力を弱め浮錆の発生を促進する恐
れがある。

また、本発明において（６）成分として使用される防錆
顔料としては、鉄や鋼の防錆のために従来から使用され
ているものがいずれも使用可能であり。

例えば、クロム酸亜鉛、クロム酸ストロンチウム等のク
ロムば塩；モリブデン酸亜鉛等のモリブデン戚塩寡テン
ゲステン酸カルシウム等のタングステン酸塩番鉛丹、亜
鉛化鉛、シアナミド鉛、塩基性クロム酸鉛、塩基性慎酸
鉛、蛤１設カルシウム等の鉛系顔料蓚酸化鉄とアルカリ
土類金属酸化物または酸化亜鉛との複合酸化物書ホウ酸
塩系顔料等の防錆＊ｈが挙げられ、これらはそれぞれ単
独もしくは２−以上組合せて使用することができる。

これらの中でもクロム酸亜鉛、塩基性クロム酸鉛および
鉛丹が特に好適である。その使用量は、塗料中の固形分
重量でａ１〜１０重ｉｔｓ、望ましくは１〜５重量−の
範囲である。防錆顔料の使用量がこれらの範囲外では発
錆速度を効果的にコントロールすることが国難となり、
殊ＫＩＧ重量％を超えて使用することはコスト面か９Ｃ
好ましくない・ さらに本発明において特に有利な結果を得るためには前
記の（α）成分と（ｂ）成分との合計証が固形分重量で
少なくとも１亀景饅、好ましくは少なくとも２亀景饅で
あることが望ましい。

本発明において（６）成分として使用する塗膜形成、″ ４ｆｌ脂である電源硬化型樹脂は、塩素化ポリオレフィ
ン＠脂、アミン又はポリアミド硬化型エポキシ樹脂、及
びポリイソシアネート硬化型アクリル樹脂である。

塩素化ポリオレフィン樹脂としては塩素化４リエチレン
、塩素化ポリプロピレン及び塩化がムが挙げられ、一般
的にＦｉ塩素含量が４０〜８０％であり且つ平均分子量
が約４０００〜２０へ０００の範囲のものが有利に使用
できる。

また、エポキシ樹脂としては、常温でアきン又はポリア
ミドによって硬化するものであれは特に限定されず公知
の任麓のものが使用できるが、一般的にはビスフェノー
ル−エピクロルヒドリン縮合物型樹脂が好適に用いられ
、中でも、数平均分子量が通常約３５０〜約４ｓｏｏ、
好適Ｋｕ約４００〜約４０６０で且つエポキシ当゛ｋが
１５０〜ａ、ｓｏｏの範−内にあるものが有利に使用さ
れる。かかるエポキシ樹脂の代表的な例としては、二ピ
コ−）１００１．エピコート１００２、エピコート１０
０４、エピコー）１００７（いずれもシェル化学社爬品
）などが挙げられる。エポキシ仙脂用硬化剤としてのア
ミン又はポリアミドの例にｔｊ、エチレンソアミン、ソ
エチレントリアミン、ジグロビレントリアミンなどの多
価脂肪族アミン、或いはこれら多価アミンをエポキシ樹
脂に部分的に付加したアミンアダクト及び多価アミンと
二塩丞酸の縮合物であるポリアミドが挙げられ、これら
は一種もしくは二極以上組合せて使用することができる
。

さらに、ポリイソシアネート硬化型アクリルアミドとし
て好適なものは、水酸基含有エチレン性不飽和単鮎・体
（例えば、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート
、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレートなど）
、カルボキシル基含不エチレン性不飽和単一体（例えは
アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸など
）及び七の他の共重合可能な不飽和単量体（例えばスチ
レン、ビニルトルエン、メチル（メタ）アクリレート、
エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メｌり）アクリ
レート、ラウリル（メタ）アクリレート、（メタ）アク
リルアミド、アクリルニトリル、酢識ビニルなど）を共
り合して得られる水酸基轟ｆ２６０〜２６００−１好適
には３７０〜１，３６０及び数平均分子量約２０００−
約１へ０００．好適には約ａ、ｏｏｏ〜約ｓｏ、ｏｏｏ
を有するアクリ、ル系樹脂である。

上記アクリル系樹脂を硬化させるために用いられるポリ
イソシアネートとしては、脂肪族系、札環式系又は芳香
族系の４リイソシアネートでポリウレタンの製造に際し
通常使用されているものがそのまま使用され、例えは１
．６−へキサメチレンツインシアネート、１．３−シク
ロヘキシレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネ
ート、キシレンジイソシアネート、インホロンジインシ
アネートなどが挙けられる。

上記した常温硬化型樹脂の使用量は、硬化剤も賞めて塗
料中の固形分重量で１５〜３５重ｌｔ％、好適には２０
〜３０λ鈑チの範囲で使用される。

使用量が３５重証チを超えると、浮錆防止が充分でなく
錆が発生するわシには安定化錆層の形成が遅く、他方、
１５Ｎ賛−未満では浮錆防止能が著しく劣ることになる
ので望ましくない。

本発明においては、上記した常温硬化型樹脂の中でもア
クリル系樹脂が耐久性、腐食環境における腐食抑制能な
どの面ですぐれているので特に好適なものである。

本発明で用いる表面処理塗料は基本的には、上記（ａ）
、（６）及び（６）の３成分を有機溶剤に溶解乃至分散
させることにより！芝造することができる。使用しうる
有機溶剤としては、例えばベンゼン、トルエン、キシレ
ン等の芳香族系溶剤ｓｔネラルスピリットｎ−ヘキサン
、ケロシン等の炭化水素系溶ＮＪ　ｓアセトン、メチル
エチルケトン、シクロヘキサノン勢のケトン系洛斎ロイ
ソゲロバノール、愕−ツタノール等のアルコール糸溶剤
；エチレンダリコールモノメチルエーテル、エチレング
リコールモツプチルエーテル等のエーテル糸洛剤；酢酸
エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶剤などが挙げられ
る。

さらに、該表面処理塗料には、必輛に応じて、通常の塗
料添加物、例えば、ペンがう、フェライト郷の酸化鉄粉
末茅パリタ、クレー、タルク尋の体質顔料富力、−カン
ブラック、酸化チタン等の着色顔料８第３級アミン類、
フェノール類、壱機錫化合物（ソツチル錫ラウレートな
ど）、アルカリ金属の水酸化物又梱脂肪酸塩等の硬化促
進剤菖シリコン油等の界面活性剤；微粉シリカ等の流動
性調節＊ｉ白等を通常使用されている菫で含ませること
もできる。

かくして形成される弐面丸理輩料の耐候性鋼材への塗布
は、一般の塗料と同じ手法及び器具を用いて行なう、こ
とができる。例えば、酸洗またはプラスト処理によシ除
錆した鋼板また鋼構造部材に刷毛またはスプレー塗装等
の通常の塗装法にょシ膜厚が２０〜５０μになるように
塗布する。得られる塗膜り常温で散瞳して乾燥硬化させ
れはよい。

上記した方法で表向処理された耐候性鋼材は長期にわた
って屋外曝露しても浮錆な発生することなく安定化錆を
形成し、建築、構築用鋼材として非常圧有用なものであ
る。

以下、実施例および比較例をもって本発ゆ」をさらに詳
細に説明する。なお、鄭およびチは特にことわらないか
ぎシ、瓜東部およびｍｆｉ％を意味する。

実施例１ ボールミルに、アクリル系情脂溶液（メタクリル酸２−
ヒト四キシエチル／メタクリル酸メチル／アクリル酸ｎ
−ブチル／スチレン＝　１３０　／１５０／７０１５　
Ｇ組成の共連合体蓚水酸ｆＭ量４００、固形分３０％）
２２９部、硫酸バリウム５０部、亜酸化鋼１３部、クロ
ム酸亜鉛８部、リンｖ第２銅ｌＯ部、フェライト粉末１
４１部及びベンガラ７部を仕込み；２４時間運転して顔
料がダラインドｒ−ノでｓｍμになるように分散した。

かくして得られた分散ペースに、硬化剤としてヘキサメ
チレンジイソシアネート溶＆（固形分６！ｉ％キシレン
溶液）２３部を混合し、ついでメチルセロソルブアセテ
ートを溢加して塗装粘度（フォードカッ７ｐＡ４．２０
℃で２５秒）に希釈して耐候性鋼用次面処理塗料を１句
製した。

次に、得られた上記表面処理塗料をエアスプレー塗装に
よって、大きさ２００ｍＸ　３００ｓａａＸｚ３ｍのサ
ンドブラスト処理した耐候性鋼板“Ｒｉｖｍｒｔｇｎ　
Ｒ”　（川崎製鉄株式会社表品、商品名）に塗装膜厚が
４０μにガるように塗装し常温に２日間放置して乾燥せ
しめた。この乾燥した塗板のエラ一部をタールエポキシ
樹脂塗料でシールしたのち千葉県安房郡千倉町の海岸、
千葉県千葉市用崎町川崎製鉄（株）千葉工場内及び千葉
県印旙郡白井町（田園地帯）の３ケ所で４年間の屋外曝
痛に供した。曝露結果の評価については後記衣−２に示
す。

拠施例２〜６及び比較例１〜７ 六−１に示す表面処理塗料配合でもって、実施ＶＩｌｌ
と同様の方法で耐候性鋼用表面処理塗料を調製し、塗装
した。得られた塗板を実施例１と同様の場所に４年問屋
外曝露・・・した、曝露結果の評価については後記衣−
２に示す。

＊ｌ　実施例１で使用したものと同じ ＊２　ビスフェノール型エポキシ樹脂フェス（固形分６
０％、ニーキシ当量１０００、数平均分子量２０００．
シェル化学社製、商品名工ピコ、−）　Ｉ　Ｑ　Ｏ４） ＊３　固形分４５％溶液（塩素含有量ｅｓｓｘ、数平均
分子量５１ｏｏｏ〜ｌへ０００．商品名１アロプレンＲ
−２０；、１．ＪＩＱＩ社製品）＊４　実施例１で使用
したものと同じ ＊５　トーマイド参２！５Ｚ（富士化成社製品、アミン
価３１５、固形分３８％） 〔評価方法〕 発　錆ｇ塗装面上に発生した錆の状態を肉眼で観察。錆
の発生が全く認められない状態を◎、全体に錆が発生し
た状態を××とし、◎、０、Δ、×、××の５段階が評
価した。

ふくれｔ塗膜に発生したふくれの状態を観察、◎はふく
れが全く発生しない状態、○は僅かふくれが発生した状
態、Ｘは多数ふくれが発生した状態、をそれぞれ意味す
る。

流れ錆ｇ＠露した塗板の下端にスレート板を併置し、ス
レート板が錆で汚染される状態を観察。

スレート板が全、く汚染されない状態を◎、スレート板
全体が汚染された状態をＸＸとし、◎、Ｏ１Δ、×、×
×の６段階で評価した。

安定化錆を塗板断面を偏光顕微鏡で観察して安定化紺の
形成の有無を駒べた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 耐候性鋼材表面に、固形分重量で （α）Ｃｍの単体もしくはＣｗ含有化合物及び／又はＰ
   含有化合物　αｌ〜１０重景チ（６）　　防錆顔料　　
   　　　　　　０．１〜１０重敵チ及び （Ｃ）　　塩素化ポリオレフィン樹脂、アミン又はポリ
   アミド硬化型エポキシ樹脂 及びポリイソシアネート硬化型アク リル糸樹脂から選ばれる少なくとも 一釉の常温硬化型樹脂　　１５’〜３５重量％ｒ必須ル
   （分として含有する表面処理塗料を塗布することを％似
   とする耐候性鋼材の表面処理方法。