JPS602355A - 金属塗装物 - 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】 本発明は金属塗装物、さらに詳しくは耐食、耐水、耐衝
撃、電気絶縁等を目的として比較的厚塗りの金属塗装物
に関する。

従来この種の塗装組成物としては種々のものが実用化さ
れている。例えば鋼管の塗装材料としてアスファルト、
繊維強化アスファルト、コールタールエナメルなどが用
いられている。しかしながらこれら材料は低温における
耐衝撃性、可撓性、密着性などの物性において劣ってい
る。またこれら材料を塗布する場合には加熱して溶融し
なければならず、塗布作業に熟練を要する。さらに刺激
性のガス、臭気の発生、引火の危険等の問題もある。

またタールエポキシ樹脂塗料も用いられるが、硬化がお
そく、塗装後の作業性が悪く、従って塗装効果が極めて
悪い。ポリエチレン融着も行なわれているが、大規模な
設備を要するので、少量の被覆には不向きであり、鋼管
の溶接部、異形部へ現場で塗装することもできない。

本発明者らはこれらの欠点をなくシ、防食性、耐水性、
耐衝撃性、絶縁性などにすぐれた金属塗装組成物を出願
中である。しかしながら、特定の使用条件下、例えば海
洋構造物、橋梁等の環境では紫外線等の影響により、塗
膜表面において変色、チョーキング等が生じる場合があ
る。

本発明者らは、上記欠点をなくすため、鋭意研究を重ね
た結果、本発明を提供するに至ったものである。すなわ
ち、金属を塗膜で被覆して金属塗装物を得るにおいて、
最初に、金属をポリウレタン樹脂からなる被覆層（以下
主被覆層という）で被覆したものを、さらにアクリルウ
レタン樹脂からなる被覆層（以下保護被覆層という）で
被覆することを特徴とする金属塗装物である。

本発明の主被覆層に用いるポリウレタン樹脂としては、 （ａｌ　分子の主鎖が炭素原子と水素原子のみで形成さ
れ、分子中に２個以上の水酸基を有し、水酸基価が１２
０■Ｋ　ＯＨ／ｙ以下の高分子ポリオール〔以下（ａ）
ポリオールという〕と、 （１））水酸基価が１２０■ＫＯＨ／７以下のポリオー
ル〔ただし前記（ａ）ポリオールを除く。以下（ｂ）ポ
リオールという〕と、 （ｃ）　分子中に２個以上の水酸基および／またはアミ
ノ基を有し、水酸基価および／またはアミン価が１２０
ｒｎｆ！ＫＯＨ／７より高い化合物〔以下（ｃ）化合物
という〕と、 （ｄ）　有機ポリイソシアネート化合物〔以下（ｄ）化
合物という〕と、 必要に応じて、 （ｅ）　触媒と、 （ｆ）増量剤と、 （ｇ）　可塑剤 とを含み、各成分の配合比が、 （ａ）ポリオールが１００−ｘ重量部、（ｂ）、ｌ−’
ＩＪオールが１重量部（ただしＸは０〜５０重量部）、 （ｃ）化合物が０〜３００重量部、 （ｄ）化合物が（ａ）ポリオール＋（ｂ）ポリオール＋
（ｃ）化合物のすべての水酸基およびアミン基に対する
ＮＣｏ／（ＯＨ十ＮＨ２）の比が０．８５〜１．５とな
る量、触媒が０〜１０重量部、 増量剤が０〜５００重量部、 可塑剤が０〜１００重量部 であり、かつ各成分を反応させて得られるポリウレタン
樹脂等が挙げられる。

（ａ）ポリオールとしては、水酸基を２個以上有し、水
酸基価が１２０■ＫＯＨ１５’以下の水酸基末端液状ポ
リブタジェン等が挙げられる。これらは例えばＰｏ１ｙ
　ｂｄ　Ｒ−４５ＨＴ、　Ｐｏ１ｙ　ｂｄ　Ｒ−４５，
Ｐｏ１ｙ　ｂｄＣ５−１５（いずれも出光石油化学■製
）、８曹ＰＢＧ−２０００，８曹ＰＢＧ−３０００（い
ずれも日本曹達■製）、ポリテール（三菱化成側照）等
の商品名で市販されている。

（ｂ）ポリオールとしては、ポリオキシアルキレンポリ
オール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリ
エステルポリオールなどで、水酸基価が１２０ｒｎｇＫ
ＯＨ／ｙ以下のものが挙げられる。

（ｃ）化合物としては、エチレングリコール、プロピレ
ングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコー
ル、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ハイドロキ
ノン、ビスフェノールＡ１　トリメチロールプロパン、
グリセリン、ペンタエリスリトール、トリエタノールア
ミン、ビス（２−ヒドロキシプロピル）アニリンおよび
これらのアルキレンオキシド付加物等の水酸基を２個以
上有する化合物、ジアミノジフェニルメタン、メチレン
ビス（オクトクロルアニン）（以下ＭＯＣＡという）、
フェニレンジアミン、トリレンジアミン、エチレンジア
ミン、ピー°ラジン等のアミノ基を２個以上有する化合
物、そしてモノエタノールアミン、ジェタノールアミン
、アミノエチルエタノールアミンおよび上記アミノ基を
２個以上有する化合物のアミノ基の一部にアルキレンオ
キシドを付加した化合物等のアミノ基および水酸基を２
個以上有する化合物が挙げられ、水酸基価および／アミ
ン価が１２０■ＫＯＨ／ｙより高いものである。

（ｄ）化合物としては、トリレンジイソシアネート（以
下ＴＤＩという）、粗ジフェニルメタンジイソシアネー
ト（以下粗ＭＤＩという）、液状ジフェニルメタンジイ
ソシアネート（以下液状ＭＤＩという）、ヘキサメチレ
ンジイソシアネート、インホロンジイソシアネート、メ
チレンビス（シクロヘキシルイソシアネート）、キシリ
レンジイソシアネート、水添化トリレンジイソシアネー
ト、水添化キシリレンジイソシアネート等が挙げられる
。

さらに本発明の主被覆層に用いるポリウレタン樹脂は、
必要に応じ触媒、増量剤および可塑剤を含むことができ
る。

触媒としては、ジブチルチンジラウレート、スタナスオ
クトエート、ジブチルチンジアセテート、オクチル酸鉛
、ナフテン酸鉛等の有機金属化合物、トリエチルアミン
、トリエチレンジアミン等のアミン化合物等が挙げられ
る。

増量剤としては、炭酸カルシウム、ケイ酸塩、マイカ粉
末、ガラスフレーク等の無機粉末が挙げられる。

可塑剤としては、コールタール、プロセスオイル、液状
石油樹脂、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート
、塩素化パラフィン等が挙げられる。

本発明の主被覆層に用いるポリウレタン樹脂において、
（ａ）ポリオールと（ｂ）ポリオールの配合比は、（ａ
）ポリオールが１００〜５０重量部、（ｂ）ポリオール
が０〜５０重量部であって、両者を合計して１００重量
部となるように使用すべきである。（ａ）ポリオールが
５０重量部未満の場合は樹脂の吸水性が増大し、それに
伴って絶縁抵抗が減少する。また（ｂ）ポリオールとし
てポリエステルポリオールを使用した場合、（ａ）ポリ
オールが５０重量部未満では加水分解による樹脂の劣化
が見られる。

（ｃ）化合物は、（ａ）ポリオールおよび（ｂ）ポリオ
ールの合計１００重量部に対して０〜３００重量部用い
ることができる。また（ａ）ポリオール＋（ｂ）ポリオ
ール＋（ｃ）化合物の平均水酸基価、またはそれと平均
アミン価との合計は１００〜３００ｔｎｇＫＯＨ／ｇＩ
であることが好ましい１．一般に平均水酸基価が低くな
ると機械的強度は低下するが耐寒性は良くなる。反対に
水酸基価が高くなると機械的強度は改良されるが耐寒性
に劣る。さらに水酸基価が高くなると樹脂にもろさが現
われる。

（ｄ）化合物は、（ａ）ポリオール＋（ｂ）ポリオール
＋（ｃ）化合物の水酸基およびアミノ基に対してＮＣＯ
／（ＯＨ十ＮＨ２）の比が０．８５〜１．５の範囲にな
るように使用すべきである。この比が０．８５未満の場
合は硬化不十分となり、粘着性が残る。他方この比が１
．５を超えると遊離インシアネート基が空気中の水分と
反応して被覆層の７タレを生じ易１．）。

また、必要に応じて用いられる触媒は０〜１０重量部、
増量剤は０〜５００重量部、可塑剤は０〜１００重量部
が好ましい。

次に保護被覆層に用いるアクリルウレタン慰脂としては
、アクリルポリオールと末端イソシアネート基含有ウレ
タンプレポリマー（以下プレポリマーという）を反応さ
せたものが挙げられる。

アクリルポリオールとしては、メチルメタクリレート、
エチルメタクリレート等のメタクリレートモノマー、ア
クリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル
等のアクリル酸エステル、スチレン、ビニルトルエン等
のエチレン性不飽和モノマー等と、ヒドロキシエチルメ
タクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒ
ドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアク
リレート、アリルアルコール等の水酸基含有エチレン性
不飽和モノマーとを、公知の方法に従って共重合させて
得た共重合体等が挙げられる。

プレポリマーとしては、前記（Ｃ）化合物の水酸基を２
個以上有する化合物における低分子量化合物と前記（ｄ
）化合物における脂肪族イソシアネート、芳香脂肪族イ
ンシアネート等とを反応させて得たプレポリマー、また
は水と前記脂肪族インシアネート、前記芳香脂肪族イソ
シアネート等とを反応させて得たアダクト体等が挙げら
れる。

低分子量化合物としては、例えばエチレングリコール、
プロパンジオール、ブタンジオール、ジエチレングリコ
ール、トリメチロール等が挙げられる。

脂肪族インシアネートとしては、脂環式ポリイソシアネ
ートも含むものであシ、例えばヘキサメチレンジイソシ
アネート、イソホロンジイソシアネート、メチレンビス
（シクロヘキシルイソシアネート）、水添化トリレンジ
イソシアネート、水添化キシリレンジイソシアネート等
が挙げられ、また芳香脂肪族インシアネートとしては、
例えばキシリレンジイソシアネート等が挙げられる。

アクリルポリオールおよびプレポリマーは、室温で固体
もしくは粘稠物である場合が多いので、有機溶剤で希釈
するのが好ましい。また塗装時の粘度を適当なものとす
るためにも有機溶剤を使用して粘度調整をするのが好ま
しい。

こ＼で用いられる有機溶剤としては、アクリルポリオー
ルおよびプレポリマーとの相溶性があり、適当な揮発性
を有しており、かつ水酸基およびインシアネート基と反
応しない有機溶剤を選ぶべきである。

一般には、芳香族炭化水素系溶剤として例えばトルエン
、キシレン、エステル系溶剤として例えば酢酸エチル、
酢酸ブチル、ケトン糸溶剤として例えばアセトン、メチ
ルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられ
る。

アクリルポリオールおよびプレポリマーは、ＮＣ０１０
Ｈの比が０．５〜２，０の範囲になるように使用するの
が好ましい。この比が０．５未満の場合、アクリルウレ
タン樹脂の架橋密度が不充分である。

また２、０を超えた場合、過剰のインシアネート基の影
響により黄変し之り、７クレを生じる場合があるＯ さらに必要に応じて充填剤、触媒、酸化防止剤、紫外線
吸収剤、顔料等を用いる。これらの量は任意である。

次に本発明に使用する金属としては、例えば鋼管、矢板
、鋼板、型鋼等が挙げられる。具体的には、海洋構造物
、港湾河川護岸構造物、橋梁等、屋外に設置される構造
物における杭用鋼管、鋼管矢板、鋼矢板およびＨ型鋼等
の金属材料として使用される。また金属は、あらかじめ
ブラスト処理を行ない、その上にプライマーを塗布して
密着性の向上を図るのが好ましい。

次に本発明の金属塗装物を得るためには、最初に、金属
を主被覆層で被覆する。これは次のような方法で行なう
。

（１）　（ａ）ポリオール、（ｂ）ポリオール、（Ｃ）
化合物、必要に応じて用いられる触媒、増量剤、可塑剤
の所定量をあらかじめ均一に混合し次第−液と、（ｄ）
化合物の第二液とを別々に貯蔵し、使用時第−液と第二
液とを二液混合型スプレー塗装機を使用して混合し金属
に塗布する。

（２）（ａ）ポリオール、（ｂ）ポリオール、（ｃ）化
合物の各々の一部と（ｄ）化合物の全部とを反応させた
第−液（プレポリマー）と、（ａ＞ポリオール、（ｂ）
ポリオール、（Ｃ）化合物の各々の残部と必要に応じて
用いられる触媒、増量剤、可塑剤を均一に混合した第二
液とを別々に貯蔵し、使用時第−液と第二液とを混合し
てコテで金属に塗布する。

（３）一般にポリウレタンフォームの製造に使用される
多成分混合発泡機を使用して金属の上部より各成分を混
合した混合液を流し、コテ等で均一に塗布する。

これらの方法において、硬化速度は触媒量によって加減
することができる。また塗布は比較的厚塗り、例えば塗
膜の厚さを１　ｍｍ以上にするのが好ましく、場合によ
っては一回の塗布で所望の厚みに達しない場合、重ね塗
りしてもよい。

次に主被覆層の表面を保護被覆層で被覆する。

これは次のような方法で行なう。

アクリルポリオール、必要に応じて用いられる充填剤、
触媒、酸化防止剤、紫外線吸収剤、顔料等の所定量をあ
らかじめ均一に混合した第−液と、フッポリマーからな
る第二液とを別々に貯蔵し、使用時第−液と第二液とを
二液混合型スプレー塗装機を使用して混合し、塗布する
が、または第−液と第二液とを混合し、ローラーまたは
ハケによって塗布する。

保護被覆層は耐候性に優れているので比較的薄塗りで、
主被覆層に対する保護の役目を果す。従って塗膜の厚さ
を０．０２〜０．３　ａｍにするのが好ましい。

また保護被覆層は主波Ｍ層の硬化状態に関係なく充分な
密着力を示すので、主被覆層を金属等に塗布した直後で
も、または主被覆層が完全に硬化した後でも保護被覆層
を塗布できる。従って金属塗装物の補修が容易である。

以上のとおり本発明によれば、吸水性、耐水性、耐衝撃
性、絶縁抵抗性、防食性等の特性をこすぐれ、しかも乾
燥性、硬化性等の作業性にすぐれた金属塗装物を提供す
ることができる。

以下実施例により本発明を説明する。実施例中「部」と
あるは重量部、「％」とあるは重量％による。

実施例 （ａ）ポリオール、（ｂ）ポリオール、（Ｃ）化合物、
触媒、可塑剤、増量剤を均一に混合した第−液と（ｄ）
化合物の第二液を二液混合型エアレススプレー塗装機に
よってあらかじめショツトブラストしてプライマーを塗
布した鋼板に塗膜厚さが２ｍｍになるように塗布し、主
被覆層とした。なお、実験例１〜２および比較例１〜３
におけるＮ　Ｇ　Ｏｌｏ　Ｈ比は１゜０５である。

次に、アクリルポリオール（不揮発分５０％）３０部、
充填剤としてタルク３５部、顔料として酸化チタン２，
５部、紫外線吸収剤２部、酸化防止剤２　ｇ　、メチル
エチルケトン１０部、トルエン１８．５部を均一に混合
したものを第−液とした。

トリメチロールプロパンとへキサメチレンジイソシアネ
ートを反応させて得たプレポリマー（不揮発分７５％、
インシアネー）１２．５％）４２部、酢酸エチル５８部
を混合したものを第二液とした。

第−液４００部、第二液１００部、酢酸エチル１００部
、トルエン１００部を均一に混合して、主被覆層の表面
に塗膜の厚さが０．１　ｍｍになるようにスプレー機に
よって塗布し、保護被覆層とした。

なお、実験例１〜２および比較例１〜３におけるＮＣ０
１０Ｈ比は１．０である。得られた金属塗装物の性状に
ついて第１表に示す。

（以下余白） ×１；　水酸基価４６．５ＦＶＫＯＨ／７．ＡＲＣＯ社
製※２：　水酸基価５６ｍｇＫＯ，Ｈ／７．第一工業製
薬■製※３：　水酸基価４２０ｍｇＫＯＨ／７．第一工
業製薬■製※＋：　水ｅ基価４８０＋＋ｙＫＯＨ／７　
、第−工業製薬側腹※５：　ＪＩＳ　Ｋ６３０１に従っ
て測定した。

※６：　ＪＩＳ　Ｋ７１１４に従って測定した。

※ａ：　ＡＳＴＭ　Ｄ２５７に従って測定した。

第１表から明らかなように、従来のポリウレタン樹脂の
金属塗装物は、いずれもサンシャインウエザオメーター
に２０００時間曝露したとき、表面がチョーキングする
のに対して、本発明の金属塗装物は他の塗膜性能を損う
ことなしに耐候性が大幅に改善されていることが認めら
れる。

本発明においてこれまで詳述したように、従来のポリウ
レタン樹脂の金属塗装物は防食性能および塗装性は良い
が、耐候性が悪いので屋外では使用できなかったのに対
して、本発明の金属塗装物は、従来のポリウレタン樹脂
の金属塗装物と同等の優れた防食性能および塗装性を保
持し、かつ優れた耐候性を有するために屋外でも使用で
きるという大きな特徴を有しており、工業上きわめて有
意義なものである。

特許出願人　第−工業製薬株式会社 同　新日本製鐵株式食上 代　理　人　弁理士　赤　岡　辿　夫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）金属を塗膜で被覆して金属塗装物を得るにおいて
   一最初に１金属をポリウレタン樹脂からなる被覆層で被
   覆したものを、さらにアクリルウレタン樹脂からなる被
   覆層で被覆することを特徴とする金属塗装物。 （２ン　ポリウレタン樹脂として、 （ａ）分子の主鎖が炭素原子と水素原子のみで形成され
   、分子中に２個以上の水酸基を有し、水酸基価が１２０
   １ｎｇＫＯＨ／ｙ以下の高分子ポリオール〔以下（ａ）
   ポリオールという。〕と、（ｂ）　水酸基価が１２０ｍ
   ｇＫＯＨ／ｇ１以下のポリオール〔ただし前記（ａ）ポ
   リオールを除く。以下（ｂ）ポリオールという。〕と、 （Ｃ）　分子中に２個以上の水酸基および／またはアミ
   ７基を有し、水酸基価および／またはアミン価が１２０
   １ｎｇＫＯＨ／ｇｌより高い化合物〔以下（ｃｌ化合物
   という。〕と、 （ｄ）　有機ポリイソシアネート化合物〔以下（ｄ）化
   合物という。〕と、 必要に応じて （ｅ）触媒と、 （ｆ）　増量剤と、 （ｇ）　可塑剤 と金含み、各成分の配合比が１ （ａ）ポリオールが１００−ｘ重量部、（ｂ）ポリオー
   ルが１重量部（ただし工は０〜５０重量部）、 （ｃ）化合物が０〜３００重量部、 （ｄ）化合物が（ａ）ポリオール＋（ｂ）ポリオール＋
   （ｃ）化合物のすべての水酸基およびアミノ基に対する
   ＮＣＯ／（ＯＨ＋ＮＨ２）の比が０．８５〜１．５とな
   る量、 触媒が０〜１０重量部、 増量剤が０〜５００重量部、 可塑剤が０〜１００重量部 であり、かつ各成分を反応させて得られるポリウレタン
   樹脂を用いる特許請求の範囲第１項記載の金属塗装物。 （３）　アクリルウレタン樹脂としてアクリルポリマー
   と末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーを反
   応させたものを用いる特許請求の範囲第２項記載の金属
   塗装物。 （４）金属として鋼管を用いる特許請求の範囲第１項記
   載の金属塗装物。 （５）金属として鋼管矢板を用いる特許請求の範囲第１
   項記載の金属塗装物。 （６）金属としてＨ型鋼を用いる特許請求の範囲第１項
   記載の金属塗装物。 （７）金属として鋼板を用いる特許請求の範囲第１項記
   載の金属塗装物。