JPS60260662A - 防食用組成物 - 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】 （１）　発明の目的 「産業上の利用分野」 本発明組成物は、金属の防食用に用いられる組成物に関
するもので、特に腐蝕し易い鉄を用いて製造されるタン
ク、橋梁、屋根等の構造物の防食に特に利用され、土木
建築分野で有効なものであるが、その他の分野において
も金属の防食が必要とされる場合には利用できるもので
ある。

「従来の技術」 金属製建築物や建造物たとえば鉄製タンク、橋梁、屋根
等の防食には、従来より防錆塗料やセメント系被覆材が
広く用いられてきている。

しかしながら、それらはいずれも下記に述べる様に長所
も有するが欠点をも有するものである。

防錆塗料とはエポキシ樹脂、塩化ゴム、アルキッド樹脂
、ビニール樹脂等の塗膜形成材料と亜鉛、鉛系の防錆顔
料よりなるものであり、防錆顔料の犠牲陽極作用と塗膜
による酸素及び水の遮断作用に基き防錆機能をはだすも
のであるが、従来の塗膜は厚塗り不可能なため塗装欠陥
によるピンボールの発生、下地処理不良による塗膜の浮
き、ハガレ、機械的損傷による金属面に達する塗膜の傷
等により防錆上の弱点が発生し易く、一旦錆が発生した
場合は発錆部より急があり、十分なメンテナンスを施す
ことが難しいという欠点を有するものである。

一方セメント系被覆材は固有のアルカリによる防錆機能
を発揮するものであり、有機系材料にない特長を保有し
ている。

すなわち厚塗りが可能であるため塗装欠陥が発生しにく
く、たとえ欠陥部が発生しても、自閉作用により錆が拡
大しにくいことや、補修が容易であるという特長がある
がＯｊ＠＠＠Ｑ＠・・金属面に対する密着性が不充分で
ハガレが発生したり、弾性がないため、金属のわずかな
動きに追従できず割れが発生したり、水密、気密性が乏
しいため、中性化や塩害の作用を受け早期に防錆力を失
うなどの欠点を有しているものである。

「発明が解決しようとする問題点」 本発明は、従来の防食用組成物が有していた欠点、すな
わち、耐久性能に乏しいとか補修性能に欠けるという問
題を解決するべく鋭意検討してなされたものである。

（２）発明の構成 「問題点を解決するための手段」 本発明は、上記諸問題点を解決し、優れた耐久性と良好
菅施工性を有する防食用組成物に関するものであり、上
記諸問題点の解決がセメント１００重量部に対して、ガ
ラス転移温度２０℃以下のカチオン性アクリルエマルジ
、ンヲ樹脂分換算で３０重量部を越え１００重量部以下
の量含有していることを特徴とする防食用組成物により
図れることを見出してなされたものである。

０　セメント 本発明におけるセメントは特に限定されたものでなく、
ポルトランドセメント、アルミナセメント、水硬セメン
ト、混合セメント等の酸化カルシウムと酸化ケイ素を主
体としてなるー　゛般的なものでよく、それらを単独ま
たは混合物、５ユ□オゎ、よよい。　・、（ Ｏアクリルエマルジョン 本発明におけるガラス転移温度２０℃以下のカチオン性
アクリルエマルジョンとは、アクリル酸エステル及びメ
タアクリル酸エステルの一種以上を好ましくは２０〜１
００重量％より好ましくは！１５〜１００重量％含む単
量体又は単量体混合物を通常のエマルジョン重合方法に
より重合して得られるエマルジョンであり通常固形分濃
度が３０〜７０重量係のものである。

上記アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの具
体例としては、アクリル酸及びメタクリル酸のメチル、
エチル、ｎ−プロピル、ｉｓ。

−プロビル、ｎ−ブチル、１ｓｏ−ブチル、ｓｅｅ−ブ
チル、ｎ−アミル、１ｓｏ−アミル、ｎ−ヘキシル、ｎ
−ヘプチル、オキソヘプチル、ｎ−オクチル、２−エチ
ルヘキシル、ｎ−ノニル、オキソノニル、ｎ−デシル、
オキソデシル等のエステルがある。

上記アクリル酸アルキルエステル以外にアクリルエマル
ジョンの製造に用いられる単量体としてはアクリル酸エ
ステル及びメタクリル酸エステルと共重合可能なビニル
系単量体があり、具体的にはアクリル酸又はメタクリル
酸、エチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデ
ン、アクリロニトリル、スチレン、ブタジェン、アクリ
ルアマイド、メチロールアクリルアマイド、ビニルプロ
ピオン酸エステル、イタコン酸エステル、マレイン酸エ
ステル、クロトン酸エステヘジメチルアミノエチルメタ
アクリル酸エステル、トリメチルアミノエチルメタアク
リル酸エステル塩酸塩、などが用いられる。

本発明に於いてアクリルエマルジョンの製造に用いられ
る単量体中のアクリル酸エステル及びメタクリル酸エス
テルが２０チ未満では防食材としての耐候性が低下する
欠点があり、好ましくない。

エマルジョンをカチオン性にする方法としては前記単量
体をカチオン性界面活性剤の存在下通常公知のエマルジ
ョン重合法によって製造する方法、又は、ノニオン性及
び又はアニオン性界面活性の存在下に公知のエマルジョ
ン重合法により得られたエマルジョンにカチオン性界面
活性剤を添加混合することによってカチオン性にする方
法がある。

エマルジョンをカチオン性にするために用いられるカチ
オン性界面活性剤としては、一般市販の２級及び３級ア
ミン型の界面活性剤と、４級アンモニウム塩型の界面活
性剤があるが、金属面への密着性をより向上させる、４
級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤の使用が好
ましい。

４級アンモニウム塩型の界面活性剤の具体例をあげれば
ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリ
ルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジ
メチルアンモニウムクロライド、アルキルベンジルジメ
チルアンモニウムクロライド、ラウリルジメチルベンジ
ルアンモニウムクロライドなどである。

、　本発明においてアクリルエマルジョンをカチオン性
にすることによってはじめて、金属面への密着性が飛躍
的に向上し、セメント及び骨材の良好な分散体が得られ
るために、水蜜性や気密性に優れた硬化物が得られる、
耐久性に優れた防食材の原料となり得るのである。

本発明のアクリルエマルジョンはガラス転移温度が２０
℃以下のものであるが、ここでいうガラス転移温度（以
下Ｔｇ点と称す。）とは無定形重合体の各種性質が急変
する温度で、この温度以下では重合体の無定形部分の分
子セグメントの運動が凍結されるような温度である。

アクリルエマルシロンのＴｇ点が２０℃以下ということ
は、アクリルエマルシロンを構成する重合体のＴｇ点が
２０℃以下であるということで會り、そのＴｇ点を実際
に測定するには一例として種々の温度での熱膨張を測定
してそれぞれの温度に対して比容積をプロットし、得ら
れた曲線で屈曲している点の温度をめる一般的な方法が
用いられる。

しかし、実際的には、単独重合体のＴｇ点は・、ｉ すでに知られており、共重合体のＴｇ点は、個　Ｃ々の
単独モノマーより成る単独重合体のＴｇ点の値が知られ
ている場合、次の計算式によってめる事ができる。

Ｗ、：成分１０重量分率。

Ｗ、：成分２の　〃　。

Ｗｎ　：成分ｎの重量分率。

Ｔｇ、：成分１単独重合体のガラス転移温度（０Ｋ）７
ｇ２：　”　２　（’Ｋ） Ｔｇｎ：　〃　ｎ　（’Ｋ） ここでＷ、＋Ｗ２＋・・・・・・＋Ｗｎ＝　１である。

知られている主な単独重合体のＴｇ点をあげると（弧内
は全てＴｇ点）、ポリメチルアクリレート（８℃）、ポ
リブチルアクリレート（−５４℃）、ポリ２−エチルへ
キシルアクリレ−）（−５５℃）、ポリメチルメタクリ
レート（１０５℃）ポリスチレン（１００℃）ポリ酢酸
ヒニル（３０℃）ポリメタクリル酸（１３０℃）等であ
る。

次に共重合体のＴｇ点の計算例を示すと、ブチルアクリ
レート７０重量部（以下部と略す）スチレン３０部の共
重合体のＴｇ点は上式よりめると一２３℃となる。

以上、Ｔｇ点のめ方について説明したが、本発明に於け
る防食用組成物に用いられるアクリルエマルジョン中の
重合体のＴｇ点は上記の式およびＴｇ点（記載のないも
のは丸善■発行の化学便覧等を参照）から決められるも
のである。

本発明において、用いられるエマルジョンはＴｇ点が２
０℃以下好ましくは１０’Ｃ以下のアクリル樹脂を含有
するエマルシロンである。

アクリルエマルシロンのＴｇ点を２０℃以下にすること
により、はじめて、金属面上の本発明組成物による被覆
層が金属の膨張、収縮による動きや構造的な動きに対し
追従し亀裂や剥離を生じないのであり、２０℃を越える
ものでは期待できない作用である。

Ｔｇ点が２０℃以下のアクリルエマルジョンは前記した
様なアクリル酸エステル及びメタアクリル酸エステルを
重合して得られるものであるが、本発明においては炭素
数が６ないし１０、より好ましくは４ないし９のアルキ
ル基を有するアクリル酸アルキルエステルを重合して得
られるものが好ましい。

炭素数３ないし１０のアルキル基を有するアクリル酸ア
ルキルエステルを用いることにより、上記追従性をさら
に高めるとともに耐水、耐アルカリ性をさらに、本発明
組成物に付与することができ好ましい。

又アクリル酸及びメタクリル酸エステルの一部をメチル
及び又はエチルアルコールの（メタ）アクリル酸エステ
ルに変えて使用することにより更に良好な効果を得るこ
とができ好ましい。

その理由は、上記低級アクリル酸エステルはセメントア
ルカリにより加水分解されＣａ”＋イオンにより架橋構
造を形成するため、本発明組成物の強度、特に若材令時
の引張りや曲げ強度の向上効果を得ることができる。

低級（メタ）アクリル酸エステルの好ましい使用量はア
クリルエマルジョンを製造する単量１ 体中００．５〜１０重量係であり更に好ましくは１〜５
重量係である。低級（メタ）アクリル酸エステルの使用
量が１０チを越る場合は本発明組成物の硬化体の耐水性
が低下し、０．５チ未満の場合は架橋構造形成による上
記物性の向上を図ることができない。

Ｏ配合割合 カチオン性アクリルエマルジョンとセメントの配合割合
はセメント１００重量部に対し樹脂分換算でアクリルエ
マルジョン３０重量部を越え１００重量部以下であり、
少なすぎる場合は、金属面への密着性や、気密水蜜性が
低下し防錆効果が不充分となる。

エマルシロン量が１００％を越る場合は、セメントの自
硬性が損われるため強度が低下し、機械的損傷を受け易
くなる。

°　酊剤　１．（ 本発明組成物はセメントとカチオン性アク　（リルエマ
ルジｌンに加え珪砂、川砂等の細骨材を使用することが
でき、その好ましい範囲はセ２ メントに対し５００重量％以下であり、更に好ましくは
４００重量％以下である。

塗り厚が１■を越る場合の乾燥収縮による亀裂や剥離を
防止するためｉとは特に砂を５００％以下の量で使用す
ることが好ましい。

砂の使用量がセメントに対し５００チを越る場合は硬化
体の強度や水密、気密性が低下する。

さらにエマルジョンとセメントを用い本発明組成物を製
造する際、エマルシヨンよりもたらされる水だけでは混
線できないときは、軟度調整用に水を適量混合して使用
することもできる。

水のセメントに対する混和量はエマルジョンよりもたら
される水と新に追加する水の合計量で１００重量％以下
が好ましく更には６０嗟以下が好ましい。

水の量がｉｏｏ＊を超る場合は本発明組成物による硬化
物の数置性が低下するため、水密、気密性が低下する。

更に本発明組成物に加え従来公知のセメント混和剤の使
用が可能である。

具体例としてはメチルセルロース、ポリエチレンオキサ
イド等の保水剤、塩化カルシウムアルミン酸す）　ＩＪ
ウム等の急結剤、有機、無機質の繊維材料、消泡剤、リ
グニンスルホン酸ナトリウム、オキシカルボン酸、ポリ
カルゲン酸ナトリウム等の遅延剤１等があげられる。

Ｏ使用方法 本発明組成物の使用すなわち塗布方法としては、従来公
知の塗装方法が全て使用可能である。具体的にはへケ塗
り、ローラー塗り、金ゴテ塗り、エアースプレー等で塗
布可能である。

「作　用」 上記したように、防食用組成物に特定量のＴｇ点が２０
℃以下のカチオン性アクリルエマルジョンを用いること
により、金属面への密着性が優れ、セメントと良好薯こ
分散するため水密η気密性に優れた被膜が得られ、また
柔軟性のある被膜となるため金属の膨張、収縮による動
きや構造的な動きに追従することができ、結果として耐
久性に優れた防食材となり得るものな提供できるもので
ある。

「実施例」 次に実施例及び比較例をあげて本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明は実施例のみに限定されない。

実施例における部及び係はすべて実量部及び重量係であ
る。

又、実施例中における試験法は次のとおりである。

■　鉄板との密着性能 イ、初期接着カ フＸ１２Ｘ０．６ｃｍの黒皮鋼板に本発明組成物を２簡
厚で金ごて塗布し２１日間、２０℃、６部％ＲＨ環境下
で養生した。この試験体に４Ｘ４ａｍの大きさで鉄板面
に達する切り込みを入れ、引張り試験用治具（４Ｘ４Ｃ
１１１）をエポキシ、　系接着剤で取り付け、建研式接
着力試験器により接着力を測定した。

ロ、冷湿熱サイクル処理後の接着カ イ環と同様な方法で調整した試験体を一２０５ ℃＜４Ｈｒ）　＠ｓ　ｏ℃９０％Ｒ１−１（４１−１ｒ
）　（７）条件で１００サイクル経過後、２０℃６０チ
Ｒｌ−１で７日間乾燥しイ項と同様に接着力を測定した
。

ハ、耐水接着カ イ項と同様な方法で調整した試験体を２０℃の水中に４
週間浸漬後、２０℃６０チＩＬＨ１７日間乾燥しイと同
様に接着力を測定した。

■　下地の動きに対する追従性 ５Ｘ１０Ｘ０．０３ｃａｔ亜鉛メッキ板表面に０５話の
厚さで本発明組成物を塗布し２０℃、６０チＲＨ雰囲気
下で２８日間養生した。

その後１０絽ψの芯棒な支点にして試験体の長辺を中央
より屈曲し塗装面に亀裂が入る角度により追従性を判定
した。

■　防錆試験 ■項密着試験と同様な方法で試験体を作製後　゛裏面と
側面を密ロウによりシールして塩水噴霧試９、（ 験により２，０００Ｈｒ後の発錆の程度により防錆　Ｇ
・効果を調べた。

又前記試験体にクロスカットをいれた試験体を６ 作製し同様に防錆効果を調べた。

実施例１ アクリル酸２−エチルヘキシル４８部、アクリル酸メチ
ル２部、スチレン５０部、ポリオキシエチレンノニルフ
ェノールエーテル２部、ステアリルトリメチルアンモニ
ウムクロライド１部、２．２−アゲビス（２−アミジノ
プロパン）塩酸塩０．４部水１００部より成る組成物を
用い７０℃の温度で乳化重合を行い固型分濃度４Ｂ俤の
カチオン性アクリルエマルジョンを製造した。得られた
共重合体のＴｇ点は４℃であった。

このカチオン性アクリルエマルジョン７０部にセメント
１００部７号珪砂１００部、６号珪砂２００部を混練し
て本発明組成物を得た。

上記組成物を用いて試験体を調整し、各種特性を測定し
その試験結果を表２にまとめたが、鉄板との密着性、下
地の動きに対する追従性、防錆性能とも良好な性能を示
した。

実施例２〜３ 表１に示スアクリルエマルジョンを使用して表２に示す
、配合により試験体を調整した。

これの各種特性評価試験を実施した結果を表２に示すが
いずれも良好な性能を示した。

比較例１〜６ 比較例として表１１と示すアクリルエマルジョン使用し
て実施例１と同様に試験体を調整した。これの各種特性
試験の結果も表２に示すがいずれも本発明組成物により
得られるものに比べ著しく劣る結果であった。

比較例７ 市販防錆塗料（シアナミド鉛系速乾性防錆塗料）を使用
し、塗布量を１３ｋｐ／ｍ’にする以外はすべて実施例
１と同様に試験体を調整した。これの各種特性試験の結
果は表２にまとめたが、本発明組成物により得られるも
のに比べ著しく劣る結果であった。

（３）発明の効果 上記実施例において詳細なデータに基づいて本発明組成
物の特長を記載した様に、本発明組成物は金属の代表で
ある鉄板への密着性、鉄板の動きに対する追従性、防錆
性のいずれにおいても優れており、本発明によって得ら
れる効果は従来の防錆塗料やセメント系被覆材とは比較
にならぬ程のものであり、この様に優れた本発明組成物
は、金属特に鉄、鋼等を用いた建築物、構造物の防錆ｌ
こ優れた効果を発揮し、それらの分野において広く活用
できるものであり、本発明組成物による省資源の効果は
図り知れぬものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　セメント１００重量部に対してガラス転移温度２
   ０℃以下のカチオン性アクリルエマルジ、ンを樹脂分換
   算で３０重量部を越え１００重量部以下の量含有してい
   ることを特徴とする防食用組成物。