JPS61110545A - 防錆塗装鋼材 - 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】 〈産業１−の利用分野〉 本発明は、エポキシ樹脂系粉体塗料を用いて鋼材表面に
対する防食性、耐衝撃性の伊れた塗膜を形電、してなる
防錆塗装鋼材に関するものである。

〈従来技術とその問題へ〉 港湾、河川の護岸や構造物の建設材料として使用されて
いる鋼矢板、鋼管矢板、鋼管杭は、陸！−で使用される
場合とことなって、飛沫帯や干満帯付近での腐食が極め
て激しいために穴あきとなり、構造物の倒壊というよう
な事態になる！＃（がある。

特に、構造物の中で飛沫帯より１一部では７１＋＋中部
のように電気防食法が適用できないのでＰ！ｉ装系の防
食法が従来から用いられている。このような用途には、
常温硬化型のエポキシ系数ネ１やタールエポキシ系塗料
が最もよく使用されている。

鋼管杭、鋼矢板などの鋼材のＵｊ錆塗装は禍１１〜物の
建設後実施するよりも、これらの鋼材を袈循した後で工
場内で塗装したものな出荷する方が、塗装工程にかかる
費用の低減化や高品質化が図れるために近年増加してい
る。

このような目的に、前述のエポキシ系塗装１゜タールエ
ポキシ塗装゛１を使用すると各種の問題が生ずる。すな
わち、常ＷｉＡｌｉＩＩＩ化型のエポキシ系塗装１は文
献（藏腎；塗料の研究、　Ｎｏ、ＩＯ２，９４（１９８
］））に示されているように、耐水性などは充分な性能
を保持しているとは言えず、耐水性を特に要求される場
合は１＾１形エポキシ樹脂とポリアミド樹脂を硬化剤と
し、多品の顔ネ１を含有するものが使用されている。し
かし、このＩＩＩでも数十年に渡っての長期の耐水や耐
海水性は期待できない。

そのために、エポキシ系塗料では室温で液状のエポキシ
樹脂とポリアミド樹脂硬化剤を組み合わせた無溶剤型塗
装１を、文献、鈴木、吉川、加門；第６回鉄構塗装技術
懇談会資＄４　、　Ｐ、５０．（１９８３年１０７’１
ｌｌＦＩ〜１２日）に示されるように、前述の鋼橋；１
１１物に対して２０００　μｍ以りの超厚Ｉｆ装してい
るが、塗装材ネ４費が従来のエポキシ系塗料よりも人゛
幅に高くなるのが欠截である。

さらに、もう一方のタールエポキシ系塗料は文献（鈴木
二色材、　５４，７５９．（］ｆｌ１８１））に示され
ているように水蒸気及び酸素透過性が他の塗料よりも低
いために耐水性を要求される部分では最適なものである
と言えるが、丁場塗装したこれら鋼材を運搬及び吊込み
峙や、さらに土中へ打設する際。

エポキシ系塗料塗膜よりも塗膜表面の硬度が低いので傷
がつきやすく、結央的には一部に膜厚の極めて薄い部分
ができるために、この部分の耐水、耐海水性は劣る点が
開開となっている。

このような問題点を総合してみると、鋼管杭。

鋼矢板などのような防錆塗装を工場塗装して出荷するト
での要求性能を箇条書きしてみると次のようになる。

（１）塗装した構造物を長期にわたり、海洋環境中に暴
露した際に、傷周辺からの塗膜の剥離や塗膜の電気抵抗
値が高く、安定していること。

（２）鋼管杭、鋼矢板、鋼管矢板の場合は、土中に打設
する際の衝撃力や土壌との摩擦によっての傷がなるべく
少ないこと。

（３）塗装作業の中で硬化養生に必要な時間が１０いこ
と。

（４）塗装膜厚が神〈ても充分な防食性を保持している
こと。

（５）海中部で有効な７ｒｔ気防食を併用した場合、塗
１１ｇ８欠陥部からの剥離が少ないこと。

本発明はこのような問題点を解決のための手段として次
の１１髪を溝慮してなされたものである。

（Ｔ″）塗膜の耐水や耐海水性を向上させるために、吸
水を低下させる。

・９＋＃Ｉ膜の耐傷つき性を向ｌ−させるために、ある
収電“表面硬度なｈ　Ｉｆ　、塗膜の強靭性を向コーさ
せるために、熱硬化型塗料を用いる。

・ゴＪ塗装争硬化に要する時間を短縮するために熱硬化
型塗料を用いる。

・４〉塗装＋１９厚が薄くても防食性能を保持させるた
め、防錆顔料としてトリポリリン酸アルミニウムを併１
１１する。

（９塗Ｈ’Ｊの耐衝撃性を向トさせるために、ゴム変性
エポキシ樹脂を塗装４成分中に添加する。

すなわち、本発明は、鋼材の表面を所定温度に加熱し、
エポキシ樹脂と硬化剤を主成分とするもの１００重１部
に対して、トリポリリン酸アルミニウムを５〜５０重量
部を含有し、吸水率が８０℃の温水に１０日間浸漬後の
値が７％以下である粉体塗料を塗装し、次に、該塗膜が
溶融してから完全硬化状態に至るまでの間に、ブタジェ
ンを主成分とするゴム成分で変性したエポキシ樹脂およ
び硬化剤を主成分とし、吸水率が８０℃の温水に１０日
間浸漬後の値が３％以下である粉体塗料を塗装してなる
ことを＃黴とする防錆塗装鋼材を提供する。

以下１本発明の内容を更に詳細に説明する。

本発明は、エポキシ樹脂系粉体塗料を用いて鋼材表面に
対する防食性、耐衝撃性の優れた塗膜を形成した防錆＠
装鋼材を提供しようとするものである。

本発明を適用する鋼材としては、鋼管杭、鋼管矢板、鋼
矢板にかぎらず、厚鋼板、薄鋼板などの鋼表面と、これ
らの表面を亜鉛、アルミニウム、錫、鉛、ニッケル、ク
ロム、銅などを鋼材表面にめっき、溶射などの方法によ
って、予めコーチングしたものに対しても適用でき、そ
の硬化を発揮することが可能となる。

本発明の特徴は所定の温度に過熱した鋼材表面に対して
密着性、防食性の良好なエポキシ樹脂とアミン系硬化剤
などを主成分とする粉体塗料にトリポリリン酸アルミニ
ウムの粉末を添加することによって海水中での防食性を
強化した塗料「下塗り塗料」を用い、下塗り塗装゛ｌを
予熱した鋼材面に塗装し、その塗膜が溶融状態から硬化
状態に変化するまでの過程で、エポキシ樹脂と硬化剤よ
りなるド成分にゴム成分を分散してなる１−遭り用粉体
塗＄１　ｒ　ｌ−塗り塗料」を塗装し、トと下の塗膜を
同時に完全硬化させることによって、耐衝撃性及び防食
性が優れた＃装鋼材を提供することにある。

本発明の下塗り用塗料に用いられるエポキシ樹脂として
はビスフェノールをのもの、即ち、ビス（４−ヒドロキ
シフェニル）アルカンとエピクロルヒドリンとを反応さ
せて得られる常温で固体のエポキシ樹脂であり、そのう
ち、軟化点７０〜１２５℃、敬平均分子Ｊｉ７００〜４
０００のものが用いられているが、ビスフェノール型と
は異なった構造のエポキシ樹脂でも使用できる。これら
のエポキシ樹脂を硬化させるための硬化剤としては粉体
塗料用として、一般的に使用されているジシアンジアミ
ド系、酸無水物系、芳香族アミン系、多価フェノール系
などの中で、硬化塗膜の吸収率が低い芳香族アミン系、
多価フェノール系が好ましい。

下塗り用塗料に用いられる防錆顔料であるトリポリリン
酸アルミニウムは化学式 Ａ交Ｈ２Ｐ３０１ｏ　　壷２Ｈ２０を主体とするもので
あり、この場合、この防錆顔料をエポキシ樹脂と硬化剤
の樹脂成分に添加する量は、樹＠成分ｌＯＯ重串部に対
してトリポリリン酸アルミニウムの添加１−が５〜５０
重量部の範囲で本発明の効果が発揮される。ここで、こ
れらの顔料が５！１ｉｆ１１部未満では塩水浸漬中の耐
食性向１−に効果がなく、逆に５０重１部を越える場合
は、１′＃膜が陥くなるためにｍ１ｔｉｌＩｉ性の低下
と塗膜の吸水率の増加によってブリスターが発生するよ
うになる。

ここで重要な点は下塗り塗膜の吸水率である。

すなわち、トリポリリン酸アルミニウムのような顔料は
水に対して、一部可溶性となり下地後面と反応する１日
とよって防錆力を発揮する。このような防錆顔料を多く
含むものは塗膜の一部が木に可溶となるために、塗膜の
１１１１潤及び塗膜の強度の低下を伴なう、それ故、こ
れらの顔料を添加する塗装４樹脂自体の吸水率をなるべ
く低くすることが重要である。

この点に関して我々の多くの検討結果から、トリポリリ
ン酸アルミニウムを含有するエポキシ粉体塗装；１を塗
装し、完全硬化させた塗膜の吸水率が温１８’８０°０
の温水中で、１０日間浸漬した後、１艮υ、で評価した
値が７％以下であれば、塩水中での塗膜のブリスター発
生もなく、かつ塗膜の傷周辺での塗膜剥離も少なく、実
用り問題がない。

本発明に用いるト塗り用塗料はブっ２ジエンを主成分と
するゴム成分とエポキシ樹脂との混合物あるいは反応生
成物に硬化剤を配合してなる粉体塗お］である。具体的
には、該ゴム成分とエポキシ樹脂との混合物あるいは反
応生成物に硬化剤を配合してなる粉体塗料である。さら
に、前記の変性されたとは、上記ゴム成分とエポキシ樹
脂とを、巾に混合したもの及び該両成分の一部もしくは
全部を反応させたものの両者を指している。

ここでブタジェンを主成分とするゴム成分とは、ブタジ
ェンの重合体およびブタジェンと他の重合性化合物との
共重合骨体に反応性官能基を導入したものである。ブタ
ジェンと共重合せしめる他の重合性化合物としては、例
えば、アクリロニドニル、スチレン、メタクリル酸メチ
ルなどがあげられる。他の重合性化合物の含有量は共重
合体中５０重量パーセント以下が好ましい。

また反応性官能基としてはカルボキシル基、アミノ基、
エポキシ基などがあげられる。これらは上記重合体およ
び共重合体の末端または側鎖に１分子あたり少くとも２
倒置１−イＩしておればよい、さらに、ト記重合体およ
び共重合体の敬平均分子量は、特に制限されないが、２
０００〜５０００の範囲にあることが、本発明の！―記
［Ｉ的を達成する点において好ましい、このようなゴム
成分として、具体的には米国ビー、エフ。

グツドリッチ２１　Ｖの商品名、ｒ　）ＩＹ−ＣＡＲＣ
ＴＢＮ１３００Ｘ８１．　　［！（ＹＣＡＲＡＴＢＮ　
１３００Ｘ１６Ｊなどがあげらる。

１記のコム成分で変性するエポキシ樹脂としては、前記
の下塗り塗装′１に用いられるビスフェノール型のエポ
キシ樹脂が同様に使用できる。これらのエポキシ樹脂と
ゴム成分の割合は、前者１００！ｒ！鼠部あたり、後者
１〜５０重呈部、好ましくは５〜３０重鼠部である。ま
た、該成分を予め反応させるには、１４記構虚、割合内
で混合し、トリエチルアミンのような塩基性触媒の存在
下で１００〜２００°Ｃに加熱することによって、両成
分の反応が容易に行なわれている。十塗り塗料の硬化剤
としては、前記に下塗り用塗装１に使用されている硬化
剤が使用できる。

しかしながら、下塗り塗Ｈと同様に、ｌ−塗り塗膜も吸
水率を低くおさえる事が重要である。すなわち、１−塗
り塗膜はその役割からして、直接、海水などに接触する
ので、水分を塗膜の中に浸透させないようにするために
は塗膜の吸水率を低くおさえる必要がある。このへに関
して、多くの実験結果から総合的に見ると、完全硬化さ
せた塗膜の吸水率が温度８０℃の温水中で、１０１１間
浸漬した後、重置法で評価したＷｔが３％以下であれば
問題はない。逆に、上塗り塗膜の吸水率が３％より大き
な塗装１を用いた場合は、海水中での防食性能の低下と
上塗り塗膜と下塗り塗膜間の層間剥離が生ずる。従って
、ｌ−塗り塗料［［１の硬化剤としては下塗り用塗料と
同様に吸水；↓ｌが低くできるｙ、香族アミン系、多価
フェノール系がＩＩ＋’ましい。

ト塗り用塗料と下塗り用塗装；ｌの塗装は粉体塗装後方
法の中で、静゛１「塗装法、ｌθ５動浸清塗装塗装など
を採用できるが、１−塗り川伝ネ；１及びド塗１１川塗
ネ°１を各々所定の膜厚になるように塗り…ねることに
よって、各々を中独に使用する場合よりも極めて性能の
すぐれたものがＶ造できる。すなわち、ド塗り用塗料の
膜厚は４０〜２００μ、１塗りｉｌｌ塗才４の膜厚は１
００〜８００鋳であることが１１−ｆましい。下塗り用
およびＦ、塗りｎ１塗膜のｆｌ’Ｊ厚がそれぞれ４０お
よび１００ル未満では本発明の［１的とする効果が１υ
ｌ待できないこととなり、下塗り用および１−塗用塗料
の膜厚がそれぞれ２００および８００＃をこえると、ブ
リスターの発生や塗装材ネ゛）費の増加が生じることと
なる。

本発明における下塗り用塗料の塗装とト塗り用塗装゛１
の塗装のタイミングは重要であり、下塗り用塗装゛１の
完全硬化状態になる前に上量り用塗料を重りかさねなけ
ればならない。すなわち、下塗り用塗料塗膜が完全硬化
した後で、上塗り塗料を塗装し、ｈＩＩＩ化させても１
−塗り塗膜と下塗り塗膜との間の層間密着性が強化され
ていないので、ｌ１ｌＦｔｔ撃性は低ドし、さらに長期
の塩水浸漬試験などで、上塗（１塗ＩＱとド塗り塗膜の
界面で、１−塗り塗膜が剥Ｎする現像が現われる。

〈発明の効果〉 これまで述べてきた本発明の方法によって得られた防錆
塗装鋼材（例えば海底パイプライン、埋設鋼管、海洋構
造物、鋼管杭、鋼管矢板、鋼欠板など）は、厳しい腐食
環墳や設置作業においても機械的損傷に絶え、かつ長期
間安定した防食性能を保持する。

本発明のもう一方の効果は、従来の無宿〜１エポキシ樹
脂塗料を２０００μ以ヒの膜厚で塗装する場合よりも１
本発明の塗装膜厚は最大１０００μ（１−塗りと下塗り
との合計で）でも、長間の防食性を保持していることか
ら、塗料材料費が大幅に低減できる。さらに、本発明の
塗料が熱硬化性であるために、常温硬化のエポキシ樹脂
塗料と比べて硬化養成に要する時間が極めて少なくなる
ので、製造に要する時間は低減でき生産性が向１−でき
る６ 〈実施例〉 以下、本発明を実施例および仕較例をあげて置体的に説
明する。

［実施例１］ ビスフェノール型エポキシ樹脂（商品名：エビコー）　
１００４）の１００重量部と多価フェノール硬化剤（商
品名：　ＤＸＩ７１）２０ｊｌＨｉ部、メチレンジトル
イジン２０重ｊＪ部に、トリポリリン酸アルミニウム（
商品名二にホワイト）２０重監部と階れＪ１整剤とを薄
融混練し、粉砕、分級して１１部均粒子（ヱ４０１Ｌの
ｔ′塗りＩｌｌ粉体塗料を（！シだ。

次に、エポキシ当艮約７００のエポキシ樹脂とＨＹＣＡ
ＲＣＴＢＮ１３００Ｘ８　　（カルボキシル基含有液状
ブタジェン・アクリロニトリル共重合体）との反応生成
物１００部とエポキシ当址約ｔｏｏｏのエボキう樹＋＋
１ｉ　１００部、ベンガラ４０部、多価フェノールＩｉ
ψ什、剤（商品名：　ＤＸｌ？＋　）　２５部と垢、れ
工ｌ　！　６１１　”Ｇを溶融混練し、粉砕、分級して
ｌ二帯り用の粉体塗よ１を（！また。

厚さｌ０ＩＩｌｆｆｉの昔通鋼板（５Ｓ４１）を４０メ
ツシ、のアルミナでサンドブラスト処理し、その後、ｇ
Ｉｌｌ扱の表明温度が１８０℃になるように予熱１７、
前記のド塗りｌｌ’ｌ塗ネ；塗装膜厚１５０ＩＬになる
よう静電塗装機にて塗布し、直ちに）−塗り用拳料を１
１＾１１／　４５０μになるように静電塗装機にて塗布
１、．２００℃の炉中で６分間硬化させてから室温で綾
んし、防錆塗装鋼材を得た。

ｒ　’ｌ’　ｈｌｌ、例２］ 実施例１の下塗り１１１塗料中にトリポリリン酸アルミ
ニウム５１征部添加した以外は実施例１と同じようにし
て防錆塗装鋼板を得た。

［実施例３］ 実施例１の下塗り用塗装；Ｉ中にトリポリリン酸アルミ
ニウム５０玉址部添加した以外は実施例１と同じように
して防錆塗装鋼板を得た。

［比較例１］ 実施例１の下塗り用捨ネ：ｌ中にトリポリリン酸アルミ
ニウムの添加柾が７０重Ｍ部である以外は実施例１と同
じように防錆塗装鋼板を１１＃た。

［比較例２］ 実施例１の下塗りおよび１塗り用塗装１にＩＩ＋いられ
ている多価フェノール硬化剤のかわりに変に１ジシアン
ジアミド５部と２−ウンデシルイミダゾール０．３重量
部を用いる以外は実施例１と同じようにして防錆塗装鋼
板を得た。

［比較例３］ 実施例１の下塗り用塗装；１中にトリポリリン酸アルミ
ニウム２重址部添加した以外は実施例１と同じように防
錆塗装鋼板を得た。

［比較例４］ １塗り１１１塗ネ゛１として、ビスフェノール型エポキ
シ樹１１ｈ（商品名：エピコート　＋００４）１００重
量部と多価フェノール硬化剤（商品名ＤＸＩ７１）２０
部地部、メチレンジトルイジン２０重量部に輸れ３Ａ整
剤よりなる粉体塗料以外は実施例１同じように防錆塗装
鋼板を得た。

Ｉ−記実施例および比較例で得た塗装板についてド記の
種々の性能試験を行なった。性能試験結果は表１に示す
とおりである。

ｒｌＩｌ）ｌ＠ｉ　ｖｌ＃性試験１ ガーＩ・ナー衝撃試験機を用い、ＡＳＴＭＧＩ４のノ】
ツノ、に準じて試験を行なった。試験温度は２３°Ｃと
した。

［＋＋ｌｉ４陰極剥瑚性試験］ 塗装板に直径５■の下地鋼面まで達する穴をあけ、２３
°Ｃの３％ＮａＣｌ水中で、塗装板に−１，５■の電位
をＩｆえ、６０１１間の試験を行なった。試験後、初１
ｔＪＩ穴からの塗膜の剥離距離を測定し、耐陰極性剥離
性の目安とした。

この試験は７ｈ洋構造物やパイプラインのような構造物
に対して、防食方法に塗装と電気防食を併用する際に要
求される重要な特性である。

［＃塩水性試験］ 塗装板に直径５■の下地鋼面まで達する穴を開けてから
、６０°Ｃの３％ＮａＣｌ水中に、９０口間浸漬し、試
験後、初期穴からの塗膜の剥離距離を測定した。

［電気絶縁抵抗試験１ ８０°Ｃの３％ＮａＣｌ水溶液に塗装板を３０１１間浸
漬した後、室温でＤ　Ｉ　Ｎ　３０Ｂ？＋の方法で絶縁
抵抗値を測定した。

以ヒ、表１に示す試験結果から明らかなように、本発明
による防錆塗装鋼材は、ｆｉｔ別撃性、銅塩水性、耐陰
極剥離性にすぐれた性能を持つことが明らかである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋼材の表面を所定温度に加熱し、エポキシ樹脂と硬化剤
   を主成分とするもの１００重量部に対して、トリポリリ
   ン酸アルミニウムを５〜５０重量部を含有し、吸水率が
   ８０℃の温水に１０日間浸漬後の値が７％以下である粉
   体塗料を塗装し、次に、該塗膜が溶融してから完全硬化
   状態に至るまでの間に、ブタジエンを主成分とするゴム
   成分で変性したエポキシ樹脂および硬化剤を主成分とし
   、吸水率が８０℃の温水に１０日間浸漬後の値が３％以
   下である粉体塗料を塗装してなることを特徴とする防錆
   塗装鋼材。