JPS6150660B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は塗膜硬化方法に関し、さらに詳しく
は、アルキルシリケート系高濃度亜鉛粉末塗料の
塗膜の硬化を促進する方法に関する。 アルキルシリケート系高濃度亜鉛末塗料は、基
本的には、アルキルシリケート（珪酸アルキルエ
ステル）、亜鉛末及び溶媒（通常はアルコール、
エーテル又はエステル系の溶媒）の３成分よりな
り、該亜鉛末を乾燥塗膜基準で60〜95重量％とい
う高濃度で含有する塗料で、この塗料から形成さ
れた塗膜中のアルキルシリケートは水分の作用に
より加水分解されてシラノールを生成し、そのシ
ラノールの少なくとも一部は相互に脱水縮合して
ポリシロキサンとなり、そして上記シラノール及
び／又はポリシロキサンは存在する亜鉛末と反応
して三次元的に硬化するものである。このアルキ
ルシリケート系高濃度亜鉛末塗料は優れた防食性
を有しており、船舶、海上構築物などの大型鋼材
構築物におけるメインテナンスフリーの重防食用
塗料として使用されている。また、最近では、海
上コンテナーや産業機械等の分野でも、このアル
キルシリケート系高濃度亜鉛末塗料を使用する需
要傾向があるが、このアルキルシリケート系高濃
度亜鉛末塗料の塗膜の硬化には長時間（通常、常
温で約24〜48時間程度）を要するため、一貫した
量産ラインシステムにのせることができないとい
う重大な欠点がある。 また、アルキルシリケート系高濃度亜鉛末塗料
は、前記のように亜鉛末を高濃度で含有する上
に、塗膜の硬化過程における脱水縮合により収縮
するために、塗膜厚が厚い場合、例えば約140μ
以上（乾燥膜厚）である場合には、塗膜にワレが
発生し、しかも乾燥硬化に要する時間も著るしく
長くなるという欠点がある。さらに、アルキルシ
リケート系高濃度亜鉛末塗料の塗膜は、その硬化
過程において、アルキルシリケートの加水分解に
より生ずるシラノール及び／又はその縮合物であ
るポリシロキサンと亜鉛末との反応により発生す
る水素ガスのために多孔質になる傾向があり、そ
の上にエポキシ塗料、タールエポキシ塗料、塩化
ゴム塗料等の上塗り塗料を塗装すると、上塗り塗
膜にピンホール、クレーター、肌荒等の塗膜欠陥
を生ずることが問題となつており、この塗膜欠陥
を防ぐため、上塗り塗料を何度も薄く塗り重ね
る、所謂上塗りのミストコート方式が採用されて
いるが、この方式は手数と日数を要するのみなら
ず、塗膜欠陥を完全に防止することができない場
合もあり、塗装工程上種々問題となつている。 本発明者らは、アルキルシリケートの加水分解
及び脱水縮合反応が水と塩基性物質の共存下に著
るしく促進されるという事実に着目し、アルキル
シリケート系高濃度亜鉛末塗料の塗膜を塩基性物
質含有水性液で処理するようにすると、該塗膜の
硬化が非常に促進され、硬化時間が著るしく短縮
されると共に、塩基性物質を含有する水性塗料を
用いる場合は、アルキルシリケート系高濃度亜鉛
末塗料を厚塗りしても塗膜にワレを生ずることが
なくなり、一貫した量産ラインシステムにおける
アルキルシリケート系高濃度亜鉛末塗料の使用が
可能となることを見い出し、本発明を完成するに
至つた。 すなわち、本発明によれば、アルキルシリケー
ト系高濃度亜鉛末塗料の塗膜を硬化させる方法に
おいて、基材にアルキルシリケート系高濃度亜鉛
末塗料を塗装した後、その塗膜を塩基性物質含有
水性液で処理し、それによつて該塗膜の硬化を促
進することを特徴とする塗膜硬化方法が提供され
る。 本発明の方法は、アルキルシリケート系高濃度
亜鉛末塗料を防食塗料として基材に塗装する迄の
工程は、通常の塗装工程と同様にして行なうこと
ができる。例えば、防食すべき基材例えば鋼材
を、ブラスト処理により除錆した後一時防錆用の
シヨツププライマーを塗装し、さらにアルキルシ
リケート系高濃度亜鉛末塗料の塗装前に再びブラ
スト処理又はパワーツール処理により除錆する
か、或いは上記シヨツププライマーの塗装を省略
し、上記の如く除錆した後、その除錆処理された
基材にアルキルシリケート系高濃度亜鉛末塗料を
塗装する。 防食塗料としてのアルキルシリケート系高濃度
亜鉛末塗料は、長期防食性を保持するためには、
乾燥膜厚が一般に少なくとも30μ、好ましくは約
60〜約140μ、さらに好ましくは約75〜約100μと
なるように塗装するのが有利であり、またその塗
装の方法としては、例えばエアレススプレー、エ
アスプレー、刷毛塗り、等公知の種々の手段を利
用することができる。 本発明において使用しうるアルキルシリケート
系高濃度亜鉛末塗料は、加水分解を受けてシラノ
ールに変りうるアルキルシリケート（珪酸アルキ
ルエステル）の、これを溶解する易揮発性の有機
溶剤中の溶液に、亜鉛末を分散させた基本組成を
有する防錆塗料を包含するものである。該加水分
解可能なアルキルシリケートとしては、特にアル
キルエステル残基の炭素原子数が８個以下、好ま
しくは４個以下のものが適しており、例えば珪酸
メチルエステル、珪酸エチルエステル、珪酸プロ
ピルエステル、珪酸イソプロピルエステル、珪酸
ブチルエステル、珪酸イソブチルエステル等が挙
げられ、これら珪酸エステルを溶解しうる有機溶
剤としては、例えばアルコール類（例：メタノー
ル、エタノール、プロパノール、イソプロパノー
ル、など）、エーテル類（例：エチレングリコー
ルモノエチルエーテルなど）、エステル類（例：
酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢
酸３−メトキシブチルなど）等が挙げられる。該
珪酸エステルの濃度は厳密に制約されるものでは
なく、その種類や溶剤の種類等に応じて広範に変
えることができるが、一般には、25〜45%(w/
ｖ）、好ましくは30〜40%(w/v)程度とすること
ができる。また、上記アルキルシリケートの溶液
中に分散せしめられる亜鉛末としては、平均粒径
が15μ以下、好ましくは10μ以下のものが有利に
使用され、該溶液中に、乾燥塗膜基準で少なくと
も60重量％、好ましくは65〜90重量％、さらに好
ましくは70〜85重量％の高濃度で配合される。 さらに、上記基本組成をもつアルキルシリケー
ト系高濃度亜鉛末塗料に対しては、例えば、充て
ん剤としてタルク、クレー、マイカ、ガラスフレ
ーク、炭酸カルシウム、バリタ、ベントナイト、
珪石粉等を通常の配合量で混合してもよい。 上記の如く所要膜厚だけ塗装されたアルキルシ
リケート系高濃度亜鉛末塗料の塗膜は、溶剤の少
なくとも一部を揮発せしめられた後、本発明の方
法に従い、塩基性物質含有水性液で処理される。 該水性液に含有せしめられる塩基性物質として
は、水に対する溶解度が少なくとも10%(w/v)、
好ましくは50%(w/v)以上の水溶液のものであれ
ば、無機塩基でも有機塩基でも使用可能であり、
無機塩基としては例えば、水酸化カリウム、水酸
化ナトリウムの如きアルカリ金属水酸化物：炭酸
カリウム、炭酸ナトリウムの如きアルカリ金属炭
酸塩：重炭酸ナトリウムの如き重炭酸塩、アンモ
ニア等が包含され、また、有機塩基としては例え
ば、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミ
ン、アリルアミン、シクロヘキシルアミン、ジエ
チルアミン、ジエタノールアミン、トリエチルア
ミン、ピリジン等の水溶性有機アミン類：フタル
酸、アジピン酸の如きジカルボン酸とエチレンジ
アミン、ヘキサメチレンジアミンの如きジアミン
との縮合により得られる水溶性アミノ末端ポリア
ミド：テトラエタノールアンモニウムクロライド
等の有機第四級アンモニウム塩が包含される。本
発明においては中でも水溶性有機アミン類が好適
であり、上記塩基性物質はそれぞれ単独で使用す
ることができ、或いは２種又はそれ以上組合わせ
て使用してもよい。 該塩基性物質の水性液中における濃度は臨界的
なものでなく、該塩基性物質の種類等に応じて広
範に変えることができるが、該水性液の重量を基
準にして一般に少なくとも10重量％、好ましくは
20〜70重量％、さらに好ましくは30〜60重量％と
することができる。 上記水性液は実質的に該塩基性物質の水溶液か
ら成ることができ、また該水溶液には、該水溶液
の粘度を調整するために、例えばポリビニルアル
コール、ポリビニルメチルエーテル、メチルセル
ロース等の有機増粘剤：或いはシリカ、活性白
土、ベントナイト等の無機増粘剤を配合すること
ができ、さらに、該水溶液には、アルコールなど
の水混和性有機溶媒を混入してもよい。 或いはまた、該水性液は上記の塩基性物質を含
有する水性塗料の形態であることができる。すな
わち、前記塩基性物質を通常の水溶性型又は水分
散型の水性塗料中に配合することができる。 水溶性型の水性塗料において、使用しうる樹脂
としては、アクリル樹脂、アルキド樹脂、ポリエ
ステル樹脂等を挙げることができる。具体的には
例えば、カルボキシル基含有アルキド樹脂：カル
ボキシル末端ポリエステル樹脂、カルボキシル基
含有アクリル樹脂：マレイン酸、フマル酸等の酸
により変性した樹脂（例：マレイン酸またはフマ
ル酸で変性しカルボキシル基を導入したクマロン
樹脂または石油樹脂等）等が挙げられ、これら樹
脂は前記塩基性物質で水溶性塩とした後に、それ
ぞれ単独で用いるか或いは２種またはそれ以上組
合わせて用いることができる。 一方、水分散型の水性塗料において、使用しう
る樹脂エマルジヨンとしては、酸化硬化型エマル
ジヨンおよびエポキシエマルジヨンが包含され
る。酸化硬化型エマルジヨンとしては、例えばマ
レイン化油、マレイン化アルキド樹脂、マレイン
化ポリブタジエン、マレイン化脂肪酸変性アクリ
ル樹脂等を乳化剤として用い、重合性ビニルモノ
マー（例：スチレン、アクリル酸エステルたはメ
タクリル酸エステルなど）をエマルジヨン重合し
て得られるビニル系重合体エマルジヨンが挙げら
れ、また、通常の界面活性剤を用いて乳化したア
ルキドエマルジヨンやこれにスチレン、アクリル
酸エステル、メタクリル酸エステル等を加えて重
合することにより得られるエマルジヨンもまた使
用することができる。 エポキシエマルジヨンとしては、オキシラン基
（エポキシ基）を分子中に２個以上含有するエポ
キシ樹脂（例：エピクロルヒドリン／ビスフエノ
ールＡ重縮合系など）を界面活性剤で乳化し、使
用直前に硬化剤（水溶性アミン、水溶性ポリアミ
ド樹脂等）を添加する二液性エマルジヨンが包含
される。 上記水溶性樹脂塗料の希釈剤は通常水である
が、少量の親水性溶剤例えば、エチルアルコー
ル、イソプロピルアルコール、ブチルアルコー
ル、セロソルブ、ブチルセロソルブ等を併用する
ことがあり且つそれが好ましい。 以上述べた塩基性物質含有水性液によるアルキ
ルシリケート系高濃度亜鉛末塗料の塗膜の処理
は、例えば該水性液を該塗膜上に常法に従い、例
えばエアレススプレー、エアスプレー、刷毛塗り
等の手段により塗布するか、或いは該水性液中に
アルキルシリケート系高濃度亜鉛末塗料による被
塗物を浸漬する等により行なうことができる。そ
の際の該塩基性物質含有水性液の付着量は、用い
た塩基性物質の種類や濃度に応じて広範に変える
ことができるが、該水性液中の塩基性物質の重量
を基準にして、アルキルシリケート系高濃度亜鉛
末塗料の塗膜１m²当り少なくとも0.1ｇ、好まし
くは１〜30ｇ、さらに好ましくは２〜15ｇ程度と
するのが好適である。 このように塩基性物質含有水性液で処理された
塗膜は次いで乾燥・硬化せしめることができる。
この乾燥・硬化は常温において或いは約100℃ま
での加熱下において行なうことができ、常温にお
いては約１〜４時間で、また約80〜100℃の加熱
下では約10〜15分間で乾燥・硬化を完成させるこ
とができる。この乾燥・硬化は例えば通常の赤外
線炉、遠赤外線炉、熱風乾燥炉を用いて行なうこ
とができる。また、この乾燥・硬化の途中又は終
了後、塗膜を酸水溶液で中和することができ及
び／又は水洗することができる。 さらに必要に応じて、従来から行われているよ
うに、アルキルシリケート系高濃度亜鉛末塗料の
硬化塗膜上には上塗り塗料例えばエポキシ塗料、
タールエポキシ塗料、塩化ゴム塗料等を塗装する
こともできる。 以上述べた本発明の方法によれば、塩基性物質
含有水溶液がアルキルシリケート系高濃度亜鉛末
塗料の塗膜中に浸透し、アルキルシリケートの加
水分解、及び／又は生成するシラノールの脱水縮
合によるポリシロキサンの形成、或いは該シラノ
ール及び／又はポリシロキサンと亜鉛末との反応
による高分子架橋反応を促進し、例えば、従来の
方法では常温で約24〜48時間もの時間を要した塗
膜の硬化を本発明の方法により約１〜４時間に短
縮することができ、また約80〜100℃の加熱硬化
条件下では、本発明の方法によれば、従来法の約
100分の１乃至約200分の１という短時間で硬化を
終らせることができる。かくして、本発明の方法
を利用すれば、アルキルシリケート系高濃度亜鉛
末塗料の塗膜の乾燥・硬化が著るしく促進され、
塗装工程における時間短縮を図ることができるの
で、これまで達成することのできなかつたアルキ
ルシリケート系高濃度亜鉛末塗料を用いる防錆塗
装工程の一貫した量産ライン化が可能となる。 しかも、本発明の方法によれば、アルキルシリ
ケート系高濃度亜鉛末塗料の厚塗りが可能とな
る。すなわち、従来法によれば乾燥膜厚が140μ
以上では塗膜のワレが生じ、厚塗りはできなかつ
たが、本発明の方法を使用すれば、乾燥膜厚が約
300μまでは塗膜のワレを生ずることなく塗布が
可能となり、従来塗膜厚が140μ以上という厚塗
りの塗膜を必要とした場合重ね塗りを行なつてい
たが、本発明の方法によりその手間をはぶくこと
ができ、工程の短縮化を行なうことができる。 さらに、本発明の方法によれば、アルキルシリ
ケート系高濃度亜鉛末塗料の長期防食性能を更に
一段と向上せしめることができ、また、水性塗料
型の塩基性物質含有水性液を使用する場合には、
該水性液による処理によつてアルキルシリケート
系高濃度亜鉛末塗料の塗膜層表面の凹凸、孔を塞
ぐことができ、上塗り塗膜のピンホール、クレー
ター、肌荒等を未然に防止することができる。 次に実施例及び比較例により本発明をさらに詳
しく説明する。 実施例 １ 鋼板表面のミルスケール、赤錆等をシヨツトブ
ラスト処理（処理程度はスウエーデイシユスタン
ダードでSa21/2以上）により除去したシヨツト
ブラスト処理鋼板に下記組成のアルキルシリケー
ト系高濃度亜鉛末塗料（）（SDジンクプライマ
ーZE1500、関西ペイント株式会社製）をエアレ
ススプレー塗装により乾燥膜厚75μになるように
塗装した。50℃で10分あるいは常温で30分乾燥し
た後、下記配合の硬化促進剤をエアスプレー塗装
により５μの塗布厚になるように塗装し、80℃で
10分あるいは常温で60分乾燥した。ついで１％リ
ン酸水溶液でその塗膜を中和、水洗して、100℃
で10分あるいは常温で３時間水切り乾燥した後、
塗膜性能を調べた。その結果を後記表１に示す。 アルキルシリケート系高濃度亜鉛末塗料（）
の組成： 液（ベース）： エチルシリケート樹脂 5.5重量部 ベントナイト 3.5 〃 イソプロピルアルコール ８ 〃 酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル
８ 〃 計25 〃 硬化剤： 亜鉛粉末 65 〃 珪石粉 10 〃 計 75 〃 硬化促進剤の配合： ジエタノールアミン 60 〃 上 水 40 〃 微粉末シリカ ３重量部 計 103 〃 実施例 ２ 実施例１と同じ方法でシヨツトブラスト処理鋼
板に下記組成のアルキルシリケート系高濃度亜鉛
末塗料（）（SDのジンクプライマーZE1500N、
関西ペイント株式会社製）を塗装した後、50℃で
10分あるいは常温で30分乾燥した。ついで下記配
合のエポキシエマルジヨン塗料をエアースプレー
塗装により125μの膜厚に塗装し、100℃で15分あ
るいは常温で16時間乾燥した後、塗膜性能を調べ
た。その結果を後記表１にまとめて示す。 アルキルシリケート系高濃度亜鉛末塗料（）
の組成： ベース（液）： エチルシリケート樹脂 9.5重量部 ベントナイト 0.4重量部 ベンガラ 0.6 〃 タルク 7.5 〃 イソプロピルアルコール ６ 〃 セロソルブアセテート ６ 〃 計 30 〃 硬化剤： 亜鉛粉末 60 〃 バリタ 10 〃 計 70 〃 エポキシエマルジヨン塗料の配合： 使用直前に下記のベース組成と硬化剤組成とを
混して調製した。なお、硬化剤中のエピキユア
4255はエピコートDX−255の硬化剤として作用す
るのみならず、本発明に従う塩基性物質としても
作用する。 （ベース） エピコートDX−255（シエル化学社製）
25.0重量部 ベンガラ 4.0 〃 リン酸アルミ 10.0 〃 クレー 10.0 〃 タルク 3.5 〃 マイカ 3.5 〃 50％クエン酸水溶液 0.3 〃 乳化剤（アデカノールNK511、旭電化社製）
3.0 〃 沈降防止剤（チクゾールK130B、共栄社油脂化
学製） 0.7 〃 上 水 20.0 〃 計 80.0 〃 （硬化剤） エピキユア4255（主成分：ポリアミド系化合
物、シエル化学社製） 15.0 〃 上 水 5.0重量部 計 20.0 〃 実施例 ３ 実施例１と同じ方法でシヨツトブラスト処理鋼
板に実施例１で用いたと同じアルキルシリケート
系高濃度亜鉛末塗料を塗装した後、50℃で10分あ
るいは常温で30分乾燥した。ついで下記組成のア
クリルエマルジヨン塗料をエアースプレー塗装に
より30μの膜厚に塗装し、100℃で15分あるいは
常温で16時間乾燥した後、上塗り塗料としてエポ
キシエステル系塗料（エポマリンEE、関西ペイ
ント株式会社製）をエアレススプレー塗装により
乾燥膜厚が40μになるように塗装し、80℃で10分
あるいは常温で16時間乾燥し、塗膜性能を調べ
た。その結果を後記表１にまとめて示す。 アクリルエマルジヨン塗料の組成： マレイン化アクリル樹脂 27.0重量部 トリエチルアミン 3.0 〃 タルク 3.0 〃 炭酸カルシウム 11.0 〃 亜鉛華 6.0 〃 ベンガラ 6.5 〃 消泡剤（フローノンSB）210、東振化学製）
0.5 〃 沈降防止剤（チクゾールW300、共栄社油脂
製） 8.0 〃 上 水 35.0 〃 計 100.0 〃 比較例 １ 実施例１と同じ方法でシヨツトブラスト処理鋼
板に実施例１で用いたと同じアルキルシリケート
系高濃度亜鉛末塗料（）を塗装し、常温で48時
間あるいは常温で72時間乾燥後に塗膜性能を調べ
た。その結果を後記表１にまとめて示す。 比較例 ２ 実施例１と同じ方法でシヨツトブラスト処理鋼
板に実施例２で用いたと同じアルキルシリケート
系高濃度亜鉛末塗料（）を塗装し、常温で24時
間乾燥した後に、エポキシ系塗料（エポマリンペ
イントHS、関西ペイント株式会社製）をエアレ
ススプレー塗装により乾燥膜厚125μになるよう
に塗装し、常温で16時間乾燥した後、塗膜性能を
調べた。その結果を後記表１にまとめて示す。 比較例 ３ 実施例１と同じ方法でシヨツトブラスト処理鋼
板に実施例１で用いたと同じアルキルシリケート
系高濃度亜鉛末塗料を塗装し、常温で24時間乾燥
後に中塗り塗料としてエポキシエステル系塗料
（エポマリンEEプライマー、関西ペイント株式会
社製）をエアレススプレーにより乾燥膜厚が40μ
になるように塗装した。常温で16時間乾燥した後
上塗り塗料としてエポキシエステル系塗料（エポ
マリンEE、関西ペイント株式会社製）をエアレ
ススペレー塗装により乾燥膜厚が40μになるよう
に塗装し、常温で16時間乾燥した後、塗膜性能を
調べた。その結果を後記表１にまとめて示す。 【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルキルシリケート系高濃度亜鉛末塗料の塗
   膜を硬化させる方法において、基材にアルキルシ
   リケート系高濃度亜鉛末塗料を塗装した後、その
   塗膜を塩基性物質含有水性液で処理し、それによ
   つて該塗膜の硬化を促進することを特徴とする塗
   膜硬化方法。 ２ 該基塩性物質含有液が塩基性物質の水溶液か
   ら主として成る特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ３ 該塩基性物質含有液が塩基性物質を含有する
   水性塗料である特許請求の範囲第１項記載の方
   法。