JPS62156298A - 鉄鋼構造物の防食被覆方法 - 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】 反−里一旦−１ 本発明は、鉄鋼構造物の防食被覆方法に関し、詳しくは
鉄鋼構造物にエポキシ樹脂系カチオン電着塗料を超厚膜
に電着塗装することからなる防食被覆方法に関する。

発明の背景 従来、船舶、橋梁、各種゛プラント、海洋構造物等の鉄
鋼構造物の防食塗装方法としては、例えば防食性の良好
な無機質亜鉛末塗料を下塗りとし、その上にエポキシ樹
脂、ウレタン樹脂又は塩化ゴム樹脂系の常温乾燥型塗料
をスプレー塗装又はへヶ塗りする方法が一般的に行なわ
れている。これらの塗料を用いて塗装する対象物として
は複雑な形状の鉄鋼構造物が非常に多く、従って塗装に
当ってはスプレー塗装やへヶ塗りの高度の塗装熟練技術
を有する作業者が必要であるが、たとえ熟練者といえど
も通常の塗装方法で均一な塗膜を形成させることは不可
能である。すなわち、塗り残し部分ができたり、複雑な
形状部分や狭隘部等では塗膜厚が一般部に比べ極端に薄
くなったりするため、その薄い膜厚部より早期に錆が発
生したりする。他方、複雑な形状部分に規定膜厚まで塗
布しようとすると、局部的にタレ、タマリ等の塗膜欠陥
を生じたりする。

このように塗装熟練者といえども一定の乾燥膜厚に塗装
することは不可能であり、そのため鉄鋼構造物の塗装に
おいては乾燥塗膜の仕上がり状態の検査と一定面積当り
数ケ所の膜厚測定を行なうことが規定されており、規定
膜厚に達していない部分はざらに補修塗装が行なわれて
いる。また、この多大に人手を要する補修塗装をできる
がぎり少なくするため通常は規定膜厚の塗布母に対し１
．５〜２倍の塗イ５川を塗布しており、塗料のロスが大
きいという欠点も必る。

而して、近年において防食塗膜にさらに一層の防食性、
耐久性が要求されるに至り、必然的に塗料面及び施工面
における制約条件が厳しくなってきており塗装、施工に
際し特に熟練技術者を必要とすることなく容易に塗装で
き、且つ塗膜厚検査等の業務を全く必要としない省力的
な防食被覆方法の開発が要望されている。

本発明者らは、上記要望に応えるべく特に電着塗装法の
適用について鋭意研究を重ねた結果、鉄鋼構造物を防食
被覆するに当って、特定の電着塗料を選択し、且つ浴温
度、浴固形分濃度、初期印加電圧、昇圧割合、適用電圧
及び電着時間の各電着塗装条件をそれぞれ特定範囲に選
択組み合せることにより、今まで電着塗装では得られた
ことのない超厚膜の塗膜が良好な仕上がりで得られるこ
と、この塗膜は防食性、付着性、耐衝撃性等に優れるこ
と、塗装に熟練を必要とせず膜厚管理が容易であること
等を見出し、これらの知見に基づいて先に特許出願した
（特願昭６０−１６２５６８号）。

而して、本発明者は、特に、上記方法において用いる電
着塗料について引き続き鋭意研究した結果、電着塗料に
特定の１価アルコールを特定量含有せしめておくことに
より、建浴後３週間以上経過しても尚極めて良好に電着
塗装が行なえることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。

発明の構成 本発明は、分子量１３０〜２００のアルカノール及び分
子ｆｆ１１１０〜２００のエーテルアルコールの少なく
とも１種である］価アルコールを、樹脂固形分１００重
量部に対して１０−３０重組部含有するエポキシ樹脂系
カチオン電着塗料を用い、浴固形分濃度８〜２０ｆｆ１
１％とした電着浴中に鉄鋼構造物を浸漬した後、初期印
加電圧を１００ｖ以下として通電を開始し５０〜２００
Ｖ／分の割合で昇圧せしめ、浴固形分濃度（重量％）を
横軸に、適用電圧（Ｖ）を縦軸にとった場合（８，２０
０＞、（８，３８０＞、 （２０，１６０）及び（２０，３４０＞の４点を直線で
結んだ四辺形に囲まれる範囲の適用電圧下で、１０〜５
０分を要して電着塗装し、ついで浴より引き必げて焼付
乾燥することにより超厚膜を形成することを特徴とする
鉄鋼構造物の防食被覆方法に係る。

本発明における被塗物である鉄鋼＠漬物は、船舶、橋梁
、プラント、海洋構造物等、ショツトブラストやサンド
ブラスト等の表面処理を行なった素材、溶接時の一時防
錆を兼ねそなえたスパッター防止剤等を必要に応じて塗
布した素材をガス切断・溶接を行なって組み立てたブロ
ック材等である。被塗物の形状及び大きさは特に限定さ
れない。

被塗物は、通常、公知の化学除錆処理剤で錆を落し水洗
してから電＠塗装に供されるが、更に必要に応じて通常
の電着塗装の前処理であるリン酸塩処理等を行なってか
ら電着塗装に供してもよい。

本発明において使用される電＠塗料は、分子量１３０〜
２００のアルカノール及び分子量１１０〜２００のエー
テルアルコールの少なくとも１種である１価アルコール
を、樹脂固形分１００重量部に対して１０〜３０重量部
含有するエポキシ樹脂系カチオン電着塗料でめる。

エポキシ樹脂系カチオン電着塗料を用いる理由は本発明
の電着塗装においては、Ｍ着時間が１０〜５０分の長時
間を要すため、アニオン電着塗料では電極反応から陽極
の素材金属表面の鉄がイオンとなり電着塗料浴中に溶出
するので、電着塗膜の密着性が極端に悪くなったり、溶
出イオンが塗膜中へ混入することにより汚染、変色をも
たらしたり、浴の貯蔵安定性を極端に短くしたりすると
いう欠点があるのに対して、カチオン電＠塗料ではこの
ような欠点がなく、ざらにまた被塗物である鉄鋼構造物
はその設置場所が一般に腐食されやすい環境にあること
が多く特に優れた防食性が要求されるが、カチオン電着
Ｉｌｌの中でもエポキシ樹脂系カチオン電着塗料がこの
要求を充分に満足させるものであるからでおる。

エポキシ樹脂系カチオン電＠塗料としては、従来から公
知のものが広く使用でき、例えば基体樹　。

脂でおるエポキシ樹脂に塩基性アミン化合物を付加せし
めたポリアミン樹脂を主成分としこれをアルコール類で
ブロックしたポリイソシアネート化合物で硬化させるタ
イプのものが好適に使用できる。基体樹脂として使用さ
れるエポキシ樹脂は、例えばポリフェノールのポリグリ
シジルエーテル殊にビスフェノールＡとエピクロルヒド
リンから得られるエポキシ樹脂が好適である。また、ア
ミン付加エポキシ樹脂であるポリアミン樹脂のアミン価
１．１２５〜４００程度が好ましく、この範囲にあると
きは水への分散性及び電着効率が優れる。

エポキシ樹脂系カチオン電着塗料は、通常、前記のポリ
アミン樹脂ワニスを酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸等
あるいはリン酸、塩酸等のような水溶性有機酸又は無機
酸で中和することによって調製される。中和剤の量は少
なくとも樹脂を水に可溶化又は分散化させるのに必要な
量以上で且つ樹脂のアミノ基の当量以下好ましくは０．
１〜０．５当量でおることが望ましく、塗料のｌ）Ｈを
３〜９程度とするのが望ましい。

本発明で用いるエポキシ樹脂系カチオン電着塗料は、例
えば上記塗料調製時又は調製後に、分子量１３０〜２０
０のアルカノール及び分子量１１０〜２００のエーテル
アルコールの少なくとも１種である１価アルコールを、
塗料中の樹脂固形分１００重最１に対して１０〜３０重
量部含有せしめることにより調製できる。

分子量１３０〜２００のアルカノールとしては、例えば
ｎ−オクチルアルコール、ｎ−デカノール、ｎ−ドデカ
ノール等を好ましく使用できる。分子量１１０〜２００
のエーテルアルコールとしては、例えばジエチレングリ
コール七ノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ
ブチルエーテル、ヘキシルセロソルブ等を好ましく使用
できる。

通常のエポキシ樹脂系カチオン電着塗料には、樹脂の調
製時に溶解用又は粘度調製用の溶剤としてメチルエチル
ケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤、イ
ソプロピルアルコール、イソブタノール、ベンジルアル
コール、エチレングリコールモノエチルエーテル等のア
ルコール系）ｄ剤等が使用されているが、この場合には
建浴後１週間程度経過すると蒸発速度の早いメチルエチ
ルケトン、イソプロピルアルコール等の溶剤が殆んど蒸
発してしまうため１０〜５０分の電着時間で良好な超厚
膜を得ることが非常に困難になるという問題点が生じる
。これに対して、本発明で用いる電着塗料においては上
記溶剤に加えて前記特定の１価アルコールを特定量含有
しているため、かかる問題点を生じず、建浴後３週間以
上もの長期間が経過しても極めて良好に電着塗装が行え
る。

かかる効果が１ｑられる理由は、明確ではないが、前記
特定の１価アルコールは、特定範囲内の分子量を有する
アルカノール又はエーテルアルコールでおるため、適度
な親水性を有し且つ蒸発速度が遅いこと、更に加えて電
着塗膜に悪影響を及ぼすことなく電着時の塗膜の電気抵
抗を下げる作用があること等によるものと推定できる。

アルカノールやエーテルアルコール 分子量が前記特定範囲より小さい場合は蒸発速度が早く
なり、大きい場合は加熱硬化後産膜中に残存し防食性が
低下するので好ましくない。また、分子量が１１０〜２
００の範囲内にあり蒸発速度が遅いものであっても、ｎ
−ドデカン、ｎ−デカン等の炭化水素系溶剤等の疎水性
溶剤を含有させると塗膜の平滑性が極めて悪くなり、一
方親水性の非常に高いトリエチレングリコール等の多価
アルコール溶剤では、加熱硬化時に塗膜上にワキが生じ
均一な塗膜が得られず防食性が低下するのでいずれも不
可である。

本発明で用いる電着塗料において、前記特定の１価アル
コールの含有量が樹脂固形分１００重景１に対して１０
重量部未満では建浴後３週間以上もの長期間に渡って１
０〜５０分の電着時間で良好な超厚膜を得ることかでき
ず、又３０重量部を越えると電着復の加熱硬化時に塗膜
にワキが生じ均一な塗膜が得られないために防食性が悪
くなるので好ましくない。

本発明で使用されるカチオン電＠塗料には顔料が分散さ
れている。分散しうる顔料としては、電着塗料に通常使
用されるものがいずれも使用可能で、例えばベンガラ、
チタン白、カーボンブラックのような着色顔料、タルク
、クレー、マイカのような体質顔料、クロム酸塩、クロ
ム酸ストロンチウム、塩基性ケイＭ鉛のような防錆顔料
等が用いられ、これらの使用量は通常４〜１２％程度の
顔料体積濃度となる量が適当である。

本発明で用いるエポキシ樹脂系カチオン電着塗料は、脱
イオン水等を加えて、常法通り建浴する。

この場合、電＠塗料浴の浴温度は２４〜３４℃とするの
が望ましい。浴温度が２４°Ｃより低い場合は、電着時
間が長くなり、水平上面での電着塗膜の平滑性が損われ
、又超厚膜を１ｑるのが困難になるので好ましくない。

また、浴温度が３４°Ｃより高い場合、揮発成分が多く
なり、且つ浴の組成が不均一となるため、浴管理及び電
着塗装管理が困難になるので好ましくない。

電着塗料の浴固形分濃度は、８〜２０重量％とする必要
がおる。好ましくは、１０〜１８重量％である。固形分
濃度が８重量％未満の場合には、電着塗装時間が極端に
長くなり、又水平上面での電着塗膜に顔料弁がふりかか
つて平滑な塗面が得られない。また、２０重量％より高
い場合には、塗装により消費されるタンオーバ速度（期
間）が非常に長くなり塗料の貯蔵安定期間を越えるため
塗料の安定性が損われる。

本発明では斯かるエポキシ樹脂系カチオン電着塗料浴中
に、鉄鋼構造物を連続入槽、全没入槽等により浸漬する
。

浴中に全没後の初期印加電圧は、初期に大電流が流れる
危険を防止するため１００■以下とする必要がある。ま
た、昇圧は５０〜２００Ｖ／分、好ましくは５０〜１５
０Ｖ／分の割合で行なう必要がおる。昇圧割合が５０Ｖ
／分より低い場合には、得られる水平上面部の塗膜の防
食性が著しく低下する。また、２００Ｖ／分より高い場
合には、初期に大電流が流れるため危険である。

本発明の電着塗装では、各浴濃度における適用電圧を浴
固形分濃度（重量％）を横軸に、適用電圧（Ｖ）を縦軸
にとった場合、（８．２００＞、（８，３８０＞、（２
０，１６０＞及び（２０，３４０＞の４点を直線で結ん
だ四辺形に囲まれる範囲とする必要がある。電圧が（８
，２００＞及び（２０，１６０＞の２点を結んだ直線よ
り低い場合は電着時間が長くなり、水平面上の電着膜に
顔料分がふりかかり平滑な面が得られず、更に超厚膜が
得られない。一方電圧が（８，３８０＞及び（２０，３
４０＞の２点を結んだ直線を越えるとピンホールが多く
、塗膜の平滑性が著しく悪くなり、塗膜の防食性が低下
し、場合によっては塗膜が破壊されることもある。

電着時間は、１０〜５０分とする必要がある。

電着時間が１０分より短い場合は、塗膜中にピンホール
が生じたり、塗膜の平滑性が著しく悪（なり塗膜の防食
性が低下し、場合によっては所定の超厚膜が得られない
。一方電着時間が５０分より長い場合は水平面上の電着
膜に顔料分がふりかかり平滑な塗膜が得られず、又長時
間電着すると水の分解反応等の電着以外の副反応に電力
が多く消費される欠点がある。

上述の各条件に従い電＠塗装後、被塗物を浴より引きあ
げて焼付乾燥することにより通常８０〜１５０μ程度と
いう超厚膜が形成される。

焼付乾燥前に、必要に応じてセツティングを行ってもよ
く、セツティングの際、通風機、低温乾燥機による予備
加熱を行って電着塗膜中の揮発性成分の蒸発を促進させ
てもよい。また、必要に応じてセツティング前にリンス
工程に供して洗浄してもよい。

本発明における焼付乾燥処理の条件としては、従来公知
の条件を広く採用できるが、好ましくは電着塗膜のレベ
リングを良くするため徐々に昇温せしめ、１５０〜１９
０℃程度で２０〜６０分間程度の範囲で実施するのがよ
い。

このようにして得られた被覆物を色づけしたい場合とか
更に長期耐久性を望む場合等は、必要に応じて上塗り塗
装することもできる。

発明の効果 本発明の防食被覆方法によれば、下記の如き顕著な効果
が奏される。

（１〉従来の鋼板等に行なわれていた電着塗装法では電
着時間６分程度、膜厚５０μ程度が限度であったのに対
して、本発明法では特定の電着塗料、特定の浴温度、浴
固形分濃度、初期印加電圧、昇圧割合及び適用電圧を選
択採用し、１０〜５０分という長時間の電着塗装をする
ことにより、乾燥膜厚で通常８０〜１５０μ程度という
従来得られたことのない超厚膜が得られる。加えて、建
浴後３週間以上経過しても尚極めて良好に電着塗装が行
なえる。

（２）得られる電着塗膜は、特に超厚膜であることによ
り長期に渡って優れた防食性を示し、且つ付着性、耐衝
撃性等にも優れる。

（３）塗装に際し、高度の熟練者を必要とせず、複雑な
形状部、狭隘部でも塗り残しがなく、一定の均一な超厚
膜防食塗膜が形成でき、且つスプレー塗装のような塗料
の飛散や塗布量を規定の１．５〜２倍とすることによる
ロスがない。

（４〉前処理工程、電着塗装工程等の一連の工程を連続
的にすることができるので非常に効率的に塗装でき、且
つ屋内塗装で管理された塗装方法のため、一定品質で所
定の目標膜厚±１０μの管理された膜厚が得られ、省力
化、品質管理及び膜厚制御に極めて優れた効力を発揮す
る。

実　　施　　例 以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に詳しく説
明する。尚、各間中の部及び％は、それぞれ重量部及び
重量％を示す。

実施例１ アミン価８０で、ブロックされたイソシアネート基を有
するエポキシ系ポリアミノ樹脂ワニス（不揮発分９０．
９％のメチルエチルケトン：イソプロピルアルコールが
８：２である混合溶剤の溶解ワニス、関西ペイント（！
１製、「ニレクロンＮＯ，９０００Ｊベースレジン）１
１０部（樹脂固形分として１００部）を、不揮発分７１
．４％になるように、第１表に示す１価アルコールＡ部
とメチルエチルケトン：イソプロピルアルコールが８：
２で必る混合溶剤（３０−Ａ＞部との混合物に溶解し、
ヒドロキシル酢酸により、中和当量０．１５で部分中和
したりニスに対し、チタン白とシリカを体積濃度で７％
になるような割合で配合し、ペブルミルで２０時間分散
したものを水中に撹拌しながら添加し、不揮発分４０％
のエポキシ樹脂系カチオン電着塗料を製造した。

この塗料に脱イオン水を加え、浴固形分を俊記第１表に
示す濃度（重量％）にして５０トン電着浴に建浴した。

ショットプラス］−の表面処理を行なった鋼製モデルブ
ロック（表面積、１００ｍ２）を極面積対被塗物面積の
比を１：１とし電着塗装を行なった。初期印加電圧は５
０Ｖで、その伯の電着塗装条件は後記第１表に示す条件
で行なった。

尚、電着塗装するモデルブロックには、７０Ｘ１５０Ｘ
３．２ｍｍのショツトブラスト板及び７０ｘ１５Ｑｘｉ
ｍｍの軟鋼板を電導線（銅線）で連結させ電着塗装し、
このものを各試験に供した。軟鋼板は乾燥膜厚の測定に
使用し、その他の試験にはショク［・ブラスト板を用い
た。

上記で形成された電＠塗膜は、寮内セツティングを１０
分間及び予備加熱を１００’Ｃで１０分間行なった後、
昇温し１６０’Ｃで３０分間加熱硬化させた。

実施例２〜７及び比較例１〜８ 実施例１と同様にして調製したカチオン電着塗料を用い
、電着塗装条件の初期印加電圧は実施例１と同じで、そ
の伯は第１表に示す条件で、実施例１と同様にして電着
塗装を行ない、加熱硬化を行なった。

次に、各実施例及び各比較例により防食被覆された塗膜
の性能を下記試験法により調べた。尚、（３）〜（６）
の試験は、すべて水平上部のショツトブラスト板を用い
て行なった。

（１）乾燥膜厚 Ｋｅｔｔ膜厚計Ｍｏｄｅｌ　Ｌ　−２で調べた。

（２）塗面状態 垂直部と水平上部に分は下記基準により塗膜の外観を評
価した。

評　価　　　塗膜外観 ◎　・・・　非常に良好、 ０　・・・　良　好、 Δ　・・・　平滑性に欠けたり部分的にクレータ−を認
める、 ×　・・・　非常に悪い。

（３）付着性 ナイフカッターで素地に達するまでクロスカットを入れ
、その後テープテストを行なった。

評価基準は下記の通りでおる。

評　価　　　塗膜外観 ◎　・・・　全く異常なし、 Ｏ・・・　カット部に沿ってわずかに剥離あり、△　・
・・　剥離が著しい、 Ｘ　・・・　全面剥離。

（４）耐衝撃性 ガードナ衝撃試験器を用いて、１ｋ（ｌの加重で１１０
０Ｃ落下させ、衝撃部の塗膜外観を下記基準で評価した
。

評　価　　　塗膜外観 ◎　・・・　全く異常なし、 ○　・・・　剥離がほとんど認められない、△　・・・
　衝撃部周辺の塗膜が剥離しその径５ｍｍ未満、 ×　・・・　剥離の径が５ｍｍ以上。

（５）鉛筆硬度 ＪＩＳ　　Ｋ５４００の６．１４に従って調べた。

（６）防食性 海水浸漬により調べた。

（イ）海水浸漬 塗膜表面にナイフカッターで垂直に１本素地に達するま
でカットを入れ、４０℃の３％食塩水に３ケ月間浸漬し
、カット部及び−股部の塗膜のフクレを塗料察し、下記
基準で評価した。

評　価　　　塗膜のフクレ状態 ◎　・・・　全く異常なし、 ○　・・・　わずかにフクレが認められる、Δ　・・・
　フクレが多い、 Ｘ　・・・　全面にフクレが密集。

（ロ）海水浸漬後の付着性 ４０℃の３％食塩水に３ケ月間浸漬し引き上げ１日後、
−股部の個所にクロスカットを入れセロテープ付着試験
を行ない、下記基準で評価した。

評　価　　　剥離状態 ◎　・・・　異常なし、 ○　・・・　カッｉ・部に沿ってわずかに剥離、△　・
・・　剥離が著しい、 ×　・・・　全面剥離。

各試験結果を第２表に示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）分子量１３０〜２００のアルカノール及び分子量
   １１０〜２００のエーテルアルコールの少なくとも１種
   である１価アルコールを、樹脂固形分１００重量部に対
   して１０〜３０重量部含有するエポキシ樹脂系カチオン
   電着塗料を用い、浴固形分濃度８〜２０重量％とした電
   着浴中に鉄鋼構造物を浸漬した後、初期印加電圧を １００Ｖ以下として通電を開始し５０〜２００Ｖ／分の
   割合で昇圧せしめ、浴固形分濃度（重量％）を横軸に、
   適用電圧（Ｖ）を縦軸にとつた場合（８、２００）、（
   ８、３８０）、 （２０、１６０）及び（２０、３４０）の４点を直線で
   結んだ四辺形に囲まれる範囲の適用電圧下で、１０〜５
   ０分を要して電着塗装し、ついで浴より引きあげて焼付
   乾燥することにより超厚膜を形成することを特徴とする
   鉄鋼構造物の防食被覆方法。