JPS62260866A - 耐候性鋼の錆安定化表面処理法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は耐候性鋼を大気中で使用するとき生ずる赤褐色
の錆汁およびフレーク状の赤錆を抑制し、同時に耐候性
銅表面での防蝕性を有する被膜（安定錆と称する）の形
成を促進するための耐候性鋼の錆安定化処理法に関する
ものである。

〔従来の技術〕

耐候性鋼は大気中での腐蝕を軽減させるため、Ｐ、　　
Ｃｕ、　　Ｃｒ、　　Ｎｉ、　　Ｓｉ、　　Ｍｏ等の合
金元素を少量添加した低合金鋼であり、この合金鋼は大
気中で裸で長期間曝露すると、表面に緻密で保護性を有
する安定錆と称される被膜を形成し、鋼自体の腐蝕を防
止するようになる。このため耐候性鋼は近年建築物もし
く；よ構造物のメインテナンスフリー材料としてその使
用が拡大されている。

上述した安定錆は耐候性鋼中に含有されている上述した
合金元素の作用により、形成される赤錆内部に非晶質化
された特殊な耐腐蝕性を与える生成物を生ぜしぬること
によって形成される。この赤錆はＦｅ”、Ｆｅ＠＋の酸
化物よりなる錆に上述した合金元素が濃縮された組成を
有する。

かかる特色を有する耐候性鋼にも問題がある。

例えば上記安定錆が形成されるまでの初期段階、通常１
〜３年の間著しい赤褐色の錆汁とフレーク状の剥離性の
鯖（浮錆）を生ずる、これらは通行人を汚染させたり、
他の建築物、構造物の表面を汚染させたり、また環境の
悪い場所では安定錆の形成が困難であるという欠点を有
する。

このため従来耐候性鋼で作られた構造物、建築物の安定
錆形成までの間上述した好ましくない浮錆形成腐蝕から
護る手段として、防蝕塗装、めっき、ライニング等の手
段がとられたが、これらの方法はこれらによって形成し
た表面被膜そのものの耐腐蝕性に依存した方法であるた
め、これらの被膜が破壊されたり、傷をつけられたりし
た時にはその下にある鋼を保護することができず、補修
が必要となる。

上述した方法に代るものとして、耐候性鋼を化成処理し
、更にその上にラッカー塗装、その他の種々の有機被膜
を形成する方法が知られているが、これらの方法は何れ
も化成処理という化学的処理を必要とするので現場での
作業性に難点があり、高速処理にも問題があり、経済的
に不利である。

このため耐候性鋼の錆自体を安定化する方法、即ち錆安
定化処理方法が提案された（例えば特公昭５３−２２５
３０号、特公昭５６−３３９９１号、特公昭５８−１７
８３３号、特公昭５８−３９９１５号参照）。これらの
方法はブチラール樹脂に酸化鉄、各種金属単体および金
属化合物、りん酸等を加えたものを主成分とする処理液
で耐候性鋼を塗布する方法である。これらの方法は一度
耐候性鋼の表面に塗布すると初期の浮錆を防止すると共
番こ、安定錆を形成する期間を短縮することができ、以
後のメインテナンスを殆ど必要としない方法である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上述した錆安定化処理方法でも、腐蝕環境
が激しい所例えば水門、橋梁、海洋構造物などのたえず
結露している状態のような環境の下では、浮錆および錆
汁の発生を充分に防止できないことがあることが判った
。

従って本発明は、上述した錆安定化表面処理方法の改良
、即ち激しい腐蝕環境の下でも、１回の処理で耐候性鋼
の表面への密着性がすぐれ、安定錆形成性が良好で緻密
で耐候性にすぐれた表面被膜を経済的に有利に形成でき
る方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は０．１〜１０重量％のＰ、　　Ｃｕ、　　Ｃｒ
１Ｎｉ、ＳｉおよびＭｏの化合物の１種以上、１〜２０
重量％のＦｅ＊Ｏａ＋　Ｆｅａｒ４．０．１　’−１０
重１％のりん酸、１０〜４０重量％のビスフェノール系
エポキシ樹脂を含有し、残部が溶剤と塗料補助剤とから
なる塗装液を塗装する耐候性鋼の錆安定化表面処理法に
ある。

また本発明は更に０．１〜２重量％のキレート剤および
カップリング剤の１種以上を含有する塗装液を使用する
。

本発明で使用するＰ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、ＳｉおよびＮ
ｏの化合物には例えば酸化物、水酸化物、炭酸塩および
りん酸塩があり、これらは１種または２種以上の混合物
の形で使用できる。なおへログン化合物例えば塩化物お
よび硫酸塩は耐候性鋼の腐蝕を促進し、かつ処理塗布膜
の劣化を早める原因となるため好ましくない。これらの
金属化合物の添加範囲を０．１〜１０重量％としたのは
０．１重量％未満では後述する錆安定化作用が発揮され
ず、また１０重量％を越えても緻密な安定錆ができるま
での期間がかわらず、従って１０重量％を越えて添加し
た効果がない。

本発明で使用するＦｅ１ｏｎとＦｅａＯａの混合物添加
範囲を１〜２０重量％としたのは１重量％未満では後述
する作用効果が得られず、また２０重量％を越えると塗
布処理膜が脆くなり、剥離の原因となることがあるので
好ましくない。

Ｆｅ＊ＯｓとＦｅ５Ｏａの混合比は任意でよい。

本発明で使用するりん酸としては種々の形のりん酸、例
えばメタりん酸、ピロりん酸、オルトりん酸、三りん酸
、四りん酸等任意のりん酸を使用できる。これらは０．
１〜１０重ｆｆｉ％の範囲で使用する。０．１重ｆｉ％
未満では後述する作用効果が得られず、また１０重量％
を越えると塗布処理膜がべとつき、かえって耐候性鋼へ
の密着性が阻害されるので好ましくない。

本発明で使用するビスフェノール系エポキシからなり、
分子内に２個以上のエポキシ基を含有し、分子量が５０
００〜２０００００、水酸基含有量約０．３５当ｆｆｉ
／１００ｇのものが好ましい。分子量が５０００未満で
あると一般に強靭な塗膜が得られないので好ましくない
。また分子量が２０００００を越えると塗膜が脆くなり
、割れを生じやすくなるため好ましくない。

かかるエポキシ樹脂は市場で入手することができ、例え
ばユニオンカーバイド・アンド・カーボン・コーボレイ
ション製ＰＫＨＨ（登録商標）、シェル化学社製エピコ
ート（登録商標）、大日本インキ化学社製エビクロン（
登録商標）がある。これらの樹脂は１０〜４０＠ｆ％の
範囲で使用する。１０重量％未満では塗膜性能が悪くな
り、目的とする塗膜性能を得ることができず、また４０
重量％を越えると耐候性鋼の安定績の生成が遅延される
ので好ましくない。

本発明で使用する塗装液は上述した各成分を適当な溶剤
に完全溶解もしくは部分的に溶解した形で形成する。使
用しつる溶剤としてはダイア七トンアルコール、アセト
ン、トルエン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン
、七ロソルプアセテート等があり、これを単独でまたは
混合物の形で使用する。

本発明では更にキレート剤およびカップリング剤を含有
させるとよい。キレート剤としてはタンニン酸、フィチ
ン酸等が使用でき、カップリング剤としてはチタ庫−ト
カップリング剤、シランカップリング剤を使用できる。

これらはそれぞれ単独でおよび両者を混合して使用でき
る。これらは一般に０．１〜２重量％の範囲で使用する
とよい。０．１重量％未満では塗膜の耐候性鋼表面への
密着性を向上させることができず、使用した意義が失わ
れ、２重量％を越えて使用することもできるが、それに
よって塗布処理膜の付着性に対するそれ以上の向上は得
られないので不経済となる。

本発明で使用する塗装液には上述した各成分に加えて塗
料補助剤を加えるとよい。かかる塗料補助剤としては着
色顔料、防錆顔料、沈降分離防止剤等通常塗料に使用さ
れる補助剤を加えることができる。これらは必要に応じ
て適宜遭択使用すればよい。着色顔料としては例えば、
塗布処理膜を耐候性鋼の天然安定端の色に近似させるた
め例えばカーボンブラック、黒鉛を使用でき、防錆顔料
としてはクロム酸塩、りん酸塩、モリブデン酸塩系の顔
料が使用できる。かかる防錆顔料を使用すると、長期間
にわたり、徐々に耐候性−の緻密な安定績を生せしめる
ので好ましい。着色顔料オｊよび防錆顔料を使用すると
きには０．１〜１０重ｆＩＣ％の範囲で使用するとよい
。０．１重ｆ１％未満ではそれらの効果が充分に達成さ
れず、１０重量％を越えると塗布処理膜の性状が脆くな
り劣化するので好ましくない。

〔作用〕

本発明方法番こ従い、本発明による塗装液を耐候性鋼表
面に塗布すると、鋼表面でのエツチングと、鋼との化学
結合を生ゼしぬ、強固に密着した処理膜を形成する。こ
のときりん酸および添加したときには防錆顔料が鋼より
溶出するＦｅ１士イオンを難溶性Ｆｅ化合物およびＦｅ
□＋に変化させて錆汚染を防止し、同時にりん酸および
本発明で使用する金属化合物とによって鋼表面で生成し
たＦｅ□＋イオンを非晶質の錆に変化させて安定端の形
成を促進する。また本発明により耐候性鋼を処理施工す
るとき、その表面に先の熱間圧延時に生成することのあ
る黒皮や錆が完全に除去されていないとき、本発明に従
ってキレート剤および／またはカップリング剤を添加し
ておくと、これらが塗布処理膜一端一鋼表面を化学的に
結合させて接着力の劣化を補い、強固な接着を生ぜしぬ
ることができる。

また本発明で使用するビスフェノール系エポキシ樹脂は
、それ自体が鋼表面と水素結合する密着性のすぐれた樹
脂であり、また耐蝕性、耐薬品性、乾燥性にすぐれてお
９、比較的厚い膜を形成できる。

上述した本発明で使用する金属化合物は塗布処理膜中で
りん酸により微量溶解し、イオンの形で保持されている
が、本発明による塗装液で鋼を塗装し、大気中、特に環
境の非常に悪い、例えば酸性雨が降るような環境の下で
は、塗布処理膜の下で長期間の間に徐々に溶解し、金属
イオンとなり、耐候性鋼自身から溶出する合金元素と共
にＦｅイオンを非晶質の安定端に変化させる。このため
りん酸は他の成分と別にしておき、塗布前に塗装液と混
合して使用するとよい。

またＦｅ５Ｏａ＋　Ｆｅａｒｓは、大気中の水分、特に
雨、および酸素の塗布処理膜中での拡散を防止もしくは
緩和し、処理膜の色、性状を天然の安定端に類似した安
定端とする作用を有する。

またりん酸は処理膜の密着性向上と赤錆汚染防止をする
と共に、生成する錆の非晶質化作用を促進し、安定端の
形成を促進する。

なおビスフェノール系エポキシ樹脂は前述した如く、比
較的厚い膜を形成するが、他の添加成分を耐候性鋼表面
に薄く均一に保持させる展色剤としての機能も保有する
。

〔実施例〕

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

実施例　１〜１５ 下表１に示す各成分を混合してＡ液を作った。

Ａ　液！１１に当っては、先ずビスフェノール系エポキ
シ樹脂を溶剤と混合してよく撹拌溶解し、これをボール
ミルに仕込んで他の成分を混入し、分散物の粒度が２０
μ以下になるまで混合し、分散させた。表１中に示した
数値は重量部である。

上記Ａ液とは別に、正りん酸２０重量部と７七トン８０
重量部を撹拌混合し０液を作った。

次にＡ液とＢ液を使用直前に下記に示す割合で混合して
得られた各混合液をエアスプレーで耐候性鋼に乾燥膜厚
が２５μになるように塗装し、７日間室内で乾燥して試
験に供試した。

実施例９ではＡ液／Ｂ液の比を８０／２０とし、他の実
施例では全てＡ液／Ｂ液の比を９０７１０とした。

比較のため、比較例１では市販の長曝型つオシュブライ
マーを使用して、同様に塗装し、比較例２では市販の耐
候性鋼錆安定化処理剤を使用した。比較例１のブライマ
ーはブチラール樹脂、フェノール樹脂、ジンククロメー
トＺＴＯ１着色顔料、溶剤、添加剤からなる基剤とりん
酸、溶剤、水からなる酸液を混合して使用する神東塗料
社製（商標名シントーウオシュＬ＄２０）であり、比較
例２の処理剤はブチラール樹脂、フェノール樹脂、Ｆｅ
５Ｏａ＋　Ｆｅ５Ｏａ　、ジンククロメ−）　ＺＴＯ、
着色顔料、溶剤、添加剤からなる基剤と９ん酸、溶剤、
水からなる酸液を混合して使用する神東塗料社製（商標
名ラスコールＮブライマー）であり、特公昭５３−２２
５３０号の組成の処理剤である。

註１ニジエル社製エポキシ樹脂 註２ニジエル社製エポキシ樹脂 註３：大日本インキ社製エポキシ樹脂 註４ニュー・シー・シー社製シランカップリング剤註５
：レッドシリコクロメート社ｆ！１（ｓｉ化合物）註６
：味の素社製チタ４−ト系カップリング剤上記各実施例
および比較例による塗布処理膜を形成した耐候性鋼の試
料を塩水噴霧試験（ＪＩＳＫ５４００　７．８）、耐水
性試験（ＪＩＳＫ５４００　７．２）、４力月大気曝露
試験（ＪＩＳＫ　５４００　９．４　（３１に準ず）を
行なった。曝露試験試料にはスクラッチを入れた。試験
結果を下表２に示す。表中◎は異常なし、○は僅かに点
錆有、◎は点錆少し有、△は点錆大を示す。

−次付着性は耐候性鋼に乾燥膜厚２５μに塗付し、７日
間乾燥後、２ｎ間隔のゴバン目試験を行なった。二次付
着性は塩水噴霧試験、耐水性試験終了後１日屋内放置後
、ｒ１ｇＩ露試験種試験後、上記表２のデータより明ら
かな如く、従来の比較例１および２に比較して本発明方
法により処理した耐候性鋼は各試験において外観および
密着性にすぐれていることが判る。

〔発明の効果〕

本発明方法によれば、種々の構築物、建築物例えば橋梁
、鉄塔、水門、車両、建築、海洋構造物などに耐候性鋼
を利用した場合、従来の錆安定化処理法に比較して、水
分、塩分のあるところでも耐錆性にすぐれ、長期間後に
は安定錆を形成させることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、０．１〜１０重量％のＰ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｓｉ
   およびＭｏの化合物の１種以上、１〜２０重量％のＦｅ
   ＿２Ｏ＿３＋Ｆｅ＿３Ｏ＿４、０．１〜１０重量％のり
   ん酸、１０〜４０重量％のビスフェノール系エポキシ樹
   脂を含有し、残部が溶剤と塗料補助剤とからなる塗装液
   を塗布することを特徴とする耐候性鋼の錆安定化表面処
   理方法。 ２、塗料補助剤が防錆顔料であり、０．１〜１０重量％
   の量である特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、０．１〜１０重量％のＰ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｓｉ
   およびＭｏの化合物の１種以上、１〜２０重量％のＦｅ
   ＿２Ｏ＿３＋Ｆｅ＿３Ｏ＿４、０．１〜１０重量％のり
   ん酸、１０〜４０重量％のビスフェノール系エポキシ樹
   脂、０．１〜２重量％のキレート剤およびカップリング
   剤の１種以上を含有し、残部が溶剤と塗料補助剤とから
   なる塗装液を塗布することを特徴とする耐候性鋼の錆安
   定化表面処理法。 ４、塗料補助剤が防錆顔料であり、０．１〜１０重量％
   の量である特許請求の範囲第３項記載の方法。