JPS6227113B2

JPS6227113B2 -

Info

Publication number: JPS6227113B2
Application number: JP10492784A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Onodera; Mitsuhiro Matsuda; Toshimi Tokuno
Original assignee: Dai Nippon Toryo KK
Current assignee: Dai Nippon Toryo KK
Priority date: 1984-05-24
Filing date: 1984-05-24
Publication date: 1987-06-12
Also published as: JPS60248779A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は鋼材用水性防食被覆組成物に関するも
のである。ところでタンク、橋梁、鉄塔、化学プラント、
鋼管等の鋼材の防錆防食方法として、防錆顔料と
展色剤とからなる溶剤型防食塗料の塗装が主流を
占めている。しかしながら溶剤型防食塗料は、溶剤を使用し
ているため火災安全性、人体安全性、省資源の観
点から問題があり、また得られる塗膜は摩耗性の
激しい環境下では耐久性に問題があつた。そこで最近セメントモルタルが注目されつつあ
る。このセメントモルタルはセメントの強いアル
カリ雰囲気により防食性に優れ、また水硬化性で
あるため無公害であり、さらに鋼材表面に水分が
多少付着していても塗装可能であるといつた特徴
を有している。しかしながら、セメントモルタルは可撓性がな
いという本質的欠点をもち、セメントの硬化収縮
により、あるいは、夏季、冬季における温度変化
に伴う鋼材の熱膨脹、収縮により、塗膜にクラツ
ク、剥離等が生じ易いという問題点がある。加え
て、セメントモルタルは緻密性に欠け水分透過性
が著しいという問題点もある。そのため短期防食
には実用上差しつかえないが長期防食には不適当
である。それ故、セメントモルタルは、前述の如
き特徴をもつものの、防食被覆組成物として、未
だ広く採用されるに至つていない。本発明は前記の如き従来技術に鑑みなされたも
ので、優れた性能のセメント系水性防食被覆組成
物を提供することを目的とするものである。即ち、本発明は、 (a)(i) ビニル系硬質モノマー25〜50重量％とビニ
ル系軟質モノマー75〜50重量％とのガラス転
移温度−10℃以下の共重合エマルジヨン樹脂
固形分 ……15〜35重量％、 (ii) ビスフエノール型エポキシエマルジヨン樹
脂とポリアミド樹脂または脂肪族ポリアミン
硬化剤からなる、エポキシ樹脂固形分
……５〜18重量％、 (iii) セメント ……35〜70重量％、 (iv) リン酸亜鉛及び／又はモリブデン酸塩系防
錆顔料 ……５〜25重量％からなり、かつ〔(i)＋(ii)〕／〔(i)＋(ii)＋(iii)〕
の
重量比が0.30〜0.55の範囲である混合物100重
量部ならびに (b) 水30〜100重量部からなる鋼材用水性防食被覆組成物に関する。本発明の水性防食被覆組成物は、前記の如き、
セメントモルタルの特徴を生かしつつ、かつ得ら
れる塗膜は可撓性、密着性等が優れているため、
クラツク、剥離等が生じ難く、さらに緻密性があ
るので水分透過性が少なく、長期防食性に優れ、
それ故鋼材構造物用として非常に優れた防食性を
発揮するという特徴がある。本発明において使用する共重合エマルジヨン樹
脂(i)はビニル系硬質モノマーとビニル系軟質モノ
マーとを共重合させた樹脂である。本発明でいうビニル系硬質モノマー、ビニル系
軟質モノマーとは該モノマーより得られるホモポ
リマーのガラス転移温度（以下Tgという）差が
約70℃以上あるもので、ビニル系硬質モノマー
は、該モノマーより得られるホモポリマーのTg
が約50℃以上のもの、具体的にはメタクリル酸メ
チル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプ
ロピル、スチレン、アクリロニトリル等が代表的
なものとして挙げられる。またビニル系軟質モノマーは該モノマーより得
られるホモポリマーのTgが約−20℃以下のも
の、具体的にはアクリル酸エチル、アクリル酸ブ
チル、アクリル酸２−エチルヘキシル等が代表的
なものとして挙げられる。前述の通り、ビニル系硬質モノマーより得られ
るホモポリマーのTgとビニル系軟質モノマーよ
り得られるホモポリマーのTgの差が約70℃以上
のものを使用することにより得られる塗膜の、特
に低温時における、引張り強度と引張り伸度との
バランスがとれ好適である。ビニル系硬質モノマーとビニル系軟質モノマー
の配合割合は（25〜50）：（75〜50）である。前
者が少な過ぎると（すなわち後者が多過ぎると）
得られる塗膜の耐水性、塗膜強度等が低下し、ま
た汚染し易くなる。逆に前者が過剰になると得ら
れる塗膜の柔軟性が悪くなるのでいずれも好まし
くない。また上記樹脂は前記配合割合の両モノマ
ーから誘導されることの他、そのTgが−10℃以
下でなければならない。 Tgが−10℃より高いと鋼材の膨張、収縮に塗
膜が追従出来なくなり、特に冬期の低温時にこの
傾向が強くなり、クラツク、ワレ等が生じ易くな
るので好ましくない。なお、上記樹脂の構成成分として、必要ならば
その他の共重合可能なビニル系モノマー例えばメ
タクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタ
クリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸グリ
シジル、アクリル酸メチル、アクリル酸ターシヤ
リイブチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、ア
クリル酸ヒドロキシエチル等を10重量％程度まで
用いることも可能である。本発明に用いられる共重合エマルジヨン樹脂
は、セメントと混和されるため、耐アルカリ性は
勿論のこと、セメント混和安定性に優れているも
のが好適である。そのた乳化重合時の乳化剤とし
てアルキルフエノールポリエチレンエーテル、ポ
リオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシ
エチレンアルキルアリルエーテル、ポリエチレン
グリコールオレイルエーテル類のエーテル類；ソ
ルビタンアルキルエステル、ポリオキシエチレン
ソルビタン脂肪酸エステル、ポリグリコール脂肪
酸エステル等のエステル類；ポリプロピレングリ
コールポリエチレングリコール重合体、ポリオキ
シエチレンアルキルアミド、ポリオキシエチレン
アルキルアミンなどのノニオン界面活性剤を単独
で使用するか、あるいは多量のこれらノニオン界
面活性剤と少量のアニオン界面活性剤とを併用す
ることが必要である。これら共重合エマルジヨン樹脂の分子量は５万
〜30万、好ましくは10万〜20万であるのが有利で
ある。また共重合エマルジヨン樹脂は固形分40重
量％の粘度が100CPS以下であることが好まし
い。それ以上になると水の量を多くし粘度を下げ
る必要があり、そのため固形分が低下し塗膜の乾
燥時のヤセによりクラツク等が生じ易くなる。これらの樹脂(i)は、前記混合物(a)中において固
形分15〜35重量％の割合で配合される。樹脂が15
重量％未満であると素地との密着性、防食性が低
下し、一方樹脂が35重量％を超えると厚膜塗装
（約100〜1000μ）が出来ず、クラツク、ワレ、チ
ヂミ、ダレ、ズレ等が生じ易くなるのでいずれも
好ましくない。また本発明において使用するビスフエノール型
エポキシエマルジヨン樹脂はビスフエノールＡと
エピクロルヒドリンから得られる芳香族ジグリシ
ジルエーテル類で平均分子量350〜1000の樹脂を
乳化剤を用いて水分散型にしたものである。また本発明に用いられるエポキシ樹脂用硬化剤
としては、ジアミン又はジアミン誘導体等と二塩
基酸又は二塩基酸誘導体等の重縮合によつて得ら
れるポリアミド樹脂あるいはエチレンジアミン、
ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン
等の脂肪族多価アミンあるいはフエノール樹脂、
エポキシ樹脂等で変性した脂肪族ポリアミンが適
当である。硬化剤の使用量はエポキシ樹脂のエポ
キシ基の0.8〜1.2当量になる様に使用する必要が
ある。0.8当量未満及び1.2当量を超えると本来の
エポキシ樹脂の特性例えば密着性、可撓性が著し
く低下しその他耐久性等の性能も低下するので好
ましくない。これらビスフエノール型エポキシエマルジヨン
樹脂とその硬化剤からなる樹脂固形分(ii)は前記混
合物(a)中において５〜18重量％の割合で配合され
る。樹脂が５重量％未満であると素地との密着
性、防食性が低下し、逆に18重量％を越えると厚
膜塗装が出来ず、クラツク、ワレ、チヂミ、ダ
レ、ズレ等が生じ、さらに密着性、防食性も低下
する減向にあるのでいずれも好ましくない。また本発明において用いられるセメント(iii)とし
てはポルトランドセメント、高炉セメント、シリ
カセメント、フライアツシユセメント、アルミナ
セメント、コロイドセメント等が例示できるが、
その種類は特に制限はない。セメント(iii)は前記の
混合物(a)中において35〜70重量％の割合で配合さ
れる。セメントが35重量％未満であると厚膜時クラツ
ク、ワレ、チヂミ、ダレ、ズレ等が生じ易くな
り、また多湿環境下（湿度90％以上）での乾燥性
が著しく低下し、さらにセメントのアルカリ防錆
力が低下するため防食性も低下する。一方、70重
量％を越えると塗膜の緻密性が低下し、水分透過
性が高くなり、その結果防食性、密着性も低下す
るため好ましくない。また本発明において用いられる防錆顔料(iv)とし
ては、リン酸亜鉛；モリブデン酸亜鉛、モリブデ
ン酸亜鉛カルシウム、モリブデン酸カルシウム等
のモリブデン酸塩系防錆顔料の１種又は２種以上
を併用して用いることが出来る。なお、塗装用防錆顔料の代表的なものとして鉛
系防錆顔料、クロム系防錆顔料が知られているが
これら防錆顔料は、前記エマルジヨン樹脂のゲル
化を生じさせ、また有害物質であるため、人体安
全性の面で問題があり、本発明の防錆顔料として
不適当である。また前記エマルジヨン樹脂をゲル化させず、ま
た無公害防錆顔料としてタングステン酸亜鉛、タ
ングステン酸亜鉛カルシウム等のタングステン酸
塩系防錆顔料；ホウ酸亜鉛、ホウ酸バリウム、ホ
ウ酸カルシウム、メタホウ酸カルシウム、メタホ
ウ酸バリウム等のホウ酸塩系防錆顔料；クロロス
ズ酸、クロロ白金酸、アルミン酸、マンガン酸、
亜鉛酸、ケイ酸等の鉄、亜鉛、スズ、バリウム塩
等のその他酸塩系防錆顔料；雲母状酸化鉄、酸化
鉄−酸化カルシウム複合体、磁性フエライト等の
鉄酸化物防錆顔料等があるが、これら防錆顔料は
高温貯蔵時（例えば50℃）において塗料粘度を上
昇させる傾向にあつたり、塗膜形成時にワレを生
じさせたり、また防食効果が小さい（防食効果を
調べる塗膜インピーダンス測定において塩水噴霧
試験後の1KHzでの塗膜抵抗が10⁵Ωcm²以下であ
る）等の問題があり、いずれも本発明の防錆顔料
として不適当である。前記防錆顔料(iv)は前記混合物(a)中において５〜
25重量％の割合で配合される。防錆顔料が５重量
％未満であると、長期防食効果が小さく、一方25
重量％を越えると、防錆顔料そのものの防食効果
よりも塗膜の緻密性の低下の方が大きくなるため
防食性の低下をもたらし、また塗膜の可撓性等も
低下するためいずれも好ましくない。また本発明においては、さらに必要に応じ、各
種着色顔料、体質顔料また分散剤、消泡剤、増粘
剤、防腐剤、防カビ剤等の各種添加剤を配合する
ことも可能である。さらに本発明においては、前記混合物(a)中、(i)
共重合エマルジヨン樹脂固形分と(ii)エポキシ樹脂
固形分との和と、それらと(iii)セメントとの和との
重量比は〔(i)＋(ii)〕／〔(i)＋(ii)＋(iii)〕＝0.30
〜
0.55である。この比率が0.3より小さい場合には塗膜の初期
硬度が出ず、また密着性、防食性も低下し、一方
この比率が0.55より大きい場合には、厚膜時クラ
ツク、ワレ、チヂミ、ダレ、ズレ等が生じ易くな
り、また防食性も低下するのでいずれも好ましく
ない。また本発明においては、前記(ii)／〔(i)＋(ii)〕の
比率は0.25〜0.55の範囲が特によく、この範囲で
防食性、密着性が非常によくなる。この比率が
0.25より小さい場合には防食性が低下し、一方こ
の比率が0.55より大きい場合には鋼材に対する密
着性が低下するので好ましくない。本発明の水性防食被覆組成物は前記混合物(a)
100重量部に対し、水を30〜100重量部配合したも
のである。水の量が30重量部未満であるとセメン
ト混合時にエマルジヨンが凝集し易くなり、一方
100重量部を越えると、固形分が低下し、乾燥時
にヤセを生じクラツク、ワレ等が生じ易くなるの
でいずれも好ましくない。尚、本発明の水性防食被覆組成物は、塗膜の硬
化、塗装作業性の観点から使用時の粘度を10〜
1000ポイズとすることが好適である。以上の如き本発明の水性防食被覆組成物は、通
常の塗装方法、例えば吹付塗装、ローラー塗装、
流し塗り等により鋼材表面に通常乾燥膜厚が約
100〜1000μになるよう塗布され、常温乾燥させ
るか、あるいは100℃以下の温度で強制乾操させ
る。以上説明した通り本発明の鋼材用水性防食被覆
組成物は、有機溶剤を使用していないため無公害
であり、また得られる塗膜は可撓性、密着性に優
れているため鋼材の膨脹、収縮に十分追従出来、
それ故クラツク、ワレ、剥離性等が生じ難く、さ
らに緻密性があるので水分透過性が少なく、長期
防食性に優れている。以下、本発明を実施例により説明する。なお実
施例中「部」は重量基準である。実施例１〜６及び比較例１〜11 第１表の水性防食被覆組成物を３mm厚ブラスト
鋼板（SPCC−SB）に乾燥膜厚300μになるよう
吹付塗装し、常温で７日間放置後、密着性、防食
性（塩水噴霧、流水浸漬、塩水浸漬）の試験をし
た。尚、第１表の組成を示す数値の単位は部であ
る。また別途前記水性防食被覆組成物を吹付塗装
し、温度20℃、湿度95％雰囲気中で24時間後の乾
燥性試験をした。さらに別途0.7mm厚研磨脱脂軟鋼板に乾燥膜厚
300μになるよう吹付塗装し、常温で７日間放置
後、可撓性試験をした。これら試験結果を第１表下段に示した。

【表】

【表】第１表より明らかの如く本発明の水性防食被覆
組成物は優れた塗膜性能を有していた。一方、本発明の防錆顔料を配合しない比較例
１、２及び防錆顔料としてメウホウ酸バリウムを
使用した比較例３、11はいずれも長期防食性が劣
つていた。また防錆顔料としてジンククロメートを使用し
た比較例４は被覆組成物が部分的にゲル化し、塗
料として不適当であつた。またTgの高いアクリルエマルジヨン樹脂を使
用した比較例５、６及び硬質モノマー量が過剰の
アクリルエマルジヨン樹脂を使用した比較例９は
防食性、可撓性が劣つていた。またエポキシ樹脂量が少ない比較例７及び逆に
エポキシ樹脂量が過剰の比較例８は密着性、防食
性、可撓性とも劣つていた。またセメント量が過剰の比較例10は密着性、防
食性、可撓性とも劣つていた。

Claims

【特許請求の範囲】１ (a)(i) ビニル系硬質モノマー25〜50重量％と
ビニル系軟質モノマー75〜50重量％とのガラ
ス転移温度−10℃以下の共重合エマルジヨン
樹脂固形分 ……15〜35重量％、 (ii) ビスフエノール型エポキシエマルジヨン樹
脂とポリアミド樹脂または脂肪族ポリアミン
硬化剤からなる、エポキシ樹脂固形分
……５〜18重量％、 (iii) セメント ……35〜70重量％、 (iv) リン酸亜鉛及び／又はモリブデン酸塩系防
錆顔料 ……５〜25重量％からなり、かつ〔(i)＋(ii)〕／〔(i)＋(ii)＋(iii)〕
の
重量比が0.30〜0.55の範囲である混合物100重
量部 (b) 水30〜100重量部からなる鋼材用水性防食被覆組成物。２前記(ii)／〔(i)＋(ii)〕の重量比が0.25〜0.55の
範囲であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の鋼材用水性防食被覆組成物。３前記モリブデン酸塩系防錆顔料がモリブデン
酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛カルシウム、モリブデ
ン酸カルシウムであることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の鋼材用水性防食被覆組成物。