JPS63199772A - 防食用組成物 - 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】 （イ）発明の目的 「産業上の利用分野」 本発明組成物は、金属の防食用に用いられる組成物に関
するもので、特に腐蝕し易い鉄を用いて製造されるタン
ク、橋梁、屋根等の構造物の防食に特に利用され、土木
建築分野で有効なものであるが、その他の分野において
も金属の防食が必要とされる場合には利用できるもので
ある。

「従来の技術」 金属製建築物や建造物たとえば鉄製タンク、橋梁、屋根
等の防食には、従来より防錆塗料やセメント系被覆材が
広く用いられてきている。

しかしながら、それらはいずれも下記に述べる様に長所
も有するが欠点をも有するものである。

防錆塗料とはエポキシ樹脂、塩化ゴム、アルキッド樹脂
、ビニール樹脂等の塗膜形成材料と亜鉛、鉛系の防錆顔
料よりなるものであり、防錆顔料の犠牲陽極作用と塗膜
による酸素及び水の遮断作用に基き防錆機能をはたすも
のであるが、従来の塗膜は厚塗り不可能なため塗装欠陥
によるピンホールの発生、下地処理不良による塗膜の浮
き、ハガレ、機械的損傷による金属面に達する塗膜の傷
等により防錆上の弱点が発生し易く、一旦錆が発生した
場合は発錆部より急激に腐食が進行するという欠点を有
しさらに再塗装する場合、既設塗膜を完全に除去する必
要があり、十分なメンテナンスを施すことが難しいとい
う欠点を有するものである。

一方セメント系被覆材は固有のアルカリによる防錆機能
を発揮するものであり、有機系材料にない特長を保有し
ている。

すなわち厚塗りが可能であるため塗装欠陥が発生しにく
く、たとえ欠陥部が発生しても、自閉作用により錆が拡
大しにくいことや、補修が容易であるという特長がある
が、金属面に対する密着性が不充分でハガレが発生した
り、弾性がないため、金属のわずかな動きに追従できず
割れが発生したり、水密、気密性に乏しいため、中性化
や塩害の作用を受は早期に防錆力を失うなどの欠点を有
しているものである。

本願発明者等は上記問題点を解消するものとして、特開
昭６０−２６０６６２号公報に示される、セメントに対
して、カチオン性アクリルエマルジ舊ンを樹脂分換算で
３０〜１００係併用してなる組成物を提案した。

しかし、この組成物には若材令時の防食性に欠点がある
ことが認められた。すなわち、これらの組成物のように
樹脂分の使用量が多くなると、セメントの硬化反応が遅
延し、硬化初期に塩素イオン等の腐食性物資が浸入しゃ
す（、又鉄を不動態化にする、水溶化カルシウムの溶出
が少いため、これらの組成物が海岸等の腐食性環境下で
用いられた場合ｋ、早期に発錆をみる場合があった。

「発明が解決しようとする問題点」 本発明は、先に提案した防食用組成物が有し曵いた欠点
、すなわち、若材令時の防食性に劣るという点を解消す
るとともに従来の防食用組成物が有していた耐久性能に
乏しいとか補修性能に欠けるという問題点をも解決する
べく鋭意検討してなされたものである。

（ロ）発明の構成 「問題点を解決するための手段」 本発明は、上記諸問題点を解決して得られた、優れた耐
久性と良好な施工性を有する防食用組成物に関するもの
であり、上記諸問題点の解決がセメン）Ｋ対して、ガラ
ス転移温度２０’Ｃ以下のアクリル樹力旨からなるカチ
オン性アクリルエマルジ１ンと亜硝酸塩が添加されてい
ることを特徴とする防食用組成物により図れることを見
出してなされたものである。

０　セメント 本発明におけるセメントは４１ｆＦＫ限定されたもので
なく、ポルトランドセメント、アルミナセメント、水硬
セメント、混合セメント等の酸化カルシウムと酸化ケイ
素を主体としてなる一般的なものでよく、それらを単独
または混合物として使用すればよい。

Ｏアクリルエマルジョン 本発明におけるガラス転移温度２０℃以下のアクリル樹
脂からなるカチオン性アクリルエマルジ璽ンとは、アク
リル酸エステル及びメタアクリル酸エステルの一種以上
を好ましくは２０〜１００重量％より好ましくは３５〜
１００重量慢含む単量体又は単量体混合物を通常のエマ
ルジ言ン重合方法により重合して得られるカチオン性エ
マルジッンであり通常固形分濃度が３０〜７０重量％の
ものである。

上記アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの具
体例としては、アクリル酸及びメタクリル酸のメチル、
エチル、ｎ−プロピル、ｉｓ。

−プロピル、ｎ−ブチル、１ｓｏ−ブチル、５ｅｃ−ブ
チル、ｎ−アミル、１ｓｏ−アミル、ｎ−ヘキシル、ｎ
−へブチル、オキソヘプチル、ｎ　−オクチル、２−エ
チルヘキシル、ｎ−ノニル、オキソノニル、ｎ−デシル
、オキソデシル等のエステルがある。゛ 上記アクリル酸アルキルエステル以外にアクリルエマル
ジョンの製造に用いられる単量体としてはアクリル酸エ
ステル及びメタクリル酸エステルと共重合可能なビニル
系単量体があり、具体的にはアクリル酸又はメタクリル
酸、エチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデ
ン、アクリロニトリル、スチレン、フタジエン、アクリ
ルアマイド、メチロールアクリルアマイド、ビニルプロ
ピオン酸エステル、イタコン酸エステル、マレイン酸エ
ステル、クロトン酸エステル、ジメチルアミノエテルメ
タアクリル酸エステル、トリメチルアミノエチルメタア
クリル酸エステル塩酸塩、などが用いられる。

本発明に於いてアクリルエマルジョンの製造に用いられ
る単量体中のアクリル酸エステル及びメタクリル酸エス
テルが２（１未満では、それによって得られたカチオン
性アクリルエマルジョンを用いた防食材の耐候性が低下
する欠点があり、好ましくない。

エマルジョンをカチオン性にする方法としては前記単量
体をカチオン性界面活性剤の存在下通常公知のエマルジ
目ン重合法によって製造する方法、又は、ノニオン性及
び又はアニオン性界面活性の存在下に公知のエマルジ目
ン重合法により得られたエマルジョンにカチオン性界面
活性剤を添加混合することによってカチオン性にする方
法がある。

エマルジョンをカチオン性にするために用いられるカチ
オン性界面活性剤としては、一般市販の２級及び６級ア
ミン型の界面活性剤と、４級アンモニウム塩型の界面活
性剤があるが、金属面への密着性をより向上させる、４
級アンモニウム塩型のカチオン性界面活性剤の使用が好
ましい。

４級アンモニウム塩型の界面活性剤の具体例をあげれば
ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリ
ルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジ
メチルアンモニウムクロライド、アルキルベンジルジメ
チルアンモニウムクロライド、ラウリルジメチルベンジ
ルアンモニウムクロライドなどである。

本発明においてアクリルエマルジョンがカチオン性を有
していることによって、金属面への密着性が飛躍的に向
上し、セメント及び骨材の良好な分散体が得られるため
に、水密性や気密性に優れた硬化物が得られ、耐久性に
優れた防食材の原料となり得るのである。

本発明のアクリルエマルジョンはガラス転移温度が２０
℃以下のアクリル樹脂からなるものであるが、ここでい
うガラス転移温度（以下Ｔｇ点と称す。）とは無定形重
合体の各種性質が急変する温度で、この温度以下では重
合体の無定形部分の分子セグメントの運動が凍結される
ような温度である。

アクリル樹脂のＴｇ点を実際に測定するには一例として
種々の温度での熱膨張を測定してそれぞれの温度に対し
て比容積をプロットし、得られた曲線で屈曲している点
の温度を求めるという一般的な方法が採用し５る。

しかし、実際的には、単独重合体のＴｇ点はすでに知ら
れており、共重合体のＴｇ点は、個々の単独モノマーよ
り成る単独重合体のＴｇ点の値が知られている場合、次
の計算式によって求める事ができる。

Ｗｌ：成分１０重量分率。

Ｗ、：成分２０　　〃　。

Ｗｎ　：成分ｎの重量分率。

Ｔｇ、　：成分１単独重合体のＴｇ（’Ｋ）’ｌ’ｇ、
：　　・　２　　・　　　　　（０Ｋ）Ｔｇｎ：　＃　
ｎ　　＃　　　　　（６Ｋ）ここでＷ１＋Ｗ、＋・・・
・・・＋Ｗｎ＝１である。

知られている主な単独重合体のＴｇ点をあげると（弧内
は全てＴｇ点）、ポリメチルアクリレート（８℃）、ポ
リブチルアクリレート（−５４℃）、ポリ２−エチルへ
キシルアクリレ−）（−５５℃）□、ポリメチルメタク
リレート（１０５℃）ポリスチレン（１００℃）ポリ酢
酸ビニル（３０℃）ポリメタクリル酸（１３０℃）等で
ある。

次に共重合体のＴｇ点の計算例を示すと、ブチルアクリ
レート７０重量部（以下部と略す）スチレン３０部の共
重合体のＴｇ点は上式より求めると一２５℃となる。

以上、Ｔｇ点の求め方について説明したが、本発明に於
ける防食用組成物に用いられるアクリルエマルジョン中
の重合体のＴｇ点は上記の式およびＴｇ点（記載のない
ものは丸善■発行の化学便覧等を参照）から決められる
ものである。

本発明において、用いられるエマルジョンはＴｇ点が２
０℃以下好ましくは１０℃以下のアクリル樹脂を含有す
るエマルジョンである。

７Ｖリルエマルジ１ンのＴｇ点を２０℃以下にすること
により、金属面上の本発明組成物による被覆層が金属の
膨張、収縮による動きや構造的な動きに対し追従し亀裂
や剥離を生じないのであり、２０℃を越えるものでは期
待できない作用である。

Ｔｇ点が２０℃以下のアクリル樹脂は前記した様なアク
リル酸エステル及びメタアクリル酸エステルを重合して
得られるものであるが、本発明においては炭素数が３な
いし１０、より好ましくは４ないし９のアルキル基を有
するアクリル酸アルキルエステルを重合して得られるも
のが好ましい。

炭素数３ないし１０のアルキル基を有するアクリル酸ア
ルキルエステルを用いることｋより、上記追従性をさら
に高めるとともに耐水、耐アルカリ性をさらに、本発明
組成物に付与することができ好ましい。

又アクリル酸及びメタクリル酸エステルの一部をメチル
及び又はエチルアルコールの（メタ）アクリル酸エステ
ルに変えて使用することにより更に良好な効果を得るこ
とができ好ましい。

その理由は、上記低級アクリル酸エステルはセメントア
ルカリにより加水分解されＣａ”＋イオンにより架橋構
造を形成するため、本発明組成物の強度、特に若材令時
の引張りや曲げ強度の向上効果を得ることができる。

低級（メタ）アクリル酸エステルの好ましい使用量はア
クリルエマルジョンを製造する単量体中の０．５〜１０
重量％であり更に好ましくは１〜５重量係である。低級
（メタ）アクリル酸エステルの使用量が１０−を越る場
合は本発明組成物の硬化体の耐水性が低下し、０．５１
未満の場合は架橋構造形成による上記物性の向上を図る
ことができない。

Ｏ亜硝酸塩 本発明における亜硝酸塩とは、亜硝酸の一価又は２価の
金属塩であり、具体的には、リチウム、ナトリウム、カ
リウム、カルシウム、ストロンテクムがあげられ、これ
らを単独又は、併用して用いることが可能である。

Ｏ配合割合 カチオン性アクリルエマルジ四ンとセメントの配合割合
はセメント１００重量部に対し樹脂分換算でアクリルエ
マルジョン５重量部以上５０重量部以下が好ましく、少
なすぎる場合は、金属面への密着性や、気密水密性が低
下し防錆効果が不充分となる恐れがある。

エマルジョン量が５０重量部を越える場合は、セメント
の硬化反応の遅延のため、若材令における防食性能が低
下するようになり、又硬化物の強度も低下する傾向にあ
るため、機械的損傷を受は易くなる。

亜硝酸塩とセメントの配合割合は、セメント１００重量
部に対して、α１重量部以上１０重磁妃場合は、七メ・
トの硬化反応に悪影響な与え、強度が低下する恐れがあ
る。

Ｏ添加剤 本発明組成物には珪砂、川砂等の細骨材を併ましくは４
００重量も下である。

塗り厚が１鱈を越る場合の乾燥収縮による亀越える場合
は硬化体の強度や水密、気密性が低下するよ５になる。

さらにエマルジョンとセメントを用い本発明組成物を製
造する際、エマルジョンよりもたらされる水だけでは混
線できないときは、軟度調整用に水を適量混合して使用
することもできる。

水のセメントに対する混和量はエマルジョンよ以下が好
ましい。

組成物による硬化物の緻密性が低下するため、水密、気
密性が低下する。

更に本発明組成物に加え従来公知のセメント混和剤の使
用が可能である。

具体例としてはメチルセルロース、ポリエチレンオキサ
イド等の保水剤、塩化カルシウム、アルミン酸す）　＋
７ウム等の急結剤、有機、無機質の繊維材料、消泡剤、
リグニンスルネン酸ナトリウム、オキシカルボン酸、ポ
リカルボン酸ナトリウム等の遅延剤、等があげられる。

Ｏ使用方法 本発明組成物の使用すなわち塗布方法としては、従来公
知の塗装方法が全て使用可能である。

具体的にはへケ塗り、ローラー塗り、金ゴテ塗り、エア
ースプレー等で塗布可能である。

「作用」 上記したように、防食用組成物にセメント、Ｔｇ点が２
０℃以下のアクリル樹脂からなる力ｆｙＦｌ性’７クリ
ルエマルジ冒ンと、亜硝酸塩を用いることにより、金属
面への密着性が優れ、水密性と気密性に優れた被膜が得
られ、また柔軟性のある被膜となるため金属の膨張、収
縮による動きや構造的な動きに追従することができ、又
、前記した性能を短期間で発現するため結果として耐久
性に優れた防食材となり得るものを提供できるものであ
る。

「実施例」 次に実施例及び比較例をあげて本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明は実施例のみに限定されない。

実施例における部及び憾はすべて実景部及び重量嘩であ
る。

又、実施例中における試験法は次のとおりである。

■　鉄板との密着性能 ７Ｘ１２Ｘ（Ｌ６ｃｓ＋の黒皮鋼板に本発明組成物を２
部厚で金ごて塗布しそれぞれ３日、７日および２１日間
、２０℃、６０　％　）ｔＨ１ｊ境下テｌｌ生した。こ
の試験体１１ｃ　４　Ｘ　４　ｔｘの大きさで鉄板溝に
達する切り込みを入れ、引張り試験用治具（４Ｘ　４　
ａＩＬ）をエポキシ系接着剤で取り付け、建研式接着力
試験器により接着力を測定した。

■　防錆試験 ■項密着試験と同様な方法で試験体を作製後裏゛面と側
面を密ロウによりシールして塩水噴霧試験により２，０
００Ｈｒ後の発錆の程度により防錆効果を調べた。

実施例１ アクリル酸２−エチルヘキシル４８部、アクリル酸メチ
ル２部、スチレン５０部、ポリオキシエチレンノニルフ
ェノールエーテル２部、ステアリルトリメチルアンモニ
ウムクロライド１部、２．２−アゾビス（２−アミジノ
プロパン）塩酸塩０．４部、水１００部より成る組成物
を用い７０℃の温度で乳化重合を行い固型分濃度４８９
ｇのカチオン性アクリルエマルジ曹ンを製造した。得ら
れた共重合体のＴｇ点は４℃であった。

このカチオン性アクリルエマルジョン５０部にセメント
１００部、７号珪砂１００部、亜硝酸カルシウム１部、
水道水２０部を混練して本発明組成物を得た。

上記組成物を用いて試験体を調整し、各種特性を測定し
その試験結果を表−２にまとめたが、鉄板への密着性、
各材令における防錆性能とも良好な性能を示した。

実施例２〜６　　。

表１に示すアクリルエマルジ言ンを使用して、表２に示
す配合により試験体を調整した。

これらについて各種特性評価試験を実施した結果を表２
に示すが、いずれも良好な性能を示した。

比較例１〜４ 比較例として表１に示すアクリルエマルジ目ンを使用し
て実施例１と同様に試験体を調整した。

これの各８ｉ特性試験の結果も表２に示すがいずれも本
発明組成物により得られるものに比べ著しく劣る結果で
あった。

表　１　アクリルエマルジョン組成 ＊１　ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド＊
２　ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル′　
　＊３　ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ＄４　２．
２’アゾビス（２−アミジノプロパン）塩酸塩＊５　過
硫酸アンモン （ハ）発明の効果 上記実施例のデーターに基づいて本発明組成物の特長を
記載した様に、本発明組成物は金属の代表である鉄板へ
の密着性、各種材令における防錆性に優れている。この
特性により金属を用いた建築、土木構築物はもちろん、
海洋構造物等の、特に腐食の著しい環境におかれた、鉄
筋コンクリートや、金属性構造物の防食塗装に好適に活
用でき、維持・管理費用の大幅な軽減を得ることができ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、セメント、ガラス転移温度２０℃以下のアクリル樹
   脂からなるカチオン性アクリルエマルジョン及び亜硝酸
   塩を含有していることを特徴とする防食用組成物。