JPS63242381A - 改良された重防食塗装方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は鋼材、鉄鋼構造物などに塗装 される改良された重防食塗装方法に関するものである。

［従来技術］ 鉄鋼材料の表面に樹脂を塗装すること により鋼材、鉄鋼構造物などを腐食から保護することは
以前から行われてい た。

例えば、海上、海浜、工業地帯などの激しい腐食環境に
建設される鉄鋼構造物などの保護などがある。

これらは、近年ますます大型化する傾向にあり、それに
ともなってメンテナンス塗装には種々の困難が生じると
ともに膨大な費用を要するようになってきた。

さらに公害防止の観点からも、塗り替え塗装周期の長い
重防食塗装がクローズ アップされている。

従来からこのような鉄鋼構造物等の種 々の重防食塗覆装方法が開発されてい る。塗装系の代表的なものとしてタールエポキシ樹脂塗
料が開発されている、被覆系の代表的なものとしてはポ
リエチレン被覆方法が開発されている。

しかしながら、タールエポキシ樹脂塗 料はタールを含有しているため、色相が黒または褐色に
限定される。さらに、防食性、耐薬品性は一応の水準に
あるものの、耐衝撃性、耐屈曲性が不充分であ る。

ポリエチレン被覆は防食性、耐薬品 性、耐衝撃性、耐屈曲性などには優れているが、大型の
設備が必要であり、また複雑形状の鉄鋼構造物の被覆は
困難である。

そこで、これらの問題点を改良するた めポリウレタン樹脂塗料が開発され、注目されている。

ポリウレタン樹脂は、無溶剤であり硬 化速度が速いので一回の塗装で厚膜の塗装が可能であり
、防食性、耐薬品性、耐衝撃性、耐屈曲性などに優れて
いることから重防食塗料に適している。

また、ポリウレタン樹脂はウレタン結 合の凝集力の影響により一般的に鉄鋼表面との接着性は
優れている。

一般に、鉄鋼に適用される塗装では、 長期間にわたって水中に浸漬されたり、温水に浸漬され
たりすると塗膜を通して接着面に水や酸素が到達し、接
着力が低下し、塗膜下の鉄鋼が腐食されて塗膜が崩落す
る場合がある（この性質を耐水性という）。さらに鉄鋼
構造物の無塗装部分の防食に電気防食を併用すると塗装
の端部から剥離がおこる場合もある（この性質を陰極剥
離性という）。

ポリウレタン重防食塗装においても上 記の問題がある場合があった。

そこで、ポリウレタン樹脂重防食塗料 と鉄鋼面の接着性を改良するため、種々のプライマーが
開発されており、通常エポキシ樹脂プライマーまたはポ
リウレタン樹脂プライマーが使用されている。

エポキシ樹脂プライマーは、硬化速度 が遅くプライマーを塗装したのち上塗り塗装をする場合
、長時間を要し生産性が低くなる。

二液反応型ポリウレタン樹脂プライ マーは、二液を混合したのちすぐに塗装しないとカップ
中で硬化することから。

ポットライフの制限内で使用する必要がある。

さらに、ポリウレタン樹脂プライマー は一般に耐水性が悪いため、ポリウレタン樹脂プライマ
ーと鉄鋼との接着面における鉄鋼の防食性、すなわち耐
水性が不充分である。

［発明の目的１ 本発明は従来の重防食塗装方法の欠点をなくし、複雑形
状の鉄鋼構造物にも比較的簡単に塗装でき、かつ長期防
食性、耐衝撃性、耐水性などに優れた重防食塗装方法を
提供することを目的とするものである。

［目的を解決するための手段］ すなわち、本発明は 鉄鋼の表面にポリウレタン重防食塗料を塗装する方法に
おいて、 第一工程として、 分子量が２００〜１５００で、分子中に２〜３個の水酸
基を有するポリエーテルポリオールおよび／またはポリ
オレフィンポリオールと ２個以上のイソシアネート基を有する有機ポリイソシア
ネート化合物を、 ＮＣＯ／ＯＨ＝　１．６〜３．０で反応させて得られる
イソシアネート基含有率が５〜１５％のイソシアネート
末端ウレタンプレポリマーに、 無機充填剤を前記プレポリマー１００重量部に対して２
０〜３００重量部添加したものを主成分とする湿気硬化
型プライマーを塗装したのち、 第二工程として、 分子中に２個以上の水酸基および／またはアミノ基を有
する化合物またはこれらの混合物中におけるエーテル基
およびカルボニル基の濃度が５　ｍ　ｍ　ｏ　ｌ　／　
ｇ以下であり、水酸基価およびアミン価の合計が１００
〜３００　ｍ　ｇ　Ｋ　ＯＨ／　ｇである化合物または
これらの混合物と２個以上のイソシアネート基を有する
有機ポリイソシアネート化合物をＮＣＯ／　（ＯＨ＋Ｎ
　Ｈ２）　＝　０　、８５〜１．５となるように反応す
る二液反応型ポリウレタン重防食塗料を塗装する改良さ
れた重防食塗装方法である。

まず、第一工程に使用するプライマー について詳細に説明する。

本発明のプレポリマーは鉄鋼に塗装す ると、空気中の湿気、鉄鋼表面の吸着水とプレポリマー
の末端イソシアネート基が反応して硬化塗膜を形成する
。した がって、保管中には硬化反応は進行せ ず、可使時間の制限はないが、塗装してはじめて硬化反
応は進行するものであるので作業性に優れている。

本発明プレポリマーの合成に使用する ポリオレフィンポリオールとしては、例えばブタジェン
、イソプレンなどのジエン化合物と必要によりスチレン
、アクリロニトリルなどを、例えば金属リチウ ム、金属カリウム、金属ナトリウムなどのアニオン重合
触媒の存在下で重合させたのち、エチレンオキサイド、
プロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを付
加重合させて得られるポリオー ル、 または前記ジエン化合物を、例えば過酸化水素などの水
酸基を有するラジカル開始剤によりラジカル重合させて
得られるポリオール、 またはこれらのものを水素添加したものなどが挙げられ
る。

なお、ポリオレフィンポリオールは、特に吸水が少なく
、加水分解が起こりにくいという特長があるが、反面、
硬化のときに空気中の湿気を吸収しにくいので、硬化速
度が遅くなるという短所があ る。

ポリエーテルポリオールとしては、分 子中に２〜３個の活性水素基を有する化合物（以下出発
物質という）； 例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、グ
リセリン、トリメチロールプロパンなどに、エチレンオ
キサイ ド、プロピレンオキサイドまたはブチレンオキサイド、
またはそれらの混合物などのアルキレンオキサイドを、
アルカリ触媒などの存在下で付加重合させたポリアルキ
レンポリオール、または テトラヒドロフランをカチオン触媒下で重合させたポリ
テトラメチレングリコール、または これらの混合物などが挙げられる。

ポリエーテルポリオールは適度な吸湿 性があり、ブライマーの硬化が速くな る。また、加水分解もおこりにくいのでプライマーとし
て適している。

これらのポリオールの分子量は２００ 〜１５００であり、好ましくは３００〜７００である。

ポリオールの分子量が２００未満の場 合、ウレタンプレポリマーの製造時にゲル化がおこりや
すく、またプレポリマーの粘度も非常に高いものになる
。

さらに分子量が２００未満のポリオールを使用したプレ
ポリマーは、空気中の水分と反応、硬化させた場合、塗
膜を形成しにくく充分な接着力が得られない。

また分子量が１５００を超えたポリオールを使用したプ
レポリマーは、空気中の水分と反応、硬化させた場合、
得られる塗膜のガラス転移温度が低いため、＃水性、す
なわち耐水接着力に問題があ る。

さらに、機械強度も低くなるため塗膜の強度も低く、初
期密着強度も悪くな る。

以上の点からポリオールの分子量は、 ２００−１５００であり、３００〜 ７００が好ましい。

さらに２種以上のポリオールを併用する場合その分子量
は、数平均分子量が ２００〜１５００である。２種以上のポリオールを使用
して、少なくとも１種以上が２００未満であるか、また
は１５００を超えたポリオールを使用した場合、数平均
分子量が２００〜１５００であればよい。

ポリオールの分子中における水酸基の 数は２〜３個である。ポリオールの分子中における水酸
基の数が２未満の場合、硬化による分子の延長が少ない
ため塗膜強度が不充分となり、塗装後のｖｉ着力、耐水
性などに問題がある。

水酸基の数が３を超えた場合、プレポリマー製造時にゲ
ル化がおこりやすい。

さらにプレポリマーの粘度が非常に高いものになり、使
用できない場合もある。

２種以上のポリオールを併用する場合にはその水酸基の
数は数平均が２〜３個となるようにする。

本発明に使用する２個以上のイソシア ネート基を有する有機ポリイソシアネート化合物として
は、ジフェニルメタリンイソシアネート（ＭＤＩ）、ポ
リフェニレンポリメチレンポリイソシアネート （粗ＭＤＩ）、液状ＭＤＩ、２．４−トリレンジイソシ
アネート（２、４−ＴＤＩ）、２．６−ドリレンジイン
シアネー）　（２，６−ＴＤＩ）およびこれらの混合物
であるＴＤＩ−８０，ヘキサメチレンジイソシアネート
、インフォロンジイソシアネート、キシリレンジイソシ
ア ネートなどのポリイソシアネート化合物が使用できる。

これらのポリイソシアネート化合物においてＭＤＩまた
は粗ＭＤＩが、硬化性および接着力の点で好ましい。

これはポリイソシアネート化合物中の フェニル基の含有量が多いためフェニル基およびウレタ
ン基による分子間凝集力が高く優れた接着力を発現する
のではないかと思われる。

つぎに前記ポリオールと有機ポリイソ シアネート化合物を、反応させてプレポリマーを製造す
る場合、イソシアネート基と水酸基の当量比すなわちＮ
ＣＯ／ＯＨは１．６〜３．０である。

ＮＣＯ／ＯＨが１．６未満の場合、プレポリマーが製造
時にゲル化するかまたは溶剤を添加しても非常に粘度の
高いものとなりプライマーとして使用不可能となる。

ＮＣＯ／○Ｈが３．０を超えた場合、プレポリマーが空
気中の湿気で硬化して も、発泡などのトラブルをおこしたり、分子が充分に延
びないため、接若性に優れたブライマー塗膜が得られ難
い。

前記のポリオールと有機ポリイソシア ネート化合物を反応させたプレポリマーのイソシアネー
ト基含有率は５〜１５％でなければならない、イソシア
ネート基含有率が５％より少ない場合には、硬化反応が
進みにくく、またブライマー塗膜の凝集力が低いので初
期密着強度が悪くなる。イソシアネート基含有率が１５
％より多い場合には空気中の湿気とイソシアネート基が
痩応した際に多量の二酸化炭素を放出するのでブライマ
ー塗膜にふくれが発生しやすく、初期密着強度を低くす
る原因となる。したがって、プレポリマーのイソシアネ
ート基含有率は５〜１５％としなければならない。

このようにして得られたプレポリマー は、一般的にプライマーとして使用するには粘度が高い
状態となるので、溶解パラメーターが８．５〜１１でイ
ソシア ネート基と反応性のない溶剤を添加して２５℃における
粘度を１０００センチポイズ以下とするのが好ましい、
添加する溶解パラメーターが８．５〜１１でイソシアネ
ート基と反応性のない溶剤としてはトルエン（８、９）
　、キシレン（８゜８）、酢酸エチル（９、１）　、塩
化メチレン（９、６）　、アセトン（ｌＯｌ ｏ）、メチルエチルケトン（９，３）。

ジオキサン（９、９）　、シクロヘキサノン（９、９）
などがある（カッコ内はそれぞれの溶剤の溶解パラメー
ターであ る）。溶解パラメーターが８．５より低いかまたは１１
より大きい溶剤はプレポリマーとの溶解性が悪く使用で
きない。

溶解パラメーターが８．５〜１１であってもイソシアネ
ート基と反応性のあるもの、例えば、酢酸、アニリンな
どの水酸基、アミノ基、カルボン酸を含有している溶剤
は使用できない。

プレポリマーにこれらの溶剤を添加し て２５℃における粘度をｔｏｏｏセンチボイズ以下とす
るのが好ましい、粘度が１０００センチボイズより高い
場合にはブライマーを鉄鋼等に塗布しにくく、ブライマ
ーの膜厚のバラツキを生じたり、厚膜になりすぎたりす
るために初期密着強度の不良の原因となりやすい。

本発明に使用する無機充填剤としては 酸化ケイ素、アルミナ、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マ
グネシウム、炭酊カルシウム、クロム酸化合物またはそ
れらの混合物などが使用できる。

酸化ケイ素の具体的なものとしては、クレー、パーライ
トなどの鉱物を粉砕したもの、 ケイ酸アルミニウムの具体的なものとしては、カオリン
クレー、カオリン、モンモリロナイトなど、 ケイ酸マグネシウムの具体的なものとしてはタルクなど
がそれぞれ挙げられる。

クロム醜化合物の具体的のものとして ハリチュームクロメート、クロム酸亜 鉛、塩基性クロム酸亜鉛などがある。

無機充填剤としては酸素、水と反応性 のないものを使用すべきである。一般にジンクリッチブ
ライマー等で使用されている亜鉛粉末または亜鉛合金粉
末などは短期間の防食性能は優れているが、長期間にわ
たって水に浸漬されたりすると酸化反応をおこしてその
効果はなくなるので使用できない。

無機充填剤の平均粒径はｌＯＩＬｍ以下のものを使用す
るのが好ましいが、特に限定するものではない。

本発明に使用する鉄鋼等の防食用湿気 硬化型ブライマーは、前記ポリオールと前記有機ポリイ
ソシアネート化合物を、反応させて得られるイソシアネ
ート末端ウレタンプレポリマーに、 前記無機充填剤を添加したものを主成分とするものであ
る。

プレポリマーに添加する無機充填剤の 添加量は、プレポリマー１００重量部に対して２０〜３
００重量部であり、５０〜２００重量部が好ましい。

無機充填剤の添加量が、２０ｆｆｉＨ部未満の場合、ブ
ライマーの耐水性が不足するため、金属とブライマーの
界面で腐食がおこり耐水接着力が低下する原因とな る。

また無機充填剤の添加量がプレポリマーに対して３００
重量部を超えた場合、ブライマーの表面で粉吹き現象が
おこり初期密着力が低下する。

無機充填剤をプレポリマーに添加する 場合、無機充填剤の大きなかたまりが存在すると、透水
がおこりやすく耐水接着力の低下の原因となるため、無
機充填剤の二次凝集を破壊するよう充分にかつ均一に混
合１分散させる。

プライマー組成物に無機充填剤を特定 の量添加すると塗装物の耐水性は大幅に改善されるが、
その理由については現在の段階では明確にされていない
が、つざのように推定される。まず第一に、無機充填剤
により塗膜を透過する酸素、水の透過距離が長くなり鉄
鋼表面にそれらが透過しにくくなるので、鉄鋼表面での
腐食はおこりにくくなり、耐水性は改善される。第二に
、末端イソシアネート基ノウレタンプレポリマーは無機
充填剤の表面吸着水などと反応して強固な結合を形成し
、ポリウレタン樹脂と無機充填剤は一体化し耐水性の優
れたブライマー塗膜を形成する。したがって、ウレタン
プレポリマーと無機充填剤の組合せからなるブライマー
は鉄鋼等の防食用のブライ マーとしては最適であると考えられ る。

このようにして得られた本発明に使用 するブライマーは、鉄鋼等に塗装した 後、空気中の湿気と反応して硬化するので実質的に一液
型であるために、可使時間の制限はなく密閉状態ならば
長期間の保存が可能である。

また、本発明の第一工程でブライマー を鉄鋼等に塗布する方法は、ハケ、ローラーなどを使用
して塗装する方法、エ アースプレーまたはエアーレススプレーを使用して塗装
する方法など任意であ る。

本発明の第一工程でブライマーを塗装 する膜厚は１１００ｐ以下とするのが好ましい。

１００ｇｍを超えた場合、ブライマーが硬化するのに必
要な水分が浸透しにくいので、ブライマーの下層部分で
硬化不良が生じ易く、また硬化にも長時間を要する。

本発明の第一工程でプライマーを１０ ０ルｍ以上の膜厚にする必要があるときは、１００ｇｍ
以下の塗装で塗り重ねるようにすれば、目的は達成でき
る。

第一工程でプライマーの硬化速度を速 くしたいときは、必要に応じて通常のウレタン化触媒を
添加してもよい。

触媒を添加したときは、フクレなどの原因となる二酸化
炭素が発生しやすいた め、プライマーの膜厚を、薄くする必要がある。

つぎに、第二工程で使用するウレタン 重防食塗料について詳細に説明する。

第二工程で使用するポリウレタン重防 食塗料は２個以上の水酸基および／またはアミノ基を有
する化合物（以下ポリ オール化合物という）またはこれらの混合物と２個以上
のイソシアネート基を有する化合物を反応する二液反応
型ポリウレタン重防食塗料である。２個以上の水酸基を
有する化合物としてはプライマーの合成に使用するポリ
オレフィンポリ オール、ポリエーテルポリオールのほかに、つぎのよう
なものがある、２個以上の水酸基を有する化合物と２個
以上のカルボン酸を有する化合物から合成されるポリエ
ステルポリオール、たとえば、エチレングリコールとア
ジピン酸から合成されるポリエチレンアジペート、ブチ
レングリコールとアジピン酸から合成されるポリブチレ
ンアジペートなどがある。

また、２個以上の水酸基を有する化合物に、たとえばカ
プロラクトンのような環状エステルを付加重合したもの
もある。

グリセリンとリシノール酸のエステルであるヒマシ油も
ポリエステルポリオールの一種である。さらにポリカー
ボネートポリオールもある。

２個以上のアミン基を有する化合物としてはメチレンビ
スオルトクロロアニリ ン、ジアミノジフェニルメタンなどが代表的である。さ
らに、前記の２個以上の水酸基を有する化合物の末端水
酸基をアミノ基に変性した化合物もある。

これらの分子中に２個以上の水酸基および／またはアミ
ノ基を有する化合物またはこれらの混合物中におけるエ
ーテル基およびカルボニル基の濃度（以下親水基濃度と
いう）は５ｍｍｏｌ／ｇ以下である。エーテル基はポリ
エーテルポリオールの主鎖骨格中に存在するものである
。

カルボニル基はエステル基またはカーボネート基中に存
在する炭素−酸素二重結合であり、ポリエステルポリオ
ール、ヒマシ油にエステル結合が存在し、ポリ カーボネートポリオール中にカーボネート基は存在する
。親水基濃度はポリエチレングリコールで２２．７、ポ
リプロピレングリコールで１７．２、ポリテトラメチレ
ングリコールで１３．９、ポリブチレンアジペートで１
０．０、ヒマシ油で２．８、ポリブタジェンポリオール
でＯｍｍｏｌ／ｇである。

エーテル基およびカルボニル基は酸素 原子を有するために水との親和力が強 い。したがって、樹脂中の親水基濃度が高くなるにとも
なって樹脂の吸水率が高いものとなり、親水基濃度が約
２０以上となるとポリウレタン樹脂は水溶性となる。さ
らに、エーテル基およびカルボニル基は極性が高く電子
が極在化しているので、ポリウレタン樹脂中における親
水基濃度が高くなると電気絶縁抵抗も低くなる。

親水基濃度が５ｍｍｏｌ／ｇより大き い場合には得られるポリウレタン樹脂の吸水率が高くな
り、また電気絶縁抵抗は低いものとなるので、重防食塗
料としては使用できない、特に、エステル基は加水分解
をおこしやすく、エステル基濃度の高いポリウレタン樹
脂は長期間にわ たって防食性能を保持するのは不可能である。

２種以上のポリオール化合物を使用す る場合の親水基濃度はそれぞれの化合物の親水基濃度の
数平均の値を使用する。

すなわち、混合物の場合一つのポリオール化合物の親水
基濃度が５ｍｍ０１／ｇより大きい場合でも混合物の平
均親水基濃度が５ｍｍｏｌ／ｇより小さければ目的は達
成できる。

ポリオール化合物の水酸基価およびアミン価の合計は１
００〜３００ｍｇＫＯＨ／ｇとしなければならない、水
酸基価およびアミン価の合計が１００より小さいときは
得られるポリウレタン樹脂の硬 度、機械強度が低くなるために、耐衝撃性が悪くなる。

水酸基価およびアミン価の合計が３００より大きくなる
と得られるポリウレタン樹脂は堅く、脆いものとなるた
めに、屈曲性、耐衝撃性において樹脂にわれがおこる。

したがって、水酸基価およびアミン価 の合計は１００〜３００　ｍ　ｇ　Ｋ　ＯＨ／　ｇでな
ければならない。

２個以上のポリオール化合物を使用し た場合には水酸基価およびアミン価はそれぞれのポリオ
ール化合物の数平均の値を使用する０例ば、水酸基価が
１００ｍｇＫＯＨ／ｇより小さいポリオール化合物と３
００ｍｇＫＯＨ／ｇより大きいポリオール化合物を混合
して平均水酸基価を１００〜３００ｍｇＫＯＨ／ｇとじ
ても目的は達成できる。

ポリオール化合物と反応する２個以上 のイソシアネート基を有する有機ポリイソシアネート化
合物としてはプレポリ マーの合成に使用するものと同様のものが使用できる。

有機ポリイソシアネート化合物とポリ オール化合物を反応する際にはＮＣＯ／（ＯＨ＋ＮＨ２
）の比を０．８５〜１゜５としなければならない、ＮＣ
Ｏ／　（ＯＨ＋ＮＨ２）の比が０．８５より小さい場合
には硬化不充分となるために、塗膜にべたつきが残った
りして、目的の塗膜強度が得られない、したがって、＃
衝撃性が悪くなる。

ＮＣＯ／　（ＯＨ＋ＮＨ２）の比が１．５より大きい場
合には過剰のイソシアネート基が水分と反応するために
ポリウレタン樹脂中における発泡やふくれの原因となる
。さらに得られたポリウレタン樹脂は固く、脆いものと
なり屈曲性や耐衝撃性において塗膜にわれが発生する。

したがって、第二工程で使用する二液反応型ポリウレタ
ン重防食塗料はＮＣＯ／（ＯＨ＋ＮＨ２）の比は０．８
５〜１．５で反応しなければならない。

二液反応型ポリウレタン正防食塗料で は必要に応じて、顔料、ウレタン化触 媒、増量剤、その他の添加剤を添加す る。

顔料としては炭酸カルシウム、ク レー、シリカ、タルクなどの第一工程で使用するプライ
マーの製造に使用する無機充填剤が、また着色の目的に
カーボンブラック、酸化クロム、酸化コバルト、酸化チ
タンなどが使用できる。

ウレタン化触媒としてはジブチルチン ジラウレート、ジブチルチンジアセテート、オクチル酸
鉛、ナフテン酸鉛などの有機金属化合物、トリエチルア
ミン、トリエチレンジアミンなどの三級アミン化合物が
使用できる。

増量剤としてはコールタール、プロセ スオイル、液状石油樹脂などがある。

その他の添加剤としては消泡剤、耐化 防止剤、紫外線吸収剤などがある。

ポリウレタン重防食塗料の塗装方法と しては下記に示す方法がある。

（１）ポリオール化合物に必要に応じて用いられる顔料
、触媒、増量剤の所定量をあらかじめ均一に混合した第
−液と、有機ポリイソシアネート化合物の第二液を別々
に貯蔵し、塗装時に第−液と第二液とを二液混合型スプ
レー塗装機を使用して混合し塗装する方法（スプレー塗
装 法）。

（２）ポリオール化合物の一部と有機ポリイソシアネー
ト化合物の全量を反応させた第−液とポリオール化合物
の残部と必要に応じて用いられる顔料、触媒、増量剤お
よびその他の添加剤を均一に混合した第二液を別々に貯
蔵し、使用時に第−液と第二液とを混合してコテで塗装
する方法（コテ塗り法）。

（３）一般にポリウレタンフォームの製造に使用される
多成分混合発泡機を使用して鋼材などの上部より各成分
を混合した液を流し、コテ等で均一に塗装する方 法（流し塗り法）。

これらの方法において、硬化速度は触媒量によって加減
することができる。また塗装は比較的厚塗り１例えば塗
膜の厚さを１ｍｍ以上にするのが好ましく、場合によっ
ては一回の塗装で所望の厚みに達しない場合１重ね塗り
をしてもよい。

本発明による重防食塗装方法では、ま ず、鋼材などの塗装すべき表面をブラスト処理などで清
節にした後、その上に本発明のプライマーを塗布する。

なお、プライマーの下地処理として、必要に応じてクロ
ム酸系などの化成処理を施してもよい。

本発明の重防食塗装方法が適用される のは、鋼管、形鋼、棒鋼、鋼帯などの鉄鋼材料およびこ
れらを組立てた鉄鋼構造物などの屋外、海上、地中、海
底などで広く使用される鉄鋼全般である。

［発明の作用］ 本発明の重防食塗装方法は湿気硬化型 のウレタンプレポリマーを主成分とするために、可使時
間の制限がなく、また従来のエポキシプライマーに比べ
て低温における硬化が速いので上塗りまでの塗装間隔を
比較的自由にとれる。したがっ て、塗装作業性、生産性が極めてよいものである。さら
に、特定のポリオールと有機イソシアネート化合物から
得られる特定のプレポリマーに特定の無機充填剤を添加
して得られるプライマーを使用することにより上塗り重
防食層と鉄鋼などを強固に接着できだけではなく、海水
中などに長期間浸漬されても接着力が低下しないという
耐水性に極めて優れてい る。

また、本発明の第二工程で使用するポ リウレタン重防食塗料はエーテル基およびカルボニル基
の親水基濃度を限定したポリオール化合物を使用するの
で吸水率が小さく電気絶縁抵抗が高く、長期安定性に優
れたポリウレタン樹脂であるので地中、海水中およびＭ
−９＋−において優れた防食性能を有している。

すなわち１本発明によるポリウレタン 樹脂は従来のポリウレタン樹脂に比べてエーテル基、エ
ステル基などの親水性の原子団が非常に少ないので、吸
水率が小さい、さらに、分子内における極性の高い結合
の濃度（親水基濃度）が低いので分子内における電子の
極在化が少なく電気絶縁抵抗が高く、しかも、海水や淡
水と長期間接触した場合でも吸水率が非常に小さいので
、電気絶縁抵抗の低下は非常に少ない。

［実施例］ 以下実施例により本発明を具体的に説 明する。なお、実施例および比較例の 「部」および「％」は重量基準であ る。

ブライマーの製造 第１表に示すポリオール、有機ポリイ ソシアネート化合物、溶剤を２文のレジンフラスコに仕
込み徐々に加温して９０℃まで加温した。９０℃で１時
間反応させたのち、プレポリマーを得た。

これらのプレポリマーをつぎの方法で分析した。

粘度：　ＪＩＳ　Ｋ　１５５７の回転粘度計イソシアネ
ート基含有率：　ＪＩＳ　Ｋ　１ｆ３０３のアミン−塩
酸滴定法 不揮発分：　ＪＩＳ　Ｋ　５４００の加熱法プレポリマ
ーに無機充填剤を添加してプライマーを得た。

ポリウレタン重防食塗料の製造 第２表に示すポリオール化合物および 顔料などを均一に分散混合して第−液とした。

実施例１ 肉厚１２ｍｎ＋、外径８００ｍｍ、長さ１２ｍの杭用鋼
管の外面をグリッドブラスト処理 （Ｃ−７０）を行って清浄にした後、第１表に示すブラ
イマーをエアースプレーで硬化後の膜厚が２０ＪＬにな
るように塗装した。２４時間ブライマーを乾燥した後、
第２表に示すポリウレタン重防食塗料を、二液内部混合
型エアレススブレレー塗装機を使用して、硬化後の膜厚
が３■となるように塗装した。このようにして得られた
重防食被覆鋼管の斜視図を第１図に示す０図中１は鋼管
、４はポリウレタン樹脂からなる重防食層、５はプライ
マ一層を示す。

ブライマーおよびポリウレタン重防食塗料の塗装時の気
温は５〜１０°Ｃであったが鋼管の加熱は一切行わなか
った。

この重防食塗装をした鋼管を７日間養 生させて、被ｒｒ１層の硬化を充分に進行させてから試
験片を切り取って、各種性能試験を行った。結果は第３
表に示す。

実施例２ 肉厚１４．３ｍｍ、外径１８２８ｔ＋ｉ、　１２ｍの水
道用鋼管の外面をグリッドブラスト処理 （Ｇ−７０）を行って清浄にした後、表１に示すプライ
マーをスプレー塗装し、硬化後の膜厚が３０ＪＬのプラ
イマ一層を形成させた。このプライマ一層の上に、第２
表に示す組成を有するポリウレタン被覆材料の第−液と
第二液を、二液混合型スプレー塗装機を使用して塗装し
、硬化後の膜厚が３．０ｍｍのポリウレタン樹脂からな
る被覆層を形成させた。

この重防食被覆鋼管を塗装後７日間養 生させて被覆層の硬化を充分に進行させてから試験片を
切り取って、各種性能試験を行った。その結果を第３表
に示 す。

なお、塗装時の気温は０〜５℃と低 かったが、鋼管の予熱や塗装後の加熱は一切行わず、プ
ライマー塗装後翌日にポリウレタン上塗り被覆を行った
。

実施例３ 肉厚９ｍｍ、外径１０１６ｍｍ、長さ２０ｍで、第２図
に示す形状を有する鋼管矢板の外表面を、グリッドブラ
スト処理（Ｇ−７０）を行って清浄にした後、第１表に
示す組成を有するプライマーを塗装し、硬化後の膜厚が
２０．のプライマ一層を形成させた、このプライマ一層
の上に第２表に示す組成を有するポリウレタン被覆材料
の第−液と第二液を二液混合型スプレー塗装機を使用し
て塗装し、硬化後の膜厚が２．５ｍｍのポリウレタン樹
脂からなる被覆層を形成させた。このようにして得られ
た重防食鋼管矢板の斜視図を第２図に示す。図中２は鋼
管矢板、４はポリウレタン樹脂からなる被覆層、５はプ
ライマ一層を示す。

この重防食被覆鋼管矢板を塗装後７日 間養生させて被覆層の硬化を充分に進行させてから試験
片を切り取って各種性能試験を行った。その結果を第３
表に示 す。

なお、塗装時の気温は４〜８℃と低 かったが、鋼管矢板の予熱は行わず、ブライマー塗装後
５０℃の加熱炉に１時間保定後、ポリウレタン上塗り塗
装を行っ た。

実施例４ 第３図に示す形状を有する鋼矢板（ＦＳＰ■型）の片面
をグリッドブラスト処理（Ｇ−７０）を行って清浄にし
た後、第１表に示す組成のブライマーを形成させた。

このプライマ一層の上に第２表に示す組成を有するポリ
ウレタン被覆材料の第−液と第二液を、二液混合型スプ
レー塗装機を使用して塗装し、硬化後の膜厚が２゜５■
のポリウレタン樹脂からなる被覆層を形成させた。この
ようにして得られた重防食鋼矢板の斜視図を第３図に示
す。

図中３は鋼矢板、４はポリウレタン樹脂からなる被覆層
、５はプライマ一層を示す。

この重防食被覆鋼矢板を塗装後７日間 養生させて被覆層の硬化を充分に進行させてから試験片
を切り取って各種性能試験を行った。その結果を第３表
に示 す。

なお、塗装時の気温は２〜４℃を低 かったが鋼矢板の予熱は行わず、ブライマー塗装後５０
℃の加熱炉に１時間保定後、ポリウレタン上塗り被覆を
行っ た。

比較例１ 肉厚１４．３ｍａ＋、外径１８２６ｍｍ、長さ１２＋の
水道用鋼管の外面をグリッドブラスト処理（Ｇ−７０）
を行って清浄にした後、第１表に示す市販のエポキシ系
プライマーをスプレー塗装し、硬化後の膜厚が３０−の
プライマ一層を形成させた。このプライ マ一層の上に、第２表に示す組成を有するポリウレタン
被覆材料の第−液と第二液を、二液混合型スプレー塗装
機を使用して塗装し、硬化後の膜厚が２．５ｍｍのポリ
ウレタン樹脂からなる被覆層を形成させた。

この重防食被覆鋼管を塗装後７日間養 生させて被覆層の硬化を充分に進行させてから試験片を
切り取って、各種性能試験を行った。その結果を第３表
に示 す。

なお、塗装時の気温が１〜６℃と低 かったので、プライマー塗装径大気中に３日間放置して
もエポキシ系プライマーが硬化しないので塗装不可能で
あった。

鋼管の外径が大きいので、これが入る加熱炉がなかった
ために、熱風発生機を用いて局部的に熱風を吹付けてエ
ポキシ系ブライマーを順次硬化させていったが、鋼材温
度が５０℃に昇温してから、この温度で２時間保定する
必要があり、１０台の熱風発生機を用いてにもかかわら
ず、全面のエポキシ系プライマーを硬化させるのに、さ
らに２日間を要した。

なお、試みに、エポキシ系プライマー が未硬化のままポリウレタン上塗り被覆を行ったが、密
着力が非常に低くて実用にならなかった。

比較例２ 肉厚１４．３ｍｍ、外径１８２１３ｍｍ＋、長さ１２ｍ
の水道用鋼管の外面をグリッドブラスト処理（Ｇ−７０
）を行って清浄にした後、第１表に組成を示す無機充填
剤を含まない市販の二液ウレタン系プライマーをスプレ
ー塗装し、硬化後の膜厚が２０μのプライマ一層を形成
させた。

なお、この二液型ウレタン系プライ マーは主剤と硬化剤を混合してからの ポットライフ（常温で粘度が２倍に上昇するまでの時間
）が３０分間と短いために塗料を少量ずつ混合して塗装
することを緑返さなければならなかった。

このプライマ一層の上に、第２表に示 した組成を有するポリウレタン被覆材料の第−液と第二
液を、二液混合型スプ レー塗装機を使用して塗装し、硬化後のＨｇ、厚が２．
５ｍｇ＋のポリウレタン樹脂からなる被ｒｒＩ層を形成
させた。

この重防食被覆鋼管を塗装後７日間養生させて被覆層の
硬化を充分に進行させてから試験片を切り取って、各種
性能試験を行った。その結果を第３表に示す。

なお、塗装時の気温は２〜７℃と低 かったが、鋼管の予熱や塗装後の加熱は一切行わず、プ
ライマー塗装後翌日にポリウレタン上塗り被覆を行った
。

以上の実施例で示したように本発明の 重防食被覆方法はプライマーの低温における硬化が速い
ため、冬期においても加熱なしで１晩放置、そして５０
℃の加熱炉では１時間程度の保定で硬化し、ポリウレタ
ン上塗りが可能になるので生産性が極めて高い、これに
対して、比較例１で示したように、従来の市販のエポキ
シ系プライマーを使用した場合は塗装したプライマーが
冬期においては加熱なしでは全く硬化しないばかりでな
く、加熱を 行っても長時間の保定を要するので生産性が悪い、また
、本発明の重防食被覆方法は実施例の性能試験結果から
、ポリウレタン被覆層が高い耐衝撃性と良好な屈曲性を
有していることがわかる。また、水道水や食塩水に浸漬
しても、被覆層の吸水は１ｚ未満で飽和に達し、その後
の吸水の増加は見られなかった。そして、 デユーサイクルウェザ−メータ試験ではいずれの重防食
被覆鋼材を８０００時間経過後で被覆層の引張伸びに低
下が見られ ず、良好な耐候性を有している０本発明の重防食被覆方
法は電気絶縁抵抗も従来のポリウレタン樹脂に無い高い
値を示している。また、本発明においてはプライマーは
無機充填剤を添加し、各組成の添加量、分子量などを限
定しているため に、初期の接着力が高いばかりでなく、水道水および食
塩水に長期間浸漬しても接着力の低下や被ｍ層の剥離が
見られ ず、本発明の重防食塗装方法の被覆層は水道水および食
塩水中において長期間良好な密着性を維持できることが
わが る。

これに対して、市販の無機充填剤を含 まないウレタン系プライマーを使用した場合は、比較例
２で示したように、初期接着力がそれほど高くないばか
りでな く、水道水や食塩水に長期間浸漬した場合、接着力が大
幅に低下する。

［発明の効果］ 以上の実施例で示したように、本発明 による重防食方法は、低温時でも高い生産性で塗装が可
能である。さらに、耐衝撃性、屈曲性、耐水性、耐候性
、電気絶縁抵抗性、密着性に優れており、海水、淡水、
地中、屋外などの環境でも優れた防食性能を長期間にわ
たって保持するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例１．２の重防食鋼管の斜視図、第
２図は本発明の実施例３の重防食鋼管矢板の斜視図、第
３図は重防食鋼矢板の斜視図である。 ｌ：＆口管 ２：１ｉ管矢板 ３：鋼矢板 ４：ポリウレタン樹脂重防食層 ５ニブライマー眉 特許出願人　　第−工業製薬株式会社 第１　図 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉄鋼の表面にポリウレタン重防食塗料を塗装する
   方法において、 第一工程として、 分子量が２００〜１５００で、分子中に ２〜３個の水酸基を有するポリエーテル ポリオールおよび／またはポリオレフィ ンポリオールと ２個以上のイソシアネート基を有する有 機ポリイソシアネート化合物を、 ＮＣＯ／ＯＨ＝１．６〜３．０で反応さ せて得られるイソシアネート基含有率が ５〜１５％のイソシアネート末端ウレタ ンプレポリマーに、 無機充填剤を前記プレポリマー１００重 量部に対して２０〜３００重量部添加し たものを主成分とする湿気硬化型プライ マーを塗装したのち、 第二工程として、 分子中に２個以上の水酸基および／また はアミノ基を有する化合物またはこれら の混合物中におけるエーテル基およびカ ルボニル基の濃度が５ｍｍｏｌ／ｇ以下 であり、水酸基価およびアミン価の合計 が１００〜３００ｍｇＫＯＨ／ｇである 化合物またはこれらの混合物と２個以上 のイソシアネート基を有する有機ポリイ ソシアネート化合物をＮＣＯ／（ＯＨ＋ ＮＨ＿２）＝０．８５〜１．５となるよう に反応する二液反応型ポリウレタン重防 食塗料を塗装することを特徴とする改良 された重防食塗装方法。
2. （２）プライマーに添加する無機充填剤が酸化ケイ素、
   アルミナ、ケイ酸アルミニウ ム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウ ム、クロム酸化合物、またはそれらの混 合物である特許請求の範囲第（１）項記載 の改良された重防食塗装方法。
3. （３）プライマーを合成するときの有機ポリイソシアネ
   ート化合物がジフェニルメタリ ンイソシアネートまたはポリフェニレン ポリメチレンポリイソシアネートである 特許請求の範囲第（１）項記載の改良され た重防食塗装方法。