JPS63275676A - 上水道用内面塗装鋼管 - 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〕 本発明は上水道用設備に使用される内面塗装鋼管に関す
る。更に詳しくは、耐水性に優れ、密着性、耐衝撃性に
も優れてＪ３す、水質に対しても何等の影響を与えない
上水道用内面塗装鋼管に関する。

〔従来の技術〕

従来、ウレタン樹脂は塗膜形成樹脂として優れている事
は知られている。しかし耐水性が劣るという弱点を有し
ていた。この耐水性を強化するため上水道用の鋼管の他
、下水道用鋼管にもゲールウレタン樹脂塗料、タールエ
ポキシ樹脂塗料を塗装した鋼管が使用されて来た°。こ
れらの鋼管は耐水性に優れ、密着性、耐衝撃性にも優れ
ており、長期間にわたり使用されて来ており、使用実績
も蓄積されている。しかし近時タールを含まない新しい
タイプの塗料により内面塗装した上水道用鋼管の開発が
望まれている。

該タールウレタン樹脂塗料中のタールは、塗膜に耐水性
を付与すると共に、柔軟性、可塑性、素地との密着性を
付与する塗料改質材としての作用を有している。このよ
うな改質材でタールを含まないものとして特公昭５８−
２５，３４８号公報、特公昭５８−４６．１３４号公報
、特開昭５５−３６．２６３号公報に記載されたものが
知られている。これら公報に記載されたものはイソプロ
ペニルトルエンを含むモノマーの液状低ｍ合物である。

これは他の目的用の塗料に配合して使用するとすぐれた
改質材ではあるが、上水道用に使用する場合には、後記
の通り問題がある。

鱗片状顔料を塗料配合顔料として使用することも知られ
ている。特に耐磨耗性を要求されるスラリー輸送配管の
内面塗装用として用いられている。

しかしスラリー等の全くない上水道用内面塗装鋼管に本
発明の塗料改質材との結合にＪ′３いて用いられたこと
はない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、従来上水道用の鋼管に広く使用されて
来たタールウレタン樹脂塗装鋼管、タールエポキシ樹脂
塗装鋼管に替わって、ウレタン樹脂塗装鋼管、エポキよ
りシ樹脂塗装鋼管の耐水性に弱いという問題点を解決し
て耐水性を強化し、素地との密着性を強め、塗膜に可塑
性、柔軟性を与え、しかもタールを含まない改質材を開
発し、この改質材を含んだ塗料を内面に塗装した鋼管を
提供することにある。

塗膜に可撓性、柔軟性を与えるために、塗料成分に可塑
剤を配合する手段もあるが、一般に可塑剤は低分子物質
で、水に溶出して、水質を損う問題点を右しており、好
ましくない。水質特性を害しない成分としては高分子の
物質を使用せざるを得ないが、今度は塗膜に可撓性を付
与できないという問題点を生ずる。ゴム等の脂肪族系の
炭素原子が鎖状の構造を有している物質を使用すること
も考えられるが、これ等はウレタン樹脂と相溶しないと
いう問題点を有していた。

クマロン樹脂、石油樹脂は、水に溶解せず、耐水性に優
れており、しかも高分子と低分子の中間程度の分子量を
有する樹脂であり、前記目的に適合しているが、従来油
性塗料、アルキッド樹脂塗料との相溶性を付与した程度
の改質樹脂は得られていたが、この改質樹脂もウレタン
樹脂との相溶性はよくないという問題点があった。

１）η記のイソプロペニルトルエンの液状低重合物を改
質材とすると、水溶解試験で過マンガン酸カリ消費り、
味、臭気の点で好ましくないという問題点があった。ま
た塗膜に可撓性、柔軟性を与える改質材を配合すると、
塗膜の凝集力、引張強度、伸びが低下してくるという問
題点も生じてくる。

上水道用内面塗装鋼管の塗膜の試験であって、長期耐久
性の指標として後記の温度勾配試験と水蒸気透過度試験
があるが、塗膜への本発明の改質材の配合が少なずぎて
も、多すぎても該試験に合格しないという問題点も生じ
て来た。

通常、塗料には体質顔料が添加されるが、この顔料の配
合割合が低すぎると温度勾配試験、水蒸気透過度試験共
に合格せず、多すぎると水蒸気透過度試験結果が悪くな
るという問題点も生じて来た。

従って、本発明の目的は、塗膜の架橋樹脂成分と改質材
、体質顔料の配合割合を調整して、総合的に防食性、密
着性、耐薬品性、水質適性、耐候性、成分同志の相溶性
、温度勾配試験適性、水蒸気透過度試験特性、衝撃試験
適性等の要求に適合する塗膜を有する上水道用内面塗装
鋼管を提供することである。

一般に塗膜の防食性、耐薬品性は、塗膜の厚みが厚い程
良好である。しかし、塗装の効率化の観点より１回塗り
で厚塗りができる厚塗り特性を良くすると、塗料の粘度
が高くなり塗装作業性が劣化する。本発明では塗装作業
性を良好に保持しながら厚塗り特性の良い塗料を塗装し
た上水道用内面塗装鋼管を提供することをも目的とする
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は前記のような問題点を解決するため研究を
行い、耐水性、防食性、塗装作業性、水質特性、コスト
等の観点から塗膜の架橋樹脂成分としてはポリウレタン
樹脂が適当であり、この塗膜に耐水性を付与し、可塑性
、柔軟性を与える改質材としてはクマロン樹脂、石油樹
脂等の低重合度樹脂をウレタン樹脂と相溶性を良好とす
るように改質し、塗膜の凝集力、引張強度、伸びを向上
さけるためには、体質顔料の一部に鱗片状顔料を配合し
、厚塗り特性を良好するためには揺変性付与剤を添加し
、更に架橋樹脂成分、改質材、体質ＷＡＦｌの配合割合
を調整することによって解決し得ることを見出し本発明
を完成した。

すなわち本発明はポリオール樹脂とイソシアネート硬化
剤の合計量ｉ　ｏｏ重Ｍ部に対し、クマロン樹脂、脂肪
族系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、ジシクロペンタジェ
ン系石油樹脂、キシレン樹脂よりなる群より選んだ１柵
または２ＦＩｉ以上の樹脂であって水Ｒ基価が５０〜３
００である塗料改質材４０〜１００重量部、鱗片状顔料
を１０〜３５重Ｉ％含む体質顔料１００〜２００重吊部
、１ご変性付与剤を主成分とする１クレタン樹脂塗利を
鋼管内面に塗装してなる上水道用内面塗装鋼管である。

ウレタン樹脂塗料のポリオール成分としては、エポキシ
変性ポリオール、トリアジン系ポリオール、ポリエステ
ル系ポリオール、ポリエーテル系ポリオール、アクリル
系ポリオール等が使用できるが、エポキシ樹脂よりアル
カノールアミンで変性したエポキシ変性ポリオール樹脂
が温度勾配試験、防食性、密着性、水質適性の点で良好
であり、好ましい。

イソシアネート硬化剤としては、トリレンジイソシアネ
ート（ＴＤ　Ｉ　）　、またはこれと１−リンチ〔１−
ルプロパン（ＴＭＰ）との付加物、ジフェニルメタンジ
イソシアネートまたはその変性物、ヘキサメブレンジイ
ソシアネート（ＨＭＤ　Ｉ　）またはイソホロンジイソ
シアネート（ＩＰＤＩ）等、何れも使用できるが、ＴＤ
ＩとＴＭＰとの付加物が耐食性、水質特性共に良好であ
り、且つ比較的低価格で望ましい。

塗料改質材としては、クマロン樹脂、脂肪族系石油樹脂
、芳香族系石油樹脂、ジシクロペンタジェン系石油樹脂
、キシレン樹脂よりなる群より選／υだ１種または２種
以上の樹脂で、ウレタン樹脂との相溶性を良くするため
フェノール性水Ｍｍまたはアルコール性水酸基を樹脂中
に導入したものを使用する。水Ｍ基価としては５０〜３
００が適性範囲である。５０未満であると、ウレタン樹
脂との相溶性が不良であり、３００を越えるとフェノー
ル性水酸基の場合には耐水性が不良となり、アルコール
性水酸基の場合にはイソシアネート硬化剤の使用量が大
きくなり好ましくない。

ウレタン樹脂塗料に本発明の塗料改質材を添加すると、
塗膜の耐水性、可塑性、柔軟性は向上するが、塗膜の凝
集力、引張強度、伸びが低下してくるという問題点を派
生する。これを解決するため体質顔料１００重量部に対
して、鱗片状顔料１０〜３５重間部を添加する。これに
よって塗膜の引張強度、伸びを向上させる。鱗片状顔料
としてはマイカ、ＭＩＯ，ガラスフレーク等を挙げるこ
とができるが、塗料の調色、付着亀の向上の点からマイ
カが優れている。顔料中、鱗片状顔料が１０重量％未満
であると塗膜の引張強度、伸びの増加効果が発揮できず
、３５重市況を超えると塗料粘度が上昇し、塗装可能な
粘度を保てない。

その他の体質顔料としてはタルク、カオリン、炭酸カル
シウム、パライト笠通常塗料に使用される体質顔料が使
用できる。

本発明では塗装作業性を良好に保持しながら厚塗り特性
の良い塗料とするため地変性句与剤を配合する。１尤変
性付与剤としてはシリコン系、ヒマシ油系、脂肪酸アマ
イドワックス、酸化ポリエチレンワックス、有機ベント
ナイト系を挙げることができる。添加■としては、硬化
剤を入゛れる前の塗料の主剤１００重量部に対し、０．
５〜１．５重量部が好ましい。０．５重量部未満では付
着量の増加が得られず１．５重量部を超えて添加しても
効果は飽和して不経済である。付着ｍの増大、経時での
（を変性維持、居間密着性の点で、脂肪酸アマイドワッ
クス、酸化ポリエチレンワックス、及び有機ベントナイ
ト系の併用が優れている。脂肪酸アマイドワックス１０
０１ｆｆｉ部に対して、酸化ポリエチレンワックス５０
〜１５０１ｆｆｉ１部、有様ベントナイト系１５０〜３
００Φ但部が好ましい。この割合より脂肪酸アマイドワ
ックスのｍが多くなると付着量が増大するという効果は
あるが、経時での總変性の低下、居間密着性の低下が起
こる。酸化ポリエチレンワックスの量が多くなると層間
密着性の向上が計れるが、イ１１増大の効果が小さくな
り、経時での描変性の低下が起る。有機ベン！・ナイト
系の母が多くなると経時での總変性の維持、層間密着性
の向上が訓れるが、付着量の増大が望めない。即ち３種
の最適配合割合の範囲がある。

更に本発明の上水道用鋼管に塗装されるウレタン樹脂塗
料にはポリオール樹脂とイソシアネ−１・硬化剤の合計
量、塗料改質材、体質顔料、樒変性付与剤には最適配合
割合の範囲がある。

ポリオール樹脂とイソシアネート硬化剤の合計ｆｆ１１
００重Ｒ部に対して塗料改質材４０〜１００重量部が温
度勾配試験、塗膜の水蒸気゛透過度の点で最適範囲であ
る。４０重量部未満であると温度勾配試験でのフクレ発
生までの期間が短くなり、水蒸気透過度の値が大きくな
る。また１ｏｏｉυ部を超えると４０重量部未満と同様
の結果となる。

体質顔料についても、１００〜２００重１部が最適範囲
である。１００重量部未満であると温度勾配試験におい
てブクレ発生までの日数が短く、水蒸気透過度も透過度
が大となる。２００重量部を超えると水蒸気透過度が逆
に増大する。

更に塗料としては前記の主成分の他に、通常使用される
着色顔料、各種添加剤、溶剤を加えて分散させ、塗料と
する。鋼管内面には銹落し、脱脂処理後必要によりショ
ップブライマー塗装後、塗装置前に硬化剤を混合し、エ
アスプレーにＪ：り遠心塗装法で塗装を行い、本発明の
上水道用内面塗装鋼管とする。

上水道用内面塗装鋼管用の塗膜の試験であって長期耐久
性の指標として前記の温度勾配試験と、水蒸気透過度試
験がある。　　　一 温度勾配試験は塗膜側を６０℃の水に浸漬し、鋼板側を
１５℃の水に浸漬して塗膜のブリスター即ちフクレの発
生を見る試験であるが、一応１５日間フクレの発生がな
い事が指標である。

水蒸気透過度試験は、塗膜を（よがし、塗膜１００μの
厚み当り、１Ｔｄ当り２４時間に透過する水蒸気のび数
で測られ、Ｄｒ、　Ｌｙｓｓｙｖ水蒸気透過度測定装置
で測定される。１４ｇ／ｍ・２４　ｈｒ・１００μ以下
が指標である。

本発明の内面塗装鋼管の評価としてはＪＷＷＡＫ−１１
５ＰＡ格（日本水道協会規格）があり、塗膜性能と水に
対する溶解試験に分けて評価される。

塗膜物性としては、通常鋼板に塗装した塗膜について鋼
管の場合を推定する。曲げ試験３８ｓ以上、衝撃試験で
は直接での剥離面積で３ｄ以下、間接では剥げないとい
う特性を示す等規格に合格する。

またタールエポキシ樹脂塗料のＪＩＳＫ−５６６４を準
用するが、耐蝕試験（耐アルカリ性、耐酸性、耐揮発油
性、耐塩水噴霧性、耐湿性等）に合格する。例えば、耐
薬品性として５％硫酸、５％苛性ソーダ液、３号揮発油
中で３°Ｏ日間浸漬して異常がない。ＪＷＷＡ　　Ｋ−
１１５の塩水噴霧試験（３０日）でも異常がなく、ショ
ップブライマーとの密着力２５〜２７Ｋｇ／ｃｄ、層間
密着性も良好という特性を示した。

上水道用塗料としての必須の水に対する溶解試験におい
ても、２０℃×７５％ＲＨＸ３０日の乾燥条件で、ＪＷ
ＷＡ　　Ｋ−１１５規格である水の濁度０．５度以下、
色度１度以下、ＫＭｏｏ４消費吊２，０ｐｐｎ＋以下、
フェノール類０．００５ｐｐｍ以下、アミン、シアン検
出せず、臭気、味異常なしの規格に本発明の上水道用内
面塗装鋼管はいずれも合格する結果を１！？ている。

（作用〕 上水道用内面塗装鋼管の塗膜として、ウレタン樹脂塗膜
が耐水性に弱く、可撓性、柔軟性に乏しい難点を、ウレ
タン樹脂と相溶するにうに水Ｒ基価を付与して変性した
クマロン樹脂、石油樹脂、キシレン樹脂よりなる改質材
の配合により解決し、この改質材の配合により生じた塗
膜の凝集力、引張強度、伸びが低下するという難点を、
鱗ハ状顔料の配合による結合効果により解決し、更にこ
の改質材と鱗片状顔料を含めた体質顔料との結合効果に
より、上水道用内面塗装鋼管として必要な温度勾配試験
、水蒸気透過度試験に適合さゼている。

改質材の配合等により、厚塗り性が劣る難点を比変性付
与剤の配合により、塗装中の粘度を低くしつつ厚塗り性
を向上せしめている。

〔実施例〕

以下に、実施例によって、本発明を具体的に説明するが
、本発明は実施例によって何等限定されるものではない
。

内面をグリッドブラスト処理により清浄にした肉厚１４
．３ｍ、外径１．８２６＃ｌＩｌ！、長さ１２ｍの水道
用鋼管の内面に次の塗料をエアスプレーにより遠心塗装
した。

エポキシ変性ポリオール樹脂として、旭電化工業製ＥＰ
６０５０を使用し、イソシアネート硬化剤としてトリレ
ンジイソシアネート（ＴＤ　！　）トリメチロール付加
物成田薬品製タケネートＤ−１０３ト（を使用した。

塗料改質材として、水酸基価６０、軟化点１１０℃のフ
ェノール変哲クマロン樹脂（新日繊化学製）又はジシク
ロペンタジェン系石油樹脂（日本ピオン製りィントン１
７００）を使用した。

体質顔料として、鱗片状顔料としては平均粒径３０〜４
５μのマイカを使用し、その他の体質顔料としてはタル
クを使用した。

溶剤としては硬化剤以外の主剤用にはトルエン及びメチ
ルイソブチルケトンを、硬化剤用にはｉ・ルエンを使用
した。

比変性付与剤としては、脂肪酸アマイドワックスを主剤
に対し０．２重量％、酸化ポリエチレン０．２１ｆｆｉ
％、有機ベントナイト０．６ｆｆ！ｆｆｉ％を使用した
。

比較例として、改質材としてフェノール変性クマロン樹
脂又はジシクロペンタジェン系石油樹脂を使用した各々
の場合について、鱗片状顔料マイカを使用しない場合を
示した。

配合割合及び塗膜物性を第１表に示す。

第１表 （ドライ膜厚） この結果より明らかな如く、改質材としてフェノール変
性クマロン樹脂を配合した場合、ジシクロペンタジェン
系石油樹脂を配合した場合共に、鱗片状顔料を配合した
場合は配合しない場合にくらべて、塗膜の引張強度、伸
び共に強化され、エリクセン値も大きい事が明らかであ
る。

この実施例で調製した塗料を用いて、比変性付与剤を変
化させて、第１表の場合と同様に内面をグリッドブラス
ト処理により清浄にした肉厚１４．３ｍ、外径１，８２
６ａｍ、長さ１２ｍの水道用鋼管の内面塗装し、最大付
着け、居間密着性、経時ＩＬ変性の低下の具合を調べた
結果を第２表に示す。

これより本発明の改質祠、体質顔料を使用した場合の比
変性付与剤としては０．５〜１．５重量％の範囲が有効
であるが、特に、脂肪酸アマイドワックス、酸化ポリエ
チレンワックス、有機ベントナイトの組合わせが最も好
ましく、その割合が１：１：２〜３の割合が好ましい事
が明らかである。脂肪酸アマイドワックスのみでは層間
密告性が若干劣り、経時の比変性低下もみられる。有機
ベントナイト系のみでは、最大付着量が若干低下する。

脂肪酸アマイドワックスのみ０．４重量％添加した場合
は最大付着量の増加が僅゛かであり。

比較例として、揺変性付与剤を全熱添加しない場合は最
大付着間が低下する。

比較例として、脂肪酸アマイドワックスのみ０．４重量
％添加した場合は最人付る帛の増加が僅かであり、また
揺変性伺与剤を全熱添加しない場合は更に最大付着量が
低下する。

実施例の上水道用内面塗装鋼管の日本水道協会規格等に
ついての試験結果を第３表、第４表に示す。何れも規格
を満足している。

（発明の効果） 本発明の上水道用内面塗装鋼管は、本発明独自の改質材
と鱗片状顔料の結合効果によって、タールを使用するこ
となく、従来常用されて来たタールウレタン樹脂内面塗
装鋼管、タールエポキシ樹脂内面塗装鋼管に対し、塗膜
の特性において優るとも劣らぬ特性を示した。

水への溶解試験でもＪＷＷＡ　　Ｋ−１１５の規格を完
全に満足するものであった。上水道用内面塗装鋼管とし
て実用上極めて有用な発明である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポリオール樹脂とイソシアネート硬化剤の合計量１
   ００重量部に対しクマロン樹脂、脂肪族系石油樹脂、芳
   香族系石油樹脂、ジシクロペンタジエン系石油樹脂、キ
   シレン樹脂よりなる群より選んだ１種または２種以上の
   樹脂であって水酸基価が５０〜３００である塗料改質材
   ４０〜１００重量部、鱗片状顔料を１０〜３５重量％含
   む体質顔料１００〜２００重量部、揺変性付与剤を主成
   分とするウレタン樹脂塗料を鋼管内面に塗装してなる上
   水道用内面塗装鋼管。 ２、ポリオール樹脂がエポキシ変性ポリオール樹脂であ
   る特許請求の範囲第１項記載の上水道用内面塗装鋼管。 ３、鱗片状顔料がマイカ、ＭＩＯ、ガラスフレークより
   選んだ１種又は２種以上よりなる特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の上水道用内面塗装鋼管。 ４、揺変性付与剤を硬化剤を入れる前の塗料の主剤１０
   ０重量部に対し、０．５〜１．５重量部添加したウレタ
   ン樹脂塗料を鋼管内面に塗装してなる特許請求の範囲第
   １項〜第３項のいずれかに記載の上水道用内面塗装鋼管
   。 ５、揺変性付与剤が脂肪酸アマイドワックス１００重量
   部に対して酸化ポリエチレンワックス５０〜１５０重量
   部、有機ベントナイト１５０〜３００重量部よりなるも
   のである特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記
   載の上水道用内面塗装鋼管。