JP7075582B2 - 封孔処理剤 - Google Patents

Description

本発明は、金属溶射被膜を封孔するための封孔処理剤、より詳細には、鉄系金属になされた亜鉛系溶射被膜を封孔するための封孔処理剤に関する。

従来から上下水道管などに用いられている鋳鉄管には、地中に埋設して使用する際の土壌や地下水等による腐食を防止する目的で、その外面に、亜鉛系プライマー塗装や亜鉛系金属溶射による被膜層を形成することが行われている。このような塗装や金属溶射は、一般に鋳鉄管のみならず、様々な分野で種々の金属に対するものが知られているが、鋳鉄管や鋼など鉄系金属への溶射には、亜鉛、亜鉛－アルミ合金、亜鉛－アルミ擬合金、亜鉛－スズ合金などが用いられている。

これらの金属溶射被膜は、亜鉛などを犠牲陽極として素地金属表面に溶射させて被膜を形成することから、通常、ある程度の気孔や空隙を有している。この気孔や空隙は、溶射被膜の気密性や防食性に影響を及ぼし、長期にわたる高い防食性を要求される際には問題となる。

そこで、このような気孔や空隙による影響を抑制する方法として、金属溶射被膜上に樹脂を含む封孔処理剤をコートする方法が行われてきたが、近年環境への影響を考慮して、水系の封孔処理剤を用いるようになっており、例えば、水ガラス水溶液や、エポキシ樹脂のエマルジョンやディスパージョンなどの樹脂成分を含む水系の封孔処理剤、さらにはアクリル樹脂やエポキシ樹脂のエマルジョンやディスパージョンなどの樹脂成分を含む水系の封孔処理剤に、コロイダルシリカ、アルミナ、ジルコニアなどの無機成分を含有させた封孔処理剤（特許文献１）や、珪酸リチウムを主成分とする無機成分を含有させた封孔処理剤が開発されている（特許文献２）。

特開２０１５－０５２１７２号公報 特許第６０３９１２３号公報

しかし、これら特許文献１および特許文献２においては、環境負荷の点から水系の封孔処理剤となっており、溶剤系と比較して乾燥性の面についてはなお改善の余地がある。

そこで、本発明は、素地金属に施された金属溶射被膜に対し高い防食性を有し、さらに乾燥性の改善された新たな封孔処理剤を提供することを課題とする。本発明はまた、長期間の防食性・防錆性により優れた鉄系金属部材を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明者らは、鋭意検討した結果、水系の樹脂エマルジョンまたは樹脂ディスパージョンに、珪酸リチウムおよび４級アンモニウム珪酸塩から選択される少なくとも１種を主成分とする無機成分を加え、さらに炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテルを加えて封孔処理剤とすることにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち本発明は、
［１］（ａ）アクリル系樹脂エマルジョン、エポキシエステル系樹脂ディスパージョン、アクリルシリコン系樹脂ディスパージョンおよびウレタン系樹脂ディスパージョンからなる群より選択される少なくとも１種を含む樹脂成分、
（ｂ）珪酸リチウムおよび４級アンモニウム珪酸塩から選択される少なくとも１種を主成分とする無機成分、ならびに
（ｃ）炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテル
を含む金属溶射被膜用の水系封孔処理剤、
［２］（ｂ）の無機成分が珪酸リチウムを主成分とするものである上記［１］記載の水系封孔処理剤、
［３］鉄系金属部材になされた亜鉛系溶射被膜を封孔するためのものである上記［１］または［２］記載の水系封孔処理剤、
［４］封孔処理剤中の炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテルの含有量が、１～９質量％、好ましくは３～７質量％である上記［１］～［３］のいずれかに記載の水系封孔処理剤、
［５］シランカップリング剤をさらに含む上記［１］～［４］のいずれかに記載の水系封孔処理剤、
［６］（ａ）アクリル系樹脂エマルジョン、エポキシエステル系樹脂ディスパージョン、アクリルシリコン系樹脂ディスパージョンおよびウレタン系樹脂ディスパージョンからなる群より選択される少なくとも１種を含む樹脂成分、
（ｂ）珪酸リチウムおよび４級アンモニウム珪酸塩から選択される少なくとも１種である無機成分、
（ｃ）炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテル、
（ｄ）消泡剤、表面調整剤、粘性調整剤、艶消し剤、分散剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、ワックスおよび着色顔料から選択される少なくとも１つを含む添加剤、ならびに
（ｅ）水
のみからなる上記［１］～［４］のいずれかに記載の水系封孔処理剤、
［７］（ａ）アクリル系樹脂エマルジョン、エポキシエステル系樹脂ディスパージョン、アクリルシリコン系樹脂ディスパージョンおよびウレタン系樹脂ディスパージョンからなる群より選択される少なくとも１種を含む樹脂成分、
（ｂ）珪酸リチウムおよび４級アンモニウム珪酸塩から選択される少なくとも１種である無機成分、
（ｃ）炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテル、
（ｄ）シランカップリング剤、
（ｅ）消泡剤、表面調整剤、粘性調整剤、艶消し剤、分散剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、ワックスおよび着色顔料から選択される少なくとも１つを含む添加剤、ならびに
（ｆ）水
のみからなる上記［５］記載の水系封孔処理剤、ならびに
［８］金属溶射被膜を有し、該金属溶射被膜の外表面に請求項１～７のいずれかに記載の水系封孔処理剤が塗布されてなる鉄系金属部材
に関する。

本発明によれば、水系の封孔処理剤であるため、環境への負荷を抑えることができ、また炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテルを加えることにより、防食性に影響を与えることなく乾燥性を向上させることができる。

本発明の封孔処理剤は、樹脂成分であるアクリル系樹脂エマルジョン、エポキシエステル系樹脂ディスパージョン、アクリルシリコン系樹脂ディスパージョン、ウレタン系樹脂ディスパージョンに、珪酸リチウムおよび４級アンモニウム珪酸塩から選択される少なくとも１種を主成分とする無機成分と、炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテルとを組み合わせることを特徴とする。

本発明の封孔処理剤は、珪酸リチウムおよび４級アンモニウム珪酸塩から選択される少なくとも１種を主成分とする無機成分を加えることにより、より効果的に金属溶射膜を封孔し、素地金属に対する防食性や防錆性を向上させることができ、また炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテルを加えることにより、常温での乾燥性が向上し、より防錆性に優れた封孔処理剤とすることができる。この珪酸リチウムを主成分とする無機成分による防食効果は、珪酸リチウムは水に溶解しているため、溶射被膜の気孔や空隙に浸透しやすく、珪酸リチウム中のアルカリ金属イオンが封孔層に適度の電気伝導度を与え、亜鉛系溶射被膜の犠牲防食作用を有効に発現させ、白錆および赤錆発生を効果的に抑制することができることによると考えられる。また、４級アンモニウム珪酸塩はアンモニウムイオンを多く含むため、溶射被膜に適度の電気伝導度を与える。よって、４級アンモニウム珪酸塩は、亜鉛系溶射被膜の犠牲防食作用を有効に発現させ、白錆および赤錆発生を効果的に抑制することができる。無機成分として４級アンモニウム珪酸塩と珪酸リチウムとを併せて用いることもでき、効果的に金属溶射膜を封孔し素地金属に対する防食性や防錆性を向上させることができる。また、炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテルによる乾燥性の向上効果および防食性や防錆性の向上効果はそれぞれ、その共沸効果、および封孔処理剤によるはじきやタレなどを生じることなく、濡れ性を良好にすることから、溶射表面に均一な封孔処理剤の被膜を形成できることによると考えられる。

本発明に使用される樹脂成分は、アクリル系樹脂エマルジョン、エポキシエステル系樹脂ディスパージョン、アクリルシリコン系樹脂ディスパージョンおよびウレタン系樹脂ディスパージョンからなる群より選択される少なくとも１つである。アクリル系樹脂エマルジョン、エポキシエステル系樹脂ディスパージョン、アクリルシリコン系樹脂ディスパージョンおよびウレタン系樹脂ディスパージョンは、それぞれアクリル系樹脂、エポキシエステル系樹脂、アクリルシリコン系樹脂、ウレタン系樹脂などが、乳化重合や乳化剤などにより乳化した状態のもの、または自己の親水性官能基により水に分散した状態のものであり、一般的に水系塗料用として市販されているものを使用することができる。樹脂自体の分子量や粘度は一般的に金属素地への水系塗料用に用いられる性能のものを使用することができる。

樹脂成分中の固形分は、封孔処理剤の固形分における主成分を構成する。樹脂成分中の固形分の封孔処理剤における含有量は、１０質量％以上が好ましく、１５質量％以上がより好ましい。樹脂成分中の固形分の封孔処理剤における含有量が１０質量％未満であると、固形分不足で成膜し難くなる傾向、１回の塗装で十分な膜厚が得られない傾向がある。また、樹脂成分中の固形分の封孔処理剤における含有量は、３５質量％以下が好ましく、３０質量％以下がより好ましく、２５質量％以下がさらに好ましい。樹脂成分中の固形分の封孔処理剤における含有量が３５質量％を超えると、粘性が高くなり吹き付けの際に霧化性が悪くなる傾向がある。

アクリル系樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば特開平８－１５９３６９号公報に記載されるような、炭素数４～６の共役ジオレフィンとエチレン性不飽和カルボン酸との共重合体、特に炭素数４～６の共役ジオレフィン、エチレン性不飽和カルボン酸、エチレン性不飽和芳香族単量体およびアクリル酸アルキルエステルの共重合体などを単独で、または組み合わせて使用することができる。

エポキシエステル系樹脂としては、エポキシ樹脂と脂肪酸の反応物またはエポキシ樹脂とポリアクリル酸との反応物が挙げられる。エポキシ樹脂としては、特に限定されるものではないが、ビスフェノール類とエピクロロヒドリンとの反応により得られるビスフェノール型エポキシ樹脂が挙げられる。具体的には、エピクロロヒドリンとビスフェノールＡとの反応生成物からなるエポキシ樹脂やエピクロロヒドリンとビスフェノールＦとの反応生成物からなるエポキシ樹脂、ならびに、これらのエポキシ樹脂に、アルカノールアミンなどのアミン類を反応させて得られるアミン変性エポキシ樹脂、ポリイソシアネート化合物と反応させて得られるウレタン変性エポキシ樹脂などの変性エポキシ樹脂などが挙げられ、これらを単独で、または組み合わせて使用することができる。

本発明に使用されるアクリルシリコン系樹脂としては、特に限定されるものではないが、上述のアクリル樹脂と、比較的多くのシラノール基やメトキシ基などの反応性基を有する低分子量のシリコンとの反応・混合物などが挙げられる。そのようなシリコンとしては、特に限定されるものではないが、オルガノポリシロキサンなどが挙げられる。これらは、単独で、または組み合わせて使用することができる。

本発明に用いるウレタン系樹脂としては、特に限定されるものではないが、ポリイソシアネートとポリオールとの反応生成物を使用することができる。ウレタン系樹脂を水に分散させる方法としては、乳化剤を使用する強制乳化型、親水基を導入した自己乳化型がある。ウレタン系樹脂は、様々な用途に使用されており、これらを単独で、または組み合わせて使用することができる。

本発明に用いるアクリル系樹脂エマルジョンの具体例としては、サイビノールＥＣ－７０４０（サイデン化学（株）製）、サイビノールＸ－２１１－１６８Ｅ（サイデン化学（株）製）、ＶＯＮＣＯＲＴ（登録商標）ＥＣ－７４０ＥＦ（ＤＩＣ（株）製）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本発明に用いるエポキシエステル系樹脂ディスパージョンの具体例としては、市販品として、ＷＡＴＥＲＳＯＬ ＥＦＤ－５５３０（ＤＩＣ（株）製）、ＷＡＴＥＲＳＯＬ ＥＦＤ－５５６０（ＤＩＣ（株）製）、ＷＡＴＥＲＳＯＬ ＥＦＤ－５５８０（ＤＩＣ（株）製）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本発明に用いるアクリルシリコン系樹脂ディスパージョンの具体例としては、市販品として、ＣＥＲＡＮＡＴＥ ＷＳＡ－１０７０（ＤＩＣ（株）製）、ＶＯＮＣＯＲＴ ＳＡ－６３６０（ＤＩＣ（株）製）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本発明に用いるウレタン系樹脂ディスパージョンの具体例としては、市販品として、ユーコートＵＸ－４８５（三洋化成（株）製）、パーマリンＵＡ－２００（三洋化成（株）製）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

本発明の封孔処理剤に用いる無機成分は、特に限定することなく、種々の市販品を使用することができる。珪酸リチウムとしては、例えば、日産化学工業（株）製のリチウムシリケート３５、リチウムシリケート４５およびリチウムシリケート７５など、日本化学工業（株）製の珪酸リチウム３５、珪酸リチウム４５、珪酸リチウム７５などが使用できる。なお、これらの珪酸リチウムは、水溶液などの形態で流通しているため、使用に際してはその水溶液の状態で用いることができ、無機成分としてはその固形分を意味する。４級アンモニウム珪酸塩は、一般式（Ｒ₄Ｎ）₂Ｏ・ｎＳｉＯ₂（式中、Ｒは、それぞれ独立して炭素数１以上のアルキル基、または炭素数１以上のアルカノール基であり、ｎは１以上の整数である）で表され、珪酸の－Ｓｉ－Ｏ－結合のネットワークの中に、アンモニウムイオンが入り込んだ構造を有し、アンモニウムイオン種や－Ｓｉ－Ｏ－の結合状態により種々の化学式のものが存在する。具体的には、例えば、日産化学工業（株）製のＱＡＳ２５、ＱＡＳ４０、ＰＣ５００、日本化学工業（株）製のアンモニウムシリケート１７８０４などを使用することができる。これら４級アンモニウム珪酸塩は、水を媒体に用いた液体として流通している場合が多く、使用に際してはそのまま用いることができる。また、無機成分には４級アンモニウム珪酸塩または珪酸リチウムを単独で用いることができ、４級アンモニウム珪酸塩と珪酸リチウムとを併せて用いることもできる。本発明においては、珪酸リチウムおよび４級アンモニウム珪酸塩から選択される少なくとも１種が無機成分中の主成分を構成し、無機成分中の珪酸リチウムおよび４級アンモニウム珪酸塩から選択される少なくとも１種の含有量が５０質量％以上であり、７０質量％以上が好ましく、９０質量％以上がより好ましく、９５質量％以上がさらに好ましい。

本発明の封孔処理剤における無機成分の含有量は、２質量％以上が好ましく、３質量％以上がより好ましく、４質量％以上がさらに好ましい。無機成分の含有量が２質量％未満であると、防食効果を十分に得ることができない恐れがある。また、本発明の封孔処理剤における無機成分の含有量は、２０質量％以下が好ましく、１５質量％以下がより好ましく、１０質量％以下がさらに好ましい。無機成分の含有量が２０質量％を超えると、封孔処理剤の貯蔵安定性に問題が生じる可能性が増大する傾向にある。なお、この無機成分の含有量は、珪酸リチウムや４級アンモニウム珪酸塩を含む液体として用いる場合、それらの媒体を蒸発させた後に残る固形分の量にもとづく。

本発明に使用される合計炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテルとしては、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノｎ－ブチルエーテル、エチレングリコールモノｉｓｏ－ブチルエーテル、エチレングリコールモノｔｅｒｔ－ブチルエーテルなどが挙げられ、エチレングリコールモノブチルエーテルが好ましい。また、エチレングリコールモノアルキルエーテルのアルキル基の炭素数が６以上となると水への溶解性が低下し、本発明の効果を発揮し難い傾向がある。

封孔処理剤中の炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテルの含有量は、具体的に使用する炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテルの種類や他の成分に合わせて調整することができ、特に限定されるものではないが、１質量％以上が好ましく、３質量％以上がより好ましい。炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテルの含有量が１質量％未満であると、共沸効果が十分に得られずに乾燥性の改善効果が小さくなる傾向がある。また、封孔処理剤中の炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテルの含有量は、９質量％以下が好ましく、７質量％以下がより好ましい。炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテルの含有量が９質量％を超えると、樹脂もしくは珪酸リチウムがショックを起こしてゲル化する可能性が増加する傾向があり、また貯蔵安定性が低下する傾向がある。

本発明の封孔処理剤には、さらにシランカップリング剤を含有させることができる。シランカップリング剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどのビニル系アルコキシシシラン；２－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３－グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３－グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３－グリシドキシプロピルトリエトキシシランなどのエポキシ系アルコキシシラン；３－メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルトリエトキシシランなどのメタクリル系アルコキシシラン；３－アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのアクリル系アルコキシシラン；Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリエトキシシラン、３－トリエトキシシリル－Ｎ－（１，３－ジメチル－ブチリデン）プロピルアミン、Ｎ－フェニル－３－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（ビニルベンジル）－２－アミノエチル－３－アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ系アルコキシシラン；３－ウレイドプロピルトリアルコキシシランなどのウレイド系アルコキシシラン；ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィドなどのスルフィド系アルコキシシランなどを用いることができる。なかでも、エポキシ系アルコキシシランやアクリル系アルコキシシランなどが樹脂との相互作用や貯蔵安定性の点から好ましい。

本発明の封孔処理剤におけるシランカップリング剤の含有量は、０．１質量％以上が好ましく、０．３質量％以上がより好ましく、０．５質量％以上がさらに好ましい。シランカップリング剤の含有量が０．１質量％未満であると、密着性が向上し難いため、防錆性の向上効果が得られ難い傾向がある。また、本発明の封孔処理剤におけるシランカップリング剤の含有量は、３．０質量％以下が好ましく、２．０質量％以下がより好ましく、１．０質量％以下がさらに好ましい。シランカップリング剤の含有量が３．０質量％を超えると、塗料の貯蔵安定性に問題が生じる可能性があり、貯蔵中にゲル化する場合がある。

本発明の封孔処理剤には、その他各種添加剤を含有させることができる。その他の添加剤としては、ミネラルオイル、シリコン、または有機高分子などの消泡剤；シリコンまたは有機高分子などの表面調整剤；アマイドワックスまたは有機ベントナイトなどの粘性調整剤（タレ止め剤）；シリカまたはアルミナなどの艶消し剤；ポリカルボン酸塩などの分散剤；ベンゾフェノンなどの紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系光安定剤、フェノール系などの酸化防止剤；ワックス；着色顔料など、公知の添加剤を挙げることができる。これらは必要により単独でまたは２種以上を混合して使用することができる。

本明細書において、「水系」との用語は、溶剤系の封孔処理剤と区別するために用いられるものであり、媒体として水性媒体、好ましくは水を用いるものを意味し、構成成分として、上述の炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテルやその他の有機溶剤が成分中にある程度、例えば１～３０質量％含まれているものが用いられることを排除するものではない。

本発明の封孔処理剤の媒体としては、水性溶媒、好ましくは水が用いられる。また、界面張力を調整し、金属溶射被膜への濡れ性を良くするために少量の炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテル以外の有機溶剤を配合しても良い。

本発明の１つの実施形態においては、封孔処理剤は、（ａ）アクリル系樹脂エマルジョン、エポキシエステル系樹脂ディスパージョン、アクリルシリコン系樹脂ディスパージョンおよびウレタン系樹脂ディスパージョンからなる群より選択される少なくとも１種を含む樹脂成分；（ｂ）珪酸リチウムおよび４級アンモニウム珪酸塩から選択される少なくとも１種である無機成分；（ｃ）炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテル；（ｄ）消泡剤、表面調整剤、粘性調整剤、艶消し剤、分散剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、ワックスおよび着色顔料から選択される少なくとも１つを含む添加剤；ならびに（ｅ）水のみからなる。

本発明のまた別の実施形態においては、封孔処理剤は、（ａ）アクリル系樹脂エマルジョン、エポキシエステル系樹脂ディスパージョン、アクリルシリコン系樹脂ディスパージョンおよびウレタン系樹脂ディスパージョンからなる群より選択される少なくとも１種を含む樹脂成分；（ｂ）珪酸リチウムおよび４級アンモニウム珪酸塩から選択される少なくとも１種である無機成分；（ｃ）炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテル；（ｄ）シランカップリング剤；（ｅ）消泡剤、表面調整剤、粘性調整剤、艶消し剤、分散剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、ワックスおよび着色顔料から選択される少なくとも１つを含む添加剤；ならびに（ｆ）水のみからなる。

本発明の封孔処理剤の製造には塗料製造に慣用されている設備を使用する。製造方法は特に限定されないが、例えば着色顔料と分散剤を使用しＳＧミル等で分散し、着色ペーストを製造する。このペーストに所定の樹脂、無機成分、必要に応じて添加剤（消泡剤、表面調整剤など）、有機溶剤などを添加し、ディスパーなどで撹拌処理した後、水を加えて所望の濃度とすることによって封孔処理剤を得ることができる。あるいは、無機成分に水を加え、ディスパーなどで撹拌しながら樹脂成分、必要に応じて添加剤（消泡剤、着色顔料など）を加え、所望の濃度に水で調整することによって本発明の封孔処理剤を得ることもできる。

本発明の封孔処理剤を適用する金属溶射被膜が施される素地金属としては、特に限定されるものではないが、鋳鉄、鋼などの鉄系金属が挙げられる。

金属溶射被膜は、素地金属に合わせて選択される。例えば、鉄系金属に対する金属溶射被膜としては、亜鉛系溶射被膜が用いられる。この亜鉛系溶射被膜としては、特に限定されるものではないが、亜鉛溶射被膜、亜鉛－アルミ合金溶射被膜、亜鉛－アルミ擬合金溶射被膜、亜鉛－ケイ素含有アルミ擬合金溶射被膜、亜鉛－スズ合金溶射被膜などが挙げられる。溶射被膜の膜厚は、素地金属の種類や、溶射材料の種類、得られる金属部材の用途によって適宜設定することができるが、例えば、水道管用の鋳鉄の場合、亜鉛系溶射被膜では、おおよそ２０μｍ～５００μｍが好ましく、２０μｍ～１００μｍがより好ましい。

本発明の封孔処理剤を素地金属に形成された金属溶射被膜に塗布する方法は、特に限定されないが、刷毛塗装、ローラー塗装、エアスプレー塗装、エアレススプレー塗装、浸漬塗装、シャワーコート塗装などの方法が用いられる。

塗布した封孔処理剤の膜厚は、素地金属の種類や、溶射材料の種類、得られる金属部材の用途によって適宜設定することができるが、例えば、おおよそ５～３０μｍが好ましい。特に、水道管用の鋳鉄の場合、好ましくは３０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下であり、好ましくは５μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上である。５μｍより薄いと、長期間にわたる封孔効果が十分でない可能性があり、３０μｍより厚いと乾燥不良となる可能性がある。

本発明によれば、さらに本発明の封孔処理剤の上に上塗り塗料を塗布した鉄系金属部材とすることができる。上塗り塗料としては、特に限定されるものではなく、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂などを使用することができる。これらのアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂は、鋳鉄管の上塗り塗料として流通しているものを用いればよく、特に限定されるものではない。水道管に使用する場合には、例えば日本水道協会規格ＪＷＷＡ Ｋ １３９「水道用ダクタイル鋳鉄管合成樹脂塗料」に規定されている合成樹脂塗料を好適に用いることができる。

上塗り塗料に用いるアクリル系樹脂としては、例えば、大日本塗料（株）製クリモトコートＷＲグレー、日本ペイントインダストリアルコーティングス（株）製クリモトコートＡＣ－１－ＳＲグレー、日本ペイントインダストリアルコーティングス（株）製クリモトコートＡＣ－１グレーなどを使用することができる。

上塗り塗料に用いるエポキシ系樹脂としては、例えば、大日本塗料（株）製クリモトコートＮＴ＃１００新Ｈグレー、関西ペイント（株）製クリモトコートＮＴ＃１００新などを使用することができる。

上塗り塗料による塗装膜の膜厚は、金属部材の用途によって適宜設定することができるが、水道管用の鋳鉄の場合、おおよそ５０～１５０μｍが好ましく、６０～１２０μｍがより好ましい。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例および比較例において使用した成分の詳細をつぎに示す。
＜樹脂＞
・樹脂Ａ（アクリル系樹脂エマルジョン）：ＶＯＮＣＯＲＴ（登録商標）ＥＣ－７４０ＥＦ（ＤＩＣ（株）製）
・樹脂Ｂ（エポキシエステル系樹脂ディスパージョン）：ＷＡＴＥＲＺＯＬ ＥＦＤ－５５３０（ＤＩＣ（株）製）
・樹脂Ｃ（アクリルシリコン系樹脂ディスパージョン）：ＣＥＲＡＮＡＴＥ ＷＳＡ－１０７０（ＤＩＣ（株）製）
・樹脂Ｄ（ウレタン系樹脂ディスパージョン）：ユーコートＵＸ－４８５（三洋化成（株））
＜無機成分＞
・珪酸リチウム：リチウムシリケート４５（日産化学工業（株）製）
・４級アンモニウム珪酸塩：ＱＡＳ２５（日産化学工業（株）製、固形分２５％）
＜有機溶剤＞
・ブチルセロソルブ（エチレングリコールモノブチルエーテル）：ブチルセロソルブ（大商化成（株）製）
・ＰＧＭ（プロピレングリコールモノメチルエーテル）：アーコソルブＰＭ（ライオンデル・ジャパン（株）製）
・ＭＭＢ（３－メトキシ－３－メチル－１－ブタノール）：ソルフィット（登録商標）（（株）クラレ製）
・シランカップリング剤：ＫＢＭ－４０３（信越化学工業（株）製、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）
＜その他＞
・消泡剤：シリコン系消泡剤、ＢＹＫ－０２４（ビックケミー・ジャパン（株）製）

実施例１～９および比較例１～４
封孔処理剤を表１の組成となるように、各樹脂のエマルジョンまたはディスパージョンにあらかじめ混合した水と溶剤を撹拌しながら加え、さらに無機成分および添加剤として消泡剤および微量のブラックトナーを加えて最終的に１００％となるよう製造した。全実施例および比較例において、塗料化に際し、ゲルや固化を生じることなく良好に均質な塗料を製造することができた。なお、表１中の各樹脂および無機成分の量は、固形分に相当するものであり、水の量は、樹脂や無機成分の非固形分をも含むものとする。

次に、１５０ｍｍ×７０ｍｍのサンドブラスト軟鋼板（厚さ４．５ｍｍ）に亜鉛／Ａｌ／Ｓｉを１３０ｇ／ｍ²で溶射して、鋼板上に溶射被膜を形成した（膜厚：約２０μｍ）。亜鉛系溶射被膜上に実施例１～９ならびに比較例１～４で製造した封孔処理剤を、固形分質量として３０±３ｇ／ｍ²でエアスプレーを用いて膜厚１０μｍとなるよう塗装し、亜鉛系溶射被膜に封孔処理を施した鋼板を得た。

試験例１：粘度
各実施例および比較例の封孔処理剤を２５℃でイワタカップに満たし、全量が流出されるまでの時間（秒）を測定し、粘度評価とした。得られた結果を表１に示す。

いずれの実施例および比較例からも、有機溶剤を加えることによる粘度への影響はほとんど観察されなかった。

試験例２：指触乾燥
３０℃に予熱した１５０ｍｍ×７０ｍｍのサンドブラスト軟鋼板（厚さ４．５ｍｍ）に実施例１～９および比較例１～４で得られた各封孔処理剤をエアスプレーで膜厚１０μｍとなるように塗装し、塗装面を指で触って指に封孔処理剤が付着しなくなるまでの時間を測定した。結果を表１に示す。

有機溶剤を使用した実施例ならびに比較例では、乾燥性が改善した。

試験例３：はじき性試験
３０℃に予熱した１５０ｍｍ×７０ｍｍのサンドブラスト軟鋼板（厚さ４．５ｍｍ）に実施例１～９および比較例１～４で得られた各封孔処理剤をエアスプレーで膜厚１０μｍとなるように塗装し、はじきの有無を目視にて確認した。指標は以下のとおりである。結果を表１に示す。
○：はじきなし
×：１ヵ所でもはじきあり

本発明の特定のエチレングリコールモノアルキルエーテルを有機溶剤として使用した実施例１～９や、有機溶剤を使用していない比較例１および４、全く異なる有機溶剤を用いている比較例３でははじきは見られず、はじき性は良好であることが分かった。一方、ＰＧＭを用いた比較例２でははじきが見られ、はじき性に問題があることが分かった。

試験例４：接触角
実施例１～９および比較例１～４で得られた各封孔処理剤の液滴を冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ－ＳＢ）に滴下し、滴下後３秒後に接触角測定装置（ＣＡＸ－１５０、協和界面科学（株）製）により液滴の接触角を測定した。

本発明の特定のエチレングリコールモノアルキルエーテルを有機溶剤として使用した実施例１～３ではこの特定の有機溶剤を使用していない対応する比較例１～３に比べて接触角が小さくなり、濡れ性に優れることが分かった。

試験例５：耐食性評価
実施例１～９および比較例１～４により得られた鋼板の表面中央に対角線を引くように長さ約５０ｍｍで幅０．３ｍｍの切り込み（カット）を２本入れたものを試験基板として用いた。自動車技術会制定のＪＡＳＯ Ｍ ６０９、６１０に規定する方法で、複合サイクル試験を行い、４２サイクル（２週間）、６３サイクル（３週間）、８４サイクル（４週間）後の塗膜の赤錆の発生状況を目視判定し、以下の判定基準により試験基板の耐食性の評価とした。結果を表１に示す。性能目標は○△以上とする。

（判定基準）
○：８４サイクル後赤錆なし
○△：８４サイクル後少しでも赤錆あり
△：６３サイクル後少しでも赤錆あり
×：４２サイクル後少しでも赤錆あり

比較例１では４２サイクル経過後まで赤錆が発生しなかったが、６３サイクル後には赤錆の発生が認められ、比較例２、３および４では４２サイクル後の目視において赤錆が発生していた。実施例１～９においては、実施例３で８４サイクル後に赤錆が観察されたが、その他は８４サイクル後の赤錆の発生は確認されなかった。

これらの結果から、本発明の特定のエチレングリコールモノアルキルエーテルを有機溶剤として用いた実施例では、この有機溶剤の添加により、被塗物に対してはじきやタレを生じることなく、濡れ性を良好にするため、より防食性に優れた封孔処理剤を得ることができることが分かる。

Claims (9)

1. （ａ）アクリル系樹脂エマルジョン、エポキシエステル系樹脂ディスパージョン、アクリルシリコン系樹脂ディスパージョンおよびウレタン系樹脂ディスパージョンからなる群より選択される少なくとも１種を含む樹脂成分、
   （ｂ）珪酸リチウムおよび４級アンモニウム珪酸塩から選択される少なくとも１種を主成分とする無機成分、ならびに
   （ｃ）炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテル
   を含む金属溶射被膜用の水系封孔処理剤であって、
   封孔処理剤中の（ｃ）炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテルの含有量が、１～９質量％である水系封孔処理剤。
2. （ｂ）の無機成分が珪酸リチウムを主成分とするものである請求項１記載の水系封孔処理剤。
3. 鉄系金属部材になされた亜鉛系溶射被膜を封孔するためのものである請求項１または２記載の水系封孔処理剤。
4. 封孔処理剤中の炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテルの含有量が、３～７質量％である請求項１～３のいずれか１項に記載の水系封孔処理剤。
5. 封孔処理剤中の炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテルの含有量が、３～５質量％である請求項４記載の水系封孔処理剤。
6. シランカップリング剤をさらに含む請求項１～５のいずれか１項に記載の水系封孔処理剤。
7. （ａ）アクリル系樹脂エマルジョン、エポキシエステル系樹脂ディスパージョン、アクリルシリコン系樹脂ディスパージョンおよびウレタン系樹脂ディスパージョンからなる群より選択される少なくとも１種を含む樹脂成分、
   （ｂ）珪酸リチウムおよび４級アンモニウム珪酸塩から選択される少なくとも１種である無機成分、
   （ｃ）炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテル、
   （ｄ）消泡剤、表面調整剤、粘性調整剤、艶消し剤、分散剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、ワックスおよび着色顔料から選択される少なくとも１つを含む添加剤、ならびに
   （ｅ）水
   のみからなる水系封孔処理剤。
8. （ａ）アクリル系樹脂エマルジョン、エポキシエステル系樹脂ディスパージョン、アクリルシリコン系樹脂ディスパージョンおよびウレタン系樹脂ディスパージョンからなる群より選択される少なくとも１種を含む樹脂成分、
   （ｂ）珪酸リチウムおよび４級アンモニウム珪酸塩から選択される少なくとも１種である無機成分、
   （ｃ）炭素数４～７のエチレングリコールモノアルキルエーテル、
   （ｄ）シランカップリング剤、
   （ｅ）消泡剤、表面調整剤、粘性調整剤、艶消し剤、分散剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、ワックスおよび着色顔料から選択される少なくとも１つを含む添加剤、ならびに
   （ｆ）水
   のみからなる請求項６記載の水系封孔処理剤。
9. 金属溶射被膜を有し、該金属溶射被膜の外表面に請求項１～８のいずれか１項に記載の水系封孔処理剤が塗布されてなる鉄系金属部材。