JPH045070B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高度な耐熱性を有し、鉄に対して高
度の犠牲防食効果を有するフレーク状アルミニウ
ム合金粉末防食顔料組成物に関する。特に、塩酸
硬化型アルキルシリケート塗料用として最適の防
食顔料組成物に関する。 工期短縮，省力化の目的で新造船，大型の橋
梁，タンク等はブロツク建造方式という方法が採
用されている。この建造方式は鋼板をシヨツトブ
ラストしてミルスケール，赤錆を除去した後、シ
ヨツププライマーと称する一時防錆塗料が塗装さ
れる。この後、電子罫書によつて設計図を原寸に
拡大して鋼板に焼き付け、溶断，曲げ，溶接等の
工程を経てブロツクが組み立てられる。この後ブ
ロツクは更にブロツク塗装と称する塗装がなされ
るが、シヨツププライマーの目的は、このブロツ
ク塗装されるまでの１〜３ケ月間、鋼板の発錆を
防止することにある。シヨツププライマーの性能
として防食性にすぐれていることはもちろんであ
るが、溶断，溶接，ひずみ取り等による塗膜性能
の熱劣化が小さいことが重要である。シヨツププ
ライマーとしてはウオツシユプライマー，ジンク
リツチプライマー，ノンジンクプライマーが市販
されているが、防食性，耐熱性等に優れる無機ジ
ンクリツチプライマーの需要が急増しシヨツププ
ライマーの主流となつている。 無機ジンクリツチプライマーは、アルカリシリ
ケート又はアルキルシリケートをバインダーとし
て亜鉛粉末を高濃度に含有させた塗料であり、亜
鉛鉄末の犠牲陽極作用により高度の防食性を有
し、バインダーの耐熱性により優れた特性を示す
ものである。しかしながら現行の無機ジンクリツ
チプライマーでも溶断，溶接，ひずみ取り等によ
る塗膜性能の熱劣化が解決されたわけではなく、
溶断，溶接部の塗膜焼損、ひずみ取り部の熱劣
化，塗膜はがれ等の問題が依然として存在し、こ
れらの部分では著しい発錆をみる。 亜鉛は鉄に対する高度の犠牲陽極作用により鉄
の発錆を防止するが、融点が低く、揮発しやすい
ため溶断，溶接，ひずみ取り等の工程で高熱を受
けた場合、安易に蒸気（ヒユーム）となつて揮散
する。また急激な加熱による塗膜の割れ、はがれ
が生じることが多い。このようにして亜鉛粉末が
消失した部分はもはや防食効果が消失するととも
に、発生する亜鉛ヒユームは有毒であるため作業
上特別の注意を払わなければならない。 これらの問題を解決する方法として次に示すよ
うな技術が開示されているが、それぞれ一長一短
があり高度の防食性を耐熱性を有する防食顔料の
開発が待ち望まれていた。 特公昭47−27765には５％以下のZnを含有する
アルミニウム合金粉末を使用する技術が開示され
ているが、このアルミニウム合金粉末は犠牲陽極
作用が乏しく実用化されていない。 特公昭47−51090には１〜50％のAlを含有する
Zn合金粉末を使用する技術が開示されている。
この合金粉末は犠牲陽極効果は十分有している
が、耐熱性の改善が十分ではなく実用化に至つて
いない。 また、特公昭55−14873にはフレーク状亜鉛粉
末とフレーク状耐熱顔料（フレーク状アルミニウ
ム顔料、フレーク状黒鉛顔料、フレーク状雲母顔
料）を使用する技術が開示されている。この技術
は一部実用化されているが、フレーク状耐熱顔料
の含有量が多くなると防食性が低下するとともに
塗膜物性が低下し、一方フレーク状耐熱顔料の含
有量が少なくなると、耐熱性が不十分であるとい
う相反する性質を持ち、高度の耐熱性が要求され
るシヨツププライマー用としては満足な性能を有
するまでには至つていない。 アルミニウムに亜鉛を50％以上添加すると鉄に
対する犠牲陽極効果が認められるようになるが、
これはアルミニウムの不動態被膜の形成を抑制す
るか、又は酸化被膜が導電性を有するようになる
ためと推定される。しかし乍ら、この亜鉛を50％
以上含有するアルミニウム合金を高温に加熱した
場合、亜鉛の揮散が激しいため、加熱された部分
の防食性が著しく低下する。また、溶断、溶接、
ひずみ取り等の工程では、急激な加熱を受けるた
め塗膜の割れ、はがれが多数発生する。 本発明者らは、従来の防食顔料のこのような問
題点を解決すべく鋭意研究の結果、亜鉛−アルミ
ニウム合金に適当量のケイ素を添加することによ
つて、高度の防食性と耐熱性を有するアルミニウ
ム合金粉末顔料が得られることを知見したもので
ある。 本発明は、亜鉛を20〜50重量％及びケイイ素を
10〜25重量％含有し、残部がアルミニウムと不可
避不純物とからなるフレーク状アルミニウム合金
粉末100重量部あたり0.05〜3.0重量部の高級脂肪
族アミンを含有する防食顔料組成物であり、亜鉛
粉末と同等の防食性を有し、かつ高耐熱性を有す
る防食顔料を提供するものである。 本発明の防食顔料組成物は、上記組成のアルミ
ニウム合金熔湯を調製し、該合金熔湯からアトマ
イズ法によつて球状又は涙滴状のいわゆるアトマ
イズ粉末を製造するかもしくは該合金組成のアル
ミニウム合金箔をシユレツドしたいわゆるシユレ
ツド箔を製造し、続いて高級脂肪族アミンを粉砕
助剤として機械的粉砕を行なうことによつて容易
に製造され得る。機械的粉砕は、不活性ガス雰囲
気中ボールミルで乾式粉砕するか又はミネラルス
ピリツト等の溶剤の共存下、ボールミル、振動ミ
ル、アトライターミル等で湿式粉砕する方法が使
用され得る。 本発明に使用し得る高級脂肪族アミンとして
は、カプリルアミン、ラウリルアミン，ミリスチ
ルアミン，ステアリルアミン，オレイルアミン，
ジラウリルアミン，ジステアリルアミン，ジメチ
ルオクチルアミン，ジメチルデシルアミン，ジメ
チルラウリルアミン，ジメチルミリスチルアミ
ン，ジメチルパルミチルアミン，ジメチルステア
リルアミン，トリカプリルアミン，メチルジステ
アリルアミン，メチルジラウリルアミン等が例示
され、これらを単独もしくは混合物にして使用す
る。前記高級脂肪族アミンの含有量はフレーク状
アルミニウム合金粉末100重量部あたり0.05〜3.0
重量部である。 本発明のアルミニウム合金顔料組成物用のバイ
ンダーとしては、従来一般的に使用されているエ
ポキシ，アルキツド，シリコーン樹脂等の種々の
バインダーを使用し得るが、本顔料の特性を最大
に引き出すバインダーとしては耐熱性に優れたア
ルカリシリケート系バインダー，アルキルシリケ
ート系バインダー及びアルキルチタネート系バイ
ンダーが望ましい。 塗料中の顔料濃度は、顔料容積濃度で20〜50％
好ましくは20〜40％である。 塗装はエアースプレー，エアレススプレー，刷
毛塗り等のいずれでも使用可能であり、目的に応
じて使い分けし得る。 次に本発明の原理について言及する。 防食顔料が犠牲陽極効果を有するためには、顔
料と鋼板の電気的接触がなされていること及び顔
料が鉄に対して十分卑な電極電位を有することが
必須条件である。 因みに、亜鉛と軟鋼の電極電位は0.1N甘汞電
極に対して亜鉛は−1.10V、軟鋼は−0.58Vであ
る。一方、アルミニウムは−0.85Vである。電極
電位だけからはアルミニウムでも鉄に対して十分
犠牲陽極効果が期待し得るが、現実的にはアルミ
ニウムは鉄に対する犠牲陽極効果は全く認められ
ない。この理由はアルミニウム新生面にはすぐに
不導電性の不動態被膜が形成されるためである。 ケイ素の電極電位は、0.1N甘汞電極に対して
−0.26Vであり、鉄より貴な金属であり、これ自
体全く犠牲陽極効果は期待できないが、亜鉛−ア
ルミニウム合金に添加された場合、著しい犠牲陽
極効果の向上が認められることを知見し発明に至
つたものである。この犠牲陽極効果の向上の機構
は定かではないが、酸化被膜が高度の導電性を持
つたためか又はアルミニウム不動態被膜形成の抑
制によるものと推定される。 ケイ素を10〜25重量％好ましくは12〜20重量％
添加することによつて、アルミニウム合金中の亜
鉛含有量が20〜50重量％好ましくは30〜40重量％
で高度の犠牲陽極効果が得られ、且つ該アルミニ
ウム合金は高温に加熱されても高度の防食性を保
持していた。 また、本発明のフレーク状アルミニウム合金粉
顔料組成物を含有するアルカリシリケート，アル
キルシリケート塗料塗膜は、従来の亜鉛粉末，亜
鉛−アルミニウム合金粉末を使用した塗料塗膜と
比較して急激な加熱による耐剥離性が著しく優れ
ていることが明らかとなつた。この理由は、本発
明のフレーク状アルミニウム合金粉末顔料組成物
がケイ素を含有しているためバインダーとの密着
性に優れ強固な塗料塗膜を形成するためと推定さ
れる。 また、本発明顔料組成物は粉砕助剤として使用
される脂肪族アミンがフレーク状アルミニウム合
金粉末の表面に強く吸着したものであるが、塗
料、特に塩酸硬化型アルキルシリケート塗料を用
いた塗料塗膜の強度に於いて著しい改善効果を有
していることが明らかとなつた。 この理由は定かでないが、本願顔料組成物に於
ける吸着脂肪族アミンは一部の塩酸と塩を形成し
てフレーク状合金粉末の表面から分離・除去され
る為に、該組成物はその吸着脂肪族アミンによる
疎水性被膜を消失して表面活性なフレーク状合金
粉末に変化する結果、個々のフレーク状合金粉末
がアルキルシリケートバインダーと強く相互作用
し得るためと推定される。 脂肪族アミンの含有量がフレーク状アルミニウ
ム合金粉末100重量部あたり0.05重量部未満の場
合、塗膜強度は強いが、フレーク同士の凝集力が
強すぎて非常に硬い泥状となり分散性が悪く、逆
に3.0重量部を超えると分散性は良好だが塗膜強
度に低下傾向が認められた。 尚、粉砕助剤として高級脂肪酸を使用した場
合、後記比較例から明らかな如く、塗膜強度が著
しく低く実用性に乏しい。 本発明の顔料組成物にさらに微量の高級脂肪酸
あるいはそのアルコールを添加しておくと塗料の
ポツトライフを若干長くすることができ有益であ
る。 また、本発明の顔料組成物はフーク状であるた
めに、当然のこと乍ら、塗料中での沈降速度が遅
く且つ隠蔽力が大きいため塗料塗膜あるいは鋼板
の空気酸化防止能並びに外気中の腐蝕成分に対す
る透過防止能が良好となる利点がある。従つて、
本発明の顔料組成物はシヨツププライマー用以外
にも、加熱炉や煙道等の耐熱塗料用としても使用
することができる。 以下に本発明の実施例を示す。 実施例 スチールボール50Kg，ミネラルスピリツト0.8
，粉砕助剤及び、下記式で示される量のアトマ
イズ粉を アトマイズ粉量（ｇ）＝500×合金比重ボールミ
ルに入れ250メツシユ篩（目開き63μ）残分が約
２％になるまで粉砕した。250メツシユ篩残分が
約２％になるのに要した粉砕時間は合金組成及び
粉砕助剤の量によつて異つた。なお、比較例１で
は亜鉛末３号、比較例９では粉砕助剤非含有の合
金アトマイズ粉（−44μ）を使用した。 粉砕後、19.2のミネラルスピリツトでボール
ミルから粉砕された合金粉を洗い出し、250メツ
シユのスクリーンにかけ、250メツシユのスクリ
ーンを通過した金属粉スラリーを吸引過し金属
分含有量約80％のフレーク状アルミニウム合金顔
料組成物を得た。なお、粉砕に当つて粉砕助剤の
種類及び添加量を種々変化させて粉砕した。粉砕
助剤の含有量は吸引過して得られたフレーク状
アルミニウム合金顔料組成物からエーテル−アセ
トンで抽出された量を基に決定した。 塗料用ワニスは下記のような組成で調整した。 エチルシリケート40 50重量％ （多摩化学工業株式会社製） ５％塩酸水 １ イソプロピルアルコール 43.2 純水 5.8 計 100 塗料の顔料容積濃度は分散性のテスト以外は全
て40％になるように調整した。亜鉛の比重が7.13
であるのに対して、本発明のフレーク状アルミニ
ウム合金粉末の比重は約3.5〜5.0程度であるため
合金組成から比重を計算し顔料容積濃度が一定に
なるように重量添加量を調整した。 試験片はサイズ70×150×2.3mmのサンドブラス
ト加工鋼板に試料塗料を刷毛塗りしたものを用い
た。 塗膜を室温乾燥させ、塗装後４日経時した後下
記試験に供した。 塗膜の鉛筆硬度試験は、該刷毛塗り塗板を用い
JIS−K5400の鉛筆引つかき試験法に基拠して、
硬さの異なる鉛筆のしんで塗膜を引つかき、塗膜
が破れるときのしんの硬さから塗膜の硬度を求め
た。6Bが最もやわらかく9Hが最もかたいことを
示している。 塩水噴霧試験はJIS−K5400の記載の方法によ
り実施し、300時間後のスクラツチ部の発錆状態
および塗膜全面の発錆状態を目視により、全く赤
錆の認められない塗膜を◎、スクラツチ部に若干
発錆の認められるものを〇、また全面に著しく発
錆したものを×の三段階に判定した。この塩水噴
霧試験を下記耐熱テストの前後に行なつた。 耐熱テストは、４時間で室温から700℃まで昇
温させ、700℃、30分間保持後、室温まで徐冷し
た。この試験片を耐熱試験後の塩水噴霧試験に供
した。 沈降速度は顔料容積濃度40％のエチルシリケー
ト塗料100mlをメスシリンダーに入れて、よく振
とうした後静置し10分間後の沈降体積を測定して
評価した。 分散性は、顔料容積濃度20％になるように秤量
したアルミニウム合金粉顔料組成物と前述塗料用
ワニスを缶に入れ顔料分散試験機で10分間振とう
後ツブゲージにて分散状態を調査した。ツブゲー
ジにて60μ以下の粒子に分散しているものを〇、
70μ以上の粒子が残つているものを×、その中間
を△と判定した。 表１に示した結果から明らかなように亜鉛を20
重量％以上含有するアルミニウム合金にケイ素を
10重量％以上含有させると、防食性が著しく向上
する事がわかる。またこれらの合金粉を使用した
塗膜は700℃に加熱されても、高度の防食性を有
している事がわかる。 ケイ素の含有量が25重量％よりも多くなるとか
えつて防食性が低下してくるが、この理由は電極
電位が鉄に対して貴なケイ素が増すことにより合
金自体の電極電位が、鉄の電極電位に近づき、犠
牲陽極効果が失われるものと推定される。 亜鉛の含有量は多くなる程防食性が良好になる
が、亜鉛の含有量が50重量％を超えるようになる
と耐熱性が著しく低下し、要求される性能を満足
できなくなる。この理由は亜鉛含有量が大きくな
るにつれて、加熱時の亜鉛の揮散が激しくなり、
顔料粒子の著しい体積減少を引き起すためと推定
される。 【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 亜鉛，ケイ素，アルミニウム及び他の不可避
   的不純物よりなり、亜鉛の含有量が20〜50重量％
   であり、ケイ素の含有量が10〜25重量％であるフ
   レーク状アルミニウム合金粉末100重量部あたり
   0.05〜3.0重量部の高級脂肪族アミンを含有する
   高耐熱性防食顔料組成物。