JPH07280168A - 無溶剤二液型ウレタン塗料組成物で被覆した鉄管類 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 塗装時には人体に無害安全であり、塗装後は
塗膜が緻密で耐食性の高い塗料で被覆した鉄管類の開発 【構成】 少なくとも２つのイソシアネート基と反応す
る活性水素を含むポリシロキサン構造を有する化合物
(ａ)とイソシアネート(ｂ)を反応させたイソシアネート
ポレプリマー(Ａ)と、活性水素含有化合物(Ｂ)とを反応
させた無溶剤二液型ウレタン塗料によって被覆した鉄管
類である。 【効果】 本発明の塗料は労働衛生上問題なく無害であ
る。塗装時の発泡が少なく緻密で堅牢な塗膜を形成す
る。吸水性が少なく使用中の水分浸透がないなどの特性
があるから、長く信頼できる管路を維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄管類、とくに地中に埋
設する管路を形成し、耐衝撃性、耐食性、耐薬品性、耐
塩水性などの物理的、化学的に優れた鉄管類に係る。

【０００２】

【従来の技術】上下水道や工業用水、工業用、家庭用ガ
ス、その他の管路を形成し、交通上の支障とならないよ
うに地中に埋設される鉄管類は、常に内外からの腐食性
の雰囲気に曝されたまま、長時間の使用に耐えなければ
ならない。鉄管類としては、上水道用に広く適用される
ダクタイル鋳鉄管をはじめ鋼管なども含めその金属表面
からの腐食を防止するために、内外の表面に従来から耐
食性の保護層を形成する塗料を塗布して提供されてき
た。この塗料としては、コールタール、アスファルト、
タールエポキシ樹脂塗料、タールウレタン樹脂塗料など
が広く使用されてきた。

【０００３】しかしながら、従来使用されてきたこれら
の塗料の多くは、有機溶剤を含むから引火爆発の危険性
を孕み、かつ有機溶剤は鉄管表面上への塗装後の乾燥工
程において大気中へ飛散して大気汚染の原因となる虞れ
が否定できない。さらにこの内のコールタール系物質
は、使用するに当って特別の条件を課した特化則の第二
種管理物質の適用対象であり、また、有機溶剤類は労働
安全衛生法の有機溶剤中毒予防規則の適用の対象とな
り、その使用条件には厳しい制約が義務付けられてい
る。さらに作業面からみれば、これらの塗料は一般に乾
燥が遅くハンドリングに時間がかかるので作業性が低い
という点も欠点の一つに挙げられている。

【０００４】近年、前記の欠点を解消するために無溶剤
ウレタン樹脂塗料が開発されるようになった。もっとも
単純なウレタン樹脂組成物としては、ヒマシ油とポリイ
ソシアネートの二成分系であるが、この場合にはその硬
化塗膜の硬度が低く耐食性も劣るので実用的ではない。
この欠点を補い前記従来技術の塗料と比較しても同等の
物性、耐食性を具え、しかもスプレなどによる噴射塗装
が可能であるウレタン系樹脂塗料としてヒマシ油にポリ
エーテルポリオールを併用する系統が開発され実用化さ
れるようになっている。この従来技術に関連する公知文
献としては、たとえば特開昭５９−１９７４６６号公
報、特開昭６０−１３８５５号公報、特開昭６０−３２
８５７号公報、特開昭６０−４７０７４号公報、特開昭
６１−２６６７５号公報などが挙げられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで無溶剤二液ウ
レタン樹脂は一般に空気中の水分とイソシアネートとが
反応して脱炭酸ガスが生じ発泡しやすいという大きな課
題がある。無溶剤ウレタン樹脂は本来分子量を低くせざ
るを得ないため極性構造となり、そのため空気中の水分
を吸収し、水分と−ＮＣＯ基が反応して脱炭酸ガスを起
して発泡する。このように塗料中に多数の気泡が発生す
ると塗膜の中に混在して強度が低くなり、耐食性などの
耐性も低下せざるを得ない。さらにポリエーテルポリオ
ールを含むウレタン樹脂塗料は、ポリエーテルポリオー
ルの吸湿性が高いため、厚塗りすると発泡しやすく、硬
化した後の塗膜を水に浸漬すると吸水しやすいので、使
用中に吸収した水分が下地の金属鉄にまで浸透して腐食
の原因となるなど、この従来技術も保護層しとしての塗
膜の目的が必ずしも満足に果せないという恨みが残る。

【０００６】さらに当該ポリエーテルポリオールの代り
にポリブタジェンポリオールを適用する特開昭５９−１
９７４６７号公報に提案した従来技術もあるが、この場
合にはポリブタジェンポリオールは二官能性であるか
ら、得られる塗膜の架橋密度が低く水に接触して膨潤し
やすことが保護膜としての機能に懸念を抱かせるし、樹
脂粘度が高いために塗装作業時に能率的なスプレ塗装が
困難であるという使用時の難点もある。

【０００７】本発明は以上に述べた課題を解決するため
に、表面の塗装作業に当って作業の安全衛生面でまった
く問題がなく、また、塗装中に発泡現象が生じる懸念が
小さく、硬化後の塗膜が優れた物性を得られるので、従
来広く使用されてきた種々の塗料と比較しても耐衝撃
性、耐薬品性や耐塩水性などの耐食性が同等またはそれ
以上の性質を具えた鉄管類の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る鉄管類は、
少なくとも２つのイソシアネート基と反応する活性水素
を含有するポリシロキサン構造を有する化合物（ａ）と
少なくとも２つのイソシアネート基を有するイソシアネ
ート（ｂ）を反応してなるイソシアネートプレポリマー
（Ａ）と、活性水素含有化合物（Ｂ）とを反応してなる
無溶剤二液型ウレタン塗料組成物で被覆することによっ
ても前記の課題を解決した。

【０００９】また、少なくとも２つのイソシアネート基
と反応する活性水素を含有するポリシロキサン構造を有
する化合物（ａ）と少なくとも２つのイソシアネート基
を有するイソシアネート（ｂ）を反応させてなるイソシ
アネートプレポリマー（Ａ）と、活性水素含有ポリオー
ル（Ｂ）とを反応してなる無溶剤二液型ウレタン塗料組
成物で被覆するによっても前記の課題を解決できる。

【００１０】この場合により具体的には、少なくとも２
つのイソシアネート基と反応する活性水素を含有するポ
リシロキサン構造を有する化合物（ａ）が、一般式

【化２】 において、ＲはＣ１〜６のアルキル基、Ｒ1 はＣ１〜６
のアルキル基であり、ｍは１〜20の整数、ｎは０〜20の
整数であることがもっとも望ましい態様である。

【００１１】前記の活性水素含有化合物（Ｂ）を構成要
件とする場合には、当該（Ｂ）成分は触媒能を有する化
合物であることが好ましい態様であり、さらに詳しくは
触媒能を有する窒素含有化合物だあることがもっとも好
ましい態様である。

【００１２】

【作用】本発明に係る鉄管類は、その表面をポリイソシ
アネートプレポリマー（Ａ）のＮＣＯ基と、活性水素含
有化合物（Ｂ）のＯＨ基の当量比（ＮＣＯ／ＯＨ）が
（0.6〜1.6/1.0）である無溶剤二液型ウレタン塗料組成
物を適用しているので、塗装作業時に安全衛生上の諸問
題を憂慮することなくスプレ噴射によって能率よく塗装
を実施することができる。かつ、硬化後の塗膜は発泡の
分散がなく均一で強固緻密な膜質を形成しているので、
地中に埋設して腐食性雰囲気に置かれても、従来以上の
耐食性が具あるため信頼性の高い管路を持続する作用が
ある。

【００１３】本発明のポリイソシアネートプレポリマー
（Ａ）に使用される少なくても２つのイソシアネート基
と反応する活性水素含有ポリシロキサン構造を有する化
合物（ａ）は、反応性有機基を含有するシリコンオイル
であるポリシロキサンの側鎖と両端末の両方に有機基が
導入されたものである。代表例を示すとＸ−２２−１６
０ＡＳ、ＫＦ−６００１、ＫＦ−６００２、ＫＦ−６０
０３、Ｘ−２２−４０１５（信越化学工業株式会社
製）、Ｆ−２３５−７１、Ｆ−２３５−７２、ＦＺ−３
７３９、ＦＺ−３７５８、ＦＺ−２１６１、ＦＺ−２１
６４、ＦＺ−２１６６、ＦＺ−２１７１、Ｆ−２０１−
０１（日本ユニカ株式会社製）、の他、東芝シリコン、
東レシリコンの提供する製品もある。また、このような
反応性有機基を含有するシリコンオイル単独だけではな
く他のポリオール、たとえばポリエステルポリオール、
ポリエーテルポリブタジェンポリオール、オレフィンジ
オール、フッ素ジオール、アクリルポリオールなどと併
用することができる。

【００１４】本発明のポリイソシアネートプレポリマー
（Ａ）成分であるポリイソシアネート（ｂ）は、脂肪族
系、脂環式系、芳香族系の各イソシアネートまたは、こ
れらの混合物を使用することができる。脂肪族系は一般
にヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、脂環式
系はイソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、芳香族
系はトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニル
メタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ポリフェニルメタ
ンジイソシアネート（クルードＭＤＩ）、キシレンジイ
ソシアネート（ＸＤＩ）あるいはこれらのビューレッ
ト、またはイソシアヌレート構造を有する三量体化合
物、これらのポリイソシアネートとポリオールの付加反
応化合物などが代表的なものであるが、価格、塗装作業
性、硬化塗膜の物性の点でＭＤＩ、ＴＤＩなどの芳香族
のポリイソシアネートが好ましい。ただし、特に耐候性
などが必要なときには、脂肪族系、脂環式系を使用する
方が好ましい。

【００１５】本発明を構成する活性水素含有化合物
（Ｂ）は触媒能を有するポリオールであり、例としてア
ミン類、たとえばエチレンジアミン、プロピレンジアミ
ン、およびエタノールアミンなどと、アルカリ性または
酸性条件下で付加重合させて得られるポリエーテルポリ
オールである。触媒能を有するポリエーテルポリオール
の分子量は目的に応じて適宜変えることができるが、一
般的には200〜5,000の範囲、好ましくは500〜2,000の範
囲から選択する。前記のポリオール以外に他のポリオー
ルを併用することもできる。たとえば一種またはそれ以
上のアルキレンオキシド、たとえばエチレンオキシド、
プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、またはスチレ
ンオキシドを開始材とした一種またはそれ以上のポリオ
ール、たとえばエチレングリコール、プロピレングリコ
ール、グリセロール、トリメチロールプロパン、ヘキサ
トリオール、ペンタエリスリトール、ソルトービトール
などを付加重合して得られるポリエーテルポリオール
、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロ
ピレングリコール、グリセロール、トリメチロールプロ
パン、ヘキサトリオール、ペンタエリスリトール、ソル
トビトールなどを一種またはそれ以上のポリカルボン
酸、たとえばシュウ酸、こはく酸、グルタル酸、アジピ
ン酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン
酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、またはこ
れらの酸無水物と反応させて得られるポリエステルポリ
オール、またはポリアミン、チオールなどイソシアネー
ト基と反応する活性水素を含有する化合物であれば併用
することができる。

【００１６】以上に述べた無溶剤二液型ウレタン塗料組
成物の必須成分の他に、必要に応じてジブチルチンジラ
ウレート、ジブチンチンジアセテート、などの有機金属
化合物や、各種アミン類を反応触媒として添加したり、
酸化チタン、弁柄、黄鉛、亜鉛華、カーボンブラック、
フタロシアニンブルーなどの有機または無機系の着色顔
料、鉛丹、塩酸カルシューム、クローム酸亜鉛、塩基性
クローム酸鉛、モリブデン酸亜鉛などの防錆顔料、シリ
カ、パーライト、炭酸カルシューム、クレー、マイカな
どの体質顔料を配合したり、さらに助剤として各種の平
滑剤、吸湿剤、シラン、あるいはチタン系カップリング
剤などの使用も可能である。

【００１７】鉄管類への表面塗装方法は、その塗装が外
周面である場合は、表面にショットブラストを施工して
異物の除去と肌の清浄化を図った後、直管の場合はロー
ラ上で管を低速で回転しながら前記の無溶剤二液型ウレ
タン塗料を塗装する。本発明に係る無溶剤二液型ウレタ
ン塗料は常温または50〜80℃に加温してスプレーによる
塗装が行なわれ、異形管の塗装が可能で、作業性や均等
な膜厚を得るために二頭ガンエアスプレーを使用した塗
装がもっとも望ましい。塗装作業性や塗膜の損傷防止の
ためには鉄管類を60〜90℃に加熱して塗装を受けること
が有効である。膜厚としては従来、水道用鋼管で歴青質
系塗料の 3.5mmと同等以上の性能として外面上に２mm程
度を目標とするのが一般的であるが、管路の使用される
雰囲気などを参酌して必要に応じその厚みは適宜調整す
ることができる。

【００１８】

【実施例】本発明の第一実施例は、清浄な容器を用意し
ジフェニルメタンジイソシアネート（以下ＭＤＩと略記
する）を50部仕込み、80℃に昇温してＭＤＩが完全に溶
融したことを確認する。発熱に注意しながら変性シリコ
ンジオール（Ｘ−２２−１６０ＡＳ 信越化学工業株式
会社製）100部を分割して反応させる。有効ＮＣＯ％を
測定してＮＣＯ％が６％以下になったことを確認する。
粘度Ｚ５〜Ｚ６、ＮＣＯ5.7％のポリイソシアネートプ
レポリマーが得られた。

【００１９】本発明の第二実施例は清浄な反応容器にＭ
ＤＩを50部仕込み、80℃に昇温してＭＤＩが完全に溶融
したことを確認する。発熱に注意しながら変性シリコン
ジオール（ＫＦ６００１ 信越化学工業株式会社製）18
0部を分割して反応させる。有効ＮＣＯを測定してＮＣ
Ｏ％が４％以下になったことを確認する。粘度Ｚ８、Ｎ
ＣＯ3.7％ のイソシアネートプレポリマーが得られた。

【００２０】本発明の第三実施例は清浄な反応容器にＭ
ＤＩを50部仕込み、80℃に昇温してＭＤＩが完全に溶融
したことを確認する。発熱に注意しながら変性シリコン
ジオール（ＫＦ６００２ 信越化学工業株式会社製）32
0部を分割して反応させる。有効ＮＣＯを測定してＮＣ
Ｏ％が３％以下になったことを確認する。粘度Ｚ８以
上、ＮＣＯ2.5％ のイソシアネートプレポリマーが得ら
れた。

【００２１】本発明の第四実施例は清浄な反応容器にＭ
ＤＩを50部仕込み、80℃に昇温してＭＤＩが完全に溶融
したことを確認する。発熱に注意しながら変性シリコン
ジオール（ＦＺ−３７２２ 日本ユニカ株式会社製）10
0部を分割して反応させる。有効ＮＣＯを測定してＮＣ
Ｏ％が６％以下になったことを確認する。粘度Ｚ６〜Ｚ
７、ＮＣＯ5.5％ のイソシアネートプレポリマーが得ら
れた。

【００２２】本発明の第五実施例は清浄な反応容器にＭ
ＤＩを50部仕込み、80℃に昇温してＭＤＩが完全に溶融
したことを確認する。発熱に注意しながら変性シリコン
ジオール（ＦＺ−３７１１ 日本ユニカ株式会社製）20
0部を分割して反応させる。有効ＮＣＯを測定してＮＣ
Ｏ％が４％以下になったことを確認する。粘度Ｚ８、Ｎ
ＣＯ3.5％ のイソシアネートプレポリマーが得られた。

【００２３】本発明の実施例に対比するために作成た第
一比較例は清浄な反応容器にＭＤＩを50部仕込み、80℃
に昇温してＭＤＩが完全に溶融したことを確認する。発
熱に注意しながらポリエーテルジオール(ＰＰＧ−１０
００ 大日本インキ化学工業株式会社製)100部 を分割
して反応させる。有効ＮＣＯを測定してＮＣＯ％が６％
以下になったことを確認する。粘度Ｚ４〜Ｚ５、ＮＣＯ
5.1％のイソシアネートプレポリマーが得られた。

【００２４】第二比較例は清浄な反応容器にＭＤＩを50
部仕込み、80℃に昇温してＭＤＩが完全に溶融したこと
を確認する。発熱に注意しながらポリエーテルジオール
（ＰＰＧ−２０００ 大日本インキ化学工業株式会社
製）200部を分割して反応させる。有効ＮＣＯを測定し
てＮＣＯ％が４％以下になったことを確認する。粘度Ｚ
６、ＮＣＯ3.2％ のイソシアネートプレポリマーが得ら
れた。

【００２５】以上に述べた本発明の実施５例と比較２例
とをダクタイル鋳鉄管のショット処理を施した鋳肌面上
へスプレー塗装を行ない、塗布した塗膜の状態を目視に
よる観察を行なうとともに、塗料自身の物理的性質を検
査した。この場合の物理的検査の方法は、各試料のプレ
ポリマーおよびポリオールを60℃に加熱した後、板上へ
流し込んでフィルムを形成し、伸びと抗張力とを測定し
た。また、衝撃値については同様に60℃に加熱し混合し
た材料を、60℃に加熱した鉄板上へ塗布し、上方から衝
撃を加えて塗布膜の破壊の有無を観察した。表１は以上
の各サンプルの成績を纏めて表示した一覧表である。

【００２６】

【表１】

【００２７】次に表１と同じ実施５例と比較２例として
作成したプレポリマーおよびポリオールを60℃に加熱
し、ショットブラスト処理を施工後60℃に加熱したダク
タイル鋳鉄管の外面へ塗装した。塗装要領は二頭ガンエ
アレススプレー装置を使用し膜厚は２ｍｍとなるように
統一した。塗装処理した鋳鉄管を１５０ｍｍ×７０ｍｍ
に切り出してテストピースとし、衝撃試験と塩水噴霧試
験を実施した。衝撃試験は先端径１５．８７５ｍｍの撃
ち型を用いて重さ１ｋｇ、落下高さ１ｍの条件で行い、
衝撃を加えた点に、１０ｋｖの電圧をかけてピンホール
の有無を調べ、ピンホールのない場合を合格とした。塩
水噴霧試験はテストピースの素地に達する傷を入れた後
に、ＪＩＳ Ｋ５４００９．１に準じて３０００時間試
験した後、傷部にＮＴカッターを入れ傷部からの剥がれ
なくなるまでの距離を測定した。表２はこの試験結果を
示したものであり、表１が塗料自身の物理的性質である
のに対し、塗装後のダクタイル鋳鉄管の鋳肌面との一体
的な性質を示す実体の優劣を示している。

【００２８】

【表２】

【００２９】

【発明の効果】本発明に係る無溶剤二液型ウレタン塗料
は以上に述べたとおり、塗装に際して人体に悪影響を及
ぼす虞れのある有害物質を含まないから、労務上の安全
衛生面で完全無害の保証が与えられる。しかも、作業性
もスプレーの使用が恣意に適用できるので、生産性の向
上にも貢献する効果がある。塗装後の塗膜は気泡を含ま
ない緻密で堅牢な物性を具え、表１に例示したように他
の類似組成物の追随を許さない優れた機械的性質を有し
ている。このような優れた塗装条件で製品化された鉄管
類は、埋設され管路を形成した後、吸湿性が少ないから
地中の水分の影響を受けることが少なく、堅牢な塗膜を
長く保持するので、外部の腐食性雰囲気に侵されること
なく、信頼できる管路の機能を完全に守ることができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｃ０８Ｇ 18/61 ＮＥＭ (72)発明者 斉藤 昌彦 大阪府大阪市西区北堀江１丁目12番19号 株式会社栗本鐵工所内 (72)発明者 青木 信夫 大阪府大阪市西区北堀江１丁目12番19号 株式会社栗本鐵工所内 (72)発明者 山本 憲 大阪府大阪市西区北堀江１丁目12番19号 株式会社栗本鐵工所内 (72)発明者 小越 昇 千葉県袖ヶ浦市長浦駅前４−16−15 (72)発明者 大坪 満 千葉県木更津市新宿８−９

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２つのイソシアネート基と反
   応する活性水素を含有するポリシロキサン構造を有する
   化合物(ａ)とポリイソシアネート(ｂ)を反応してなるポ
   リイソシアネートプレポリマー(Ａ)と、活性水素含有化
   合物(Ｂ)とを反応してなる無溶剤二液型ウレタン塗料組
   成物で被覆した鉄管類。
2. 【請求項２】 少なくとも２つのイソシアネート基と反
   応する活性水素を含有するポリシロキサン構造を有する
   化合物(ａ)と少なくとも２つのイソシアネート基を有す
   るイソシアネート(ｂ)を反応させてなるイソシアネート
   プレポリマー(Ａ)と、活性水素含有ポリオール(Ｂ)とを
   反応してなる無溶剤二液型ウレタン塗料組成物で被覆し
   た鉄管類。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、少なくとも
   ２つのイソシアネート基と反応する活性水素を含有する
   ポリシロキサン構造を有する化合物(ａ)が、一般式 【化１】 において、ＲはＣ１〜６のアルキル基、Ｒ1はＣ１〜６
   のアルキル基であり、ｍは１〜20の整数、ｎは０〜20の
   整数であるとを特徴とする無溶剤二液型ウレタン塗料組
   成物で被覆した鉄管類。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３の何れかにおいて、活性
   水素含有化合物(Ｂ)が触媒能を有する化合物であること
   を特徴とする無溶剤二液型ウレタン塗料組成物で被覆し
   た鉄管類。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４の何れかにおいて、活性
   水素含有化合物(Ｂ)が、触媒能を有する窒素含有化合物
   であることを特徴とする無溶剤二液型ウレタン塗料組成
   物で被覆した鉄管類。