JPH11116856A

JPH11116856A - 防錆塗料組成物

Info

Publication number: JPH11116856A
Application number: JP9297732A
Authority: JP
Inventors: Kenji Shibuya; 健司渋谷; Toshiki Tanaka; 利樹田中
Original assignee: Kobe Paints Ltd
Current assignee: Kobe Paints Ltd
Priority date: 1997-10-14
Filing date: 1997-10-14
Publication date: 1999-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】鉄鋼構造物として使用する鋼材に塗布する防
錆塗料組成物であって、塗装時の作業性を向上させると
ともに、塗装した鋼材の溶接作業時の高温においても亜
鉛蒸気の発生量が少なく、しかも白錆びの発生をも抑制
することのできる防錆性の良好な防錆塗料組成物を得る
ことを目的とする。【解決手段】珪素系無機化合物を結合剤とし、これに
亜鉛末、結晶水を含有しない環状のメタリン酸アルミニ
ウム、さらにはアルミニウム粉および／またはフェロア
ルミニウム合金粉を配合した防錆塗料組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は耐白錆び性にすぐ
れた防錆塗料組成物に係り、詳しくは、船舶、橋梁ある
いは海洋鉄構造物等に使用される鋼材に塗装して、上記
構造物に加工する際の溶接、溶断、歪取り等の高熱を伴
う工程においても異常なく、またこの工程後に屋外に暴
露されても塗装された塗膜が剥離せず、充分に防錆性を
発揮するとともに、さらに白錆びの発生を抑えることの
できる防錆塗料組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に船舶、橋梁、タンク、プラント等
の大型鉄鋼構造物の建造に使用される鋼材には加工、組
み立て作業中における鋼材の発錆を防止し、また溶接作
業性の低下を避けることを目的として、加工前の鋼板に
予めブラスト処理を施してミルスケールや錆を取り除い
た後に一次防錆塗料を塗装することが行われている。

【０００３】このような一次防錆塗料としては、これま
でブチラール樹脂を結合剤として燐酸−クロム酸塩から
なるウオッシュプライマー、結合剤のエポキシ樹脂と亜
鉛末からなる有機ジンクリッチペイント、珪素系無機結
合剤と多量の亜鉛末からなる無機ジンクリッチペイン
ト、珪素系無機結合剤と亜鉛末にさらに防錆顔料や有機
樹脂を加えた新無機ジンクリッチペイントなどが知られ
ている。

【０００４】そして、このような一次防錆塗料には、
（１）防錆性にすぐれていること、（２）溶接作業性に
優れていること、（３）どのような上塗り塗料とも密着
性を有していること、などの特性が要求されており、上
記した塗料のなかでも鉄鋼構造物用鋼材の一次防錆塗料
としては、無機ジンクリッチペイントが最も多く用いら
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年上記した
大型鉄鋼構造物の建造においては、溶接、溶断、歪み取
りなどの高熱を伴う作業工程が不可欠となっている。と
ころが上記した従来の無機ジンクリッチペイントでは亜
鉛末の含有量が非常に多いため、亜鉛による犠牲防食作
用が強く防錆力は高いが、上記溶接、溶断、歪み取り作
業において塗膜が高熱に加熱された場合、亜鉛の溶融、
気化によって亜鉛ウイスカーが発生して急速に酸化さ
れ、酸化亜鉛よりなる白錆びが生じて上塗り塗料との付
着性が低下したり、亜鉛蒸気となって溶融池中に拡散
し、ブローホール、ピットなどの溶接欠陥が発生すると
いう問題が生じる。これを避けるために亜鉛末量を減少
させると、防錆性が低下し、塗膜が硬く脆くなり、亀裂
が生じ易くなって、塗膜形成が困難である。

【０００６】上記のことから、従来の無機ジンクリッチ
ペイントが有している良好な防錆性を保持したままで、
塗装性、耐熱性、溶接性などにすぐれた特性を示す防錆
塗料が要望されており、例えば、シリケート系結合剤の
組成を特定することで亜鉛末量を減少させながら耐熱防
錆性を保持させるもの（特開昭６０−５１７５６号公
報、特開昭６０−２３５８７１号公報、特開昭６１−２
０４２８２号公報、特開昭６１−２０４２８３号公
報）、導電性粒子、流れ防止剤などで表面処理した亜鉛
末を用いることで高温加熱時の防錆性を維持するもの
（特開昭６１−７６５７０号公報、特開昭６３−１７９
７６号公報）、防錆顔料として亜鉛合金粉末を用いるこ
とで高温加熱時の防錆性を維持するもの（特開昭６０−
２３５８７２号公報）、亜鉛末とフェロシリコンを用い
て高温加熱時の防錆性を維持するもの（特開平５−１１
７５５３号公報）、亜鉛末とモリブデン含有顔料を用い
て高温溶接性をはかるもの（特開平５−３３９５２１号
公報）、亜鉛末とモリブデン化合物を併用して加熱時の
亜鉛の酸化を防止するもの（特開平６−１００８０３号
公報）、あるいは塗料成分中にリン酸塩系顔料および長
石の少なくとも一方を含有させることで溶接性を向上さ
せるもの（特開平６−２００１８８号公報）、などの多
くの提案がなされている。

【０００７】しかしながら、これら提案されている防錆
塗料組成物はそれぞれに利点を有してはいるものの、溶
接、溶断、歪み取りなどにおいて高温に曝されると、白
錆びが発生したり、亜鉛蒸気によって溶接欠陥が発生す
るという問題を解決するまでには至っていない。

【０００８】この発明は上記に鑑みて、鋼材の高熱下に
おける溶接、溶断、歪み取り等の加工工程においても白
錆びが発生したり、亜鉛蒸気による溶接欠陥を生じたり
することのない防錆性にすぐれた塗膜を付与することの
できる防錆塗料組成物を提供することを目的とするもの
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、この発明のうち請
求項１記載の発明は、珪素系無機化合物を結合剤とし、
これに防錆顔料として亜鉛末および結晶水を有しない環
状のメタリン酸アルミニウムを配合した防錆塗料組成物
を特徴とし、請求項２記載の発明は、珪素系無機化合物
を結合剤とし、これに防錆顔料として亜鉛末、結晶水を
有しない環状のメタリン酸アルミニウムを配合し、さら
にアルミニウム粉末および／またはフェロアルミニウム
合金粉末を配合した防錆塗料組成物を特徴とするもので
ある。

【００１０】

【発明の実施の形態】上記のように、この発明は珪素系
無機結合剤に亜鉛末および耐熱性防錆顔料として結晶水
を有しない環状のメタリン酸アルミニウムを配合した防
錆塗料組成物、さらには上記配合にアルミニウム粉およ
び／またはフェロアルミニウム合金粉末などを配合して
防錆塗料組成物とすることによって、亜鉛含有量を減じ
ながら防錆性を低下させることなく、また硬化塗膜中の
亜鉛末を減少して溶接欠陥の発生を減ずるとともに、亜
鉛末の高熱による酸化をアルミニウム粉またはフェロア
ルミニウム合金粉末の働きによって抑えて白錆びの発生
をも防ぐことができる防錆塗料組成物を提供するもので
ある。

【００１１】この発明で結合剤溶液として用いる珪素系
無機化合物としては、テトラメトキシシリケート、テト
ラエトキシシリケート、テトラプロポキシシリケート、
テトライソプロポキシシリケート、テトラブトキシシリ
ケートなどのテトラアルコキシシリケートあるいはメチ
ルトリメトキシシリケート、メチルトリエトキシシリケ
ート、メチルトリプロポキシシリケート、エチルトリメ
トキシシリケート、エチルトリエトキシシリケート、ブ
チルトリメトキシシリケート、アミルトリエトキシシリ
ケートなどのアルキルトリアルコキシシリケートを単独
または２種以上混合して常法により加水分解縮合した珪
酸エステルの加水分解縮合物、あるいは珪酸アルカリ
系、シリカゾル系、ポリシロキサン系などの化合物等が
挙げられ、その使用量は３０〜５０重量部が適当であ
る。

【００１２】亜鉛末は、市販品を使用して差し支えない
が、平均粒径３〜１５μｍのものが好ましい。使用量と
しては２０〜４０重量部が適当である。これは、２０重
量部以下では良好な防錆性が得られず、また４０重量部
を超えると、塗装時の作業性の低下や溶接時に亜鉛蒸気
が多く発生して溶接欠陥を招いたり、白錆びの発生が多
くなって上塗り塗料との付着性が低下するためである。

【００１３】また、耐熱防錆顔料としては、Ａｌ（ＰＯ
₃）₃やＡｌ₄（Ｐ₄０₁₂）₃のような分子中に結晶水
を持たない環状のトリ（またはテトラ）メタリン酸アル
ミニウムのような化合物がよく、それらの少なくとも１
種類が用いられる。その使用量は亜鉛末１００重量部に
対して、０．２重量部以下では白錆び抑制の効果は少な
く、２０重量部以上では白錆び抑制の効果は大きくなる
が、亜鉛末の防錆効果を低下させる恐れがあるので、
０．２〜２０重量部の範囲が好ましい。

【００１４】これまでにも、防錆顔料の１つとしてリン
酸アルミニウムが用いられているが、これは、ＡｌＰＯ
₄・２Ｈ₂Ｏなる化学式で示される結晶水を含んだオル
トリン酸塩であったり、ＡｌＨ₂Ｐ₃Ｏ₁₀・２Ｈ₂Ｏな
る化学式で示される結晶水を含んだポリリン酸塩である
ために、このようなリン酸アルミニウムを亜鉛末ととも
に防錆顔料として用いた防錆塗料を塗布した鋼材の高温
加熱時に起こる亜鉛の溶融気化とともに、結晶水により
生じた水素ガスを溶融池中に取り込んで溶接部にピット
やブローホールが発生して溶接欠陥が生じやすいという
問題がある。

【００１５】このため、この発明においては、耐熱防錆
顔料として上記したような分子中に結晶水を持たない環
状のトリ（またはテトラ）メタリン酸アルミニウムを用
いることを特徴とするものである。

【００１６】また、アルミニウム粉については、亜鉛末
と比較して熱安定性がよく、屋外曝露によっても白錆び
の発生が少ないことから亜鉛末と併用するものである。
このアルミニウム粉はアルミニウム溶湯を噴霧によって
粒状粉とするアトマイズ法、原料のアルミニウム粉をス
テアリン酸やオレイン酸などの有機物を粉砕助剤として
ボールミルにて粉砕してフレーク状粉末とする湿式ボー
ルミル法（機械的粉砕法）、などにて得ることができる
が、この発明ではアトマイズ法にて得た平均粒径５〜２
０μｍのアルミニウム粉を用いるものであり、その使用
量は亜鉛末１００重量部に対して５〜５０重量部（好ま
しくは５〜１５重量部）が適当である。これは、５重量
部以下では溶接欠陥を抑制する効果は少なく、また５０
重量部以上を用いると、塗膜の凝集力が低下するためで
ある。

【００１７】ステアリン酸やオレイン酸などの有機物を
粉砕助剤として用いたアルミニウム粉中には有機物が残
存していることから、このようなアルミニウム粉を用い
た場合、塗布した防錆塗膜中に含まれている水素原子が
水素ガスとなって溶接欠陥を引き起こす恐れがあるた
め、この発明では上記したようにアトマイズ法によるア
ルミニウム粉を用いるのである。

【００１８】この発明でさらに必須成分とするフェロア
ルミニウム合金粉末は、鉄とアルミニウムの合金で、一
般に鋼材の脱酸剤として使用されているものである。こ
のフェロアルミニウム合金粉としては、添加した防錆塗
料の安定性と塗装作業性の点から平均粒径２０μｍ以下
（好ましくは１０μｍ以下）がよく、その使用量として
は、亜鉛末１００重量部に対して１０重量部以下では耐
熱性、耐溶接性に期待する効果が得られず、また５０重
量部以上では防錆性が低下することから１０〜５０重量
部が適当である。

【００１９】この発明の防錆塗料組成物を得るに当たっ
ては、上記した必須成分以外に、必要に応じて顔料、溶
剤、その他の添加剤が配合されることは、通常の防錆塗
料の場合と同様であり、顔料としては、シリカ粉、タル
ク、クレー、焼成カオリン、マイカ粉、亜鉛華、硫酸バ
リウム、炭酸カルシウム、アルミナ等の体質顔料、弁
柄、二酸化チタン、カーボンブラック、有機青、有機
黄、有機緑等の着色顔料、硼酸塩系、クロム酸塩系等の
防錆顔料が用いられる。

【００２０】また、溶剤としては、イソプロピルアルコ
ール、イソブチルアルコール等のアルコール系溶剤、ト
ルエン、キシレン等の芳香族系溶剤が適当である。その
他の添加剤としては、有機ベントナイト、酸化ポリエチ
レン、アエロシル等の沈降防止剤やタレ止め剤、湿潤
剤、安定剤等を目的に応じて使用すればよい。

【００２１】この発明の防錆塗料組成物は、主剤として
の結合剤溶液と、亜鉛末、耐熱防錆顔料であるメタリン
酸アルミニウムやアルミニウム粉、フェロアルミ合金粉
等の成分（ペースト成分）とを別途に調製し、鋼材への
塗装時に両成分を攪拌機で十分に混合撹拌して均一な状
態で用いればよい。鋼材への塗装は、エアレススプレ
ー、エアスプレー、刷毛塗り、ロールコータなどの通常
の塗装方法で行えばよく、塗装後は自然乾燥または熱風
乾燥にて乾燥させればよい。

【００２２】

【実施例】次に、この発明を実施例により詳細に説明す
る。なお、この発明は以下の実施例によって限定される
ものではない。部数は全て重量部である。

【００２３】（結合剤溶液の調製）テトラエトキシシリ
ケート（日本コルコート社製、商品名エチルシリケート
４０）３０４ｇ、イソプロピルアルコール３０４ｇを仕
込んだ１リッターの反応容器を加熱して６０±３℃に保
ち、この溶液に３５％塩酸０．６ｇ、脱イオン水３６．
２ｇおよびイソプロピルアルコール７５．２ｇを混合し
た混合溶液を撹拌しながら１時間に亘って徐々に加え、
その後さらに１時間同温度で撹拌を続け、最後にイソプ
ロピルアルコール８６．４ｇを加えてから放冷するする
ことにより、テトラエチルシリケート加水分解縮合物の
イソプロピルアルコール溶液からなる結合剤溶液を調製
した。

【００２４】（ペーストの調製）１リッターの容器に下
記表１の比較例および実施例１〜１５に示すペーストを
構成する各原料を入れ、十分に撹拌分散させてペースト
を調製した。

【００２５】なお、ペーストを構成する各原料としては
次のものを使用した。亜鉛末（本荘ケミカル社製、亜鉛末Ｆ−１０００）耐熱性防錆顔料、メタリン酸アルミニウム（テイカ社製、Ｋホワイト９４）アルミニウム粉（Ａ）（東洋アルミニウム社製、ＡＣ５０００）アルミニウム粉（Ｂ）（大和金属粉工業社製、ＮＯ．１１１２）フェロアルミ合金粉（キンセイマティック社製、フェロアルミ）シリカ粉（丸尾カルシウム社製、シリカ粉ＭＣ−Ｏ）有機ベントナイト（ＮＬケミカル社製、ベントンＳＤ−２）アエロシール（日本アエロジール社製、アエロシールＣＯＫ８０）

【００２６】（防錆塗料の調製）下記の表１に示す量の
結合剤溶液とペーストを十分に混合して比較例および実
施例に用いるそれぞれの防錆塗料を調製した。そして、
得られた防錆塗料を用いて以下の塗膜性能の試験を行っ
た。

【００２７】

【表１】

【００２８】（１）防錆性試験試験片に２×７０×１５０ｍｍのサンドブラスト処理鋼
板を用い、表１の各塗料をエアースプレーによって乾燥
塗膜厚が１５μｍとなるように塗装し、２０℃、７５Ｒ
Ｈの恒温恒湿室で７日間乾燥した。その後屋外にて３ケ
月間水平暴露を行い、塗膜の発錆状態および白錆びの発
生状態を評価した。その結果は表２に示した。

【００２９】なお、上記塗膜の発錆状態および白錆びの
発生状態は目視観察により、５点：錆び全く認めず４点：極僅かに錆びが認められる３点：僅かに錆びが認められる２点：錆びが認められる１点：非常に多く錆びが認められるにより評価し、４点以上を合格とした。

【００３０】（２）耐熱防錆性試験上記（１）の防錆性試験におけると同じようにして塗
装、乾燥した各試験片について、塗膜表面側より８００
℃で２分間ガスバーナで加熱した。その後屋外にて３ケ
月間水平暴露を行い、塗膜の発錆状態および白錆びの発
生状態を上記（１）と同様にして評価した。その結果は
表２に示した。

【００３１】（３）溶接性試験試験片として１２×１００×１０００ｍｍおよび１２×
２００×１０００ｍｍのショットブラスト処理軟鋼板を
用い、表１の各塗料を乾燥塗膜厚が１５μｍとなるよう
にエアースプレーにて塗装し、また切断面も刷毛で同じ
く１５μｍに塗装し、２０℃、７５％ＲＨの条件で７日
間乾燥した後、両試験片を１組として下記の溶接条件で
水平隅肉溶接を行った。

【００３２】溶接性の評価については、溶接表面の欠陥
（ピット、ガス溝等）は、溶接表面に発生する欠陥の延
べ長さを全溶接長に対する割合（％）で判定し、溶接表
面に欠陥が確認されない場合、即ち０％を合格とした。
また、溶接内部の欠陥（ブローホール）については、溶
接部を破断して破面に発生しているブローホールの延べ
長さを全溶接長に対する割合（％）で判定し、１０％以
下を合格とした。結果は表２に示した。

【００３３】溶接条件溶接ワイヤー：ＳＦ−１Ｆ φ＝１．２ｍｍ（日鐵溶接工業社製）溶接方法：炭酸ガスシールドアーク溶接法溶接機：ＬＯＢＳＴＥＲＣ−８５（理研工機社製）溶接速度：８００ｍｍ／分溶接電流電圧：２８０Ａ／３８Ｖ

【００３４】

【表２】

【００３５】表２から、結合剤溶液と亜鉛末、耐熱性防
錆顔料としてメタリン酸アルミニウムを配合した実施例
１〜３においても、亜鉛末に対するメタリン酸アルミニ
ウムの量が少ない実施例１では防錆性、溶接性の試験結
果が耐熱性防錆顔料を用いない比較例１、２のそれと大
差ないが、実施例２では非常に良好な結果を示した。ま
た、メタリン酸アルミニウムの量が本発明の使用範囲を
僅か超えていても亜鉛末量を減じることで実施例３のよ
うにかなり良好な結果が得られることが認められた。

【００３６】一方、亜鉛末量の減量分をアルミニウム粉
やフェロアルミニウム合金粉で置き換えた実施例４〜
７、実施例１０〜１８においては、防錆性、溶接性とも
に良好な結果が得られた。また、実施例１９は実施例１
３と同配合ながら、アルミニウム粉として有機溶剤とス
テアリン酸やオレイン酸のような粉砕助剤を加えて湿式
法で得たアルミニウム粉（Ｂ）を用いたもので、このア
ルミニウム粉（Ｂ）に吸着されている酸成分に起因して
溶接性の試験結果が劣ることが証明され、この発明でア
トマイズ法によるアルミニウム粉を用いることの根拠を
はっきり示している。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、従来の無機亜鉛系一次防錆塗料の配合に、耐熱性防
錆顔料としてメタリン酸アルミニウムを加えることによ
り、あるいはさらに、アルミニウム粉、フェロアルミニ
ウム合金粉を所定量加えた防錆塗料組成物としたことに
より、耐白錆び性や防錆性の向上、さらには溶接作業時
の亜鉛蒸気の発生を抑制して溶接欠陥の少ない塗膜を提
供することができるのである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】珪素系無機化合物を結合剤とし、これに
防錆顔料として亜鉛末および結晶水を有しない環状のメ
タリン酸アルミニウムを配合したことを特徴とする耐白
錆び性に優れた防錆塗料組成物。
【請求項２】珪素系無機化合物を結合剤とし、これに
防錆顔料として亜鉛末、結晶水を有しない環状のメタリ
ン酸アルミニウムを配合し、さらにアルミニウム粉末お
よび／またはフェロアルミニウム合金粉末を配合したこ
とを特徴とする耐白錆び性に優れた防錆塗料組成物。
【請求項３】結晶水を有しない環状のメタリン酸アル
ミニウムを亜鉛末１００重量部に対して０．２〜２０重
量部用いることを特徴とする請求項１または２に記載の
耐白錆び性に優れた防錆塗料組成物。
【請求項４】アルミニウム粉末を、亜鉛末１００重量
部に対して５〜５０重量部用いることを特徴とする請求
項２に記載の耐白錆び性に優れた防錆塗料組成物。
【請求項５】フェロアルミニウム合金粉末を亜鉛末１
００重量部に対して１０〜５０重量部用いることを特徴
とする請求項２に記載の耐白錆び性に優れた防錆塗料組
成物。