JPS58210883A - 鉄系金属表面の防蝕方法 - 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】 この発明は、鉄系金属表面の防蝕方法に関するものであ
る。

鉄系金属の表面は錆びやすく、また腐蝕しやすい。そこ
で、腐蝕を防ぐために、古くから種々の手段が取られて
来た。メッキを施し、メタリコンを行い、塗装するなど
は、何れも防蝕の一手段である。このうち、メッキは表
面を美麗にする点ではすぐれているが、その実施のため
に高額の費用が必要とされ、その割合には防蝕の効果が
すぐれない。メタリコンは、錆びにくい他金属を粒子状
にして溶射し、恰かも粟おこしのような焼結体の層とし
て表面に付着させたものである。だから、メタリコンに
よって生成された表面層は、その中にピンホールを含み
、従って防蝕の点では充分でない。塗装は上述のものに
比べると、防蝕の効果が顕著であるが、ピンホールのな
いように塗装するには、液状の塗料を塗布して、常温付
近で硬化させる必要があシ、このために塗装に時間がか
かリ、連続した生産工程に組み込み難いきいう欠点があ
った。このように、従来の手段は、何れも欠点があった
。

上述のように、メタリコンによったのでは、表面に多数
のピンホールが生成されている。このピンホールは面積
割合で見ると、全面積の／ないし７０％にも及ぶ２云わ
れている。従来は、このピンホールをろくに塞ごうとも
されなかった。その理由は、メタリコン表面が金属粒子
を粟おこし状に固めたものから成るので、小さな凹凸が
全面にわたって存在することになシ、従ってこの表面を
塗装しても、平滑にすることは容易でないと考えられた
からである。とくに、この表面を粉末塗装をすることは
、全く考えら九々かった。

粉末塗装は、粉末塗料を加熱溶融して付着させ、その後
は冷却するだけで足り、短時間のうちに塗装を終えるこ
とができる。従って、粉末塗装では、液状塗料を用いる
場合のように、硬化するまで長い時間待機する必要がな
いから、一連の製造工程に組み込むことが容易である。

この発明者は、粉末塗装の上述の利点に着目して、粉末
塗料を鉄系金属表面の防蝕に使用することを企てた。と
ころが、実際に鉄系金属表面に粉末塗料を直接塗着した
ところ、防蝕の効果が充分でなく、短時日のうちに、鉄
系金属表面が腐蝕されて塗料層が剥がれることを認めた
。また、鉄系金属表面にメタリコンを施し、その上に粉
末塗料を塗着したときも同様でろつへ。

この発明者は、メタリコンを施した鉄系金属表向に特殊
な下塗剤を塗布し、その下塗剤を硬化させてから、その
上に粉末塗装することを試みた。

ここで、特殊な下塗剤とは、高温硬化性の樹脂を含み、
これを有機溶剤に溶解して溶液としたものであって、有
機溶剤は樹脂の硬化する゛温度よりも低い沸点を持つよ
うにしたものである。従って、この下塗剤は、液状で塗
布され、加熱されるとまず浴剤が揮散し、その後に硬化
するに至る特性を持っている。この発明者は、このよう
な下ｍ則を用いて塗膜を形成すると、こうして得られた
塗装品は、これを永く屋外に曝らしても、塗膜がそのま
ま永く鉄系金属の表面上に留まり、鉄系金属表面が永く
腐蝕されないことを見出した。また、メタリコンの材料
としては、亜鉛、アルミニウム又はそれらの合金が適し
てｈることを見出した。この発明は、このような知見に
基づいてなされたものである。

また、この発明者は、鉄系金属表面にメタリコンを施す
前に、鉄系金属表面を研削し、新たに粗面を形成すると
、鉄系金属表面とメタリコンの表面金Ｆ！１４層との付
着が強固となることを認めた。さらに、鉄系金属表面の
研削には、圧縮空気によって固体粒子を吹き伺けて研削
するのが好適であり、そのうちでも、固体粒子としてグ
リッドと呼ばれる鋳鉄製の研削材を吹き付け、＾わゆる
グリッドプラストを行うのが、最も適していることを見
出した。この発明は、こうして完成されたものである。

この発明は、鉄系金属の表面に亜鉛、アルミニウム又は
それらの合金を粒子状で溶射して他の金属層を形成し、
次いで高温硬化性樹脂の有機溶剤溶液を塗布し、加熱し
て溶剤を揮散させてのち樹脂を硬化させ、その徒刑の熱
硬化性又は熱用塑性樹脂の粉末を付着させ、加熱溶融し
て皮膜に形成することを特徴とする、鉄系金属表面の防
蝕方法に関するもの°である。

次に、この発明における各要件を順次詳しく説明する。

まず、鉄系金属としては、鋳鉄、銑鉄のみならず、種々
の鉄合金等、鉄を主体とする金属をすべて用いることが
できる。また、鉄系金属は、その形状の如何を問わない
。すなわち、その形状は板、筒、その他どのようなもの
であってもよい。

上述の鉄系金属の表面は、まずこれに研削材を吹きつけ
て、表面に新たな凹凸を形成する。研削材としては、天
然品と人造品との何れをも用いることができる。天然品
としては、ダイヤモンド、エメリー、スピネル、ザクロ
石等を用いることができ、人造品としては、アルミナ、
炭化けい素、炭化はう素、帆鉄粒子等を用いることがで
きる。

これらのうちでは、鋳鉄粒子すなわちグリッドを用いる
ことが望ましい。研削材を吹き付けるには、圧縮空気を
用いることが望ましい。これら研削材によって作られる
凹凸は、断面における突出の頂と谷との高さの差が、最
高ｊＯミクロン程度、すなわちＲｍａｘｊθミクロンを
標準とするのがよい。

この発明方法では、上述の鉄系金属表面に亜鉛、アルミ
ニウム又はそれらの合金の粒子を溶射して、他の金属の
層を形成する。この場合の合金は、亜鉛合金又はアルミ
ニウム合金であって、例えばダイカストに用いられる亜
鉛合金や、アルミニウムー銅、アルミニウムー銅−けい
素、アルミニウムーけい素等の合金である。亜鉛、アル
ミニウム、それらの合金は、線条の形にして用いられる
。この線条は、ガス又は電気によって加熱溶融され、圧
縮空気又Ｖｉ窒素ガスによって吹きつけられて、鉄系金
属の表面に飼猫せしめられる。この操作は、既に述べた
ように、一般にメタリコンと呼ばれている公知の操作で
ある。この発明では、この公知の操作をそのまま使用す
る。

この発明方法では、メタリコンによって形成された他金
属の層の上に、高温で硬化する特性を持った樹脂の有機
溶剤溶液を塗布する。高温で硬化するとは、り０℃以下
の温度では硬化が進行せず、１００℃前後、さらに具体
的に云えはり０℃以上になって、とくに／−０℃、さら
に好ましくけ７５０℃以上になって、ようやぐ硬化反応
が進行するものを云うのである。また、樹脂は、これを
有機溶剤に溶解して用いる。有機溶剤け、その沸点が、
上記樹脂の硬化進行温度以下のもの、好ましくけその差
が７０℃ないし５０℃、さらに好ましくけ２θ°Ｃない
しダＯ℃のものを用いる。この浴液中には、樹脂の硬化
を促進させるために、硬化剤を含有させる。この樹脂の
硬化によって形成される層は、メタリコンによって形成
された金属層の上にあって、のちに述べる粉末塗装層の
下にあるから、これをプライマ一層又は下塗層と呼ぶこ
とができる。

高ｍ硬化性樹脂の特性をさらに具体的に説明すると、つ
ぎのとおりである。一般Ｋ、熱硬化性樹脂は、その初期
縮合物を加熱すると、硬化する特性を持っている。この
場合の硬化の進行は粘度の上昇として観察される。そこ
ズ、第１図のように、横軸に温度を取り縦軸に樹脂の粘
度を取って、その関係を示すと、熱硬化性樹脂は右上り
の直線Ａ又は曲線Ｂを描く。このうちで、この発明で用
いられる高温硬化性の樹脂は、り・０℃以下では徐々に
しか粘度が上昇しないが、り０℃以上で急激に粘度を上
昇させ、その結果、曲線０のような関係の変化を示すも
のである。ここで急激に粘度を上昇させるとは、例えば
り０℃ないし７．２０℃の間の粘度上昇割合がΔＯ℃な
いしり０℃の間の粘度上昇割合の２倍以上、とくに３倍
以上、好ましくは７倍以上になるようなものを云うので
ある。云いかえると、り０℃を越えたところで、粘度が
急激に上昇し、ココθ℃では（さらに好ましくけ２０θ
℃では）、硬化が完了するような樹脂である。

下塗層を形成する高温硬化性樹脂としてｈ１芳香族のエ
ポキシエステル樹脂、フェノキシ樹脂、アクリル樹脂、
を用いることができる。硬化剤としては、インシアネー
ト系化合物、エポキシ系、その他酸としてトリデシルデ
アシド（ＤＤＡ）を使用することができる。下塗層を形
成する祠料け、上記樹脂と硬化剤の＃１かに有機溶剤を
含み、さらに種々の充填材を含む仁とができる。有機溶
剤としては、キシレン、メチルイソブチルケトン、セロ
ソルブアセテート等を用いることができる。充填材とし
ては、酸化チタン、タルク等を使用することができる。

の塗料の中から例示すれば、東部化成■がらＹＰ−’Ｉ
Ｑ−ＡＳＭＳ１０の商品名で販売されているものが、こ
れに該当している。この塗料は、高温硬化性樹脂として
フェノキシ系樹脂を含んでいると推定され、また硬化剤
としてインシアネート−のデスモジュールＡＰを用いた
ものと推定され、これらをキシレン及びメチルイソブチ
ルケトンに溶解したものである。この塗料は、これを加
熱すると、まず溶剤が揮散し、溶剤を含まない状態で樹
脂の硬化が起るから、形成される皮膜には気泡がなく、
従って、この発明方法を実施するに好都合である。

そのほか、下塗層を形成する高温硬化性樹脂としては、
用土塗料＠）からニトソ＆、２９θ０の名称で販売され
ている一液型エボキシ！　ミス゛コート剤が好適であシ
、また日本油脂側からエビコ墓／θθθの名称で販売さ
れている一液型プライマーが好適である。エトンムコタ
ＱθもエビコＡ／θθθも何れも硬化剤を既に含んでｂ
るものであるから、これに有機溶剤としてシンナーを加
えてこれを塗布する。前者はこれを７１０℃ないし２０
０℃に、後者はこれを７２θ℃ないし／り０℃に何れも
／θないし２０分加熱すると、硬化して気泡のない一様
な下塗層を形成する。

下塗層は、上述のように、溶液の形でメタリコンを施し
た表面全体に付着される。だから、下塗層は、メタリコ
ン表面のピンホールの中までよく浸透する。それと同時
に、下塗層はメタリコン表面の全体にわたって皮膜を形
成することとなる。

従って、下塗層が形成されると、メタリコン表面のピン
ホールはすべて消失する結果となる。また、樹脂溶液に
は、溶剤として有機溶剤を用いているので、溶剤が揮発
しやすい。とくに、沸点が樹脂の硬化が急激に進行する
温度より成る程度低いものを用いると、加熱とともＫま
ず有機溶剤が揮散し、有機溶剤の揮散し終ったあとで樹
脂が硬化することきなる。また、樹脂として、その急激
に硬化の進行する温度が７００℃以上のものを用いると
、樹脂の硬化の際、そこに水分も存在しないこときなる
から、樹脂は全く発泡することなく硬化して、ピンホー
ルの少ないか又は全くない下塗層を形成する仁ととなる
。

この発明方法では、下塗層を形成したのち、その上に粉
末塗料を付着させ、加熱溶融して皮膜とする。この皮膜
形成工程は、粉末塗装と呼ばれる操作を行うものであっ
て、公知のことである。この工程では、粉末塗料として
、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂の粉末を用い、これを
鉄系金属上に付着させるとともに、鉄系金属を加熱して
粉末を溶融し、互い忙融着させて皮膜とするのである。

このとき、溶融して融着されるものは樹脂であるから、
メタリコンの金属粒子とけ違って、粉末の形を全くとど
めない程に充分融着し、従ってピンホールのない皮膜を
形成する。こうして形成される皮膜の下ＫＨ１上述の下
塗層が存在しているから、皮膜は下塗層とよく接着し、
従って全体を強固に被覆することとなる。

このよう圧して粉末塗装を行ったのち、表面にさらに美
麗な光沢を希望するときけ、その上をさらに別の塗料で
上塗シしてもよい。上塗りには、透明なポリウレタン塗
料が適している。

この発明方法は、これを連続して短時間のうちに行うこ
とができるので鉄系金属の表面防蝕方法として連続工程
に組み込む仁とができるという特色とともに、こうして
得られた製品が防蝕性能においてすぐれているという特
色を持っている。このうち、最初の特色を説明すると、
次のとおりである。まず、最初のメタリコンの工程は、
これを連続して短時間のうちに行うことができる。また
、次の下塗層の形成工程は、有機溶剤を用いてこれを揮
散させ、加熱して一樹脂の硬化を促進させるので、これ
も連続して短時間のうちに行うことがでのうちに行うこ
とができる。だから、これらの工程が結合されたこの発
明方法は、全体として連続して短かい時間のうち忙完結
できるものとなる。

次に製品のすぐれている点は、次のように説明される。

まず、鉄系金属の表面にメタリコンによって生じた亜鉛
又はアルミニウム等の金属層が存在しているので、鉄系
金属の表面は錆びにくくなっている。その上に下塗層が
存在し、これが溶液状態で塗布されるから、メタリコン
表面のピンホール内に侵入した上で、溶剤の揮発後に硬
化して皮膜を形成することとなり、従って下塗層はピン
ホールのないものとなっている。さらにその上を粉末塗
装による塗膜が覆ってお）、これが下塗層に強固に接着
して一様な皮膜を形成している。その結果、鉄系金属は
、粉末塗装による塗膜、下塗層、及びメタリコン表面層
の三者によりてピンホールのない状態で被覆されること
となるので、充分な防蝕効果か得られる。

また、上記方法において、研削材を吹きつけて表面に新
たな凹凸を形成すると、メタリコンによって形成された
金属層が鉄系金属表面に形成された凹凸の中に食い込み
、これによって投錨（アンカー）効果が加わるので、メ
タリコンによって形成された金属層と鉄系金属との問が
強固に接続される。従って、製品は一層良好な防蝕効果
を示すこととなる。

この発明方法によって得られた製品は、このように防蝕
効果が大きいので、この発明方法は高欄等、屋外で使用
される構造物を作るに適している。

次に゛実施例及び比較例を挙げて、この発明方法のすぐ
れている所以を具体的に説明する。

実施例／ ３鰭厚の鉄板をグリッドプラストして、表面ニ新たな凹
凸を形成した。グリッドプラストでは、ナｊθ鋳鉄製グ
リッドを用い、鉄板上にＲｍａｘ　６０ミクロンの凹凸
を形成し、表面をホワイトメタル状に仕上げた。次いで
、仁の１忙亜鉛線をガス溶射式のメタリコンによって溶
射し、厚み約７００ミクロンの亜鉛層を形成した。

この亜鉛層の上に下塗層を形成した。下塗層の形成には
、東部化成側社製フェノキシ樹脂（ｙｐ−グθ−ｊ１Ｍ
ダθ）を用いた。この樹脂は、高温硬化性であって、硬
化開始温度が７２θ℃〜／！？０”Ｃである。下塗剤と
しては、上記フェノキシ樹脂７０重量部（以下、単に部
という）、酸化チタン、２０部、タルク、２０部をセロ
ソルブアセテ−４７０部、キシレンｌＯ部に溶解又は分
散させたのち、これに７０部のデスモジュールＡＰをキ
シ１２２０部ニ溶解させたものを／対／の比率で配合し
て用いた。

下塗剤を塗布後、鉄板の温度を、２．２θ℃まで上昇さ
せたところ、その初期の段階でセロソルブアセテート等
の溶剤はすべて揮散した。、２２０℃に７θ分間保持し
、上記樹脂を硬化させた。

引□き続いて、その上に、ポリエステル系の粉末塗料を
静を気力により付着させ、さらに２θＯ℃に２０分間保
持して、粉末を溶融し皮膜とした。

こうして連続して、７時間足らずの間に防蝕処理を完結
することができた。

こうして得られた鉄板は、これにｊ％塩水を５００時間
噴霧して接触させたが塗膜の剥離がなく、また鉄板が腐
蝕を受けないと認められた。

比較例／ この比較例では、下塗剤として高温硬化性樹脂の代わり
に常温硬化性樹脂を用い、硬化に長時間を費した以外は
、実施例／と全く同様に処理した。

樹脂としては、東部化成社のエボ）　−）　ＹＤ−０／
／を用いた。この樹脂３０部に酸化チタン、２０部、タ
ルク、２０＠を配合し、これをメチルイソブチルケトン
１０部、キシレン、２０部に溶解した。これにさらにア
ミン系硬化剤Ｇ　７／Ｊを２θ部、キシレン３０部を加
えて、これを下塗剤とした。くの下塗剤は常温硬化性で
あったので、２０℃で２日間放置して硬化させた。その
ため、この方法は連続工程の一部に組み込むことができ
ない。

こうして下塗層を形成したのち、実施例／と全く同様に
処理して製品とした。この製品は、粉末塗装の外層中に
多数の気泡を生成していた。この気泡は、下塗剤中に含
まれていた溶剤又は空気中の水分によるものと推定され
た。

この製品に実施例／と同様に塩水を噴霧してテストした
ところ、ｊ００時間で塗膜が浮き上シ、剥離する結果と
なった。従って、この製品は防蝕効果が不充分と認めら
れた。

比較例コ この比較例では、比較例／と同様に処理したが、下塗剤
が常温硬化性であるに拘らず、この比較例ではこれを加
熱して硬化を促進させた点が異なっている。

下塗剤の硬化促進は、次のようにして行った。

まず、比較例／の下塗剤を塗布したのち、これを常温に
、２０分間放置し、その後ｇｏ℃に３０分間保持して、
加熱による硬化促進を試みた。その結果、下塗層中に多
数の気泡の生成、を見た。これは、加熱によって樹脂が
硬化を促進され、粘度を上昇させたが、その中Ｋまだ溶
剤が包蔵されていたので、これが樹脂中で気化したため
と推定された。

その後、比較例／と同様にして粉末塗装を行い、こうし
て製品とした。この製品について、比較例／Ｌ同様にし
て塩水テストをしたところ、６０部時間で鉄板表面が錆
び、塗膜が浮き上り、剥離した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明において用いられる高温硬化性樹脂
の粘度特性を模型的に示したものである。 −４二 手続補正書 昭和５２年　２月　２６日 特許庁　　　長　　　　官　　殿 １、　事件の表示 昭和　５２年　特　　　詐　願第　　タｙｌｌ／１　号
２、発明の名称 鉄系金属表面の防蝕方法 ４、代理人 ｊ、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 Δ、補正の内容 ＋１１　　明細書第３頁ｇ行に１ 「面積割合で見ると、全面積の」 とある金、 ［容積割合で見ると、全容積のＪ と訂正する。 （２）同第１Ｏ頁／−？行に１ 「エステル」 とあるを、削除する。 （３）同第１Ｏ頁／ｊ行に１ 「トリデシルデアシド」 とあるを、 「／、１０デカンジカルボン酸（ドデカンニ酸）」 と訂正する。 （４）′同第７．２頁２行及びダ行に、「塗料」 とあるを、いずれも、 「樹脂Ｊ と訂正する。 （５）同第１．２頁ｊ及び２行に、 「含んでいると推定され、」 とあるを、 「ベースとしたものである。」 と訂正する。 （６）同第７２頁２及び２行に、 「用いたものと推定され、これらをキシレン」とあるを
、 ［用いるのが好ましい。これらはキシレン」と訂正する
。 （７）同第７．２頁２行に、 「したものである。」 とあるを、 「して塗料として用いる。」 と訂正する。 （８）同第１２頁２行に、 「５００時間」 とあるを、 「７５００時間」 と訂正する。 以　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／、鉄系金属の表面に亜鉛、アルミニウム又はそれらの
   合金を粒子状で溶射して他の金属層を形成し、次いで高
   温硬化性樹脂の有機溶剤溶液を塗布し、加熱して溶剤を
   揮散させてのち樹脂を硬化させ、その徒刑の熱硬化性又
   は熱可塑性樹脂の粉末を付着させ、加熱浴融して皮膜に
   形成することを特徴とする、鉄系金属表面の防蝕方法。 ２、鉄系金属の表面に研削材を吹き付けて、表面に新た
   な凹凸を形成し、その上に上記亜鉛、アルミニウム、又
   はそれらの合金を溶射する、特許請求の範囲第１項に記
   載する鉄系金属表面の防蝕方法。