JPS5916835B2 - 鉄鋼構造物の塗装方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明な鉄鋼構造物の塗装方法に係レ、更に詳しくは−
２０℃〜＋ ５℃という低温下でも硬化性５ を有する
二液型塗料による鉄鋼構造物の塗装方法に関するもので
ある。

近年、陸上構造物、海洋構築物、中でもプラント、パイ
プライン等の大型鉄鋼構造物の防食保護に、エポキシ系
の塗料を塗装する重防食塗装がほ’０ どこされ、多く
の実積を挙げている。

しかし工業期間等の関係で塗装が厳寒期になつたわ、寒
冷地での塗装を余儀なくされることが多々ある。従来、
５℃以下の低温雰囲気下では、塗装を行わないのが常識
であつた。その理由は、低温雰囲気下では、ｉ５重防食
塗装に多く使用されるエポキシ−ポリアミン系、あるい
はエポキシ−ポリアミド系の二液型塗料は硬化が遅く、
実用上要求される２４時間以内に、たとえば人間が塗膜
の上を歩行しても障害のない程度に硬化することが困難
であるためであ■０ つた。一方、５℃の程度の温度で
も硬化するエポキシ系の塗料としてアルカノールアミン
変性エポキシ樹脂とポリイソシアネートを用いた組成物
が知られている。

しかし従来より知られているアルカノ３５−ルアミン変
性エポキシ樹脂／ポリイソシアネート組成物はその中の
不揮発分含有率が低く、せいぜい６０重量％までで、重
防食塗装として要求される１００ミクロン以上の膜厚を
１回の塗装で形成することひ困難であつた。また、不揮
発分が６０重量％以下と低いため、低温雰囲気での溶剤
の揮散が遅いことから塗膜中に溶剤が残存し、塗膜の付
着力の低下、耐水性の劣化等の欠点が生じていた。さら
に、従来のアルカノールアミン変性エポキシ樹脂／ポリ
イソシアネート組成物を不揮発分７０重量％以上に高め
て塗装を行うと、組成物の粘度が高くなり、エアレスス
プレー、またはハケぬ）等の簡便な方法で塗装ができず
、二液性スプレー装置のような特殊で大がかジな装置に
より塗装を行わなければならなかつた。このため、防食
性のすぐれた塗料を低温雰囲気下で簡便に塗装できる方
法の開発が強く望まれていた。本発明者らは以上の問題
点をすべて解決すべく、鋭意研究の結果本発明をなした
ものであつて、その要旨とするところは−２０℃〜＋５
℃の低温雰囲気下で鉄鋼構造物を塗装するに際して、主
成分である下記成分、即ち（４）分子量６５０以下の、
アルカノールアミン変性エポキシ樹脂（８）２，２１−
または２，４１−または、４，４１−ジイソシアネート
ジフエニルメタンまたはこれらの変性物。

を使用し、上記成分（Ａ）卦よび（８）の混合比を水酸
基：イソシアネート基の当量比で表わして１：０．５〜
１．５とし、塗装時の不揮発分を７０重量％以上とした
二液型塗料を用い１００ミクロン以上の膜厚を１回の塗
装で形成することからなる鉄鋼構造物の塗装方法にある
。

さらに鉄鋼構造物がシーバース、海底油田掘削リグ、岸
壁クレーン、海土橋のような海水飛沫あるいは海塩粒子
にさらされる海洋構築物を塗装するに当つては、前記二
液型塗料を塗装する前にプライマーとして無機ジンクプ
ライマーを塗装する鉄鋼構造物の塗装方法にある。．以
下に本発明を詳細に説明する。まず、二液型塗料として
はビヒクルが４アルカノールアミン変性エポキシ樹脂、
（Ｂ）２，２′−または２，４′または４，４′−ジイ
ソシアネートジフエニルメタンまたはこれらの変性物を
主成分とする二液型塗料であり、成分６のアルカノール
アミン変性エポキシ樹脂は分子量が６５０以下のものを
使用する。

分子量が′６５０を超えると塗料の粘度が急上昇し、特
に−２『Ｃ〜＋５℃の低温雰囲気下で、不揮発分を７０
重量％以上としたときエアレススプレー、または・・ケ
等の簡便な方法で塗装が行えなくなる。変性に使用する
アルカノールアミンはアルカノール基の炭素数が２〜４
のものが使用でき、特にジエタノールアミン、ジイソプ
ロパノールアミンで変性したものは海洋構造物への塗装
に好適に使用できる。

エポキシ樹脂としては、エビクロルヒドリンービスフエ
ノールＡエーテル型、ノボラツク型その他脂環式樹脂等
通常市販されているエポキシ樹脂のうち分子量の適する
範囲のものが使用できる。アルカノールアミン変性エポ
キシ樹脂を作るに当つてのアルカノールアミンとエポキ
シ樹脂との反応は、メチルイソブチルケトン、キシレン
、トルエン等の溶剤にエポキシ樹脂を溶解し、６０℃〜
１００℃の温度で１〜３時間アルカノールアミンと反応
させることで得られる。次に成分（８）として、２，２
１−または、２，４１−または、４，４１−ジイソシア
ネートジフエニルメタン（以下これらを総称してＭＤＩ
という）またはこれらの変性物（以下変性ＭＤＩという
）を用いる。

上記ＭＤまたは変性ＭＤＩを用いると、−２『Ｃ〜＋５
℃という低温でも短時間で充分な硬化が得られる。この
ＭＤＩまたは変性ＭＤＩ以外のポリイソシアネートたと
えばトリレンジイソシアネートまたはその変性物では上
記アルカノールアミン変性エポキシ樹脂と組み合せても
、上記低温での硬化が遅く、実用に供し得ないことが判
つた。変性ＭＤＩとしてはＭＤＩとトリメチロールプロ
パンとのアダクト等が好ましく使用できる。前記アルカ
ノールアミン変性エポクシ樹脂をＭＤＩまたは変性ＭＤ
との混合比は水酸基：イソシアネート基の当量比で表わ
して１：０．５〜１．５の範囲で混合して使用する。

この範囲外では硬化が遅いか、あるいは、形成した塗膜
の性能特に防食性、耐水性、耐屈曲性等が劣化する等の
欠点が生じる。本発明方法に使用する二液型塗料には、
顔料、充填剤、添加剤等を適宜添加して使用することが
できる。

先ず、顔料としては通常の塗料に使用される、酸化チタ
ン、酸化鉄黒、酸化鉄黄、ベンガラ等の無機顔料のほか
、有機系顔料も問題なく使用できる。その他バライト、
炭酸カルシウム、クレ一、訃よびタルク等の通常の充填
剤も使用することができ、更に目的に応じて、各種の添
加剤を加えることもできる。たとえば、モルキユライト
４ｐ（栗田工業（社）製）ゼオリスＴ（バイエル社製）
等の吸水剤を使用することは塗料中に含まれる水分を取
り除き、イソシアネート基と水分との反応による炭酸ガ
スの発生を防ぎ、塗膜の発泡防止策として有効である。
また塗膜の強度をあげたり、透水性を少なくするために
ガラスフレークや、フアイバーグラス等を添加すること
もできる。

上記二液型塗料は使用直前に成分Ａと成分Ｂを均一に混
合して、塗装に供するものであるが、塗装に際して二液
型塗料の不揮発分は７０重量％以上にして使用する。

７０重量％未満であれば、溶剤含有率が多くなりすぎ低
温雰囲気下での溶剤揮散速度が遅くなるため、形成され
る塗膜中に溶剤が残存し、塗膜の耐水性、密着性の劣化
を引き起こす。

更に不揮発分が低いと、１回の塗装で１００ミクロン以
上の膜厚を得ることが困難になり、十分な防食効果を期
待することができない。一般に二液型塗料は混合した時
から反応が開始されるため、塗料の可使時間に制限があ
るが、本発明方法に用いる二液型塗料は−２０℃〜＋５
℃の低温雰囲気下で３時間以上の可使時間を有している
。な卦１５℃では１時間半である。重防食塗料として、
形成した二液型塗料の塗膜の膜厚は１００ミクロン以上
であることが必要であり、目的に応じ４００ミクロン程
度まで塗装される。

なお、プライマーを塗装した場合には複合被覆としての
膜厚が５００ミクロン以下であることが望ましい。なお
、１００ミクロン以上の膜厚を形成するために２０〜３
０ミクロンの膜厚を数回塗装することは塗装工程上で不
利であることは当然であり、特に本発明方法のように低
温雰囲気下では１回の塗装で１００ミクロン以上の膜厚
を形成することが是非とも必要でありまた要求される。

本発明においては二液型塗料を塗装するに当つては、サ
ンドブラスト等の処理後、直接鉄鋼構造物に塗装しても
よいが、防食性の点からプライマーを塗装するのが好ま
しい。

プライマーとしてはジンクプライマーを使用するのが望
ましい。特に鉄鋼構造物が、防食性に関してより厳しい
要求がノなされる海洋構築物にあつては、硬化性訃よび
上塗りとの密着性の点から、エチルシリケート、または
アンモニウムシリケート、リチウムシリケート等と金属
亜鉛末とを主成分とする無機系ジンクプライマーをプラ
イマーとして塗装することが必要である。

なぜならば、海洋構築物にあつては塗装後何らかの原因
で塗膜が傷つく場合が多く、このような時に無機ジンク
プライマーが塗装されている場合は、塗膜が傷ついたと
きでさえも錆の発生はなく、十分な防食性が保たれる。
他にエポキシ樹脂、ポリアミド樹脂｝よび金属亜鉛末を
主成分とする有機系ジンクプライマーも使用できる。

これらジンクプライマーは無機系、有機系共にエアレス
スプレー、・・ケ等の方法で塗装されるが、その膜厚は
無機系で５０〜１００ミクロン好ましくは７０〜８０ミ
クロン、有機系で１０〜３０ミクロン、好ましくは１０
〜２０ミクロンである。プライマーは現地塗装されるか
、場合によつては工場塗装される。本発明方法は従来不
可能とされたエアレススプレー、ハケ等の簡便な方法で
−２０℃〜＋５℃の低温雰囲気下で塗装することを可能
にし、更に得られた塗膜が防食性をはじめとする性能が
すぐれたものを与える。

本発明方法は建屋、機械類、貯蔵タンク、橋梁、および
鋼製道路等の陸上構造物、シーバース、海底油田掘削リ
グ、岸壁クレーン類、および海上橋のような海水飛沫あ
るいは海塩粒子にさらされる海洋構築物、更に海水取水
パイプ、天然ガス輸送パイプ、スラリー輸送パイプ等の
内面コーテイング、訃よび土壌埋設管、地上配管、海水
中の配管等の外面コーテイング等種々の用途に適用でき
る。

また従来低温雰囲気下に訃いては、前記のように使用す
る塗料および塗装装置等の問題により、一度塗装したも
のは補修が困難であつたが、本発明方法は前記したよう
な用途における新設はもちろん、補修にも容易に適用で
きる。次に実施例によジ本発明を具体的に説明する。

部および百分率は他に特記せぬ限り重量基準である。実
施例 １ 変性エポキシ樹脂の製造 温度計、撹拌器、還流冷却器をそなえた三つ口フラスコ
にエピコート８１２（シエル石油製エポキシ樹脂）３０
０部とメチルイソブチルケトン１４１．５部を入れ、５
０℃に加熱してメチルイソブチルケトンにエピコート８
１２を完全に溶解させた。

その後ジイソプロパノールアミン２６６部を加え、１０
０℃で２時間反応させて、不揮発分８０％、粘度８ｐｓ
（２５℃）、樹脂の分子量５７０、水酸基当量９５のジ
イソプロパノールアミン変性エポキシ樹脂を得た。二液
型塗料の調整および塗装 上記ジイソプロパノールアミン変性エポキシ樹脂を使用
して下記の配合で塗料を作成した。

水酸基：イソシアネート基の当量比１：１即ち成分（Ａ
）／成分（Ｂ）の重量比１００／６９．０を混合し、均
一に撹拌した。不揮発分は８４．４％で、混合直後の粘
度は１０ｐｓ（２５はＣ）で、−２０℃での粘度は１９
．３ｐｓであつた。次にサンドブラストした１００×２
００×１．６Ｉの鉄板に上記の混合した二液型塗料を−
２０℃でエアレススプレー〔グレイ社製グラコハイドロ
キヤツト使用：圧力比５０：１（二次圧２００ｋｇ曜、
一次圧４１＜９／Ｃｒｌ）〕で塗装した。

得られた塗膜は膜厚１２５μであり、発泡、夕Ｖ等外観
の異常もなかつた。塗膜の性能について他の本実施例、
比較例と共に第１表に示す。実施例 ２ 変性エポキシ樹脂の製造 実施例１と同様の三つロフラスコにチツソノツクス２２
１（チツソ社製エポキシ樹脂）２５２部、メチルイソブ
チルケトン１１５．５部を入れ、５０℃に加熱してチツ
ソノツクス２２１をメチルイソブチルケトンに完全に溶
解させた。

その後ジエタノールアミン２１０部を加え、１００℃で
２時間反応を行い、不揮発分８０％、粘度７ｐｓ（２５
℃）、樹脂の分子量４６０、水酸基当量７７のジエタノ
ールアミン変性エポキシ樹脂を得た。二液型塗料の調整
および塗装実施例１の成分（４）のうちジイソプロパノ
ールアミン変性エポキシ樹脂を上記ジエタノールアミン
変性エポキシ樹脂に替えた以外は実施例１と同様に二液
型塗料を調整した。

即ち成分４／成分（８）の重量比１００／６９０、水酸
基：イソシアネート基の当量比１：０．８１で混合した
。塗料の不揮発分は８４．４％、混合直後の粘度は１０
ｐｓ（２５℃）で、−１０℃での粘度は１３．６ｐｓで
あつた。次にサンドブラストした１００×２００×１．
６の鉄板にカーボジング１１（神東塗料社製）を７５μ
塗装した後、上記二液型塗料を−１０℃で実施例１と同
様にエアレスプレ一により塗装した。得られた塗膜厚は
１１０μであね、発泡、タレ等の異状はなかつ振。塗膜
の性能を第１表に示す。比較例 １変性エポキシ樹脂の
製造 実施例１と同様にしてエピコート１００１（シエル石油
製エポキシ樹脂）９７０部をメチルイソブチルケトン３
０７部に溶解し、その後ジエタノールアミンを２１０部
を加え、１００℃で２時間反応を行い、不揮発分７９．
４％、粘度２６．０ｐｓ（２５゜Ｃ）、樹脂の分子量１
２００、水酸基当量９０のジエタノールアミン変性エポ
キシ樹脂を得た。

二液型塗料の調整および塗装 実施例１の成分４のうち、ジイソプロパノールアミ７変
性エポキシ樹脂を上記ジエタノールアミン変性エポキシ
樹脂に替えて成分（４）を調整したが、高粘度で塗料化
できなかつた。

そこでキシレン／メチルイソブチルケトン＝１／１の混
合溶剤で稀釈し、成分＾）の不揮発分を５０％に調整し
た。稀釈した成分（Ａ）／成分Ａ３）の重量比２１６．
３／６９．０即ち水酸基：イソシアネート基の当量比１
：０．９５で混合し、均一に撹拌した。塗料の不揮発分
は５９．７０１）であつた。混合直後の粘度は１３．６
ｐｓ（２５７Ｃ）で−１０℃では１８．７ｐｓであつた
。次に実施例２と同様サンドブラストし、カーボジンク
１１を塗装した１００×２００×１．６１００１の鉄板
に上記二液型塗料を−１０℃でエアレススプレーで塗装
した。得られた塗膜は７３μであつたが、外観はタレが
生じた。塗膜の性能を第１表に示す。比較例 ２ エポキシ−ポリアミン塗料の調整 従来よジ重防食塗料として使用されているエポキシ−ポ
リアミン塗料を次の配合により調整した。

実施例２と同様、サンドブラストし、カーボジンク１１
を７５μ塗装した１００×２００×１．６Ｉの鉄板に第
１成分／第２成分の重量比５２．５／４１５で混合した
上記エポキシ−ポリアミン系塗料を−１０℃でエアレス
スプレーにより塗装した。しかし、−１０℃では硬化が
遅く、歩行可能な程度まで硬化するのに８４時間を要し
た。塗膜性能を第１表に示す。比較例 ３ 二液型塗料の調整および塗装 実施例１で作成した成分（４）と成分（８）を水酸基：
イソシアネート基の当量比１：１．６即ち成分（Ａ）／
成分Ｇ３）の重量比１００／１１０を混合し、均一に攪
拌した。

不揮発分は８６．７（Ｆ６で、混合直後の粘度は８ｐｓ
（２５℃）で、−２０℃での粘度は１９．３ｐｓであつ
た。次にサンドブラストした１００×２００Ｘ１．６鵬
の鉄板に上記の混合した二液型塗料を−２『Ｃでエアレ
ススプレー〔グレイ社製グラコハイドロキヤツト使用：
圧力比５０：１（二次圧２００ｋｇ／ＣｒｌＬｌ一次圧
４ｋｇ／ｄ）〕で塗装した。

得られた塗膜は膜厚１２８μであつた。塗膜の性能につ
いて第１表に示す。比較例 ４ 実施例１で作成した成分（４）と成分０３）を水酸基：
イソシアネート基の当量比１：０，４即ち成分（Ａ）／
成分［Ｆ］）の重量比１００／２８を混合し、均一に攪
拌した。

不揮発分は８２．８（ｆｌで、混合直後の粘度は１７ｐ
ｓ（２５℃）で、−２０℃での粘度は４０ｐｓであつた
。次にサンドブラストした１００×２００Ｘ１．６？の
鉄板に上記の混合した二液型塗料を−２０′Ｃでエアレ
ススプレー〔グレイ社製グラコハイドロキヤツト使用：
圧力比５０：１（二次圧２００ｋｇ／（−ｄ、一次圧４
ｋｇ／ｄ）〕で塗装した。

得られた塗膜は膜厚１２０μであつた。塗膜の性能につ
いて第１表に示す。比較例 ５ 変性エポキシ樹脂の製造 温度計、撹拌器、還流冷却器をそなえた三つ口フラスコ
にアラルダイトＧＹ−２６０（チバガイギ一製エポキシ
樹脂）３００部とメチルイソブチルケトン１４１．５部
を入れ、５０℃に加熱してメチルインブチルケトンにア
ラルダイトＧＹ−２６０を完全に溶解させた。

その後ジイソプロパノールアミン２６６部を加え、１０
０℃で２時間反応させて、不揮発分８００１）、粘度５
３０ｐｓ（２５゜Ｃ）、樹脂の分子量５９０、水酸基当
量９５のジイソプロパノールアミン変性エポキシ樹脂を
得た。二液型塗料の調整卦よび塗装上記ジイソプロパノ
ールアミン変性エポキシ樹脂を使用して下記の配合で塗
料を作成した。

水酸基：イソシアネート基の当量比１：１即ち成分（４
）／成分０３）の電量比１００／５５を混合し、均一に
攪拌した。不揮発分は６７％で、混合直後 Ｃの粘度は
１３ｐｓ（２５分Ｃ）で、−２０℃での粘度は２２ｐｓ
であつた。次にサンドブラストした１００×２００×１
．６Ｉの鉄板に上記の混合した二液型塗料を−２０℃で
エアレススプレー〔グレイ社製グラコハイドロ こキヤ
ツト使用：圧力比５０：１（二次圧２００ｋｇ／ｄ、一
次圧４ｋｇ／ｄ）〕で塗装した。

得られた塗膜は膜厚７０μであつた。塗膜の性能につい
て第１表に示す。比較例 ６ 変性エポキシ樹脂の製造 温度計、撹拌器、還流冷却器をそなえた三つ口フラスコ
にエピコート８１９（シエル石油製エポキシ樹脂）２５
０部とメチルイソブチルケトン１７８部を入れ、５０℃
に加熱してメチルイソブ ４チルケトンにエピコート８
１９を完全に溶解させた。

その後ジイソプロパノールアミン２１２部を加え、１０
０℃で２時間反応させて、不揮発分７２％、粘度１５ｐ
ｓ（２５℃）、樹脂の分子量７００１水酸基当量１３５
のジイソプロパノールアミン変性エポキシ樹脂を得た。
二液型塗料の調整および塗装 上記ジイソプロパノールアミン変性エポキシ樹脂を使用
して下記の配合で塗料を作成した。

水酸基：イソシアネート基の当量比１：１即ち成分（Ａ
）／成分１）の重量比１００／４９を混合し、均一に撹
拌した。不揮発分は７６．２％で、混合直後の粘度は２
８ｐｓ（２５はＣ）で、−２０℃での粘度は８１ｐｓで
あつた。次にサンドブラストした１００×２００×１．
６Ｉの鉄板に上記の混合した二液型塗料を−２０℃でエ
アレススブレ一〔グレイ社製グラコハイドロキヤツト使
用：圧力比５０：１（二次圧２００ｋｇ／ｄ、一次圧４
ｋ９／ＣＴｉｌ）〕で塗装した。

得られた塗膜は膜厚１００μであつた。塗膜の性能につ
いて第１表に示す。な｝、第１表に示される塗膜性能は
各上塗り塗料、塗装後それぞれの塗装温度で７日間放置
後、各試験を行つた。

同表に示すように本発明方法により得られる塗膜はいず
れも低温雰囲気下において、高不揮発分であつても、簡
便な方法で塗装することができ、かつ塗膜の性能がすぐ
れている。一方比較例１ではアルカノールアミン変性エ
ポキシ樹脂の分子量が大きすぎ、かつ不揮発分の量が少
ないため十分な膜厚が得られず、防食性、物理性能共に
劣るものである。比較例２では、通常のエポキシ樹脂を
用いたため歩行可能な程度まで８４時間を要するように
低温下での硬化が遅く、１週間後の試験では、完全な硬
化に至つていないため、その防食性、耐湿性等が劣り、
実用に耐えられなかつた。比較例３ではイソシアネート
分が多過ぎるため塗膜が脆く物理強度が弱くなつている
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ −２０℃〜＋５℃の低温雰囲気下で鉄鋼構造物を塗
   装するさいして、主成分である下記成分ＡとＢとの混合
   比を水酸基：イソシアネート基の当量比で表わして１：
   ０．５〜１．５とし、かつ塗装時の不揮発分含有率を７
   ０重量％以上とした二液型塗料を用い、１００ミクロン
   以上の膜厚を１回の塗装で形成することを特徴とする鉄
   鋼構造物の塗装方法。 成分Ａ：分子量６５０以下のアルカノールアミン変性エ
   ポキシ樹脂。 成分Ｂ：２，２＾１−または２，４＾１−または４，４
   ＾１−ジイソシアネートジフェニルメタンまたはこれら
   の変性物。 ２ 二液型塗料を塗装する前にプライマーとして無機ジ
   ンクプライマーを塗装する特許請求の範囲第１項記載の
   鉄鋼構造物の塗装方法。 ３ アルカノールアミン変性エポキシ樹脂がジエタノー
   ルアミンまたはジイソプロパノールアミンで変性したエ
   ポキシ樹脂であり、上記二液型塗料をエアレススプレー
   、またはハケで塗装する特許請求の範囲第１項または第
   ２項記載の鉄鋼構造物の塗装方法。