JPS6034588B2 - 鋼板前処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鋼板の前処理方法に関するものである。

船舶、橋梁、タンク、プラント等の大形鋼構造物の前処
理方法の一つとしてジソクリッチ系ショッププラィマー
が塗装されることが多い。ジンクリッチ系ショッププラ
ィマーは亜鉛末の犠牲陽極作用によって鋼板の腐食を防
止するものであってこのために乾燥塗膜中には６５〜９
５重量％の亜鉛末が配合され、亜鉛末粒子が相互に接触
し、しかも亜鉛末粒子と鋼板が短絡された状態にあるこ
とが必須条件である。すなわち、乾燥塗膜中の亜鉛末粒
子が６５重量％以上の場合には図−１に示す様に亜鉛末
相互の薮触率が高く、鋼板素地とも短絡された状態で塗
膜を形成するのですぐれた防食性が得られる。

しかし反面この種のショッププラィマーを塗装した鋼板
を溶接した場合、亜鉛がガス化して溶接部にビットやブ
ローホール等の溶接欠陥を発生しやすく溶接強度に悪影
響を及ぼすことがある。またガス切断、溶酸、歪み取り
等の熱加工の際に亜鉛ヒュームの発生が多く、労働安全
衛生上好ましくない。しかもこの様な亜鉛末含有量の多
いショッププラィマ−は活性が強く油性系塗料やアルキ
ド系塗料を上塗した場合、層間付着不良を起す原因にな
り、いわゆる白さびが発生して電子写真罫書を行う際の
障害になったり、二次下地処理工数の増大を招くなどの
不都合が多い。

そこでこのようなジンクリツチブライマ−の欠点をなく
すために単に亜鉛末のみの含有量を少なくし、ビヒクル
分を増やして亜鉛末含有量を６５重量％以下にすると、
図一２に示すように亜鉛末粒子の相互の接触率が低下し
、しかもビヒクル自体の電気抵抗が大きくなるため塗膜
の通電性が低下し、塗膜中の亜鉛末が防食に有効に利用
されず、長期の防食性に欠ける。

そこで本発明者等は乾燥塗膜中の亜鉛末含有量を６５％
未満にしても防食性を損うことなく、前述のジンクリッ
チ系ショップブライマーの欠点を改良するため種々検討
したところ、亜鉛末に他の顔料を併用せしめ、その併用
顔料の選び方により塗腰中の空隙率を適宜高めることが
でき、その結果亜鉛末の含有量を低くしても亜鉛末を有
効に働かすことが可能となって、実用上充分な防食性を
発揮し、前述のジンクリッチ系ショッププライマーの欠
点が改良できることを見出した。

通常のジンクリッチベィント塗膿中には多少の空隙が存
在することは公知の事実である。

例えば同一粒蓬の球状亜鉛末を六方型最密充填しても空
隙率は２６％をこえることはなく、通常用いられている
ジンクリッチベィントでは大４・粒子の亜鉛末が混在し
、さらに、この顔料をビヒクルで結合しているので空隙
率はさらに少なくなってわずかである。また、空隙率を
上げるために発泡剤を用いてもそれ自体有害成分である
ことが多く、また粗大気泡を形成しやすく防食性が低下
しやすい。

また、ダストコートを行ない空隙率を上げても付着不良
などの欠点が大きいので好ましくない。結局実用上有効
な空隙は、亜鉛末と亜鉛末以外の顔料との併用によって
形成したものが最も有効であり、亜鉛末含有量を２０〜
６５重量％に低減させしかも前記欠陥を解消するために
は空隙率を３３〜６６％にす必要があることが判明した
。

さらに、本発明者等は乾燥塗膜中の空隙率を３３〜６６
％（体積比）とする方法について種々検討したところ、
空隙形成には亜鉛末と亜鉛末以外の顔料との粒子の大き
さが関与していることが判明し、具体的には亜鉛末以外
の顔料として亜鉛末よりも大きい粒径のものを用いれば
空隙率を大きくすることができ、さらに詳細には、亜鉛
末〔ｑとして平均粒径が１〜１５仏のほぼ球形のものを
用いた場合は亜鉛末以外の顔料｛Ｄ）として亜鉛末｛Ｃ
ーの１．５倍以上の粒径をもつものを使用すればよく、
また平均長径が５〜３０仏の偏平状の亜鉛末（Ｃ｝を用
いた場合は亜鉛末以外の顔料■としてはそれよりも５仏
以上大きい粒径のものを使用すればその目的が蓬せられ
ることを究明した。

そして、この亜鉛末以外の顔料（功の大きさは、併用す
る亜鉛末｛ｑの大きさと関連するものであるが、かかる
条件を満足する大きさの顔料‘Ｄ）‘ま亜鉛末以外の顔
料皿中３の重量％以上含まれている必要があり、３の重
量％より少なくなると亜鉛末以外の顔料｛功の粒度分布
と亜鉛末【ｑの粒度分布が近似するか、または亜鉛末【
Ｃ｝よりも細くなるので、本発明の目的とする空隙形成
能が低下するので好ましくない。さらに、亜鉛末として
はほぼ球形のものと偏平状のものとを混合してもよいこ
とは当然である。また、両顔料の混合割合は亜鉛末１０
の重量部あたり、亜鉛末以外の顔料３０〜３０の重量部
である。すなわち、本発明によるショッププラィマーの
特徴は、ビヒクルとして防食性にすぐれたアルキルシリ
ケート加水分解物およびポリビニルプチラールを主成分
としていることおよび、図一３に示すように、亜鉛末以
外の顔料として、亜鉛末に比べて粒径の比較的大きい顔
料を塗膜中に適当量介在させたところにあり、それによ
って単位体積当りでは亜鉛末含有量が従来に比べて少な
いにもかかわらず、亜鉛末相互間の接触率が高まり、亜
鉛末が防食上有効に利用されることにある。

しかも本発明のショッププラィマーは塗膜中の亜鉛末含
有量が６５重量％以下で、また適当な空隙があるため、
熱加工時に亜鉛ガスの発生が少なく、ガスの脱出も容易
となり、従来のジンクリッチ系ショッププラィマ−より
も溶接部にビット、フローホールのような溶接欠陥を発
生することが少なく溶接性にすぐれ、また、ガス切断、
溶接、歪取り等の熱加工時の亜鉛ヒュームの発生量が少
ないので労働安全衛生の面からも好ましい。さらに適量
の亜鉛末が配合されているので塗膜に導電性があり、し
かも従釆のジンクリツチ系ショッププラィマーのように
白さびの発生がないので電子写真罫書性は極めて良好で
ある。また、膜厚が２５ミクロン以下の薄膜で用いられ
るため亜鉛末が少なく、上塗塗料ビヒクルと亜鉛の反応
性が低められるとともに塗膜中に空隙が形成されている
ため上塗塗料との付着の足がかりできて油性塗料やアル
キド系塗料を上塗りした場合の層間付着性がすぐれてい
る。また、本発明者らは、ビヒクルにェポキシ樹脂、塩
化ビニル・酢酸ビニル共重合樹脂等の有機系樹脂を単独
で使用して検討したが、この場合は、防食性がいずれも
不良で、しかもショッププラィマーの中の有機成分が多
いため、溶援時のビット、ブローホールが多く発生し、
好ましい結果を得ることができなかった。

すなわち、本発明の意図するところは、通常のさび落し
処理を施した鋼板素地に、（１）アルキルシリケートの
加水分解物の１００重量部あたり、ポリビニルプチラー
ル‘Ｂーを３〜３０重量部加えてなるビヒクル成分と（
０）亜鉛末‘Ｃ｝１０の重量部あたり、亜鉛末■以外の
顔料■を３０〜３０の重量部混合してなる顔料成分とを
、亜鉛末【ｑの含有量が乾燥塗膜中で２０〜６５重量％
になるように混合せしめ、かつ、亜鉛末（Ｃ｝以外の顔
料皿中には亜鉛末にーよりも大きい粒径のものを３血重
量％以上含有していることを要件としたショッププラィ
マーを、乾燥膜厚２５仏以下に塗装し、乾燥塗膜中の空
隙率を体積比で３３〜６６％とすることを特徴とする鋼
板前処理方法に関するものである。

本発明で述べる空隙率とは次式で計算されるものである
。

空隙率（％）＝三三ＸＩ。

〇Ａは（塗付面積）×（計測膜厚）である。

Ｂは（計測塗膜重量）÷（ショッププラィマー固形分の
密度）本発明のショッププラィマーに用いられるアルキ
ルシリケートとしては、エチルシリケート、プロピルシ
リケート、プチルシリケート等が挙げられ、そのうちエ
チルシリケートが最も好ましい。

アルキルシリケートの加水分解はアルコール溶液中で鍵
酸などの通常の触媒下で水を加えて得られるもので加水
分解率で６０〜１００％が望ましい。また、実用上の塗
膜物性、塗装作業性を得る目的でポリビニルブチラーゼ
を併用する。その量はアルキルシリケートの加水分解物
１０の重量部に対して３〜３の重量部、望ましくは５〜
２の重量部である。ポリビニルブチラールの量がこれよ
り多い場合は、溶接時にガスの発生が多くなり、ビット
などの溶接欠陥が多く好ましくなく、少なくなると塗膜
物性などが低下する。本発明のショッププラィマーに用
いられる亜鉛末は通常のジンクリッチ系ショッププラィ
マ−に使用される平均粒径１〜１５ミクロンのほぼ球状
粒子および／または平均長径５〜３０ミクロンの偏平状
粒からなるものが挙げられる。

亜鉛末の配量は乾燥塗膜中２０〜６５重量％が通し、好
ましくは２５〜５１重量％である。亜鉛末量が６５重量
％より多くなると防食性は良くなるが、溶接欠陥が出易
くなり、亜鉛ヒュームの発生量が多くなり、また、白さ
びの発生により電子写真罫書性が悪くなり、さらに、油
性系塗料やアルキド系塗料との層間付着性が悪くなる。
亜鉛含有量が２の重量％より少なくなると防食性が極端
に悪くなり実用上問題がある。本発明のショッププラィ
マーに用いられる亜鉛末以外の顔料血としては通常の防
錆顔料、体質顔料および着色顔料などがあり、例として
は、ステンレス粉、チタン粉、錫粉、アルミニウム粉、
ニッケル粉、マンガン粉、フェロシリコン粉、フェロマ
ンガン粉、アルミニウム亜鉛合金粉、リン酸亜鉛、リン
酸アルミニウム、リン酸カルシウム、ホウ酸カルシウム
、ホウ酸マグネシウム、ホウ酸バリウム、メタホウ酸カ
ルシウム、メタホウ酸バリウム、モリブデン酸亜鉛、モ
リブデン酸カルシウム、ベンガラ、鉄黄、雲母状酸化鉄
、チタン白、ルチル粉、ケィセキ粉、石英粉、酸化クロ
ム、酸化コバルト、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化
アルミニウム、炭酸カルシウム、ケイ酸亜鉛、ケイ酸ア
ルミニウム、ケイ酸カルシウム、タルク、マイカ、長石
等が挙げられる。

これらの亜鉛末と併用して用いる亜鉛末以外の顔料は、
通常塗料に用いられる粒径のものであるが、塗膜中の空
隙率を３３〜６６％形成せしめるためには、適当に大き
い粒子の成分を有すことが必要であり、亜鉛末としてほ
ぼ球状粒子のものを用いた場合は亜鉛末の平均粒蓬の１
．５倍以上、偏平状粒子の亜鉛末を用いた場合は亜鉛末
より５ミクロン以上大きい粒子が望ましい。また亜鉛末
と併用して用いる亜鉛末外の顔料の量は亜鉛末１０の重
量部に対して３０〜３０の重量部が望ましく３の重量部
より少ないときは、亜鉛末を塗膜中２０〜６５重量％に
するに相対的にビヒクル量が多く必要となり、空隙の形
成が困難になる。また３０の重量部より多いときは相対
的にビヒクル量あるいは亜鉛量が少なくなり、防食性が
低下する。本発明におけるショッププラィマ−の塗膜の
空隙率はビヒクルの種類と量、亜鉛末の形状と大きさと
量、併用顔料の種類と大きさと量によって定まるもので
あり、空隙率が３３％より小さいときは亜鉛が有効に働
かず、また６６％より大きくても亜鉛の消耗が早くなり
防食性が維持できない。

本発明のショッププラィマーには通常の塗料に用いられ
る溶剤や、沈降防止剤などの添加剤を用いることができ
る。以下本発明をより詳細に説明するために実施例と試
験例をもって示す。

実施例 １ 上記組成物を容器に入れ、１時間かきまぜ機で均一に混
合した。

これにポリビニルブチラールを１５重量部溶解し塗料液
４５碇部を得た。このものの不揮発分は４０％、エチル
シリケートの加水分解率は約８０％であった。

なお、エチルシリケート加水分解物とポリビニルブチラ
ールとの比率は固形分で前者１００部に対し後者９部で
ある。上言己塗料液と粉とをかきまぜ機で均一になるま
で、よくかきまぜてショッププラィマーを得た。

これをインプロピルアルコールで粘度がイワタカップ（
ＮＫ−２型）で１硯砂、になるように稀釈し、みがき軟
鋼板およびショットブラスト処欧鋼板にェアレス塗装機
を用いて乾燥塗膜が１５ミクロンになるように塗装して
試験を得た。みがき鰍鋼板に塗られた試験板の塗付面積
、膜厚および塗膜重量を測定し、空隙率を求めた。その
他の試験はブラスト処軟鋼板を用いた。なお顔料の粒度
は光透式粒度分布測定器により求め、ショッププラィマ
ーの固形分の密度はショッププラィマー（溶剤含有）の
密度と溶剤分の密度より求めた。以下の実施例および比
較例においても同様に行った。実施例 ２（塗装液） 実施例 ３ （塗料液） 実施例 ４ （塗料液） 実施例 ５ （塗料液） 実施例 ６ （塗料液） 実施例 ７ （塗料液） 比較例 １ （塗料液） 比較例 ２ （塗料液主剤） なお稀釈溶剤はトルェン：メチルエチルケトン＝１：１
（重量比）を用いた。

比較例 ３ 比較例 ４ （塗料液） 試験例 実施例および比較例で得た試験板により、空隙率、溶接
性能、ぱくる防食性能、油性系塗料上塗り付着性能を調
べた。

その結果は表に示すとおりであり、実施例についてはい
ずれもショッププラィマーとしてすぐれた成績を得た。
なお、実施例３については電子写真罫書性能を調べた。

表（注１）キセノン光線を２０ルックス１硯砂間露光し
たときの罫書線の明確さを明視判定した。

（注２）１６肌軟鋼板をＴ字状につき合わせてそれぞれ
の溶接法で溶接したとき、溶接部分５０肌当りに生じる
気泡（ビット）の数を調べる。

（注３）さびの評価はＡＳＴＭ（Ｄ６１０）による。

白化は金属亜鉛が反応して生成するいわゆる白さびの程
度を評価した。（注４）市販の油性さび止塗料を２回塗
り、３ケ月屋外に放置後、上水中に２日間浸し、引上げ
て２時間後、塗膜上から十字をナイフで刻み、セロハン
粘着テープを貼りつけ瞬時に引きはがし、付着を調べた
。

０は塗腰のはがれなし、△は十字沿いにはがれがあり、
×はテープ貼付部分全面のはがれを示す。

【図面の簡単な説明】

図一１は従来のジンクリツチ系ショッププラィマー塗膜
、図一２は亜鉛末有量を６５重量％以下にした場合のシ
ョッププライマー塗膜、図一３は本発明の方法によって
形成せしめた塗膜の各々の断面図。 ■：素地と短絡している亜鉛末、■：素地と短絡してい
ない亜鉛末、■：亜鉛末以外の顔料、函：ビヒクル、〇
：空隙、ａ：膜厚。 第１図 第２図， 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 通常のさび落し処理を施した鋼板素地に、（I）ア
   ルキルシリケートの加水分解物（Ａ）１００重量部あた
   り、ポリビニルブチラール（Ｂ）を３〜３０重量部加え
   てなるビヒクル成分と（II）亜鉛末（Ｃ）１００重量部
   あたり、亜鉛末（Ｃ）以外の顔料（Ｄ）を３０〜３００
   重量部混合してなる顔料成分とを、亜鉛末（Ｃ）の含有
   量が乾燥塗膜中で２０〜６５重量％になるように混合せ
   しめ、かつ、亜鉛末（Ｃ）以外の顔料（Ｄ）中には亜鉛
   末（Ｃ）よりも大きい粒径のものを含有していることを
   要件としたシヨツププライマーを、乾燥膜厚２５μ以下
   に塗装し、乾燥塗膜中の空隙率を体積比で３３〜６６％
   とすることを特徴とする鋼板前処理方法。