JPS6222869A - 導電性塗料組成物 - Google Patents

導電性塗料組成物

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JPS6222869A
JPS6222869A JP61168973A JP16897386A JPS6222869A JP S6222869 A JPS6222869 A JP S6222869A JP 61168973 A JP61168973 A JP 61168973A JP 16897386 A JP16897386 A JP 16897386A JP S6222869 A JPS6222869 A JP S6222869A
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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】 発明の分野 本発明は支持体の上まｆｃは内に導電性被膜または層全
厚えるのに有用な改良した組成物に関する。
元素炭素およびポリマー結合剤または母材を含むこの組
成物は独特の高導電率／低抵抗率の焼成した石炭ベース
コークスの添加によって改良される。
さらに特に、本発明は多くの鉄ベース低炭素鋼構造物ま
たはエレメントによって強化されるコンクリートまたは
その他の建物材料まｆｃに構成部分の保護に有用な組成
物に関する。この組成物はコンクリートまたは建物材料
の外部表面に適用される。本発明はま次これらの組成物
の適用による腐蝕抵抗およびコンクリートまたは七の他
の建物材料の保護の改良方法に関する。本発明はさらに
その結果生じる被覆した構造または材料それ自体に関す
る。
本発明に陰極保護の周知の原理に基づく。
発明の背景 多くの鉄ベースの低炭素鋼およびその他の金属が湿気お
よび空気にさらされる場合それらはさびｔ生じ腐蝕しま
たは劣化することは周知のことである。これらの低炭素
鋼がコンクリートまたはその他の建物材料全強化するた
めに使われる場合、それらはしばしば過酷な気象および
道路の塩または海からの塩水にさらされるようになりこ
れはこの腐蝕を著しく促進し従って強化し次エレメント
または道路の寿命を著しく縮める。フロリダ州の運輸省
は橋床および関連する支持構造物に対する損傷のみで毎
年米国だけで１６０から５００百万ドルまでの修復費用
音強いると見積もっている。
道路のこの劣化の基になる過程は強化用鋼エレメントの
劣化および体積膨張である。この事は次に低炭素鋼内の
鉄（Ｆｅ）の鉄酸化物−−−ざびへの転化音引き起こす
。
潜在的な腐蝕は電解電池の形成によって引き起こされ、
そこでは湿分が存在する場合は鋼強化材の異なる部分は
電解電池の陽極および陰極の双方になることができる。
異なる部位におけるイオン濃度の差異は個々の部位が陰
極であるか陽極であるかｔ決定する。陽極反応生成物（
即ち鉄酸化物）は当初の鋼よりも大きい体積七有するの
で、コンクリート内に大きな内部圧力全厚え、それが亀
裂しそして小片に割れる原因上つくる。
陰極保護はその過程全妨げまたは遅れさせるのに有効だ
と認められる一方法である。それは別個の追加電極（陽
極）全導入しセして総ての鋼強化材が陰極性になるよう
に強制電流全適用し、このようにして鉄酸化物の形成を
防ぐごとを含む。
多くの陰極保護系が知られている。例えは、１９７５年
２月２５日にＰ、、Ｔ、ディ（Ｇａ７　）に発行された
米国特許第５．８６８．３１３号は支持体上に電気絶縁
塗料會適用し続いて絶縁被膜の上に導電性塗料全適用す
ることによる陰極保護系を開示する。直流電圧紫金属支
持体と導電被膜間に次いで適用する。
１９６４年９月１９日発行の米国特許第３．１５）．０
５０号は貯蔵中の単および構成部分に対する陰極保護方
法全開示する。その方法は保護子べぎ金属に対する導電
性ペイントの適用から成る。このペイントは炭素、二酸
化マンガン、塩化アンモニウムおよびＭ＠充填剤および
メチルエチルケトンのような溶剤との懸濁物である。次
いで金属鋼含有樹脂の第２塗料を、続いてペイントまた
はエナメルの仕上塗料を適用する。菫後に直流電圧に４
電性ペイントと金属支持体間に適用する。
桟々の炭素ベース材料金倉■するその他のポリマー組成
物もまた知られている。１９７７年７月１２日Ｊ−Ａ、
サウンダ−ｙ、　（８ａｕｎｄｅｒｓ　）に発行仝れた
米国特許第４，（１３）５，２６５号は黒鉛およびコロ
イド炭素を用いる導電性ペイント組成物全開示する。黒
鉛は湿式粉砕に当てそれに−よって黒鉛金薄い小板に小
さくする。使用するコロイド炭素は２０から５０ミリミ
クロンまでの寸法ｔｌＮする粒子で構成する。最終組成
物（それが適用される物品を含めて）は塗膜に電流會通
丁場合に熱源として使われる。
カーボン含有塗料におけるその他の成果は次のものの中
に見出される： （１１米国特許第３．５０５．２６３号、これはポリマ
ーラテックス結合剤中の微細な焼成石油コークスを開示
する； （２）米国特許第３．４０４．０１９号、これはポリマ
ー組成物中の充填剤または顔料として流動石油コークス
の使用を開示する； （３）米国特許第２．７６０．５９７号、これは場慎よ
っては種々の材料を樹脂基材中に用いる抵抗エレメント
を開示する； （４）米Ｕ％８ｔｆ第４．４７６．２６５号、これは「
黒色炭素質顔料」を含有するポリ（硫化アリーレン）組
成ｗＪを開示する； （５）米国特許第４．４４４，８３７号、これは充填剤
として炭素微粉全台Ｍする塗料または制止型のシラステ
ゾルを開示する； （６）米国特許第３．３９１．１０６号、これは「酸化
した炭素粒子」を使用するフェノール樹脂組成物全開示
する； （７）米国特許第３．６１５，７５４号、これは２から
１０％までの破砕コークスを用いるインキを開示する； （８）米国特許第３，４４４，１８３号、これは耐熱ポ
リマーと炭素粒子の分散体からつくったフィルム形成組
成物を開示する〇 発明の内容 本発明は支持体上または内に導電性層ま７？＋は被膜を
与えるのに有用な改良した組成物に関する。
この組成物は元素炭素およびポリマー母材または結合剤
を含有する。改良は導電性全加材または顔料としてその
性能の点で黒鉛に似ている独特の粉砕された石炭ベース
コークスの使用から成るが黒鉛の使用に関連して生じる
欠点はない。
本発明の組成物中および方法に使われる独特のコークス
はかなりの水準の黒鉛的構造？Ｗする。
この黒鉛化水準はＸ線粉末回折の使用によって最も容易
に認めることができる。さらに特に、Ｍｏ、にα輻射（
λ＝０・７１　、ｔ）ｙ用いてこの材料に対するＥＣの
値または逆のぎ−ク＠（［１０２ぎ−りの）を測定する
場合、その値は７￥１Ｊ２７から約８０まで、そして好
ましくは約２８からｆ］７５までである。甚だ好ましい
具体化におい℃は、本発明の組成物および方法中で使わ
れるコークスは８１０２、Ｆｅ２ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｃ
ｏｏ、　ｘ２ＱおよびＮａ２Ｏ？ｌｌ″含有する。それ
らはコークスの重量の少なくとも約９０％、そして好ま
しくは約９４．５％の炭素含量、およびコークスの重量
の約り、１％から約１．５％までの灰分含量を有する。
灰分中の５）０２　：　”２（１３）０重量対Ｎ量比は
Ｆ１３　：　１から約７＝１までの範囲であり、そして
灰分中のＦｅ２Ｏ２：’Ａｌ２Ｏ３の重量：Ｍ量比は約
１；１から約６；１までである。
最終組成物は結合剤としてポリマー樹脂または母材糸上
使用し、現場で乾燥または硬化させると透水性である。
それらは低炭素鋼およびこれに類するものによって強化
されるコンクリートおよびその他の建物材料に対する陰
極保護塗料として有用である。
本発明はまた強化し九支持体に対する組成物の適用方法
およびその結果生じる被覆された物品に関する。
ポリマーベース塗料中に広い種類の粒子形状および寸法
？Ｉ”ｌｊする広い種類の炭素ベース材料が用いられた
ことが認められるであろう。これらの材料は一般に最終
組成物に導電性全付加するために顔料として用いられた
。しかし、成る種のこれまで認められなかった粉砕され
た石炭ベース焼成コークスが、ポリマー樹脂と組合わせ
て広い可用性の導電塗料に対して改良した樹脂コークス
系を与えるために利用できることが今日発見された。こ
れらの系は鉄ベースの低炭素鋼エレメントまたは構造物
によって強化されるコンクリート道路、構造物およびこ
れに類するものの腐蝕を阻止しまたは妨げそして保存す
るための陰極保護塗料として特に利用性を有する。
上記の背景の項から多くの元素炭素および炭素ベース材
料が導電性添加材または顔料として使われてきたが、良
導電性が必要な場合には、黒鉛がえり抜きの添加材また
は顔料であったことが認められるであろう。
黒鉛はその同素体形態および結晶性構造のために、浴剤
また溶剤／樹脂母材中に配合しそして高導電性および低
抵抗ｋＷする最終組成物を与えることができる。しかし
、黒鉛はいくらかの欠点に悩みこれが塗料に使うことを
むつかしくする；２つのこれらの欠点は全く結晶構造に
関係すると思われこれが黒鉛を導電材料としては高価す
ぎるものとしている。
黒鉛は平面の縮合し九環系中に六角形状に配置される炭
素原子の層から成る元素炭素の同素体形態である。層は
相互に平行に２つの可能な形態、六方晶形または斜方六
面体に積み重なる。この構造は、層内の共有結合（ＳＰ
２異種混合）および層一層配列を結合して保持するファ
ンデルワールス力と共に黒鉛全導電性材料としてそして
潤滑剤として極端に■効ならしめる。
しかし、ポリマー樹脂系中に配合されこれが表面に適用
されそして乾燥または硬化されるときは、系内に配合さ
れる黒鉛は、もしも２表面が摩擦性接触に持ち来らせら
れると容易に第二表面に「移行」しまたはこ丁シ取られ
るであろう。
例えば、もしも黒鉛をアクリルラテックス被膜中に導電
率を備える水準で入れる場合は、生じる被膜は何れの他
の表面とも接触しないように保護されなければならない
。あなたの指で塗布した表面を単に横にこするような摩
擦的接触は、目立つ量で黒鉛があなたの指に移行するこ
とになるに違いない、即ち、黒鉛はあなたの指に「こ丁
り落される」であろう。
この移行性質の結果、黒鉛倉荷組成物で恒久的被覆はで
きない、即ちそれは装飾的または保護的被覆全受容しな
いであろう。上で検討した理由のために、第二被膜は黒
鉛含有材料に接着しないであろう。
＆　リマー組成物中の添加剤としての黒鉛の使用に関連
するいま１つの欠点は黒鉛がある種の硬化触媒、例えば
、過酸化物型全妨害することである。
第四の（そしてしばしば禁止的な）黒鉛に関する欠点は
黒鉛が、他の炭素ベースの導電性添加材と比べた場合、
極めて高価なことである。
これらの欠点、主として「移行Ｊ性質の結果として、こ
の技術ではカーボンブラック、石油ベースコークス、お
よびこれに類するもののような他の型の元素炭素にしば
しば頼った。十分に導電性であるカーざンブラックは極
端に高価であることは認められるであろう；普通の石油
ベースコークスは十分に導電性ではない。
コークスは何機物質の熱分解の結果生じる高度に炭素質
の生成物であると一般に考えられ少なくともその一部分
は炭化過程中に液体または液体−結晶状態を通過してお
りそしてこれは非−黒鉛性炭素から成る。カーボア　（
ｃａｒｂｏｎ　）　、２０　：　５．４４５−４４９頁
（１９８２）全参照のこと、ここに参照して記載する。
ある種のコークスは導電性添加材および顔料として作用
することが可能であり：あるコークスは導電性全厚えな
い。
最も高い導電性の黒鉛より廉価であるのに加えて、導電
性コークスは移行を示さない付加的゛利点’ｋＷする。
しかし、通例のコークスは黒鉛はどには効率的に伝導し
ないので、導′亀性であるコークスは極端に高い顔料；
結合剤比で添加しなければならない。黒鉛と比べた場合
その減じられた原価のために、これらの高水準において
さえコークスは経済的に使うことができる。
しかし、使われる水準に関係なく、通例の導電性コーク
スは黒鉛が提供できる導電率の水準上簡単に達成するこ
とはできなかった。従って、黒鉛がその移行、上塗り性
およびその他の欠点にもかかわらず黒鉛全便わなくては
ならない多くの用途がある。
ある種の独特なコークス材料は黒鉛のものに極めて近い
導電率／抵抗率を示すことができるが、。
普通に黒鉛に関連する硬化性、粘度および原価の欠点が
ないことが驚くことに今日発見された。
この独特のコークス材料は低減された原価で広い範囲の
樹脂および樹脂溶剤系中に改良された導電率全提供する
。その結果生じる組成物は広く種洩の利用性を与える。
さらに、この独特のコークスは一方で著しい導電率を維
持しながら、樹脂系中に他の非炭素質顔料全受容できる
という予想されない付加的利点ｆ：有する。従って、最
終組成物は黒色以外に着色することができる。
本願に記載される水準および比率で使われる場合、本発
明の最終組成物はより高価な黒鉛全便う系とほとんど等
しい導電率／減少した抵抗に！するが、黒鉛に関連する
多くの欠点はない。
上に言及したように、術語「コークス」は、との技術で
一般に使われるように、有機材料の熱分解による多くの
高炭素質生成物を広く称し少なくともその一部分は炭化
過程中に液体または液体−結晶状態を通過しておりそし
てこれは非黒鉛性炭素から成る。しかし、現在の発明の
組成物およ°び方法に適用される術語の「コークス」は
小さなえり抜きのコークスの下位分類を称する。構造的
観点からすれば、ここで使用する「コークス」の術語は
、黒鉛化の実際開始前の黒鉛化しうる炭素の状態、即ち
、熱的活性化によって熱力学的に不安定な非−黒鉛性炭
素が黒鉛への固体状態転移の前と特徴づける。
本発明の実施において…用なコークスは高導電率／低抵
抗を■するコークスでありそしてこの技術で「コークス
」と一般に称する材料のえシ抜きの部分だけ上官Ｃ０そ
れらは石炭ベースの焼成された粉砕された材料である。
本発明の実施に再用なコークスは黒鉛の等級水準の所Ｍ
によって主として区分されこれはポリマー母材中に入れ
たときに高導電率／低抵抗を与えるほど充分高級である
が、こ丁り落ちおよび／または上塗クラ受容できない傾
向を生じるものよりは低い。これらのコークスは成る種
の組成物および方法中で黒鉛の代！ｌｌに使うことがで
き；それらばまた黒鉛と組み合わせて使うこともできる
。それらは七のような環境（黒鉛が使われるぺぎ）にお
いて特にＭ用である、なぜなればそれらは黒鉛全署しく
減じた水準で使うこと全可能にし一方上塗り性および高
められた導電率が許容されるからである。
本発明のコークスを特愼づける最も有効な方法はＸ線粉
末回折による。材料は熱分解黒鉛単色光源全取り付けた
慣用の粉末回折計を使って試験すべきである。Ｆ１５５
　ＫＶおよび１６［１ｍＡで操作する１２ＫＷ回転陽極
発電機のような電源を使うことができる；平均Ｘ線波長
（λ）約０．７１　人２与えるモリブデン陽極（Ｋα輻
射）も使用する。試料はリンデ？　７　（ＬｉｎｃＬｅ
ｍａｎｎ　）の約０．８關直径金■するガラス管中に置
かれる。Ｃ−軸炭素一炭素ｄ間隔およびＣ−軸に沿った
オーダー（Ｏｒｄｅｒｉｎｇ　）の範囲はＩ８Ｃ値を生
じる炭素（００２）ピークの幅から決定する。一般にＥ
Ｃ値が大きい程、オーダーは良い、即ち黒鉛は２００よ
りも犬ぎい範囲のｇｃ　ａを有する。本発明のコークス
は約２７から約８０まで、より好ましくは約２８から約
７５まで、そしてさらに好ましくは約２８から約６５ま
でのＥＣ値２！１″有する。
■用なこの級のコークスは重量で約８０％よりも多い元
素炭素を含■するであろう。本発明の方法で使う好まし
いコークスは重量で約９０％よりも多く、より好ましく
は約９４．５％、そして好ましくは約９５％より多い炭
素含ｔａ−有する。非常に好ましい実施態様においては
、本発明のコークスは重量で約９５．０から約９５．７
５％まで、そしてなおより好ましくは、ｆ１９５．３０
から約９５．４０％までの炭素含ｆｉ［−有する。
本発明に使用する好ましいコークスはコークス材料量の
約０．１から約１．５％筐での灰分含量全■する。さら
により好ましくは天分含量は約０．８０から約１．２５
重量％までの範囲、そして一層好ましくは約１．０から
約１．１５重ｉ％までである。
甚だ好ましい具体化に３いては、灰分中のＳｉＯ２：　
Ｆｅ２Ｏ３のＮ量：重量比は約６＝１から約７：１まで
の範囲、そしてなおより好ましくは約４：１から約６＝
１までであり；極めて好ましい。
具体化においては比率はＦＪ５：１である。これらの具
体化においては、灰分中のＦｅ、ｏ、　：　Ａ１□（１
３）の重ｉ：ｉ量比は約６：１から、ｆ７１：１までの
範囲、そしてなお好ましくは約２＝１である。
本発明に使用する好ましいコークスは灰分中に灰分の重
量に対し約２．５％よｐも少なく、より好ましくはｆｌ
ｌ、０％よりも少なく、そしてさらに一層好ましくはＦ
Ｊｏ、５％よジも少ない水準のｃａｏ　１２含■する。
甚だ好ましい具体化においては灰分の約０．５重量％、
またはコークスの約ｏ、ｏ　ｏ　ｏ　ｏ　ｓ重量％の水
準のＣａＯを含有する。
本発明に使用する好ましいコークスは灰分の重量に対し
に２０　’ｉ約０．７５％よりも少なく、そしてより好
ましくは約０．５％、そして一層好ましくは約０．２５
％の水準で含む。著しく好ましい具体化においては、コ
ークスはに２０　ｉ灰分１童の約０．２０％よりも少な
く、ま友はコークス重量の約０−００００Ｓ％の水準で
含む。
コークスはポリマーベースの結合剤または母材単独と共
に、ま７′ｃは池の炭素ベースの材料金含めてその他の
導電性および非導電性顔料類と組合わせて使うことがで
きる。しかし、好ましい具体化においては、最終塗料組
成物の安定性および上意り性に対する黒鉛の妨害のため
に最終組成物は実質的に黒鉛を含まない。
上記のコークスと組み合わせるのに有用なその他の好適
な材料にはカーボンブラック、石油コー、クス、焼成石
油コークス、流体石油コークス、冶金用コークスから成
る群から選ばれる元素炭素充填材および顔料を含み；有
用な非炭素顔料および添加剤には、非限定的に、亜鉛、
アルミニウム、銅、ニッケル、フェロホスホル、および
これに類するもののような金属および金属性導電性およ
び非導電性材料を含む。
コークスは結合剤としての樹脂または母材系と配合また
はそうでなければ合体される。結合剤の°　選択は主と
して導電性塗料の最終用途によって決まることが認めら
れるであろう。例えば、陰極保護材料として使用すべき
組成物中に使うための結合剤金運ぶ場合、コンクリート
によく液浸するであろう、適用が容易であろう、七して
容易に上塗りができる結合剤全還ぶことが重要であり；
また乾燥固化または硬化をさせる場合、結合剤−コーク
ス組合わせは透水性であることが重要であることが観察
された。仕上った被膜は呼吸しなければならない、即ち
、それは温度および関係湿度が変れば湿分が通過しなけ
れはならない。この事は水がコンクリート内に止まりそ
して陰極保護の効果全灯ち消しそしてコンクリートへの
被膜の接着金妨害することを防ぐ。
本発明の結合剤または結合剤系に対する好ましい樹脂に
はアクリル類、アクリルエマルション類、混合物、およ
びメタクリレート、ポリ酢酸ビニルおよびポリビニルア
セテートアクリルポリマー類を含むアクリルラテックス
ａｋ含む。
特に好ましいのはメチルアクリレート、エチルアクリレ
ート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、
アリルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、イ
ソブチルメタクリレート、およびそれらの混合物から成
る群から選ばれる材料である。典型的材料にはローム　
アンド　ハース（Ｒｏｈｍ　＆　Ｈａａｓ　）によって
製造されるＡ　Ｃ−６４のようなアクリルエマルション
金倉むであろう。
場合によっては粘度全修正する之めにアクリル増粘剤と
して、これもローム　アンド　ハースニヨって製造され
るＲ　Ｍ　５　”、（使うことができる。
好適な通例の結合剤−札浴性溶剤および成分全コークス
結合剤系中に使うことができる。例えば、好適な溶剤、
溶剤配合物または支持体浴剤全便うことができる。溶剤
は、例えは、芳香族および脂肪族炭化水素類、ハロゲン
化芳香族および脂肪族炭化水素類、エステル類、ケトン
類およびアルコール類を含み慣用のアクリルまたはメタ
クリル溶剤系のような七機溶剤が可能である。水もまた
、溶剤、補助溶剤として、またはエマルション系の１つ
または１つ以上の相に対する溶剤とじて用いることがで
きる。
その他の樹脂相容性成分もそれらの技術碓立水準でまた
使うことができ、そして非限定的に、界面活性剤、緩和
剤、湿潤剤またはその他の表面活。
性剤、増粘剤、緩衝剤、中和剤、キレート剤、酸化防止
剤、硬化剤、抗−微生物剤、抗−菌剤、およびこれに類
するもの金含む。
陰極保護として使用が意図される本発明の湿潤（未硬化
の）成分中メチルアクリレート、エテルアクリレート、
メテルメククリレートまたはエチルメタクリレートのよ
うな樹脂ポリマーは湿潤組成物の重量の約５％から約５
０％までの水準で使うことが望ましい。より好ましくは
、樹脂は約１０から約２０重量％までの水準において、
そしてさらにより望ましくは？ＦＪ１０から約１５Ｍ量
％までの水準において使われる。
コークス（特別に本願で定義される）は本発明の好まし
い陰極保護組成物中に湿潤、未硬化組成物ＯＭｆｋのｔ
Ｊｏ、５％から＋Ｆ１３０％までの水準で使われる。よ
り好ましくはコークスは湿潤組成物の約２から約２５％
までの水準で、そしてさらにより好ましくは、約５から
約１５％までの水準で使われる。非常に好ましい具体化
においては、本発明の陰極保護組成ｗＪは湿潤組成物の
重量の約５％から約１０％までの水準でコークスを使う
。
上に記したように、コークスは単独で、または他の炭素
質材料と共に使うことができる。カーざンブラック、石
油コークス、焼成石油コークス、流体石油コークス、冶
金用コークスおよびこれに類するもののような池の元累
戻素を使う場合゛は、好ましい組成物中の全元素炭素は
最終湿潤組成物重量の約５％から１１７５％までを構成
する。この全元素炭素のｆＪ５％から約７５％まで（全
元素炭素の）は本願に記載する独特の粉砕した石炭ベー
スの焼成コークスである。よりヌチましくは、全元素炭
素は約２５％から約６０％までの水準で存在し、それの
約１０％から約２５％までは石炭ベースの焼成コークス
である。
本発明の非常に好ましい陰極保護ｍ酸物は実質的に黒鉛
を含まない、即ち、それらは湿潤組成物の重量の約１０
％よりも少なく、より好ましくは約５％よりも少なく、
そしてさらにより好ましくｔ！Ｆ１１％よりも少ない黒
鉛全使用する。
非常に好ましい具体化において、本発明の陰極保護組成
物は約１０から約２５）ｆｋ％までの脱イオン水；約０
．１から約１０重量％までのヒドロキシエチルセルロー
スおよび／またはアクリル増粘剤のような増粘剤：約Ｄ
％から約５０重量％までの第二炭素ベース顔料または充
填剤；　ｆＪ　Ｏ，０１からｆＪ２．５重ｔｈｔ％まで
のｃ３−　Ｃ１２アルコール；および０．０１％から杓
２．５％までの２−メナレンービス（４−クロロフェノ
ール）のような抗−微生物一抗菌剤全用いる。
そのような好ましい具体化においては、また界面活性剤
または緩和剤も使用する。七のような界面活性剤は湿潤
組成物重量の約０．０２５から約５％までの水準におい
て、セしてより好ましくは約０．０５から約４％までの
水準で使用する。非常に好ましい具体化においては、界
面活性剤は湿潤組成物重量の約１％から約２％までの水
準で使用する。
何れの慣用の相俗性界面活性剤も本発明の陰極保護組成
物中に使うことができる。好ましい界面活性剤にはロー
ム　アンド　ハース　カンパニーによって販売される縮
合したアリールスルホン酸の中性す）　ＩＪウム塩であ
るタモル（ＴＡＭＯＴ、＋　）　ＳＮ上含む。
好ましい組成物は約５０から約８０％までの全固形物、
そしてなおより好ましくは約７０から約７５％までの全
固形物であり、そして好ましくは約６０００から約４５
００　ｃｐｓまでの粘度ｋＷ−ｊる。そのような組合わ
せは適用が容易でありそしてコンクリートおよびこれに
類するものに対して優れた接着力を証する最終生成′＠
を与える。
好ましい組成物は、非導電性表面に、乾燥または硬化後
に１０ミルの塗布厚ｇｔ−生じる割合で適用する場合、
１インチの距離ｔ＠切って直流上適用しそして点から点
までを測ったときに、平方単位につぎ約２０オームより
も少ない抵抗を示し、そしてさらにより好ましくは平方
単位につぎ約１０から約１５オームまでの範囲の抵抗會
示す。
ここで使用する術語オーム／平方または平方につぎオー
ムは何らか実際の平方単位についてのオ−ムを意味する
。即ち、均一厚さの塗膜が試験さ、れる場合、Ａ点から
Ｂ点までの直流に対する抵抗、（ｔ）、は正方形の幅、
（Ｗ）、点間の距離、（ｄ）、塗膜の厚ｇ、（ｔ）、お
よび導電性塗膜または材料の性質の関数である。抵抗は
ｄに正比例しセしてｔおよびＷに逆比例して変化する。
これは　Ｒ−（ｋ）　（ｄ）　（ｔ−”）　（＊−りの
ように衣わすことができる。総ての正方形ではＷ−ａで
ある：従って、上式は簡喜化されてＲ−に／ｌとなる。
（再び、これはｗ−ｄであるためであり平方単位がイン
チであるかまたはフィートであるかに関係はない。） 本発明の組成物は好ましくは流体またはゼラチン状形態
でコンクリートまたはその池の建物材料に適用されそし
て現場で硬化または乾燥させられる。組成物は刷毛塗り
、吹き付け、浸漬、ローラー塗布、ごて塗りおよびこれ
に類する何れかの通常の方法で適用することができる。
組成物は塗布厚さが、乾燥／硬化後＃　０．５から約５
０ミルまでの範囲：好ましくは約１からＦＪ３０ミルま
で；そしてより好ましくは約２から約２０ミルまでであ
るような割合で適用される。
非常に好ましい具体化において、硬化した保護塗膜およ
び鉄ベース低炭素鋼強化材は、炭素含■塗膜が陰極であ
る強化材金属に対して陽極であるように直流電源と接触
させる。
その結果生じる被覆された構造物、これは道路、橋桁、
駐車ガレージ、ドックま次は埠頭、または何らかのその
池の構造物が可能であり、これは塩水、海水ま友は道路
の塩分にさらされそしてこれは鉄ベースの低炭素金属エ
レメントによって強化されるが、強化エレメントのさび
または腐蝕の結果生じる劣化に耐えるであろう。
本発明の組成物は、コンクリートから作った構造エレメ
ントに静電放電保護および／または導電率全厚えるため
に、コンクリート、またはその他の建物材料に加えるこ
とができる。ごの事は加熱することができそして保護お
よび装飾の目的に対して耐久性のある被覆を受けること
ができる構造エレメント全厚える◎ そのような添加はまたコンクリートの床、壁、およびこ
れに類するもの′ｌｔＷする区域に対して静寛放電保ｓ
’を与える。そのような保護は静電放電が極めて危険ま
た有害の傾向がある作業区域においては極めて］！要で
ある。そのような環境には、例えば、外科区域または爆
発性ガスが使われるその他の区域が含まれるに違いない
。その池の例にはコンぎニーターチップが製造されまた
は磁気記憶装置１　（ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｓｔｏｒａｇ
ｅ　ｄｅｖｉｃｅ　）上で情報の処理が行なわれる区域
を含むであろう。
そのような導電性コンクリートは元素炭素、水、および
増粘剤、抗−微生物剤、抗菌剤、殺菌剤、アルコール、
界面活性剤、およびこれに類するもののようなここに記
載されるその他の通例の添加剤を含む水性プレブレンド
（ｐｒｅ　−ｂｌθｎａ　）　ｆまず配合してつくられ
る。次いでプレブレンドを通例のコンクリートプレミッ
クスより多い元素炭素および水と共に加えられる。
好ましくは約５０から約９５重ｔ％までの元素炭素はこ
こに記載した粉砕し焼成した石炭ベースコークスである
べきことは認められるであろう。
本発明の利点および優位性ｔ−さらに説明するために以
下の実施例が提供される。実施例は説明の目的のために
与えられるものであｐ従ってここに開示しそして特許請
求の範囲中に示される本発明の範囲を限定する意図でな
いことは云うまでもない。
総ての成分は別記しない限り慣用の方法で添加しそして
混合される。
一般に譲渡される米国特許出願第 号、「長くし几導線に対する導電性塗料（ｃｏｎｄｕｃ
ｔｉｖｅ　（：ｏａｔｉｎｇｓ　ｆｏｒ　Ｅｌｏｎｇａ
ｔｅａｃｏｎａｕｃｔｏｒｓ　）　Ｊ　、０バート　Ｅ
、　ウィリー（Ｈｏｂｅｒｔ　’Ｆ、、　Ｗｉｌｅｙ　
）　：および米国特許出願第号、［帯電防止、エネルギ
ー吸収、 および電磁気適合性のための導電性塗料およびフォーＡ
　（ｃｏｎａｕｃｔｌｖｅ　Ｃｏａｔｉｎｇｓ　ａｎｄ
　Ｆｏａｍｓ　ｆｏｒＡｎｔｉ　−５ｔａｔｉｃ　Ｐｒ
ｏｔｅｃｔｉｏｎ　、　　Ｅｎθｒｇｙ　Ａｂｓｏｒｐ
ｔｉｏｎ。
ａｎｄ　Ｅ！ｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　ＣＯｍｐ
ａｔｉｂ１１１ｔ７　）　、ｏバートＥ、ウィリー、双
方ともここに出願 ｔも参照されたい、双方とも特に参照して記載する。
笑施例■ 成　　　　　分　　　　　　　　　　　　　出　　　　
　所っ−ク７＊ カーボンブランク セロサイズＱＰ４Ｈユニオン　カーバイド（ｃａ１１ｏ
ｅＬｚｅ　）　　　　　　　（Ｕｎｉｏｎ　　Ｃａｒｂ
ｉｄｅ　）シンダーＧ−４ギパルドン （Ｄｉｎａａｒ　）　　　　　　　　　（Ｇｉｖａｒａ
ｏｎ　）オクチルアルコール　　　　　マシーンン（Ｍ
ａｔｈθｓｏｎ　）クモル８Ｎ　　　　　　　　　ロー
ム　＆　ハース脱イオン水 累　　　　生　　　　　　　　Ａ　　　　　Ｂ　　　　
　ＣＤ炭　　　素　　　　　　　　　９．３２　　　Ｂ
、９５　　７．６８　　７．４２炭　　　累　　　　　
　　　　１．３７　　　１．３２　　１．１３　　１．
（１１）ヒドロキシエテ　　　　　０．３１　　０．６
００−２６　　０．２５ルセルロース ス− フェノール） １−オクタツール　　　　　　　　０．０７　　０．０
７　　０．０＋Ｓ　　　Ｏ，０６Ｍ？ ル４ Ｎａ塩 脱イオン水　　　　２０．３８　１９．５５　１（５，
８１１６，２５３１，７２３０，４３２６，１７２５，
２９上記の品目全ペブルミル中に入れそして２４時間運
転して約８ヘゲマン（Ｈｅｇｍａｎｎ　）とした。次い
で次のものｔ加えた； 成　　　　　分　　　　　　　　　　出　　　所　　　
　　　　素　　　　生ＡＣ−６４（６０％ＮＶＭ）　　
　　　ローム　＆　ハース　　　アクリルエマルション
コークス＃１　　　　　　　　　　　（通　常　品）　
　　　　　　炭　　素コークス＃２　　　　　　　　　
　　（通　常　品）　　　　　　　炭　　素粉砕コーク
ス　　　　　　　　（通常品）　　　　　炭　素９９９
　’　　　　　　　　　　　　　　　）ロイ　ケミカル
　　　　非シリコーン（Ｔｒｏｙ　Ｃｈｓｍ　）　　　
　脱泡界面活性剤５％アンモニア　　　　　　　　　　
ＡＣＵＩＩＩ　　　　　　　アンモニア（２３％脱イオ
ン水中） ５％ナトロンル　　　　　　　　　バーキュレス　　　
　　ヒドロキシエｆＡ（Ｎａｔｒｏｅｏｌ）　　　　　
　（）ｌｅｒｃｕｌｓｓ＋　）　　　　　セルロースフ
工水中のＭＲ ５％ＲＭ８　Ｄ１中　　　　　　ローム　＆　ハース　
　アクリル増粘剤Ａ　　　　　　　　Ｂ　　　　　　　
　ＣＤｉ５．８６　　１５．２２　　１５．［３Ｅ１１
２．６４２５、Ｂｏ　　　２７．１７　　２３．３６　
　２２．５７２３．８０　　　２７．１８　　　２３．
３６　　　２２．４７４．８２ ０．１０ ４．６８　　　　４．５） ９．３５　　　　６．７８ ５．６４ １００．００　１００．００　１００．００　１００．
００Ａ　　　　　　Ｂ　　　　　　ＣＤ ％固形物　　　　　７３−７４　７３−７４　７ロー７
７　７３−７４粘度、（ａｐｅ）　　　　　３２００　
３１００　３７００　４２００抵抗、１０ミルで（Ω）
　　１６−１８　１４−１６　１０−１４　１Ｏ−１５
（１インチ点から点まで） 接着性　　　　　　優秀　優秀　優秀　優秀（コンクリ
ートに対し） 顔料／結合剤　　　６．７０／１７．１４／１８．８６
／１８．８４／１上記塗料ＡからＤまではコンクリート
表面に適用しそして風乾させた場合、コンクリートに対
し良好な接着性、優れた耐水性、および良好な上塗り性
を示した。それらは低抵抗を頁しそして陰極保護用とし
て好適である；それらは実質的に黒鉛を含まない。
導電性カーボンブラック、および／または通常のコーク
ス＄１、＄２、！たは通常の粉砕コークス七、全部ま九
は一部分本発明のコークス１によっておき換え次場合実
質的に同様の結果が得られる。
ゝ印はこの材料が約２９のｍｃ１！！：頁することを示
す。
実施例１ コンクリート添加剤 ベース１号 上記の成分をペブルミル中で約２４時間摩砕した。
％固形物・・・・・・・・・・・・・・・６５．５ヘゲ
マン・・・・・・・・・・・・・・・　８十−・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・　８十粘度　・・・・・・・・・・・・・・・・・・
曲・・６００−７００　ａｐｅ（プルツク　フィールド
） ベース２号 上記の成分金ペブルミル中で４０時間８ヘゲマンまで摩
砕した。
％固形物・・・・・・・・・・・・・・・３０−３２％
重量／ガロン・・・・・・・・・９．８３ボンド−・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・８＋粘度　・・・・・・・・・・・・・・・・・
−・・・・・１００−２００ｃｐｅ（ブルックフィール
ド）ヘクマン　・・・・・・・・・・・・・・・８本発
明の範囲内の好適な組成物は次のものであろう： 成　　　分 範　　　囲 １０−　５０部　ベース１またはベース２２０−　１０
部　元素炭素 ２０−　１０部　　コークス ５０−　３０部　予備配合したコンクリートミツ１００
　１００　　　　クスおよび必要な水コークス＊　金使
う上記の分散体の何れかを通常の粗いコークスまたはカ
ーボンと併用する場合、それらは相乗作用的に反応して
全く粗目の炭素によって普通に得られるものよりずつと
低い抵抗ｔつくり出すであろう。これはよ５濃密な、強
いコンクリート構造物を可能にするであろう。
しかし、もしも残余の炭素質材料の総てがその一部また
は全部をコークス　で置き換える場合、実質的に類似の
結果が得られる。
＊はこの材料は約２９のＩＱ値金有することを示す◇

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）鉄ベースの低炭素鋼エレメントで強化されるコン
    クリートまたはその他の構造材料の保護に有用な導電性
    塗料組成物において、その組成物が（ａ）組成物の重量
    の約５％から約７５％までの全元素炭素； （ｂ）組成物の重量の約５％から約５０％までのポリマ
    ー結合剤； （ｃ）組成物の重量の約５％から約５０％までの溶剤；
    および （ｄ）場合によっては組成物の重量の約０％から約５％
    までの界面活性剤； を含み、そして元素炭素の重量の約５％から約７５％ま
    での該全元素炭素が粉砕した石炭ベースの焼成したコー
    クスであり、該コークスが約２７から約８０までのＥｃ
    値を示し；そしてさらに該ポリマー結合剤が硬化したと
    きに湿分透過性である組成物。
  2. （２）最終組成物が実質的に黒鉛を含まない特許請求の
    範囲第（１）項に記載の組成物。
  3. （３）元素炭素が組成物の重量の約２５％から約６０％
    までの水準で存在する特許請求の範囲第（１）項に記載
    の組成物。
  4. （４）元素炭素が組成物の重量の約４５％から約６０％
    までの水準で存在する特許請求の範囲第（３）項に記載
    の組成物。
  5. （５）元素炭素の重量の約１０％から約２５％までの元
    素炭素が石炭ベースの焼成したコークスである特許請求
    の範囲第（４）項に記載の組成物。
  6. （６）界面活性剤が組成物の重量の約１％から約２％ま
    での水準で存在する特許請求の範囲第（１）項に記載の
    組成物。
  7. （７）ポリマー結合剤がアクリルおよびアクリルラテッ
    クスポリマーから成る群から選ばれる特許請求の範囲第
    （６）項に記載の組成物。
  8. （８）ポリマー結合剤がアクリルおよびアクリル酸、メ
    チルアクリレート、エチルアクリレート、メチルメタク
    リレート、エチルメタクリレート、およびそれらの混合
    物から成る群から選ばれる特許請求の範囲第（７）項に
    記載の組成物。
  9. （９）溶剤が水を含む配合物である特許請求の範囲第（
    １）項に記載の組成物。
  10. （１０）結合剤がアクリルエマルションである特許請求
    の範囲第（８）項に記載の組成物。
  11. （１１）（ａ）約０．１％から約１０％までの増粘剤；
    （ｂ）約０．０１％から約２５％までのＣ＿３−Ｃ＿１
    ＿２脂肪アルコール；および （ｃ）抗微生物剤、抗菌剤およびそれらの混合物から成
    る群から選ばれる約０．０１％から約２．５％までの化
    合物 を付加的に含む特許請求の範囲第（９）項に記載の組成
    物。
  12. （１２）該石炭ベースの焼成したコークスが約２８から
    約７５までのＥｃ値を有する特許請求の範囲第（１１）
    項に記載の組成物。
  13. （１３）該石炭ベースの焼成したコークスが約２８から
    約６５までのＥｃ値を有する特許請求の範囲第（１２）
    項に記載の組成物。
  14. （１４）鉄ベースの低炭素鋼によって強化されるコンク
    リートを陰極的に保護する方法において、その方法が下
    記の導電性塗料組成物、即ち、 （ａ）組成物の重量の約５％から約７５％までの全元素
    炭素； （ｂ）組成物の重量の約５％から約５０％までのポリマ
    ー結合剤； （ｃ）組成物の重量の約５％から約５０％までの溶剤；
    および （ｄ）場合によっては組成物の重量の約０％から約５％
    までの界面活性剤； を含み、そして元素炭素の重量の約５％から約７５％ま
    での該全元素炭素が粉砕した石炭ベースの焼成したコー
    クスであり、該コークスが約２７から約８０までのＥｃ
    値を示し；そしてさらに該ポリマー結合剤が硬化したと
    きに湿分透過性である 組成物を適用することを含む方法。
  15. （１５）その組成物が約０．５から約５０ミルまでの厚
    さを生じる割合で適用される特許請求の範囲第（１４）
    項に記載の方法。
  16. （１６）その組成物が約１から約３０ミルまでの厚さを
    生じる割合で適用される特許請求の範囲第（１５）項に
    記載の方法。
  17. （１７）その組成物が約２ミルから約２０ミルまでの厚
    さを生じる割合で適用される特許請求の範囲第（１６）
    項に記載の方法。
  18. （１８）鉄ベースの低炭素鋼で強化されるコンクリート
    またはその他の構造材料を陰極的に保護する方法におい
    て、その方法が該材料の表面に特許請求の範囲第（１３
    ）項に記載の組成物を適用することを含む方法。
  19. （１９）その組成物が約２ミルから約２０ミルまでの厚
    さを生じる割合で適用される特許請求の範囲第（１８）
    項に記載の方法。
  20. （２０）鉄ベースの低炭素鋼エレメントで強化されるコ
    ンクリートまたはその他の構造材料の保護に有用な導電
    性塗料組成物において、その組成物が（ａ）組成物の重
    量の約５％から約７５％までの全元素炭素； （ｂ）組成物の重量の約５％から約５０％までのポリマ
    ー結合剤； （ｃ）組成物の重量の約５％から約５０％までの溶剤； （ｄ）場合によっては、約０％から約５％までの界面活
    性剤； を含み、そして実質的に総ての元素炭素が粉砕した石炭
    ベースの焼成したコークスであり、該コークスが約２７
    から約８０までのＥｃ値を示し；そしてさらに該ポリマ
    ー結合剤が硬化したときに湿分透過性である組成物。
  21. （２１）（ａ）コンクリート混合物； （ｂ）水；および （ｃ）元素炭素； を含み、そして元素炭素の重量の約５０％から約９５％
    までの該全元素炭素が粉砕した石炭ベースの焼成したコ
    ークスであり、該コークスが約２７から約８０までのＥ
    ｃ値を示すことを特徴とする導電性コンクリート。
  22. （２２）平均波長０．７１ÅによりＭｏＫα輻射を使用
    するＸ線粉末回折に当てるときに００２ピークに対して
    Ｅｃ値が測定される特許請求の範囲第（１）項に記載の
    組成物。
  23. （２３）平均波長０．７１ÅによりＭｏＫα輻射を使用
    するＸ線粉末回折に当てるときに００２ピークに対して
    Ｅｃ値が測定される特許請求の範囲第（２０）項に記載
    の組成物。
  24. （２４）平均波長０．７１ÅによりＭｏＫα輻射を使用
    するＸ線粉末回折に当てるときに００２ピークに対して
    ＥＣ値が測定される特許請求の範囲第（２１）項に記載
    の組成物。
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