JP4450587B2

JP4450587B2 - 金属面の塗装方法

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Publication number: JP4450587B2
Application number: JP2003313470A
Authority: JP
Inventors: 利之小島; 賢一山本
Original assignee: SK Kaken Co Ltd
Current assignee: SK Kaken Co Ltd
Priority date: 2003-09-05
Filing date: 2003-09-05
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2023-09-05
Also published as: JP2005081187A

Description

本発明は、錆面に対して適用することができる塗装方法に関するものである。

建築物、土木構造物等に使用される金属部材に発生する錆は、美観性を損なうだけでなく、金属部材の強度低下の原因となるおそれがある。このため、錆が発生した部材に対しては、何らかの防錆処理が必要となる。
このような防錆処理としては、ケレン等によって錆をある程度除去した後、防錆下塗材を塗付し、さらに上塗材を塗付する方法が一般的である。

錆が著しく発生した金属面では、ケレン等によって錆をある程度除去した後、高圧水洗等によって表面付着物を除去する場合がある。しかし、この場合、高圧水洗による水分が錆面に残存した状態で塗装を行うと、塗料本来の密着性能が発揮されず、塗膜に剥れ、膨れ等が発生するおそれがある。そのため、錆面が十分に乾燥するのを待ってから塗装を行わなければならず、作業効率を高めることができない。
このような問題は、高圧水洗時以外に、降雨や結露等の影響によって発生する場合もある。

特開平６−２２８４９９号公報には、ポリオール類、イソシアネート類、防錆顔料等を主成分とする塗料組成物を金属面に塗装する方法が記載されている。しかし、該公報に記載の方法では、上述のような水分に起因する問題を解決することは困難である。

特開平６−２２８４９９号公報

本発明は、このような点に鑑みなされたものであり、錆面に水分が残存した状態であっても、密着性に優れた塗膜が形成可能な塗装方法を提供することを目的とするものである。

このような問題を解決するため、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、錆面に対し、非水系樹脂、脱水剤、及び非水系溶剤を必須成分とする下塗材（Ａ）を塗付した後、上塗材（Ｂ）を塗装する塗装方法に想到し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明は下記の特徴を有するものである。
１．錆面を洗浄し、水分が錆面に残存した状態で、錆面に対し、非水分散形樹脂と、キレート形成能を有する溶剤可溶型樹脂を固形分重量比率で６５／３５〜３５／６５の比率で含む非水系樹脂を固形分で１００重量部、脱水剤を０．５〜５０重量部、非水系溶剤を１００〜１０００重量部含有する下塗材（Ａ）（ケチミン化合物を含むものを除く）を塗付した後、上塗材（Ｂ）を塗装することを特徴とする金属面の塗装方法。

本発明によれば、錆面に水分が残存した状態であっても、密着性に優れた塗膜を形成することができ、剥れ、膨れ等の発生を長期にわたり防止することができる。さらに、塗装作業の効率化を図ることもできる。

以下、本発明をその実施の形態に基づき詳細に説明する。

本発明の塗装方法は、錆面に適用することができる。塗装の対象物は、主に建築物、土木構築物等における錆面である。具体的には、例えば建屋鉄骨、鉄扉、手摺、柵、門扉、架台、軽量鉄骨、ガードレール、橋梁、鉄塔等が挙げられる。
なお、本発明における錆面とは、一部ないし全体に錆が発生している状態の金属面のことである。ケレン等の処理を行った後であっても、錆が残存している場合はすべて本発明の錆面に包含される。
錆面を構成する基材としては、例えば、冷延鋼、アルミニウム鋼、ステンレス鋼、銅鋼、溶融亜鉛メッキ鋼、溶融亜鉛・アルミニウム合金メッキ鋼、電気亜鉛メッキ鋼、電気合金メッキ鋼、合金メッキ鋼、銅メッキ鋼、錫メッキ鋼等の金属基材、あるいはこれらの金属基材にリン酸塩系やクロム酸塩系等の表面処理を施した金属基材等が挙げられる。また、これら金属基材は、アルキッド樹脂系塗料、塩化ゴム系塗料、アクリル樹脂系塗料、ウレタン樹脂系塗料、アクリルシリコン樹脂系塗料、フッ素樹脂系塗料等の各種塗膜を有するものであってもよい。

下塗材（Ａ）の塗装前には、必要に応じ、シンナーや酸等による表面処理、ディスクサンダー、ワイヤーホイル、スクレーパー、ワイヤーブラシ、サンドペーパー等によるケレン等を行うことができる。
また、前処理として錆面を洗浄することもできる。すなわち、錆面を洗浄した後に下塗材を塗付してもよい。このような洗浄工程においては、錆面の付着物等が除去可能な方法を適宜採用すればよい。洗浄方法としては、例えば、水による高圧水洗等が挙げられる。

本発明では、上述の錆面に対し、非水系樹脂を固形分で１００重量部、脱水剤を０．５〜５０重量部、非水系溶剤を１００〜１０００重量部含有する下塗材（Ａ）を塗付する。本発明では、このような下塗材（Ａ）を使用することにより、錆面に水分が残存した状態であっても、密着性に優れた塗膜を形成することができる。そのため、形成塗膜における剥れ、膨れ等の発生を長期にわたり防止することができる。

下塗材（Ａ）における非水系樹脂は、水以外の有機溶剤を媒体とする樹脂である。媒体の種類は特に限定されず、芳香族炭化水素系溶剤を主成分とする強溶剤、脂肪族炭化水素系溶剤を主成分とする弱溶剤等が使用可能である。
非水系樹脂としては、例えば、エチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂等、あるいはこれらを複合したもの等が挙げられる。

非水系樹脂の形態としては、非水分散形樹脂、溶剤可溶形樹脂等が挙げられるが、本発明では、特に非水分散形樹脂と溶剤可溶型樹脂を併用することが望ましい。このような２種の樹脂を併用することにより、錆面に対し少ない塗装回数でシール性の高い下塗塗膜が形成でき、さらに、この下塗塗膜上に上塗材を形成すれば、仕上り性、密着性等に優れた塗膜を得ることができる。
非水分散形樹脂と溶剤可溶形樹脂との混合比率は、固形分重量比率（非水分散形樹脂／溶剤可溶形樹脂）が９５／５〜５／９５とすることが望ましい。より望ましくは８５／１５〜１５／８５、さらに望ましくは６５／３５〜３５／６５である。このような比率であれば、錆面への浸透性、シール性、仕上り性等のバランスに優れた塗膜を形成することができる。

下塗材（Ａ）における脱水剤は、錆面に残存した水分を除去する役割を果たす成分である。本発明では、下塗材（Ａ）にこのような脱水剤が必須成分として含まれることにより、優れた密着性を発揮することができる。

脱水剤としては、例えば、オルト蟻酸トリアルキル、オルト酢酸トリアルキル、オルト硼酸トリアルキル、モノイソシアネート化合物等が挙げられる。このうち、オルト蟻酸トリアルキルとしては、オルト蟻酸トリメチル、オルト蟻酸トリエチル、オルト蟻酸トリブチル等が挙げられる。オルト酢酸トリアルキルとしては、オルト酢酸トリメチル、オルト酢酸トリエチル、オルト酢酸トリブチル等が挙げられる。オルト硼酸トリアルキルとしては、オルト硼酸トリメチル、オルト硼酸トリエチル、オルト硼酸トリブチル等が挙げられる。モノイソシアネート化合物としてはフェニルイソシアネート、ｐ−クロロフェニルイソシアネート、ベンゼンスルホニルイソシアネート、ｐ−トルエンスルホニルイソシアネート、イソシアネートエチルメタクリレート等が挙げられる。

下塗材（Ａ）における脱水剤としては、特に、オルト蟻酸トリメチル、オルト蟻酸トリエチル、オルト蟻酸トリブチル、オルト酢酸トリメチル、オルト酢酸トリエチル、オルト酢酸トリブチルから選ばれる１種以上が好適である。このような化合物は、錆面に残存した水分との化学反応により、エステルとアルコールを生じる。例えば、オルト酢酸トリメチルの場合は、酢酸メチルとメタノールを生じる。
脱水剤として上述の化合物を使用した場合は、化合物自体が揮発性を有し、さらには残存する水との反応生成物（エステル及びアルコール）も揮発性を有し、大気中に容易に揮発するため、形成塗膜の物性に悪影響を与えない点で好ましい。

下塗材（Ａ）における脱水剤の含有量は、非水系樹脂の固形分１００重量部に対し、通常０．５〜５０重量部、好ましくは５〜４０重量部、さらに好ましくは１０〜３０重量部である。脱水剤が０．５重量部より少ない場合は、錆面に残存した水分に起因する密着不良を防止することが困難となる。脱水剤が５０重量部より多い場合は、コスト面において不利となる。

一般的に、このような脱水剤は、塗料を構成する成分として、水との反応性を有する成分（加水分解性基を有する成分等）が含まれる場合に、その塗料貯蔵中に混入する水分の悪影響（塗料の増粘・ゲル化等）を防止する目的で使用されるものである。これに対し本発明は、上述の如く、錆面に残存した水分に起因する密着不良を防止する目的で脱水剤を使用するものである。したがって、本発明では、通常脱水剤を必要としない塗料においても有利な効果を奏することができる。

下塗材（Ａ）においては、非水系樹脂の固形分１００重量部に対し、非水系溶剤を１００〜１０００重量部（好ましくは１２０〜５００重量部）含有する。本発明では、下塗材（Ａ）にこのような比率で非水系溶剤が含まれることにより、錆面への浸透性が高まり、十分な密着性能を発揮することができる。非水系溶剤が１００重量部より少ない場合は、錆面への浸透性が不十分となり、膨れ、剥れ等の密着不良が発生するおそれがある。非水系溶剤が１０００重量部より多い場合は、相対的に樹脂比率が低下するため、一度の塗装で十分な膜厚の塗膜が形成され難くなる。なお、ここに言う非水系溶剤には、非水系樹脂の媒体として使用される溶剤も包含する。

非水系溶剤としては、通常塗料に用いられるものを使用することができる。具体的には、例えば、ｎ−ヘキサン、ｎ−ペンタン、ｎ−オクタン、ｎ−ノナン、ｎ−デカン、ｎ−ウンデカン、ｎ−ドデカン、テルピン油、ミネラルスピリット等の脂肪族炭化水素系溶剤、トルエン、キシレン、ソルベントナフサ等の芳香族炭化水素系溶剤、その他、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。

本発明では、下塗材（Ａ）としてキレート形成能を有するものを使用することにより、密着性、防錆性等を高めることができる。
下塗材（Ａ）にキレート形成能を付与するには、非水系樹脂としてキレート形成能を有するものを使用すればよい。このような非水系樹脂は、樹脂の基本骨格や側鎖・末端にキレート形成能を有する官能基を含有するものである。キレート形成能を有する官能基としては、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、水酸基、アミノ基、カルボニル基等の配位能をもつ官能基が挙げられる。具体的には、リン酸変性非水系樹脂、ケトン変性非水系樹脂等を使用することができる。

また、樹脂成分以外の成分として、キレート形成能を有する化合物を別途混合することによって、下塗材（Ａ）にキレート形成能を付与することもできる。このような化合物としては、例えば、タンニン化合物、フタロシアニン化合物、ピリジン化合物等が挙げられる。この中でもタンニン化合物が好適である。タンニン化合物としては、例えば、タンニン酸、五倍子酸、没食子酸、エラグ酸、フラバノール等及びそれらの誘導体等が挙げられる。
キレート形成能を有する化合物の混合比率は、非水系樹脂の固形分１００重量部に対して、通常０．５重量部〜２０重量部程度、好ましくは１重量部〜１５重量部程度である。

下塗材（Ａ）には、上述の成分以外にも、通常塗料に配合することが可能な各種添加剤を本発明の効果に影響しない程度に配合することが可能である。このような添加剤としては、防錆顔料、体質顔料、着色顔料、可塑剤、防腐剤、防黴剤、防藻剤、消泡剤、レベリング剤、顔料分散剤、沈降防止剤、たれ防止剤、酸化防止剤、触媒、架橋剤等が挙げられる。

本発明における下塗材（Ａ）は、例えば、刷毛塗装、ローラー塗装、スプレー塗装等の種々の方法を用いて塗装することができる。塗装時の塗付量は、通常５０〜５００ｇ／ｍ^２程度、好ましくは１００〜３００ｇ／ｍ^２程度である。
下塗材の塗回数は、錆面の表面状態等によって適宜設定すればよいが、通常１〜２回である。

本発明では、下塗材（Ａ）を塗付した後、上塗材（Ｂ）を塗装する。
上塗材（Ｂ）としては、化粧性を有するものであれば特に限定されず、各種の塗料を使用することができる。色相、艶、表面パターン等の種類についても特に限定されない。
具体的に、上塗材（Ｂ）としては、例えばアルキッド樹脂系塗料、アクリル樹脂系塗料、ウレタン樹脂系塗料、アクリルシリコン樹脂系塗料、フッ素樹脂系塗料等が挙げられる。樹脂の形態としては、例えば水系樹脂、非水系樹脂、無溶剤型樹脂等が挙げられる。

本発明では、上塗材（Ｂ）における結合剤として熱硬化性樹脂を使用することにより、耐候性、耐水性、膨れ防止性、剥れ防止性等を高めることができる。熱硬化性樹脂としては、例えばカルボキシル基とカルボジイミド基、カルボキシル基とエポキシ基、カルボキシル基とアジリジン基、カルボキシル基とオキサゾリン基、水酸基とイソシアネート基、カルボニル基とヒドラジノ基、エポキシ基とヒドラジノ基、エポキシ基とアミノ基、アルコキシシリル基どうし等の官能基による架橋性を有するものが使用可能である。

上塗材（Ｂ）の塗装においては、例えば、刷毛塗装、ローラー塗装、スプレー塗装等の種々の方法を採用することができる。上塗材（Ｂ）の塗付量は、塗料の種類にもよるが、通常５０〜５００ｇ／ｍ^２程度、好ましくは１００〜３００ｇ／ｍ^２程度である。
なお、上塗材（Ｂ）の塗装には１種の塗料を使用すればよいが、２種以上を積層することも可能である。

以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特徴をより明確にする。

（下塗材製造）
表１に示す配合に従って各原料を常法にて混合し、下塗材１〜７を製造した。なお、下塗材を製造する際の原料としては、下記のものを使用した。

・樹脂１：水酸基含有非水分散形樹脂（モノマー組成：ＭＭＡ，ＥＡ，Ｓｔ，２−ＥＨＡ，ｉ−ＢＭＡ，２−ＨＥＭＡ、固形分：５０重量％、水酸基価：２０ＫＯＨｍｇ／ｇ、重量平均分子量：８００００、ガラス転移温度：３５℃、溶剤：ミネラルスピリット）
・樹脂２：リン酸基・水酸基含有溶剤可溶形変性エポキシ樹脂（リン酸変性フェノールノボラック型エポキシ樹脂のジアルカノールアミン付加物、固形分：５０重量％、水酸基価：１１０ＫＯＨｍｇ／ｇ、溶剤：ＨＡＷＳ（シェル化学株式会社製品））
・硬化剤：イソシアネート化合物（固形分：８０重量％、ＮＣＯ含有率：１５重量％）
・脱水剤：オルト酢酸トリメチル
但し、ＭＭＡ：メチルメタクリレート，ＥＡ：エチルアクリレート，Ｓｔ：スチレン，２−ＥＨＡ：２−エチルヘキシルアクリレート，ｉ−ＢＭＡ：ｉ−ブチルメタクリレート，２−ＨＥＭＡ：２−ヒドロキシエチルメタクリレート

（実施例１）
ＪＩＳＧ３１４１「冷間圧延鋼板及び鋼帯」に規定される鋼板ＳＰＣＣ−ＳＢを屋外にて３ヵ月暴露することによって錆を発生させ、これを試験基材とした。
試験基材の表面を十分に水洗いし、標準状態（温度２３℃、湿度５０％）で２時間放置後、下塗材１を塗付量１５０ｇ／ｍ^２で刷毛塗りした。標準状態にて３時間養生後、さらに上塗材（商品名「クリーンマイルドウレタン」；エスケー化研株式会社製）を塗付量２００ｇ／ｍ^２で刷毛塗りして７日間養生した。

得られた試験体について、塗膜表面の鏡面光沢度（測定角度：６０度）を測定することにより仕上り性を評価した。評価基準は、
◎：鏡面光沢度７０以上
○：鏡面光沢度６５以上７０未満
△：鏡面光沢度６０以上６５未満
×：鏡面光沢度６０未満
とした。
次いで、碁盤目テープ法（４×４ｍｍ・２５マス）により密着性を評価した。評価基準は、
◎：剥離なし
○：錆層内破断が２／２５未満
△：錆層内破断が２／２５以上５／２５未満
×：錆層内破断が５／２５以上
とした。
試験結果を表２に示す。実施例１では、いずれの試験においても良好な結果を得ることができた。

（実施例２〜５、比較例１〜２）
下塗材１に代えて表２に示す各下塗材を使用した以外は、実施例１と同様の方法で試験を行なった。実施例２〜５では良好な結果が得られたが、比較例１〜２では密着性において不十分な結果となった。

Claims

錆面を洗浄し、水分が錆面に残存した状態で、錆面に対し、非水分散形樹脂と、キレート形成能を有する溶剤可溶型樹脂を固形分重量比率で６５／３５〜３５／６５の比率で含む非水系樹脂を固形分で１００重量部、脱水剤を０．５〜５０重量部、非水系溶剤を１００〜１０００重量部含有する下塗材（Ａ）（ケチミン化合物を含むものを除く）を塗付した後、上塗材（Ｂ）を塗装することを特徴とする金属面の塗装方法。