JP6376912B2 - 亜鉛めっき鋼材用の錆処理剤及びそれを用いた補修方法 - Google Patents

Description

本発明は、送電用の鉄塔等を構成する、錆の発生した亜鉛めっき鋼材に用いられる錆処理剤に関し、詳細には、風雨に曝されることで錆の発生した亜鉛めっき鋼材に対し、錆の一部が残存した状態で適用する錆処理剤、及びそれを用いた補修方法に関する。

送電用の鉄塔のように、風雨に曝され錆の発生しやすい環境にある構造物には、鉄素地に亜鉛めっきによる防食処理が施された亜鉛めっき鋼材が使用されている。しかし、時間の経過とともにめっき層が消耗し、鉄部分に水分や酸素が浸透することで徐々に赤錆が発生する。特に海岸まで１〜２ｋｍの距離にある海塩地域では赤錆の発生が顕著である。赤錆は外観を悪化させるだけでなく、鋼材の強度低下を招く要因ともなるため、現場で補修塗装することが必要である。

送電用の鉄塔の場合、従来、このような補修塗装は、先ずディスクサンダーなどの電動工具を用いて、錆を完全に除去する処理（２種ケレン）、或いは脆弱な錆のみを除去する処理（２種軽微ケレン）、又は、マジックロンやワイヤーブラシなどの手工具を用いて浮いている錆を出来るだけ除去する処理（３種ケレン）等のケレン作業を行い、その後鉄塔の処理面に対し下塗り塗装、上塗り塗装を施していた。

しかしながら、住宅密集地で電動工具を用いて２種ケレン作業を行うことは、近隣の住民に不快感を与えるだけでなく、部材やボルトが密集している鉄塔の場合には、電動工具のみならず手工具でも錆の部分に入り込ませることが難しく、ケレン処理を行えないという問題点があった。そして、ケレン処理した後、下塗り塗装及び上塗り塗装を施した場合でも、経時により塗膜に発生したピンホールから水分や酸素が侵入し、残存する錆と反応することで残存する錆が発達する、所謂“塗膜下腐食”の発生が懸念されていた（図１参照）。

また、ケレン処理が完全に行われずに下塗り塗装を行った場合、従来の下塗り塗料は、粘性が高いため亜鉛めっきの空隙（ボイド）に入り込むことができない（即ち、封孔処理できない）ため、結果として、亜鉛めっきの空隙に発生した腐食生成物が既存の塗膜を押し上げることで塗膜の割れ、剥がれ、膨れが生じ（図１参照）、本来の塗膜性能が喪失する問題点があった。最終的には鉄塔を構成する部材が著しく腐食するので、腐食した部材を取り替えることにより設備を保守していた。ところが送電用の鉄塔の部材取り替えは、送電を停止して行わなければならないため、線路を停止する期間の短縮、送電用設備の品質の確保、部材取り替えに代わる補修手段の確立は、極めて重要な課題であった。

従来より、防錆塗装により残存錆の進行を止め、錆を安定化させる方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。しかしながら、いずれの方法も部材取り替えに代わる手段になり得るものではない。

特許文献１には、鋼構造物の塗り替えに用いる防錆性に優れる塗料組成物として、キレート変性エポキシ樹脂、ハイドロタルサイト、ケチミン化合物及び溶剤を含有し、発生錆に対する固定化等により腐食反応を抑制し、素地に対し優れた密着性を有する組成物が開示されている。特許文献２には、ウレタン変性可溶形エポキシ樹脂、アミン化合物及び防錆顔料を含有する下塗り剤が開示されている。これらの塗料組成物は、防錆顔料を配合することで防錆性を発現させたものである。また、特許文献１では、錆の原因となる塩素イオン等の腐食性イオンを捕集し、腐食性イオンを固定化する成分として、アニオン交換型化合物（ハイドロタルサイトやハイドロカルマイトが好ましい）を配合しているが、錆そのものをキレート化する成分を配合していない。

特許文献３には、錆の発生を抑制する防食剤として、ポリオール樹脂、アセチルアセトン及びポリイソシアネート化合物を含む防食剤が開示されている。しかし、一般にはイソシアネート硬化系は硬化剤が水と反応しやすく、高湿度では水分と結合して尿素結合し、塗膜性能が低下する恐れがあり、鉄塔のような屋外構造物には適さないという問題がある。

特開２００４−２３１９０６号公報 特開２００８−０１３７０１号公報 特開２０１０−０７０６３３号公報

本発明は、錆により著しく劣化が進行した鉄塔部材等の亜鉛めっき鋼材について設備の延命化を図るべく、部材の取り替えに代わる補修が可能な塗装用の錆処理剤、及びそれを活用した補修方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明者等は鋭意検討した結果、劣化が進行した鉄塔部材の素地状況に鑑みると、ベース樹脂、アセチルアセトン、防錆顔料及びエポキシ樹脂用硬化剤を含有させた、適度な粘性を有する塗料が、亜鉛めっき層に生じた錆面への浸透性とバリアー性の双方を有すること；アセチルアセトンのキレート形成作用により錆の拡大を抑制できること；防錆顔料の保護被膜生成能により新たな錆の発生を抑制できることを見出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明は以下の通りである。

（１）錆の発生した亜鉛めっき鋼材に用いられる錆処理剤であって、
（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）アセチルアセトン、（ｃ）防錆顔料、（ｄ）体質顔料及び（ｅ）溶剤を含有する主剤と、硬化剤とから構成され、主剤及び硬化剤を混合した錆処理剤の全量に対して、（ｂ）アセチルアセトンの含有量が０．２５〜２質量％、（ｃ）防錆顔料の含有量が１〜２０質量％であり、かつ、（ｂ）アセチルアセトンと（ｃ）防錆顔料の比率（質量比）が、１：５〜１：１５の範囲であり、
前記主剤と硬化剤とを混合した後の粘度が、１２０〜６００ｍＰａ・ｓ（２０℃）であることを特徴とする錆処理剤
（２）硬化剤が、ポリアミン系、ポリカルボン酸系及びフェノール樹脂系からなる群より選択される少なくとも１種である前記（１）に記載の錆処理剤。
（３）（ａ）エポキシ樹脂が、ビスフェノール型エポキシ樹脂から選択される少なくとも１種である前記（１）または（２）に記載の錆処理剤。
（４）（ｃ）防錆顔料が、リン酸塩から選択される少なくとも１種である前記（１）〜（３）のいずれかに記載の錆処理剤。
（５）（ｄ）体質顔料が、タルクである前記（１）〜（４）のいずれかに記載の錆処理剤。
（６）錆を有する亜鉛めっき鋼材の補修方法であって、
錆を有する亜鉛めっき鋼材面をケレン処理し、錆を完全に除去することなく脆弱な錆のみを除去した後、錆の一部が残存した状態で前記（１）〜（５）のいずれかに記載の錆処理剤を塗布する工程を含むことを特徴とする補修方法。

本発明の錆処理剤及び補修方法によれば、ケレングレード等の従来の施工方法を変更することなく、ケレン残存錆が存在した状態でも塗膜下腐食の原因となるケレン残存錆の発達を止め、錆を安定化させることで、亜鉛めっき鋼材の劣化の進行を抑制できる。それにより、送電用の鉄塔等を構成する部材の取り替えを回避できるので、設備の延命化、線路停止期間の短縮、設備の品質確保、費用の削減を図ることが可能となる。

錆の一部が残存する鉄素地に塗装を行った場合に、残存錆が発達し塗膜を押し上げ、塗膜の割れ、剥がれ、膨れが生じ、本来の塗膜性能が喪失する状態の説明図である。 実施例２の各試験片について、素地状態、ケレン後、錆処理剤塗布後、下塗り塗布後、促進試験の複合サイクル３５０サイクル後の表面を撮影した写真である。 防錆塗料塗装後の亜鉛めっき鋼材の断面顕微鏡写真（２００倍）である（従来例）。 錆処理剤塗装後の錆の一部が残存する亜鉛めっき鋼材の断面顕微鏡写真（５００倍）である（本発明例）。 付着性試験における塗膜の剥離形態を説明する説明図である。

本発明に係る錆の発生した亜鉛めっき鋼材用の錆処理剤は、（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）アセチルアセトン、（ｃ）防錆顔料、（ｄ）体質顔料及び（ｅ）溶剤を含有する主剤と、エポキシ樹脂用の硬化剤とから構成される、溶剤系の錆処理剤である。そして、本発明に係る錆を有する亜鉛めっき鋼材面の補修方法は、錆を有する亜鉛めっき鋼材面をケレン処理し、錆を完全に除去することなく脆弱な錆のみを除去した後、錆の一部が残存した状態で本発明の錆処理剤を塗布する工程を含むことを特徴とする補修方法である。

長期間暴露した亜鉛めっき鋼材の鉄素地に残存する錆（赤錆）の成分は、ＦｅＯ（ＯＨ）とＦｅ_２Ｏ_３ であることが知られている。本発明において、上記錆処理剤に含まれる（ｂ）アセチルアセトンは、残存する錆層の空隙に浸透し、残存錆の鉄原子もしくは鉄イオンに配位し、水不溶性の安定したキレート化合物を形成することにより、錆の進行を停止する機能（錆の固定化機能）を有する。このキレート化合物が形成されることにより、水分の侵入などによる残存錆の拡大を抑制する機能が発揮される。

（ｂ）アセチルアセトンの含有量は、主剤及び硬化剤を混合した錆処理剤の全量に対して、０．２５〜２質量％であり、さらに好ましくは０．５〜２質量％である。アセチルアセトンの含有量がこのような範囲であれば、亜鉛めっき鋼材の錆の発生を顕著に抑制することができる。アセチルアセトンの含有量が０．２５質量％未満の場合は、残存錆に対するキレート効果が十分に得られないために、錆を抑制できなくなる恐れがある。一方、アセチルアセトンの含有量が２質量％を超える場合は、得られる塗膜の耐水性が低下し、錆を効果的に抑制できなくなる恐れがある。

一方で亜鉛めっき鋼材は、亜鉛めっき表面に緻密な酸化皮膜（白錆）を形成しているため、この緻密な皮膜が強力な保護膜となって腐食が進行し難くなっているが、亜鉛めっきが消耗することにより鉄素地に赤錆が発生する現象が起こるので、この現象を抑制する必要がある。上記錆処理剤に含まれる（ｃ）防錆顔料は、亜鉛めっき面（白錆）に対して、保護皮膜を形成する機能を有する。これにより、亜鉛めっきの消耗を抑制し、鉄素地に赤錆が発生することを抑制する効果が発揮される。

（ｃ）防錆顔料の含有量は、主剤及び硬化剤を混合した錆処理剤の全量に対して、１〜２０質量％であり、さらに好ましくは５〜１５質量％である。防錆顔料の含有量がこのような範囲であれば、鉄素地に新たな赤錆が発生することを抑制できる。防錆顔料の含有量が１質量％未満の場合は、その効果が十分に得られない恐れがあり、２０質量％を超える場合は、耐水性が低下する恐れがある。

上記（ｃ）防錆顔料としては、市販又は公知の材料を使用することができるが、好ましい材料は、非クロメート系防錆顔料である。
非クロメート系防錆顔料としては、例えば、
リン酸亜鉛、リン・ケイ酸亜鉛、リン酸アルミニウム亜鉛、リン酸カルシウム亜鉛、リン酸カルシウム、ピロリン酸アルミニウム、ピロリン酸カルシウム、トリポリリン酸二水素アルミニウム、メタリン酸アルミニウム、メタリン酸カルシウムなどのリン酸系；
亜リン酸亜鉛、亜リン酸鉄、亜リン酸アルミニウムなどの亜リン酸系；
モリブデン酸亜鉛、モリブデン酸カルシウム、モリブデン酸アルミニウム、モリブデン酸バリウムなどのモリブデン酸系；
酸化バナジウムなどのバナジウム系；
ホウ酸塩系；
メタホウ酸バリウムなどのメタホウ酸系；
シアナミド亜鉛カルシウム系；
カルシウム、亜鉛、コバルト、鉛、ストロンチウム、バリウムなどのカチオンを多孔質シリカ粒子に結合させた変性シリカ；
カチオンをイオン交換によって結合させたイオン交換シリカ；
などを、単独で又は２種以上を組合せて使用することが好ましい。
これらの防錆顔料のなかでも、さらに好ましいのは、リン酸塩、亜リン酸塩、縮合リン酸塩であり、トリポリリン酸二水素塩等の縮合リン酸塩が特に好ましい。塩としては、アルミニウム又は亜鉛が好ましい。

また、（ｂ）アセチルアセトンと（ｃ）防錆顔料の比率（質量比）は、１：５〜１：１５の範囲であり、前記範囲とすることで亜鉛めっき鋼材に対して良好な防錆効果が発揮される。（ｂ）アセチルアセトンに対する（ｃ）防錆顔料の比率が５未満であると、アセチルアセトンが防錆顔料による亜鉛めっき面への保護皮膜の形成を阻害するため、亜鉛めっきの消耗を抑制する効果が不十分となる恐れがあり、一方、１５を超えると、防錆顔料がアセチルアセトンによる鉄素地へのキレート形成を阻害するため、鉄素地に残存する赤錆の進行を抑制する効果が不十分となる恐れがある。

また、本発明の錆処理剤に含まれる（ａ）エポキシ樹脂は、ベース樹脂として塗膜形成能を有しながら、（ｂ）アセチルアセトンによるキレート化鉄皮膜を固定し、外界の腐食原因物質（水分、酸素）を遮断することにより、錆処理剤の効果を補強する機能を有する。エポキシ樹脂は、耐久性に優れる塗膜を形成する、金属素地との付着性が高い、耐水性が高い等の利点がある。

上記（ａ）エポキシ樹脂としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、これらのエポキシ樹脂中のエポキシ基又は水酸基に各種変性剤を反応させた変性エポキシ樹脂を挙げることができる。
エポキシ樹脂は、形成塗膜の仕上がり性、硬化性、防食性などの点から、通常、エポキシ当量が１００〜１０，０００の範囲内にあり、かつ数平均分子量が２００〜２０，０００の範囲内にあるものが好適である。なお、数平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフで測定したポリスチレン換算の数平均分子量である。

上記ビスフェノール型エポキシ樹脂は、例えばエピクロルヒドリンとビスフェノールとを、必要に応じてアルカリ触媒などの触媒存在下に高分子量まで縮合させた樹脂、或いは、エピクロルヒドリンとビスフェノールとを、必要に応じてアルカリ触媒などの触媒の存在下に縮合させた低分子量のエポキシ樹脂を、ビスフェノールと重付加反応させることにより得られた樹脂のいずれでもよい。
ビスフェノールとしては、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン［ビスフェノールＦ］、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン［ビスフェノールＡ］、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ブタン［ビスフェノールＢ］、ビス（４−ヒドロキシフェニル）−１，１−イソブタン、ビス（４−ヒドロキシ−ｔｅｒｔ−ブチル−フェニル）−２，２−プロパン、ｐ−（４−ヒドロキシフェニル）フェノール、オキシビス（４−ヒドロキシフェニル）、スルホニルビス（４−ヒドロキシフェニル）、４，４´−ジヒドロキシベンゾフェノン、ビス（２−ヒドロキシナフチル）メタンなどを挙げることができ、上記のビスフェノール類は、１種で又は２種以上の混合物として使用することができる。
またノボラック型エポキシ樹脂としては、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールグリオキザール型エポキシ樹脂などを挙げることができる。
上記変性エポキシ樹脂としては、上記ビスフェノール型エポキシ樹脂又はノボラック型エポキシ樹脂に、例えば、乾性油脂肪酸を反応させたエポキシエステル樹脂；アクリル酸又はメタクリル酸などを含む重合性不飽和モノマーを反応させたエポキシアクリレート樹脂；イソシアネート化合物を反応させたウレタン変性エポキシ樹脂；上記ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂又は上記各種変性エポキシ樹脂中のエポキシ基にアミン化合物を反応させて、アミノ基又は４級アンモニウム塩を導入したアミン変性エポキシ樹脂などを挙げることができる。
上記のエポキシ樹脂のなかでも、金属素地や下塗り塗料との密着性に優れ、かつ生成したキレート化物を錆処理剤層内で固定化する性能に優れるという観点より、ビスフェノール型エポキシ樹脂が好適である。エポキシ樹脂は、キレート化物を保護する保護膜のような作用をし、錆処理剤の上に塗布する下塗り塗料との密着性を高めて剥離を防止する効果もある。

（ａ）エポキシ樹脂の含有量は、主剤及び硬化剤を混合した錆処理剤の全量に対して、２０〜８０質量％であることが好ましく、さらに好ましくは２０〜５０質量％である。エポキシ樹脂の含有量を前記範囲とすることで、アセチルアセトンのキレート形成作用による錆の拡大を抑制する効果と、防錆顔料により新たな錆の発生を抑制する効果と、亜鉛めっき層に生じた錆面へのバリアー効果において、バランスの良い防錆剤を得ることができる。

（ｄ）体質顔料としては、タルク、カオリン、クレー、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等が挙げられる。

（ｅ）溶剤は、シンナー（希釈剤）であり、ｎ−ブチルアルコール等のアルコール系有機溶剤、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル系有機溶剤、メチルイソブチルケトン等のケトン系有機溶剤、キシレン等の芳香族炭化水素系有機溶剤、酢酸ブチル、酢酸エチル等のエステル系有機溶剤が挙げられる。これらのほかにも、ミネラルスピリット、ソルベッソ１５０、スワゾール１０００等が挙げられ、溶剤は１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。

ここで、錆処理剤の主剤中の（ｄ）体質顔料と（ｅ）溶剤は、本発明の錆処理剤の粘度を調整するうえで重要な成分である。溶剤の比率が低くなると錆処理剤の粘度が上昇し、反対に溶剤の比率が高くなると錆処理剤の粘度が低下する。所望の粘度の錆処理剤を得るためには、それらの合計含有量が、主剤及び硬化剤を混合した錆処理剤の全量に対して、５５〜６５質量％であることが好ましい。また、（ｄ）体質顔料と（ｅ）溶剤の比率（質量比）は、１：１．５〜１：１２の範囲であることが好ましい。

本発明の錆処理剤に含まれる硬化剤は、エポキシ樹脂を架橋させることで強固な塗膜を形成するために用いられ、本発明の錆処理剤に適度な粘性を付与する機能もある。
硬化剤の含有量は、主剤及び硬化剤を混合した錆処理剤の全量に対して、２〜２０質量％であることが好ましく、さらに好ましくは２〜１５質量％である。硬化剤の含有量をこのような範囲とすることで、低温で硬化性があり（５℃−２４ｈｒで完全硬化）、所望の粘度（１２０〜６００ｍＰａ・ｓ：２０℃）の錆処理剤を容易に実現することができる。エポキシ樹脂用硬化剤の含有量が２質量％未満の場合は、錆処理剤の粘度付与効果が十分に得られないために、塗膜が薄くなり、防錆性が低下する傾向があり、２０質量％を超える場合は、錆処理剤の粘度が上昇することにより、塗布作業性が低下する。

硬化剤としては、通常、エポキシ樹脂の硬化剤として使用されている、ポリアミン系硬化剤、ポリカルボン酸系硬化剤及びフェノール樹脂系硬化剤などを特に制限なく使用でき、これらの群より選択される少なくとも１種を使用できる。
ポリアミン系硬化剤としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンなどのポリアルキレンアミン；トリメチルヘキサメチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ビス（３−アミノプロピル）エチレンジアミン、ネオペンタンジアミン、２−メチル−１，５−ペンタンジアミン、１，３−ジアミノペンタン、ヘキサメチレンジアミンなどの脂肪族ポリアミン；Ｎ−アミノエチルピペラジン、１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、１，３−ビスアミノエチルシクロヘキサン、イソホロンジアミン、１−シクロヘキシルアミノ−３−アミノプロパン、１，４−ジアミノシクロヘキサン、ジ（アミノシクロヘキシル）メタン、１，３−ジ−（アミノシクロヘキシル）プロパン、２，４−ジアミノ−シクロヘキサン、Ｎ，Ｎ´−ジエチル−１，４−ジアミノシクロヘキサンなどの脂環族ポリアミン；ｍ−キシレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、４，４´−ジアミノ−３，３´−ジエチルジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフォンなどの芳香族ポリアミン；ジシアンアミド、ポリアミドアミン（ポリアミド樹脂）、ケチミン化合物、変成ポリアミン（例えば、エアープロダクツジャパン株式会社製の「サンマイドＥ−１０００」）などが挙げられる。
ポリカルボン酸系硬化剤としては、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、３，６−エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサクロロエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチル−３，６−エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸などが挙げられる。
フェノール樹脂系硬化剤としては、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールノボラック樹脂、ポリｐ−ビニルフェノールなどが挙げられる。

硬化剤は、エポキシ環と反応して開環硬化させるだけでなく、錆処理剤の粘度調整用の添加剤にもなる。上記の硬化剤のなかでもポリアミン系硬化剤は、粘度調整が容易な２液型錆処理剤とするのに最適である。

本発明の錆処理剤は、その粘度が１２０〜６００ｍＰａ・ｓ（２０℃）であることが重要である。粘度がこのような範囲であれば、錆処理剤の亜鉛めっき鋼材表面への浸透性とバリアー効果のバランスが良好となり、塗装作業性にも優れるものとなる。粘度が１２０ｍＰａ・ｓ未満の場合は、バリアー効果が低下するため防錆効果が不十分となり、６００ｍＰａ・ｓを超える場合は、浸透性及び作業性が低下する。
なお、上記粘度は、主剤と硬化剤を混合した後の塗装前の錆処理剤のポットライフ期間（１〜８時間）内の粘度を意味する。

本発明の錆処理剤は、必要に応じて、本発明による効果を阻害しない範囲で、着色顔料、添加剤などをさらに含有していてもよい。着色顔料としては、例えば、酸化チタン、ベンガラ、カーボンブラックが挙げられ、硫酸バリウム、カオリン、クレー、タルクなどの体質顔料が挙げられる。添加剤としては、例えば、消泡剤、タレ止め剤、分散剤、粘性調整剤、硬化触媒、表面調整剤、可塑剤、造膜助剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、レベリング剤などが挙げられる。

本発明に係る錆を有する亜鉛めっき鋼材面の補修方法は、錆を有する亜鉛めっき鋼材面をケレン処理し、錆を完全に除去することなく脆弱な錆のみを除去した後、錆の一部が残存した状態で、前記亜鉛めっき鋼材面に本発明の錆処理剤を塗布する。ケレン処理は、ディスクサンダー、ベベルブラック、ワイヤーカップブラシ等の電動工具を使用して、脆弱な錆を除去するだけで良い。錆の完全除去は特に必要としない。錆の完全除去を必要としないことにより、作業時間の面だけでなく、作業者の安全管理面、騒音面（特に住宅密集地における騒音公害の低減）での利点も有る。

錆処理剤の塗布は、刷毛塗り塗装、ローラー塗装又はスプレー塗布により行うことが好ましい。塗布時のウエット膜厚は７０〜１５０μｍが好ましく、より好ましくは７０〜１１０μｍである。厚く塗布した場合には、刷毛目等で表面張力に差異が生じた場合に、表面張力の弱い部分から決壊して面だれ現象をおこし易くなる。後記の実施例２において詳細を説明するが、図２に、錆処理剤及び／又は下塗り塗料を塗装した試験片の表面状態、ならびに促進試験後の前記試験片の表面状態を示す。

錆の一部が残存した状態の亜鉛めっき鋼材の表面に錆処理剤を塗布すると、錆処理剤が錆面に浸透して行き、鉄原子をキレート化する。塗布後、１〜８時間程度放置することにより、錆処理剤に含まれている溶剤が揮発して乾燥塗膜が形成され、その後の下塗り塗装に好適な平滑な表面を得ることができる。こうして得られる乾燥塗膜の膜厚は、２０〜１００μｍ程度が好ましく、より好ましくは３０〜６０μｍである。膜厚が２０μｍ未満では十分な防食効果が得られない恐れがあり、膜厚が１００μｍを超えると、塗膜の乾燥性が低下するため作業性が低下するだけでなく、経済性も悪化する。

錆処理剤による塗膜が形成された鋼材の表面には、防食用の塗料（下塗り及び上塗り）を塗装することが好ましい。防食用の塗料としては、一般に使用されているふっ素樹脂系、アクリル樹脂系、シリコーン樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系などの防食塗料を用いることができる。これらの塗装を施した後の乾燥塗膜の総膜厚は、５０〜２００μｍになるようにすることが好ましく、塗装方法は通常の方法で良い。下塗り塗料としては、エポキシ樹脂系、上塗り塗料としては、ふっ素樹脂系、ウレタン樹脂系、アクリル樹脂系が特に好ましい。

本発明の補修方法は、特に、送電用の鉄塔の補修作業に好適に用いることができる。送電用の鉄塔では、従来行っていた錆を完全に除去する２種ケレン処理が不要になるだけでなく、従来は錆の進行を防止できないレベルであるとして取替えていた劣化進行部材について、本発明の錆処理剤の塗布により残存錆の進行を止め安定化させることで補修できるので、送電設備の延命化、線路停止期間の短縮、コスト削減を図ることができる。

以下、本発明を実施例を用いて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例における評価方法は次の通りである。

（１）粘度
主剤と硬化剤を混合した錆処理剤の２０℃における粘度を測定した。粘度計はＢＬII型粘度計（東機産業社（株）製）ローターＮｏ．１及びＮｏ．２を用いた。

（２）作業性
ＪＩＳ Ｋ ５６００−１−５：１９９９に準拠して、調製した錆処理剤の塗布時の作業性を評価した。下記の基準に基づいて判定し、○以上を合格とした。
◎：非常に良好（滑らかで刷毛、ローラー作業性に優れる）
○：良好（高粘度でやや突っ張る、もしくは低粘度で伸びすぎて膜厚を確保しにくいが刷毛、ローラー作業性には支障がない）
△：やや難あり（突っ張り感が強く、刷毛、ローラー作業性に支障が生じる）
×：難あり（粘りが強く刷毛、ローラー作業は不可能）

（３）防錆性
ＪＩＳ Ｋ ５６００−７−９ サイクルＡに準じて促進試験を行った。ただし、錆処理剤の乾燥後の膜厚は３０μｍ、錆処理剤の硬化・乾燥条件は、２３℃−５０％ＲＨ、７日間とした。下記の基準に基づいて判定し、○以上を合格とした。
◎：非常に良好（複合サイクル ３５０サイクルにおいて錆が発生しない）
○：良好（複合サイクル ３５０サイクルにおいてわずかに点錆が認められる（０．５％未満、Ｒｉ２相当））
△：やや難あり（複合サイクル ３５０サイクルにおいて点錆が認められる（０．５％以上））
−：試験対象外（高粘度で作業が不可能なため）

（４）付着力
ＪＩＳ Ｋ ５６００−５−７（プルオフ法）に準拠して錆処理剤の付着力を評価した。１試験片につき長さ方向に３箇所の付着力を測定し平均値を求めた。使用機器はオートマチックアドヒージョンテスター（ＰＯＳＩＴＥＳＴ ＡＴ−Ａ（DeFelsko Corporation製）を使用した。

（実施例１）
以下に示すエポキシ樹脂、アセチルアセトン、防錆顔料、体質顔料及び溶剤を、表１に示す配合にて主剤を調製した後、ポリアミン系硬化剤を添加して攪拌することにより、錆処理剤を調製した。調製した錆処理剤の組成（質量部）を表１に示す。なお、Ｎｏ．３〜６は本発明例、Ｎｏ．１〜２及びＮｏ．７〜１２は比較例である。

配合した成分の詳細は以下の通りである。
（ａ）エポキシ樹脂；Ｄ．Ｅ．Ｒ．６７１−Ｘ７５（ダウケミカル日本株式会社製）
（ｂ）アセチルアセトン；Huzhou Xinaote Phamaceutical & Chemical Co.,Ltd製
（ｃ）防錆顔料；トリポリリン酸アルミニウム系顔料
（ｄ）体質顔料；タルク
（ｅ）溶剤；キシレン
（ｆ）ポリアミン系硬化剤；サンマイドＥ−１０００（エアープロダクツジャパン株式会社製）

調製した錆処理剤（Ｎｏ．１〜１２）について、粘度を測定するとともに、作業性及び防錆性を評価した。粘度の測定結果ならびに作業性及び防錆性の評価結果を、あわせて表１に示す。

表１より、錆処理剤の粘度が５０ｍＰａ・ｓ未満の場合（Ｎｏ．１）は防錆性が劣り、３，８００ｍＰａ・ｓを超える場合（Ｎｏ．１０）は作業性が劣っており、特に錆処理剤の粘度を１２０〜６００ｍＰａ・ｓの範囲とすることで、さらに作業性と防錆性に優れた錆処理剤が得られ、前記粘度範囲内であってもアセチルアセトンと防錆顔料を併用することで防錆性が向上することがわかる。

（実施例２）
実際に送電用鉄塔に使用され、劣化した亜鉛めっき鋼板を用いて防錆性試験を実施した。試験片は、劣化レベルＶの山形鋼を１５０ｍｍの長さに切断して使用した。
試験片として用いた山形鋼は、下塗り（錆止め塗料）と上塗りの塗装が施されていたもので、以下の状態のものである。
「劣化レベルＶ」；上塗り塗料のみならず下塗り塗料が消失し、鉄素地が露出した状態。

劣化レベルＶの試験片に、程度の異なる３種類のケレン処理を行った。
「３種ケレン」；浮いている錆をマジックロン等、手工具で除去するケレン処理。
「２種軽微ケレン」；ワイヤーカップ等、電動工具で脆弱な錆のみを除去するケレン処理。
「２種ケレン」；ディスクサンダー等、電動工具を用いて完全に錆を除去するケレン処理。

ケレン処理を行った試験片に、表１のＮｏ．４の錆処理剤を、乾燥後の膜厚が３０μｍになるように刷毛で塗布し、さらに下塗り塗料（日本ペイント防食コーティングス(株)製、商品名：ラストークタワー下塗）を塗布した。

実施例１と同様、ＪＩＳ Ｋ ５６００−７−９ サイクルＡに準じて促進試験を実施し、錆の発生状態を判定した（表２の試験Ｎｏ．１−１、１−２、１−３）。錆の発生状態の判定は、促進試験の複合サイクルの１００サイクル毎に行い、３５０サイクルを最終判定とした。

比較例として、ケレン処理後、錆処理剤を塗布せず、下塗り塗料のみを塗布して、同様に促進試験を行い錆の発生状況を判定した（表２の試験Ｎｏ．１−４、１−５、１−６）。

図２は、各試験片について、素地状態、ケレン後、錆処理剤塗布後、下塗り塗布後、促進試験の複合サイクル３５０サイクル後の表面状態を撮影した写真である。

また、表２に示す防錆試験結果は、錆の程度に応じた評価点として記載した。当該評価点と、ＪＩＳ Ｋ ５６００−８−３ さび分類に規定されたＪＩＳ等級との相関を表３に示す。

表２の結果より、劣化レベルＶの試験片では、本発明の錆処理剤を塗布しない場合には十分な防錆効果はなく、２種ケレン処理で完全に錆を取り除いておいても、複合サイクル１００サイクル又は３００サイクルの段階で錆の発生が認められた（試験Ｎｏ．１−６Ｂ、６Ｃ）。

ケレン処理による錆の除去程度が小さい２種軽微ケレンや３種ケレンでは、さらに錆の発生面積が大きくなった（試験Ｎｏ．１−４Ｂ、１−４Ｃ、試験Ｎｏ．１−５Ｂ、１−５Ｃ）。

これに対して、本発明の錆処理剤を塗布した場合には、劣化レベルがＶで、しかも３種ケレン処理（試験Ｎｏ．１−１Ｂ、１−１Ｃ）や、２種軽微ケレン処理（試験Ｎｏ．１−２Ｂ、１−２Ｃ）のように、錆が残った状態の試験片を用いた場合でも錆の発生は認められず、十分な防錆効果が認められた。

図３は、２種ケレン処理を施した亜鉛めっき鋼材（試験Ｎｏ．１−６の試験片）について、防錆塗料を塗装（錆処理剤は塗布していない）した後の断面の顕微鏡写真（２００倍）である。塗装面に長さ約５０μｍの空隙（ボイド）が存在し、下塗りは空隙に浸透できていないことがわかる。

図４は、本発明例による錆の一部が残存する亜鉛めっき鋼材（試験Ｎｏ．１−２の試験片）について、錆処理剤塗装後の断面の顕微鏡写真（５００倍）である。錆処理剤が空隙に浸透していることがわかる。

（実施例３）
実際に送電用鉄塔に使用され劣化した亜鉛めっき鋼板を用いて、本発明の錆処理剤の付着力を評価した。
実施例２の場合と同様、劣化レベルＶの山形鋼を１５０ｍｍの長さに切断して試験片とした。程度の異なる３種類のケレン処理を行い、表１のＮｏ．４に示す錆処理剤を乾燥後の膜厚が３０μｍになるように刷毛で塗布し、さらに下塗り塗料（日本ペイント防食コーティングス(株)製、商品名：ラストークタワー下塗）を塗布し、初期付着試験を実施した。

付着試験は上記のプルオフ法にて行い、付着力ならびに剥離形態（塗膜のどの部分で剥離が生じたか）を測定した。図５は剥離形態を説明する説明図である。結果を表４に示す（表４の試試験Ｎｏ．１−１Ａ、１−２Ａ、１−３Ａ）。

比較として、ケレン処理後、錆処理剤を塗布せず、下塗り塗料のみを塗布して、同様に初期付着試験を行った結果を表４にあわせて示す（表４の試験Ｎｏ．１−４Ａ、１−５Ａ、１−６Ａ）。

表４に示すように、３種ケレンや２種軽微ケレンよりも２種ケレンを行い、ケレン処理による錆の除去を進めるほど初期付着力は増大した。３種ケレン及び２種軽微ケレンでは、錆処理剤を塗布した場合と塗布しなかった場合とでは、初期付着力に大きな差は認められなかった。２種ケレンの場合（試験Ｎｏ．１−３Ａ）は、錆処理剤と下塗り塗料の凝集破壊が生じ、錆処理剤と素地との密着性が高いことが覗えた。一方、３種ケレン、２種軽微ケレンの場合（試験Ｎｏ．１−１Ａ、１−２Ａ）は、錆層（素地）内部破断が生じた。

さらに、実施例２の防錆性の試験で複合サイクル３５０サイクルの促進試験を終了した試験片について、付着力を評価した結果を表５に示す。

表５に示す防錆性の促進試験後の試験片での付着力試験では、本発明の錆処理剤を塗布した試験片は、劣化レベルならびにケレン処理の種類に拘わらず、２ＭＰａを越える付着力を示し、十分な付着力を維持していた。したがって、本発明の錆処理剤は錆が残存する状態の試験片に塗布しても、良好な付着力と塗膜強度を有することがわかった。

（実施例４）
実際の送電用鉄塔の劣化レベルＶの箇所に２種軽微ケレン処理を行った後、錆処理剤を塗布したところ、良好に錆処理剤を塗布することができた。２４時間後、下塗り塗料（日本ペイント防食コーティングス(株)製、ラストークタワー下塗）を塗布し、さらに上塗り塗料（日本ペイント防食コーティングス(株)製、ラストークタワー上塗）を塗布した。塗布後の観察を定期的に実施したが、２年経過後も錆の発生は認められていない。

本発明の錆処理剤及び補修方法は、鉄塔鋼材、特に送電用の鉄塔鋼材の補修方法として有用である。

Claims (6)

1. 錆の発生した亜鉛めっき鋼材に用いられる錆処理剤であって、
   （ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）アセチルアセトン、（ｃ）防錆顔料、（ｄ）体質顔料及び（ｅ）溶剤を含有する主剤と、硬化剤とから構成され、主剤及び硬化剤を混合した錆処理剤の全量に対して、（ｂ）アセチルアセトンの含有量が０．２５〜２質量％、（ｃ）防錆顔料の含有量が１〜２０質量％であり、かつ、（ｂ）アセチルアセトンと（ｃ）防錆顔料の比率（質量比）が、１：５〜１：１５の範囲であり、
   前記主剤と硬化剤とを混合した後の粘度が、１２０〜６００ｍＰａ・ｓ（２０℃）であることを特徴とする錆処理剤。
2. 硬化剤が、ポリアミン系、ポリカルボン酸系及びフェノール樹脂系からなる群より選択される少なくとも１種である請求項１に記載の錆処理剤。
3. （ａ）エポキシ樹脂が、ビスフェノール型エポキシ樹脂から選択される少なくとも１種である請求項１または２に記載の錆処理剤。
4. （ｃ）防錆顔料が、リン酸塩から選択される少なくとも１種である請求項１〜３のいずれかに記載の錆処理剤。
5. （ｄ）体質顔料が、タルクである請求項１〜４のいずれかに記載の錆処理剤。
6. 錆を有する亜鉛めっき鋼材の補修方法であって、
   錆を有する亜鉛めっき鋼材面をケレン処理し、錆を完全に除去することなく脆弱な錆のみを除去した後、錆の一部が残存した状態で請求項１〜５のいずれかに記載の錆処理剤を塗布する工程を含むことを特徴とする補修方法。