JP2002167677A - 鋼材の錆安定化処理剤及び錆安定化処理鋼材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 飛来塩分の多い海岸地域や、冬季に凍結防止
塩を散布する地域などにおいても、耐候性鋼の安定錆を
効率よく生成せしめると共に、安定錆形成過程での流れ
錆等による外観不良を防止し、あるいは更に処理剤皮膜
下に安定錆を形成する際の塗膜のフクレや剥離による外
観悪化を極めて起こりにくくすることを目的とした耐候
性鋼の錆安定化処理剤、およびその処理剤の硬化皮膜が
形成された錆安定化処理鋼材を提供する。 【解決手段】 処理剤中に光触媒型親水性付与剤を含有
することを特徴とする鋼材の錆安定化処理剤。前記光触
媒型親水性付与剤が酸化チタンである。前記前記光触媒
型親水性付与剤が処理剤固形分100重量部中に2〜20重量
部含有されている。前記の処理剤の乾燥皮膜を鋼材表面
に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、錆安定化処理剤お
よび前記処理剤の乾燥皮膜が形成された錆安定化処理鋼
材に関する。より具体的には、Cu,Ni,Cr,P,Mo等の合金
元素を添加してなる耐候性鋼材に主として適用される表
面処理剤であって、特に飛来塩分の多い海岸地域や、冬
季に凍結防止塩を散布する地域などにおいても、耐候性
鋼の安定錆を効率よく生成せしめることを目的とした錆
安定化処理剤および錆安定化処理鋼材に関する。

【０００２】

【従来の技術】耐候性鋼はCu,Ni,Cr,P,Mo等の元素が少
量含有された低合金鋼であって、大気中に暴露すると腐
食し発錆する過程で保護性の強い錆層（安定錆）が自然
に形成される。そして前記錆層が形成された後はそれ以
降の鋼材の腐食は減少し、最終的には腐食が殆ど進行し
ない特性を持つ鋼材となる。

【０００３】この様な耐候性鋼材は、形鋼、鋼板、鋼管
等各種鋼材に適用され、橋梁や鉄塔等の構造物として幅
広い用途があるが、次のような問題を有していた。

【０００４】即ち、耐候性鋼材を裸使用する場合、鋼材
表面に保護性の強い安定した錆が形成されるまで5年以
上の長期間を要し、その間、浮き錆や流れ錆を生じ、流
出した錆汁により周囲環境を汚染し、外観を損なう問題
があった。

【０００５】そこで、耐候性鋼の表面に錆安定化処理と
称される表面処理を行い、上記の問題を解決する技術が
開示されている。この錆安定化処理は、例えば、特開昭
56-127774号公報では、カチオン型皮膜とアニオン型皮
膜の2層皮膜が、特公昭56-33991号公報では、下層に安
定錆成分を含有する樹脂層、上層に耐候性、耐腐食性に
優れた樹脂層を設けた2層被覆が、および特許2666673号
公報では、安定錆形成促進作用を有する有機樹脂により
被覆された鋼材について開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来技
術の内、特公昭56-33991号公報による方法では、安定錆
形成過程の塗膜劣化過程での外観が悪く、塗膜のフクレ
や剥離が発生し易い欠点がある。更に飛来塩分に対する
対応が不十分で、腐食性の厳しい環境での安定錆形成能
力が劣る欠点がある。また2層以上の塗装が必要で、塗
装作業性、塗装コストが上昇する欠点がある。

【０００７】また特許2666673号公報では、安定錆を早
期に形成するため、処理後の外観不良が避けられず、流
れ錆等による周辺環境の汚損も問題となる。また早期に
形成した錆が真の安定錆として長期間機能するかどう
か、不明確である。

【０００８】特開昭56-127774号公報記載の方法では、
カチオン型皮膜で流れ錆を防止し、アニオン型皮膜で塩
分に対する耐久性を増していることで、安定錆形成環境
を整え、効率的な安定錆形成を意図したものであるが、
2層以上の異なる塗膜を形成する必要があり、塗装作業
性上問題がある。また安定錆形成能力とのバランス上、
アニオン型皮膜の割合に制限があり、十分な耐飛来塩分
性が発揮できない点も問題であった。

【０００９】また、これまでの錆安定化処理剤は長期的
に塗膜表面に蓄積された汚れ等により、外観上問題とな
るばかりか、付着物を基点とした不安定錆の形成などの
問題もある。

【００１０】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、特に飛来塩分の多い海岸地域や、
冬季に凍結防止塩を散布する地域などにおいても、耐候
性鋼の安定錆を効率よく生成せしめると共に、安定錆形
成過程での流れ錆等による外観不良を防止し、あるいは
更に処理剤皮膜下に安定錆を形成する際の塗膜のフクレ
や剥離による外観悪化を極めて起こりにくくすることを
目的とした耐候性鋼の錆安定化処理剤、およびその処理
剤の硬化皮膜が形成された錆安定化処理鋼材を提供する
ことを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、(1)処
理剤中に光触媒型親水性付与剤を含有することを特徴と
する鋼材の錆安定化処理剤、(2)前記光触媒型親水性付
与剤が酸化チタンであることを特徴とする前記(1）に記
載の錆安定化処理剤、(3)前記光触媒型親水性付与剤が
処理剤固形分100重量部中に2〜20重量部含有されている
ことを特徴とする前記(1)または(2)に記載の錆安定化処
理剤、(4)前記(1)〜(3)記載の処理剤の乾燥皮膜を表面
に形成してなる錆安定化処理鋼材、である。

【００１２】本発明では、光により処理皮膜表面に親水
性を付与する光触媒型親水性付与材を含有することによ
り、付着した塩分などの安定錆形成を阻害する成分を自
己洗浄すると共に、汚れなども分解して汚れを基点とし
た錆の不安定化を防止する。また光触媒の作用により錆
安定化処理塗膜自体の分解、風化も促進されることで、
良好な風化外観を得ることも出来る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。 （適用可能鋼材）本発明の錆安定化処理剤が適用可能な
鋼材は特に限定するものではない。普通鋼に対しても効
果は認められるが、耐候性鋼のようなCu,Ni,Cr,P,Mo等
の合金元素を少量含む低合金鋼に対して特に有効であ
る。また、処理面はブラスト処理等で表面のスケールや
錆を落とした状態が好ましいが、必ずしもこの必要はな
い。 (光触媒型親水性付与剤)本発明の錆安定化処理剤に含有
される光触媒型親水性付与剤は、特定の励起波長の紫外
線や可視光線があたることにより、スーパーオキシドア
ニオンやヒドロキシラジカルなどの活性酸素を生成しう
る化合物で、光触媒の活性酸素により表面に付着した疎
水性の汚れを分解し、塗膜表面に物理吸着水の層を形成
することで表面親水性付与作用を有すると考えられてい
る物質である。例えば酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、
酸化鉄、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化銅、酸化マ
ンガン、など一連の金属酸化物、およびチタン酸ストロ
ンチウムなどの化合物が挙げられるが、これらの化合物
の中で特に酸化チタン、その中でも結晶型がアナターゼ
型である酸化チタンが特に顕著な効果を示す。

【００１４】なお、光触媒型親水性付与剤の添加量は、
処理剤固形分100重量部中、2〜20重量部が好ましい。こ
の範囲を下回ると錆安定化性能におとり、この範囲を越
えると、塗膜としての強度、耐候性が低下するので好ま
しくない。添加量のより好ましい範囲は、5〜10重量部
である。

【００１５】これらの光触媒型親水性付与剤を錆安定化
処理塗膜中に含有させることにより、特に飛来塩分や凍
結防止剤散布が問題となる環境に錆安定化処理を適用し
た場合の、錆安定化性能が著しく優れることが、本発明
者らの検討により明らかとなった。この理由としては、
おそらく活性酸素の作用により塗膜表面の親水性が高ま
ることで、塗膜表面に付着した塩化物イオンなど錆の安
定化に悪影響を与える成分を効率的に洗浄すると共に、
光による錆安定化塗膜の風化・消失が促進され、良好な
外観を保持したまま早期に塗膜から塗膜下に生成した安
定錆に置き換わることが可能となったことが原因と推測
される。 (錆安定化処理剤)本発明における錆安定化処理剤とは、
主に耐候性鋼表面に塗布されて塗膜を形成し、耐候性鋼
の初期流れ錆を抑制しながら塗膜下で耐候性鋼の安定錆
を形成する機能を有するもので、最終的には塗膜は風
化、消失し耐候性鋼の安定錆に置き換わる。

【００１６】本発明の錆安定化処理剤は、前記の光触媒
型親水性付与剤以外に、樹脂（基体樹脂）、顔料、溶
剤、各種添加剤などからなる。

【００１７】前記樹脂としては、他の成分を分散し、処
理剤の硬化皮膜を形成し、かつ、処理剤としての塗装作
業性を損なわないものであれば特に制限はなく、エポキ
シ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル
樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、ブチラール樹
脂、ビニル系樹脂、アルキッド樹脂などの一般の塗料用
樹脂をベースに、必要に応じて、脂肪酸、油脂、歴青
質、他の化合物などで変性したものを用いることが出来
る。

【００１８】尚、樹脂中には、塗膜にカチオン選択透過
性を付与し、塗膜中への塩分などの腐食性アニオンの透
過を抑制する観点から、カルボキシル基、スルホン基、
リン酸基、フェノール性水酸基などのアニオン性の固定
電荷を付与することが好ましい。

【００１９】前記樹脂の含有量は、塗膜強度と塗膜の劣
化過程の外観保持機能のバランスの観点から、処理剤固
形分100重量部に対し、20〜50重量部が好ましい。

【００２０】顔料としては、体質顔料、着色顔料、その
他の機能性顔料などを必要に応じて適宜選択して配合す
ることができる。体質顔料、着色顔料の例としては、バ
ライト、沈降性硫酸バリウム、白亜、沈降性炭酸カルシ
ウム、胡粉、クレー、砥の粉、タルク、ケイソウ土、シ
リカ白、アルミナ白、石膏、サチン白、グロスホワイ
ト、ベントナイト、ケイ酸カルシウム、沈降性炭酸マグ
ネシウム、ケイ酸アルミニウム、鉛酸カルシウム、酸化
チタン、亜鉛華、リトボン、硫化亜鉛、鉛白、酸化ジル
コン、アンチモン白、酸化スズ、カーボンブラック、油
煙、黒鉛、鉄黒、亜鉛末、亜酸化鉛、炭化ケイ素、ベン
ガラ、鉛丹、朱、カドミウム赤、カドミウム水銀赤、モ
リブデン赤、亜酸化銅、アンバー、黄鉛、ジンククロメ
ート、カドミウム黄、合成オーカ、チタン黄、アンチモ
ン黄、バリウム黄、ストロンチウム黄、クロム緑、酸化
クロム緑、ビリジアン、亜鉛緑、コバルト緑、エメラル
ド緑、マンガン緑、紺青、群青、コバルト青、セルリア
ン青、マンガン青、マンガン紫、濃口コバルト紫、淡口
コバルト紫、マルス紫、アルミ粉等が上げられる。これ
らを単独または複数用いて錆安定化処理剤中に配合する
が、特に鋼材の錆に置換する際の外観上のムラをなくす
ためには、錆と類似の色調となるよう配合するのが好ま
しい。

【００２１】また、上記顔料以外に、鋼材の腐食速度を
コントロールして、かつ流れ錆、浮き錆など防止する目
的で機能性顔料を配合することが出来る。その例として
は、リン酸塩、モリブデン酸塩、クロム酸塩、タングス
テン酸塩、バナジン酸塩、ベリリウム酸イオン、ケイ酸
イオン、チタン酸イオン、マンガン酸イオン、セレニウ
ム酸イオン、ジルコニウム酸イオンなどが挙げられ、カ
チオン種としては亜鉛、カルシウム、マグネシウム、ア
ルミニウム、バリウム、カリウム、ナトリウム、ストロ
ンチウムなどが上げられる。

【００２２】なお、上記の顔料は、合計で処理剤固形分
100重量部に対し、30〜70重量部を配合することが好ま
しい。この範囲とすることで、安定錆形成に必要な塗膜
下への水、酸素の供給を促進すると共に、ブリスターな
どの見苦しい塗膜外観劣化を防止することが出来る。

【００２３】本発明の処理剤には、上記以外に、硬化促
進剤、増粘剤、その他の無機塩、溶剤、その他の処理剤
添加物等を含有することが出来る。 （錆安定化処理鋼材）本発明の錆安定化処理鋼材は、前
記の錆安定化処理剤の硬化皮膜が鋼材表面に形成された
ものであり、硬化皮膜の膜厚は10〜100μmの範囲が好ま
しい。この範囲を下回ると本発明処理剤の性能が全般的
に劣り、またこの範囲を越えても効果は一定で高コスト
になるため好ましくない。また錆安定化処理剤は、鋼材
表面のスケールをサンドブラスト、ショットブラスト等
で除去した後に塗布するのが好ましい。更に本発明の錆
安定化処理剤の鋼材表面への形成方法は、通常の塗料と
同様、エアスプレー、エアレススプレー、刷毛塗り等の
方法が適用できる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。JIS G 31
14に規定された耐候性鋼材(SMA 400)試験片（150mm×70
mm×6mm）をブラスト処理した後に表1に示した成分系の
処理剤を膜厚45μmで塗布した。着色顔料としては、ベ
ンガラと鉄黒を1：3の重量比率で混合した。ベースの樹
脂としては、常乾型の脂肪酸変性エポキシ樹脂を用い
た。尚、表1に記載した以外の成分として、硬化促進
剤、その他処理剤としての物性を調整するための添加剤
として、増粘剤、レベリング剤を適宜添加した。尚表1
中の重量部は硬化塗膜中の重量部である。

【００２５】表1に記載した処理剤を塗布した耐候性鋼
材を下記の方法で評価し、耐候性鋼の錆安定化処理剤と
しての性能を評価した。 (1)田園地帯暴露(3年、南面30°暴露)による流れ錆有
無、および安定錆形成の有無。 (2)海岸地帯暴露(3年、南面30°暴露)による流れ錆有
無、および安定錆形成の有無。 (3)融雪塩散布地域(3年)、融雪塩散布地域に設置された
橋梁の下フランジ部に試験片を取り付け、流れ錆有無、
及び安定錆形成の有無 流れ錆有無：塗膜表面の外観で評価した。 ◎：全く見られない、○：殆ど見られない、 △：多少見られる、×：顕著に見られる 安定錆形成：塗膜を剥がし、塗膜下の錆の状況を調べ、
以下の評価をした。 ◎：緻密で欠陥の少ない錆が連続的に形成されている ○：緻密な錆が連続的に形成されているが、僅かに欠陥
がある △：錆が形成されているものの、緻密さに欠け、欠陥も
多い ×：層状の剥がれやすい錆が形成されている 評価結果を表1に併せて示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１から以下のことが分かる。本発明の錆
安定化処理を適用された発明例の鋼材は、田園環境、海
岸環境、融雪塩散布地域いずれにおいても良好な外観保
持機能と安定錆形成機能を有し、高塩分環境においても
良好な性能を保持することが分かった。

【００２８】光触媒型親水性付与剤の含有量が２〜２０
重量部の場合より優れた性能が得られ、特に光触媒型親
水性付与剤として酸化チタンを使用することで一層優れ
た性能が得られることが分かった。

【００２９】また、顔料の配合量を30〜70重量部とする
ことで、一層優れた性能が得られることが分かった。

【００３０】なお、融雪塩散布地域においては、定期的
に塗膜表面の付着塩分量を測定したが、本発明の錆安定
化処理は表面の付着量が比較例と比較し著しく小さかっ
たことから、表面の親水化付与効果により付着塩分が洗
浄され、その結果塗膜への塩分浸透が抑制され、結果的
に塗膜下の安定錆形成がスムーズに行えたと共に、塩分
による過度な腐食による流れ錆の発生も抑制されたもの
と考えられる。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の錆安定化処
理剤の硬化皮膜を形成した鋼材は、田園環境、海洋環
境、融雪塩散布環境いずれにおいても流れ錆防止性能と
効率的な安定錆形成性能を兼ね備えていた。

【００３２】特に光触媒型親水性付与剤として酸化チタ
ンを使用することで更に良好な性能が得られることが分
かった。

【００３３】本発明の錆安定化処理剤を耐候性鋼材に適
用することで、良好な外観を保持しつつ、鋼材のメンテ
ナンスフリー化が図れ、従来の塗装の塗り替え等の費用
が不要となり、その経済効果は計り知れない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２３Ｆ 11/00 Ｃ２３Ｆ 11/00 Ｚ // Ｃ０９Ｋ 3/18 Ｃ０９Ｋ 3/18 (72)発明者 古田 彰彦 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4H020 AA01 AB02 4J038 CD091 CE071 CG001 DA051 DB001 DD001 DD121 DD231 DG001 HA216 KA04 KA07 NA01 NA03 NA06 PC02 4K026 AA02 BA04 BB08 DA02 4K062 AA01 BC12 CA04 DA10 FA01 FA08 FA12 GA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】 処理剤中に光触媒型親水性付与剤を含有
   することを特徴とする鋼材の錆安定化処理剤。
2. 【請求項2】 前記光触媒型親水性付与剤が酸化チタン
   であることを特徴とする請求項1に記載の錆安定化処理
   剤。
3. 【請求項3】 前記光触媒型親水性付与剤が処理剤固形
   分100重量部中に2〜20重量部含有されていることを特徴
   とする請求項１または2に記載の錆安定化処理剤。
4. 【請求項4】 前記請求項1〜3のいずれかに記載の処理
   剤の乾燥皮膜を表面に形成してなる錆安定化処理鋼材。