JP2013027828A

JP2013027828A - 塗膜および塗料

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Publication number: JP2013027828A
Application number: JP2011166457A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Saito; 博之齋藤; Takashi Sawada; 孝澤田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2011-07-29
Publication date: 2013-02-07
Anticipated expiration: 2031-07-29
Also published as: JP5592318B2

Abstract

【課題】設備・構造物に用いられている鋼材などの金属における腐食が抑制できるようにする。
【解決手段】鋼材１０１の表面に接して形成された第１塗膜１０２と、第１塗膜１０２の表面側に第１塗膜１０２を覆って形成された第２塗膜１０４とから構成されている。第１塗膜１０２は、透湿性および塑性を有する樹脂から構成され、モンモリロナイトの微粒子１０３からなる粉末が分散している。また、第２塗膜１０４は、第１塗膜１０２より透湿性が低い材料から構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼材などの金属表面を保護するために用いられる塗膜および塗料に関するものである。

設備・構造物には多くの鋼材が用いられいるが、屋外で用いられているため、用いられている鋼材の腐食を防ぐことが重要となる。また、一般に、屋外で使用される設備・構造物は、外力による傷を受けやすい状態であり、用いられている鋼材も傷が形成されやすい状態となっている。このため、傷がついても、鋼材の腐食が防げるように亜鉛めっきが被膜として形成されている（非特許文献１参照）。亜鉛は、水中での腐食電位が鋼よりも低いため、傷の部分において両者が同時に水に接触すれば、亜鉛の腐食が選択的に発生し、鋼材の腐食が防げる。しかし、海岸に近い環境などで耐食性が不足する場合には、亜鉛をめっきした鋼に、塗料を塗装して耐食性の向上をはかっている。

亜鉛をめっきした鋼に塗料を塗装することにより耐食性は著しく向上する。このため、塗装を施すことで、従来では亜鉛めっきをした鋼材が適用できない場所にも、これを用いた設備や構造物を設けることが可能になった。

澤田孝、齋藤博之、東康弘、境野英朋、「電気通信用の構造物や装置に対する腐食防食技術の研究」、NTT技術ジャーナル、ｖｏｌ．２２、ｎｏ．１１、３２−３６頁，２０１０年。 http://www.nissan-global.com/JP/TECHNOLOGY/OVERVIEW/scratch.html B. Ghosh and M. W. Urban, "Self-Repairing Oxetane-Substituted Chitosan Polyurethane Networks", SCIENCE, vol.323, pp.1458-1460, 2009.

しかしながら、塗膜は、一般に外傷を受けやすい。例えば、海岸部では砂粒により外傷が形成され、山間部では砂粒に加えて氷雪により外傷が形成される。このような環境で、形成された傷が金属（鋼、亜鉛）に到達して金属を露出させると、当該部分が激しく腐食するという欠点がある。この欠点を補うため、例えば、自動車用塗料などにおいては、上塗り塗料に紫外線の照射により復元する樹脂を用いて微細な塗膜の傷を修復する技術が開発されている（非特許文献２，３参照）。しかし、この技術では、塗装表面は修復されるが、金属との界面近傍の塗膜を修復するには至らないため、期待したほど防食効果が得られないという問題がある。

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、設備・構造物に用いられている鋼材などの金属における腐食が抑制できるようにすることを目的とする。

本発明に係る塗膜は、モンモリロナイトの粉末が分散した透湿性および塑性を有する樹脂から構成されて金属表面に接して形成された第１塗膜と、第１塗膜の表面側に第１塗膜を覆って形成されて第１塗膜より透湿性が低い第２塗膜とから構成されている。

上記塗膜において、樹脂は、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、エチレン樹脂、エステル樹脂の少なくとも１つであればよい。

本発明に係る塗料は、透湿性および塑性を有する樹脂と、樹脂に分散されたモンモリロナイトの粉末とから構成されたものである。例えば、樹脂は、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、エチレン樹脂、エステル樹脂の少なくとも１つであればよい。

以上説明したように、本発明によれば、モンモリロナイトの粉末が分散した透湿性および塑性を有する樹脂から構成された第１塗膜を金属表面に接して形成するので、設備・構造物に用いられている鋼材などの金属における腐食が抑制できるようになるという優れた効果が得られる。

図１は、本発明の実施の形態における塗膜の構成を模式的に示す断面図である。図２は、本発明の実施の形態における塗膜の構成を模式的に示す断面図である。図３は、本発明の実施の形態における塗膜の構成を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における塗膜の構成を模式的に示す断面図である。この塗膜は、鋼材（金属）１０１の表面に接して形成された第１塗膜１０２と、第１塗膜１０２の表面側に第１塗膜１０２を覆って形成された第２塗膜１０４とから構成されている。鋼材１０１は、例えば、表面に亜鉛めっきが施されている。

第１塗膜１０２は、透湿性および塑性を有する樹脂から構成され、モンモリロナイトの微粒子１０３からなる粉末が分散している。第１塗膜１０２は、透湿性および塑性を有する樹脂と、この樹脂に分散されたモンモリロナイトの粉末とから構成された塗料を塗布することで形成できる。また、第２塗膜１０４は、第１塗膜１０２より透湿性が低い材料から構成されている。

例えば、第１塗膜１０２は、エポキシ樹脂から構成されている。例えば、第４級アンモニウム塩を添加したモンモリロナイトの粉末を、エポキシ樹脂に混合することで、モンモリロナイトの粉末が分散した状態とすることができる。また、第１塗膜１０２を構成する樹脂の粉末と、モンモリロナイトの粉末とを混合した粉末塗料を形成し、これを塗布して一体に成型することで、第１塗膜１０２を形成してもよい。なお、第１塗膜１０２は、例えば、膜厚１０〜１００μｍ程度に形成すればよい。

モンモリロナイトの粉末を構成する微粒子１０３の大きさとしては、第１塗膜１０２を形成するための塗料に添加して流動性を損ねない程度に適宜設計すればよい。例えば、塗膜に形成される傷が、一般にはμｍオーダーで形成されることを考慮すると、これよりも一桁程度下のサブμｍ程度の粒子径とすることが好ましい。

第２塗膜１０４は、例えば、日産株式会社の「スクラッチシールド」を塗装して形成すればよい。また、第２塗膜１０４を中塗り塗膜とし、この上に上塗り塗膜を形成してもよい。

本実施の形態によれば、例えば、図２に示すように、外傷２０１が形成されると、外傷２０１内壁において露出した第１塗膜１０２に外気が触れる状態となる。ここに水分が侵入すると、第１塗膜１０２は、透湿性を有する樹脂から構成されているので、水分は、微粒子１０３にまで浸入していく。このようにして浸入した水分により微粒子１０３が体積膨張し、図３に示すように、膨張微粒子１０３ａとなり、この膨張微粒子１０３ａにより押し出される第１塗膜１０２の膨張部３０１により外傷２０１の底部が塞がれるようになる。

この結果、外傷２０１が形成されても、鋼材１０１の表面は、外界の水分や酸素から遮断された状態が得られるようになる。このように、本実施の形態によれば、外傷２０１が形成されても、第１塗膜１０２の膨張部３０１により塞がれるようになるので、塗膜による防食機能を保持することができる。この結果、設備・構造物に用いられている鋼材などの金属における腐食が、抑制できるようになる。

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、上述では、第１塗膜を形成する金属が亜鉛めっきがされた鋼材の場合について説明したが、これに限るものではなく、ステンレス鋼版などの他の金属であっても同様である。

また、第１塗膜を形成する樹脂としては、透湿性および塑性を有するものであればよく、エポキシ樹脂に限るものではなく、例えば、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エチレン樹脂、エステル樹脂などであってもよく、これらの混合体であってもよい。また、第２塗膜は、外部（外気）からの水分などの侵入が遮断できる材料から構成されていればよく、一般に用いられている防食目的の塗料を用いればよい。

１０１…鋼材（金属）、１０２…第１塗膜、１０３…微粒子、１０４…第２塗膜。

Claims

モンモリロナイトの粉末が分散した透湿性および塑性を有する樹脂から構成されて金属表面に接して形成された第１塗膜と、
前記第１塗膜の表面側に前記第１塗膜を覆って形成されて前記第１塗膜より透湿性が低い第２塗膜と
を備えることを特徴とする塗膜。
請求項１記載の塗膜において、
前記樹脂は、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、エチレン樹脂、エステル樹脂の少なくとも１つであることを特徴とする塗膜。
透湿性および塑性を有する樹脂と、
前記樹脂に分散されたモンモリロナイトの粉末と
を備えることを特徴とする塗料。
請求項３記載の塗料において、
前記樹脂は、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、エチレン樹脂、エステル樹脂の少なくとも１つであることを特徴とする塗料。