JP3504872B2 - 塗膜、ならびに塗膜の形成方法 - Google Patents
塗膜、ならびに塗膜の形成方法Info
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Description
・耐食性・潤滑性に優れたコーティング組成物および塗
膜、ならびに塗膜の形成方法に関する。 【0002】 【従来の技術とその問題点】従来ボルトやナット、橋
梁、鉄塔等には、主に耐食が目的でメッキや化成処理等
の表面処理やアルミニウムフレークを含んだ塗料が使用
されているが、アルミニウムフレークを含んだ従来の塗
料では、十分な耐候性がなく、数年経てば再塗装の必要
があり、その費用は莫大なものであった。また、ボルト
やナットにメッキ処理等を施した場合、滑り性が十分で
なく、余分な労力や時間を費やすだけでなく、ネジ山が
潰れたりメッキが剥げる等性能的にも十分なものではな
かった。さらに、潤滑を必要とする部品・部材には、定
期的に注油の必要があり、メンテナンスに多くの費用を
要していた。 【0003】 【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意創意工
夫を重ねた結果、本発明を完成するに至った。すなわち
本発明は、次の組成物、塗膜および方法よりなる。 【0004】1.(a)エポキシ系樹脂(硬化剤含む)
10〜80重量%、(b)金属フレーク3〜50重量
%、(c)滑剤1〜40重量%からなる(但し、合計量
は100重量%を超えない。)耐食性コーティング組成
物。 【0005】2.上記1記載の耐食性コーティング組成
物に溶剤を加えた塗料。 【0006】3.溶融メッキ、溶射メッキ、電解メッ
キ、無電解メッキ、蒸着(CVD、PVD)、化成処
理、化学処理から選ばれる1種または2種以上の下地処
理層と、(a)エポキシ系樹脂10〜80重量%、
(b)金属フレーク3〜50重量%、(c)滑剤1〜4
0重量からなる(但し、合計量は100重量%を超えな
い。)耐食性コーティング層の少なくとも2層構造から
なる塗膜。 【0007】4.被塗装物の塗装面を溶融メッキ、溶射
メッキ、電解メッキ、無電解メッキ、蒸着(CVD、P
VD)、化成処理、化学処理から選ばれる1種または2
種以上の下地処理を施した後、該下地処理した面に
(a)エポキシ系樹脂10〜80重量%、(b)金属フ
レーク3〜50重量%、(c)滑剤1〜40重量%から
なる(但し、合計量は100重量%を超えない。)耐食
性コーティング組成物に溶剤を加えて塗布する耐食性塗
膜の形成方法。 【0008】以下、さらに本発明の実施の形態を詳述す
る。 【0009】本発明で用いるエポキシ系樹脂は、ビスフ
ェノールA型、ビスフェノールF型、ノボラック型、お
よび脂肪族エポキシ樹脂等が使用でき、また硬化剤とし
ては、アミン類、ポリアミン類、ポリアミド類、酸無水
物、尿素、フェノール、メラミン、多硫化物硬化剤また
はこれらのアダクト、変性物等が使用できる。コーティ
ング組成物におけるエポキシ系樹脂の配合量は、10〜
80重量%が適当で、好ましくは45〜65重量%とす
ればよい。エポキシ系樹脂の配合量が10重量%未満で
は、十分なコーティング(付着)性能が得られず、塗膜
が使用中に剥げたり金属フレークが脱落したりする。一
方、80重量%を超える場合には、他の成分の配合量が
少なくなり滑り性や耐食性が十分でなくなる。 【0010】金属フレークは、ステンレス、その他の耐
食性鉄合金、チタン、スズ、ニッケル、アルミニウム等
のフレーク等を用いることができる。これらの中でも特
にステンレス(SUS304、SUS316L、その他
のフェライト系、オーステナイト系、2相系ステンレス
等)フレークが特に好ましい。フレークの大きさはレー
ザー回折法による平均粒子径で5〜300μm程度が好
ましく、特には31〜60μmがさらに好ましい。平均
粒子径が5μm未満では、その製造自体が困難となりコ
ストアップとなるとともに、形状比(平均粒子径/平均
厚み)が小さいものしかできず、フレーク形状による保
護効果が弱くなる。一方300μmを超える場合には、
隠蔽力が低下するとともに、フレークの折損や塗膜から
の突き出し等が生じるため好ましくない。厚みについて
は平均厚み0.01〜3μm程度が好ましい。 【0011】ステンレスフレークを用いる場合には、含
有するケイ素量が0.45〜0.8重量%であることが
好ましい。0.8重量%を超える場合には塗布後の外観
が極端に白みがかり、メタリック感がなくなり意匠的に
好ましくない。一方0.45重量%未満では、粉末化・
フレーク化が困難となり、前記形状のフレークの製造が
困難である。 【0012】金属フレークのコーティング組成物中の配
合量は、3〜50重量%にすればよく、好ましくは5〜
30重量%が適当である。金属フレークの配合量が3重
量%未満では、十分な隠蔽性がなく、耐食性・耐候性等
の効果に乏しい。一方、50重量%を超えてもさらなる
耐食性・耐光性の改善はほとんどなく、相対的に樹脂の
量が少なくなるため、付着性の点で好ましくない。 【0013】金属フレークの製造法は、公知の方法でよ
く特に限定されないが、アトマイズ法・粉砕法・回転円
盤法・回転電極法・キャビテーション法・メルトスピニ
ング法等により得られる粉末が原料として使用できる。
中でも好ましくはガスアトマイズ法、水アトマイズ法に
より得られる粉末が好適である。粉末のフレーク化は、
例えば湿式ボールミル、湿式アトライター、スタンプミ
ル等により摩砕あるいは粉砕処理することにより得られ
る。粉末・フレークは、必要に応じてスクリーン等で分
級して粒度を調整できる。 【0014】本発明で使用する滑剤は、固体潤滑剤や潤
滑性能を有する樹脂が採用でき、フッ素系樹脂(PTF
E、TFE、PFA、EPE・FEP等)、二硫化モリ
ブデン、二硫化タングステン、カーボン、グラファイ
ト、窒化硼素から選ばれる1種または2種以上をコーテ
ィング組成物中に1〜40重量%含有させればよく、好
ましくは5〜30重量%が適当である。1重量%未満で
は、潤滑性が乏しく十分な滑り性が得られない。一方4
0重量%を超えてもさらなる潤滑性能の向上はほとんど
なく、コストアップにつながるので好ましくない。 【0015】本発明のコーティング組成物は、一般の溶
剤を用いて塗料化でき、例えばトルエン、キシレン等の
芳香族炭化水素、ミネラルターベン等の脂肪族炭化水
素、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等の
ケトン類、酢酸エチルエステル、酢酸ブチルエステル等
のエステル類、石油樹脂、インデンクマロン樹脂等の非
反応性希釈剤等、またこれらの混合物を使用することが
できる。溶剤の量は目的、用途等により適宜設定すれば
よいが、通常コーティング組成物100重量部に対し、
1〜500重量部加えればよい。 【0016】上記塗料には、公知の添加物を加えること
もでき、例えば、有機ベントナイト、無水珪酸粉末等の
揺変性付与剤、金属石鹸、水添ヒマシ油、酸化エチレン
を主成分とする合成ワックス等の沈降防止剤、アルキッ
ド樹脂用ドライヤー、エポキシ樹脂用硬化促進剤等を添
加しても差し支えない。また、着色のために公知の顔料
を含ませることもできる。 【0017】本発明のコーティング組成物を含む塗料
は、鉄系材料/その他の部品・部材の表面の少なくとも
一部以上、すなわち耐食性・耐候性が必要な部分に必要
量塗布して使用することができ、乾燥後の平均膜厚は好
ましくは5〜500μm、より好ましくは10〜150
μmである。平均膜厚が5μm未満の場合は、十分な耐
食性が望められず、500μmを超えても過剰で、コス
トアップになる恐れがある上、何回もの重ね塗りが必要
になるため効率的でない。 【0018】塗布の方法は、公知の方法が採用でき、は
け塗り、スプレー塗装、静電塗装、ロールコーター、バ
ーコーター、ドクターブレード等で塗布することができ
る。これらの方法以外にも単にコーティング組成物に鉄
系材料/その他の部品・部材を浸漬する等の方法でもよ
い。重ね塗り回数は特に限定されるものではないが、通
常2〜3回程度行えばよい。 【0019】コーティング組成物の塗布後の乾燥は、エ
ポキシ系樹脂を十分に硬化させる目的から150〜25
0℃程度の焼き付け乾燥を行うのがよい。 【0020】本コーティング組成物を含む塗料は、その
まま鉄系材料の表面に塗布することもできるが、適当な
下地処理を行ってから塗布する方が、より効果的であ
る。例えば、溶融メッキ、溶射メッキ、電解メッキ、無
電解メッキ、蒸着(CVD、PVD)、化成処理、化学
処理から選ばれる1種または2種以上の下地処理を施せ
ばよい。特にはダクロタイジング、クロメート処理、リ
ン酸亜鉛処理、亜鉛メッキ等が好ましい。 【0021】本発明のコーティング組成物は、鉄系材料
はもちろん、各種の構造部材、構造部品、機械材料、機
械部品、自動車部品、化学プラント等に適用することが
でき、例えばボルト、ナット、ビス、ワッシャー、ギヤ
ー、船舶、車両、橋梁、鉄塔、鉄道の切り替えポイント
・レール部品、各種実験装置、熱処理炉等に使用するこ
とができる。 【0022】 【効果】1.本発明のコーティング組成物は、鉄系材料
への密着性が良好で、乾燥後の塗膜は8〜9Hの硬度を
有し、容易に剥離・脱落が起こらない。半永久的に紫外
線をカットし、耐候性試験では4000時間経過後もチ
ョーキングが起こらない。 【0023】2.本発明のコーティング組成物は滑材成
分があらかじめ含まれているので、使用前あるいは使用
中の潤滑剤の補給が不必要でメンテナンスフリーで経費
削減につながる。 【0024】3.本発明のコーティング組成物は、耐酸
性、耐アルカリ性、耐薬品性に優れ、いかなる環境下に
おいても腐食や剥離等が起こらず、長期間安定して使用
できる。 【0025】4.本発明のコーティング組成物は、溶剤
の配合量等により適度な粘度に調整できるので、複雑形
状の部品や凹凸屈曲等のある部材へも塗布可能である。 【0026】以下に本発明の実施例について具体的に説
明する。 【0027】 【実施例】[実施例1]下記の配合物をディスパーによ
り20分間、分散混合させた。 【0028】 エポキシ樹脂(含硬化剤) 60重量部 ステンレスフレーク 20重量部(東洋アルミニウム製 RFA4000) 四フッ化エチレン 8重量部(ヘキスト社製ホスタフロン TF−9205) 添加剤(分散剤、沈降防止剤) 2重量部 溶剤(トルエン、ブチセロ、MEK)10重量部 エポキシ樹脂(油化シエル社エピコート#828)20
重量部とステンレスフレーク(SUS316L、平均厚
み0.8μm、平均粒子径35μm、含有ケイ素量0.
6重量%)20重量部および四フッ化エチレン8重量部
とを予備混合後、続いてエポキシ硬化剤(大日本インキ
社ラッカーマイドTD−966−H)40重量部とブチ
セロソルブ、トルエン、MEKの混合溶剤を10重量
部、分散剤と沈降防止剤それぞれ1重量部添加し、ディ
スパーにより20分間分散混合することによりコーティ
ング組成物塗料を得た。 【0029】[実施例2]実施例1において エポキシ樹脂(含硬化剤) 50重量部 ステンレスフレーク 30重量部 とし、その他は実施例1と同様の配合・方法でコーティ
ング組成物塗料を得た。 【0030】[実施例3]実施例1において エポキシ樹脂(含硬化剤) 50重量部 ステンレスフレーク 20重量部 四フッ化エチレンに替えて、 二硫化モリブデン 18重量 とし、その他は実施例1と同様の配合・方法でコーティ
ング組成物塗料を得た。 【0031】[実施例4]実施例1において エポキシ樹脂(含硬化剤) 53重量部 ステンレスフレーク 20重量部(東洋アルミニウム製 RFA4000) 四フッ化エチレン 15重量部(ヘキスト社製ホスタフロン TF−9205) とし、その他は実施例1と同様の配合・方法でコーティ
ング組成物塗料を得た。 【0032】[比較例1]下記の配合物をアトライター
で2時間処理して十分に分散したコーティング剤を得
た。 【0033】 エポキシ樹脂(含硬化剤) 60重量部 二硫化モリブデン 20重量部 四フッ化エチレン 8重量部(ヘキスト社製ホスタフロン TF−9205) 添加剤(分散剤、沈降防止剤) 2重量部 溶剤(トルエン、ブチセロ、MEK)10重量部 [比較例2]下記の配合物をアトライターで2時間処理
して十分に分散したコーティング剤を得た。 【0034】 ポリアミド・イミド樹脂 40重量部 二硫化モリブデン 20重量部 四フッ化エチレン 8重量部(ヘキスト社製ホスタフロン TF−9205) 添加剤(分散剤、沈降防止剤) 2重量部 溶剤(N−メチル2ピロリドン DMF)30重量部 [比較例3]下記の配合物をディスパーにより 20分
間、分散混合させた。 【0035】 エポキシ樹脂(含硬化剤) 60重量部 ステンレスフレーク 20重量部(東洋アルミニウム製 RFA4000) 四フッ化エチレン 0.5重量部(ヘキスト社製ホスタフ ロンTF−9205) 添加剤(分散剤、沈降防止剤) 2重量部 溶剤(トルエン、ブチセロ、MEK)17.5重量部 [比較例4]実施例1において、エポキシ樹脂の替わり
に アルキド樹脂 60重量部 とし、その他は実施例1と同様にコーティング組成物塗
料を作製した。 【0036】上記で得られたコーティング組成物塗料を
エアースプレー(口径1.2mm、圧4kg/cm2)
により鉄板(50×150×0.3mm)および鉄製ボ
ルト・ナット(M24)の表面に乾燥後膜厚み約25μ
mとなるようスプレー塗装し、180℃で20分焼き付
け乾燥を行った。冷却後再度乾燥後膜厚約25μmのス
プレー塗装を施し、200℃20分の焼き付け乾燥を行
った。各塗布板またはボルトを次の各試験に供して性能
評価を行った。 【0037】・密着性(碁盤目試験) JIS K5400−1990に基づいて実施した。 【0038】評価A:剥離、欠損部共になし。 【0039】B:欠損部が10%以内。 【0040】C:欠損部が10%を超える。 【0041】・鉛筆硬度 鉛筆は、三菱鉛筆ユニを使用してJIS K5400−
1990に基づいて実施した。 【0042】A:6H以上 B:4〜5H C:3H以下 ・耐摩耗性−摺動特性 面圧30kgf/cm2、摺速3m/分(耐久試験)相
手材:試験材と同材、乾式で摺動距離の測定を行った。 【0043】A:摺動距離5000m以上 B:摺動距離1000〜4999m C:摺動距離999m以下 ・ねじの嵌合性 ボルト・ナットを手指により嵌合し、回転させる。 【0044】A:引っかかりなくスムーズに回転する。 【0045】B:引っかかりがあり、力を要す。 【0046】C:手指で回転させることが困難である。 【0047】・耐屈曲試験 4T折り曲げで、JIS K5400−1990に基づ
く。 【0048】評価A:折り曲げに耐える。(剥離・亀裂
が発生せず。) B:塗膜表面に亀裂が発生。 【0049】C:塗膜の剥離が発生。 【0050】・塩水噴霧試験 連続3000時間で、JIS K5400−1990に
基づいて行った。 【0051】評価A:異常なし B:塗膜の変色はあるが、錆は見られず。 【0052】C:錆・ふくれ・剥離が発生。 【0053】・耐酸性 3重量%の塩酸水溶液に720時間浸漬して、JIS
K5400−1990に基づいて実施した。 【0054】評価A:異常なし B:塗膜の変色はあるが、錆は見られず。 【0055】C:錆・ふくれ・剥離が発生。 【0056】・耐アルカリ性 20重量%カセイソーダに4000時間浸漬して、JI
S K5400−1990に準拠して実施した。 【0057】評価A:異常なし B:塗膜は変色しているが、ふくれ、割れ、剥離はな
し。 【0058】C:塗膜が変色、一部ふくれ、割れ、剥離
等が発生。 【0059】・キャス試験 JIS 8681−1988に基づき、72時間で評価
した。 【0060】評価A:レイティングナンバー9.8以上 B:レイティングナンバー9.3〜9.5 C:レイティングナンバー9以下 ・亜硫酸ガス腐食 雰囲気温度40℃、湿度100%、2リットルH2O+
2リットルSO2を噴霧、20サイクルで、DIN50
018に基づいて実施した。 【0061】評価A:異常なし B:塗膜は変色しているが、ふくれ、割れ、剥離はな
し。 【0062】C:腐食が発生。 【0063】・促進耐候性 サンシャイン・カーボンアーク、1000サイクルでJ
IS Z9105に基づいて実施した。 【0064】A:異常なし B:やや変色しているが、ふくれ、割れ、剥離はなし。 【0065】 C:完全に変色しており、商品価値低下。 【0066】 【表1】
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 潤滑を必要とする部品・部材上に形成さ
れる塗膜であって、溶融メッキ、溶射メッキ、電解メッ
キ、無電解メッキ、蒸着(CVD、PVD)、化成処
理、化学処理から選ばれる1種または2種以上の下地処
理層と、(a)エポキシ系樹脂(硬化剤含む)10〜8
0重量%、(b)金属フレーク3〜50重量%、(c)
フッ素系樹脂(PTFE、TFE、PFA、EPE・F
EP等)、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒
化硼素から選ばれる1種または2種以上の滑剤1〜40
重量%からなる(但し、合計量は100重量%を超えな
い。)耐食性コーティング組成物層の少なくとも2層構
造からなり、かつ該耐食性コーティング組成物層の平均
膜厚が10〜150μmである塗膜。
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JP33109898A JP3504872B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 塗膜、ならびに塗膜の形成方法 |
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1998
- 1998-11-20 JP JP33109898A patent/JP3504872B2/ja not_active Expired - Lifetime
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