JP6061894B2 - 機械設備の防食方法 - Google Patents

Description

本発明は、ホテルや旅館、温泉、住宅、店舗等に設備される、空調機器、熱交換器、冷凍機、温水器、排気ダクト、配管等の機械設備に対する防食方法及びその方法により得られる機械設備に関する。

建物に配置される空調機器等機械設備（以下、「機械設備」という。）には、室外機等室外に配置されるものがあり、潮風や降雨等外的要因による腐食に対して耐性が求められ、防食塗料の塗布などの防食処理が施されている。
従来、機械設備に対する防食処理は、社団法人日本冷凍空調工業会が制定する基準に準拠して行われている。この基準は、海塩粒子等による錆の発生の予防を目的とするものであり、主に、屋外に設置される機械設備の外郭を構成する部品について規定したものであって、一般的には該機械設備の外郭を構成する部品については、その表面にウレタン塗料などを塗布することにより防食処理が施されていた。

一方、機械設備の内部を構成する部品（例えば熱交換器や配管）については、特許文献１に示すような、エポキシ樹脂をベースとしたカチオン電着塗装により防食処理を施すのが一般的であり、その他の部品については、防食についての耐塩害試験基準はなく、ステンレスで作成するなどの対応策が採られていた。

特許第２８７９１８６号

しかし、日本冷凍空調工業会が制定する基準は、その耐久性を確認するための試験期間が短く、海岸沿いや離島、もしくは硫黄がある温泉地や化学薬品工場などの腐食が激しい環境下に置かれる機械設備の外郭に対して、基準に準拠した防食処理を施しても、十分な防食効果が得られないという問題があった。

また、例えば機械設備の内部を構成する部品である熱交換器に対して特許文献１に示すエポキシ樹脂系カチオン電着塗料による防食処理を施した場合、防食性をより高めるためには全体の塗膜を厚くしなければならず、熱交換率が著しく低下するという問題が生じた。また、処理を行うためには被処理物をカチオン槽に入れる必要があり、１００ｍ²を超える表面積の熱交換器には採用できず、さらに、紫外線による変色や表面の白亜化（チョーキング）などを生じやすいため、特に海水飛沫や潮風、硫黄、酢などの腐食物質に過度に直接さらされる場合には、エポキシ樹脂系カチオン電着塗装が有する防食性を維持しづらくなるという問題があった。

一方、耐酸性に優れ防食性の高い塗料として、海中の橋梁等の建築物に用いられているビニルエステル樹脂系の塗料が知られているが、塗膜が１〜２ｍｍと厚くなるため、空調機器の熱交換器を構成するアルミフィンのように部品間の間隔が狭い（１〜７ｍｍ、多用されるタイプでは１〜２．５ｍｍ）部分の塗装には使用できなかった。

本発明は、上記事情を鑑みたものであり、空調機器等の機械設備に対して長期間に亘って防食性が維持できる防食方法、及び、防食性に優れた機械設備を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第一の機械設備の防食方法及び防食機械設備は、機械設備の空気に触れる箇所に対して、ビニルエステル樹脂を含む主剤と有機過酸化物硬化剤とを含有する防食塗料組成物を５〜５００μｍの塗膜厚で塗布することを特徴とする。

また、上記課題を解決するために、本発明の第二の機械設備の防食方法及び防食機械設備は、機械設備の空気に触れる箇所に対して、下地接着塗料によりプライマー処理を行うとともに、ビニルエステル樹脂を含む主剤と有機過酸化物硬化剤とを含有する防食塗料組成物を５〜５００μｍの塗膜厚で塗布することを特徴とする。

本発明によれば、空調機器等の機械設備に対して長期間に亘って良好な防食性を維持することができ、機械設備の寿命を延ばすことができる。

熱交換器のアルミフィンの模式図であり、（ａ）は、熱交換器のアルミフィンの正面図、（ｂ）は、熱交換器のアルミフィンの平面図、（ｃ）は、熱交換器のアルミフィンの側面図である。 熱交換器のアルミフィンの正面側より、直線状に噴霧することができるスプレーガンを用いて塗料を塗布している状態を示す図である。

本発明は、機械設備、例えば、空調機器の室外機等、直接空気に触れる箇所に対して、一般には空調機器等の防食処理には使用しないビニルエステル樹脂系塗料を塗布することによる防食処理が有効であることを見いだし、ビニルエステル樹脂系塗料の粘度を調節してスプレーガンによる塗布を可能として、熱交換器に対して最適な塗膜厚による防食処理を可能としたものである。

本発明における機械設備の「空気に触れる箇所」とは、空調機器等の機械設備の外郭等直接外気にさらされる部位だけを指すのではなく、例えば、熱交換器や各種鋼管等の機械設備の内部を構成する部位も含まれる。

（ビニルエステル樹脂系塗料の構成）
本発明の防食処理に用いられるビニルエステル樹脂系塗料は、ビニルエステル樹脂を主成分として各種添加物を添加してなる主剤と有機過酸化物硬化剤とを含有する防食塗料組成物に対し、希釈剤を混合することにより得ることができる。

ビニルエステル樹脂系塗料の主成分となるビニルエステル樹脂は、各種エポキシ樹脂とメタクリル酸又はアクリル酸との反応生成樹脂からなり、エポキシ樹脂の原料となるエポキシ化合物として、ビスフェノール型グリシジルエーテル又はノボラック型グリシジルエーテルなどが挙げられる。

主剤におけるビニルエステル樹脂の濃度は、添加する添加物の成分や塗装目的により適宜設定すればよいが、空調機器等の防食処理に用いる塗料としては、５０−７０質量％、特に、５５−６５質量％程度が好ましい。濃度が５０質量％未満の場合には、塗料の放置安定性の低下により分離する可能性があり、また、濃度が７０質量％を超える場合、主剤の増粘が著しく、製造や塗装が困難となる可能性が生じるためである。

ビニルエステル樹脂系塗料に添加する添加物としては、例えば、ガラスフレーク等のフレーク状物質、着色・体質顔料、その他各種添加剤が挙げられる。
ガラスフレーク等のフレーク状物質を添加することにより、塗膜中にフレークが略平行に分散配列して層状構造を形成し、塗膜を通過する腐食性物質（水、酸素、有害イオン等）が下地金属に達する時間を長くすることができるため、塗装膜の耐酸性や防食性を高めることができる。また、着色・体質顔料を添加することにより、塗料に着色をしたり、ビニルエステル樹脂の使用量を節約することができる。

さらに、各種添加剤として、例えば、酸化防止剤、紫外線吸収剤、消泡剤、増粘剤、着色剤等を添加することにより、耐光性、耐酸性、耐水性等をさらに高めることができる。

ビニルエステル樹脂系塗料に用いられる有機過酸化物硬化剤は、過酸化水素の１個ないし２個の水素原子を他の置換基で置換して得られる、分子中にペルオキシド構造を有する有機過酸化物であれば特に制限はなく、例えば、メチルエチルケトンペルオキシド、シクロヘキサノンペルオキシド、アセチルアセトンペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、ジベンゾイルペルオキシド、ｔ−ブチルペルオキシベンゾエートなどが挙げられる。これらを単独で用いてもよく、また２種以上を併用してもよい。

また、硬化促進の目的のために、有機過酸化物硬化剤に対して、第三級アミンを配合してもよい。第三級アミンは特に制限はなく、例えば、アルキル基の炭素数が１〜４であるトリアルキルアミン、Ｎ，Ｎ−ジアルキルトルイジン、Ｎ−ジアルキルアニリンなどが挙げられる。

ビニルエステル樹脂系塗料に用いられる希釈剤は、ビニルエステル樹脂系塗料を溶解する有機溶剤であれば特に制限はないが、例えば、スチレンなどが挙げられる。塗料に希釈剤を配合することにより、塗料の粘度を低下させ、塗料吹付器具による吹き付け塗装を可能としている。

前記ビニルエステル樹脂系塗料に対するスチレン等有機溶媒の濃度は、ビニルエステル樹脂系塗料がスプレーガンにより塗布できる粘度範囲（１５±５ｄＰａ・ｓ：２３℃、リオン社製粘度測定器により測定）内となれば特に制限されるものではない。本発明においては、主剤と有機過酸化物硬化剤とを含有する防食塗料組成物の成分から、５質量％以下程度が好ましい。

（ビニルエステル樹脂系塗料の塗布の方法）
上記ビニルエステル樹脂系塗料は、塗料吹付器具を用いて吹き付けることにより、機械設備の外郭、及び、その内部を構成する部位に対して塗布される。塗料吹付器具としては、一般に塗装に使用されているスプレーガンを使用すればよいが、例えば図１に示すように、熱交換器Ａ等を塗装する場合には、アルミフィン１のフィン間に十分に塗料が行き渡るように、塗装塗料を直線状に噴霧することができるスプレーガンを使用することが好ましい。

スプレーガンにより塗布されるビニルエステル樹脂系塗料の粘度は、約１５ｄＰａ・ｓ（２３℃：リオン社製粘度測定器により測定）に調節されており、スプレーガンによって吹付塗装されることで、機械設備の外郭及びその内部を構成する部位の表面に対して５〜５００μｍの塗膜厚で塗装することができる。塗膜厚は吹付圧力や吹付回数により調製することができ、塗装対象物や用途により適宜選択することができる。部品間の間隔が密でない部分や吹付方向に対して略垂直に配置された部品に対しては、好ましくは１００〜２５０μｍの塗膜厚で塗装することができる。また、熱交換器のアルミフィンのような部品間の間隔が狭い部分に対しては、好ましくは１０〜５０μｍの塗膜厚で塗装することができる。これにより、熱交換器のアルミフィン１のようにフィンの間隔が非常に狭い部分に対して、熱交換効率を下げることなく、十分な防食処理を施すことができる。
以上のように、

（下地接着処理）
本発明の防食処理においては、スプレーガンによる吹付塗装による防食処理を行う対象の表面の状況によっては、ビニルエステル樹脂系塗料の塗布に先立って下地接着塗料によりプライマー処理を行うことが好ましい。具体的には、防食処理を行う対象の表面に塗装がされていないなど、金属素地が露出している場合には、ビニルエステル樹脂系塗料の塗布に先立って下地接着塗料を塗布する。

プライマー処理に使用する下地接着塗料は、例えば、熱可塑性アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂を主成分とし、トルエン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メタノール、ミネラルスプリット等の溶剤を単独、もしくは２種以上を併用して配合して形成される。

下地接着塗料の主成分となる熱可塑性アクリル樹脂としては、アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルの重合体、例えば、ポリメタクリル酸メチル又はポリアクリル酸エチルなどが挙げられる。

下地接着塗料の主成分となるフッ素樹脂としては、フッ素を含むオレフィン重合体、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレンなどが挙げられる。

下地接着塗料の主成分となるポリオレフィン樹脂としては、１位に二重結合を持つα―オレフィンの重合体、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体などが挙げられる。

下地接着塗料に用いられる溶剤の濃度は、スプレーガンにより塗布できる粘度であれば特に制限されるものではなく、他に配合される成分等により適宜設定される。本発明においては、例えば下地接着塗料に対して６０−９５質量％、特に、７０−９０質量％が塗料の密着性の点から好ましい。

そして前記下地接着塗料は、ビニルエステル樹脂系塗料の塗布に用いられるスプレーガン等の塗料吹付器具により、防食処理を行う部位に対して吹き付けられ、プライマー処理が行われる。

以下に本発明の防食方法の実施例を、図面を参考に具体的に説明する。

図１に示す熱交換器は、アルミフィン１及び配管２とからなり、アルミフィン１はアルミ板に対して所定数の穴あけ加工を施して形成されるとともに、アルミフィン１の穴には銅管もしくはアルミ管からなる配管２が圧入されて、アルミフィン１が所定間隔（２．１ｍｍ）に配置された状態で一体化されて熱交換器が形成されている。アルミフィン１及び配管２の表面には塗装がされておらず、素材のアルミニウムが露出している。そのため、ビニルエステル樹脂系塗料の塗布による防食処理に先立って下地接着塗料を用いてプライマー処理を行った。

（塗料）
防食処理に使用したビニルエステル樹脂系塗料の配合を以下に示す。

ビニルエステル樹脂系塗料
［主剤］
ビニルエステル樹脂ワニス ５６．６質量％
ガラスフレーク １８．９質量％
着色・体質顔料 ９．５質量％
その他の添加剤 ９．５質量％
［硬化剤］
有機過酸化物硬化剤 ０．９質量％
［希釈溶剤］
スチレン ４．６質量％

上記配合のビニルエステル樹脂系塗料は、粘度は１５ｄＰａ・ｓ（２３℃：リオン社製粘度測定器により測定）であった。
なお、上記実施例は、夏季に処理されることを前提として配合されているが、例えば冬季など塗料の乾燥に比較的時間がかかる場合などには硬化剤の量を増やすなど、季節や施工する地方の気候に応じて、適宜変更することできる。

プライマー処理に使用した下地接着塗料の配合を以下に示す。

下地接着塗料
［主成分］ ８４．０質量％
（熱可塑性アクリル、シリコン、ポリフッ化ビニリデンを含む）
［溶剤］ １６．０質量％
（キシレン、酢酸ブチル、酢酸エチル、ミネラルスプリット、トルエンを含む）

（処理工程）
防食処理は、以下の行程よりなる。
行程１．図１に示す熱交換器Ａの表面を洗浄し、グリース等油成分、塩分及び汚れを落とし、よく乾燥させる。

行程２．よく乾燥させた熱交換器Ａに対して、図２に示すように、直線状に噴霧することができるスプレーガンＢを用いて、上記配合の下地接着塗料を熱交換器Ａの側面側より直線状に噴霧して塗布した。スプレーガンＢのエアー圧は低圧（０．４〜０．７ＭＰａ）とし、塗布は２回行った。
直線状に噴霧することができるスプレーガンＢは、塗料を噴霧する塗料噴霧口４とその側方に配置されて高圧エアーを噴出する高圧エアーノズル５とから構成され、塗料噴霧口４からの噴霧塗料ａが高圧エアーノズル５からの高圧エアーカーテンｂにより直線状に噴霧され、熱交換器Ａのアルミフィン１の間の奥まで塗料を塗布することができた。

行程３．下地接着塗料の乾燥後、上記配合のビニルエステル樹脂系塗料を、直線状に噴霧することができるスプレーガンＢを用いて、熱交換器Ａの側面側より直線状に噴霧して塗布した。

（防食処理の結果）
上記処理工程により防食処理が施された空調機器の熱交換器Ａは、そのアルミフィン１に対してビニルエステル樹脂による塗膜が形成された。塗膜には、しわ、われ、はがれ等はなく、塗膜の厚さは１０〜２５μｍであった。

熱交換器Ａのアルミフィン１に形成された防食用塗膜は、２００時間の塩水噴霧試験に耐えると共に、５０℃の水道水に７日間浸しても、また、５０℃の食塩水に７日間浸してもその表面に異常は生じなかった。

なお、本実施例においては、非防食処理面に塗装等の処理が行われず金属が露出しているためにプライマー処理を施しているが、非防食処理面に塗装等の保護処理が行われている場合には、プライマー処理を省略することができる。
また、プライマー処理における下地接着塗料の塗布の回数は塩害の状況に応じて適宜選択できる。さらに、湿度の高いときなど、スプレーガンから糸を引く場合には、下地接着塗料をさらに希釈して下地接着塗料の粘度を調整することが好ましい。

以上のように、本発明の実施例によれば、環境の厳しい海岸沿い等に配置される機械設備に対して、ビニルエステル樹脂系の塗料をスプレーガンにより塗布することによって防食処理を施すことができるので、塗膜の厚さを簡単に調整することができ、機械設備の外郭を構成する部分に対しては、腐食が激しい環境下に置かれても十分な防食効果が得られる塗膜を形成することができるとともに、熱交換器のアルミフィンのような機械設備の内部を構成する部品に対しても、熱交換効率を下げることなく必要十分な防食処理を施すことができ、機械設備全体としての耐腐食年数を改善してその寿命を延ばすことができる。

１ アルミフィン
２ 配管
４ 塗料噴霧口
５ 高圧エアーノズル
Ａ 熱交換器
Ｂ スプレーガン
ａ 噴霧塗料
ｂ 高圧エアーカーテン

Claims (3)

1. 機械設備の外側の空気に触れる機械設備を構成する熱交換器のアルミフィンに対して、
   ビニルエステル樹脂を含む主剤と有機過酸化物硬化剤とガラスフレークを含有し、２３℃における粘度が１５±５ｄＰ・ｓである防食塗料組成物を、
   スプレーガンを用いて前記熱交換器の側面側より直線状に噴霧し１０〜２５μｍの塗膜厚で塗布する、機械設備の防食方法。
2. 前記防食塗料組成物を塗布する前に、下地接着塗料によりプライマー処理を行う、請求項１記載の防食方法。
3. 前記ビニルエステル樹脂の濃度が、前記主剤に対して５０〜７０質量％である、請求項１又は２に記載の防食方法。
   

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