JPS594195B2 - 亜鉛メツキ被膜表面の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は亜鉛メッキ、特に溶融亜鉛メッキ被膜表面の防
蝕及び着色のための処理方法に係る。

従来より、鉄鋼材或いは鉄鋼製品の長期防蝕方法として
、亜鉛メッキが施されており、特に送電鉄塔を中心とし
た大型構造物においては溶融亜鉛メッキ被覆がなされて
いるのは周知のとうりである。この防蝕方法は一般の塗
料被覆方法に比べる５ とはるかに優れるものであるが
、最近の如く大気汚染の進行に伴なつて亜鉛の消耗が著
しく、以前のようには長期の防蝕効果が期待出来なくな
つているのが現状である。亜鉛メッキ本来の長期防蝕を
効果的ならしめるためには、有機塗膜を亜鉛メ１０ツキ
表面に存在せし、めて水、大気等の腐蝕性因子との接触
を防止する事が必要となつており、更には最近の構造物
大型化につれて航空標識としての必要上或いは環境調和
の美観上の観点から構造物の着色美装の必要性が強く要
望されている。１５前記の理由により亜鉛メッキ表面へ
の塗装の必要から油性系塗料或いは合成樹脂系塗料が塗
布されているのが現状である。

しかしこの種の塗料はその塗膜が亜鉛メッキ層の表面か
ら早期に剥離、離脱を生じるという欠点があり必ずしも
満足出来フ０ るものではなかつた。更に構造物が大型
化するにつれて、メンテナンスのための塗替作業に困難
を来たすため長期耐久性、保色性等の点でトップコート
にエポキシ樹脂エナメル、ポリウレタン樹脂エナメル等
の合成樹脂系塗料の使用が考慮されつ； ！５ つある
が、これらのトップコートの密着性を改善するための亜
鉛メッキ表面の処理方法に決定的手法を欠くのが現状で
ある。本発明は特定の塗料組成物を亜鉛メッキ表面に塗
布する処理方法により、前記の如き現状問題点Ｊ ！０
を解決しようとするものである。

即ち本発明は、亜鉛メッキ被膜表面に、（ａ）末端に少
なくとも２個以上のエポキシ基と側鎖に少なくとも１個
以上の水酸基を含有するエポキシ樹脂組成物↓ ５１０
０重量部、 （ｂ）金属亜鉛粉および／または鉛酸カルシウム１０〜
２００重量部、およびヘウー （ｃ）酸素酸塩および金属酸化物から選ばれた少なくと
も１種の化合物１〜１５０重量部 の割合から成る成分を混合して成る塗料組成物を塗布乾
燥せしめて塗膜層を形成することを特徴とする亜鉛メツ
キ被膜表面の処理方法に係る。

本発明に用いるエポキシ樹脂組成物とは、末端に少なく
とも２個以上のエポキシ基と、分子中に少なくとも１個
以上の水酸基を含有するエポキシ樹脂と、その架橋剤と
の混合物から成るものである。前記エポキシ樹脂として
は例えば直鎖状ビスフエノール型エポキシ樹脂、メチル
置換ビスフエノール型エポキシ樹脂、側鎖状ビスフエノ
ール型エポキシ樹脂等がある。市販されている商品名と
しては例えばエピコート（シエル化学（株）製商品名）
エピクロン（大日本インキ化学工業（株）製商品名）、
アラルダイト（チバ・カーキー（株）製商品名）などが
代表例として挙げられる。これらは単独使用の他、２種
以上を併用して各々の特徴を出すことも可能である。本
発明の架橋剤としてはエポキシ樹脂分子中に含有される
エポキシ基もしくは水酸基と相互に反応する基を有する
もので、一般にエポキシ樹脂用架橋剤として使用されて
いるものであればいずれでも良い。

例えばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン
、メタキシリレンジアミン、メタフエニレンジアミン、
複素環ジアミン、などの脂肪族又は芳香族ポリアミン、
ジメチルアミノメチルフエノール、トリス（ジメチルア
ミノメチル）フエノール、ピペリジンなどの第２級もし
くは第３級アミン、ポリアミド樹脂、アミン付加物（一
般にアミンアダクトと称される）等のアミノ系化合物、
トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシア
ネート等のイソシアネート化合物の他、フエノール樹脂
、酸無水物、メラミン樹脂、尿素樹脂、等が挙げられる
。本発明の対象が一般には大型鋼材及び大型鋼製品であ
るため常温もしくは強制乾燥程度でエポキシ樹脂と架橋
剤の化学反応が進行するもので、かつエポキシ基との化
学反応を伴なうアミノ系化合物が最も好ましい。本発明
の特徴は後述するとうり組成物中に含有される酸素酸塩
、金属酸化物から選ばれた少なくとも１種の成分が亜鉛
メツキ表面と化学的に反応し塗膜の密着性を附与するこ
とにある。とりわけ、リン酸塩を必須成分とし、リン酸
塩以外の他の酸素酸塩、金属酸化物より選ばれた少なく
とも１種以上の成分と併せ用いると、金属イオンを介し
てリΔ俊とエポキシ樹脂中の水酸基との間にキレート結
合を形成して、強固な密着性を附与する効果が得られる
ので好ましい。従つて、本発明のエポキシ樹脂及び架橋
剤の混合に際し、架橋剤がエポキシ樹脂分子中の水酸基
との化学反応を伴なう性質のものであれば、エポキシ樹
脂に対する架橋剤の量をエポキシ樹脂１当量に対して０
．９〜０．５当量程度に調整し、エポキシ樹脂分子中の
水酸基を一部残存せしめておくことが好ましい。本発明
に於て金属亜鉛粉、鉛酸カルシウムから選ばれた少なく
とも１種以上の成分を用いるが、これら成分は一般に塗
料用として使用されているものであればいずれでも良い
。

該成分のエポキシ樹脂組成物１００重量部に対する添加
量は１０〜２００重量部、好ましくは３０〜１５０重量
部である。本発明の金属亜鉛粉、鉛酸カルシウムの効果
は、塗膜の長期密着性を安定、持続せしめるもので、亜
鉛メツキ表面と塗膜の層間にあつて緩衝作用により密着
性附与の助成効果を与えるものと考えられる。

本発明に於ては鉛酸カルシウム単独もしくは鉛酸カルシ
ウムと金属亜鉛粉とを組み合せて用いるのが密着性の持
続効果が大きい。２種を組み合わせて用いる際の鉛酸カ
ルシウムと金属亜鉛粉との混合割合は前者が８０〜４０
重量％に後者が２０〜６０重量％が最も効果的である。

本発明の金属亜鉛粉、鉛酸カルシウムから選ばれた少な
くとも１種以上の成分が１０重量部より少ないと塗膜密
着の持続効果がなく、２００重量部より多くなると密着
性を損なう傾向にある。本発明に使用する酸素酸塩とは
、クロム酸、リン酸（締合リン酸を含む）、ホウ酸、モ
リブデン酸、燐モリブデン酸、珪モリブデン酸、タング
ステン酸、燐タンダステン酸、珪タングステン酸等の酸
素酸と各種金属類とから成る塩である。

例えばストロンチウムクロメート、カルシウムクロメー
ト、クロム酸鉛、ジンククロメート、クロム酸亜鉛、モ
リブデン酸亜鉛、モリブデン酸カルシウム、タングステ
ン酸亜鉛、タングステン酸カルシウム、タングステン酸
マグネシウム、リン酸亜鉛、オルソリン酸鉛、ピロリン
酸、メタリン酸鉛、リン酸アルミニウム、オルソリン酸
錫、ピロリン酸錫、オキシリン酸錫、四ホウ酸亜鉛、メ
タホウ酸亜鉛、メタホウ酸鉛、四ホウ酸鉛等が使用出来
る。本発明に使用する金属酸化物はクロム、モリプデン
、タングステン、マンガン等の酸化物である。例えば三
酸化クロム、三酸化モリブデン、三酸化タングステン、
二酸化マンガンなどが使用出来る。これら前記した酸素
酸塩と金属酸化物は単独使用又は任意の割合で混合して
用いることができる。とりわけ、前記リン酸塩を必須成
分とし、リン酸塩以外の他の酸素酸塩もしくは金属酸化
物から選ばれる少なくとも１種以上の成分と併用すると
、その加水分解により生ずるリン酸が酸素酸塩もしくは
金属酸化物中の金属イオンを介してエポキシ樹脂中の水
酸基との間にキレート化合物を形成すると考えられるの
で、その組合せの使用が最も好ましい。本発明で使用す
る前記酸素酸塩、金属酸化物の量はそれら夫々の亜鉛メ
ツキ表面に対する反応性の強弱、防蝕性等に大きな差が
あり、それに応じて変化するが、エポキシ樹脂１００重
量部に対して１〜１５０重量部、好ましくは５〜１００
重量部である。

前記に於て、酸素酸塩、金属酸化物の量が１重量部より
少ないと亜鉛メツキ表面に対する化成被膜形成効果ある
いはキレート形成効果が期特出来ない。一方１５０重量
部より多いと塗膜の亜鉛メツキに対する密着性を損なう
傾向がある。本発明に於ては、リン酸塩を必須成分とし
、リン酸塩以外の他の酸素酸塩、金属酸化物より選ばれ
た少なくとも１種以上の成分と組み合せて用いるのが最
も効果的であることは前記したとおりであるが、この場
合にリン酸塩とリン酸塩以外の他の酸素酸塩、金属酸化
物との好適な混合割合は前者が９５〜３０重量％に後者
が５〜７０重量％である。本発明は前記した如く、エポ
キシ樹脂組成物と、金属亜鉛粉、鉛酸カルシウムから選
ばれた少なくとも１種の成分、及び酸素酸塩、金属酸化
物から選ばれた少なくとも１種の成分を各々前記量比で
存在せしめた組成物とすることにより亜鉛メツキ被膜表
面に対して強固な密着性を有し、しかもその効果が長期
にわたつて持続する塗膜を得ることが出来る。

本発明においては、前記の必須成分の他に、本発明組成
物と相溶性のあるその他の樹脂を本発明の目的を損わな
い範囲で添加することも可能である。

更に所望により其の他の防錆顔料タルク、シリカ等の体
質顔料、酸化鉄、カーボンブラツク、酸化チタン等の着
色顔料、沈澱防止剤、ダレ防止剤、界面活性剤、表面調
整剤等の添加剤、塗膜の付着力を一層助成するためのカ
ツプリング剤、キレート化合物或いは溶媒等を添加する
ことができる。尚、本発明に於て溶媒として水以外の有
機溶媒系を使用する場合には組成物中の酸素酸塩、金属
酸化物の金属イオンの溶出もしくは加水分解を助成する
ため少なくとも１種以上のアルコール系溶媒もしくは溶
媒に対し３重量％以下程度の水を組成物中に含有して成
ることが好ましい。本発明の方法は、前記成分から成る
塗料組成物を亜鉛メツキ表面に刷毛、スプレー、ローラ
ー等の公知方法により、１０〜３００ミクロン程度の乾
燥膜厚が得られる様に調整して塗布し、エポキシ樹脂と
架橋剤が化学反応を呈し、塗膜乾燥するに必要な条件下
で塗膜硬化をせしめればよい。

本発明に使用される塗料組成物は、必要とする任意の色
相が得難いため、必要に応じて本発明の方法で得られた
塗膜表面に、ポリウレタン樹脂塗料、エボキシ樹脂塗料
、塩化ゴム系塗料、塩化ビニル樹脂塗料等各色任意塗料
を塗り重ねてもよい。本発明の処理方法によつて得られ
た塗膜は長期の曝露に強い耐久性を示すもので、従来方
法の如く短期間で塗膜の剥離、離脱することなく長期に
安定した密着性を有するものである。次に本発明の具体
的効果を実施例により示す。

尚、実施例及び比較例の「部」又は「％」は「重量部」
又は「重量％」を意味する。実施例 １ エボキシ当量４５０〜５００の直鎖状ビスフエノール型
エポキシ樹脂と架橋剤として活性水素当量１５０のポリ
アミド樹脂を用いて、エポキシ樹脂と架橋剤をエポキシ
樹脂１当量に架橋剤０．８当量の割合で混合し本発明の
エポキシ樹脂組成物を得た。

尚比較のための本発明外の組成物（比較試料Ｘ）．１〜
７）も同様にして得た。次いで以下の表１及び表−２の
組成より成る塗料組成物を調整し溶融亜鉛メツキ鋼板の
表面に乾燥膜厚が８０ミクロンとなるようにエアスプレ
ー塗装し２０℃、７５％冊条件下で７日間乾燥せしめて
比較試験に供した。実施例 ２ エポキシ当量９００〜１０００の直鎖状ビスフエノール
型エポキシ樹脂と架橋剤として活性水素当量２００のア
ミンアダクトを用いてエポキシ樹脂と架橋剤を当量で混
合し、エポキシ樹脂組成物を得た。

尚比較のための本発明外の組成物（比較試料黒８〜１０
）も同様にして得た。表−３の組成より成る塗料組成物
を調整し、溶融亜鉛メツキ鋼板の表面に乾燥膜厚が５０
ミクロンとなるようにエアスプレー塗りし２０℃、７５
％ＲＨ条件下で２４時間放置乾燥せしめた。次いで該塗
膜表面にアクリル樹脂〔アクリデイツクＡ−８０１：大
日本インキ化学工業（株）製〕６０部、ポリイソシアネ
ート〔タケネートＤ−１１０Ｎ：武田薬品工業（株）製
〕１３部、酸化チタン１５部、酢酸ブチル１２部から成
るポリウレタン樹脂エナメルを乾燥膜厚３０ミクロンと
なるようにエアスプレー塗装し２０℃、７５％ＲＨ条件
下で７日間放置乾燥せしめて比較試験に供した。尚、別
に前記実施例２で用いたと同一のポリウレタン樹脂エナ
メルを溶融亜鉛メツキ鋼板表面に乾燥膜厚５０ミクロン
となるように直接エアスプレー塗装し、２０℃、７５％
冊条件下で７日間乾燥せしめて比較試料Ｘ）．１１を作
成し、比較試験に供した。

前記本発明試料黒１〜１６及び比較試料黒１〜１１で得
られた供試片を用い、初期の亜鉛メッキ表面に対する塗
膜の密着性を試験するため、カツターナイフを用いて塗
膜に幅１ｍ１１Ｌ間隔で亜鉛メツキ表面に達するタテ１
１本、ヨコ１１本の直角にクロスする切線を入れ１００
個のマス目を形成せしめる。

次いで該マス目箇所にセロハンテープを圧着し瞬時にゼ
ロ・・ンテーブを引剥し、マス目の残存数を百分率とし
て表わす。一方、他の供試片を用いて供試体中央部で斜
めにクロスする亜鉛メツキ表面に達する２本の切線を入
れ、３ケ年間の屋外曝露に供した。

３ケ年経過後、塗膜表面を観察して塗膜欠陥、異状発生
の有無を確認したのちに同一供試片の塗膜に対して、τ
前記初期密着性試験と同一手順の処理、判定方法により
長期曝露後の密着性良否を判定する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 亜鉛メッキ被膜表面に、 （ａ）末端に少なくとも２個以上のエポキシ基と側鎖に
   少なくとも１個以上の水酸基を含有するエポキシ樹脂組
   成物………１００重量部、 （ｂ）金属亜鉛粉および／または鉛酸カルシウム………
   １０〜２００重量部、および（ｃ）酸素酸塩および金属
   酸化物から選ばれた少なくとも１種の化合物………１〜
   １５０重量部 の割合からなる成分を混合して成る塗料組成物を塗布、
   乾燥せしめて塗膜層を形成することを特徴とする亜鉛メ
   ッキ被膜表面の処理方法。 ２ 前記酸素酸塩、金属酸化物から選ばれた少なくとも
   １種の化合物がリン酸塩を必須成分とし、リン酸塩以外
   の他の酸素酸塩、金属酸化物より選ばれた少なくとも１
   種以上の成分である特許請求の範囲第１項記載の亜鉛メ
   ッキ被膜表面の処理方法。