JP3274401B2 - 常温硬化性二液形水系エポキシ樹脂塗料組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鉄構造物の防食塗装
に用いられる常温硬化性二液形水系エポキシ樹脂塗料組
成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エポキシ樹脂とポリアミン化合物からな
るエポキシ樹脂塗料はその優れた塗膜性能を活かして鉄
構造物の防食用途に広く使用されている。ただし一般に
用いられるのは塗料中あるいは希釈のために芳香族系炭
化水素を主とする有機溶剤を用いている。しかし近年低
ＶＯＣ化の要望が強くなり、大部分の有機溶剤を水に置
き換えた水系タイプのものが開発されつつある。これは
エポキシ樹脂については、樹脂骨格中に親水性の官能基
を付加して自己乳化性を付与したり、あるいは乳化剤を
混合して強制的にエマルション化したものである。また
ポリアミン化合物についても水可溶性を高めたものが用
いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記の自己乳化
性エポキシ樹脂やエポキシ樹脂エマルションと水可溶性
ポリアミン化合物を反応させて得られた塗膜は、膜中に
存在する親水性基やあるいは残存する乳化剤のために耐
水性が溶剤タイプのエポキシ樹脂塗料から得られた塗膜
と比較して劣るものとなっている。改善のために乳化剤
やポリアミン化合物の改良検討が試みられているが、な
お不十分な状態にとどまっている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】溶剤系塗料では耐水性や
他の防食性能を向上させるための手段として、シランカ
ップリング剤を塗料中に配合することが一般的におこな
われている。しかしこれらのシランカップリング剤は水
中では短時間で加水分解反応と縮合反応を経てシロキサ
ン結合を形成し活性を消失してしまう。したがって水系
エポキシ樹脂塗料ではシランカップリング剤を添加して
もその耐水性向上効果はごく初期の段階しか期待できな
い。そこでわれわれは水系エポキシ樹脂塗料の耐水性を
向上させるために水中でも安定なアルコキシシリル基を
有する化合物について鋭意研究を重ねた結果、本発明の
アクリルシリコン樹脂エマルションを用いると長期間効
果を持続することを見いだし、この知見に基づいて本発
明を完成した。すなわち、本発明は水で希釈可能な自己
乳化性エポキシ樹脂あるいはエポキシ樹脂エマルション
（ａ）、水溶性ポリアミン化合物（ｂ）、アクリルシリ
コン樹脂エマルション（ｃ）を含有する常温硬化性二液
形水系エポキシ樹脂塗料組成物であって、アクリルシリ
コン樹脂エマルション（ｃ）が、アルコキシシリル基を
有するビニルモノマー５〜１０％と、グリシジル基を有
するビニルモノマー５〜１０％と、残部その他のビニル
モノマーを共重合して得られることを特徴とする常温硬
化性二液形水系エポキシ樹脂塗料組成物である。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の水系エポキシ樹脂塗料
は、水で希釈可能な自己乳化性エポキシ樹脂あるいはエ
ポキシ樹脂エマルション（ａ）、水溶性ポリアミン化合
物（ｂ）、アクリルシリコン樹脂エマルション（ｃ）を
必須成分として含有するものであるが、使用に際しては
水溶性ポリアミン樹脂（ｂ）に必要により各種顔料類、
添加剤類を分散、混合した主剤成分と、水で希釈可能な
自己乳化性エポキシ樹脂あるいはエポキシ樹脂エマルシ
ョン（ａ）にアクリルシリコン樹脂エマルション（ｃ）
を混合した硬化剤成分の二液として調製される。そして
塗装に先立って上記の主剤成分と硬化剤成分を所定の割
合で混合撹拌して、均一な混合液とし、必要に応じて水
で希釈して塗装適性粘度に調整し、被塗物に対してスプ
レー、はけ、あるいはローラーばけを用いて塗装するも
のである。

【０００６】本発明に用いる（ａ）水で希釈可能な自己
乳化性エポキシ樹脂としては、１分子中にエポキシ基を
２個以上有する液状エポキシ樹脂であり、さらに水酸基
やカルボキシル基を持つ側鎖を導入して自己乳化性を付
与した、数平均分子量約３８０〜４５０、エポキシ当量
が約１９０〜２１０のものが使用できる。

【０００７】またエポキシ樹脂エマルションとしては１
分子中にエポキシ基を２個以上有する液状あるいは固形
のエポキシ樹脂を適当な乳化剤を用いて強制的に乳化、
分散させたものであり、数平均分子量約３７０〜４００
０，エポキシ当量約１８５〜２０００のものが使用でき
る。またエポキシ樹脂エマルションの固形分としては約
４０〜６０重量％のものが使いやすい。これらに用いら
れるエポキシ樹脂はビスフェノールＡ型、ビスフェノー
ルＦ型、ビスフェノールＡＤ型、あるいはこれらを変性
したものが使用できる。

【０００８】ただし防食用塗料として用いるのには、塗
装作業性や可使時間の点からエポキシ樹脂エマルション
のほうがより好適である。

【０００９】上記（ｂ）水溶性ポリアミン化合物として
は脂肪族ポリアミン類、芳香族ポリアミン類、脂環族ポ
リアミン類、分子末端に少なくとも１個の第１級アミノ
基を有するポリアミド類などに各種変性を施し水溶性と
したもの、あるいは第１級アミノ基をもったビニルモノ
マーを共重合したアクリルアミンエマルションなどが使
用できる。

【００１０】上記（ｂ）水溶性ポリアミン化合物の含有
割合は前記エポキシ樹脂（ａ）中のエポキシ基１当量に
対して水溶性ポリアミン化合物の活性水素当量が０．５
〜１．５当量、好ましくは０．７〜１．０当量になるよ
うな割合で用いるのが望ましい。０．５当量より少ない
場合には硬化が不十分となり、１．５当量より多い場合
には硬化塗膜に粘着が残り、防食性が著しく低下するこ
とがあるので望ましくない。

【００１１】上記（ｃ）アクリルシリコン樹脂エマルシ
ョンとしては、アルコキシシリル基を有するビニルモノ
マー約５〜１０％とグリシジル基を有するビニルモノマ
ー約５〜１０％と残部その他のアクリルモノマーやスチ
レンなどのビニルモノマーとを共重合して得られるアク
リルシリコン樹脂エマルションであり、樹脂のガラス転
移温度が−５〜５℃、固形分が約３０〜５０％のものが
望ましい。樹脂のガラス転移点が−５℃よりも低いと形
成された塗膜に粘着が残ることがあり、５℃よりも高い
と低温時の造膜性に問題を生じることがあるので望まし
くない。また固形分は３０重量％よりも低いと混合時に
塗料全体の固形分が下がるため添加量に制限を生じ、５
０重量％を越えるとエマルション自体の粘度が高くなり
混合塗料の作業性を低下させるので望ましくない。

【００１２】（ｃ）アクリルシリコン樹脂エマルション
は、事前に（ａ）水で希釈可能な自己乳化性エポキシ樹
脂あるいはエポキシ樹脂エマルションに混合して用い
る。混合割合はエポキシ樹脂固形分１００重量部に対し
てアクリルシリコン樹脂エマルションの固形分が２〜１
０重量部となるように混合する。混合割合が２重量部よ
りも少ない場合には耐水性向上の効果がなく、また１０
重量部よりも多い場合には水系エポキシ樹脂塗料全体の
粘度が上昇し、塗装作業性に問題を生じることがあるの
で望ましくない。

【００１３】本発明における水系エポキシ樹脂塗料には
上記必須成分のほかに必要に応じて着色顔料、体質顔
料、防錆顔料などの顔料類、分散剤、湿潤剤、消泡剤、
たれ止め剤、増粘剤、レベリング剤、ｐＨ調整剤、防黴
剤、凍結防止剤などの添加剤類を併用してもよい。また
塗装作業性や乾燥性を調整するために水溶性あるいは非
水溶性の有機溶剤を併用してもよい。

【００１４】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
なお「部」および「％」は「重量部」および「重量％」
を示す。

【００１５】（１）アクリルシリコン樹脂エマルション
（ｃ）の製造 γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン１０
部、グリシジルメタクリレート１０部、ｎ−ブチルアク
リレート、メチルメタクリレート、スチレンの混合物
を、ノニオン系乳化剤およびアニオン系乳化剤を溶解さ
せた脱イオン水中に滴下し過硫酸アンモニウムを重合開
始剤として乳化重合を行い、重量平均分子量約３０万、
固形分４０％のアクリルシリコン樹脂エマルションを得
た。

【００１６】（２）主剤の製造 ２リットル容器に、脱イオン水３７部、消泡剤（注１）
０．２部、分散剤（注２）３部、２５％アンモニア水
０．１部、エチレングリコール０．５部、酸化チタン２
０部、ケイ酸マグネシウム２０部、二酸化ケイ素２０
部、リン酸亜鉛（注３）１０部を順次仕込みディスパー
で混合しサンドミルにて分散（ＪＩＳ Ｋ−５４００分
散度Ｂ法３０μｍ以下）した後、（ｂ）水溶性ポリアミ
ン化合物（注４）２５部、１０％亜硝酸ソーダ水溶液
０．３部を添加しディスパーで混合・撹拌して主剤を得
た。

【００１７】（注１）「ノプコ８０３４」（サンノプコ
社製） （注２）「ＢＹＫ−１８０」（ＢＹＫ Ｃｈｅｍｉｅ社
製） （注３）「ＬＦボウセイＺＰ−ＤＬ」（キクチカラー社
製） （注４）「ＥＰＩ−ＣＵＲＥ ８５３７−ＷＹ−６０」
（油化シェル化学社製、固形分６０％、水希釈性アミン
アダクト）

【００１８】（３）硬化剤（イ）の製造 （ａ）エポキシ樹脂エマルション（注５）１００部と、
アクリルシリコン樹脂エマルション（ｃ）１２．５部を
混合し硬化剤（イ）とした。 （４）硬化剤（ロ）の製造 （ａ）エポキシ樹脂エマルション（注５）１００部をと
り、これこれをそのままで硬化剤（ロ）とした。

【００１９】（注５）「ＥＰＩ−ＲＥＺ ５５２２−Ｗ
Ｙ−５５」（油化シェル化学社製、固形エポキシ樹脂変
性物のエマルション、固形分５３．５％、固形分のエポ
キシ当量５５０〜７００）

【００２０】実施例１〜２及び比較例１〜５ 表１に示す組み合わせで次のようにして塗料を調製し
た。実施例１，比較例１、比較例２、比較例４は主剤と
硬化剤を表１に示す割合で混合・撹拌した。さらに比較
例２、比較例４については、シランカップリング剤Ａ
（注６）、シランカップリング剤Ｂ（注７）を添加し混
合・攪拌した。一方実施例２については調製後２０℃で
１４日間保管した硬化剤（イ）を使用した。また、比較
例３については主剤にシランカップリング剤Ａ（注６）
を事前に混合・撹拌して２０℃で１４日間保管した。比
較例５については、硬化剤（ロ）にシランカップリング
剤Ｂ（注７）を事前に混合・撹拌して２０℃で１４日間
保管した。塗装時にそれらを混合して使用した。

【００２１】（注６）γ−（２−アミノエチル）アミノ
プロピルトリメトキシシラン （注７）γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン

【００２２】次にこれらの塗料を２×７０×１５０ｍｍ
の鋼板上にエアスプレーで乾燥膜厚が１００μｍとなる
ように塗装し、２０℃×６５％ＲＨの雰囲気で７日間乾
燥して各塗装板を得た。

【００２３】得られた各塗装板について下記の評価を行
った。結果を表１に示す。塗膜にナイフで素地に達する
ように交差する２本の対角線状に傷を入れ、ＪＩＳ Ｋ
５４００ ９．１ 塩水噴霧試験に２４０時間供した
後、該塗面の状態を観察した。

【００２４】

【表１】

【００２５】 塗膜の状態 ○：ふくれ、さびが認められない。 △：直径１〜２ｍｍのふくれや少しの点さびが認められる。 傷部の状態 ○：傷部の両側にふくれや塗膜の浮きは認められず、さびの状態 も大きくない。 △：傷部の両側に直径２〜３ｍｍのふくれが認められる。 ×：傷部周辺の塗膜が浮き上がっている。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、従来耐水性が劣るとさ
れていた水系エポキシ樹脂塗料においても溶剤系塗料と
同等の耐水性、防食性、付着性が得られ鉄構造物用の防
食用プライマーとして好適である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水で希釈可能な自己乳化性エポキシ樹脂
   あるいはエポキシ樹脂エマルション（ａ）、水溶性ポリ
   アミン化合物（ｂ）、アクリルシリコン樹脂エマルショ
   ン（ｃ）を含有する常温硬化性二液形水系エポキシ樹脂
   塗料組成物であって、 アクリルシリコン樹脂エマルション（ｃ）が、アルコキ
   シシリル基を有するビニルモノマー５〜１０％と、グリ
   シジル基を有するビニルモノマー５〜１０％と、残部そ
   の他のビニルモノマーを共重合して得られることを特徴
   とする常温硬化性二液形水系エポキシ樹脂塗料組成物。