JPS6141273B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、鉄系金属表面の防蝕方法に関する
ものである。

鉄系金属の表面は錆びやすく、また腐蝕しやす
い。そこで、腐蝕を防ぐために、古くから種々の
手段が取られて来た。メツキを施し、メタリコン
を行い、塗装するなどは、何れも防蝕の一手段で
ある。このうち、メツキは表面を美麗にする点で
はすぐれているが、その実施のために高額の費用
が必要とされ、その割合には防蝕の効果がすぐれ
ない。メタリコンは、錆びにくい他金属を粒子状
にして溶射し、恰かも粟おこしのような焼結体の
層として表面に付着させたものである。だから、
メタリコンによつて生成された表面層は、その中
にピンホールを含み、従つて防蝕の点では充分で
ない。塗装は上述のものに比べると、防蝕の効果
が顕著であるが、ピンホールのないように塗装す
るには、液状の塗料を塗布して、常温付近で硬化
させる必要があり、このために塗装に時間がかか
り、連続した生産工程に組み込み難いという欠点
があつた。このように、従来の手段は、何れも欠
点があつた。

上述のように、メタリコンによつたのでは、表
面に多数のピンホールが生成されている。このピ
ンホールは容積割合で見ると、全容積の１ないし
10％にも及ぶと云われている。従来は、このピン
ホールをとくに塞ごうともされなかつた。その理
由は、メタリコン表面が金属粒子を粟おこし状に
固めたものから成るので、小さな凹凸が全面にわ
たつて存在することになり、従つてこの表面を塗
装しても、平滑にすることは容易でないと考えら
れたからである。とくに、この表面を粉末塗装す
ることは、全く考えられなかつた。

粉末塗装は、粒末塗料を加熱溶融して付着さ
せ、その後は冷却するだけで足り、短時間のうち
に塗装を終えることができる。従つて、粉末塗装
では、液状塗料を用いる場合のように、硬化する
まで長い時間待機する必要がないから、一連の製
造工程に組み込むことが容易である。この発明者
は、粉末塗装の上述の利点に着目して、粉末塗料
を鉄系金属表面の防蝕に使用することを企てた。
ところが、実際に鉄系金属表面に粉末塗料を直接
塗着したところ、防蝕の効果が充分でなく、短時
日のうちに、鉄系金属表面が防蝕されて塗料層が
剥がれることを認めた。また、鉄系金属表面にメ
タリコンを施し、その上に粉末塗料を塗着したと
きも同様であつた。

この発明者は、メタリコンを施した鉄系金属表
面に特殊な下塗剤を塗布し、その下塗剤を硬化さ
せてから、その上に粉末塗装することを試みた。
ここで、特殊な下塗剤とは、高温硬化性の樹脂を
含み、これを有機溶剤に溶解して溶液としたもの
であつて、有機溶剤は樹脂の硬化する温度よりも
低い沸点を持つようにしたものである。従つて、
この下塗剤は、液状で塗布され、加熱されるとま
ず溶剤が揮散し、その後に硬化するに至る特性を
持つている。この発明者は、このような下塗剤を
用いて塗膜を形成すると、こうして得られた塗装
品は、これを永く屋外に曝らしても、塗膜がその
まま永く鉄系金属の表面上に留まり、鉄系金属表
面が永く腐蝕されないことを見出した。また、メ
タリコンの材料としては、亜鉛、アルミニウム又
はそれらの合金が適していることを見出した。こ
の発明は、このような知見に基づいてなされたも
のである。

また、この発明者は、鉄系金属表面にメタリコ
ンを施す前に、鉄系金属表面を研削し、新たに粗
面を形成すると、鉄系金属表面とメタリコンの表
面金属層との付着が強固となることを認めた。さ
らに、鉄系金属表面の研削には、圧縮空気によつ
て固体粒子を吹き付けて研削するのが好適であ
り、そのうちでも、固体粒子としてグリツドと呼
ばれる鋳鉄製の研削材を吹き付け、いわゆるグリ
ツドブラストを行うのが、最も適していることを
見出した。この発明は、こうして完成されたもの
である。

この発明は、鉄系金属の表面に亜鉛、アルミニ
ウム又はそれらの合金を粒子状で溶射して他の金
属層を形成し、次いで、高温硬化性樹脂の有機溶
剤溶液を塗布し、加熱して溶剤を揮散させてのち
樹脂を硬化させ、その後別の熱硬化性又は熱可塑
性樹脂の粉末を付着させ、加熱溶融して皮膜に形
成することを特徴とする、鉄系金属表面の防蝕方
法に関するものである。

次に、この発明における各要件を順次詳しく説
明する。まず、鉄系金属としては、鋳鉄、銑鉄の
みならず、種々の鉄合金等、鉄を主体とする金属
をすべて用いることができる。また、鉄系金属
は、その形状の如何を問わない。すなわち、その
形状は板、筒、その他どのようなものであつても
よい。

上述の鉄系金属の表面は、まずこれに研削材を
吹きつけて、表面に新たな凹凸を形成する。研削
材としては、天然品と人造品との何れをも用いる
ことができる。天然品としては、ダイヤモンド、
エメリー、スピネル、ザクロ石等を用いることが
でき、人造品としては、アルミナ、炭化けい素、
炭化ほう素、鋳鉄粒子等を用いることができる。
これらのうちでは、鋳鉄粒子すなわちグリツドを
用いることが望ましい。研削材を吹き付けるに
は、圧縮空気を用いることが望ましい。これら研
削材によつて作られる凹凸は、断面における突出
の頂と谷との高さの差が、最高50ミクロン程度、
すなわちRmax50ミクロンを標準とするのがよ
い。

この発明方法では、上述の鉄系金属表面に亜
鉛、アルミニウム又はそれらの合金の粒子を溶射
して、他の金属の層を形成する。この場合の合金
は、亜鉛合金又はアルミニウム合金であつて、例
えばダイカストに用いられる亜鉛合金や、アルミ
ニウム−銅、アルミニウム−銅−けい素、アルミ
ニウム−けい素等の合金である。亜鉛、アルミニ
ウム、それらの合金は、線条の形にして用いられ
る。この線条は、ガス又は電気によつて加熱溶融
され、圧縮空気又は窒素ガスによつて吹きつけら
れて、鉄系金属の表面に付着せしめられる。この
操作は、既に述べたように、一般にメタリコンと
呼ばれている公知の操作である。この発明では、
この公知の操作をそのまま使用する。

この発明方法では、メタリコンによつて形成さ
れた他金属の層の上に、高温で硬化する特性を持
つた樹脂の有機溶剤溶液を塗布する。高温で硬化
するとは、90℃以下の温度では硬化が進行せず、
100℃前後、さらに具体的に云えば90℃以上にな
つて、とくに120℃、さらに好ましくは150℃以上
になつて、ようやく硬化反応が進行するものを云
うのである。また、樹脂は、これを有機溶剤に溶
解して用いる。有機溶剤は、その沸点が、上記樹
脂の硬化進行温度以下のもの、好ましくはその差
が10℃ないし50℃、さらに好ましくは20℃ないし
40℃のものを用いる。この溶液中には、樹脂の硬
化を促進させるために、硬化剤を含有させる。こ
の樹脂の硬化によつて形成される層は、メタリコ
ンによつて形成された金属層の上にあつて、のち
に述べる粉末塗装層の下にあるから、これをプラ
イマー層又は下塗層と呼ぶことができる。

高温硬化性樹脂の特性をさらに具体的に説明す
ると、つぎのとおりである。一般に、熱硬化性樹
脂は、その初期縮合物を加熱すると、硬化する特
性を持つている。この場合の硬化の進行は粘度の
上昇として観察される。そこで、第１図のよう
に、横軸に温度を取り縦軸に樹脂の粘度を取つ
て、その関係を示すと、熱硬化性樹脂は右上りの
直線Ａ又は曲線Ｂを描く。このうちで、この発明
で用いられる高温硬化性の樹脂は、90℃以下では
徐々にしか粘度が上昇しないが、90℃以上で急激
に粘度を上昇させ、その結果、曲線Ｃのような関
係の変化を示すものである。ここで急激に粘度を
上昇させるとは、例えば90℃ないし120℃の間の
粘度上昇割合が60℃ないし90℃の間の粘度上昇割
合の２倍以上、とくに３倍以上、好ましくは４倍
以上になるようなものを云うのである。云いかえ
ると、90℃を越えたところで、粘度が急激に上昇
し、220℃では（さらに好ましくは200℃では）、
硬化が完了するような樹脂である。

下塗層を形成する高温硬化性樹脂としては、芳
香族のエポキシ樹脂、フエノキシ樹脂、アクリル
樹脂、を用いることができる。硬化剤としては、
イソシアネート系化合物、エポキシ系、その他酸
として１・10デカンジカルボン酸（ドデカン二
酸）（DDA）を使用することができる。下塗層を
形成する材料は、上記樹脂と硬化剤のほかに有機
溶剤を含み、さらに種々の充填材を含むことがで
きる。有機溶剤としては、キシレン、メチルイソ
ブチルケトン、セロソルブアセテート等を用いる
ことができる。充填剤としては、酸化チタン、タ
ルク等を使用することができる。

下塗層を形成する材料として好適なものを市販
の樹脂の中から例示すれば、東都化成(株)からYP
−40−ASM40の商品名で販売されているもの
が、これに該当している。この樹脂は、高温硬化
性樹脂としてフエノキシ系樹脂をベースとしたも
のである。また硬化剤としてイソシアネート系の
デスモジユールAPを用いるのが好ましい。これ
らはキシレン及びメチルイソブチルケトンに溶解
して塗料として用いる。この塗料は、これを加熱
すると、まず溶剤が揮散し、溶剤を含まない状態
で樹脂の硬化が起るから、形成される皮膜には気
泡がなく、従つて、この発明方法を実施するに好
都合である。そのほか、下塗層を形成する高温硬
化性樹脂としては、川上塗料(株)からエトン
No.2900の名称で販売されている一液型エポキシ
系ミスコート剤が好適であり、また日本油脂(株)か
らエピコNo.1000の名称で販売されている一夜型
プライマーが好適である。エトンNo.2900もエピ
コNo.1000も何れも、硬化剤を既に含んでいるも
のであるから、これに有機溶剤としてシンナーを
加えてこれを塗布する。前者はこれを180℃ない
し200℃に、後者はこれを170℃ないし190℃に何
れも10ないし20分加熱すると、硬化して気泡のな
い一様な下塗層を形成する。

下塗層は、上述のように、溶液の形でメタリコ
ンを施した表面全体に付着される。だから、下塗
層は、メタリコン表面のピンホールの中までよく
浸透する。それと同時に、下塗層はメタリコン表
面の全体にわたつて皮膜を形成することとなる。
従つて、下塗層が形成されると、メタリコン表面
のピンホールはすべて消失する結果となる。ま
た、樹脂溶液には、溶剤として有機溶剤を用いて
いるので、溶剤が揮発しやすい。とくに、沸点が
樹脂の硬化が急激に進行する温度より或る程度低
いものを用いると、加熱とともにまず有機溶剤が
揮散し、有機溶剤の揮散し終つたあとで樹脂が硬
化することとなる。また、樹脂として、その急激
に硬化の進行する温度が100℃以上のものを用い
ると、樹脂の硬化の際、そこに水分も存在しない
こととなるから、樹脂は全く発泡することなく硬
化して、ピンホールの少ないか又は全くない下塗
層を形成することとなる。

この発明方法では、下塗層を形成したのち、そ
の上に粉末塗料を付着させ、加熱溶融して皮膜と
する。この皮膜形成工程は、粉末塗装と呼ばれる
操作を行うものであつて、公知のことである。こ
の工程では、粉末塗料として、熱硬化性樹脂又は
熱可塑性樹脂の粉末を用い、これを鉄系金属上に
付着させるとともに、鉄系金属を加熱して粉末を
溶融し、互いに融着させて皮膜とするのである。
このとき、溶融して融着されるものは樹脂である
から、メタリコンの金属粒子とは違つて、粉未の
形を全くとどめない程に充分融着し、従つてピン
ホールのない皮膜を形成する。こうして形成され
る皮膜の下には、上述の下塗層が存在しているか
ら、皮膜は下塗層とよく接着し、従つて全体を強
固に被覆することとなる。

このようにして粉末塗装を行つたのち、表面に
さらに美麗な光沢を希望するときは、その上をさ
らに別の塗料で上塗りしてもよい。上塗りには、
透明なポリウレタン塗料が適している。

この発明方法は、これを連続して短時間のうち
に行うことができるので鉄系金属の表面防蝕方法
として連続工程に組み込むことができるという特
色とともに、こうして得られた製品が防蝕性能に
おいてすぐれているという特色を持つている。こ
のうち、最初の特色を説明すると、次のとおりで
ある。まず、最初のメタリコンの工程は、これを
連続して短時間のうちに行うことができる。ま
た、次の下塗層の形成工程は、有機溶剤を用いて
これ揮散させ、加熱して軸脂の硬化を促進させる
ので、これも連続して短時間のうちに行うことが
できる。最後の粉末塗装の工程も、連続して短時
間のうちに行うことができる。だから、これらの
工程が結合されたこの発明方法は、全体として連
続して短かい時間のうちに完結できるものとな
る。次に製品のすぐれている点は、次にように説
明される。まず、鉄系金属の表面にメタリコンに
よつて生じた亜鉛又はアルミニウム等の金属層が
存在しているので、鉄系金属の表面は錆びにくく
なつている。その上に下塗層が存在し、これが溶
液状態で塗布されるから、メタリコン表面のピン
ホール内に侵入した上で、溶剤の揮発後に硬化し
て皮膜を形成することとなり、従つて下塗層はピ
ンホールのないものとなつている。さらにその上
を粉末塗装による塗膜が覆つており、これが下塗
層に強固に接着して一様な皮膜を形成している。
その結果、鉄系金属は、粉末塗装による塗膜、下
塗層、及びメタリコン表面層の三者によつてピン
ホールのない状態で被覆されることとなるので、
充分な防蝕効果が得られる。

また、上記の方法において、研削材を吹きつけ
て表面に新たな凹凸を形成すると、メタリコンに
よつて形成された金属層が鉄系金属表面に形成さ
れた凹凸の中に食い込み、これによつて投錨（ア
ンカー）効果が加わるので、メタリコンによつて
形成された金属層と鉄系金属との間が強固に接続
される。従つて、製品は一層良好な防蝕効果を示
すこととなる。

この発明方法によつて得られた製品は、このよ
うに防蝕効果が大きいので、この発明方法は高欄
等、屋外で使用される構造物を作るのに適してい
る。

次に実施例及び比較例を挙げて、この発明方法
のすぐれている所以を具体的に説明する。

実施例 １ ３mm厚の鉄板をグリツドブラストして、表面に
新たな凹凸を形成した。グリツドブラストでは、
＃50鋳鉄製グリツドを用い、鉄板上にRmax50ミ
クロンの凹凸を形成し、表面をホワイトメタル状
に仕上げた。次いで、この上に亜鉛線をガス溶射
式のメタリコンによつて溶射し、厚み約100ミク
ロンの亜鉛層を形成した。

この亜鉛層の上に下塗層を形成した。下塗層の
形成には、東都化成(株)社製フエノキシ樹脂（YP
−40−ASM40）を用いた。この樹脂は、高温硬
化性であつて、硬化開始温度が170℃〜180℃であ
る。下塗剤としては、上記フエノキシ樹脂40重量
部（以下、単に部という）、酸化チタン20部、タ
ルク20部をセロソルブアセテート10部、キシレン
10部に溶解又は分散させたのち、これに10部のデ
スモジユールAPをキシレン90部に溶解させたも
のを１対１の比率で配合して用いた。

下塗剤を塗布後、鉄板の温度を220℃まで上昇
させたところ、その切期の段階でセロソルブアセ
テート等の溶剤はすべて揮散した。220℃に10分
間保持し、上記樹脂を硬化させた。

引き続いて、その上に、ポリエステル系の粉末
塗料を静電気力により付着させ、さらに200℃に
20分間保持して、粉末を溶融し皮膜とした。こう
して連続して、１時間足らずの間に防蝕処理を完
結することができた。

こうして得られた鉄板は、これに５％塩水を
1500時間噴露して接触させたが塗膜の剥離がな
く、また鉄板が腐蝕を受けないと認められた。

比較例 １ この比較例では、下塗剤として高温硬化性樹脂
の代わりに常温硬化性樹脂を用い、硬化に長時間
を費した以外は、実施例１と全く同様に処理し
た。

樹脂としては、東都化成社のエポトートYD−
011を用いた。この樹脂30部に酸化チタン20部、
タルク20部を配合し、これをメチルイソブチルケ
トン10部、キシレン20部に溶解した。これにさら
にアミン系硬化剤G715を70部、キシレン30部を
加えて、これを下塗剤とした。この下塗剤は、常
温硬化性であつたので、20℃で４日間放置して硬
化させた。そのため、この方法は連続工程の一部
に組み込むことができない。

こうして下塗層を形成したのち、実施例１と全
く同様に処理して製品とした。この製品は、粉末
塗装の外層中に多数の気泡を生成していた。この
気泡は下塗剤中に含まれていた溶剤又は空気中の
水分によるものと推定された。

この製品に実施例１と同様に塩水を噴露してテ
ストしたところ、300時間で塗膜が浮き上り、剥
離する結果となつた。従つて、この製品は防蝕効
果が不充分と認められた。

比較例 ２ この比較例では、比較例１と同様に処理した
が、下塗剤が常温硬化性であるに拘らず、この比
較例ではこれを加熱して硬化を促進させた点が異
なつている。

下塗剤の硬化促進は、次のようにして行つた。
まず、比較例１の下塗剤を塗布したのち、これを
常温に20分間放置し、その後80℃に30分間保持し
て、加熱による硬化促進を試みた。その結果、下
塗層中に多数の気泡の生成を見た。これは、加熱
によつて樹脂が硬化を促進され、粘度を上昇させ
たが、その中にまだ溶剤が包蔵されていたので、
これが樹脂中で気化したためと推定された。

その後、比較例１と同様にして粉末塗装を行
い、こうして製品とした。この製品について、比
較例１と同様にして塩水テストをしたところ、
500時間で鉄板表面が錆び、塗膜が浮き上り、剥
離した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明において用いられる高温硬
化性樹脂の粘度特性を模型的に示したものであ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鉄系金属の表面に亜鉛、アルミニウム又はそ
   れらの合金を粒子状で溶射して他の金属層を形成
   し、次いで高温硬化性樹脂の有機溶剤溶液を塗布
   し、加熱して溶剤を揮散させてのち樹脂を硬化さ
   せ、その後別の熱硬化性又は熱可塑性樹脂の粉末
   を付着させ、加熱溶融して皮膜に形成することを
   特徴とする、鉄系金属表面の防蝕方法。 ２ 鉄系金属の表面に研削材を吹き付けて、表面
   に新たな凹凸を形成し、その上に上記亜鉛、アル
   ミニウム、又はそれらの合金を溶射する、特許請
   求の範囲第１項に記載する鉄系金属表面の防蝕方
   法。