JP4060630B2 - 鋼材接合部用塗料組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、防錆性に優れ、鋼材のボルト締め接合に優れた鋼材接合部用塗料組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼材の防食、防錆には一般に結合剤に粉粒体や微小フレーク等の形態の亜鉛末を多量含有させたジンクリッチ塗料が多用されている。このジンクリッチ塗料は亜鉛が鉄よりも電気的に卑である、すなわちイオン化傾向が大きく酸化されやすいのを利用して亜鉛を徐々に消耗させながら該塗料で塗被された鋼材を保護するものである。
そして、ジンクリッチ塗料は鋼材のボルト締め接合部にも特にその接合面のすべり摩擦力を高めるために接合面に塗布されるが、このような場合のジンクリッチ塗料については、すべり係数が０．４〜０．５のものが一般的であり、このような一般的なものではすべり係数が小さいために安全上鋼材の継ぎ手部に用いられる添接板等の補強材のサイズを大きくしたり、締め付けるボルト数を増やしたりせざるを得ず、作業が煩雑になり経費がかさむのを免れなかった。
一方、すべり係数が０．５を超える特殊なものは、例えば亜鉛末について粒度分布をもたせることで稠密度あるいは緻密度を高め密着度を向上させるなどの方法によって得られるものの、必ずしも十分満足しうるものとはいえず、その効果の割にはコスト的に高過ぎて経済的ではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来のジンクリッチ塗料組成物のもつ欠点を克服し、特に防錆性に優れた塗膜を与え、鋼材のボルト締め接合に優れたジンクリッチ塗料組成物を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記した好ましい特性を有するジンクリッチ塗料組成物を開発するために種々研究を重ねた結果、粗粒の亜鉛末に、アルキルシリケート縮合物−ブチラール樹脂系結着剤、及び針状顔料又は高硬度顔料を配合させることにより、その目的を達成しうることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００５】
すなわち、本発明は、（Ａ）亜鉛末、（Ｂ）アルキルシリケート縮合物−ブチラール樹脂系結着剤、及び（Ｃ）針状顔料又は高硬度顔料からなるジンクリッチ塗料組成物において、（Ａ）成分の亜鉛末として、平均粒径３５〜５０μｍの粗粒亜鉛末を用いたことを特徴とする鋼材接合部用塗料組成物を提供するものである。
本発明において、亜鉛末とは、亜鉛、又は亜鉛を主体とする合金すなわち亜鉛基合金の粉末又は微小フレークを意味し、また顔料にはその形状が針状であり、又は高硬度であるものも含まれる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
【０００７】
本発明の塗料組成物において、その組成成分の（Ａ）成分の亜鉛末として、平均粒径３５〜５０μｍの粗粒亜鉛末を用いることが必要である。
【０００８】
また、（Ｂ）成分のアルキルシリケート縮合物−ブチラール樹脂系結着剤において、アルキルシリケート縮合物はその変性物も包含し、通常無機ジンクリッチ塗料に用いられているものであれば特に制限されないが、好ましくはエチルシリケート加水分解縮合物、メチルシリケート加水分解縮合物、これらのアルコキシ変性物（例えばトリメトキシ変性物、トリエトキシ変性物等）などが挙げられる。
【０００９】
ブチラール樹脂はジンクリッチ塗料に通常用いられているものであれば特に制限されないが、好ましくは低分子量のもの、特に分子量２００００以下のものが好ましい。
【００１０】
この（Ｂ）成分の結着剤におけるアルキルシリケート縮合物とブチラール樹脂との割合については、質量比で、通常６０：４０〜９５：５、好ましくは７０：３０〜９０：１０、より好ましくは７５：２５〜８５：１５の範囲で選ばれる。この割合が６０：４０より低くてブチラール樹脂が多くなり過ぎると塗膜が柔らかくなり塗膜の防錆力や耐溶剤性が低下するし、また９５：５より高くてブチラール樹脂が少なくなり過ぎると塗装時のダスト発生が多くなり素材に対する付着強度が低下する。
【００１１】
また、（Ｃ）成分の顔料については、針状顔料又は高硬度顔料すなわち針状顔料及び高硬度顔料のいずれか一方を用いることが肝要であり、この顔料の使用により、上記塗料組成物を接合面に塗布したボルト締め接合部においてそのすべり係数を向上させることができる。
針状顔料としては、長径５〜２００μｍで、アスペクト比１０〜２００、好ましくは２０〜１５０のものがよく、またその材質については炭酸カルシウム、ホウ酸アルミニウム、亜鉛華などが挙げられ、これらは１種用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
高硬度顔料については、モース硬度が７以上のものが用いられ、このようなものとしては、石英、黄石、鋼玉、ダイヤモンドなどが挙げられ、これらは１種用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１２】
本発明の塗料組成物においては、ジンクリッチ塗料組成物に通常用いられる溶剤を配合するのが組成成分を溶解あるいは分散させうるので好ましい。このような溶剤としては、２‐プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、１‐メトキシ‐２‐プロパノールなどのグリコールエーテル類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類などが挙げられる。
【００１３】
本発明の塗料組成物において、（Ａ）成分、（Ｂ）成分及び（Ｃ）成分の好適配合割合については、質量基準で、（Ａ）成分５０〜９３％、（Ｂ）成分５〜３５％及び（Ｃ）成分２〜１５％、好ましくは（Ａ）成分５５〜８８％、（Ｂ）成分１０〜３２％及び（Ｃ）成分２〜１３％、より好ましくは（Ａ）成分６０〜８４％、（Ｂ）成分１３〜３０％及び（Ｃ）成分３〜１０％の範囲で選ばれる。
【００１４】
（Ａ）成分が上記範囲より少なすぎると塗膜の防錆力が低下して十分な防錆効果が期待できなくなるし、また多すぎると塗装作業性が悪くなり、均一な塗膜が得られなくなり、素材に対する塗膜密着力が低下する。
【００１５】
（Ｂ）成分が上記範囲より少なすぎると塗装時にダストスプレーとなり、素材に対する塗膜密着力が低下するし、また多すぎると塗膜の防錆力を始め、耐溶剤性などの塗膜性能も低下する。
【００１６】
（Ｃ）成分が上記範囲より少なすぎると高すべり係数をもつ塗膜が得られなくなるし、また多すぎると塗料安定性が悪くなり、塗装作業性も低下する。
【００１７】
本発明の塗料組成物には、本発明の目的をそこなわない範囲で、必要に応じ、塗料組成物に通常用いられる添加成分、例えば体質顔料、防錆顔料、着色顔料、たれ止め剤、造膜助剤、湿潤剤、消泡剤、凍結防止剤、レベリング剤、分散剤、沈降防止剤、可塑剤、防炎剤、防カビ剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、塗面調整剤、界面活性剤、安定剤等を配合することができる。
【００１８】
体質顔料としては、例えばシリカ、タルク、クレー、カオリン、マイカ、亜鉛華、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、アルミナ、酸化亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、ベントナイトなどが挙げられるが、好ましくはタルク、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、マイカ、硫酸バリウムが用いられる。
【００１９】
また、防錆顔料としては、例えばクロム系顔料、鉛系顔料、ホウ酸塩系顔料、リン酸塩系顔料、モリブデン酸塩系顔料などが挙げられるが、好ましくは防錆性を一層向上させうるのでリン酸塩系顔料やモリブデン酸塩系顔料が用いられる。
このリン酸塩系顔料としては、例えばリン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、リン酸カルシウム、リン酸アルミニウム亜鉛、リン酸カルシウム亜鉛、リン・ケイ酸亜鉛、亜鉛処理されたポリリン酸アルミニウムなどが、またモリブデン酸塩系顔料としては、モリブデン酸カルシウム、リンモリブデン酸アルミニウム、モリブデン酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛カルシウム、リンモリブデン酸亜鉛などがそれぞれ挙げられる。
【００２０】
着色顔料としては、例えばべんがら、チタン白、カーボンブラック、アニリンブラック、グンジョウ、カドミウムイエロー、クロムイエロー、鉛白、ウォッチングレッド、シアニンブルーなどの有機青、フタロシアニングリーンなどの有機緑等が挙げられる。
沈降防止剤としては、例えば有機ベントナイト、酸化ポリエチレン、アエロシル等が挙げられる。
【００２１】
本発明の塗料組成物は、塗料液と、亜鉛末と所定顔料の混合物とをそれぞれ別個にした二缶セットの形態で供するのが実用的であり、このようなセット形態の場合、所定鋼材への塗装時に上記セットの各缶成分を撹拌機等で十分に混合撹拌して均一化してから用いればよい。鋼材への塗装は、スプレー、浸漬、刷毛塗り、ロールコーターなどの適当なコーターによる機械的塗工等の通常の塗装法によればよく、塗装後の乾燥は自然乾燥や熱風乾燥によればよい。
本発明の塗料組成物は、特に亜鉛めっき鋼及び／又は亜鉛−アルミニウム系合金めっき鋼や亜鉛−アルミニウム−マグネシウム系合金めっき鋼などの亜鉛合金めっき鋼からなる、ボルト締め施工可能な鋼材に用いると優れた防食性、防錆性、ボルト締め接合性を示す。
【００２２】
【実施例】
次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
なお、試験体についてのすべり係数は、試験体の引張試験によりすべりが発生した荷重を求め、この荷重とボルト締め付け荷重より算出した。
【００２３】
比較例１
先ず、塗料組成物を次のとおり調製した。
すなわち、結着剤としてのエチルシリケートＥＳ−４０（商品名、多摩化学社製、アルキルシリケート縮合物）２０質量部、ＬＳ−２〔商品名、三井金属塗料化学社製、亜鉛末（平均粒径８．５μｍ）〕６５質量部、Ｗ．Ｇマイカ Ｃ−１０００（商品名、ＫＭＧ Ｍｉｎｅｒａｌｓ社製、カリウムアルミニウムシリケート）５質量部及びメトキシプロパノール−イソブタノール（質量比１：１）混合溶剤１０質量部を十分混合撹拌して均一な塗料組成物を調製した。
次に、この塗料組成物をブラスト処理鋼板（処理グレードＩＳＯ Ｓａ ２．５）に乾燥膜厚７５μｍとなるように塗布し２週間自然乾燥させた。
このようにして得られた塗工鋼板２枚をその外面に添接板２枚を添えて高力ボルトによりＦ１０Ｔで締め付け試験体を作成した。この試験体についてすべり係数を測定したところ、０．４８であった。
【００２４】
比較例２
比較例１の結着剤に代えてエチルシリケートＥＳ−４０（商品名、多摩化学社製、アルキルシリケート縮合物）１６質量部及びエスレックＢＬ−１（商品名、積水化学社製、ブチラール樹脂）４質量部からなるものを用いた以外は比較例１と同様にして塗料組成物を調製し、試験体を作成した。この試験体についてすべり係数を測定したところ、０．５４であった。
【００２５】
比較例３
Ｗ・Ｇマイカ Ｃ−１０００に代えてウイスカル ＡＳ−４〔商品名、四国化成社製、針状炭酸カルシウム顔料（長径２０〜３０μｍ、平均アスペクト比４０）〕を用いた以外は比較例２と同様にして塗料組成物を調製し、試験体を作成した。この試験体についてすべり係数を測定したところ、０．６４であった。
【００２６】
比較例４
Ｗ・Ｇマイカ Ｃ−１０００に代えてＤＣＲ１００Ｆ〔商品名、屋久島電工社製、炭化ケイ素顔料（♯１００）〕を用いた以外は比較例２と同様にして塗料組成物を調製し、試験体を作成した。この試験体についてすべり係数を測定したところ、０．６４であった。
【００２７】
実施例１
亜鉛末を粗粒のＬＳ−３０（商品名、三井金属塗料化学社製、平均粒径３５μｍ）に変えた以外は比較例３と同様にして塗料組成物を調製し、試験体を作成した。この試験体についてすべり係数を測定したところ、０．６７であった。
【００２８】
実施例２
亜鉛末を粗粒のＬＳ−３０（商品名、三井金属塗料化学社製、平均粒経３５μｍ）に変えた以外は比較例４と同様にして塗料組成物を調製し、試験体を作成した。この試験体についてすべり係数を測定したところ、０．６７であった。
【００２９】
以上の結果より、比較例１の塗料組成物を用いた場合に対してはもちろん、それよりすべり係数が高い比較例２の塗料組成物を用いた場合に対しても、所定顔料を用い調製した比較例３及び４の塗料組成物を用いた場合にはすべり係数が向上すること、また、実施例１及び２より粗粒の亜鉛末を用い調製した実施例１及び２の塗料組成物を用いた場合にはすべり係数がさらに向上させ得ることが分る。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のジンクリッチ塗料組成物は、防錆性に優れ、鋼材のボルト締め接合に優れ、特に鋼材のボルト締め接合部における接合面に施すことによりすべり摩擦力を高めることができる。
したがって、本発明のジンクリッチ塗料組成物は、特に亜鉛めっき鋼や亜鉛合金めっき鋼からなる、ボルト締め施工可能な鋼構造物や鋼構築物、例えば道路、橋梁、鉄道、港湾、ビル、工場、プレハブ住宅、発電所、鉄塔、遊園地、プール、その他の娯楽・アミューズメント施設等の防食が要求される用途に好適である。

Claims (6)

1. （Ａ）亜鉛末、（Ｂ）アルキルシリケート縮合物−ブチラール樹脂系結着剤、及び（Ｃ）針状顔料又は高硬度顔料からなるジンクリッチ塗料組成物において、（Ａ）成分の亜鉛末として、平均粒径３５〜５０μｍの粗粒亜鉛末を用いたことを特徴とする鋼材接合部用塗料組成物。
2. （Ｂ）成分の結着剤におけるアルキルシリケート縮合物とブチラール樹脂との割合が質量比で６０：４０ないし９５：５である請求項１又は２記載の鋼材接合部用塗料組成物。
3. 針状顔料が長径５〜２００μｍ、アスペクト比１０〜２００のものである請求項１又は２記載の鋼材接合部用塗料組成物。
4. 針状顔料が針状炭酸カルシウム又は針状ホウ酸アルミニウムである請求項１ないし３のいずれかに記載の鋼材接合部用塗料組成物。
5. 高硬度顔料がモース硬度７以上のものである請求項１記載の鋼材接合部用塗料組成物。
6. 配合割合が、質量基準で、（Ａ）成分５０〜９３％、（Ｂ）成分５〜３５％及び（Ｃ）成分２〜１５％の範囲である請求項１ないし５のいずれかに記載の鋼材接合部用塗料組成物。