JP2008144059A - 水系防錆塗料 - Google Patents

Abstract

【課題】防錆顔料である亜鉛の腐食を遅らせて白錆の発生を抑制するとともに、防食作用を長期にわたって持続できる水系防錆塗料を提供すること。
【解決手段】亜鉛を主成分とする防錆顔料と該防錆顔料を結合して塗膜を形成するバインダーとを含む水系防錆塗料において、犠牲防食作用による亜鉛の腐食を遅らせるように、前記亜鉛を主成分とする防錆顔料に、マグネシウム及びマグネシウム化合物の少なくとも１種を含ませ、さらに、アルミニウムを含ませる。
【選択図】なし

Description

本発明は、亜鉛を防錆顔料として含む水系防錆塗料に関し、特に、亜鉛の腐食による白錆の発生を抑制するとともに、防食効果を長期にわたって持続できる水系防錆塗料に関する。

従来から金属基材、特に、鉄基材の防食のために、鉄基材に対して犠牲防食作用を有する亜鉛やアルミニウムを防錆顔料として配合した防錆塗料が用いられてきた。
そして、このような防錆塗料（防食被覆組成物）としては、亜鉛粉末または亜鉛粉末とアルミニウム粉末を用い、これら防錆顔料を結合して塗膜を形成するためのバインダーとして、水溶性クロム化合物や水溶性クロム化合物とホウ酸とを用いるものがある（特許文献１参照）。
特公昭６０−５０２２８号公報

しかしながら、防錆顔料である亜鉛は、その犠牲防食作用により早期に腐食し、腐食生成物が白錆となって多量に溶出するため基材性状を損なうとともに、腐食が速く防食効果を長期にわたって持続させることができないという問題があり、そのため、アルミニウムを併用し、亜鉛の腐食を遅らせて白錆の発生を抑制しているが、アルミニウムは、添加量が多すぎると、亜鉛の白錆よりも基材である鉄の赤錆が発生し、少なすぎると白錆の溶出を抑制できず、最適量を添加しても、白錆の発生を十分に制御することはできないという問題がある。

そこで、本発明が解決しようとする技術的課題、すなわち、本発明の目的は、防錆顔料である亜鉛の腐食を遅らせて白錆の発生を抑制するとともに、防食作用を長期にわたって持続できる水系防錆塗料を提供することにある。

本請求項１に係る発明は、亜鉛を主成分とする防錆顔料と該防錆顔料を結合して塗膜を形成するバインダーとを含む水系防錆塗料において、前記亜鉛を主成分とする防錆顔料が、マグネシウム及びマグネシウム化合物の少なくとも１種を含むことによって、前記課題を解決したものである。

本請求項２に係る水系防錆塗料は、請求項１に係る発明において、前記亜鉛を主成分とする防錆顔料が、アルミニウムを含むことによって、前記課題を解決したものである。

本請求項３に係る水系防錆塗料は、請求項１または請求項２に係る発明において、前記マグネシウム及びマグネシウム化合物の少なくとも１種の含有量が、マグネシウム量として、亜鉛の含有量に対して０．０５〜１０．０重量％であることによって、前記課題を解決したものである。

本請求項４に係る水系防錆塗料は、請求項１乃至請求項３のいずれかに係る発明において、前記バインダーの主成分が、水溶性もしくは加水分解性のアミノ基含有シランカップリング剤であることによって、前記課題を解決したものである。

本請求項５に係る水系防錆塗料は、請求項１乃至請求項４のいずれかに係る発明において、前記バインダーがコロイダルシリカを含むことによって、前記課題を解決したものである。
ここで、「バインダーの主成分が、水溶性もしくは加水分解性のアミノ基含有シランカップリング剤である」とは、バインダーが、アミノ基含有シランカップリング剤のみの場合も含むものである。

本発明の水系防錆塗料は、亜鉛を主成分とする防錆顔料と該防錆顔料を結合して塗膜を形成するバインダーとを含むので、バインダーは、亜鉛等の防錆顔料を結合するとともに基材表面に塗膜を形成して基材表面を保護する。亜鉛は、鉄素地よりもイオン化傾向が大きいため、犠牲防食作用により鉄基材よりも先に亜鉛イオンとなって腐食して鉄基材を防食する。

そして、本請求項１に係る発明は、亜鉛を主成分とする防錆顔料が、亜鉛よりもイオン化傾向が大きいマグネシウム及びマグネシウム化合物の少なくとも１種を含むので、マグネシウムは亜鉛より先にマグネシウムイオンとなって腐食し、マグネシウム化合物もマグネシウムイオンに解離するので、亜鉛の腐食を遅らせて白錆の発生を抑制するとともに、防食効果を長期にわたって持続させることができる。

請求項２に係る水系防錆塗料は、請求項１に係る発明において、亜鉛を主成分とする防錆顔料が、アルミニウムを含む、すなわち、防錆顔料が、主成分としての亜鉛とマグネシウム及びマグネシウム化合物の少なくとも１種とアルミニウムとを含むので、亜鉛よりもイオン化傾向の大きいアルミニウムは、亜鉛よりも先に腐食するので、亜鉛の腐食を遅らせて白錆の発生を抑制する。
その際、アルミニウムよりもイオン化傾向が大きいマグネシウムが含まれているので、マグネシウムはアルミニウムよりも先に腐食して、アルミニウムの腐食を遅らせてることができるので、アルミニウムとマグネシウムとの相乗効果によって、請求項１に係る発明が奏する効果を著しく向上させることができる。

本請求項３に係る水系防錆塗料は、請求項１または請求項２に係る発明において、前記マグネシウム及びマグネシウム化合物の少なくとも１種の含有量を、マグネシウム量として、亜鉛の含有量に対して０．０５〜１０．０重量％とすることによって、前述したマグネシウムの効果を最大限に発揮させることができる。

本請求項４に係る水系防錆塗料は、請求項１乃至は請求項３のいずれかに係る発明が奏する効果に加え、バインダーの主成分が、水溶性もしくは加水分解性のアミノ基含有シランカップリング剤であることによって、塗料の焼き付け時に、塗料中の水溶性もしくは加水分解性のアミノ基含有シランカップリング剤が、基材と防錆顔料を化学的あるいは物理的に結合して空隙を有する塗膜を形成するため、これら防錆顔料同士の接触する機会が多くなり、防錆顔料の犠牲防食作用を向上させるとともに、例えば、チェーン部品やボルト・ナット等のファスナー類のような鉄素地からなる基材に対して付着性を向上させるなど、長期の防食作用を発揮させることができる。

さらに、本請求項５に係る水系防錆塗料は、前記バインダーが、コロイダルシリカを含むことにより、請求項１ないし請求項４のいずれかに係る水系防錆塗料組成物が奏する効果に加えて、亜鉛の犠牲防食作用を長期間維持することができ、防食効果を向上することができる。

本発明の水系防錆塗料は、亜鉛を主成分とする防錆顔料と該防錆顔料を結合して塗膜を形成するバインダーとを含み、前記亜鉛を主成分とする防錆顔料が、マグネシウム及びマグネシウム化合物の少なくとも１種を含み、さらに、アルミニウムを含むものであって、犠牲防食作用による亜鉛の腐食を遅らせて白錆の発生を抑制するとともに、防食作用を長期にわたって持続できるものであれば、その具体的な態様はいずれのものであっても良い。

すなわち、本発明で用いた防錆顔料としての亜鉛、アルミニウム及びマグネシウムの形態については特に制限はなく、例えば、粉状体や粒状体等の形態が取り得る。
粉状体や粒状体として用いる場合には、球状、フレーク状、棒状等の形状が取り得るが、特に、フレーク状のものを用いると、塗料中で優れた分散性を示すとともに、これらフレークが重なるように被塗物に付着するため被覆効果が高く、防食効果を高めることができる。
このフレーク状の粉状体や粒状体は、ボールミルやアトライタ等により展延処理して得られるものであり、その平均アスペクト比（平均長径／平均厚み）が１０以上のものがより好ましい。

亜鉛は、本発明で用いる防錆顔料の主成分であって、鉄よりもイオン化傾向が大きいため、鉄基材に対する犠牲防食作用を有効に発揮できるものであり、このような作用を有するものであれば亜鉛合金であっても良い。

マグネシウムは、亜鉛よりもイオン化傾向が大きく、亜鉛よりも先に腐食するため、亜鉛の腐食を遅らせて白錆の発生を抑制するとともに、亜鉛の犠牲防食効果を長期にわたって持続させるものであり、このような作用を有するものであればマグネシウム合金であっても良い。
本発明で用いるマグネシウム化合物としては、炭酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、マグネシウムエトキシド、マグネシウムメトキシド等が挙げられる。

そして、本発明では、これらマグネシウム及びマグネシウム化合物の少なくとも１種、すなわち、マグネシウムまたはマグネシウム化合物を単独で用いるか、あるいは、マグネシウム及びマグネシウム化合物の中から２種以上を併用するものであり、防錆塗料中での含有量は、マグネシウム量として、亜鉛の含有量に対して、０．０５〜１０．０重量％とすることが好ましく、０．０５重量％未満では、白錆の発生を十分に抑制することはできず、１０．０重量％を越えると亜鉛による犠牲防食効果を有効に発揮することができない。
なお、マグネシウム及びマグネシウム化合物の中から２種以上を用いる場合には、前記防錆塗料中でのマグネシウム量は、これらのマグネシウム量を合算したものである。

アルミニウムは、亜鉛よりもイオン化傾向が大きいため、亜鉛よりも先に腐食し、亜鉛の腐食を遅らせて白錆の発生を抑制するものであり、このような作用を有するものであればアルミニウム合金であっても良い。
また、本発明で用いる防錆顔料は、アルミニウムよりもイオン化傾向が大きいマグネシウムが含まれており、マグネシウムはアルミニウムよりも先に腐食してアルミニウムの腐食を遅らせることができるので、マグネシウムとアルミニウムの併用によって亜鉛の腐食をさらに遅らせることができる。

バインダーは、防錆顔料を結合するとともに基材表面に塗膜を形成して基材表面を保護するものであって、本発明のバインダーとして水溶性もしくは加水分解性のアミノ基含有シランカップリング剤を用いた場合には、形成された塗膜は基材に対する付着性が優れるとともに、空隙が多く防錆顔料同士の直接接触を図ることができるため、防錆顔料の犠牲防食作用を高めることができる。

このような水溶性もしくは加水分解性のアミノ基含有シランカップリング剤としては、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルミチルジメトキシシラン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１．３・ジメチル・ブチリテン）プロピルアミン、Ｎ−フェニール−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（ビニルベンジル）−２−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられ、これら化合物の１種または２種以上を用いても良い。
コロイダルシリカは、水または水溶性の有機溶剤に縣濁したものであり亜鉛含有量の１重量％以上とすることが好ましい。

本発明の水系防錆塗料は、常法に従って、防錆顔料をバインダーとともに混合、攪拌することによって得られる。その際、水、アルコール系溶剤、セロソルブ系溶剤、グリコール系溶剤といった溶剤、顔料、染料、分散剤、消泡剤等の塗料用添加剤を添加しても良く、水系塗料として用いる場合には、水を添加しても良い。

また、防錆顔料は、各成分を個別に、あるいは、一部または全部の成分を予め混合して添加しても良く、水や溶媒と混合してスラリー状として添加しても良い。

このような溶媒としては、前記した溶媒と同様のプロピレングリコールやエチレングリコール等のグリコール系溶媒、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒、ブチルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒等が挙げられる。

以下に本発明を実施例及び比較例により詳細に説明する。
表１の配合に従って、所定の成分を所定の配合量で混合・攪拌して本発明の水系防錆塗料を製造した。

得られた水系防錆塗料を用いて、チェーン部品（ピンリンクプレート、ローラリンクプレート、ブシュ、ローラ、ピン）を被塗布物としてディプスピン法により被覆し、１８０℃で６０分間焼き付け、厚さ１０μｍの塗膜が形成されたチェーン部品（ピンリンクプレート、ローラリンクプレート、ブシュ、ローラ、ピン）を得た。
このチェーン部品（ピンリンクプレート、ローラリンクプレート、ブシュ、ローラ、ピン）に対して、「ＪＩＳーＺ ２３７１」に準拠して５００時間及び１０００時間の塩水噴霧試験を行って、目視により発生した白錆の量及び赤錆の発生状況を観察した。その結果を表１に記号で示した。各記号の意味については、表１の下に注記している。

比較例１〜３
表２の配合に従って、所定の成分を所定の配合量で混合・攪拌して水系防錆塗料を得た。得られた塗料について、実施例１と同様の試験を行い、その結果を表２に示す。各記号の意味については、表２の下に注記している。

なお、表１及び表２において、※１〜※４は以下のとおりである。
※１：亜鉛フレークをプロピレングリコールでスラリーとしたもの。
※２：旭化成社製アルミペースト「ＡＷ−６２０」。
※３：ＲＯＨＭ ＡＮＤ ＨＡＡＳ社製増粘剤「ＰＲＩＭＡＬ ＲＭ２０２０ＮＰＲ」（ポリウレタン系）。
※４：サンノプコ社製消泡剤（シリコン系またはアクリル系）。
※５：塩水噴霧試験（ＳＳＴ）
※６：塩水噴霧試験後の発生した白錆の状態。○白錆が少ない、×白錆が多い。
※７：塩水噴霧試験後の赤錆の状態。○赤錆の発生無し、×赤錆が発生。
また、表１〜表２中の配合量は重量部である。

表１に示した亜鉛にアルミニウム及びマグネシウムまたはマグネシウム化合物を併用した実施例１〜４では、５００時間の塩水噴霧試験において、発生した白錆の量は少なく、また、赤錆の発生も認められなかった。
一方、マグネシウムまたはマグネシウム化合物を含まない比較例１では、赤錆の発生は認められないものの、犠牲防食作用による亜鉛の腐食が速いため、発生した白錆の量は多かった。
これらの結果から明らかなように、マグネシウムまたはマグネシウム化合物の添加は、亜鉛による犠牲防食作用を維持しながら、犠牲防食作用による亜鉛の腐食を遅らせて、白錆の発生を抑制するとともに、亜鉛の犠牲防食作用を長期にわたって持続させるものである。

また、亜鉛にアルミニウム及びマグネシウムまたはマグネシウム化合物とコロイダルシリカを併用した実施例５〜８では、１０００時間の塩水噴霧試験においても、白錆の発生量は少なく、また、赤錆の発生も無かった。

なお、亜鉛の含有量に対するマグネシウムの含有量、すなわち、亜鉛に対するマグネシウムの割合は、実施例１〜１８の試験結果及び比較例１〜３の試験結果から、亜鉛に対するマグネシウムの割合は、０．０５重量％以上であれば、マグネシウムによる白錆の抑制効果と防食効果の持続性が向上するものであるが、亜鉛に対するマグネシウムの割合が１１．０重量％の比較例１〜３の結果から、アルミニウムを併用した場合は、１０重量％を越えると亜鉛による犠牲防食効果を有効に発揮することができないため、亜鉛に対するマグネシウムの割合は、１０．０重量％以下とすることが好ましい。

以上、詳述したように、本発明の水系防錆塗料は、亜鉛を主成分とした防錆顔料に、マグネシウム及びマグネシウム化合物の少なくとも１種を含ませることにより、白錆の発生が大幅に抑制されるとともに、その犠牲防食作用が長期にわたって持続でき、アルミニウムの併用や水溶性もしくは加水分解性のアミノ基含有シランカップリング剤をバインダーとして用いることによって、前記の白錆の抑制と犠牲防食作用の持続性をさらに高めることができるものであって、その効果は甚大である。

Claims (5)

1. 亜鉛を主成分とする防錆顔料と該防錆顔料を結合して塗膜を形成するバインダーとを含む水系防錆塗料において、
   前記亜鉛を主成分とする防錆顔料が、マグネシウム及びマグネシウム化合物の少なくとも１種を含むことを特徴とする水系防錆塗料。
2. 前記亜鉛を主成分とする防錆顔料が、アルミニウムを含むことを特徴とする請求項１記載の水系防錆塗料。
3. 前記マグネシウム及びマグネシウム化合物の少なくとも１種の含有量が、マグネシウム量として、亜鉛の含有量に対して０．０５〜１０．０重量％であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の水系防錆塗料。
4. 前記バインダーの主成分が、水溶性もしくは加水分解性のアミノ基含有シランカップリング剤であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の水系防錆塗料。
5. 前記バインダーが、コロイダルシリカを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の水系防錆塗料。