JP7745861B1 - 防錆塗料組成物、塗装物品ならびに塗装物品の製造方法 - Google Patents
防錆塗料組成物、塗装物品ならびに塗装物品の製造方法Info
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Abstract
【解決手段】エポキシ樹脂(a)と、ポリアミン(b)と、粉体(c)と、を含む防錆塗料組成物であって、前記粉体(c)は、5℃の水100gに対する溶解量が0.1g以上の金属硫酸塩(c-1)と、アルカリ土類金属酸化物およびアルカリ土類金属水酸化物の少なくとも一方であるアルカリ土類金属化合物(c-2)と、を含み、前記金属硫酸塩(c-1)の含有量は、前記防錆塗料組成物の樹脂固形分100質量%に対して、0.5質量%以上10.0質量%以下であり、前記アルカリ土類金属化合物(c-2)の含有量は、前記防錆塗料組成物の樹脂固形分100質量%に対して、0.25質量%以上10.0質量%以下であり、前記金属硫酸塩(c-1)中の硫酸イオン(SO4 2-)のモル数と前記アルカリ土類金属化合物(c-2)中のアルカリ土類金属イオン(M2+)のモル数との比率(M2+/SO4 2-)は、0.4以上2.0以下であり、前記防錆塗料組成物の顔料体積濃度は、28.0%以上45.0%以下である、防錆塗料組成物。
【選択図】なし
Description
[1]
エポキシ樹脂(a)と、
ポリアミン(b)と、
粉体(c)と、を含む防錆塗料組成物であって、
前記粉体(c)は、
5℃の水100gに対する溶解量が0.1g以上の金属硫酸塩(c-1)と、
アルカリ土類金属酸化物およびアルカリ土類金属水酸化物の少なくとも一方であるアルカリ土類金属化合物(c-2)と、を含み、
前記金属硫酸塩(c-1)の含有量は、前記防錆塗料組成物の樹脂固形分100質量%に対して、0.5質量%以上10.0質量%以下であり、
前記アルカリ土類金属化合物(c-2)の含有量は、前記防錆塗料組成物の樹脂固形分100質量%に対して、0.25質量%以上10.0質量%以下であり、
前記金属硫酸塩(c-1)中の硫酸イオン(SO4 2-)のモル数と前記アルカリ土類金属化合物(c-2)中のアルカリ土類金属イオン(M2+)のモル数との比率(M2+/SO4 2-)は、0.4以上2.0以下であり、
前記防錆塗料組成物の顔料体積濃度は、28.0%以上45.0%以下である、防錆塗料組成物。
[2]
前記金属硫酸塩(c-1)は、硫酸ニッケル、硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウムおよび硫酸亜鉛よりなる群から選択される少なくとも1種を含む、上記[1]の防錆塗料組成物。
[3]
前記アルカリ土類金属化合物(c-2)は、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化バリウムおよび水酸化バリウムよりなる群から選択される少なくとも1種を含む、上記[1]の防錆塗料組成物。
[4]
さらに亜鉛末および亜鉛化合物(c-3)の少なくとも一種を含む、上記[1]の防錆塗料組成物。
[5]
表面に錆を有する鋼材用である、上記[1]の防錆塗料組成物。
[6]
表面に錆および塩分を有する鋼材用である、上記[1]の防錆塗料組成物。
[7]
表面に錆を有する鋼材と前記防錆塗料組成物によって形成された乾燥膜厚60μmの防錆塗膜とを備える塗装物品を、50℃×RH100%の耐湿試験機内に7日間静置した後のJIS K 5600-5-7:2014 塗料一般試験方法-第5部:塗膜の機械的性質-第7節:付着性(プルオフ法)に準じて測定されるプルオフ付着性が、2.0MPa以上である、上記[1]の防錆塗料組成物。
[8]
表面に錆を有する鋼材と、
前記鋼材上に、上記[1]の防錆塗料組成物により形成された防錆塗膜と、を備える、塗装物品。
[9]
前記鋼材の表面の錆の厚さが、10μm以上200μm以下である、上記[8]の塗装物品。
[10]
前記防錆塗膜が、前記鋼材の表面の錆を覆っている、上記[8]の塗装物品。
[11]
前記鋼材がさらに表面に塩分を有する、上記[8]の塗装物品。
[12]
表面に錆を有する鋼材上に、上記[1]の防錆塗料組成物を塗装することを備える、塗装物品の製造方法。
本開示の防錆塗料組成物は、エポキシ樹脂(a)と、ポリアミン(b)と、粉体(c)と、を含む。粉体(c)は、5℃の水100gに対する溶解量が0.1g以上の金属硫酸塩(c-1)と、アルカリ土類金属酸化物およびアルカリ土類金属水酸化物の少なくとも一方であるアルカリ土類金属化合物(c-2)と、を含む。
エポキシ樹脂(a)は、塗膜形成成分である。エポキシ樹脂(a)は、ポリアミン(b)と架橋反応して、硬化塗膜を形成する。
ポリアミン(b)は、硬化成分である。ポリアミン(b)は、エポキシ樹脂(a)と架橋反応して、硬化塗膜を形成する。
硬化剤は、さらに、アルキルフェノールを含み得る。アルキルフェノールは、硬化性(特に低温硬化性)をさらに向上させる。
粉体(c)は、防錆剤を含む。防錆剤として特定の金属硫酸塩(c-1)とアルカリ土類金属化合物(c-2)とを組み合わせて使用することにより、上記の通り、錆が生じた鋼材に対して優れた防錆性を付与することができる。
金属硫酸塩(c-1)は、5℃の水100gに対する溶解量が0.1g以上である。金属硫酸塩(c-1)は、低温環境下であっても水に溶解し易いため、防錆層の形成を促進することができる。金属硫酸塩(c-1)の上記溶解量は、5.0g以上であってよく、10.0g以上であってよい。
粉体(c)は、アルカリ土類金属化合物(c-2)を含む。アルカリ土類金属化合物(c-2)は、アルカリ土類金属の酸化物および水酸化物の少なくとも一方である。アルカリ土類金属化合物(c-2)は上記の通り、錆転換の速度および程度をコントロールし、防錆塗膜の遮断性を向上させる。
粉体(c)は、さらに亜鉛末および亜鉛化合物(c-3)の少なくとも一種を含み得る。亜鉛末および亜鉛化合物(c-3)は、塗膜に亜鉛イオンを供与する。亜鉛イオンは、被塗物の腐食進行によるpHの変化に伴って塗膜中で溶解し、塩化物イオンなどと共に塩基性の塩化亜鉛を形成する。塩化亜鉛は緻密かつ防錆性の高い化合物であるため、防錆塗膜の遮断機能が向上し得る。なかでも、白色の亜鉛化合物(c-3)であってよい。
粉体(c)は、上記以外の防錆剤(c-4)を含み得る。他の防錆剤(c-4)は、本開示の効果を妨げない限り、特に限定されない。他の防錆剤(c-4)としては、防錆剤として一般に使用されるものが挙げられる。他の防錆剤(c-4)としては、例えば、亜リン酸カルシウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、モリブデン酸アルミニウム、アルミ粉が挙げられる。これらは、1種を単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いられる。
防錆塗料組成物は、増粘剤を含み得る。増粘剤は、防錆塗料組成物の粘度(後述の高せん断粘度および低せん断粘度を含む)を調整する。増粘剤には、チクソトロピック剤、揺変剤、レオロジーコントロール剤、粘度調整剤が含まれる。
防錆塗料組成物は、顔料を含み得る。顔料としては、塗料組成物に通常配合されるものが制限なく挙げられる。顔料としては、例えば、体質顔料、着色顔料が挙げられる。これらは、1種を単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いられる。
体質顔料としては、例えば、タルク、クレー、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、ケイ酸、ケイ酸塩、酸化アルミニウム水和物、硫酸カルシウム、石膏、雲母状酸化鉄(MIO)、ガラスフレーク、スゾライト・マイカ、クラライト・マイカが挙げられる。これらは、1種を単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いられる。体質顔料の含有量は特に限定されない。
着色顔料としては、カーボンブラック、黒鉛、硫化亜鉛、酸化クロム、黄色ニッケルチタン、黄色クロムチタン、黄色酸化鉄、赤色酸化鉄、黒色酸化鉄、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ウルトラマリンブルー、キナクリドン類、アゾ系赤・黄色顔料が挙げられる。これらは、1種を単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いられる。着色顔料の含有量は特に限定されない。
防錆塗料組成物は、エポキシ樹脂(a)以外の樹脂を含み得る。他の樹脂としては、例えば、キシレン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂が挙げられる。これらは、1種を単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いられる。
防錆塗料組成物は、溶剤を含み得る。溶剤の含有量は、例えば、防錆塗料組成物の総質量の5質量%以上50質量%以下である。
防錆塗料組成物は、その他の成分を含み得る。他の成分としては、例えば、シランカップリング剤、各種添加剤が挙げられる。
2液形の防錆塗料組成物は、主剤および硬化剤と、必要に応じて希釈成分等とを、上記の方法で混合することにより、調製される。主剤と硬化剤との混合は、通常、使用の直前に行われる(例えば、各剤を混合した後、60分以内に使用される)。希釈成分としては、上記溶剤を同じく例示できる。
本開示で得られる防錆塗膜は、防錆層に対する付着性に優れる。例えば、表面に錆を有する鋼材と防錆塗料組成物によって形成された乾燥膜厚60μmの防錆塗膜とを備える塗装物品を、50℃×RH100%の耐湿試験機内に7日間静置した後のJIS K 5600-5-7:2014 塗料一般試験方法-第5部:塗膜の機械的性質-第7節:付着性(プルオフ法)に準じて測定されるプルオフ付着性は、2.0MPa以上である。
本開示の一実施形態の塗装物品は、表面に錆を有する鋼材と、鋼材上に、本開示の防錆塗料組成物により形成された防錆塗膜と、を備える。
鋼材は、鋼を圧延(圧延鋼材)、鍛造(鍛鋼品)、鋳造(鋳鋼品)などにより成形および/または加工した鉄鋼一次製品であってよい。鋼材として、代表的には、板状の鋼材(鋼板)が挙げられる。鋼板として、具体的には、冷延鋼板、熱延鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、亜鉛-アルミニウム合金系めっき鋼板、亜鉛-鉄合金系めっき鋼板、亜鉛-マグネシウム合金系めっき鋼板、亜鉛-アルミニウム-マグネシウム合金系めっき鋼板、アルミニウム系めっき鋼板、アルミニウム-シリコン合金系めっき鋼板、錫系めっき鋼板が挙げられる。鋼材は、塗装されたカラー鋼板、樹脂層を有する被覆鋼板などの鉄鋼二次製品であってよい。
防錆塗料組成物により、優れた防錆性を有する防錆塗膜が形成される。防錆塗膜の厚さは特に限定されず、被塗物の種類、用途等に応じて適宜設定できる。防錆塗膜の乾燥膜厚は、例えば、30μm以上300μm以下である。防錆塗料組成物を複数回塗装して、積層構造の防錆塗膜が形成されてもよい。
x:塗付量[g/m2]
y:乾燥膜厚の厚さ[μm]
z:ウェット膜厚[μm]
dt:塗料の比重[g/cm3]
NV:塗料の加熱残分[wt%]
ds:揮発分(塗料内の溶剤分)の比重[g/cm3]
防錆塗膜上に、他の塗膜が形成されていてよい。他の塗膜は、例えば、いわゆる上塗り塗料および/または機能性塗料により形成される。
本開示の塗装物品は、表面に錆(さらには塩分)を有する鋼材上に、本開示の防錆塗料組成物を塗装することを備える方法により製造される。
塗装方法は特に限定されない。防錆塗料組成物は、刷毛、ローラー、スプレー等の一般的な方法により、鋼材上に塗装される。
温度計、撹拌装置および冷却管が取り付けられた水分離装置を備えた2L反応器に、p-tert-ブチルフェノールノボラック樹脂(商品名:ヒタノール#1133、日立化成工業社製)250g、オクチルフェノールノボラック樹脂(商品名:ヒタノール#1501、日立化成工業社製)250gおよびエピクロルヒドリン1440gを仕込み、撹拌して均一溶液にした。次いで、48質量%水酸化ナトリウム268gを60~110℃で2時間かけて滴下した。この間、系内で生成した水分はエピクロルヒドリンと共沸させて水分離装置で系外へ除去しながら、エピクロルヒドリンを系内で還流させた。滴下終了後、100~120℃で2時間熟成し、理論水量が流出した時点で反応を終了させた。
表1~9に示される配合処方に従って、主剤および硬化剤をそれぞれ調製した。主剤および硬化剤を混合して、防錆塗料組成物を調製した。表1~9の配合量は、特に断りのない限り、防錆塗料組成物の固形分100質量部に対する質量割合である。弱溶剤(商品名「ソルベッソ100」、エッソ石油社製)および強溶剤(キシレン、富士フイルム和光純薬株式会社製)は、防錆塗料組成物の固形分濃度(NV)が表1~9に記載のものになるように適量添加した。
エポキシ樹脂(a)
・ビスフェノールA型エポキシ樹脂:商品名「jER1007」、三菱化学社製、重量平均分子量10,000、エポキシ当量1975g/eq、固形分100質量%
・脂環式ポリアミン(b-1):1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、東京化成社製、活性水素当量34.2g/eq、重量平均分子量142.24
・非脂環式ポリアミン(b-2):m-キシリレンジアミン、東京化成社製、活性水素当量35.5g/eq、重量平均分子量136.19
・o-tert-ブチルフェノール
増粘剤
・商品名「F―9050」、楠本化成社製、脂肪族アマイドワックスと酸化ポリオレフィンワックスとの混合物
消泡剤
・商品名「ディスパロン1958」、楠本化成社製
弱溶剤
・商品名「ソルベッソ100」、Exxon Mobil社製
カッコ内に5℃の水100gに対する溶解量を示す。
硫酸アルミニウム(32.2g)
硫酸ニッケル・6水和物(39.1g)
硫酸マグネシウム(25.4g)
硫酸亜鉛(44.4g)
カッコ内に、20℃の水100gに対する溶解量を示す。
酸化カルシウム(0.112g)
酸化バリウム(3.48g)
水酸化カルシウム(0.173g)
水酸化バリウム(3.89g)
カッコ内に、pH4.0、pH7.0で20℃の水100gに対する溶解量を示す。
炭酸亜鉛(pH4.0:>8.13g、pH7.0:0.000470g)
酸化亜鉛(pH4.0:>12.5g、pH7.0:0.000394g)
水酸化亜鉛(pH4.0:>13.1g、pH7.0:0.000425g)
(i)鋼板表面の錆の厚さ
電磁誘導式の膜厚計(Kett社製、商品名「LZ-370」)を用いて、錆が発生する前のTP技研製SS400グリッドブラスト鋼板の任意の地点においてゼロ点校正を行い、次いで、錆のある任意の5カ所の地点における厚さを測定し、その平均値を錆の厚さとした。
電磁誘導式の膜厚計(Kett社製、商品名「LZ-370」)を用いて、錆が発生する前のTP技研製SS400グリッドブラスト鋼板の任意の地点においてゼロ点校正を行った。塗装を行った後、防錆塗膜ある任意の5カ所の地点における厚さを測定し、その平均値から、上記の方法で取得された錆の厚さを引いた値を、防錆塗膜の乾燥膜厚とした。
防錆塗料組成物を、以下の方法により評価した。評価結果を表1~9に示す。
岡山県玉野市の沿岸部に、TP技研製SS400グリッドブラスト鋼板を3か月間暴露して、錆を有する鋼板を得た。錆板に4種ケレン処理を施して、厚さ30μmの錆層を有する錆板を得た。次いで、イオン交換水による水洗、または塩化ナトリウム水溶液にて、鋼板表面の塩分濃度を調整した。これにより、表面塩分濃度が異なる5種(塩分濃度5±5mg/m2、30±5mg/m2、50±5mg/m2、100±30mg/m2、200±30mg/m2)の試験板を得た。表面塩分濃度として、サンコウ電子研究所製の表面塩分計SNA―3000を用いて、測定開始から1分後の塩分濃度(mg/m2)の値を採用した。
10:0個
9:10個未満
8:10個以上20個未満
7:20個以上50個未満
6:50個以上100個未満
5:100個以上200個未満
4:200個以上400個未満
3:400個以上600個未満
2:600個以上800個未満
1:800個以上
岡山県玉野市の沿岸部に、TP技研製SS400グリッドブラスト鋼板を12か月間暴露して、鋼板に錆を発生させた。適宜、不織布研磨材(商品名「マジックロン(登録商標)」、三共理化学株式会社製)にて錆の一部を除去して、それぞれ30±5μm、50±5μm、100±10μm、150±25μmの厚さの錆を有する4種の鋼板を準備した。
5:3.0MPa以上
4:2.0MPa以上3.0MPa未満
3:1.0MPa以上2.0MPaMPa未満
2:0.5MPa以上1.0MPa未満
1:0.5MPa未満
実施例33~35は、実施例9に亜鉛化合物(c-3)を添加した。この場合、残存塩分100±30mg/m2以上の錆板に対する防錆性がより向上した。実施例36は、実施例9に亜鉛末(c-3)を添加した。この場合、残存塩分200±30mg/m2以上の錆板に対する防錆性がより向上した。
[1]
エポキシ樹脂(a)と、
ポリアミン(b)と、
粉体(c)と、を含む防錆塗料組成物であって、
前記粉体(c)は、
5℃の水100gに対する溶解量が0.1g以上の金属硫酸塩(c-1)と、
アルカリ土類金属酸化物およびアルカリ土類金属水酸化物の少なくとも一方であるアルカリ土類金属化合物(c-2)と、を含み、
前記金属硫酸塩(c-1)の含有量は、前記防錆塗料組成物の樹脂固形分100質量%に対して、0.5質量%以上10.0質量%以下であり、
前記アルカリ土類金属化合物(c-2)の含有量は、前記防錆塗料組成物の樹脂固形分100質量%に対して、0.25質量%以上10.0質量%以下であり、
前記金属硫酸塩(c-1)中の硫酸イオン(SO4 2-)のモル数と前記アルカリ土類金属化合物(c-2)中のアルカリ土類金属イオン(M2+)のモル数との比率(M2+/SO4 2-)は、0.4以上2.0以下であり、
前記防錆塗料組成物の顔料体積濃度は、28.0%以上45.0%以下である、防錆塗料組成物。
[2]
前記金属硫酸塩(c-1)は、硫酸ニッケル、硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウムおよび硫酸亜鉛よりなる群から選択される少なくとも1種を含む、上記[1]の防錆塗料組成物。
[3]
前記アルカリ土類金属化合物(c-2)は、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化バリウムおよび水酸化バリウムよりなる群から選択される少なくとも1種を含む、上記[1]または[2]の防錆塗料組成物。
[4]
さらに亜鉛末および亜鉛化合物(c-3)の少なくとも一種を含む、上記[1]~[3]いずれかの防錆塗料組成物。
[5]
表面に錆を有する鋼材用である、上記[1]~[4]いずれかの防錆塗料組成物。
[6]
表面に錆および塩分を有する鋼材用である、上記[1]~[4]いずれかの防錆塗料組成物。
[7]
表面に錆を有する鋼材と前記防錆塗料組成物によって形成された乾燥膜厚60μmの防錆塗膜とを備える塗装物品を、50℃×RH100%の耐湿試験機内に7日間静置した後のJIS K 5600-5-7:2014 塗料一般試験方法-第5部:塗膜の機械的性質-第7節:付着性(プルオフ法)に準じて測定されるプルオフ付着性が、2.0MPa以上である、上記[1]~[6]いずれかの防錆塗料組成物。
[8]
表面に錆を有する鋼材と、
前記鋼材上に、上記[1]~[7]いずれかの防錆塗料組成物により形成された防錆塗膜と、を備える、塗装物品。
[9]
前記鋼材の表面の錆の厚さが、10μm以上200μm以下である、上記[8]の塗装物品。
[10]
前記防錆塗膜が、前記鋼材の表面の錆を覆っている、上記[8]または[9]の塗装物品。
[11]
前記鋼材がさらに表面に塩分を有する、上記[8]~[10]いずれかの塗装物品。
[12]
表面に錆を有する鋼材上に、上記[1]~[7]いずれかの防錆塗料組成物を塗装することを備える、塗装物品の製造方法。
Claims (12)
- エポキシ樹脂(a)と、
ポリアミン(b)と、
粉体(c)と、を含む防錆塗料組成物であって、
前記粉体(c)は、
5℃の水100gに対する溶解量が0.1g以上の金属硫酸塩(c-1)と、
アルカリ土類金属酸化物およびアルカリ土類金属水酸化物の少なくとも一方であるアルカリ土類金属化合物(c-2)と、を含み、
前記金属硫酸塩(c-1)の含有量は、前記防錆塗料組成物の樹脂固形分100質量%に対して、0.5質量%以上10.0質量%以下であり、
前記アルカリ土類金属化合物(c-2)の含有量は、前記防錆塗料組成物の樹脂固形分100質量%に対して、0.25質量%以上10.0質量%以下であり、
前記金属硫酸塩(c-1)中の硫酸イオン(SO4 2-)のモル数と前記アルカリ土類金属化合物(c-2)中のアルカリ土類金属イオン(M2+)のモル数との比率(M2+/SO4 2-)は、0.4以上2.0以下であり、
前記防錆塗料組成物の顔料体積濃度は、28.0%以上45.0%以下である、防錆塗料組成物。 - 前記金属硫酸塩(c-1)は、硫酸ニッケル、硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウムおよび硫酸亜鉛よりなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項1に記載の防錆塗料組成物。
- 前記アルカリ土類金属化合物(c-2)は、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化バリウムおよび水酸化バリウムよりなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項1に記載の防錆塗料組成物。
- さらに亜鉛末および亜鉛化合物(c-3)の少なくとも一種を含む、請求項1に記載の防錆塗料組成物。
- 表面に錆を有する鋼材用である、請求項1に記載の防錆塗料組成物。
- 表面に錆および塩分を有する鋼材用である、請求項1に記載の防錆塗料組成物。
- 表面に錆を有する鋼材と前記防錆塗料組成物によって形成された乾燥膜厚60μmの防錆塗膜とを備える塗装物品を、50℃×RH100%の耐湿試験機内に7日間静置した後のJIS K 5600-5-7:2014 塗料一般試験方法-第5部:塗膜の機械的性質-第7節:付着性(プルオフ法)に準じて測定されるプルオフ付着性が、2.0MPa以上である、請求項1に記載の防錆塗料組成物。
- 表面に錆を有する鋼材と、
前記鋼材上に、請求項1に記載の防錆塗料組成物により形成された防錆塗膜と、を備える、塗装物品。 - 前記鋼材の表面の錆の厚さが、10μm以上200μm以下である、請求項8に記載の塗装物品。
- 前記防錆塗膜が、前記鋼材の表面の錆を覆っている、請求項8に記載の塗装物品。
- 前記鋼材がさらに表面に塩分を有する、請求項8に記載の塗装物品。
- 表面に錆を有する鋼材上に、請求項1に記載の防錆塗料組成物を塗装することを備える、塗装物品の製造方法。
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