JPH067000B2 - 上水道用の内面塗装鋼管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は上水道用設備に使用される内面塗装鋼管に関す
る。更に詳しくは、耐水性に優れ、密着性、耐衝撃性に
も優れており、水質に対しても何等の影響を与えない上
水道用の内面塗装鋼管に関する。

〔従来の技術〕

従来、エポキシ樹脂は塗膜形成樹脂として優れている事
は知られている。しかし耐水性が劣るという弱点を有し
ていた。この耐水性を強化するため上水道用の鋼管の
他、下水道用鋼管にもタールエポキシ樹脂塗料、タール
ウレタン樹脂塗料を塗装した鋼管が使用されて来た。こ
れらの鋼管は耐水性に優れ、密着性、耐衝撃性にも優れ
ており、長期間にわたり使用されて来ており、使用実績
も蓄積されている。しかし近時タールを含まない新しい
タイプの塗料により内面塗装した上水道用鋼管の開発が
望まれている。

該タールエポキシ樹脂塗料中のタールは、塗膜に耐水性
を付与すると共に、柔軟性、可塑性、素地との密着性を
付与する塗料改質材としての作用を有している。このよ
うな改質材でタールを含まないものとして特公昭５８−
２５，３４８号公報、特公昭５８−４６，１３４号公
報、特開昭５５−３６，２６３号公報に記載されたもの
が知られている。これら公報に記載されたものはイソプ
ロペニルトルエンを含むモノマーの液状低重合物であ
る。これは他の目的用の塗料に配合して使用するとすぐ
れた改質材ではあるが、上水道用に使用する場合には、
後記の通り問題がある。

鱗片状顔料を塗料配合顔料として使用することも知られ
ている。特に耐磨耗性を要求されるスラリー輸送配管の
内面塗装用として用いられている。しかしスラリー等の
全くない上水道用内面塗装鋼管に本発明の塗料改質材と
の結合において用いられたことはない。

〔発明が解決しようとする問題〕

本発明の目的は、従来上水道用の鋼管に広く使用されて
来たタールエポキシ樹脂塗装鋼管、タールウレタン樹脂
塗装鋼管に替わって、エポキシ樹脂塗装鋼管、ウレタン
樹脂塗装鋼管の耐水性に弱いという問題点を解決して耐
水性を強化し、素地との密着性を強め、塗膜に可塑性、
柔軟性を与え、しかもタールを含まない改質材を開発
し、この改質材を含んだ塗料を内面に塗装した鋼管を提
供することにある。

塗膜に可撓性、柔軟性を与えるために、塗料成分に可塑
剤を配合する手段もあるが、一般に可塑剤は低分子物質
で、水に溶出して、水質を損う問題点を有しており、好
ましくない。水質特性を害しない成分としては高分子の
物質を使用せざるを得ないが、今度は塗膜に可撓性を付
与できないという問題点をが生ずる。ゴム等の脂肪族系
の炭素原子が鎖状の構造を有している物質を使用するこ
とも考えられるが、これ等はエポキシ樹脂と相溶しない
という問題点を有していた。

クロマン樹脂、石油樹脂は、水に溶解せず、耐水性に優
れており、しかも高分子と低分子の中間程度の分子量を
有する樹脂であり、前記目的に適合しているが、従来油
性塗料、アルキッド樹脂塗料との相溶性を付与した程度
の改質樹脂は得られていたが、この改質樹脂もエポキシ
樹脂との相溶性はよくないという問題点があった。

前記のイソプロペニルトルエンの液状低重合物を改質材
とすると、水溶解試験で過マンガン酸カリ消費量、味、
臭気の点で好ましくないという問題点があった。また塗
膜に可撓性、柔軟性を与える改質材を配合すると、塗膜
の凝集力、引張強度、伸びが低下してくるという問題点
も生じてくる。

上水道用内面塗装鋼管の塗膜の試験であって、長期耐久
性の指標として後記の温度勾配試験と水蒸気透過度試験
があるが、塗膜への本発明の改質材の配合が少なすぎて
も、多すぎても該試験に合格しないという問題点も生じ
て来た。

通常、塗料には体質顔料が添加されるが、この顔料の配
合割合が低すぎると温度勾配試験、水蒸気透過度試験共
に合格せず、多すぎると水蒸気透過度試験結果が悪くな
るという問題点も生じて来た。

従って、本発明の目的は、塗膜の架橋樹脂成分と改質
材、体質顔料の配合割合を調整して、総合的に防食性、
密着性、耐薬品性、水質適性、耐候性、成分同志の相溶
性、温度勾配試験適性、水蒸気透過度試験特性、衝撃試
験適性等の要求に適合する塗膜を有する上水道用内面塗
装鋼管を提供することである。

一般に塗膜の防食性、耐薬品性は、塗膜の厚みが厚い程
良好である。しかし、塗装の効率化の観点より１回塗り
で厚塗りができる厚塗り特性を良くすると、塗料の粘度
が高くなり塗装作業性が劣化する。本発明では塗装作業
性を良好に保持しながら厚塗り特性の良い塗料を塗装し
た上水道用内面塗装鋼管を提供することをも目的とす
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は前記のような問題点を解決するため研究を
行い、耐水性、防食性、塗装作業性、水質特性、コスト
等の観点から塗膜の架橋樹脂成分としてはエポキシ樹脂
が適当であり、この塗膜に耐水性を付与し、可塑性、柔
軟性を与える改質材としてはクロマン樹脂、石油樹脂等
の低重合度樹脂をエポキシ樹脂と相溶性を良好とするよ
うに改質し、塗膜の凝集力、引張強度、伸びを向上させ
るためには、体質顔料の一部に鱗片状顔料を配合し、厚
塗り特性を良好するためには搖変性付与剤を添加し、更
に架橋樹脂成分、改質材、体質顔料の配合割合を調整す
ることによって解決し得ることを見出し本発明を完成し
た。

すなわち本発明は、（１）エポキシ樹脂とアミン系硬化
剤の合計量１００重量部に対しクマロンン樹脂、脂肪族
系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、ジシクロペンタジエン
系石油樹脂、キシレン樹脂よりなる群より選んだ１種ま
たは２種以上の樹脂であって水酸基価が５０〜３００で
ある塗料改質材４０〜１００重量部、鱗片状顔料を１０
〜３５重量％含む体質顔料１００〜２００重量部、搖変
性付与剤として脂肪酸アマイドワックス１００重量部に
対して、酸化ポリエチレンワックス５０〜１５０重量
部、有機ベントナイト１５０〜３００重量部よりなる搖
変性付与剤を硬化剤を入れる前の塗料の主剤１００重量
部に対し、０．５〜１．５重量部を主成分とするエポキ
シ樹脂塗料を鋼管内面に塗装してなる上水道用の内面塗
装鋼管であり、 （２）エポキシ樹脂がビスフェノールＡとエピクロルヒ
ドリンとの反応物である前項（１）記載の上水道用の内
面塗装鋼管であり、 （３）鱗片状顔料がマイカ、ＭＩＯ、ガラスフレークよ
り選んだ１種又は２種以上よりなる前項（１）、（２）
の上水道用の内面塗装鋼管である。

前記のエポキシ樹脂とは下記のエポキシ樹脂自体を指
し、アミン系硬化剤とは有機アミン化合物自体を指すも
のとする。

エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノ
ールＦ、ビスフェノールＡＤより選んだ１種又は２種以
上とエピクロルヒドリンとの反応物であれば使用できる
が、ビスフェノールＡタイプのエポキシ樹脂が最も好ま
しい。このタイプの樹脂であれば液状、固形いずれでも
よく、また併用することも可能である。液状のみを使用
すると塗膜の硬度が向上するが層間密着性、温度勾配試
験の点から液状と固形の併用が望ましい。アミン系硬化
物としては変性ポリアミン系、アミンアダクト系、ポリ
アミド系、ポリアミドアダクト系などのアミン系硬化剤
が使用でき、とりわけ変性ポリアミン系硬化剤が耐食
性、水質適正の点で望ましい。

塗装改質材としては、クマロン樹脂、脂肪族系石油樹
脂、芳香族系石油樹脂、ジシクロペンタジエン系石油樹
脂、キシレン樹脂よりなる群より選んだ１種または２種
以上の樹脂で、エポキシ樹脂との相溶性を良くするため
フェノール性水酸基またはアルコール性水酸基を樹脂中
に導入したものを使用する。水酸基価としては５０〜３
００が適性範囲である。５０未満であると、エポキシ樹
脂との相溶性が不良であり、３００を越えると耐水性が
不良となる。

エポキシ樹脂塗料に本発明の塗料改質材を添加すると、
塗膜の耐水性、可塑性、柔軟性は向上するが、塗膜の凝
集力、引張強度、伸びが低下してくるという問題点を派
生する。これを解決するため体質顔料１００重量部に対
して、鱗片状顔料１０〜３５重量部を添加する。これに
よって塗膜の引張強度、伸びを向上させる。鱗片状顔料
としてはマイカ、ＭＩＯ、ガラスフレーク等を挙げるこ
とができるが、塗料の調色、付着量の向上の点からマイ
カが優れている。顔料中、鱗片状顔料が１０重量％未満
であると塗膜に引張強度、伸びの増加効果が発揮でき
ず、３５重量％を超えると塗料粘度が上昇し、塗装可能
な粘度を保てない。

その他の体質顔料としてはタルク、カオリン、炭酸カル
シウム、バライト等通常塗料に使用される体質顔料が使
用できる。

本発明では塗装作業性を良好に保持しながら厚塗り特性
の良い塗料とするため搖変性付与剤を配合する。搖変性
付与剤としてはシリコン系、ヒマシ油系、脂肪酸アマイ
ドワックス、酸化ポリエチレンワックス、有機ベントナ
イト系を挙げることができる。添加量としては、硬化剤
を入れる前の塗料の主剤１００重量部に対し、０．５〜
１．５重量部が好ましい。０．５重量部未満では付着量
の増加が得られず１．５重量部を越えて添加しても効果
は飽和して不経済である。付着量の増大、経時での搖変
性維持、層間密着性の点で、脂肪酸アマイドワックス、
酸化ポリエチレンワックス、及び有機ベントナイト系の
併用が優れている。脂肪酸アマイドワックス１００重量
部に対して、酸化ポリエチレンワックス５０〜１５０重
量部、有機ベントナイト系１５０〜３００重量部が好ま
しい。この割合より脂肪酸アマイドワックスの量が多く
なると付着量が増大するという効果はあるが、経時での
搖変性の低下、層間密着性の低下が起こる。酸化ポリエ
チレンワックスの量が多くなると層間密着性の向上が計
れるが、付着量増大の効果が小さくなり、経時での搖変
性の低下が起る。有機ベントナイト系の量が多くなると
経時での搖変性の維持、層間密着性の向上が計れるが、
付着量の増大が望めない。即ち３種の最適配合割合の範
囲がある。

更に本発明の上水道用鋼管に塗装されるエポキシ樹脂塗
料にはエポキシ樹脂とアミン系硬化剤の合計量、塗料改
質材、体質顔料、搖変性付与剤には最適配合割合の範囲
がある。

エポキシ樹脂とアミン系硬化剤の合計量１００重量部に
対して塗料改質材４０〜１００重量部が温度勾配試験、
塗膜の水蒸気透過度の点で最適範囲である。４０重量部
未満であると温度勾配試験でのフクレ発生までの期間が
短くなり、水蒸気透過度の値が大きくなる。また１００
重量部を超えると４０重量部未満と同様の結果となる。

体質顔料についても、１００〜２００重量部が最適範囲
である。１００重量部未満であると温度勾配試験におい
てフクレ発生までの日数が短く、水蒸気透過度も透過度
が大となる。２００重量部を超えると水蒸気透過度が逆
に増大する。

更に塗料としては前記の主成分の他に、通常使用される
着色顔料、各種添加剤、溶剤を加えて分散させ、塗料と
する。鋼管内面には銹落し、脱脂処理後必要によりショ
ッププライマー塗装後、塗装直前に硬化剤を混合し、エ
アスプレーにより遠心塗装法で塗装を行い、本発明の上
水道用内面塗装鋼管とする。

上水道用内面塗装鋼管の塗膜の試験であって長期耐久性
の指標として前記の温度勾配試験と、水蒸気透過度試験
がある。

温度勾配試験は塗膜側を６０℃の水に浸漬し、鋼板側を
１５℃の水に浸漬して塗膜にブリスター即ちフクレの発
生を見る試験であるが、一応１５日間フクレの発生がな
い事が指標である。

水蒸気透過度試験は、塗膜をはがし、塗膜１００μの厚
み当り、１m²当り２４時間に透過する水蒸気のｇ数で測
られ、Ｄｒ．Ｌｙｓｓｙ製水蒸気透過度測定装置で測定
される。１４ｇ／m²・２４hr・１００μ以下が指標であ
る。

本発明の内面塗装鋼管の評価としてはＪＷＷＡＫ−１１
５規格（日本水道協会規格）があり、塗膜性能と水に対
する溶解試験に分けて評価される。塗膜物性としては、
通常鋼板に塗装した塗膜について鋼管の場合を推定す
る。本発明の塗装鋼管の塗膜は曲げ試験３８mm以上、衝
撃試験では直接での剥離面積で３cm²以下、間接では剥
げないという特性を示す等規格に合格する。またタール
エポキシ樹脂塗料のＪＩＳＫ−５６６４を準用するが、
耐蝕試験（耐アルカリ性、耐酸性、耐揮発油性、耐塩水
噴霧性、耐濕性等）に合格する。例えば、耐薬品性とし
て５％硫酸、５％苛性ソーダ液、３号揮発油中で３０日
間浸漬して異常がない。ＪＷＷＡ Ｋ−１１５の塩水噴
霧試験（３０日）でも異常がなく、ショッププライマー
との密着力２５〜２７kg／cm²、層間密着性も良好とい
う特性を示した。

上水道用塗料としての必須の水に対する溶解試験におい
ても、２０℃×７５％ＲＨ×３０日の乾燥条件で、ＪＷ
ＷＡ Ｋ−１１５規格である水の濁度０．５度以下、色
度１度以下、ＫＭ_nＯ₄消費量２．０ppm以下、フェノー
ル類０．００５ppm以下、アミン、ジアン検出せず、臭
気、味異常なしの規格に本発明の上水道用内面塗装鋼管
はいずれも合格する結果を得ている。

〔作用〕

上水道用内面塗装鋼管の塗膜として、エポキシ樹脂塗膜
が耐水性に弱く、可撓性、柔軟性に乏しい難点を、エポ
キシ樹脂と相溶するように水酸基価を付与して変性した
クマロン樹脂、石油樹脂、キシレン樹脂よりなる改質材
の配合により解決し、この改質材の配合により生じた塗
膜の凝集力、引張強度、伸びが低下するという難点を、
鱗片状顔料の配合による結合効果により解決し、更にこ
の改質材と鱗片状顔料を含めた体質顔料との結合効果に
より、上水道用内面塗装鋼管として必要な温度勾配試
験、水蒸気透過度試験に適合させている。

改質材の配合等により、厚塗り性が劣る難点を搖変性付
与剤の配合により、塗装中の粘度を低くしつつ厚塗り性
を向上せしめている。

〔実施例〕

以下に、実施例によって、本発明を具体的に説明する
が、本発明は実施例によって何等限定されるものではな
い。

内面をグリッドブラスト処理により清浄にした肉厚１
４．３mm、外径１．８２６mm、長さ１２ｍの水道用鋼管
の内面に次の塗料をエアスプレーにより遠心塗装した。

エポキシ樹脂として、旭化成工業製ＡＥＲ３３１，ＡＥ
Ｒ６６１を使用し、硬化剤として変性ポリアミン、富士
化成製フジチェア４０３０を使用した。

塗料改質材として、水酸基価６０、軟化点１１０℃のフ
ェノール変性クマロン樹脂（新日繊化学製）又はジシク
ロペンタジエン系石油樹脂（日本ゼオン製クィントン１
７００）を使用した。体質顔料として、鱗片状顔料とし
ては平均粒径３０〜４５μのマイカを使用し、その他の
体質顔料としてはタルクを使用した。

フェノール変性クマロン樹脂の水酸基価が５０の場合、
エポキシ樹脂と相溶しなかった。又、水酸基価を３５０
とした場合、塩水噴霧試験のクロスカット部ハクリ巾が
８mmとなり耐水性が悪化した。

溶剤としては硬化剤以外の主剤用にはトルエン及びイソ
プロピルアルコールを、硬化剤用にはトルエン及びイソ
プロピルアルコールを使用した。

搖変性付与剤としては、脂肪酸アマイドワックスを主剤
に対し０．２重量％、酸化ポリエチレン０．２重量％、
有機ベントナイト０．６重量％を使用した。

比較例として、改質材としてフェノール変性クマロン樹
脂又はジシクロペンタジエン系石油樹脂を使用した各々
の場合について、鱗片状顔料マイカを使用しない場合を
示した。

配合割合及び塗膜物性を第１表に示す。

実施例１−(1)において、フェノール変性クマロン樹脂
をエポキシ樹脂＋アミン硬化剤を１００重量部として
（実施例３）４０重量部、（実施例４）１００重量部、
（比較例３）３５重量部、（比較例４）１１０重量部と
した場合について耐水性の最もシビアーな試験である温
度勾配試験を行った結果を第１表−(2)に示す。

実施例１−(1)において、タルクとマイカの体質顔料を
この割合でエポキシ樹脂＋アミン硬化剤を１００重量部
として、（実施例５）１００重量部、（実施例６）２０
０重量部、（比較例５）９０重量部、（比較例６）２２
０重量部とした場合について、温度勾配試験を行った結
果を第１表−(3)示す。

第１表−(1)において、体質顔料中の鱗片状顔料の含量
について、１０〜３５重量％範囲の上限近くの例は実施
例１、下限近くの例は実施例２に記載されているので、
比較例として、体質顔料に対し、８重量％の場合（比較
例７）、４０重量％の場合（比較例８）、塗膜の引張強
度、伸び、エリクセンがどの程度劣化するかを第１表−
(4)に示す。

この実施例で調整した塗料を用いて、搖変性付与剤を変
化させて、第１表と同様に内面をグリットブラスト処理
により清浄にした肉厚１４．３mm、外径１．８２６mm、
長さ１２ｍの水道用鋼管の内面にエアスプレーにより遠
心塗装し、最大付着量、層間密着性、経時搖変性の低下
の具合を調べた結果を第２表に示す。

これより本発明の改質材、体質顔料を使用した場合の搖
変性付与剤としては０．５〜１．５重量％の範囲が有効
であるが、特に、脂肪酸アマイドワックス、酸化ポリエ
チレンワックス、有機ベントナイトの組み合わせが最も
好ましく、その割合が１：１：２〜３の割合が好ましい
事が明らかである。脂肪酸アマイドワックスのみでは層
間密着性が若干劣り、経時の搖変性低下もみられる。有
機ベントナイト系のみでは、最大付着量が若干低下す
る。搖変性付与剤を主剤に対し０．５重量％以下、即ち
０．４重量％添加した例Ｌでは最大付着量の増加が僅か
である。比較例として、搖変性付与剤を全然添加しない
場合は、付着量が少なく、厚塗り性が出ない。

実施例の上水道用内面塗装鋼管の日本水道協会規格等に
ついての試験結果を第３表、第４表に示す。何れも規格
を満足している。

〔発明の効果〕 本発明の上水道用内面塗装鋼管は、本発明独自の改質材
と鱗片状顔料の結合効果によって、タールを使用するこ
となく、従来常用されて来たタールエポキシ樹脂内面塗
装鋼管、タールウレタン樹脂内面塗装鋼管に対し、塗膜
の特性において優るとも劣らぬ特性を示した。

水への溶解試験でもＪＷＷＡ Ｋ−１１５の規格を完全
に満足するものであった。上水道用内面塗装鋼管として
実用上極めて有用な発明である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上原 正昭 千葉県君津市君津１ 新日本製鐵株式會社 君津製鐵所内 (72)発明者 ▲吉▼田 宗平 福岡県宗像郡津屋崎大字津屋崎690 (72)発明者 木戸 宏 福岡県北九州市小倉北区中井４丁目７−６ −303 (72)発明者 増永 一広 福岡県遠賀郡芦屋町幸町１−35 (56)参考文献 特開 昭52−76335（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エポキシ樹脂とアミン系硬化剤の合計量１
   ００重量部に対しクマロン樹脂、脂肪族系石油樹脂、芳
   香族系石油樹脂、ジシクロペンタジエン系石油樹脂、キ
   シレン樹脂よりなる群より選んだ１種または２種以上の
   樹脂であって水酸基価が５０〜３００である塗料改質材
   ４０〜１００重量部、鱗片状顔料を１０〜３５重量％含
   む体質顔料１００〜２００重量部、搖変性付与剤として
   脂肪酸アマイドワックス１００重量部に対して、酸化ポ
   リエチレンワックス５０〜１５０重量部、有機ベントナ
   イト１５０〜３００重量部よりなる搖変性付与剤を硬化
   剤を入れる前の塗料の主剤１００重量部に対し、０．５
   〜１．５重量部を主成分とするエポキシ樹脂塗料を鋼管
   内面に塗装してなる上水道用の内面塗装鋼管。
2. 【請求項２】エポキシ樹脂がビスフェノールＡとエピク
   ロルヒドリンとの反応物である特許請求の範囲第１項記
   載の上水道用の内面塗装鋼管。
3. 【請求項３】鱗片状顔料がマイカ、Ｍ１０、ガラスフレ
   ークより選んだ１種又は２種以上よりなる特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載の上水道用の内面塗装鋼管。