(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
錆の出た鉄鋼材料を現場で補修塗装する施工方法であって、
錆の出た鉄鋼材料の表面をケレン処理して清浄にする表面清浄工程と、
その清浄にされた鉄鋼材料の表面に下地被膜処理液を用いて下地用の防錆被膜を形成する下地被膜処理工程と、
この防錆被膜の形成された鉄鋼材料の表面を乾燥させる第１乾燥工程と、
第１乾燥工程後の鉄鋼材料の表面に下塗り塗装を施す下塗り塗装工程と、
下塗り塗装された鉄鋼材料の表面を乾燥させる第２乾燥工程と、
第２乾燥工程後の鉄鋼材料の表面に上塗り塗装を施す上塗り塗装工程と、
上塗り塗装された鉄鋼材料の表面を乾燥させる第３乾燥工程とを含み、
前記下地被膜処理液としては、正リン酸、リン酸ナトリウム、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、リン酸ニッケルまたは重合リン酸のいずれかが0.１〜１０wt％（ＰＯ4 換算）と、ケイ素化合物0.１〜１０wt％と、アルコール系溶剤１４〜７０wt％と、水１０〜８０wt％と、有機キレート剤0.０１〜５wt％とが含有されているｐＨ１〜５の酸性処理液を用い、
前記下塗り塗装には、錆転換型の防錆塗料を用い、この錆転換型の防錆塗料には、エポキシ系のベース樹脂と、溶剤とが含まれており、さらに正リン酸、リン酸ナトリウム、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、リン酸ニッケル、重合リン酸のいずれかが0.０１〜１０wt％と、有機キレート剤0.１〜１０wt％とが含有されていることを特徴とする鉄鋼材料の補修塗装施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、錆の出た鉄鋼材料を現場で補修塗装する施工技術に関し、さらに詳しくは防錆機能を有する重防食塗料を用いて鉄鋼材料の表面を補修塗装する施工技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばガードレールや橋脚等の構造物には多くの鉄鋼材料が用いられているが、それらの表面が錆びると見栄えが悪化するのみならず強度の低下等を招くことから、構造物を構成している鉄鋼材料の表面に対しては、定期的にあるいは必要に応じて補修塗装を施す必要がある。
【０００３】
このような場合に従来から行われている施工方法の一つに、現場で防錆塗料を用いて鉄鋼材料の表面を補修塗装する方法がある。これは、錆の出た旧塗膜の残っている鉄鋼材料の表面を、ブラストあるいはケレンといった物理的な処理方法によりあらかじめ清浄にした後、防錆塗装（下塗り塗装）→乾燥→中塗り塗装→乾燥→上塗り塗装→乾燥という各処理を順次行うものである。この場合の各処理の主たる目的は以下の通りである。
【０００４】
（イ）  表面清浄（ブラスト、ケレン処理）：鉄鋼材料の表面に存在する錆部や旧塗膜を除去する。
（ロ）  防錆塗装（下塗り塗装）：防食性を高め、素地との密着性を向上させる。
（ハ）  中塗り塗装：下塗り塗料および上塗り塗料との密着性を確保し、防食性を付与する。
（ニ）  上塗り塗装：防食性、耐候性、美観、意匠性等を得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の補修施工方法には、次に述べるような問題がある。
【０００６】
（ａ）表面清浄に関する問題
現場で補修塗装を行うに当たり、上述したようなブラスト処理を実施して鉄鋼材料表面の錆部や旧塗膜部を充分に除去した場合には、新規の塗装とほぼ同じ程度の防食性や、素地との塗料密着性を得ることができる。しかし、実際には、作業場所の確保、ブラスト材の回収、作業環境対策、工事期間、コスト等の問題が絡むことから、特殊な場合を除いて、現場でブラスト処理を実施するのは極めて困難である。このため、現状では３〜４種程度のケレン処理を実施して表面清浄を行っているが、このような方法で錆部や旧塗膜部を除去した状態では、防食性、素地との塗装密着性が不安定となり、品質的なバラツキが多い。
【０００７】
（ｂ）防錆塗装（下塗り塗装）に関する問題
表面洗浄の問題に絡んで防錆塗装（下塗り塗装）においても各種の工法が提案されている。例えば、錆転換機能を付加したエポキシ樹脂系塗料やウレタン樹脂系塗料、フェノール変性アルキッド樹脂系塗料などの重防食塗料を用いる塗装工法もその一つである。しかし、この種の工法で用いられる重防食塗料は、錆を他の鉄化合物に転換する錆転換機能を有しているものの、(i) 錆転換効果を発揮するまでに長期間を要する、(ii)対象素材肌の凹部まで塗料が充分に浸透しにくい、(iii) 対象処理部の状況によっては密着性が不充分となる、(iv)防錆塗料の種類によっては旧塗膜の残っている箇所でリフティング現象（新しく塗装した防錆塗料が鉄鋼材料と旧塗膜の密着性を阻害する現象）の生じることが多い等の問題がある。
【０００８】
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的は、錆の出た鉄鋼材料を現場で補修塗装するに当たり、鉄鋼材料との密着性を高めることができるとともに、防食性および耐薬品性を向上させることができ、しかも工事期間を短縮できる補修塗装施工技術を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、錆の出た鉄鋼材料を現場で補修塗装するに当たり、下記▲１▼〜▲７▼の順番で施工する。
▲１▼ 錆の出た鉄鋼材料の表面をケレン処理して清浄にする（ケレン処理工程）。
▲２▼ ケレン処理された鉄鋼材料の表面に下地被膜処理液を用いて下地用の防錆被膜を形成する（下地被処理工程）。
▲３▼  下地用の防錆被膜の形成された鉄鋼材料の表面を乾燥させる（第１乾燥工程）。
▲４▼  第１乾燥工程後の鉄鋼材料の表面に下塗り塗装を施す（下塗り塗装工程）。
▲５▼  下塗り塗装された鉄鋼材料の表面を乾燥させる（第２乾燥工程）。
▲６▼  第２乾燥工程後の鉄鋼材料の表面に上塗り塗装を施す（上塗り塗装工程）。
▲７▼  上塗り塗装された鉄鋼材料の表面を乾燥させる（第３乾燥工程）。
【００１０】
そして、以上の場合において、▲２▼における下地被膜処理液として、リン酸およびその化合物と、ケイ素化合物と、アルコール系溶剤とを含有してなるｐＨ１〜５の酸性処理液を用い、▲４▼における下塗り塗装には、錆転換型の防錆塗料を用いる。
【００１１】
ここで、前記酸性処理液の具体例としては、例えば、リン酸およびその化合物0.１〜１０wt％（ＰＯ4 換算）と、ケイ素化合物0.１〜１０wt％と、アルコール系溶剤１４〜７０wt％と、水１０〜８０wt％とを含有してなる酸性処理液や、リン酸およびその化合物0.１〜１０wt％（ＰＯ4 換算）と、ケイ素化合物0.１〜１０wt％と、アルコール系溶剤１４〜７０wt％と、水１０〜８０wt％と、有機キレート剤0.０１〜５wt％と、フッ素化合物0.０１〜0.５wt％（フッ素換算）とを含有した酸性処理液を挙げることができる。
【００１２】
また、前記錆転換型の防錆塗料の具体例としては、当該塗料全体を１００wt％とした場合に、エポキシ系のベース樹脂と、溶剤１〜５０wt％と、リン酸および／またはその化合物0.０１〜１０wt％と、有機キレート剤0.１〜１０wt％とを含有してなる塗料を挙げることができる。このときの溶剤の含有量は塗布方法や塗布時の温度等に応じて上述の範囲内で適宜調整されるが、好ましい範囲としては、例えばハケ塗りの場合は５〜２０wt％、スプレー塗りの場合は３５〜４５wt％である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明で用いられる（１）下地被膜処理液と、（２）錆転換型の下塗り塗料について、さらに具体的に説明する。
【００１４】
（１）下地被膜処理液
下地被膜処理液としては、先に述べたように、リン酸およびその化合物、ケイ素化合物、アルコール系溶剤を含むｐＨ１〜５の酸性処理液を使用する。
【００１５】
〔リン酸〕
リン酸成分は、ケレン処理により清浄にした鉄鋼材料の表面を下記反応によりエッチングする機能をもつ。
Ｆｅ＋２Ｈ3 ＰＯ4 →Ｆｅ（Ｈ2 ＰＯ4 ）2 ＋２Ｈ
エッチングにより溶け出した鉄分は、リン酸鉄として、エッチングされた鉄鋼材料表面に反応吸着する。リン酸は、例えば正リン酸、リン酸ナトリウム、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、リン酸ニッケル、重合リン酸またはその化合物として処理液中に配合することができる。鉄鋼材料表面と密着性の良い被膜を得るのに好ましいリン酸含有量は、リン酸換算で0.１〜１０wt％であり、さらに好ましくは１〜３wt％である。
【００１６】
〔ケイ素化合物〕
ケイ素化合物は、鉄鋼材料の表面に吸着して、防錆効果を発揮するとともに後工程の塗料密着性を向上させる機能をもつ。ケイ素化合物は、粉末シリカ、コロイダルシリカ、シランカップリング剤等として、処理液中に配合することができる。含有量は、ケイ素化合物として0.１〜１０wt％が好ましい。経済性、後工程の塗料との密着性を考慮するとさらに好ましいのは１〜３wt％である。
【００１７】
〔アルコール系溶剤〕
アルコール系溶剤は、鉄鋼材料表面に塗布された酸性処理液中のリン酸分が鉄鋼材料表面と反応を進めて、当該酸性処理液が乾燥する時に水と共沸して乾燥性を高める機能をもつ。本発明では、炭素数が１個（メタノール）から６個（ヘキサノール等）までのアルコール系溶剤を使用できるが、作業性や環境の面で好ましいのはエタノール、１−プロパノール、イソプロパノール等である。含有量は１４〜７０wt％が好ましく、安定的な作業性を考慮すると２０〜５０wt％がさらに好ましい。
【００１８】
〔水〕
上記各成分を除いた残りは水である。酸性処理液に含まれた水は、アルコール系溶剤とのバランスに大きく影響を与え、鉄鋼材料表面に塗布された酸性処理液の反応性と乾燥性を左右する。水の含有量は１０〜８０wt％が好ましく、安定的な作業性を考慮するとさらに好ましいのは５０〜７０wt％である。
【００１９】
酸性処理液には、上記のような成分のほか、次に述べるような有機キレート剤やフッ素化合物を必要に応じて添加することも可能である。
【００２０】
〔有機キレート剤〕
有機キレート剤は、鉄鋼材料表面に反応またはキレート化して防食性を向上させる機能をもつ。有機キレート剤の具体例としては、クエン酸、酒石酸、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、タンニン酸、フィチン酸、ガリックアシッドまたはその化合物等を挙げることができる。添加量は0.０１〜５wt％である。
【００２１】
〔フッ素化合物〕
フッ素化合物は、エッチング機能をもっており、リン酸による鉄鋼材料表面へのエッチングを助けるために配合される。フッ素化合物の具体例としては、フッ酸、フッ化ナトリウム、珪フッ酸、珪フッ化カリ等を挙げることができる。添加量は0.０１〜0.５wt％（フッ素換算）が好ましく、作業性を考慮すると0.０１〜0.２wt％がさらに好ましい。
【００２２】
〔その他〕
下地被膜処理液は、ｐＨ１〜５に調整したものを使用する。このな酸性処理液を使用することにより、鉄鋼材料表面の不均一な酸化膜をエッチングし、その表面に密着性の良い下地層（リン酸塩、ケイ素化合物、および有機キレート被膜の混在した層）を作ることができるからである。下地被膜処理液の塗布時の使用量は１０〜３００ml／m2であり、作業性の観点から反応時間は約３０分以内が好ましい。
【００２３】
（２）錆転換型の下塗り塗料
錆転換型の下塗り塗料としては、ベース樹脂に、リン酸および／またはその化合物と、有機キレート剤とを配合したものを使用する。
【００２４】
ベース樹脂には、アルキッド樹脂系、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、アクリル・シリコン樹脂系およびこれらの変性樹脂系のものがある。下地被膜と上塗り塗料との密着性、防食性、耐薬品性等を考慮すると、エポキシ樹脂系又はその変性樹脂系のベース樹脂を用いるのが最も好ましい。
【００２５】
錆転換機能を付与する添加剤は、リン酸および／またはその化合物と有機キレート剤とである。リン酸の具体例としては、正リン酸、リン酸カルシウム、リン酸亜鉛、重合リン酸またはその化合物を挙げることができる。有機キレート剤の具体例としては、タンニン酸、フィチン酸、ガリックアシッドまたはその化合物を挙げることができる。当該下塗り塗料全体を１００wt％とた場合において、リン酸およびその化合物の添加量は0.０１〜１０wt％（ＰＯ4 換算）が好ましく、有機キレート剤の添加量は0.１〜１０wt％が好ましい。このような添加量とすることにより、ベース樹脂に添加した状態と塗布した時において安定した物性が得られるからである。
【００２６】
なお、本発明の施工方法は、既存物の補修塗装のみならず、新規の重防食塗装物に対しても適用できることはもちろんである。
【００２７】
【発明の効果】
本発明においては、錆と旧塗膜の残っている鉄鋼材料を、現地で重防食塗料を使って補修施工するに当たり、従来と同様の３種程度のケレン処理を行って鉄鋼材料表面を清浄にしたのち、その鉄鋼材料の表面に対し、これに直接反応して防錆被膜を形成する所定の下地被膜処理液を塗布し、さらにその上に錆転換型の防錆塗料を用いて下塗り塗装するという本発明独自の工程を行うようにした。これにより、鉄鋼材料の表面と下塗り塗膜、さらにはその上に形成される上塗り塗膜とを互いに強固に結合させることができるので、鉄鋼材料と補修塗膜との密着性を高めることができる。しかも、上述した防錆被膜の形成と錆転換型の防錆塗料を用いた下塗り塗装により、従来方法に比べて早期に防食性を発揮させることができるので、その分だけ工事期間を短縮でき、さらに耐薬品性も向上させることができる。
【００２８】
特に、下塗り塗装工程において、錆転換型の防錆塗料として、ベース樹脂にリン酸または／およびその化合物と有機キレート剤とを配合してなる塗料を用いれば、リン酸またはその化合物によるエッチング機能と、有機キレート剤によるキレート効果により、鉄鋼材料表面とその上に形成される塗膜との密着性を一層高めることができ、防食性もさらに向上させることができる。
【００２９】
加えて、上記のようにして鉄鋼材料表面に下地被膜（防錆被膜）を介して下塗り塗膜が強固に密着することにより、後工程において下塗り塗膜上の形成される上塗り塗膜との密着性も向上することとなるので、従来下塗り塗膜と上塗り塗膜との密着性を高めるために行っていた中塗り塗装を省略することが可能となるのみならず、補修塗装部全体の耐食性も同時に向上させることができる。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００３１】
（実施例）
1.試験用鋼板の作製
構造用鋼板（JIS G 3101のSS4000、100 ×200 ×４mmの板）の黒皮部をブラスト処理で除去した後、６ケ月間屋外暴露することにより、当該鋼板の表面に錆を発生させた。これをワイヤーブラシにより３種ケレン程度まで処理し、その後シンナーを含ませたウエスで拭いて表面を清浄にして試験用鋼板とした。このような試験用鋼板を各実施例ごとに各３枚用意した。
【００３２】
2.下地被膜処理
＜下地被膜処理液の調整＞
下地被膜処理液として、表１に示した組成を有する酸性処理液を調整した。
【００３３】
【表１】
0003659822.tif 000002
【００３４】
＜下地被膜の形成＞
No. １の試験用鋼板９枚には、表１中の第１の処理液を塗布した。以下、No. ２・No. ３・No. ４の試験用鋼板各９枚には、それぞれ、表１中の第２・第３・第４の処理液を塗布した。その後、室内（温度２０〜２５℃）で１時間乾燥させた。
【００３５】
3.下塗り塗装
＜下塗り塗料の調整＞
下塗り塗装で用いる塗料（下塗り塗料）として、表２に示した組成を有する錆転換型の防錆塗料を調整した。
【００３６】
【表２】
0003659822.tif 000003
【００３７】
＜塗装方法＞
No. １の試験用鋼板９枚の中で、各３枚ごとに表２中のＡ、Ｂ、Ｃの錆転換型の防錆塗料をそれぞれ塗布した。以下、No. ２・No. ３・No. ４の試験用鋼板各９枚についても、No. １の場合と同様にして、表２中のＡ、Ｂ、Ｃの防錆塗料をそれぞれ塗布した（表３参照）。その後、室内（温度１８〜２５℃）で２４時間乾燥させた。
【００３８】
4.上塗り塗装
上記の全ての試験用鋼板（各種下塗り塗装した板×各３枚）に上塗り塗装を施した。上塗り塗料としては、ポリウレタン系塗料（関西ペイント株式会社製、商品名；レタンＰＡＧ）を使用し、これをハケで塗布した。上塗り塗料のみの塗膜厚は４０〜５０μｍ（塗布完了時の目標値）とした。その後、室内（温度１５〜２５℃）で７日間放置して乾燥させた。
【００３９】
（比較例）
1.試験用鋼板の作製
上述の実施例と同じ条件で作ったものを１種類（３枚）用意し、これらを比較例で使用する試験用鋼板とした。
【００４０】
2.下塗り塗装（錆転換型の塗料の塗布）
ハケを用いて上記試験用鋼板にフェノール変性アルキッド樹脂塗料（日本パーカライジング株式会社製、商品名；トリック＃９００）を塗布した。このときの塗膜厚は３０〜４０μｍ（塗布完了時の目標値）とした。その後、室内（温度１８〜２５℃）で２４時間乾燥させた。
【００４１】
3.中塗り塗装
上記下塗り塗装（トリック＃９００塗布）後の試験用鋼板に、ハケで２液性エポキシ樹脂塗料（日本パーカライジング株式会社製、商品名；パーペインＥ）を塗布した。このときの塗膜厚は３０〜４０μｍ（塗布完了時の目標値）とした。その後、室内（温度１８〜２５℃）で２４時間乾燥させた。
【００４２】
4.上塗り塗装
上記中塗り塗装（パーペインＥ塗布）後の試験用鋼板に、実施例における上塗り塗装と同様の処理を施した。
【００４３】
（塗装後の評価）
以上の実施例および比較例で得られた各塗装済みの試験用鋼板について、塗装の密着性、防食性を調べるため、以下のような測定および評価試験を行った。
【００４４】
▲１▼  塗装の膜厚測定
トータルの塗装膜厚は電磁微厚計（Ｋｅｔｔ製、ＬＺ−３３０）を用いて測定（各３点／試験片）し、その範囲を記入した。
【００４５】
▲２▼  塗装直後の塗膜密着性
塗装した試験片を７日間室内（温度２０〜２５℃）に放置した後、カッターナイフで素地に達する２mm角の碁盤目２５個を作る。それらの碁盤目の上に、所定の粘着テープを気泡が含まないように貼り付ける。テープの端を持ち、１８０°折り曲げた方向に急激に引っ張り、試験片からテープを剥がす。テープ剥離後に碁盤目の残っている数を測定する。判定は、残っている碁盤目の数が２５個のとき（２５／２５）を「異常なし」、０個のとき（０／２５）を「全面剥離」とした。
【００４６】
▲３▼  屋外暴露後の塗膜の密着性
塗装済みの試験片を屋外に１年間放置した後、カッターナイフで素地に達する２mm角の碁盤目２５個を作る。それらの碁盤目の上に、所定の粘着テープを気泡が含まないように貼り付ける。テープの端を持ち、１８０°折り曲げた方向に急激に引っ張り、試験片からテープを剥がす。そして、テープ剥離後に碁盤目の残っている数を測定した。残っている碁盤目の数が多いほど塗膜の密着性は良好である（２５個のとき、すなわち２５／２５のときは「異常なし」であり、０個のときすなわち０／２５のときは「全面剥離」である）。
【００４７】
表３および表４に、以上の結果をまとめて示す。なお、表３および表４は本来は一覧表として記載すべきものであるが、ここでは紙面スペース上の理由から、上記の下塗り塗装（防錆塗装）までの各工程は表３中に記載し、それ以後の各工程と塗装後の評価は表４中に記載した。
【００４８】
【表３】
0003659822.tif 000004
【００４９】
【表４】
0003659822.tif 000005
【００５０】
表３および表４に示したように、塗装直後（７日後）の塗膜密着性については、実施例１〜１２と比較例１とで差異はなく、全て良好（２５／２５）であった。しかし、屋外暴露１年後の塗膜密着性については、実施例１〜１２ではほぼ全てが良好（２４〜２５／２５）であったのに対し、比較例１のものでは一部に密着不良が発生し（１５〜２５／２５）、ケレン状態に関係して大きなバラツキがあった。こうして本発明方法によれば、従来方法に比べて、屋外暴露後の塗膜密着性が安定しており、優れていることが確認された。