(57)【要約】【課題】水系塗膜の金属からなる基材への付着強度を高くする。【解決手段】水系エポキシ系樹脂からなる主剤に主剤を硬化させるための硬化剤とを混合することで構成されて金属からなる基材に塗布された塗膜であり、主剤と硬化剤との混合比は、主剤と硬化剤とが混合することで硬化した塗膜の飽和含水量が５．１％以下となる塗膜の架橋密度が得られる範囲とされている。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水系エポキシ系樹脂からなる主剤に前記主剤を硬化させるための硬化剤を混合することで構成されて金属からなる基材に塗布された塗膜であって、
前記主剤と前記硬化剤との混合比は、前記主剤と前記硬化剤とが混合することで硬化した前記塗膜の飽和含水量が５．１％以下となる前記塗膜の架橋密度が得られる範囲とされている
ことを特徴とする塗膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水系のエポキシ樹脂から構成された塗膜に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題を解決するために、構造物等の長寿命化や美観の為に用いられる塗料にも、厳しい環境性能が求められるようになってきている。このような背景から従来より、鉄塔や橋梁添架設備には、多層にしてより厚く形成した重防食塗料が、用いられている。しかしながら、重防食塗料は、通常は有機溶剤が溶媒や分散媒体として用いられている溶剤系であり、塗料の約５０％が、揮発性有機化合物（以下ＶＯＣと呼ぶ）となっている。このような溶剤系の塗料を用いる場合、塗装工程もしくは乾燥工程で、ＶＯＣが大気へ蒸散して環境負荷物質となるという課題があった。このため、有機溶剤の代わりに水を用いた水系化の技術が進展し、水系塗料の開発が盛んになってきている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Y. Takeshita, R. A. Jackson, Jr. ,S. Sakata, T. Sawada and R. Nishino, "Aging Property of Eco-Friendly Anticorrosion Organic Coating Film for Telecommunication Plant", Polymer Engineering & Science, vol.52, no.3, pp.572-580, 2012.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、水系塗料により形成される水系塗膜は、確かにＶＯＣの含有量は大幅に減少して環境配慮の点ではよいものの、溶剤系塗膜に比べて金属からなる基材との密着性に劣り、本来塗膜として有すべき付着強度が小さいという問題がある。このことが、水系塗膜による重防食塗膜の、世の中への普及の障壁となっている。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、水系塗膜の金属からなる基材への付着強度を高くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る塗膜は、水系エポキシ系樹脂からなる主剤にこの主剤を硬化させるための硬化剤を混合することで構成されて金属からなる基材に塗布された塗膜であって、主剤と硬化剤との混合比は、主剤と硬化剤とが混合することで硬化した塗膜の飽和含水量が５．１％以下となる塗膜の架橋密度が得られる範囲とされている。
【発明の効果】
【０００７】
以上説明したことにより、本発明によれば、水系塗膜の金属からなる基材への付着強度を高くすることができるようになるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態における塗膜は、水系エポキシ系樹脂からなる主剤に主剤を硬化させるための硬化剤を混合することで構成されて金属からなる基材に塗布された塗膜である。ここで、本発明では、主剤と硬化剤との混合比は、主剤と硬化剤とが混合することで硬化した塗膜の飽和含水量が５．１％以下となる塗膜の架橋密度が得られる範囲とされている。
【０００９】
次に、実験結果を用いてより詳細に説明する。
【００１０】
以下では、まず、主剤と硬化剤との混合比条件Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎ，Ｏ，Ｐの水系塗料を用いた遊離塗膜試料および塗膜試料を作製した。水系塗料としては、水系エポキシ樹脂を主剤とし、硬化剤として水系エポキシ樹脂を硬化させるためのエポキシ用硬化剤を用いた。これらを混合した塗布液を基材に塗布することで水系塗膜が形成できる。
【００１１】
また、比較のために、主剤と硬化剤との混合比条件Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕの溶剤系塗料を用いた遊離塗膜試料および塗膜試料を作製した。溶剤系塗料としては、溶剤系エポキシ樹脂を主剤とし、硬化剤として溶剤系エポキシ樹脂を硬化させるエポキシ用硬化剤を用いた。これらを混合した塗布液を基材に塗布することで溶剤系塗膜が形成できる。
【００１２】
まず、水系塗料による各遊離塗膜試料について、架橋密度を測定し、全ての遊離塗膜試料について含水量を測定した。
【００１３】
架橋密度の測定では、厚さ５０〜８０μｍの塗膜を形成した後に平面視２６ｍｍ×５ｍｍの大きさに切り出して、遊離塗膜試料とした。また、測定器としてレオログラフソリッド（Ｓ−１、東洋精機製作所）を用い、この測定器に遊離塗膜試料をセットし、昇温速度２℃／ｍｉｎで２０℃〜２２０℃まで変化させ、各温度にて測定周波数１０Ｈｚにて、貯蔵弾性率（Ｅ’），損失弾性率（Ｅ”），および損失正接ｔａｎを求め、最終的に遊離塗膜試料がゴム状領域を示す高温領域のＥ’を用い、式「ｎ＝Ｅ’／３ＲＴ」から架橋密度を決定した。ここで、ｎは架橋密度（ｍｏｌ／ｍ3）、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温度（Ｋ）である。
【００１４】
また、含水量の測定では、厚さ５０〜８０μｍで作製した各条件の塗膜を、作製より１０日後に平面視２ｃｍ×４ｃｍの大きさに切り出して遊離塗膜試料とし、これらを１００ｍｌの純水中に浸漬（没水）して吸水させた。この状態で、２４時間毎に重量増加を調べ、重量増加が起こらなくなった時点を飽和含水点とし、この時の含水率を「Ｍ＝（Ｗ−Ｗ0）／Ｗ0」により算出した。なお、Ｍは、飽和含水量（％）、Ｗは塗膜試料（ｇ）、Ｗ0は、処理乾燥遊離塗膜試料の質量である。
【００１５】
以下の表１に、架橋密度の測定結果、および含水量の測定結果を示す。なお、表１には、各々同じ３つの試料による３つの測定結果の平均値を示している。また、上記実験を行った環境は、室温約２０℃，相対湿度４５％である。
【００１６】
【表１】
2014125587.tif 000002
【００１７】
表１に示すように、架橋密度が５３００ｍｏｌ／ｍ3以上となるように主剤と硬化剤の混合比を調整した遊離塗膜試料Ｎ，遊離塗膜試料Ｏ，遊離塗膜試料Ｐが、５．１％以下の低い飽和含水率を示した。また、一般的に良好な付着特性を示す溶剤系の遊離塗膜試料Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕは、いずれも含水量が２％程度以下の低い値であった。
【００１８】
また、全ての塗膜試料について付着強度を測定した。付着強度の測定では、まず、基材として、平面視５０ｍｍ×１００ｍｍ，板厚３．２ｍｍのＳＳ４００鋼板に「ＪＩＳ Ｈ ８６４１  ＨＤＺ５５」相当の溶融亜鉛めっきを施した金属片を用意した。また、用意した金属片の表面には、よく知られたスイープブラストによりブラスト処理を施した。
【００１９】
この金属片に、まず、主剤と硬化剤との混合比条件Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎ，Ｏ，Ｐの水系塗料を用いた塗膜を下塗りとして形成し、これを１日自然乾燥し、この後、水系ウレタン樹脂膜を上塗りとして形成して２層の重防食塗膜からなる塗膜試料を作製した。混合比条件毎に、金属片に重防食塗膜を形成して各々塗膜試料を作製した。
【００２０】
また、上記金属片に、主剤と硬化剤との混合比条件Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕの溶剤系塗料を用いた塗膜を下塗りとして形成し、これを１日自然乾燥し、この後、水系ウレタン樹脂膜を上塗りとして形成して２層の重防食塗膜からなる塗膜試料を作製した。混合比条件毎に、金属片に重防食塗膜を形成して各々塗膜試料を作製した。
【００２１】
この実験では、重防食塗膜の状態での付着強度の測定を行うために、上述したように、各試料において、水系ウレタン樹脂膜を上塗りとして形成してある。なお、各塗膜試料において、下塗りと上塗りの合計の厚さは、約１００〜１６０μｍである。また、試料作製環境は、室温約２０℃，相対湿度４５％である。
【００２２】
また、付着強度の実験では、各塗膜試料を恒温恒湿槽に設置し、−３０℃から＋７０℃の１サイクル１２時間の冷熱繰り返し試験を１００回実施し、各々塗膜試料についてプルオフ法ＪＩＳ  Ｋ５６００−５−７に準拠して付着強度を測定した。この測定結果を以下の表２に示す。表２には、各塗膜試料において３カ所の測定を実施し、この平均値を示している。
【００２３】
【表２】
2014125587.tif 000003
【００２４】
表２に示すように、５．１％以下の低い飽和含水率を示す塗膜試料Ｎ，塗膜試料Ｏ，塗膜試料Ｐは、いずれも付着強度の観点で，溶剤系重防食塗膜と遜色無い良好な性能を示した。これに対し、塗膜試料Ａ〜Ｍについては、付着強度の測定結果が、１ＭＰａ未満であった。以上の結果より、飽和含水率が５．１％以下となる架橋密度が得られている塗膜試料Ｎ，塗膜試料Ｏ，塗膜試料Ｐが、高い付着強度が得られていることが分かる。
【００２５】
以上に説明したように、飽和含水率が５．１％以下となる架橋密度が得られる状態に、水系エポキシ系樹脂からなる主剤にこの主剤を硬化させるための硬化剤を混合して水系塗膜を形成することで、水系塗膜の金属からなる基材への付着強度を高くすることができる。また、水系塗膜を用いているので、ＶＯＣ含有率の小さい環境配慮型の防食塗膜を得ることができる。
【００２６】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。