(57)【要約】  （１）酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウム、（２）硫酸マグネシウム、（３）安息香酸及び／又は安息香酸塩、及び、（４）樹脂を含む塗料であって、上記塗料は、上記塗料の全固形分１００質量部に対して、上記酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの合計を０．１〜３０質量部、上記硫酸マグネシウムを０．０５〜１５．０質量部、上記安息香酸及び安息香酸塩の合計を０．０１〜１０質量部含む、塗料。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウム、
硫酸マグネシウム、
安息香酸及び／又は安息香酸塩、及び、
樹脂
を含む塗料であって、
前記塗料は、前記塗料の全固形分１００質量部に対して、前記酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの合計を０．１〜３０質量部、前記硫酸マグネシウムを０．０５〜１５．０質量部、前記安息香酸及び安息香酸塩の合計を０．０１〜１０質量部含む、塗料。
【請求項２】
硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩、及び／又は、りん酸をさらに含み、
前記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量が、５℃において０．５ｇ以上である、請求項１に記載の塗料。
【請求項３】
前記塗料の全固形分１００質量部に対して、前記金属硫酸塩、及び、りん酸の合計を２０質量部以下含む、請求項２に記載の塗料。
【請求項４】
セバシン酸、セバシン酸塩、及び、珪酸塩からなる群から選択される少なくとも１種の化合物をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の塗料。
【請求項５】
前記塗料の全固形分１００質量部に対して、前記セバシン酸、セバシン酸塩、及び、珪酸塩の合計を２０質量部以下含む、請求項４に記載の塗料。
【請求項６】
アルミニウム粉、亜鉛粉、及び、アルミニウム及び／又は亜鉛を含有する合金粉からなる群から選択される少なくとも１種の金属粉をさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の塗料。
【請求項７】
前記塗料の全固形分１００質量部に対して、前記アルミニウム粉、亜鉛粉、及び、アルミニウム及び／又は亜鉛を含有する合金粉の合計を８０質量部以下含む、請求項６に記載の塗料。
【請求項８】
溶剤をさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の塗料。
【請求項９】
前記塗料の固形分１００質量部に対して、前記樹脂を３〜９５質量部含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の塗料。
【請求項１０】
鋼材と、該鋼材の表面上に形成された被膜とを備え、
前記被膜は、
酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウム、
硫酸マグネシウム、
安息香酸及び／又は安息香酸塩、及び、
樹脂
を含み、
前記被膜は、前記被膜１００質量部に対して、前記酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの合計を０．１〜３０質量部、前記硫酸マグネシウムを０．０５〜１５．０質量部、前記安息香酸及び安息香酸塩の合計を０．０１〜１０質量部含む、被覆鋼材。
【請求項１１】
前記鋼材はめっき鋼材である、請求項１０に記載の被覆鋼材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗料及び被覆鋼材に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に鋼の表面に環境遮断性の高い酸化物層を形成すると、その鋼の耐食性が向上することが知られている。例えば、ステンレス鋼は環境遮断性の高い酸化物層である不動態皮膜を形成し高い耐食性を示す。しかしながら、ステンレス鋼は高価であること、高合金鋼であることによる孔食発生など耐食性上の問題点を有すること、及び、低合金鋼と比較して強度及び靭性などの機械的性質が劣ることなどから、構造物や機械に用いる際の制約が多い。【０００３】
また、Ｐ，Ｃｕ，Ｃｒ及びＮｉ等の元素を鋼に少量添加して得られる耐候性鋼は、屋外において腐食に対して保護性のある錆（以下保護性錆という）を形成し、大気中における鋼の耐食性を向上させることができ、以後の塗装等の防食処理作業の必要性を低減させることができる。しかし、上記保護性錆が形成されるまでには１０年程度以上の長期間を要し、上記期間が経過する前に初期腐食により赤錆や黄錆等の浮き錆や流れ錆を生じることがあり、外見的に好ましくないばかりでなく、腐食により板厚が減少するなどの問題が生じていた。特に海塩粒子飛来環境においては、この傾向が著しく、飛来塩分量が多い場合は長期間が経過したとしても保護性錆が形成されない場合があった。また、飛来塩分量がある程度多いと、この保護性錆の鋼を保護する機能が低下するおそれもあった。【０００４】
上記問題を解決するために、たとえば、特許文献１では、鋼材上にリン酸塩被膜を形成させる表面処理方法が提案されている。また、特許文献２には鋼材の樹脂被覆により初期腐食を抑制しながら保護性錆を形成させる方法が提案されている。また、特許文献３にはリン酸、硫酸塩及び酸化カルシウムを含む有機樹脂塗料により覆う方法が提案されている。この他、特許文献４〜８にも鋼材の表面処理方法、又は表面処理された鋼材等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１−１４２０８８号公報
【特許文献２】特公昭５３−２２５３０号公報
【特許文献３】特許第４４５５７１２号公報
【特許文献４】特開２０００−１７４５３号公報
【特許文献５】特開平５−５１６６８号公報
【特許文献６】特開平５−２４７６６３号公報
【特許文献７】特開平７−２０７４５５号公報
【特許文献８】特開平１１−２１７６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の方法では、リン酸塩被膜を形成させる以前に適当な前処理を施す必要がある等、処理工程の内容が複雑であった。また、鋼材の溶接が必要な場合に溶接部に上記処理を施すことは容易ではなく、建築構造物等には適用が困難である等の問題があった。【０００７】
また、特許文献２に記載の方法では、腐食性の厳しい環境での初期腐食の抑制が不十分であるばかりでなく、保護性錆の生成促進性にも劣ることが判明した。【０００８】
また、特許文献３に記載の方法では、初期腐食の抑制は可能になるが、防食性が高すぎるため保護性錆を形成するのに長期間を要するとともに施工性に劣るという問題点があった。【０００９】
さらに、上記特許文献１〜３に開示されている技術は、いずれの場合も飛来塩分量が多い環境のように厳しい腐食環境において保護性錆を形成することが困難であり、鋼材に十分な耐食性を付与できているとは言えなかった。【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、大気中で優れた耐食性を付与することができる塗料、及び、当該塗料を用いて得られる被覆鋼材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、（１）酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウム、（２）硫酸マグネシウム、（３）安息香酸及び／又は安息香酸塩、及び、（４）樹脂を含む塗料であって、上記塗料は、上記塗料の全固形分１００質量部に対して、上記酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの合計を０．１〜３０質量部、上記硫酸マグネシウムを０．０５〜１５．０質量部、上記安息香酸及び安息香酸塩の合計を０．０１〜１０質量部含む、塗料を提供する。【００１２】
上記塗料から形成された被膜を表面に備える鋼材では、被膜形成後の鋼材の腐食反応に伴い、被膜と鋼材との界面に優れた耐食性を有する酸化物層が早期に形成される。したがって、上記酸化物層が形成された鋼材は優れた耐食性を有する。【００１３】
上記塗料は、硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩、及び／又は、りん酸をさらに含み、上記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量は５℃において０．５ｇ以上であることができる。また、上記塗料は、上記金属硫酸塩、及び、りん酸の合計を、上記塗料の全固形分１００質量部に対して、２０質量部以下含むことができる。【００１４】
上記塗料が硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩、及び／又は、りん酸を特定の量比で含むことにより、上記酸化物層が形成された鋼材の耐食性をさらに向上させることができる。【００１５】
上記塗料は、セバシン酸、セバシン酸塩、及び、珪酸塩からなる群から選択される少なくとも１種の化合物をさらに含むことができる。また、上記塗料は、上記セバシン酸、セバシン酸塩、及び、珪酸塩の合計を、上記塗料の全固形分１００質量部に対して、２０質量部以下含むことができる。【００１６】
上記塗料が上記セバシン酸、セバシン酸塩、及び、珪酸塩からなる群から選択される少なくとも１種の化合物を特定の量比で含むことにより、上記酸化物層が形成された鋼材の耐食性をさらに向上させることができる。【００１７】
上記塗料は、アルミニウム粉、亜鉛粉、及び、アルミニウム及び／又は亜鉛を含有する合金粉からなる群から選択される少なくとも１種の金属粉をさらに含むことができる。また、上記塗料は、上記アルミニウム粉、亜鉛粉、及び、アルミニウム及び／又は亜鉛を含有する合金粉の合計を、上記塗料の全固形分１００質量部に対して、８０質量部以下含むことができる。【００１８】
上記塗料が上記アルミニウム粉、亜鉛粉、及び、アルミニウム及び／又は亜鉛を含有する合金粉からなる群から選択される少なくとも１種の金属粉を特定の量比で含むことにより、上記酸化物層が形成された鋼材の耐食性をさらに向上させることができる。【００１９】
上記塗料は、溶剤をさらに含むことができる。【００２０】
上記塗料は、上記樹脂を、上記塗料の固形分１００質量部に対して、３〜９５質量部含むことができる。【００２１】
本発明はさらに、鋼材と、該鋼材の表面上に形成された被膜とを備え、上記被膜は酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウム、硫酸マグネシウム、安息香酸及び／又は安息香酸塩、及び、樹脂を含み、上記被膜は、上記被膜１００質量部に対して、上記酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの合計を０．１〜３０質量部、上記硫酸マグネシウムを０．０５〜１５．０質量部、上記安息香酸及び安息香酸塩の合計を０．０１〜１０質量部含む、被覆鋼材を提供する。【００２２】
上記被覆鋼材では、鋼材の材料に特に依存することなく、鋼材の表面に酸化物層を早期に形成することができる。したがって、上記被覆鋼材は耐食性に優れる。【００２３】
上記鋼材はめっき鋼材であってもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の塗料から形成された被膜を表面に備える鋼材では、被膜形成後の腐食反応に伴い、被膜と鋼材との界面に優れた耐食性を有する酸化物層が早期に形成される。したがって、上記酸化物層が形成された鋼材は優れた耐食性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る被覆鋼材の模式断面図である。
【図２】本発明の別の実施形態に係る被覆鋼材の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００２７】
（塗料）
本実施形態の塗料は、（１）酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウム、（２）硫酸マグネシウム、（３）安息香酸及び／又は安息香酸塩、及び、（４）樹脂を含む。
【００２８】
本実施形態の塗料を鋼材上に塗布することにより、上記塗料から形成される被膜と上記鋼材との界面に緻密な酸化物層が形成され、外部の腐食環境に存在する水、酸素及び各種腐食性物質が鋼材に過度に透過することを抑制することができる（バリアー効果）。上記酸化物層が形成された鋼材は長時間腐食環境に曝露された場合でも優れた耐食性を有する。なお、本実施形態の塗料は、本実施形態の塗料とは別の一般的な塗料、たとえば、エポキシ樹脂塗料等と混合して用いることもできる。本実施形態の塗料を用いることによる効果は、本実施形態の塗料と別の一般的な塗料とを混合した場合にも当然に発揮され、妨げられない。また、本実施形態の塗料中の成分（１）、（２）及び（３）が発揮する効力は、成分（１）、（２）及び（３）と別の一般的な塗料とを混合した場合にも妨げられない。
【００２９】
［酸化カルシウム及び水酸化カルシウム］
上記塗料において、上記酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの合計１００質量部のうち、８０質量部以上が酸化カルシウムであってもよく、９０質量部以上が酸化カルシウムであってもよい。酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの合計１００質量部に対し、８０質量部以上が酸化カルシウムであることにより、塗料の安定性が向上する傾向がある。なお、塗料が溶剤として水を含む場合には、酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの合計に対する酸化カルシウムの割合は上記範囲に限定されない。
【００３０】
上記塗料は、上記酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの合計を、上記塗料の全固形分１００質量部に対して、０．１〜３０質量部含む。塗料が、酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの合計を０．１質量部以上含むことにより、酸化カルシウム又は水酸化カルシウムが奏する後述の作用効果を得ることができる。また、塗料が、酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの合計を３０質量部を超えて含むと、上記塗料から形成される被膜が脆弱となり、さらに房状に存在した酸化カルシウムが水に溶解し、被膜にピンホール状の欠陥を形成した結果、鋼材の腐食が促進されることがある。酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの合計の含有量の下限値は、上記塗料の全固形分１００質量部に対して、１質量部であってもよく、６質量部であってもよい。酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの合計の含有量の上限値は、上記塗料の全固形分１００質量部に対して、２５質量部であってもよい。ここで、本明細書において、塗料の全固形分は、塗料に含まれる成分のうち、いわゆる溶剤を除外した成分の合計質量とみなすことができる。
【００３１】
酸化カルシウムは、水分に触れると水酸化カルシウムを経たのち、解離してカルシウムイオンを供給する。このため、腐食環境中で水分が被膜に供給されると、被膜中にカルシウムイオンが供給される。生成したカルシウムイオンは、同様に硫酸マグネシウムが解離して生じた硫酸イオンと反応し、水に難溶な硫酸カルシウムを生成する。この硫酸カルシウムは、硫酸カルシウムの生成と並行して腐食反応により被膜と鋼材との界面に形成された酸化物層の空隙部を埋め、酸化物層を緻密化させることができる。このように酸化物層を緻密化することにより、外部環境からの水、酸素、塩分及び亜硫酸ガス等の鋼の腐食を促進する物質が酸化物層を透過することを抑制することができる。
【００３２】
［硫酸マグネシウム］
上記塗料は、硫酸マグネシウムを、上記塗料の全固形分１００質量部に対して、０．０５〜１５．０質量部含む。塗料が、硫酸マグネシウムを０．０５質量部以上含むことにより、硫酸マグネシウムが奏する後述の作用効果を得ることができる。また、塗料が、硫酸マグネシウムを１５質量部を超えて含むと、硫酸マグネシウムの吸湿性から塗料の乾燥を妨げる要因となる可能性があり、さらに、被膜が脆弱となるおそれがある。硫酸マグネシウムの含有量の下限値は、上記塗料の全固形分１００質量部に対して、０．５質量部であってもよく、３質量部であってもよい。硫酸マグネシウムの含有量の上限値は、上記塗料の全固形分１００質量部に対して、１０質量部であってもよい。
【００３３】
硫酸マグネシウムは、水分に触れると解離して、硫酸イオンとマグネシウムイオンを供給する。このため、腐食環境中で水分が被膜に供給されると、被膜中に硫酸イオンとマグネシウムイオンが供給される。
【００３４】
上述のとおり、硫酸マグネシウムが解離して生成した硫酸イオンは、カルシウムイオンと結合し、水に難溶な硫酸カルシウムを生成して、酸化物層を緻密化することができる。また、上記硫酸イオンは、鋼材のごく初期の腐食である溶出反応を加速し、酸化物層の早期形成を促進することができる。さらに、被膜中に、上記硫酸イオンと、水酸化カルシウムが解離して生成する水酸化物イオンと、が存在するとき、上記水酸化物イオンが鋼材表面のｐＨを上昇させ、硫酸イオンにより溶出した鋼材の金属イオンを、早期に酸化物又はオキシ水酸化物等として枕析させるため、酸化物層の早期形成が一層促進される。
【００３５】
一方、硫酸マグネシウムが解離して生成したマグネシウムイオンは酸化物層中の酸化物を形成する金属イオンを置換することができる。マグネシウムイオンにより金属イオンが置換された酸化物結晶は、ナノメートルオーダーの超微細結晶となることができ、酸化物層の凝集性を高めることができる。また、マグネシウムイオンは酸化物中で複数の酸素イオンと錯イオンを形成し、この錯イオンが負の固定電荷を有するため、塩化物イオンや硫酸イオンなどの腐食性アニオンが酸化物層内に侵入することを抑制することができる。さらに、マグネシウムは低い平衡電位を有し、鋼材の過剰な溶出を抑制することもできる。
【００３６】
また、上記マグネシウムイオンが酸化物となった場合、当該酸化物によっても酸化物層が形成される。上記酸化物は水に難溶であり、さらに安息香酸及び／又は安息香酸塩による後述の作用効果は上記酸化物に対しても得られるため、上記酸化物は微細な結晶となり、凝集して酸化物層をさらに緻密化させることができる。
【００３７】
［安息香酸及び安息香酸塩］
安息香酸塩は、水１００ｇに対する溶解量が５℃、１ａｔｍ（１０１３．２５ｈＰａ）において、０．５ｇ以上であることが好ましい。安息香酸塩としては、安息香酸ナトリウム、安息香酸カリウム、及び安息香酸リチウム等の安息香酸金属塩、並びに安息香酸アンモニウム塩等が挙げられる。
【００３８】
上記塗料は、安息香酸及び安息香酸塩の合計を、上記塗料の全固形分１００質量部に対して、０．０１〜１０質量部含む。塗料が、安息香酸及び安息香酸塩の合計を０．０１質量部以上含むことにより、安息香酸及び／又は安息香酸塩が奏する後述の作用効果を得ることができる。また、安息香酸及び安息香酸塩の合計の含有量が１０質量部を超えると、被膜と鋼材との密着性が低下するおそれがある。安息香酸及び安息香酸塩の合計の含有量の下限値は、上記塗料の全固形分１００質量部に対して、１質量部であってもよく、２質量部であってもよい。安息香酸及び安息香酸塩の合計の含有量の上限値は、上記塗料の全固形分１００質量部に対して、８質量部であってもよい。
【００３９】
安息香酸及び安息香酸塩は、水分に触れることにより解離して、安息香酸イオンを供給する。安息香酸イオンは、酸化物層中の酸化物結晶の表面に吸着し、酸化物の結晶成長を抑制することができる。結晶成長を抑制し、酸化物結晶の凝集性を高めることにより、酸化物層をより緻密にすることができる。
【００４０】
［樹脂］
上記塗料に含まれる樹脂としては、特に制限されず、ビニルブチラール樹脂（ポリビニルブチラール樹脂等）、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ニトロセルロース樹脂、ビニル樹脂（ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、及びポリビニルアルコール等）、フタル酸樹脂、及びメラミン樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂であってもよい。上記樹脂が熱硬化性樹脂である場合、塗料は必要に応じて硬化剤をさらに含むことができ、通常、塗料は乾燥中及び乾燥後に硬化する。熱硬化性樹脂の重量平均分子量は特に限定されないが、２００〜２００００程度である。また、熱可塑性樹脂の重量平均分子量は特に限定されないが、１００００〜５００００００程度である。上記塗料が樹脂を含むことにより、上記塗料を鋼材表面に塗布した後も、本実施形態の作用効果を奏する各成分が鋼材表面に保持される。したがって、酸化物層が形成される前に、降雨又は結露等に伴って本実施形態の作用効果を奏する各成分が外部へ流出することを抑制することができる。
【００４１】
塗料中の樹脂の含有量の下限値は、塗料の全固形分１００質量部に対して、たとえば、３質量部であってもよく、５質量部であってもよく、１０質量部であってもよく、２０質量部であってもよい。樹脂の含有量が３質量部以上であることにより、鋼材上に酸化物層が形成されるまで被膜が鋼材上に保持されやすくなる傾向がある。塗料中の樹脂の含有量の上限値は、塗料の全固形分１００質量部に対して、たとえば、９５質量部であってもよく、９０質量部であってもよく、７０質量部であってもよく、５０質量部であってもよい。樹脂の含有量が９５質量部以下であることにより、鋼材上に酸化物層が形成されやすくなる傾向がある。
【００４２】
［硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩、及び、りん酸］
上記塗料は、硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩、及び／又は、りん酸をさらに含んでいてもよい。
【００４３】
塗料が上記硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩、及び／又は、りん酸を含む場合、上記硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩及びりん酸の合計の含有量は、上記塗料の全固形分１００質量部に対して、２０質量部以下であることができる。上記硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩及びりん酸の合計の含有量の上限が２０質量部であることにより、被膜が脆弱となることを抑制することができ、本実施形態の作用効果が得られる前に被膜が崩落又は剥離することを抑制することができる。上記硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩及びりん酸の合計の含有量は、塗料の全固形分１００質量部に対して、０．３質量部以上であることができる。上記硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩及びりん酸の合計の含有量の下限が０．３質量部であることにより、上記硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩又はりん酸が奏する後述の作用効果を得ることができる。上記硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩及びりん酸の合計の含有量の下限値は、塗料の全固形分１００質量部に対して、０．５質量部であってもよく、１質量部であってもよい。上記硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩及びりん酸の合計の含有量の上限値は、塗料の全固形分１００質量部に対して、１９質量部であってもよく、１５質量部であってもよい。
【００４４】
上記硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量は、５℃、１ａｔｍ（１０１３．２５ｈＰａ）において、０．５ｇ以上である。よって、通常の大気腐食環境においては、たとえ気温が低い冬季の時期であっても、降雨又は結露により水分が供給された際に上記硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩の解離が起こりうる。上記硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩は、水が供給されると、硫酸マグネシウム以外の金属イオンと硫酸イオンに解離する。硫酸マグネシウムが解離して生成した硫酸イオンと同様に、上記硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩が解離して生成した硫酸イオンはカルシウムイオンと反応し、水に難溶な硫酸カルシウムを生成する。そして、生成した硫酸カルシウムが酸化物層中の空隙部を埋め、酸化物層をさらに緻密化することができる。
【００４５】
また、りん酸は、水分に触れると、水素イオンとりん酸イオンに解離する。硫酸イオンから生成する硫酸カルシウムによる上述の作用効果は、カルシウムイオンとりん酸イオンの反応により生成するりん酸カルシウムによっても発揮される。
【００４６】
塗料が硫酸マグネシウムに加えてさらに上記硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩を含むことにより、硫酸カルシウムによる上述の作用効果をさらに高めることができる。硫酸カルシウムによる上述の作用効果の向上は、塗料が硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩を含まずに、硫酸マグネシウムを上述の所定の範囲を超えて含むことによっても得られる。しかし、塗料が硫酸マグネシウム及び上記硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩を含む場合、塗料が上記硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩を含まず、硫酸マグネシウムを上述の所定の範囲を超えて含む場合と比べて、被膜が脆弱となることを抑制することができる。また、塗料が硫酸マグネシウム及び上記硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩を含む場合、塗料が上記硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩を含まず、硫酸マグネシウムを上述の所定の範囲を超えて含む場合と比べて、吸湿により塗料の乾燥が妨げられることを抑制することができる。
【００４７】
上記硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩は、たとえば、硫酸アルミニウム、硫酸ニッケル、硫酸コバルト、硫酸銅、硫酸鉄又は硫酸亜鉛であることができる。上記硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩が解離して生成した金属イオンが酸化物となった場合、当該酸化物によっても酸化物層が形成される。上記酸化物は水に難溶であり、安息香酸又は安息香酸塩による前述の作用効果は上記酸化物に対しても得られるため、上記酸化物は微細な結晶となり、凝集して酸化物層をさらに緻密化させることができる。上記金属硫酸塩が解離して生成した金属イオンは、酸化物層にイオン選択透過性を与え、腐食性アニオンの透過を抑制することができる。
【００４８】
［セバシン酸、セバシン酸塩、及び、珪酸塩］
上記塗料は、セバシン酸、セバシン酸塩、及び、珪酸塩からなる群から選択される少なくとも１種の化合物をさらに含んでいてもよい。セバシン酸及びセバシン酸塩は、水分に触れることにより解離して、セバシン酸イオンを供給する。また、珪酸塩は、水分に触れることにより解離して、珪酸イオンを供給する。上記塗料がセバシン酸、セバシン酸塩、及び、珪酸塩からなる群から選択される少なくとも１種の化合物を含むことにより、セバシン酸又はセバシン酸塩が解離して生成したセバシン酸イオン、又は、珪酸塩が解離して生成した珪酸イオンが鋼材の表面に吸着し、鋼材の溶解速度を低下させるように制御することができる。特に、腐食環境が厳しい場合には、本実施形態の作用効果がより高度に得られる。
【００４９】
セバシン酸塩としては、たとえば、セバシン酸二ナトリウム及びセバシン酸二アンモニウム等が挙げられる。また、珪酸塩としては、たとえば、珪酸ナトリウム及び珪酸カリウム等が挙げられる。
【００５０】
上記塗料が上記セバシン酸、セバシン酸塩、及び、珪酸塩からなる群から選択される少なくとも１種の化合物を含む場合、上記セバシン酸、セバシン酸塩、及び、珪酸塩の合計の含有量は、上記塗料の全固形分１００質量部に対して、２０質量部以下であることができる。上記セバシン酸、セバシン酸塩、及び、珪酸塩の合計の含有量の上限が２０質量部であることにより、被膜が脆弱となることを抑制することができ、本実施形態の作用効果が得られる前に被膜が崩落又は剥離することを抑制することができる。
【００５１】
上記セバシン酸、セバシン酸塩、及び、珪酸塩の合計は、上記塗料の全固形分１００質量部に対して、０．３質量部以上であることができる。上記セバシン酸、セバシン酸塩、及び、珪酸塩の合計の下限値は、塗料の全固形分１００質量部に対して、０．５質量部であってもよく、１質量部であってもよく、５質量部であってもよく、６質量部であってもよい。上記セバシン酸、セバシン酸塩、及び、珪酸塩の合計の上限値は、塗料の全固形分１００質量部に対して、１５質量部であってもよい。
【００５２】
［金属粉］
上記塗料は、アルミニウム粉、亜鉛粉、及び、アルミニウム及び／又は亜鉛を含有する合金粉からなる群から選択される少なくとも１種の金属粉をさらに含んでいてもよい。上記金属粉の平均粒径は１〜１０μｍであってもよく、２０〜３０μｍであってもよい。上記金属粉の形状は特に限定されず、球状、針状、板状、及び破砕状等のいずれであってよい。アルミニウム又は亜鉛は、鋼材の防食作用を得るために、通常、鋼材上にめっきされることがある金属である。上記塗料がアルミニウム粉、亜鉛粉、及び、アルミニウム及び／又は亜鉛を含有する合金粉からなる群から選択される少なくとも１種の金属粉を含むことにより、たとえば、鋼材が後述するめっき鋼材であり、腐食等により既にめっき鋼材が損耗している場合には、めっき鋼材が有する犠牲防食作用を補助することができる。また、本実施形態の効果により、これらの金属粉末表面にも酸化物層を形成することができるため、鋼材に対する犠牲防食作用を維持しながら金属粉末の損耗を低減することが可能である。
【００５３】
塗料が上記アルミニウム粉、亜鉛粉、及び、アルミニウム及び／又は亜鉛を含有する合金粉からなる群から選択される少なくとも１種の金属粉を含む場合、上記アルミニウム粉、亜鉛粉、及び、アルミニウム及び／又は亜鉛を含有する合金粉の合計は、上記塗料の全固形分１００質量部に対して、８０質量部以下であることができる。上記アルミニウム粉、亜鉛粉、及び、アルミニウム及び／又は亜鉛を含有する合金粉の合計の含有量の上限が８０質量部であることにより、鋼材から被膜が早期に剥離することを抑制することができる。
【００５４】
上記アルミニウム粉、亜鉛粉、及び、アルミニウム及び／又は亜鉛を含有する合金粉の合計の含有量は、上記塗料の全固形分１００質量部に対して、０．３質量部以上であることができる。上記アルミニウム粉、亜鉛粉、及び、アルミニウム及び／又は亜鉛を含有する合金粉の合計の含有量の下限値は、塗料の全固形分１００質量部に対して、５質量部であってもよく、１０質量部であってもよく、２０質量部であってもよく、４０質量部であってもよい。上記アルミニウム粉、亜鉛粉、及び、アルミニウム及び／又は亜鉛を含有する合金粉の合計の含有量の上限値は、塗料の全固形分１００質量部に対して、７５質量部であってもよい。
【００５５】
［その他の成分］
上記塗料は、必要に応じて、その他の一般的な着色顔料、体質顔料、防錆顔料、特殊機能顔料の他、チキソ剤、分散剤、及び酸化防止剤等の添加剤を含むことができる。上記塗料は腐食環境が厳しい場合に防食性を制御するために防錆顔料を含むことがあるが、被覆鋼材に過度の防食性を与えないために、その含有量は、上記塗料の全固形分１００質量部に対して、１０質量部以下であることができる。
【００５６】
［溶剤］
上記塗料は、溶剤をさらに含むことができる。上記溶剤としては、キシレン及びトルエン等の芳香族系、イソプロピルアルコール及びノルマルブタノール等の炭素数３以上のアルコール系、並びに、酢酸エチル等のエステル系等の非水系溶剤；水、メチルアルコール及びエチルアルコール等の水系溶剤が挙げられる。また、上記樹脂は上記溶剤に溶解する樹脂であることができ、非水系溶剤に溶解する樹脂であってもよく、水系溶剤に溶解する樹脂であってもよい。
【００５７】
本明細書において、上記塗料の粘度は２０℃においてＢ型粘度計によって測定される。上記塗料の粘度は、塗布方法によって適宜選択されるが、２００〜１０００ｃｐｓであることができる。塗料中の溶剤の含有量は、塗料の粘度が上記範囲となるように調整することができる。
【００５８】
（被覆鋼材）
図１は本発明の一実施形態に係る被覆鋼材の模式断面図である。被覆鋼材１００は、鋼材１０と、該鋼材１０の表面上に形成された被膜２０とを備え、上記被膜２０は、酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウム、硫酸マグネシウム、安息香酸及び／又は安息香酸塩、及び、樹脂を含む。そして、上記被膜は、上記被膜１００質量部に対して、上記酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの合計を０．１〜３０質量部、上記硫酸マグネシウムを０．０５〜１５．０質量部、上記安息香酸及び安息香酸塩の合計を０．０１〜１０質量部含む。
【００５９】
上記被膜は、本実施形態の塗料を塗布し、必要に応じて、乾燥させる（溶剤を除去する）ことにより形成される。したがって、上記被膜は、上記塗料と同様に、硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩及び／又はりん酸；セバシン酸、セバシン酸塩、及び、珪酸塩からなる群から選択される少なくとも１種の化合物；アルミニウム粉、亜鉛粉、及び、アルミニウム及び／又は亜鉛を含有する合金粉からなる群から選択される少なくとも１種の金属粉；及び、その他の添加剤等を含むことができる。また、上記塗料の説明における、上記塗料の全固形分１００質量部に対する各化合物の含有量は、上記被膜中の上記被膜１００質量部に対する上記化合物の含有量であると考えることができる。
【００６０】
本実施形態の被覆鋼材では、上記被膜と上記鋼材との界面に緻密化された酸化物層が形成され、外部の腐食環境に存在する水、酸素及び各種腐食性物質が鋼材に過度に透過することを抑制することができる（バリアー効果）。上記酸化物層が形成された被覆鋼材は優れた耐食性を有する。
【００６１】
なお、上記被膜中の酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの合計に対する酸化カルシウムの割合は、特に限定されない。被膜が環境中の水分を吸収することにより、酸化カルシウムの上記割合は減少する傾向がある。上記被膜では、酸化カルシウムと水酸化カルシウムの割合によらず、上述の作用効果が期待できる。
【００６２】
上記被膜の厚さは１〜５００μｍであることができる。上記被膜の厚さが１μｍ以上であることにより、酸化カルシウム、硫酸マグネシウム、及び、安息香酸及び／又は安息香酸塩等の各成分が鋼材上に十分保持され、上記バリアー効果が向上し、鋼材の腐食が先行しすぎない傾向がある。特に、海塩粒子飛来環境においても、塩素イオンの透過による過度の腐食を防止し、酸化物層を形成させることができる傾向がある。また、上記被膜の厚さが５００μｍ以下であることにより、経済的に有利であるばかりでなく、下地の鋼材に何らかの影響で発生した応力により被膜に曲げモーメントが発生した場合等の、被膜の割れ又は鋼材表面からの剥離を抑制することができる。被膜の厚さの下限値は、５μｍであってもよく、３０μｍであってもよく、６０μｍであってもよい。被膜の厚さの上限値は、３００μｍであってもよく、１２０μｍであってもよい。
【００６３】
本実施形態における鋼材の鋼種は特に限定されず、普通鋼材であってもよく、合金鋼等の特殊鋼材であってもよい。また、図２に示すように、鋼材は、鋼材１０の表面に防食作用を有する金属、たとえば、アルミニウム、亜鉛及びこれらの合金等の金属によりめっきされためっき層１０ａを有する、めっき鋼材１０’であってもよい。めっき鋼材１０’としては、たとえば、溶融亜鉛めっき鋼材が挙げられる。塗布前の鋼材表面には酸化物層が形成されていなくともよく、既に酸化物層が形成されていてもよい。
【００６４】
本実施形態の被覆鋼材は、たとえば、鋼材の表面に塗料を塗布し、必要に応じて上記塗料を乾燥させて、上記鋼材上に被膜を形成することにより得ることができる。なお、塗布前に鋼材表面をショットブラスト又は電動工具等で研磨してもよく、表面に錆を有する場合にはワイヤーブラシ等で容易に除去できる錆を除去してもよい。上記塗料の塗布方法としては、エアスプレー、エアレススプレー及び刷毛塗り等が挙げられる。また、上記塗料の乾燥は、たとえば、常温（２５℃）常圧（１ａｔｍ）の空気中での自然乾燥等により行われる。乾燥時間は、乾燥形態により異なるものの、通常３０分〜６時間程度であり、実用的な被膜強度が得られる程度に選択される。上記塗布方法によれば、場所を選ばず塗料を塗布することができる。また、１回の塗布作業で被膜が得られるため、経済性にも優れている。さらには、被覆鋼材が設置される現場での塗布が可能であるため、現地での鋼材の切断及び溶接等の加工後にも対応できる。
【実施例】
【００６５】
以下、本発明の実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。【００６６】
（実施例１）
［塗料の調製］
酸化カルシウム０．１質量部、硫酸マグネシウム０．０５質量部、安息香酸ナトリウム０．０１質量部、体質・着色顔料１０質量部、及びビニルブラチラール樹脂８９．８４質量部を、塗料の粘度が２０℃において２００〜１０００ｃｐｓとなるように適当量のキシレン、トルエン及びイソプロピルアルコールとともに混合し、塗料を得た。Ｂ型粘度計を用いた２０℃における塗料の粘度は、５００ｃｐｓであった。なお、上記体質・着色顔料は、体質顔料としての、硫酸バリウム及び炭酸カルシウム、並びに、着色顔料としての、ベンガラ、カーボン（無機顔料）及びフタロシアニンブルー（有機顔料）からなり、それぞれを等質量部含むものである。【００６７】
［被覆鋼材の作製］
２００×１００×３．５ｍｍの寸法を有する普通鋼材の試験片の表面をショットブラストにより除錆した。除錆後の試験片の表面に、エアスプレー法により、得られた塗料を塗布した。そして、塗布後の試験片を常温（２５℃）で、通常の塗膜試験法に従い、７日間空気中で乾燥させることにより、被覆鋼材を得た。塗料から形成された被膜の厚さは１μｍであった。【００６８】
（実施例２〜４００及び比較例１〜２０）
塗料の組成を表４〜４５に記載されるように変更した以外は実施例１と同様にして塗料を得た。さらに、鋼材の試験片の材料、前処理方法、及び被膜の厚さを表４〜４５に記載されるように変更した以外は、実施例１と同様にして被覆鋼材を得た。なお、塗料中の溶剤の量は、Ｂ型粘度計を用いた２０℃における塗料の粘度が２００〜１０００ｃｐｓとなるように、適宜調整した。【００６９】
表４〜４５中の鋼材の試験片の欄の記号を表１で、前処理方法の欄の記号を表２で、樹脂の欄の記号を表３で、それぞれ説明する。表１は、鋼材の化学成分及び亜鉛めっきの有無を示すものである。表１中の数値の単位はいずれも質量％であり、表１中に記載される以外の化学成分は鉄（Ｆｅ）である。また、表４〜４５中の亜鉛粉末の平均粒径は４μｍであり、アルミニウム粉末の平均粒径は６μｍである。【００７０】
【表１】
2014020665.tif 000003
【００７１】
【表２】
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【００７２】
【表３】
2014020665.tif 000005
【００７３】
［曝露試験前後での鋼材の厚さの減少量の評価］
実施例１〜４００及び比較例１〜２０で得られた被覆鋼材を、福井県小浜市の小浜湾を西に望む海岸から２０ｍの位置（北緯３５度３１分４９．３９秒、東経１３５度４５分４．６９秒）に水平に置いて、大気曝露試験を１０年間行った。なお、当該曝露地の年平均飛来塩分量は、約０．８ｍｇＮａＣｌ／１００ｃｍ２／日と、海塩の飛来の影響を強く受ける厳しい腐食環境である。【００７４】
試験片として表１の普通鋼材（Ｉ）を用い、さらに試験片に前処理Ｘを行った場合は、被膜剥離剤を用いて曝露試験後の被覆鋼材から被膜を除去し、その後、得られた鋼材をクエン酸二アンモニウム及び微量の腐食抑制液の混合水溶液中に浸漬して除錆した。除錆後の鋼材の質量と、曝露試験前の試験片の質量とを比較することにより、曝露試験前後での試験片の厚さの減少量を求めた。なお、上記厚さの減少量は、鋼材の厚さが、鋼材の全表面で均一に減少していると仮定して求めたものである。試験片として表１の普通鋼材（Ｉ）を用い、さらに試験片に前処理Ｙを行った場合は、前処理Ｙを行った別の試験片を上記と同様に除錆し、除錆後の試験片の質量を曝露試験前の試験片の質量とみなした以外は、上記と同様にして鋼材の厚さの減少量を求めた。【００７５】
試験片として表１の溶融亜鉛めっき鋼材（ＩＩ）を用いた場合は、曝露試験前後において、試験片断面観察から亜鉛めっき層の厚さを測定し、両者を比較することにより、曝露試験前後での鋼材の厚さの減少量（溶融亜鉛めっき鋼材の場合は、亜鉛めっきと下地となる普通鋼材を併せた厚さの減少量）を求めた。評価結果を表４〜４５に示す。【００７６】
【表４】
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【００７７】
【表５】
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【００７８】
【表６】
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【００７９】
【表７】
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【００８０】
【表８】
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【００８１】
【表９】
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【００８２】
【表１０】
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【００８３】
【表１１】
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【００８４】
【表１２】
2014020665.tif 000014
【００８５】
【表１３】
2014020665.tif 000015
【００８６】
【表１４】
2014020665.tif 000016
【００８７】
【表１５】
2014020665.tif 000017
【００８８】
【表１６】
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【００８９】
【表１７】
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【００９０】
【表１８】
2014020665.tif 000020
【００９１】
【表１９】
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【００９２】
【表２０】
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【００９３】
【表２１】
2014020665.tif 000023
【００９４】
【表２２】
2014020665.tif 000024
【００９５】
【表２３】
2014020665.tif 000025
【００９６】
【表２４】
2014020665.tif 000026
【００９７】
【表２５】
2014020665.tif 000027
【００９８】
【表２６】
2014020665.tif 000028
【００９９】
【表２７】
2014020665.tif 000029
【０１００】
【表２８】
2014020665.tif 000030
【０１０１】
【表２９】
2014020665.tif 000031
【０１０２】
【表３０】
2014020665.tif 000032
【０１０３】
【表３１】
2014020665.tif 000033
【０１０４】
【表３２】
2014020665.tif 000034
【０１０５】
【表３３】
2014020665.tif 000035
【０１０６】
【表３４】
2014020665.tif 000036
【０１０７】
【表３５】
2014020665.tif 000037
【０１０８】
【表３６】
2014020665.tif 000038
【０１０９】
【表３７】
2014020665.tif 000039
【０１１０】
【表３８】
2014020665.tif 000040
【０１１１】
【表３９】
2014020665.tif 000041
【０１１２】
【表４０】
2014020665.tif 000042
【０１１３】
【表４１】
2014020665.tif 000043
【０１１４】
【表４２】
2014020665.tif 000044
【０１１５】
【表４３】
2014020665.tif 000045
【０１１６】
【表４４】
2014020665.tif 000046
【０１１７】
【表４５】
2014020665.tif 000047
【０１１８】
実施例１〜４００ではいずれも、比較例と比べて鋼材の厚さの減少量が小さく、被覆鋼材の耐食性が高かった。鋼材の表面に被膜を備えない比較例１０では曝露試験後の鋼材の厚さに３２１μｍもの大きな減少が生じ、同様に鋼材の表面に被膜を備えない比較例２０では曝露試験後に鋼材表面の亜鉛めっきが消失し（鋼材の厚さの減少量が２０μｍを超える）、下地の鋼材の腐食による赤錆が発生していた。
【図１】
2014020665.tif 000048
【図２】
2014020665.tif 000049
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月12日(2014.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウム、
硫酸マグネシウム、
安息香酸及び／又は安息香酸塩、及び、
樹脂
を含む塗料であって、
前記塗料は、前記塗料の全固形分１００質量部に対して、前記酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの合計を０．１〜３０質量部、前記硫酸マグネシウムを０．０５〜１５．０質量部、前記安息香酸及び安息香酸塩の合計を０．０１〜１０質量部含む、塗料。
【請求項２】
前記安息香酸塩の水１００ｇに対する溶解量が、５℃、１ａｔｍにおいて、０．５ｇ以上である、請求項１に記載の塗料。
【請求項３】
硫酸マグネシウム以外の金属硫酸塩、及び／又は、りん酸をさらに含み、
前記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量が、５℃において０．５ｇ以上である、請求項１又は２に記載の塗料。
【請求項４】
前記塗料の全固形分１００質量部に対して、前記金属硫酸塩、及び、りん酸の合計を２０質量部以下含む、請求項３に記載の塗料。
【請求項５】
セバシン酸、セバシン酸塩、及び、珪酸塩からなる群から選択される少なくとも１種の化合物をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の塗料。
【請求項６】
前記塗料の全固形分１００質量部に対して、前記セバシン酸、セバシン酸塩、及び、珪酸塩の合計を２０質量部以下含む、請求項５に記載の塗料。
【請求項７】
アルミニウム粉、亜鉛粉、及び、アルミニウム及び／又は亜鉛を含有する合金粉からなる群から選択される少なくとも１種の金属粉をさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の塗料。
【請求項８】
前記塗料の全固形分１００質量部に対して、前記アルミニウム粉、亜鉛粉、及び、アルミニウム及び／又は亜鉛を含有する合金粉の合計を８０質量部以下含む、請求項７に記載の塗料。
【請求項９】
溶剤をさらに含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の塗料。
【請求項１０】
前記塗料の固形分１００質量部に対して、前記樹脂を３〜９５質量部含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の塗料。
【請求項１１】
鋼材と、該鋼材の表面上に形成された被膜とを備え、
前記被膜は、
酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウム、
硫酸マグネシウム、
安息香酸及び／又は安息香酸塩、及び、
樹脂
を含み、
前記被膜は、前記被膜１００質量部に対して、前記酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの合計を０．１〜３０質量部、前記硫酸マグネシウムを０．０５〜１５．０質量部、前記安息香酸及び安息香酸塩の合計を０．０１〜１０質量部含む、被覆鋼材。
【請求項１２】
前記鋼材はめっき鋼材である、請求項１１に記載の被覆鋼材。
【国際調査報告】
2014020665.tif 000050
2014020665.tif 000051
2014020665.tif 000052