(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
錆が発生した金属表面を対象とする金属表面の防錆塗装方法であって、
硬化後に塗膜を形成する塗膜成分のみからなるアクリル系樹脂塗料を前記金属表面に塗布する工程と、
前記アクリル系樹脂塗料を前記金属表面上で硬化させる工程とを含む、
ことを特徴とする金属表面の防錆塗装方法。
【請求項２】
前記塗布する工程の前に、錆が発生した前記金属表面をケレンする工程をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の金属表面の防錆塗装方法。
【請求項３】
前記ケレンは、４種ケレンである、
ことを特徴とする請求項２に記載の金属表面の防錆塗装方法。
【請求項４】
前記アクリル系樹脂塗料は、アクリル系樹脂の主剤に添加物を添加して得られ、
前記主剤は、シジクロペンテニールオキシエチレン、メタアクリレート、メトキシポリエチレングリコール９００♯及びクロロプレンからなる、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の金属表面の防錆塗装方法。
【請求項５】
前記添加物には、遅延剤及び促進剤が含まれ、
前記遅延剤はアルキルフェノールであり、
前記促進剤はナフテン酸コバルトである、
ことを特徴とする請求項４に記載の金属表面の防錆塗装方法。
【請求項６】
前記アクリル系樹脂塗料に着色剤を混入させる工程をさらに含み、
塗膜を着色する、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の金属表面の防錆塗装方法。
【請求項７】
前記金属表面は、金属材料で形成されるガードレール、橋梁、道路標識、鉄扉、又は鉄塔の金属表面であって、経時変化で錆が発生している金属表面である、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の金属表面の防錆塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属表面の塗装施工方法に関し、特に錆びた金属表面の塗装施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種のガードレール、橋梁、及び道路標識のポールなどは金属材料（以下、「金属母材」という）で形成され、これらの表面は時間の経過とともに錆びてしまう。錆が発生するメカニズムについて簡単に説明する。図６は、金属表面での錆生成のメカニズムを示す図である。例えば鉄の表面に水分が付着すると、イオン化傾向の大きな鉄がイオンＦｅ2+となって、水分に溶け出す。鉄の表面付近でアノード反応が生じ、他の部分付近でカソード反応が生じる。アノード反応はＦｅ→Ｆｅ2++２ｅ-である。カソード反応はＨ2Ｏ+１／２Ｏ2+２ｅ-→２ＯＨ-である。全体としての化学反応はＦｅ2++２ＯＨ-→Ｆｅ（ＯＨ）2である。ここで、時間の経過とともに水と酸素とがさらに反応して、化学反応２Ｆｅ（ＯＨ）2+１／２Ｏ2→Ｆｅ2Ｏ3・Ｈ2Ｏが生じて、錆が発生する（図６）。錆によって、金属表面の見栄えが悪くなるだけでなく、金属母材の強度が弱くなる。そこで、金属表面に対しては、初めに、又は定期的にあるいは必要に応じて塗装（防錆塗装）を施し、錆を防止する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２０００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
錆びた金属表面に対する通常の塗装施工方法を簡単に説明する。図７Ａは、表面が錆びた金属母材の断面図である。図７Ｂは、錆びた金属表面に１種ケレンを施した後の金属母材の断面図である。図７Ｃは、錆びた金属表面に２種ケレンを施した後の金属母材の断面図である。図８は、錆びた金属表面に２種ケレンを施した後、エポキシ系樹脂の塗料を塗装した場合の金属母材の断面図である。
【０００５】
錆びた金属表面に対する通常の塗装施工方法では、まず、金属母材７１の表面上の錆７２を落とし、旧塗膜や金属表面の脆弱部の除去を行い、金属表面を露出させる（ケレン）。この後に、エポキシ系樹脂の塗料を塗装することで塗膜を形成して、金属表面を錆発生から保護する。
【０００６】
ケレンにより塗料の金属表面への付着性が良くなり、塗膜の耐久性及び表面の仕上がりが変わってくる。このため、ブラスト法によって錆や旧塗膜及び脆弱部を完全に除去する１種ケレン（図７Ｂ）を施して、塗装処理を行うことが望ましい。
【０００７】
しかしながら、１種ケレンでは労力を要し、粉塵に対する養生を十分に行う必要があり、コストも高くなる。また、１種ケレンでは、除去した多くの錆や金属表面の破片を回収する必要もあり、施工現場での作業環境を整えなければならない。このため錆びた金属表面に対する通常の塗装施工方法では、１種ケレンよりも簡易で低コストである２種ケレン（図７Ｃ）又は３、４種ケレンが施され、その後にエポキシ系樹脂の塗料が塗装される。
【０００８】
２−４種ケレンでは、ある程度の金属表面は露出するが、劣化していない塗膜は残り、１種ケレン程（図７Ｂ）は金属表面を滑らかにならない。このため、金属表面の凹凸は依然として大きく、凹部の錆７２も残ったままである（図７Ｃ）。錆びた金属表面に対する通常の塗装施工方法では、このような金属表面の上にエポキシ系樹脂の塗料が塗装されて塗膜７３を形成することになる（図８）。
【０００９】
しかし、エポキシ系樹脂の塗料は、酸素透過係数が８．９４×１０-10ｍｏｌ／ｍ2・ｓ・Ｐａ以上の塗料である。このようにエポキシ系樹脂の塗料の粒子は十分に小さくなく、金属表面に対する表面張力が依然として大きい。
【００１０】
このため、エポキシ系樹脂の塗料は、金属表面及び残存錆７２で形成される凹部に浸透せず硬化する傾向がある。よって塗膜７３と金属表面及び残存錆７２との間に空隙８１が存在してしまい、塗膜７３と金属表面との接触面積が十分ではなく、塗膜７３の耐久性が低い。
【００１１】
エポキシ系樹脂の塗料の一部は残存錆７２ａと接触する（図８の金属母材７１の右端上）。エポキシ系樹脂は、上記のとおり粒子が十分に小さくなく表面張力が大きいため、この残存錆７２ａ内の間隙へ浸透しにくい。よって、エポキシ系樹脂の塗料は、残存錆７２ａを金属母材７１へ固着することができず、硬化した後に残存錆７２ａとともに剥がれてしまう。
【００１２】
空隙内８１に酸素及び水分が残存している場合には、空隙内８１で再び錆が発生してしまう。この錆が空隙内８１である程度まで成長すると、塗膜７３を破壊してしまい、塗膜７３が金属表面から剥離する。
【００１３】
上記のとおりエポキシ系樹脂の塗料は、酸素透過係数が８．９４×１０-10ｍｏｌ／ｍ2・ｓ・Ｐａ以上の塗料であるため、塗膜７３の酸素の遮蔽性能は十分ではなく、時間の経過とともに空隙内８１に酸素を浸透させてしまうおそれがある。これにより、空隙８１内に水分が残存している場合には、依然として空隙内８１での錆の発生が抑えられない。
【００１４】
この一方で、空隙８１を形成させないようにするためには、エポキシ系樹脂の塗料を塗布する前に、他の塗料（下地皮膜処理液など）を塗る必要がある。これでは手間も時間もかかってしまう。
【００１５】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものであり、金属表面の凹部や残存錆の間に浸透し、酸素遮断性が高い微細粒子のアクリル系樹脂の塗料を塗布する金属表面の防錆塗装方法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】
【００１６】
本発明のある態様によれば、硬化後に塗膜を形成する塗膜成分のみからなるアクリル系樹脂塗料を前記金属表面に塗布する工程と、前記アクリル系樹脂塗料を前記金属表面上で硬化させる工程とを含む錆が発生した金属表面を対象とする防錆塗装方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の上記態様では、従来のエポキシ系樹脂の塗料の代わりに、アクリル系樹脂の塗料を金属表面に塗布することにした。このアクリル系樹脂の酸素透過係数はエポキシ系樹脂の酸素透過係数よりも低く、エポキシ系樹脂の粒子よりも微細な粒子を有する。
【００１８】
この微細粒子を有するアクリル系樹脂（以下、「微細粒子アクリル系樹脂」という）は金属表面の残存錆の間隙にも浸透しやすいため、硬化することで残存錆を金属表面に付着させる。また、微細粒子アクリル系樹脂の表面張力はエポキシ系樹脂の表面張力よりも小さいため、塗料が金属表面の凹部に浸透し、従来の空隙８１を形成することなく金属表面に付着する。
【００１９】
よって、金属表面に凹凸や残存錆が存在しても、空隙を形成することなく、残存錆を金属表面に固着し、耐久性のある塗膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、塗装施工方法の工程を示すフローチャートである。
【図２】図２は、表面が錆びた金属母材の断面図である。
【図３】図３は、錆びた表面にケレンを施した後の金属母材の断面図である。
【図４】図４は、金属表面上に微細粒子アクリル系樹脂の塗料が塗布された後の金属母材の断面図である。
【図５】図５は、図４の円Ａで示した部分の拡大図である。
【図６】図６は、金属表面での錆生成のメカニズムを示す。
【図７Ａ】図７Ａは、表面が錆びた金属母材の断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、錆びた金属表面に１種ケレンを施した後の金属母材の断面図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、錆びた金属表面に２種ケレンを施した後の金属母材の断面図である。
【図８】図８は、錆びた金属表面に２種ケレンを施した後、エポキシ系樹脂の塗料を塗装し硬化させた後の金属母材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、金属表面の塗装施工方法の本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
まず、塗装施工方法の工程を、図１−４とともに説明する。
【００２３】
図１は、塗装施工方法の工程を示すフローチャートである。図２は、表面が錆びた金属母材の断面図である。図３は、錆びた表面にケレンを施した後の金属母材の断面図である。図４は、金属表面上に微細粒子アクリル系樹脂の塗料が塗布された後の金属母材の断面図である。
【００２４】
まず、錆びが発生した金属表面にケレンを施す（図１のＳ１）。対象となる錆びた金属表面２３（図２）としては、例えば、金属材料で形成されるガードレール、橋梁、道路標識、鉄扉、鉄塔などの金属表面であって、経時変化で錆が発生している金属表面が挙げられる。上記金属表面には、部分的に劣化している塗膜があってもよい。また、金属材料、鉄鋼材料を用いて構成される構造物、構造部品、各種機械などの他の錆びた金属表面であってもよい。
【００２５】
本発明で施すケレンは、２種―４種ケレン程度であればよく（図３）、１種ケレンのように、金属表面２３上の錆、塗膜及び脆弱部分を完全除去するようなケレンである必要はない。本発明でのケレンにより、金属表面上２３から遊離途中の錆、劣化している塗膜、金属表面２３の一部の脆弱部分や付着物が除去される。当該ケレンにより、ある程度の金属表面２３は露出するが、金属表面２３の凹部の錆２２の一部は残存する（図３）。
【００２６】
上記ケレンはブラシを用いて施すことができる。但し、他の工具を用いて施してもよく、ほうき、紙ヤスリなどの他の手工具や動力工具を用いてもよい。
【００２７】
上記ケレンを施した後の金属表面２３に、本発明の微細粒子アクリル系樹脂の塗料を塗布する（図１のＳ２）。微細粒子アクリル系樹脂の塗料の詳細については後で述べる。
【００２８】
微細粒子アクリル系樹脂の塗料の塗布は、刷毛、ローラ、コテ、吹き付け機などの通常の塗布方法により行う。微細粒子アクリル系樹脂の塗料の塗布量は、２００ｇ／ｍ2である。塗回数は適宜設定すればよく、通常１−２回の塗布により行う。塗布にかける時間（可使時間）は３０−４０分を目安とする。
【００２９】
塗布後は、微細粒子アクリル系樹脂の塗料を硬化させて、金属表面２３及び残存錆２２の上に塗膜４１を形成する（図１のＳ３、図４）。
【００３０】
微細粒子化アクリル系樹脂の塗料の硬化時間は、通常、塗布後２０分−２時間を目安にすればよく、気温、塗料の温度によって変化する。夏など高温である場合には２０−３０分の硬化時間を要し、冬など低温である場合には１−２時間の硬化時間を要する。
【００３１】
以下、本発明に用いる微細粒子アクリル系樹脂の塗料の詳細を述べる。
【００３２】
表１では微細粒子アクリル系樹脂の塗料の主な組成を示す。微細粒子アクリル系樹脂の塗料は、微細粒子アクリル系樹脂に添加物（粘性を出すための添加物及び硬化剤としての添加物）を添加して得られる。
【００３３】
【表１】
0005848050.tif 000002
【００３４】
微細粒子アクリル系樹脂の主剤は、ジシクロペンテニールオキシエチレン及びメタアクリレート、軟化剤としてのメトキシポリエチレングリコール＃９００及びメタアクリレート、軟化剤としてのクロロプレンである。
【００３５】
上記添加物のうち粘性を出すための添加物は、エアロジル及びアルミ粉である。これにより、塗料の金属表面２３への粘着性が向上し、傾斜している金属表面２３上での塗料の垂れが防止される。
【００３６】
上記添加物のうち硬化剤としての添加物は、過酸化物である。この過酸化物は、金属表面２３に塗布する直前に、微細粒子アクリル系樹脂に添加される。
【００３７】
上記添加物以外に、遅延剤や促進剤を一定の比率で混入してもよい。遅延剤としては、アルキルフェノールが挙げられる。促進剤としては、ナフテン酸コバルトが挙げられる。
【００３８】
微細粒子アクリル系樹脂の酸素透過係数は、１．５４×１０-14ｍｏｌ／ｍ2・ｓ・Ｐａである。この酸素透過係数は、試験方法ＪＩＳＫ７１２６に準拠して得られる。この酸素透過係数は、通常のエポキシ系樹脂の酸素透過係数（８．９４×１０-10ｍｏｌ／ｍ2・ｓ・Ｐａ）よりも小さい。このように、微細粒子アクリル系樹脂の粒子は、通常のエポキシ系樹脂の粒子よりも小さい。
【００３９】
微細粒子アクリル系樹脂の透湿度は１４ｇ／ｍ2・２４ｈである。この透湿度は試験方法ＪＩＳＫ５４００に準拠して得られる。
【００４０】
微細粒子アクリル系樹脂の透水量は０．０６ｇである。この透水量は試験方法ＪＩＳＫ６２０３に準拠して得られる。
【００４１】
金属母材２１が鉄の場合、微細粒子アクリル系樹脂の金属表面２３への接着性は、７．８ＭＰａである。金属母材２１がステンレス及びアルミの場合、微細粒子アクリル系樹脂の金属表面２３への接着性は、７．８ＭＰａ及び８．８ＭＰａである。これらの接着性は、オートグラフ引張試験により得られる。この試験では、上記金属母材の２片を微細粒子アクリル系樹脂で接着させ、反対方向からそれぞれオートグラフ引張り試験機で引張する。
【００４２】
微細粒子アクリル系樹脂の塗料の粘性は、８０−１００ｍＰａ・ｓであり、比重が１．２である。
【００４３】
（作用・効果）
図５は、図４の円Ａで示した部分の拡大図である。本発明で用いる塗料の酸素透過係数は、上記のように、１．５４×１０-14ｍｏｌ／ｍ2・ｓ・Ｐａであり、通常のエポキシ系樹脂の酸素透過係数（８．９４×１０-10ｍｏｌ／ｍ2・ｓ・Ｐａ）よりも小さい。このように、本発明で用いる塗料の粒子が、エポキシ系樹脂の塗料の粒子よりも小さい。
【００４４】
これにより、微細粒子アクリル系樹脂の塗料は、金属表面２３上の残存錆２２の間隙内にも浸透して硬化するため（図５）、残存錆２２を金属表面２３に固着することができる。
【００４５】
また、微細粒子アクリル系樹脂の塗料は、エポキシ系樹脂の塗料よりも表面張力が小さいため、金属表面２３上の凹部に浸透する。よって、塗膜４１は、従来の空隙８１を形成せず（図４、５、８）、金属表面２３との接触面積を確保でき耐久性が向上する。
【００４６】
微細粒子アクリル系樹脂の酸素透過係数は１．５４×１０-14ｍｏｌ／ｍ2・ｓ・Ｐａであり、エポキシ系樹脂の酸素透過係数よりも低い。また、微細粒子アクリル系樹脂の透水量は０．０６ｇであり、エポキシ系樹脂の透水量（通常、０．１５−０．２５ｇ）よりも少ない。よって塗膜４１と金属表面２３との間で錆が再発生することが防止され、塗膜４１の耐久性が向上する。
【００４７】
微細粒子アクリル系樹脂の塗料は、上記のとおり、金属表面２３の凹部に浸透し、残存錆の間隙に浸透する。このため、従来の空隙８１や残存錆２２の間隙を埋めるような他の塗料が必要ではなく、時間も手間も省いて塗膜４１を形成できる。
【００４８】
微細粒子アクリル系樹脂の塗料は、空気嫌気性を有するため、硬化は空気（酸素）に接触している面が最後に硬化する。このため、微細粒子アクリル系樹脂の塗料は塗布されると、金属表面２３上の凹部内及び残存錆の間隙内の空気を追い出しながら硬化する。よって、塗膜４１は金属表面２３へ強固に付着し、塗膜４１の耐久性が向上する。
【００４９】
微細粒子アクリル系樹脂の塗料の粘度は、８０−１００ｍＰａ・ｓと低粘度である。このため、重ね塗りすることが容易であり、金属表面２３の凹凸に合わせて塗膜４１の厚みを変更することができる。
【００５０】
微細粒子アクリル系樹脂は、エポキシ系樹脂の塗料に比べて耐候性に優れる。よって、従来の塗膜７３よりも耐久性のある塗膜４１を形成することができる。
【００５１】
（第２実施形態）
第２実施形態に用いる微細粒子アクリル系樹脂の塗料について述べる。本実施形態では、第１実施形態の微細粒子アクリル系樹脂の塗料に断熱材を混入して塗料を作る。
【００５２】
上記断熱剤としては市販の断熱剤でよく、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）や液晶ポリエステル（ＬＣＰ）が挙げられる。
【００５３】
上記の塗料を塗布することにより、金属表面２３に防錆目的及び断熱目的の塗膜４１を形成することができる。よって防錆目的の施工と断熱目的の施工とを同時に行うことができる。
【００５４】
（第３実施形態）
第３実施形態に用いる微細粒子アクリル系樹脂の塗料について述べる。本実施形態では、第１実施形態の微細粒子アクリル系樹脂の塗料に着色剤を混入する。
【００５５】
表２は、微細粒子アクリル系樹脂の塗料の配合を示す。
【００５６】
【表２】
0005848050.tif 000003
【００５７】
表２に示すように、微細粒子アクリル系樹脂に骨材を添加することで、着色した塗料を生成することができる。骨材として他の色を選択することにより、所望の色の塗料が得られる。
【００５８】
以上に本発明の幾つかの実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲における各請求項に記載の発明の範囲内において様々に変形可能である。たとえば、夏季、すなわち外気が高温の場合に、微細粒子アクリル系樹脂に混合する硬化剤の量を少なくすることができる。また、冬季、すなわち、外気が低温の場合には硬化が遅くなるので硬化剤を多くすることができる。錆びていない金属表面（未使用の金属表面）であって凹凸のある金属表面に上記微細粒子アクリル系樹脂の塗料を塗布してもよい。この場合でも、金属表面の凹凸に塗料が浸透し、上記と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５９】
２１、７１        金属母材
２２、７２        錆
２３              金属表面
４１              塗膜
５１              微細粒子アクリル系樹脂の粒子
７３              エポキシ系樹脂の塗膜
８１              空隙
【図１】
0005848050.tif 000004
【図２】
0005848050.tif 000005
【図３】
0005848050.tif 000006
【図４】
0005848050.tif 000007
【図５】
0005848050.tif 000008
【図６】
0005848050.tif 000009
【図７Ａ】
0005848050.tif 000010
【図７Ｂ】
0005848050.tif 000011
【図７Ｃ】
0005848050.tif 000012
【図８】
0005848050.tif 000013