(57)【要約】【課題】亜鉛による犠牲防食効果を高めるとともに、水分等の腐食因子の侵入を防止して、防食効果を長期にわたって持続することができる水系塗料組成物を提供すること。【解決手段】亜鉛粉末及びアルミニウム粉末を含有し水溶性もしくは加水分解性のアミノ基含有シランカップリング剤を主成分とする水で希釈可能な水系塗料組成物であって、前記アミノ基含有シランカップリング剤の含有量が亜鉛に対して１重量％以上となるように配合されていることを特徴とする水系塗料組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛粉末及びアルミニウム粉末を含有し水溶性もしくは加水分解性のアミノ基含有シランカップリング剤を主成分とするバインダーで構成する水で希釈可能な水系塗料組成物であって、前記アミノ基含有シランカップリング剤の含有量が亜鉛に対して１重量％以上となるように配合されていることを特徴とする水系塗料組成物。
【請求項２】
前記水溶性バインダーが、水系ポリシロキサン樹脂を含むことを特徴とする請求項１記載の水系塗料組成物。
【請求項３】
前記水溶性バインダーが、コロイダルシリカを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水系塗料組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜鉛とアルミニウムを犠牲防食剤として含有し、金属表面を防食する水系塗料組成物に関するものであって、特に、バインダーとして水溶性もしくは加水分解性のアミノ基含有シランカップリング剤を用いて、焼き付けを行う水系塗料組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄等の金属の防錆を目的に使用される亜鉛粉末含有塗料組成物には、亜鉛粉末を結合して塗膜を形成するためのバインダーとして、無機バインダーと有機バインダーがあり、無機バインダーは、焼き付け用として、水ガラスのようなシリケートが用いられており、さらに、水溶性クロム化合物や水溶性クロム化合物とホウ酸とを用いるものもある（特許文献１参照）。
【０００３】
また、有機バインダーとしては、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂等を用い、常温あるいは焼き付けによりバインダーを硬化させるものがある（特許文献２及び特許文献３参照）。
さらに、炭化水素等の有機溶剤を用い、有機チタネートとシリケートをバインダーとし、２００℃で焼き付けしてバインダーを硬化させるようにしたものもある（特許文献４参照）。
【特許文献１】特公昭６０ー５０２２８号公報
【特許文献２】特開平１１−２９３２００号公報
【特許文献３】特開２００１−８１４００号公報
【特許文献４】特表２００４−５０１２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述したような無機バインダーを用いた塗膜では、内部に空隙が多いため、亜鉛の犠牲防食作用は強くなるが、腐食因子が塗膜中に侵入しやすくなり、白錆が多く発生して亜鉛の溶出量が多くなり、長期の防食作用を維持できないという問題がある。
また、水ガラスをバインダーとして用いたものでは、亜鉛含有塗料中の亜鉛が水ガラスの硬化剤となりゲル化するという問題があり、水溶性クロム化合物を用いたものでは、６価のクロムの有害性から使用が規制されるという問題がある。
【０００５】
エポキシ樹脂等の有機バインダーを用いた塗膜では、常温または焼き付けによりバインダーを硬化させているが、塗膜が緻密であるため亜鉛同士の接触機会が少なく、しかも、エポキシ樹脂等の有機系樹脂は絶縁性であるため電気的な通電が極めて弱く、亜鉛の犠牲防食作用が少なくなり、鉄素地の腐食が早期に進行するという問題がある。有機チタネートやシリケートをバインダーとしたものは、溶剤系塗料であり、有害性の点で問題がある。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題、すなわち、本発明の目的は、亜鉛による犠牲防食効果を高めるとともに、水分等の腐食因子の侵入を防止して、防食効果を長期にわたって持続することができる水系塗料組成物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】
【０００７】
まず、本請求項１に係る水系塗料組成物は、亜鉛粉末及びアルミニウム粉末を含有し水溶性もしくは加水分解性のアミノ基含有シランカップリング剤を主成分とするバインダーで構成する水で希釈可能な水系塗料組成物であって、前記アミノ基含有シランカップリング剤の含有量が亜鉛に対して１重量％以上となるように配合されていることにより、前記課題を解決したものである。
【０００８】
また、本請求項２に係る水系塗料組成物は、請求項１に係る水系塗料組成物において、前記バインダーが、水系ポリシロキサン樹脂を含むことにより、上記課題を解決したものである。
【０００９】
さらに、本請求項３に係る水系塗料組成物は、請求項１または請求項２に係る水系塗料組成物において、前記バインダーが、コロイダルシリカを含むことにより、上記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、上述したような構成を備えることによって、以下のような特有の効果を奏することができる。
すなわち、本請求項１に係る水系塗料組成物は、亜鉛粉末及びアルミニウム粉末を含有し水溶性もしくは加水分解性のアミノ基含有シランカップリング剤を主成分とするバインダーで構成する水で希釈可能な水系塗料組成物であって、前記アミノ基含有シランカップリング剤の含有量が亜鉛に対して１重量％以上となるように配合されていることにより、焼き付け時に、亜鉛粉末やアルミニウム粉末および被塗布物を化学的あるいは物理的に結合して空隙を有する塗膜を形成するため、亜鉛同士の接触する機会が多くなり、亜鉛の犠牲防食作用を向上させることができる。また、アルミニウム粉末は、亜鉛よりも先に溶出するアルミニウム自体の犠牲防食により亜鉛の溶出量を抑制すると共に、外部からの腐食因子の侵入を防止して、長期にわたって防錆効果を持続させることができる。
【００１１】
また、請求項２に係る水系塗料組成物は、前記バインダーが、水系ポリシロキサン樹脂を含むことにより、請求項１に係る水系塗料組成物が奏する効果に加えて、水系ポリシロキサン樹脂は、亜鉛やアルミニウムの粒子間の空隙に入り込み硬化するため、水分等の腐食因子の侵入を防止して、耐水性を向上させるとともに、被塗装物との付着性を高めることができる。
【００１２】
さらに、請求項３に係る水系塗料組成物は、前記バインダーが、コロイダルシリカを含むことにより、請求項１または請求項２に係る水系塗料組成物が奏する効果に加えて、亜鉛の犠牲防食作用を長期間維持することができ、防食効果を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、亜鉛粉末及びアルミニウム粉末を含有し水溶性もしくは加水分解性のアミノ基含有シランカップリング剤を主成分とするバインダーで構成する水で希釈可能な水系塗料組成物であって、特に、焼き付けによる塗装に用いるものである。
【００１４】
本発明で用いる亜鉛粉末及びアルミニウム粉末の形状は、粒状またはフレーク状のいずれでも使用できるが、フレーク状のものを用いると塗膜表面に開口する空隙の発生が防止できるのでより好ましい。また、これら粉末を直接添加してもよいが、塗料中に均一に分散するようにペースト状として添加することがより好ましい。
【００１５】
本発明で用いるバインダーとしては、水溶性もしくは加水分解性のアミノ基含有シランカップリング剤単独であってもよく、また、水系ポリシロキサン樹脂及び／またはコロイダルシリカを併用して用いてもよい。
【００１６】
本発明で用いる水溶性もしくは加水分解性のアミノ基含有シランカップリング剤としては、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルミチルジメトキシシラン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１．３・ジメチル・ブチリテン）プロピルアミン、Ｎ−フェニール−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（ビニルベンジル）−２−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられ、これら化合物の１種または２種以上を用いてもよい。
【００１７】
本発明で用いる水溶性もしくは加水分解性のアミノ基含有シランカップリング剤は、焼付によりバインダーとして機能させるものであって、アミノ基含有シランカップリング剤の含有量が亜鉛に対して１重量％以上となるように配合されており、１重量％未満ではバインダーとしての効果が少なく、塗膜を形成することができない。
【００１８】
本発明で用いる水系ポリシロキサン樹脂としては、水溶性または水分散性のメチルシリケート、エチルシリケート、シリコーンレジン、変性シリコーンレジン等が挙げられ、これら化合物の１種または２種以上が用いられ、その添加量は、樹脂固形分として、亜鉛含有量の１〜３０重量％が好ましく、１重量％未満では、亜鉛及びアルミニウムと水溶性もしくは加水分解性のアミノ基含有シランカップリング剤の間の空隙に入り込む量が少なく、耐水性および被塗装物との付着性を向上させることはできず、３０重量％を越えると亜鉛の犠牲防食効果が有効に発揮できない。
【００１９】
本発明では、一般的な塗料の添加剤である、ポリカルボン酸系等の分散剤、ノニオン系あるいはアニオン系等の界面活性剤、ウレタン系等の増粘剤、シリコン系あるいはアクリル系等の消泡剤を配合してもよく、さらに、レベリング剤や水溶性有機溶剤を配合してもよい。
【００２０】
実施例
表１のように配合することによって本発明の水系塗料組成物を調製した。
【００２１】
【表１】
2008143946.tif 000002
【００２２】
比較例１〜６
実施例と同様の方法で表２のように配合することによって水系塗料組成物を調製した。
【００２３】
【表２】
2008143946.tif 000003
【００２４】
上記※１〜※６は以下のとおりである。
※１  亜鉛フレークをプロピレングリコールでスラリーとしたもの。
※２  旭化成社製アルミペースト「ＡＷ−６２０」。
※３  旭化成ワッカーシリコン社製ジメチルシリコーンエマルション「ＳＩＬＲＥＳ  Ｍ５０Ｅ」。
※４  ＲＯＨＭ  ＡＮＤ  ＨＡＡＳ社製増粘剤「ＰＲＩＭＡＬ  ＲＭ２０２０ＮＰＲ」（ポリウレタン系）。
※５  サンノプコ社製消泡剤「ＳＮディフォーマー１０７０」（シリコン系）。
※６  日産化学社製コロイダルシリカ「アデライトＡＴ−５０」。
※７  塗装した内プレート・外プレートにセロテープ（登録商標）を強く貼り付けた後、手前に勢いよく引っ張り、剥離した塗膜の状態を観察する。○塗膜がほとんど剥離しない、△ごく僅か塗膜が剥離する、×大部分の塗膜が剥離する。
※８  塩水噴霧試験５００時間後の赤錆の状態。○赤錆の発生無し、×赤錆が発生。
※９  塩水噴霧試験７００時間後の赤錆の状態。○赤錆の発生無し、×赤錆が発生。
※１０  ４０℃の水に浸漬１０日後の赤錆の状態。○赤錆の発生無し、×赤錆が発生。
なお、表１〜表２中の配合量は、重量部である。
【００２５】
上記実施例及び比較例の塗料組成物を用い、チェーンの構成部品である内プレート及び外プレートを被塗布物としてディプスピン法で被覆して、１８０℃で６０分間焼き付け、厚さ１０μｍの塗膜が形成された内プレート及び外プレートを得た。
【００２６】
このようにして得られたチェーン構成部品である内プレート及び外プレートについて、下記の試験を行った。この結果を上記の表１および表２に示す。
（１）付着試験（付着性）
塗装したチェーン構成部品である内プレート及び外プレートに粘着テープを強く貼り付けた後、手前に勢いよく引っ張り、塗膜の状態を目視により観察した。
（２）塩水噴霧試験１（耐食性１）
５００時間塩水噴霧した後の赤錆の発生状態を目視により観察した。
（３）塩水噴霧試験２（耐食性２）
７００時間塩水噴霧した後の赤錆の発生状態を目視により観察した。
（４）耐水試験（耐水性）
４０℃の水に１０日間浸漬した後の赤錆の発生状態を目視により観察した。
【００２７】
評価は、以下のように行った。
（１）付着試験（※７）
○は、塗膜が剥離しない。
△は、ごく僅か塗膜が剥離した。
×は、大部分の塗膜が剥離した。
（２）塩水噴霧試験１（※８）、塩水噴霧試験２（※９）、耐水試験（※１０）
○は、赤錆の発生なし。
×は、赤錆が発生した。
【００２８】
この結果に見られるように、水溶性もしくは加水分解性のアミノ基含有シランカップリング剤の含有量が亜鉛に対して１重量％以上となるように配合されていることにより、優れた耐食性を示し、この耐食性は、実施例１６〜１８に示されるようにコロイダルシリカの併用にさらに高まる。また、実施例１０〜１５に示されるように、水系ポリシロキサン樹脂との併用は、付着性と耐水性の改善に有効である。さらに、実施例１９〜２１に示されるように、コロイダルシリカと水系ポリシロキサン樹脂の併用では、コロイダルシリカと水系ポリシロキサン樹脂の作用が相乗され、付着性、耐食性及び耐水性の全てについて優れた効果を発揮している。
【００２９】
一方、亜鉛に対する水溶性もしくは加水分解性のアミノ基含有シランカップリング剤の割合が１重量％未満である比較例１〜３では、水溶性もしくは加水分解性のアミノ基含有シランカップリング剤のバインダーとしての効果が小さく、塗膜を形成することができない。また、水系ポリシロキサン樹脂を単独で用いている比較例４〜６では、付着性は良好であるけれども、耐食性及び耐水性が悪いことが示されている。
【００３０】
以上のように、本発明は、水溶性もしくは加水分解性のアミノ基含有シランカップリング剤の含有量が亜鉛に対して１重量％以上となるように配合したバインダーを用いることにより、耐食性が向上し、さらに、水系ポリシロキサン樹脂やコロイダルシリカを併用することにより、上記のような耐食性や耐水性が向上することから、使用環境に応じて種々の産業に利用できるものである。