(57)【要約】【課題】  金属素材の防食方法を開発する。【解決手段】  粗面を有する鋳鉄、鉄鋼、ステンレス、アルミニウム、スズ、銅、亜鉛、鉛、その他金属やこれら２種以上の合金やメッキなどの金属素材、たとえば、マンホール材、鋳物管、フランジなどの金属素材に平均粒子径８μｍ未満の範囲内、吸油量（ｍｌ／１００ｇ）が２００〜４００の範囲内のシリカ微粒子を含有するカチオン電着塗料を用いてカチオン電着塗装し、無水洗もしくは水洗後、焼付けることにより金属素材表面に防食性に優れた塗膜を形成することを特徴とする防食方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗面を有する金属素材にシリカ微粒子を含有するカチオン電着塗料を用いて塗装し、無水洗又は水洗後、焼付けることを特徴とする防食方法。
【請求項２】
粗面を有する金属素材が鋳物製である請求項１に記載の防食方法。
【請求項３】
シリカ微粒子が平均粒子径8μｍ以下である請求項１に記載の防食方法。
【請求項４】
吸油量（ｍｌ／100ｇ）が200〜400である請求項１に記載の防食方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にマンホール材、鋳鉄管等の金属素材に対する防食方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マンホール材には防食性を得るために塗装処理が施されている。この様な塗装処理としては、マンホール材の凹凸外表面に、亜鉛及び／又はアルミニウムの微粒子を含むエポキシ樹脂系塗料を全面的に塗装して下塗り塗膜を形成し、次いでウイスカー入りのアクリルシリコン系塗料を塗装し、次いでクリヤートップ塗膜を形成する塗装処理方法が公知である（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３０６８８３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の塗装処理方法は、マンホール材の凹凸外表面に下塗り、中塗り及び上塗り塗料をローラー塗装して該凹凸面を塗膜により被覆することにより防食性を付与させる塗装処理方法である。
【０００５】
該特許文献１の塗装処理方法では、塗装工数が多くなるために塗装が煩雑となり不良が多くなる原因となったり、作業者に掛かる負担も多くなる、更に、塗装、乾燥などに必要な設備投資やメンテナスも大変である。
【０００６】
また、塗料として、有機溶剤塗布液を使用した場合には、有機溶剤による環境汚染や有機溶剤の廃棄、回収、安全に対する保全などの設備が大掛かりになり、経済的ではない。
【０００７】
また、マンホール材のような凹凸面を有する鋳物素材を電着塗装する方法も考えられるが、従来の電着塗料では、鋳物表面の凸部やエッジ部を被覆するため通常３０μｍ以上の塗装膜厚が必要であり、そのため凸部以外に塗装される塗膜が必要以上に厚くなり、余分な塗料が多くなり不経済である。マンホール材は多数回塗装で部材間隔が狭く、内側マンホール材の膜厚確保が困難である。そのため、薄膜で、凸部、エッジ部の被覆性の優れた電着が必要とされているが、従来からの電着塗料ではこれらの要求を満足するものはなかった。
【０００８】
本発明は、塗装が簡単で、有機溶剤による環境汚染などの問題がなく、しかも防食性に優れたマンホール材などの防食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】
【０００９】
本発明に係わる防食方法は、粗面を有する金属素材にシリカ微粒子を含有するカチオン電着塗料を用いて塗装し、無水洗もしくは水洗後、焼付けることを特徴としている。
【００１０】
本発明に係わる防食方法は、粗面を有する金属素材として鋳物製が好ましい。
【００１１】
本発明に係わる防食方法は、シリカ微粒子として、平均粒子径８μｍ以下の範囲が好ましい。
本発明に係わる防食方法は、吸油量（ｍｌ／100ｇ）が200〜400の範囲が好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、マンホール材等の鋳物部材の塗装方法として、電着塗装を採用しているので、マンホール材の外面、裏面、鋳鉄管の外部、内部を同時に塗装することができる、シリカ微粒子を含有するカチオン電着塗料を使用しているので焼付時の熱フローを制御でき、マンホール材の凹凸表面の凸部やエッジ部を完全に被覆することができ、しかも１回の電着塗装ですむ、水性なので安全衛生上好ましく、火災などの危険性が全くなく管理も容易であるといった効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の防食方法において、粗面を有する金属素材として、例えば、マンホール材、鋼管、フランジなど表面に凹凸面を有するものが挙げられる。
【００１４】
金属素材の種類としては、例えば、鋳鉄、鉄鋼、ステンレス、アルミニウム、スズ、銅、亜鉛、鉛、その他金属やこれら２種以上の合金やメッキなどが挙げられる。
金属素材が塗装されるカチオン電着塗料は、従来から公知のカチオン電着塗料にシリカ微粒子を配合してなるものである。
【００１５】
カチオン電着塗料として、例えば、水酸基などの架橋性官能基およびカチオン性基を有する通常のカチオン電着塗料用樹脂を使用することができ、その樹脂骨格はエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリブタジエン、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂などのいずれであってもよいが、塗膜の防食性を向上させるためには、一般に、エポキシ樹脂にアミンを付加してなるポリアミン樹脂（アミン付加エポキシ樹脂）が好適である。
【００１６】
カチオン電着塗料用樹脂は、外部架橋型及び内部（自己）架橋型のいずれのタイプのものであってもよい。外部架橋型は硬化剤を併用するものであり、硬化剤としては、例えば、ブロックされていてもよいポイソシアネ−ト化合物やアミノ樹脂などの従来から既知の架橋剤を使用することができ、特にブロックポリイソシアネ−ト化合物が好ましい。また、内部（自己）架橋型は硬化剤を併用することなくそれ自体で架橋硬化するものであり、例えば、カチオン電着塗料用樹脂に部分ブロックポリイソシアネ−ト化合物を反応させてなる活性水素含有官能基とブロックイソシアネ−ト基とを同一分子中に併存するものがあげられる。
【００１７】
外部架橋型のカチオン電着塗料用樹脂と併用されるブロックポリイソシアネ−ト化合物は、ポリイソシアネ−ト化合物のフルブロック付加反応生成物である。このポリイソシアネ−ト化合物は、１分子中にイソシアネ−ト基を２個以上有する化合物であり、例えば、トリレンジイソシアネ−ト、キシリレンジイソシアネ−ト、フェニレンジイソシアネ−ト、ビス（イソシアネ−トメチル）シクロヘキサン、テトラメチレンジイソシアネ−ト、ヘキサメチレンジイソシアネ−ト、メチレンジイソシアネ−ト、イソホロンジイソシアネ−トなどの芳香族、肪環族または脂肪族のポリイソシアネ−ト化合物および、これらのポリイソシアネ−ト化合物の過剰量にエチレングリコ−ル、プロピレングリコ−ル、トリメチロ−ルプロパン、ヘキサントリオ−ル、ヒマシ油などの低分子活性水素含有化合物を反応させて得られる末端イソシアネ−ト基含有のプレポリマ−があげられる。
【００１８】
上記ポリイソシアネ−ト化合物のイソシアネ−ト基は、ブロック剤を付加させることによりブロックされ、その付加によって生成するブロックポリイソシアネ−ト化合物は常温において安定であるが、解離温度（例えば１００℃以上）より高温に加熱するとブロック剤が解離してイソシアネ−ト基が再生し、カチオン電着塗料用樹脂と架橋反応する。この目的に使用されるブロック剤としては、例えば、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクタムなどのラクタム系化合物；メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシムなどのオキシム系化合物；フェノ−ル、ｐ−ｔ−ブチルフェノ−ル、クレゾ−ルなどのフェノ−ル系化合物；ｎ−ブタノ−ル、２−エチルヘキサノ−ルなどの脂肪族アルコ−ル類；フェニルカルビト−ル、メチルフェニルカルビト−ルなどの芳香族アルコ−ル系化合物；エチレングリコ−ルモノブチルエ−テルなどのエ−テルアルコ−ル系化合物などがあげられる。これらのうち、オキシム系およびラクタム系のブロック剤は比較的低温で解離するため、電着塗料の低温硬化性の点から好適である。
【００１９】
カチオン電着塗料用樹脂と架橋剤との構成比率は、該両成分の合計固形分量を基準に、前者は５０〜９０重量％、特に６５〜８０重量％、後者は５０〜１０重量％、特に３５〜２０重量％の範囲が適している。
【００２０】
さらに、これらのカチオン電着塗料用樹脂は、１、２または３級アミノ基のような、酸による中和処理によってカチオン化しうるカチオン性基を含有し、例えば、ギ酸、酢酸、乳酸などの水溶性有機酸で中和することにより、水溶化もしくは水分散化することができる。
【００２１】
カチオン電着塗料に配合するシリカ微粒子としては、平均粒子径８μｍ以下、好ましくは３〜８μｍ、更に好ましくは３〜５μｍの範囲である。
【００２２】
平均粒子径が８μｍを超えると貯蔵安定性が低下したり、浴塗料に沈降するシリカ微粒子成分が多くなり、浴塗料中に含まれるシリカ微粒子成分濃度と電着された塗膜に含まれるシリカ微粒子成分濃度とのバランスが崩れて安定した防食性に優れた塗膜が形成できない。
【００２３】
また、平均粒子径として、下限は電着浴塗料の粘度が高くなり電着浴から塗装物を引き上げる際に塗装物に付着する浴塗料が多くなり、その余分に付着した塗料は通常水洗して除去されるが、その水洗水に含まれる浴塗料が多くなりその廃水処理が大変であることや塗装作業性なども低下するので、３μｍを超えることが好ましい。
【００２４】
シリカ微粒子は、吸油量（ｍｌ／100ｇ）が200〜400、特に２５０〜３５０の範囲が好ましい。吸油油が２００未満になると凸部、エッジ部の塗装膜厚が薄くなり防食性が劣り、一方、４００を超えると塗料貯蔵安定性や塗膜外観などが悪くなる。該吸油量はＪＩＳ  Ｋ５１０１の記載に準じて測定した数値である。
【００２５】
シリカ微粒子の配合割合は、カチオン電着塗料用樹脂１００重量部あたり、それぞれ、固形分比で、０．５〜４０重量部、特に１〜２０重量部の範囲内が適している。配合割合が０．５重量部未満になると金属素材の凸部を被覆する膜厚が薄くなり防食性が悪くなり、一方、４０重量部を超えると塗膜内部に細孔を生じ防食性が悪くなる。
シリカ微粒子の配合は、予め分散樹脂や顔料分散剤とシリカ微粒子とを分散機を使用して分散させたシリカ微粒子ペーストを用いることが好ましい。また、シリカ微粒子ペーストには、下記着色顔料、その他体質顔料を必要に応じて配合することもできる。
【００２６】
本発明で使用するカチオン電着塗料は、上記したカチオン電着塗料用樹脂と上記したシリカ微粒子ペーストを水性媒体中に混合分散せしめることにより調製することができ、さらに必要に応じて、硬化触媒（錫化合物、亜鉛化合物、ビスマス化合物など）、着色顔料（チタン白、カ−ボンブラック、フタロシアニングリ−ン、フタロシアニンブル−、弁柄などの無機系及び有機系の顔料）、体質顔料（シリカ微粒子以外の顔料）、防錆顔料（アルカリ土類金属や酸化亜鉛など）、沈降防止剤、顔料分散剤などの通常の塗料用添加剤が配合できる。
【００２７】
カチオン電着塗料を用いて塗装し、無水洗もしくは水洗後、焼付けることを特徴とする防食方法。
【００２８】
本発明で使用するカチオン電着塗料は、固形分含有率を約５〜４０重量％になるように脱イオン水などを加えて希釈し、さらにｐＨを５．５〜９．０に調整して電着浴とし、その浴温を１５〜３５℃、負荷電圧１００〜４００Ｖの条件下で、被塗物を陰極として浸漬し通電することによって電着塗装を行うことができる。その際の塗装膜厚は硬化塗膜を基準にして、通常、平均１０〜４０μｍ、特に平均１５〜３０μｍの範囲内が好ましい。通電後、電着浴から引上げ水洗してから、約１００〜約２００℃で１０〜４０分間加熱することにより塗膜を硬化せしめることができる。
【実施例】
【００２９】
以下に実施例及び比較例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。部及び％は原則として重量に基づいている。
【００３０】
カチオン電着塗料用樹脂エマルション（Ａ）
「エポン１００４」（油化シェル社製、商品名、ビスフェノ−ルＡ型エポキシ樹脂、エポキシ当量約９５０）１９００部をブチルセロソルブ１０１２部に溶解し、８０〜１００℃に加熱してからジエチルアミン１２４部を滴下し、ついで１２０℃で２時間保持してアミン価４７のアミン付加エポキシ樹脂を得た。次に、アミン価１００のダイマ−酸タイプポリアミド樹脂（「バ−サミド４６０」、ヘンケル白水社製、商品名）１０００部をメチルイソブチルケトン４２９部に溶かし、１３０〜１５０℃で加熱還流し、生成水を留去して該アミド樹脂の末端アミノ基をケチミンに変えたものを１５０℃で約３時間保持し、水の留出が停止したら６０℃に冷却する。ついでこのものを前記アミン付加エポキシ樹脂に加えて１００℃に加熱し、１時間保持後室温に冷却して、固形分６８％及びアミン価６５のアミン付加エポキシ樹脂−ポリアミド変性樹脂のワニスを得た。
このワニス１０３部（樹脂固形分で７０部）に、トリレンジイソシアネ−トの２−エチルヘキシルアルコ−ルフルブロック化物３０部（固形分として）、１０％酢酸水溶液１５部を配合し、均一に混合した後、脱イオン水１５０部を強く撹拌しながら約１５分し、固形分含有率３４％のカチオン電着用樹脂エマルション（Ａ）を得た。
【００３１】
実施例  １
カチオン電着塗料用樹脂エマルジョン（Ａ）２７９部（固形分９５部）とカチオン電着塗料用樹脂の一部とカーボンブラック、シリカ微粒子（平均粒子径５μｍ、吸油量３００ｍｌ／１００ｇ）との顔料分散ペースト（樹脂５部／カーボンブラック１部／シリカ微粒子１７部）とを混合し、さらに脱イオン水で希釈して固形分含有率２０％のカチオン電着塗料浴（シリカ微粒子が総樹脂成分１００部に対して１７部）を調製した。
【００３２】
実施例  ２
実施例１において、シリカ微粒子が総樹脂成分１００部に対して３０部となるように調整した以外は実施例１と同様にして固形分含有率２０％のカチオン電着塗料浴を調製した。
【００３３】
実施例  ３
実施例１において、シリカ微粒子が総樹脂成分１００部に対して５部となるように調整した以外は実施例１と同様にして固形分含有率２０％のカチオン電着塗料浴を調製した。
【００３４】
比較例１
実施例１において、顔料ペーストとして、樹脂５部／カーボンブラック１部／炭酸カルシウム５０部を使用した以外は実施例１と同様にして固形分含有率２０％のカチオン電着塗料浴を調製した。
【００３５】
比較例２
実施例１において、顔料ペーストとして、樹脂５部／カーボンブラック１部／タルク５０部を使用した以外は実施例１と同様にして固形分含有率２０％のカチオン電着塗料浴を調製した。
【００３６】
比較例３
実施例１において、顔料ペーストとして、樹脂５部／カーボンブラック１部／炭酸バリウム５０部を使用した以外は実施例１と同様にして固形分含有率２０％のカチオン電着塗料浴を調製した。
【００３７】
塗膜性能試験結果
実施例及び比較例で得たカチオン電着塗料浴に、化成処理を全く行っていない脱脂ずみの冷延ダル鋼板（大きさ０．８×１５０×７０ｍｍ）をカソ−ドとして浸漬し、電圧３００Ｖで膜厚が２０μｍになるように電着塗装し、水洗してから、加熱して塗膜を硬化せしめた。加熱は電気熱風式乾燥機で１７０℃の温度で２０分間行なった。かくして硬化せしめた電着塗膜の性能試験を下記のようにして行った。その結果を表１に示す。
【００３８】
塗面状態：○は良好、△は劣る、×は著しく劣る。
耐温塩水浸漬性（平面部）：５０℃の５％食塩水に２０日間浸漬し、水洗、乾燥後、粘着セロハンテ−プを貼着し、それを急激にはがした跡の残存塗膜の面積率を調べた。○は剥離面積が０〜２０％、△は剥離面積が２１〜４０％、×は剥離面積が４１％以上であることを示す。
【００３９】
エッジ防錆性：被塗物として、刃の部分の角度が約３０度エッジ部を有するカッタナイフを使用した以外は上記と同様に電着塗装し、１７０℃の温度で２０分間加熱して硬化した試験塗板を、ＪＩＳＺ２３７１の耐塩水噴霧試験方法に準じて、１６８時間試験を行い、約３０度エッジ部の錆発生の程度を目視観察した。○は錆発生が殆どなく良好、△は錆が少し発生し、やや劣る、×は錆が多く発生し、劣ることを示す。
耐薬品性（平面部）：１７０℃の温度で２０分間加熱して塗膜を硬化した試験板を、１０％ＮａＯＨ水溶性に５０℃において１０日間浸漬し、引上げ、水洗乾燥してから、ガ−ゼで電着塗膜を強く拭き取るように擦った跡の塗面を目視評価した。○はフクレ、ハガレが全く無し、△はフクレ、ハガレが少しある、×はフクレ、ハガレ著しくあることを示す。
【００４０】
結果を表１に示す。
表１
【００４１】
【表１】
2005272952.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、粗面を有するマンホール材、鋼管、フランジなどの金属素材の防食方法として適用できる。