(57)【要約】【課題】粉体塗装技術を利用する乾式処理方式を使用することによって、従来の湿式処理方法に伴う廃水や有害ガスの発生がなく低環境負荷が可能な金属部材の防食性塗膜形成方法及び塗装物を提供する。【解決手段】金属部材の表面に膨潤性粘土鉱物または膨潤性粘土鉱物と金属亜鉛の複合物からなる下地被覆層を有することを特徴とする塗装物。前記下地被覆層の上に更に樹脂系粉体塗料の皮膜層を有する。膨潤性粘土鉱物の粉体粒子又は膨潤性粘土鉱物と金属亜鉛の複合化粒子を金属部材の表面に投射し、下地被覆層を形成することを特徴とする塗膜形成方法。前記下地比複層の上に更に樹脂系塗料を塗布し、被覆層を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部材の表面に膨潤性粘土鉱物の下地被覆層を有することを特徴とする塗装物。
【請求項２】
金属部材の表面に膨潤性粘土鉱物と金属亜鉛の複合物からなる下地被覆層を有することを特徴とする塗装物。
【請求項３】
前記下地被覆層の上に更に樹脂系粉体塗料の皮膜層を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の塗装物。
【請求項４】
膨潤性粘土鉱物の粉体粒子を金属部材の表面に投射し、下地被覆層を形成することを特徴とする塗膜形成方法。
【請求項５】
膨潤性粘土鉱物と金属亜鉛の複合化粒子を金属部材の表面に投射し、下地被覆層を形成することを特徴とする塗膜形成方法。
【請求項６】
前記下地被覆層の上に更に樹脂系塗料を塗布し、皮膜層を形成することを特徴とする請求項４又は請求項５記載の塗膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属部材の防食技術に関し、詳細には廃水や有害ガスの発生がなく、低環境負荷で、工程数が少なく所要時間も短く、設備費低減が可能で、防食性に優れる乾式防食塗膜の形成方法、及びこの処理方法を使用して得られる高い信頼性を有する防食性塗装物に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属への塗装、接着の下地処理として塗料、接着剤との密着、防錆を目的としたリン酸塩処理、クロメート処理等の湿式処理が幅広く行われているが、湿式の場合、該処理後の水洗、湯洗からの廃水による水質汚濁問題、処理液からの発生ガスによる大気汚染、労働安全衛生、設備腐食の問題等が残る（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００３】
また、北米などの塩害地域に於いては塗装面、接着面ピンホールからの塩水浸透による錆発生、接着剥離が皆無ではなく、耐食性の更なる向上が望まれている。
【特許文献１】特開２００２−３２２５８３号公報
【特許文献２】特開２００２−４８１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような要望に応えるものとして、特開２００４−２３８６８０号公報には、下地処理として亜鉛金属粉末と膨張性層状粘土鉱物、及び微粒子シリカを含むクロム酸水溶液による処理、焼付け乾燥により、皮膜層を形成した後に、樹脂プライマー層、次いで０．３ｍｍ以上の厚みを有する防食被覆層を順次積層することで信頼性の高い防食被覆が得られることが開示されている。
【０００５】
しかしながら、上記公報に記載された下地処理剤及びそれを使用した重防食被覆鋼材においては、防食性の点では十分な性能が得られたものの、クロム酸水溶液をベースとする湿式下地処理であるため、依然として湿式処理に伴う水質汚濁問題、大気汚染、労働安全衛生、設備腐食等の問題が残っていた。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、粉体塗装技術を利用する乾式処理方式を使用することによって、従来の湿式処理方法に伴う廃水や有害ガスの発生がなく低環境負荷が可能な金属部材の防食性塗膜形成方法及び塗装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】
本発明者等は、上記の目的を達成するために鋭意研究を行い、膨潤性を有する粘土鉱物の粒子又は該粘土鉱物と金属亜鉛の混合もしくは複合化粒子を、金属面に高速投射すれば、乾式処理方式でありながら従来のリン酸塩やクロメート処理を下地とした湿式処理方式と同等以上の高耐食性を得ることかできることを見出し、かかる知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は下記の手段により前記の課題を解決した。
（１）金属部材の表面に膨潤性粘土鉱物の下地被覆層を有することを特徴とする塗装物。
（２）金属部材の表面に膨潤性粘土鉱物と金属亜鉛の複合物からなる下地被覆層を有することを特徴とする塗装物。
（３）前記下地被覆層の上に更に樹脂系粉体塗料の皮膜層を有することを特徴とする前記（１）または（２）記載の塗装物。
（４）膨潤性粘土鉱物の粉体粒子を金属部材の表面に投射し、下地被覆層を形成することを特徴とする塗膜形成方法。
（５）膨潤性粘土鉱物と金属亜鉛の複合化粒子を金属部材の表面に投射し、下地被覆層を形成することを特徴とする塗膜形成方法。
（６）前記下地被覆層の上に更に樹脂系塗料を塗布し、皮膜層を形成することを特徴とする前記（４）又は（５）記載の塗膜形成方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば下記の優れた効果が得られる。
（ａ）従来のリン酸塩、クロメート処理を下地とした塗装、接着と同等以上の高耐食性を得ることができる。
（ｂ）従来の亜鉛めっきと同等の耐食性を得ることができる。
（ｃ）乾式処理であるため、従来の湿式処理やめっきのような廃水、有害ガスの発生がなく、低環境負荷のプロセスとなる。また、湿式処理で多い前処理液の染み出しによる外観不良のような問題も発生しない。
（ｄ）化学反応を伴わない物理的作用による皮膜生成時間の短縮が可能となり、本処理後の洗浄が要らないことによる工程数削減も可能となり、全体のリードタイム短縮、さらに設備費低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明に係る防食性塗装物は、図１の実施例１及び実施例２の概略工程図に示す如く、金属部材（試験片）を脱脂、洗浄、乾燥後、膨潤性粘土鉱物である合成雲母粒子又は該粒子と亜鉛粒子の混合又は複合化粒子を高速投射することにより、防食性下地被覆層（皮膜）を形成する。そして、必要に応じてさらにこの下地被覆層の上に樹脂系粉体塗料を静電塗布（粉体塗装）し、防食樹脂被覆層を形成し、焼付け硬化を行い、高度の防食、防錆性を有する重防食性被覆層（塗膜層）を有する塗装物を得る。
【００１１】
本発明に使用する金属部材用金属としては、構造材、機械部品等として使用される全ての金属、合金が特に例外なく列挙されるが、特に多量に使用される鉄、アルミニウム、銅が例示され、中でも鉄（鋼材）が代表的な金属である。
そして、本発明に使用できる鋼材としては普通鋼、あるいは高合金鋼などどのような鋼種でも適用可能である。その代表的な品種としては重防食被覆が適用される鋼管、また、海洋構造物等で使用される鋼管杭、鋼管矢板、鋼矢板、Ｈ形鋼、線材等がある。これらの鋼材に下地被覆層の形成を行う時は、その表面のスケール、汚染物等を除去するため、アルカリ脱脂〜酸洗、サンドブラスト処理、グリッドブラスト処理、あるいはショットブラスト処理等のいずれかの処理を行う。
【００１２】
本発明で用いられる膨潤性粘土鉱物とは、天然又は人工の層状構造を有する陽イオン（カチオン）交換性のケイ酸塩粘土鉱物であり、スメクタイト群の粘土鉱物、例えばモンモリロナイト、バイデライト、ヘクトライト、サポナイト、ノントロナイト等や、これらを主成分とする粘土、例えば酸性白土やベントナイト等を用いることができる。また、人工合成物である膨潤性フッ素雲母系鉱物やその同型置換体も使用し得る。これらの膨潤性粘土鉱物は１種を単独で使用しても良いし、２種以上を混合して使用しても良い。
中でも天然の膨潤性粘土鉱物に比べて品質のバラツキが小さい合成フッ素雲母が、本発明に使用する膨潤性粘土鉱物として好適な物である。そして、合成フッ素雲母系鉱物としては、ナトリウム四ケイ素フッ素雲母（ＮａＭｇ２．５Ｓｉ４Ｏ１０Ｆ２）が例示される。そしてその粒径は１５〜１５０μｍであることが、均一な投射及び投射後の皮膜の付着強度の面から好ましい。
【００１３】
また、本発明に使用する金属亜鉛粉体は、亜鉛を少なくとも８０重量％以上は含有する金属粉を使用する。亜鉛以外の他成分は、Ｍｇ、Ａｌ等の鉄よりも卑金属であることが望ましい。形状は任意であるが、最大粒径が１０μｍであることが望ましい。粒径が大きい場合は、膨潤性粘土鉱物と均一に混合あるいは複合化し難い傾向がある。
さらに、膨潤性粘土鉱物粒子と金属亜鉛粉体との配合割合は、重量比で１０〜９０：９０〜１０の範囲内であれば任意の割合に選定できるが、４０〜６０：６０〜４０の範囲が好ましく、さらに５０：５０程度であることが、均一な複合化及び耐食性向上効果の点から好ましい。亜鉛の配合割合が１０重量％以下では亜鉛添加による防食効果の向上性が乏しく、一方９０重量％を超えると複合化粒子の金属面への密着性が低下する傾向がある。
【００１４】
本発明に使用する樹脂系塗料は、粉末状の熱溶融する無溶剤塗料で、無公害塗料として多用されている粉体塗料であって、熱可塑型（ポリエチレン、塩化ビニル）と熱硬化型（エポキシ、ポリウレタン、アクリル）がある。然しながら、防湿性、さび止め性、防食性の持続性の面からは、金属部材表面へ焼付け硬化が行える点から熱硬化型粉体塗料が好ましい。塗装方法としては、静電塗装と流動浸漬塗装があるが、塗着効率が高く、また均一に塗布でき、工業塗装の主流となっている点からも静電塗装が好ましい。
【００１５】
下地被覆層の皮膜厚は、膨潤性粘土鉱物単独の場合でも膨潤性粘土鉱物と金属亜鉛の複合物の場合であっても、５〜１００μｍの範囲とするが、２０〜３０μｍであることが好ましい。
また、粉体塗料の塗膜厚は２０〜１００μｍの範囲とするが、３０〜４０μｍであることが好ましい。
【実施例】
【００１６】
以下に本発明を実施例によって詳細かつ具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例により何等制限されるものではない。
【００１７】
実施例１
（１）粘土鉱物の皮膜生成
試験片（ＳＰＣＣ、１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚み３．６ｍｍ）を有機溶剤（アセトン）で良く脱脂、洗浄し、恒温炉で８０℃×３０分乾燥後、粒子の投射を行った。投射材は合成フッ素雲母（粒径１５〜１５０μｍ）を用い、乾燥空気をキャリアガスとして直径１．２ｍｍのノズルより０．３〜０．５Ｍｐａの圧力で鉛直方向から投射した。投射時の流量は１０〜２０ｇ／ｍｉｎ、１つの試験片への投射時間は４０ｓｅｃで行い、投射後の皮膜は厚さが２０〜３０μｍであった。
（２）塗装品作成
上記下地処理した試験片に粉体塗料（エポキシ／ポリエステル系、粒径２０μｍ）を粉体静電塗布（トリボ帯電方式）塗布後、１８０℃×６０分の焼付け硬化を行い塗膜の厚さ３０〜４０μｍの塗装品を作製した。
【００１８】
比較例１
（１）下地処理
上記実施例と同様に試験片を洗浄した後、リン酸亜鉛皮膜（皮膜重量＝３．０ｇ／ｍ２）を生成させた。
（２）塗装品作製
上記実施例１と同様にして同じ粉体塗料の塗装品を作成した。
＜性能試験＞
実施例１及び比較例１で作成した接着品の耐食性評価結果を第１表に示す。
【００１９】
実施例２
（１）下地皮膜生成：粘土鉱物と亜鉛の複合化皮膜生成
試験片（ＳＰＣＣ、１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚さ３．６ｍｍ）を有機溶剤（アセトン）で良く脱脂、洗浄し、恒温炉で８０℃×３０分乾燥後、粒子の投射を行った。投射材は合成フッ素雲母と亜鉛の複合化粒子（平均粒径３０μｍ、雲母：亜鉛＝８０：２０ｗｔ％）を用い、乾燥空気をキャリアガスとして直径１．２ｍｍのノズルより０．３〜０．５Ｍｐａの圧力で鉛直方向から投射した。投射時の流量は１０〜２０ｇ／ｍｉｎ、１つの試験片への投射時間は４０ｓｅｃで行い、投射後の皮膜は厚さが２０〜３０μｍであった。
（２）塗装品作製
上記下地処理した試験片に粉体塗料（エポキシ／ポリエステル系、粒径２０μｍ）を粉体静電塗布（トリボ帯電方式）で塗布後、１８０℃×６０分の焼付け硬化を行い、塗膜の厚さが３０〜４０μｍの塗装品を生成した。
【００２０】
比較例２
上記実施例２と同じ試験片に前処理〜電気亜鉛めっき（六価クロメート処理）を行い、膜厚１０μｍのめっき皮膜を得た。
実施例２及び比較例２で作成した接着品の耐食性評価結果を第１表に示す。
第１表より明らかなように、実施例１は比較例１より高い耐食性結果を示し、実施例２は実施例１より高く、比較例２と同等の耐食性結果を示した。
【００２１】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の金属部材への塗膜形成方法を使用して得た塗装物は、信頼性の高い防食性が得られるばかりでなく熱安定性にも優れているので、腐食性流体輸送用重防食鋼管、地中に設置されるバルブ、軟弱地盤対策施工用鋼材、船舶用構造材、海洋、港湾等で使用される浮桟橋支持鋼、捨石施工用鋼材等に広い用途を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の金属部材への塗膜形成方法の工程を説明する概略説明図であって、（ａ）は実施例１の、（ｂ）は比較例１の、（ｃ）は実施例２の、（ｄ）は比較例２の各概略工程フロー図である。
【図１】
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