四国電力，四国電力送配電，四国総合研究所
研究期報119 (2023年12月) 36－40

環境遮断性に優れる剥離抑制型塗料の開発㈱四国総合研究所 化学バイオ技術部㈱四国総合研究所 化学バイオ技術部㈱四国総合研究所 化学バイオ技術部（現：アルファー塗料研究所）

キーワード：

防食塗料
鋼構造物
塗膜剥離
線膨張係数
環境遮断性Key Words：

坂口
大捕
西森聡彦
秀基
修次

Anti-corrosion paint
Steel structure
Coating peeling
Coefficient of linear expansion
Environmental barrier properties

Development of Peel-Suppressing Paint with High Barrier Propertie
Shikoku Research Institute, Inc., Chemical and Biological Technologies Department
Toshihiko Sakaguchi, Hideki Otori and Shuji Nishimori

Abstract
Two factors that determine the durability of anticorrosion coatings are adhesion and barrier properties. Foradhesion, lowering the coefficient of linear expansion of the coating film is effective. Furthermore, by focusing on thecoefficient of linear expansion of the coating film, it is now possible to achieve both adhesion and barrier properties,
which have conventionally been in a trade-off relationship. Therefore, we have developed a new paint withenvironmental barrier properties equivalent to those of paints for underwater areas, in addition to its peelsuppressing function. In this paper, we report a comparison of the performance of the developed product with that ofconventional products.

－ 36 －

環境遮断性に優れる剥離抑制型塗料の開発

一方、塗膜の線膨張係数を下げる手法では、塗1. はじめに
屋外構造物における長期の防食耐久性は、防食塗膜の長期の遮断性と長期の付着性（耐剥離性）膜内応力の緩和が可能であり、かつ環境遮断性の低下を必ずしも伴わない。

で決まる。すなわち、長期間屋外環境に曝された以上の知見を踏まえ、線膨張係数を低減して剥後の遮断性が高ければ高い程、付着性（耐剥離性）離抑制機能を確保しつつ、遮断機能を可能な限りが高ければ高い程、その防食塗膜の防食耐久性は向上させた高遮断低α塗料（図 1）を開発した 3）。

優れている。
我々はこれまで、実機で散見される塗膜剥離に対応するため、長期付着性維持の観点から複数の塗料メーカと共同で検討を行い、その成果として、塗膜の温度変化に対する寸法安定性を示す物性値

従来塗料（高遮断性）

開発塗料

・ 硬化密度：大 （＝遮断性：高）・ ガラス転移温度（Tg）：高・ 弾性率（E）：大・線膨張係数（α）：大・ 硬化密度：大 （＝遮断性：高）・ ガラス転移温度（Tg）：高・ 弾性率（E）：大・線膨張係数（α）：小αを低減

熱収縮／膨張 ： 大である線膨張係数αを低減するというアプローチ

熱収縮／膨張 ： 小で設計した剥離抑制型塗料（以下、低α塗料と略す）を開発した 1,2）。
今般、この線膨張係数に着目した塗膜剥離抑制

遮断性良好、かつ、耐剥離性も確保

遮断性良好だが、耐剥離性は不良

型塗料の塗料設計をさらに改良し、従来塗料に比べ、遥かに遮断性に優れ、かつ塗膜剥離を抑制し図1た、長期防食耐久性に優れる塗料（以下、高遮断高遮断性を有する剥離抑制型塗料

低α塗料と略す）を開発した。本稿では、高遮断低α塗料の性能評価試験結果について報告する。

3. 高遮断剥離抑制型塗料の性能評価
本稿では、高遮断低α塗料のうち、特に鋼構造物の塗替え補修の下塗としての適用を想定した弱2. 高遮断剥離抑制型塗料の開発
塗膜剥離に影響を及ぼすと考えられる塗膜物性としては、線膨張係数、ガラス転移温度、弾性率溶剤タイプ（弱溶剤形変性エポキシ樹脂塗料）の性能について述べる。

が挙げられる。従来の設計手法では、塗膜内応力の緩和を目的としてガラス転移温度や弾性率を低3.1 付着性（剥離抑制性能）減させることが多かったが、これは同時に塗膜の開発塗料等の長期における剥離抑制性能の評価遮断性の低下を招くことも多いため、防食塗膜のとして、各塗膜の線膨張係数及び耐剥離性試験結設計としては望ましくない面もあった。

果を表 1 に示した。

表1

塗膜の線膨張係数測定結果及び耐剥離性試験結果

高遮断低α塗料

開発塗料
低α塗料

従来塗料
従来屋外向け塗料

2.89

2.50

3.94

塗膜の線膨張係数-5（×10 /℃）
塗装仕様

塗装系

単膜系

塗装系

単膜系

塗装系

30サイクル

30サイクル

30サイクル

30サイクル

10サイクル

10サイクル

試験※片
1外観（）

耐
剥離性試
験
結果単膜系

ｻｲｸﾙ数

※1 各試験片8か所あるカット部からの剥離範囲を黒マジッ クで示した。

－ 37 －

環境遮断性に優れる剥離抑制型塗料の開発

耐剥離性試験は、株式会社高速道路総合技術研

3.2 遮断性究所殿発行「NEXCO 試験方法第 4 編 構造関係試験(1) 塗膜の水蒸気透過量測定方法」に規定される試験法 443-2020「塗料の耐はく離性試験方法」

4,5）

開発塗料等の遮断性能の指標として、各塗膜の※水蒸気透過量を測定した結果を表2に示した。に基づき実施した 。

なお、水蒸気透過量の測定方法については、

従来塗料は僅か 10 サイクル時点で著しい塗膜剥離を生じ、一方、高遮断低α塗料や低α塗料は、

JIS Z 0208「防湿包装材料の透湿度試験方法

30 サイクル後においても試験経過に伴う剥離の（カップ法)」に準じて行い、評価対象となる塗進展が極めて小さく、塗膜耐久性を決める要素の膜片に関してはいずれも乾燥膜厚200μmとした。

一つである長期の付着性を高水準で維持可能であ

測定結果より、高遮断低α塗料は従来没水部向ることを確認できた。

け塗料と同等の低い透過性、すなわち優れた遮断性を示し、水蒸気の透過を従来屋外向け塗料の※ 2023年10月のNEXCO要領改訂において、本試験方法は「試験法443-2023」に更新されている。更新後の試験法を適用した場合も、本稿記載の結果と同傾向の結果が得られる。

表21/10以下に低減していることを確認した。
(2) 腐食促進試験

塗膜の水蒸気透過量測定結果

また、遮断性向上による塗膜性能への影響を評（g/（㎡・24h））
開発塗料
高遮断低α塗料

従来屋外向け塗料

従来没水部向け塗料

0.85

9.241.12

表3

進試験を2020年から順次実施している 3）。試験仕様を表3に示した。

各種腐食促進試験の試験仕様

試験種①価するために、供試塗料3種について各種腐食促

従来塗料

試験条件

耐湿性 （連続結露法）

JIS K5600-7-2 回転式

イオン交換水浸漬

JIS K5600-6-1 方法1（浸漬法）②③④

JIS K5600-6-1 方法1（浸漬法）

塩水浸漬⑤JIS K5600-7-9
付属書1 サイクルD

供試膜厚

試験時間

50℃/95%RH以上

120μm

10080h（14か月）

液温 23℃

120μm

7920h（11か月）

液温 60℃

120μm

7920h（11か月）

NaCl 5%aq. 液温 23℃

120μm

7920h（11か月）

NaCl 5%aq. 液温 60℃

120μm

2520h（3.5か月）

塩水噴霧、湿潤、乾燥（30℃～50℃、6h/サイクル）

60μm （※1）

6120h（8.5か月）⑥

複合サイクル防食性⑦

耐中性塩水噴霧性

JIS K5600-7-1

35℃、5%aq.

60μm （※1）

6120h（8.5か月）

⑧

暴露防錆性

NEXCO試験法404

沖縄県伊計島

120μm （※2）

未評価（2021年下旬から暴露）※1 塗装系も供試したが、いずれの試験片も一般部変状無しのため本稿では割愛※2 有機Zn 75μm層あり

表4

各種腐食促進試験における耐久時間
耐久時間（※1）
高遮断低α塗料【A】

従来屋外向け塗料【B】

従来没水部向け塗料

倍率
【A/B】
（※2）

① 耐湿性

> 10080h

720ｈ> 10080h> 14.0倍② イオン交換水浸漬（23℃）> 7920h> 7920h> 7920h-③ イオン交換水浸漬（60℃）> 7920h

720ｈ

2160h

> 11.0倍④ 塩水浸漬（23℃）> 7920h

720ｈ> 7920h> 11.0倍⑤ 塩水浸漬（60℃）> 2520h

720ｈ

720ｈ

> 3.5倍⑥ 複合サイクル防食性5040h

2160h

3960h

2.3倍

⑦ 耐中性塩水噴霧性

3600h

720h

1440h

5.0倍

試験種

※1 「＞」は、まだ変状が無く当該耐久時間以上の結果が期待できることを示す。
※2 「－」は、高遮断低α塗料と従来塗料の差が確認されておらず、 現時点では比較不可であることを示す。

－ 38 －

環境遮断性に優れる剥離抑制型塗料の開発

試験片はブラスト処理鋼板（寸法：70×150×

具体的には、著しく腐食した実機鉄骨部材を切t3.2mmまたは150×300×t3.2mm、除錆度：ISOり出したものを試験片素地として用い、従来塗料、Sa2 1/2以上、表面粗さ：Rzjis25μm）を使用

錆浸透性塗料、環境遮断性塗料を組み合わせた各し、各塗料をエアスプレー塗装にて24時間間隔で種塗装仕様の防食性を比較したところ、環境遮断塗装した。最終層塗装完了後、23℃/50%RH環境下性を高めた仕様が特に防食性良好（腐食進展速度にて7日間養生し試験片とした。また、試験片のが遅い）との結果が示されている。さらに、錆面裏面及び周囲は、試験に影響がないよう評価塗料

塗装においては、塗膜の水蒸気透過量と塗膜劣化で塗り包んだ。

速度には正の相関がみられることが報告されてい各種促進試験結果として、高遮断低α塗料及びる（図 2）。

従来屋外向け塗料の耐久時間を表4に示した。こ以上を踏まえると、本稿で扱う高遮断低α塗料

こで耐久時間とは、試験片一般部において塗膜変についても錆面適用時の耐久性が優れるものと考状（錆または膨れ）が認められた試験時間であえられ、試験で確認することとした。

る。なお、試験⑧（屋外暴露防錆性）については、まだ評価結果が得られていないため省いた。

4.2 錆鋼板素地を適用した腐食促進試験

高遮断低α塗料は、遮断性の目標とした従来没本稿で扱う高遮断低α塗料を錆面に塗装した場

水部向け塗料と同等以上、また、従来屋外向け塗合の腐食耐久性を塩水噴霧試験により確認した。

料と比較して非常に優れた耐久性を示した。

試験片素地としては、ブラスト鋼板を 20 か月間にわたって屋外暴露した錆鋼板に対して 4 種ケレ

4. 高遮剥離抑制型塗料の錆面耐久性ン相当処理（錆取りたわしを用いた手ケレン）を4.1 遮断性と塗膜劣化速度の関係適用して素地調整したもの（写真 1 右側）を用い既往の報文6）において、遮断性が異なる種々のた。ケレン後の錆厚は 40μm 程度であった。

塗装仕様（表 5）について、錆面に適用した場合の供試塗料は、弱溶剤形の高遮断低α塗料と従来塗膜劣化速度が検討されている。

変性エポキシ樹脂塗料、また、強溶剤形の高遮断低α塗料と従来エポキシ樹脂塗料の計 4 種とした。

表 5 各検討仕様の水蒸気透過量

塗 装 は 、 弱 溶 剤 形 に つ い て は 60 μ ｍ × 2 回

総膜厚（μm）

水蒸気透過量（g／（㎡・24h））

従来仕様

2001.8819

従来仕様（厚膜）340

1.2251

従来仕様（超厚膜）

4801.1999仕様

環境遮断仕様2201.0483

環境遮断仕様（厚膜）350

0.8336（1day1coat）、強溶剤形については 120μｍ×1 回にて行った。
塗装後、2 週間の常温養生を行い、塩水噴霧試験（JIS K 5600-7-1）に供した。

水蒸気透過率［g/㎡･24hr］
水蒸気透過量

水蒸気透過量測定は JIS Z 0208 に準じて実施

2.5

従来仕様

2.0

従来仕様（厚膜）1.5

従来仕様（超厚膜）
環境遮断仕様1.0

環境遮断仕様（厚膜）0.50.000.005

0.010.015

0.020.0250.03※塗膜劣化速度は、腐食促進試験に供した試験片における膨れ発生面積率の増加速度

塗膜劣化速度※［-］
傾きａ（塗膜劣化速度）［－］

図2

塗膜の水蒸気透過量と劣化速度の関係－ 39 －環境遮断性に優れる剥離抑制型塗料の開発

表6
ケレン前

ケレン後腐食促進試験結果（塩水噴霧 2000h）

高遮断低α塗料
弱溶剤形
強溶剤形

供試塗料

従来（変性）エポキシ塗料
弱溶剤形
強溶剤形

試験片
外観

写真 14 種ケレン錆鋼板

錆膨れ無し
若干有り

腐食促進試験として実施した塩水噴霧試験（試無し無し

顕著
顕著有り有り[参考文献]
1) 清水悠平：耐はく離性を向上させた防食塗料の験時間：2000 時間）の結果を表 6 に示した。

開発, 大日本塗料株式会社 DNT コーティン

高遮断低α塗料は、弱溶剤形は若干の膨れのみ、

グ技報 No.19（2018）

強溶剤形は変状無しであり、比較的良好な状態を保っていた。一方、従来変性エポキシ樹脂塗料については、弱溶剤形、強溶剤形ともに錆・膨れが2) 西森修次：線膨張係数に着目した塗料の今後の展望, （一社）日本鋼構造協会, 第 41 回鉄構塗みられ、特に弱溶剤形塗料の変状が顕著であった。
高遮断低α塗料は、特に錆面用の塗料として有用であることが示唆された。

装技術討論会発表予稿集 (2018)3) 山内健一郎：高遮断性を有する剥離抑制型変性エポキシ樹脂塗料の開発, （一社）日本鋼構造協会, 第 44 回鉄構塗装技術討論会発表予稿集

5. まとめ(2021)

塗膜の線膨張係数に着目した塗料設計により、高遮断剥離抑制型塗料（高遮断低α塗料）を開発

4) NEXCO 試験方法 第 4 編 構造関係試験方法した。高遮断低α塗料の性能評価として、付着性

令和 2 年 7 月, 東日本高速道路(株), 中日本高（耐剥離性）や遮断性を確認したところ、従来屋速道路(株), 西日本高速道路(株) (2020)

外向け塗料と比較して優れた結果を示した。さら5) 関島竜太：NEXCO はく離抑制型変性エポキに、錆板素地を用いた腐食促進試験を行い、高遮シ樹脂塗料下塗 (P-28) ～試験法 443－2020

断低α塗料の優れた錆面耐久性を示唆する結果を塗料の耐はく離性試験方法～, （一財）日本塗得た。

料検査協会, 日塗検ニュース No.142（2021）
6) 東 貴也：錆面塗装に於ける劣化因子の考察お[謝辞］

よび最適な塗装方法の提案, （一社）日本鋼構

高遮断低α塗料は、大日本塗料株式会社殿と当社の共同開発品です。また、本稿 3.は株式会社高速道路総合技術研究所殿との共同研究成果、4.1は三菱ケミカル株式会社殿との共同研究成果です。
関係各位のこれまでの精力的な活動に深く感謝申し上げます。

－ 40 －造協会, 第 41 回鉄構塗装技術討論会発表予稿
集 (2018)