2

DNTコーティング技報 No.13
技術報文­1
送電鉄塔用一液形、1コート仕上げ塗料の開発

送電鉄塔用一液形、1コート仕上げ塗料の開発
Development of One-Component and One Finishing Coatfor the Transmisson Steel Tower

技術開発部門 開発部
技術開発第一グループ
Technical Development Division,
Technology Development Department
Technical Development Group 1

鎌田 由佳

Yuka KAMATA

要 旨
送電鉄塔用塗料には、亜鉛めっきに対する付着性や防食性等の基本的な塗膜性能に加えて、低飛散性が求められる。市場ではＬＣＣ（ライフサイクルコスト）低減を目的に、省工程や耐久性材料へのニーズも高まっている。
筆者らは、耐久性に優れ、かつ1コート仕上げが可能な送電鉄塔用塗料を開発した。
本開発検討において、適切な防錆顔料を選択することにより、基材界面に防錆皮膜を形成し、長期防食性を達成した。作業性に関しては、塗料の弾性率と擬塑性を制御することで、良好な低飛散性と刷毛作業性の両立に至った。

技術開発部門 研究部
研究第一グループ
Technical Development Division,
Research Development Department
Research Group 1

山内 健一郎Kenichiro YAMAUCHI

赤沼 史子

Fumiko AKANUMA

Abstract
For the transmission steel tower paint, lowscattering properties are required in addition tothe basic coating performance such as adhesion
and anticorrosive property to a galvanizedsteel.
In the market, requirement of process-savingand durable materials are increasing for thepurpose of LCC（Life Cycle Cost）reduction.
Now, we developed the transmission steel
tower paint, which has been able to put theﬁnishing one coat of excellent durability.
In this examination, we realized and adapted
for it by selecting anticorrosive pigment and it
forms anti-rust ﬁlm at interface between substrateand coating ﬁlm of long term anticorrosion
property.
Regarding the workability, it led to thecoexistence of low-scattering and good brush
application properties with control elastic
modulus and pseudoplastic properties of thepaint.

DNTコーティング技報 No.13
技術報文­1
送電鉄塔用一液形、1コート仕上げ塗料の開発

1. はじめに送電鉄塔に使用されている亜鉛めっき材は50年の耐久性があるといわれているが、実際は20数年で部分的な腐食が発生するため、10〜15年間隔で、表1に示すような塗り替え塗装が行われている。
写真1からもわかるように、送電鉄塔の塗装は高所作業となるため、作業中に落下・飛散した塗料が下部周辺の家屋・自動車・農作物等を汚染し、被害補償のトラブルを発生する場合がある。
このため送電鉄塔用塗料には、亜鉛めっきに対する付着性や防食性等の基本的な塗膜性能に加えて、低飛散性が要求される。
また、送電鉄塔の塗装においては、十分な素地調整が困難な場合が多く、3〜4種ケレン程度の素地調整でも下地

写真1との良好な付着性を有することが求められる。
近年、市場においてはＬＣＣの低減を目的に、高耐久性材料の適用や塗装工程の短縮（省工程化）等の動きがある。
こうした背景のもと筆者らは、表2に示した目標性能を有する送電鉄塔用一液形、1コート仕上げ塗料を開発した。
本報では、亜鉛めっき面へ塗装した塗膜の耐久性ならびに塗装作業性に関する検討結果を報告する。

表2

表1項

送電鉄塔の塗り替え塗装条件
内目

被塗面

劣化亜鉛めっき
旧塗膜（フタル酸、塩化ゴム系、エポキシ系他）

素地調整

2〜4種ケレン工事によるが、ウエスで汚れを拭き取る程度（4種ケレン）やマジクロン掛け（3種ケレン）
が主流

塗装方法

刷毛（広域部 : 筋違、ボルト周り等の細部 : 目地刷毛）

開発塗料への目標性能
目標性能

簡易性

一液形

塗装工程

省工程

1コート仕上げ

溶剤分類

旧塗膜適性、低臭気

弱溶剤形

1

塗料形態

2
3
4

耐久性

5

作業性

6

歩行性

7

消防法分類

付着性、防食性
耐候性

容塗り替え周期 10 〜15年

機能・期待効果

項 目

送電鉄塔

LCC低減

良好（亜鉛めっき材、鋼材）
経時での変色、減耗量が小さいこと

塗装作業性

作業効率

刷毛塗り作業に支障がないこと

低飛散性

作業効率、高所塗装作業

良好

作業効率

5℃, 16時間後に歩行可能なこと

持込･保管

指定可燃物

3

4

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送電鉄塔用一液形、1コート仕上げ塗料の開発

2.
2.1

実験

供試塗料

開発塗料

2.3.3

: 変性アクリル樹脂系塗料、一液形比較塗料 1 : エポキシ樹脂系塗料、一液形比較塗料 2 : 非低飛散性塗料
2.2

試験板の作製場にて実施した。12ヶ月間暴露した試験板を回収して、白亜化評価（JIS K 5600-8-6）と塗膜の減耗量を計測
シール部との差異を減耗量として算出した。

鋼 材 ）および 亜 鉛めっき鋼 板（めっき平 均 付 着 量=275g/㎡）の表面を#280のエメリー紙にて研磨、さらにキシレンにて洗浄後、塗料を刷毛塗りで乾燥膜厚60μmとなるように塗装した。試験板は、室温にて7日間養生後、以下の試験に供した。

2.3.1

各試験板の屋外暴露試験は、当社の沖縄暴露試験した。断面観察（KEYENCE社製、VH-Z100）
により、寸法150 70 3.2mmの鋼板（一般構造物用圧延2.3

耐候性2.42.4.1

作業性評価
飛散性の模擬評価

実際の環境を模擬した評価（屋外評価）
では、風等の影響を大きく受け、評価毎に条件が変化する。
したがって、開発段階においては評価条件を一定にするために、卓上ディスパーを用いた飛散性の模擬評価を行塗膜の耐久性評価

った。

付着性

卓上ディスパーの羽根に塗料を規定量含ませた後

JIS K 5600-5-7（ISO 4624）に基づき、アドヒージョン法（DeFelsko、PosiTest AT）
により付着性評価を行に、一定速度でディスパーを20秒間回転させて、塗料の飛散量を評価した（写真2）。

った。
2.3.2

防食性

試験板下部にクロスカットを施し、図1に示す条件にて、複合サイクル試験に供した。試験後外観観察を行った後、試験板を十分乾燥させ、JIS K 5600-5-7（ISO4624）に基づき、アドヒージョン法を行った。
また、亜鉛めっき鋼板への付着性効果を実証するため、複合サイクル試験 20サイクル後、試験板のカット部

写真2

周辺の健全部を切り出し、断面切削加工を施した後、Ｓ
ＥＭ−ＥＤＸ（日立ハイテクノロジーズ、SU-70）
を用い、加速電圧5.0KvにてSEM観察、加速電圧15.0Kvにてラインスキャン（収集時間50フレーム）を行った。

2.4.2

飛散性の模擬評価風景

刷毛塗り作業性

筋違刷毛（20号）
を用いて、L字アングル（等辺山形鋼）に試験塗装を行い、刷毛さばき性、たるみ性、仕上がり外観の評価を行った。

［塩水噴霧］
3%人工海水35 2℃,4H

図1［熱風乾燥］
60 2℃,50%RH,
2H

［湿 潤］
50 2℃,95%RH,
2H

複合サイクル試験条件

2.4.3

塗料のレオロジー測定

粘弾性測定装置（Anton Paar社製、MCR301）にて、23℃、ズリ速度0.01〜1000 1/sにおける粘度のずり速度依存性を測定した。
また、23℃、周波数1Hzにて、歪み0.01〜100%の貯蔵弾性率Ｇʼの歪み依存性測定を行った。

DNTコーティング技報 No.13
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2.5

歩行性（硬化乾燥性）評価ことが確認された。
このことから、高度な防錆性と付着性が得られると考えられる。
なお、鋼板についても同様

23℃
（標準）
および5℃（低温）環境下にて、塗料をブに防錆皮膜形成が確認されている。

リキ板に刷毛塗りし、塗装5時間後および、16時間後に沖縄暴露試験後の白亜化および減耗量計測結果を試験板上を歩行して、塗膜の変形状況を観察した。

表4に示す。沖縄暴露6ヶ月後の白亜化評価では、市場実績のある比較塗料1（エポキシ樹脂系、一液形）
は等３． 結果と考察
3.1

級2であり、塗膜表面の白亜化現象（劣化）が認められたのに対し、開発塗料は等級0であり白亜化現象は全く塗膜の耐久性認められなかった。12ヶ月暴露後の塗膜の減耗量を比複合サイクル試験前後の亜鉛めっき鋼板の付着性較すると、比較塗料1が23μmであるのに対して、開発評価結果を表3に、断面のＳＥＭ観察結果を図2に示

塗料は5μmであり明らかに少ない。塗膜の減耗量を耐す。初期および経時において2.0MPa以上の付着強度用年数と仮定した場合、比較塗料1の4倍以上の長期を示したことから、開発塗料は、良好な付着性を有する耐久性が期待できると考えられる。

ことを確認した。
ＳＥＭ観察の結果、基材界面に薄膜が表4形成され、薄膜部に防錆顔料由来成分（元素Aおよび表3複合サイクル試験前後の溶融亜鉛めっき鋼板の付着性

初白亜化評価

外観

期
4.74

Ave.
4.38

減耗量

防錆皮膜の元素成分

12

付 着 強 度［ M P a ］

4.26

カット部からのハツリ幅:1.5㎜

元素A

元素B

ヶ月

200サイクル後

外観

開発塗料

比較塗料1等級 0等級 2等級 3等級 35μm

23μm

6沖縄暴露

付 着 強 度［ M P a ］

4.01

沖縄暴露 ヶ月B）
が検出されたことにより、防錆皮膜が形成されている

沖縄暴露試験後の白亜化および減耗量計測結果

塗膜Zn
防錆皮膜

基材：亜鉛めっき層

図2

複合サイクル試験後の亜鉛めっき鋼材断面図5一般に、塗料の飛散は、落下塗料粒子が自然落下に伴う加速度や空気抵抗、風等の外力を受けて微粒化することに起因し、高さおよび風の程度によって、その飛散距離は大きく変化する。粒子の直径の大小により、落下速度の計算式を適宜選択する必要があるが、標準大気中における粒子径の異なる粒子の飛散距離の計算式は次のように簡略化される。1）
X＝100h・Vw/15 ρs￣￣￣・Dp

X = 飛散距離（m）
h = 高さ（m）
Vw = 風速（m/sec）ρs = 密度（比重）Dp = 飛散粒子径（μm）

上記の計算式から、飛散する塗料の粒子径が小さくなるほど、飛散距離が遠くに及ぶと考えられる。
飛散性の模擬評価結果を表5に示す。
また、表5の結果をもとに計測した飛散塗料の粒径分布を図3に示す。
比較塗料2は飛散粒子数が多く、粒子径も小さいことがわかる。一方、開発塗料は飛散粒子数が少ない。今回実施した模擬試験結果は、飛散に関する一般論に一致している。
表5

1000

100 ● ● ●●●●●●●●● ●●●
10

●

●

●

●

●●
●

比較塗料2

1

1

刷毛塗り時のズリ速度域

●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●●
●

1000

刷毛からの落下･流下

0.1
0.01 0.1

図4

10000

開発塗料

粘度（Pa・s）

作業性

貯蔵弾性率G'（Pa）

3.2

10010

開発塗料

110 100

0.10.001

0.1

101000ひずみ（%）

ズリ速度（1/s）（a）ひずみ依存（b）ズリ速度依存

粘弾性測定装置を用いたレオロジー測定結果

粘弾性測定装置を用いたレオロジー測定結果を図4に示す。開発塗料の粘度挙動は、高い貯蔵弾性率Ｇʼを有しており、刷毛からの塗料の落下や、被塗物からの余剰塗料の流下、落下が抑制されていると推測される。
また、低ズリ速度では高い粘度、高ズリ速度では低い粘度挙動（擬塑性）を示し、塗装時の粘度は低く、塗着後は粘度が高くなり、刷毛からの塗料の落下や塗着余剰塗料の流下・落下が抑えられる、理想的な塗料性状となっていることがわかった。
また、塗装作業性評価の結飛散性の模擬評価結果
開発塗料

比較塗料2少ない多い

果、刷毛さばき性、たるみ性および仕上がり外観、いずれも良好であった（写真3）。

飛散状態

飛散量
150

粒子数

6

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作業性評価風景

弾性（刷毛からの落下に対する抵抗や外力に対する開発塗料

500写真3

比較塗料2100抵抗）と擬塑性をコントロールすることにより、低飛散性と塗装作業性を共に満足する塗料が得られた。

0

図32

46

粒子径（mm）

8

模擬評価により算出した粒径分布図

10DNTコーティング技報 No.13
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表6

歩行可能時間

開発塗料
標準（23℃）

低温（5℃）

3.3

比較塗料15時間

16時間

5時間

16時間

変形

無無

ほとんど無し無

靴跡

ほとんど無し無有

ほとんど無し

写真

変形

無無有

ほとんど無し靴跡

ほとんど無しほとんど無し有有歩行性（硬化乾燥性）

表6に歩行性評価結果を示す。特に乾燥性の厳しい低温環境下（5℃）においても、開発塗料は変形なく、僅かに靴跡が残る程度と、高い乾燥性、歩行性を示した。翌日の補修塗装等も可能となり、作業効率の向上に繋がる。

４． まとめ
耐久性に優れ、一液形で1コート仕上げ可能な送電鉄塔用塗料を開発した。本開発検討において、以下の知見が得られた。
（１）耐久性・適切な防錆顔料を選択することにより、基材界面に防（２）作業性・塗料の貯蔵弾性率Gʼを高く設計することで、塗料の低飛散性を達成した。
・高ズリ速度で低粘度（擬塑性）の設計とすることで、良好な刷毛作業性を有する塗料を得た。

錆皮膜を形成し、この防錆皮膜によって、長期防食性と付着性を達成した。
・変性アクリル樹脂を用いることにより、市場実績のある参考文献

塗料（エポキシ樹脂系）と比較して、白亜化および塗膜

1）
日本防錆技術協会 ： 塗料飛散低減対策指針

減耗量の低減化を達成した。

［シリーズⅠ］，p.1-2, p.76（1974）

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