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DNTコーティング技報 No.16
報文­1
鉄骨製作時に使用される材料へのさび止め塗料の適用性評価

鉄骨製作時に使用される材料へのさび止め塗料の適用性評価
Applicable Evaluation of Anti-corrosive Paint
to Materials are Used at the Time of Steel Frame
Production
塗料事業部門建築・構造物塗料事業部
構造物塗料テクニカルサポートグループ
Coating Business Division,
Protective & Decorative
Coatings Department,
Protective Coatings
Technical Support Group

楠戸博貴

技術開発部門 研究部
研究第一グループ防食技術チーム
Technical Development Division,
Research Department Research Group 1,
Protective Coatings Technology Team

塗料事業部門建築・構造物塗料事業部
構造物塗料マーケティンググループ
Coating Business Division,
Protective & Decorative
Coatings Department,
Protective Coatings
Marketing Group

Hiroki KUSUDO

桑原幹雄

Mikio KUWAHARA増田 清人

Kiyoto MASUDA

要 旨

Abstract

従来、油性さび止め塗料が使用されていた建築鉄骨

Water-based anticorrosive paint begins to be

分野に水性さび止め塗料が使用され始めており、
そのused for the ﬁeld of building steel frame which

需要は年々増加している。建築鉄骨の製作工場では作

oil based anticorrosive paint was used in

業効率を向上させるため、さび止め塗料の塗装前に鉄conventionally, and the demand increases

骨へ様々な材料が塗布されている場合がある。
これら

year by year. Various materials are used toの材料がさび止め塗料に与える影響についての定量的improve work eﬃciency for the production of

な報告はされていない。

the steel frame which a lot of oil-based anti-本研究では、鉄骨製作時に使用される材料が、水性

corrosive paint are used in. The quantitative

さび止め塗料と油性さび止め塗料の付着性や防食性

report about the inﬂuence that these materialsに与える影響について評価した。
スパッタ付着防止剤

give in anticorrosive paint is not done.

が残存する場合、水性さび止め塗料は油性さび止め塗

In this study, We evaluated the inﬂuence

料と比べて付着性の許容幅が狭い。一方で、超音波探that materials used at the time of steel frame

傷検査用接触媒質が残存する場合では､水性さび止め

production gave adhesion and anticorrosive

塗料の方が付着性の許容幅が広い。
また、発錆促進剤

property of the water-based anticorrosiveによるさびが残存する上にさび止め塗料を塗装すると､

paint and oil-based anticorrosive paint. When

塗膜性能の低下を引き起こす。
これらは、各材料に対す

sputtering abhesive remains, as for the water -る塗料の濡れ性や相溶性によるものであることを検証

based anticorrosive paint, the permission

し､その結果を報告する。

width that is more adherent than oil-based
anticorrosive paint is narrow. On the otherhand, adherent permission width is wider
water-based anticorrosive paint when acouplant for examinations of supersonic wave

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鉄骨製作時に使用される材料へのさび止め塗料の適用性評価

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sounding out wound remains. In addition, Weがある（図1）。

cause a drop of the coating performance when

「建築工事標準仕様書・同解説JASS-18 塗装工事」

rust by rust accelerator remains and paints

では、鉄鋼面の素地調整として「溶接のスパッタ、溶接・

anticorrosive paint. We report the result that

溶断のスラグおよび鍛造やリベット継ぎなどの箇所にinspected that these depend on wet character-

付着した不純物は、動力工具や手工具で十分に除去

istics and compatibility of the paint for eachする」とある。
しかし、さび止め塗料を塗装する前に、こ

material.

れらの塗布材料を除去するための素地調整を施したとしても完全に取り除くことは困難であり、塗布面にはいくらかの量が残存した状態となる。
このような状態を考慮し、各塗布材料メーカーはさび止め塗料を塗り重ね１. はじめにることが可能な製品をラインナップしている。
ただし、
こ
れらの製品は従来主流であった油性さび止め塗料を近年、環境保全や健康安全、施工現場の安全性確対象としており、水性さび止め塗料の適用性は未確認保などを目的として、水性さび止め塗料が使用され始めなものが多い。今後、水性さび止め塗料が普及していくており、その需要は年々増加している。
当社では、2013

うえで、これらの材料に対する適用性を把握する必要が年に水性さび止め塗料「水性グリーンボーセイ速乾」をある。本報では、鉄骨製作時に使用される材料を溶接上市、本塗料は2014年にはJIS K 5674：2008「鉛・ク部材に塗布し、水性さび止め塗料の適用性を油性さびロムフリーさび止めペイント 2種」の規格を取得した。

止め塗料とともに評価した。
また、試験片を用いて残存従来、油性さび止め塗料が多く使用される建築鉄骨量の影響と水性さび止め塗料と油性さび止め塗料のの製作時には、図1のようにさび止め塗料の塗装前に相違点の原因を解析した。

様々な材料が塗布されることがある。代表的なものとして、スパッタ付着防止剤や超音波探傷検査用接触媒質（以下、接触媒質と記す）、発錆促進剤などがある。
ス2.

パッタ付着防止剤は、溶接時に発生するスパッタの除去を容易にするために塗布される。接触媒質は、溶接実験箇所の内部欠陥を検査する超音波探傷検査を効率良2.1

く行うため使用される。発錆促進剤は、高力ボルト摩擦試験概要の一覧を表1に示す。施工現場の状況を確接合部のすべり摩擦係数確保のため、使用される場合
適用箇所

適用部

溶接部

スパッタ付着防止剤
接触媒質

溶接部

高力ボルト接合部
発錆促進剤

図1

塗布材料

効果

溶接時にスパッタスパッタが付着しても、付着防止剤除去が容易となる
超音波探傷
検査用
接触媒質

超音波探傷検査の効率向上

・摩擦接合部の高力ボルトすべり係数確保
発錆促進剤
接合部
・表面粗さの付与

鉄骨製作時に使用される材料

試験一覧

認するために溶接部材で評価した。
さらに、残存量の影響を定量的に確認するため試験片での評価を行った。
表1試験一覧

試験目的

評価部材

施工現場の状況確認

溶接部材

塗布材料
スパッタ付着防止剤
接触媒質
スパッタ付着防止剤

残存量の影響確認

試験片

接触媒質
発錆促進剤

4

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2.2

供試材料

2.4

試験に使用した塗料と塗布材料を表2と表3に示す。
表2

品質規格

水性さび止め塗料 水性グリーンボーセイ速乾 JIS K 5674 2種
JIS K 5674 1種

油性さび止め塗料 グリーンボーセイ速乾

表3

供試塗布材料乾燥膜厚35㎛を目標としてエアスプレーを用いて行った。
2.5

養生環境

溶接部材を用いた付着性試験は、降雨の当たらない塗布材料

主成分

スパッタ付着防止剤

二酸化チタンや炭酸カルシウムなどの無機化合物

接触媒質

グリセリン

発錆促進剤

無機酸

2.3

水性さび止め塗料は水道水にて、油性さび止め塗料は塗料用シンナーにて、それぞれ5%希釈した。塗装は

供試塗料
製品名

塗料種別

塗装方法

半屋外の塗装ヤードにて養生した。
また、試験片を用いた各種試験は23℃、50%RHの環境にて養生した。
2.6

付着性評価

各塗料の乾燥塗膜に対して、JIS K 5600-5-6に準じ供試部材

溶接部材の形状を図2、3に示す。残存量の影響を確認するための試験片は、耐水研磨紙P280を用いて研磨による調整を行ったJIS G 3141 冷間圧延鋼板を用いた。

じて分類した。
2.7

溶接部材を用いた付着性評価

実施工に使用される部材での評価を行うため、溶接300

ダイアフラムPL-19（SS400）てカット2㎜間隔25マスにて試験を実施し、同規格に準加工した一般構造用圧延鋼材SS400の箱形鋼とH形

開先角度35度・G7
ロボット溶接鋼を供試部材として、隅肉溶接部とその周辺に、スパッタ付着防止剤または接触媒質を塗布した。
その後、スパッタ付着防止剤は手工具処理、または水洗により除去し、接触媒質はウエスでの乾拭き、または水洗により除去した。素地調整を施した供試部材に、さび止め塗料

19286

7

図2338

箱形鋼の形状197をエアレススプレーで塗装した。塗装7日後に図4に示す箇所についてクロスカットを施し、セロハンテープにより付着性を評価した。

300
H-248＊124＊5＊8（SS400）

溶接ビード

付着性評価部位

7PL-9（SS400）

図3150

H形鋼の形状150

図4

溶接部付着性評価部位

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2.85

３．結果と解析

試験片を用いた付着性評価

2.8.1 スパッタ付着防止剤の影響確認方法
試験片にスパッタ付着防止剤を現場での塗布量を3.1想定した24g/㎡、素地調整を施した後の残存量を想定した7g/㎡、3g/㎡の3水準で塗布した。
スパッタ付着防止剤を塗布した後に、さび止め塗料を塗装し3日後、7日後に付着性を評価した。
2.8.2

隅肉溶接部に対する付着性評価結果を表4に示す。
溶接のままで素地調整を施さない場合には、さび止め塗料の種類に関係なく十分な付着性が確保された。水性さび止め塗料では、スパッタ付着防止剤を塗布して接触媒質の影響確認方法

手工具で処理した場合には、付着性が不十分であっ試験片に接触媒質を現場での塗布量を想定した28g/㎡、素地調整を施した後の残存量を想定した10g/㎡、4g/㎡の3水準で塗布した。接触媒質を塗布した後に、さび止め塗料を塗装し3日後、7日後に付着性を評価した。

た。油性さび止め塗料においても、接触媒質を塗布して乾拭きした場合には付着性が不十分であった。以上の結果より、水性さび止め塗料は油性さび止め塗料と比べて接触媒質への付着性の許容幅は広いが、スパッタ付着防止剤への許容幅は狭いことがわかった。
表4

発錆促進剤の影響確認方法

試験片にpH2〜3程度の発錆促進剤を80g/㎡で塗供試体

2.9

溶接部材を用いた付着性評価結果

布した後に、7日間乾燥させて鋼板表面を発錆させた。
スクサンダーによる動力工具処理にて素地調整を施し箱形鋼発錆した供試部材を、不織布による手工具処理とディ

隅肉溶接部に対する付着性評価結果

表面状態

素地調整

備考

○

乾拭き

接触媒質残存○

水洗※1と同様の状態○

無処理

接触媒質塗布接触媒質塗布スパッタ付着防止剤塗布 手工具処理 スパッタ付着防止剤残存した。素地調整後の表面状態を図5に示す。
また、同方スパッタ付着防止剤塗布 水洗評価した。
素地調整

無処理

H形鋼

ルDにて、36サイクルの腐食性試験に供し、防食性を水性 油性

防錆油付着※1

溶接のままた後に、さび止め塗料を塗装し7日後に付着性を評価法にて作製した試験板をJIS K 5600 -7-9のサイク付着性

ディスクサンダー

○
○

○

○

○

溶接のまま無処理

防錆油付着※2

接触媒質塗布乾拭き

接触媒質残存○

接触媒質塗布水洗※2と同様の状態○

スパッタ付着防止剤塗布 水洗○※1と同様の状態※2と同様の状態○○

スパッタ付着防止剤塗布 手工具処理 スパッタ付着防止剤残存

不織布研磨

○

○

○

3.2 スパッタ付着防止剤の残存量の影響
3.2.1 スパッタ付着防止剤上の付着性評価
表面状態

スパッタ付着防止剤上にさび止め塗料を塗装した際の付着性の評価結果を表５に示す。水性さび止め塗料
では、スパッタ付着防止剤の塗布量や乾燥時間が付着性に影響を及ぼした。
スパッタ付着防止剤の塗布量が7g/㎡以下の場合には、安定した付着性を示している。
スパッタ付着防止剤の塗布量が24ｇ/㎡の場合には、

図5発錆した試験片への素地調整後の表面状態

塗装3日後では付着性が不十分であるが、7日後には図6に示すように付着性を確保している。一方、油性さび止め塗料では、スパッタ付着防止剤の塗布量が24ｇ/

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報文­1
鉄骨製作時に使用される材料へのさび止め塗料の適用性評価㎡であっても、図7に示す通り十分な付着性を確保している。

水性さび止め塗料評価結果

油性さび止め塗料評価結果

表5 スパッタ付着防止剤上の付着性評価結果
塗料

水性さび止め塗料

油性さび止め塗料

スパッタ付着防止剤
塗布量
（g/㎡）

塗装3日後
付着性分類

塗装7日後
付着性分類

30070024513007002400

スパッタ付着防止剤

図8 スパッタ付着防止剤が残存する隅肉溶接部に対する付着性

水性さび止め塗料

図6

水性さび止め塗料
塗装7日後付着性評価結果

図7

油性さび止め塗料

油性さび止め塗料
塗装7日後付着性評価結果

3.2.2 スパッタ付着防止剤の付着性への影響
水性さび止め塗料と油性さび止め塗料で、スパッタ付着防止剤に対する適用性が異なる原因究明を試みた。
図8に示す付着性評価後の塗膜片を観察した。水性さび止め塗料の塗膜裏面にはスパッタ付着防止剤が確認できる。
つまり、水性さび止め塗料とスパッタ付着防止剤が馴染んでおらず 塗料が部材へ達していない防止剤が馴染んでおらず、

図9 スパッタ付着防止剤へのさび止め塗料の滴下3.3

接触媒質の残存量の影響ことがわかる。一方、油性さび止め塗料では、塗料成分3.3.1がスパッタ付着防止剤に浸透し、鋼材素地に達して付接触媒質上にさび止め塗料を塗装した際の付着性着性を確保すると考えられる。
スパッタ付着防止剤上にの評価結果を表6に示す。水性さび止め塗料は、接触媒

水性さび止め塗料と油性さび止め塗料を滴下すると、質の塗布量が増加しても塗装後の時間が経過すれば、図9に示す状態となる。水性さび止め塗料の接触角を十分な付着性を示している。接触媒質の塗布量を28ｇ算出すると59.5 であった。一方、油性さび止め塗料は/㎡とした場合の塗装7日後における塗膜の付着状態を42.3 であり、水性さび止め塗料よりもスパッタ付着防図10に示す。一方、油性さび止め塗料は、接触媒質の止剤に対して濡れやすいことがわかる。
したがって、スパ塗布量が増えると、塗装7日後においても図11に示すよッタ付着防止剤への濡れ性や浸透性が、さび止め塗料

うに付着性を十分に確保することが困難である。の付着性へ影響したと考えられる。

接触媒質上の付着性評価

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表6

接触媒質上の付着性評価結果
接触媒質
塗装3日後塗布量（g/㎡） 付着性分類

塗料

水性さび止め塗料

油性さび止め塗料

水性さび止め塗料評価結果

7

油性さび止め塗料評価結果

塗装7日後
付着性分類

4101010282040010002833

接触媒質付着図123.3.2

図11

油性さび止め塗料
塗装7日後付着性
評価結果

接触媒質の付着性への影響

ミネラルスピリット 接触媒質

水性さび止め塗料
塗装7日後付着性
評価結果

接触媒質と水が相溶

図10

接触媒質が残存する隅肉溶接部に対する付着性

水性さび止め塗料と油性さび止め塗料で、接触媒質に対する適用性が異なる原因究明を試みた。
図12に示す付着性評価後の塗膜片を観察した。
油性
さび止め塗料の塗膜はく離面と部材に接触媒質が付着していることを確認した。
水性さび止め塗料の溶媒である水と、油性さび止め塗料の溶媒であるミネラルスピリット

図133.4

水、ミネラルスピリットと接触媒質の混合
発錆促進剤の残存量の影響

を接触媒質と混合すると図13に示す状態となる。
接触媒3.4.1

質は水と相溶し、ミネラルスピリットとは相溶しない。
つま

発錆促進剤を塗布し、表面が発錆している鋼材にさり、水性さび止め塗料は接触媒質と相溶し部材へ達することで付着性を示すが、油性さび止め塗料は十分に相溶していないため、塗膜と鋼材表面の界面に接触媒質が滞留して付着阻害因子となり、はく離が生じたと考えられる。
水性さび止め塗料では付着性を確保したものの、接触媒質の過剰な残存は乾燥遅延、塗膜性能の低下を引き起こすため、従来通りの除去が必要である。

発錆促進剤塗布面の付着性と防食性評価

び止め塗料を塗装した際の付着性と防食性の評価結果を図14に示す。油性さび止め塗料は、発錆促進剤によるさびが残存していても十分な付着性を確保している。一方、水性さび止め塗料は、素地調整を施すことで安定した付着性を示しているが、素地調整を施していない場合は、点線に示すさびの凝集破壊による塗膜のはがれが認められた。
また、発錆促進剤が塗布された試験片の防食性を評価した結果、さび止め塗料の種類に関係なく発錆することを確認した。

8

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鉄骨製作時に使用される材料へのさび止め塗料の適用性評価

素地調整

無処理

不織布研磨

ディスクサンダー

水性さび止め塗料
付着性評価結果
油性さび止め塗料

防食性評価結果

水性さび止め塗料

油性さび止め塗料

図14
3.4.2

発錆促進剤上の評価結果

発錆促進剤の影響

水性さび止め塗料と油性さび止め塗料で、発錆促進剤による発錆鋼材面に対する適用性が異なる原因究明を試みた。

ちにふき取る必要があり、発錆した場合にはさびを除去する必要がある。
溶媒

水性さび止め塗料の溶媒である水と、油性さび止め接触角θ（）

写真

塗料の溶媒であるミネラルスピリットの発錆鋼材面に対する接触角測定結果を図15に示す。
水は接触角が21.7であるのに対して、ミネラルスピリットの接触角は0 であ水

21.7ミネラルスピリット

0る。
溶媒がさび面に濡れやすい油性さび止め塗料は、さび層中に浸透して、鋼材素地に塗料が達することで付着性が確保される。
濡れ性の劣る水性さび止め塗料は、さび層中への浸透も劣り、付着性が劣る結果となったと考えられる。
したがって、
高力ボルト接合部に対して発錆促進剤を塗布する際には、必要箇所に必要最小限の塗布量とすることが、耐久性上重要である。
また、さび止め塗料を塗装する面に発錆促進剤が付着した場合には、
直図15

発錆鋼材面に対する接触角DNTコーティング技報 No.16
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鉄骨製作時に使用される材料へのさび止め塗料の適用性評価

5. まとめ謝辞

今回検討した、鉄骨製作時に塗布される材料が水性

本実験の監修をしていただいた、ものつくり大学の近さび止め塗料の付着性や防食性に与える影響を以下

藤名誉教授と本実験にご協力いただいた、（株）
ムラヤにまとめる。

マの村山社長、早坂技師長に感謝の意を表します。

1）
スパッタ付着防止剤が残存した鋼材面に水性さび止め塗料を塗装した場合、塗布面への塗料の参考文献

浸透性が低いことにより付着性が低下する。残存量の許容幅が油性さび止め塗料と比べて狭いため、入念な素地調整が重要となる。
2）接触媒質が残存した鋼材面に水性さび止め塗料を塗装した場合、水と接触媒質の相溶性により油性さび止め塗料よりも残存量の許容幅はある。
ただし、接触媒質の残存はさび止め塗料の乾燥遅延、塗膜性能の低下の原因となるため、従来通りの除去が必要である。
3）発錆促進剤により多量に発錆した鋼材面に水性さび止め塗料を塗装した場合、油性さび止め塗料と同様に塗膜性能の低下を早期に引き起こす。

6.

今後の展開

今回の評価により、水性さび止め塗料と油性さび止め塗料では、塗布材料の種類によって適用性が異なることがわかった。
それぞれの材料の特性を十分に理解し、使用することが重要である。鉄骨製造工場においては塗装前の素地調整の軽減が求められているため、さらに適用幅の広い水性さび止め塗料の開発を進めたいと考えている。

1）桑原幹雄,近藤照夫：日本建築仕上学会2013年度
大会学術研究発表論文集 P209-212（2013）2）増田清人,近藤照夫,桑原幹雄：日本建築仕上学会
2014年度大会学術研究発表論文集
P167-170（2014）9