技術解説−2
タールエポキシ樹脂塗料に代わる環境に優しい厚膜形変性エポキシ樹脂塗料の防食性評価

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タールエポキシ樹脂塗料に代わる環境に優しい
厚膜形変性エポキシ樹脂塗料の防食性評価
一般塗料部門構造物塗料事業部

The Evaluation of Anti-Corrosive
Properties for Ecologically Friendly Low
Solvent and High Build Type Modified
Epoxy Resin Coating
Replace to Tar Epoxy
Resin Coating

General Coating Division
Protective Coating Dept.

技術開発部門 開発部

Technical Development Division
Technology Development Dept.

鎌田 由佳

Yuka KAMATA

1.

はじめに里隆幸

Takayuki SATO

田辺 知浩

Tomohiro TANABE

小さい等の優れた物理特性を有する塗料である。一方
で、コールタールは特定化学物質であることや、耐候性

橋梁や船舶、海洋構造物等は、厳しい腐食環境下に曝されることが多く、重防食塗装が要求される被塗物では、防食性および経済性に優れるタールエポキシ樹脂塗料が永年に渡って使用されてきた。
しかし、タールエポキシ樹脂塗料に使用されているタール成分が特定化学物質であることから、昨今では使用が制限され、変性エポキシ樹脂塗料への代替が進んでいる。また、塗装工程数が少ない厚膜形変性エポキシ樹脂塗料は、環が悪く、色相が限定される（黒・茶等）という欠点がある。
2.2 変性エポキシ樹脂塗料
変性エポキシ樹脂塗料は、エポキシ樹脂を変性樹脂（石油系・石炭系樹脂）で変性することにより、防食性を高めた塗料である。変性樹脂自体に防食性はないが、エポキシ樹脂を適切な比率で変性することにより、「内部応力の緩和」、「透水抑制効果を高める」、および「さび層への浸透性を高める」ことが知られている1-2）。

境負荷低減の視点から益々需要が高まっている。
本報では、タールエポキシ樹脂塗料の代替を目的として厚膜形変性エポキシ樹脂塗料について各種防食性評価を実施した概要を報告する。

2． タールエポキシ樹脂塗料と変性エポキシ樹脂塗料について

3． 厚膜形変性エポキシ樹脂塗料の耐久性について
3.1

評価塗料

試験に用いた厚膜形変性エポキシ樹脂塗料（以下、標準形をMEA、速乾形をMEIと略記する）とタールエポキ

タールエポキシ樹脂塗料と変性エポキシ樹脂塗料の一般的な特徴を以下に示す。

シ樹脂塗料（以下、TEと略記する）の組成および性状を表1に示す。表1に示すように、厚膜形変性エポキシ樹

2.1 タールエポキシ樹脂塗料

脂塗料は、塗装作業性・厚塗り性に優れ、歩留りも高く、タールエポキシ樹脂塗料は、エポキシ樹脂をコールタVOC（Volatile Organic Compounds：揮発性有機化合物）ールで変性することにより、優れた防食性と一般的なエが低減できるという特徴がある。また、
同速乾形は、0〜ポキシ樹脂塗料に比べ、水蒸気透過率や内部応力が5℃の低温環境下においても優れた硬化性を有する。

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タールエポキシ樹脂塗料に代わる環境に優しい厚膜形変性エポキシ樹脂塗料の防食性評価

表1 塗料組成および性状厚膜形変性エポキシ樹脂塗料

塗料系

標準形
略称

主 剤
組成［%］

タールエポキシ
樹脂塗料
TEMEA

MEI

変性エポキシ樹脂ワニス

38.2

40.5

−

タールエポキシ樹脂ワニス

−

−

59.0

着色・体質顔料

46.3

46.0

25.5

添加剤

3.5

3.5

1.5

溶剤

−

−

4.0

変性脂肪族ポリアミンワニス

12.0

−

−

イソシアネート樹脂ワニス

−

10.0

−

ポリアミド樹脂ワニス

−

−

10.0

2.9

2.9

3.0

塗装方法

刷毛・エアレス

刷毛・エアレス

刷毛・エアレス

標準膜厚

250

250

300

歩留り
（Dry/Wet）
［%］

80

80

60

加熱残分［%］

80

80

73

VOC［ /L］

261

261

343

硬化剤

塗料粘度［Pa･s］

性状

速乾形

可使時間［H（20℃／10℃／5℃）］
乾燥時間

4／7／8

1／3／4

6／8／−

指触［H（20℃／10℃／5℃）］

2／2.5／3

1／1.5／2

0.7／1／−

半硬化［H（20℃／10℃／5℃）］

15／24／48

7／16／20

18／30／−

3.2 試験方法と試験片の作製
防食性評価として、耐衝撃性試験、水蒸気透過率測

表2に示す。全ての試験について、
表2に示した基材に定、耐塩水噴霧試験、耐陰極はく離試験、付着性試験、乾燥膜厚が350μmとなるようにエアースプレー塗装（175

温度勾配試験、電気化学測定を実施した。試験方法をμm×2層）をし、塗膜を十分乾燥させた後、試験に供した。

表2 試験方法
試験

評価性能

対象部位

方法

試験基材
1

耐衝撃性試験

物理的性能

干満帯以上

ASTM G 14（ガードナー式）に準拠
塗膜に割れが生じる最大衝撃値

SIS Sa2 /2 サンドブラスト処理鋼材
3.2×70×150mm

水蒸気透過性

防食性全般ASTM E 96 に準拠

100×100mm単離膜
高密度ポリエチレン板上に塗料を塗布

耐塩水噴霧試験

防食性

全般

JIS K 5600-7-1 に準拠
期間 : 8700時間

SIS Sa21/2 サンドブラスト処理鋼材
3.2×70×150mm
試験片下部に対角線上交差傷（クロスカット）

耐陰極はく離試験

耐陰極はく離性

海水／没水

NACE TM 0104 Sec.7に準拠
電解質 : 23℃、人工海水
印加電圧 : ‐0.95V vs sat. A /A Cl
期間 : 12週間

SIS Sa21/2 サンドブラスト処理鋼材
3.2×75×150mm
Holiday: 3mm（両面）

付着性試験

物理的性能

全般

ISO 4624に準拠

SIS Sa21/2 サンドブラスト処理鋼材
3.2×70×150mm

温度勾配試験

防食性

全般

50℃
（評価面）/20℃（裏面）水道水
期間 : ふくれ発生まで
ふくれ判定: ASTM D 714

SIS Sa21/2 サンドブラスト処理鋼材
3.2×70×150mm

電気化学測定防食性

全般

カレントインタラプタ法
3% NaClaq. セル内径135mm 23℃

SIS Sa21/2 サンドブラスト処理鋼材
4.5×200×200mm

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3.3.2 水蒸気透過率測定

3.3 結果および考察

図2に塗膜の水蒸気透過率を示す 。MEAおよび3.3.1 耐衝撃性試験
図1に耐衝撃性試験の結果を示す。この結果より、
MEAおよび MEI は、TEの2倍以上の高い値を示してMEIは、TEの半分以下の低い水蒸気透過量を示しており、厚膜形変性エポキシ樹脂塗膜は、基材への水分子の浸透量が少なく、優れた耐水性を有するタールエ

おり、
厚膜形変性エポキシ樹脂塗料はタールエポキシ樹

ポキシ樹脂塗膜と同等以上の耐水性を有している可能

脂塗料と比較して素材との良好な付着性および、可とう性を有することがわかる。このことから、海洋環境等で、性が確認された。

流木等の漂流物の衝突がある場合でも、高い耐久性が期待できる。
0.80.6150.50.59.2
100.4
0.150.20MEA

図1MEI
塗装系

5.3MEAMEI
塗装系

50TE

塗膜の耐衝撃性

図2MEA
8700時間5.2

塗膜の水蒸気透過率（100μm換算値）

MEI
ハツリ後

8700時間TETE
ハツリ後8700時間ハツリ後

外観

さび幅 ［mm］
ハツリ幅［mm］

1.63.2

1.94.1

図31.13.1

耐塩水噴霧試験結果

3.3.3 耐塩水噴霧試験

3.3.4 陰極はく離試験

塩水噴霧試験8700時間後の試験結果を図3に示す。

ASTM G8（ パイプライン塗装の陰極はく離に関する

MEAおよびMEI、TEいずれも一般部には錆およびふく標準試験方法 ）条件より、一部条件を変更（ 電解質、れの発生が全く認められなかった。また、カット部から発印 加 電 圧 ）した 米 国 腐 食 防 食 協 会（ N a t i o n a l

生した赤さびの量およびハツリ幅から、MEA、MEIは防Association of Corrosion Engineers; NACE）の標

食性に関する高い評価実績を持つTEと同等の防食性準試験方法に基づき試験を行った3）。

を有することが確認された。

耐陰極はく離試験結果を図4に示す。3ヶ月間の試験26

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後、意図的人工欠損（ホリディ）からのはく離幅を求めた直後の付着強度は試験前から大きく変化ないが、破壊結果、いずれの系においても、はく離値は2-3㎜以下と合形態が試験前では完全凝集破壊であったのに対し、ふ格判定基準値（7㎜未満）より小さく、塗膜と鋼材との付くれ発生後では一部が接着破壊に移行し、基材-塗膜着力が維持されており、良好な耐陰極はく離性を示した。

間の付着耐久性がふくれの発生後に低下する傾向がこのことから、厚膜形変性エポキシ樹脂塗料は、電気防認められた。図6の結果より、付着性試験の実施日が塗食が施される海洋構造物の没水部や、船舶のバラスト料毎によって異なるため、付着耐久性に関する相対的ウォータータンク等に適応可能であることを確認した。

比較はできないが、MEAとTEにおいては、ふくれ発生MEAMEI後の付着強度には変化がないものの付着耐久性は低TE下していること、MEIとTEではふくれ発生時間がMEIの方が長期であることから、MEAおよびMEIは、TEと外観同等以上の耐水性を有することが確認された。

陰極はく離値［mm］

2.10.3

高温側0.2鋼材

低温側

図4 陰極はく離試験結果①

水③3.3.5 温度勾配試験
温度勾配試験は、試験片の両面に温度差を設け、生じる水の浸透圧の差により塗膜中（高温側）への水の②浸入を促進する試験であり、塗膜の耐水性および基材との付着性が防食性の支配因子として働く促進性の高塗膜い試験である。同試験におけるふくれ発生過程を図5に①塗膜中への水の拡散：→塗膜／基材界面の付着力の低下②熱の拡散：→高温側の塗膜／基材界面への水の透過が促進される③ふくれ発生：付着力の低下した界面にてふくれ発生示す。
50℃/20℃温度勾配試験の結果を図6に示す。ふくれ発生時間は、
MEA≒TE＜MEIであった。ふくれ発生

図5

MEA

温度勾配試験におけるふくれ発生過程

MEI

TE

試験前

ふくれ発生後

試験前

ふくれ発生後

試験前

ふくれ発生後付着力［MPa］

4.4

4.4

2.7

1.5

2.6

3.1

破壊形態［%］（接着界面/凝集）

0／100

12／88

0／100

100／00／100

24／76

ふくれ発生時間［days］

−

7−

14−

8

ふくれ判定−

4M−

4F−

4F

外観

図6

温度勾配試験の結果

273.3.6 電気化学的測定

4． おわりに電気化学測定として、カレントインタラプタ法を用いた。
同法は、塗装試験片に微少電流を印加し、印加終了後の電位減衰から塗膜成分の抵抗値／容量値と分極成分の抵抗値／容量値を算出する方法である4）-6）。
同法により測定した分極抵抗の経時変化を図7に示す。
3%塩水常時浸漬で17000時間以上経過しても、MEA、MEI、TEの分極抵抗値は、1010Ω･c㎡以上の高抵抗値を示し、ほぼ初期値を維持していたことから、塗膜下に腐食は発生しておらず、良好な防食性を維持しているといえる。

価した結果、没水環境で永年にわたり多数の実績のあるタールエポキシ樹脂塗料と同等以上の防食性能を有することが確認でき、防食性能においても、タールエポキシ樹脂塗料を代替え可能であることが示された。
厚膜形変性エポキシ樹脂塗料は、特定化学物質であるタール成分を含まないことに加えVOC値が低く省工程化が可能であることから、タールエポキシ樹脂塗料に代わり益々需要が高まるものと期待される。
なお、本報で紹介した厚膜形変性エポキシ樹脂塗料

14
分極抵抗（Rp; log［Ω・c㎡］）

厚膜形変性エポキシ樹脂塗料の各種の防食性を評

は、2009年10月より販売を開始している。

1312115． 謝辞

10MEAMEI
TE

980

5000

10000

15000

20000

時間［h］

図725000

本評価実施にあたり、塗料のご提供から各評価に対する適切なアドバイス等、多大なご協力を頂きました日塗化学（株）の佐々木様にこの場を借りて謝意を表します。

分極抵抗(Rp)の経時変化
参考文献
1）千葉勉、
柳井短典：塗料と塗装，No. 565，p35-40（ 1997 ）2）山本義成、
吉田睦、
小林一雅：防錆管理，Vol. 48，Vol.4（ 2004 ）3）田辺知浩、小川修、永井昌憲：
DNTコーティング技報 No.7, p7-13（ 2007 ）4）関根功、湯浅真、
田中和也、塘健夫、
小泉文人、織田信貞、
田邉弘往、
永井昌憲：色材，Vol. 67，No.7，424-430（ 1994 ）5）田邉弘往：表面技術、Vol. 45，1009-1014（ 1994）
6）永井昌憲：第99回腐食防食シンポジウム資料，
23-26（ 1994 ）