総合的防食性能向上のための研究開発

総合的防食性能向上のための研究開発
テーマ5 無機ジンク塗料を用いた新システムに関する調査研究
中国塗料株式会社 技術本部部長 宮地幸夫
2009年9月18日

総合的防食性能向上のための研究開発●目的と背景¾IMO「塗装基準」は、WBTにエポキシ樹脂塗料多層塗りで、従来の約１．３倍（250μ→320μ）の塗膜厚を要求。
¾塗装品質が競争力に直結するような規制が導入された状
況下において、塗装関連の工数は大幅に増大する。
¾ 一方、電気防食を利用した無機ジンク塗料の技術開発
は塗装方法等の難易度は高いが、水系化、単膜化(150μ）の可能性があり、造船塗装の防食性向上、VOC対策、安全性、作業環境改善及び工数削減に寄与できると考えられる。

¾無機ジンク系塗料をWBTへ適用する場合の技術的課題の抽出と解決策について検討する。

総合的防食性能向上のための研究開発●研究検討項目①省人化及び代替防食技術に関する調査研究
効果的な防食法、あるいは防食性能の向上のための技術について調査し、省人化に資する塗装システムか検討を行う。
②無機ジンク塗料の塗装施工における課題の検討
塗装現場で起こる施行上の問題点を調査し、ラボでの試験にて検討を行う。
③現用エポキシ樹脂塗料との比較④水系無機ジンク塗料の性能確認
環境への負荷は溶剤系より水系が優位。
⑤模擬ブロックにおける塗装
模擬ブロックにおいて無機ジンク塗料の塗装を行い、現行システムとの比較及び施行面での問題点の確認を行う。

総合的防食性能向上のための研究開発●無機ジンク塗料の種類と防食機構
分類

無機ジンク塗料
水溶性
後硬化型

自己硬化型

アルカリシリケート系

エポキシ塗料
アルコール溶性
自己硬化型

溶剤型
2液反応硬化型

エチルシリケート エポキシ系

溶媒

水

水

アルコール類
有機溶剤

有機溶剤

後処理

硬化液（酸）

不要

不要

不要

乾燥

水の蒸発

水の蒸発

溶剤の蒸発

溶剤の蒸発

硬化反応

酸溶液による中和反応によりアルカリ生成塩析
出

空中の水分とCO2吸収によりアルカリ生成塩
析出

空中から水分ｴﾎﾟｷｼとｱﾐﾝの（湿気）の吸収に 硬化反応
よりｱﾙｺｰﾙ生成→蒸発

電気防食作用シールド効果

防食作用
現状

廃止

僅かに残存

ｹﾐｶﾙﾀﾝｸ用WBTの主流総合的防食性能向上のための研究開発¾塗膜損傷部の防食機能
無機ジンク塗料

従来 有機システム

電気化学的作用で鉄面を保護

酸素濃淡電池により腐食進行

塩類

水酸素

塩類

水

酸素

無機ジンク

錆
鋼材
亜鉛化合物の沈降付着（ｼｰﾙ作用）

鋼材

総合的防食性能向上のための研究開発¾作業性能の比較
水系無機ジンク

溶剤系無機ジンク

エポキシ塗料

アルカリシリケート

エチルシリケート

エポキシ系

標準膜厚/coat７５μ

７５μ

250μ

下地処理

Sa2.5〜Sa3.0

Sa2.5

Sa2.5 or St3

温度

5℃以上

‐5℃以上

5℃以上

塗装中湿度

30~85％

85％以下

85％以下

塗装後湿度

30~85％

50〜95％

85％以下

取り扱い安全性

引火性無し

引火性あり

引火性あり

塗装機

圧送式ｴｱｰｽﾌﾟﾚｰ（エアレス×）専用エアレス通常エアレス

ダスト

ダスト多い

ダスト多い

少ない

厚塗り性

厚塗りでｸﾗｯｸ発生

厚塗りでｸﾗｯｸ発生可能

換気不足でｸﾗｯｸ・タレ不足でｸﾗｯｸ・ﾀﾚ不足でﾀﾚ

総合的防食性能向上のための研究開発¾PSPC Annex-1 判定基準
エポキシシステム

代替システムフクレ00錆

Ri0 （0%）Ri0（0%）

ピンホールの数00

層間剥離強度>3.5MPa
層間破壊60％以上>5MPa
層間破壊60％以上

凝集剥離強度>3.0MPa
凝集破壊40％以上>5MPa
凝集破壊40％以上

カソード防食ﾎﾘﾃﾞｰ
からのｸﾘｰﾌﾟ幅

<8mm

<5mm

スクライブからのｸﾘｰﾌﾟ幅<8mm<8mm

総合的防食性能向上のための研究開発●実施内容
１）無機ジンク塗料の適応性試験（性能確認）①各種下地処理への対応②付着力③耐海水防食性２）ＰＳＰＣルールへの適否
・付着力（凝集力）
３）作業性の確認①ｴｱﾚｽ作業性②タレ性③耐ｸﾗｯｸ性
４）無機ジンク塗料塗装船の調査
・船齢３０年のWBTの調査
５）模擬ブロックでの試験塗装

総合的防食性能向上のための研究開発●無機ジンク塗料の適応性試験結果（まとめ）
溶剤系無機ｼﾞﾝｸ項目
ﾌﾞﾗｽﾄ
PT処理
下地処理適応性
ｲﾝﾀｸﾄｼｮｯﾌﾟ
2.3
ﾌﾞﾗｽﾄ板
6初期
12ｼｮｯﾌﾟ板
6付着性
付着力
2.3（凝集力） 塩水浸漬
ﾌﾞﾗｽﾄ板
6Mpa
(1ヶ月)
122.3
塩水浸漬
ﾌﾞﾗｽﾄ板6(3ヶ月)
12
耐海水防食性
防食性
ﾌﾞﾗｽﾄ板 2.3（塩水浸漬３ヶ月）○△○
１〜３＞５＞５＞５＜１＞３＞５＜１＞５＞５ｴﾁﾙｼﾘｹｰﾄ
HP+HB○□○
１〜３＞５＞５＞３．５＜１＞５＞５＜１＞２ *2＞５○○

ｴﾁﾙｼﾘｹｰﾄ HB

水系無機ｼﾞﾝｸ

ｴﾎﾟｷｼ系

ｱﾙｶﾘｼﾘｹｰﾄ

PSPC対応○▲→△*1□
１〜２．５＞５＞５＞５＜１＞２＞２＜１＞２＞２○○○＞３＞８＞８＞５＞５＞８＞８＞３．５＞８＞８○*2○

HB=ﾊｲﾋﾞﾙﾄﾞ、 HP=ﾎｰﾙﾃﾞｨﾝｸﾞﾌﾟﾗｲﾏｰ
評価：○ ＞ □ ＞ △ ＞ ▲ ＞ ×←良*1：経時で回復の傾向あり。
*2：試験誤差で不良（フクレ）のケースあり。

総合的防食性能向上のための研究開発¾無機ジンク塗料の問題点（まとめ）
水系無機ジンク

溶剤系無機ジンク

アルカリシリケート

エチルシリケート

下地処理適応性・ブラスト＞PT処理（表面粗度が少ないと付着性劣る）→薄膜ﾀｲﾌﾟのｴﾁﾙｼﾘｹｰﾄの先行TUで改善傾向。
・インタクトショップの清浄面へは無処理で対応可能。

付着強度

・PSPC代替ｼｽﾃﾑの付着強度(5Mpa）確保は不可。
・試験鋼板の板厚が厚い（6mm以上）と付着強度がアップする。

耐海水防食性（塩水浸漬40℃ｘ3M）・白さび発生
・没水部は特に問題なし。
・気中/没水境界で塗膜溶解。

・白さび発生・特に問題なし。

塗装作業性

・DFT200μでタレ発生。

・DFT300μでタレ発生。

VOC （ｇ／Ｌ）

０４６２

環境への負荷は溶剤系より水系が優位であり性能向上を行う。

総合的防食性能向上のための研究開発●水系無機ジンク塗料の実船調査(WBT)総合的防食性能向上のための研究開発¾ 実船調査概要：
・ＬＮＧＣ、７５，０００ｃｂｍ、 １９８０年建造 船齢30年
・調査場所：Ｓｐａｉｎ Ｆｅｒｒｏｌ
・調査日： ２００９年８月２０日及び２１日・建造時に水系無機ジンク塗料を採用。
・定期的に補修が行われ、補修後５年以上経過したバラストタンクを調査。
・#３（Ｐ）、#４（Ｐ＆Ｓ）、#６（Ｐ＆Ｓ）、#８（Ｓ）の６タンクを調査。
¾ 調査結果：・ごく一部に発錆が認められるが、非常に良好な状態であり無機ジンク塗料の長期耐久性を確認。
・膜厚測定結果：１３０μｍ〜２２０μｍ
・採取塗膜解析より無機ジンク塗料（水系?）であることを確認。

総合的防食性能向上のための研究開発¾調査結果：デッキ裏

総合的防食性能向上のための研究開発¾調査結果：中段

総合的防食性能向上のための研究開発¾調査結果：下段

総合的防食性能向上のための研究開発¾調査結果：欠陥個所 （ごく僅かであった。）

総合的防食性能向上のための研究開発●水系無機ジンク塗料の性能改良
水系無機ジンク系で性能向上および性能確認を、下記3点の樹脂系統で開発を行った。
･アルカリシリケート系（改）･水系ハイブリッド-1･水系ハイブリッド-2

総合的防食性能向上のための研究開発¾エアースプレー塗装試験結果
樹脂系

アルカリシリケート

水系ハイブリッド-1

水系ハイブリッド-2

パッケージ

2 ﾊﾟｯｸ3 ﾊﾟｯｸ3 ﾊﾟｯｸ

霧化性良好

良好

良好

350μ (D.F.T)> 300μ (D.F.T.)> 300μ (D.F.T.)

800μ (D.F.T.)

250-300μ (D.F.T.)

250-300μ (D.F.T.)

塗料の詰りない

ない

ない

容量ＮＶ（％）

454955

塗料密度（ｇ／ｃｍ３）

2.8

2.6

2.9

VOC（ｇ／Ｌ）

03088

クラック限界(水平面)
タレ限界(垂直面での塗装)

総合的防食性能向上のための研究開発¾水系無機ジンク塗料 試験板写真
アルカリシリケート

水系ﾊｲﾌﾞﾘｯﾄﾞ-1

水系ﾊｲﾌﾞﾘｯﾄﾞ-2

総合的防食性能向上のための研究開発¾使用エアレス
エアレス塗装機：GRACO社製 ３０：１

チップサイズ：419

チップフィルター：60メッシュ

総合的防食性能向上のための研究開発¾エアレス塗装試験結果 1
樹脂系

アルカリシリケート

水系ハイブリッド-1

水系ハイブリッド-2

パッケージ

2 ﾊﾟｯｸ3 ﾊﾟｯｸ3 ﾊﾟｯｸ

塗装霧化性

○△

○△

○△

タレ性

400μ (DFT)

100-125μ (DFT)

400-500μ (DFT)

塗料の沈降性△常時攪拌が必要○○塗料の皮張り

3-4時間 ○

約30分

3-4時間 ○

エアレス洗浄性

△

○

○

臭気○

○△

△

VOC（ｇ／Ｌ）

03088

総合的防食性能向上のための研究開発¾エアレス塗装試験結果 2樹脂系

アルカリシリケート

水系ハイブリッド-1

水系ハイブリッド-2

塗膜外観

ゆず肌

○ （DFT150μ）

ゆず肌、ﾍｱｸﾗｯｸ
DFT100-400μ

○

○

○

耐水ﾗﾋﾞﾝｸﾞ性

○

○ʼ

○

耐MEKﾗﾋﾞﾝｸﾞ性

○

△

△

耐塩水
人口海水浸漬
（1ヵ月）

塗膜の溶解

フクレ、発錆なし

フクレ、発錆なし

初期付着性（碁盤目ｶｯﾄ、ﾅｲﾌ）

総合的防食性能向上のための研究開発●模擬ブロックにおける試験塗装¾模擬ブロック
・日時：2009年9月11日-12日に実施
・場所：IHIアムテック（相生）・大きさ：5.1（長さ）ｘ2.5（縦）ｘ3.0ｍ（横）、 内面：142.7m2・外面:56.5m2
A区画

B区画

総合的防食性能向上のための研究開発

¾塗装仕様
項目＼区画
塗料系
塗料符号

A区画
（内面）

Ｂ 区画
（内面）
水系無機ジンク

試作品A（ｱﾙｶﾘｼﾘｹｰﾄ)

試作品B（ﾊｲﾌﾞﾘｯﾄﾀｲﾌﾟ）

Ｃ 区画（外面）エポキシ系ﾀﾝｸ用

PSPC対応変性エポキシ塗料

一次表面処理ブラストSIS Sa２．５

ショットラインショッププライマー

CERABOND 2000 ( 15μｍ )二次表面処理①ブラスト処理（タイト壁を除く）
・一般部： スイープブラスト（除去率30〜40％）・溶接線・ダメージ部・マーキング： Ｓａ２．５②パワーツール処理（タイト壁）
・PT処理（ＳＴ３）（ﾃﾞｨｽｸｻﾝﾀﾞｰ処理＋ﾊﾟﾜｰﾌﾞﾗｼ処理）

ブラスト処理（同左）

先行ストライプコー
ト①パワーツール処理部（タイト壁）
刷毛でT/U専用のGALBON SP（15μｍ）を穴・コバ・ シーム部など鋼板露出面に先行塗装

なし

本塗装（1stCoat）

試作品A （１５０μ）

試作品B（１５０μ）

NOVA2000 (160μ)

塗装機

圧送式エアースプレー

一般用エアレス（３０：１）

一般用エアレス総合的防食性能向上のための研究開発¾環境・下地処理項目＼区画

A区画

塗料系
塗料符号

Ｂ 区画
水系無機ジンク

試作品A （ｱﾙｶﾘｼﾘｹｰﾄ)

試作品B （ﾊｲﾌﾞﾘｯﾄﾀｲﾌﾟ）

天候(9/11）晴れ／雨

気温(9/11)24℃〜29℃／47%〜54%

鋼板温度

24℃〜27℃

ﾌﾞﾗｽﾄ研掃材

スチールグリット
０ mg/m2

塩分濃度
表面粗さ(Rz)

６ mg/m2
一般部 ：４３〜６０μ
ロンジ裏 ：３０〜３５μ

換気（風速）

噴出し（30cmの距離）：3.4〜3.7m/s
タンク内：0〜0.2m/s

噴出し（30cmの距離）：6.3〜6.4m/s
タンク内：0〜0.2m/s

塗料ホース長１０ｍ

２０ｍ

総合的防食性能向上のための研究開発¾塗装作業性項目＼区画

A区画

塗料系

Ｂ 区画
水系無機ジンク

塗料符号

試作品A （ｱﾙｶﾘｼﾘｹｰﾄ)

塗装機

圧送式エアースプレー（ｴｱﾚｽでガンつまり→切り替え）

一般用エアレス（３０：１）（チップ：４１９）

一次圧

0.25Mpa

0.5Mpa

塗料温度28℃

31℃

塗料粘度（リヨン粘度計）

13 ﾎﾟｲｽﾞ65 ﾎﾟｲｽﾞ試作品B （ﾊｲﾌﾞﾘｯﾄﾀｲﾌﾟ）（高粘度のため水で希釈1.8%）

攪拌性○△〜○

沈殿性×（常時攪拌必要）○

スプレー霧化性○ （エアレスではテール発生）

ややテール気味

タレ性 (WET μ)

400μ ○、500μ △、600μ ×

400μ ○、500μ △、600μ ×

混合性

塗料の詰まりなし

なし

スプレーダスト多い

刷毛塗り性-○

工数（指数）

１００

５０

少ない （床面にダストあり）

総合的防食性能向上のための研究開発¾塗膜状態（1日後）
項目＼区画

A区画

塗料系

水系無機ジンク

塗料符号

乾燥性

試作品A （ｱﾙｶﾘｼﾘｹｰﾄ)

試作品B （ﾊｲﾌﾞﾘｯﾄﾀｲﾌﾟ）

指触0.5〜１時間１〜２時間

半硬化

２〜3時間

4時間

乾燥膜厚（μm)（部位別平均）

塗膜状態
クラック限界（μm）

Ｂ 区画・フラット（底面）： ２６８μ・フラット(側壁）： ２６６μ・フラット（天井）： ２２１μ・フラット（タイト壁） ： ２６８μ・ロンジ裏： １５８μ・フラット（底面）： ３４４μ・フラット(側壁）： ３２１μ・フラット（天井）： ３５８μ・フラット（タイト壁） ： ３３４μ・ロンジ裏： ３７μ*○〜△ （やや柚子肌）○

一般部

300μ ○、400μ △500μ ○

シーム部

150μ ○（200μ以上でクラック発生）○ クラックなし

付着性

未実施

未実施

耐水ラビング性

未実施

未実施

耐溶剤ラビング性

未実施

未実施* ガンの安全装置（バー）が邪魔してロンジ裏が塗りにくかった。

総合的防食性能向上のための研究開発¾下地処理

総合的防食性能向上のための研究開発¾PT処理部の先行ストライプコート

A区画

B区画

総合的防食性能向上のための研究開発¾塗装作業性の確認(Aｰｱﾙｶﾘｼﾘｹｰﾄ)
A区画／圧送エアースプレー

WET 200-250μ総合的防食性能向上のための研究開発¾作業性の確認(B-ﾊｲﾌﾞﾘｯﾄﾞ)
B区画／一般エアレス３０：１（ｼﾘｺﾝﾊﾟｯｷﾝ）

WET 200-250
WET 700μでタレ

総合的防食性能向上のための研究開発¾本塗装（ Aｰｱﾙｶﾘｼﾘｹｰﾄ)

A区画／圧送エアースプレー総合的防食性能向上のための研究開発¾本塗装(B-ﾊｲﾌﾞﾘｯﾄﾞ)

B区画／一般エアレス３０：１（ｼﾘｺﾝﾊﾟｯｷﾝ）

換気は吹き込み総合的防食性能向上のための研究開発¾塗装後(Aｰｱﾙｶﾘｼﾘｹｰﾄ）
A区画／圧送エアースプレー総合的防食性能向上のための研究開発¾塗装後(B-ﾊｲﾌﾞﾘｯﾄﾞ)

B区画／一般エアレス３０：１（ｼﾘｺﾝﾊﾟｯｷﾝ）

総合的防食性能向上のための研究開発●研究開発の成果
・環境対策より水系への移行が必要であり、性能改良により水系無機ジンクシステムのWBTへの適用の可能性は十分ある。 （ハードルは高いが・・・）
・性能改良により、これまでの耐クラック性・タレ性・エアレス作業性などの向上は可能であり、 ただし、VOCは増加の傾向となる。
・ＰＳＰＣルールにある健全ショップ上への適用は可能。 ただし、現時点では溶接線へは何らかの方法で表面粗度をつける必要がある。
・PSPC代替システム規定にある層間剥離強度、 層内破壊強度に対応できないため、規定の変更が必要になる。

●波及効果
・1回塗り仕様による工数低減。
・電気防食作用による防食性の向上。

総合的防食性能向上のための研究開発●今後の課題・既存の水系無機ジンクでは高グレードの下地処理と作業性に問題があるが、性能改良で解決できる可能性が高い（PT処理への適応性）。
・長期防食性の確認。亜鉛の消耗速度・耐用年数・規定膜厚の設定。
・塗装方法の確立、エアレス化による塗装効率の向上
・ＰＳＰＣの代替塗装システムとしての試験
・バラスト水条約に基づく処理剤への適合確認
・補修方法の確立。

総合的防食性能向上のための研究開発

テーマ5 無機ジンク塗料を用いた新システムに関する調査研究

ご清聴ありがとうございました。