2

技術報文−1
物理的素地調整法に代わる塗布形素地調整軽減剤「サビシャット」について物理的素地調整法に代わる塗布形素地調整軽減剤「サビシャット」についてApplication-type Surface Preparation
Agent which Replaces the PhysicalSurface Preparation Method
一般塗料部

構造物塗料グループ

General Coating Dept. Heavy Duty Coating Group
Anticorrosive paint division

里隆幸

Takayuki SATO

要旨

岩見勉

Tsutomu IWAMI山崎曜

Akira YAMAZAKI

1. はじめに従来の物理的な素地調整法を必要としない、あるい

高度経済成長期以降の大規模な社会資本拡充のは軽減可能な塗布形素地調整軽減剤を開発した。この時代は終焉し、今世紀はいよいよ維持管理の時代を迎塗布形素地調整軽減剤は清掃ケレン程度の簡便な前える。これにより、維持管理コストの削減並びにその行為処理の後に塗布するだけで、従来のISO St - 3ケレンをを行う際の環境負荷の抑制が極めて重要な課題となっ施した場合と同等以上の防食下地が形成できる。てくる。
とりわけ鋼構造物塗替塗装の素地調整時に発生する粉塵や騒音の問題に対しては、その対策が今まAbstractで以上の水準で求められるようになる。
上記社会動向に鑑み、当社は従来の物理的な素地

The age of large-scale social expansion has met
the end after such a high economic growth. It sifts
to the age of maintenance of the existing social
capital in the present century. Reduction of themaintenance costs and minimization of effects of themaintenance of structures on the environment havebecome important issues.
This is not the exception for the coating and paintindustry from the viewpoint of environmentalpreservation.
The authors developed the application-typesurface preparation agent that could replace a
conventional physical surface preparation method. Itwas shown from the experimental results that thisnewly developed agent was practicable.
Additionally, this preparation agent should not be
a substitution of the conventional physical surface
preparation method.

調整法が不要ないしは軽減可能な塗布形素地調整軽減剤（以下、素地調整剤と記す）を開発したのでその概要を報告する。なお、
この素地調整剤はいわゆる さび止め塗料 に分類されるものではなく、従来のブラストやケレンのような物理的素地調整法を塗布形に転換するものである。

3：腐食性イオン：水分：腐食性イオン固定化成分

素地調整剤塗布
さび層に浸透し、水分と反応

イオン固定化成分

さび固定化

鋼材(a) さび層中には水分や腐食性イオンが存在(b) 湿硬形樹脂が水分を除去し錆脆弱部を強化

図1(c) 腐食性イオンを表面に引き出し、不溶性の塩として固定化

鋼材素地を不働態化;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;(d)腐食性イオンとのイオン交換で生じたアニオン性腐食抑制剤が鋼材素地を不働態化

素地調整剤の防錆メカニズム

2．素地調整剤の概要

2．
3

素地調整剤の防錆メカニズム

図 1に、素地調整剤の防錆メカニズムを示した。その
2.1

素地調整剤の特徴

概要は以下のとおりである。まず、さび層に塗布された① 4 種（清掃）
ケレン程度の前処理との併用で優れた防素地調整剤はその脆弱部分に含浸し、湿気硬化形樹脂が水分を取り込んでさび層の凝集力を高める（図1（b））。

食下地が得られる。
②粉塵や騒音の発生を低減できる。
③さび層への浸透・強化性に優れている。

そして、鋼材に対しアノードとなる金属を含むりん酸塩系防錆顔料がさび層中の塩化物イオンや硫酸イオン等の腐食性イオンを表面に引き出し 、同時に鉄イオンをキ素地調整剤に求められる機能と新しく開発した技術レート化して不活性にする。さらに 、アニオン交換形腐

一般に、鋼材のさびは脆弱で、水分を含み、環境によび層中の腐食性イオンを不溶性の塩の形態で固定化っては塩化物や硫化物等の腐食性イオンを含んでいる（図する（図 1（c））と同時に、腐食性イオンとのイオン交換に1（ a）。これらは何れもブラスト工法により、ほぼ完全に除よって放出されたアニオン性腐食抑制剤が鋼材を不働去することが可能であるが、一般的な塗替塗装時の素態化する（図1（ d））。

2．
2

食性イオン固定化剤（以下、イオン固定化剤と記す）がさ地調整グレードであるISO St - 3 程度では完全に除去することは不可能であり、このことが塗替塗膜の寿命が3． 素地調整剤の性能新設塗膜のそれよりも短い所以であるとされている。従来のいわゆる さび面塗料 の防食性が不十分であるのも、これら要因の何れかの対策が不足しているためで3.1 さび強化性能あり、換言すれば、これら要因を除去ないしは抑制でき

図 2は6ヶ月間の屋外暴露によって発錆させた鋼板にれば従来以上の防食性が得られることになる。そこで、

素地調整剤および浸透性変性エポキシ樹脂塗料を塗表1のような技術を開発し、素地調整剤に適用した。

布した場合のさび層の凝集力の相違を比較した結果で

表1

素地調整剤に必要な機能と素地調整剤で開発した技術

必要な機能開発した技術①さび層への浸透・強化性 低粘度・低分子樹脂および錆湿潤剤の適用②さび層中の水分の除去 湿気硬化形樹脂の適用ある。この結果から、浸透性変性エポキシ樹脂塗料は、さびの凝集力向上にまったく効果がないのに対し、素地調整剤はさびの凝集力を1.5 倍ほど強化していることがわかる。
また、図 3 は上記素地調整剤を塗布したさび鋼板③腐食性イオンの無害化 イオン交換形腐食性イオン固定化剤の適用

断面の元素の分布状態を電子線マイクロアナライザー④鋼材表面の不働態化（以下、EPMAと記す）で分析したマッピング像である。

高性能・無公害防錆剤の適用

技術報文−1
物理的素地調整法に代わる塗布形素地調整軽減剤「サビシャット」について

4

凝集力（N/m㎡）

4

表2 塗装仕様
工

321

検討仕様

比較仕様

素地調整程

清掃ケレン（マジクロン）

ISO St-3

素地調整剤

塗布（0.07kg/㎡）

下塗

変性エポキシ樹脂塗料（50μm）

上塗

ポリウレタン樹脂塗料（30μm）

表30
無処理さび

図2

変性エポキシ

素地調整剤

さび強化性試験の結果

さび鋼材素地（a）Feの分布状態−

素地調整剤の配合
固定化剤あり固定化剤なし

湿気硬化形ポリウレタン樹脂○○

腐食性イオン固定化剤○−りん酸塩系防錆顔料

○

○

添加剤

○

○

溶

○

○

配合原料剤

ひび割れ部に樹脂が含浸（b）樹脂の分布状態

図3 塗膜断面のEPMAによる元素マッピング

バックシールを施したサンドブラスト鋼板を大日本塗料那須暴露場に６ヶ月間暴露し、さび鋼板を作製（栃木県大田原市）
一部のさび鋼板を酸洗いし、さび重量を測定

図 3 から、さび層には微細なひび割れが多数存在しているが（図 3（ a））、そのひび割れ部に素地調整剤の湿気硬化形樹脂が含浸している様子が確認できる（図3（b））。
3.2 防食性能
ここでは、清掃ケレン程度の前処理で処理した後さび鋼板に素地調整剤を塗布した試験片と、ISO St-3程度

一部の試験片にCl-およびSO42-塗布①無塗布 ②さび重量に対し、Cl-：0.2wt％、SO42-：4wt％
イオン交換水を霧吹き後、50℃、95％RHの条件下に7日間静置し、イオン類を拡散浸透表2の仕様で塗装後、実験室内で７日間養生
試験片端部にカッターナイフで鋼板素地にまで達する切欠きを入れるまで素地調整した試験片に、各々変性エポキシ樹脂塗

図4

試験片作製フロー

料下塗およびポリウレタン樹脂塗料上塗を塗装し、これらの防食性を比較検討した結果を述べる。
3 .2 .1

試験概要(2)防食性試験
JIS K 5621に規定する耐複合腐食サイクル試験（以下、CCTと記す）を800サイクル実施した。

(1)試験片寸法70×150×1.6 ㎜サンドブラスト鋼板に、表 2の塗装仕様を図4のフローで塗布し試験片を作製した。なお、素地調整剤の配合は表3のとおりであり、本検討ではイ(3)調査項目および方法
CCT800サイクル終了後の試験片に対し、以下の調査を実施し、素地調整剤の防食性を評価した。

オン固定化剤が防食性に及ぼす効果についても調べた。

a）外観観察また、一部の試験片には試験片のさび重量に対し塩化一般部および切欠き導入部の外観変化を目視により物イオンを0.2 wt％（373.2mg/㎡）、硫酸イオンを4wt％観察し、一部の試験片について切欠き部の写真撮影も（7464 mg/㎡）塗布した。このうち、塩化物イオンの塗布実施した。

量は既往の研究１）調査から、一般的な都市環境で形成b）塗膜下腐食状況

されるさび中の塩化物イオン量の約10 倍に相当する量

CCT800サイクル終了後の試験片を3wt％の食塩水である。

中に48時間浸漬後、カレントインタラプタ法塗膜下金属

5

イオン塗布CCT前腐食診断装置２）を用いて、塗装鋼板の分極抵抗値および分極容量値を測定し、塗膜下鋼板の腐食状況を調3 .2.2 結果および考察(1)外観観察結果
表 4にCCT800サイクル後における各試験片の塗膜イオン無塗布CCT後

1.E+10分極抵抗（Ω・c㎡）

べた。

イオン塗布CCT後外観を一覧で示した。
また、
写真1には腐食性イオンを塗1.E+08
1.E+06
1.E+04
1.E+02
1.E+00ND

ND布した試験片のうち、イオン固定化剤配合素地調整剤固定化剤なしを塗布したもの、および ISO St - 3 程度の素地調整を施

図5

固定化剤配合比較仕様（ISO St-3）

分極抵抗測定結果した試験片の切欠き部における腐食状況を示した。
これらの結果から、全般的に腐食性イオンを塗布した固定化剤なし
1.E-01著しいことが判る。ここで、腐食性イオンを塗布した試験片において、外観劣化に及ぼすイオン固定化剤配合の効果を見ると、イオン固定化剤を配合した素地調整剤の外観変化はそれを配合していないものに比べて明らかに小さく、その効果が顕著に認められた。また、
イオン固分極容量（F/c㎡）

試験片の外観変化はそれを塗布していない場合よりも固定化剤配合

ND

比較仕様
（ISO St-3）
ND

1.E-03
1.E-05
1.E-07
1.E-09
1.E-11定化剤配合素地調整剤を塗布したものとI S O St - 3 程

図6度の素地調整を施したものとを比較すると、一般部およ分極容量測定結果

び切欠き部ともに前者の方が外観劣化は小さいことが片の腐食傾向はそれを塗布していない場合よりも著しくわかる。

高い。

表4
腐食性
イオン

CCT800サイクル後における外観観察結果
検討仕様
観察場所
一般部

無塗布

布

食性に及ぼすイオン固定化剤配合の効果を見ると、
イオ

固定化剤なし 固定化剤配合 （ISO St-3）ン固定化剤を配合した素地調整剤の腐食傾向は、それ何れも変化なしを配合していないものに比べて明らかに小さく、その効

切欠き部 何れも腐食は認められるものの、ふくれはなし果が顕著に認められた。

ふくれ約 30％③イオン固定化剤配合素地調整剤を塗布したものと切欠き部 ふくれ幅 10mm ふくれ幅＜1mm ふくれ幅 2mm

ISO St-3程度の素地調整を施したものとを比較すると、一般部塗比較仕様②一方、腐食性イオンを塗布した試験片において、防ふくれ約 20％ 変化なし

前者の方が特に分極抵抗が高く、I S O St - 3 程度の素(2)塗膜下腐食の状況

地調整を施した場合と同等以上の防食性が確認された。

図 5にCCT800サイクル終了後試験片におけるカレン④さらに注目すべきは、腐食性イオンを塗布したさびトインタラプタ法による分極抵抗測定結果を、
図 6には同鋼鈑にイオン固定化剤配合素地調整剤を塗布した試試験片の分極容量測定結果を示す。なお、腐食の電気験片において、CCT後の方がCCT前よりも分極抵抗が化学的見地からは分極抵抗が小さいほど、また、分極容高く、かつ分極容量も小さくなっていることである。この量が大きいほど腐食傾向が高い（即ち防食性が低い）

結果は2 . 3で述べたように、イオン固定化剤がさび層中ことが知られている。の腐食性イオンを不溶性の塩の形態で固定化する（図図5および図6の結果から以下のことがわかる。

1（ c））と同時に、腐食性イオンとのイオン交換によって放①全般的な傾向として、腐食性イオンを塗布した試験出したアニオン性腐食抑制剤が鋼材を不働態化（図 1（6

技術報文−1
物理的素地調整法に代わる塗布形素地調整軽減剤「サビシャット」についてd））していることを示唆する。なお、上記のうち①〜③

5．素地調整剤の適用箇所および用途の腐食傾向に関する結果は、外観観察結果と明確な相関を示す。

①各種プラント設備外面の防食②鉄骨・鉄鋼構造物外面の防食③水管橋・水圧鉄管・水門外面の防食

4．塗装工程④海洋構造物外面の防食

素地調整剤を用いる場合の塗装工程は次の通りで

6．おわりにある。なお、素地調整剤塗布後の塗装系は、鋼構造物の塗替塗装で適用されている塗装系であれば何れも適用できる。

本報で紹介した塗布形素地調整剤は、ようやく実用化の可能性が見出された段階にある。本格的な実用化に向けては、

4.1 前処理①腐食性イオン固定化限界量の把握①付着力の低い浮きさびをスコッチブライト等で除去する。
この時、１点式電磁膜厚計を用い、30×30 ㎝の範囲のさび層の厚みを９点測定し、その最大値が100μｍを越える場合はディスクサンダーを併用する。これは、さ②発錆程度と防食性の関係（発錆限界）など使用環境や使用条件を考慮した検討が必要である。
これらの課題を早期に解決して維持管理の時代に貢献したい。

び層が厚すぎて素地調整剤中の樹脂の含浸が不十分になることを避けるためである。

文

献②油状物質はシンナーで拭き取る。
１）松島巌, さびおよびさびた鋼板の性質：色材, 49（11）4.2 素地調整剤塗布,669（ 1976）①Ａ液とＢ液を混合・撹拌する（質量比でA：B=10：2）。
②ローラーまたは刷毛で100g/㎡塗布する。
③塗布後３時間以上乾燥させる（20℃の場合）。
④３日以内に次工程の下塗塗装を行う。

２）例えば、田邉弘往 , カレントインタラプタ法による塗膜下腐食測定：表面技術, 45（ 10９）, 1009（ 1994）
３）里隆幸ほか, 物理的素地調整法に替わる塗布形素
地調整剤について：第24回鉄鋼塗装技術討論会発
表予稿集, 104（ 2001）

4.3 下塗〜上塗塗料塗布①一般的な素地調整工法を適用した場合と同様に、各塗装系の工程に従って塗料を塗布する。

（ａ）素地調整剤塗布の場合

写真 1（ｂ）ISO St-3ケレンの場合

耐複合腐食サイクル試験800サイクル後の外観