鋼材用エポキシ粉体塗料組成物及び被覆鋼材
【課題】低温衝撃性、接着耐久性等に優れ、さらに極低温環境下での使用を想定した冷熱サイクル試験に対しても十分な耐性のある被覆鋼材を提供する。
【解決手段】エポキシ当量が３００〜７５０ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−１）及びエポキシ当量が１，２００〜５，５００ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−２）を含むエポキシ樹脂成分（Ａ）及び硬化剤（Ｂ）を含有することを特徴とする鋼材用エポキシ粉体塗料組成物、及び該鋼材用エポキシ粉体塗料組成物を用いた被覆鋼材。
【解決手段】エポキシ当量が３００〜７５０ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−１）及びエポキシ当量が１，２００〜５，５００ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−２）を含むエポキシ樹脂成分（Ａ）及び硬化剤（Ｂ）を含有することを特徴とする鋼材用エポキシ粉体塗料組成物、及び該鋼材用エポキシ粉体塗料組成物を用いた被覆鋼材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材、特にパイプライン用のポリオレフィン被覆鋼管のプライマーとして有用なエポキシ粉体塗料組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、石油や天然ガスなどの輸送にはパイプライン用鋼管が使用されている。パイプライン用鋼管は、大気中や地中、海中等の腐食環境下に敷設されて使用されるため、通常は防食処理が施されている。例えば、天然ガスに使用されるパイプライン用鋼管の防食処理として、アスファルト系、コールタール系、エナメル系、コールタールピッチ系及び石油アスファルト系等のれき青質塗覆装、またポリオレフィン系、エポキシ系及び３層被覆系等のプラスチック塗覆装がある。これら防食処理の中でも防食性能に優れる点から３層被覆系が現在パイプライン用鋼管の防食処理の主流となっている。
【０００３】
３層被覆系の一般的な防食処理は、クロメート処理されたパイプライン用鋼管の外周面にエポキシ粉体塗料組成物、ポリオレフィン系接着剤、ポリオレフィン系被覆樹脂を順に被覆した構成をしており、このような防食処理をしたパイプライン用鋼管はポリオレフィン被覆鋼管と呼ばれる。このようなポリオレフィン被覆鋼管に使用されるエポキシ粉体塗料組成物として、例えば、特許文献１は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂を特定割合で含むエポキシ樹脂成分、フェノール系硬化剤、イミダゾール系硬化促進剤および／またはイミダゾリン系硬化促進剤並びに、無機質充填材からなるエポキシ粉体塗料組成物に関する発明が開示されている。また、特許文献２には、ビスフェノールＡもしくはＦ型エポキシ樹脂と硬化剤を触媒の存在下に硬化させてなる硬化物からなる主剤１００質量部に対して、タンニン又はタンニン酸類を２０質量部以下の量含有させてなることを特徴とするエポキシ粉体塗料組成物に関する発明が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１９１９５４号公報
【特許文献２】特開２００２−１０５３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これら発明のエポキシ粉体塗料組成物は、通常の環境で使用されるポリオレフィン被覆鋼管に要求される防食性、付着性、陰極剥離性、低温衝撃性等の性能は満足しているものの、厚膜で使用した場合に−６０℃程度の極低温環境下での付着性能等においては十分に満足するものではない。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、厚膜においても極低温での付着性に優れた鋼材用エポキシ粉体塗料組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、エポキシ当量が３００〜７５０ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−１）及びエポキシ当量が１，２００〜５，５００ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−２）を含むエポキシ樹脂成分（Ａ）及び硬化剤（Ｂ）を含有することを特徴とする鋼材用エポキシ粉体塗料組成物、及び該鋼材用エポキシ粉体塗料組成物を用いた被覆鋼材に関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物によれば、低温衝撃性、接着耐久性等に優れ、さらに極低温環境下での使用を想定した冷熱サイクル試験に対しても十分な耐性のある被覆鋼材を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物は、エポキシ当量が３００〜７５０ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−１）及びエポキシ当量が１，２００〜５，５００ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−２）を含むエポキシ樹脂成分（Ａ）及び硬化剤（Ｂ）を含有することを特徴とする。
【００１０】
エポキシ樹脂成分（Ａ）は、必須成分としてエポキシ当量が３００〜７５０ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−１）及びエポキシ当量が１，２００〜５，５００ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−２）を含有する。
【００１１】
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−１）は、形成塗膜の硬化性及び鋼材への付着性等に寄与する。ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−１）としては、特に限定されるものではなく従来公知のものを使用することができる。例えば市販品として、ｊＥＲ−１００１（ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量４５０〜５００ｇ／ｅｑ）、ｊＥＲ−１００２（ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量６００〜７００ｇ／ｅｑ）、エポトートＹＤ−０１１（東都化成社製、エポキシ当量４５０〜５００ｇ／ｅｑ）、エポトートＹＤ−９０１（東都化成社製、エポキシ当量４５０〜５００ｇ／ｅｑ）、エポトートＹＤ−０１２（東都化成社製、エポキシ当量６００〜７００ｇ／ｅｑ）、エポトートＹＤ−９０２（東都化成社製、エポキシ当量６００〜７００ｇ／ｅｑ）等が挙げられる。
【００１２】
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−１）の含有量は、特に限定されるものではない。好ましい含有量はエポキシ樹脂成分（Ａ）中に１〜７０重量％の範囲、さらに好ましくは５〜６０重量％の範囲であり、特に好ましくは１０〜５０重量％の範囲である。これら範囲の下限値は、冷熱サイクル耐性及び接着耐久性の点で意義がある。また、これら範囲の上限値は、貯蔵安定性及び冷熱サイクル耐性の点で意義がある。
【００１３】
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−２）は、形成塗膜の柔軟性等に寄与する。ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−２）としては、特に限定されるものではなく従来公知のものを使用することができる。例えば市販品として、ｊＥＲ−１００７（ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量１，７５０〜２，２００ｇ／ｅｑ）、ｊＥＲ−１００９（ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量２，４００〜３，３００ｇ／ｅｑ）、ｊＥＲ−１０１０（ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量３，０００〜５，０００ｇ／ｅｑ）、エポトートＹＤ−９０７（東都化成社製、エポキシ当量１，３００〜１，７００ｇ／ｅｑ）、エポトートＹＤ−０１７（東都化成社製、エポキシ当量１，７５０〜２，１００ｇ／ｅｑ）、エポトートＹＤ−９０９（東都化成社製、エポキシ当量１，８００〜２，５００ｇ／ｅｑ）、エポトートＹＤ−０１９（東都化成社製、エポキシ当量２，４００〜３，３００ｇ／ｅｑ）、エポトートＹＤ−７０１９（東都化成社製、エポキシ当量３，０００〜４，０００ｇ／ｅｑ）、エポトートＹＤ−６０２０（東都化成社製、エポキシ当量３，０００〜５，０００ｇ／ｅｑ）、エポトートＹＤ−０２０Ｎ（東都化成社製、エポキシ当量３，８００〜４，０００ｇ／ｅｑ）等が挙げられる。
【００１４】
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−２）の含有量は、特に限定されるものではない。好ましい含有量はエポキシ樹脂成分（Ａ）中に３０〜９９重量％の範囲、さらに好ましくは４０〜９５重量％の範囲であり、特に好ましくは５０〜９０重量％の範囲である。これら範囲は、形成塗膜の柔軟性及び冷熱サイクル耐性の点で意義がある。
【００１５】
また、エポキシ樹脂成分（Ａ）として、上記エポキシ樹脂のほかに、本発明の効果を阻害しない範囲において他のエポキシ樹脂を併用することができる。例えば、上記（ａ−１）及び（ａ−２）以外のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が挙げられる。その他、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂環型エポキシ樹脂、多価アルコール型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂等も挙げられる。これらは単独で又は２種以上組合せて使用することもできる。
【００１６】
硬化剤（Ｂ）は、エポキシ樹脂成分（Ａ）のエポキシ基と反応する硬化剤であれば、特に限定されるものではなく従来公知のものを使用することができる。例えば、アミン系硬化剤、酸系硬化剤、酸無水物系硬化剤、ポリアミド系硬化剤、フェノール系硬化剤、ジシアンジアミド系硬化剤、カチオン重合反応系硬化剤及びヒドラジン系硬化剤等が挙げられる。これらの中でもフェノール系硬化剤が、硬化性及び耐陰極剥離性の点から好ましい。これらは単独で又は２種以上組合せて使用することができる。
【００１７】
硬化剤（Ｂ）の含有量は、特に限定されるものではない。好ましい含有量はエポキシ樹脂成分（Ａ）中のエポキシ基１当量に対して硬化剤中のエポキシ基と反応する基が０．５〜１．５当量の範囲であり、さらに好ましくは０．８〜１．３当量の範囲である。これら範囲は、冷熱サイクル耐性、低温衝撃性、貯蔵安定性の点で意義がある。
【００１８】
本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物は、さらに充填剤（Ｃ）を含有することができる。充填剤としては、特に限定されるものではなく従来公知のものを使用することができる。例えば、着色顔料（酸化チタン、カーボンブラック、ベンガラ、酸化鉄等）、体質顔料（炭酸カルシウム、シリカ、硫酸バリウム、メタケイ酸カルシウム、アルミナ、クレー、タルク、マイカ等）、防錆顔料（リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム等）等が挙げられる。
【００１９】
充填剤（Ｃ）の含有量は特に限定されるものではない。好ましい含有量はエポキシ樹脂成分（Ａ）に対して１０〜６０重量％の範囲であり、さらに好ましくは２０〜５０重量％の範囲である。これら範囲は、貯蔵安定性、冷熱サイクル耐性の点で意義がある。
【００２０】
本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物は、さらに硬化触媒を含有することができる。硬化触媒としては、特に限定されるものではなく、従来公知のものが使用できる。具体的には、例えば、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２，４−ジアミノ−６−〔２'−メチルイミダゾリル−（１'）〕−エチル−Ｓ−トリアジン等のイミダゾール化合物；２−メチルイミダゾリン、２−エチルイミダゾリン、２−ヘプチルイミダゾリン、２−ヘプタデシルイミダゾリン、２−フェニルイミダゾリン、２−フェニルイミダゾリン−イソシアヌル酸付加物、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリン等のイミダゾリン化合物等が挙げられる。これらは単独で又は２種以上組合せて使用することができる。
【００２１】
硬化触媒の含有量は特に限定されるものではない。好ましい含有量は硬化剤（Ｂ）に対して０．１〜１０重量％であり、さらに好ましくは１〜５重量％である。これら範囲は硬化性、塗装作業性の点で意義がある。
【００２２】
さらに本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物は、分散剤、表面調整剤、揺変剤等の添加剤を含有することができる。
【００２３】
本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物は、形成塗膜の２０℃におけるヤング率が１５,０００ｋｇｆ／ｃｍ２以下、破断伸び率が１０％以上及び熱収縮応力が１３０ｋｇｆ／ｃｍ２以下であることが好ましい。さらに好ましい範囲は、形成塗膜の２０℃におけるヤング率が８，０００〜１２，０００ｋｇｆ／ｃｍ２、破断伸び率が１３〜３５％及び熱収縮応力が６０〜１３０ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲である。これら範囲であれば冷熱サイクル耐性をさらに向上させることが期待できる。これらの物性を満たす塗膜は、本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物の上記各成分及び含有量を適宜選択することにより形成することが可能である。
【００２４】
ここで、ヤング率は以下の方法により求める。鋼材用エポキシ粉体塗料組成物をガラス板上に膜厚が１５０μｍになるように塗装し、所定の条件で加熱し硬化させた後、ガラス板からその塗膜を剥離し、長さ３０ｍｍ、巾５ｍｍの短冊状に裁断する。測定機器として「テンシロンＵＴＭ−II−２０」（オリエンテック社製、商品名）を使用し、塗膜を測定長さが２０ｍｍとなるように測定機器に取り付け、温度２０℃において引張り速度８ｍｍ／分で測定する。測定結果の、ストレス−ストレイン曲線の立ち上がり時の曲線の傾きがヤング率であり、単位はｋｇｆ／ｃｍ２である。
【００２５】
破断伸び率は、上記ヤング率の測定に用いた機器を使用して測定する。上記と同様に作成した膜厚１５０μｍ、長さ３０ｍｍ、巾５ｍｍの塗膜を、塗膜の測定長さが２０ｍｍとなるように測定機器に取り付け、温度２０℃において引張り速度８ｍｍ／分で引張る。塗膜が破断した時の測定長さを試験前の測定長さと比較して次式により破断伸び率を求める。
破断伸び率（％）＝［（破断した時の塗膜の測定長さ）−（測定前の塗膜の測定長さ）］／[（測定前の塗膜の測定長さ）×１００]
【００２６】
熱収縮応力は以下の方法により求める。上記ヤング率の測定と同様の作成方法にて、膜厚１５０μｍ、長さ３０ｍｍ、巾５ｍｍの塗膜を作成する。熱収縮応力測定装置「ＲＳ−２０Ｃ」（レスカ社製、商品名）に、塗膜の測定長さが２０ｍｍとなるように取り付け、熱収縮応力の測定を行う。測定は、雰囲気温度１００℃での応力測定値を０ｋｇｆに調整し、その後自然放冷により４０℃まで温度を下げる。記録計に示された応力値を温度に対してプロットし、４０℃、５０℃及び６０℃の点から最小二乗法により直線αを求める。求めた直線αより２０℃での応力値を読み取り、熱収縮応力値とする。
【００２７】
本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物の製造方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の方法で製造することができる。例えば、上記した各成分をヘンシェルミキサー等で乾式混合した後、２軸エクストルーダー等の溶融混合分散機を使用して溶融混合した後、次いで冷却、粗粉砕、アトマイザー、ジェットミル等の微粉砕器で粉砕し、次いでろ過することにより製造される。製造された鋼材用エポキシ粉体塗料組成物の平均粒子径は、好ましくは平均粒子径１０〜１００μｍの範囲、さらに好ましくは４０〜７０μｍの範囲である。これら範囲の下限値は、塗装作業性の点で意義がある。またこれら範囲の上限値は、塗膜の平滑性の点で意義がある。
【００２８】
本発明の被覆鋼材は、鋼材表面に上記の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物からなる塗膜、ポリオレフィン接着剤層、及びポリオレフィン被覆樹脂層を順次積層してなる。
【００２９】
鋼材は、炭素鋼あるいはステンレス鋼等の合金鋼でできた鋼材であり、形状は板状、パイプ状及び箱状のいずれであってもよい。また、鋼材の表面には必要に応じてアルカリ脱脂・酸洗処理又はブラスト処理などの除錆処理を施してもよい。さらに、優れた防食性を付与するためにクロメート処理、燐酸塩処理などの表面処理を施してもよい。
【００３０】
上記鋼材上には本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物からなる塗膜が積層される。塗膜の膜厚は、鋼材の用途によって適宜選択することができる。好ましくは３０〜１０００μｍの範囲であり、さらに好ましくは４０〜６００μｍの範囲である。
【００３１】
塗布及び硬化方法は特に限定されるものではなく従来公知の方法で行うことができる。鋼材の形状がパイプ状の鋼管である場合、例えば、高周波誘導加熱やバーナー加熱などで鋼管表面を予熱し、その外面に本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物を静電塗装、摩擦帯電塗装又は流動浸漬塗装等することにより塗布・硬化を行うことができる。また、鋼管の外面に鋼材用エポキシ粉体塗料組成物を常温で塗布したのち鋼管を加熱して硬化してもよい。硬化条件は、特に限定されるものではなく、通常１２０〜４００℃で１〜４０分の範囲で行うことができる。
【００３２】
上記で形成された塗膜の上に、ポリオレフィン接着剤層が積層される。ポリオレフィン接着剤層に使用されるポリオレフィン接着剤は、特に限定されるものではなく従来公知のものを使用することができる。例えば、塗膜との密着性及びポリオレフィン被覆樹脂層との融着性の点から変性ポリエチレン樹脂を使用することが好ましい。
【００３３】
ポリオレフィン接着剤層の厚みは、特に限定されるものではなく、被覆鋼材の用途に応じて適宜選択することができる。好ましくは５０〜４００μｍ、さらに好ましくは１００〜３００μｍの範囲である。
【００３４】
上記接着層の上に、ポリオレフィン被覆樹脂層が積層される。ポリオレフィン被覆樹脂層に使用される樹脂は、特に限定されるものではなく従来公知のものを使用することができる。例えば、低密度ポリエチレン樹脂、中密度ポリエチレン樹脂、高密度ポリエチレン樹脂等のポリエチレン樹脂；ポリプロピレン樹脂等が挙げられる。また、これらの樹脂は少量のアクリル酸等のビニルモノマー若しくは他のオレフィンとの共重合体であってもよい。
【００３５】
また上記ポリオレフィン被覆樹脂には必要により、例えば、着色顔料（酸化チタン、カーボンブラック等）、体質顔料（炭酸カルシウム、硫酸バリウム、クレー等）、補強材（ガラスフレーク等）、シランカップリング剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤等を添加することができる。
【００３６】
ポリオレフィン被覆樹脂層の厚みは、特に限定されるものではなく、被覆鋼材の用途に応じて適宜選択することができる。好ましくは２〜２０ｍｍ、さらに好ましくは３〜１０ｍｍの範囲である。
【００３７】
ポリオレフィン接着剤層及びポリオレフィン被覆樹脂層を形成する方法は、特に限定されるものではなく従来公知の方法で行うことができる。例えば、鋼管に積層する場合、予め鋼管を高周波誘導加熱やバーナー加熱などで鋼管表面を予熱し、そこへ本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物を塗布し、さらにポリオレフィン接着剤層及びポリオレフィン被覆樹脂層を形成する方法等が挙げられる。ポリオレフィン接着層及びポリオレフィン被覆樹脂層は、それぞれ単独で、溶融丸ダイ押出し被覆法又は溶融Ｔダイ押出し被覆法等により形成することができる。また、溶融丸ダイ共押出し被覆法又は溶融Ｔダイ共押出し被覆法等により、両層を一度に形成することもできる。また、あらかじめポリオレフィン接着剤層及びポリオレフィン被覆樹脂層が一体となった層からなるシートを用い、そのシートを、鋼材上に積層された本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物からなる塗膜上に、ポリオレフィン接着剤層が接するように積層してもよい。積層する際の温度は、余熱温度等により任意に設定することができるが、通常、鋼材表面温度は１５０〜２３０℃である。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。尚、「部」及び「％」は、別記しない限り「重量部」及び「重量％」を示す。
【００３９】
実施例１
エポキシ粉体塗料組成物の製造
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−１）（注１）７重量部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−２）（注２）９３重量部、フェノール系硬化剤（注３）１３重量部、イミダゾール系触媒（注４）０．３９重量部及び表面調整剤（注５）１重量部をヘンシェルミキサーで前混合し、ついでブスコニーダーＰＬＫ−４６で溶融混練した後、冷却、粉砕、ろ過して平均粒子径５０μｍの実施例１のエポキシ粉体塗料組成物を製造した。
（注１）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−１）：ｊＥＲ−１００２、ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量約６５０ｇ／ｅｑ
（注２）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−２）：ｊＥＲ−１００７、ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量約１，９７５ｇ／ｅｑ
（注３）フェノール系硬化剤：ｊＥＲキュア １７１Ｎ、ジャパンエポキシレジン社製、フェノール性ＯＨ基約４．５ｍｅｑ／ｇ
（注４）イミダゾール系触媒：２−メチルイミダゾール、四国化成工業社製
（注５）表面調整剤：レジフローＰ−６７、ＥＳＴＲＯＮ ＣＨＥＭＩＣＡＬ社製
【００４０】
ヤング率の測定
上記で製造したエポキシ粉体塗料組成物をガラス板に膜厚が１５０μｍになるように塗装し、２００℃、１０分加熱し硬化させた後、ガラス板からその塗膜を剥離し、長さ３０ｍｍ、巾５ｍｍの短冊状に裁断した。測定機器として「テンシロンＵＴＭ−II−２０」（オリエンテック社製、商品名）を使用し、塗膜を測定長さが２０ｍｍとなるように測定機器に取り付け、温度２０℃において引張り速度８ｍｍ／分で測定した。測定結果の、ストレス−ストレイン曲線の立ち上がり時の曲線の傾きがヤング率であり、単位はｋｇｆ／ｃｍ２である。測定結果を表１に示した。
【００４１】
破断伸び率の測定
上記ヤング率の測定に用いた機器を使用して測定した。ヤング率の測定の場合と同様の方法で作成した膜厚１５０μｍ、長さ３０ｍｍ、巾５ｍｍの塗膜を、塗膜の測定長さが２０ｍｍとなるように測定機器に取り付け、温度２０℃において引張り速度８ｍｍ／分で引張った。塗膜が破断した時の測定長さを試験前の測定長さと比較して次式により破断伸び率を求めた。
破断伸び率（％）＝［（破断した時の塗膜の測定長さ）−（測定前の塗膜の測定長さ）］／[（測定前の塗膜の測定長さ）×１００］
測定結果を表１に示した。
【００４２】
熱収縮応力の測定
上記ヤング率の測定と同様の作成方法にて、膜厚１５０μｍ、長さ３０ｍｍ、巾５ｍｍの塗膜を作成した。熱収縮応力測定装置「ＲＳ−２０Ｃ」（レスカ社製、商品名）に、塗膜の測定長さが２０ｍｍとなるように取り付け、熱収縮応力の測定を行った。測定は、雰囲気温度１００℃での応力測定値を０ｋｇｆに調整し、その後自然放冷により４０℃まで温度を下げた。記録計に示された応力値を温度に対してプロットし、４０℃、５０℃及び６０℃の点から最小二乗法により直線αを求めた。求めた直線αより２０℃での応力値を読み取り、熱収縮応力値とした。測定結果を表１に示した。
【００４３】
低温衝撃性試験
コスマー１００（商品名、関西ペイント社製、クロメート処理剤）を塗布したブラスト鋼板（サイズ９ｍｍＴ×１００ｍｍ×１５０ｍｍ）を２００℃に予熱しておき、上記で製造したエポキシ粉体塗料組成物を、静電塗装機を用いて膜厚３５０μｍになるよう塗装し試験板を作成した。試験はＪＩＳ Ｋ−５６００ ５−３の耐おもり落下性試験（デュポン式）に準じて、落錘重量２，０００ｇ、撃心の尖端直径１／２インチ、落錘高さ５０ｃｍの条件にて試験温度−３０℃にて塗膜に衝撃を与えた。
試験結果を以下の基準にて目視で評価した。評価結果を表１に示した。
○：塗面にワレ・浮きが認められない
△：塗面にワレはないが、わずかに塗膜が浮き上がっている
×：塗面にワレが認められる
【００４４】
接着耐久性試験
まず以下の方法によりＪＩＳ Ｋ６８５０に定める単純重ね合わせ試験片を作成した。コスマー１００を塗布したブラスト鋼板ａ（厚さ２．３ｍｍ×巾２５ｍｍ×長さ１００ｍｍ）を２００℃に予熱しておき、上記で製造したエポキシ粉体塗料組成物を、静電塗装機を用いて上記ブラスト鋼板ａ端部の一定面積（巾２５ｍｍ、長さ１３ｍｍ）へ塗装した。このときの膜厚は３００μｍである。次に２００℃に予熱した同サイズのコスマー１００を塗布したブラスト鋼板ｂの端部と、前記ブラスト鋼板ａの塗装部分を重ね合わせた後、２００℃で１０分保持し接着部分が巾２５ｍｍ、長さ１３ｍｍの単純重ね合わせ試験片を作成した。
続いて上記で作成した試験片を用いて接着耐久性試験を行った。試験機器として「ＡＵＴＯＧＲＡＰＨ ＡＧ−２００Ｂ」（島津製作所社製、商品名）を使用し、温度２０℃において引張り速度１０ｍｍ／分で試験片の両端を引張り、接着面が剥がれる際の力を測定した。測定結果を表１に示した。
【００４５】
冷熱サイクル試験
まず、コスマー１００を塗布したブラスト鋼板（厚さ９ｍｍ×１００ｍｍ×１５０ｍｍ）を用いて、次の工程により被覆鋼板を作成した。ブラスト鋼板を２００℃に予熱しておき、上記で製造したエポキシ粉体塗料組成物を、静電塗装機を用いて所定膜厚（１００μｍまたは３５０μｍ）になるよう塗装した。塗装後約１分の後、変性ポリエチレン樹脂接着剤層及びポリエチレン被覆樹脂層が一体となった層からなるシート（厚さ５ｍｍ）を気泡が入らないように塗膜上に圧着し、被覆鋼板を作成した。
続いて作成した被覆鋼板を、ドライアイスで−６０℃に冷却したエタノールに８時間浸漬し、取り出した後すぐに２５℃の水に１５時間浸漬、さらに取り出した後２３℃の室内で１時間放置すること、を１サイクルとして冷熱サイクル試験を行った。評価は、ブラスト鋼板とエポキシ塗膜層間が剥離しているかを１サイクル毎に目視で確認することにより行い、剥離するまでのサイクル数を試験結果とした。なお、試験は最大１５サイクルまで行った。測定結果を表１に示した。
【００４６】
実施例２〜８、比較例１〜６
エポキシ粉体塗料組成物の組成を表１の各実施例、比較例の組成に変えた以外は実施例１と同様の方法で実施例２〜８、比較例１〜６の各エポキシ粉体塗料組成物を製造し、上記各測定・試験に供した。評価・試験結果を表１に示した。
【００４７】
【表１】
（注６）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−３）：ｊＥＲ−１００４、ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量約９２０ｇ／ｅｑ
（注７）ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂：ｊＥＲ−１５７Ｓ７０、ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量約２２０ｇ／ｅｑ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材、特にパイプライン用のポリオレフィン被覆鋼管のプライマーとして有用なエポキシ粉体塗料組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、石油や天然ガスなどの輸送にはパイプライン用鋼管が使用されている。パイプライン用鋼管は、大気中や地中、海中等の腐食環境下に敷設されて使用されるため、通常は防食処理が施されている。例えば、天然ガスに使用されるパイプライン用鋼管の防食処理として、アスファルト系、コールタール系、エナメル系、コールタールピッチ系及び石油アスファルト系等のれき青質塗覆装、またポリオレフィン系、エポキシ系及び３層被覆系等のプラスチック塗覆装がある。これら防食処理の中でも防食性能に優れる点から３層被覆系が現在パイプライン用鋼管の防食処理の主流となっている。
【０００３】
３層被覆系の一般的な防食処理は、クロメート処理されたパイプライン用鋼管の外周面にエポキシ粉体塗料組成物、ポリオレフィン系接着剤、ポリオレフィン系被覆樹脂を順に被覆した構成をしており、このような防食処理をしたパイプライン用鋼管はポリオレフィン被覆鋼管と呼ばれる。このようなポリオレフィン被覆鋼管に使用されるエポキシ粉体塗料組成物として、例えば、特許文献１は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂を特定割合で含むエポキシ樹脂成分、フェノール系硬化剤、イミダゾール系硬化促進剤および／またはイミダゾリン系硬化促進剤並びに、無機質充填材からなるエポキシ粉体塗料組成物に関する発明が開示されている。また、特許文献２には、ビスフェノールＡもしくはＦ型エポキシ樹脂と硬化剤を触媒の存在下に硬化させてなる硬化物からなる主剤１００質量部に対して、タンニン又はタンニン酸類を２０質量部以下の量含有させてなることを特徴とするエポキシ粉体塗料組成物に関する発明が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１９１９５４号公報
【特許文献２】特開２００２−１０５３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これら発明のエポキシ粉体塗料組成物は、通常の環境で使用されるポリオレフィン被覆鋼管に要求される防食性、付着性、陰極剥離性、低温衝撃性等の性能は満足しているものの、厚膜で使用した場合に−６０℃程度の極低温環境下での付着性能等においては十分に満足するものではない。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、厚膜においても極低温での付着性に優れた鋼材用エポキシ粉体塗料組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、エポキシ当量が３００〜７５０ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−１）及びエポキシ当量が１，２００〜５，５００ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−２）を含むエポキシ樹脂成分（Ａ）及び硬化剤（Ｂ）を含有することを特徴とする鋼材用エポキシ粉体塗料組成物、及び該鋼材用エポキシ粉体塗料組成物を用いた被覆鋼材に関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物によれば、低温衝撃性、接着耐久性等に優れ、さらに極低温環境下での使用を想定した冷熱サイクル試験に対しても十分な耐性のある被覆鋼材を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物は、エポキシ当量が３００〜７５０ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−１）及びエポキシ当量が１，２００〜５，５００ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−２）を含むエポキシ樹脂成分（Ａ）及び硬化剤（Ｂ）を含有することを特徴とする。
【００１０】
エポキシ樹脂成分（Ａ）は、必須成分としてエポキシ当量が３００〜７５０ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−１）及びエポキシ当量が１，２００〜５，５００ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−２）を含有する。
【００１１】
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−１）は、形成塗膜の硬化性及び鋼材への付着性等に寄与する。ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−１）としては、特に限定されるものではなく従来公知のものを使用することができる。例えば市販品として、ｊＥＲ−１００１（ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量４５０〜５００ｇ／ｅｑ）、ｊＥＲ−１００２（ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量６００〜７００ｇ／ｅｑ）、エポトートＹＤ−０１１（東都化成社製、エポキシ当量４５０〜５００ｇ／ｅｑ）、エポトートＹＤ−９０１（東都化成社製、エポキシ当量４５０〜５００ｇ／ｅｑ）、エポトートＹＤ−０１２（東都化成社製、エポキシ当量６００〜７００ｇ／ｅｑ）、エポトートＹＤ−９０２（東都化成社製、エポキシ当量６００〜７００ｇ／ｅｑ）等が挙げられる。
【００１２】
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−１）の含有量は、特に限定されるものではない。好ましい含有量はエポキシ樹脂成分（Ａ）中に１〜７０重量％の範囲、さらに好ましくは５〜６０重量％の範囲であり、特に好ましくは１０〜５０重量％の範囲である。これら範囲の下限値は、冷熱サイクル耐性及び接着耐久性の点で意義がある。また、これら範囲の上限値は、貯蔵安定性及び冷熱サイクル耐性の点で意義がある。
【００１３】
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−２）は、形成塗膜の柔軟性等に寄与する。ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−２）としては、特に限定されるものではなく従来公知のものを使用することができる。例えば市販品として、ｊＥＲ−１００７（ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量１，７５０〜２，２００ｇ／ｅｑ）、ｊＥＲ−１００９（ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量２，４００〜３，３００ｇ／ｅｑ）、ｊＥＲ−１０１０（ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量３，０００〜５，０００ｇ／ｅｑ）、エポトートＹＤ−９０７（東都化成社製、エポキシ当量１，３００〜１，７００ｇ／ｅｑ）、エポトートＹＤ−０１７（東都化成社製、エポキシ当量１，７５０〜２，１００ｇ／ｅｑ）、エポトートＹＤ−９０９（東都化成社製、エポキシ当量１，８００〜２，５００ｇ／ｅｑ）、エポトートＹＤ−０１９（東都化成社製、エポキシ当量２，４００〜３，３００ｇ／ｅｑ）、エポトートＹＤ−７０１９（東都化成社製、エポキシ当量３，０００〜４，０００ｇ／ｅｑ）、エポトートＹＤ−６０２０（東都化成社製、エポキシ当量３，０００〜５，０００ｇ／ｅｑ）、エポトートＹＤ−０２０Ｎ（東都化成社製、エポキシ当量３，８００〜４，０００ｇ／ｅｑ）等が挙げられる。
【００１４】
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−２）の含有量は、特に限定されるものではない。好ましい含有量はエポキシ樹脂成分（Ａ）中に３０〜９９重量％の範囲、さらに好ましくは４０〜９５重量％の範囲であり、特に好ましくは５０〜９０重量％の範囲である。これら範囲は、形成塗膜の柔軟性及び冷熱サイクル耐性の点で意義がある。
【００１５】
また、エポキシ樹脂成分（Ａ）として、上記エポキシ樹脂のほかに、本発明の効果を阻害しない範囲において他のエポキシ樹脂を併用することができる。例えば、上記（ａ−１）及び（ａ−２）以外のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が挙げられる。その他、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂環型エポキシ樹脂、多価アルコール型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂等も挙げられる。これらは単独で又は２種以上組合せて使用することもできる。
【００１６】
硬化剤（Ｂ）は、エポキシ樹脂成分（Ａ）のエポキシ基と反応する硬化剤であれば、特に限定されるものではなく従来公知のものを使用することができる。例えば、アミン系硬化剤、酸系硬化剤、酸無水物系硬化剤、ポリアミド系硬化剤、フェノール系硬化剤、ジシアンジアミド系硬化剤、カチオン重合反応系硬化剤及びヒドラジン系硬化剤等が挙げられる。これらの中でもフェノール系硬化剤が、硬化性及び耐陰極剥離性の点から好ましい。これらは単独で又は２種以上組合せて使用することができる。
【００１７】
硬化剤（Ｂ）の含有量は、特に限定されるものではない。好ましい含有量はエポキシ樹脂成分（Ａ）中のエポキシ基１当量に対して硬化剤中のエポキシ基と反応する基が０．５〜１．５当量の範囲であり、さらに好ましくは０．８〜１．３当量の範囲である。これら範囲は、冷熱サイクル耐性、低温衝撃性、貯蔵安定性の点で意義がある。
【００１８】
本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物は、さらに充填剤（Ｃ）を含有することができる。充填剤としては、特に限定されるものではなく従来公知のものを使用することができる。例えば、着色顔料（酸化チタン、カーボンブラック、ベンガラ、酸化鉄等）、体質顔料（炭酸カルシウム、シリカ、硫酸バリウム、メタケイ酸カルシウム、アルミナ、クレー、タルク、マイカ等）、防錆顔料（リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム等）等が挙げられる。
【００１９】
充填剤（Ｃ）の含有量は特に限定されるものではない。好ましい含有量はエポキシ樹脂成分（Ａ）に対して１０〜６０重量％の範囲であり、さらに好ましくは２０〜５０重量％の範囲である。これら範囲は、貯蔵安定性、冷熱サイクル耐性の点で意義がある。
【００２０】
本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物は、さらに硬化触媒を含有することができる。硬化触媒としては、特に限定されるものではなく、従来公知のものが使用できる。具体的には、例えば、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２，４−ジアミノ−６−〔２'−メチルイミダゾリル−（１'）〕−エチル−Ｓ−トリアジン等のイミダゾール化合物；２−メチルイミダゾリン、２−エチルイミダゾリン、２−ヘプチルイミダゾリン、２−ヘプタデシルイミダゾリン、２−フェニルイミダゾリン、２−フェニルイミダゾリン−イソシアヌル酸付加物、１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリン等のイミダゾリン化合物等が挙げられる。これらは単独で又は２種以上組合せて使用することができる。
【００２１】
硬化触媒の含有量は特に限定されるものではない。好ましい含有量は硬化剤（Ｂ）に対して０．１〜１０重量％であり、さらに好ましくは１〜５重量％である。これら範囲は硬化性、塗装作業性の点で意義がある。
【００２２】
さらに本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物は、分散剤、表面調整剤、揺変剤等の添加剤を含有することができる。
【００２３】
本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物は、形成塗膜の２０℃におけるヤング率が１５,０００ｋｇｆ／ｃｍ２以下、破断伸び率が１０％以上及び熱収縮応力が１３０ｋｇｆ／ｃｍ２以下であることが好ましい。さらに好ましい範囲は、形成塗膜の２０℃におけるヤング率が８，０００〜１２，０００ｋｇｆ／ｃｍ２、破断伸び率が１３〜３５％及び熱収縮応力が６０〜１３０ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲である。これら範囲であれば冷熱サイクル耐性をさらに向上させることが期待できる。これらの物性を満たす塗膜は、本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物の上記各成分及び含有量を適宜選択することにより形成することが可能である。
【００２４】
ここで、ヤング率は以下の方法により求める。鋼材用エポキシ粉体塗料組成物をガラス板上に膜厚が１５０μｍになるように塗装し、所定の条件で加熱し硬化させた後、ガラス板からその塗膜を剥離し、長さ３０ｍｍ、巾５ｍｍの短冊状に裁断する。測定機器として「テンシロンＵＴＭ−II−２０」（オリエンテック社製、商品名）を使用し、塗膜を測定長さが２０ｍｍとなるように測定機器に取り付け、温度２０℃において引張り速度８ｍｍ／分で測定する。測定結果の、ストレス−ストレイン曲線の立ち上がり時の曲線の傾きがヤング率であり、単位はｋｇｆ／ｃｍ２である。
【００２５】
破断伸び率は、上記ヤング率の測定に用いた機器を使用して測定する。上記と同様に作成した膜厚１５０μｍ、長さ３０ｍｍ、巾５ｍｍの塗膜を、塗膜の測定長さが２０ｍｍとなるように測定機器に取り付け、温度２０℃において引張り速度８ｍｍ／分で引張る。塗膜が破断した時の測定長さを試験前の測定長さと比較して次式により破断伸び率を求める。
破断伸び率（％）＝［（破断した時の塗膜の測定長さ）−（測定前の塗膜の測定長さ）］／[（測定前の塗膜の測定長さ）×１００]
【００２６】
熱収縮応力は以下の方法により求める。上記ヤング率の測定と同様の作成方法にて、膜厚１５０μｍ、長さ３０ｍｍ、巾５ｍｍの塗膜を作成する。熱収縮応力測定装置「ＲＳ−２０Ｃ」（レスカ社製、商品名）に、塗膜の測定長さが２０ｍｍとなるように取り付け、熱収縮応力の測定を行う。測定は、雰囲気温度１００℃での応力測定値を０ｋｇｆに調整し、その後自然放冷により４０℃まで温度を下げる。記録計に示された応力値を温度に対してプロットし、４０℃、５０℃及び６０℃の点から最小二乗法により直線αを求める。求めた直線αより２０℃での応力値を読み取り、熱収縮応力値とする。
【００２７】
本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物の製造方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の方法で製造することができる。例えば、上記した各成分をヘンシェルミキサー等で乾式混合した後、２軸エクストルーダー等の溶融混合分散機を使用して溶融混合した後、次いで冷却、粗粉砕、アトマイザー、ジェットミル等の微粉砕器で粉砕し、次いでろ過することにより製造される。製造された鋼材用エポキシ粉体塗料組成物の平均粒子径は、好ましくは平均粒子径１０〜１００μｍの範囲、さらに好ましくは４０〜７０μｍの範囲である。これら範囲の下限値は、塗装作業性の点で意義がある。またこれら範囲の上限値は、塗膜の平滑性の点で意義がある。
【００２８】
本発明の被覆鋼材は、鋼材表面に上記の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物からなる塗膜、ポリオレフィン接着剤層、及びポリオレフィン被覆樹脂層を順次積層してなる。
【００２９】
鋼材は、炭素鋼あるいはステンレス鋼等の合金鋼でできた鋼材であり、形状は板状、パイプ状及び箱状のいずれであってもよい。また、鋼材の表面には必要に応じてアルカリ脱脂・酸洗処理又はブラスト処理などの除錆処理を施してもよい。さらに、優れた防食性を付与するためにクロメート処理、燐酸塩処理などの表面処理を施してもよい。
【００３０】
上記鋼材上には本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物からなる塗膜が積層される。塗膜の膜厚は、鋼材の用途によって適宜選択することができる。好ましくは３０〜１０００μｍの範囲であり、さらに好ましくは４０〜６００μｍの範囲である。
【００３１】
塗布及び硬化方法は特に限定されるものではなく従来公知の方法で行うことができる。鋼材の形状がパイプ状の鋼管である場合、例えば、高周波誘導加熱やバーナー加熱などで鋼管表面を予熱し、その外面に本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物を静電塗装、摩擦帯電塗装又は流動浸漬塗装等することにより塗布・硬化を行うことができる。また、鋼管の外面に鋼材用エポキシ粉体塗料組成物を常温で塗布したのち鋼管を加熱して硬化してもよい。硬化条件は、特に限定されるものではなく、通常１２０〜４００℃で１〜４０分の範囲で行うことができる。
【００３２】
上記で形成された塗膜の上に、ポリオレフィン接着剤層が積層される。ポリオレフィン接着剤層に使用されるポリオレフィン接着剤は、特に限定されるものではなく従来公知のものを使用することができる。例えば、塗膜との密着性及びポリオレフィン被覆樹脂層との融着性の点から変性ポリエチレン樹脂を使用することが好ましい。
【００３３】
ポリオレフィン接着剤層の厚みは、特に限定されるものではなく、被覆鋼材の用途に応じて適宜選択することができる。好ましくは５０〜４００μｍ、さらに好ましくは１００〜３００μｍの範囲である。
【００３４】
上記接着層の上に、ポリオレフィン被覆樹脂層が積層される。ポリオレフィン被覆樹脂層に使用される樹脂は、特に限定されるものではなく従来公知のものを使用することができる。例えば、低密度ポリエチレン樹脂、中密度ポリエチレン樹脂、高密度ポリエチレン樹脂等のポリエチレン樹脂；ポリプロピレン樹脂等が挙げられる。また、これらの樹脂は少量のアクリル酸等のビニルモノマー若しくは他のオレフィンとの共重合体であってもよい。
【００３５】
また上記ポリオレフィン被覆樹脂には必要により、例えば、着色顔料（酸化チタン、カーボンブラック等）、体質顔料（炭酸カルシウム、硫酸バリウム、クレー等）、補強材（ガラスフレーク等）、シランカップリング剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤等を添加することができる。
【００３６】
ポリオレフィン被覆樹脂層の厚みは、特に限定されるものではなく、被覆鋼材の用途に応じて適宜選択することができる。好ましくは２〜２０ｍｍ、さらに好ましくは３〜１０ｍｍの範囲である。
【００３７】
ポリオレフィン接着剤層及びポリオレフィン被覆樹脂層を形成する方法は、特に限定されるものではなく従来公知の方法で行うことができる。例えば、鋼管に積層する場合、予め鋼管を高周波誘導加熱やバーナー加熱などで鋼管表面を予熱し、そこへ本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物を塗布し、さらにポリオレフィン接着剤層及びポリオレフィン被覆樹脂層を形成する方法等が挙げられる。ポリオレフィン接着層及びポリオレフィン被覆樹脂層は、それぞれ単独で、溶融丸ダイ押出し被覆法又は溶融Ｔダイ押出し被覆法等により形成することができる。また、溶融丸ダイ共押出し被覆法又は溶融Ｔダイ共押出し被覆法等により、両層を一度に形成することもできる。また、あらかじめポリオレフィン接着剤層及びポリオレフィン被覆樹脂層が一体となった層からなるシートを用い、そのシートを、鋼材上に積層された本発明の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物からなる塗膜上に、ポリオレフィン接着剤層が接するように積層してもよい。積層する際の温度は、余熱温度等により任意に設定することができるが、通常、鋼材表面温度は１５０〜２３０℃である。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。尚、「部」及び「％」は、別記しない限り「重量部」及び「重量％」を示す。
【００３９】
実施例１
エポキシ粉体塗料組成物の製造
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−１）（注１）７重量部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−２）（注２）９３重量部、フェノール系硬化剤（注３）１３重量部、イミダゾール系触媒（注４）０．３９重量部及び表面調整剤（注５）１重量部をヘンシェルミキサーで前混合し、ついでブスコニーダーＰＬＫ−４６で溶融混練した後、冷却、粉砕、ろ過して平均粒子径５０μｍの実施例１のエポキシ粉体塗料組成物を製造した。
（注１）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−１）：ｊＥＲ−１００２、ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量約６５０ｇ／ｅｑ
（注２）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−２）：ｊＥＲ−１００７、ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量約１，９７５ｇ／ｅｑ
（注３）フェノール系硬化剤：ｊＥＲキュア １７１Ｎ、ジャパンエポキシレジン社製、フェノール性ＯＨ基約４．５ｍｅｑ／ｇ
（注４）イミダゾール系触媒：２−メチルイミダゾール、四国化成工業社製
（注５）表面調整剤：レジフローＰ−６７、ＥＳＴＲＯＮ ＣＨＥＭＩＣＡＬ社製
【００４０】
ヤング率の測定
上記で製造したエポキシ粉体塗料組成物をガラス板に膜厚が１５０μｍになるように塗装し、２００℃、１０分加熱し硬化させた後、ガラス板からその塗膜を剥離し、長さ３０ｍｍ、巾５ｍｍの短冊状に裁断した。測定機器として「テンシロンＵＴＭ−II−２０」（オリエンテック社製、商品名）を使用し、塗膜を測定長さが２０ｍｍとなるように測定機器に取り付け、温度２０℃において引張り速度８ｍｍ／分で測定した。測定結果の、ストレス−ストレイン曲線の立ち上がり時の曲線の傾きがヤング率であり、単位はｋｇｆ／ｃｍ２である。測定結果を表１に示した。
【００４１】
破断伸び率の測定
上記ヤング率の測定に用いた機器を使用して測定した。ヤング率の測定の場合と同様の方法で作成した膜厚１５０μｍ、長さ３０ｍｍ、巾５ｍｍの塗膜を、塗膜の測定長さが２０ｍｍとなるように測定機器に取り付け、温度２０℃において引張り速度８ｍｍ／分で引張った。塗膜が破断した時の測定長さを試験前の測定長さと比較して次式により破断伸び率を求めた。
破断伸び率（％）＝［（破断した時の塗膜の測定長さ）−（測定前の塗膜の測定長さ）］／[（測定前の塗膜の測定長さ）×１００］
測定結果を表１に示した。
【００４２】
熱収縮応力の測定
上記ヤング率の測定と同様の作成方法にて、膜厚１５０μｍ、長さ３０ｍｍ、巾５ｍｍの塗膜を作成した。熱収縮応力測定装置「ＲＳ−２０Ｃ」（レスカ社製、商品名）に、塗膜の測定長さが２０ｍｍとなるように取り付け、熱収縮応力の測定を行った。測定は、雰囲気温度１００℃での応力測定値を０ｋｇｆに調整し、その後自然放冷により４０℃まで温度を下げた。記録計に示された応力値を温度に対してプロットし、４０℃、５０℃及び６０℃の点から最小二乗法により直線αを求めた。求めた直線αより２０℃での応力値を読み取り、熱収縮応力値とした。測定結果を表１に示した。
【００４３】
低温衝撃性試験
コスマー１００（商品名、関西ペイント社製、クロメート処理剤）を塗布したブラスト鋼板（サイズ９ｍｍＴ×１００ｍｍ×１５０ｍｍ）を２００℃に予熱しておき、上記で製造したエポキシ粉体塗料組成物を、静電塗装機を用いて膜厚３５０μｍになるよう塗装し試験板を作成した。試験はＪＩＳ Ｋ−５６００ ５−３の耐おもり落下性試験（デュポン式）に準じて、落錘重量２，０００ｇ、撃心の尖端直径１／２インチ、落錘高さ５０ｃｍの条件にて試験温度−３０℃にて塗膜に衝撃を与えた。
試験結果を以下の基準にて目視で評価した。評価結果を表１に示した。
○：塗面にワレ・浮きが認められない
△：塗面にワレはないが、わずかに塗膜が浮き上がっている
×：塗面にワレが認められる
【００４４】
接着耐久性試験
まず以下の方法によりＪＩＳ Ｋ６８５０に定める単純重ね合わせ試験片を作成した。コスマー１００を塗布したブラスト鋼板ａ（厚さ２．３ｍｍ×巾２５ｍｍ×長さ１００ｍｍ）を２００℃に予熱しておき、上記で製造したエポキシ粉体塗料組成物を、静電塗装機を用いて上記ブラスト鋼板ａ端部の一定面積（巾２５ｍｍ、長さ１３ｍｍ）へ塗装した。このときの膜厚は３００μｍである。次に２００℃に予熱した同サイズのコスマー１００を塗布したブラスト鋼板ｂの端部と、前記ブラスト鋼板ａの塗装部分を重ね合わせた後、２００℃で１０分保持し接着部分が巾２５ｍｍ、長さ１３ｍｍの単純重ね合わせ試験片を作成した。
続いて上記で作成した試験片を用いて接着耐久性試験を行った。試験機器として「ＡＵＴＯＧＲＡＰＨ ＡＧ−２００Ｂ」（島津製作所社製、商品名）を使用し、温度２０℃において引張り速度１０ｍｍ／分で試験片の両端を引張り、接着面が剥がれる際の力を測定した。測定結果を表１に示した。
【００４５】
冷熱サイクル試験
まず、コスマー１００を塗布したブラスト鋼板（厚さ９ｍｍ×１００ｍｍ×１５０ｍｍ）を用いて、次の工程により被覆鋼板を作成した。ブラスト鋼板を２００℃に予熱しておき、上記で製造したエポキシ粉体塗料組成物を、静電塗装機を用いて所定膜厚（１００μｍまたは３５０μｍ）になるよう塗装した。塗装後約１分の後、変性ポリエチレン樹脂接着剤層及びポリエチレン被覆樹脂層が一体となった層からなるシート（厚さ５ｍｍ）を気泡が入らないように塗膜上に圧着し、被覆鋼板を作成した。
続いて作成した被覆鋼板を、ドライアイスで−６０℃に冷却したエタノールに８時間浸漬し、取り出した後すぐに２５℃の水に１５時間浸漬、さらに取り出した後２３℃の室内で１時間放置すること、を１サイクルとして冷熱サイクル試験を行った。評価は、ブラスト鋼板とエポキシ塗膜層間が剥離しているかを１サイクル毎に目視で確認することにより行い、剥離するまでのサイクル数を試験結果とした。なお、試験は最大１５サイクルまで行った。測定結果を表１に示した。
【００４６】
実施例２〜８、比較例１〜６
エポキシ粉体塗料組成物の組成を表１の各実施例、比較例の組成に変えた以外は実施例１と同様の方法で実施例２〜８、比較例１〜６の各エポキシ粉体塗料組成物を製造し、上記各測定・試験に供した。評価・試験結果を表１に示した。
【００４７】
【表１】
（注６）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−３）：ｊＥＲ−１００４、ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量約９２０ｇ／ｅｑ
（注７）ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂：ｊＥＲ−１５７Ｓ７０、ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量約２２０ｇ／ｅｑ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ当量が３００〜７５０ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−１）及びエポキシ当量が１，２００〜５，５００ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−２）を含むエポキシ樹脂成分（Ａ）及び硬化剤（Ｂ）を含有することを特徴とする鋼材用エポキシ粉体塗料組成物。
【請求項２】
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−１）をエポキシ樹脂成分（Ａ）中に１〜７０重量％含む請求項１記載の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物。
【請求項３】
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−２）をエポキシ樹脂成分（Ａ）中に３０〜９９重量％含む請求項１又は２記載の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物。
【請求項４】
硬化剤（Ｂ）がフェノール系硬化剤である請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物。
【請求項５】
充填剤（Ｃ）を含有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物。
【請求項６】
形成塗膜の２０℃におけるヤング率が１５,０００ｋｇｆ／ｃｍ２以下、破断伸び率が１０％以上及び熱収縮応力が１３０ｋｇｆ／ｃｍ２以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物。
【請求項７】
鋼材表面に
（１）請求項１〜６のいずれか１項に記載の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物からなる塗膜、（２）ポリオレフィン接着剤層、及び（３）ポリオレフィン被覆樹脂層を順次積層してなることを特徴とする被覆鋼材。
【請求項１】
エポキシ当量が３００〜７５０ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−１）及びエポキシ当量が１，２００〜５，５００ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−２）を含むエポキシ樹脂成分（Ａ）及び硬化剤（Ｂ）を含有することを特徴とする鋼材用エポキシ粉体塗料組成物。
【請求項２】
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−１）をエポキシ樹脂成分（Ａ）中に１〜７０重量％含む請求項１記載の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物。
【請求項３】
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ａ−２）をエポキシ樹脂成分（Ａ）中に３０〜９９重量％含む請求項１又は２記載の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物。
【請求項４】
硬化剤（Ｂ）がフェノール系硬化剤である請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物。
【請求項５】
充填剤（Ｃ）を含有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物。
【請求項６】
形成塗膜の２０℃におけるヤング率が１５,０００ｋｇｆ／ｃｍ２以下、破断伸び率が１０％以上及び熱収縮応力が１３０ｋｇｆ／ｃｍ２以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物。
【請求項７】
鋼材表面に
（１）請求項１〜６のいずれか１項に記載の鋼材用エポキシ粉体塗料組成物からなる塗膜、（２）ポリオレフィン接着剤層、及び（３）ポリオレフィン被覆樹脂層を順次積層してなることを特徴とする被覆鋼材。
【公開番号】特開２００８−２３１１７７（Ｐ２００８−２３１１７７Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７００４５（Ｐ２００７−７００４５）
【出願日】平成１９年３月１９日（２００７．３．１９）
【出願人】（０００００１４０９）関西ペイント株式会社 (815)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１９日（２００７．３．１９）
【出願人】（０００００１４０９）関西ペイント株式会社 (815)
【Ｆターム（参考）】
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