防食概論:塗料・塗装

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         素地調整技術と変遷

 素地調整は,基礎用語で紹介したように,塗装に適した下地を調整する方法である。国内では,素地調整のほかにさまざまの用語,例えば,下地処理前処理生地ごしらえケレンなどが用いられる。
 鋼の防食塗装では,防食を目的とする塗膜が良好に付着するよう,鋼材表面のミルスケール,さび,劣化塗膜などの皮膜の付着に支障となる物質を除去し,また,表面に適切な粗さを与えることを目的に実施される。
 素地調整方法は,大きく機械的処理による方法と化学的処理による方法に分けられる。

 

【機械的素地調整】

 機械的素地調整とは,物理力で表面を研削することで塗装に適した表面を作る方法をいい,工具(手工具,動力工具)による方法,ブラスト処理による方法に分けられる。
 素地調整は,動力が活用されるまでは,手工具による方法にのみ頼っていた。動力の利用が一般化するに至り,作業効率の向上や仕上がり精度の向上を目的に,動力工具の開発,ブラスト処理技術の開発が進んだ。
 動力工具は,小型化が進み,1940年(昭和15年)ころより利用されるようになったが,その多くは工業製品の塗装や船舶の塗装など工場内の作業が中心で,現地施工となる構造物等の塗替え塗装に使用の試みがなされたのは,1953年(昭和28年)頃と言われている。
 電動の研磨機,ワイヤーホイル,カッター等による工法によって,手工具に比較して塗替え塗装の作業能率は著しく向上したが,万能ではなく,構造物の構造によっては作業困難な個所が少なからずあり,手工具との併用が今現在でも必要不可欠である。
 サンドブラスト工法(珪砂吹付法)は,1870年(明治3年)に,アメリカのベンジャミン・タイルマン(ティルマン)によって発明され,船舶の錆落とし,塗装やめっき時の金属表面処理として用いられた。日本では,1887年(明治20年)頃に,東京高等工芸学校(現 東京工業大学)窯業科でサンドブラスト機を初めて導入したが,一般での実用は大正期に入ってからである。

ブラスト装置の例

ブラスト装置の例
出典:厚地鉄工株式会社 カタログ

 当時のブラストは,米国とは異なり,小型の物件への適用のみであった。大型物件への適用は1945年(昭和20年)頃に,鉄道車両の塗装で使われたのがはじめてとされている。
 鋼橋への適用は,さらに遅れて,1951年(昭和26年)頃に鋼鉄道橋でサンドブラストを試験的に用いたとの記録はあるが,橋梁製作で採用されたのは1960年代からである。
 現場の塗替え塗装には,適用事例が増えてはいるが,一般的な工法としての普及には至っていない。この原因として,現場施工時の制約(騒音,粉じん汚染など)に対応できる技術が未発達なためと考えられている。
 粉じん対策を目的としたバキュームブラストは,1949年に米国の「バキュームブラスト社」で開発され現在に至っている。サンドブラストなど一般的なエアーブラスト(オープンブラストなどともいう)に比較して,作業効率が低いため,粉じん対策を必要とする特殊な環境での使用に限定されている。
 同様に,粉じん対策として,水を活用したブラスト法が開発され,各分野での適用が進んでいる。しかし,鋼橋の塗替え塗装への本格導入には至っていない。

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【化学的素地調整】

 化学的素地調整とは,化学力を活用し,時には物理力を補助的に用いて塗装に適した表面を作る方法で,溶剤の溶解力を活用した脱脂,酸やアルカリなどの溶解力を用いた除せい,金属表面に化成皮膜を形成する化成処理などが一般的である。
 機械的塗膜はく離に替わる方法として,溶剤の浸透による塗膜膨潤を利用し,塗膜の剥離作業を容易にする塗膜剥離剤もある。
 機械的素地調整では,金属表面の油汚れの除去は極めて困難である。このため,脱脂作業は重要な塗装前処理になる。簡便な脱脂で済む場合は,溶剤を含んだ布による拭き取り方法が適用される。厳密な脱脂が必要な場合は,溶剤浴中での超音波洗浄,蒸気清浄,アルカリ洗浄など様々な化学的手法が用いられる。これらの手法は,主に工業製品の塗装前処理として古くから活用されている。
 化成処理は,金属表面に被膜を形成し,その被膜と塗膜との相乗効果(被膜の防せい力と塗膜との密着性向上)で防食性能の向上を図ることを目的に実施される。この原点は,1906年に英国W. T. Coslettのりん酸鉄被膜発明といわれている。現在も,鋼板,亜鉛めっき鋼,合金めっき鋼の塗装前処理として,りん酸塩処理やクロム酸塩処理による化成皮膜が活用されている。
 塗膜剥離剤は,機械部品等の点検(磁粉探傷など)目的の塗膜はく離作業に古くから用いられてきた方法である。近年には,建築物の塗替え塗装において,騒音対策の一手法として塗膜剥離剤が活用されるようになった。
 また,鋼道路橋ではPCB含有塩化ゴム塗膜の除去作業において,環境への飛散防止を目的に利用されている。塗膜剥離剤のみでは,旧さび止めペイントを完全に除去することは困難である。また,鋼に付着するさびや黒皮の除去は期待できない。このため,塗膜剥離剤と機械的素地調整作業の併用が一般的である。

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