防食コーティング

腐食は自然現象であり、材料が高エネルギー状態から低エネルギー状態に戻ることであり、完全に止めることは不可能です。合理的な材料選定と効果的な防食対策により腐食速度を制御し、許容かつ制御可能な範囲内に保つことしかできません。.

1. 塗料の定義と解釈は何ですか？

定義：物体の表面上に、化学的保護、装飾的または特殊な特性（例：絶縁性、防錆性、標示）を持つ固体被膜を形成できる液体または固体材料の一覧。.

 

その中でも、液体塗料が圧倒的多数を占めており、固体塗料は近年急速に発展した新しいタイプの塗料です。これらの塗料は、環境保護、短工期、優れた性能という特徴を持っています。液体塗料の中では、有機塗料がその卓越した性能と良好な特性により、塗料分野で絶対的な優位性を持っています。.

 

初期の塗料の大部分は植物油と天然塗料を主原料としていたため、これらは「ペイント」とも呼ばれます。しかし、科学技術の進歩に伴い、ますます多くの塗料が化学原料から直接合成されるようになり、「油」とは関係がなくなり、多くの塗料はすでに水溶性塗料または固体塗料となっています。そのため、「ペイント」という言葉が使われてきましたが、すべての塗料を表しているわけではありません。.

2. 塗料の基本組成は何ですか？

塗料の種類や性能に関わらず、塗料は3つまたは4つの基本成分から構成されており、その機能は以下の表に示されています：

 

B基本 I成分	T典型的 R代表	M利得 E効果
皮膜形成物質（バインダーとも呼ばれる）	植物油（例：桐油）、天然樹脂、各種合成樹脂（例：エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂）	塗料を完全で連続的な固体塗膜に形成し、基材に強固に接着することは、塗料の基盤であり、塗料の基本的特性を決定します。
分散媒	揮発性有機溶剤（例：芳香族炭化水素、エステル、ケトン）、水	皮膜形成物質は分散されて粘性液体を形成し、これにより塗料の施工性能と塗膜のいくつかの特性が向上します。分散媒自体は皮膜を形成できません。
顔料および充填剤 （体質顔料）	チタン白、クロム黄、クロム緑、弁柄、タルク、硫酸カルシウム、亜鉛粉末、アルミニウム粉など.	着色および塗膜特性の向上、塗装の保護、装飾、防食顔料効果を高め、コストも削減できる。.
助剤	乾燥剤、レベリング剤、スキニング防止剤、硬化剤、可塑剤	塗料の製造、塗装、保管、使用特性を向上させる。

 

3. 防食塗料の要件は何ですか？

3.1 良好な密着性を持つこと

塗膜の密着性、特にウェット密着性は、界面の水と酸素を置換し、塗膜の保護性能を向上させることができます。したがって、密着性が良好な塗料は一般的に耐食性も優れています。プライマーとして使用される防食塗料には、より強い密着性が求められることが多いです。そのため、エポキシ塗料やアルキド塗料が単独でプライマーとして使用されることがよくあります。.

3.2 強い防浸透性を持つこと

強い防浸透性は腐食性媒体の浸透を効果的に防ぐことができます。防浸透性は塗膜樹脂自体の固有の特性に加えて、その先天的な特性にも関連しています。防浸透性を向上させるために、雲母や酸化鉄などのフィラーが添加されることがよくあります。.

3.3 腐食性媒体に対する安定性

塗料の皮膜形成物質だけでなく、添加される添加剤やフィラーも安定であり、媒体と化学反応したり物理的変化を起こしたりしないことが求められます。.

 

4. 塗料の分類は何ですか？

塗料製品は数千種類あり、分類方法も多岐にわたります。一般的な分類は以下の通りです：

 

4.1 顔料の有無による分類：ワニスとカラーペイントの2種類があります。.

4.2 形態による分類：水性塗料、溶剤系塗料、固体粉末塗料、高固形分塗料。.

4.3 用途による分類：建築用塗料、木工用塗料、船舶用塗料、飲料水サイロ用塗料など。.

4.4 施工工程による分類：プライマー、パテ、中塗り、上塗り、仕上げ塗料。.

4.5 使用効果による分類：絶縁塗料、防錆塗料、防汚塗料、防食塗料、耐火塗料。.

4.6 塗料の主な皮膜形成物質に従って、天然樹脂塗料、アスファルト塗料、フェノール樹脂塗料、エポキシ塗料、ポリウレタン塗料に分類されます。.

 

5. 耐食性塗料の選び方？

 

5.1 主な皮膜形成物質

耐食性塗料の主な皮膜形成物質は異なり、その防食性能、適用条件、施工特性、耐用年数、価格帯も異なります。.

 

したがって、塗料を選ぶ前に、各種塗料の特性についてある程度の理解を持っておく必要があります。以下の表は、一般的な合成樹脂塗料の特性と主な用途を示しています。

 

主な皮膜形成物質	塗料の特性	主な用途
アルキド樹脂	光沢性、耐候性、接着性に優れるが、柔らかく、耐水性、耐アルカリ性に劣る	建設、車両、機械、船舶、軽工業製品
アミノ樹脂	光沢があり、色保持性が良く、硬いが、熱硬化が必要	建設、車両、機械、船舶、軽工業製品
過塩素化ビニル樹脂	耐候性に優れる 耐食性、耐水性、耐油性、難燃性に優れるが、密着性、耐低温性、固形分が低く、塗膜が薄い	化学装置
ビニル樹脂	淡色、柔軟性が良く、耐食性が高いが、固形分が低く、塗膜が薄い	セメント、環境装置または工業薬品装置
Acrylic	光沢があり、淡色で、光沢と色保持性が良く、耐候性が強い	建築外壁、機械、軽工業製品
エポキシ樹脂	強靭で耐摩耗性があり、密着性に優れ、防食性があるが、暗い単色で耐候性が悪い	化学装置
ポリエステル	柔軟性が良く、耐摩耗性があるが、施工が難しい	木工品
Polyurethane	耐摩耗性、耐食性に優れ、絶縁性が良い	航空機、船舶、化学装置、木材
シリコーン樹脂	耐候性、耐高温性、絶縁性が良いが、密着性が悪く、ガソリンに弱く、脆い	電気材料の塗装、耐熱装置
無機ポリマー	高温および耐炎性	船舶、橋梁

 

5.2 腐食性媒体環境

各塗料の性能特性は異なり、適用条件も異なります。.

 

以下の表は、石油化学産業で一般的に見られる腐食環境における塗料の選定に関する推奨事項を示しています。.

腐食性媒体環境	推奨される優先塗料の種類	推奨膜厚 (μm)	現場適用例
一般大気	フェノール樹脂塗料、アスファルト塗料、アルキド樹脂塗料	≥120	発電所ボイラー室、石油精製空気分離、肥料ボイラー室、その他の屋内乾燥環境用機器
化学薬品雰囲気	アスファルト塗料、パークロロエチレン塗料、ビニル樹脂塗料、エポキシ樹脂塗料、ポリウレタン塗料、ポリエステル塗料、無機ジンクリッチ塗料、クロロスルホン化ポリエチレン塗料、塩化ゴム塗料、高塩素化ポリエチレン	≥150	精油所、肥料、化学繊維、化学工場の各種生産ユニット
酸性ガス、酸性ミスト	パークロロエチレン塗料、ビニル樹脂塗料、エポキシ樹脂塗料（プライマーおよび中塗りのみ）、クロロスルホン化ポリエチレン塗料、塩化ゴム塗料、ポリウレタン、特殊シアン化物ゲル	200以上	化学繊維の酸化、化学工場のメラミン、発電所の化学水
アルカリ環境	パークロロエチレンコーティング、ビニル樹脂コーティング、エポキシ樹脂コーティング、シリコーンコーティング、クロロスルホン化ポリエチレンコーティング、塩化ゴムコーティング,	≥150	肥料合成、肥料尿素
酸、アルカリ、塩を含む下水環境	パークロロエチレンコーティング、ビニル樹脂コーティング、エポキシ樹脂コーティング、シリコーンコーティング、クロロスルホン化ポリエチレンコーティング、塩化ゴムコーティング,	250以上	製油所の下水
耐油塗料	エポキシ樹脂コーティング、ポリウレタンコーティング（精製油貯蔵タンクの内壁には静電導電性タイプを使用しなければならない）	250以上	製油所の石油貯蔵タンク内壁
耐水性および防湿塗料	フェノール樹脂塗料、ビチューメン塗料、過塩化ビニル塗料、ビニル樹脂塗料、エポキシ樹脂塗料、ポリウレタン塗料（特殊シアン化物を含む）、クロロスルホン化ポリエチレン塗料、塩化ゴム塗料、SBS防水膜（屋根用）、塩素化ポリエチレン防水膜（屋根用）	クロロスルホン化ポリエチレン、エポキシ、ポリウレタンおよびフェノール塗料は200以上、アスファルト塗料は300以上、SBS防水膜は厚さ4mm以上の砂で被覆されたポリエステル基材表面層のモデルとすること。.	循環水場、冷却塔、プール、工場建屋
耐熱塗料	100℃以下の場合：フェノール樹脂塗料、アルキド樹脂塗料、エポキシ樹脂塗料、ポリウレタン塗料、無機ジンクリッチ塗料	≥120	各種機器および配管
	100℃〜200℃：エポキシ樹脂塗料、無機ジンクリッチ塗料	≥120	加熱炉、機器、煙道、煙突
	200℃以上：シリコーン塗料	60以上	ガス化炉、高温反応器、再生器
水冷器用特殊塗料	TH847、DH22、JST-2L熱交換器用特殊塗料	110~160	炭素鋼水冷器管束
埋設配管	アスファルトガラスクロス、コールタールアスファルトガラスクロス、エポキシコールタールガラスクロス、ポリエチレンテープ、エポキシ粉体塗料	2〜7mm	各種埋設配管

 

5.3 環境条件および施工条件の利用

 

例えば、埋設パイプラインの防食においては、耐水性に優れたアスファルトコーティングを優先すべきである；重腐食環境では、高粘度で一度で膜厚が得られる防食コーティングを使用すべきである；パークロロエチレン、ニトロセルロース塗料などの揮発性速乾性塗料は、吹付施工には適さない；クロロスルホン化ポリエチレンは、往復ローラー工法には適さない。.

 

5.4 プライマーと基材の互換性

 

防食コーティングの選定には、コーティング間の互換性も考慮すべきであり、プライマーと基材の間には良好な互換性があるべきで、プライマーとトップコートは相互に溶解したり、食い込み現象を起こしてはならない。.

 

例えば、クロロスルホン化ポリエチレンは、コンクリートや金属表面のプライマーおよびトップコートとして使用できるが、鉄系金属コーティングとして鋼表面のプライマーには適さない；エポキシ塗料はほとんどの場合プライマーとして使用できるが、屋外環境では耐紫外線性が劣るためトップコートには適さない；耐食性は良いが密着性が劣るコーティング（例：パークロロエチレン）はトップコートとしてのみ使用でき、プライマーは密着性に優れたものを選ばなければならない。プライマーは密着性に優れた塗料（エポキシ、アルキド）を選ばなければならない。.

 

5.5 経済的要因

 

塗料の価格が低くても寿命が短ければ経済的ではない。なぜなら、再防食の施工コストが塗料コストの差よりもはるかに高くなる場合があるからである。一般的に、橋梁、塔、大型構造物などの設計防食層は10～20年以上、一般的な化学装置は5年以上を確保する。重腐食環境では、一般的な防食コーティングの使用サイクルを長期化することは困難であり、主に技術的信頼性の欠如と経済的に不経済であるためである。.

 

6. 塗装施工管理ポイント

塗装品種の決定後、防食コーティングの品質は、コーティングの防食効果と寿命を決定する重要な要素である。コーティングの品質に影響を与える様々な要因の中で、基材表面の処理と塗装施工中の条件管理（配合比、膜厚、ピンホール、温度、湿度を含む）が、コーティングの品質に対する影響の80%を占める。.

 

したがって、防食コーティングの品質と寿命の管理は、以下の重要な側面に焦点を当てなければならない。.

6.1 塗装施工前の表面処理

表面処理の目的は、基材表面の必要な清浄度、多孔性、粗さを確保することである。.

 

必要な清浄度を達成するためには、基材表面から錆、酸化物、油分、ほこり、水分などを除去し、塗料と基材との基本的な密着性を確保し、不純物が混入して気孔やピンホールが形成されるのを防ぐ。ある程度の多孔性と粗さはコーティングの密着性を向上させることができる。しかし、過度な粗さは局所的な膜厚不足を引き起こし、ピンホールが発生しやすくなり、塗料消費量も増加する。.

6.2 合理的な塗装方法の選択

一般的に使用される防食保護塗装方法には、刷毛塗り、ローラー塗り、浸漬塗装、カーテン塗装、エアスプレー、エアレススプレーなどがある。各方法には特性と適用範囲があり、現場環境（温度、湿度、風速を含む）と塗装品種に応じて決定すべきである。一般的に、刷毛塗りとローラー塗りはほとんどの条件下での防食施工に適している。刷毛塗りは比較的柔軟で、様々な複雑な部品に適しており、ローラー塗りは施工速度が速い。浸漬塗装とカーテン塗装は主にワークピースや小型設備の防食に適している。スプレーは大面積施工に適しているが、ロスが大きく、立面の厚さが不均一で流れやすい。.

6.3 防食コーティング施工の環境要件

ほとんどの塗装施工には5℃以上の温度が必要である。温度が低すぎると、乾燥や硬化が困難になり、塗膜の密着性も低下する。風、雨、雪、および湿度が70%以上の条件下では施工できない。.

 

さらに、合格した基材の表面は速やかにプライマーで塗装しなければならない。そうしないと、汚染や湿気の後に防食効果が大きく影響される。.

6.4 プライマー密着性の要件

重要な防食プロジェクトでは、プライマーの密着性を試験することが求められることが多い。一般的に、実験室での円形法と現場でのクロスカット法がある。現場でのクロスカット法は、実際の防食品質をよりよく表すことができる。この方法は、専用のスクラッチャーブレードのセットを使用して、垂直方向に2回傷を付け、塗膜が完全に切れていることを確認し、次に柔らかいブラシで描かれた小さな正方形上の傷ついた塗膜片を優しく払い落とす。残っている小さな正方形が多いほど、密着性が良いことを示す。.

6.5 塗装層数

施工中にはピンホールや欠陥が必然的に発生する。したがって、総厚が同じ場合、複数回塗装することで得られる塗膜はより緻密になる。重要な環境で使用される防食塗料は、一般的に5層以上塗布される。.

 

施工管理において、施工業者が発注者の担当者に確認を依頼する前に既に2回塗装を済ませているケースがしばしば発生する。この場合、全ての部分が十分に2回塗装されているかどうかを確認するのは困難である。比較的簡単な管理方法としては、施工業者に各回の塗装で異なる色を使用させることである。そうすれば、塗装回数が不足している箇所を容易に特定できる。別の方法としては、施工業者に一度に1回だけ塗装させ、隠れた場所や塗装されやすい部分にあらかじめ小さな印を付けておくことである。印がまだ見える場合は、施工業者に罰則を課すべきである。.

6.6 塗膜の厚さ

一般的に、防食塗装は防食効果を発揮するために一定の厚さ要件を満たさなければならない。基本的な要件は、塗膜の総厚が粗さの2倍以上であることである。さらに、強腐食環境ではより厚い塗膜が必要とされる。一般的に、大気腐食条件下では塗膜の総厚は150μm以上とし、液体環境では250～300μmに達する必要がある。.

 

ただし、塗装の厚さは塗料の種類にも関係する。厚さ110μmのエポキシ塗料の防浸透能力は、厚さ1mmのアスファルト塗料よりも優れている。.

 

防食施工が完了した後、厚さ試験は機器によって実施されなければならない。人間の感覚では塗装厚さが基準に達しているかどうかを確認できない。施工業者は多くの場合、湿潤膜厚計を使用して最終的な厚さを正確に管理する。.

 

最終的な厚さ試験には一定の数量要件がある。試験割合は以下のとおりである：均等かつランダムに測定点を選択し、パイプラインの20メートルごとに1つの測定点とし、各パイプラインの試験は3点以上とする。防食塗装の厚さの合格基準は、測定点の90%以上が規定の厚さに達すること（規定の厚さは設計図面で決定するか、本細則の付録の要求を参考にして実施し、残存する旧塗膜の厚さは除去するものとする）、また、規定の厚さに達しない残りの測定点の最小厚さは規定値の80%以上でなければならない。合格基準を満たさない場合は、抜き取り試験を2倍に増やし、不足箇所を再塗装する。測定点の20%以上が規定の厚さに達しない場合は、全てを塗り直し、再検査しなければならない。.

6.7 ピンホールの検出

一部の重要な防食塗料では、信頼性の高い防食塗装を確保するためにピンホール試験も必要である。例えば、熱交換器の塗装の防食にはピンホール試験が必須である。方法としては、塩水導通法と高圧電気火花試験法の2つがある。検出電圧は塗装厚さに応じて決定しなければならない。.

6.8 塗装間隔

防食塗装の施工においては、各層の間に一定の間隔が必要です。一般的に、プライマーの表面が乾燥した後、次の層のプライマーを塗布することができます。クロロスルホン化ポリエチレン、特殊シアン化物、その他の塗料については、次の層を塗装する前に完全に乾燥させることが必要です。.

 

7. 防食塗装の一般的な欠陥と対策

一般的な欠陥	原因	対策
密着不良および要求不適合	① 不適切な表面処理方法。. ② 表面処理の品質が要求を満たしていない。. ③ 不適切な除錆方法により、表面研磨現象が生じる。. ④ 湿った表面またはすでに汚染された表面に塗装すること。; ⑤ 塗装間隔が短すぎる。.	①サンドブラストなどの信頼性の高い除錆方法を採用し、手動除錆から機械工具に変更し、粗いサンドクロスと硬い鋼線ブラシを使用する。; ② 施工担当者に除錆グレードを明確にし、受入基準を明文化する。. ③異なる除錆方法の選択 異なる基材に応じた方法を選択し、必要に応じて脱脂洗浄剤を使用する。. ④ 塗装間隔を適切に延長する。.
硬化速度が遅い、または硬化しない	① プライマーが完全に硬化した後、次の層を塗装する。. ② 脱水および除湿により乾燥を確保する。. ③適切なシンナーを選択してください。.	①特殊硬化剤を変更するか、硬化剤の効果を確認してください。. ②硬化剤の量が現場の温度に適合し、適切かどうかを確認してください。. ③施工前に周囲温度を条件に合わせてください。.
塗膜の食い込みと膨れ	①下塗りが完全に硬化していないか、上塗りと下塗りが適合していない。. ②塗料缶に水分が含まれているか、下地表面が濡れている。. ③シンナーが強すぎる。.	① プライマーが完全に硬化してから次の層を塗装してください。. ② 脱水および除湿により乾燥を確保する。. ③適切なシンナーを選択してください。. 塗膜が平らでなく、小さな凹凸があり、光沢が不均一です。塗料が調合時に十分に撹拌されていません。. 十分に撹拌してください。
塗膜が平らでなく、小さな凹凸があり、光沢が不均一です。	塗料が調合時に十分に撹拌されていません。.	十分に均一に撹拌してください。
塗膜厚の不均一と明らかな塗装痕	① 塗装方法の選択が不適切 ② 塗装時の力が強すぎる。. ③施工時に一層の厚さが大きすぎる。.	① 均一な塗装を確保するために、吹き付け、はけ塗り、ローラー塗り、浸漬の順に塗装方法を選択してください。. ②ブラシの力を減らすか、塗料を適切に希釈してください。. ③施工順序が合理的か確認し、上から下へ、最初に隅や凹部を別々に塗装することを確実にしてください。二層の塗装間の塗装方向は垂直であるべきです。.
塗装表面のひび割れとしわ	①塗装時に下塗り、中塗り、上塗りのマッチングが悪い。. ②塗装間隔が短すぎる。. ③一層の塗装が厚すぎるか、塗装後に日光にさらされる。.	①塗料の種類を変更し、適切なマッチングスキームを選択してください。. ②塗装間隔を適切に延ばしてください。. ③シンナーを適切に増やしてください。. ④日光への露出を防ぐ.
下地露出またはタレ	① 表面の油分. ② 前回の塗装と次回の塗装のミスマッチ. ③ 塗膜が厚すぎる、塗料が薄すぎる、またはスプレーガンの使用方法が不適切.	① 溶剤または脱脂剤で油分を除去する. ② 塗料の適合性を確認する. ③ シンナーで適切に希釈するか、スプレーガンを確認する. ④ 過度の希釈を防ぐために十分に撹拌する.
塗料が混濁している	① シンナーの選択が不適切. ② 吸湿、水分含有. ③ 製造過程での不完全な反応.	① 溶剤の交換. ② 濾過. ③ ポット反応に戻す.
塗装後の錆の再発生	① 錆の除去が不完全. ② 錆除去後に速やかにプライマーを塗装しない. ③ 膜厚不足.	① 所定の基準まで完全に錆を除去する. ② 錆除去および承認後、適時にプライマーを塗装する。. ③ 膜厚を確保し、耐食性の良い塗料の種類を選定する。.

 

8. ・ 塗装の耐用年数

一般的に、塗装には防食のための一定の耐用年数があります。影響を与える要因としては、設計耐用年数、塗料の種類、除錆方法、膜厚、使用環境などが挙げられます。耐用年数に特に大きな影響を与える要因としては、塗装の種類と品質、施工プロセス管理（主に良好な除錆、油分・水分・塵埃の混入がない適切な配合、および適格な膜厚）、そしてその後の温度、湿度、環境腐食、紫外線などの使用条件が含まれます。.

 

通常、一般的な屋外鉄骨構造物の防食サイクルは少なくとも3年を満たすべきであり、ほとんどの場合はさらにそれ以上の年数となります。送電鉄塔や使用開始後に再構築が困難な構造物の場合、一般的な設計防食サイクルは最低10年から15年とすべきです。タンクの防食層は通常6年以上を満たす必要があります。埋設パイプラインの防食層の寿命は通常30年以上を必要とします。.

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