JP2682869B2 - 加工性および耐食性の優れたチタン積層鋼板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、各種建材、電気機器、自動車、家具、容器
等に大量に使用される鋼板に係わり、更に詳しくは鋼板
もしくはステンレス鋼板の片面もしくは両面に樹脂層を
介してチタン板を貼り合わせてなるチタン積層鋼板に関
する。

〔従来の技術〕

チタンは極めて優れた耐食性を有することから、建材
などの部材として羨望されながらも、高価なため未だ広
く使用に供されるに至っていない。それ故、従来から鋼
板もしくはステンレス鋼板との積層化あるいは複合化が
種々検討されてきた。

こうした金属板の積層化等の方法としては爆着法、圧
着法、融着法あるいは接着法等が知られているが、これ
らの方法には生産性、接合強度あるいは表面外観等の点
で一長一短があった。

例えば、接着法の場合においては量産化が図り易く、
製品の外観が良く、また遮音性や制振制にも優れるとい
う利点を有するが、接合強度に劣るという大きな欠点が
あった。

特に、チタンは漏れ制が悪く表面が極めて不活性なこ
とから他の金属板に比して接着性に著しく劣り、従っ
て、建材のパネル等の用途に必要な接着強度を確保する
ことが難しく、プレス加工に際してあるいは経時劣化に
よって接着界面で剥離を生じ易い等という実用化に際し
て種々の問題を包含している。また、前記経時劣化はチ
タンに特有の材料特性によっても助長される。即ち、チ
タンは材料強度は鋼板とほぼ等しいが、弾性率が鋼板の
約1/2であるため、両者を貼り合わせてチタン側が凸面
となる如き曲げ等のプレス加工を施した場合、チタン板
に大きなスプリングバック力が残留する。この残留スプ
リングバック力は接着界面の剥離力として作用して経時
剥離を助長し、積層鋼板の接着寿命を低下させる。

このようにチタン積層鋼板の実用化には他の金属の積
層鋼板に比べて特異な問題も多く、現在のところ、接着
強度あるいは耐久性などの使用性能面で消費者の要求を
満足すべき段階には未だ至っていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者らは前記したチタン積層鋼板の従来技術の課
題を解決するため、エッチング等によるチタンの表面活
性化処理、クロム酸処理等による化成処理およびプライ
マー処理等と接着剤との相互の組合せによる接着力向上
効果について種々検討し、チタンに適した接着方法を知
見し、本発明を構成するに至ったものである。

〔課題を解決するための手段〕

即ち、本発明に従えば、鋼板もしくはステンレス鋼板
の片面もしくは両面に接合用樹脂層を介してチタン板を
貼り合わせたチタン積層鋼板において、該接合用樹脂層
がチタン板側から順次設けた厚さ0.2〜20μｍのエポキ
シ樹脂系プライマー層と厚さ２〜200μｍの架橋性物質
が配合されたポリアミド樹脂系接着剤層からなる、成形
加工後の耐経時剥離性および耐食性の優れたチタン積層
鋼板が提供され、更には鋼板もしくはステンレス鋼板と
ポリアミド系接着剤層との間にも、厚さ0.2〜20μｍの
エポキシ樹脂系プライマー層を設けてなるチタン積層鋼
板が提供される。

以下、本発明について詳述する。

第１図および第２図は本発明の実施態様を説明するた
めの断面図であって、第１図はチタン板を鋼板の片面に
のみ貼り合わせた積層鋼板、また第２図は鋼板の両面に
貼り合わせた積層鋼板を例示したものである。

これらの図において、１は鋼板もしくはステンレス鋼
板からなる鋼基体、２はチタン板、３は接合用樹脂層、
４はエポキシ樹脂系プライマー層、５はポリアミド系接
着剤層である。

本発明において使用するチタン板２は純チタンあるい
は合金チタンの焼鈍板もしくは冷延板のいずれでも良
い。鋼基体１およびチタン板２の板厚は特に制約される
ものでなく用途に応じて適宜選択すれば良いが、耐食性
の優れた安価な積層鋼板を提供するとの本発明の目的か
らすればチタン板の厚さは鋼基体の少なくとも1/2以下
とすることが望ましい。

なお、鋼基体１はチタンとの熱膨張率の差が小さいも
のを選択することが、接着後のそりを防止する上で好ま
しい。

またチタン板の板厚を過度に厚くすることは曲げ加工
等のプレス加工後にスプリングバック力に起因する剥離
力を生じ易くなり好ましくない。

これらの金属板は積層に先立って通常有機溶剤もしく
はアルカリ溶液などによって表面を清浄にした後、その
表面に接合用樹脂層３を形成するが、耐食性および接着
性をより向上せしめるために金属板の表面に予めクロム
メッキ、ニッケルメッキまたは各種の合金メッキもしく
は化成処理、更には表面粗さ加工等を施しても良い。

なお、こうした前処理を鋼基体１に施した場合には鋼
基体１側のエポキシ樹脂系プライマー層４は必ずしも設
ける必要はない。

本発明においてはチタン板２もしくは更に必要に応じ
て鋼基体１の表面に形成するエポキシ樹脂系プライマー
層４の厚さは一般に0.2〜20μｍとする。エポキシ樹脂
系プライマー層４の厚さが0.2μｍ未満では鋼基体１も
しくはチタン板２の表面凸部の被覆が不十分となり、所
望の接着性改善効果が発揮できず、一方厚さが20μｍを
超えると接着性改善効果が飽和し、且つコスト面でも不
利となる。

本発明において使用するエポキシ樹脂系プライマー層
は、エポキシ樹脂とその硬化剤からなるプライマーによ
って形成され、プライマーとしては、前記成分を有機溶
剤に溶解した溶液型プライマーが好ましく用いられる。

このプライマーにおけるエポキシ樹脂としては、チタ
ン板とポリアミド系接着剤の双方への接着性に優れ、ま
た適度な凝集性を具備する点で、分子量が300〜6000の
ビスフェノール型エポキシ樹脂またはノボラック型エポ
キシ樹脂が好ましく、これらは一種または二種以上併用
して使用できる。

硬化剤としては、エポキシ樹脂用に一般的に用いられ
る有機アミン系硬化剤が使用でき、低温で短時間に硬化
させることができる点で、常温液体の一級アミン、二級
アミンまたは三級アミンがより好ましく、具合的にはジ
エチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、ジエ
チリアミンプロピルアミン、Ｎ−アミノエチルピペラジ
ン、イソホロジアミン、メンセンジアミン、メタキシリ
レンジアミン、ジアミノジエチルジフェニルメタン、ベ
ンジルジメチルアミン、2,4,6−トリス（ジメチルアミ
ノメチル）フェノール、ピペリジンおよびN,N−ジメチ
ルピペラジン等が挙げられる。

さらに、溶液型プライマーの貯蔵安定性を高めるため
には、硬化剤として前記アミンのエポキシ樹脂への付加
物を用いることが好ましく、かかる付加物は、有機溶剤
中で温度40〜100℃で加熱還流下に、エポキシ樹脂と前
記アミンを３〜６時間程度反応させることにより得られ
る。

プライマーにおけるエポキシ樹脂と硬化剤の好ましい
配合割合は、エポキシ樹脂：硬化剤（重量比）が95:5〜
70:30である。

プライマーを溶解する有機溶剤としては、蒸発し易い
低沸点のものが好ましく、アセトン、メチルエチルケト
ン、メチルイソブチルケトン等またはそれらの混合溶剤
が挙げられる。溶液型プライマーにおける好ましい固形
分濃度は、１〜50重量％であり、さらに好ましくは５〜
30重量％である。これは固形分濃度が50重量％を超える
と、貯蔵安定性に劣る傾向にあり、また金属板への塗装
性も損なわれ易くなる。一方１重量％未満であると、必
要な膜厚、すなわち0.2〜20μｍ厚のプライマー層を形
成させ難くなる。

プライマー層は、ロールコート、カーテンコート、浸
漬法およびスプレーコート等の通常の方法によって、溶
液型プライマーを金属板上に塗装することによって形成
することができる。

なお、前記プライマー溶液には必要に応じて防食剤、
浸透剤等を添加して使用することもできる。

プライマーを塗布・乾燥後、ポリアミド系接着剤層５
を形成する。

本発明において使用するポリアミド系接着剤層は、各
種のポリアミドによって形成させることができ、たとえ
ばε−カプロラクタム、ω−アミノウンデカン酸または
ω−ラウリルラクタム等を単独で縮重合して得られる一
般にナイロン６、ナイロン11またはナイロン12と称され
ているポリアミド；アジピン酸、セバシン酸またはドデ
カ２酸等のジカルボン酸とヘキサメチレンジアミンを縮
重合して得られるナイロン６−６、ナイロン６−10また
はナイロン６−12と称されているポリアミド；前記ラク
タム、ジカルボン酸およびジアミン等を共重合して得ら
れるコポリアミド、例えば6/6−6/10系コポリアミド等
が挙げられる。さらに、２種以上のポリアミドの混合物
も使用でき、好ましいポリアミドは、接着性および作業
性の点から融点100〜220℃の範囲にあるコポリアミドで
ある。

本発明においては、前記ポリアミドとして以下に示す
架橋性物質が配合されたポリアミド系接着剤を使用する
のが好ましい。かかる接着剤は、加熱接着時にポリアミ
ドが架橋する熱硬化型であるため、これらの接着剤を用
いた場合には、得られる接着層がクリープ強度、耐熱
性、耐水性および耐久性等において優れる。

前記した架橋性物質としては、ポリビニル化フェノー
ル樹脂、フェノール−ホルムアルデヒドプレポリマー、
アルコシキ基等の加水分解性基を有する有機珪素化合物
およびエポキシ樹脂等が挙げられ、加水分解性基を有す
る有機珪素化合物を使用したり、該有機珪素化合物を他
の架橋性物質と併用したりするのが好ましい。

前記有機珪素化合物としては、テトラメトキシシラ
ン、テトラエトキシシラン、フェニルトルメキシシラ
ン、ジフェニルジメトキシシラン、ジメチルジメトキシ
シラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−（β−メチルグリシドキシ）プロピルトリメト
キシシラン、β−（3,4−エポキシシクロヘキシル）エ
チルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエト
キシシランおよびγ−メルカプトプロピルトリメトキシ
シラン等が挙げられる。

本発明においてはポリアミド系接着剤層５の厚さを２
〜200μｍとする。接着剤層５の厚さが２μｍ未満では
金属板の表面凸部の被覆が不十分となり満足な接着強度
が得られず、ふた制振性等も劣り、一方厚さが200μｍ
を超えると接着効果が飽和し製造工程での作業性も悪く
なるので好ましくない。

なお、接着剤層５は粉末状または溶剤を含むワックス
状もしくは液状等の形態の前記ポリアミド系接着剤樹脂
をプライマーの塗布されたチタン板２もしくは鋼基体１
の接着面のいずれか一方又は両者に、公知の浸漬法、バ
ーコート法あるいは静電塗布法等によって塗布すること
によって形成する。塗布後は融着もしくは乾燥処理を行
なった後、チタン板２および鋼基体１の両者の接着面を
向き合わせて重ね。加熱温度約150〜280℃、加熱時間約
0.2〜30分および接着圧力約0.1〜10kgf/cm²で圧着処理
を施す。第２図に例示した如き鋼基体１の両面にチタン
板２を貼り合わせる場合にも上述と同様の方法及び手順
によって処理した鋼基板１および２枚のチタン板の接着
面を向き合わせて重ね、圧着処理を施せばよい。

本発明によるチタン積層鋼板に使用する鋼基体１およ
びチタン板２は表面性状、すなわち表面粗さ、凹凸のピ
ッチ等を変えることにより金属光沢のある、または光沢
のない銀白色や陽極酸化等の方法による多様な着色等、
種々の外観に調整することができる。

また、チタンおよびチタン合金はアルミニウム等に比
べて硬質であるため、加工時および使用時に傷が付き難
く、例え若干の損傷を受けても、下層の有機樹脂層によ
り、良好な耐食性が保持され、また制振性等も付与でき
る。

更に、この積層鋼板は加工性に優れているため、建
材、各種機器、あるいは乗り物等のパネル部材等に一般
に行なわれている折曲げ、軽度の絞りなどの加工は勿
論、容器などに行なわれる深絞り、しごき加工等の厳し
い加工も施すことができる。

なお、チタン板は耐食性及び外観がよいことを要求さ
れる面にのみ、例えば沿岸リゾート用等の建材パネルと
して用いる場合には外面のみに設ければ良く、チタン板
を鋼基体の片面あるいは両面のいずれに貼り合わせるか
はその用途及び使用目的に応じて適宜選択すればよい。

更に、使用するチタン板の種類についても、砂塵等の
ための耐摩耗性が必要とされる場合には冷延強化材を用
いる等、用途に即した材料を選定すればよいことはいう
までもない。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例について詳述するが、本発明の
範囲を以下の実施例に限定するものではない。

実施例１ 沿岸リゾート向けなどの建築物用の建材として、表１
に示す方法によって製造したチタン積層鋼板を用いて、
浅絞り加工によって一辺が80cmの正四角形で絞り深さが
2cmである外壁パネルをチタン板が外面となるようにし
て作成し、以下に示す条件で35日間の劣化促進試験を施
した後、絞り加工端部の接着界面での剥離状況等の外観
を観察し、５段階評価（５は良、１は不良）を行なっ
た。劣化の促進試験は、24時間を１サイクルとし、塩水
噴霧６時間（35℃のNaCl水溶液）、乾燥４時間（70
℃）、湿潤４時間（49℃、相対湿度95％）、次いで冷却
４時間（−20℃）の順で施こし、遷移時間は塩水噴霧の
前後が１時間、他は２時間とした。また参考のため別途
幅25mmのＴ形剥離試験片を作成し、前述の促進試験前・
後のＴ形剥離強さをJIS K6854に準拠して測定した。

これらの観察・測定結果は、表２に示した。

これらの結果から、本発明によるチタン積層鋼板は絞
り加工端部に於ける接着界面の剥離がなく、また優れた
耐食性および耐久性を有し、外観などの経時劣化もきわ
めて軽微であることが明らかである。

〔発明の効果〕

本発明の積層鋼板は耐食性と加工性に優れ、外観も良
く、量産化も容易なことから建材パネル等を主に、多様
な用途に供することができ、関連産業分野に益する点が
大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様である片面チタン積層鋼板
を例示した板の断面図であり、 第２図は本発明の他の実施態様である両面チタン積層鋼
板を例示した板の断面図である。 １……鋼基体、２……チタン板、３……接合用樹脂層、
４……エポキシ樹脂系プライマー層、５……ポリアミド
系接着剤層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 門脇 伸生 神奈川県相模原市淵野辺５―10―１ 新 日本製鐵株式会社第２技術研究所内 (72)発明者 生明 忠雄 神奈川県相模原市淵野辺５―10―１ 新 日本製鐵株式会社第２技術研究所内 (72)発明者 神林 冨夫 愛知県名古屋市港区船見町１―１ 東亜 合成化学工業株式会社内 (72)発明者 広瀬 俊良 愛知県名古屋市港区船見町１―１ 東亜 合成化学工業株式会社内 (72)発明者 山本 素裕 東京都港区西新橋１丁目14番１号 東亜 合成化学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−299337（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−8905（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋼板もしくはステンレス鋼板の片面もしく
   は両面に接合用樹脂層を介してチタン板を貼り合わせた
   チタン積層鋼板において、該接合用樹脂層がチタン板側
   から順次設けた厚さ0.2〜20μｍのエポキシ樹脂系プラ
   イマー層と厚さ２〜200μｍの架橋性物質が配合された
   ポリアミド樹脂系接着剤層からなることを特徴とする、
   成形加工後の耐経時剥離性および耐食性の優れたチタン
   積層鋼板。
2. 【請求項２】鋼板またはステンレス鋼板とポリアミド系
   接着剤層との間に、厚さ0.2〜20μｍのエポキシ樹脂系
   プライマー層を更に設けてなる請求項１記載のチタン積
   層鋼板。