JP3186608B2

JP3186608B2 - 耐発銹性に優れた建築用材料

Info

Publication number: JP3186608B2
Application number: JP30146196A
Authority: JP
Inventors: 雅充松本; 章人迫田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-11-13
Filing date: 1996-11-13
Publication date: 2001-07-11
Anticipated expiration: 2016-11-13
Also published as: JPH10138393A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、屋根用、軒下用、
および壁・側板等に用いられる建築用材料に関し、特に
海岸や工業地帯、およびその近傍などで使用される耐発
銹性、美麗性に優れた建築用材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、屋根・壁材等の建築用材料とし
て、溶融Ｚｎめっき鋼板、溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼
板、Ａｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板等が用いられてきた。こ
れらの鋼材は、海塩粒子の影響が大きくｐＨの高い環境
となる海岸地域や、ｐＨの低い酸性雨が降る工業地帯で
使用されると、容易に腐食され、白錆が発生したり黒色
化が生じたりする。さらには、めっき皮膜の消失が早ま
り、母材が早期に赤錆を発生して美麗性が損なわれると
いう問題があった。

【０００３】そのため、海岸や工業地帯では溶融めっき
を施した鋼材の使用は控えられ、このような環境下での
耐食性に優れ（すなわち、耐環境性を有し）、赤錆の発
生しにくい美麗性に優れた建築用材料として、高Ｃｒ系
のステンレス鋼やオ−ステナイト系ステンレス鋼が使用
されている。さらに、Ｃｒ含有鋼について、その耐発銹
性を高めるために表面に光輝焼鈍処理を施した鋼板が提
案されている（特公平３−７９４２４号公報）。

【０００４】しかしながら、これらの鋼材をもってして
も、海岸や工業地帯では、海塩粒子や雨水に含有される
塩化マグネシウムなどの塩化物、硫酸アンモニウムや硫
酸ナトリウム等の硫酸塩、亜硫酸塩、硝酸塩等が表面に
付着し、腐食を促進する。そのため、数カ月程度の短期
間における発銹でさえも完全には防止できないのが現状
である。また、臨海工業地帯などでは、海塩粒子の付着
によるｐＨの上昇および酸性雨によるｐＨの下降が繰り
返されることにより鋼材の腐食が促進されるという問題
があり、このような環境で使用される材料は極めて厳し
い腐食環境に曝されることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、海塩粒
子の影響の大きい海岸地域や酸性雨の影響の大きい工業
地帯、さらにｐＨの上昇および下降が繰り返される臨海
工業地帯で使用される建築用材料として十分使用に耐え
るものは、現在用いられている材料中には見あたらない
のが実状である。

【０００６】本発明者らは、この問題を解決するために
研究を重ねた結果、Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき皮膜が海塩
粒子および酸性雨の影響の大きい環境において高耐食性
を発現することを見いだし、Ｃｒを５〜３０重量％含有
する合金鋼材に所定量のＭｎを含有するＡｌ−Ｍｎ系合
金めっきを施した材料を提案した（特願平７−１１２９
０９号）。しかし、この材料は優れた耐発銹性を有する
一方、製造上不可避的に存在するＡｌ−Ｍｎ系合金めっ
き皮膜のピンホ−ルを通して母材からＦｅおよびＣｒが
溶出し、ＦｅおよびＣｒの腐食生成物がめっき層の表面
にシミ状に形成され、美麗性を欠くという問題があり、
建築用材料として必ずしも満足できるものではなかっ
た。

【０００７】本発明はこのような状況に鑑みなされたも
ので、その目的は、特に海岸や工業地帯等、腐食性の強
い環境下において従来の溶融めっきが施された鋼材やス
テンレス鋼材よりも優れた耐発銹性、ならびに美麗性を
有する建築用材料を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために検討を重ねた結果、５〜３０重量％
Ｃｒ含有鋼にＡｌ−Ｍｎ系合金めっきを施した後、さら
にその表面をシリカ変性アクリル系エマルジョン樹脂を
含有する樹脂で被覆することにより、優れた耐食性を有
するとともに、長期間にわたって皮膜表面におけるシミ
状の変色を抑制し、美麗性を保持し得ることを見いだし
た。

【０００９】本発明は上記の知見に基づくもので、その
要旨は、下記（１）および（２）の建築用材料にある。

【００１０】（１）Ｃｒ含有量が５〜３０重量％である
鋼材の表面に、Ｍｎ含有量が８〜４０重量％で、付着量
が３〜５０ｇ／ｍ² のＡｌ−Ｍｎ系合金めっき層を有
し、さらにその上層に、シリカ変性アクリル系エマルジ
ョン樹脂、またはアクリル系エマルジョン樹脂とシリカ
変性アクリル系エマルジョン樹脂との混合物からなるエ
マルジョン樹脂を含有する被覆組成物で形成された膜厚
が０．１〜１０μｍの皮膜を有することを特徴とする耐
発銹性に優れた建築用材料。

【００１１】（２）皮膜が、Ｃｒ（ＶＩ）量に換算して
皮膜に対し０．１〜１．０重量％の６価クロム化合物を
含む防錆剤および皮膜に対し０．５〜３０重量％の有機
系腐食抑制剤のいずれか一方または両方を含有すること
を特徴とする上記（１）に記載の耐発銹性に優れた建築
用材料。

【００１２】なお、本発明の建築用材料の形態は特定の
ものに制限されず、鋼板の他、型鋼、鋼管、棒鋼、鋼線
など、いずれの形態を有するものであってもよい。ま
た、本発明の建築用材料は、これらの形態を有する建築
用材料がロールフォーミング、プレス等の加工を受けた
後、上記のめっき層および樹脂皮膜が形成された材料を
も含むものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明（上記（１）の発明）の建
築用材料は、母材であるＣｒ含有合金鋼材の表面にＡｌ
−Ｍｎ系合金めっき層が形成され、さらにその上層にシ
リカ変性アクリル系エマルジョン樹脂、またはアクリル
系エマルジョン樹脂とシリカ変性アクリル系エマルジョ
ン樹脂との混合物からなるエマルジョン樹脂を含有する
被覆組成物の皮膜が所定の膜厚で形成されたものであ
る。以下、この発明の構成要件について詳細に説明す
る。

【００１４】〈母材〉本発明の建築用材料の母材は、Ｃ
ｒを５〜３０重量％含有する合金鋼である。母材合金鋼
のＣｒ含有量を５〜３０重量％に限定したのは、Ｃｒ含
有量が５重量％より少ない場合、後述する緻密な不動態
皮膜の形成が期待できず、一方、３０重量％を超えて含
有される場合は、Ａｌ−Ｍｎ系合金めっきを施さなくて
も十分に高い耐食性を示すからである。

【００１５】実際の母材合金鋼では、Ｃｒの他に、Ｃ、
Ｓｉ、Ｍｎ、Ｓ、Ｐや、Ａｌ（アルミニウム）、Ｎ、Ｏ
（酸素）などが適宜添加され、あるいは製造上不可避的
に混入している。さらに耐食性を高めるためＮｉ、Ｍ
ｏ、Ｎｂ、Ｂ（ほう素）等が添加されているが、本発明
の建築用材料では、これらの元素の含有量については特
に限定されない。Ｆｅ以外に上記の元素が含有されてい
ても、Ｃｒ含有量が本発明で規定する範囲内でありさえ
すれば、後述する機構により優れた耐食性が発現するか
らである。

【００１６】〈めっき層〉一般に、Ｃｒ含有合金鋼の表
面に形成されたＡｌ−Ｍｎ系合金めっき層は、同様に形
成された純Ａｌめっき（正確にはＡｌ−Ｓｉ系合金めっ
き）あるいはＡｌ−Ｚｎ系合金めっきの各めっき層に比
べて耐食性に優れていることが判明している。これは、
以下に示すように、Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき層の環境遮
断性と、Ｃｒ含有合金鋼に対する犠牲防食作用によるも
のである。

【００１７】本発明の建築用材料が使用される海塩粒子
や酸性雨の影響の大きい海岸や工業地帯では、材料の表
面に付着する水分のｐＨがおおよそ３〜１１程度である
と考えられる。このような環境中に本発明の材料が曝さ
れると、母材であるＣｒ含有合金鋼とめっき層との電位
差によりめっき層が優先的に溶出して母材鋼は保護され
る。すなわち、Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき層はＣｒ含有合
金鋼に対する犠牲防食能を有している。また、Ａｌ−Ｍ
ｎ系合金めっき層の陽分極は大きく、腐食速度がＺｎ系
めっき層等の腐食速度に比べ１桁程度小さい。これはめ
っき層中のＡｌが環境中に溶出すると同時に、遊離し酸
化されたＭｎが母材鋼の表面に一種の不動態皮膜を形成
して環境と母材との接触を絶つ環境遮断性が発現される
ためと考えられている。

【００１８】この不動態皮膜は、母材としてＣｒ含有合
金鋼を用いた場合、Ｃｒ酸化物からなる強固な皮膜とな
る。このような皮膜が形成される機構の詳細は明かでは
ないが、次のように推定される。

【００１９】すなわち、材料がｐＨ４以下の酸性雨環境
にさらされた場合、母材表面の不動態皮膜（Ｃｒ酸化
物）も溶解傾向を示し、同時に溶解しているＡｌ−Ｍｎ
系めっき層のＭｎイオンとの相互作用によって、より緻
密度の高い不動態皮膜が形成され、めっき層および母材
鋼が保護される。また、同時に溶出しているＡｌイオン
は、Ｆｅイオンの赤錆化に対するインヒビタとして作用
すると考えられる。一方、鋼材表面に付着した海塩粒子
の吸湿・潮解により表面のｐＨが９以上に上昇した場合
を考えると、鋼材表面で生じた水膜の不均一性に起因し
て生じる酸素濃淡電池の作用により、やはり母材表面の
Ｃｒ酸化物や、めっき層のＭｎ酸化物が溶解し、Ｃｒイ
オンとＭｎイオンとの相互作用によって、より緻密度の
高い不動態皮膜が形成され、めっき層および母材鋼が保
護される。さらに、このようなｐＨの低い環境と高い環
境が繰り返し生じた場合、母材鋼のＣｒとめっき層のＡ
ｌおよびＭｎが少しづつ消費されるが、緻密度の高い不
動態皮膜が形成されることにより、長期間にわたって材
料の高耐食性が維持される。

【００２０】上記のＡｌ−Ｍｎ系合金めっき層のＭｎ含
有量は８〜４０重量％に限定する。Ｍｎは上述したよう
に緻密度の高い不動態皮膜の形成に有効に働き、耐食性
に寄与するが、Ｍｎ含有量が８重量％より低いとこのよ
うな不動態皮膜が形成されにくく、逆に４０重量％を超
えると、めっき層が非晶質領域を逸脱して結晶質となる
ため加工性および耐食性がともに劣化するうえ、めっき
層中のＡｌ含有量が相対的に低下して、Ａｌイオンのイ
ンヒビタ効果が期待できないからである。より好ましい
Ｍｎ含有量は１５〜３０重量％である。

【００２１】Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき層は、ＡｌとＭｎ
の２成分系合金であれば本発明の材料で必要とされる耐
食性は発揮されるが、必要に応じ、以下に示す（イ）〜
（ハ）の３群の元素の内から１種または２種以上の第３
元素を含有していてもよい。ただし、これらの第３元素
を２種以上添加する場合には、めっき層中におけるそれ
らの合計量を１５ａｔ％以下とすることが好ましい。

【００２２】（イ）それぞれ０．００５〜１０ａｔ％の
Ｃｕ、Ａｇ、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉ：これらの元素は、
Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき層の硬度を高めるとともに、摺
動性および加工性を高める働きがある。

【００２３】（ロ）それぞれ０．００２〜３ａｔ％のＭ
ｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｓ
ｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、ＳｂおよびＢｉ：これら
の元素は、Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき層の電位を卑にし、
皮膜の犠牲防食能を向上させる働きをする。

【００２４】（ハ）それぞれ０．００５〜５ａｔ％のＴ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗおよ
びＲｅ：これらの元素は、めっき層の融点を上昇させ、
スポット溶接の連続打点性を向上させる。

【００２５】さらに、Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき層のめっ
き付着量（片面あたり）は３〜５０ｇ／ｍ² と限定す
る。これは、めっき付着量が３ｇ／ｍ² より少ないと、
Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき層の耐食性が十分ではなく、一
方、５０ｇ／ｍ² を超えると、めっき皮膜が厚くなりす
ぎて加工性が低下し、さらにめっき剥離が生じ、あるい
は、めっき時の残留応力によりめっき割れやめっき剥離
が生じて耐食性が低下するからである。

【００２６】Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき層は、溶融めっき
法または溶融塩電解めっき法により形成することができ
る。特に、Ｍｎ含有量が比較的多い場合には、溶融塩電
解めっき法が好ましい。

【００２７】溶融塩電解めっき法のめっき浴としては塩
化物浴が一般に使用できる。塩化物浴は、ＡｌＣｌ₃ と
少なくとも１種のアルカリ金属塩化物（ＮａＣｌ、ＫＣ
ｌ、ＬｉＣｌなど）との混合物を基本組成とし、これに
合金元素（Ｍｎ、および必要により含有させる他の１種
または２種以上の合金元素）を塩化物または金属として
加えることにより構成すればよい。塩化物浴へのＭｎの
添加量を増減させることにより、析出するＡｌ−Ｍｎ系
合金めっき層中のＭｎ含有量を調整することができる。
なお、助剤として、有機アミン、フッ化物、臭化物、よ
う化物等を添加してもよい。また、塩化物浴として、上
記の浴の他に、ＡｌＣｌ₃ −エチルメチルイミダゾリウ
ムクロリド（ＥＭＩＣ）を基本組成とする、より低融点
の溶融塩浴も使用できる。

【００２８】めっき密着性を高めるために、母材に下地
層としてＺｎやＮｉなどの金属をプレめっきしておいて
もよい。この下地層は、慣用のジンケート処理、Ｎｉプ
レめっき処理などにより形成することができる。また、
下地層なしで母材とＡｌ−Ｍｎ系合金めっき層との密着
性を高めるためには、めっき前処理として、化学的な酸
洗や物理的な研削により母材表面の酸化皮膜を除去した
後にめっきを施す方法も適用できる。

【００２９】さらに、Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき層の上に
酸化皮膜またはクロメート皮膜を形成させてもよい。こ
れによって耐食性および美麗性は一層向上する。

【００３０】〈エマルジョン樹脂〉本発明の建築用材料
は、上記のめっき層の上にシリカ変性アクリル系エマル
ジョン樹脂、またはアクリル系エマルジョン樹脂とシリ
カ変性アクリル系エマルジョン樹脂との混合物からなる
エマルジョン樹脂を含有する被覆組成物で形成された膜
厚が０．１〜１０μｍの皮膜を有している。

【００３１】本発明者らは、ベ−ス樹脂としてのエマル
ジョン樹脂を選択するに際し、アクリル系、アクリル−
スチレン系、アクリル−シリコン系、ポリエステル系、
アルキッド系、およびウレタン系の各エマルジョン樹脂
について試験を行った。その結果、アクリル−スチレン
系エマルジョン樹脂とポリエステル系樹脂は耐アルカリ
性、耐候性が不十分であり、アルキッド系エマルジョン
樹脂は耐アルカリ性が悪かった。ウレタン系エマルジョ
ン樹脂は、６価クロム化合物の溶解性が悪く、十分な耐
食性が得られなかった。

【００３２】これに対し、アクリル系のエマルジョン樹
脂およびアクリル−シリコン系のエマルジョン樹脂は、
建築用材料では必須の条件とされる耐候性がよく、耐ア
ルカリ性および耐酸性（耐薬品性）についても優れてい
た。この樹脂は、水系のエマルジョン樹脂であるため防
錆剤として添加される６価クロム化合物の溶解性がよ
く、かつ低温造膜性に優れており、また、被覆組成物
（塗料）の調製時における溶剤の取り扱いないしは排出
に関しての環境問題を生じないという利点もある。そこ
で、ベ−ス樹脂としてアクリル系のエマルジョン樹脂を
使用することとした。アクリル系の樹脂皮膜は、周知の
通り透明性に優れ、下地表面処理鋼板の意匠性を害する
ことがない点でも有利である。

【００３３】アクリル系エマルジョン樹脂は、アクリル
酸エステルおよび／またはメタクリル酸エステルを主体
とし、これに、必要により他のα，β−エチレン性不飽
和モノマ−を配合したモノマ−混合物を乳化重合させて
得られる水分散性樹脂である。モノマーとしては、次に
例示するように多様な種類のモノマ−を使用できるの
で、要求される皮膜の性能に応じて１種または２種以上
（通常は２種以上）のモノマ−を使用する。

【００３４】アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エ
ステルとしては、例えば、アクリル酸またはメタクリル
酸のメチルエステル、エチルエステル、ブチルエステ
ル、２−エチルヘキシルエステルなどが使用できる。

【００３５】これらのエステルと共重合可能なα，β−
エチレン性不飽和モノマ−としては、アクリル酸、メタ
クリル酸、イタコン酸、クロトン酸などの不飽和カルボ
ン酸、α位で分岐した飽和カルボン酸のビニルエステ
ル、重合性不飽和基を２個以上有するジ（メタ）アクリ
レ−ト化合物、トリ（メタ）アクリレ−ト化合物、ジア
リル化合物、トリアリル化合物、テトラアリル化合物等
（例えば、ジビニルアジペ−ト、エチレングリコ−ルジ
（メタ）アクリレ−ト、１，３−ブチル（メタ）アクリ
レ−ト、トリエチレングリコ−ルジ（メタ）アクリレ−
ト、トリメチロ−ルプロパントリ（メタ）アクリレ−
ト、ジアリルフタレ−ト、トリアリルジシアヌレ−ト、
テトラアリルエトキシエタンなど）が挙げられる。少量
であれば、スチレン、α−メチルスチレンなどの芳香族
モノマ−も配合できる。

【００３６】また、樹脂に官能基を導入するために官能
性モノマ−を配合することもできる。官能性モノマ−と
して、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレ
−ト、２−ヒドロキシアルキルアクリレ−ト、２−アセ
トアセトキシエチル（メタ）アクリレ−ト、アクリルア
ミド、グリシジル（メタ）アクリレ−ト、Ｎ−メチロ−
ルアクリルアミドなどが例示される。

【００３７】建築用の樹脂被覆鋼板では、加工後の地鉄
（母材）が露出した端面に上記のめっき層および樹脂皮
膜が形成された後、まれに、塗装が施されることがあ
る。その場合、本発明の建築用材料が表面に有している
樹脂皮膜はアクリル系なので、アクリル系塗料に対して
は密着性に問題はないが、その他の例えばメラミンアル
キッド系塗料に対しては密着性が不十分なことがある。
その場合、前述した官能性モノマ−を１種もしくは２種
以上配合することによってアクリル系エマルジョン樹脂
中に官能基（例えば、アミノ基、ヒドロキシル基、アセ
トアセトキシ基などのβ−ケト基、エポキシ基、アミド
基等）を導入すると、メラミンアルキッド系塗料と樹脂
皮膜との密着性を改善できる。また、この官能基の導入
によって、めっき面および地鉄露出部分（めっきピンホ
ール。なお、不めっきや、めっき欠陥・損傷部も含む）
と皮膜との密着性も改善される。

【００３８】アクリル系エマルジョン樹脂の酸価は２０
以下とすることが好ましい。より好ましくは２〜１０で
ある。酸価が２０以下であると、生成した皮膜は耐水
性、耐アルカリ性、および耐酸性が良好で、樹脂皮膜と
めっき面またはめっきピンホール下の鋼母材との間の密
着性にも優れ、また皮膜の疎水性が高く、結露しにくい
ため、より高い防錆効果が期待できる。アクリル系エマ
ルジョン樹脂では、モノマ−として配合する不飽和カル
ボン酸により酸価が決まるので、この不飽和カルボン酸
の配合量によって酸価を調整することができる。なお、
樹脂の酸価とは、樹脂（固形分）１ｇを中和するのに必
要な水酸化カリウムのミリグラム数である。

【００３９】また、本発明の建築用材料において、傷つ
きによる樹脂皮膜の破壊を生じにくくするためには、皮
膜を柔らかくするのが効果的である。そのため、アクリ
ル系エマルジョン樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）を２５
〜５５℃の範囲内にすることが好ましい。ガラス転移温
度が２５℃より低いと、樹脂皮膜が柔らかくなりすぎて
鋼板を重ねて保管した場合に密着するおそれがあり、一
方、５５℃を超えると樹脂皮膜が硬くなりすぎ、皮膜に
クラックが発生して耐食性が劣化する懸念がある。な
お、ガラス転移温度は、配合するモノマ−の選択によっ
て調整できる。

【００４０】アクリル系エマルジョン樹脂の乳化重合
は、一般に乳化剤とラジカル重合開始剤の存在下で行わ
れるが、乳化剤は樹脂皮膜形成時に樹脂皮膜内の特定の
部位、または樹脂皮膜とＡｌ−Ｍｎ系合金めっき層との
界面に移動して濃化するため、乳化剤に含まれる水や腐
食成分によりその部位が優先的に腐食される他、皮膜自
体の性能が阻害される。したがって、乳化重合に際して
は、重合時の乳化剤の使用量を極力低減するか、乳化重
合時に樹脂に結合される重合性のある反応性乳化剤を使
用するか、あるいは乳化剤を使用しないソ−プフリ−乳
化重合法を採用する、等の配慮をすることが望ましい。

【００４１】〈シリカ〉本発明の建築用材料の表面に形
成されている樹脂皮膜を構成するアクリル系エマルジョ
ン樹脂は、シリカ変性アクリル系エマルジョン樹脂また
はアクリル系エマルジョン樹脂とシリカ変性アクリル系
エマルジョン樹脂との混合物からなるエマルジョン樹脂
を含有するである。この場合、皮膜中のシリカ含有量が
１〜１０重量％となるように使用することが好ましい。
シリカ含有量が１重量％未満であると、樹脂皮膜同士が
密着するという問題が発生しやすく、１０重量％を超え
ると耐アルカリ性が低下する傾向がみられる。シリカ含
有量のより好ましい範囲は、１．５〜５重量％である。

【００４２】〈防錆剤〉本発明の建築用材料は、必要に
応じて樹脂皮膜中に所定量の６価クロム化合物を含む防
錆剤および有機系腐食抑制剤のいずれか一方、または両
方を含有するものであってもよい（前記（２）の建築用
材料）。

【００４３】６価クロム化合物は少量で強力な防錆効果
を発揮する。皮膜中に６価クロム化合物を含む防錆剤を
含有させる場合は、その量は、皮膜（乾燥後の皮膜）に
対して、６価のクロム（Ｃｒ（ＶＩ））の量に換算して
０．１〜１．０重量％の範囲内とするのが好ましい。Ｃ
ｒ（ＶＩ）が０．１重量％未満では耐食性の向上効果が
不十分であり、１．０重量％を超えると、耐食性の向上
は著しいが、表面の着色（黄色）が目立つようになり、
商品価値が損なわれる。特に、黄色着色の防止の観点か
ら、Ｃｒ（ＶＩ）量は０．２〜０．５重量％とするのが
好ましい。

【００４４】なお、耐食性の一層の向上を狙う場合、Ｃ
ｒ（ＶＩ）量で１重量％を超える６価クロム化合物を含
む防錆剤を樹脂皮膜に含有させることも可能である。し
かし、あまりに多量の６価クロム化合物の添加は、ベ−
スのエマルジョン樹脂を不安定にするので、多くてもＣ
ｒ（ＶＩ）量で５重量％以下とするのが望ましい。

【００４５】６価クロム化合物としては、無水クロム
酸、クロム酸アンモニウム、重クロム酸カリウム、クロ
ム酸カルシウム、クロム酸亜鉛、クロム酸ストロンチウ
ムなどが使用できるが、好ましいのは不揮発性のアルカ
リ成分を含まない無水クロム酸やクロム酸アンモニウム
（アンモニアは造膜時に揮発しやすい）である。

【００４６】特に優れた耐食性が要求される場合、６価
クロム化合物を含む防錆剤のみならず、有機系腐食抑制
剤を併用することによって樹脂皮膜の耐食性をさらに向
上させることが可能である。

【００４７】また、処理設備上の制約によりＣｒ（Ｖ
Ｉ）を含む廃液の処理が十分にできない場合、６価クロ
ム化合物を含む防錆剤の代わりに有機系腐食抑制剤を利
用することにより耐食性の向上を図ることができる。

【００４８】有機系腐食抑制剤（有機インヒビタ−）と
しては、金属の腐食抑制に有効であることが知られてい
る各種の有機化合物を使用することができる。これまで
に有効であるとされているものの中では、特にベンゾイ
ミダゾ−ル、ベンゾトリアゾ−ル、ベンゾチアゾ−ル、
ジメルカプトチアゾ−ル、メルカプトベンゾチアゾ−
ル、ベンゾイソチアゾ−ル、オクチン、ラウリルアミ
ン、およびクエン酸アンモニウムが防錆効果が高いの
で、これらの中から選んだ１種もしくは２種以上を使用
することが好ましい。これらの有機系腐食抑制剤は、い
ずれも無色に近いため黄色着色の問題はない。

【００４９】樹脂皮膜中にこれらの有機系腐食抑制剤を
含有させる場合は、その量は、皮膜（乾燥後の皮膜）に
対して、０．５〜３０重量％とするのが好ましい。より
好ましくは、１．０〜５．０重量％である。含有量が
０．５重量％未満では、無添加の場合と比べ、ほとんど
効果が認められない。一方、３０重量％を超えると皮膜
中にブツ状の抑制剤が混在することとなり、その部分が
皮膜欠陥となる他、耐水性が劣化し、耐アルカリ性およ
び耐酸性が低下する。

【００５０】〈被覆組成物〉上記のシリカ変性アクリル
系エマルジョン樹脂またはこれとアクリル系エマルジョ
ン樹脂との混合物からなるベ−スエマルジョン樹脂に、
固体潤滑剤と、必要に応じて６価クロム化合物を含む防
錆剤および／または有機系腐食抑制剤を配合し、均一に
混合することによって、本発明の建築用材料の樹脂皮膜
を形成する被覆組成物（塗料）が得られる。この被覆組
成物の固形分濃度は、塗布に適した粘性となるように適
宜調整する。

【００５１】被覆組成物には、上記成分以外に、アクリ
ル系エマルジョン樹脂塗料に使用可能な他の添加剤が含
まれていてもよい。本発明の建築用材料においてとくに
好適な添加剤は、造膜助剤と界面活性剤である。その
他、着色顔料・染料なども場合によっては添加すること
ができる。

【００５２】本発明の建築用材料においては、塗装時の
乾燥条件が最高到達温度で７０〜１２０℃という比較的
低温に制限される可能性がある。そのような場合、被覆
組成物に、前記の造膜を促進させるための造膜助剤を添
加するのが望ましい。それによって、上記の温度範囲内
でアクリル系エマルジョン樹脂の塗膜を十分に焼き付け
ることが可能となる。

【００５３】造膜助剤としては、ブチルセルソルブ、ブ
チルカルビト−ルなどの親水性エ−テル類、アジピン酸
ジメチル、コハク酸ジメチル等の二塩基酸エステル類の
使用が可能である。配合量は、樹脂固形分に対して１〜
５０重量％とするのが一般的である。

【００５４】上記の被覆組成物を用いて皮膜を形成させ
た場合、膜厚が厚い部分でピンホ−ル等の塗装欠陥が生
じる場合がある。したがって、塗装に際しては、次に述
べるように、膜厚が１０μｍ以下となるようにするのが
好ましい。また、ピンホ−ルの発生を防止するための別
の方法として、被覆組成物に界面活性剤を添加するのが
好ましい。界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤
またはノニオン系界面活性剤が使用でき、特に、微量の
添加で効果が大きく、耐食性の劣化が小さい、フッ素系
のノニオン系界面活性剤が好適である。なお、界面活性
剤の添加量は、樹脂固形分に対して０．０１〜０．１重
量％の範囲が好ましい。

【００５５】〈樹脂皮膜の形成〉めっき層の上層に樹脂
皮膜を形成するにあたり、特定の方法は必要ではなく、
従来用いられている方法が適用できる。しかし、本発明
の建築用材料は、特定の形態のものに限定されず、特
に、ロールフォーミング、プレス等の加工を受けた後、
上記のめっき層および樹脂皮膜が形成された材料（成形
部材）をも含むものである。したがって、このような成
形部材の場合は、被覆組成物の塗布に際し、ロ−ルコ−
テイングやバ−コ−テイング等の膜厚を制御しうる塗装
法を用いず、デイップコ−テイング、スプレ−コ−テイ
ング、スピンコ−テイング等を利用するのが一般的であ
る。

【００５６】その後、塗膜を乾燥させる。乾燥は通常の
方法にしたがって焼付により行えばよい。焼付時の最高
到達温度は、前述したように７０〜１２０℃の条件とす
ればよいが、必ずしもこの温度範囲に限定されるもので
はない。

【００５７】焼付により形成された樹脂皮膜の膜厚は、
０．１〜１０μｍの範囲とする。膜厚が０．１μｍ未満
では、耐食性、耐アルカリ性、耐酸性が不十分となる。
一方、１０μｍを超えるとピンホ−ル等の塗装欠陥が発
生し、また、コストアップの要因にもなる。より好まし
い膜厚は、０．５〜５μｍである。なお、膜厚の測定
は、樹脂皮膜を形成させた材料を液体窒素中での折り曲
げにより破壊し、その断面を高倍率のＦＥ−ＳＥＭで観
察することにより行うことができる。

【００５８】上述したように、本発明の建築用材料は、
Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき層の上層にアクリル系のエマル
ジョン樹脂が形成されたものであって、特に海岸や工業
地帯等、腐食性の強い環境下において優れた耐発銹性を
有するとともに、母材から溶出したＦｅおよびＣｒの腐
食生成物に起因するシミ状の変色を抑制して材料表面の
美麗性を長期間にわたって保持することができる。ま
た、この材料は、特別の設備を必要とせず、比較的安価
に製造することが可能である。

【００５９】次に、実施例により本発明をさらに具体的
に説明する。

【００６０】

【実施例】通常の溶解・圧延法により、表１に示す化学
組成の鋼板（厚さ０．８ｍｍ）を製造した。

【００６１】

【表１】

【００６２】次いで、これらの鋼板の両面に溶融塩電解
めっき法によりＡｌ−Ｍｎ系合金めっきを施し、さら
に、バーコーティング法により、アクリル系のエマルジ
ョン樹脂に６価クロム化合物（無水クロム酸）を含む防
錆剤および／または有機系腐食抑制剤（ベンゾイミダゾ
ール）を配合した被覆組成物を塗布し、速やかに１２０
℃のオ−プンで５分間焼付けた。

【００６３】所定の膜厚を得るためには、バーの番手を
適切に選択し、被覆組成物の不揮発分（ＮＶ）および粘
度を調整した。具体的には、水で粘度を変えた被覆組成
物をブランク板に塗布、焼き付けし、膜厚を測定して粘
度を定めた。

【００６４】母材鋼板の種類、Ａｌ−Ｍｎ系合金めっき
におけるＭｎの含有量、めっき付着量、樹脂皮膜の膜
厚、防錆剤に含まれる６価クロム量、有機系腐食抑制剤
の含有量およびアクリル系のエマルジョン樹脂に含まれ
るシリカの含有量を後述する表３に示す。なお、表３の
母材の欄の記号は、表１の鋼種記号と対応するものであ
る。

【００６５】このようにして作製した試料を以下の試験
に供した。

【００６６】＜腐食試験＞上記の試料を１５０ｍｍ×１
００ｍｍに切断し、表面に鋼素地まで至るＸ字状のカッ
ト傷を施し、ｐＨ５．５以下の酸性雨が降雨する工業地
帯（尼崎市内）で１年間暴露し、その間、１週間に２
回、人工海水を散布した。

【００６７】評価は、試験後の試料の状態を平面部およ
び端部について目視観察し、表２に示す評価ランクに基
づいて行った。評価値が５または４であれば良好とし
た。

【００６８】

【表２】

【００６９】〈耐アルカリ性および耐酸性（耐薬品
性）〉上記の試料を１５０ｍｍ×７０ｍｍに切断し、耐
アルカリ性については０．５％ＮａＯＨ水溶液（２０
℃）に、また、耐酸性については０．５％ＨＣｌ水溶液
（２０℃）にそれぞれ３０分間浸漬した後の試料表面の
黒変化の状態を目視により観察した。黒変したものを
「劣る」とした。

【００７０】試験結果を表３に併せて示す。なお、表３
において、Ｎｏ．１６は樹脂皮膜を形成させなかった場
合（比較例）である。

【００７１】この結果から明らかなように、本発明例に
おいては、耐発銹性、耐薬品性のいずれも良好であった
が、本発明で規定する条件から外れる比較例では、耐発
銹性が劣っており、一部（Ｎｏ．２５および２８）につ
いては耐薬品性も悪かった。なお、Ｎｏ．２０は膜厚大
なので耐食性は向上したが製造コストが高く、また、Ｎ
ｏ．４０および４２は母材鋼が従来の高Ｃｒ系ステンレ
ス鋼に該当する例で、いずれも製造コストが高く、本発
明の建築用材料からは外れるものである。また、Ｎｏ．
２６はシリカが含まれておらず、ブロッキングを生じや
すいという問題がある。

【００７２】

【表３】

【００７３】

【発明の効果】本発明の建築用材料は、海洋環境、酸性
雨環境、あるいはそれら両方の影響を受ける臨海工業地
帯で、優れた耐発銹性および美麗性を有しており、屋根
・壁・軒下材料などとして長期間にわたり使用すること
ができる。さらに、これらの用途以外に、耐発銹性と表
面の美麗さを重視する他の用途への転用も可能である。
しかも、Ｃｒ含有鋼にＡｌ−Ｍｎ系合金めっきを施した
後、アクリル系のエマルジョン樹脂を含有する皮膜を形
成させるすだけでよく、比較的安価に製造することがで
きる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B32B 15/08 B05D 7/14 E04B 1/64

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃｒ含有量が５〜３０重量％である鋼材の
表面に、Ｍｎ含有量が８〜４０重量％で、付着量が３〜
５０ｇ／ｍ² のＡｌ−Ｍｎ系合金めっき層を有し、さら
にその上層に、シリカ変性アクリル系エマルジョン樹
脂、またはアクリル系エマルジョン樹脂とシリカ変性ア
クリル系エマルジョン樹脂との混合物からなるエマルジ
ョン樹脂を含有する被覆組成物で形成された膜厚が０．
１〜１０μｍの皮膜を有することを特徴とする耐発銹性
に優れた建築用材料。
【請求項２】皮膜が、Ｃｒ（ＶＩ）量に換算して皮膜に
対し０．１〜１．０重量％の６価クロム化合物を含む防
錆剤および皮膜に対し０．５〜３０重量％の有機系腐食
抑制剤のいずれか一方または両方を含有することを特徴
とする請求項１に記載の耐発銹性に優れた建築用材料。