JP3360611B2 - ビス打ち性に優れた表面処理鋼板および軽量形鋼 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セルフドリリング
ビスを用いて結合され、スチールハウス、工業化住宅、
その他の建築物の枠材等に使用される表面処理鋼板およ
び軽量形鋼に関する。

【０００２】

【従来の技術】木造ツーバイフォー（以下、 単に「２×
４」と記す）住宅の木材製の柱、梁等の構造一次部材
（以下、これらを単に「躯体」と記す）を、表面処理鋼
板を冷間成形して製作した軽量形鋼に置き換えた住宅で
あるスチールハウスの採用が進められている。

【０００３】スチールハウスは基本的に２×４工法であ
ることから、荷重は壁、床等を構成するパネルで支持さ
れる。従って躯体を構成する表面処理鋼板の厚さは、１
ｍｍ程度であっても構造部材として使用できる。鋼板の
厚さが薄いために躯体の切断が容易であり、その結合も
先孔を必要としないセルフドリリングビスによる結合方
法でおこなわれる。このようにスチールハウスは木材の
消費を抑制できるうえに、極めて施工性に富む建築物で
あるとされている。

【０００４】壁、床、屋根などに用いられるパネルは、
合板の四周を上記と同様の表面処理鋼板製の枠で囲み、
枠内にはさらに５００ｍｍ前後の間隔で鋼製の補強材が
設けられている。合板とこれらの四周の枠や補強材との
結合もセルフドリリングビスを用いておこなわれる。

【０００５】セルフドリリングビスは、切り刃先を備え
た小ねじであり、孔開け、目立て、および、締結を同時
におこなう機能を持っている。このため、前もって下孔
加工を施さなくても結合物に直接打ち込むことができる
（セルフドリリングビスを以下、 単に「ビス」とも記
す）。

【０００６】スチールハウスの躯体やパネルの四周枠ま
たは補強材などに用いられる表面処理鋼板には建物の耐
久性を確保するために優れた腐食耐久性が必要とされ
る。例えば（社）鋼材倶楽部規格におけるＫＣ−Ａタイ
プのスチールハウスでは、その構造部材として、ＪＩＳ
−Ｇ−３３０２に規定されるめっき付着量がＺ２７（２
７５ｇ／ｍ² 、両面）の溶融亜鉛めっき鋼板、または、
ＪＩＳ−Ｇ−３３１７に規定されるめっき付着量がＹ１
８（１８０ｇ／ｍ² 、両面）の溶融亜鉛−５％アルミニ
ウム合金めっき鋼板、または、（財）日本建築センター
規定であるＢＣＪ−Ｄ０７４に規定されるめっき付着量
がＡＺ１５０（１５０ｇ／ｍ² 、両面）の溶融５５％ア
ルミニウム−亜鉛合金めっき鋼板、あるいはこれらと同
等以上の防錆性能を有する鋼板を使用することが求めら
れている。ビスにも腐食耐久性が求められており、めっ
き厚さが２０μｍの電気亜鉛めっき品と同等以上の防錆
性能を有するものが望ましいとされている。

【０００７】ビスを用いる結合個所は、広さが１００ｍ
² 程度の一般的なスチールハウスにおいて約３万箇所あ
る。このうち、柱や梁などの躯体同士の結合は約４０％
であり、残りは合板と合板枠との結合やパネルと躯体と
の結合などである。

【０００８】ビス打ち作業は、携帯式の電動ドリルや圧
空ドリルを用いる手作業でおこなわれる。また、結合箇
所数が多いために、ビス打ち予定位置には罫書きや下穴
処理を施さないのが普通である。

【０００９】下部ランナーと床用パネルを結合する場合
などの様に、ビスの打ち込み姿勢が下向きである場合に
は、ビスの切り刃先には、工具の重量に加えて作業者の
体重を付加させることができる。このため、ビスの打ち
込み面に下穴処理等をおこなわなくてもビスの切り刃先
を鋼板に容易に食込ませることができる。従ってこのよ
うな姿勢でビスを打ち込む場合には結合作業を確実かつ
能率良くおこなうことができる。

【００１０】しかしながら、横向きや上向き姿勢で結合
作業をおこなう場合には、ビス切り刃先に対する押し付
け力が不足することがある。押し付け力が不足すると、
鋼板表面上でビスの切り刃先が横滑りしてビスが鋼板に
食込まず、施工時の作業能率が著しく損なわれるという
問題があった。ビス打ちをおこなう鋼板表面に予め罫書
きや下孔処理を施せば横滑りをを防ぐことができるが、
多数の構成部材の表面にこのような事前処理を施すのは
施工の能率を阻害する要因になる。ビス打ち込みに際し
て発生するこのような問題は、スチールハウスに限ら
ず、工業化住宅や他の建築物の部材の結合においても同
様にみられる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、手作
業でドリリングビスによる結合作業をおこなう際に、罫
書きや下穴処理等の事前処理を施さなくてもビスの切り
刃先の横滑りがが発生せず、確実かつ能率良くビス打ち
作業ができる表面処理鋼板または軽量形鋼を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、横向き姿
勢や上向き姿勢など工具に対する押しつけ力が比較的小
さい状態で結合作業をおこなう場合に、鋼板表面でのビ
スの切り刃先の横滑りを防止する方法に関して鋭意検討
した結果、ビスが打ち込まれる部分のめっき皮膜表面
に、微少なくぼみを設けることで上記の横滑りが効果的
に防止できることを知見した。本発明はこの知見を基に
して完成されたものであり、その要旨は下記（１）ない
し（４）に記載のビス打ち性に優れた表面処理鋼板また
は軽量形鋼にある。

【００１３】（１）セルフドリリングビスを用いて結合
されるめっき鋼板の、ビスの打ち込みが想定される位置
の表面に、最大深さが５〜５０μｍで、短径が２０μｍ
〜３ｍｍであるくぼみを、面積率にして０．０３％以上
の割合で有することを特徴とするビス打ち性に優れた表
面処理鋼板。

【００１４】（２）セルフドリリングビスを用いて結合
されるめっき鋼板製の軽量形鋼の、ビスの打ち込みが想
定される位置の表面に、最大深さが５〜５０μｍで、短
径が２０μｍ〜３ｍｍであるくぼみを、面積率にして
０．０３％以上の割合で有することを特徴とするビス打
ち性に優れた軽量形鋼。

【００１５】（３）めっき鋼板のめっきの種類が、亜鉛
めっき、アルミニウムめっきおよび亜鉛−アルミニウム
合金めっきの内のいずれかであることを特徴とする上記
（１）に記載のビス打ち性に優れた表面処理鋼板。

【００１６】（４）めっき鋼板のめっきの種類が、亜鉛
めっき、アルミニウムめっきおよび亜鉛−アルミニウム
合金めっきの内のいずれかであることを特徴とする上記
（２）に記載の軽量形鋼。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。母材およびめっき種：本発明の表面処理鋼
板および軽量形鋼は、冷間圧延鋼板や熱間圧延鋼板を母
材とし、その表面に、耐食性を有する金属めっきを施し
たものである。

【００１８】めっきの種類は、耐食性や加工性あるいは
入手のしやすさなどの点から、公知の亜鉛めっき、亜鉛
系合金めっき、アルミニウムめっき、アルミニウム系合
金めっきなどが好適であるが、これらに限定する必要は
なく、スチールハウスなどの建築物に使用されるめっき
であればよい。亜鉛系合金めっきとしては、亜鉛−５％
アルミニウム合金めっき、Ｚｎ−９％Ｆｅ合金めっきな
どが好適である。アルミニウム系合金めっきとしては、
５５％アルミニウム−亜鉛合金めっき、アルミニウム−
Ｍｎ合金めっき、アルミニウム−Ｓｉ合金めっきなどが
好適である。その理由は、これらの母材鋼板およびめっ
き種はいずれも入手が容易で汎用性に富み、加工性と耐
食性に優れるのでスチールハウスなどの用途に好適であ
るためである。

【００１９】めっき方法は、厚目付けめっきが容易であ
る溶融めっき方法が好適であるが、これに限定する必要
はなく、電気めっきその他の公知のめっき方法を用いて
めっきした鋼板でも構わない。用途等に応じてこれらの
母材とめっき種を適宜組み合わせた鋼板を使用すること
ができる。

【００２０】くぼみの形状：くぼみの平面形状は、その
短径を規定する以外は特別の限定はなく、円形、楕円
形、矩形、多角形等でもよく、また、直線状や曲線状の
細長い溝状のもの、あるいはこれらの混合した形状のも
のなどを任意に用いることができる。これらのくぼみの
配置は任意であり、規則性を持たせて配置してもよいし
ランダムに配置してもよい。溝状のくぼみの場合、溝の
方向が一方向のみのものでもよいし、複数の方向に交差
して設けられたもの、さらには、碁盤目状に配列された
ものなどでもよい。くぼみの断面形状は特に規定するも
のではなく、円弧、矩形、三角形、その他の任意のもの
でよい。

【００２１】くぼみの深さは、めっき皮膜表面からの最
大深さが５〜５０μｍの範囲とする。最大深さが５μｍ
に満たない場合には、ビスの切り刃先の安定性が良くな
く、横方向の僅かな外力が切り刃先に作用するだけで横
滑りが発生するのでよくない。最大深さが大きい程切り
刃先の位置が安定するので、好ましくは８μｍ以上、さ
らに好ましくは１０μｍ以上とするのがよい。

【００２２】くぼみの最大深さが５０μｍを超えると、
ビスの切り刃先の横滑りを阻止する作用が飽和するう
え、鋼板表面に５０μｍを超える深いくぼみを設けるの
は、めっき皮膜のパウダリング（粉化など、めっき皮膜
が剥離する現象）など、めっき皮膜の損傷が生じたり、
鋼板自体の加工性が損なわれるなどの問題も発生する。
このため、最大深さは５０μｍ以下とする。好ましくは
４５μｍ以下、さらに好ましくは４０μｍ以下とするの
がよい。

【００２３】くぼみの短径（鋼板表面のくぼみの外形の
幅が最も狭い部分の距離）は、２０μｍ以上とする必要
がある。短径が２０μｍに満たない場合には、ビスの切
り刃先を保持する作用が弱く横滑りを防止する効果が不
十分である。くぼみの短径は、ある程度大きいほど切り
刃先を保持する作用が大きくなるので、好ましくは５０
μｍ以上、さらに好ましくは１００μｍ以上とするのが
よい。しかしながら、短径が過度に大きくなりすぎると
切り刃先の横滑りを抑止できなくなるので、短径は大き
くても３ｍｍ以下とする。好ましくは２ｍｍ以下、さら
に好ましくは１．５ｍｍ以下とするのがよい。

【００２４】くぼみの密度：ビスを打ち込む予定領域で
のくぼみの密度が少なすぎると所望の部分にビスを打ち
込むことが出来なくなる。ビスの切り刃先の位置を安定
させるには、本発明が規定する最小の大きさのくぼみの
場合で、１ｍｍ² あたり１個以上の割合でくぼみを設け
るのがよい。上述の短径が最小のくぼみに相当する直径
２０μｍの円形のくぼみの場合、上記の密度をくぼみの
が占める面積率に換算すると０．０３％である。このこ
とから、本発明におけるビスの切り刃先の位置を安定さ
せるのに必要な密度の下限を、くぼみが占める面積率で
０．０３％以上とする。

【００２５】くぼみの面積率が増す程ビスの安定性が確
保しやすくなるので、くぼみの面積率は１００％、言い
換えれば鋼板または計量形鋼の全表面がくぼみで覆われ
ていても構わない。例えば、くぼみの平面形状を蜂の巣
状の多角形にすれば、表面を隙間なく埋め尽くすことが
できる。

【００２６】くぼみは、ビスの打ち込みが想定される位
置から半径２０ｍｍ以内の範囲においては、上述の面積
率で０．０３％以上の密度で分布させるのがよい。これ
は、表面処理鋼板または軽量形鋼の表面にくぼみを付与
する際や、鋼材の製造、切断時等に誤差が生じる恐れが
あるためである。半径２０ｍｍを超える部分にも本発明
のくぼみを設けるのは差し支えない。

【００２７】くぼみの付与方法：鋼板表面にくぼみを付
与する方法は特に限定するものではないが、例えば表面
処理鋼板の表面にくぼみを付与する場合であれば、前述
の母材となる鋼帯または鋼板に前述のめっき種からなる
めっき皮膜を設けた表面処理鋼板に、所望のくぼみが得
られるように加工したロールを用いて調質圧延するなど
の方法が好適である。所望のくぼみが得られるように加
工した金型を用いてプレス加工して所定の位置にくぼみ
を付与する方法等もある。

【００２８】軽量形鋼の場合には、くぼみを付与した表
面処理鋼板にロール成形や曲げ加工を施して軽量形鋼と
する方法がある。また、ロール成形や曲げ加工する際の
金型に所望のくぼみが得られるような加工を施した金型
を用いて、軽量形鋼に成形する際にくぼみを付与する方
法も好適である。

【００２９】

【実施例】厚さ１．０ｍｍの冷間圧延鋼板の両面に、め
っき付着量が両面で２７５ｇ／ｍ² の溶融亜鉛めっき
（ＪＩＳ−Ｇ−３３０２に規定されるＺ２７相当）、ま
たは、めっき付着量が両面で１８０ｇ／ｍ² の溶融亜鉛
−５％アルミニウム合金めっき（ＪＩＳ−Ｇ−３３１７
に規定されるＹ１８相当）あるいは、めっき付着量が両
面で１５０ｇ／ｍ² の溶融５５％アルミニウム−亜鉛合
金めっき（ＢＣＪ−Ｄ０７４に規定されるＡＺ１５０相
当）を施した。

【００３０】その後、圧延後の表面処理鋼板表面に付与
されるくぼみの凹凸を反転させた隆起を付与した表面を
有する圧延ロールを用いてこれらの表面処理鋼板に調質
圧延を施し、表面処理鋼板の表面に、図１（ａ）に示す
タイプＡ、図１（ｂ）に示すタイプＢ、図１（Ｃ）に示
すタイプＣの３種類の平面形状のくぼみを付与した。く
ぼみの深さ（ｄ）、短径（ｒ）と面積率（ｓ）は種々の
値のものが得られるようにロール表面を調整した。

【００３１】上記の処理により得られたくぼみを付与し
た各種表面処理鋼板の、手作業によるビス打ち時の滑り
性を下記の方法で評価した。セルフドリリングビスとし
て、六角頭、直径４．８ｍｍ、切り刃先付き、付着量が
２０μｍの亜鉛めっき後光沢クロメート処理を施したも
のを用いた。締め付け工具には定格回転速度２５００ｒ
ｐｍの電動工具を用い、推力（押しつけ力）は１８０Ｎ
とした。試験時間は電動工具の始動から１秒間とし、外
乱要因として打ち込み中のビスに対して、その推力方向
と垂直な方向（鋼板面に平行な方向）に大きさ１０Ｎの
外力を負荷して横滑りを促した。耐横滑り性は、ビス打
ちを３０回おこない、横滑りが発生してビスの打ち込み
に失敗した回数を求め、その回数が６回以下の場合を良
好と判断した。表１に、くぼみの寸法、面積率および耐
滑り性の評価結果を示した。

【００３２】

【表１】

【００３３】試験番号１ないし１３の結果からわかるよ
うに本発明が規定する範囲内のくぼみ（溝）を有する表
面処理鋼板では、ビス打ち込み時の失敗回数が６回以下
であり、ビス打ち性が良好であった。試験番号１ないし
４の結果を比較すればわかるように、くぼみの深さが２
０μｍ以上である場合には特に良好な結果であった。試
験番号８ないし１３の結果を比較すればわかるように、
短径（溝の幅）が１００μｍ以上である場合も特に良好
な結果であった。また、試験番号５ないし７の結果を比
較すればわかるように、くぼみの面積率が１．０％以上
の場合には特に優れた結果が得られた。

【００３４】図１（ｂ）の平面形状が円状のくぼみを千
鳥状に配置したタイプＢ、および図１（ｃ）の平面形状
が六角形くぼみが蜂の巣状に集合したタイプＣにおいて
も、タイプＡの場合と同様に、くぼみの形状や面積率が
本発明の規定する範囲内である試験番号１４ないし２１
では良好な打ち込み性であった。なお、タイプＣの面積
率は、ビス打ちが想定される位置を中心とする半径２０
ｍｍの範囲内における六角形の集合体の面積を表し、ビ
スの切り刃先はこのくぼみの集合部を狙って打ち込みを
試みたものである。

【００３５】これらに対し、表面処理鋼板の表面にくぼ
みを設けなかった試験番号２２ではビスの切り刃先の滑
りの発生が著しく、円滑なビス打ち作業ができなかっ
た。タイプＡのくぼみの深さが浅かった試験番号２３、
溝の幅が狭すぎた試験番号２４、溝の幅が過大であった
試験番号２５および面積率が過小であった試験番号２６
等では良好な結果が得られなかった。

【００３６】くぼみの平面形状がタイプＢおよびタイプ
Ｃの場合においても、試験番号２７ないし３０の結果か
らわかるように、くぼみの寸法や面積率が本発明の規定
する範囲外である場合には良好な結果は得られなかっ
た。

【００３７】

【発明の効果】本発明の表面処理鋼板または軽量形鋼を
使用すると、スチールハウスなどの組み立て時のセルフ
ドリリングビスの打ち込みに際して、鋼板表面に罫書き
や下孔処理などの事前処理を施さなくても、手作業によ
るビス打ち込みが容易におこなえ、施工性が改善され
る。従って本発明の表面処理鋼板は、スチールハウスや
工業化住宅、その他の建築物に使用される枠材や面部材
用の材料としてきわめて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例であるくぼみの形状を示す平面
図である。

【符号の簡単な説明】

ｒ：くぼみの短径。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−91305（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−87002（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−271356（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−72897（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 2/00 - 2/40 F16B 5/00 - 5/12

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セルフドリリングビスを用いて結合され
   るめっき鋼板の、ビスの打ち込みが想定される位置の表
   面に、最大深さが５〜５０μｍで、短径が２０μｍ〜３
   ｍｍであるくぼみを、面積率にして０．０３％以上の割
   合で有することを特徴とするビス打ち性に優れた表面処
   理鋼板。
2. 【請求項２】 セルフドリリングビスを用いて結合され
   るめっき鋼板製の軽量形鋼の、ビスの打ち込みが想定さ
   れる位置の表面に、最大深さが５〜５０μｍで、かつ、
   短径が２０μｍ〜３ｍｍであるくぼみを、面積率にして
   ０．０３％以上の割合で有することを特徴とするビス打
   ち性に優れた軽量形鋼。
3. 【請求項３】 めっき鋼板のめっきの種類が、亜鉛めっ
   き、アルミニウムめっきおよび亜鉛−アルミニウム合金
   めっきの内のいずれかであることを特徴とする請求項１
   に記載のビス打ち性に優れた表面処理鋼板。
4. 【請求項４】 めっき鋼板のめっきの種類が、亜鉛めっ
   き、アルミニウムめっきおよび亜鉛−アルミニウム合金
   めっきの内のいずれかであることを特徴とする請求項２
   に記載の軽量形鋼。