JP3427099B2 - 熱可塑性アクリル被覆鋼板及び被膜形成法 - Google Patents

熱可塑性アクリル被覆鋼板及び被膜形成法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、保護被膜を有する鋼板
およびその製造に関する。さらに詳しくは、本発明は、
取り扱いおよび成形中に湿気、油、汚物等を通さず、溶
接及び接着結合することができ、付加的な潤滑剤を必要
としない深絞りのために十分な滑らかさを有し、熱可塑
性アクリル被膜を有する深絞り用鋼板に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】鋼板の成形は、スタンピング中の切り傷
や擦り傷を防止するために潤滑剤を必要とする。一般
に、油のような液状潤滑剤は種々の理由から不満足であ
ると考えられている。油は、特にスタンピングプレス温
度および貯蔵温度のような高い温度に曝されると、時間
の経過とともに老化する傾向にある。老化により油は重
合し、そして板の成形後は取り除くことが困難となる。
このことは、特に比較的多孔質の亜鉛電気メッキ板に生
じる。板を清浄したのち燐酸塩で被覆する場合は、油は
板表面に入り込み、不一致な外観を呈する。
【０００３】また、油は打ち抜き中にヘムフランジジョ
イント内部に留まることがある。次いで板を塗装する場
合、塗料の硬化中に油は揮発してクレーターを形成す
る。塗料のクレーター形成は、許容できない表面外観お
よび劣悪な腐食を呈することになる。また、油は作業領
域の安全性の心配があり、厳しい状態監視上の問題を生
じ、臭いおよび空気汚染のために、一般には作業者に不
満を与える。
【０００４】自動車工業においては、石鹸を含有する乾
燥被膜を鋼板に塗布することが知られている。乾燥石鹸
被膜はプレス成形のための非常に良好な潤滑特性を有
し、付加的な外部液状潤滑剤を成形中に必要としないの
で、安全性の心配が非常に少なくなる。残念ながら、石
鹸は親水性であり、湿気が石鹸フィルム中で粘着性を生
じさせる。この湿気は、石鹸のスタンピングダイ中への
捕捉、鋼板の打抜き不良およびダイ中の成形品への固着
を生じさせる。これらの問題は、ダイから成形品を取り
出す場合に、傷やへこみなどを生じる。また、該湿気は
腐食保護性を劣化させる。
【０００５】米国特許第4,411,145号には、アクリル重
合体含有水性溶液、ワックスおよび微細な二硫化モリブ
デンからなる製缶用鋼材被覆用組成物が開示されてい
る。この特許は、溶液から形成される乾燥被膜が鋼板の
取り扱い、またはしごき加工中にすり落ちることがな
く、缶の形成中に切り傷や擦り傷を防止するのに充分な
滑らかさを有する、と述べている。この水性溶液は、ス
プレーにより、ローラーまたは布ぶきにて、板の片面に
液状フィルムとして塗布され、その後乾燥される。板を
しごき加工後、乾燥フィルムはアルカリ水溶液中で洗浄
して缶から除去される。この特許は53.8〜2150.5mg/m
2(5〜200mg/ft2)厚の二硫化モリブデンの乾燥被膜を開
示している。
【０００６】製缶用の薄い標準鋼板とは異なり、自動車
や機器類のごとき深絞り適用のための重い標準鋼板は、
より厳格な表面要求性能をもつ。この板表面は、特に亜
鉛鉄板では一般に粗く、上記したタイプの乾燥被膜は、
汚染物を通さない連続した重合フィルムを形成しないた
めに、不適当である。更に、深絞りされる板の圧力保持
は一定寸法および均一な引張特性／剛性を有する製品の
成形には不適当である。また、成形品は乾燥被膜を除去
する前に、溶接または接着結合することが必要である。
被膜は必要な滑らかさを与えるために均一な厚さを有し
ていることのみならず、抵抗溶接中に板または成形品と
剥離しないことである。被膜は、未仕上げ成形品を貯蔵
待機中、さらに加工中に腐食から板基材金属を保護する
ための処理をした後は、汚染物を通さないものでなけれ
ばならない。塗装されるべき成形品のためには、潤滑フ
ィルムは完全に除去して塗装特性を高めねばならない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、粘着性のな
い、疎水性で、優れた腐食保護性を与え、そして鋼板の
成形中に付加的な潤滑剤を必要としない、深絞り鋼板用
の乾燥有機被膜を要求する気持が長く存続していた。ま
た、被膜は、成形の前後における鋼板の取り扱い中およ
び溶接中に、汚染物を通さないものであり、製品の表面
は高い塗装特性を有するように成形後は容易に除去され
なければならない。本発明の本質的目的は、取り扱い中
および成形後、腐食、油、汚物等から鋼板を保護する、
乾燥した粘着性のない疎水性被膜を提供することにあ
る。本発明の付加的目的は、付加的な外部潤滑剤を必要
とせずに深絞りされる被覆鋼板を許容するに充分な滑ら
かさを有する被覆を提供することを含む。本発明の付加
的目的は、改良された貯蔵寿命を有する被膜を提供する
こと含む。
【０００８】
【課題を解決するための手段】深絞り用鋼板は、乾燥し
た粘着性のない連続した熱可塑性アクリル重合体被膜で
被覆される。該被膜は、鋼板の少なくとも片面に均一な
厚さを有し、付加的な潤滑剤を用いることなく鋼板の変
形を許容するに充分な滑らかさを有しているものであ
る。この被膜は、湿気、油、汚物等を通さず、不利な結
合強度もたらすことなく溶接でき、且つ種々の接着剤で
結合することが可能である。鋼板から成形された深絞り
製品の片面は、アクリル被膜の除去後は高い塗装特性を
有している。
【０００９】本発明の特徴は、乾燥した粘着性のない連
続した熱可塑性アクリル被膜で被覆された深絞り用鋼板
を包含し、該被膜は約０.０５以下の摩擦係数を有し、
湿気、油、汚物等を通さないものである。本発明の他の
特徴は、鋼板の少なくとも片面に１〜５ｇ/ｍ2の重量を
有し、湿気、油、汚物等を通さない、乾燥した粘着性の
ない連続した熱可塑性アクリル被膜で被覆された深絞り
用鋼板を包含する。本発明の他の特徴は、鋼板の少なく
とも片面に１〜５ｇ/ｍ2の重量を有し、乾燥した粘着性
のない連続した熱可塑性アクリル被膜で被覆された深絞
り用鋼板を包含し、該被膜は約０.０５以下の摩擦係数
を有し、湿気、油、汚物等を通さないものである。本発
明の他の特徴は、アクリル被覆された鋼板を包含し、そ
の基板の厚さが少なくとも０.３５ｍｍであり、その片
面が亜鉛または亜鉛合金でメッキされているものであ
る。
【００１０】本発明の他の特徴は、溶接可能なアクリル
被覆鋼板を包含し、その少なくとも片面における被膜重
量は３.４ｇ/ｍ2を越えないものである。本発明の他の
特徴は、熱可塑性アクリル重合体を含有する水性溶液の
連続した液状フィルムを鋼板の少なくとも片面にロール
被覆し、被覆鋼板を高められた温度で充分な時間加熱し
て、湿気、油、汚物等を通さない、乾燥した、粘着性の
ないアクリル被膜を形成することにより、鋼板を保護す
ることを包含し、該被覆鋼板は付加的な外部潤滑剤なし
で深絞り用に用いられるものである。本発明の他の特徴
は、液状フィルムを１０秒間以内で、約１４９〜２４６
℃の温度に誘導的に加熱することを包含する。本発明の
他の特徴は、被覆鋼板を成形品に絞り、アルカリ水溶液
で清浄してアクリル被覆を除去し、成形品の外面を燐酸
塩で被覆して塗装特性を高めることを包含する。
【００１１】本発明の利点は、他の鋼板にくっつくこと
なく取り出すことができ、容易に溶接または接着結合で
き、アクリル被覆鋼板を成形する場合付加的な潤滑剤を
省くことができ、成形プレス周辺の作業領域の液状潤滑
剤の清浄が不要であり、鋼板の成形後は容易にアクリル
被覆は除去され、圧力保持性が高く、打抜き寸法が減少
し、アクリル被膜を除去し燐酸塩で置換した後は塗装性
が高い、アクリル被膜鋼板を包含することである。
【００１２】本発明の鋼板は、約０.３５ｍｍ以上の厚
さを有し、好ましくは板の少なくとも片面が亜鉛または
亜鉛合金で、例えば電気メッキによりメッキされる。鋼
板とは定尺物および連続ストリップの両者を包含するも
のであることを理解すべきである。鋼板の少なくとも片
面は、熱可塑性アクリル重合体を含有するする水性溶液
の液状フィルムでロール被覆される。高速亜鉛メッキ処
理のためには、被覆板は１００〜３００℃の温度で、液
状フィルムを乾燥するに充分な時間加熱して素早く乾燥
し、乾燥した粘着性のないアクリル被膜にすることによ
り、該被膜は均一な厚さとなり、鋼板にしっかりと接着
される。被覆鋼板は、好ましくは１４９〜２４６℃の温
度に加熱された誘導コイルを通過させることにより１０
秒以内で乾燥される。乾燥後、被覆鋼板は空気で冷却さ
れ、コイルに巻かれるか、成形用に定尺物として積み重
ねられる。被覆鋼板は直ちに成形することも、またはい
つまでも貯蔵することもできる。
【００１３】被覆は固い表面を有してしるから、被覆鋼
板はコイルに巻くこと、または定尺物として積み重ねる
こともでき、鋼板を取り出したときにその表面から被膜
が引き取られることがない。更に、該被膜は、鋼板の成
形の際一貫した滑らかさを齎す良好な強靭性を有する。
固いとは、傷抵抗性で、粘着性のない仕上げを意味す
る。
【００１４】被膜形成後に、二個以上の被覆製品を、自
動車の外装部材のような大型の製品に溶接または接着結
合するには抵抗がある。その後、被膜は、例えばｐＨが
少なくとも８のアルカリ溶液に浸漬することにより、容
易に除去することができる。被膜は直ちに除去すること
ができ、あるいは成形品を長い間貯蔵することができ、
さらに仕上げすることができる。被膜はたとえ成形中お
よび後でも、ずっと残っているので、石油または石鹸潤
滑剤では不可能であった悪い環境下でも腐食することな
く貯蔵することができる。塗装すべき製品は、アクリル
被膜を除去した後燐酸塩を含有する酸溶液に浸漬するこ
とができる。
【００１５】石油および石鹸潤滑剤の使用と異なり、ア
クリル被膜の強靭な表面は、成形された部分の表面を、
被膜を付与する前の鋼板の元の状態に戻す。明らかに、
アクリル被膜は汚染物を通さないし、被膜も汚染物も取
り扱い中および成形中に、鋼板の穴に入り込むことはな
い。元の表面の状態であることは、燐酸塩化された表面
を塗装するのに有利である。なぜならば、非常に小さく
且つ均一な寸法の燐酸塩結晶は、非常に魅力的な塗装外
観を与え、より堅実な腐食性能が得られる。
【００１６】水性溶液は鋼板に塗布され、次いで通常の
被覆および加熱装置を用いて乾燥される。しかしなが
ら、深絞りすべき鋼板に必要な被膜重量の価格のため
に、ロール被覆機を液状フィルムの塗布に用いるべきで
ある。乾燥したアクリル被膜は、成形の直前に付加的な
外部潤滑剤の鋼板またはプレスへの付与を省くのに充分
な重量／厚さを持たねばならない。この滑らかさの要求
のために、亜鉛メッキ鋼板では、少なくとも１.２ｇ/ｍ
2のアクリル被膜重量が必要であることが決定された。
被膜の最低重量が適当に調節された場合は、アクリル被
覆鋼板の摩擦係数が基板の種類に関係なく、約０.０５
以下であると決定された。また、アクリル被膜重量は、
好ましくは３.４ｇ/ｍ2を越えるべきでないことが決定
された。重量が多いと、被膜は抵抗溶接中に一対の鋼板
間を流れる電流の抵抗が増加し、絶縁材として作用す
る。
【００１７】ロール被覆機の使用により、成形中の滑ら
かさに必要な重量および鋼板表面に均一な厚さを有する
連続被膜が保証され、被覆の厚さが容易な抵抗溶接に必
要な厚さを越えないようにするために必要な調節を可能
にする。水性溶液が、少なくとも約１.２ｇ/ｍ2の重量
の乾燥アクリル被膜を形成するために、アクリル重合体
を含有することは上述した。水性溶液は、乾燥潤滑剤被
覆組成物の５０重量％以上が熱可塑性アクリル重合体で
ある限り、防錆剤、湿潤剤、ワックス、消泡剤等の付加
物質の１種以上を少量含有することができる。
【００１８】対流炉では過大な床面積が必要なため、誘
導加熱噐を高速被覆ラインで使用することが有利であ
る。誘導コイルは鋼板基材を約１４９〜２４６℃の温度
に加熱するために使用され、液状フィルムを粘着性のな
い状態に乾燥し、その後３０秒以内に室温に冷却され
る。誘導加熱器を用いる他の理由は、誘導コイルが鋼板
基材を加熱し、該基材が次いで液状フィルムを加熱す
る、即ち液状フィルムが内から外へ加熱されるからであ
る。液状フィルムの外表面を先ず加熱する空気対流炉と
異なり、誘導加熱は液体の乾燥中に形成された泡を被膜
から追い出すことができる。さもなくば、このような泡
は被膜内に留まり、あぶくを生ずる。あぶくは未被覆の
領域を生じ、該領域が成形中に腐食しまたは鋼板表面が
傷つく原因となる。
【００１９】
【実施例】下記の実施例により本発明を詳しく説明す
る。厚さ０.７９ｍｍ、幅２２.９ｃｍの低炭素鋼ストリ
ップを純粋な亜鉛被膜で電気メッキした。メッキ後、該
ストリップを一対の対向ロール間を通過させ、そこでア
クリル重合体を含有する水性溶液をストリップの両表面
に加えた。アクリル重合体を含有する水性溶液はＰＰＧ
工業社から供給された。ついでストリップは、２００℃
に加熱された、ストリップが６秒で８回転する、長さ３
０ｃｍの誘導コイルを通過させた。空気で冷却した後、
アクリル被膜ストリップはコイルに巻かれた。該被膜は
充分に乾燥され、粘着性がないので、被膜はストリップ
としっかり接着しており、コイルを巻き戻したときに互
いに固着した重なりはなかった。
【００２０】付加的に亜鉛メッキした鋼ストリップを水
性溶液から液状フィルムで被覆し、上記実施例に記載の
方法で乾燥した。ストリップに液状フィルムを被覆する
ラインスピード、誘導コイル内の時間および乾燥温度は
以下の表に示した。
【００２１】 試料 ストリップスピード(ｍ/分) 時間（秒） ストリップ温度(℃) ２ ３.１ ６.１ ３４３ ３ ７.６ ２.４ １９３ ４ １５.２ １.２ １９３ ５ ２２.９ ０.８ １５４ ６ ３０.５ ０.６ １３２
【００２２】試料３〜６における時間と温度を使用して
製造された被膜は全て、乾燥した粘着性のない、ストリ
ップとの接着性の良好なものであった。試料２の被膜
は、温度が高過ぎたため、明らかに質が低下していた。
この被膜は悪い接着性および悪い潤滑特性を有してい
た。
【００２３】厚さ０.７１ｍｍ、幅１４４.８ｃｍの低炭
素鋼ストリップを９０ｇ/ｍ2の速度でその片面を、約３
０ｇ/ｍ2の被膜重量を有する純粋な亜鉛被膜で電気メッ
キした。メッキ後、ストリップを一対の対向ロール間を
通過させ、そこでアクリル重合体を含有する水性溶液を
ストリップの両表面に加えた。被覆ストリップを対流炉
を通過することにより乾燥した。ストリップを炉内に３
０秒入れ、被膜を２００℃に加熱した。空気で冷却後ア
クリル被覆ストリップをコイルに巻いた。被膜は充分乾
燥され、粘着性もなく、被膜はストリップとしっかり接
着しており、コイルを巻き戻したときに、互いに固着し
た重なりはなかった。ストリップの亜鉛メッキされた側
におけるアクリル被膜の重量は、１.９〜２.２ｇ/ｍ2の
範囲であった。ストリップの冷却還元（非メッキ）側の
アクリル被膜の重量は２.６〜２.７ｇ/ｍ2であった。こ
の鋼は自動車の車体外側部材に首尾よく成形された。こ
れら製品を成形中は付加的な外部潤滑剤は不必要であ
り、該製品はプレスダイに入り込まず、被膜はダイにく
っつかなかった。滑らかさが良いので、保持圧力は増加
し、複合車体部材は小さな抜板を用いて成形することが
できた。
【００２４】本発明はその精神と範囲を逸脱することな
く、種々の変更をなし得ることを理解すべきである。従
って、本発明の範囲は上記特許請求の範囲に基いて決定
されるべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ３２Ｂ 15/08 １０２ Ｂ３２Ｂ 15/08 １０２Ｚ (72)発明者 シンシア・エイ・ゴセリン アメリカ合衆国、オハイオ州、ミドルタ ウン、ケンブリッジ・ドライブ 1512 (72)発明者 フレデリック・エイ・マイアーズ アメリカ合衆国、オハイオ州、ミドルタ ウン、ケンブリッジ・ドライブ 1512 (56)参考文献 特開 昭54−93030（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−105727（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−50385（ＪＰ，Ａ) 特公 昭48−28558（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B05D 1/00 - 7/26 B32B 15/08 102

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表面が金属でメッキされているか、又は
    メッキされていない鋼板を用意し、熱可塑性アクリル重
    合体を含有する水性溶液を用意し、鋼板の少なくとも片
    面に該溶液の連続液状フィルムをロール被覆し、該鋼板
    を誘導的に加熱して前記熱可塑性アクリル重合体を５０
    重量％以上含有する被膜を形成させ、乾燥した粘着性の
    ないアクリル被膜を形成する工程を含み、該被膜は湿
    気、油、汚物等を通さず、且つ溶接及び接着結合し得る
    ものである、深絞り用に使用されるものであることを特
    徴とする、深絞り用鋼板に乾燥した滑らかな被膜を形成
    させる方法。
  2. 【請求項２】 該被膜が約０.０５以下の摩擦係数を有
    する第１項記載の方法。
  3. 【請求項３】 該被膜が該片面に１〜５ｇ/ｍ2 施され
    ている第１項記載の方法。
  4. 【請求項４】 該ロール被覆する前に、該鋼板の片面を
    亜鉛または亜鉛合金でメッキする付加工程を含む第１項
    記載の方法。
  5. 【請求項５】 該加熱が誘導加熱によって１０秒間以
    内、約１４２〜２４６℃の温度にされる第１項記載の方
    法。
  6. 【請求項６】 該被膜が該片面に１.２〜３.４ｇ/ｍ2
    施されている第１項記載の方法。
  7. 【請求項７】 少なくとも０.３５ｍｍの厚さを有する
    鋼板の少なくとも片面を金属メッキし、熱可塑性アクリ
    ル重合体を含有する水性溶液を用意し、該溶液の連続液
    状フィルムを該鋼板の少なくとも片面にロール被覆し、
    該鋼板を１０秒間以内、約１４９〜２４６℃の温度に誘
    導的に加熱して、該片面に約１〜５ｇ/ｍ2の乾燥した粘
    着性のないアクリル被膜を形成する工程を含み、該被膜
    は湿気、油、汚物等を通さず、且つ溶接及び接着結合し
    得、そして約０.０５以下の摩擦係数を有するものであ
    り、該被覆鋼板は付加的な外部潤滑剤を用いることなく
    深絞り用に使用されるものであることを特徴とする、深
    絞り用鋼板に乾燥した滑らかな被膜を形成させる方法。
  8. 【請求項８】 熱可塑性アクリル重合体を含有する水性
    溶液を用意し、鋼板の少なくとも片面に該溶液の連続液
    状フィルムをロール被覆し、該鋼板を誘導的に加熱し
    て、乾燥した粘着性のない、摩擦係数が約０.０５以下
    のアクリル被膜を形成し、該被膜は湿気、油、汚物等を
    通さず且つ溶接及び接着結合し得るものであり、該被覆
    鋼板を付加的な外部潤滑剤を用いることなく成形品に深
    絞りし、該成形品をアルカリ溶液で清浄して該被膜を除
    去し、該成形品を燐酸塩で被覆することにより該片面の
    塗装特性を高める工程を含むことを特徴とする鋼板の深
    絞り方法。
  9. 【請求項９】 該被膜がその片面に１〜５ｇ/ｍ2施され
    ている第８項記載の方法。
  10. 【請求項１０】 該ロール被覆する前に、該鋼板の片面
    を亜鉛または亜鉛合金被膜でメッキする付加工程を含
    み、該鋼板が少なくとも０.３５ｍｍの厚さを有する第
    ８項記載の方法。
  11. 【請求項１１】 鋼板の少なくとも片面に乾燥した粘着
    性のない連続熱可塑性アクリル被膜を有し、該被膜が約
    ０.０５以下の摩擦係数を有し且つ湿気、油、汚物等を
    通さず、被膜鋼板が溶接及び接着結合することができ、
    付加的な外部潤滑剤を用いることなく変形を許容するに
    十分な滑らかさを有する、深絞り用鋼板。
  12. 【請求項１２】 該被膜が該片面に１〜５ｇ/ｍ2施され
    ている第１１項記載の鋼板。
  13. 【請求項１３】 鋼板の少なくとも片面に、約１〜５ｇ
    /ｍ2の乾燥した粘着性のない連続した熱可塑性アクリル
    被膜を有し、該被膜が約０.０５以下の摩擦係数を有し
    且つ湿気、油、汚物等を通さず、被膜鋼板が溶接及び接
    着結合することができ、付加的な外部潤滑剤を用いるこ
    となく変形を許容するに十分な滑らかさを有する、深絞
    り用鋼板。
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