JP4891271B2 - 耐食性に優れる塗装鋼板の製造方法 - Google Patents
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防錆油を塗布する方法においても同様の問題があり、さらに防錆油の塗布により鋼板がべたついて、取り扱いが困難になるという問題もある。
これらのことに鑑み、本発明は耐食性に優れた塗装鋼板を提供することを目的とする。
すなわち、上記課題は以下の本発明により解決される。
前記鋼板は、溶融Zn−Al−Mg系合金めっき鋼板であり、
前記塗膜は、水に対する接触角が80度以上130度未満である、塗装鋼板。
[2]前記塗膜は、高分子化合物と滑剤を含み、
前記滑剤の配合量は、高分子化合物100質量部に対して、0.5質量部以上2質量部以下である[1]に記載の塗装鋼板。
[3]前記滑剤は、ポリオレフィン系ワックスである、[2]に記載の塗装鋼板。
[4]前記塗膜の高分子化合物は、ポリエステル樹脂、または、ポリフッ化ビニリデン樹脂とアクリル樹脂の混合樹脂である、[2]〜[3]いずれかに記載の塗装鋼板。
[5]前記めっき鋼板と前記塗膜の間に、第二の塗膜をさらに有し、
前記第二の塗膜は、Mgを含む防錆顔料を有する、[1]〜[4]いずれかに記載の塗装鋼板。
本発明の塗装鋼板は、鋼板の上に塗膜を有する塗装鋼板であって、
前記鋼板は、溶融Zn−Al−Mg系合金めっき鋼板であり、
前記塗膜は、水に対する接触角(「対水接触角」ともいう)が80度以上130度未満であることを特徴とする。
塗装鋼板とは鋼板表面に塗膜を有する鋼板である。塗膜とは鋼板表面に塗料を塗布して(塗装して)得られる膜である。
鋼板とは板状の鋼である。本発明に用いられる鋼板は、溶融Zn−Al−Mg系合金めっき鋼板である。溶融Zn−Al−Mg系合金めっき鋼板とは、Zn(亜鉛)を主成分とし、Al(アルミニウム)、Mg(マグネシウム)を必須成分として含む合金の溶融めっき浴を用いてめっきされた鋼板をいう。このような合金の好ましい例には、Alが3〜22質量%、Mgが1〜10質量%、残部が実質的にZnからなる溶融Zn−Al−Mg合金が含まれる。「残部が実質的にZnからなる」とは、残部が40質量%以上のZnを含み、当該めっき鋼板の耐食性を阻害せず、かつ当該めっき鋼板の製造自体が可能な範囲で、Zn、Al、Mg以外の元素を含んでいることを含む。Zn、Al、Mg以外の元素の例には、Ti、B、Si、Feが含まれる。これらの元素の好ましい含有量は、合金に対し、Ti:0.1質量%以下、B:0.05質量%以下、Si:2質量%以下、Fe:2質量%以下である。
本発明の塗装鋼板は、対水接触角が80度以上130度未満の塗膜(「撥水性塗膜」ともいう)を有する。撥水性塗膜の対水接触角は、好ましくは85〜110度である。対水接触角とは、塗膜の水に対するなじみ性を表す尺度であり、なじみが悪い、すなわち塗膜が水をはじきやすいほど、対水接触角は高くなる。対水接触角は公知の方法で求められるが、本発明においては、20±2℃の環境下で水平に静置された塗装鋼板の上に、直径約1.6mm(液量にして約2.1μL)の純水の水滴を滴下し、液滴が塗装鋼板表面となす角度から求めてよい。具体的には、液滴を真横から観察して、液滴の左右の端点における接線が、鋼板表面となす角度から対水接触角を求める。
撥水性塗膜は高分子化合物と滑剤を含むことが好ましい。高分子化合物は塗膜のマトリックス(「ビヒクル」ともいう)をなす。高分子化合物の例には、有機化合物が重合してなる有機系高分子化合物、無機化合物が重合してなる無機系高分子化合物がある。
ポリフッ化ビニリデン樹脂とは、ポリエチレンのエチレンユニットにおける一つの炭素に、二つのフッ素原子が結合している高分子化合物をいう。ポリフッ化ビニリデン樹脂の重量平均分子量は300000〜700000であることが好ましい。
撥水性塗膜の対水接触角を前記範囲にする手段は特に限定されないが、塗膜に表面エネルギーの低い材料を含ませることが好ましい。表面エネルギーの低い材料は、塗装時に表面エネルギーが低い部位、すなわち塗膜表面に移動する。そのため、塗膜表面を表面エネルギーの低い状態、つまり撥水性が高い状態にすることができる。表面エネルギーの低い材料の好ましい例には、滑剤が含まれる。滑剤とは、一般に、樹脂に添加されて樹脂と金属との摩擦や付着を防止するために添加される添加剤をいう。滑剤の例には、ワックスやシリコーンオイルが含まれる。
シリコーンオイルの例には、フルオロシリコーン、アルキルシリコーンが含まれる。
また、ワックスはその融点が130℃以下であることが好ましい。本発明の塗装鋼板は、後述するように塗装工程で200〜300℃に加熱されることが好ましいが、ワックスの融点の上限が前記範囲であると、塗装工程においてワックスがよりブリードアウトしやすいからである。しかし、ワックスの融点が低すぎると、塗膜の加工性が低下することがある。このため、ワックスの融点は50℃以上であることが好ましい。
トリポリリン酸二水素アルミ・マグネシウムとは、トリポリリン酸2水素アルミニウム(H2AlP3O10)にマグネシウムの化合物を含有させたものである。
本発明の塗装鋼板は、溶融Zn−Al−Mg系合金めっき鋼板を塗装原板とするため、高湿潤環境においても、優れた耐食性を有する。このメカニズムは次のように推察される。
Znを含む鋼板においては、腐食によりZnを含む生成物(「Zn系腐食生成物」ともいう)が形成される。Zn系腐食生成物は、Zn−Al−Mg系合金由来のMgにより安定化され、より強固な腐食生成物となる。このため塗装鋼板の腐食は進行しにくくなり、塗装鋼板の耐食性が向上される。さらに、本発明の塗装鋼板は、撥水性の高い塗膜を有するため、鋼板の表面に存在する水滴は球状になり、鋼板表面を転がりやすくなる。このため、鋼板の表面の水滴は除去されやすくなる。すなわち、本発明の塗装鋼板は、安定な腐食生成物の形成と、腐食しやすい部位への水分の供給が低減されることの相乗効果により、優れた耐食性が発現されると考えられる。
塗装鋼板の端面の耐腐食性は公知の方法で評価できる。例えば、塗装鋼板から切り出したサンプルを屋外に曝露して切断端面の状態を観察することにより行ってよい。
本発明の塗装鋼板は発明の効果を損なわない範囲で任意に製造されうるが、以下好ましい製造方法を説明する。
本発明の撥水性塗膜は、例えばポリエステル樹脂等の樹脂に滑剤、必要に応じて各種添加剤を混合して得られる。混合する手段は特に限定されないが、撹拌機、三本ロール、ビーズミル等を用いることが好ましい。このとき溶媒を加えてもよい。
塗料を塗装原板に塗布する方法の例には、ロールコート、カーテンコート、ダイコート、ナイフコートが含まる。さらには、これらを用いた連続塗装ラインにより塗装を行ってもよい。塗料の塗布量は所望の膜厚となるように調整される。焼付工程は到達板温が150〜250℃となるように行うことが好ましい。
1)鋼板の準備
板厚0.5mmのAlキルド鋼冷延鋼板(公称組成;C:0.04質量%、Si:0.03質量%、Mn:0.20質量%、P:0.01質量%、S:0.01質量%、Al:0.01質量%、残部Fe)を準備した。溶融Zn−6質量%Al−3質量%Mg系合金めっき浴を用いて前記鋼板表面にめっきを施し、溶融Zn−Al−Mg系合金めっき鋼板(以下「ZAM」ともいう)を調製した。当該めっき鋼板の片面めっき付着量は84g/m2であった。
エポキシ変性高分子ポリエステル樹脂100質量部に対し、カルシウムシリケート30質量部を配合し、下塗り塗料とした。続いて、化成処理の施されためっき鋼板の上に、前記下塗り塗料をロールコートで塗布し、最高板到達温度が200℃となるような条件で焼き付けて、下塗り塗膜を形成した。膜厚は7μmとした。
ポリエステル樹脂100質量部に対し、ポリエチレンワックスを0.7質量部配合し、さらに溶媒(ソルベッソ100:40%,シクロヘキサン:40%,n−ブチルアルコール:10%,キシレン10%)を加え、混合して塗料を調製した。
下塗り塗膜が設けられためっき鋼板の上に、当該塗料をロールコートで塗布し、最高板到達温度が230℃となるような条件で焼き付けて、撥水性塗膜を形成した。撥水性塗膜の膜厚は18μmとした。
こうして得た塗装鋼板を20±2℃の環境下に水平におき、その表面に、直径約1.6mm(液量にして約2.1μL)の水滴を滴下し、小さな液滴を形成した。続いて液滴を真横から観察して、液滴の左右の端点における接線が鋼板表面となす角度から、対水接触角を求めた。対水接触角が80度以上であったものを撥水性○、80度未満であったものを撥水性×と評価した。
塗装鋼板を切断して、100cm×110cmの板を準備した(図3)。このサンプルを用いて、JIS K 2246に準じて、960時間の湿潤試験を行った。試験後の下部の切断端面10における赤錆発生率を測定した。
まず、図4に示すように端面10の所々に発生した赤錆11について、端面10の長手方向における最大長さ12を計測した。次に個々の赤錆11について求められた最大長さ12を合計して赤錆発生長さを求めた。続いて測定部位長さ13を測定し、「赤錆発生長さ」を「測定部位長さ」で除すことにより、「赤錆発生率(%)」を求めた。赤錆発生率が10%未満であったものを○、10%以上30%未満であったものを△、30%以上であったものを×と評価し、○評価を合格と判定した。結果を表1に示す。
撥水性塗膜に含まれるワックスをポリエチレンから、表1に示すワックスに変更した以外は、実施例1と同様にして塗装鋼板を調製し、評価した。各ワックスとして、酸化ポリエチレンワックス、天然ワックス、PTFEワックス、フルオロシリコーンを用いた。
下塗り塗膜に含まれる防錆顔料を、カルシウムシリケート30質量部からトリポリリン酸2水素アルミ・マグネシウム30質量部に変更した以外は、実施例1と同様に塗装鋼板を調製し、評価した。
下塗り塗料に含まれる樹脂をエポキシ変性高分子ポリエステル樹脂から、エポキシ樹脂に、撥水性塗料に含まれる樹脂をポリエステル樹脂から、アクリル樹脂とポリフッ化ビニリデン樹脂(配合比は質量比にして30:70)に変更した以外は、それぞれ実施例1〜6と同様に塗装鋼板を調製し、評価した。
撥水性塗料(上塗り塗料)が、ワックスを含まないこと以外は実施例1と同様にして、塗装鋼板を調製し、評価した。
撥水性塗料(上塗り塗料)において、ポリエステル樹脂100質量部に対する各種滑剤の含有量を0.05質量%とした以外は、それぞれ実施例1〜5と同様にして、塗装鋼板を調製し、評価した。
撥水性塗料(上塗り塗料)が、ワックスを含まないこと以外は実施例7と同様にして、塗装鋼板を調製し、評価した。
撥水性塗料(上塗り塗料)において、アクリル樹脂とポリフッ化ビニリデン樹脂の混合樹脂100質量部に対する各種滑剤の含有量を0.05質量%とした以外は、それぞれ実施例7〜11と同様にして、塗装鋼板を調製し、評価した。
板厚0.5mmのAlキルド鋼冷延鋼板(公称組成;C:0.04質量%、Si:0.03質量%、Mn:0.20質量%、P:0.01質量%、S:0.01質量%、Al:0.01質量%、残部Fe)を準備した。当該鋼板の表面に、溶融亜鉛めっきを施し、溶融亜鉛めっき鋼板(「GI」ともいう)を得た。この溶融亜鉛めっき鋼板の片面めっき付着量は74g/m2であった。
塗装原板として、溶融Zn−Al−Mg系合金めっき鋼板の代わりに、前記溶融亜鉛めっき鋼板を用いた以外は実施例1、2と同様にして、塗装鋼板を調製し、評価した。
2 溶融Zn−Al−Mg系合金めっき鋼板
3 化成処理層
4 第二の塗膜(下塗り塗膜)
5 撥水性塗膜(上塗り塗膜)
6 水滴
10 端面
11 端面に発生した赤錆
12 端面10の長手方向における赤錆の最大値
13 測定部位長さ
Claims (4)
- 溶融Zn−Al−Mg系合金めっき鋼板を準備するステップと、
高分子化合物と、前記高分子化合物100質量部に対して、0.5質量部以上2質量部以下のワックスとを含む塗料を準備するステップと、
前記溶融Zn−Al−Mg系合金めっき鋼板の上に前記塗料を塗布するステップと、
前記溶融Zn−Al−Mg系合金めっき鋼板に塗布された前記塗料を加熱して、水に対する接触角が80度以上130度未満の塗膜を形成するステップと、
を含む、塗装鋼板の製造方法。 - 前記ワックスは、ポリオレフィン系ワックスである、請求項1に記載の塗装鋼板の製造方法。
- 前記高分子化合物は、ポリエステル樹脂、または、ポリフッ化ビニリデン樹脂とアクリル樹脂の混合樹脂である、請求項1に記載の塗装鋼板の製造方法。
- 前記塗料を塗布するステップの前に、前記溶融Zn−Al−Mg系合金めっき鋼板の上にMgを含む防錆顔料を有する第二の塗膜を形成するステップをさらに有する、請求項1に記載の塗装鋼板の製造方法。
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