JPH01301241A - 溶接可能塗装金属板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プレコート塗装金属板に関するもので、特に
建材用等として溶接安定性に優れ、しかも加工性、耐食
性、ｖ！！着性に優れ、かつ溶接ビード部の耐誘性にも
優れた塗装金属板に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に裸の金属板は、建材等に使用されているが太陽光
の反射防止、及び表面の汚染防止、耐食性向上等の目的
の為、有機被膜塗装が採用されている。この塗装方式と
してはプレコート及びボストコートに大別することがで
きる。プレコートの場合、予め塗装工場で塗装された金
属板が、ユーザー側で加工、組立、溶接等の工程を踏む
。

又、ボストコートの場合、ユーザー側で加工、組立、溶
接等を行ないその後塗装工程を踏むのが一般的である。

プレコート金属板の場合の塗装系としては、下塗塗膜／
上塗塗膜＝５μ１５〜３０μの二層系、又は上１ｍ膜の
みの３〜３０μの一層系が一般的である。

次に、今までのブレコー１へ金属板を用いて溶接を行な
う際、塗装した有機被膜が絶縁体となり溶接することが
不可能な為、溶接代を残して工場塗装しり、又、溶接を
必要とする部分の塗膜剥離を現場で行なって溶接作業を
行なっていた。これらの作業は、大変手間のかかるもの
であり、効率を著しく落すものであった。この為、有機
塗膜に溶接性を付与する事が期待されていた。

而して有機塗膜に溶接性を付与する方法として通電性を
塗膜に与える技術が必要となる。

例えば、特開昭６１−８３０３２号公報では、塗膜中に
Ｎ　ｉ、　Ｚｎ、ＡｆＪ、３ｎ、ステンレス粉等の粉末
の１種以上を塗膜中に２０〜９５重量％程度含有させた
り、特開昭６１−６４４４２号公報、特開昭６１−６８
２３８号公報でも同様にΔｐ、ｘｒ、ｃｏ、ｃｒ、　ス
テンレスの粉末を１種以上塗料不揮発分に対して、３０
重憬％以上含有させることで溶接性を付与する技術が公
開されている。

又特開昭６１−１５２４４４号公報では、塗膜中に平均
粒径３〜２０μｍの亜鉛粉末を塗料不揮発分に対し７０
〜８０重量％含有するジンクリッチ塗料を塗布し膜厚３
〜１０μとし、ｚｎ粉末の平均粒子径が膜厚と同等から
２倍である塗装鋼板が公開されている。尚、いずれの公
報のものも上塗塗膜のみの一層系で適用するものであり
、下塗塗膜を挾んだ二層系についてはほとんど記述がな
いのが現状である。

又二層系において何故、下塗塗膜を挟むかは、密着性向
上を目的とするものであることは周知の如くである。ま
た、特に金属板として溶接可能ステンレス板を溶接した
あとの溶接ビード部は発銹現象が生じ、耐食性が損なわ
れるため、タッチアップ塗装等の処理が必要となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

特開昭６１−８３０３２号公報では、ステンレス粉末等
の金属粒の粒子径については５０μｍ以下の記載だけで
他に記載がなく、実施例よりすると何れも有機樹脂膜厚
よりも小さい粒子径のものを使用している。

塗膜中の導電性顔料の量を多くすると通電性がよくなり
、溶接性は良好となるが、樹脂組が少なくなり、その結
果加工性が劣る。逆にｍを少なくすると加工性はよくな
るが、通電性が劣り、溶接性にバラツキを生じる。また
導電性顔料の平均粒子径についても大小により相反する
特性を有する。

即ち粒子径が大きい場合通電性はよくなるが、加工工程
の際に、顔料が脱離し易く、その部分が塗膜欠陥となり
易い、逆に小さい場合には溶接時の通電性にバラツキを
生じ、また溶接時のチリ発生の原因となり易く、塗膜劣
化を生じ易い。特開昭６１−８３０３２号公報の場合、
粒子径が膜厚よりも小さい故か、通電性にバラツキを生
じ、又溶接チップにチリ付着を起し易く、塗膜も劣化す
る問題点があった。

特開昭６１−６４４４２号公報、特開昭６１−６８２３
８号公報では金属粒の粒子径には触れていない。

特開昭６１−１５２４４４号公報では、平均粒子径が膜
厚と同等から２倍である亜鉛粉末を含有させ、溶接性を
与えている。しかし、表面に露出した亜鉛粉末は化学的
に不安定であり、酸化されて外観を著しく損い易い。そ
して外力；■耗等により、亜鉛粉末の突起部分が破壊さ
れ、加工性に劣りまた溶接時に圧力を加えた場合、容易
に破壊され、プリ発生の原因となり塗膜の劣化が生じ易
い問題点があり到底実用性がない。

又、従来ステンレス粉末の如き硬い金属は膜厚より大き
な粒子を塗膜に入れると加工工程で、この粉末顔料が脱
離し易く、その部分が塗膜欠陥となると考えられている
。

次に、下塗塗膜（乾燥ｇ！厚５μ程度）を挾んだ二層系
において上塗塗膜のみに前述の溶接付与方法（金属粉の
含有）を与えても、下塗塗膜が絶縁体となることで通電
不能か、通電にバラツヤを生じ溶接性としては適当では
ない。

現在の所下塗塗膜にも金属粉等の導電性顔料を含めるこ
とが可能であるが、しかし、前述の公開発明の様に２０
重量％以上も含めると、溶接性には貢献するが、上塗塗
膜をかけて加工等をすると下塗塗膜の材質破壊をおこし
、上塗塗膜密着性を悪くして、プレコート塗装金属板と
して実用的でない。

待に、溶接可能ステンレス板を溶接した後のと一ド部は
、放置することにより、発銹現象が生じ、耐食性を著し
く損う。現状技術ではタッチアップ塗装等の処理を施し
ているが、屋根材等の場合、タッチアップ塗装が作業的
に不可能なケースや、工期によっては発銹が生じた後、
タッチアップ塗装を余儀なくさせられる。

前者のケースは長期に渡って穴あき等を生じ、雨漏りの
原因ともなる。又、後者のケースは、ビード部前処理を
充分に行う必要性があるため、コストデメリットとなる
。

尚、発銹部に直接塗装を行なうと、将来塗膜剥離等の欠
陥ともなり、いずれのケースでも、プレコート塗装ステ
ンレス板としては実用的でない。

尚、このような溶接ビード部発銹に関するメカニズムは
定かではないが、次の様に考えられている。

シーム溶接時の溶接入熱が高くなり、蓄熱により冷却が
ゆるやかになるとステンレス粒界にクロムカーバイドが
析出し、その付近のクローム量が欠乏することや、又、
ビード部表面上の圧着残留物等によるすき間腐食により
発銹を生じさせ、その結果耐食性低下につながると考え
られる。

本発明はプレコート塗装金属板の機能を損なわず溶接安
定性に優れ、加工性、耐食性、密着性に優れ、かつ溶接
ビード部の耐誘性に優れ、美観等にも優れた二層系溶接
可能塗装金属板を提供する事を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、密着性、加工性、耐久性、’ｒａ４候性
に優れた塗装系は下塗塗膜／上塗塗膜の二層系であるこ
とが必要であることを再確認した為、下塗塗膜及び上塗
塗膜にそれぞれ溶接性を与えることに１２意検討を加え
た結果、下塗塗膜には、金属顔料を含有させることは好
ましくなく、むしろ密着性を著しく損なわない程度に薄
膜化する。そして溶接加圧の際、上塗塗膜中の金属粉に
より下塗塗膜を突き破ることが可能な膜厚を見い出した
こと。又、上塗塗膜には、数ある導電性顔料の中から下
塗塗膜厚を溶接時の加圧力で下地金属板まで突き破るこ
とのできる硬く、化学的に安定でかつ外力摩耗等により
破壊され難いステンレス粉末を選択した事。又、加工性
、溶接性を共に満足できるステンレス粉末の粒子平均径
とその粒度範囲を見い出した事、更に溶接後のビード部
耐銹性をキープするためには、塗膜中に電気防食効果の
あるアルミニウム粉末、亜鉛粉末、マグネシウム粉末、
マンガン粉末及びこれらの合金粉末の内、１種以−Ｆを
含有させ、これがビード部表面に圧着残留することで犠
牲防食をおこし発銹を防止できるのを確認したこと、及
びその最適平均粒径、含有率を見い出した事で本発明を
完成させたものである。

すなわち本発明は、金属板上に有機合成樹脂をベースと
した下塗用塗膜を乾燥膜厚にして３μ未満塗装し、かつ
上塗用塗膜として乾燥膜厚の１．０〜１．５倍となる平
均粒子径で、その粒度範囲のものが４０重最％以上ある
ステンレス粉末を乾燥固型分中に５〜４０容量％配合さ
せ、更に平均粒子径３０μ以下のアルミニウム粉末、亜
鉛粉末、マグネシウム粉末、マンガン粉末及びこれらの
合金粉末のうち、１種以上を乾燥固型分中に２〜１０容
量％配合させた上塗塗膜厚１０μ〜３０μを塗装したこ
とを特徴とする溶接可ＩＩ塗装金属板である。

以下、本発明の詳細な説明する。

まず本発明において対象とする金属板としては、本発明
の効果が最も顕著であるのはステンレス板であるが、こ
の他チタン板の如き単一金属板でもよい。なおこの場合
、ステンレスとはＪＩＳ等公知の規格に示されたステン
レス鋼を総称するものである。

次に本発明の塗装金属板に用いられる下塗塗膜としては
、膜厚３μ未満（好ましくは１．０〜２．０μ）におさ
えることが必要である。下塗塗膜の組成としては、エポ
キシ系、ポリウレタン系、ポリエステル系等が好ましく
、上塗塗膜との相性により決定される。又、上塗塗膜に
は粒度分布において、その４０％以上が該範囲内にある
ステンレス粉末を５〜４０容伍％、更に平均粒子径３０
μ以下のアルミニウム粉末、亜鉛粉末、マグネシウム粉
末、マンガン粉末及びこれらの合金粉末のうち、１種以
上を乾燥固型分中に２〜１０容量％配合させ、ビヒクル
として、有機合成樹脂をベースとしたものを９３〜５０
容邑％含む塗膜組成物を金属板上に塗膜厚が１０〜３０
μｍ（好ましくは２０〜２５μｍ、）となる様、かつ、
前記ステンレス粉末の平均粒子径が塗膜厚の１．０〜１
．５倍となる様塗装したものである。有機合成樹脂とし
てはアクリル系、ポリエステル系、アルキッド系、フェ
ノール系、ポリウレタン系、フッ素系、シリコーン系、
シリコンポリエステル系等を使用する。尚、全塗膜厚は
、１３〜３３μとなる。

このように下塗塗膜を薄くすること、又、上塗塗膜の塗
膜表面に粒子を突き出すことで溶接時の通電性が十分に
発揮できる。しかも金属としてステンレス粉末を使用し
たものであり、化学的に安定で、外力摩耗により破壊さ
れ難いので、溶接チップの汚れやチリ発生による塗膜劣
化の問題もない。又非常に硬い粉末であるため溶接時の
加圧において、下層部の下塗塗膜を突き破り金属板面に
達し、有効に溶接性を与えることができる。この際、下
層部の下塗塗膜が３μ以上であると、その下塗塗膜自身
が通電性に劣ることと、又ステンレス粉末による突き破
る効果もほとんどなくなる為３μ未満に押さえる必要が
ある。又、下塗塗膜を０μに近づけると密着力が損なう
ケースがでてくる。

次にステンレスの粒子径が塗膜厚と同等未満では通電性
にバラツキを生じ、また１、５倍以上では、加工時にお
いて、顔料の脱離が生じ易い。またこの粒子径を採用す
ることで、従来用いられていた導電性顔料の含有量より
も少ない世で優れた溶接性を発揮させることができる。

これは溶接時に用いる溶接電極と塗膜上に突起した導電
性顔料との接触確率が高くなる事、また塗膜どうしを重
ねた時、導電性顔料と導電性顔料との接触確率が高くな
ること、及び下塗塗膜層を突き破る確率が高くなること
、がその理由と考えられる。

次にアルミニウム粉末、亜鉛粉末、マグネシウム粉末、
マンガン粉末及びこれらの合金の粉末等（以下、防錆金
属粉と称す）であるが、これは、ステンレス粉末に比べ
比較的軟質な金属粉であり、更に、塗膜形成後は塗膜中
で層状に並ぶケースや塗膜上突起する等のあらゆる形態
が確認されている。前述のステンレス粉末の形態と組合
せて配合すると、溶接加圧時の塗膜変形の際、金属粉同
志の接触確率を高めることで導電性に寄与する働きにも
貢献している。

しかしながら本発明においては、むしろこの防錆金属粉
が溶接ビード部に圧着残留していることを見い出したこ
とにある。すなわち金属板としてステンレスを用いる場
合、圧着残留している防錆金属粉が腐食環境下でビード
部ステンレス鋼に対して卑な電位を示し犠牲陽極として
の防食効果を有し、発誘を抑制することが確認された。

又、この防錆金属粉の平均粒子径を３０μ以下、含有率
を２〜１０容量％を最適範囲と限定したのは以下の理由
による。

まず、平均粒径３０μ超あるいは含有率１０容吊％超だ
とビード部耐銹性には良好であるが、塗膜の加工性が悪
くなるからである。反対に２容量％未渦のケースは犠牲
防食効果が低下し、ビード部耐銹性に寄与しない場合が
あるからである。

又、上塗塗膜の膜厚として、１０〜３０μに定めた理由
としては、１０μ未満であると耐食性、下地の隠ぺい力
に問題を生じる。

又、３０μ超であると塗装後の外観（ワキ発生等）損な
うことや、加工時にクラックを発生させる等の問題が生
じる為である。

次にステンレス粉末の粒子径の各粒度における粒度分布
については狭い範囲での分布（例えばその平均粒径が７
０％以上）が好ましいわけであるが、粒子の分級を３〜
４回と繰返さなければならず、経済的に適当でなくコス
トアップとなる。その平均値の近傍に４０％以上の粒度
分布を有していれば溶接性、加工性の点で優れている。

又粒度分布において、その４０％以上が範囲内にあると
規定したのは、粒度分布が必ずしも正規分布をしていな
い場合もあり、平均粒子径が範囲内にあっても、分布の
２山が範囲を外れるケース等を規制したものである。

〔実施例〕

次に本発明の具体的、実施例を示す。

（１）　プレコート塗装金属板の製造 （ｉ）　　下塗塗料の塗装 板）ｇｏ、４ｔｒｍで研摩材で処理したステンレス鋼板
（ＳＬＩＳ　　３０４Ｌ）の上に、エポキシ系１１１（
商品名　ＦＹ４３３２ブライマー　メーカー大日本イン
キ■）の膜厚０，１μ、２μ、３μ、４μ、５μになる
様にロールコータにて塗装した。

焼付条件としては、２００’Ｇ：／４０秒で硬化させｌ
こ　。

（ｉｉ）　　上塗塗料の塗装 フッ素樹脂をベースにした塗料（商品名　７０ロボンＦ
−９１メーカー　大日本インキ！勾）にステンレス粉末
を塗膜固型分中に３．５．２０゜４０．５０容量％にな
る様に、又、防錆金属粉末としてアルミニウム粉末、亜
鉛粉末、マグネシウム粉末、マンガン粉末、及びアルミ
ニウム／亜鉛の混合粉末のケース、アルミニウム／マグ
ネシウムの混合粉末のケース、アルミニウム／亜鉛の合
金粉末のケースを選び、塗膜固型分中に１，２゜６．１
０．１４容堕％になる様塗料を作成した。

尚、ステンレス粉末の平均粒子径は８μ、１６μ。

２０μ、３０μ、４０μのものをそれぞれ用いた。

又、防錆金属粉末の平均粒子径は１μ、５μ。

１５μ、３０μ、４０μのものをそれぞれ用いた。

その際上塗塗料の乾燥膜厚が２０μになる様（ｉ）で作
成した下？！！塗膜上に塗装した。

（２）　試験方法 上記試料について以下に示ず方法にて溶接性、加工性、
耐食性を評価した。

（イ）　溶接性：シーム溶接機にて評価シーム溶接線の
溶接条件 電極ニクロム−銅　４．０＃幅台形電極溶接の組合せ：
塗膜を外側どうしとする。

加圧カニ１０（１ｇ スピード：　２．　Ｏｎ／ｗｉｎ 通電時間：連続 評価基準としては溶接電流範囲、ナゲツトの生成状況、
溶接部外観（ヂリ発生等）の評価を行なった。

（ロ）　加工性二円筒成型 形状；８０姻φ平底円筒 クリアランス：０．６ｍ ブランクサイズ：１４０ｍφ しり押えカニ４に９／ 成型高さ：４０＃ 評価基準としては加工部の外観及び加工後ゼロハンテー
ブによる塗膜剥離テストの評価を行なった。

（ハ）　溶接ビード部耐銹性・耐塩水噴霧性５％食塩水
を３５℃で２４時間噴霧試験を行なった。

（ニ）　塗装金属板の耐食性：耐沸騰水性、耐塩水噴霧
性 ■　耐８！！騰水性（ＪＩＳ　　Ｋ−５４００に準じる
）純水を）ｌｉ！騰させ、３時間浸漬後塗膜を観察した
。

■　耐塩水噴霧試験 ５％食塩水を３５℃で２４０時間噴霧試験を行なった。

以上の結果を６表に示す。

尚、これらの表の試験結果におい【、 を夫々示すものである。

第１表においての防錆金属粉はアルミニウム粉末の場合
である。

この表において試験番号１〜９は本発明の実滴例である
。

比較例の試験番号１０〜１３は下塗塗料の膜厚に関する
もので本発明１，２と比べ、薄くすると加工性等が劣り
、厚くすると溶接性が悪くなる傾向がよくわかる。

試験番号１４．１５は上塗塗膜中のステンレス粉末の含
有量に関するもので、本発明２．３．４の結果と比べ含
有量が大になると、加工性がやや劣り、小さくなると溶
接性が劣る。

試験番＠１６〜１８は上塗塗膜中のアルミニウム粉末の
含有量に関するもので、本発明２，５゜６のケースより
、少ないとビード部耐銹性を悪くしていることがわかる
。特に含有しない場合は悪い。又、多い場合は良好であ
るが、加工性にやや劣る。

試験番号１９〜２１は、ステンレス粉末の平均粒子径／
塗膜厚比の関係で本発明２．７と比べ小ざい場合は、溶
接性に劣る。反対に大きい場合は加工性にやや劣る。

試験番号２２は、アルミニウム粉末の平均粒子径に関す
るもので、本発明２．８．９と比べ、粒子径が大きいと
、ビード部耐銹性には問題ないが、加工性に影響を及ぼ
している。

尚、今回のビード部耐銹性の評価欄でｍｍのどころは、
溶接性不充分のため評価の対照にならなかったことを意
味している。

以下、第２表の防錆金属粉は亜鉛粉末の本発明例であり
、第３表はマグネシウム粉末、第４表は、マンガン粉末
、第５表はアルミニウム／亜鉛の混合粉末、第６表はア
ルミニウム／マグネシウムの混合粉末、第７表は、アル
ミニウム／亜鉛の合金粉末の例を示した。

いずれの防錆金属粉のケースでも本発明の範囲内にあれ
ば、良好な結果を示していることがよくわかる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、バラツキのない安定した溶接性を有し
、しかも加工性、耐食性、密着性に優れかつ、溶接ビー
ド部の耐誘性にも優れた二層系プレコート塗装金属板を
提供することができる。

出願人代理人　　藤　　本　　博　　光第１百の続き ？ 第２技術研児Ｐｈ円

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属板上に有機合成樹脂をベースとした下塗用塗膜を乾
   燥膜厚にして３μ未満塗装し、かつ上塗用塗膜として乾
   燥膜厚の１．０〜１．５倍となる平均粒子径で、その粒
   度範囲のものが４０重量％以上あるステンレス粉末を乾
   燥固型分中に５〜４０容量％配合させ、更に平均粒子径
   ３０μ以下のアルミニウム粉末、亜鉛粉末、マグネシウ
   ム粉末、マンガン粉末及びこれらの合金粉末のうち、１
   種以上を乾燥固型分中に２〜１０容量％配合させた上塗
   塗膜厚１０μ〜３０μを塗装したことを特徴とする溶接
   可能塗装金属板。