JPH03169372A

JPH03169372A - プレコート金属成形品の製造方法及び成形品

Info

Publication number: JPH03169372A
Application number: JP30751589A
Authority: JP
Inventors: Joji Oka; 岡　襄二; Ryoji Nishioka; 良二西岡; Masaaki Nakano; 中野　公明
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-11-29
Filing date: 1989-11-29
Publication date: 1991-07-23

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、表層部が樹脂皮膜からなる塗装金属材ネ４や
樹脂被覆金属材料（以下プレコート金属材料という．）
を成形加工した後、ガス雰囲気下でプラズマ処理するこ
とにより樹脂皮膜表面の硬度、耐汚染性、もしくは表面
接着性を向上させたプレコート金属成形品の製造方法及
びそのプレコート金属成形品に関するものである．従来の技術現在、プレコート金属材料は、建築、家具、タンク、自
動車、家電製品など、各種用途に用いられている．プレコート金属材料は、通常その目的に応じて成形加工
して用いられることが多いので、金属基村上の樹脂皮膜
には金属基板との密着性、加工性、特にブレス成形性や
ロール成形性が要求され，さらに耐食性、耐候性、耐汚
染性、耐傷付き性等互いに相反する性能が用途に応じて
要求される．近年，溶接，ビス止め等の代わりに接着剤
で接着する分野，例えば照明器具、建材、家具などに用
いられるようになり、プレコート金属材料の性能を保持
しながら、さらに、樹脂皮膜の表面接着性が優れたもの
の出現が望まれている．プレコート金属材料の改質技術
としては，例えば鋼板の表面を有機塗料で塗装し、焼付
け硬化後、非酸化性雰囲気下，その表面を０．１〜１０
　丁ｏｒｒ前後の低圧でプラズマ放電重合し、塗膜の加
工性と耐汚染性と耐候性を同時に両立させようとする技
術が開示されている（特開昭８０−１９０７３号公報）
．発明が解決しようとする課題しかし，この技術で得られた塗装鋼板は、成形加工され
た後，製品に組み立てられて用いられる．ところが、成
形加工されて厳しく変形を受けた塗膜表層部では改質部
が破壊されるため，加工部の耐汚染性、耐食性及び耐候
性は著しく低下するという欠点がある．本発明は、加工性の良好なプレコート金属材料を所定の
形に成形加工した後、もしくは、さらに所定の製品に組
み立てた後、ガス雰囲気下で、プラズマ処理することに
より樹脂皮膜表面、特に加工部の硬度、耐汚染性、もし
くは表面接着性を向上させたプレコート金属材料を提供
するものである．課題を解決するための手段本発明は，表層部が樹脂皮膜からなるプレコート金属材
料を成形加工した後、もしくは、さらに所定の製品に組
み立てた後、不活性ガス，フッ素原子含有ガス、酸素分
子含有ガス、またはそれらのガスのうちの２種以上の混
合ガスの雰囲気下で、プラズマ処理することにより，樹
脂皮膜表面、特に加工部の硬度、耐汚染性、もし〈は表
面接着性を向上させたプレコート金属成形品を製造する
方法，並びにそれによって得られたプレコート金属成形
品である．作用以下、作用と共にさらに本発明を詳しく説明する．本発明のプレコート金属成形品の基材となる金属材料と
しては特に制約はないが、冷間あるいは熱間で圧延され
た鋼材、これらの上にめっきを施した鋼板，例えば、亜
鉛めっき鋼板，亜鉛合金めっき鋼板，鉛めっき鋼板、鉛
合金めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼板，アルミニウ
ム合金めっき鋼板、ニッケルめっき鋼板、すずめつき鋼
板、クロムめっき鋼板等、あるいは，ステンレス鋼板、
アルミニウム板ヤアルミニウムの合金，チタン板やチタ
ンの合金などが用いられる．しかし、後で述べるように、プラズマ処理による影響部
は、これら金属材料に被覆された皮膜のごく表層部に限
定されるため、これらのどの金属材料であっても、本発
明の効果には変わりない．さらにこの上に、化成処理層
を有するものも含まれる．化成処理は、金属板の耐食性
及び塗覆装の密着性を向上させるために行われるもので
、例えばりん酸亜鉛処理、りん酸鉄処理あるいはクロメ
ート処理や複合酸化皮膜処理、重金属置換処理、シラン
カップリング処理等によって行われる。

金属材料上に樹脂を被覆する方法としては，■樹脂塗料
を塗布して得る方法（いわゆるカラー鋼板Ｗ）．■樹脂
フィルムをラミネートする方法（いわゆるラミネート鋼
板等）などがあるが、特に限定するものではない． ■の樹脂塗料を塗布する方法に使用される塗料は、ポリ
エステル系、アクリル系、エボキシ系、ビニル系、アル
キッド系、ウレタン系、フッ素系，シリコン系など通常
使用される塗料が適用可能であるが、これらに限定され
るものではない．また，■の樹脂フィルムをラミネート
する方法に使用されるフィルムとしては，ポリエステル
、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素
系などが適用可能であるが、これらに限定されるもので
はない．以上説明したプレコート金属材料を、プレス機やベンダ
ーやロールフォーミング等で成形加工した後、もしくは
、さらに所定の製品例えば照明器具、冷蔵庫や洗濯機な
どの家電製品、自動車などの部品または建築部材に組立
た後、特定の条件下でプラズマ処理すれば、本発明のプ
レコート金属戒形品が得られる．プラズマ処理方法としては、プラズマ処理装置により、
非酸化性ガス雰囲気下の場合、例えばアルゴン（Ａｒ）
　，窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ）　ナトの不活性ガ
ス、フッ素、四フッ化炭素、フッ素一ヘリウム、六フッ
化エタン，パーフルオロプロパンなどのフッ素化合物な
どの活性ガスの１種以上含有し、酸素を含有しない雰囲
気下、０．００１〜１ｏＴｏｒｒのガス圧で、適当な放
電電力を印加する．上記不活性ガスを用いた場合は，塗
膜樹脂皮膜の最表面が高度に架橋促進され、表面硬度が
硬く、かつ耐汚染性等に優れた表面特性を示すようにな
る．また、上記フッ素、四フッ化炭素，フッ素一ヘリ．ウム
，六フッ化エタン，パーフルオロプロパンなどのフッ素
化合物などの活性ガス（フッ素系のガス）を用いた場合
は，フッ素系の重合膜が塗膜表面に形威されるかもしく
は、塗膜最表面にフッ素原子もしくはフッ素原子を有す
る化合物が導入され、表面硬度が硬くかつ耐汚染性等に
優れた表面特性を示すようになる．一方、酸化性ガス雰囲気下の場合、酸素（Ｏ２）、もし
くは酸素と上記非酸化性ガスの少なくともｌ種以上のガ
スとの混合ガス、例えば酸素と窒素の混合ガス雰囲気下
やテトラメチルシラン（以下ＴＭＳと略記）、テトラエ
チルシラン（以下ＴＥＳと略記）、テトラメチルジシロ
キサン（以下ＴＭＧＳと略記）、ヘキサメチルジシラザ
ン（以下ＨＭＧＳと略記）などのシリコン系化合物から
選ばれた少なくとも１種のガスと酸素との混合ガス雰囲
気下、０．００１　−　１０　　丁ａｒｒのガス圧で、
適当な放電電力を印加する．酸化性ガス雰囲気下のプラズマ処理の場合、酸素ガス及
び酸素ガスと窒素ガスの雰囲気では、塗膜の最表面が酸
化され、表面接着性が向上する．また、上記シラン系の
ガス雰囲気下では、シラン系の化合物により重合膜が塗
膜の最表面に形成され、塗膜の表面硬度並びに耐汚染性
等に優れた表面特性を示すようになる．上記非酸化性ガス雰囲気下、及び酸化性ガス雰囲気下の
プラズマ処理は、ガス圧が、ｏ．ｏｏｔ〜１０Ｔｏｒｒ
の条件で行われ、特に，　０．００１　〜０．Ｉ　　Ｔ
ｏｒｒの範囲では、消費するガスの量も少なくて，かつ
プラズマが安定して発生するという長所がある．本発明
品の製造に用いられるプラズマ処理装置としては、例え
ば高真空度の内部電極型，誘導型、マイクロ波直接型な
どの放電方式のものが挙げられ、いずれの方式によって
もかまわない．例として、第１図に、塗装した金属成形
品表面へプラズマ処理するための内部電極型装置の断面
図を示す．ここで、ｌは電極板，２はガラス型ベルジャ
ー、３は処理するプレコート金属成形品、４は絶縁体、
５は金属台、６は金属ベース，７は二一ドルバルブ、８
は真空計，９はマッチングネットワーク、１０は真空ポ
ンプ、１１は高周波電源である，本発明のプレコート金属成形品を製造するには、樹脂皮
膜を表層部に有する金属材料を反応器の中に，例えば第
１図の３の位置に設置し，内部の圧力が０．００１　Ｔ
ａｒｒ以下になるまで排気し、その後、ガスを導入して
所定の圧力ｏ．ｏｏｔ〜１０　Ｔｏｒｒ、好ましくはｏ
．ｏｏｔ〜０．Ｉ　Ｔｏｒｒの雰囲気になるよう調整す
る．そして，高周波（１３．５８　ＭＨｚ）の電源により、
適当な放電電力（３０〜４００Ｗ）を電極に印加し、低
圧プラズマ処理を行うと、表面硬度及び耐汚染性もしく
は表面接着性の著しく向上したプレコート金属成形品が
得られる．このプラズマ処理によって改質されるのは、樹脂皮膜の
表層部であり，基材には影響を与えないので、基材は前
述のもののいずれでも同様の効果が得られる．実施例電気亜鉛めっき鋼板（めっき量２０ｇ／ｒｒｒ′）に，
膜厚５ｐｍのポリエステル系プライマーコートを施し、
その上に膜厚２０←ｍの同じくポリエステル系トツブコ
ートを塗装・焼付けしたプレコート鋼板（Ｏ．８　Ｘ　
ＩＱＱ　Ｘ　ＩＱＱ　ａｎ）を用いて、従来技術と対比
しながら，以下のような特性評価を行なった．プラズマ
処理は、このプレコート鋼板を，第２図のような形にプ
レス威形するか，あるいは，第３図のような形にロール
成形した後に施した．その際に用いたプラズマ処理装置
は、第１図に示すような容量型の反応装置である．こう
して得られた戒形品の加工部に対してその特性評価試験
を行なった．一方、比較のために、プラズマ処理を行なわないもの、
並びに、成形直前にプラズマ処理を行い、成形後には行
わなかったものも評価した．これらの特性評価における
プラズマ処理条件，及び評価結果を第１表から第８表に
示した．また、ポリエステル系以外の樹脂を用いたプレ
コート鋼板についても評価した．この場合のプレコート
鋼板は、上述の電気亜鉛めっき鋼板を基材として，プラ
イマーコート樹脂としてエポキシ系を用い、ポリエステ
ル系の場合と同様に膜厚５ＩＬｍとした皮膜上に、トッ
プコート樹脂としてアクリル系，エボキシ系、塩化ビニ
ル系、アルキッド系、ウレタン系，フッ素樹脂系，ある
いはシリコン樹脂系のものを塗装●焼付けし、同じく膜
厚２０μｍとして得られたものである．この場合の処理
条件及び評価結果を第９表に示した．さらに、ラミネート鋼板の場合の処理条件及び評価結果
を第１０表に記載した．ここでは、ラミネート鋼板とし
て、前記の電気亜鉛めっき鋼板に厚さ５μｍで接着剤を
塗布し、その上に厚さ２００＃Ｌｍの各種フィルムを貼
り付けたものを使用した．ｖｉ着剤硬化は加熱によった
．なお、電子線による硬化の場合も全く変りない．ここで、表中に示したそれぞれの加工部評価方法は以下
の通りである．（１）表面接着性・・・Ｔ−剥離試験（２枚の板をＬ型
に折り曲げ、その折り曲げ部を接着剤で接着した後，接
着面に垂直方向に引っ張り、そのときの剥離度合で評価
）による．（２）耐汚染性●●●赤マジックにて汚染し，２４時間
後にエタノールで拭き取って，マジックの痕跡の度合で
評価．（３）耐傷付き性・・・鉛筆硬さ試験（ＪＩＳ　Ｋ５４
００Ｇ．１４）による．（４）　＃ｆ食性●・・塩水噴霧試験（ＪＩＳ　Ｚ２３
７１）により、腐食状況で評価．（５）耐薬品性・・・５％ＮａＯＨ水溶液に浸漬（２０
℃ｘ　ｔｏｏｏ時間）したもの、並びに５％Ｈ，ＳＯ４
水溶液に浸漬（２０℃ｘ　ｌｏｏｊ時間）したものにつ
いて、その腐食状況で評価．なお、表中の特性評価結果は、次のような判定基準によ
り記載した． ■・・・全く問題なし０●●●使川上問題なし Δ●●●問題あり ×・●●不可結果は，第１表から第１０表を見れば分るように、本発
明の実施によって、塗膜特性で特に問題となる威形加工
部の表面接着性、耐汚染性、耐傷付き性、酎食性、並び
に耐薬品性共に優れたプレコート金ｐＡ成形品が得られ
る．これは、成形加工後のプラズマ処理により、成形品
全体の皮膜特性が一様に改善されるようになり、成形加
工による塗装皮膜の劣化を補うことができるからである
．それは、戒形加工前にプラズマ処理を実施するよりも
効果がある．（以下余白）発明の効果本発明は，従来のプレコート金属材料を威形加工後に、
不活性ガス、フッ素原子含有ガスもしくは酸素分子含有
ガス雰囲気下で，低圧プラズマ処理してなるものであり
、得られた表面特性は硬く、耐汚染性もしくは表面接着
性が著しく向上している．

【図面の簡単な説明】

第１図は、塗装した金属成形品表面をプラズマ処理する
ための内部電極型装置の断面説明図である．また、第２
図は塗装金属材料をプレスにて威形加工したものの一例
を示す斜視図、第３１Ｎは塗装金属材料をロールフォー
ミングにて成形加工したものの一例を示す斜視図である
．１●●●電極板、２●●●ガラス型ベルジャー３●●●
被処理物の置かれる位置、４●●●絶縁体、５・●●金
属台，６・●・金属ベース、７・●●ニ一ドルバルブ、
８●●●真空計、９●●●マッチングネットワーク，ｌ
Ｏ●●●真空ポンプ、１ｌ●・●高周波電源．

Claims

【特許請求の範囲】

（１）表層部が樹脂皮膜からなるプレコート金属材料を
成形加工した後に、もしくはさらに所定の製品に組み立
てた後に、不活性ガス雰囲気中でプラズマ処理すること
を特徴とする表面改質されたプレコート金属成形品の製
造方法。
（２）表層部が樹脂皮膜からなるプレコート金属材料を
成形加工した後に、もしくはさらに所定の製品に組み立
てた後に、フッ素原子含有ガス雰囲気中でプラズマ処理
することを特徴とする表面改質されたプレコート金属成
形品の製造方法。
（３）表層部が樹脂皮膜からなるプレコート金属材料を
成形加工した後に、もしくはさらに所定の製品に組み立
てた後に、酸素分子含有ガス雰囲気中でプラズマ処理す
ることを特徴とする表面改質されたプレコート金属成形
品の製造方法。
（４）表層部が樹脂皮膜からなるプレコート金属材料を
成形加工した後に、もしくはさらに所定の製品に組み立
てた後に、不活性ガスとフッ素原子含有ガスとの混合ガ
ス、または不活性ガスと酸素分子含有ガスとの混合ガス
の雰囲気中でプラズマ処理することを特徴とする表面改
質されたプレコート金属成形品の製造方法。
（５）不活性ガスが、アルゴン（Ａｒ）ガス、窒素（Ｎ
＿２）ガス、またはヘリウム（Ｈｅ）ガスである、特許
請求の範囲第１項または第４項記載の製造方法。
（６）フッ素原子含有ガスが、フッ素（Ｆ＿２）ガス、
またはフッ素化合物のガスである、特許請求の範囲第２
項または第４項記載の製造方法。
（７）フッ素化合物が、四フッ化炭素（ＣＦ＿４）、六
フッ化エタン（Ｃ＿２Ｆ＿６）、またはパーフルオロプ
ロパン（Ｃ＿３Ｆ＿８）である特許請求の範囲第６項記
載の製造方法。
（８）酸素分子含有ガスが、酸素（Ｏ＿２）ガス、また
は酸素ガスとシリコン系化合物のガスとの混合物である
、特許請求の範囲第３項または第４項記載の製造方法。
（９）シリコン系化合物が、テトラメチルシラン、テト
ラエチルシラン、テトラメチルジシロキサン、またはヘ
キサメチルジシラザンである、特許請求の範囲第８項記
載の製造方法。
（１０）混合ガスが、ヘリウムとフッ素との混合ガス、
または、窒素と酸素との混合ガスである、特許請求の範
囲第４項記載の製造方法。
（１１）雰囲気ガスの圧力が、０．００１〜０．１Ｔｏ
ｒｒである、特許請求の範囲第１項から第１０項までの
いずれか一項に記載の製造方法。
（１２）特許請求の範囲第１項、第４項、第５項、また
は第１０項のいずれかに記載された方法によって製造さ
れ、樹脂皮膜の最表面が高度に架橋促進されたことを特
徴とする、表面改質されたプレコート金属成形品。
（１３）特許請求の範囲第２項、第４項、第６項、第７
項、または第１０項のいずれかに記載された方法によっ
て製造され、樹脂皮膜の最表面にフッ素原子もしくはフ
ッ素原子を有する化合物を導入したことを特徴とする、
表面改質されたプレコート金属成形品。
（１４）特許請求の範囲第３項、第４項、第８項、第９
項、または第１０項のいずれかに記載された方法によっ
て製造され、樹脂皮膜の最表面に酸素原子もしくは酸素
原子を有する化合物を導入したことを特徴とする、表面
改質されたプレコート金属成形品。