JPH03275170A

JPH03275170A - 表面処理金属材料及びその製造方法

Info

Publication number: JPH03275170A
Application number: JP7219090A
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: 1990-03-23
Filing date: 1990-03-23
Publication date: 1991-12-05

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、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表層部が樹脂皮膜からなる塗
装金属材料や８Ｉ脂被覆金属材料（表面処理金属材料、
又はプレコート金属材料ともいう。）及びその製造方法
に関する。

さらに詳しくは、金属材料の下塗塗膜表面を低温プラズ
マ処理して、下塗塗膜と上塗塗膜間の居間密着性を改善
した金属材料及びその製造方法に関する。

従来の技術現在、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。

金属材料は、通常その目的に応じて塗装されて用いられ
ることが多く、しかも下塗りと上塗りの２回塗装される
ことによって、金属基材と樹脂皮膜との密着性、さらに
は耐食性を向−ヒさせている。

これまで、下地（前述の下塗りと同義）塗膜表面を低温
プラズマ処理したのち、この下地塗膜表面」二に上塗塗
膜を塗布形成する層間密着性を改善した多層塗膜の形成
法が開示されている（特開昭８３−４４！１１８５号）
。

どころか、この先行例では、その明細書に記載されてい
るように、低温プラズマ雰囲気の「カス圧力は０．１〜
１０　Ｔｏｒｒの範囲内であることが好ましく」、その
理由として、「ガス圧力が１０　Ｔｏｒｒを起えると低
温プラズマ雰囲気が発生しに〈〈なり、また、発生した
としても不安定で高い処理効率を得ることはできない。

ガス圧力が０．Ｉ　Ｔｏｒｒ未満では低温プラズマ雰囲
気によって発生する活性種の濃度が充分でないため、高
い処理効果が得られない傾向がある。」としている。

発明が解決しようとする課題一般に、塗膜の（−次）密着性は、初期に良くても、熱
や水等の環境による影響を受けて、経時的には劣化すな
わち剥離しやすい。従って、このような環境による塗膜
の「二次密着性」を評価するために、耐沸騰水浸漬試験
等が行なわれている。

しかしながら、低温プラズマ処理を前記先行例の特開昭
［１３−４４９８５号に開示されている０、１〜１０Ｔ
ｏｒｒの減圧下で行ったとき、塩水噴霧試験や沸騰水浸
１１を試験を行うと、この場合もやはりに壁塗膜が下塗
塗膜との界面から剥れてしまうという問題があった。

本発明は、このような欠点のない低温プラズマ処理方法
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、（１）下塗塗料を施した金属材料において、下塗塗膜表
面を不活性ガス雰囲気下、該雰囲気ガスの圧力０．００
１〜０．１　Ｔｏｒｒにて低温プラズマ処理してなるこ
とを特徴とする表面処理金属材料、（２）下塗塗料を施
した金属材料において、下塗塗膜表面を酸素分子含有ガ
ス雰囲気下、該雰囲気ガスの圧力０．００１〜０．Ｉ　
Ｔｏｒｒにて低温プラズマ処理してなることを特徴とす
る表面処理金属材料、（３）不活性ガスが、アルゴン（
Ａｒ）　、窒素（Ｎ２）及びヘリウム（Ｈｅ）から選ば
れた１種又は２種以上の程合物であることを特徴とする
上記（１）記載の表面処理金属材料、（４）酸素分子含有ガスが、酸素（へ）、酸素と窒素と
の混合物及び酸素とヘリウムとの混合物から選ばれたも
のであることを特徴とする上記（２）に記載の表面処理
金属材料、（５）枚重電力が１００Ｗ以上であることを特徴とする
、上記（１）から（４）までのいずれかに記載の表面処
理金属材料の製造方法、である。

作用以下、本発明の詳細な説明する。

本発明のプレコート金属材料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、ステンレス鋼材、アルミニウム
又はアルミニウム合金材料、チタン又はチタン合金材料
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〈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があ
る。

金属材料上に下塗樹脂を塗装する方法としてハ、ロール
コーティング、カーテンフローコーティング、スプレー
、浸漬、静電塗装などがあるが、特に限定するものでは
ない。

下塗塗料としては、ポリエステル系、アクリル系、エポ
キシ系、ビニル系、アルキッド系、ウレタン茅、フッ素
系、シリコン系、ポリエーテルスルフォン系、メラミン
系など通常使用される塗料が適用可能であるが、これら
に限定するものではない。

又、上塗塗料としては、下塗塗料と同様の樹脂を同様の
方法で塗装できると共に、樹脂フィルムをラミネートす
る方法もあり、使用されるフィルムとして、ポリエステ
ル、塩化ビニル、ポリエチ１／ン、ポリプロピレン、フ
ッ素系などを適用可能であるが、これらに限定されるも
のではない。また、下塗塗膜と樹脂フィルムとの間にフ
ィルム接着剤を使用することもあるが、この接着剤も上
塗塗膜に含まれる。

本発明によれば、この場合は、下塗塗膜と接着剤との密
着性が増加する。

プラズマ処理方法としては、例えば、第１図に示したよ
うなプラズマ処理装置を用い、不活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）などから選ばれたもの１種、あるいはこれら
の２種以上の混合ガスであってもよい。

又、酸素分子含有ガスとしては、酸素（Ｏ２）、酸素と
窒素との混合物、酸素とヘリウムとの混合物などから選
ばれる。

ガス圧力は０．Ｉ　Ｔｏｒｒ以下、好ましくは０．００
１〜０、Ｉ　Ｔｏｒｒで、これによって、耐塩水又は耐
沸騰水密着性すなわち二次密着性を与えることができる
。

しかしながら、ガス圧力が０．Ｉ　Ｔｏｒｒ以下では、
一般に、低温プラズマ雰囲気によって発生する活性挿の
濃度が充分でないため、高い処理効果が得られないが、
１００Ｗ以」二の高い電圧をかけると、この濃度が低く
ても、効率よく、安定したプラズマが発生するため、処
理効果の表われる時間も、たとえば１０秒以内で可能と
なる。

逆に短時間で処理する場合、先願のように、０、Ｉ　Ｔ
ａｒｔ超だと、ガスの濃度が高すぎて、効率よ〈プラズ
マが発生しない。

さらに、低圧で、高電圧を付加してで処理する方が、塗
膜の表面は活性化されるので、上塗りもしくは接着剤と
の密着性が良くなり、特に、二次密着性で、優れた性能
を示す。

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、誘導を、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
よっても構わない。−例として、第１図に、塗装した金
属材料表面ヘプラズマ処理するための山部電極型装置の
断面図を示す。ここで、１は電極板、２はガラス型ペル
ジャー、３は処理するプレコート金属材料、４は絶縁体
、５は金属台、６は金属ベース、７はニドルバルブ、８
は真空系、９はマツ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材料を製造するには、下塗塗膜
を表層部に有する金属材料を処理装置の中に、例えば第
１図の３の位置に設置し、内部の圧力が少なくとも０．
Ｉ　Ｔｏｒｒ未満、できれば０．００１Ｔｏｒｒ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０
．００１〜Ｑ、ｌ　Ｔａｒｔの雰囲気になるよう調整す
る。

そして、高周波（１０３〜１０”　Ｈｚ程度）電源によ
り、適当な放電電力（１００〜４００Ｗ程度）を電極に
印加し、低圧プラズマ処理を行うと、−次密着性はもち
ろん、二次密着性の著しく向上したプレコート金属材料
が得られる。

このプラズマ処理によって改質されるのは、下塗塗膜の
表層部であり、基材には影響を与えないので、基材は前
述した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／ｌｎ’）に、膜
厚５ｐｍのエポキシ系、ポリエステル系、ポリエーテル
スルフォン系のプライマーコートを施し、焼付は後、第
１図に示したプラズマ処理装置によって低温プラズマ処
理を行った。

処理条件は第１表〜第３表に示したが、周波数は１３．
５８ＭＨｚ、電源出力は３００−１処理時間は５秒とし
た。

処理後、上塗塗料を施して、硬化させ、密着性０テストを行った。密着性は、初期（−次）は基盤目試験
によって行い、沸騰水２時間浸漬後（−次）は、７■押
出しの基盤目エリクセン試験によって行った。

テスト後、テープ剥離を行い、１００目マスのうち、残
っているマス目により、全部残っていれば０．５０以下
であれば×で表した。

試験結果によれば、ガス圧力が０．Ｉ　Ｔｏｒｒを超え
たものについては、沸騰水密着性が悪い。又同様に電源
出力の低いものも沸騰水密着性が良くない。

（以下余白）１３発明の効果本発明は、下塗塗料を施した金属材料において、下塗塗
膜表面を不活性ガス雰囲気下、もしくは酸素分子含有ガ
ス雰囲気下で、低温プラズマ処理してなるものであり、
得られた表面処理金属材料は、その」二に塗装される」
−塗塗装塗膜との密着性が著しく向上している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、塗装した金属材料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成形加工したものの一例を
示す斜視図、第３図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。ｌ・・・電極板、２・・・ガラス型ペルジャー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・・・ニードルバルブ、
８・◆・真空系、９・・・マツチングネットワーク、ｌ
Ｏ・・・真空ポンプ、１１・・・高周波電源。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）下塗塗料を施した金属材料において、下塗塗膜表
面を不活性ガス雰囲気下、該雰囲気ガスの圧力０．００
１〜０．１Ｔｏｒｒにて低温プラズマ処理してなること
を特徴とする表面処理金属材料。
（２）下塗塗料を施した金属材料において、下塗塗膜表
面を酸素分子含有ガス雰囲気下、該雰囲気ガスの圧力０
．００１〜０．１Ｔｏｒｒにて低温プラズマ処理してな
ることを特徴とする表面処理金属材料。
（３）不活性ガスが、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ＿２
）及びヘリウム（Ｈｅ）から選ばれた１種又は２種以上
の混合物であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の表面処理金属材料。
（４）酸素分子含有ガスが、酸素（Ｏ＿２）、酸素と窒
素との混合物及び酸素とヘリウムとの混合物から選ばれ
たものであることを特徴とする特許請求の範囲第２項記
載の表面処理金属材料。
（５）放電電力が１００Ｗ以上であることを特徴とする
、特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項
に記載の表面処理金属材料の製造方法。