JPH0580556B2

JPH0580556B2 -

Info

Publication number: JPH0580556B2
Application number: JP9029785A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Takeuchi; Takenori Deguchi; Minoru Kyozuka; Hideo Minafuji
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1985-04-26
Filing date: 1985-04-26
Publication date: 1993-11-09
Also published as: JPS61250179A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は発色により着色した着色ステンレス鋼
を発色時の色調のまま有機−無機複合樹脂皮膜で
被覆した耐食性、対汚染性の優れた高耐食性着色
ステンレス鋼に関する。（従来技術）発色により着色した着色ステンレス鋼は金属光
沢の豪華な外観を有することから、近年建築内外
装材、自動車外装部材、電気器具の装飾部材など
に幅広く使用されるようになつてきている。この着色ステンレス鋼は従来鋼種によつては限
られた色しか着色することができず、色調の再現
も困難であつたが、特開昭48−11243号および特
開昭49−21339号にそれぞれ開示された「クロム
合金の処理法」および「クロム合金の処理」が開
発されるに至つて、所望の色に再現性よく着色で
きるようになつた。この着色法はクロム酸（CrO₃）と硫酸
（H₂SO₄）との混練水溶液中にステンレス鋼を浸
漬し、浸漬時間、浴温度を調整することにより
種々の厚さの酸化皮膜を表面に形成して着色する
もので、形成された酸化皮膜が厚さに応じて光の
干渉効果により種々の色を呈することから、ブラ
ツク、ブルー、レツド、グリーンなど種々の色に
着色することができる。しかしながらこの着色法により形成した酸化皮
膜は、対摩耗性には優れているものの、極めて薄
いものであつた。このため塩素イオンの多い海岸
地帯や亜硫酸ガスの工場地帯など本来ステンレス
鋼が腐食されやすい腐食環境で使用した場合の表
面保護効果は不十分で、錆が発生してしまうもの
であつた。とくに着色ステンレス鋼の場合、錆が
発生してしまい、その外観の美しさを損なわれて
しまう。（発明が解決しようとする問題点）この着色ステンレス鋼の錆の発生を防止するの
には合成樹脂のクリヤー塗料などを塗装して、表
面を保護すればよいのであるが、塗装の場合通常
塗膜厚を10μｍ以上にしなければならないため、
着色ステンレス鋼特有の金属光沢外観が失われ
て、塗装面の外観になり、汚染もされやすかつ
た。一方このような問題のない方法としてはシリカ
の透明皮膜を形成する方法がある。この方法は着
色ステンレス鋼に限らず一般に金属表面にエチル
シリケートのような低級アルキルシリケートのア
ルコール溶液に酸触媒を加えて、シリカを遊離さ
せた液を金属表面に塗布した後、高温の還元雰囲
気で加熱してシリカの透明皮膜を形成する方法
で、形成する皮膜が無機透明皮膜であるので、金
属光沢の外観となる（特開昭59−6381号）。しかしこの方法の場合、遊離シリカを皮膜にす
る際の加熱温度が400〜1200℃と極めて高温であ
るため、着色ステンレス鋼に適用すると、色が変
色してしまい、また板厚が薄い（1.0mm以下）場
合には形状が変形してしまうものであつた。（問題点を解決するための手段）そこで本発明者らは金属光沢の外観を有し、製
造の際色が変色せず、しかも形状も変形しない表
面処理方法を開発すべく、種々検討した結果、低
温で皮膜形成が可能な有機−無機複合樹脂皮膜に
より被覆する方法を開発したのである。本発明は
かかる開発に基づき高耐食性着色ステンレス鋼を
提供するものである。すなわち本発明は着色ステレンス鋼の表面に(A)
水溶性もしくは水分散性の有機重合体樹脂と、(B)
水分散性シリカと、(C)反応性シランもしくはチタ
ン化合物とからなる有機−無機複合樹脂皮膜が形
成されていることを特徴とする高腐食性着色ステ
ンレス鋼を提供するものである。本発明において、有機−無機複合樹脂皮膜（以
下単に複合皮膜と称する）を構成するを水溶性も
しくは水分散性の有機重合体樹脂（以下単に有機
樹脂と称する）にしたのは、複合皮膜を水溶液で
形成する都合からであり、このため有機樹脂とし
ては、分子内に水酸基、カルボキシル基、アミノ
基などの親水基を有していて、水溶化または水分
散化できるものであればよい。例えばアクリル共
重合体、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエス
テル樹脂、ポリアミノ樹脂、ポリカルボン酸樹脂
の単体もしくは複合した樹脂などが挙げられる。有機樹脂の酸価は樹脂中に導入された官能基に
よつて決まるが、樹脂の着色ステンレス鋼板への
密着性、耐水性および水溶化もしくは水分散化な
どを考慮して10〜200程度にするのが好ましい。
この有機樹脂は水分散化して、エマルジヨンもし
くはラテツクスの状態で使用する。またシリカを水分散性のものにしたのも有機樹
脂の場合と同理由からで、複合皮膜の密着性を高
めるために配合する。この水分散性シリカとして
は通常水分散液として市販されているコロイダル
シリカを使用することができる。さらにシランもしくはチタン化合物をを反応性
のものにしたのは、有機樹脂分子と反応させて、
複合皮膜を強固にし、耐水性、密着性を高めるた
めで、具体的にはシランカツプリング剤、チタネ
ートカツプリング剤（以下単にカツプリング剤と
称する）である。シランカツプリング剤には種々のタイプのもの
があるが、水溶性もしくは水分散性のものであれ
ば、モノマータイプ［例えばビニルトリ（β−メ
トキシエトキシ）シラン、γ−グリシドキシプロ
ピルトリメトキシシラン］、オリゴマータイプ
（例えばグリシド系のもの）、樹脂変性タイプ（例
えばアクリル変性やエポキシ変性のもの）、カチ
オン系タイプのものなどいずれでも使用できる。
またチタネートカツプリング剤も水溶性もしくは
水分散性のものであれば用いることができ、好ま
しいものを挙げればテトラ（２，２−ジアリルオ
キシメチル−１−ブチル）ビス（ジ−トリデシ
ル）ホスフアイトチタネート、ビス（ジオクチル
パイロホスフーエト）オキシアセテートチタネー
ト、ビス（ジオクチルバイロホスフエート）エチ
レンチタネートなどがある。複合皮膜中に含有させる有機樹脂と水分散性シ
リカとの配合割合は固形分重量比で、有機樹脂
100重量部当り水分散性シリカ0.5〜100重量部に
するのが好ましい。またカツプリング剤の使用割
合は有機樹脂に対して重量部で0.5〜15部にする
のが好ましい。複合皮膜の皮膜厚を0.2〜10μｍにするのが好ま
しい。これは0.2μｍ未満であると表面の保護効果
が十分発揮されず、耐食性の向上が期待できない
ばかりでなく、皮膜全体が均一にならず、色調も
干渉縞が生じ、不均一になり、逆に10μｍを越え
ると、加工時に皮膜が割れやすくなつて、加工性
が阻害されるからである。複合皮膜を上記のような配合割合にするには処
理液が有機樹脂200〜400ｇ／、水分散性シリカ
１〜400ｇ／、カツプリング剤0.1〜40ｇ／含
有するように調整する。本発明の着色ステンレス鋼を製造するには上記
のように調整した処理液を公知塗布法によりステ
ンレス鋼に塗布して、温度80〜200℃で公知乾燥
法により乾燥すれば、皮膜は硬化し、耐食性を発
揮するようになる。なお公知塗布法としては、ロ
ールコート法、スプレイ法、浸漬法などが、また
公知乾燥法としては、熱風乾燥法、赤外線乾燥法
などがある。本発明の場合ステンレス鋼の鋼種は発色法によ
り着色できるものであれば、鋼種はどのようなも
のでもよく、表面仕上もどのような仕上のもので
あつてもよい。また着色も前記特開昭48−11243
号および特開昭49−21339号に開示された着色法
ばかりでなく、アルカリ酸化法、電解着色法など
他の着色法により着色したものでもよい。以下実施例により本発明を説明する。（実施例）まず有機樹脂を次のように調整した。 (1) メチルメタアクリレート50重量％と、ブチル
アクリレート40重量％と、アクリル酸10重量部
％とを乳化重合してアクリルエマルジヨン［樹
脂分40重量％、PH2.3、粘度25cps（25℃、Ｂ型
粘度計）、樹脂の酸価約80］とし、このエマル
ジヨン中の共重合体樹脂をＡとした。 (2) アルキド樹脂［商品名アロロン376、日融ア
ロー化学(株)製］98重量％ジメチルアミノエタノ
ール２重量％とを乳化重合してアルキドエマル
ジヨンと、そのエマルジヨン中の重合体樹脂を
Ｂとした。 (3) エポキシエステル樹脂［商品名レジドール
VWE37L、ヘキストジヤパン(株)製］90重量％
とジメチルアミノエタノール10重量％とを乳化
重合して、エポキシエステルエマルジヨンと
し、そのエマルジヨン中の重合体樹脂をＣとし
た。 (4) ポリエステル樹脂［商品名アロロン465、日
融アロー化学(株)製］90重量％とジメチルアミノ
エタノール10重量％とを乳化重合して、ポリエ
ステルエマルジヨンとし、そのエマルジヨン中
の重合体樹脂をＤとした。次に以上のようにして調整したエマルジヨンに
シリカゾルとカツプリング剤とを添加して、第１
表に示すような粘ちような複合皮膜形成用の処理
液を調整した。一方処理液の調整とは別に厚さ0.4mmのステン
レス鋼板（SUS304、BA仕上）を硫酸500ｇ／
とクロム酸250ｇ／との混酸中（80℃）に浸漬
して、着色ステンレス鋼板を製造した。着色は浸
漬時間を８分および12分に調整することによりそ
れぞれブルーおよびゴールドにした。その後この着色ステンレス鋼板に前記処理液を
バーコーターで塗布して、150℃で10秒間加熱乾
燥することにより種々の厚さの複合皮膜を形成し
た。なお複合皮膜の厚さはバーコーターの番手お
よび処理液の希釈程度を変えることにより調整し
た。第２表に以上のようにして製造した高耐食性着
色ステンレス鋼板の各種試験結果を示す。なお各種試験は次の要領で行つた。 (イ) 耐食性（キヤス試験） JIS D0201に基づき500時間行い、次の基準
で評価した。 ◎赤錆発生なし。レイテイングNo.9.5以上 ○赤錆発生あり。レイテイングNo.9.0〜9.5 △赤錆発生あり。レイテイングNo.8.0〜9.0 ×赤錆発生あり。レイテイングNo.8.0未満 (ロ) 対汚染性（指紋付着試験）多数の人が出入りするドアー部に試験材を１
日間取付けて、汚染させ、汚染の目立ち易さを
次の基準で評価した。 ◎元の外観を保ち、汚染されていない ○汚染されているが、ガーゼのからぶきで容易
に除去できる △汚染され、ガーゼのからぶきでは容易に除去
できない ×著しく汚染されて、変色して見える (ハ) 密着性（湿潤試験）温度50℃、湿度98％雰囲気中に1000時間入れ
て、湿潤試験を行つた後、１mm間隔の碁盤目状
切込みをカツターナイフで入れ、その切込み部
にセロテープを一旦張付けて急速にはがす方法
により行つた。評価はそのはがした部分の複合
皮膜剥離状態を次の基準で行つた。 ◎剥離なし ○剥離幅が１mm以下 △剥離幅が１mm越え、３mm以下 ×剥離幅が３mmより広い

【表】

【表】第２表より明らかなごとく、本発明の高耐食性
着色ステンレス鋼板は耐食性、耐汚染性および複
合皮膜の密着性が優れている。また本発明の鋼板をSUS304の未着色ステンレ
ス鋼板および未被覆着色ステンレス鋼板ととも
に、海岸地帯に１箇月暴露してみたが、これらよ
り耐食性は優れ、錆は全く発生せず、汚れもほと
んど付着しなかつた。さらに外観は色調が着色時のままに保たれ、金
属光沢を有していた。（効果）以上説明したごとく、本発明の着色ステンレス
鋼は複合皮膜を80〜200℃と通常の着色亜鉛鉄板
の乾燥温度より低温で乾燥可能であるので、例え
ば着色ステンレス鋼板の場合、製造時に色が変色
せず、薄板でも形状が変形することがない。また
複合皮膜は有機−無機の複合皮膜であるので、着
色ステンレス鋼の外観は金属光沢になり、汚れも
付着しない。

Claims

【特許請求の範囲】

１着色ステンレス鋼の表面に(A)水溶液もしくは
水分散性の有機重合体樹脂と、(B)水分散性シリカ
と、(C)反応性シランもしくはチタン化合物とから
なる有機−無機複合樹脂皮膜が形成されているこ
とを特徴とする高耐食性着色ステンレス鋼。