JPH08113731A - セルフクリ−ニング性に優れた表面処理鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 皮膜全面が触媒機能を有するセルフクリ−ニ
ング性に優れた表面処理鋼板を提供する。 【構成】 Ｍｏ、Ｗの有機金属化合物もしくはヘテロポ
リ酸の１種以上を２〜３０mass％含有したモノメチルシ
ラノ−ルゾルを鋼板に塗布し、鋼板の到達板温１４０〜
３００℃に加熱することにより得られるモノメチルシリ
コ−ン樹脂複合皮膜を鋼板の少なくとも片面に１〜３０
μｍ形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、調理機器（例えば、ト
−スタ−レンジやオ−ブンレンジ）、石油燃焼暖房機
器、生ゴミ焼却機器などのようにタ−ル状炭素が付着し
易い部位を有する機器の部材に好適な表面処理鋼板に関
する。

【０００２】

【従来技術】ト−スタ−レンジやオ−ブンレンジ等の調
理機器では、加熱調理の際に発生した油脂や煙の炭素が
内箱の表面にタ−ル状になって強固に付着し、外観を著
しく損ねる。従来、このタ−ル状付着物は洗剤等で除去
していたが、繁雑であるとの理由で、近年では、付着油
脂を熱で水や二酸化炭素に分解する触媒粉末のＭｎ、Ｃ
ｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の各金属酸化物もしくはそれら
の混合物などを分散添加した無機系皮膜を内箱表面に形
成して、内箱にセルフクリ−ニング性を付与することが
行われている。この無機系皮膜によるセルフクリ−ニン
グ処理は調理機器と同様の問題を有する石油燃焼暖房機
器の温風吹き出し口にも適用されている。

【０００３】しかし、このセルフクリ−ニング処理の無
機系皮膜は、加工性に乏しいため、素材を内箱や温風吹
き出し口などの部材に加工した後、処理液をスプレ−法
やハケ塗り法で塗布して形成しなければならないため、
処理作業に多大の労力と時間を要するものであった。ま
た、無機系皮膜は粒状触媒が皮膜中に分散した状態で存
在しているものであるため、添加触媒のうち、露出して
触媒機能を発揮するものの割合は少なく、しかも、皮膜
全面が触媒機能を有するものではなかった。

【０００４】そこで、添加触媒の多くに触媒機能を発揮
させるために皮膜を多孔質にして、接触面積を広くした
り、添加触媒の濃度が皮膜内部から表面側に近づくに連
れて高くする傾斜濃度にして、露出触媒を多くしたりす
ることが試みられている。前者の多孔質化の例として
は、無機質耐熱塗料にシリコ−ンワニスなどの多孔質化
剤を分散させて、焼付硬化時にその多孔質化剤を消失さ
せ、皮膜を多孔質にする方法である（特開昭５７−６７
６６７号、特開昭５７−６７６６８号）。また、後者の
傾斜濃度化の例としては、ホ−ロ−、無機質塗料、シリ
コ−ン樹脂などの耐熱性皮膜に酸化触媒（例えば、白金
アルミナ、酸化マンガン、酸化ニッケル）またはこれと
重合阻止剤（例えば、水酸化アルミニウム、活性白土、
メタ珪酸リチウム）等の触媒を添加して、それらが皮膜
最下部から最上部に向かって増加させている（特開平１
−１０４３４８号）。しかし、これらの方法によれば、
皮膜のセルフクリ−ニング性は向上するが、触媒が粒状
に分散しているには変わりなく、触媒の露出しない部分
のセルフクリ−ニング性は依然として不十分である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、皮膜に触媒
が微分散したセルフクリ−ニング性の優れた表面処理鋼
板を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｍｏ、Ｗの有
機金属化合物もしくはヘテロポリ酸の１種以上を２〜３
０mass％含有したモノメチルシラノ−ルゾルを鋼板に塗
布し、鋼板の到達板温１４０〜３００℃に加熱すること
により得られるモノメチルシリコ−ン樹脂複合皮膜を鋼
板の少なくとも片面に１〜３０μｍ形成した。

【０００７】

【作用】Ｍｏ、Ｗの有機金属化合物もしくはヘテロポリ
酸は、結晶質であるが、それらをモノメチルシラノ−ル
ゾルに添加して、鋼板に塗布し、鋼板の到達板温１４０
〜３００℃に加熱すると、非晶質皮膜になる。図１は無
添加モノメチルシラノ−ルゾル、アセチルアセトネ−ト
モリブデン２０mass％添加モノメチルシラノ−ルゾル、
ケイタングステン酸２０mass％添加モノメチルシラノ−
ルゾルの各々を鋼板に乾燥皮膜で７μｍになるように塗
布して、到達板温で２００℃に加熱して得られたモノメ
チルシリコ−ン樹脂複合皮膜をＸ線回折したチャ−トを
示すものであるが、各チャ−トはいずれも同じ回折パタ
−ンを示し、アセチルアセトネ−トモリブデンやケイタ
ングステン酸によるピ−クは認められない。

【０００８】また、図２は、ケイモリブデン酸１０mass
％添加モノメチルシラノ−ルゾルを鋼板に乾燥皮膜で７
μｍになるように塗布して、到達板温で２００℃に加熱
して得られたモノメチルシリコ−ン樹脂複合皮膜のモリ
ブデン分布状態を示すＸ線写真であるが、モリブデンは
皮膜中に均一に微分散している。従って、触媒の露出面
積が広くなるとともに、皮膜全表面積に占める触媒露出
部分の面積は大きくなり、セルフクリ−ニング性が向上
する。

【０００９】モノメチルシラノ−ルゾルへのＭｏ、Ｗの
有機金属化合物もしくはヘテロポリ酸の添加量は、２ma
ss％未満であると、セルフクリ−ニング性向上効果が少
なく、３０mass％を超えると、皮膜が脆くなるので、添
加量は２〜３０mass％、好ましくは１０〜２０mass％に
する。また、鋼板への塗布後のモノメチルシラノ−ルゾ
ルの加熱は１４０℃未満であると、皮膜中に溶剤が残
り、架橋が不十分となるため、コイル巻取時あるいは切
板のパイリング時に皮膜面がブロッキングを起こし、３
００℃を超えると、皮膜が緻密になり過ぎるため、加工
密着性の低下を起こすので、１４０〜３００℃にする。
なお、モノメチルシラノ−ルゾルの分子量はポリスチレ
ン換算で５０００〜２００００程度が望ましい。５００
０未満であると、皮膜厚を１μｍ以上にするのが困難で
あり、２００００を超えると、ゾルが安定しない。

【００１０】モノメチルシリコ−ン樹脂複合皮膜は、加
工性を有するが、さらに柔軟にして、高度の加工に耐え
るようにするにはイソシアネ−ト変性するとよい。イソ
シアネ−ト変性すると、モノメチルシリコ−ン樹脂の未
反応シラノ−ル基同士がイソシアネ−トで架橋されるた
め、皮膜に伸縮性が付与され、加工性が向上する。この
イソシアネ−ト変性量は複合皮膜１００重量部に対して
イソシアネ−トが１０重量部未満であると、皮膜柔軟効
果が乏しく、４０重量部を超えると、皮膜が脆弱にな
り、密着性が低下するので、１０〜４０重量部にする。

【００１１】イソシアネ−トとしては、ヘキサメチレン
ジイソシアネ−ト（ＨＤＩ）、ジフェニルメタンジイソ
シアネ−ト（ＭＤＩ）、トリレンジイソシアネ−ト（Ｔ
ＤＩ）、イソホロンジイソシアネ−ト（ＩＰＤＩ）のよ
うなジイソシアネ−トもしくはポリイソシアネ−ト、あ
るいはこれらのイソシアネ−トをブロック化したブロッ
クイソシアネ−トなどが挙げられる。

【００１２】皮膜厚は、１〜３０μｍにする。１μｍ未
満では、鋼板に均一に塗布することが困難で、ピンホ−
ルが発生して、鋼板の凹凸を十分被覆できず、３０μｍ
を超えると、皮膜形成時の加熱、冷却の際に皮膜と鋼板
の熱膨張率の違いによりクラックが生じ、皮膜剥離が発
生する。

【００１３】皮膜には、意匠性、発熱、皮膜の強化等を
向上させるために、顔料、高周波損失剤、骨材等の添加
物を含有させることも可能である。顔料としては、例え
ば、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ａｌ
等の酸化物または複合酸化物あるいはＡｌ粉のような金
属粉末が挙げられる。また、高周波損失剤としてはＺｎ
−Ｎｉフェライトが、骨材としてはチタン酸カリウム繊
維などが挙げられる。これらの添加物は単独もしくは複
合添加してよいが、添加量は５〜２０mass％にするのが
好ましい。５mass％未満であると、添加効果が小さく、
２０mass％を超えると、皮膜が脆くなる。また、大きさ
は平均粒径で０.０１〜２０μｍにするのが好ましい。
０.０１μｍ未満では、微粒子にするのに高価となり、
２０μｍを超えると、皮膜中に分散しにくくなる。

【００１４】基材鋼板は、とくに限定はないが、耐熱性
を備えたもの、例えば、アルミめっき鋼板、ステンレス
鋼板などが望ましい。

【００１５】本発明の鋼板は、モノメチルトリアルコキ
シシランに１モル当たり３モルの水を添加して、加水分
解によりモノメチルシラノ−ルとした後、ＭｏやＷの有
機金属化合物やヘテロポリ酸を添加して、これを鋼板の
少なくとも片面に塗布し、１４０〜３００℃で１〜１０
分間加熱することにより製造できる。モノメチルシラノ
−ルはゾル溶液であるので、鋼板に乾燥皮膜厚で１〜３
０μｍになるように塗布でき、塗布後を加熱すると、有
機金属化合物やヘテロポリ酸がモノメチルシリコ−ン樹
脂皮膜中に微分散した状態になる。ＭｏやＷの有機金属
化合物としては、ナフテン酸塩、オクチル酸塩、アセチ
ルアセトネ−ト錯塩が挙げられ、ヘテロポリ酸としては
ケイモリブデン酸、ケイタングステン酸が挙げられる。

【００１６】

【実施例】モノメチルトリアルコキシシランを１モル当
たり３モルの水で加水分解して、モノメチルシラノ−ル
（分子量；ポリスチレン換算で約１００００）にした
後、ＭｏやＷの有機金属化合物、ヘテロポリ酸あるいは
これらの２種以上を添加して、ゾル溶液を調製した。ま
た、このゾル溶液を分別して、イソシアネ−トを添加
し、イソシアネ−ト変性した。次に、これらの溶液をＳ
ＵＳ３０４ステンレス鋼板（板厚０.４ｍｍ、２Ｂ仕上
げ）にバ−コ−ト法で塗布して、２００℃で１分間加熱
し、皮膜を硬化させた。表１にゾル溶液組成と皮膜厚を
示す。また、表２に鋼板を冷却させ、次の試験を実施し
た結果を示す。

【００１７】（１）密着性試験 試験片にカッタ−で素地鋼板にまで達するゴバン目の切
り込みを入れて、セロハンテ−プを貼付け後剥離するテ
−ピング剥離を実施し、皮膜剥離が全く認められないも
のを記号○、皮膜剥離が僅かでも認められたものを記号
×の基準で評価した。 （２）加熱後密着性試験 試験片（寸法１００×７０ｍｍ）を６００℃のオ−ブン
中で１００時間加熱して、取り出し、冷却した後、試験
片にセロハンテ−プを貼付け後剥離するテ−ピング剥離
を実施して、皮膜剥離が全く認められないものを記号
○、皮膜剥離が僅かでも認められたものを記号×の基準
で評価した。

【００１８】（３）加工性試験 試験片（寸法１００×７０ｍｍ）に１８０度折り曲げ加
工（６ｔ、１０ｔ）を施して、加工部にセロハンテ−プ
を貼付け後剥離するテ−ピング剥離を実施し、皮膜剥離
が全く認められないものを記号○、皮膜剥離が僅かでも
認められたものを記号×の基準で評価した。 （４）セルフクリ−ニング性試験 試験片（寸法１００×７０ｍｍ）の表面にオリ−ブ油を
部分的に１２〜２０箇所塗布し、４００℃のオ−ブン中
で６０分間加熱し、取り出し後オリ−ブ油が完全に消失
したものを記号○、僅かでも残存したものを記号×で評
価した。

【００１９】

【表１】 （注１）イソシアネ−トの種類のＨＤＩはヘキサメチレ
ンジイソシアネ−ト、ＴＤＩはトリレンジイソシアネ−
トである。 （注２）イソシアネ−ト添加量は複合皮膜１００重量部
に対する重量部である。

【００２０】

【表２】 （注）比較例２のセルフクリ−ニング性は皮膜剥離のた
め、実験不能。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明の表面処理鋼板
は、皮膜中に触媒が均一に微分散しているので、ほぼ皮
膜全面が触媒機能を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、無添加モノメチルシラノ−ルゾル溶液、ア
セチルアセトネ−トモリブデン２０mass％添加モノメチ
ルシラノ−ルゾル溶液、ケイタングステン酸２０mass％
添加モノメチルシラノ−ルゾル溶液を各々鋼板に塗布し
た後加熱して得られたモノメチルシリコ−ン樹脂複合皮
膜のＸ線回折チャ−トを示すものである。

【図２】は、ケイタングステン酸１０mass％添加モノメ
チルシラノ−ルゾル溶液を鋼板に塗布した後加熱して得
られたモノメチルシリコ−ン樹脂複合皮膜のモリブデン
分布状態を示すＸ線写真である。

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【手続補正書】

【提出日】平成６年１１月２５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０９Ｄ 175/04 ＰＨＷ 183/04 ＰＭＴ Ｃ２３Ｃ 22/40 22/74 (72)発明者 内田 幸夫 大阪府堺市石津西町５番地 日新製鋼株式 会社鉄鋼研究所表面処理研究部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｍｏ、Ｗの有機金属化合物もしくはヘ
   テロポリ酸の１種以上を２〜３０mass％含有したモノメ
   チルシラノ−ルゾルを鋼板に塗布し、鋼板の到達板温１
   ４０〜３００℃に加熱することにより得られるモノメチ
   ルシリコ−ン樹脂複合皮膜を鋼板の少なくとも片面に１
   〜３０μｍ形成したことを特徴とするセルフクリ−ニン
   グ性に優れた表面処理鋼板。
2. 【請求項２】 モノメチルシリコ−ン樹脂複合皮膜が
   複合皮膜１００重量部に対してイソシアネ−トを１０〜
   ４０mass％含有するイソシアネ−ト変性樹脂であること
   を特徴とする請求項１に記載のセルフクリ−ニング性に
   優れた表面処理鋼板。