JPH08144070A - Ａｌめっき鋼板のホーロー被覆方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面欠陥がなく平滑度の高いホーロー被覆層
をＡｌめっき鋼板の表面に形成する。 【構成】 Ａｌめっき層の融点よりも低い軟化点をも
ち、線膨張係数がＡｌめっき鋼板より小さいフリットを
主成分とするスリップをＡｌめっき鋼板の表面に塗布し
た後、外気に連通した粒子間隙がフリットの間に維持さ
れる軟化点近傍の温度で予備加熱し、次いで前記Ａｌめ
っき層の融点より低い温度まで昇温し焼成する。予備加
熱は、常温〜５２０℃の温度範囲を３０〜４０℃／分の
速度で昇温する加熱、或いは４５０〜５２０℃の範囲に
ある一定温度に５〜１５分保持する加熱の何れであって
も良い。 【効果】 揮発成分が十分に除去されるため、表面欠陥
のないホーロー被覆層が得られ、品質が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、泡状欠陥のない表面を
もつホーロー引きアルミメッキ鋼板製を製造する方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】流し台，調理用レンジ，洗面化粧台，吊
り棚等の水回り器具には、ホーローがけした鋼板を目標
形状に組み立てたキャビネットが使用されている。ま
た、意匠性を高めた内装材，外装材，調理用器具にも、
ホーローがけ鋼板が使用されている。ホーロー被覆層
は、疵が付きにくく、長期間に渡り良好な表面状態を維
持する。ホーロー被覆鋼板は、たとえば普通鋼鋼板の表
面にフリットを塗布し、８００〜９００℃の高温に加熱
することによって製造される。高温加熱によってフリッ
トが溶融し、ホーロー層が形成される。

【０００３】普通鋼を下地としたホーロー被覆鋼板で
は、ホーロー被覆層で覆われていない表面部分やホーロ
ー被覆層に欠陥がある部分では、下地鋼が外気に露出
し、腐食し易い。腐食の結果として発生する赤錆は、ホ
ーロー被覆層の外観を著しく悪化させ、厨房等の雰囲気
を損ねる原因となる。また、８００〜９００℃の高温焼
成であるため、加熱・冷却に伴う熱変形が生じ、製品の
寸法精度が低下し易い。腐食発生は、下地鋼としてＡｌ
めっき鋼板を使用することにより防止される。このとき
使用するフリットは、Ａｌめっき層の融点により焼成温
度が制約され、５００〜６００℃で焼成される配合に選
定される。本発明者等は、このような低温焼成型のフリ
ットを使用してＡｌめっき鋼板をホーローがけする方法
を開発し、特開平１−１００２９４号公報，特開平４−
２８０９８３号公報等に紹介した。低温焼成でホーロー
がけするとき、焼成に消費される熱エネルギーが節減さ
れることは勿論、焼成後の製品に生じる熱歪みや脆いＡ
ｌ−Ｆｅ層の生成も抑制される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】フリットの融点は、ア
ルカリ金属酸化物を配合することによって低温焼成に適
した温度まで下げることが可能である。しかし、アルカ
リ金属酸化物が多量になるに従って、生成したホーロー
被覆層の耐酸性，耐水性等の特性が低下する。そのた
め、アルカリ金属酸化物の配合によってフリットの融点
を下げることには限界がある。その結果、フリットの融
点からＡｌめっき層の融点までの温度幅が狭く、軟化し
たフリットが十分流動する前に焼成が完了することにな
る。すなわち、フリットの流動が十分に行われないこと
に起因し、生成したホーロー被覆層の表面にホーロー欠
陥が発生し易い。

【０００５】フリットは、顔料，懸濁剤，止め薬，水等
と配合されたスリップとしてホーローがけに通常使用さ
れる。Ａｌめっき鋼板に対するホーローがけでは焼成温
度が低いことから、スリップに含まれている揮発成分が
十分に放出されずに焼成反応が進行する。ホーロー層に
残留している揮発成分は、焼成の過程で膨張し、ホーロ
ー層の表面層を突き破って外気に放散される。揮発成分
の放散によってホーロー層に泡状の表面欠陥が発生し、
平滑な表面状態が要求されるホーロー被覆鋼板の商品価
値を低下させる。本発明は、このような問題を解消すべ
く案出されたものであり、焼成に先立ってスリップを所
定温度に保持し、スリップ中の揮発成分を十分に放散さ
せた後で焼成反応を行わせることにより、欠陥がなく平
滑度の高い表面をもつホーロー被覆層をＡｌめっき鋼板
の表面に形成することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のホーロー被覆方
法は、その目的を達成するため、Ａｌめっき層の融点よ
りも低い軟化点をもち、線膨張係数がＡｌめっき鋼板よ
り小さいフリットを主成分とするスリップをＡｌめっき
鋼板の表面に塗布した後、外気に連通した粒子間隙が前
記フリットの間に維持される軟化点近傍の温度で予備加
熱し、次いで前記Ａｌめっき層の融点より低い温度まで
昇温し焼成することを特徴とする。フリットは、Ｐ₂ Ｏ
₅ ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，Ｓｂ₂ Ｏ₃ ，Ｎａ₂ Ｏ，Ｂ₂ Ｏ₃ ，Ｌ
ｉ₂ Ｏ等を配合した軟化点４５０〜５００℃のＰ₂ Ｏ₅
−Ａｌ₂ Ｏ₃ 系のフリットや、ＰｂＯ，Ｎａ₂ Ｏ，Ｓｉ
Ｏ₂ ，ＴｉＯ₂ ，Ｋ₂ Ｏ，Ｂ₂ Ｏ₃ 等を含む軟化点４５
０〜５００℃のＰｂＯ系のフリットを使用することがで
きる。二段階で焼成する場合には、焼成に先立って軟化
点近傍の温度４５０〜５２０℃に５〜１５分間保持す
る。連続昇温で焼成する場合には、常温〜５２０℃の温
度範囲を３０〜４０℃／分の速度で昇温する加熱制御で
予備加熱する。

【０００７】

【作用】本発明では、低温焼成で良好なホーロー被覆層
を形成するために、Ａｌめっき層よりも低い融点をも
ち、Ａｌめっき鋼板よりも線膨張係数が小さいフリット
を主成分とするＰｂＯ系，Ｐ₂ Ｏ₅ −Ａｌ₂ Ｏ₃ 系等の
フリットを主成分とする釉薬が使用される。フリットの
軟化点は、アルカリ金属酸化物等の配合割合によって４
５０〜５００℃の温度範囲に調整される。Ｐ₂ Ｏ₅ −Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ 系では軟化点が４８３℃，ＰｂＯ系では軟化点
が４８０℃にある。フリットを顔料，懸濁剤，止め薬，
溶剤，水等と配合しスリップを調製する。懸濁剤や止め
薬は、フリットや顔料の分散状態を安定化させ、得られ
るホーロー層を均一組織にする作用を呈する。スリップ
１を、図１（ａ）に示すようにＡｌめっき鋼板２の表面
に塗布する。塗布状態のスリップ１は、調製されたまま
の配合割合が維持されており、懸濁剤，止め薬，水等の
揮発成分と共にフリットや顔料が分散している。

【０００８】スリップ１が塗布されたＡｌめっき鋼板２
を加熱すると、スリップ１中に含まれている溶剤，水等
が揮発し、図１（ｂ）に示すようにフリット及び顔料の
充填密度が上昇する。更に高温になるとフリットが軟化
し、フリット及び顔料の粒子間隙が軟化したフリットで
埋められ、図１の（ｃ）から（ｄ）に示すように緻密な
ホーロー被覆層３が形成される。ホーロー被覆層３の形
成過程でスリップ１に含まれている揮発成分が十分に放
出されず、軟化が始まると、揮発成分が気化膨張し、大
きな気泡となる。気泡の圧力が高くなると、スリップ１
の表面を突き破って外気に放出され、その痕跡が泡状欠
陥となってホーロー被覆層３の表面に残る。

【０００９】焼成温度が８００〜９００℃と高い鉄ホー
ローでは、焼成温度に至る前に揮発成分が完全に除去さ
れるため、このような泡状欠陥の発生がみられない。し
かし、焼成温度５００〜６００℃の低温ホーローでは、
図１（ｂ）から図１（ｄ）までの温度幅が狭い。そのた
め、図２に示す焼成温度まで急速に昇温する加熱パター
ンでは、残留した揮発成分による影響が大きく現れ、
表面欠陥が発生し易くなる。また、狭い温度幅のため、
フリット１がレベリングする前に焼成反応が完了し、得
られたホーロー被覆層３は、平滑度が悪く、ホーロー感
に乏しいものとなる。

【００１０】そこで、本発明においては、図１（ｂ）の
状態を比較的長時間維持し、スリット１中に含まれてい
る揮発成分を完全に排出する。図１（ｂ）の状態では、
フリット１は軟化が始まっているものの依然として固相
を維持しており、フリット１及び顔料２の粒子間隙が外
気に連通している。したがって、水等の揮発成分が粒子
間隙を経て外部に放出される。揮発成分が放出された状
態で更に昇温され、Ａｌめっき層の融点以下の温度で焼
成される。この方法によって、泡等のホーロー欠陥の発
生が防止され、更にフリットの溶融及びレベリングによ
って平滑なホーロー層３が形成される。このときの水分
蒸発を模式的に図３に示す。ある温度までは、フリット
粒子間に存在する水分が比較的蒸発し易く（恒率蒸
発）、水分が迅速に減少する。従来の予備加熱は、この
温度領域における水分蒸発を促すことを目的として行わ
れている。しかし、予備加熱された後でもフリット粒子
間に依然として水分が残留しており、スリップ中の水分
減衰率は急激に低下する（減率蒸発）。

【００１１】本発明者等の調査によるとき、この高温域
においても残留する水分がホーロー被覆層に泡状の欠陥
を発生する原因であることが判った。本発明において
は、軟化点近傍の温度にスリップを保持することによ
り、高温域においても残留する水分を除去している。高
温保持は、フリットが未だ完全に軟化していない領域で
行われ、フリット粒子の間隙を介して水分の蒸発が促進
される。その結果、高温保持後に焼成されたホーロー被
覆層に泡状欠陥が発生することがなくなる。このときの
温度が高くなりすぎるとフリット粒子相互に溶着が生
じ、残留水分が除去し難くなることから、保持温度の上
限が５２０℃に規制される。図１（ｂ）の状態は、使用
するフリット１の配合組成にもよるが、４５０〜５２０
℃の温度範囲に設定される。このときの温度が５２０℃
を超えると、フリット粒子が軟化溶融し、フリット１に
残留している揮発成分が十分に除去されず、泡状欠陥等
が生じる原因となる。

【００１２】揮発成分の除去，フリットのレベリング等
は主として５６０℃の焼成で生じるが、ホーローの膜厚
を変化させる程度にはならず、図２に示しているように
４５０〜５２０℃の範囲にある一定温度に所定時間維持
する加熱パターン，或いは常温〜５２０℃の温度範囲
を緩慢な速度で昇温する加熱パターンの何れによって
も可能である。加熱パターンでは、４５０〜５２０℃
の範囲にある一定温度に５〜１５分維持する。加熱パタ
ーンでは、常温から５２０℃までの間を１０〜１５分
かけて通過するように、昇温速度を３０〜４５℃／分に
設定する。ホーロー被覆層３は、揮発成分が除去された
フリット１とフリット中に分散された顔料によって形成
されたものであるから、平滑な表面を持ち、欠陥のない
被覆層となる。しかも、下地がＡｌめっき鋼板２である
ことから、鉄ホーローの場合のようなＮｉ置換等の前処
理を必要とせず、意匠性は勿論として耐食性，耐熱性，
耐汚染性等に優れたホーロー被覆Ａｌめっき鋼板が得ら
れる。また、下地のＡｌめっき鋼板２に対するホーロー
被覆層３の密着性が優れているため、切断，孔開け等の
加工によってもホーロー被覆層３に剥離，亀裂等の欠陥
を発生させることが少ない特長をもっている。

【００１３】

【実施例】

実施例１：板厚０．６ｍｍの普通鋼鋼板に厚み１５μｍ
のＡｌめっき層を形成した溶融Ａｌめっき鋼板をホーロ
ーがけ用原板として使用した。原板を脱脂した後、５６
０℃に５分間加熱する空焼きを施した。そして、表１に
組成を示すスリップを３００ｇ／ｍ² の割合で原板に塗
布した。このフリットは、Ａｌめっき鋼板の線膨張係数
１．４５×１０^-5に近似した線膨張係数１．２×１０^-5
をもち、軟化点が４８３℃であった。スリップが塗布さ
れた原板を、マッフル炉を使用し加熱パターンで昇温
・冷却した。すなわち、フリットの軟化点より若干低い
４５０℃に５分保持し、次いで焼成温度５６０℃に５分
保持した。

【００１４】

【表１】

【００１５】形成されたホーロー被覆層を観察したとこ
ろ、揮発成分の痕跡である泡状欠陥はなんら観察されな
かった。また、厚みも８０±５μｍと極めて均一であ
り、非常に平滑度の高いホーロー被覆層であった。これ
に対し、加熱パターンを採用する外は同じ条件下で焼
成したところ、径が約０．１ｍｍ以下の泡状欠陥が１０
個／ｃｍ² の割合で発生したホーロー被覆層が形成さ
れ、表面外観が著しく劣っていた。以上の対比から明ら
かなように、４５０℃に５分保持する加熱により、揮発
成分の除去が促進され、Ａｌめっき鋼板の表面に泡状の
表面欠陥が存在しない高品質のホーロー被覆層が形成さ
れることが確認された。

【００１６】実施例２：実施例１と同じ原板を脱脂及び
空焼きした後、表２に組成を示すスリップを５００ｇ／
ｍ² の割合で原板に塗布し、加熱パターンで昇温・冷
却した。このフリットは、線膨張係数が１．１９×１０
^-5，軟化点が４８０℃であった。

【００１７】

【表２】

【００１８】形成されたホーロー被覆層を観察したとこ
ろ、泡状欠陥はなんら観察されなかった。また、厚みも
１００±５μｍｍｍと極めて均一であり、非常に平滑度
の高いホーロー被覆層であった。これに対し、加熱パタ
ーンを採用する外は同じ条件下で焼成したところ、径
が約０．１ｍｍ以下の泡状欠陥が５個／ｃｍ² の割合で
発生したホーロー被覆層が形成され、表面外観が著しく
劣るものであった。以上の対比から明らかなように、こ
の場合にも４５０℃×５分保持が高品質のホーロー被覆
層の形成に有効であることが確認された。

【００１９】実施例３：加熱パターンを採用する外
は、実施例１と同じ条件下でＡｌめっき鋼板をホーロー
がけした。この場合、常温から５２０℃まで１３分かけ
て昇温するように、昇温速度を４０℃／分に設定した。
そして、焼成温度５６０℃に７分間保持した。形成され
たホーロー被覆層を観察したところ、揮発成分の痕跡で
ある泡状欠陥はなんら観察されなかった。また、厚みも
８０±５μｍと極めて均一であり、非常に平滑度の高い
ホーロー被覆層であった。

【００２０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、低温焼成型のスリップを使用してＡｌめっき鋼板を
ホーローがけする際、フリットの軟化点近傍の温度又は
温度範囲にスリップを所定時間保持することにより、ス
リップに含まれている揮発成分は完全に排出されてい
る。そのため、焼成温度からＡｌめっき層の融点までの
温度幅が狭いにも拘らず、泡状欠陥等がなく平滑度の高
いホーロー被覆層が形成される。このホーロー被覆鋼板
は、下地のＡｌめっき鋼板とホーロー層の耐熱性，耐汚
染性，耐疵付き性等を有し、意匠性及び耐久性に優れた
ものとなる。得られたホーロー被覆鋼板は、その優れた
長所を活用し、外装材，内装材，調理用器具，厨房家具
等として広範な用途に使用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 スリップが加熱・焼成されてホーロー被覆層
になる過程

【図２】 従来の加熱パターンと本発明に従った加熱
パターン及びを対比して示すグラフ

【図３】 ２段階焼成における水分蒸発状況を示すモデ
ル

【符号の説明】

１：フリット ２：Ａｌめっき鋼板（下地） ３：
ホーロー被覆層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 輿石 謙二 千葉県市川市高谷新町７番１号 日新製鋼 株式会社鉄鋼研究所内 (72)発明者 増原 憲一 千葉県市川市高谷新町７番１号 日新製鋼 株式会社鉄鋼研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ａｌめっき層の融点よりも低い軟化点を
   もち、線膨張係数がＡｌめっき鋼板より小さいフリット
   を主成分とするスリップをＡｌめっき鋼板の表面に塗布
   した後、外気に連通した粒子間隙が前記フリットの間に
   維持される軟化点近傍の温度で予備加熱し、次いで前記
   Ａｌめっき層の融点より低い温度まで昇温し焼成するＡ
   ｌめっき鋼板のホーロー被覆方法。
2. 【請求項２】 軟化点４５０〜５００℃のＰ₂ Ｏ₅ −Ａ
   ｌ₂ Ｏ₃ 系又はＰｂＯ系のフリットを使用し、軟化点近
   傍の温度４５０〜５２０℃に５〜１５分間保持する請求
   項１記載のＡｌめっき鋼板のホーロー被覆方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の予備加熱として、常温〜
   ５２０℃の温度範囲を３０〜４０℃／分の速度で昇温す
   るＡｌめっき鋼板のホーロー被覆方法。