JPH09187879A - 耐食性に優れた積層鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】表面耐食性と端面耐食性のいずれも向上させ、
屋根などの高耐食性を必要とする箇所へ適用できる積層
鋼板を提供することを目的とする。 【解決手段】高分子樹脂層を２枚の鋼板の間に挟持して
なる積層鋼板において、前記鋼板は表面にＡｌを４０〜
６０重量％含有するＺｎ−Ａｌ合金化溶融めっき層を付
着量３０〜１５０ｇ／ｍ² で形成し、かつ少なくとも高
分子樹脂と接しない側の表層に、金属クロム換算で１０
〜１００ｍｇ／ｃｍ² のクロメート樹脂層を有してお
り、高分子樹脂層はせん断密着力が９０ｋｇｆ／ｃｍ²
以上の架橋した高分子樹脂であることを特徴とする耐食
性に優れた積層鋼板

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、耐食性に極めて
優れた、高分子樹脂を２枚の鋼板の間に挟持してなる積
層鋼板に係り、例えば、自動車用や屋根などの建材用に
好適な積層鋼板に関する。

【０００２】

【従来の技術】積層鋼板は、高分子樹脂を２枚の鋼板の
間に挟持したもので、この高分子樹脂の有する軽量性、
制振性などの特性を鋼板に付与したものである。特に、
近年では、自動車の騒音低減や建材の静粛性を目的とし
た制振鋼板が盛んに使用されている。自動車車体、屋根
などへの適用にあたっては、高い耐食性を付与すること
が必須であり、表皮鋼板に各種表面処理鋼板を用いて表
面の耐食性を向上する方法（例えば、特開昭63-205227
号公報、特開平1-280543号公報）や、貼合わせ面の耐食
性（端面耐食性）を向上する方法（特開昭58-90951号公
報、特開平6-71806 号公報）などが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】高分子樹脂を挟持して
なる積層鋼板では、表面の耐食性は勿論のこと、加えて
貼合わせ面の耐食性（端面耐食性）に優れていることが
必須である。従来技術においても、冷延鋼板を使用した
場合に比べては両耐食性が優れているものの、特に屋根
などのような高表面耐食性と端面耐食性の両方を必要と
する箇所においては、その耐食性は未だ不十分である。
すなわち、表面耐食性の向上については、各種表面処理
鋼板の開発により、使用する表皮鋼板の表面耐食性をあ
る程度向上することができるが未だ不充分であり、表面
に塗装を施し適用されている。一方、近年では、表面耐
食性に優れたＺｎ−Ａｌ合金化溶融めっき鋼板を用いた
積層鋼板が開発されたが、本鋼板は表面耐食性にすぐれ
る反面、積層鋼板においては端面の耐食性が著しく劣
り、屋根などへの適用については問題があった。このよ
うなことから、表面耐食性を向上させても、必ずしも端
面耐食性が向上するとは言えず、両耐食性を両立するこ
とは困難であった。

【０００４】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたもので、表面耐食性と端面耐食性のいずれも向
上させ、屋根などの高耐食性を必要とする箇所へ適用で
きる積層鋼板を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の課
題を解決すために、積層鋼板の表面耐食性と端面耐食性
を両立するために、表皮鋼板の種類や高分子樹脂の種類
の影響について鋭意検討を行った結果、本発明を完成す
るに至った。

【０００６】すなわち第一の発明は、高分子樹脂層を２
枚の鋼板の間に挟持してなる積層鋼板において、前記鋼
板は表面にＡｌを４０〜６０重量％含有するＺｎ−Ａｌ
合金化溶融めっき層を付着量３０〜１５０ｇ／ｍ² で形
成し、かつ高分子樹脂と接しない側の少なくとも一方の
表層に、金属クロム換算で１０〜１００ｍｇ／ｃｍ²の
クロメート樹脂層を有しており、高分子樹脂層はせん断
密着力が９０ｋｇｆ／ｃｍ² 以上の架橋した高分子樹脂
であることを特徴とする耐食性に優れた積層鋼板であ
る。

【０００７】第二の発明は、高分子樹脂層を２枚の鋼板
の間に挟持してなる積層鋼板において、前記鋼板はＡｌ
を４０〜６０重量％含有するＺｎ−Ａｌ合金化溶融めっ
き層を付着量３０〜１５０ｇ／ｍ² で形成し、かつ高分
子樹脂と接しない側の少なくとも一方の表層は、樹脂被
覆層を有しており、前記高分子樹脂層はせん断密着力が
９０ｋｇｆ／ｃｍ² 以上の架橋した高分子樹脂からなる
ことを特徴とする耐食性に優れた積層鋼板である。

【０００８】第三の発明は、クロメート樹脂層上に樹脂
被覆層を有している。第四の発明は、上記鋼板におい
て、高分子樹脂がガラス転移に基づく損失正接（ｔａｎ
δ）の極大値が０．３以上で、この極大値を示す温度が
−４０〜８０℃の範囲にあり、かつ積層鋼板としての極
大値が０．１以上で、この極大値を示す温度が０〜１２
０℃の範囲にあるものである。

【０００９】第五の発明は、上記鋼板において、高分子
樹脂層内に、圧潰前の平均粒径Ｄが高分子層の厚さＴに
対してＴ≦Ｄ≦２Ｔの範囲で、ビッカース硬さが１８０
Ｈｖ以下で、融点が鋼板と同等以上の導電金属粉が、高
分子樹脂層に対して５〜２０重量％添加され、電気抵抗
溶接可能な耐食性に優れた積層鋼板である。なお、本発
明では、樹脂被覆層はカラー塗膜を含む。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明を詳細に説明する。
図１は本発明に係る積層鋼板の概略断面図で、この積層
鋼板１は上下の表皮鋼板２，２の両面にそれぞれＺｎ−
Ａｌ合金化溶融めっき層４，４を形成し、めっき層付表
皮鋼板間に高分子樹脂層３を挟んでいる。そして、表皮
鋼板２，２の高分子樹脂層に挟まれていない側にクロメ
ート樹脂層５（またはカラー塗膜）を形成している。

【００１１】まず、表皮鋼板は、板厚が例えば０．２〜
０．８ｍｍ程度で、Ａｌを４０〜６０重量％含有するＺ
ｎ−Ａｌ合金化溶融めっき層４を表面に形成した鋼板を
使用する。Ｚｎ−Ａｌ合金化溶融めっき層４にＡｌを添
加するのは、Ａｌ特有の不動態皮膜が形成されることや
不活性な腐食生成物が形成しやすいことなどの理由によ
り、めっき表面が極めて長期安定であり、屋根などで必
要な極めて優れた表面耐食性を有するからである。ま
た、Ａｌ含有量を４０〜６０重量％と限定する理由は、
４０％未満では従来のＺｎめっき鋼板に対しては表面耐
食性向上効果があるものの、本発明の目的とする極めて
高い表面耐食性は得られず、また、６０％を越えるとＺ
ｎが欠乏するため端面において犠牲防食作用が乏しくな
り、そのため、エッヂクリープが広範囲に渡り発生し、
端面耐食性が著しく劣るからである。

【００１２】めっき付着量は３０〜１５０ｇ／ｍ² とす
る。その理由は３０ｇ／ｍ² 未満では表面耐食性、端面
耐食性がともに低下するし、また１５０ｇ／ｍ² を越え
ると、生産安定性、コストの点などから実用的ではな
い。なお、特に屋根材への適用にあたっては耐食性の点
から７０〜１５０ｇ／ｍ² がより望ましい。

【００１３】また，本発明に係る積層鋼板では，少なく
とも高分子樹脂層と接しない側の表層に、金属Ｃｒ換算
で１０〜１００ｍｇ／ｍ² のクロメート樹脂層５を有す
る。Ｚｎ−Ａｌ合金化溶融めっき鋼板は、Ａｌ含有量が
増すにしたがい、特に３０重量％以上となると、プレス
成形時やロールフォーミング成形時に、成形金型や成形
ロールにめっきが付着しやすくなり、加工性を低下させ
る欠点がある。この対策と併せて、金型との潤滑性の向
上や耐食性の向上の点から、少なくとも高分子樹脂層と
接しない側の表層にクロメート樹脂層５を有する。上記
のように厚さを限定した理由は下限未満では上記効果を
発揮しない，また上限を越えても上記効果が飽和するで
ある。なお，クロメート樹脂層５に代えて或いはクロメ
ート樹脂層５上にポリエステル系、あるいはフッソ樹脂
系のカラー塗装や樹脂被覆などを加工性、密着性、耐食
性を考慮して、適宜選択して使用することも可能であ
る。

【００１４】次に、前記高分子樹脂は、架橋された樹脂
（熱硬化型樹脂）であり、例えば３０〜７０μｍ程度の
厚みで積層鋼板中に挟持され、せん断密着力が９０ｋｇ
ｆ／ｃｍ² 以上とする。この理由はせん断密着力９０ｋ
ｇｆ／ｃｍ² 以上であれば端面耐食性の低下を防ぐが，
この下限未満では端面耐食性が低下するためである。こ
のことは本発明者の実験結果と考察を踏まえ、高分子樹
脂の種類、密着力の端面耐食性への影響について検討を
行った結果得られた。すなわち、Ａｌ含有量４０〜６０
重量％のＺｎ−Ａｌ合金化溶融めっき鋼板はＡｌの有す
るバリアー効果により極めて優れた表面耐食性を有する
が、逆に端面ではＡｌ含有量の増加に伴いＺｎが疎にな
るがために、広範囲のＺｎが端面の犠牲防食に使用され
るので、端面耐食性はＺｎめっき鋼板に比べて低下す
る。理由については定かではないが、樹脂の種類につい
ては、架橋（３次元分子結合状態）されていることによ
り鋼板と樹脂の界面がより緻密な結合状態になること、
また、樹脂そのものについても緻密な３次元分子結合状
態となることにより、水分などの腐食を促進させる物質
が侵入しにくい状態になったり、Ｚｎの溶出を防ぐ効果
があることなどにより、端面耐食性の低下を防ぐ効果が
あるものと推定される。一方、密着力については、従来
から、積層鋼板の測定方法としては、せん断密着力（せ
ん断応力下での破壊強度）とＴ−ピール密着力（引き剥
がし応力下での破壊強度）で代表されるが、このうちＴ
−ピール密着力は端面耐食性に無関係で、せん断密着力
が影響するという結果を得た。そして、せん断密着力９
０ｋｇｆ／ｃｍ² 以上であれば、端面耐食性の低下を防
ぐ効果があるという知見を得た。理由は定かでないが、
鋼板界面と強固に接着することにより、水分などの侵入
を防ぐ効果があること、また、端面は通常切断加工のま
まであるので、切断時のせん断応力により端面近傍では
表皮鋼板がズレた状態となり、樹脂がダメージを受けて
いる状態であるので、同様の破壊メカニズムであるせん
断密着力の大きいものほど切断加工後の樹脂ダメージが
少なく、端面からの腐食物質の侵入を防ぐ効果があるこ
と、などと推定される。

【００１５】高分子樹脂としては、例えば、アクリル系
樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、エポ
キシ系樹脂等およびこれらとＳＢＲなどのゴムとの重合
体等の架橋された樹脂（熱硬化型樹脂）が使用でき、そ
の他接着性を付与した架橋樹脂であれば特に限定しな
い。

【００１６】このように本発明に係る積層鋼板は、めっ
き層及び高分子樹脂を上記のように特定することにより
表面耐食性と端面耐食性がいずれも優れたものとなる。
次に、制振性を必要とする場合は、高分子樹脂のガラス
転移に基づく損失正接（ｔａｎδ）の極大値が０．３以
上で、この極大値を示す温度が−４０〜８０℃の範囲に
あるようにして、積層鋼板としての損失係数の極大値が
０．１以上で、この極大値を示す温度が０〜１２０℃の
範囲にあるようにすれば良い。

【００１７】また、溶接性の点からは、Ａｌ含有量４０
〜６０重量％のＺｎ−Ａｌ合金化溶融めっき鋼板はＡｌ
含有量が多いため溶接が容易ではないが、高分子樹脂層
内に、圧潰前の平均粒径Ｄが高分子層の厚さＴに対して
Ｔ≦Ｄ≦２Ｔの範囲で、ビッカース硬さが１８０Ｈｖ以
下で、融点が鋼板と同等以上の導電金属粉を、高分子樹
脂層に対して５〜２０重量％添加し、アップスロープ通
電方法などにより、溶接条件を選定すれば連続溶接性も
良好になる。

【００１８】導電金属粉として、圧潰前の大きさが、高
分子樹脂層の厚さよりも大きいものを使用する理由は、
積層する際に、高分子樹脂層の厚さまで圧潰することに
より、上下の鋼板と接触させ、低い抵抗を得ることがで
きるからである。導電金属粉の大きさとして、平均粒径
Ｄが高分子樹脂層の厚さＴに対して、Ｔ≦Ｄ≦２Ｔのも
のを用いるのは、Ｄ＞２Ｔ以上では、導電金属粉を潰す
るが困難になる。一方、Ｄ＜Ｔでは、充分な接触を得る
ことができない。

【００１９】また、ビッカース硬さが１８０Ｈｖを越え
ると潰すのが困難となる。また、金属粉の融点を鋼板と
同等以上とするのは、スポット溶接は表皮鋼板が溶融し
てなされるわけであるからして、金属粉は表皮鋼板が溶
融するまで上下の鋼板の短絡点の役割を果たす必要があ
るからである。導電金属粉の添加量を高分子樹脂に対し
て、５〜２０重量％とするのは、過剰に添加すると潰す
のが困難となるばかりでなく、密着力の低下や制振性能
の低下をも招くので、上限は２０重量％とする。また、
５重量％未満では、溶接性が劣る。金属粉の種類として
は、ニッケル粉、鉄粉などが適する。

【００２０】この導電金属粉を含有する積層鋼板の場合
は、初期通電を取り入れた２段通電法により電気抵抗溶
接するのがよい。すなわち、本発明の表皮鋼板は、めっ
き中に多量のＡｌが添加されているので、それによる酸
化物などにより、従来の亜鉛メッキ鋼板などの場合に比
べて電気抵抗が大きいので、いきなり本通電（高電流を
印加）を行う１段通電法では、電極近傍での表皮鋼板の
スパークなどの溶接欠陥が発生しやすい。この対策は、
１段目で弱電流を印加して電極直下の高分子樹脂を排除
して、電極間の電気抵抗を極力小さくした状態を作り、
その後本通電（高電流を印加）を行う２段通電方法を採
用することが有効であり、この手法を採用することによ
り溶接性が改善される。

【００２１】

【実施例】

（実施例１）各種表面処理鋼板を用いて、積層鋼板を作
製し、塩水噴霧試験（ＪＩＳ Ｚ２７３１に準拠）を行
い、表面耐食性および端面耐食性を評価した。試験条件
を下記に示す。

【００２２】 （１）表皮鋼板 ａ．Ｚｎ−Ａｌ合金化溶融めっき鋼板（Ａｌ添加） 板厚０．４ｍｍ^t ｂ．Ｆｅ−Ｚｎ合金化溶融めっき鋼板（Ａｌなし） 板厚０．４ｍｍ^t ｃ．溶融Ｚｎめっき鋼板（Ａｌなし） 板厚０．４ｍｍ^t ｄ．冷延鋼板（Ａｌなし） 板厚０．４ｍｍ^t （２）高分子樹脂 ａ．ゴム変性アクリルエステル（熱硬化型） 厚み
０．０５ｍｍ^t ，せん断密着力９０ｋｇｆ／ｃｍ² ｂ．アクリル酸変性ポリエチレン（熱可塑型） 厚み
０．０５ｍｍ^t ，せん断密着力９０ｋｇｆ／ｃｍ² （３）積層方法 ａ．熱硬化型樹脂については、樹脂をナイフ状のコータ
ーによって、鋼板表面に塗布し、その後他の鋼板を、一
対の樹脂ライニングロールにより、１０〜２０ｋｇｆ／
ｃｍ² の面圧を加えて積層し、１７０℃の温度で５分保
持して加熱硬化することにより作製した。 ｂ．熱可塑型樹脂については、樹脂フィルムを１２０℃
に予熱した鋼板表面に、ラミネートロールを用いて貼合
わせ、その後、１８０℃（樹脂の融点以上）に加熱し、
別途１８０℃に加熱した他の鋼板とを、一対の樹脂ライ
ニングロールにより、１０〜２０ｋｇｆ／ｃｍ² の面圧
を加えて積層することにより作製した。

【００２３】（４）耐食性の評価 ａ．表面耐食性 積層鋼板表面の白錆発生時間を目視により観察した。発
生時間によって、○（４８０Ｈｒ以上）、△（１２０Ｈ
ｒ以上４８０Ｈｒ未満）、×（１２０Ｈｒ未満）、で評
価した。

【００２４】ｂ．端面耐食性 表皮鋼板を引き剥がし、端面からの錆侵入長さ（剥離長
さに相当）を測定した。４８０時間後の侵入長さによっ
て、○（５ｍｍ未満）、△（５ｍｍ以上１０ｍｍ未
満）、×（１０ｍｍ以上）で評価した。

【００２５】（実施例２）表皮鋼板を本発明のＡｌ含有
量５５重量％のＺｎ−Ａｌ合金化溶融めっき鋼板に限定
して、高分子樹脂の種類、密着力に着目して、実施例１
と同様に塩水噴霧試験（ＪＩＳ Ｚ ２７３１に準拠）
を行い、表面耐食性および端面耐食性を評価した。試験
条件を下記に示す。

【００２６】（１）表皮鋼板 ａ．Ｚｎ−Ａｌ合金化溶融めっき鋼板（Ａｌ含有量５５
重量％），板厚０．４ｍｍ^t （２）高分子樹脂 ａ．ゴム変性アクリルエステル（熱硬化型） 厚み０．０５ｍｍ^t ｂ．アクリル酸変性ポリエチレン（熱可塑型） 厚み０．０５ｍｍ^t （３）積層方法 実施例１に準拠 （４）耐食性の評価 実施例１に準拠 （５）高分子樹脂のｔａｎδの測定 岩本製作所製粘弾性スペクトロメーター（ＶＥＳ−Ｆ
３）にて、５０Ｈｚでのｔａｎδを測定 （６）積層鋼板の損失係数 ２５×２２０ｍｍおよび２５×２８０ｍｍの試験片に
て、共振応答曲線からの半値幅法により、１０００Ｈｚ
での損失係数を測定 （実施例３）次に、本発明の積層鋼板について、スポッ
ト溶接性を評価した。試験条件を下記に示す。 （１）表皮鋼板 Ｚｎ−Ａｌ合金化溶融めっき鋼板（Ａｌ含有量５５重量
％），板厚０．４ｍｍ^t （２）高分子樹脂 ゴム変性アクリルエステル（熱硬化型），厚み０．０５
ｍｍ^t （３）積層方法 実施例１に準拠 （４）溶接条件 ａ．電極；ＣＦ型で先端径５ｍｍφ（積層鋼板側）、Ｆ
型で先端径１６ｍｍφ（単一鋼板側） ｂ．加圧力；２００ｋｇｆ ｃ．初期通電；５ｋＡ／６サイクル（一部の条件では初
期通電なし） ｄ．電流；１０ｋＡ ｅ．通電時間；１２サイクル（６０Ｈｚ） ｆ．制御方法；定電流制御（０．５サイクル制御） ｑ．試験片組合わせ；３０×１００ｍｍの試験片と０．
８ｍｍの単一鋼板を重ね合わせて溶接した。 （５）溶接性の評価 積層鋼板１本につき１ヵ所のスポット溶接を５００本行
い、溶接欠陥発生数を求めた。欠陥発生数によって、○
（０〜１０本）、×（１１本以上）で評価した。 実施例に基づいて実施した結果を下記に示す。

【００２７】表１から、表皮鋼板が本発明の範囲内のＺ
ｎ−Ａｌ合金化溶融めっき鋼板のものは、表面耐食性に
極めて優れている。その中でゴム変性アクリルエステル
系は端面耐食性にも優れているが、アクリル酸変性ポリ
エチレン系は端面耐食性に劣る。

【００２８】また、Ｚｎ−Ｆｅ合金化溶融めっき鋼板や
溶融めっき鋼板のものは、表面耐食性には劣る反面、樹
脂の種類によらず端面耐食性には優れる。このことか
ら、表面耐食性と端面耐食性を両立するには、Ａｌ含有
量４０〜６０重量％のＺｎ−Ａｌ合金化溶融めっき鋼板
を用い、かつゴム変性アクリルエステル系を用いる必要
がある。

【００２９】次に、表２から本発明の範囲内のものは、
表面耐食性および端面耐食性ともに優れており、また制
振性能も優れている。一方、高分子樹脂が熱硬化型であ
りながら、せん断密着力が本発明の範囲外のものや、せ
ん断密着力は高いが熱可塑型のものでは、端面耐食性が
劣っていた。表３からは、本発明の範囲内のものは、溶
接性に優れていることが判る。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】

【表３】

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、表面耐
食性と端面耐食性に優れた積層鋼板を得ることができる
ので、屋根材などの高耐食性を必要とする部材への適用
が可能になり、積層鋼板の品質向上と用途拡大、並びに
表面耐食性が極めて優れているため、表面に塗装する必
要がなくなるケースもあり、低コスト化が達成でき、工
業上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様を示す断面図。

【符号の説明】

１…積層鋼板、２…表皮鋼板、３…高分子樹脂、４…Ｚ
ｎ−Ａｌ合金化溶融めっき層、５…クロメート樹脂層ま
たはカラー塗膜。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高分子樹脂層を２枚の鋼板の間に挟持し
   てなる積層鋼板において、前記鋼板は表面にＡｌを４０
   〜６０重量％含有するＺｎ−Ａｌ合金化溶融めっき層を
   付着量３０〜１５０ｇ／ｍ² で形成し、かつ高分子樹脂
   と接しない側の少なくとも一方の表層に、金属クロム換
   算で１０〜１００ｍｇ／ｃｍ² のクロメート樹脂層を有
   しており、高分子樹脂層はせん断密着力が９０ｋｇｆ／
   ｃｍ²以上の架橋した高分子樹脂であることを特徴とす
   る耐食性に優れた積層鋼板。
2. 【請求項２】 高分子樹脂層を２枚の鋼板の間に挟持し
   てなる積層鋼板において、前記鋼板はＡｌを４０〜６０
   重量％含有するＺｎ−Ａｌ合金化溶融めっき層を付着量
   ３０〜１５０ｇ／ｍ² で形成し、かつ高分子樹脂と接し
   ない側の少なくとも一方の表層は、樹脂被覆層を有して
   おり、前記高分子樹脂層はせん断密着力が９０ｋｇｆ／
   ｃｍ² 以上の架橋した高分子樹脂からなることを特徴と
   する耐食性に優れた積層鋼板。
3. 【請求項３】 クロメート樹脂層上に樹脂被覆層を有し
   ていることを特徴とする請求項１に記載の耐食性に優れ
   た積層鋼板。
4. 【請求項４】 高分子樹脂がガラス転移に基づく損失正
   接（ｔａｎδ）の極大値が０．３以上で、この極大値を
   示す温度が−４０〜８０℃の範囲にあり、かつ積層鋼板
   としての極大値が０．１以上で、この極大値を示す温度
   が０〜１２０℃の範囲にある請求項１乃至３のいずれか
   １に記載の耐食性に優れた積層鋼板。
5. 【請求項５】 高分子樹脂層内に、圧潰前の平均粒径Ｄ
   が高分子層の厚さＴに対してＴ≦Ｄ≦２Ｔの範囲で、ビ
   ッカース硬さが１８０Ｈｖ以下で、融点が鋼板と同等以
   上の導電金属粉が、高分子樹脂層に対して５〜２０重量
   ％添加され、電気抵抗溶接可能な請求項１乃至４のいず
   れか１に記載の耐食性に優れた積層鋼板。