JPH10211672A - 加工性に優れた高耐食性樹脂被覆金属材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】加工性および耐食性のいずれにも優れた樹脂被
覆金属材料を提供する。 【解決手段】めっき層２を有する金属材料（例えば鋼板
１）表面に樹脂被覆層を有する樹脂被覆金属材料であっ
て、前記めっき層が、めっき付着量が６０ｇ／ｍ² 以上
で、縦方向および／または横方向に幅１ｍｍ以下の区画
に分割されたものである樹脂被覆材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工性に優れた高
耐食性樹脂被覆金属材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】樹脂被覆金属材料、例えば塗装鋼板（プ
レコート鋼板）は、ユーザーにより打ち抜き、折り曲
げ、絞りなどの加工が行われた後、そのまま製品の外面
に使用されるため、高度の加工性が要求される。

【０００３】一方、エアコン室外機の外板などに用いら
れる塗装鋼板は、屋外で使用されるため耐候性が要求さ
れ、さらに、海岸地域では海塩粒子の影響を、工業地域
では粉塵の影響を受けやすく、耐食性も重視した設計と
なっている。また、建材用の塗装鋼板においては、耐食
性のうちでも端面部および傷つき部の耐食性が重視され
ている。

【０００４】従来から、樹脂被覆金属材料、特に塗装鋼
板の製造は、被塗装鋼板に前処理を施し、下塗り塗膜を
塗装し乾燥した後、上塗り塗膜を塗装し乾燥する２コー
ト２ベークにより行うのが一般的である。また、表面だ
けでなく、裏面も１コート１ベーク、あるいは下塗り塗
膜の塗装も行って２コート２ベークにすることが行われ
ている。そして、耐食性を向上させるためには、通常、
亜鉛めっき鋼板を塗装母材として、塗膜密着性の高い樹
脂を用い、クロム酸ストロンチウム、クロム酸亜鉛など
の防錆顔料を下塗り塗膜に添加する方法が採られてい
る。

【０００５】塗装鋼板の耐食性は、母材として使用され
るめっき鋼板のめっき付着量が多いほど向上するが、曲
げ加工性能はめっき付着量が増すにつれて低下する。そ
こで、加工性を維持するという観点からめっき付着量を
片面当たり６０ｇ／ｍ² 以下とした材料が使用される場
合が多い。しかし、耐食性、特に端面部の耐食性を高め
るためには、さらにめっき付着量を多くすることが望ま
しく、例えば、前記の建材用の塗装鋼板では１４０ｇ／
ｍ² 前後の厚目付けのめっきが施される。そのため、ロ
ールフォーミング、エンボス加工、あるいは折り曲げ加
工時に厳しい成型が施されるとめっき層にクラックが発
生し、塗膜にもクラックが生じる場合があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような状
況に鑑みなされたもので、めっき付着量が多く高耐食性
を有し、しかも、加工性に優れた樹脂被覆金属材料、特
に塗装鋼板を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明者らはめっき付着量と加工性および耐食性
の関係等について検討した結果、金属材料の表面に形成
されているめっき層をあらかじめ微小な区画に分割して
おくことにより、樹脂被覆金属材料の耐食性ならびに加
工性を大きく改良できることを知見した。

【０００８】本発明はこの知見に基づいてなされたもの
で、その要旨は、下記の樹脂被覆金属材料にある。

【０００９】めっき層を有する金属材料表面に樹脂被覆
層を備えた樹脂被覆金属材料であって、前記めっき層
が、めっき付着量が６０ｇ／ｍ² 以上で、縦方向および
／または横方向に幅１ｍｍ以下の区画に分割されている
ことを特徴とする加工性に優れた高耐食性樹脂被覆金属
材料。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の樹脂被覆金属材料は、母
材であるめっき金属材料の表面のめっき層があらかじめ
微小な区画に分割され、その上に樹脂被覆層が形成され
た樹脂被覆金属材料である。以下、詳細に説明する。

【００１１】（１）金属材料 母材としての金属材料は耐食性を高めるためにめっきが
施されたものであればよく、特定のものに限定されるこ
とはない。例えば、電気亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛めっ
き鋼板など、めっき方法に関係なく、めっきの種類につ
いても、亜鉛系めっき、アルミニウム−亜鉛めっき、ア
ルミニウムめっき、ニッケル−亜鉛めっき、アルミニウ
ム−マンガンめっきなど、いずれのめっきが施されたも
のでもよい。また、下地の金属としては鋼が一般的であ
るが、必ずしもこれに限定されず、めっき層を有する金
属材料であれば何であってもよい。さらに、板材に限ら
ず、線材、管材などであってもよく、めっき後、塗装材
として使用に供されるものであればその形態の如何を問
わない。

【００１２】上記金属材料の表面に形成されているめっ
き層のめっき付着量は６０ｇ／ｍ²以上とする。これ
は、耐食性、特に端面部の耐食性を高めるためである。
めっき付着量の上限は特に限定されないが、付着量を多
くすると製造コストが増大するという経済上の理由か
ら、２００ｇ／ｍ² 程度とするのが好ましい。

【００１３】このめっき層は、あらかじめ縦方向および
／または横方向に幅１ｍｍ以下の区画に分割されている
ものとする。分割されているとは、めっき層が分割され
た部位で完全に除去され、下地の金属が露出している状
態をいう。

【００１４】図１はこのような分割されためっき層を有
する母材鋼板の一例を模式的に示した斜視図である。こ
の例では、鋼板１表面のめっき層の分割のパターンは碁
盤目状で、分割されためっき層２の一つ一つが幅、長さ
とも１ｍｍ以下のものである。つまり、めっき層が縦方
向および横方向に分割された場合である。めっき層の分
割のパターンはこれに限らず、めっき層が縦方向または
横方向に分割され、幅１ｍｍ以下の縞状をなすものであ
ってもよい。

【００１５】分割により形成された区画の幅を１ｍｍ以
下とするのは、良好な加工性を確保するためである。区
画幅の下限は特に限定されないが、経済上の理由から
０．１ｍｍ程度とするのが好ましい。

【００１６】また、隣合う区画間の距離（間隔）は、大
きすぎると耐食性が低下するので、区画の幅にもよる
が、０．５ｍｍ程度以下とするのが好ましい。

【００１７】（２）金属材料の前処理 上記の金属材料は下地処理（前処理）を施されたもので
ある。前処理方法は特に限定されないが、下塗り塗膜の
密着性ならびに耐食性が向上するので、例えばりん酸塩
処理やクロメート処理が望ましい。

【００１８】（３）下塗り塗膜 下塗り塗膜を構成する樹脂系についても特に限定されさ
れることはない。例えば、エポキシ樹脂系あるいはウレ
タン樹脂系、ポリエステル樹脂系など、一般に用いられ
ている樹脂系であればよい。架橋剤としては、例えばメ
ラミン樹脂、イソシアネート樹脂などが挙げられる。

【００１９】この下塗り塗膜には、通常、用途に応じて
着色顔料、体質顔料などが含まれている。例えば、シリ
カ、チタニア、りん酸アルミニウム、カオリン等であ
る。各種の添加剤、架橋触媒、消泡剤、レベリング剤、
ワックスなどが添加されていてもよい。

【００２０】下塗り塗膜には次に挙げる防錆顔料が１種
または２種以上含まれている。耐食性を高めるためで、
例えば、クロム酸亜鉛、クロム酸ストロンチウム、クロ
ム酸カルシウム、りん酸アルミニウムなどが使用でき
る。

【００２１】下塗り塗膜の厚さ（乾燥塗膜厚）は、１〜
１５μｍであることが望ましい。さらに望ましくは３〜
７μｍである。塗膜厚が薄すぎると耐食性が低下し、厚
すぎるとコスト高になり塗装経済性の点から好ましくな
い。

【００２２】（４）上塗り塗膜 上塗り塗膜の樹脂も特に限定されず、例えば、ポリエス
テル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹
脂、シリコンポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、
フッ素樹脂などであればよい。上塗り塗膜はこれらの樹
脂の１種類以上と、架橋剤、顔料、溶剤および添加剤か
らなる塗料が塗布され、あるいは樹脂フィルムとして接
着されたものである。

【００２３】上塗り塗膜に含まれる顔料としては、無機
系顔料である酸化亜鉛、酸化チタン、炭酸カルシウム、
カオリン等が挙げられる。これらの顔料の濃度は、塗膜
の乾燥重量に対して７０重量％以下であるのが好まし
く、添加されていなくてもよい。７０重量％を超えて過
剰に添加されると塗膜が多孔質となり、透水性が高くな
って塗膜性能が低下し、曲げ加工性も低下する傾向がみ
られる。なお、顔料は上記のものに限らず、塗膜を着色
させる場合等、必要に応じて他の無機顔料、あるいは有
機顔料を加えてもよい。例えば、銅フタロシアニン、ト
ルイジンレッド、クロム酸鉛、カーボンブラックなどで
ある。

【００２４】上塗り塗膜の乾燥塗膜厚は、薄すぎると隠
ぺい性が不十分であり、厚すぎるとコスト高につながる
ので、１〜３０μｍであるのが望ましい。さらに望まし
くは４〜２０μｍである。

【００２５】なお、樹脂被覆層は、通常は下塗り塗膜と
上塗り塗膜の２層塗りとする場合が多く、耐食性が特に
必要とはされない場合は、上塗り塗膜のみの１層塗りの
場合もある。また、下塗り＋中塗り＋上塗りの３層塗
り、あるいはその上にさらにオーバーコートを施した４
層塗りとすることも可能であるが、それらのいずれであ
ってもよい。

【００２６】本発明の樹脂被覆金属材料は、上記のよう
にめっき層があらかじめ微小な区画に分割されている点
に特徴を有している。これによって加工性および耐食性
のいずれにも優れた材料とすることができる理由につい
て以下に述べる。

【００２７】図２は上記本発明の樹脂被覆金属材料（塗
装鋼板）の断面を曲げ加工前と曲げ加工後について模式
的に示した図である。従来の塗装鋼板においては、めっ
き層が鋼板の表面全体を被覆しているのに対して、本発
明の塗装鋼板ではめっき層が微小区画に分割され、その
部分でめっき層が完全に除去されており、その除去され
た部分に下塗り塗膜が入り込み、鋼板表面にめっき層ま
たは塗膜が完全に密着してそれらで被覆された状態にな
っている。そのため、曲げ加工を加えたとき、従来の塗
装鋼板では、めっき層２にクラックが発生し、そのため
下塗り塗膜３および上塗り塗膜４にもクラックが生じる
が、本発明の塗装鋼板では、めっき層があらかじめ分割
されているので新たにクラックが生じることはなく、し
たがって、塗膜３、４にクラックが伝搬することもな
い。

【００２８】その結果、曲げ加工後も鋼板表面は塗膜で
完全に被覆された状態を保持しており、耐食性が確保さ
れる。なお、めっき層が除去された部分は前述したよう
に極めて狭い部分であり、仮にその部分をとおして鋼板
１に達する疵が入ったとしても、めっき層２の犠牲防食
性が十分働くので、めっき層が微小区画に分割されてい
ることによって塗装鋼板の耐食性が損なわれることはな
い。

【００２９】なお、先の説明で、めっき層の分割のパタ
ーンは碁盤目状であってもよいし、縦方向または横方向
に分割された縞状をなすものであってもよい、とした
が、上記図２の説明から推察されるように、素材として
用いられる塗装鋼板の曲げ加工の方向があらかじめ決ま
っている場合は、碁盤目状の分割パターンとする必要は
なく、曲げ加工の方向に直角の方向にのみめっき層を分
割した縞状のパターンとしておけば、良好な加工性を得
ることができる。

【００３０】（５）製造方法 本発明の樹脂被覆金属材料は、上記の金属材料表面に形
成されているめっき層を縦方向および／または横方向に
幅１ｍｍ以下の区画に分割した後、塗装の前処理を施
し、次いで、その表面に例えば上記の下塗り塗膜を形成
させ、さらに上記の上塗り塗膜を塗膜あるいは樹脂フィ
ルムとして接着させることにより製造することができ
る。

【００３１】めっき層の分割方法としては、レーザ光に
よって分割しようとする部位のめっき層を蒸発させる方
法、エンボスロールでめっき層にあらかじめ微小なクラ
ックを発生させる方法、被めっき面に微小なパターンを
印刷しておき、部分めっきを行う方法、あるいはめっき
面をエッチングする方法等を適用することができる。な
お、レーザ光には、ＹＡＧレーザ、ＣＯ₂ レーザ、エキ
シマレーザ等を用いることができる。また、前記のめっ
き付着量（６０ｇ／ｍ² 以上）とは、このような方法で
めっき層を分割した後の付着量である。

【００３２】下塗り塗膜および上塗り塗膜の塗装方法は
特に限定されるものではなく、ロールコーター、カーテ
ンフローコーター、スプレーガン、バーコーター、ラミ
ネーター等によって行えばよい。また、焼付処理は塗膜
を構成する樹脂の特性に応じて鋼板最高到達温度１００
〜２８０℃の条件下で行うことが好ましい。

【００３３】上塗り塗膜を樹脂フィルムとして接着させ
る場合は、母材表面に接着剤を塗布した後、フィルムを
ラミネートし、さらに１００〜２８０℃の条件下で加熱
してフィルムを密着させるのが一般的である。ただし、
この方法に限定されることはない。

【００３４】上記本発明の樹脂被覆金属材料は、母材表
面のめっき層があらかじめ微小区画ないしは幅に分割さ
れた状態になっているので、耐食性を考慮してめっき付
着量を多くした場合でも良好な加工性を有しており、ま
た、それによって耐食性が損なわれることもなく、加工
性および耐食性のいずれにも優れた材料である。

【００３５】

【実施例】母材金属材料として、めっき付着量が異なる
３種類の溶融亜鉛めっき鋼板（板厚０．６ｍｍ、めっき
付着量：片面当たり６３ｇ／ｍ² 、９５ｇ／ｍ² および
１４１ｇ／ｍ² ）を用い、種々の条件で樹脂被覆金属材
料を作製し、曲げ加工性および耐食性を調査した。

【００３６】亜鉛めっき層を分割するための手段として
は、ＣＯ₂ レーザ光により亜鉛めっき層を蒸発させる方
法を用いた。分割に際しては、あらかじめ所定の間隔
（５０、１００、５００、１０００または１５００μ
ｍ）で小さい孔を設けたフィルターを作製し、このフィ
ルターを通してレーザ光を照射することによりμｍオー
ダの加工点を設け、その下でめっき鋼板を所定の速度
（加工速度）で縦横に移動させることにより、前記の所
定の間隔に対応する幅でめっき層を分割した。なお、ビ
ード幅（すなわち、分割により形成された区画間の距
離）は１０μｍとした。加工条件を以下に示す。

【００３７】 平均出力 ：２０〜５０Ｗ 加工速度 ：２ｍ／ｍｉｎ 焦点 ：Ｊｕｓｔ Ｆｏｃｕｓ アシストガス：アルゴン５リットル／ｍｉｎ 出力変調 ：矩形波出力（ＤＵＴＹ ５０％） また、比較のために、亜鉛めっき層を分割しないもの、
および、比較材としてめっき付着量（片面）が４８ｇ／
ｍ² の溶融亜鉛めっき鋼板（板厚０．６ｍｍ）を用いて
これに上記の亜鉛めっき層の分割加工処理を施したも
の、についても同様の調査を行った。

【００３８】上記の金属材料（亜鉛めっき層の分割加工
処理後の材料）に通常のクロメート処理を施した後、ク
ロム酸ストロンチウムを分散させた下塗り塗料を乾燥塗
膜厚が２〜７μｍの範囲の所定の塗膜厚になるように塗
布し、次いで、鋼板最高到達温度２１０±１０℃、焼付
時間５０秒で焼き付けた。なお、下塗り塗料の樹脂系
は、主樹脂を高分子ポリエステル樹脂（ＲＶ−２９０、
東洋紡製）、架橋剤をメチル化メラミン樹脂（サイメル
３２７、三井サイナミッド製）としたもので、主樹脂と
架橋剤の比率は、主樹脂８０重量部に対して架橋剤２０
重量部である。

【００３９】上塗り塗料は、主樹脂としての高分子ポリ
エステル樹脂（ＲＶ５６０、東洋紡製）、架橋剤として
のメチル化メラミン樹脂（サイメル３２７、三井サイナ
ミッド製）、顔料としての酸化チタン（ＣＲ−９５、石
原産業製）および溶剤からなり、主樹脂と架橋剤の比率
は、主樹脂８０重量部に対して架橋剤２０重量部とし
た。この塗料を下塗り塗膜の上に塗布した後（乾燥塗膜
厚は１４μｍ）、鋼板最高到達温度２３０℃、焼付時間
６０秒で焼付を行った。

【００４０】表１にめっき付着量および分割されためっ
き層の幅（区画幅と表示）を示す。

【００４１】こうして得られた試料（樹脂被覆金属材
料）について、曲げ加工性試験と耐食性試験を行った。

【００４２】（１）曲げ加工性試験 ２０℃および０℃で密着曲げ加工を行い、曲げ部におけ
るクラックの発生状況を１０倍ルーペで観察した。評価
基準は下記のとおりで、○印の場合、良好とした。

【００４３】 ○：異状なし（クラック発生なし） △：５μｍ未満のクラック発生 ×：５μｍ以上のクラック発生 （２）耐食性試験 ５００時間の塩水噴霧試験を行った後、試験片の端面か
らの膨れ幅（最大値）を測定した。なお、試験片の裏
面、および４箇所ある端面のうち上部と下部の端面はポ
リエステルテープでシールした。評価基準は下記のとお
りで、◎印および○印の場合、良好とした。

【００４４】 ◎：１ｍｍ未満 ○：１ｍｍ以上３ｍｍ未満 △：３ｍｍ以上５ｍｍ未満 試験結果を表１に示す。この結果から明らかなように、
加工性は、めっき付着量が６０ｇ／ｍ² 以上であれば、
めっき層の分割を行わない場合と区画幅が１ｍｍを超え
る場合を除き、良好であった。また、耐食性は、めっき
層の分割の有無には関係なく、めっき付着量が６０ｇ／
ｍ² 以上で良好であった。このように、めっき付着量が
６０ｇ／ｍ² 以上でも、めっき層を所定の幅の区画に分
割することによって、加工性および耐食性のいずれをも
良好とすることができる。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【発明の効果】本発明の樹脂被覆金属材料はめっき層が
あらかじめ１ｍｍ以下の微小区画に分割されたもので、
加工性および耐食性のいずれにも優れており、従来技術
では得られなかった高性能の材料として実用上極めて有
用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】微小区画に分割されためっき層を有する母材鋼
板の一例を模式的に示しす斜視図である。

【図２】本発明の樹脂被覆金属材料（塗装鋼板）および
従来の塗装鋼板の断面を曲げ加工前と曲げ加工後につい
て模式的に示した図である。

【符号の説明】

１：鋼板 ２：めっき層 ３：上塗り塗膜 ４：下塗り塗膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】めっき層を有する金属材料表面に樹脂被覆
   層を備えた樹脂被覆金属材料であって、前記めっき層
   が、めっき付着量が６０ｇ／ｍ² 以上で、縦方向および
   ／または横方向に幅１ｍｍ以下の区画に分割されている
   ことを特徴とする加工性に優れた高耐食性樹脂被覆金属
   材料。