JPS5936870B2 - 複合被覆鋼板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、加工性、耐食性に優れた複合被覆鋼板に係り
、さらに詳しくは、冷延鋼板表面に、亜鉛または亜鉛を
主成分とする金属のめつき層（すず、クロム、ニッケル
、亜鉛の極薄前めつき層を含む）を第一層とし、亜鉛粉
末または亜鉛合金粉末と有機樹脂とから成る第二層（必
要に応じて、さらに鱗片状アルミニウム粉末を添加）と
、有機樹脂塗料の第三層をもつ複合被覆鋼板に関するも
のであり、その目的は、耐食性並びに加工性に優れ、か
つ、均一な被膜をもち、しかも、連続的に容易に多量連
続生産ができる、きわめて経済的な複合被覆鋼板を提供
することにある。

従来から、塗装用下地鋼板として、溶融亜鉛めつき鋼板
や電気亜鉛めつき鋼板が使用されてきた。

しかし、溶融亜鉛めつき鋼板は、耐食性には比較的優れ
ているものの、塗装前処理が困難であり、塗装性並びに
加工性に劣る。一方、電気亜鉛めつき鋼板は、塗装性、
加工性はともに優れているが、きびしい腐食性雰囲気中
での使用に対して、耐食性の点で問題があつた。したが
つて、電気亜鉛めつき鋼板を塗装用下地鋼板とした場合
の改善策として、主としてクロム酸系の防錆顔料を含む
下塗り塗料を数μｍ被覆し、その上層に、目的に応じた
仕様の上塗りを施して用いてきた。しかしながら、この
対策も満足すべき結果が得られず、実用に供した場合、
しばしばトラブルの原因となつた。たとえば、めつき量
５ｙ／ ７７１″の電気亜鉛めつき鋼板に、亜鉛系リノ
酸塩皮膜を２Ｖ／ｍ”被覆し、さらにクロムとして２０
〜／ ７７Ｌ″のクロメート処理を施したものを塗装用
下地鋼板とした塗装鋼板について述べてみる。前記の塗
装用下地鋼板に、エポキシ系下塗り塗料（クロム酸系防
錆顔料を含むもの）を塗布し、さらに、ポリエステル系
の上塗り塗料を塗布した塗装鋼板は、その防錆効果は主
として下塗り塗料中に含まれるクロム酸系防錆顔料によ
るところが大きい。

この防錆効果についてさらに詳しく述べれば、クロム酸
系防錆原料を含まない下塗り塗料で膜厚５μｍの被膜を
形成して前記ポリエステル系上塗り塗料を塗布したとき
の耐食性は、ＪＩＳＺ２３７ｌによる塩水噴霧試験で、
２５時間でクロスカツト部に赤錆を生じたが、下塗り塗
料にクロム酸系防錆顔料を４％（重量％を示し、以下す
べて同じ）含む前述の塗装鋼板では、クロスカツト部に
おいて２００時間、平板部において４０．０時間でよう
やく発錆をみるという、およそ８倍の効果がみられた。
しかし、前記２件の試料を屋外に曝露した場合、クロム
酸系防錆顔料の効果は、およそ１．３倍程度で、クロム
酸系防錆顔料への依存度の高い塗装鋼板は、耐食性改善
に対しては不充分であり、実用上問題があることを示し
ている。なお、上塗り塗装を施さない場合、つまり下塗
り塗装のみの場合の防錆効果についても、クロム酸系防
錆顔料の効果は、上塗り塗装がないことにする耐食性の
低下は別として、前述とほぼ同様の傾向を示している。

一方、最近開発されたところの亜鉛を主成分とする塗料
すなわちジンクリツチペイントは、鋼材の防錆を目的と
したものとして知られているが、これは、亜鉛粉末を有
機系あるいは無機系のバインダーと混練したものを、ロ
ールコート、ナイフコート、スプレーコートあるいは浸
漬によつて鋼板に塗布し、ついで乾燥あるいは焼付けに
よつて硬化させたものであつて、耐食性が要求される用
途に対しては、膜厚４０μｍ以上の塗膜を形成させなけ
れば、その効果が得られないものである。

ここで、膜厚４０μｍ以上の塗膜は、該鋼板の成形加工
に際して加工部の塗膜剥離を生じ、ジンクリツチペイン
ト塗装の効果はなくなる。といつて膜厚を４０μｍ以下
にすれば防錆効果は低くて問題があり、また、皮膜中に
含まれる亜鉛粉末の含有量を５０％以下にすれば、加工
性は改善されるが、このようなジンクリツチペイントは
その防錆効果を急激に減少して、所期の防錆効果を果す
ことはできない。要するに、塗装後成形加工を施す用途
に対しては、ジンクリツチペイントを使用することはで
きず、この面での実用化は困難であつた。そこで、本発
明は、電気亜鉛めつき鋼板の下塗り塗料について行なつ
た塩水噴霧試験と屋外曝露試験における効果の相関性（
共に効果を表わす）をもつ塗装鋼板について研究を進め
、亜鉛あるいは亜鉛を主成分とする金属のめつきを施し
た鋼板に、亜鉛粉末あるいは亜鉛合金粉末を含む下塗り
塗料を塗装し、ついで、その上にさらに有機樹脂被膜を
形成せしめた複合被覆鋼板を完成したものである。

本発明の内容について詳しく説明すると、第一層となる
亜鉛または亜鉛を主成分とする金属のめつき量は、１〜
４０ｙ／ｍｌを適量とする。

このめつき量は第二層の被膜中の亜鉛粉末または亜鉛合
金粉末の含有量、被膜厚みに関係するが最低１７／イは
必要である。１ｆ７／Ｔｒｌ以下の場合は耐食性が急激
に悪くなる。

これは、鋼板が亜鉛または亜鉛を主成分とする金属によ
つて全面的に充分カバーされないためと考えられる。な
お、めつき量が４０７／Ｔｒｌ以上になつても、増加の
割には耐食性が改善されず、経済的でなく不利である。
なお、第一層形成に当つて、公知の前めつき、すなわち
、すず前めつき、クロム前めつき、ニツケル前めつきを
施して、第一層の耐食性をさらに向上させ、結果として
複合被覆鋼板の耐食性に好ましい状態を付与することも
できる。例えば、特公昭４３−２６７２３号に示される
ようなすず前めつき処理、特公昭４４−２５８８２号に
示されるようなクロム前めつき処理、あるいは特公昭４
４−２８５６４号に示されるようなニツケル前めつき処
理、さらには亜鉛前めつき処理を施すことによつて、そ
れぞれ３７／ｗｌ未満の極薄前めつき層を形成させるこ
とができる。この前めつき層を形成させることにより耐
食性の向上が達成されるが、これに伴う加工性への悪影
響（加工性を阻害する傾向）はまつたく認められない。
ここで、これらの前めつき処理を施して後、本めつき処
理を行なわずに、第二層形成というケースもあり得るが
、これらも本発明の複合被覆鋼板の範聯に入るものであ
ることはいうまでもない。

つぎに、第二層中に含まれる亜鉛粉末または亜鉛合金粉
末の粒径は１０μｍ以下であれば、緻密な被膜を得るこ
とができるが、１０μｍ以上になると皮膜の均一性が劣
り、上層の塗装性を悪くする。皮膜中に含まれる金属粉
末の量は、１０〜９５％が適当である。

１０％以下では耐食性が充分でなく、９５％を超えると
皮膜形成後の加工密着性が悪くなる。

また、耐食性をさらに向上させるために、厚みが２μｍ
以下の鱗片状を呈するアルミニウム粉末を７％以下の比
率で添加する。

このアルミニウム粉末は、鱗片状のものが好ましく、粒
状では第一層との密着性、それに耐食性、加工性がそれ
ぞれ悪くなる。鱗片状の粉末の厚みは２μｍ以上のもの
は、耐食性の向上があまり期待されない。皮膜組成に対
する比率が７％を超えると、加工性が極端に低下するの
で好ましくない。上記の金属粉末を、有機樹脂をバイン
ダーとして混練し、塗布して加熱乾燥すれば第二層が形
成される。

有機樹脂としては、アクリル系、ポリエステル系、ポリ
ブタジエン系、メラミン系、フエノール系、エポキシ系
、ウレタン系の樹脂の１種または２種以上が含まれる。
必要に応じて添加する顔料は、有機系、無機系のいずれ
でもよく、一般市販品を用いる。第二層としての被覆量
は、薄い程耐食性が悪く、厚くなる程加工性が低下する
傾向がある。

したがつて、複合被覆鋼板としての使用目的と経済性を
考慮して決定されるが、適当範囲としては２〜２０μｍ
である。このようにして形成された第二層の上層に、さ
らに第三層形成のために上塗り塗装が行なわれる。

上塗り塗料は、市販の有機樹脂塗料を使用できるが、第
二層との関係を充分考慮して選択する必要がある。たと
えば、第二層のバインダーとしての樹脂がエポキシ系で
あれば、上塗り塗料はアクリル系、ポリエステル系が適
している。また、上塗りに塩化ビニル樹脂塗料を用いる
ときは、アクリル系等塩化ビニル樹脂との接着力の強い
ものを第二層としておく必要がある。いずれにしても第
三層としては、アクリル系、ポリエステル系、ポリブタ
ジエン系、メラミン系、フエノール系、エポキシ系、塩
化ビニル系の樹脂の１種または２種以上で構成される。
第三層形成のための焼付条件は、使用目的、換言すれば
塗料の性質等によつて異なるが、たとえば、屋外の壁材
としてポリエステル系の上塗りを１５μｍ塗布するとき
は、鋼板厚０．３ｍ７！Ｌで第一層が１０７／イ亜鉛め
つき層、第二層が５μｍ厚の被膜であるとき、雰囲気温
度２７０±５℃で６０秒の焼付け処理がなされる。

また、塩化ビニル被膜を２００μｍ被覆するときは、２
３０±５℃で６０秒間の焼付け処理がなされる。なお、
第三層の膜厚は特に限定はなく、複合被覆鋼板の使用目
的と経済性を配慮して決定されるものである。

以下、本発明の実施例を示して詳しく説明する。

実施例 １板厚０．２５關の軟鋼板に、めつき量１５７
／イの電気亜鉛めつきを施し、その上層に、次に示す第
二層の被覆処理を行なつた。

加熱乾燥焼付条件 上記被覆鋼板を板温２０５±５゜Ｃの焼付条件で処理し
た。

この処理による塗膜は、金属を第二層の塗膜量の７５％
含んでいた。

さらに上記の処理の上に、第三層としてポリエス系の塗
料を１２μｍ塗布した。得られた本発明の複合被覆鋼板
の耐食性は、ＪＩＳＺ２３７ｌによる塩水噴霧試験で７
５０時間経過しても、端面およびクロスカツト部には赤
錆は皆無であつた。ブリスタ一については１００時間経
過後に発生を見た。また、エリクセン張り出し（７ｍＴ
ＩＬ）、デユポン衝撃（１２．７ｍ７７！φ、５０ＣＷ
Ｌ、１ｋ９）による密着試験も良好であつた。これに対
して、前記の１５ｆ／ｗｌの亜鉛めつき鋼板に、第二層
としてクロム酸ストロンチウム３％を含むエポキシ系の
市販の塗料を施し、さらに前記と同様なポリエステル系
の塗料を第三層として施した比較例では、３００時間で
赤錆の発生がみられ、７０時間でブリスタ一の発生がみ
られた。またそれぞれのサンプルを屋外曝露した結果、
本発明の複合被覆鋼板は、１８ケ月経過しても赤錆、ブ
リスタ一の発生はみられなかつたが、比較例は、１２ケ
月で赤錆の発生が認められた、なお、第二層を省略した
ものは、１０ケ月で赤錆の発生がみられた。実施例 ２ 実施例１と同様の軟鋼板に、亜鉛を主成分とする金属め
つき（特公昭４９−１９９７９号の実施例に基づく処理
による）を１０Ｖ／イ施し、第二層、第三層に実施例１
と同様な処理を施した。

得られた本発明の複合被覆鋼板の耐食性は、ＪＩＳＺ２
３７ｌによる塩水噴霧試験において７５０時間経過して
も、端面およびクロスカツト部には、赤錆はまつたく認
められなかつた。ブリスタ一については、５００時間経
過しても認めることはできなかつた。また、エリクセン
張り出し（７７１１！）、デユボン衝撃（１２．７岨φ
、５０ｃｍ１１ｋｇ）による密着試験も良好であつた。
実施例 ３ 実施例１と同様な軟鋼板に１７／イの電気亜鉛めつきを
施し、第二層としてつぎの複合処理被覆を行なつた。

加熱乾燥焼付条件 上記被覆鋼板を板温２１５±５℃の加熱条件で処理した
。

この処理による塗料の塗膜は、金属を第二層の塗膜量の
３５％含んでいた。

さらにその上に市販のアクリル系の塗料を第三層として
塗布した。得られた本発明の複合被覆鋼板の耐食性は、
前述のＪＩＳＺ２３７ｌによる塩水噴霧試験において５
００時間経過しても赤錆の発生がみられなかつた。また
エリクセン張り出し（７１１）、デユポン衝撃（１２．
７ｍ１Ｌφ、５００ｆｒＬ１１ｋｇ）による密着性試験
も良好であつた。実施例 ４ 板厚０．５詣の軟鋼板にめつき量２０７／ｄの実施例２
と同様な亜鉛を主成分とする金属の電気めつきを施し、
次に示す塗装を施した。

加熱乾燥焼付条件 上記塗料を雰囲気２５０℃×６０秒加熱処理した。

この処理による第二層の塗膜は、金属を第二層の塗膜量
の７０％含んでいた。

ついで塩化ビニルを２００μｍ被覆し、雰囲気２３０℃
×６０秒加熱処理を行なつた。得られた本発明の複合被
覆鋼板の耐食性は、ＪＩＳＺ２３７ｌによる塩水噴霧試
験において、３００時間経過しても赤錆の発生はみられ
ず、７５０時間経過してもブリスタ一の発生はみられな
かつた。

また、エリクセン張り出し（７ｍｍ）、デユポン衝撃（
１２．７ｍｍφ、５０ｃｍ、１１＜ｇ）による密着試験
も良好であつた。これに対して、第二層の塗料から亜鉛
粉末とアルミニウム粉末を除いたものは、２００時間で
赤錆の発生がみられた。

実施例 ５ 実施例１と同様な軟鋼板に実施例１と同様に１５ｙ／Ｍ
２の亜鉛を電気めつきし、以下に示す第二層の処理を行
なつた。

懸濁液組成 加熱乾燥焼付条件 上記被覆鋼板を板温２０５±５℃の焼付条件で処理した
。

この処理による塗料の塗膜は、金属を第二層の塗膜量の
１５％を含んでいた。

さらにその上に、第三層としてポリエステル系の塗料を
１５μｍ塗布した。得られた本発明の複合被覆鋼板の耐
食性は、実施例１と同様に耐食性に優れ、ＪＩＳＺ２３
７ｌによる塩水噴霧試験において３５０時間経過しても
赤錆の発生がみられなかつた。またエリクセン張り出し
（７JモV！ｍ）、デユポン衝撃（１２．７ｍｍφ、５０
（Ｖ７！、工Ｋｇ）による密着性試験も良好であつた。
実施例 ６ 実施例１と同様の軟鋼板に、すずを０．３Ｖ／ｍ”前め
つきし次に実施例２と同様な亜鉛を主成分とする金属め
つきを１０ｙ／ Ｔｒｌ施し、第二層、第三層に実施例
１と同様な処理を施した。

得られた本発明の複合被覆鋼板の耐食性は、前述のＪＩ
ＳＺ２３７ｌによる塩水噴霧試験において８００時間経
過しても端面およびクロスカツト部には、赤錆はまつた
く認められなかつた。

ブリスター性については、６００時間経過してもブリス
タ一は認められなかつた。またエリクセン張り出し（７
ｍｍ）、デユポン衝撃（１２．７ｍｍφ、５０ｃｍ）
１ｋ９）による密着性試験も良好であつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軟鋼板表面に、金属めつき量１〜４０ｇ／ｍ＾２の
   、亜鉛または亜鉛を主成分とする金属のめつき層あるい
   は該金属めつき層の下層に公知の前めつき層をもつ金属
   めつき層（以下これを第一層と呼ぶ）と、その上層に、
   膜厚２〜２０μｍの、粒径１０μｍ以下の亜鉛粒末また
   は亜鉛合金粉末の１種以上、あるいはこれに厚み２μｍ
   以下の鱗片状アルミニウム粉末を加えた金属粉末が１０
   〜９５重量％（但し、鱗片状アルミニウム粉末を加えた
   ときはその量は７重量％以下）で、残部がアクリル系、
   ポリエステル系、ポリブタジエン系、メラミン系、フェ
   ノール系、エポキシ系、ウレタン系の樹脂の１種以上を
   主成分とするバインダーである金属粉末被覆層（以下こ
   れを第二層と呼ぶ）と、さらにその上層に、アクリル系
   、ポリエステル系、ポリブタジエン系、メラミン系、フ
   ェノール系、エポキシ系、塩化ビニル系の樹脂の１種以
   上を主成分とする樹脂被膜（以下これを第三層と呼ぶ）
   とを有する複合被覆鋼板。 ２ 前めつき層が、３ｇ／ｍ＾２以下の、すず、クロム
   、ニッケルまたは亜鉛である特許請求の範囲第１項記載
   の複合被覆鋼板。