JPS5936871B2 - 高耐食性複合被覆鋼板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、耐食性、加工性に優れた高耐食性複合被覆鋼
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
、亜鉛等の金属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高耐食性複合被覆鋼板に関す
るもので、その目的は屋外使用等きわめて苛酷な条件に
対して高耐食性をもつとともに加工性に優れ、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、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５Ｖ／
ｗｌの電気亜鉛めつき鋼板に、亜鉛系リン酸塩皮膜を２
Ｖ／イ被覆し、さらにクロムとして２０η／イのクロメ
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
系防錆顔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
料にクロム酸系防請顔料を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４００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よる耐食性の低
下は別として、前述とほぼ同様の傾向を示している。

そこで、電気亜鉛めつき鋼板の下塗り塗料について、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が、これについては特
願昭５３−１９７３０号（特開昭５４−１１２９７９号
）に示した通りである。

本発明は前記特願昭５３−１９７３０号に比べて、さら
に屋外など過酷な雰囲気に対しても、耐えるような重防
食に適用できるようにしたもので、長期間の試験の結果
得られたものである。

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、４１〜１２０
７／ＴＩ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
係するが重防食を目的とする本発明においては最低４１
ｙ／イは必要である。４１ｙ／イ以下の場合は重防食に
は効果の点で適当でない。

なお、めつき量が１２０ｔ／ＷＩ以上になると、耐食性
は改善されるが、加工性が低下するので不利である。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４４−２８
５６４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３
７／７ｒＩ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。また、
第一層形成のめつきの方法は、電気めつきによる方法に
限定するものではなく、溶融めつきによる方法も含まれ
る。また亜鉛単独めつきでもよいが、亜鉛を主成分とし
た複合めつき、あるいは合金めつきの方が防錆に対して
、より効果的な傾向がみられる。つぎに、第二層中に含
まれる亜鉛等の金属粉末の粒径は、１０μｍ以下であれ
ば緻密な被膜を得ることができるが、１０ｔｔｍ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。また、使用される金属粉末は、本発明
の複合被覆鋼板の使用される雰囲気によつてＰｂ，．ｓ
ｎ，．ｃｒ．ｃｕ．ｃＯｌＭＯ等の金属粉末、あるいは
これらの合金粉末を添加することもできる。しかし、こ
の場合も粉末の粒径は１０μｍ以下であり、添加量も全
金属粉末量が１０〜９５％以内にならなければならない
。前記添加の効果の例として、たとえば亜硫酸ガス雰囲
気で使用される場合はＰｂ粉末を添加すると効果的であ
る。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、塩化ゴム系、変性ポリオレフイン系の樹
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、ウレタン系、ポリオレフイン系、フツ素樹
脂系、ポリアミド系の樹脂の１種または２種以上で構成
される。また、これらの樹脂は、いわゆる塗料あるいは
フイルム状のいずれの場合でもさしつかえない。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０．３ｍｍで第一層が４５Ｖ／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２００ｔｔｍ被覆するときは、
２３０±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０．３５ｍ７７！の軟鋼板に、めつき量
４１７／ＴＩの電気亜鉛めつき（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℃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１
５００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５００時間
経過しても発生しなかつた。また、屋外曝露したところ
、本発明の高耐食性複合被覆鋼板は、４８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。

これに対して、前記の４１ｙ／イのめつき鋼板に、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、３４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、３０ケ月で赤錆の発生がみられた。

またエリクセン張り出し（７ｕ０、デユポン衝撃（１２
．７φ、５０（１−JモV！、１ｋｇ）による密着試験に
おいて、本願の発明の処理板は良好であつた。

実施例 ２実施例１と同様の軟鋼板に、めつき量９０ｒ
／イの亜鉛めつきを施し、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、２００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（７１１
）、デユポン衝撃（１２．７ｍｍφ、５０？、１ｋｇ）
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４５７／ｍ”の亜鉛一鉄合金
めつき（Ｆｅ含有量：１０重量％）を施し、第』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王層として
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１
０００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（７ｍ１）、デユポン衝撃（１２
．７１１φ、５０ｃｒｒＬ１１ｋｇ）による密着性試験
も良好であつた。実施例 ４ 板厚０．５１１ｔＴ１Ｌの軟鋼板にめつき量５０ｙ／イ
の亜鉛めつきを施し、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』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℃
Ｘ６Ｏ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、６００時間経過しても赤錆の発生はみられ
ず、１５０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（７ｕ１）、デユポン衝撃（
１２．７ｍ１φ、５０ｃｍ１１ｋｇ）による密着試験も
良好であつた。これに対して、第』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、４００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４５７／イ
の亜鉛を主成分とした電気めつきを施し次に示す第二層
の処理を行なつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 軟鋼板表面に、金属めつき量４１〜１２０ｇ／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（以下これらを第一層と呼ぶ）と、その上
   層に、膜厚２〜２０μｍの、粒径１０μｍ以下のＺｎ、
   Ｐｂ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｃｏ、またはＭｏ、あるいは
   これらの合金の金属粉末の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、塩化ゴム
   系、変性ポリオレフィン系の樹脂の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、ウレタン系、ポリオレ
   フィン系、フッ素樹脂系、ポリアミド系の樹脂の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）
   とを有する高耐食性複合被覆鋼板。 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
   の高耐食性複合被覆鋼板。