JPS63182075A

JPS63182075A - プラズマ処理したプレコ−ト表面処理金属材料

Info

Publication number: JPS63182075A
Application number: JP1228087A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Yui; 湯井　勝彦; Masaaki Nakano; 中野　公明; Satoru Yamashita; 悟山下; Ryoji Nishioka; 良二西岡; Joji Oka; 岡　襄二
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-01-23
Filing date: 1987-01-23
Publication date: 1988-07-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、プラズマ処理したプレコート表面処理金属材
料、＃に樹脂皮膜を有する金属材料の樹脂皮膜表層部を
シリコン系化合物と酸素の混合ガス雰囲気下、低圧プラ
ズマ処理したプレコート表面処理金属材料に関するもの
である。

従来の技術プレコート表面処理金属材料は、たとえば鋼板、鋼管、
表面処理金属板等の表面を有機塗料で塗装し、焼付硬化
したもの、あるいは有ｖＩＰ！ｉ料の代りに樹脂フィル
ムを被覆したものなどである。

以ドＩＥとして表面処理金属板を例にとり説明する。

プレコート表面処理金属板に求められている特性として
は、樹脂皮膜の耐汚染性、硬度、加工性、耐候性などが
ある。プレコート表面処理金属板は、通常加工して用い
るため、樹脂皮膜の加工性に優れたものでなければなら
ないが、加工性に優れたものは硬度および耐汚染性が劣
る。この問題を解決するため特開昭８０−１９０９３号
にみられる加工性に優れたプレコート鋼板を非酸化性雰
囲気下、低圧プラズマ処理を施し、硬度および耐汚染性
を１３賀しようとする提案がある。

発明が解決しようとする問題点しかし、この技術は非酸化性ガス雰囲気下で処理するの
で、真空装置のリークなどによる空気、特に酸素の混入
はプラズマ処理の規模が大型化するに従って問題となり
、加工性、硬度、＊汚染性などのすぐれた特性のものが
得られなくなる０本発明は、加工性の良好な表面処理金
属材料の表層部にシリコン系化合物と酸素の混合ガス雰
囲気下、プラズマ処理することによって、樹脂皮膜表層
部の改質を行い、加工性、硬度、耐汚染性などの特性を
具えたプレコート表面処理金属材料を提供するものであ
る。

問題点を解決するための手段本発明は、表面処理金属材料の樹脂皮膜表層部をシリコ
ン系化合物、たとえばテトラメチルシラン、トリエチル
シラン、テトラメチルジシロキサン、テトラメチルジシ
ラザンなどから選ばれた少なくとも１種のガスと酸素と
の混合ガス雰囲気下、低圧プラズマ処理してなることを
特徴とするプラズマ処理したプレコート表面処理金属材
料である。

以下、さらに本発明の詳細な説明する。

本発明では、酸化性雰囲気下で加工性に優れたプレコー
ト表面処理金属材料に加り性を保持しながら、硬度、耐
汚染性などの特性を付与向上させるため、シリコン系化
合物のガス状物と酸素とを混合することによって、表面
の＋ＩＪ架橋や、プラズマ中で酸化ケイ素化合物が生成
し、プレコート表面処理金属材料の樹脂皮膜表面の屯合
が行われるものと思われる。

この場合、プラズマによる樹脂皮膜表面の架橋促進に加
え、硬度に優れた酸化ケイ素皮膜たとえば５ｉｔ）２が
樹脂皮膜表面へ形成されることにより、硬度、耐汚染性
などの特性の向上が行われる。

本発明のプレコート表面処理金属材料は代表的には表面
処理金属板が挙げられ、基板となる金属板として、鋼板
、亜鉛めっき鋼板、亜鉛合金めっき鋼板、鉛めっき鋼板
、鉛合金めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼板、アルミ
ニウム合金めっき鋼板、またはステンレス板などが用い
られる。

さらにこの上に、化成処理層を有するものも含まれる。

化成処理は、金属板の耐食性および密着性を向上させる
ために行われるもので、たとえばリン酸亜鉛処理、リン
酸鉄処理あるいはクロメート処理や複合酸化膜処理、重
金属置換処理などによって行われる。

金属板上に樹脂を被覆する方法としては（１）樹脂塗料
を塗布して得る方法（いわゆるカラー鋼板など）　、　
（２）樹脂フィルムをラミネートする方法（いわゆるラ
ミネート鋼板など）などがあるが、特に限定するもので
はない。

（１）の樹脂塗料を塗布する方法に使用される塗料は、
ポリエステル系、アクリル系、エポキシ系、ビニル系、
アルキッド系、ウレタン系、フッ素系、シリコン系など
通常使用される塗料が適用可能である。

また（２）の樹脂フィルムをラミネートする方法に使用
されるフィルムとしては、ポリエステル、塩化ビニル、
ポリエチレン、ポリプロピレンなどが適用可能である。

前記の樹脂皮膜表層部をプラズマ処理する際に使用され
るシリコン系化合物としては、テトラメチルシラン（以
下ＴＭＳと略記）、テトラエチルシラン（以下ＴＥＳと
略記）、テトラメチルジシロキサン（以ドＴＭＧＳと略
記）、ヘキサメチルジシラザン（以Ｆ　ＨＭＧＳと略記
）などガス化するものが挙げられる。

これらシリコン系化合物から選ばれた少なくとも１種の
ガスと酸素との混合ガスをプラズマ処理装置の真空系に
導入しプレコート表面処理金属材料をプラズマ処理する
。

シリコン系化合物と酸素とのガス混合割合は、混合比に
よって特性が異ってくるため、Ｌ１的に応じて適宜定め
ればよいが一般的には好ましくは泣量比でｌ：４前後で
ある。

本発明品の製造に用いられるプラズマ処理装置としては
たとえば、内部電極型、誘導型、マイクロ波直接型など
の放電方式のものが挙げられる。

第１図は非連続式、第２図は連続式の内部電極容ｊＩｌ
型装置の説明図、第３図は非連続式、第４図は連続式の
マイクロ波直接型装置の説明図である、符号ｌは、高周
波発信器、２は整合器、３は真空槽、４はガス供給源、
５は排気管、６は真空ポンプ、７は導波管、８はガス供
給管、９は電極、ｌＯは試料、１２はシールロール、！
３はシール装置、　１４は銅帯、１５はマイクロ波発生
器、１Ｂは導波回路、！７はマイクロ波入射部、１８は
石英ガラスである。

まず第１図に示す装置を用いてプラズマ処理する方法の
実施例から説明する。

樹脂皮膜を表層部に塗装した金属材料の試料１０を真空
槽３の中に設置し、その内部を１Ｏ−３↑ｏｒｒまで排
気し、その後、前記のシリコン系化合物と酸素との混合
ガスを所定の圧力（０，ｏｏｔ〜１０Ｔｏｒｒ程度）に
なるまで、ガス供給源４から供給する。

そして高周波（１３，５６）ＩＨｚ）の電源１により、
適当な放電電力（３Ｇ−４００Ｗ）を電極に印加し１表
面処理するようにしたものである。

第２図は、連続式塗装焼付設備によりプレコート鋼板を
製造する工程に引続き、プレコート鋼板の樹脂皮膜をプ
ラズマ処理する場合、プレコート鋼板１４をプラズマ処
理装置の真空槽３を通板させ、低真空中で高周波、高電
圧を印加した導電ロールの間でプラズマ放電させるよう
にしたものである。

第３図は第１図、第４図は第２図の場合とほぼ同様であ
るが、マイクロ波発生器１５によってマイクロ波を発生
させ真空槽３内に導波回路１Ｂを通じて伝播させ、真空
槽３内で直接プラズマを発生させるようにしたものであ
る。

このようにして、プラズマによって表層部の樹脂皮膜を
改質し又はプラズマ重合したプレコート表面処理金属材
料は、樹脂皮膜本来の件部、密着性、耐食性、加工性な
どを保持させたまま、硬度および耐汚染性が著しく向上
した優れた製品である。

以下実施例を挙げてさらに本発明を説明する。

実施例１第１図に示した容量型の反応装置を用い、ウレタン系塗
料を表層部に塗装した冷延鋼板（５０ｍ■×５Ｑ＋ｕ＋
）をプラズマ処理した。その条件および結果を第１表お
よび第２表に示した。

実施例１によれば耐食性、耐候性、耐薬品性を良好に保
持すると共に耐汚染性および硬度の特性が向上し°たも
のが得られた。

実施例２第３図に示したマイクロ波型の反応装置を用い、エポキ
シ粉体塗装を施した鋼管（１００ｍｍφ×２００ｍｍＬ
）をプラズマ処理した。その条件および結果を第１表お
よび第２表に示した。

実施例２によれば、実施例１と同様に耐汚染性および硬
度の特性が向上したものが得られた。

実施例３第１図に示した反応装置を用い、ポリエステル系塗料で
塗装した亜鉛−ニッケル合金メッキ鋼板（５０■層×５
０厳ｍ）をプラズマ処理した。その条件および結果を第
１表および第２表に示した。

実施例３によれば、他の実施例と同様に耐汚染性および
硬度の特性が向丘したものが得られた。

実施例４第３図に示した装置を用い、アクリル系塗料で塗装され
た電気頃鉛メー／キ鋼板（５０１膳Ｘ　５０ｍ５）をプ
ラズマ処理した。その条件および結果を第１表および第
２表に示した。

実施例４によれば、他の実施例と同様に耐汚染性および
硬度の特性が向トしたものが得られた。

実施例５第１図に示した装置を用い、塩ビ系塗料で塗装された溶
融亜鉛メッキ鋼板（５０ｓｍＸ５０層層）をプラズマ処
理した。その条件および結果を第１表および第２表に示
す。

実施例５によれば、他の実施例と同様に耐汚染性および
硬度の特性が向上したものが得られた。

実施例６シリコン系化合物によるガス（以下ＳＧと略す）と酸素
（０２）を混合したガスでの塗装金属材料の低温プラズ
マ処理の際、ＳＧと０２の混合比によって特性が異なっ
てくる。

一例として、テトラメチルシラン（ＴＭＳ）　＋ｏ、で
の実施例を示す。

第１図に示した反応装置を用いて、以下の条件で処理を
行った。

ガス種　　　７ＭＳ＋０２ガス圧力　　　　　０．０５↑ｏｒｒ放電電力　　　　　１．５　ＫＷ処理時間　　　　　１５秒ガス総ｆｔｔ量は一定とし、　ＴＭＳとらの混合比のみ
を変化させた。

ポリエステル系塗料によって塗装された電気亜鉛メッキ
鋼板（サンプルサイズ５０Ｘ　５０ｍｍ）での耐汚染性
、硬度特性、未処理サンプルに対する色差を第３図、第
４図、第５図に示す。

この場合、耐汚染性に関しては、約ＴＭＳ：０２＝ｌ：
４の比率の時に最も優れた特性を示し、硬度については
およそｌ：８〜Ｔｌｌｌ５　：　０７〜８：ｌの間で良
好な特性が１色差についてはｌ：４〜丁ＭＳ：Ｏ，〜゛
４：１の間では問題となるような変色は認められなかっ
た。

以。１−の特性からＴＭＳ：０２＝　ｌ　：　４付近が最適な混合比であるといえる。

この様に、ＳＧともの混合ガスによる処理の場合、放電
電力、ガス圧力、処理時間等のパラメータに加え、用途
に応じてＳＧと０２の混合比を定めるのがよい。

特性の測定は次の方法によって求めた。

（１）耐汚染性・・・マジック（赤、黒）塗布、２４時
間後、エタノールにてふきとり、優れているもの■、不可×とした。

（２）硬度・・弓ｌ５ｔ−に一５４００鉛筆硬度試験。

（３）加工性・・・１８０°折曲試験、０↑はノークラ
ックを示す。

（４）耐食性・・・塩水噴霧試験（２０００時間）。

（５）耐候性・・・デュサイクル１５００時間後の外観
変化１色調、ブリックレッドにより光沢保持率およびΔＥで示した。

発明の効果本発明品は、樹脂皮膜を表層部に被覆した加−［性に優
れたプレコート表面処理金属板をシリコン系化合物の少
なくとも１種のガスと酸素との混合ガス中でプラズマ処
理し、その加工性を保持すると共に耐汚染性、および硬
度などの特性を付与。

１ｉ＋ｌ　ｌ−させたものであり、従来の用途における
品質の向［−に加え、新規なニーズの開拓が望める。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明の実施９例に用いられるプラズマ発
生装置の説明図を示し、第１図、第２図は内部電極容積
型装置の説明図、第３図、第４図はマイクロ波直接型装
置の説明図である。第５〜７図はガス混合比を変えた場
合の特性の変化を示すグラフである。 ■・・・高周波発信器、２・・・整合器、３・・・真空
槽。４・・・ガス供給源、５・・・排気管、６・・・真空ポ
ンプ、。７・・・導波管、８・・・ガス供給管、９・・・電極、
　１０・・・試）’１．１２・・・シールロール帯、１５・・・マイクロ波発生器，１Ｂ・・・導波回路
，　１７・・・マイクロ波入射部．　１Ｂ・・・石英ガ
ラス。代理人　ブ「埋土　井　−［；　雅　生（ＴＭＳ＋Ｏｚ
　　−１，ＯＣ０ｎ５ｔ（１’、茅イク、）ノ（ｖｚｓ
十ｏｚ　−１，○　α丁ｓｔ（歓シ立す第　７　区

Claims

【特許請求の範囲】

（１）表面処理金属材料の樹脂皮膜表層部をシリコン系
化合物から選ばれた少なくとも１種のガスと酸素との混
合ガス雰囲気下、低圧プラズマ処理してなることを特徴
とするプレコート表面処理金属材料。
（２）シリコン系化合物がチトラメチルシラン、トリエ
チルシラン、テトラメチルジシロキサン、テトラメチル
ジシラザンから選ばれた少なくとも１種である特許請求
の範囲第１項記載のプレコート表面処理金属材料。