JPS63264201A - 被覆物の耐剥離性に優れた鋼板とその製造方法 - Google Patents

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） 本発明は被覆物の耐剥離性に優れた鋼板、特にミクロシ
ール塗布膜を施した自動車機関用のシリンダーへラドガ
スケット鋼板及びその製造方法に関するものである。

（従来の技術） 自動車機関用シリンダーへラドガスケットは、従来石綿
繊維に適量の耐熱性充てん材および結合材を加えた材料
が主体をなしてきたが、最近天然黒鉛を主成分として成
形した積層構造をもつグラファイトシートガスケットが
使用され始め、また、極く最近では、金属薄板をそのま
ま使用するか或は積層させて使用するメタルシートガス
ケット（メタルガスケット）が用いられ始めている０こ
れらメタルガスケットは、鋼板やステンレス鋼板が主体
となっておシ、今後益々発展が期待される。

一般にメタルガスケットは、金属薄板をそのまま使用す
るか、２枚から数枚を積層させた構造で使用されるが、
その場合十分なシールを保つため種々な手段が構ぜられ
ている。先づ、薄鋼板などの表面に耐熱塗料を塗布し、
数ミクロンから１０数ミクロンの強固な弾性膜をつくる
方法があげら・　れる。特に鋼板を積層させたガスケッ
トを使用する場各には、積層板間からのシール漏れを阻
止する上でこのような弾性膜の役をするいわゆる補助シ
ールが必要である。また、このような補助シールには、
耐熱弾性塗料の塗布膜ばかシでなく、積層鋼板間に軟銅
板のような耐酸化耐腐食性薄板をはさんだり、靭性の高
い鋼板に亜鉛や銅、ニッケルなどの軟質金属を厚メッキ
する手段がある〇これらは、いづれもメタルガスケット
板の強靭性と耐疲労特性を損わずにシール漏れを防止す
る役目を果たすもので、一般にミクロシールとも呼ばれ
、非常に重要な役割をしている。また、このミクロシー
ルは、ガスケット装着面を加工する際に生ずるカッター
切削跡などの微細な凹凸を埋め、シールをよシ良好にす
る効果がある。しかしてガスケット本体の表面に施され
る塗装膜や、軟質金属、或は柔軟質シートなどをガスケ
ット鋼板に完全に密着せしめることが非電に重要なこと
であるＯまた、自動車機関などのシリンダーヘッドは、
シリンダー内の爆発サイクルで強い圧力の変動サイクル
を受けるから、ガスケットはこれに十分耐えるシール特
性が発揮されねばならない。そのために、ガスケットは
シリンダー内の爆発圧力に耐える面圧でシリンダーとシ
リンダーヘッド間に締付固定する必要があシ、さらにそ
の締付面圧は。

シリンダーヘッドのガスケット全面にわたって適正な面
圧に調整されねばならない。斯る面圧の均一調整するに
は、耐熱弾性の良好な軟質薄膜を鋼板間に挿入する手段
が有効で、特にメタルガスケット用鋼板などでは若干の
板厚ばらつきがあっても挿入弾性膜はガスケット全面に
わたって面圧を均一に保つようガスケット本体の部分的
な面圧補強や、片線シの修正などを行うことができるｏ
ｆた、塗装膜をつけたシ薄鋼板の積層とその板間にはさ
む塗布膜は、調整面圧が加えられることにより更に密着
性を増、しシールを十分にする。−このようにミクロシ
ールの補助手段は、シリンダー内の爆発ガスの漏洩を阻
止するほか、面圧調整を有利にする両目的を兼ね備えた
機能をもつ。なお、従来の石綿を使用しているガスケッ
トではシリンダー機関からの爆発ガスなどの浸透漏れ防
止手段として一般に各種樹脂、ゴムなどの浸せき処理や
、部分的なガスケット本体密度の増大なども行われてい
る。これらから耐熱性樹脂や耐熱性特殊ゴムなどがメタ
ルガスケットのミクロシールにも有利である。

（発明が解決しようとする問題点） 前述したようにメタルガスケットはシールヲ完全にする
ため使用する鋼板面にミクロシールをほどこす必要があ
シ、それには一般にシリコン樹脂や弗素ゴム系耐熱塗料
などが使用されるｏしかし通常のステンレス鋼板などに
そのまま塗布使用すると塗布膜は剥離し易く機関のシリ
ンダーヘッド内の爆発サイクル稼働に耐えられず剥落し
ガス漏洩を起こす。従って、メタルガスケット鋼板面か
らの塗布膜の耐剥離性が強く要求される。

本発明は斯るメタルガスケット鋼板の潜在する問題点を
解決するためになされたものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、０．０８〜０．８　ｍｍ厚の鋼板或はステン
レス鋼板の片面又は両面の一部或は全面に被覆物厚みの
４〜７０チの範囲内で台弧状又は弧状の頭部を有する微
小突鍵爪が１ｃｍ２当ｊ５１０００個以上形成しである
被覆物の耐剥離性に優れた鋼板に係り、またその鋼板の
製造方法として、鋼板面に微小切刃を附帯する工具又は
ロールを当てて板面から微小突型を堀り起こした後、そ
の表面を平坦ロールを用いて圧延し突型先端を変形せし
めて美爪を鐘状とし、併せて変形突型の頭部を台弧状又
は弧状に形成するものであシ、さらに鋼板の冷間圧延工
程において最終仕上圧延、又はスキンパスロール、レベ
ラーロールなどによる最終仕上加工前の圧延工程中にダ
ル加工をした表面粗さの大きいロールを用いて板表面に
ダル粗さ面をつ〈シ、最終仕上圧延加工で板表面のダル
粗さの突起を潰すことを特徴とする被覆物の耐剥離性に
優れた鋼板の製造方法である。

以下本発明について詳細に説明する０ 被覆物の耐剥離性すなわち接着性を強めるために、いろ
いろな手法が検討されてきており、鋼板やステンレス鋼
板のメタルガスケット板に亜鉛メッキや銅メッキを施し
たり、或は板表面の粗さをあらくしたシしているが、現
在のところでは、亜鉛メッキが良好な結果を示している
に過ぎないＯしかし、このような金属メッキは、かなシ
手数がかがシ、また、製造価格も高価になる。できれば
鋼板面をそのものに直接塗装剤を塗布し、その塗膜が亜
鉛メッキ鋼板と同等かそれ以上の密着強度と耐剥離性が
得られるような鋼板面を工夫することが必要である。

本発明者らはダルロール　圧延などによって鋼板面の粗
さを粗大化し、塗布膜の密着力効果を試験したが、必要
な塗布膜厚みに対しては殆ど効果がみられず膜の耐剥離
性は弱いＯすなわち、数ミクロンから１０数ミクロンの
塗布膜厚みに対して板表面の凹凸も１〜１０数ミクロン
の粗さでばらつき、その形状は第１図（ａ）のＸのよう
な高さになる。

また、ダルロールで圧延した面も第１図（ｂ）のｙのよ
うな高さでばらつき、図に示すように、板表面にとがっ
た微小な角錐山型凹凸で覆われた状態になっており膜は
剥離し易い。

また特公昭６０−５８８１９、同６１−５９１９９のよ
うに鋼板を電気化学的に処理し、鋼板面に孔食を形成す
る手法は０．０８〜０．８　ｍｍ厚の鋼板表面に投錨型
の微小ピットを形成せしめることが不可能で、孔食が大
きく鋼板に孔ができてしまうことが多い０また孔食条件
を緩めてたところかえって平坦化してしまうことがわか
った。また、鋼板の強度上の問題からも鋼板面上には板
厚の１０％以内の深さの孔食に制限されるからＯ，ＯＳ
〜０．８　ｍｍ厚のガスケット鋼板に孔食法による投錨
型ピットを形成せしめることは殆ど不可能であった。

そこで本発明者らは、鋼板表面の形状状態と塗布膜の密
着性に注目し、その面のミクロ的な形状と塗布膜の関係
をメタルガスケットの要求特性を損わない範囲で追究し
、適正な表面形状と塗布膜の耐剥離性の関係を見出した
。一般にメタルガスケット鋼板は、ステンレス鋼板を主
体とし、その厚みは、０．０８〜０．８　ｍｍ程度で薄
物材は積層状態で使用されることが多く且つ、鋼板には
ミクロシール法として耐熱塗料の塗布膜をつくることが
非常に有効なことは前述した通りで、膜の厚みは、５ミ
クロンから５０ミクロン程度に抑えられる場合、その厚
みは鋼板の厚さの１０係程変にするのが調圧上およびシ
ールの強度上から有利なことがわかった。このような膜
の鋼板への密着性と耐剥離性を強化させるためには塗布
材と鋼板面の凝着相性を塗布材に求めるほかに、鋼板面
の形状を塗布膜の制限厚みの範囲内で確実に保持できる
ようにすればよいことがわかる。しかし塗布膜は圧力が
かけられた状態でシール特性を発揮させねばならないか
ら鋼板面形状を工夫する場合には塗布膜厚みを越えて鋼
板面の金属部が膜上に出てはならない。

そして金属面の凹凸が塗布膜内にあるとしても調圧され
て設定されるガスケット面の塗布膜厚みは、加圧下で弾
性収縮をして薄くなるので、その収縮量を考慮して鋼板
面に有効に膜を密着せしめるには鋼板面の凹凸高さを膜
厚みの７０％以内に抑える必要がある。このようにすれ
ばガスケットが調圧によシ加圧されても塗布膜上に、微
小突鍵爪の凹凸が出ることがなく塗布膜はミクロシール
の役割を十分果たすことが確認できた。また、本発明者
らは、塗布膜の鋼板への密着を十分に強めるために第１
図σおよびｄの鋼板表層断面模式図に示すように鋼板面
に多数の突鍵爪を形成し、塗布膜厚みの耐剥離性を強め
るのに必要な突鍵爪の高さをＺｌｅＺ２に機械的に調整
して形成せしめることに成功した０しかもこの突鍵爪は
、塗布膜の耐剥離性に非常に有効で、従来の単なる圧延
による粗面や、ダルロールによる圧延面や板のダル仕上
加工面に施行した塗布膜の耐剥離性に比べ非常に優れて
いることがわかった。これは鋼板表面の微小な凹凸がい
づれも突鍵爪をなし、また、その頭部は台弧状或は弧状
になっていて突鍵爪の首部が曲げられていることにより
塗布膜がミクロ的に確実にくわえられて耐剥離性が強化
されていることによる。第２図には、０．２５ｍｍ厚の
ステンレス鋼板の表面に台弧状の微小突鍵爪を形成せし
めた表面とその板の表層断面を示す。またこのようにし
て、０．０８〜０．８　ｍｍ厚の鋼板に形成せしめる突
鍵爪の有効高さは、少なくとも塗布膜厚みの２０〜３０
チが必要なことが突鍵爪有効高さ実験によシ判明した。

従って、０．０８ｍｍ厚の鋼板で８ミクロンの塗布膜を
つける場合１．６ミクロンから２．４ミクロン以上の高
さの突鍵爪が必要である０また、０．８ｍｍ厚の鋼板に
対しても８ミクロン厚み塗布膜をつけるには同様の高さ
の突鍵爪が必要であるが、これは５００ミクロン厚塗布
膜に対して３．４チ　以上の高さになる。従って、これ
ら鋼板面に形成せしめる突鍵爪と塗布膜厚みの関係は膜
厚みの凡そ４チから７０チ内に入るよう調整した突鍵爪
高さの面をもつ鋼板が指向され、更に突鍵爪高さは概し
て膜厚の５゜チ〜６０％になるようにしたものが塗布膜
の密着性と耐剥離性に最も安定した結果が得られること
も見出した。

さらに、これら微小突鍵爪の鋼板面に散在する数と塗布
膜の耐剥離性との関係を検討した結果第３図に示すよう
に０．０８〜０．８　ｍｍ厚の鋼板に必要な突鍵爪の数
は１ｃｍ２当り１０００個以上あることが望ましいこと
が判明した。第４図には％　０．２５ｍｍ厚のステンレ
ス鋼板面に５〜６ミクロンの高さの突鍵爪を形成せしめ
その上に１０ミクロンの塗布膜を密着せしめたガスケッ
トと亜鉛メッキ鋼板面の塗布膜の耐剥離性を比較した結
果を示した。これらから通常の鋼板の塗布膜の剥離強度
を１とすると本発明による鋼板面め形状は非常に効果的
で、７〜１０倍の耐剥離性（指数標示）が得られ、亜鉛
メッキ鋼板の塗布膜のそれと同等かそれ以上の耐剥離性
を示すことがわかる。

次に本発明者らは、鋼板面に台弧状先端の微小突鍵爪を
多数形成せしめる方法として鋼板面を微細な硬い爪のつ
いた引掻き（スクラッチ）工具かスクラッチロールを用
いて鋼板面をミクロ的に堀シ起こし、これを平坦ロール
によって軽く圧延し、スクラッチロールなどで堀シ起こ
した鋼板表面の突型を鍵爪状に変形せしめるとともにそ
の頭部を台弧状か、弧状にした。この場合スクラッチロ
ールや工具によって鋼板面を堀シ起こすスクラッチの深
さは板厚の１０％以内に抑えるよう工具或はロールの加
圧力を調整する必要がある。一方、平坦ロールによる均
し仕上圧延を加味すれば若干厚手の鋼板を用い、面のス
クラッチ堀シ起こし深さを大きくとることも可能である
。いづれにしても、このようにして製造するメタルガス
ケット用鋼板面の台弧状微小突鍵爪の高さはミクロシー
ルの塗布膜厚みの４〜７０チでしかも鋼板厚みの１０％
内の高さになるよう平坦ロールにより調整することが必
要である。

なお、発明者らは、以上のような台弧状或は弧状の微小
突鍵爪面を有する鋼板の製造方法の他に、鋼板面にメタ
ル溶射を行って金属微粒子をランダムに溶着せしめる方
法、鋼板面を放電加工によりミクロ的に局部溶融を行っ
て粗さをつける方法、さらに、レーザー光線を用いて放
電加工と同様ミクロ的な表面溶融による粗さ加工を行う
方法の実験を行ったが、いづれも０．０８〜０．８　ｍ
ｍ厚の鋼板又は、ステンレス鋼板では熱的影響が大きく
不適当であった。一方鋼板の圧延工程において比較的粗
さの粗いダルロールを用いて最終仕上圧延前に板表面に
数ミクロン以上の凹凸が生ずるような、いわゆるダルマ
ークをつける圧延をした後、仕上圧延でダルマークを潰
すような圧延を行うと台弧状９微小突鍵爪が鋼板表面に
形成された。また、ダルマークを潰す方法としてローラ
ーダイスヲ用イて引抜き条件をダル面に与える方式をと
るのも有効なことが確認され、このような圧延方式を用
いても第４図に示すように塗布膜の耐剥離効果が得られ
ることがわかった。

（実施例） 以下本発明を実施例に従って具体的に説明する。

（実施例−１） ０、２５　ｍｍ厚の５ＵＳ（０４ステンレス鋼板を冷延
仕上最終圧延でスクラッチロールにより８％圧下の圧延
を行って表面にスクラッチマークをっけ、これを平坦ロ
ールで２％圧下の均らし圧延を行い鋼板表面のスクラッ
チマークを台弧性の微小突ひ爪面にした後、鋼板面にシ
リコン樹脂系塗料を４布して乾燥した。次にこの塗布膜
の耐剥離性を通常のステンレス鋼板に塗布乾燥したもの
と比較した。塗布膜の剥離し難さを耐剥離指数で表わす
と本発明鋼板面の塗布膜は通常のステンレス鋼板Ｃ塗布
膜の耐剥離性に対し凡そ１０倍から１２倍Ｃ強さが得ら
れた。これは、亜鉛メッキ鋼板の塗肱の耐剥離指数に同
等かそれ以上の強さを示すもＣである。

（実施例−２） ０、２５　ｍｍ厚のステンレス鋼板の冷間圧延における
最終仕上圧延で表面粗さが粗さ平均で１２ミクロンにな
るようなダルロールを用いて圧延しさらに平坦ロールで
板表面粗さが５ミクロンの平均粗さになるよう均らし圧
延を行い、その鋼板面にＩＣミクロンのシリコン樹脂系
塗布膜を形成せしめたそれに対し表面平均粗さがＯ，２
ミクロンの通常のステンレス鋼板に同様な１０ミクロン
厚のシリコン−樹脂系塗布膜を形成せしめて塗布膜の耐
剥離性をｊ　　比較した結果本発明による台弧状微小突
鍵爪面ステンレス鋼板は８倍以上の塗布、膜耐剥離性を
示すことがわかった。

（発明の効果） 以上本発明の鋼板表面に台弧状或は弧状の微小突鍵爪を
形成せしめたミクロシール用塗布膜の耐剥離性′に優れ
た鋼板は、従来の石綿を主体とするガスケットや亜鉛メ
ツキメタルガスケットなどにとって代わる非常に良好な
新ガスケット材料用鋼板としてガスケット分野に大きな
貢献が期待できることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図はメタルガスケット用鋼板面の表層断面形状拡大
模式図で（ａ）と（ｂ）は従来の鋼板圧延面表層断面、
（Ｃ）と（ｄｊは本発明の台弧状突鍵爪の鋼板断面図、
第２図は、本発明のスクラッチロールで鋼板０　面のミ
クロ堀シ起こしを行い突型が台弧状の突鍵爪になるよう
軽負荷圧延をした鋼板の表面の光学顕微鏡写真（ａ）と
その表層断面の台弧状微小突鍵爪の形状（ｂ）を示した
図、第３図は本発明の鋼板面に形成せしめた台弧状微小
突鍵爪の数量と塗布、膜の耐剥離性指数の関係を示した
グラフで耐剥離性指数は、鋼板に本発明による突鍵爪の
形成加工を行わない原板の塗布膜剥離強度を１として比
較した数値である。第４図は、鋼板面に亜鉛メッキを施
した鋼板、通常のダルロール圧延を行った鋼板、本発明
の鋼板面に台弧状突鍵爪を形成せしめた鋼板と通常鋼板
のそれぞれの面にミクロシール用塗料を塗布し塗布膜の
耐剥離性を第３図で説明した指数値で比較した棒グラフ
である。 出　願　人　高砂淑工株式会社 日本メタルガスケット株式会社 代理人　弁理士　小　更　清　−（１７，、ｆ、、）’
−Ｌ、／ 第１図 第２図 こ副 第３．！ ＩＶ 館４ご

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）０．０８〜０．８ｍｍ厚の鋼板或はステンレス鋼板
   の片面又は両面の一部或は全面に被覆物厚みの４〜７０
   ％の範囲内で台弧状又は弧状の頭部を有する微小突鍵爪
   が１ｃｍ＾２当り１０００個以上形成してある被覆物の
   耐剥離性に優れた鋼板。 ２）鋼板面に微小切刃を附帯する工具又はロールを当て
   て板面から微小突爪を堀り起こした後、その表面を平坦
   ロールを用いて圧延し突爪先端を変形せしめて突爪を鍵
   状とし、併せて変形突爪の頭部を台弧状又は弧状に形成
   することを特徴とする被覆物の耐剥離性に優れた鋼板の
   製造方法。 ３）鋼板の冷間圧延工程において最終仕上圧延、又はス
   キンパスロール、レベラーロールなどによる最終仕上加
   工前の圧延工程中にダル加工をした表面粗さの大きいロ
   ールを用いて板表面にダル粗さ面をつくり、最終仕上圧
   延加工で板表面のダル粗さの突起を潰すことを特徴とす
   る被覆物の耐剥離性に優れた鋼板の製造方法。