JP3223813B2 - 成形加工性と耐食性に優れたプレコート鋼板 - Google Patents

成形加工性と耐食性に優れたプレコート鋼板

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、優れた成形加工性
と耐食性が要求される用途に好適なプレコート鋼板に関
するものである。本発明のプレコート鋼板は成形加工後
に最終塗装を施して使用されるもので、例えば、家電製
品用、建材用として好適であり、また自動車用としても
使用できる。
【0002】
【従来の技術】従来、塗装を施した鋼板を得るには、め
っき鋼板等の表面処理鋼板を成形加工した後に塗装を施
す方法が採られてきた。この方法は成形加工後に塗装さ
れるためポストコートと呼ばれている。しかし、このポ
ストコート法では塗装工程のために環境対策をも含めた
大掛かりな設備が必要であった。これに対して、コイル
状やシート状の鋼板またはめっき鋼板に塗装を施した所
謂プレコート鋼板は、これを成形加工するだけで製品と
することができ、ポストコート法のような煩雑な塗装、
焼き付け工程が必要ないため、現在では家電製品や内装
材の用途で広く用いられている。
【0003】プレコート鋼板の塗膜に要求される特性に
は、高品質外観、高硬度、高加工性、耐汚染性、耐薬品
性、耐水性、耐食性など多くの項目がある。なかでも成
形加工性と加工後の耐食性はプレコート鋼板の品質レベ
ルを決定する重要な要素であり、これらを高いレベルで
満足させるべく、従来より種々の検討がなされてきた。
ここでいう塗膜の成形加工性とは、平らな金属板から種
々の形状に加工していく際の折曲げ、切断、絞り等の工
程において塗膜の損傷が少ないことを指し、塗膜自体の
伸びや柔軟性の程度が大きいほど成形加工性は良好とな
る。また、耐食性とは塗膜の剥離および下地鋼板からの
発錆が少ない或いは全くないことを指す。
【0004】従来このような特性を改善するため、ポリ
エステル樹脂をエポキシ樹脂により変性して塗膜の密着
性を改善する技術(特開昭60−141768号)、前
処理としてカップリング剤を使用し、これと特定のプラ
イマーを組合せる技術(特開昭63−97266号)等
の対策が検討されている。しかしながら、これらの方法
で得られる塗膜も厳しい加工後の耐食性を満足させるこ
とは困難である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したように現在用
いられているプレコート鋼板は成形加工性や成形加工後
の塗膜性能が十分でなく、特に、成形加工部や端面にお
ける耐食性に問題がある。このため従来では、耐食性を
確保するためにさらに塗装を施したり、成形加工条件を
緩和する等の対策がとられてきた。しかしながら、これ
らの方法はプレコート鋼板の利点である生産性や効率を
損なうものであった。したがって本発明の目的は、成形
加工性に優れ、且つ成形加工後に最終塗装を施して使用
されることにより、厳しい成形加工を受けた後にも優れ
た耐食性を示すプレコート鋼板を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るため、本発明のプレコート鋼板は以下のような構成を
有する。 (1) 片面当りのめっき目付量が15g/m2以上の亜鉛
系めっき鋼板の両面に化成処理皮膜を有するとともに、
鋼板片面側における前記化成処理皮膜の上層にストロン
チウムクロメートを1.0g/m2以上含有するプライ
マー塗膜を有し、さらにその上層に上塗り塗膜を有し、
鋼板他面側における前記化成処理皮膜の上層にストロン
チウムクロメートを1.0g/m2以上含有する裏面塗
膜を有するプレコート鋼板であって、前記上塗り塗膜は
伸び率が20%以上で且つ塗膜表面の動摩擦係数が0.
15以下であり、前記プライマー塗膜および裏面塗膜の
ストロンチウムクロメート含有量の合計が4.0g/m
2以上であることを特徴とする成形加工性と耐食性に優
れたプレコート鋼板。 (2) 上記(1)のプレコート鋼板において、上塗り塗膜を
構成する樹脂の主成分がポリエステル系樹脂であること
を特徴とする成形加工性と耐食性に優れたプレコート鋼
板。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明のプレコート鋼板に用いら
れる下地鋼板は、溶融亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛系合金
めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっ
き鋼板、複合亜鉛めっき鋼板、電気合金亜鉛めっき鋼板
等をはじめとする各種の亜鉛系めっき鋼板であり、その
片面当りのめっき目付量は15g/m2以上とする必要
がある。めっき目付量が15g/m2未満では上塗り塗
膜、プライマー塗膜及び裏面塗膜の如何に拘りなく、耐
食性が不十分となる。なお、めっき目付量に特別な上限
はないが、加工性等の観点から90g/m2程度を上限
とするのが好ましい。
【0008】上記めっき鋼板表面(両面)には、リン酸
塩処理、クロメート処理等による化成処理皮膜が形成さ
れる。この化成処理皮膜は、めっき鋼板と上層の塗膜と
の密着性および耐食性の向上を目的として形成されるも
のであり、リン酸塩処理としてはリン酸亜鉛処理、リン
酸鉄処理、リン酸鉛処理等が、またクロメート処理とし
ては反応型クロメート処理、電解型クロメート処理、塗
布型クロメート処理が挙げられる。また、クロメート処
理においては、クロメート処理液中に耐食性、密着性向
上の目的でシリカ、リン酸、樹脂成分等を添加すること
ができる。
【0009】鋼板片面側における上記化成処理皮膜の上
層にはプライマー塗膜が形成され、さらにその上層に上
塗り塗膜が形成される。プライマー塗膜に用いられる樹
脂種については特に限定しないが、加工性と上塗り塗膜
及び化成処理皮膜との密着性の観点からポリエステル
系、エポキシ系、ウレタン系またはこれらを混合した樹
脂系の塗膜とすることが好ましい。プライマー塗膜には
耐食性を向上させるために防錆顔料を添加する。この防
錆顔料としては、ストロンチウムクロメート、ジンクク
ロメート、バリウムクロメート等のいわゆる難溶性クロ
ム酸塩の微粉末を用いることが考えられるが、本発明で
は長期に亘る耐食性を維持できるという観点からストロ
ンチウムクロメートを必須の防錆顔料として用いる。こ
のストロンチウムクロメートの添加量は、耐食性確保の
観点から1.0g/m2以上とし、且つ裏面塗膜中に含
まれるストロンチウムクロメートとの合計量で4.0g
/m2以上とする必要がある。なお、プライマー塗膜の
膜厚は耐食性、経済性の観点から3〜15μmの範囲と
することが好ましい。また、塗膜中に含有させることが
できるストロンチウムクロメート量は50重量%程度が
限界であり、これを超えて含有させると密着性、加工性
等の性能が低下する。したがって、これら膜厚、塗膜中
のストロンチウムクロメート含有量を考慮した場合、ス
トロンチウムクロメート添加量の上限は20.0g/m
2とすることが好ましい。
【0010】上塗り塗膜は、これを構成する樹脂の主成
分としてポリエステル系樹脂を使用することが好まし
く、そのなかでも特に、ポリエステルポリオールとアミ
ノ樹脂および/またはイソシアネート化合物との反応か
ら得られる樹脂が最も好ましい。このように塗膜形成用
樹脂としてポリエステル系樹脂が好ましいのは、次のよ
うな理由による。すなわち、塗膜形成用樹脂としては、
ポリエステル系、エポキシ系、アクリル系、フッ化ビニ
リデン系、シリコンポリエステル系、塩化ビニル系等の
樹脂が考えられるが、このうちエポキシ系、アクリル系
及びシリコンポリエステル系樹脂は可撓性に乏しく、こ
のため成形加工時に塗膜の割れや剥離が生じやすい。ま
た、塩化ビニル系樹脂は塗膜が軟らかいため成形加工時
の作業性が悪く、かつ環境汚染等の点からも好ましくな
い。この点、ポリエステル系樹脂は上記のような問題を
全く生じない。
【0011】上塗り塗膜はその表面の動摩擦係数を0.
15以下にする必要がある。動摩擦係数が0.15を超
えると成形加工時の塗膜の摩擦抵抗が増して成形加工性
が低下し、またその結果、加工部の耐食性も低下する。
上塗り塗膜表面の動摩擦係数を0.15以下にするため
には、上塗り塗膜中にワックス成分を添加することが好
ましい。このワックス成分としては、パラフィン、低分
子量ポリエチレン等の炭化水素系ワックス、シリコーン
系ワックス、アミド系ワックス、エステル系ワックス等
を挙げることができる。これらのワックス成分の配合量
は特に限定されないが、好ましくは固形分で樹脂成分1
00重量部に対し0.03〜8.0重量部、特に好まし
くは0.05〜5.0重量部である。ワックス成分の配
合量が0.03重量部未満では上記の動摩擦係数が得ら
れにくく、塗膜表面の潤滑性が不十分となって成形加工
性が劣る。また、配合量が8.0重量部を超えると潤滑
性が過剰となり、成形加工時の押え等が不十分となるた
め不要な滑り現象等が生じる。
【0012】また、上塗り塗膜はその伸び率を20%以
上とする必要がある。ここで、上塗り塗膜の伸び率と
は、上塗り塗膜を厚さ20μのフリーフィルムにして、
その伸びを測定した際の伸び率に相当するものである
が、この伸び率が20%未満の硬質塗膜では成形加工に
耐え得る塗膜の伸びが得られないため成形加工時に塗膜
に割れ等が生じ、この結果塗膜による被覆効果が不十分
となって耐食性低下の原因となる。
【0013】鋼板他面側における化成処理皮膜の上層に
は、裏面塗膜が形成される。この裏面塗膜に用いられる
樹脂種については特に限定しないが、加工性や下地との
密着性の観点からポリエステル系、エポキシ系、ウレタ
ン系またはこれらを混合した樹脂系の塗膜とすることが
好ましい。また、この裏面塗膜の上層にさらに上層塗膜
を設けることも可能である。この裏面塗膜には耐食性を
向上させるために防錆顔料を添加する。この防錆顔料に
ついても、先に述べたプライマー塗膜と同様の理由から
ストロンチウムクロメートを用いる。このストロンチウ
ムクロメートの添加量は、耐食性確保の観点から1.0
g/m2以上とし、且つプライマー塗膜中に含まれるス
トロンチウムクロメートとの合計量で4.0g/m2
上とする必要がある。なお、裏面塗膜の膜厚は耐食性、
経済性の観点から3〜15μmの範囲とすることが好ま
しい。また、塗膜中に含有させることができるストロン
チウムクロメート量は50重量%程度が限界であり、こ
れを超えて含有させると密着性、加工性等の性能が低下
する。したがって、これら膜厚、塗膜中のストロンチウ
ムクロメート含有量を考慮した場合、裏面塗膜中のスト
ロンチウムクロメート添加量の上限は20.0g/m2
とすることが好ましい。
【0014】なお、各塗膜形成用の塗料組成物を調製す
るに当っては、サンドグラインドミル、ボールミル、ブ
レンダー等の通常の分散機や混練機を選択して使用する
ことができる。また、塗装方法は特に限定しないが、一
般にはロールコーター塗装、カーテンフロー塗装などの
方法で塗布するのがよい。塗膜の形成は、塗料組成物の
塗布後、熱風乾燥、赤外線加熱、誘導加熱等の加熱手段
により焼付け、樹脂を架橋させて硬化塗膜を得る。加熱
硬化時の焼付条件としては、プライマー塗膜、上塗り塗
膜、裏面塗膜のいずれも200〜250℃で約40秒〜
3分間程度焼付を行なえばよい。
【0015】
【実施例】以下に示すようにして調製された塗料組成物
を用いてプレコート鋼板を製造し、それらの特性を調べ
た。塗料組成物の調製条件、プレコート鋼板の製造条件
及び塗膜性能の評価方法を以下に示す。 (1) プライマー塗膜用塗料組成物の調製 表1にプライマー塗膜用塗料組成物P-1〜P-4を示す。こ
れらの塗料組成物は、ウレタン変性エポキシ樹脂(三井
東圧化学(株)製「エポキー834」)125部に表1
の配合量で顔料を添加したものである。
【0016】(2) 上塗り塗膜用塗料組成物及び裏面塗膜
用塗料組成物の調製 表2に上塗り塗膜用の塗料組成物F-1〜F-3及び裏面塗膜
用の塗料組成物B-1を示す。加熱装置、撹拌機、精留
塔、減圧装置および温度計を備えた反応容器に、表2に
示すような配合量でテレフタル酸ジメチル、イソフタル
酸ジメチル、エチレングリコール、ネオペンチルグリコ
ール及び酢酸マンガン触媒を仕込み、窒素雰囲気中にお
いて180〜210℃でエステル交換反応を行い、メタ
ノールを留出させた。さらに、トリメチロールプロパン
を加え、250℃まで加熱しながら10mmHgまで徐
々に減圧して重合反応を行い、ポリエステルポリオール
を得た。得られたポリエステルポリオールはシクロヘキ
サノン溶剤により、不揮発分40〜60%に調節した。
また、ポリエステルポリオールの分子量は重合反応時間
により調節した。分子量は、ゲルバーミエーションクロ
マトグラフィーを用い、標準ポリスチレンの検量線を使
用して数平均分子量を測定した。次に、上記のポリエス
テルポリオールに表2に示す配合量で硬化剤、顔料、硬
化触媒および添加剤を混合した後、直径約1mmのガラ
スビーズを入れたサンドミルを用い1時間分散させた。
さらに、シクロヘキサノンを加えて不揮発分が40〜6
0%になるように調製し、上塗り塗膜用塗料組成物F-1
〜F-3および裏面塗膜用塗料組成物B-1を得た。
【0017】(3) プレコート鋼板の製造条件 表3及び表4に示す条件に従い、下地鋼板にそれぞれ化
成処理を施した後、必要に応じてプライマーを塗装し、
最上層に上塗り塗料を塗装して、本発明例及び比較例の
プレコート鋼板を製造した。このようにして得られたプ
レコート鋼板の上塗り塗膜の動摩擦係数を、ヘイドン社
製HEIDON−14型試験機を用い、ASTM189
4に従って荷重500gにおける摺動による荷重から求
めた。
【0018】(4) 塗膜性能の評価 プレコート鋼板の塗膜性能の評価は次のようにして行っ
た。 (a)Tベンド加工性 20℃の室内において2T曲げ試験を行い、加工部の塗
膜を30倍のルーペで観察して塗膜割れ(クラック)の
有無を調べ、下記の基準により評価した。 ◎:塗膜にクラックが全く観察されなかった。 ○:塗膜に微小クラックが認められた。 ×:塗膜に明らかなクラックが認められた。 (b)平面部耐食性 平面状プレコート鋼板の上下にテープシールを施し、右
側、左側がそれぞれ上バリ、下バリとなるように調製し
た試験片を用いて、塩水噴霧試験(SST)を240時
間実施した後、試験片の切断端部塗膜に対してテープ剥
離試験を行い、耐食性を下記により評価した。 ◎:表面の塗膜剥離が3mm以下 ○:表面の塗膜剥離が3mm超、5mm以下 △:表面の塗膜剥離が5mm超、10mm以下 ×:表面の塗膜剥離が10mm超
【0019】(c)加工部耐食性 平面状プレコート鋼板に対して500kgf/cm2
高荷重で平面摺動試験を行い、その摺動部の中心を切断
し、他の切断端面をすべてテープシールした後、塩水噴
霧試験(SST)を240時間実施し、その後、試験片
の切断端部塗膜に対してテープ剥離試験を行い、耐食性
を下記により評価した。 ◎:表面の塗膜剥離が3mm以下 ○:表面の塗膜剥離が3mm超、5mm以下 △:表面の塗膜剥離が5mm超、10mm以下 ×:表面の塗膜剥離が10mm超
【0020】以上の塗膜性能評価の結果を、プレコート
鋼板の皮膜構成等とともに表3及び表4に示す。表3及
び表4によれば、下地めっき鋼板のめっき目付量、上塗
り塗膜の塗膜伸び率、同じく塗膜表面の動摩擦係数、プ
ライマー塗膜と裏面塗膜の合計ストロンチウムクロメー
ト添加量のいずれかが本発明範囲から外れた比較例1〜
6では、成形加工性と耐食性のいずれかが劣っている。
これに対して、本発明例1〜3では極めて優れた成形加
工性と耐食性が得られている。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
【表3】
【0024】
【表4】
【0025】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のプレコート
鋼板は成形加工性および耐食性のいずれにも優れてお
り、このため家電製品、建材、自動車等の用途において
高度の成形加工性と耐食性が求められる部位に用いるプ
レコート鋼板として極めて有用なものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鷺山 勝 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−126826(JP,A) 特開 平5−146750(JP,A) 特開 平7−195613(JP,A) 特開 平5−220449(JP,A) 特開 平7−284728(JP,A) 特開 平8−267662(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B05D 7/14,7/24,1/36 B32B 15/08 C23C 28/00 C23C 22/24 - 22/28

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 片面当りのめっき目付量が15g/m2
    以上の亜鉛系めっき鋼板の両面に化成処理皮膜を有する
    とともに、鋼板片面側における前記化成処理皮膜の上層
    にストロンチウムクロメートを1.0g/m2以上含有
    するプライマー塗膜を有し、さらにその上層に上塗り塗
    膜を有し、鋼板他面側における前記化成処理皮膜の上層
    にストロンチウムクロメートを1.0g/m2以上含有
    する裏面塗膜を有するプレコート鋼板であって、前記上
    塗り塗膜は伸び率が20%以上で且つ塗膜表面の動摩擦
    係数が0.15以下であり、前記プライマー塗膜および
    裏面塗膜のストロンチウムクロメート含有量の合計が
    4.0g/m2以上であることを特徴とする成形加工性
    と耐食性に優れたプレコート鋼板。
  2. 【請求項2】 上塗り塗膜を構成する樹脂の主成分がポ
    リエステル系樹脂であることを特徴とする請求項1に記
    載の成形加工性と耐食性に優れたプレコート鋼板。
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JP2007119858A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Sumitomo Metal Ind Ltd クロムフリープレコート鋼板
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