JPH03226583A - 屋根・外装用材料 - 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〕 本発明は耐候性に優れた屋根・外装用ステンレス鋼材料
に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

従来より金属の屋根・外装用材料として、銅板、アルミ
ニウム板、耐候性鋼板、ステンレス鋼板。

亜鉛合金板および溶融亜鉛めっき鋼板等が用いられてい
る。

金属材料にはそれぞれ長所・短所があり、目的に応じて
使用される。金属屋根・外装用材料として使用される銅
板、アルミニウム板、耐候性鋼板、ステンレス鋼板、亜
鉛合金板および溶融亜鉛めっき鋼板には次のような長所
、短所がある。

銅は大気中でその表面に塩基性塩の緑青を生成する。こ
の緑青の色合いが建物に一層の趣を添えるため、古くか
ら神社、仏閣等に使用されている。

銅を屋根・外装材として使用する場合の問題点に、他の
金属とのガルバニック腐食がある。例えば、銅より卑な
金属であるアルミニウム、鉄、亜鉛の腐食を強める。ま
た、雨によって流れた銅イオンの付着で下地を汚し、銅
イオンの毒性により周囲の植物を枯らすという問題もあ
る。金属の中では銅は軟らかい部類に属するため、強度
的に問題となる部位での使用が制限される。このため鋼
板に銅をめっきした材料があるが、前述のガルバニック
腐食が懸念される。

アルミニウム自体は非常に卑な金属であるが。

耐食性は表層にできた皮膜によって保たれる。しかし、
耐食性は表層にできた皮膜によって保たれるためゆえに
１条件によっては、深い孔食を生じる。アルミニウムの
大気中での腐食は、粉塵や鉄粉、塩素イオンの付着を起
点に始まるため、清掃の要がある。海岸地帯や汚れのひ
どい場所ではしばしば清掃する必要があり、清掃が困難
な部位への使用はほぼ不可能である。

耐候性鋼は添加合金元素の効果により表層に緻密なさび
を生成し耐候性を保っている。耐候性鋼の腐食はこのさ
び層の欠陥部より起こり、赤さび流れにより構造物のコ
ンクリート等の美観を悪くするという問題がある。

ステンレス鋼の耐食性はその表層にある不動態皮膜によ
る。ステンレス鋼は孔食、隙間腐食を起こすこともあり
、孔食、隙間腐食部よりの赤さび流れにより構造物の美
観を悪くするという問題がある。また、ステンレス鋼の
光沢は自然環境と調和しないため、着色等の表面処理や
塗装が行われることもある。

亜鉛は卑な金属であり、該金属自体は腐食性が強いが、
表面に形成される塩基性の腐食生成物によって耐候性を
保つ、亜鉛は自ら腐食されることで他の金属を犠牲防食
的に保護する作用のために、従来より鋼板にめっきされ
ている。亜鉛の腐食としては白さび流れの問題がある。

亜鉛は熱膨張係数が他の金属と比較して大きいため、昼
夜および夏冬の気温差の激しい環境での使用に制約があ
る。

また亜鉛は非常に軟らかい金属であり、強度的に問題と
なる部位での使用が制限される。このために、亜鉛に合
金元素を添加し強度を増すか、鋼板にめっきして使用さ
れている。この亜鉛めっき鋼板も使用環境においては耐
食性は十分でなく腐食による穴あき、赤さび流れが問題
となる。

これらの鋼、アルミニウム、耐候性鋼、ステンレス鋼、
亜鉛合金板および溶融亜鉛めっき鋼板は金属の素材のま
まで使われているが、人目に触れる所は色彩やデザイン
が要求される傾向にあり、その場合には表面処理や塗装
を行って使用されている。

以上、述べてきたように、金属屋根・外装用材料として
、銅、アルミニウム、耐候性鋼、ステンレス鋼、亜鉛お
よび溶融亜鉛めっき鋼板は、それぞれ長所・短所があり
、使用目的や使用部位によって選択使用されている。

ここで金属屋根・外装用材料として具備すべき用件をま
とめると以下のようになる。

（１）使用環境で十分な耐候性を有し、表面外観の変化
（例えば塗装鋼板の退色、光沢の減少、腐食）が少ない
こと。

（２）屋根・外装用材料として十分な強度を有すること
。

（３）熱膨張係数が小さいこと。

（４）自然環境と調和する色調を有すること。

〔発明の構成および作用〕

本発明は従来より使用されている屋根・外装用材料の上
述した欠点を克服すべくなされたもので、その構成作用
は以下のようである。

本発明は、クロマチック指数、Ｌ値で４５〜５２、ａ値
で０．０〜０．４、ｂ値で１．３〜４．４である色調を
有する化成処理した亜鉛めっき層を有するステンレス鋼
からなる屋根・外装用材料を提供する。

亜鉛めっき層は溶融めっきによって形成されたものでも
電解めっきで形成されたものでもよいが、好ましくは片
面で２００ｇ／　ｒｄ以上の目付量の厚さである。化成
処理は燐酸塩処理、クロメート処理であるが、好ましく
は燐酸塩処理であり、燐酸塩被覆は目付量で４〜５ｇ／
ｒｒｆの厚さを有することが好ましい。

基板は価格の見地からフェライト系ステンレス鋼が好ま
しいが、オーステナイト系ステンレス鋼もまた全く支障
なく本願発明の対象となり得る。

亜鉛めっき下地鋼にステンレス鋼を用いる理由は耐食性
と強度の観点による。従来の材料では、施工後の裏面か
らの腐食による穴あきの問題がある。本発明では亜鉛め
っき下地鋼にステンレス鋼を用いるため、従来の亜鉛め
っき鋼板では得られなかった亜鉛の防食作用が期待され
る。従来の亜鉛めっき鋼板では、亜鉛の犠牲溶解により
腐食が抑制されている。従って、従来の亜鉛めっき鋼板
では金属亜鉛の消失により下地鋼は腐食する。この結果
、赤さび流れとなり、建築構造物の美観を損なう。本発
明者等はステンレス鋼に亜鉛めっきを行った場合の腐食
に関し検討した結果、亜鉛の犠牲溶解による犠牲防食作
用のみならず、亜鉛の腐食生成物の付着による腐食抑制
作用があることを見出した。ここで、亜鉛の腐食生成物
による腐食抑制作用とは鋼板表面に付着した亜鉛の腐食
生成物が腐食過程における陰極反応である酸素還元反応
を抑制する作用と、亜鉛の腐食生成物の解離によるｐＨ
緩衝作用である。この作用はめつき下地鋼にステンレス
鋼を用いた場合に観察されるもので、めっき下地鋼が普
通鋼の場合はこれらの作用は観察されなかった。

昼夜、夏冬の気温差の激しい場所での使用は、熱膨張係
数の小さいフェライト系ステンレス鋼を用いる方が施工
設計上有利である。

本発明ではステンレス鋼に片面当たり２００ｇ／　ｒｒ
ｒ以上の目付量の亜鉛めっきを行う。これは、ステンレ
ス鋼の耐食性の向上と後述する着色処理のためである。

亜鉛めっきの目付量は屋根・外装材として使用する環境
での亜鉛の消耗量により寿命を予測し、決定すべきであ
る。山間部等の比較的腐食性が激しくない場所での亜鉛
の消耗量は年間５ｇ／ｒｄ程度であり、片面当たり２０
０ｇ／　ｒｒｒ以上の目付量の亜鉛めっきでは約４０年
の寿命が期待される。

海岸地区の腐食性が厳しい場所では年間１０ｇ／％程度
の亜鉛の消耗量であるから、本発明による材料は約２０
年の寿命が予測される。しかし、前述したようにめっき
下地鋼にステンレス鋼を用いることにより亜鉛の消耗量
の減少も期待され、本発明による材料は、屋根・外装材
として使用するとその寿命は半永久的であると考えられ
る。しかし、材料の寿命が半永久的とまで必要でなけれ
ば亜鉛の目付量は片面当たり２００ｇ／　ｒｒ？以下で
もよい。片面当たり２００ｇ／　ｍ以上の目付量の亜鉛
めっきを行うためには電気めっき法よりも溶融めっき法
がコスト的に優ることは周知のとおりである。

本発明では亜鉛めっき後に表面を燐酸塩処理により着色
する。これは、亜鉛めっき後の表面は金属光沢を有する
ため、屋根・外装用材料として使用する場合に色合いの
点で自然と調和しないためである。また。亜鉛めっきの
ままでは表面に形成される塩基性の腐食生成物の形成に
より金属光沢は失われ、白色さらに灰白色と経時変化す
る。このことは亜鉛めっき鋼板を屋根・外装用材料とし
て用いる場合も問題となる。これらの観点から、亜鉛め
っきの表面を着色処理する。

着色処理方法は仕上げの色彩により種々の方法があり、
また、仕上げの色彩は使用する環境に調和するように選
択すべきである。しかし、着色層の寿命が半永久的に持
続しないことおよび亜鉛めっき層がいずれは灰白色に変
化することを考慮すると灰白色もしくは、それに近い色
彩に着色するのが有利である。また、灰白色という色彩
は建築構造物であるコンクリートその他の材料と良く調
和する。本発明者等は種々検討を行った結果、化成処理
により亜鉛めっきステンレス鋼の表面を灰白色に仕上げ
ることができ１例えば燐酸塩被膜の目付量を４．０〜５
．０ｇ／ｍとすればその色調は亜鉛の腐食生成物の色調
、すなわちクロマチックネス指数り値で４５〜５２．　
ａ値で０．０〜０．４、ｂ値で１．３〜４．４の範囲内
におさまることを見出した。燐酸塩被膜の目付量が４．
０ｇ１ｒｄ以下の場合、後述する実施例に示されるよう
に、亜鉛の腐食生成物の色調と明度が異なる。また、燐
酸塩被膜の目付量の上限を５．０ｇ／　ｒｒｒとした。

これは燐酸塩被膜の目付量が５．０ｇ／％を超えても色
調の変化はないが、燐酸塩被膜が剥離しやすくなること
と、処理時間が長くなることで、経済的に不利となるた
めである。

ここで化成処理による着色の仕上がりが所定のり、ａ、
ｂの値になるのであれば、燐酸塩処理に限定されず他の
処理でもよい。またその目付量もそれぞれの処理に応じ
たものでよい。

〔発明の具体的開示〕

以下実施例により本発明を具体的に説明する。

実施例１ 亜鉛めっき下地鋼に市販の５ＵＳ４３０（０，４ｍｍ厚
の冷間圧延材）を用い溶融亜鉛めっき法により片面当り
２６０〜３００ｇ／　ｒｆの目付量の亜鉛めっきを行っ
た。

この材料に第１表に示す燐酸塩処理液を用い着色処理し
た。

第１表 この場合、処理時間・温度を変化することで燐酸塩被膜
の目付量を変化させた。着色処理後の色調はＪＩＳ−Ｚ
８７２１に従って測定し、ＬａＢで表示した。測定結果
を第２表に示す。

亜鉛めっき後の表面を燐酸塩処理すれば亜鉛めっき鋼板
を千年間暴露した後の色調と類似することが分かった。

燐酸塩処理によりクロマチックネス指数り値（明度）の
変化が著しかった。そこで、燐酸塩被膜の目付量とクロ
マチックネス指数り値の関係を調べた。この結果を第１
図に示す。この図より燐酸塩処理により亜鉛めっき表面
を、亜鉛めっき鋼板を千年間暴露した後の色調と比較し
、クロマチックネス指数り値が±４の範囲で類似させる
ためには燐酸塩被膜の目付量を４．０〜５．０ｇ１ｒｄ
とすればよいことが分かる。

実施例２ 実施例１で用いた亜鉛めっきステンレス鋼に、第３表に
示す燐酸塩処理液で着色処理し、燐酸塩被膜の目付量は
４．０〜５．０ｇ／ｒｒｒとした。促進試験によりこれ
らの材料の耐候性を調査した。比較材として市販の５Ｕ
Ｓ３０４．５ＵＳ４３０　（０，４＋＋＋ｍ厚、冷間圧
延、硝酸−弗素酸の混酸による酸洗仕上げ材）を用いた
。促進試験条件を第４表に、試験結果を第５表に示す。

第 表 第 表 第 ５ 表 促進試験８０サイクルの結果、燐酸塩処理を行った亜鉛
めっきステンレス鋼には発銹は認められず、また色調の
変化もなかった。一方、未処理のステンレス鋼には赤さ
びが認められた。このように、燐酸塩処理亜鉛めっきス
テンレス鋼は優れた耐候性を示すことが分かった。

〔効　果〕

以上述べたように本発明による屋根・外装用材料は、使
用環境で十分な耐候性を有し１表面外観の変化、例えば
塗装鋼板の退色、光沢の減少、腐食が少ない。まためっ
き下地鋼にステンレス鋼を用いているため、屋根・外装
用材料として十分な強度を有し、長尺屋根等の用途へも
適応が可能である。さらに、下地鋼にフェライト系ステ
ンレス鋼を用いる場合には、熱膨張係数が小さく、温度
変化の激しい環境での施工に有利である。

燐酸塩処理方法は本発明の実施例に示した方法以外の方
法であっても燐酸塩被膜の目付量を４．０〜５．０ｇ／
ｒｆとすればその効果は同様である。

本発明による屋根・外装用材料は十分な耐食性を有して
いるが、さらに耐食性を向上する目的で色調が変化しな
い範囲でクロメート処理等を行うことも有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は燐酸塩被膜の目付量とクロマチックネス指数り
値の関係を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．ステンレス鋼に亜鉛めっきした材料を化成処理によ
   り着色処理し、色調をクロマチックネス指数、Ｌ値で４
   ５〜５２、ａ値で０．０〜０．４、ｂ値で１．３〜４．
   ４である色調を有する化成処理した亜鉛めっき層を有す
   るステンレス鋼板からなる屋根・外装用材料。
2. ２．請求項１に記載の材料であってステンレス鋼がフェ
   ライト系ステンレス鋼である屋根・外装用材料。
3. ３．請求項１に記載の材料であって、亜鉛めっき層が溶
   融亜鉛めっきで形成され、亜鉛の目付量が片面当たり２
   ００ｇ／ｍ＾２以上である屋根・外装用材料。
4. ４．請求項１に記載の材料であって、着色化成処理によ
   る着色方法が燐酸塩処理であり、燐酸塩被膜の目付量が
   ４．０〜５．０ｇ／ｍ＾２である屋根・外装用材料。