JPH03169626A - 建造物外装用チタンクラッド鋼板およびその製造方法 - 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、ビル等の建造物外装用の金属製材料、特に、
外壁や屋根としてきわめて優れた耐食性を有し、安価で
かつ施工性の良好な建造物外装用チタンクラッド鋼板に
関するものである。

（従来の技術） 従来、建造物の外壁や屋根には主としてコンクリートや
モルタルなどの窯業製品が使用されてきた。これらは安
価であること、熱伝導率が低く環境遮断性に優れている
こと、腐食や褪色などの経時変化がきわめて少ないこと
、耐火性などの保安上の利点を有すること、さらには現
場にて施工の変更が容易であるなどの設計に対する柔軟
性を有することなどの理由から広く使用されてきたもの
である（　ｒＢＯＵＮＤＡＲＹＪ誌，第４巻３号２〜２
９頁，第４巻４号２〜２９頁，第４巻５号２７〜４ｌ頁
）。

しかし、これらの窯業製品は一般に強度と靭性に欠ける
ために、鉄筋などの補強材を必要とじたり、外壁や屋根
としてかなり厚く施工する必要があった。この結果、外
壁や屋根の重量のために、建築物としての構造強度を必
要以上に高くせざるを得ない状況に至った。この傾向は
、高層建築物ではいっそう顕著となり、高層建築物には
不可欠の耐震性などの構造設計を阻害するところとなっ
た。

一方、金属外壁等は熱伝導率が高く振動が偵わりやすい
など環境遮断性に劣ること、腐食などの経時劣化が無視
できないこと、高温強度が低く耐火性に欠けるなどの保
安上の問題が解決されていないことなどの欠点があるも
のの、靭性が高く単位強度当りの重量を非常に軽くでき
ること、工場での大量生産が可能で現場での施工を簡素
化し工よって表面の意匠化がしやすいこと等から、高層
建築物を中心に外壁や屋根への使用が増加してきた。す
なわち、熱伝導串などの問題は他の材料と組合せること
で、また耐火性も鋼そのものの改良によって解決されて
きたのである。

しかし、金属材料による外壁や屋根は、金属そのものの
腐食や表面塗装部分の褪色などの経時劣化あるいは経時
変化のむらが避けがたく、建造物の美観を著しく損ねる
懸念があり、必ずしも店範囲に採用されていないのが実
情である。例えば、腐食に対しては、塗装を含めた重防
食を行なうか定期的なメンテナンスを行なう以外に対処
の方法がなかった。それでも、建造物を完全に防食する
ことは困難で、ほとんどの場合、建造物の耐用期間の途
中で外壁や屋根の全面的な取替を実施するのが現状であ
る。また塗装面の褪色等についても、同様に定期的なメ
ンテナンスを行なわざるを得なかった。

金属材料による外壁や屋根等のこれらの問題点を解決し
た材料として、耐候性鋼板（ＪＩＳ　Ｇ３１２５）の利
用が提案されていた。

しかし、耐候性鋼板を利用しても安定錆の生成までに年
単位の時間を要する上に、雨水の掛りかたや太陽光の照
射のしかたによって錆の外観が異なるなど経時変化その
ものにむらがあり、やはり建造物の美観を損ねることが
多かった。さらに、耐候性鋼板の場合流れ錆が生ずるた
め、建造物の基礎部分に他の材料を使用した場合には、
その美観をも損ねる欠点があり、やはり広範囲の使用は
なされていない。

ところで、金属外壁等の腐食を防止するためには、チタ
ンの使用が考えられる。しかし、チタンは著しく高価な
金属であるだけでなく、構造部材との接合に信頼のおけ
る方法が現状では開発されていないという致命的な欠点
がある。

すなわち、建造物の構造部材には鋼を用いるのが通常で
あり、その接合には主として溶接が行なわれる。この理
由は、外壁や屋根のように雨水の漏洩が懸念されたり外
観上の美観を要求される部分には、リベットやボルト締
などは適用できないし、接着接合では、太陽光の照射が
日常的に起こる部分であるため、建造物の耐用期間から
見て有機物接着剤の耐候性が保証しかねるためである。

しかるに、チタンは鉄と非常に脆い金属間化合物を生成
するために、溶接ができない。このため、チタンは建造
物の外壁や屋根用には特殊な工法が要求されるなど制限
を受けざるを得なかったのである。

（発明が解決しようどする課題） 本発明は、チタンの優れた耐食性を生かし、耐候性の劣
る表面の塗装をすることなく、さらに構造部材との接合
にもまったく支障の生じない安価な金属外装用の材料を
提供するものである。

（課題を解決するための手段） 優れた耐食性を得、耐候性の劣る表面の塗装を省略する
ためには、外壁や屋根の外側にはチタンを用いることが
最適である。しかし、チタンは高価な上に前述したよう
に建造物の構造部材との接合が不可能でありこのままで
の使用は不可能である。そこで、本発明者らは、構造部
材と接合する必要のある面が溶接可能な鋼としたチタン
クラッド鋼板の外装材を発明した。

外壁や屋根に使用する金属材料は、軽量化の利点を生か
すためには通常１．５ｍｍ以下の薄手の板材を使用する
必要がある。このような薄手のチタンクラッド鋼板は、
熱間または／および冷間の圧延で製造されるために、チ
タン表面が平滑となる。

従来の金属外装材では、表面に塗装を行なうためにこの
平滑度は特に問題視されなかったが、チタンの優れた耐
食性を生かし、経時劣化を起こす塗装を省略した場合、
圧延ままの平滑な表面では鏡面反射が生ずるために、建
造物の外壁や屋根としては使用ができない。従来の塗装
而は、・Ｖ滑ではあっても塗料により光のかなりの部分
が吸収され、鏡面反射を起こさないが、金属の！１；．
滑而は表面での吸収がないために、光って見えるのであ
る。

本発明者らは、建造物の外壁や屋根として使用可能な金
属表面について柚々検討した粘果、金属面の表面拡散反
射率を限定することで達成できることを見出し、本発明
を完成した。すなわち本発明は、「チタン面の４５゜方
向入射９０°方向反ＩＪで測定した表面拡散反射率をｌ
Ｏ％以上８０％以下とすることを特徴とする建進物外装
用チタンクラッド鋼板。」を第１の要旨とするものであ
る。

表面での光吸収がきわめて少ない金属表面の場合、前記
入・反射で測定した表面拡散反射率がｌｏ％未満である
と鏡面反射が主たる反射となり、鏡のように光って見え
るため、外壁や屋根などには使用できない。また、８０
％を超える場合は、全体的なｖｌ．ｉＩｊ反射はなくな
るものの、ミクロ的な鏡面反射の方向が一定方向に揃い
すぎた場合であり、角度によっては光って見えるため、
やはり外壁や屋根などには使用できない。表面拡散反射
率が１０％未満の表向の例は、後述するが、冷間圧延ｔ
ｒＡのように表面粗度が小さい表面があり、８０％を超
える表面の例は、機械加工面などのようにミクロな凹凸
面がマクロ表面とは異なった角度で揃った表面が挙げら
れる。

なお、同様の測定を塗装面に対して実施したが、表面拡
散反射率がｌＯ％未満であっても建材として適切な表面
があり、金属面の場合と異なっていることがわかった。

次に、チタンクラッド鋼板の表面拡散反射率を１０％以
上８０％以下にする条件を検討し、表面粗度との関係を
明らかにした。表面の粗さは、平均粒径２００μｓのシ
ョット粒の投射条件を変えることで制御した。その結果
を第１図に示したが、表面粗度がＲ．．１で２一未満で
は表面拡散反射率がｌＯ％未満であり、鏡面反射してい
ることがわかる。

また、表面粗度が大きくなるにつれ表面拡散反射率は上
昇し、５５〜７０％のレベルで一定になることが判明し
た。この結果に基づき、本発明は、「チタン面をＲ　Ｉ
．ａ　ｍで２一以上の表面粗度とすることを特徴とする
表面拡散反射率ｌＯ〜８０％の建造物外装用チタンクラ
ッド鋼板。」を第２の要旨とするものである。

外装用の薄手チタンクラッド鋼板は、圧延により製造さ
れることから、表面に生成したスケールを除表する工程
が必要である。本発明の外装用チタンクラッド鋼板の場
合、表面の粗度を，凋整するためのショット投射工程と
脱スケール工程を兼用することで、一層深みのあるダル
仕上とすることが可能である。すなわち、自褐色のスケ
ールにショットを投射すると、黒みの勝った表面となる
。

チタンの通常の表面はわずかに黄味を帯びた銀白？であ
るので、その面にショットを投射すると銀白色を基にし
たダル仕上となる。この表面は白い分だけ明るさが感じ
られ、建造物の環境や用途によっては好まれる色合であ
る。しかし、この色調はチタンでなくとも得られる色で
ある。これに対して、スケール付着ままの表面にショッ
トを投射した場合に得られる黒みの勝ったチタン表面は
、他の金属では得られない渋みが感じられ、多くの人に
好まれる色調である。すなわち、本発明は、「チタン面
にショット粒を投射し、Ｒｍａｘで２一以上の表面粗度
とすることを特徴とする建造物外装用チタンクラッド鋼
板。」および「熱延時のスケールまたは熱処理にまり生
威したスケールの付着したチタン面にショット粒を投射
し、Ｒ　ａｍ、で２一以上の表面粗度とすることを特徴
とする建造物外装用チタンクラッド鋼板の表面仕上方法
。」を第３，第４の要旨とするものである。

次に、本発明の限定条件を示す。

素材は、外壁等としての耐食性や経時劣化が少なく、構
造部材と溶接が可能である必要があるこ？から、チタン
クラッド鋼板に限定する。合せ材の鋼板の種類は、構造
部材との溶接が可能であることが必要な条件であること
から、特別に限定されない。例えば、加工性を考慮した
低Ｃ鋼や、耐食性を考慮したステンレス鋼が挙げられる
。

表面の表面拡散反射率は、１０％未満であると鏡面反射
となり光って見えるため下限とし、８０％を超える場合
は全体的な鏡面反射はなくなるものの、特定の角度では
鏡面反射と間様な一定方向への反射が起こり光って見え
、用途が著しく限定されるために上限とした。

また、第１図に示したとおり、表面粗度がＲ１．，で２
如未満では表面拡散反射串が１０％未満となるため下限
とした。しかし、Ｒ■．が大きくなっても表面拡散反射
串は５５〜７０％で一定となることから、表面粗度の上
限は限定しない。

（作　　用） 本発明により、従来の金属外装材と同様の作業で施工で
き、耐食性や塗膜の劣化などの経時変化がほとんどなく
、しかも鏡面反射のない金属外装材が提供できる。

すなわち、本発明による建造物外装用チタンクラッド鋼
板は、金属製の外装材であるので、当然他の金属製の外
装材と同様に軽量で施工性が良いという利点が得られる
。また、表面の拡散反射率を限定し鏡面反射を抑えたチ
タンクラッド鋼板としたことにより、経時劣化の可能性
の大きい塗装の必要がなくなった。さらに、チタン面は
耐食性が非常に優れているので、従来の鋼製外装材の致
命的欠陥である錆の発生からほぼ完全に開放された。

また、鏡面反射を抑える方法としてショットの投射方法
を発明したことから、チタンクラッド鋼板の製造工程に
おいて、脱スケール工程と表面仕上工程を兼用し工程省
略を可能ならしめただけでなく、表面の色調を多くの人
に好まれる渋い黒みの勝ったダル仕上とすることを可能
にした。

（実　施　例） 厚さｌ００ｕｎのチタンを合せ材とし、厚さ１３００血
の０．１１２％のＣを含有する炭素鋼を母材としたチ？
ンクラッド鋼板を、熱延後脱スケールすることなく平均
粒径２００−のショット粒を投射し、表面粗度がＲｍａ
ｘで８．３μｓ、４５＠方向入射９０″方向反射で測定
したチタン面の表面拡散反射率を４８％とした外装用チ
タンクラッド鋼板を製造した。この外装材は、色調が無
反射の黒灰色を呈していた。

また、同じ熱延鋼板を常法により脱スケールした後、同
様に平均粒径２００郎のショット粒を投射し、表面粗度
がＲ．．で１２．５ｍ、４５＠方向入射９０″方向反射
で測定したチタン面の表面拡散反射率を５７％とした外
装用チタンクラッド鋼板を製造した。この外装材は、色
調が無反射の白灰色を呈していた。

これらの外装用チタンクラッド鋼板は、所定の形状サイ
ズに成形後、裏面の鋼板部分にスタッドボルトを溶接し
、構造部材である外装板用の支柱に十分な強度をもって
取り付けることができた。

（発明の効果） 以上のように、本発明の外装用チタンクラッド鋼板は、
従来の金属製外装材の利点を有し、かつ窯業製品による
外装材の利点すなわち経時劣化が少なく、多くの人に好
まれる色調を示す金属製外装材であり、これが使用可能
となった結果、建造物の外観に対して材料選択の幅が拡
大しただけでなく、メンテナンスを必要とせずに外壁や
屋根の軽量化が達成できたことから、特に高層建築物で
は鋼構造の簡素化が可能となるなど工業的な価値は極め
て大きい。

また、本発明により脱スケール工程と表面の仕上工程が
兼用できることから、チタンクラッド鋼板の製造工程も
簡略化でき、経済的な利益も極めて大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、チタンクラッド鋼板のチタン面の表面粗度と
表面拡散反射率の関係を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）チタン面の４５゜方向入射９０゜方向反射で測定し
   た表面拡散反射率を１０％以上８０％以下とすることを
   特徴とする建造物外装用チタンクラッド鋼板。 ２）チタン面をＲ＿ｍ＿ａ＿ｘで２μｍ以上の表面粗度
   とすることを特徴とする請求項１記載の建造物外装用チ
   タンクラッド鋼板。 ３）チタン面にショット粒を投射し、Ｒ＿ｍ＿ａ＿ｘで
   ２μｍ以上の表面粗度とすることを特徴とする請求項１
   または２記載の建造物外装用チタンクラッド鋼板。 ４）熱延時のスケールまたは熱処理により生成したスケ
   ールの付着したチタン面にショット粒を投射し、Ｒ＿ｍ
   ＿ａ＿ｘで２μｍ以上の表面粗度とすることを特徴とす
   る請求項１または２または３記載の建造物外装用チタン
   クラッド鋼板の製造方法。