JPH0419133A - 耐食性の優れた鋼構造建造物外装用パネル板 - 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】 ［ａ業上の利用分野］ 本発明は、鋼構造建造物外装用のパネル板に関するもの
である。

建造物の外壁や屋根には、コンクリートやモルタルなど
の窯業製品が主として使用されてきたが、最近重量の軽
減や施工の簡素化さらには種々の意匠化のしやすさの点
から塗装鋼板をはじめとする金属板の使用が普及してき
た。

本発明は、ビル等の鋼構造建造物外壁や屋根としてきわ
めて優れた耐食性を有する鋼構造建造物外装用パネル板
に関するものである。

［従来の技術］ 従来、建造物の外壁には主としてコンクリートやモルタ
ル、タイ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２７〜４１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したり、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あった。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
。また、これらの窯業製品は、構造部材の鋼との接合が
困難であるために、常に落下の危険性を内包していた。

特に有機性の接着剤を用いた場合は、もともと接着力が
低い上に経年変化によって接着力が低下するため、落下
事故は避けられず、これを防ぐために定期的なメンテナ
ンスが不可欠であった。

一方、金属外壁等は熱伝導率が高く振動が伝わりやすい
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出来
ること、工場での大量生産が可能で現場での施工を簡素
化し工期の短縮がしやすいこと、さらには塗装などによ
って表面の意匠化がしやすいこと、特には鋼製材料の場
合は構造部材の鋼との接合が容易であること等から、高
層建築物の外壁を中心に使用が増加してきた（特開昭４
７−２７２８２号、特開昭４８−５０９５０号、実開昭
６３−２０１１３３号）。すなわち、熱伝導率などの問
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。

さらに、金属外壁の場合曲げ加工やプレス成形等が可能
であるので、端部やコーナー等を平滑な湾曲で成形する
ことが容易である。従って、意匠的にも優れた形状の外
装部材の製造が可能であるという利点も持ち合せている
。

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、必ずしも広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、はとんどの場合、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−６３１２５）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
なるなど経年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。

［発明が解決しようとする課題］ 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、構造部材の鋼との接合に信頼の
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通常鋼が
用いられており、それとの接合には主として溶接が行な
われる。この理由は、外壁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
ボルト締などは通用で暫ないし、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。

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、さらに構造部材の鋼との
接合にもまったく支障の生じない安価な金属製外装用パ
ネル板を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 建造物の外壁は意匠的に、平板の組合せ以外に凹凸のあ
る設計を望まれることが多い。金属製の外装パネルの場
合、曲げ加工を組合せて凹凸形状を出すことは可能であ
るが、コーナ一部分に曲げの重なり部分が集中し、美観
を損ねたり雨水のたまり場となって腐食発生部位となる
欠点があった。このため最近はほとんどの場合、端部や
コーナ一部分を平滑な湾曲形状に限定することでこれら
の問題を解決している。このようにコーナ一部分を平滑
な湾曲形状にすることによって、美観上好ましい形状を
呈する。

ところで、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が可能であ
る鋼としたチタンクラッド鋼の利用を着想した。

しかし、チタンクラッド鋼の薄板は、Ｔｉの裏面を安価
な鋼に変えることによるコスト低減効果がわずかでむし
ろクラッド製造のための費用を上回るために、これまで
ほとんど製造されたり使用されたりしなかった。これに
対して、本発明者らは、中間媒接物を適正に選択使用す
ることで著しく安価なチタンクラッド薄鋼板を製造する
方法を発明した（特開平１−１２２６７７号）。

本発明は、このチタンクラッド薄鋼板の製造方法に依存
してなされたものである。すなわち、ｒ（１）　　表面
がチタン、裏面が鋼で一体に圧着成形し、かつ該鋼表面
および側面を亜鉛めっきで被覆して構成したことを特徴
とする耐食性の優れた鋼構造建造物外装用パネル板。」
を発明した。裏面の鋼の種類は特に限定されるものでは
ないが、裏面や側面の耐食性を維持するために、亜鉛め
っきを施すか少なくともＣｒを１０％以上２５％以下含
むステンレス鋼を利用することが必要である。特に、Ｎ
ｉを６％以上添加したオーステナイト系ステンレス鋼を
母材に選択すると、耐食性はもちろん加工性も大幅に向
上する。

本発明による鋼構造建造物外装用パネル板の構成を示す
断面模式図を第１図および第２図に示した。第１図およ
び第２図において、ａは表面のチタン、ｂとＥは母材で
それぞれ炭素鋼とステンレス鋼、Ｃは接合のために用い
た中間媒接材、ｄは表面にめっきした２ｎ層である。

ところで、本発明の効果は、特開平１−１２２６７７号
に基づいて製造されたチタンクラッド薄鋼板だけでなく
、また表面のチタンと裏面の鋼の間に存在する金属等が
いかなる種類であろうとも、さらに中間媒接材を使用し
ないで製造したチタンクラッド鋼板のように、他の金属
等が存在しなくても、全く同様に享受できるものである
。

以上の発明により、耐食性の優れた鋼構造建造物外装用
パネル板の製造が可能となるが、さらにＴｉの成分を限
定することで、従来チタンクラッド鋼板では全く不可能
であった平滑な湾曲面を有する端部やコーナ一部の加工
が可能となることを見出した。

まず、厚板用に製造されたチタンクラッド鋼板を、鋼と
同様の冷延を行ない１．０ｍｍ厚さの薄板とし、次いで
やはり深絞り鋼板で実施されている再結晶焼鈍を行なっ
てチタンクラッド薄鋼板を試作した。しかし、この従来
からある材料を用い、従来から知られている方法で製造
したチタンクラッド鋼板は、先端角４０Ｒで角筒絞りを
行なったところ角部分で合せ材母材ともに破断し、かつ
ポンチ先端部分では合せ材のＴｉ層が破れ一体に圧着成
形することができなかった。この原因を調査検討したと
ころ、厚板用のチタンクラッド鋼板のＴｉは、強度を保
証するために固溶酸素や水素が多く、それゆえ加工性が
劣ることが判明した。すなわち、本発明の対象とする用
途における加工を行なうためには、Ｔｉ中の固溶酸素量
を限定しかつ析出水素化物を低減する必要があることを
見出した。

第３図に、Ｔｉ層厚さ１００〜１２０　μｍ　、全厚さ
１．０ｍｍのチタンクラッド鋼板の　１８０°Ｔｉ外曲
げ試験結果に及ぼすＴｉ中の含有酸素量の影響を示した
。図中Ｏ印は、Ｔｉが割れることなく良好に曲ったこと
を、Ｘ印はＴｉ面に割れが生じたことを示した。含有酸
素量が０．１５％以下になると、曲げ半径が０．５ｍｍ
（ｔ／２）でＴｉ面に割れを発生することなく良好に曲
り、さらには含有酸素量が０．０１％以下では密着的げ
でも割れを生じないことが判明した。逆に含有酸素量が
０．１５％を超えると急激に曲げ性が劣化し、曲げ半径
が０．５ｍｍ（ｔ／２）はもちろん１ａ＋ｍ（ｔ）の１
８０°曲げでも割れを生じた。

第４図に、同じく含有酸素量が０゜０７〜０．０９％の
Ｔｉ層厚さ１００〜２００　μｖａ　、全厚さ１．Ｏｍ
ｍのチタンクラッド鋼板の１８０°Ｔｉ外曲げ試験結果
に及ぼすＴｉ中の含有水素量の影響を示した。図中の印
は第３図と同じである。含有水素量が０．０１％以下で
は、曲げ半径が０．５ｍｍｆｔ／２）の１８０°曲げで
Ｔｉ面に割れを生ずることなく良好に曲ることが判明し
た。しかし、０．０１％を超えると急激に曲げ性は劣化
し、曲げ半径が０．５ｍｍ　（ｔ／２）はもちろん１ｍ
ｍ（ｔ）の１８０°曲げでも割れを生じた。

以上の試験結果に基づき、第２および第３の発明として
耐食性に優れかつ一体成形時の加工性が優れた鋼構造建
造物外装用パネル板を発明した。

ｒ（２）表面がＯ：　０．１５％以下、Ｈ：　０．０１
％以下、Ｎ　：　０．０４％以下、Ｆｅ　：　０．２％
以下を含みその他不可避不純物およびＴｉである純チタ
ン、裏面が鋼で一体に圧着成形し、かつ該鋼表面および
側面を亜鉛めっきで被覆して構成したことを特徴とする
耐食性の優れた鋼構造建造物外装用パネル板。

（３）表面がＯ：　０．１５％以下、Ｈ：　０．０１％
以下、Ｎ　：　０．０４％以下、Ｆｅ　：　０．２％以
下を含みその他不可避不純物およびＴｉである純チタン
、裏面がＣ：　０．１％以下でかつ少なくともＣｒを１
０％以上２５％以下含むステンレス鋼で、一体に圧着成
形して構成したことを特徴とする耐食性の優れた鋼構造
建造物外装用パネル板。」 を発明した。

次に、本発明の限定条件を示す。

外装パネル板の表面は、耐食性の点からチタンに、また
裏面は鋼構造建築物との溶接性の点から鋼ないし亜鉛め
っきした鋼あるいはステンレス鋼に限定した。

表面Ｔｉに含まれる酸素含有量は、第３図に示したとお
り急激に曲げ性劣化の起きない範囲、すなわち０．１５
％以内が望ましい。酸素含有量は低ければ低いほど加工
性が向上するが、酸素低減のためのコストも上昇する。

従って、工業生産においては用途製造量などによってお
のずと下限が設定されるので、本発明では限定しない。

表面Ｔｉに含まれる水素は、第４図に示したとおり、急
激な曲げ性劣化の起きない範囲、すなわち０．０１％以
下が望ましい。水素含有量も低ければ低いほど加工性が
向上するが、水素低減のためのコストも上昇する。従っ
て、工業生産においては用途生産量などによっておのず
と下限が設定されるので、本発明では限定しない。

表面Ｔｉに含まれる窒素量は、０．０４％以下では加工
性に大きな影響が認められないが、それを超えるとＴｉ
Ｎが析出し、加工性が低下するので０．０４％以下が望
ましい。

母材には、炭素鋼ないし、亜鉛めっきした炭素鋼を用い
ることが可能である。さらに、母材の耐食性を向上させ
ることを狙い、母材にステンレス鋼を用いることが考え
られる。この場合、Ｃｒ量は１０％未満ではステンレス
鋼として基本的な耐食性に欠けるため下限とし、２５％
を超えると母材の加工性が劣化するために上限とした。

本発明′ｓ３項の発明において、母材側の鋼ないしステ
ンレス鋼のＣ含有量は、０．１％を超えると網側の加工
性が劣化するため、上限とした。

母材のステンレス鋼には、加工性の一層の改善を目的と
して微量のＡＰ、Ｔｉ、Ｎｂを単独ないし複合で、耐食
性の一層の改善を狙って微量のＭｏ、Ｃｕや比較的多量
のＮｉを単独ないし複合で添加した鋼を用いることが可
能であり、本発明の効果は全く同様に享受可能である。

［作　　　用コ 本発明では、表面をＴｉ、裏面を亜鉛めっきを施した鋼
ないしステンレス鋼とした。この結果、表面での錆発生
は完全に抑制され、建造物のメンテナンスを不要とした
。また、裏面は鋼であるためにスタッドボルトの溶接に
よる取付けが容易で、それを利用して鋼構造建造物への
取付けが可能となる。裏面にステンレス鋼を用いた場合
、裏面や端面の耐食性が向上するので、許容される裏面
側の環境の自由度が増加する。

また、Ｔｉ層中の微量ガス成分と鋼中の微量成分を限定
した材料を用いて平滑な湾曲面を有する形状に構成した
外装パネル板は、前述した特性に加えて、意匠性に優れ
ている。さらに一体に成形加工する製造方法にプレス加
工を適用すると多量生産が可能になる等、生産上からも
利益が得られる。

［実　施　例］ 第１表に化学組成を示したＴｉを表面に、第２表に化学
組成を示した鋼を裏面とした１ｍｍ厚のチタンクラッド
鋼板を用いて６００ｍｍφないし７５０ｍｍφ、深さ２
０ｍｍの外装パネル板を作成した。この他に、クラット
鋼ではない薄鋼板を比較材として試験に加えた。その形
状特性および耐食性試験結果を第３表に示した。

チタンクラッド鋼板を使用した本発明例は、いずれも耐
食性試験で表面に錆を発することがなく優れた耐食性を
示した。この傾向は十字疵を事前に付けたものでも同じ
であった。

表面のＴｉに含まれるＯ、Ｈ，Ｎ、Ｆｅを限定したチタ
ンクラッド鋼製でプレス加工により一体に成形した外装
パネル板は、４カ所のコーナー部分に曲げによる重なり
がなく平滑な湾曲面を有しており、外観上非常に美麗で
あった。

さらに、裏面にステンレス鋼を使笥したチタンクラッド
鋼製でプレス加工により製造した外装パネル板は、形状
的な美しさに加えて、裏面になんらの表面処理を加えな
い状態でも耐食性に優れていた。

これに対して、薄鋼板を用い表面に塗装を行なった比較
加工品は、表面の塗膜が健全な間は本発明品と同じ耐食
性を示したが、表面に疵が入ると極めて短時間で発銹が
始り、さらに継続することで塗膜が剥離した。

第１表 ［ｗｔ％コ 第２表 ［ｗｔ％］ 第３表 ＄１　　ＪＩＳ−２２３７１ノ条件テ０．２ｋＨ２０２
含有５ｋＮａＣｌ水ヲ２−２４ｈ　ｌｌｊ露、赤錆の発
生の有無を評価 傘２　鋼Ｂの薄板（冷延焼純板） 素材の〜０は、第り表および第２表のＮｏに対応［発明
の効果コ 本発明により、建造物外壁の取付は強度が高く安全にな
っただけでなく、外壁や屋根の軽量化が達成できたこと
から、鋼構造建築物では構造の簡素化が可能となり、さ
らに耐食性が著しく向上した結果、メンテナンスが不要
となったことから、工業的な利益ははかりしれない。特
許に高層建築物において、外装材の落下の危険があった
り外壁の腐食などから定期的なメンテナンスが不可欠で
あったが、本発明によりいずれの点からもメンテナンス
が不要となった。これにより得られた効果は、工業的な
面からの経済的利益はもちろん、都市の景観を阻害する
メンテナンス作業がなくなることによる直接経済効果に
は現れない社会的利益の点からも、美大なものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の鋼構造建造物外装用パネ
ル板の構成を示す断面模式図、第３図は、チタンクラッ
ド鋼板の曲げ試験性に及ぼすＴｉ中の含有酸素量の影響
を示した図、第４図に、チタンクラッド鋼板の曲げ試験
性に及ぼすＴｌ中の含有水素量の影響を示した図である
。 ａ・・・チタン　　　　　　ｂ・・・炭素鋼Ｃ・・・中
間媒接材　　　　ｄ・・・Ｚｎ層Ｅ川用テンレス鋼 第１図 ａ　チタン 〇−中中間接接イ Ｅ　ステンレス鋼 化４名 第　２　図 チタン 炭素鋼 中間媒接材 Ｚ、ｎｌ何

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　表面がチタン、裏面が鋼で一体に圧着成形し、かつ
   該鋼表面および側面を亜鉛めつきで被覆して構成したこ
   とを特徴とする耐食性の優れた鋼構造建造物外装用パネ
   ル板。 ２　表面がＯ：０．１５％以下、Ｈ：０．０１％以下、
   Ｎ：０．０４％以下、Ｆｅ：０．２％以下を含みその他
   不可避不純物およびＴｉである純チタン、裏面が鋼で一
   体に圧着成形し、かつ該鋼表面および側面を亜鉛めっき
   で被覆して構成したことを特徴とする耐食性の優れた鋼
   構造建造物外装用パネル板。 ３　表面がＯ：０．１５％以下、Ｈ：０．０１％以下、
   Ｎ：０．０４％以下、Ｆｅ：０．２％以下を含みその他
   不可避不純物およびＴｉである純チタン、裏面がＣ：０
   ．１％以下でかつ少なくともＣｒを１０％以上２５％以
   下含むステンレス鋼で、一体に圧着成形して構成したこ
   とを特徴とする耐食性の優れた鋼構造建造物外装用パネ
   ル板。