JPS6017704B2 - 複合樹脂被覆金属体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複合樹脂被覆金属体に関するものであり、更
に詳しくは、金属体表面に内層として、アルミニウム、
錫、マンガンなどの金属粉末を配合した複合樹脂層を設
け、外層として、周期律表のｌａ族あるいはｏａ族の金
属の化合物を配合してなる複合樹脂層を設けることを特
徴とした複合樹脂被覆金属体に関するものである。

従来から、金属体の耐食性を向上させるために、各種の
表面処理の研究が幅広く行なわれ実用化されてきた。

金属体の腐食性は、腐食環境によって大きく異なってく
るため、その防食法は一義的には決定し‘こくいのが現
状である。一例として屋根材、壁材などの屋外建材部材
においては、亜鉛めつきを主体とした表面処理鋼板が実
用化されている。

一方、缶用部材などにおいては、錫めつきを主体とした
表面処理鋼板が実用化されている。また、これらの他に
金属加工製品へのめつきとしては、クロム、ニッケル、
銅、アルミニウムなどのめつきが広く実用化されている
。近年、このような金属体の表面処理に使用される被覆
金属は、資源枯渇問題と相まって価格が高騰しているば
かりでなく、一部の金属においては安定供繋溝が難しく
なってきた。

このような背景から、従来の厚めつき技術を薄めつき技
術へ転換する技術改良が積極的に行なわれてきた。

すなわち、亜鉛めつき鋼板としては、溶融亜鉛めつき鋼
板から鰭気軽鉛めつき鋼板へと移行が進みまた錫めつき
鋼板分野においては、厚目付の錫めつき鋼板から薄目付
の錫めつき鋼板へと移行して、これが広く使用され始め
た。

また錫が非常に高価なために近年錫なし鋼板（ティンフ
リースチール）が急速に笹用部材として使用され始めて
きた。このように薄目付の表面処理が広く使用され始め
ると、従釆にも増して後処理としての化成処理の重要性
が増してくる。

すなわち薄目付のめつきを最大限に有効に発揮させるた
めに化成後処理等の研究が広く行なわれているが未だ、
厚目付と同等の耐食性を有していない。一方、より高度
の耐食性を必要とする分野においては、従釆よりめつき
の上に樹脂層を設けた所謂塗装金属体が広く用いられて
きたが、前述したように金属体上のめつきの目付量が減
少してくると、耐食性に寄与する比重が樹脂側に移行し
てくる懐向にあるため、近年塗膜の改良研究が盛んに行
なわれるようになった。

すなわち、従釆の塗装性、乾燥性、美観性を重視した塗
料設計から耐食性を重視した塗膜へと、その改良研究が
なされてきた。一例として、塗膜樹脂の中にクロム酸ス
トロンチウムなどの腐食抑制剤を添加する方法、あるい
は塗膜樹脂を固くして腐食液の浸透を抑制する方法など
が検討されてきたが、腐食環境が著るしく変化している
昨今、必らずしも塗膜サイドからみた防食性は充分でな
いのが実情であった。また、前述のような塗腰樹脂の改
良は一般的に加工性を低下させるために加工耐食性が低
下してくる欠点を有していた。本発明は、このような欠
点を解消するために加工耐食性を改善して、例えば熱硬
化性樹脂のような加工性の乏しい樹脂層に対しても充分
な耐食性を維持させるような、優れた耐食性を有する複
合被覆金属体を提供することを目的としたものであって
、基体金属表面に、内層としてアルミニウム、亜鉛、ニ
ッケル、錫、コバルトまたはマンガンの金属粉末、ある
いはこれらの金属の１種以上を含む合金またはステンレ
ス鋼の粉末の１種または２種以上を含有する複合樹脂層
を設け、外層として、周期律表のｌａ族あるいはｏａ族
の金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、重炭酸塩、ホウ酸
塩、リン酸塩、ケイ酸塩、ァルミン酸塩、錫酸塩、タン
グステン酸塩、モリブデン酸塩、クロム酸塩「重クロム
酸塩もしくは有機酸塩の粒径１０仏ｍ以下の粉末の１種
または２種以上を含有する複合樹脂層を設けることを特
徴とした複合樹脂被覆金属体としたものである。

以下本発明の内容について詳細に説明する。

まず、対象となる基体金属としては、軟鋼板、軟鋼板表
面に、錫、クロム、亜鉛、ニッケル、鉄、銅、コバルト
、マンガン、鉛、アルミニウム、またはこれらの金属の
１種以上を含む合金をめつきもしくは被覆した被覆鋼板
、欧鋼板表面もしくは前記被覆鋼板の表面をクロム酸塩
、重クロム酸塩、リン酸塩、酸性リン酸塩、モリブデン
酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、過ホウ酸塩、または、アル
ミン酸塩などで処理した化成処理鋼板、あるいはアルミ
ニウム板もしくはアルミニウム合金版の切板あるいは帯
状板、更には板状以外の金属加工製品などが挙げられる
。

つぎに、基体金属に塗布される複合樹脂のベースとなる
樹脂としては、ェポキシ系、フェノール系、アクリル系
、ナイロン系「ビニル系、アルキツド系、メラミン系、
ュリャ系、ブタジェン系、ェステル系、ケイ素系、オレ
フィン系、ウレタン系、スチレン系、キシレン系樹脂の
１種または２種以上のものが挙げられる。

これらの樹脂に必要に応じて顔料、可塑剤、帯電防止剤
、光または熱の安定剤などを添加してもよい。なお、こ
れらの樹脂は基体金属表面を覆って耐食性を付与させる
とともに、後述の金属化合物のバインダーとして役割を
果すものである。

つぎに、前記樹脂に配合される金属粉末について説明す
る。

まず内層の樹脂層に添加される金属粉末としては、アル
ミニウム、亜鉛、ニッケル、錫、コバルトまたはマンガ
ンの金属粉末、あるいはこれらの金属の１種以上を含む
合金またはステンレス鋼の粉末の１種または２機以上を
含有することが必要である。これらの金属粉末の形状は
、粒状、鱗片状のいずれの形態でもよいが、鱗片状の方
が同じ配合量を添加した場合、耐食性は向上する。金属
粉末の粒径及び厚み（形状で粒状あるときは粒径といい
、鱗片状であるときは厚みとよぶ）が１０〃ｍ以下のも
のが金属体表面への被覆性が優れる。粒径及び厚みが１
０〃ｍを越えると金属体上の複合樹脂表面の形状が荒れ
るばかりでなく、複合樹脂塗膜に欠陥が生じやすくなり
、その結果耐食性も低下してくる。つぎに、外層の樹脂
層に添加される金属粉末としては、周期律表のｌａ族あ
るいはｏａ族の金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、重炭
酸塩、ホウ酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、アルミン酸塩、
錫酸塩、タングステン酸塩、モリブデン酸塩、クロム酸
塩もしくは有機酸塩の粒径１０山ｍ以下の粉末の１種ま
たは２種以上を含有することが必要である。

これらの金属粉末の粒径は１０ｒｍ以下のものが、金属
体表面への被覆性が優れる。

粒径が１０仏ｍを越えると金属体の複合樹脂表面の形状
が荒れるばかりでなく、複合樹脂塗膜に欠陥が生じやす
くなりその結果耐食性も低下してくる。つぎに内層およ
び外層の樹脂層に添加される金属粉末の量は、各々樹脂
固形分１００重量部に対して１〜３０の重量部が好まし
く、１重量部禾満では、耐食性が極めて低く添加の効果
は実質的には認められない。

また、３００重量部を越えると被覆性が低下するととも
に、耐食性の向上は配合量の増加に比して向上せず不経
済である。また、適切な配合量を決定するためには、腐
食環境の程度、複合樹脂層の厚みなどを勘案しなければ
ならない。 ・つぎに金属体に塗布する内外
層複合樹脂層の厚みは、各々１〜１００〃ｍの範囲が好
ましい。

厚みが、ｌＡｍ未満では、耐食性が極度に低下し被覆の
効果がなく、逆に１００仏ｍを越えると被覆性が低下し
てくる。前記の金属粉末は、顔料として一部使用される
場合があるが、顔料としての厳しい性能、例えば着色力
、隠ベイ力などの性能は特に要求されないため本質的に
顔料とは異なるものである。

さて、本発明の複合樹脂被覆金属体を得る方法の一例に
ついて簡単に述べる。

まず 切板あるいは帯状の金属体表面に、内層として塗
布する複合樹脂溶液をローフーコート等の塗装設備によ
り塗布した後、５０〜２００℃の温度で乾燥せしめ、つ
いで外層として塗布する複合樹脂溶液を同じくローラー
コート等の塗装設備により塗布し、１００〜３００℃の
温度で充分に内、外層ともにキュァーさせ完全に固着化
させる。

上記の製造方法で作成した複合樹脂被覆金属体は、優れ
た加工耐食性を有するが、さらに高度の耐食性を必要と
する用途に対しては、外層に樹脂被覆するとその効果が
著しい。上層に被覆する樹脂層の形態としては、溶液状
、ペースト状、ベレツト状、フィルム状のいずれの形態
でも差支えない。かくして得られた複合樹脂被覆金属体
は加工耐食性に優れているため各種の耐食性を必要とす
る用途に適用できるものである。以下実施例を示して詳
細に説明する。

実施例 １ 脱脂した板厚０．５肌の電解クロム酸処理鋼板に、つぎ
に示す複合樹脂溶液および処理方法によって複合樹脂被
覆金属板を作成した。

複合樹脂溶液組成 内層樹脂層 ウレタン樹脂溶液 １０の重量部（ウレタン
樹脂 ２低重量部酢酸エチル
８の重量部）（商品名： アドコード７
６９１…・・・東洋モートン社製）ウレタン樹脂用硬化
剤 ２．重量量部（商品名：触媒Ｆ 東洋モート
ン社製）鱗片状アルミニウム粉末 ５重量部（厚
み：５仏ｍ以下） 外層樹脂層 ウレタン樹脂溶液 １０の重量部（，商品
名： アドコード７６９１・・・・・１東洋モ
ートン社製）酸化マグネシウム粉末 ５重量部
（粒径：１〜５山ｍ） 処理方法 前記電解クロム酸処理鋼板の片面に、まず内層樹脂層と
して上記複合樹脂溶液を乾燥厚みが５ｒｍとなるように
ロールコート塗装機で塗布し、ついで１５０ｏｏで１分
間加熱処理を施して溶剤成分を蒸発させた。

続いて、外層樹脂層として上託複合樹脂溶液を乾燥厚み
が５ムｍとなるようにロールコート塗装機で塗布し、１
５０℃の温度で、２分間加熱処理を施し、内、外層の複
合樹脂層を完全に固着させた。得られた複合樹脂被覆鋼
板にカップ絞り加工（絞り比２．０複合樹脂層がカップ
内面となるよう加工）を施し、該カップに食用酢を充填
して５ぷ０で１０日間充填テストを継続した結果、複合
樹脂層の剥離あるいは劣化は全く認められず、また食用
酢への鉄溶出は全くなかった。

これに対して内層の樹脂層からアルミニウム粉末を除い
たものを用いた場合、耐食性がプホ風こ低下し、カップ
への食用酢充填テストでは、５０胸の鉄溶出が認められ
た。実施例 ２ 表面清浄な板厚０．３２柵の電気錫めつき鋼板（片面の
錫付着量：２．８夕／め）の表面にクロムとして５雌／
〆となるようにクロメート処理を施し、つぎに示す複合
樹脂溶液および処理方法によって複合樹脂被覆金属板を
作成した。

複合樹脂溶液組成 内層樹脂層 アクリル系樹脂溶液 １０の重量部（水：
７の重量部アクリル系樹脂：
３の重量部商品名： アロンＳ４０
２０……東亜合成■製）鱗片状アルミニウム粉末
１５重量部（厚み：５ムｍ以下）外層樹脂層 アクリル系樹旨溶液 １０の重量部（商品名：
アロンＳ４０２０……東亜合成■製）アル
ミン酸ナトリウム粉末 １５重量部（粒蓬：４〜８
仏ｍ）処理方法 前記電気錫めつき鋼板の片面に、まず内層樹脂層として
上記複合樹脂溶液を乾燥厚みが５山ｍとなるようにロー
ルコート塗装機で塗布し、ついで１８０ｑｏで１分間加
熱処理を施して溶剤成分を蒸発させた。

続いて、外層樹脂層として上記複合樹脂溶液を乾燥厚み
が５ムｍとなるようにロールコート塗装機で塗布し、つ
いで１８ぴ０の温度で岬合間加熱処理を施し、内、外層
の複合樹脂層を完全に固着させた。得られた複合樹脂被
覆鋼板にカップ絞り加工（絞り比２．の袋合樹脂層がカ
ップ内面となるよう加工）を施し、食用酢を充填し、５
５℃で１０日間の充填テストを継続した結果、複合樹脂
層の剥離あるいは劣化は全く認められず、また食用酢へ
の鉄綾出は全くなかった。

これに対して、外層の樹脂層からアルミン酸ナトリウム
粉末を除いたものを用いたものを用いた場合、耐食性が
大幅に低下し、カップへの食用酢充填テストの結果、塗
膜下に発鈴が生じ、また食用酢への鉄溶出塁は１弦血で
あった。実施例 ３脱脂、酸洗した表面清浄な板厚０．
５肌の軟鋼板に、つぎに示す複合樹脂溶液および処理方
法によって複合樹脂被覆金属板を作成した。

複合樹脂溶液組成 内層樹脂層 ポリエステル系樹脂溶液 １０の重量部（ポリエス
テル樹脂 ３の重量部メチルエチルケトン
１４重量部トルェン ５鑓
重量部商品名： バイロン２＄ 東洋紡■製） 鱗片棚粉末 ３腫量部 （厚み：１０一ｍ以下） 外層樹脂層 ポリエステル樹脂溶液 １０の重量部（商品名：
バイロン２庇・・・・・・東洋紡■製） 水酸化カルシウム粉末 ３の重量部（粒経：１
〜５山ｍ）処理方法 前記数鋼板の片面に、まず内層樹脂層として上記複合樹
脂溶液を乾燥厚みが５ムｍとなるようにロールコート塗
装機で塗布し、ついで１００℃で３０秒間加熱処理を施
して溶剤成分を蒸発させた。

続いて、外層樹脂層として上記複合樹脂溶液を乾燥厚み
が５山ｍとなるようにロールコート塗装機で塗布し、つ
いで１５ぴ○の温度で１分間加熱処理を施し、内、外層
の複合樹脂層を完全に固着させた。引き続き、複合樹脂
層の上層にポリエステルフィルム（厚み１６ムｍ、商品
名ルミラー、強制的に直径５０ｒｍのピンホールをｌｑ
圏／１００地の割合で作ったフィルムを使用）をロール
で積層した。つぎに、フィルムと複合樹脂層の界面密着
力を向上させるに１８０℃の温度で１分間再熟活性化処
理を施し、直ちに急冷した。得られたポリエステルフィ
ルム積層複合樹脂被覆鋼板にカップ絞り加工（絞り比２
．０、フィルム層がカップの内面となるよう加工）を施
し、食用酢を充填し、５５℃で１０日間充填テストを継
続した結果、複合樹脂層の剥離あるいは劣化は全く認め
られず、また食用酢への鉄溶出は全くなかった。

これに対して、内、外層の樹脂層からアルミニウム粉末
および酸化マグネシウム粉末を除いたものを用いた場合
、耐食性が大幅に低下し、カップへの食用酢充填テスト
では、カップ内面に全面錆が発生するとともに、食用酢
への鉄溶出鼻は１６０胸であった。実施例 ４表面清浄
な板厚０．５側の電気亜鉛めつき鋼板（片面の亜鉛付着
量：１０夕／め）の表面にクロムとして３０の９／〆と
なるようにクロメート処理を施し、つぎに示す複合樹脂
溶液および処理方法によって複合樹脂被覆金属板を作成
した。

複合樹脂溶液組成 内層樹脂層 アクリル系樹脂溶液 １０の重量部（メチルエ
チルケトン ７５重量部アクリル系樹脂
２５重量部商品名： ＳＣ４
４０・・・・・・ソニーケミカル■製）ステンレス粉末
６の重量部（厚み：１０ムｍ以下）外
層樹脂層 アクリル系樹脂溶液 １０の重量部（商品名：
ＳＣ４４０・・・・・・ソニーケミカ
ル■製）水酸化マグネシウム粉末 ６の重量部（
厚み：３〜８ムｍ）処理方法 前記電気亜鉛めつき鋼板の片面に、まず内層樹脂層とし
て上記複合樹脂溶液を乾燥厚みが５仏ｍとなるようにロ
ールコート塗装機で塗布し、ついで１００ｑｏで３０秒
間加熱処理を施して溶剤成分を蒸発させた。

続いて、外層樹脂層として上記複合樹脂溶液を乾燥厚み
が５ムｍとなるように塗布し、ついで松ぴ○の温度で１
分間加熱処理を施して内、外層の複合樹脂層を完全に固
着させた。

得られた複合樹脂被覆鋼板にェリクセン８肌張り出し加
工を施し、ＪＩＳＺ ２３７１に規定された塩水噴霧に
おける耐食性試験では、８０畑時間経過しても赤錆の発
生は全く認められなかった。

これに対して、内、外層の樹脂層からステンレス粉末、
および水酸化マグネシウム粉末を除いたものを用いたも
のは、１０ｑ時間あたりからエリクセン加工部に赤錆の
発生が認められ、２０餌時間経過すると大幅に赤錆が発
生した。実施例 ５ 酸洗処理を施した内外面清浄な水道用亜鉛めつき鋼管（
呼称径５仇岬）に、つぎに示す複合樹脂溶液および処理
方法によって複合樹脂被覆鋼管を作成した。

複合樹脂溶液組成 内層樹脂層 アクリル系樹脂溶液 １０の重量部（水
７の重量部アクリル系樹脂
３の重量部商品名： アロンＳ４０
２０……東亜合成■製）鱗片状アルミニウム粉末
６の重量部（厚み：５山ｍ以下）外層樹脂層 アクリル系樹脂溶液 １０の重量部（商品名：
アロンＳ４０２０……東亜合成■製）アル
ミン酸ナトリウム粉末 ６の重量部処理方法前記鋼
管の内外面に、まず内層樹脂層として上記複合樹脂溶液
を乾燥厚みが５Ａｍとなるように、浸簿塗装法で塗布し
、乾燥後、外層樹脂層として同じく上記複合樹脂溶液を
乾燥厚みが５Ａｍとなるように浸澄塗装法で塗布した後
、１８０℃の温度で１０分間加熱処理を施して水成分を
蒸発させ複合樹脂層を完全に固着せた。

得られた複合樹脂被覆鋼管にクロスカットを施し、ＪＩ
Ｓ Ｚ ２３７１に規定された塩水曙霧における耐食性
試験では、４０ｑ時間経過しても赤鈴の発生は全く認め
られなかった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基体金属表面に、内層としてアルミニウム、錫、ス
   テンレスの金属粉末の１種または２種以上を含有する複
   合樹脂層を設け、外層として、酸化マグネシウム、水酸
   化マグネシウム、水酸化カルシウム、アルミン酸ナトリ
   ウムの粒径１０μｍ以下の粉末の１種または２種以上を
   含有する複合樹脂層を設けてなる複合樹脂被覆金属体。 ２ 金属粉体の形状が鱗片状である特許請求の範囲第１
   項記載の複合樹脂被覆金属体。３ 基体金属が、軟鋼板
   、軟鋼板表面に錫、クロム、亜鉛、ニツケル、鉄、銅、
   コバルト、マンガン、鉛、アルミニウム、または、これ
   らの金属の１種以上を含む合金をめつきもしくは被覆し
   た被覆鋼板、軟鋼板表面もしくは前記被覆鋼板の表面を
   クロム酸塩、重クロム酸塩、リン酸塩、酸性リン酸塩、
   モリブデン酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、過ホウ酸塩また
   はアルミン酸塩で処理した化成理鋼板、あるいはアルミ
   ニウム板もしくはアルミニウム合金板である特許請求の
   範囲第１項乃至第２項記載の複合樹脂金属体。 ４ 基体金属が、板状以外の金属加工製品である特許請
   求の範囲第１項乃至第２項記載の複合樹脂被覆金属体。