(57)【要約】【課題】ポリウレタン系塗料などを含む汎用樹脂塗料の塗装密着性に優れ、高度な耐久性（防食寿命）を有する塗装鋼材が得られるとともに、簡便な処理により製造可能な塗装用表面処理鋼材を提供し、また、この表面処理鋼材を用いた塗装鋼材を提供する。【解決手段】塗装用表面処理鋼材は、表面粗さＲｚjisが２０〜１００μｍで且つ表面が清浄化された鋼材の表面に、イソシアネート、イソシアネート系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤の中から選ばれる１種以上を含有し、その含有成分とは反応しない有機溶剤を溶媒とする表面処理液を塗布し、乾燥することにより形成された付着量が０．５〜５ｍｇ／ｄｍ２の表面処理層を有する。また、塗装鋼材は、この表面処理層の上に有機樹脂層を有する。表面処理層が鋼材表面と有機樹脂層を橋渡しする役目をし、鋼材／有機樹脂層間の腐食を阻害しあるいは遅延させることで高い接着耐久性が得られる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面粗度Ｒｚjisが２０〜１００μｍで且つ表面が清浄化された鋼材の表面に、イソシアネート、イソシアネート系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤の中から選ばれる１種以上を含有し、該含有成分とは反応しない有機溶剤を溶媒とする表面処理液を塗布し、乾燥することにより形成された付着量が０．５〜５ｍｇ／ｄｍ２の表面処理層を有することを特徴とする塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材。
【請求項２】
鋼材表面は、下記計測方法で計測される輝度が２２０以上となる表面清浄度を有することを特徴とする請求項１に記載の塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材。
計測方法：鋼材表面に、透明なポリプロピレンを基材とし、その片面にアクリル系粘着層を有するテープを貼り付けた後、鋼材表面から剥離し、該テープを白紙に貼り付け、この白紙上のテープ貼り付け部をデジタル画像化し、その輝度を計測する。
【請求項３】
表面処理液が、イソシアネート、イソシアネート系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤の中から選ばれる１種以上を０．０４〜０．６mass％含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材。
【請求項４】
表面処理液中のイソシアネート系シランカップリング剤が、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリメトキシシランの中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材。
【請求項５】
表面処理液中のアミノ系シランカップリング剤が、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシランの中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材。
【請求項６】
表面処理液中のイソシアネートが、ジフェニルメタンジイソシアネートであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の塗装用表面処理鋼材の表面に有機樹脂層を有することを特徴とする塗装密着性に優れた塗装鋼材。
【請求項８】
有機樹脂層が単層又は複層からなり、単層の有機樹脂層又は複層のうち少なくとも表面処理層と接する有機樹脂層がポリウレタン系樹脂層又はエポキシ系樹脂層であることを特徴とする請求項７に記載の塗装密着性に優れた塗装鋼材。
【請求項９】
表面粗度Ｒｚjisが２０〜１００μｍで且つ表面が清浄化された鋼材の表面に、イソシアネート、イソシアネート系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤の中から選ばれる１種以上を含有し、該含有成分とは反応しない有機溶剤を溶媒とする表面処理液を塗布し、乾燥することにより、付着量が０．５〜５ｍｇ／ｄｍ２の表面処理層を形成することを特徴とする塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材の製造方法。
【請求項１０】
鋼材表面は、下記計測方法で計測される輝度が２２０以上となる表面清浄度を有することを特徴とする請求項９に記載の塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材の製造方法。
計測方法：鋼材表面に、透明なポリプロピレンを基材とし、その片面にアクリル系粘着層を有するテープを貼り付けた後、鋼材表面から剥離し、該テープを白紙に貼り付け、この白紙上のテープ貼り付け部をデジタル画像化し、その輝度を計測する。
【請求項１１】
表面処理液が、イソシアネート、イソシアネート系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤の中から選ばれる１種以上を０．０４〜０．６mass％含有することを特徴とする請求項９又は１０に記載の塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材の製造方法。
【請求項１２】
表面処理液中のイソシアネート系シランカップリング剤が、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリメトキシシランの中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材の製造方法。
【請求項１３】
表面処理液中のアミノ系シランカップリング剤が、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシランの中から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材の製造方法。
【請求項１４】
表面処理液中のイソシアネートが、ジフェニルメタンジイソシアネートであることを特徴とする請求項９〜１３のいずれかに記載の塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材の製造方法。
【請求項１５】
請求項９〜１４のいずれかに記載の製造方法で得られた塗装用表面処理鋼材の表面に有機樹脂層を形成することを特徴とする塗装密着性に優れた塗装鋼材の製造方法。
【請求項１６】
有機樹脂層が単層又は複層からなり、単層の有機樹脂層又は複層のうちの少なくとも表面処理層と接する有機樹脂層がポリウレタン系樹脂層又はエポキシ系樹脂層であることを特徴とする請求項１５に記載の塗装密着性に優れた塗装鋼材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防食塗装が適用される表面処理鋼材と、この表面処理鋼材に防食塗装を施した塗装鋼材に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼材は、大気中、水中、土中などで構造材として広く用いられている。これら環境においては、鋼材は腐食を避けることはできず、何らかの防食措置が必要となる。防食法として一般的なものとして塗装が挙げられるが、これも半永久的に防食が維持できるものではなく、経年劣化は避けられない。そのため定期的な塗り替えや補修が行われることが多いが、経済的な面での制約があるものや既設のものは塗り替えや補修が困難な場合がある。そのため少しでも防食寿命を延長することが望まれている。塗装が寿命を迎える場合には、以下の２つの形態がある。すなわち、（i）塗装／鋼材界面における腐食現象によるさび発生や膨れ、剥離などにより防食寿命を迎える場合、（ii）塗装／鋼材界面は健全であるが、塗装材料自身の劣化により防食寿命を迎える場合、である。ここで、本発明は上記（i）による防食寿命の低下を抑制するための技術である。
【０００３】
特許文献１には、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎの１種以上をめっきした鋼板の表面に有機塗料層を形成し、その上に、イソシアネート、シランカップリング剤などの硬化剤を含む樹脂混合物と酸化チタンを含有する光触媒層を形成した塗装鋼板が示されており、この塗装鋼板は錆を効果的に防止できるとしている。
また、特許文献２には、鋼材表面に、特定の成分を含むりん酸アルミニウム水溶液によりＡｌ、Ｐ、Ｍｇ、Ｂ、Ｏ、Ｈからなる無機酸化物層を形成し、その上に、イソシアネートを硬化剤とする樹脂組成物からなる有機樹脂被覆層を形成した有機樹脂被覆鋼材が示されており、この有機樹脂被覆鋼材は優れた耐久性（長期耐海水密着性及び耐食性）を有するとしている。
【０００４】
また、特許文献３には、特定の表面粗さと表面清浄度を有する鋼管表面に下層側から順に、シランカップリング剤として３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを用いたシランカップリング剤処理層、特定のエポキシプライマーを用いたエポキシプライマー層、接着性ポリエチレン層、及びポリエチレン層が形成されたポリエチレン被覆鋼管が示されており、このポリエチレン被覆鋼管は優れた耐陰極剥離性と耐熱水性が得られるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２０８４７０号公報
【特許文献２】特開２００９−２６３７１６号公報
【特許文献３】特開２０１６−３２８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１、２に開示されている技術は、表面処理液の調整や処理工程が非常に複雑であり、また、防食用塗装鋼材を対象とする場合には耐久性（防食寿命）が不十分であるなどの問題があった。
また、特許文献３に開示されている技術は、エポキシ系塗料に関して塗装密着性を高める効果は認められるが、ポリウレタン系塗料の密着性向上については考慮されておらず、ポリウレタン系塗料、エポキシ系塗料などを含む汎用樹脂塗料の密着性向上に有効であるとは言い難い。
【０００７】
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、大気中、水中、土中などで使用される防食塗装鋼材用の表面処理鋼材であって、ポリウレタン系塗料、エポキシ系塗料などを含む汎用樹脂塗料の塗装密着性に優れ、高度な耐久性（防食寿命）を有する塗装鋼材が得られるとともに、簡便な処理により製造可能な表面処理鋼材及びその製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、そのような表面処理鋼材を用いた塗装鋼材及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上述した課題を解決するために検討を重ねた結果、有機樹脂層（塗膜）の密着性の向上には表面処理による鋼材表面への結合が有効であり、さらに、表面処理層の反応基が上層の有機樹脂層（塗膜）と相互作用をすることが有効であることを見出した。そこで、そのような作用による塗装密着性の向上に最適な表面処理成分や鋼材の表面性状などについて検討を重ねた結果、特定の表面粗度を有し且つ清浄化された鋼材の表面に、イソシアネート、イソシアネート系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤の中から選ばれる１種以上を含有し、その含有成分とは反応しない有機溶剤を溶媒とする表面処理液を塗布し、乾燥することで所定の付着量の表面処理層を形成することにより、その上に形成される有機樹脂層（塗膜）の高い密着性が得られ、塗装後の優れた耐久性（防食寿命）が得られることを見出した。
【０００９】
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
［1］表面粗度Ｒｚjisが２０〜１００μｍで且つ表面が清浄化された鋼材の表面に、イソシアネート、イソシアネート系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤の中から選ばれる１種以上を含有し、該含有成分とは反応しない有機溶剤を溶媒とする表面処理液を塗布し、乾燥することにより形成された付着量が０．５〜５ｍｇ／ｄｍ２の表面処理層を有することを特徴とする塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材。
【００１０】
［2］上記［1］の塗装用表面処理鋼材において、鋼材表面は、下記計測方法で計測される輝度が２２０以上となる表面清浄度を有することを特徴とする塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材。
計測方法：鋼材表面に、透明なポリプロピレンを基材とし、その片面にアクリル系粘着層を有するテープを貼り付けた後、鋼材表面から剥離し、該テープを白紙に貼り付け、この白紙上のテープ貼り付け部をデジタル画像化し、その輝度を計測する。
［3］上記［1］又は［2］の塗装用表面処理鋼材において、表面処理液が、イソシアネート、イソシアネート系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤の中から選ばれる１種以上を０．０４〜０．６mass％含有することを特徴とする塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材。
【００１１】
［4］上記［1］〜［3］のいずれかの塗装用表面処理鋼材において、表面処理液中のイソシアネート系シランカップリング剤が、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリメトキシシランの中から選ばれる１種以上であることを特徴とする塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材。
［5］上記［1］〜［4］のいずれかの塗装用表面処理鋼材において、表面処理液中のアミノ系シランカップリング剤が、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシランの中から選ばれる１種以上であることを特徴とする塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材。
【００１２】
［6］上記［1］〜［5］のいずれかの塗装用表面処理鋼材において、表面処理液中のイソシアネートが、ジフェニルメタンジイソシアネートであることを特徴とする塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材。
［7］上記［1］〜［6］のいずれかの塗装用表面処理鋼材の表面に有機樹脂層を有することを特徴とする塗装密着性に優れた塗装鋼材。
［8］上記［7］の塗装鋼材において、有機樹脂層が単層又は複層からなり、単層の有機樹脂層又は複層のうち少なくとも表面処理層と接する有機樹脂層がポリウレタン系樹脂層又はエポキシ系樹脂層であることを特徴とする塗装密着性に優れた塗装鋼材。
【００１３】
［9］表面粗度Ｒｚjisが２０〜１００μｍで且つ表面が清浄化された鋼材の表面に、イソシアネート、イソシアネート系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤の中から選ばれる１種以上を含有し、該含有成分とは反応しない有機溶剤を溶媒とする表面処理液を塗布し、乾燥することにより、付着量が０．５〜５ｍｇ／ｄｍ２の表面処理層を形成することを特徴とする塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材の製造方法。
【００１４】
［10］上記［9］の製造方法において、鋼材表面は、下記計測方法で計測される輝度が２２０以上となる表面清浄度を有することを特徴とする塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材の製造方法。
計測方法：鋼材表面に、透明なポリプロピレンを基材とし、その片面にアクリル系粘着層を有するテープを貼り付けた後、鋼材表面から剥離し、該テープを白紙に貼り付け、この白紙上のテープ貼り付け部をデジタル画像化し、その輝度を計測する。
［11］上記［9］又は［10］の製造方法において、表面処理液が、イソシアネート、イソシアネート系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤の中から選ばれる１種以上を０．０４〜０．６mass％含有することを特徴とする塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材の製造方法。
【００１５】
［12］上記［9］〜［11］のいずれかの製造方法において、表面処理液中のイソシアネート系シランカップリング剤が、３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリメトキシシランの中から選ばれる１種以上であることを特徴とする塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材の製造方法。
［13］上記［9］〜［12］のいずれかの製造方法において、表面処理液中のアミノ系シランカップリング剤が、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシランの中から選ばれる１種以上であることを特徴とする塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材の製造方法。
【００１６】
［14］上記［9］〜［13］のいずれかの製造方法において、表面処理液中のイソシアネートが、ジフェニルメタンジイソシアネートであることを特徴とする塗装密着性に優れた塗装用表面処理鋼材の製造方法。
［15］上記［9］〜［14］のいずれかの製造方法で得られた塗装用表面処理鋼材の表面に有機樹脂層を形成することを特徴とする塗装密着性に優れた塗装鋼材の製造方法。
［16］上記［15］の製造方法において、有機樹脂層が単層又は複層からなり、単層の有機樹脂層又は複層のうちの少なくとも表面処理層と接する有機樹脂層がポリウレタン系樹脂層又はエポキシ系樹脂層であることを特徴とする塗装密着性に優れた塗装鋼材の製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の塗装用表面処理鋼材は、鋼材の表面性状の最適化と特定の表面処理層の形成により鋼材／塗装界面の密着性が改善され、同界面の劣化が抑制されるため、ポリウレタン系塗料、エポキシ系塗料などを含む汎用樹脂塗料の塗装密着性に優れ、高い耐久性（防食寿命）を有する塗装鋼材が得られるとともに、表面処理液の調製や表面処理工程が複雑でないため、簡易に製造することができる利点がある。また、本発明の塗装用表面処理鋼材の製造方法は、そのような塗装用表面処理鋼材を簡便且つ安定して製造することができる。
【００１８】
また、本発明の塗装鋼材は、ポリウレタン系塗料、エポキシ系塗料などを含む汎用樹脂塗料の塗装密着性に優れ、高い耐久性（防食寿命）を有する。また、本発明の塗装鋼材の製造方法は、そのような塗装用表面処理鋼材を簡便且つ安定して製造することができる。
本発明によって塗装鋼材の耐久性（防食寿命）が向上することにより、塗装鋼材の塗り替え・補修頻度が低減し、社会インフラや民間施設の維持管理費を低減化することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の塗装用表面処理鋼材は、表面粗さＲｚjisが２０〜１００μｍで且つ表面が清浄化された鋼材の表面に、イソシアネート、イソシアネート系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤の中から選ばれる１種以上を含有し、その含有成分とは反応しない有機溶剤を溶媒とする表面処理液を塗布し、乾燥することにより形成された付着量が０．５〜５ｍｇ／ｄｍ２の表面処理層を有するものである。また、本発明の塗装鋼材は、上記塗装用表面処理鋼材の表面、すなわち表面処理層の上層に有機樹脂層（塗膜）を有するものである。
本発明が対象とする鋼材としては、鋼板、鋼管、条鋼など種類を問わない。
【００２０】
まず、鋼材表面に形成される表面処理層について説明する。
この表面処理層は、鋼材の表面に、イソシアネート、イソシアネート系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤の中から選ばれる１種以上を含有する表面処理液を塗布し、乾燥することにより形成されるものである。
イソシアネートとしては、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネートなどが挙げられ、これらの１種以上を用いることができるが、なかでもジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）が好ましい。これは、同じイソシアネート基を有していても、分子構造により鋼材表面や上層の有機樹脂層との相互作用が異なるためであり、比較的単純な構造を持つジフェニルメタンジイソシアネートが特に好ましい。
【００２１】
有機官能基としてイソシアネート基を有するイソシアネート系シランカップリング剤としては、アルコキシ基としてメトキシ基又はエトキシ基を有するシランカップリング剤である３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、３−イソシアネートプロピルトリメトキシシランなどを挙げることができ、これらの１種以上を用いることができる。
有機官能基としてアミノ基を有するアミノ系シランカップリング剤としては、アルコキシ基としてメトキシ基又はエトキシ基を有するシランカップリング剤であるアミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシランなどを挙げることができ、これらの１種以上を用いることができる。
【００２２】
表面処理液に含まれる上記シランカップリング剤やイソシアネートは、清浄化された鋼材表面及び上層の有機樹脂層との間で相互作用を行う。すなわち、シランカップリング剤は、鋼材表面に吸着した水分と反応することで、アルコキシ基がシラノール基に変わり、シラノール基が鋼材表面と相互作用を行い、また、イソシアネートは、イソシアネート基自身が鋼材と直接相互作用をする。また、これらの物質は極性基を複数（２個以上）有し、そのうち１つの極性基は鋼材表面と、残りの極性基は上層の有機樹脂層（塗膜）とそれぞれ相互作用することで、鋼材表面と有機樹脂層（塗膜）の間を橋渡しする役目をし、鋼材／有機樹脂層間の腐食を阻害しあるいは遅延させることができる。
【００２３】
表面処理層の付着量は０．５〜５ｍｇ／ｄｍ２とする。この付着量が０．５ｍｇ／ｄｍ２未満では、上記成分を含む表面処理層を形成することによる効果が不十分であり、一方、付着量が５ｍｇ／ｄｍ２を超えると、鋼材／有機樹脂層の界面に鋼材表面や有機樹脂層と反応しきれなかった成分が残存することになるため、却って塗装密着性（耐久性）が低下する。
ここで、表面処理層の付着量は、シランカップリング剤のケイ素（Ｓｉ）の表面元素分率や、イソシアネートのイソシアネート基に起因する窒素（Ｎ）の表面元素分率を、Ｘ線光電子分光分析（ＸＰＳ）により測定することにより求めることができる。また、表面処理液の塗布液量が判明している場合には、その塗布液量と溶質濃度から計算することもできる。
【００２４】
イソシアネート、イソシアネート系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤の中から選ばれる１種以上を含有させる表面処理液の溶媒には、その含有成分（イソシアネート、イソシアネート系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤の中から選ばれる１種以上）とは反応しない有機溶剤を用いる。ここで、反応しないとは、表面処理液の調製時や保管時に上記含有成分と有機溶剤が反応しないということである。上記含有成分と反応する溶媒を用いた場合、鋼材／有機樹脂との界面で反応できる官能基がなくなってしまい、所望の耐食性を得ることができない。上記含有成分と反応しない有機溶剤としては、アセトン、トルエン、または、これらの混合溶媒が好適であるが、これに限定されるものではない。
【００２５】
また、乾燥時の表面処理層の付着量を０．５〜５ｍｇ／ｄｍ２にできれば、表面処理液中の含有成分（イソシアネート、イソシアネート系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤の中から選ばれる１種以上）の濃度は、特に限定しないが、表面処理液の塗布性などの観点からは０．０４〜０．６mass％とすることが好ましく、０．０５〜０．５mass％とすることがさらに好ましい。液濃度が高すぎると、所望の付着量を得るために液膜厚を薄くする必要があり、均一に塗布することが困難となる。一方、液濃度が低すぎると、所望の付着量を得るために液膜厚を厚くする必要があり、液だれの問題が発生する。このような表面処理液を塗布し、乾燥させる（溶媒を蒸発させる）ことで、好適に表面処理層を形成することができる。
【００２６】
表面処理液を調製するには、例えば、溶質（イソシアネート、イソシアネート系シランカップリング剤、アミノ系シランカップリング剤の中から選ばれる１種以上）を溶媒（溶質と反応しない有機溶剤）に所定量加えて５分間ほど撹拌し、溶媒に溶質を十分に溶解させ、これを表面処理液とする。
表面処理液を鋼材表面に塗布する方法は特に制限はなく、例えば、スプレー法、鋼材表面に適量の表面処理液を滴下してシリコンゴムなどでしごく方法、スリットコーター法など任意の方法でよい。表面処理液の塗布後、乾燥する（溶媒を蒸発させる）ことにより鋼材表面に表面処理層が形成される。乾燥させるには、常温で風乾させてもよいが、４０℃〜６０℃程度に加熱して乾燥させてもよい。ただし、加熱した鋼材表面に表面処理液を塗布することは、瞬時に溶媒が蒸発するので好ましくない。
なお、表面処理層の付着量は、表面処理液の溶質の濃度と塗布液量で調整することができる。
【００２７】
次に、本発明の塗装鋼材において、上記表面処理層の上に形成される有機樹脂層（塗膜）について説明する。
表面処理層上に形成される有機樹脂層は、単層でも複層でもよい。
ここで、表面処理層と接する有機樹脂層は、エポキシ系樹脂層又はポリウレタン系樹脂層であることが好ましい。これは、表面処理層を構成する成分のイソシアネート基、シラノール基、アミノ基がエポキシ系樹脂層やポリウレタン系樹脂層と相互作用しやすいためである。したがって、有機樹脂層が単層の場合には、エポキシ系樹脂層又はポリウレタン系樹脂層であることが好ましく、有機樹脂層が複層の場合には、少なくとも表面処理層と接する下層側の樹脂層がエポキシ系樹脂層又はポリウレタン系樹脂層であることが好ましい。
【００２８】
エポキシ系樹脂層形成用のエポキシ系塗料（塗料組成物）としては、例えば、ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ系エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、変性されたエポキシ樹脂などのようなエポキシ基を有するものであればよい。
また、ポリウレタン系樹脂層形成用のポリウレタン系塗料（塗料組成物）としては、例えば、ポリオールを主体とした主剤とイソシアネート基を持つ硬化剤の混合物などであればよい。
【００２９】
これら有機樹脂層形成用の塗料の形態は任意であり、液状塗料、粉体塗料、ゲル状塗料などのいずれを用いてもよい。有機樹脂層の形成方法は特に制限はなく、従来公知の方法でよい。例えば、液状塗料の場合には、スプレー法、塗料を適量を滴下してシリコンゴム等でしごく方法、スリットコーター法、刷毛塗り、ヘラ塗りなどにより塗布した後、乾燥させる。また、粉体塗料などの場合には、流動浸漬法や粉体塗装法などが適用できる。
【００３０】
次に、表面処理層を形成する鋼材について説明する。
一般に鋼材の表面には鉄酸化物が残存しており、表面処理層を形成する前にこれらを取り除くことが好ましく、その方法としては、例えば、酸洗、ブラスト処理、レーザーブラスト処理、機械的研磨などが挙げられる。なお、酸洗、ブラスト処理、レーザーブラスト処理などでは、後述するように鋼材の表面粗さを調整することができる。
【００３１】
本発明では、塗装密着性を確保するため、表面粗さＲｚjis（十点平均粗さ、ＪＩＳ  Ｂ０６０１（２００１））が２０〜１００μｍで且つ表面が清浄化された鋼材の表面に表面処理層を形成する。
表面処理層を形成する鋼材表面に適度な粗さを付与するのはアンカー効果により有機樹脂層との接着性を向上さるためであり、表面粗さＲｚjisが２０μｍ未満では、有機樹脂層との接着性の向上効果が十分でない。一方、表面粗さＲｚjisが１００μｍを超えてもその効果は変わらず、ブラスト処理などの面で却って経済性を損なう。
【００３２】
本発明において、表面処理層を形成する鋼材の表面清浄度を高めるのは、表面処理による適切な処理効果を得るためである。この鋼材表面の清浄度については、特に、下記計測方法で計測される輝度が２２０以上となる表面清浄度を有するのが好ましい。
計測方法：鋼材表面に、透明なポリプロピレンを基材とし、その片面にアクリル系粘着層を有するテープを貼り付けた後、鋼材表面から剥離し、該テープを白紙に貼り付け、この白紙上のテープ貼り付け部をデジタル画像化し、その輝度を計測する。
表面清浄度を評価するための上述した計測方法で計測される輝度が２００未満は非常に汚いレベルであり、２００以上２２０未満が通常の状態、２２０以上が非常に清浄な状態と評価できる。輝度が２２０未満では、接着耐久性が劣ったものとなる。
【００３３】
ここで、表面清浄度を評価する輝度の計測方法の詳細を説明すると、まず、表面処理層形成用の表面処理液を接触させる前の鋼材表面（例えば、ブラスト処理及びブラスト残渣の除去処理後の鋼材表面）に、基材が透明なポリプロピレンからなり、その片面にアクリル系粘着層を有するテープ（アクリル粘着系ポリプロピレンテープ）を貼り付ける。このテープの厚さは５００μｍ以下が好ましく、２００μｍ以下がより好ましい。これは、光の透過性の観点から、テープがあまり厚くなると光の透過が阻害されるので、テープに転写される鋼材表面の汚れ（表面転写物）が見えにくくなるためである。一方、テープがあまりに薄いと貼り付けの際などに破損するおそれがあるので、テープの厚さは１０μｍ以上が好ましい。したがって、テープの厚さは１０〜５００μｍが好ましく、１０〜２００μｍがより好ましい。また、テープで汚れを採取するのは、１０ｍｍ×１０ｍｍ以上の範囲とするのが好ましい。これは、数ミリ単位の範囲では汚れが局在化していることが考えられるためであり、このような観点からは、５０ｍｍ×５０ｍｍ以上の範囲の汚れを採取することがより好ましい。したがって、これらに応じてテープのサイズを選択すればよい。なお、テープを鋼材表面に貼り付けた後は、十分に密着させるため、テープの上からロールなどを当てて、鋼材表面によく馴染ませることが好ましい。
【００３４】
鋼材表面に貼り付けて表面の汚れを転写させたテープを剥離し、これを白紙に貼り付け、テープに転写された鋼材表面の汚れ（表面転写物）が、基準となる白色上で明確に捉えられるようにする。テープを貼り付ける紙は、グレースケール０レベルの色が好ましく、グレースケールが１０以上では、汚れの判別が困難になる。白紙上のテープ貼り付け部では、テープに転写された鋼材表面の汚れ（表面転写物）が、透明なテープを通じて捉えられるので、これをデジタルデータ化（デジタル画像化）して、ＰＣ上にて画像解析を行ない、輝度を求める。現在では、これら汚れ情報をスキャナーにて取り込むことで簡便にデジタル化でき、一般市販ソフトウエアにて輝度を簡便に求めることが可能である。このようにして求められた輝度によって、鋼材の表面清浄度を評価する。
【００３５】
以上のような鋼材表面の表面粗さと表面清浄度を実現するための方法は任意であるが、鋼材の表面粗さＲｚjisは、例えば、ブラスト処理であれば研掃材の粒径を変えることで、酸洗であればインヒビター量を調整することで、レーザーブラスト処理であればその出力や掃引速度を変えることで調整可能である。また、表面清浄度は、例えば、ブラスト処理などによる表面粗さ調整後の鋼材表面の清浄化処理（例えば、ブラスト残渣の除去処理）の方法や処理条件を選択することにより調整可能である。
特に、ブラスト処理は鋼管表面の清浄化と表面粗さの付与を同時に行うことができるので好ましい。ブラスト処理後の表面は、圧縮空気や高圧水の吹き付けなどでブラスト残渣を除去する処理を行い、上記のような表面清浄度（上記の計測方法により計測される輝度が２２０以上）まで清浄化するのが好ましい。
【実施例】
【００３６】
［表面処理液の調製］
ビーカーに溶媒を入れ、スターラーにより撹拌しながら、イソシアネート又はシランカップリング剤を一定濃度になるように徐々に滴下し、５分撹拌して完全に分散させた。イソシアネート、シランカップリング剤としては、下記ａ〜ｆを用いた。また、溶媒としては、工業試薬であるアセトン及び／又はトルエンを用いた。
ａ：３−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン（信越化学（株）製）
ｂ：３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学（株）製）
ｃ：４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（工業用試薬，東京化成工業（株）製）
ｄ：３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学（株）製）
ｅ：３−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン（信越化学（株）製）
ｆ：３−アミノプロピルトリエトキシシラン（信越化学（株）製）
【００３７】
［塗装鋼材の作製］
（１）鋼材の前処理
鋼材は、１０ｃｍ×１０ｃｍ×６ｍｍｔの熱延鋼板であり、黒皮をブラスト処理で取り除き、次いで、エアブローによりブラスト残渣などを除去した後、表面粗さおよび清浄度を測定した。表面粗さは市販の表面粗さ計（（株）ミツトヨ製「サーフテストＳＪ−２１０」）を用いて測定し、十点平均粗さＲｚjis（ＪＩＳ  Ｂ０６０１（２００１））を求めた。また、表面清浄度は、次のようにして求めた。透明なアクリル粘着系ポリプロピレンテープ（住友３Ｍ（株）製，７０ｍｍ×１００ｍｍ×０．１ｍｍ）を鋼材表面に貼り付け、表面の汚れを転写した。その後、テープを剥離して白紙（富士ゼロックス（株）製，Ａ４白コピー上質紙）に貼り付けた。このテープ貼り付け部をデジタル画像化し、市販の画像解析ソフトウエア（ADOBE Photoshop）にて５０ｍｍ×５０ｍｍの範囲の輝度を求めた。
【００３８】
（２）表面処理層の形成
上記鋼材の表面に表面処理液を一定量滴下した後、ガラス棒で鋼材表面全体に液を伸ばすことで、鋼材表面に表面処理液を塗布した。その後室温で静置し、溶媒を蒸発させることにより鋼材表面に表面処理層を形成した。表面処理液の滴下量と溶質濃度から表面処理層の付着量を算出した。
（３）有機樹脂層（塗膜）の形成
ポリウレタン系塗装については、表面処理層を形成した鋼材表面に、ポリウレタン塗料（第一工業製薬（株）製「パーマガード３３０プライマー」）を４０μｍ厚にスプレー塗装し、さらにポリウレタン塗料（第一工業製薬（株）製「パーマガード１３７」）を２ｍｍ厚にスプレー塗装し、その後１週間の養生期間を経て試験材とした。
エポキシ系塗装については、表面処理層を形成した鋼材表面に、超厚膜型エポキシ樹脂塗料（関西ペイント（株）製「ナプコバリア５Ｍ」）を２ｍｍ厚になるようにローラーを使用して塗装し、その後１週間の養生期間を経て試験材とした。
【００３９】
［塗装鋼材の性能評価］：耐陰極剥離性（陰極剥離距離）
上記の塗装鋼材をそのまま試験材とし、以下の方法で陰極剥離距離を測定し、接着耐久性を評価した。試験材の中央部に直径６ｍｍφの円形の人工欠陥部を形成し、鋼材を露出させた。人工欠陥部を中心にして直径７０ｍｍφのアクリル製の円筒を有機樹脂層（塗膜）上に縦に設置してシール材で有機樹脂層に固定した後、円筒内部を３質量％ＮａＣｌ水溶液で満たし、セルを作成した。対極に白金を使用して、人工欠陥部の鋼材の電位を−１．５V vsSCEにポテンシオスタットを使用して保持した。このままポリウレタン系塗装材は３０℃の恒温槽内に、エポキシ系塗装材は５０℃の恒温槽内にそれぞれ静置し、３０日間電位を保持した。次いで、試験材を回収後、セルをはずし、人口欠陥部の周囲をたがねとカッターを使用して強制的に剥離した。人工欠陥部の周辺部は有機樹脂層が鋼材から剥離し、鋼材の表面が露出していたため、人工欠陥部からの剥離距離を調べるため、人工欠陥部を中心とした４方向で人工欠陥端部からの剥離部の距離を測定して、その平均値を陰極剥離距離とした。この陰極剥離距離は、値が小さいほど接着耐久性が良好であり、その剥離距離によって、次のような評価とした。
【００４０】
・ポリウレタン系塗装材の場合
×  剥離距離が５ｍｍ以上
△  剥離距離が４ｍｍ以上、５ｍｍ未満
〇  剥離距離が４ｍｍ未満
・エポキシ系塗装材の場合
×  剥離距離が６ｍｍ以上
△  剥離距離が５ｍｍ以上、６ｍｍ未満
〇  剥離距離が５ｍｍ未満
以上の評価結果を試験材の製造条件とともに表１、表２に示す。これによれば、本発明例は比較例に比べて優れた接着耐久性が得られている。
【００４１】
【表１】
2019077898.tif 000002
【００４２】
【表２】
2019077898.tif 000003