(57)【要約】【目的】めっき鋼板の端部表面に未塗装域又は下塗り塗膜単層域を設けることにより、溶融Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板や溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板を塗装原板とする場合でもエッジクリープの発生・成長を抑制する。【構成】Ａｌ：２５〜７０質量％のＡｌ−Ｚｎ合金めっき層２又はＳｉ：１２質量％以下のＡｌ−Ｓｉ合金めっき層の上に端部表面を除き下塗り塗膜２ｕ，上塗り塗膜２ｔの複層構成からなる塗膜２が設けられている。下塗り塗膜には、防錆顔料を分散させている。端部表面には、好ましくは幅Ｌ：１〜２００ｍｍの未塗装域４又は下塗り塗膜単層域６が形成されている。【効果】鋼板端面から沿面方向に沿って腐食生成物が塗膜２に侵入することが規制されるので、エッジクリープの発生・成長が抑制される。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ：２５〜７０質量％のＡｌ−Ｚｎ合金めっき層又はＳｉ：１２質量％以下のＡｌ−Ｓｉ合金めっき層の上に端部表面を除き下塗り塗膜，上塗り塗膜の複層構成からなる塗膜が設けられ、下塗り塗膜には防錆顔料が配合されており、端部表面が未塗装又は一層の下塗り塗膜が端部表面に形成されていることを特徴とする耐エッジクリープ性に優れた塗装めっき鋼板。
【請求項２】
未塗装又は下塗り塗膜単層域が形成されている領域が鋼板端縁から１〜２００ｍｍの幅で設定されている請求項１記載の塗装めっき鋼板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、溶融Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板や溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板に設けた塗膜に生じがちなエッジクリープを抑制した塗装めっき鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶融Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板は、Ａｌに由来する耐熱性，耐食性及びＺｎに由来する犠牲防食作用を兼ね備え、従来の溶融Ｚｎめっき鋼板に比較して無塗装で数倍〜十数倍の耐食性を呈する。優れた耐食性を活用し、無塗装のままで或いは美観付与の塗装を施した後で屋根材，壁材等の建材として一部で使用されている。
Ｚｎめっき鋼板の塗装方法は、下塗り塗膜，上塗り塗膜を形成する２コート２ベーク法が一般的である。２コート２ベーク法では、ロールコータ又はカーテンフローコータを用い下塗り塗料を塗布・焼付けして乾燥膜厚２〜１０μｍ程度の下塗り塗膜を形成した後、同様に上塗り塗料の塗布・焼付けによって乾燥膜厚５〜４０μｍの上塗り塗膜を形成している。
【０００３】
溶融Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板も、Ｚｎめっき鋼板と同様な２コート２ベーク法で塗装されている。しかし、塗装Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板を腐食性雰囲気に放置すると、切断端面を起点とする塗膜フクレ（以下、”エッジクリープ”という）が塗装原板に溶融Ｚｎめっき鋼板を用いた場合に比較して大きくなる傾向にある。エッジクリープは、Ａｌ−Ｚｎ合金めっき層の上に厚膜又は透湿性の低い塗膜を設けた塗装鋼板で顕著に発生する。同様なエッジクリープは、溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板，溶融Ａｌめっき鋼板（以下、”溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板”で総称する）でも発生しやすい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
エッジクリープは、塗膜の脱落を引き起こし、塗装鋼板の外観を著しく損ね、塗膜下腐食の発生・成長の原因にもなる。エッジクリープの発生を防止するため、塗料の改良や塗装条件の工夫等、従来から種々の提案が報告されている。たとえば、プライマ塗膜に多量の防錆顔料を配合する方法，Ｚｎリッチ部の偏析を防止してめっき層を均一化する熱処理（特開平９−３１６６１８号公報）等が知られている。
【０００５】
防錆顔料の多量配合によって塗膜の耐食性は向上するものの、厚膜塗装やフッ素系塗装ではエッジクリープの抑制効果が不足し、大きなエッジクリープが初期に発生しがちである。焼鈍炉等でめっき層を熱処理した後、炉内で徐冷するとき、めっき層が均質化され、Ｚｎリッチ部１ｂの偏析が抑制されるが、熱処理工程を余分に必要とするため製造コストが高くなる。しかも、めっき層の均質化に伴い、Ｚｎリッチ部１ｂの犠牲防食作用が損なわれる虞もある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エッジクリープの発生メカニズムについて種々調査・検討した結果から得られた知見をベースに案出されたものであり、めっき鋼板の端部表面に未塗装域又は下塗り塗膜単層域を設けることにより、エッジクリープの発生原因である腐食性成分の希釈，散逸を促進させ、エッジクリープの発生・成長を抑制した塗装めっき鋼板を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明の塗装めっき鋼板は、その目的を達成するため、Ａｌ：２５〜７０質量％のＡｌ−Ｚｎ合金めっき層又はＳｉ：１２質量％以下のＡｌ−Ｓｉ合金めっき層の上に端部表面を除き下塗り塗膜，上塗り塗膜の複層構成からなる塗膜が設けられ、下塗り塗膜には防錆顔料が配合されており、端部表面が未塗装又は一層の下塗り塗膜が端部表面に形成されていることを特徴とする。
未塗装域又は下塗り塗膜単層域は、好ましくは鋼板端縁から１〜２００ｍｍの幅で設定される。
【０００８】
【作用】
通常の塗装Ｚｎめっき鋼板と比較して塗装Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板にエッジクリープが発生しやすい理由は次のように推察される。
Ａｌ−Ｚｎ合金めっき層１は、ＡｌとＺｎが均一分散することなく、Ａｌリッチ部１ａ，Ｚｎリッチ部１ｂが偏在し、石垣状に積み重ねられたＡｌリッチ部１ａの隙間がＺｎリッチ部１ｂで埋められた金属組織をもっている（図１）。Ｚｎリッチ部１ｂは腐食性雰囲気下でＡｌリッチ部１ａに優先して腐食消失し、端部表面から内部に至る比較的広い範囲にわたって腐食が虫食い状に進行する。腐食が進行した領域では、腐食生成物による上向きの力Ｆが塗膜２に働く。
【０００９】
上向きの力Ｆは、腐食生成物に加え腐食反応で生成する水素ガスでも発生する。塗装Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板を腐食雰囲気下に放置すると、Ａｌ−Ｚｎ合金めっき層１のＺｎと基材３の端面にあるＦｅとの間で局部電池が形成される。電池反応で発生した水素ガスは、腐食生成物と共に上向きの力Ｆを塗膜２に加える。
更に、厚膜の塗膜や透湿性の低い塗膜を設けた塗装Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板では、端面から侵入した水分等の腐食性因子が塗膜を透過して外部に放散されることなく塗膜２の内部に溜まりがちである。腐食性因子は、塗膜２への侵入自体で塗膜２に上向きの力Ｆを与える原因でもあるが、塗膜２を押し上げる腐食生成物の発生原因でもある。
【００１０】
塗装Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板は、このようにＡｌ−Ｚｎ合金めっき層の成分や組織に由来する腐食の進行形態が通常の溶融Ｚｎめっき鋼板と異なり、結果として上向きの力が塗膜に作用するため塗膜フクレ（エッジクリープ）が端部表面に発生しやすい。溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板も、Ａｌめっき層に析出したＳｉに沿って腐食が進行する溶融Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板と同様な腐食形態をとる。そのため、端部表面から内部に至る比較的広い範囲にわたって腐食が虫食い状に成長し、腐食生成物が塗膜を押し上げる。
【００１１】
他方、通常の溶融Ｚｎめっき鋼板を下地とする塗装鋼板では、Ｚｎめっき層の腐食が端面から全面的且つ均一に進行するため、腐食の起こる範囲が比較的狭い領域に限られ、腐食生成物が可溶性で溶出しやすいことと相俟って塗膜を押し上げる上向きの力が少ないと考えられる。
本発明者等は、溶融Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板や溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板で生じる特有の腐食形態の進行を前提とし、厚膜の塗膜や透湿性の低い（換言すれば、緻密度の高い）塗膜を形成した場合でもエッジクリープの発生防止に有効な塗膜形態を調査・検討した。その結果、未塗装域又は下塗り塗膜単層域をめっき鋼板の端部表面に形成すると、エッジクリープが大幅に抑制されることを見出した。未塗装域，下塗り塗膜単層域がエッジクリープの抑制に及ぼす理由は次のように推察される。
【００１２】
鋼板端縁から所定幅Ｌで未塗装域４（図２）を形成しためっき鋼板が腐食性雰囲気に曝されると、腐食性因子がＡｌ−Ｚｎ合金めっき層１に接触して腐食生成物が生じるが、生成した腐食性因子は薄い皮膜５となって未塗装域４のめっき層１を覆う。腐食生成物皮膜５は、下塗り塗膜２ｕの端面も覆い、下塗り塗膜２ｕに侵入しようとする腐食生成物に対してバリア作用を呈する。溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板を基材３とする場合でも、Ａｌ−Ｓｉ合金めっき層表面に生成するＡｌ２Ｏ３皮膜が同様なバリア作用を呈し、下塗り塗膜２ｕへの腐食生成物の侵入を抑制する。
【００１３】
未塗装域４に腐食生成物が到達しても、めっき層１が露出しているため、めっき層１から腐食生成物が洗い流される。めっき層１に付着する腐食生成物は、雰囲気の流体で希釈される。その結果、めっき層１の腐食進行が抑制され、透水性の低い上塗り塗膜２ｔであってもエッジクリープに至らない。
鋼板端縁から所定幅Ｌの下塗り塗膜単層域６（図３）を設けた場合、下塗り塗膜２ｕ自体が薄く透湿性の高い材料であるため、鋼板端縁から侵入した腐食性因子７が沿面方向に沿って塗膜２を透過する際に下塗り塗膜２ｕの表面から雰囲気に散逸する割合が多い。下塗り塗膜２ｕに含まれている腐食性因子７も、膜面から下塗り塗膜２ｕに浸透した流体で希釈され、腐食発生をもたらす濃度に至らない。
【００１４】
何れの場合も、めっき層１の表面における腐食生成物の滞留が抑えられ、めっき層１の表面近傍にある腐食性因子も雰囲気の流体で希釈される。その結果、エッジクリープの原因となる腐食反応が端部表面で規制され、沿面方向に沿った腐食の進展が未塗装域４又は下塗り塗膜単層域６で止められる。
沿面方向に沿った腐食の進展を抑える作用は、未塗装域４又は下塗り塗膜単層域６の幅Ｌを１〜２００ｍｍの範囲に設定するとき効果的になる。幅Ｌ：１〜２００ｍｍの未塗装域４や下塗り塗膜単層域６は、製品形状に加工した段階で側面，背面等、視界に入らない部分に収められる。幅Ｌが１ｍｍより狭い未塗装域４や下塗り塗膜単層域６では、腐食生成物皮膜５による保護作用が不足し、或いは上塗り塗膜２ｔ下の下塗り塗膜２ｕに潜り込む腐食性因子７が避けられない。逆に２００ｍｍより広幅の未塗装域４や下塗り塗膜単層域６を形成すると、塗膜２の保護機能に及ぼす影響が大きく、製品化した段階で未塗装域４や下塗り塗膜単層域６が視界に入りやすく商品価値を低下させる。
【００１５】
【実施の形態】
塗装原板に使用される溶融Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板は、Ａｌ：２５〜７０質量％の溶融Ａｌ−Ｚｎ合金めっき浴を用い、常用の連続溶融めっきラインで製造される。溶融Ａｌ−Ｚｎ合金めっき浴に鋼帯を浸漬し引き上げた後、ワイピング装置によって所定のめっき付着量に調整される。溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板も、Ｓｉ含有量１２質量％以下のＡｌ−Ｓｉ合金めっき浴を用いて同様に製造される。
めっき付着量は、片面当り２０〜２００ｇ／ｍ２が好ましい。２０ｇ／ｍ２未満のめっき付着量ではめっき層の保護作用が十分でなく、逆に２００ｇ／ｍ２を超えるめっき付着量は経済的に不利であるばかりでなく、塗装めっき鋼板の加工性を低下させる原因にもなる。
【００１６】
塗装原板は、常法に従って研磨，脱脂，酸洗等の工程を経た後、塗装前処理が施される。塗装前処理には、本発明を拘束するものではないが、通常使用されているリン酸亜鉛系，塗布型クロメート処理系等の処理液が使用される。リン酸亜鉛系の塗装前処理では付着量０．３〜１．５ｇ／ｍ２のリン酸皮膜，塗布型クロメート処理ではＣｒ換算付着量２０〜８０ｍｇ／ｍ２のクロメート皮膜を付着させることが好ましい。化成処理皮膜の付着量が少なすぎると塗膜密着性や耐久性が劣り、多すぎる付着量では塗装鋼板の加工性が低下しやすくなる。
【００１７】
塗装前処理後、２コート２ベーク法で複層構成の塗膜が塗装原板の表面に形成される。
下塗り塗装には、ポリエステル樹脂，エポキシ樹脂，アクリル樹脂，フェノキシ樹脂等を主成分とし、メラミン樹脂，イソシアネート樹脂等の架橋剤を配合した塗料組成物が使用される。塗料樹脂を溶剤に均一分散させることにより、下塗り塗料が調製される。溶剤としては、有機溶剤が通常使用される。有機溶剤には、トルエン，キシレン等の炭化水素系，酢酸エチル，酢酸ブチル等のエステル系，セロソルブ系等のエーテル系，メチルイソブチルケトン，メチルエチルケトン，イソホロン，シクロヘキサノン等のケトン系等が挙げられる。
【００１８】
クロム系や非クロム系の防錆顔料が塗料組成物に配合される。クロム系防錆顔料にはクロム酸亜鉛，クロム酸ストロンチウム，クロム酸バリウム，クロム酸カルシウム等があり、非クロム系防錆顔料には変性シリカ，ポリ燐酸アルミニウム等がある。防錆顔料は、下塗り塗膜に１０〜７０質量％含まれる配合割合で１種を単独で又は２種以上を複合して塗料組成物に添加することが好ましい。防錆顔料の他に、着色顔料，メタリック顔料，体質顔料等を塗料組成物に添加しても良い。
【００１９】
下塗り塗料は、ロールコート，カーテンフローコート，スプレー，浸漬法等の方法で１〜１０μｍ（好ましくは、３〜７μｍ）の乾燥膜厚が得られる塗布量で塗装前処理後の塗装原板に塗布される。コイル状の塗装原板を連続塗装する場合、ロールコート法が一般的である。１μｍ未満の乾燥膜厚では耐食性に劣り、１０μｍを超える乾燥膜厚では塗装コストが高く加工性低下の原因にもなる。
塗装原板に塗布された下塗り塗料は、樹脂の効果反応を十分に促進させるため１８０℃以上の最高到達板温で焼き付けられる。しかし、２４０℃を超える最高到達板温では、塗料樹脂の分解に起因して加工性を始めとする塗膜性能が劣化しやすくなる。好ましくは２００〜２２０℃の範囲で焼付け温度を選定する。
【００２０】
下塗り塗膜の上に上塗り塗料を塗布し、焼付けすることにより上塗り塗膜が形成される。上塗り塗料には、屋外での使用に供される限り水系，溶剤系何れの塗料も使用できる。たとえば、フッ素樹脂，アクリル樹脂，ウレタン樹脂，ポリエステル樹脂，塩化ビニル樹脂等を含む塗料が挙げられ、必要に応じて各種顔料，溶剤，塗膜面調整剤等を配合しても良い。
顔料には、タルク，硫酸バリウム，クレー，炭酸カルシウム，シリカ等の体質顔料、酸化チタン，ベンガラ，カーボンブラック，銅フタロシアニンブルー，銅フタロシアニングリーン，フラバンスイエロー，有機系赤色顔料，金属酸化物焼成顔料等の着色顔料、パールマイカ，雲母状酸化鉄，アルミニウムフレーク，ステンレス鋼フレーク等の光輝性粉末がある。
【００２１】
溶剤系塗料では、下塗り塗料と同種の溶剤を使用でき、シリコーンオイル，シリコーン樹脂等の常用塗膜面調整剤を配合することも可能である。
上塗り塗料は、通常の連続塗装ラインにおいてロールコート，カーテンフロー，スプレー等の方法で塗布される。ローラや刷毛塗り等の方法も採用可能である。上塗り塗料の塗布量は、塗料種等に応じて適宜選定されるが、５〜８００μｍ（好ましくは、１０〜６００μｍ）の乾燥膜厚が得られる範囲に設定される。上塗り塗料の効果条件も、塗料種等に応じて適宜定められるが、具体的には常温〜２４０℃に３０秒〜１日程度保持することによって上塗り塗料を硬化させる。上塗り塗膜は、単層に限ることなく、複層構成の塗膜としても形成できる。
【００２２】
未塗装域や下塗り塗膜単層域の形成は、プレコート，ポストコートの何れにも適用可能である。未塗装域，下塗り塗膜単層域のあるプレコート鋼板を製造する場合、連続塗装ラインに通板するめっき鋼帯の両端部表面をマスキングし、鋼帯幅よりも狭い範囲を塗装する。製造されたプレコート鋼板を裁断して加工する用途では、切板の端部表面にある塗膜を適宜の溶剤で除去することにより、未塗装域又は下塗り塗膜単層域を形成する。切板を所定形状に加工した後で塗膜を形成するポストコート法では、端部表面をマスキングして塗装する方法，塗装後に端部表面の塗膜を除去する方法等が採用される。
【００２３】
【実施例１】
板厚０．５ｍｍの５５％Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板にＣｒ換算付着量４０ｍｇ／ｍ２で塗布型クロメート処理し、表１の条件下で鋼板端面から所定の幅Ｌでエポキシ樹脂系の下塗り塗料を塗布・焼付けして乾燥膜厚５μｍの下塗り塗膜を形成した。同じく表１の条件下で鋼板端面から所定の幅Ｌでアクリルエマルジョン系の上塗り塗料を下塗り塗膜の上に塗布・焼付けし、乾燥膜厚１００μｍの上塗り塗膜を形成した。
【００２４】
得られた塗装鋼板の任意位置から長さ１５０ｍｍ，幅６５ｍｍの試験片を切り出し、試験片の三辺及び裏面をテープでシールした後、複合サイクル試験に供した。複合サイクル試験では、３５℃の５％ＮａＣｌ水溶液を２時間噴霧した後、６０℃，３０％ＲＨの雰囲気で４時間乾燥し、次いで５０℃，９８％ＲＨの湿潤雰囲気に２時間放置する塩水噴霧→乾燥→湿潤を１サイクルとした。複合サイクル試験を複数回繰り返した後、エッジクリープの最大長さを測定した。
【００２５】
エッジクリープの最大測定長さを表１に併せ示す。表１の結果から明らかなように，めっき鋼板の端部表面を未塗装又は下塗り塗膜一層とすることにより、エッジクリープが最大でも０．５ｍｍに留まり、塗装鋼板の耐エッジクリープ性が向上していることが判る。他方、端部表面に鋼板内部と同じ複層構成の塗膜を設けた試験片では、長さ５ｍｍに達するエッジクリープもあり、膜面が著しく劣化していた。
【００２６】
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【００２７】
【実施例２】
板厚０．５ｍｍの溶融Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板にＣｒ換算付着量４０ｍｇ／ｍ２のクロメート皮膜を塗布型クロメート処理で形成し、エポキシ樹脂系下塗り塗料の塗布・焼付けにより乾燥膜厚５μｍの下塗り塗膜を設けた。次いで、鋼板端面から所定の幅Ｌを除き、アクリルエマルジョン系の上塗り塗料を塗布し焼き付けることにより乾燥膜厚１００μｍの上塗り塗膜を下塗り塗膜に積層した。
【００２８】
得られた各塗装鋼板から切り出した試験片を実施例１と同じ複合サイクル試験に供し、耐エッジクリープ性を調査した。調査結果を、塗膜構成と共に表２に示す。表２の結果から明らかなように、めっき鋼板の端部表面を未塗装域又は下塗り塗膜単層域とすることにより、溶融Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板と同様に耐エッジクリープ性が向上している。
【００２９】
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【００３０】
【発明の効果】
以上に説明したように、Ａｌ−Ｚｎ合金めっき層又はＡｌ−Ｓｉ合金めっき層を形成しためっき鋼板に防錆顔料含有下塗り塗膜及び上塗り塗膜を形成する際、めっき鋼板の端部表面に未塗装域又は下塗り塗膜単層域を形成すると、塗膜に対する腐食性因子の侵入が抑制され、或いは塗膜に侵入した腐食性因子を外部に容易に放出でき、沿面方向に成長する腐食が抑制される。その結果、耐エッジクリープ性が改善され、溶融Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板又は溶融Ａｌ−Ｓｉ合金めっき鋼板本来の優れた耐食性を十分に活用できる塗装鋼板が得られる。得られた塗装めっき鋼板は、過酷な腐食雰囲気に曝される外装建材，屋外配置機器のケーシング材等として広範な分野で使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶融Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板に発生するエッジクリープを説明する模式図
【図２】端部表面に未塗装域を設けた塗装めっき鋼板の断面模式図
【図３】端部表面に下塗り塗膜単層域を設けた塗装めっき鋼板の断面模式図
【符号の説明】
１：Ａｌ−Ｚｎ合金めっき層　　１ａ：Ａｌリッチ部　　１ｂ：Ｚｎリッチ部
２：塗膜　　２ｕ：下塗り塗膜　　２ｔ：上塗り塗膜　　３：基材（溶融Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板）　　４：未塗装域　　５：腐食生成物皮膜　　６：下塗り塗膜単層域　　７：腐食性因子
Ｌ：未塗装域又は下塗り塗膜単層域の幅　　Ｆ：塗膜を押し上げる上向きの力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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