(57)【要約】【課題】本発明は、屋根材、壁材などの建築用鋼板および道路壁、鉄道防音壁などにおいて、耐久性、美麗性に優れ、しかも安価な積層鋼板を提供する。【解決手段】チタン板と鋼板を、厚みが０．０１〜１ｍｍの酸変性ポリオレフィン樹脂を中間層として積層する。また、好適には、前記酸変性ポリオレフィン樹脂の酸変性率を、０．０３〜０．３  ｍａｓｓ％とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン板と鋼板を、厚みが０．０１〜１ｍｍの酸変性ポリオレフィン樹脂を中間層として積層してなることを特徴とする積層鋼板。
【請求項２】
前記酸変性ポリオレフィン樹脂の酸変性率を、０．０３〜０．３  ｍａｓｓ％とすることを特徴とする請求項１に記載の積層鋼板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屋根材、壁材などの建築用鋼板および道路壁、鉄道防音壁などにおいて、耐久性、美麗性に優れ、しかも安価な積層鋼板を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、屋根材、壁材などの屋外に触れる部分に使用される鋼板の場合、亜鉛めっき鋼板、亜鉛合金めっき鋼板、あるいは、塗装鋼板が使用されてきた。また、場合によっては、めっきしたうえにさらに塗装することも行われてきた。
しかしながら、亜鉛めっきや塗装には耐食性に限界があり、通常の住宅等では約５０年が寿命とされ、また、公共建築や構造物でも５０年以上使用される場合には補修を行うことが必須とされてきた。これらの補修は、１０〜２５年で行うことを好適とすることが経験的に良く知られている。
【０００３】
したがって、構造物の供用期間中には、少なくとも１回、多い場合は４回程度の補修工事が必要であるとされていた。新規に建設する場合はともかく、このような補修工事は、構造物を使用しながらの工事となるため、制約が多く、多大な費用を要している。そのため、最近では代替として、高級ステンレス鋼板やチタン板そのものを使用し、補修を一切不要とする傾向にあるが、材料が高価であるため広く普及するまでには至っていない。
【０００４】
ところで、特許文献１には、長期間にわたって、安定した防食性能を維持しようとする接着耐久性に優れた重防食被覆鋼材およびその製造方法が開示され、特に海洋環境等の厳しい腐食環境下においても、長期間にわたって、安定した防食性能を維持可能にするとしている。そして、重防食被覆鋼材として、鋼材の表面に、有機樹脂プライマー層、ポリオレフィン樹脂層、チタン層をその順に有する構造の被覆鋼材を開示している。また、ポリオレフィン樹脂層を、無水マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂層とすることも開示している。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示の重防食被覆鋼材では、有機樹脂プライマー層の有機樹脂として用いるエポキシ樹脂が曲げに極めて弱く、わずかの衝撃で割れてしまうことから、その耐久性に大きな問題があった。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−４７５５０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術が有する上記の課題を解決するとともに、補修や維持点検に費やす手間とコストの縮減を達成してなる耐久性と美麗性に優れた積層鋼板を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、チタン板と鋼板を、厚みが０．０１〜１ｍｍの酸変性ポリオレフィン樹脂を中間層として積層してなることを特徴とする積層鋼板によって上記課題を解決した。
また、本発明は、前記酸変性ポリオレフィン樹脂の酸変性率を、０．０３〜０．３  ｍａｓｓ％とすることを好適とするものである。
【０００９】
なお、本発明においてチタンとは、９５ｍａｓｓ％以上のチタンと、アルミニウム、シリコン、その他の不可避的不純物を一つ以上有してなるチタン合金を含む。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の積層鋼板について説明する。
本発明の積層鋼板の基本的構成は、酸変性ポリオレフィン樹脂とチタン板をその順に、清浄化した鋼板の表面に積層するものである。チタン板が最表面に存在することから本発明の積層鋼板にチタン特有の美麗な表面を有し、美麗性に優れる。
【００１１】
鋼板表面の清浄化処理としては、表面の酸化スケールを完全に取り除くことが好ましい。というのは、酸化スケールは、有機樹脂との密着性が悪いだけでなく、脆いからである。また、チタン板についても積層するに際し、清浄化処理を施すのが好ましい。
かかる清浄化処理としては、表面の汚れや酸化スケールを効果的に除去することができ、また表面に凹凸を与えて酸変性ポリオレフィン樹脂とより高い密着性を得ることができるブラスト処理が好適である。ただし、チタン板や鋼板が薄くブラスト処理ができない場合には、酸洗による方法でも良い。また、鋼板表面は、清浄化処理を行うだけでなく、クロメート処理やカップリング処理などの密着性が向上する表面処理を施しても良い。また、チタン表面には、強酸によるアノード電解やクロメート処理、シランカップリング処理などの密着性が向上する各種の処理を施しても良い。
【００１２】
ところで、チタンは、優れた耐食性を有する材料として良く知られている。通常の大気環境下であれば、その腐食減量はほとんど無視できるレベルにあると言われている。従って、屋外に接する環境にチタンを使用することは、耐食性材料として十分な耐久性を有するものと考えられる。
しかし、現在まで鋼材ほど広く普及しておらず、また、高価であることから、チタンを鋼材の代替とすることは、一部の腐食性の環境や超長期の耐久性を要求されるインフラなどにおける使用に止まってきた。
【００１３】
一方、被覆の観点から、チタンが、水、酸素、イオン等の腐食原因物質を遮断する防食層であると考えれば、その厚みは０．０１ｍｍ程度で十分であり、安価な鋼板と積層化することにより大輻に単価を下げることができる。現状、チタン薄板の製造可能限界がこのレベルであり、これより薄くすることは現時点では技術上不可能である。また、チタン板を厚くした方が機械的な衝撃などに強くなるが、圧着する時の変形能およびコスト上昇の兼ね合い等を考えると０．５  ｍｍ厚程度が上限である。なお、ベースとなる鋼板の厚み範囲は、建築用鋼板に通常使用される範囲がカバーされる。
【００１４】
鋼板にチタン板を積層化するにあたって、本発明で両者の間に有機樹脂である酸変性ポリオレフィン樹脂を挟層するのは、積層鋼板としたチタン板と鋼板の電気的な接触を避け、直接接触による異種金属接触腐食を防止するためである。
酸変性ポリオレフィン樹脂の厚みについて、０．０１ｍｍ未満の厚みの酸変性ポリオレフィン樹脂では十分な接着がえられず、また、１ｍｍ超の厚みの酸変性ポリオレフィン樹脂ではコストが掛りすぎるため無駄となり、さらに、チタン板との接着が酸変性ポリオレフィン樹脂の熱膨張、収縮に伴う応力によってかえって困難となる。そのため、鋼板とチタン板の間に厚みを０．０１〜１ｍｍとしてなる酸変性ポリオレフィン樹脂を中間層として積層するのである。
【００１５】
酸変性ポリオレフィン樹脂としては、無水マレイン酸変性又はイタコン酸変性ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブデン等を挙げることができる。これらの酸変性ポリオレフィン樹脂は、一般的に接着性ポリオレフィン樹脂として知られている。これらは、熱可塑性樹脂であるため、樹脂自体に十分な伸びがあり、かつ、吸水率も小さいので、積層鋼板の接着界面を破壊することもない。実用上は無水マレイン酸変性が好ましい。
【００１６】
また、酸変性ポリオレフィン樹脂の伸びは、積層鋼板の加工性と相関があり、積層鋼板に曲げや絞り加工などを施した場合、樹脂に十分な伸びがないと積層材料の変形についていけず、加工欠陥を生じ易い。ポリオレフィン樹脂は、この点の心配が極めて少ないことを特徴とする。また、実使用耐久温度も−３０℃〜６０℃と、ほぼ常温範囲をカバーできる。
【００１７】
酸変性ポリオレフィン樹脂は、鋼板とチタン板の間に熱融着されていることが好ましい。この場合、チタン板にも、酸洗処理、クロメート処理、カップリング剤処理、あるいはこれらを複合化した表面処理を施すことが好適である。
本発明で使用するチタン板は非常に薄く変形し易い。また、酸変性ポリオレフィン樹脂の接着手段としては、熱融着が最も優れるが、熱を付与するために流動性が上がり変形し易い。従って、チタン板と酸変性ポリオレフィン樹脂を別々に分けて熱融着することは、熱で溶融した酸変性ポリオレフィン樹脂が変形し、同時にチタン板も変形してしまうので膜厚のコントロールが難しい。従って、予め平板状態でチタン板と酸変性ポリオレフィン樹脂を接着しておき、積層材として熱融着することが好ましい。
【００１８】
そして、チタン板と酸変性ポリオレフィン樹脂を積層したシートをあらかじめ加熱した鋼板に押し付ける方法としては、あらゆる形状に対応できる押圧ロールを使用することが好ましい。このような押圧ロールとしては、耐熱性を有しかつ柔軟性を有するシリコンラバーのようなプラスチックで構成されるロールとすることが好ましい。かかる材質とすることは、複雑な形状に対応できるだけでなく、鋼板のコーナー部に貼着する場合においてもコーナー部周辺に押圧力を付加できるからである。なお、ロールの押圧力としては、  ０．１〜３００  Ｎ／ｃｍ２  程度が好適である。
【００１９】
ところで、本発明者らは、酸変性ポリオレフィン樹脂とチタン板および鋼板との接着強度が酸変性ポリオレフィン樹脂の酸変性率に応じて大きく変化することに着目し、酸変性ポリオレフィン樹脂の酸変性率とＴ型剥離強度の関係について詳細な調査検討を行い、図１に示す結果を得た。ここで、酸変性率とは、無水マレイン酸のポリエチレンに対する重合の重量分率であり、有機分析、ＮＭＲなどによって測定できる。
【００２０】
図１は、酸変性ポリオレフィン樹脂の代表例である無水マレイン酸変性ポリエチレンの酸変性率とＴ型剥離強度の関係を示している。なお、Ｔ型剥離強度とは、接着強度を示す指数であり、その詳細については後述する。
図１から、無水マレイン酸変性ポリエチレンと鋼板の接着強度の観点からは、酸変性率が０．０３〜１ｍａｓｓ％の範囲を好適とし、一方、無水マレイン酸変性ポリエチレンとチタン板との接着強度の観点からは、酸変性率が０．０３〜０．３  ｍａｓｓ％の範囲を好適とすることは明らかである。すなわち、本発明の積層鋼板において、接着性の観点から、酸変性ポリオレフィン樹脂の酸変性率を、０．０３〜０．３  ｍａｓｓ％の範囲とすることを好適とするのである。
【００２１】
【実施例】
本発明の積層鋼板と、比較例となる積層鋼板の試験材を準備し、それらの特性を比較・検証した。
比較・検証用の試験材の作成方法は、以下の通りである。
まず、ＪＩＳ  Ａ  クラスに規定されたチタン板（厚み  ２００μｍ）と、一般冷延鋼板（ＳＰＣＤクラス、厚み１．６ｍｍ  ）を脱脂する。次に、一般冷延鋼板、接着性ポリオレフィン樹脂、チタン板の順に積層し、ホットプレス（１８０  ℃、０．１  ＭＰａ）で１０分間圧着する。その後、大気中で放冷し、試験材を完成させた。
【００２２】
なお、接着性ポリオレフィン樹脂としては、以下の２種類を準備した。
（１）    無水マレイン酸変性ポリエチレン：酸変性度範囲０．０３〜０．３  ｍａｓｓ％、厚み範囲  ０．００５〜１．５  ｍｍ
（２）    無水マレイン酸変性ポリプロピレン：酸変性度範囲０．０３〜０．３  ｍａｓｓ％、厚み範囲  ０．００５〜１．５  ｍｍ
【００２３】
次に、上記のようにして用意した各試験材について、以下の各試験を行い、その特性調査を実施した。
▲１▼  Ｔ型剥離強度（接着強度）試験：
２５ｍｍ幅に切り出した試験材のＴ型剥離強度を常温で調査する。Ｔ型剥離強度とは、接着性ポリオレフィン樹脂を挟んでなる一般冷延鋼板とチタン板をあらかじめ約８０ｍｍだけ剥離してＴ字型とした後、その剥離した個所を２００  ｍｍ／ｍｉｎ  の引張速度で引っ張って剥離させ、その間の反力を測定して平均した値として定義する。この試験により、積層鋼板の接着強度について評価する。
▲２▼  曲げ試験：
１００×５０ｍｍの試験材の中央部を、８９．５度の角度に加工されたポンチとダイスを用いて曲げ加工する。そして、曲げ加工後の形状凍結性を調査する。形状凍結性とは、曲げ加工後の角度が、曲げ加工時の９０度に近いかどうかを観察して評価する指標である。
【００２４】
なお、評価基準は、
○：８８〜９５度、
×：８８度以下、もしくは、９５度以上、
とする。
▲３▼  折り曲げ試験：
万力を使用して試験材の１０Ｔ曲げを実施し、試験材表面のチタン板が割れるかどうか、剥離が生じるかどうかを観察して評価する。１０Ｔ曲げとは、試験片のチタン側を外側にして、内側に板厚の１０倍の直径を有する鋼製丸棒を挟み込み、鋼板の片側をおさえ、１８０  °曲げる処理である。
【００２５】
なお、評価基準は、
○：チタン板の割れ（クラック）、剥離なし、
×：チタン板の割れ（クラック）、あるいは、剥離が観察される、
と定義する。
▲４▼  耐熱試験：
８０〜１００  ℃のオーブン内に試験材を約４０００時間放置し、上記のＴ型剥離強度の低下があるかどうかを調査する。
【００２６】
なお、評価基準は、
○：接着強度の低下なし、
×：接着強度の低下あり、
と定義し、以て試験材の耐熱性を評価する。
▲５▼  耐水試験：
０．５  Ｍ（モル／Ｌ）ＮａＣｌ溶液中に６０℃で１０００時間浸漬し、その耐久性を調査する。
【００２７】
なお、耐久性は、上記のＴ型剥離強度で評価し、
○：接着強度の低下なし、
×：接着強度の低下あり、
と定義する。
▲６▼  絞り加工試験：
エリクセン試験機で、ポンチ径３０ｍｍφ、絞り比１．２  として、しわ押え１．２  ｔｏｎ  、絞り速度１００  ｍｍ／ｍｉｎ  で、絞り高さ２０ｍｍの円筒絞りを実施し、表面のしわ、割れなどを観察して評価する。
【００２８】
なお、評価基準は、
○：しわ、割れ発生なし、
×：しわ、割れ発生あり、
と定義し、以て試験材の絞り加工性を評価する。
以上の▲２▼〜▲６▼の各試験における評価指標を表１にまとめて示す。
【００２９】
【表１】
2004255637.tif 000003
【００３０】
次に、接着性ポリオレフィン樹脂を無水マレイン酸変性ポリエチレンとした各試験材について評価試験を行った結果を表２に示す。また、接着性ポリオレフィン樹脂を無水マレイン酸変性ポリプロピレンとした各試験材について評価試験を行った結果を表３に示す。
【００３１】
【表２】
2004255637.tif 000004
【００３２】
【表３】
2004255637.tif 000005
【００３３】
表２、表３から明らかなように、各試験材のうち、本発明の実施例の範囲内では、いずれも良好な評価値を得ることができ、優れた特性を示している。
一方、接着性ポリオレフィン樹脂の酸変性率と厚さ範囲が本発明の好適範囲から外れた比較例では、評価結果に何らかの問題が認められ、不適であることは明らかである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によって、補修や維持点検に費やす手間とコストの縮減を達成してなる耐久性と美麗性に優れた積層鋼板の提供が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層鋼板のＴ型剥離強度と無水マレイン酸変性ポリエチレンの変性率の関係を示すグラフである。
【図１】
2004255637.tif 000006