(57)【要約】【課題】  接着テープ等に使用された粘着剤との間で優れた接着性を有する表面処理鋼板を提供する。【解決手段】  亜鉛系めっき鋼板を陽極処理することにより、上記めっき層の上に、付着量が0.1〜10g/m2で、Zn含有量が５〜80mass％の範囲内にある亜鉛系複合化合物層を形成する。【選択図】    なし 【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛系めっき鋼板の表面に、Zn含有量が５〜80mass％、かつ付着量が0.1〜10g/m2である亜鉛系複合化合物層を有することを特徴とする粘着剤との接着性に優れる表面処理鋼板。
【請求項２】
上記亜鉛系複合化合物層は、陽極処理により形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の表面処理鋼板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家電製品や事務用機器、自動車内装部品等に用いられる、粘着テープ等に使用されている粘着剤との接着性に優れる表面処理鋼板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
家電製品や事務用機器、自動車内装部品等に用いられる表面処理鋼板は、他の部品と接合される場合には、接合強度を確保する観点から、通常、スポット溶接あるいはシーム溶接等の溶融接合や、ボルト・ナット等の機械的接合によるのが一般的である。しかし、簡単な部品の取付けの場合には、上記溶融接合や機械的接合ほどの強力な接合強度は不要である場合が多い。また、プラスチック等との接合を行う場合には、上記接合方法を用いるには不向きである。そこで、簡単な接合や仮止めを行うに際しては、部品どうしを粘着剤を用いて貼り付けたり、両面テープをその場で貼り付けて接合したりする接合方法が多く用いられている。
【０００３】
しかし、これらの粘着剤による接合部分は、スポット溶接ほどの強度は必要ないとは言え、ある程度の強度と信頼性が必要である。ところが、従来のめっき鋼板や塗装鋼板は、このような粘着剤を用いた接合方法に対する配慮はまったくなされていなかった。そのため、粘着剤を用いた接合用途に用いられた場合には、必ずしも十分な接着強を有するものではなく信頼性にも劣るという問題があった。
【０００４】
接着剤と鋼板の接着強度を高める技術としては、特許文献１に開示された技術がある。この技術は、接着剤付きポリイミドテープとステンレス鋼板との接着強度を高めるために、接着加工前にステンレス鋼板の表面に、ショットブラスト、研摩等の処理、およびまたは、塩化第二鉄と塩酸を含有する水溶液で水洗・乾燥して鋼板の表面濡れ性を向上する表面処理を施した後、接着加工を行うものである。
【特許文献１】特開平９−９９４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のように、鋼板表面を活性化し表面濡れ性を改善する技術は、従来から使用されており、例えば、鋼板にめっき処理を施す前処理や鋼矢板にプライマーやポリエチレンを被覆する前処理に利用されている。しかしながら、この技術は、鋼板の表面を大きく変質させるものであるため、既に何らかの表面処理が施された表面処理鋼板に適用することはできないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、粘着テープ等に使用されている粘着剤と間で優れた接着性を有する表面処理鋼板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明者らは、粘着剤との間で優れた接着性を有する鋼板を開発すべく検討を重ねてきた。その結果、亜鉛系のめっき鋼板を陽極処理することによって、そのめっき鋼板の表面にZnを含む亜鉛系複合化合物を形成することにより優れた接着性を有する表面処理鋼板を得ることができることを見出し、本発明を開発した。
【０００８】
すなわち、本発明は、亜鉛系めっき鋼板の表面に、Zn含有量が５〜80mass％、かつ付着量が0.1〜10g/m2である亜鉛系複合化合物層を有することを特徴とする粘着剤との接着性に優れる表面処理鋼板である。
【０００９】
また、本発明の上記亜鉛系複合化合物層は、陽極処理により形成されたものであることを特徴とする
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、接着テープ等に用いられている粘着剤との間で優れた接着性を有する表面処理鋼板を得ることができるので、簡単な接合や仮止め等であっても高い接着強度を得ることができるので、工業上極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の表面処理鋼板は、亜鉛系めっき鋼板の表面上に、さらに、亜鉛の酸化物、水酸化物等からなる亜鉛系複合化合物層を形成させたところに特徴がある。上記亜鉛系複合化含物層は、電気亜鉛めっき鋼板や電気Zn−Niめっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板等の亜鉛系めっき鋼板を陽極処理することによって形成することができる。
【００１２】
上記亜鉛系の複合化合物は、陽極処理を行う電解液中に添加された種々の化合物が、陽極処理を行った際に、鋼板表面にめっきされた亜鉛や亜鉛系合金めっき成分と反応し、めっき層の表面に析出し、水に不溶性の複合化合物を形成したものであり、陽極処理した亜鉛系めっき鋼板の表面をグロー放電発光分光分析(ＧＤＳ分析)すると、陽極処理の電気量に応じた酸素ピークが発生することから確認することができる。図１は、陽極処理の電気量とＧＤＳによる検出された酸素ピーク比との関係を示したものである。ここで上記酸素ピーク比とは、陽極処理をしない無処理の亜鉛めっき鋼板またはZn−Ni合金めっき鋼板をＧＤＳ解析した際に検出される酸素ピーク面積を１とした時に、陽極処理したそれらの鋼板から検出される酸素ピーク面積の大きさの比を表した値である。この図１から、陽極処理により形成される亜鉛系複合化合物層は、酸素(Ｏ)を含有する皮膜であることがわかる。ただし、Znめっき鋼板を加熱した場合にも、酸素は多く確認されるが、これはZnＯに由来するものであり、粘着剤との接着性はよくない。従って、接着性に関与するのは、Zn(ＯＨ)2などのＯＨ基の存在による、つまり、上記陽極処理後の鋼板のＧＤＳ解析で測定された酸素(Ｏ)は、ＯＨ基のＯであると考えられる。
【００１３】
しかし、この複合化合物層をＸ線回折で解析した場合には、Zn，Fe，Zn-Ni合金(γ相)などのピークが検出されるが、複合化合物層としてのピークは検出されない。そのため、この複合化合物層は、結晶性の化合物ではなく非結晶性の不定形化合物であると考えられる。なお、この複合化合物は、Ｘ線回折では検出は難しいが、低角度領域にバックグランドの高いプロフィールとして確認されることがある。例えば、複合化合物のピークと推定される一例として、Zn-Ni合金めっきに陽極処理を施した鋼板をＸ線回折した時に検出されるピークがある。このピークは、(Zn,Cu)4ＳＯ4(ＯＨ)6・4Ｈ2Ｏ(Namuwite：ＪＣＰＤＳカード35-528)に近く、報告された物質の中にはこれ以外に該当するものはないが、上記(Zn,Cu)4中のCuをNiで置き換えた(Zn,Ni)4ＳＯ4(ＯＨ)6・4Ｈ2Ｏに由来するものと推定している。この皮膜は、水に浸漬しても溶解せず、0.1Ｎ−ＨCl中に浸漬した時に溶解することが確認されている。
【００１４】
上記のように、亜鉛系めっき鋼板を陽極処理することにより被成される亜鉛系の複合化合物は、まだその全てが解明されている訳ではないが、上記の例で示されるような亜鉛系複合化合物が、良好な密着性の向上に寄与しているものと考えられる。なお、現在考えられている亜鉛系複合化合物としては、亜鉛の酸化物や水酸化物の他、亜鉛の亜硫酸および硫酸化合物および硫化物、亜硝酸および硝酸化合物、燐酸および縮合燐酸化合物、塩素・弗素・臭素・沃素などのハロゲン化合物、塩素酸・弗素酸・臭素酸・沃素酸、過塩素酸、過沃素酸などのハロゲン元素の高い酸化状態のオキソ酸化合物等を挙げることができる。
【００１５】
また、上記亜鉛系複合化合物中のZn含有量は、５〜80mass％の範囲であることが必要である。Zn含有量が５mass％未満あるいは80mass％を超えた場合には、接着性の向上効果が得られない。好ましくは10〜75mass％の範囲であり、更に好ましくは15〜70mass％の範囲である。Zn含有量が、接着性に影響を及ぼす理由については、その詳細は不明であるが、複合化合物中のZnが５mass％未満では、接着性に寄与するZn(ＯＨ)2の存在量が少ないために接着性の向上効果が得られず、一方、80mass％を超えた場合も接着の効果が得られないのは、複合化合物が主としてZnＯとして存在するため、粘着剤との接着性に関与するＯＨ基が存在しないためではないかと推定される。
【００１６】
さらに、本発明の表面処理鋼板は、亜鉛系めっき鋼板のめっき層上面に、上記のような亜鉛系の複合化合物を付着量0.1〜10ｇ/m2の範囲で形成させることが必要である。付着量が0.1ｇ/m2未満の場合は、接着性の向上効果に乏しく、一方、10ｇ/m2を超える場合には、接着性の向上効果が飽和するだけでなく、陽極処理の電気量の増大によって下地の亜鉛めっき層が溶解して付着量が減少し、耐食性に悪影響を及ぼすようになるからである。より好ましくは0.5〜７ｇ/m2の範囲であり、更に好ましくは1.0〜５ｇ/m2範囲である。
【００１７】
上記複合化合物の付着量およびZn含有量は、以下の方法で測定することができる。複合化合物の付着量は、重クロム酸アンモニウム20ｇ/ｌにアンモニア水を12.5mass％添加した水溶液(室温)中に15分間浸漬して、複合化合物層を溶解抽出し、この溶解抽出前後の重量の変化を測定することにより求めることができる。また、複合化合物中のZn含有量は、上記抽出液中に含まれるZn濃度を原子吸光法あるいはＩＣＰ法等により測定して、単位面積当たりのZn量を求め、これを複合化合物の単位面積当たりの付着量で割ることにより求めることができる。
【００１８】
次に、本発明の表面処理鋼板の製造方法について説明する。
本発明の表面処理鋼板の素材としては、電気亜鉛めっき鋼板や電気Zn−Niめっき鋼板、電気Zn−Alめっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板等の亜鉛系めっき鋼板を用いることができる。素材鋼板のめっき付着量としては、それぞれ片面当たり電気亜鉛めっき鋼板の場合は５〜50ｇ/m2、電気Zn-Ni合金めっきの場合は５〜30ｇ/m2、溶融亜鉛めっき鋼板の場合は30〜120ｇ/m2の範囲であることが好ましい。上記の下限値未満では、亜鉛系の複合化合物が十分な量えられず、一方、付着量が上記上限値を超えても、複合化合物の生成量に大きな変化はないからである。
【００１９】
上記複合化合物層は、上記亜鉛系のめっき鋼板を陽極処理することによって形成することができる。陽極処理の方法は、従来公知の方法、すなわち、主に塩素酸・過塩素酸・硝酸等の酸化剤が単独、或いはその他に硫酸・りん酸・有機酸等の導電助剤塩が存在する電解水溶液中で陽極処理を行う方法でよく、また、この時の処理条件も、従来公知の条件で行うことができる。例えば、電解液の組成は、NaClＯ3：10〜100ｇ/ｌ、Na2ＳＯ4：30〜200ｇ/ｌ、ｐＨは2.6〜5.0、電流密度は25〜125Ａ/dm2、電気量は50〜300Ｃ/dm2、浴温は、30〜60℃の範囲が好適である。
【００２０】
ところで、本発明の表面処理鋼板は、従来から知られている燐酸塩処理した表面処理鋼板とは異なるものである。すなわち、燐酸塩処理は、燐酸塩水溶液中に0.5〜３分間、浸漬処理することにより被膜を形成するもので、その形成された被膜は、美麗な結晶外観を示し、この結晶はＸ線回折により明確に同定が可能である。これに対して、本発明の表面処理鋼板は、電解処理により数秒から十数秒以下の短時間で皮膜形成が行われること、得られた皮膜の結晶外観が不明瞭であり、Ｘ線回折による同定も難しい点で明確に異なる。
【００２１】
さらに、本発明の表面処理鋼板は、従来から知られている黒色化表面処理鋼板(黒色鋼板)における着色処理とも異なるものである。黒色鋼板は、陽極処理を行うという点で本発明の鋼板とは共通している。しかし、黒色鋼板では、黒色皮膜の形成を促進するために、陽極処理する際の電解液のｐＨを低ｐＨ側(0.5〜2.5)とする必要があるのに対し、本発明の鋼板では、低ｐＨ側にすると複合化食物の溶解があるため、できるだけ高ｐＨ側で陽極処理することが好ましい。さらに、黒色鋼板は、黒色の外観と表面の美麗さが必要とされるが、陽極処理だけでは種々の模様が発生して商品として提供できないため、黒色化処理後、クリア樹脂等の被膜を形成し、美麗な外観に仕上げる。しかし、本発明の鋼板は、陽極処理により黒色化皮膜を形成する必要はなく、有機樹脂等の皮膜の形成も、粘着剤との接着性を確保する点からは不要なものである。
【００２２】
また、亜鉛系の酸化物、水酸化物等の複合化合物は、塩水噴霧試験や複合サイクル試験等の腐食試験によっても類似の腐食生成物が生成することがある。しかし、これらは、陽極処理によるものではないという点で本発明とは異なる。
【実施例１】
【００２３】
ＪＩＳ規格ＳＰＣＤ(板厚1.0mm)の冷延鋼板の表面に、表１に示した条件で、電気亜鉛めっき処理、あるいは電気Zn−Niめっき処理を施したのち、そのめっき層の上に、陽極処理を施すことにより亜鉛系の酸化物、水酸化物等からなる複合化合物層を形成した表面処理鋼板を得た。この表面処理鋼板からサンプルを採取し、表面に形成された複合化合物層の付着量とZn含有率を前述した方法を用いて測定した。また、上記サンプルを用いて接着性の評価を下記の方法で行った。
＜接着性評価１＞
20mm×100mmの大きさに切断した表面処理鋼板の試験片を２枚用意し、１枚の試験片１の亜鉛系複合化合物を有する側の端部に20mm×20mmの大きさの両面テープ(日東電工製：No.500)２を貼り付け、その上にもう１枚の試験片１の端部を両面テープが亜鉛系複合化合物を有する側に接するように重ねて接着して図２に示したような引張試験片を作製し、引張速度 10mm/minで引張試験を行い、引張強度を測定した。なお、この時の接着強度は接着強度１とした。
＜接着性評価２＞
15mm×100mmの大きさに切断した表面処理鋼板の試験片を２枚用意し、１枚の試験片１の亜鉛系複合化合物を有する側の端部に13mm×13mmの大きさの両面テープ(富士カラー・ハーマテープ：フジカラー販売製)２を貼り付け、その上にもう１枚の試験片１の端部を両面テープが亜鉛系複合化合物を有する側に接するように重ねて接着して図２に示したような引張試験片を作製し、引張速度 10mm/minで引張試験を行い、引張強さを測定した。なお、この時の接着強度は接着強度２とした。
【００２４】
上記評価試験の結果を、表２に示した。この表２からわかるように、複合化合物層の付着量とZn含有率が本発明の範囲内にある発明例(No.１〜１５)はいずれも、接着強度１が1.44MPa以上、接着強度２が0.51MPa以上と良好な接着性を示している。一方、複合化合物層の特性が本発明の範囲を外れる比較例(No.１６〜２０)は、接着強度１が1.33MPa以下、接着強度２が0.41MPa以下でしかない。
【００２５】
【表１】
2005272918.tif 000002
【００２６】
【表２】
2005272918.tif 000003
【実施例２】
【００２７】
実施例１で用いた発明例のNo.３と比較例のNo１６の亜鉛系めっき鋼板から、25mm×200mmの試験片を切り出し、これらの試験片１の亜鉛系複合化合物を有する側の表面に、厚さ35μmの電解銅箔３に粘着剤２を付けた接着テープ(ダイタック工業用接着テープE-2100LC：大日本インキ製)を貼り付け、端部は貼り付けない、図３に示したような引張試験片を作製し、引張速度10mm/minで引張試験を行い、引き剥がしに要する最大荷重を測定した。なお、上記引き剥がし強さは、最大荷重を試料の幅で割った値である。その結果、発明例のNo.３の場合には、引き剥がし強さは28.4Ｎ/25mmであったのに対して、比較例のNo.１６の場合には17.6Ｎ/25mmしかなく、接着力に明らかな差が認められた。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の表面処理鋼板は、接着テープの片面に銅やアルミニウム、鉄箔等の金属を接合した特殊テープとの接着性にも優れるため、例えば、電気絶縁層や金属層を接合したプリント基板用途にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】陽極処理の電気量と酸素ピーク比の関係を示すグラフである。
【図２】引張試験に用いた試験片を模式的に示す図である。
【図３】引き剥がし試験に用いた試験方法を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：表面処理鋼板(試験片)
２：両面テープ(粘着剤)
３：金属箔(電解銅箔)
【図１】
2005272918.tif 000004
【図２】
2005272918.tif 000005
【図３】
2005272918.tif 000006