特集
JFE 鋼板の建材用カラー鋼板
JFE 鋼板株式会社

図1

1. はじめに鋼板商品技術部

中丸裕樹

各種屋根材の出荷動向

近年の異常気象による台風被害や度重なる震災等の影響を受け、軽量で耐久性の高い金属屋根への注目が高まっている。図 1 に示すように国内における金属屋根の比率は年々増加しており、2012 年以降は 50% を超えている 1)。こうした金属屋根に使われる素材の主流はカラー鋼板である。
JFE 鋼板のカラー鋼板商品構成を表 1 に示す。環境にやさしいクロメートフリー塗装鋼板「Ｊクラフト ®」シリー

クロメートフリーカラー鋼板「Ｊクラフト ®」の概要を紹ズを始め、高加工、高耐候、高意匠など様々な目的・用途介する。次に、カラー鋼板に現在最も多く使われている溶に合わせた各種塗装鋼板を品揃えしている。

融 55% アルミニウム－亜鉛合金めっき鋼板の最大の課題

本稿では、主に屋根や壁などに使われるカラー鋼板の技である加工性について述べる。さらに加工性を大幅に改善

術動向と JFE 鋼板の取り組みについて述べる。はじめに主した「ガルフレックス ®」技術を適用したカラー鋼板の品

軸商品すなわち店売り用標準商品として開発・実用化した質性能について紹介する。

表1

JFE 鋼板のカラー鋼板ラインナップ『Ｊクラフト® 』シリーズ ー クロメートフリー塗装鋼板 ーハイグレードタイプ
極みｰMAX®
汎用タイプ
和みｰFIT® GL
和みｰFIT® GLつや消し

和みｰFIT® GLミドル

高耐久性 ー フッ素樹脂を塗装し塗膜保証を付けた高耐久性鋼板 ー
JFE カラー F-20GL
JFE カラー F-20GLつやけし

JFE カラー F-20エコガル®

ボード鋼板 ー 黒板からホワイトボード、内装に使えるビューボード ー
JFE ホワイトボード
JFE ボード
高意匠鋼板 ー 木目など多様な柄で彩ります ー
JFE カラー GLしぼり

JFE プリント GL

JFE ビューボード®
JFE プリント

ラミネート鋼板 ー 超耐久性を誇る屋根防水用のラミネート鋼板 ー
JFE エコラミ®
1

図2

カラー鋼板の代表的な塗膜断面構成と各塗膜・皮膜の主な役割

図3

カラー鋼板に求められる主な性能

2. クロメートフリーカラー鋼板「Ｊクラフト®」
６価クロム化合物による環境問題に起因し、自動車、家電業界ではそれぞれ ELV 指令 、RoHS 指令

図 2 にカラー鋼板の代表的な塗膜断面構成と各塗膜・皮膜の主な役割を示す。
「Ｊクラフト ®」ではクロメートフ
リー化された化成処理皮膜、および下塗り塗膜が溶融 55%
アルミニウム－亜鉛合金めっき鋼板（以下 GL と称す）のに基づきク表面に形成され、その上に各色の上塗り塗膜が形成されてロメートフリー商品がすでに実用化されている。さらに、いる。長年の研究開発によって培ったクロメートフリー防建材用めっき鋼板もクロメートフリー商品が実用化され、錆技術において、単独の防錆剤によってクロメートの代替

現状では建材用カラー鋼板が薄鋼板で最後に残った６価クとすることは、性能面で困難であることが判明し、効果要ロム化合物使用商品になっている。

素の異なる複数の防錆剤の適用や改質技術を組み合わせた

2)

3)

一方、JIS 規格や公共建築工事標準仕様書では、クロメ新技術を確立した 4)。

ート系とクロメートフリー系の併記になっている現状か

図 3 に示すように、カラー鋼板には、コイルの出荷・運ら、クロメートフリー系単独に改訂される流れが既定路線

搬から施工後の耐久性に至るまで、様々な性能が求められとなっている。すでに一部のカラー鋼板の中にクロメートる。特に、様々な工程の中で要求される耐疵付き性と、耐フリー化されているものもあったが、用途が限定されてお久性の要である耐食性と耐候性が品質上のポイントと考えり、より汎用性の高い商品が望まれていた。

られる。「Ｊクラフト ®」は JFE 鋼板の主軸商品ブランド

このような要望に応えるため、JFE 鋼板は、店売り用標とすべく、クロメートフリー化と同時に、これらの塗膜性準商品として本格的にクロメートフリーカラー鋼板「Ｊク能を高めた設計を行い、保証内容の強化を図っている。

ラフト ®」を開発し 、2016 年 4 月から製造・販売を開始「Ｊクラフト ®」には、汎用タイプの「和み -FIT ®」とした。既に 5 年間の実用実績を重ね、安定した品質性能をハイグレードタイプの「極み -MAX ®」の 2 商品をライン市場から高く評価されてきている。

アップした。
「和み -FIT ®」は、赤錆・穴あき 10 年の保証（日2特集● JFE 鋼板の建材用カラー鋼板

図4

開発材と従来材（クロメートカラー鋼板）の各種性能比較

3本鉄鋼連盟の標準保証規格 5)）とし、つやありからつや消しまで幅広いお客様ニーズに対応できる商品とした。「極み -MAX ®」は、特殊骨材を配合して耐久性をより高めたつや消し調の塗膜により、全色で穴あき 25 年に加えて塗膜のわれ・はがれ・ふくれ 15 年の保証とした。さらに濃（２）耐疵付き性

成形用金属ロールや工具類による疵を想定して、コインスクラッチ法による疵の発生状態を調べた。
2 商品とも従来材に比べて疵の発生が抑制され、塗膜が強化されていることが確認された。

色系では変褪色 15 年保証が可能な色も設定した。両商品とも海岸から 500m 以遠の地域（従来は１km 以遠が標準）を標準保証の対象とした。
本開発商品では、主要性能である耐疵付き性と耐候性の向上を設計の中に取りこんでいる。建材用カラー鋼板の上塗り塗膜には、性能のバランスが優れることからメラミン（３）耐候性

代表色による沖縄暴露試験を実施し所定年数経過後の色差 *（初期からの変退色の度合）を調べた。
2 商品とも各色で従来材に比べて色差が小さく、変退色が抑えられていることが確認された。

硬化型ポリエステル樹脂が以前から広く使用されている。

＊色差：ハンター色差式による色差 ΔE ＝ √（ Δ L² + Δ a² + Δ b² ）本開発商品の塗膜は、硬化剤およびポリエステル樹脂に最新の技術を取り入れることにより、加工性を維持しつつ、耐疵付き性と耐候性を向上させている。
以下、「Ｊクラフト ®」の主な塗膜性能を紹介する。図 4に、「和み -FIT ®」および「極み -MAX ®」の 2 商品に対して実施した曲げ加工部の耐食性、耐疵付き性、および耐候（４）遮熱性・防汚性「Ｊクラフト ®」では、全色を日射反射率 40％超にして遮熱機能を標準付与している。屋根材として用いた場合、太陽光の吸熱による屋内温度上昇を抑える効果がある。
また、主に壁に使用される淡色の塗膜には、防汚性（雨筋性の評価結果を示す。

状の痕が目立たない機能）を付与した。実暴露試験による

１）曲げ加工部の耐食性開発商品では、雨筋がほとんど目立たないことが確認された。

雨筋汚れ性試験結果例を図 6 に示す。防汚性を付与した本

伸び歪率 14.3%（6T 曲げ）の曲げ加工部に対し、図 5の腐食促進試験によって所定時間後の腐食状態を調べた。
2 商品とも従来のクロメート系カラー鋼板より優位であることがわかる。

図54

複合サイクル腐食試験条件（JIS H 8502）

図6

開発材および従来材の雨筋汚れ性（工場地域暴露３ヶ月）

特集● JFE 鋼板の建材用カラー鋼板

図73. 溶融 55% アルミニウム －亜鉛合金めっき鋼板の課題

塗装ＧＩ30 年間の曝露試験による耐食性とめっき中 Al 含有率との関係（参考文献 6 のデータから作図）

塗装ＧＬ

図8

金属屋根素材に占める各種めっき素材の推移

図9

20 年間の暴露によるカラー鋼板の腐食状況（めっき種影響）ール社で開発に着手され、1970 年代に商業生産が開始され、その後国内に導入された。開発者らが実施した 30 年間の暴露試験において、めっき層中の Al 含有率と耐食性

はじめに述べたように、国内における金属屋根の比率はとの関係が明らかにされ、図 8 に示すように GL は、沿岸部、年々増加している。さらに金属屋根に使用される材料に注田園地域、工業地域のいずれの環境においても 30 年間の目してみると、図 7 に示すように 1990 年代の半ばまでは暴露で赤錆の発生が認めらないことが報告されている 6)。

JIS G 3302 の溶融亜鉛めっき鋼板（以後 GI と称す）及びこのように優れた耐食性を示すめっき鋼板を下地にしてJIS G 3312 の塗装溶融亜鉛めっき鋼板が全体のほぼ半分を塗膜を形成したカラー鋼板の耐食性が優れることは容易占めていた。に想像できる。図 9 はポリエステル系塗膜を有するカラ

1998 年に JIS G 3321 の溶融 55% アルミニウム－亜鉛ー鋼板を用いた屋根部材を沖縄県うるま市の海岸線から合金めっき鋼板、及び JIS G 3322 の塗装溶融 55% アルミ

約 100m の地点で 20 年間暴露した後の腐食状況を示す外ニウム－亜鉛合金めっき鋼板が登場すると、その使用比率

観写真である。めっき種の影響が明らかにみてとれる。GIはまたたくまに増加して 2014 年には両者の合計で 90%鋼板を下地にした検体には加工部を起点にした赤錆が認めに到達、2018 年には 94% を占有するに至っている 。

られる。一方で GL を下地にした検体には腐食の形跡が見

1)

ここまで急速に GL の普及が進んだ理由は言うまでもなられない。暴露地点は海岸線から 100m 以内の距離にあり、く、外装建材が使用される環境における耐食性に優れてい屋根材の使用環境としては国内で最も厳しい場所の一つでるためである。GL は 1960 年代に米国のベスレヘムスチあると考えられるが、GL を基材とするカラー鋼板は少な5くとも 20 年間程度では全く問題無いことが分かった。

近年、GL の耐食性を更に向上させることを狙いにして、マグネシウム等の第 3 元素を添加する技術が検討されている 。しかしながら、耐食性という観点からは、国内の通7)

常の使用環境下での GL は既に十分なレベルにある。むしろ課題は他にある。
GL のめっき皮膜は、主として亜鉛を過飽和に含有したアルミニウムがデンドライト凝固した部分（デンドライト相）と、しい加工を受けると、このような亀裂が素地鋼にまで到達し開口部が大きく広がりめっき層による犠牲防食性が低下する。
めっき層に亀裂が生じること自体も問題であるが、その他に現場施工時の折り曲げ加工に大きな力を要すること、折り曲げ加工時に鋼板が破断してしまうことなどの問題もある。

4. 高加工GL仕様「ガルフレックス®」

残りのデンドライト間隙の部分（インターデンドライト相）か

前節で述べたように、溶融 55% アルミニウム－亜鉛合らなっており、デンドライト相はめっき皮膜の膜厚方向に積金めっき鋼板（GL）は耐食性に優れる反面、加工性に問層している。このような特徴的な皮膜構造により、GL は優れ題があることから、JFE 鋼板では GL を下地にしたカラーた耐食性を示す。優れた耐食性を有する反面、機械的特性、鋼板に、加工性を高めた「ガルフレックス ®」仕様を設け特に伸び特性に劣る傾向がある。そのため折り曲げ等の加工ている。図 11 に「ガルフレックス ®」仕様の概念を示す。

を行うと、加工の程度によっては被加工部のめっき鋼板部分

めっき皮膜の構造制御によって GI や GF（溶融亜鉛－ 5%に亀裂が生じ、使用上大きな問題になる場合がある。図 10アルミニウム合金めっき鋼板）に匹敵するレベルにまで軟に曲げ加工を施した GL の断面組織を示す。アルミリッチな質化させて曲げ加工性を向上し、加工部においても平坦部

デンドライト相には亜鉛が過飽和に固溶しているためにインに近い耐食性を発揮させることができる。

ターデンドライト相よりも硬度が高く変形しにくい。このため、通常の GL（塗膜無し）と「ガルフレックス ®」仕様の応力がインターデンドライト相部分に集中し、めっき層の亀GL（塗膜無し）の曲げ加工部の様子を図 12 に示す。通常裂がインターデンドライト相内に生じると考えられる。より厳の GL では 6T 程度の緩やかな加工でもめっき層に素地鋼

図 106GL の曲げ加工部断面 SEM 写真

図 11ガルフレックス ® 仕様の概念図

特集● JFE 鋼板の建材用カラー鋼板に到達する亀裂が認められるのに対して、「ガルフレックス ®」仕様では加工部のめっき層が健全な状態に保たれていることが分かる。このように優れた加工性を付与するためには JFE 鋼板が独自に確立した技術が必要となる。
通常の GL（塗膜無し）と「ガルフレックス ®」仕様の加工性を高めた GL（塗膜無し）に曲げ加工を施した試験片を千葉市工業地域の屋外に 4 年 8 カ月暴露後の外観写真を図 13に示す。通常の GL（塗膜無し）は 5T 程度の加工部にも点状の赤錆が認められ、さらに厳しい加工部はほぼ全面に赤錆が発生している。この赤錆は図 12 に示しためっき層の亀裂を起点にしていると考えられる。一方で、「ガルフレックス®」仕様の加工度を高めた GL（塗膜無し）にはほぼ赤錆が認めらない。前節で述べたように GL の加工部ではめっき層に素地鋼に達する大きな亀裂が入り犠牲防食性が低下する。
GL 本来の耐食性は 30 年間の暴露後も赤錆が発生しないレベルであることから、「ガルフレックス ®」仕様で加工性を高めることが耐食性向上に大きく寄与することが分かる。

図 14

通常の GL カラーと「ガルフレックス ®」仕様のカラー鋼板の加工部耐白錆性比較

図 12

通常の GL めっきと「ガルフレックス ®」処理を適用しためっきの SEM 写真（× 100）

図 13

通常の GL めっきと「ガルフレックス ®」処理を適用しためっきの屋外暴露後外観

7

図 15

図 16

屋根施工時に現場で行われる加工を模擬した曲げ加工性のテスト方法

図 178

軒下腐食のメカニズム

ハゼ部曲げ加工後の外観

特集● JFE 鋼板の建材用カラー鋼板

図 18 「ガルフレックス ®」仕様カラーを用いた築 10 ～ 12 年後の屋根加工部外観

ここまでは塗膜の無いめっき層そのものでの耐食性につて、腐食環境の厳しい地域である小樽市と苫小牧市の沿岸いて述べてきたが、塗膜を有するカラー鋼板においても「ガ部で調査した結果の一例を図 18 に示す。離岸距離 60 ～ルフレックス ®」仕様による耐食性の向上効果は大きい。

250m の地点で施工された築 10 ～ 12 年の屋根において、

図 14 は建材用カラー鋼板の促進腐食試験において、暴厳しい加工部にも腐食の形跡は見られず、問題無く使われ露試験との相関性が高い

8)と考えられている JIS G 0594 Dていることが確認された。

法（塩分付着サイクル試験）で加工部からの白錆発生挙動を評価した結果の一例である。
この評価法は、一定量の海塩粒子が飛来する大気環境による鋼板の腐食を模した試験である。試験条件として塩分量を設定できるため、塩分量の異なる様々な大気環境を模

5. おわりにJFE 鋼板のカラー鋼板商品構成と、建材用の主軸商品である「Ｊクラフト ®」シリーズについて紹介した。

することができる 。図 14 の評価では付着塩分を 1000mg/

更に金属屋根素材の 90％以上に使われている溶融 55%㎡に設定した。この付着塩分濃度は離岸距離 1km 以内にアルミニウム－亜鉛合金めっき鋼板の加工性を大幅に改善建てられた家屋の軒下部に相当する 。通常の GL カラーでする「ガルフレックス ®」仕様について述べた。

8)

9)は４T 曲部に白錆が見られるが「ガルフレックス ®」仕様カ建材用カラー鋼板を評価する際に最も重要なことは、実ラーの加工部は健全な状態が保たれている。加工部の白錆際に使われる環境で発現する現象を正確に見極め、お客様は屋根材ではさほど目立たず大きな問題になることも少ないが本当に必要とされるニーズに応える商品の提供につなげが、至近距離で目につきやすい外壁材は外観への要求が厳ることと考える。

しく、加工部の白錆を抑えることが重要である。特に雨がか

JFE 鋼板はさまざまな用途に適正な材料・製品を供給すりしない軒下部の外壁は図 15 に示すように付着塩分が洗いることで地球環境の保全に貢献するとともに、持続可能な流されずに高濃度になることから加工部の白錆が問題になり開発目標（SDGs： Sustainable Development Goals ）をかやすい。以上のことから、「ガルフレックス ®」仕様カラーはかげ、これからもお客様にとって使いやすく、長く安心し外壁材としての用途において耐食性向上効果が期待できる。てお使いいただける商品の開発と商品化を目指して行く。

図 16 に屋根施工時に現場で行われる加工を模擬した曲【参考文献】
1) 日本金属屋根協会統計データ
2)Official Journal of the European Union : Detective 2002/53/EC of the European
Parliament and of the Council of 18 September 2000 on end-of Life Vehicles (2000)
3)Official Journal of the European Union : Detective 2002/95/EC of the EuropeanParliament and of the Council of 27 January 2003 on the Restriction of the Use ofCertain Hazardous Substances in Electrical and Electric Equipment (2003)
4) 特許第 6509604 号，JFE 技報，No.41，95(2018)5) 屋根用塗装 ／ 亜鉛系めっき鋼板の標準保証規格（日本鉄鋼連盟 建材薄板技術・普及委員会）
6)Thirty-Year Atmospheric Corrosion Performance of 55% Aluminum-Zinc AlloyCoated Sheet Steel, H. E. Townsend, A. R. Borzillo, COATINGS & LININGS, 30 (1996)
7) 藤井史朗，山中慶一，下田信之，
第 36 回防錆防食技術発表大会講演予稿集 ,33 (2016)8) 梶山浩志，藤田栄，藤井和美，酒井正則，材料と環境，55, 356（2006）9) 中田潮雄，森田大，辻川茂男，第 47 回材料と環境討論会 A-106（2000），腐食防食協会

げ加工性のテスト方法を、図 17 にそのようにして評価した結果を示す。通常の GL カラー鋼板ではハゼ部に素材割れが発生するのに対して、「ガルフレックス ®」仕様のカラー鋼板は健全な状態を保っていることが分かる。
「ガルフレックス ®」仕様のカラー鋼板について、実際の屋根として長期間使われた後の状況を各地で調査を行っている。国内で最も金属屋根の普及率が高い北海道地区に

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