JPS63182080A

JPS63182080A - 塗装金属材料の表面改質方法

Info

Publication number: JPS63182080A
Application number: JP1227987A
Authority: JP
Inventors: Joji Oka; 岡　襄二; Ryoji Nishioka; 良二西岡
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-01-23
Filing date: 1987-01-23
Publication date: 1988-07-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、塗Ｗｓ層を有する金属基材の塗膜表層部を改
質する方法に関するものである。

従来の技術現在、塗装金属材料は、建築、橋梁、タンク、自動車、
家電製品など、さまざまな用途に使用されており、美観
の保持と耐食性を主な目的としている。

塗装金属材料は、塗装された後、加工されるので、塗膜
には、密着性、加工性が第一に要求され、それに加え、
耐食性１色調や光沢の保持性。

耐汚染性など、最終製品の用途にあった性能が要求され
ると同時に、加工される際に塗膜に傷がつかないことも
不可欠な要件となる。

一度、傷がつくと、塗膜のバリヤー効果が失われ、傷部
分から腐食が起こり、塗装金属材料を使用している建築
物、橋梁、タンク、自動車、家電製品などの寿命を著し
く短くする。特に、屋根、壁用、自動車用及び家電用と
して使用されているプレコート薄金属板は、厳しい加工
がなされるため、比較的伸びの良いことが、塗膜特性と
して要求されている。

しかしながら、伸びの良い塗膜は一般に軟らかいため、
傷つきやすく２また、耐汚染性も悪いという欠点を有し
ており、この相反する特性の両立化ができないという問
題をかかえている。

最近では、実務表面技術、Ｖｏｌ、３０．　Ｐ、３５８
（１９８３年）などに見られるように３コ一ト方式、す
なわち金属との密着を目的とした下塗り、加工性を重視
した中塗り、さらに表面硬度を狙いとした上塗りを施す
ことにより、優れた塗膜特性を有する塗装鋼板の製造が
検討されている。

また、特公昭８１−４４５４９号の「改質プレコート鋼
板の製造法」では、プレコート鋼板表面を非酸化性雰囲
気で低圧プラズマ放電重合処理し、塗膜表面の耐汚染性
、耐食性等を向上させることを開示している。

発明が解決しようとする問題点実務表面技術Ｖａ１．３０、Ｐ、３５８　（１９８３年
）に示されている３コ一ト方式では、上塗りの塗膜厚を
、３ＪＬ以下にすることは、技術的に困難であるので、
上塗り塗膜の硬さ、すなわち、加工性の悪さが、中塗り
の加工性の良さを減退さ・せ、本来の目的である表面硬
さと加工性のバランスを両立させることは非常に難しい
、これは、ロールコート方式の大きな欠点でもある。

また、特公昭８１−４４５４９号で示されているように
プレコート鋼板を低圧プラズマ放電重合処理する方法で
は、処理速度、処理規模、装置の汚染などで問題があり
、また、プラズマ処理では、大がかりな真空処理槽が必
要となることから設備コストが高くなりすぎるという大
きな問題がある。

本発明は、金属材料表面に形成されたアクリルやポリエ
ステルなどの塗膜の最表面に、レーザーを照射すること
によって、塗膜表面を改質し、本来の塗装金属材料とし
てもつ性能の上に、ざらに耐傷つき性、耐汚染性を付与
するものである。

問題点を解決するための手段本発明は、密着性、加工性、耐食性等の優れた塗料を金
属材料に塗布、硬化させたのち、この塗装された金属材
料の表面の塗膜表層部に４００ｎｍ以下の波長を有する
レーザーを照射し、塗膜表面を改質することを特徴とす
るものである。

また、この塗膜表面を改質した塗装金属材料は、表面の
耐傷つき性の向上と同時に、耐汚染性の向上効果も併せ
て得られる特徴を有している。

本発明で用いられる二キシマレーザーの電源は１１０Ｖ
、又は２２０ｖの高圧パルス放電用のものを用いること
ができる。レーザー照射は、大気中、常温常圧で行なわ
れるので、プラズマ処理のような、コストの高い大がか
りな真空処理槽も不要である。

作用以下、本発明について、さらに詳細に説明する。

本発明に使用される塗料は特に制約はなく、ポリエステ
ル系、アクリル系、エポキシ系、ビニル系、アルキッド
系、ウレタン系、シリコン系。

フッ素系など通常使用される塗料が適用可能である。

本発明に使用される金属材料としては、薄板、中厚板、
パイプ、型材、線材など、形状に制約はない。

材質も特に制約はないが、冷間あるいは、熱間で圧延さ
れた鋼材、これらの上に亜鉛、アルミニウム、ニッケル
、スズ、銅、コバルト、鉄、その他の金属及びこれらの
合金あるいは複合材を被覆した鋼材、アルミニウム、チ
タン及びそれらの合金材料等が挙げられる。

このようにして、レーザー処理により、塗膜表層部を改
質させた塗装金属材料は、密着性、加工性、耐食性など
、塗膜本来の性能を十分に保持させたまま、塗膜の硬さ
あるいは傷つきにくさが著しく向上した。極めて優れた
製品である。

前記の塗料を用いて形成された塗膜の表層部を改質させ
るレーザーとしては、ＡｒＦ（発振波長１９３ｎｍ）、
ＫｒＦ（発振波長２４９ｎｓ＋）、ＫｒＣ！ｌ（発振波
長２２２ｒｖ）、ＸｅＣ２（発振波長３Ｑ８ｎｍ）、Ｘ
ｅＦ　（発振波長３５１ｎｍ）などの波長が４００ｎｍ
以下のエキシマレーザ−を用いることができる。

ｃｏ２レーザーやＹＡＧレーザーのように、赤外域に波
長を有するレーザーを塗膜に照射すると、工ネルギーが
大きすぎて、塗膜が焦げてしまうので、本発明の目的に
は適さない。

実施例以下、実施例にて本発明をさらに詳しく説明する。

実施例１エポキシ粉体塗装を施した亜鉛めっき鋼管（直径１００
層■、長さ１８ｃ譜）の表層部を、入射エネルギー　１
００ｍＪ／ｃゴのＡｒＦのパルスレーザ−（波長１９３
ｎ膳）で処理した。

各パルスの持続時間は１０ｎｓｅｃであった。

得られた、エポキシ粉体塗装亜鉛めっき鋼管の塗膜性能
は、鉛筆硬さ試験（破壊法、ＪＩＳ　Ｋ−５４００の６
．１４及び傷つけ法）にて判定した。第１表（実施例１
）の性能試験結果に示すように、レーザー処理により硬
さの向上が認められた。

実施例２電気亜鉛めっき鋼板（めっき量２０ｇ／ゴ）にポリエス
テル系プライマーコー）５ＩＬ、ポリエステル系トップ
コート２０ｐを塗装、焼付したプレコート鋼板＜０．６
Ｘ　１０（ｌ　Ｘ　１００ｍｍ）の表面を、入射エネル
ギーが１００層Ｊ／ｃｒｒｆのＸｅＦのパルスレーザ−
（波長３５１ｎ■）で処理した。各パルスの持続時間は
、１０ｎｓｅｃであった。

得られた塗装亜鉛めっき鋼板の塗膜性能は、鉛筆硬さ試
験〔破壊法（ＪＩＳ　Ｋ−５４００の６．１０及び傷つ
け法〕並びに、　１８ｏ°折曲試験、耐汚染性試験を行
ない２判定し、第１表（実施例２）に結果を示した。第
１表（実施例２）の性能試験結果かられかるようにレー
ザー処理により、加工性は低下することなく、硬さ及び
耐汚染性の向上が認められた。

実施例３エポキシ系プライマーコート５終、ポリエステル系トッ
プコート２Ｇ、を塗装、焼付した着色亜鉛鉄板（０，８
Ｘ　１００　Ｘ　１００ｍｍ　、亜鉛めっき量１８０ｇ
／ｒｎ’）　ノ表面を、入射エネルギー２００ｍＪ／ｃ
ｒｎ’　（７）　ＫｒＣ１のパルスレーザ−（波長２２
２ｎｍ）で処理した。各パルスの持続時間は、　２０ｎ
ｓｅｃであった。

得られた着色亜鉛鉄板の塗膜性能は、鉛筆硬さ試験〔破
壊法（ＪＩＳ　Ｋ−５４００の８．１４〕及び傷つけ法
〕、曲げ加工試験及び耐汚染性試験を行ない、判定した
。

第１表（実施例３）に性能試験結果を示すように、加工
性が低下することなく、硬さ及び耐汚染性の向上が認め
られた。

実施例４アクリル系塗料を１０ル塗装、焼付した亜鉛−ニッケル
合金めっき鋼板（０，７Ｘ　１００　Ｘ　１００層薦１
めっき量１５ｇ／ｒｎ’）の表面を、入射エネルギー２
００＊Ｊ／ｃｒｎ’のＫｒＦのパルスレーザ−（波長２
４９ｎｍ）で処理した。各パルスの持続時間は、２０ｎ
ｓｅｃであった拳得られた塗装亜鉛−ニッケル合金めっき鋼板の塗膜性能
は、鉛筆硬さ〔破壊法（ＪＩＳ　Ｋ−５４００の６．１
０及び傷つけ法〕並びに、　１８ｏ＠折曲試験を行ない
、判定した。

第１表（実施例４）よりわかるように、レーザー処理を
施すことにより、加工性が低下することなく硬さ及び耐
汚染性の著しい向上がみられた。

実施例５エポキシ系アルキド樹脂塗料を５井塗装、焼付し、さら
にその上にウレタン系樹脂塗料を２０ｔｔ塗装、焼付し
た電気蔓鉛−ニッケル合金めっき鋼板（０，８Ｘ　１０
０　Ｘ　１００ｍｍ　、めっき量２００ｇ／ｒｎ”）　
（７）表面を、入射エネルギー１５０ｓＪ／ｃｔｎ’（
Ｆ）ＸｅＣ１（７）パルスレーザ−（波長３０８ｎｍ）
で処理した。各パルスの持続時間は２０ｎｓｅｃであっ
た。

得られた塗装電気亜鉛−ニッケル合金めっき鋼板の塗膜
性能は、鉛筆硬さ試験〔破壊法（ＪＩＳに−５４００の
８．１０及び傷つけ法〕並びに、耐汚染性試験を行ない
１判定した。

第１表（実施例５）に示すように、レーザー処理を施す
ことにより、硬さ及び耐汚染性が向上した。

実施例６電気亜鉛めっき鋼板（めっき量２０ｇ／ｒｎ”）にエポ
キシ系プライマーコート５終、ポリエステル系トップコ
ー）２０ルを塗装、焼付したプレコート鋼板（０，５Ｘ
　１００　Ｘ　１００■腸）の表面を、入射エネルギー
１００ｍＪ／ｃｒｎ”のＡｒＦのパルスレーザ−（波長
１９３ｎｍ）で処理した。各パルスの持続時間は１０ｎ
ｓｅｃであった。

得られた塗装亜鉛めっき鋼板の塗膜性能は、鉛筆硬さ試
験〔破壊法（ＪＩＳ　Ｋ−５４００のＢ、１０及び傷つ
け法〕並びに１８０’折曲試験、耐汚染性試験を行ない
、判定し、第１表（実施例６）に結果を示した。

比較例電気亜鉛めっき鋼板（めっき量２０ｇ／ｍ″）にエポキ
シ系プライマーコート５鉢、ポリエステル系トップコー
ト２０糾を塗装、焼付したプレコート鋼板（０，５Ｘ　
１００　Ｘ　１００ｍｍ）（７）表面に２　ＫｗノＣＯ
２Ｌ／　−ザー（１０，８鉢ｍ）で５０ｎｇｅｃ照射し
たところ、塗膜が溶解した。

（以下余白）発明の効果本発明により得られた製品は、塗装金属材料の表層部に
、４００ｎｍ以下の波長を有するレーザーを照射するこ
とによって塗膜本来の件部を低下させることなく、かつ
塗膜の表面硬さ、耐傷つき性、並びに耐汚染性を著しく
向上させた、従来にない極めて優れたものであるので、
屋根、壁用、自動車用及び家電用として使用されている
プレコート薄金属板だけでなく、建築物、橋梁、タンク
などの一般の塗装金属材料にも適しており、それらの長
寿命化に大いに貢献するものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）塗膜層を有する金属基材の塗膜表層部に、４００
ｎｍ以下の波長を有するレーザーを照射することによっ
て、塗膜表面を改質させたことを特徴とする塗装金属材
料の表面改質方法。
（２）前記塗膜層を有する金属基材の塗膜表層部に、ア
ルゴン−フッ素レーザーＡｒ−Ｆ、クリプトン−フッ素
レーザーＫｒ−Ｆ、キセノン−塩素レーザーＸｅ−Ｃｌ
、キセノン−フッ素レーザーＸｅ−Ｆ、クリプトン−塩
素レーザーＫｒ−Ｃｌの４００ｎｍ以下の波長を有する
レーザーを照射することによって、塗膜表面を改質させ
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の塗装金
属材料の表面改質方法。