CN107073895A - 涂装钢板及外装建材 - Google Patents

Abstract

本发明的涂装钢板具有：钢板；底涂涂膜，其配置在所述钢板之上，包含铬酸系防锈颜料和作为初次颗粒的骨料，且不包含细孔颗粒；以及上涂涂膜，其配置在所述底涂涂膜之上。所述骨料满足以下的式(1)及式(2)。D₁₀≥0.6T…(1)D₉₀＜2.0T…(2)其中，D₁₀是基于个数的累积粒度分布中的所述骨料的10％的粒径(μm)。D₉₀是基于个数的累积粒度分布中的所述骨料的90％的粒径(μm)。T是所述底涂涂膜中的不存在所述骨料的部分的膜厚(μm)。

Description

涂装钢板及外装建材

技术领域

本发明涉及耐腐蚀性及耐损伤性优异的涂装钢板、以及包含所述涂装钢板的外装建材。

背景技术

在使用涂装钢板作为外装建材等的情况下，存在产生红锈的问题。例如，在没有盐害问题的地域(非盐害地域)，在涂装钢板的端面或弯曲加工部等钢质地露出部产生红锈，由此带来的外观劣化成为问题。能够通过对钢板实施铬酸盐系的化学转化处理、或将铬酸系的防锈颜料添加至底涂涂膜，来有效地防止这样的红锈的产生。但是，即使实施这些方法也无法长期完全地持续防止红锈的产生，所以要求能够进一步防止钢质地露出部中的红锈的产生的涂装钢板。

在使用涂装钢板作为外装建材等的情况下，有时也对涂装钢板要求耐损伤性。作为提高涂装钢板的耐损伤性的技术，提出了在底涂涂膜中添加粒径1～5μm的二氧化硅颗粒的方案(参照专利文献1)。通过在底涂涂膜中添加二氧化硅颗粒来增大底涂涂膜的表面粗糙度，使底涂涂膜与上涂涂膜的接触面积增大，上涂涂膜相对于底涂涂膜的附着强度得到提高。由此，实现了涂装钢板的耐损伤性的提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平9-122579号公报

发明内容

发明要解决的问题

作为提高涂装钢板的耐腐蚀性及耐损伤性这两者的方法，参照专利文献1，可以考虑在底涂涂膜中添加铬酸系的防锈颜料和能够增大底涂涂膜的表面粗糙度的二氧化硅颗粒。但是，根据本发明者们的预备实验可知，对于这样得到的涂装钢板，尽管初期的耐腐蚀性(耐红锈性)及耐损伤性优异，但是随着时间的推移，耐腐蚀性(耐红锈性)急剧地降低。

本发明的目的在于提供耐腐蚀性及耐损伤性这两者优异的涂装钢板、以及包含所述涂装钢板的外装建材。

解决问题的方案

本发明者们发现通过在底涂涂膜中添加铬酸系的防锈颜料和作为初次颗粒的骨料，能够解决上述问题，并且，通过进一步的研究完成了本发明。

即，本发明涉及以下的涂装钢板及外装建材。

[1]一种涂装钢板，其具有：钢板；底涂涂膜，其配置在所述钢板之上，包含铬酸系防锈颜料和作为初次颗粒的骨料，且不包含细孔颗粒；以及上涂涂膜，其配置在所述底涂涂膜之上，所述骨料满足以下的式(1)及式(2)：

D₁₀≥0.6T…(1)

D₉₀＜2.0T…(2)

这里，D₁₀是基于个数的累积粒度分布中的所述骨料的10％的粒径(μm)，D₉₀是基于个数的累积粒度分布中的所述骨料的90％的粒径(μm)，T是所述底涂涂膜中的不存在所述骨料的部分的膜厚(μm)。

[2]如[1]所述的涂装钢板，其中，所述骨料相对于所述底涂涂膜的固体成分的比例为1体积％以上且小于10体积％。

[3]如[1]或[2]所述的涂装钢板，其中，对所述钢板实施了化学转化处理。

[4]一种外装建材，其包含：[1]～[3]中任意一项所述的涂装钢板。

发明效果

根据本发明，能够提供耐腐蚀性及耐损伤性这两者优异的涂装钢板及外装建材。

具体实施方式

本发明的涂装钢板具有：钢板(涂装原板)、在所述钢板之上形成的底涂涂膜、和在所述底涂涂膜之上形成的上涂涂膜。以下，对本发明的涂装钢板的各构成要素进行说明。

(涂装原板)

不特别限定成为涂装原板的钢板的种类。作为涂装原板的例子，包括：冷轧钢板、镀锌钢板、镀Zn-Al合金钢板、镀Zn-Al-Mg合金钢板、镀铝钢板、不锈钢钢板(包括奥氏体系、马氏体系、铁氧体系、铁氧体/马氏体二相系)等。从耐腐蚀性、轻量化及成本效果的观点来看，优选涂装原板为热浸镀55％Al-Zn合金钢板。也可以对钢板实施脱脂或酸洗等公知的涂装前处理。对于钢板的板厚，不特别地进行限定，可以根据涂装钢板的用途适当地设定。例如，钢板的板厚为0.1～2mm左右。

从提高涂装钢板的耐腐蚀性及涂膜密接性(耐损伤性)的观点来看，也可以对钢板(涂装原板)实施化学转化处理。不特别限定化学转化处理的种类。作为化学转化处理的例子，包括铬酸盐处理、无铬处理、磷酸盐处理等。

能够利用公知的方法实施化学转化处理。例如，将化学转化处理液利用辊涂法、旋涂法、和喷涂法等方法在钢板的表面涂覆，不进行水洗，而使其干燥即可。对于干燥温度及干燥时间，只要能够使水分蒸发，不特别地进行限定。从生产率的观点来看，优选干燥温度以到达板温为60～150℃的范围内，干燥时间优选为2～10秒的范围内。对于化学转化处理皮膜的附着量，只要是在有效提高耐腐蚀性及涂膜密接性的范围内，不特别地进行限定。例如，在是铬酸盐皮膜的情况下，只要对附着量进行调整，使全Cr换算附着量为5～100mg/m²即可。另外，在是无铬皮膜的情况下，对附着量进行调整，如果是Ti-Mo复合皮膜，使其为10～500mg/m²即可，如果是氟代酸系皮膜，氟换算附着量或总金属元素换算附着量为3～100mg/m²的范围内即可。另外，在是磷酸盐皮膜的情况下，对附着量进行调整，使其为5～500mg/m²即可。

(底涂涂膜)

底涂涂膜形成于钢板或化学转化处理皮膜的表面。底涂涂膜包含防锈颜料及骨料，使涂装钢板的耐腐蚀性或涂膜密接性(耐损伤性)等提高。

不特别限定构成底涂涂膜的树脂(基础树脂)的种类。作为构成底涂涂膜的树脂的例子，包括环氧树脂或丙烯酸树脂、聚酯等。

从提高耐腐蚀性的观点来看，在底涂涂膜中混合有六价的铬酸系防锈颜料。不特别限定铬酸系防锈颜料的种类。作为铬酸系防锈颜料的例子，包括：铬酸锶、铬酸锌、铬酸钙、铬酸锰、铬酸镁。对于铬酸系防锈颜料的合计混合量，不特别地限定，但是优选相对于底涂涂膜的固体成分为1～50体积％的范围内，优选为5～20体积％的范围内。在合计混合量小于1体积％的情况下，可能无法有效地提高耐腐蚀性。在合计混合量超过50体积％的情况下，可能会损害涂覆性、加工性和/或涂膜密接性。

从提高耐损伤性的观点考虑，在底涂涂膜中混合有骨料。通过在底涂涂膜中添加骨料来增大底涂涂膜的表面粗糙度，使底涂涂膜与上涂涂膜的接触面积增大，上涂涂膜相对于底涂涂膜的附着强度得到提高。由此，能够提高涂装钢板的耐损伤性。

铬酸系防锈颜料从底涂涂膜溶出从而体现赋予耐腐蚀性的效果。另一方面，若在底涂涂膜中混合细孔颗粒作为骨料，则防锈颜料更易于通过骨料内的间隙溶出，可能会在短时间内失去耐腐蚀性。因此，在本发明的涂装钢板中，混合初次颗粒作为骨料。在此，“细孔颗粒”是指含有可以成为防锈颜料的通道的细孔的颗粒，是包括微颗粒的凝集体或多孔结构的颗粒的概念。“初次颗粒”是指不含有能够成为防锈颜料的通道的细孔的颗粒。此外，初次颗粒也可以具有不成为防锈颜料的通道的凹部。例如，骨料是由丙烯酸树脂、聚氨酯、聚酯、三聚氰胺树脂、尿素树脂、聚碳酸酯等树脂构成的初次颗粒(树脂颗粒)；由玻璃、碳化硅、氮化硼、氧化锆、氧化铝、二氧化硅等无机化合物构成的初次颗粒(无机颗粒)。对于这些初次颗粒的形状，虽然优选为大致球形，但是也可以是圆柱形状或圆板形状等其他形状。

对于骨料的粒径，不特别地限定，但是优选满足以下的式(1)及式(2)。在以下的式(1)及式(2)中，D₁₀是基于个数的累积粒度分布中的骨料的10％的粒径(μm)。D₉₀是基于个数的累积粒度分布中的骨料的90％的粒径(μm)。T是底涂涂膜中的不存在骨料的部分的膜厚(μm)。在不满足以下的式(1)的情况下，底涂涂膜的表面粗糙度较小，可能无法有效地提高耐损伤性。在不满足以下的式(2)的情况下，骨料易于从底涂涂膜中脱离，耐损伤性可能会降低。

D₁₀≥0.6T…(1)

D₉₀＜2.0T…(2)

此外，例如通过库尔特计数器法测定上述式(1)及式(2)的粒径，但是即使是通过其他测定方法测定的粒径，只要满足上述式(1)及式(2)，就能够有效地提高耐损伤性。例如，可以由以下的顺序测定底涂涂膜中的骨料的粒径。首先，将涂装钢板切断，对切断面进行研磨。接着，通过电子显微镜观察切断面，得到底涂涂膜的剖面图像。接着，对于在该剖面图像的视野中存在的全部的骨料，测定长边长度及短边长度，并计算每个的平均颗粒尺寸。接着，从颗粒尺寸较小的颗粒开始对颗粒数进行计数，将全颗粒数的10％的粒径作为D₁₀，将90％的粒径作为D₉₀进行计算。

对于骨料的混合量，不特别地限定，但是优选相对于底涂涂膜的固体成分为1体积％以上且小于10体积％的范围内。在合计混合量小于1体积％的情况下，可能无法有效地提高耐损伤性。另外，成为针对铬酸系防锈颜料的溶出的障壁的骨料较少，所以铬酸系防锈颜料可能会过多地溶出，在短时间内失去耐腐蚀性。在合计混合量为10体积％以上的情况下，可能会过多地妨碍铬酸系防锈颜料的溶出，降低耐腐蚀性。

对于底涂涂膜的膜厚，不特别地限定，但是优选为1～10μm的范围内。在膜厚小于1μm的情况下，可能无法充分地提高耐腐蚀性。另一方面，在膜厚超过10μm的情况下，在涂料的干燥时易于产生泡沫，涂装钢板的外观有可能劣化(涂料干燥时的泡沫的产生等)，或涂装钢板的加工性有可能降低。另外，即使将底涂涂膜的膜厚设为超过10μm，相对于成本的效果也较小。

能够通过公知的方法形成底涂涂膜。例如，将包含基础树脂、铬酸系防锈颜料及骨料的底涂涂料涂覆于涂装原板(钢板)的表面，以到达板温150～280℃焙烧10～60秒即可。此外，在焙烧温度小于150℃的情况下，可能无法充分地焙烧涂料，无法充分地发挥底涂涂膜的功能。另一方面，在焙烧温度超过280℃的情况下，由于过度的焙烧，底涂涂膜与上涂涂膜之间的密接性可能会降低。对于底涂涂料的涂覆方法，不特别地限定，从在预涂钢板的制造中使用的方法中适当选择即可。作为那样的涂覆方法的例子，包括辊涂法、浇涂法、幕流法、喷涂法等。

(上涂涂膜)

上涂涂膜形成于底涂涂膜之上。上涂涂膜使涂装钢板的设计性或耐腐蚀性等提高。

不特别限定构成上涂涂膜的树脂(基础树脂)的种类。作为构成上涂涂膜的树脂的例子，包括聚酯或环氧树脂、丙烯酸树脂等。也可以利用固化剂将这些树脂交联。对于固化剂的种类，根据使用的树脂种类或焙烧条件等适当选择即可。作为固化剂的例子，包括三聚氰胺化合物或异氰酸酯化合物等。作为三聚氰胺化合物的例子，包括亚氨基型、羟甲亚氨基型、羟甲基型或完全烷基型的三聚氰胺化合物。

上涂涂膜可以是透明的，也可以混合任意着色颜料而着色。作为着色颜料的例子，包括：二氧化钛、碳酸钙、炭黑、铁黑、钛黄、铁丹、普鲁士蓝、钴蓝、天蓝、群青、钴绿、钼橙等无机颜料；包含CoAl、CoCrAl、CoCrZnMgAl、CoNiZnTi、CoCrZnTi、NiSbTi、CrSbTi、FeCrZnNi、MnSbTi、FeCr、FeCrNi、FeNi、FeCrNiMn、CoCr、Mn、Co、SnZnTi等金属成分的复合氧化物煅烧颜料；Al、树脂镀层Al、Ni等金属颜料；以及，立索尔红B、亮猩红G、颜料红3B、亮洋红6B、色淀红C、色淀红D、永固红4R、枣红10B、坚牢黄G、坚牢黄10G、对位红、监视红、联苯胺黄、联苯胺橙、紫红褐L、紫红褐M、坚牢亮猩红、朱红、酞菁蓝、酞菁绿、坚牢天蓝、苯胺黑等有机颜料。另外，在上涂涂膜中也可以混合填充颜料等其他颜料。作为填充颜料的例子，包括硫酸钡、二氧化钛、二氧化硅、碳酸钙等。

对于上涂涂膜的膜厚，不特别地限定，但是优选为5～30μm的范围内。在膜厚不到5μm的情况下，可能无法赋予所希望的外观。另一方面，在膜厚超过30μm的情况下，在涂料的干燥时可能易于产生泡沫，涂装钢板的外观可能劣化(涂料干燥时的泡沫的产生等)，涂装钢板的加工性可能降低。

可以通过公知的方法形成上涂涂膜。例如，将包含基础树脂、着色颜料及填充颜料的上涂涂料涂覆于涂装原板(钢板)的表面，以到达板温150～280℃焙烧20～80秒即可。此外，在焙烧温度小于150℃的情况下，可能无法充分地焙烧涂料，无法充分地发挥上涂涂膜的功能。另一方面，在焙烧温度超过280℃的情况下，由于过度的焙烧带来的树脂的氧化劣化，可能不能充分地发挥成型加工或耐气候性、耐腐蚀性等特性。对于上涂涂料的涂覆方法，不特别地限定，从在预涂钢板的制造中使用的方法中适当选择即可。作为那样的涂覆方法的例子，包括辊涂法、浇涂法、幕流法、喷涂法等。

(背面涂膜)

对于本发明的涂装钢板，在形成有底涂涂膜及上涂涂膜的面的相反侧的面也可以具有涂膜(背面涂膜)。背面涂膜既可以是单涂层结构，也可以是双涂层结构。另外，对于构成背面涂膜的树脂的种类、或颜料的种类等，也不特别地限定。例如，能够通过以公知的方法涂覆公知的涂料来形成背面涂膜。

(效果)

本发明的涂装钢板中，在底涂涂膜中含有易于溶出的铬酸系防锈颜料，所以能够防止涂装钢板的端面或弯曲加工部等钢质地露出部中的红锈的产生。另外，本发明的涂装钢板中，在底涂涂膜中包含由初次颗粒构成的骨料，所以在防止铬酸系防锈颜料的过度溶出的同时，耐损伤性优异。即，本发明的涂装钢板的短期及长期的耐腐蚀性、以及耐损伤性优异。从而，本发明的涂装钢板例如作为在外部空气中露出且可以被太阳光照射的部分中使用的、建筑物的外装建材是适宜的。

以下，参照实施例对本发明进行详细说明，但是本发明不限于这些实施例。

[实施例]

1.涂装钢板的制作

作为涂装原板，准备了热浸镀55％Al-Zn钢板(基材：日本标准JIS的一般用冷轧碳钢薄板及钢带、两面镀层附着量：150g/m²)。在对涂装原板的表面进行了碱性脱脂之后，使用涂覆型的铬酸盐处理液(SURFCOAT NRC300NS；日本涂料株式会社)实施了化学转化处理。

在经化学转化处理的涂装原板的表面，利用涂胶辊涂覆底涂涂料，以到达板温200℃使其干燥30秒，形成了膜厚2～8μm的底涂涂膜。作为底涂涂料，准备了如下涂料：在市场销售的环氧系透明涂料(NSC680；日本FINE COATINGS株式会社)中添加5体积％的硫酸钡作为填充颜料，将得到的涂料作为基漆，并进一步添加表1所示的防锈颜料及/或骨料，得到底涂涂料。骨料的粒径(D₁₀及D₉₀)是通过库尔特计数器法测定的基于个数的累积粒度分布中的粒径，使用筛子对骨料的粒径(D₁₀及D₉₀)进行调整。

接着，在底涂涂膜的表面使用涂胶辊涂覆上涂涂料，以到达板温220℃使其干燥45秒，形成了膜厚10μm的上涂涂膜。作为上涂涂料，准备了在市场销售的聚酯系透明涂料(CA；日本FINE COATINGS株式会社)中添加7体积％的炭黑作为着色颜料而得到的涂料。

所制作的涂装钢板的底涂涂膜的结构如表1所示。在表1的骨料的种类的栏中，A1是丙烯酸树脂颗粒(初次颗粒)(ART-PEARL J-4P；根上工业株式会社)。A2是丙烯酸树脂颗粒(初次颗粒)(TAFTIC FH-S010；东洋纺株式会社)。A3是丙烯酸树脂颗粒(初次颗粒)(TAFTIC FH-S005；东洋纺株式会社)。A4是丙烯酸树脂颗粒(初次颗粒)(TAFTIC FH-S008；东洋纺株式会社)。A5是丙烯酸树脂颗粒(初次颗粒)(ART-PEARL J-5P；根上工业株式会社)。B是聚氨酯树脂颗粒(初次颗粒)(ART-PEARL P-800T；根上工业株式会社)。C是玻璃颗粒(初次颗粒)(EMB-10；POTTERS-BALLOTINI株式会社)。D是硬质二氧化硅颗粒(细孔颗粒)(SYLYSIA430；富士SILYSIA化学株式会社)。另外，在表1的防锈颜料的种类的栏中，a是铬酸锶。b是铬酸锌。c是氧化铬(III)。d是硫酸铬(III)。在表1中，骨料及防锈颜料的混合量是相对于底涂涂膜的固体成分的比例(体积％)。

[表1]

2.评价试验

(1)耐腐蚀性试验

通过从各涂装钢板通过剪断加工裁出板材，并进行2T弯曲加工，从而准备了试验片。在该试验片中存在切断端面及弯曲加工部，在这些部位露出钢质地及镀层金属。

将各试验片设置于群马县桐生市的室外(非盐害地域)，进行了六个月及两年的大气暴露试验。将各试验片朝南以35°的倾斜角度进行了设置。使弯曲加工部位于试验片的下侧。在从暴露开始六个月后及两年后，对切断端面及弯曲加工部的钢质地露出部中的红锈产生部分的面积率进行了测定。在红锈产生部分的面积率小于20％的情况下评价为“◎”，在20％以上且小于40％的情况下评价为“○”，在40％以上且小于60％的情况下评价为“△”，在60％以上的情况下评价为“×”。若为“◎”、“○”或“△”，则可以认为该涂装钢板具有所需要的耐腐蚀性。

(2)耐损伤性试验

设想涂装钢板的处理时及施工时的损伤，而使用克莱门型刮擦式硬度试验机进行了耐损伤性试验。以相对于水平配置的评价用板材的表面倾斜45°的方式，将不锈钢制的硬币设置于评价用板材之上。以在硬币上添加了规定的载荷的状态下，利用硬币对评价用板材的涂膜进行刮擦，将看到镀层时的最小载荷作为评价值进行了记录。在评价值为2000g以上的情况下评价为“◎”，在评价值为1000g以上且小于2000g的情况下评价为“○”，在评价值为500g以上且小于1000g的情况下评价为“×”。若为“◎”、“○”，则可以认为该涂装钢板具有所需要的耐损伤性。

(3)评价结果

各涂装钢板的耐腐蚀性试验及耐损伤性试验的评价结果如表2所示。

[表2]

如表2所示，未在底涂涂膜中添加骨料的No.23、24的涂装钢板的耐损伤性较差。另外，在底涂涂膜中添加了由细孔颗粒构成的骨料的No.18、19的涂装钢板的耐损伤性优异，但是长期的耐腐蚀性较差。这可以认为是由于，骨料是细孔颗粒，所以铬酸系防锈颜料通过骨料内的间隙(细孔)在短时间内溶出到外部。另外，骨料的D₁₀或D₉₀不满足上述式(1)或式(2)的No.9～No.17的涂装钢板的耐损伤性较差。可以认为，No.9、10、12、13、15、16的涂装钢板的耐损伤性较差是由于，相对于底涂涂膜的膜厚较小的骨料无法促成底涂涂膜与上涂涂膜的接触面积的增大。可以认为，No.9、11、12、14、15、17的涂装钢板的耐损伤性较差是由于，相对于底涂涂膜的膜厚较大的骨料易于从底涂涂膜中脱离。

另外，对于在底涂涂膜中包含作为防锈颜料的三价铬的No.20～No.23的涂装钢板、以及在底涂涂膜中未添加防锈颜料的No.25、26的涂装钢板，短期及长期的耐腐蚀性较差。

相对于此，对于在底涂涂膜中添加了铬酸系防锈颜料和由规定大小的初次颗粒构成的骨料的No.1～No.8的涂装钢板，短期及长期的耐腐蚀性以及耐损伤性优异。

根据以上结果可知，本发明的涂装钢板的耐腐蚀性及耐损伤性这两者优异。

本申请基于在2014年8月5日提出的日本专利申请特愿2014-159568号主张优先权。该申请说明书及附图中记载的内容全部引用于本申请说明书。

工业实用性

本发明的涂装钢板的耐腐蚀性及耐损伤性这两者优异，所以例如对于建筑物的外装建材等是有用的。

Claims (4)

1.一种涂装钢板，其具有：

钢板；

底涂涂膜，其配置在所述钢板之上，包含铬酸系防锈颜料和作为初次颗粒的骨料，且不包含细孔颗粒；以及

上涂涂膜，其配置在所述底涂涂膜之上，

所述骨料满足以下的式(1)及式(2)：

D₁₀≥0.6T…(1)

D₉₀＜2.0T…(2)

其中，D₁₀是基于个数的累积粒度分布中的所述骨料的10％的粒径，D₉₀是基于个数的累积粒度分布中的所述骨料的90％的粒径，T是所述底涂涂膜中的不存在所述骨料的部分的膜厚，其中，所述粒径和所述膜厚的单位是μm。

2.如权利要求1所述的涂装钢板，其中，

所述骨料相对于所述底涂涂膜的固体成分的比例为1体积％以上且小于10体积％。

3.如权利要求1或权利要求2所述的涂装钢板，其中，

对所述钢板实施了化学转化处理。

4.一种外装建材，其包含：

权利要求1～3中任意一项所述的涂装钢板。