JP2000308848A - 塗装金属板及びその製造方法 - Google Patents

塗装金属板及びその製造方法

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Haruhisa Fujiyama
治久 藤山
Kazumasa Okita
和正 沖田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の塗装鋼板では不十分であった加工性、
耐熱性を向上し、建材、家電製品等のみならず、ストー
ブ、レンジ、自動車・オートバイのマフラーなどに使用
できる耐熱性の優れた塗装鋼板及びその製造方法を提案
する。 【解決手段】 塗装金属板をR/Si比が0.9以上、1.4未満
でありフェニル基含有率が40〜60%であるアルキルフェ
ニルシリコーン樹脂焼成物を有する塗膜を金属板上に施
してなるものとする。ここに、R/Si比とは、珪素に直結
する有機基Rと珪素原子Siとのモル比を、有機基Rと
は、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基及
びフェニル基をいう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は塗装金属板及びその製造
方法に係り、特に加工性さらには耐熱性の極めて優れた
塗装金属板及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】いわゆる塗装鋼板(プレコート鋼板とも
いう。)は、耐候性の必要な建材や家電製品、家具等の
素材として用いられており、その特性の改良のため多く
の提案がなされている。さらに近年においては、ストー
ブ、レンジ、自動車・オートバイのマフラーなどの耐熱
性を要する部品を塗装鋼板を加工して製造しようとする
試みがなされており、特に、シリコーンを含有する樹脂
は耐熱性に優れるためこれを利用して加工性を有する塗
装金属板を製造する提案がなされている。
【0003】たとえば、特開平6-262142号公報には、炭
素数1〜8の炭化水素基を有する4官能基のオルガノポリ
シロキサン樹脂およびその低縮合物0〜90%および上記オ
ルガノポリシロキサン樹脂の1官能基を炭素数1〜12の
炭化水素基に置換したオルガノポリシロキサン樹脂およ
びその低縮合物10〜100%とからなる混合物を縮合して得
られる有機珪素縮合物及びキレート化合物を必須成分と
する塗料組成物を上塗り塗料として塗布する手段が開示
されている。
【0004】また、特開平6-343921号公報には、分子骨
格にSi-R結合を有し、Si-R結合/Si-O結合(R:アルキル
基)の比が0.05〜0.8の範囲のシロキサン重合体を0.5〜
50μmの厚さで被覆してなる有機・無機融合体被覆鋼板
が提案されている。また、特公平7-37107号公報には、
特定のオルガノポリシロキサン樹脂に、黒色着色顔料を
配合させた塗料を皮膜厚さ0.5〜10μmになるように金
属板に塗布、乾燥してなるシリコーン樹脂被覆金属板が
開示されている。さらに特開平9−111187号公報
には、モノマーとして2官能基と3官能基のアルコキシ
シランのブレンド物を用い、溶剤としては脂肪族一価ア
ルコールを除く水溶性有機溶剤、触媒としては金属を含
まない加水分解触媒を用いてシリコーンオリゴマーを得
た後、脂肪族一価アルコールまたはそれを含む混合溶剤
ならびに金属原子を含む縮合触媒からなるシリコーンワ
ニスが提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
6-262142号公報において提案されている方法は、加工性
を示す指標である耐屈曲性(JIS K 5400)が直径10mmを
満足するに過ぎず、家電製品や自動車のマフラーなど厳
しい加工性を要求される部材には到底使用できない。
【0006】また、特開平6-343921号公報において提案
されいるものは、その製造法として開示されている方法
に従えば、アルコキシシランを相当量用いているため
に、硬度は相当高くなるが、可撓性に劣り、厳しい曲げ
加工には耐えられない。事実、本発明者等の追試したと
ころによれば、JIS G 3312 に規定する180°折り曲げ試
験の結果は、鋼板板厚0.4mmで曲げの内側半径が2tの場
合、ほとんどの場合に塗膜剥離を生じ不十分な結果しか
得られなかった。また、特公平7-37107号公報に提案さ
れているものは、可撓性、耐熱性、熱衝撃性に優れると
されているが折り曲げ試験の結果では、鋼板板厚0.6mm
で曲げの内側半径が2tの場合にも皮膜割れを生じる場合
があり、厳しい加工には耐えられない。また硬度も充分
ではない。
【0007】一方、特開平9-111187号公報に提案されて
いるシリコーンワニスは、縮重合させる際に粘度調整が
容易でゲル化が起こりにくく、かつ保存安定性が良好で
硬化性に優れた高耐熱性シリコーンワニスおよびそれを
用いた複合材料、プリント基板を提供することを目的と
しており、金属板に塗装する場合については示唆すると
ころがない。なお、シリコーンレジンの一般的性質は、
たとえば伊藤邦彦著シリコーン(1991年株式会社ウッド
ブック発行)第83頁以下に記載されているが、その一般
的性質の記述に留まり、塗装金属板に用いる際に必要な
組成については触れていない。
【0008】したがって、本発明は、従来の塗装鋼板で
は不十分であった加工性、耐熱性を向上し、建材、家電
製品、家具等のみならず、ストーブ、レンジ、自動車・
オートバイのマフラーなどに使用できる耐熱性にも優れ
た塗装鋼板及びその製造方法を提案することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記課題の
解決のため種々研究を進めた結果、シリコーン樹脂のう
ち特定組成を有するものを塗布・焼成した場合に極めて
加工性がよくかつ、耐熱性にも優れることを発見し、本
発明を完成するに至った。具体的には、本発明の塗装金
属板は、R/Si比が0.9以上、1.4未満でありフェニル基含
有率が40〜60%であるアルキルフェニルシリコーン樹脂
焼成物を含有する塗膜を金属板上に被覆してなるもので
あり、ここに、R/Si比とは、珪素に直結する有機基Rと
珪素原子Siとのモル比をいい、有機基Rとは、メチル
基、エチル基、プロピル基等のアルキル基及びフェニル
基をいう。また、フェニル基含有率とは、上記有機基R
中のフェニル基の割合(モル比)をいう。
【0010】また、本発明は、上記発明においてR/Si比
を1.2以上、1.4未満とし、アルキル基をメチル基として
加工性のより一層の向上をはかるものである。
【0011】また、上記各発明におけるアルキルフェニ
ルシリコーン樹脂焼成を有する塗膜は該塗膜重量の2〜8
0%の顔料を含有することとして耐熱性をさらに向上する
ものであり、さらに、金属板を化成処理及び/又はプラ
イマー処理が施されたものとして一層加工性さらには耐
食性の向上を図るものである。
【0012】加えて、本発明は塗装金属板の製造方法
を、フェニル基又は炭素数1〜3のアルキル基を有するジ
アルコキシシランと、フェニルトリアルコキシシラン及
び/又はアルキルトリアルコキシシランとから合成して
なるシリコーン樹脂を含有する塗料を金属板上に塗装し
焼成することとし、上記塗装金属板の好適な製造方法と
する。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施形態に基
づき具体的に説明する。本発明において金属板上に形成
される塗膜は、R/Si比が0.9以上1.4未満であるアルキル
フェニルシリコーン樹脂焼成物を含有する塗膜である。
R/Si比が0.9未満のアルキルフェニルシリコーン樹脂を
用いた場合、焼成による硬化の速度が大きく硬い塗膜が
得られるが、柔軟性に乏しく必要な加工性が極めて劣
り、JIS K 5400に規定する耐屈曲性試験値が2mmを越え
る。一方、R/Si比が1.4以上のものは柔軟性・加工性に
優れるものの、硬度が低いため傷つきやすくなる。ま
た、しばしば耐ブロッキング性の悪い塗膜が生成しプレ
コート鋼板として取り扱えなくなる。さらに、塗料の硬
化性が悪く、焼成時間が長くなり生産性を害する。した
がって、R/Si比を0.9以上1.4未満とする。なお、加工
性、硬度、耐熱性等を総合的に考慮すると最も好ましい
のは、上記R/Si比が1.2以上、1.4未満の場合である。な
お、上記R/Si比は、1.2以上、1.37以下とするのが一層
好ましい。
【0014】上記アルキルフェニルシリコーン樹脂焼成
物は、フェニル基含有率を40〜60%含有する。フェニル
基含有率が増加すると塗膜の硬度が高くなるが柔軟性が
低下し、フェニル基含有率が低下すると塗膜が脆くなる
のでフェニル基含有率を上記の範囲とする。なお、加工
性、表面硬度さらに耐熱性を総合的に判断するとフェニ
ル基含有率は45〜55%とすべきである。
【0015】アルキル基としてはメチル基、エチル基、
プロピル基等を用いうるが、中でもメチル基を用いるの
がよい。従来、R/Si比を1.4未満と低くとった場合に
は、一般には加工性が悪く、かつ耐熱亀裂が発生しやす
い塗膜が生成すると考えられるが、アルキル基としてメ
チル基を用いた場合には、塗装金属板の特性値が極めて
優れ、JIS G 3312に規定する曲げ試験を、0.4mm厚さの
塗装金属板について行ったとき、密着曲げにおいても、
塗膜が剥離することはまったく認められなくなる。
【0016】上記アルキルフェニルシリコーン樹脂焼成
を有する塗膜には、顔料を含有させることができる。そ
の量が、重量比で、焼成塗膜中の2〜80%である場合、さ
らに耐熱性が優れた塗装金属板とすることができる。
【0017】顔料としては、種々のものが目的に応じて
使用可能である。耐熱性を向上させる顔料としては、雲
母粉、タルク、ウイスカーが好適に利用しうる。これら
は塗膜の補強効果も有する。着色顔料としては酸化チタ
ンやカーボンブラック、黒色焼成顔料(鉄、コバルト、
マンガンの複合酸化物)などが利用できる。体質顔料と
してはケイ石粉、炭酸カルシウム、カオリン等が利用で
きる。さらに、防錆顔料としてクロム酸ストロンチウ
ム、亜鉛末あるいは燐酸亜鉛を、抗菌性や酸化触媒機能
を有するものとして銀ゼオライトや白金アルミナを、二
酸化マンガン粉末等を、また耐熱性のあるPTFEルブ
リカント等の有機樹脂粉末などを目的に応じて利用しう
る。これらは単独で含有させることができるほか、2種
以上のものを適宜複合して含有させてもよい。また、エ
ポキシ樹脂のような有機樹脂を加え変成することもでき
るが、その量はアルキルフェニルシリコーン樹脂の量を
超えてはいけない。耐熱性や耐候性が低下するためであ
る。また、カーボンブラック、黒鉛、金属粉などの導電
性物質を用いて塗膜を導電性とすることもできる。
【0018】本発明のため利用される金属板としては、
ステンレス鋼板、冷延鋼板、アルミメッキ鋼板、アルミ
−亜鉛合金メッキ鋼板などの鋼板のほかにアルミニウム
板などの金属板が用いられる。これらは使用目的に応じ
選択することができ、その種類が特に制限されることは
ない。
【0019】また、上記金属板にあらかじめ化成処理及
び/又はプライマーを施しておくこともでき、それによ
り耐食性や塗膜の密着性が向上等の効果を得ることがで
きる。化成処理としては浸漬やロール塗布、スプレー塗
布による燐酸塩処理あるいはクロメート処理を行うこと
ができる。また、プライマーとしてはシリコーン樹脂塗
料やポリエーテルサルホン系樹脂塗料等が用いられる。
【0020】上記、塗装金属板の製造方法は以下に説明
するとおりである。まず、アルキルフェニルシリコーン
樹脂を含有する塗料を準備する。これは、フェニル基ま
たは炭素数1〜3のアルキル基を含有するジアルコキシ
シランと、フェニルトリアルコキシシラン及び/又はア
ルキルトリアルコキシシランとから合成して得ることが
できる。合成の手段は公知の一般的に利用されている手
法を用いればよい。
【0021】ジアルコキシシランの例としてはジメチル
ジアルコキシシラン、メチルフェニルジアルコキシシラ
ン、メチルn−プロピルジアルコキシシラン、エチルメ
チルジアルコキシシラン等が挙げられ、これらは単独ま
たは2種類以上を複合して使用することができるが、耐
熱性の点からはジメチルジアルコキシシラン、メチルフ
ェニルジアルコキシシランが好ましい。
【0022】合成されたアルキルフェニルシリコーン樹
脂を用いて塗料化する方法は通常の方法で良く、必要に
応じ顔料、溶剤、添加剤、硬化剤を加え一般的なロール
ミル、グレーンミル、ボールミルなどで製造する。
【0023】得られた塗料はロールコート、スプレー塗
装、ディップ塗装などの方法で金属板上に塗装し、焼成
することで塗膜を硬化させ、加工性の優れた金属板が得
られる。焼成の条件は塗料の特性、特に硬化時間と効果
速度によって選べばよい。
【0024】
【実施例】表1に示すようにR/Si比およびフェニル基含
有率の異なる樹脂組成物を合成し、これに顔料、有機溶
剤を添加して塗料を製造した。得られた各塗料を厚さ0.
4mmの各種金属板に塗布して焼き付けた。塗布した金属
板の種類、塗布前前処理、塗布方法および焼き付け条件
は表1に併せて示す。
【0025】
【表1】
【0026】得られた塗装金属板について下記の試験を
行い、本発明の効果を確認した。 折り曲げ試験:JIS G 3312に準拠して、板厚tの0〜
4倍で金属板を折り曲げ塗膜に割れその他欠陥が生じな
いか否かを調査した。 耐熱試験:大気雰囲気中300℃および400℃に保持
し、冷却後塗膜が剥離するか否かを調査した。 耐ブロッキング性10h時間掛けた後、金属板同士が
付着しているかどうかを調査した。
【0027】結果は表2に示す。表1および表2から分
かるように、本発明に規定するR/Si比が0.9以上、1.4未
満であり、かつフェニル基含有率が40〜60%であるもの
はすべて2 tより小さい直径の曲げ加工性を有して、プ
レコート鋼板として建材、家電等の用途に好適に使用で
きることが確認できた。特に、R/Si比が1.2以上、1.4未
満であるものは、折り曲げ試験において完全密着(いわ
ゆる0 t、180°曲げ)を達成することができた。また、
顔料を添加した場合は、耐熱性にも優れ、耐熱性を要す
る各種の用途、たとえば自動車のマフラー等にを成形す
るプレコート鋼板として優れていることが確認できた。
【0028】
【表2】
【0029】これに対し、R/Si比が低い試験No.8の場合
には、塗膜が硬いため折り曲げ性に劣り、一方、R/Si比
が高い試験No.9の場合には焼き付け時間を長くとっても
耐ブロッキング性及び耐熱性において劣った。また、フ
ェニル基が高い場合、あるいは低い場合はともに塗膜の
硬く脆くなり折り曲げ性が悪くなり、加えて、耐熱性も
悪くなった。
【0030】
【発明の効果】以上のように本発明による加工性に優れ
た塗装鋼板は、アルキルフェニルシリコーン樹脂焼成物
を含む塗膜が施されているため、建材、家電製品あるい
は家具等耐候性の必要な部材に非常に適したものである
とともに、従来の塗装金属板と比べて耐熱性や耐候性が
優れ、特にストーブ、レンジ、自動車やオートバイのマ
フラーなど耐熱性の必要な部材に適するものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C09D 183/00 C09D 183/00

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 R/Si比が0.9以上、1.4未満でありフェニ
    ル基含有率が40〜60%であるアルキルフェニルシリコー
    ン樹脂焼成物を含有する塗膜を金属板上に被覆してなる
    ことを特徴とする加工性に優れた塗装金属板。ここに、
    R/Si比とは、珪素に直結する有機基Rと珪素原子Siとの
    モル比をいい、有機基Rとは、メチル基、エチル基、プ
    ロピル基等のアルキル基及びフェニル基をいう。
  2. 【請求項2】 R/Si比が1.2以上、1.4未満であり、アル
    キル基がメチル基であることを特徴とする請求項1記載
    の加工性に優れた塗装金属板。
  3. 【請求項3】 アルキルフェニルシリコーン樹脂焼成物
    を有する塗膜は、該塗膜重量の2〜80%の顔料を含有する
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の加工性及び耐熱
    性に優れた塗装金属板。
  4. 【請求項4】 金属板は化成処理及び/又はプライマー
    処理が施されたものであることを特徴とする請求項1、
    2又は3記載の塗装金属板。
  5. 【請求項5】 フェニル基又は炭素数1〜3のアルキル基
    を有するジアルコキシシランと、フェニルトリアルコキ
    シシラン及び/又はアルキルトリアルコキシシランとか
    ら合成してなるシリコーン樹脂を含有する塗料を金属板
    上に塗装し焼成することを特徴とする加工性の優れた塗
    装金属板の製造方法。
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