JP2001137775A

JP2001137775A - 塗膜硬度が高く耐摩耗性に優れた透明フッ素樹脂被覆ステンレス鋼板

Info

Publication number: JP2001137775A
Application number: JP32715899A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Sugita; 修一杉田; Hiroyuki Kawanobe; 啓之川野辺; Katsuhisa Osaki; 勝久大崎; Hideyasu Kamikawa; 英泰上川; Koji Mori; 浩治森
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 1999-11-17
Publication date: 2001-05-22

Abstract

(57)【要約】【目的】鱗片状無機質添加材及びポリテトラフルオロ
エチレン粉末の複合添加によって塗膜硬度を上げ、耐摩
耗性，加工性，塗膜密着性及び耐指紋付着性に優れた透
明フッ素樹脂被覆ステンレス鋼板を得る。【構成】この透明フッ素樹脂被覆ステンレス鋼板は、
平均粒径１０〜２００μｍの鱗片状無機質添加材が１〜
３０質量％，平均粒径０．１〜４０μｍのポリテトラフ
ルオロエチレン粉末が１〜３０質量％の割合でフッ素樹
脂に分散させた透明塗膜が鋼板表面に形成されている。
透明フッ素樹脂塗膜のベース樹脂には、重量比２０／８
０〜５０／５０の熱可塑性アクリル樹脂とポリフッ化ビ
ニリデン樹脂との混合樹脂を使用できる。鱗片状無機質
添加材としては、好ましくはガラスフレークが使用され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、塗膜硬度が高く耐摩耗
性に優れた透明フッ素樹脂被覆ステンレス鋼板に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス鋼板は、綺麗な外観から清潔
感を与える材料として、外装材や内装材だけでなく，業
務用冷蔵庫，冷凍庫等の厨房機器の外板に使用されてい
る。この種の用途に使用されるステンレス鋼板は、成型
加工等における取扱いの際に素手で触ると指紋や汚れが
付着しやすく、ステンレス鋼本来の綺麗な表面が損なわ
れる。指紋や汚れの付着は、ステンレス鋼板にクロメー
ト皮膜を形成した後、ポリフッ化ビニリデン樹脂塗膜を
形成することにより防止される。ポリフッ化ビニリデン
樹脂塗膜は、耐指紋付着性の改善に有効であるものの、
鉛筆硬度試験による塗膜硬度でＢ〜ＨＢと軟らかいた
め、調理器具等との接触で容易に疵付くことが欠点であ
る。ポリフッ化ビニリデン樹脂塗膜の耐疵付性は、ポリ
フッ化ビニリデン樹脂にポリテトラフルオロエチレン粉
末を添加することにより改善される（特願平６−６２０
５４号）。建材用途では、ベース樹脂をアクリル樹脂含
有ポリフッ化ビニリデン樹脂に変更し、有機骨材として
ポリテトラフルオロエチレン粉末及びアクリルビーズ、
無機骨材として炭化ケイ素及びガラスビーズを多量に添
加することにより調製した塗料も使用されている（特開
平９−２２１６２１号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、業務用冷蔵
庫，冷凍庫等の厨房機器では、大腸菌Ｏ−１５７等の感
染症による食中毒が社会問題化されるに伴って表層が入
念に清掃されるようになってきた。具体的には、厨房機
器の表面を擦る回数や摩擦圧力が増し、磨き粉の使用も
見受けられる。清潔感の高まりにつれ、厨房機器の表層
材として使用されるステンレス鋼板に施される塗膜とし
ても、塗膜硬度が一層高く、耐摩耗性に優れている塗膜
が要求されるようになってきた。建材用途でも、複雑で
厳しい成型加工が施される場合やシャッタースラット等
のように繰返し摩擦に曝される場合には高水準の塗膜硬
度及び耐摩耗性が要求される。塗膜硬度や耐摩耗性の観
点からは無機系微粒子の多量添加が好ましいが、無機系
微粒子の多量添加は塗膜の加工性や外観，意匠性を損ね
やすい。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、塗膜に分散させ
る無機系微粒子及びポリテトラフルオロエチレン粉末の
粒径及び配合量を適正に調整することにより、塗膜硬度
が高く耐摩耗性に優れた透明フッ素樹脂被覆ステンレス
鋼板を提供することを目的とする。本発明の透明フッ素
樹脂被覆ステンレス鋼板は、その目的を達成するため、
平均粒径１０〜２００μｍの鱗片状無機質添加材が１〜
３０質量％，平均粒径０．１〜４０μｍのポリテトラフ
ルオロエチレン粉末が１〜３０質量％の割合で分散され
た透明フッ素樹脂塗膜が鋼板表面に形成されていること
を特徴とする。透明フッ素樹脂塗膜のベース樹脂には、
重量比２０／８０〜５０／５０の熱可塑性アクリル樹脂
とポリフッ化ビニリデン樹脂との混合樹脂を使用でき
る。鱗片状無機質添加材としては、好ましくはガラスフ
レークが使用される。

【０００５】

【実施の形態】透明フッ素樹脂塗膜が形成されるステン
レス鋼板は、塗膜密着性を改善するため脱脂，リン酸塩
処理，クロメート処理等の塗装前処理を施すことが好ま
しい。具体的には、アルカリ脱脂，酸洗等でステンレス
鋼板の表面を清浄にした後，必要に応じてリン酸塩処理
で表面の濡れ性を高め、クロメート処理を施す。リン酸
塩処理を施す場合の処理剤としては、たとえば塗装前処
理に使用されるリン酸亜鉛系の処理剤が使用される。ク
ロメート処理では、付着量が全Ｃｒ量で５〜４０ｍｇ／
ｍ²となるようにクロメート皮膜が形成される。全Ｃｒ
量が５ｍｇ／ｍ²より少ないと、塗膜密着性及び耐食性
が低下する。逆に４０ｍｇ／ｍ²を超える付着量では、
６価Ｃｒで黄色に着色したクロメート皮膜の色調が透明
な塗膜を透かして見え、外観が損なわれる。クロメート
処理には、全Ｃｒ量で付着量が４０ｍｇ／ｍ²のクロメ
ート皮膜を形成しても着色の少ないリン酸−クロム酸系
の処理液が好ましく、更には特開平５−１０６０５７号
公報開示のようにシリカを配合した処理液が好ましい。
ロールコータ，カーテンフローコータ，浸漬引上げ等で
ステンレス鋼板に処理液を塗布し、ローラ等で絞った
後、水洗することなく８０〜２００℃で乾燥することに
よりステンレス鋼板がクロメート処理される。

【０００６】ステンレス鋼板に塗布されるフッ素樹脂塗
料は、熱可塑性アクリル樹脂Ａとポリフッ化ビニリデン
樹脂ＢとをＡ／Ｂ＝２０／８０〜５０／５０の重量比で
混合することにより調整される。重量比Ａ／Ｂが２０／
８０未満では塗膜密着性が低下し、５０／５０を超える
重量比Ａ／Ｂでは塗膜中へのポリテトラフルオロエチレ
ン粉末の均一分散が困難になる。フッ素樹脂塗料に配合
される鱗片状無機質添加材としては、塗膜硬度を上げる
上で平均粒径１０〜２００μｍのガラスフレークが最適
である。塗膜硬度向上に有効な添加材としてガラスビー
ズ，炭化ケイ素粉末等が従来から使用されているが、こ
れら添加材は比較的高価である。この点、ガラスフレー
クは安価であり、入手も容易で、塗膜硬度及び耐摩耗性
の向上に十分機能する。因みに、ガラスフレークに代え
て球状のガラスビーズを添加しても、塗膜全体の硬度を
評価するテーバー磨耗試験では良好な塗膜硬度を示す
が、塗膜表層の硬度を表す鉛筆硬度試験では必要な塗膜
硬度が得られない。これは、添加されたガラスビーズの
先端部が塗膜表面上で点状に存在していることが原因で
ある。

【０００７】平均粒径が１０μｍに達しない鱗片状無機
質添加材を添加しても塗膜硬度が向上しがたく、逆に２
００μｍを超える平均粒径では塗膜本来の性質が損なわ
れる。平均粒径は、鱗片状無機質添加材の最も長い部分
の長さで表される。ガラスフレークを使用する場合、材
質に特段の制約を受けることなく市販のガラスフレーク
が使用可能であり、含アルカリガラス，無アルカリガラ
ス或いはその中間組成物等がある。鱗片状無機質添加材
としてのガラスフレークは、好ましくは１〜３０質量％
の割合で透明フッ素樹脂塗膜に分散するように配合され
る。樹脂塗膜にガラスフレークを分散させることによ
り、従来Ｂ〜ＨＢであった樹脂塗膜の鉛筆硬度試験によ
る塗膜硬度がＦ〜２Ｈに上昇する。塗膜硬度に及ぼすガ
ラスフレークの効果は、平均粒径１０〜２００μｍ，分
散量１〜３０質量％で顕著になる。ガラスフレークの配
合量が１質量％未満では、塗膜硬度を上昇させる作用が
十分でない。逆に３０質量％を超える過剰量のガラスフ
レークを添加すると、塗膜本来の性質が損なわれ、物性
等への悪影響や耐摩耗性低下の原因にもなる。

【０００８】ガラスフレークと共に添加されるポリテト
ラフルオロエチレン粉末としては、平均粒径が０．１〜
４０μｍである限り、平均粒径が１種類の粉末を単独で
或いは２種類以上の粉末を混合して使用できる。平均粒
径が０．１μｍ未満のポリテトラフルオロエチレン粉末
では、分子量が小さく固体潤滑剤として強度不足のため
に耐摩耗性が劣り、塗膜の表面粗さも小さくなるため指
紋や汚れが容易に付着しやすくなる。また、平均粒径の
小さなポリテトラフルオロエチレン粉末では、塗膜表面
が粗くならないため配合量を増加しても光沢度が高く、
周囲環境が鮮明に映ることから冷蔵庫，冷凍庫等の厨房
機器の外板に適さなくなる。逆に平均粒径が４０μｍを
超えるとき、ポリテトラフルオロエチレン粉末が塗膜表
面から突出して表面粗さを著しく大きし、外観が劣化す
る。ポリテトラフルオロエチレン粉末は、１〜３０質量
％の配合量で透明フッ素樹脂塗膜に分散される。ポリテ
トラフルオロエチレン粉末の配合量が１質量％に満たな
いと、潤滑性が不十分で耐摩耗性，耐指紋付着性が劣る
と共に、塗膜の表面粗さが小さくなるため光沢度が高く
なり、冷蔵庫，冷凍庫等の厨房機器の外板に適さなくな
る。逆に３０質量％を超える配合量では、塗膜密着性が
低下すると共に、塗膜本来の性質が損なわれ、物性に悪
影響が現れる。

【０００９】ステンレス鋼本来の金属質感を活用し、且
つ重厚で落ち着いた意匠が求められる用途や周囲環境の
映込みを嫌う用途では、粒径０．１〜５μｍのポリテト
ラフルオロエチレン粉末３〜３０質量％及び粒径７〜４
０μｍのポリテトラフルオロエチレン粉末１〜１０質量
％を複合添加することが好適である。粒径０．１〜５μ
ｍのポリテトラフルオロエチレン粉末の配合量が３質量
％に達しないと、十分な潤滑性が得られず、耐摩耗性が
劣化する。逆に３０質量％を超える配合量では、より大
きな粒径のポリテトラフルオロエチレン粉末が共存する
環境下では、塗膜の凝集力低下や白濁が生じ、外観が劣
化しやすくなる。他方、平均粒径が７〜２０μｍと大き
なポリテトラフルオロエチレン粉末の配合量が１質量％
に達しないと光沢度を低下させる作用が不十分で、逆に
１０質量％を超える配合量では耐摩耗性が劣化する傾向
が示される。

【００１０】所定組成に調合した樹脂塗料は、プレコー
ト鋼板の製造に通常使用されているロールコート，フロ
ーコート，カーテンフロー，スプレー等の方法で乾燥膜
厚が１５〜３０μｍとなる塗布量でステンレス鋼板に塗
布される。塗布された樹脂塗料は、常法に従って到達板
温２３０〜２８０℃×１〜２分で焼き付けられる。乾燥
膜厚が１５μｍ未満では、耐久性が劣り、入念な清掃に
曝されたとき摩擦の繰返しにより磨耗しやすくなる。逆
に３０μｍを超える厚膜では、塗膜表面がゆず肌状にな
り、外観が劣化する。焼付け時の到達板温は、ポリフッ
化ビニリデン樹脂や熱可塑性アクリル樹脂の融点より高
く、ポリテトラフルオロエチレン粉末の融点より低い２
３０〜２８０℃の範囲に設定される。この到達板温の設
定により、焼付け後の塗膜中にポリテトラフルオロエチ
レン粉末が残存する。焼き付けられた塗膜を強制冷却
し、ポリフッ化ビニリデン樹脂のα型結晶が生成する塗
膜の結晶化を抑制する。強制冷却には、一般に水冷が使
用され、１６０℃／分以上の冷却速度で７０℃以下に冷
却することが好ましい。このようにして、塗膜硬度が高
く耐摩耗性に優れた透明フッ素樹脂被覆ステンレス鋼板
が得られる。

【００１１】

【実施例】板厚０．５ｍｍのＳＵＳ４３０ステンレス鋼
板に、アルカリ脱脂，水洗，Ｎｉ置換析出型表面調整，
水洗，乾燥の工程を経て塗布型クロメート処理を施し、
１００℃で乾燥した。塗布型クロメート処理では、全Ｃ
ｒ付着量として２０ｍｇ／ｍ²のクロメート皮膜を形成
した。クロメート処理されたステンレス鋼板の表面に、
樹脂塗料を塗布し、２５０℃×１分で焼付け乾燥し、直
ちに水冷して膜厚１８μｍの非晶質透明フッ素樹脂塗膜
を形成した。使用した樹脂塗料は、重量比でポリフッ化
ビニリデン樹脂：アクリル樹脂＝８：２の混合樹脂をベ
ースとし、表１に示す平均粒径及び配合量でガラスフレ
ーク及びポリテトラフルオロエチレン粉末を配合するこ
とにより調製した。

【００１２】

【００１３】得られた各透明フッ素樹脂被覆ステンレス
鋼板から試験片を切り出し、次の試験に供した。塗膜硬
度試験「ＪＩＳＫ５４００６．１４鉛筆引っかき試
験」に準拠して塗膜硬度を評価した。耐磨耗試験繰返し摩擦による耐摩耗性を評価するため、「ＪＩＳ
Ｈ８６８２アルミニウム及びアルミニウム合金の陽極
酸化皮膜の耐摩耗性試験方法６．往復運動平面磨耗試
験方法」に定められた往復運動平面磨耗試験機を転用
し、研磨紙を用いた磨耗試験を行った。なお、研磨紙上
に磨耗粉を堆積させるため、磨耗輪に代えて１２ｍｍ角
に裁断した＃３２０研磨紙を回転することなくストロー
ク３２０ｍｍで往復運動するように貼り付けた金属平面
を使用した。研磨紙に加わる荷重を１ｋｇに設定し、摩
擦回数１万回及び５万回後の塗膜を観察し、塗膜が剥離
しなかったものを○，剥離が観察されたものを×として
耐摩耗性を評価した。

【００１４】加工性試験「ＪＩＳＫ５４００８．１耐屈曲性」試験に準拠
して塗装鋼板を１８０度密着折曲げ試験した後、折曲げ
部の塗膜を観察し、割れが検出されなかったものを○，
割れが発生したものを×として加工性を評価した。塗膜密着性試験加工性試験と同様に塗装鋼板を１８０度密着折曲げした
後、塗膜上に粘着テープを貼り付けて瞬間的に引き剥が
した。テープ剥離後に塗膜の付着状態を観察し、塗膜剥
離が検出されなかったものを○，塗膜が剥離したものを
×として塗膜密着性を評価した。耐指紋付着性試験試験片表面を指で触って指紋を付着させた後、乾燥雑巾
で指紋を軽く拭き取り、残存指紋による汚れ状況を目視
観察した。観察結果、指紋が残存しなかったものを○，
指紋がわずかに残っているものを△，残存指紋が明確な
汚れとして観察されたものを×として耐指紋付着性を評
価した。

【００１５】表２の調査結果にみられるように、本発明
に従った透明フッ素樹脂被覆ステンレス鋼板（試験番号
１〜８）は，何れも塗膜硬度がＦ以上であり、優れた耐
摩耗性を呈した。また、塗膜本体の要求特性である加工
性及び塗膜密着性に加え、耐指紋付着性も良好であっ
た。これに対し、比較例では塗膜硬度がＦに達せず（試
験番号９，１４）、或いはＦ以上の塗膜硬度をもつ場合
には耐摩耗性，加工性，塗膜密着性及び耐指紋付着性の
何れかが劣っていた。この対比から明らかなように、特
定された平均粒径及び配合量の鱗片状無機質添加材及び
ポリテトラフルオロエチレン粉末を複合添加することに
より、塗膜硬度が高く耐摩耗性に優れ、加工性，塗膜密
着性，耐指紋付着性をも満足する透明フッ素樹脂被覆ス
テンレス鋼板が得られることが判る。

【００１６】

【００１７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の透明フ
ッ素樹脂被覆ステンレス鋼板は、平均粒径及び配合量が
特定された鱗片状無機質添加材及びポリテトラフルオロ
エチレン粉末を複合添加することにより、耐摩耗性を維
持しながら、従来材の欠点である塗膜硬度を上昇させて
いる。この透明フッ素樹脂被覆ステンレス鋼板は、耐摩
耗性，塗膜硬度の他にも加工性，塗膜密着性，耐指紋付
着性に優れていることから、ステンレス鋼本来の金属質
感を活用して重厚で落ち着いた印象を与える意匠性をも
つ塗装鋼板として、外装材，内装材，厨房機器の外板等
として広範な分野で使用される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大崎勝久千葉県市川市高谷新町７番１号日新製鋼株式会社技術研究所内 (72)発明者上川英泰千葉県市川市高谷新町７番１号日新製鋼株式会社技術研究所内 (72)発明者森浩治千葉県市川市高谷新町７番１号日新製鋼株式会社技術研究所内Ｆターム(参考） 4D075 CA02 CB06 DA06 DB04 DC02 DC18 EA02 EB15 EB16 EB22 EC03 EC23 EC53 EC54

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均粒径１０〜２００μｍの鱗片状無機
質添加材が１〜３０質量％，平均粒径０．１〜４０μｍ
のポリテトラフルオロエチレン粉末が１〜３０質量％の
割合で分散された透明フッ素樹脂塗膜がステンレス鋼板
の表面に形成されていることを特徴とする塗膜硬度が高
く耐摩耗性に優れた透明フッ素樹脂被覆ステンレス鋼
板。
【請求項２】透明フッ素樹脂塗膜のベース樹脂が重量
比２０／８０〜５０／５０で熱可塑性アクリル樹脂とポ
リフッ化ビニリデン樹脂とを混合した樹脂組成物である
請求項１記載の塗膜硬度が高く耐摩耗性に優れた透明フ
ッ素樹脂被覆ステンレス鋼板。
【請求項３】鱗片状無機質添加材がガラスフレークで
ある請求項１記載の塗膜硬度が高く耐摩耗性に優れた透
明フッ素樹脂被覆ステンレス鋼板。