JP2002088302A - 塗料組成物及び塗装鋼板 - Google Patents

塗料組成物及び塗装鋼板

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JP2002088302A
JP2002088302A JP2000278209A JP2000278209A JP2002088302A JP 2002088302 A JP2002088302 A JP 2002088302A JP 2000278209 A JP2000278209 A JP 2000278209A JP 2000278209 A JP2000278209 A JP 2000278209A JP 2002088302 A JP2002088302 A JP 2002088302A
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acid
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coating material
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Susumu Ogawa
進 小川
Takashi Yamaguchi
貴司 山口
Osamu Tanida
修 谷田
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Dai Nippon Toryo KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロメート系防錆顔料を用いずに、耐食性、
加工性に優れた塗膜を与えることができる塗料組成物及
びこの塗料組成物が塗装された塗装鋼板を提供する。 【解決手段】 ビスフェノールAのエチレンオキサイド
及びプロピレンオキサイド化合物の一方又は両方を含有
し、酸価2〜20mgKOH/g(固形分比率)のポリ
エステル樹脂100重量部に対し、リン酸及び縮合リン
酸の一方又は両方と、金属成分としてアルミニウム及び
マグネシウムを必須成分とする金属塩30〜150重量
部、及びシリカ3〜50重量部を含有することを特徴と
する塗料組成物、及び亜鉛メッキ鋼板又は亜鉛合金メッ
キ鋼板上に該塗料組成物を塗装することを特徴とする塗
装鋼板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、塗料組成物に関す
るもので、クロメート系防錆顔料を使用しなくとも耐食
性、加工性に優れた、特にプレコートメタル用に適した
塗料組成物及びこの塗料組成物が塗装された塗装鋼板に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、亜鉛メッキ鋼板、亜鉛合金メッキ
鋼板などが、耐久性鋼板として広く使用されている。こ
れらは、屋根材、雨戸、外壁材、シャッター、サイディ
ング材などの建築材料や、家電製品などの金属製品をは
じめとする広い分野で使用されている。
【0003】ところで、これら亜鉛メッキ鋼板は、リン
酸亜鉛処理やクロメート処理などの化成処理を施した
後、塗料を塗装して、所謂プレコートメタルとして使用
されることが多い。
【0004】プレコートメタルは、このような鋼板など
の上に塗装した後、曲げ加工を施し所定の形状に形成さ
れる金属板である。これらのプレコートメタルにおいて
は、塗装物の切断面やカット部、傷部などの耐食性が重
要である。これらの耐食性を満足させるため、一般に塗
料の樹脂組成の改良、クロメート系防錆顔料の増大など
の対策が取られている。
【0005】しかしながら、樹脂組成の改良だけでは、
十分な耐食性を得ることは、できておらず、また、クロ
メート系防錆顔料は、6価クロムを発生するため、安全
衛生上の問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、プレコート
メタル用塗料の上記のような特性を改良した。
【0007】即ち、クロメート系防錆顔料を用いずに、
耐食性、加工性に優れた塗膜を与えることができる塗料
組成物及びこの塗料組成物が塗装された塗装鋼板を提供
することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するため鋭意検討の結果、特定の成分を含有す
るポリエステル樹脂に、特定の金属塩及びシリカを特定
量含有して塗料組成物とすることにより上記の目的が達
成されることを見出し、本発明に到達した。
【0009】即ち、本発明の塗料組成物は、ビスフェノ
ールAのエチレンオキサイド及びプロピレンオキサイド
化合物の一方又は両方を含有し、酸価2〜20mgKO
H/gのポリエステル樹脂100重量部に対し、リン酸
及び縮合リン酸の一方又は両方と、金属成分としてアル
ミニウム及びマグネシウムを必須成分とする金属塩30
〜150重量部、及びシリカ3〜50重量部を含有する
ことを特徴とする。
【0010】また、本発明の塗装鋼板は、亜鉛メッキ鋼
板、亜鉛合金メッキ鋼板上に、上記塗料組成物を塗装す
ることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の塗料組成物につき、以下
に詳細に説明する。
【0012】本発明に使用するビスフェノールAのエチ
レンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド化合物
を含有し、酸価2〜20mgKOH/gのポリエステル
樹脂とは、多価カルボン酸とビスフェノールAのエチレ
ンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド化合物を
含有する多価アルコールと他の多価アルコールを公知の
方法で重合させることより得られるものである。
【0013】多価カルボン酸としては、テレフタル酸、
イソフタル酸、オルソフタル酸、無水フタル酸、フタル
酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、コハク酸、アジ
ピン酸、アゼライン酸、セバチン酸、ドデカンジオン
酸、ダイマー酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン
酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸などを挙げる
ことができる。耐食性の点からテレフタル酸、イソフタ
ル酸の使用が好ましい。
【0014】ビスフェノールAのエチレンオキサイド及
び/又はプロピレンオキサイド化合物としては、ビスフ
ェノールAの2.3モルエチレンオキサイド付加物、ビ
スフェノールAの3モルエチレンオキサイド付加物、ビ
スフェノールAの4モルエチレンオキサイド付加物、ビ
スフェノールAの2.5モルプロピレンオキサイド付加
物、ビスフェノールAの4.4モルプロピレンオキサイ
ド付加物、ビスフェノールAの5モルプロピレンオキサ
イド付加物などを挙げることができる。
【0015】他の多価アルコールとしては、エチレング
リコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジ
オール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジ
オール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリ
コール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコー
ルなどを挙げることができる。
【0016】ビスフェノールAのエチレンオキサイド及
び/又はプロピレンオキサイド化合物を含有する多価ア
ルコールは、密着性及び耐食性より全多価アルコール
中、30モル%以上含有することが好ましい。
【0017】本発明のポリエステル樹脂は、酸価2〜2
0mgKOH/g、好ましくは2〜10mgKOH/g
(固形分比率)であることが必要である。これは酸価を
示す官能基が、素材面及び防錆顔料の金属成分とキレー
ト構造などの構造をとることにより耐食性を向上させて
いるものと考えられる。従って、酸価が2mgKOH/
g未満の場合、密着性及び耐食性が低下する。酸価が2
0mgKOH/gを越える場合は、防錆顔料との相互作
用が大きくなるため、塗料の安定性が低下する。
【0018】ガラス転移温度が好ましくは50〜90
℃、より好ましくは55〜80℃で、数平均分子量が好
ましくは10,000〜30,000、より好ましくは
15,000〜25,000の範囲である。水酸基価は
好ましくは1〜20KOHmg/g、より好ましくは3
〜15KOHmg/gである。
【0019】本発明において、ガラス転移温度(Tg)
は、示差走査熱量計(DSC)によるものであり、数平
均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)によ
るものである。
【0020】本発明のリン酸及び/又は縮合リン酸と、
金属成分としてアルミニウム及びマグネシウムを必須成
分とする金属塩は、特定のリン化合物から、例えば混
合、焼成、粉砕など公知の方法により得られるものであ
る。
【0021】リン酸及び/又は縮合リン酸金属塩中に
は、その水素塩(例えば、一水素塩や二水素塩)がある
がそのものも含まれるものとする。
【0022】リン酸及び/又は縮合リン酸は、具体的に
は、オルトリン酸、ピロリン酸、トリポリリン酸、メタ
リン酸、テトラメタリン酸、ヘキサメタリン酸などを挙
げることができる。
【0023】本発明における金属塩の金属成分はアルミ
ニウム及びマグネシウムを必須成分とするが、それ以外
の金属、例えば亜鉛、カルシウム、マンガンなどを併用
使用することも耐食性を損なわない範囲で使用可能であ
る。
【0024】アルミニウムとマグネシウムの比率は、ア
ルミニウム100(重量%)に対して100〜250
(重量%)が好ましい。マグネシウム量が少ないと耐食
性の効果が小さく、逆に多いと金属塩の水への溶解度が
大きくなり耐水性、耐薬品性などの塗膜性能を低下させ
る。金属塩の溶解度は、2%以下が好ましい範囲であ
る。 金属塩のPHは、6〜10の範囲が好ましい。
【0025】本発明の金属塩を使用することで、特に素
材に亜鉛を含有する亜鉛メッキ鋼板を使用した場合、大
きく耐食性を向上することができる。
【0026】本発明のリン酸及び/又は縮合リン酸と、
金属成分としてアルミニウム及びマグネシウムを必須成
分とする金属塩の配合量は、ビスフェノールAのエチレ
ンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド化合物を
含有し、酸価2〜20mgKOH/gのポリエステル樹
脂100重量部に対し、30〜150重量部であること
が必要である。金属塩が30重量部未満の場合、良好な
耐食性を得ることができない。一方150重量部を越え
ると、顔料比率が大きくなり、加工性が低下する。
【0027】本発明におけるシリカは、表面にOH基を
有する微細な多孔質のシリカ微粒子であり、公知のケイ
酸ナトリウムと酸との反応により得られるものである。
シリカは素材(特に亜鉛メッキ)の腐食生成物を安定化
する働きにより耐食性の維持向上するものと考えられ
る。
【0028】シリカの平均一次粒子系は、0.5〜4.
0μm(コールターカウンター法による測定結果)のも
のが好適に使用される。
【0029】本発明のシリカの配合量は、ビスフェノー
ルAのエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサ
イド化合物を含有し、酸価2〜20mgKOH/gのポ
リエステル樹脂100重量部に対し、3〜50重量部、
好ましくは5〜30重量部である。3重量部より少ない
と腐食生成物を安定化する作用が小さいため耐食性が低
下する。50重量部を越えると加工性が低下する。
【0030】本発明の塗料組成物は、ビスフェノールA
のエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド
化合物を含有し、酸価2〜20mgKOH/gのポリエ
ステル樹脂とリン酸及び/又は縮合リン酸と、金属成分
としてアルミニウム及びマグネシウムを必須成分とする
金属塩及びシリカから実質的になることができるが、通
常、有機溶剤が配合され、さらに必要に応じて、アミノ
プラスト樹脂などの硬化剤、硬化触媒、チタン白などの
着色顔料、硫酸バリウムなどの体質顔料、塗料用として
それ自体既知の消泡剤、塗面調整剤、沈降防止剤などの
添加剤などを含有していてもよい。
【0031】上記有機溶剤は、本発明組成物の塗装性の
改善などのために必要に応じて配合されるものであり、
樹脂や顔料を溶解ないし分散できるものが使用でき、具
体的には、例えば、トルエン、キシレン、高沸点石油系
炭化水素などの炭化水素系溶剤、メチルエチルケトン、
メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロ
ンなどのケトン系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチ
レングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチ
レングリコールモノエチルエーテルアセテートなどのエ
ステル系溶剤、メタノール、エタノール、イソプロパノ
ール、ブタノールなどのアルコール系溶剤、エチレング
リコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ
ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエー
テルなどのエーテル系溶剤などを挙げることができ、こ
れらは単独で、あるいは2種以上を混合して使用するこ
とができる。
【0032】前記硬化剤は、ポリエステル樹脂と反応し
硬化後塗膜の特性を発揮するため必要に応じ配合される
ものである。具体的には、アミノプラスト樹脂やブロッ
ク化ポリイソシアネート化合物などを挙げることができ
る。
【0033】前記硬化触媒は、硬化剤の反応を促進する
ために必要に応じて配合されるものであり、硬化剤の種
類などに応じて適宜選択して使用される。
【0034】硬化剤がアミノプラスト樹脂(例えば、メ
ラミン樹脂)の場合には、硬化触媒としてスルホン酸化
合物又はスルホン酸化合物のアミン中和物が好適に用い
られる。スルホン酸化合物の代表例としては、p−トル
エンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ジノニ
ルナフタレンスルホン酸、ジノニルナフタレンジスルホ
ン酸などを挙げることができる。スルホン酸化合物のア
ミン中和物におけるアミンとしては、1級アミン、2級
アミン、3級アミンのいずれであってもよい。これらの
うち、塗料の安定性、反応促進効果、得られる塗膜の物
性などの点から、ジノニルナフタレンジスルホン酸のア
ミン中和物及び/又はドデシルベンゼンスルホン酸のア
ミン中和物が好適である。
【0035】硬化剤がブロック化ポリイソシアネート化
合物である場合には、硬化剤であるブロック化ポリイソ
シアネート化合物のブロック剤の解離を促進する硬化触
媒が好適であり、好適な硬化触媒として、例えば、オク
チル酸錫、ジブチル錫ジ(2−エチルヘキサノエー
ト)、ジオクチル錫ジ(2−エチルヘキサノエート)、
ジオクチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、
ジブチル錫オキサイド、ジオクチル錫オキサイド、2−
エチルヘキサン酸鉛などの有機金属触媒などを挙げるこ
とができる。
【0036】本発明の塗料組成物は、耐食性、密着性、
加工性に優れた塗膜を形成することができ、例えば亜鉛
メッキ鋼板用下塗塗料として好適に使用することができ
る。
【0037】次に本発明組成物を用いた塗装鋼板につい
て説明する。
【0038】本発明組成物は、例えば、亜鉛メッキ鋼板
用下塗塗料として使用できるが、被塗物である鋼板とし
ては、冷延鋼板、溶融亜鉛メッキ鋼板、電気亜鉛メッキ
鋼板、亜鉛合金メッキ鋼板、アルミニウムメッキ鋼板、
ステンレス鋼板、銅メッキ鋼板、錫メッキ鋼板などを挙
げることができる。特に亜鉛メッキ鋼板、亜鉛合金メッ
キ鋼板が好ましい。
【0039】素材への密着性や耐食性などの向上を目的
に、これらの鋼板に公知の化成処理、例えば燐酸塩処理
やクロム酸塩処理などの化成処理を施してもよいことは
当然である。
【0040】本発明組成物は、上記鋼板上に、ロールコ
ート法、スプレー法、刷毛塗り法、浸漬法などの公知の
方法により塗装することができる。本発明組成物から得
られる塗膜の膜厚は、特に限定されるものではないが、
通常1〜10μm、好ましくは2〜6μmの範囲で使用
される。塗膜の乾燥は、塗料が乾燥する様に適宜設定す
ればよいが、コイルコーティングにより連続的に焼付塗
装する場合には、通常、素材到達最高温度が160〜2
50℃、好ましくは180〜230℃となる条件で25
〜60秒間焼付けられる。
【0041】本発明の塗装鋼板は、亜鉛メッキ鋼板、亜
鉛合金メッキ鋼板上に、上記本発明下塗塗料組成物によ
る下塗塗膜が設けられており、該下塗塗膜上に上塗塗膜
が設けられたものである。上塗塗料は、下塗塗膜に密着
すれば特に制限はないが、例えばプレコート鋼板用とし
て公知のポリエステル樹脂系塗料、アルキド樹脂系塗
料、フッソ系塗料、アクリル系塗料などの上塗塗料を挙
げることができる。特に加工性を重視される場合は、高
加工用のポリエステル樹脂系上塗塗料が好適に使用され
ることによって加工性に優れた塗装鋼板を得ることがで
きる。上塗塗膜の膜厚は、通常、8〜50μm、好まし
くは10〜25μmである。
【0042】この塗装鋼板は、本発明の下塗塗料をロー
ルコート塗装など公知の塗装方法により塗装し焼付けた
後、上塗塗料をロールコート塗装やカーテンフロー塗装
など公知の塗装により塗装焼付けることによって得るこ
とができる。
【0043】本発明の塗装鋼板は、耐食性、加工性に優
れた塗膜性能を示すことができる。
【0044】
【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。
【0045】合成例1 攪拌機、コンデンサー、温度計を具備した反応容器にジ
メチルテレフタレート388部、ジメチルイソフタレー
ト 388部、エリレングリコール 474部、ビスフ
ェノールAのエチレンオキサイド2.3モル付加物であ
るDA−350(日本油脂社製) 634部、テトラブ
チルチタネート 0.41部を反応容器に仕込み、14
0℃〜220℃まで5時間かけてエステル交換反応を行
った。次に1時間かけて1mmHgまで減圧し、更に
0.1〜0.3mmHgの減圧下270℃で2時間重縮
合反応を行った。得られたポリエステル樹脂AはNMR
による組成分析の結果テレフタル酸/イソフタル酸//
エチレングリコール/ビスフェノールAのエチレンオキ
サイド2.3モル付加物=50/50//52/48
(モル比)であり、酸価=2mgKOH/g(固形分比
率)、Tg=73℃、数平均分子量=24000であっ
た。
【0046】以下同様にしてポリエステル樹脂B〜Dを
合成した。
【0047】
【表1】 合成例2 トリポリリン酸二水素アルミニウム(K−フレッシュ#
100P テイカ社製) 115gと水酸化マグネシウ
ム 30gとを80℃の温水 600g中に投入し、1
時間攪拌した。その後、脱水、乾燥、粉砕しトリポリリ
ン酸金属塩を得た。金属塩中のアルミニウム/マグネシ
ウム比率は、蛍光X線にて分析した結果100/133
であった。
【0048】以下同様にして、トリポリリン酸金属塩B
〜Cを合成した。
【0049】
【表2】 実施例1 ポリエステル樹脂A 100部を溶剤<シクロヘキサノ
ン/ソルベッソ150(エッソ社製)=1/1溶液>
233部に加温溶解し30%溶液とした後、金属塩A
90部、シリカA 10部及び溶剤50部とを分散機に
入れてツブゲージにてツブ(顔料粗粒子の粒子径)がA
法15μm以下になるように分散させ、次いで架橋剤、
硬化触媒、添加剤、溶剤を追加し塗料組成物を調製し
た。
【0050】厚さ0.5mmの溶融亜鉛メッキ鋼板(ノ
ンクロム系処理したもの)に上記の得られた塗料組成物
を乾燥膜厚5μmとなるようにバーコーターにて塗布
し、ピークメタル温度(PMT)210℃で50秒焼き
付けた。次いで、上塗塗料(Vニット#8100 大日
本塗料社製高加工用ポリエステル塗料)を乾燥膜厚17
μmとなるようにバーコーターにて塗布し、PMT23
2℃で65秒焼き付け処理した。得られた塗装鋼板の加
工性、耐食性、耐薬品性につき試験を行った。その結果
は表3に示す通りであった。
【0051】実施例2〜3、比較例1〜4及び参考例1 実施例1と同様にして、表3に示す塗料組成物を調製
し、試験を行った。
【0052】実施例、比較例及び参考例で用いた材料及
び試験方法は次の通りであった。
【0053】金属塩D : リン酸亜鉛 ZP−DL
(キクチカラー社製) 金属塩E : 亜鉛処理した縮合リン酸アルミニウム
K−WHITE105(テイカ社製) ストロンチウムクロメート : ストクロ (キクチカ
ラー社製) シリカA : サイリシアS350(富士シリシア化学
社製 湿式法合成シリカ 平均粒子径 2μm) シリカB : カープレックス BS−304 (シオ
ノギ製薬社製 ゲルタイプ合成シリカ 平均粒子径 1
4μm) ・加工性 : 塗装面を外側にし、U字曲げした後、内
側にn枚の同一厚さのサンプル板を挟み、プレスなどで
押し潰す。曲げR部分のクラックの状態を目視あるいは
30倍ルーペで観察し、クラックのない最小の挟み込み
枚数を評価値とする。この試験は一定の温度(ここでは
5℃)で行う。
【0054】・耐食性1 : 塗装板を70mm×15
0mmの大きさに切断した後、裏面及び切断面を防錆塗
料にてシールした。シールした塗装板のほぼ中央に素地
に到達するクロスカットを入れたものをJIS Z−2
371に準じた塩水噴霧試験300時間行う。クロスカ
ット部の錆及びフクレ発生程度を目視にて判定し、フク
レ発生程度はMaxのフクレ幅にて評価する。
【0055】・耐食性2 : 塗装板を80mm×15
0mmの大きさに切断した後、裏面及び切断面を防錆塗
料にてシールした。150mm側の両側をシャーにて再
度切断(塗装面方向にバリを作製するように切断す
る。)したものをJIS Z−2371に準じた塩水噴
霧試験 300時間行う。切断した端面部の錆及びフク
レ発生程度を目視にて判定し、フクレ発生程度はMax
のフクレ幅にて評価する。
【0056】・耐薬品性 : 塗装面を濃度5%の水酸
化ナトリウム水溶液に20℃で48時間浸漬した後の塗
膜の状態を目視にて評価を行う。
【0057】結果を表3に示す。
【0058】
【表3】
【0059】
【発明の効果】本発明の塗料組成物は、耐食性、加工性
に優れた塗膜を形成できるので下塗塗料組成物として好
適に使用できる。本発明の塗料組成物は、防錆顔料とし
てクロメート系顔料を使用しなくてもよいので、6価ク
ロムによる問題を解決でき安全衛生上有利である。
【0060】本発明塗料組成物からの下塗塗膜上に上塗
り塗膜を形成した塗装鋼板は、耐食性、加工性に優れた
塗膜を有するものである。
【0061】本発明塗料組成物は、なかでもプレコート
塗装鋼板用の下塗塗料として好適に使用できる。
───────────────────────────────────────────────────── 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) B32B 27/36 B32B 27/36 C09D 5/08 C09D 5/08 C23C 22/00 C23C 22/00 Z 22/07 22/07 22/23 22/23 Fターム(参考) 4D075 DB02 DB05 DC10 EB35 EC01 EC03 4F100 AA02A AA04A AA20A AB03B AB18B AB31B AK41A BA02 CA05A CA14A CA30A CC00 EH462 EH71B GB07 JB02 JL01 4J038 DD051 GA03 HA116 HA246 HA416 HA426 HA446 KA05 KA08 NA03 PB05 PB09 PC02 4K026 AA02 AA12 AA13 AA22 BA03 BA12 BB06 BB08 CA03 CA16 CA18 CA24 CA25 CA37 CA38 CA39 DA02 DA03 DA06 DA11 EB11

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビスフェノールAのエチレンオキサイド
    及びプロピレンオキサイド化合物の一方又は両方を含有
    し、酸価2〜20mgKOH/g(固形分比率)のポリ
    エステル樹脂100重量部に対し、リン酸及び縮合リン
    酸の一方又は両方と、金属成分としてアルミニウム及び
    マグネシウムを必須成分とする金属塩30〜150重量
    部、及びシリカ3〜50重量部を含有することを特徴と
    する塗料組成物。
  2. 【請求項2】 亜鉛メッキ鋼板又は亜鉛合金メッキ鋼板
    上に請求項1記載の塗料組成物を塗装することを特徴と
    する塗装鋼板。
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