JP2002186897A

JP2002186897A - 塗膜硬度に優れた塗装材及びその製造方法

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Publication number: JP2002186897A
Application number: JP2000387435A
Authority: JP
Inventors: Reiko Takazawa; 令子高澤; Junichi Oshiro; 準一大代
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2002-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】最外層として、単に塗膜硬度が高いというだ
けでなく、優れた塗膜密着性及び耐衝撃性をも有する塗
膜層を有する塗装材を提供する。また、このような塗装
材の製造方法を提供する。【解決手段】基材表面上に最外層として塗膜層を有す
る塗装材において、上記塗膜層が、粗面化手段により平
滑時塗膜表面粗さ（Ｒzo）より大きく、かつ、鉛筆硬度
（単位：Ｈ）で表される所定の塗膜硬度を得るために塗
膜層の塗膜ヤング率（単位：Ｎ／mm²）に応じて定めら
れる必要最小限の塗膜表面粗さ（min-Ｒz）以上の塗膜
表面粗さ（Ｒz）を有する塗膜硬度に優れた塗装材であ
り、また、このような塗装材を製造するための方法であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、塗膜硬度に優れ
た塗装材及びその製造方法に係り、特に、最外層として
形成された塗膜層の鉛筆硬度を可及的に改善し、より傷
付き難い塗膜層を有する塗装材及びその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】塗膜は、被塗装物（基材）の表面に塗膜
層として設けられ、この基材の保護、美観の発現や維持
等、基材の機能や価値を著しく向上させるものである。
そして、このような塗膜層が適用される基材としては、
金属材、プラスチック材、木材等のあらゆる素材に及ん
でいるほか、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合
金からなるアルミニウム材についてだけみても、押出形
材や板材等として、鉄道車両内外装、建物の窓や玄関建
具等の建物の内外装、ビル外壁や内装等の各種建築部
材、道路資材、各種キャビネット、冷凍車コンテナ内外
装、冷凍ショーケース、各種日用品等、その用途も極め
て多岐に亘っている。

【０００３】そして、このような基材の表面に設けられ
る塗膜層については、近年、塗装材の美観を長期に亘っ
て維持するという観点から、塗膜層表面に傷が付き難
い、いわゆるハードコーティングの需要が高まってお
り、この目的を達成するために、例えば、オルガノシラ
ン系、メラミン系、多官能アクリレート系、ウレタン
系、フッ素系、珪酸塩系、コロイダルシリカ系等の多数
のハードコーティング用塗料が提案されており、所定の
効果を達成している。

【０００４】しかしながら、例えば、建築内外装材、車
両内装材、トンネル内装材、ＯＡ機器、家電製品等の分
野においては、塗膜層に期待される塗膜硬度について、
鉛筆硬度で６Ｈ以上、好ましくは７Ｈ以上もの塗膜硬度
が求められ、塗料それ自体の性能改善だけでは到底対応
しきれない場合が生じている。

【０００５】また、塗料それ自体の塗膜硬度を改善し、
仮に高い鉛筆硬度を有する塗膜層を有する塗装材が得ら
れたとしても、一般的には、この塗膜硬度が高くなるに
つれて塗膜密着性や耐衝撃性が低下する傾向にあり、互
いに相反する性能である塗膜硬度と塗膜密着性及び耐衝
撃性について、同時に優れた性能を引き出すことは極め
て困難である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、塗料それ自体の塗膜硬度の改善とは異なり、基材及
び／又は塗膜層の形成に先駆けて設けられる下塗り層に
適用してより高い塗膜硬度を発揮せしめると共に、同時
に優れた塗膜密着性及び耐衝撃性をも発揮し得る塗装材
について鋭意研究した結果、意外なことには、塗膜層に
おいてその塗膜が有するヤング率（塗膜ヤング率）、塗
膜表面粗さ（Ｒz）及び塗膜硬度（鉛筆硬度）の間に、
塗膜ヤング率が一定の場合には塗膜表面粗さ（Ｒz）と
塗膜硬度との間に所定の関係が存在し、また、塗膜表面
粗さ（Ｒz）が一定の場合には塗膜ヤング率と塗膜硬度
との間に所定の関係が存在することを見出し、更にこの
結果に基づいて、これら塗膜ヤング率、塗膜表面粗さ
（Ｒz）及び塗膜硬度の関係を検討した結果、平滑時塗
膜表面粗さ（Ｒzo）より大きく、かつ、塗膜層の塗膜ヤ
ング率に応じて定められる必要最小限の塗膜表面粗さ
（min-Ｒz）以上の塗膜表面粗さ（Ｒz）を形成すること
により、塗膜密着性及び耐衝撃性を低下せしめることな
く、より高い塗膜硬度を発揮させることができることを
見出し、本発明を完成した。

【０００７】従って、本発明の目的は、最外層として、
単に塗膜硬度が高いというだけでなく優れた塗膜密着性
及び耐衝撃性をも有する塗膜層を有する塗装材を提供す
ることにある。また、本発明の他の目的は、このような
塗膜硬度と塗膜密着性及び耐衝撃性とに優れた性能を有
する塗装材の製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、基
材表面上に最外層として塗膜層を有する塗装材におい
て、上記塗膜層が、粗面化手段により平滑時塗膜表面粗
さ（Ｒzo）より大きく、かつ、鉛筆硬度（単位：Ｈ）で
表される所定の塗膜硬度を得るために塗膜層の塗膜ヤン
グ率に応じて定められる必要最小限の塗膜表面粗さ（mi
n-Ｒz）以上の塗膜表面粗さ（Ｒz）を有する塗膜硬度に
優れた塗装材である。

【０００９】また、本発明は、基材表面上に最外層とし
て塗膜層を有する塗装材の製造方法において、上記塗膜
層の表面に、粗面化手段により平滑時塗膜表面粗さ（Ｒ
zo）より大きく、かつ、鉛筆硬度（単位：Ｈ）で表され
る所定の塗膜硬度を得るために塗膜層の塗膜ヤング率に
応じて定められる必要最小限の塗膜表面粗さ（min-Ｒ
z）以上の塗膜表面粗さ（Ｒz）を形成する、塗膜硬度に
優れた塗装材の製造方法である。

【００１０】本発明において、塗装材を構成する基材に
ついては、その表面に最外層として塗膜層が設けられる
ものであれば特に制限されるものではなく、アルミニウ
ム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム材や、冷
延鋼、溶融亜鉛メッキ鋼、ステンレス鋼等の合金鋼から
なる鋼材や、その他の非鉄金属材等からなる種々の金属
材、更にプラスチック材や木材等や、これらの基材を組
み合わせて構成される組合せ材等を挙げることができ
る。しかしながら、本発明は、塗膜密着性や耐衝撃性を
損なうことなく、少しでも高い塗膜硬度を発現せしめる
ことにその目的があるので、より高い塗膜硬度を必要と
している分野、例えば、鉛筆硬度６Ｈ以上、より望まし
くは７Ｈ以上の塗膜硬度を必要としている建築内外装
材、車両内装材、トンネル内装材、ＯＡ機器、家電製品
等において、耐傷付き性や耐衝撃性等の性能を付与する
上で特に有用である。

【００１１】本発明においては、このような基材の表面
上に最外層として、粗面化手段により制御され、平滑時
塗膜表面粗さ（Ｒzo）より大きく、かつ、鉛筆硬度（単
位：Ｈ）で表される所定の塗膜硬度を得るために塗膜層
の塗膜ヤング率（単位：Ｎ／mm²）に応じて定められる
必要最小限の塗膜表面粗さ（min-Ｒz）以上の塗膜表面
粗さ（Ｒz）を有する塗膜層が設けられる。ここで、表
面粗さ（Ｒz）は、JIS B0601-1994に準拠する十点平均
粗さを意味し、また、平滑時塗膜表面粗さ（Ｒzo）と
は、基材の表面粗さ（Ｒz）が３μｍ未満の平板上に膜
厚３０μｍで塗布して形成された塗膜層の表面粗さ（Ｒ
z）をいう。

【００１２】そして、この塗膜層を形成するために用い
られる塗料については、特に限定されるものではなく、
有機系塗料としては、例えば、アクリル樹脂塗料、エポ
キシ系塗料、ウレタン樹脂塗料、フッ素樹脂塗料、ポリ
エステル、ビニールオルガノゾル等の塗料を挙げること
ができ、また、無機系塗料としては、例えば、アルキル
シリケート系塗料、光触媒酸化チタン含有無機塗料、シ
リカゾル系塗料、アルカリ金属塩系塗料、金属アルコキ
シド系塗料等の塗料を挙げることができ、更に、有機及
び無機の複合塗料としては、例えば、シロキサン結合を
含有する有機・無機複合塗料、金属アルコキシド系塗
料、セラミックス系塗料、光触媒酸化チタン含有有機・
無機複合塗料等の塗料を挙げることができる。なお、こ
れらの塗料中には、顔料のほかに、充填剤、増粘剤、レ
ベリング剤、消泡剤、安定剤、その他の添加剤等が含有
されていてもよい。

【００１３】これらの塗料の中で、シロキサン結合を含
有する塗料、具体的にはシリコンアクリル系塗料、アル
キルシリケート系塗料、シリカゾル系塗料、アルカリ金
属塩系塗料、アルコキシシラン系塗料、オルガノアルコ
キシシラン系塗料、シリコン樹脂系塗料等や、これらシ
ロキサン結合を有する樹脂と他の樹脂を組み込んだ塗料
等は、一般にシロキサン系塗料と言われ、比較的鉛筆硬
度の高い塗膜層を形成することができてハードコーティ
ング用に好適であり、本発明で用いる塗料として好適で
ある。また、これら塗膜層を形成する塗料については、
顔料を含む有色塗料であっても、また、無色透明のクリ
ア塗料であってもよい。

【００１４】また、上記塗料中には必要により各種の顔
料を添加してもよく、また、添加する顔料は、水や溶剤
に不溶性の無彩色又は有彩色の無機若しくは有機の粉末
であって、着色、補強、増量、艶消し、防錆等の目的で
添加されて塗料を構成するものであり、通常その平均粒
径が０．０１〜１００μｍ、好ましくは０．１〜１０μ
ｍ程度のものをいう。

【００１５】ここで、無機顔料としては、例えば、Ti-B
a-Ni、Fe-Ni-Al、Co-Al-Cr、Cu-Cr-Mn等の金属酸化物か
らなる複合酸化物顔料や、酸化チタン、酸化亜鉛、リト
ポン、鉛白、べんがら（酸化鉄）、クロム・バーミリオ
ン、黄鉛、チタン・イエロー、黄色酸化鉄、酸化クロ
ム、紺青、群青、カーボン・ブラック等の無機着色顔料
や、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、クレー、タルク、
シリカ、珪藻土、アルミナホワイト、アルミナ、ガラス
粉、その他各種セラミックス等の体質顔料や、鉛丹、亜
鉛化鉛、亜鉛華、ガラスフレーク等の防錆顔料や、アル
ミニウム粉、ニッケル粉、銅粉、パールマイカ等の光輝
性顔料等を挙げることができ、また、有機顔料として
は、着色顔料としてのハンザエロー、パーマネントレッ
ド等のアゾ顔料、フタロシアニンブルー等の多環顔料
や、顔料中間体等を挙げることができる。これらの顔料
の中で好ましいものは、代表的な白色顔料の一つであっ
てチタン白、チタニア等の別名で呼ばれることもある酸
化チタンやシリカであり、例えば、酸化チタンは淡色系
塗料の用途に、また、シリカは艶消し等の用途に用いら
れる。

【００１６】塗料中に顔料を添加する場合、その添加量
は、塗料を塗布し乾燥させて塗膜層を形成した後にこの
塗膜層中に含まれる顔料成分の含有量（顔料含有量）と
して、通常７０重量％以下、好ましくは６０重量％以下
であるのがよい。この顔料含有量が７０重量％より多い
と、造膜性や密着性が低下するという問題が生じる。

【００１７】このような塗料を用いて形成される塗膜層
の厚さについては、通常１〜７０μｍ、好ましくは５〜
６０μｍの範囲である。この塗膜層の厚さが１μｍより
薄いと、塗膜層にむらが生じ易く、外観を損ねる虞があ
り、反対に、７０μｍより厚くなると、粗面化手段によ
り塗膜層の塗膜ヤング率（単位：Ｎ／mm²）に応じた塗
膜表面粗さ（Ｒz）を調整することが難しくなるほか、
コスト高になって好ましくない。

【００１８】更に、本発明において、鉛筆硬度（単位：
Ｈ）で表される所定の塗膜硬度を得るために塗膜層の塗
膜ヤング率（単位：Ｎ／mm²）に応じて定められる必要
最小限の塗膜表面粗さ（min-Ｒz）とは、ある塗料を用
いて形成される塗膜層に、平滑時塗膜表面粗さ（Ｒzo）
の時の鉛筆硬度より大きい所定の塗膜硬度（鉛筆硬度）
を付与するために、この塗膜層の塗膜ヤング率（単位：
Ｎ／mm²）に応じて塗膜層の表面に形成する必要がある
最小限の塗膜表面粗さ（Ｒz）をいう。

【００１９】ここで、塗膜ヤング率（単位：Ｎ／mm²）
の測定は、次のようにして行った。先ず、市販の家庭用
アルミ箔（アルファミック社製キッチンホイル、厚さ１
５μｍ）から７０ｍｍ×２００ｍｍの大きさのアルミ箔
片を切り出し、このアルミ箔片の表面にバーコーターで
塗料を塗布し、所定の焼付け条件で乾燥させて、アルミ
箔表面に膜厚３０μｍの塗膜層を有する塗膜試験片を作
製し、また別に、塗膜層を設けないアルミ箔のみのアル
ミ箔片を用意し、このアルミ箔片を塗膜試験片と同じ焼
付け条件で加熱し、ブランク試験片を作製し、次いでこ
れらの塗膜試験片及びブランク試験片を１５ｍｍ×１８
０ｍｍの大きさに切断し、塗膜ヤング率測定用の塗膜試
験片（Ａ）及びブランク試験片（Ｂ）を作製した。次
に、アルミ箔などの薄板用に開発された伸び測定装置
（特許第3,060,820号公報参照）を用い、塗膜試験片
（Ａ）及びブランク試験片（Ｂ）の引張試験をＪＩＳ
Ｚ２２４１に準じて行い、各塗膜試験片（Ａ）及びブラ
ンク試験片（Ｂ）の荷重−伸び（応力−歪）曲線を求
め、塗膜試験片（Ａ）の曲線からブランク試験片（Ｂ）
の曲線を差し引いた塗膜単体（Ｃ）の曲線を求め、この
塗膜単体（Ｃ）の曲線から初期の直線部分の傾きを求め
て各塗膜のヤング率とした。

【００２０】そして、この塗膜層の塗膜ヤング率（単
位：Ｎ／mm²）と鉛筆硬度（単位：Ｈ）と必要最小限の
塗膜表面粗さ（min-Ｒz）との関係は、本発明者らの実
験によれば、（Ａ）塗膜ヤング率が２０００Ｎ／mm²未
満のとき min-Ｒz＝０．０５Ｘ²−０．１５Ｘ＋０．４０（Ｂ）塗膜ヤング率が２０００Ｎ／mm²以上３０００Ｎ
／mm²未満のとき min-Ｒz＝０．０４Ｘ²−０．１２Ｘ＋０．３６（Ｃ）塗膜ヤング率が３０００Ｎ／mm²以上４０００Ｎ
／mm²未満のとき min-Ｒz＝０．０３Ｘ²−０．０９Ｘ＋０．３０（Ｄ）塗膜ヤング率が４０００Ｎ／mm²以上のとき min-Ｒz＝０．０２Ｘ²−０．０６Ｘ＋０．２４（但し、Ｘは所定の鉛筆硬度２Ｈ〜９Ｈにおける数値２
〜９を示す。）と表すことができる。

【００２１】従って、ある塗料を用いて基材表面上に最
外層として塗膜層を形成する際に、当該塗料を用いて形
成される平滑時塗膜表面粗さ（Ｒzo）の時の鉛筆硬度よ
り大きい所望の塗膜硬度（鉛筆硬度）を付与する場合に
は、その塗膜層の塗膜ヤング率（単位：Ｎ／mm²）に応
じて上記Ａ〜Ｄから所定の関係式を選び、この関係式に
平滑時塗膜表面粗さ（Ｒzo）の時の鉛筆硬度より大きい
所望の鉛筆硬度の値（２Ｈ〜９Ｈにおける数値２〜９）
をあてはめ、当該所望の鉛筆硬度を得るのに必要な最小
限の塗膜表面粗さ（min-Ｒz）を算出し、塗膜層を形成
する際にその表面に当該必要最小限の塗膜表面粗さ（mi
n-Ｒz）を設ければよい。このようにして塗膜層を設け
ることにより、必要とする色調や塗膜密着性及び耐衝撃
性を損なうことなく、所望の塗膜硬度（鉛筆硬度）を発
現させることができる。

【００２２】本発明において、塗膜層の塗膜表面粗さ
（Ｒz）を制御するための粗面化手段としては、具体的
には、基材の表面に適用される基材粗面化処理や、塗膜
層の形成に先駆けて設けられる骨材含有下塗り層等の手
段を挙げることができる。これらの粗面化手段によれ
ば、基材粗面化処理により基材の表面に形成された粗面
や、骨材含有下塗り層により設けられた粗面が塗膜層の
表面に反映され、この塗膜層の塗膜表面粗さ（Ｒz）が
制御される。

【００２３】ここで、粗面化手段としての基材粗面化処
理の具体的な方法としては、例えばアルミナ等のセラミ
ック粒子、砂、又は金属等からなる粒子を用いるショッ
トブラスト処理、例えば酸やアルカリ等のエッチング液
を用いるエッチング処理、例えば少なくとも一方のロー
ル表面が粗面化された一対の圧延ロールを用いてこの粗
面化表面を基材表面に転写させるエンボスロール圧延処
理等の種々の方法を挙げることができる。特に、上記シ
ョットブラスト処理については、例えば基材がアルミニ
ウム材製のアルミ基材である場合、最大粒径１ｍｍφ以
下及び平均粒径２０μｍ以上のアルミナ粒子を用いるの
が好ましく、これによってアルミ基材表面に硬質で微細
な凹凸を容易に形成できるほか、アルミナ粒子がアルミ
基材表面に残留しても後工程の陽極酸化処理に悪影響を
及ぼすことがない。

【００２４】この基材粗面化処理により基材表面に付与
される表面粗さ（Ｒz）については、３μｍ以上である
必要があり、好ましくは３〜７０μｍの範囲である。こ
の基材表面の表面粗さ（Ｒz）が３μｍ未満であると、
塗膜表面粗さ（Ｒz）が平滑時塗膜表面粗さ（Ｒzo）を
超えることができなくて、より高い鉛筆硬度が得られな
くなり、また、７０μｍを超えると、処理コストが嵩ん
で好ましくない。

【００２５】なお、基材がアルミニウム材やステンレス
鋼材等の金属材である場合、この基材粗面化処理を施し
た基材の上に、化成処理や陽極酸化処理等の皮膜形成処
理により皮膜層を設けてもよい。この化成処理として
は、例えばアルカリ−クロメート系、クロメート系、燐
酸−クロメート系、燐酸亜鉛系、燐酸鉄系、ノンクロム
系、塗布型等の公知の方法を適用することができる。

【００２６】また、陽極酸化処理としては、酸性浴の建
浴に硫酸、シュウ酸、クロム酸、ホウ酸等を用いる公知
の方法が適用可能であり、また、低温で高い電解電圧を
付与して皮膜の溶解を抑えた硬質アルマイト処理も適用
することができる。更に、上記陽極酸化皮膜層について
は、この皮膜層がその厚さ方向に沿って多数の細径の通
電孔を内包する多孔性であるため、陽極酸化皮膜層が形
成された後に公知の方法で封孔処理を行い、この通電孔
を封孔してもよい。この封孔処理によって耐食性を更に
向上せしめることができる。また、この陽極酸化皮膜層
はその表面に着色が施されたものであってもよく、この
着色が施された陽極酸化皮膜層としては、陽極酸化皮膜
層が電解着色された電解着色陽極酸化皮膜層等が挙げら
れる。

【００２７】また、粗面化手段としての上記骨材含有下
塗り層については、基材の表面上に直接に形成されても
よいほか、陽極酸化処理や化成処理等により形成される
皮膜層の上に形成されてもよく、最外層より下の塗膜層
であればよく、１層でも、また、２層以上の多層からな
っていてもよい。なお、下塗り層が多層からなる場合に
は、少なくともその１層中に骨材が含有されていればよ
い。また、この際に、基材については粗面化処理がなさ
れていてもよく、この場合には基材と下塗り層の粗面化
処理により相乗的な効果が発揮される。

【００２８】このような骨材含有下塗り層を形成する下
塗り塗料中に含有される骨材は、いわゆる硬いものであ
れば特に制限はなく、アルミナ、酸化チタン、酸化ジル
コニウム等の金属酸化物や、セラミックス、水酸化アル
ミ、シリカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、クレー、
タルク、ガラス粉、ガラスフレーク等の体質顔料等が例
示され、粉体若しくはフレークを用いるのが好ましい。

【００２９】そして、この骨材については、それが粉体
である場合には、その平均粒径が１μｍ以上１００μｍ
以下、好ましくは２μｍ以上８０μｍ以下であり、ま
た、フレークの場合には、その平均厚さが１μｍ以上１
００μｍ以下、好ましくは２μｍ以上８０μｍ以下であ
って、その平均長さが５μｍ以上１０００μｍ以下、好
ましくは１０μｍ以上２００μｍ以下である。これらの
骨材については、必要によりシランカップリング処理等
の表面処理が施されていてもよい。

【００３０】この骨材含有下塗り層については、下塗り
塗料中に上記骨材を１〜８０重量％、好ましくは２〜５
０重量％の範囲となるように添加して骨材含有下塗り塗
料を調製し、この骨材含有下塗り塗料を最外層となる塗
膜層を形成するのに先駆けて、例えば電着塗装、スプレ
ー塗装、ロールコーター、静電塗装、浸漬塗装、刷毛塗
り等の手段で塗布し、乾燥することにより設けられる。
この目的で用いられる下塗り塗料としては、最外層の塗
膜層との間で密着性が得られれば特に制限はないが、最
外層の塗膜層を形成する塗料と全く同じ塗料か、同じ塗
料種のクリアー塗料であるのが好ましい。

【００３１】このようにして基材の表面又は最外層の塗
膜層の下に粗面化手段が適用された後、電着塗装、スプ
レー塗装、ロールコーター、静電塗装又は浸漬塗装、刷
毛塗り等の手段で塗料が塗布され、最外層として所定の
塗膜表面粗さ（Ｒz）を有する塗膜層が設けられる。こ
の塗装処理で形成される塗膜層は１層であっても、ま
た、２層以上の多層に形成されていてもよい。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、実施例及び比較例に基づい
て、本発明の好適な実施の形態を具体的に説明する。

【００３３】実施例１〜１２及び比較例１〜８表1に示す各種アルミニウム合金からなる同じ形状とサ
イズの板材又は押出形材を用意し、実施例１〜１２及び
比較例１〜８の試験片とした。実施例１、２、４〜１２
及び比較例1、３〜８では、各試験片の表面に対し、平
均粒径５０〜５００μｍのアルミナ粒子（組成；Al₂O₃:
96.6wt%、TiO₂: 2.4wt%、SiO₂: 0.6wt%、及びその他）
を用い、ショット圧力を３段階に変化させてショットブ
ラスト処理を施し、各試験片の表面に表１に示す表面粗
さ（Ｒz）を持つ基材粗面化処理を施した。

【００３４】また、実施例３及び比較例２では、５０℃
のＮａＯＨエッチング溶液（濃度：５０ｇ／リットル）
に試験片を浸漬し、その際の浸漬時間を変えてアルカリ
エッチングを行い、各試験片の表面に表１に示す表面粗
さ（Ｒz）を持つ基材粗面化処理を施した。

【００３５】次に、実施例１〜８、１０及び比較例１〜
４、６の各試験片について、硫酸法による陽極酸化処理
を施し、表１に示す膜厚の陽極酸化皮膜層を設けた。こ
の陽極酸化処理は、硫酸１６０ｇ／リットルで２３℃の
電解液を用い、電流密度１．５Ａ／ｄｍ²の条件で電解
した。また、実施例９、１１及び比較例５、７では、化
成処理として４０℃のクロメート処理剤（日本パーカラ
イジング製商品名：アロジン1200）に浸漬し、クロム付
着量が約２０ｍｇ／ｍ²となるように化成処理を行っ
た。更に、実施例１２及び比較例８では、35wt%-ＨＮＯ
₃中に１分間浸漬した後、水洗し、次いで５０℃の5wt%-
ＮａＯＨ溶液中に３分間浸漬し、再度水洗し、清浄処理
を行った。

【００３６】実施例１〜１２及び比較例１〜８で調製さ
れた試験片の基材の種類、表面粗さ（Ｒz）、皮膜処
理、及び皮膜厚を表１に示す。

【表１】

【００３７】次に、上記実施例１〜８、１０及び比較例
１〜４、６では、封孔処理を行うことなく、直ちに表２
に示す塗料を用いて塗装処理を行い、また、実施例９、
１１、１２及び比較例５、７、８では、化成処理又は性
状処理の後に直ちに表２に示す塗料を用いて塗装処理を
スプレー塗装により行い、表２に示す最外層の塗膜層を
設けた。

【００３８】すなわち、実施例１〜６及び比較例１〜３
では、セラミック系の有機・無機複合塗料を塗布し、次
いで１９０℃×２０分の条件で焼付処理を行い、塗膜層
を形成した。また、実施例７、８及び比較例４では、シ
ロキサン結合を有する有機・無機複合塗料を塗布し、次
いで１８０℃×２０分の条件で焼付処理を行い、塗膜層
を形成した。更に、実施例９及び比較例５ではアクリル
系塗料を、また、実施例１０及び比較例６ではエポキシ
系塗料を、更に、実施例１１及び比較例７ではポリエス
テル系塗料を、また、実施例１２及び比較例８ではウレ
タン系塗料をそれぞれ用いて塗布し、次いで１７０℃×
２０分の条件で焼付処理を行い、塗膜層を形成した。

【００３９】得られた各実施例１〜１２及び比較例１〜
８の最外層の塗膜層について、塗膜厚、塗膜表面粗さ
（Ｒz）、及び鉛筆硬度（JIS K5400）を測定し、塗膜層
の総合評価を行って測定された鉛筆硬度が平滑時塗膜表
面粗さ（Ｒzo）のときの鉛筆硬度の値を超えた場合を○
とし、変わらなかった場合を×とした。結果を、各実施
例１〜１２及び比較例１〜８で目標とした鉛筆硬度及び
この目標とした鉛筆硬度を得るための必要最小限の最小
塗膜表面粗さ（min-Ｒz）と共に、表２に示す。

【００４０】

【表２】

【００４１】実施例１３〜２２及び比較例９〜１４表３に示す各種アルミニウム合金からなる同じ形状とサ
イズの板材又は押出形材を用意し、実施例１３〜２２及
び比較例９〜１４の試験片とした。実施例１３〜２０及
び比較例９〜１２では、各試験片の表面に対し、硫酸法
による陽極酸化処理を施し、表３に示す陽極酸化皮膜層
を設けた。この陽極酸化処理は、硫酸１６０ｇ／リット
ルの電解液を用い、２３℃及び電流密度１．５Ａ／ｄｍ
²の条件で電解した。

【００４２】また、実施例２１及び比較例１３では、化
成処理として４０℃のクロメート処理剤（商品名：アロ
ジン1200）に浸漬し、クロム付着量が約２０ｍｇ／ｍ²
となるように化成処理を行った。更に、実施例２２及び
比較例１４では、35wt%-ＨＮＯ₃中に１分間浸漬した
後、水洗し、次いで５０℃の5wt%-ＮａＯＨ溶液中に３
分間浸漬し、再度水洗し、清浄処理を行った。

【００４３】そして、実施例１３〜２０及び比較例９〜
１２では、封孔処理を行わずに直ちに所定の骨材含有下
塗り塗料を用いて塗布し、また、実施例２１、２２及び
比較例１３、１４では、化成処理又は清浄処理の後、直
ちにし予定の骨材含有下塗り塗料を塗布した。この骨材
含有下塗り塗料の塗布はスプレー塗装によって行った。

【００４４】骨材含有下塗り塗装において、実施例１３
〜１８及び比較例９〜１１では、表３に示すようにクリ
アーのセラミック系の有機・無機複合塗料に骨材として
アルミナ、水酸化アルミを添加し、得られた骨材含有下
塗り塗料を表３に示す塗膜厚となるように塗布し、次い
で１３０℃×１０分の焼付け処理を行い、表３に示す塗
膜表面粗さ（Ｒz）の下塗り塗膜層を形成した。

【００４５】また、表３に示すように、実施例１９、２
０及び比較例１２においてはクリアーのシロキサン結合
を有する有機・無機複合塗料に骨材としてアルミナを添
加し、実施例２１及び比較例１３ではクリアーのアクリ
ル系塗料に骨材としてアルミナを添加し、また、実施例
２２及び比較例１４ではクリアーのウレタン系塗料に骨
材としてアルミナを添加し、次いで得られた骨材含有下
塗り塗料を表３に示す塗膜厚となるように塗布した後、
１３０℃×１０分の焼付け処理を行い、表３に示す塗膜
表面粗さ（Ｒz）の下塗り塗膜層を形成した。

【００４６】

【表３】

【００４７】このようにして下塗り塗膜層を形成した
後、スプレー塗装により最外層の塗膜層を設けた。すな
わち、実施例１３〜１８及び比較例９〜１１では、セラ
ミック系の有機・無機複合塗料を塗布し、次いで１９０
℃×２０分の条件で焼付処理を行い、塗膜層を形成し
た。また、実施例１９、２０及び比較例１２では、シロ
キサン結合を有する有機・無機複合塗料を塗布し、次い
で１８０℃×２０分の条件で焼付処理を行い、塗膜層を
形成した。更に、実施例２１及び比較例１３ではアクリ
ル系塗料を、また、実施例２２及び比較例１４ではウレ
タン系塗料をそれぞれ用いて塗布し、次いで１７０℃×
２０分の条件で焼付処理を行い、塗膜層を形成した。

【００４８】得られた各実施例１３〜２２及び比較例９
〜１４の最外層の塗膜層について、塗膜厚、塗膜表面粗
さ（Ｒz）、及び鉛筆硬度（JIS K5400）を測定し、塗膜
層の総合評価を行って測定された鉛筆硬度が平滑時塗膜
表面粗さ（Ｒzo）のときの鉛筆硬度の値を超えた場合を
○とし、変わらなかった場合を×とした。結果を、各実
施例１３〜２２及び比較例９〜１４で目標とした鉛筆硬
度及びこの目標とした鉛筆硬度を得るための必要最小限
の最小塗膜表面粗さ（min-Ｒz）と共に、表４に示す。

【００４９】

【表４】

【００５０】上記表２及び表４に示す結果から明らかな
ように、最外層の塗膜層の塗膜表面粗さ（Ｒz）が、目
標とする鉛筆硬度を得るための必要最小限の最小塗膜表
面粗さ（min-Ｒz）より大きい値である各実施例１〜２
２の場合は、その何れも、実測された鉛筆硬度（JIS K5
400）の値が平滑時塗膜表面粗さ（Ｒzo）のときの鉛筆
硬度の値よりも高く、塗膜硬度が顕著に改善されている
ことが判明した。

【００５１】

【発明の効果】本発明の塗装材は、塗料それ自体の塗膜
硬度の改善をすることなく、当該塗料によって形成され
る最外層としての塗膜層について、単に塗膜硬度が高い
というだけでなく優れた塗膜密着性及び耐衝撃性とを引
き出すことができ、塗膜層として優れた性能を有する。
また、本発明の塗装材の製造方法によれば、塗膜硬度、
塗膜密着性及び耐衝撃性の全てにおいて優れた性能を有
する塗膜層を備えた塗装材を製造することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D075 AE03 BB02X BB66X BB67X BB99X CA02 CA04 CA13 CB21 DA06 DB02 DB04 DB05 DB07 DB21 DB31 DC01 DC05 DC11 DC18 DC38 EB02 EB05 EB15 EB22 EB33 EB35 EB38 EB42 EB43 EB47 EC01 EC13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材表面上に最外層として塗膜層を有す
る塗装材において、上記塗膜層が、粗面化手段により平
滑時塗膜表面粗さ（Ｒzo）より大きく、かつ、鉛筆硬度
（単位：Ｈ）で表される所定の塗膜硬度を得るために塗
膜層の塗膜ヤング率に応じて定められる必要最小限の塗
膜表面粗さ（min-Ｒz）以上の塗膜表面粗さ（Ｒz）を有
することを特徴とする塗膜硬度に優れた塗装材。
【請求項２】塗膜層の塗膜ヤング率（単位：Ｎ／m
m²）と鉛筆硬度（単位：Ｈ）と必要最小限の塗膜表面粗
さ（min-Ｒz）とが、（Ａ）塗膜ヤング率が２０００Ｎ／mm²未満のとき min-Ｒz＝０．０５Ｘ²−０．１５Ｘ＋０．４０（Ｂ）塗膜ヤング率が２０００Ｎ／mm²以上３０００Ｎ
／mm²未満のとき min-Ｒz＝０．０４Ｘ²−０．１２Ｘ＋０．３６（Ｃ）塗膜ヤング率が３０００Ｎ／mm²以上４０００Ｎ
／mm²未満のとき min-Ｒz＝０．０３Ｘ²−０．０９Ｘ＋０．３０（Ｄ）塗膜ヤング率が４０００Ｎ／mm²以上のとき min-Ｒz＝０．０２Ｘ²−０．０６Ｘ＋０．２４（但し、Ｘは所定の鉛筆硬度２Ｈ〜９Ｈにおける数値２
〜９を示す。）の関係を満たす請求項１に記載の塗膜硬
度に優れた塗装材。
【請求項３】粗面化手段が、基材の表面に適用される
基材粗面化処理である請求項１又は２に記載の塗膜硬度
に優れた塗装材。
【請求項４】粗面化手段が、塗膜層の形成に先駆けて
設けられた骨材含有下塗り層である請求項１又は２に記
載の塗膜硬度に優れた塗装材。
【請求項５】基材表面上に最外層として塗膜層を有す
る塗装材の製造方法において、上記塗膜層の表面に、粗
面化手段により平滑時塗膜表面粗さ（Ｒzo）より大き
く、かつ、鉛筆硬度（単位：Ｈ）で表される所定の塗膜
硬度を得るために塗膜層の塗膜ヤング率に応じて定めら
れる必要最小限の塗膜表面粗さ（min-Ｒz）以上の塗膜
表面粗さ（Ｒz）を形成することを特徴とする塗膜硬度
に優れた塗装材の製造方法。
【請求項６】塗膜層の塗膜ヤング率（単位：Ｎ／m
m²）と鉛筆硬度（単位：Ｈ）と必要最小限の塗膜表面粗
さ（min-Ｒz）とが、（Ａ）塗膜ヤング率が２０００Ｎ／mm²未満のとき min-Ｒz＝０．０５Ｘ²−０．１５Ｘ＋０．４０（Ｂ）塗膜ヤング率が２０００Ｎ／mm²以上３０００Ｎ
／mm²未満のとき min-Ｒz＝０．０４Ｘ²−０．１２Ｘ＋０．３６（Ｃ）塗膜ヤング率が３０００Ｎ／mm²以上４０００Ｎ
／mm²未満のとき min-Ｒz＝０．０３Ｘ²−０．０９Ｘ＋０．３０（Ｄ）塗膜ヤング率が４０００Ｎ／mm²以上のとき min-Ｒz＝０．０２Ｘ²−０．０６Ｘ＋０．２４（但し、Ｘは所定の鉛筆硬度２Ｈ〜９Ｈにおける数値２
〜９を示す。）の関係を満たす請求項５に記載の塗膜硬
度に優れた塗装材の製造方法。
【請求項７】粗面化手段が、基材の表面に適用される
基材粗面化処理である請求項５又は６に記載の塗膜硬度
に優れた塗装材の製造方法。
【請求項８】粗面化手段が、塗膜層の形成に先駆けて
設けられた骨材含有下塗り層である請求項５又は６に記
載の塗膜硬度に優れた塗装材の製造方法。