JP2003170525A - 耐熱性に優れた塗装鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２００℃程度の使用環境で優れた耐熱性を有
する塗装鋼板を低コストで提供することを目的とする。 【構成】 ポリエステル樹脂，エポキシ樹脂，エポキシ
変性ポリエステル樹脂，アクリル樹脂あるいはアクリル
シリコン樹脂を主成分とし、ガラス転移温度Ｔｇが５０
℃以上の樹脂からなる塗膜であって、塗膜の厚さをＴと
したとき平均粒径が０．６Ｔ〜１．７Ｔで、かつその軟
化温度が塗膜の焼き付け温度よりも高い耐熱粒子を２０
〜６０質量％含有させ、さらに、ＪＩＳ Ｋ５６００の
６０°鏡面光沢が４０未満の塗膜を最表層に設ける。ま
た、１５質量％以下の鱗片状金属フレークを含有させる
ことにより、耐熱性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子レンジ，オーブン
レンジ，ガステーブル等の調理機器、ファンヒーター，
ストーブ等の暖房機器などに好適に使用される耐熱性に
優れた塗装鋼板に関する。

【０００２】

【従来の技術】調理機器や暖房機器などに使用されてい
る耐熱プレコート鋼板は、ポリエーテルサルホン（ＰＥ
Ｓ）や、ＰＥＳにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）などのフッ素樹脂を添加した塗料が使用されてい
る。これらの塗料は耐熱性に優れ、２５０℃以上での耐
熱性を有するが、塗料（樹脂）自体が高価であり、焼き
付け温度も３００℃以上と高温であった。したがって、
塗料自体が高価であることと、焼き付け温度が高いため
連続塗装ラインのラインスピードが遅くなることによ
り、ポリエステル樹脂をはじめとした塗料用汎用樹脂を
用いた通常の塗装鋼板を製造する場合と比べて大幅にコ
ストが高くなっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一方、耐熱性が求めら
れる用途では常に２５０℃以上の耐熱性が必要になるわ
けではなく、ヒーターなどの加熱部に直接触れない場所
など、用途によっては２００℃で問題ない場合もあっ
た。ところが、ポリエステル樹脂をはじめ汎用樹脂を用
いた従来の塗料組成では１５０℃を超えると着色が目立
つようになる。例えば２００℃で１００時間加熱する耐
熱性試験を実施した場合、塗膜の光沢低下や変色などが
目立ち、また、加熱時の塗膜の耐摩耗性が低下し、傷付
きや摩耗による塗膜露出が生じてしまう。このため、ポ
リエステル樹脂のような汎用樹脂を用いた従来の塗料は
耐熱用途には使用し難く、２００℃で問題にならないよ
うな場所にも高価な耐熱温度２５０℃の塗料を使用して
いる。したがって、耐熱温度が２００℃程度の安価な耐
熱性塗装鋼板が求められている。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、ポリエステル
樹脂，エポキシ樹脂，エポキシ変性ポリエステル樹脂，
アクリル樹脂あるいはアクリルシリコン樹脂などの汎用
的に使用されている樹脂を用いて、低コストで耐熱性の
高い塗装鋼板を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の耐熱性に優れた
塗装鋼板は、その目的を達成するため、ポリエステル樹
脂，エポキシ樹脂，エポキシ変性ポリエステル樹脂，ア
クリル樹脂あるいはアクリルシリコン樹脂を主成分と
し、ガラス転移温度Ｔｇが５０℃以上の樹脂からなる塗
膜であって、塗膜の厚さをＴとしたとき平均粒径が０．
６Ｔ〜１．７Ｔで、かつその軟化温度が塗膜の焼き付け
温度よりも高い耐熱粒子を２０〜６０質量％含有させ、
さらに、ＪＩＳ Ｋ５６００の６０°鏡面光沢が４０未
満の塗膜を最表層に有することを特徴とする。

【０００５】また、耐熱粒子として、ポリエーテルサル
ホン（ＰＥＳ），ポリイミド（ＰＩ），ポリテトラフル
オロエチレン（ＰＴＦＥ），４フッ化エチレン−６フッ
化プロピレン共重合体（ＦＥＰ），４フッ化エチレン−
パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦ
Ａ）のいずれか１種または２種以上を使用することによ
り、塗装鋼板の耐摩耗性や耐汚染性を向上させている。
さらにまた、１５質量％以下の鱗片状金属フレークを含
有させることにより、耐熱性をさらに向上させている。

【０００６】

【作用】本発明者等は、汎用塗料を用いたプレコート鋼
板の耐熱性を高める方法について、樹脂の組成および特
性、添加剤などをはじめ種々検討した結果、ガラス転移
温度が高く、熱に対して比較的強い樹脂に、塗料の焼き
付け温度でも軟化しない耐熱性の高い粒子を添加し、さ
らに熱を受けたときの塗膜の光沢低下度合いが低くなる
ように塗膜の初期光沢を低く抑えたことで塗装鋼板の耐
熱性が良くなることを見いだした。

【０００７】すなわち、まず使用した樹脂のガラス転移
温度Ｔｇを高くすることで、汎用樹脂の耐熱性を高め
た。次に、塗膜中に、塗料の焼き付け時に軟化せず、塗
膜中で粒子の形を保つ耐熱粒子を含ませることにより、
この耐熱粒子の耐熱作用で塗装鋼板全体の耐熱性を向上
させた。一般的に樹脂塗膜の光沢は加熱により低下す
る。したがって、初期光沢が良いと加熱による塗膜の光
沢低下が目立つので、製造当初の塗膜光沢をある程度の
段階に抑えた。

【０００８】上記各項目について、以下に詳しく説明す
る。 ［樹脂］本発明の塗装鋼板を構成する塗膜は、ポリエス
テル樹脂，エポキシ樹脂，エポキシ変性ポリエステル樹
脂，アクリル樹脂あるいはアクリルシリコン樹脂を主成
分とした汎用性の樹脂から形成される。これらの汎用樹
脂はＰＥＳなどの耐熱性樹脂に比べて価格は安く、焼き
付け温度も２００〜２５０℃程度である。これらの樹脂
の耐熱性を高くするために、ガラス転移温度Ｔｇを５０
℃以上にする。Ｔｇは樹脂（モノマー）の種類，分子
量，硬化剤の添加量などによって調整できる。一般に分
子量が同じであれば、ポリエステル→エポキシ変性ポリ
エステル→アクリルまたはエポキシ→アクリルシリコン
の順でＴｇが高くなる傾向がある。分子量は低い方が、
硬化剤添加量は多い方が、Ｔｇが高くなる傾向がある。
硬化剤としては、性能を満たせば公知のものでよく、制
限はないが耐熱性，耐汚染性の観点から、メラミン樹脂
硬化剤，ウレタン樹脂（イソシアネート）硬化剤などが
好ましい。

【０００９】Ｔｇを５０℃以上に上げることにより、２
００℃に加熱した場合あるいは、加熱時の摩耗において
も、樹脂の軟化あるいは加熱劣化は生じるが、それを最
小限に抑えることができる。このような樹脂中に中〜大
粒径の耐熱粒子を含有させることで、耐熱性を大幅に向
上させることができる。Ｔｇが５０℃未満の場合、加熱
時のマトリックス樹脂の軟化が顕著で、摩耗環境におい
ては耐熱粒子が塗膜から脱落し易くなる。また、Ｔｇが
低いと樹脂の熱による劣化が起こりやすく、変色や光沢
低下が起こりやすくなる。一方、Ｔｇが５０℃以上にな
ると、マトリックス樹脂はわずかに軟化するが、耐熱粒
子は脱落せず耐熱塗膜としての性能を低下させない。

【００１０】［耐熱粒子］本発明の塗装鋼板を構成する
最表層塗膜に含有される耐熱粒子は、塗料の焼き付け時
に軟化せず、塗膜中でも粒子の形を保つことができるも
ので、上記膜厚をＴとしたとき平均粒径が０．６Ｔ〜
１．７Ｔの範囲にあるものを、塗膜に対して２０〜６０
質量％の割合で含有させるようにする。塗膜のＴｇを５
０℃以上としても、加熱により樹脂はわずかに劣化す
る。樹脂のみ、あるいは通常のエナメル塗料に添加され
る顔料配合では顔料の粒径が小さく、塗膜表面はほとん
どがマトリックス樹脂からなるものとなる。したがっ
て、２００℃程度の加熱によって、変色や光沢の低下あ
るいは耐摩耗性が低下する等、加熱の影響を大きく受け
ることになる。

【００１１】これに対し、図１に示すように、上塗り膜
厚２に対して適切な平均粒径の耐熱粒子３を含有させる
ことで、上塗り膜厚表面から露出する耐熱粒子３の面積
を増加させ、上塗り膜厚２の表面におけるマトリックス
樹脂の占有面積を低減させることで、マトリックス樹脂
の熱劣化によるに塗膜性能の低下を抑え、また、塗膜厚
に対して適切な粒径の耐熱粒子を添加することにより、
耐熱粒子の塗膜からの脱落を防ぎ、露出高さを高くする
ことで、加熱によりわずかに耐摩耗性が低下した樹脂分
との接触を防ぎ、耐摩耗性を高める効果もある。なお、
図中、１は下塗り塗膜、Ｍは基材の鋼板である。粒径が
０．６Ｔよりも小さいと、粒子の径が小さすぎ塗膜から
の耐熱粒子の露出が足りず、変形に対する抵抗が少なく
なり樹脂の劣化の影響を受け易くなり、加熱時の耐摩耗
性，外見の低下が大きくなる。また、１．７Ｔよりも大
きいと、耐熱粒子の露出高さが高くなりすぎ、耐熱粒子
が脱落し易くなって耐摩耗性を低下させることになる。

【００１２】このような耐熱粒子としては、ポリエーテ
ルサルホン（ＰＥＳ），ポリイミド（ＰＩ），ポリテト
ラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ），４フッ化エチレン−
６フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ），４フッ化エチ
レン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体
（ＰＦＡ）などの耐熱性樹脂粒子、ニッケル粉，ステン
レス粉などの金属粒子、ガラス粉をはじめとするセラミ
ックス粒子等、いずれでも良い。なかでも、耐熱性樹脂
粒子は潤滑性，非汚染性に優れることから、これらの含
有により、塗膜の耐摩耗性、耐汚染性をより高めること
ができる。含有量は、塗膜に対して２０〜６０質量％と
する。２０％に満たないと耐熱性向上に対する効果は少
なく、６０％を超えるとその効果は飽和する。

【００１３】［光沢］一般的に、樹脂は加熱により劣化
し、その光沢は低下する。当初の光沢が良いと、加熱に
よる光沢低下が目立つ。ＪＩＳ Ｋ５６００の６０°鏡
面反射で、４０を基準とし、この光沢が４０より高いと
見た目で熱を受けたとき光沢低下が目立つようになるの
で、本発明では、初期光沢を４０未満に規定した。この
値より小さいと、加熱による外観（光沢）低下の影響を
抑えることができる。耐熱粒子を添加することで塗膜表
面に凹凸が形成されるため、そのままでも初期光沢は低
下する。さらに光沢を下げる必要がある場合、シリカな
どの公知の艶消し剤や、塗膜厚に対して微細な耐熱粒子
を艶消し剤として添加しても良い。

【００１４】［鱗片状金属フレーク］金属は樹脂に比べ
て熱反射率が高い。金属を鱗片状フレークにして塗料中
に添加すると、図１に示すように、金属フレーク４は塗
装時に塗膜２中で、原板−塗装面と平行に配向するよう
になる。このため、塗膜面から受けた熱を金属フレーク
が効率よく反射し、塗膜樹脂に対する熱吸収量を減ら
し、結果として耐熱性を高める効果を示す。金属フレー
クとしては熱反射性の高いＡｌ，Ｔｉのフレークが好ま
しいが、これに制限されるものではない。本発明の主旨
から、ガラスフレーク等、金属以外のフレークに金属め
っきを施したものでも同等の効果が得られる。粒径につ
いては、塗装性，塗装外観，耐熱性などから、長径で５
〜２００μｍ程度が好ましいが、特に制限はない。添加
量は多くしても効果は飽和するので、１５％以下とす
る。

【００１５】［その他］原板としては、２００℃での耐
熱性を考慮し、５５％−Ｚｎめっき鋼板，Ａｌめっき鋼
板，ステンレス鋼板等が好ましいが、特に制限されるも
のではない。塗装前処理として通常の塗布型クロメート
処理，非クロメート処理等を行った後、通常のエポキシ
樹脂塗料等を用いて下塗りを行う。その膜厚も通常の５
μｍ程度で十分である。本発明で特徴となる最表層塗膜
を形成するための上塗りは、所定のガラス転移温度をも
つように調整され、所定の耐熱粒子および鱗片状金属フ
レークを含有する樹脂塗料を、通常のプレコート鋼板の
上塗り塗膜形成と同様に、膜厚が５〜２０μｍになるよ
うに塗装する。上塗りには、通常のプレコート鋼板の製
造に使用される各種添加剤を加えても良い。色調も特に
制限はなく、通常のプレコート鋼板に使用される各種顔
料を使用することができる。

【００１６】

【実施例】板厚０．５ｍｍ、付着量片面７０ｇ／ｍ²の
５５％Ａｌ−Ｚｎめっき鋼板に、クロム付着量２０ｍｇ
／ｍ²の塗布型クロメート処理を行った後、通常と同様
のエポキシ樹脂塗料を膜厚が５μｍになるように塗装
し、焼き付けた。この下塗り塗膜の上に、表１に示す組
成を有する塗料を塗装し、２１５〜２５０℃で、３０〜
６０秒加熱し焼き付けして塗膜層を形成した。表１のポ
リエステル樹脂のうち比較例Ｎｏ．３以外は数平均分子
量８０００のポリエステル樹脂、比較例Ｎｏ．３は数平
均分子量２００００のポリエステル樹脂を、エポキシ樹
脂は数平均分子量５０００のものを、エポキシ変性ポリ
エステル樹脂は数平均分子量９０００のものを、アクリ
ル樹脂およびアクリルシリコン樹脂は数平均分子量１２
０００の樹脂を用い、メラミン硬化またはイソシアネー
ト硬化により塗膜を作製した。また初期光沢は、必要に
応じ、平均粒径３μｍのＰＴＦＥ粒子を塗膜固形分に対
し５〜２０％添加することで適宜調整した。さらに、鱗
片状金属フレークとしては長径４０μｍのアルミニウム
フレークを用いた。以上の塗膜を形成した塗装鋼板につ
いて、以下の評価を行った。

【００１７】各特性の評価方法は次の通りである。 （１）光沢 ＪＩＳ Ｋ５６００に準じ、塗装板の６０°鏡面光沢を
測定した。 （２）耐熱性（外観） ２００℃×１００時間の加熱前後の塗装板の色差（Δ
Ｅ、ＪＩＳＫ５６００に準じる）、光沢の差を求めた。
色差が２未満のものを◎、２〜３未満のものを○、３〜
５未満のものを△、５以上のものを×とした。光沢は光
沢値の差が５未満のものを○、５〜２０未満のものを
△、２０以上のものを×とした。

【００１８】（３）耐熱摩耗性 塗装鋼板をヒーターで１００℃になるように加熱しなが
ら、ガラス管（試験管）の底部で１．５ｋｇの荷重をか
け、３０往復させた後の塗膜の摩耗状況を観察した。下
塗りまたは素地が露出したものを×、キズが明瞭につい
たものを△、キズ付きがないかまたは僅かで目立たない
ものを○で評価した。 （４）耐汚染性 食酢を塗膜面に滴下し、２００℃×１時間加熱した後の
外観変化を目視評価した。跡残りのないものを◎、僅か
に跡残りがあったものを○、明瞭に跡残りがあったもの
を△、フクレ，剥離が生じていたものを×で評価した。
その評価結果を表１に併せて示す。

【００１９】

【００２０】評価結果からもわかるように、請求項１に
規定した要件を満たす実施例Ｎｏ．１〜１９のものは、
耐熱性，耐熱摩耗性，耐汚染性とも満足する特性を発揮
している。これに対して、耐熱粒子の平均粒径が小さい
かあるいは大きい比較例Ｎｏ．１および２、耐熱粒子を
含有させていない比較例Ｎｏ．４、耐熱粒子の含有量が
少ないかあるいは多い比較例Ｎｏ．５および６、使用し
た樹脂塗膜のＴｇが低い比較例Ｎｏ．３、初期光沢を良
くしすぎた比較例Ｎｏ．７では、耐熱性，耐熱摩耗性の
点で満足できる特性が得られなかった。

【００２１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明により、
ポリエステル樹脂，エポキシ樹脂，エポキシ変性ポリエ
ステル樹脂，アクリル樹脂あるいはアクリルシリコン樹
脂などの汎用的に使用されている樹脂を用いても、ガラ
ス転移温度Ｔｇを５０℃以上に調整し、かつ塗膜の厚さ
をＴとしたとき平均粒径が０．６Ｔ〜１．７Ｔで、しか
もその軟化温度が塗膜の焼き付け温度よりも高い耐熱粒
子を２０〜６０質量％含有させ、さらに、ＪＩＳ Ｋ５
６００の６０°鏡面光沢を４０未満にした塗膜を最表層
に設けることにより、低コストで耐熱性の高い塗装鋼板
を得ることができた。このため、電子レンジ，オーブン
レンジ，ガステーブル等の調理機器、ファンヒーター，
ストーブ等の暖房機器などに好適なプレコート鋼板を低
コストで提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ２コートの場合の本発明の概念を示す図

【符号の説明】

１：下塗り塗膜 ２：上塗り塗膜 ３：耐熱粒
子 ４：鱗片状金属フレーク Ｍ：鋼板

フロントページの続き (72)発明者 大久保 謙一 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） 4F100 AB01B AB03 AB10 AB18 AK17A AK25A AK41A AK49A AK52A AK53A AK55A AL05A AL06A BA02 BA06 CC00A DE01A DE02A EH71 EJ69 GB41 JA05A JJ03 JN21A YY00A 4J038 CD122 CD132 CE052 CG001 DB001 DD001 DJ022 DK012 DL031 GA12 HA066 HA486 KA08 MA02 MA13 NA14 PC02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリエステル樹脂，エポキシ樹脂，エポ
   キシ変性ポリエステル樹脂，アクリル樹脂あるいはアク
   リルシリコン樹脂を主成分とし、ガラス転移温度Ｔｇが
   ５０℃以上の樹脂からなる塗膜であって、塗膜の厚さを
   Ｔとしたとき平均粒径が０．６Ｔ〜１．７Ｔで、かつそ
   の軟化温度が塗膜の焼き付け温度よりも高い耐熱粒子を
   ２０〜６０質量％含有させ、さらにＪＩＳ Ｋ５６００
   の６０°鏡面光沢が４０未満の塗膜を最表層に有するこ
   とを特徴とする耐熱性に優れた塗装鋼板。
2. 【請求項２】 耐熱粒子が、ポリエーテルサルホン（Ｐ
   ＥＳ），ポリイミド（ＰＩ），ポリテトラフルオロエチ
   レン（ＰＴＦＥ），４フッ化エチレン−６フッ化プロピ
   レン共重合体（ＦＥＰ），４フッ化エチレン−パーフル
   オロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）のいず
   れか１種または２種以上である請求項１に記載の耐熱性
   に優れた塗装鋼板。
3. 【請求項３】 塗膜がさらに、１５質量％以下の鱗片状
   金属フレークを含有するものである請求項１または２に
   記載の耐熱性に優れた塗装鋼板。