JP2004209974A - 意匠性に優れた塗装金属板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 クリア皮膜層5中に含有された骨材8の金属板1面の垂線方向での長さの最大値をAとしたとき、金属板1の少なくとも一方の面に、Aが50〜500μmである骨材8を含有するクリア皮膜層5を少なくとも1層以上有し、塗装面積に対するこの骨材8の被覆面積率が5〜60%であるようにする。骨材8を含有するクリア皮膜層5の上層に、上塗り層として、骨材を含有しないクリア皮膜層5を有してもよい。骨材8を含有するクリア皮膜層5の下層に、下塗り層として、着色された皮膜層4を有してもよい。
【選択図】 図1
Description
C/B≧2.5
であり、かつ、すべての骨材について、骨材の表面がクリア樹脂によって被覆されている部分の上端と下端との、金属板面の垂線方向での距離をDとしたとき、
D≧0.3A
であることが好ましい。
さらに、
B≦30μm
であることが望ましい。
1.着色された皮膜層
本発明における着色された皮膜層は、骨材を含有するクリア皮膜層の下層に施され、塗装金属板に色彩を与える役割を担う。骨材を含有するクリア皮膜層は、凹凸感を発現する役割を担うが、この層のバインダー樹脂を過度に着色してしまうと、透視性が低下し骨材の全体が見えなくなり、意匠感が失われてしまうため、骨材を含有する皮膜層自体を着色することは避けた方がよい。しかし、これでは塗装金属板の塗装面に色彩を与えることが難しい。そこで、骨材を含有する皮膜層のバインダー樹脂はクリア皮膜にし、その下層に着色された皮膜層を設けることによって、凹凸の意匠感を維持したままで塗装面に自由な色彩を与えることができるようになる。
骨材を含有するクリア皮膜層は、意匠感を発現させるための中心的皮膜層である。意匠感を発現させるためには、相当に大きな粒径の骨材を相当量含有することが必須である。具体的には、金属板面の垂線方向での長さの最大値(すなわちA)が50〜500μmである骨材を、塗装面積に対する被覆面積率で5〜60%含有していなければならない。尚、ここで、金属板面の垂線方向での長さの最大値とは、皮膜により骨材が固定された状態において、金属板面の垂線方向でのその骨材の上端と下端との距離を意味するものである。以後、これを「高さ」と呼ぶことにする。骨材の高さが50μm以上のものを含まないと、強い意匠感が発現できない。また、高さが500μmを超える骨材を含む塗料を塗布する場合、ロールコーターのみならず、カーテンコーターを使用したとしても、美麗な塗膜を形成するように塗装を行うことが難しい。
また、50〜500μmの高さの骨材を含んだとしても、その被覆面積率が5%未満では、十分な意匠感が発現できない。一方、被覆面積率が60%を越えると、骨材が脱落しやすくなる等の性能上の問題が出てくるため好ましくない。50〜500μmの高さの骨材を、塗装面面積に対する被覆面積率で5〜60%含有しているかぎりは、50μm未満の高さの骨材をさらに含有していても問題はなく、むしろ幅広い意匠感を発現するのに有用である。
尚、塗装面積に対する被覆面積率の測定方法は様々考えられるが、一例として、塗装面を上面から写真撮影したものをコンピュータに取り込み、画像処理ソフトによって骨材の存在する場所の面積を計測する方法が挙げられる。
C/B≧2.5
とすることが有用である。これは、骨材が塗膜の厚さに対して十分に大きく、断面方向から見た場合に凹凸が激しい場合に、塗膜の陰影感が強調され、強い意匠性が発現されることを意味する。ここで、骨材を除外した全クリア皮膜部分の平均膜厚Bとは、骨材から十分に離れ、膜厚に骨材の影響が及んでいない部分での全クリア皮膜の膜厚の平均である。塗装金属板をエポキシ樹脂に埋め込み硬化させたうえで、断面方向から研磨するなどして、塗膜の断面顕微鏡観察を行うことで測定することができる。該当する部位の膜厚を5点測定し、平均することにより得られる。
D≧0.3A
であると、エンボスやロールフォーミングなどの塗膜が擦れる厳しい加工を行った場合でも、骨材が脱落する問題が発生しにくい。これは、骨材がバインダー樹脂に深く埋まり、十分に保持されている場合に、骨材の脱落が起こりにくいことを意味する。
B≦30μm
であると、比較的粒径の小さな骨材の添加でもC/B≧2.5の条件を満たすことが可能であるため、容易に強力な意匠感を発現させやすい。また、塗膜厚が薄いことでコスト的にも有利である。ただし、後述するように、B≦30μmである塗膜を形成させるには塗装方式がカーテンコーター等に限定される。
ただし、粒径の大きな骨材を含有する塗料を低膜厚で塗装するためには、適切な塗装方法を選択することが必要となる。前述のように、ロールコーターでは、骨材がロールと被塗物との間を通過することができず排除されるため、60μm以上の骨材入り塗料を20μm程度の膜厚で塗装しようとしても無理である。また、スプレー塗装では、塗膜厚を薄くすることが難しい。しかし、オーバーフローカーテンコーター、スリットカーテンコーター、ローラーカーテンコーター、複層カーテンコーターのような塗装方法では、これらの問題点がすべてクリアされる。カーテンコーターは、塗料を薄いカーテン状に落下させ、その下を金属板等の被塗物を通過させて塗装する方式である。非接触式の塗装方法であるため、大粒径の骨材でも排除されることはなく、塗料中の含有物は確実にそのまま被塗物上に塗布される。また、被塗物を通過させるスピードを速くすることで、薄膜塗装が容易に可能である。本発明のプレコート金属板を安定的に製造するには、これらのカーテンコーターを使用することがきわめて有用である。
骨材をより強固に定着させ、骨材の脱落を確実に防止させるために、骨材を含有するクリア皮膜層の上層に、さらに骨材を含有しないクリア皮膜層を設けてもよい。この層の層数は1層であっても複数層であってもよい。ただし、十分な意匠感を確保するためには、あくまで前述のC/B≧2.5の条件を満たしていることが望ましい。このクリア皮膜層の塗料樹脂としては、高分子ポリエステル系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、あるいはこれらの変成樹脂等の樹脂成分を、ブチル化メラミン、メチル化メラミン、ブチルメチル混合メラミン、尿素樹脂、イソシアネートやこれらの混合系の架橋剤成分により架橋させたもの、あるいは電子線硬化型、紫外線硬化型等のものを使用すればよい。染料により有色透明なクリア皮膜層とすることは意匠上問題ない。アルミ粉等のメタリック顔料や、シリカ等の光沢調整剤を含んでもよい。必要によってはレベリング剤、消泡剤、ワックス等の添加剤を含んでよい。塗装方法は任意であるが、凹凸の激しい皮膜層の上層に、この凹凸を平滑化させることなく、できるだけ薄く塗布することが要求されることから、各種のカーテンコーターによる塗装が好ましい。乾燥(硬化)方式は任意であり、熱風加熱、高周波誘導加熱等の加熱乾燥や、自然乾燥、電子線、紫外線の照射による硬化等、使用する塗料に適した方式を選択すればよい。
表1中に示す各種の金属板を使用した。弱アルカリ性脱脂剤にて脱脂、乾燥した後、片面仕様にて塗装を行った。
表1中に示すように塗布型クロメート処理または非クロメート前処理を行った。
クロメート処理としては、日本パーカライジング社製ZM1300を、クロム付着量にして40mg/m2をスピンコーターにて塗布し、80℃オーブンにて30秒で乾燥させた。非クロメート処理としては、日本パーカライジング社製CTE300Nを、付着量にして100mg/m2バーコーターにて塗布し、80℃オーブンにて30秒で乾燥させた。
日本ペイント社製ポリエステル系プライマーFLC690プライマーを、乾燥膜厚にして5μmとなるようにバーコーターにて塗布し、熱風オーブンにてPMT215℃にて乾燥させた。
使用した塗料の樹脂系及び色の組み合わせは表1に示すとおりである。樹脂系は以下の通り。
I:高分子ポリエステル樹脂系I(日本ペイント社製)
II:高分子ポリエステル樹脂系II(日本ペイント社製)
III :アクリル樹脂系(日本ペイント社製)
これらの塗料を、乾燥膜厚にして15μmとなるようにバーコーターにて塗布し、熱風オーブンにてPMT215℃にて乾燥させた。
使用した塗料の樹脂の種類、添加した骨材の種類、粒径、色、及び添加量は表2及び表3に示すとおりである。ここで使用した骨材は、1例を除きほぼ球形のビーズであるため、骨材の粒径がその骨材の高さAに相当する。これらの塗料を、表2、表3に示す各種塗装方式により、所定の膜厚となるように塗布し、熱風オーブンにてPMT230℃にて乾燥させた。
使用した塗料の樹脂系は表4に示すとおりである。これらの塗料を、表4に示す各種塗装方式により、所定の膜厚となるように塗布し、熱風オーブンにてPMT230℃にて乾燥させた。
なお、表4中の対象骨材とは、各実施例及び比較例において、含有する骨材のなかでD/Aの値が最も小さい骨材、すなわち、塗膜樹脂に被覆されずに頭を出している割合が最も大きな骨材のことである。本実施例及び比較例では、各種因子の影響を明確化するため、いずれも同一素材種類の骨材を添加しているため(もちろん本発明はこれに限定されるものではない)、同一層内では粒径の大きい骨材ほどD/Aの値は小さくなり、結果として対象骨材は各層における最大骨材のいずれかになる。そこで、各実施例及び比較例における対象骨材を、表中の最大骨材の粒径の部分を太枠で囲むことで示す。対象骨材すべての骨材のD/Aが1.0である場合(すなわち、すべての骨材が完全に塗膜樹脂に覆われている場合)は便宜上、上層側の最大骨材を対象骨材とする。
また、骨材の樹脂被覆距離Dを、各層の樹脂による被覆距離dに細分化し、以下のように定義する。骨材を含有するクリア皮膜層による被覆距離をdaとし、複数層ある場合は、da1、da2のように下層側から子番号をつける。上層の骨材を含有しないクリア皮膜層による被覆距離をdbとし、複数層ある場合は同様に子番号をつける。各骨材の樹脂被覆距離Dは、上記の各dの合計(Σdi)と一致する。
(1)意匠性
石目調の意匠外観の強さを3段階で評価した。各プレコート金属板を3m離れた場所から観察し、粒状感がはっきり判別できて強い意匠感を有するものを○、意匠感が不十分なものを×、その中間的なものを△と評価した。
各プレコート金属板を20℃にて、0T曲げ加工とテーピング、6mmのエリクセン押し出し加工とテーピング、及びデュポン衝撃(1/2インチ×1kgf×50cm高さ、凹凸)試験にかけ、すべての項目について全く骨材の脱落が見られないものを○、1項目について脱落が見られたものを△、それ以外のものを×と評価した。
各プレコート金属板をA4サイズで10枚ずつ塗装し、そのうち塗装欠陥が発生した枚数を評価した。
実施例1、7〜11、13及び20〜25は、骨材を含有するクリア皮膜層を1層とし、その上層に、上塗りクリア層を設けない例である。いずれも意匠感は良好であり、また上塗りクリア層はなくとも、骨材の耐脱落性はほぼ良好である。ただし、実施例7は、骨材を含有するクリア皮膜層をスプレーにて塗装しているため、付着量が多く、C/Bの値が2.5以上の条件を満たしていないため、若干意匠感が弱い。また、実施例11は、D/Aの値が0.3以上の条件を満たしていないため、若干骨材の耐脱落性が劣っている。
実施例2〜5及び12は、骨材を含有するクリア皮膜層を2層とし、その上層に、上塗りクリア層を設けない例である。いずれも意匠感は良好であり、また上塗りクリア層はなくとも、骨材の耐脱落性はほぼ良好である。ただし、実施例5及び12は、D/Aの値が0.3以上の条件を満たしていないため、若干骨材の耐脱落性が劣っている。実施例6は実施例5の上層に、さらに上塗りクリア層を設けた例である。この効果により骨材が強固に固定され、D/Aの値が0.3以上の条件を満たすようになったため、骨材の耐脱落性は良好になっている。
この例からもわかるように、本発明に適用できる骨材は球形に限らない。
2…前処理層
3…プライマー層
4…着色された皮膜層
5…骨材を含有するクリア皮膜層
6…骨材を含有する他のクリア皮膜層(2層目)
7…骨材を含有しないクリア皮膜層
8…骨材
Claims (6)
- クリア皮膜層中に含有された骨材の金属板面の垂線方向での長さの最大値をAとしたとき、金属板の少なくとも一方の面に、Aが50〜500μmである骨材を含有するクリア皮膜層を少なくとも1層以上有し、塗装面積に対するこの骨材の被覆面積率が5〜60%であることを特徴とする意匠性に優れた塗装金属板。
- 骨材を含有するクリア皮膜層の上層に、上塗り層として、骨材を含有しないクリア皮膜層を有することを特徴とする、請求項1記載の意匠性に優れた塗装金属板。
- 骨材を含有するクリア皮膜層の下層に、下塗り層として、着色された皮膜層を有することを特徴とする請求項1または2記載の意匠性に優れた塗装金属板。
- 骨材を含有するクリア皮膜層及び、骨材を含有しないクリア皮膜層を含む全クリア皮膜層において、骨材を除外した全クリア皮膜部分の平均膜厚をB、骨材を含む全部分での膜厚(骨材の頭頂部がクリア樹脂によって被覆されていない場合は、その骨材の頭頂部までを膜厚とする)の最大値をCとしたとき、
C/B≧2.5
であり、かつ、含有されるすべての骨材について、骨材の表面がクリア樹脂によって被覆されている部分の上端と下端との、金属板面の垂線方向での距離をDとしたとき、
D≧0.3A
であることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一つに記載の意匠性に優れた塗装金属板。 - B≦30μm
であることを特徴とする、請求項4記載の意匠性に優れた塗装金属板。 - 骨材を含有するクリア塗料を、カーテンコーターにて塗布し乾燥させることを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか一つに記載の意匠性に優れた塗装金属板の製造方法。
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