JP2005028851A - 塗装金属板 - Google Patents

Abstract

【課題】 おもて面に化粧用塗膜、裏面に非化粧用塗膜を有する塗装金属板において、化粧面の塗膜を制約せずに、低コストで製造可能な、耐ブロッキング性と耐プレッシャーマーク性に優れた塗装金属板を提供する。
【解決手段】 非化粧用塗膜中に、熱硬化型樹脂および軟化点150 ℃以上の熱可塑型樹脂から選ばれた樹脂からなる平均粒径５〜50μｍの樹脂粒子を 0.5〜５質量％含有させる。

Description

本発明は、耐ブロッキング性に優れた塗装金属板に関する。本発明に係る塗装金属板は、耐プレッシャーマーク性にも優れており、コイルまたは積み重ねた切板として保管後も良好な光沢を保持できるので、高光沢の外観が好まれる家電製品用に適しているが、用途はそれに限定されるものではなく、多様な塗装金属板の用途に使用可能である。

製品の製造工程での塗装工程を不要にする塗装金属板は、コスト削減と作業環境の改善が可能となることから、家電製品や建材の分野に目覚ましく普及しつつある。

塗装金属板の多くは、金属板の片面 (おもて面) だけに製品外観に求められる塗装 (一般に下塗りと上塗りの少なくとも２回) を施し、反対側の面 (裏面) には、防錆に必要な最小限の塗装 (一般に１回) を施すことにより製造される。その方が、コスト削減が可能である上、加工性の面でも有利である。本明細書においては、おもて面側に形成された塗膜を化粧用塗膜、裏面側の塗膜を非化粧用塗膜と称する。

製造された塗装金属板は、製造工場や出荷先の倉庫内で、コイル状で、または切板を積み重ねて保管される。この保管時に、温度条件によっては、金属板の重みによる圧力を受けて、接触した表裏の塗膜がくっつき、塗装金属板の円滑な取出しを妨げる、ブロッキングと呼ばれる現象が起こることがある。

このブロッキングに加えて、プレッシャーマークと呼ばれる、圧力下に密着した表裏の塗膜の転写（片面の塗膜の凹凸が接触する他面の塗膜に転写される）も起こることがある。これにより、例えば、おもて面側の光沢が裏面側の低光沢に引きずられて低光沢化するような現象が発生する。

特許文献１には、耐ブロッキング性を改善するため、ポリエステル樹脂と硬化剤から形成した上塗り塗膜中に平均粒径40μｍ程度のポリエステルビーズを５〜20重量部の量で含有させることを提案している。つまり、化粧面側の上塗り塗料に上記のポリエステルビーズを添加するのである。

しかし、この手法は、必然的に化粧面に凹凸を生じ、平滑な化粧面を得ることができないので、ユーザーの好みによっては適用できない場合がある。また、５〜20％という多量のビーズの添加が必要であるので、経済性にも劣る。

特許文献２には、耐プレッシャーマーク性を改善するため、化粧面と非化粧面の塗膜の光沢差を23以内、ガラス転移温度差を５〜20℃以内とした塗装鋼板が提案されている。即ち、表裏の塗膜の光沢とガラス転移温度の差を小さくして、プレッシャーマークを防止しようというのである。

しかし、化粧面の光沢やガラス転移温度は、ユーザーの要望によって多種多様に変化する。従って、この特許を実施する場合には、化粧面用の上塗り塗料に合わせて、各種の裏面塗料を準備する必要がある。これは、なるべく裏面塗料を統合して、塗料ロスや段取りを削減しようとする経済性と相反し、コスト高につながる。
特許第3176848 号明細書 特許第3157150 号明細書

本発明は、化粧面 (おもて面）の塗膜を制約せずに、低コストで製造可能な、耐ブロッキング性と耐プレッシャーマーク性に優れた塗装金属板を提供することを目的とする。

塗装金属板では、おもて面の化粧用塗膜については、ユーザーの要望に応じて、光沢、色相、表面平滑性を調整する必要がある。一方、裏面の非化粧用塗膜については、特に厳しい要求がされない場合がほとんどである。

本発明者らは、この点に着目し、裏面の非化粧用塗膜を工夫することによって、塗装金属板の耐ブロッキング性を改善すべく検討を重ねた。その結果、裏面の非化粧用塗膜中に特定の樹脂粒子を含有させることにより、塗装金属板の耐ブロッキング性のみならず、耐プレッシャーマーク性も改善されることを見出し、本発明を完成させた。

本発明は、片面に化粧用塗膜、他面に非化粧用塗膜を有する塗装金属板において、非化粧用塗膜が、熱硬化型樹脂および軟化温度150 ℃以上の熱可塑型樹脂から選ばれた樹脂からなる平均粒径５〜50μｍの樹脂粒子を 0.5〜５質量％含有することを特徴とする塗装金属板である。

本発明により、塗装金属板の裏面塗料に少量の樹脂粒子を添加するという簡便な手法で、塗装金属板、特に加工性に優れた塗装金属板の耐ブロッキング性と耐プレッシャーマーク性を著しく改善することができる。さらに、塗装金属板がコイルである場合、運搬中のコイル潰れも防止することができる。

本発明の塗装金属板では、おもて面の化粧用塗膜は全く制約がないので、ユーザーの要望に合わせて自由に選択可能できる。また、裏面の非化粧用塗膜は、おもて面の化粧用塗膜に合わせて調整する必要がないので、裏面塗料を数多くそろえておく必要がない。従って、本発明により、ブロッキングやプレッシャーマークが抑制され、かつコイル潰れが起きない、高品質の多様な塗装金属板を低コストで製造することが可能となる。

本発明に係る塗装金属板は、上述したように、裏面の非化粧用塗膜に特徴があり、基材金属板とおもて面の化粧用塗膜については、特に制限はない。これらは、ユーザーの要望性能や、従来技術および今後開発される技術に従って自由に選択することができる。

典型的には、基材金属板は亜鉛系めっき鋼板、特に溶融亜鉛系めっき鋼板である。その例としては、溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、溶融５％Al−Znめっき鋼板、溶融55％Al−Znめっき鋼板等が挙げられる。

基材金属板は、塗装前に塗膜密着性と防錆性を高めるため、一般に下地処理が施される。この下地処理は、従来より一般的であった塗布型クロメート処理でもよく、或いは最近開発されてきた各種のノンクロム型の下地処理でもよい。

おもて面の化粧用塗膜の樹脂種は特に制限されない。例えば、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂またはフッ素樹脂等から塗膜を形成することができる。好ましいのは、ポリエステル、ポリウレタン、またはエポキシ樹脂に、硬化剤成分としてメラミン樹脂、ポリイソシアネート、ポリアミン、フェノール樹脂等の１種以上を添加して、焼付け硬化塗膜としたものである。

化粧用塗膜がポリエステル系塗膜である場合、このポリエステルは、加工性のよい高分子量ポリエステルでも、一般的なポリエステルでもよい。後述するように、本発明では、加工性がよいが、ブロッキングが比較的起こり易い高分子量ポリエステルから化粧用塗膜を形成した場合でも、ブロッキングを効果的に防止することができる。

化粧用塗膜は、一般に、下塗りと上塗りの少なくとも２層の塗膜からなり、３層以上の塗膜から構成することも可能である。化粧用塗膜の膜厚 (２層以上の場合は合計膜厚) は、15〜50μｍ程度とするのが普通である。

ブロッキング現象は、化粧面の塗膜厚みが大きく、しかも塗膜の加工性が良好な (軟らかい) 塗装金属板において発生しやすい。そのため、このような塗装金属板において、本発明による耐ブロッキング性の改善効果は特に顕著となる。この意味からは、本発明に係る塗装金属板において、化粧用塗膜の膜厚は、耐ブロッキング性の改善効果が顕著な30μｍ以上とすることが好ましい。

化粧用塗膜は、樹脂と着色顔料に加えて、要求性能に応じて各種の添加剤を含有しうる。化粧用塗膜は、表面が平滑な高光沢塗膜でも、表面に凹凸のあるゆず肌塗膜でもよいが、本発明による改善された耐ブロッキング性および耐プレッシャーマーク性の効果は、高光沢の化粧用塗膜を有する塗装金属板において特に顕著である。

塗装金属板の裏面側の非化粧用塗膜の膜厚は３〜15μｍ程度であることが多い。非化粧用塗膜は、コストを考慮して１層の塗膜とすることが多いが、例えば、基材が溶融55％Al−Znめっき鋼板である場合や、エアコン室外機用塗装鋼板のように高耐食性が求められる場合には、化粧用塗膜と同様に２層塗膜とすることもある。

本発明によれば、この非化粧用塗膜に、平均粒径５〜50μｍの樹脂粒子を含有させて、非化粧用塗膜の表面に微小な凹凸を生じさせる。この裏面側の微小な凹凸により、おもて面の塗膜との密着面積が減少し、耐ブロッキング性が向上すると考えられる。樹脂粒子の平均粒径は、好ましくは10〜30μｍである。

非化粧用塗膜中の樹脂粒子の平均粒径が小さすぎると、耐ブロッキング性の向上効果が小さい。一方、樹脂粒子の平均粒径が大きすぎると、塗膜から樹脂粒子が脱落しやすくなるなどの不具合を生じる。非化粧用塗膜の膜厚 (Ｈ)(２層膜の場合には上層の膜厚) と樹脂粒子の平均粒径 (Ｄ）の間に次式で表される関係が成立することが望ましい。

0.5Ｈ＜Ｄ＜３Ｈ
非化粧用塗膜中の上記樹脂粒子の存在割合については、 0.5〜５質量％の範囲が適当であり、好ましくは１〜４質量％である。少なすぎると耐ブロッキング性の向上効果が少なく、過多の場合は塗料コストが高価になり、経済性に劣る。また、コイルを展開した後で、おもて面の光沢低下 (プレッシャーマーク発生) を生じることがある。

樹脂粒子の樹脂種は、アクリル系、メラミン系、フェノール系、ベンゾグアナミン系、ウレタン系等の熱硬化型樹脂、および熱可塑型であっても、ナイロン系のように軟化点が150 ℃以上と高温であるものが適当である。

本発明に従って、裏面側の非化粧用塗膜に樹脂粒子を含有させて、塗膜表面に微小凹凸を形成すると、保管時に非化粧用塗膜の凹凸がおもて面の化粧用塗膜に転写されて光沢が低下することによる、耐プレッシャーマーク性の低下を生ずるのではないかという懸念がある。意外にも、本発明に係る塗装金属板は、このような懸念に反して、耐プレッシャーマーク性の改善にも有効であることが判明した。非化粧用塗膜の表面凹凸の波長が、樹脂粒子の添加により大きくなるためと推定される。化粧用塗膜の表面凹凸は、一般に非化粧面塗膜のそれより更に大きな波長を有すると考えられる。非化粧用塗膜の波長が小さいと、耐プレッシャーマーク性が低下し、光沢低下が激しくなる。

さらに、本発明に係る塗装金属板には、コイル潰れが生じにくいという利点もあることがわかった。コイル潰れは、ライン出側で巻き取ったコイルを、運搬時に特にクレーンで上げ下げした時、降ろした後に徐々に潰れる現象である。これは、巻き取り張力や裏面とおもて面の塗膜の摩擦係数等に依存して起こると考えられている。裏面の非化粧用塗膜の表面凹凸によって何故コイル潰れを抑制できるのかは明確ではないが、無数の凹凸によって裏面とおもて面が滑りにくくなったものと推定される。

非化粧用塗膜のベース樹脂は、特に制限されない。例えば、ポリエステル系、エポキシ系、ポリウレタン系、アクリル系、アルキド系等でよく、市販の任意の裏面塗料を使用してもよい。ベース樹脂が熱可塑型である場合には、適当な硬化剤または硬化用樹脂を配合して、焼付け硬化型塗膜とすることが好ましい。市販の裏面塗料に上記樹脂粒子を添加して、本発明に係る非化粧用塗膜の形成に用いることができる。非化粧用塗膜は、顔料を含有しないクリアー塗膜でよいが、着色顔料および／または体質顔料を含有させることもできる。

非化粧用塗膜が２層塗膜である場合には、上記樹脂粒子は上層の塗膜に含有させるだけでよい。上塗りと下塗りのいずれの塗膜に含有させた場合でも、本発明の効果を得ることができるが、経済的に不利になることが多い。

(塗装金属板の作成)
基材として、溶融亜鉛めっき鋼板（片面当たりめっき付着量60 g/m² 、鋼板厚み0.5 mm）を使用した。この基材の両面に、下地処理（塗布型クロメート、付着量はCr金属として30 mg/m²）を常法に従って施した。

おもて面には、下塗り塗料として、Ａ：エポキシ系塗料（日本ペイント製NEP 48）またはＢ：ポリエステル系塗料（大日本インキ製PB20）を、表１に示した乾燥膜厚になるようにバーコーターで塗装し、最高到達板温が200 ℃になるようにオーブン加熱により焼付け乾燥して、下塗り塗膜を形成した。

おもて面の下塗り塗膜の上に、上塗り塗料として、Ｃ：一般ポリエステル系塗料（日本ペイント製NSC)またはＤ：高分子量ポリエステル系塗料（大日本インキ製SRFO5)を、表１に示す乾燥膜厚になるようバーコーターで塗装し、最高到達板温が230 ℃になるようにオーブン加熱により焼付け乾燥して、下塗りと上塗りの２層からなる化粧用塗膜を完成させた。

裏面には、市販の裏面塗料Ｅ：アルキド系塗料 (日本ペイント製RE 599）に、表２に示す各種樹脂粒子を全固形分 (樹脂粒子も含む) に基づいて表１に示す量 (質量％) で添加し、分散させた塗料を塗装した。この塗料を、表１に示す乾燥膜厚になるようバーコーターで塗装し、最高到達板温が220 ℃になるようにオーブン加熱により焼付け乾燥して、裏面の非化粧用塗膜を形成した。

(塗装金属板の評価)
上記のように表裏に別々の塗膜を形成した塗装金属板の耐ブロッキング性を調べるため、各塗装金属板の２枚のサンプルを、塗膜のおもて面と裏面が接するように重ね合わせ、ホットプレスを用いて、60℃で30 kg/cm² (2.9×10⁶ Pa) の圧力を24時間かけた。

耐ブロッキング性は、ホットプレス後のサンプルの離れ易さにより評価した。全く問題なく２枚のサンプルが離れる場合を○（良好）、高さ10 cm から落下させると離れる場合を△ (可) 、２枚を引き剥がす必要のある場合を×（劣）、引き剥がしが非常に困難な場合を×× (不可) と評価した。

また、耐ブロッキング性試験後の２枚のサンプルうち、おもて面が接触面となったサンプルのおもて面の化粧用塗膜について、60度鏡面光沢度計を使用して光沢度を調査し、化粧用塗膜の試験後の光沢度を初期光沢度 (試験前の光沢度) で除した値である光沢度変化率を求めた。この光沢度変化率が90％以上であるものが良好である。以上の試験結果も表１に併せて示す。

試験No.1〜6 は、非化粧用塗膜中の樹脂粒子の含有量の影響を示す。含有量が 0.5％ (質量％、以下同じ) 以上で良好な耐ブロッキげ性と耐プレッシャーマーク性 (光沢度変化率が90％以上、即ち、光沢変化が小さい) が得られることがわかる。含有量が5.0 ％を超えた試験No.6は、耐ブロッキング性は良好であるが、化粧用塗膜の光沢変化が大きく、耐プレッシャーマーク性が低下する。

試験No.7〜11は、熱可塑性樹脂粒子を添加した場合を示す。熱可塑性樹脂粒子の場合は、軟化温度が150 ℃以上のナイロン粒子を添加した場合には、耐ブロッキング性と耐プレッシャーマーク性のいずれも良好であったが、軟化温度が150 ℃より低いポリエチレン粒子を添加した場合には、どちらの結果も劣化した。

おもて面の上塗り塗料に、加工性のよい高分子量ポリエステル系塗料を使用した試験No. 12〜16でも、樹脂粒子を含有させないと耐ブロッキング性が悪いが、樹脂粒子の含有により耐ブロッキング性が著しく向上することがわかる。

特に、おもて面の化粧用塗膜の膜厚が30μｍ以上と大きい試験No. 13〜16では、裏面塗膜中に樹脂粒子を含有させることによる耐ブロッキング性の向上効果が大きかった。即ち、化粧用塗膜がこのように厚膜である場合、試験No.13 に示すように、裏面塗膜に樹脂粒子を含有させないと、耐ブロッキング性試験で、２枚のサンプルを手で引き剥がすことが大変に困難であった。しかし、本発明に従って、裏面塗膜に１％程度の少量の樹脂粒子を含有させるだけで、耐ブロッキング性が著しく向上した。

試験No. 17では、樹脂粒子の平均粒径が50μｍより大きかったため、爪で強くこすると裏面塗膜における樹脂粒子の脱落が見られた。また、光沢度変化率も大きく、耐プレッシャーマーク性が低下した。

実施例１で示した試験No. 2 および４の塗装金属板について、溶融亜鉛めっき鋼板の鋼帯を基材として、３ton コイルのライン試作を実施した。巻取り張力は、いずれも4.0 kg/mm²に統一した。

これらの塗装金属板のコイルについて、クレーンによるコイル吊り上げを10回繰り返して (おろした後は24〜72時間放置して、再吊り上げ) 、運搬によるコイル潰れについて試験した。比較例であるNo.2のコイルは、この試験中にコイル潰れを生じたの対し、発明例であるNo.4のコイルは最初の巻き姿のままであった。

Claims (2)

1. 片面に化粧用塗膜、他面に非化粧用塗膜を有する塗装金属板において、非化粧用塗膜が、熱硬化型樹脂および軟化点150 ℃以上の熱可塑型樹脂から選ばれた樹脂からなる平均粒径５〜50μｍの樹脂粒子を 0.5〜５質量％含有することを特徴とする塗装金属板。
2. 化粧用塗膜の厚みが30μｍ以上である、請求項１記載の塗装金属板。