JP2008179026A - アルマイト調塗装ステンレス鋼材 - Google Patents

Abstract

【課題】安価かつ強度の高い鋼板をベースにしてつや消しアルマイト調の外観を再現した塗装鋼材を提供する。
【解決手段】ステンレス鋼素地の表面に例えば平均粒径１〜５μｍのシリカ粉末などの光を散乱させる粒子を配合したクリア塗膜を有し、６０度鏡面光沢度が２０〜１００％、好ましくは４５度鏡面光沢度が３０〜１３０％であり、かつ下記（１）式で定義される光沢度比Ｒが０.４〜０.８であるアルマイト調塗装ステンレス鋼材。
Ｒ＝［６０度鏡面光沢度］／［４５度鏡面光沢度］ ……（１）
前記ステンレス鋼素地として酸洗または冷間圧延仕上の表面肌が採用できる。
【選択図】なし

Description

本発明は、つや消しアルマイト処理されたアルミニウム系材料に近い色調の外観を有する塗装ステンレス鋼材に関する。

家電製品や自動車の分野において、金属肌の外観を有する装飾部材には、クリア塗装ステンレス鋼やアルマイト処理されたアルミニウム系材料が多く使用されている。クリア塗装ステンレス鋼は一般に清潔感はあるが、暗い、冷たいという印象を受けやすい。アルマイト処理されたアルミニウム系材料は一般に白味が高く、明るい華やかな印象を受けやすい。これらの外観については好みの問題もあり、一概に優劣を論じ得るものではないが、家電製品や自動車の分野では、昨今、つや消しアルマイト調のニーズが高まっている。

ただ、アルマイト処理されたアルミニウム系材料にも欠点がある。アルマイト処理は、上記用途のアルミニウム系材料にとって、疵付き防止性・汚れ付着防止性を付与するうえで重要な処理であるが、その処理は部品加工後に行われるため、製造コストが高くなる。また、素材がアルミニウム系材料であることから、電気・電子機器の筐体としての強度を確保するためには肉厚をある程度厚くする必要があり、鋼素材と比べ省スペース化や設計自由度の点で劣る。

一方、鋼素材を用いて、塗膜により所望のメタリック調外観を実現しようという試みも種々行われている。例えば特許文献１、２にはアルミニウム粉を含んだ塗膜を形成させた塗装鋼板が記載されている。特許文献３〜５にはステンレス鋼を素材としてクリア塗膜を形成させた塗装ステンレス鋼が記載されている。これらはそれぞれ意匠性のあるメタリック外観を呈するものである。しかし、つや消しアルマイト処理されたアルミニウム系材料が呈する特有の外観は、上記のような塗装鋼板とは印象の異なるものである。

特開平１１−２０７８６１号公報 特開２００４−３１３９２２号公報 特開２００２−１３７３２９号公報 特開２００５−２４６９２３号公報 特開２００６−２８９９３０号公報

本明細書では、つや消しアルマイト処理されたアルミニウム系材料が呈する特有の外観に近似した外観を「アルマイト調」と呼んでいる。塗装鋼材においてアルマイト調を呈するものは未だ実現されていない。本発明は、家電製品や自動車の分野でニーズの高いアルマイト調を、鋼素材を用いて実現しようというものである。

発明者らは詳細な検討の結果、アルマイト調の表面外観は、６０度鏡面光沢度と４５度鏡面光沢度の「差異」が、ある一定範囲にあるものにおいて再現可能であることを見出した。６０度鏡面光沢度と４５度鏡面光沢度の「差異」は、物体の表面を見る角度が変化した場合に、正反射の程度がどのくらい変化するかを表す指標であると捉えることができる。本発明ではこの指標を光沢度比Ｒとして後述（１）式のとおり定義している。ただし、表面外観が明るすぎたり暗すぎたりすると、アルマイト調とはかけ離れた印象となる。種々検討の結果、光沢度比Ｒと６０度鏡面光沢度の値によって、アルマイト調外観を有する塗装ステンレス鋼材を特定できることがわかった。

すなわち本発明では、ステンレス鋼素地の表面に例えば光を散乱させる粒子を配合したクリア塗膜を有し、６０度鏡面光沢度が２０〜１００％、好ましくは４５度鏡面光沢度が３０〜１３０％であり、かつ下記（１）式で定義される光沢度比Ｒが０.４〜０.８であるアルマイト調塗装ステンレス鋼材が提供される。
Ｒ＝［６０度鏡面光沢度］／［４５度鏡面光沢度］ ……（１）

ここで、クリア塗膜とは、塗膜最表面からの入射光（可視光）の少なくとも一部がステンレス鋼素地まで届き、かつステンレス鋼素地からの反射光の少なくとも一部が塗膜最表面から放出されるに足る透光性を有する塗膜をいう。６０度鏡面光沢度および４５度鏡面光沢度は、それぞれＪＩＳ Ｚ８７４１に規定されるＧｓ（６０°）およびＧｓ（４５°）を意味する。「光を散乱させる粒子」は、ある方向から当該粒子表面に到達した可視光が粒子中を通過または粒子表面で反射する過程で、種々の方向に向きを変えるような作用を呈する粒子（吸収による減衰を伴っても構わない）である。例えばシリカ粒子が挙げられ、平均粒径１〜５μｍのシリカの粉末が好適である。

前記ステンレス鋼素地が酸洗または冷間圧延仕上の表面肌からなるステンレス鋼が好適に使用できる。

本発明によれば、塗装ステンレス鋼において、アルマイト調を再現することが可能になった。アルマイト処理は製品加工後に薬剤で処理しなければならないのに対し、塗装の場合は、製品に加工する前の素材段階（例えば鋼板）でプレコートにて行うことができるので、製品加工後に薬剤で処理しなければならないアルマイト処理と比べ、生産性および製造コストが大幅に低減される。また、ステンレス鋼はアルミニウムと比べ強度が高いことから、筐体など強度を負担する部材において、薄肉化を図ることができる。したがって本発明は、昨今、家電製品や自動車の分野を中心に高まっているアルマイト調のニーズに対応し得るものである。

発明者らは詳細な検討の結果、本明細書で定義する光沢度比Ｒと、６０度鏡面光沢度の値を適正化することによって、塗装ステンレス鋼材においてアルマイト調を再現することが可能であることを見出した。

〔光沢度比Ｒ〕
発明者らはアルマイト調の外観について詳細に調査した。その結果、アルマイト調特有の外観を生み出すためには、物体の表面を見る角度を変化させたときの、鏡面光沢度の変化の仕方が重要な要因になっていることを突き止めた。鏡面光沢度の変化は、正反射の程度がどのくらい変化するかを意味する。種々検討の結果、アルマイト調の外観は、６０度鏡面光沢度と４５度鏡面光沢度の「差異」によって評価できる。その「差異」をあらわす方法として、例えば単純に６０度鏡面光沢度と４５度鏡面光沢度の数値の差を採ることも考えられる。しかし、多くの実験例を基に検討したところ、下記（１）式に定義されるように６０度鏡面光沢度と４５度鏡面光沢度の比（ここでは「光沢度比」と呼び、Ｒで表す）を採ることによって、より適切にアルマイト調を評価できることがわかった。
Ｒ＝［６０度鏡面光沢度］／［４５度鏡面光沢度］ ……（１）
本発明では、アルマイト調を再現するために、この光沢度比Ｒを０.４〜０.８の範囲に規定している。Ｒがこの範囲より大きくても小さくても、アルマイト調に特有の外観は得られない。

〔６０度鏡面光沢度〕
アルマイト調を再現するには、外観が明るすぎても良くないし、暗すぎても良くない。適度な明るさが必要である。これについて種々検討の結果、アルマイト調の外観を再現するための明るさの指標として、６０度鏡面光沢度の値が採用できることがわかった。具体的には、光沢度比Ｒが上記規定を満たしているものにおいて、６０度鏡面光沢度が２０〜１００％の範囲にあればよい。

〔４５度鏡面光沢度〕
さらに４５度鏡面光沢度については３０〜１３０％の範囲にあることがより好ましい。

〔ステンレス鋼素地〕
基材であるステンレス鋼としては種々の鋼種が採用され、特に制限はない。従来、クリア塗装ステンレス鋼材としては、意匠性の観点からヘアライン仕上やＮｏ.４（研磨）仕上の素地を使用したものが知られている。しかし、本発明では上記の光沢度比Ｒと鏡面光沢度の値を実現するために、クリア塗膜の下地となるステンレス鋼素地として、酸洗仕上または冷間圧延仕上の表面肌のものを使用することが望ましい。

〔塗膜〕
本発明ではステンレス鋼素地による光の反射と、クリア塗膜による光の散乱を利用して、アルマイト調を実現する。そのため、クリア塗膜には光を散乱させる粒子を配合する。光を散乱させる粒子は、その散乱によってつや消し効果を発揮するものであり、例えばシリカ、ガラス、セラミックバルーン、ナイロン、尿素樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等の粉体が採用できる。これらの粉体の粒径は、平均粒径１〜５μｍ程度が好適である。発明者らの検討によれば、光を散乱させる粒子粉末の平均粒径が１μｍより小さくなると、アルマイト調が得られにくくなる場合がある。したがって、ナノ粒子ではなく、ミクロンオーダーの粒子を使用する方が好ましい。ここで、平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置によって求まる体積平均粒径Ｄ₅₀が採用できる。

光を散乱させる粒子の配合量は、ステンレス鋼素地の仕上状態（反射の程度）と、塗膜厚さによって、前記の光沢度比Ｒおよび６０度鏡面光沢度の値が前述の適正範囲となるように設定される。塗膜の樹脂は一般的なクリア塗料に使用されているものが使用できる。例えば高分子ポリエステルなどが挙げられる。塗膜厚さは乾燥後の状態で５〜２０μｍ程度とすればよい。光を散乱させる粒子の他、必要に応じて顔料等の粒子を混合することができる。酸洗仕上げのステンレス鋼素地に、乾燥後の塗膜厚さ５〜２０μｍのクリア塗膜を施す場合を例示すると、光を散乱させる粒子として例えば平均粒径１〜５μｍ程度のシリカ粉末を使用し、その配合量を樹脂１００質量部に対し１〜１０質量部好ましくは３〜７質量部の範囲で調整することによって、前述の光沢度比Ｒおよび６０度鏡面光沢度を適正値にコントロールすることができる。この場合、例えばシルバー色のパールマイカを樹脂１００質量部に対し５質量部以下の範囲で添加すると、用途によっては良好なアルマイト調が得られる。

塗装原板として、フェライト系ステンレス鋼ＳＵＳ４３０の酸洗仕上（２ＢＣ）鋼板を用意した。また、比較のために普通鋼亜鉛めっき鋼板も用意した。これらの原板の板厚はいずれも０.４ｍｍである。

《例１（発明例）》
ＳＵＳ４３０の２ＢＣ仕上材を塗装原板として、高分子ポリエステル樹脂系のクリア塗装を施すことにより塗装鋼板を作製した。このクリア塗料には光を散乱させる粒子として平均粒径１.８μｍのシリカ粉末を添加した。その配合量は樹脂１００質量部に対し５質量部とした。塗装はロールコーター法で行い、乾燥後の塗膜厚さは１０μｍである。

この塗膜面について、ＪＩＳ Ｚ８７４１に準拠した方法で６０度鏡面光沢度および４５度鏡面光沢度を測定した。測定装置は日本電色工業社製光沢計ＶＧ２０００を使用した。
結果を表１に示す（以下の例において同じ）。

《例２（発明例）》
上記例１において、クリア塗料として、さらにシルバー色パールマイカを樹脂１００質量部に対し４質量部配合したクリア塗料を使用したこと以外、例１と同様の条件で塗装鋼板を作製し、上記と同様に鏡面光沢度を測定した。

《例３（比較例）》
上記例１において、クリア塗料として、光を散乱させる粒子を添加せず、シルバー色パールマイカだけを樹脂１００質量部に対し４質量部配合したクリア塗料を使用したこと以外、例１と同様の条件で塗装鋼板を作製し、上記と同様に鏡面光沢度を測定した。

《例４（比較例）》
亜鉛めっき鋼板を塗装原板として、プライマー塗装後に高分子ポリエステル樹脂系のクリア塗装を施すことにより塗装鋼板を作製した。まず、プライマーとしてグレー色エポキシ変性ポリエステル系塗料を乾燥後の膜厚が７μｍとなるように塗布し、乾燥後、その上に例１と同様のクリア塗膜を形成した。ただし、クリア塗料にはアルミフレークを樹脂１００質量部に対し１０質量部配合した。得られた塗装鋼板について、上記と同様に鏡面光沢度を測定した。

《例５（比較例）》
上記例４において、クリア塗料として、光を散乱させる粒子を添加しなかったこと以外、例４と同様の条件で塗装鋼板を作製し、上記と同様に鏡面光沢度を測定した。

《例６（対照例）》
つや消しアルマイト処理が施された市販のアルミニウム材を用意し、上記と同様に鏡面光沢度を測定した。

表１からわかるように、発明例のものはクリア塗膜面の光沢度比Ｒおよび６０度鏡面光沢度の値が前述の規定範囲にあり、目視による観察でアルマイト調に特有の外観が再現できていると判断された。

これに対し、比較例である例３はクリア塗料に光を散乱させる粒子を配合しなかったことにより６０度鏡面光沢度の値が高くなりすぎ、アルマイト調が再現できなかった。例４および例５はクリア塗膜の素地が亜鉛めっき表面にプライマー塗装を施したものであり、このままではメタリック感が不足するのでクリア塗膜にアルミフレークを添加したが、結果的に光沢度比Ｒが高くなりすぎた。すなわち、正反射の程度が見る角度によってあまり変化しないことから単なるメタリック外観を呈するに止まり、アルマイト調は再現できなかった。

Claims (5)

1. ステンレス鋼素地の表面にクリア塗膜を有し、６０度鏡面光沢度が２０〜１００％、かつ下記（１）式で定義される光沢度比Ｒが０.４〜０.８であるアルマイト調塗装ステンレス鋼材。
   Ｒ＝［６０度鏡面光沢度］／［４５度鏡面光沢度］ ……（１）
2. 前記塗膜は、光を散乱させる粒子を配合したものである請求項１に記載のアルマイト調塗装ステンレス鋼材。
3. 光を散乱させる粒子として、平均粒径１〜５μｍのシリカを配合した請求項２に記載のアルマイト調塗装ステンレス鋼材。
4. 前記ステンレス鋼素地が酸洗または冷間圧延仕上の表面肌からなる請求項１〜３のいずれかに記載のアルマイト調塗装ステンレス鋼材。
5. ４５度鏡面光沢度が３０〜１３０％である請求項１〜４のいずれかに記載の塗装ステンレス鋼材。