JP2009018591A - 化粧鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ポリ塩化ビニルを用いることなく、加工性や耐傷つき性に優れ、さらには耐蝕性や密着性、美麗な外観をも兼ね備えたプレコート鋼板を提供すること。
【解決手段】鋼板１の片面に接着剤層２を介してポリエチレンテレフタレートを主体とする樹脂からなり厚さが２０μｍから１５０μｍの範囲内にある２軸延伸フィルム３を積層する工程、該２軸延伸フィルム３の上面に合成樹脂塗料による下塗り塗装を行い乾燥する工程、絵柄印刷を行う工程、透明性を有する塗料にて上塗り塗装を行い、焼付け乾燥する工程を順次行う。接着剤層２を介してポリエチレンテレフタレートの２軸延伸フィルム３をラミネートした上に塗装・印刷を施すことによって、従来広く行われてきた塗装・印刷法によるのと同等もしくはそれ以上に優れた平滑性と良好な外観を有するのに加え、表面硬さ、密着性、加工性、耐蝕性を兼ね備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、家庭電化製品、建材等の用途に用いられる化粧鋼板の製造方法に関するものである。

従来、この種の化粧鋼板としては、有機物を被覆した鋼板が多く使用されており、その中でもいわゆるプレコート鋼板の比率が高まる傾向にある。このプレコート鋼板には、鋼板に塗料を塗布する塗装タイプ、予めフィルム状態にしたものに色や模様をつけて鋼板に貼り付けるラミネートタイプ、鋼板に塗装・印刷した上に透明あるいは半透明のフィルムを貼り付ける複合タイプと呼べるものなどがある。

このうち塗装タイプには、ポリ塩化ビニル系のほか、ポリエステル系、アクリル系、ウレタン系などがあるが、高い耐蝕性が求められる用途向けには、膜厚の大きなポリ塩化ビニル系が多く用いられていた。また、ラミネートタイプ、複合タイプでは、ポリ塩化ビニル単体のフィルム、またはポリ塩化ビニルとポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴという）を貼り合わせたフィルムを用いるのが一般的であった。

ところで最近になって、塩素を含有する樹脂は、廃棄物として焼却する際に環境汚染の原因物質となる可能性があることを指摘されるようになり、ポリ塩化ビニルの使用をやめる動きが盛んになってきている。

このような背景のもと、塗装タイプのプレコート鋼板ではポリ塩化ビニル系以外の塗料を使用すると塗膜の厚みに限界があるため、高い耐蝕性を要求される用途にはラミネートタイプでポリ塩化ビニルを用いない方法、即ちポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂単体のフィルム、あるいはポリオレフィンフィルムとＰＥＴフィルムを貼り合わせたものを使用する試みが行われている。

しかしながら、ポリオレフィン樹脂の再結晶挙動や、樹脂層の硬さの不足のため、実用的には加工性や耐傷つき性に難点があって、満足すべき製品が供給されていないのが実情である。さらに、意匠の出来上がったフィルムを単にラミネートする方法では、表面の凹凸などの表現に限界があることから、塗料の種類を変えたり塗料への添加物で表面の凹凸を付与することができるなどの、塗装・印刷タイプのプレコート鋼板が有する多様な意匠表現力には及ばないという問題もある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とすることころは、ポリ塩化ビニルを用いることなく、加工性や耐傷つき性に優れ、さらには耐蝕性や密着性、美麗な外観をも兼ね備えたプレコート鋼板を提供することにある。

請求項１に記載の発明である化粧鋼板の製造方法は、鋼板の片面に接着剤層を介してポリエチレンテレフタレートを主体とする樹脂からなり厚さが２０μｍから１５０μｍの範囲内にある２軸延伸フィルムを積層する工程、該２軸延伸フィルムの上面に合成樹脂塗料による下塗り塗装を行い乾燥する工程、絵柄印刷を行う工程、透明性を有する塗料にて上塗り塗装を行い、焼付け乾燥する工程を順次行うことを特徴としている。

請求項２に記載の発明である化粧鋼板の製造方法は、請求項１に記載の化粧鋼板の製造方法において、下塗り塗装前に、２軸延伸フィルムの上面に接着剤を塗布、乾燥させる工程を行うことを特徴としている。

請求項３に記載の発明である化粧鋼板の製造方法は、請求項１又は２に記載の化粧鋼板の製造方法において、下塗り塗装が着色ベタ層であることを特徴としている。

請求項４に記載の発明である化粧鋼板の製造方法は、請求項１〜３のいずれかに記載の化粧鋼板の製造方法において、下塗り塗装、絵柄印刷、上塗り塗装がいずれもポリエステル系樹脂からなることを特徴としている。

請求項５に記載の発明である化粧鋼板の製造方法は、請求項１〜４のいずれかに記載の化粧鋼板の製造方法において、２軸延伸フィルムが無色透明で１００μｍから１５０μｍの厚みを有することを特徴としている。

本発明で製造される化粧鋼板は、接着剤層を介してポリエチレンテレフタレートの２軸延伸フィルムをラミネートした上に塗装・印刷を施すことによって、従来広く行われてきた塗装・印刷法によるのと同等もしくはそれ以上に優れた平滑性と良好な外観を有するのに加え、表面硬さ、密着性、加工性、耐蝕性を兼ね備えており、しかも環境汚染の原因となる恐れのある塩素を含有しないものであり、さらに経済性の面でも、既存の塗装・印刷技術がそのまま活用でき、フィルムラミネートも既存の設備が使用できるなど、従来にない優れたものである。

本発明による化粧鋼板の一態様は、図１に示すように、鋼板１の片面に接着剤層２を介してＰＥＴフィルム３を積層し、その上に必要に応じて接着剤層４を設けてから、合成樹脂塗料による下塗り層５、印刷層６、上塗り層７を順次設けたものである。また、本発明による化粧鋼板の別の態様は、図１において下塗り層５、印刷層６、上塗り層７のうちの１つまたは２つを設けたものである。

鋼板にラミネートするポリ塩化ビニル以外の樹脂としては、ＰＥＴの他にもポリオレフィン類、ポリアミド類などが使用される例が少なくないが、表面に加飾するための塗装・印刷や、成形加工に伴う加熱等で樹脂が再結晶して加工性が低下しないこと、プレコート鋼板表面が平滑、美麗に仕上がること、適度の加工性と耐傷つき性を有していること、工業的に安価に入手できること等を総合的に勘案すると、予め２軸延伸されたフィルム状のＰＥＴ樹脂が最も優れているので本発明ではこれを使用する。

ここで言うＰＥＴ樹脂とは、一般に言われているテレフタール酸とエチレングリコールの工業的レベルで純粋な重合体に限定するものではなく、他のモノマーとの部分的な共重合体や混合体なども、ＰＥＴ樹脂としての特徴を著しく失わない限りその範囲に含む。また、一般的に工業的に行われている２軸延伸がなされている限りは、フィルム成形の方法や延伸度は限定しない。なぜならば、樹脂の種類としてのＰＥＴを選定した理由は、塩素を含まず、安価な工業製品として入手できるものの中で、プレコート鋼板の表面被覆として好ましい硬さと耐蝕性を兼ね備えているためであり、２軸延伸フィルムの形で使用する理由は、表面の望ましい平滑さを持ち、後にある程度の加熱を受けても、樹脂が再結晶することによる加工性の低下が起きにくいためである。

ＰＥＴフィルムを鋼板表面にラミネートする方法としては、フィルムと鋼板のどちらか片方もしくは両方を加熱して貼り合わせる、いわゆる熱ラミネート法もあるが、ＰＥＴ樹脂の再結晶が起こりにくいこと、ラミネート工程の操業条件範囲が広く、一般的なフィルムラミネート設備が使用できることから、工業製品を安定的に且つ経済的に製造・供給するという目的のため、本発明では接着剤を用いるラミネート法に限定する。

化粧鋼板としての塗装・印刷等の加飾を施すための方法として、鋼板表面にラミネートするフィルムの表面や裏面に予め加飾しておく方法が、特にラミネートタイプのプレコート鋼板で一般的に採用されているのは周知のとおりである。しかし、本発明による化粧鋼板は、フィルムをラミネートする工程の後に、塗装・印刷による加飾を行う工程を設けるところにその特徴があり、予めラミネートするフィルムには意匠性を求めずに汎用性のある無地のものとしておき、客先からの要求に合った意匠を、出荷直前に塗装・印刷によって付与できるため、注文された意匠の化粧鋼板を短納期で供給できることも特徴の一つであり、経済的見地からは、ＰＥＴフィルムは最も安価な無色透明のものを使用することが好ましいが、予め着色や柄の印刷が施されたものを使用しても、本発明による製品の性能が損なわれることはない。

プレコート鋼板の素材としては、熱間圧延鋼板や冷間圧延鋼板、さらにそれらの各種の金属メッキあるいはさらにクロメート処理等の表面処理を施したもの、ステンレス鋼板など種々のものが実用化されており、本発明はそれらのどの素材を用いても同様の効果を発揮するが、亜鉛またはその合金をメッキし、さらに表面処理を施した冷間圧延鋼板が経済的な見地から最も推奨できる。また本発明は、適当な接着剤を選定することによって、表面処理されたアルミニウム等の非鉄金属板にも応用が可能である。

鋼板の裏面については、用途や使用環境に応じて、合成樹脂塗料による塗装その他の公知の方法で被覆すればよいが、本発明は裏面被覆の有無や種類、手段等を規定しない。

ラミネートされるＰＥＴフィルムの厚みは、２０μｍから１５０μｍの範囲が適当である。２０μｍ未満の場合は、塗装・印刷後に平滑な外観を得ることが困難であるばかりでなく、良好な耐蝕性を確保するために塗装・印刷層を厚く仕上げる必要が生じ、経済的でない。また、厚いフィルムは高価である上に、１５０μｍを越えるとフィルムの剛性のためにラミネート作業が安定しないばかりか、製品となった鋼板の加工にフィルムが追随せずに剥離を起こしやすいという弊害があり、得策ではない。

ＰＥＴフィルムと鋼板との接着強度を十分確保するために、鋼板の表面処理の種類や厚さ、接着剤の種類、ラミネート時の温度や圧力の条件を選ぶ必要があることは言うまでもないが、本発明は、それらの個々の条件を規定するものではない。また、ＰＥＴフィルムの表面を予めコロナ放電処理する公知の技術は本発明に対しても有効である。

ＰＥＴフィルムの上に施される塗装・印刷については、予めＰＥＴフィルムをラミネートすることなく製造される塗装タイプの化粧鋼板の場合と、基本的には何ら変える必要はない。ただ、ＰＥＴ表面との密着性が不十分な場合は、塗装・印刷に先立って適当な接着剤を塗布しておく必要がある。

塗料、インクの種類は、本発明の趣旨に沿って塩化ビニル系以外のものを選択すること以外には特に制約はない。塗膜の加工性、硬さと傷つきにくさ、耐蝕性、耐候性等の種々の性能のバランスがとれているという点で、ポリエステル系の塗料、インクが本発明には最も適している。

塗装、印刷の方法についても、通常の化粧鋼板で採用されている如何なる方法も適用できる。また、塗装や印刷については、繰り返し同じ方法もしくは異なった方法で重ねてもよく、印刷と印刷の中間に塗装をはさむ方法も、意匠表現の一方法として本発明の範囲に含まれる。予めＰＥＴフィルムがラミネートされているため、塗装の厚みは通常の化粧鋼板の場合より薄くてもよい場合もあるが、敢えて薄くする必要はない。

塗装や印刷は、ＰＥＴフィルムをラミネートする工程内で行ってもよいが、ＰＥＴフィルムをラミネートした半製品、またはＰＥＴフィルムをラミネートした上に基調色の下塗り塗装までを施した半製品をストックしておき、注文に応じた意匠を別の工程で付与すれば、短納期での生産に資することができる。

加飾すなわち意匠の付与については、印刷を施すことを原則としているが、その代わりに、または付加的に、塗料に樹脂等のビーズを添加したり、塗料やインクのはじき現象やちぢみ現象を利用して表面凹凸を得る技術を採用するのも効果的である。このような技術を利用することによって、下塗り、印刷、上塗りのいずれかを省略しても実用的な意匠性を確保することができるのは既存の塗装・印刷タイプの化粧鋼板と同じである。

加飾の方法としては、この他にも、予め柄を印刷してある無色あるいは着色フィルムを最表面に貼る方法、絵柄を転写する方法等があるが、既存の塗装・印刷による意匠表現の多様性を活かせないため、本発明の対象には含まれない。

塗装・印刷の手段による意匠表現の多様性を活かす観点から、塗装・印刷タイプの化粧鋼板の表面に、透明なフィルムをラミネートする方法も試みられているが、表面の物理的、化学的特性がフィルムの種類によって限定されるために、最終段階を塗装・印刷工程とすることで各種の調整を可能としている本発明の自由度には及ばない。

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

（実施例１）
厚さ０．５ｍｍの冷間圧延鋼板に、連続溶融亜鉛メッキ（片面当たりのメッキ量１２０ｇ／ｍ² ）を施し、さらにクロメート処理を施したメッキ鋼板を素材として使用する。そしてまずそのメッキ鋼板の裏面に、ロールコーターを用いてエポキシ系の熱硬化型塗料を乾燥塗膜でおよそ８μｍになるように塗布し、所定条件で焼き付け乾燥した。

次に、メッキ鋼板の表面側に、ロールコーターを用いて接着剤（武田薬品工業（株）製「Ａ３１０」）を乾燥膜厚でおよそ１０μｍになるように塗布・乾燥した。次いでその上に、表面にコロナ放電処理を施した市販の２軸延伸ＰＥＴフィルムを、およそ１９０℃の温度でロールで圧下しながらラミネートした。ＰＥＴフィルムとしては、厚さがそれぞれ１５，２５，５０，１００，１５０，２００，２５０μｍの７種類のものを使用した。

続いてその上に、再び接着剤（旭硝子（株）製「９０１４Ａ」）を乾燥膜厚でおよそ５μｍになるように塗布・乾燥した後、ポリエステル系の熱硬化型下塗り塗料を乾燥膜厚でおよそ２０μｍになるように塗布・乾燥し、さらにポリエステル系のインクで柄を印刷し、最後にポリエステル系の無色透明の塗料で乾燥膜厚およそ２０μｍの上塗り塗装を行って、焼き付け乾燥した。

このようにして得られた化粧鋼板に対して、表面の仕上がり平滑度、ＪＩＳＫ−５４００ ８．４に基づく表面硬さ、表面から鋼板素地に達する縦横各１１本の傷を入れた１００個の碁盤目状の場所のテープによる剥離試験、０℃で密着曲げをした試験片におけるフィルムの浮きの状況、同じく皮膜の亀裂の状況、さらに同じ密着曲げ試験片のＪＩＳＫ−５４００ ９．１に基づく１０００時間および２０００時間の塩水噴霧試験による耐蝕性の評価を行った。

なお、比較用には、ＰＥＴフィルムをラミネートしていないメッキ鋼板に、常用のプライマーを塗布後、同様の塗装・印刷を施したものを用いた。これらの評価結果を表１に示す。

（実施例２）
厚さ０．４５ｍｍの冷間圧延鋼板に、電気亜鉛メッキ（片面当たりのメッキ量２０ｇ／ｍ² ）を施し、さらにクロメート処理を施したメッキ鋼板を素材として使用する。そしてまずそのメッキ鋼板の片面に、フローコーターを用いて実施例１と同じ接着剤を乾燥塗膜でおよそ１５μｍになるように塗布し、所定条件で焼き付け乾燥した。

次いでその上に、表面にコロナ放電処理を施した厚さ１００μｍの市販の２軸延伸ＰＥＴフィルムを、およそ１７０℃の温度でロールで圧下しながらラミネートした。

続いてその上に、ポリエステル系プライマーを塗布・乾燥し、通常のプレコート鋼板用に使用されている白色塗料を用いて乾燥膜厚がおよそ１５μｍになるように塗装・乾燥した後、その上にグラビア印刷機によって絵柄を印刷し、最後に透明塗装で仕上げた。塗料・インクはポリエステル系およびアクリル系を使用して、２種類の化粧鋼板を作り分けた。

これらの化粧鋼板に対して、実施例１と同様な評価試験を行った。この場合も比較用にＰＥＴフィルムをラミネートしない従来タイプの化粧鋼板を同時に評価した。その評価結果を表２に示す。この表２の中で、ＰＥＴフィルム厚み０μｍのものが従来タイプのものである。また、評価の基準は実施例１の場合と同じである。

（比較例１）
実施例２で用いたのと同じメッキ鋼板の片面に、エポキシ系の接着剤を塗布したものを素材として準備した。そして、その表面に、白色に着色された厚さ１００μｍのポリプロピレン樹脂のフィルムに予め絵柄を印刷したものを１８０℃でラミネートし、直ちに表面温度が１９０℃の鏡面ロールで圧下して表面を平滑化した。これに対して、実施例１と同様な評価試験を行った。評価の基準は実施例１と同じである。

（比較例２）
比較例２においてラミネートするフィルムとして、白色に着色された厚さ１００μｍのポリプロピレン樹脂のフィルムに予め絵柄を印刷したものに、ウレタン系の接着剤で厚さ４０μｍの２軸延伸ＰＥＴフィルムを積層したものを使用した。これに対して、実施例１と同様な評価試験を行った。この場合も評価の基準は実施例１と同じである。

（評価結果）
実施例１、実施例２においては、ＰＥＴフィルムの厚みが２０μｍ未満の場合には表面平滑度が劣り、一方１５０μｍを越えるとフィルムの浮きが起こるが、２０μｍから１５０μｍの範囲では、表面硬さがＨＢまでの最小限度の低下に止まる反面、表面平滑度を大幅に向上させることが可能になる。また、曲げ加工後に塗膜に微小な亀裂が見られたが、下層のＰＥＴフィルムは健全で、ＰＥＴフィルムによって錆の発生が抑制されていると考えられる。

一方、ポリオレフィン樹脂、あるいはポリオレフィン樹脂にＰＥＴを積層したフィルムをラミネートする別法では、比較例１、比較例２に見られるように、表面硬さが低く、実使用段階での傷入りが懸念されるほか、平滑化処理および塩水噴霧試験の熱影響でポリオレフィンの結晶化が進んだことが主原因と思われる曲げ加工でのフィルムの微小割れと試験中の割れの成長のため、長時間塩水噴霧試験での錆の発生につながっている。

本発明で製造される化粧鋼板の一態様を示す断面図である。

符号の説明

１ 鋼板
２ 接着剤層
３ ＰＥＴフィルム
４ 接着剤層
５ 下塗り層
６ 印刷層
７ 上塗り層

Claims (5)

1. 鋼板の片面に接着剤層を介してポリエチレンテレフタレートを主体とする樹脂からなり厚さが２０μｍから１５０μｍの範囲内にある２軸延伸フィルムを積層する工程、該２軸延伸フィルムの上面に合成樹脂塗料による下塗り塗装を行い乾燥する工程、絵柄印刷を行う工程、透明性を有する塗料にて上塗り塗装を行い、焼付け乾燥する工程を順次行うことを特徴とする化粧鋼板の製造方法。
2. 下塗り塗装前に、２軸延伸フィルムの上面に接着剤を塗布、乾燥させる工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の化粧鋼板の製造方法。
3. 下塗り塗装が着色ベタ層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の化粧鋼板の製造方法。
4. 下塗り塗装、絵柄印刷、上塗り塗装がいずれもポリエステル系樹脂からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の化粧鋼板の製造方法。
5. ２軸延伸フィルムが無色透明で１００μｍから１５０μｍの厚みを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の化粧鋼板の製造方法。

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