JP2009202511A

JP2009202511A - 樹脂塗装金属板

Info

Publication number: JP2009202511A
Application number: JP2008049236A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Watase; 岳史渡瀬; Yasuo Hirano; 康雄平野
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2009-09-10
Anticipated expiration: 2028-02-29
Also published as: JP4980269B2

Abstract

【課題】暖感はもとより、耐疵付き性、０Ｔ曲げ加工性、さらには耐汚染性のいずれの特性にも優れた樹脂塗装金属板を提供する。
【解決手段】金属板表面に少なくとも２層の樹脂皮膜が形成された樹脂塗装金属板であって、最表層以外の下層には無機系中空粒子が２０質量％超〜７０質量％以下含まれた粒子含有層が存在し、この粒子含有層は厚みが１５μｍ以上５０μｍ以下であり、前記中空粒子の平均粒子径は、２５μｍ以下で、かつ粒子含有層の厚みより小さい樹脂塗装金属板である。
【選択図】なし

Description

本発明は、家電製品、容器、パーティション、机等の家具等に用いられる樹脂塗装金属板に関し、詳しくは、暖かみのある触感を有する樹脂塗装金属板に関するものである。

従来から、意匠性や耐食性を高めるために金属板表面に樹脂皮膜を形成する方法が知られている。樹脂皮膜は、加工性、耐食性、耐疵付き性等が良好であることが求められ、これらの特性を改善していくのは、従来からの課題である。

ところで、金属は熱伝導率の大きい素材であるが、熱伝導率の大きいことが災いして、内容物が熱い場合に手で持てない（例えば、缶飲料、電子機器筺体等）という問題や、逆に、手で触れたときの冷たい触感が不快感を与えるといった問題がある。特に、机等の家具やパーティション等、人間が直接触れる機会の多い用途に樹脂塗装金属板が使われる場合、暖かみのある触感（暖感）の向上が要求される。

このため、樹脂塗装金属板に断熱性を付与する検討が行われている。例えば、特許文献１には、発泡剤を添加した塗料組成物から塗膜を形成し、制振性、防音性と共に、断熱性を塗膜に付与する技術が開示されている。しかし、発泡後の塗膜は強度が低下するため、曲げ加工性や耐疵付き性が低下してしまう。

一方、特許文献２には、上下２層の塗膜のうち、下層に中空微粒子および／または熱膨張性微粒子を含有させることにより、断熱効果を有する金属缶が開示されている。しかし、この特許文献２に記載の技術は、飲料用缶のための技術であるので製缶性については評価されているが、塗膜の耐疵付き性や０Ｔ曲げ加工性等については検討されていない。

また、特許文献３には、無孔質の中空ビーズを塗膜中に分散させた電子機器筐体用の塗膜構造が開示されている。しかし、中空ビーズ量が２０質量％以下であり、少ないため、暖感確保という点では、不充分である。
特開２００５−２０６７３６号公報特開２００５−１９３５３３号公報特開２０００−２３９５７７号公報

そこで本発明では、上記諸事情を考慮して、暖感はもとより、耐疵付き性、０Ｔ曲げ加工性、さらには耐汚染性のいずれの特性にも優れた樹脂塗装金属板を提供することを課題として掲げた。

本発明は、金属板表面に少なくとも２層の樹脂皮膜が形成された樹脂塗装金属板であって、最表層以外の下層には無機系中空粒子が２０質量％超〜７０質量％以下含まれた粒子含有層が存在し、この粒子含有層は厚みが１５μｍ以上５０μｍ以下であり、前記中空粒子の平均粒子径は、２５μｍ以下で、かつ粒子含有層の厚みより小さいところに要旨を有する。この樹脂塗装金属板の鉛筆硬度はＨ以上であることが好ましい。

本発明により、暖感はもとより、耐疵付き性、０Ｔ曲げ加工性、さらには耐汚染性のいずれの特性にも優れた樹脂塗装金属板を提供することができた。この樹脂塗装金属板は、耐疵付き性、０Ｔ曲げ加工性等にも優れているため、製造工程や製品移送工程での疵付きや皮膜剥がれ等の不都合が起こらないため、歩留まりロスを低減でき、使用時の品質低下を抑えることも可能となった。従って、家電製品、容器、パーティション、机等の家具等、人間が手で触れる機会の多い用途に適用するのに好適である。

本発明の樹脂塗装金属板においては、原板として、アルミニウム板、銅板、冷延鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板等を用いることができる。

本発明の樹脂塗装金属板は、少なくとも２層以上の樹脂皮膜を有するものであり、最表層以外の下層には無機系中空粒子が２０質量％超〜７０質量％以下含まれた粒子含有層が存在するものである。

本発明の樹脂塗装金属板は、最表層と粒子含有層のみからなる２層構成が最も簡単な構造である。もちろん３層以上の構造の樹脂皮膜でもよく、例えば、最表層と粒子含有層の間に最表層とは異なる樹脂組成の粒子非含有層が存在する構成、粒子含有層と金属板との間に粒子非含有層が存在する構成等、適宜選択可能である。また、粒子含有層が複数層に分かれていてもよく、この場合、粒子の種類や含有率は同じであっても異なっていても構わない。以下では、最表層と粒子含有層との上下２層構成の場合を説明するが、上述のとおり、本発明では、この構成には限定されない。

最表層は中空粒子を有しない層である。粒子含有層の存在によって塗膜表面に凹凸が形成されたり、加工時に中空粒子が脱落するのを、粒子を含まない最表層を設けることにより防止するためである。最表層の厚み、あるいは他の層が介在する場合は、最も最表層に近い粒子含有層から樹脂塗装金属板の表面（金属板と反対側の面）までの厚みは、１０〜５０μｍが好ましい。なお、層の厚みは、皮膜質量から比重換算する方法によって測定できるし、樹脂皮膜の断面を顕微鏡観察（ＳＥＭ写真観察）する方法によっても求めることができる。

無機系中空粒子含有層（下層）の厚みは１５〜５０μｍとする。粒子含有層が複層からなる場合は、トータル厚みを上記範囲内とする。暖感効果を得るには、粒子含有層の厚みが１５μｍ以上は必要であるが、５０μｍを超えると、加工時に、樹脂皮膜にクラックが発生したり、中空粒子が脱落することがある。暖感効果と加工性のバランスを考慮すると、粒子含有層の厚みを２５〜４５μｍとすることがより好ましく、３０〜４０μｍがさらに好ましい。

本発明で用いられる無機系中空粒子とは、外殻が無機質材料からなり、中は空洞になっている粒子である。この空洞が断熱効果を樹脂皮膜に付与するため、暖感効果が発現する。無機質材料としては、ガラスの他、シリカ、シラス、アルミナ、ジルコニア等である。
有機質材料の中空粒子は本発明の必要量を添加すると、耐疵付き性が低下し、樹脂皮膜強度も劣るものとなるため、本発明では、有機系中空粒子は用いない。

無機系中空粒子としては、平均粒径が２５μｍ以下のものを用いる。２５μｍを超えると、曲げ加工時に粒子が脱落することがある。また、耐汚染性（汚れが樹脂皮膜表面に残存し難い特性）が低下するため好ましくない。より好ましい平均粒径は２０μｍ以下であり、より好ましくは１５μｍ以下である。ただし、あまり粒径が小さいと、取扱い性に劣ったり、塗料調製時に中空粒子が凝集して、性能低下や塗膜外観不良を引き起こすため、好ましくない。よって、平均粒径は１μｍ以上が好ましく、３μｍ以上がより好ましく、５μｍ以上がさらに好ましい。

上記粒径範囲を満たすような無機系中空粒子には、ポッターズ・バロティーニ社のガラス製中空粒子である「Sphericel（登録商標）」シリーズ等がある。この「Sphericel（登録商標）」シリーズのガラスバルーンは耐圧強度が大きく（６９ＭＰａ）、耐疵付き性や樹脂皮膜強度が向上するため、好適である。なお、上記平均粒径は、カタログ値を採用するか、レーザー回折法（散乱式）による５０％体積平均粒子径を採用することができる。

無機系中空粒子は、上記範囲の平均粒径を有するものであっても、粒子含有層の厚みを超える平均粒径を有する中空粒子を用いると、粒子含有層から中空粒子の一部が突出してしまう。中空粒子が突出すると、最表層表面の凹凸も大きくなることがあり、耐汚染性が低下する。また、曲げ加工時の脱落も起こりやすくなるため好ましくない。従って、中空粒子の平均粒径は、粒子含有層の厚みよりも小さくすることが必要である。粒子含有層を複数設ける場合には、それぞれの粒子含有層の厚みより小さい平均粒径を有する中空粒子を使用する。

上記無機系中空粒子は、粒子含有層中の量（複数層の場合はトータル量）として、２０質量％超、７０質量％以下とする。２０質量％以下では、充分な暖感効果を得ることができないが、７０質量％を超えて中空粒子を加えると、粒子非含有の最表層を設けても、樹脂皮膜の凹凸が大きくなって耐汚染性が低下してしまう。また、曲げ加工時に、樹脂皮膜が剥離したり、中空粒子が脱落することもあり、好ましくない。暖感効果と、耐汚染性および加工性のバランスの観点から、より好ましい中空粒子量の下限は３０質量％であり、さらに好ましい下限は４０質量％である。また、より好ましい中空粒子量の上限は６０質量％であり、さらに好ましい上限は５５質量％である。

本発明においては、最表層、粒子含有層共に、樹脂皮膜であり、樹脂皮膜を構成する樹脂としては、例えば、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、およびこれら樹脂の混合物または変性した樹脂等が挙げられる。曲げ加工性、皮膜密着性、耐食性等の特性を考慮すると、有機溶剤可溶型（非晶性）のポリエステル樹脂が好ましい。有機溶剤可溶型のポリエステル樹脂としては、東洋紡績社製の「バイロン（登録商標）」シリーズが、豊富な種類のものを入手することができる点で好適である。最表層と粒子含有層の層間密着性を考慮すれば、両層共に、上記ポリエステル樹脂からなるものが好ましい。

ポリエステル樹脂は、メラミン樹脂等で架橋してもよい。メラミン樹脂としては、住友化学社製の「スミマール（登録商標）」シリーズや、三井サイテック社製の「サイメル（登録商標）」シリーズがある。なお、樹脂と架橋剤の比率は、加工性等と耐久性とのバランスの観点から、乾燥後の樹脂皮膜中に架橋剤（反応後）が５〜３０質量％となるように配合することが好ましい。

本発明の樹脂塗装金属板を製造するには、樹脂皮膜の原料組成物を調製し、これを前記原板に塗布・乾燥する方法を採用するのが好ましい。原料組成物は、樹脂、必要により添加される架橋剤等を、有機溶剤等で希釈して塗工に適した粘度にしたものを用いる。有機溶剤としては特に限定されないが、トルエン、キシレン等の芳香族系炭化水素；酢酸エチル、酢酸ブチル等の脂肪族エステル類；シクロヘキサン等の脂環族炭化水素類；ヘキサン、ペンタン等の脂肪族炭化水素類等；メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類等が挙げられる。原料組成物の固形分濃度は５〜６０質量％程度が好ましい。

上記原料組成物には、本発明の目的を阻害しない範囲で、酸化チタン等の顔料、艶消し剤、防錆剤、沈降防止剤、ワックス等、樹脂塗装金属板分野で用いられる各種公知の添加剤を添加してもよい。また、ニッケル粉やパーマロイ等の導電性微粒子や、カーボンブラック等の放熱性付与のための添加剤を添加してもよい。

上記原料組成物を原板に塗布する方法は特に限定されず、バーコーター法、ロールコーター法、スプレー法、カーテンフローコーター法等が採用可能である。塗布後には乾燥を行うが、架橋剤添加系においては、架橋剤が反応し得る温度で加熱乾燥を行うことが好ましい。具体的には、１００〜２５０℃で、１〜５分程度加熱乾燥を行うとよい。なお、原板には、耐食性向上、樹脂皮膜との密着性向上等を目的として、予め、クロメート処理、ノンクロメート処理、リン酸塩処理等の公知の表面処理（下地処理）を施しておいてもよい。

以下実施例によって本発明をさらに詳述するが、下記実施例は本発明を制限するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の変更実施は本発明に含まれる。なお以下では、「％」は「質量％」を示すものとする。

実験例
板厚０．８ｍｍの電気亜鉛めっき鋼板（めっき付着量；片面２０ｇ／ｍ²ずつ）を原板に用いた。原板には、予め、日本パーカライジング社製「ＣＴＥ−２１３」で下地処理を施した。乾燥温度は到達板温で１００℃とし、１分間乾燥した。付着量は、１００ｍｇ／ｍ²であった。

最表層用の原料組成物には、東洋紡績社製の有機溶剤可溶型ポリエステル樹脂「バイロン（登録商標）２９０」、メラミン樹脂（「スミマール（登録商標）Ｍ−４０ＳＴ」：住友化学社製：固形分８０％）および意匠性を付与するための白色顔料である酸化チタン（「タイペークＣＲ−５０」：石原産業社製：平均粒径０．２５μｍ）が含まれており、ポリエステル樹脂は４０％、メラミン樹脂は１０％、酸化チタンは５０％である。また、原料組成物の固形分濃度が５０〜６０％となるように、キシレン／シクロヘキサノン混合溶剤（キシレン：シクロヘキサノン＝１：１）を加えて、ハンドホモジナイザで１００００ｒｐｍで１０分撹拌し、粘度を適宜調整した。

また、中空粒子含有層の原料組成物には、最表層用の上記酸化チタンに変えて、下記中空粒子のいずれかを、表１に示すように含有させたものを用いた。
中空粒子Ａ：ポッターズ・バロティーニ社のガラス製中空粒子「Sphericel（登録商標）ＨＳＣ−１１０」平均粒径１３μｍ
中空粒子Ｂ：住友スリーエム社製のガラス製中空粒子「グラスバブルズＳ６０ＨＳ」平均粒径２７μｍ（比較用）
中空粒子Ｃ：ＪＳＲ社製の架橋スチレン−アクリル系樹脂製中空粒子「ＳＸ８６６（Ａ）一次粒子径０．３μｍ（比較用）

上記で調製した中空粒子含有層用原料組成物を、表１に示した膜厚となるように、前記原板にバーコーターで塗工し、熱風乾燥炉内にて到達板温２３０℃で２分間焼き付けして、中空粒子含有層を形成した。付着量はバーコーターの番手を変えることにより調整した。また、表中の膜厚は、樹脂皮膜の断面を顕微鏡観察（ＳＥＭ写真観察）し、中空粒子の存在していない部分の厚みを求めた。

また、中空粒子含有層の上に、最表層用原料組成物を上記と同様にして塗工・焼き付けし、樹脂塗装金属板を製造した。なお、実験Ｎｏ．２０は最表層を塗工しなかった比較例である。下記評価方法にて特性を評価し、表１に示した。

〔暖感温度差〕
樹脂塗装金属板を、金属板側からφ５０ｍｍの円板に打ち抜き、バリが塗装面から見て上向きとなるようにした。樹脂皮膜を上側にして、試料を６５℃に保持したホットプレートの上に置き、５秒後の樹脂皮膜表面温度を測定した。温度測定においては、接触温度計（ＣＵＳＴＯＭ社製のデジタルサーモメーター「ＣＴ−７００Ｓ」と同社製熱電対「ＬＫ２５０」）を用いた。測定される温度が低いほど、樹脂皮膜が熱を伝えにくく、暖感効果がある。金属板のままの無塗装サンプルで測定すると５８℃であった。表１の暖感温度差は、サンプルについて測定された温度から、この５８℃を差し引いた温度を示す。また、判定は、−５℃以下が◎、−４〜−２℃が○、−１℃以上を×とした。

〔耐疵付き性（鉛筆硬度）〕
ＪＩＳＫ５６００−５−４に準拠した鉛筆硬度試験を行った。判定基準は以下の通りとした。Ｈ以上を○、ＨＢ以下を×とした。

〔耐汚染性〕
鉛筆硬度試験においては、樹脂皮膜と鉛筆との摺動によって、鉛筆の芯が削られる。樹脂皮膜の凹凸に付着した鉛筆の芯のカスを汚れとして、この汚れが拭き取りやすいかどうかを判定した。具体的には、Ｈの鉛筆を用いて鉛筆硬度試験を行った後、ガーゼ（川本産業社製；滅菌デクーゼ（登録商標）；３０ｃｍ×３０ｃｍのガーゼを１／１６サイズに折り畳み、約８ｃｍ角としたもの）を用いて、１０往復、手で軽く拭いた。なお１往復ごとにガーゼの拭き取り位置を変えることにより、ガーゼに付着した鉛筆の芯が樹脂皮膜に再付着しないようにした。樹脂皮膜表面に鉛筆の痕跡がほとんど残らないものを○とし、痕跡が残るものを×とした。

〔曲げ加工性〕
ＪＩＳＫ５６００−５−１の耐屈曲性試験に記載のタイプ２の試験装置を用いて、１８０゜曲げを行った後、さらに油圧プレス機でプレスして０Ｔ曲げを行った。曲げ部の樹脂皮膜（曲げ後は樹脂皮膜が曲げ部外側にある）にセロハンテープ（ニチバン社製；「セロテープ（登録商標）ＣＴ４０５ＡＰ−２４」）を貼り付けてから、手で剥がし、皮膜の剥離状態を目視で観察し、剥離があれば×、なければ○とした。

本発明の樹脂塗装金属板は、暖感、耐疵付き性、耐汚染性、曲げ加工性に優れているので、家電製品、容器、パーティション、机等の家具等、人間が手で触れる機会の多い用途に適用するのに好適である。

Claims

金属板表面に少なくとも２層の樹脂皮膜が形成された樹脂塗装金属板であって、最表層以外の下層には無機系中空粒子が２０質量％超〜７０質量％以下含まれた粒子含有層が存在し、この粒子含有層は厚みが１５μｍ以上５０μｍ以下であり、前記中空粒子の平均粒子径は、２５μｍ以下で、かつ粒子含有層の厚みより小さいことを特徴とする樹脂塗装金属板。
鉛筆硬度がＨ以上の硬度である請求項１に記載の樹脂塗装金属板。