JP2013180493A - 着色樹脂塗装金属板 - Google Patents

Abstract

【課題】高速ラインでも製造可能な薄膜の樹脂でノンクロメートの原板を着色することを前提とし、色むらのない高意匠性を示す着色樹脂塗装金属板を提供すること。
【解決手段】少なくとも片面に厚さ０．３〜２．２μｍの着色樹脂層を備えたノンクロメート系金属板であって、着色樹脂層は、顔料を１種または２種以上と、顔料分散剤として、水溶性スチレンアクリル樹脂および／またはノニオン系界面活性剤を含む着色樹脂塗装金属板である。
【選択図】なし

Description

本発明は、自動車や家庭電気製品の筐体や内装・外装部品、鋼製家具等の外板材や建築材料等に用いられる着色樹脂塗装金属板に関し、詳細には、原板を隠蔽せずに着色することで、顔料色と金属調とが美麗に組み合わされた意匠性に優れた着色樹脂塗装金属板に関するものである。

従来から、自動車、電気製品や建材等には亜鉛系めっき鋼板が汎用されている。しかし、亜鉛系めっき金属板は、そのままでは耐食性や塗料との密着性が不充分であるため、ノンクロメート処理やリン酸塩処理が施され、さらに高度な耐食性が求められる場合は、これらの化成処理層の上に樹脂皮膜が設けられる。一方、外観の美麗さや製品としての完成度の観点から、最上層の樹脂皮膜にはユーザーが要求する色調や高い意匠性が求められる。樹脂を着色するには、一般に無機系顔料や有機系顔料が用いられるが、通常は、原板を隠蔽することが前提となる。原板を隠蔽し、美麗な外観を得るには、通常１０ｇ／ｍ²以上の付着量の塗膜が必要であり、塗料の費用や長大な焼き付け工程が必要となるため、製造コストが高くなる。

このため、原板を隠蔽せずに、半透明な樹脂薄膜で着色することが試みられてきた。例えば、特許文献１には、クロメート処理後の原板に着色顔料を含有する樹脂塗膜が形成された着色樹脂塗装金属板が示されている。しかし、現在はノンクロメートが主流であり、特許文献１に記載の技術をそのままノンクロ系金属板に適用することはできない。

また、長大な焼付け工程を必要とせず、高速ラインでも製造可能な薄膜にすると、色むらが目立つようになり、この色むらの改善が重要課題となっていた。

特開平９−１２２５７８号公報

本発明は上記諸事情を考慮して、高速ラインでも製造可能な薄膜の樹脂でノンクロメートの原板を着色することを前提とし、色むらのない高意匠性を示す着色樹脂塗装金属板の提供を課題として掲げた。

本発明の着色樹脂塗装金属板は、少なくとも片面に厚さ０．３〜２．２μｍの着色樹脂層を備えたノンクロメート系金属板であって、着色樹脂層は、顔料を１種または２種以上と、顔料分散剤として、水溶性スチレンアクリル樹脂および／またはノニオン系界面活性剤を含むことを特徴とする。

着色樹脂層が顔料分散剤を０．０５〜６．２質量％含む態様、顔料を０．５〜１７．５質量％含む態様、有機系顔料を１種以上含む態様は、いずれも本発明の好適な実施態様である。

本発明には、着色樹脂層の上にクリアー塗膜を備えた着色樹脂塗装金属板も含まれ、この場合、クリアー塗膜の膜厚は、０．４〜４．５μｍであることが好ましい。

本発明により顔料の分散性が改善されたため、色むらのない薄膜を形成することができ、高意匠性を示す着色樹脂塗装金属板を低コストで提供することができた。また、最上層にクリアー塗膜を備えた着色樹脂塗装金属板は、耐摩耗性や耐テープ剥離性にも優れたものとなった。

従って、本発明の着色樹脂塗装金属板は、家電製品、建築材料、自動車部品等、各種用途に適用可能である。

本発明者等は、半透明な薄膜樹脂で着色塗装を行って、得られる着色樹脂塗装金属板の外観について検討した。その結果、薄膜であるがために色むらが目立つこと、この色むらは顔料の分散性に影響を受けていること、顔料の分散性が劣る場合には凝集物が生成して、色むらや「ブツ」による外観不良を際立たせること、等を見出した。そこで、本発明者等は、顔料の分散性を向上することのできる分散剤について検討し、本発明に到達した。

以下、本発明の着色樹脂塗装金属板の構成材料を説明する。

［原板］
本発明の着色樹脂塗装金属板の原板は、冷延鋼板、溶融純亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）、または合金化溶融Ｚｎ−Ｆｅめっき鋼板（ＧＡ）、合金化溶融Ｚｎ−５％Ａｌめっき鋼板（ＧＦ）、電気純亜鉛めっき鋼板（ＥＧ）、電気Ｚｎ−Ｎｉめっき鋼板、アルミニウム板、チタン板、ガルバリウム鋼板等であり、ノンクロメートのものである。

原板には、リン酸系化成処理を施しておいてもよく、特に、特開２００５−２６４３１２号公報に示されたような、コロイダルシリカとリン酸アルミニウム塩化合物を含む酸性水溶液によって化成処理を施しておくことが好ましい。コロイダルシリカとリン酸アルミニウム塩化合物を含む酸性水性液を化成処理液として使用すると、酸性水性液によって亜鉛系めっき層の表面がエッチングされながら、亜鉛系めっき層の表面にリン酸アルミニウムの中でも難溶性（水またはアルカリ性水溶液に溶けにくい）のＡｌＰＯ₄やＡｌ₂（ＨＰＯ₄）₃主体の反応層が形成される。この反応層にシリカ微粒子が沈着して取り込まれることでリン酸アルミニウムとシリカ微粒子が複合一体化する。また、エッチングにより粗面化された亜鉛系めっき層との間で緻密な反応層が形成され、この反応層の上に形成される樹脂塗膜との結合も緻密で強固なものとなる。また、上記酸性水溶液にポリアクリル酸等の水溶性樹脂を含有させておくと、得られる反応層中のシリカ微粒子の沈着状態を一層強固なものとすることができる。

原板は５００〜６００ｎｍの平均反射率が５０％以上であることが好ましい。反射率の大きい原板を用いれば、原板を隠蔽しない半透明な着色樹脂層を形成した後の塗装金属板の反射率も高くなって、色むらが目立ちにくい意匠性に優れた着色樹脂塗装金属板となる。原板の厚みは特に限定されないが、０．３〜１ｍｍ程度が好ましい。

［顔料分散剤］
本発明においては、顔料の分散性が、色むらやブツによる外観不良を改善するための重要なファクターの一つであり、本発明では、樹脂層を形成するための樹脂組成物に、水溶性スチレンアクリル樹脂および／またはノニオン系界面活性剤を顔料分散剤として含有させる。よって、着色塗膜には顔料分散剤が残存することになる。

通常、顔料は、粒子径が０．１〜０．５μｍであるときに優れた色調を発揮するが、水溶性スチレンアクリル樹脂やノニオン系界面活性剤は、顔料表面に吸着し、斥力で分散性を高める。水溶性スチレンアクリル樹脂は、単なる水溶性アクリル樹脂よりも、顔料分散性に優れることが本発明者等により見出されている。これは、スチレンアクリル樹脂がベンゼン環を有しているため、ベンゼン環の立体障害が分散時の斥力を高めているものと考えられる。また、本発明の樹脂層は後述するように水系樹脂からなり、この水系樹脂に対する親和性がノニオン系界面活性剤が他の界面活性剤よりも優れているため、良好な分散性を示すと考えられる。水溶性スチレンアクリル樹脂の場合と同様に、ノニオン系界面活性剤においても、ベンゼン環やナフタレン構造を有するものがより好ましい。これらの顔料分散剤は、分散性に優れているため、耐食性や耐薬品に悪影響を及ぼすことのない少量の使用で済むというメリットも有している。

水溶性スチレンアクリル樹脂としては、酸価が５０〜３００程度であることが好ましい。具体的には、水溶性スチレンアクリル樹脂は、スチレンおよび／またはメチルスチレン５０〜９５質量％と、（メタ）アクリル酸やマレイン酸等との共重合体のアルカリ中和物である。他に共重合可能なモノマーとしては、スルホン酸基含有モノマー等や（メタ）アクリル酸エステル等が挙げられる。数平均分子量は、２５００〜１５０００程度が好ましい。

ノニオン系界面活性剤は、各種メーカーから市販されており、ノニオン系であればいずれも使用可能である。

顔料分散剤は、予め顔料に添加されていることが多いので、後述する顔料を用いることで、顔料分散剤を樹脂組成物中に含有させることができる。顔料分散剤は、着色樹脂層中に０．０５〜６．２質量％含まれるように使用することが好ましい。多すぎると、耐食性や耐薬品性が低下するおそれがあり、少なすぎると、分散性の向上効果が望めないおそれがある。なお、本発明では、塗装の均一性を評価する指標として、６０°鏡面光沢を採用している。詳細は実施例に示す。

［着色樹脂層形成用水性ポリウレタン樹脂］
本発明の着色樹脂塗装金属板は、上記原板の片面または両面に着色樹脂層が形成されたものであり、そのベース用樹脂としては水性ポリウレタン樹脂を使用することが好ましい。水性ポリウレタン樹脂としては、特開２００５−１９９６７３号公報に記載されている酸価が１０〜６０ｍｇＫＯＨ／ｇのカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂が好適に用い得る。このカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂は、カルボキシル基を有するポリオールを必須的に用いて合成されるポリウレタン樹脂の水分散体である。原料としては、１，４−シクロヘキサンジメタノール、平均分子量４００〜４０００程度のポリテトラメチレングリコール、ジメチロールプロピオン酸等のカルボキシル基を有するポリオール等のポリオール成分と、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等のイソシアネート成分が用いられる。鎖延長剤は、エチレンジアミン等のポリアミン類が好ましい。

本発明で使用するカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂の水性液の作製は、公知の方法を採用することができ、例えば、カルボキシル基含有ウレタンプレポリマーのカルボキシル基を塩基で中和して、水性媒体中に乳化分散して鎖延長反応させる方法、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂を乳化剤の存在下で、高せん断力で乳化分散して鎖延長反応させる方法等がある。

まず、上述したポリイソシアネートと上述したポリオールとを使用して、ＮＣＯ／ＯＨ比でイソシアネート基が過剰になるようにして比較的低分子量のカルボキシル基含有イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを作製する。ウレタンプレポリマーを合成する温度は、特に限定されないが、５０〜２００℃の温度で合成することができる。

ウレタンプレポリマー反応終了後、得られたカルボキシル基含有イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーは、塩基で中和することによって、水中へ乳化分散できる。前記中和剤としては、特に限定されるものではないが、アンモニア；トリエチルアミン、トリエタノールアミンなどの３級アミン；水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物を使用することができ、好ましくは、トリエチルアミンを使用する。

カルボキシル基含有イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを乳化分散した後、水中でポリミアンなどの鎖延長剤を使用して鎖延長反応を行うことができる。なお、鎖延長反応は、使用する鎖長延長剤の反応性に応じて、乳化分散前、乳化分散と同時、或いは、乳化分散後に適宜行うことができる。

［着色樹脂層形成用水性ポリウレタン樹脂組成物］
着色塗膜を形成する際には、シリカ粒子を上記水性ポリウレタン樹脂と共に組成物として用いることが好ましい。シリカ粒子は、組成物１００質量％中、１０〜３０質量％程度が好ましい。シリカ粒子としては、表面積平均粒子径１０〜２０ｎｍのコロイダルシリカが好ましく、このようなコロイダルシリカは、日産化学工業社から、スノーテックス（登録商標）４０として入手可能である。

また、上記水性ポリウレタン樹脂組成物には、ワックスが含まれていてもよい。工業的に好ましいのは、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、変性ワックス、エチレンやプロピレンとの共重合系ワックス、エチレン系共重合ワックスで、これらの酸化物、及び、カルボキシル基を付与した誘導体等、また酸基を付与したパラフィン系ワックス、カルナバワックス等である。ワックスは、組成物１００質量％中、０．５〜２０質量％程度が好ましい。

水性ポリウレタン樹脂を架橋するために、架橋剤を加えてもよい。反応性の点からはエポキシ系架橋剤が好ましく、ソルビトールポリグリシジルエーテル、（ポリ）グリセロールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、（ポリ）エチレングリコールジグリシジルエーテル等のポリグリシジルエーテル類や、ポリグリシジルアミン類等が挙げられる。このようなエポキシ系架橋剤としては、ＤＩＣ社製のエピクロン（登録商標）ＣＲ７５やＣＲ５Ｌ等が入手可能である。架橋剤は、樹脂１００質量部に対し、５〜２０質量部程度とすることが好ましい。

［着色樹脂層形成用水性ポリエチレン樹脂組成物］
本発明の着色樹脂塗装金属板においては、ベース用樹脂組成物として水性ポリエチレン樹脂組成物を用いてもよい。水性ポリエチレン樹脂としては、例えば特開２０１１−９２８３７号に記載されている、表面積平均粒子径の異なる複数種のコロイダルシリカから構成される無機成分を６０〜８０質量部と、オレフィン−α，β−不飽和カルボン酸共重合体、α，β−不飽和カルボン酸重合体、およびアクリル変性エポキシ樹脂から構成される樹脂成分を２０〜４０質量部含有すると共に、前記無機成分と前記樹脂成分との合計１００質量部に対し、さらに、グリシドキシ基含有シランカップリング剤５〜１５質量部とメタバナジン酸塩０．５〜３質量部を含有するものが好ましい。

コロイダルシリカとしては、表面積平均粒子径４〜６ｎｍのものと表面積平均粒子径１０〜２０ｎｍのものを併用することが好ましく、前者としては、日産化学工業社製の「スノーテックス（登録商標）ＸＳ」が挙げられ、後者としては、前記「スノーテックス（登録商標）４０」が挙げられる。両者の混合比は特に限定されないが、同量ずつが好ましい。

オレフィン−α，β−不飽和カルボン酸共重合体としては、オレフィンとα，β−不飽和カルボン酸との共重合体であって、エチレン、プロピレンといったオレフィン由来の構成単位が共重合体中に５０質量％以上（すなわち、（メタ）アクリル酸といったα，β−不飽和カルボン酸由来の構成単位が５０質量％以下）であるものを意味する。特にエチレン−アクリル酸共重合体が好ましい。なお「α，β−不飽和カルボン酸」には、中和剤でカルボキシル基の一部が中和された「α，β−不飽和カルボン酸塩」も含まれる。

α，β−不飽和カルボン酸重合体としては、α，β−不飽和カルボン酸を単量体として得られる重合体（共重合体も含む）であって、α，β−不飽和カルボン酸由来の構成単位が重合体中に９０質量％以上であるものを意味する。特にポリマレイン酸が好ましい。

オレフィン−α，β−不飽和カルボン酸共重合体とα，β−不飽和カルボン酸重合体の混合比率は、１００：１〜１００：５程度が好ましい。

アクリル変性エポキシ樹脂は水分散体を用いることが好ましく、このような水性のアクリル変性エポキシ樹脂は市販されており、例えば、荒川化学工業社製の「モデピクス（登録商標）３０１」、「モデピクス（登録商標）３０２」、「モデピクス（登録商標）３０３」、「モデピクス（登録商標）３０４」等が入手可能である。アクリル変性エポキシ樹脂は、樹脂成分１００質量％中、２質量％〜１５質量％程度が好ましい。

グリシドキシ基を有するシランカップリング剤としては、例えば、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、ビニルトリス（β-メトキシエトキシ）シラン等を挙げることができる。

メタバナジン酸塩としては、例えば、メタバナジン酸ナトリウム（ＮａＶＯ₃）、メタバナジン酸アンモニウム（ＮＨ₄ＶＯ₃）、メタバナジン酸カリウム（ＫＶＯ₃）等が挙げられる。

水性ポリエチレン樹脂組成物には、カルボジイミド基含有化合物を含有させてもよい。市販されているカルボジイミド基含有化合物として、例えばＮ，Ｎ−ジシクロへキシルカルボジイミド、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルカルボジイミド等や、日清紡社製のポリカルボジイミド（１分子中に複数のカルボジイミド基を有する重合体）である「カルボジライト（登録商標）」シリーズを挙げることができる。「カルボジライト（登録商標）」のグレードとしては、水溶性の「ＳＶ−０２」、「Ｖ−０２」、「Ｖ−０２−Ｌ２」、「Ｖ−０４」や、エマルションタイプの「Ｅ−０１」、「Ｅ−０２」等がある。

カルボジイミド基含有化合物量は、架橋相手であるオレフィン−α，β−不飽和カルボン酸共重合体とα，β−不飽和カルボン酸重合体の量に応じて設定する。これらの合計１００質量部に対し、０．５〜２０質量部程度が好ましい。

［顔料］
下記のそれぞれの色に着色するための顔料種類の例としては、赤色：不溶性アゾ系（ナフトール系およびアニライド系）または溶性アゾ系等の有機系顔料や、べんがら、カドミウムレッド、鉛丹等の無機系顔料、黄色：不溶性アゾ系（ナフトール系およびアニライド系）、溶性アゾ系、キナクリドン系等の有機系顔料や、クロムエロー、カドミウムエロー、ニッケルチタンエロー、黄丹、ストロンチウムクロメート等の無機系顔料、緑色：有機フタロシアニン系顔料、青色：有機フタロシアニン系顔料、ジオキサジン系顔料、紺青、群青、コバルト青、エメラルドグリーン等の無機系顔料、橙色：ベンズイミダゾロン系、ピラゾロン系等の有機系顔料、黒色：アニリンブラック、ニグロシン等の有機系顔料、カーボンブラック等の無機系顔料、鉄黒等の無機系顔料、白色：酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、硫酸バリウム、リトポン、鉛白等の無機系顔料等が挙げられる。上記着色顔料のうち、同色でも化学構造の異なるもの、あるいは異なる色の着色顔料を２種類以上適当な配合比で混合することにより、灰色、茶色、紫色、赤紫色、青紫色、橙色、黄金色等所望の色に着色することができる。

上記顔料の中でも、有機系顔料が好ましい。無機系顔料は表面の酸性と塩基性の性質を有する吸着サイトが存在し、酸性サイトには塩基性物質、塩基性サイトには酸性物質が吸着する。また、無機系顔料は比重が高く、低粘度な塗料中では沈降しやすく、製造時間が長時間に渡る場合は開始時の色調と終了時の色調が異なって、色調が不安定になってしまう可能性がある。

一方、有機系顔料の表面は概ね非極性であり、顔料粒子同士の界面を最小化するように働く自然エネルギーに、分子間力も加わって、分散剤が顔料表面に集合および吸着しやすいため、有機系顔料の方が、分散剤の分散効果が発揮されやすい。このため、顔料としては、有機系顔料を用いることが好ましい。有機系顔料のみを用いてもよく、有機系顔料１種以上と無機系顔料１種以上を併用しても構わない。

顔料は、着色樹脂層中、０．５〜１７．５質量％とすることが好ましい。少なすぎると発色が不充分となることがあり、多すぎると原板を隠蔽してしまうため、金属調を活かすことができず、また、凝集物による「ブツ」が生成しやすくなるため、好ましくない。

前記した顔料分散剤とともに分散顔料として市販されているものには、黒色：カーボンブラックと水溶性スチレンアクリル樹脂からなる「ＳＡブラックＤＹ−６」（御国色素社製）、カーボンブラックとノニオン系界面活性剤とからなる「ＰＳＭブラック１２５７８」（御国色素社製）、白色：酸化チタンと水溶性スチレンアクリル樹脂からなる「ＳＡホワイトＮＦ−３７６９」（御国色素社製）、酸化チタンとノニオン系界面活性剤とからなる「ＧＰホワイト１３６００」（御国色素社製）、青色：シアニン系色素と水溶性スチレンアクリル樹脂からなる「ＳＡブルーＤＹ−１２」（御国色素社製）、シアニン系色素とノニオン系界面活性剤とからなる「ＰＳＭブルーＨＢ」（御国色素社製）、黄色：ジスアゾ系色素と水溶性スチレンアクリル樹脂からなる「ＳＡエローＲＳ」（御国色素社製）、ジスアゾ系色素とノニオン系界面活性剤とからなる「ＰＳＭエローＲＳ」（御国色素社製）、緑：シアニン系色素と水溶性スチレンアクリル樹脂とからなる「ＳＡグリーンＤＹ−４」（御国色素社製）、シアニン系色素とノニオン系界面活性剤とからなる「ＰＳＭグリーンＦＢ」（御国色素社製）、赤色：ナフトール系色素と水溶性スチレンアクリル樹脂とからなる「ＳＡカーミンＦＢ」（御国色素社製）、キナクリドン系色素とノニオン系界面活性剤とからなる「ＰＳＭピンクＫＲ」（御国色素社製）、青紫色：ジオキサジン系顔料と水溶性スチレンアクリル樹脂とからなる「ＳＡ青紫＃８００」（御国色素社製）等がある。

［着色樹脂層の膜厚］
本発明では、着色樹脂層の膜厚は、０．３〜２．２μｍとする。０．３μｍよりも薄いと着色の効果や意匠性が発現しない。２．２μｍを超えると、薄膜にして低コスト化を図るという本発明の目的に反するため好ましくない。

［着色樹脂層形成用樹脂組成物およびその塗工方法］
本発明で用いる着色樹脂層形成用組成物を調製するには、各成分を混合すればよい。必要により、各成分を一緒に、または別々に乳化して、水分散体として混合することが好ましい。

上記樹脂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。塗布後は８０〜１３０℃程度で加熱乾燥を行うことが好ましい。

［クリアー塗膜］
本発明の着色樹脂塗装金属板は、着色樹脂層の上にクリアー塗膜を備えたものであってもよい。クリアー塗膜の素材は特に限定されないが、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、エポキシ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。硬度、耐摩耗性、耐テープ剥離性等を考慮すると、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。

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、架橋剤は、硬度、耐摩耗性、耐テープ剥離性等を考慮して、樹脂１００質量部に対し、架橋剤が５〜３０質量部となるように配合することが好ましい。塗布方法は、上記と同じ方法が採用可能である。また、クリアー塗膜の膜厚は特に限定されないが、０．４〜４．５μｍ程度が好ましい。

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。以下では、「部」は「質量部」を、「％」は「質量％」を示すものとする。また、実施例で用いた評価方法は、以下の通りである。

［評価方法］
（１）光沢保持率
原板（５０×１２０ｍｍ）と、塗装サンプル（５０×１２０ｍｍ）の着色樹脂層形成面について、日本電色工業社製の光沢計「ＶＧ−２０００」を用いて、それぞれの６０°鏡面光沢を測定した。下式に基づいて、光沢保持率（％）を求めた。
光沢保持率（％）＝１００×塗装サンプルの光沢値／原板の光沢値
光沢保持率が３５％以上を◎、２０％以上３５％未満を○、２０％未満を×として評価した。

（２）耐摩耗性
着色樹脂層の上にクリアー塗膜を積層した２コートの塗装サンプル（５０×１００ｍｍ）を用い、ヘイドン試験機で消しゴム（右川ゴム製造所社製）を相手材とし、荷重１６．１±０．０５Ｎ、ストローク長２５．４ｍｍ、１往復／２秒の速度でサンプル表面を擦り、原板素地が見えるまでの回数（摩耗回数）を測定した。

（３）加工部密着性
着色樹脂層の上にクリアー塗膜を積層した２コートの塗装サンプル（５０×５０ｍｍ）を用い、常温で２Ｔ曲げを行って、曲げ部にセロハンテープを貼って剥離試験を行った。○は剥離なし、△は剥離面積５０％以下、×は剥離面積５０％超として評価した。

［原板］
表１に示した５種類の原板を用いた。原板には、ノンクロメート系化成処理を施した。処理液として、ポリアクリル酸（試薬、平均分子量２５０００）、重リン酸アルミニウム（日本化学工業社製、固形分５０質量％）、コロイダルシリカ（日産化学社製スノーテックス（登録商標）；ＳＴ−Ｏ）、シランカップリング剤（信越化学工業社製；ＫＢＭ−４０３；固形分１００％）を混合した酸性水性液を使用した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリアクリル酸４．４％、重リン酸アルミニウム５７．８％、コロイダルシリカ３１．１％、シランカップリング剤６．７％とした。この処理液をアルカリ脱脂した原板に、スプレーで吹き付け、余分な溶液をリンガーロールで除去した後、スプレー圧１００ｋＰａで５秒間水洗し、４０℃で乾燥することにより、各種鋼板およびＡｌ板上にノンクロメート処理層を設けた。

［顔料］
次の各色の顔料（分散剤込み）を用いた。水溶性アクリル樹脂を分散剤とするものは比較例用である。

調製例１（カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液の調製およびポリウレタン系着色樹脂層形成用樹脂組成物の調製）
撹拌機、温度計、温度コントローラーを合成装置に、ポリオール成分としてポリテトラメチレンエーテルグリコール（平均分子量１０００；保土谷化学工業社製）を６０部、１，４−シクロヘキサンジメタノール１４部、ジメチロールプロピオン酸２０部を仕込み、さらに反応溶媒としてＮ−メチルピロリドン３０部を加えた。イソシアネート成分としてトリレンジイソシアネートを１０４部仕込み、８０℃〜８５℃に昇温し、５時間反応させた。得られたプレポリマーのＮＣＯ含有量は、８．９％であった。さらにトリエチルアミン１６部を加えて中和を行い、エチレンジアミン１６部と水４８０部の混合水溶液を加えて、５０℃で４時間乳化しつつ鎖延長反応させて、ポリウレタン樹脂水性液を得た（不揮発性樹脂成分２９．１％、酸価４１．４）。

上記で得たカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液、コロイダルシリカ（日産化学工業社製ＳＴ−４０：粒子径１０〜２０ｎｍ）、エポキシ系架橋剤（ＤＩＣ社製：エピクロン（登録商標）ＣＲ７５）、ポリエチレンワックス粒子（三井化学社製：ケミパール（登録商標）Ｗ−７００、平均粒子径１μｍ、軟化点１３２℃）、上記の各種顔料を混合して、ポリウレタン系着色樹脂層形成用樹脂組成物を調製した。

各成分の配合比は、固形分換算で、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂５７．５〜７３．５部、コロイダルシリカ２０部、エポキシ系架橋剤２部、ポリエチレンワックス粒子３．５部各種顔料（分散剤含む）１〜１７部となるように配合した。なお、顔料の変量分は樹脂量を変更し、全量が１００部となるように配合した。

調製例２（水性ポリエチレン樹脂の調製およびポリエチレン系着色樹脂層形成用樹脂組成物の調製）
撹拌機、温度計、温度コントローラーを備えた乳化設備を有するオートクレーブに、オレフィン−α，β−不飽和カルボン酸共重合体としてエチレン−アクリル酸共重合体（ダウケミカル社製：プリマコール（登録商標）５９９０Ｉ、アクリル酸ユニット：２０質量％、Ｍｗ：２０，０００、ＭＩ：１３００、酸価：１５０）２００．０部、α，β−不飽和カルボン酸重合体としてポリマレイン酸水溶液（日油社製：ノンポール（登録商標）ＰＭＡ−５０Ｗ、Ｍｗ：約１１００（ポリスチレン換算）、５０％品）８．０部、トリエチルアミン３５．５部（エチレン−アクリル酸共重合体のカルボキシル基に対して０．６３当量）、４８％ＮａＯＨ水溶液６．９部（エチレン−アクリル酸共重合体のカルボキシル基に対して０．１５当量）、トール油脂肪酸（ハリマ化成社製：ハートールＦＡ３）３．５部、イオン交換水７９２．６部を加えて密封し、１５０℃および５気圧で３時間高速撹拌してから、３０℃まで冷却した。

次いでグリシドキシ基含有シランカップリング剤（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ（旧社名：ＧＥ東芝シリコーン）社製：ＴＳＬ８３５０、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン）１０．４部、カルボジイミド基含有化合物（日清紡社製：カルボジライト（登録商標）ＳＶ−０２、ポリカルボジイミド、Ｍｗ：２，７００、固形分４０％）３１．２部、イオン交換水７２．８部を添加し、１０分間撹拌して、エチレン−アクリル酸共重合体とポリマレイン酸の乳化物（エマルション）を調製した（固形分濃度約２０％、ＪＩＳ Ｋ６８３３に準じて測定）。

上記乳化物に、表面積平均粒子径４〜６ｎｍ（公証値）のコロイダルシリカ（Ａ）（日産化学工業社製：ＳＴ−ＸＳ（固形分濃度２０％））と表面積平均粒子径１０〜２０ｎｍ（公証値）のコロイダルシリカ（Ｂ）（日産化学工業社製：ＳＴ−４０（固形分濃度４０％））とを順次加えてよく混合した後、グリシドキシ基含有シランカップリング剤（信越化学工業社製：ＫＢＭ４０３（固形分濃度１００％））、次いでメタバナジン酸塩としてメタバナジン酸ナトリウム（新興化学工業社製、メタバナジン酸ソーダ（固形分濃度約６６％））を添加した。この混合物に、さらにアクリル変性エポキシ樹脂（荒川化学工業社製、モデピクス（登録商標）３０２（固形分濃度３３．５％））を加え、ポリエチレン樹脂組成物を作製した。各成分の配合比は、固形分換算で、エチレン−アクリル酸共重合体とポリマレイン酸２５．７％、アクリル変性エポキシ樹脂１．３％、コロイダルシリカ（Ａ）３１．５％、コロイダルシリカ（Ｂ）３１．５％、シランカップリング剤９．０％、メタバナジン酸ナトリウム１．０％とした。

上記のポリエチレン樹脂組成物に、ポリエチレンワックス（三井化学社製：ケミパール（登録商標）Ｗ−９００、平均粒子径０．６μｍ、軟化点１３２℃）、上記の各種顔料を混合して、ポリエチレン系着色樹脂層形成用樹脂組成物を調製した。

各成分の配合比は、固形分換算で、ポリエチレン樹脂組成物８９．５〜９５．０部、ポリエチレンワックス粒子３．５部、各種顔料１．５〜７部（分散剤含む）となるように配合した。なお、顔料の変量分は樹脂量を変更し、全量が１００部となるように配合した。

実験例１
ポリウレタン系およびポリエチレン系着色樹脂層形成用樹脂組成物のそれぞれを固形分濃度１０〜１８％に調整し、ディスパー撹拌機で７００ｒｐｍで１０分撹拌した後、前記５種類（ＥＧ１、ＧＩ、ＧＬ、ＳＵＳ、ＡＬ）の原板表面にロールコーターにて塗布し、板温９０〜１００℃で加熱乾燥して、ポリウレタンは膜厚０．５〜２．０μｍ、ポリエチレンは０．３〜１．３μｍの樹脂皮膜が形成された着色樹脂塗装金属板を得た。評価結果を表３〜１８に示す。

各表から明らかなように、水溶性アクリル樹脂よりも、水溶性スチレンアクリル樹脂やノニオン系界面活性剤を分散剤として用いた着色樹脂塗装金属板の方が、原板に対する光沢保持率が高く、塗装均一性に優れていた。特に、無機系顔料よりも有機系顔料を含有する系は光沢保持率が高い。また、黒、白、青および緑では、分散剤含有量が少ない場合でも、水溶性アクリル樹脂よりも水溶性スチレンアクリル樹脂やノニオン系界面活性剤の方が分散性に優れる傾向が見られた。

実験例２
ポリウレタン系着色樹脂層形成用樹脂組成物のうち、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂７１．５部、コロイダルシリカ２０部、エポキシ系架橋剤２部、ポリエチレンワックス３．５部、顔料２種（ＳＡグリーンＤＹ−４：２．１部、ＳＡ青紫＃８００：０．９部）を合計で３部となるように配合したものを固形分濃度１０〜１８％に調整し、ディスパー撹拌機で７００ｒｐｍで１０分撹拌した。

別途、クリアー塗膜用塗料を調製した。有機溶剤可溶型ポリエステル樹脂（東洋紡績社製：バイロン（登録商標）２９）、メラミン架橋剤（住友化学社製：スミマール（登録商標）Ｍ−４０ＳＴ、固形分８０％）を、質量比（ドライ）１００：２０で混合し、希釈溶剤としてキシレン／シクロヘキサノン（質量比１：１）混合溶剤を用いて、固形分濃度が５〜２０％となるように希釈した後、ディスパー撹拌機で３０００ｒｐｍで５分間撹拌した。

上記ポリウレタン系着色樹脂層形成用樹脂組成物をＥＧとＧＩ原板表面にロールコーターにて塗布し、板温９０〜１００℃で加熱乾燥して、膜厚１．２μｍの着色樹脂層を形成した後、クリアー塗膜用塗料を膜厚０．３〜５．３μｍになるようにバーコーターで塗布し、到達板温２２０℃で６０秒焼き付けて、２コート着色樹脂塗装金属板を得た。この２コート着色樹脂塗装金属板の評価結果を表１９に示す。

本発明により、薄膜の樹脂でノンクロメートの原板を着色した金属調と着色樹脂とが組み合わされた高意匠性を示す着色樹脂塗装金属板を低コストで提供することができた。また、最上層にクリアー塗膜を備えた着色樹脂塗装金属板は、耐摩耗性や耐テープ剥離性にも優れたものとなった。

従って、本発明の着色樹脂塗装金属板は、家電製品、建築材料、自動車部品等、各種用途に適用可能である。

Claims (6)

1. 少なくとも片面に厚さ０．３〜２．２μｍの着色樹脂層を備えたノンクロメート系金属板であって、着色樹脂層は、顔料を１種または２種以上と、顔料分散剤として、水溶性スチレンアクリル樹脂および／またはノニオン系界面活性剤を含むことを特徴とする着色樹脂塗装金属板。
2. 着色樹脂層は、顔料分散剤を０．０５〜６．２質量％含むものである請求項１に記載の着色樹脂塗装金属板。
3. 着色樹脂層は、顔料を０．５〜１７．５質量％含むものである請求項１または２に記載の着色樹脂塗装金属板。
4. 着色樹脂層は、有機系顔料を１種以上含むものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の着色樹脂塗装金属板。
5. 着色樹脂層の上にクリアー塗膜を備えたものである請求項１〜４のいずれか１項に記載の着色樹脂塗装金属板。
6. 上記クリアー塗膜の膜厚が０．４〜４．５μｍである請求項５に記載の着色樹脂塗装金属板。