JP2014184709A - 水系樹脂塗膜積層金属板 - Google Patents

水系樹脂塗膜積層金属板 Download PDF

Info

Publication number
JP2014184709A
JP2014184709A JP2013204220A JP2013204220A JP2014184709A JP 2014184709 A JP2014184709 A JP 2014184709A JP 2013204220 A JP2013204220 A JP 2013204220A JP 2013204220 A JP2013204220 A JP 2013204220A JP 2014184709 A JP2014184709 A JP 2014184709A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin coating
water
coating layer
metal plate
aqueous resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013204220A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6140586B2 (ja
Inventor
Tetsuya Igarashi
哲也 五十嵐
Tadashige Nakamoto
忠繁 中元
Tomohide Konishi
友英 小西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP2013204220A priority Critical patent/JP6140586B2/ja
Priority to PCT/JP2014/053815 priority patent/WO2014129475A1/ja
Priority to CN201480008904.7A priority patent/CN104995021B/zh
Priority to KR1020157022630A priority patent/KR101755963B1/ko
Priority to TW103105854A priority patent/TWI537126B/zh
Publication of JP2014184709A publication Critical patent/JP2014184709A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6140586B2 publication Critical patent/JP6140586B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D175/00Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04Polyurethanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08Processes
    • C08G18/0804Manufacture of polymers containing ionic or ionogenic groups
    • C08G18/0819Manufacture of polymers containing ionic or ionogenic groups containing anionic or anionogenic groups
    • C08G18/0823Manufacture of polymers containing ionic or ionogenic groups containing anionic or anionogenic groups containing carboxylate salt groups or groups forming them
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/30Low-molecular-weight compounds
    • C08G18/32Polyhydroxy compounds; Polyamines; Hydroxyamines
    • C08G18/3203Polyhydroxy compounds
    • C08G18/3212Polyhydroxy compounds containing cycloaliphatic groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/48Polyethers
    • C08G18/4854Polyethers containing oxyalkylene groups having four carbon atoms in the alkylene group
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/65Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
    • C08G18/66Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
    • C08G18/6666Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52
    • C08G18/6692Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52 with compounds of group C08G18/34
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/76Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
    • C08G18/7614Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing only one aromatic ring
    • C08G18/7621Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing only one aromatic ring being toluene diisocyanate including isomer mixtures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/83Chemically modified polymers
    • C08G18/831Chemically modified polymers by oxygen-containing compounds inclusive of carbonic acid halogenides, carboxylic acid halogenides and epoxy halides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D123/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D123/02Coating compositions based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C09D123/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C09D123/06Polyethene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40Additives
    • C09D7/66Additives characterised by particle size
    • C09D7/67Particle size smaller than 100 nm
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/14Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to metal, e.g. car bodies
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/50Multilayers
    • B05D7/52Two layers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • C08K3/36Silica

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

【課題】美麗でかつ高い黒色度を発現する水系樹脂塗膜積層金属板を提供する。
【解決手段】金属板の少なくとも片面に、黒色顔料を含む第1水系樹脂塗膜層が積層されており、第1水系樹脂塗膜層の上側に、コロイダルシリカ、青色顔料、及び緑色顔料の少なくとも1つを含む第2水系樹脂塗膜層が積層された水系樹脂塗膜積層金属板とする。
【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黒色の水系樹脂塗膜積層金属板に関し、詳細には、黒色度及び外観に優れた水系樹脂塗膜積層金属板に関するものである。
液晶テレビ、プラズマディスプレー、DVDプレーヤーなどの電子・電気機器の外装部品として、デザイン性などの観点から黒色意匠が求められている。従来より、黒色金属板として溶剤系の黒色塗膜であらかじめ塗装された金属板(PCM:プレコートメタル)が用いられている。黒色塗膜で塗装されたPCMには、加工性や耐食性を付与するためのプライマーコート層(膜厚約3μm)が積層されており、その上にカーボンブラック等の黒色顔料を含む黒色層であるトップコート層(膜厚約10μm)が積層されており、プライマーコート層及びトップコート層の合計膜厚は約10〜20μmと厚めに設定されるのが通常であった。しかし、膜厚を厚くすると、塗料の使用量の増大や焼き付け工程の長大化による多大なエネルギー消費、高コストで環境負荷物質であるシンナーの大量使用などの理由により、製造コストは非常に高くなる。このような背景から、できるかぎり塗膜の膜厚を薄くし、塗料の使用量を減少させる検討はなされてきたが、焼き付け工程が長大であることやシンナーが必要であることに変わりはなく、製造コストの削減にも限界があった。
高コストである溶剤系塗料を用いない塗装金属板としては、水系樹脂塗料を用いる場合がある。水系樹脂塗料の溶媒は水であるため、長大な焼き付け工程で多大なエネルギーを消費せず、高コストで環境負荷物質であるシンナーを使用することもないため、製造コストを大幅に削減できる。従来より、水系樹脂塗料が用いられた電子・電気機器の内装・外装部品としては、水系樹脂塗膜層が1層のみ備えられた特殊化成処理が知られており、特殊化成処理で金属板を水系樹脂塗膜で黒色に塗装する場合、金属板の表面を隠蔽するために多量の黒色顔料を水系樹脂塗膜中に含有させる必要がある。しかし、黒色顔料は水系樹脂塗膜層の造膜性を阻害する成分であるため、耐食性が著しく低下したり、水系樹脂塗膜層が脆くなって耐疵付き性が著しく低下したりするなど各種耐久性の確保が困難であるとともに、塗布ムラ、シワ、ワキ(金属板表面あるいは塗膜表層にウェット膜が形成されている状態で、塗料中の溶媒が揮発する際に発生する塗装欠陥)などが発生するため、美麗な水系樹脂塗膜層とするのは困難であった。このように、黒色顔料を含有した水系樹脂塗料を用いた場合、黒色度向上と耐食性や疵付き性などの各種耐久性の向上とを両立することは困難であった。
こうした耐食性や耐疵付き性などの各種耐久性の低下を回避する手段としては、水系樹脂塗膜層の膜厚を増やす方法が考えられる。例えば、単純に1層当たりの膜厚を増やす方法、またはさらに水系樹脂塗膜を積層させる方法などがある。単純に1層あたりの膜厚を増やす方法では、具体的には水系樹脂塗膜形成用組成物の固形分濃度を上げることで金属板上に塗布する樹脂量を増加させる手法があるが、水系樹脂塗膜形成用組成物の粘度が上昇し、循環性が低下するため高速ラインでの製造が困難となってコスト高を招く。また、耐疵付き性の低下を回避する手段としては、疵が目立ちにくいシルバー色に調整する方法もある。しかし、この方法では深みのある美麗な黒色外観が得られないことから、デザイン性の自由度を損なうことになる。
一方、複数の水系樹脂塗膜を積層させた水系樹脂塗膜積層金属板に関する技術は、先行技術文献やこれまでの化成処理技術においても、黒色のもののみならず他の色のものについてもほとんど存在しない。水系樹脂塗膜形成用組成物を水系樹脂塗膜層の上に積層するために塗装すると、撥水性の有機物である樹脂上に塗装することとなる上に、水系樹脂塗膜形成用組成物の粘度が低いため、均一に塗装することが難しく、美麗に仕上げるのは困難と考えられてきた。加えて、製造コストを惜しまずに溶剤系塗料を用いれば、溶剤系樹脂塗膜を積層することは可能であるなどの理由から、PCMの製造(コイルコーティング)において、水系樹脂塗膜を積層させることは避けられてきた。
特許文献1〜3には、黒色塗膜である第1層の上にクリアーな塗膜である第2層を積層させた塗膜積層金属板が開示されている。しかし、これらの文献には、2層とも水系樹脂塗膜層である塗膜積層金属板については記載されていない。
また、特許文献4には複数の水系樹脂塗膜層を金属板上に積層させた水系樹脂塗膜積層金属板が開示されている。しかし、この文献には上述した問題はもとより、その解決策にも一切触れられていない。
特開2008−23975号公報 特開2011−224972号公報 特開2002−47579号公報 特開2010−22911号公報
本発明は、美麗でかつ高い黒色度を発現する水系樹脂塗膜積層金属板の提供を課題として掲げた。また、疵が目立ちやすい黒色では特に重要となる耐疵付き性に優れた水系樹脂塗膜積層金属板を提供することも課題としている。
本発明の第一の水系樹脂塗膜積層金属板は、金属板の少なくとも片面に、黒色顔料を含む第1水系樹脂塗膜層が積層されており、第1水系樹脂塗膜層の上側に、3質量%以上のコロイダルシリカを含むクリアー塗膜層である第2水系樹脂塗膜層が積層されていることを特徴とする。
本発明の第二の水系樹脂塗膜積層金属板は、金属板の少なくとも片面に、黒色顔料を含む第1水系樹脂塗膜層が積層されており、第1水系樹脂塗膜層の上側に、青色顔料及び/又は緑色顔料並びにポリアミド系チクソトロピック剤を含む第2水系樹脂塗膜層が積層されており、第2水系樹脂塗膜層には青色顔料及び緑色顔料が合計で3質量%以上含まれていることを特徴とする。
本発明の第三の水系樹脂塗膜積層金属板は、金属板の少なくとも片面に、黒色顔料を含む第1水系樹脂塗膜層が積層されており、第1水系樹脂塗膜層の上側に、青色顔料及び/又は緑色顔料、コロイダルシリカ、並びにポリアミド系チクソトロピック剤を含む第2水系樹脂塗膜層が積層されており、第2水系樹脂塗膜層には、青色顔料及び緑色顔料が合計で3質量%以上、コロイダルシリカが3質量%以上含まれていることを特徴とする。
いずれの水系樹脂塗膜積層金属板においても、第1水系樹脂塗膜層と第2水系樹脂塗膜層との膜厚の合計が0.9〜8.0μmであることが好ましい。
水系樹脂塗膜積層金属板のL*a*b*表色系における明度L*が23未満であることが好ましい。
第1水系樹脂塗膜層に含まれる黒色顔料は、16質量%以上50質量%以下であること、そして、この黒色顔料が墨及び/又はカーボンブラックであることが好ましい。
第1水系樹脂塗膜層には、ポリウレタン樹脂が25質量%以上含まれていることが好ましい。
第1水系樹脂塗膜層は、架橋剤が1質量%以上含まれている第1水系樹脂塗膜形成用組成物から得られるものであることが好ましい。
第2水系樹脂塗膜層には黒色顔料が含まれないことが好ましい。
第2水系樹脂塗膜層には、ポリエチレン樹脂が25質量%以上含まれており、第1水系樹脂塗膜層の膜厚は第2水系樹脂塗膜層の膜厚の4倍以下であることが好ましい。
金属板は電気亜鉛めっき金属板であることが好ましい。
本発明により、美麗でかつ高い黒色度を発現する水系樹脂塗膜積層金属板を提供することができる。本発明に係る水系樹脂塗膜積層金属板は、環境負荷の高いシンナーや焼き付けに多大なエネルギーを要する溶剤系樹脂を使用せずに製造できるため、製造コストを大幅に削減することができる。従って、低コストで製造された本発明に係る美麗でかつ黒色の水系樹脂塗膜積層金属板は、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ることができる。
第2水系樹脂塗膜層がクリアーな塗膜層である場合の第1水系樹脂塗膜層の黒色顔料濃度と水系樹脂塗膜積層金属板のL*との関係を示す。
金属板に高い黒色度を付与する方法として、例えば金属板に2層の水系樹脂塗膜層を積層し、金属板に接する水系樹脂塗膜層(以下、第1水系樹脂塗膜層という)の水系樹脂塗膜中の黒色顔料の濃度を適切に調整する一方で、第1水系樹脂塗膜層の上にある水系樹脂塗膜層(以下、第2水系樹脂塗膜層という)をクリアーな水系樹脂塗膜層とすることが考えられる。第1水系樹脂塗膜層における黒色顔料の濃度を調整することによって黒色度を高めるためには、水系樹脂塗膜中の黒色顔料でできるだけ光を吸収し、光を反射しないようにする必要がある。黒色顔料の濃度が低すぎれば黒色顔料同士の隙間から透過・反射される光が多くなり、十分な黒色度は得られない。なお、水系樹脂塗膜層とは、樹脂が水媒体中に分散された水性分散体から得られる塗膜層であり、界面活性剤により樹脂を水分散させるため塗膜層中に界面活性剤が残存する塗膜層、もしくは樹脂骨格中に親水性が高いカルボン酸やスルホン酸を含む水分散可能な樹脂で形成される塗膜層、またはこれらが共存する塗膜層をいう。
一方、第1水系樹脂塗膜層における黒色顔料の濃度を適切に調整する際には、黒色顔料同士が凝集しにくくなるように、例えば黒色顔料の表面を樹脂や界面活性剤でコーティングし、かつ黒色顔料の一次粒子径が平均で0.2μm前後となるように調整する方法がある。しかし、上記の方法を採用したとしても、水系樹脂塗膜中の濃度が高く黒色顔料同士の距離が近くなりすぎると凝集は避け難く、団子状となった二次粒子が増加し、黒色顔料同士の隙間から透過・反射される光が多くなり、黒色顔料で光を吸収させることが困難となる。墨又はカーボンブラックを含有した第1水系樹脂塗膜層を膜厚1μm、クリアーな水系樹塗膜層である第2水系樹脂塗膜層を膜厚1μmの構成とした場合の、第1水系樹脂塗膜層の黒色顔料濃度と水系樹脂塗膜積層金属板のL*(L*が低いほど黒色度が高い)との関係を図1に示す。墨・カーボンブラックともに約30質量%の濃度でL*は最も低く(L*=23)なり黒色度は最大となる。しかし、L*≧23の水系樹脂塗膜積層金属板では、原板を完全に隠蔽できておらず、目視外観において美麗な黒色とは言い難い。
さらに黒色度を高めて優れた意匠性を発揮したい場合、第1水系樹脂塗膜層だけでなく、第2水系樹脂塗膜層にも黒色顔料を添加することが考えられる。しかし、黒色度を最大に高めた(L*を最小にした)第1水系樹脂塗膜層の上に、さらに黒色である第2水系樹脂塗膜層を積層すると、逆にL*が上昇し、黒色度が低下してしまうことがわかった。第2水系樹脂塗膜層の黒色顔料によって第1水系樹脂塗膜層での光吸収が妨げられたものと考えられる。
これらのことより、本発明者等は、第2水系樹脂塗膜層の樹脂成分とは屈折率が異なるコロイダルシリカや着色顔料の表面で光を反射させ、第1水系樹脂塗膜層の黒色顔料で吸収し切れなかった光を再度第1水系樹脂塗膜層に戻して、第1水系樹脂塗膜層の黒色顔料で光を吸収させることによって、黒色度を向上させることができるとの思想に至り、本発明に想到した。すなわち、第2水系樹脂塗膜層に、コロイダルシリカやシアニンブルー、シアニングリーンといった黒色度を向上する添加剤を添加することによって、本発明に想到した。
本発明における水系樹脂塗膜積層金属板は、金属板の少なくとも片面に、黒色顔料を含む第1水系樹脂塗膜層が積層されており、第1水系樹脂塗膜層の上側に、コロイダルシリカ、青色顔料、緑色顔料の少なくともいずれか1つが含まれた第2水系樹脂塗膜層が積層されている。
以下、本発明における水系樹脂塗膜積層金属板の構成材料及び製造方法を説明する。
〔金属板〕
上記塗膜が積層される金属板としては、プレコートメタルの原板として用いられるものであれば特に限定されるものではない。例えば、電気亜鉛めっき金属板(EG)、非めっき冷延金属板、溶融亜鉛めっき金属板(GI)、合金化溶融亜鉛めっき金属板(GA)等の金属板の他、アルミニウム板およびチタン板等を挙げることができる。これらの中でも、電気亜鉛めっき金属板(EG)、溶融亜鉛めっき金属板(GI)、アルミニウム板およびチタン板が好ましく、電気亜鉛めっき金属板(EG)がより好ましい。電気亜鉛めっき金属板(EG)は、薄型テレビのバックカバーなどの電子・電気機器の外装部品に適するためである。
金属板は、少なくとも片面に予め下地処理により下地層が形成されたものであることが好ましい。例えば第1水系樹脂塗膜層を形成する側の金属板表面に下地処理で形成された化成皮膜層(下地層)を有していると、金属板と第1水系樹脂塗膜層との密着性が向上する。
化成皮膜層(下地層)としては、有機皮膜層、無機皮膜層、リン酸塩皮膜層、クロメート皮膜層等が挙げられる。有機皮膜層としては、例えば、ポリエチレン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、およびこれらの混合物、共重合体、変性樹脂等を適宜選択して使用すればよい。該有機皮膜中にはさらに、耐食性向上を目的としてシリカゲル、コロイダルシリカ等を添加したり、塗膜付与後の加工性向上を目的として各種ワックス成分を微量添加したり、あるいは塗膜密着性向上を目的としてシランカップリング剤を添加してもよい。無機皮膜層としては、例えば珪酸塩皮膜層等が挙げられ、該珪酸塩皮膜にはリン酸やフッ化物を添加してもよい。リン酸塩皮膜層は、Mg、Al、Co、Mn及びCaの中から選択される1種又は2種以上の金属よりなるリン酸塩を主成分とする皮膜層である。
樹脂皮膜との密着性又は耐食性の向上目的で、金属板に下地層として、リン酸塩皮膜層を施すのが好ましい。
化成皮膜層(下地層)の付着量は特に規定されるものではないが、例えば有機皮膜層や無機皮膜層であれば、耐食性の観点から、乾燥質量で50mg/m2以上とすることが好ましい。しかしながら150mg/m2を超えると耐食性の改善効果が飽和すると共に、製造コストが上昇する。
下地層を形成した金属板として特に好ましい態様は、例えば、重リン酸アルミニウム、コロイダルシリカおよびポリアクリル酸を含む下地処理組成物(以下「特定下地処理組成物」と称することもある)を、亜鉛めっきした金属板に塗布、乾燥したものである。かかる特定下地処理組成物を亜鉛めっきした金属板に塗布すると、重リン酸アルミニウム由来の水素イオンにより金属板表面がエッチングされるとともに、重リン酸アルミニウム由来のアルミニウムイオンとコロイダルシリカとの相互作用により第1水系樹脂塗膜層との密着性に優れた難溶性皮膜を形成することができ、その結果、曲げ加工やプレス加工後(伸び・縮み変形)の皮膜密着性が向上し、耐食性や耐テープ剥離性の大幅な向上を図ることができる。
上記特定下地処理組成物中、重リン酸アルミニウムとコロイダルシリカの含有割合は、固形分比で、重リン酸アルミニウム:コロイダルシリカ(質量比)=30:70〜70:30(より好ましくは35:65〜65:35、さらに好ましくは40:50〜60:50)であることが好ましい。コロイダルシリカが上記割合よりも多くなると、造膜性が低下して下地層が形成されにくくなり、耐食性や上塗りとの密着性の向上効果が得られにくくなり、さらには金属板に対する密着性も低くなり、加工後に塗膜剥離を生じるおそれがある。一方、コロイダルシリカが上記割合よりも少ないと、重リン酸アルミニウムの割合が増加するため、金属板と反応(エッチング)しない残存重リン酸アルミニウムが水に溶解する割合が増え、塗膜下で腐食を生じ耐食性が低下することがある。
上記特定下地処理組成物中、ポリアクリル酸は、重リン酸アルミニウムとコロイダルシリカの合計固形分100質量部に対して1.0〜10.0質量部(より好ましくは3.0質量部以上、6.0質量部以下)含まれることが好ましい。ポリアクリル酸は、亜鉛めっきなどを施した金属板表面(亜鉛めっき)と重リン酸アルミニウムとの反応(エッチング)を適度に制御する働きをなすと考えられ、上記範囲よりも少ないと、エッチングが過剰に起こるため、結果として耐食性が低下するおそれがあり、上記範囲よりも多いと、逆にエッチングが不充分となり、重リン酸アルミニウムとコロイダルシリカによって生じる難溶性皮膜が充分に形成されず密着性および耐食性の向上効果が得られにくくなる。
上記特定下地処理組成物には、さらにシランカップリング剤を、重リン酸アルミニウムとコロイダルシリカの合計固形分100質量部に対して3〜15質量部(より好ましくは5質量部以上、12.5質量部以下)含有することも好ましい。シランカップリング剤が上記範囲よりも少ないと、上塗りおよび金属板に対する密着性や耐食性の向上効果が不充分となる傾向があり、より過酷な加工条件において皮膜剥離を招く場合があり、逆に上記範囲よりも多くても、やはり耐食性や密着性が低下するおそれがある。
〔第1水系樹脂塗膜層〕
<カーボンブラック>
第1水系樹脂塗膜層には、黒色顔料が含まれている。黒色顔料は、墨及び/又はカーボンブラックであるのが好ましい。
カーボンブラックは、例えば、御国色素社製「SAブラックDY−6」、三菱化学社製「#4000B」、「#4350B」、「MHIB#B239M」、「MHIB#B240M」などが推奨される。
墨は、水系樹脂で表面が被覆された表面処理カーボンブラックであり、例えば、書道に使用される高濃度の墨滴(墨汁)を利用することが好ましい。墨は、バインダー樹脂と混合された際に優れた分散性を発揮して、二次凝集し難いため、第1水系樹脂塗膜層が後述するように薄い膜厚であっても十分に高い黒色度を発揮することができる。墨滴は、表面処理カーボンブラックを含む水系分散液であり、例えば、石油系や石炭系の油を高温ガス中で不完全燃焼させるファーネス法等で製造された不定形のファーネスブラックの表面を水系樹脂で被覆し、必要に応じてグリコール系の凍結防止剤および防腐剤を添加し、混合・スラリー化することにより製造される。墨滴としては、例えば市販の墨汁(例えば、株式会社呉竹製「超濃墨滴BA−8」等)を用いることができる。なお、表面処理カーボンブラックもしくはその水系分散液は、既知の方法(例えば、特開平7−188597号公報や特開平6−234946号公報)に基づき調製することもできる。表面処理カーボンブラック(またはその水系分散液)は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
黒色顔料は、第1水系樹脂塗膜層形成用組成物の全固形分100質量%中、16質量%以上50質量%以下含まれているのが好ましく、より好ましくは25質量%以上であり、45質量%以下である。黒色顔料の含有率が16質量%未満の場合には、黒色顔料が十分量含まれていないため、水系樹脂塗膜積層金属板のL*値が高くなり、十分な黒色度を発現できないおそれがある。一方、黒色顔料の含有率が50質量%を超える場合には、組成物中に含まれるバインダーとなる樹脂成分が相対的に減少するため、第1水系樹脂塗膜層と第2水系樹脂塗膜層との密着性が低くなったり、組成物がゲル化し易くなり、第1水系樹脂塗膜層形成用組成物の液状安定性が低下したりするおそれがある。黒色顔料の含有率が16質量%以上50質量%以下であると、黒色顔料がバインダー樹脂と混合されても二次凝集し難く、高い分散安定性を保持することができる。
<バインダー樹脂>
第1水系樹脂塗膜層の塗装に用いられる水系樹脂塗膜形成用組成物(以下、第1水系樹脂塗膜形成用組成物という)は、通常、該組成物で形成される第1水系樹脂塗膜層中に黒色顔料を固定するためのバインダー樹脂を含む。バインダー樹脂としては、黒色顔料を固定できるものであれば、その種類は特に限定されるものではなく、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、及びそれらの混合又は変性した樹脂等を適宜使用することができる。中でも、ポリエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂が、組成物中の黒色顔料の二次凝集を効果的に抑制することができ、優れた液状安定性を得ることができる点で好ましい。バインダー樹脂は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
バインダー樹脂は、第1水系樹脂塗膜形成用組成物の全固形分100質量%中、好ましくは30質量%以上(より好ましくは35質量%以上)、好ましくは70質量%以下(より好ましくは65質量%以下)含まれる。バインダー樹脂の含有率が30質量%未満では、第1水系樹脂塗膜層の造膜性が低下し、第1水系樹脂塗膜層中における黒色顔料の固定が不十分になったり、塗布ムラが生じて外観上の問題を招いたりするおそれがある。一方、バインダー樹脂の含有率が70質量%を超えると、相対的に黒色顔料の含有量が減少するため、十分な黒色度が得られないおそれがある。
また、第1水系樹脂塗膜層を強靭にするためには、ポリウレタン樹脂が25質量%以上(より好ましくは35質量%以上)含まれていることが好ましく、ポリウレタン樹脂はカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂であることがより好ましい。ポリウレタン樹脂を含有することによって第1水系樹脂塗膜層を強靱にすることができ、第1水系樹脂塗膜層に25質量%以上含むことによって、耐疵付き性に優れる水系樹脂塗膜積層金属板を得ることができる。
上記カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂は、ウレタンプレポリマーを鎖延長剤で鎖延長反応して得られるものであり、上記ウレタンプレポリマーは、後述するポリイソシアネート成分とポリオール成分とを反応させて得られる。上記ウレタンプレポリマーを構成するポリイソシアネート成分としては、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)およびジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)よりなる群から選択される少なくとも1種のポリイソシアネートを使用することが好ましい。かかるポリイソシアネートを使用することにより、耐食性、反応制御の安定性に優れる樹脂皮膜が得られるからである。上記好適ポリイソシアネートの他にも、耐食性や反応制御の安定性を低下させない範囲で他のポリイソシアネートを使用することができるが、好適ポリイソシアネート成分の含有率は、全ポリイソシアネート成分の70質量%以上としておくことが望ましい。好適ポリイソシアネート成分の含有率が70質量%未満であると、耐食性・反応制御の安定性が低下する傾向があるからである。上記好適ポリイソシアネート成分以外のポリイソシアネートとしては、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカンメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネートなどを挙げることができる。上記ポリイソシアネートは、単独、或いは、少なくとも2種以上を混合して使用してもよい。
上記ウレタンプレポリマーを構成するポリオール成分としては、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ポリエーテルポリオール、及び、カルボキシル基を有するポリオールの3種類の全てのポリオールを好適的に使用することが好ましく、3種類全てをジオールとすることがよい。かかるポリオール成分を使用することにより、耐食性や摺動性に優れる樹脂皮膜が得られるからである。また、ポリオール成分として1,4−シクロヘキサンジメタノールを使用することによって、得られるポリウレタン樹脂の防錆効果を高めることができる。
上記ポリエーテルポリオールは、分子鎖にヒドロキシル基を少なくとも2以上有し、主骨格がアルキレンオキサイド単位によって構成されているものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリオキシエチレングリコール(単に、「ポリエチレングリコール」と言われる場合がある)、ポリオキシプロピレングリコール(単に、「ポリプロピレングリコール」と言われる場合がある)、ポリオキシテトラメチレングリコール(単に、「ポリテトラメチレングリコール」或いは「ポリテトラメチレンエーテルグリコール」と言われる場合がある)などを挙げることができ、市販されているものを使用することができる。上記ポリエーテルポリオールの中でも、ポリオキシプロピレングリコール又はポリテトラメチレンエーテルグリコールを使用することが好ましい。上記ポリエーテルポリオールの官能基数は、少なくとも2以上であれば特に限定されず、例えば、3官能、4官能以上の多官能であってもよい。
上記ポリエーテルポリオールは、例えば、活性水素を有する化合物を開始剤として、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを付加させることにより得られる。上記活性水素を有する化合物としては、例えば、プロピレングリコール、エチレングリコールなどのジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、トリエタノールアミンなどのトリオール、ジグリセリン、ペンタエリスリトールなどのテトラオール、その他、ソルビトール、ショ糖、リン酸などを挙げることができる。この際、使用する開始剤として、ジオールを使用すれば、2官能のポリエーテルポリオールが得られ、トリオールを使用すれば、3官能のポリエーテルポリオールが得られる。
また、ポリオキシテトラメチレングリコールは、例えば、テトラヒドロフランの開環重合により得られる。
上記ポリエーテルポリオールは、例えば、平均分子量が約400〜4000程度までの市販のものを使用することが好ましい。平均分子量が約400未満だと樹脂皮膜が硬く、4000を超えると軟らかくなりすぎるからである。尚、平均分子量は、ポリオールのOH価(水酸基価)から求められる。
本発明において、上記1,4−シクロヘキサンジメタノールとポリエーテルポリオールの質量比を、1,4−シクロヘキサンジメタノール:ポリエーテルポリオール=1:1〜1:19とすることも好ましい態様である。防錆効果を有する1,4−シクロヘキサンジメタノールを、一定比率使用することによって、得られるポリウレタン樹脂の防錆効果を一層高めることができるからである。
本発明で使用するカルボキシル基を有するポリオールは、少なくとも1以上のカルボキシル基と少なくとも2以上のヒドロキシル基を有するものであれば、特に限定されず、例えば、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、ジヒドロキシプロピオン酸、ジヒドロキシコハク酸などが挙げられる。
上記好適ポリオール成分の他にも、耐食性を低下させない範囲で他のポリオールを使用することができるが、好適ポリオール成分の含有率は、全ポリオール成分の70質量%以上であることが望ましい。好適ポリオール成分の含有率が70質量%未満であると、耐食性が低下する傾向があるからである。上述した好適ポリオール成分以外のポリオールとしては、ヒドロキシル基を複数有するものであれば特に限定されず、例えば、低分子量のポリオールや高分子量のポリオールなどを挙げることができる。低分子量のポリオールは、分子量が500程度以下のポリオールであり、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール等のジオール;グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールなどのトリオールが挙げられる。
高分子量のポリオールは、分子量が500程度を超えるポリオールであり、例えば、ポリエチレンアジぺート(PEA)、ポリブチレンアジペート(PBA)、ポリヘキサメチレンアジペート(PHMA)などの縮合系ポリエステルポリオール;ポリ−ε−カプロラクトン(PCL)のようなラクトン系ポリエステルポリオール;ポリヘキサメチレンカーボネートなどのポリカーボネートポリオール;及びアクリルポリオールなどが挙げられる。
また、上述したウレタンプレポリマーを鎖延長反応する鎖延長剤としては、特に限定されないが、例えば、ポリアミン、低分子量のポリオール、アルカノールアミンなどを挙げることができる。上記低分子量のポリオールとしては、上述したのと同じものを使用することができ、上記ポリアミンとしては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどの脂肪族ポリアミン;トリレンジアミン、キシリレンジアミン、ジアミノジフェニルメタンなどの芳香族ポリアミン;ジアミノシクロヘキシルメタン、ピペラジン、イソホロンジアミンなどの脂環式ポリアミン;ヒドラジン、コハク酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、フタル酸ジヒドラジドなどのヒドラジン類などを挙げることができる。これらの中でも、エチレンジアミン及び/又はヒドラジンを鎖延長剤成分として使用することが好ましい。また、上記アルカノールアミンとしては、例えば、ジエタノールアミン、モノエタノールアミンなどを挙げることができる。
本発明では、上記カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂の水性分散液を使用することが好ましい態様である。上記カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂の水性分散液は、公知の方法で作製することができ、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などにより作製でき、既知の方法(例えば、特開2005−199673号公報)に基づき作製することもできる。なお、第2水系樹脂塗膜層に、ポリウレタン樹脂を含有する場合も、上記と同様に調整できる。
<コロイダルシリカ>
第1水系樹脂塗膜層は、コロイダルシリカを5質量%以上含有するのが好ましく、より好ましくは7質量%以上、40質量%以下、さらに好ましくは10質量%以上、30質量%以下である。コロイダルシリカを含有することによって、耐食性を付与でき、硬い粒子であるため、加工時における第1水系樹脂塗膜層の疵付き性を向上させることができる。コロイダルシリカの含有量が5質量%より少なくなると耐食性が低下するおそれがある。また、コロイダルシリカの含有量が40質量%を超えると、水系樹脂塗膜の造膜性が低下し、耐食性が低下したり、皮膜が脆くなって加工性が劣化する場合がある。
コロイダルシリカとしては、特に限定されるものではないが、第1水系樹脂塗膜形成用組成物中での分散性や耐食性向上効果等の観点から、粒子径が1〜20nmのコロイダルシリカが好ましく、具体的には、粒子径が4〜6nmのコロイダルシリカ(市販品では、日産化学社製の「スノーテックス(登録商標)XS」)、粒子径が8〜11nmのコロイダルシリカ(市販品では、日産化学社製の「スノーテックス(登録商標)S」)、粒子径が10〜20nmのコロイダルシリカ(市販品では、日産化学社製の「スノーテックス(登録商標)40」)等が挙げられ、これらの中でも特に「スノーテックス(登録商標)XS」が好ましい。
また、コロイダルシリカの効果を最大限に発揮させるためには、コロイダルシリカの平均粒子径が3〜15nmの範囲にあることが好ましい。コロイダルシリカの平均粒子径が小さくなるほど、水系樹脂塗膜の耐食性が向上するが、平均粒子径が3nm程度未満になると、耐食性の向上効果が飽和する傾向があり、また、第1水系樹脂塗膜形成用組成物の安定性が低下してゲル化しやすくなるからである。一方、コロイダルシリカの平均粒子径が15nmを超えると、第1水系樹脂塗膜の造膜性が低下し、耐食性が劣化する傾向がある。
なお、コロイダルシリカおよびその他の粉体の平均粒子径は、JIS Z8830−2013に準拠して、BET吸着法によって測定された比表面積の値から求めることができる。微粒子の比表面積から粒子径を計算する方法を以下に示す。
微粒子の比表面積S(m2/g)は、1g分の微粒子の表面積の総和である。すなわち微粒子の比表面積S(m2/g)は、微粒子1個の表面積を微粒子1個の質量で除した値となる。微粒子を真球状で細孔のない粒子と仮定すると、微粒子1個の表面積は4π(d/2)2=πd2(nm2)となり、微粒子1個の質量はρ・{4π/3×(d/2)}3=ρ・πd3/6(nm3×g/cm3)となる(微粒子の粒子径をd(nm)、密度をρ(g/cm3)とする)。そして、微粒子の比表面積S(m2/g)は、以下の式のように表すことができる。
S(m2/g)=πd2(nm2)/(ρ・πd3/6)(nm3×g/cm3)=6/d・ρ((nm2)/(nm3×g/cm3))=6,000/d・ρ(m2/g)
よって、d(nm)=6,000/S・ρとなるので、比表面積から粒子径を求めることができる。
<シランカップリング剤>
第1水系樹脂塗膜形成用組成物は、さらにシランカップリング剤を含有していてもよい。シランカップリング剤を含有させると、第1水系樹脂塗膜層と金属板との密着性を高めることができる。
シランカップリング剤としては、末端にグリシドキシ基を有するシランカップリング剤が好ましく、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)シランなどが挙げられる。
シランカップリング剤の含有量は、上記黒色顔料、上記バインダー樹脂および上記コロイダルシリカの合計固形分100質量部に対して、5質量部以上(より好ましくは10質量部以上)とすることが好ましく、25質量部以下(より好ましくは15質量部以下)とすることが好ましい。シランカップリング剤の含有量が5質量部未満の場合には、シランカップリング剤を添加したことによる効果を十分に得ることができない場合がある。一方、シランカップリング剤の含有量が25質量部を超えると、水系樹脂塗膜積層金属板中に未反応のシランカップリング剤が多く残存することになり、耐食性が低下する傾向がある。
<架橋剤>
第1水系樹脂塗膜形成用組成物には架橋剤が1質量%以上含まれていることが好ましい。架橋剤が1質量%以上含まれていることにより、第1水系樹脂塗膜層が強靭となり、さらに耐疵付き性を向上させることができる。架橋剤としては、例えばエポキシ系化合物やメラミン系化合物やイソシアネート系化合物等が挙げられる。
<膜厚>
第1水系樹脂塗膜層の膜厚(乾燥膜厚)は、0.6μm以上(より好ましくは0.9μm以上、さらに好ましくは1.1μm以上であり、7.0μm以下(より好ましくは6.0μm以下、さらに好ましくは5.0μm以下)であるのが好ましい。第1水系樹脂塗膜層の膜厚が0.6μm未満であると、ポリウレタン樹脂を第1水系樹脂塗膜層に含有させた場合、ポリウレタン樹脂を含有させることによって強靱な塗膜にしたにもかかわらず、十分な耐疵付き性は得られないおそれがある。一方、第1水系樹脂塗膜層の膜厚が7.0μmを超えると、第1水系樹脂塗膜層にシワが発生しやすくなり、外観不良となりやすい。また、塗装や乾燥にかかる時間が長くなり、製造コストが上がることになる。
<その他>
第1水系樹脂塗膜層には、ポリアミド系チクソトロピック剤が含まれていることが好ましい。詳細については後述する。
〔第2水系樹脂塗膜層〕
<顔料>
第2水系樹脂塗膜層には、コロイダルシリカ、青色顔料、緑色顔料から選ばれる1種又は2種以上が含まれている。第2水系樹脂塗膜層は、コロイダルシリカを含み、青色顔料及び緑色顔料を含まないものでも、青色顔料及び/又は緑色顔料を含み、コロイダルシリカを含まないものでもよい。コロイダルシリカは透明で光を吸収しにくく、また、青色顔料や緑色顔料は特定の光を吸収するものの黒色顔料ほど高い吸収性は持たないため、黒色度向上効果が得られやすい。
黒色度向上効果の観点からは、コロイダルシリカは平均粒子径が1〜100nmの微粒子であることが好ましい。また、コロイダルシリカの平均粒子径のより好ましい上限は50nmであり、さらに好ましい上限は25nmであり、より好ましい下限は4nmである。
コロイダルシリカの平均粒子径の測定方法としては、前述のBET法の他に、シアーズ法、及び、動的光散乱法などを挙げることができ、例えば、平均粒子径が4〜6nmの場合にはシアーズ法を、平均粒子径が10〜100nmの場合にはBET法を、鎖状シリカの場合は動的光散乱法を採用することが好ましい。
なお、第2水系樹脂塗膜層には、黒色顔料が10質量%以下であるのが好ましく、含まれていないのがより好ましい。黒色顔料は水系樹脂塗膜層を脆くする成分であるため、第2水系樹脂塗膜層に黒色顔料を添加すると第2水系樹脂塗膜層の耐疵付き性を低下させるおそれがある。
<コロイダルシリカ>
第2水系樹脂塗膜層にコロイダルシリカを含有させることにより、得られる水系樹脂塗膜積層金属板の耐食性や硬度を向上させることができる。この耐食性向上のメカニズムの詳細は不明であるが、腐食環境下においてシリカが溶解、溶出して、pHの緩衝作用や不動態皮膜形成作用が生じることに起因すると推測される。
また、コロイダルシリカは、後述の青色顔料に匹敵する黒色度向上効果が得られ、後述の緑色顔料よりも黒色度を高める効果が大きい。コロイダルシリカ及び青色顔料・緑色顔料の屈折率は約1.5で差はないが、青色顔料及び緑色顔料の平均粒子径と比べてコロイダルシリカの平均粒子径の方が一般的に小さく、着色顔料に比べて樹脂との界面積が大きくなるため、コロイダルシリカを第2水系樹脂塗膜層に含有させることによって、青色顔料に匹敵する黒色度向上効果を得ることができると考えられる。
コロイダルシリカとしては、特に限定されるものではなく、上述の第1水系樹脂塗膜形成用組成物に用いられるコロイダルシリカと同種のものを挙げることができる。
コロイダルシリカ(固形分)は、第2水系樹脂塗膜層の塗装に用いられる水系樹脂塗膜形成用組成物(以下、第2水系樹脂塗膜形成用組成物という)の全固形分100質量%中、好ましくは3質量%以上(より好ましくは10質量%以上)、好ましくは70質量%以下(より好ましくは60質量%以下)含まれる。コロイダルシリカの含有率が3質量%未満では、水系樹脂塗膜積層金属板の黒色度(L*値)が23以上となってしまい、目視外観において美麗な黒色と言い難い上に、耐食性も低下する。一方、コロイダルシリカの含有率が70質量%を超えると、組成物の安定性が悪くなり経過時間とともに増粘する場合があり、耐食性のさらなる向上効果も得られず経済的に不利となる。
<青色顔料・緑色顔料>
第2水系樹脂塗膜層にコロイダルシリカが含まれていない場合、第2水系樹脂塗膜層には、青色顔料及び/又は緑色顔料並びにポリアミド系チクソトロピック剤が含まれる必要がある。青色顔料及び緑色顔料は合計で3質量%以上含まれており、好ましくは、5質量%以上、より好ましくは10質量%以上である。青色顔料及び緑色顔料は合計で3質量%未満であると、水系樹脂塗膜積層金属板において十分な黒色度を得ることが困難となる。
なお、第2水系樹脂塗膜層には、コロイダルシリカが含まれた状態で、青色顔料及び/又は緑色顔料並びにポリアミド系チクソトロピック剤を含んでいてもよい。ポリアミド系チクソトロピック剤の詳細については後述する。
青色顔料としては、市販品では、フタロシアニン系色素と水溶性アクリル樹脂からなる「AFブルーE−2B」(大日精化工業社製)、フタロ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)等が挙げられ、これらの中でも特に「SAブルーDY−12」が好ましい。
緑色顔料としては、市販品では、フタロシアニン系色素と水溶性アクリル樹脂からなる「AFグリーンE−1」(大日精化工業社製)、フタロ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)等が挙げられ、これらの中でも特に「SAグリーンDY−4」が好ましい。
青色顔料及び緑色顔料は、フタロシアニン系顔料であることが好ましい。また、緑色顔料よりも青色顔料の方がより黒色度を高めることができる。ブルーはグリーンよりも暗い色調であり、黒色度を高める効果が大きくなるものと考えられる。
<ポリアミド系チクソトロピック剤>
上述のとおり、本発明において、第2水系樹脂塗膜層に青色顔料又は緑色顔料が含まれている場合、第2水系樹脂塗膜形成用組成物には、ポリアミド系チクソトロピック剤も添加する。第1水系樹脂塗膜層の上に、青色顔料、緑色顔料などを含有する第2水系樹脂塗膜層を積層すると、水系樹脂塗膜積層金属板の黒色度が向上する一方、第2水系樹脂塗膜層の塗布ムラが目立ってしまうおそれがある。具体的には、水系樹脂塗膜の塗装では、顔料などの成分がウェット膜表面に偏在することから、濡れ性に偏りが生じて水系樹脂塗膜の表面に凹凸ができるため、乾燥後に塗布ムラとなるおそれがある。第2水系樹脂塗膜層に青色顔料又は緑色顔料が含まれておらず、コロイダルシリカのみが含まれている場合には、コロイダルシリカは微粒子で透明であるため、第2水系樹脂塗膜層は着色せず、第2水系樹脂塗膜層の表面に凹凸が生じたとしても塗布ムラは目立たない。しかし、青色顔料及び/又は緑色顔料が含まれている場合、これらの顔料は着色顔料であるため、塗布ムラが目立ってしまう。このような第2水系樹脂塗膜層の塗布ムラを抑制するために、第2水系樹脂塗膜層にポリアミド系チクソトロピック剤を添加する。なお、第2水系樹脂塗膜層に青色顔料や緑色顔料が含まれておらず、コロイダルシリカのみが含まれている場合に、ポリアミド系チクソトロピック剤が添加されていてもよい。
第2水系樹脂塗膜層において、青色顔料及び/又は緑色顔料が含まれている場合、ポリアミド系チクソトロピック剤は0.05質量%以上含有されており、より好ましくは0.1質量%以上であり、5質量%以下である。処理液固形分の影響もあるが、ポリアミド系チクソトロピック剤は0.05質量%程度の少量でも第2水系樹脂塗膜形成用組成物の低せん断速度領域の粘度を十分に高めることができ、塗装直後に均一であるウェット膜を乾燥後まで均一な状態に保持することができるため、塗布ムラの発生を効果的に防止することができる。これにより、青色顔料及び/又は緑色顔料を含有した第2水系樹脂塗膜層であっても、黒色層である第1水系樹脂塗膜層の上に均一に塗布し、美麗な外観を有する水系樹脂塗膜積層金属板とすることができる。ポリアミド系チクソトロピック剤が0.05質量%未満である場合、第2水系樹脂塗膜形成用組成物の低せん断速度領域の粘度が十分に高くならないため、塗装直後に均一であるウェット膜を乾燥後まで均一な状態に保持することが困難となる。
ポリアミド系チクソトロピック剤は、ジカルボン酸とジアミンとを反応させて得られるものであるが、第2水系樹脂塗膜形成用組成物に分散可能なポリアミド系チクソトロピック剤であれば特に限定されない。ポリアミド系チクソトロピック剤としては、例えば、ディスパロン(登録商標)AQシリーズとして、楠本化成社等から入手可能である。AQシリーズでは以下の化学式(R、R’はアルキル基)で示すポリアミドを主成分として用いており、AQシリーズにおけるポリアミドの分子量は3000以下である。
ポリアミド系チクソトロピック剤は、塗料中で3次元網目構造を形成して、ポリアミド系チクソトロピック剤同士、もしくは塗料中の樹脂やシリカ粒子など体質顔料、着色顔料などと立体障害を発生させる、あるいは吸着することで粒子同士の立体障害を増大させ第2水系樹脂塗膜形成用組成物の流動性抑制効果を発揮すると考えられる。この網目構造はファンデルワールス力や水素結合のような弱い結合からなるため、ある程度のせん断速度で容易に切断されるが、静置すると再び網目構造が復元する。従って、第2水系樹脂塗膜形成用組成物にポリアミド系チクソトロピック剤を添加することによって、チクソトロピー性(揺変性)が発現しており、高せん断速度領域では網目構造が切断され粘性が低くなり、静置して低せん断速度領域となると網目構造が復元して粘性が高くなる。
さらに、上述のとおり、第1水系樹脂塗膜層にも、ポリアミド系チクソトロピック剤を添加することが好ましい。第1水系樹脂塗膜層において、ポリアミド系チクソトロピック剤は0.05〜5質量%含有されているのが好ましく、さらに好ましくは0.1質量%以上であり、2質量%以下である。第1水系樹脂塗膜形成用組成物の低せん断速度領域における粘度を高めることで、より確実に第1水系樹脂塗膜層を乾燥後まで均一な状態に保持することができる。また、第1水系樹脂塗膜層において顔料が移動した結果、顔料が偏析するのを防止することによって、第1水系樹脂塗膜層の表面(第2水系樹脂塗膜層と接触する面)に生ずる凹凸を極力抑制して膜厚差を減らすことで、第2水系樹脂塗膜層への影響が小さくなり、塗布ムラの発生を抑制することができる。
<潤滑剤>
第2水系樹脂塗膜層には、潤滑剤が含まれているのが好ましい。潤滑剤を含むことによって、第2水系樹脂塗膜層の表面における摩擦が低減され、疵つきにくくなる。潤滑剤を1.5質量%以上含有することが好ましく、より好ましくは3.0質量%以上であり、20質量%以下である。潤滑剤の含有量が1.5質量%より少ない場合、得られる第2水系樹脂塗膜層の潤滑性の向上が十分でなく、摩擦低減効果が十分に得られないことがある。潤滑剤を20質量%を超えて添加しても、動摩擦係数の低下効果が飽和するため無駄となる。
潤滑剤としては、ポリエチレン、酸化ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系ワックス;ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、四フッ化エチレン等のフッ素系樹脂;有機変性ポリシロキサン;パラフィンワックス等が使用可能である。これらの中でも、ポリエチレンワックスまたは有機変性ポリシロキサンが好ましい。
ポリエチレンワックスは第2水系樹脂塗膜層中において球状で存在し、第2水系樹脂塗膜層の表面における摩擦を効果的に低減することができ、疵付きの発生等を抑制するのに有効である。ポリエチレンワックスとしては、三井化学社製の「ケミパール(登録商標)W700」、「ケミパール(登録商標)W950」、「ケミパール(登録商標)W900」などが挙げられる。ポリエチレンワックスの添加量は、1.5質量%以上とすることが好ましく、より好ましくは3.0質量%以上である。ポリエチレンワックスの含有量が1.5質量%より少ない場合、得られる第2水系樹脂塗膜層の潤滑性の向上が十分でなく、摩擦低減効果が十分に得られないことがある。しかし、ポリエチレンワックスの含有量が20質量%を超えると、第2水系樹脂塗膜層の造膜性が低下するので、耐食性が低下するおそれがある。
ポリエチレンワックス粒子としては、球形で、平均粒子径が0.1〜3μmのものを使用することが好ましい。平均粒子径が3μmを超える場合には、第2水系樹脂塗膜形成用組成物中へ均一に分散することが困難になるなど、造膜性を阻害するため耐食性が低下する傾向がある。一方、ポリエチレンワックス粒子の平均粒子径が0.1μmよりも小さいときは、第2水系樹脂塗膜層の潤滑性が向上しないおそれがある。なお、ポリエチレンワックス粒子の平均粒子径は、コールターカウンター法により測定することができる。
有機変性ポリシロキサンは第2水系樹脂塗膜層の表面に浮き出るため、第2水系樹脂塗膜層の表面における摩擦を効果的に低減することができる。有機変性ポリシロキサンとしては、ポリエステル変性、ポリエーテル変性、アラルキル変性のものなどが挙げることができる。この中では、特にポリエーテル変性ポリシロキサンが好ましい。有機変性ポリシロキサンの添加量は、1質量%以上とすることが好ましく、より好ましくは3質量%以上である。有機変性ポリシロキサンの含有量が1質量%より少ない場合、得られる第2水系樹脂塗膜層の潤滑性の向上が十分でなく、摩擦低減効果が十分に得られない。また、有機変性ポリシロキサンの含有量が20質量%を超えると、第2水系樹脂塗膜層に対する比率が高くなり過ぎて、耐食性などの特性に悪影響を及ぼすおそれがある。
<バインダー樹脂>
第2水系樹脂塗膜形成用組成物は、通常、該組成物で形成される第2水系樹脂塗膜層中にコロイダルシリカや着色顔料を固定するためのバインダー樹脂を含む。バインダー樹脂としては、コロイダルシリカや着色顔料を固定できるものであれば、その種類は特に限定されるものではなく、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、及びそれらの混合又は変性した樹脂等を適宜使用することができる。中でも、ポリエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂が、組成物中の黒色顔料の二次凝集を効果的に抑制することができ、優れた液状安定性を得ることができる点で好ましい。バインダー樹脂は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
バインダー樹脂は、第2水系樹脂塗膜形成用組成物の全固形分100質量%中、好ましくは15質量%以上(より好ましくは25質量%以上)、好ましくは85質量%以下(より好ましくは75質量%以下)含まれる。バインダー樹脂の含有率が15質量%未満では、第2水系樹脂塗膜層の造膜性が低下し、第2水系樹脂塗膜層中におけるコロイダルシリカや着色顔料の固定が不十分になったり、塗布ムラが生じて外観上の問題を招いたりするおそれがある。一方、バインダー樹脂の含有率が85質量%を超えると、相対的にコロイダルシリカや着色顔料の含有量が減少するため、第1水系樹脂塗膜層の黒色顔料で吸収し切れなかった光を再度第1水系樹脂塗膜層に戻すことが困難となり、十分な黒色度が得られないおそれがある。
後述の2T曲げセロハンテープ剥離試験におけるテープ剥離性を鑑みると、第2水系樹脂塗膜層には、ポリエチレン樹脂が25質量%以上含まれているのが好ましく、より好ましくは30質量%以上、さらに好ましくは35質量%以上である。オレフィン樹脂特有のテープとの接着性の低さから、第1水系樹脂塗膜層まで巻き込んだ剥離が抑制されるため、テープ剥離性が向上する。
上記ポリエチレン樹脂は、オレフィン−α,β−不飽和カルボン酸共重合体(以下「オレフィン−酸共重合体」と称することがある)、α,β−不飽和カルボン酸重合体(以下「カルボン酸重合体」と称することがある)、及びオキサゾリン基含有重合体から構成されることが好ましい。オレフィン−酸共重合体及びカルボン酸重合体は、第2水系樹脂塗膜形成用組成物中のコロイダルシリカや着色顔料の分散安定性を損なわず、かつバリア性に優れるため第1水系樹脂塗膜層への水の浸透を抑制し、耐食性を向上させる。
なお、本発明における「オレフィン−酸共重合体」とは、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、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、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。また「カルボン酸重合体」とは、α,β−不飽和カルボン酸を単量体として用い重合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。
上記オレフィン−酸共重合体は、オレフィンとα,β−不飽和カルボン酸とを既知の方法で共重合させることにより製造でき、また市販されている。オレフィン−酸共重合体は、1種または2種以上を使用することができる。
オレフィン−酸共重合体の製造に使用できるオレフィンとしては、特に限定はないが、エチレン、プロピレン等が好ましく、エチレンがより好ましい。オレフィン−酸共重合体は、オレフィン構成単位が1種のオレフィンのみに由来するものであってもよいし、2種以上のオレフィンに由来するものであってもよい。
オレフィン−酸共重合体の製造に使用できるα,β−不飽和カルボン酸も、特に限定はなく、例えばアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸等のモノカルボン酸;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のジカルボン酸等が挙げられる。これらの中でもアクリル酸が好ましい。オレフィン−酸共重合体は、α,β−不飽和カルボン酸の構成単位が、1種のα,β−不飽和カルボン酸のみに由来するものであってもよいし、2種以上のα,β−不飽和カルボン酸に由来するものであってもよい。
オレフィン−酸共重合体中のα,β−不飽和カルボン酸単位は、第1水系樹脂塗膜層と第2水系樹脂塗膜層との密着性を向上させる作用をなすものであり、かかる作用を効果的に発揮するには、共重合体中のα,β−不飽和カルボン酸単位量は、5質量%以上であることが好ましく、より好ましくは10質量%以上である。一方、共重合体中のα,β−不飽和カルボン酸単位量の上限は、上述したように50質量%であるが、耐食性の観点からは特に30質量%以下が好ましく、より好ましくは25質量%以下である。
上記オレフィン−酸共重合体は、コロイダルシリカや着色顔料の二次凝集抑制等に悪影響を及ぼさない範囲で、その他の単量体に由来する構成単位を有していても良い。オレフィン−酸共重合体中において、その他の単量体に由来する構成単位量は、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下であり、最も好ましいオレフィン−酸共重合体は、オレフィン−およびα,β−不飽和カルボン酸のみから構成されるものである。好ましいオレフィン−酸共重合体として、エチレン−アクリル酸共重合体が挙げられる。
上記オレフィン−酸共重合体の重量平均分子量(Mw)は、ポリスチレン換算で、好ましくは1,000〜10万、より好ましくは3,000〜7万、さらに好ましくは5,000〜3万である。このMwは、ポリスチレンを標準として用いるGPCにより測定することができる。
上記カルボン酸重合体としては、1種または2種以上のα,β−不飽和カルボン酸の単独重合体もしくは共重合体、またはさらに他の単量体(オレフィンを除く)を共重合させた共重合体が挙げられる。このようなカルボン酸重合体は、既知の方法で製造でき、また市販されている。カルボン酸重合体は、1種または2種以上を使用することができる。
カルボン酸重合体の製造に使用できるα,β−不飽和カルボン酸には、上記オレフィン−酸共重合体の合成に使用できるものとして例示したα,β−不飽和カルボン酸がいずれも使用可能である。これらの中でもアクリル酸およびマレイン酸が好ましく、マレイン酸がより好ましい。
カルボン酸重合体は、α,β−不飽和カルボン酸以外の単量体に由来する構成単位を含有していても良いが、その他の単量体に由来する構成単位量は、重合体中に10質量%以下、好ましくは5質量%以下であり、α,β−不飽和カルボン酸のみから構成されるカルボン酸重合体がより好ましい。
好ましいカルボン酸重合体として、例えばポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸−マレイン酸共重合体、ポリマレイン酸等を挙げることができ、これらの中でも第1水系樹脂塗膜層との密着性等の観点から、ポリマレイン酸がより好ましい。ポリマレイン酸はカルボキシル基量が多いため、第1水系樹脂塗膜層と第2水系樹脂塗膜層との密着性がより向上する。
上記カルボン酸重合体の重量平均分子量(Mw)は、ポリスチレン換算で、好ましくは500〜3万、より好ましくは800〜1万、さらに好ましくは900〜3,000、最も好ましくは1,000〜2,000である。このMwは、ポリスチレンを標準として用いるGPCにより測定することができる。
ポリエチレン樹脂中のオレフィン−酸共重合体とカルボン酸重合体との含有比率(質量比)は、好ましくは1,000:1〜10:1、より好ましくは200:1〜20:1、さらに好ましくは100:1〜25:1である。カルボン酸重合体の含有比率が低すぎると、オレフィン−酸共重合体とカルボン酸重合体とを組み合わせた効果が充分に発揮されない場合があり、逆にカルボン酸重合体の含有比率が過剰であると、組成物中でオレフィン−酸共重合体とカルボン酸重合体とが相分離し、第2水系樹脂塗膜層が均一に形成されなくなるおそれがある。
上記オキサゾリン基含有重合体は、オキサゾリン基を有するものであり、該オキサゾリン基がオレフィン−酸共重合体やカルボン酸重合体の有するカルボキシル基と架橋反応することにより樹脂同士が架橋して、緻密な網目構造を形成する。これにより第2水系樹脂塗膜層のバリア性が向上し、第1水系樹脂塗膜層への水の浸透を抑制するため、耐食性が向上する。
上記オキサゾリン基含有重合体としては、主鎖がスチレン/アクリルからなるものが好ましく、例えば、市販品では日本触媒社製の「エポクロス(登録商標)」が好適に用いられる。「エポクロス(登録商標)」としては、特にエマルションタイプの「エポクロス(登録商標)K」シリーズが好ましく、グレードとしては、K−2010E(Tg:−50℃)、K−2020E(Tg:0℃)およびK−2030E(Tg:50℃)がある。その中でも、より硬い皮膜が得られる点では「エポクロス(登録商標)K−2030E」が最も好ましい。
オキサゾリン基含有重合体は、オレフィン−酸共重合体とカルボン酸重合体との合計100質量部(固形分)に対して、1質量部以上(より好ましくは2質量部以上、さらに好ましくは3質量部以上)含まれるのが好ましく、8質量部以下(より好ましくは7質量部以下、さらに好ましくは6質量部以下、特に好ましくは4質量部以下)含まれるのが好ましい。オキサゾリン基含有重合体の含有量が上記範囲よりも少ないと、架橋反応が不十分になり、形成される第2水系樹脂塗膜層の緻密性が得られず、結果として得られる水系樹脂塗膜積層金属板の耐食性に劣る場合がある。一方、オキサゾリン基含有重合体の含有量が上記範囲よりも多いと、過度の架橋反応によって第2水系樹脂塗膜層の持つ官能基(カルボキシル基)が減少して、第1水系樹脂塗膜層との密着性が低下する場合がある。
なお、第1水系樹脂塗膜層に、ポリエチレン樹脂を含有する場合も、上記と同様に調整できる。
<膜厚>
本発明における第2水系樹脂塗膜層は、上述した金属板の片面または両面に、第2水系樹脂塗膜形成用組成物を所定の乾燥膜厚になるよう塗布し、乾燥させることにより形成することができる。
第2水系樹脂塗膜層の膜厚(乾燥膜厚)は、0.3μm以上(好ましくは0.5μm以上、より好ましくは0.9μm以上)であり、7.0μm以下(好ましくは6.0μm以下、より好ましくは5.0μm以下)であるのが好ましい。第2水系樹脂塗膜層の膜厚が0.3μm未満であると、第1水系樹脂塗膜層の黒色顔料で吸収し切れなかった光を第2水系樹脂塗膜層中のコロイダルシリカや着色顔料の表面で光を反射させ、再度第1水系樹脂塗膜層に光を戻すことが十分にできないため、黒色度を十分に向上させることが難しい。一方、第2水系樹脂塗膜層の膜厚が7.0μmを超えると、第2水系樹脂塗膜層にワキが発生しやすくなり、外観不良となりやすい。また、塗装や乾燥にかかる時間が長くなり、製造コストが上がることになる。
〔第1水系樹脂塗膜層と第2水系樹脂塗膜層との合計膜厚及び比率〕
第1水系樹脂塗膜層と第2水系樹脂塗膜層との合計膜厚は、0.9μm以上(好ましくは1.0μm以上、より好ましくは1.3μm以上)であり、8.0μm以下(好ましくは7.0μm以下、より好ましくは6.0μm以下)である。合計膜厚が0.9μm未満であると、第1水系樹脂塗膜層、ひいては得られる水系樹脂塗膜積層金属板の黒色度が不十分になる。また、合計膜厚を1.0μm以上とすることによって、十分な黒色度及び耐
疵付き性をより満たしやすくなる。一方、第1水系樹脂塗膜層の膜厚が8.0μmを超えると、黒色度には優れるものの、黒色度のさらなる向上効果は得られにくくなる一方、第1水系樹脂塗膜層にシワが発生したり、第2水系樹脂塗膜層にワキが発生したりするため、外観不良となる。また、塗装や乾燥にかかる時間が長くなり、製造コストが上がることになる。
第1水系樹脂塗膜層の膜厚は第2水系樹脂塗膜層の膜厚の4倍以下であることが好ましい。第1水系樹脂塗膜層の膜厚が厚くなるほど耐テープ剥離性が低下し、第2水系樹脂塗膜層の膜厚が薄くなるほど耐テープ剥離性が低下する。また、第2水系樹脂塗膜層とテープとの接着性が高くなるほど(第2水系樹脂塗膜層中において、テープ接着性が高いポリウレタン樹脂の濃度が高くなるほど)、後述の2T曲げセロハンテープ剥離試験を行った際に第1水系樹脂塗膜層まで剥離しやすく、剥離後の黒色外観が損なわれることとなる。第1水系樹脂塗膜層と第2水系樹脂塗膜層との合計膜厚が上記所定の範囲内である場合、膜厚に関わらず、上記膜厚比の範囲内であれば、第1水系樹脂塗膜層の剥離を抑制することができる。
〔製法〕
水系樹脂塗膜形成用組成物は、上述した各成分を所定の割合で混合して調製することができる。混合順序は特に制限されない。
水系樹脂塗膜層を形成する際の水系樹脂塗膜形成用組成物の塗布、乾燥方法は、特に制限されず、既知の方法を適宜採用することができる。組成物の塗布方法としては、例えばバーコーター法、ロールコーター法、カーテンフローコーター法、スプレー法、スプレーリンガー法等を挙げることができ、これらの中でも、コスト等の観点からバーコーター法、ロールコーター法、スプレーリンガー法が好ましい。また乾燥温度としては、水系樹脂塗膜層が熱により劣化しない程度であればよく、例えば、50〜160℃程度が好ましく、より好ましくは70〜140℃程度である。
また、金属板表面に下地処理でノンクロメートタイプの化成皮膜層(下地層)を形成する場合、ロールコーター法、スプレー法、浸漬処理法等により化成皮膜層を施せば、ノンクロメートタイプの塗膜積層体金属板を得ることができる。
〔黒色度測定〕
水系樹脂塗膜積層金属板は優れた黒色度を有するものであり、本発明の好ましい態様では、水系樹脂塗膜積層金属板の黒色度(L*値)は23未満であり、より好ましくは21未満である。黒色度(L*値)が23以上となると目視において美麗な黒色であると言い難くなる。なお、本発明においてL値は、JIS Z8722に規定する方法で測定される実測値の明度指標であり、後述する実施例に記載の方法で測定することができ、下記式に基づきL*値に換算される。
L*=1.3632L−3.5904
〔その他〕
本発明に係る塗膜を施す面(明細書では表面と記載)の反対面(以下、裏面という)にも塗膜が積層されていることが、耐食性・加工性などの観点から好ましい。表面と同様に裏面にも黒色外観が必要な場合は、要求される黒色度に応じて本発明で使用される塗膜を適宜調整して積層することが望ましい。
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、「%」は「質量%」を、「部」は「質量部」を示すものとする。
下記の各水系樹脂塗膜積層金属板に用いた評価方法は以下のとおりである。
[評価方法]
(1)塗布ムラ
塗装サンプルを塗装方向が長手方向となるように50×120mmに切断し、表面を目視観察して塗布ムラの発生状態を下記の評価基準にて評価した。
A:塗布ムラなし
B:塗布ムラあり
(2)色調(黒色度評価)
分光光度計(日本電色工業株式会社製「Spectro Color Meter SQ2000」)を用いて、水系樹脂塗膜積層金属板である供試材のL値を測定し、得られたL値を下記式に基づいて変換したL*値により黒色度を評価した。
L*=1.3632L−3.5904
供試材における黒色度評価を、L*値の値から下記の評価基準にて行った。
A:L*値が21未満
B:L*値が21以上23未満
C:L*値が23以上
(3)シワ
塗装サンプルを塗装方向が長手方向となるように50×120mmに切断し、表面を目視観察してシワの発生状態を下記の評価基準にて評価した。
A:シワなし
B:部分的に縮緬状のシワが認められる
C:全面に縮緬状のシワが認められる
(4)ワキ
第2水系樹脂塗膜層を塗装し、乾燥した後、ワキの発生有無をマイクロスコープを用いて175倍の倍率で1.5×2.0mmの視野において観察し、下記の評価基準にて評価した。
A:上記視野の範囲内でワキなし
B:上記視野の範囲内のワキ個数が5個未満
C:上記視野の範囲内のワキ個数が5個以上
(5)耐疵付き性
表面性試験機(新東科学社製「ドライボギア(登録商標) HEIDON-140 DR」)により、サファイア製の引っ掻き針(先端曲率半径0.075mm)を用いて、室温で、供試材に所定の荷重を負荷して摺動速度を100mm/min、摺動距離を20mmとして1回引っ掻いた後に水系樹脂塗膜積層金属板の表面に疵がつくか否かを評価した。上記荷重を10、15、20、25、・・・gと5gずつ増加させていき、疵がつかない最大荷重を測定結果とした。
供試材における耐疵付き性評価を、疵がつかない最大荷重から下記の評価基準にて行った。
A:85gf以上
B:60gf以上85gf未満
C:60gf未満
なお、比較材として、膜厚1.0μmのプライマーコート層の上に膜厚6.0μmのトップコート層が積層された黒色PCMを用いて上記と同様の測定を行った結果、疵が付かない最大荷重は60gfであった。上記黒色PCMは、以下の製法で作製された。まず、溶剤系プライマー(日本ファインコーティングス社製「NC66−59プライマー」)を膜厚1.0μmとなるようにシンナー(キシレン:シクロヘキサノン=50:50)で希釈した後、電気亜鉛めっき金属板の上にバーコーターで塗布し、205℃×60秒で加熱乾燥し、プライマーコート層を形成した。次に、さらに溶剤系黒色トップコート(日本ファインコーティングス社製「FLC495ブラック」)を膜厚6.0μmとなるように前記シンナーで希釈した後、プライマーコート層の上にバーコーターで塗布し、250℃×60秒で加熱乾燥し、トップコート層を形成し、合計膜厚7.0μmの黒色PCMとした。
(6)剥離性
水系樹脂塗膜積層金属板を2T曲げ加工し、加工部にセロハンテープ(ニチバン製セロテープ(登録商標)CT405AP−24)を貼り、セロハンテープを剥がして、黒色層である第1水系樹脂塗膜層の剥離の有無を目視により観察する試験(2T曲げセロハンテープ剥離試験)を実施し、下記の評価基準にて評価した。
A:剥離なし
B:点状剥離あり
〔下地処理金属板の作製〕
まず、純水約952部に、酸性コロイダルシリカ(日産化学社製「スノーテックス(登録商標)O」;固形分20質量%)26.3部と重リン酸アルミニウム(米山化学社製;固形分50質量%)19.5部とを加え、これにポリアクリル酸(日本純薬社製「ジュリマー(登録商標)AC−10−LP」;固形分100質量%)0.75部を添加し、さらにシランカップリング剤(信越化学社製「KBM403」;固形分100質量%)1.13部を添加して、下地処理組成物溶液(固形分濃度1.7質量%)を調製した。
次に、得られた下地処理組成物溶液を、板厚0.45mmの電気亜鉛めっき金属板(EG;Zn付着量20g/m2)の表裏面に、手動ロールコート装置にて、乾燥質量で103mg/m2になるように塗布し、その後、220℃で12秒間乾燥して、下地処理金属板を作製した。以下、電気亜鉛めっき金属板を用いたものを下地処理金属板EGとする。
[黒色度向上のための添加剤]
表1に記載のコロイダルシリカ、各種顔料の少なくとも1つを第2水系樹脂塗膜層に含有した。粒子径が4〜6nm(公証値)である日産化学工業社製「スノーテックス(登録商標)XS」をコロイダルシリカA、粒子径が10〜20nm(公証値)である日産化学工業社製「スノーテックス(登録商標)40」をコロイダルシリカBとする。詳細については後述する。
〔第1水系樹脂塗膜層を形成するポリウレタン樹脂組成物の作製およびポリウレタン含有第1水系樹脂塗膜層を備える金属板の形成方法〕
(No.1〜11及びNo.23〜24について)
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イブ(内容量1.0L)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(保土谷化学工業社製、数平均分子量1000)60g、1,4−シクロヘキサンジメタノール14g、ジメチロールプロピオン酸20gを仕込み、さらに反応溶媒としてN−メチルピロリドン30.0g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104g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含有率は、8.9%であった。さらにトリエチルアミン16gを加えて中和を行い、エチレンジアミン16gと水480gの混合水溶液を加えて、50℃で4時間乳化し、鎖延長反応させてカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂が分散された水性分散液(不揮発性樹脂成分29.1%、酸価41.4。以下、ポリウレタン樹脂水性液という。)を得た。
上記で得たポリウレタン樹脂水性液に、エポキシ系架橋剤(DIC社製「エピクロン(登録商標)CR75」)、コロイダルシリカA、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%)、黒色顔料(墨:呉竹社製「超濃墨滴BA−8」、またはカーボンブラック1:御国色素社製「SAブラックDY−6」)を順次添加し、第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリウレタン樹脂57.5部、エポキシ系架橋剤2.5部、コロイダルシリカ10部、黒色顔料30部となるように配合した。この第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度10%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、下地処理金属板EG表面にバーコーターにて膜厚1.0μmとなるように塗布し、板温約120〜130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して金属板上にポリウレタン含有第1水系樹脂塗膜層を形成した。
(No.27〜60について)
上記で得たポリウレタン樹脂水性液に、上記エポキシ系架橋剤、コロイダルシリカA、黒色顔料(墨、または墨およびカーボンブラック1)を順次添加し、第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリウレタン樹脂45.1〜63.2部、エポキシ系架橋剤2.0〜2.8部、コロイダルシリカ7.9〜11部、黒色顔料23〜45部となるように配合した。この第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度10%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、下地処理金属板EG表面にバーコーターにて膜厚0.7〜1.2μmとなるように塗布し、板温約120〜130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して金属板上にポリウレタン含有第1水系樹脂塗膜層を形成した。
(No.69〜111について)
上記で得たポリウレタン樹脂水性液に、上記エポキシ系架橋剤、コロイダルシリカA、黒色顔料(墨およびカーボンブラック1)を順次添加し、第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリウレタン樹脂45.1〜63.2部、エポキシ系架橋剤2.0〜2.8部、コロイダルシリカ7.9〜11部、黒色顔料23〜45部となるように配合した。この第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度15%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、下地処理金属板EG表面にバーコーターにて膜厚0.9〜7.5μmとなるように塗布し、板温約120〜130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して金属板上にポリウレタン含有第1水系樹脂塗膜層を形成した。
(No.112〜150について)
上記で得たポリウレタン樹脂水性液に、上記エポキシ系架橋剤、コロイダルシリカA、黒色顔料(墨およびカーボンブラック1)を順次添加し、さらに、No.112〜114では後述のポリウレタン樹脂水性液を添加して、第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリウレタン樹脂28.0〜67.0部、ポリエチレン樹脂0.0〜29.0部、エポキシ系架橋剤0.0〜7.5部、コロイダルシリカ1〜40部、黒色顔料30部(墨:20部、カーボンブラック1:10部)となるように配合した。この第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度10%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、下地処理金属板EG表面にバーコーターにて膜厚1.0μmとなるように塗布し、板温約120〜130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して金属板上にポリウレタン含有第1水系樹脂塗膜層を形成した。
(No.151〜191について)
上記で得たポリウレタン樹脂水性液に、上記エポキシ系架橋剤、コロイダルシリカA、黒色顔料(墨およびカーボンブラック1)を順次添加し、第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリウレタン樹脂57.5部、エポキシ系架橋剤2.5部、コロイダルシリカ10部、黒色顔料30部(墨:20部、カーボンブラック1:10部)となるように配合した。この第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度15%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、下地処理金属板EG表面にバーコーターにて膜厚0.7〜6.6μmとなるように塗布し、板温約120〜130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して金属板上にポリウレタン含有第1水系樹脂塗膜層を形成した。
(No.192〜206、No.209〜235について)
上記で得たポリウレタン樹脂水性液に、上記エポキシ系架橋剤、コロイダルシリカA、黒色顔料(カーボンブラック1)を順次添加し、第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリウレタン樹脂61.2〜76.0部、エポキシ系架橋剤1.0〜4.0部、コロイダルシリカ3.0〜18部、黒色顔料17〜25部となるように配合した。この第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度15%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、下地処理金属板EG表面にバーコーターにて膜厚0.7〜4.9μmとなるように塗布し、板温約120〜130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して金属板上にポリウレタン含有第1水系樹脂塗膜層を形成した。
(No.207〜208について)
上記で得たポリウレタン樹脂水性液に、上記エポキシ系架橋剤、コロイダルシリカA、黒色顔料(カーボンブラック2:御国色素社製「SAブラックE−1319」又はカーボンブラック3:御国色素社製「GPブラック1188」)を順次添加し、第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリウレタン樹脂71.0部、エポキシ系架橋剤5.0部、コロイダルシリカ5.0部、黒色顔料(カーボンブラック2又はカーボンブラック3)19部となるように配合した。この第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度15%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、下地処理金属板EG表面にバーコーターにて膜厚1.2μmとなるように塗布し、板温約120〜130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して金属板上にポリウレタン含有第1水系樹脂塗膜層を形成した。
〔第1水系樹脂塗膜層を形成するポリエチレン樹脂組成物の作製およびポリエチレン含有第1水系樹脂塗膜層を備える金属板の形成方法〕
(No.12〜22及びNo.25〜26について)
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イブに、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」、アクリル酸由来の構成単位:20%、質量平均分子量(Mw):20,000、メルトインデックス:1300、酸価:150)200.0部、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1.5当量分)、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(日清紡ケミカル社製「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、オレフィン−酸共重合体とカルボン酸重合体の乳化物(エマルション)を調製し(固形分濃度約20%、JIS K6833に準じて測定)、ポリエチレン樹脂が分散された水性分散液(以下、ポリエチレン樹脂水性液という)を得た。
上記で得たポリエチレン樹脂水性液に、黒色顔料(墨またはカーボンブラック1)、コロイダルシリカA、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%)、オキサゾリン基含有重合体(日本触媒社製「エポクロス(登録商標)K−2030E」:固形分濃度40%)を順次添加し、第1水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン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53.2部、黒色顔料30部、コロイダルシリカ9.3部、シランカップリング剤4.7部、オキサゾリン基含有重合体2.8部となるように配合した。この第1水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度10%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、下地処理金属板EG表面にバーコーターにて膜厚1.0μmとなるように塗布し、板温120〜130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して下地処理金属板EG上にポリエチレン含有第1水系樹脂塗膜層を形成した。
(No.61〜68について)
上記で得たポリエチレン樹脂水性液に、黒色顔料(墨のみ)、コロイダルシリカA、上記グリシドキシ基含有シランカップリング剤、上記オキサゾリン基含有重合体を順次添加し、第1水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン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53.2部、黒色顔料30部、コロイダルシリカ9.3部、シランカップリング剤4.7部、オキサゾリン基含有重合体2.8部となるように配合した。この第1水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度10%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、下地処理金属板EG表面にバーコーターにて膜厚0.7〜1.2μmとなるように塗布し、板温120〜130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して下地処理金属板EG上にポリエチレン含有第1水系樹脂塗膜層を形成した。
〔第2水系樹脂塗膜層を形成するポリウレタン樹脂組成物の作製およびポリウレタン含有第2水系樹脂塗膜層を備える金属板の形成方法〕
(No.23〜26について)
上記で得たポリウレタン樹脂水性液に、上記エポキシ系架橋剤、コロイダルシリカB、ポリアミド系チクソトロピック剤(楠本化成社製ディスパロン(登録商標)AQ−607:固形分濃度15%。以下、ポリアミドという。)を順次添加し、第2水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリウレタン樹脂77.8部、エポキシ系架橋剤2部、コロイダルシリカ20部、ポリアミド0.2%となるように配合した。この第2水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度15%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、第1水系樹脂塗膜層の上にロールコーターにて膜厚1.0μmとなるように塗布し、板温120〜130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して第1水系樹脂塗膜層上にポリウレタン含有第2水系樹脂塗膜層が形成された塗膜積層金属板を得た。
(No.27〜36、49〜50、56、及びNo.67〜68について)
上記で得たポリウレタン樹脂水性液に、上記エポキシ系架橋剤、黒色度向上のための添加剤(コロイダルシリカB、シアニンブルー、またはコロイダルシリカB、シアニンブルー、およびジオキサジンバイオレットの混合物)、上記ポリアミドを順次添加し、第2水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリウレタン樹脂68.1〜87.8部、エポキシ系架橋剤1.7〜2.2部、添加
剤10〜30部、ポリアミド0%または0.2%となるように配合した。この第2水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度10〜15%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、第1水系樹脂塗膜層の上にロールコーターにて膜厚0.6〜1.6μmとなるように塗布し、板温120〜130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して第1水系樹脂塗膜層上にポリウレタン含有第2水系樹脂塗膜層が形成された塗膜積層金属板を得た。
〔第2水系樹脂塗膜層を形成するポリエチレン樹脂組成物の作製およびポリエチレン含有第2水系樹脂塗膜層を備える金属板の形成方法〕
(No.1〜22について)
オートクレイブに水626部と、エチレン−アクリル酸共重合体(アクリル酸20%、メルトインデックス(MI)300)160部とを加え、さらに、トリエチルアミン40モル%とNaOH15モル%を添加して、150℃、5Paの雰囲気下で高速撹拌し、エチレン−アクリル酸共重合体のエマルションを得た。続いて、上記エマルションに、内部架橋剤として、4,4’−ビス(エチレンイミノカルボニルアミノ)ジフェニルメタン(日本触媒社製「ケミタイト(登録商標)DZ−22E」)を固形分で5%(エマルション組成物の固形分を100%としたときの値)添加してエマルション混合物を得た。
上記で得たエマルション混合物に、外部架橋剤としてグリシジル基含有化合物A(DIC社製「エピクロンCR5L」)、黒色度向上のための添加剤としてコロイダルシリカAまたは各種着色顔料(墨、カーボンブラック1、酸化チタン、シアニンブルー、キナクリドンレッド、シアニングリーン、ジオキサジンバイオレット)、ポリアミド系チクソトロピック剤(楠本化成社製ディスパロン(登録商標)AQ−607:固形分濃度15%。以下、ポリアミドという。)を順次添加し、第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、エマルション混合物64.8または65部、架橋剤5部、添加剤30部、ポリアミド0または0.2部となるように配合した。この第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度10%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、第1水系樹脂塗膜層の上にロールコーターにて膜厚1.0μmとなるように塗布し、板温120〜130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して、第1水系樹脂塗膜層上にポリエチレン含有第2水系樹脂塗膜層が形成された塗膜積層金属板を得た。
(No.37〜48、51〜55、57〜66について)
上記で得たエマルション混合物に、上記グリシジル基含有化合物A、黒色度向上のための添加剤(コロイダルシリカA、シアニンブルー、シアニングリーン、コロイダルシリカAおよびシアニンブルーの混合物)、上記ポリアミドを順次添加し、第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、エマルション混合物27.1〜86.4部、架橋剤2.7〜8.6部、添加剤5〜70部、ポリアミド0または0.2部となるように配合した。この第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度7〜15%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、第1水系樹脂塗膜層の上にロールコーターにて膜厚0.4〜1.3μmとなるように塗布し、板温120〜130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して、第1水系樹脂塗膜層上にポリエチレン含有第2水系樹脂塗膜層が形成された塗膜積層金属板を得た。
(No.69〜111について)
上記で得たエマルション混合物に、上記グリシジル基含有化合物A、黒色度向上のための添加剤(コロイダルシリカA、シアニンブルー、シアニングリーン、コロイダルシリカAおよびシアニンブルーの混合物、コロイダルシリカAおよびシアニングリーンの混合物)、ポリアミドを順次添加し、第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、エマルション混合物64.8〜88.2部、架橋剤5〜6.8部、添加剤5〜30部、ポリアミド0または0.2部となるように配合した。この第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度15%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、第1水系樹脂塗膜層の上にバーコーターにて膜厚1.0〜7.4μmとなるように塗布し、板温120〜130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して、第1水系樹脂塗膜層上にポリエチレン含有第2水系樹脂塗膜層が形成された塗膜積層金属板を得た。
(No.112〜150について)
上記ポリエチレン樹脂水性液に、外部架橋剤としてグリシジル基含有化合物B(DIC社製「エピクロンCR75」)、黒色度向上のための添加剤(コロイダルシリカA、シアニンブルー、シアニングリーン)、ポリアミドを添加し、さらに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℃)またはポリシロキサン系潤滑剤(ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン:ビックケミー・ジャパン社製「BYK−307」およびビックケミー・ジャパン社製「BYK−337」、ポリエーテルエステル変性水酸基含有ポリジメチルシロキサン:ビックケミー・ジャパン社製「BYK−375」)を添加し、そして、No.123〜127ではポリウレタン樹脂水性液も添加して、第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン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0.0〜79.0部、ポリウレタン樹脂0.0〜59.0部、架橋剤0.0〜17.5部、添加剤10〜70部、ポリエチレンワックス粒子1.8〜9.8部またはポリシロキサン系潤滑剤1.8または9.8部、ポリアミド0.2部となるように配合した。この第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度10%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、第1水系樹脂塗膜層の上にロールコーターにて膜厚1.0μmとなるように塗布し、板温120〜130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して、第1水系樹脂塗膜層上にポリエチレン含有第2水系樹脂塗膜層が形成された塗膜積層金属板を得た。
(No.151〜191について)
上記ポリエチレン樹脂水性液に、上記グリシジル基含有化合物B、黒色度向上のための添加剤(コロイダルシリカA、シアニンブルー、シアニングリーン)、上記ポリエチレンワックス粒子、上記ポリアミドを順次添加して、第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン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59.0部、架橋剤7.5部、添加剤30部、ポリエチレンワックス粒子3.3部、ポリアミド0.2部となるように配合した。この第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度15%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、第1水系樹脂塗膜層の上にバーコーターにて膜厚0.4〜6.5μmとなるように塗布し、板温120〜130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して、第1水系樹脂塗膜層上にポリエチレン含有第2水系樹脂塗膜層が形成された塗膜積層金属板を得た。
(No.192〜235について)
上記ポリエチレン樹脂水性液に、上記グリシジル基含有化合物B、黒色度向上のための添加剤(コロイダルシリカA)、上記ポリエチレンワックス粒子、上記ポリアミドを順次添加して、第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン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59.0部、ポリウレタン樹脂0.0部、架橋剤7.5部、添加剤30部、ポリエチレンワックス粒子3.3部、ポリアミド0.2部となるように配合した。この第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度10%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、第1水系樹脂塗膜層の上にロールコーターにて膜厚0.7〜1.3μmとなるように塗布し、板温120〜130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して、第1水系樹脂塗膜層上にポリエチレン含有第2水系樹脂塗膜層が形成された塗膜積層金属板を得た。
本発明により、黒色度及び外観に優れた水系樹脂塗膜積層金属板を提供することができた。従って、低コストで製造された本発明に係る美麗でかつ黒色の水系樹脂塗膜積層金属板は、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適用可能である。

Claims (12)

  1. 金属板の少なくとも片面に、黒色顔料を含む第1水系樹脂塗膜層が積層されており、第1水系樹脂塗膜層の上側に、3質量%以上のコロイダルシリカを含むクリアー塗膜層である第2水系樹脂塗膜層が積層されていることを特徴とする水系樹脂塗膜積層金属板。
  2. 金属板の少なくとも片面に、黒色顔料を含む第1水系樹脂塗膜層が積層されており、第1水系樹脂塗膜層の上側に、青色顔料及び/又は緑色顔料並びにポリアミド系チクソトロピック剤を含む第2水系樹脂塗膜層が積層されており、第2水系樹脂塗膜層には青色顔料及び緑色顔料が合計で3質量%以上含まれていることを特徴とする水系樹脂塗膜積層金属板。
  3. 金属板の少なくとも片面に、黒色顔料を含む第1水系樹脂塗膜層が積層されており、第1水系樹脂塗膜層の上側に、青色顔料及び/又は緑色顔料、コロイダルシリカ、並びにポリアミド系チクソトロピック剤を含む第2水系樹脂塗膜層が積層されており、第2水系樹脂塗膜層には、青色顔料及び緑色顔料が合計で3質量%以上、コロイダルシリカが3質量%以上含まれていることを特徴とする水系樹脂塗膜積層金属板。
  4. 第1水系樹脂塗膜層と第2水系樹脂塗膜層との膜厚の合計が0.9〜8.0μmである請求項1〜3のいずれか1項に記載の水系樹脂塗膜積層金属板。
  5. 水系樹脂塗膜積層金属板のL*a*b*表色系における明度L*が23未満である請求項1〜4のいずれか1項に記載の水系樹脂塗膜積層金属板。
  6. 第1水系樹脂塗膜層に含まれる黒色顔料は16質量%以上50質量%以下である請求項1〜5のいずれか1項に記載の水系樹脂塗膜積層金属板。
  7. 第1水系樹脂塗膜層に含まれる黒色顔料は、墨及び/又はカーボンブラックである請求項1〜6のいずれか1項に記載の水系樹脂塗膜積層金属板。
  8. 第1水系樹脂塗膜層には、ポリウレタン樹脂が25質量%以上含まれている請求項1〜7のいずれか1項に記載の水系樹脂塗膜積層金属板。
  9. 第1水系樹脂塗膜層は、架橋剤が1質量%以上含まれている第1水系樹脂塗膜形成用組成物から得られるものである請求項1〜8のいずれか1項に記載の水系樹脂塗膜積層金属板。
  10. 第2水系樹脂塗膜層には黒色顔料が含まれない請求項1〜9のいずれか1項に記載の水系樹脂塗膜積層金属板。
  11. 第2水系樹脂塗膜層には、ポリエチレン樹脂が25質量%以上含まれており、第1水系樹脂塗膜層の膜厚は第2水系樹脂塗膜層の膜厚の4倍以下である請求項1〜10のいずれか1項に記載の水系樹脂塗膜積層金属板。
  12. 金属板は電気亜鉛めっき金属板である請求項1〜11のいずれか1項に記載の水系樹脂塗膜積層金属板。
JP2013204220A 2013-02-22 2013-09-30 水系樹脂塗膜積層金属板 Expired - Fee Related JP6140586B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013204220A JP6140586B2 (ja) 2013-02-22 2013-09-30 水系樹脂塗膜積層金属板
PCT/JP2014/053815 WO2014129475A1 (ja) 2013-02-22 2014-02-18 水系樹脂塗膜積層金属板
CN201480008904.7A CN104995021B (zh) 2013-02-22 2014-02-18 水系树脂涂膜层叠金属板
KR1020157022630A KR101755963B1 (ko) 2013-02-22 2014-02-18 수계 수지 도막 적층 금속판
TW103105854A TWI537126B (zh) 2013-02-22 2014-02-21 Water - based resin coating laminated metal plate

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013033817 2013-02-22
JP2013033817 2013-02-22
JP2013204220A JP6140586B2 (ja) 2013-02-22 2013-09-30 水系樹脂塗膜積層金属板

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014184709A true JP2014184709A (ja) 2014-10-02
JP6140586B2 JP6140586B2 (ja) 2017-05-31

Family

ID=51391262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013204220A Expired - Fee Related JP6140586B2 (ja) 2013-02-22 2013-09-30 水系樹脂塗膜積層金属板

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP6140586B2 (ja)
KR (1) KR101755963B1 (ja)
CN (1) CN104995021B (ja)
TW (1) TWI537126B (ja)
WO (1) WO2014129475A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016098629A1 (ja) * 2014-12-18 2016-06-23 株式会社神戸製鋼所 水系2層コート処理金属板
JP2016175400A (ja) * 2015-03-19 2016-10-06 株式会社神戸製鋼所 樹脂塗装亜鉛めっき金属板
WO2017159224A1 (ja) * 2016-03-17 2017-09-21 株式会社神戸製鋼所 水系樹脂塗装金属板

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018030202A1 (ja) * 2016-08-08 2018-02-15 Dic株式会社 積層体、メタルメッシュ及びタッチパネル
WO2022004468A1 (ja) * 2020-07-02 2022-01-06 東洋アルミニウム株式会社 複合顔料、それを含む熱可塑性樹脂組成物、および成形体
JP7438078B2 (ja) * 2020-10-20 2024-02-26 日本ペイント・サーフケミカルズ株式会社 鋼材用水性被覆剤、被膜、鋼材の被覆方法、及び鋼材

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0278540A (ja) * 1988-06-27 1990-03-19 Nippon Steel Corp 黒色表面処理鋼板
JPH0880474A (ja) * 1994-09-09 1996-03-26 Kansai Paint Co Ltd 汚れ防止性の良好な塗装鋼板
JPH08243488A (ja) * 1995-03-14 1996-09-24 Nippon Steel Corp 耐化成処理性に優れた有機複合鋼板
JPH1148403A (ja) * 1997-08-06 1999-02-23 Toyo Kohan Co Ltd 耐汗性および潤滑性に優れた表面処理金属板およびその製造方法
JP2002011827A (ja) * 2000-06-29 2002-01-15 Nisshin Steel Co Ltd 加工性,光反射性及び光反射持続性に優れた白色塗装金属板
JP2004082516A (ja) * 2002-08-27 2004-03-18 Taiho Kagaku Kogyo Kk シリカ含有アクリル系樹脂プレコート金属塗装板
JP2007126904A (ja) * 2005-11-04 2007-05-24 Nisshin Steel Co Ltd 耐疵付き性,耐汚染性,耐温水性に優れたキッチンシンク
JP2008285632A (ja) * 2007-05-21 2008-11-27 Mikuni Color Ltd 高漆黒性カーボンブラック分散体及びその製造方法、並びに高漆黒性カーボンブラック分散体を用いた塗料組成物
JP2010270281A (ja) * 2009-05-25 2010-12-02 Toyo Aluminium Kk 表面被覆メタリック顔料、それを含む水性塗料およびそれが塗布された塗装物
WO2011122326A1 (ja) * 2010-03-31 2011-10-06 株式会社神戸製鋼所 黒色金属板
JP2013022840A (ja) * 2011-07-21 2013-02-04 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp 耐端面赤錆性に優れたクリアコート鋼板

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4968391A (en) * 1988-01-29 1990-11-06 Nippon Steel Corporation Process for the preparation of a black surface-treated steel sheet
JPH0681163A (ja) * 1992-08-31 1994-03-22 Nkk Corp 溶接可能な片面黒色鋼材
JP2001009966A (ja) * 1999-06-30 2001-01-16 Kobe Steel Ltd 溶接可能な黒色金属板
JP2002047579A (ja) * 2000-07-31 2002-02-15 Kobe Steel Ltd 黒色外観に優れた表面処理金属材料
DE102008009481A1 (de) * 2008-02-15 2009-08-20 Basf Coatings Ag Wässrige Beschichtungszusammensetzung, Verfahren zur Herstellung und ihre Verwendung
MY155830A (en) * 2009-05-27 2015-12-15 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp Chromate-free black-coated metal plate

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0278540A (ja) * 1988-06-27 1990-03-19 Nippon Steel Corp 黒色表面処理鋼板
JPH0880474A (ja) * 1994-09-09 1996-03-26 Kansai Paint Co Ltd 汚れ防止性の良好な塗装鋼板
JPH08243488A (ja) * 1995-03-14 1996-09-24 Nippon Steel Corp 耐化成処理性に優れた有機複合鋼板
JPH1148403A (ja) * 1997-08-06 1999-02-23 Toyo Kohan Co Ltd 耐汗性および潤滑性に優れた表面処理金属板およびその製造方法
JP2002011827A (ja) * 2000-06-29 2002-01-15 Nisshin Steel Co Ltd 加工性,光反射性及び光反射持続性に優れた白色塗装金属板
JP2004082516A (ja) * 2002-08-27 2004-03-18 Taiho Kagaku Kogyo Kk シリカ含有アクリル系樹脂プレコート金属塗装板
JP2007126904A (ja) * 2005-11-04 2007-05-24 Nisshin Steel Co Ltd 耐疵付き性,耐汚染性,耐温水性に優れたキッチンシンク
JP2008285632A (ja) * 2007-05-21 2008-11-27 Mikuni Color Ltd 高漆黒性カーボンブラック分散体及びその製造方法、並びに高漆黒性カーボンブラック分散体を用いた塗料組成物
JP2010270281A (ja) * 2009-05-25 2010-12-02 Toyo Aluminium Kk 表面被覆メタリック顔料、それを含む水性塗料およびそれが塗布された塗装物
WO2011122326A1 (ja) * 2010-03-31 2011-10-06 株式会社神戸製鋼所 黒色金属板
JP2011224972A (ja) * 2010-03-31 2011-11-10 Kobe Steel Ltd 黒色金属板
JP2013022840A (ja) * 2011-07-21 2013-02-04 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp 耐端面赤錆性に優れたクリアコート鋼板

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016098629A1 (ja) * 2014-12-18 2016-06-23 株式会社神戸製鋼所 水系2層コート処理金属板
JP2016117171A (ja) * 2014-12-18 2016-06-30 株式会社神戸製鋼所 水系2層コート処理金属板
KR101808495B1 (ko) 2014-12-18 2017-12-12 가부시키가이샤 고베 세이코쇼 수계 2층 코팅 처리 금속판
JP2016175400A (ja) * 2015-03-19 2016-10-06 株式会社神戸製鋼所 樹脂塗装亜鉛めっき金属板
CN107405879A (zh) * 2015-03-19 2017-11-28 株式会社神户制钢所 树脂涂装镀锌金属板
WO2017159224A1 (ja) * 2016-03-17 2017-09-21 株式会社神戸製鋼所 水系樹脂塗装金属板

Also Published As

Publication number Publication date
JP6140586B2 (ja) 2017-05-31
KR101755963B1 (ko) 2017-07-07
WO2014129475A1 (ja) 2014-08-28
KR20150110695A (ko) 2015-10-02
TWI537126B (zh) 2016-06-11
CN104995021B (zh) 2017-11-14
TW201500180A (zh) 2015-01-01
CN104995021A (zh) 2015-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5695430B2 (ja) 黒色金属板
JP6140586B2 (ja) 水系樹脂塗膜積層金属板
JP5478588B2 (ja) 耐食性及び導電性に優れた表面処理金属板
JP4159998B2 (ja) 表面処理金属板
JP4318610B2 (ja) 表面処理金属板
CN105682916A (zh) 黑色涂装金属板
JP4184991B2 (ja) 表面処理金属板
JP4551847B2 (ja) 樹脂塗装金属板
JP6082333B2 (ja) 水系樹脂塗膜積層金属板
TWI621526B (zh) Resin coated zinc plated metal sheet
JP6946377B2 (ja) 樹脂塗装金属板
WO2016147758A1 (ja) 樹脂塗装亜鉛めっき金属板
JP7235556B2 (ja) 塗装亜鉛めっき鋼板
TWI785223B (zh) 塗裝鍍鋅鋼板
JP7166955B2 (ja) 塗装亜鉛めっき鋼板
JP2016175257A (ja) 樹脂塗装金属板
JP6310361B2 (ja) 黒色塗装金属板
WO2019188237A1 (ja) 塗装亜鉛めっき鋼板
JP2019173125A (ja) 塗装亜鉛めっき鋼板

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150901

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160607

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160722

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161011

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161116

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20170215

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20170321

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170425

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170501

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6140586

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees