JP3228022B2 - 複合金属板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
ミニウム―亜鉛合金めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼
板、アルミニウム板、ステンレス板等の金属板にポリオ
レフィン系の熱可塑性樹脂と熱硬化性の合成樹脂塗料を
被覆した、耐食性、耐候性、加工性に優れた複合金属板
とその製造方法に関するものである。
表面処理金属板は、溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっ
き鋼板、5%Al―Zn合金めっき鋼板、55%Al―
Zn合金めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼板、アルミ
ニウム板、ステンレス板などの各種金属板に、通常は下
記のような連続塗装、連続フィルムラミネート又は連続
加熱溶融被覆が行われたものである。即ち、
を施した後に、各種塗料をロールコーターなどにより連
続的に塗装、乾燥してカラー金属板が製造される。
属板に化成処理を施した後に、接着剤等の下塗りを塗
布、乾燥し、その上に各種樹脂フィルムを連続的に貼り
付けることにより各種ラミネート金属板が製造される。
に化成処理を施した後に、下塗り塗料を塗装、乾燥し、
さらにその上に押出し機から変性ポリオレフィン樹脂の
接着層とポリオレフィン樹脂層とを一緒にTダイから押
出して連続的に被覆して各種樹脂被覆金属板が製造され
る。
金属板は、耐食性、耐候性、加工性や意匠性などが付与
されて品質が安定しており、しかもこの塗覆装表面処理
金属板を使用することにより加工後あるいは施工後の塗
装工程が不要であるために、屋外建材用などの素材とし
てその用途が拡大している。
処理金属板に要求される性能は、耐候性、耐食性、加工
性、耐傷付性などであるが、最近の酸性雨に代表される
様に使用環境の悪化があり、また一方では厳しい使用環
境のもとでもメンテナンスフリーが要求される等、塗覆
装表面処理金属板に要求される性能は急激に高くなって
いる。
塗料がメンテナンスフリーということで実績があり、耐
食性については厚膜の塩ビ鋼板、ポリエチレン系樹脂被
覆鋼板等が優れており使用されてきた。
の屋外使用における耐候性は非常に優れていることが実
証されているが、塗装される塗膜厚さが通常20〜35
μm程度と薄いことおよび、塗膜硬度がやや低いため
に、折曲加工、ロールフォーミング等の成形加工時や施
工時に金属板に達する傷が付きやすく、これらの傷から
腐食が進行する問題が発生している。
脂系塗料の利点を維持しながら、塗膜硬度を上げること
によって耐傷付き性や耐摩耗性を改善するために、塗膜
中にガラスビーズを入れる技術等が開発されているが、
これらの改善を行ってもフッ素樹脂系塗装鋼板はもとも
と塗膜厚みが薄いために、保護フィルムを使用するか加
工後傷付き部の補修塗装を行うのが一般的であり、加工
時または施工時の傷対策が耐候性に優れたフッ素樹脂塗
装鋼板の問題点であった。
覆鋼板は被膜の厚みが通常150〜300μmであり、
加工時、施工時に傷が入っても塗膜内で止まり金属板ま
で傷が到達しにくい。また加工性に優れるので加工部に
亀裂が入らず耐食性に優れている。
の結合エネルギーがフッ素樹脂よりも小さく、太陽光線
のエネルギーよりも小さいために、分子量、分子量分布
の調整、酸化防止剤、紫外線吸収剤等を添加して耐候処
方をとっても、屋外で使用されると樹脂の劣化の進行が
早く十分な耐候性を有しているとは言えない。
に、不燃材としての性能が低く、これを解決するために
例えば特公平6―26874に示されるように、ポリオ
レフィンの膜厚を薄くする等の方法があるが、これでは
耐傷付き性が損なわれるという欠点が残る。
な課題に鑑みてなされたものであり、各種金属板の連続
塗装法、連続フィルムラミネート法、加熱溶融被覆法の
いずれか一つの製造方法では得られない、加工性、耐候
性、耐食性を兼ね備えた複合金属板とその製造方法を提
供することを目的とするものである。
題を解決するものであり、その構成は、 (1)金属板表面に、最下層に化成処理層、その上に有
機樹脂系塗料の下塗り層が設けられており、その上に変
性ポリオレフィン樹脂の接着層とポリオレフィン樹脂層
の二層が複合された50〜300μmの中間樹脂層で、
該樹脂層の表面は表面改質で官能基の量が、官能基中の
酸素量と表面の炭素量の比を表すO/C値で0.05〜
0.30存在しており、さらにその上にウレタン硬化型
ポリエステル樹脂又はウレタン硬化型フッ素樹脂で8〜
35μm厚の上塗り塗膜を有することを特徴とする複合
金属板、 (2)金属板表面に化成処理を施した後、その上に下塗
りとして有機樹脂系塗料を塗装、乾燥し、次いでその上
に変性ポリオレフィン樹脂の接着層とポリオレフィン樹
脂層の二層からなる中間樹脂層を50〜300μmの厚
さで形成させ、ポリオレフィン樹脂層の表面を火炎処理
またはコロナ放電処理で表面改質し、官能基中の酸素量
と表面の炭素量の比を表すO/C値で0.05〜0.3
0の官能基を生成させ、さらに上塗りとしてウレタン硬
化型ポリエステル樹脂またはウレタン硬化型フッ素樹脂
を8〜35μm厚で塗装、乾燥させたことを特徴とする
複合金属板の製造方法、である。
鋼板、アルミニウム―亜鉛合金めっき鋼板、アルミニウ
ムめっき鋼板、アルミニウム板、ステンレス板等であ
り、原板の表面に化成処理を行なうことにより、金属板
と下塗層の密着性が向上し、さらに耐食性が向上する。
酸系や塗布型のクロム酸系の処理剤が一般的であり、金
属板の種類により選定される。
下塗り塗料を塗装、乾燥する。金属板が亜鉛めっき鋼
板、アルミニウム―亜鉛合金めっき鋼板、アルミニウム
めっき鋼板、アルミニウム板の場合には、下塗り塗料中
に防錆顔料としてストロンチウムクロメートまたはジン
ククロメートまたは両方の混合体を樹脂100重量部に
対して10〜40重量部配合することにより耐食性を更
に向上させることが出来る。
と耐食性が不十分となり、40重量部を越えても耐食性
の向上はそれ以上効果がないばかりでなく、下塗り塗膜
の耐湿性を低下させることになり好ましくない。なお下
塗りの塗膜厚みは、乾燥塗膜の厚みで1〜20μmの範
囲が推奨される。
の表面に変性ポリオレフィン樹脂の接着層とポリオレフ
ィン樹脂層の二層複合膜を押出し機からTダイで加熱溶
融押出し、直接金属板に圧着被覆して中間樹脂層を形成
するか、または二層複合膜をフィルム状に成形し、一度
巻取ったものをラミネート方式で下塗り塗膜上に貼付け
て中間樹脂層を形成する。
による分解を防ぐために熱安定剤や光安定剤を混合させ
るのが一般的である。
を行うことから、ポリオレフィン樹脂層が酸素や紫外線
等に直接さらされることがないことより、熱安定剤、光
安定剤を混合させることが必要条件とはならない。
り層が破壊された場合を想定すると、熱安定剤および光
安定剤を混合することが推奨される。
レフィン樹脂層の二層複合膜である中間樹脂層の厚みは
50〜300μmの範囲が推奨されるが、80〜300
μmの範囲がより好ましい。
厚みは5〜30μmが好ましい。接着層の厚みが5μm
未満では接着性に安定性を欠き、また30μmを越えて
もコストが高くなるだけで接着力の増加には関係ない。
ン樹脂、ポリプロピレン樹脂およびポリエチレン樹脂と
ポリプロピレン樹脂の混合体が好ましく使用される。
満ではエンボス成形加工などのシビアな加工性が劣り、
加工部に塗膜クラックが入り易いという欠点がある。
オレフィン樹脂は耐透水性および耐透湿性に優れること
により、屋外使用において金属板を腐食環境から守る効
果があるが、中間樹脂層が80μm未満になると製品の
加工時や施工時の傷が金属板に達する危険性が高くな
り、ポリオレフィン樹脂層の耐透水性や耐透湿性が優れ
ているとはいえ、十分な耐食性を期待することが困難に
なる。
を防止する特性は大きくは向上せず、加熱溶融押し出し
の作業性が低下し製造コストを高めるだけである。
すると不燃性が低下するが、不燃性が必要な場合には三
酸化アンチモンと臭素系難燃剤を中間樹脂層に混合させ
ることにより不燃性を向上させる手法を取れば良い。
ェノール―A、デカブロモビスフェニールエーテル等が
代表的である。
指数があるが、通常ポリオレフィン樹脂は酸素指数が1
8%前後である。
することにより、酸素指数を高めることが可能であり、
大気中に存在する酸素濃度よりも酸素指数を高くしてや
ることにより不燃性が向上する。
の混合量は樹脂100重量部に対してそれぞれ3〜15
重量部が推奨される。
効果が不足し、15重量部を越えても不燃性の向上効果
はそれ以上ないばかりでなく、加工性が低下する等の欠
点が発生する。
またはコロナ放電処理を行い、ポリオレフィン樹脂層の
表面に水酸基、カルボニル基、カルボキシル基などの官
能基を生成させ、その極性を高くして上塗り塗膜との密
着性を良くする改質処理を行う。
わないと上塗り塗膜との密着性はほとんど確保出来な
い。
を行った表面をESCAを用いて表面の酸素量(O)と
炭素量(C)を分析し、その比であるO/C値を求める
ことにより把握できる。
された各種官能基に含まれる酸素量を意味し、表面改質
が進むに従って酸素量が増加しO/C値も増加する。
値を選定することであった。その理由は、塗膜密着性が
長期の屋外使用によって損なわれ、ポリオレフィン樹脂
層から上塗り塗膜が剥離することになれば、品質の劣化
はもちろん商品価値が著しく損なわれることになるから
である。
安定するO/C値は上塗り塗装直前で0.05〜0.3
0の範囲であることが判明した。
量が不足し、ポリオレフィン樹脂と上塗り塗膜の密着性
を十分に確保することが出来ない。
上の密着性向上効果は無く、むしろ不安定な官能基が増
えることにより密着性が低下する傾向となる。
も、本発明で非常に重要な部分である。
保有だけでなく、ポリオレフィン樹脂層の表面にある官
能基と反応して、塗膜密着性を向上させることの出来る
塗膜でなければならない。
橋剤としてイソシアネートを使用した、ポリエステル樹
脂塗料およびフロロオレフィンビニルエーテル重合体の
フッ素樹脂塗料が優れていることが判った。
料や熱可塑性アクリル樹脂をバインダーとしたフッ化ビ
ニリデン型フッ素樹脂塗料の場合、一次的な密着性を得
ることは出来るが、長期間湿潤状態に放置した後の密着
性が著しく低下する。
保持するためには、架橋剤としてイソシアネートを使用
した塗料が必要である。
樹脂100重量部に対して15〜55重量部が推奨され
る。
ると、上塗り塗膜自体の硬化度が不足し適正な塗膜とな
らない。
えると塗膜が硬くなりすぎて加工性が低下し、成形加工
時に問題を発生させることになる。
推奨される。上塗り塗膜の膜厚が8μm未満となると屋
外使用時に紫外線が上塗り塗膜を透過することにより中
間樹脂層を劣化させ、中間樹脂層と上塗り塗膜との密着
性を低下させる危険性がある。
性、および加工性の向上効果はなく、製造コストを高く
するだけである。
に三酸化アンチモンと臭素化合物を混合させることを前
述したが、上塗り塗膜中に同様に三酸化アンチモンと臭
素化合物を混合させることにより、不燃性をさらに向上
させることができる。
合量は、中間樹脂層と同様に樹脂100重量部に対して
それぞれ3〜15重量部が推奨される。
効果が不足し、15重量部を越えても不燃性の向上効果
はそれ以上ないばかりでなく、加工性が低下する等の欠
点が発生する。
系抗菌剤を混合させることにより、抗菌性および防かび
性を付与することができる。
ン酸チタン―酸化亜鉛―銀、ゼオライト―銀、アパタイ
ト―銀、リン酸ジルコニウム―銀、リン酸カルシウムと
銀化合物を焼結した株式会社サンギ製アパサイダー―
A、SiO2・Al2O3・ZnO・Li2O・Agを主成
分とする株式会社日板研究所製クリンP―2―D等であ
る。
に対して0.05〜2重量部混合させる。混合量が0.
05重量部未満であると抗菌・防かび性能が低下し、2
重量部を越えてもそれ以上抗菌・防かび性は向上しな
い。
る。
造条件を示す。
が、本発明の条件を逸脱した比較例1〜比較例7の製造
条件を示す。
8〜比較例12の製造条件を示す。
改質処理を行わずに上塗塗装を実施したものである。
処理による官能基生成が不十分であったものである。ま
た比較例3は表面改質による官能基生成が過剰となった
ものである。
はないフッソ塗料を塗装したものである。また比較例5
は上塗り塗料にメラミン硬化型のポリエステル塗料を塗
装したものである。
のである。また比較例7は下塗り塗膜中の防錆顔料の含
有率が5%と低いものである。
び抗菌・防かび性向上のための添加剤を中間樹脂層や上
塗り塗膜に混合させた実施例と比較例の製造条件を示
す。
3〜15は、金属板種類、板厚、化成処理、下塗り塗料
種類、下塗り膜厚、下塗り乾燥温度、および下塗り乾燥
時間は全て同一条件で作られたものであり、中間樹脂層
以降の条件について変化させた。
亜鉛めっき鋼板に塗布型クロメート処理を行い、30%
の防錆顔料を含有するエポキシ樹脂下塗を4μ塗装し2
00℃の温度で60秒間乾燥した。
実施例10、および比較例1〜比較例5までのポリオレ
フィン樹脂と上塗り塗膜との密着性を評価した結果を示
した。
盤目試験で実施し、100個の升目中でテープ剥離判定
後に残存した升目の数で現した。
て次の試験結果を示した。すなわち、沸騰水に24時間
浸漬し24時間自然乾燥した後碁盤目試験を実施、60
℃温水に20日間浸漬し24時間自然乾燥した後碁盤目
試験を実施、−20℃に8時間放置後60℃に16時間
放置することを1サイクルとして10サイクルまで試験
を行った後、碁盤目試験を実施、温度50℃で湿度98
%以上の状態に2000時間置き24時間自然乾燥した
後碁盤目試験を実施したものである。
9、実施例10、比較例6〜比較例7および、従来技術
による比較例8〜比較例12までの各種被膜性能を評価
した結果を示した。
試験を3000時間まで実施した。耐食性の評価項目は
平面部、0T折曲げ部および傷付き部とし、塩水試験投
入前にサンプルに次の加工を施した。 0T折曲げは万力を使用して密着曲げを実施した。 亜鉛鉄板をシャーで切断し、切断面に発生したバリで
サンプル表面をこすり、傷を付けた。
インウェザーメーター試験を3000時間まで実施し、
標準板に対する色差と光沢保持率を測定した。
びデュポン衝撃試験を実施した。
JIS A1321による燃焼試験結果を示した。
いないもの、比較例14は中間樹脂層および上塗り層に
不燃性向上剤を添加したが、その添加量が不足している
ものである。
に添加したものの、抗菌性および防かび性試験結果を示
した。
ぶどう球菌の菌液を滴下し25℃で24時間保存した後
の生菌数を測定した。なお試験開始時の生菌数は5×1
05であった。
7日間保存した後の生菌数を測定した。比較例13は抗
菌・防かび性向上剤を全く添加していないもの、比較例
15は上塗り層に抗菌・防かび性向上剤を添加したが、
その添加量が不足しているものである。
オレフィン系樹脂の中間樹脂層の上に、上塗りとしてウ
レタン硬化型ポリエステル樹脂系塗料またはウレタン硬
化型フッ素を使用しているので、ポリオレフィン樹脂本
来の特長である耐透水性、耐透湿性による非常に優れた
耐食性を得ることが出来る。
外線による樹脂劣化については、上塗り塗膜が紫外線を
遮断するばかりでなく、上塗り塗膜の持つ優れた耐候性
を得ることができる。
ート法、または加熱溶融連続被覆法で得られる塗覆装金
属板よりもはるかに耐久性に優れた複合金属板である。
不燃向上剤を混合させて不燃性を向上させることによ
り、中間樹脂層の膜厚を低く押さえる必要がなくなり、
成形加工時の傷に起因する耐食性の低下の危険性がな
い。
ることにより、抗菌性と防かび性を合わせ持った耐候
性、耐食性に優れた複合金属板を得ることができる。
Claims (7)
- 【請求項1】 金属板表面に、最下層に化成処理層、そ
の上に有機樹脂系塗料の下塗り層が設けられており、そ
の上に変性ポリオレフィン樹脂の接着層とポリオレフィ
ン樹脂層の二層が複合された50〜300μmの中間樹
脂層で、該樹脂層の表面は表面改質で官能基の量が、官
能基中の酸素量と表面の炭素量の比を表すO/C値で
0.05〜0.30存在しており、さらにその上にウレ
タン硬化型ポリエステル樹脂又はウレタン硬化型フッ素
樹脂で8〜35μm厚の上塗り塗膜を有することを特徴
とする複合金属板。 - 【請求項2】 金属板表面に化成処理を施した後、その
上に下塗りとして有機樹脂系塗料を塗装、乾燥し、次い
でその上に変性ポリオレフィン樹脂の接着層とポリオレ
フィン樹脂層の二層からなる中間樹脂層を50〜300
μmの厚さで形成させ、ポリオレフィン樹脂層の表面を
火炎処理またはコロナ放電処理で表面改質し、官能基中
の酸素量と表面の炭素量の比を表すO/C値で0.05
〜0.30の官能基を生成させ、さらに上塗りとしてウ
レタン硬化型ポリエステル樹脂またはウレタン硬化型フ
ッ素樹脂を8〜35μm厚で塗装、乾燥させたことを特
徴とする複合金属板の製造方法。 - 【請求項3】 下塗り塗膜中に防錆顔料としてストロン
チュームクロメートまたはジンククロメートまたはスト
ロンチュームクロメートとジンククロメートの混合した
ものを、樹脂100重量部に対して10〜40重量部含
有したことを特徴とする請求項1記載の複合金属板。 - 【請求項4】 中間樹脂層に不燃性向上剤として、三酸
化アンチモンと臭素系難燃剤をそれぞれ、樹脂100重
量部に対して3〜15重量部含有したことを特徴とする
請求項1、又は3項記載の複合金属板。 - 【請求項5】 中間樹脂層および上塗り塗膜の両方に不
燃性向上剤として、三酸化アンチモンと臭素系難燃剤を
それぞれ、樹脂100重量部に対して3〜15重量部含
有したことを特徴とする請求項1、3、又は4項記載の
複合金属板。 - 【請求項6】 上塗り塗膜中に抗菌・防かび向上剤とし
て、銀を含有する無機系抗菌剤を樹脂100重量部に対
して0.05〜2重量部含有したことを特徴とする請求
項1、3、4又は5項記載の複合金属板。 - 【請求項7】 中間樹脂層の厚さが80〜300μmで
ある請求項1、3、4、5又は6項記載の複合金属板。
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