JP3993875B2 - 塗装金属板の製造方法及び塗装金属板 - Google Patents

Description

本発明は、外装材等の建材に利用することができる塗装金属板の製造方法及び塗装金属板に関するものである。

めっき鋼板等の金属板の表面に予め塗装（プレコート）を施した塗装金属板は、建築分野において外装材等の建材として広く利用されている。

従来、プレコート用の塗料として、ポリエステル／メラミン系塗料に、アミンでブロックした硬化触媒を添加することで、塗膜の硬化過程における表層と下層の硬化速度差を大きくし、表面に細かい縮み模様を形成した塗装金属板が提供されている。

上記のような塗装金属板においては、塗膜における硬化速度差を細かく制御することで、縮みの大きさ、凹凸の大きさ（粗さ）を変更することが可能である。

このように、縮み塗料を用いて意匠性を向上させた塗装金属板は近年広く利用されるようになっているが、ユーザーからは更なる意匠性の向上が求められるようになってきている。特に、外装材として近年、塗膜の表面の凹凸を大きくして素焼き調の外観と肌触りを有するものが求められるようになってきており、このため塗装金属板についてもこのような粗さの大きな塗膜を形成することが要望されるようになってきている。
特開平１１−１０４５５８号公報

しかし、縮み塗料による塗膜の粗さには限界があり、大きな粗さを有する塗膜を形成することは困難であった。単に塗膜の粗さを大きくするだけなら、粒径の大きな骨材を塗膜中に含有させることも考えられるが、塗装鋼板はコイル状で処理、搬送されることが多く、そのためコイル状に巻き回す際に骨材の欠け落ちや塗膜のひび割れ等が発生するおそれがある。また、塗膜の粗さを大きくするために母材である金属板に予め凹凸加工を形成したり、塗膜形成後に表面加工を施して凹凸を形成することも考えらるが、加工の手間が増大して製造コストの上昇に繋がり、また自然な風合いを有する粗面を形成することも難しいものである。

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、粒径の大きな骨材を含有させたり母材である金属板や成膜後の塗膜に対する機械的な加工を行うことなく、塗膜の粗さを大きくすることができ、素焼き調の外観を有する意匠性の高い塗膜を形成することができる塗装金属板の製造方法及び塗装金属板を提供することを目的とするものである。

本発明に係る塗装金属板の製造方法は、金属板表面に縮み塗料である第一の塗料を塗布し、この第一の塗料を成膜する前に更に縮み塗料である第二の塗料を塗布した後に、前記第一及び第二の塗料を加熱成膜する工程を含むことを特徴とするものである。

また、上記縮み塗料としては、ポリエステル／メラミン系塗料にアミン類でブロックした硬化触媒を添加したものを好適に用いることができる。

また、本発明に係る塗装金属板は、上記のような方法にて製造され、第一の塗料と第二の塗料とを加熱成膜して得られる塗膜の表面の十点平均粗さＲｚjis82が５５μｍ以上であることを特徴とするものである。

本発明によれば、塗料中に粒径の大きな骨材を含有させたり機械的加工を施したりすることなく、金属板に形成される塗膜の十点平均粗さ（Ｒｚjis82）を大きくすることができ、素焼き調の外観と肌触りを有する意匠性の高い塗装金属板を得ることができるものである。

以下、本発明をその実施をするための最良の形態に基づいて説明する。

本発明にて用いる金属板１としては、特に制限されるものではないが、例えばアルミニウムめっき鋼板、亜鉛めっき鋼板、アルミニウム−亜鉛めっき鋼板、ステンレス板等を挙げることができる。また、このような金属板１としては、長尺のものを用いることができる。

亜鉛めっき鋼板は、軟鋼板等の鋼板を溶融亜鉛めっき浴に浸漬する等して、鋼板表面に亜鉛めっき層を形成したものである。この溶融亜鉛めっき浴中においては、溶融亜鉛めっき鋼板の耐食性、塗膜等との密着性等の特性を損なわない他の物質、例えば従来から溶融亜鉛めっきのための溶融亜鉛浴に許容されている不純物や、他の意識的な添加物が存在しても良く、例えば各原料成分中に含まれる鉛、鉄、銅、カドミウム、スズ等の微量の不純物、鉄、銅、鉛等のような製造工程上不可避的に混入される不純物、マンガン、スズ、ニッケル、モリブデン、タングステン、コバルト、クロム、チタン、カドミウム、アンチモン、ランタン、セレン等の添加物等の成分が含まれても良い。

またアルミニウム−亜鉛合金めっき鋼板は、軟鋼板等の鋼板の表面に、アルミニウム、亜鉛、及び必要に応じて添加される他の金属成分を含む合金めっき層を形成したものである。この合金めっき層の組成としては、特に制限はされないが、例えば、アルミニウムを４〜１０重量％、残りの大半を亜鉛及びＣｅ−Ｌａを配合した合金めっきを施した、いわゆる低アルミニウム−亜鉛合金めっき鋼板や、鋼板の表面に、２５〜７５重量％のアルミニウムと、アルミニウムの含有量に対して０．５重量％以上のケイ素とを含有し、残部は本質的に亜鉛からなる合金めっき層を形成したいわゆる高アルミニウム−亜鉛合金めっき鋼板を用いることができる。

上記のようなめっきを鋼板に施すにあたっては、亜鉛、アルミニウム、ケイ素等を、所望のめっき層の組成と同一の配合割合で含む溶融金属浴に、基材となる鋼板を浸漬させる等の公知の手段を用いることができる。このときのめっき層の形成条件は特に制限されないが、例えば５５０〜６５０℃の溶融金属浴に鋼板を１〜１０秒間浸漬した後、２０〜４０℃／秒の冷却速度で冷却することにより、アルミニウム−亜鉛合金めっき鋼板を得ることができる。

またステンレス鋼板としては、例えばＳＵＳ３０４製のものを用いることができる。

このような金属板に対して、第一の塗料と第二の塗料を順次塗布するものであるが、これに先だって、必要に応じてクロメート処理やリン酸亜鉛処理等といった化成処理や、金属板１の表面の油脂、埃等の汚れの除去等の前処理を施したり、下塗り塗料の塗布をなすことができる。

上記第一の塗料と第二の塗料としては、第二の塗料として縮み塗料（ちりめん塗料）を用いる。縮み塗料としては適宜のものを用いることができるが、例えばポリエステル／メラミン系塗料に、アミンでブロックした硬化触媒を添加した縮み塗料、すなわちポリエステル樹脂と、低核体メチル化メラミン樹脂等のメラミン樹脂と、スルホン酸等の硬化触媒をアミンと反応させた反応混合物とを、適宜の溶剤中に含有させたものを用いることができる。また必要に応じて着色のための適宜の顔料や染料、塗膜の物性や縮み具合を調整するための有機パウダーやガラス繊維等を含有させることもできる。このとき、ポリエステル樹脂の含有量を１００質量部とした場合に、メラミン樹脂の含有量は１０〜５０質量部、アミンでブロックした硬化触媒の含有量は１〜１０質量部とすることが好ましい。また有機パウダーを含有させる場合にはその含有量は、ポリエステル樹脂の含有量を１００質量部とした場合に５質量部以下とすることが好ましく、またガラス繊維を含有させる場合にはその含有量は３５質量部以下とすることが好ましい。

また、第一の塗料としても上記第二の塗料と同様の縮み塗料を用いる。このため、塗膜の表面粗さを更に大きくすることが可能である。

そして、第一の塗料と第二の塗料とを塗布するにあたっては、第一の塗料の塗布後、その塗膜を加熱硬化させることなくウェットな状態のままで第二の塗料を塗布して塗膜を形成し、次いで第一の塗料による塗膜と第二の塗料による塗膜とを加熱硬化して成膜するものである。これにより、形成される塗膜の粗さは、単独の塗料にて塗膜を形成する場合や、第一の塗膜を成膜してから第二の塗膜を塗布成膜する場合と比べて大きくなるようにすることが可能である。

このように塗膜の粗さが大きくなる理由は必ずしも明確ではないが、加熱成膜時に下層側にウェットな状態の第一の塗料が存在することで、成膜過程において第二の塗料が収縮することで塗膜表面が粗面化する際の第二の塗料の流動が容易となり、このために塗膜の表面の粗さが大きくなるものと考えられる。また、特に第一の塗料と第二の塗料が共に縮み塗料であると、第一の塗料も縮みの増大に寄与して、更に塗膜の表面の粗さが大きくなるものと考えられる。

ここで、上記の塗膜の粗さは、十点平均粗さ（Ｒｚjis82；ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１ 附属書１、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：１９８２）を意味している。素焼き調の粗面の外観やざらつきは、Ｒｚjis82にて評価するのが最適だからである。上記のようにして塗膜を形成すると、塗膜のＲｚjis82を５５μｍ以上となるようにすることも可能であり、このような塗装鋼板は塗膜が素焼き調の外観を有して非常に意匠性が高いものとなる。

また、塗料の膜厚は大きくする程塗膜の粗さが大きなり、またこの膜厚が小さくなるほど塗膜の粗さが小さくなる傾向が生じるものであり、この傾向は第一の塗料と第二の塗料とが共に縮み塗料である場合に大きくなる。このため塗膜の膜厚は塗料の組成等に応じて、所望の粗さの塗膜が形成できるように適宜調整されるものであるが、特に第一の塗料による塗膜の膜厚は５〜３０μｍの範囲、第二の塗料による塗膜の膜厚は１〜１０μｍの範囲が好ましく、また全体の膜厚は８〜４０μｍの範囲となるようにすることが好ましい。

また、第一の塗料と第二の塗料の粘度は塗布方法等に応じて適宜調整されるものであるが、塗膜の粗さを十分に大きくなるように形成するためには、第一の塗料のフォードカップＮｏ．４による粘度が５０秒以上であることが好ましく、第二の塗料のフォードカップＮｏ．４による粘度については１５〜４０秒の範囲であることが好ましい。

このように金属板１に対して塗装処理を行う工程の概要を図１に示す。この工程には、始端側から終端側にかけて、ペイオフリール１２、前処理部１３、下塗り塗装部１４、焼付炉１５、冷却装置１６、第一の塗料の塗装用の塗料塗布装置１７、二次塗装用の塗料噴霧装置２１、焼付炉１８、冷却装置１９、巻取ロール２２が順次配設されている。

ペイオフリール１２には長尺な金属板１がロール状に巻回されており、このペイオフリール１２から長尺な金属板１が巻き解かれて繰り出され、工程の終端側に向けて長手方向に搬送されるようになっている。

このペイオフリール１２から繰り出された長尺な金属板１は、前処理部１３に導入されて、クロメート処理やリン酸亜鉛処理等といった化成処理や、金属板１の表面の油脂、埃等の汚れの除去等の前処理が施された後、前処理部１３から導出される。

金属板１は前処理後に下塗り塗装部１４に導入され、表面に下塗り塗料が塗布されて下塗り塗膜５が形成され、更に熱風炉や誘電加熱装置等の焼付炉１５に導入されることにより下塗り塗膜５が加熱されて焼付硬化される。加熱後の金属板１は冷却装置１６を通過して冷却される。

このとき下塗り塗料としては、例えばエポキシ樹脂ワニス、エポキシウレタン樹脂ワニス、ポリエステル樹脂ワニス等の熱硬化性樹脂ワニスに、酸化チタン、微粉末クレー、炭酸カルシウム等の体質顔料や、防錆顔料などを分散させた樹脂系塗料を用いることができる。防錆顔料としては、例えばクロム酸ストロンチウムやクロム酸カルシウム等のクロム酸塩を主体としたものを用いることができる。下塗り塗装部１４においては、このような組成を有する下塗り塗料を、金属板１の一面に塗布するものであり、また場合によっては金属板１の他面にも下塗り塗料を塗布する。また、金属板１の他面には、下塗り塗料とは異なる組成を有する裏塗り塗料を塗布しても良い。下塗り塗料や裏塗り塗料の塗布にあたっては、図示の例では塗料が供給された塗布ロール１４ａ，１４ｂを金属板１の上下両面にそれぞれ接触させることにより行われているが、浸漬、スプレー、はけ塗り、ロールコーター、エアーナイフ、静電塗布等から構成される通常の塗布装置を配設することができる。

下塗り塗膜５の厚みは特に制限されず、適宜設定されるものであるが、３〜２５μｍの範囲とすることが好ましい。

下塗り塗膜５が形成された金属板１は、次いで第一の塗料の塗装用の塗料塗布装置１７と二次塗装用の塗料噴霧装置２１とを順次通過して表面に第一の塗料と第二の塗料が共にウェットな状態で順次塗布され、更に熱風炉や誘電加熱装置等の焼付炉１８に導入されることにより上塗り塗膜４が加熱されて焼付硬化される。

第一の塗料の塗装用の塗料塗布装置１７では金属板１の一面の全面に第一の塗料が塗布されるものであり、また場合によっては金属板１の他面にも第一の塗料を塗布する。また金属板１の他面には、第一の塗料に代えて、第一の塗料とは異なる組成を有する裏塗り塗料を塗布しても良い。

第一の塗料の塗装時の塗装方式として、図示の例ではロールコートを採用している。すなわち、塗料塗布装置１７は裏塗り塗装用の塗布ロール１７ａと第一の塗料の塗装用の塗布ロール１７ｂとから構成されており、第一の塗料や裏塗り塗料の塗布は、図示の例では塗料が供給された塗布ロール１７ａ，１７ｂを金属板１の上下両面にそれぞれ接触させることにより行われている。塗料塗布装置１７の構成はこのようなものに限られず、浸漬、スプレー、はけ塗り、ロールコーター、エアーナイフ、静電塗布等の適宜の方式による塗布装置を用いることができる。この第一の塗料は下塗り塗膜５が形成された金属板１の表面の全面に亘って塗布されるものであり、これにより第一の塗料による塗膜が形成される
。

このように第一の塗料による塗膜が形成された後、この塗膜を加熱硬化させることなくウェットな状態のままで第二の塗料１０を塗布して塗膜を形成する。第一の塗料による塗膜の形成後、第二の塗料１０を塗布するまでにどの程度の時間をあけるかは特に制限されないが、９０秒以内であることが好ましい。

第二の塗料１０を塗布する塗料塗布装置２０は塗布ロール１７ａ，１７ｂ等からなる第一の塗料の塗料塗布装置１７の下流側に配設されている。

この塗料塗布装置２０には、図示の例では、金属板１の上方に塗料噴霧装置２１が配設されており、第一の塗料が塗布された金属板１には、塗料噴霧装置２１にて、金属板１の一面側の表面において、焼付硬化される前の未硬化状態の第一の塗料の塗膜上に第二の塗料１０がスプレー噴霧されて塗布される。

塗料塗布装置２０の構成はこのようなスプレー噴霧によるものに限られず、カーテンコートによるものなどを採用することができるが、未硬化の第一の塗料の上面に塗布するため、塗料を塗布するためのノズル等が第一の塗料による塗膜の上面と離間した状態で第二の塗料１０の塗布を行う非接触方式での塗布方法を採用することが好ましく、ロールコート等のような接触方式の塗布方法は採用しないことが好ましい。

また、特に上記のように第二の塗料１０をスプレー塗布する場合には、形成される塗膜の粗さが更に大きくなる。これは、第二の塗料１０の噴霧後、第一の塗料の塗膜の上面に到達するまでの間における、第二の塗料１０中の溶剤の揮散量が大きくなり、第一の塗料の塗膜の上面に塗布された第二の塗料１０は樹脂濃度が高くなることに起因して第二の塗膜１０における塗膜の縮みが大きくなるためと推察される。

このように第二の塗料１０をスプレー塗布する場合の噴霧圧は適宜調整されるが４．９×１０⁴〜３．９×１０⁵Ｐａ（０．５〜４．０ｋｇｆ／ｃｍ²）の範囲とすることが好ましい。

そして、第二の塗料が塗布された後の金属板１は、熱風炉や誘電加熱装置等の焼付炉１８に導入されることにより上塗り塗膜４が焼付硬化されるものであり、このとき第一の塗料による塗膜と第二の塗料による塗膜とが同時に加熱されて焼付硬化されるものである。第二の塗料１０による塗膜の形成後、焼付硬化するまでにどの程度の時間をあけるかは特に制限されないが、９０秒以内であることが好ましい。また焼付硬化の加熱条件は第一の塗料や第二の塗料１０の組成、塗膜の厚み等に応じて適宜調整される。加熱後の金属板１は冷却装置１９を通過して冷却される。

このようにして塗膜が成膜された金属板１は、工程の終端側に配設された巻取ロール２２に巻回される。またこの工程の終端において、金属板１を幅方向に沿って裁断して積載することもできる。

以下、本発明を実施例によって詳述する。

（実施例１〜７、参考例１〜３、比較例１〜６）
金属板１としては幅１２５０ｍｍの長尺の溶融亜鉛めっき鋼板を用い、この塗装亜鉛鋼板を長手方向に５０ｍ／分の搬送速度で連続的に搬送しながら、塗装前処理、下塗り塗装、上塗り塗装を順次施すことにより、塗装金属板を得た。

このとき、塗装前処理としては塗布型クロメート処理（Ｃｒ付着量１８．６ｍｇ／ｍ²）を行った。

また下塗り塗装部１４において塗布する下塗り塗料としてはポリエステル系下塗り塗料（日本油脂ＢＡＳＦコーティングス株式会社製、品番「ＦＸ−３９Ｐ」）を用い、下塗り塗膜５の膜厚は、上面側を５μｍ、下面側を３μｍとした。また焼付炉１６における下塗り塗膜５の焼付条件は加熱温度２１０℃、加熱時間５０秒とした。

また、第一の塗料及び第二の塗料としては、下記の表１に示すポリエステル／メラミン系塗料（通常塗料）、又はポリエステル／イソシアネート系塗料にアミン類でブロックした硬化触媒を添加した縮み塗料を用いたものであり、各塗料の粘度は溶剤を加えることで調整した。そして、各実施例、参考例及び比較例について、表２，３に示す条件で塗膜の形成を行った。このとき、第一の塗料の塗布と第二の塗料の塗布との間の間隔は５秒間とし、また塗料の塗布後、焼付硬化開始までの間隔は５秒間とした。

（表面粗さ測定）
各実施例、参考例及び比較例の塗装アルミニウム−亜鉛合金めっき鋼板における塗膜について、東京精密工業社製の粗度測定装置「ハンディーサーフＥ−３５Ａ」を用いて十点平均粗さＲｚjis82を測定した。

（加工性試験）
各実施例、参考例及び比較例の塗装アルミニウム−亜鉛合金めっき鋼板を、２０℃又は５℃の室内に１時間おいた後、塗面を外側にして１８０度曲げて、折り曲げ部分に粘着テープを貼着した後に引き剥がした場合に塗膜の剥離が発生しなくなるＴ数を測定した。Ｔ数とは、折り曲げ部分の内側に何も挟まず、１８０度折り曲げを行った場合を０Ｔ、塗装アルミニウム−亜鉛合金めっき鋼板と同じ厚さの板を１枚挟んで折り曲げた場合を１Ｔ、２枚、３枚、４枚を挟んだ場合をそれぞれ２Ｔ、３Ｔ、４Ｔと表した。

（衝撃測定）
各実施例、参考例及び比較例の塗装アルミニウム−亜鉛合金めっき鋼板について、ＪＩＳ Ｋ ５４００．５．３：１９９０に準拠したデュポン式衝撃試験にて耐衝撃強度を測定した。このとき、錘の落下させる際の高さを０〜５０ｃｍの範囲で変化させて錘落下後の塗膜の剥離の有無を確認した。下記評価においては、分母に錘の高さの変更範囲である５０（ｃｍ）を示し、分子には錘の落下後に塗膜の剥離が生じない場合の錘の最大高さ（ｃｍ）を示している。

（鉛筆硬度測定）
各実施例、参考例及び比較例について、塗膜の硬度を、ＪＩＳ Ｋ ５４００：１９９０に準拠して求めた。

これらの結果を併せて表２，３に示す。

本発明の実施の形態の一例を示す概略工程図である。

符号の説明

１ 金属板
１０ 第二の塗料

Claims (3)

1. 金属板表面に縮み塗料である第一の塗料を塗布し、この第一の塗料を成膜する前に更に縮み塗料である第二の塗料を塗布した後に、前記第一及び第二の塗料を加熱成膜する工程を含むことを特徴とする塗装金属板の製造方法。
2. 上記縮み塗料が、ポリエステル／メラミン系塗料にアミン類でブロックした硬化触媒を添加したものであることを特徴とする請求項１に記載の塗装金属板の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の方法にて製造され、第一の塗料と第二の塗料とを加熱成膜して得られる塗膜の表面の十点平均粗さＲｚjis82が５５μｍ以上であることを特徴とする塗装金属板。

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