JP4638538B2 - プレコートアルミニウム板 - Google Patents
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絞り加工に伴うプレコート皮膜の大きな変形を想定したプレコートアルミニウム板として、例えば、特許文献3には、アルミニウム板の表面に形成された熱硬化樹脂の分子間架橋状態として、プレコート皮膜のゲル分率の値を220℃の加熱処理を行った前後で比較した場合に、当該加熱処理後のゲル分率の値が、前記加熱処理前のゲル分率の値から連続的に減ずるようにし、220℃の前記加熱処理を10分間行った時点における当該加熱処理前のゲル分率の値からの減少幅が10%未満であるように制御することによって、高い絞り成形性を満足させたプレコートアルミニウム板が開示されている。
特許文献1および特許文献2に記載の発明は、その用途として光ディスクドライブを想定した発明であるため、前記の通り、曲げ加工による筐体製作を前提とした発明と考えられる。曲げ加工の場合、前記したように、速乾性プレス油による成形のみを想定していると思われるため、沸騰塩素系洗浄薬剤での耐久性は考慮されていないと考えられる。
さらに、より望ましい形態として、洗浄工程での皮膜の耐久性に優れると共に、絞り加工が行われた場合においても、フィルムラミネート材と遜色のない高い成形性や、優れた外観性状を兼ね備えたプレコートアルミニウム板を提供することを目的とする。
このような構成によれば、ベース樹脂を架橋反応させる際の熱によって、微粒子が溶融することがなく、プレコート皮膜の表面粗さRaを制御しやすくなる。
このような構成によれば、プレコート皮膜の凸部の形態が滑らかとなり、プレス成形用金型の負担が軽減する。
このような構成によれば、皮膜が適度に柔軟となり、プレコートアルミニウム板の絞り成形性が向上する。
このような構成によれば、プレコート皮膜の表面における可視光の乱反射が抑制され、プレコート皮膜が艶消し状態になることが抑制される。なお、ここでの艶消し状態とは、素材であるアルミニウム板の持つ艶が失われることをいう。
本発明の請求項2に係る発明によれば、プレコート皮膜の表面粗さRaが制御しやすくなり、安定した表面粗さRaのプレコート皮膜を得ることができる。
本発明の請求項3に係る発明によれば、プレス成形用金型の負担を軽減させることができるため、プレス成形用金型の寿命を向上させることができる。
本発明の請求項5に係る発明によれば、アルミニウム板のもつ美しい光沢外観の成形品を提供することが可能となる。
参照する図面において、図1は、本発明に係るプレコートアルミニウム板の構成を模式的に示す部分断面図である。
図1に示すように、プレコートアルミニウム板1は、アルミニウム板2の表面に、分子間架橋されたベース樹脂4と、微粒子5と、を含むプレコート皮膜3が形成されたものである。ここで、アルミニウム板2の表面とは、アルミニウム板2の少なくとも一方の面を意味する。以下、各構成について説明する。
本発明でいうアルミニウム板2は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるものであり、本発明で用いられるアルミニウム板(アルミニウム板またはアルミニウム合金板)2としては、特に制限されるものではなく、製品形状や成形方法、使用時に求められる強度等に基づいて選択することができる。一般的には、非熱処理型のアルミニウム板、すなわち、1000系の工業用純アルミニウム板、3000系のAl−Mn系合金板、5000系のAl−Mg系合金板が好適に使用することができる。特に、しごき加工を伴う深い容器形状の筐体を製作する場合には、JIS H4000に規定されるA1050、A1100、A3003、A3004等のアルミニウム板が推奨される。また、比較的浅い容器形状の筐体を作成する場合には、JIS H4000に規定される、A5052やA5182等のアルミニウム板が推奨される。調質、板厚についても、目的に応じて種々のものを選定して使用することができる。また、後記するように、アルミニウム板2に、反応型下地処理、塗布型下地処理、陽極酸化処理、電解エッチング処理、脱脂処理等を施してもよい。
プレコート皮膜3(皮膜3)は、ベース樹脂4と、このベース樹脂4中に分散された微粒子5を含むものであり、アルミニウム板2の表面に形成される。このプレコート皮膜3は、ゲル分率が50%以上、かつ、表面粗さが、算術平均粗さ(Ra)で、0.25μm以上である。
ベース樹脂4は、プレコート皮膜3の主成分となるものであり、従来公知のプレコートアルミニウム板やプレコート鋼板に使用される分子間架橋型の樹脂を使用し、後記するように、ゲル分率が50%以上となるように分子間架橋反応させる。
微粒子5は、プレコート皮膜3の表面粗さRaを所定に制御するためのものであり、プレコート皮膜3のベース樹脂4中に含有させる。
プレコート皮膜3中に微粒子5を含有させること無く、表面粗さを制御する方法としては、プレコート皮膜を形成した後に、ブラスト処理等で物理的に表面を粗面化する方法や、凹凸のあるロールを皮膜の表面に押し当てて、ロールの持つ粗さを転写させる方法等が考えられる。しかしながら、これらの方法で表面粗さRaを調整したプレコート皮膜は、洗浄溶剤中に、皮膜表面の凹凸が滑らかとなり、プレコート皮膜における所定の表面粗さを維持することができないという問題がある。その結果、皮膜表面が平滑となり、沸騰塩素系洗浄剤中に、皮膜の表面同士がくっつきやすくなる。しかし、ベース樹脂4中に微粒子5を含有させたプレコート皮膜3では、溶剤洗浄前後で、皮膜表面の凹凸形状は変化しないため、沸騰塩素系洗浄剤を用いた洗浄工程においても、皮膜3同士のくっつきを防ぐことができる。
本発明では、プレコート皮膜3のゲル分率を50%以上とする。ここで、プレコート皮膜3は、ベース樹脂4のほかに微粒子5を必須成分として含むため、厳密な意味でのベース樹脂4のみのゲル分率を測定することは難しい。したがって、本発明では、プレコート皮膜3のゲル分率にて代用し、このゲル分率で規定することとする。
プレコート皮膜3のゲル分率を50%以上とすれば、皮膜3の架橋密度が高く、プレコート皮膜3中に添加した微粒子5が洗浄工程で脱落するのを防止することができる。また、耐薬品性、耐熱性、加水分解性に優れた皮膜3を得ることができ、その結果、沸騰塩素系洗浄剤中での皮膜3の溶解、剥離、変色、くっつき等を防ぐことができる。なお、これらの効果を向上させるため、ゲル分率は、65%以上であることが望ましい。さらに、ゲル分率が75%以上となれば、耐薬品性、耐熱性、加水分解性、洗浄工程での皮膜の耐久性等がさらに高まるため、より望ましい。なお、ゲル分率は、大きければ大きいほど望ましいと考えられるため、ゲル分率の上限値は、特に規定する必要はない。また、ゲル分率を50%以上とするため、塗膜を焼き付ける際の焼付け温度は、150〜285℃程度とするのが望ましい。
プレコート皮膜3の表面は、表面粗さが、算術平均粗さ(Ra)で0.25μm以上となるように形成される必要がある。本発明のプレコートアルミニウム板1の特徴は、沸騰塩素系洗浄剤を用いた洗浄工程においても、プレコート皮膜3の溶解、剥離、変色、くっつき等が生じないことにあるが、このうち、プレコート皮膜3同士のくっつきについては、向かい合った皮膜3同士の表面粗さが大きく影響する。すなわち、表面粗さRaが0.25μm未満では、皮膜3の表面が平滑となるため、皮膜3同士を向かい合わせて沸騰塩素系洗浄剤にて洗浄した場合に、皮膜3間に軽微ながらタック感が生じ始める。さらに、表面粗さRaが0.15μm未満では、プレコート皮膜3の表面がさらに平滑となるため、皮膜3同士を向かい合わせて沸騰塩素系洗浄剤にて洗浄した場合に、皮膜3同士が強固にくっついてしまう。このように、洗浄工程における皮膜3同士のくっつきは、プレコート皮膜3の表面の平滑性が大きく関与しており、表面粗さRaが大きくなればなるほど、ミクロに見た場合の皮膜表面同士の接触面積が小さくなるため、皮膜3同士のくっつきが抑制される。
プレコート皮膜3には、本発明の範囲から外れない範囲で、着色剤や、様々な機能を付与する添加剤を含有させることができる。
例えば、成形性を更に向上させるため、例えば、ポリエチレンワックス、カルナウバワックス、マイクロクリスタリンワックス、ラノリン、テフロン(登録商標)ワックス、シリコーン系ワックス、グラファイト系潤滑剤、モリブデン系潤滑剤等の潤滑剤を、1種または2種以上添加することができる。また、電子機器等で要求されるアース確保を目的とした導電性を付与するため、導電性微粒子として、例えば、ニッケル微粒子をはじめとする金属微粒子、金属酸化物微粒子、導電性カーボン、グラファイト等を、1種または2種以上添加することができる。さらに、放熱性を高めたい場合には、例えば、カーボン、グラファイト、酸化チタン等の金属酸化物、セラミック粉等の放熱性添加剤を、1種または2種以上添加することができる。そして、防汚性が要求される場合には、フッ素系化合物やシリコーン系化合物を添加してもよい。
また、後記するように、プレコート皮膜3の厚さは、作業性および生産性の観点から、1〜20μmであることが望ましい。
例えば、アルミニウム板2の表面に、下地処理により、下地処理皮膜(図示省略)を設けてもよい。
アルミニウム板2の表面は、プレコート皮膜3との密着性を高めるため、下地処理を施すことが望ましい。望ましい下地処理としては、Cr、ZrまたはTiを含有する従来公知の反応型下地処理皮膜および塗布型下地処理皮膜を利用することができる。即ち、リン酸クロメート皮膜、クロム酸クロメート皮膜、リン酸ジルコニウム皮膜、酸化ジルコニウム皮膜、リン酸チタン皮膜、塗布型クロメート皮膜、塗布型ジルコニウム皮膜等を適宜使用することができる。これらの皮膜に有機成分を組み合わせた有機無機ハイブリッド型の下地処理皮膜でもよい。なお、近年、環境対応の流れから六価クロムを嫌う傾向があり、六価クロムを含まないリン酸クロメート皮膜や、リン酸ジルコニウム皮膜、酸化ジルコニウム皮膜、リン酸チタン皮膜、塗布型ジルコニウム皮膜等を使用するのが望ましい。
次に、プレコートアルミニウム板1の製造方法の一例について、適宜、図1を参照して説明する。
プレコートアルミニウム板1の製造方法については、特に制限されるものではなく、ベース樹脂4の元となる樹脂、硬化剤および微粒子5を含む塗料を、従来公知の方法にてアルミニウム板2の上に塗布した後、加熱により架橋反応させることによって得ることができる。なお、皮膜3中のゲル分率を50%以上とするため、塗料を焼き付ける際の焼付温度を、150〜285℃程度とするのが望ましい。
第1実施例では、本発明におけるプレコートアルミニウム板について、本発明の必須の目的である洗浄工程での皮膜の耐久性について調べた。
供試材を10cm×10cmに切り出した試験材を使用し、皮膜のゲル分率を測定した。試験材は80℃にて60分間乾燥させた後、初期質量(a)を測定し、次に沸騰させたMEK中に供試材を60分間浸漬して未架橋成分を溶出させた後、150℃にて60分間乾燥させて皮膜中の残存MEKを乾燥し、抽出後質量(b)を測定した。最後に発煙硝酸中にて皮膜を完全に溶解し、アルミニウム板だけの質量(c)を測定した。ここで、(a)−(c)がもともとのプレコート皮膜のみの質量であり、(b)−(c)が架橋している皮膜質量とみなせるため、次式で表せるゲル分率が、皮膜の架橋度を表すこととなる。
(ゲル分率)=((b)−(c)/(a)−(c))×100 (単位%)
プレコート皮膜の表面粗さの測定は、表面粗さ測定器(小坂研究所社製サーフコーダSE−30D)を使用し、探針を各アルミニウム板の圧延方向に直交する方向に走査して、JIS B0601に記載の算術平均粗さ(Ra)を測定した。
塩素系洗浄剤としてトリクレンを使用し、これを沸騰させた。供試材の塗装面同士が向かい合うようにしてクリップで挟み、沸騰トリクレン中に10分間浸漬した後、取り出して外観を確認した。皮膜の溶解、皮膜の剥離、皮膜の変色、皮膜同士のくっつき等の表面異常がないものを、洗浄工程耐久性が良好(○)、表面異常があるものを、不良(×)と判断した。
これらの結果を表1に示す。なお、表1において、本発明の構成を満たさないものについては、下線を引いて示し、微粒子を含有しないものについては、「−」で示す。
一方、No.17は、微粒子を含まず、表面粗さも本発明の範囲を満たさないため、皮膜同士のくっつき(表中、くっつきと記載)が生じ、洗浄工程耐久性が不良であった。No.18は、表面粗さが本発明の範囲を満たさないため、皮膜同士のくっつきが生じ、洗浄工程耐久性が不良であった。No.19は、皮膜のゲル分率が本発明の範囲を満たさないため、皮膜同士がくっつくと共に、皮膜の色調が白く変色(表中、白化と記載)した。No.20は、表面粗さが、沸騰トリクレン中への浸漬前では本発明の範囲を満たすものの、微粒子を含まないため、沸騰トリクレン中への浸漬中に皮膜表面の凹凸が滑らかになり、皮膜同士のくっつきが生じた。
第2実施例では、本発明におけるプレコートアルミニウム板について、さらに望ましい形態について調べるため、絞り成形性、外観性状について調べた。なお、これらの特性は、本発明としてはあくまで望ましい特性に過ぎないため、これらの特性を満たさない場合でも、第1実施例の洗浄工程耐久性を満たしているものは、本発明の最低限の目的は達するものである。
供試材の作製方法、プレコート皮膜のゲル分率、および、表面粗さRaの測定等については、前記第1実施形態と同様であるため、ここでは、説明を省略する。
図2は、供試材を絞り加工、および、しごき加工することで、有底円筒容器を作製する工程を示す模式図である。図2に示す工程により、供試材の絞り成形性を調べた。まず円筒ブランク打ち抜きの後、絞り加工を行った。次に、再絞り加工にて、12mmφ×15mmLの円筒絞り成形品(中間成形品)を得た。この時点で得られた中間成形品での皮膜状態を評価した結果を、表2中の浅絞り成形性とした。次に、中間成形品に、円筒側壁部の板厚減少率が20%となるようにしごきを加え、トリミングをして最終10mmφ×20mmLの円筒容器形状に加工し、最終成形品を得た。この時点で得られた最終成形品での皮膜状態を評価した結果を、表2中の深絞り成形性とした。なお、プレス油には脂肪酸エステルと界面活性剤を主成分とする水系エマルジョンワックスを使用した。また、加工は室温(35℃)のみにて行った。
バーコーター塗装、焼付けが済んだプレコート皮膜の外観を目視で観察した。艶消し状態、ムラ、黄変色等が生じなかったものを、外観性状が良好(○)と判断した。また、これらのいずれかが生じたものを、外観性状がやや劣るものと判断し、表2中、艶消し性(艶消しが強いか否か)が強かったものを、艶消×、艶消し性がやや強かったものを、艶消△、ムラが生じたものを、ムラ×、やや黄色く変色したものを、黄変色△と記載した。なお、ここでの外観性状とは、素材であるアルミニウム板の持つ美しい光沢外観に基づくものであり、洗浄工程耐久性での皮膜の変色等とは異なる基準である。
これらの結果を表2に示す。なお、表2において、本発明の好ましい構成を満たさないものについては、下線を引いて示し、微粒子を含有しないものについては、「−」で示す。
表2に示すように、No.1〜7、9〜13、は、ベース樹脂として、より望ましいものを使用しているため、絞り成形性が良好であった。一方、No.8は、ポリエステル系樹脂のガラス転移温度が高すぎるため、浅絞り成形性は良好であったものの、深絞り成形性が不良であり、絞り成形性にやや劣った。No.14、No.15は、エポキシ系樹脂を使用したため、浅絞り成形性は良好であったものの、深絞り成形性が不良であり、絞り成形性にやや劣った。No.16は、分子内架橋型アクリル変性エポキシ樹脂を使用したため、浅絞り成形性は良好であったものの、深絞り成形性が不良であり、絞り成形性にやや劣った。
表2に示すように、No.1、3、4、6〜9、12、14、16は、皮膜の表面粗さが望ましい範囲であり、また、微粒子として、より望ましいものを使用しているため、外観性状が良好であった。一方、No.2、No.5、No.10、No.11、No.13は、皮膜の表面粗さが望ましい範囲ではないため、艶消し性の強い、あるいは、やや強い外観となった。また、No.11は、微粒子として架橋していない有機微粒子を使用したため、場所によって表面粗さにばらつきがあり、全体としてムラのある外観となった。なお、No.15は、エポキシフェノールを使用したものであるが、エポキシフェノールを使用すると、皮膜に黄変色が起こりやすいため、No.15では、皮膜の外観が黄色く変色した。
さらに、ベース樹脂として、より望ましいものを使用することで、前記目的の達成に加え、フィルムラミネート材と遜色のない高い成形性を備えるプレコートアルミニウム板とすることができることがわかる。また、微粒子として、より望ましいものを使用し、表面粗さRaをより望ましい範囲とすることで、前記目的の達成に加え、素材であるアルミニウム板の持つ美しい光沢外観を妨げないプレコートアルミニウム板とすることができることがわかる。
2 アルミニウム板
3 プレコート皮膜
4 ベース樹脂
5 微粒子
Claims (5)
- アルミニウム板の表面に、分子間架橋されたベース樹脂と、微粒子と、を含むプレコート皮膜が形成されたプレコートアルミニウム板であって、
前記ベース樹脂は、ガラス転移温度が25〜65℃のポリエステル樹脂を、メラミン系硬化剤、または、イソシアネート系硬化剤にて架橋反応させた架橋ポリエステル樹脂であり、
前記プレコート皮膜は、ゲル分率が50%以上であり、かつ、表面粗さが、算術平均粗さ(Ra)で、0.25μm以上であることを特徴とするプレコートアルミニウム板。 - 前記微粒子は、無機微粒子、または、架橋された有機微粒子であることを特徴とする請求項1に記載のプレコートアルミニウム板。
- 前記微粒子は、架橋された球状の有機微粒子であることを特徴とする請求項1に記載のプレコートアルミニウム板。
- 前記ポリエステル樹脂は、ガラス転移温度が35〜60℃であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のプレコートアルミニウム板。
- 前記プレコート皮膜の表面粗さが、算術平均粗さ(Ra)で、0.25〜0.55μmであることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載のプレコートアルミニウム板。
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