JP4641263B2

JP4641263B2 - 塗装金属板

Info

Publication number: JP4641263B2
Application number: JP2006000694A
Authority: JP
Inventors: 浩二太田; 知成浜村
Original assignee: Nippon Steel and Sumikin Coated Sheet Corp
Current assignee: Nippon Steel Coated Sheet Corp
Priority date: 2006-01-05
Filing date: 2006-01-05
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2026-01-05
Also published as: JP2007181951A

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に関するものである。

めっき鋼板等の金属板の表面に塗装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。

このような塗装金属板として、その最外層に、ポリシロキサン構造に代表される無機質系の塗膜中に酸化チタン等の光触媒を含有させて光触媒層を形成したものが提供されている。かかる塗装金属板は、優れた耐候性、耐摩耗性、耐傷付き性を有し、且つ光触媒により付与される高親水性により優れた防汚性を発揮する。このような塗装金属板では、光触媒反応により生成する活性酸素等による劣化を防ぐため、光触媒層の下層に光触媒を含有しない保護層を形成している。

しかし、このような光触媒層は密着性や柔軟性などに欠け、金属板に光触媒層を予め塗装（プレコート）すると、その後の曲げ加工や絞り加工等の機械的加工において光触媒層に剥離や亀裂が生じやすいという難点がある。

そこで、従来、保護層の下層にエポキシ塗料にて成膜された下塗り塗料を形成することで保護層の密着性を向上し、機械的加工性を向上することも図られているが（特許文献１，２参照）、この場合、保護層と金属板の密着性を向上することができても光触媒層の柔軟性は改善されないものであった。

更に、無機質塗料に有機成分を小量配合することにより柔軟性を向上することも図られているが（特許文献３参照）、この場合でもその後の曲げ加工や絞り加工等の機械的加工性は不十分であった。
特開２００２−２００４５５号公報特開２００５−２８０１０２号公報特開２００５−１８６０３５号公報

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、最外層に光触媒層を形成した塗装金属板における光触媒層の潤滑性を向上することで機械的加工性を向上し、プレコート化を可能とすることができる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は、金属板の少なくとも一面に光触媒を含有しない無機質塗料にて形成された保護層と、光触媒及びフッ素樹脂ワックスを含有する無機質塗料にて形成された光触媒層とが積層して形成されていることを特徴とする。

光触媒層により、塗装金属板に優れた耐候性、耐摩耗性、耐傷付き性が付与されると共に、光触媒作用によって高い親水性が付与されて優れた防汚性を発現し、且つ前記光触媒層の潤滑性を向上することができる。

上記光触媒層中には、フッ素樹脂ワックスを１．０〜１０．０重量％の範囲で含有させることが好ましい。これにより光触媒層の潤滑性を特に向上することができる。

本発明によれば光触媒層の潤滑性を向上することで塗装金属板に曲げ加工や絞り加工等の機械的加工処理を施した場合の光触媒層の剥離や亀裂の発生を防止することができ、プレコート化を可能とす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、このような金属板としては、例えば長尺のものを用いることができる。

金属板に塗装を施すにあたっては、例えば長尺な金属板をコイル状に巻回したペイオフロールから金属板を繰り出して搬送しながら、各種処理を施した後、塗装処理後の金属板を所望の寸法に切断し、或いは切断せずに再びコイル状に巻き取る連続処理工程により行うことができる。

このような金属板への塗装工程においては、塗装に先立って、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、金属板の表面の油脂、埃等の汚れの除去等の前処理を施し、この後に外層塗装を施す。

塗装工程においては、金属板には、必要に応じて樹脂塗膜を形成した後、保護層と光触媒層とを順次形成する。

樹脂塗膜を形成する場合には、例えば下記のように下塗り塗膜を形成し、或いは更に下記のように中塗り塗膜を形成することができる。

下塗り塗膜を形成するための塗料（下塗り塗料）は適宜のものを用いることができ、例えばエポキシ樹脂ワニスや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エポキシ樹脂系塗料、ポリエステル樹脂系塗料等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。下塗り塗装にあたっては、このような組成を有する下塗り塗料を、金属板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の他面にも下塗り塗料を塗布する。また、金属板の他面には、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は、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適宜の塗布装置により行うことができる。

下塗り塗料の塗布後、これを硬化成膜して下塗り塗膜を形成するにあたっては、金属板を加熱炉等に連続的に通板させるなどして焼き付け硬化することができる。このときの焼き付け硬化条件は適宜設定されるが、例えば１９０〜２１０℃で１５〜９０秒間とすることができる。

また、下塗り塗料の塗布量は特に制限されず、適宜設定されるものであるが、４〜８ｇ／ｍ²の範囲とすることが好ましい。

また、中塗り塗膜を形成するための塗料（中塗り塗料）としても適宜のものを用いることができるが、例えば直接エステル化法、エステル交換法、開環重合法などの公知の方法にて得られるポリエステル樹脂と、熱解離型ブロックイソシアネート基を１分子中に少なくとも２個含有するポリイソシアネート化合物やメラミン等の硬化剤とを含有する、熱硬化性のポリエステル系塗料を用いることができる。前記ポリエステル系樹脂は、シリコーン変性ポリエステル樹脂等の変性ポリエステル樹脂であっても良い。また、この中塗り塗料中には、ガラス繊維等の充填材、スズ化合物や亜鉛化合物等の硬化反応触媒、酸化チタン、カーボンブラック、有機顔料、ベンガラ等の着色顔料、ガラスフレーク、アルミニウムフレーク、マイカフレーク等の着色剤、タルク、シリカ、アルミナなどのフィラー、ストロンチウムクロメート、硫酸バリウム等の体質顔料などを含有させることもできる。

このような中塗り塗料の塗布も、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適宜の塗布装置により行うことができる。

中塗り塗料の塗布後、これを硬化成膜して中塗り塗膜を形成するにあたっては、金属板を加熱炉等に連続的に通板させるなどして焼き付け硬化することができる。このときの焼き付け硬化条件は適宜設定されるが、例えば１７０〜１９０℃で１５〜１４０秒間とすることができる。

また、中塗り塗料の塗布量は特に制限されず、適宜設定されるものであるが、２５〜３０ｇ／ｍ²の範囲とすることが好ましい。

保護層を形成するための無機質塗料としては、例えばコロイダルシリカ塗料やコロイダルチタニア塗料等のほか、これらの前駆体等を挙げることができる。この前駆体とは、有機シリコンや有機チタン等をいい、塗膜の形成時において、コロイダルシリカ塗料やコロイダルチタニア塗料を実質的に生成するものである。例えば、コロイダルシリカ塗料の前駆体としては、テトラアルコキシシラン類（さらに具体的には、テトラエトキシシラン類、テトラメトキシシラン類、テトライソプロポキシシラン類、テトラブトキシシラン類等）、シラノール類、シロキサン類等を挙げることができ、また、コロイダルチタニア塗料の前駆体としては、チタンのアルコキシド化合物、チタンのキレート化合物、チタンのアセテート化合物、塩化チタン（ＴｉＣｌ₄）、硫化チタン（Ｔｉ（ＳＯ₄）₂）等を挙げることができる。また、塗膜形成性を向上するために、無機質塗料中にバインダーとしてアクリル樹脂、アミノ樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂成分を小量配合しても良い。またこの無機質塗料中には適宜の無機化合物を配合することもでき、例えばシリカを配合することで耐摩耗性を向上したり、ガラス繊維を配合することで塗膜強度を向上したりすることができる。また、銀化合物等の消臭剤や、珪藻土等の消臭剤を含有させても良い。このような無機質塗料としては、例えば株式会社トウペ製の商品名「ポーセリン＃２００」を挙げることができる。

このような無機質塗料の塗布は、スプレー、静電塗布、フローコート等の適宜の手法により行うことができる。

無機質塗料の塗布後、これを硬化成膜して保護層を形成するにあたっては、金属板を加熱炉等に連続的に通板させるなどして焼き付け硬化することができる。このときの焼き付け硬化条件は適宜設定されるが、例えば２２０〜２４０℃で１５〜１４０秒間とすることができる。

また、無機質塗料の塗布量は特に制限されず、適宜設定されるものであるが、３〜６ｇ／ｍ²の範囲とすることが好ましい。

また、光触媒層を形成するための無機質塗料（光触媒含有無機質塗料）としては、酸化チタン、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ₂）等の光触媒を上記のような無機質塗料に含有させたものを用いることができる。酸化チタンを用いる場合には、酸化チタンは表面がアルミナでコーティングされた不活性酸化チタンや、表面がコーティングされていない活性酸化チタンに大別されるが、活性酸化チタンを用いることが好ましい。また、光触媒としては、平均粒径が７〜２００ｎｍの範囲のものを用いることが好ましい。このような光触媒としては、例えば石原産業株式会社製の酸化チタン（ＳＴシリーズ）等を挙げることができる。光触媒含有無機質塗料中の光触媒の含有量は適宜調整されるが、好ましくは形成される光触媒層中の光触媒の含有量が１０〜６０重量％の範囲となるように調整する。

本発明では、上記光触媒含有無機質塗料中に、フッ素樹脂ワックスを含有させる。フッ素樹脂ワックスとしては、四フッ化エチレン樹脂粉末を挙げることができ、その５０％粒径は３．６〜５．０μｍの範囲、最大粒子径は１５．５６μｍ以下であることが好ましい。このようなフッ素樹脂ワックスとしては、例えば株式会社喜多村製のＫＴＬ・ＫＴシリーズ等を挙げることができる。このフッ素樹脂ワックスの含有量は適宜調整されるが、好ましくは、形成される光触媒層中のフッ素樹脂ワックスの含有量が１．０〜６．０重量％の範囲となるように調整する。このような範囲でフッ素樹脂ワックスを含有させると、光触媒層の潤滑性を十分に向上することができるものであり、この含有量が過少であると十分な潤滑性を付与することが困難となり、過剰であるとワックスの脱落によりレベラー設備等が汚染されるおそれがある。

また、光触媒含有無機質塗料中には、更に上記無機質塗料と同様の着色顔料や体質顔料等を含有させても良い。

このような光触媒含有無機質塗料としては、例えば無機質塗料である株式会社トウペ製の商品名「ポーセリン＃２００」に、上記のような光触媒及びフッ素樹脂ワックスを含有させたものを挙げることができる。

このような光触媒含有無機質塗料の塗布は、スプレー、静電塗布、フローコート等の適宜の手法により行うことができる。

光触媒含有無機質塗料の塗布後、これを硬化成膜して光触媒層を形成するにあたっては、金属板を加熱炉等に連続的に通板させるなどして焼き付け硬化することができる。このときの焼き付け硬化条件は適宜設定されるが、例えば２２０〜２４０℃で１５〜１４０秒間とすることができる。

また、光触媒含有無機質塗料の塗布量は特に制限されず、適宜設定されるものであるが、３〜７ｇ／ｍ²の範囲とすることが好ましい。

このようにして形成される塗装金属板は、その外層に上記のような保護層及び光触媒層が形成されていることから、優れた耐候性、耐摩耗性、耐傷付き性を発揮することとなり、更に光触媒層を設けていることから、塗装金属板の表面に汚れが付着しても光触媒作用によってこの汚れを分解したり、雨水を受けた際にこの雨水により汚れを浮き上がらせて除去したりすることができて、高い防汚性を有することとなる。このとき光触媒層の下層には光触媒活性に対して耐性を有する保護層が形成されていることから、光触媒反応により生成する活性酸素等による塗装金属板の劣化が防止される。

また、更に光触媒層にはフッ素樹脂ワックスが含有されていることからこの光触媒層の潤滑性が向上し、塗装金属板に曲げ加工等の機械的加工を施した場合に光触媒層に剥離や亀裂が発生することを防止することができる。このため、外層に光触媒層を有する塗装鋼鈑のプレコート化が可能となるものである。

（実施例１）
金属板としては厚み０．５ｍｍのガルバリウム鋼板（登録商標）を用い、この金属板に塗装前処理、下塗り塗膜の形成、中塗り塗膜の形成、保護層の形成、光触媒層の形成を、順次行い、塗装金属板を得た。

このとき、塗装前処理としてはクロメート処理を行った。

また下塗り塗料としては日本ファインコーティングス株式会社製のエポキシ樹脂塗料である品番「ＳＣ６６７Ｐ」を用い、その塗布量は５ｇ／ｍ²とし、また焼付硬化条件は加熱板温２００℃、加熱時間３０秒とした。

また中塗り塗料としては日本ファインコーティングス株式会社製のポリエステル樹脂塗料である品番「ＳＣ３３０ＨＱ」を用い、その塗布量は２８ｇ／ｍ²とし、また焼付硬化条件は加熱板温１８０℃、加熱時間３０秒とした。

また、無機質塗料としては、株式会社トウペ製の商品名「ポーセリン＃２００」を用い、その塗布量は４ｇ／ｍ²とし、また焼付硬化条件は加熱板温２３０℃、加熱時間３０秒とした。

また、光触媒含有無機質塗料としては、株式会社トウペ製の商品名「ポーセリン＃２００」に、酸化チタンとして石原産業株式会社製の品番「ＳＴ３１」（平均粒径７ｎｍの酸化チタン粉末）を３０重量％の割合で含有させ、フッ素樹脂ワックスとして株式会社喜多村製の品番「ＫＴＬ−８Ｎ」（５０％粒子径４．３０±０．７０μｍ、最大粒子径１５．５６μｍ以下の、四フッ化エチレン樹脂粉末）を１．０重量％の割合で含有させたものを用いた。その塗布量は５ｇ／ｍ²とし、焼付硬化条件は加熱板温２３０℃、加熱時間３０秒とした。

（実施例２〜５）
光触媒含有無機質塗料中のフッ素樹脂ワックスの含有量を表１に示すように変更した以外は実施例１と同様にして塗装鋼鈑を得た。

（比較例１）
光触媒含有無機質塗料中にフッ素樹脂ワックスを含有させなかった以外は実施例１と同様にして塗装鋼鈑を得た。

（比較例２〜６）
光触媒含有無機質塗料中にフッ素樹脂ワックスに代えて、ポリエチレン樹脂ワックスである株式会社岐阜セラミック製の品番「ＶＺ−０１」を、塗料全量に対して表１に示す割合で含有させたものを用いた。それ以外は実施例１と同様にして塗装鋼鈑を得た。

（比較例７）
保護層及び光触媒層を設けず、また中塗り塗料の焼付硬化条件を２２０℃で３０秒とした以外は実施例１と同様にして塗装鋼鈑を得た。

（評価試験）
各実施例及び比較例について、下記の評価試験を行った。尚、下記の試験は全て２０℃の雰囲気下で行った。

（１）鉛筆硬度試験
ＪＩＳＧ３３２２の鉛筆硬度試験に準じ、塗膜に引っかききずが生じない、鉛筆濃度を評点として評価した。

（２）一次密着性（碁盤目）
ＪＩＳＧ３３２２の碁盤目試験に準じ、塗膜にカッターナイフにて縦横１ｍｍの寸法の１００個の升目を設け、テープ剥離後に異常がない升目の数にて評価した。表中の分母に全升目数（１００）を、分子にテープ剥離後に異常がない升目の数を、それぞれ示す。

（３）一次衝撃性（デュポン）
ＪＩＳＧ３３２２の衝撃試験に準じ、デュポン衝撃試験機を用いて塗膜に衝撃を加えた後、塗膜表面に粘着テープの貼着及び剥離を行った。そしてテープ貼着前とテープ剥離後における塗膜の外観を観察し、下記のように評価した。表１中には（テープ貼着前の評価／テープ剥離後の評価）を示す。
５：剥離なし、クラック（塗膜の亀裂）なし。
４：剥離なし、クラック（塗膜の亀裂）あり。
３：ごく僅かに剥離あり。
２：僅かに剥離あり。
１：剥離あり。

（４）１８０°曲げテスト（２Ｔ）
ＪＩＳＧ３３２２の曲げ試験に準じて２Ｔ曲げ試験を行った後、折り曲げ部の塗膜表面に粘着テープの貼着及び剥離を行った。そしてテープ貼着前とテープ剥離後における曲げ部の塗膜の外観を観察し、下記のように評価した。表１中には（テープ貼着前の評価／テープ剥離後の評価）を示す。
５：剥離なし、クラック（塗膜の亀裂）なし。
４：剥離なし、クラック（塗膜の亀裂）あり。
３：ごく僅かに剥離あり。
２：僅かに剥離あり。
１：剥離あり。

（５）コインスクラッチ試験（荷重＝３ｋｇ）
スクラッチ試験機（自動化技研工業製）を使用し、荷重３ｋｇでコインスクラッチ試験を実施し、下記評価基準にて評価した。
○：下塗の露出が７０％未満。
×：下塗の露出が７０％以上。

（６）ロール成形テスト
塗装鋼鈑１に対し、９段のロール成形機を用いて、図１に示すような形状・寸法となると共に塗膜が図示の上側の面に配置されるように角波成形を実施した。そして、成形後の塗膜表面を観察し、下記評価基準にて評価した。
◎：剥離なし。
○：ごく僅かに剥離あり。
△：僅かに剥離あり。
×：剥離あり。

（７）静摩擦係数
静摩擦係数測定機（新東科学株式会社製）にて塗膜表面の静止摩擦係数を測定した。

実施例における１８０°曲げテストにて曲げ加工された塗装鋼鈑の形状を示す側面図である。

Claims

金属板の少なくとも一面に樹脂塗膜と、光触媒を含有しない無機質塗料にて形成された保護層と、光触媒及びフッ素樹脂ワックスを含有する無機質塗料にて形成された光触媒層とが順次積層して形成され、前記光触媒を含有しない無機質塗料の塗布量が３〜６ｇ／ｍ ^２の範囲であり、前記光触媒及びフッ素樹脂ワックスを含有する無機質塗料の塗布量が３〜７ｇ／ｍ ^２の範囲であることを特徴とする塗装金属板。
上記光触媒層中にフッ素樹脂ワックスが１．０〜１０．０重量％の範囲で含有されていることを特徴とする請求項１に記載の塗装金属板。