JP5212583B1 - パネル - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2011年7月20日に、日本に出願された特願2011−158925号、及び、2011年7月20日に、日本に出願された特願2011−158928号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
(1)本発明の一態様に係るパネルは、金属板の少なくとも片面に、皮膜層が被覆されている塗装金属板から形成されたパネルであって、所定の基準面から突出する複数の凸部と、前記基準面と面一をなす複数の平坦部と、前記基準面から凹む複数の凹部とのうち、前記凸部と、前記平坦部及び前記凹部のいずれか一方とを備えるとともに、前記複数の凸部、前記複数の平坦部及び前記複数の凹部が四角形状を有し、前記平坦部を備える場合には、前記凸部の各々の全周囲が前記平坦部によって囲まれ、かつ、前記平坦部の各々の全周囲が前記凸部によって囲まれ、前記凹部を備える場合には、前記凸部の各々の全周囲が前記凹部によって囲まれ、かつ、前記凹部の各々の全周囲が前記凸部によって囲まれ、さらに、前記凸部の周縁部分に設けられた凸部側傾斜面と、前記凹部の周縁部分に設けられた凹部側傾斜面とにより形成される傾斜面部を有し、互いに隣接する各々の前記凸部の各角部間が、前記凹部と前記凸部とをつなぐ前記傾斜面部の交差に設けられた円弧部を有するブリッジを介して接続されているパネルである。
(2)上記(1)に記載のパネルでは、上記皮膜層が、有機樹脂(A)を造膜成分とする塗膜(α)であってもよい。
(3)上記(2)に記載のパネルでは、前記塗膜(α)の膜厚が、0.1μm以上10μm以下であってもよい。
(4)上記(2)又は(3)に記載のパネルでは、前記塗膜(α)が、更に無機酸化物粒子(B)を含有してもよい。
(5)上記(4)に記載のパネルでは、前記有機樹脂(A)と前記無機酸化物粒子(B)との固形分質量比[(A)/(B)]が、2以上20以下であってもよい。
(6)上記(4)又は(5)に記載のパネルでは、前記無機酸化物粒子(B)が、シリカ粒子(B1)であってもよい。
(7)上記(6)に記載のパネルでは、前記シリカ粒子(B1)が、平均粒子径5nm以上20nm以下の球状シリカ粒子(B1a)を含有してもよい。
(8)上記(7)に記載のパネルでは、前記シリカ粒子(B1)が、更に平均粒子径0.08μm以上2μm以下の球状シリカ粒子(B1b)を含有してもよい。
(9)上記(2)〜(8)のいずれか1項に記載のパネルでは、前記塗膜(α)が、更に潤滑剤(C)を含有してもよい。
(10)上記(9)に記載のパネルでは、前記潤滑剤(C)が、ポリオレフィン樹脂粒子(C1)であってもよい。
(11)上記(2)〜(10)のいずれか1項に記載のパネルでは、前記塗膜(α)が、更にリン酸化合物(D)を含有してもよい。
(12)上記(2)〜(11)のいずれか1項に記載のパネルでは、前記塗膜(α)が、更に着色顔料(E)を含有してもよい。
(13)上記(2)〜(12)のいずれか1項に記載のパネルでは、前記有機樹脂(A)同士が、又は、前記有機樹脂(A)と無機酸化物粒子(B)とが、架橋剤(F)によって架橋されてもよい。
(14)上記(13)に記載のパネルでは、前記架橋剤(F)が、シランカップリング剤、架橋性ジルコニウム化合物、架橋性チタン化合物、エポキシ化合物、及びアミノ樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種であってもよい。
(15)上記(2)〜(14)のいずれか1項に記載のパネルでは、前記塗膜(α)と前記金属板との間に、更に下地処理層(β)を有してもよい。
(16)上記(2)〜(15)のいずれか1項に記載のパネルでは、前記金属板が、亜鉛系めっき鋼板又はアルミニウム系めっき鋼板であってもよい。
(17)上記(1)に記載のパネルでは、前記皮膜層が、一層以上の塗膜層であってもよい。
(18)上記(17)に記載のパネルでは、前記塗膜層が二層以上であり、かつ、少なくとも一層が着色塗膜層であってもよい。
(19)上記(17)又は(18)に記載のパネルでは、前記塗膜層が二層以上であり、かつ、少なくとも一層が防錆顔料を含有する層であってもよい。
(20)上記(17)〜(19)のいずれか1項に記載のパネルでは、前記塗膜層のうちの最表層のガラス転移温度が、0℃以上80℃以下であってもよい。
(21)上記(17)〜(20)のいずれか1項に記載のパネルでは、前記塗膜層のうちの最表層の23℃での硬度が、5mN荷重下でのユニバーサル硬度で2N/mm2以上であってもよい。
(22)上記(17)〜(21)のいずれか1項に記載のパネルでは、前記塗膜層のうちの最表層のゴム状弾性領域における動的貯蔵弾性率の最小値が、2×107Pa以下であってもよい。
(23)上記(17)〜(22)のいずれか1項に記載のパネルでは、前記塗膜層のうちの最表層が、熱硬化型の樹脂塗膜層であってもよい。
(24)上記(17)〜(23)のいずれか1項に記載のパネルでは、前記塗膜層のうちの最表層と金属板との間の最も厚い塗膜層のガラス転移温度が、0℃以上80℃以下であってもよい。
(25)上記(17)〜(24)のいずれか1項に記載のパネルでは、前記塗膜層のうちの最表層と金属板との間の最も厚い塗膜層のゴム状弾性領域における動的貯蔵弾性率の最小値が、2×107Pa以下であってもよい。
(26)上記(17)〜(25)のいずれか1項に記載のパネルでは、前記塗膜層のうちの最表層と金属板との間の最も厚い塗膜層が、熱硬化型の樹脂塗膜層であってもよい。
(27)上記(17)〜(26)のいずれか1項に記載のパネルでは、前記塗膜層の総膜厚が、10μm以上80μm以下であってもよい。
(28)上記(17)〜(27)のいずれか1項に記載のパネルでは、前記塗膜層のうちの最表層が、シリコーン樹脂又はフッ素樹脂を含有する層であってもよい。
(29)上記(17)〜(28)のいずれか1項に記載のパネルでは、前記塗装金属板が、プレコート金属板であってもよい。
(30)上記(17)〜(29)のいずれか1項に記載のパネルでは、前記金属板が、亜鉛系めっき層又はアルミニウム系めっき層を有してもよい。
(31)上記(1)〜(30)のいずれか1項に記載のパネルでは、前記ブリッジが頂部平坦部を有し;前記凸部の平坦な上面部の面積S1、前記凹部の平坦な底面部の面積S2、前記頂部平坦部の面積S3、及び、前記凸部の側面である前記凸部側傾斜面と、前記凹部の側面である前記凹部側傾斜面と、前記凸部及び前記凹部それぞれの四隅から前記基準面に向かって延びる隅部傾斜面とからなる傾斜部の面積S4とが、式1を満たしてもよい。
(S3+S4)/(S1+S2)≦1.0 ・・・式1
(32)上記(17)〜(31)のいずれか1項に記載のパネルでは、前記凸部側傾斜面及び前記凹部側傾斜面を前記基準面に垂直な断面で見た場合に、これら凸部側傾斜面及び凹部側傾斜面が直線的に連続して繋がっており;前記凸部傾斜面の、前記基準面に対する傾斜角度と、前記凹部側傾斜面の、前記基準面に対する傾斜角度とが同一であってもよい。
A1.パネルの構成
A1.1.塗装金属板の構成
A1.1.1.塗膜(α)の構成
A1.1.2.下地処理層(β)の構成
A1.1.3.金属板の種類
A1.2.パネルの形状
A1.2.1.第1実施形態
A1.2.2.第2実施形態
A1.2.3.第3実施形態
A1.2.4.第4実施形態
A1.2.5.第5実施形態
A2.パネルの製造方法
A2.1.塗装金属板の製造方法
A2.1.1.塗膜(α)の形成方法
A2.1.2.塗膜(β)の形成方法
A2.2.パネルの形成方法
A3.まとめ
初めに、本発明の好適な実施形態に係るパネルの構成について説明する。本発明の各実施形態に係るパネルは、金属板の少なくとも片面に、皮膜として、有機樹脂(A)を造膜成分とする塗膜(α)が被覆されている塗装金属板から形成されるパネルであって、後述する特定の形状を有する。以下、本発明の各実施形態に係る塗装金属板の構成を説明した後に、この塗装金属板を用いて形成される本発明の各実施形態に係るパネルの形状について説明する。
本発明の各実施形態に係る塗装金属板は、金属板の少なくとも片面に、有機樹脂(A)を必須の造膜成分とする塗膜(α)が被覆されており、必要に応じて、後述する下地処理層(β)が塗膜(α)と金属板との間に設けられている。
まず、塗膜(α)の構成について説明する。
塗膜(α)の厚みは特に限定されないが、0.1μm以上10μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.3μm以上7μm以下、更に好ましくは0.5μm以上5μm以下である。塗膜(α)の厚みが0.1μm未満であると、十分な耐食性、耐傷付き性、耐汚染性が得られないことがある。一方、塗膜(α)の厚みが10μm超であると、経済的に不利であるばかりか、塗膜(α)が水系塗料から形成される場合にワキ等の塗膜欠陥が発生することがあり、工業製品としての外観や性能を安定して得ることができないことがある。
有機樹脂(A)としては、特定の種類に限定されず、例えば、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂、又はこれらの樹脂の変性体等を挙げることができる。このような有機樹脂(A)としては、1種又は2種以上の有機樹脂(変性していないもの)を混合して用いてもよいし、少なくとも1種の有機樹脂の存在下で、少なくとも1種のその他の有機樹脂を変性することによって得られる有機樹脂を1種又は2種以上混合して用いてもよい。
上記塗膜(α)は、更に無機酸化物粒子(B)を含有することが好ましい。無機酸化物粒子(B)を含有することで、更に耐食性と耐傷付き性を向上させることができる。特に、耐傷付き性を向上させるためには塗膜(α)を硬質化することが考えられるが、造膜成分である有機樹脂(A)を硬質化させると、パネル加工部の塗膜に亀裂等の不具合(加工性の低下)が生じ、加工部の耐食性を低下させる懸念がある。一方、有機樹脂(A)に比較的硬質な無機酸化物粒子(B)を複合化させた塗膜(α)は、単に硬質化させた有機樹脂(A)に比べ加工性も低下し難く、無機酸化物粒子(B)自身にも耐食性を向上させる効果があるため、耐食性と耐傷付き性を高次元で両立させることができる。
上記塗膜(α)は、更に潤滑剤(C)を含有することが、耐食性、耐傷付き性を向上させる上で好ましい。潤滑剤(C)を含有することにより、上記塗装金属板の潤滑性が高まり、言い換えると、プレス金型や金属製圧延ロールとの接触の際に受ける摩擦抵抗を低減する効果が高まり、パネル加工部における塗膜(α)の損傷を防止することができる。
上記塗膜(α)は、更にリン酸化合物(D)を含有することが耐食性を向上させる上で好ましい。リン酸化合物(D)を含有させた場合には、金属板表面にリン酸塩層を形成して不動態化させることにより、パネルの耐食性を向上させることができる。
上記塗膜(α)は、更に着色顔料(E)を含有することが、パネルの意匠性を高める上で好適である。着色顔料(E)の種類としては、特に限定はされず、例えば、二酸化チタン、カーボンブラック、グラファイト、酸化鉄、酸化鉛、コールダスト、タルク、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエロー等の着色無機顔料や、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、キナクリドン、ペリレン、アンスラピリミジン、カルバゾールバイオレット、アントラピリジン、アゾオレンジ、フラバンスロンイエロー、イソインドリンイエロー、アゾイエロー、インダスロンブルー、ジブロムアンザスロンレッド、ペリレンレッド、アゾレッド、アントラキノンレッド等の着色有機顔料や、アルミニウム粉、アルミナ粉、ブロンズ粉、銅粉、スズ粉、亜鉛粉、リン化鉄、金属コーティングマイカ粉、二酸化チタンコーティングマイカ粉、二酸化チタンコーティングガラス粉、二酸化チタンコーティングアルミナ粉等の光輝材などを挙げることができる。
上記塗膜(α)中には、必要に応じ、無機酸化物粒子(B)、ポリオレフィン樹脂粒子(C1)、及び着色顔料(E)のうちの少なくとも1種が、粒子状成分として存在することがある。
上記塗膜(α)の下層、すなわち、塗膜(α)と金属板との間には、更に下地処理層(β)を有することが好ましい。下地処理層(β)の組成は、特に限定されるものではないが、シランカップリング剤、及び有機樹脂から選ばれる少なくとも1種を含む下地処理層(β)を設けることで、塗膜(α)と基材である金属板との密着性を更に高め、パネルの耐食性や耐傷付き性を更に高めることができる。また、シランカップリング剤と有機樹脂の両者を含む下地処理層(β)を設けることで、シランカップリング剤と有機樹脂のいずれか一方を含む下地処理層(β)を設けた場合よりも、塗膜(α)と基材である金属板との密着性を更に一層高めることができ、パネルの耐食性や耐傷付き性を更に一層高めることができる。
本発明の各実施形態に係る塗装金属板において、基材に適用可能な金属板の種類としては、特に限定されるものではなく、例えば、鉄、鉄基合金、アルミニウム、アルミニウム基合金、銅、銅基合金等が挙げられ、任意に金属板上にめっきしためっき金属板を使用することもできる。これらの金属板の中でも、本発明の各実施形態への適用において最も好適なものは、亜鉛系めっき鋼板又はアルミニウム系めっき鋼板である。
以上、本発明の各実施形態に係るパネルを形成するための素材となる塗装金属板の構成について詳細に説明した。続いて、上述した塗装金属板を用いて形成される本発明の各実施形態に係るパネルの形状について説明する。
図1及び図6Aに示す第1実施形態のパネル1Aは、基準面Fから突出する複数の凸部4Aと、基準面Fと面一をなす複数の平坦部5Aとを備えている。
図2及び図6Bに示す第2実施形態のパネル1Bは、基準面Fから突出する複数の凸部4Bと、基準面Fから凹む凹部6Bとを備えている。
図3及び図6Cに示す第3実施形態のパネル1Cは、基準面Fから突出する複数の凸部4Cと、平面部2と同一面をなす複数の平坦部5Cとを備えている。
図4及び図6Dに示す第4実施形態のパネル1Dは、基準面Fから突出する複数の凸部4Dと、基準面Fから凹む複数の凹部6Dとを備えている。
図5及び図6Eに示す第5実施形態のパネル1Eは、基準面Fから突出する複数の凸部4Eと、基準面Fから凹む複数の凹部6Eとを備えている。
尚、凸部の平坦な上面部の面積をS1、凹部の平坦な底面部の面積をS2、頂部平坦部の面積をS3、及び、凸部側傾斜面と、凹部側傾斜面と、隅部傾斜面とから形成される傾斜部の面積をS4としてときに、(S3+S4)/(S1+S2)が1.0以下であることが好ましい。この場合、変曲点を含む剛性比の最大値を確保することができ、パネルの素材特性や要求される二次加工性が変化しても、優れたパネル剛性を確保することができる。
以上、本発明の各実施形態に係るパネルの構成について詳細に説明したが、続いて、このような構成を有する本発明の各実施形態に係るパネルの製造方法について説明する。以下、本発明の各実施形態に係る塗装金属板の製造方法を説明した後に、この塗装金属板を用いて形成される本発明の各実施形態に係るパネルの製造方法について説明する。
本発明の各実施形態に係る塗装金属板は、基材となる金属板の少なくとも片面に、上述した塗膜(α)を形成することにより製造する。また、上述した下地処理層(β)を設ける場合には、基材となる金属板の少なくとも片面に下地処理層(β)を形成し、この下地処理層(β)の表面に塗膜(α)を積層形成する。ここで、塗膜(α)と下地処理層(β)を形成する際には、下地処理層(β)を金属板上に塗布し、乾燥焼付させた後に塗膜(α)を下地処理層(β)上に塗布し、乾燥焼付させてもよい。また、塗膜(α)形成用の塗料組成物と下地処理層(β)形成用の塗料組成物とを、ウェットオンウェット又は多層同時塗布により基材金属板に塗布した後に、両塗料組成物を同時に乾燥焼付させてもよい。以下に、塗膜(α)と下地処理層(β)の形成方法の詳細について述べる。
塗膜(α)の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、水系溶媒又は有機溶剤系溶媒中に有機樹脂(A)を含有する塗料組成物を金属板上に塗布し、加熱乾燥することで形成することができる。水系溶媒を用いた塗料組成物(以後、「水系塗料」と略す。)を用いると、有機溶剤系溶媒を用いた塗料組成物(以後、「有機溶剤系塗料」と略す。)を使用するための塗装専用ラインを余分に通板する必要がなくなるため、製造コストを大幅に削減することが可能である上に、揮発性有機化合物(VOC)の排出も大幅に抑制できる等の環境面におけるメリットもあるため、水系塗料を用いることが好ましい。ここで、水系溶媒とは、水が溶媒の主成分である溶媒であることを意味する。溶媒中に占める水の量は50質量%以上であることが好ましい。水以外の溶媒は有機溶剤系溶媒でもよいが、労働安全衛生法の有機溶剤中毒予防規則で定義される有機溶剤含有物(労働安全衛生法施行令の別表第六の二に掲げられた有機溶剤を重量の5%を超えて含有するもの)には該当しないものであることがより好ましい。また、有機溶剤系溶媒とは、有機溶剤が溶媒の主成分である溶媒であることを意味する。
下地処理層(β)は、下地処理層(β)を形成するためのコーティング剤を金属板の少なくとも片面に塗布し、加熱乾燥することで形成される。コーティング剤の塗布方法に特に制限はないが、公知のロールコート、スプレー塗布、バーコート、浸漬、静電塗布等を適宜使用することができる。焼付乾燥方法に特に制限はなく、あらかじめ金属板を加熱しておくか、塗布後に金属板を加熱するか、あるいはこれらを組み合わせて乾燥を行ってもよい。加熱方法に特に制限はなく、熱風、誘導加熱、近赤外線、直火等を単独又は組み合わせて使用することができる。焼付乾燥温度については、到達温度で60℃〜150℃であることが好ましい。到達温度が60℃未満であると、乾燥が不十分で、塗膜と基材金属板との密着性や着色塗装金属板の耐食性が低下することがあり、150℃超であると、塗膜と基材金属板との密着性が低下することがある。より好ましい到達温度は70℃〜130℃である。
次に、上述した方法により得られた塗装金属板を特定の形状、例えば、上述した第1〜第5実施形態で説明した形状に加工し、本発明の各実施形態に係るパネルを形成する。このときのパネルの形成(加工)方法については特に制限は無いが、例えば、塗装金属板を特定の表面形状を有する金型でプレス加工して形成する方法や、特定の表面形状を有するロールによる圧延や転写によって形成する方法等が挙げられ、これらの方法を組み合わせて用いることもできる。
以上説明したように、本発明の各実施形態に係るパネルによれば、凸部と、平坦部又は凹部のいずれか一方とが、平面的に連続して形成されていない構成である。これにより、パネルの板の厚み方向の立体効果が得られ、パネルの曲げ剛性やねじり剛性を向上させることができる。したがって、格段に高剛性化を図ることができるとともに、薄型化による軽量化を実現することができる。
B1.パネルの構成
B1.1.塗装金属板の構成
B1.1.1.最表層の塗膜層の構成
B1.1.2.最も厚い塗膜層の構成
B1.1.3.塗膜層に関するその他の構成
B1.1.4.塗膜層以外の構成
B1.1.5.金属板の種類
B1.2.パネルの形状
B2.パネルの製造方法
B2.1.塗装金属板の製造方法
B2.1.1.塗膜層の形成方法
B2.1.2.下地処理層の形成方法
B2.2.パネルの形成方法
B3.まとめ
初めに、本実施形態に係るパネルの構成について説明する。本実施形態に係るパネルは、金属板の片面又は両面に、皮膜として、一層以上の塗膜層を有する塗装金属板から形成されるパネルであって、後述する特定の形状を有する。以下、本実施形態に係る塗装金属板の構成を説明した後に、この塗装金属板を用いて形成される本実施形態に係るパネルの形状について説明する。
本実施形態に係る塗装金属板は、金属板の片面又は両面に一層以上の塗膜層を有する塗装金属板が被覆される。本発明では、塗膜層の塗膜構成については特に限定はされず、一層の塗膜のみを有するものであってもよいし、二層以上の塗膜を有するものであってもよい。ただし、以下に説明するように、優れた意匠性や耐食性を確保するためには、二層以上の塗膜からなる塗膜層であることが好ましく、この場合、最表層の塗膜の組成や物性が、塗装金属板、ひいてはこの塗装金属板から形成されるパネルの特性に大きく影響する。また、塗膜層が二層以上の塗膜からなる場合には、最表層の塗膜の組成や物性に加え、最表層の塗膜と金属板との間の最も厚い塗膜の物性も塗装金属板やパネルの特性に影響する。以上のことから、本発明では、以下に説明するように、主に、最表層の塗膜や最表層の塗膜と金属板との間の最も厚い塗膜に関する組成や物性等を規定している。
次に、最表層の塗膜層の構成について説明する。
次に、最表層の塗膜と金属板との間の最も厚い塗膜層の構成について説明する。
上記塗膜層のうち上述した最表層のさらに上層に、シリコーン樹脂又はフッ素樹脂を含有する塗膜層を設けてもよい。この場合には、上記塗膜層のうちの最表層は、シリコーン樹脂又はフッ素樹脂を含有する塗膜層となる。シリコーン樹脂またはフッ素樹脂は、撥油撥水機能の発現に優れ、これらを含有する塗膜層を最表層として設けることで、本発明の塗装金属板に撥油撥水機能を付与することができる。これらのシリコーン樹脂またはフッ素樹脂は、いずれか一方を用いてもよいし、両方を併用してもよい。
本発明の塗装金属板は、プレコート金属板であることが好ましい。プレコート金属板には塗料を金属板に塗装したものと樹脂フィルムを金属板にラミネートしたものがあり、需要家での塗装工程が省略でき塗装廃棄物などによる公害や環境問題の解決が図られ、更に塗装のためのスペースを他の用途に転活用できるなど、加工後塗装されるポストコート金属板には無いメリットがあるためである。
本実施形態に係る塗装金属板において、基材に適用可能な金属板の種類としては、特に限定されるものではなく、例えば、鉄、鉄基合金、アルミニウム、アルミニウム基合金、銅、銅基合金等が挙げられ、金属板上に任意のめっき層を有するめっき金属板を使用することもできる。これらの金属板の中でも、本実施形態への適用において最も好適なものは、亜鉛系めっき層又はアルミニウム系めっき層を有する金属板である。
以上、本実施形態に係るパネルを形成するための素材となる塗装金属板の構成について詳細に説明した。上述した塗装金属板を用いて形成される本実施形態に係るパネルの形状については、A1.2.パネルの形状、A1.2.1.第1実施形態、A1.2.2.第2実施形態、A1.2.3.第3実施形態、A1.2.4.第4実施形態、及びA1.2.5.第5実施形態における説明と重複するため、説明を省略する。
以上、本実施形態に係るパネルの構成について詳細に説明したが、続いて、このような構成を有する本実施形態に係るパネルの製造方法について説明する。以下、本実施形態に係る塗装金属板の製造方法を説明した後に、この塗装金属板を用いて形成される本実施形態に係るパネルの製造方法について説明する。
本実施形態に係る塗装金属板は、金属板の片面又は両面に、一層以上の塗膜層を形成することにより製造する。また、上述した下地処理層を設ける場合には、基材となる金属板の片面又は両面に下地処理層を形成し、この下地処理層の表面に上記塗膜層を積層形成する。ここで、複数層からなる塗膜層や、塗膜層と下地処理層の双方を形成する際には、下地処理層や最下層の塗膜層を金属板上に塗布し、乾燥焼付させた後にその上層の塗膜層を下地処理層や最下層の塗膜層上に塗布し、乾燥焼付させてもよい。また、上層の塗膜層形成用の塗料組成物と、下地処理層や最下層の塗膜層形成用の塗料組成物とを、ウェットオンウェット又は多層同時塗布により基材金属板に塗布した後に、全ての塗料組成物を同時に乾燥焼付させてもよい。以下に、塗膜層と下地処理層の形成方法の詳細について述べる。
塗膜層の形成方法としては、特に限定されないが、一般に公知の方法で金属板上に塗装される。例えば、ロールコーター、カーテンコーター、静電塗装、スプレー塗装、浸漬塗装、浸漬塗装などである。その後、熱風、誘導加熱、近赤外、遠赤外などの加熱によって乾燥硬化される。塗膜を構成する樹脂が電子線や紫外線で硬化するものであれば、これらの照射によって硬化されてもよい。また、加熱や電子線などの照射を併用してもよい。
下地処理層は、下地処理層を形成するためのコーティング剤を金属板の少なくとも片面に塗布し、加熱乾燥することで形成される。コーティング剤の塗布方法に特に制限はないが、公知のロールコーター、カーテンコーター、静電塗装、スプレー塗装、浸漬塗装などを適宜使用することができる。焼付乾燥方法に特に制限はなく、あらかじめ金属板を加熱しておくか、塗布後に金属板を加熱するか、あるいはこれらを組み合わせて乾燥を行ってもよい。加熱方法に特に制限はなく、熱風、誘導加熱、近赤外線、遠赤外線、直火等を単独又は組み合わせて使用することができる。
次に、上述した方法により得られた塗装金属板を特定の形状、例えば、上述した第1〜第5実施形態で説明した形状に加工し、本実施形態に係るパネルを形成する。このときのパネルの形成(加工)方法については特に制限は無いが、例えば、塗装金属板を特定の表面形状を有する金型でプレス加工して形成する方法や、特定の表面形状を有するロールによる圧延や転写によって形成する方法等が挙げられ、これらの方法を組み合わせて用いることもできる。
以上説明したように、本実施形態に係るパネルによれば、凸部と、平坦部又は凹部のいずれか一方とが、平面的に連続して形成されていない構成である。これにより、パネルの板の厚み方向の立体効果が得られ、パネルの曲げ剛性やねじり剛性を向上させることができる。したがって、格段に高剛性化を図ることができるとともに、薄型化による軽量化を実現することができる。
まず、本実施形態のパネル1と従来のパネル10とについて、パネル剛性を検討した結果について説明する。
実施形状例及び比較形状例に共通する解析モデルの諸元及び解析条件は、以下の通りである。
・パネルサイズ:285mm×285mm
・パネル板厚:0.6mm(パネル材質は鋼を想定)
・荷重位置:曲げモデルでは、パネル中央の20mm×20mmの範囲とし、捻りモデルでは、支持しない1つの角の1点である(図9A、図9B中に白抜き矢印で表示)。
・作用荷重:10N
比較形状例1としては、図7Aに示すパネル10Aを用いた。本解析モデルの形状を図10A,10Bに示す。また、解析結果のグラフ(図19,図20)では、No.1と表記する。
実施形状例1としては、図1及び図6Aに示すパネル1Aを用いた。本解析モデルの凹凸の配置及び寸法を図14A,14Bに示す。また、解析結果のグラフ(図19,図20)では、No.5と表記する。この実施形状例1のパネル1Aでは、隣り合う凸部4Aの中心間隔を34.64mmとし、中心点が正三角形の頂点となるように配置し、各凸部4Aの六角錐台の頂面の対辺の距離を24mmとし、六角錐台底面の対辺の距離を30mmとし、六角錐台の底面に囲まれた平面正三角形が各平坦部5Aとなるようにした。さらに、平面部2からの凸部4Aの突出寸法を3mmとし、基準面Fに対する凸部4Aの傾斜面部42Aの傾斜角度を45°とした。
次に、本発明のパネルの性能に関して検討した結果について説明する。
まず、本発明の実施例のパネルについて、耐食性、耐傷付き性、耐汚染性を評価した結果について述べる。本評価においては、後述するようにして作製した各種塗装金属板を用いて形成したパネルを対象とした。
本評価で使用した金属板の種類を表33に示す。めっきを施した金属板の基材には、板厚0.4mmの軟鋼板を使用した。SUS板についてはフェライト系ステンレス鋼板(鋼成分:C:0.008質量%、Si:0.07質量%、Mn:0.15質量%、P:0.011質量%、S:0.009質量%、Al:0.067質量%、Cr:17.3質量%、Mo:1.51質量%、N:0.0051質量%、Ti:0.22質量%、残部Fe及び不可避的不純物)を使用した。金属板は、表面をアルカリ脱脂処理、水洗乾燥して使用した。
下地処理層を形成するためのコーティング剤は、表34に示す有機樹脂と、表35に示すシランカップリング剤と、表36に示すポリフェノール化合物と、表37に示すシリカ粒子と、表38に示すリン酸化合物と、表39に示すフルオロ錯化合物と、表40に示すバナジウム(IV)化合物とを、表41に示す配合量(固形分の質量%)で配合し、塗料用分散機を用いて攪拌することで調製した。次いで、上記(A2.1.1)で準備した金属板の表面に該コーティング剤を100mg/m2の付着量になるようにロールコーターで塗装し、到達板温度70℃の条件で乾燥させることで、必要に応じて下地処理層を形成させた。
塗膜を形成するための塗料組成物は、表42に示す有機樹脂(A)と、表43に示す金属酸化物粒子(B)と、表44に示す潤滑剤(C)と、表45に示すリン酸化合物(D)と、表46に示す着色顔料(E)と、表47に示す架橋剤(F)とを、表48〜表52に示す配合量(固形分の質量%)で配合し、塗料用分散機を用いて攪拌することで調製した。前記(A2.1.2)で形成した下地処理層(下地処理層がない場合は前記(A2.1.1)で準備した金属板)の上層に、上記塗料組成物を所定の膜厚になるようにロールコーターで塗装し、所定の到達板温度になるように加熱乾燥し、塗膜を形成させることで塗装金属板を得た。該塗装金属板の塗膜構成及び塗膜の膜厚、到達板温度も表48〜表52に示す。
前記(A2.1.3)で作製した塗装金属板を実施形状例1〜5の形状を有するパネルのうち実施形状例4の形状に加工し、パネルを作成した。ここでは、実施形状例4と同様に、平面正方形の各凸部の各角部間に曲面で構成されたブリッジが形成された図31及び図32に示すパネルについて、パネルサイズLを204mm、板厚tを0.4mm、凸部及び凹部の四角錐台底面の各辺長さJを6mm、凹部と凸部とをつなぐ傾斜面部の交差の円弧部の半径Rを0.4mmとし、凸部の四角錐台頂面と凹部の四角錐台頂面の距離Hを0.4mm、0.8mm、1.2mm、2.0mm、基準面Fに対する凸部及び凹部の傾斜面部の傾斜角度θを15°、28°、39°、53°と変化させた、上記塗装金属板を用いて形成された実施例パネルA、実施例パネルB、実施例パネルC、実施例パネルDを対象に、パネルの耐食性、耐傷付き性、及び耐汚染性を評価した。
前記(A2.1.4)で得た各々のパネルから、70mm×150mmサイズの試験片を切り出し、耐食性、耐傷付き性、及び耐汚染性を下記に示す評価方法及び評価基準にて評価した。その評価結果を表53〜表57に示す。
前記試験片(パネルから切り出したもの)の端面をテープシールした後、JIS Z 2371(2000年)に準拠した塩水噴霧試験(SST)を24時間、及び72時間行い、各々の試験時間における錆発生状況を観察し、下記の評価基準で評価した。
5:錆発生面積が1%未満。
4:錆発生面積が1%以上、5%未満。
3:錆発生面積が5%以上、10%未満。
2:錆発生面積が10%以上、30%未満。
1:錆発生面積が30%以上。
前記試験片(パネルから切り出したもの)をラビングテスターに設置後、ラビングテスターの摺動冶具先端に前記試験片と平行になるように30mm×30mmの段ボール紙を取り付け、その段ボール紙を9.8N(1.0kgf)の荷重で5往復、及び10往復擦った後の皮膜状態を下記の評価基準で評価した。
5:擦り面に全く痕跡が認められない。
4:擦り面に極僅かに摺動傷が付く(目を凝らして何とか摺動傷が判別できるレベル)。
3:擦り面に僅かに摺動傷が付く(目を凝らすと容易に摺動傷が判別できるレベル)。
2:擦り面に明確な摺動傷が付く(瞬時に摺動傷が判別できるレベル)。
1:擦り面の皮膜が脱落し、下地の金属板が露出する。
前記試験片(パネルから切り出したもの)に指を押し付けることで指紋を付着させ、1時間常温で静置した後に脱脂綿で指紋を拭き取り、指紋の跡残りを下記の評価基準で評価した。
5:指紋跡が全くない。
4:指紋痕が極僅かに残る(目を凝らして何とか指紋跡が判別できるレベル)。
3:指紋痕が僅かに残る(目を凝らすと容易に指紋跡が判別できるレベル)。
2:指紋痕が残る(瞬時に指紋跡が判別できるが、指紋跡がない部位と色調は明確に変化がない)。
1:指紋痕がはっきり残る(瞬時に指紋跡が判別できて、指紋跡がない部位と色調も明確に変化がある)。
続いて、本発明の実施例として、前記(A2.1.4)で作製した実施例X1、X26、X83、X118のパネルA、B、C、Dを対象に、パネル剛性を評価した。
次に、本発明のパネルの性能に関して検討した結果について説明する。
まず、本発明の実施例のパネルについて、耐食性、耐傷付き性を評価した結果について述べる。本評価においては、後述するようにして作製した各種塗装金属板を用いて形成したパネルを対象とした。
本評価で使用した金属板の種類を表60に示す。めっきを施した金属板の基材には、板厚0.4mmの軟鋼板を使用した。SUS板についてはフェライト系ステンレス鋼板(鋼成分:C:0.008質量%、Si:0.07質量%、Mn:0.15質量%、P:0.011質量%、S:0.009質量%、Al:0.067質量%、Cr:17.3質量%、Mo:1.51質量%、N:0.0051質量%、Ti:0.22質量%、残部Fe及び不可避的不純物)を使用した。金属板は、表面をアルカリ脱脂処理、水洗乾燥して使用した。
シランカップリング剤5g/l、水分散シリカ1g/l、水系アクリル樹脂25g/lを含む水溶液を作成し、化成処理剤とした。尚、シランカップリング剤にはγ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、水分散シリカには日産化学工業(株)製スノーテックスNタイプ、水系アクリル樹脂にはポリアクリル酸を用いた。前記(2.1.1)で準備した金属板の表面に上記化成処理剤を100mg/m2の付着量になるようにロールコーターで塗装し、到達板温度60℃の条件で乾燥させることで、必要に応じて下地化成処理層を形成させた。
塗膜層を形成するための塗料(以下、「上塗り塗料」と称す)組成物は、表61に示すバインダー樹脂と、表62に示す着色顔料と、表63に示す防錆顔料とを、表64に示す配合量(固形分の質量%)で配合し、塗料用分散機を用いて攪拌することで調整した。なお、最下層の塗料(以下、「下塗り塗料」と称す)組成物については、市販の下塗り塗料である日本ファインコーティングス(株)製FL641EUプライマーのクリヤー塗料を準備し、これと、表62に示す着色顔料と、表63に示す防錆顔料とを、表65に示す配合量(固形分の質量%)で配合し、塗料用分散機で攪拌することで調整した。
前記(B2.1.2)で形成した下地化成処理層の上層に、前記(B2.1.3)の下塗り塗料を所定の膜厚になるようにロールコーターで塗装し、金属板の到達板温が210℃となる条件で加熱乾燥し、下塗り塗膜層を形成させた。次に、上記下塗り塗膜層の上層に、上塗り塗料を所定の膜厚になるようにローラーカーテンコーターで塗装し、金属板の到達板温が230℃となる条件で加熱乾燥し、二層からなる塗膜層を形成させることで塗装金属板を得た。該塗装金属板の塗膜構成及び塗膜の膜厚を表66〜表69に示す。
各塗膜層の膜厚(乾燥膜厚)は、電磁膜厚計((株)ケツト製LE−200J)で測定し、更に各試験片の垂直切断面を顕微鏡で観察し、求める膜厚となっているかを再確認した。
セイコー電子社製の熱機械分析装置「SSC5200シリーズ TMA/SS120C」にて塗膜のガラス転移温度(Tg)を測定した。なお、測定時のプローブとしては、針入プローブを用いた。
フィッシャー・インストルメンツ社製の微小硬度計「フィッシャースコープ(登録商標)H100」を用いて測定した。測定時の雰囲気温度は23℃とし、押付け荷重5mNのときのユニバーサル硬度(HU(N/mm2))を本測定機器にて測定した。
前記(B2.1.3)で作製した塗料をブリキ板の上に乾燥膜厚で20μmとなるように塗装し、到達板温が230℃の条件で加熱硬化後、水銀アマルガム法によりブリキ板から塗膜を剥離し、塗膜のフリーフィルムを作製した。この塗膜のフリーフィルムを用いて、動的貯蔵弾性率の測定を実施した。動的貯蔵弾性率は,動的粘弾性試験装置(レオメトリクス社製、RSA−11)を使用し、温度領域−50℃〜200℃において測定した。測定条件は、歪み0.01%、角周波数6.28rad/secとした。本実験においては、温度と動的貯蔵弾性率との関係から、ゴム状弾性領域に現れる貯蔵弾性率の最小値を求めた。
前記(B2.1.4)で作製した塗装金属板を実施形状例1〜5の形状を有するパネルのうち実施形状例4の形状に加工し、パネルを作成した。ここでは、実施形状例4と同様に、平面正方形の各凸部の各角部間に曲面で構成されたブリッジが形成された図31及び図32に示すパネルについて、パネルサイズLを204mm、板厚tを0.4mm、凸部及び凹部の四角錐台底面の各辺長さJを6mm、凹部と凸部とをつなぐ傾斜面部の交差の円弧部の半径Rを0.4mmとし、凸部の四角錐台頂面と凹部の四角錐台頂面の距離Hを0.4mm、0.8mm、1.2mm、2.0mm、基準面Fに対する凸部及び凹部の傾斜面部の傾斜角度θを15°、28°、39°、53°と変化させた、上記塗装金属板を用いて形成された実施例パネルA、実施例パネルB、実施例パネルC、実施例パネルDを対象に、パネルの外観、耐食性、及び耐傷付き性を評価した。
前記(B2.1.4)で得た各々のパネルから、70mm×150mmサイズの試験片を切り出し、パネルの外観、耐食性、及び耐傷付き性を下記に示す評価方法及び評価基準にて評価した。その評価結果を表70〜表73に示す。
前記(B2.1.9)で得た各々のパネル外観を目視にて観察し、下記の評価基準で外観品位を評価した。
3:良好。
2:凹凸加工部に微細な欠陥あり色調が不均一、または着色度低く全体に不均一。
1:凹凸加工部に塗膜欠陥あり不良。
前記試験片(パネルから切り出したもの)の端面をシーリング塗装した後、JIS Z 2371(2000年)に準拠した塩水噴霧試験を240時間行い、凹凸加工部の腐食発生状況を観察し、下記の評価基準で評価した。
5:塗膜割れなし、腐食なし。
4:微細な塗膜割れが生じ、極僅かに白錆発生。
3:塗膜割れが生じ、白錆発生。
2:大きな塗膜割れが生じ、白錆発生
1:大きな塗膜割れが生じ、赤錆発生。
前記試験片(パネルから切り出したもの)をラビングテスターに設置後、ラビングテスターの摺動冶具先端に前記試験片と平行になるように30mm×30mmの段ボール紙を取り付け、その段ボール紙を9.8N(1.0kgf)の荷重で10往復擦った後の皮膜状態を下記の評価基準で評価した。
5:擦り面に全く痕跡が認められない。
4:擦り面に極僅かに摺動傷が付く(目を凝らして何とか摺動傷が判別できるレベル)。
3:擦り面に僅かに摺動傷が付く(目を凝らすと容易に摺動傷が判別できるレベル)。
2:擦り面に明確な摺動傷が付く(瞬時に摺動傷が判別できるレベル)。
1:擦り面の皮膜が脱落し、下地の金属板が露出する。
続いて、本発明の実施例として、前記(B2.1.9)で作製した実施例Y1、Y29、Y58、Y88のパネルA、B、C、Dを対象に、パネル剛性を評価した。
4A,4B,4C,4D,4E…凸部
5A,5C…平坦部
5E…頂部平坦部(頂部上面)
6,6B,6D,6E…凹部
42A,42B,42C,42D,42E…傾斜面部(凸部側傾斜面)
51E…ブリッジ
62B,62D,62E…傾斜面部(凹部側傾斜面)
F…基準面
Claims (32)
- 金属板の少なくとも片面に、皮膜層が被覆されている塗装金属板から形成されたパネルであって、
所定の基準面から突出する複数の凸部と、前記基準面と面一をなす複数の平坦部と、前記基準面から凹む複数の凹部とのうち、前記凸部と、前記平坦部及び前記凹部のいずれか一方とを備えるとともに、前記複数の凸部、前記複数の平坦部及び前記複数の凹部が四角形状を有し、
前記平坦部を備える場合には、前記凸部の各々の全周囲が前記平坦部によって囲まれ、かつ、前記平坦部の各々の全周囲が前記凸部によって囲まれ、
前記凹部を備える場合には、前記凸部の各々の全周囲が前記凹部によって囲まれ、かつ、前記凹部の各々の全周囲が前記凸部によって囲まれ、さらに、前記凸部の周縁部分に設けられた凸部側傾斜面と、前記凹部の周縁部分に設けられた凹部側傾斜面とにより形成される傾斜面部を有し、
互いに隣接する各々の前記凸部の各角部間が、前記凹部と前記凸部とをつなぐ前記傾斜面部の交差に設けられた円弧部を有するブリッジを介して接続されている
ことを特徴とする、パネル。 - 前記皮膜層が、有機樹脂Aを造膜成分とする塗膜αである
ことを特徴とする、請求項1に記載のパネル。 - 前記塗膜αの膜厚が、0.1μm以上10μm以下である
ことを特徴とする、請求項2に記載のパネル。 - 前記塗膜αが、更に無機酸化物粒子Bを含有する
ことを特徴とする、請求項2又は3に記載のパネル。 - 前記有機樹脂Aと前記無機酸化物粒子Bとの固形分質量比A/Bが、2以上20以下である
ことを特徴とする、請求項4に記載のパネル。 - 前記無機酸化物粒子Bが、シリカ粒子B1である
ことを特徴とする、請求項4又は5に記載のパネル。 - 前記シリカ粒子B1が、平均粒子径5nm以上20nm以下の球状シリカ粒子B1aを含有する
ことを特徴とする、請求項6に記載のパネル。 - 前記シリカ粒子B1が、更に平均粒子径0.08μm以上2μm以下の球状シリカ粒子B1bを含有する
ことを特徴とする、請求項7に記載のパネル。 - 前記塗膜αが、更に潤滑剤Cを含有する
ことを特徴とする、請求項2〜8のいずれか1項に記載のパネル。 - 前記潤滑剤Cが、ポリオレフィン樹脂粒子C1である
ことを特徴とする、請求項9に記載のパネル。 - 前記塗膜αが、更にリン酸化合物Dを含有する
ことを特徴とする、請求項2〜10のいずれか1項に記載のパネル。 - 前記塗膜αが、更に着色顔料Eを含有する
ことを特徴とする、請求項2〜11のいずれか1項に記載のパネル。 - 前記有機樹脂A同士が、又は、前記有機樹脂Aと無機酸化物粒子Bとが、架橋剤Fによって架橋されている
ことを特徴とする、請求項2〜12のいずれか1項に記載のパネル。 - 前記架橋剤Fが、シランカップリング剤、架橋性ジルコニウム化合物、架橋性チタン化合物、エポキシ化合物、及びアミノ樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種である
ことを特徴とする、請求項13に記載のパネル。 - 前記塗膜αと前記金属板との間に、更に下地処理層βを有する
ことを特徴とする、請求項2〜14のいずれか1項に記載のパネル。 - 前記金属板が、亜鉛系めっき鋼板又はアルミニウム系めっき鋼板である
ことを特徴とする、請求項2〜15のいずれか1項に記載のパネル。 - 前記皮膜層が、一層以上の塗膜層である
ことを特徴とする、請求項1に記載のパネル。 - 前記塗膜層が二層以上であり、かつ、少なくとも一層が着色塗膜層である
ことを特徴とする、請求項17に記載のパネル。 - 前記塗膜層が二層以上であり、かつ、少なくとも一層が防錆顔料を含有する層である
ことを特徴とする、請求項17又は18に記載のパネル。 - 前記塗膜層のうちの最表層のガラス転移温度が、0℃以上80℃以下である
ことを特徴とする、請求項17〜19のいずれか1項に記載のパネル。 - 前記塗膜層のうちの最表層の23℃での硬度が、5mN荷重下でのユニバーサル硬度で2N/mm2以上である
ことを特徴とする、請求項17〜20のいずれか1項に記載のパネル。 - 前記塗膜層のうちの最表層のゴム状弾性領域における動的貯蔵弾性率の最小値が、2×107Pa以下である
ことを特徴とする、請求項17〜21のいずれか1項に記載のパネル。 - 前記塗膜層のうちの最表層が、熱硬化型の樹脂塗膜層である
ことを特徴とする、請求項17〜22のいずれか1項に記載のパネル。 - 前記塗膜層のうちの最表層と金属板との間の最も厚い塗膜層のガラス転移温度が、0℃以上80℃以下である
ことを特徴とする、請求項17〜23のいずれか1項に記載のパネル。 - 前記塗膜層のうちの最表層と金属板との間の最も厚い塗膜層のゴム状弾性領域における動的貯蔵弾性率の最小値が、2×107Pa以下である
ことを特徴とする、請求項17〜24のいずれか1項に記載のパネル。 - 前記塗膜層のうちの最表層と金属板との間の最も厚い塗膜層が、熱硬化型の樹脂塗膜層である
ことを特徴とする、請求項17〜25のいずれか1項に記載のパネル。 - 前記塗膜層の総膜厚が、10μm以上80μm以下である
ことを特徴とする、請求項17〜26のいずれか1項に記載のパネル。 - 前記塗膜層のうちの最表層が、シリコーン樹脂又はフッ素樹脂を含有する層である
ことを特徴とする、請求項17〜27のいずれか1項に記載のパネル。 - 前記塗装金属板が、プレコート金属板である
ことを特徴とする、請求項17〜28のいずれか1項に記載のパネル。 - 前記金属板が、亜鉛系めっき層又はアルミニウム系めっき層を有する
ことを特徴とする、請求項17〜29のいずれか1項に記載のパネル。 - 前記ブリッジが頂部平坦部を有し;
前記凸部の平坦な上面部の面積S1、前記凹部の平坦な底面部の面積S2、前記頂部平坦部の面積S3、及び、前記凸部の側面である前記凸部側傾斜面と、前記凹部の側面である前記凹部側傾斜面と、前記凸部及び前記凹部それぞれの四隅から前記基準面に向かって延びる隅部傾斜面とからなる傾斜部の面積S4とが、式1を満たす;
ことを特徴とする、請求項1〜30のいずれか1項に記載のパネル。
(S3+S4)/(S1+S2)≦1.0 ・・・式1 - 前記凸部側傾斜面及び前記凹部側傾斜面を前記基準面に垂直な断面で見た場合に、これら凸部側傾斜面及び凹部側傾斜面が直線的に連続して繋がっており;
前記凸部傾斜面の、前記基準面に対する傾斜角度と、前記凹部側傾斜面の、前記基準面に対する傾斜角度とが同一である;
ことを特徴とする請求項1〜31のいずれか1項に記載のパネル。
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