JP6014005B2 - 黒色塗装金属板 - Google Patents
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Description
本発明は、良好な黒色度を有する黒色塗装金属板に関するものである。
従来、液晶テレビやプラズマテレビなどの薄型テレビのバックカバーとして、黒色プラスチックが用いられていたが、近年、内面側への導電性(電磁波対策)付与等の観点から、黒色塗膜で塗装された鋼板(PCM:プレコートメタル)への代替が進められている。
これまでの塗装鋼板(PCM)では、原板(電気亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板など)の外観や光沢を隠蔽して黒色を発現させるために、カーボンブラック等の黒色顔料を含む塗料が10μm程度(付着量:約12g/m2)の膜厚となるように塗布されており、さらに該黒色塗膜層(トップコート層)の下に、必要に応じ、加工性や耐食性などを付与するためのプライマーコート層が3μm程度(付着量:約5g/m2)の膜厚で設けられていた。このように従来のPCMにおいては、トップコート層とプライマーコート層の合計厚みは約11〜20μmと厚めに設定されるのが通常であった。しかし、塗膜の膜厚が厚いと、塗料の使用量は増大し、塗装や焼付けのための時間も長くなるので、製造コストは上昇する。そのため、特に近年、薄型テレビ市場における競争の激化に伴い、製造コストの圧縮・低減の要求が高まるなか、PCMにおける塗膜の薄膜化が求められている。
薄膜化を目指した塗装鋼板(PCM)としては、例えば、鋼板の一方の面に下塗り塗膜を形成し、この下塗り塗膜の上に、燐片状物質を含む有機樹脂皮膜である上塗り塗膜を形成した総膜厚が10μm以下の塗装鋼板が提案されている(特許文献1)。
また、着色顔料を含む最外層塗膜と、着色顔料および防錆顔料としての多孔質シリカを含む下層塗膜とを備え、最外層塗膜の膜厚が2μm以上、下層塗膜の膜厚が2μm以上であり、総塗膜層の膜厚が10μm以下である塗装鋼板も提案されている(特許文献2)。
さらに、鋼板の少なくとも一方の面に、有機系又は有機無機複合系の成分をバインダとする下層被膜を形成し、この下層被膜の上に、有機系の成分をバインダとする上層被膜を形成した総膜厚が3μm以下であり、かつ両層に着色顔料が含有された塗装鋼板が提案されている(特許文献3)。
しかしながら、一般にPCMの塗膜厚を薄くすればするほど、黒色度が低下し、黒褐色が強い(b値が大きい)外観となったり、灰黒色が強い(L値が大きい)外観となったりする傾向がある。上記特許文献1〜3に記載の塗装鋼板においても、燐片状物質を含有させるなどして黒色度を向上させる工夫がなされてはいるものの、未だ十分満足しうるだけの黒色度(例えばL値が20以下)には至らないのが現状であった。
そこで本発明者らは、黒色塗膜の膜厚が小さくても良好な黒色度を発現しうる塗装鋼板として、水溶性樹脂で表面が被覆された表面処理カーボンブラックを含有する黒色組成物で形成した膜厚約0.3〜1.5μmの黒色皮膜を有する塗装鋼板を提案した(特許文献4)。この塗装鋼板は、L値が20以下という優れたレベルの黒色度を実現させ得るものでありながら、塗装膜が約0.3〜1.5μmと非常に薄いので、製造コスト削減の観点では非常に有利である。ところが、その一方で、実際の製造に際しては、黒色皮膜があまりにも薄すぎるため、塗布ムラや製造ラインのゴミブツなどによる塗膜欠陥を生じて外観不良を起こしやすくなり、塗装鋼板の意匠性を損なうことがあった。特に特許文献4では、黒色皮膜上にクリヤー皮膜を設けることにより耐食性や耐疵付き性等の特性を発現させているが、かかるクリヤー皮膜が存在すると、塗布ムラやゴミブツなどの塗膜欠陥が助長され、より目立ちやすくなる傾向があった。
本発明は上記の様な事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、総塗装膜が十分に薄く、しかも良好な黒色度を発現し、外観不良がなく、かつ耐擦傷性、耐腐食性、耐熱性等の各種耐久性に優れた黒色塗装金属板を提供することにある。
上記課題を解決し得た本発明の黒色塗装金属板は、金属板の少なくとも片面に、水分散ポリエステル樹脂をベースとする水系黒色樹脂組成物から形成される膜厚0.8〜1.6μmの第一黒色層が積層され、該第一黒色層の上に溶剤系黒色塗料から形成される膜厚5〜9μmの第二黒色層が積層されており、上記水系黒色樹脂組成物は、水系樹脂で表面が被覆された表面処理カーボンブラックを含有することを特徴とする。
上記水系黒色樹脂組成物の全固形分100質量%中、上記表面処理カーボンブラック(固形分)の含有率が5〜15質量%であることが好ましい。
上記第一黒色層の上に積層された第二黒色層表面の黒色度(L値)が20以下であり、かつb値が1.5以下であることが好ましい。
上記溶剤系黒色塗料が樹脂粒子を含有し、該樹脂粒子の粒子径は14μm以下であり、かつ上記第二黒色層の膜厚をt(μm)としたときに上記樹脂粒子の粒子径がt(μm)以上2t(μm)以下であることが好ましい。
上記水系黒色樹脂組成物の全固形分100質量%中、上記水分散ポリエステル樹脂(固形分)の含有率が50質量%以上であり、かつ上記水系黒色樹脂組成物には架橋剤が含まれておらず、上記水分散ポリエステル樹脂を構成するポリエステル樹脂は、Tgが40〜70℃であり、かつ数平均分子量が10,000〜20,000であることが好ましい。
上記水分散ポリエステル樹脂を構成するポリエステル樹脂からなるフィルムを230℃で20分間保持した後の質量が保持前の質量の96%以上であることが好ましい。
上記水系黒色樹脂組成物が、上記水分散ポリエステル樹脂、上記表面処理カーボンブラック、コロイダルシリカ、シランカップリング剤、およびメタバナジン酸塩を含むことが好ましい。
なお、本明細書において、「水系樹脂」とは、樹脂が水媒体中に分散された水性分散体のことであり、「水分散ポリエステル樹脂」とは、ポリエステル樹脂が水媒体中に分散された水性分散体のことである。また、「水系黒色樹脂組成物中の全固形分」とは、上記水分散ポリエステル樹脂、上記表面処理カーボンブラック、および上記コロイダルシリカの合計固形分を意味するものとする。
本発明によれば、金属板の少なくとも片面に、水系樹脂で表面が被覆された表面処理カーボンブラックを含有する水系黒色樹脂組成物から形成される第一黒色層と、溶剤系黒色塗料から形成される第二黒色層とがそれぞれ所定の膜厚で積層されているので、総塗装膜が十分に薄くても良好な黒色度を発現し、しかも塗布ムラやゴミブツなどの塗膜欠陥も目立ちにくく良好な外観を有する黒色塗装金属板を提供できる。また、第一黒色層は、水分散ポリエステル樹脂をベースとする水系黒色樹脂組成物から形成されているので、耐久性にも優れた黒色塗装金属板を提供できる。
本発明の黒色塗装金属板(以下、単に「黒色金属板」ということもある)は、金属板の少なくとも片面に、水系樹脂で表面が被覆された表面処理カーボンブラックを含有する水系黒色樹脂組成物から形成される第一黒色層が積層され、該第一黒色層の上に、溶剤系黒色塗料から形成される第二黒色層が積層されたものである。以下、本発明の黒色金属板について詳細に説明する。
(金属板)
本発明で用いる金属板としては、プレコートメタルの原板として用いられるものであれば特に限定されるものではない。例えば、非めっき冷延鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板(GI)、合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA)、電気亜鉛めっき鋼板(EG)等の鋼板の他、アルミニウム板およびチタン板等を挙げることができる。これらの中でも、溶融亜鉛めっき鋼板(GI)、電気亜鉛めっき鋼板(EG)、アルミニウム板およびチタン板が好ましい。
本発明で用いる金属板としては、プレコートメタルの原板として用いられるものであれば特に限定されるものではない。例えば、非めっき冷延鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板(GI)、合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA)、電気亜鉛めっき鋼板(EG)等の鋼板の他、アルミニウム板およびチタン板等を挙げることができる。これらの中でも、溶融亜鉛めっき鋼板(GI)、電気亜鉛めっき鋼板(EG)、アルミニウム板およびチタン板が好ましい。
上記金属板は、少なくとも片面に予め下地処理により下地層が形成されたものであることが好ましい。例えば後述する第一黒色層を形成する側の金属板表面に下地処理で形成された化成皮膜層(下地層)を有していると、金属板と第一黒色層との密着性が向上する。
化成皮膜層(下地層)としては、有機皮膜層、無機皮膜層、りん酸塩皮膜層、クロメート皮膜層等が挙げられ、これらの中でも有機皮膜層、無機皮膜層、りん酸塩皮膜層が好ましい。有機皮膜層としては、例えばポリエチレン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、およびこれらの混合物、共重合体、変性樹脂等を適宜選択して使用すればよい。該有機皮膜中にはさらに、耐食性向上を目的としてシリカゲル、コロイダルシリカ等を添加したり、塗膜付与後の加工性向上を目的として各種ワックス成分を微量添加したり、あるいは塗膜密着性向上を目的としてシランカップリング剤を添加してもよい。無機皮膜層としては、例えば珪酸塩皮膜層等が挙げられ、該珪酸塩皮膜にはリン酸やフッ化物を添加してもよい。
化成皮膜層(下地層)としては、有機皮膜層、無機皮膜層、りん酸塩皮膜層、クロメート皮膜層等が挙げられ、これらの中でも有機皮膜層、無機皮膜層、りん酸塩皮膜層が好ましい。有機皮膜層としては、例えばポリエチレン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、およびこれらの混合物、共重合体、変性樹脂等を適宜選択して使用すればよい。該有機皮膜中にはさらに、耐食性向上を目的としてシリカゲル、コロイダルシリカ等を添加したり、塗膜付与後の加工性向上を目的として各種ワックス成分を微量添加したり、あるいは塗膜密着性向上を目的としてシランカップリング剤を添加してもよい。無機皮膜層としては、例えば珪酸塩皮膜層等が挙げられ、該珪酸塩皮膜にはリン酸やフッ化物を添加してもよい。
化成皮膜層(下地層)の付着量は特に規定されるものではないが、例えば有機皮膜層や無機皮膜層であれば、耐食性の観点から、乾燥質量で50mg/m2以上とすることが好ましい。しかしながら150mg/m2を超えると耐食性の改善効果が飽和すると共に、製造コストが上昇する。
下地層を形成した金属板として特に好ましい態様は、例えば、重リン酸アルミニウム、コロイダルシリカおよびポリアクリル酸を含む下地処理組成物(以下「特定下地処理組成物」と称することもある)を、亜鉛めっきした金属板に塗布、乾燥したものである。かかる特定下地処理組成物を亜鉛めっきした金属板に塗布すると、重リン酸アルミニウム由来の水素イオンにより金属板表面がエッチングされるとともに、重リン酸アルミニウム由来のアルミニウムイオンとコロイダルシリカとの相互作用により後述する第一黒色層との密着性に優れた難溶性皮膜を形成することができ、その結果、曲げ加工やプレス加工後(伸び・縮み変形後)の皮膜密着性が向上し、耐食性や耐テープ剥離性の大幅な向上を図ることができる。
上記特定下地処理組成物中、重リン酸アルミニウムとコロイダルシリカの含有割合は、固形分比で、重リン酸アルミニウム:コロイダルシリカ(質量比)=30:70〜70:30(より好ましくは35:65〜65:35、さらに好ましくは45:55〜65:35)であることが好ましい。コロイダルシリカが上記割合よりも多くなると、造膜性が低下して下地層が形成されにくくなり、耐食性や上塗りとの密着性の向上効果が得られにくくなり、さらには金属板に対する密着性も低くなり、加工後に塗膜剥離を生じるおそれがある。一方、コロイダルシリカが上記割合よりも少ないと、重リン酸アルミニウムの割合が増加するため、金属板と反応(エッチング)しない残存重リン酸アルミニウムが水に溶解する割合が増え、塗膜下で腐食を生じ耐食性が低下することがある。
上記特定下地処理組成物中、ポリアクリル酸は、重リン酸アルミニウムとコロイダルシリカの合計固形分100質量部に対して0.1〜5質量部(より好ましくは0.2質量部以上、3質量部以下)含まれることが好ましい。ポリアクリル酸は、亜鉛めっきなどを施した金属板表面(亜鉛めっき)と重リン酸アルミニウムとの反応(エッチング)を適度に制御する働きをなすと考えられ、上記範囲よりも少ないと、エッチングが過剰に起こるため、結果として耐食性が低下するおそれがあり、上記範囲よりも多いと、逆にエッチングが不充分となり、重リン酸アルミニウムとコロイダルシリカによって生じる難溶性皮膜が充分に形成されず密着性および耐食性の向上効果が得られにくくなる。
上記特定下地処理組成物には、さらにシランカップリング剤を、重リン酸アルミニウムとコロイダルシリカの合計固形分100質量部に対して3〜15質量部(より好ましくは5質量部以上、12.5質量部以下)含有することも好ましい。シランカップリング剤が上記範囲よりも少ないと、上塗りおよび金属板に対する密着性や耐食性の向上効果が不充分となる傾向があり、より過酷な加工条件において皮膜剥離を招く場合があり、逆に上記範囲よりも多くても、やはり耐食性や密着性が低下するおそれがある。
(第一黒色層)
上記金属板の少なくとも片面に積層される第一黒色層は、水分散ポリエステル樹脂をベースとする水系黒色樹脂組成物から形成され、水系黒色樹脂組成物は、水系樹脂で表面が被覆された表面処理カーボンブラックを含有する。
上記金属板の少なくとも片面に積層される第一黒色層は、水分散ポリエステル樹脂をベースとする水系黒色樹脂組成物から形成され、水系黒色樹脂組成物は、水系樹脂で表面が被覆された表面処理カーボンブラックを含有する。
<表面処理カーボンブラック>
水系黒色樹脂組成物は、黒色顔料として水系樹脂で表面が被覆された表面処理カーボンブラックを含有するものである。表面が水系樹脂で被覆されていない通常のカーボンブラックでは、後述するバインダー樹脂と混合したときにpHの変化やバインダー樹脂との相溶性などによって二次凝集を起こし易く、その結果、着色力が低くなるが、水系樹脂で表面が被覆された表面処理カーボンブラックであれば、バインダー樹脂と混合された際に優れた分散性を発揮して、二次凝集し難いため、水系黒色樹脂組成物で形成される第一黒色層は後述するように薄い膜厚であっても十分に高い黒色度を発揮する。
なお、本明細書において、「水系樹脂で表面が被覆された表面処理カーボンブラック」とは、水系樹脂でカーボンブラックの表面全体が被覆された態様のみならず、その一部が被覆された態様をも含むものである。
水系黒色樹脂組成物は、黒色顔料として水系樹脂で表面が被覆された表面処理カーボンブラックを含有するものである。表面が水系樹脂で被覆されていない通常のカーボンブラックでは、後述するバインダー樹脂と混合したときにpHの変化やバインダー樹脂との相溶性などによって二次凝集を起こし易く、その結果、着色力が低くなるが、水系樹脂で表面が被覆された表面処理カーボンブラックであれば、バインダー樹脂と混合された際に優れた分散性を発揮して、二次凝集し難いため、水系黒色樹脂組成物で形成される第一黒色層は後述するように薄い膜厚であっても十分に高い黒色度を発揮する。
なお、本明細書において、「水系樹脂で表面が被覆された表面処理カーボンブラック」とは、水系樹脂でカーボンブラックの表面全体が被覆された態様のみならず、その一部が被覆された態様をも含むものである。
表面処理カーボンブラックを構成するカーボンブラックとしては、特に限定されず、例えば油煙、松煙、市販の着色用カーボンブラック、ゴム用カーボンブラック等が挙げられる。上記カーボンブラックの表面を被覆する水系樹脂としては、カーボンブラックを二次凝集し難くできるものであれば特に限定されず、例えば、ゼラチン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、水溶性アクリル樹脂、ポリアクリルアミド、ポリビニルピリジン、ポリアクリル酸等が挙げられる。水系樹脂の量(被覆量)は、カーボンブラック100質量部に対して5質量部以上、380質量部以下が好ましい。また、表面処理カーボンブラックには、さらに界面活性剤が付着されていてもよい。これにより、バインダー樹脂中での表面処理カーボンブラックの二次凝集をさらに抑制できる。かかる界面活性剤としては、公知のアニオン系、ノニオン系、カチオン系の界面活性剤が挙げられる。
上記表面処理カーボンブラックとしては、例えば、書道に使用される高濃度の墨滴(墨汁)を利用することが好ましい。墨滴は、表面処理カーボンブラックを含む水系分散液であり、例えば、石油系や石炭系の油を高温ガス中で不完全燃焼させるファーネス法等で製造された不定形のファーネスブラックの表面を水系樹脂で被覆し、必要に応じてグリコール系の凍結防止剤および防腐剤を添加し、混合・スラリー化することにより製造される。墨滴としては、例えば市販の墨汁(例えば、株式会社呉竹製「超濃墨墨滴BA−8」等)を用いることができる。なお、表面処理カーボンブラックもしくはその水系分散液は、既知の方法(例えば、特開平7−188597号公報や特開平6−234946号公報)に基づき調製することもできる。表面処理カーボンブラック(またはその水系分散液)は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
表面処理カーボンブラック(表面処理カーボンブラックの水系分散液を用いる場合にはその固形分)は、水系黒色樹脂組成物の全固形分100質量%中、好ましくは5質量%以上(より好ましくは8質量%以上)、好ましくは15質量%以下(より好ましくは12質量%以下)含まれる。第一黒色層を積層することにより、金属板のL値およびb値を低下させることができるが、表面処理カーボンブラックの含有率が5質量%未満の場合には、第一黒色層積層時にL値およびb値が十分に低くならない結果、第二黒色層を積層して得られた黒色金属板のL値およびb値も高くなり、暗茶色を呈し十分な黒色度を発現できないおそれがある。一方、表面処理カーボンブラックの含有率が15質量%を超える場合には、組成物中に含まれるバインダーとなる樹脂成分が相対的に減少するため、第一黒色層と第二黒色層との密着性が低くなったり、組成物がゲル化し易くなり、水系黒色樹脂組成物の液状安定性が低下したり、加工性が劣化するおそれがある。表面処理カーボンブラックの含有率が上記範囲であると、表面処理カーボンブラックがバインダー樹脂と混合しても二次凝集し難く、高い分散安定性を保持させることができる。また、第一黒色層の上に第二黒色層を積層しても十分な黒色度を発現することができる。光沢度(G60)、L値、およびb値については後述する実施例に記載の方法で測定することができる。
<水分散ポリエステル樹脂>
水系黒色樹脂組成物は、通常、該組成物で形成される第一黒色層中に上記表面処理カーボンブラックを固定するためのバインダー樹脂を含み、そのバインダー樹脂として、水分散ポリエステル樹脂が用いられる。水分散ポリエステル樹脂を用いることにより、組成物中の表面処理カーボンブラックの二次凝集を効果的に抑制することができ、優れた液状安定性を得ることができる。水分散ポリエステル樹脂は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
水系黒色樹脂組成物は、通常、該組成物で形成される第一黒色層中に上記表面処理カーボンブラックを固定するためのバインダー樹脂を含み、そのバインダー樹脂として、水分散ポリエステル樹脂が用いられる。水分散ポリエステル樹脂を用いることにより、組成物中の表面処理カーボンブラックの二次凝集を効果的に抑制することができ、優れた液状安定性を得ることができる。水分散ポリエステル樹脂は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記水分散ポリエステル樹脂は、ポリエステル樹脂が水媒体中に分散された水性分散体であり、上記水分散ポリエステル樹脂を構成する上記ポリエステル樹脂は、多価カルボン酸とグリコールを重縮合して得られるものである。
ポリエステル樹脂を構成する多価カルボン酸成分としては、芳香族、脂肪族、脂環族のジカルボン酸や3価以上の多価カルボン酸あるいはこれらのエステル誘導体を使用することができる。
芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、2,5−ジメチルテレフタル酸、1,4−ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、1,2−ビスフェノキシエタン−p,p’−ジカルボン酸、フェニルインダンジカルボン酸等を用いることができる。
また、脂肪族および脂環族のジカルボン酸としては、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカンジオン酸、ダイマー酸、1,3−シクロペンタンジカルボン酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等、およびそれらのエステル形成性誘導体を用いることができる。
ポリエステル樹脂を構成するグリコール成分としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、2,4−ジメチル−2−エチルヘキサン−1,3−ジオール、ネオペンチルグリコール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−イソブチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,6−ヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオール、4,4’−チオジフェノール、ビスフェノールA、4,4’−メチレンジフェノール、4,4’−(2−ノルボルニリデン)ジフェノール、4,4’−ジヒドロキシビフェノール、o−,m−,およびp−ジヒドロキシベンゼン、4,4’−イソプロピリデンフェノール、4,4’−イソプロピリデンジオール、シクロペンタン−1,2−ジオール、シクロヘキサン−1,2−ジオール、シクロヘキサン−1,4−ジオール等を用いることができる。
また、ポリエステル樹脂の水分散化を容易にするため、カルボン酸(塩)基を含む化合物、スルホン酸(塩)基を含む化合物、ホスホン酸(塩)基を含む化合物等を共重合してもよい。
また、本発明においては、上記ポリエステル樹脂として、例えば、アクリル、ウレタン、エポキシ等で変性したブロック共重合体、グラフト共重合体等の変性ポリエステル共重合体も使用可能である。
好ましい上記ポリエステル樹脂としては、酸成分として、テレフタル酸、イソフタル酸、セバシン酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、グリコール成分として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコールから選ばれるものを用いた共重合体等が挙げられる。
上記ポリエステル樹脂は、以下の製造法によって製造することができる。例えば、ジカルボン酸成分が、テレフタル酸、イソフタル酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸からなり、グリコール成分が、エチレングリコール、ネオペンチルグリコールからなるポリエステル樹脂について説明すると、これらのモノマーを直接エステル化反応させるか、あるいは、エステル交換反応させる第一段階と、この第一段階の反応生成物を重縮合反応させる第二段階とによって製造する方法等により製造することができる。この際、反応触媒として、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、マンガン、コバルト、亜鉛、アンチモン、ゲルマニウム、チタン化合物等を用いることができる。
上記ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、ポリスチレン換算で、好ましくは10,000〜20,000、より好ましくは15,000〜20,000、さらに好ましくは15,000〜18,000である。
また、上記ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは40〜70℃、より好ましくは40〜67℃である。
示差熱熱質量同時測定装置において、上記ポリエステル樹脂からなるフィルムを230℃で20分間を保持した後に質量を測定し、20分保持後の質量が示差熱熱質量同時測定装置にセットする前のフィルムの質量の96%以上である(熱質量減少量が4質量%以下である)ことが好ましい。第二黒色層は第一黒色層の上に約230℃で焼き付けするため、第一黒色層のベース樹脂が230℃で熱分解してしまう(熱質量減少量が4質量%を超えてしまう)と、第一黒色層と金属板との密着性および第一黒色層と第二黒色層との密着性が低下し、曲げ加工性および加工後の耐食性が大幅に劣化するおそれがある。示差熱熱質量同時測定装置としては、例えば日本ハイテクサイエンス社製「EXSTAR6000 TG/DTA 6200」を用いることができる。熱質量減少量の具体的な測定方法については後述する。
上記水分散ポリエステル樹脂は、水系黒色樹脂組成物の全固形分100質量%中、好ましくは50質量%以上(より好ましくは60質量%以上)、好ましくは85質量%以下(より好ましくは80質量%以下)含まれる。水分散ポリエステル樹脂の含有率が50質量%未満では、皮膜の造膜性が低下し、表面処理カーボンブラックの固定が不十分になったり、塗布ムラが生じて外観上の問題を招いたりするおそれがある。一方、水分散ポリエステル樹脂の含有率が85質量%を超えると、相対的に表面処理カーボンブラックの含有量が減少するため、十分な黒色度が得られないおそれがある。
上記水分散ポリエステル樹脂は、市販品を用いても良く、例えば、東洋紡社製「バイロナール(登録商標)MD−1100」、「バイロナール(登録商標)MD−1200」、「バイロナール(登録商標)MD−1245」などが挙げられ、上記樹脂は単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<架橋剤>
水系黒色樹脂組成物には架橋剤が含まれていてもよいが、架橋剤が含まれていない方が好ましい。具体的には、架橋剤は、水系黒色樹脂組成物中の全固形分100質量部に対して、5質量部以下含まれているのが好ましく、より好ましくは2質量部以下であり、さらに好ましくは0質量部(水系黒色樹脂組成物には架橋剤が含まれていない)である。上記架橋剤が含まれると皮膜硬度は上昇するが、曲げ加工性の低下により、折り曲げ部において微小クラックが発生し、耐食性や後述のSSTサイクル試験(塩水噴霧試験)後における第一黒色層と金属板との密着性が低下するおそれがある。架橋剤としては、例えば炭酸ジルコニウムアンモニウム、日本触媒社製「エポクロス(登録商標)K」シリーズなどのオキサゾリン基含有重合体が挙げられる。
水系黒色樹脂組成物には架橋剤が含まれていてもよいが、架橋剤が含まれていない方が好ましい。具体的には、架橋剤は、水系黒色樹脂組成物中の全固形分100質量部に対して、5質量部以下含まれているのが好ましく、より好ましくは2質量部以下であり、さらに好ましくは0質量部(水系黒色樹脂組成物には架橋剤が含まれていない)である。上記架橋剤が含まれると皮膜硬度は上昇するが、曲げ加工性の低下により、折り曲げ部において微小クラックが発生し、耐食性や後述のSSTサイクル試験(塩水噴霧試験)後における第一黒色層と金属板との密着性が低下するおそれがある。架橋剤としては、例えば炭酸ジルコニウムアンモニウム、日本触媒社製「エポクロス(登録商標)K」シリーズなどのオキサゾリン基含有重合体が挙げられる。
<コロイダルシリカ>
水系黒色樹脂組成物は、さらにコロイダルシリカを含有することが好ましい。これにより、表面処理カーボンブラックを第一黒色層に良好に固定でき、また得られる黒色金属板の耐食性や硬度を向上させることができる。このメカニズムの詳細は不明であるが、腐食環境下においてコロイダルシリカが溶解、溶出して、pHの緩衝作用や不動態皮膜形成作用が生じることに起因すると推測される。さらに、コロイダルシリカを含有させると、水系黒色樹脂組成物の塗布・乾燥時のはじき防止などにも効果が認められる。
水系黒色樹脂組成物は、さらにコロイダルシリカを含有することが好ましい。これにより、表面処理カーボンブラックを第一黒色層に良好に固定でき、また得られる黒色金属板の耐食性や硬度を向上させることができる。このメカニズムの詳細は不明であるが、腐食環境下においてコロイダルシリカが溶解、溶出して、pHの緩衝作用や不動態皮膜形成作用が生じることに起因すると推測される。さらに、コロイダルシリカを含有させると、水系黒色樹脂組成物の塗布・乾燥時のはじき防止などにも効果が認められる。
コロイダルシリカとしては、特に限定されるものではないが、水系黒色樹脂組成物中での分散性や耐食性向上効果等の観点から、粒子径が4〜20nmのコロイダルシリカが好ましく、具体的には、粒子径4〜6nmのコロイダルシリカ(市販品では、日産化学工業社製の「スノーテックス(登録商標)XS」)、粒子径8〜11nmのコロイダルシリカ(市販品では、日産化学工業社製の「スノーテックス(登録商標)S」)、粒子径10〜20nmのコロイダルシリカ(市販品では、日産化学工業社製の「スノーテックス(登録商標)40」)等が挙げられ、これらの中でも特に「スノーテックス(登録商標)XS」が好ましい。
コロイダルシリカ(固形分)は、水系黒色樹脂組成物の全固形分100質量%中、好ましくは10質量%以上(より好ましくは12質量%以上)、好ましくは20質量%以下(より好ましくは17質量%以下)含まれる。コロイダルシリカの含有率が10質量%未満では、耐食性が低下するおそれがある。一方、コロイダルシリカの含有率が20質量%を超えると、皮膜の硬度が高くなってしまい、加工性が低下してしまうおそれがある。
<シランカップリング剤>
水系黒色樹脂組成物は、さらにシランカップリング剤を含有していてもよい。シランカップリング剤を含有させると、第一黒色層と金属板との密着性を高めることができる。シランカップリング剤としては、末端にグリシドキシ基を有するシランカップリング剤が好ましく、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シランなどが挙げられる。なお、シランカップリング剤は、市販品を用いても良く、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン「KBM403」(信越化学工業社製)などが挙げられる。
水系黒色樹脂組成物は、さらにシランカップリング剤を含有していてもよい。シランカップリング剤を含有させると、第一黒色層と金属板との密着性を高めることができる。シランカップリング剤としては、末端にグリシドキシ基を有するシランカップリング剤が好ましく、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シランなどが挙げられる。なお、シランカップリング剤は、市販品を用いても良く、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン「KBM403」(信越化学工業社製)などが挙げられる。
シランカップリング剤の含有量は、水系黒色樹脂組成物中の全固形分100質量部に対して、5質量部以上(より好ましくは10質量部以上)とすることが好ましく、20質量部以下(より好ましくは15質量部以下)とすることが好ましい。シランカップリング剤の含有量が5質量部未満の場合には、第一黒色層と金属板との密着性が低下する場合がある。一方、シランカップリング剤の含有量が20質量部を超えると、第一黒色層と金属板との密着性の向上効果が飽和する傾向にある。
<メタバナジン酸塩>
水系黒色樹脂組成物は、さらにメタバナジン酸塩を含有することが好ましい。メタバナジン酸塩もコロイダルシリカと同様に溶出することによって金属板の溶解・溶出を抑制し、耐食性を高める効果を有する。この効果を有効に発揮させるためには、水系黒色樹脂組成物中の全固形分100質量部に対して、メタバナジン酸塩を1〜3質量部用いるとよい。1質量部より少ないと、耐食性向上効果が不充分となる。また、3質量部を超えて添加すると、耐食性の向上効果が飽和する傾向にある。例えば、水系黒色樹脂組成物がグリシドキシ基含有シランカップリング剤を有する場合には、過剰のメタバナジン酸塩がグリシドキシ基含有シランカップリング剤の加水分解反応を抑制し、若干であるが無機成分と樹脂成分の結合力に影響を及ぼしたために耐食性が低下すると推定される。メタバナジン酸塩量は、1〜4質量部がより好ましい。なお、このメタバナジン酸塩の好適量は、V元素換算量である。
水系黒色樹脂組成物は、さらにメタバナジン酸塩を含有することが好ましい。メタバナジン酸塩もコロイダルシリカと同様に溶出することによって金属板の溶解・溶出を抑制し、耐食性を高める効果を有する。この効果を有効に発揮させるためには、水系黒色樹脂組成物中の全固形分100質量部に対して、メタバナジン酸塩を1〜3質量部用いるとよい。1質量部より少ないと、耐食性向上効果が不充分となる。また、3質量部を超えて添加すると、耐食性の向上効果が飽和する傾向にある。例えば、水系黒色樹脂組成物がグリシドキシ基含有シランカップリング剤を有する場合には、過剰のメタバナジン酸塩がグリシドキシ基含有シランカップリング剤の加水分解反応を抑制し、若干であるが無機成分と樹脂成分の結合力に影響を及ぼしたために耐食性が低下すると推定される。メタバナジン酸塩量は、1〜4質量部がより好ましい。なお、このメタバナジン酸塩の好適量は、V元素換算量である。
メタバナジン酸塩としては、例えば、メタバナジン酸ナトリウム(NaVO3)、メタバナジン酸アンモニウム(NH4VO3)、メタバナジン酸カリウム(KVO3)等が挙げられる。これらは単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<その他の成分>
水系黒色樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じてさらに各種添加剤を含有させることもできる。例えば、薄型テレビなどの家電分野では、黒色金属板に複雑なプレス加工などが実施される場合が多く、黒色金属板への要求性能として加工性が求められる。そのような場合には、水系黒色樹脂組成物に水系のワックスを添加することにより、第一黒色層へ潤滑性を付与して加工性の向上を図ることができる。水系のワックスとしては、三井化学社製の「ケミパール(登録商標)W700」、「ケミパール(登録商標)W950」、「ケミパール(登録商標)W900」などのポリエチレン系ワックスが挙げられる。
水系黒色樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じてさらに各種添加剤を含有させることもできる。例えば、薄型テレビなどの家電分野では、黒色金属板に複雑なプレス加工などが実施される場合が多く、黒色金属板への要求性能として加工性が求められる。そのような場合には、水系黒色樹脂組成物に水系のワックスを添加することにより、第一黒色層へ潤滑性を付与して加工性の向上を図ることができる。水系のワックスとしては、三井化学社製の「ケミパール(登録商標)W700」、「ケミパール(登録商標)W950」、「ケミパール(登録商標)W900」などのポリエチレン系ワックスが挙げられる。
本発明における第一黒色層は、上述した金属板の片面または両面に、上記水系黒色樹脂組成物を所定の乾燥膜厚になるよう塗布し、乾燥させることにより形成することができる。
第一黒色層の膜厚(乾燥膜厚)は、0.8μm以上(好ましくは0.9μm以上、より好ましくは1.0μm以上)であり、1.6μm以下(好ましくは1.5μm以下、より好ましくは1.3μm以下)である。第一黒色層の膜厚が0.8μm未満であると、第一黒色層、ひいては得られる黒色金属板の黒色度が不十分になり、暗茶色を呈することになる。一方、第一黒色層の膜厚が1.6μmを超えると、黒色度には優れるものの、黒色度のさらなる向上効果は得られにくくなる一方、塗装や乾燥にかかる時間が長くなり、製造コストが上がることになる。また、第一黒色層の膜厚が厚すぎると、例えば薄型テレビなど家電分野で使用する際に要求される導電性を達成できない場合もある。
第一黒色層の膜厚(乾燥膜厚)は、0.8μm以上(好ましくは0.9μm以上、より好ましくは1.0μm以上)であり、1.6μm以下(好ましくは1.5μm以下、より好ましくは1.3μm以下)である。第一黒色層の膜厚が0.8μm未満であると、第一黒色層、ひいては得られる黒色金属板の黒色度が不十分になり、暗茶色を呈することになる。一方、第一黒色層の膜厚が1.6μmを超えると、黒色度には優れるものの、黒色度のさらなる向上効果は得られにくくなる一方、塗装や乾燥にかかる時間が長くなり、製造コストが上がることになる。また、第一黒色層の膜厚が厚すぎると、例えば薄型テレビなど家電分野で使用する際に要求される導電性を達成できない場合もある。
第一黒色層は優れた黒色度を有するものであり、本発明の好ましい態様では、第一黒色層表面の黒色度(L値)は40以下であり(より好ましくは38以下、さらに好ましくは35以下)、かつb値が3以下(より好ましくは2.6以下、さらに好ましくは2.1以下)である。なお、本発明においてL値およびb値は、JIS Z8722に規定する方法で測定される実測値の明度指標であり、後述する実施例に記載の方法で測定することができる。因みに、下記式に基づき換算されるL*値およびb*値についても、その好ましい上限は、上述したL値およびb値の上限値から算出される範囲である。
L*=1.3632L−3.5904
b*=1.5744b−0.0380
L*=1.3632L−3.5904
b*=1.5744b−0.0380
60°の角度で測定して求めた黒色金属板の光沢度(G値)は、第一黒色層のみを設けた黒色金属板において、光沢度(G60)が30以下であるのが好ましく、より好ましくは27以下である。
水系黒色樹脂組成物は、上述した各成分を所定の割合で混合して調製することができ、混合順序は特に制限されない。水系黒色樹脂組成物は、水分散ポリエステル樹脂、表面処理カーボンブラック、コロイダルシリカ、シランカップリング剤、およびメタバナジン酸塩を含むことが好ましい。
第一黒色層を形成する際の水系黒色樹脂組成物の塗布、乾燥方法は、特に制限されず、既知の方法を適宜採用することができる。組成物の塗布方法としては、例えばバーコーター法、カーテンフローコーター法、ロールコーター法、スプレー法、スプレーリンガー法等を挙げることができ、これらの中でも、コスト等の観点からバーコーター法、ロールコーター法、スプレーリンガー法が好ましい。また乾燥温度としては、黒色層が熱により劣化しない程度であればよく、例えば、130〜180℃程度が好ましく、より好ましくは150〜170℃程度である。
(第二黒色層)
上記第一黒色層の上に積層される第二黒色層は、溶剤系黒色塗料を所定の乾燥膜厚になるよう塗布し、乾燥、焼付けすることにより形成することができる。かかる第二黒色層を有することにより、上記水系黒色樹脂組成物により形成される第一黒色層の膜厚が上記範囲のように薄く、その形成時に塗布ムラや製造ラインのゴミブツなどによる塗膜欠陥を生じてしまっても、黒色金属板は良好な外観を保つことができる。
上記第一黒色層の上に積層される第二黒色層は、溶剤系黒色塗料を所定の乾燥膜厚になるよう塗布し、乾燥、焼付けすることにより形成することができる。かかる第二黒色層を有することにより、上記水系黒色樹脂組成物により形成される第一黒色層の膜厚が上記範囲のように薄く、その形成時に塗布ムラや製造ラインのゴミブツなどによる塗膜欠陥を生じてしまっても、黒色金属板は良好な外観を保つことができる。
溶剤系黒色塗料としては、特に制限はなく、従来から黒色金属板に用いられているものを用いることができる。溶剤系黒色塗料は、例えば、溶剤中に、ベース樹脂(例えば、数平均分子量10,000〜20,000程度の高分子ポリエステル樹脂など)と、硬化剤(例えばメラミン系硬化剤など)と、必要に応じて防錆顔料(例えば、リン酸アルミニウム系防錆顔料、リン酸マグネシウム系防錆顔料、カルシウムシリケート系防錆顔料など)、体質顔料等とを添加し、さらに着色顔料としてカーボンブラックを添加するなど、公知の方法で調製することができる。また、市販品では、日本ファインコーティングス社製「FLC495ブラック」、「FLC6000ブラック」、「FLC6070ブラック」、「FLC6080ブラック」、「FLC6090ブラック」、「FLC6100ブラック」、BASFコーティングジャパン社製「HF1600ブラック」等が挙げられる。溶剤系黒色塗料は1種のみを用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。なお、加工性、耐疵付き性、耐磨耗性の観点から、溶剤系黒色塗料のベース樹脂(例えばポリエステル樹脂など)のTgは15〜30℃が好ましい。
上記溶剤系黒色塗料は、樹脂粒子を含有することが好ましい。これにより、高い黒色度を有するとともに、良好な凹凸外観や手触りを有する黒色金属板となる。
上記樹脂粒子は、有機粒子(例えばアクリルビーズ、スチレンアクリルビーズ、ウレタンビーズ等)であってもよいし、無機粒子(例えばガラスビーズ、シリカビーズ等)であってもよい。特に、溶剤系黒色塗料中で凝集しにくく、入手も容易である点で、アクリルビーズが好ましい。なお樹脂粒子は1種のみであってもよいし2種以上を併用してもよい。
上記樹脂粒子の粒子径は、ロールコーターなどで塗料を塗装する際の塗工性の観点から、14μm以下であることが好ましく、より好ましくは12μm以下であり、さらに好ましくは10μm以下である。樹脂粒子の粒子径が14μmを超えると、塗装時にすじ引きなどが発生するおそれがある。
特に、樹脂粒子の粒子径は、第二黒色層の膜厚をt(μm)としたときにt(μm)以上2t(μm)以下であることが好ましい。例えば第二黒色層の塗膜が15μm程度の厚さであると、塗料中の溶剤が揮発する際にウエット状態で層内に揮発に伴う渦対流が発生し、樹脂粒子が塗膜の表面に移動することにより凹凸の塗膜が形成されるが、本発明では後述のように第二黒色層の膜厚が薄いので、渦対流の発生は期待できない。第二黒色層の膜厚と樹脂粒子の粒子径が上記関係を満たせば、第二黒色層の膜厚が薄くても良好な凹凸を発現できることになる。
特に、樹脂粒子の粒子径は、第二黒色層の膜厚をt(μm)としたときにt(μm)以上2t(μm)以下であることが好ましい。例えば第二黒色層の塗膜が15μm程度の厚さであると、塗料中の溶剤が揮発する際にウエット状態で層内に揮発に伴う渦対流が発生し、樹脂粒子が塗膜の表面に移動することにより凹凸の塗膜が形成されるが、本発明では後述のように第二黒色層の膜厚が薄いので、渦対流の発生は期待できない。第二黒色層の膜厚と樹脂粒子の粒子径が上記関係を満たせば、第二黒色層の膜厚が薄くても良好な凹凸を発現できることになる。
第二黒色層の膜厚(乾燥膜厚)は、5μm以上(好ましくは6μm以上、より好ましくは7μm以上)であり、9μm以下(好ましくは8μm以下)である。第二黒色層の膜厚が5μm未満であると、外観を損なうことになったり、得られる黒色金属板の黒色度が不十分になったりするおそれがあり、また磨耗や疵付きに対して弱くなる傾向がある。一方、第二黒色層の膜厚が9μmを超えると、塗装や乾燥にかかる時間が長くなり、製造コストが上がることになったり、曲げ加工性が損なわれる傾向がある。なお、溶剤系黒色塗料が樹脂粒子を含有する場合、第二黒色層の膜厚(乾燥膜厚)は、樹脂粒子を除く溶剤系黒色塗料で形成された膜の厚みであり、樹脂粒子が存在しない部分の厚みを測定するものとする。
本発明の黒色金属板は優れた黒色度を有するものであり、本発明の好ましい態様では、本発明の黒色金属板表面(第一黒色層の上に積層された第二黒色層表面)の黒色度(L値)は、20以下(より好ましくは19以下、さらに好ましくは18以下)であり、かつb値は1.5以下(より好ましくは1.2以下、さらに好ましくは1.0以下)である。なお、本発明においてL値およびb値は、JIS Z8722に規定する方法で測定される実測値の明度指標であり、後述する実施例に記載の方法で測定することができる。因みに、下記式に基づき換算されるL*値およびb*値についても、その好ましい上限は、上述したL値およびb値の上限値から算出される範囲である。
L*=1.3632L−3.5904
b*=1.5744b−0.0380
L*=1.3632L−3.5904
b*=1.5744b−0.0380
第一黒色層及び第二黒色層を設けた黒色金属板の光沢度(G60)は、光沢度(G60)が20以下であるのが好ましく、より好ましくは17以下であり、さらに好ましくは15以下である。
第二黒色層を形成する際の溶剤系黒色塗料の塗布、乾燥、焼付けの方法は、特に制限されず、既知の方法を適宜採用することができる。塗料の塗布方法としては、第一黒色層の形成で述べたような方法を挙げることができ、これらの中でも、コスト等の観点からバーコーター法、ロールコーター法、スプレーリンガー法が好ましい。乾燥、焼付け温度は、例えば、200〜240℃程度が好ましい。
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施をすることは全て本発明の技術的範囲に包含される。
以下では、「%」は「質量%」を示すものとする。
以下では、「%」は「質量%」を示すものとする。
まず、実施例で用いた評価方法について、以下説明する。
(光沢度)
日本電色工業社製「Gloss Meter VG2000」を用いて、黒色金属板の光沢度(G値)を、60°の角度(G60)で測定して求めた。本発明では、黒色金属板(単層積層)については、光沢度(G60)が30以下を合格とし、黒色金属板(二層積層)については、光沢度(G60)が20以下を合格とした。
日本電色工業社製「Gloss Meter VG2000」を用いて、黒色金属板の光沢度(G値)を、60°の角度(G60)で測定して求めた。本発明では、黒色金属板(単層積層)については、光沢度(G60)が30以下を合格とし、黒色金属板(二層積層)については、光沢度(G60)が20以下を合格とした。
(黒色度)
分光光度計(日本電色工業株式会社製「Spectro Color Meter SQ2000」)を用いて、供試材(第一黒色層のみを設けた黒色金属板(以下、「黒色金属板(単層積層)」という)、もしくは、第一黒色層および第二黒色層を設けた黒色金属板(以下、「黒色金属板(二層積層)」ともいう)のL値、b値を測定し、得られたL値、b値により黒色度を評価した。本発明では、黒色金属板(単層積層)については、第一黒色層のL値が40以下、b値が3以下を合格とし、黒色金属板(二層積層)については、第二黒色層のL値が20以下、b値が1.5以下を合格とした。
分光光度計(日本電色工業株式会社製「Spectro Color Meter SQ2000」)を用いて、供試材(第一黒色層のみを設けた黒色金属板(以下、「黒色金属板(単層積層)」という)、もしくは、第一黒色層および第二黒色層を設けた黒色金属板(以下、「黒色金属板(二層積層)」ともいう)のL値、b値を測定し、得られたL値、b値により黒色度を評価した。本発明では、黒色金属板(単層積層)については、第一黒色層のL値が40以下、b値が3以下を合格とし、黒色金属板(二層積層)については、第二黒色層のL値が20以下、b値が1.5以下を合格とした。
(加工性(T曲げ加工))
50mm×50mmの大きさにカットした供試材(黒色金属板)を0℃の雰囲気で1時間保持した後、速やかに表面(第二黒色層形成面)を外側にして万力で軽く折り曲げ、その曲げ部に同じ黒色金属板(供試材)を挟み限界まで曲げ、加工後の折り曲げ部におけるクラックの有無を、目視もしくは10倍のルーペで観察した。評価方法は、挟みこむ黒色金属板の枚数が0枚を0Tとし、1枚を1Tとして表面にクラックが発生したときの枚数よりも1枚多い枚数をクラック限界(例えば、1Tでクラックが発生した場合には、2Tがクラック限界)とした。
50mm×50mmの大きさにカットした供試材(黒色金属板)を0℃の雰囲気で1時間保持した後、速やかに表面(第二黒色層形成面)を外側にして万力で軽く折り曲げ、その曲げ部に同じ黒色金属板(供試材)を挟み限界まで曲げ、加工後の折り曲げ部におけるクラックの有無を、目視もしくは10倍のルーペで観察した。評価方法は、挟みこむ黒色金属板の枚数が0枚を0Tとし、1枚を1Tとして表面にクラックが発生したときの枚数よりも1枚多い枚数をクラック限界(例えば、1Tでクラックが発生した場合には、2Tがクラック限界)とした。
(SSTサイクル試験(塩水噴霧試験))
供試材(黒色金属板)について、常温で2T曲げを行った後に、JIS Z2371に基づく塩水噴霧(噴霧時間8時間)、休止16時間を1サイクルとする塩水噴霧試験を2サイクル実施した。その後、曲げ部(両端部10mmを除く)における白錆の発生状況を観察し、下記基準で評価した。
◎:白錆の発生が全く認められない
○:白錆が極わずかに発生している
△:白錆が発生してはいるが、5%未満の発生である
×:白錆が5%以上発生している
供試材(黒色金属板)について、常温で2T曲げを行った後に、JIS Z2371に基づく塩水噴霧(噴霧時間8時間)、休止16時間を1サイクルとする塩水噴霧試験を2サイクル実施した。その後、曲げ部(両端部10mmを除く)における白錆の発生状況を観察し、下記基準で評価した。
◎:白錆の発生が全く認められない
○:白錆が極わずかに発生している
△:白錆が発生してはいるが、5%未満の発生である
×:白錆が5%以上発生している
(テープ剥離試験)
上記SSTサイクル試験実施後の供試材(黒色金属板)に、テープ剥離試験(使用したテープ:ニチバン社製セロテープ(登録商標)No.405)を実施して、曲げ部(両端部10mmを除く)における塗膜剥離の発生状況を観察し、下記基準で評価した。
◎:塗膜の剥離が全く認められない
○:点状の塗膜剥離が1箇所である
△:点状の塗膜剥離が2〜5箇所である
×:点状の塗膜剥離が6箇所以上である
上記SSTサイクル試験実施後の供試材(黒色金属板)に、テープ剥離試験(使用したテープ:ニチバン社製セロテープ(登録商標)No.405)を実施して、曲げ部(両端部10mmを除く)における塗膜剥離の発生状況を観察し、下記基準で評価した。
◎:塗膜の剥離が全く認められない
○:点状の塗膜剥離が1箇所である
△:点状の塗膜剥離が2〜5箇所である
×:点状の塗膜剥離が6箇所以上である
(耐砂消しゴム磨耗性)
砂消しゴム6mm径を摺動試験装置にセットし、供試材(黒色金属板)の表面(第二黒色層形成側)に荷重16.5Nをかけながら、摺動距離約26mmを200往復させ、素地金属(下地処理金属板)の露出を目視により観察し、下記基準で評価した。
◎:素地金属の露出が全く認められない
○:素地金属の露出が極わずかに認められる
△:素地金属の露出が認められるが、露出部の長さが2mm以内である
×:素地金属の露出が認められ、露出部の長さが2mm超である
砂消しゴム6mm径を摺動試験装置にセットし、供試材(黒色金属板)の表面(第二黒色層形成側)に荷重16.5Nをかけながら、摺動距離約26mmを200往復させ、素地金属(下地処理金属板)の露出を目視により観察し、下記基準で評価した。
◎:素地金属の露出が全く認められない
○:素地金属の露出が極わずかに認められる
△:素地金属の露出が認められるが、露出部の長さが2mm以内である
×:素地金属の露出が認められ、露出部の長さが2mm超である
(耐疵付き性(鉛筆硬度))
供試材(黒色金属板)について、JIS K5400(1990)に基づいて、第二黒色層表面に鉛筆引っかき試験機で疵の発生しない鉛筆硬度を求めた。
供試材(黒色金属板)について、JIS K5400(1990)に基づいて、第二黒色層表面に鉛筆引っかき試験機で疵の発生しない鉛筆硬度を求めた。
(熱質量減少量)
水分散ポリエステル樹脂からなるフィルム4.4264gを示差熱熱質量同時測定装置(日本ハイテクサイエンス社製「EXSTAR6000 TG/DTA 6200」)にセットし、50ml/分の風量で空気が流通している条件下で、30℃から230℃まで100℃/分で昇温した後、230℃で20分間保持し、その後、示差熱熱質量同時測定装置保持前のフィルムの質量(4.4264g)と比べて、230℃で20分保持後の質量がどれだけ減少しているかを測定した。
水分散ポリエステル樹脂からなるフィルム4.4264gを示差熱熱質量同時測定装置(日本ハイテクサイエンス社製「EXSTAR6000 TG/DTA 6200」)にセットし、50ml/分の風量で空気が流通している条件下で、30℃から230℃まで100℃/分で昇温した後、230℃で20分間保持し、その後、示差熱熱質量同時測定装置保持前のフィルムの質量(4.4264g)と比べて、230℃で20分保持後の質量がどれだけ減少しているかを測定した。
[実施例1]
(下地処理金属板の作製)
まず、純水約952質量部に、酸性コロイダルシリカ(日産化学工業社製「スノーテックス(登録商標)O」;固形分濃度20%)26.3質量部と重リン酸アルミニウム(米山化学社製;固形分濃度50%)19.5質量部とを加え、これにポリアクリル酸(日本純薬社製「ジュリマー(登録商標)AC−10−LP」;固形分100%)0.075質量部を添加し、さらにシランカップリング剤(信越化学工業社製「KBM403」;固形分100%)1.13質量部を添加して、下地処理組成物溶液(固形分濃度1.7%)を調製した。
(下地処理金属板の作製)
まず、純水約952質量部に、酸性コロイダルシリカ(日産化学工業社製「スノーテックス(登録商標)O」;固形分濃度20%)26.3質量部と重リン酸アルミニウム(米山化学社製;固形分濃度50%)19.5質量部とを加え、これにポリアクリル酸(日本純薬社製「ジュリマー(登録商標)AC−10−LP」;固形分100%)0.075質量部を添加し、さらにシランカップリング剤(信越化学工業社製「KBM403」;固形分100%)1.13質量部を添加して、下地処理組成物溶液(固形分濃度1.7%)を調製した。
次に、得られた下地処理組成物溶液を、電気亜鉛めっき鋼板(EG;Zn付着量20g/m2)の表裏面に、手動ロールコート装置にて、乾燥質量で103mg/m2になるように塗布し、その後、120℃で60秒間乾燥して、下地処理金属板を作製した。なお、実施例1以外の後述の実施例および比較例においても、同様に下地処理金属板を形成している。
(第一黒色層の形成)
<水系黒色樹脂組成物の調製>
ベース樹脂として、Tg61℃、Mn20,000の水分散ポリエステル樹脂(東洋紡社製バイロナール(登録商標)MD−1245、固形分濃度30%)を固形分で75質量部用意し、そこに表面処理カーボンブラック10質量部(「超濃墨墨滴BA−8」(株式会社呉竹製;固形分濃度13.5%)2質量部、カーボンブラックと水溶性スチレンアクリル樹脂からなる「SAブラックDY−6」(御国色素社製;固形分濃度30.5%)8質量部)を添加した。次にコロイダルシリカ(日産化学工業社製スノーテックス(登録商標)XS、固形分100%)15質量部を添加し、さらにシランカップリング剤(信越化学工業社製「KBM403」;固形分100%)15質量部およびメタバナジン酸ソーダ(NaVO3、新興化学工業社製;固形分濃度65%)2質量部を加えて、水系黒色樹脂組成物を調製した。
<水系黒色樹脂組成物の調製>
ベース樹脂として、Tg61℃、Mn20,000の水分散ポリエステル樹脂(東洋紡社製バイロナール(登録商標)MD−1245、固形分濃度30%)を固形分で75質量部用意し、そこに表面処理カーボンブラック10質量部(「超濃墨墨滴BA−8」(株式会社呉竹製;固形分濃度13.5%)2質量部、カーボンブラックと水溶性スチレンアクリル樹脂からなる「SAブラックDY−6」(御国色素社製;固形分濃度30.5%)8質量部)を添加した。次にコロイダルシリカ(日産化学工業社製スノーテックス(登録商標)XS、固形分100%)15質量部を添加し、さらにシランカップリング剤(信越化学工業社製「KBM403」;固形分100%)15質量部およびメタバナジン酸ソーダ(NaVO3、新興化学工業社製;固形分濃度65%)2質量部を加えて、水系黒色樹脂組成物を調製した。
<水系黒色樹脂組成物の塗装>
上記で得た水系黒色樹脂組成物を、下地処理金属板の表面に、バーコート塗装装置にて、表1に示す乾燥膜厚になるように塗布し、その後、160℃で60秒間乾燥して、第一黒色層を形成した。
以上のようにして第一黒色層の膜厚を変えて得られた黒色金属板(単層積層)についての光沢度(G60)、L値、およびb値を表1に示す。
上記で得た水系黒色樹脂組成物を、下地処理金属板の表面に、バーコート塗装装置にて、表1に示す乾燥膜厚になるように塗布し、その後、160℃で60秒間乾燥して、第一黒色層を形成した。
以上のようにして第一黒色層の膜厚を変えて得られた黒色金属板(単層積層)についての光沢度(G60)、L値、およびb値を表1に示す。
(第二黒色層の形成)
溶剤系黒色塗料(日本ファインコーティングス社製「FLC495ブラック」)に、粒子径が10μmのアクリルビーズ(大日精化社製「ラブコロール(登録商標)」)を塗料の乾燥固形分100質量部に対して2質量部添加し、シンナーを加えて粘度をフォードカップNo.4で50秒程度に調整した後、上記第一黒色層の表面にバーコート塗装装置にて、乾燥膜厚が7μmになるように塗布し、その後、230℃で60秒間乾燥、焼き付けして、第二黒色層を形成し、黒色塗装金属板(二層積層)を得た。
溶剤系黒色塗料(日本ファインコーティングス社製「FLC495ブラック」)に、粒子径が10μmのアクリルビーズ(大日精化社製「ラブコロール(登録商標)」)を塗料の乾燥固形分100質量部に対して2質量部添加し、シンナーを加えて粘度をフォードカップNo.4で50秒程度に調整した後、上記第一黒色層の表面にバーコート塗装装置にて、乾燥膜厚が7μmになるように塗布し、その後、230℃で60秒間乾燥、焼き付けして、第二黒色層を形成し、黒色塗装金属板(二層積層)を得た。
以上のようにして第一黒色層の膜厚を変えて得られた黒色金属板(二層積層)についての光沢度(G60)、L値、およびb値を表1に示す。
(裏面層の形成)
<ポリエチレン系樹脂組成物の調製>
ベース樹脂として、ポリエチレン系樹脂(三井化学社製S−120、固形分濃度27%)を固形分で25.7質量部用意し、そこに表面積平均粒子径4〜6nm(公証値)のコロイダルシリカ(日産化学工業社製スノーテックス(登録商標)XS、固形分100%)31.5質量部および表面積平均粒子径10〜20nm(公証値)のコロイダルシリカ(日産化学工業社製:スノーテックス(登録商標)40(固形分濃度40%))31.5質量部を添加した。さらにシランカップリング剤(信越化学工業社製「KBM403」;固形分100%)9.0質量部およびメタバナジン酸ソーダ(NaVO3、新興化学工業社製;固形分濃度65%)1.0質量部を加え、その後、アクリル変性エポキシ樹脂(荒川化学工業社製「モデピクス(登録商標)302」(固形分濃度33.5%))1.3質量部を加え、最後に、ポリエチレンワックス(三井化学社製:ケミパール(登録商標)W−700、平均粒子径1.0μm、軟化点132℃)5.0質量部、フッ素系潤滑剤「PTFE 31−JR」(平均粒子径0.2〜0.25μm;融点327℃;三井・デュポンフロロケミカル社製)7.5質量部を混合して、ポリエチレン系樹脂組成物を調製した。
<ポリエチレン系樹脂組成物の調製>
ベース樹脂として、ポリエチレン系樹脂(三井化学社製S−120、固形分濃度27%)を固形分で25.7質量部用意し、そこに表面積平均粒子径4〜6nm(公証値)のコロイダルシリカ(日産化学工業社製スノーテックス(登録商標)XS、固形分100%)31.5質量部および表面積平均粒子径10〜20nm(公証値)のコロイダルシリカ(日産化学工業社製:スノーテックス(登録商標)40(固形分濃度40%))31.5質量部を添加した。さらにシランカップリング剤(信越化学工業社製「KBM403」;固形分100%)9.0質量部およびメタバナジン酸ソーダ(NaVO3、新興化学工業社製;固形分濃度65%)1.0質量部を加え、その後、アクリル変性エポキシ樹脂(荒川化学工業社製「モデピクス(登録商標)302」(固形分濃度33.5%))1.3質量部を加え、最後に、ポリエチレンワックス(三井化学社製:ケミパール(登録商標)W−700、平均粒子径1.0μm、軟化点132℃)5.0質量部、フッ素系潤滑剤「PTFE 31−JR」(平均粒子径0.2〜0.25μm;融点327℃;三井・デュポンフロロケミカル社製)7.5質量部を混合して、ポリエチレン系樹脂組成物を調製した。
<ポリエチレン系樹脂組成物の塗装>
上記で得たポリエチレン系樹脂組成物を、下地処理金属板の裏面(第一黒色層および第二黒色層が塗布された面と反対側の面)にバーコート塗装装置にて、乾燥膜厚が0.5μmになるように塗布し、その後、160℃で60秒間乾燥して、裏面皮膜層を形成した。なお、以下の実施例1以外の実施例および比較例においても、同様に裏面皮膜層を形成している。
上記で得たポリエチレン系樹脂組成物を、下地処理金属板の裏面(第一黒色層および第二黒色層が塗布された面と反対側の面)にバーコート塗装装置にて、乾燥膜厚が0.5μmになるように塗布し、その後、160℃で60秒間乾燥して、裏面皮膜層を形成した。なお、以下の実施例1以外の実施例および比較例においても、同様に裏面皮膜層を形成している。
[比較例1’]
実施例1の第一黒色層の形成において、上記水系黒色樹脂組成物に代えて、溶剤系黒色プライマー(KCCコーポレーション社(韓国)製「ブラックプライマーFP1817」)を用い、表2に示す乾燥膜厚になるように塗布し、その後、230℃で60秒間乾燥したこと以外は実施例1と同様にして、第一黒色層を形成した。
実施例1の第一黒色層の形成において、上記水系黒色樹脂組成物に代えて、溶剤系黒色プライマー(KCCコーポレーション社(韓国)製「ブラックプライマーFP1817」)を用い、表2に示す乾燥膜厚になるように塗布し、その後、230℃で60秒間乾燥したこと以外は実施例1と同様にして、第一黒色層を形成した。
以上のようにして第一黒色層の膜厚を変えて得られた黒色金属板(単層積層)についての光沢度(G60)、L値、およびb値を表2に示す。
また、実施例1と同様に第二黒色層を形成し、黒色金属板(二層積層)を得た。
以上のようにして第一黒色層の膜厚を変えて得られた黒色金属板(二層積層)についての光沢度(G60)、L値、およびb値を表2に示す。
[実施例2、比較例2]
(第一黒色層の形成)
<水系黒色樹脂組成物の調製>
ベース樹脂として、Tg67℃、Mn15,000の水分散ポリエステル樹脂(東洋紡社製バイロナール(登録商標)MD−1200、固形分濃度34%)を固形分で69〜81質量部用意し、そこに「超濃墨墨滴BA−8」と「SAブラックDY−6」との質量比が2:8となるように表面処理カーボンブラックを4〜16質量部添加した。次にコロイダルシリカ(日産化学工業社製スノーテックス(登録商標)XS、固形分100%)を15質量部添加し、水分散ポリエステル樹脂(固形分)、表面処理カーボンブラック(固形分)、およびコロイダルシリカの合計が100質量部となるようにした。さらに、シランカップリング剤(信越化学工業社製「KBM403」;固形分100%)15質量部およびメタバナジン酸ソーダ(新興化学社製;固形分濃度65%)2質量部を加えて、表3に示す表面処理カーボンブラックの濃度になるように水系黒色樹脂組成物を調製した。
(第一黒色層の形成)
<水系黒色樹脂組成物の調製>
ベース樹脂として、Tg67℃、Mn15,000の水分散ポリエステル樹脂(東洋紡社製バイロナール(登録商標)MD−1200、固形分濃度34%)を固形分で69〜81質量部用意し、そこに「超濃墨墨滴BA−8」と「SAブラックDY−6」との質量比が2:8となるように表面処理カーボンブラックを4〜16質量部添加した。次にコロイダルシリカ(日産化学工業社製スノーテックス(登録商標)XS、固形分100%)を15質量部添加し、水分散ポリエステル樹脂(固形分)、表面処理カーボンブラック(固形分)、およびコロイダルシリカの合計が100質量部となるようにした。さらに、シランカップリング剤(信越化学工業社製「KBM403」;固形分100%)15質量部およびメタバナジン酸ソーダ(新興化学社製;固形分濃度65%)2質量部を加えて、表3に示す表面処理カーボンブラックの濃度になるように水系黒色樹脂組成物を調製した。
<水系黒色樹脂組成物の塗装>
上記で得た水系黒色樹脂組成物を、上記下地処理金属板の表面に、バーコート塗装装置にて、乾燥膜厚1.2μmになるように塗布し、その後、160℃で60秒間乾燥して、第一黒色層を形成した。
上記で得た水系黒色樹脂組成物を、上記下地処理金属板の表面に、バーコート塗装装置にて、乾燥膜厚1.2μmになるように塗布し、その後、160℃で60秒間乾燥して、第一黒色層を形成した。
以上のようにして第一黒色層における表面処理カーボンブラックの濃度を変えて得られた黒色金属板(単層積層)についての光沢度(G60)、L値、およびb値を表3に示す。
(第二黒色層の形成)
溶剤系黒色塗料を日本ファインコーティングス社製「FLC495ブラック」に代えて、日本ファインコーティングス社製「FLC6080ブラック」とした以外は実施例1と同様に第二黒色層を形成し、黒色金属板(二層積層)を得た。
溶剤系黒色塗料を日本ファインコーティングス社製「FLC495ブラック」に代えて、日本ファインコーティングス社製「FLC6080ブラック」とした以外は実施例1と同様に第二黒色層を形成し、黒色金属板(二層積層)を得た。
以上のようにして第一黒色層における表面処理カーボンブラックの濃度を変えて得られた黒色金属板(二層積層)についての光沢度(G60)、L値、b値、およびT曲げ加工性などの塗膜性能を表3に示す。
[実施例3、比較例3]
(第一黒色層の形成)
<水系黒色樹脂組成物の調製>
ベース樹脂として、Tg67℃、Mn15,000の水分散ポリエステル樹脂(東洋紡社製バイロナール(登録商標)MD−1200、固形分濃度34%)を固形分で75質量部用意した以外は実施例1と同様に水系黒色樹脂組成物を調製した。
(第一黒色層の形成)
<水系黒色樹脂組成物の調製>
ベース樹脂として、Tg67℃、Mn15,000の水分散ポリエステル樹脂(東洋紡社製バイロナール(登録商標)MD−1200、固形分濃度34%)を固形分で75質量部用意した以外は実施例1と同様に水系黒色樹脂組成物を調製した。
<水系黒色樹脂組成物の塗装>
上記で得た水系黒色樹脂組成物を、上記下地処理金属板の表面に、バーコート塗装装置にて、乾燥膜厚1.2μmになるように塗布し、その後、160℃で60秒間乾燥して、第一黒色層を形成した。
上記で得た水系黒色樹脂組成物を、上記下地処理金属板の表面に、バーコート塗装装置にて、乾燥膜厚1.2μmになるように塗布し、その後、160℃で60秒間乾燥して、第一黒色層を形成した。
(第二黒色層の形成)
上記第一黒色層の表面にバーコート塗装装置にて、表4に示す乾燥膜厚になるように塗布した以外は実施例2と同様に第二黒色層を形成し、黒色塗装金属板を得た。
上記第一黒色層の表面にバーコート塗装装置にて、表4に示す乾燥膜厚になるように塗布した以外は実施例2と同様に第二黒色層を形成し、黒色塗装金属板を得た。
以上のようにして第二黒色層の膜厚を変えて得られた黒色塗装金属板について、T曲げ加工性などの塗膜性能を表4に示す。
[実施例4、比較例4]
(第一黒色層の形成)
<水系黒色樹脂組成物の調製>
ベース樹脂の種類を表5に記載した樹脂A〜Gとした以外は実施例1と同様に水系黒色樹脂組成物を調製した。
(第一黒色層の形成)
<水系黒色樹脂組成物の調製>
ベース樹脂の種類を表5に記載した樹脂A〜Gとした以外は実施例1と同様に水系黒色樹脂組成物を調製した。
<水系黒色樹脂組成物の塗装>
上記で得た水系黒色樹脂組成物を、上記下地処理金属板の表面に、バーコート塗装装置にて、乾燥膜厚1.2μmになるように塗布し、その後、160℃で60秒間乾燥して、第一黒色層を形成した。
上記で得た水系黒色樹脂組成物を、上記下地処理金属板の表面に、バーコート塗装装置にて、乾燥膜厚1.2μmになるように塗布し、その後、160℃で60秒間乾燥して、第一黒色層を形成した。
(第二黒色層の形成)
実施例2と同様に第二黒色層を形成し、黒色塗装金属板を得た。
実施例2と同様に第二黒色層を形成し、黒色塗装金属板を得た。
以上のようにして第一黒色層におけるベース樹脂を変えて得られた黒色塗装金属板について、鉛筆硬度、T曲げ加工性などの塗膜性能を表6に示す。
Claims (7)
- 金属板の少なくとも片面に、水分散ポリエステル樹脂をベースとする水系黒色樹脂組成物から形成される膜厚0.8〜1.6μmの第一黒色層が積層され、該第一黒色層の上に溶剤系黒色塗料から形成される膜厚5〜9μmの第二黒色層が積層されており、
上記水系黒色樹脂組成物は、水系樹脂で表面が被覆された表面処理カーボンブラックを含有する
ことを特徴とする黒色塗装金属板。 - 上記水系黒色樹脂組成物の全固形分100質量%中、上記表面処理カーボンブラック(固形分)の含有率が5〜15質量%である請求項1に記載の黒色塗装金属板。
- 上記第一黒色層の上に積層された第二黒色層表面の黒色度(L値)が20以下であり、かつb値が1.5以下である請求項1または2に記載の黒色塗装金属板。
- 上記溶剤系黒色塗料が樹脂粒子を含有し、該樹脂粒子の粒子径は14μm以下であり、かつ上記第二黒色層の膜厚をt(μm)としたときに上記樹脂粒子の粒子径がt(μm)以上2t(μm)以下である請求項1〜3のいずれかに記載の黒色塗装金属板。
- 上記水系黒色樹脂組成物の全固形分100質量%中、上記水分散ポリエステル樹脂(固形分)の含有率が50質量%以上であり、かつ上記水系黒色樹脂組成物には架橋剤が含まれておらず、
上記水分散ポリエステル樹脂を構成するポリエステル樹脂は、Tgが40〜70℃であり、かつ数平均分子量が10,000〜20,000である
請求項1〜4のいずれかに記載の黒色塗装金属板。 - 上記水分散ポリエステル樹脂を構成するポリエステル樹脂からなるフィルムを230℃で20分間保持した後の質量が保持前の質量の96%以上である請求項1〜5のいずれかに記載の黒色塗装金属板。
- 上記水系黒色樹脂組成物が、上記水分散ポリエステル樹脂、上記表面処理カーボンブラック、コロイダルシリカ、シランカップリング剤、およびメタバナジン酸塩を含む請求項1〜6のいずれかに記載の黒色塗装金属板。
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