JP7229755B2

JP7229755B2 - 塗装金属板

Info

Publication number: JP7229755B2
Application number: JP2018238064A
Authority: JP
Inventors: 裕文古菅; 康人増田
Original assignee: Nippon Steel Coated Sheet Corp
Current assignee: Nippon Steel Coated Sheet Corp
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2023-02-28
Anticipated expiration: 2038-12-20
Also published as: JP2019119203A

Description

本発明は、非化粧面の塗膜に樹脂ビーズが含有された塗装金属板に関する。

塗装金属板は、保管等のために、テンションをかけながらコイル状に巻かれるため、塗装金属板の化粧面は、塗装金属板の非化粧面と密接する。化粧面及び非化粧面が密接すると、化粧面の光沢に変化が生じやすくなる。このような光沢の変化をプレッシャーマークという。

特許文献１～５では、塗装金属板の化粧面にプレッシャーマークが発生することを抑制するために、非化粧面の塗膜に樹脂ビーズを含有させている。これにより、塗装金属板をコイル状に巻いたとき、化粧面及び非化粧面の接触面に樹脂ビーズが介在し、化粧面及び非化粧面の密接圧を低下させてプレッシャーマークの発生を抑制できる。

特開平９－１００４２４号公報特開２００４－５０６５７号公報特開２００５－２８８５１号公報特開２００５－３１３６３０号公報特許第５７３２２７３号

塗装金属板をコイル状に巻く前に、塗装金属板の平坦度を向上させるために、レベラーが用いられている。レベラーでは、塗装金属板の両面（化粧面及び非化粧面）をロールで押さえることにより、塗装金属板の反りや曲がりを矯正している。

図１には、塗装金属板がレベラーを通過している状態を示す。塗装金属板１００は、金属板１１０と、非化粧面を構成する塗膜（非化粧用塗膜）１２０とを有しており、非化粧用塗膜１２０には、樹脂ビーズ１３０が含有されている。なお、図１では、塗装金属板１００の化粧面を構成する塗膜は省略している。図１において、矢印Ｄ１は塗装金属板１００の搬送方向を示し、矢印Ｄ２はレベラーのロール２００の回転方向を示す。

非化粧用塗膜１２０に樹脂ビーズ１３０が含有されていると、樹脂ビーズ１３０がレベラーのロール２００からの加圧力を受けて変形してしまう。樹脂ビーズ１３０が変形すると、樹脂ビーズ１３０が破壊されて非化粧用塗膜１２０から脱落したり、樹脂ビーズ１３０が破壊されることなく非化粧用塗膜１２０から脱落したりするおそれがある。非化粧用塗膜１２０から脱落した樹脂ビーズ１３０は、ロール２００の表面に付着しやすくなり、ロール２００の表面に樹脂ビーズ１３０が付着したままでは、レベラーによる平坦化処理を行うときに、塗装金属板１００の表面に圧痕を発生させてしまう。

本発明の目的は、プレッシャーマークの発生を抑制するとともに、樹脂ビーズの脱落を抑制することができる塗装金属板を提供することにある。

本願第１の発明である塗装金属板は、金属板の一方の表面に形成された化粧用塗膜と、金属板の他方の表面に形成され、ベース樹脂がエポキシ樹脂である非化粧用塗膜と、非化粧用塗膜に含有され、ポリウレタン樹脂で形成されたビーズと、を有する。非化粧用塗膜の膜厚に対するビーズの平均粒径の比率は、１．０以上、３．０以下であり、ビーズを含有する非化粧用塗膜は、エポキシ樹脂を含む塗料とビーズとを含有する混合物の硬化物であり、ビーズの平均粒径は、１０～２２μｍである。

本願第２の発明である塗装金属板は、金属板の一方の表面に形成された化粧用塗膜と、金属板の他方の表面に形成され、ベース樹脂がエポキシ樹脂である非化粧用塗膜と、非化粧用塗膜に含有され、ポリウレタン樹脂で形成された樹脂製のビーズと、を有する。ビーズの平均粒径から非化粧用塗膜の膜厚を減算した値が２μｍ以上、１２μｍ以下であり、ビーズを含有する非化粧用塗膜は、エポキシ樹脂を含む塗料とビーズとを含有する混合物の硬化物であり、ビーズの平均粒径は、１０～２２μｍである。

本発明によれば、塗装金属板の化粧面にプレッシャーマークが発生することを抑制できるとともに、非化粧用塗膜からビーズが脱落することを抑制できる。

塗装金属板がレベラーを通過している状態を示す概略図である。本実施形態である塗装金属板における非化粧面の膜構成を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態である塗装金属板について説明する。

図２は、塗装金属板１の断面を示す概略図である。塗装金属板１は、化粧面及び非化粧面を有する。図２において、塗装金属板１の上側の面が非化粧面であり、塗装金属板１の下側の面が化粧面である。

図２では、塗装金属板１の化粧面の膜構成を省略している。塗装金属板１の化粧面の膜構成は、公知の構成を適宜採用することができる。例えば、塗装金属板１の化粧面の膜構成としては、複数層の塗膜（化粧用塗膜という）で構成することができる。化粧用塗膜の材料としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂が用いられる。ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂又はアクリル樹脂には硬化剤を添加することができる。硬化剤としては、例えば、メラミン樹脂、ポリイソシアネート樹脂、ポリアミン樹脂、フェノール樹脂が挙げられる。

塗装金属板１の基体である金属板１０は、特に限定されるものではなく、例えば、溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、アルミニウム－亜鉛合金めっき鋼板、アルミニウム板やステンレス鋼板などの金属板を用いることができる。金属板１０の表面（化粧面側及び非化粧面側）には化成処理が施されており、化成処理皮膜１１が形成されている。化成処理としては、例えば、クロメート処理やリン酸塩処理などの無機系処理がある。

以下、塗装金属板１の非化粧面の膜構成について説明する。

金属板１０の化成処理皮膜１１の表面には、非化粧用塗膜１２が形成されている。非化粧用塗膜１２のベース樹脂は、特に限定されるものではなく、例えば、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アルキッド樹脂を単独で用いたり、これらの樹脂の少なくとも２つを混合して用いたりすることができる。非化粧用塗膜１２は、顔料を含まないクリア塗膜であってもよいし、着色顔料及び体質顔料のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。また、非化粧用塗膜１２に硬化剤を含有させてもよい。

非化粧用塗膜１２には、樹脂ビーズ１３が含有されている。樹脂ビーズ１３の材料としては、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を用いたり、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂の混合物を用いたりすることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアクリロウレタン樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂が挙げられる。

樹脂ビーズ１３の平均粒径Ｄは、適宜決めることができるが、例えば、１０～２２μｍとすることができる。平均粒径Ｄは、樹脂ビーズ１３の粒度分布における算術平均値である。

非化粧用塗膜１２の膜厚Ｔは、適宜決めることができるが、例えば、６～１０μｍとすることができる。膜厚Ｔは、図２に示すように、化成処理皮膜１１の表面から、樹脂ビーズ１３を除く非化粧用塗膜１２の表面までの距離である。バーコータ等の公知の塗布装置を用いることにより、非化粧用塗膜１２の膜厚Ｔを調整することができる。塗布装置を用いて、非化粧用塗膜１２の塗料を化成処理皮膜１１の表面に塗布して焼付け乾燥させることにより、非化粧用塗膜１２を形成することができる。

本実施形態では、非化粧用塗膜１２の膜厚Ｔ［μｍ］に対する樹脂ビーズ１３の平均粒径Ｄ［μｍ］の比率Ｒｄｔ（Ｒｄｔ＝Ｄ／Ｔ）［－］が下記式（１）に示す条件を満たす。膜厚Ｔは、電子顕微鏡を用いて測定される。
１．０≦Ｒｄｔ≦３．０・・・（１）

比率Ｒｄｔが上記式（１）に示す条件を満たすとき、塗装金属板１の化粧面にプレッシャーマークが発生することを抑制しやすくなるとともに、樹脂ビーズ１３が非化粧用塗膜１２から脱落することを抑制しやすくなる。樹脂ビーズ１３の脱落を抑制すれば、図１に示すレベラーのロール２００などに樹脂ビーズ１３が付着することを抑制できる。また、ロール２００などに樹脂ビーズ１３が付着したままの状態で、ロール２００が塗装金属板１に接触して塗装金属板１の表面に圧痕が発生することを抑制できる。

比率Ｒｄｔが１．０［－］よりも低いと、塗装金属板１の化粧面にプレッシャーマークが発生しやすくなり、化粧面の光沢度が低下しやすくなる。また、比率Ｒｄｔが３．０［－］よりも高いと、樹脂ビーズ１３が非化粧用塗膜１２から脱落しやすくなる。具体的には、図１を用いて説明したように、レベラーのロール２００が塗装金属板１を押し付けることにより、樹脂ビーズ１３が非化粧用塗膜１２から脱落してしまう。

プレッシャーマークの発生及び樹脂ビーズ１３の脱落を抑制するために、比率Ｒｄｔは下記式（２）に示す条件を満たすことが好ましい。また、比率Ｒｄｔは下記式（３）に示す条件を満たすことがより好ましい。
１．３≦Ｒｄｔ≦２．２・・・（２）
１．９≦Ｒｄｔ≦２．２・・・（３）

一方、樹脂ビーズ１３の平均粒径Ｄ［μｍ］から非化粧用塗膜１２の膜厚Ｔ［μｍ］を減算した値［μｍ］を樹脂ビーズ１３の頭出し量Ｈと定義したとき、頭出し量Ｈは、下記式（４）に示す条件を満たすことが好ましい。
２≦Ｈ≦１２・・・（４）

頭出し量Ｈが上記式（４）に示す条件を満たすとき、塗装金属板１の化粧面にプレッシャーマークが発生することを抑制しやすくなるとともに、樹脂ビーズ１３が非化粧用塗膜１２から脱落することを抑制しやすくなる。樹脂ビーズ１３の脱落を抑制すれば、図１に示すレベラーのロール２００などに樹脂ビーズ１３が付着することを抑制できる。また、ロール２００などに樹脂ビーズ１３が付着したままの状態で、ロール２００が塗装金属板１に接触して塗装金属板１の表面に圧痕が発生することを抑制できる。

頭出し量Ｈが２［μｍ］よりも小さいと、すなわち、頭出し量Ｈがマイナスの値であると、塗装金属板１の化粧面にプレッシャーマークが発生しやすくなり、化粧面の光沢度が低下しやすくなる。また、頭出し量Ｈが１２［μｍ］よりも大きいと、樹脂ビーズ１３が非化粧用塗膜１２から脱落しやすくなる。具体的には、図１を用いて説明したように、レベラーのロール２００が塗装金属板１を押し付けることにより、樹脂ビーズ１３が非化粧用塗膜１２から脱落してしまう。

プレッシャーマークの発生及び樹脂ビーズ１３の脱落を抑制するために、頭出し量Ｈは、下記式（５）に示す条件を満たすことがより好ましい。
７≦Ｈ≦１２・・・（５）

複数種類の塗装金属板１について、プレッシャーマーク試験及び汚れ試験を行った。

まず、試験サンプルとなる複数種類の塗装金属板１を用意した。金属板１０としては、両面当りめっき付着量１２０ｇ／ｍ^２、板厚０．３５ｍｍの溶融５５％アルミニウム－亜鉛合金めっき鋼板の表面（両面）に化成処理が施されたものを用いた。金属板の一方の表面（化成処理皮膜）に化粧用塗膜を形成し、金属板の他方の表面（化成処理皮膜１１）に非化粧用塗膜１２を形成した。

化粧用塗膜の構成は、すべての試験サンプルで同じとした。化粧用塗膜は、金属板１０（化成処理皮膜）の表面に形成される下塗り塗膜と、下塗り塗膜に重ねられる上塗り塗膜とで構成した。エッチングプライマー塗料を金属板１０に塗布した後、最高到達板温が２１０℃になるよう４０秒の間加熱することにより、厚さ５［μｍ］の下塗り塗膜を形成した。下塗り塗膜を形成した後、ポリエステル系塗料を下塗り塗膜に塗布して、最高到達板温が２５０℃になるよう４０秒の間加熱することにより、厚さ２５［μｍ］の上塗り塗膜を形成した。

非化粧用塗膜１２の構成は、図２に示す通りである。非化粧用塗膜１２のベース樹脂としては、ポリエステル樹脂又はエポキシ樹脂（商品名「プレカラーNo.3900、No.7000」、アクゾノーベル（株）製、ベージュ色）を用いた。樹脂ビーズ１３の材料としては、ポリウレタン樹脂を用いた。非化粧用塗膜１２の塗料及び樹脂ビーズ１３を混合し、この混合物を金属板１０（化成処理皮膜１１）の表面に塗布した。そして、最高到達板温が２５０℃になるよう４０秒の間加熱することにより、樹脂ビーズ１３を含む非化粧用塗膜１２を形成した。

ここで、非化粧用塗膜１２の膜厚Ｔや樹脂ビーズ１３の平均粒径Ｄを異ならせることにより、複数の試験サンプルを用意した。複数の試験サンプル（塗装金属板１）について、表面と裏面とを重ね合わせ、圧力６０Ｋｇ／ｃｍ^２を加えた状態で６０℃の雰囲気下に２４時間放置した。

下記表１には、各試験サンプルＮｏ．１～Ｎｏ．１２について、非化粧用塗膜１２の構成と、頭出し量Ｈ及び比率Ｒｄｔを示す。なお、試験サンプルＮｏ．１０では、非化粧用塗膜１２に樹脂ビーズ１３を含有させていない。

プレッシャーマーク試験では、試験前の塗装金属板１の化粧面と、２４時間放置後の塗装金属板１の化粧面（試験後の化粧面）とについて、光沢度を測定した。光沢度の測定は、ＪＩＳＺ８７４１の規定にしたがって行い、６０度鏡面光沢度Ｇｓ（６０°）を測定した。本実施例では、光沢度の測定において、日本電色工業株式会社製のＶＧ７０００光沢計を用いた。

試験前及び試験後の化粧面のそれぞれにおいて、任意の５つの測定点を特定し、これらの測定点における光沢度の平均値を算出した。そして、試験前の光沢度（平均値）Ｇｓ＿ａｖｅ１に対する試験後の光沢度Ｇｓ＿ａｖｅ２の割合Ｒｇ（Ｒｇ＝１００×Ｇｓ＿ａｖｅ２／Ｇｓ＿ａｖｅ１）を算出した。割合Ｒｇの算出値について、小数点以下は四捨五入した。この割合Ｒｇに基づいて、プレッシャーマークの評価を行った。プレッシャーマークの評価基準は、下記表２に示す通りである。

汚れ試験は、樹脂ビーズ１３の脱落を評価する試験である。汚れ試験では、各試験サンプル（塗装金属板１）の非化粧面に対して荷重２ｋｇでラビングテスター（ゴム製）を押し付けた状態において、ラビングテスターを非化粧面上で５０往復させた。

汚れ試験を行う前に、非化粧面の所定領域（１２００μｍ×９００μｍ）を顕微鏡で観察し、所定領域内に存在する樹脂ビーズ１３の総個数Ｎ１をカウントした。また、汚れ試験を行った後、非化粧面の上記所定領域（１２００μｍ×９００μｍ）を顕微鏡で観察し、所定領域内に存在する樹脂ビーズ１３の総個数Ｎ２をカウントした。総個数Ｎ１から総個数Ｎ２を減算することにより、脱落した樹脂ビーズ１３の総個数Ｎ３を算出した後、総個数Ｎ１に対する総個数Ｎ３の割合Ｒｎ（Ｒｎ＝１００×Ｎ３／Ｎ１）を算出した。割合Ｒｎの算出値について、小数点以下は四捨五入した。この割合Ｒｎに基づいて、汚れの評価を行った。汚れの評価基準は、下記表３に示す通りである。

塗装金属板１の試験サンプルＮｏ．１～Ｎｏ．１２について、プレッシャーマーク試験及び汚れ試験の結果を下記表４に示す。下記表４において、試験サンプルＮｏ．１０では、樹脂ビーズ１３を使用していないため、割合Ｒｎの算出及び汚れ評価を行っていない。

試験サンプルＮｏ．１０では、プレッシャーマークの発生を抑制しにくくなり、試験サンプルＮｏ．１１，１２では、樹脂ビーズ１３の脱落を抑制しにくくなった。一方、試験サンプルＮｏ．１～Ｎｏ．９では、試験サンプルＮｏ．１０～Ｎｏ．１２と比べて、プレッシャーマークの発生の抑制と、樹脂ビーズ１３の脱落の抑制とを両立させることができた。特に、試験サンプルＮｏ．５，６では、プレッシャーマークの発生を抑制しやすくなるとともに、樹脂ビーズ１３の脱落を抑制しやすくなった。

１，１００：塗装金属板、１０，１１０：金属板、１１：化成処理皮膜、
１２，１２０：非化粧用塗膜、１３，１３０：樹脂ビーズ、２００：ロール

Claims

金属板の一方の表面に形成された化粧用塗膜と、
前記金属板の他方の表面に形成され、ベース樹脂がエポキシ樹脂である非化粧用塗膜と、
前記非化粧用塗膜に含有され、ポリウレタン樹脂で形成されたビーズと、を有し、
前記非化粧用塗膜の膜厚に対する前記ビーズの平均粒径の比率が１．０以上、３．０以下であり、
前記ビーズを含有する前記非化粧用塗膜が、前記エポキシ樹脂を含む塗料と前記ビーズとを含有する混合物の硬化物であり、
前記ビーズの前記平均粒径が、１０～２２μｍであることを特徴とする塗装金属板。
金属板の一方の表面に形成された化粧用塗膜と、
前記金属板の他方の表面に形成され、ベース樹脂がエポキシ樹脂である非化粧用塗膜と、
前記非化粧用塗膜に含有され、ポリウレタン樹脂で形成されたビーズと、を有し、
前記ビーズの平均粒径から前記非化粧用塗膜の膜厚を減算した値が２μｍ以上、１２μｍ以下であり、
前記ビーズを含有する前記非化粧用塗膜が、前記エポキシ樹脂を含む塗料と前記ビーズとを含有する混合物の硬化物であり、
前記ビーズの前記平均粒径が、１０～２２μｍであることを特徴とする塗装金属板。