JPH04272844A - 被覆表面処理金属板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、屋根材や壁材などの建
材製品、自動車、家電製品、防音・防風、防砂壁及びガ
ードレール等の土木製品、農業用パイプなど農業関連製
品の材料用に使用される、表面に被覆処理が施された被
覆表面処理金属板に関し、その処理が施される金属板と
はアルミニウム−亜鉛合金めっき金属板、アルミめっき
金属板、ステンレス鋼板、アルミ板その他のメッキ金属
板等である。

【０００２】

【従来の技術】この種の金属板は、金属光沢を有する地
肌を見せたままで使用されるが、保管時の湿気対策のた
めの一次防錆処理としてクロメート処理が施されること
が多い。しかし、クロメート処理のままでは金属板の表
面に潤滑性がなく、成型加工時に疵やアブレージョンを
生じて製品価値を低下させていた。そこで金属板表面に
潤滑性を与えるため、ワックスや油などを塗布していた
。しかしワックスや油などを使用する場合には、これら
によって成型ライン自体を汚染したり、あるいはこれら
が表面に付着したままの金属板が次工程に送られて支障
を与えたりすることがあり、その防止のために付着した
油やワックスを除去する工程が必要であった。さらにこ
の除去により脱脂廃液が発生するので、これを処理する
という余分な工程や手間が必要となっていた。これらの
不具合を解消するひとつの方法として、金属板に水溶性
有機被膜を形成し、これを熱風乾燥（板温として８０℃
前後）することによって、成型加工性および耐久性能の
向上を図った被覆処理金属板を得ることも行われていた
。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】それでも上記水溶性有
機被膜による被覆処理金属板にも、金属板としてアルミ
ニウム−亜鉛合金めっき金属板（Ａｌ＝５５ｗｔ％、Ｚ
ｎ＝４３．４ｗｔ％、Ｓｉ＝１．６ｗｔ％の組成からな
る合金をめっきした金属板）を対象とした場合を例にす
ると、以下のような問題があった。

【０００４】第１に、ロール成型やプレス成型を行なっ
て加工する際に、この被覆処理アルミニウム−亜鉛合金
めっき金属板と成型ロール面またはプレス金型との間の
潤滑性が不足することがあり、アブレージョンによるめ
っき層の剥離（メタルピックアップ）現象を完全に防止
することができない。これによって金属板外観の意匠性
が低下する。メタルピックアップを生じた個所は成型送
りに従って黒変に至ることもあり、商品価値を低下させ
るおそれがある。メタルピックアップが発生すると、成
型ロールやプレス金型に焼き付きを生じ、成型時の連続
通板が不可能となって、成型機全体の清掃を余儀なくさ
れ著しい作業性の低下を招く。

【０００５】第２に、この被覆処理剤には水溶性もしく
は水分散性の樹脂が用いられており、金属板の両面に塗
布されたのち、乾燥、冷却され、コイル状に巻かれて市
場に供されるが、ここで互いに接触する皮膜どうしが密
着を生じてしまうことがある。すると成型等の次工程で
の巻き外し時に、密着した皮膜どうしの剥離により騒音
が発生し、密着がひどくなればブロッキングを生じ、皮
膜表面が荒れて外観不良ともなる。コイル状よりシート
状に加工された後にも、シートの積み重ねによる皮膜ど
うしの過密着によって、次工程の成型機への送り込みが
スムースに行なえず作業能率の低下を引き起こす。

【０００６】第３に、酸性もしくはアルカリ性溶液との
接触によって、この樹脂皮膜の透水性及び皮膜自体の耐
久性があまり強くないことと、アルミニウム−亜鉛合金
めっき層が両性金属であることと相まって容易に黒化現
象を起こし、外観の意匠性を損ねる（以下この性能を耐
薬品性能と称する）。この現象の実例として、かかる金
属板が建材の屋根材に使用され、屋根と交叉する壁材が
スレートであった場合に、降雨によってスレートより溶
出するアルカリ成分の接触によって、またスレート施工
時のスレートの端材の不始末により屋根材と接触し、降
雨によって黒化現象を起こした例がある。

【０００７】そこで本発明の目的は、表面が潤滑性を有
して、過密着を防止でき、耐薬品性能（特に耐アルカリ
性）と耐食性に優れ、さらに常乾または乾燥型塗料の後
塗装性並びにスポット溶接性の良好な皮膜を有する被覆
表面処理金属板を得るにある。被覆表面処理される金属
板は、アルミニウム−亜鉛合金めっき金属板、アルミめ
っき金属板、ステンレス鋼板、アルミ板、その他のめっ
き金属板などを対象とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属板表面に
樹脂皮膜を施した被覆表面処理金属板であって、その樹
脂皮膜が、ラジカル重合可能なアニオン性及び／又はノ
ニオン性の反応性乳化剤を樹脂固型分当たり０．５〜５
ｗｔ％用いて樹脂酸価を０〜９になるようにα，β−エ
チレン性不飽和モノマーを乳化重合することによって得
られるアクリルエマルジョン樹脂と、前記樹脂固型分１
００重量部に対して０．１〜２重量部の６価クロムと、
０．５〜５重量部のワックス固型分と、５〜５０重量部
の親水性溶剤とを配合し、その液性をＰＨ＝６〜８に調
整してなる被覆組成物を用いて膜形成されていることを
要件とする。この被覆表面処理金属板において、樹脂皮
膜の乾燥皮膜重量は、好ましくは０．５〜５ｇ／ｍ２に
することができる。

【０００９】本発明で用いるα，　β−エチレン性不飽
和モノマーには、メチルアクリレート、メチルメタクリ
レート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、
ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、
　ｉｓｏ−ブチルアクリレート、　ｉｓｏ−ブチルメタ
クリレート、ｔｅｒｔ−ブチルメタクリレート、２−エ
チルヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルメタク
リレートなどのアクリル酸アルキルエステル及びメタク
リル酸アルキルエステル類、スチレン、α−メチルスチ
レン、ｔｅｒｔ−ブチルスチレンなどの芳香族類、アク
リル酸、メタクリル酸、イタコン酸などのカルボキシル
基含有モノマー、２−ヒドロキシエチルアクリレート、
２−ヒドロキシエチルメタクリレートなどのヒドロキシ
ル基含有モノマー、などの化合物がそれぞれ単独で、ま
たは２種類以上組み合わせて使用することができる。

【００１０】反応性乳化剤には、エレミノールＪＳ−２
（三洋化成工業社製）、ニューフロンティアＡ２２９Ｅ
（第一工業製薬社製）などのアニオン型、アデカリアソ
ープＮＥ−２０（旭電化工業社製）、アクアロンＲＮ−
２０（第一工業製薬社製）などのノニオン型、アデカリ
アソープＳＥ−１０Ｎ（旭電化工業社製）、アクアロン
ＨＳ−１０（第一工業製薬社製）などの、アニオン−ノ
ニオン型、を用いることができる。

【００１１】６価クロムの供給源としては、クロム酸ア
ンモニウム、無水クロム酸などを用いることができる。 この無水クロム酸は、被覆後の乾燥過程で揮散しやすい
アンモニウム塩、もしくは不揮発性アルカリを含有しな
いものを使用することが好ましい。ワックス固形分には
、マイクロクリスタリンワックスエマルジョンを用い、
例としてノプコ１２４５Ｍ−ＳＮ（サンノプコ社製）が
ある。親水性溶剤としては、イソプロピルアルコール（
ＩＰＡ）、エチレングリコールモノブチルエーテル（ブ
チルセロソルブ）、ジエチレングリコールモノブチルエ
ーテル（ブチルカルビトール）などを用いることができ
る。

【００１２】本発明は、以上のような組成からなる水分
散性の樹脂を金属板表面に塗布して乾燥させ、樹脂皮膜
を形成する。塗布はロールコート法などの公知の塗布手
段にて行う。乾燥は熱風乾燥炉や赤外線ランプなど公知
の方法で行い、水分等を揮散させて乾燥造膜することに
より、金属板表面に樹脂皮膜を施す。金属板表面に施さ
れる樹脂皮膜は、使用目的、用途によって両面塗装また
は片面塗装が行われる。

【００１３】樹脂乾燥皮膜量は、ロール成型やプレス成
型などでの潤滑性の確保、コイリングされた被覆表面処
理金属板を巻き外すときの皮膜どうしの過密着による音
鳴り現象の防止、耐薬品性能などを勘案すると、片面で
０．５〜５ｇ／ｍ２であることが望ましい。さらに、ス
ポット溶接性並びに製造コストなどを考慮する場合には
片面で１〜３ｇ／ｍ２が望ましい。

【００１４】

【作用】乳化剤はラジカル重合可能な反応性乳化剤であ
るから、これは膜形成時にα，β−エチレン性不飽和モ
ノマーの重合鎖の中に組み込まれてしまう。したがって
、乳化重合後に乳化剤が樹脂粒子間の空隙に移動してそ
こに濃縮するなどの現象を防止することができ、皮膜形
成後における透水性を抑制することができる。乳化剤の
添加量を樹脂固型分当たり０．５〜５ｗｔ％としたのは
、０．５ｗｔ％を下回ると重合時の安定性が悪く、樹脂
を凝集させる可能性があるためであり、また５ｗｔ％を
上回ると膜自体の透水性抑制が不十分となるためである
。

【００１５】樹脂酸価を０〜９としたのは、酸価が１０
以上となると透水率が高くなって、耐薬品性能が低下し
、酸性溶液及びアルカリ性溶液との接触によって加水分
解を受けやすくなるためである。

【００１６】６価クロムを使用することにより、アクリ
ルエマルジョン樹脂の膜形成過程において造膜促進効果
が得られ、それに付随して皮膜自体の耐久性の向上を図
ることができる。６価クロムの添加量を樹脂固型分１０
０重量部に対して０．１〜２重量部としたのは、これが
０．１重量部を下回ると透水性抑制効果が小さいためで
あり、また２重量部を上回ると樹脂との混合時に凝集物
を生成しやすくなるためである。

【００１７】ワックス固型分は形成した皮膜自体の潤滑
性に大きく寄与するものであり、そのためにはマイクロ
クリスタリンワックスエマルジョンが適している。この
潤滑性は、前述した金属板のロール成型またはプレス成
型において、皮膜とロール金型との間のアブレージョン
によるメタルピックアップ（めっき成分の剥離現象）に
よって金属板表面の黒化等、著しく外観を損なうことを
防止させるものである。マイクロクリスタリンワックス
固型分の添加量を、樹脂固型分１００重量部に対して０
．５〜５重量部としたのは、０．５重量部を下回ると潤
滑性能が低下し、５重量部を上回ると透水性能が悪化し
、その結果、耐薬品性能が低下するためである。

【００１８】親水性溶剤を用いることによってエマルジ
ョン粒子の融着性が強固になり、その結果として皮膜自
体の透水性抑制効果が大きくなる。すなわち造膜助剤と
して機能し、耐薬品性、耐食性の向上に大きく寄与する
。親水性溶剤を樹脂固型分１００重量部に対して５〜５
０重量部添加するのは、５重量部を下回ると透水性抑制
が低下するためであり、５０重量部を越えてもそれ以上
の効果の増大は得られないためである。

【００１９】被覆組成物の液性をＰＨ＝６．０〜８．０
に調整するのは、金属板の表面に不必要な化学変化を生
じさせないためである。したがって、塗布後の被覆組成
物は安定的に皮膜を形成し、皮膜の金属板との密着性、
得られた被覆表面処理金属板の可撓性、および経時的な
耐食性などが良好なものとなる。とくに金属板がアルミ
ニウムめっき、アルミニウム−亜鉛合金めっき鋼板、ア
ルミ板などである場合には、成分のアルミニウムや亜鉛
が両性金属であるため、被覆組成物のＰＨが高くても低
くても好ましくない。

【００２０】樹脂乾燥皮膜量は、ロール成型やプレス成
型などでの潤滑性の確保、コイリングされた被覆表面処
理金属板を巻き外すときの皮膜どうしの過密着による音
鳴り現象の防止、耐薬品性能などを勘案すると、片面で
０．５〜５ｇ／ｍ２であることが望ましい。さらにスポ
ット溶接性を行う場合や製造コストを考慮する場合には
、片面で１〜３ｇ／ｍ２が望ましい。

【００２１】

【実施例】実施例１ 以下、本発明の実施例について説明する。 （樹脂の製造）攪拌機、還流冷却器、滴下漏斗、温度計
を備えた３ｌ　フラスコに、脱イオン水７００ｇ　、乳
化剤（アデカリアソープＳＥ−１０Ｎ：旭電化工業社製
）１ｇ　を入れ、８０℃に温度を保つ。これに過硫酸ア
ンモニウム３ｇ　と脱イオン水２９０ｇ　からなる重合
開始剤水溶液を１５０分間で滴下した。またこれと同時
に脱イオン水５００ｇ　、乳化剤（アデカリアソープＳ
Ｅ−１０Ｎ：旭電化工業社製）９ｇ　と、メタクリル酸
１２ｇ、スチレン３００ｇ　、メタクリル酸メチル２７
０ｇ　、アクリル酸２−エチルヘキシル４０８ｇ　とか
らなるモノマープレ乳化物を１４０分間で滴下した。こ
こで、α，β−エチレン性不飽和モノマー９９０ｇ　に
乳化剤を１０ｇ　使用しており、該乳化剤は樹脂固型分
あたり１ｗｔ％に相当する。 全ての滴下が終了したのち、同温度でさらに１２０分間
熟成を行った。かくして不揮発分４０％、樹脂酸価８の
アクリルエマルジョン樹脂を得た。 （被覆組成物の製造）上記アクリルエマルジョン樹脂固
型分１００ｇ　に、クロム酸アンモニウム０．８８ｇ　
（６価クロムとして０．３ｇ）、マイクロクリスタリン
ワックス（ノプコ１２４５Ｍ−ＳＮ：サンノプコ社製）
２ｇ　、親水性溶剤としてブチルセロソルブ１５ｇ　を
配合し、ＰＨ＝６．５に調整して被覆組成物を得た。 （金属板）金属板としては、めっき層の組成がＡｌ＝５
５ｗｔ％、Ｚｎ＝４３．４ｗｔ％、Ｓｉ＝１．６ｗｔ％
、めっき付着量が片面８５ｇ／ｍ２で厚み０．８ｍｍ、
幅が９１４ｍｍのアルミニウム−亜鉛合金めっき金属板
を用いた。この金属板はトリクロロエタン洗浄により脱
脂処理を行ってある。 （膜形成工程）上記被覆組成物を金属板上に乾燥皮膜量
が２ｇ／ｍ２となるようにロールコートした。ロールコ
ート直後に１５０℃で６秒間熱風乾燥して造膜させるこ
とにより、被覆表面処理金属板を得た。このときの被覆
表面処理金属板の到達板温は８５℃であった。これを冷
却して以後の供試材とした。

【００２２】実施例１、実施例２、実施例３および比較
例１、比較例２において、樹脂と被覆組成物の配合につ
いては、表１に示すものを使用した。また金属板は、実
施例２と比較例１〜２については実施例１と同じ物を使
用しており、実施例３と比較例３〜５については、めっ
き付着量を片面で８０ｇ／ｍ２と、厚みを０．３５ｍｍ
と変更したアルミニウム−亜鉛合金めっき金属板を用い
た。

【００２３】

【表１】

【００２４】比較例３ 実施例３と同じのアルミニウム−亜鉛合金めっき金属板
について、脱脂処理を行っただけで、樹脂皮膜を施さず
に供試材とした。いわゆる無処理金属板である。 比較例４ 比較例３で得た金属板表面に、クロム酸２０ｇ／ｌ　の
クロメート処理液（ＺＭ３３６０Ｈ日本パーカーライジ
ング社製）をスプレー塗布し、ロール絞りにて塗布量を
調整して乾燥後供試材とした。この供試材のクロム付着
量を蛍光Ｘ線装置にて測定したところ、Ｃｒ量として２
０ｍｇ／ｍ２であった。 比較例５ 比較例４で得た金属板表面に、鉱油系潤滑剤ラスタイロ
ＤＷ９２４ＨＦ（カストロール社製）を塗油量１０ｍｌ
／ｍ２でスプレー塗油し、乾燥させたものを供試材とし
た。

【００２５】上記実施例１〜３および比較例１〜５で得
た供試材について、（ａ）　ロール成型性、（ｂ）　耐
薬品性、（ｃ）　耐食性、（ｄ）　ブロッキング性、（
ｅ）　後塗装性、（ｆ）　スポット溶接性の各性能比較
試験を行なった。

【００２６】次に各性能試験の試験方法について説明す
る。 （ａ）　ロール成型性試験 この試験は、各供試材を長さ１７００ｍ巻き外しながら
毎分２０ｍの成型速度で成型ロールに通板し、その成型
部位の外観変化度合を観察し評価した。成型断面形状お
よび評価部位は、図１に示す。なお、供試材の種類毎に
成型ロール全段数の完全清掃と異物付着の点検を行いな
がら成型を行なった。ロール成型性の評価基準を表２に
示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】（ｂ）　耐薬品性能試験 これは、各供試材より試験片を作成し、以下の試験方法
に従って行なった。 （１）　浸漬試験 １．　　試験片（５０ｍｍ×２００ｍｍ）の４端面をポ
リエステルテープにてシール後、１％−ＮａＯＨ水溶液
（液温２０℃）中に浸漬する。１時間後および５時間後
にそれぞれ引き上げ、その色相の変化（黒変度＝ΔＬ値
）をカラーメーター（スガ試験機製ＳＭ−５）にて測色
し評価を行なった。 ２．　　（１）　−１．　と同様の試験片を１％ＮａＣ
ｌＯ３水溶液（液温２０℃）中に浸漬させ２４０時間経
過後引き上げて評価を行なった。 （２）　接触試験 各供試材の試験片（７０ｍｍ×１５０ｍｍ）２枚の間に
スレート片（試験片と同サイズ）をサンドイッチ状にし
て挟み四辺を強力なクリップで留める。これを２０℃の
水中に２４時間浸漬し、その黒化度を評価した。

【００２９】（ｃ）　耐食性試験 この試験は、ＪＩＳＺ２３７１に基づき塩水噴霧試験機
によって行った。（ｂ）耐薬品性能試験（　（１）浸漬
試験と　（２）接触試験）および（ｃ）耐食性試験の評
価基準は表３に示す。

【００３０】

【表３】

【００３１】（ｄ）　ブロッキング性試験ブロッキング
性は、コイル状に巻かれた供試材を巻き外す際の、樹脂
皮膜どうしの過密着（ブロッキング）による音鳴り現象
の有無と、巻き外し後９１４ｍｍ×１８２９ｍｍのシー
ト材にカットしたものを１０００枚積み重ね、３日経過
後における各シート剤間の密着状態の程度との判定によ
って行った。

【００３２】（ｅ）　後塗装性試験 これは、供試材に焼付型１コートメラミンアルキッド樹
脂塗料（オルガセレクト２００、日本ペイント社製）を
乾燥塗膜厚が３０μｍとなるよう塗装し、１１０℃で２
０分間熱風乾燥炉にて焼付けて供試材とした。この供試
材にカッターナイフにて１ｍｍ間隔で素地に到達する１
００個の碁盤目を作り、その面上にセロハン粘着テープ
（ＬＰ１８ニチバン社製）を圧着した。その後に、急激
に引きはがし、残存した塗膜の目数を数えることにより
評価を行なった。

【００３３】（ｆ）　スポット溶接性試験この試験は、
あらかじめ被覆表面処理アルミニウム−亜鉛合金めっき
金属板の適性溶接条件を見出しておき、その条件下での
連続溶接打点数にて評価した。上記の各性能比較試験の
試験結果を表４に示す。

【００３４】

【表４】

【００３５】

【発明の効果】本発明の被覆表面処理金属板は、樹脂皮
膜について、アクリルエマルジョン樹脂のモノマーと乳
化剤、および被覆組成物を作るためにこれと配合する６
価クロム、ワックス固型分、親水性溶剤についての種類
や配合比、また配合上でのアクリルエマルジョン樹脂の
樹脂酸価や被覆組成物のＰＨなどについて以上のような
条件を見出したことにより、　（ａ）ロール成型性、　
（ｂ）耐薬品性、　（ｃ）耐食性、　（ｄ）ブロッキン
グ性、　（ｅ）後塗装性、　（ｆ）スポット溶接性の各
性能に関して、いずれも優れた性能を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】金属板のロール成型における成型断面形状およ
び評価部位を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　金属板表面に樹脂皮膜を施した被覆表
   面処理金属板において、その樹脂皮膜が、ラジカル重合
   可能なアニオン性及び／又はノニオン性反応性の乳化剤
   を樹脂固型分当たり０．５〜５ｗｔ％用いて樹脂酸価を
   ０〜９になるようにα，β−エチレン性不飽和モノマー
   を乳化重合することによって得られるアクリルエマルジ
   ョン樹脂と、前記樹脂固型分１００重量部に対して０．
   １〜２重量部の６価クロムと、０．５〜５重量部のワッ
   クス固型分と、５〜５０重量部の親水性溶剤とを配合し
   、その液性をＰＨ＝６〜８に調整してなる被覆組成物を
   用いて膜形成されていることを特徴とする被覆表面処理
   金属板。
2. 【請求項２】　　樹脂皮膜の乾燥皮膜重量が、０．５〜
   ５ｇ／ｍ２であることを特徴とする請求項１記載の被覆
   表面処理金属板。