JPH0510989B2

JPH0510989B2 -

Info

Publication number: JPH0510989B2
Application number: JP23831185A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Masuhara; Hidetoshi Yamabe; Takao Tomosue; Koji Mori; Akihiko Maekita
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1985-10-24
Filing date: 1985-10-24
Publication date: 1993-02-12
Also published as: JPS6297675A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は３コート塗装金属板を製造する際、中
塗りまでは従来の２コート２ベーク塗装金属板の
ように熱硬化性塗料の塗装で行うが、３コートに
は放射線硬化型塗料の塗装を施して、塗膜の硬
度、耐汚染性、光沢および鮮映性などを向上させ
る３コート塗装金属板の製造方法に関する。（従来技術）近年例えば家電業界などでは熱硬化性塗料を塗
装したプレコート鋼板を用いて機器部材を製造す
ることが盛んに行なわれているが、家電機器は衝
撃を与えたり、食品を付着したりしやすいため、
プレコート鋼板としては、加工性や耐食性などの
一般的な性能のほかに塗膜の硬度、耐汚染性など
の性能が要求される。とくに最近の傾向として
は、家電機器の外観を向上させるために光沢およ
び鮮映性の要求も高まつている。従来家電メーカーよりプレコート鋼板に新たな
性能の要求や従来性能の向上要求があつた場合、
他の性能を加味して、要求を満たすように塗料設
計していたが、従来の２コート２ベーク塗装のプ
レコート鋼板では次々と要求される性能を塗料設
計により満たすのは限界に達していた。そこでこの解決策として、熱硬化性塗料の塗装
をもう一層増加させて３コート３ベークにして、
要求性能を各塗膜層に分担させ、要求性能をすべ
て満たすようにすることが行なわれている。しか
し熱硬化性塗料を塗装して３コート３ベークにし
ても、熱硬化性塗料の塗装では塗膜の硬度、耐汚
染性、光沢および鮮映性などを向上させるには限
界があつた。また従来のプレコート鋼板塗装ライ
ンは２コート２ベーク塗装ラインであるため、３
コート３ベーク塗装するにはラインを２回通板す
るか、１回通板で塗装するようにするにはコータ
ーとオーブンとを増設しなければならないため、
製造コストが高くなることが避けられないもので
あつた。このようなことから近年熱硬化性塗料では満た
すことができない性能を満足させる塗料として、
放射線硬化型塗料が使用されてきている。放射線
硬化型塗料は予め重合させておいたオリゴマーや
ポリマーを放射線により架橋反応させるものであ
るため、熱硬化性塗料の塗膜より硬度、耐汚染
性、耐溶剤性などが著しく優れている。しかし放射線硬化型塗料は、例えば電子線硬化
型の場合、硬化反応が常温で急速に進行するた
め、硬化時に塗膜が著しく収縮し、塗膜に歪みが
生じるため、塗膜の残留応力が大きい。このため
金属板に直接塗装しても、加工を施すと容易に塗
膜は剥離し、塗膜密着性は劣るので、塗装する場
合はプライマーを塗装している。しかしプライマ
ーを塗装しても加工性は熱硬化性塗料を塗装した
従来の２コート２ベークプレコート鋼板に比べる
と劣り、熱硬化性塗料のようにできないものであ
た。（発明が解決しようとする問題点）そこで本発明者らは従来の２コート２ベーク塗
装鋼板の上に放射線硬化型塗料による塗装を試み
たのであるが、放射線硬化型塗料の上塗り塗膜は
中塗り塗膜のところから層間剥離してしまうもの
であつた。これは従来の２コート２ベーク塗装の
上塗り塗膜である中塗り塗膜には耐汚染性などを
ある程度よくしてあり、しかも放射線硬化型塗料
の硬化は常温で、中塗り塗膜は膨潤しないため、
その上に放射線硬化型塗料を塗装しても十分密着
しないためと推定される。（問題点を解決するための手段）本発明者らはこの上塗り塗膜の層間密着性の問
題を解決すべく種々研究した結果、放射線硬化型
塗料の樹脂を中塗り塗膜との相溶性のよいものに
するとともに、中塗り塗膜を膨潤させる単量体
（モノマー）を配合して、硬化前に中塗り塗膜を
膨潤させておけば、常温でも中塗り塗膜が膨潤
し、中塗り塗膜との層間密着性が向上することを
見出だした。すなわち本発明は中塗り塗料樹脂と
の溶解度のパラメーター差が１以下である放射線
硬化型樹脂と熱硬化性中塗り塗膜の表層を膨潤さ
せ得る放射線重合性単量体とを主成分とする放射
線硬化型クリヤー上塗り塗料またはこのクリヤー
上塗り塗料に放射線硬化型樹脂と放射線重合性単
量体との合計量100重量部当り顔料を３重量部以
下添加した着色クリヤー上塗り塗料を乾燥塗膜厚
で５〜15μとなるように塗装することにより塗膜
密着性を高めて、塗膜の硬度、耐汚染性、光沢お
よび鮮映性に優れた３コート塗装鋼板を得ること
ができるようにしたものである。本発明において、上塗り塗料の樹脂を中塗り塗
料樹脂との溶解度のパラメーター差が１以下のも
のにしたのは、１より大きいと、中塗り塗膜と上
塗り塗膜との相溶性が劣り、層間密着性が改善さ
れず、また塗装ムラが発生するためである。ここ
で溶解度のパラメーターとはHildebrandの定義
した下記式により算出されるＡで、パラメーター
差はこの式より個々に中塗り塗料樹脂のＡと上塗
り塗料樹脂のＡとを算出して、その差を求めるこ
とにより行う。Ａ＝（√₁ ₁−√₂ ₂）² 但しE₁およびV₁はそれぞれ特定の溶楳の分子
凝集エネルギーおよび分子容であり、E₂および
V₂はそれぞれ中塗り塗料樹脂または上塗り塗料
樹脂の分子凝集エネルギーおよび分子容である。例えば従来２コート２ベーク塗装の上塗り塗料
の樹脂として使用されているポリエステル樹脂系
やアクリル樹脂系の樹脂（樹脂溶解度のパラメー
ターは約９である）の上に放射線硬化型上塗り塗
料として、樹脂が不飽和ポリエステル樹脂、ポリ
エステル（メタ）アクリレート、エポキシ（メ
タ）アクリレート、ポリウレタン（メタ）アクリ
レート、ポリアミド（メタ）アクリレート、ポリ
オール（メタ）アクリレート等のオリゴマー（溶
解度のパラメーターは８〜11である）ものを塗装
すると、放射線硬化型塗料の塗膜が層間剥離して
しまう場合があつたが、剥離したものの塗料樹脂
の溶解度のパラメーター差を調べてみると、パラ
メーター差は１より大きくなつている。また上塗り塗料に中塗り塗膜の表層を膨潤させ
る放射線重合性単量体を配合したのは、中塗り塗
料の硬化反応は縮重合であるのに対して、放射線
硬化型塗料の硬化反応は縮重合より著しく反応速
度の速いラジカル重合であるため、樹脂を単に中
塗り塗料樹脂との相溶性のよいものにしただけで
は、塗膜同志が単に相溶するだけで反応形式の異
なる２層間に何らつながりを有しない。しかし硬
化前に前記単量体で予め中塗り塗膜の表層を膨潤
させると、硬化の時直ちに両塗膜界面が相溶し、
両層間で放射線硬化モノマーがラジカル重合す
る。その時起こる塗膜収縮が中塗り層である程度
応力緩和されるとともに、中塗り塗膜と上塗り塗
膜との界面で放射線を照射したとき単量体の一部
が中塗り塗膜と重合したり、または重合後の一部
が中塗り塗膜とグラフト重合して、中塗り塗膜と
の密着性を高めるからである。このような単量体としてはエチレン性不飽和二
重結合を有する比較的分子量の小さいモノマー、
例えばメチル（メタ）アクリレート、エチル（メ
タ）アクリレート、ヒドロキシ（メタ）アクリレ
ート、エチレングリコール（メタ）アクリレー
ト、ヒドロキシプロピルアクリレート、カルビト
ールアクリレート、リン酸エステル類等の単官能
モノマー、１，３−ブタンジオールアクリレー
ト、１，４−ブタンジオールジアクリレート、
１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、トリ
プロピレングリコールジアクリレート、ネオペン
チルグリコールジアクリレート等の２官能モノマ
ーあるいはスチレン、（メタ）アクリロニトリル、
酢酸ビニル等のビニル系モノマーが適し、必要に
応じて３官能以上のモノマー（例えばトリメチロ
ールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリ
トリアクリレートなど）を使用することも可能で
ある。これらのモノマー類は単体で使用してもよく、
また適宜併用してもよい。しかしその配合は放射
線硬化型樹脂100重量部に対して５〜20重量部の
範囲にするのが好ましい。これは20重量部を越え
ると、塗膜の凝集力が低下して、脆弱なものにな
り、５重量部より少ないと、中塗り塗膜表層を膨
潤させる作用が不足するからである。硬化を紫外線により短時間に硬化させるには、
上記放射線硬化型樹脂および単量体に光重合開始
剤を添加するのが好ましい。このような光重合開
始剤としては、ベンゾインメチルエーテル、ベン
ゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピル
エーテル、ベンゾインブチルエーテル、ベンゾフ
エノン／第３級アミン、ベンジルメチルケター
ル、２，２−ジエトキシアセトフエノン、α−ヒ
ドロキシイソジチロフエノン、１，１−ジクロロ
アセトフエノン、２−クロロチオキサントンなど
があり、これらを0.1〜５重量％添加すれば、波
長200〜300μｍの紫外線で短時間に硬化させるこ
とができる。さらに上塗り塗料をクリヤーまたはクリヤーに
放射線硬化型樹脂と放射線重合性単量体との合計
量100重量部当り顔料を３重量部以下添加した着
色クリヤーにするのは、中塗り塗膜の外観を生か
し、その光沢や鮮映性を向上させるためである。上塗り塗膜の塗膜厚は塗膜の加工性、硬度、耐
汚染性、光沢および鮮映性などの要求により決定
するが、通常５〜15μにするのが好ましい。これ
は5μ未満であると、塗装ムラによる外観不良が
発生しやすくなり、15μを越えると、塗膜硬化に
よる内部応力が大きくなり、しかも上塗り塗料の
塗膜は硬度が高いので、塗膜密着性や加工性が低
下するからである。本発明により３コート塗装鋼板を製造する場
合、上塗り塗料として、以上のような放射線硬化
型塗料を使用すれば、中塗り塗装までの塗装は従
来の２コート２ベーク塗装の塗装鋼板製造の場合
と同様でよい。すなわち鋼板に前処理を施した
後、熱硬化性塗料の下塗り塗装を施して、まず一
旦硬化させ、しかる後に熱硬化性塗料の中塗り塗
装を施して、硬化させればよい。この場合前処理
の種類、下塗り塗装や中塗り塗装の塗料種類は公
知のものでよい。例えば前処理として、従来一般に行われている
機械的研摩、リン酸塩処理、クロメート処理、酸
洗などを鋼板の状態に応じて施し、下塗り塗装と
しては、エポキシ樹脂系またはポリエステル樹脂
系の樹脂を主体とする熱硬化性塗料またはこの塗
料に硬化剤（メラミン、尿素、イソシアネートな
ど）、硬化触媒、防錆顔料（クロム酸亜鉛、クロ
ム酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化鉄、亜鉛粉
末など）の１種または２種以上を添加した塗料を
乾燥塗膜厚で４〜8μになるように塗装して焼付
け中塗り塗装としては、ポリエステル樹脂系また
はアクリル樹脂系あるいはこれらの変性塗料を乾
燥塗膜厚で10〜25μになるように塗装して焼付け
ればよい。なお中塗り塗装の塗料としては、シリ
コーン樹脂系や弗素樹脂系塗料などのように表面
自由エネルギーの小さい樹脂を主体とする塗料、
またはこれらで変性した塗料は濡れ性が悪いた
め、上塗り塗料を塗装した場合、はじきが発生す
るので、好ましくない。上塗り塗装は前記のごとく乾燥塗膜厚で通常５
〜15μ施すが、光重合開始剤を添加して紫外線に
より硬化させる場合は前記のように波長200〜
300μｍのものを照射すればよいが、電子線で硬
化させる場合は５〜15Mradの線量を照射すれば
よい。以上塗装鋼板の製造について述べてきたが、鋼
板は冷延鋼板、めつき鋼板、ステンレス鋼板など
種類に関係なく適用できるものである。また鋼板
以外の金属板（アルミニウム板、銅板など）の製
造にも本発明は適用できるものである。次に実施例により本発明を説明する。（実施例）亜鉛付着量60ｇ／m²の溶融亜鉛めつき鋼板にリ
ン酸亜鉛処理を施した後、熱硬化性ポリエステル
下塗り塗料を乾燥塗膜厚で5μになるように塗装
して焼付け、その上に表１に示す熱硬化性中塗り
塗料（赤色）を乾燥塗膜厚で10μになるように塗
装して焼付けた。次にこの中塗り塗膜の上に表１
に示すように配合した電子線硬化型クリヤー上塗
り塗料を乾燥塗膜厚で10μになるように塗装し
て、希釈剤であるキシレンを蒸発させ、加速電圧
160KeV、電子流15ｍＡなる条件で電子線を
10Mrad照射し、硬化させた。ここで得られた３コート塗装鋼板より試料を採
取して、次のような試験を行つた。 (1) 塗膜密着性鋼素地に達する１mm角のゴバン目を入れた
後、ゴバン目部をエリクセン試験機で８mm押し
出し、その押し出し部分にセロテープを貼り付
けて塗膜を剥離した。塗膜剥離は剥離しないも
のを○、50％以上剥離したものを×にした。 (2) 鉛筆硬度 JIS Ｋ 5400に基づいて、三菱鉛筆ユニを用
いて傷付き硬度を判定した。 (3) 耐汚染性赤マジツクを塗膜表面に塗り、24時間放置後
メタノールで拭いて、色の残つていないものを
○、残つているものを×とした。 (4) 鮮映性 ASTM Ｅ 430に準拠した村上色彩研究所
製の鮮映度測定装置で判定した。この鮮映度は
50以上であると優れている。試験結果を表１に示す。

【表】表１に示すごとく、上塗り塗料として、樹脂の
中塗り塗膜樹脂に対する溶解度のパラメーター差
が１以下の放射線硬化型樹脂と中塗り塗膜樹脂を
膨潤させる単量体とを主成分とする塗料を塗装す
れば、中塗り塗膜との密着性が優れている。また
塗膜の硬度、耐汚染性、光沢および鮮映性も熱硬
化性塗料の３コート塗装鋼板より向上する。（効果）以上のごとく、本発明によれば近年家電業界か
らの要求が多い塗膜の硬度、耐汚染性、光沢およ
び鮮映性などの優れた塗装鋼板を製造することが
できる。また上塗り塗料を硬化させる放射線照射
装置はオーブンのように広い設置場所を必要とし
ないので、従来の２コート２ベーク塗装ラインに
簡単に設置することができ、ラインを１回通板す
るだけで製造することができる。

Claims

【特許請求の範囲】１金属板に塗装前処理を施した後、まず熱硬化
性下塗り塗料の塗装を、次に熱硬化性中塗り塗料
の塗装を施して、順次塗装の都度熱硬化させ、し
かる後に中塗り塗膜樹脂との溶解度のパラメータ
ー差が１以下である放射線硬化型樹脂と熱硬化性
中塗り塗膜の表層を膨潤させ得る放射線重合性単
量体とを主成分とする放射線硬化型クリヤー上塗
り塗料またはこのクリヤー上塗り塗料に放射線硬
化型樹脂と放射線重合性単量体との合計量100重
量部当り顔料を３重量部以下添加した着色クリヤ
ー上塗り塗料を乾燥塗膜厚で５〜15μとなるよう
に塗装して、放射線照射により硬化させることを
特徴とする放射線硬化３コート塗装金属板の製造
方法。２放射線硬化型クリヤー上塗り塗料として、放
射線硬化型樹脂100重量部に対して放射線重合性
単量体を５〜20重量部配合したものを塗装するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の放
射線硬化３コート塗装金属板の製造方法。