JPH08176492A - 塗料組成物および塗装金属板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐摩耗性、加工性に優れるとともに成形加工
した際に工具の摩耗が少ない塗料組成物およびこれを塗
布した塗装金属板を提供する。 【構成】 塗料全固形分中に、光学的異方性構造の炭素
質を主成分とする炭素微粉体を１〜３０重量％とフッ素
系樹脂微粒子を１〜２０重量％を含有した塗料組成物お
よび金属板の少なくとも一方の面にこの塗料組成物を塗
布した塗装金属板である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は耐摩耗性、加工性に優れ
た塗料組成物およびこれを塗布した塗装金属板に関す
る。さらに詳しくは加工・運送時における塗装金属板の
ハンドリング傷、加工・組立時の摩耗傷並びに施工後の
風砂等による塗膜の摩耗を防止することができる塗料組
成物およびこれを塗布した塗装金属板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、屋根や外壁材のように建物外装材
に使用される塗装金属板に対する市場の要求は厳しさを
増し、メンテナンスフリーの長期耐久性が要求されるよ
うになってきた。このような要求に対応する塗装金属板
として、ポリフッ化ビニリデンを７０重量％以上含有さ
せたフッ素樹脂塗料が開発され、これを塗膜として形成
したフッ素樹脂塗装金属板が主流になっている。

【０００３】しかしながら、上記のフッ素樹脂塗装金属
板は、塗膜硬度が低いために施工時や施工後の環境中で
塗膜が摩耗しやすいという欠点がある。

【０００４】一般に、塗膜中に硬質の添加剤を添加する
ことにより、塗膜の硬度を見掛け上向上させ、塗膜に耐
摩耗性と耐傷つき性を付与することが知られている。

【０００５】特開昭６１−２３６８６９号公報（以下、
先行技術１という）には、フッ素樹脂系塗料にガラス繊
維を配合し、塗膜の強度や硬度を向上させ、耐摩耗性、
耐傷つき性などに優れた塗料を得る技術が開示されてい
る。

【０００６】また、特開平４−１１６７２号公報（以
下、先行技術２という）には、塗膜中にアクリル系樹脂
微粒子を添加することにより、塗装金属板をロール成形
あるいは切断加工した場合に成形ロール、シャーリング
刃を摩耗させることなく耐摩耗性を向上させた塗装金属
板に関する技術が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、先行技術１に
開示の塗料は極めて硬質の骨材を使用しているため、実
際にこの塗料を塗布した塗装金属板を成形加工した場
合、工具、例えばロール成形時の成形ロールや切断加工
時のシャーリング刃の摩耗が大きく、また厳しい加工を
受けると塗膜にクラックが生じるという成形加工作業上
の問題点がある。また、先行技術２に開示の塗装金属板
の耐摩耗性のレベルは必ずしも満足できるレベルにはな
い。即ち、塗装金属板が耐摩耗性と加工性に優れ、か
つ、この塗装金属板を成形加工した場合に工具の摩耗が
少なく、成形加工作業性にも優れるという技術は未だ見
出されていない。

【０００８】本発明者等はかかる事情を勘案し、上述し
た問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、特
定の構造を有する炭素微粉体とフッ素系樹脂微粒子とを
塗料中に配合することにより、優れた耐摩耗性と加工性
を発現する塗膜を得ることができると同時にこの塗膜を
形成した塗装金属板は、ロール成形時の成形ロールの摩
耗、切断加工時のシャーリング刃の摩耗が少なく成形加
工作業性にも優れることを知見した。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の知見に基
づいてなされたものであり、その特徴とする構成は以下
のとおりである。

【００１０】第一発明は、塗料全固形分中に、光学的異
方性構造の炭素質を主成分とする炭素微粉体を１〜３０
重量％、フッ素系樹脂微粒子を１〜２０重量％含有する
塗料組成物である。

【００１１】第二発明は、第一発明における塗料の基体
樹脂がアクリル系樹脂混合フッ化ビニリデン樹脂である
塗料組成物である。

【００１２】第三発明は、金属板の少なくとも一方の面
に、第一発明または第二発明の塗料組成物を塗布した塗
装金属板である。

【００１３】以下に、この発明について詳述する。先
ず、塗料組成物について説明する。

【００１４】本発明では、塗料組成物中に光学的異方性
構造の炭素質を主成分とする炭素微粉体とフッ素系樹脂
微粒子とを複合して配合する。

【００１５】光学的異方性構造の炭素質を主成分とする
炭素微粉体とは微細なメソフェーズのユニットがランダ
ムに配置された炭素微粉体であり、このような炭素微粉
体としては、ピッチ微小球体、石油系ピッチの熱処理物
の溶剤抽出物、バルクメソフェーズや炭素繊維の微粉砕
物等を単独にあるいはこれらの二種以上を複合して使用
したものを例示することができる。

【００１６】光学的異方性構造の炭素質を主成分とする
炭素微粉体は塗料の全固形分に対して１〜３０重量％と
する必要がある。この量が１重量％未満では本発明が目
的とする耐摩耗性を発現できない。また、この量を３０
重量％を超えて配合しても耐摩耗性の向上が期待できな
いばかりか、塗膜の伸びが著しく低下し、塗装金属板の
加工性が劣化する。

【００１７】耐摩耗性に加えてより良好な加工性が必要
とされる場合には、光学的異方性構造の炭素質を含む炭
素微粉体の平均粒径を２０μｍ以下とすることが好まし
い。

【００１８】また、フッ素系樹脂微粒子は塗料の全固形
分に対して１〜２０重量％とする必要がある。この量が
１重量％未満では本発明が目的とする耐摩耗性を発現で
きない。また、２０重量％を超えて配合すると、塗料の
長期安定性の低下をまねくとともに塗膜の伸びが著しく
低下し、塗装金属板の加工性が劣化する。

【００１９】微粒子として配合されるフッ素系樹脂とし
ては、四フッ化エチレン、四フッ化エチレン−六フッ化
プロピレン共重合体、四フッ化エチレン−エチレン共重
合体、三フッ化塩化エチレン等が使用できる。

【００２０】耐摩耗性に加えてより良好な加工性が必要
とされる場合には、フッ素系樹脂微粒子の平均粒径を１
〜３０μｍとすることが好ましい。

【００２１】本発明で使用する塗料の基体樹脂として
は、金属板塗装用塗料に通常使用される樹脂を使用する
ことができる。例えば、アクリル樹脂、アミノアルキッ
ド樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系
樹脂等を使用できる。

【００２２】特に、基体樹脂にアクリル系樹脂混合ポリ
フッ化ビニリデン樹脂を使用すると、塗装金属板の耐食
性、耐久性は一段と向上する。この場合、アクリル系樹
脂としてはメタクリル酸メチル等のアクリル酸アルキル
エステルの重合体あるいはこれを主成分とする共重合体
が好ましい。また、ポリフッ化ビニリデン樹脂として
は、重量平均分子量が４００，０００以上、融点が１５
０〜１８０℃の範囲のものが好ましい。このようなポリ
フッ化ビニリデン樹脂としては、例えばカイナー５００
（日本ペンウオルト（株）の商品で、重量平均分子量６
５０，０００、融点１６０〜１６５℃）などがある。

【００２３】また、両者の混合割合は、重量比でポリフ
ッ化ビニリデン樹脂／アクリル系樹脂＝５０／５０〜９
０／１０の範囲とすることが好ましい。アクリル系樹脂
に対するポリフッ化ビニリデン樹脂の混合割合がこの範
囲を超えると塗膜の硬度が低下し、耐摩耗性が低下する
とともに塗料組成物のコストが上昇し経済的に不利とな
る。また、アクリル系樹脂に対するポリフッ化ビニリデ
ン樹脂の混合割合が上記の範囲を下回ると塗膜の耐久性
および加工性が低下する。

【００２４】本発明の塗料組成物には、上記の成分に加
えて、着色顔料、体質顔料、溶剤および添加剤などを必
要に応じて配合することができる。

【００２５】着色顔料としては、例えば酸化チタン、カ
ーボンブラック、酸化鉄、クロム酸鉛、金属粉末、焼成
顔料、パール顔料などがあげられる。

【００２６】体質顔料としては、例えば炭酸カルシウ
ム、クレイ、タルク、三酸化アンチモン、硫酸バリウ
ム、カオリンなどがあげられる。

【００２７】添加剤としては、例えば消泡剤、顔料分散
剤、たれ防止剤、傷つき防止剤などがあげられる。

【００２８】溶剤としては、例えばトルエン、キシレ
ン、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブ系溶剤、メチ
ルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、ジイソブチ
ルケトン、イソホロン、シクロヘキサノンなどがあげら
れる。

【００２９】本発明の塗料組成物は、基体樹脂を含む塗
料を緩やかに攪拌しながらその中に光学的異方性構造の
炭素質を主成分とする炭素微粉体およびフッ素系樹脂微
粒子を加え均一に混合することにより得ることができ
る。塗料中でのフッ素系樹脂微粒子の親和性、分散性を
向上させ、沈降の危険を減ずるために、その表面をカッ
プリング剤で処理した後、塗料中に混合してもよい。

【００３０】次に、本発明の塗装金属板について説明す
る。本発明の塗装金属板は基材となる金属板の少なくと
も一方の面に前記の塗料組成物を塗布したものである。

【００３１】本発明に用いる金属板としては、冷延鋼
板、熱延鋼板、ステンレス鋼板等の鋼板、アルミニウム
板等の非鉄金属板、あるいはこれらにめっきを施した金
属板、例えばめっき鋼板を使用することができる。めっ
き鋼板としては、溶融めっき、電解めっきまたは気相め
っきなど常用されるめっき法で製造された純亜鉛めっき
鋼板、亜鉛−５％アルミニウム合金めっき鋼板、亜鉛−
５５％アルミニウム合金めっき鋼板、アルミニウムめっ
き鋼板等を例示することができる。

【００３２】前記の金属板について、通常脱脂処理を行
い、場合によってはさらに酸洗処理を行った後、クロメ
ート処理やリン酸塩処理などの化成処理を施す。

【００３３】次いで、化成処理を施した金属板の少なく
とも一方の面に前記の塗料組成物を塗布して塗装金属板
を得る。

【００３４】本発明の塗装金属板は、化成処理を施した
金属板に前記の塗料組成物を直接塗布することが可能で
あるが、耐食性、密着性をさらに向上させるために下塗
り塗装を施した後、その上に前記の塗料組成物を塗布す
るとが望ましい。下塗り塗料としては金属板の塗装に通
常使用されている下塗り塗料を使用することができる。

【００３５】塗装方法については、特に制限はなく、溶
剤型塗料の塗装に常用されている方法、例えばロールコ
ーター、カーテンフローコーター、ファウンテンピック
アップコーター、ダイコーター、スプレー塗装あるいは
はけ塗りなどの方法を用いることができる。

【００３６】塗料焼付け時の加熱方法についても特に制
限がなく、熱風加熱方法、高周波加熱方法あるいはこれ
らを併用した方法などの常用される方法を用いることが
できる。

【００３７】

【作用】塗料組成物中に配合した光学的異方性構造の炭
素質を主成分とする炭素微粉体は、特に硬すぎることが
なく適度の硬度をもっているので、この塗料組成物を塗
布した金属板をロール成形した場合に成形ロール、切断
加工した場合にシャーリング刃を摩耗させることがな
く、また同時に塗膜の耐摩耗性を向上させるることがで
きるものと推定される。

【００３８】また、光学的異方性構造の炭素質を主成分
とする炭素微粉体は、炭素網面が積層構造を有するの
で、この塗料組成物を塗布した金属板と摩耗対象物、例
えば施工後における氷雪や砂等、あるいは成形加工時に
おける工具等とが接触したときに、塗膜表面に露出して
いる炭素微粉体の表面が剥離し、その摩擦エネルギーを
緩和するという作用により、金属板自身の耐摩耗性を向
上し、また、成形ロール等の工具の摩耗を軽減すると推
定される。

【００３９】塗料組成物中に配合したフッ素系樹脂微粒
子は、適度の硬度をもっていることに加えて化学的に不
活性である。このために金属板がその塗膜の摩耗の原因
となる摩耗対象物、例えば施工後における氷雪や砂等と
接触した際に、両者の相互作用としての粘着性や凝着性
をより低減するので耐摩耗性が向上する。また、フッ素
系樹脂微粒子は塗膜中では塗膜表面により高濃度で分布
し、これによって前記の効果がより向上する。

【００４０】また、塗料の基体樹脂としてアクリル系樹
脂混合フッ化ビニリデン樹脂を使用した場合、高耐候性
などの優れた耐久性が得られるだけでなく、フッ化ビニ
リデン樹脂の潤滑性とアクリル樹脂の高硬度に起因して
耐摩耗性がより向上する。

【００４１】

【実施例】以下に、本発明例について比較例とともに具
体的に説明する。 （塗料組成物の調合）基体樹脂がそれぞれメラミン硬化
型ポリエステル樹脂、メラミン硬化型アクリル樹脂、ア
クリル樹脂混合フッ化ビニリデン樹脂、フェノール樹
脂、アミノアルキッド樹脂からなる塗料を緩く攪拌しな
がら、これに光学的異方性構造の炭素質を主成分とする
平均粒径が５〜３０μｍの炭素微粉体を１〜３０重量
％、平均粒径が１〜５０μｍのフッ素系樹脂微粒子を１
〜２０重量％の範囲になるように配合して、表１、表２
のＮｏ．１〜３７の上塗り塗料組成に示される本発明の
塗料組成物を調合した。

【００４２】ここで、アクリル樹脂混合フッ化ビニリデ
ン樹脂は、アクリル系樹脂としてポリメタクリル酸メチ
ルおよびフッ化ビニリデン樹脂として日本ペンウオルト
（株）製のカイナー５００を使用し、また、その配合割
合はフッ化ビニリデン樹脂／アクリル系樹脂の混合比率
＝７０／３０とした。

【００４３】また、比較のために基体樹脂がメラミン硬
化型ポリエステル樹脂からなる塗料について、前記の本
発明例と同様の炭素微粉体あるいはフッ素系樹脂微粒子
を単独添加、無添加あるいはその添加量が本発明の範囲
を外れる塗料組成物を表３のＮｏ．１〜６の上塗り塗料
組成に示されるとおりに、光学的異方性構造の炭素質を
主成分としない炭素微粉体を添加した塗料組成物を表３
のＮｏ．７の塗料組成に示されるとおりに、また、ガラ
ス繊維を添加した塗料組成物を表４のＮｏ．８の上塗り
塗料組成に示されるとおりに調合した。

【００４４】なお、表１〜表４において基体樹脂の欄に
記載した符号は各々下記の樹脂を表す。

【００４５】Ｐe ：メラミン硬化型ポリエステル樹脂、
Ａｃ：メラミン硬化型アクリル樹脂、Ｆ：アクリル樹脂
混合フッ化ビニリデン樹脂、Ｐｈ：フェノール樹脂、Ａ
ｍ：アミノアルキッド樹脂 また、表１〜表３において炭素微粉体の種類の欄に記載
した符号は各々下記の炭素微粉体を表す。

【００４６】ＲＯＭＳ：日本鋼管（株）製の光学的異方
性構造の炭素微粉体（商品名：ＲＯＭＳ）、ＭＣＢ：石
油系ピッチの４５０℃、５時間熱処理物のキノリン抽出
物、ＩＣＰ：石炭系ピッチのＰ，Ｐ’−ジトリルジフェ
ニルメタン中４００℃、５時間熱処理物を濾過分別した
物、ＣＦ：ＵＣＣ製炭素繊維（Ｐ−５５）を微粉砕した
物、ＣＢ：東海カーボン（株）製のカーボンブラック
（商品名：シースＳ１１６）

【００４７】また、表１〜表３においてフッ素系樹脂微
粒子の種類の欄に記載した符号は各々下記のフッ素樹脂
微粒子を表す。 ＰＴＦＥ：ポリ四フッ化エチレン、Ｆ
ＥＰ：四フッ化エチレン−六フッ化プロピレンコポリマ
ー、ＰＦＡ：四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキ
シエチレンコポリマー

【００４８】（塗装金属板の作成）金属板として、溶融
亜鉛めっき鋼板（以下、ＧＩと表す）、亜鉛−５％アル
ミニウム合金めっき鋼板（以下、ＧＦと表す）、亜鉛−
５５％アルミニウム−１．６％シリコン合金めっき鋼板
（以下、ＧＬと表す）、アルミニウムめっき鋼板（以
下、ＡＬめっきと表す）、ステンレス鋼板（以下、ＳＵ
Ｓと表す）、アルミニウム板（以下、ＡＬ板と表す）、
冷延鋼板（以下、ＣＲＳと表す）を準備した。板厚は全
て０．６ｍｍとした。めっき付着量は、ＧＩ、ＧＦにつ
いては片面１３０ｇ／ｍ² 、ＧＬについては片面１００
ｇ／ｍ² 、ＡＬめっきについては片面３０ｇ／ｍ² とし
た。

【００４９】これらの金属板に、まずシリカを含有した
塗布型クロメート処理液を付着量が金属クロム換算で３
０ｍｇ／ｍ² になるようにロールコーターで塗布した
後、乾燥温度１００℃で処理した。次に下塗り塗料とし
てエポキシ樹脂系塗料を乾燥塗膜厚が５μｍになるよう
に塗布した後、約２００℃で焼付けた。さらに表１と表
２（本発明例）、表３（比較例）、表４（比較例）に記
載の上塗り塗料組成に調合した上塗り塗料を表１〜表４
に記載の膜厚になるように塗布した後、基体樹脂として
フッ素系樹脂を含むＮｏ．９については２５０℃、その
他のものについては２２０℃で焼付けて、塗装金属板を
得た。

【００５０】上記のようにして得た塗装金属板について
耐摩耗性、加工性、耐食性を調査した。耐摩耗性はテー
バー摩耗試験および落砂摩耗試験、加工性は折り曲げ加
工試験により評価した。

【００５１】また、塗装金属板をロール成形機で成形加
工し、成形加工後の成形ロールの摩耗程度を調査した。

【００５２】得られた結果を表１〜表４に品質性能とし
て示す。

【００５３】

【表１】

【００５４】

【表２】

【００５５】

【表３】

【００５６】

【表４】

【００５７】なお、各試験の試験条件および評価方法は
下記のとおりである。

【００５８】＜テーバー摩耗試験＞摩耗輪ＣＳ−１０を
用い、摩耗輪に加重１ｋｇｆを加えて試験を行い、下塗
り塗膜が露出するまでの回転数で評価した。

【００５９】＜落砂摩耗試験＞ＡＳＴＭ−Ｄ９６８に基
づき、４号ケイ砂を落下させて試験を行い、下塗り塗膜
が露出するまでの落砂量で評価した。

【００６０】＜加工性＞２０℃の室内で１８０°の折り
曲げ試験を行い、クラックなしの最小板はさみ枚数に応
じて下記のとおりに評価した。 （評価） ◎：０〜３Ｔ、○：４Ｔ、△：５Ｔ、×：６
Ｔ以上

【００６１】＜耐食性＞ＪＩＳ Ｚ２３７１の塩水噴霧
試験を行い、２０００時間後の錆の程度を目視で観察
し、錆の程度に応じて以下のとおりに評価した。 （評価） ◎：全く異常なし、○：わずかに発錆、×：
著しく発錆

【００６２】＜成形ロール摩耗性＞幅５００ｍｍ、長さ
１０００ｍｍの試験片をロール成形機で成形加工を行
い、試験片５０枚成形後の成形ロール表面の摩耗状況を
観察し、以下のとおりに評価した。 （評価） ○：摩耗なし、×：摩耗あり

【００６３】本発明例Ｎｏ．１〜３７は何れも塗装金属
板の耐摩耗性、加工性が優れるとともに成形ロールの摩
耗がない。また、光学的異方性構造の炭素質を含む炭素
微粉体の粒径が２０μｍ以下の場合は加工性がより優れ
る。また、フッ素系樹脂微粒子の粒径が１〜３０μｍの
場合は加工性がより優れる。

【００６４】一方、本発明の範囲を外れる比較例Ｎｏ．
１〜３は塗装金属板の耐摩耗性が劣る。比較例Ｎｏ．４
〜６は加工性、Ｎｏ．７は耐摩耗性が劣る。比較例Ｎ
ｏ．８は加工性が劣ると共に成形ロールの摩耗が大き
い。

【００６５】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、耐摩
耗性と加工性の優れた塗料組成物であるので、これを塗
布した塗装金属板は耐摩耗性、加工性に優れ、また、ロ
ール成形時の成形ロールや剪断加工時のシャーリング刃
の摩耗を改善することができるので、成形加工作業性に
優れる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０５Ｄ 7/24 ３０３ Ｂ Ｂ３２Ｂ 15/08 １０２ Ｂ 9349−4Ｆ Ｃ０９Ｄ 127/16 133/06 ＰＧＢ ＰＧＦ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塗料全固形分中に、光学的異方性構造の
   炭素質を主成分とする炭素微粉体を１〜３０重量％とフ
   ッ素系樹脂微粒子を１〜２０重量％を含有することを特
   徴とする塗料組成物。
2. 【請求項２】 塗料の基体樹脂がアクリル系樹脂混合フ
   ッ化ビニリデン樹脂であることを特徴とする請求項１に
   記載の塗料組成物。
3. 【請求項３】 金属板の少なくとも一方の面に、請求項
   １または請求項２に記載の塗料組成物を塗布したことを
   特徴とする塗装金属板。