JPH08267662A

JPH08267662A - 成形加工後に最終塗装を施して使用される成形加工性および鮮映性に優れたプレコート鋼板

Info

Publication number: JPH08267662A
Application number: JP3742296A
Authority: JP
Inventors: Keiji Yoshida; 啓二吉田; Yasuhide Yoshida; 安秀吉田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-02-04
Filing date: 1996-01-31
Publication date: 1996-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】成形加工後に最終塗装を施して使用されるこ
とにより、ポストコート法と同等の塗膜性能が得られ、
しかも成形加工性にも優れたプレコート鋼板を提供する
こと【構成】めっき面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．１
〜０．８で且つ片面当りのめっき目付量が１０ｇ／ｍ²
以上の亜鉛系めっき鋼板のめっき面に化成処理皮膜を形
成し、その上層に防錆顔料を樹脂成分１００重量部に対
して１０〜７０重量部含有する膜厚５μｍ以上のプライ
マー層を形成し、さらにその上層に塗膜表面の動摩擦係
数が０．０６〜０．１４のポリエステル系塗膜を形成し
たプレコート鋼板であり、特に高度な成形加工性や塗膜
性能が要求される家電製品や自動車等の用途において、
従来のような煩雑な塗装工程を経ることなく、優れた塗
膜性能を有する塗装部材を容易に製造することができる
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は優れた成形加工性と塗膜
外観が求められる用途、とりわけ自動車用として好適な
プレコート鋼板に関するもので、より詳細には、成形加
工後に最終塗装して使用され、その際に優れた成形加工
性、層間塗膜密着性及び塗膜外観を示すプレコート鋼板
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、めっき鋼板に塗装を施した製品を
得るには、めっき鋼板等の表面処理鋼板を成形加工した
後に塗装を施す方法が採られてきた。この方法は、成形
加工後に塗装されるためポストコート法と呼ばれてい
る。しかし、このポストコート法では成型加工後の容積
のある筐体に対して化成処理、塗装を施すため、環境対
策も含めた大掛かりな設備が必要であり、この点が特に
家電分野等において大きな問題となっていた。また、自
動車部材の用途においても、表面処理鋼板を成形加工
後、電着塗装、中塗り及び上塗りを施すために塗装工程
が極めて複雑且つ煩雑であり、また、設備面においても
上記と同様の問題があった。これに対して、コイル状や
シート状の鋼板またはめっき鋼板に塗装を施した所謂プ
レコート鋼板は、これを成形加工するだけで製品とする
ことができ、ポストコート法のような煩雑な塗装工程が
必要ないため、現在では家電製品や内装材の用途で広く
用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在用
いられているプレコート鋼板は、例えば冷蔵庫の扉等の
用途において要求される高品位で且つ高い鮮映性と厳し
い加工に耐え得る成形加工性を同時に満足させるもので
はなかった。また、自動車部材の用途においても、同部
材に要求されるような高度な塗膜外観や耐久性を満足さ
せるものではなかった。また、従来用いられているプレ
コート鋼板は成形加工後に塗装を施されることを前提に
は設計されておらず、したがって、成形加工後に塗装を
施したしても、上述したような要求性能を十分に満足さ
せることはできなかった。

【０００４】このように従来のプレコート鋼板は高度な
成形加工性や高品質の塗膜性能が得られず、家電用途
（例えば、冷蔵庫の扉）や自動車用途に要求される高品
質の塗膜を得るにはポストコート法による複雑且つ煩雑
な塗装工程が必要であった。本発明はこのような現状に
鑑み、成形加工後に最終塗装を施して使用されることに
より、ポストコート法と同等の塗膜性能が得られ、しか
も成形加工性にも優れた新たなプレコート鋼板を創案し
た。この鋼板は謂わばセミプレコート鋼板とでもいうべ
きもので、ユーザ側での塗装工程が大幅に省略でき、し
かも最終塗装後において家電製品（例えば、冷蔵庫の
扉）や自動車等の用途に要求される高度な塗膜性能が得
られるという、従来方式にない大きな利点がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のプレコート鋼板
は、成形加工後に最終塗装を施して使用されるものであ
り、その構成は以下の通りである。 (1) めっき面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．１〜
０．８で且つ片面当りのめっき目付量が１０ｇ／ｍ²以
上の亜鉛系めっき鋼板のめっき面に化成処理皮膜を形成
し、その上層に防錆顔料を樹脂成分１００重量部に対し
て１０〜７０重量部含有する膜厚５μｍ以上のプライマ
ー層を形成し、さらにその上層に塗膜表面の動摩擦係数
が０．０６〜０．１４のポリエステル系塗膜を形成し
た、成形加工後に最終塗装を施して使用される成形加工
性及び鮮映性に優れたプレコート鋼板。

【０００６】(2) めっき面の中心線平均粗さ（Ｒａ）
が０．１〜０．５で且つ片面当りのめっき目付量が２０
〜１００ｇ／ｍ²の亜鉛系めっき鋼板のめっき面に化成
処理皮膜を形成し、その上層に防錆顔料としてストロン
チウムクロメートを樹脂成分１００重量部に対して２０
〜７０重量部含有する膜厚５μｍ以上のプライマー層を
形成し、さらにその上層に塗膜表面の動摩擦係数が０．
０８〜０．１２で且つ膜厚が１５〜２５μｍのポリエス
テル系塗膜を形成した、成形加工後に最終塗装を施して
使用される成形加工性及び鮮映性に優れたプレコート鋼
板。

【０００７】

【作用】本発明のプレコート鋼板の原板となる亜鉛系め
っき鋼板には、亜鉛めっき鋼板のほかに亜鉛系合金めっ
き鋼板や亜鉛系複合めっき鋼板等が含まれ、具体的に
は、溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板
（例えば、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等を含む）、電
気亜鉛めっき鋼板、複合亜鉛めっき鋼板、電気合金亜鉛
めっき鋼板等の各種めっき鋼板を用いることができる。

【０００８】亜鉛系めっき鋼板は、その片面当たりのめ
っき目付量が１０ｇ／ｍ²未満では耐食性が不十分であ
り、このため片面当りのめっき目付量を１０ｇ／ｍ²以
上とする。また、耐食性と加工性および経済性の観点か
らは、めっき目付量は２０〜１００ｇ／ｍ²の範囲とす
ることが好ましい。また、本発明ではめっき層表面の中
心線平均粗さ（Ｒａ）を０．１〜０．８、好ましくは
０．１〜０．５と規定する。この中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）が０．１未満では塗膜密着性が不十分であり、一
方、０．８を超えると最終塗膜の鮮映性が不十分とな
る。また、より優れた鮮映性を得るためには、中心線平
均粗さ（Ｒａ）を０．５以下とすることが好ましい。

【０００９】Ｚｎ系めっき鋼板のめっき面には、リン酸
塩処理やクロメート処理等の化成処理により化成処理皮
膜が形成される。化成処理皮膜はめっき鋼板とその上層
の塗膜との密着性向上および耐食性の向上を目的として
施されるものであり、この目的にかなったものであれば
その組成等は問わない。化成処理皮膜の上層には、防錆
顔料を樹脂成分１００重量部に対して１０〜７０重量
部、好ましくは２０〜７０重量部含有する膜厚５μｍ以
上のプライマー層が形成される。

【００１０】このプライマー層を構成する樹脂の主成分
としては、ポリエステル系樹脂またはエポキシ系樹脂が
最も適している。ポリエステル系樹脂とはポリエステル
骨格を有するものであるが、これにはその一部をウレタ
ンやエポキシ等で変性した所謂変性ポリエステル樹脂も
含まれる。また、エポキシ系樹脂とはエポキシ骨格を有
するものであるが、これにはその一部をウレタンやポリ
エステル等で変性した所謂変性エポキシ樹脂も含まれ
る。

【００１１】プライマー層中に添加される防錆顔料は、
その添加量が樹脂成分１００重量部に対して１０重量部
未満では耐食性が不十分であり、一方、７０重量部を超
えると上層塗膜との密着性が低下する。また、より優れ
た耐食性を得るためには、防錆顔料を２０重量部以上添
加することが好ましい。防錆顔料としてはストロンチウ
ムクロメート、バリウムクロメート、カルシウムクロメ
ート等の所謂難溶性クロム酸塩の微粉末を用いることが
好ましいが、このなかでも特に、長期にわたる耐食性を
維持できるという点でストロンチウムクロメートが最も
好ましい。また、プライマー層の膜厚が５μｍ未満では
成形加工性が不十分となり、また、最終塗膜の鮮映性も
不十分となる。

【００１２】プライマー層の上層にはポリエステル系塗
膜が形成されるが、本発明ではこの上層塗膜の塗膜表面
の動摩擦係数を０．０６〜０．１４、好ましくは０．０
８〜０．１２に限定する。この動摩擦係数が０．０６未
満では成形加工後に施される最終塗膜との層間密着性が
不十分であり、一方、０．１４を超えると成形加工性が
低下する。また、より優れた層間塗料密着性及び成形加
工性を得るためには、動摩擦係数を０．０８〜０．１２
とすることが好ましい。また、塗膜表面の動摩擦係数の
調整は、通常、塗膜中に添加するワックスの種類及び配
合量等を調整することにより行うことができる。ポリエ
ステル系塗膜とは、ポリエステルポリオールを主たる樹
脂成分とする塗膜であり、これにはポリエステルポリオ
ールの一部をウレタンやエポキシ等で変性した所謂変性
ポリエステル樹脂も含まれる。

【００１３】上層塗膜に用いる樹脂としてポリエステル
系樹脂を用いるのは、以下のような理由による。すなわ
ち、塗料用としてはポリエステル系、エポキシ系、アク
リル系、フッ化ビニリデン系、シリコンポリエステル
系、塩化ビニル系等の各樹脂が考えられるが、これらの
うちエポキシ系、アクリル系及びシリコンポリエステル
系樹脂は可撓性に乏しく、このため１０μｍ以上の膜厚
になると成型時に塗膜の割れや剥離が生じ易い。また、
フッ化ビニリデン系樹脂は塗膜が非粘着性であり、最終
の上塗り塗料との密着性が悪い。さらに、塩化ビニル系
樹脂は塗膜が軟らかいため、成型加工時の作業性が悪
く、また、環境汚染などの問題からも好ましくない。こ
れに対し、ポリエステル系樹脂は上記のような問題がな
く、本発明のプレコート鋼板の上層塗膜として最も適当
である。上層塗膜の膜厚は特に限定しないが、１５〜２
５μｍの範囲が特に好ましい。上層塗膜の膜厚が１５μ
ｍ未満では鮮映性が不十分となり、一方、２５μｍを超
えると切断や打ち抜き加工時にエナメルヘアーと呼ばれ
る塗膜剥離を生じることがあるからである。

【００１４】プライマー層および上層塗膜の塗装方法は
特に限定しないが、好ましくはロールコーター塗装やカ
ーテンフロー塗装等の方法で塗布するのがよい。プライ
マー層および上層塗膜は、塗料の塗布後、熱風乾燥、赤
外線加熱、誘導加熱等の加熱手段により焼付けられ、樹
脂を架橋させて硬化塗膜を得る。加熱硬化時の焼付温度
（到達板温）は２００〜２５０℃、焼付時間は約４０秒
〜３分間程度とすることが好ましい。なお、本発明のプ
レコート鋼板の皮膜構造は鋼板の片面についてのみ適用
することができることは言うまでもなく、その場合、他
の片面は素地鋼板面、めっき面、或いは他の任意の皮膜
面とすることができる。

【００１５】

【実施例】溶融亜鉛めっき鋼板または電気亜鉛めっき鋼
板（いずれも板厚０．６ｍｍ）に塗布型クロメート処理
またはリン酸塩処理を施し、次いでプライマー層（防錆
顔料としてストロンチウムクロメートを添加）及び上層
塗膜を順次塗装・焼付してプレコート鋼板を製造し、製
造された各プレコート鋼板を下記の各種試験に供した。
なお、各塗膜の焼付条件は、ポリエステル系プライマー
については到達板温：２００℃，焼付時間：５０秒、エ
ポキシ系プライマーについては到達板温：２１０℃，焼
付時間：５０秒、上層塗膜については到達板温：２１０
℃，焼付時間：６０秒とした。

【００１６】表１に上層塗膜用の塗料に使用したポリエ
ステルポリオールの組成及び特性を、表２〜表４に上層
塗膜用の塗料の組成を、表５及び表６に各実施例のプレ
コート鋼板の製造条件と各種試験の結果を示す。なお、
表５及び表６に示す上層塗膜表面の動摩擦係数について
は、塗膜中に添加するワックス量で調整し、その値はヘ
イドン社製ＨＥＩＤＯＮ−１４を用いて、ＡＳＴＭ１
８９４に準じ、荷重５００ｇにおける摺動による荷重か
ら求めた。

【００１７】〔上層塗膜用塗料に用いたポリエステル樹脂の製造〕加
熱装置、撹拌機、精留塔、減圧装置および温度計を備え
た反応容器に、表１に記載の組成を有するテレフタル酸
ジメチル、イソフタル酸ジメチル、エチレングリコー
ル、ネオペンチルグリコールと酢酸マンガン触媒１．５
重量部を仕込み、窒素雰囲気中１８０〜２１０℃でエス
テル交換反応を行い、メタノールを留出させた。さら
に、トリメチロールプロパンを６．１重量部加え、２５
０℃まで加熱しながら１０ｍｍＨｇまで徐々に減圧して
重合反応を行い、表１に示すポリエステルポリオールＰ
−１〜Ｐ−５を得た。得られたポリエステルポリオール
はシクロヘキサノン溶剤により、不揮発分６０〜７０％
に調節した。また、ポリエステルポリオールの分子量と
水酸基価は重合反応時間により調節した。なお、分子量
については、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー
を用い、標準ポリスチレンの検量線を使用して数平均分
子量（Ｍｎ）を測定し、また、水酸基価については無水
フタル酸−ピリジン法で求めた。

【００１８】〔上層塗膜用塗料の製造〕表２〜表４に示
す配合割合により、表１に記載のＰ−１〜Ｐ−５のポリ
エステルポリオール、硬化剤であるメラミン樹脂、顔料
であるルチル型二酸化チタン、酸触媒および添加剤（ワ
ックス）を混合した後、直径約１ｍｍのガラスビーズを
入れたサンドミルを用いて１時間分散させた。さらに、
シクロヘキサンを加えて不揮発分が６０％以下になるよ
うに調整し、表２〜表４に示す１１種類の上層塗膜用塗
料Ｔ−１〜Ｔ−１１を得た。

【００１９】〔試験・評価方法〕（１）Ｔベンド加工性２０℃の室内において密着曲げ（０Ｔ曲げ）試験を行
い、加工部の塗膜を３０倍のルーペを用いて観察し、塗
膜割れ（クラック）の有無を調べた。またその後、加工
部の塗膜についてテープ剥離試験を行った。テープ剥離
試験により、塗膜が剥離しないものを合格（○）、剥離
するものを不合格（×）とした。また、合格としたもの
の中で特に、塗膜にクラックが観察されず、且つテープ
剥離しないものを優れる（◎）とした。（２）円筒絞り試験２０℃の室内において平底円筒深絞り試験を行い、限界
絞り比（ＬＤＲ）を求めた。試験条件は、ブランク径１
１０ｍｍ、ポンチ径５０ｍｍの単一素板法により求め
た。ＬＤＲが２．５を超えたものを合格（○）、２．５
以下のものを不合格（×）とした。また、特にＬＤＲが
２．８以上のものを優れる（◎）とした。

【００２０】（３）塗膜密着性試験（碁盤目テープ法）プレコート鋼板に上塗り塗料（関西ペイント社製マジ
クロンＮｏ．３００白）を平均乾燥膜厚３０μｍになる
ように上塗り塗装し、熱風乾燥炉で１５０℃、３０分間
焼付け乾燥し、２０℃の室内で２４時間放置した。放置
後、ＪＩＳ−Ｋ５４００の８．５．２（１９９３）の方
法に準じて、２０℃の室内にて、まず上塗り塗膜にカッ
ターナイフにて１ｍｍ角１０×１０マスの碁盤目を作
り、その碁盤目上に接着テープをしっかりと貼着した
後、直ちに塗膜面から接着テープを瞬間的に引き剥し、
剥がれないで残った碁盤目の数が１００％のものを優れ
る（◎）、９８％以上１００％未満のものを合格
（○）、９８％未満のものを不合格（×）とした。

【００２１】（４）塗膜鮮映性（ＮＳＩＣ方式）プレコート鋼板に上記（３）の方法で上塗り塗装した
後、上塗り塗膜の鮮映性を日本色彩研究所製ＰＧＤ型鮮
明度光沢度計を用いて評価した。ＰＧＤ値が１．０以上
のものを優れる（◎）、０．８以上１．０未満のものを
合格（○）、０．８未満のものを不合格（×）とした。（５）衝撃変形試験（デュポン式）プレコート鋼板に上記（３）の方法で上塗り塗装した
後、上塗り塗膜の衝撃変形試験を行った。ＪＩＳ−Ｋ５
４００の８．３．２（１９９３）の方法を適用し、おも
り１ｋｇ、高さ５０ｃｍで、試験片の塗膜面が上向きの
場合と下向きの場合とについて試験し、上向き及び下向
きともにテープ剥離試験により塗膜が剥離しないものを
合格（○）、剥離したものを不合格（×）とした。ま
た、塗膜にクラックが観察されず、且つ塗膜がテープ剥
離しないものを優れる（◎）とした。

【００２２】（６）耐食性試験（塩水噴霧試験）２０℃で０Ｔ加工を行ったプレコート鋼板に上記（３）
の方法で上塗り塗装したサンプルを作り、各サンプルの
耐食性を塩水噴霧試験（ＳＳＴ）により評価した。ま
た、この試験では供試面の裏面はタールエポキシ塗料で
完全に隠ぺいした。ＳＳＴ１０００時間後に、サンプル
の平面部、加工部および切断端部の各塗膜の観察を行
い、平面部において塗膜膨れ、錆、変色等の異常がな
く、且つ加工部と切断端部において錆または塗膜膨れが
加工部または切断端部から３ｍｍ以内にしか生じていな
いものを合格（○）とし、それ以外のものを不合格
（×）とした。また、合格したものの中で特に、塗膜膨
れが加工部から１ｍｍ以内、切断端部から２ｍｍ以内で
しかそれぞれ生じていないものを優れる（◎）とした。

【００２３】表５及び表６の実施例から明らかなよう
に、本発明条件から外れた比較例１〜１２のプレコート
鋼板は、成形加工性、耐衝撃性、鮮映性、その他いずれ
かの特性において満足できる性能が得られていない。こ
れに対して本発明例１〜１２のプレコート鋼板は、成形
加工性、塗料密着性、塗膜鮮映性、耐衝撃性および耐食
性のいずれにおいても優れた性能を有していことが明ら
かである。特に、本発明例のうちめっき面の中心線平均
粗さ（Ｒａ）が０．１〜０．５、片面当りのめっき目付
量が２０〜８０ｇ／ｍ²、プライマー層中の防錆顔料の
含有量が樹脂成分１００重量部に対して２０〜７０重量
部、上層塗膜の動摩擦係数が０．０８〜０．１２、塗膜
厚が１５〜２５μｍの範囲のものが、特に優れた性能を
有していることが判る。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】なお、表２〜表４の＊１〜＊６は以下の内
容を示している。＊１：表１のポリエステルポリオール記号＊２：メラミン樹脂の種類 M-1；サイメル212（三井サイアナミド(株)製，商品名，
不揮発分100wt％） M-2；サイメル254（三井サイアナミド(株)製，商品名，
不揮発分80wt％）＊３：タイペークＣＲ93（石原産業(株)製，商品名）＊４：p-トルエンスルホン酸，20wt％シクロヘキサン溶
液＊５：シクロヘキサノン＊６：添加剤の種類 PE；ポリエチレン系ワックス SI；シリコーン系ワックス AM；アマイド系ワックス ES；エステル系ワックス（ラノリン系）

【００２９】

【表５】

【００３０】

【表６】

【００３１】なお、表５及び表６中の＊１〜＊８は以下
の内容を示している。＊１：Ｚｎ系めっき鋼板の種類 GI；溶融亜鉛めっき鋼板 EG；電気亜鉛めっき鋼板 GL；亜鉛−５５％アルミニウム合金めっき鋼板＊２：片面当りのめっき目付量＊３：中心線平均粗さ（Ｒａ）＊４：化成処理の種類 Cr；塗布型クロメート処理 P；リン酸亜鉛処理＊５：プライマーの種類 PE；ポリエステル系プライマー（日本油脂（株）製の商
品名プレカラーFX-2（防錆顔料無添加）に、ストロン
チウムクロメートを添加したもの） EP；エポキシ系プライマー（日本油脂（株）製の商品名
プレカラーWP-3（防錆顔料無添加）に、ストロンチウ
ムクロメートを添加したもの）＊６：樹脂成分１００重量部に対して配合した防錆顔料
（ストロンチウムクロメート）の重量部＊７：表２〜表４の塗料記号＊８：塗膜性能 ◎；優れる（合格） ○；問題無し（合格） ×；問題有り（不合格）

【００３２】

【発明の効果】以上述べた本発明のプレコート鋼板は、
成形加工後に最終塗装を施すだけで製品とすることがで
き、しかも、プレス成形性等の成形加工に優れ、且つ最
終塗膜を施した時の塗膜密着性、鮮映性および耐食性に
優れている。このため、特に高度な成形加工性や塗膜性
能が要求される家電製品や自動車等の用途において、従
来のような煩雑な塗装工程を経ることなく、優れた塗膜
性能を有する塗装部材を容易に製造することができる。

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｃ０９Ｄ 5/08 ＰＱＥＣ０９Ｄ 5/08 ＰＱＥ 167/00 ＰＫＵ 167/00 ＰＫＵ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】めっき面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が
０．１〜０．８で且つ片面当りのめっき目付量が１０ｇ
／ｍ²以上の亜鉛系めっき鋼板のめっき面に化成処理皮
膜を形成し、その上層に防錆顔料を樹脂成分１００重量
部に対して１０〜７０重量部含有する膜厚５μｍ以上の
プライマー層を形成し、さらにその上層に塗膜表面の動
摩擦係数が０．０６〜０．１４のポリエステル系塗膜を
形成した、成形加工後に最終塗装を施して使用される成
形加工性及び鮮映性に優れたプレコート鋼板。
【請求項２】めっき面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が
０．１〜０．５で且つ片面当りのめっき目付量が２０〜
１００ｇ／ｍ²の亜鉛系めっき鋼板のめっき面に化成処
理皮膜を形成し、その上層に防錆顔料としてストロンチ
ウムクロメートを樹脂成分１００重量部に対して２０〜
７０重量部含有する膜厚５μｍ以上のプライマー層を形
成し、さらにその上層に塗膜表面の動摩擦係数が０．０
８〜０．１２で且つ膜厚が１５〜２５μｍのポリエステ
ル系塗膜を形成した、成形加工後に最終塗装を施して使
用される成形加工性及び鮮映性に優れたプレコート鋼
板。