JPH0873781A

JPH0873781A - 耐汚染性に優れた柚肌調意匠性金属板の製造方法

Info

Publication number: JPH0873781A
Application number: JP21691894A
Authority: JP
Inventors: Kenji Ikishima; 健司壱岐島; Kiwamu Yoshida; 究吉田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-09-12
Filing date: 1994-09-12
Publication date: 1996-03-19

Abstract

(57)【要約】【目的】粉体塗料で塗装した塗装鋼板の耐汚染性を改
善する。【構成】水−アルコール混合液にメラミン系架橋剤を
溶解させてなる分散媒中に粉体塗料を分散させ、得られ
たスラリーを鋼板に塗布し、加熱焼付して塗装鋼板を製
造する。【効果】粉体塗料の持つ優れた加工性、塗膜硬度、柚
肌調塗装外観を保持したまま、耐汚染性が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、意匠性の要求される家
電製品、内装用建材製品に利用可能な、耐汚染性に優れ
た柚肌調意匠性金属板の製造方法と、この製造方法に用
いる被覆組成物とに関する。

【０００２】

【従来の技術】プレコート鋼板の名称で代表される、予
め塗装が施された塗装金属板は、ユーザーでの厄介な塗
装工程が省略できることから、家電製品、建材を中心に
各種用途に広く普及している。塗装金属板に要求される
主要な性能は、塗装後に加工が施されることから、加工
性に優れている (即ち、塗膜に柔軟性がある) ことと、
塗膜が疵付きにくい (塗膜硬度が高い) ことであるが、
この両者は一般に相反する特性であるため、両立が困難
である。

【０００３】塗装金属板の製造は、量産性を考慮し、有
機溶剤を用いた溶剤系塗料をロールコート法により塗装
することで行うのが一般的である。塗装速度が早く、塗
布後の焼付が短時間で完了するからである。例えば、建
材用、家電製品用の塗装鋼板は、通常50〜130 m/min の
通板速度で製造される。しかし、溶剤系塗料は、有機溶
剤の使用に伴う環境汚染の問題があるほか、加工性と塗
膜硬度とが両立した塗膜を得ることが難しいという欠点
がある。

【０００４】一方、溶剤を使用しない無公害型塗料とし
て粉体塗料がある。粉体塗料は、溶剤系塗料では困難
な、加工性と塗膜硬度の両者が高度にバランスした優れ
た塗膜物性を与え、しかも塗膜は独特の柚肌 (肉持ち
感、ソフトな感) を持つ。そのため、粉体塗料を塗装し
た塗装鋼板も、意匠性が特に重要視される用途、例え
ば、冷蔵庫シェル材や建材の一部で既に実用化されてい
る。しかし、粉体塗装は通板速度が10〜20 m/minと低
く、生産性に劣る。

【０００５】粉体塗料をロールコート法により塗装でき
るようにする技術として、特開平３−38280 号公報に
は、粉体塗料を、この塗料を膨潤させない溶剤中に分散
させてスラリー化し、このスラリーをロールコート法で
塗布する方法が提案されている。この方法により、粉体
塗料を、溶剤系塗料と同様の60m/min の通板速度で塗装
できることが示されている。しかし、この方法では、得
られたスラリーの粘度が比較的低いため、ロールコート
法による塗装では必要な膜厚がでにくく、塗装作業の効
率や安定性が低下する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】塗装金属板、中でも人
目につき易い場所に使用される意匠性金属板にとって、
加工性と塗膜硬度に加えて、耐汚染性も重要な性能であ
る。しかし、加工性と塗膜硬度が両立する粉体塗料の塗
膜も、耐汚染性の点では不十分である。この点では、特
開平３−38280 号公報に記載の方法で粉体塗料をスラリ
ー化しても基本的には変わらない。

【０００７】溶剤系塗料に関しては、塗装鋼板の製造に
多く使用されている、メラミン系架橋剤を含有するポリ
エステル樹脂塗料の塗膜が耐汚染性に優れていることが
知られている。しかし、粉体塗料の場合、メラミン系架
橋剤を使用することはこれまで不可能であった。なぜな
ら、粉体塗料は、ベース樹脂と架橋剤と顔料を 100〜14
0 ℃で混練し、粉砕することにより製造されるが、メラ
ミン系架橋剤は比較的低温 (〜140 ℃) で架橋反応が開
始するため、混練中に架橋反応が開始する恐れがあり、
粉体塗料の架橋剤としては使用できなかったのである。
この理由から、粉体塗料の架橋剤としては、170 ℃程度
で反応が開始するブロックイソシアネート系架橋剤が主
に利用されてきた。

【０００８】本発明の主目的は、粉体塗料で塗装した塗
装金属板の優れた加工性と塗膜硬度を損なわず、かつ柚
肌調の意匠性に優れた塗膜外観も失わずに、その耐汚染
性を改善することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、粉体塗料の
耐汚染性を改善する手段について検討を重ねた。その結
果、前記の特開平３−38280 号公報に記載のように粉体
塗料をスラリー化し、その際に分散媒となる液体中にメ
ラミン系架橋剤を溶解させておくことで、耐汚染性に優
れた粉体塗装の塗膜が形成されることを知った。

【００１０】粉体塗料は、塗料として必要な材料 (例、
ベース樹脂、架橋剤、顔料など) を全て含んでいるの
で、これをスラリー化する場合でも、単に分散媒に粉体
塗料を分散させるだけで十分に塗料として使用できる。
そのため、分散媒に、架橋剤などの塗料系の必須要素を
添加するという着想はこれまでにはなかった。因みに、
特開平３−38280 号公報にも、分散媒には、粉体塗料の
分散性を高めるために分散助剤として界面活性剤を添加
した例は記載されているものの、塗料系の必須成分を構
成する樹脂、架橋剤などの成分を分散媒に添加すること
は示唆されていない。

【００１１】本発明によれば、粉体塗料をメラミン系架
橋剤が溶解している水および／またはアルコールからな
る分散媒に分散させてスラリー化し、このスラリーを金
属板上に塗布し、次いで加熱焼付を行うことを特徴とす
る、耐汚染性に優れた柚肌調意匠性金属板の製造方法が
提供される。

【００１２】別の側面からは、本発明は、粉体塗料を、
この粉体塗料中の樹脂に対して１〜20重量％の量のメラ
ミン系架橋剤が溶解している水および／またはアルコー
ル中に分散させたことを特徴とする、金属板用の被覆組
成物にも関する。

【００１３】本発明方法で製造する塗装金属板の基材
(塗装される金属板) は特に限定されず、アルミニウム
板、アルミニウム合金板、チタン板などの非鉄金属板で
もよいが、通常は鋼板あるいはめっき鋼板であり、中で
も、耐食性が優れていることから、めっき鋼板が好まし
い。めっき鋼板の種類も特に制限されないが、耐食性と
コスト面から、溶融亜鉛めっき、電気亜鉛めっき、電気
亜鉛合金めっきなどの亜鉛系めっき鋼板、ならびにアル
ミニウムもしくはアルミニウム合金めっき鋼板が好適で
ある。

【００１４】基材の金属板は、塗膜密着性を確保し、防
食性を向上させる目的で、必要に応じて、下地処理やプ
ライマー塗布の一方または両方を施してもよい。下地処
理としては、リン酸亜鉛系およびクロメート系化成処理
があり、通常は一方で十分であるが、両方とも実施する
ことも可能である。プライマー塗布は、下地処理の後に
行う。プライマーとしては、従来より公知の任意のプラ
イマーが使用できる。例えば、ポリエステル系、エポキ
シ系、ウレタン系等のプライマーが例示されるが、これ
ら以外のものも使用可能である。

【００１５】本発明で用いる粉体塗料は、特に制限され
ないが、加工性と塗膜硬度のバランスがとれたポリエス
テル系粉体塗料の使用が好ましい。本発明で用いるのに
好適なポリエステル系粉体塗料は、分子末端に水酸基ま
たはカルボキシルを有するポリエステル樹脂をベース樹
脂とし、これにイソシアネート系またはエポキシ系架橋
剤と顔料とを配合して溶融混練し、粉砕したものであ
る。このような粉体塗料は市販されており、市販品の例
としては、日本油脂製コナック＃5000、6000、日本ペイ
ント製PC 300などが挙げられる。粉体塗料の平均粒径
は、25〜40μｍの範囲内が好ましい。

【００１６】粉体塗料は、１種もしくは２種以上を使用
できる。例えば、色の異なる２種以上の粉体塗料を混合
することによって、塗装金属板の意匠性をさらに高める
ことができる。このような色の異なる２種以上の粉体塗
料を混合した粉体塗料も市販されている (例、日本油脂
製コナック＃5000) が、これにさらに別の粉体塗料を混
合してもよい。

【００１７】一方、この粉体塗料を分散させる分散媒
は、水および／またはアルコールである。即ち、水、ア
ルコール水溶液、またはアルコールを分散媒として使用
する。このうち好ましいのは、アルコール水溶液 (水−
アルコール系) である。水のみでは、粉体塗料の濡れ性
が不十分となって、粉体塗料の分散性が低下する傾向が
ある。この場合、分散媒に分散助剤として界面活性剤を
添加すれば、粉体塗料を十分に分散できる。しかし、界
面活性剤の使用は、塗膜の耐水性等を低下させることが
あるので、できれば使用しない方が好ましい。

【００１８】分散媒がアルコールを含有する（即ち、水
−アルコール系分散媒とする）と、溶液の表面張力が下
がり、粉体塗料との濡れ性 (分散性) が確保される。汎
用の有機溶剤（例、トルエン、キシレン等）でも濡れ性
は確保できるが、このような有機溶剤では、粉体塗料が
膨潤し、餅状に凝集してしまう。溶解性がさらに高い有
機溶剤（例えば、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤
等）は、粉体塗料を溶解できるため、一次的には溶液状
態を呈し、塗料として使用できるように見えるが、溶液
の経時安定性がなく、数時間で増粘し、塗料として不適
になる。

【００１９】水−アルコール系分散媒に使用するアルコ
ールとしては、沸点が70〜130 ℃のものが好適で、例え
ばn-ブチルアルコール、sec-ブチルアルコール、イソプ
ロピルアルコール等が挙げられる。水−アルコール系分
散媒におけるアルコール含有量は、粉体塗料の分散性の
観点より20wt％以上が好ましく、100 wt％、即ち、純ア
ルコールも分散媒として使用できる。分散媒中のアルコ
ール含有量は、より好ましくは30〜70wt％である。上限
は経済的理由、即ち、アルコール濃度が過大であるとコ
ストアップになるからである。分散媒中に、少量であれ
ば汎用有機溶剤を含有させてもよいが、膨潤による凝集
を引き起こさない範囲内の少量にとどめておく必要があ
る。分散媒の使用量は、粉体塗料100 重量部当たり50〜
100 重量部、特に80〜120重量部の範囲内が好ましい。

【００２０】本発明によれば、この水および／またはア
ルコール系分散媒中にメラミン系架橋剤を添加して溶解
させる。本発明に用いるメラミン系架橋剤は、従来より
塗料に架橋剤として用いられてきた任意のメラミン樹脂
でよい。メラミン樹脂は、メラミンとホルムアルデヒド
を縮合反応させてメラミンをメチロール化し (場合によ
りさらに付加反応により多核化し) 、必要により次いで
メチロール基をアルコール (例、メチルアルコールまた
はブチルアルコール) でアルキル化することにより製造
される。なお、メラミンの代わりにベンゾグアナミン、
アセトグアナミン、ホルモグアナミンを用いた同様の樹
脂 (グアナミン樹脂) も、メラミン樹脂と同じ性質を持
つので、本発明で用いるメラミン系架橋剤にはかかるグ
アナミン樹脂も包含される。

【００２１】メラミン樹脂は、出発原料の割合やアルキ
ル化の程度により、メチロール基がほぼ完全にアルキル
化された完全アルキル型、メチロール化されていない水
素基が多く残ったイミノ型、アルキル化されていないメ
チロール基の割合が多いメチロール型などに分類されて
市販されており、前者ほど汎用有機溶剤に対する溶解性
が高く、後者ほど水溶性が高くなる。従って、メラミン
系架橋剤として用いるメラミン樹脂の水溶性が低く、水
のみでは溶解しにくい場合には、分散媒中のアルコール
の割合を多めにすればよい。即ち、分散媒中のアルコー
ルの割合は、メラミン系架橋剤の溶解性に応じて適宜決
定することができる。

【００２２】分散媒には、メラミン系架橋剤に加えて、
メラミン樹脂の硬化触媒として使用される酸を添加して
もよい。酸触媒の添加は必須ではないが、酸触媒を添加
する方が塗装金属板の耐汚染性がさらに改善されるの
で、メラミン系架橋剤とともに酸触媒も分散媒に溶解さ
せることが好ましい。酸触媒は、無機酸でもよいが、ｐ
−トルエンスルホン酸やドデシルベンゼンスルホン酸等
のスルホン酸類が好適である。

【００２３】メラミン系架橋剤は、前述のように反応開
始温度が比較的低いため、従来は粉体塗料に使用するこ
とができなかった。しかし、本発明によれば、粉体塗料
をスラリー化して用いることにより、メラミン系架橋剤
を粉体塗料の塗膜中に共存させることが可能となる。そ
れにより、塗装後の焼付過程で、分散媒が蒸発した後、
粉体塗料中にもともと存在している架橋剤 (例、イソシ
アネート系架橋) とメラミン系架橋剤の両者が粉体塗料
中のベース樹脂と架橋反応を引起し、架橋密度の高い塗
膜が形成され、塗膜の耐汚染性が著しく改善される。特
に、メラミン系架橋剤は塗膜表面に濃化することによ
り、塗膜表面の架橋密度を著しく向上させるため、加工
性に対しては極端な低下を引き起こさない。

【００２４】また、メラミン系架橋剤を分散媒に溶解さ
せることにより、分散媒の粘度が増大し、塗装性が向上
する。ロールコート法による塗装では、塗料の膜厚制御
が容易な適正粘度範囲が存在する。分散媒が水および／
またはアルコールのみ (樹脂を含有していない) である
と、室温での塗料粘度は数cp以下と低く、ロールコート
法での膜厚制御が困難で、塗装作業を安定して行うこと
ができない。これに対し、本発明により架橋剤のメラミ
ン樹脂を分散媒に溶解させることとにより、分散媒の粘
度が増大し、塗料粘度がロールコート法での塗装に適し
た範囲内、即ち、上記適正範囲内となる。

【００２５】上記の効果を十分に得るには、メラミン系
架橋剤と酸触媒の使用量が、粉体塗料中に含まれる樹脂
に対して、メラミン系架橋剤１〜20wt％、好ましくは１
〜５wt％、酸触媒 0.1〜１wt％の範囲内であることが適
当である。メラミン系架橋剤と酸触媒の量が過少では、
耐汚染性の向上効果がほとんど認められず、一方、過大
になると、加工性が低下することがある。

【００２６】本発明の被覆組成物は、分散媒にメラミン
系架橋剤と必要により酸触媒とを溶解させ、得られた溶
液に粉体塗料を分散させてスラリー化させることにより
調製される。粉体塗料に塗料に必要な各種の添加剤や顔
料が含まれているので、その他の添加剤は特に使用する
必要はないが、所望により、適当な添加剤をさらに加え
てもよい。そのような添加剤の例としては、界面活性
剤、追加の顔料、レベリング剤、消泡剤などがある。粉
体塗料の分散は、塗料の調製時に顔料分散のために使用
される各種の分散混合手段を採用して実施できる。

【００２７】得られたスラリー (被覆組成物) の基材
(金属板) への塗布は、任意の塗布方法で実施できる。
即ち、前述したように、本発明では分散媒にメラミン系
架橋剤が溶解し、粘度が適度に高くなっているために、
ロールコート法で安定して塗装作業を実施することがで
きる。しかし、塗布手段はロールコータに限定されるも
のではなく、カーテンフローコータ、ダイコータなどの
他の塗装装置も使用できる。

【００２８】塗布後の焼付は、ベース樹脂中の架橋剤の
種類によっても異なるが、通常は、最高到達温度 200〜
260 ℃で１〜３分間程度である。焼付後に得られた塗膜
は、粉体塗料に固有の柚肌調の特徴を示し、意匠性に優
れたものである。焼付後の膜厚は、平均厚みで30〜50μ
ｍの範囲内が好ましい。分散媒の粘度が適度に高いた
め、所望厚みへの膜厚の制御も容易である。本発明の塗
装金属板は、意匠性が要求される家電製品や内装用建材
製品などの用途に特に好適である。

【００２９】

【実施例】

【００３０】

【実施例１】本実施例で使用した基材の金属板は、0.5
mm厚の両面溶融亜鉛めっき鋼板 (片面当たり付着量＝60
g/m²)であり、この基材に下地処理として塗布型クロメ
ート液を用いたクロメート処理 (Cr換算付着量＝50 mg/
m²) を施した。プライマーの塗布は行わなかった。一
方、被覆組成物 (スラリー) の調製に用いた材料は次の
通りである。

【００３１】粉体塗料：ポリエステル系 (イソシアネ
ート架橋) 粉体塗料 (日本油脂製コナック＃6000) 。粉
体塗料中の樹脂：顔料の重量比は２：１。粉体の平均粒
径35μｍ。分散媒：水とｎ−ブチルアルコールとの混合溶液 (重
量比で１：１) 。メラミン系架橋剤：ヘキサメトキシ型 (完全アルキル
化型) のメチル化メラミン (住友化学製スミマールM-40
S)。酸触媒：三井東圧化学製キャタリスト6000 (ｐ−トル
エンスルホン酸を主成分とする酸混合物) 。

【００３２】スラリーの調製は、分散媒１kgに各種の量
でメラミン系架橋剤と酸触媒とを添加して溶解させ、次
いで得られた溶液に上記粉体塗料１kgをディスパー (商
品名、攪拌式分散装置) により分散させることにより行
った。得られたスラリーを、下地処理を施した基材のめ
っき鋼板の片面に、70 m/minの通板速度でロールコート
法により塗布した。使用したロールコータは、２ロール
のリバースコータであり、アプリケータロールおよびピ
ックアップロールの周速はそれぞれ85 m/minおよび25 m
/minであった。この条件での膜厚 (焼付乾燥後) は、平
均厚みで約35μｍであった。塗布後の塗膜の焼付乾燥
は、最高到達温度が240 ℃となるように約90秒の加熱に
より行って、塗装鋼板を得た。

【００３３】表１に、分散媒へのメラミン系架橋剤と酸
触媒の添加量 [いずれも粉体塗料中の樹脂分(0.67 kg)
に対する重量％] 、得られたスラリーの室温での粘度
(フォードカップ＃４により測定) をまとめて示す。な
お、この粘度の30秒は約80〜120 cpに、100 秒は秒は約
300〜500 cpに相当する。この測定法で求めた粘度で約
35〜300 秒の範囲内がロールコート法に特に好適であ
る。得られた塗装鋼板の塗装外観は、表１のいずれの条
件の場合も、静電粉体塗装を行った場合と同様の柚肌状
であった。また、塗膜物性を下記方法で評価した時の試
験結果も表１に併せて示した。

【００３４】評価方法 1)加工性：塗装鋼板の供試材を、塗装面を外側にし、間
に基材と同じ厚みの板を枚数を増やしながら挟み、180
°曲げした後、曲げ部を10倍ルーペで観察する。この観
察で塗膜亀裂を生じなかった最小板挟み枚数で表示す
る。０Ｔ曲げは、密着曲げが可能なことを示している。

【００３５】2)硬度：鉛筆硬度 (傷のつかない最も硬い
鉛筆) 。 3)耐汚染性：供試材を入れた２リットルの容器内に煙草
(ショートピース、商品名) １本分の煙を充満させ、１
日放置後に供試材を取り出し、中性洗剤で洗浄後、試験
前の供試材との色変化を測定した。ΔＥは色差を示し、
小さいほど良好である。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１からわかるように、メラミン系架橋剤
を含有する分散媒中に粉体塗料を分散させたスラリーで
塗装鋼板を作製することにより、粉体塗料の持つ優れた
加工性や塗膜硬度 (耐疵付き性) を損なわずに、塗装鋼
板の耐汚染性を著しく改善することができる。この効果
は、分散媒に酸触媒を添加しなくても得ることができる
が、酸触媒を添加した方が、耐汚染性の改善効果は大き
くなる。また、メラミン系架橋剤の添加量が多くなるほ
ど、スラリー (塗料) 粘度が大きくなり、ロールコート
がやり易くなる。但し、メラミン添加量が20重量％を超
えると、加工性が２Ｔ以上と低下し、好ましくない。

【００３８】

【実施例２】粉体塗料として、意匠性 (石目調) ポリエ
ステル系 (イソシアネート架橋) 粉体塗料である日本油
脂製コナック＃5000を使用し、焼付乾燥時間が約120 秒
間であった点を除いて、実施例１と同様の方法で塗装鋼
板を作製した。本実施例で使用した石目調ポリエステル
系粉体塗料は、黒、白、灰色の３色の粉体塗料を混合し
たもの (即ち、３種類の粉体塗料の混合物) であり、樹
脂：顔料の重量比はいずれも２：１であった。得られた
塗装鋼板の焼付乾燥後の塗膜厚みは30〜40μｍであっ
た。

【００３９】分散媒へのメラミン系架橋剤と酸触媒の添
加量 [いずれも粉体塗料中の樹脂分(0.67 kg) に対する
重量％] 、得られたスラリーの室温での粘度 (フォード
カップ＃４により測定) 、ならびに塗装鋼板の塗膜物性
の試験結果 (実施例１と同様に測定) を表２にまとめて
示す。表２からわかるように、粉体塗料が別の塗料であ
っても、実施例１の表１の結果と同様の結果が得られ
た。なお、塗装鋼板の塗装外観は、表２のいずれの条件
の場合も、静電粉体塗装を行った場合と同様の柚肌状で
あった。

【００４０】

【表２】

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、メラミン系架橋剤を溶
解させた分散媒を用いて粉体塗料をスラリー化し、この
スラリーを用いて塗布・焼付により塗装鋼板を製造する
ことにより、次の効果が得られる。

【００４２】粉体塗料自体に含まれる架橋剤とメラミ
ン系架橋剤の共同作用により、粉体塗料を用いた塗装金
属板の持つ優れた性質 [即ち、加工性および塗膜硬度
(耐疵付き性) が共に良好で、柚肌調の意匠性に優れた
塗装外観が得られる] を実質的に損なうことなく、その
欠点であった耐汚染性を著しく改善することができる。

【００４３】粉体塗料をスラリー化して塗装に用いる
ことで、溶剤系塗料と同等の高い通板速度で塗装金属板
を製造できる。メラミン系架橋剤を分散媒に溶解させることで、塗料
粘度が増大し、ロールコート塗装の安定性が増す。

───────────────────────────────────────────────────── 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 7/24 ３０２ 7415−4ＦＣ０９Ｄ 5/00 ＰＰＲＰＰＳＰＰＶＰＳＤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉体塗料を、メラミン系架橋剤が溶解し
ている水および／またはアルコールからなる分散媒に分
散させてスラリー化し、このスラリーを金属板上に塗布
し、次いで加熱焼付を行うことを特徴とする、耐汚染性
に優れた柚肌調意匠性金属板の製造方法。
【請求項２】粉体塗料を、この粉体塗料中の樹脂に対
して１〜20重量％の量のメラミン系架橋剤が溶解してい
る水および／またはアルコール中に分散させたことを特
徴とする、金属板用の被覆組成物。