JPH1046098A - 塗装外観に優れた金属板用塗料及び塗装金属板 - Google Patents

塗装外観に優れた金属板用塗料及び塗装金属板

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JPH1046098A
JPH1046098A JP20212996A JP20212996A JPH1046098A JP H1046098 A JPH1046098 A JP H1046098A JP 20212996 A JP20212996 A JP 20212996A JP 20212996 A JP20212996 A JP 20212996A JP H1046098 A JPH1046098 A JP H1046098A
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JP
Japan
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metal plate
acrylic resin
coated
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fluororesin
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JP20212996A
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English (en)
Inventor
Katsuji Kawanishi
勝次 川西
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フッ素樹脂塗装金属板の製造時に塗装後の局
部的な冷却むらに起因する色むらや光沢むらの発生をほ
ぼ完全に防止できるフッ素樹脂系塗料。 【解決手段】 ポリフッ化ビニリデンとアクリル樹脂と
を主皮膜形成成分とする金属板用塗料に、重量平均分子
量が 5,000〜40,000、溶解性パラメーターが該アクリル
樹脂より 1.0〜2.5 小さい消泡剤を 0.5〜5.0 重量%含
有させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、亜鉛鉄板、アルミ
ニウム−亜鉛合金めっき鋼板、ステンレス鋼板、アルミ
ニウム板等の金属板の塗装に適した焼付け型の金属板用
塗料と、これを塗装して得られる塗装金属板に関する。
【0002】
【従来の技術】金属板に予め塗装を施して耐食性や耐候
性を付与した塗装金属板(PCM)は、その性能に加え
て、外観が美麗で、需要家で塗装せずに簡便に使用でき
ることから、多方面に利用されるようになってきた。
【0003】中でも、樹脂成分がポリフッ化ビニリデン
(PVDF) とアクリル樹脂とからなる焼付け型塗料を
金属板に塗装したフッ素樹脂塗装金属板は、フッ素樹脂
塗膜の持つ優れた耐候性、耐薬品性のために、20〜30年
以上メイテナンスフリーという著しい高耐久性を有して
おり、屋根や壁等の建築材料として普及している。
【0004】フッ素樹脂塗装金属板を連続製造するに
は、ロールコーター等の塗装装置により上記塗料を金属
板に塗布した後、オーブンで約250 ℃前後の高温で焼付
けし、最後に冷却装置で常温付近まで冷却するのが一般
的である。焼付け後の冷却は、焼付け温度が高いため、
通常は水冷方式による。しかし、フッ素樹脂塗装金属板
では、不均一冷却に起因して色むらや光沢むら等の外観
不良が生じやすく、従来より問題となっていた。
【0005】不均一冷却を防止する手段として、特開平
7−8883号公報には、金属板の上下に設けたラミナーフ
ロー (層流)装置を用いて冷却することが開示されてい
るが、このような手段では設備改造に巨額の費用がかか
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、フッ素樹脂
塗装金属板の製造工程において、従来より問題となって
いた塗装後の局部的な冷却むらに起因する色むらや光沢
むらの発生をほぼ完全に防止することができる、フッ素
樹脂系の金属板用塗料を提供することを課題とするもの
である。
【0007】より具体的には、冷却むらが発生しても、
それが色むらや光沢むらを発生させる原因とはならない
ように塗料を改良することにより、従来の水冷装置をそ
のまま利用しても、色むらや光沢むらの発生を防止され
たフッ素樹脂塗装金属板を製造することができる塗料を
提供することが本発明の課題である。
【0008】
【課題を解決するための手段】塗装金属板の連続生産で
は、一般に塗装装置としてロールコーターが用いられ
る。ロールコーターでは、容器 (塗料パン) 内の塗料の
攪拌機や回転しているロールが空気を巻き込むため、塗
料中に気泡が発生しやすくなり、これが生産性を下げる
原因ともなる。気泡が発生した塗料が金属板に付着する
と、塗膜の外観が著しく悪化するので、気泡の発生を抑
制するために消泡剤と呼ばれる薬剤を塗料に添加するこ
とが一般に行われている。塗料用の消泡剤としては、高
分子型の消泡剤(例、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、
これらの混合物等)が一般に使用されている。
【0009】本発明者らは、フッ素樹脂塗装金属板の色
むらや光沢むらの発生原因について検討して、この高分
子型の消泡剤に原因があることを究明した。即ち、塗料
中の消泡剤は焼付け中に塗膜表面に浮上しやすく、こう
して塗膜表面に消泡剤が濃化した塗膜が、水冷時に不均
一に冷却された時に、色むらや光沢むらとなって観察さ
れる。この傾向は、結晶性高分子であるフッ化ビニリデ
ンを含むフッ素樹脂系塗料を使用した時に特に顕著にな
る。
【0010】そこで、かかる色むらや光沢むら等の外観
不良を有効に防止できる手段について検討した結果、消
泡剤を塗膜表面に浮上させないことが肝要であることに
気付き、消泡剤の重量平均分子量と溶解性パラメーター
を適正化することにより消泡剤とアクリル樹脂との相溶
性を良くすると、焼付け中の消泡剤の塗膜表面への浮上
が防止され、焼付け後の冷却が不均一になっても、良好
な外観を保持した塗装金属板が確実に得られることを見
出した。
【0011】ここに、本発明は、ポリフッ化ビニリデン
とアクリル樹脂とを主皮膜形成成分とする金属板用塗料
であって、重量平均分子量が 5,000〜40,000、溶解性パ
ラメーターが該アクリル樹脂より 1.0〜2.5 小さい消泡
剤を 0.5〜5.0 重量%含有することを特徴とする金属板
用塗料である。本発明によればまた、この塗料の塗布・
焼付により形成された上塗り塗膜を有する、フッ素樹脂
塗装金属板もまた提供される。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の金属板用塗料は、特定の
消泡剤を含有する以外は、従来よりフッ素樹脂塗装金属
板の製造に用いられてきた、ポリフッ化ビニリデン(P
VDF)とアクリル樹脂とを主皮膜形成成分とする高温
焼付け型のフッ素樹脂系塗料と同様でよい。
【0013】このフッ素樹脂系塗料は、一般にPVDF
およびアクリル樹脂をイソホロンを主体とする有機溶媒
にそれぞれ分散および溶解させた有機溶剤系塗料であ
る。PVDFは有機溶媒に不溶であるので、有機溶媒に
分散させて塗料化する。PVDFが分散可能で、アクリ
ル樹脂を溶解できれば、他の有機溶剤も使用できる。
【0014】アクリル樹脂は、通常のアクリル樹脂系塗
料に使用されるものと同様でよく、例えば、アクリル酸
エステルおよびメタクリル酸エステルから選んだ1種も
しくは2種以上を主成分とし、これに任意に1種もしく
は2種以上のビニルモノマーを共重合させたものでよ
い。PVDF:アクリル樹脂の配合比は、重量比で50:
50〜90:10の範囲内が好ましい。
【0015】本発明の塗料は、主皮膜形成成分 (ベース
樹脂) であるPVDFとアクリル樹脂および有機溶媒に
加えて、高分子消泡剤を 0.5〜5.0 重量%含有する。本
発明で用いる高分子消泡剤は、重量平均分子量が 5,000
〜40,000、好ましくは 5,000〜20,000、溶解性パラメー
ターがアクリル樹脂成分より 1.0〜2.5 、好ましくは1.
5〜2.5 小さいものである。前述したように、このよう
な条件を満たす消泡剤は、アクリル樹脂との相溶性が良
く、焼付け中に消泡剤が塗膜表面に浮上しにくいので、
不均一に冷却されても色むらや光沢むらのない外観の良
好な塗膜が形成される。
【0016】このような高分子系の消泡剤の例として
は、例えば、アクリル樹脂系、シリコーン樹脂系、アク
リル−シリコーン樹脂系等があるが、これらに限られる
ものではない。消泡剤として用いるアクリル樹脂は、塗
料のベース樹脂として用いるアクリル樹脂に比べて一般
に低分子量である。消泡剤は1種もしくは2種以上を使
用できる。2種以上を使用する場合には、その重量平均
分子量と溶解性パラメーターは、配合量を加味した平均
値 (加重平均値) が上記範囲内であればよい。
【0017】消泡剤の重量平均分子量が5,000 未満であ
ると、本来の目的である消泡作用が悪くなり、40,000を
超えると塗装外観が悪くなる。望ましくは 5,000〜20,0
00である。重量平均分子量の測定は、ゲルパーミッショ
ンクロマトグラフィー (GPC) により、溶剤としてテ
トラヒドロフランを使用し、標準ポリエチレンを基準に
して算出した。
【0018】アクリル樹脂と消泡剤の溶解性パラメータ
ー (SP値) の差が1.0 より小さくなると、消泡作用が
悪くなり、アクリル樹脂と消泡剤のSP値差が2.5 より
大きくなると塗装外観が悪くなる。SP値は、濁点滴定
法を用いて測定した。この方法では、高分子溶液に非溶
媒を加えてゆき、濁りを生ずるまでに要した非溶媒の量
を求める。この際、SP値の大きい非溶媒 (δmh) と小
さい非溶媒 (δml) とで別々に測定する。濁点でのχ
(相互作用係数) は等しいため、次の式(1) が成り立
つ。
【0019】
【数1】 Vml 1/2(δε−δml) =Vmh 1/2mh−δε) (1) 但し、Vml、Vmh:それぞれSP値の低い非溶媒と高い
非溶媒の体積 δml、δmh:それぞれSP値の低い非溶媒と高い非溶媒
のSP値 δε :高分子のSP値 式(1) を変形すると、高分子のSP値 (δε) は以下の
式より得られる。
【0020】
【数2】
【0021】消泡剤は、塗料中に 0.5〜5.0 重量%の量
で配合する。配合量が0.5 重量%より少なければ消泡作
用が不十分となり、5.0 重量%より多ければ塗装外観が
悪くなる。
【0022】本発明の塗料には、上述した必須成分以外
に、必要に応じて、塗料に慣用される顔料、可塑剤、着
色剤、レベリング剤等の1種もしくは2種以上をいずれ
も通常の範囲内の量で添加することができる。また、皮
膜形成成分となる樹脂は、PVDFとアクリル樹脂以外
に、他の1種もしくは2種以上の樹脂を少量(全樹脂の
30重量%以内) であれば含有しうる。
【0023】本発明の塗料を塗布する金属板は特に限定
されず、溶融亜鉛めっき鋼板、亜鉛−5%アルミめっき
鋼板、55%アルミ−亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛め
っき鋼板、溶融アルミめっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板
等のめっき鋼板や、ステンレス鋼板、アルミ板等が使用
できる。また、この金属板は、耐食性を高めるため、ク
ロメート処理、リン酸塩処理といった周知の化成処理を
施しておくことができる。
【0024】金属板には、本発明の塗料を塗布する前
に、通常のプライマー処理を施しておく。プライマーと
しては、エポキシ系、ポリエステル系などの焼付け型の
プライマーが好ましい。プライマーの膜厚は通常3〜10
μm程度である。上塗り塗装を行う前に、プライマー塗
膜を焼付け、冷却してもよく、或いはプライマー塗膜を
焼付けずに上塗り塗装を行ってもよい。
【0025】プライマー塗膜の上に、本発明の塗料を塗
装して上塗り塗膜を形成する。この塗布は、ロールコー
ター等の公知の塗装方法により行うことができる。塗料
中に上記消泡剤が気泡の巻き込みを防ぐ十分な量で配合
されているため、円滑に金属板に塗料を連続塗布するこ
とができる。塗布は、焼付け後の乾燥塗膜厚が15〜25μ
mとなる範囲内が好ましい。
【0026】塗布後の塗膜の焼付けは、オーブン (加熱
炉) 内にて最高到達板温度が 230〜260 ℃で40〜90秒間
の範囲内とすることが好ましい。オーブンを出た金属板
は、次いで通常は水冷により冷却される。従来のフッ素
樹脂系塗料では、この時に冷却むらが生ずると、前述し
たように塗膜表面に濃化した消泡剤が関与して色むらや
光沢むら等の外観不良が発生する。しかし、本発明で
は、焼付け中に消泡剤が塗膜表面に浮上しにくいため、
冷却むらが生じても、外観不良の発生も防止される。従
って、水冷装置は通常のものでよく、均一冷却のための
改造を施す必要はない。
【0027】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに説明す
るが、本発明は実施例により何ら限定されるものではな
い。
【0028】塗装母材の金属板には、0.6 mm厚さの溶融
亜鉛めっき鋼板 (JIS G3302 Z27)を用いた。このめっき
鋼板のコイルに、塗装鋼板の連続製造ライン内にて、ク
ロメート処理、プライマー処理、および上塗り塗料の塗
装を順に施した。クロメート液、プライマー、上塗り塗
料はいずれもロールコーターで塗布した。
【0029】クロメート処理は、塗布型クロメート処理
液を用いてCr付着量で40 mg/m2のクロメート皮膜を形成
するように行った。この時の加熱乾燥後の冷却は空冷で
あった。プライマー処理は、エポキシ系プライマーを乾
燥塗膜厚が5μmになるように塗布した後、鋼板最高到
達温度 200℃で45秒間焼付け、次いで水冷することによ
り行った。
【0030】上塗り塗料 (溶媒:イソホロン) 中のPV
DFとアクリル樹脂の配合比は、重量で80/20であり、
塗料中のアクリル樹脂のSP値 (溶解性パラメーター
値) は10.0であった。この塗料は、表1に示す重量平均
分子量およびSP値を持つ消泡剤 (アクリル系樹脂) を
表1に示す配合量で含有し、茶色の色調を呈するように
顔料を含有していた。この上塗り塗料を乾燥塗膜厚が20
μmになるように塗布し、鋼板最高到達温度 250℃で60
秒間焼付けした。その後、通常のスプレー式の水冷設備
によりほぼ室温まで冷却してから、巻き取った。
【0031】得られた塗装鋼板について、目視観察で色
むらや光沢むらの面積率を検査し、塗装外観を次の基準
で評価した。 ◎:0% (色むら及び光沢むらの発生無し) ○:5%未満 (色むら及び光沢むらの発生がほんの少し
認められる) △:5〜30% (色むら及び光沢むらの発生が認められ
る) ×:30%以上 (色むら及び光沢むらの発生が顕著に認め
られる) 。
【0032】消泡性の試験は、使用した各上塗り塗料を
200 cc用意し、ホモミキサーを用いて回転速度3,000rpm
で2分間攪拌し、次いで5分間静置した後、泡の残存状
況を目視で観察した。評価は次の3段階で行った。 ○:塗料中の泡の残存無し △:塗料中に泡が少し残存する ×:塗料中の泡の残存が大 試験結果を表1に併せて示す。
【0033】
【表1】
【0034】表1に示すように、本発明に従って重量平
均分子量が 5,000〜40,000、アクリル樹脂との溶解性パ
ラメーターの差が 1.0〜2.5 である高分子消泡剤を上塗
り塗料中に 0.1〜5.0 重量%配合することにより、良好
な塗装外観と消泡性を達成することができた。
【0035】
【発明の効果】本発明により、フッ素樹脂塗装金属板の
製造において、塗装焼付け後の冷却を、均一冷却のため
の改造を行っていない通常の冷却装置 (例、水冷装置)
で行っても、局部的な冷却むらに起因する色むらや光沢
むらの発生をほぼ完全に抑制することが可能になり、外
観が良好なフッ素樹脂塗装金属板を、従来の塗装金属板
板の連続製造装置をそのまま使用して製造することが可
能となる。
【0036】フッ素樹脂塗装金属板は、その極めて高い
耐久性により、屋根や壁などの建材に使用されることが
多く、外観は商品価値を左右する重要な特性であり、外
観不良が顕著になると廃棄せざるを得ないので、本発明
は製品歩留りの著しい向上に寄与する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリフッ化ビニリデンとアクリル樹脂と
    を主皮膜形成成分とする金属板用塗料であって、重量平
    均分子量が 5,000〜40,000、溶解性パラメーターが該ア
    クリル樹脂より 1.0〜2.5 小さい消泡剤を 0.5〜5.0 重
    量%含有することを特徴とする金属板用塗料。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の塗料の塗布・焼付により
    形成された上塗り塗膜を有する、フッ素樹脂塗装金属
    板。
JP20212996A 1996-07-31 1996-07-31 塗装外観に優れた金属板用塗料及び塗装金属板 Withdrawn JPH1046098A (ja)

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Effective date: 20031007