JPH11156999A - 耐塗膜かじり性に優れた艶消し塗装金属板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 化成処理皮膜を形成した金属板の表面に下塗
り塗膜が形成され、その上に無機骨材、有機ポリマ−ビ
−ズおよびフッ素樹脂粉末とを含有する上塗り塗膜が形
成された艶消し塗装金属板において、成形加工時にビ−
ズによる塗膜欠陥が発生しないものを提供する。 【解決手段】 上塗り塗膜のセラミック系無機骨材含有
量を１〜４０重量％、有機ポリマ−ビ−ズをポリアクリ
ロニトリルビ−ズにして、その含有量を１〜３０重量
％、フッ素樹脂粉末含有量を０.５〜１０重量％にする
とともに、無機骨材粒径Ｒと上塗り塗膜の塗膜厚Ｔを
０.０４≦Ｒ／Ｔ≦１.０、ポリアクリロニトリルビ−ズ
の粒径ｒと塗膜厚Ｔを１.０≦ｒ／Ｔ≦３.０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、上塗り塗膜に無機骨
材、有機ポリマ−ビ−ズおよび樹脂粉末を添加して、耐
スクラッチ性、耐傷付き性、耐塗膜かじり性などを改善
した塗装金属板において、成形加工時に添加ビ−ズによ
る塗膜欠陥の発生を防止したものに関する。

【０００２】

【従来技術】従来一般に、塗装金属板は、連続塗装ライ
ンで金属板にクロメ−ト皮膜、リン酸塩皮膜、リン酸−
クロメ−ト皮膜などの化成処理皮膜を形成した後、下塗
り塗膜を形成して、その上に上塗り塗膜を形成する方法
で製造されているが、この塗装金属板を屋根材や壁材に
使用する場合、工場で成形加工して、成形材を施工現場
に運搬し、施工する方法で一般に行われている。しか
し、工場での成形加工は多くの場合ロ−ルフォ−ミング
で行うので、塗装金属板の塗膜は成形ロ−ルによるしご
きに耐える耐スクラッチ性を有するものでなければなら
ない。また、成形材の施工現場への運搬や施工現場での
取り付けの際には成形材同士の積み重ねや衝突、引きず
りなどにより塗膜が損傷する場合があるので、耐傷付き
性を有するものでなければならない。

【０００３】塗膜に耐スクラッチ性、耐傷付き性を付与
する方法としては、（Ａ）塗膜中にガラス繊維、フレ−
クもしくはビ−ズを添加して、塗膜強度を高める方法
（特公昭５０−２５４８５号公報、同５１−８１２８号
公報）、（Ｂ）塗膜中に球状ガラスビ−ズを添加して、
その球状ガラスビ−ズの平均粒径ｒと塗膜厚Ｔとを０.
５≦ｒ／Ｔ≦１.５にすることにより塗膜強度を高める
方法（特願平６−７５３７８号）、（Ｃ）塗膜中に有機
骨材として、アクリルポリマ−ビ−ズとポリ四フッ化エ
チレン樹脂粉末とを、また、無機骨材として、炭化ケイ
素を複合添加して、耐摩耗性と塗膜強度を高める方法
（特開平８−１８３９２８号公報）などが知られてい
る。

【０００４】しかし、（Ａ）や（Ｂ）の方法は、骨材に
ガラスビ−ズを使用して、塗膜面より突出させると、成
形材の運搬の際に塗膜面側同士を合わせた場合、運搬中
の揺れやずれにより加工凸部と平坦部との塗膜同士が擦
れ合って、ガラスビ−ズにより上塗り塗膜が擦り取ら
れ、著しい場合には下塗り塗膜も擦り取られて下塗り塗
膜や素地金属板が露出してしまう（以下この現象を塗膜
かじりと称する）。また、加工凸部と平坦部との塗膜同
士が擦れ合った場合、平坦部側の塗膜表面もある程度擦
り取られるため、塗膜表面が白くなってしまう（以下、
この現象を塗膜白化という）。

【０００５】（Ｃ）の方法はこのようなかじり発生の問
題はないが、アクリルポリマ−ビ−ズを塗料に添加する
場合、カップリング剤で表面処理しないと、濡れ性、分
散性が劣り、沈降も生じるので、カップリング剤で前処
理しなければならず、塗料製造工程が通常のものより１
工程増加させなければならない。また、塗膜はアクリル
ポリマ−ビ−ズが表面より突出しているため、塗装金属
板をロ−ル成形した場合、ビ−ズに応力が集中し、ビ−
ズを被覆している薄い塗膜が剥離や脱落を起こし、曲げ
加工した場合には、ベ−ス塗膜とビ−ズとの間に割れや
剥離が生じ、加工部の耐食性が低下するという欠点があ
った。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、化成処理皮
膜を形成した金属板の表面に下塗り塗膜が形成され、そ
の上に無機骨材、有機ポリマ−ビ−ズおよびフッ素樹脂
粉末とを含有する上塗り塗膜が形成された艶消し塗装金
属板において、成形加工時にビ−ズによる塗膜欠陥が発
生しないようにしたものを提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の塗装金属板は、
上塗り塗膜の無機骨材含有量を１〜４０重量％、有機ポ
リマ−ビ−ズをポリアクリロニトリルビ−ズにして、そ
の含有量を１〜３０重量％、フッ素樹脂粉末含有量を
０.５〜１０重量％にするとともに、無機骨材粒径Ｒと
上塗り塗膜の塗膜厚Ｔを０.０４≦Ｒ／Ｔ≦１.０、ポリ
アクリロニトリルビ−ズの粒径ｒと塗膜厚Ｔを１.０≦
ｒ／Ｔ≦３.０にした。

【０００８】

【作用】無機骨材は、塗膜強度を高めて、耐摩耗性を向
上させるために上塗り塗膜に添加するのであるが、その
含有量が１重量％未満であると、塗膜強度が大きくなら
ないため、耐スクラッチ性、耐傷付き性が劣り、４０重
量％を超えると、塗膜密着性が劣化するため、加工性が
低下してしまう。このため、無機骨材含有量は１〜４０
重量％にする。無機骨材を含有させる場合、種類により
特性が異なるので、多くの場合、複数のものを含有させ
るが、そのときの含有量は合計量で前記の範囲にする。
また、１種のものが３０重量％を超えないようにするの
が好ましい。無機骨材としては、球状ガラスビ−ズ、鱗
片状ガラスフレ−ク、繊維状セラミック、球状セラミッ
ク等が挙げられる。

【０００９】無機骨材は、材質が硬いので、塗膜より突
出していると、成形材の加工凸部と平坦部との塗膜同士
が擦れ合った場合に擦り傷が発生するので、粒径をＲと
した場合、その粒径Ｒと上塗り塗膜の塗膜厚Ｔとの比率
Ｒ／Ｔは１.０以下にする必要がある。しかし、この比
率Ｒ／Ｔを０.０４より小さくすると、無機骨材は塗膜
中に大部分が埋没して、塗膜強度が大きくならないの
で、０.０４以上にする。このため、無機骨材の粒径Ｒ
と上塗り塗膜の塗膜厚Ｔとは０.０４≦Ｒ／Ｔ≦１.０の
関係にあるようにする。なお、無機骨材が繊維状の場合
は直径を粒径Ｒとする。

【００１０】有機ポリマ−ビ−ズを従来のアクリルポリ
マ−ビ−ズからポリアクリロニトリルビ−ズ（以下ＰＡ
Ｎビ−ズという）に変更すると、ＰＡＮビ−ズは塗料と
の親和性（濡れ性）に優れているので、塗料に添加する
のに前処理を施さなくとも十分分散し、沈降しない。ま
た、ＰＡＮビ−ズは弾力性があり、適度の硬さを有して
いるので、塗膜表面から突出して、成形加工の際に応力
が集中しても、ＰＡＮビ−ズを被覆している薄い塗膜が
剥離したり、脱落したりすることがなく、ベ−ス塗膜と
ビ−ズとの間に割れや剥離も生じない。

【００１１】上塗り塗膜へのＰＡＮビ−ズ添加は、１〜
３０重量％にする。１重量％未満では塗膜強度や潤滑性
が得られないため、耐傷付き性、耐塗膜かじり性、耐塗
膜白化性が低下し、３０重量％を超えると、耐傷付き
性、耐塗膜かじり性、耐塗膜白化性は３０重量％の場合
と変わらず、上塗り塗膜の塗膜密着性が劣化し、加工性
も低下する。ＰＡＮビ−ズは球状のものを使用すると、
成形加工の際に応力が均一に分散するので、形状は球状
のものが望ましい。

【００１２】ＰＡＮビ−ズは、塗膜より突出させて、塗
膜同士の擦れ合いによる塗膜かじりや塗膜白化を防止す
るために、粒径ｒを上塗り塗膜の塗膜厚Ｔ以上にする。
しかし、ＰＡＮビ−ズの粒径ｒが塗膜厚Ｔの３倍を超え
ると、ＰＡＮビ−ズ寸法の半分以上が塗膜より露出し
て、塗膜中に安定して保持されなくなる。このため、Ｐ
ＡＮビ−ズの粒径ｒと塗膜厚Ｔとは１.０≦ｒ／Ｔ≦３.
０となるようにする。

【００１３】フッ素樹脂粉末は、潤滑性にも優れている
ので、これを添加すると、上塗り塗膜の潤滑性は向上す
る。この添加量は０.５重量％未満であると、耐塗膜か
じり性改善効果が十分得られず、１０重量％を超える
と、上塗り塗膜の塗膜密着性、耐塗膜白化性が劣化し、
加工性も低下するので、０.５〜１０重量％にする。フ
ッ素樹脂粉末は適度の硬さを有し、塗膜より突出してい
ても、相手の塗膜を傷付けることがないので、耐塗膜か
じり性、耐塗膜白化性の見地からは粒径に限定はない
が、塗膜密着性の観点からは１０μｍ以下にするのが好
ましい。これより粒径が大きいと、上塗り塗膜の塗膜密
着性が劣化し、加工性も低下する。フッ素樹脂粉末とし
ては、ポリ四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、エチレ
ン−４フッ化エチレン樹脂（ＥＴＦＥ）などを挙げるこ
とができる。

【００１４】上塗り塗膜の塗膜厚は、従来の一般的な塗
装金属板のように１０〜２５μｍにするのであるが、こ
れは１０μｍより薄いと耐候性、耐食性が劣り、２５μ
ｍを超えると、焼き付け乾燥の際にわきが発生し易くな
り、また、加工性も低下するためである。ＰＡＮビ−ズ
はこのような塗膜厚の上塗り塗膜から露出させて、塗膜
の耐スクラッチ性、耐傷付き性、耐塗膜白化性等を改善
するのであるから、その粒径は１０μｍ以上にする必要
がある。しかし、５０μｍを超えると、塗装作業性が悪
くなるとともに、塗膜凹凸も大きくなり過ぎて、塗装金
属板の外観も低下する。このため、粒径は最大５０μｍ
にするのが望ましい。

【００１５】本発明の塗装金属板の製造は、従来の塗装
金属板と同様に連続塗装ラインで行うのであるが、金属
板には特に制限はなく、例えば、溶融Ｚｎめっき鋼板、
溶融Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板、溶融Ａｌめっき鋼
板、ステンレス鋼板などを使用すればよい。

【００１６】化成処理皮膜は、クロメ−ト皮膜の場合、
耐食性、塗膜密着性を確保するため、クロム付着量を全
Ｃｒ量で５〜１００ｍｇ／ｍ²にするのが好ましい。こ
のクロム付着量はクロメ−ト皮膜が水溶性もしくは水分
散性の樹脂やシリカを含有する場合でも、クロメ−ト皮
膜がリン酸−クロム酸系処理液により形成されたもので
あっても同様にする。

【００１７】下塗り塗膜は、上塗り塗膜に添加する有機
ポリマ−ビ−ズをＰＡＮビ−ズに変更しても、塗膜厚や
塗膜樹脂の種類は変更する必要がない。塗膜厚は従来３
〜５μｍにしていたが、この範囲でよく、また、塗膜樹
脂にはエポキシ系やポリエステル系の樹脂を使用してい
たが、これらの樹脂でよい。上塗り塗膜の樹脂は従来使
用されていたポリエステル系やシリコ−ン系及びフッ化
ビニリデン系フッ素樹脂で、無機骨材、ＰＡＮビ−ズ、
フッ素樹脂粉末を保持できるので、特に変更する必要は
ない。

【００１８】

【実施例】溶融Ｚｎ−５５％Ａｌ−１.６％Ｓｉ合金め
っき鋼板（板厚０.３５ｍｍ）をアルカリ脱脂剤で脱脂
して、湯洗、水洗により脱脂剤を洗浄し、乾燥した。そ
の後、塗布型クロメ−ト処理液［日本ペイント（株）
製、商品名；サ−フコ−トＮＲＣ３００ＮＳ］をロ−ル
コ−タ−で塗布して、水洗することなく１００℃で乾燥
させ、全Ｃｒ量が４０ｍｇ／ｍ²のクロメ−ト皮膜を形
成した。

【００１９】次に、このクロメ−ト皮膜の上にクロム酸
ストロンチウム、酸化チタンおよび硬質シリカを配合し
たエポキシ樹脂の下塗り塗料を乾燥塗膜厚で５μｍにな
るように塗装して、２１５℃で乾燥後、無機骨材、ＰＡ
Ｎビ−ズと粒径３〜７μｍのＰＴＦＥ粉末を含有するポ
リエステル樹脂の上塗り塗料を乾燥塗膜厚で１５μｍに
なるように塗装して、同様に２１５℃で乾燥した。ま
た、比較のため、ＰＡＮビ−ズの代わりにアクリルポリ
マ−ビ−ズを添加したポリエステル樹脂の上塗り塗料を
下塗り塗膜の上に同様に塗装した。そして、このように
して製造した塗装鋼板について次のような試験を実施し
た。表１に塗膜組成を、表２に試験結果を示す。

【００２０】（１）塗膜密着性試験 ２０℃の室内で塗膜が外側になるように０〜１０ｔの１
８０度折り曲げ加工を順次施して、その都度折り曲げ部
を粘着テ−プで剥離し、折り曲げ加工が０〜２ｔでも塗
膜剥離の発生しないものを記号◎、３ｔで塗膜剥離が発
生したものを記号○、４ｔで塗膜剥離の発生したものを
記号△、５ｔで塗膜剥離の発生したものを記号×で評価
した。建材用途には記号○以上であれば使用できる。

【００２１】（２）耐湿性試験 ＪＩＳ Ｋ ２２４６に準拠して、温度７０℃、相対湿
度９８％の試験条件で１０００時間行い、平坦部に塗膜
フクレの発生しないものを記号◎、発生したものを記号
×で評価した。 （３）加工性試験 ２０℃の室内で塗膜が外側になるように０〜１０ｔの１
８０度折り曲げ加工を順次施して、折り曲げ部のクラッ
ク発生状態を観察し、折り曲げ加工が０〜６ｔでもクラ
ックの発生しないものを記号◎、７ｔでクラックの発生
したものを記号○、８ｔでクラックの発生したものを記
号△、９ｔでクラックの発生したものを記号×で評価し
た。建材用途には記号○以上であれば使用できる。

【００２２】（４）耐スクラッチ性試験 キザミのない１０円硬貨で塗膜表面を下塗り塗膜に達す
るほどの圧力下で引っ掻いて、下塗り塗膜の露出状態を
観察し、下塗り塗膜の露出しないものを記号◎、下塗り
塗膜の露出面積が３０％未満のものを記号○、露出面積
が３０〜５０％のものを記号△、露出面積が５０％超の
ものを記号×で評価した。建材用途には記号○以上であ
れば使用できる。

【００２３】（５）耐傷付き性試験 塗装鋼板に寸法が５０×５０ｍｍの耐水ペ−パ−［粒度
＃４００、三共理化学（株）製］を砥粒側が露出するよ
うに貼付けて、摺動片とした後、この摺動片の耐水ペ−
パ−側を耐傷付き性試験用の平板試験片の塗膜側に重ね
合わせて、摺動片に１.０ｋｇの荷重をかけながら９０
度回転させ、耐水ペ−パ−による平板試験片塗膜の傷発
生状態を観察した。そして、傷の発生しないものを記号
◎、僅かに傷が発生したものを記号○、ほぼ全面に傷が
発生したものを記号△、一部に下塗り塗膜が露出する傷
が発生したものを記号×で評価した。建材用途には記号
○以上であれば使用できる。

【００２４】（６）耐塗膜かじり性試験（含、耐塗膜白
化性試験） 寸法が７０×７０ｍｍの塗装鋼板を塗膜が外側になるよ
うに半径４ｍｍに曲げて、曲げ部の両端部を削り落と
し、摺動試験片とした。次に、この摺動試験片の曲げ加
工部頂点を、固定台に取り付けた寸法７０×９０ｍｍの
平板試験片の塗膜面と接触させ、固定した。その後、摺
動試験片に５ｋｇの荷重をかけた状態で平板試験片上を
左右に５０往復（１往復７０ｍｍ）摺動させ、摺動試験
片の曲げ加工部頂点の素地鋼板露出状態を観察した。そ
して、耐塗膜かじり性の評価は素地鋼板の露出面積が５
％以下のものを記号◎、６〜１０％のものを記号○、１
１〜３０％のものを記号△、３０％超のものを記号×で
行った。また、耐塗膜白化性の評価は塗膜表面の白化が
ほとんど認められないものを記号◎、白化が軽度のもの
を記号○、全面に白化が目立つものを記号△、全面が著
しく白化したものを記号×で行った。建材用途には記号
○以上であれば使用できる。

【００２５】（７）耐候性試験 ＪＩＳ Ａ １４１５に準拠して、ブラックパネル温度
を８０℃に設定したサンシャインウェザ−メ−タ−試験
機で促進耐候性試験を５０００時間実施し、試験後に塗
膜剥離、フクレが塗膜に発生していなかったものを記号
◎、塗膜剥離、フクレが塗膜に発生していたものを記号
×で評価した。 （８）耐食性試験 ＪＩＳ Ｋ ２２４６に準拠して、温度７０℃、相対湿
度９８％の試験条件で１２０時間行い、試験後に２ｔ折
り曲げ加工部に白錆の発生しないものを記号◎、白錆発
生率が３％以下のものを記号○、３〜９％のものを記号
△、１０％超のものを記号×で評価した。建材用途には
記号○以上であれば使用できる。

【００２６】

【表１】 （注１）０.１３〜０.２６である。 （注２）粒径３０μｍ、含有量５重量％、ｒ／Ｔ＝２.
００である。 （注３）無機骨材配合のＡ〜Ｊは次の通りである。 Ａ；粒径１２μｍのガラスビ−ズ５重量％添加。 Ｂ；粒径１２μｍのガラスビ−ズ２０重量％添加。 Ｃ；粒径４μｍ、長さ４０μｍのガラスフレ−ク５重量
％添加。 Ｄ；粒径１２μｍのガラスビ−ズ５重量％、径３μｍ、
長さ３０μｍの繊維状セラミック１０重量％添加。 Ｅ；粒径２μｍの球状セラミック１０重量％添加。 Ｆ；粒径１２μｍのガラスビ−ズ５重量％、粒径４μ
ｍ、長さ４０μｍのガラスフレ−ク５重量％、粒径３μ
ｍ、長さ３０μｍの繊維状セラミック１０重量％ 、および粒径２μｍの球状セラミック１０重量％の複合
添加。 Ｇ；粒径１２μｍのガラスビ−ズ４５重量％添加。 Ｈ；粒径１７μｍのガラスビ−ズ５重量％添加。 Ｉ；粒径４μｍ、長さ４０μｍのガラスフレ−ク４５重
量％添加。 Ｊ；粒径２μｍの球状セラミック４５重量％添加。

【００２７】

【表２】

【００２８】

【発明の効果】以上のように、化成処理皮膜を形成した
金属板の表面に下塗り塗膜を形成し、その上に無機骨
材、有機ポリマ−ビ−ズ、フッ素樹脂粉末を含有する上
塗り塗膜とが形成された塗装金属板において、上塗り塗
膜の有機ポリマ−ビ−ズをＰＡＮビ−ズにすると、塗料
製造の際、前処理せずに塗料に添加でき、また、塗装金
属板をロ−ル成形しても、ＰＡＮビ−ズは適度の硬度と
弾性を有しているため、ビ−ズに応力が集中しない。こ
のため、成形加工でビ−ズを被覆している薄い塗膜が剥
離や脱落を起こしたり、ベ−ス塗膜とビ−ズとの間に割
れや剥離が生じることがない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福本 博光 千葉県市川市高谷新町７番地の１ 日新製 鋼株式会社技術研究所塗装・複合材料研究 部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 化成処理皮膜を形成した金属板の表面
   に下塗り塗膜が形成され、その上に無機骨材、有機ポリ
   マ−ビ−ズおよびフッ素樹脂粉末とを含有する上塗り塗
   膜が形成された艶消し塗装金属板において、上塗り塗膜
   のセラミック系無機骨材含有量を１〜４０重量％、有機
   ポリマ−ビ−ズをポリアクリロニトリルビ−ズにして、
   その含有量を１〜３０重量％、フッ素樹脂粉末含有量を
   ０.５〜１０重量％にするとともに、無機骨材粒径Ｒと
   上塗り塗膜の塗膜厚Ｔを０.０４≦Ｒ／Ｔ≦１.０、ポリ
   アクリロニトリルビ−ズの粒径ｒと塗膜厚Ｔを１.０≦
   ｒ／Ｔ≦３.０にしたことを特徴とする耐塗膜かじり性
   に優れた艶消し塗装金属板。
2. 【請求項２】 フッ素樹脂粉末の粒径を１０μｍ以下
   にしたことを特徴とする請求項１に記載の耐塗膜かじり
   性に優れた艶消し塗装金属板。