JPS6297675A - 放射線硬化３コ−ト塗装金属板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は３コート塗装金属板を製造する際、中塗りまで
は従来の２コート２ベーク塗装金属板のように熱硬化性
塗料の塗装で行うが、３コートには放射線硬化型塗料の
塗装を施して、塗膜の硬度、耐汚染性、光沢および鮮映
性などを向上させる３コート塗装金属板の製造方法に関
する。

（従来技術） 近年例えば家電業界などでは熱硬化性塗料を塗装したプ
レコート鋼板を用いて機器部材を製造することが盛んに
行なわれているが、家電機器は衝撃を与えたり、食品を
付着したりしやすいため、プレコート鋼板としては、加
工性や耐食性などの一般的な性能のほかに塗膜の硬度、
耐汚染性などの性能が要求される。とくに最近の傾向と
しては、家電機器の外観を向トさせるために介訳松上ｒ
７龍映性の要求も高まって−る。

従来家電メーカーよりプレコート鋼板に新たな性能の要
求や従来性能の向上要求があった場合、他の性能を加味
して、要求を満たすように塗料設計していたが、従来の
２コート２ベーク塗装のプレコート鋼板では次々と要求
される性能を塗料設計により満たすのは限界に達してい
た。

そこでこの解決策として、熱硬化性塗料の塗装をもう一
層増加させて３フート３ベークにして、要求性能を各塗
膜層に分担させ、要求性能をすべて満たすようにするこ
とが行なわれている。しかし熱硬化性塗料を塗装して３
フート３ベークにしても、熱硬化性塗料の塗装では塗膜
の硬度、耐汚染性、光沢および鮮映性などを向上させる
には限界があった。また従来のプレコート鋼板塗装ライ
ンは２コート２ベーク塗装ラインであるため、３コート
３ベーク塗装するにはラインを２回通板するか、１回通
板で塗装するようにするにはコーターとオーブンとを増
設しなければならないため、製造コストが高くなること
が避けられないものであった。

このようなことから近年熱硬化性塗料では満たすことが
できない性能を満足させる塗料として、放射線硬化型塗
料が使用されてきている。放射線硬化型塗料は予め重合
させておいたオリゴマーやポリマーを放射線により架橋
反応させるものであるため、熱硬化性塗料の塗膜より硬
度、耐汚染性、耐溶剤性などが着しく優れている。

しかし放射線硬化型塗料は、例えば電子線硬化型の場合
、硬化反応が常温で急速に進行するため、硬化時に塗膜
が者しく収縮し、塗膜に歪みが生じるため、塗膜の残留
応力が大きい。このため金属板に直接塗装しても、加工
を施すと容易に塗膜は剥離し、塗膜密着性は劣るので、
塗装する場合はブライマーを塗装している。しかしプラ
イマーを塗装しても加工性は熱硬化性塗料を塗装した従
来の２コート２ベークプレコート鋼板に比べると劣り、
熱硬化性塗料のようにできないものであだ。

（発明が解決しようとする問題点） そこで本発明者らは従来の２コート２ベーク塗装鋼板の
上に放射線硬化型塗料による塗装を試みたのであるが、
放射線硬化型塗料の上塗り塗膜は中塗り塗膜のところか
ら層間＠離してしまうものであった。これは従来の２フ
ート２ベーク塗装の上塗り塗膜である中塗り塗膜には耐
汚染性などをある程度よくしてあり、しかも放射線硬化
型塗料の硬化は常温で、中塗り塗膜は膨潤しないため、
その上に放射線硬化型塗料を塗装しても十分密着しない
ためと推定される。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らはこの上塗り塗膜の層間密着性の問題を解決
すべく種々研究した結果、放射線硬化型塗料の樹脂を中
塗り塗膜との相溶性のよいものにするとともに、中塗り
塗膜を膨潤させる単量体（七／マー）を配合して、硬化
萌に中塗り塗膜を膨潤させておけば、常温でも中塗り塗
膜が膨潤し、中塗り塗膜との眉間密着性が向上すること
を見出だした。すなわち本発明は中塗り塗料樹脂との溶
解度のパラメーター差が１以下である放射線硬化型樹脂
と熱硬化性中塗り塗膜の表層を膨潤させ得る放射線重合
性単量体とを主成分とする放射線硬化型クリヤー上塗り
塗料またはこのクリヤー上塗り塗料に放射線硬化型樹脂
と放射線重合性単量体との合計量１００重量部当り顔料
を３重量部以下添加した着色クリヤー上塗り塗料を乾燥
塗膜厚で５〜１５μとなるように塗装することにより塗
膜密着性を高めて、塗膜の硬度、耐汚染性、光沢および
鮮映性に優れた３コート塗装鋼板を得ることができるよ
うにしたものである。

本発明において、上塗り塗料の樹脂を中塗り塗料樹脂と
の溶解度のパラメーター差が１以下のものにしたのは、
１より大きいと、中塗り塗膜と上塗り塗膜との相溶性が
劣り、層間密着性が改善されず、また塗装ムラが発生す
るためである。ここで溶解度のパラメーターとは旧Ｉｄ
ｅｂｒａｎｄの定義した下記式により算出されるＡで、
パラメーター差はこの式より個々に中塗り塗料樹脂のＡ
と上塗り塗料樹脂のＡとを算出して、その差を求めるこ
とにより行う。

Ａ＝（ｆ７）ｖ、−Ｔ−７■）′ 但しＥｌおよび■置よそれぞれ特定の溶媒の分子凝集エ
ネルギーおよび分子量であり、Ｅ２およびＶ２はそれぞ
れ中塗り塗料樹脂または上塗り塗料樹脂の分子凝集エネ
ルギーおよび分子量である。

例えぼ従来２フート２ベーク塗装の上塗り塗料の樹脂と
して使用されているポリエステル樹脂系やアクリル０Ｉ
脂系の樹脂（樹脂溶解度の）（ラメ−ターは約９である
）の上に放射線硬化型上塗り塗料として、樹脂が不飽和
ポリエステル樹脂、ポリエステル（メタ）アクリレート
、エポキシ（メタ）アクリレ−）、ポリウレタン（メタ
）アクリレート、ポリアミド（メタ）アクリレート、ポ
リオール（メタ）アクリレート等のオリゴマー（溶解度
のパラメーターは８〜１１である）ものを塗装すると、
放射線硬化型塗料の塗膜が層間剥離してしまう場合があ
ったが、剥離したものの塗料樹脂の溶解度のパラメータ
ー差を調べてみると、パラメーター差は１より大きくな
っている。

また上塗り塗料に中塗り塗膜の表層を膨潤させる放射線
重合性単量体を配合したのは、中塗り塗料の硬化反応は
縮重合であるのに対して、放射線硬化型塗料の硬化反応
は縮重合より者しく反応速度の速いラジカル重合である
ため、樹脂を単に中塗り塗料樹脂との相溶性のよいもの
にしただけでは、塗膜同志が単に相溶するだけで反応形
式の異なる２層間に何らつながりを有しない。しかし硬
化前に前記単、量体で予め中塗り塗膜の表層を膨潤させ
ると、硬化の時直ちに両塗膜界面が相溶し、両層開放射
線硬化モノマーがラジカル重合する。

その時起こる塗膜収縮が中塗り層である程度応力緩和さ
れるとともに、中塗り塗膜と上塗り塗膜との界面で放射
線を照射したとき単量体の一部が中塗り塗膜と重合した
り、または重合後の一部が中塗り塗膜とグラフト重合し
て、中塗９塗模との密着性を高めるからである。

このような単量体としてはエチレン性不飽和二重結合を
有する比較的分子量の小さいモノマー、例えばメチル（
メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ヒ
ドロキシ（メタ）アクリレート、エチレングリコール（
メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート
、カルピトールアクリレート、リン酸エステル類等の単
官能モノマー、１、訃ブタンノオールシアクリレート、
■、４−ブタンノオールジアクリレー）、１．６−ヘキ
サンノオールノアクリレート、トリプロピレングリフー
ルジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレ
ート等の２官ｆｆｆｌモ／マーあるいはスチレン、（メ
タ）アクリロニトリル、酢酸ビニル等のビニル系モア７
−が適し、必要に応じて３官能以上のモノマー（例えば
トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリ
スリトリ７クリレートなど）を使用することも可能であ
る。

これらのモアマー類は単体で使用してもよく、また適宜
併用してもよい。しかしその配合は放射線硬化型樹脂１
００重量部に対して５〜２０重量部の範囲にするのが好
ましい。これは２０重量部を越えると、塗膜の凝集力が
低下して、脆弱なものになり、５重量部より少ないと、
中塗り塗膜表層を膨潤させる作用が不足するからである
。

硬化を紫外線により短時間に硬化させるには、上記放射
線硬化型樹脂および単量体に光重合開始剤を添加するの
が好ましい。このような光重合開始剤としては、ベンゾ
インメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベン
ゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインブチルエーテ
ル、ベンゾフェノン／第３級アミン、ベンジルメチルケ
タール、２ｆ２−ジェトキシアセト７エ／ン、ａ−ヒド
ロキシイソブチロフェノン、１，１−７クロロ７セトフ
エノン、２−クロロチオキサントンなどがあり、これら
を０．１〜５重量％添加すれば、波長２００〜３００μ
船の紫外線で短時間に硬化させることができる。

さらに上塗り塗料をクリヤーまたはクリヤーに放射線硬
化型樹脂と放射線重合性単量体との合計量１００重量部
当り顔料を３重量部以下添加した着色クリヤーにするの
は、中塗り塗膜の外観を生かし、その光沢や鮮映性を向
上させるためである。

上塗り塗膜の塗膜厚は塗膜の加工性、硬度、耐汚染性、
光沢および鮮映性などの要求により決定するが、通常５
〜１５μにするのが好ましい。これは５μ未満であると
、塗装ムラによる外観不良が発生しやすくなり、１５μ
を越えると、塗膜硬化による内部応力が大きくなり、し
かも上塗り塗料の塗膜は硬度が高いので、塗膜密着性や
加工性が低下するからである。

本発明により３コート塗装鋼板を＠ｌ逍する場合、上塗
り塗料として、以上のような放射線硬化型塗料を使用す
れば、中塗り塗装までの塗装は従来の２コート２ベーク
塗装の塗装鋼板製造の場合と同様でよい。すなわち鋼板
に前処理を施した後、熱硬化性塗料の下塗り塗装を施し
て、まず一旦硬化させ、しかる後に熱硬化性塗料の中塗
り塗装を施して、硬化させればよい。この場合前処理の
種類、下塗り塗装や中塗り塗装の塗料種類は公知のもの
でよい。

例えば前処理として、従来一般に行われている機械的研
摩、リン酸塩処理、クロメート処理、酸洗などを鋼板の
状態に応じて施し、下塗り塗装としては、エボキン樹脂
系またはポリエステル樹脂系の樹脂を主体とする熱硬化
性塗料またはこの塗料に硬化剤（メラミン、尿素、イソ
シアネートなど）、硬化触媒、防錆顔料（クロム酸亜鉛
、クロム酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化鉄、亜鉛粉
末など）の１種または２種以上を添加した塗料を乾燥塗
膜厚で４〜８μになるように塗装して焼付は中塗り塗装
としては、ポリエステル樹脂系またはアクリル樹脂系あ
るいはこれらの変性塗料を乾燥塗膜厚で１０〜２５μに
なるように塗装して焼付ければよい。なお中塗り塗装の
塗料としては、シリコーン樹脂系や弗素樹脂系塗料など
のように表面自由エネルギーの小さい樹脂を主体する塗
料、またはこれらで変性した塗料は濡れ性が悪いため、
上塗り塗料を塗装した場合、はじきが発生するので、好
ましくない。

上塗り塗装は前記のごとく乾燥塗膜厚で通常５〜１５μ
施すが、光重合開始剤を添加して紫外線により硬化させ
る場合は前記のように波長２００〜３００μＩのものを
照射すればよいが、電子線で硬化させる場合は５〜１５
Ｍｒａｄの線量を照射すればよい。

以上塗装鋼板の製造について述べできたが、鋼板は冷延
鋼板・めっき鋼板、ステンレス鋼板など種類に関係なく
適用できるものである。また鋼板以外の金属板（アルミ
ニウム板、銅板など）の製造にも本発明は適用できるも
のである。

次に実施例により本発明を説明する。

（実施例） 亜鉛付着３１６０９７ｍ２の溶融亜鉛めっき鋼板にリン
酸亜鉛処理を施した後、熱硬化性ポリエステル下塗り塗
料を乾燥塗膜厚で５μになるように塗装して焼付け、そ
の上に表１に示す熱硬化性中塗り塗料（赤色）を乾燥塗
膜厚で１０μになるように塗装して焼付けた。次にこの
中塗り塗膜の上に表１に示すように配合した電子線硬化
型クリヤー上塗り塗料を乾燥塗膜厚で１０μになるよう
に塗装して、希釈剤であるキシレンを蒸発させ、加速電
圧１６０　ＫｅＶ、電子流１５ｍＡなる条件で電子線を
１０　Ｍｒａｄ照射し、硬化させた。

ここで得られた３コート塗装鋼板より試料を採取して、
次のような試験を行った。

（１）塗膜密着性 鋼素地に達する１１ｎＩ１１角のゴバン目を入れた後、
ゴバン目部をエリクセン試験機で８１１１１０押し出し
、その押し出し部分にセロテープを貼り付けて塗膜を剥
離した。塗膜剥離は剥離しないものを○、５０％以上剥
離したものをＸにした。

（２）鉛筆硬度 ＪＩＳ　Ｋ　５４００に基づいて、三菱鉛筆ユニを用い
て傷付き硬度を判定した。

（３）耐汚染性 赤マジックを塗膜表面に塗り、２４時間放置後メタ／−
ルで拭いて、色の残っていないものを○“、残っている
ものを×とした。

（４）鮮映性 ＾ＳＴＨＥ　４３０に準拠した村上色彩研究新製の鮮映
度測定装置で判定した。この鮮映度は５０以上であると
優れている。

試験結果を表１に示す。

表１に示すごとく、上塗り塗料として、樹脂の中塗り塗
膜樹脂に対する溶解度のパラメーター差が１以下の放射
線硬化型樹脂と中塗り塗膜樹脂を膨潤させる単量体とを
主成分とする塗料を塗装すれば、中塗り塗膜との密着性
が優れている。また塗膜の硬度、耐汚染性、光沢および
鮮映性も熱硬化性塗料の３コート塗装鋼板より向上する
。

（効果） 以上のごとく、本発明によれば近年家電業界からの要求
の多い塗膜の硬度、耐汚染性、光沢および鮮映性などの
優れた塗装鋼板を製造することができる。また上塗り塗
料を硬化させる放射線照射装置はオーブンのように広い
設置場所を必要としないので、従来の２コート２ベーク
塗装ラインに簡単に設置することができ、ラインを１回
通板するだけで製造することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属板に塗装前処理を施した後、まず熱硬化性下
   塗り塗料の塗装を、次に熱硬化性中塗り塗料の塗装を施
   して、順次塗装の都度熱硬化させ、しかる後に中塗り塗
   膜樹脂との溶解度のパラメーター差が１以下である放射
   線硬化型樹脂と熱硬化性中塗り塗膜の表層を膨潤させ得
   る放射線重合性単量体とを主成分とする放射線硬化型ク
   リヤー上塗り塗料またはこのクリヤー上塗り塗料に放射
   線硬化型樹脂と放射線重合性単量体との合計量１００重
   量部当り顔料を３重量部以下添加した着色クリヤー上塗
   り塗料を乾燥塗膜厚で５〜１５μとなるように塗装して
   、放射線照射により硬化させることを特徴とする放射線
   硬化３コート塗装金属板の製造方法。
2. （２）放射線硬化型クリヤー上塗り塗料として、放射線
   硬化型樹脂１００重量部に対して放射線重合性単量体を
   ５〜２０重量部配合したものを塗装することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の放射線硬化３コート塗
   装金属板の製造方法。