TW201814082A

TW201814082A - 塗裝金屬板

Info

Publication number: TW201814082A
Application number: TW106106750A
Authority: TW
Inventors: 尾和克美; 中根悠悟; 杉田修一
Original assignee: 日新製鋼股份有限公司
Priority date: 2016-09-16
Filing date: 2017-03-02
Publication date: 2018-04-16
Also published as: JP6043889B1; JP2018043461A; WO2018051524A1; CN109715389A; TWI601852B; MY174244A

Abstract

本發明的目的在於提供一種耐污染性優異、不產生干涉條紋、設計性優異的塗裝金屬板。塗裝金屬板具有：平均表面粗糙度Ra_{（金屬板）} 為0.40 μm以下的金屬板；以及塗膜，形成於所述金屬板的至少一個面上，實質上包含組成式K₂ O·xSiO₂ （3.5≦x＜6.8）所表示的組成物，平均厚度t為0.2 μm以上且3.0 μm以下。所述塗膜的平均厚度t及所述塗膜的平均表面粗糙度Ra_（塗膜）滿足下述式（1）。 Ra_（塗膜） ≧0.03/t＋0.15 （1）

Description

塗裝金屬板

本發明是有關於一種塗裝金屬板。

對於先前的升降梯（elevator）等的門材或操作面板等，一直使用藉由蝕刻或著色、表面處理等而提高了設計性的不鏽鋼板。對於該些不鏽鋼板，要求指紋等難以附著，和耐污染性高、耐擦傷性高等。因此，通常於不鏽鋼板的表面形成有包含樹脂或蠟（wax）、油（oil）等的塗膜。

然而，若於不鏽鋼板的表面形成包含樹脂的塗膜，則因經時變化而塗膜產生龜裂或白化等，容易損及設計性。另外，蠟或油必須定期重塗。

因此，正研究於不鏽鋼板的表面形成包含無機材料的塗膜（例如專利文獻1）。包含無機材料的塗膜有經時變化少、硬度高的優點。

另一方面，近年來不鏽鋼板的高設計化推進，而要求對不鏽鋼板的表面施加更纖細的花紋。例如採用使不鏽鋼板的研磨深度變淺而提高設計性的方法等。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2009-1685號公報

[發明所欲解決之課題] 此處，若於不鏽鋼板等金屬板的表面形成包含無機材料的塗膜，則經金屬板表面反射的光與經塗膜表面反射的光容易干擾，有時產生色偏或著色等（以下亦稱為「干涉條紋」）。另外，尤其對於表面平滑性高的金屬板而言，由於在其表面發生正反射的光的量多，以及塗膜表面與金屬板表面容易成平行等，故容易產生干涉條紋。

關於抑制所述干涉條紋的方法，想到了使形成於金屬板表面的塗膜的厚度增厚。然而，於該情形時，有容易喪失源自金屬板的質感（金屬感等），設計性容易受損的課題。另外，為了抑制干涉條紋，亦想到於塗膜中含有骨材，然而於該情形時，塗膜的透明性容易降低，設計性容易受損。

本發明是鑒於此種狀況而成。即，本發明的目的在於提供一種耐污染性優異、不產生干涉條紋、設計性優異的塗裝金屬板。 [用以解決課題之手段]

本發明提供以下的塗裝金屬板。 [1] 一種塗裝金屬板，具有：平均表面粗糙度Ra_{（金屬板）} 為0.40 μm以下的金屬板；以及塗膜，形成於所述金屬板的至少一個面上，實質上包含組成式K₂ O·xSiO₂ （3.5≦x＜6.8）所表示的組成物，平均厚度t為0.2 μm以上且3.0 μm以下；並且所述塗膜的平均厚度t及所述塗膜的平均表面粗糙度Ra_（塗膜）滿足下述式（1）， Ra_（塗膜） ≧0.03/t＋0.15 （1）。

[2] 如[1]所記載的塗裝金屬板，其中所述塗膜的平均厚度t及所述塗膜的平均表面粗糙度Ra_（塗膜）進一步滿足下述式（2）， Ra_（塗膜） ≧0.08/t＋0.12 （2）。 [發明的效果]

根據本發明，可獲得一種耐污染性優異、不產生干涉條紋、設計性優異的塗裝金屬板。

本發明是有關於一種塗裝金屬板，具有：具有相對較平滑的表面的金屬板，即平均表面粗糙度Ra_{（金屬板）} 為0.40 μm以下的金屬板；以及塗膜，形成於該金屬板上，且包含無機材料。該金屬塗裝板例如可應用於升降梯的門材或操作面板、家電產品的外板、傢具或日用品、建材等。

如上文所述，為了提高金屬板的耐污染性，正研究於金屬板表面形成包含無機材料的塗膜。然而，若於表面平滑性高的金屬板表面形成包含無機材料的塗膜，則經金屬板表面反射的光與經塗膜表面反射的光容易干擾，容易產生干涉條紋。另一方面，若增加塗膜的厚度來抑制干涉條紋，則源自金屬板的質感容易受損，設計性容易降低。

相對於此，本發明者等人發現，藉由形成於金屬板表面的塗膜的平均厚度t與塗膜的平均表面粗糙度Ra_（塗膜）滿足既定的關係，即便塗膜薄亦不易產生干涉條紋，可獲得設計性優異的塗裝金屬板。具體而言，於塗膜的平均厚度t及塗膜的平均表面粗糙度Ra_（塗膜）滿足以下的式（1）的情形時，不易產生干涉條紋。 Ra_（塗膜） ≧0.03/t＋0.15 （1）再者，塗膜的平均厚度t為0.2 μm以上且3.0 μm以下。

藉由塗膜的平均厚度t及塗膜的平均表面粗糙度Ra_（塗膜）滿足所述式（1）而不易產生干涉條紋的原因如下。形成於金屬板上的塗膜的厚度t越薄，經金屬板表面反射的光與經塗膜表面反射的光越容易干擾，越容易產生干涉條紋。因此，對於本發明的塗裝金屬板而言，以塗膜的厚度t越薄則塗膜的表面的表面粗糙度Ra_（塗膜）越變大的方式形成塗膜。藉由塗膜表面具有適度的凹凸，經塗膜表面反射的光的方向、或經金屬板表面反射且自塗膜表面出射的光的方向容易變得不均一。結果，經塗膜表面反射的光及經金屬板表面反射的光不易干擾，不易產生干涉條紋。

此處，較佳為該塗膜的平均厚度t及塗膜的平均表面粗糙度Ra_（塗膜）進一步滿足下述式（2）。若塗膜的平均厚度t及塗膜的平均表面粗糙度Ra_（塗膜）滿足式（2），則更不易產生干涉條紋。 Ra_（塗膜） ≧0.08/t＋0.12 （2）

然而，若塗膜的平均表面粗糙度Ra_（塗膜）過度大，則有時喪失塗裝金屬板的光澤感等，設計性降低。因此，塗膜的平均表面粗糙度Ra_（塗膜）的上限值較佳為0.8 μm，更佳為0.4 μm。

另外，塗膜的平均厚度t只要為0.2 μm以上且3.0 μm以下即可，更佳為0.2 μm～1.0 μm。若塗膜的平均厚度t變得過厚，則塗裝金屬板中源自金屬板的質感容易受損。相對於此，若塗膜的平均厚度t為3.0 μm以下，則塗膜的光透過性變良好，容易獲得設計性高的塗裝金屬板。另外，於塗膜具有所述平均表面粗糙度Ra_（塗膜）的情形時，若塗膜的平均厚度t為0.2 μm以上，則容易於金屬板表面無間隙地形成塗膜，塗裝金屬板的耐蝕性容易變良好。

再者，金屬板的平均表面粗糙度Ra_{（金屬板）} 及塗膜表面的平均表面粗糙度Ra_（塗膜）分別為依據日本工業標準（Japanese Industrial Standards，JIS）B0601:2001（國際標準化組織（International Standard Organization，ISO）4287）所測定的值，可藉由公知的表面粗糙度測定機等而測定。另外，塗膜的平均厚度t可藉由任意地切割塗裝金屬板並對剖面進行觀察而測定。具體而言，利用樹脂將自塗裝金屬板切割的試片包埋後，藉由研磨等而製作適當的剖面。進而，藉由離子研磨（ion milling）加工等而製作高精度的觀察剖面。繼而，利用掃描式電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope，SEM）或穿透式電子顯微鏡（Transmission Electron Microscope，TEM）對任意10處進行觀察，將10處厚度的平均值作為平均厚度t。

本發明的塗裝金屬板中，塗膜可僅形成於金屬板的一個面上，亦可形成於兩個面上。另外，塗膜可僅形成於金屬板的一部分區域中，亦可形成於金屬板的一個面或兩面的整個區域中。

另外，塗裝金屬板的具有塗膜的任意10處的每1 mm² 的塗膜被覆率的平均值（以下亦稱為「平均塗膜被覆率」）較佳為95%以上，尤佳為無間隙地形成於金屬板上。再者，確定塗膜被覆率的區域（1 mm² ）的形狀並無特別限制，例如可為正方形或長方形等矩形狀、圓形狀等任意形狀，通常為矩形狀。平均塗膜被覆率是藉由以下的方法來確定。

利用SEM（掃描式電子顯微鏡）/能量分散型X射線光譜法（Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy，EDS）對形成有塗膜的區域中的任意10處（1 mm² 的區域）測定Si元素分佈。繼而，利用圖像處理軟體對所得的Si的分佈圖像進行二值化。二值化時，將未形成塗膜的部分（金屬板）的Si檢測值作為基準，將Si增加（即便為稍許）的區域作為存在塗膜的區域進行處理。繼而，根據所得的二值化圖像，將Si增加的區域（存在塗膜的區域）的畫素數除以總畫素數，算出塗膜被覆率。然後，將該些塗膜被覆率的平均值作為平均塗膜被覆率。

此處，金屬板只要為平均表面粗糙度Ra_{（金屬板）} 為0.40 μm以下的金屬板即可，平均表面粗糙度Ra_{（金屬板）} 更佳為0.05 μm～0.35 μm。此種金屬板例如可使用不鏽鋼（Stainless Steel，SUS）304、SUS316等沃斯田鐵（austenite）系不鏽鋼或SUS430等肥粒鐵（ferrite）系不鏽鋼。於要求機械強度的用途中，較佳為使用藉由冷軋將沃斯田鐵系、肥粒鐵系不鏽鋼進行加工硬化而成的材料或SUS410、SUS420系等的麻田散鐵（martensite）系不鏽鋼板，或SUS631等的析出強化型不鏽鋼板。另外，除了不鏽鋼板以外，亦可使用銅、碳鋼、鐵-鎳系合金、各種鍍覆鋼板、鋁板。

該些金屬板亦可為依常法進行了表面加工的金屬板。金屬板例如可為實施了光亮退火（Bright Annealing，BA）精加工或鏡面精加工等平滑的表面精加工的金屬板，亦可為以設計性或功能性為目的而實施了拉絲（Hairline，HL）精加工等直線狀的研磨加工的金屬板。另外，亦可為實施了振動研磨（vibration grinding）等曲線狀的研磨加工的金屬板，亦可為實施了點狀的凹凸加工的金屬板等。進而，亦可為藉由氧化呈色或濺鍍著色等各種方法而經著色的金屬板。

另一方面，塗膜實質上包含組成式K₂ O·xSiO₂ （3.5≦x＜6.8）所表示的組成物，可製成將矽酸鉀（K₂ O·nSiO₂ （2≦n≦4）與膠體二氧化矽（SiO₂ ）的混合液塗佈、乾燥所得的膜。再者，所述組成式K₂ O·xSiO₂ 並非表示塗膜中的元素的狀態，而表示構成元素之比。塗膜中，通常SiO₂ 形成矽氧烷鍵。另一方面，鉀成為鉀離子，與未形成矽氧烷鍵的矽酸鹽離子互相電性吸引而存在。

所述組成式中的x所表示的氧化矽（SiO₂ ）相對於氧化鉀（K₂ O）之比例只要為3.5以上且小於6.8即可，更佳為3.8以上且5.2以下。若x所表示的值小於3.5，則鉀離子於塗膜表面過剩地溶出，容易產生溶出的鉀離子與大氣中的二氧化碳反應成為碳酸鹽而析出的霜華（efflorescence）現象。另一方面，若x所表示的值為6.8以上，則於形成塗膜時必須大量混合膠體二氧化矽。結果，造膜性降低，有時不具有作為膜的充分的強度。再者，所述塗膜的組成可藉由矽酸鉀與膠體二氧化矽之混合比等而調整。另外，所述塗膜的組成可藉由EDS、X射線螢光（X-Ray Fluorescence，XRF）、電子探針微分析（Electron Probe Micro-Analysis，EPMA）等來確認，可藉由X射線光電子光譜（X-ray Photoelectron Spectroscopy，XPS）、紅外光譜術（Infrared Spectroscopy，IR）等來確認Si的化學鍵狀態。

本發明的塗裝金屬板中，塗膜包含組成式K₂ O·xSiO₂ （3.5≦x＜6.8）所表示的組成物，故耐污染性高。推測其原因如下。對於包含所述組成物的塗膜而言，鉀於表面微量溶出。繼而，鉀離子與大氣中的水分發生水合，吸引大氣中的水分。結果，塗裝金屬板的整個表面經薄的水膜所覆蓋。因此，即便皮脂或油性油墨等油污附著於塗裝金屬板表面，污漬亦成為漂浮於水膜上的狀態，可藉由擦拭等而容易地去除污漬。

另外，通常若污漬附著於塗裝金屬板表面後經過一段時間，則污漬的一部分成分含浸至塗膜或金屬板中，污漬的去除變困難。相對於此，對於本發明中的塗裝金屬板而言，因於表面存在充分厚度的水膜，故污漬成分難以滲透至塗裝金屬板中。進而，塗膜的親水性高，故水容易滲透至塗裝金屬板表面與污漬之間。因此，可藉由水擦拭等將附著於塗裝金屬板表面的污漬剝離。可認為塗膜的親水性是藉由在塗膜表面微量溶出的鉀離子的高水合性、及矽烷醇基的親水性而表現的。

此處，所述塗膜是藉由利用後述方法於金屬板上塗佈矽酸鉀及膠體二氧化矽的混合液並加以乾燥而獲得。再者，用以形成塗膜的矽酸鉀及膠體二氧化矽可為普通試劑，亦可為工業用化學品。矽酸鉀的市售品的例子中包括日本化學工業公司製造的「A矽酸鉀」或「2K矽酸鉀」、富士化學公司製造的「2號矽酸鉀」、日產化學公司製造的「斯諾特（Snowtex）K2」等。另一方面，膠體二氧化矽的市售品的例子中包括艾迪科（ADEKA）公司製造的「艾迪拉特（Adelite）AT」或日產化學公司的「斯諾特（Snowtex）」、日本化學工業公司的「西莉卡多（Silicadol）」。另外，塗膜形成用的混合液中，亦可與矽酸鉀及膠體二氧化矽一併而視需要添加溶劑、流平劑、消泡劑等。

關於塗膜形成用的混合液的塗佈方法，只要能以塗膜的平均厚度t及塗膜的平均表面粗糙度Ra_（塗膜）滿足式（1）的方式形成塗膜，則並無限制。然而，於僅藉由一般的塗佈法（例如輥塗法或簾幕式流塗法、棒塗法、噴霧法等）將混合液塗佈於金屬板上的情況下，混合液容易流平，難以獲得平均厚度t及平均表面粗糙度Ra_（塗膜）滿足所述式（1）的塗膜。

此處，獲得滿足所述式（1）的塗膜的方法的一例可列舉：採用霧化噴霧法，將所述混合液分幾次塗佈、乾燥的方法。根據霧化噴霧法，與先前的噴霧法相比可將自噴霧噴出噴嘴中釋出的混合液的粒徑控制（霧化）得更小，可抑制將混合液噴附（塗佈）於鋼板上時的流平。另外，可減少每一次塗裝的塗佈量，故容易控制（減薄）厚度，可增加塗佈及乾燥的反覆次數。而且，藉由反覆進行混合液的少量塗佈及乾燥，平均表面粗糙度Ra_（塗膜）逐漸增大，形成滿足所述式（1）的塗膜。

另外，亦可列舉如下方法：減少塗佈於金屬板上的混合液中的不揮發成分（矽酸鉀及膠體二氧化矽）的量，反覆進行混合液的塗佈及乾燥。於混合液中的不揮發成分的量少的情形時，可減少每一次塗佈的實質形成塗膜的成分。藉此，容易控制（減薄）厚度，可增加塗佈及乾燥的反覆次數。而且，藉由反覆進行此種混合液的塗佈及乾燥，平均表面粗糙度Ra_（塗膜）逐漸增大，形成滿足所述式（1）的塗膜。於該情形時，混合液中的不揮發成分量是根據所需的塗膜的厚度t或平均表面粗糙度Ra_（塗膜）而適當選擇，可相對於混合液的總量而設為例如小於4質量%。

另外，混合液的乾燥時間或乾燥溫度是根據混合液所含的溶劑的量或種類而適當選擇。

於採用霧化噴霧法的情形時，其塗裝次數可根據每一次塗裝的塗佈量（噴霧時間）的調整、及目標塗膜的平均厚度t或平均表面粗糙度Ra_（塗膜）而適當選擇，通常較佳為2次～20次左右，更佳為4次～12次左右。

藉由霧化噴霧法來形成所述塗膜的方法的一例可列舉：藉由輸送機（conveyor）等以微速搬送金屬板，同時使霧化噴霧槍與金屬板的行進方向垂直而往返運動的方法。根據該方法，可高效率地連續形成塗膜。

進而，亦可採用藉由輥塗法進行混合液的塗佈後，藉由霧化噴霧法進一步外塗（over coat）混合液的方法。先前，單獨進行輥塗的情況下難以獲得以所需的塗膜厚度t滿足所述式（1）的平均表面粗糙度Ra_（塗膜），但藉由進行霧化噴霧法的外塗，可賦予表面粗糙度。根據該方法，可藉由作為輥塗的特徵的均勻塗佈性而於金屬板表面無間隙地形成塗膜。因此，根據該方法，容易獲得耐蝕性高的塗裝金屬板。 [實施例]

以下，參照實施例對本發明加以詳細說明，但本發明不受該些實施例的限定。

藉由以下的方法製作塗裝金屬板，對各塗裝金屬板確認表面的耐污染性、及干涉條紋的有無。再者，金屬板是使用以下的表1所示的金屬板A～金屬板F。

[表1]

[混合液的製備] 將矽酸鉀（富士化學公司製造，商品名：2號矽酸鉀，K₂ O·nSiO₂ 、n＝3.61）及膠體二氧化矽（日本化學工業公司製造，商品名西莉卡多（Silicadol））以按固體成分換算計為100：13.3的質量比混合，獲得混合液。此時的不揮發成分（矽酸鉀及膠體二氧化矽）的濃度設為3質量%。

[混合液的塗佈] 利用表2所示的方法（輥塗法、噴霧塗佈法及/或霧化噴霧法）於金屬板A～金屬板F上塗佈混合液。另外，將利用各方法的混合液的塗佈次數示於表2中。另外，如以下般測定所得的塗膜的平均厚度t。首先，切割塗裝金屬板，利用樹脂將所切割的試片包埋後藉由研磨而製作剖面。進而，藉由離子研磨加工等而製作高精度的觀察剖面，利用SEM對任意10處進行觀察。繼而，將所測定的10處的厚度的平均值作為平均厚度t。另外，依據JIS B0601:2001（ISO 4287），使用東京精密公司製造的表面粗糙度測定機沙福康（Surfcom）130A來測定所得的塗膜的平均表面粗糙度Ra_（塗膜）。將所測定的值示於表2中。另外，評價塗膜的平均厚度t及塗膜的平均表面粗糙度Ra_（塗膜）是否分別滿足下述式（1）或式（2）。於表2的評價中，將滿足式（1）或式（2）的情形記作〇，將不滿足的情形記作×。 Ra_（塗膜） ≧0.03/t＋0.15 （1） Ra_（塗膜） ≧0.08/t＋0.12 （2）

[評價] 對各實施例及比較例中所得的塗裝金屬板進行干涉條紋的有無的確認、及油性油墨去除試驗（耐污染性）。將結果示於表2中。

（1）干涉條紋的確認干涉條紋的有無是於標準光源下目測評價。標準光源裝置是使用愛色麗（X-Rite）公司製造的商品名：麥克貝斯（Macbeth）嘉基（Judge）II。另外，參照光是設為TL84。干涉條紋是以如下基準進行評價。〇：未產生（對設計的影響：無） △：稍許產生（對設計的影響：輕微） ×：明顯產生（對設計的影響：有）

（2）油性油墨去除試驗（耐污染性）利用油性標記物（寺西化學工業製造，商品名：神奇油墨（Magic ink）（註冊商標）No.700黑）於實施例及比較例中所得的塗裝金屬板上描畫。繼而，描畫後1分鐘後及1小時後，利用含浸有水的布（旭化成公司製造，商品名：般可（Bemcot）M3-II）擦拭描畫部分的油性油墨，評價水擦拭後的油性油墨的痕跡的程度。油性油墨的痕跡是以如下基準進行評價。 ◎：無痕跡（去除率為100%）〇：有極少許的痕跡（去除率為90%以上～小於100%） △：有痕跡（去除率為5%以上～小於90%） ×：幾乎未去除（去除率小於5%）

[表2] ^*1 K₂ O·xSiO₂ 中的x的值

如表2所示，於塗膜的平均厚度t及平均表面粗糙度Ra_（塗膜）不滿足所述式（1）的情形（評價為×的情形）時，產生干涉條紋（No.2、No.3、No.18、No.24及No.25），相對於此，於滿足式（1）的情形（評價為〇的情形）時，不易產生干涉條紋（No.4～No.12、No.14～No.16、No.19～No.23及No.26）。推測藉由在塗膜表面形成充分的凹凸，經金屬板表面反射的光與經塗膜表面反射的光不易干擾。另外，尤其於塗膜的平均厚度t及平均表面粗糙度Ra_（塗膜）滿足所述式（2）的情形（評價為〇的情形）時，未產生干涉條紋（No.7～No.12、No.14～No.16、No.21～No.23及No.26）。然而，若塗膜的平均厚度t超過3.0 μm，則喪失源自金屬板的質感（No.26）。另外，亦於金屬板的表面粗糙度Ra_{（金屬板）} 超過4.0 μm的情形時，即便塗裝後的表面粗糙度不滿足所述式（1）亦未產生干涉條紋（No.13）。

另外，於未形成塗膜的情形時，於油性油墨試驗中，無法去除油性油墨痕（No.1）。相對於此，藉由形成塗膜，均可去除油性油墨（No.2～No.16及No.18～No.26）。然而，關於構成塗膜的組成物，若組成式K₂ O·xSiO₂ 的x小於3.5，則產生霜華，塗裝金屬板的設計性降低（No.16）。另一方面，若x為6.8以上，則無法造膜（No.17）。進而，若塗膜的平均厚度小於0.2 μm，則塗膜被覆率降低至92%，耐蝕性降低（No.25）。

本申請案主張基於2016年9月16日提出申請的日本專利申請案2016-181359號的優先權。將該申請案說明書中記載的內容全部引用至本申請案說明書中。 [產業上的可利用性]

本發明的塗裝金屬板的耐污染性優異，不產生干涉條紋，設計性優異。因此，該塗裝金屬板可應用升降梯的門材或操作面板、家電產品的外板、傢具或日用品、各種內飾建材等。

無

Claims

一種塗裝金屬板，具有：平均表面粗糙度Ra_{（金屬板）} 為0.40 μm以下的金屬板；以及塗膜，形成於所述金屬板的至少一個面上，實質上包含組成式K₂ O·xSiO₂ （3.5≦x＜6.8）所表示的組成物，平均厚度t為0.2 μm以上且3.0 μm以下；並且所述塗膜的平均厚度t及所述塗膜的平均表面粗糙度Ra_（塗膜）滿足下述式（1）， Ra_（塗膜） ≧0.03/t＋0.15 （1）。
如申請專利範圍第1項所述之塗裝金屬板，其中所述塗膜的平均厚度t及所述塗膜的平均表面粗糙度Ra_（塗膜）進一步滿足下述式（2）， Ra_（塗膜） ≧0.08/t＋0.12 （2）。