TWI438152B - Coated metal material and its manufacturing method - Google Patents

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TWI438152B
TWI438152B TW98141354A TW98141354A TWI438152B TW I438152 B TWI438152 B TW I438152B TW 98141354 A TW98141354 A TW 98141354A TW 98141354 A TW98141354 A TW 98141354A TW I438152 B TWI438152 B TW I438152B
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Tomoaki Hosokawa
Kohei Ueda
Ikuya Inoue
Yuki Obara
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Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp
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Description

塗裝金屬材及其製造方法 技術領域
本發明係有關於具有高全光線反射率與成形性之塗裝金屬材與其製造方法。
背景技術
照明器具、AV機器、電子機器、移動式機器、液晶電視、電漿顯示器等藉由發射可見光線,而具有照亮周圍、傳送光信號、或映照出光影像等機能。該等機器中,藉於光源周圍或背後設置反射板,使光於該反射板反射,亦可進行光亮度之提升、光方向之改變等者。因此,於光反射至反射板時為避免光量降低,而於反射板表面要求高之可見光線反射率。
以往,提高反射板表面之反射率的方法,現正使用的是,研磨金屬後使其為鏡面、或塗裝反射率高之白色系塗料等。
專利文獻1中揭示了一種作為液晶顯示裝置之反射板的優異之光反射薄膜技術,係於基材薄膜之單表面依序積層金屬薄膜層、含有無機微粒子之樹脂層,該金屬薄皮膜層係由鋁所構成,並使構成含有無機微粒子之樹脂層的無機微粒子之折射率nf與構成同層的樹脂之折射率nb成為nf-nb≧0.4。
專利文獻2中揭示了一種作為用於液晶顯示器之後面板的液晶顯示器之後面板用高擴散反射塗裝金屬板的技術,係於鋁板上,形成相對於樹脂100質量份,含有氧化鈦顏料150~300質量份之膜厚50~100μm的底塗層、及於該底塗層上,相對於樹脂100質量份,含有氧化鈦顏料100~250質量份,光澤為15以下,且膜厚10~30μm的頂層。
專利文獻3中揭示了一種具有高擴散反射率之被覆材料的技術,係至少具有一層相對於結合劑100體積份,含有150體積份以上、小於1500體積份之白色顏料的高顏料濃度層、或包含結合劑與白色顏料,且其被覆層之空隙率為5體積%以上、小於35體積%的低密度層。
專利文獻4中揭示了一種具有高擴散反射率之被覆材料的技術,係具有由結合劑、金紅石型氧化鈦、及折射率較金紅石型氧化鈦低之粒子所構成,且金紅石型氧化鈦之濃度為35體積%以上、65體積%以下的可見光反射層。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1:日本專利特開平10-730號公報
專利文獻2:日本專利特開2002-172735號公報
專利文獻3:日本專利特開2006-192660號公報
專利文獻4:日本專利特開2008-145942號公報
然而,近年來,照明器具反射板或液晶顯示器等電氣製品中使用之反射板的電氣製品構造或設計複雜化,隨之而來的是,將反射板成形加工成各種形狀來使用之需求亦高,與之同時地係要求更強且均一地反射光。不過,於如專利文獻1所記載之技術,於基材使用薄膜時,預先將積層有金屬薄皮膜層或含有無機微粒子之樹脂層的薄膜成形為目的形狀,是困難的,且於預先將薄膜成形為目的形狀後,需使金屬薄皮膜層或含有無機微粒子之樹脂層積層。但,於反射板之成形形狀複雜時,於加工部分使皮膜積層為均一之膜厚,是困難的。
專利文獻2所記載之技術中,雖可於鋁板上預先塗布底塗層與頂層後進行成形加工,但於以一般之預塗塗裝線(precoat coating line)的塗裝中,以1次塗裝該膜厚之底塗層(50~100μm),是非常困難的,因需重疊塗布2次以上,故有生產性低等缺點。
專利文獻3及專利文獻4所記載之技術中,即使被覆層薄亦可得高擴散反射率,以一般之預塗塗裝線進行1次(pass)之塗裝仍可製作具有高擴散反射率之預塗金屬板,但因被覆層中之結合劑過少,故有加工性及密著性差之缺點。相對於此,雖亦揭示了藉於上述高顏料濃度層、低密度層、可見光反射層之上下層形成低顏料濃度層,提升加工性及密著性的技術,但對應於客戶所要求之各種形狀的成形加工係不充分。
因電氣製品之構造上或設計上之理由,必須將反射板成形加工後使用乙事,當考量到反射板之生產性、反射板之成形性時,使用專利文獻1~4等所記載之反射板,是困難的。
本發明係有鑑於上述現狀,目的在於提供具有高全光線反射率,且成形性優異之塗裝金屬材與其製造方法、及塗裝金屬成形物。
本發明人等為解決上述課題致力檢討之結果,發現具有底塗層、中塗層、頂層之至少3層的被覆層,且該中塗層含有金紅石型氧化鈦,並且使用分子量多之聚酯樹脂作為該被覆層全部之結合劑樹脂,藉此,可形成具有高全光線反射率與成形性之反射板,基於此種知識而完成本發明。此外,發現藉由增大中塗層與頂層之邊界面的粗糙度,可兼具高全光線反射率與優異之成形性,亦於本發明中反映該知識。本發明之要旨係如以下。
(1)一種塗裝金屬材,係於金屬材表面之至少一部分具有底塗層、中塗層及頂層等至少3層的被覆層者,前述中塗層以固形分體積濃度計含有金紅石型氧化鈦35~70%,且使用數平均分子量為19000~28000之聚酯樹脂A作為前述中塗層之結合劑樹脂成分,並且前述結合劑樹脂成分中聚酯樹脂A之濃度為20質量%以上。
(2)如上述(1)記載之塗裝金屬材,其中前述中塗層之結合劑樹脂成分含有前述聚酯樹脂A以及數平均分子量為2000~6000且羥基價為20以上之聚酯樹脂B,並且聚酯樹脂A與聚酯樹脂B以質量比計為0.25≦聚酯樹脂B/聚酯樹脂A≦4。
(3)如上述(1)或(2)記載之塗裝金屬材,其中前述金紅石型氧化鈦之固形分體積濃度為55~65%。
(4)如上述(1)~(3)中任一者記載之塗裝金屬材,其中前述金紅石型氧化鈦之平均粒徑為200~400nm。
(5)如上述(4)記載之塗裝金屬材,其中前述金紅石型氧化鈦之平均粒徑為250~350nm。
(6)如上述(1)~(5)中任一者記載之塗裝金屬材,其中前述聚酯樹脂A之數平均分子量為20000~23000。
(7)如上述(1)~(6)中任一者記載之塗裝金屬材,其中前述中塗層之結合劑樹脂成分中聚酯樹脂A之濃度為40~60質量%。
(8)如上述(2)~(7)中任一者記載之塗裝金屬材,其中前述中塗層之結合劑樹脂成分中聚酯樹脂B之數平均分子量為3000~4500。
(9)如上述(2)~(8)中任一者記載之塗裝金屬材,其中前述中塗層之結合劑樹脂成分中聚酯樹脂B之羥基價為40~200。
(10)如上述(2)~(9)中任一者記載之塗裝金屬材,其中前述聚酯樹脂A與聚酯樹脂B之質量比為0.65≦聚酯樹脂B/聚酯樹脂A≦1.5。
(11)如上述(1)~(10)中任一者記載之塗裝金屬材,其中前述中塗層除了金紅石型氧化鈦以外,含有粒徑較金紅石型氧化鈦大且低折射率之粒子。
(12)如上述(11)記載之塗裝金屬材,其中前述低折射率之粒子的粒徑為1~10μm。
(13)如上述(12)記載之塗裝金屬材,其中前述低折射率之粒子的粒徑為4~7μm。
(14)如上述(11)~(13)中任一者記載之塗裝金屬材,其中前述低折射率之粒子與前述金紅石型氧化鈦的折射率差為0.5以上。
(15)如上述(14)記載之塗裝金屬材,其中前述折射率差為1以上。
(16)如上述(1)~(15)中任一者記載之塗裝金屬材,其中前述中塗層含有相對於固形分,體積比為0.02~1.1倍之空隙。
(17)如上述(16)記載之塗裝金屬材,其中前述中塗層含有相對於固形分,體積比為0.5~0.95倍之空隙。
(18)如上述(1)~(17)中任一者記載之塗裝金屬材,其中前述底塗層使用數平均分子量為19000~28000之聚酯樹脂A作為結合劑樹脂成分,且前述結合劑樹脂成分中聚酯樹脂A之濃度為80質量%以上。
(19)如上述(18)記載之塗裝金屬材,其中前述底塗層之結合劑樹脂成分中聚酯樹脂A之數平均分子量為20000~23000。
(20)如上述(18)或(19)記載之塗裝金屬材,其中前述底塗層之前述結合劑樹脂成分中聚酯樹脂A之濃度為90~100質量%。
(21)如上述(1)~(20)中任一者記載之塗裝金屬材,其中前述底塗層以固形分體積濃度計含有金紅石型氧化鈦20~35%。
(22)如上述(21)記載之塗裝金屬材,其中前述底塗層之金紅石型氧化鈦的固形分體積濃度為22~28%。
(23)如上述(1)~(22)中任一者記載之塗裝金屬材,其中前述頂層使用數平均分子量為19000~28000之聚酯樹脂A作為結合劑樹脂成分,且前述結合劑樹脂成分中聚酯樹脂A之濃度為80質量%以上。
(24)如上述(23)記載之塗裝金屬材,其中前述頂層之結合劑樹脂成分中聚酯樹脂A之數平均分子量為20000~23000。
(25)如上述(23)或(24)記載之塗裝金屬材,其中前述頂層之前述結合劑樹脂成分中聚酯樹脂A之濃度為90~100質量%。
(26)如上述(1)~(25)中任一者記載之塗裝金屬材,其中前述頂層以固形分體積濃度計含有金紅石型氧化鈦20~35%。
(27)如上述(26)記載之塗裝金屬材,其中前述頂層之金紅石型氧化鈦之固形分體積濃度為22~28%。
(28)如上述(1)~(27)中任一者記載之塗裝金屬材,其中前述頂層以固形分體積濃度計含有無光劑3~15%。
(29)如上述(28)記載之塗裝金屬材,其中前述無光劑之固形分體積濃度為5~12%。
(30)如上述(28)或(29)記載之塗裝金屬材,其中前述無光劑係粒徑為3~9μm之二氧化矽。
(31)如上述(30)記載之塗裝金屬材,其中前述二氧化矽之粒徑為4~7μm。
(32)如上述(1)~(31)中任一者記載之塗裝金屬材,其中前述中塗層與前述頂層之邊界面的中心線平均粗糙度Ra為0.8μm以上。
(33)如上述(1)~(32)中任一者記載之塗裝金屬材,其中前述中塗層與前述頂層之邊界部分存在混雜有前述中塗層中之成分與前述頂層中之成分的混合層,且前述混合層具有3~12μm之厚度。
(34)如上述(33)記載之塗裝金屬材,其中前述混合層之厚度為6~12μm。
(35)如上述(1)~(34)中任一者記載之塗裝金屬材,其中前述被覆層最表面之濾波中心線波紋(filtered center line waviness)WCA 為2μm以下。
(36)如上述(35)記載之塗裝金屬材,其中前述WCA 為0.5μm以下。
(37)如上述(1)~(36)中任一者記載之塗裝金屬材,其中前述被覆層中最表層之塗膜層含有矽樹脂或氟樹脂。
(38)如上述(1)~(37)中任一者記載之塗裝金屬材,其中前述被覆層中最表層之塗膜層於形成塗膜之樹脂骨架中具有-Si-O-Si-鍵結。
(39)如上述(1)~(38)中任一者記載之塗裝金屬材,其中前述中塗層之膜厚係10~110μm。
(40)如上述(39)記載之塗裝金屬材,其中前述中塗層之膜厚係60~100μm。
(41)如上述(40)記載之塗裝金屬材,其中前述中塗層之膜厚係10~15μm。
(42)如上述(1)~(41)中任一者記載之塗裝金屬材,其中前述頂層之膜厚係5~30μm。
(43)如上述(42)記載之塗裝金屬材,其中前述頂層之膜厚係12~22μm。
(44)如上述(1)~(43)中任一者記載之塗裝金屬材,其中前述底塗層之膜厚係5~30μm。
(45)如上述(44)記載之塗裝金屬材,其中前述底塗層之膜厚係12~22μm。
(46)如上述(1)~(45)中任一者記載之塗裝金屬材,其中前述塗裝金屬材係預塗金屬板。
(47)一種塗裝金屬材之製造方法,係製造如上述(1)~(46)中任一者記載之塗裝金屬材的方法,藉由多層同時塗布或濕疊濕方式塗布前述底塗層、前述中塗層及前述頂層內之至少2層。
(48)一種照明器具,係於照明反射板使用有如上述(1)~(46)中任一者記載之塗裝金屬材。
(49)一種電子機器,係於發光零件之反射板、或影像顯示部之反射板使用有如上述(1)~(46)中任一者記載之塗裝金屬材。
依據本發明,可提供具有高全光線反射率,且成形性優異之塗裝金屬材與其製造方法、及塗裝金屬成形物。
圖式簡單說明
以下,一面參照附加圖式,一面詳細說明本發明之較佳實施形態。
第1圖係顯示實施例中使用之亮度測定裝置之一例的截面模式圖。
第2圖係由上部所見之第1圖之亮度測定裝置的模式圖。
第3圖係顯示塗膜邊界面之凹凸狀態之一例的圖。
用以實施發明之形態
本發明係於基材形成3層以上之被覆層,且各別之層係互相補足全光線反射率、成形性者,特別是,於中塗層以高濃度含有金紅石型氧化鈦,且藉由使用高分子量之聚酯樹脂作為各被覆層之結合劑樹脂,成功地兼具高全光線反射率與成形性。
(發明之基本構成)
本發明之塗裝金屬材係於作為基材之金屬材表面之至少一部分具有底塗層、中塗層、頂層之至少3層的被覆層者,中塗層以固形分體積濃度計含有金紅石型氧化鈦35~70%,且中塗層含有數平均分子量為19000~28000之聚酯樹脂A。
另外,本發明之固形分體積濃度係指,相對於塗膜中之樹脂成分與顏料之體積的濃度,係去除空隙者。
(各層之定義)
本發明中之底塗層係指,與金屬材最近側之被覆層。但,即使為距離金屬材最近側之層,若係以提升金屬材與塗膜之密著性或提升耐蝕性為目的而設置的膜厚小於1μm之被覆層,則不視為底塗層,而將其上之被覆層作為底塗層。
一般而言,頂層係指,露出於距離基材最遠之表面的層。但,本發明中,只要頂層係直接積層於中塗層之表層側的話,未必需要位於最表層,亦可於頂層之更表層側積層其他被覆層。
當為3層構造時,中塗層相當於底塗層與頂層相接所夾持之部分,但於具有4層以上之複層構造的被覆層中,將所有配置於頂層與底塗層之間,且金紅石型氧化鈦之固形分體積濃度為35%以上、70%以下的層視為中塗層。又,於金紅石型氧化鈦之濃度連續地變化,且各層之邊界不明確時,亦將所有滿足金紅石型氧化鈦之固形分體積濃度為35%以上、70%以下之的範圍者作為中塗層。
(各層之構成)
以下,關於各層之構成,依中塗層、底塗層、頂層之順序說明。
(中塗層)
首先,敘述中塗層之構成。
中塗層之必須構成要素係作為結合劑樹脂之高分子量之聚酯樹脂與作為添加顏料之金紅石型氧化鈦。
‧樹脂
如上述,結合劑樹脂必須使用數平均分子量為19000~28000之聚酯樹脂A。
本申請案發明因以獲得高全光線反射率為目的,故添加於中塗層之反射顏料濃度必須係以固形分體積濃度計為35~70%之高顏料濃度。因此,通常使用之結合劑樹脂,因將顏料與顏料緊密相黏之結合劑能力不足,而有加工性下降的問題。發明人等致力於檢討以少量之結合劑樹脂用以確保加工性之被覆層的構成,結果,發現顏料及基材之密著性優異的聚酯樹脂係最適合者,並且藉將數平均分子量定為19000~28000,可顯現延性與強度之均衡優異的性能,故藉由使用數平均分子量為19000~28000之聚酯樹脂A,可得良好之加工性。通常,使用分子量為19000以上之高分子量之聚酯樹脂A的塗料因黏度容易過高,故為確保適合塗裝之黏度,有降低塗料中之固形分濃度的必要,於如本發明之厚膜塗裝的用途上,容易產生起泡,被認為難以使用。然而,本發明中,因多量地添加作為反射顏料之金紅石型氧化鈦,結合劑樹脂之濃度相對地降低,即使塗料中之固形分濃度不太下降,仍可確保適合塗裝之黏度。因此,發現即使使用高分子量之聚酯樹脂A,仍可不產生起泡而進行厚膜之塗裝,可兼具塗裝性與加工性。
另外,當聚酯樹脂A之數平均分子量小於19000時,因不易確保成形性故將其作為下限值。當數平均分子量大於28000時,塗膜表面會過度柔軟,而耐瑕疵性不佳,故將其作為上限值。聚酯樹脂A之數平均分子量以19000~26000為佳,最佳者是20000~23000。
另外,結合劑中之數平均分子量為19000~28000之聚酯樹脂A的濃度以20質量%以上可發揮效果,上限為100質量%。結合劑中之聚酯樹脂A的濃度以30~80質量%為佳,最佳者是40~60質量%。
又,發明人等發現中塗層之結合劑樹脂除了上述聚酯樹脂A以外,更含有數平均分子量為2000~6000、羥基價為20以上之聚酯樹脂B,且聚酯樹脂A與聚酯樹脂B以質量比計為0.25≦聚酯樹脂B/聚酯樹脂A≦4,而得到更優異之成形性。
這被視為當數平均分子量為19000~28000時作為高分子量之聚酯樹脂A的加工性優異,但本發明之中塗層因係高顏料濃度,而可視為顏料間分散有結合劑之構造,於此種構造中,即使為高分子量之聚酯樹脂,相較於低顏料濃度之被覆層,其加工性有變低之傾向,為追求更加提升之加工性,發明人等致力進行檢討,結果,發現藉由組合高分子量之聚酯樹脂A與低分子量之聚酯樹脂B,可得較單獨使用高分子量之聚酯樹脂A時更優異的加工性能。這被視為高分子量之聚酯樹脂A單獨以高濃度存在於顏料之間隙時,無法充分地進入樹脂,使作為結合劑之機能變得不充分,有加工性下降之可能性,但藉由組合高分子量之聚酯樹脂A與低分子量之聚酯樹脂B,低分子量之聚酯樹脂B可進入高分子量之聚酯樹脂A無法進入之顏料與顏料之間,而作為顏料與顏料、或顏料與高分子量之聚酯樹脂A的結合劑機能,以提升被覆層全體之強度、提升密著性,可得優異之加工性。
此外,低分子量之聚酯樹脂B的羥基價越高,會具有更多之交聯點,可得更高之密著性。該低分子量之聚酯樹脂B係以數平均分子量為2000~6000,且羥基價為20以上為佳。當數平均分子量小於2000時,被膜強度不充分而有加工性下降之疑慮,當大於6000時,因聚酯樹脂不易進入顏料與顏料之間,而有密著性之提升效果下降的疑慮。聚酯樹脂B之數平均分子量以2500~5000為佳,最佳者是3000~4500。又,當羥基價較20低時,顏料與顏料之交聯點變少,仍有密著性之提升效果下降的疑慮。由被膜性能之觀點來看,無需特別設定聚酯樹脂B之羥基價的上限值,但由樹脂之容易取得性、塗料之穩定性的觀點來看,以200以下為佳。聚酯樹脂B之羥基價以30~200為佳,最佳者是40~200。
聚酯樹脂A與聚酯樹脂B之混合比例以質量比計為0.25≦聚酯樹脂B/聚酯樹脂A≦4時,可得優異之密著性與加工性。
當前述聚酯樹脂B/聚酯樹脂A小於0.25時,聚酯樹脂B之機能顯現變得不充分,有密著性下降之疑慮,當聚酯樹脂B/聚酯樹脂A大於4時,聚酯樹脂A之機能顯現變得不充分,有加工性下降之疑慮。較佳者係,聚酯樹脂A與聚酯樹脂B之混合比例為0.4≦聚酯樹脂B/聚酯樹脂A≦2.5,最佳者是,0.65≦聚酯樹脂B/聚酯樹脂A≦1.5。
‧金紅石型氧化鈦
於中塗層添加之顏料係使用金紅石型氧化鈦。這是因為,金紅石型氧化鈦之折射率較其他顏料高,可增大與作為結合劑使用之樹脂及空氣的折射率差,故可提高顏料與樹脂、顏料與空氣之界面中的反射率。銳鈦礦型氧化鈦亦具有較高之折射率,但因光觸媒性高,於接受螢光燈等光時,結合劑樹脂會分解而不佳。
本發明之具有高全光線反射率的塗裝金屬材,因主要以反射可見光為目的,故被視為對人眼感度高之波長域的全光線反射率高是重要的。人眼雖有個人差異,但可感受380~780nm之波長的光,該感度之峰值係於555nm附近。因此,需強烈地反射以555nm為中心之波長的光,故使用之顏料的粒徑亦需於考量該點之後選定。
作為顏料使用之金紅石型氧化鈦的平均粒徑,當為小的話每體積之表面積會變廣,反射界面變廣,故全光線反射率亦變高,但當顏料之粒徑過小的話,因長波長之光透過,全光線反射率會下降。與波長相同能階(level)之粒徑範圍中,有光散射大之所謂Mie散射領域,粒徑於波長之1/2前後光散射為最高是眾所周知的。因此,以將金紅石型氧化鈦之平均粒徑設為可見光波長之一半的200~400nm為佳,更佳者為250~350nm者。
另外,本申請案發明中之金紅石型氧化鈦的平均粒徑係藉由電子顯微鏡以10,000倍觀察欲確認之被膜的部分,映照出至視野中之金紅石型氧化鈦內,以數量來看去除20%之粒徑小者與5%之粒徑大者所剩之金紅石型氧化鈦的粒徑之相加平均值。
本申請案發明中使用之金紅石型氧化鈦粒子只要為滿足前述條件者的話,並無特別限制而可使用。又,本申請案發明中使用之金紅石型氧化鈦粒子可為金紅石型氧化鈦之粒子單體,或者,亦可為於金紅石型氧化鈦施行有塗布二氧化矽、氧化鋁、氧化鋯、氧化鋅、氧化銻、有機物等者。使用於金紅石型氧化鈦之塗布的有機物係並未特別限定者,但亦以經新戊四醇、三羥甲基丙烷等多元醇系;三羥乙基胺、三羥甲基胺(trimethylolamine)之有機酸鹽等烷醇胺系;矽氧樹脂、烷氯矽烷等矽系等處理者為佳。
金紅石型氧化鈦亦可使用市售者,具體而言,可使用:石原產業社製「TIPAQUE(登錄商標)」系列、Fuji Titanium杜製「TA」系列、TAYCA杜製「TITANIX(登錄商標)」系列等。
中塗層中之金紅石型氧化鈦以固形分體積濃度計為35%以上。當平均粒子徑為200~400nm之金紅石型氧化鈦的固形分體積濃度大於35%時,發現即使粒子為最密填充狀態,粒子間所形成之空隙的容積仍大於結合劑樹脂體積,故可將其差分直接作為空隙含有於被覆層中,而可得高全光線反射率。換言之,因空氣之折射率較樹脂低,故顏料與空隙之界面的折射率差較顏料與樹脂之界面大,可得高反射率,並且因於樹脂與空隙之界面亦可使光反射,故可得高全光線反射率。於尋求更高之反射性能時,將平均粒子徑為200~400nm之金紅石型氧化鈦設為以固形分體積濃度計為50%以上時,將有效率地幫助被膜中之金紅石型氧化鈦與空隙、金紅石型氧化鈦與樹脂、及樹脂與空隙之界面的全光線反射率,可得高全反射率而為佳。然而,當被膜中之金紅石型氧化鈦的固形分體積濃度大於70%時,被膜中之金紅石型氧化鈦與空隙所占之比例過多,以結合劑樹脂確保被膜之連續性變得困難,中塗層本身變得脆弱,故將中塗層之金紅石型氧化鈦的固形分體積濃度設為70%以下。為確保穩定之被膜強度,較佳之金紅石型氧化鈦的固形分體積濃度係65%以下。如以上,本發明之中塗層中,以將平均粒子徑200~400nm之金紅石型氧化鈦於50~65%的固形分體積濃度使用為佳,平均粒子徑200~400nm之金紅石型氧化鈦的最佳固形分體積濃度為55~65%。
‧低折射率之粒子
因併用添加粒徑大於金紅石型氧化鈦且低折射率之粒子,可有效率地提高全光線反射率而為佳。這是因為,藉由添加較金紅石型氧化鈦粒徑更大的粒子,可增大粒子間之空隙,可含有更多的空隙,而達到提升全光線反射率之效果,且藉由使粒徑大之粒子為低折射率之粒子,於低折射率粒子與氧化鈦接觸之部位的接觸界面亦可反射光,而有助於提升全光線反射率。
粒徑大於金紅石型氧化鈦且低折射率之粒子的粒徑,為了有效率地於中塗層中含有空隙,且更有效率地於低折射率粒子與氧化鈦的接觸界面得到反射,即使相對於金紅石型氧化鈦之粒徑而相當大,仍難發揮其效果,故以1μm以上10μm以下為佳。較佳者係3μm以上、8μm以下,最佳者是4μm以上、7μm以下。
藉由與金紅石型氧化鈦共同含有,可更加提高全光線反射率之粒徑大於金紅石型氧化鈦的低折射率之粒子,只要為折射率較金紅石型氧化鈦低者,並未特別限定,但以與金紅石型氧化鈦之折射率差為0.5以上為佳,以1以上特佳,此外,以對可見光無強烈之吸收,且粉末狀態下呈白色者為佳。具體而言,可使用二氧化矽、碳酸鈣、硫酸鋇、氧化鋅等無機粒子。又,除此之外,亦可使用樹脂粉末等。樹脂粉末之種類亦無特別限定,但可使用丙烯基、聚酯、PTFE等。
粒徑大於金紅石型氧化鈦之低折射率粒子的作用,係如前述般地,有效率地使中塗層中含有空隙,並且於低折射率粒子與氧化鈦之接觸界面亦使光反射,得到高反射,故即使為少量,仍可發揮含有之量的效果,對於下限濃度無特別限定之必要,但因於(低折射率粒子之體積÷金紅石型氧化鈦之體積)小於0.05時,添加低折射率粒子之全光線反射率的提升效果減少,故以(低折射率粒子之體積÷金紅石型氧化鈦之體積)為0.05以上為佳。
關於低折射率粒子上限濃度,(低折射率粒子之體積÷金紅石型氧化鈦之體積)達0.2之前,隨著添加量之上升,光反射率上升,可發現其添加效果,但當超過該值而添加時,發現有光之反射率以外的性能(加工性、耐蝕性等)下降之傾向,故將(低折射率粒子之體積÷金紅石型氧化鈦之體積)為0.2設為低折射率粒子之上限濃度。
(低折射率粒子之體積÷金紅石型氧化鈦之體積)以0.06~0.17為佳,最佳者是0.07~0.15。
又,上述低折射率粒子除了提升全光線反射率之作用以外,亦具有控制中塗層與頂層之邊界面的粗糙度之作用,詳細內容則待後述。
中塗層中之空隙之含有率的適當範圍,因空隙之含有率小於固形分體積量的0.02倍時會含有空氣使全光線反射率之提升效果變少,當大於固形分體積量的1.1倍時會有中塗層變脆、加工性及密著性不佳的可能性,故以固形分體積之0.02~1.1倍為佳。相對於固形分體積量之空隙含有率較佳者係0.3~1.0倍,最佳者是0.5~0.95倍。
中塗層中之空隙尺寸並未特別限定,但若為極端地大者時,會造成被膜缺陷,使加工性或耐蝕性等被膜性能下降故不佳,又,因每體積之表面積變小,由光之反射率的觀點來看亦不佳。另,當空隙尺寸小的話,空隙每體積之表面積變大,反射界面變大,故全光線反射率亦變高,當極端地過小的話,因長波長之光透過,全光線反射率降低。由光反射之觀點來看,以可見光波長之一半200~400nm為佳,更佳者為250~350nm。但,因空隙尺寸之控制,特別是統一尺寸是困難的,故若無如上述之被膜缺陷等問題或極端之對反射率的影響的話,空隙尺寸係無特別問題。
中塗層中之空隙之含有率,除了上述顏料之含有濃度以外,亦有例如:藉由控制塗料之分散方法可控制。換言之,塗料中之顏料的分散狀態越良好(越均一),樹脂將附著於顏料,並有效率地填入粒子間之空隙,故空隙之含有率變少。
因此,為得到較高之光反射率,以維持塗布性或塗料之穩定性無問題之最低限的分散為佳。
‧膜厚
為得高全光線反射率,中塗層之膜厚以10μm以上為佳,為得較高之全光線反射率時,以40μm以上更佳。另一方面,當中塗層之膜厚大於80μm時,有塗膜之加工性下降之疑慮,又,當大於100μm時,亦有密著性降低的可能性,故中塗層之膜厚以110μm以下為佳,較佳者係100μm以下,為得較高之加工性時,以15μm以下為佳。由此可知,中塗層之膜厚以10~110μm之範圍內為佳,以10~100μm較佳。中塗層之膜厚由反射率之觀點來看,以40~100μm較佳,以60~100μm更佳,以60~80μm最佳。另一方面,由加工性之觀點來看,以10~15μm最佳。
本發明之中塗層、及後述之底塗層與頂層的膜厚可如以下地測定。換言之,藉於相對於底塗層、中塗層及頂層之被覆面垂直的面裁切試料,並以光學顯微鏡、電子顯微鏡觀察其截面,可得各層之膜厚。另外,於後述塗膜層之邊界部形成有混合層的情況稍待後述。
(底塗層)
接著,敘述底塗層之構成。
作為底塗層之結合劑使用的樹脂並未特別限定,但由與中塗層之密著性、後述混層之形成、塗料原料之共通化等觀點來看,以與中塗層相同之數平均分子量為19000~28000的聚酯樹脂A為佳。當聚酯樹脂之數平均分子量小於19000時,有加工性及密著性下降之疑慮。當數平均分子量大於28000時,塗膜變得過軟,而有耐瑕疵性劣化之疑慮。底塗層中之聚酯樹脂A的數平均分子量以19000~26000為佳,最佳者是20000~23000。
另外,結合劑中之數平均分子量為19000~28000的聚酯樹脂A之濃度為80質量%以上可發揮加工性、密著性提升之效果。底塗層之結合劑中之聚酯樹脂A的濃度以85~100質量%為佳,最佳者是90~100質量%。
‧顏料:金紅石型氧化鈦
底塗層中以固形分體積濃度計添加作為顏料之金紅石型氧化鈦20%~35%,可更提升反射率而為佳。以金紅石型氧化鈦作為添加至底塗層之顏料為佳的理由係,金紅石型氧化鈦之折射率較其他顏料高,且可增大與作為結合劑使用之樹脂及空氣的折射率差,故可提高顏料與樹脂、顏料與空氣之界面中的反射率。底塗層中之金紅石型氧化鈦的固形分體積濃度,較佳者係20~30%,最佳者是22~28%。底塗層中使用之金紅石型氧化鈦的平均粒徑係與中塗層中使用者之平均粒徑相同。
‧膜厚
關於底塗層之膜厚,膜厚越厚,可得越高之加工性、密著性,又於添加金紅石型氧化鈦作為反射性顏料時,亦以厚膜對於反射性能越有利,故不需要該等性能之上限值的設定,但當膜厚大於30μm時,(因與中塗料相異,顏料為低濃度)塗裝時容易產生起泡、塗裝性劣化,又由塗料成本之觀點來看亦不佳,故將其設為上限值。此外,當膜厚小於5μm時,底塗層之加工性、密著性、反射性能的提升效果變小,故以將底塗層之膜厚設為5~30μm為佳。由確保穩定之加工性、密著性、反射性能及塗裝性的觀點來看,較佳之底塗層的膜厚係10~25μm,最佳者是12~22μm。
(頂層)
接著,敘述頂層之構成。
作為頂層之結合劑使用的樹脂並未特別限定,但由與中塗層之密著性、或後述混層之形成、塗料原料之共通化等觀點來看,與中塗層同樣地,以數平均分子量為19000~28000之聚酯樹脂A為佳。當聚酯樹脂之數平均分子量小於19000時,有加工性及密著性下降的疑慮。當數平均分子量大於28000時,塗膜表面容易變得過軟,有耐瑕疵性及阻塞性劣化的疑慮。頂層中之聚酯樹脂A的數平均分子量以19000~26000為佳,最佳者是20000~23000。
另外,頂層之結合劑中的數平均分子量為19000~28000之聚酯樹脂A的濃度當與底塗層同為80質量%以上時可發揮加工性、密著性之提升效果。頂層之結合劑中的聚酯樹脂A之濃度以85~100質量%為佳,最佳者是90~100質量%。
又,由密著性之觀點來看,以使用與中塗層相同之樹脂為佳。
頂層並不一定需要添加顏料,可視用途,藉由有無添加顏料、顏料之種類、濃度,可得到對應於目的之反射特性或其他特性。
首先,敘述於頂層添加金紅石型氧化鈦的情形。藉於頂層添加金紅石型氧化鈦可提升全光線反射率,金紅石型氧化鈦濃度高對反射性能有利,但頂層之最大作用係保護被覆層全體,故太脆之塗膜為不佳。由確保被膜之柔軟性的觀點來看,頂層中之金紅石型氧化鈦濃度的上限以固形分體積濃度為35%以下為佳,下限濃度並不需特別限定,故包含完全不包含金紅石型氧化鈦的情況,將頂層中之金紅石型氧化鈦濃度設為固形分體積濃度為0~35%。此外,於求得較高之全光線反射率化時,藉將金紅石型氧化鈦濃度設為以固形分體積濃度計為20~35%,可高程度地兼具以頂層達到被覆層全體之保護機能與高反射性能。於頂層添加金紅石型氧化鈦時,頂層中之金紅石型氧化鈦的固形分體積濃度,較佳係20~30%,最佳者是22~28%。頂層中使用之金紅石型氧化鈦的平均粒徑係與中塗層中使用者之平均粒徑相同。
於頂層添加金紅石型氧化鈦時頂層之膜厚,係膜厚越厚,可得越高之加工性、密著性、全光線反射率。但,當膜厚大於30μm時,塗裝時容易產生起泡,使塗裝性劣化,且於塗料成本方面來說亦不佳。又,當膜厚小於5μm時,因以頂層達到之加工性、密著性、全光線反射率的提升效果變少,故以將頂層之膜厚設為5~30μm為佳。由確保穩定之加工性、密著性、全光線反射率及塗裝性的觀點來看,較佳之頂層膜厚係10~25μm,最佳者是12~22μm。
頂層除了金紅石型氧化鈦以外亦可添加無光劑。藉於頂層以固形分體積濃度計添加無光劑3~15%,可於與未使用無光劑之情形相同的全光線反射率下,得到幾無正反射成分之反射特性。將具有此種反射特性之高反射塗裝金屬板作為照明器具之反射板使用時,因無關與光源之距離、角度,可得到一定之反射光,故於光源數量少、或間隔大時,亦可得均一之反射光。但,藉由添加無光劑可於頂層表面形成微細之凹凸,因汙染物質容易堆積於該微細之凹凸,且以擦拭亦不易去除,故有耐汙染性下降之疑慮。頂層之無光劑的固形分體積濃度以5~12%為佳。本發明中使用之無光劑並未特別限定,但以粒徑為3~9μm之二氧化矽為佳。二氧化矽之粒徑以4~7μm為佳。
於頂層以固形分體積濃度計添加無光劑3~15%時,頂層之膜厚範圍係與添加有金紅石型氧化鈦之頂層相同,以5~30μm為佳。當膜厚大於30μm時,塗裝時容易產生起泡,使塗裝性劣化,且於塗料成本方面來說亦不佳。又,當膜厚小於5μm時,幾乎無法獲得以頂層達到之加工性、密著性之提升效果、或幾無正反射成分之反射特性。由確保穩定之加工性、密著性、反射特性及塗裝性的觀點來看,較佳之無光劑添加頂層膜厚係10~25μm,最佳者是12~22μm。
另外,以如後述地藉由多層同時塗布或濕疊濕進行塗裝,並於各塗膜層之界面形成混合有少量塗液的混層時,因藉由該混層可提升塗膜層間之密著性,而更為適合。
接著,敘述本申請案發明被膜中之體積濃度的測定方法。
各被膜中之金紅石型氧化鈦的固形分體積濃度可如下述般地測定。
首先,由試料上將作為測定對象之被覆層切削成各層以成為頂層、中塗層、底塗層,並測定削取後之塗膜面積A1及質量M1。接著,將削取下之塗膜以500℃加熱1小時,使樹脂成分分解。可將未分解而殘留下之部分視為金紅石型氧化鈦。測定其質量M2。因一般之金紅石型氧化鈦顏料的密度係3800~4200kg‧m-3左右,故將金紅石型氧化鈦顏料之密度設為4000kg‧m-3,因一般之聚酯樹脂的密度係1150~1250kg‧m-3左右,故將聚酯樹脂之密度設為1200kg‧m-3,將聚酯樹脂之體積V1設為V1=(M1-M2)÷1200kg‧m-3,將金紅石型氧化鈦之體積V2設為V2=M2÷4000kg‧m-3求得。由如此求得之聚酯樹脂的體積V1、金紅石型氧化鈦之體積V2來看,可將金紅石型氧化鈦之體積濃度C1作為C1=V2÷(V1+V2)×100(vol%)求得。
被膜中之空隙體積係如以下求得。
於相對被覆面垂直之面裁切試料,並以光學顯微鏡、電子顯微鏡觀察該截面,求得膜厚T1。於無空隙時之膜厚T2係由T2=(V1+V2)/A1求得。
空隙體積V3可由V3=(V1+V2)×(T1-T2)/(T1+T2)求得。
另外,於各塗膜層之界面形成混合有少量塗液的混層時,如以下般地定義界面,以評價、測定各被膜之性狀。由相鄰接之頂層與中塗層、或中塗層與底塗層之含有Ti顏料濃度相異方面來看,藉由GDS(輝光放電發光分光分析裝置)等可進行元素濃度測定之分析手法,進行深度方向之Ti分布的測定,確認各層之Ti濃度,將於鄰接之被膜層的界面附近所確認之Ti濃度梯度部的上層Ti濃度與下層Ti濃度之平均Ti濃度的位置作為其界面。
當中塗層包含低折射率粒子時,低折射率粒子之相對於金紅石型氧化鈦的體積比,只要低折射率粒子為無機顏料的話,可以與求得金紅石型氧化鈦之體積濃度相同的操作求出,與金紅石型氧化鈦的區別係於加熱殘留物內使用不會使金紅石型氧化鈦溶解,僅溶解低折射率粒子之酸等化學藥品,僅溶解低折射率粒子,即可由溶解殘留物與加熱殘留物之質量差求得低折射率粒子的質量,且由該質量與低折射率粒子的密度可求得低折射率粒子之體積。
當低折射率粒子如樹脂顆粒般,電子線之透過性與金紅石型氧化鈦完全相異時,有以掃描型電子顯微鏡觀察被覆層之截面、或以切片機等薄薄地切取被覆層,再以透過型電子顯微鏡觀察之的方法。具體而言,可藉由算出視野內所見之金紅石型氧化鈦與低折射率粒子的數量求得。然而,當數量少時,誤差會變大,故至少需於金紅石型氧化鈦為100個以上之範圍計算粒子的數量。
又,於低折射率粒子之電子線透過性與金紅石型氧化鈦幾無差異,且以掃描型電子顯微鏡或透過型電子顯微鏡難以辨別低折射率粒子與金紅石型氧化鈦的差異時,確認該截面中之元素組成,由該組成可求得金紅石型氧化鈦、其他低折射率粒子之比率。元素組成亦可藉由EPMA(電子探針微分析器)、GDS(輝光放電發光分光分析裝置)等確認。
(關於中塗層與頂層之界面的粗糙度)
本發明之塗裝金屬材中,以上述中塗層與頂層之邊界面的中心線平均粗糙度Ra為0.8μm以上為佳。如此,藉增大中塗層與頂層之邊界面的Ra,可提升中塗層與頂層之密著性,且中塗層與頂層之邊界面變粗,表面積增大,故可提高擴散反射率。中塗層與頂層之邊界面中的中心線平均粗糙度Ra之上限係4μm。當Ra大於4μm時,最表面之凹凸會變大,有耐汙染性變差的可能性。Ra以1.1μm以上為佳,較佳者係1.6μm以上。
(邊界面之Ra的控制方法)
中塗層與頂層之邊界面的Ra可藉由下述控制:中塗層及頂層之塗布方法、中塗層中之顏料(金紅石型氧化鈦)的濃度、中塗層之顏料種類(金紅石型氧化鈦、二氧化矽等低折射率粒子等)、中塗層及頂層形成用之塗料的低剪力下之黏度或表面張力等。
具體而言,用以將中塗層與頂層之邊界面的Ra增大的方法有下述該等方法:
(1)將中塗層形成用之塗料與頂層形成用之塗料於未乾燥之狀態下積層,即,使用所謂之濕疊濕法或多層同時塗布法;
(2)將中塗層中之顏料(金紅石型氧化鈦等)提升至較頂層中之顏料濃度高;
(3)於中塗層中添加粒徑大之粒子(二氧化矽等);
(4)降低低剪力下之中塗層形成用的塗料黏度;
(5)縮小中塗層形成用之塗料與頂層形成用之塗料的表面張力差。
關於上述(1),藉將中塗層形成用之塗料與頂層形成用之塗料於未乾燥之狀態下積層,因金紅石型氧化鈦粒子從中塗層擴散至頂層,故邊界面之Ra變大。此時,如(2)般地,將中塗層中之金紅石型氧化鈦的濃度提升至高濃度,特別是,藉由將濃度設成即使粒子為最密填充狀態,粒子間所形成之空隙的容積會大於結合劑樹脂體積,且藉可將其差分直接作為空隙含有於被覆層中,因金紅石型氧化鈦變得更容易往頂層擴散,故邊界面之Ra變得更大。
關於上述(3),藉於中塗層中添加粒徑大之粒子,使該大粒徑之粒子存在於中塗層與頂層之邊界面附近,因於邊界面有大粒徑之粒子所形成的凹凸,故邊界面之Ra變大。此時,如(1)般地,藉將中塗層形成用之塗料與頂層形成用之塗料於未乾燥之狀態下積層,因大粒徑之粒子從中塗層擴散至頂層,故大粒徑之粒子變得容易存在於中塗層與頂層的邊界面附近。
關於上述(4),藉由降低低剪力下之中塗層形成用的塗料黏度,因中塗層中之金紅石型氧化鈦容易往頂層擴散,故邊界面之Ra變大。換言之,依本發明人等之知識,於乾燥、硬化後,即使粒子為最密填充狀態,只要粒子間所形成之空隙的容積大於結合劑樹脂體積,且以可將其差分直接作為空隙含有於被覆層中的濃度添加有微粒子(此時為金紅石型氧化鈦)的塗料會成為一般稱作濃高分散系塗料之非牛頓流體,係成為以旋轉黏度計測定黏度時,具有於低旋轉下黏度高,且於高旋轉下黏度低即剪切稀化特性的塗料。於將此種塗料塗裝於基材時之塗裝作業性,除了大幅地受高旋轉下之黏度影響以外,於塗裝後之乾燥、燒附硬化步驟中塗料之膜內流動方面亦大幅地受低旋轉下之黏度影響。因此,關於控制中塗層與頂層之邊界面的Ra,調整低剪力下之塗料黏度係重要的。
此處,關於低剪力下之塗料黏度,可藉由變更塗料中之溶劑量及塗料之保管條件(保管溫度及保管期間)來調整。塗料之保管條件,係保管溫度越高、或保管期間越長,因塗料中之顏料分散加速,觸變性變低,故低剪力下之塗料黏度提升。此外,藉將分散劑或結構黏性賦予劑等添加劑添加至塗料中,亦可調整低剪力下之塗料黏度。
關於上述(5),縮小中塗層形成用之塗料與頂層形成用之塗料的表面張力差,且,將該等塗料於未乾燥狀態下積層,同時使其乾燥及燒附硬化時,邊界面之Ra變大。然而,中塗層形成用之塗料與頂層形成用之塗料的表面張力差,因各層之樹脂種類或溶劑種類等差異,適當之值互異,故無法一概地規定,需事前調查各塗料以取決最適值。此處,塗料之表面張力可藉由使用均染劑或消泡劑等一般稱作界面活性劑之添加劑來調整,但亦可藉由改變溶劑之種類來調整。
當將中塗層與頂層之邊界面的中心線平均粗糙度Ra設為0.8μm以上時,為此較有效之方法,可舉例如:於中塗層形成用塗料中添加粒徑200nm~400nm之金紅石型氧化鈦,使成為相對於乾燥後塗膜之體積,即使粒子為最密填充狀態,只要粒子間所形成之空隙的容積大於結合劑樹脂體積,且可將其差分直接作為空隙含有於被覆層中的濃度以上,將該中塗層形成用塗料與頂層形成用塗料於未乾燥之狀態下積層,於積層後之狀態下同時使其乾燥、硬化的方法。藉於中塗層形成用塗料中添加最密填充以上之金紅石型氧化鈦,並於未乾燥狀態下與頂層形成用塗料積層,於各塗膜層間產生金紅石型氧化鈦粒子之濃度梯度,並產生使中塗層中之金紅石型氧化鈦粒子往頂層側擴散的效用,此外,因於乾燥、硬化步驟施加熱,故該熱成為驅動力使金紅石型氧化鈦擴散的效用更為顯著。另一方面,因於乾燥、硬化步驟施加熱時,形成塗膜之樹脂產生交聯反應,故產生抑制金紅石型氧化鈦粒子之層間擴散動作的效用。因此,中塗層與頂層之邊界面成為粗糙狀態,Ra變大。
又,藉由設置中塗層作為頂層之下層塗膜層,可使中塗層與頂層之邊界面的Ra成為0.8μm以上,但如上述(4),低剪力下之塗料黏度大幅地影響對中塗層與頂層之邊界面的Ra之控制,藉由降低低剪力下之塗料黏度,可更增大中塗層與頂層之邊界面的Ra。
(混合層)
本發明之塗裝金屬材中,藉由濕疊濕法或多層同時塗布法塗裝中塗層形成用塗料與頂層形成用塗料,會有塗液少量地混合於塗膜層之界面,而形成混雜有中塗層中之成分與頂層中之成分的混合層之情形。此時,藉存在於中塗層與頂層之邊界部分的混合層,可更提升中塗層與頂層間之密著性。又,當為預塗金屬材時,雖有因塗裝後之加工造成塗裝金屬材之全光線反射率下降的情形,但因存在有混合層,密著性提升,故亦可抑制加工後之全光線反射率降低。
(混合層之定義)
此處,本發明中之「混合層」係指,因中塗層與頂層各層之成分互相擴散而形成,且於中塗層與頂層之邊界部分混雜有各層之成分,中塗層與頂層各層之成分濃度連續地變化的層。更具體而言,當著眼於金紅石型氧化鈦時,將中塗層之Ti濃度設為x、頂層之Ti濃度設為y時,令Ti濃度於[x+0.05×(x-y)]~[y-0.05×(x-y)]之範圍內的部分作為混合層。
(邊界面之定義)
於形成有如上述之混合層時,係如以下般地定義中塗層與頂層的邊界面,以評價及測定各塗膜層之性狀。例如,於鄰接之中塗層與頂層,因含有之金紅石型氧化鈦等的顏料濃度相異,故藉由GDS(輝光放電發光分光分析裝置)等可進行元素濃度測定之分析手法,測定塗膜層深度方向之Ti的分布,確認各層之Ti濃度,且於鄰接之塗膜層的邊界面附近所確認之Ti濃度梯度部中,將中塗層中之Ti濃度與頂層中之Ti濃度的平均Ti濃度之位置,作為中塗層與頂層的邊界面。
另外,亦有於底塗層與中塗層之間形成混合層的情形,此時,混合層之定義或邊界面之定義亦與中塗層與頂層間之混合層相同。
當中塗層包含低折射率粒子時,低折射率粒子之相對於金紅石型氧化鈦的體積比,只要低折射率粒子為例如,無機顏料的話,可以與求得金紅石型氧化鈦之體積濃度相同的操作求出。與金紅石型氧化鈦之區別係,例如,於加熱殘留物中使用不會使金紅石型氧化鈦溶解,僅溶解低折射率粒子之酸等化學藥品,僅溶解低折射率粒子,即可由溶解殘留物與加熱殘留物之質量差求得低折射率粒子的質量,且由該質量與低折射率粒子的密度可求得低折射率粒子之體積。
另一方面,當低折射率粒子如樹脂顆粒般,電子線之透過性與金紅石型氧化鈦完全相異時,有以掃描型電子顯微鏡觀察塗膜層之截面、或以切片機等薄薄地切取塗膜層,再以透過型電子顯微鏡之的方法等。具體而言,可藉由算出視野內所見之金紅石型氧化鈦與低折射率粒子的數量求得。然而,當數量少時,誤差會變大,故較佳係至少於金紅石型氧化鈦存在100個以上之範圍計算粒子的數量。
又,於低折射率粒子之電子線透過性與金紅石型氧化鈦幾無差異,以掃描型電子顯微鏡或透過型電子顯微鏡難以辨別低折射率粒子與金紅石型氧化鈦的差異時,確認塗膜層截面中之元素組成,由確認後之組成可求得金紅石型氧化鈦與其他低折射率粒子之比率。元素組成可使用EPMA(電子探針微分析器)、GDS(輝光放電發光分光分析裝置)等確認。
(混合層之厚度)
本發明中,當存在上述混合層時,該混合層以具有3μm以上、12μm以下之厚度為佳。當混合層之厚度小於3μm時,有無法穩定地獲得混合層所帶來之中塗層與頂層間的密著性提升效果之疑慮。另一方面,當混合層之厚度大於12μm時,充分地確保分擔有必要機能之中塗層及頂層的塗膜厚度是困難的。因此,於頂層為最表層時,容易產生因最表層之厚度不足所造成的外觀不良等,中塗層及頂層本身之性能維持變得困難,實質上因與藉由混合有中塗層形成用塗料與頂層形成用塗料的塗料所形成之塗膜層為相同性能,故無法得到必要之原本中塗層及頂層的性能。混合層之厚度較佳係4~12μm,最佳為6~12μm。另外,將混合層之厚度控制成大於12μm實質上是困難的。
(混合層厚度之測定方法)
混合層之膜厚可藉由分析僅含有中塗層或頂層之任一者的成分之膜厚方向的分布狀態求得。分析方法可使用眾所周知的分析方法,例如:利用X射線探針微量分析器、電子探針微分析器(EPMA)、X線光電子分光分析(XPS)、奧杰電子能譜分析(AES)、輝光放電發光分析(GDS)等,分析塗膜深度方向的元素濃度,或者,藉由塗膜截面中之成分分析,可由作為對象之成分的濃度分布求得混合層之膜厚。適用之成分分析的種類或方法只要對應膜厚、成分量等適當地選擇進行即可。除了EPMA、XPS、AES、GDS以外,只要是可進行深度方向之成分分析的方法,亦可適當地選擇。另外,可使用於混合層之分析的成分亦可為Ti以外者。
(混合層厚度之控制方法)
混合層之厚度,主要可藉由塗布方法、燒附時間來控制。塗布方法係藉由採用濕疊濕法或多層同時塗布法,而容易形成混合層。又,藉由增長燒附時間,可充分地延長用以形成混合層之時間,故可增厚混合層之厚度,具體而言,藉將燒附時間訂為60秒~180秒左右,可將混合層之厚度做成3μm以上、12μm以下。
又,為形成穩定之混合層,將形成混合層之中塗層形成用塗料的表面張力(σ1),與形成混合層之頂層形成用塗料的表面張力(σ2)之差(Δσ=σ2-σ1)設為0.5~8mN/m,以1~6mN/m為佳,最佳者是1.5~4mN/m,並且,將形成混合層之中塗層形成用塗料的黏度(Φ1),與形成混合層之頂層形成用塗料的黏度(Φ2)之差(ΔΦ=Φ2-Φ1)控制為-100~4000mPa‧s,以0~3000mPa‧s為佳,最佳者是100~2000mPa‧s。如此,配合塗料種類或塗裝條件,藉由適當地將形成混合層之中塗層及頂層用塗料之表面張力與黏度的關係調整至上述條件內之適當的值,亦可控制穩定之混合層的生成與膜厚,更可控制最表面的形狀。
換言之,藉由Δσ為8mN/m以下、或ΔΦ為4000mPa‧s以下,可形成具充分厚度之混合層,故更加提升層間密著性。另一方面,藉由Δσ為0.5mN/m以上、或ΔΦ為-100mPa‧s以上,中塗層及頂層之膜厚可為充分者,又,最表面之形狀亦適切,可更穩定地確保性能。另外,本發明中,塗料之表面張力可藉由20℃中之白金環拉升法測定,又,塗料黏度可使用B型黏度計,以20℃、6rpm測定。
塗料之表面張力的調整,以利用界面活性劑(亦包含消泡劑或均染劑)為佳。界面活性劑可使用眾所周知者,市售者已知有,BYK杜之BYK-333、BYK-307或花王社之EMULGEN等,其他亦有許多種,可對應塗料成分適當地添加。又,亦可以稀釋或混合其他溶劑等界面活性劑以外的方法進行塗料表面張力之調整。另外,當表面張力過大時,因有塗裝性惡化之可能性,故以將中塗層用塗料、頂層用塗料之表面張力均設為40mN/m以下為佳。頂層用塗料之表面張力較佳者係38mN/m以下,最佳者為36mN/m以下。
塗料黏度之調整以利用增黏劑(包含流變控制劑、黏度調整劑)為佳。增黏劑係使用眾所周知者,市售者已知有,BYK社之BYK-411、BYK-425等,其他亦有許多種,可對應塗料成分適當地添加。又,亦可以稀釋、混合其他溶劑、或使用使固形成分之比例增加等增黏劑以外的方法,進行塗料黏度之調整。
混合層之厚度亦可藉由調整中塗層用塗料中之顏料濃度與頂層用塗料中之顏料濃度的差來控制。換言之,當顏料濃度之差變大的話,因從中塗層往頂層之顏料的擴散速度變快,故於中塗層用塗料與頂層用塗料乾燥、硬化前可形成具充分厚度之混合層。
(關於最表面之起伏)
本發明之塗裝金屬材中,以被覆層最表面之濾波中心線波紋WCA 為2μm以下為佳。如此,藉縮小被覆層最表面之WCA ,可使塗裝金屬材之清晰度提升,且可得細緻無凹凸之光滑表面,故汙染物質不易堆積於塗裝金屬材表面,可使耐汙染性提升。當被覆層最表面之WCA 大於2μm時,有清晰度及耐汙染性下降之疑慮。被覆層最表面之WCA 的較佳範圍係1μm以下,最佳是0.5μm以下。另一方面,被覆層最表面之WCA 適當的下限值不需特別規定,但對被覆層最表面之WCA 小於0.2μm者,實質上進行控制是困難的。
此處所稱之「被覆層之最表面」係指,被覆層中最表層之塗膜層的表面之意。「最表層之塗膜層」係指,如上述般地,於本發明中之頂層、或頂層之表層側更積層有塗膜層時該塗膜層之意。
(最表面之WCA 的控制方法)
被覆層最表面之WCA 係受中塗層與頂層之邊界面的Ra影響而變化。因此,被覆層最表面之WCA 主要可藉由塗布方法、低剪力下之塗料黏度來控制。具體而言,藉由將塗布方法設為濕疊濕法或多層同時塗布法,因金紅石型氧化鈦從中塗層往頂層擴散,故中塗層與頂層之邊界面的Ra變大,被覆層最表面之WCA 亦變大。又,藉由降低低剪力下之中塗層形成用的塗料黏度,中塗層中之金紅石型氧化鈦變得容易往頂層擴散,邊界面之Ra變大,被覆層最表面之WCA 亦變大。
如上述,以增大中塗層與頂層之邊界面的Ra為佳,因以縮小被覆層最表面之WCA 為佳,故考量兩者之平衡,以決定低剪力下之中塗層形成用之塗料黏度的適當值為佳。
(對最表層塗膜之撥水性、撥油性的賦予)
本發明之塗裝金屬材中,金屬材上所形成之被覆層中最表層之塗膜層亦可含有矽樹脂或氟樹脂。此處所稱之「最表層之塗膜層」,於上述頂層形成於最表層時,係指該頂層,於頂層之表層側更積層有塗膜層時,係指該塗膜層。將本發明使用於預塗金屬板中時,被視為有因加工時之汙染物附著等造成全光線反射率下降之可能性。相對於此,本發明之塗裝金屬材之最表層的塗膜層之結合劑的一部分或全部係使用矽樹脂或氟樹脂,故可賦予塗膜表面撥油性及撥水性。如此,藉由賦予最表層之塗膜層之表面撥油性及撥水性,汙染物將不易附著於塗膜表面,而抑制全光線反射率之下降而為佳。
使上述最表層之塗膜層含有矽樹脂或氟樹脂的方法有:於最表層之塗膜層添加矽樹脂或氟樹脂的方法、或使用含有矽樹脂或氟樹脂者作為主樹脂的方法。
添加於最表層之塗膜層的矽樹脂,已市售者已知有例如:BYK社製之「BYK(登錄商標)-306」、「BYK(登錄商標)-378」等,添加於最表層之塗膜層的氟樹脂,已市售者已知有例如:BYK社製之「BYK(登錄商標)-340」等,其他亦有許多種,可對應塗料成分適當地添加。
含有矽樹脂或氟樹脂之主樹脂可使用:市售之矽氧.丙烯酸共聚合樹脂(例如,東亞合成社製「SYMAC(登錄商標)」系列或「RESEDA(登錄商標)」系列、TOKUSHIKI社製「SQ(登錄商標)100」等)、或市售之矽氧‧氟共聚合樹脂(例如,富士化成工業社製「ZX-001」等)。
上述矽氧‧丙烯酸共聚合樹脂或矽氧‧氟共聚合樹脂亦可視需要使用一般眾所周知的交聯劑,例如,以異氰酸酯或三聚氰胺樹脂交聯。此時,異氰酸酯係使用一般市售者,可使用例如:住化Bayer社製「Sumidur(登錄商標)」系列、「Desmodur(登錄商標)」系列、三井武田Chemical社製「TAKENATE(登錄商標)」系列等。三聚氰胺樹脂係使用一般市售者,可使用例如:三井Cytec杜製「Cymel(登錄商標)」系列、「Mycoat(登錄商標)」系列、大日本油墨化學工業杜製「BECKAMINE(登錄商標)」系列、「SUPER BECKAMINE(登錄商標)」系列等。
如以上,於最表層之塗膜層含有矽氧樹脂或氟樹脂的塗裝金屬材除了照明器具之反射板的用途以外,亦適用於室內中之天花板或壁材等用途。並且,將於最表層之塗膜層含有矽氧樹脂或氟樹脂的塗裝金屬材使用於室內中之天花板壁材等用途時,室內中之天花板或壁材本身亦具有反射板的作用,故可以較少之光量使室內變得明亮。
(對最表層塗膜之親水性的賦予)
本發明之塗裝金屬材中,形成於金屬材上之被覆層中最表層之塗膜層,亦可於形成塗膜之樹脂骨架中具有-Si-O-Si-鍵結。此處所稱之「最表層之塗膜層」,於上述頂層形成於最表層時,係指該頂層,於頂層之表層側更積層有塗膜層時,係指該塗膜層。又,-Si-O-Si-鍵結中之Si係來自於烷氧矽烷或烷氧矽烷之水解縮合物者。
將本發明使用於預塗金屬板中時,被視為有因加工時之汙染物附著等造成全光線反射率下降之可能性。相對於此,於本發明之塗裝金屬材之最表層的塗膜中形成-Si-O-Si-,換言之,藉由含有來自烷氧矽烷或烷氧矽烷之水解縮合物的Si,不需損害表面光澤或加工性,即可賦予塗膜表面親水性。如此,藉將最表層之塗膜層表面作成親水性,可以水擦拭等輕易地拭除附著於塗膜表面的附著物,抑制全光線反射率下降,故為佳。
為於形成塗膜之樹脂骨架中形成-Si-O-Si-鍵結,只要於該最表層之塗膜形成用的塗料中添加烷氧矽烷或烷氧矽烷之水解縮合物即可。此時使用之烷氧矽烷係一般眾所周知者,可舉例如:四甲氧矽烷、四乙氧矽烷、四丙氧矽烷、四丁氧矽烷、甲基三甲氧矽烷、甲基三乙氧矽烷、乙基三甲氧矽烷、乙基三乙氧矽烷、二甲氧二乙氧矽烷、二甲氧二丙氧矽烷等。又,烷氧矽烷之水解縮合物可舉,上面例示之烷氧矽烷之水解縮合物為例。
如以上,於最表層之塗膜中形成有-Si-O-Si-的塗裝金屬材除了照明器具之反射板的用途以外,亦適用於室內中之天花板或壁材等用途。並且,將於最表層之塗膜中形成有-Si-O-Si-的塗裝金屬材使用於室內中之天花板或壁材等用途時,室內中之天花板或壁材本身亦具有反射板的作用,故可以較少之光量使室內變得明亮。
(最表層之塗膜層的膜厚)
當本發明之塗裝金屬材於頂層之表層側更具有最表層之塗膜層(例如,含有上述矽氧樹脂或氟樹脂之塗膜層、或於形成塗膜之樹脂骨架中具有-Si-O-Si-鍵結的塗膜層)時,該最表層之塗膜層的膜厚只要可得到上述撥水性、撥油性、親水性等特性左右的話,並未特別限定,較佳者係最表層之塗膜層的膜厚為1μm以上、25μm以下。當上述最表層之塗膜層的膜厚小於1μm時,有撥水性、撥油性、親水性不足之可能性,當大於25μm時,有加工性不佳的可能性,又由成本方面來看,亦不佳。此時之最表層的膜厚較佳者係1~15μm,最佳者為2~7μm。
(基材(金屬材))
本發明中作為基材使用之金屬材可使用一般眾所周知的金屬材料。金屬材料亦可為合金材料。可舉例如:鋼板、不銹鋼板、鋁板、鋁合金板、鈦板、銅板等。亦可於該等材料之表面施行電鍍。電鍍之種類可舉例如:鋅電鍍、鋁電鍍、銅電鍍、鎳電鍍等。亦可為該等之合金電鍍。當為鋼板時,可使用:熔融鍍鋅鋼板、電鍍鋅鋼板、鋅-鎳合金電鍍鋼板、熔融合金化鍍鋅鋼板、鋁電鍍鋼板、鋁-鋅合金化電鍍鋼板等,一般眾所周知的鋼板及電鍍鋼板。
於本發明中使用之金屬材的表面,施行一般眾所周知的化學轉化處理,因金屬材與塗膜層之密著性提升,較為適當。化學轉化處理可使用:磷酸鋅系化學轉化處理、塗布鉻酸處理、電解鉻酸處理、反應鉻酸處理、非鉻酸系化學轉化處理等。非鉻酸系化學轉化處理已知的是經包含:矽烷偶合劑、鋯化合物、鈦化合物、丹寧或丹寧酸、樹脂、二氧化矽等之水溶液處理者等,亦可使用日本專利特開昭53-9238號公報、日本專利特開平9-241576號公報、日本專利特開2001-89868號公報、日本專利特開2001-316845號公報、日本專利特開2002-60959號公報、日本專利特開2002-38280號公報、日本專利特開2002-266081號公報、日本專利特開2003-253464號公報等所記載之眾所周知的技術。為了該等化學轉化處理,可使用市售之處理劑,例如:日本PARKERIZING社製之鉻酸處理劑「ZM-1300AN」、日本PARKERIZING杜製之非鉻酸化學轉化處理劑「CT-E300N」、日本PAINT社製之3價鉻系化學轉化處理劑「Surfcoat(登錄商標)NRC1000」等。
(關於後塗(postcoat)金屬材)
以上之說明係依據主要將本發明使用於預塗金屬材之例來說明,但本發明並未受限於預塗金屬材,亦可使用於後塗金屬材。於後塗金屬材時,與預塗金屬材相異,未必需要求加工性、密著性等,但於作為反射板使用時,需具有高全光線反射率。
於後塗金屬材時,藉於中塗層中添加具有較金紅石型氧化鈦大之粒徑的低折射率粒子,當該低折射率粒子之固形分濃度高,即可將中塗層與頂層之邊界面的Ra作為0.8μm以上。又,於加工後之金屬材形成中塗層後,於形成之中塗層表面加上物理上之瑕疵等,使表面之Ra變粗為0.8μm以上,之後,即使塗布頂層用塗料,亦可將中塗層與頂層之邊界面的Ra作為0.8μm以上。
(塗裝金屬材之製造方法)
本發明之塗裝金屬材的製造方法係藉由多層同時塗布或濕疊濕方式塗布本發明之塗裝金屬材的底塗層、中塗層及頂層內之至少2層。以下,分成塗裝金屬材為預塗金屬材的情形與後塗金屬材的情形,詳細說明本發明之塗裝金屬材的製造方法。
(預塗金屬材的情形)
當本發明之塗裝金屬材為預塗金屬材時,藉由一般之連續式塗裝線(continuous coating line,稱作「CCL」。)或切板用之塗裝線,可選擇、實施適當必要之處理。塗裝線代表之製造步驟係「洗浄」→「乾燥」→「化學轉化處理」→「乾燥」→「塗裝」→「乾燥、燒附」→「冷卻」→「乾燥」,但本發明之塗裝金屬材的製造步驟並未限定於此。
本發明之塗裝金屬材亦可如通常進行地於各被覆層重複施行塗裝與乾燥、燒附而製造,但藉由使用多層同時塗布或濕疊濕方式將底塗層、中塗層及頂層內之至少2層塗布於金屬材表面之一部分或全部而製造,由各層之性能面及生產性之面來看為佳。同樣地,於本發明之塗裝金屬材於頂層之表層側更具有最表層之塗膜層(例如,含有上述矽氧樹脂或氟樹脂之塗膜層)時,以使用多層同時塗布或濕疊濕方式將中塗層形成用之塗料、頂層形成用之塗料、及最表層之塗膜層形成用之塗料塗布於金屬材表面為佳。
另外,於本發明之金屬材為鋅系電鍍鋼板時,於連續電氣電鍍鋼板設備、或連續熔融鋅電鍍鋼板設備中,藉於電鍍步驟後,以具有濕疊濕塗裝設備或同時多層塗布設備之線製造,可於形成電鍍金屬表面之氧化皮膜前塗布,可防制因氧化皮膜造成之缺陷外觀不良。
多層同時塗布係指,藉由狹縫模具式塗布器或滑動漏斗(slide hopper)式之簾幕式塗布器等將複數塗液於同時積層之狀態下塗布於基材,使該積層之塗液同時地乾燥燒附的方法。
又,濕疊濕塗裝係指,經於基材上塗裝塗液後,於該塗液乾燥前之潮濕狀態下,於其上更塗布其他塗液,使該積層之多層塗液同時地乾燥燒附的方法,可舉例如:以輥塗布器或簾幕式流動塗布器等塗裝下層塗膜,於將其燒附前藉簾幕式流動塗布器等塗裝方法塗裝上層塗膜後,同時燒附下層塗膜與上層塗膜之複層塗膜的方法等。
本發明之多層同時塗布,或者,同時燒附經濕疊濕塗裝之塗膜的方法係使用一般眾所周知的塗料用燒附爐,可使用例如,熱風乾燥爐、感應加熱爐、紅外線加熱爐、或將該等併用之爐等。
如此,藉積層未乾燥狀態之塗液後同時塗布,各層之塗液於界面少量地混合,可提升密著性。又,以往隨著每次塗裝都要進行之乾燥步驟變成一起進行,由生產性或製造成本之觀點來說亦有利,又,亦有乾燥設備少即可完成之優點。
(後塗金屬材的情形)
當本發明之塗裝金屬材為後塗金屬材時,於如上述之金屬材施行化學轉化處理等後,製造之後塗金屬材於成形成所使用之照明反射板、發光零件之反射板、或影像顯示部之反射板等形狀後,藉由後塗(post coat)塗裝而製造。金屬材之成形方法可使用眾所周知的方法。又,後塗之方法可使用眾所周知的藉由噴霧塗裝、浸漬塗裝、簾幕式流動塗布器所進行之塗裝、刷毛塗布塗裝、静電塗裝等方法。於後塗金屬材時,亦可藉由噴霧塗裝等進行濕疊濕塗裝。
使用依據本發明之塗裝金屬材的電氣電子機器中,因塗裝金屬材兼具高全光線反射率與成形性,故為同一光源時可較目前為止的情況亮,又,即使將光源數量減至較目前為止少、或減少投入電力,仍可確保與目前相同之亮度。此外,本發明之金屬板具有容易成形成各種形狀、或可成形成更複雜之形狀的特性,故亦可期待可適用之電氣電子機器對象的擴大、或適用之零件的生產性提升之效果。
可活用此種特性之電氣電子機器並未特別限定。本發明之塗裝金屬板可使用於例如:照明反射板、發光零件之反射板、或影像顯示部之反射板等。電氣電子機器之較具體之例,可舉例如:照明器具、電飾、AV機器、移動機器、各種顯示器等,但本發明之塗裝金屬板以使用於:照明反射板、內飾看板內之反射板、液晶顯示器背光源反射板等為佳。
實施例
接著,使用實施例更詳細地說明本發明,但本發明並未受下述實施例所限定。
以下,詳細說明實驗。
首先,詳細說明實驗中使用之塗料。
基礎樹脂,係使用將東洋紡社製之非晶性聚酯樹脂「VYLON(登錄商標)220」(數平均分子量3000,羥基價50)、「VYLON(登錄商標)GK680」(數平均分子量6000,羥基價21)、「VYLON(登錄商標)226」(數平均分子量8000,羥基價20)、「VYLON(登錄商標)GK810」(數平均分子量6000,羥基價19)、「VYLON(登錄商標)GK140」(數平均分子量13000,羥基價10)、「VYLON(登錄商標)GK330」(數平均分子量17000,羥基價9)、「VYLON(登錄商標)560」(數平均分子量19000,羥基價8)、「VYLON(登錄商標)670」(數平均分子量20000,羥基價6)、「VYLON(登錄商標)630」(數平均分子量23000,羥基價5)、「VYLON(登錄商標)550」(數平均分子量28000,羥基價4)、「VYLON(登錄商標)516」(數平均分子量30000,羥基價4)、住化Bayer Urethane社製之非晶性聚酯樹脂「DESMOPHEN(登錄商標)T1775」(數平均分子量1500,羥基價66)、「DESMOPHEN(登錄商標)651」(數平均分子量2000,羥基價182)、「DESMOPHEN(登錄商標)690」(數平均分子量3500,羥基價46)、「DESMOPHEN(登錄商標)TXP2326」(數平均分子量4500,羥基價20)溶解於有機溶劑(以質量比計1:1混合有Solvesso150與環己酮者)者。交聯劑係將市售之六甲氧甲基化三聚氰胺的三井Cytec社製之「Cymel(登錄商標)303」,相對於聚酯樹脂之固形分100質量份添加15質量份,並且,添加市售之酸性觸媒的三井Cytec社製之「catalyst(登錄商標)6003B」0.5質量份,而得到聚酯系透明塗料。金紅石型氧化鈦係使用平均粒徑280nm之石原產業社製「TIPAQUE(登錄商標)CR95」(折射率:2.5)。
作為比較,亦使用平均粒徑300nm之堺化學工業社製硫酸鋇「BARIACE(登錄商標)B-30」(折射率:1.6)、平均粒徑290nm之堺化學工業社製氧化鋅「微細氧化鋅」(折射率:2.0)。
使中塗層含有之低折射率粒子,可使用:林化成社製二氧化矽「SQ-PL2」(平均粒徑0.8μm,折射率1.5)、「MIN-U-L 5」(平均粒徑1μm,折射率1.5)、「SQ-Y5」(平均粒徑5μm,折射率1.5)、「MIN-U-SIL 30」(平均粒徑8μm,折射率1.5)、「SQ-Y10」(平均粒徑10μm,折射率1.5)、旭硝子社製二氧化矽「Sunsphere(登錄商標)H-31」(平均粒徑3μm,折射率1.5)、「Sunsphere(登錄商標)H-121」(平均粒徑12μm,折射率1.5)、林化成社製碳酸鈣「Escalon#100」(平均粒徑5μm,折射率1.6)、旭硝子社製之PTFE「Fluon(登錄商標)PTFE lubricant」(平均粒徑7μm,折射率1.4)。
使頂層含有之無光劑,可使用:富士Silysia化學社製之無光二氧化矽「Sylysia(登錄商標)530」(平均粒徑2μm)、「Sylysia(登錄商標)420」(平均粒徑3μm)、「Sylysia(登錄商標)740」(平均粒徑5μm)、「Sylysia(登錄商標)770」(平均粒徑7μm)、「Sylysia(登錄商標)380」(平均粒徑9μm)、「Sylysia(登錄商標)780」(平均粒徑11μm)。
塗料中之顏料及粒子的分散方法,係使用以下之分散方法(i)、(ii)、(iii)。
分散方法(i):將聚酯系透明塗料、顏料、粒子、玻璃顆粒(2mmΦ )加入容器中,以SEIWA技研杜製「塗料震盪機PC」分散2小時。
分散方法(ii):將聚酯系透明塗料、顏料、粒子、玻璃顆粒(直徑0.2mm)加入容器中,以Ashizawa Finetect社製「LABSTAR」分散2小時。
分散方法(iii):將聚酯系透明塗料、顏料、粒子、玻璃顆粒(直徑2mm)加入容器,以SEIWA技研社製「塗料震盪機PC」分散10分鐘。
將製作之底塗塗料、中塗塗料及頂塗塗料之詳細內容分別記載於表1~3。
以下,詳細說明實施例之實驗中使用的預塗金屬板。
準備新日本製鐵株式會社製之熔融鋅電鍍鋼板「silverzinc(登錄商標)」(以後,稱作GI)作為原板。使用板厚為0.6mm者。使用電鍍附著量為單面60mg/m2者。
之後,將準備好之原板以日本PARKERIZING社製的鹼脫脂液「FC-4336」以2質量%濃度、50℃水溶液噴霧脫脂,水洗、乾燥後,以輥塗布器塗布日本PARKERIZING社製之非鉻酸化學轉化處理劑之「CT-E300N」,再以熱風烘箱使其乾燥。以熱風烘箱之乾燥條件係鋼板之到達板溫為60℃。非鉻酸處理之附著量係塗裝成以全固形分計附著200g/m2
接著,分別以輥塗布器塗裝,於經施行化學轉化處理之金屬板之一側的面使製作好之底塗塗料乾燥後之膜厚為20μm,於另一面使日本Fine Coatings社製之裡面塗料「FL100HQ」的灰色乾燥後之膜厚為5μm,再於經吹入熱風之感應加熱爐以金屬板之到達板溫為230℃之條件乾燥硬化。此外,於乾燥燒附後以噴霧器將水吹附至經塗裝之金屬板,進行水冷。
然後,於中塗塗膜上使用滑動漏斗式之簾幕式塗布器同時地積層塗裝中塗塗料與頂塗塗料2層,於經吹入熱風之感應加熱爐以金屬板之到達板溫為220℃之條件,同時地將經積層之塗膜乾燥硬化。此外,於乾燥燒附後以噴霧器將水吹附至經塗裝之金屬板,進行水冷,以製作3層之預塗金屬板(以後,將本塗裝方法稱作「塗裝方法(i)」)。
又,亦可視需要,於中塗塗膜以輥簾幕式塗布器僅塗1層裝中塗塗料,且於使其乾燥前於其上以輥簾幕式塗布器塗裝頂塗塗料,再同時地乾燥硬化塗膜。此外,於乾燥燒附後,以噴霧器將水吹附至經塗裝之金屬板,進行水冷,以製作3層之預塗金屬板(以後,將本塗裝方法稱作「塗裝方法(ii)」)。
又,亦可視需要,製作以輥塗布器於中塗塗膜上僅塗裝中塗塗料1層,以前述要領燒附後,再以輥塗布器於中塗塗膜上塗裝並燒附頂塗塗料1層的3層預塗金屬板(將本步驟之塗裝方法稱作「塗裝方法(iii)」)。
以下,記載以實驗製作之預塗金屬板之評價方法的詳細內容。
1)預塗金屬板之全光線反射率測定
使用於島津製作所社製之分光光度計「UV265」中安裝有積分球反射附屬裝置者,基準板則使用按壓固定有硫酸鋇粉末者。測定人眼感度最高之波長555nm中之全光線反射率,以以下之基準進行評價。
◎:98%以上的情形
◎~○:96%以上、小於98%的情形
○:94%以上、小於96%的情形
○~△:92%以上、小於94%的情形
△:90%以上、小於92%的情形
×:小於90%的情形
2)照明器具之亮度測定
於第1圖及第2圖中顯示實驗裝置之概要。將被覆基材(預塗金屬板)成形如第1圖及第2圖所示之長度方向兩端部朝上面側折彎的形狀,作為反射板1。將2根市售之螢光燈照明器具2並排於其中,並於其上安裝以毛玻璃所形成之外罩3。由測定點垂直地遠離50cm處設置亮度計6,測定由該外罩3之中央部分(以下,稱作「亮度測定部」。)4與由中央部分4朝外側移動1.5cm之部分(以下,稱作「亮度之均一性比較測定部」。)5的亮度。螢光燈照明器具2係使用16型燈管輸出16W之螢光燈。
亮度評價係藉由測定外罩3之亮度測定部4來評價。測定時,係完全截斷螢光燈照明器具2以外之光,測定以後述方法製作之基準反射板的亮度,相對於此,測定使用安裝有評價用之被覆基材製作的反射板1時之亮度。此外,由於基準反射板測定時之亮度與於評價用之被覆基材的反射板1測定時之亮度,定義出亮度變化率=([於以評價用之被覆基材作成之反射板1的亮度]-[於基準反射板之亮度])×100/[於基準反射板之亮度],藉亮度變化率以以下基準進行評價。
◎:25%以上的情形
◎~○:20%以上、小於25%的情形
○:15%以上、小於20%的情形
○~△:10%以上、小於15%的情形
△:5%以上、小於10%的情形
×:小於5%的情形
基準反射板係藉由塗裝作為提升以往之反射板表面之反射率的方法之反射率高之白色系的塗料來製作。以與上述中塗塗裝板之製作相同的方法,將表4所示之塗料塗裝成乾燥後之膜厚為10μm,並乾燥硬化。於其上,以輥塗布器再次將表4記載之塗料塗裝成乾燥後之膜厚為20μm,再於經吹入熱風之感應加熱爐以金屬板之到達板溫為230℃之條件乾燥硬化。此外,於乾燥燒附後以噴霧器將水吹附至經塗裝之金屬板,進行水冷。
又,亮度之均一性的評價係測定外罩之亮度測定部4與由亮度測定部4移動1.5cm的2處亮度之均一性比較測定部5的亮度,定義出亮度之均一度=100-([亮度之均一性比較測定部5的亮度]-[亮度測定部4之亮度])/[亮度測定部4之亮度]×100,藉亮度之均一度以以下基準進行評價。
◎:90%以上的情形
○:85%以上、小於90%的情形
△:70%以上、小於85%的情形
×:小於70%的情形
3)塗膜加工性試驗
依據JIS Z 2248,以擠壓彎曲法將製作之預塗金屬板彎曲加工成90°(內R:0mm(以下,稱作0R)及內R:2mm(以下,稱作2R)),以目視觀察加工部之塗膜,調查有無塗膜之破裂。另外,於進行90°彎曲時,係彎曲成預塗金屬板之表面成為彎曲之外側,進行0R及2R彎曲,以以下基準進行評價。
◎:以放大鏡觀察加工部,0R及2R均無龜裂的情形
○:於0R中以目視觀察發現些微之龜裂,於2R中以放大鏡觀察亦無龜裂的情形
△:於0R中以目視觀察發現大之龜裂,於2R中以目視觀察發現些微之龜裂的情形
×:於0R及2R中以目視觀察均發現大之龜裂的情形
此外,亦實施於加工部貼附膠帶後剝離之加工部密著性試驗,以以下基準進行評價。
◎:以放大鏡觀察加工部,0R及2R均無剝離的情形
○:於0R中以目視觀察發現些微之剝離,於2R中以放大鏡觀察亦無剝離的情形
△:於0R中以目視觀察發現大之剝離,於2R中以目視觀察發現些微之剝離的情形
×:於0R及2R中以目視觀察發現大之剝離的情形
4)耐汙染性
將寺西化學社製magic ink(登錄商標)之藍色塗布於作成之預塗金屬板的塗膜表面,於常溫下放置24小時後,評價以乙醇拭去經塗布之magic ink(登錄商標)後的痕跡。
◎:magic ink(登錄商標)痕跡消失不見的情形
○:magic ink(登錄商標)痕跡殘留微量的情形(專注地看可判別magic ink(登錄商標)痕跡的程度)
△:magic ink(登錄商標)痕跡殘留的情形(可立刻判別magic ink(登錄商標)痕跡的程度)
×:magic ink(登錄商標)痕跡幾未消失的情形(以乙醇拭取前、後,magic ink(登錄商標)之顏色幾無變化)
5)耐瑕疵性
以鉛筆硬度測定刮痕抗性。以JIS K 5400(1993)之8.4.1之方法為基準,以鉛筆芯硬度改變時塗膜之破裂來調查塗膜之刮痕抗性,將塗膜未發現破裂之最高的硬度作為該塗膜之鉛筆硬度。
◎:H以上,○:F,△:HB,×:B以下。
將1)~5)之任一性能均為△以上者作為合格標準。
於表5~12顯示本發明所作成之預塗金屬板與其評價結果。
(1)被覆層之聚酯種類的影響
關於被覆層之聚酯種類的影響,於No.1~28顯示實施例,於No.29~33顯示比較例。
本發明之預塗金屬板(No.1~28)於全光線反射率、亮度、加工性、密著性、耐汙染性均為良好之結果。
結合劑之數平均分子量為19000者(No.1)有加工性及密著性稍微下降之傾向,故結合劑之數平均分子量以20000~28000較適合。
中塗層之結合劑的數平均分子量小於19000者(No.29、31)係加工性及密著性不佳,故不適合。中塗之結合劑的數平均分子量大於28000者(No.30、32)係耐瑕疵性不佳,故不適合。
於No.3、5~9顯示底塗層之結合劑的數平均分子量之影響。數平均分子量小於19000者(No.5)有加工性及密著性稍為下降之傾向,數平均分子量大於28000者(No.9)有耐瑕疵性稍微不佳的傾向。可知底塗層之結合劑的數平均分子量以19000~28000為佳。又,底塗層與中塗層為相同黏合劑樹脂者(No.3)係密著性最優異,可知底塗層之結合劑樹脂與中塗相同最為適合。
於No.3、10~14顯示頂層之結合劑的數平均分子量之影響。數平均分子量小於19000者(No.10)有加工性及密著性稍微不佳之傾向,數平均分子量大於28000者(No.14)有耐瑕疵性稍微不佳之傾向。可知頂層之結合劑的數平均分子量以19000~28000為佳。又,頂層與中塗層為相同結合劑樹脂者(No.3)係密著性最優異,可知頂層之結合劑樹脂與中塗相同最為適合。
又,如No.16~20、23~28所示,除了數平均分子量為19000~27000之聚酯樹脂A以外,以質量比計為0.25≦聚酯樹脂B/聚酯樹脂A≦4的比例,包含數平均分子量為2000~6000且羥基價為20以上之聚酯樹脂B,藉此,可確保更優異之加工性及密著性。中塗層之結合劑,與聚酯樹脂A一併使用之聚酯樹脂的數平均分子量為小於2000者(No.15)及大於6000者(No.21)有未見加工性及密著性提升的效果之傾向。與聚酯A一併使用之聚酯樹脂即使於數平均分子量為2000~6000之範圍,羥基價小於20者(No.22)仍有未見加工性及密著性提升的效果之傾向。結合劑中之數平均分子量為19000~28000之聚酯樹脂的濃度為小於20質量%者(No.33)係加工性及密著性不佳,故不適合。
(2)中塗層之金紅石型氧化鈦的固形分體積濃度、顏料種類之影響
於No.34~39、42、43顯示中塗層之金紅石型氧化鈦的固形分體積濃度之影響。
中塗層之氧化鈦的固形分體積濃度為40%以下者(No.34、35)有反射性能稍微下降之傾向,中塗層之氧化鈦的固形分體積濃度為70%以上者(No.39)有加工性及密著性稍微下降之傾向,故氧化鈦的固形分體積濃度以50~65%較適合。
中塗層之氧化鈦的固形分體積濃度小於35%者(No.40)因反射性能不佳,故不適合。中塗層之氧化鈦的固形分體積濃度大於70%者(No.41)因加工性及密著性不佳,故不適合。
於No.42、43顯示中塗層之顏料種類的影響。於金紅石型氧化鈦以外之顏料中,因反射性能不佳,故不適合。可知中塗層之顏料需為金紅石型氧化鈦。
(3)對中塗層添加低折射率粒子之影響
如No.46~50、54~58、61~64、67~70、72~75所示,藉使中塗層共同含有金紅石型氧化鈦與低折射率顏料,可得較單獨使用金紅石型氧化鈦高之全光線反射率,故較適合。(低折射率顏料之體積÷金紅石型氧化鈦之體積)小於0.05者(No.45、53)的添加低折射率粒子效果小,而(低折射率粒子之體積÷金紅石型氧化鈦之體積)大於0.2者(No.51、59)有全光線反射率、加工性、密著性稍微下降之傾向,故(低折射率粒子之體積÷金紅石型氧化鈦之體積)為0.05~0.2較適合。低折射率粒子之粒徑小於1μm者(No.60、66)及大於10μm者(No.65、71)的添加低折射率粒子效果小,故低折射率粒子之粒徑為1~10μm較適合。
(4)中塗層之空隙率的影響
於No.77、79顯示中塗層之空隙的影響。藉由改變分散方法,[空隙體積/固形分體積]小於0.02者(No.77)有反射性能稍微下降之傾向,[空隙體積/固形分體積]大於1.1者(No.79)有加工性及密著性稍微下降之傾向。可知[空隙體積/固形分體積]以0.02~1.1為佳。
(5)底塗層之金紅石型氧化鈦的固形分體積濃度之影響於No.80~91顯示底塗層之金紅石型氧化鈦的固形分體積濃度之影響。底塗層之氧化鈦的固形分體積濃度小於20%者(No.80、86)有反射性能稍微下降之傾向,底塗層之氧化鈦的固形分體積濃度大於35%者(No.85、91)有加工性及密著性稍微下降之傾向,故氧化鈦之固形分體積濃度以20~35%較適合。
(6)頂層之添加顏料的影響
如No.93~96、99~102所示,藉於頂層添加金紅石型氧化鈦,可得更高之全光線反射率。金紅石型氧化鈦之固形分體積濃度大於35%者(No.97、103)有加工性及密著性稍微下降之傾向,金紅石型氧化鈦之固形分體積濃度小於20%者(No.92、98)因全光線反射率之提升效果小,故金紅石型氧化鈦之固形分體積濃度以20~35%較適合。
如No.105~111、114~120、123~125、128~130所示,藉於頂層添加無光劑(二氧化矽),可提升畫面之均一性。但,有耐汙染性稍微下降之傾向。無光劑(二氧化矽)之固形分體積濃度大於15%者(No.112、121)有耐汙染性更下降之傾向,無光劑(二氧化矽)之固形分體積濃度小於3%者(No.104、113)因畫面均一性之提升效果小,故無光劑(二氧化矽)之固形分體積濃度為3~15%較適合。無光劑(二氧化矽)之粒徑小於3μm者(No.122、127)之畫面均一性之提升效果小,無光劑(二氧化矽)之粒徑大於9μm者(No.126、131)有耐汙染性更下降之傾向,故無光劑(二氧化矽)之粒徑以3~9μm較適合。
(7)中塗層及頂層之膜厚的影響
於No.132~159顯示中塗層之膜厚的影響。中塗層之膜厚小於60μm者(No.132、139、146、153)有反射性能稍微下降之傾向,中塗之膜厚大於100μm者(No.138、145、152、159)有加工性及密著性稍微下降之傾向,故中塗層之膜厚以60~100μm較適合。
於No.160~179顯示頂層之膜厚的影響。頂層之膜厚小於10μm者(No.160、165、170、175)有反射性能、加工性及密著性稍微下降之傾向,頂層之膜厚大於25μm者(No.164、169、174、179)有耐瑕疵性稍微下降之傾向,故頂層之膜厚以10~25μm較適合。
(8)塗裝方法之影響
於No.180~185顯示塗裝方法之影響。以1層1層塗裝並燒附中塗層與頂層者(No.182、185),於中塗層與頂層之界面為觀察到混層,有加工性及密著性下降之傾向。以多層同時塗布及濕疊濕塗裝製作者(No.180、181、183、184),於中塗層與頂層之界面觀察到混層,可知密著性提升,較為適合。
接著,說明經調整中塗層與頂層之邊界面的中心線平均粗糙度Ra之例。
[塗料]
首先,詳細說明本實施例中使用之塗料。本實施例中,塗裝金屬材係使用於作為基材之鍍鋅鋼板表面被覆有被覆層之預塗鋼板,該被覆層具有由該鋼板側依序積層有底塗層、中塗層、頂層之3層構造、或底塗層、中塗層、2層頂層之4層構造。以下,依底塗層用塗料(以下,稱作「底塗塗料」)、中塗層用塗料(以下,稱作「中塗塗料」)、頂層用塗料(以下,稱作「頂塗塗料」)之順序,說明使用之塗料成分。
(底塗塗料)
如下述表13所示,底塗塗料中,係使用東洋紡社製之非晶性聚酯樹脂「VYLON(登錄商標)630」(數平均分子量23000,羥基價5)作為結合劑,使用平均粒徑為280nm之金紅石型氧化鈦的石原產業社製「TIPAQUE(登錄商標)CR95」(折射率:2.5)作為顏料,並與結合劑混合,使金紅石型氧化鈦之固形分體積濃度為25%,製作底塗塗料(底塗-1)。
(中塗塗料)
如表14所示,中塗塗料中,係使用東洋紡社製之非晶性聚酯樹脂「VYLON(登錄商標)」系列、及住化Bayer Urethan社製之非晶性聚酯樹脂「DESMOPHEN(登錄商標)」系列作為基礎樹脂。例如,中塗-1~20中,將「VYLON(登錄商標)630」(數平均分子量23000,羥基價5)與住化Bayer Urethan社製之非晶性聚酯樹脂「DESMOPHEN(登錄商標)690」(數平均分子量3500,羥基價46)以質量比計1:1溶解於有機溶劑(以質量比計1:1混合有Solvesso150與環己酮者)者。交聯劑係將市售之六甲氧甲基化三聚氰胺的三井Cytec社製之「Cymel(登錄商標)303」,相對於聚酯樹脂之固形分100質量份添加15質量份,並且,添加市售之酸性觸媒的三井Cytec社製之「catalyst(登錄商標)6003B」0.5質量份,而得到聚酯系透明塗料。
金紅石型氧化鈦係使用平均粒徑280nm之石原產業社製「TIPAQUE(登錄商標)CR95」(折射率:2.5)。
又,中塗層所含有之低折射率粒子係使用旭硝子社製二氧化矽「Sunsphere(登錄商標)H-31」(平均粒徑3μm)。
此外,作為中塗層所含有之顏料的比較材,亦使用平均粒徑300nm之堺化學工業社製硫酸鋇「BARIACE(登錄商標)B-30」(折射率:1.6)、平均粒徑290nm之堺化學工業杜製氧化鋅「微細氧化鋅」(折射率:2.0)。
並且,藉由變更溶劑量及塗料之保管溫度、保管期間,調整中塗塗料於低剪力下之塗料黏度。另外,低剪力下之黏度係使用東京計器社製B型黏度計(型式:B-8L)以旋轉數6rpm測定之值。
於下述表14顯示製作之中塗塗料的詳細內容。
(頂塗塗料)
如下述表15所示,頂塗塗料中,使用將東洋紡社製之非晶性聚酯樹脂「VYLON(登錄商標)630」(數平均分子量23000,羥基價5)溶解於有機溶劑(以質量比計1:1混合有Solvesso150與環己酮者)作為結合劑。交聯劑係將市售之三井Cytec杜製之完全烷基型甲基化三聚氰胺樹脂(以後,稱作甲基化三聚氰胺)的「Cymel(登錄商標)303」,相對於聚酯樹脂之固形分100質量份添加15質量份,並且,添加市售之酸性觸媒的三井Cytec社製之「catalyst(登錄商標)6003B」0.5質量份,而得到透明塗料。使用該透明塗料,並使用平均粒徑為280nm之金紅石型氧化鈦的石原產業社製「TIPAQUE(登錄商標)CR95」(折射率:2.5)作為顏料,並與結合劑混合,使金紅石型氧化鈦之固形分體積濃度為25%,製作頂塗塗料(頂塗-1)。
又,使用與上述頂塗-1相同之結合劑樹脂與顏料,並且,亦製作相對於結合劑樹脂與顏料之合計量100質量份,添加有1質量份之BYK社之矽氧系添加劑BYK-306的塗料(頂塗-2)、添加有0.5質量份之BYK社之氟系添加劑BYK-340的塗料(頂塗-3)。
又,使用市售之矽氧‧丙烯酸共聚合樹脂之東亞合成社製的矽改質丙烯酸樹脂「SYMAC(登錄商標)US-380」,作為結合劑之基礎樹脂,並使用以質量比計為1:1混合有市售之大日本油墨化學工業社製之丁基化三聚氰胺樹脂之「SUPER BECKAMINE(登錄商標)J830」與三井Cytec杜製之甲基化三聚氰胺的「Cymel(登錄商標)303」者,作為交聯劑。以固形分質量比計為100:30混合該等結合劑樹脂與交聯劑,得到透明塗料(頂塗-4)。此外,使用該透明塗料,與頂塗-1同樣地,使用石原產業社製「TIPAQUE(登錄商標)CR95」作為顏料,並與結合劑混合,使金紅石型氧化鈦之固形分體積濃度為25%,製作頂塗塗料(頂塗-5)。
又,除了使用住化Bayer Urethan社製之「DesmodurBL3175(商品名)」(以後,稱作HDI)製作交聯劑以外,亦製作與頂塗-4、5同樣地製作之塗料(頂塗-6、7)。
另,除了使用富士工業社製矽氧‧氟共聚合樹脂之「ZX-001」作為結合劑之基礎樹脂以外,亦製作與頂塗-4、5同樣地製作之塗料(頂塗-8、9)。
又,使用與上述頂塗-1相同之結合劑樹脂與顏料,並且,亦製作相對於結合劑樹脂與顏料之合計量100質量份,添加有20質量份之四乙氧矽烷的塗料(頂塗-10)。
另外,上述頂塗-1~10中,均使用以質量比計1:1混合有環己酮與Solvesso150者作為稀釋溶劑。
(預塗金屬板)
接著,詳細說明本實施例使用之預塗金屬板。
準備新日本製鐵株式會社製之熔融鋅電鍍鋼板「silverzinc(登錄商標)」(以後,稱作GI)作為原板,使用板厚為0.6mm者。使用電鍍附著量為單面60mg/m2者。
之後,將準備好之原板以日本PARKERIZING社製的鹼脫脂液「FC-4336」以2質量%濃度、50℃水溶液噴霧脫脂,水洗、乾燥後,以輥塗布器塗布日本PARKERIZING社製之非鉻酸化學轉化處理劑之「CT-E300N」,再以熱風烘箱使其乾燥。以熱風烘箱之乾燥條件係鋼板之到達板溫為60℃。非鉻酸處理之附著量係塗裝成以全固形分計附著200g/m2。
接著,分別以輥塗布器塗裝,於經施行化學轉化處理之金屬板之一側的面使製作好之底塗塗料乾燥後之膜厚為20μm,於另一面使日本Fine Coatings社製之裡面塗料「FL100HQ」的灰色乾燥後之膜厚為5μm,再於經吹入熱風之感應加熱爐以金屬板之到達板溫為230℃之條件乾燥燒附硬化。此外,於乾燥燒附後以噴霧器將水吹附至經塗裝之金屬板,進行水冷。
然後,於中塗塗膜層之表面使用滑動漏斗式之簾幕式塗布器同時地積層塗裝中塗塗料與頂塗塗料2層,於經吹入熱風之感應加熱爐以金屬板之到達板溫為220℃之條件,同時地將經積層之塗膜乾燥燒附硬化。此外,於乾燥燒附後以噴霧器將水吹附至經塗裝之金屬板,進行水冷,以製作具有3層構造之被覆層的預塗金屬板(以後,將本步驟之塗裝方法稱作「塗裝方法(i)」)。
又,亦可視需要,於中塗塗膜使用輥塗布器僅塗裝1層中塗塗料,且以前述要領燒附後,於中塗塗膜層之表面再度使用輥塗布器塗裝1層頂塗塗料,以製作具有以前述要領燒附之3層構造之被覆層的預塗金屬板(以後,將本步驟之塗裝方法稱作「塗裝方法(ii)」)。
又,亦可視需要,於中塗塗膜層上使用滑動漏斗式之簾幕式塗布器同時地積層塗裝中塗塗料與頂塗塗料、及其上之頂塗塗料3層,於經吹入熱風之感應加熱爐以金屬板之到達板溫為220℃之條件,同時地將經積層之塗膜乾燥燒附硬化。此外,於乾燥燒附後以噴霧器將水吹附至經塗裝之金屬板,進行水冷,以製作具有4層構造之被覆層的預塗金屬板(以後,將本步驟之塗裝方法稱作「塗裝方法(iii)」)。
(評價方法)
接著,說明如上述製作之預塗金屬板之評價方法的詳細內容。
1)預塗金屬板之全光線反射率測定
使用於島津製作所社製之分光光度計「UV265」中安裝有積分球反射附屬裝置者,基準板則使用按壓固定有硫酸鋇粉末者。測定人眼感度最高之波長555nm中之全光線反射率,以以下之基準進行評價。
◎:全光線反射率為99%以上的情形
◎~○:全光線反射率為97%以上、小於99%的情形
○:全光線反射率為95%以上、小於97%的情形
○~△:全光線反射率為93%以上、小於95%的情形
△:全光線反射率為91%以上、小於93%的情形
△~×:全光線反射率為89%以上、小於91%的情形
×:全光線反射率小於89%的情形
2)照明器具之亮度測定
於第1圖及第2圖中顯示實驗裝置之概要。將被覆基材成形如第1圖及第2圖所示之長度方向兩端部朝上面側折彎的形狀,作為反射板1。將2根市售之螢光燈照明器具2並排於其中,並於其上安裝以毛玻璃所形成之外罩3。由測定點垂直地遠離50cm處設置亮度計6,測定由該外罩3之中央部分(以下,稱作「亮度測定部」)4與由中央部分4朝外側移動1.5cm之部分(以下,稱作「亮度之均一性比較測定部」)5的亮度。螢光燈照明器具2係使用16型燈管輸出16W之螢光燈。
亮度評價係藉由測定外罩3之亮度測定部4來評價。測定時,係完全截斷螢光燈照明器具2以外之光,測定以後述方法製作之基準反射板的亮度,相對於此,測定使用安裝有評價用之被覆基材製作的反射板1時之亮度。此外,由於基準反射板測定時之亮度與於製作之被覆基材的反射板1測定時之亮度,定義出亮度變化率=([於以製作之被覆基材作成之反射板1的亮度]-[於基準反射板之亮度])×100/[於基準反射板之亮度],藉亮度變化率以以下基準進行評價。
◎:亮度變化率為30%以上的情形
◎~○:亮度變化率為25%以上、小於30%的情形
○:亮度變化率為20%以上、小於25%的情形
○~△:亮度變化率為15%以上、小於20%的情形
△:亮度變化率為10%以上、小於15%的情形
×:亮度變化率小於10%的情形
基準反射板係藉由塗裝作為提升以往之反射板表面之反射率的方法之反射率高之白色系的塗料來製作。以與上述中塗塗裝板之製作相同的方法,將表16A、16B所示之塗料塗裝成乾燥後之膜厚為10μm,並乾燥硬化。於其上,以輥塗布器再次將表16A、16B記載之塗料塗裝成乾燥後之膜厚為20μm,再於經吹入熱風之感應加熱爐以金屬板之到達板溫為230℃之條件乾燥硬化。此外,於乾燥燒附後以噴霧器將水吹附至經塗裝之金屬板,進行水冷。
又,亮度之均一性的評價係測定外罩之亮度測定部4與由亮度測定部4移動1.5cm的2處亮度之均一性比較測定部5的亮度,定義出亮度之均一度=100-([亮度之均一性比較測定部5的亮度]-[亮度測定部4之亮度])/[亮度測定部4之亮度]×100,藉亮度之均一度以以下基準進行評價。
◎:亮度之均一度為90%以上的情形
○:亮度之均一度為85%以上、小於90%的情形
△:亮度之均一度為70%以上、小於85%的情形
×:亮度之均一度小於70%的情形
3)加工性及密著性
於將製作好之預塗金屬板夾持於任意片數之試樣間的狀態下折彎加工成180°(密著彎曲加工),以目視觀察加工部之塗膜,調查有無塗膜之破裂。另外,於進行180°折彎時,係折彎成預塗金屬板之表面成為彎曲之外側,進行密著彎曲(一般而言,將未夾持試樣時視為0T彎曲、將夾持1片試樣時視為1T彎曲)。之後,以目視觀察加工部,以以下基準進行評價。
◎◎:0T彎曲且無破裂或剝離
◎:1T彎曲且無破裂或剝離
◎~○:2T彎曲且無破裂或剝離
○:2T彎曲有些微破裂或剝離,但3T彎曲無破裂或剝離
○~△:2T彎曲有到達中塗塗膜層或原板之破裂或剝離,但3T彎曲無破裂或剝離
△:3T彎曲有些微破裂或剝離,但4T彎曲無破裂或剝離
△~×:3T彎曲有到達中塗塗膜層或原板之破裂或剝離,但4T彎曲無破裂或剝離
×:4T彎曲有破裂或剝離
此外,亦實施於加工部貼附膠帶後剝離之加工部密著性試驗,以目視觀察膠帶剝離後之密著性,以以下基準進行評價。
◎◎:0T彎曲無剝離
◎:1T彎曲無剝離
◎~○:2T彎曲無剝離
○:2T彎曲有相對於加工部之全長合計小於一半之長度的剝離,但3T彎曲無剝離
○~△:3T彎曲無剝離
△:3T彎曲有些微破裂或剝離,但4T彎曲無破裂或剝離
△~×:4T彎曲無剝離
×:4T彎曲有剝離
4)綜合評價
評分係以◎◎的情形為8分、◎的情形為7分、◎~○的情形為6分、○的情形為5分、○~△的情形為4分、△的情形為3分、△~×的情形為2分、×的情形為1分,並加算全光線反射率與加工性之評分,算出該合計,以以下基準進行評價。
◎:評分之合計為11分以上
○:評分之合計為9分以上、小於11分
△:評分之合計為7分以上、小於9分
×:評分之合計小於7分
5)邊界面Ra之測定
中塗層與頂層之邊界面的Ra係藉由將各例之塗膜切斷,填入樹脂後研磨,將垂直於塗膜表面的截面變得平滑,再以3500倍之掃描型顯微鏡拍攝的照片進行評價。由照片上方覆蓋OHP所使用之透明片,精密地描繪邊界面之凹凸後,如第3圖所示,於邊界面曲線之平均線的方向上僅取出1基準長度,並將該取出部分之平均線的方向作為X軸、縱倍率方向作為Y軸,於以y=f(x)表示界面曲線時,將藉以下之式所求得之值以微米(μm)表示。
Ra =|f (x )|dx
6)最表面WCA 之測定
被覆層最表面之WCA 係以明伸工業社製3次元表面形狀測定裝置計測。
7)混合層厚度之測定
藉由GDS(輝光放電發光分光分析裝置)分析中塗層與頂層之邊界面附近,測定深度方向Ti之分布。更具體而言,係於將中塗層之Ti濃度作為x、頂層之Ti濃度作為y時,將[x+0.05×(x-y)]~[y-0.05×(x-y)]之部分的厚度作為混合層厚度而測定。
8)耐汙染性
又,將三菱化學社製塗料用碳「三菱carbon MA100」之10%懸濁液塗布於如上述般製作的預塗金屬板之塗膜表面,1小時後以日本waste社製之清潔白織物廢布拭取,並以藉分光測色計(SUGA試驗器製,型式MSC-45-2B)之ΔE求得試驗前後之顏色變化,以以下基準進行評價。
◎:ΔE小於0.2
◎~○:ΔE為0.2以上、小於0.5
○:ΔE為0.5以上、小於1
△:ΔE為1以上、小於2
×:ΔE為2以上
(評價結果)
於表16A~18顯示本實施例中製作之預塗金屬板的構成與其評價結果。
依本發明之實施例製作之預塗金屬板(No.201~242、248~262)的全光線反射率、亮度、塗膜加工性、耐汙染性均為良好之結果。
如No.201~242、248~262所示,藉將中塗層中之金紅石型氧化鈦的體積濃度設為35%以上,中塗層與頂層之邊界面的Ra會變成0.8μm以上,因可反射之面積增加,可得高全光線反射率。又,因中塗層與頂層之接觸面積增加,可得優異之密著性。
中塗層中之顏料非氧化鈦(No.243、244),因全光線反射率不佳,故不適合。中塗層中之金紅石型氧化鈦的體積濃度小於35%者(No.245),因全光線反射率不佳,故不適合。中塗層中之金紅石型氧化鈦的固形分體積濃度大於70%者(No.246),因加工性及密著性不佳,故不適合。中塗層與頂層之邊界面的Ra小於0.8μm者(No.247),因加工性及密著性不佳,故不適合。
如No.206~242所示,藉使中塗層中含有金紅石型氧化鈦與粒徑大於金紅石型氧化鈦之低折射率粒子,可提升中塗層與頂層之邊界面的Ra,可得較高之全光線反射率及優異之密著性。
如No.213~216所示,藉由降低中塗塗料之低剪力下的黏度,可提升中塗層與頂層之邊界面的Ra,可得較高之全光線反射率及優異之密著性。然而,當中塗塗料之低剪力下的黏度過低,最表面之WCA 變成4μm時(No.216),有耐汙染性稍微不佳的傾向。因此,可知最表面之WCA 為2μm以下較佳。
如No.217~242所示,當增長塗裝燒附時間時,存在於中塗層與頂層之邊界部的混合層將變厚,可得較高之全光線反射率及優異之密著性。可知存在於中塗層與頂層之邊界部的混合層之厚度為3μm以上較佳。
如No.248~256所示,可知中塗層之膜厚越薄,全光線反射率越低,而提升塗膜加工性。可知依本發明之實施例所製作之預塗金屬板的全光線反射率與加工性之均衡皆優異。
如No.257~280所示,可知於依本發明之實施例所製作之預塗金屬板之頂層或最表層的結合劑中,含有矽樹脂或氟樹脂時(No.258~262、264~280),耐汙染性提升,而較佳。
如No.281、282所示,可知於依本發明之實施例所製作之預塗金屬板的頂層中包含來自於烷氧矽烷或烷氧矽烷的水解縮合物Si時,耐汙染性提升,而較佳。又,可知於中塗層之膜厚為厚的No.281中,全光線反射率或亮度係特別地優異,於中塗層之膜厚薄的No.282中,加工性或密著性係特別地優異。
以上,說明本發明之較佳實施形態,但本發明並未受該等例所限定。只要為發明所屬技術領域中具通常知識者的話,於專利申請範圍所記載之範疇內,可想到之各種變更例或修正例係清楚可知,且理應了解該等例亦當然屬於本發明之技術範圍者。
1...反射板
2...螢光燈照明器具
3...外罩
4...亮度測定部
5...亮度之均一性比較測定部
6...亮度計
第1圖係顯示實施例中使用之亮度測定裝置之一例的截面模式圖。
第2圖係由上部所見之第1圖之亮度測定裝置的模式圖。
第3圖係顯示塗膜邊界面之凹凸狀態之一例的圖。

Claims (24)

  1. 一種塗裝金屬材,係於金屬材表面之至少一部分具有底塗層、中塗層及頂層等至少3層的被覆層者,其特徵在於:前述中塗層以固形分體積濃度計含有金紅石型氧化鈦35~70%,且使用數平均分子量為19000~28000之聚酯樹脂A作為前述中塗層之結合劑樹脂成分,並且前述結合劑樹脂成分中聚酯樹脂A之濃度為20質量%以上,而前述中塗層與前述頂層之邊界面的中心線平均粗糙度Ra為0.8μm以上。
  2. 如申請專利範圍第1項之塗裝金屬材,其中前述中塗層之結合劑樹脂成分含有前述聚酯樹脂A以及數平均分子量為2000~6000且羥基價為20以上之聚酯樹脂B,並且聚酯樹脂A與聚酯樹脂B以質量比計為0.25≦聚酯樹脂B/聚酯樹脂A≦4。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之塗裝金屬材,其中前述金紅石型氧化鈦之平均粒徑為200~400nm。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之塗裝金屬材,其中前述中塗層除了金紅石型氧化鈦以外,含有粒徑較金紅石型氧化鈦大且低折射率之粒子。
  5. 如申請專利範圍第4項之塗裝金屬材,其中前述低折射率之粒子的粒徑為1~10μm。
  6. 如申請專利範圍第4項之塗裝金屬材,其中前述低折射率之粒子與前述金紅石型氧化鈦的折射率差為0.5以 上。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之塗裝金屬材,其中前述中塗層含有相對於固形分體積比為0.02~1.1倍之空隙。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之塗裝金屬材,其中前述底塗層使用數平均分子量為19000~28000之聚酯樹脂A作為結合劑樹脂成分,且前述結合劑樹脂成分中聚酯樹脂A之濃度為80質量%以上。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之塗裝金屬材,其中前述底塗層以固形分體積濃度計含有金紅石型氧化鈦20~35%。
  10. 如申請專利範圍第1或2項之塗裝金屬材,其中前述頂層使用數平均分子量為19000~28000之聚酯樹脂A作為結合劑樹脂成分,且前述結合劑樹脂成分中聚酯樹脂A之濃度為80質量%以上。
  11. 如申請專利範圍第1或2項之塗裝金屬材,其中前述頂層以固形分體積濃度計含有金紅石型氧化鈦20~35%。
  12. 如申請專利範圍第1或2項之塗裝金屬材,其中前述頂層以固形分體積濃度計含有無光劑3~15%。
  13. 如申請專利範圍第12項之塗裝金屬材,其中前述無光劑係粒徑為3~9μm之二氧化矽。
  14. 如申請專利範圍第1或2項之塗裝金屬材,其中前述中塗層與前述頂層之邊界部分存在混雜有前述中塗層中之成分與前述頂層中之成分的混合層,且前述混合層具有3~12μm之厚度。
  15. 如申請專利範圍第1或2項之塗裝金屬材,其中前述被覆 層最表面之濾波中心線波紋WCA 為2μm以下。
  16. 如申請專利範圍第1或2項之塗裝金屬材,其中前述被覆層中最表層之塗膜層含有矽樹脂或氟樹脂。
  17. 如申請專利範圍第1或2項之塗裝金屬材,其中前述被覆層中最表層之塗膜層於形成塗膜之樹脂骨架中具有-Si-O-Si-鍵結。
  18. 如申請專利範圍第1或2項之塗裝金屬材,其中前述中塗層之膜厚係10~110μm。
  19. 如申請專利範圍第1或2項之塗裝金屬材,其中前述頂層之膜厚係5~30μm。
  20. 如申請專利範圍第1或2項之塗裝金屬材,其中前述底塗層之膜厚係5~30μm。
  21. 如申請專利範圍第1或2項之塗裝金屬材,其中前述塗裝金屬材係預塗金屬板。
  22. 一種塗裝金屬材之製造方法,係製造如申請專利範圍第1或2項之塗裝金屬材的方法,其特徵在於:藉由多層同時塗布或濕疊濕方式塗布前述底塗層、前述中塗層及前述頂層內之至少2層。
  23. 一種照明器具,係於照明反射板使用如申請專利範圍第1或2項之塗裝金屬材。
  24. 一種電子機器,係於發光零件之反射板或影像顯示部之反射板使用如申請專利範圍第1或2項之塗裝金屬材。
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