WO2014129475A1 - 水系樹脂塗膜積層金属板 - Google Patents

水系樹脂塗膜積層金属板 Download PDF

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五十嵐 哲也
忠繁 中元
友英 小西
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株式会社神戸製鋼所
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Definitions

  • the present invention relates to a black water-based resin-coated multi-layer metal plate used for casings and interior / exterior parts of automobiles and household electrical products, and for outer plate materials and building materials such as steel furniture.
  • the present invention relates to a water-based resin coating laminated metal plate having an excellent appearance.
  • Black designs are required from the viewpoint of design as exterior parts for electronic and electrical equipment such as LCD TVs, plasma displays, and DVD players.
  • a metal plate PCM: pre-coated metal
  • a PCM coated with a black paint film is provided with a primer coat layer (film thickness of about 3 ⁇ m) for imparting processability and corrosion resistance, and a black layer containing a black pigment such as carbon black.
  • a top coat layer (film thickness of about 10 ⁇ m) is laminated, and the total film thickness of the primer coat layer and the top coat layer is usually set to be about 10 to 20 ⁇ m thick.
  • a water-based resin paint may be used as a coated metal plate that does not use a high-cost solvent-based paint. Since the solvent of the water-based resin paint is water, it does not consume a great deal of energy in a long baking process, and it does not use thinner, which is an environmentally hazardous substance, so that the manufacturing cost can be greatly reduced. Conventionally, as an interior / exterior part of electronic / electric equipment using water-based resin paint, special chemical conversion treatment with only one water-based resin coating layer is known. When painting black with a water-based resin coating, it is necessary to contain a large amount of black pigment in the water-based resin coating in order to conceal the surface of the metal plate.
  • black pigment is a component that hinders the film-forming property of the water-based resin coating layer, the corrosion resistance is remarkably reduced, and the water-based resin coating layer becomes brittle and the scratch resistance is remarkably reduced. It is difficult to ensure durability, and coating unevenness, wrinkles, armpits (coating defects that occur when the solvent in the paint volatilizes while a wet film is formed on the surface of the metal plate or on the surface of the paint film), etc. Therefore, it was difficult to form a beautiful water-based resin coating layer. As described above, when a water-based resin coating containing a black pigment is used, it is difficult to achieve both improvement in blackness and various durability such as corrosion resistance and scratch resistance.
  • a method of increasing the film thickness of the aqueous resin coating layer is conceivable.
  • the method of simply increasing the film thickness per layer specifically, there is a method of increasing the amount of resin applied on the metal plate by increasing the solid content concentration of the composition for forming an aqueous resin coating film.
  • the viscosity of the composition for forming a resin coating film is increased, and the circulatory property is lowered, so that production on a high-speed line becomes difficult, resulting in high cost.
  • there is a method of adjusting to a silver color in which wrinkles are not noticeable since this method cannot provide a deep and beautiful black appearance, the degree of freedom in design is impaired.
  • the technology related to the water-based resin coating laminated metal plate in which a plurality of water-based resin coatings are laminated is not limited to black but also other colors in the prior art literature and the conventional chemical conversion treatment technology. not exist. If the composition for forming a water-based resin coating film is applied to be laminated on the water-based resin coating film layer, it will be coated on a resin that is a water-repellent organic substance, and Because of its low viscosity, it has been difficult to paint uniformly and it has been considered difficult to finish beautifully. In addition, if a solvent-based paint is used without sacrificing manufacturing costs, it is possible to stack a solvent-based resin coating film. For this reason, in the manufacture of PCM (coil coating), a water-based resin coating film is stacked. That has been avoided.
  • Patent Documents 1 to 3 disclose a coated metal sheet obtained by laminating a second layer that is a clear coating film on a first layer that is a black coating film. However, these documents do not describe a coated metal sheet in which both layers are water-based resin coating layers.
  • Patent Document 4 discloses a water-based resin coating film laminated metal plate in which a plurality of water-based resin coating film layers are laminated on a metal plate. However, this document does not mention any of the above-mentioned problems, nor any solution.
  • An object of the present invention is to provide a water-based resin coating laminated metal plate that is beautiful and exhibits high blackness. Another object of the present invention is to provide a water-based resin-coated multilayer metal plate having excellent wrinkle resistance, which is particularly important for black in which wrinkles are conspicuous.
  • a first water-based resin coating film layer containing a black pigment is laminated on at least one surface of the metal plate, and above the first water-based resin coating film layer.
  • a second aqueous resin coating layer which is a clear coating layer containing 3% by mass or more of colloidal silica, is laminated.
  • a first water-based resin coating film layer containing a black pigment is laminated on at least one surface of the metal plate, and above the first water-based resin coating film layer.
  • a second aqueous resin coating layer containing at least one of a blue pigment or a green pigment and a polyamide thixotropic agent is laminated, and the total content of the blue pigment and the green pigment in the second aqueous resin coating layer is It is 3 mass% or more.
  • a first water-based resin coating film layer containing a black pigment is laminated on at least one surface of the metal plate, and above the first water-based resin coating film layer.
  • a second aqueous resin coating layer containing at least one of a blue pigment or a green pigment, colloidal silica, and a polyamide thixotropic agent is laminated, and the blue pigment and the green pigment are contained in the second aqueous resin coating layer.
  • the total amount is 3% by mass or more, and the content of colloidal silica in the second aqueous resin coating layer is 3% by mass or more.
  • the total thickness of the first water-based resin coating film layer and the second water-based resin coating film layer is preferably 0.9 to 8.0 ⁇ m.
  • the lightness L * in the L * a * b * color system of the water-based resin coating laminated metal plate is less than 23.
  • the black pigment contained in the first aqueous resin coating layer is preferably 16% by mass or more and 50% by mass or less, and the black pigment is preferably at least one of black or carbon black.
  • the first water-based resin coating layer contains 25% by mass or more of polyurethane resin.
  • the first aqueous resin coating film layer is preferably obtained from a first aqueous resin coating film forming composition containing 1% by mass or more of a crosslinking agent.
  • the second aqueous resin coating layer does not contain a black pigment.
  • the second aqueous resin coating layer contains 25% by mass or more of polyethylene resin, and the thickness of the first aqueous resin coating layer is not more than 4 times the thickness of the second aqueous resin coating layer. It is preferable that
  • the metal plate is preferably an electrogalvanized metal plate.
  • the present invention it is possible to provide a water-based resin coating laminated metal plate that is beautiful and exhibits high blackness. Since the water-based resin coating film-laminated metal plate according to the present invention can be manufactured without using a thinner environmentally burdensome solvent or a solvent-based resin that requires a large amount of energy for baking, the manufacturing cost can be greatly reduced. Therefore, the beautiful and black water-based resin coating laminated metal plate according to the present invention manufactured at low cost is used for exterior plates and building materials for automobiles and home appliances, casings and interior / exterior parts, steel furniture, etc. Etc. can be used.
  • a two-layer aqueous resin coating layer is laminated on a metal plate, and an aqueous resin coating layer in contact with the metal plate (hereinafter referred to as a first aqueous resin coating layer) While properly adjusting the concentration of the black pigment in the aqueous resin coating film, the aqueous resin coating layer on the first aqueous resin coating layer (hereinafter referred to as the second aqueous resin coating layer) is a clear aqueous system. It can be considered to be a resin coating layer.
  • the aqueous resin coating layer is a coating layer obtained from an aqueous dispersion in which a resin is dispersed in an aqueous medium. In order to disperse the resin in water with a surfactant, a surfactant is contained in the coating layer. It refers to a remaining coating layer, a coating layer formed of a water-dispersible resin containing a highly hydrophilic carboxylic acid or sulfonic acid in the resin skeleton, or a coating layer in which these coexist.
  • the concentration of the black pigment in the first aqueous resin coating layer for example, the surface of the black pigment is coated with a resin or a surfactant so that the black pigments do not easily aggregate with each other, and There is a method of adjusting the primary particle diameter of the black pigment to be about 0.2 ⁇ m on average.
  • the concentration in the aqueous resin coating is high and the distance between the black pigments becomes too close, agglomeration is unavoidable, and the secondary particles in the form of dumplings are increased. The amount of light transmitted / reflected from the gap increases, making it difficult to absorb the light with the black pigment.
  • concentration of a coating film layer and L * (the blackness is so high that L * is low) of a water based resin coating-film laminated metal plate is shown in FIG.
  • the original plate cannot be completely concealed, and it is difficult to say that the black color is beautiful in visual appearance.
  • the present inventors reflected light on the surface of colloidal silica or a colored pigment having a refractive index different from that of the resin component of the second aqueous resin coating layer, and the black pigment of the first aqueous resin coating layer.
  • the present invention has been conceived. That is, the present invention has been conceived by adding an additive for improving blackness such as colloidal silica, cyanine blue, and cyanine green to the second aqueous resin coating layer.
  • the first water-based resin coating film layer containing a black pigment is laminated on at least one surface of the metal plate, and colloidal silica is formed on the upper side of the first water-based resin coating film layer.
  • a second aqueous resin coating layer containing at least one of a blue pigment and a green pigment is laminated.
  • the metal plate on which the coating film is laminated is not particularly limited as long as it is used as a precoat metal original plate.
  • metal plates such as electrogalvanized metal plates (EG), non-plated cold-rolled metal plates, hot-dip galvanized metal plates (GI), and alloyed hot-dip galvanized metal plates (GA), aluminum plates and titanium plates, etc.
  • EG electrogalvanized metal plate
  • GI hot dip galvanized metal plate
  • G aluminum plate
  • titanium plate an electrogalvanized metal plate
  • EG electrogalvanized metal plate
  • GI hot dip galvanized metal plate
  • an aluminum plate, and a titanium plate are preferable
  • an electrogalvanized metal plate (EG) is more preferable. This is because the electrogalvanized metal plate (EG) is suitable for exterior parts of electronic / electric equipment such as a back cover of a flat-screen television.
  • the metal plate has a base layer previously formed on at least one surface by base processing.
  • the surface of the metal plate on the side on which the first aqueous resin coating layer is formed has a chemical conversion coating layer (underlayer) formed by the base treatment, the metal plate and the first aqueous resin coating layer are in close contact with each other.
  • Examples of the chemical conversion film layer include an organic film layer, an inorganic film layer, a phosphate film layer, and a chromate film layer.
  • organic coating layer for example, polyethylene resin, epoxy resin, acrylic resin, urethane resin, polyester resin, fluorine resin, and mixtures, copolymers, modified resins, etc., are appropriately selected and used. do it.
  • silica gel, colloidal silica, etc. may be added to the organic film for the purpose of improving corrosion resistance, trace amounts of various wax components may be added for the purpose of improving processability after coating, or coating film adhesion may be improved.
  • a silane coupling agent may be added.
  • the inorganic coating layer examples include a silicate coating layer, and phosphoric acid or fluoride may be added to the silicate coating.
  • the phosphate coating layer is a coating layer mainly composed of a phosphate composed of one or more metals selected from Mg, Al, Co, Mn, and Ca.
  • a phosphate film layer as a base layer to the metal plate.
  • the amount of adhesion of the chemical conversion film layer (underlayer) is not particularly specified, but for example, if it is an organic film layer or an inorganic film layer, it is preferably 50 mg / m 2 or more in terms of dry mass from the viewpoint of corrosion resistance. . However, if it exceeds 150 mg / m 2 , the effect of improving the corrosion resistance is saturated and the manufacturing cost increases.
  • a particularly preferable embodiment of the metal plate on which the base layer is formed is, for example, a base treatment composition containing aluminum biphosphate, colloidal silica, and polyacrylic acid (hereinafter sometimes referred to as “specific base treatment composition”) as zinc. It is applied to a plated metal plate and dried.
  • specific base treatment composition a base treatment composition containing aluminum biphosphate, colloidal silica, and polyacrylic acid (hereinafter sometimes referred to as “specific base treatment composition”) as zinc. It is applied to a plated metal plate and dried.
  • specific ground treatment composition is applied to a galvanized metal plate, the metal plate surface is etched by hydrogen ions derived from aluminum deuterium phosphate, and the interaction between aluminum ions derived from aluminum deuterium phosphate and colloidal silica.
  • a poorly soluble film with excellent adhesion to the first water-based resin coating layer can be formed.
  • the film adhesion after bending or pressing elongation / shrinkage deformation
  • the ratio of aluminum biphosphate increases, so the ratio of residual aluminum phosphate that does not react (etch) with the metal plate increases in water and corrodes under the coating. May cause corrosion resistance to deteriorate.
  • the polyacrylic acid is 1.0 to 10.0 parts by mass (more preferably 3.0 parts by mass or more, based on 100 parts by mass of the total solid content of aluminum biphosphate and colloidal silica. 6.0 parts by mass or less) is preferably included.
  • Polyacrylic acid is considered to function to moderately control the reaction (etching) between the surface of a zinc-plated metal plate (zinc plating) and aluminum biphosphate. Since it occurs excessively, corrosion resistance may decrease as a result, and if it exceeds the above range, etching becomes insufficient, and a poorly soluble film formed by aluminum phosphate and colloidal silica is not sufficiently formed, and adhesion And it becomes difficult to obtain the effect of improving the corrosion resistance.
  • a silane coupling agent is further added in an amount of 3 to 15 parts by mass (more preferably 5 parts by mass or more and 12.5 parts by mass) with respect to 100 parts by mass of the total solid content of aluminum biphosphate and colloidal silica. It is also preferred to contain (below part by mass). If the silane coupling agent is less than the above range, there is a tendency that the effect of improving adhesion and corrosion resistance to the top coat and the metal plate tends to be insufficient, and the film may be peeled off under more severe processing conditions. Even if it exceeds the range, there is a possibility that the corrosion resistance and the adhesion are also lowered.
  • the first aqueous resin coating layer contains a black pigment.
  • the black pigment is preferably at least one of black or carbon black.
  • carbon black for example, “SA Black DY-6” manufactured by Mikuni Dye Co., Ltd., “# 4000B”, “# 4350B”, “MHIB # B239M”, “MHIB # B240M”, etc. manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation are recommended.
  • the black ink is a surface-treated carbon black whose surface is coated with a water-based resin.
  • high-concentration ink drops ink ink
  • Black ink exhibits excellent dispersibility when mixed with a binder resin, and is difficult to agglomerate. Therefore, black is sufficiently high even if the first aqueous resin coating layer has a thin film thickness as will be described later.
  • Ink drops are an aqueous dispersion containing surface-treated carbon black.
  • the surface of an irregular furnace black produced by the furnace method in which petroleum or coal-based oil is incompletely burned in a high-temperature gas is used as an aqueous dispersion.
  • the surface-treated carbon black or an aqueous dispersion thereof can also be prepared based on a known method (for example, JP-A-7-188597 and JP-A-6-234946).
  • the surface-treated carbon black (or its aqueous dispersion) may be used alone or in combination of two or more.
  • the black pigment is preferably contained in an amount of 16% by mass or more and 50% by mass or less, more preferably 25% by mass or more, in 100% by mass of the total solid content of the first aqueous resin coating layer forming composition. It is 45 mass% or less.
  • the black pigment content is less than 16% by mass, a sufficient amount of black pigment is not contained, so the L * value of the water-based resin coating laminated metal plate is high, and there is a possibility that sufficient blackness cannot be expressed. is there.
  • the content of the black pigment exceeds 50% by mass, the resin component serving as the binder contained in the composition is relatively reduced, so the first aqueous resin coating layer and the second aqueous resin coating layer There exists a possibility that adhesiveness with a layer may become low, a composition may become easy to gelatinize, and the liquid stability of the composition for 1st water based resin coating-film layer formation may fall.
  • the content of the black pigment is 16% by mass or more and 50% by mass or less, even when the black pigment is mixed with the binder resin, secondary aggregation hardly occurs and high dispersion stability can be maintained.
  • a composition for forming an aqueous resin coating film (hereinafter referred to as a first aqueous resin coating film forming composition) used for coating the first aqueous resin coating film layer is usually a first aqueous resin formed from the composition.
  • a binder resin for fixing the black pigment in the coating layer is included.
  • the binder resin is not particularly limited as long as the black pigment can be fixed.
  • An acrylic resin, a urethane resin, a polyolefin resin, a polyester resin, a fluorine resin, a silicone resin, And mixed or modified resins thereof can be used as appropriate.
  • Binder resin may be used independently or may be used in combination of 2 or more type.
  • the binder resin is preferably 30% by mass or more (more preferably 35% by mass or more), preferably 70% by mass or less (more preferably 65% by mass) in 100% by mass of the total solid content of the first aqueous resin coating film forming composition. Mass% or less).
  • the content of the binder resin is less than 30% by mass, the film-forming property of the first aqueous resin coating layer is deteriorated, the black pigment is not sufficiently fixed in the first aqueous resin coating layer, or coating unevenness occurs. This may cause appearance problems.
  • the content of the binder resin is more than 70% by mass, the content of the black pigment is relatively reduced, so that sufficient blackness may not be obtained.
  • the polyurethane resin is preferably contained in an amount of 25% by mass or more (more preferably 35% by mass or more).
  • the polyurethane resin is a carboxyl group-containing polyurethane resin. More preferably.
  • the first water-based resin coating layer can be tough, and when the polyurethane resin is contained in the first water-based resin coating layer in an amount of 25% by mass or more, the water-based resin coating having excellent scratch resistance is obtained.
  • a film laminated metal plate can be obtained.
  • the carboxyl group-containing polyurethane resin is obtained by chain extension reaction of a urethane prepolymer with a chain extender, and the urethane prepolymer is obtained by reacting a polyisocyanate component and a polyol component described later.
  • the polyisocyanate component constituting the urethane prepolymer at least one polyisocyanate selected from the group consisting of tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI) and dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) is used. It is preferable.
  • the preferred polyisocyanate component content is 70% by mass of the total polyisocyanate components. It is desirable to keep it above. This is because if the content of the preferred polyisocyanate component is less than 70% by mass, the corrosion resistance and reaction control stability tend to decrease.
  • polyisocyanate other than the preferred polyisocyanate component examples include tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, dodecane methylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, xylene diisocyanate, and phenylene diisocyanate.
  • the above polyisocyanates may be used alone or in admixture of at least two kinds.
  • the polyol component constituting the urethane prepolymer it is preferable to use all three types of polyols, preferably 1,4-cyclohexanedimethanol, polyether polyol, and polyol having a carboxyl group. All may be diols. This is because by using such a polyol component, a resin film having excellent corrosion resistance and slidability can be obtained. Further, the use of 1,4-cyclohexanedimethanol as the polyol component can enhance the rust prevention effect of the obtained polyurethane resin.
  • the polyether polyol is not particularly limited as long as it has at least two hydroxyl groups in the molecular chain and the main skeleton is composed of alkylene oxide units.
  • polyoxyethylene glycol (simply, Sometimes referred to as “polyethylene glycol"), polyoxypropylene glycol (sometimes simply referred to as “polypropylene glycol”), polyoxytetramethylene glycol (simply “polytetramethylene glycol” or “polytetramethylene”) May be referred to as “ether glycol”), and commercially available ones may be used.
  • polyether polyols it is preferable to use polyoxypropylene glycol or polytetramethylene ether glycol.
  • the number of functional groups of the polyether polyol is not particularly limited as long as it is at least 2 or more, and may be, for example, trifunctional, tetrafunctional or more polyfunctional.
  • the polyether polyol can be obtained, for example, by adding an alkylene oxide such as ethylene oxide or propylene oxide using a compound having active hydrogen as an initiator.
  • the compound having active hydrogen include diols such as propylene glycol and ethylene glycol, triols such as glycerin, trimethylolpropane, hexanetriol, and triethanolamine, tetraols such as diglycerin and pentaerythritol, and others, sorbitol, Examples thereof include sucrose and phosphoric acid.
  • a diol is used as an initiator to be used, a bifunctional polyether polyol can be obtained, and if a triol is used, a trifunctional polyether polyol can be obtained.
  • Polyoxytetramethylene glycol is obtained, for example, by ring-opening polymerization of tetrahydrofuran.
  • the polyether polyol it is preferable to use a commercially available one having an average molecular weight of about 400 to 4000, for example. This is because if the average molecular weight is less than about 400, the resin film is hard, and if it exceeds 4000, the resin film becomes too soft.
  • the average molecular weight is determined from the OH value (hydroxyl value) of the polyol.
  • the polyol having a carboxyl group used in the present invention is not particularly limited as long as it has at least one carboxyl group and at least two hydroxyl groups.
  • dimethylolpropionic acid, dimethylolbutanoic acid, dihydroxy Examples include propionic acid and dihydroxysuccinic acid.
  • the content of the preferred polyol component is desirably 70% by mass or more of the total polyol components. It is because there exists a tendency for corrosion resistance to fall that the content rate of a suitable polyol component is less than 70 mass%.
  • the polyol other than the above-described preferred polyol component is not particularly limited as long as it has a plurality of hydroxyl groups, and examples thereof include a low molecular weight polyol and a high molecular weight polyol.
  • the low molecular weight polyol is a polyol having a molecular weight of about 500 or less.
  • ethylene glycol diethylene glycol, triethylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexane.
  • Diols such as diols; triols such as glycerin, trimethylolpropane and hexanetriol.
  • the high molecular weight polyol is a polyol having a molecular weight exceeding about 500.
  • a condensed polyester polyol such as polyethylene adipate (PEA), polybutylene adipate (PBA), polyhexamethylene adipate (PHMA); -Lactone polyester polyols such as caprolactone (PCL); polycarbonate polyols such as polyhexamethylene carbonate; and acrylic polyols.
  • the chain extender for chain extending reaction of the urethane prepolymer described above is not particularly limited, and examples thereof include polyamines, low molecular weight polyols, and alkanolamines.
  • the low molecular weight polyol the same ones as described above can be used.
  • the polyamine include aliphatic polyamines such as ethylenediamine, propylenediamine, and hexamethylenediamine; tolylenediamine, xylylenediamine, diaminodiphenylmethane.
  • alicyclic polyamines such as diaminocyclohexylmethane, piperazine and isophoronediamine; and hydrazines such as hydrazine, succinic dihydrazide, adipic dihydrazide and phthalic dihydrazide.
  • ethylenediamine and / or hydrazine as a chain extender component.
  • alkanolamine include diethanolamine and monoethanolamine.
  • an aqueous dispersion of the carboxyl group-containing polyurethane resin is preferable to use.
  • the aqueous dispersion of the carboxyl group-containing polyurethane resin can be prepared by a known method.
  • the carboxyl group of the carboxyl group-containing urethane prepolymer is neutralized with a base, emulsified and dispersed in water, and chain extension reaction is performed.
  • the first aqueous resin coating layer preferably contains 5% by mass or more of colloidal silica, more preferably 7% by mass or more and 40% by mass or less, and further preferably 10% by mass or more and 30% by mass or less.
  • colloidal silica since corrosion resistance can be provided and it is a hard particle
  • content of colloidal silica is less than 5% by mass, the corrosion resistance may be lowered.
  • the colloidal silica is not particularly limited, but colloidal silica having a particle size of 1 to 20 nm is preferable from the viewpoint of dispersibility and corrosion resistance improvement effect in the first aqueous resin coating film-forming composition, Specifically, colloidal silica having a particle size of 4 to 6 nm (“Snowtex (registered trademark) XS” manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd. is commercially available), and colloidal silica having a particle size of 8 to 11 nm (Nissan is commercially available).
  • the average particle diameter of colloidal silica is preferably in the range of 3 to 15 nm.
  • the smaller the average particle size of colloidal silica the better the corrosion resistance of the water-based resin coating film.
  • the average particle size is less than about 3 nm, the effect of improving the corrosion resistance tends to be saturated, and the first water-based resin coating film. This is because the stability of the forming composition is reduced and the gelation tends to occur.
  • the average particle diameter of colloidal silica exceeds 15 nm, the film-forming property of the first aqueous resin coating film tends to be lowered, and the corrosion resistance tends to deteriorate.
  • the average particle diameter of colloidal silica and other powders can be determined from the specific surface area value measured by the BET adsorption method in accordance with JIS Z8830-2013.
  • a method for calculating the particle diameter from the specific surface area of the fine particles is shown below.
  • the specific surface area S (m 2 / g) of the fine particles is the sum of the surface areas of the fine particles for 1 g. That is, the specific surface area S (m 2 / g) of the fine particles is a value obtained by dividing the surface area of one fine particle by the mass of one fine particle.
  • fine-particles can be represented like the following formula
  • the first aqueous resin coating film-forming composition may further contain a silane coupling agent.
  • a silane coupling agent is contained, the adhesion between the first aqueous resin coating layer and the metal plate can be enhanced.
  • silane coupling agent a silane coupling agent having a glycidoxy group at the terminal is preferable.
  • ⁇ -glycidoxypropyltrimethoxysilane, ⁇ -glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, vinyltris ( ⁇ -methoxyethoxy) Silane etc. are mentioned.
  • the content of the silane coupling agent is preferably 5 parts by mass or more (more preferably 10 parts by mass or more) with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the black pigment, the binder resin, and the colloidal silica.
  • the amount is preferably 25 parts by mass or less (more preferably 15 parts by mass or less).
  • content of a silane coupling agent is less than 5 mass parts, the effect by adding a silane coupling agent may not fully be acquired.
  • the content of the silane coupling agent exceeds 25 parts by mass, a large amount of unreacted silane coupling agent remains in the water-based resin coating film-laminated metal plate, and the corrosion resistance tends to decrease.
  • the composition for forming a first aqueous resin coating film preferably contains 1% by mass or more of a crosslinking agent.
  • a crosslinking agent include an epoxy compound, a melamine compound, and an isocyanate compound.
  • the film thickness (dry film thickness) of the first water-based resin coating film layer is 0.6 ⁇ m or more (more preferably 0.9 ⁇ m or more, more preferably 1.1 ⁇ m or more), and 7.0 ⁇ m or less (more preferably 6). 0.0 ⁇ m or less, more preferably 5.0 ⁇ m or less).
  • the film thickness of the first water-based resin coating layer is less than 0.6 ⁇ m, when the polyurethane resin is contained in the first water-based resin coating layer, the film is made tough by adding the polyurethane resin. Nevertheless, there is a risk that sufficient scratch resistance may not be obtained.
  • the film thickness of the first water-based resin coating layer exceeds 7.0 ⁇ m, wrinkles are likely to occur in the first water-based resin coating layer, and the appearance is likely to be poor.
  • the time required for painting and drying increases, and the manufacturing cost increases.
  • the first aqueous resin coating layer preferably contains a polyamide thixotropic agent. Details will be described later.
  • the second aqueous resin coating layer contains one or more selected from colloidal silica, blue pigment, and green pigment.
  • the second aqueous resin coating layer may contain colloidal silica and may not contain a blue pigment or a green pigment, or may contain at least one of a blue pigment or a green pigment and no colloidal silica.
  • Colloidal silica is transparent and hardly absorbs light, and blue pigments and green pigments absorb specific light, but they do not have as high absorptivity as black pigments, so that an effect of improving blackness is easily obtained.
  • colloidal silica is preferably fine particles having an average particle diameter of 1 to 100 nm. Moreover, the more preferable upper limit of the average particle diameter of colloidal silica is 50 nm, the more preferable upper limit is 25 nm, and the more preferable lower limit is 4 nm.
  • Examples of the method for measuring the average particle size of colloidal silica include the Sears method and the dynamic light scattering method in addition to the BET method described above. For example, when the average particle size is 4 to 6 nm. It is preferable to employ the Sears method, the BET method when the average particle size is 10 to 100 nm, and the dynamic light scattering method when the chain silica is used.
  • content of a black pigment is 10 mass% or less in the 2nd water based resin coating film layer, and it is more preferable that it is not contained. Since the black pigment is a component that makes the aqueous resin coating layer brittle, if the black pigment is added to the second aqueous resin coating layer, the scratch resistance of the second aqueous resin coating layer may be reduced.
  • colloidal silica By including colloidal silica in the second aqueous resin coating film layer, the corrosion resistance and hardness of the resulting aqueous resin coating laminated metal sheet can be improved.
  • the details of the mechanism for improving the corrosion resistance are unknown, but it is presumed that the silica is dissolved and eluted in a corrosive environment to cause a pH buffering action and a passive film forming action.
  • colloidal silica has an effect of improving blackness comparable to a blue pigment described later, and has a greater effect of increasing blackness than a green pigment described later.
  • the refractive index of colloidal silica and blue pigment / green pigment is about 1.5, which is not different, but the average particle diameter of colloidal silica is generally smaller than the average particle diameter of blue pigment and green pigment.
  • the interfacial area with the resin is larger than that of the resin. Therefore, it is considered that the blackness improvement effect comparable to that of the blue pigment can be obtained by incorporating colloidal silica in the second aqueous resin coating layer.
  • the colloidal silica is not particularly limited, and examples thereof include the same type as the colloidal silica used in the first aqueous resin film-forming composition described above.
  • Colloidal silica (solid content) is 100% by mass of the total solid content of the aqueous resin coating film forming composition (hereinafter referred to as the second aqueous resin coating film forming composition) used for coating the second aqueous resin coating film layer.
  • the content is preferably 3% by mass or more (more preferably 10% by mass or more), preferably 70% by mass or less (more preferably 60% by mass or less).
  • the blackness (L * value) of the water-based resin coating laminated metal plate is 23 or more, and it is difficult to say that the visual appearance is beautiful black and the corrosion resistance is also reduced. To do.
  • the content of colloidal silica exceeds 70% by mass, the stability of the composition may be deteriorated and the viscosity may increase with the lapse of time, and further improvement of corrosion resistance cannot be obtained, which is economically disadvantageous.
  • the second aqueous resin coating layer needs to contain at least one of a blue pigment or a green pigment and a polyamide thixotropic agent.
  • the total content of the blue pigment and the green pigment in the second aqueous resin coating layer is 3% by mass or more, preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more.
  • the color pigment is a component that hinders film-forming properties, and may cause a decrease in adhesion.
  • the total content of the blue pigment and the green pigment in the second aqueous resin coating layer is preferably It is 80 mass% or less, More preferably, it is 70 mass% or less, More preferably, it is 50% mass or less.
  • the second aqueous resin coating layer may contain at least one of a blue pigment or a green pigment and a polyamide thixotropic agent in a state in which colloidal silica is contained. Details of the polyamide thixotropic agent will be described later.
  • blue pigment As a blue pigment, commercially available products include “AF Blue E-2B” (manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.) consisting of a phthalocyanine dye and a water-soluble acrylic resin, and “SA Blue” consisting of a phthalocyanine dye and a water-soluble styrene acrylic resin.
  • DY-12 (manufactured by Mikuni Dye Co., Ltd.)
  • PSM Blue HB (manufactured by Mikuni Dye Co., Ltd.) composed of a cyanine dye and a nonionic surfactant, etc., among which“ SA Blue DY-12 ” Is preferred.
  • AF Green E-1 manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.
  • SA Green consisting of a phthalocyanine dye and a water-soluble styrene acrylic resin
  • DY-4 (manufactured by Mikuni Dye Co., Ltd.) and the like. Among these,” SA Green DY-4 "is particularly preferable.
  • the blue pigment and the green pigment are preferably phthalocyanine pigments.
  • the black pigment can increase the blackness more than the green pigment. Blue is a darker tone than green, and it is considered that the effect of increasing blackness is increased.
  • a polyamide thixotropic agent is also added to the second aqueous resin coating film forming composition.
  • the second aqueous resin coating layer containing a blue pigment, a green pigment or the like is laminated on the first aqueous resin coating layer, the blackness of the aqueous resin coating laminated metal plate is improved, while the second aqueous resin There is a possibility that the coating unevenness of the coating layer becomes conspicuous.
  • the second aqueous resin coating layer does not contain a blue pigment or a green pigment and only contains colloidal silica, the colloidal silica is fine and transparent, so the second aqueous resin coating layer is Even if unevenness occurs on the surface of the second aqueous resin coating layer without coloring, coating unevenness is not noticeable.
  • a blue pigment and a green pigment since these pigments are colored pigments, coating unevenness is conspicuous.
  • a polyamide thixotropic agent is added to the second aqueous resin coating layer.
  • a polyamide thixotropic agent may be added when the second aqueous resin coating layer does not contain a blue pigment or a green pigment and contains only colloidal silica.
  • the polyamide thixotropic agent is contained in an amount of 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more. It is 5 mass% or less.
  • the polyamide thixotropic agent can sufficiently increase the viscosity in the low shear rate region of the second aqueous resin coating film forming composition even in a small amount of about 0.05% by mass, Since a uniform wet film immediately after coating can be kept in a uniform state until after drying, the occurrence of uneven coating can be effectively prevented.
  • the 2nd water based resin coat layer containing at least one of a blue pigment or a green pigment, it coats uniformly on the 1st water based resin coat layer which is a black layer, and has a beautiful appearance. It can be set as a water-system resin coating-film laminated metal plate.
  • the polyamide thixotropic agent is less than 0.05% by mass, the viscosity in the low shear rate region of the second aqueous resin film-forming composition is not sufficiently high, so that a uniform wet film is dried immediately after coating. It becomes difficult to keep it in a uniform state until later.
  • the polyamide thixotropic agent is obtained by reacting dicarboxylic acid and diamine, but is not particularly limited as long as it is a polyamide thixotropic agent dispersible in the second aqueous resin film-forming composition.
  • the polyamide thixotropic agent can be obtained, for example, from Enomoto Kasei Co., Ltd. as Disparon (registered trademark) AQ series.
  • Disparon (registered trademark) AQ series In the AQ series, a polyamide represented by the following chemical formula (R and R ′ are alkyl groups) is used as a main component, and the molecular weight of the polyamide in the AQ series is 3000 or less.
  • Polyamide-based thixotropic agents form a three-dimensional network structure in paints, causing steric hindrance or adsorption between polyamide-based thixotropic agents, or extender pigments such as resin and silica particles in paint, and colored pigments. By doing so, it is considered that the steric hindrance between the particles is increased and the fluidity suppressing effect of the second aqueous resin film-forming composition is exhibited. Since this network structure consists of weak bonds such as van der Waals force and hydrogen bond, it is easily cut at a certain shear rate, but when left standing, the network structure is restored again.
  • thixotropic properties thixotropic properties
  • the polyamide thixotropic agent is preferably contained in an amount of 0.05 to 5% by mass, more preferably 0.1% by mass or more and 2% by mass or less.
  • the surface of the first aqueous resin coating layer (the surface in contact with the second aqueous resin coating layer) is prevented by preventing the pigment from segregating.
  • the second aqueous resin coating layer preferably contains a lubricant.
  • the lubricant is preferably contained in an amount of 1.5% by mass or more, more preferably 3.0% by mass or more, and 20% by mass or less.
  • the content of the lubricant is less than 1.5% by mass, the lubricity of the obtained second aqueous resin coating layer is not sufficiently improved, and the friction reducing effect may not be sufficiently obtained. Even if the lubricant is added in excess of 20% by mass, the effect of reducing the dynamic friction coefficient is saturated, which is wasted.
  • polyolefin waxes such as polyethylene, polyethylene oxide, and polypropylene
  • fluorine resins such as polytetrafluoroethylene, polyvinyl fluoride, polyvinylidene fluoride, and tetrafluoroethylene
  • organic modified polysiloxanes such as paraffin wax, etc.
  • polyethylene wax or organically modified polysiloxane is preferable.
  • Polyethylene wax exists in a spherical shape in the second aqueous resin coating layer, and can effectively reduce friction on the surface of the second aqueous resin coating layer, and is effective in suppressing the occurrence of wrinkles. is there.
  • the polyethylene wax include “Chemipearl (registered trademark) W700”, “Chemipearl (registered trademark) W950”, and “Chemical (registered trademark) W900” manufactured by Mitsui Chemicals.
  • the amount of polyethylene wax added is preferably 1.5% by mass or more, and more preferably 3.0% by mass or more.
  • the content of the polyethylene wax is less than 1.5% by mass, the lubricity of the obtained second aqueous resin coating layer is not sufficiently improved, and the friction reducing effect may not be sufficiently obtained.
  • the content of the polyethylene wax exceeds 20% by mass, the film-forming property of the second aqueous resin coating layer is lowered, so that the corrosion resistance may be lowered.
  • the polyethylene wax particles those having a spherical shape and an average particle diameter of 0.1 to 3 ⁇ m are preferably used.
  • the average particle diameter exceeds 3 ⁇ m, it is difficult to uniformly disperse in the second water-based resin coating film-forming composition, and the corrosion resistance tends to be lowered because the film-forming property is inhibited.
  • the average particle diameter of the polyethylene wax particles is smaller than 0.1 ⁇ m, the lubricity of the second aqueous resin coating layer may not be improved.
  • the average particle diameter of the polyethylene wax particles can be measured by a Coulter counter method.
  • the organically modified polysiloxane floats on the surface of the second aqueous resin coating layer, it is possible to effectively reduce friction on the surface of the second aqueous resin coating layer.
  • the organic-modified polysiloxane include polyester-modified, polyether-modified, and aralkyl-modified ones. Of these, polyether-modified polysiloxane is particularly preferred.
  • the addition amount of the organically modified polysiloxane is preferably 1% by mass or more, and more preferably 3% by mass or more.
  • content of the organically modified polysiloxane is less than 1% by mass, the lubricity of the obtained second aqueous resin coating layer is not sufficiently improved, and the friction reducing effect cannot be sufficiently obtained.
  • content of organic modified polysiloxane exceeds 20 mass%, the ratio with respect to a 2nd water based resin coating-film layer may become high too much, and there exists a possibility of having a bad influence on characteristics, such as corrosion resistance.
  • the composition for forming a second aqueous resin coating film usually contains a binder resin for fixing colloidal silica or a colored pigment in the second aqueous resin coating film layer formed from the composition.
  • the type of the binder resin is not particularly limited as long as it can fix colloidal silica or a colored pigment.
  • Acrylic resin, urethane resin, polyolefin resin, polyester resin, fluorine resin, silicone System resins and mixed or modified resins thereof can be used as appropriate.
  • a polyethylene resin and a polyurethane resin are preferable in that secondary aggregation of the black pigment in the composition can be effectively suppressed and excellent liquid stability can be obtained.
  • Binder resin may be used independently or may be used in combination of 2 or more type.
  • the binder resin is preferably 15% by mass or more (more preferably 25% by mass or more), preferably 85% by mass or less (more preferably 75%) in the total solid content of 100% by mass of the second aqueous resin coating film forming composition. Mass% or less).
  • content of the binder resin is less than 15% by mass, the film-forming property of the second aqueous resin coating layer is lowered, and the fixing of the colloidal silica and the coloring pigment in the second aqueous resin coating layer becomes insufficient. There is a possibility that uneven coating may occur and cause problems in appearance.
  • the content of the binder resin exceeds 85% by mass, the content of colloidal silica and the colored pigment is relatively reduced, so that the light that has not been completely absorbed by the black pigment of the first aqueous resin coating layer is again generated. It may be difficult to return to the first aqueous resin coating layer, and sufficient blackness may not be obtained.
  • the second aqueous resin coating layer preferably contains 25% by mass or more of polyethylene resin, more preferably 30% by mass or more, and more Preferably it is 35 mass% or more. Since the peeling involving the first water-based resin coating layer is suppressed due to the low adhesiveness with the tape unique to the olefin resin, the tape peelability is improved.
  • the polyethylene resin includes an olefin- ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid copolymer (hereinafter sometimes referred to as “olefin-acid copolymer”), an ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid polymer (hereinafter referred to as “carboxylic acid”). It may be referred to as a “polymer”) and an oxazoline group-containing polymer.
  • the first aqueous resin film Suppresses water penetration into the layer and improves corrosion resistance.
  • the “olefin-acid copolymer” in the present invention is a copolymer of an olefin and an ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid, and the structural unit derived from the olefin is 50% by mass in the copolymer. This means the above (ie, the structural unit derived from ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid is 50% by mass or less).
  • Carboxylic acid polymer means a polymer (including a copolymer) obtained by polymerization using ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid as a monomer, and is an ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid. It means that the derived structural unit is 90% by mass or more in the polymer.
  • the olefin-acid copolymer can be produced by copolymerizing an olefin and an ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid by a known method, and is commercially available. One or two or more olefin-acid copolymers can be used.
  • the olefin that can be used for the production of the olefin-acid copolymer is not particularly limited, but ethylene, propylene and the like are preferable, and ethylene is more preferable.
  • the olefin structural unit may be derived from only one olefin, or may be derived from two or more olefins.
  • the ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid that can be used for the production of the olefin-acid copolymer is not particularly limited, and examples thereof include monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, and isocrotonic acid; maleic acid, fumaric acid, And dicarboxylic acids such as itaconic acid. Among these, acrylic acid is preferable.
  • the constituent unit of ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid may be derived from only one kind of ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid, or two or more kinds of ⁇ , ⁇ , It may be derived from ⁇ -unsaturated carboxylic acid.
  • the ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid unit in the olefin-acid copolymer serves to improve the adhesion between the first aqueous resin coating layer and the second aqueous resin coating layer.
  • the amount of ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid units in the copolymer is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more.
  • the upper limit of the amount of ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid units in the copolymer is 50% by mass as described above, but is preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass from the viewpoint of corrosion resistance. % Or less.
  • the olefin-acid copolymer may have structural units derived from other monomers as long as the secondary aggregation of colloidal silica and coloring pigments is not adversely affected.
  • the amount of structural units derived from other monomers is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and the most preferred olefin-acid copolymer is an olefin. And is composed only of ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid.
  • a preferred olefin-acid copolymer is an ethylene-acrylic acid copolymer.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the olefin-acid copolymer is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 3,000 to 70,000, and still more preferably 5,000 to 30,000 in terms of polystyrene. . This Mw can be measured by GPC using polystyrene as a standard.
  • carboxylic acid polymer examples include homopolymers or copolymers of one or more ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acids, or copolymers obtained by copolymerizing other monomers (excluding olefins). A polymer is mentioned. Such carboxylic acid polymers can be produced by known methods and are commercially available. A carboxylic acid polymer can use 1 type (s) or 2 or more types.
  • any of the ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acids exemplified as those usable for the synthesis of the olefin-acid copolymer can be used. is there. Among these, acrylic acid and maleic acid are preferable, and maleic acid is more preferable.
  • the carboxylic acid polymer may contain a constitutional unit derived from a monomer other than the ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid, but the amount of the constitutional unit derived from the other monomer is contained in the polymer.
  • a carboxylic acid polymer composed of only an ⁇ , ⁇ -unsaturated carboxylic acid is more preferably 10% by mass or less, and preferably 5% by mass or less.
  • Preferred carboxylic acid polymers include, for example, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, acrylic acid-maleic acid copolymer, polymaleic acid, and the like. Among these, adhesion to the first aqueous resin coating layer, etc. From the viewpoint, polymaleic acid is more preferable. Since polymaleic acid has a large amount of carboxyl groups, the adhesion between the first aqueous resin coating layer and the second aqueous resin coating layer is further improved.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the carboxylic acid polymer is preferably 500 to 30,000, more preferably 800 to 10,000, still more preferably 900 to 3,000, and most preferably 1,000 to 2 in terms of polystyrene. , 000. This Mw can be measured by GPC using polystyrene as a standard.
  • the content ratio (mass ratio) of the olefin-acid copolymer and the carboxylic acid polymer in the polyethylene resin is preferably 1,000: 1 to 10: 1, more preferably 200: 1 to 20: 1, and even more preferably. Is from 100: 1 to 25: 1. If the content ratio of the carboxylic acid polymer is too low, the combined effect of the olefin-acid copolymer and the carboxylic acid polymer may not be sufficiently exerted. Conversely, the content ratio of the carboxylic acid polymer is excessive. In addition, the olefin-acid copolymer and the carboxylic acid polymer may be phase-separated in the composition, and the second aqueous resin coating layer may not be formed uniformly.
  • the oxazoline group-containing polymer has an oxazoline group, and the oxazoline group crosslinks with the carboxyl group of the olefin-acid copolymer or carboxylic acid polymer to crosslink the resins to form a dense polymer.
  • a network structure is formed.
  • oxazoline group-containing polymer those having a main chain composed of styrene / acryl are preferable.
  • “Epocross (registered trademark)” manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. is suitably used as a commercial product.
  • the “Epocross (registered trademark)” is particularly preferably an emulsion type “Epocross (registered trademark) K” series, and the grades are K-2010E (Tg: ⁇ 50 ° C.), K-2020E (Tg: 0 ° C.). And K-2030E (Tg: 50 ° C.).
  • “Epocross (registered trademark) K-2030E” is most preferable in that a harder film can be obtained.
  • the oxazoline group-containing polymer is 1 part by mass (more preferably 2 parts by mass or more, more preferably 3 parts by mass) with respect to 100 parts by mass (solid content) of the olefin-acid copolymer and the carboxylic acid polymer. Part or more), preferably 8 parts by mass or less (more preferably 7 parts by mass or less, further preferably 6 parts by mass or less, particularly preferably 4 parts by mass or less). If the content of the oxazoline group-containing polymer is less than the above range, the crosslinking reaction becomes insufficient, the denseness of the formed second aqueous resin coating layer cannot be obtained, and the resulting aqueous resin coating film is obtained.
  • the corrosion resistance of the laminated metal plate may be inferior.
  • the content of the oxazoline group-containing polymer is more than the above range, the functional group (carboxyl group) of the second aqueous resin coating layer is reduced by an excessive crosslinking reaction, and the first aqueous resin coating layer. Adhesiveness may be reduced.
  • the second aqueous resin coating layer in the present invention is formed by applying the second aqueous resin coating film-forming composition to a predetermined dry film thickness on one side or both sides of the metal plate described above and drying it. be able to.
  • the film thickness (dry film thickness) of the second aqueous resin coating layer is 0.3 ⁇ m or more (preferably 0.5 ⁇ m or more, more preferably 0.9 ⁇ m or more) and 7.0 ⁇ m or less (preferably 6.0 ⁇ m). Hereinafter, more preferably 5.0 ⁇ m or less.
  • the film thickness of the second aqueous resin coating layer is less than 0.3 ⁇ m, the light that cannot be completely absorbed by the black pigment of the first aqueous resin coating layer is colloidal silica or coloring in the second aqueous resin coating layer. It is difficult to sufficiently improve the blackness because light cannot be sufficiently reflected on the surface of the pigment and returned to the first aqueous resin coating layer again.
  • the film thickness of the second aqueous resin coating layer exceeds 7.0 ⁇ m, the second aqueous resin coating layer is likely to be cracked, and the appearance is likely to be poor. In addition, the time required for painting and drying increases, and the manufacturing cost increases.
  • the total film thickness of the first aqueous resin coating layer and the second aqueous resin coating layer is 0.9 ⁇ m or more (preferably 1.0 ⁇ m or more, more preferably 1.3 ⁇ m or more), and 8.0 ⁇ m or less ( Preferably it is 7.0 ⁇ m or less, more preferably 6.0 ⁇ m or less.
  • the total film thickness is less than 0.9 ⁇ m, the blackness of the first water-based resin coating film layer, and thus the resulting water-based resin coating film-laminated metal plate, becomes insufficient. Further, by setting the total film thickness to 1.0 ⁇ m or more, it becomes easier to satisfy sufficient blackness and scratch resistance.
  • the film thickness of the first aqueous resin coating layer is preferably 4 times or less the film thickness of the second aqueous resin coating layer.
  • the tape peel resistance decreases as the film thickness of the first aqueous resin coating layer increases, and the tape peel resistance decreases as the film thickness of the second aqueous resin coating layer decreases.
  • the higher the adhesiveness between the second aqueous resin coating layer and the tape the higher the concentration of the polyurethane resin having higher tape adhesiveness in the second aqueous resin coating layer
  • the later-described 2T bending cellophane tape peeling When the test is performed, the first water-based resin coating layer is easily peeled off, and the black appearance after peeling is impaired.
  • the first aqueous system is within the range of the film thickness ratio regardless of the film thickness. The peeling of the resin coating layer can be suppressed.
  • the composition for forming an aqueous resin coating film can be prepared by mixing the above-described components at a predetermined ratio.
  • the mixing order is not particularly limited.
  • the method for applying and drying the aqueous resin coating film-forming composition when forming the aqueous resin coating film layer is not particularly limited, and known methods can be appropriately employed.
  • the coating method of the composition include a bar coater method, a roll coater method, a curtain flow coater method, a spray method, a spray ringer method, and the like.
  • the spray ringer method is preferable.
  • the drying temperature may be such that the aqueous resin coating layer does not deteriorate due to heat, and is preferably about 50 to 160 ° C., more preferably about 70 to 140 ° C., for example.
  • a non-chromate type conversion coating layer (undercoat layer) on the surface of a metal plate by applying a conversion coating layer by a roll coater method, spray method, dipping method, etc.
  • a non-chromate type coating film A laminated metal plate can be obtained.
  • the water-based resin coating film laminated metal plate has excellent blackness, and in a preferred embodiment of the present invention, the blackness (L * value) of the water-based resin coating film laminated metal plate is less than 23, more preferably 21. Is less than. When the blackness (L * value) is 23 or more, it is difficult to say that the color is beautiful black visually.
  • the coating film is also laminated on the surface (hereinafter referred to as the back surface) opposite to the surface (hereinafter referred to as the front surface) to which the coating film according to the present invention is applied.
  • the back surface opposite to the surface (hereinafter referred to as the front surface) to which the coating film according to the present invention is applied.
  • the blackness of the test material was evaluated from the L * value according to the following evaluation criteria.
  • black PCM As a comparison material, the same measurement as described above was performed using black PCM in which a top coat layer having a thickness of 6.0 ⁇ m was laminated on a primer coat layer having a thickness of 1.0 ⁇ m. The maximum load was 60 gf.
  • NC66-59 primer manufactured by Nippon Fine Coatings Co., Ltd.
  • the obtained base treatment composition solution was dried on the front and back surfaces of an electrogalvanized metal plate (EG; Zn deposition amount 20 g / m 2 ) having a plate thickness of 0.45 mm using a manual roll coater. It apply
  • a substrate using an electrogalvanized metal plate is referred to as a base treatment metal plate EG.
  • colloidal silica and various pigments described in Table 1 were contained in the second aqueous resin coating layer.
  • “Snowtex (registered trademark) XS” manufactured by Nissan Chemical Industries with a particle size of 4 to 6 nm (nominal value) is colloidal silica A
  • “Snow” manufactured by Nissan Chemical Industries with a particle size of 10 to 20 nm (nominal value) is used.
  • Tex (registered trademark) 40 ” is referred to as colloidal silica B. Details will be described later.
  • an epoxy crosslinking agent (“Epiclon (registered trademark) CR75” manufactured by DIC), colloidal silica A, a glycidoxy group-containing silane coupling agent (“KBM403” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.): solid 100%), black pigment (black ink: “Super dark ink droplet BA-8” manufactured by Kuretake Co., Ltd., or carbon black 1: “SA black DY-6” manufactured by Mikuni Dye Co., Ltd.) A polyurethane resin composition for forming a coating layer was prepared.
  • the blending ratio of each component was blended so as to be 57.5 parts of polyurethane resin, 2.5 parts of epoxy-based crosslinking agent, 10 parts of colloidal silica, and 30 parts of black pigment in terms of solid content.
  • the polyurethane resin composition for forming the first water-based resin coating film layer is diluted with pure water to adjust the solid content concentration to 10%, and stirred with a disper stirrer at 700 rpm ⁇ 10 minutes.
  • the film is coated with a coater to a thickness of 1.0 ⁇ m, dried by heating at a plate temperature of about 120 to 130 ° C. (furnace temperature 220 ° C. ⁇ 12 seconds), and a polyurethane-containing first aqueous resin coating layer is formed on the metal plate. Formed.
  • the polyurethane resin composition for forming the first water-based resin coating film layer is diluted with pure water to adjust the solid content concentration to 10%, and stirred with a disper stirrer at 700 rpm ⁇ 10 minutes.
  • the coating is applied to a film thickness of 0.7 to 1.2 ⁇ m with a coater, heat-dried at a plate temperature of about 120 to 130 ° C. (furnace temperature 220 ° C. ⁇ 12 seconds), and a polyurethane-containing first aqueous resin on the metal plate.
  • a coating layer was formed.
  • the epoxy resin crosslinking agent, colloidal silica A, and black pigment (black and carbon black 1) were sequentially added to the aqueous polyurethane resin solution obtained above to prepare a polyurethane resin composition for forming a first aqueous resin coating layer.
  • the blending ratio of each component is 45.1 to 63.2 parts of polyurethane resin, 2.0 to 2.8 parts of epoxy-based crosslinking agent, 7.9 to 11 parts of colloidal silica, and 23 to 45 of black pigment in terms of solid content. It mix
  • the polyurethane resin composition for forming the first water-based resin coating film layer is diluted with pure water to adjust the solid content concentration to 15%, and stirred with a disper stirrer at 700 rpm ⁇ 10 minutes.
  • the film is coated with a coater to a thickness of 0.9-7.5 ⁇ m, dried by heating at a plate temperature of about 120-130 ° C (furnace temperature 220 ° C x 12 seconds), and a polyurethane-containing first water-based resin on the metal plate A coating layer was formed.
  • aqueous polyurethane resin solution obtained above the epoxy crosslinking agent, colloidal silica A, and black pigment (black and carbon black 1) were sequentially added.
  • a polyurethane resin composition for forming a first aqueous resin coating layer was prepared by adding an aqueous polyethylene resin solution described later. The blending ratio of each component is 28.0 to 67.0 parts of polyurethane resin, 0.0 to 29.0 parts of polyethylene resin, 0.0 to 7.5 parts of epoxy-based crosslinking agent, and 1 colloidal silica in terms of solid content. 40 parts, 30 parts of black pigment (black: 20 parts, carbon black 1:10 parts).
  • the polyurethane resin composition for forming the first water-based resin coating film layer is diluted with pure water to adjust the solid content concentration to 10%, and stirred with a disper stirrer at 700 rpm ⁇ 10 minutes.
  • the film is coated with a coater to a thickness of 1.0 ⁇ m, dried by heating at a plate temperature of about 120 to 130 ° C. (furnace temperature 220 ° C. ⁇ 12 seconds), and a polyurethane-containing first aqueous resin coating layer is formed on the metal plate. Formed.
  • the epoxy resin crosslinking agent, colloidal silica A, and black pigment were sequentially added to the aqueous polyurethane resin solution obtained above to prepare a polyurethane resin composition for forming a first aqueous resin coating layer.
  • the blending ratio of each component is 57.5 parts of polyurethane resin, 2.5 parts of epoxy crosslinking agent, 10 parts of colloidal silica, 30 parts of black pigment (black: 20 parts, carbon black 1:10 parts) in terms of solid content. It mix
  • the polyurethane resin composition for forming the first water-based resin coating film layer is diluted with pure water to adjust the solid content concentration to 15%, and stirred with a disper stirrer at 700 rpm ⁇ 10 minutes.
  • the coating is applied to a film thickness of 0.7 to 6.6 ⁇ m with a coater, heat-dried at a plate temperature of about 120 to 130 ° C. (furnace temperature 220 ° C. ⁇ 12 seconds), and a polyurethane-containing first aqueous resin on the metal plate.
  • a coating layer was formed.
  • the above-mentioned epoxy crosslinking agent, colloidal silica A, and black pigment (carbon black 1) were sequentially added to the polyurethane resin aqueous solution obtained above to prepare a polyurethane resin composition for forming a first aqueous resin coating layer.
  • the blending ratio of each component is 61.2 to 76.0 parts of polyurethane resin, 1.0 to 4.0 parts of epoxy-based crosslinking agent, 3.0 to 18 parts of colloidal silica, and 17 to 25 of black pigment in terms of solid content. It mix
  • the polyurethane resin composition for forming the first water-based resin coating film layer is diluted with pure water to adjust the solid content concentration to 15%, and stirred with a disper stirrer at 700 rpm ⁇ 10 minutes.
  • the coating is applied to a film thickness of 0.7 to 4.9 ⁇ m with a coater, heat-dried at a plate temperature of about 120 to 130 ° C. (furnace temperature 220 ° C. ⁇ 12 seconds), and a polyurethane-containing first aqueous resin on the metal plate.
  • a coating layer was formed.
  • the polyurethane resin composition for forming the first water-based resin coating film layer is diluted with pure water to adjust the solid content concentration to 15%, and stirred with a disper stirrer at 700 rpm ⁇ 10 minutes.
  • the coater was applied to a film thickness of 1.2 ⁇ m, dried by heating at a plate temperature of about 120 to 130 ° C. (furnace temperature 220 ° C. ⁇ 12 seconds), and a polyurethane-containing first aqueous resin coating layer was formed on the metal plate. Formed.
  • An emulsion (emulsion) of an olefin-acid copolymer and a carboxylic acid polymer was prepared (solid content concentration of about 20%, measured according to JIS K6833), and an aqueous dispersion in which a polyethylene resin was dispersed (hereinafter, polyethylene) Resin aqueous solution) was obtained.
  • a black pigment black ink or carbon black 1
  • colloidal silica A colloidal silica A
  • glycidoxy group-containing silane coupling agent KBM403
  • oxazoline group The containing polymer (“Epocross (registered trademark) K-2030E” manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd .: solid concentration: 40%) was sequentially added to prepare a polyethylene resin composition for forming a first aqueous resin coating layer.
  • the blending ratio of each component is 53.2 parts of polyethylene resin, 30 parts of black pigment, 9.3 parts of colloidal silica, 4.7 parts of silane coupling agent, 2.8 parts of oxazoline group-containing polymer in terms of solid content. It mix
  • This polyethylene resin composition for forming the first water-based resin coating film layer is diluted with pure water to adjust the solid content concentration to 10%, and stirred with a disper stirrer at 700 rpm ⁇ 10 minutes. Coating with a coater to a film thickness of 1.0 ⁇ m, heating and drying at a plate temperature of 120 to 130 ° C. (furnace temperature of 220 ° C. ⁇ 12 seconds), and a polyethylene-containing first aqueous resin coating film on the ground metal plate EG A layer was formed.
  • a black pigment (black ink only), colloidal silica A, the glycidoxy group-containing silane coupling agent, and the oxazoline group-containing polymer are sequentially added to the polyethylene resin aqueous liquid obtained above for forming the first aqueous resin coating layer.
  • a polyethylene resin composition was prepared. The blending ratio of each component is 53.2 parts polyethylene resin, 30 parts black pigment, 9.3 parts colloidal silica, 4.7 parts silane coupling agent, 2.8 parts oxazoline group-containing polymer in terms of solid content. It mix
  • This polyethylene resin composition for forming the first water-based resin coating film layer is diluted with pure water to adjust the solid content concentration to 10%, and stirred with a disper stirrer at 700 rpm ⁇ 10 minutes.
  • the film was applied with a coater to a film thickness of 0.7 to 1.2 ⁇ m, dried by heating at a plate temperature of 120 to 130 ° C. (furnace temperature of 220 ° C. ⁇ 12 seconds), and a polyethylene-containing first film was formed on the ground metal plate EG. An aqueous resin coating layer was formed.
  • the blending ratio of each component was blended so as to be 77.8 parts of polyurethane resin, 2 parts of an epoxy-based crosslinking agent, 20 parts of colloidal silica, and 0.2 part of polyamide in terms of solid content.
  • the polyurethane resin composition for forming the second aqueous resin coating layer is diluted with pure water to adjust the solid content concentration to 15%, and stirred with a disper stirrer at 700 rpm ⁇ 10 minutes, and then the first aqueous resin coating layer is formed.
  • the film was coated on the roll coater to a film thickness of 1.0 ⁇ m, dried by heating at a plate temperature of 120 to 130 ° C. (furnace temperature of 220 ° C. ⁇ 12 seconds), and a polyurethane-containing coating on the first aqueous resin coating layer.
  • a coated metal sheet with a two water-based resin coating layer formed thereon was obtained.
  • the epoxy-based crosslinking agent and additives for improving the blackness (colloidal silica B, cyanine blue, or a mixture of colloidal silica B, cyanine blue, and dioxazine violet), the polyamide Were sequentially added to prepare a polyurethane resin composition for forming a second aqueous resin coating film layer.
  • the blending ratio of each component is 68.1 to 87.8 parts of polyurethane resin, 1.7 to 2.2 parts of epoxy crosslinking agent, 10 to 30 parts of additive, 0 part of polyamide or 0.2 part in terms of solid content.
  • the polyurethane resin composition for forming the second aqueous resin coating film layer is diluted with pure water to adjust the solid content concentration to 10 to 15%, stirred with a disper stirrer at 700 rpm ⁇ 10 minutes, and then the first aqueous resin coating film.
  • the first aqueous resin coating film is coated on the layer with a roll coater so as to have a film thickness of 0.6 to 1.6 ⁇ m, and dried by heating at a plate temperature of 120 to 130 ° C. (furnace temperature of 220 ° C. ⁇ 12 seconds).
  • a coating-coated metal sheet having a polyurethane-containing second aqueous resin coating layer formed on the layer was obtained.
  • a glycidyl group-containing compound A (“Epiclon CR5L” manufactured by DIC) as an external crosslinking agent, colloidal silica A or various colored pigments (black, carbon black 1, Titanium oxide, cyanine blue, quinacridone red, cyanine green, dioxazine violet) and polyamide thixotropic agent (Disparon (registered trademark) AQ-607 manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd .: solid content concentration 15%; hereinafter referred to as polyamide) are sequentially provided.
  • the blending ratio of each component was blended so as to be 64.8 or 65 parts of emulsion mixture, 5 parts of cross-linking agent, 30 parts of additive, and 0 or 0.2 part of polyamide in terms of solid content.
  • the polyethylene resin composition for forming the second aqueous resin coating layer is diluted with pure water to adjust the solid content concentration to 10%, and stirred with a disper stirrer at 700 rpm ⁇ 10 minutes, and then the first aqueous resin coating layer is formed.
  • the film is coated on the roll coater to a thickness of 1.0 ⁇ m, dried by heating at a plate temperature of 120-130 ° C (furnace temperature 220 ° C x 12 seconds), and contains polyethylene on the first aqueous resin coating layer.
  • a coating-laminated metal plate on which the second aqueous resin coating layer was formed was obtained.
  • This polyethylene resin composition for forming the second aqueous resin coating film layer is diluted with pure water to adjust the solid content concentration to 7 to 15%, stirred with a disper stirrer at 700 rpm ⁇ 10 minutes, and then the first aqueous resin coating film. It is applied on the layer with a roll coater so as to have a film thickness of 0.4 to 1.3 ⁇ m, and dried by heating at a plate temperature of 120 to 130 ° C. (furnace temperature of 220 ° C. ⁇ 12 seconds). A coated metal sheet with a polyethylene-containing second aqueous resin coating film formed on the film layer was obtained.
  • the polyethylene resin composition for forming the second aqueous resin coating film layer is diluted with pure water to adjust the solid content concentration to 15%, and stirred with a disper stirrer at 700 rpm ⁇ 10 minutes.
  • the first water-based resin coating layer was coated on the top with a bar coater to a thickness of 1.0 to 7.4 ⁇ m, and dried by heating at a plate temperature of 120 to 130 ° C. (furnace temperature of 220 ° C. ⁇ 12 seconds).
  • a coated metal sheet with a polyethylene-containing second aqueous resin coating layer formed thereon was obtained.
  • polyethylene wax particles (“Chemical® (registered trademark) W-700” manufactured by Mitsui Chemicals, average particle size 1 ⁇ m, softening point 132 ° C.) or polysiloxane-based lubricant (polyether-modified polydimethylsiloxane: manufactured by Big Chemie Japan) “BYK-307” and “BYK-337” manufactured by BYK Japan, Inc., polyether ester-modified hydroxyl group-containing polydimethylsiloxane: “BYK-375” manufactured by BYK Japan, Inc.) were added.
  • an aqueous polyurethane resin solution was also added to prepare a polyethylene resin composition for forming a second aqueous resin coating layer.
  • the blending ratio of each component is 0.0 to 79.0 parts of polyethylene resin, 0.0 to 59.0 parts of polyurethane resin, 0.0 to 17.5 parts of crosslinking agent, and 10 to 70 of additive in terms of solid content.
  • polyethylene wax particles 1.8 to 9.8 parts, polysiloxane lubricant 1.8 or 9.8 parts, and polyamide 0.2 parts.
  • the polyethylene resin composition for forming the second aqueous resin coating layer is diluted with pure water to adjust the solid content concentration to 10%, and stirred with a disper stirrer at 700 rpm ⁇ 10 minutes, and then the first aqueous resin coating layer is formed.
  • the film is coated on the roll coater to a thickness of 1.0 ⁇ m, dried by heating at a plate temperature of 120-130 ° C (furnace temperature 220 ° C x 12 seconds), and contains polyethylene on the first aqueous resin coating layer.
  • a coating-laminated metal plate on which the second aqueous resin coating layer was formed was obtained.
  • a second aqueous system is prepared by sequentially adding the glycidyl group-containing compound B, an additive for improving blackness (colloidal silica A, cyanine blue, cyanine green), the polyethylene wax particles, and the polyamide to the aqueous polyethylene resin solution.
  • a polyethylene resin composition for forming a resin coating layer was prepared. The blending ratio of each component was 59.0 parts of polyethylene resin, 7.5 parts of cross-linking agent, 30 parts of additive, 3.3 parts of polyethylene wax particles, and 0.2 part of polyamide. .
  • the polyethylene resin composition for forming the second aqueous resin coating film layer is diluted with pure water to adjust the solid content concentration to 15%, and stirred with a disper stirrer at 700 rpm ⁇ 10 minutes.
  • the first water-based resin coating layer was coated on the top with a bar coater to a thickness of 0.4 to 6.5 ⁇ m, and dried by heating at a plate temperature of 120 to 130 ° C. (furnace temperature of 220 ° C. ⁇ 12 seconds).
  • a coated metal sheet with a polyethylene-containing second aqueous resin coating layer formed thereon was obtained.
  • the glycidyl group-containing compound B, the additive for improving blackness (colloidal silica A), the polyethylene wax particles, and the polyamide are sequentially added to the aqueous polyethylene resin solution.
  • a polyethylene resin composition was prepared. The blending ratio of each component is 59.0 parts of polyethylene resin, 0.0 part of polyurethane resin, 7.5 parts of cross-linking agent, 30 parts of additive, 3.3 parts of polyethylene wax particles, 0.2 parts of polyamide. It mix
  • the polyethylene resin composition for forming the second aqueous resin coating layer is diluted with pure water to adjust the solid content concentration to 10%, and stirred with a disper stirrer at 700 rpm ⁇ 10 minutes, and then the first aqueous resin coating layer is formed.
  • the first water-based resin coating layer is coated on the top with a roll coater so as to have a film thickness of 0.7 to 1.3 ⁇ m, and dried by heating at a plate temperature of 120 to 130 ° C. (furnace temperature of 220 ° C. ⁇ 12 seconds).
  • a coated metal sheet with a polyethylene-containing second aqueous resin coating layer formed thereon was obtained.
  • the present invention it was possible to provide a water-based resin coating laminated metal plate excellent in blackness and appearance. Therefore, the beautiful and black water-based resin coating laminated metal plate according to the present invention manufactured at low cost is used for exterior plates and building materials for automobiles and home appliances, casings and interior / exterior parts, steel furniture, etc. Etc. are applicable.

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Abstract

 美麗でかつ高い黒色度を発現する水系樹脂塗膜積層金属板を提供する。金属板の少なくとも片面に、黒色顔料を含む第1水系樹脂塗膜層が積層されており、第1水系樹脂塗膜層の上側に、コロイダルシリカ、青色顔料、及び緑色顔料の少なくとも1つを含む第2水系樹脂塗膜層が積層された水系樹脂塗膜積層金属板とする。

Description

水系樹脂塗膜積層金属板
 本発明は、自動車や家庭電気製品の筐体や内装・外装部品、鋼製家具等の外板材や建築材料等に用いられる黒色の水系樹脂塗膜積層金属板に関し、より詳しくは、黒色度及び外観に優れた水系樹脂塗膜積層金属板に関するものである。
 液晶テレビ、プラズマディスプレー、DVDプレーヤーなどの電子・電気機器の外装部品として、デザイン性などの観点から黒色意匠が求められている。従来より、黒色金属板として溶剤系の黒色塗膜であらかじめ塗装された金属板(PCM:プレコートメタル)が用いられている。黒色塗膜で塗装されたPCMには、加工性や耐食性を付与するためのプライマーコート層(膜厚約3μm)が積層されており、その上にカーボンブラック等の黒色顔料を含む黒色層であるトップコート層(膜厚約10μm)が積層されており、プライマーコート層及びトップコート層の合計膜厚は約10~20μmと厚めに設定されるのが通常であった。しかし、膜厚を厚くすると、塗料の使用量の増大や焼き付け工程の長大化による多大なエネルギー消費、高コストで環境負荷物質であるシンナーの大量使用などの理由により、製造コストは非常に高くなる。このような背景から、できるかぎり塗膜の膜厚を薄くし、塗料の使用量を減少させる検討はなされてきたが、焼き付け工程が長大であることやシンナーが必要であることに変わりはなく、製造コストの削減にも限界があった。
 高コストである溶剤系塗料を用いない塗装金属板としては、水系樹脂塗料を用いる場合がある。水系樹脂塗料の溶媒は水であるため、長大な焼き付け工程で多大なエネルギーを消費せず、高コストで環境負荷物質であるシンナーを使用することもないため、製造コストを大幅に削減できる。従来より、水系樹脂塗料が用いられた電子・電気機器の内装・外装部品としては、水系樹脂塗膜層が1層のみ備えられた特殊化成処理が知られており、特殊化成処理で金属板を水系樹脂塗膜で黒色に塗装する場合、金属板の表面を隠蔽するために多量の黒色顔料を水系樹脂塗膜中に含有させる必要がある。しかし、黒色顔料は水系樹脂塗膜層の造膜性を阻害する成分であるため、耐食性が著しく低下したり、水系樹脂塗膜層が脆くなって耐疵付き性が著しく低下したりするなど各種耐久性の確保が困難であるとともに、塗布ムラ、シワ、ワキ(金属板表面あるいは塗膜表層にウェット膜が形成されている状態で、塗料中の溶媒が揮発する際に発生する塗装欠陥)などが発生するため、美麗な水系樹脂塗膜層とするのは困難であった。このように、黒色顔料を含有した水系樹脂塗料を用いた場合、黒色度向上と耐食性や耐疵付き性などの各種耐久性の向上とを両立することは困難であった。
 こうした耐食性や耐疵付き性などの各種耐久性の低下を回避する手段としては、水系樹脂塗膜層の膜厚を増やす方法が考えられる。例えば、単純に1層当たりの膜厚を増やす方法、またはさらに水系樹脂塗膜を積層させる方法などがある。単純に1層あたりの膜厚を増やす方法では、具体的には水系樹脂塗膜形成用組成物の固形分濃度を上げることで金属板上に塗布する樹脂量を増加させる手法があるが、水系樹脂塗膜形成用組成物の粘度が上昇し、循環性が低下するため高速ラインでの製造が困難となってコスト高を招く。また、耐疵付き性の低下を回避する手段としては、疵が目立ちにくいシルバー色に調整する方法もある。しかし、この方法では深みのある美麗な黒色外観が得られないことから、デザイン性の自由度を損なうことになる。
 一方、複数の水系樹脂塗膜を積層させた水系樹脂塗膜積層金属板に関する技術は、先行技術文献やこれまでの化成処理技術においても、黒色のもののみならず他の色のものについてもほとんど存在しない。水系樹脂塗膜形成用組成物を水系樹脂塗膜層の上に積層するために塗装すると、撥水性の有機物である樹脂上に塗装することとなる上に、水系樹脂塗膜形成用組成物の粘度が低いため、均一に塗装することが難しく、美麗に仕上げるのは困難と考えられてきた。加えて、製造コストを惜しまずに溶剤系塗料を用いれば、溶剤系樹脂塗膜を積層することは可能であるなどの理由から、PCMの製造(コイルコーティング)において、水系樹脂塗膜を積層させることは避けられてきた。
 特許文献1~3には、黒色塗膜である第1層の上にクリアーな塗膜である第2層を積層させた塗膜積層金属板が開示されている。しかし、これらの文献には、2層とも水系樹脂塗膜層である塗膜積層金属板については記載されていない。
 また、特許文献4には複数の水系樹脂塗膜層を金属板上に積層させた水系樹脂塗膜積層金属板が開示されている。しかし、この文献には上述した問題はもとより、その解決策にも一切触れられていない。
特開2008-23975号公報 特開2011-224972号公報 特開2002-47579号公報 特開2010-22911号公報
 本発明は、美麗でかつ高い黒色度を発現する水系樹脂塗膜積層金属板の提供を課題として掲げた。また、疵が目立ちやすい黒色では特に重要となる耐疵付き性に優れた水系樹脂塗膜積層金属板を提供することも課題としている。
 本発明の第一の水系樹脂塗膜積層金属板は、金属板の少なくとも片面に、黒色顔料を含む第1水系樹脂塗膜層が積層されており、上記第1水系樹脂塗膜層の上側に、3質量%以上のコロイダルシリカを含むクリアー塗膜層である第2水系樹脂塗膜層が積層されていることを特徴とする。
 本発明の第二の水系樹脂塗膜積層金属板は、金属板の少なくとも片面に、黒色顔料を含む第1水系樹脂塗膜層が積層されており、上記第1水系樹脂塗膜層の上側に、青色顔料又は緑色顔料の少なくとも一方及びポリアミド系チクソトロピック剤を含む第2水系樹脂塗膜層が積層されており、上記第2水系樹脂塗膜層における青色顔料及び緑色顔料の含有量の合計が3質量%以上であることを特徴とする。
 本発明の第三の水系樹脂塗膜積層金属板は、金属板の少なくとも片面に、黒色顔料を含む第1水系樹脂塗膜層が積層されており、上記第1水系樹脂塗膜層の上側に、青色顔料又は緑色顔料の少なくとも一方、コロイダルシリカ、及びポリアミド系チクソトロピック剤を含む第2水系樹脂塗膜層が積層されており、上記第2水系樹脂塗膜層における青色顔料及び緑色顔料の含有量の合計が3質量%以上であり、上記第2水系樹脂塗膜層におけるコロイダルシリカの含有量が3質量%以上であることを特徴とする。
 いずれの水系樹脂塗膜積層金属板においても、第1水系樹脂塗膜層と第2水系樹脂塗膜層との膜厚の合計が0.9~8.0μmであることが好ましい。
 上記水系樹脂塗膜積層金属板のL*a*b*表色系における明度L*が23未満であることが好ましい。
 上記第1水系樹脂塗膜層に含まれる黒色顔料は、16質量%以上50質量%以下であること、そして、この黒色顔料は、墨又はカーボンブラックの少なくとも一方であることが好ましい。
 上記第1水系樹脂塗膜層には、ポリウレタン樹脂が25質量%以上含まれていることが好ましい。
 第1水系樹脂塗膜層は、架橋剤が1質量%以上含まれている第1水系樹脂塗膜形成用組成物から得られるものであることが好ましい。
 上記第2水系樹脂塗膜層には黒色顔料が含まれないことが好ましい。
 上記第2水系樹脂塗膜層には、ポリエチレン樹脂が25質量%以上含まれており、上記第1水系樹脂塗膜層の膜厚は上記第2水系樹脂塗膜層の膜厚の4倍以下であることが好ましい。
 上記金属板は電気亜鉛めっき金属板であることが好ましい。
 本発明により、美麗でかつ高い黒色度を発現する水系樹脂塗膜積層金属板を提供することができる。本発明に係る水系樹脂塗膜積層金属板は、環境負荷の高いシンナーや焼き付けに多大なエネルギーを要する溶剤系樹脂を使用せずに製造できるため、製造コストを大幅に削減することができる。従って、低コストで製造された本発明に係る美麗でかつ黒色の水系樹脂塗膜積層金属板は、自動車や家庭電気製品の筐体や内装・外装部品、鋼製家具等の外板材や建築材料等に用いることができる。
第2水系樹脂塗膜層がクリアーな塗膜層である場合の第1水系樹脂塗膜層の黒色顔料濃度と水系樹脂塗膜積層金属板のL*との関係を示す。
 金属板に高い黒色度を付与する方法として、例えば金属板に2層の水系樹脂塗膜層を積層し、金属板に接する水系樹脂塗膜層(以下、第1水系樹脂塗膜層という)の水系樹脂塗膜中の黒色顔料の濃度を適切に調整する一方で、第1水系樹脂塗膜層の上にある水系樹脂塗膜層(以下、第2水系樹脂塗膜層という)をクリアーな水系樹脂塗膜層とすることが考えられる。第1水系樹脂塗膜層における黒色顔料の濃度を調整することによって黒色度を高めるためには、水系樹脂塗膜中の黒色顔料でできるだけ光を吸収し、光を反射しないようにする必要がある。黒色顔料の濃度が低すぎれば黒色顔料同士の隙間から透過・反射される光が多くなり、十分な黒色度は得られない。なお、水系樹脂塗膜層とは、樹脂が水媒体中に分散された水性分散体から得られる塗膜層であり、界面活性剤により樹脂を水分散させるため塗膜層中に界面活性剤が残存する塗膜層、もしくは樹脂骨格中に親水性が高いカルボン酸やスルホン酸を含む水分散可能な樹脂で形成される塗膜層、またはこれらが共存する塗膜層をいう。
 一方、第1水系樹脂塗膜層における黒色顔料の濃度を適切に調整する際には、黒色顔料同士が凝集しにくくなるように、例えば黒色顔料の表面を樹脂や界面活性剤でコーティングし、かつ黒色顔料の一次粒子径が平均で0.2μm前後となるように調整する方法がある。しかし、上記の方法を採用したとしても、水系樹脂塗膜中の濃度が高く黒色顔料同士の距離が近くなりすぎると凝集は避け難く、団子状となった二次粒子が増加し、黒色顔料同士の隙間から透過・反射される光が多くなり、黒色顔料で光を吸収させることが困難となる。墨又はカーボンブラックを含有した第1水系樹脂塗膜層を膜厚1μm、クリアーな水系樹塗膜層である第2水系樹脂塗膜層を膜厚1μmの構成とした場合の、第1水系樹脂塗膜層の黒色顔料濃度と水系樹脂塗膜積層金属板のL*(L*が低いほど黒色度が高い)との関係を図1に示す。墨・カーボンブラックともに約30質量%の濃度でL*は最も低く(L*=23)なり黒色度は最大となる。しかし、L*≧23の水系樹脂塗膜積層金属板では、原板を完全に隠蔽できておらず、目視外観において美麗な黒色とは言い難い。
 さらに黒色度を高めて優れた意匠性を発揮したい場合、第1水系樹脂塗膜層だけでなく、第2水系樹脂塗膜層にも黒色顔料を添加することが考えられる。しかし、黒色度を最大に高めた(L*を最小にした)第1水系樹脂塗膜層の上に、さらに黒色である第2水系樹脂塗膜層を積層すると、逆にL*が上昇し、黒色度が低下してしまうことがわかった。第2水系樹脂塗膜層の黒色顔料によって第1水系樹脂塗膜層での光吸収が妨げられたものと考えられる。
 これらのことより、本発明者等は、第2水系樹脂塗膜層の樹脂成分とは屈折率が異なるコロイダルシリカや着色顔料の表面で光を反射させ、第1水系樹脂塗膜層の黒色顔料で吸収し切れなかった光を再度第1水系樹脂塗膜層に戻して、第1水系樹脂塗膜層の黒色顔料で光を吸収させることによって、黒色度を向上させることができるとの思想に至り、本発明に想到した。すなわち、第2水系樹脂塗膜層に、コロイダルシリカやシアニンブルー、シアニングリーンといった黒色度を向上する添加剤を添加することによって、本発明に想到した。
 本発明における水系樹脂塗膜積層金属板は、金属板の少なくとも片面に、黒色顔料を含む第1水系樹脂塗膜層が積層されており、第1水系樹脂塗膜層の上側に、コロイダルシリカ、青色顔料、緑色顔料の少なくともいずれか1つが含まれた第2水系樹脂塗膜層が積層されている。
 以下、本発明における水系樹脂塗膜積層金属板の構成材料及び製造方法を説明する。
 〔金属板〕
 上記塗膜が積層される金属板としては、プレコートメタルの原板として用いられるものであれば特に限定されるものではない。例えば、電気亜鉛めっき金属板(EG)、非めっき冷延金属板、溶融亜鉛めっき金属板(GI)、合金化溶融亜鉛めっき金属板(GA)等の金属板の他、アルミニウム板およびチタン板等を挙げることができる。これらの中でも、電気亜鉛めっき金属板(EG)、溶融亜鉛めっき金属板(GI)、アルミニウム板およびチタン板が好ましく、電気亜鉛めっき金属板(EG)がより好ましい。電気亜鉛めっき金属板(EG)は、薄型テレビのバックカバーなどの電子・電気機器の外装部品に適するためである。
 金属板は、少なくとも片面に予め下地処理により下地層が形成されたものであることが好ましい。例えば第1水系樹脂塗膜層を形成する側の金属板表面に下地処理で形成された化成皮膜層(下地層)を有していると、金属板と第1水系樹脂塗膜層との密着性が向上する。
 化成皮膜層(下地層)としては、有機皮膜層、無機皮膜層、リン酸塩皮膜層、クロメート皮膜層等が挙げられる。有機皮膜層としては、例えば、ポリエチレン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、およびこれらの混合物、共重合体、変性樹脂等を適宜選択して使用すればよい。該有機皮膜中にはさらに、耐食性向上を目的としてシリカゲル、コロイダルシリカ等を添加したり、塗膜付与後の加工性向上を目的として各種ワックス成分を微量添加したり、あるいは塗膜密着性向上を目的としてシランカップリング剤を添加してもよい。無機皮膜層としては、例えば珪酸塩皮膜層等が挙げられ、該珪酸塩皮膜にはリン酸やフッ化物を添加してもよい。リン酸塩皮膜層は、Mg、Al、Co、Mn及びCaの中から選択される1種又は2種以上の金属よりなるリン酸塩を主成分とする皮膜層である。
 樹脂皮膜との密着性又は耐食性の向上目的で、金属板に下地層として、リン酸塩皮膜層を施すのが好ましい。
 化成皮膜層(下地層)の付着量は特に規定されるものではないが、例えば有機皮膜層や無機皮膜層であれば、耐食性の観点から、乾燥質量で50mg/m2以上とすることが好ましい。しかしながら150mg/m2を超えると耐食性の改善効果が飽和すると共に、製造コストが上昇する。
 下地層を形成した金属板として特に好ましい態様は、例えば、重リン酸アルミニウム、コロイダルシリカおよびポリアクリル酸を含む下地処理組成物(以下「特定下地処理組成物」と称することもある)を、亜鉛めっきした金属板に塗布、乾燥したものである。かかる特定下地処理組成物を亜鉛めっきした金属板に塗布すると、重リン酸アルミニウム由来の水素イオンにより金属板表面がエッチングされるとともに、重リン酸アルミニウム由来のアルミニウムイオンとコロイダルシリカとの相互作用により第1水系樹脂塗膜層との密着性に優れた難溶性皮膜を形成することができ、その結果、曲げ加工やプレス加工後(伸び・縮み変形)の皮膜密着性が向上し、耐食性や耐テープ剥離性の大幅な向上を図ることができる。
 上記特定下地処理組成物中、重リン酸アルミニウムとコロイダルシリカの含有割合は、固形分比で、重リン酸アルミニウム:コロイダルシリカ(質量比)=30:70~70:30(より好ましくは35:65~65:35、さらに好ましくは40:50~60:50)であることが好ましい。コロイダルシリカが上記割合よりも多くなると、造膜性が低下して下地層が形成されにくくなり、耐食性や上塗りとの密着性の向上効果が得られにくくなり、さらには金属板に対する密着性も低くなり、加工後に塗膜剥離を生じるおそれがある。一方、コロイダルシリカが上記割合よりも少ないと、重リン酸アルミニウムの割合が増加するため、金属板と反応(エッチング)しない残存重リン酸アルミニウムが水に溶解する割合が増え、塗膜下で腐食を生じ耐食性が低下することがある。
 上記特定下地処理組成物中、ポリアクリル酸は、重リン酸アルミニウムとコロイダルシリカの合計固形分100質量部に対して1.0~10.0質量部(より好ましくは3.0質量部以上、6.0質量部以下)含まれることが好ましい。ポリアクリル酸は、亜鉛めっきなどを施した金属板表面(亜鉛めっき)と重リン酸アルミニウムとの反応(エッチング)を適度に制御する働きをなすと考えられ、上記範囲よりも少ないと、エッチングが過剰に起こるため、結果として耐食性が低下するおそれがあり、上記範囲よりも多いと、逆にエッチングが不充分となり、重リン酸アルミニウムとコロイダルシリカによって生じる難溶性皮膜が充分に形成されず密着性および耐食性の向上効果が得られにくくなる。
 上記特定下地処理組成物には、さらにシランカップリング剤を、重リン酸アルミニウムとコロイダルシリカの合計固形分100質量部に対して3~15質量部(より好ましくは5質量部以上、12.5質量部以下)含有することも好ましい。シランカップリング剤が上記範囲よりも少ないと、上塗りおよび金属板に対する密着性や耐食性の向上効果が不充分となる傾向があり、より過酷な加工条件において皮膜剥離を招く場合があり、逆に上記範囲よりも多くても、やはり耐食性や密着性が低下するおそれがある。
 〔第1水系樹脂塗膜層〕
 <カーボンブラック>
 第1水系樹脂塗膜層には、黒色顔料が含まれている。黒色顔料は、墨又はカーボンブラックの少なくとも一方であるのが好ましい。
 カーボンブラックは、例えば、御国色素社製「SAブラックDY-6」、三菱化学社製「#4000B」、「#4350B」、「MHIB#B239M」、「MHIB#B240M」などが推奨される。
 墨は、水系樹脂で表面が被覆された表面処理カーボンブラックであり、例えば、書道に使用される高濃度の墨滴(墨汁)を利用することが好ましい。墨は、バインダー樹脂と混合された際に優れた分散性を発揮して、二次凝集し難いため、第1水系樹脂塗膜層が後述するように薄い膜厚であっても十分に高い黒色度を発揮することができる。墨滴は、表面処理カーボンブラックを含む水系分散液であり、例えば、石油系や石炭系の油を高温ガス中で不完全燃焼させるファーネス法等で製造された不定形のファーネスブラックの表面を水系樹脂で被覆し、必要に応じてグリコール系の凍結防止剤および防腐剤を添加し、混合・スラリー化することにより製造される。墨滴としては、例えば市販の墨汁(例えば、株式会社呉竹製「超濃墨滴BA-8」等)を用いることができる。なお、表面処理カーボンブラックもしくはその水系分散液は、既知の方法(例えば、特開平7-188597号公報や特開平6-234946号公報)に基づき調製することもできる。表面処理カーボンブラック(またはその水系分散液)は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 黒色顔料は、第1水系樹脂塗膜層形成用組成物の全固形分100質量%中、16質量%以上50質量%以下含まれているのが好ましく、より好ましくは25質量%以上であり、45質量%以下である。黒色顔料の含有率が16質量%未満の場合には、黒色顔料が十分量含まれていないため、水系樹脂塗膜積層金属板のL*値が高くなり、十分な黒色度を発現できないおそれがある。一方、黒色顔料の含有率が50質量%を超える場合には、組成物中に含まれるバインダーとなる樹脂成分が相対的に減少するため、第1水系樹脂塗膜層と第2水系樹脂塗膜層との密着性が低くなったり、組成物がゲル化し易くなり、第1水系樹脂塗膜層形成用組成物の液状安定性が低下したりするおそれがある。黒色顔料の含有率が16質量%以上50質量%以下であると、黒色顔料がバインダー樹脂と混合されても二次凝集し難く、高い分散安定性を保持することができる。
 <バインダー樹脂>
 第1水系樹脂塗膜層の塗装に用いられる水系樹脂塗膜形成用組成物(以下、第1水系樹脂塗膜形成用組成物という)は、通常、該組成物で形成される第1水系樹脂塗膜層中に黒色顔料を固定するためのバインダー樹脂を含む。バインダー樹脂としては、黒色顔料を固定できるものであれば、その種類は特に限定されるものではなく、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、及びそれらの混合又は変性した樹脂等を適宜使用することができる。中でも、ポリエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂が、組成物中の黒色顔料の二次凝集を効果的に抑制することができ、優れた液状安定性を得ることができる点で好ましい。バインダー樹脂は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 バインダー樹脂は、第1水系樹脂塗膜形成用組成物の全固形分100質量%中、好ましくは30質量%以上(より好ましくは35質量%以上)、好ましくは70質量%以下(より好ましくは65質量%以下)含まれる。バインダー樹脂の含有率が30質量%未満では、第1水系樹脂塗膜層の造膜性が低下し、第1水系樹脂塗膜層中における黒色顔料の固定が不十分になったり、塗布ムラが生じて外観上の問題を招いたりするおそれがある。一方、バインダー樹脂の含有率が70質量%を超えると、相対的に黒色顔料の含有量が減少するため、十分な黒色度が得られないおそれがある。
 また、第1水系樹脂塗膜層を強靭にするためには、ポリウレタン樹脂が25質量%以上(より好ましくは35質量%以上)含まれていることが好ましく、ポリウレタン樹脂はカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂であることがより好ましい。ポリウレタン樹脂を含有することによって第1水系樹脂塗膜層を強靱にすることができ、第1水系樹脂塗膜層にポリウレタン樹脂を25質量%以上含むことによって、耐疵付き性に優れる水系樹脂塗膜積層金属板を得ることができる。
 上記カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂は、ウレタンプレポリマーを鎖延長剤で鎖延長反応して得られるものであり、上記ウレタンプレポリマーは、後述するポリイソシアネート成分とポリオール成分とを反応させて得られる。上記ウレタンプレポリマーを構成するポリイソシアネート成分としては、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)およびジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)よりなる群から選択される少なくとも1種のポリイソシアネートを使用することが好ましい。かかるポリイソシアネートを使用することにより、耐食性、反応制御の安定性に優れる樹脂皮膜が得られるからである。上記好適ポリイソシアネートの他にも、耐食性や反応制御の安定性を低下させない範囲で他のポリイソシアネートを使用することができるが、好適ポリイソシアネート成分の含有率は、全ポリイソシアネート成分の70質量%以上としておくことが望ましい。好適ポリイソシアネート成分の含有率が70質量%未満であると、耐食性・反応制御の安定性が低下する傾向があるからである。上記好適ポリイソシアネート成分以外のポリイソシアネートとしては、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカンメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネートなどを挙げることができる。上記ポリイソシアネートは、単独、或いは、少なくとも2種以上を混合して使用してもよい。
 上記ウレタンプレポリマーを構成するポリオール成分としては、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ポリエーテルポリオール、及び、カルボキシル基を有するポリオールの3種類の全てのポリオールを好適的に使用することが好ましく、3種類全てをジオールとすることがよい。かかるポリオール成分を使用することにより、耐食性や摺動性に優れる樹脂皮膜が得られるからである。また、ポリオール成分として1,4-シクロヘキサンジメタノールを使用することによって、得られるポリウレタン樹脂の防錆効果を高めることができる。
 上記ポリエーテルポリオールは、分子鎖にヒドロキシル基を少なくとも2以上有し、主骨格がアルキレンオキサイド単位によって構成されているものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリオキシエチレングリコール(単に、「ポリエチレングリコール」と言われる場合がある)、ポリオキシプロピレングリコール(単に、「ポリプロピレングリコール」と言われる場合がある)、ポリオキシテトラメチレングリコール(単に、「ポリテトラメチレングリコール」或いは「ポリテトラメチレンエーテルグリコール」と言われる場合がある)などを挙げることができ、市販されているものを使用することができる。上記ポリエーテルポリオールの中でも、ポリオキシプロピレングリコール又はポリテトラメチレンエーテルグリコールを使用することが好ましい。上記ポリエーテルポリオールの官能基数は、少なくとも2以上であれば特に限定されず、例えば、3官能、4官能以上の多官能であってもよい。
 上記ポリエーテルポリオールは、例えば、活性水素を有する化合物を開始剤として、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを付加させることにより得られる。上記活性水素を有する化合物としては、例えば、プロピレングリコール、エチレングリコールなどのジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、トリエタノールアミンなどのトリオール、ジグリセリン、ペンタエリスリトールなどのテトラオール、その他、ソルビトール、ショ糖、リン酸などを挙げることができる。この際、使用する開始剤として、ジオールを使用すれば、2官能のポリエーテルポリオールが得られ、トリオールを使用すれば、3官能のポリエーテルポリオールが得られる。
 また、ポリオキシテトラメチレングリコールは、例えば、テトラヒドロフランの開環重合により得られる。
 上記ポリエーテルポリオールは、例えば、平均分子量が約400~4000程度までの市販のものを使用することが好ましい。平均分子量が約400未満だと樹脂皮膜が硬く、4000を超えると軟らかくなりすぎるからである。尚、平均分子量は、ポリオールのOH価(水酸基価)から求められる。
 本発明において、上記1,4-シクロヘキサンジメタノールとポリエーテルポリオールの質量比を、1,4-シクロヘキサンジメタノール:ポリエーテルポリオール=1:1~1:19とすることも好ましい態様である。防錆効果を有する1,4-シクロヘキサンジメタノールを、一定比率使用することによって、得られるポリウレタン樹脂の防錆効果を一層高めることができるからである。
 本発明で使用するカルボキシル基を有するポリオールは、少なくとも1以上のカルボキシル基と少なくとも2以上のヒドロキシル基を有するものであれば、特に限定されず、例えば、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、ジヒドロキシプロピオン酸、ジヒドロキシコハク酸などが挙げられる。
 上記好適ポリオール成分の他にも、耐食性を低下させない範囲で他のポリオールを使用することができるが、好適ポリオール成分の含有率は、全ポリオール成分の70質量%以上であることが望ましい。好適ポリオール成分の含有率が70質量%未満であると、耐食性が低下する傾向があるからである。上述した好適ポリオール成分以外のポリオールとしては、ヒドロキシル基を複数有するものであれば特に限定されず、例えば、低分子量のポリオールや高分子量のポリオールなどを挙げることができる。低分子量のポリオールは、分子量が500程度以下のポリオールであり、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール等のジオール;グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールなどのトリオールが挙げられる。
 高分子量のポリオールは、分子量が500程度を超えるポリオールであり、例えば、ポリエチレンアジぺート(PEA)、ポリブチレンアジペート(PBA)、ポリヘキサメチレンアジペート(PHMA)などの縮合系ポリエステルポリオール;ポリ-ε-カプロラクトン(PCL)のようなラクトン系ポリエステルポリオール;ポリヘキサメチレンカーボネートなどのポリカーボネートポリオール;及びアクリルポリオールなどが挙げられる。
 また、上述したウレタンプレポリマーを鎖延長反応する鎖延長剤としては、特に限定されないが、例えば、ポリアミン、低分子量のポリオール、アルカノールアミンなどを挙げることができる。上記低分子量のポリオールとしては、上述したのと同じものを使用することができ、上記ポリアミンとしては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどの脂肪族ポリアミン;トリレンジアミン、キシリレンジアミン、ジアミノジフェニルメタンなどの芳香族ポリアミン;ジアミノシクロヘキシルメタン、ピペラジン、イソホロンジアミンなどの脂環式ポリアミン;ヒドラジン、コハク酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、フタル酸ジヒドラジドなどのヒドラジン類などを挙げることができる。これらの中でも、エチレンジアミン及び/又はヒドラジンを鎖延長剤成分として使用することが好ましい。また、上記アルカノールアミンとしては、例えば、ジエタノールアミン、モノエタノールアミンなどを挙げることができる。
 本発明では、上記カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂の水性分散液を使用することが好ましい態様である。上記カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂の水性分散液は、公知の方法で作製することができ、例えば、カルボキシル基含有ウレタンプレポリマーのカルボキシル基を塩基で中和して、水中に乳化分散して鎖延長反応させる方法、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂を乳化剤の存在下で、高せん断力で乳化分散して鎖延長反応させる方法などにより作製でき、既知の方法(例えば、特開2005-199673号公報)に基づき作製することもできる。なお、第2水系樹脂塗膜層に、ポリウレタン樹脂を含有する場合も、上記と同様に調整できる。
 <コロイダルシリカ>
 第1水系樹脂塗膜層は、コロイダルシリカを5質量%以上含有するのが好ましく、より好ましくは7質量%以上、40質量%以下、さらに好ましくは10質量%以上、30質量%以下である。コロイダルシリカを含有することによって、耐食性を付与でき、硬い粒子であるため、加工時における第1水系樹脂塗膜層の耐疵付き性を向上させることができる。コロイダルシリカの含有量が5質量%より少なくなると耐食性が低下するおそれがある。また、コロイダルシリカの含有量が40質量%を超えると、水系樹脂塗膜の造膜性が低下し、耐食性が低下したり、皮膜が脆くなって加工性が劣化する場合がある。
 コロイダルシリカとしては、特に限定されるものではないが、第1水系樹脂塗膜形成用組成物中での分散性や耐食性向上効果等の観点から、粒子径が1~20nmのコロイダルシリカが好ましく、具体的には、粒子径が4~6nmのコロイダルシリカ(市販品では、日産化学社製の「スノーテックス(登録商標)XS」)、粒子径が8~11nmのコロイダルシリカ(市販品では、日産化学社製の「スノーテックス(登録商標)S」)、粒子径が10~20nmのコロイダルシリカ(市販品では、日産化学社製の「スノーテックス(登録商標)40」)等が挙げられ、これらの中でも特に「スノーテックス(登録商標)XS」が好ましい。
 また、コロイダルシリカの効果を最大限に発揮させるためには、コロイダルシリカの平均粒子径が3~15nmの範囲にあることが好ましい。コロイダルシリカの平均粒子径が小さくなるほど、水系樹脂塗膜の耐食性が向上するが、平均粒子径が3nm程度未満になると、耐食性の向上効果が飽和する傾向があり、また、第1水系樹脂塗膜形成用組成物の安定性が低下してゲル化しやすくなるからである。一方、コロイダルシリカの平均粒子径が15nmを超えると、第1水系樹脂塗膜の造膜性が低下し、耐食性が劣化する傾向がある。
 なお、コロイダルシリカおよびその他の粉体の平均粒子径は、JIS Z8830-2013に準拠して、BET吸着法によって測定された比表面積の値から求めることができる。微粒子の比表面積から粒子径を計算する方法を以下に示す。
 微粒子の比表面積S(m2/g)は、1g分の微粒子の表面積の総和である。すなわち微粒子の比表面積S(m2/g)は、微粒子1個の表面積を微粒子1個の質量で除した値となる。微粒子を真球状で細孔のない粒子と仮定すると、微粒子1個の表面積は4π(d/2)2=πd2(nm2)となり、微粒子1個の質量はρ・{4π/3×(d/2)3}=ρ・πd3/6(nm3×g/cm3)となる(微粒子の粒子径をd(nm)、密度をρ(g/cm3)とする)。そして、微粒子の比表面積S(m2/g)は、以下の式のように表すことができる。
S(m2/g)=πd2(nm2)/(ρ・πd3/6)(nm3×g/cm3)=6/d・ρ((nm2)/(nm3×g/cm3))=6,000/d・ρ(m2/g)
よって、d(nm)=6,000/S・ρとなるので、比表面積から粒子径を求めることができる。
 <シランカップリング剤>
 第1水系樹脂塗膜形成用組成物は、さらにシランカップリング剤を含有していてもよい。シランカップリング剤を含有させると、第1水系樹脂塗膜層と金属板との密着性を高めることができる。
 シランカップリング剤としては、末端にグリシドキシ基を有するシランカップリング剤が好ましく、例えば、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、ビニルトリス(β-メトキシエトキシ)シランなどが挙げられる。
 シランカップリング剤の含有量は、上記黒色顔料、上記バインダー樹脂および上記コロイダルシリカの合計固形分100質量部に対して、5質量部以上(より好ましくは10質量部以上)とすることが好ましく、25質量部以下(より好ましくは15質量部以下)とすることが好ましい。シランカップリング剤の含有量が5質量部未満の場合には、シランカップリング剤を添加したことによる効果を十分に得ることができない場合がある。一方、シランカップリング剤の含有量が25質量部を超えると、水系樹脂塗膜積層金属板中に未反応のシランカップリング剤が多く残存することになり、耐食性が低下する傾向がある。
 <架橋剤>
 第1水系樹脂塗膜形成用組成物には架橋剤が1質量%以上含まれていることが好ましい。架橋剤が1質量%以上含まれていることにより、第1水系樹脂塗膜層が強靭となり、さらに耐疵付き性を向上させることができる。架橋剤としては、例えばエポキシ系化合物やメラミン系化合物やイソシアネート系化合物等が挙げられる。
 <膜厚>
 第1水系樹脂塗膜層の膜厚(乾燥膜厚)は、0.6μm以上(より好ましくは0.9μm以上、さらに好ましくは1.1μm以上)であり、7.0μm以下(より好ましくは6.0μm以下、さらに好ましくは5.0μm以下)であるのが好ましい。第1水系樹脂塗膜層の膜厚が0.6μm未満であると、ポリウレタン樹脂を第1水系樹脂塗膜層に含有させた場合、ポリウレタン樹脂を含有させることによって強靱な塗膜にしたにもかかわらず、十分な耐疵付き性は得られないおそれがある。一方、第1水系樹脂塗膜層の膜厚が7.0μmを超えると、第1水系樹脂塗膜層にシワが発生しやすくなり、外観不良となりやすい。また、塗装や乾燥にかかる時間が長くなり、製造コストが上がることになる。
 <その他>
 第1水系樹脂塗膜層には、ポリアミド系チクソトロピック剤が含まれていることが好ましい。詳細については後述する。
 〔第2水系樹脂塗膜層〕
 <顔料>
 第2水系樹脂塗膜層には、コロイダルシリカ、青色顔料、緑色顔料から選ばれる1種又は2種以上が含まれている。第2水系樹脂塗膜層は、コロイダルシリカを含み、青色顔料及び緑色顔料を含まないものでも、青色顔料又は緑色顔料の少なくとも一方を含み、コロイダルシリカを含まないものでもよい。コロイダルシリカは透明で光を吸収しにくく、また、青色顔料や緑色顔料は特定の光を吸収するものの黒色顔料ほど高い吸収性は持たないため、黒色度向上効果が得られやすい。
 黒色度向上効果の観点からは、コロイダルシリカは平均粒子径が1~100nmの微粒子であることが好ましい。また、コロイダルシリカの平均粒子径のより好ましい上限は50nmであり、さらに好ましい上限は25nmであり、より好ましい下限は4nmである。
 コロイダルシリカの平均粒子径の測定方法としては、前述のBET法の他に、シアーズ法、及び、動的光散乱法などを挙げることができ、例えば、平均粒子径が4~6nmの場合にはシアーズ法を、平均粒子径が10~100nmの場合にはBET法を、鎖状シリカの場合は動的光散乱法を採用することが好ましい。
 なお、第2水系樹脂塗膜層には、黒色顔料の含有量が10質量%以下であるのが好ましく、含まれていないのがより好ましい。黒色顔料は水系樹脂塗膜層を脆くする成分であるため、第2水系樹脂塗膜層に黒色顔料を添加すると第2水系樹脂塗膜層の耐疵付き性を低下させるおそれがある。
 <コロイダルシリカ>
 第2水系樹脂塗膜層にコロイダルシリカを含有させることにより、得られる水系樹脂塗膜積層金属板の耐食性や硬度を向上させることができる。この耐食性向上のメカニズムの詳細は不明であるが、腐食環境下においてシリカが溶解、溶出して、pHの緩衝作用や不動態皮膜形成作用が生じることに起因すると推測される。
 また、コロイダルシリカは、後述の青色顔料に匹敵する黒色度向上効果が得られ、後述の緑色顔料よりも黒色度を高める効果が大きい。コロイダルシリカ及び青色顔料・緑色顔料の屈折率は約1.5で差はないが、青色顔料及び緑色顔料の平均粒子径と比べてコロイダルシリカの平均粒子径の方が一般的に小さく、着色顔料に比べて樹脂との界面積が大きくなるため、コロイダルシリカを第2水系樹脂塗膜層に含有させることによって、青色顔料に匹敵する黒色度向上効果を得ることができると考えられる。
 コロイダルシリカとしては、特に限定されるものではなく、上述の第1水系樹脂塗膜形成用組成物に用いられるコロイダルシリカと同種のものを挙げることができる。
 コロイダルシリカ(固形分)は、第2水系樹脂塗膜層の塗装に用いられる水系樹脂塗膜形成用組成物(以下、第2水系樹脂塗膜形成用組成物という)の全固形分100質量%中、好ましくは3質量%以上(より好ましくは10質量%以上)、好ましくは70質量%以下(より好ましくは60質量%以下)含まれる。コロイダルシリカの含有率が3質量%未満では、水系樹脂塗膜積層金属板の黒色度(L*値)が23以上となってしまい、目視外観において美麗な黒色と言い難い上に、耐食性も低下する。一方、コロイダルシリカの含有率が70質量%を超えると、組成物の安定性が悪くなり経過時間とともに増粘する場合があり、耐食性のさらなる向上効果も得られず経済的に不利となる。
 <青色顔料・緑色顔料>
 第2水系樹脂塗膜層にコロイダルシリカが含まれていない場合、第2水系樹脂塗膜層には、青色顔料又は緑色顔料の少なくとも一方及びポリアミド系チクソトロピック剤が含まれる必要がある。第2水系樹脂塗膜層における青色顔料及び緑色顔料の含有量の合計は3質量%以上であり、好ましくは、5質量%以上、より好ましくは10質量%以上である。青色顔料及び緑色顔料の含有量の合計が3質量%未満であると、水系樹脂塗膜積層金属板において十分な黒色度を得ることが困難となる。一方、着色顔料は造膜性を阻害する成分であり、密着性の低下を招くおそれがある。よって、第2水系樹脂塗膜層と第1水系樹脂塗膜層との密着性を十分に確保するために、第2水系樹脂塗膜層における青色顔料及び緑色顔料の含有量の合計は好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下、さらに好ましくは50%質量以下である。
 なお、第2水系樹脂塗膜層には、コロイダルシリカが含まれた状態で、青色顔料又は緑色顔料の少なくとも一方及びポリアミド系チクソトロピック剤を含んでいてもよい。ポリアミド系チクソトロピック剤の詳細については後述する。
 青色顔料としては、市販品では、フタロシアニン系色素と水溶性アクリル樹脂からなる「AFブルーE-2B」(大日精化工業社製)、フタロシアニン系色素と水溶性スチレンアクリル樹脂とからなる「SAブルーDY-12」(御国色素社製)、シアニン系色素とノニオン系界面活性剤とからなる「PSMブルーHB」(御国色素社製)等が挙げられ、これらの中でも特に「SAブルーDY-12」が好ましい。
 緑色顔料としては、市販品では、フタロシアニン系色素と水溶性アクリル樹脂からなる「AFグリーンE-1」(大日精化工業社製)、フタロシアニン系色素と水溶性スチレンアクリル樹脂とからなる「SAグリーンDY-4」(御国色素社製)等が挙げられ、これらの中でも特に「SAグリーンDY-4」が好ましい。
 青色顔料及び緑色顔料は、フタロシアニン系顔料であることが好ましい。また、緑色顔料よりも青色顔料の方がより黒色度を高めることができる。ブルーはグリーンよりも暗い色調であり、黒色度を高める効果が大きくなるものと考えられる。
 <ポリアミド系チクソトロピック剤>
 上述のとおり、本発明において、第2水系樹脂塗膜層に青色顔料又は緑色顔料が含まれている場合、第2水系樹脂塗膜形成用組成物には、ポリアミド系チクソトロピック剤も添加する。第1水系樹脂塗膜層の上に、青色顔料、緑色顔料などを含有する第2水系樹脂塗膜層を積層すると、水系樹脂塗膜積層金属板の黒色度が向上する一方、第2水系樹脂塗膜層の塗布ムラが目立ってしまうおそれがある。具体的には、水系樹脂塗膜の塗装では、顔料などの成分がウェット膜表面に偏在することから、濡れ性に偏りが生じて水系樹脂塗膜の表面に凹凸ができるため、乾燥後に塗布ムラとなるおそれがある。第2水系樹脂塗膜層に青色顔料又は緑色顔料が含まれておらず、コロイダルシリカのみが含まれている場合には、コロイダルシリカは微粒子で透明であるため、第2水系樹脂塗膜層は着色せず、第2水系樹脂塗膜層の表面に凹凸が生じたとしても塗布ムラは目立たない。しかし、青色顔料又は緑色顔料の少なくとも一方が含まれている場合、これらの顔料は着色顔料であるため、塗布ムラが目立ってしまう。このような第2水系樹脂塗膜層の塗布ムラを抑制するために、第2水系樹脂塗膜層にポリアミド系チクソトロピック剤を添加する。なお、第2水系樹脂塗膜層に青色顔料や緑色顔料が含まれておらず、コロイダルシリカのみが含まれている場合に、ポリアミド系チクソトロピック剤が添加されていてもよい。
 第2水系樹脂塗膜層において、青色顔料又は緑色顔料の少なくとも一方が含まれている場合、ポリアミド系チクソトロピック剤は0.05質量%以上含有されており、より好ましくは0.1質量%以上であり、5質量%以下である。処理液固形分の影響もあるが、ポリアミド系チクソトロピック剤は0.05質量%程度の少量でも第2水系樹脂塗膜形成用組成物の低せん断速度領域の粘度を十分に高めることができ、塗装直後に均一であるウェット膜を乾燥後まで均一な状態に保持することができるため、塗布ムラの発生を効果的に防止することができる。これにより、青色顔料又は緑色顔料の少なくとも一方を含有した第2水系樹脂塗膜層であっても、黒色層である第1水系樹脂塗膜層の上に均一に塗布し、美麗な外観を有する水系樹脂塗膜積層金属板とすることができる。ポリアミド系チクソトロピック剤が0.05質量%未満である場合、第2水系樹脂塗膜形成用組成物の低せん断速度領域の粘度が十分に高くならないため、塗装直後に均一であるウェット膜を乾燥後まで均一な状態に保持することが困難となる。
 ポリアミド系チクソトロピック剤は、ジカルボン酸とジアミンとを反応させて得られるものであるが、第2水系樹脂塗膜形成用組成物に分散可能なポリアミド系チクソトロピック剤であれば特に限定されない。ポリアミド系チクソトロピック剤としては、例えば、ディスパロン(登録商標)AQシリーズとして、楠本化成社等から入手可能である。AQシリーズでは以下の化学式(R、R’はアルキル基)で示すポリアミドを主成分として用いており、AQシリーズにおけるポリアミドの分子量は3000以下である。
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 ポリアミド系チクソトロピック剤は、塗料中で3次元網目構造を形成して、ポリアミド系チクソトロピック剤同士、もしくは塗料中の樹脂やシリカ粒子など体質顔料、着色顔料などと立体障害を発生させる、あるいは吸着することで粒子同士の立体障害を増大させ第2水系樹脂塗膜形成用組成物の流動性抑制効果を発揮すると考えられる。この網目構造はファンデルワールス力や水素結合のような弱い結合からなるため、ある程度のせん断速度で容易に切断されるが、静置すると再び網目構造が復元する。従って、第2水系樹脂塗膜形成用組成物にポリアミド系チクソトロピック剤を添加することによって、チクソトロピー性(揺変性)が発現しており、高せん断速度領域では網目構造が切断され粘性が低くなり、静置して低せん断速度領域となると網目構造が復元して粘性が高くなる。
 さらに、上述のとおり、第1水系樹脂塗膜層にも、ポリアミド系チクソトロピック剤を添加することが好ましい。第1水系樹脂塗膜層において、ポリアミド系チクソトロピック剤は0.05~5質量%含有されているのが好ましく、さらに好ましくは0.1質量%以上であり、2質量%以下である。第1水系樹脂塗膜形成用組成物の低せん断速度領域における粘度を高めることで、より確実に第1水系樹脂塗膜層を乾燥後まで均一な状態に保持することができる。また、第1水系樹脂塗膜層において顔料が移動した結果、顔料が偏析するのを防止することによって、第1水系樹脂塗膜層の表面(第2水系樹脂塗膜層と接触する面)に生ずる凹凸を極力抑制して膜厚差を減らすことで、第2水系樹脂塗膜層への影響が小さくなり、塗布ムラの発生を抑制することができる。
 <潤滑剤>
 第2水系樹脂塗膜層には、潤滑剤が含まれているのが好ましい。潤滑剤を含むことによって、第2水系樹脂塗膜層の表面における摩擦が低減され、疵つきにくくなる。潤滑剤を1.5質量%以上含有することが好ましく、より好ましくは3.0質量%以上であり、20質量%以下である。潤滑剤の含有量が1.5質量%より少ない場合、得られる第2水系樹脂塗膜層の潤滑性の向上が十分でなく、摩擦低減効果が十分に得られないことがある。潤滑剤を20質量%を超えて添加しても、動摩擦係数の低下効果が飽和するため無駄となる。
 潤滑剤としては、ポリエチレン、酸化ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系ワックス;ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、四フッ化エチレン等のフッ素系樹脂;有機変性ポリシロキサン;パラフィンワックス等が使用可能である。これらの中でも、ポリエチレンワックスまたは有機変性ポリシロキサンが好ましい。
 ポリエチレンワックスは第2水系樹脂塗膜層中において球状で存在し、第2水系樹脂塗膜層の表面における摩擦を効果的に低減することができ、疵付きの発生等を抑制するのに有効である。ポリエチレンワックスとしては、三井化学社製の「ケミパール(登録商標)W700」、「ケミパール(登録商標)W950」、「ケミパール(登録商標)W900」などが挙げられる。ポリエチレンワックスの添加量は、1.5質量%以上とすることが好ましく、より好ましくは3.0質量%以上である。ポリエチレンワックスの含有量が1.5質量%より少ない場合、得られる第2水系樹脂塗膜層の潤滑性の向上が十分でなく、摩擦低減効果が十分に得られないことがある。しかし、ポリエチレンワックスの含有量が20質量%を超えると、第2水系樹脂塗膜層の造膜性が低下するので、耐食性が低下するおそれがある。
 ポリエチレンワックス粒子としては、球形で、平均粒子径が0.1~3μmのものを使用することが好ましい。平均粒子径が3μmを超える場合には、第2水系樹脂塗膜形成用組成物中へ均一に分散することが困難になるなど、造膜性を阻害するため耐食性が低下する傾向がある。一方、ポリエチレンワックス粒子の平均粒子径が0.1μmよりも小さいときは、第2水系樹脂塗膜層の潤滑性が向上しないおそれがある。なお、ポリエチレンワックス粒子の平均粒子径は、コールターカウンター法により測定することができる。
 有機変性ポリシロキサンは第2水系樹脂塗膜層の表面に浮き出るため、第2水系樹脂塗膜層の表面における摩擦を効果的に低減することができる。有機変性ポリシロキサンとしては、ポリエステル変性、ポリエーテル変性、アラルキル変性のものなどが挙げることができる。この中では、特にポリエーテル変性ポリシロキサンが好ましい。有機変性ポリシロキサンの添加量は、1質量%以上とすることが好ましく、より好ましくは3質量%以上である。有機変性ポリシロキサンの含有量が1質量%より少ない場合、得られる第2水系樹脂塗膜層の潤滑性の向上が十分でなく、摩擦低減効果が十分に得られない。また、有機変性ポリシロキサンの含有量が20質量%を超えると、第2水系樹脂塗膜層に対する比率が高くなり過ぎて、耐食性などの特性に悪影響を及ぼすおそれがある。
 <バインダー樹脂>
 第2水系樹脂塗膜形成用組成物は、通常、該組成物で形成される第2水系樹脂塗膜層中にコロイダルシリカや着色顔料を固定するためのバインダー樹脂を含む。バインダー樹脂としては、コロイダルシリカや着色顔料を固定できるものであれば、その種類は特に限定されるものではなく、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、及びそれらの混合又は変性した樹脂等を適宜使用することができる。中でも、ポリエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂が、組成物中の黒色顔料の二次凝集を効果的に抑制することができ、優れた液状安定性を得ることができる点で好ましい。バインダー樹脂は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 バインダー樹脂は、第2水系樹脂塗膜形成用組成物の全固形分100質量%中、好ましくは15質量%以上(より好ましくは25質量%以上)、好ましくは85質量%以下(より好ましくは75質量%以下)含まれる。バインダー樹脂の含有率が15質量%未満では、第2水系樹脂塗膜層の造膜性が低下し、第2水系樹脂塗膜層中におけるコロイダルシリカや着色顔料の固定が不十分になったり、塗布ムラが生じて外観上の問題を招いたりするおそれがある。一方、バインダー樹脂の含有率が85質量%を超えると、相対的にコロイダルシリカや着色顔料の含有量が減少するため、第1水系樹脂塗膜層の黒色顔料で吸収し切れなかった光を再度第1水系樹脂塗膜層に戻すことが困難となり、十分な黒色度が得られないおそれがある。
 後述の2T曲げセロハンテープ剥離試験におけるテープ剥離性を鑑みると、第2水系樹脂塗膜層には、ポリエチレン樹脂が25質量%以上含まれているのが好ましく、より好ましくは30質量%以上、さらに好ましくは35質量%以上である。オレフィン樹脂特有のテープとの接着性の低さから、第1水系樹脂塗膜層まで巻き込んだ剥離が抑制されるため、テープ剥離性が向上する。
 上記ポリエチレン樹脂は、オレフィン-α,β-不飽和カルボン酸共重合体(以下「オレフィン-酸共重合体」と称することがある)、α,β-不飽和カルボン酸重合体(以下「カルボン酸重合体」と称することがある)、及びオキサゾリン基含有重合体から構成されることが好ましい。オレフィン-酸共重合体及びカルボン酸重合体は、第2水系樹脂塗膜形成用組成物中のコロイダルシリカや着色顔料の分散安定性を損なわず、かつバリア性に優れるため第1水系樹脂塗膜層への水の浸透を抑制し、耐食性を向上させる。
 なお、本発明における「オレフィン-酸共重合体」とは、オレフィンとα,β-不飽和カルボン酸との共重合体であって、オレフィン由来の構成単位が、共重合体中に50質量%以上(すなわち、α,β-不飽和カルボン酸由来の構成単位が50質量%以下)であるものを意味する。また「カルボン酸重合体」とは、α,β-不飽和カルボン酸を単量体として用い重合して得られる重合体(共重合体も含む)であって、α,β-不飽和カルボン酸由来の構成単位が重合体中に90質量%以上であるものを意味する。
 上記オレフィン-酸共重合体は、オレフィンとα,β-不飽和カルボン酸とを既知の方法で共重合させることにより製造でき、また市販されている。オレフィン-酸共重合体は、1種または2種以上を使用することができる。
 オレフィン-酸共重合体の製造に使用できるオレフィンとしては、特に限定はないが、エチレン、プロピレン等が好ましく、エチレンがより好ましい。オレフィン-酸共重合体は、オレフィン構成単位が1種のオレフィンのみに由来するものであってもよいし、2種以上のオレフィンに由来するものであってもよい。
 オレフィン-酸共重合体の製造に使用できるα,β-不飽和カルボン酸も、特に限定はなく、例えばアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸等のモノカルボン酸;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のジカルボン酸等が挙げられる。これらの中でもアクリル酸が好ましい。オレフィン-酸共重合体は、α,β-不飽和カルボン酸の構成単位が、1種のα,β-不飽和カルボン酸のみに由来するものであってもよいし、2種以上のα,β-不飽和カルボン酸に由来するものであってもよい。
 オレフィン-酸共重合体中のα,β-不飽和カルボン酸単位は、第1水系樹脂塗膜層と第2水系樹脂塗膜層との密着性を向上させる作用をなすものであり、かかる作用を効果的に発揮するには、共重合体中のα,β-不飽和カルボン酸単位量は、5質量%以上であることが好ましく、より好ましくは10質量%以上である。一方、共重合体中のα,β-不飽和カルボン酸単位量の上限は、上述したように50質量%であるが、耐食性の観点からは特に30質量%以下が好ましく、より好ましくは25質量%以下である。
 上記オレフィン-酸共重合体は、コロイダルシリカや着色顔料の二次凝集抑制等に悪影響を及ぼさない範囲で、その他の単量体に由来する構成単位を有していても良い。オレフィン-酸共重合体中において、その他の単量体に由来する構成単位量は、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下であり、最も好ましいオレフィン-酸共重合体は、オレフィン-およびα,β-不飽和カルボン酸のみから構成されるものである。好ましいオレフィン-酸共重合体として、エチレン-アクリル酸共重合体が挙げられる。
 上記オレフィン-酸共重合体の重量平均分子量(Mw)は、ポリスチレン換算で、好ましくは1,000~10万、より好ましくは3,000~7万、さらに好ましくは5,000~3万である。このMwは、ポリスチレンを標準として用いるGPCにより測定することができる。
 上記カルボン酸重合体としては、1種または2種以上のα,β-不飽和カルボン酸の単独重合体もしくは共重合体、またはさらに他の単量体(オレフィンを除く)を共重合させた共重合体が挙げられる。このようなカルボン酸重合体は、既知の方法で製造でき、また市販されている。カルボン酸重合体は、1種または2種以上を使用することができる。
 カルボン酸重合体の製造に使用できるα,β-不飽和カルボン酸には、上記オレフィン-酸共重合体の合成に使用できるものとして例示したα,β-不飽和カルボン酸がいずれも使用可能である。これらの中でもアクリル酸およびマレイン酸が好ましく、マレイン酸がより好ましい。
 カルボン酸重合体は、α,β-不飽和カルボン酸以外の単量体に由来する構成単位を含有していても良いが、その他の単量体に由来する構成単位量は、重合体中に10質量%以下、好ましくは5質量%以下であり、α,β-不飽和カルボン酸のみから構成されるカルボン酸重合体がより好ましい。
 好ましいカルボン酸重合体として、例えばポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸-マレイン酸共重合体、ポリマレイン酸等を挙げることができ、これらの中でも第1水系樹脂塗膜層との密着性等の観点から、ポリマレイン酸がより好ましい。ポリマレイン酸はカルボキシル基量が多いため、第1水系樹脂塗膜層と第2水系樹脂塗膜層との密着性がより向上する。
 上記カルボン酸重合体の重量平均分子量(Mw)は、ポリスチレン換算で、好ましくは500~3万、より好ましくは800~1万、さらに好ましくは900~3,000、最も好ましくは1,000~2,000である。このMwは、ポリスチレンを標準として用いるGPCにより測定することができる。
 ポリエチレン樹脂中のオレフィン-酸共重合体とカルボン酸重合体との含有比率(質量比)は、好ましくは1,000:1~10:1、より好ましくは200:1~20:1、さらに好ましくは100:1~25:1である。カルボン酸重合体の含有比率が低すぎると、オレフィン-酸共重合体とカルボン酸重合体とを組み合わせた効果が充分に発揮されない場合があり、逆にカルボン酸重合体の含有比率が過剰であると、組成物中でオレフィン-酸共重合体とカルボン酸重合体とが相分離し、第2水系樹脂塗膜層が均一に形成されなくなるおそれがある。
 上記オキサゾリン基含有重合体は、オキサゾリン基を有するものであり、該オキサゾリン基がオレフィン-酸共重合体やカルボン酸重合体の有するカルボキシル基と架橋反応することにより樹脂同士が架橋して、緻密な網目構造を形成する。これにより第2水系樹脂塗膜層のバリア性が向上し、第1水系樹脂塗膜層への水の浸透を抑制するため、耐食性が向上する。
 上記オキサゾリン基含有重合体としては、主鎖がスチレン/アクリルからなるものが好ましく、例えば、市販品では日本触媒社製の「エポクロス(登録商標)」が好適に用いられる。「エポクロス(登録商標)」としては、特にエマルションタイプの「エポクロス(登録商標)K」シリーズが好ましく、グレードとしては、K-2010E(Tg:-50℃)、K-2020E(Tg:0℃)およびK-2030E(Tg:50℃)がある。その中でも、より硬い皮膜が得られる点では「エポクロス(登録商標)K-2030E」が最も好ましい。
 オキサゾリン基含有重合体は、オレフィン-酸共重合体とカルボン酸重合体との合計100質量部(固形分)に対して、1質量部以上(より好ましくは2質量部以上、さらに好ましくは3質量部以上)含まれるのが好ましく、8質量部以下(より好ましくは7質量部以下、さらに好ましくは6質量部以下、特に好ましくは4質量部以下)含まれるのが好ましい。オキサゾリン基含有重合体の含有量が上記範囲よりも少ないと、架橋反応が不十分になり、形成される第2水系樹脂塗膜層の緻密性が得られず、結果として得られる水系樹脂塗膜積層金属板の耐食性に劣る場合がある。一方、オキサゾリン基含有重合体の含有量が上記範囲よりも多いと、過度の架橋反応によって第2水系樹脂塗膜層の持つ官能基(カルボキシル基)が減少して、第1水系樹脂塗膜層との密着性が低下する場合がある。
 なお、第1水系樹脂塗膜層に、ポリエチレン樹脂を含有する場合も、上記と同様に調整できる。
 <膜厚>
 本発明における第2水系樹脂塗膜層は、上述した金属板の片面または両面に、第2水系樹脂塗膜形成用組成物を所定の乾燥膜厚になるよう塗布し、乾燥させることにより形成することができる。
 第2水系樹脂塗膜層の膜厚(乾燥膜厚)は、0.3μm以上(好ましくは0.5μm以上、より好ましくは0.9μm以上)であり、7.0μm以下(好ましくは6.0μm以下、より好ましくは5.0μm以下)であるのが好ましい。第2水系樹脂塗膜層の膜厚が0.3μm未満であると、第1水系樹脂塗膜層の黒色顔料で吸収し切れなかった光を第2水系樹脂塗膜層中のコロイダルシリカや着色顔料の表面で光を反射させ、再度第1水系樹脂塗膜層に光を戻すことが十分にできないため、黒色度を十分に向上させることが難しい。一方、第2水系樹脂塗膜層の膜厚が7.0μmを超えると、第2水系樹脂塗膜層にワキが発生しやすくなり、外観不良となりやすい。また、塗装や乾燥にかかる時間が長くなり、製造コストが上がることになる。
 〔第1水系樹脂塗膜層と第2水系樹脂塗膜層との合計膜厚及び比率〕
 第1水系樹脂塗膜層と第2水系樹脂塗膜層との合計膜厚は、0.9μm以上(好ましくは1.0μm以上、より好ましくは1.3μm以上)であり、8.0μm以下(好ましくは7.0μm以下、より好ましくは6.0μm以下)である。合計膜厚が0.9μm未満であると、第1水系樹脂塗膜層、ひいては得られる水系樹脂塗膜積層金属板の黒色度が不十分になる。また、合計膜厚を1.0μm以上とすることによって、十分な黒色度及び耐疵付き性をより満たしやすくなる。一方、合計膜厚が8.0μmを超えると、黒色度には優れるものの、黒色度のさらなる向上効果は得られにくくなる一方、第1水系樹脂塗膜層にシワが発生したり、第2水系樹脂塗膜層にワキが発生したりするため、外観不良となる。また、塗装や乾燥にかかる時間が長くなり、製造コストが上がることになる。
 第1水系樹脂塗膜層の膜厚は第2水系樹脂塗膜層の膜厚の4倍以下であることが好ましい。第1水系樹脂塗膜層の膜厚が厚くなるほど耐テープ剥離性が低下し、第2水系樹脂塗膜層の膜厚が薄くなるほど耐テープ剥離性が低下する。また、第2水系樹脂塗膜層とテープとの接着性が高くなるほど(第2水系樹脂塗膜層中において、テープ接着性が高いポリウレタン樹脂の濃度が高くなるほど)、後述の2T曲げセロハンテープ剥離試験を行った際に第1水系樹脂塗膜層まで剥離しやすく、剥離後の黒色外観が損なわれることとなる。第1水系樹脂塗膜層と第2水系樹脂塗膜層との合計膜厚が上記所定の範囲内である場合、膜厚にかかわらず、上記膜厚比の範囲内であれば、第1水系樹脂塗膜層の剥離を抑制することができる。
 〔製法〕
 水系樹脂塗膜形成用組成物は、上述した各成分を所定の割合で混合して調製することができる。混合順序は特に制限されない。
 水系樹脂塗膜層を形成する際の水系樹脂塗膜形成用組成物の塗布、乾燥方法は、特に制限されず、既知の方法を適宜採用することができる。組成物の塗布方法としては、例えばバーコーター法、ロールコーター法、カーテンフローコーター法、スプレー法、スプレーリンガー法等を挙げることができ、これらの中でも、コスト等の観点からバーコーター法、ロールコーター法、スプレーリンガー法が好ましい。また乾燥温度としては、水系樹脂塗膜層が熱により劣化しない程度であればよく、例えば、50~160℃程度が好ましく、より好ましくは70~140℃程度である。
 また、金属板表面に下地処理でノンクロメートタイプの化成皮膜層(下地層)を形成する場合、ロールコーター法、スプレー法、浸漬処理法等により化成皮膜層を施せば、ノンクロメートタイプの塗膜積層体金属板を得ることができる。
 〔黒色度測定〕
 水系樹脂塗膜積層金属板は優れた黒色度を有するものであり、本発明の好ましい態様では、水系樹脂塗膜積層金属板の黒色度(L*値)は23未満であり、より好ましくは21未満である。黒色度(L*値)が23以上となると目視において美麗な黒色であると言い難くなる。なお、本発明においてL値は、JIS Z8722に規定する方法で測定される実測値の明度指標であり、後述する実施例に記載の方法で測定することができ、下記式に基づきL*値に換算される。
   L*=1.3632L-3.5904
 〔その他〕
 本発明に係る塗膜を施す面(明細書では表面と記載)の反対面(以下、裏面という)にも塗膜が積層されていることが、耐食性・加工性などの観点から好ましい。表面と同様に裏面にも黒色外観が必要な場合は、要求される黒色度に応じて本発明で使用される塗膜を適宜調整して積層することが望ましい。
 本願は、2013年2月22日に出願された日本国特許出願第2013-033817号及び2013年9月30日に出願された日本国特許出願第2013-204220号に基づく優先権の利益を主張するものである。2013年2月22日に出願された日本国特許出願第2013-033817号及び2013年9月30日に出願された日本国特許出願第2013-204220号の明細書の全内容が、本願に参考のため援用される。
 以下実施例によって本発明をさらに詳述するが、下記実施例は本発明を制限するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の変更実施は本発明に含まれる。以下では、「%」は「質量%」を、「部」は「質量部」を示すものとする。
 下記の各水系樹脂塗膜積層金属板に用いた評価方法は以下のとおりである。
 [評価方法]
(1)塗布ムラ
 塗装サンプルを塗装方向が長手方向となるように50×120mmに切断し、表面を目視観察して塗布ムラの発生状態を下記の評価基準にて評価した。
A:塗布ムラなし
B:塗布ムラあり
(2)色調(黒色度評価)
 分光光度計(日本電色工業株式会社製「Spectro Color Meter SQ2000」)を用いて、水系樹脂塗膜積層金属板である供試材のL値を測定し、得られたL値を下記式に基づいて変換したL*値により黒色度を評価した。
   L*=1.3632L-3.5904
 供試材における黒色度評価を、L*値の値から下記の評価基準にて行った。
A:L*値が21未満
B:L*値が21以上23未満
C:L*値が23以上
(3)シワ
 塗装サンプルを塗装方向が長手方向となるように50×120mmに切断し、表面を目視観察してシワの発生状態を下記の評価基準にて評価した。
A:シワなし
B:部分的に縮緬状のシワが認められる
C:全面に縮緬状のシワが認められる
(4)ワキ
 第2水系樹脂塗膜層を塗装し、乾燥した後、ワキの発生有無をマイクロスコープを用いて175倍の倍率で1.5×2.0mmの視野において観察し、下記の評価基準にて評価した。
A:上記視野の範囲内でワキなし
B:上記視野の範囲内のワキ個数が5個未満
C:上記視野の範囲内のワキ個数が5個以上
(5)耐疵付き性
 表面性試験機(新東科学社製「ドライボギア(登録商標) HEIDON-140 DR」)により、サファイア製の引っ掻き針(先端曲率半径0.075mm)を用いて、室温で、供試材に所定の荷重を負荷して摺動速度を100mm/min、摺動距離を20mmとして1回引っ掻いた後に水系樹脂塗膜積層金属板の表面に疵がつくか否かを評価した。上記荷重を10、15、20、25、・・・gと5gずつ増加させていき、疵がつかない最大荷重を測定結果とした。
 供試材における耐疵付き性評価を、疵がつかない最大荷重から下記の評価基準にて行った。
A:85gf以上
B:60gf以上85gf未満
C:60gf未満
 なお、比較材として、膜厚1.0μmのプライマーコート層の上に膜厚6.0μmのトップコート層が積層された黒色PCMを用いて上記と同様の測定を行った結果、疵が付かない最大荷重は60gfであった。上記黒色PCMは、以下の製法で作製された。まず、溶剤系プライマー(日本ファインコーティングス社製「NC66-59プライマー」)を膜厚1.0μmとなるようにシンナー(キシレン:シクロヘキサノン=50:50)で希釈した後、電気亜鉛めっき金属板の上にバーコーターで塗布し、205℃×60秒で加熱乾燥し、プライマーコート層を形成した。次に、さらに溶剤系黒色トップコート(日本ファインコーティングス社製「FLC495ブラック」)を膜厚6.0μmとなるように前記シンナーで希釈した後、プライマーコート層の上にバーコーターで塗布し、250℃×60秒で加熱乾燥し、トップコート層を形成し、合計膜厚7.0μmの黒色PCMとした。
(6)剥離性
 水系樹脂塗膜積層金属板を2T曲げ加工し、加工部にセロハンテープ(ニチバン製セロテープ(登録商標)CT405AP-24)を貼り、セロハンテープを剥がして、黒色層である第1水系樹脂塗膜層の剥離の有無を目視により観察する試験(2T曲げセロハンテープ剥離試験)を実施し、下記の評価基準にて評価した。
A:剥離なし
B:点状剥離あり
 〔下地処理金属板の作製〕
 まず、純水約952部に、酸性コロイダルシリカ(日産化学社製「スノーテックス(登録商標)O」;固形分20質量%)26.3部と重リン酸アルミニウム(米山化学社製;固形分50質量%)19.5部とを加え、これにポリアクリル酸(日本純薬社製「ジュリマー(登録商標)AC-10-LP」;固形分100質量%)0.75部を添加し、さらにシランカップリング剤(信越化学社製「KBM403」;固形分100質量%)1.13部を添加して、下地処理組成物溶液(固形分濃度1.7質量%)を調製した。
 次に、得られた下地処理組成物溶液を、板厚0.45mmの電気亜鉛めっき金属板(EG;Zn付着量20g/m2)の表裏面に、手動ロールコート装置にて、乾燥質量で103mg/m2になるように塗布し、その後、220℃で12秒間乾燥して、下地処理金属板を作製した。以下、電気亜鉛めっき金属板を用いたものを下地処理金属板EGとする。
 [黒色度向上のための添加剤]
 表1に記載のコロイダルシリカ、各種顔料の少なくとも1つを第2水系樹脂塗膜層に含有した。粒子径が4~6nm(公称値)である日産化学工業社製「スノーテックス(登録商標)XS」をコロイダルシリカA、粒子径が10~20nm(公称値)である日産化学工業社製「スノーテックス(登録商標)40」をコロイダルシリカBとする。詳細については後述する。
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 〔第1水系樹脂塗膜層を形成するポリウレタン樹脂組成物の作製およびポリウレタン含有第1水系樹脂塗膜層を備える金属板の形成方法〕
 (No.1~11及びNo.23~24について)
 撹拌機、温度計、温度コントローラーを備えた乳化設備を有するオートクレイブ(内容量1.0L)にポリオール成分としてポリテトラメチレンエーテルグリコール(保土谷化学工業社製、数平均分子量1000)60g、1,4-シクロヘキサンジメタノール14g、ジメチロールプロピオン酸20gを仕込み、さらに反応溶媒としてN-メチルピロリドン30.0gを加えた。イソシアネート成分としてトリレンジイソシアネートを104g仕込み、80~85℃に昇温し5時間反応させた。得られたプレポリマーのNCO含有率は、8.9%であった。さらにトリエチルアミン16gを加えて中和を行い、エチレンジアミン16gと水480gの混合水溶液を加えて、50℃で4時間乳化し、鎖延長反応させてカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂が分散された水性分散液(不揮発性樹脂成分29.1%、酸価41.4。以下、ポリウレタン樹脂水性液という。)を得た。
 上記で得たポリウレタン樹脂水性液に、エポキシ系架橋剤(DIC社製「エピクロン(登録商標)CR75」)、コロイダルシリカA、グリシドキシ基含有シランカップリング剤(信越化学工業社製「KBM403」:固形分濃度100%)、黒色顔料(墨:呉竹社製「超濃墨滴BA-8」、またはカーボンブラック1:御国色素社製「SAブラックDY-6」)を順次添加し、第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリウレタン樹脂57.5部、エポキシ系架橋剤2.5部、コロイダルシリカ10部、黒色顔料30部となるように配合した。この第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度10%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、下地処理金属板EG表面にバーコーターにて膜厚1.0μmとなるように塗布し、板温約120~130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して金属板上にポリウレタン含有第1水系樹脂塗膜層を形成した。
 (No.27~60について)
 上記で得たポリウレタン樹脂水性液に、上記エポキシ系架橋剤、コロイダルシリカA、黒色顔料(墨、または墨およびカーボンブラック1)を順次添加し、第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリウレタン樹脂45.1~63.2部、エポキシ系架橋剤2.0~2.8部、コロイダルシリカ7.9~11部、黒色顔料23~45部となるように配合した。この第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度10%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、下地処理金属板EG表面にバーコーターにて膜厚0.7~1.2μmとなるように塗布し、板温約120~130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して金属板上にポリウレタン含有第1水系樹脂塗膜層を形成した。
 (No.69~111について)
 上記で得たポリウレタン樹脂水性液に、上記エポキシ系架橋剤、コロイダルシリカA、黒色顔料(墨およびカーボンブラック1)を順次添加し、第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリウレタン樹脂45.1~63.2部、エポキシ系架橋剤2.0~2.8部、コロイダルシリカ7.9~11部、黒色顔料23~45部となるように配合した。この第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度15%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、下地処理金属板EG表面にバーコーターにて膜厚0.9~7.5μmとなるように塗布し、板温約120~130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して金属板上にポリウレタン含有第1水系樹脂塗膜層を形成した。
 (No.112~150について)
 上記で得たポリウレタン樹脂水性液に、上記エポキシ系架橋剤、コロイダルシリカA、黒色顔料(墨およびカーボンブラック1)を順次添加し、さらに、No.112~114では後述のポリエチレン樹脂水性液を添加して、第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリウレタン樹脂28.0~67.0部、ポリエチレン樹脂0.0~29.0部、エポキシ系架橋剤0.0~7.5部、コロイダルシリカ1~40部、黒色顔料30部(墨:20部、カーボンブラック1:10部)となるように配合した。この第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度10%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、下地処理金属板EG表面にバーコーターにて膜厚1.0μmとなるように塗布し、板温約120~130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して金属板上にポリウレタン含有第1水系樹脂塗膜層を形成した。
 (No.151~191について)
 上記で得たポリウレタン樹脂水性液に、上記エポキシ系架橋剤、コロイダルシリカA、黒色顔料(墨およびカーボンブラック1)を順次添加し、第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリウレタン樹脂57.5部、エポキシ系架橋剤2.5部、コロイダルシリカ10部、黒色顔料30部(墨:20部、カーボンブラック1:10部)となるように配合した。この第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度15%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、下地処理金属板EG表面にバーコーターにて膜厚0.7~6.6μmとなるように塗布し、板温約120~130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して金属板上にポリウレタン含有第1水系樹脂塗膜層を形成した。
 (No.192~206、No.209~235について)
 上記で得たポリウレタン樹脂水性液に、上記エポキシ系架橋剤、コロイダルシリカA、黒色顔料(カーボンブラック1)を順次添加し、第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリウレタン樹脂61.2~76.0部、エポキシ系架橋剤1.0~4.0部、コロイダルシリカ3.0~18部、黒色顔料17~25部となるように配合した。この第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度15%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、下地処理金属板EG表面にバーコーターにて膜厚0.7~4.9μmとなるように塗布し、板温約120~130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して金属板上にポリウレタン含有第1水系樹脂塗膜層を形成した。
 (No.207~208について)
 上記で得たポリウレタン樹脂水性液に、上記エポキシ系架橋剤、コロイダルシリカA、黒色顔料(カーボンブラック2:御国色素社製「SAブラックE-1319」又はカーボンブラック3:御国色素社製「GPブラック1188」)を順次添加し、第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリウレタン樹脂71.0部、エポキシ系架橋剤5.0部、コロイダルシリカ5.0部、黒色顔料(カーボンブラック2又はカーボンブラック3)19部となるように配合した。この第1水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度15%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、下地処理金属板EG表面にバーコーターにて膜厚1.2μmとなるように塗布し、板温約120~130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して金属板上にポリウレタン含有第1水系樹脂塗膜層を形成した。
 〔第1水系樹脂塗膜層を形成するポリエチレン樹脂組成物の作製およびポリエチレン含有第1水系樹脂塗膜層を備える金属板の形成方法〕
 (No.12~22及びNo.25~26について)
 撹拌機、温度計、温度コントローラーを備えた乳化設備を有するオートクレイブに、エチレン-アクリル酸共重合体(ダウケミカル社製「プリマコール(登録商標)5990I」、アクリル酸由来の構成単位:20%、質量平均分子量(Mw):20,000、メルトインデックス:1300、酸価:150)200.0部、ポリマレイン酸水溶液(日油社製「ノンポール(登録商標)PMA-50W」、Mw:約1100(ポリスチレン換算)、50%品)8.0部、トリエチルアミン35.5部(エチレン-アクリル酸共重合体のカルボキシル基に対して0.63当量)、48%NaOH水溶液6.9部(エチレン-アクリル酸共重合体のカルボキシル基に対して1.5当量分)、トール油脂肪酸(ハリマ化成社製「ハートールFA3」)3.5部、イオン交換水792.6部を加えて密封し、150℃および5気圧で3時間高速撹拌してから、30℃まで冷却した。次いで、グリシドキシ基含有シランカップリング剤(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ(旧社名:GE東芝シリコーン)社製「TSL8350」、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)10.4部、カルボジイミド基含有化合物(日清紡ケミカル社製「カルボジライト(登録商標)SV-02」、ポリカルボジイミド、Mw:2,700、固形分40%)31.2部、イオン交換水72.8部を添加し、10分間撹拌して、オレフィン-酸共重合体とカルボン酸重合体の乳化物(エマルション)を調製し(固形分濃度約20%、JIS K6833に準じて測定)、ポリエチレン樹脂が分散された水性分散液(以下、ポリエチレン樹脂水性液という)を得た。
 上記で得たポリエチレン樹脂水性液に、黒色顔料(墨またはカーボンブラック1)、コロイダルシリカA、グリシドキシ基含有シランカップリング剤(信越化学工業社製「KBM403」:固形分濃度100%)、オキサゾリン基含有重合体(日本触媒社製「エポクロス(登録商標)K-2030E」:固形分濃度40%)を順次添加し、第1水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリエチレン樹脂53.2部、黒色顔料30部、コロイダルシリカ9.3部、シランカップリング剤4.7部、オキサゾリン基含有重合体2.8部となるように配合した。この第1水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度10%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、下地処理金属板EG表面にバーコーターにて膜厚1.0μmとなるように塗布し、板温120~130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して下地処理金属板EG上にポリエチレン含有第1水系樹脂塗膜層を形成した。
 (No.61~68について)
 上記で得たポリエチレン樹脂水性液に、黒色顔料(墨のみ)、コロイダルシリカA、上記グリシドキシ基含有シランカップリング剤、上記オキサゾリン基含有重合体を順次添加し、第1水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリエチレン樹脂53.2部、黒色顔料30部、コロイダルシリカ9.3部、シランカップリング剤4.7部、オキサゾリン基含有重合体2.8部となるように配合した。この第1水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度10%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、下地処理金属板EG表面にバーコーターにて膜厚0.7~1.2μmとなるように塗布し、板温120~130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して下地処理金属板EG上にポリエチレン含有第1水系樹脂塗膜層を形成した。
 〔第2水系樹脂塗膜層を形成するポリウレタン樹脂組成物の作製およびポリウレタン含有第2水系樹脂塗膜層を備える金属板の形成方法〕
 (No.23~26について)
 上記で得たポリウレタン樹脂水性液に、上記エポキシ系架橋剤、コロイダルシリカB、ポリアミド系チクソトロピック剤(楠本化成社製ディスパロン(登録商標)AQ-607:固形分濃度15%。以下、ポリアミドという。)を順次添加し、第2水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリウレタン樹脂77.8部、エポキシ系架橋剤2部、コロイダルシリカ20部、ポリアミド0.2部となるように配合した。この第2水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度15%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、第1水系樹脂塗膜層の上にロールコーターにて膜厚1.0μmとなるように塗布し、板温120~130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して第1水系樹脂塗膜層上にポリウレタン含有第2水系樹脂塗膜層が形成された塗膜積層金属板を得た。
 (No.27~36、49~50、56、及びNo.67~68について)
 上記で得たポリウレタン樹脂水性液に、上記エポキシ系架橋剤、黒色度向上のための添加剤(コロイダルシリカB、シアニンブルー、またはコロイダルシリカB、シアニンブルー、およびジオキサジンバイオレットの混合物)、上記ポリアミドを順次添加し、第2水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリウレタン樹脂68.1~87.8部、エポキシ系架橋剤1.7~2.2部、添加剤10~30部、ポリアミド0部または0.2部となるように配合した。この第2水系樹脂塗膜層形成用ポリウレタン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度10~15%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、第1水系樹脂塗膜層の上にロールコーターにて膜厚0.6~1.6μmとなるように塗布し、板温120~130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して第1水系樹脂塗膜層上にポリウレタン含有第2水系樹脂塗膜層が形成された塗膜積層金属板を得た。
 〔第2水系樹脂塗膜層を形成するポリエチレン樹脂組成物の作製およびポリエチレン含有第2水系樹脂塗膜層を備える金属板の形成方法〕
 (No.1~22について)
 オートクレイブに水626部と、エチレン-アクリル酸共重合体(アクリル酸20%、メルトインデックス(MI)300)160部とを加え、さらに、トリエチルアミン40モル%とNaOH15モル%を添加して、150℃、5Paの雰囲気下で高速撹拌し、エチレン-アクリル酸共重合体のエマルションを得た。続いて、上記エマルションに、内部架橋剤として、4,4’-ビス(エチレンイミノカルボニルアミノ)ジフェニルメタン(日本触媒社製「ケミタイト(登録商標)DZ-22E」)を固形分で5%(エマルション組成物の固形分を100%としたときの値)添加してエマルション混合物を得た。
  上記で得たエマルション混合物に、外部架橋剤としてグリシジル基含有化合物A(DIC社製「エピクロンCR5L」)、黒色度向上のための添加剤としてコロイダルシリカAまたは各種着色顔料(墨、カーボンブラック1、酸化チタン、シアニンブルー、キナクリドンレッド、シアニングリーン、ジオキサジンバイオレット)、ポリアミド系チクソトロピック剤(楠本化成社製ディスパロン(登録商標)AQ-607:固形分濃度15%。以下、ポリアミドという。)を順次添加し、第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、エマルション混合物64.8または65部、架橋剤5部、添加剤30部、ポリアミド0または0.2部となるように配合した。この第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度10%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、第1水系樹脂塗膜層の上にロールコーターにて膜厚1.0μmとなるように塗布し、板温120~130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して、第1水系樹脂塗膜層上にポリエチレン含有第2水系樹脂塗膜層が形成された塗膜積層金属板を得た。
 (No.37~48、51~55、57~66について)
 上記で得たエマルション混合物に、上記グリシジル基含有化合物A、黒色度向上のための添加剤(コロイダルシリカA、シアニンブルー、シアニングリーン、コロイダルシリカAおよびシアニンブルーの混合物)、上記ポリアミドを順次添加し、第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、エマルション混合物27.1~86.4部、架橋剤2.7~8.6部、添加剤5~70部、ポリアミド0または0.2部となるように配合した。この第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度7~15%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、第1水系樹脂塗膜層の上にロールコーターにて膜厚0.4~1.3μmとなるように塗布し、板温120~130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して、第1水系樹脂塗膜層上にポリエチレン含有第2水系樹脂塗膜層が形成された塗膜積層金属板を得た。
 (No.69~111について)
 上記で得たエマルション混合物に、上記グリシジル基含有化合物A、黒色度向上のための添加剤(コロイダルシリカA、シアニンブルー、シアニングリーン、コロイダルシリカAおよびシアニンブルーの混合物、コロイダルシリカAおよびシアニングリーンの混合物)、ポリアミドを順次添加し、第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、エマルション混合物64.8~88.2部、架橋剤5~6.8部、添加剤5~30部、ポリアミド0または0.2部となるように配合した。この第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度15%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、第1水系樹脂塗膜層の上にバーコーターにて膜厚1.0~7.4μmとなるように塗布し、板温120~130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して、第1水系樹脂塗膜層上にポリエチレン含有第2水系樹脂塗膜層が形成された塗膜積層金属板を得た。
 (No.112~150について)
 上記ポリエチレン樹脂水性液に、外部架橋剤としてグリシジル基含有化合物B(DIC社製「エピクロンCR75」)、黒色度向上のための添加剤(コロイダルシリカA、シアニンブルー、シアニングリーン)、ポリアミドを添加し、さらにポリエチレンワックス粒子(三井化学社製「ケミパール(登録商標)W-700」、平均粒子径1μm、軟化点132℃)またはポリシロキサン系潤滑剤(ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン:ビックケミー・ジャパン社製「BYK-307」およびビックケミー・ジャパン社製「BYK-337」、ポリエーテルエステル変性水酸基含有ポリジメチルシロキサン:ビックケミー・ジャパン社製「BYK-375」)を添加し、そして、No.123~127ではポリウレタン樹脂水性液も添加して、第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリエチレン樹脂0.0~79.0部、ポリウレタン樹脂0.0~59.0部、架橋剤0.0~17.5部、添加剤10~70部、ポリエチレンワックス粒子1.8~9.8部またはポリシロキサン系潤滑剤1.8または9.8部、ポリアミド0.2部となるように配合した。この第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度10%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、第1水系樹脂塗膜層の上にロールコーターにて膜厚1.0μmとなるように塗布し、板温120~130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して、第1水系樹脂塗膜層上にポリエチレン含有第2水系樹脂塗膜層が形成された塗膜積層金属板を得た。
 (No.151~191について)
 上記ポリエチレン樹脂水性液に、上記グリシジル基含有化合物B、黒色度向上のための添加剤(コロイダルシリカA、シアニンブルー、シアニングリーン)、上記ポリエチレンワックス粒子、上記ポリアミドを順次添加して、第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリエチレン樹脂59.0部、架橋剤7.5部、添加剤30部、ポリエチレンワックス粒子3.3部、ポリアミド0.2部となるように配合した。この第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度15%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、第1水系樹脂塗膜層の上にバーコーターにて膜厚0.4~6.5μmとなるように塗布し、板温120~130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して、第1水系樹脂塗膜層上にポリエチレン含有第2水系樹脂塗膜層が形成された塗膜積層金属板を得た。
 (No.192~235について)
 上記ポリエチレン樹脂水性液に、上記グリシジル基含有化合物B、黒色度向上のための添加剤(コロイダルシリカA)、上記ポリエチレンワックス粒子、上記ポリアミドを順次添加して、第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を調製した。各成分の配合比は、固形分換算で、ポリエチレン樹脂59.0部、ポリウレタン樹脂0.0部、架橋剤7.5部、添加剤30部、ポリエチレンワックス粒子3.3部、ポリアミド0.2部となるように配合した。この第2水系樹脂塗膜層形成用ポリエチレン樹脂組成物を、純水で希釈して固形分濃度10%に調整し、ディスパー攪拌機で700rpm×10分攪拌した後、第1水系樹脂塗膜層の上にロールコーターにて膜厚0.7~1.3μmとなるように塗布し、板温120~130℃(炉温220℃×12秒)で加熱乾燥して、第1水系樹脂塗膜層上にポリエチレン含有第2水系樹脂塗膜層が形成された塗膜積層金属板を得た。
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 本発明により、黒色度及び外観に優れた水系樹脂塗膜積層金属板を提供することができた。従って、低コストで製造された本発明に係る美麗でかつ黒色の水系樹脂塗膜積層金属板は、自動車や家庭電気製品の筐体や内装・外装部品、鋼製家具等の外板材や建築材料等に適用可能である。

Claims (12)

  1.  金属板の少なくとも片面に、黒色顔料を含む第1水系樹脂塗膜層が積層されており、上記第1水系樹脂塗膜層の上側に、3質量%以上のコロイダルシリカを含むクリアー塗膜層である第2水系樹脂塗膜層が積層されていることを特徴とする水系樹脂塗膜積層金属板。
  2.  金属板の少なくとも片面に、黒色顔料を含む第1水系樹脂塗膜層が積層されており、上記第1水系樹脂塗膜層の上側に、青色顔料又は緑色顔料の少なくとも一方及びポリアミド系チクソトロピック剤を含む第2水系樹脂塗膜層が積層されており、上記第2水系樹脂塗膜層における青色顔料及び緑色顔料の含有量の合計が3質量%以上であることを特徴とする水系樹脂塗膜積層金属板。
  3.  金属板の少なくとも片面に、黒色顔料を含む第1水系樹脂塗膜層が積層されており、上記第1水系樹脂塗膜層の上側に、青色顔料又は緑色顔料の少なくとも一方、コロイダルシリカ、及びポリアミド系チクソトロピック剤を含む第2水系樹脂塗膜層が積層されており、上記第2水系樹脂塗膜層における青色顔料及び緑色顔料の含有量の合計が3質量%以上であり、上記第2水系樹脂塗膜層におけるコロイダルシリカの含有量が3質量%以上であることを特徴とする水系樹脂塗膜積層金属板。
  4.  上記第1水系樹脂塗膜層と上記第2水系樹脂塗膜層との膜厚の合計が0.9~8.0μmである請求項1~3のいずれか1項に記載の水系樹脂塗膜積層金属板。
  5.  上記水系樹脂塗膜積層金属板のL*a*b*表色系における明度L*が23未満である請求項1~3のいずれか1項に記載の水系樹脂塗膜積層金属板。
  6.  上記第1水系樹脂塗膜層に含まれる黒色顔料は16質量%以上50質量%以下である請求項1~3のいずれか1項に記載の水系樹脂塗膜積層金属板。
  7.  上記第1水系樹脂塗膜層に含まれる黒色顔料は、墨又はカーボンブラックの少なくとも一方である請求項1~3のいずれか1項に記載の水系樹脂塗膜積層金属板。
  8.  上記第1水系樹脂塗膜層には、ポリウレタン樹脂が25質量%以上含まれている請求項1~3のいずれか1項に記載の水系樹脂塗膜積層金属板。
  9.  上記第1水系樹脂塗膜層は、架橋剤が1質量%以上含まれている第1水系樹脂塗膜形成用組成物から得られるものである請求項1~3のいずれか1項に記載の水系樹脂塗膜積層金属板。
  10.  上記第2水系樹脂塗膜層には黒色顔料が含まれない請求項1~3のいずれか1項に記載の水系樹脂塗膜積層金属板。
  11.  上記第2水系樹脂塗膜層には、ポリエチレン樹脂が25質量%以上含まれており、上記第1水系樹脂塗膜層の膜厚は上記第2水系樹脂塗膜層の膜厚の4倍以下である請求項1~3のいずれか1項に記載の水系樹脂塗膜積層金属板。
  12.  上記金属板は電気亜鉛めっき金属板である請求項1~3のいずれか1項に記載の水系樹脂塗膜積層金属板。
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