JPH0411671A - 金属板用塗料 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、亜鉛鉄板、アルミニウムー亜鉛合金めっき鋼
板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、チタン板など金
属板に用いられる金属板用塗料に関するものである。

［従来の技術］ 従来、塗装の主たる目的は、被塗装物の保護及び美装に
置かれていた。しかしながら、近年の工業製品の高品質
化、高機能化に伴い、市場ニーズも、高級化、多様化、
個性化してきている。その流れとして、金属塗装板のよ
り長期耐久性化及び金属感を希薄化し、ソフト感覚を付
与する要望が強くなってきた。

金属基板にフッ素樹脂系塗料を塗装したフッ素樹脂塗装
金属は、フッ素樹脂塗膜のもつ優れた物理的及び化学的
特性、即ち、優れた耐候性や耐食性、耐薬品性、耐熱性
等を有するために、ＪＩＳ規格Ｚ２５、Ｚ２７の亜鉛鉄
板、アルミニウムー亜鉛合金めっき鋼板、ステンレス鋼
板、アルミニラム板、チタン板などの耐久性の優れた金
属板として、屋根や壁などの建材材料に普及している。

しかしながら、このようなフッ素樹脂塗装金属板に使用
するフッ素樹脂塗料は、高価であるため塗膜の厚みは、
通常２０〜３０μｍの薄い厚みに設定されている。フッ
素樹脂塗料をプレコートした金属板を屋根や壁などの建
築材料として使用する場合には、ロール成形やプレス成
形などの加工を施して、製品として仕上げている。しか
しながら、この加工時に、フッ素樹脂塗膜に摩擦衝撃や
引っ掻きによる傷が生じる可能性があり、−旦、塗膜に
傷が生じると、上記のように塗膜が薄いために、水分が
金属の表面に浸透し易く、例えば、金属板が亜鉛めっき
鋼板の場合は、塗膜を通して亜鉛イオンの溶出が避けら
れず、耐食性に問題が生ずることになる。こような場合
には、めっき層を厚くする必要が生じるが、めっき層を
厚くすると、ロールやプレスによる折れ曲げの加工の際
にめっき層に亀裂が生じ易くなって、塗膜に影響が及ぼ
されて、折り曲げ加工部分の耐食性が却って低下するこ
とになる。ステンレス鋼板やアルミニウム板の場合も塗
膜の傷つきや加工部分の塗膜の亀裂の欠陥は、同様に、
孔食を生じる場合もある。

一方、特公昭５０−２５４８５号公報及び特公昭５１−
８１２８号公報などにおいて、提供されているように、
金属板に塗布する上塗り塗料に繊維状やフレーク状、ビ
ーズ状のＥガラスやＣガラスを添加することによって、
塗膜の強度を上げると共に、高強度にし、耐傷付性や耐
摩耗性を改善する試みが為されている。また、このよう
な塗料においては、ガラス繊維が増量剤ともなって、コ
ストダウンすることもできる。

特公昭６３−２９９１号公報には、フッ素樹脂系塗料に
ガラス繊維を添加することによって、塗膜の強度を上げ
ると共に、高硬度にし、耐傷付性や耐摩耗性を改善でき
ることが記載されている。

しかしながら、ガラス繊維は、一般に、その耐薬品性、
特に、酸に弱い傾向が認められ、これを添加したフッ素
樹脂塗料も同様な傾向が認められる。

ガラス繊維に代えて、特開平１−２３６２５５号公報に
は、セラミックス微粉末を含有するフッ素樹脂系塗料が
記載されている。しかしながら、セラミックス微粉末を
含有するフッ素樹脂系塗料からなる塗膜は、耐薬品性及
び表面平滑性において、必ずしも満足できるものではな
かった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明が解決しようとする課題は、フッ素樹脂塗膜が有
する優れた物理的、化学的特性、即ち、優れた耐候性、
耐食性、耐薬品性、耐汚染性、耐熱性等を損なわずに、
昨今世間の注目を集めている酸性雨のような地球環境の
酸性化に対して有効な手段を確立し、フッ素樹脂塗膜の
長期耐久性能の向上、併せて低光沢化によるソフト感覚
化を実現できる金属板用塗料を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記課題を解決するために、セラミック繊維
がフッ素樹脂系塗料に配合されて成ることを特徴とする
金属板用塗料を提供する。

本発明で使用するフッ素樹脂系塗料としては、例えば、
フッ化ビニリデン塗料、フッ化ビニル塗料が挙げられる
。これらのフッ素樹脂系塗料は、フッ素樹脂、顔料、溶
剤等から構成される。また、これらのフッ素樹脂系塗料
には、フッ素樹脂塗膜の性能を低下させない範囲で、フ
ッ素樹脂以外の塗膜形成性樹脂を含有していても良い。

本発明で使用するセラミック繊維は、高純度のアルミナ
とシリカを重量比でほぼ半々に配合し、電気炉で高温熔
融させ、熔融体を耐熱性のノズルから取り出して繊維化
したものである。この繊維の平均繊維径は２〜５μｍで
あり、繊維長は、最長２５０−もあり、このまま塗料中
に添加混合することはできない。また、一部には、繊維
化時に繊維になりきれなかったショットと呼ばれる粒子
径１５０〜２５０μｍ程度の球状粒子を含んでおり、塗
膜のブッ、すし引きの原因となるので、好ましくない。

塗料用の原料としてセラミック繊維を充分に機能させる
ためには、繊維長を短くして、分散性を改善し、また、
塗料化時に障害となるショットを取り除く工程が必要と
なる。即ち、ノズルから取りだしたショットを含む粗繊
維をボールミル等で粉砕し、繊維長が１５０μｍ以下と
なるように処理しなければならない。更に、これを振動
篩い及び、又はサイクロン等を用いて、分級、粒度管理
、ショットの除去工程を経て塗料への添加・分散が可能
となる。

なお、本発明で使用するセラミック繊維としては、上記
のアルミナ及びシリカを主成分とするものの他、アルミ
ナ、シリカ、ジルコニアを主成分とするものも使用可能
であり、後者が硬度、化学的安定性の面で優れている。

後者を塗料用原料として使用する場合にも、前述の粉砕
、分級工程を要する。

本発明で使用するセラミック繊維の直径は、２〜５μｍ
の範囲が好ましく、セラミック繊維の繊維長は、５〜１
５０μｍの範囲が好ましい。

本発明のフッ素樹脂系塗料は、乾燥塗膜厚が、２０〜３
０μｍと成るように塗布されるので、セラミック繊維の
直径が、５μｍより大きくなると、塗膜表面にセラミッ
ク繊維が配列して、塗装金属板の加工時に、塗膜に亀裂
が発生したり、セラミック繊維が塗膜から欠落したりし
易くなる傾向にあり、７セラミツク繊維の直径が２μｍ
より小さくなると、塗膜の強度の向上効果が十分でなく
なる傾向にあるので、好ましくない。セラミック繊維の
繊維長が１５０μｍより長くなると、繊維感の絡みが生
じ易くなり、その結果、セラミック繊維の分散が均一に
行えなくなる傾向にあり、セラミック繊維の繊維長が、
５μｍより短くなると、塗膜の強度の向上効果が十分で
なくなる傾向にあるので、好ましくない。

セラミック繊維の配合量は、フッ素樹脂系塗料１００重
量部に対して、１〜６０重量部の範囲が好ましい。セラ
ー、　ツク繊維の配合量が１重量部より少ないと、セラ
ミック繊維の配合による塗膜の硬度向上による耐傷付性
の効果を十分に得にくくなる傾向にあり、また、セラミ
ック繊維の配合量が６０重量部より多くなると、塗膜の
伸びが極端に低下し、折り曲げ加工性が悪くなる傾向に
あるので、好ましくない。

本発明の金属板用塗料は、上記フッ素樹脂を含有する塗
料に、上記セラミック繊維を配合して、十分に攪拌する
ことによって製造される。

通常、無機質材料を塗料用原料として使用する場合、塗
料との、ぬれ、なじみを良くし、分散性、均一性、沈降
などの保存安定性を保つ目的で、特公昭６３−２９９１
号公報に開示されているように、予め、例えば、シラン
カップリング剤等による一段又は複数の表面処理を施す
のが、通例であるが、本発明で使用するセラミック繊維
は、単繊維化し、繊維の直径を揃えたので、塗料とのぬ
れ性も良好であり、繊維系材料特有の繊維の絡みもなく
、後述の攪拌条件で容易に解繊し、また適度なチキソト
ロピー性を有すること等により、保存安定性が良好であ
り、格別に特殊な前処理を要しない特質を有する。

攪拌条件は、回転数１２００〜１５００ＲＰＭ。

攪拌温度３０〜４０°Ｃ１攪拌時間５〜５０分が好まし
い。

上記のように調製した本発明の金属板用塗料は、プレコ
ート用及びスプレーコート用の塗料とじて用いられる。

本発明の金属板用塗料を塗装する被塗装物としては、例
えば、亜鉛鉄板、アルミニウムー亜鉛合金めっき鋼板、
ステンレス鋼板、アルミニウム板、チタン板など金属板
が挙げられる。

本発明の金属板用塗料を塗装する前に、耐食性及び塗料
と金属板との密着性を改善するために、これらの金属板
に、下塗り塗料を塗装することが好ましい。

下塗り塗料の樹脂組成としては、例えば、アルキッド樹
脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等か挙げられるが、金
属板との密着性の向上を図り、耐食性を改善するために
、アルキッド樹脂としては、エポキシ変性アルキッド樹
脂、フェノール変性アルキッド樹脂、アクリル変性アル
キッド樹脂を用いることが好ましい。また、エポキシ樹
脂又はアクリル樹脂を用いる場合には、硬化剤と併用す
ることが好ましい。

下塗り塗料に用いるエポキシ樹脂の硬化剤としては、例
えば、アミノブラスト、ポリイソシア不−ト、ブロック
ポリイソシアネート、ポリアミン等が挙げられる。

下塗り塗料に用いるアクリル樹脂の°硬化剤としては、
例えば、アミノブラスト、ポリイソシアネート、ブロッ
クポリイソシアネート等が挙げられる。

下塗り塗料に用いる顔料成分としては、金属板の種類に
より異なるが、金属板が鉄板又は亜鉛めっき鋼板である
場合には、鉛丹、シアナミド鉛の如き鉛系顔料、クロム
酸亜鉛、クロム酸ストロンチウムの如きクロム酸塩系顔
料等の防錆顔料が好ましい。

下塗り塗料は、上記樹脂１０〜６０重量％、顔料０〜５
０重量％及び溶剤１０〜４０重量％の範囲で含有するも
のが好ましい。

下塗り塗膜は、金属板の表面に、上記下塗り塗膜を乾燥
塗膜厚が５μｍ程度になるように塗布乾燥させて形成す
る。下塗り塗膜の乾燥塗膜厚が５μｍより薄いと、防錆
性が不十分となる傾向にあり、下塗り塗膜の乾燥塗膜厚
が５μｍより厚いと、防錆の点では有利となるが、加工
部に亀裂が生じ易くなる傾向にあるので、好ましくない
。

本発明の金属板用塗料は、必要に応じて下塗り塗膜を有
する金属板上に、コイルツーター又はスプレー塗装によ
り、塗装する。

本発明の金属板用塗料から成る塗膜の厚さは、厚くなる
ほど塗膜物性面では有利となるが、わきの問題及び塗装
コスト等の面から、２５〜３０μｍの範囲が好ましい。

本発明の金属板用塗料の塗装方法は、特段の技術を必要
とせず、従来のフッ素樹脂系塗料の塗装技術と何等変わ
るものではない。

また、本発明の金属板用塗料は、高速追従性、泡、ハジ
キ、表面外観の総合評価結果も優れたものであった。

本発明の金属板用塗料から成る塗膜の表面光沢は、６０
度反射光沢で２％であり、セラミック繊維を含有しない
フッ素樹脂系塗料の光沢が３０％であることと比較する
と、著しく光沢が低下し、また、セラミック繊維の添加
により、塗膜表面の凹凸感が生じ、その結果、塗装物に
ソフト感を与え、視触覚型、感性型外観を形成できるこ
とが理解できる。

一方、塗膜の表面硬度の面では、ＪＩＳ　　Ｄ−０２０
２に基づいて試験を行った。試験結果は、セラミック繊
維無添加のフッ素樹脂系塗料から成る塗膜が、評価Ｈ１
本発明のセラミック繊維含有フッ素樹脂系塗料から成る
塗膜が、評価５Ｈであった。

次に、東洋ボールドウィン社製「レオパイブロン」を使
用し、動的粘弾性を測定した。この実験の目的は、セラ
ミック繊維を添加することによって、塗膜のガラス転位
温度がどのように変化するのか、また鉛筆硬度評価との
整合性があるのか否かの追跡にある。なお、ここでいう
ガラス転位温度（Ｔ　ｇ）は、ｔａｎδ曲線の極大値を
示す温度を被測定物のガラス転位温度とした。セラミッ
ク繊維無添加のフッ素樹脂系塗膜のＴｇは６８°Ｃであ
り、鉛筆硬度の評価はＨであった。セラミック繊維を５
重量％、１０重量％、１５重量％及び２０重量％添加し
たフッ素樹脂系塗膜のＴｇ及び鉛筆硬度は、添加量５％
の場合、７０℃、２Ｈ；添加量１０％の場合、７３℃、
３Ｈ；添加量１５％の場合、７５℃、４Ｈ；添加ｆｉ２
０％の場合、７８℃、５Ｈであり、セラミック繊維含有
フッ素樹脂系塗料は無添加のものより、いずれもＴｇ及
び鉛筆硬度の上昇が見られ、このＴｇと鉛筆硬度との間
には、明らかに相関関係が認められる。即ち、鉛筆硬度
が向上するに伴って、Ｔｇも上昇しているのである。こ
れは、セラミック繊維を添加することによって、単に塗
膜表面硬度が向上するだけでなく、塗膜そのものの硬度
及び強度が向上することを意味すると考えられる。

このように、フッ素樹脂を含有する塗料にセラミック繊
維を添加分散させることにより、塗膜の強度を上げると
共に、高硬度にし、かつ塗膜にソフト感を付与する技術
を確立し、上記機能を有する金属板用塗料を提供するこ
とが可能となった。

［実施例］ 次に、実施例及び比較例により、本発明を具体的に説明
するが、本発明は、これらの実施例に何等限定されるも
のではない。なお、実施例及び比較例において「部」及
び「％」は、各々「重量部」及び「重量％」を表わす。

実施例１ ｒＦ−９１Ｊ　　（大日本インキ化学工業社製フッ化ビ
ニリデン系褐色塗料）１００重量部に、「カオウール１
４００ＭＦＤＪ　　（イソライト工業社製セラミック繊
維）２０重量部を配合し、回転数１３０ＯＲＰＭ、温度
３５°Ｃで２０分間攪拌することによって、セラミック
繊維入リッツ化ビニリデン系褐色塗料ｒＦ−９１Ｃｌを
調製した。

なお、「カオウール１４００ＭＦＤＪは、アルミナ、シ
リカ及びジルコニウムを主成分とするバルクを粗粉砕し
、更に微粉砕を行い、粉砕度合を確認し、篩い分けによ
り粒度分布を揃えたセラミック繊維である。このセラミ
ック繊維の繊維長さは５〜８５μの範囲にあり、平均繊
維長さは２０μ、繊維径は２〜２０μの範囲にあり、平
均繊維径は３μである。また、このセラミック繊維のモ
ース硬度は７、最高使用温度は１４００°Ｃである。

実施例２ 実施例１において、「カオウール１４００ＭＦＤ」に代
えて、　「カオウール１２６０ミルドファイバー」を使
用した以外は、実施例１と同様にしてセラミック繊維入
リッツ化ビニリデン系褐色塗料を調製した。

なお、「カオウール１２６０ミルドファイバー」は、ア
ルミナ及びシリカを主成分とするバルクを「カオウール
１４００ＭＦＤＪと同様にして処理したセラミック繊維
である。このセラミック繊維の繊維長さは１〜８５μの
範囲にあり、平均繊維長さは２０μ、繊維径は１〜２０
μの範囲にあり、平均繊維径は３μである。また、この
セラミック繊維のモース硬度は７、最高使用温度は１２
６０°Ｃである。

比較例１ セラミック繊維を配合しないｒＦ−９１Ｊを比較例１の
フッ素樹脂系塗料とした。

比較例２ 実施例１において、「カオウール１４００ＭＦＤ」に代
えて、チタネート系カップリング剤で表面処理し、次い
でシラン系カップリング剤で表面処理したガラス繊維を
使用した以外は、実施例１と同様にしてガラス繊維入り
フン化ビニリデン系褐色塗料ＩＦ−９１ＧＪを調製した
。

比較例３ 実施例１において、「カオウール１４００ＭＦＤ」に代
えて、日本フェロ−社製セラミック微粉末「０１−４１
０２ＭＪを使用した以外は、実施例１と同様にしてセラ
ミック微粉床入リッツ化ビニリデン系褐色塗料ＩＦ−９
１ＣＰＪを調製した。

（試験用塗装鋼板の作製） 厚さ０．４−のＪＩＳ規格Ｚ２７に適合した亜鉛メツキ
鋼板の表面に、日本バー力ライジング社製ｒＢＴ３３１
０Ｊを用いてリン酸亜鉛化成処理を施し、更に、下塗り
塗料として、大日本インキ化学工業社製エポキシ樹脂系
塗料ｒ０６４ｐブライマー」を用いて、乾燥塗膜厚が５
μとなるように塗装し、１８０℃で、３５秒間焼き付は
乾燥させて、下塗り塗膜を形成した。

次に、このようにして得た下塗り塗膜を有する亜鉛メツ
キ鋼板に、各実施例及び各比較例で得たフッ化ビニリデ
ン系褐色塗料の各々を用いて、乾燥塗膜厚が２５μとな
るように塗装し、２５０°Ｃで５０秒間焼き付は乾燥さ
せて、塗装亜鉛メ、牛鋼板を得た。

（塗料及び試験用塗装板の評価） 上記試験用塗装鋼板を用いて、下記の耐食性試験・塩水
噴霧試験、耐薬品性試験、耐傷付性試験及び加工性試験
を行ない、その結果を第１表に示した。また、各実施例
及び各比較例で得た塗料の分散安定性及び塗装作業性に
ついて下記の評価を行ない、その結果も第１表に示した
。

［耐食性試験・塩水噴霧試験］ ＪＩＳ　　Ｚ−２３７１及びＪＩＳ　　Ｋ−５４００に
基づき、３０００時間試験を行ない、下記の３段階の評
価を行った。また、ふくれの塗膜への侵入幅の大きさを
併せて示した。

○：ふくれの発生がない。

△：ふくれの発生が３０〜５０％。

×：ふくれの発生が７０％以上。

［耐薬品性試験コ 試験片の切断面に作品が浸透しないようにシールを施し
、１０％水酸化ナトリウム水溶液、１０％硫酸、１０％
塩酸中に各々浸せきして、２５°Ｃで１５０時間試験を
行ない、下記の３段階の評価を行った。

○：ふ（れの発生がない。

△：ふくれの発生が３０〜５０％。

×：ふくれの発生が７０％以上。

［ＩＴＦｌ傷付性試験］ 「鉛筆硬度ｊは、三菱鉛筆社製鉛筆「ユニ」を使用し、
ＪＩＳ　　Ｄ−０２０２に基づいて試験を行ない、また
、「フィンスクラッチ」は、塗膜の表面を１０円硬貨で
４５度の角度で引っかくことによって試験を行ない、下
記の５段階の評価を行った。

５：下塗り塗膜に達していない。

４：１０％下塗り塗膜に達していた。

３：３０％下塗り塗膜に達していた。

２ニア０％下塗り塗膜に達していた。

１：１００％下塗り塗膜に達していた。

「テーパー摩耗試験」は、ＪＩＳ　　Ｋ−６９０２に基
づいて、摩耗輪をＣ３−１７に、摩耗回数を１０００回
転、荷重を１ｋｇに各々設定して試験を行い、摩耗減量
をｇ／、、／換算して評価した。

［加工性試験］ 「折り曲げ試験」は、０，４謳の鋼板を２枚の試験用塗
装鋼板の間に挟んで、１８０度折り曲げ、バイスにて締
め付けることによって、２０°Ｃて試験を行ない、折り
曲げ部に亀裂が生じなかった時の鋼板の枚数で示した。

「衝撃性試験」は、ＪＩＳ　　Ｋ−５４００Ｂ法に準拠
し、先端丸みを１／２インチ、荷重を１ｋｇ高さ５０ｃ
ｍに設定して２０℃で試験を行ない、塗膜に発生する亀
裂の程度で下記の３段階に評価した。

Ｏ：亀裂なし。

△：亀裂が３０〜５０％発生。

×：亀裂が７０％以上発生。

「二次密着性試験」は、試験用塗装鋼板を沸騰水に１５
時間浸せきし、取り出した後、１時間常温にて放置して
得た２枚の試験片の間に０．４：の鋼板を挟んで試験片
を１８０度折り曲げ、バイスにて締め付けることによっ
て、試験を行ない、折り曲げ部に亀裂が生じなかった時
の鋼板の枚数で示した。

［分散安定性試験コ 各実施例及び各比較例で得た塗料を、フォードカップＮ
ｎ４で１５０秒に粘度を調整したものを、９０日間放置
した後の沈澱の状態を観察し、下記の３段階に評価した
。

○：沈澱が観察されない。

△：ソフトケーキ状の沈澱が観察される。

×ニハードケーキ状の沈澱が観察される。

［塗装作業性］ ６田鉄工（株）製ストリップ用テストロールコータ−を
用いて、塗装を行ない、高速追従性、泡、ハジキ、表面
外観等を総合評価し、下記の３段階に評価した。

○ニラインスピード２０〜８０ｍ／分の範囲内で上記評
価項目を満たした。

△ニラインスピード２０〜６０ｍ／分の範囲内で上記評
価項目を満たした。

×ニラインスピード４０ｍ／分以下の条件で上記評価項
目を満たした。

／ ！ ／ ／ ／ ／ ／ 第１表に示した試験結果から、本発明の金属板用塗料か
ら成る塗膜は、硬度が高く、耐傷付性に優れていると共
に、他の試験項目においても比較例の塗料からなる塗膜
に見劣りする項目が無く、セラミック繊維を配合するこ
とによって得られる効果が明らかである。

［発明の効果コ 本発明の金属板用塗料は、低光沢化により、ソフト感が
付与され、かつ、フッ素樹脂塗膜が有する物理的、化学
的特性を損なうことなく、強度及び硬度が向上し、その
結果、化学的安定性が増加し、より長期耐久性能に優れ
た塗膜を形成することができる。

代理人　弁理士　高　橋　　勝　利

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セラミック繊維がフッ素樹脂系塗料に配合されて成
   ることを特徴とする金属板用塗料。 ２、セラミック繊維が、アルミナ及びシリカを含有する
   成分から成ることを特徴とする請求項１記載の金属板用
   塗料。 ３、セラミック繊維の直径が２〜５μｍの範囲にあり、
   繊維長が５〜１５０μｍの範囲にある請求項１又は２記
   載の金属板用塗料。 ４、セラミック繊維の配合量が１〜６０重量％の範囲に
   ある請求項１、２又は３記載の金属板用塗料。 ５、フッ素樹脂系塗料がフッ化ビニリデン系塗料である
   請求項１、２、３又は４記載の金属板用塗料。 ６、請求項１、２、３、４又は５記載の金属板用塗料か
   ら成る塗膜を有する塗装物。