JPH0483562A - 高加工性塗装鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高加工性、高硬度および高鮮映性が要求され
る用途に使用される塗装鋼板の製造方法に関する。本発
明により製造される塗装銅板は、例えば、家電および建
材用に好適であり、将来的には自動車用にも使用可能性
がある。

（従来の技術） 塗装鋼板（プレコート鋼板）は、ユーザーにより打ち抜
き、折り曲げ、絞りなどの加工が行われた後、そのまま
製品の外面となるため、高度の加工性および加工時の耐
傷つき性（高硬度）が要求される。

塗装鋼板の製造は、一般に綱仮にロールコータやカーテ
ンフローコータを用いて液状塗料を塗装するか、或いは
静電粉体塗装機を用いて固体塗料を塗装することにより
行われる。

液状塗料は、レヘリング性が良好で、これを鋼板に塗布
した場合、平滑塗面を得やすい。また、塗装速度が速い
ため、塗装鋼板の生産速度も大きい。しかし、液状塗料
では、溶剤に溶解可能な樹脂を使用するため、硬度（耐
傷つき性）と加工性の両方を満足させることが難しい。

例えば、アクリル系塗料の塗膜は高硬度であるが加工性
が悪く、高分子量ポリエステル系塗料の塗膜は、加工性
は良好であるが、硬度が低い。従って、液状塗料から製
造された塗装鋼板は、絞りやヘム加工といった高度の加
工を施す用途には使用しにくい。

一方、固体塗料は、塗料の設計に当たって濃側溶解性を
必要としないため、加工性と硬度が両立した優れた塗膜
物性を得ることができる。しかし、固体塗料はレベリン
グ性が悪く、塗膜は一般に独特のゆず肌（表面凹凸）を
持つ外観を呈する。そのため、粉体塗装鋼板は、鏡面に
近い高鮮映性が要求される用途には使用できない。

従って、粉体塗料用の塗膜形成性樹脂を用いて液状塗料
を調製できれば、物性および表面平滑性のいずれにも優
れた塗膜を有する塗装鋼板を得ることができると予想さ
れる。しかし、粉体塗料用の樹脂は、溶剤への溶解性が
著しく低く、そのまま溶剤に熔解させて液状塗料とする
ことは困難である。

かかる観点から研究した結果、本発明者等は、粉体塗料
に用いられている一般有機溶剤に難溶性の高結晶性ポリ
エステル樹脂を架橋剤と共に加熱熔融すると、一般有機
溶剤にある程度可溶性となり、こうして可溶性にしたポ
リエステル樹脂を有Ｉ！溶剤に溶解させることにより、
難溶性のポリエステル樹脂から液体ポリエステル樹脂塗
料が得られることを先に捷案した（特願平１−１７１９
５号参照）。この液状塗料は、従来のポリエステル系粉
体塗料が示す優れた硬度と加工性を備え、しかも高鮮映
性の塗膜を形成することができる。

しかし、難溶性ポリエステル樹脂をこのようにして液状
塗料化した場合、ポリエステル樹脂種によっては、数時
間後ないし数十時間後に増粘して、チーズ状となり、使
用に耐えなくなることが判明した。このように、貯蔵安
定性が悪いと、残塗料が多くなり、塗料歩留まりが悪く
なる。

この増粘のメカニズムは明確ではないが、架橋反応が進
行したためではなく、溶解性の小さいポリエステル樹脂
同士の凝集力により、塗料中にポリエステルの柔らかい
７ツトワーク構造が形成されるためと推測される。その
理由として、増粘したチーズ状物質がチキソドロピンク
な粘性挙動を示し、また加温することによってもとの粘
性塗料に回復できることが挙げられる。

一方、特公昭５８−１９３５３号公報に開示されている
ように、まず液状塗料である溶剤型熱硬化性樹脂塗料を
下塗りした後、熱硬化性粉体塗料を上塗りし、焼付けを
行う、いわゆる２コート】ベーク方式の塗装方法も知ら
れている。この方法により、粉体塗装の鮮映性がある程
度改善される。この方法では、上塗りと下塗りは別個の
塗膜を形成する。

従って、下塗りを噴霧または静電塗装により塗布した後
、常温下で１〜３０分程度放置してから、上塗りを粉体
塗装し、両者の塗料が混じり合わないようにする。この
放置時間をとるため、連続塗装の場合の塗装装置は大型
とならざるを得ない。

（発明が解決しようとする諜Ｂ） 本発明の目的は、塗膜物性に優れ、塗膜表面が平滑な、
高加工性、高硬度、かつ高鮮映性の塗装鋼板の製造方法
を提供することである。

本発明の別の目的は、粉体塗料を無駄なく用いて、上記
特性を備えた塗装鋼板を製造する方法を提供することで
ある。

（課題を解決するための手段） 前記特願平１−１７１９５号に説明したように、粉体塗
料に用いられる、高結晶性で一般有機溶剤に難溶性のポ
リエステル樹脂は、架橋剤と加熱溶融させると、相溶し
て均質混合物となり、有機溶剤にある程度可溶性となる
。

一方、市販の熱硬化性粉体塗料は、基体樹脂と架橋剤に
、場合により顔料を加えて熔融混練した後、粉砕して粉
末化したものである。従って、熱硬化性ポリエステル系
粉体Ｉｎにおいては、難溶性のポリエステル樹脂が、架
橋剤との熔融混練を経ていることにより、有機溶剤にあ
る程度可溶となっていることが判明した。

本発明者らは、熱硬化性ポリエステル系粉体塗料の持つ
この溶剤可溶性に着目し、この特性を生かして溶剤型塗
料と同様の平滑な塗膜を形成することのできる塗装方法
の開発を目指して研究を進めた。

前述したように、これを単に有Ｉｌ溶剤にとかしたので
は、樹脂種によっては増粘が著しく、貯蔵寿命が短く、
塗料が無駄となって歩留まりが悪い。

本発明者らは、研究の結果、上記粉体塗料を溶解できる
シンナー（有機溶剤）を予め鋼板表面に塗布しておき、
これに静電粉体塗装を施すと、通常の粉体塗料の粒径で
あれば、塗料の樹脂成分がシンナーに迅速に溶解するこ
と、およびこの塗布層に剪断力（例、攪拌作用）を加え
ると、溶解が促進されることを見出した。

これにより、熱硬化性ポリエステル系粉体塗料が溶液化
され、その後、塗膜を焼付・硬化させると、液状塗料と
同様の平滑性を有し、しかも粉体塗料に固有の高物性を
備えた塗膜が得られる。しかも、粉体塗料を予め溶液化
しないので、塗料を無駄なく使用できる。

ここに、本発明は、母材鋼板の表面に、（ａ）リン酸塩
処理およびクロメート処理の少なくとも一方の下地処理
を施す工程、（ハ）熱硬化性ポリエステル系粉体塗料を
実質的に溶解できるシンナーを塗布する工程、（ｃ）熱
硬化性ポリエステル系粉体塗料を用いて静電粉体塗装を
施し、所望により塗布層に剪断力を加える工程、および
（ｂ）塗膜を焼付・硬化させる工程、を含む処理を施す
ことからなる、高加工性塗装鋼板の製造方法を要旨とす
る。

（作用） 以下、本発明をその作用と共に詳述する。

本発明の塗装鋼板の製造方法で用いる母材は、冷延鋼板
、ならびにめっき、溶射、蒸着などにより金属で表面被
覆された表面処理調板のいずれでもよい。

母材として好ましいのは、耐食性に優れ、かつ比較的安
価な亜鉛系めっき鋼板である。亜鉛系めっき鋼板には、
電気めっきもしくは溶融めっきにより得られた純亜鉛め
っき鋼板および亜鉛合金めっき鋼板、さらには合′金化
溶融亜鉛めっき鋼板が含まれる。また、純亜鉛または亜
鉛合金めっき層を有する複層めっき鋼板も含まれる。

母材綱板は、塗膜密着性を高めるための下地処理として
、リン酸塩処理およびクロメート処理の少なくとも一方
の化成処理を施す。この下地処理を行わないと、塗膜密
着性が低下し、塗装鋼板に要求される加工性および耐食
性が劣化する。

この化成処理は周知の処理であり、使用する母材鋼板の
種類に応じて適当な処理法を選択して常法により実施す
ればよい。

所望により、さらに塗膜密着性を高めるために、化成処
理した鋼板表面に、エポキシ系、ポリエステル系などの
慣用のプライマー皮膜を設けてもよい。耐食性を高める
ために、プライマーに防錆顔料を添加することもできる
。プライマーの塗布およびその後の塗膜乾燥の方法およ
び条件は従来と同様でよい。

次いで、本発明によれば、静電粉体塗装の前に、シンナ
ーを塗布する。ここで用いるシンナーは、後で塗装する
熱硬化性ポリエステル系粉体塗料を実質的に溶解できる
ものである。実質的に溶解できた場合には、溶剤型塗料
並みの高い平滑性が得られる。実質的な溶解を得るには
、粉体塗料の溶解性、シンナ一種が大きく関与するのみ
ならず、それぞれの量も重要である。シンナー量が少な
すぎると、粉体塗料の実質的溶解が困難となり平滑性が
劣ってくる。またシンナー量が多すぎると、熔解は迅速
かつ容易なるも、粘度が低すぎて、例えばオープン熱風
などで部分的に流れた模様を形成することもある。

シンナー塗布量と粉体塗布量は、これらのことを考慮し
て適宜決定すればよいわけであるが、概ね粉体塗料：シ
ンナーが（０，５〜１．５）　：　１程度の範囲が適当
である。また溶解は必ずしも常温で達成される必要はな
く、塗装後の焼付工程の加熱温度で溶解可能であっても
よい。

例えば、脂肪族あるいは芳香族炭化水素系溶媒（例、ト
ルエン、ヘキサンなど）のみからなるシンナーは、高温
においても熱硬化性ポリエステル系粉体塗料を実質的に
溶解しえないので、不適当である。

好ましいシンナーは、この粉体塗料の溶解性が高いこと
から、ケトン系溶剤を含有するものである。ケトン系溶
剤の例は、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、イ
ソホロン等である。ケトン系溶剤を約３Ｑ　ｖｏ１％以
上含有するシンナーが特に好ましい。

シンナーは、粉体塗料の密着性を改善することができる
皮膜形成樹脂成分を含有していてもよい。

即ち、例えばエポキシ系などのプライマーをシンナーと
して使用することも可能である。その場合、ブライマー
の溶剤（シンナー）が、後で鋼板に塗装する粉体塗料を
溶解できるものでなければならない。通常のエポキシ系
ブライマーは炭化水素系溶剤を用いたものが多く、この
ような場合には、ケトン系溶剤を添加して、溶剤が粉体
塗料を熔解することができるようにする必要がある。

シンナーはまた、ラクタムおよびラクトンの少なくとも
１種を含有しでいてもよい。好適なラクタムの例はε−
カプロラクタムであり、好適なラクトンの例はε−カプ
ロラクトンである。これらのラクタムまたはラクトンは
、粉体塗料中の難溶性ポリエステル樹脂の溶解を助ける
作用をする。

シンナーの塗布は、ロール塗布、スプレー塗布などの常
法により実施できる。

シンナーを塗布した上に、熱硬化性ポリエステル系粉体
塗料を用いて静電粉体塗装を施す。

市販の熱硬化性ポリエステル系粉体塗料は、分子構造の
規則性が高く、高結晶性で一般有機溶剤に難溶性のポリ
エステル樹脂を架橋剤と共に溶融混練してから、冷却後
に微粉状に粉砕したものである。

この種のポリエステル樹脂の例には、テレフタル酸、ア
ノピン酸、セハンン酸などのジカルボン酸と、エチレン
グリコール、ジエチレングリコール、矛オペンチルグリ
コールなどのグリコール類との縮重合により合成された
、分子量が約３０００〜２０、０００のポリエステル樹
脂がある。

架橋剤は、通常はε−カプロラクタム、フェノール等の
ブロック剤でブロックされたブロックトイソシアネート
や、メチルアルコール、ブチルアルコール等で変性され
たメラミンなどである。

この粉体塗料は、一般有機溶剤に難溶性のポリエステル
樹脂を使用しているが、上述したように、架橋剤との溶
融混線を経ているため樹脂が可溶化されているので、こ
れを静電粉体塗装すると、先に塗布したシンナーへの塗
料の熔解が塗装置後より始まる。その際の溶解速度を高
めるため、粉体塗料の粒径は小さい方が望ましく、平均
粒径１００−以下のものが好ましい。

従って、粉体塗料が先に塗布したシンナーに熔解するこ
とが本発明の目的にとって必要であるので、揮発性が高
いシンナーの場合には粉体塗装はシンナーの塗布直後に
行うことが望ましい。いずれにしても粉体塗装の前に放
夏時間をとる必要はない。

粉体塗料は市販品をそのまま使用することができる。周
知のように、粉体塗料には、顔料、着色剤、潤滑剤、レ
ヘリング剤などの慣用の添加剤が含まれていてもよく、
またこれらの添加剤を粉体塗料に混ぜて使用してもよい
。静電粉体塗装は常法により実施できる。１９Ｊ体塗料
の塗布量は従来の溶剤型塗装鋼板と同様でよいが、通常
は２０〜６０ｇ／ボの範囲内である。

粉体塗装を施した銅板を次いで、オーブンなどの適当な
加熱装置により加熱して、塗膜を焼付・硬化させる。

この焼付工程での加熱により粉体塗料の溶解度が増加す
るので、粉体塗装時に粉体塗料がすべて熔解する必要は
なく、焼付により粉体塗料の塗膜が硬化するまでに、先
に塗布しておいたシンナーに粉体塗料が熔解すればよい
。

なお、粉体塗料が顔料を含有している場合、液状塗料と
同様、顔料はシンナーに熔解しないことは言うまでもな
い。従って、より正確には、本発明の方法において粉体
塗料中の樹脂成分がシンナーに？容解すればよい。

この焼付温度への加熱によっても不溶分が多い場合には
、ロールまたはブレードを用いて塗料層を攪拌するとい
った適当な手段で塗料層に剪断力を加えることによって
、熔解を促進することができる。

剪断力を付加することで溶解が促進されるのは、粉体塗
料の表面に接触している、粉体塗料を溶解したシンナー
を新しいシンナーと交代させることによって、粉体塗料
の表面での濃度勾配が大きくなるからであると推測され
る。

焼付は、架橋剤の反応開始温度（例、ブロックトイソシ
アネートの解離温度）以上の温度で行われ、それにより
架橋剤が作用して樹脂の架橋が進み、塗膜が硬化する。

焼付は、通常は１８０〜２７０°Ｃで約１〜３分間行わ
れる。

シンナーとしてプライマーを用いた場合には、この焼付
時にプライマーも同時に硬化する。

上述した本発明の方法によれば、静電粉体塗装により施
した粉体塗料の硬化前に、先に塗布したシンナー中に塗
料の大部分が溶解するので、塗料層の性状は溶剤型塗料
と実質的に同じことになり、粉体塗料特有のゆず肌が形
成されず、平滑な塗装面が得られる。

この方法によれば、溶剤にとかした場合に増粘が著しい
粉体塗料であっても、作業上全く問題なく、しかも無駄
を出さずに使用することができるので、塗料の歩留まり
が改善される。

また、塗装鋼板は一般には連続塗装により高速度で製造
されるが、本発明の方法ではシンナーの塗布後に直ちに
粉体塗装を施すことができるので、連続塗装に非常に適
している。

上述した塗装は、塗装鋼板の使用目的に応じて、鋼板の
片面あるいは両面に施すことができる。

以下、実施例により本発明とその効果を具体的に例示す
る。実施例中、部およびＺは、指定しない限り重量部お
よび重量％である。

災施億１ 溶融亜鉛めっき鋼板（片面付着量６０ｇ／イ、板厚０．
５ｍｍ）に、下地処理としてリン酸塩処理とクロメート
処理を順次施した。

リン酸塩処理は、リン酸亜鉛系化成処理液を用い、付着
量としてＩｇ／ｒｒｆの皮膜を形成するように浸漬法に
より行った。

クロメート処理は、塗布型クロメート処理液を用いて行
い、スプレーによりＣｒ付着量として５ＩＩ１ｇ／ボの
クロメート皮膜を形成した。

上記のように下地処理した表面に、シンナーとして下記
の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの塗布を行った（塗布量は
、未乾燥の量）。

（ａ）ケトン系溶剤であるシクロヘキサノンを、バーコ
ータにより２０ｇ／ｎｆＯ量で塗布。

［有］）市販のエポキシ系プライマー（固形分濃度は４
０重量％、シンナーは炭化水素系溶剤を主成分とする）
を、シクロヘキサノンにより固形分濃度が１５％となる
ように希釈したものを、３０ｇ／　ｎｌの量で塗布。

（ｃ）上と同し市販のエポキシ系プライマーを、その専
用シンナー（市販品、主成分は炭化水素系溶剤）により
固形分濃度が１５％となるように希釈したものを、３０
ｇ／ｒｒｒの量で塗布。

下地処理後に上記（ａ）〜（ｃ）のいずれかを塗布した
鋼板、および未塗布の鋼板に、小野田セメント株製の静
電粉体塗装機を用いて、日本ペイント■製の熱硬化性ポ
リエステル系粉体塗料（商品名プレコート３００、平均
粒径３５ｐ）を、約２０ｇ／ボの量で塗布した。

粉体塗装後、オーブンで最高到達点２４５°Ｃとなるよ
うに約３分間の焼付を行い、塗膜を硬化させた。

こうして得られた塗装調板の外観を目視で評価した結果
を次の第１表に示す。

第１表 第１表かられかるように、シンナーが粉体塗料の樹脂成
分を熔解することのできる本発明例にあっては、平滑な
表面が得られたのに対し、シンナーにこの熔解能がない
場合には、ゆず肌となった。

得られた塗装鋼板の物性は、いずれも１８ｏ°曲げ加工
性０Ｔ（２３℃）、鉛筆硬度Ｈであり、処理法による差
異は認められず、いずれも高加工性、高硬度（耐傷つき
性）を備え、良好な塗膜物性を示した。

裏旌■叢 第１図に示す連続塗装装置を用いて、実施例１と同様に
下地処理（リン酸亜鉛化成処理→クロメート処理）した
溶融亜鉛めっき鋼板（実施例１と同じもの）の下地処理
表面にシンナー塗布と静電粉体塗装とを行った。

第１図に示すように、下地処理しためつき鋼板１に、ピ
ックアップロール２およびコーティングロール３により
構成されるロールコータにより、シクロヘキサノンを２
０ｇ／　ｒｒＴの量で塗布した。ロール４はバンクアン
プロールである。

次いで、ロールコータのすく後に設置した静電塗装機（
塗装ガン）５により、粉体塗料を塗布した。使用した粉
体塗料は、日本ユビカ■製の一般有ｔ！溶剤にＮ溶性の
ボリュステル樹脂ＧＶ　７００　（８０部）に対して、
架橋剤として住友バイエルウレタン■製のフレラン旧（
２０部）（ε−カプロラクタムでブロックされたイソホ
ロンジイソンアネートブロック剤解離温度１７０”Ｃ）
および酸化チタン（５０部）を溶融混練して（１２０°
Ｃ３２０分開）樹脂と架橋剤とを均質に相溶させ、冷却
後に平均粒径２５声となるように粉砕して得たものであ
る。

この粉体塗装後、ロール６．７．８から構成される剪断
付与装置により、鋼板表面の未乾燥の塗布層に剪断力を
付与して、塗料を攪拌した。即ち、塗布された塗料はロ
ール６で掻き取られ、ロール７および８を経て、鋼板に
再塗布される。この掻き取り、他ロールへの移行および
再塗布の際に塗料に剪断力が加えられ、塗料が攪拌され
る。

次いで、鋼板をオーブン（図示せず）に送って、最高到
達温度２４５°Ｃとなるように、約１５０秒間で塗膜を
焼付・硬化させ、塗装網板を得た。

この連続塗装における綱板１のラインスピードは１０　
ｍ／＋１ｉｎであり、剪断付与装置のかき取りロール６
、剪断ロール７、コーティングロール８のラインスピー
ドはそれぞれ１１．１２、および１３　ｍ＃ｎｉｎとし
た。

得られた塗装鋼板の塗膜は、目視観察で粉末塗装に特有
のゆず肌がなく、平滑であった。

これに対し、ロール６〜８による剪断を行わなかった以
外は上記と同様に連続塗装して得た塗装鋼板は、塗料が
完全に溶解しなかったために、若干のゆず肌が残存した
。

（発明の効果） 以上に説明し、また例証したように、本発明の方法によ
れば、加工性と耐きすつき性（硬度）のいずれにも優れ
ていることが知られている熱硬化性ポリエステル系粉体
塗料を使用し、粉体塗装では避けられなかったゆず肌の
ない塗膜を形成することができる。従って、本発明の方
法により、高加工性、高硬度、高鮮映性を兼ね備えた、
従来にない高性能の塗装鋼板を製造することが可能とな
る。

また、本発明の方法は、粉体塗料が塗装後に溶液化され
るため、粉体塗料を使用前に溶液化する場合に認められ
ることのある増粘を避けることができ、塗料を無駄なく
使用して作業性よく塗装することができる。

また、従来の２コート１ベーク法とは異なり、ソンナー
の塗布後、放置時間をとる必要がないので、一般に高速
で連続製造される塗装鋼板の製造にも無理なく適用でき
る。

このように、本発明の塗装鋼板の製造方法は、経済性、
作業性に優れ、しかも高性能の製品が得られるという特
徴を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施するのに有用な塗装装置
の略式説明図である。 １　鋼板　　　　　　　　　２，３　　ロールコータ４
　バンクアップロール　　５　　ｌｔｉガン６．７．８
　　剪断付与装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）母材鋼板の表面に、 （ａ）リン酸塩処理およびクロメート処理の少なくとも
   一方の下地処理を施す工程、 （ｂ）熱硬化性ポリエステル系粉体塗料を実質的に溶解
   できるシンナーを塗布する工程、（ｃ）熱硬化性ポリエ
   ステル系粉体塗料を用いて静電粉体塗装を施す工程、お
   よび （ｄ）塗膜を焼付・硬化させる工程、 を含む処理を施すことからなる、高加工性塗装鋼板の製
   造方法。
2. （２）静電粉体塗装を施した後、塗布層に剪断力を加え
   ることを特徴とする請求項１記載の方法。