JPH08131945A - 加工性に優れたフッ素樹脂塗装金属板用樹脂組成物の製造方法及びそれを用いたフッ素樹脂塗装金属板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】ポリフッ化ビニリデン樹脂７０〜９０wt％と
アクリル樹脂３０〜１０wt％とからなる樹脂成分とイソ
ホロンを主体とする溶剤とからなる樹脂分散液を、ポリ
フッ化ビニリデン樹脂の融点以上の温度で加熱するフッ
素樹脂塗装金属板用樹脂組成物の製造方法。 化成処理が施され、更に下塗り層が形成された金属板
上に、前記の樹脂組成物からなる塗料の塗布、焼付け
により形成された上塗り層を有するフッ素樹脂塗装金属
板。 【効果】耐候性に優れ、しかも良好な加工性を有するフ
ッ素樹脂塗装金属板用樹脂組成物を製造することができ
る。この樹脂組成物を用いたフッ素樹脂塗装金属板は、
耐候性及び加工性に優れるので外装建材として好適であ
り、また、安価であって、建材コストが大幅に軽減す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、優れた耐候性、加工性
及び経済性が要求される外装建材、特にビルのカーテン
ウォール、工場や体育館の屋根材等に適したフッ素樹脂
塗装金属板用樹脂組成物の製造方法、及びこの樹脂組成
物からなる塗料を用いたフッ素樹脂塗装金属板に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ビルのカーテンウォール、工場や体育館
の屋根材等の外装建材は、耐候性に優れることの他に、
加工性及び経済性にも優れていることが要求される。

【０００３】従来、このような用途には主として亜鉛め
っき鋼板を素地とする樹脂塗装鋼板あるいは塩ビ鋼板が
使用されてきた。前者の樹脂塗装鋼板は、溶融亜鉛めっ
き鋼板に適当な化成処理及びプライマー（下塗り）塗装
を施した後に、ポリエステル系樹脂を塗装した鋼板であ
り、着色亜鉛めっき鋼板と呼ばれている。また、後者の
塩ビ鋼板は、溶融亜鉛めっき鋼板上に化成処理後、塩化
ビニル樹脂を塗装し、もしくはラミネートした鋼板であ
る。

【０００４】これらの材料は、かつては十分な耐久性を
保有するとされていた。しかし、海岸地域や工業地域等
の腐食性の厳しい環境では、耐久性の不足が指摘されは
じめ、また、近年の都市景観重視指向やメンテナンスフ
リー指向とあいまって、その性能保証に対するユーザー
の要求がますます厳しくなっており、前記の材料では、
通常地域の住宅用としても性能的に不十分なものとなり
つつある。こうした状況を考慮して、素地を溶融亜鉛め
っき鋼板より一段と耐食性の優れた亜鉛−アルミニウム
めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼板、ステンレス鋼板
等に変更した製品が開発され、同時に塗膜の耐久性を高
めるべくフッ素樹脂を被覆した鋼板も出回りつつある。

【０００５】フッ素樹脂は一般に塗膜化が困難とされて
いるが、ポリフッ化ビニリデン樹脂（以下、ＰＶｄＦと
いう）を用い、これにアクリル樹脂を添加すれば塗膜化
が可能となる。そのため、ＰＶｄＦを主成分とするフッ
素樹脂を塗装した鋼板が、ラミネート鋼板と共に製品化
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】フッ素樹脂を被覆した
鋼板は、その塗膜が優れた耐久性を有しているため、耐
候性に著しく優れている。特に、塗装金属板は、ロール
コート等の塗装方式で塗膜を形成することができるので
生産性が良く、また色替えに簡単に対応することがで
き、経済性にも優れている。

【０００７】しかし、塗膜中のＰＶｄＦが結晶化するた
め、厳しい加工が加えられると塗膜が割れてしまう。こ
の結晶化現象は時効的現象であるため、一般に長期間保
管されたものほど加工性の劣化が顕著となる。このよう
に、フッ素樹脂塗装金属板は経済性に優れる反面、加工
性が悪いという欠点を有しており、この欠点は、高度の
加工性を要求される外装建材では大きな問題となる。

【０００８】一方、フッ素樹脂のラミネート金属板は、
予め製造されたフィルムを貼り合わせたものであるた
め、加工性は優れている。しかし、製造に多くの工数を
要し、また煩雑な色替えがコスト高の原因となるため、
経済性は塗装金属板に比べると悪い。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、加工性のみならず経済性にも優れたフッ素樹
脂塗装金属板用樹脂組成物の製造方法、及びこの樹脂組
成物からなる塗料を用いたフッ素樹脂塗装金属板を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】フッ素樹脂を被覆した金
属板を安価に提供するためには、コスト的に有利な塗装
が不可欠であるが、その場合、ＰＶｄＦ塗膜の加工性を
改善することが必要となる。

【００１１】前述したように、フッ素樹脂は塗膜化が困
難であるが、ＰＶｄＦはアクリル樹脂を添加することに
よって塗膜化が可能となる。なお、アクリル樹脂が使用
される主な理由は次の４つとされている。

【００１２】 ＰＶｄＦのみでは下塗り層（プライマ
ー塗膜）との接着が不十分であるため、アクリル樹脂を
添加することにより接着性を改善する。

【００１３】 アクリル樹脂溶液は顔料の分散性が良
く、発色性を高める。

【００１４】 ＰＶｄＦのみでは材料コストが増大す
るので、アクリル樹脂を加えることにより経済性を改善
する。

【００１５】 焼付過程においてアクリル樹脂をＰＶ
ｄＦと加熱混合し、ＰＶｄＦの規則的配向を妨げて、そ
の結晶化を抑制する。

【００１６】ここで注目されるのは、のアクリル樹脂
がＰＶｄＦの結晶化を抑制することである。ＰＶｄＦを
主成分とする塗膜の加工性劣化の原因は、ＰＶｄＦの結
晶化にあるとされているが、本発明者らは、アクリル樹
脂を添加したＰＶｄＦの加工性劣化の原因は、アクリル
樹脂の結晶化抑制作用が十分に機能していない点にある
と考えた。すなわち、焼付時のアクリル樹脂とＰＶｄＦ
の溶解性が不十分であることによるものと推察した。

【００１７】そこで、アクリル樹脂とＰＶｄＦの溶解性
を高める手段として、これらの樹脂を溶媒に分散させた
ときに予めＰＶｄＦの融点（１６０〜１７０℃）以上の
温度で加熱する方法を試みたところ、溶解性が高まり、
ＰＶｄＦの結晶化が抑制されることが確認できた。

【００１８】図１は、ＰＶｄＦとアクリル樹脂をＰＶｄ
Ｆ／アクリル樹脂（重量比）＝８０／２０の割合でイソ
ホロンを主体とする溶剤に分散させた分散液を用いて得
られた塗膜について、分散液の加熱なしの場合と、予め
２００℃で１時間加熱した場合の熱分析の結果を示した
図であるが、予め加熱した場合は加熱しない場合に比べ
て融解熱が小さくなっており、加熱によりＰＶｄＦとア
クリル樹脂の溶解性が高まって、ＰＶｄＦの結晶化が抑
制されていることがわかる。

【００１９】本発明は上記の知見に基づいてなされたも
ので、その要旨は、下記（１）の樹脂組成物の製造方
法、及び（２）のその樹脂組成物からなる塗料を用いた
フッ素樹脂塗装金属板にある。

【００２０】（１）ＰＶｄＦ７０〜９０wt％とアクリル
樹脂３０〜１０wt％とからなる樹脂成分と、イソホロン
を主体とする溶剤とからなる樹脂分散液をＰＶｄＦの融
点以上の温度で加熱することを特徴とする加工性に優れ
たフッ素樹脂塗装金属板用樹脂組成物の製造方法。

【００２１】（２）金属板上に化成処理層が形成され、
その上に、下塗り層を介して前記（１）記載の樹脂組成
物からなる塗料の塗布・焼付けにより形成された上塗り
層を有する加工性に優れたフッ素樹脂塗装金属板。

【００２２】

【作用】以下に、本発明で規定する各要件について詳し
く説明する。

【００２３】前記（１）の発明は、所定量のアクリル樹
脂を添加したＰＶｄＦとイソホロンを主体とする溶剤か
らなる樹脂分散液を予め所定の温度で加熱することを特
徴とするフッ素樹脂塗装金属板用の樹脂組成物の製造方
法である。

【００２４】アクリル樹脂としては、例えばポリメチル
メタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ−ｎ−プチルメタク
リレート等のメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）、メタクリ
ル酸エチル（ＥＭＡ）、メタクリル酸ブチル、アクリル
酸メチル、アクリル酸エチル等のモノマーを原料とした
樹脂を使用すればよい。

【００２５】ＰＶｄＦとアクリル樹脂との配合比（ＰＶ
ｄＦ／アクリル樹脂）は７０／３０〜９０／１０が好適
である。ＰＶｄＦの配合比が７０wt％より少なくなると
耐候性が劣化し、９０wt％より多くなると塗料中での顔
料の分散性等に支障が生じる。

【００２６】また、ＰＶｄＦとアクリル樹脂とを分散さ
せるために用いる溶剤としては、イソホロンが好適であ
る。ＰＶｄＦは溶剤に溶解されにくく、イソホロン以外
の溶剤では塗料としての沸点、揮発性等の点でロールコ
ート性に問題が生じる。しかし、１０％を超えない小量
であれば、イソホロン以外の溶剤も使用することができ
るので、溶剤はイソホロンを主体とするものであればよ
い。

【００２７】本発明の樹脂組成物を製造するには、樹脂
成分（ＰＶｄＦ及びアクリル樹脂）と溶剤（イソホロン
を主体とするもの）とからなる樹脂分散液をＰＶｄＦの
融点（１６０〜１７０℃）以上の温度で加熱することが
重要である。加熱温度は１８０〜２５０℃が好適であ
り、加熱時間は３０分から５時間程度が好ましい。加熱
温度が２５０℃より高いと樹脂の劣化が生じ、ＰＶｄＦ
の融点より低いとＰＶｄＦとアクリル樹脂との溶解が不
十分である。また、加熱時間が３０分に満たないとＰＶ
ｄＦとアクリル樹脂とが十分溶解せず、５時間を超えて
加熱するのは経済的に不利である。

【００２８】この加熱処理を施した樹脂分散液が本発明
の樹脂組成物であり、この処理によって、樹脂成分（Ｐ
ＶｄＦとアクリル樹脂）の溶解性が高まり、ＰＶｄＦの
結晶化を抑制することができる。

【００２９】（２）の発明は、化成処理が施された金属
板上に、下塗り層を介して前記（１）の樹脂組成物から
なる塗料の塗布・焼付けにより形成された上塗り層を有
するフッ素樹脂塗装金属板である。

【００３０】素地となる金属板は、例えば、鋼板、めっ
き鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、チタン板、
銅板等であり、特に限定されるものではない。めっき鋼
板としては、例えば溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜
鉛めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼板、亜鉛−ニッケ
ルめっき鋼板、亜鉛−アルミニウムめっき鋼板等が挙げ
られる。

【００３１】素地金属板の表面には、塗膜との密着性を
確保するために、クロム酸系またはリン酸系の化成処理
層が形成されていることが必要である。

【００３２】更に、この化成処理層の上に下塗り層（プ
ライマー塗膜）が形成されている。

【００３３】これは、化成処理が施された素地金属板と
塗膜との密着性を高めるとともに、防錆性を向上させる
ためで、通常の方法によって施されたものであればよ
い。プライマーとしては、エポキシ系樹脂、ポリエステ
ル系樹脂、アクリル系樹脂あるいはそれらの混合物等が
挙げられる。プライマー中にはシリカや炭酸カルシウム
等の体質顔料、ストロンチウムクロメートやカルシウム
クロメート等の防錆顔料、アミンやメラミン樹脂等の架
橋剤が含まれていてもよい。なお、プライマーの膜厚
は、通常、３〜１０μｍでればよい。

【００３４】本発明のフッ素樹脂塗装金属板は、このプ
ライマー塗膜の上にトップコートとして前記（１）の樹
脂組成物が焼付塗装されたフッ素樹脂焼付塗膜が形成さ
れている。この塗膜は前記（１）の加熱処理が施された
樹脂成分と溶剤とからなる樹脂分散液がそのままの状態
でロールコート等の塗装方式で塗布され、焼付けられた
ものであればよい。

【００３５】焼付塗膜の膜厚は、薄すぎると優れた耐候
性を確保することができず、厚すぎると経済性が悪くな
るので、１５〜３０μｍが好適であり、更に望ましくは
２０〜２５μｍである。

【００３６】また、フッ素樹脂焼付塗膜は、単層であっ
てもよいし、アクリル樹脂の含有量が段階的に変化して
いる２層以上の多層皮膜であってもよい。なお、硬度や
耐摩耗性を向上させるために、無機系の骨材が添加され
ていてもよい。

【００３７】本発明のフッ素樹脂塗装金属板は、上記の
ようにトップコートとしてフッ素樹脂焼付塗膜を有して
いるので耐候性に著しく優れており、しかも良好な加工
性を有している。また、通常のロールコート等の塗装方
式で塗布されるので、生産性がよく、経済性にも優れて
いる。

【００３８】

【実施例】素地金属板として板厚が０．６ｍｍの溶融亜
鉛めっき鋼板（ＪＩＳＧ３３０２に規定されるＺ２７）
を使用し、その表面に、化成処理として塗布型クロメー
ト処理（クロム付着量４０ｍｇ／ｍ² ）を施した。次い
で、プライマーとしてポリエステル系樹脂を用い、焼付
温度２１０℃の条件で焼き付け、乾燥膜厚５μｍのプラ
イマー塗膜を形成させた。

【００３９】プライマー処理後の鋼板表面に、加熱処理
を施したＰＶｄＦとアクリル樹脂の分散液を塗布し、２
５０℃で焼付け、厚さ２０μｍの乾燥塗膜を形成させ
た。ＰＶｄＦにはエルフアトケム社製のカイナー（Ｋｙ
ｎａｒ）５００を用い、アクリル樹脂にはロームアンド
ハース社製のパラロイドＢ−４４を用いた。また、分散
液の溶剤にはイソホロンを用い、白色化するために酸化
チタンを加えて、ＮＶ（不揮発分）４５％のフッ素樹脂
塗料とした。表１に、ＰＶｄＦとアクリル樹脂の配合比
（重量比）、加熱温度および時間を示す。

【００４０】得られたフッ素樹脂塗装鋼板について、そ
の初期加工性、経時加工性および耐候性を次の方法によ
り調査した。なお、比較のために、加熱処理を施さない
場合についても同様の調査を行った。

【００４１】初期加工性は、製造後２時間以内に、その
鋼板を塗膜を外側にして２３℃で１８０度に折り曲げた
ときの、塗膜にクラックを生じない最小の板挟み枚数に
より評価した。経時加工性は、製造後に５０℃のオーブ
ン中で４０日間加熱した後に、初期加工性の場合と同じ
く、その鋼板を塗膜を外側にして２３℃で１８０度に折
り曲げたときの、塗膜にクラックを生じない最小の板挟
み枚数により評価した。また、耐候性は、ＪＩＳＫ５５
００に規定される方法に基づきサンシャインウェザーメ
ーターにより２０００時間暴露した後の光沢保持率を測
定し、８５％以上であれば良好とした。

【００４２】結果を表１に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】初期加工性はいずれも０Ｔと優れた加工性
を示した。しかし、経時加工性は、予め分散液を１８０
℃もしくは２００℃で１時間加熱した実施例１〜３にお
いては１Ｔと良好な値を示したが、加熱処理をしない場
合（比較例２及び３）もしくは加熱温度が１４０℃とＰ
ＶｄＦの融点（１６０〜１７０℃）よりも低い場合（比
較例４）は３Ｔ〜４Ｔと低い値を示した。また、耐候性
に関しては、ＰＶｄＦの配合比が７０％よりも低い比較
例１では、７６％の低い光沢保持率を示した。

【００４５】

【発明の効果】本発明方法によれば、耐候性に優れ、し
かも良好な加工性を有するフッ素樹脂塗装金属板用樹脂
組成物を製造することができる。この樹脂組成物からな
る塗料を用いた本発明のフッ素樹脂塗装金属板は、耐候
性及び加工性に優れるので外装建材として好適である。
また、生産性が良好で、色替えにも容易に対応でき、安
価に提供できるので、建材コストの軽減等に大きな効果
を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＰＶｄＦ及びアクリル樹脂の分散液を用いて得
られた塗膜の融解熱に及ぼす分散液の加熱処理の影響を
示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０５Ｄ 7/24 ３０２ Ｋ 7415−4Ｆ Ｐ 7415−4Ｆ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリフッ化ビニリデン樹脂７０〜９０wt％
   とアクリル樹脂３０〜１０wt％とからなる樹脂成分と、
   イソホロンを主体とする溶剤とからなる樹脂分散液をポ
   リフッ化ビニリデン樹脂の融点以上の温度で加熱するこ
   とを特徴とする加工性に優れたフッ素樹脂塗装金属板用
   樹脂組成物の製造方法。
2. 【請求項２】金属板上に化成処理層が形成され、その上
   に、下塗り層を介して請求項１記載の樹脂組成物からな
   る塗料の塗布・焼付けにより形成された上塗り層を有す
   る加工性に優れたフッ素樹脂塗装金属板。