JPH091727A - 塗装金属板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高耐久性を維持しつつ、耐環境汚染性を高めた
塗装金属板を提供することを目的とする。 【構成】金属板の少なくとも一方の面に、化成処理皮膜
を形成し、その上層に２μｍ以上の下塗り塗膜を形成
し、さらにその上層に、細孔径０．１〜２．０ｎｍのモ
レキュラーシーブを樹脂固形分１００重量部に対し５〜
１００重量部含む塗膜を形成して塗装金属板を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、塗膜表面に付着する水
分やオイルを選択的に吸収、浸透させることにより、表
面を常にドライな状態に保ち、環境汚染の原因となる粉
塵やすすを塗膜に付着しにくくして、耐環境汚染性を向
上させた塗装金属板に関し、特に、道路側や工場付近等
で使用するのに好適な塗装金属板に関する。

【０００２】

【従来の技術】道路側や工場付近等は、粉塵やすす等の
環境汚染物質が非常に多く飛散する環境であるため、そ
こに存在する建造物や構築物に設置された塗装金属板
は、その塗膜に汚染物質が吸着しやすい性質であること
から、表面に汚れが堆積し、外観を損ないやすい。

【０００３】一方、最近は、塗装金属板のメンテナンス
フリー化が要求され、単に塗装金属板の耐久性を向上さ
せるだけでなく、さらに塗膜表面の耐汚染性が求められ
ている。

【０００４】フッ素樹脂系塗膜は、その優れた耐久性に
よりメンテナンスフリー化を期待されたが、一方で屋外
で使用すると汚染物質が付着しやすくまた落ちにくいた
め、肘環境汚染性に劣ることが指摘されている。

【０００５】耐環境汚染性を高めるために、電子線硬化
法や紫外線硬化法により塗膜の表面硬度を非常に硬くし
て汚れを付着しにくくする方法が提案されている（例え
ば、特公平２一２４２８６３号公報、特公平３一２６１
５５１号公報）。このように塗膜の表面硬度を高める
と、汚れが塗膜内まで浸透しないため、汚れが付着して
も洗浄すれば落ちる。

【０００６】また、その他に、塗膜中に無機系ボリマー
を複合化させ無機の耐汚染性を付与する方法（例えば、
特公平６−６５５２７号公報、特公平６−１４５４５３
号公報、特公平６−２４８２３３号公報）が提案されて
おり、この方法では無機ポリマーの高度の撥水性および
撥油性により、汚染物質を付着しにくくしている。

【０００７】ところで、汚染の発生機構としては、雨
水、塗膜表面における結露、飛散してきた自動車の排ガ
ス等に含まれる水やオイルが塗膜表面に付着し、その水
またはオイルにすすや粉塵等の環境汚染物質が吸着し
て、それらの水やオイルが蒸発、揮発するときに、汚染
物質が残って汚れとなると考えられる。

【０００８】しかしながら、上述のように塗膜の表面硬
度を高めても、水分やオイルの付着は防げず、しかも塗
膜上で玉になっていつまでも付着したままでいるため、
その玉に環境汚染物質がとりこまれ、汚れとなる。これ
らの汚れは洗浄によって落ちるものの、メンテナンスフ
リーの要求を満足することができない。

【０００９】また、無機質ポリマーにより塗膜の撥水
性、撥油性を高めても、水とオイルの両方が付着しにく
くなるほどには表面エネルギーが低い塗膜表面は得られ
ておらず、やはりそのどちらかが付着した後に、汚染物
質を吸着する。しかも、撥水性、撥油性を高めると、付
着して玉となった水またはオイルが集まりやすく、部分
的に汚れが集中し、すじ状の汚れとなってかえって外観
上目立つことになる。

【００１０】最近では、逆に親水性のポリマーを添加し
て塗膜表面を親水化することも行われているが、塗膜に
水が付着するのには変わりなく、やはり汚れが付着す
る。一方、塗膜の透水性や吸湿性を高めるために、塗膜
を吸水性にするという検討もされている（例えば、特公
昭６２一１９７４６９号公報、特公昭６２一２６５３６
４号公報）。しかしながら、塗装金属板の場合、水の吸
収は塗膜の劣化および塗膜−金属板界面における密着力
低下、さらには金属板素材の腐食等も引き起こす原因と
なるため好ましくない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたものであって、高耐久性を維持しつつ、
耐環境汚染性を高めた塗装金属板を提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段および作用】本発明者ら
は、塗膜表面に付着する水分やオイルを塗膜中に吸収さ
せるかまたは蒸発を早めることによって、塗膜表面から
取り除くことができれば汚染性が向上すると考えた。そ
して、このような考察結果をもとに検討した結果、塗膜
表面に付着した汚染物質を含む水分やオイルから選択的
に水分とオイルを塗膜中に吸収、浸透させることによ
り、汚染物質が付着しにくくなることを見出した。ま
た、吸収した汚染物質が乾燥時に適度に発散して、塗膜
中に飽和しないようにすることで、汚染防止効果が長期
間継続することを見出した。

【００１３】水分やオイルを選択的に塗膜中に吸収、浸
透させることは、ゼオライトのようなモレキュラーシー
ブを塗膜中に添加することにより可能である。本発明者
らの検討結果によれば、その吸収物質の選択性と吸収能
力を最大限に高めるためには、最適な配合比があること
を見出した。さらに、高い耐久性を得るためには最適な
塗膜構成があることを見出した。

【００１４】本発明はこのような知見に基づき完成され
たものであり、金属板の少なくとも一方の面に、化成処
理皮膜を有し、その上層に２μｍ以上の下塗り塗膜を有
し、さらにその上層に、細孔径０．１〜２．０ｎｍのモ
レキュラーシーブを樹脂固形分１００重量部に対し５〜
１００重量部含む塗膜を有する塗装金属板金属板を提供
するものである。

【００１５】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明に係る塗装金属板は、金属板の少なくとも一方の面
に、化成処理皮膜を有し、その上層に下塗り塗膜、さら
にその上層にモレキュラーシーブを含む塗膜を有する。

【００１６】本発明で用いる上塗り塗膜は、細孔径０．
１〜２．０ｎｍのモレキュラーシーブを樹脂固形分１０
０重量部に対し５〜１００重量部含むものである。塗膜
表面に付着して、汚染物質を吸着する原因となる媒体
は、水分またはｎ−、ｉｓｏ一パラフィンや、ｎ一、ｉ
ｓｏ一オレフィン等の炭化水素化合物である。そして、
その媒体に吸着し、媒体が蒸発した後に塗膜表面に固着
して外観上汚れの原因となる粒径の大きい物質は、すす
や粉塵である。

【００１７】すすや粉塵は、水やオイルで濡れていない
塗膜上に付着しても強力に固着せず、風や振動ですぐに
落下する。これらの汚染物質が強く塗膜表面に固着する
ためには、(1) 水やオイルのような媒体の塗膜表面への
付着→(2) すすや粉塵等の媒体への吸着→(3) 媒体の蒸
発および汚染物質の塗膜表面への固着、という過程を経
ると考えられる。よって、汚染物質の塗膜表面への固着
を防ぐ方法として、汚染媒体の付着を防ぐか、もしくは
それらが付着してもすぐに蒸発または吸収させることに
より、汚染物質の吸着する時間を与えない方法が採用可
能である。

【００１８】本発明は、塗膜表面に付着した汚染媒体の
水分またはオイルを塗膜中に吸収させることにより、塗
膜表面を常に乾いた状態として汚染物質の吸着を防ぐ機
構を、適切な孔径、含有量のモレキュラーシーブを添加
することにより実現したものである。また、塗膜内に吸
収した水やオイルは、外環境が乾燥してくると、徐々に
塗膜外に放出され、挿発するため、塗膜内に蓄積するこ
とがなく、長期にわたって吸収機構を保持することがで
きる。

【００１９】モレキュラーシーブの細孔径および添加量
については、汚染媒体となる水やオイルが約０．１〜
２．０ｎｍの有効直径を持ち、また汚染物質となるすす
や粉塵がその径よりもはるかに大きいことから、適切な
細孔径は、水またはオイルのみを選択的に吸収しうる
０．１〜２．０ｎｍにあることが必要である。

【００２０】上塗り塗膜中のモレキュラーシーブの添加
量は、樹脂固形分に対して５〜１００重量部である。そ
の添加量が樹脂固形分１００重量部に対し５重量部未満
だと吸収の効果が不十分であり、一方１００重量部を超
えると塗膜の凝集力が低下し、耐食性や耐薬品性等の耐
久性が低下する。

【００２１】モレキュラーシーブとしては、均一な細孔
径を持ち、分子吸着能力の高い無機質であることが望ま
しく、例えば、アルミノ・シリケート金属塩結晶の各種
ゼオライトが最適である。また、この塗膜を形成するた
めの塗料中へのモレキュラーシーブの分散性を高めた
り、水や油分の吸着効率を高めるために、これらモレキ
ュラーシーブに対してカップリング剤処理等の表面処理
を施すことがさらに好ましい。

【００２２】このようなモレキュラーシーブを保持する
塗膜樹脂としては、一般に屋外建材用塗装鋼板に使用さ
れる塗料用樹脂が使用可能であり、ポリエステル、フッ
素、塩化ビニル、アクリル、シリコーン等の各樹脂およ
びこれらの２種類以上を複合したものが使用可能であ
る。また、それらに、硬化剤としてメラミン樹脂等のア
ミノ樹脂やイソシアネート化合物を混合したものも使用
可能である。

【００２３】これらの樹脂中へのモレキュラーシーブの
添加は、樹脂、顔料、添加剤等の混合時にモレキュラー
シーブをこれらに混合、撹拌することにより行うことが
でき、この際には、サンドミル等で高速撹拌するのが好
ましい。

【００２４】この上塗り塗膜は、上述したような成分・
組成を有する塗料を後述する金属板に塗装することによ
り形成することができる。塗料の塗装は、ロールコータ
ー法やカーテンフローコーター法等の塗装ラインを使用
したものほか、スプレー塗装や粉体塗装、さらに刷毛塗
り等も可能である。そして、その焼付処理は、常温乾
燥、焼付乾燥のいずれも可能で、焼付乾燥の場合、熱風
加熱方式、高周波加熱方式等の方法を適用することがで
きる。

【００２５】上塗り塗膜の乾燥塗膜厚は３μｍ以上とす
ることが好ましい。塗膜厚が３μｍ未満では吸収層が薄
くなり、十分な耐汚染性が得られないためである。次
に、以上述べた上塗り塗膜を形成する金属板について説
明する。

【００２６】本発明の塗装金属板で用いる被塗装金属板
としては、冷延鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム
板、銅板の他に、亜鉛、亜鉛系合金、アルミニウム、ク
ロム、ニッケルあるいはこれらの合金をめっきしたメッ
キ鋼板等、各種の金属板を使用することができる。

【００２７】上記の金属板の表面には、塗膜との密着性
を確保するため化成処理皮膜を形成する。化成処理皮膜
は、各金属板に適した塗装前処理により形成されればよ
く、クロメート、リン酸塩、シランカップリング剤の塗
布または噴霧処理やリン酸、硝酸、フッ酸等の酸あるい
はアルカリによる活性化処理等により形成されるものの
ほか、電解処理により形成されるものでもよい。

【００２８】上記の化成処理皮膜の上層には下塗り塗膜
が形成され、さらにその上層に上述した上塗り塗膜が形
成される。上塗り塗膜は水等を吸収するため塗膜内に水
を含み、それが金属板上に直接被覆していると、塗膜一
金属板界面に水が蓄積し、金属板と上塗り塗膜問の密着
性を低下させる原因となるため、金属板と上塗り塗膜間
に下塗り塗膜を施す。

【００２９】下塗り塗膜としては、一般に用いられる下
塗り塗料が使用可能であるが、好ましくは、耐水密着性
の高いエボキシ樹脂系塗料またはポリエステル樹脂系塗
料およびそれらの複合樹脂系塗料を用いる。

【００３０】さらに、高度の耐食性や塗膜密着性が必要
とされる場合は、下塗り塗料中に防錆顔料としてクロム
酸塩系化合物を添加することが好ましい。クロム酸塩系
化合物としては、ジンククロメート、ストロンチウムク
ロメート、カルシウムクロメート、バリウムクロメート
等が好適であり、その含有量は下塗り塗膜中の固形分の
１〜６０重量％の範囲とすることが適当である。

【００３１】下塗り塗膜の形成についても、このような
塗料を上塗り塗膜の場合と同様に塗装し、焼付処理する
ことによって形成される。また、下塗り塗膜の乾燥塗膜
厚は、上述した効果を得るために２μm 以上が必要であ
る。それ以下では、十分な耐食性が得られない。さら
に、耐久性を高めるために、プライマ層を２層以上施
し、下塗り膜厚を厚くしてもよい。

【００３２】なお、上記の上塗り塗膜および下塗り塗膜
には、必要に応じて可塑剤、乾燥剤、分散剤、硬化触
媒、顔料等を添加することができ、特に高温焼付を行う
場合は酸化防止剤を添加することが有効である。また、
顔料としては、各種着色顔料の他に、体質顔料、防錆顔
料を添加することができる。

【００３３】

【実施例】まず、上塗り用塗料組成物を以下のようにし
て製造した。表１に示す配合割合に応じて、各樹脂系の
クリアー塗料の一部に二酸化チタンを加えて均一に混合
した後、アトライターを用いて粒度１０μｍ以下に分散
し、さらに撹拌しながら残りのクリアー塗料と酸触媒お
よびモレキュラーシーブを添加混合して、表１に示す塗
料組成物Ｔ−1 〜Ｔ−８を得た。なお、表１において、
Ｔ−１〜Ｔ−４は本発明例の塗料組成物であり、Ｔ−５
〜Ｔ−８は比較例の塗料組成物である。

【００３４】次に、ステンレス鋼板または溶融亜鉛めっ
き鋼板（いずれも板厚０．５ｍｍ）に塗布型クロメート
処理またはリン酸塩処理を施し、次いで、下塗り塗料と
して表２中に示すエポキシ樹脂系塗料またはポリエステ
ル樹脂系塗料を塗布、焼付処理して下塗り塗膜を形成
し、次いで、上塗り塗料として上記塗料組成物を塗布、
焼付処理して上塗り塗膜を形成し、得られた塗装金属板
を以下に示す各種試験に供した。表２に各塗装金属板の
製造条件と各種試験の結果を併記する。

【００３５】（試験・評価方法） （１）環境汚染性 ＮＫＫ京浜製鉄所内扇島海底トンネル入り口付近の道路
側壁（道路からの距離０．５ｍ、地面からの高さ２．３
ｍ）に、試料を地面と垂直になるように取り付け、６ケ
月間暴露試験を行った。暴露前後の色調を測定し、ハン
ター値で計算ししたＬ値の変化（△Ｌ）を調査した。な
お、色調はスガ試験機（株）製分光測色計ＭＳＣ−ＩＳ
−２Ｂにより測定を行った。この試験では、△Ｌが１０
以下のものを合格、１０を超えたものを不合格とした。

【００３６】（２）耐食性 ＪＩＳ−Ｚ２３７１の方法に準じて、塩水噴霧試験で、
２０００時間後の塗膜平面部の錆、フクレ、剥離、変色
等の異常を調査した。塗膜表面の変化を目視で観察し、
以下の基準で評価した。 ○：塗膜面に全く変化なし（合格） ×：塗膜面に錆、フクレ、剥離、変色を認める（不合
格） （３）耐薬品性 ＪＩＳ−Ａ５７０７の方法に準じて、５％硝酸水溶液、
５％硫酸水溶液および５％塩酸水溶液を塗膜上に１ｍｌ
滴下して，２０℃、５０ＲＨ％の恒温恒湿室で24時間放
置した後、水洗乾燥し、塗膜表面の変化を目視で観察
し、以下の基準で評価した。 ○：塗膜面に全く変化なし（合格） ×：塗膜面に変色、フクレを認める（不合格）

【００３７】

【表１】

【００３８】表１注 １）ポリエステル−メラミン系塗料（クリアー）（重量
比：ポリエステル樹脂／メラミン樹脂／ソルベッソ＃10
0 ＝70/30/60、不揮発分63％） ポリエステル樹指：バイロン29XS（東洋紡績（株）商品
名） メラミン樹脂：サイメル212 （三井サイアナミド（株）
商品名） ２）フッ素樹脂系塗料：ユニフロンＫクリアー（日本ペ
イント（株）商品名、不揮発分50％） ３）アクリル−シリコン樹脂系塗料：ペルハード1000ク
リアー（日本油脂（株）商品名、不揮発分50％） ４）アクリル−イソシアネート系塗料（クリアー）（重
量比：アクリル樹脂／イソシアネート化合物／ソルベッ
ソ＃100 ＝70/30/60、不揮発分63％） アクリリル樹指：バイロン29XS（東洋紡績（株）商品
名） イソシアネート化合物：デスモジュールBL3175（住友バ
イエルウレタン（株）商品名） ５）タイペークCR93（石原産業（株）商品名） ６）p-トルエンスルホン酸、２０wt％溶液 ７）モレキュラーシーブの種類 A ：ゼオライト3A（粒径10μｍ以下）（細孔径0.3nm ）
（ユニオン昭和（株）商品名） Ｂ：ゼオライト13X （粒径l0μｍ以下）（細孔径1.3nm
）（ユニオン昭和（株）商品名） Ｃ：シリカゲル60（粒径15〜40μｍ）（平均細孔径5.0n
m ）（関東化学（株）商品名）

【００３９】

【表２】

【００４０】表２注 １）金属板の種類 ＳＵＳ：ＳＵＳ３０４ステンレス鋼板 ＧＩ：溶融亜鉛めっき鋼板（めっき付着量；Z-25） ２）化成処理の種類 Ｃｒ：塗布型クロメート処理 Ｐ：リン酸塩処理 ３）下塗り塗膜の種類 P-1 ：エポキシ樹脂系プライマ「プレカラーWP-3」（日
本油脂（株）商品名） P-2 ：ポリエステル樹脂系プ
ライマ「プレカラーFX-2」（日本油脂（株）商品名） ４）到達板温（×60秒間） 表２に示す結果から明らかなように、本発明の条件から
外れた比較例１〜６の塗装金属板は、環境汚染性、耐食
性、耐薬品性のいずれかで不合格となっているのに対
し、本発明例１〜４の塗装金属板は、いずれも全ての特
性に優れていることが確認された。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、塗
膜表面に付着するオイルや水分を選択的に吸収、浸透さ
せることにより、環境汚染の原因となる粉塵やすすを塗
膜に付着しにくくするため、耐環境汚染性に優れ、さら
に耐食性や耐薬品性等の耐久性にも優れた塗装金属板を
得ることができる。したがって、本発明の塗装金属板
は、道路側や工場付近等で使用する外装板として非常に
優れた性能を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属板の少なくとも一方の面に、化成処
   理皮膜を有し、その上層に２μｍ以上の下塗り塗膜を有
   し、さらにその上層に、細孔径０．１〜２．０ｎｍのモ
   レキュラーシーブを樹脂固形分１００重量部に対し５〜
   １００重量部含む塗膜を有する塗装金属板。