JPH0924578A

JPH0924578A - クリア塗装ステンレス鋼板

Info

Publication number: JPH0924578A
Application number: JP17498595A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kato; 博之加藤; Toshiyuki Okuma; 俊之大熊; Yasuhide Yoshida; 安秀吉田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-07-11
Filing date: 1995-07-11
Publication date: 1997-01-28

Abstract

(57)【要約】【課題】金属光沢を有するステンレス材の表面を、金
属光沢を損なうことなく保護し、光輝性のある、耐傷付
性、耐汚染性に優れた、主に建材および厨房周りのパネ
ル材に適したクリア塗装ステンレス鋼板を得る。【解決手段】ステンレス鋼板の少なくとも一方の表面
に、リン酸とシリカからなる化成処理液を塗布、乾燥し
て形成された化成処理皮膜と、その上に膜厚が５μｍ以
上５０μｍ以下のメタリック調クリア皮膜を有し、かつ
メタリック調クリア皮膜がアクリル系有機ポリマーとシ
ロキサン系無機ポリマーと硬化剤を含み、さらに金属粉
及び／又はマイカ粉を含む塗料を塗布、乾燥して形成さ
れた皮膜であるクリア塗装ステンレス鋼板である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、金属光沢を有す
るステンレス鋼板や意匠表面仕上げを有するステンレス
鋼板等、美麗な表面外観をもつステンレス鋼板について
その美麗な外観を何ら損なうことなく表面を保護し、さ
らに耐傷付き性、耐汚染性、意匠性に優れた、特に建材
用途や厨房用途への使用に適したクリア塗装ステンレス
鋼板に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス鋼板は耐食性、耐熱性に優れ
るとともに、金属光沢や意匠表面仕上げ等の美麗な外観
を有しているため、例えば建材や厨房等従来から様々な
用途に用いられている。しかし、このような用途におい
て裸のままのステンレス鋼板を使用すると指紋等の汚染
物が付着しやすく、この汚染部が目立つため、またステ
ンレス鋼板の表面錆びの発生により表面が汚れやすいた
め、ステンレス鋼板の持つ美麗な外観が著しく損なわれ
るという問題点がある。

【０００３】そのため、ステンレス鋼板に有機樹脂系塗
料、例えばフッ素樹脂系透明塗料を焼付塗装して、ステ
ンレス鋼板の美麗な外観を保持しながら指紋付着などの
汚染の軽減、錆の発生を防止する技術が知られている。

【０００４】例えば、特開昭６３−２４２３７９号公報
には、ステンレス鋼板にアクリル樹脂系透明塗料を塗布
した後フッ素樹脂系の透明塗料を塗装して、耐候性、耐
食性を改善する技術が開示されている。

【０００５】また、特開平５−１０６０５７号公報に
は、リン酸塩処理を施したステンレス鋼板に、塗布型ク
ロメート処理液でクロメート処理皮膜を形成した後に透
明なフッ素樹脂系塗料を塗装することにより、耐汚染性
を改善する技術が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の技術に
よるものは、何れも透明塗膜として、フッ素系樹脂を使
用しているが、フッ素系樹脂の透明塗膜は、若干白みを
おびた外観となり、透明度がやや劣る。また、この塗膜
は軟らかく耐傷付き性に劣るため、表面付着物を拭き取
る際に表面に微細な傷が生じ、透明性が経時的に劣化
し、ステンレス鋼板の外観を損なうという問題がある。

【０００７】さらに、特開平５−１０６０５７号公報に
開示される技術によるものは、透明塗膜の下地皮膜とし
てクロメート処理皮膜がある。クロメート処理皮膜は皮
膜中のＣｒ⁶⁺に起因して黄色く着色し、また着色を抑え
るためにＣｒ⁶⁺含有量を少なくしても、使用時に加えら
れる熱により経時的に黄色く着色してしまう。このた
め、クロメート処理皮膜を下層に有し、その上に透明塗
装を行う場合、クロメート処理皮膜の黄色味が外観に表
れ、ステンレス鋼板の外観性が損なわれることが避けら
れない。

【０００８】本発明は、このような問題点を解決し、さ
らに意匠性にも優れたメタリック調クリア塗装ステンレ
ス鋼板を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明は
ステンレス鋼板の少なくとも一方の表面に、リン酸とシ
リカからなる化成処理液を塗布、乾燥して形成された化
成処理皮膜と、その上に膜厚が５μｍ以上５０μｍ以下
のメタリック調クリア皮膜を有し、かつ該メタリック調
クリア皮膜がアクリル系有機ポリマーとシロキサン系無
機ポリマーと硬化剤と光輝性付与剤を含む塗料を塗布、
乾燥して形成された皮膜であることを特徴とするクリア
塗装ステンレス鋼板である。

【００１０】請求項２に係る本発明は上記請求項１に係
る本発明のクリア塗装ステンレス鋼板において、化成処
理液中のリン酸とシリカの重量比がＨ₃ＰＯ₄／ＳｉＯ
₂で０．１以上５以下であり、かつ、化成処理皮膜中の
シリカ付着量がＳｉＯ₂換算で２ｍｇ／ｍ²以上２００
ｍｇ／ｍ²以下である。

【００１１】請求項３に係る本発明は上記請求項１、又
は請求項２に係る本発明のクリア塗装ステンレス鋼板に
おいて、塗料中のシロキサン系無機ポリマー／（アクリ
ル系有機ポリマー＋シロキサン系無機ポリマー）の比率
（重量比）が０．１以上０．５以下である。

【００１２】請求項４に係る本発明は上記請求項１、請
求項２又は請求項３に係る本発明のクリア塗装ステンレ
ス鋼板において、メタリック調クリア皮膜中の光輝性付
与剤の含有量が０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下である。

【００１３】本発明者らは、上述した問題を解決すべく
鋭意検討を重ねた結果、クロムを含有しない特定の組成
からなる化成処理皮膜を第一層として形成し、その上に
特定の組成からなるメタリック調クリア皮膜を第二層と
して形成することにより、耐傷付き性と耐汚染性さらに
意匠性にも優れた塗装ステンレス鋼板が得られることを
見出した。本発明はこのような知見に基づきなされたも
のである。以下に本発明の作用を限定理由に基づいて説
明する。

【００１４】本発明の第一層はステンレス鋼板の表面に
リン酸とシリカゾルからなる化成処理液を塗布、乾燥し
て形成された化成処理皮膜からなる。

【００１５】この皮膜によりステンレス鋼板とメタリッ
ク調クリア皮膜との優れた密着性を得ることができる。
この密着性は高温下あるいは湿潤環境下においても低下
することがない。

【００１６】密着性が向上する理由は以下のように考え
られる。リン酸によりステンレス鋼板表面がエッチング
されて微細な凹凸が生じることによるアンカー効果と、
析出したリン酸塩とステンレス鋼板表面との間に生じる
化学的効果により、ステンレス鋼板とメタリック調クリ
ア皮膜との密着性が向上すると考えられる。

【００１７】さらに、化成処理皮膜中に含まれるシリカ
により化成処理皮膜自体が強固になることに加えてシリ
カ中のシラノール基の作用により、ステンレス鋼板とメ
タリック調クリア皮膜との密着性がより向上すると考え
られる。

【００１８】化成処理液中のリン酸とシリカの重量比は
Ｈ₃ＰＯ₄／ＳｉＯ₂で０．１以上５以下であることが
望ましい。Ｈ₃ＰＯ₄／ＳｉＯ₂が０．１未満の場合、
メタリック調クリア皮膜とステンレス鋼板との強固な密
着性を確保することができず、また５を超えると安定し
た化成処理皮膜が得にくくなるため、メタリック調クリ
ア皮膜の密着性が低下する。

【００１９】また、化成処理膜中のシリカ付着量はＳｉ
Ｏ₂換算で２ｍｇ／ｍ²以上２００ｍｇ／ｍ²以下の範
囲であることが望ましい。

【００２０】２ｍｇ／ｍ²未満であると皮膜が不均一に
形成され、上層のメタリック調クリア皮膜と下地ステン
レス鋼板との密着性が低下し、また２００ｍｇ／ｍ²を
超えると皮膜内部で凝集破壊が起こりやすくなり密着性
を損なう。

【００２１】リン酸は、水溶性のものであれば使用する
ことができ、正リン酸、無水リン酸等を例示することが
できる。

【００２２】シリカゾルは、市販されているものを使用
でき、乾式法によるものでも湿式法によるものでもよ
い。

【００２３】処理液は、処理層の付着量に応じて所定濃
度に調整されたリン酸水溶液と所定量のシリカゾルとを
配合、攪拌し、均一な溶液とすることにより調合するこ
とができる。

【００２４】処理液の塗布は、スプレー、ロールコー
ト、カーテンフローコート、静電塗布等の常用されてい
る方法を用いることができる。乾燥は水分を蒸発させれ
ばよく、その温度は５０から１５０℃が適当である。

【００２５】この処理に際して、必要に応じて、アルカ
リや溶剤による脱脂、アルカリや酸によるエッチング
等、公知の前処理を施しても構わない。

【００２６】前記のリン酸とシリカゾルからなる第一層
の化成処理皮膜を形成した後に、有機ポリマーおよび無
機系ポリマーおよび硬化剤を含み、さらに光輝性付与剤
を含む塗料を塗布、乾燥してメタリック調クリア塗膜を
形成する。

【００２７】本発明で使用される有機ポリマーは、塗膜
の高硬度化、耐久性および無機ポリマーとの結合しやす
さから、アクリル系樹脂を選択する。

【００２８】アクリル系樹脂はアクリル酸メチル、アク
リル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸２−エ
チルヘキシル等のアクリル酸エステル、あるいはメタク
リル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロ
ピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸２−エチルヘ
キシル等のメタクリル酸エステルを主成分とし、これに
後述の各種モノマーあるいはこれらの複数を組合わせた
混合モノマーを常法により重合させることにより製造で
きる。

【００２９】アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エ
ステルに配合する各種モノマーとしては、アクリル酸、
メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸等のα、β−モ
ノエチレン性不飽和カルボン酸、アクリル酸２−ヒドロ
キシエチル、アクリル酸２−ヒドロキシプロピル、メタ
クリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸２−ヒド
ロキシプロピル等のヒドロキシル基を含有するα、β−
モノエチレン性不飽和カルボン酸エステル、アクリルア
ミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−ブトキシメ
チルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、Ｎ−
メチロールメタクリルアミド、Ｎ−ブトキシメチルメタ
クリルアミド、ジアセトンメタクリルアミド、アクリル
酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノ
エチル等のアミノ基含有モノエチレン性不飽和化合物、
アクリル酸およびメタクリル酸のグリシジルエステル等
のグリシジル基含有モノエチレン性不飽和化合物、スチ
レン、アクリロニトリル、メタクリルニトリル等を例示
することができる。

【００３０】本発明において有機ポリマーは加工密着性
に優れた皮膜を得るために不可欠である。しかし、有機
ポリマーは軟らかいので、有機ポリマーを単独使用した
場合、メタリック調クリア皮膜の耐傷付き性が劣るが、
硬度が高い無機系ポリマーを併用することにより皮膜の
耐傷付き性を優れたものにすることができる。

【００３１】本発明で使用する無機ポリマーは、シリコ
ン原子が酸素を介して−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−のような長鎖
のポリマーを形成し、その側鎖にメチル基、エチル基、
プロピル基、ブチル基などのアルキル基、メトキシ基、
エトキシ基などのアルコキシ基、フェニル基などのアリ
ール基、フロロ置換のアルキル基およびアリール基等か
らなる有機基をもつシロキサン系無機ポリマーが好まし
い。

【００３２】シロキサン系無機ポリマーはメタリック調
クリア皮膜の表面エネルギーを低くして、皮膜に優れた
溌水性、溌油性を付与するため、耐汚染性が向上する。

【００３３】また、無機ポリマーは、第一層の化成処理
皮膜とクリア皮膜との密着性の向上にも寄与する。この
理由は塗膜中の無機ポリマーが硬化時に、化成処理皮膜
中のリン酸やシリカと強固な化学結合を生成することに
よると考えられる。

【００３４】無機ポリマーの含有率は、シロキサン系無
機ポリマー／（アクリル系有機ポリマー＋シロキサン系
無機ポリマー）の比率（重量比）で０．１以上０．５以
下が好ましい。

【００３５】０．１未満では優れた耐傷付き性を発揮す
ることができず、０．５を超えた場合は塗料の粘度が低
くすぎて、好ましい膜厚を得ることが困難である。ま
た、加工時、メタリック調クリア塗膜が亀裂を生じ易く
なり、塗膜の密着性が低下する。

【００３６】これら有機ポリマーおよび無機ポリマーと
共に加える硬化剤は、塗膜を網目構造にして、より強固
な密着性を得るために用いるもので、例えば、各種イソ
シアネート化合物、ブロック化イソシアネート化合物、
ベンゾグアナミン、メラミン樹脂、尿素樹脂等のアミノ
樹脂が適用できる。

【００３７】さらに、アクリル基を含有したシランカッ
プリング剤などの有機基と無機基を共有した結合剤を用
いてもよい。また、アクリル基を含むシロキサンポリマ
ーを、メタクリル酸等のアクリルモノマーと共に共重合
させ、無機基を導入したアクリル樹脂を使用することも
できる。

【００３８】上記の樹脂成分とともに、第二層に添加す
る光輝性付与剤としては、金属粉、マイカ粉、又はそれ
らの混合粉を使用する。金属粉としては、アルミニウム
粉、金粉、銅粉、ステンレス粉、チタン合金粉等が用い
られる。また、マイカ粉としては、天然雲母、パール顔
料が用いられる。また必要に応じて、メタリック調クリ
ヤ塗膜中に染料を加えて透明着色塗膜とすることもでき
る。上記のような光輝性付与剤の添加によって、意匠性
に優れたメタリック調クリア塗膜を形成することが出来
る。

【００３９】本発明のメタリック調クリヤ塗膜層の膜厚
は、５μｍ以上５０μｍ以下にする必要がある。

【００４０】５μｍより膜厚が薄いと塗膜としての被覆
性に劣り、耐傷付き性にも劣る。塗膜が５０μｍより厚
いと皮膜としての性能が過剰となり経済的ではない。

【００４１】また、加工性にも劣る。より好ましい膜厚
は、５μｍ以上２０μｍ以下である。光輝性付与剤の含
有率は０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下が望ましい。含有
率が下限の０．１ｗｔ％より少ないとメタリック調の外
観が得にくく、一方上限の５ｗｔ％より多いと、加工時
に光輝性付与剤を起点として塗膜にクラックが入り、塗
膜の加工密着性の低下を招く。

【００４２】なお、クリヤ性を損なわない範囲内で、各
種添加剤、例えば触媒、レベリング剤、増粘剤、安定剤
などを少量添加しても構わない。

【００４３】塗装方法には、第一層の処理液の場合と同
様、スプレーの他にロールコート、カーテンフローコー
ト、静電塗布等の方法を用いることができ、乾燥焼付に
は熱風加熱炉や赤外線加熱炉、誘導加熱炉等を用いるこ
とができる。また、本発明は、鋼種、表面仕上げに関係
なくステンレス鋼全般に広く適用できる。

【００４４】

【実施例】下記の金属板上に、所定のＨ₃ＰＯ₄／Ｓｉ
Ｏ₂比に調整されたリン酸とシリカゾル（平均粒径１０
〜２０ｎｍ）からなる処理液を塗布し、熱風乾燥炉によ
って、板温が８０℃となる条件で乾燥した。つづいてそ
の上にアクリル系有機ポリマーとシロキサン系無機ポリ
マーと、金属粉及び／或いはマイカ粉と、硬化剤を混合
した表１に示す各種塗料を塗布し、板温が２７０℃にな
る条件で焼付け、本発明の範囲内にある実施例１〜２５
のクリア塗装ステンレス鋼板を得た。

【００４５】また、比較例として、表２に示す各種塗料
を塗布し、化成処理が本発明と異なるもの、塗膜成分が
本発明外のものを上記と同様にして得た。

【００４６】第一層を形成する、リン酸およびシリカゾ
ルは一般的に市販されているものを使用した。

【００４７】第二層の塗料組成物として、アクリル系有
機ポリマーは大日本インキ化学工業（株）社製の「アク
リディックＡ８０１」、無機ポリマーとしては東レ・ダ
ウコーニング・シリコーン（株）社製の「シリコンレジ
ンＳＲ２４０６」あるいは「シリコンレジンＳＨ８４
０」、硬化剤として三井サイアナミッド（株）社製の
「サイメル３０３」を用い、有機ポリマーと無機ポリマ
ーの混合比は表１に示す割合で、また硬化剤は有機ポリ
マーと無機ポリマーの合計重量に対し１／５の比率で混
合した。

【００４８】金属粉は、東洋アルミニウム（株）社製の
アルミペースト「ＭＧ１０００」、あるいは東洋金属粉
（株）社製の銅粉「ＥＣ−１００」を用い、マイカ粉と
してはメルク社製の「パールアフレアＮＦ−１０４Ｄ」
等を用いた。

【００４９】金属板は、Ａ：ＳＵＳ３０４、Ｂ：ＳＵＳ
４３０、Ｃ：ＳＵＳ３１６、Ｄ：ＳＵＳ４４４である。

【００５０】これら供試材について、塗膜の外観（クリ
ヤ性、メタリック性）、耐汚染性、耐傷付き性、塗料密
着性、耐食性、耐熱性の各特性を調査した。

【００５１】各特性の試験条件は以下の通りである。［１］塗膜外観の評価基準目視により塗膜のクリア性、メタリック性を評価した。（１）クリア性 ◎：下地ステンレス鋼板の表面を極めて明瞭に視認でき
る。○：下地ステンレス鋼板の表面を明瞭に視認でき
る。△：下地ステンレス鋼板の表面を不明瞭ながら視認
できる。×：下地ステンレス鋼板の表面をほとんど視認
できない。（２）メタリック性 ◎：十分なメタリック感あり、○：メタリック感やや不
足、×：メタリック感なし。

【００５２】［２］耐汚染性供試材表面に指先を押し当て、離した後の指紋の付着状
態を次の基準で評価した。 ◎：全く指紋の付着なし、 ○：僅かに指紋の圧痕が付
着 △：明らかに指紋の圧痕が付着、×：激しく指紋の圧痕
が付着。

【００５３】［３］耐傷付き性試験塗装鋼板をＪＩＳＫ５４００による鉛筆引っかき試験方
法に従って評価を行った。（表３、表４中の数字は傷つ
き、塗膜剥離の値の小さい方を選択した。）

【００５４】［４］塗料密着性試験（一次密着性）塗装鋼板をＪＩＳＫ５４００による碁盤
目試験の方法に従って、１００個のマス目をつくり、セ
ロハンテープを圧着後急速に引き剥がしてから剥離した
目の数を示した。つまりこの数が小さいほど、塗料密着
性に優れることとなる。（二次密着性）試験板を沸騰水中に２時間浸漬した後に
前記の碁盤目試験と同様に密着性試験を行った。

【００５５】［５］耐食性試験塗装鋼板表面にクロスカットを施した試験板についてＪ
ＩＳＫ２３７１に基づき２０００時間の塩水噴霧を行な
い、塗膜の剥離状態を目視により評価した。 ◎：剥離率５％未満、 ○：剥離率５％以上１０％以
下。 △：剥離率１０％以上２５％以下、×：剥離率２５％以
上。

【００５６】［６］耐熱性試験試験板を２００℃の炉の中に８時間保持し、空冷した後
目視により着色の程度をまた塗料密着性評価した。着色
程度の評価基準は塗膜のクリア性と同様、密着性の評価
基準は塗料の密着性試験と同様である。表１、表２に試
験条件と表３、表４に調査の結果を示す。

【００５７】

【表１】

【００５８】

【表２】

【００５９】

【表３】

【００６０】

【表４】

【００６１】本発明の実施例ではすべての供試材で、各
性能に良好な結果を示した。特に、化成処理液中のリン
酸とシリカの重量比がＨ₃ＰＯ₄／ＳｉＯ₂で０．１以
上５以下であり、かつ、化成処理皮膜中のシリカ付着量
がＳｉＯ₂換算で２ｍｇ／ｍ²以上２００ｍｇ／ｍ²以
下である場合（本発明例の供試材Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、
Ｎｏ．４、Ｎｏ．６、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１０〜Ｎｏ．２
５）は密着性が優れていた。

【００６２】また、塗料中のシロキサン系無機ポリマー
／（アクリル系有機ポリマー＋シロキサン系無機ポリマ
ー）の比率（重量比）が０．１以上０．５以下の場合
（本発明例の供試材Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１１、Ｎｏ．１４
〜Ｎｏ．２５）は傷付性、密着性が特に優れていた。

【００６３】また、クリア皮膜中の光輝性付与剤の含有
量が０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下である場合（本発明
例の供試材Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２３）はクリア性、メタリ
ック性ともに優れていた。

【００６４】一方、化成処理層が本発明の範囲外の比較
例Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４は塗料密着性、耐食性、耐熱性等
に劣り、さらに塗膜クリア性に劣るものもあった。ま
た、塗膜の成分あるいは厚さが本発明の範囲外の比較例
Ｎｏ．５〜Ｎｏ．８は耐傷付き性、塗料密着性、耐熱
性、耐汚染性に劣っていた。

【００６５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、下地ス
テンレス鋼板の光沢を損なうことなく、耐汚染性、耐傷
付き性、さらに意匠性にも優れたメタリック調クリヤ塗
膜を施したステンレス鋼板を得ることができる。

【００６６】このメタリック調クリヤ塗装ステンレス鋼
板は内壁をはじめとする内装建材や、厨房回りのパネル
材として最適な鋼板である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステンレス鋼板の少なくとも一方の表面
にリン酸とシリカからなる化成処理液を塗布、乾燥して
形成された化成処理皮膜と、その上に形成された膜厚が
５μｍ以上５０μｍ以下のメタリック調クリア皮膜を有
し、かつメタリック調クリア皮膜がアクリル系有機ポリ
マーとシロキサン系無機ポリマーと硬化剤と光輝性付与
剤を含む塗料を塗布、乾燥して形成された皮膜であるこ
とを特徴とするクリア塗装ステンレス鋼板。
【請求項２】化成処理液中のリン酸とシリカの重量比
がＨ₃ＰＯ₄／ＳｉＯ₂で０．１以上５以下であり、か
つ、化成処理皮膜膜中のシリカ付着量がＳｉＯ₂換算で
２ｍｇ／ｍ²以上２００ｍｇ／ｍ²以下であることを特
徴とする請求項１記載のクリア塗装ステンレス鋼板。
【請求項３】塗料中のシロキサン系無機ポリマー／
（アクリル系有機ポリマー＋シロキサン系無機ポリマ
ー）の比率（重量比）が０．１以上０．５以下であるこ
とを特徴とする請求項１または請求項２記載のクリア塗
装ステンレス鋼板。
【請求項４】メタリック調クリア皮膜中の光輝性付与
剤の含有量が０．１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下であること
を特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の
クリア塗装ステンレス鋼板。