JPH10219182A - 耐傷つき性、耐摩耗性及び耐久性に優れた塗料組成物および塗装金属板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 傷つきに対してだけではなく摩耗に対しても
ベース樹脂の破壊や骨材の脱落がなく、耐傷つき性及び
耐摩耗性に非常に優れ、さらに加工性、耐衝撃性、耐久
性および耐汚染性にも優れた塗料組成物を得る。 【解決手段】 アクリル樹脂を樹脂固形分中の割合で５
０重量％以上含有する展色剤を主成分とし、これに平均
粒径３〜３０μｍの無機骨材［Ａ］と有機系潤滑剤
［Ｂ］を、塗料組成物の全固形分中の割合で［Ａ］：５
〜２０重量％、［Ｂ］：１〜１０重量％、且つ重量比で
［Ａ］／［Ｂ］＝０．５〜１０の範囲で含有した塗料組
成物であり、好ましくは水酸基価が６０〜１１０ｍｇＫ
ＯＨ／ｇで且つガラス転移温度が７０〜１１０℃のアク
リル樹脂５０〜９５重量％と、メラミン樹脂およびポリ
イソシアネート化合物の中から選ばれる１種以上の硬化
剤５〜５０重量％とを含有する展色剤を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、非常に高硬度で耐
傷つき性及び耐摩耗性に優れ、且つ耐汚染性、耐薬品
性、耐衝撃性及び耐候性等にも優れた塗膜が得られる塗
料組成物及びこの塗料組成物を塗装した塗装金属板に関
するもので、特に、建造物外壁や道路、トンネル等の構
築物等に用いられる建材に適用した場合に、風砂や排気
ガス等による傷や汚れ、ＮＯｘやＳＯｘ等による化学的
浸食等に対して長期間に亘る耐久性を有する塗料組成物
及び塗装金属板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、建造物の屋根材や外壁材、建築物
の内外壁材等に用いられる塗装金属板ついては、メンテ
ナンスフリーで長期間の使用に耐え得るようにするた
め、耐汚染性、耐食性、耐候性を向上させる等の高性能
化が図られている。また、建造物等の外観を地域環境と
調和させるという配慮から、色調や光沢等の意匠性も追
求されている。上記のような耐汚染性、耐食性、耐候性
等で問題となるのは、塗装金属板の運搬時や加工時に生
じる塗膜の傷つき、施工後の風砂等による塗膜の摩耗や
傷つき、その他汚染物質の沈着等である。このため最近
では塗膜表面の高硬度化に対するニーズが高まりつつあ
り、例えば鉛筆硬度で５Ｈ以上が要求されたり、さらに
塗膜の傷つきの厳しい箇所では鉛筆硬度９Ｈ以上という
従来の有機樹脂系塗膜では得られなかった硬度が要求さ
れるようになってきている。

【０００３】このような要求に対応するための一つの方
策として、高硬度の塗膜が得られ易いアクリル樹脂系塗
料を電子線硬化させ高架橋化する方法が提案されている
（例えば、特公昭５５−５４２２号公報、特公昭５６−
８０７０号公報、特公平１−２２９６２２号公報、特公
平２−２４２８６３号公報）。しかし、この電子線硬化
法は電子線照射設備において塗料の硬化を行うため、金
属板を連続的に処理することが困難であり、また電子線
照射雰囲気の酸素濃度を管理しなければならない等、ラ
イン生産に不利な面が多く、生産性や生産コストに大き
な問題を抱えている。また、塗膜の性能面でも、電子線
硬化させた塗膜は可撓性に劣るため、加工性や跳ねた石
等が衝突した時の耐衝撃性に問題があることや、耐候性
に劣るため屋外用途には適さない等の欠点がある。

【０００４】また他の方策としては、光硬化型樹脂を連
続的に光重合させて高硬度の塗膜を連続的に得る方法も
提案されているが（特公平３−２６１５５１号公報）、
この方法は焼付硬化法に較べて設備コストが著しく高
く、また塗料も高価であるため、生産コストが高く、ま
た生産性も低い。さらに、塗膜性能自体も電子線硬化法
による塗膜と同様、可撓性に劣り、また加工性や耐衝撃
性にも劣るという欠点がある。

【０００５】一方、生産性や生産コストの面で有利な焼
付硬化法により上記の要求に対応しようとする試みがこ
れまでに数多くなされてきた。これらの多くは塗膜に骨
材を添加することでその硬度を高め、性能を向上させよ
うとするものである。例えば、特公昭５０−２５４８５
号公報、特公昭５１−８１２８号公報、特公昭５６−４
０５４４号公報、特公昭５９−２１０９８０号公報、特
公昭６３−５９３８号公報、特公平４−１１６７１号公
報には、最上層塗膜にガラス繊維やガラスビーズ等を添
加して塗膜の硬度を高め、耐傷つき性と耐摩耗性を向上
させる技術が開示されている。

【０００６】しかし、これらの塗膜は、添加する骨材や
ガラスビーズに対してベース樹脂の強度が不十分である
ため、塗膜が硬い物質で擦られるとベース樹脂の破壊が
起こり、この結果骨材が塗膜から脱落してしまうという
問題があり、このため塗膜硬度（鉛筆硬度）はせいぜい
５Ｈ程度が限界で、塗膜硬度９Ｈ以上の塗装金属板は得
られなかった。このような問題に対して特公平８−１８
３９２６号公報では、特定の樹脂を主成分とする焼付硬
化型塗料中に骨材を含有させることにより、塗膜中のベ
ース樹脂の破壊や骨材の脱落がなく、しかも鉛筆硬度で
９Ｈ以上の高い塗膜硬度を得ることにより優れた耐傷つ
き性を示す塗装金属板が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような塗
装金属板も耐摩耗性に関しては、ベース樹脂が摩耗する
にしたがい、やはり骨材が塗膜から脱落するため骨材の
添加効果が明確には現れず、十分な性能は得られなかっ
た。したがって本発明の目的は、骨材を含有させること
により塗膜の高硬度化を図るようにした塗料組成物にお
いて、傷つきに対してだけではなく摩耗に対してもベー
ス樹脂の破壊や骨材の脱落がなく、耐傷つき性及び耐摩
耗性に非常に優れ、さらに加工性、耐衝撃性、耐候性等
の耐久性および耐汚染性にも優れた塗料組成物及びこの
塗料組成物が塗装された塗装金属板を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】塗装金属板の塗膜は、耐
傷つき性及び耐摩耗性の両者を十分に向上させるため
に、非常に硬い物質による傷つきに対しても、また物質
が繰り返し擦り付けられることによる摩耗に対しても、
それぞれ塗膜中の骨材の脱落がないように塗膜樹脂が十
分な強度を持つとともに耐摩耗性を持つことが必要であ
り、さらに、耐候性、耐食性、耐薬品性等の耐久性と耐
汚染性を兼ね備えていることが必要である。加えて、塗
料として安定で且つ塗装性、焼付硬化性にも優れたもの
でなければならない。これらの特性をもつ塗膜組成を検
討した結果、アクリル樹脂を主成分とする展色剤中に特
定の範囲の平均粒径を有する無機骨材と有機系潤滑剤を
それぞれ特定の割合で含有させることにより、耐傷つき
性、耐摩耗性、耐汚染性、耐久性、可撓性、塗装性、焼
付硬化性を最大限に向上させ得ることが判った。

【０００９】本発明はこのような知見に基づきなされた
もので、その特徴とするところは以下の通りである。 (1) アクリル樹脂を樹脂固形分中の割合で５０重量％以
上含有する展色剤を主成分とし、これに平均粒径３〜３
０μｍの無機骨材［Ａ］と有機系潤滑剤［Ｂ］を、塗料
組成物の全固形分中の割合で［Ａ］：５〜２０重量％、
［Ｂ］：１〜１０重量％、且つ重量比で［Ａ］／［Ｂ］
＝０．５〜１０の範囲で含有することを特徴とする耐傷
つき性、耐摩耗性及び耐久性に優れた塗料組成物。 (2) 上記(1)の塗料組成物において、展色剤の樹脂固形
分中の割合で、水酸基価が６０〜１１０ｍｇＫＯＨ／ｇ
で且つガラス転移温度が７０〜１１０℃のアクリル樹脂
５０〜９５重量％と、メラミン樹脂およびポリイソシア
ネート化合物の中から選ばれる１種以上の硬化剤５〜５
０重量％とを含有する展色剤を主成分とすることを特徴
とする耐傷つき性、耐摩耗性及び耐久性に優れた塗料組
成物。

【００１０】(3) 上記(1)または(2)の塗料組成物におい
て、無機骨材が、アルミナ、炭化ケイ素、ガラスビー
ズ、ガラス繊維およびセラミックス繊維の中から選ばれ
る１種以上の無機微粉末であることを特徴とする耐傷つ
き性、耐摩耗性及び耐久性に優れた塗料組成物。 (4) 上記(1)、(2)または(3)の塗料組成物において、有
機系潤滑剤が４フッ化エチレン樹脂微粉末であることを
特徴とする耐傷つき性、耐摩耗性及び耐久性に優れた塗
料組成物。 (5) 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を有し、さらにその上層に上
記(1)、(2)、(3)または(4)の塗料組成物を塗布及び焼付
して得られた塗膜を有することを特徴とする耐傷つき
性、耐摩耗性及び耐久性に優れた塗装金属板。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細と限定理由に
ついて説明する。本発明の塗料組成物は、アクリル樹脂
を主体とする展色剤を主成分とし、さらに樹脂成分のみ
では得られない優れた耐傷つき性および耐摩耗性を確保
するため、無機骨材と有機系潤滑剤を添加する。展色剤
としては、アクリル樹脂が含まれることが必要である。
アクリル樹脂は無機骨材として添加されるアルミナ等の
酸化物中の官能基と架橋点を形成するため（角倉進，ア
ルミニウム研究会誌，Ｎｏ．７，２３９，ｐ．１（１９
８９））、添加された無機骨材はアクリル樹脂と強固に
密着して脱落しにくくなる。展色剤中のアクリル樹脂の
含有量は、樹脂固形分中の割合で５０重量％以上である
ことが必要である。アクリル樹脂の含有量が５０重量％
未満では酸化物との架橋が不十分となり、骨材が脱落し
易くなるからである。

【００１２】無機骨材としては、セラミックス骨材やガ
ラス骨材などが使用可能である。セラミックス骨材は粒
状または繊維状等のいずれの形状でもよく、例えば、シ
リカ、チタニア、アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素、
窒化ケイ素、窒化アルミニウム、炭化アルミニウムまた
はそれらの複合系材からなる骨材の１種または２種以上
を用いることができる。また、ガラス骨材としては、ソ
ーダ石灰系やホウケイ酸系、アルミナ−シリカ系のガラ
スビーズ等を用いることができる。これらの無機骨剤の
中でも、骨材自体の耐久性や塗膜との硬度バランスの面
からアルミナ、炭化ケイ素、ガラスビーズ、ガラス繊
維、セラミックス繊維またはそれらの複合系材からなる
骨材の１種または２種以上を用いるのが最も好ましい。
また、塗膜との濡れ性および密着性を向上させるため
に、上記無機骨材にはシランカップリング剤処理やチタ
ンカップリング剤処理等の表面処理を施してもよい。

【００１３】無機骨材の粒径は平均粒径３〜３０μｍと
する。平均粒径が３μｍ未満では、骨材が塗膜表面にほ
とんど露出しないため耐傷つき性を向上させる効果が小
さく、一方、平均粒径が３０μｍを超えると塗料中への
分散性に劣り、また骨材が塗料中で沈降し易くなるため
塗装不良が起こり易い。なお、無機骨材が繊維状（ガラ
ス繊維、セラミックス繊維）である場合には、“平均粒
径”とは平均繊維長さを指すものとする。無機骨材の添
加量は、塗料組成物の全固形分中の割合で５〜２０重量
％の範囲とする。無機骨材の添加量が５重量％未満では
耐傷つき性及び耐摩耗性が不十分であり、一方、添加量
が２０重量％を超えると塗料の流動特性を低下させて塗
装作業性を阻害したり、塗膜の可撓性を低下させる。以
上のような観点から、無機骨材より好ましい添加量は５
〜１５重量％である。

【００１４】本発明では、無機骨材を含む塗料組成物に
さらに有機系潤滑剤を添加する。無機骨材を含むアクリ
ル樹脂含有塗膜は、傷つきに対しては非常に優れた性能
を示す。しかし、物質が繰り返し擦り付けられることに
より生じる摩耗に対しては、ベース樹脂が摩耗するにし
たがって骨材が塗膜から脱落するため骨材の添加効果が
明確には現れず、十分な性能は得られない。そこで、検
討を行った結果、無機骨材［Ａ］と有機系潤滑剤［Ｂ］
をアクリル樹脂含有塗膜に特定の割合で添加することに
より、非常に優れた耐摩耗性が得られることが判った。
これら２つの添加成分は耐摩耗性に対しては相乗的な効
果を示し、いずれか一方の添加成分が欠けても性能は大
きく低下する。例えば、無機骨材のみを添加した場合、
塗膜表面の摩擦抵抗が上昇するため、骨材添加により塗
膜の破壊強度が増加する以上に表面摩擦による摩耗エネ
ルギーが増加し、このため摩耗量が増加してしまう。一
方、有機系潤滑剤、特に４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦ
Ｅ）微粉末のみを添加した場合、塗膜の潤滑性が高まる
ため摩擦係数は低下するが、潤滑剤自体の摩耗に対する
抵抗力に欠けるため、大きな圧力が加えられると潤滑剤
の破壊が起こり、摩耗量が急増してしまう。

【００１５】無機骨材［Ａ］と有機系潤滑剤［Ｂ］の複
合添加により上記の効果が得られる適切な組成範囲は、
両者の重量比で［Ａ］／［Ｂ］＝０．５〜１０である。
重量比で［Ａ］／［Ｂ］が０．５未満では、塗膜表面に
おける有機系潤滑剤の濃度が高過ぎるため塗膜表面の摩
耗抵抗力が低下し、塗膜の耐摩耗性が劣る。一方、
［Ａ］／［Ｂ］が１０を超えると、塗膜表面に有機系潤
滑剤が殆んど存在しない状態となるため表面摩擦による
摩耗エネルギーが増加し、塗膜の耐摩耗性が劣る。

【００１６】有機系潤滑剤としては、ポリエチレンやポ
リプロピレン等のオレフィン系ワックス、４フッ化エチ
レンや６フッ化エチレン等のフッ素系ワックス、アマイ
ド系ワックス、炭化水素系ワックス、シリコーン系ワッ
クス、アクリル系ワックス等が使用可能であり、これら
の１種または２種以上を混合して用いることができる。
これら有機系潤滑剤は、液体、乾性の固形粉末、或いは
有機溶剤に分散した状態で塗料に添加する。上記の有機
系潤滑剤の中でも、潤滑剤自体の耐久性や塗膜との硬度
バランスの観点から、４フッ化エチレン樹脂微粉末が最
も好ましい。

【００１７】有機系潤滑剤の添加量は、塗料組成物の全
固形分中の割合で１〜１０重量％の範囲とする。有機系
潤滑剤の添加量が１重量％未満では耐摩耗性が不十分で
あり、一方、添加量が１０重量％を超えると塗膜表面に
おける潤滑剤の濃度が高まるために塗膜表面の摩耗抵抗
力が低下し、耐摩耗性に劣るほか、塗料の流動特性を低
下させ塗装作業性を阻害したり、塗膜の可撓性を低下さ
せる。以上のような観点から、有機系潤滑剤のより好ま
しい添加量は２〜１０重量％である。

【００１８】また、展色剤として、特定の水酸基価及び
ガラス転移温度を有するアクリル樹脂とメラミン樹脂及
びポリイソシアネート化合物の中から選ばれる１種以上
の硬化剤を含有する展色剤を用いることにより、塗膜性
能はさらに優れたものとなる。アクリル樹脂は硬化剤と
反応して非常に高硬度な架橋構造を形成できるが、この
ようなアクリル樹脂としては、側鎖に水酸基を有するも
の或いは側鎖に水酸基とカルボキシル基とを有するもの
であることが必要である。

【００１９】水酸基をアクリル樹脂に導入するための、
水酸基を有するアクリル系単量体としては、例えば、ヒ
ドロキシメチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチル
メタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレー
ト、３−ヒドロキシプロピルメタクリレート、グリセロ
ールメタクリレート、４−ヒドロキシブチルメタクリレ
ート、３，４−ジヒドロキシブチルメタクリレート、ト
リメチロールプロパンメタクリレート、トリメチロール
プロパンジメタクリレート、ヒドロキシメチルアクリレ
ート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロ
キシプロピルアクリレート、３−ヒドロキシプロピルア
クリレート、グリセロールアクリレート、４−ヒドロキ
シブチルアクリレート、３，４−ジヒドロキシブチルア
クリレート、トリメチロールプロパンアクリレート、ト
リメチロールプロパンジアクリレート、Ｎ−メチロール
アクリルアミンなどが挙げられる。また、カルボキシル
基をアクリル樹脂に導入するための、カルボキシル基を
有するアクリル系単量体としては、例えば、アクリル
酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、フマル酸及びこれ
らの置換誘導体などが挙げられる。

【００２０】また、非常に高硬度な架橋構造を形成する
ために、上記の水酸基やカルボキシル基を含有するアク
リル系単量体と共重合させるアクリル系単量体として
は、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレ
ート、ｎ・プロピルメタクリレート、イソプロピルメタ
クリレート、ｎ・ブチルメタクリレート、イソブチルメ
タクリレート、ｓｅｃ・ブチルメタクリレート、ｔ・ブ
チルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレー
ト、シクロヘキシルメタクリレート、ｎ−オクチルメタ
クリレート、イソボニルメタクリレート、メチルアクリ
レート、エチルアクリレート、ｎ・プロピルアクリレー
ト、イソプロピルアクリレート、ｎ・ブチルアクリレー
ト、イソブチルアクリレート、ｓｅｃ・ブチルアクリレ
ート、ｔ・ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルア
クリレート、シクロヘキシルアクリレート、ｎ−オクチ
ルアクリレート、イソボニルアクリレート等のメタクリ
ル酸アルキルエステルモノマーまたはアクリル酸アルキ
ルエステルモノマー、さらにこれらのモノマーと共重合
可能なエチレン性モノマー並びにアクリルニトリル、ス
チレン等が挙げられる。

【００２１】本発明で用いるアクリル樹脂の製造は、例
えば上記アクリル系単量体の各成分とラジカル重合開始
剤の混合物を、加熱した有機溶剤中に所定時間をかけて
滴下した後、所定の時間一定温度に保持することにより
ラジカル重合反応させ、目的とする組成のアクリル樹脂
を得ることができる。アクリル樹脂は水酸基価が６０〜
１１０ｍｇＫＯＨ／ｇ、ガラス転移温度が７０〜１１０
℃の範囲にあることが好ましい。アクリル樹脂の水酸基
価が６０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満では、塗膜の架橋密度が低
いために塗膜の強度及び硬度がやや低くなり、一方、水
酸基価が１１０ｍｇＫＯＨ／ｇを超えると塗膜の可撓性
がやや劣るため耐衝撃性に問題が生じるほか、焼付硬化
性にも劣り、また硬化後にも塗膜中に未反応基が残存す
るため耐薬品性や耐汚染性が劣る可能性がある。

【００２２】また、アクリル樹脂のガラス転移温度が７
０℃未満では塗膜の強度及び硬度がやや低く、一方、ガ
ラス転移温度が１１０℃を超えると塗膜の可撓性がやや
劣り、耐衝撃性が不十分となるほか、塗装性、焼付硬化
性にもやや劣る可能性がある。さらに、アクリル樹脂は
数平均分子量３０００〜１００００の範囲のものが特に
好ましい。数平均分子量が３０００未満では焼付硬化性
に劣るほか、塗膜硬度が不足する傾向があり、一方、数
平均分子量が１００００を超えると樹脂が溶剤に溶けに
くくなり、塗料固形分率が低くなるため塗装性に劣る。

【００２３】硬化剤としては、メラミン樹脂、ポリイソ
シアネート化合物の中から選ばれる１種以上の硬化剤の
使用が最適である。メラミン樹脂は、メラミンとホルム
アルデヒドを反応させた後、メタノール、エタノール、
プロパノール、ブタノール等の一価のアルコールによ
り、メチロール基の一部または全部をエーテル化して得
られるアルキルエーテル化メラミンである。メラミン樹
脂としては、特にメチル化メラミン樹脂、ブチル化メラ
ミン樹脂、メチル化−ブチル化混合メラミン樹脂が好適
である。

【００２４】また、ポリイソシアネート化合物として
は、一般的製法で得られるポリイソシアネート化合物を
用いることができる。プレコート鋼板用塗料としての適
用を考えた場合、１液型塗料としての使用が可能である
フェノール、クレゾール、芳香族第二級アミン、第三級
アルコール、ラクタム、オキシムなどのブロック化され
たポリイソシアネート化合物が望ましい。さらに好まし
いポリイソシアネート化合物として、非黄変性のヘキサ
メチレンジイソシアネートおよびその誘導体、トリレン
ジイソシアネートおよびその誘導体、４，４−ジフェニ
ルメタンジイソシアネートおよびその誘導体、キシリレ
ンジイソシアネートおよびその誘導体、イソホロンジイ
ソシアネートおよびその誘導体、トリメチルヘキサメチ
レンジイソシアネートおよびその誘導体などを挙げるこ
とができる。さらに、“スミジュール”（住友バイエル
ウレタン（株）製）、“デスモジュール”（住友バイエ
ルウレタン（株）製）、“コロネート”（日本ポリウレ
タン（株）製）などの市販のポリイソシアネート化合物
も使用できる。

【００２５】展色剤中の上記アクリル樹脂と硬化剤は、
展色剤の樹脂固形分中の割合でアクリル樹脂：５０〜９
５重量％、硬化剤：５〜５０重量％とすることが好まし
い。硬化剤成分が５重量％未満では、塗膜硬度および耐
摩耗性が不足するほか、耐薬品性、耐汚染性にも劣り、
一方、硬化剤成分が５０重量％を超えると可撓性に劣る
ため、耐衝撃性に問題が生じる。また特に好ましくは、
硬化剤がメラミン樹脂を主成分とする場合は、アクリル
樹脂：６０〜７０重量％及び硬化剤：３０〜４０重量
％、硬化剤がポリイソシアネート化合物を主成分とする
場合は、アクリル樹脂：７０〜９０重量％及び硬化剤：
１０〜３０重量％とすることが好ましい。

【００２６】次に、以上述べた塗料組成物を塗装した塗
装金属板について説明する。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、銅板等ほかに、亜鉛、亜鉛系合金、ア
ルミニウム、クロム、ニッケル或いはこれらの合金をめ
っきしためっき鋼板等、各種の金属板が使用できる。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。

【００２７】上記の化成処理皮膜の上層には下塗り塗膜
が形成され、さらにその上層に本発明の塗料組成物を塗
布し焼付けた上塗り塗膜が形成される。前記下塗り塗膜
は、金属板と上塗り塗膜との密着性を高めたり、或いは
高湿度等の特別な環境において耐久性、耐衝撃性を向上
させるために形成される。下塗り塗膜としてはラッカー
系やオイル系の下塗り塗料も使用可能であり、また合成
樹脂系塗料ではエポキシ樹脂系塗料のほかに、ウレタン
樹脂系塗料やポリエステル樹脂系塗料など一般に用いら
れる下塗り塗料を用いることができる。

【００２８】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、下塗り塗膜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、その含有量は塗膜の固形分中の割合で１
〜６０重量％の範囲とすることが適当である。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５
〜２０μｍ程度とすることが好ましい。

【００２９】上塗り塗膜は、上述した塗料組成物を塗布
した後、焼付処理することにより形成される。上塗り塗
膜の乾燥塗膜厚は１５〜５０μｍとすることが好まし
い。塗膜厚が１５μｍ未満では硬質の塗膜層が薄くな
り、耐摩耗性、耐食性、耐薬品性が低下する。一方、塗
膜厚が５０μｍを超えると塗膜が脆くなり、塗膜密着性
や耐衝撃性に劣るほか、塗装条件によっては発泡等の外
観不良を生じる。またさらに好ましくは、塗膜厚は含有
する無機骨材の平均粒径の７０〜１５０％に調整すると
よい。この範囲で、塗装外観が最も美しく且つ塗膜性能
も最大のものとなる。骨材の平均粒径に対して塗膜厚が
小さすぎると、骨材が塗膜表面に大きく露出するため塗
膜の平滑性が劣り、一方、骨材の平均粒径に対して塗膜
厚が大きすぎると、骨材が塗膜内に奥深く沈み込むため
耐傷つき性や耐摩耗性等が低下し、塗膜性能が不十分に
なる可能性がある。

【００３０】塗料組成物を塗布した後の焼付処理は、例
えばコイル塗装ラインで短時間乾燥を行う場合は、３０
〜１８０秒間加熱して金属板温度を２２０〜３００℃に
到達させることによって行うことが好ましい。金属板温
度が２２０℃未満では樹脂成分の乾燥硬化が不十分であ
り、一方、３００℃を超えると下塗り塗料成分を含めた
熱劣化が始まる。また、焼付時間が３０秒未満では樹脂
成分の乾燥硬化が不十分であるほか、樹脂の硬化スピー
ドが溶剤の蒸発スピードを上回るため塗膜にワキ等の欠
陥が生じ、外観が低下しやすく、一方、１８０秒を超え
ると下塗り塗料成分を含めた熱劣化が始まり、いずれの
場合にも塗料本来の性能が発揮されなくなるため好まし
くない。

【００３１】また、ポストコートラインのような切り板
塗装ラインで長時間乾燥を行う場合は、金属板温度を１
５０〜２４０℃で１０〜３０分間保持することが好まし
い。その理由は、短時間硬化の場合と同じである。焼付
時の加熱方法については特別な制限はなく、熱風加熱方
式、高周波加熱方式等の方法を適用できる。なお、上記
の上塗り塗膜及び下塗り塗膜には、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、特に高温焼き付け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
色顔料のほかに、体質顔料、防錆顔料、潤滑剤を添加で
きる。塗料方法については特に制限はなく、従来一般に
行われているロールコーター法、カーテンフローコータ
ー法、スプレー法等の塗装法を適用できる。

【００３２】

【実施例】ステンレス鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板または
溶融５５％アルミ−亜鉛合金めっき鋼板（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、下塗り塗料としてエポキシ樹脂系塗
料（日本油脂（株）製 商品名「プレカラーＷＰ−
３」）を塗布した後、到達板温：１９０℃、焼付時間：
４０秒で焼付処理し、次いで、上塗り塗料として下記に
より作成した塗料組成物を塗布して焼付処理（焼付時
間：９０秒）し、得られた塗装金属板を下記の各種試験
に供した。表１及び表２に塗料組成物に用いたアクリル
樹脂共重合体の製造条件と特性を、表３〜表１０に上塗
り用塗料組成物の組成を、表１１〜表１７に各実施例の
塗装金属板の製造条件と各種試験の結果を示す。

【００３３】〔アクリル樹脂共重合体の製造〕温度計、
還流冷却器、撹拌機、滴下ロート及び窒素ガス導入管を
備えた４つ口フラスコに、窒素ガス気流下でソルベッソ
♯１００を２０重量部、ｎ−ブタノールを１０重量部仕
込み、撹拌下で加熱還流させた中に、表１及び表２に示
す組成の単量体及び重合開始剤混合物（滴下成分）５５
重量部を２４時間かけて滴下ロートより等速滴下した。
滴下終了後、還流下で２時間保持した後、ソルベッソ♯
１００を１５重量部加えて冷却した後、２００メッシュ
金網にて濾過を行うことによって、それぞれ表１及び表
２に記載の特性を有するアクリル樹脂共重合体Ａ−１〜
Ａ−８の溶液を得た。なお、各アクリル樹脂共重合体の
数平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィ
ーを用い、標準ポリスチレンの検量線を使用して測定し
た。

【００３４】〔上塗り用塗料組成物の製造〕表３〜表１
０に示す配合割合に応じて、上記アクリル樹脂共重合体
の一部と混合溶剤の一部とを混合し、次いで二酸化チタ
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以下に分散した。さらに、アクリル樹脂共重
合体の残り、硬化剤および酸触媒を加えて、撹拌しなが
ら無機骨材および有機系潤滑剤を添加混合した後、残り
の混合溶剤を適宜加えて、粘度をフォードカップＮｏ．
４で１２０±１０秒（２５℃）に調整し、表３〜表１０
に示す塗料組成物Ｔ−１〜Ｔ−３２を得た。なお、表３
〜表１０においてＴ−１〜Ｔ−２０は本発明例の塗料組
成物であり、Ｔ−２１〜Ｔ−３２は比較例の塗料組成物
である。

【００３５】〔試験・評価方法〕 （１）鉛筆硬度試験 ＪＩＳ−Ｋ５４００の８．４．１（１９９３）の方法に
準じて、塗膜の引っかき抵抗性を鉛筆の芯の硬さを変え
たときの塗膜のすり傷で調べ、塗膜にすり傷が認められ
ない最高の硬さをその塗膜の鉛筆硬度とした。この試験
では鉛筆硬度が９Ｈ以上のものを合格、９Ｈ未満のもの
を不合格とした。 （２）耐摩耗性試験（テーバー方式） ＪＩＳ−Ｋ５４００の８．９（１９９３）の方式に準じ
て、試料に９．８１Ｎの荷重をかけて、ＣＳ１０摩耗輪
を２０００回転させたときの摩耗減量（ｍｇ）を測定し
た。この試験では摩耗減量が３０ｍｇ以下のものを合
格、３０ｍｇを超えたものを不合格とした。

【００３６】（３）塗膜密着性試験（碁盤目テープ法） ＪＩＳ−Ｋ５４００の８．５．２（１９９３）の方法に
準じて、２０℃の室内においてカッターナイフを用いて
試験片塗膜に１ｍｍ角１０×１０マスの碁盤目を作り、
その碁盤目に接着テープをしっかりと貼着した後、直ち
に塗膜面から接着テープを瞬間的に引き剥し、剥がれな
いで残った塗膜の碁盤目の数により密着性を評価した。
この試験では、剥れないで残った碁盤目の数が１００の
ものを合格、９９以下のものを不合格とした。

【００３７】（４）衝撃変形試験（デュポン式） ＪＩＳ−Ｋ５４００の８．３．２（１９９３）の方法を
適用し、重り５００ｇ、高さ５０ｃｍの条件で、試験片
の塗膜面が上向きの場合と下向きの場合とについて試験
し、以下の基準で評価した。 ◎：接着テープ剥離が全く無し（合格） ○：接着テープ剥離面積が１０％以下（合格） △：接着テープ剥離面積が１０％を超え、５０％未満
（不合格） ×：接着テープ剥離面積が５０％以上（不合格）

【００３８】（５）耐薬品性試験 ＪＩＳ−Ａ５７０７の方法に準じて、５％硝酸水溶液、
５％硫酸水溶液及び５％水酸化ナトリウム水溶液を塗膜
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） ○：塗膜面にわずかに変色、フクレを認める（合格） △：塗膜面にやや目立つ変色、フクレを認める（不合
格） ×：塗膜面に明らかに変色、フクレ、ハガレを認める
（不合格）

【００３９】（６）耐カーボン汚染性試験 カーボンブラック／水＝５／９５（重量比）の割合の分
散液１ｍＬを塗膜上にのせ、２０℃、５０ＲＨ％の恒温
恒湿室内で２４時間放置後、水洗を行い、分散液をのせ
た塗膜面の変色程度を目視にて観察し、以下の基準で評
価した。 ◎：跡が全くなし（合格） ○：跡がわずかに認められる（合格） △：跡がやや目立つ（不合格） ×：跡が濃く残る（不合格） （７）促進耐候性試験（サンシャインカーボンアーク灯
式） ＪＩＳ−Ｋ５４００の９．８．１（１９９３）の方法に
準じて、サンシャインウエザオメーター２０００時間後
の塗膜面の光沢保持率（％）で評価し、８０％以上のも
のを合格、８０％未満のものを不合格とした。

【００４０】以上の実施例の結果から明らかなように、
本発明条件から外れた比較例１〜１２の塗装金属板は、
耐摩耗性、塗膜硬度、耐衝撃性、耐汚染性、加工性、そ
の他の特性のいずれかで不合格となっている。これに対
して、本発明例１〜２３の塗装金属板は、耐摩耗性に優
れるとともに、塗膜硬度は９Ｈ以上であり、また耐薬品
性、耐衝撃性をはじめとする全ての特性に優れている。
またその中でも、展色剤として特定の水酸基価及びガラ
ス転移温度を有するアクリル樹脂とメラミン樹脂、ポリ
イソシアネート化合物の中から選ばれる１種以上の硬化
剤が特定の割合で含まれている本発明例１〜１８では特
に優れた性能が得られ、さらにその中でも、無機骨材が
アルミナ、炭化ケイ素、ガラスビーズ、ガラス繊維、セ
ラミックス繊維の中から選ばれる１種以上の無機微粉末
であり、且つ有機系潤滑剤が４フッ化エチレン樹脂微粉
末である本発明例１〜１５は最も優れた性能が得られて
いる。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】

【表３】

【００４４】

【表４】

【００４５】

【表５】

【００４６】

【表６】

【００４７】

【表７】

【００４８】

【表８】

【００４９】

【表９】

【００５０】

【表１０】

【００５１】

【表１１】

【００５２】

【表１２】

【００５３】

【表１３】

【００５４】

【表１４】

【００５５】

【表１５】

【００５６】

【表１６】

【００５７】

【表１７】

【００５８】なお、表３〜表１０中の＊１〜＊８は以下
の内容を示している。 ＊１：表１及び表２に記載のアクリル樹脂共重合体記号 ＊２：不揮発分５５ｗｔ％ ＊３：不揮発分１００ｗｔ％ ＊４：不揮発分７５ｗｔ％ ＊５：ブチルセロソルブ／イソホロン＝１／１ ＊６：ｐ−トルエンスルホン酸の２０ｗｔ％溶液

【００５９】＊７：無機骨材の種類 Al：アルミナ（平均粒径５μｍ） SC；炭化ケイ素粉体（平均粒径１０μｍ） GB；ガラスビーズ（平均粒径２２μｍ） GF；ガラス繊維（繊維長１０〜３０μｍ、繊維径０．５
〜２．０μｍ） PT：チタン酸カリウム繊維（繊維長１０〜３０μｍ、繊
維径０．５〜２．０μｍ） MI；マイカ（平均粒径１０μｍ） GC；ガラスビーズ（平均粒径３０μｍ） SA；霞石閃長石粉末（白色粉末、平均粒径２．３μｍ） GD；ガラスビーズ（平均粒径４１μｍ） ＊８：有機系潤滑剤の種類 PF；４フッ化エチレン樹脂微粉末 PE；ポリエチレンワックス SI；シリコーンワックス

【００６０】また、表１１〜表１７中の＊１〜＊４は以
下の内容を示している。 ＊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） GL；溶融５５％アルミ−亜鉛合金めっき鋼板（ガルバリ
ウム鋼板，めっき付着量；ＡＺ−１５０） ＊２：化成処理の種類 Cr；塗布型クロメート処理 P；リン酸亜鉛処理 ＊３：表３〜表１０に記載の塗料組成物記号 ＊４：到達板温

【００６１】

【発明の効果】以上述べたように本発明の塗料組成物に
よれば、傷つきに対してだけではなく摩耗に対してもベ
ース樹脂の破壊や骨材の脱落がなく、耐傷付き性及び耐
摩耗性に非常に優れ、さらに加工性、耐衝撃性、耐候性
等の耐久性および耐汚染性にも優れた塗膜を得ることが
できる。したがって、本発明の塗装金属板は外装建材や
トンネル内装板等材料として優れた耐傷付き性、耐摩耗
性、耐久性および耐汚染性等を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクリル樹脂を樹脂固形分中の割合で５
   ０重量％以上含有する展色剤を主成分とし、これに平均
   粒径３〜３０μｍの無機骨材［Ａ］と有機系潤滑剤
   ［Ｂ］を、塗料組成物の全固形分中の割合で［Ａ］：５
   〜２０重量％、［Ｂ］：１〜１０重量％、且つ重量比で
   ［Ａ］／［Ｂ］＝０．５〜１０の範囲で含有することを
   特徴とする耐傷つき性、耐摩耗性及び耐久性に優れた塗
   料組成物。
2. 【請求項２】 展色剤の樹脂固形分中の割合で、水酸基
   価が６０〜１１０ｍｇＫＯＨ／ｇで且つガラス転移温度
   が７０〜１１０℃のアクリル樹脂５０〜９５重量％と、
   メラミン樹脂およびポリイソシアネート化合物の中から
   選ばれる１種以上の硬化剤５〜５０重量％とを含有する
   展色剤を主成分とすることを特徴とする請求項１に記載
   の耐傷つき性、耐摩耗性及び耐久性に優れた塗料組成
   物。
3. 【請求項３】 無機骨材が、アルミナ、炭化ケイ素、ガ
   ラスビーズ、ガラス繊維およびセラミックス繊維の中か
   ら選ばれる１種以上の無機微粉末であることを特徴とす
   る請求項１または２に記載の耐傷つき性、耐摩耗性及び
   耐久性に優れた塗料組成物。
4. 【請求項４】 有機系潤滑剤が、４フッ化エチレン樹脂
   微粉末であることを特徴とする請求項１、２または３に
   記載の耐傷つき性、耐摩耗性及び耐久性に優れた塗料組
   成物。
5. 【請求項５】 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を有し、さらにそ
   の上層に請求項１、２、３または４に記載の塗料組成物
   を塗布及び焼付して得られた塗膜を有することを特徴と
   する耐傷つき性、耐摩耗性及び耐久性に優れた塗装金属
   板。