JPH10323615A - 塗装鋼板用塗料および塗装鋼板とその鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】塗装鋼板の運搬や保管の際の梱包資材の押し付
けによる梱包痕残存、ハンドリングの擦り傷、加工時の
工具の当たり傷等の塗膜の傷を低減できる、保護フイル
ム張り付けと同等の効果をもたらす塗料、その塗料を塗
布した鋼板、およびその鋼板の製造方法の提供。 【解決手段】(1) ポリエステル樹脂系、ウレタン樹脂
系、またはアクリル樹脂系の塗料であって、その塗料の
加熱残分10重量部に対し、粒子径 100μm 以下のポリオ
レフィン系樹脂粒子を、10〜50重量部含有することを特
徴とする塗装鋼板の上塗り用塗料、(2) 最上層部に上記
(1) に記載の塗料の塗装が施されていることを特徴とす
る耐傷つき性および耐梱包痕残り性のすぐれた塗装鋼
板、および(3) 表面塗膜の最終の塗装に上記(1) に記載
の塗料を塗布し焼付けることを特徴とする上記(2)に記
載の塗装鋼板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家電、建材、自動
車などに使用される工場出荷の平板の状態において表面
に塗料の塗布されている塗装鋼板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】薄鋼板や亜鉛めっき鋼板が、外壁や屋根
などの建築材料、洗濯機、冷蔵庫、クーラーなどの家電
製品、あるいは自動車部品などに適用される場合、その
最終製品は防錆やデザイン上の要求により表面は有機樹
脂からなる塗料で被覆されることが多い。最終形状に成
形後または組上げた後に表面を塗装する方法に対し、あ
らかじめ有機樹脂の塗料で被覆された鋼板を用いれば、
塗装にともなう劣悪な作業環境、個々の部品の十分な塗
装のための効率低下、塗料の浪費、廃ガス、廃液の処理
などの問題が回避できる。このような目的で開発された
塗装鋼板またはプレコート鋼板は、近年その使用量が急
速に増加しつつある。

【０００３】塗装鋼板は、あらかじめ十分に管理された
条件にて表面に塗装が施されているので、使用する側で
は加工および組み立ての工程だけで塗装製品が製造でき
る利点がある。しかし、それが十分活用されるために
は、塗膜が鋼板と同様十分な加工性を有している必要が
あることとか、切断端面の防食とか、溶接性とか、鋼板
から製品にいたる工程途中での塗膜の傷とか、解決すべ
き多くの問題も残されている。

【０００４】塗膜の傷には、扱い時に鋼板相互が加圧さ
れた状態でこすり合わされたり、梱包や運搬の際に梱包
資材に強く押し付けられたり、さらには加工の際の工具
との接触によって生ずるものがあり、ことに梱包資材の
押し付けをプレッシャーマークと呼ぶこともある。相対
的に重く硬い鋼板に柔らかい塗膜が付いているため、こ
のような傷はある程度は避けがたい面もあるが、製品の
商品価値を大きく低下させるので、取扱や加工時に十分
注意を払ってできるだけ抑止する必要がある。塗膜形成
要素の主体である樹脂の分子量を増すことによりその硬
さを高くすればこれらの傷は減少するが、塗膜の硬さを
高くすることは、加工性が劣化して加工により塗膜が割
れたり剥離したりするので限界がある。

【０００５】これに対し、塗料に粒子径 2〜10μm のモ
ース硬度 5以上の鉱物粉末を混入したり、塗膜形成有機
樹脂とは融和しない粒子径 2〜50μm の有機樹脂粉末を
混入したりしてプレッシャーマークを抑止する発明が特
開平 8-53645号公報、または特開平 8-53646号公報に提
示されている。これによって、プレッシャーマークは発
生し難くなるであろうが、鉱物粉末の混入は塗膜の被覆
効果を低減するおそれがあり、樹脂粉の混入は塗膜の光
沢性を劣化させてしまう難点があると推測される。

【０００６】また、塗装面の傷を防止するために、表面
保護を目的としてに塩化ビニル系などの高分子フイルム
を貼り付ける方法がある。これは保護フイルムの付いた
状態で最終部品にまで加工し、最終的にはフイルムを剥
離除去するもので、プレッシャーマークの他、取扱上発
生しやすい傷を抑止できるので塗膜の保護に極めて有効
であるが、フイルム貼り付けのためのコストの大幅上昇
は避けられない。また、塩化ビニル系樹脂の保護フイル
ムは、フイルムそのものは安価であるが、剥離した後焼
却される際の有毒ガス発生も問題である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、塗装
鋼板の運搬や保管の際の梱包資材の押し付けによる梱包
痕残存、ハンドリングの擦り傷、加工時の工具の当たり
傷等の塗膜の傷を低減できる、保護フイルム貼り付けと
同等の効果をもたらす塗料、その塗料を塗布した鋼板、
およびその鋼板の製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述のような塗膜の傷つ
き防止対策における、塗膜を硬くしたり塗膜に他のもの
を添加するなどの方法は、結局は塗膜に要求される性能
をある程度犠牲にせざるをえない。また、保護フイルム
の採用は、塗膜の傷つき防止には理想的と考えられる
が、工程増加によるコストの大幅増加は避けがたい。そ
こで、本発明者らは、塗料にフイルムを形成できる成分
を添加することによる、保護フイルムの形成を検討する
ことにした。

【０００９】塗布後の乾燥ににより表層と付着面との二
層に分離し、表層側に強固な保護皮膜を形成する塗料は
知られているが、この場合、普通はその保護皮膜が形成
された状態で用いられる。ここでもし塗布乾燥により二
層に分離して表面に保護皮膜が形成され、加工などをお
こなって最終形状とした後、その皮膜を剥離できるよう
な塗料があれば、これを保護フイルムとすることによ
り、保護フィルムの付いた塗装鋼板を工程を増すことな
く製造できる。このような観点から、鋼板の上塗り塗料
中に保護フイルムを形成できる成分を添加する方法につ
いて種々検討をおこない、その結果本発明に至ったので
ある。すなわち、本発明の要旨は次のとおりである。

【００１０】(1) ポリエステル樹脂系、ウレタン樹脂
系、またはアクリル樹脂系の塗料であって、その塗料の
加熱残分10重量部に対し、粒子径 100μm 以下のポリオ
レフィン系樹脂粒子を、10〜50重量部含有することを特
徴とする塗装鋼板の上塗り用塗料。

【００１１】(2) 最上層部に上記(1) に記載の塗料の塗
装が施されていることを特徴とする耐傷つき性および耐
梱包痕残り性のすぐれた塗装鋼板。

【００１２】(3) 表面塗膜の最終の塗装に上記(1) に記
載の塗料を塗布し焼付けることを特徴とする(2) に記載
の塗装鋼板の製造方法。

【００１３】塗装鋼板の最上層に塗布される上塗り塗料
は、塗膜形成要素の主体である樹脂によって区分される
が、ポリエステル樹脂系、ウレタン樹脂系、アクリル樹
脂系、塩化ビニル樹脂系、フッ化ビニリデン樹脂系など
が一般に使用されている。この中で、ポリエステル樹脂
系、ウレタン樹脂系およびアクリル樹脂系は熱硬化性塗
料であり、塩化ビニル樹脂系およびフッ化ビニリデン樹
脂系は熱可塑性塗料である。

【００１４】保護フイルムを形成できる樹脂は種々考え
られるが、低コストであること、適度の加工性を有する
こと、非極性であること、および焼却時の有毒ガス発生
のないこと、等の条件から、ポリオレフィン樹脂を選定
した。ポリオレフィン樹脂とはポリエチレン、ポリプロ
ピレンなどの直鎖状高分子の樹脂を意味する。この中
で、とくに非極性であることは塗膜との密着性がよくな
いと考えられたが、一方においては、塗布乾燥後二層に
分離した後、表層が容易に剥離できることが期待され
た。

【００１５】分子量および粒子径の種々異なるポリオレ
フィンの樹脂粒子を、前述の各種上塗り塗料中に添加
し、加熱乾燥または焼付け後、形成された表面の皮膜が
目的とする保護フイルムになり得るかどうかの調査をお
こなった。その結果、塗料が熱可塑性樹脂を主な塗膜形
成要素とする場合、表層に形成されたポリオレフィン樹
脂の皮膜は、塗料と密着しており皮膜を剥離することは
できなかった。これに対して熱硬化性樹脂の塗料の場
合、焼付け後に表層の皮膜の剥離が可能なもののあるこ
とが見いだされたのである。これは乾燥焼付けの加熱の
際、熱可塑性樹脂の場合はポリオレフィン樹脂との相互
の融着が生じるが、熱硬化性樹脂の場合はその塗膜形成
樹脂の分子間相互の硬化反応の際に、ポリオレフィン樹
脂が分離し融着しないたためと考えられた。

【００１６】そこで、この剥離できる保護皮膜がより容
易に形成され得る条件を検討し、熱硬化性塗料の塗膜形
成要素樹脂の硬化反応開始温度と、ポリオレフィン樹脂
の軟化点との間に明瞭な差のあることが重要であるとい
う結果を得た。すなわち、塗料の硬化反応開始温度は、
得られる塗膜の性能から大きくは変えられないので、添
加するポリオレフィン樹脂の軟化点は、それよりも十分
低いものを選ぶ必要があるのである。

【００１７】このような、ポリオレフィンの樹脂粒子を
含む塗料によって焼付け乾燥後、保護皮膜が形成される
理由については次のように考えられる。塗布後、焼付け
のための温度が上がっていくと、まず、ポリオレフィン
の樹脂粒子が軟化し、溶融して相互に融着し始める。ポ
リオレフィン樹脂は非極性のため下地処理膜や下塗り塗
料との着きが悪く鋼板の被塗装面から離れようとするの
に対し、塗料中の塗膜形成要素類は被塗装面とのなじみ
が良いので鋼板側に偏在するという形で分離してくる。
温度が上昇していくと塗膜形成樹脂の分子間相互の結合
すなわち硬化反応が始まり、形成される塗膜からさらに
ポリオレフィン樹脂が排除される。その結果として、鋼
板の被塗装面に塗料の塗膜が密着し、その上にポリオレ
フィンの膜が覆うといった形となって冷却される。した
がって、硬化反応開始温度がポリオレフィン樹脂の軟化
点と同程度またはそれより低い場合、ポリオレフィン樹
脂が分離溶融して表面に濃化しかつ十分な造膜がおこな
われる前に、塗料が硬化してしまい、樹脂粒子を取り込
んだ不健全な塗膜と剥離性のよくない保護フイルムとが
形成されてしまう。

【００１８】得られた保護フイルムは、十分な塗膜保護
作用があって塗膜と適度に密着し、かつ加工にも耐える
ものでなければならない。また、その塗料の鋼板への塗
布が容易であり、必要な厚さの保護フイルムが得られな
ければならない。以上のような条件をそれぞれ検討し、
最適な結果を得る限界を明らかにして本発明を完成した
のである。

【００１９】

【発明の実施の形態】通常の塗装鋼板用塗料は、塗膜形
成要素、溶剤、塗料用顔料、および補助材料からなり、
鋼板表面に塗布された後、加熱により溶剤が蒸発させら
れ、加熱残分が溶融固化あるいは反応硬化して塗膜を形
成する。本発明の塗料では、塗膜形成要素の主体である
樹脂が、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂およびア
クリル系樹脂等の熱硬化性のものである塗料とする。こ
れは溶融固化する熱可塑性の樹脂では、塗膜の上層にで
きたポリオレフィン樹脂の膜が融着してしまうからであ
る。

【００２０】本発明の塗料は、この加熱残分10重量部に
対し、10〜50重量部のポリオレフィン樹脂を含有させた
もので、ポリオレフィン樹脂は分子量 3万〜10万程度で
あって、塗料に添加する樹脂の粒子径を 100μm 以下と
する。

【００２１】前述の塗装鋼板の塗膜の傷を抑止するため
の保護フイルムは、ポリオレフィン樹脂膜として30μm
以上の厚さが必要であった。これは十分な保護効果を確
保するばかりでなく、形成させた保護フィルムを最終的
に除去する際、適度に破断せずに剥離させ得るためでも
ある。しかし、厚くして行くと、溶剤の蒸発や二層に分
離するのに時間がかかるばかりでなく、塗膜に気泡等の
欠陥が出やすくなり、コストも大となるので、 150μm
程度までが限界と思われた。すなわち、保護フイルムの
厚さとしては30〜 150μm 程度が望ましい。

【００２２】一方、塗装鋼板の上塗り塗料の焼付け後の
加熱残分である塗膜厚さは、下地の色を十分に隠蔽する
ために15μm は必要である。この塗膜の密度は、大略
1.5〜2.0ｇ／cm³ であり、ポリオレフィン樹脂の密度は
0.85〜0.90ｇ／cm³ であることから、30〜 150μm 程度
の保護フイルムを得るためには、加熱残分10重量部に対
し、10〜50重量部のポリオレフィン樹脂を鋼板に塗布す
る塗料に含有させなければならない。

【００２３】塗装後の乾燥焼付けにより二層に分離し、
かつ最終的には剥離が可能なフイルムとなるためには、
ポリオレフィン樹脂の融点または軟化点が、塗膜形成要
素の樹脂の硬化反応の開始温度よりも低くなければなら
ない。通常用いられる熱硬化性の上塗り塗料の硬化反応
の開始温度は 150℃以上と考えられるので、ポリオレフ
ィン樹脂の融点または軟化点は80〜 120℃程度が好まし
い。また、表面に形成された保護フィルムの性能は十分
な保護効果を有し、加工性が十分であり、かつ剥離作業
も容易な強度が必要である。これらの要求を満足するに
は、ポリオレフィン樹脂の分子量が 3万〜10万程度であ
ることが好ましい。この場合、分子量 3万未満では強度
が不足し、保護フイルムとして効果が不十分であり剥離
が困難となる。また、10万を超えると融点が高くなり、
乾燥焼付け時に十分均一な保護フイルムがえられず、さ
らに硬くなりすぎて保護フイルムとしての加工性や梱包
資材等の押し付けの圧力緩和効果が失われてしまう。

【００２４】次に、塗料に添加するポリオレフィン樹脂
の粒子の径は、 100μm を超えるとロールコータを用い
て塗布する場合、塗布ロールのニップ部を通過できず、
鋼板に塗布できなくなるばかりでなく、場合によっては
筋引きのような塗装欠陥を生じる結果となる。したがっ
て、粒子の径は 100μm 以下でなければならない。径が
小さくなることは均一性の点で好ましいが、粉砕にコス
トがかかるので自ずから制限される。本発明の塗料は、
従来の組成の塗料にこのような多量のポリオレフィン樹
脂の粒子を添加したものとなるので、塗装作業をより容
易にするための溶剤の量の管理や塗料用の補助材料の添
加を適宜おこなうことが望ましい。

【００２５】本発明が適用される鋼板の母材は、溶融亜
鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、各種亜鉛合金系の
めっき鋼板、アルミめっき鋼板、ステンレス鋼板、さら
には冷延鋼板や熱延鋼板などである。これらの鋼板に塗
装する場合、通常下地処理としてりん酸亜鉛処理、りん
酸鉄処理、クロメート処理等を鋼板に施して塗料を塗布
するが、必要に応じ下塗りや中塗りをおこなう。いずれ
にせよ本発明の塗料は鋼板の最上層に塗布するものであ
る。また、本発明の塗料の鋼板への塗装は、従来より塗
装鋼板の塗装に用いられているロールコータ、カーテン
フローコータ、ノズルコータ等を使用して塗布し、乾燥
および焼付けをおこなえばよい。

【００２６】塗料塗布後の乾燥焼付けは、40〜80ｓ程度
で最高加熱温度の 230℃附近まで加熱する。加熱温度は
170℃を下回る場合、塗膜の硬化が不十分で健全なな保
護フイルムが形成され難い。また、 260℃を超えると、
形成された保護フイルムと塗膜の密着が強固になりすぎ
て剥離困難となるばかりでなく、保護フイルムが変色し
て外観が悪くなる。

【００２７】

【実施例】板厚0.8mm、付着量60ｇ／m²の溶融亜鉛めっ
き鋼板を母材とし、これから幅75mm、長さ150mmの試片
を切出して、脱脂後塗布型クロメートをクロム量換算で
40 mｇ／m²塗布後乾燥させ、これにプライマー塗料とし
てエポキシ樹脂系塗料（日本ペイント社製 NP250）を乾
燥塗膜厚 5μm を目標にバーコート塗布し、最高到達温
度が 200℃となるよう約40ｓ間で乾燥焼付けた。その上
に、塗膜形成要素となる樹脂種、ポリオレフィン樹脂
種、およびポリオレフィンの含有量、の種々異なる上塗
り塗料をカーテンフローコータを用いて塗布し、乾燥焼
付けをおこなった。この場合、塗料の塗布厚さを管理す
ることによって、乾燥焼付け後の表面に形成された保護
フィルムを含まない塗膜厚さが、いずれの場合も15μm
になるようにした。乾燥焼付けは最高到達温度を 235℃
とし、約80ｓ間で処理をおこなった。

【００２８】表１に用いた上塗り塗料の樹脂種と、添加
したポリオレフィン樹脂の種類および含有比を示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】塗装完了後の試験片を目視観察し塗装外観
を評価した。表面に形成されたフイルムが剥離できる場
合は、さらに剥離後の表面状況も確認した。剥離強度は
ピーリングテストにより求めた。試験温度は23℃で、引
張り速度は50mm／min とし、幅25mm当たりの最大剥離強
度をを測定した。梱包痕に対する耐性は、30℃にて発泡
スチロールブロックの面を塗装鋼板表面に荷重 1 kｇ／
cm² で１日間押し付けた後、表面のフイルムを除去した
塗料面を目視観察し、少しでも圧痕がみとめられる場合
は不可とした。

【００３１】表１に試験結果を合せて示す。試験番号 1
〜19は塗料の塗膜形成要素がアクリル樹脂系、ウレタン
樹脂系および、ポリエステル樹脂系のものに対し、分子
量５万、軟化点 100℃の粒径60μm のポリエチレン粒子
を種々の量添加した塗料によるものである。前述のよう
に塗膜厚さはいずれの場合も15μm であった。これらの
比較からわかるように、いずれの種類の塗料でもポリエ
チレン樹脂の含有比が本発明で定める範囲、すなわち塗
膜形成要素の樹脂分を主とする塗料の加熱残分10重量部
に対し、10〜50重量部であれば、外観が良好で、剥離が
容易かつ梱包痕に対する耐性のすぐれた鋼板が得られて
いる。しかし、ポリエチレン樹脂の含有比が少なすぎる
場合、保護フィルムが剥離困難となったり耐梱包痕残り
性が十分でなく、多すぎる場合は外観が悪くなることが
わかる。

【００３２】試験番号13〜19と試験番号20〜30とを合せ
てそれぞれの結果を比較すれば、ポリエステル樹脂系の
塗膜形成要素塗料に対する種々のポリオレフィン樹脂の
添加の効果がわかる。まず、ポリオレフィン樹脂がポリ
エチレンでもポリプロピレンでも、その含有量および粒
子径が本発明の定める範囲内であって、分子量および軟
化点が望ましい範囲であれば、外観、剥離性、および耐
梱包痕残り性はいずれも良好である。これに対し、分子
量が大きく軟化点の高いポリエチレンを添加した試験番
号25〜26では、保護フイルムが十分できず剥離困難とな
り、添加したポリエチレン粒子の径が本発明の定める 1
00μm 以下を超える試験番号28〜30では保護フイルム除
去後の塗膜に凹凸が多く、外観がよくない。

【００３３】

【発明の効果】本発明の塗料を塗装鋼板の上塗りに用い
れば、塗装塗膜の上に保護フイルムが付着した塗装鋼板
が容易に得られる。この鋼板は保護フイルムで塗装面が
覆われているので、運搬や保管の際の梱包資材の押し付
けによる梱包痕残存やハンドリングの際の擦り傷、から
塗装塗膜面を保護できる。また、この塗料を用いたこの
鋼板は、ロールーコータなどによる鋼板の塗装ラインに
て別の工程を必要とせずに製造できるので、塗装鋼板の
用途拡大に資するところ大である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０９Ｄ 133/00 Ｃ０９Ｄ 133/00 167/00 167/00 175/04 175/04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリエステル樹脂系、ウレタン樹脂系、ま
   たはアクリル樹脂系の塗料であって、その塗料の加熱残
   分10重量部に対し、粒子径 100μm 以下のポリオレフィ
   ン系樹脂粒子を、10〜50重量部含有することを特徴とす
   る塗装鋼板の上塗り用塗料。
2. 【請求項２】最上層部に請求項１に記載の塗料の塗装が
   施されていることを特徴とする耐傷つき性および耐梱包
   痕残り性のすぐれた塗装鋼板。
3. 【請求項３】表面塗膜の最終の塗装に請求項１の塗料を
   塗布し焼付けることを特徴とする請求項２に記載の塗装
   鋼板の製造方法。