JPS632991B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［技術分野］ 本発明は、亜鉛鉄板、アルミニウム−亜鉛合金
めつき鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板な
ど金属板に用いられる金属板用塗料に関するもの
である。 ［背景技術］ 金属基板にフツ素樹脂系塗料を塗装したフツ素
樹脂塗装金属板は、フツ素樹脂塗膜の持つ優れた
物理的、化学的特性、すなわち優れた耐候性や耐
食性、耐薬品性、耐汚染性、耐熱性などを有する
ために、JIS規格Z25、Z27の亜鉛鉄板、アルミニ
ウム−亜鉛合金めつき鋼板、ステンレス鋼板、ア
ルミニウム板などの耐久性の優れた金属板として
屋根や壁などの建築材料に普及している。 しかしながらこのようなフツ素樹脂塗装金属板
にあつて、フツ素樹脂系塗料は高価であるため塗
膜厚みは通常20〜30μの薄い厚みに設定されてい
る。そしてこのようにフツ素樹脂系塗料をプレコ
ートした金属板を屋根材や壁材など建築材料とし
て使用する場合は、ロール成形やプレス成形など
の加工を施して製品として仕上げることになる
が、このときフツ素樹脂塗膜に摩擦衝撃や引つ掻
きによる傷が生じることがあると共に、上記のよ
うに塗膜が薄いために水分が金属板の表面に浸透
し易く、例えば金属板が亜鉛めつき鋼板の場合は
塗膜を通して亜鉛イオンの溶出が避けられず、耐
食性に問題が生じてくることになる。そこでこの
場合にはめつき層を厚くする必要が生じるが、め
つき層を厚くするとロールやプレスによる折り曲
げの加工の際にめつき層が亀裂し易くなつて塗膜
に影響が及ぼされて折り曲げ加工部分の耐食性が
却つて低下することになる。ステンレス鋼板やア
ルミニウム板の場合も塗膜の傷付きや加工部分の
塗膜の亀裂の欠陥は同様で、孔食を生じる場合も
ある。 一方、特公昭50−25485号公報「プレコート鋼
板」や、特公昭51−8128号公報「薄片状ガラス入
りプレコート鋼板用塗料」などにおいて提供され
ているように、金属板に塗布する上塗り塗料に繊
維状やフレーク状、ビーズ状（本発明者等の実験
によれば中でも塗膜性能の点から繊維状のものが
好ましい）のＥガラスやＣガラスを添加して用い
ることによつて塗膜の強度を上げると共に高硬度
にし、耐傷付性や耐摩耗性を改善するようにした
試みがなされている。このものにあつてはガラス
繊維が増量材ともなつてコストダウンすることも
できることになる。従つてフツ素樹脂系塗料にお
いてもガラス繊維を添加することによつて塗膜の
強度を上げると共に高硬度にし、耐傷付性や耐摩
耗性を改善できることが期待されるところである
が、ガラス繊維は一般にその表面がOH基のよう
な親水性基で覆われているために塗料との濡れ性
が悪くて馴染まず、塗膜中への均一な分散が難し
くて単にガラス繊維を添加するだけでは塗膜はポ
ーラスとなつて却つて水分を通し易くなり、金属
基板と塗膜との密着性の低下や金属イオンの溶出
などがあつて耐食性を向上させることはできない
ものである。 ここにおいて、ガラスの表面をクロロプロピル
タイプ、ビニルタイプ、エポキシタイプ、メルカ
プトタイプ、アミノタイプなどのシラン系カツプ
リング剤で処理する方法が従来より知られてお
り、このような表面処理によつて塗料樹脂へのガ
ラス繊維の馴染みを良くすることができる。例え
ば通常のポリエステル樹脂塗料の場合、ガラス繊
維の表面をシラン系カツプリン剤によつて処理
し、この表面処理したガラス繊維をポリエステル
樹脂塗料に添加することがなされており、ガラス
繊維とポリエステル樹脂塗料との間に濡れ性を持
たせてガラス繊維を塗膜中に均一に分散させ、塗
膜の耐透水性、耐透湿性、耐ガス透過性などを向
上させる技術が知られている。しかしながら、フ
ツ素樹脂系塗料の場合は、シラン系カツプリング
剤を使用してガラス繊維の表面処理をおこなつて
も十分な濡れ性を得ることができず、ガラス繊維
入りフツ素樹脂系塗料の塗膜はポーラスとなつて
透水性が悪くなり耐食性が低下して十分な耐久性
を得ることができないものであつて、シラン系カ
ツプリング剤によるガラス繊維の表面処理はこの
ままではフツ素樹脂系塗料に適用することができ
ないものである。このことは特開昭57−177379号
公報「高耐久性塗装鋼板の製造方法」で報告され
ている通りである。 このようにシラン系カツプリング剤による表面
処理ではフツ素樹脂系塗料への濡れ性を十分に得
ることができず、フツ素樹脂系塗料中に直接ガラ
ス繊維を添加することができないために、上記特
開昭57−177379号公報に示されるように、金属板
に化成処理を施して金属板と密着性のよい１次下
塗り塗料、例えばエポキシ系樹脂塗料を塗布乾燥
し、１次下塗り塗膜とフツ素樹脂系塗料の塗膜と
の両者に密着性のよい高分子エポキシ塗料の中に
シラン系カツプリング剤で表面処理したガラス繊
維を混入したものを塗布乾燥し、さらに最上層の
第３層目としてフツ素樹脂系塗料を塗布乾燥する
という、複雑な塗装構造に構成する必要があると
いうのが現状である。 ［発明の目的］ 本発明は、上記の点に鑑みて為されたものであ
り、フツ素樹脂系塗料に濡れ性よくガラス繊維を
添加配合して、塗膜の強度を向上できると共に硬
度を向上でき、耐摩耗性や加工性、耐透水性、耐
食性などに優れた塗膜を与えることができる金属
板用塗料を提供することを目的とするものであ
る。 ［発明の開示］ しかして本発明に係る金属板用塗料は、チタネ
ート系カツプリング剤で表面処理されこれに次い
でシラン系カツプリング剤で表面処理されたガラ
ス繊維がフツ素樹脂系塗料に配合されて成ること
を特徴とするものであり、本発明においてはこの
ようにフツ素樹脂系塗料にチタネート系カツプリ
ング剤とシラン系カツプリング剤とで表面処理し
たガラス繊維を添加配合することによつて、フツ
素樹脂系塗料とガラス繊維との濡れ性を向上させ
て馴染みを確保し、塗料中でのガラス繊維の沈降
を防止できるようにしたものである。以下本発明
を詳細に説明する。 シラン系カツプリング剤としては、化学構造式
がCH₂＝CHSi（OCH₃）₃で代表されるビニルタイ
プのもの、

【式】で代表され るエポキシタイプのもの、

【式】で代表され るメタクリロキシタイプのもの、 HSC₃H₆Si（OCH₃）₃で代表されるメルカプトタ
イプのもの、その他クロロプロピルタイプのもの
等を用いることができる。 また、チタネート系カツプリング剤としては、
化学構造式が

【式】で代表さ 代表されるイソプロポキシタイプのもの、 で代表されるオキシ酢酸タイプのもの、 で代表されるエチレングリコールタイプのもの、
その他エーデイネートタイプのもの等を用いるこ
とができる。 これらカツプリング剤によつてガラス繊維の表
面処理をおこなうにあたつては、まずチタネート
系カツプリング剤によつてガラス繊維の表面処理
をおこなう。この第１段階としてのチタネート系
カツプリング剤による処理は次のようにしておこ
なわれる。まずケトン系、エステル系、炭化水素
系の溶剤やアルコール系、エーテル系の溶剤を用
いてこれにチタネート系カツプリング剤を添加
し、撹拌する。溶剤としてはケトン系、エステル
系、炭化水素系の溶剤とアルコール系、エーテル
系の溶剤とを50対50の比率で混合した混合溶剤を
用いるのが好ましく、この溶剤100重量部に対し
てチタネート系カツプリング剤を0.01〜20重量部
添加するようにするのがよい。また撹拌は撹拌翼
を回転数1200〜1500RPMで回転させ、温度５〜
40℃、時間１〜10分の条件でおこなうのがよい。
次ぎにこのようにチタネート系カツプリング剤を
配合した溶剤にガラス繊維を少量づつ添加して混
合撹拌し、その後に加温して溶剤を蒸発乾燥させ
る。チタネート系カツプリング剤入り溶剤へのガ
ラス繊維の投入割合は、このチタネート系カツプ
リング剤入り溶剤100重量部に対して１〜60重量
部に設定するのがよく、撹拌は回転数1200〜
1500RPM、温度30〜50℃、時間５〜30分の条件
でおこなうのがよい。 このようにチタネート系カツプリング剤によつ
て表面処理したのち、ガラス繊維をシラン系カツ
プリング剤によつて表面処理する。この第２段階
としてのシラン系カツプリング剤による処理は次
のようにしておこなわれる。まず上記と同様な溶
剤にシラン系カツプリング剤を添加して撹拌する
ことによつて配合する。シラン系カツプリング剤
は溶剤100重量部に対して0.01〜10重量部添加す
るようにするのがよく、また撹拌は回転数1200〜
1500RPM、温度５〜40℃、時間１〜10分の条件
でおこなうのがよい。次ぎにこのようにシラン系
カツプリング剤を配合した溶剤に上記チタネート
系カツプリング剤で処理したガラス繊維を少量ず
つ添加して混合撹拌し、その後に加温して溶剤を
蒸発乾燥させる。撹拌は回転数1200〜1500RPM、
温度30〜50℃、時間５〜40分の条件でおこなうの
がよい。このようにしてガラス繊維をチタネート
系カツプリング剤による表面処理、次いでシラン
系カツプリング剤による表面処理したのち、この
複合的に表面処理したガラス繊維をフツ素樹脂系
塗料に添加配合するものである。 フツ素樹脂系塗料としてはフツ化ビニリデン塗
料やフツ化ビニル塗料を用いることができ、フツ
素系樹脂と顔料、溶剤等によつて構成されてい
る。そしてフツ素樹脂系塗料への上記複合的に表
面処理したガラス繊維の配合量は、塗料100重量
部に対して１〜60重量部に設定するのが好まし
い。配合量が１重量％未満であるとガラス繊維の
配合による塗膜の硬度向上による耐傷付性の効果
が十分に得ることができず、また60重量％を超え
ると塗膜の伸びが極端に低下し、折り曲げ加工性
が悪くなるものである。またこのガラス繊維とし
てはＥガラスやＣガラスなどのものを用いること
ができるが、ガラス繊維の直径は１〜30μに繊維
長さは１〜200μに設定されるのが好ましい。フ
ツ素樹脂系塗料は塗膜厚みが20〜30μと薄くなる
ように塗布されるが、ガラス繊維の直径がこれよ
り大きくなると塗膜表面にガラス繊維が配列して
加工時の塗膜に亀裂が発生したり、またガラス繊
維が塗膜から欠落したりし易くなるものであり、
ガラス繊維の直径がこれより小さくなると塗膜の
強度の向上の効果が十分でなくなるものである。
またガラス繊維の繊維長さがこれより長くなると
塗料へのガラス繊維の分散が均一におこなえなく
なり、ガラス繊維の繊維長さがこれより短くなる
と塗膜の強度の向上の効果が十分でなくなるもの
である。このようにガラス繊維を配合して撹拌す
ることによつて塗料化を完了する。この撹拌は回
転数1200〜1500RPM、温度30〜40℃、時間５〜
50分の条件でおこなうのがよい。 そして上記のように調整した金属板用の塗料
は、亜鉛鉄板、アルミニウム−亜鉛合金めつき鋼
板、ステンレス鋼板、アルミニウム板など金属板
に塗布することで主としてプレコート用の塗料と
して用いられる。このとき金属板の表面に厚み
5μ以下程度にエポキシ系などの下塗り塗料を塗
布して乾燥し、この上に塗布して用いるのがよ
い。 このようにチタネート系カツプリング剤で表面
処理し次いでシラン系カツプリング剤とで表面処
理したガラス繊維をフツ素樹脂系塗料に添加配合
することによつて、両カツプリング剤の作用でフ
ツ素樹脂系塗料中のフツ素系樹脂や顔料などに対
するガラス繊維の濡れ性が良くなり、水分の透過
性が高くなるようなことなくガラス繊維の配合に
よる塗膜強度と塗膜硬度の向上を有効に発揮させ
ることができることになるものである。ちなみ
に、上記チタネート系カツプリング剤とシラン系
カツプリング剤とで複合的に表面処理したガラス
繊維を配合したフツ素樹脂系塗料を25μ厚みの塗
膜で塗装した製品において、塗膜の水分透過性
（50℃、湿度40〜47％RH）は260〜420ｇ／m²day
であり、また塗膜の引張強度（オートグラフ750
mm／分で引張り）は295〜340Kg／cm²であるのに対
して、ガラス繊維を配合しないフツ素樹脂系塗料
を同様に塗装した製品において、塗膜の水分透過
性は460ｇ／m²dayであり、また塗膜の引張強度
は290Kg／cm²である。従つて本発明のような表面
処理をおこなつたガラス繊維を配合したフツ素樹
脂系塗料を用いたものは、ガラス繊維を配合しな
いものよりも塗膜の水分透過性において1.10〜
1.77倍程度優れ、さらに塗膜の強度においても優
れることが実験的事実として確認される。 尚、ガラス繊維の表面処理をおこなうにあたつ
て、ガラス繊維をシラン系カツプリング剤で表面
処理したのちにチタネート系カツプリング剤で表
面処理するようにした場合や、あるいはチタネー
ト系カツプリング剤とシラン系カツプリング剤と
で同時にガラス繊維を表面処理した場合には、ガ
ラス繊維の表面の全面にシラン系カツプリング剤
が被覆されてしまい、チタネート系カツプリング
剤をガラス繊維の表面に密着させることができな
いことになつてしまう。従つて本発明において用
いるガラス繊維はまずチタネート系カツプリング
剤で表面処理し、この次ぎにガラス繊維のチタネ
ート系カツプリング剤で処理できない部分をシラ
ン系カツプリング剤で表面処理したものを用いる
ようにする必要がある。そしてこのようにガラス
繊維を処理することによつてはじめて、フツ素樹
脂系塗料に対するガラス繊維の濡れ性が良くな
り、塗料中でのガラス繊維の沈降を防止できると
共に塗装時における塗料のチキソトロピー性を減
少でき、塗装塗膜の均一化や平滑化を向上させる
ことができると共に、塗膜の水分透過率を減少さ
せることができ、ガラス繊維の配合による塗膜強
度や塗膜硬度など塗膜性能を有効に向上させるこ
とができることになるのである。また塗膜性能に
面において、塗装金属板の平面部での耐食性はシ
ラン系カツプリング剤によつて、塗装端面部での
耐食性はチタネート系カツプリング剤によつてそ
れぞれ主として向上される。 次に本発明を実施例によつて例証する。 実施例 厚さ0.4mmのJIS規格Z27の亜鉛めつき鋼板を日
本パーカー工業製BT3310によつてリン酸亜鉛化
成処理し、さらに下塗り塗料として大日本インキ
化学工業株式会社製エポキシ樹脂系塗料No.23−Ｐ
を乾燥塗膜厚さが5μになるように塗装し、最高
温度180℃、35秒の条件で焼き付け乾燥した。 一方、メチルエチルケトンとジエチルエーテル
とを50対50の比率で混合した混合溶剤100重量部
に対して、イソプロポキシタイプのチタネート系
カツプリング剤を５重量部添加し、撹拌翼を回転
数1300RPMで回転させて、温度25℃、時間３分
の条件で撹拌した。このようにチタネート系カツ
プリング剤を配合した溶剤100重量部に繊維直径
13μ、繊維長さ20〜50μのガラス繊維20重量部を
少量ずつ添加し、回転数1300RPM、温度40℃、
時間15分の条件で撹拌し、その後に加温して溶剤
を蒸発乾燥させることによつて、ガラス繊維の表
面をチタネート系カツプリング剤によつて処理し
た。 次に、上記と同様な溶剤100重量部にビニルタ
イプのシラン系カツプリング剤を２重量部添加し
て、回転数1300RPM、温度25℃、時間３分の条
件で撹拌した。このようにシラン系カツプリング
剤を配合した溶剤に上記チタネート系カツプリン
グ剤で処理したガラス繊維を少量ずつ添加して、
回転数1300RPM、温度40℃、時間15分の条件で
撹拌し、その後に加温して溶剤を蒸発乾燥させる
ことによつて、ガラス繊維の表面をシラン系カツ
プリング剤によつて処理した。 このようにしてガラス繊維をチタネート系カツ
プリング剤による表面処理、次いでシラン系カツ
プリング剤による表面処理したのち、大日本イン
キ化学工業株式会社製フツ化ビニリデン系茶色塗
料（Ｆ−18）100重量部にこのガラス繊維20重量
部を配合し、回転数1300RPM、温度35℃、時間
20分の条件で撹拌することによつて、ガラス繊維
入りフツ化ビニリデン系茶色塗料（Ｆ−18−Ｇ）
を調整した。 このように調製したガラス繊維入りフツ化ビニ
リデン系茶色塗料を上記亜鉛めつき鋼板に乾燥塗
膜厚みが25μになるように塗布し、最高板温240
℃、焼き付け時間50秒の条件で乾燥することによ
り、塗装亜鉛めつき鋼板を得た。 比較例 ガラス繊維を配合しない大日本インキ化学工業
株式会社製フツ化ビニリデン系茶色塗料（Ｆ−
18）を用い、あとは実施例と同様に塗装して塗装
亜鉛めつき鋼板を得た。 上記実施例と比較例とについて、塗装亜鉛めつ
き鋼板の塗膜の性能を測定した。結果を次表に示
す。尚、次表において「耐食性、塩水噴霧試験」
は、JIS Ｚ−2371、JIS Ｋ−5400に基づき時間
3000時間で試験をおこない、ふくれの発生がない
場合を〇、ふくれの発生が30〜50％の場合を△、
ふくれの発生が70％以上の場合を×で評価し、ま
たふくれの塗膜への進入幅をmmで表示した。「耐
薬品性」は、試験片の切断面を表に示した薬品が
浸透しないようにシールし、表に示す濃度の薬品
中に浸漬して温度25℃で150時間試験をおこない、
塗膜に発生したふくれの有無で評価して、ふくれ
の発生がない場合を〇、ふくれの発生が30〜50％
の場合を△、ふくれの発生が70％以上の場合を×
で示した。また「耐傷付性」における「鉛筆硬
度」はJIS Ｄ−0202に基づいて試験をおこなつ
た。「耐傷付性」における「サザーランド」はJIS
Ｋ−5701の耐摩擦性の試験に準拠し、摩擦用紙の
かわりに裏面塗料を塗装した塗装鋼板を使用して
摩擦回数50回で試験をおこない、摩擦面に生じた
変化にて５段階評価をし、摩擦面に変化がないも
のを５、摩擦面にわずかに変化があるものを４、
摩擦面にある程度変化があるものを３、摩擦面に
かなり大きな変化があるものを２、摩擦面に大き
な変化があるものを１と表示した。「耐傷付性」
における「コインスイツチ」は、塗膜表面を10円
硬貨で45度の角度で引つ掻くことによつて試験を
おこない、塗膜に生じた引つ掻き傷の程度にて５
段階評価をし、下塗り塗膜に達していない場合を
５、10％下塗り塗膜に達する場合を４、30％下塗
り塗膜に達する場合を３、70％下塗り塗膜に対す
る場合を２、100％下塗り塗膜に達する場合を１
と表示した。「耐傷付性」における「テーバー摩
耗性」は、JIS Ｋ−6902に基づき、摩擦輪をCS
−17に、摩耗回数を1000回に、荷重を１Kgにそれ
ぞれ設定して試験をおこない、摩耗減量をｇ／m²
に換算して評価表示した。「加工性」の「折り曲
げ」は、0.4mmの鋼板を間にはさんで試験片を180
度の角度で折り曲げ、バイスにて締め付けること
によつて試験をおこない、折り曲げ部に塗膜亀裂
を起こさない鋼板の枚数を表示した。「加工性」
の「衝撃性」は、JIS Ｋ−5400の耐衝撃性Ｂ法に
準拠し、先端丸みを1/2インチ、荷重を１Kg、高
さを50cmに設定して試験をおこない、塗膜に発生
する亀裂の程度にて評価し、亀裂無しの場合を
〇、亀裂が30〜50％発生の場合を△、亀裂が70％
以上発生の場合を×で表示した。「加工性」の
「二次密着性」は、試験片を沸騰水に15時間浸漬
した後に取り出し、これを約１時間常温にて放置
した後、0.4mmの鋼板を間にはさんで試験片を180
度の角度で折り曲げ、バイスにて締め付けること
によつて試験をおこない、折り曲げ部に塗膜亀裂
を起こさない鋼板の枚数を表示した。また「水分
透過性」は、直径25mmのシヤーレに蒸留水３c.c.を
入れて塗膜にて密封し、これを温度50℃、湿度40
〜47％RHの恒温槽に96時間放置し、そしてこれ
を取り出したのちにデシケーター中に30分間放置
して試験をおこない、シヤーレ中の蒸留水の蒸発
減量をｇ／m²dayに換算して表示した。「引張強
度」は、JIS Ｋ−7113に基づき、インストロン型
引張試験機で引張速度50mm／インチにて試験をお
こない、引張強度をKg／cm²にて表示した。「滑り
角度」は、塗膜上に200ｇの荷重を乗せて８mm／
secの速度で塗膜を固定した平面板を上昇させる
ことによつて試験をおこない、荷重が滑り始めた
ときの角度（tanθ）によつて表示した。

【表】

【表】 前表の結果、実施例のものでは硬度が高くて耐
傷付性に優れると共に加工性に優れ、耐食性や耐
水分透過性、強度においても優れ、チタネート系
カツプリング剤とシラン系カツプリング剤とで表
面処理したガラス繊維を配合したことによる効果
が実証される。 ［発明の効果］ 上述のように本発明にあつては、チタネート系
カツプリング剤で表面処理されこれに次いでシラ
ン系カツプリング剤で表面処理されたガラス繊維
をフツ素樹脂系塗料に配合するようにしたので、
これら複合的カツプリング剤処理によつてガラス
繊維と塗料との濡れ性をよくすることができ、ガ
ラス繊維による塗膜の強度を硬度とを向上させる
ことができて耐傷付性や耐摩耗性に優れると共に
加工性や耐透水性、耐候性、耐食性などに優れた
塗膜を与えることができるものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ チタネート系カツプリング剤で表面処理され
   これに次いでシラン系カツプリング剤で表面処理
   されたガラス繊維がフツ素樹脂系塗料に配合され
   て成ることを特徴とする金属板用塗料。 ２ ガラス繊維は直径が１〜30μで、繊維長さが
   １〜200μであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の金属板用塗料。 ３ ガラス繊維の配合量は１〜60重量％であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２
   項記載の金属板用塗料。 ４ フツ素系塗料はフツ化ビニリデン系塗料であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
   ３項のいずれかに記載の金属板用塗料。