JP2010065254A - 黒色塗装鋼板、加工品および薄型テレビ用パネル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】亜鉛系めっき層と、該めっき層の上に形成されたクロムを含有しない化成皮膜と、該化成皮膜の上に形成された水酸基価が10KOHmg/g以上のポリエステル樹脂、イミノ基含有メラミン樹脂および含有量5〜15質量%のカーボンブラックを含む着色単一の有機皮膜を有し、該有機皮膜のガラス転移温度(Tg)を40℃以上、膜厚を10μm以下および硬度を200N/mm2以上とする。
【選択図】なし
Description
本発明の黒色塗装鋼板は、例えば、液晶テレビやプラズマテレビのような薄型テレビ用パネルに代表される、AV機器などの筐体の素材として好適なものである。
さらには、下塗り塗膜と上塗り塗膜の間に、中塗り塗膜を形成した3コート鋼板もある。
一方、最近では、薄型テレビの人気の高まりとともに、薄型テレビ用パネル等において、有色系、特に黒色の皮膜を有する塗装鋼板に対する要望が高まっている。
本発明は、上記の問題を有利に解決するもので、良好なプレス加工後の外観を有する黒色塗装鋼板を、その加工品、中でも薄型テレビ用パネルと共に、提供することを目的とする。
本発明は、上記知見に立脚するものである。
(1)鋼板の両面に形成された亜鉛系めっき層と、前記鋼板の少なくとも一方の面の該めっき層の上に形成されたクロムを含有しない化成皮膜と、該化成皮膜の上に形成された、水酸基価が10KOHmg/g以上のポリエステル樹脂、イミノ基含有メラミン樹脂および含有量5〜15質量%のカーボンブラックを含む着色単一の有機皮膜を有し、かつ該有機皮膜のガラス転移温度(Tg)が40℃以上、膜厚が10μm以下および硬度が200N/mm2以上であることを特徴とする黒色塗装鋼板。
かくして得られた黒色塗装鋼板は、他方の面をプレス加工したパネルの内面とすると、優れた電磁波シールド性や放熱性が得られ、その加工品、中でも薄型テレビ用パネルとして好適なものである。
本発明の塗装鋼板の下地鋼板となる亜鉛系めっき層を形成した鋼板としては、溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、アルミニウム−亜鉛合金めっき鋼板(例えば、溶融亜鉛−55質量%アルミニウム合金めっき鋼板、溶融亜鉛−5質量%アルミニウム合金めっき鋼板)、鉄−亜鉛合金めっき鋼板およびニッケル−亜鉛合金めっき鋼板などの各種亜鉛系めっき鋼板を用いることができる。
シリカ微粒子は湿式シリカおよび乾式シリカのいずれを用いても構わないが、密着性向上効果の大きいシリカ微粒子、特に乾式シリカが含有されることが好ましい。
リン酸やリン酸化合物は、例えばオルトリン酸、ピロリン酸およびポリリン酸など、これらの金属塩や化合物などのうちから選ばれる1種以上を含有すれば良い。さらに、アクリル樹脂などの樹脂、シランカップリング剤などの添加剤を適宜添加しても良い。
多塩基酸成分としては、例えば無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、無水トリメリット酸、マレイン酸、アジピン酸およびフマル酸などを用いることができる。
上記のポリエステル樹脂の分子量は、数平均分子量で2000以上20000未満が好適である。ポリエステル樹脂の分子量が2000以上の場合、皮膜が硬くなりすぎることがなく、曲げ加工性に優れる皮膜となり、20000未満の場合、架橋密度が充分であるため、イミノ基含有メラミン樹脂の添加効果が向上し、プレス加工後の外観に優れた皮膜となる。さらに好適な数平均分子量は、3000以上10000未満である。
この十分に架橋した皮膜を作製するために、本発明では、架橋剤としてイミノ基含有メラミン樹脂を使用することが重要で、特に3官能のイミノ基含有メラミン樹脂が好適に使用できる。
イミノ基含有メラミン樹脂は、メラミンとホルムアルデヒドとを縮重合して得られるトリメチロールメラミンのメチロール基を、メタノール、エタノールおよびブタノールなどの低級アルコールでエーテル化することにより得ることができる。また必要に応じ、これを数分子縮合したものを用いてもよい。
上記イミノ基含有メラミン樹脂の添加量は、ポリエステル樹脂100質量部に対して5〜50質量部が好ましい。イミノ基含有メラミン樹脂の添加量がポリエステル樹脂100質量部に対して5質量部以上であると、皮膜が充分硬化し、プレス加工後の外観および耐溶剤性が向上する。また、イミノ基含有メラミン樹脂の添加量が50質量部以下であると、皮膜が硬くなりすぎることがなく、曲げ加工時のクラックの発生もなく、曲げ加工性に優れ、加工後の皮膜の密着性も向上する。
ここで、カーボンブラック量が5質量%未満では、上述した効果が得られない。一方、15質量%を超えると、顔料が多すぎるため皮膜が脆化する。
また、イミノ基含有メラミン樹脂とカーボンブラックの組み合わせで、架橋の補完作用が生じる理由については、まだ明確に解明されたわけではないが、皮膜内部にある樹脂分子の網目状組織が緻密になることによるものと推定される。
というのは、ガラス転移温度Tgが40℃未満の場合、皮膜の靭性が低下し、十分なプレス加工性が得られない上、皮膜硬度、加工後の皮膜密着性などの特性も低下するからである。
本発明では、ガラス転移温度は、剛体振り子型物性測定装置を用いて測定する。塗装鋼板の上に置かれた剛体振り子の自由減衰振動における対数減数率と、塗装鋼板の温度の関係が極大を示す温度を、塗装鋼板に密着した塗膜フィルムのガラス転移温度と定義する。従って、本発明のガラス転移温度Tgは、塗膜フリーフィルムのTgとは異なる。
このガラス転移温度Tgは、60℃以上90℃未満の範囲にある場合にさらに好適である。Tgが90℃未満の場合、皮膜が硬くなりすぎることがなく、加工時、皮膜にクラックが入ることがないからである。
一方、上記膜厚は、1μm以上とすることが好ましい。これは、膜厚が1μm以上とすると、当該皮膜の膜厚が均一となり、着色顔料が少ない部分が存在しないため、素地色および素地疵の隠蔽性が十分となり、耐食性の点でも十分となるためである。より好ましくは3μm以上である。
かかる場合は、前記鋼板の他方の面上(ウラ面)にも、めっき層の上に、前述したクロムを含有しない化成皮膜または有機樹脂層を形成することで、従来のクロメート皮膜と同程度の耐食性と密着性を確保しつつ、優れた導電性も有することができる。この導電性は、導電荷重を500g以下とすることが、電磁波シールド性の観点で好ましい。さらに好ましいのは、300g以下とすることである。なお、この導電荷重は、表面抵抗が10−4Ω以下となる最小荷重のことである。
耐食性の要求度が高い用途には、上記化成皮膜の上に必要に応じて有機樹脂層を形成することが好ましい。この場合、有機樹脂層としては、エポキシ樹脂、アミン変性エポキシ樹脂またはポリエステル樹脂等が好適である。また、この有機樹脂層は、Caイオン交換シリカを含有することが、さらに優れた耐食性を得る上で有利である。
かような有機樹脂層としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂およびポリエステル樹脂等が例示される。
また、熱吸収性顔料は、特に限定されるものではなく、公知の顔料を用いればよいが、添加することにより積分放射率を上げる必要があるため、カーボンブラック、アニリンブラック、ポリメチレン染料、トリスアゾ染料アミン塩、シアニン染料またはその金属錯体、酸化鉄、酸化珪素およびマグネシウムケイ酸塩が例示される。これら熱吸収性顔料は、単独で添加してもよいが、二種以上組み合わせてもよい。
なお、積分放射率とは、4.5〜25μmの波長領域において、表面の分光反射率(R)を同温度の黒体放射を1(100%)として相対的に表し、波長範囲で積分したものである。
熱吸収性顔料の有機樹脂に対する添加量としては、0.1質量%以上20質量%以下であることが好ましい。これは、0.1質量%以上で熱吸収効果が十分に得られ、20質量%以下とすると皮膜の耐食性が劣化することがないためである。
また、本発明の塗装鋼板は、前記着色単一有機皮膜を具える面が外部に露出する凸面になるようにプレス加工された場合、電磁波シールド性や放熱性が要求される電子機器および家電製品等の用途で使用される部材、ならびに外部に露出する面の意匠性が必要な部位にも使用することができ、例えばプラズマディスプレイパネルや液晶テレビなどの背面パネルに使用するのに適している。
塗装用亜鉛系めっき鋼板として、各々板厚:0.5mmの電気亜鉛めっき鋼板(めっき種記号;EG)、溶融亜鉛めっき鋼板(めっき種記号;GI)、合金化溶融亜鉛めっき鋼板(Fe含有量:10質量%、めっき種記号;GA)、溶融Zn-Alめっき鋼板(Al含有量:4.5質量%、めっき種記号GF)および溶融Zn-Alめっき鋼板(Al含有量:55質量%、めっき種記号GL)を準備した。
なお、オモテ面およびウラ面に形成した化成皮膜の組成については、別途表3に示す。
得られた結果を表2に示す。
本試験での皮膜硬度を、前記フィッシャースコープHM2000で測定したところ、発明例の皮膜硬度は、表1に示されているとおり、いずれも200N/mm2以上であることが確認できた。
曲げ加工性
前記曲げ加工性は、JIS Z2248-1996に準拠し、前記塗装鋼板を、縦:60mm、横:30mmの大きさに切り出した試験片に、前記塗装鋼板を室温で180°に折り曲げる、いわゆる、0T曲げをしたときの曲げ加工部の頭頂部を目視で観察した。評価は以下の基準に従って行った。
○:有機皮膜の割れが観察されない
×:有機皮膜の割れが観察される
上記各塗装鋼板を、ブランク径:100mm、ポンチ径:50mm、ポンチ肩:4mmR、ダイ径:70mm、ダイ肩:4mmRおよび成形高さ:18mmの条件で、しわ押さえ圧は49kN(5tf)および98kN(10tf)の2水準とし、オモテ面がポンチ側となるように円錐台成形を行い、側壁部の塗膜の外観を、目視により観察し、以下の基準に従って評価した。
◎:損傷による外観の変化は発生せず
○:若干の損傷による外観の変化が認められた
×:損傷が多数発生し、外観の変化が著しかった
素地隠蔽性は、化成皮膜形成前の前記めっき鋼板のオモテ面を、先端が金属のペンで疵をつけた後、前記した塗膜形成の処理工程を行って各塗装鋼板を作製し、オモテ面を目視で観察した。評価は以下の基準に従って評価した。
○:傷が分からない
×:傷が明瞭に分かる
上記塗装鋼板の有機皮膜のオモテ面に対し、エタノールラビング試験を4.9N(0.5kgf)の荷重で10回行い、エタノールラビング試験前後のL値(明度)の変動幅(ΔL)を測定し、以下の基準に従って評価した。
◎:ΔLが1以下
○:ΔLが1超え、2以下の範囲
×:ΔLが2超え
上記各サンプルから、試験片(大きさ:100mm×50mm)を切り出し、試験片の端部およびウラ面をテープシールした後、JIS Z 2371-2000に準拠して、5質量%塩水を35℃で8時間噴霧した後、16時間休止する工程を1サイクルとし、これを3サイクル行った後の、皮膜表面外観の変化を評価した。評価は以下の基準に従って行った。
◎:表面に変化なし
○:表面に若干の発錆がある
×:表面に多数の発錆がある
(6)導電性
低抵抗測定装置(ロレスタGP、登録商標;三菱化学(株)製:ESPプローブ)を用い、各サンプルのウラ面の表面抵抗値を測定した。そのとき、プローブ先端にかかる荷重を20g/sで増加させ、表面抵抗値が10-4Ω以下になった時の荷重値で以下のように評価した。
◎:10点測定の平均荷重が300g以下
○:10点測定の平均荷重が300g超え500g以下
△:10点測定の平均荷重が500g超え700g以下
×:10点測定の平均荷重が700g超
ウラ面に純水を200g/cm2含有させた黒色フェルトを接触させ、29.42kPa(300gf/cm2)の荷重をかけて、温度:20℃、相対湿度:60%の環境で48h静置後の、外観変化を評価した。評価は以下の基準で行った。
◎:表面に変化なし
○:表面に若干の発錆がある
×:表面に多数の発錆がある
各サンプル100℃における分光放射率を、波長:4.5〜25μmの範囲で測定し同温度の黒体放射を1(100%)として相対的にあらわした。同波長範囲で分光放射率値を積分し、積分放射率を算出し、以下の基準で評価した。
◎:0.7以上
○:0.4以上0.7未満
×:0.4未満
また、他方の面(ウラ面)は、十分に満足のいく導電性と湿潤耐食性を有していた。特に、当該実施例2、7および9では、良好な放熱性が併せて得られている。この結果は、実施例2および9のウラ面めっき層の放射率が高いこと、実施例7および9のウラ面有機樹脂層中に熱吸収性顔料を含んでいることの効果を示している。さらに、実施例9は、めっき層および熱吸収性顔料の相乗効果が見られる。
これに対し、比較例は、プレス加工後の外観、特にしわ押さえ圧98kN(10tf)の時の外観、曲げ加工性、素地隠蔽性、耐溶剤性および耐食性それぞれの点で、十分とはいえなかった。
Claims (5)
- 鋼板の両面に形成された亜鉛系めっき層と、前記鋼板の少なくとも一方の面の該めっき層の上に形成されたクロムを含有しない化成皮膜と、該化成皮膜の上に形成された、水酸基価が10KOHmg/g以上のポリエステル樹脂、イミノ基含有メラミン樹脂および含有量5〜15質量%のカーボンブラックを含む着色単一の有機皮膜を有し、かつ該有機皮膜のガラス転移温度(Tg)が40℃以上、膜厚が10μm以下および硬度が200N/mm2以上であることを特徴とする黒色塗装鋼板。
- 前記着色単一の有機皮膜を鋼板の一方の面に施した場合において、前記鋼板の他方の面の最表面に前記化成皮膜または有機樹脂層を有し、該他方の面の導電荷重が500g以下であることを特徴とする請求項1記載の黒色塗装鋼板。
- 前記有機樹脂層が、熱吸収性顔料を含むことを特徴とする請求項2記載の黒色塗装鋼板。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の黒色塗装鋼板に、プレス加工を施して形成してなる加工品。
- 請求項4において、前記黒色塗装鋼板の着色単一の有機皮膜を具える面が、外部に露出する凸面になるようにプレス加工を施したことを特徴とする薄型テレビ用パネル。
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