JP4243806B2 - 耐熱非粘着塗装鋼板 - Google Patents
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Description
化成処理にクロメート処理,防錆顔料にCr系防錆顔料が従来から使用されてきたが、化成皮膜や樹脂塗膜からCrが溶出すると健康や環境に悪影響を及ぼすことから、非Cr系の化成処理や非クロム系防錆顔料が採用され始めている。ところが、クロメート皮膜やCr系防錆顔料に匹敵する耐食性が得られがたく、クロメート処理,Cr系防錆顔料に依る防錆対策を完全に排除する状態に至っていない。
塗装原板には、Si:3〜15質量%を含む溶融アルミニウムめっき層が鋼板表面に形成されためっき鋼板が使用される。Siは、下地鋼と溶融アルミニウムめっき層との界面に生じやすいFe−Al−Si合金層の生成・成長を抑え、Alめっき鋼板の加工性を確保する上で有効な成分である。Fe−Al−Si合金層の抑制効果は、3質量%以上のSi含有量で顕著になるが、15質量%を超える過剰量のSiが含まれると溶融アルミニウムめっき層の凝固冷却過程で初晶Siが晶出し、溶融アルミニウムめっき層の密着性やAlめっき鋼板の加工性が劣化しやすくなる。溶融アルミニウムめっき層は、必要に応じて少量のZn,Mg,Ti,Ni,Cu等を含むこともできる。
塗装原板は、塗膜密着性を改善するため脱脂される。脱脂方法は、特段の制約を受けることなく常法にしたがって弱アルカリ性又は中性の脱脂液を用い、浸漬,スプレー等でAlめっき鋼板表面を清浄化する。次いで、必要に応じて酸洗,リン酸塩処理等を施すと、めっき層表面の濡れ性が向上する。
表面清浄された塗装原板は塗装に先立って化成処理され、塗膜密着性の改善に有効な化成皮膜がめっき層表面に形成される。化成処理には非クロム系のフルオロアシッドを用いた化成処理液が使用され、ロールコータ,カーテンフローコーター,浸漬法等で塗装原板に塗布された化成処理液をリンガーロール等で絞った後、水洗することなく80〜200℃で乾燥することによりフルオロアシッド皮膜がめっき層表面に形成される。
フルオロアシッドにはH2TiF6,H2ZrF6,H2HfF6,H2SiF6,H2GeF6,F2SnF6,HBF4等があり、なかでもH2TiF6が最も優れた防錆効果を示す。フルオロアシッドは一種を単独で或いは二種以上の混合物として使用できる。
高温環境下での用途を想定すると、有機樹脂成分が多い複合皮膜を設けた溶融Zn,溶融Zn-Alめっき鋼板等では有機樹脂成分が劣化し、水分,腐食性成分の侵入によってフルオロアシッド皮膜内のZnF2が溶解し耐食性の劣化が懸念される。しかし、溶融アルミニウムめっき鋼板を塗装原板に使用しているので、化成皮膜に水溶性の反応生成物が含まれない。仮に熱で有機樹脂が劣化した場合でも、下塗り塗膜中のリン酸系防錆顔料から燐酸イオンが溶出し、下地めっき層のAlと反応して不溶性リン酸塩が再析出することにより劣化個所が自己修復されるので、優れた環境遮断能が持続される。
化成処理後、透明又は着色耐熱塗料をAlめっき鋼板に塗布し、乾燥・焼付けによって下塗り塗膜(プライマ層)を形成する。下塗り用の耐熱塗料としては、塗装金属板の切断端面や加工時又は施工時に発生した塗膜欠陥を起点とするフクレ,錆等の欠陥防止等、一層優れた耐食性を得るため、非クロム系防錆顔料を配合したポリエーテルスルホン樹脂,ポリフェニルスルフィド樹脂,ポリアミドイミド樹脂の少なくとも一種以上の耐熱樹脂を使用できる。
リン酸系防錆顔料は、樹脂固形分100質量部に対し5〜150質量部の割合で配合することが好ましい。リン酸系防錆顔料による塗膜の耐食性改善効果は5質量部以上の配合で顕著になる。しかし、150質量部を超える過剰量のリン酸系防錆顔料を配合しても、増量に見合った効果が得られず、却って塗膜の加工性,密着性が低下する。
プライマ塗料の塗布量は、焼付け後に乾燥膜厚:0.5〜30μmのプライマ層が形成されるように調整される。リン酸系防錆顔料のみを少量配合した透明なプライマ塗膜を形成する場合、乾燥膜厚:0.5μm以上でプライマ塗膜形成による耐食性,塗膜密着性等の効果が発現する。着色塗膜の場合には、溶融アルミニウムめっき層表面を隠蔽するため3μm以上の乾燥膜厚が好ましい。何れの場合も乾燥膜厚が30μmを超える厚膜のプライマ層では、塗膜表面が柚肌状になって外観が劣化するだけでなく、焼付け時にワキが発生しやすくなる。
プライマ層の上に耐熱非粘着塗料が塗布され、乾燥・焼付けによって耐熱非粘着のトップ塗膜が形成される。耐熱非粘着塗料は、ポリエーテルスルホン樹脂,ポリフェニルスルフィド樹脂,ポリアミドイミド樹脂の少なくとも一種以上の耐熱樹脂に平均粒径1μm以下の熱溶融性フッ素樹脂を配合することにより調製される。熱溶融性フッ素樹脂の配合量は、耐熱樹脂塗料の固形分100質量部に対し10〜200質量部の範囲で選定される。
熱溶融性フッ素樹脂は、10〜200質量部の割合で耐熱非粘着塗料に配合される。熱溶融性フッ素樹脂の配合による非粘着性の持続性は10質量部以上の配合割合で顕著になるが、200質量部を超える過剰配合はプライマ層に対するトップ塗膜の密着性を低下させる原因になる。非粘着性の持続性と塗膜密着性をバランスさせる上では、熱溶融性フッ素樹脂の配合量を50〜150質量部,更には80〜120質量部の範囲で選定することが好ましい。
耐熱非粘着塗膜が形成された溶融アルミニウムめっき鋼板は、環境対応型耐熱非粘着塗装鋼板として、フライパン,ガステーブル天板,ホットプレート,パン焼き器,オイルポット,電子レンジ内壁材等の調理器具を初め、家電製品,厨房機器や耐熱性,非粘着性,潤滑性が要求される摺動部材としても使用される。
表面洗浄後の塗装原板に、表1のフルオロアシッド処理液をバーコーターで塗布し、100℃で乾燥することによりフルオロアシッド皮膜を形成した。処理液の塗布量は、バーコーターの番手によって調節した。また、アミノメチル置換ポリビニルフェノールの濃度を0〜20質量部の範囲で変化させ、フルオロアシッド皮膜中の樹脂量を調整した。比較材として、市販のクロメート処理液(ZM-3387:日本パーカライジング株式会社製)を塗装原板に塗布し、同様に100℃で加熱・乾燥した。
製造された各耐熱非粘着塗装鋼板から70mm×150mmの試験片を切り出し、300℃×100時間で加熱処理した後、カッターナイフで平坦部にクロスカットを入れ、次の試験に供した。なお、試験番号2及び3は参考例である。
JISZ2371に準拠して、35℃の5%NaCl水溶液を噴霧した。塩水噴霧を所定時間継続した後、切断端面,クロスカット部に発生した塗膜フクレ(エッジクリーブ)を測定した。切断端面,クロスカット部からの塗膜フクレ幅が0.5mm以下を◎,0.5〜1.0mmを○,1.0〜2.0mmを△,2.0mm以上を×として耐塗膜フクレ性を評価した。
〔煮沸塩水試験〕
沸騰した5%NaCl水溶液に試験片を所定時間浸漬した後、試験片の切断端面,クロスカット部を観察し、塗膜フクレ(エッジクリープ)の発生状況を調査した。調査結果を塩水噴霧試験と同じ基準で判定し、耐塗膜フクレ性を評価した。
Claims (3)
- Si:3〜15質量%を含む溶融アルミニウムめっき層が形成されている溶融アルミニウムめっき鋼板に、フッ素換算付着量及び/又は総金属付着量:1〜500mg/m2のフルオロアシッド皮膜、耐熱樹脂にリン酸マグネシウム亜鉛からなるリン酸系防錆顔料を配合した塗料から成膜されたプライマ層、耐熱樹脂に熱溶融性フッ素樹脂粒子を配合した塗料から成膜され、熱溶融性フッ素樹脂粒子から生成した薄膜で塗膜表面が覆われているトップ塗膜が順次積層されていることを特徴とする耐熱非粘着塗装鋼板。
- プライマ層及びトップ塗膜形成用の塗料がポリエーテルスルホン樹脂,ポリフェニルスルフィド樹脂,ポリアミドイミド樹脂等の少なくとも一種の耐熱樹脂をベースとする請求項1記載の耐熱非粘着塗装鋼板。
- 熱溶融性フッ素樹脂がテトラフルオロエチレン,ヘキサフルオロエチレン,パーフルオロアルキルビニルエーテル,クロロトリフルオロエチレンの少なくとも一種からなる重合体又は共重合体である請求項1記載の耐熱非粘着塗装鋼板。
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