JP4860454B2 - クリヤ塗装ステンレス鋼板 - Google Patents
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Description
クリヤ塗装ステンレス鋼板においては、意匠性を高めるために、クリヤ塗膜中に顔料を含有させて、着色することがある。
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、意匠性に優れる上に、加工性に優れたクリヤ塗装ステンレス鋼板を提供することを目的とする。
[1] ステンレス鋼板原板と、該ステンレス鋼板原板の片面または両面に成膜されたクリヤ塗膜とを有し、
クリヤ塗膜は、熱硬化性樹脂組成物の固形物100質量部に対して6質量部以下の顔料、0.25〜10質量部のポリオレフィン系ワックス、4〜10質量部の非ポリオレフィン系ワックスとを含有することを特徴とするクリヤ塗装ステンレス鋼板。
[2] 前記非ポリオレフィン系ワックスがラノリンであることを特徴とする[1]に記載のクリヤ塗装ステンレス鋼板。
[3] ステンレス鋼板原板とクリヤ塗膜との間に、アミノシラン系シランカップリング剤およびエポキシシラン系シランカップリング剤の一方または両方を含有する化成処理塗膜を有し、該化成処理塗膜付着量が2〜50mg/m2であり、
クリヤ塗膜は、架橋性官能基を有し、ガラス転移点30〜90℃、数平均分子量3000〜50000のアクリル樹脂が、ブロックイソシアネート化合物により架橋された熱硬化性樹脂組成物であることを特徴とする[1]または[2]に記載のクリヤ塗装ステンレス鋼板。
[4] クリヤ塗膜中のアクリル樹脂が、アミノ樹脂によっても架橋されていることを特徴とする[3]に記載のクリヤ塗装ステンレス鋼板。
[5] クリヤ塗膜は、熱硬化性樹脂組成物の固形物100質量部に対して2〜10質量部のシリカゾルを含有することを特徴とする[3]または[4]に記載のクリヤ塗装ステンレス鋼板。
[6] クリヤ塗膜は、熱硬化性樹脂組成物の固形物100質量部に対して0.5〜5質量部の非晶質シリカを含有することを特徴とする[3]〜[5]のいずれかに記載のクリヤ塗装ステンレス鋼板。
[7] 化成処理塗膜は、鎖状の水分散性シリカを0.1〜30質量%含有することを特徴とする[3]〜[6]のいずれかに記載のクリヤ塗装ステンレス鋼板。
図1に、本実施形態例のクリヤ塗装ステンレス鋼板を示す。本実施形態例のクリヤ塗装ステンレス鋼板10は、ステンレス鋼板原板11と、ステンレス鋼板原板11の片面に成膜された化成処理塗膜12と、化成処理塗膜12の表面に成膜されたクリヤ塗膜13とを有するものである。
該クリヤ塗装ステンレス鋼板10におけるステンレス鋼板原板11としては公知のものが使用される。
化成処理塗膜12としては、アミノシラン系シランカップリング剤およびエポキシシラン系シランカップリング剤の一方または両方を含有する塗膜が好ましい。ステンレス鋼板原板11とクリヤ塗膜13との間に、これらシランカップリング剤を含有する化成処理塗膜12を有していれば、クロメートフリーの無公害であり、かつステンレス鋼板原板11とクリヤ塗膜13との密着性を高くできる。
ここで、アミノシラン系カップリング剤としては、例えば、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2(アミノエチル)3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
エポキシ系シランカップリング剤としては、例えば、2−(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。
化成処理塗膜12中の鎖状の水分散性シリカの含有量は、0.1〜30質量%であることが好ましい。鎖状の水分散性シリカの含有量が0.1質量%未満であると、光沢向上の効果が不足し、30質量%を超えると、化成処理塗膜12を形成する際に用いる化成処理液の安定性が低くなることがある。
なお、水分散性シリカとしては鎖状の水分散性シリカ以外に球状の水分散性シリカが知られているが、球状の水分散性シリカを含有させても高光沢は得られない。鎖状水分散性シリカが好適である理由は定かではないが、そのものの持つ成膜性の良さ、結合性の良さ、さらに粘度が高く造膜ゲル性が大きいためであると考えられる。
化成処理塗膜12の付着量については、蛍光X線分析にてSiO2量を測定することによって求めることができる。
本実施形態例におけるクリヤ塗膜13は、顔料と潤滑剤としてのポリオレフィン系ワックスに加えて、非ポリオレフィン系ワックスと熱硬化性樹脂組成物とを含有する塗膜である。
クリヤ塗膜13に含まれる顔料は、無機顔料であってもよいし、有機顔料であってもよい。
無機顔料としては、弁柄、黄色酸化鉄、クロムバーミリオン、酸化クロム、カーボンブラック、チタンホワイト、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、アルミナ、シリカ等が挙げられる。
有機顔料としては、キナクリドン、イソインドリノン、インダンスレンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン等が挙げられる。
クリヤ塗膜13は、ポリオレフィン系ワックスを含有する。クリヤ塗膜13がポリオレフィン系ワックスを含有すれば、油性潤滑剤等を塗布した場合に比べて潤滑性が高くなり、加工性に優れたクリヤ塗装ステンレス鋼板10になる。
クリヤ塗装ステンレス鋼板10を加工する際には、加工発熱および摩擦熱により塗膜温度が上昇するため、ポリオレフィン系ワックスの融点は70〜160℃であることが好ましい。ポリオレフィン系ワックスの融点が70℃未満であると、加工時に軟化溶融して固形潤滑添加物としての優れた特性が発揮できないことがある。ポリオレフィン系ワックスの融点が160℃を超えると、硬い粒子が表面に存在して摩擦特性を低下させるため、高い加工性が得られないことがある。
ポリオレフィン系ワックスの酸価は、0〜30が好ましい。ポリオレフィン系ワックスの酸価が30を超えると、熱硬化性樹脂組成物との相溶性が高くなって、ポリオレフィン系ワックスが均一に塗膜表面に浮き上がりにくくなるため、クリヤ塗装ステンレス鋼板10の加工性が不充分になることがある。
非ポリオレフィン系ワックスは、ポリオレフィン系ワックスと併用して、クリヤ塗膜13の外観不良を抑制しつつ、潤滑性を高めるものである。例えば、ポリオレフィン系ワックスを10質量部以上含有すると、クリヤ塗膜13の透明度が低下するので、クリヤ塗装ステンレス鋼板10としての潤滑性向上に限界がある。このような場合、非ポリオレフィン系ワックスを併用することで、更に潤滑性を向上することができる。
非ポリオレフィン系ワックスの具体例としては、ラノリン、シリコン変性添加剤、フッ素変性添加剤(PTFE)などが挙げられる。なお、ラノリンを単独で使用した場合には、クリヤ塗膜13の耐疵付き性が低下するため、ポリオレフィン系ワックスとの複合添加が必須である。
これらの中でも、潤滑性をより向上させることから、ラノリンが好ましい。
クリヤ塗膜13に含まれる熱硬化性樹脂組成物は、架橋性官能基を有するアクリル樹脂(以下、アクリル樹脂と略す。)を、ブロックイソシアネート化合物により架橋した樹脂であることが好ましい。熱硬化性樹脂組成物が、前記樹脂であれば、クリヤ塗装ステンレス鋼板10をクロメートフリーにでき、しかも耐疵付き性、耐候性、耐薬品性を向上させることができる。
ここで、架橋性官能基は、水酸基、カルボキシ基、アルコキシシラン基などから選ばれる1種または2種以上の官能基である。アクリル樹脂は架橋性官能基を1分子あたり、2個以上有することが好ましい。
非官能性アクリル単量体としては、例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸n−ヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸シクロへキシル、メタクリル酸ラウリル等の脂肪族アクリレートまたは環式アクリートが挙げられる。
官能性単量体としては、水酸基を有する単量体、カルボキシ基を有する単量体、アルコシキシラン基を有する単量体等が挙げられる。
アクリル樹脂のガラス転移温度を前記範囲にするためには、アクリル樹脂の組成を適宜選択すればよい。
アクリル樹脂の数平均分子量は、アクリル樹脂を製造する際の条件(例えば、重合温度、重合開始剤の種類や量等)によって調整することができる。
ブロックイソシアネート化合物の市販品としては、例えば、デスモジュールBL1100、BL1265MPA/X、VPLS2253、BL3475BS/SN、BL3272MPA、BL3370MPA、BL4265SN、デスモーサム2170、スミジュール3175(以上、住化バイエルウレタン株式会社製)、デュラネート17B−60PX、TPA−B80X、MF−B60X、MF−K60X(以上、旭化成ケミカルズ株式会社製)、バーノックDB−980K、D−550、B3−867、B7−887−60(以上、大日本インキ化学工業株式会社製)、コロネート2515、2507、2513(以上、日本ポリウレタン工業株式会社製)などが挙げられる。これらブロックイソシアネート化合物は、1種を単独で使用してもよいし、併用してもよい。
アミノ樹脂は、アミノ化合物(メラミン、グアナミン、尿素)とホルムアルデヒド(ホルマリン)を付加反応させ、アルコールで変性した樹脂の総称である。具体例としては、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂、ブチル化尿素樹脂、ブチル化尿素メラミン樹脂、グリコールウリル樹脂、アセトグアナミン樹脂、シクロヘキシルグアナミン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、耐指紋汚染性、耐疵付き性、耐薬品性という面からメラミン樹脂が好ましい。
メラミン樹脂は、変性するアルコールの種類によって、例えば、メチル化メラミン樹脂、n−ブチル化メラミン樹脂、イソブチル化メラミン樹脂、混合アルキル化メラミン樹脂等に分類される。
n−ブチル化メラミン樹脂としては、マイコート506、508(以上、三井サイテック株式会社製)、ユーバン20SB、20SE、21R、22R、122、125、128、220、225、228、28−60、20HS、2020、2021、2028、120(以上、三井化学株式会社製)、PLASTOPAL EBS 100A、100B、400B、600B、CB(以上、BASF製)、スーパーベッカミンJ−820、L−109、L−117、L−127、L−164(以上、大日本インキ化学工業株式会社製)、メラン21A、22、220、2000、8000(以上、日立化成工業株式会社製)、テスアジン3020、3021、3036(以上、日立化成ポリマー株式会社製)等が挙げられる。
イソブチル化メラミン樹脂としては、ユーバン60R、62、62E、360、361、165、166−60、169、2061(以上、三井化学株式会社製)、スーパーベッカミンG−821、L−145、L−110、L−125(以上、大日本インキ化学工業株式会社製)、PLASTOPAL EBS 4001、FIB、H731B、LR8824(以上、BASF製)、メラン27、28、28D、245、265、269、289(以上、日立化成工業株式会社製)、テスアジン3027、3028、3029、3030、3037(以上、日立化成ポリマー株式会社製)等が挙げられる。
混合アルキル化メラミン樹脂としては、サイメル267、285、232、235、236、238、211、254、204、212、202、207(以上、三井サイテック株式会社製)等が挙げられる。
アミノ樹脂は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
クリヤ塗膜13は、硬度、耐疵付き性がより高くなり、また、耐指紋汚染性が高くなることから、シリカゾルを含有することが好ましい。
シリカゾルは、ナノメートルサイズの粒子から構成されたシリカ粒子である。
次に、上述したクリヤ塗装ステンレス鋼板の製造方法の一例について説明する。なお、クリヤ塗装ステンレス鋼板10の製造方法は以下の方法に限定されるものではない。
この例の製造方法では、まず、ステンレス鋼板原板11をアルカリ脱脂や酸、アルカリによるエッチング等の公知の前処理を施す。
次いで、ステンレス鋼板原板11に、アミノシラン系カップリング剤およびエポキシシラン系カップリング剤の一方または両方を含む化成処理液を塗布し、乾燥して、化成処理塗膜12を形成する。
前記化成処理液としては市販品を用いることができる。市販の化成処理液としては、例えば、パルコートE305、3750、3751、3753、3756、3757、3970(日本パーカライジング株式会社製)、アルサーフ440(日本ペイント株式会社製)等が挙げられる。
化成処理液の塗布方法としては、例えば、スプレー、ロールコート、バーコート、カーテンフローコート、静電塗布等を採用できる。
化成処理液の乾燥温度(表面温度)は60〜140℃とすることが好ましい。
ここで、クリヤ塗料とは、顔料とポリオレフィン系ワックスと非ポリオレフィン系ワックスとアクリル樹脂とブロックイソシアネート化合物と溶媒とを必須成分として含有し、ブロックイソシアネート化合物の硬化触媒、アミノ樹脂、シリカゾル、非晶質シリカ、アクリル樹脂ビーズ等を任意成分として含有する塗料である。
ブロックイソシアネート化合物の硬化触媒としては、ジ−n−ブチルチンオキサイド、n−ジブチルチンクロライド、ジ−n−ブチルチンジラウリレート、ジ−n−ブチルチンジアセテート、ジ−n−オクチルチンオキサイド、ジ−n−オクチルチンジラウリレート、テトラ−n−ブチルチン等が挙げられる。
アミノ樹脂の硬化触媒としては、例えば、スルホン酸系触媒やアミン系触媒等が使用されるが、硬化時間の短縮に特に効果を発揮することから、p−トルエンスルホン酸系触媒が好ましい。
アミノ樹脂の硬化触媒の量は、アクリル樹脂とブロックイソシアネート化合物とアミノ樹脂との合計量を100質量部とした際の0.5〜5質量部であることが好ましく、1〜2質量部であることがより好ましい。
アミノ樹脂の硬化触媒の量が、アクリル樹脂とブロックイソシアネート化合物とアミノ樹脂との合計量を100質量部とした際の0.5質量部未満であると、硬化時間を短縮できないことがあり、5質量部を超えると、得られるクリヤ塗装ステンレス鋼板10の加工性が低くなる傾向にある。
オルガノシリカゾルとは、有機溶媒にナノメートルサイズのコロイダルシリカを安定に分散させたコロイド溶液である。
オルガノシリカゾルとしては、MA−ST−M、IPA−ST、EG−ST、EG−ZL、NPC−ST、DMAC−ST、DMAC−ST−ZL、XBA−ST、MIBK−ST(以上、日産化学工業株式会社製)などが挙げられる。オルガノシリカゾルは1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
このようなクリヤ塗装ステンレス鋼板10は、家庭用または業務用の電気製品の筐体に好適に使用される。
温度計、還流冷却器、攪拌器、滴下ロート、窒素ガス導入管を備えた4つ口フラスコに、表1に示す配合量で、トルエン、酢酸ブチルを入れ、110℃まで昇温し窒素ガスを吹き込みながら攪拌し、メタクリル酸メチル、スチレン、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸メチル、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)の混合物を3時間かけて滴下した。滴下終了後、さらにAIBNを追加して同温度でさらに3時間反応させて、不揮発分50%のアクリル樹脂の溶液を得た。
次いで、該アクリル樹脂の溶液に、硬化剤であるブロックイソシアネート「デスモジュールVPLS2253」(住化バイエルウレタン株式会社製、NCO含有率10.5質量%)と、アミノ樹脂としてメラミン樹脂(三井サイテック社製サイメル327)を、表1のように配合することにより、クリヤ塗料を得た。
次いで、クリヤ塗料に、顔料である弁柄(大日本インキ化学工業社製コロファインブラウン#77R)を、熱硬化性樹脂組成物の固形物固形分100質量部に対して3質量部、ラノリンワックスを5質量部、ポリエチレンワックスを8質量部および硬化触媒であるp−トルエンスルホン酸を2質量部含有させた。
次いで、化成処理塗膜の表面に、クリヤ塗料をバーコータにより塗布し、表面温度が193℃になるように焼付け、厚さ3μmのクリヤ塗膜を成膜させた。このクリヤ塗膜中には、熱硬化性樹脂組成物の固形物100質量部に対して3質量部の顔料、5質量部のラノリンワックス、8質量部のポリエチレンワックスが含まれる。
以上のようにして、クリヤ塗装ステンレス鋼板を得た。
クリヤ塗料における顔料およびラノリンワックスの配合量を表2に示すように変更したこと以外は製造例1と同様にして、クリヤ塗装ステンレス鋼板を得た。
製造例1〜6により得たクリヤ塗装ステンレス鋼板の加工性について、以下の条件にて円筒絞り試験を実施したときの割れ発生有無で評価した。評価結果を表2に示す。なお、円筒絞り試験における絞り比2.1でのプレス割れ有無は、複雑形状部品(例えば、炊飯ジャーの蓋)のプレス時の割れ発生有無と良く対応した。
○:割れや剥離が見られず、加工性に優れていた。
×:割れまたは剥離が見られ、加工性に劣っていた。
[試験条件]
ポンチ:40mmφ×4mmrp
ダイス:42mmφ×4mmrp
ブランク:84mmφ
しわ押さえ力:1トン
スピード:16mm/分
絞り比:2.1
クリヤ塗膜中の顔料含有量が6質量部を超え、ラノリンワックス含有量が4質量部未満であった製造例3,4のクリヤ塗装ステンレス鋼板は、成形品に割れが見られ、加工性が低かった。
クリヤ塗膜中のラノリンワックスが4〜10質量部の範囲で含まれていたが、顔料含有量が6質量部を超えていた製造例5のクリヤ塗装ステンレス鋼板も、成形品に割れが見られ、加工性が低かった。
クリヤ塗膜中の顔料含有量が6質量部以下であったが、ラノリンワックス含有量が4質量部未満であった製造例6のクリヤ塗装ステンレス鋼板は、成形品に割れが見られ、加工性が低かった。
Claims (7)
- ステンレス鋼板原板と、該ステンレス鋼板原板の片面または両面に成膜されたクリヤ塗膜とを有し、
クリヤ塗膜は、熱硬化性樹脂組成物の固形物100質量部に対して6質量部以下の顔料、0.25〜10質量部のポリオレフィン系ワックス、4〜10質量部の非ポリオレフィン系ワックスとを含有することを特徴とするクリヤ塗装ステンレス鋼板。 - 前記非ポリオレフィン系ワックスがラノリンであることを特徴とする請求項1に記載のクリヤ塗装ステンレス鋼板。
- ステンレス鋼板原板とクリヤ塗膜との間に、アミノシラン系シランカップリング剤およびエポキシシラン系シランカップリング剤の一方または両方を含有する化成処理塗膜を有し、該化成処理塗膜付着量が2〜50mg/m2であり、
クリヤ塗膜は、架橋性官能基を有し、ガラス転移点30〜90℃、数平均分子量3000〜50000のアクリル樹脂が、ブロックイソシアネート化合物により架橋された熱硬化性樹脂組成物あることを特徴とする請求項1または2に記載のクリヤ塗装ステンレス鋼板。 - クリヤ塗膜中のアクリル樹脂が、アミノ樹脂によっても架橋されていることを特徴とする請求項3に記載のクリヤ塗装ステンレス鋼板。
- クリヤ塗膜は、熱硬化性樹脂組成物の固形物100質量部に対して2〜10質量部のシリカゾルを含有することを特徴とする請求項3または4に記載のクリヤ塗装ステンレス鋼板。
- クリヤ塗膜は、熱硬化性樹脂組成物の固形物100質量部に対して0.5〜5質量部の非晶質シリカを含有することを特徴とする請求項3〜5のいずれかに記載のクリヤ塗装ステンレス鋼板。
- 化成処理塗膜は、鎖状の水分散性シリカを0.1〜30質量%含有することを特徴とする請求項3〜6のいずれかに記載のクリヤ塗装ステンレス鋼板。
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