JPH01259940A - 加工性に優れた塗装金属板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、塗装された金属板の塗装面に紫外線もしくは
電子線で硬化させた最上層被膜（トップコート）を有す
る塗装金属板（化粧金属板とも呼ばれる）に関する。こ
の塗装金属板は、表面硬度が高（、加工性および化粧性
に優れているため、冷蔵庫のドアなどの家電製品や、内
壁、間仕切り等の建築内装材などの用途に最適である。

〔従来の技術〕

塗装鋼板などの塗装金属板の表面に光沢を付与するため
、表面にクリヤラッカーなどの透明塗料（クリヤー塗料
）を塗布することは周知の慣用技術である。

その場合、一般の溶剤型塗料では溶剤を蒸発させる乾燥
工程が必要であるが、紫外線硬化型塗料では無溶剤型の
ものが入手でき、紫外線照射のみで被膜を硬化させるこ
とができるので、上記クリヤー塗料として紫外線硬化型
塗料を使用することも公知である。

例えば、特開昭６０−２４０４５０号公報には、金属基
板の表面にビニル系もしくはポリエステル系塗料からな
るベースコート層を形成させ、その表面に熱融着性樹脂
からなる模様層を形成させ、この模様層の表面に紫外線
架橋型樹脂からなるトップクリヤー層を形成させてなる
化粧金属板が提案されている。トップコート層の形成に
使用しうる紫外線架橋型塗料として、高硬度タイプには
ポリエステルアクリレート系塗料を、加工タイプにはウ
レタンアクリレート系塗料を使用することが記載されて
いる。

特開昭６１−１２９０６９号公報には、紫外線硬化型塗
料を塗装金属板の表面に塗布したのち、透明フィルムを
被覆し、そのフィルムの上から紫外線を照射し、その後
フィルムを剥離することによって、光沢の増大した塗装
金属板を製造する方法が記載されている。この公報では
、使用しうる紫外線硬化型塗料は特定されていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

紫外線硬化型塗料には、ラジカル重合型のアクリレート
系塗料とカチオン重合型の塗料があるが、特開昭６０−
２４０４５０号公報に見られるように、従来実際に使用
されているのはラジカル重合型のアクリレート系塗料（
ポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エ
ポキシアクリレートなど）である。

アクリレート系クリヤー塗料を塗装金属板の塗装面に塗
布し、紫外線照射により硬化させて形成した透明トップ
コート層を有する塗装金属板は、比較的加工性がよいウ
レタンアクリレート系塗料を使用しても、塗膜の加工性
が不十分で、厳しい曲げ加工を行うと塗膜割れ、塗膜剥
離を生じるという欠点がある。この割れ部には汚物が溜
まり易く、著しく外観が損なわれる。

アクリレート系塗料の加工性は、これに混合する反応性
希釈剤の量を制限することにより、塗膜硬度をある程度
維持したまま改善されることが知られているが、反応性
希釈剤量が少なくなると、塗料が著しく増粘する。その
結果、通常の塗装法では薄膜に塗装することができず、
塗膜の消泡が困難で美麗な塗膜が得られないなど、塗装
性が非常に悪化する。

塗料粘度を下げるために非反応性の溶剤を添加すること
も可能であるが、この場合には溶剤を蒸発させる工程が
必要となり、紫外線硬化型塗料を使用することの利点が
失われる。また、特開昭６１−１２９０６９号公報に開
示のように、光沢を増すために透明フィルムを被覆して
硬化させる方法を採用する場合には、溶剤を完全に蒸発
させてからフィルムを被覆しなければならず、実質的に
実施が不可能となる。

本発明の目的は、紫外線や電子線などの活性エネルギー
線硬化型のトップコート用クリヤー塗料を利用し、表面
硬度が高く、光沢が良好で、しかも加工性にも優れた塗
装金属板を得ることである。

本発明の別の目的は、非反応性溶剤による希釈を必要と
せずに良好な塗装性を有している活性エネルギー線硬化
型塗料を使用して上記塗装金属板を得ることである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上記目的を達成すべく検討した結果、カ
チオン重合型塗料が無溶媒でも塗装性が良好であり、し
かも従来から知られていた硬化時の収縮が少ないために
基材との密着性が良好であることに加えて、加工性にも
優れた高硬度の塗膜を形成することができ、塗装鋼板の
トフブコート用塗料として最適であることを見出した。

ここに、本発明の要旨は、塗装された金属板の塗装面に
、芳香族ヨードニウム塩および芳香族スルホニウム塩か
ら選ばれたカチオン重合開始剤を含有する少なくとも１
種のカチオン開環重合可能な樹脂成分、またはこの樹脂
成分５０重量％以上とラジカル重合可能な樹脂成分５０
重量％以下との混合物、からなる塗料の塗布および紫外
線もしくは電子線照射により形成された硬化塗膜を最上
層として有していることを特徴とする塗装金属板にある
。

本明細書において、樹脂とは、紫外線もしくは電子線に
より硬化皮膜を形成することができるモノマー、オリゴ
マー、プレポリマー、ポリマーなどを包含する意味であ
る。

使用する塗料は、カチオン重合型樹脂成分のみからなる
ものでもよいが、カチオン重合型樹脂成分のみでは硬化
反応速度が不十分となる場合がある。そのような場合に
は、５０重量％までのラジカル重合型樹脂成分を混合す
ることにより、塗膜の加工性を著しく低下させずに反応
速度を調節することができる。

塗膜の硬化を紫外線により行う場合には少なくとも１種
の光増感剤を、またラジカル重合型樹脂成分を混合した
塗料を使用する場合には、光によリラジカルを発生する
少なくとも１種の光重合開始剤を含有させることが好ま
しい。

本発明ノ１ｆｌｒｉ様にあう”Ｃは、特開昭６１−１２
９０６９号公報に記載の方法に従って、塗装された金属
板の表面上に前記塗料を塗布し、次いで塗料の表面に透
明フィルムを被覆した後、フィルム表面に紫外線もしく
は電子線を照射して塗膜を硬化させてから、該フィルム
を剥離することにより硬化塗膜を形成する。それにより
、光沢が非常に良好な塗装金属板が得られる。

〔作用〕

以下、本発明について詳述する。

本発明の塗装金属板は、塗装された金属板の塗装面に、
塗膜の保護、硬度増大および光沢の増強のためにカチオ
ン重合型トップコート塗膜層を形成したものである。

下地の塗装された金属板は、任意のプレコート金属板で
よい、基材の金属板としては、必要に応じて化成処理を
施した鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、チタン
板、銅板などが使用できる。

鋼板には、冷延鋼板の他に、亜鉛めっき鋼板、亜鉛系合
金めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼板、アルミニウム
系合金めっき鋼板、ブリキ、ＴＦＳなどのあらゆるめっ
き鋼板が包含される。

プレコート金属板の形成は、通常は、まず適当なプライ
マー塗膜を形成した後、例えば、アルキド系、ポリエス
テル系、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系、ビニル
系などの慣用のプレコート用塗料の１種または２種以上
を、常法により１層または２層以上塗装することにより
行われる。

本発明にあっては、下地の塗装された金属板は特定の種
類のものに制限されない０例えば、塗装面には適宜手段
で形成された模様を有していてもよく、また塗装は有色
の不透明塗膜とすることが多いが、透明塗膜とすること
もできる。

この塗装された金属板の塗装面に、カチオン重合型樹脂
成分のみ、またはカチオン重合型樹脂成分とラジカル重
合型樹脂成分との混合物、からなる塗料の硬化塗膜を形
成する０本発明で使用するカチオン重合型樹脂成分は、
芳香族ヨードニウム塩および芳香族スルホニウム塩から
選ばれた少なくとも１種の化合物をカチオン重合開始剤
として開環重合することができるものであり、この樹脂
成分およびカチオン重合開始剤については特開昭６２−
２３１７４３号公報に記載されている。

カチオン重合開始剤として使用される芳香族ヨードニウ
ム塩およびスルホニウム塩はそれぞれ下記の一般式（１
）および（２）で示される化合物であり、この化合物は
紫外線もしくは電子線のような放射線に反応してカチオ
ンを反応系に供給し、カチオン重合反応を開始させるこ
とができる。

替 （１）　　　　　　　　　　Ｒ’　　（２）上記式中、
Ｒ１−Ｒ３は同一でも異別でもよく、それぞれ芳香族基
を意味し、Ｘ−は適当なアニオンを意味する。芳香族基
の例は、ベンゼン、ビフェニル、ナフタレン、ジフェニ
ルエーテル、ジフェニルスルフィド、ジフェニルスルホ
キシド、ジフェニルスルホンなどからｇ導された１価基
であり、芳香環は低級アルキル基、ハロゲンなどの置換
基で置換されていてもよい、アニオンＸ−の例としては
、ＢＰ、−１ＰＦ＆−、ＡｓＦｉ−，５ｂＦｈ−などが
挙げられる。

カチオン開環可能な樹脂成分としては、芳香族スルホニ
ウム塩もしくはヨードニウム塩によりカチオン開環重合
可能な任意の樹脂が使用できる。

このような樹脂の例は、環状エポキシ樹脂、環状オルト
カルボン酸エステル、ラクトン、環状のエーテル、ビニ
ルエーテル、ｇ化物、シＩＪ：Ｉ−７、アセタールなど
が挙げられ、これらはモノマーでもオリゴマーでもよい
、これらのうち、脂環式エポキシ樹脂が、塗膜性能およ
び硬化速度が良好であることから特に好ましい、この樹
脂成分はＬ種類のみを使用しても、２種類以上を併用し
てもよい。

このようなカチオン重合型樹脂成分は、例えば、チバガ
イギー社からＵＶＲなる商品名で各種のものが市販され
ており、これらの２種以上を混合して、塗装性、塗膜性
能および硬化速度を調整することができる。

前述のように、カチオン重合型樹脂成分に全体の５０重
量％以下のラジカル重合型樹脂成分を混合することがで
きる。ラジカル重合型樹脂成分の添加は、硬化速度の増
大に有効であるが、その量が５０重量％を超えると塗膜
の加工性が劣化するか、あるいは塗装性が阻害されるの
で、本発明にあっては添加量を５０重量％以下に制限す
る。ラジカル重合型樹脂成分の添加量は、好ましくは３
５重量％以下である。

ラジカル重合型樹脂成分は、ラジカル重合性の炭素−炭
素二重結合を持つ少なくとも１種のオリゴマーまたはモ
ノマーからなり、このような樹脂としては、例えば、ア
クリル酸もしくはメタクリル酸などのラジカル重合性モ
ノマーを各種プレポリマーの末端もしくは側鎖に導入し
て得られる、ウレタンアクリレート、ポリエステルアク
リレート、エポキシアクリレートなどが挙げられる。

本発明の最上層塗膜用の塗料成分には、従来のものと同
様に反応性希釈剤（例、スチレン、アクリル酸もしくは
メタクリル酸エステルなどの液状ビニルモノマー）を配
合することもできる。ただし、前述したように、反応性
希釈剤を多量に存在させると塗膜の加工性に悪影響があ
るので、その添加量は少量に抑えることが好ましい９本
発明で使用する塗料は、カチオン重合型樹脂成分が５０
％以上存在するため、反応性希釈剤を多量に添加しなく
ても良好な塗装性が確保される。

ラジカル重合型樹脂成分を混合する場合、光によりラジ
カルを発生するラジカル重合開始剤を塗料に添加するこ
とができる０本発明で使用する塗料は、カチオン重合型
樹脂成分との混合物であるので、ラジカル重合開始剤を
添加しなくても重合反応は進行するが、この開始剤を添
加すると硬化速度を増大させることができる。従って、
必要に応じてラジカル重合開始剤を添加することが好ま
しい。ラジカル重合開始剤として機能する代表的な化合
物としては、ベンゾインエーテル、ベンジルジメチルケ
タール、１−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケトン
、２．２−ジェトキシアセトフェノン等が挙げられる。

このようなラジカル重合開始剤の添加量は、ラジカル重
合型樹脂成分の５重量％以下が適当である。

紫外線照射により塗膜の硬化を行う場合、塗料に光増感
剤を添加することが好ましい、光増感剤としては、アン
トラセン、ペリレン等の縮合芳香族化合物、フェノチア
ジン、キサントン、チオキサントン等の複素環式縮合芳
香族化合物、アセトフェノン、ベンゾフェノン等の芳香
族ケトン等を用いることができる。光増感剤の添加量は
、塗料成分の合計量の０．１〜５重量％の範囲内が好ま
しい、増感剤による増感効果は、紫外線硬化において、
カチオン重合型樹脂成分およびラジカル重合型樹脂成分
のいずれに対しても有効である。電子線照射により塗膜
の硬化を行う場合には、増感剤を添加する必要はない。

本発明で使用する塗料は、前記カチオン重合開始剤およ
び皮膜形成成分である前記樹脂成分を必須成分とし、そ
の他に任意成分としてラジカル重合開始剤、増感剤、反
応性希釈剤、溶剤などの各種の添加剤の１種または２種
以上を任意に含有していてもよい０通常は、この最上Ｎ
塗料はクリヤー（透明）塗料とされるが、所望により顔
料を配合して不透明塗料としてもよい。

本発明で使用する塗料は、カチオン重合型樹脂成分が５
０！！Ｉ％以上存在するため、無溶媒で十分に塗装可能
な良好な塗装性を有するように調整できる。無溶媒であ
ると溶媒蒸発工程が不要となるので、塗装工程が簡略化
され、また後述する透明フィルムを被せてから硬化を行
う実施Ｂ様も適用することができる。

塗装された金属板の塗装面への前記最上層塗料の塗布は
、ロール塗布、スプレー法、静電法、浸漬法、ロール絞
り法、ブレード法などの慣用に任意の方法により実施で
きる。膜厚は特に制限されないが、硬化後の膜厚で１〜
５０−の範囲内が好ましい。

塗膜の硬化は、波長２００〜４００　ｒ＋＋ｗの紫外線
もしくは１０　ＫｅＶ〜３　ＭｅＶのエネルギーを有す
る電子線を照射することにより行うことができる。塗料
が非反応性溶剤を含有する場合には、照射前に溶剤を蒸
発させる。

本発明の１態様にあっては、前記塗料を塗装された金属
の塗装面に塗布した後、未硬化の塗膜上に透明フィルム
を被覆し、この透明フィルムを介して紫外線もしくは電
子線を照射して塗膜を硬化させた後、フィルムを剥離す
ることにより、硬化塗膜を形成する。こうすると、塗膜
側に面したフィルム表面の形状が塗膜に転写され、塗膜
表面を自由に調整することができる０例えば、フィルム
表面が鏡面である場合には、非常に光沢の良好な塗装金
属板が得られ、また、表面に適当な凹凸模様を有するフ
ィルムを使用し、て、塗装金属板に化粧性を付与するこ
ともできる。

上述した塗装は、金属板の片面に行われることが多いが
、もちろん両面を塗装することも可能である。

１〜５および　　　１〜３ 厚さ０．５　ｍｓの溶融亜鉛めっき鋼板（めっき付着量
片面当たり６０ｇ／ｎ？）の片面に高分子量ポリエステ
ル系塗料を乾燥膜厚２０−で塗装した塗装鋼板の塗装面
に、下記第１表に示す配合の塗料を、バーコーターで乾
燥塗膜付着料が１０ｇ／ｎ？となるように塗布した。

塗料の調製に使用した材料の詳細は次の通りである。

カチオン重合型樹脂成分：チバガイギー社製ＵＶＲ−６
１００、ｕｖＲ−６２００、ＵＶＲ−６３５１ＳＵＶＲ
−６１１０、ＩＩＶＲ−６３７９（いずれも環状エポキ
シ樹脂型塗料）。

カチオン重合開始剤：チバガイギー社製ＵＶｌ−６９７
４（芳香族オニウム塩）。

ラジカル重合型樹脂成分：東亜合成化学■製アロニック
スＭ５７００　（単官能アクリレート）、アロニソクス
Ｍ８１００（多官能ポリエステルアクリレート）、およ
びＴＭＰＴＡ（）リメチロールプロパントリアクリレー
ト）。

ラジカル重合開始剤：チバガイギー社製Ｉｒｇａｃｕｒ
ｓ１８４　（１−ヒドロキシシクロへキシルフェニルケ
トン）。

増惑荊：アントラセン、ベンゾフェノン。

得られた塗膜を、実施例１および３では５　Ｍｒａｄの
線量の電子線照射により硬化させ、残りの例では紫外線
照射により硬化させた。紫外線照射は、８０１１／ｃｓ
の高圧水銀ランプ１灯下、５■／ｓｉｎの通板速度で行
った。比較例２．３のラジカル重合型塗料のみの例は、
塗料粘度が３００　ｃｐｓ程度で、塗膜が軟質のもの（
比較例２）および硬いもの（比較例３）を選択した。各
実施例で使用した塗料はいずれも実質的に溶剤を含有し
ていないが、粘度の値かられかるように無溶剤で良好な
塗装性を有していた。

得られた各塗装鋼板の塗膜性能を、加工性、硬度および
光沢について評価した結果を下記第２表に示す。

第１表 第２表 ｂ：鉛筆硬度（傷付き）。

第２表の結果かられかるように、実施例により得られた
塗膜は、塗膜の加工性が良好で、しかも塗膜硬度も十分
に高く、光沢も良好であった。これに対して、ラジカル
重合型樹脂成分のの配合量が５０重量％を超えると、塗
膜の加工性および硬度のいずれも低下しく比較例１）、
また軟質のラジカル重合型樹脂成分のみの場合も同様に
加工性および硬度が低下しく比較例２）、硬質のラジカ
ル重合性樹脂成分のみでは、加工性が大きく悪化した（
比較例３）。

〔発明の効果〕

このように、本発明の塗装金属板は、表面硬度が高く、
傷が付きにくいうえ、加工性も十分に高く、しかも光沢
の良好な美麗な外観を有するので、家電製品の外板、建
築内装材などの用途に好適である。また、本発明で用い
る塗料は、多量の溶剤または希釈剤を使用しないでも低
粘度を保持しているので、良好な塗装性を存する。従っ
て、本発明の塗装金属板は溶剤蒸発工程などの余分の工
程を必要とすずに効率的に製造することができ、また化
粧性を付与するために、塗布後に透明フィルムを被覆し
てから紫外線もしくは電子線を照射する方法にも応用で
きる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）塗装された金属板の塗装面に、芳香族ヨードニウ
   ム塩および芳香族スルホニウム塩から選ばれたカチオン
   重合開始剤を含有する少なくとも１種のカチオン開環重
   合可能な樹脂成分からなるカチオン重合型塗料の塗布お
   よび紫外線もしくは電子線照射により形成された硬化塗
   膜を最上層として有していることを特徴とする、塗装金
   属板。
2. （２）塗装された金属板の塗装面に、芳香族ヨードニウ
   ム塩および芳香族スルホニウム塩から選ばれたカチオン
   重合開始剤を含有する少なくとも１種のカチオン開環重
   合可能な樹脂成分５０重量％以上とラジカル重合可能な
   樹脂成分５０重量％以下との混合物からなる塗料の塗布
   および紫外線もしくは電子線照射により形成された硬化
   塗膜を最上層として有していることを特徴とする、塗装
   金属板。
3. （３）前記塗料が光増感剤および／または光によりラジ
   カルを発生するラジカル重合開始剤を含有する、請求項
   １または２記載の塗装金属板。
4. （４）前記硬化塗膜が、塗装された金属板の表面上に前
   記塗料を塗布し、次いで塗料の表面に透明フィルムを被
   覆した後、フィルム表面に紫外線もしくは電子線を照射
   して塗膜を硬化させてから、該フィルムを剥離すること
   により形成されたものである、請求項１ないし３のいず
   れかに記載の塗装金属板。