JPH08176494A - 塗料組成物および塗装金属板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐摩耗性、加工性に優れるとともに成形加工
した際に工具の摩耗が少ない塗料組成物およびこれを塗
布した塗装金属板を提供する。 【構成】 塗料全固形分中に、光学的異方性構造の炭素
質を主成分とする炭素微粉体を１〜３０重量％、アクリ
ル系樹脂微粒子を３〜３０重量％含有し、かつ両成分の
合計含有量が５０重量％以下である塗料組成物およびこ
の塗料組成物を金属板の少なくとも一方の面に塗布した
金属板である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は耐摩耗性、加工性に優れ
た塗料組成物およびこれを塗布した塗装金属板に関す
る。さらに詳しくは加工・運送時における塗装金属板の
ハンドリング傷、加工・組立時の摩耗傷並びに施工後の
風砂等による塗膜の摩耗を防止することができる塗料組
成物およびこれを塗布した塗装金属板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、屋根や外壁材のように建物外装材
に使用される塗装金属板に対する市場の要求は厳しさを
増し、メンテナンスフリーの長期耐久性が要求されるよ
うになってきた。このような要求に対応する塗装金属板
として、ポリフッ化ビニリデンを７０重量％以上含有さ
せたフッ素樹脂塗料が開発され、これを塗膜として形成
したフッ素樹脂塗装金属板が主流になっている。

【０００３】しかしながら、上記のフッ素樹脂塗装金属
板は、塗膜硬度が低いために施工時や施工後の環境中で
塗膜が摩耗しやすいという欠点がある。

【０００４】一般に、塗膜中に硬質の添加剤を添加する
ことにより、塗膜の硬度を見掛け上向上させ、塗膜に耐
摩耗性と耐傷つき性を付与することが知られている。

【０００５】特開昭６１−２３６８６９号公報（以下、
先行技術１という）には、フッ素樹脂系塗料にガラス繊
維を配合し、塗膜の強度や硬度を向上させ、耐摩耗性、
耐傷つき性などに優れた塗料を得る技術が開示されてい
る。

【０００６】また、特開平４−１１６７２号公報（以
下、先行技術２という）には、塗膜中にアクリル系樹脂
微粒子を添加することにより、塗装金属板をロール成形
あるいは切断加工した場合に成形ロール、シャーリング
刃を摩耗させることなく耐摩耗性を向上させた塗装金属
板に関する技術が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、先行技術１に
開示の塗料は極めて硬質の骨材を使用しているため、実
際にこの塗料を塗布した塗装金属板を成形加工した場
合、工具、例えばロール成形時の成形ロールや切断加工
時のシャーリング刃の摩耗が大きく、また厳しい加工を
受けると塗膜にクラックが生じるという成形加工作業上
の問題点がある。また、先行技術２に開示の塗装金属板
の耐摩耗性のレベルは必ずしも満足できるレベルにはな
い。即ち、塗装金属板が耐摩耗性と加工性に優れ、か
つ、この塗装金属板を成形加工した場合に工具の摩耗が
少なく、成形加工作業性にも優れるという技術は未だ見
出されていない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者等はかかる事情
を勘案し、上述した問題点を解決すべく鋭意研究を重ね
た。その結果、特定の構造を有する炭素微粉体とアクリ
ル系樹脂微粒子とを塗料中に配合することにより、優れ
た耐摩耗性と加工性を発現する塗膜を得ることができる
と同時にこの塗膜を形成した塗装金属板は、ロール成形
時の成形ロールの摩耗、切断加工時のシャーリング刃の
摩耗が少なく成形加工作業性にも優れることを知見し
た。

【０００９】この発明は上記の知見に基づいてなされた
ものであり、その特徴とする構成は以下のとおりであ
る。

【００１０】第一発明は、塗料全固形分中に、光学的異
方性構造の炭素質を主成分とする炭素微粉体を１〜３０
重量％、アクリル系樹脂微粒子を３〜３０重量％含有
し、かつ両成分の合計含有量が５０重量％以下である塗
料組成物である。

【００１１】第二発明は、第一発明における塗料の基体
樹脂がアクリル系樹脂混合フッ化ビニリデン樹脂である
塗料組成物である。

【００１２】第三発明は、金属板の少なくとも一方の面
に、第一発明または第二発明の塗料組成物を塗布した塗
装金属板である。

【００１３】以下に、この発明について詳述する。先
ず、塗料組成物について説明する。

【００１４】本発明では、塗料中に光学的異方性構造の
炭素質を主成分とする炭素微粉体とアクリル系樹脂微粒
子とを複合して配合する。

【００１５】光学的異方性構造の炭素質を主成分とする
炭素微粉体とは微細なメソフェーズのユニットがランダ
ムに配置された炭素微粉体であり、このような炭素微粉
体としては、ピッチ微小球体、石油系ピッチの熱処理物
の溶剤抽出物、バルクメソフェーズや炭素繊維の微粉砕
物等を単独にあるいはこれらの二種以上を複合して使用
したものを例示することができる。

【００１６】光学的異方性構造の炭素質を主成分とする
炭素微粉体は塗料の全固形分に対して１〜３０重量％と
する必要がある。この量が１重量％未満では本発明が目
的とする耐摩耗性を発現できない。また、この量を３０
重量％を超えて配合しても耐摩耗性の向上が期待できな
いばかりか、塗膜の伸びが著しく低下し、塗装金属板の
加工性が劣化する。

【００１７】耐摩耗性に加えてより良好な加工性が必要
な場合は、光学的異方性構造の炭素質を含む炭素微粉体
の平均粒径を２０μｍ以下とすることが好ましい。

【００１８】また、アクリル系樹脂微粒子は塗料の全固
形分に対して３〜３０重量％とする必要がある。この量
が３重量％未満では耐摩耗性を発現できない。また、３
０重量％を超えて配合すると、塗料の長期安定性の低下
をまねくとともに塗膜の伸びが著しく低下し、塗装金属
板の加工性が劣化する。

【００１９】上記のアクリル系樹脂としては、塗料中の
溶剤に不溶でかつ基体樹脂との親和性の高いものが好ま
しい。このような樹脂として、具体的にはメタクリル酸
メチルを主成分とするアクリル系モノマーの架橋硬化物
が例示される。

【００２０】耐摩耗性に加えてより良好な加工性が必要
な場合は、アクリル系樹脂微粒子の平均粒径を５〜３０
μｍとすることが好ましい。

【００２１】光学的異方性構造の炭素質を主成分とする
炭素微粉体とアクリル系樹脂微粒子のそれぞれが前記の
範囲内であっても、両者の含有量の合計を５０重量％以
下にする必要がある。この量が５０％を超えると耐摩耗
性の向上が認められないばかりか、逆に塗膜の伸びが著
しく低下し、塗装金属板の加工性が劣化する。

【００２２】本発明で使用する塗料の基体樹脂として
は、金属板塗装用塗料に通常使用される樹脂を使用する
ことができる。例えば、アクリル樹脂、アミノアルキッ
ド樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素系
樹脂等が使用可能である。

【００２３】特に、基体樹脂にアクリル系樹脂混合ポリ
フッ化ビニリデン樹脂を使用すると、塗装金属板の耐食
性、耐久性は一段と向上する。この場合、アクリル系樹
脂としてはメタクリル酸メチル等のアクリル酸アルキル
エステルの重合体あるいはこれを主成分とする共重合体
が好ましい。ポリフッ化ビニリデン樹脂としては、重量
平均分子量が４００，０００以上、融点が１５０〜１８
０℃のものが好ましい。このようなポリフッ化ビニリデ
ン樹脂としては、例えば、カイナー５００（日本ペンウ
ォルト（株）の商品で重量平均分子量６５０，０００、
融点１６０〜１６５℃）などがある。

【００２４】また、両者の混合割合は、重量比でポリフ
ッ化ビニリデン樹脂／アクリル系樹脂＝５０／５０〜９
０／１０の範囲とすることが好ましい。アクリル系樹脂
に対するポリフッ化ビニリデン樹脂の混合割合がこの範
囲を超えると塗膜の硬度が低下し、耐摩耗性が低下する
とともに塗料組成物のコストが上昇し経済的に不利とな
る。また、アクリル系樹脂に対するポリフッ化ビニリデ
ン樹脂の混合割合が上記の範囲を下回ると塗膜の耐久性
および加工性が低下する。

【００２５】本発明の塗料組成物には、上記の成分に加
えて、着色顔料、体質顔料、溶剤および添加剤などを必
要に応じて配合することができる。

【００２６】着色顔料としては、例えば酸化チタン、カ
ーボンブラック、酸化鉄、クロム酸鉛、金属粉末、焼成
顔料、パール顔料などがあげられる。

【００２７】体質顔料としては、例えば炭酸カルシウ
ム、クレイ、タルク、三酸化アンチモン、硫酸バリウ
ム、カオリンなどがあげられる。

【００２８】添加剤としては、例えば消泡剤、顔料分散
剤、たれ防止剤、傷つき防止剤などがあげられる。

【００２９】溶剤としては、例えばトルエン、キシレ
ン、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブ系溶剤、メチ
ルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、ジイソブチ
ルケトン、イソホロン、シクロヘキサノンなどがあげら
れる。

【００３０】本発明の塗料組成物は、基体樹脂を含む塗
料を緩やかに攪拌しながらその中に光学的異方性構造の
炭素質を主成分とする炭素微粉体およびアクリル系樹脂
微粒子を加え均一に混合することにより得ることができ
る。塗料中でのアクリル系樹脂微粒子の親和性、分散性
を向上させ、沈降の危険を減ずるために、その表面をカ
ップリング剤で処理した後、塗料中に混合してもよい。

【００３１】次に、本発明の塗装金属板について説明す
る。本発明の塗装金属板は基材となる金属板の少なくと
も一方の面に前記の塗料組成物を塗布したものである。

【００３２】本発明に用いる金属板としては、冷延鋼
板、熱延鋼板、ステンレス鋼板等の鋼板、アルミニウム
板等の非鉄金属板、あるいはこれらにめっきを施した金
属板、例えばめっき鋼板を使用することができる。めっ
き鋼板としては、溶融めっき、電解めっきあるいは気相
めっきなど常用されるめっき法で製造された純亜鉛めっ
き鋼板、亜鉛−５％アルミニウム合金めっき鋼板、亜鉛
−５５％アルミニウム合金めっき鋼板、アルミニウムめ
っき鋼板等を例示することができる。

【００３３】前記の金属板について、通常脱脂処理を行
い、場合によってはさらに酸洗処理を行った後、クロメ
ート処理やリン酸塩処理などの化成処理を施す。

【００３４】次いで、化成処理を施した金属板の少なく
とも一方の面に前記の塗料組成物を塗布して塗装金属板
を得る。

【００３５】本発明の塗装金属板は、化成処理を施した
金属板に前記の塗料組成物を直接塗布することが可能で
あるが、耐食性、密着性をさらに向上させるために下塗
り塗装を施した後、その上に前記の塗料組成物を塗布す
ることが望ましい。下塗り塗料としては金属板の塗装に
通常使用されている下塗り塗料を使用することができ
る。

【００３６】塗装方法については、特に制限はなく、溶
剤型塗料の塗装に常用されている方法、例えばロールコ
ーター、カーテンフローコーター、ファウンテンピック
アップコーター、ダイコーター、スプレー塗装あるいは
はけ塗りなどの方法を用いることができる。

【００３７】塗料焼付け時の加熱方法についても特に制
限がなく、熱風加熱方法、高周波加熱方法あるいはこれ
らを併用した方法などの常用される方法を用いることが
できる。

【００３８】

【作用】塗料組成物中に配合した光学的異方性構造の炭
素質を主成分とする炭素微粉体は、特に硬すぎることが
なく適度の硬度をもっているので、この塗料組成物を塗
布した金属板をロール成形した場合に成形ロール、切断
加工した場合にシャーリング刃を摩耗させることがな
く、また同時に塗膜の耐摩耗性をも向上させることがで
きるものと推定される。

【００３９】また、光学的異方性構造の炭素質を主成分
とする炭素微粉体は、炭素網面が積層構造を有するの
で、この塗料組成物を塗布した金属板と摩耗対象物、例
えば施工後における氷雪や砂等、あるいは成形加工時に
おける工具等とが接触したときに、塗膜表面に露出して
いる炭素微粉体の表面が剥離し、その摩擦エネルギーを
緩和するという作用により、金属板自身の耐摩耗性を向
上し、また、成形ロール等の工具類の摩耗を軽減すると
推測される。

【００４０】塗料組成物中に配合したアクリル系樹脂微
粒子は、適度な硬度をもっていることに加えて、塗膜形
成時の焼付けによってアクリル系樹脂微粒子の表面がわ
ずかに軟化して塗料樹脂成分と一体性を強めることによ
り、凝集力の高い強靱な塗膜を形成させる。その結果、
加工性を低下させることなく、塗膜の耐摩耗性の改善に
結びついているものと推測される。

【００４１】本発明では、光学的異方性構造の炭素質を
主成分とする炭素微粉体とアクリル系樹脂微粒子とを複
合して配合することにより、これらを単独で配合した場
合では得られない上記の優れた効果を発揮することがで
きる。

【００４２】また、基体樹脂にアクリル系樹脂混合フッ
化ビニリデン樹脂を使用した場合、高耐侯性などの優れ
た耐久性がえられるだけでなく、フッ化ビニリデン樹脂
の潤滑性とアクリル樹脂の高硬度に起因して耐摩耗性が
より向上する。

【００４３】

【実施例】以下に、本発明例について比較例とともに具
体的に説明する。 （塗料組成物の調合）基体樹脂がそれぞれメラミン硬化
型ポリエステル樹脂、メラミン硬化型アクリル樹脂、ア
クリル系樹脂混合フッ化ビニリデン樹脂、フェノール樹
脂、アミノアルキッド樹脂からなる塗料を緩く攪拌しな
がら、これに光学的異方性構造の炭素質を主成分とする
平均粒径が５〜３０μｍの炭素微粉体を１〜３０重量
％、平均粒径が１〜４０μｍのメタクリル酸メチルを主
成分とするアクリル系モノマーを架橋して得たアクリル
系樹脂微粒子を３〜３０重量％かつ両者の合計量が５０
重量％以下であるように配合して表１、表２のＮｏ．１
〜３５の上塗り塗料組成に示される本発明の塗料組成物
を調合した。

【００４４】ここで、アクリル系樹脂混合フッ化ビニリ
デン樹脂は、アクリル樹脂としてポリメタクリル酸メチ
ルおよびフッ化ビニリデン樹脂として日本ペンウオルト
（株）製のカイナー５００を使用し、また、その配合割
合はフッ化ビニリデン樹脂／アクリル系樹脂の混合比率
＝７０／３０とした。

【００４５】また、比較のために基体樹脂がメラミン硬
化型ポリエステル樹脂からなる塗料について、光学的異
方性構造の炭素質を主成分とする炭素微粉体あるいはメ
タクリル酸メチルを主成分とするアクリル系モノマーを
架橋して得たアクリル系樹脂微粒子が無添加、単独添加
あるいはその添加量が本発明の範囲を外れる塗料組成物
を表３のＮｏ．１〜６の上塗り塗料組成に示されるとお
りに、光学的異方性構造の炭素質を主成分としない炭素
微粉体を添加した塗料組成物を表３のＮｏ．７の上塗り
塗料組成に示されるとおりに、また、ガラス繊維を添加
した塗料組成物を表４のＮｏ．８の上塗り塗料組成に示
されるとおりに調合した。

【００４６】なお、表１〜表４において基体樹脂の欄に
記載した符号は各々下記の樹脂を表す。

【００４７】Ｐe ：メラミン硬化型ポリエステル樹脂、
Ａｃ：メラミン硬化型アクリル樹脂、Ｆ：アクリル系樹
脂混合フッ化ビニリデン樹脂、Ｐｈ：フェノール樹脂、
Ａｍ：アミノアルキッド樹脂 また、表１〜表３において炭素微粉体の種類の欄に記載
した符号は各々下記の炭素微粉体を表す。

【００４８】ＲＯＭＳ：日本鋼管（株）製の光学的異方
性構造の炭素微粉体（商品名：ＲＯＭＳ）、ＭＣＢ：石
油系ピッチの４５０℃、５時間熱処理物のキノリン抽出
物、ＩＣＰ：石炭系ピッチのＰ，Ｐ’−ジトリルジフェ
ニルメタン中４００℃、５時間熱処理物を濾過分別した
物、ＣＦ：ＵＣＣ製炭素繊維（Ｐ−５５）を微粉砕した
物、ＣＢ：東海カーボン（株）製のカーボンブラック
（商品名：シースＳ１１６）

【００４９】（塗装金属板の作成）金属板として、溶融
亜鉛めっき鋼板（以下、ＧＩと表す）、亜鉛−５％アル
ミニウム合金めっき鋼板（以下、ＧＦと表す）、亜鉛−
５５％アルミニウム−１．６％シリコン合金めっき鋼板
（以下、ＧＬと表す）、アルミニウムめっき鋼板（以
下、ＡＬめっきと表す）、ステンレス鋼板（以下、ＳＵ
Ｓと表す）、アルミニウム板（以下、ＡＬ板と表す）、
冷延鋼板（以下、ＣＲＳと表す）を準備した。板厚は全
て０．６ｍｍとした。めっき付着量は、ＧＩ、ＧＦにつ
いては片面１３０ｇ／ｍ² 、ＧＬについては片面１００
ｇ／ｍ² 、ＡＬめっきについては片面３０ｇ／ｍ² とし
た。

【００５０】これらの金属板に、まずシリカを含有した
塗布型クロメート処理液を付着量が金属クロム換算で３
０ｍｇ／ｍ² になるようにロールコーターで塗布した
後、乾燥温度１００℃で処理した。次に下塗り塗料とし
てエポキシ樹脂系塗料を乾燥塗膜厚が５μｍになるよう
に塗布した後、約２００℃で焼付けた。さらに表１と表
２（本発明例）、表３（比較例）、表４（比較例）に記
載の上塗り塗料組成に調合した上塗り塗料を表１〜表４
に記載の膜厚になるように塗布した後、基体樹脂として
フッ素系樹脂を含むＮｏ．９については２５０℃、その
他のものについては２２０℃で焼付けて、塗装金属板を
得た。

【００５１】上記のようにして得た塗装金属板について
耐摩耗性、加工性、耐食性を調査した。耐摩耗性はテー
バー摩耗試験および落砂摩耗試験、加工性は折り曲げ加
工試験により評価した。

【００５２】また、塗装金属板をロール成形機で成形加
工し、成形加工後の成形ロールの摩耗程度を調査した。

【００５３】得られた結果を表１〜表４に品質性能とし
て示す。

【００５４】

【表１】

【００５５】

【表２】

【００５６】

【表３】

【００５７】

【表４】

【００５８】なお、各試験の試験条件および評価方法は
下記のとおりである。

【００５９】＜テーバー摩耗試験＞摩耗輪ＣＳ−１０を
用い、摩耗輪に加重１ｋｇｆを加えて試験を行い、下塗
り塗膜が露出するまでの回転数で評価した。

【００６０】＜落砂摩耗試験＞ＡＳＴＭ−Ｄ９６８に基
づき、４号ケイ砂を落下させて試験を行い、下塗り塗膜
が露出するまでの落砂量で評価した。

【００６１】＜加工性＞２０℃の室内で１８０°の折り
曲げ試験を行い、クラックなしの最小板はさみ枚数に応
じて下記のとおりに評価した。 （評価） ◎：０〜３Ｔ、○：４Ｔ、△：５Ｔ、×：６
Ｔ以上

【００６２】＜耐食性＞ＪＩＳ Ｚ２３７１の塩水噴霧
試験を行い、２０００時間後の錆の程度を目視で観察
し、錆の程度に応じて以下のとおりに評価した。 （評価） ◎：全く異常なし、○：わずかに発錆、×：
著しく発錆

【００６３】＜成形ロール摩耗性＞幅５００ｍｍ、長さ
１０００ｍｍの試験片をロール成形機で成形加工を行
い、試験片５０枚成形後の成形ロール表面の摩耗状況を
観察し、以下のとおりに評価した。 （評価） ○：摩耗なし、×：摩耗あり

【００６４】本発明例Ｎｏ．１〜３５は何れも塗装金属
板の耐摩耗性、加工性が優れるとともに成形ロールの摩
耗がない。また、光学的異方性構造の炭素質を含む炭素
微粉体の粒径が２０μｍ以下の場合は加工性がより優れ
る。また、アクリル系樹脂微粒子の粒径が５〜３０μｍ
の場合は加工性がより優れる。

【００６５】一方、本発明の範囲を外れる比較例Ｎｏ．
１〜３は塗装金属板の耐摩耗性が劣る。比較例Ｎｏ．４
〜６は加工性、Ｎｏ．７は耐摩耗性が劣る。比較例Ｎ
ｏ．８は加工性が劣ると共に成形ロールの摩耗が大き
い。

【００６６】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、耐摩
耗性と加工性の優れた塗料組成物であるので、これを塗
布した塗装金属板は耐摩耗性、加工性に優れる。また、
ロール成形時の成形ロールや剪断加工時のシャーリング
刃の摩耗を軽減することができるので、成形加工作業性
に優れる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０５Ｄ 7/24 ３０３ Ｂ Ｃ０９Ｄ 133/06 ＰＧＢ ＰＧＦ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塗料全固形分中に、光学的異方性構造の
   炭素質を主成分とする炭素微粉体を１〜３０重量％、ア
   クリル系樹脂微粒子を３〜３０重量％含有し、かつ両成
   分の合計含有量が５０重量％以下であることを特徴とす
   る塗料組成物。
2. 【請求項２】 塗料の基体樹脂がアクリル系樹脂混合フ
   ッ化ビニリデン樹脂であることを特徴とする請求項１に
   記載の塗料組成物。
3. 【請求項３】 金属板の少なくとも一方の面に、請求項
   １または請求項２に記載の塗料組成物を塗布したことを
   特徴とする塗装金属板。