WO2020070913A1 - 塗装金属板およびその製造方法 - Google Patents

塗装金属板およびその製造方法

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WO2020070913A1
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silicone resin
metal plate
atoms
paint
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慶子 瀧口
佐藤 正樹
成寿 鈴木
杉田 修一
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日鉄日新製鋼株式会社
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    • B05D3/141Plasma treatment
    • B05D3/145After-treatment

Definitions

  • the present invention relates to a coated metal plate and a method for producing the same.
  • Painted metal sheets are often used for outdoor buildings and civil engineering structures. Also, when long-term durability is required for painted metal sheets, painted metal sheets using fluororesin-based paints, which have excellent weather resistance and mechanical properties, are used as paints for coating films placed on the surface side. Many are used. In such a coated metal plate, there is a problem of contamination due to adhesion of carbon-based pollutants (hereinafter, also referred to as “hydrophobic carbon”) contained in exhaust gas of automobiles, smoke from factories, and the like. Among the dirt, dirt adhering along the rain streaks (hereinafter, also referred to as “rain streaks”) tends to stand out. Even with a coated metal plate baked with a fluorine-containing resin paint, it is inevitable that rain streak stains become noticeable in a relatively short time. For this reason, there is a demand for providing a coated metal plate that is unlikely to cause rain streaking.
  • carbon-based pollutants hereinafter, also referred to as “hydrophobic carbon”
  • Patent Document 4 a method has been proposed in which a paint containing a vinyl group-containing polysiloxane resin or the like is applied to a metal plate, and the coating film is subjected to a corona discharge treatment. Furthermore, a method has been proposed in which a paint containing a fluorine-containing resin is applied to a metal plate, and the coating film is subjected to a corona discharge treatment of 200 W / m 2 / min or more (Patent Document 5). Further, it has also been proposed to apply a coating material containing an organosilicate or the like to a metal plate and subject the coating film to a frame treatment, a plasma treatment, a corona discharge treatment, or the like (Patent Document 6).
  • the paints described in Patent Documents 1 to 3 contain various resins and organosilicates.
  • the organosilicate moves to the surface side of the film.
  • the organosilicate reacts with moisture in the air and the like, and a silanol group and a siloxane bond are generated on the surface of the coating film. Thereby, it is considered that the surface of the coating film becomes hydrophilic and the stain on the rain streak is suppressed.
  • Patent Documents 4 to 6 it was difficult to sufficiently prevent rain streaks by the techniques of Patent Documents 4 to 6 described above.
  • a corona discharge treatment is performed in the technique of Patent Document 4.
  • a coating film containing a polysiloxane resin is subjected to corona discharge treatment, a hydrophilic region and a hydrophobic region are formed on the coating film surface. Then, the hydrophobic carbon firmly adheres to the hydrophobic region.
  • Patent Document 5 a corona discharge treatment is performed on a coating film surface of a coating material containing a fluorine-containing resin or the like. In this case, hydrophobic and hydrophilic regions are formed, and the coating film surface is uniformly hydrophilic. It was difficult to convert.
  • an object of the present invention is to provide a method for producing a coated metal sheet that can easily form a coating film having little stain on a heating device and high stain resistance to rain streaks. It is another object of the present invention to provide a coated metal sheet having high rain streak stain resistance and good appearance.
  • the first aspect of the present invention relates to the following method for producing a coated metal plate.
  • a second aspect of the present invention relates to the following coated metal sheet.
  • a metal plate, and a fluorine-based coating film formed on the metal plate wherein the coating film includes a cured product of a silicone resin and a fluorine-containing resin, and the surface of the coating film Is analyzed by X-ray electron spectroscopy using AlK ⁇ radiation as an X-ray source, the ratio of Si atoms to the total amount of Si, F, C, and O atoms is represented by Si a , Assuming that the ratio of the amount of O atoms to the amount of x is x, Si a and x satisfy the following equations, respectively: Si a ⁇ 8 atm% x ⁇ 0.8 The C1s peak top of the X-ray photoelectron spectrum obtained by the X-ray electron spectroscopy analysis was corrected to 285 eV, and the Si 2p spectrum was separated into a peak corresponding to 103.5 eV and a peak corresponding to 102.7 eV
  • the coated metal sheet of the present invention has a high resistance to rain streak stains and a good painted appearance. Further, according to the production method of the present invention, it is possible to produce a coated metal plate having high rain streak stain resistance and good coating appearance without contaminating the heating device.
  • FIG. 1A is a side view of a burner head of the burner for frame processing
  • FIG. 1B is a front view of the burner head
  • FIG. 1C is a bottom view of the burner head
  • FIG. 2A is a side view of a burner head of the burner for frame processing
  • FIG. 2B is a bottom view of the burner head.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of the coated metal plate of the present invention.
  • the method for producing a coated metal sheet of the present invention includes a step of applying a coating containing a silicone resin to the surface of the metal sheet and curing the coating to form a coating film (hereinafter, also referred to as a “coating film forming step”). Performing a frame treatment on the coating film (hereinafter, also referred to as a “frame treatment step”).
  • organosilicates As described above, conventionally, it has been attempted to prevent rain streaks occurring on a coated metal plate by applying a coating containing an organosilicate or the like to the surface of the metal plate.
  • organosilicate When the organosilicate is applied to the surface of the metal plate, it moves to the surface side. It is considered that these are hydrolyzed to generate silanol groups and siloxane bonds, thereby exhibiting rain streak stain resistance.
  • organosilicates easily react with moisture in the paint, and the paints stored for a long period of time could not sufficiently enhance the hydrophilicity of the coating film, and it was difficult to obtain a high rain streak stain preventing property as a coated metal plate.
  • the organosilicate easily evaporates together with the solvent when a film made of paint is heated and dried and baked, and silica is generated on the wall surface of the heating device. Then, there is also a problem that the appearance of the resulting coated metal plate tends to be poor due to the silica coming into contact with the film being cured or the peeled-off silica adhering to the film.
  • a paint containing a specific silicone resin (containing 5 to 50 mol% of silanol groups based on the total molar amount of Si atoms) and a fluororesin or the like is used. And forming a coating film, and performing a frame treatment on the coating film.
  • the “silicone resin” in the present specification is a compound obtained by partially hydrolyzing and condensing an alkoxysilane, and mainly has a three-dimensional cross-linked structure, but does not reach gelation, and is not an organic solvent. It is a polymer that is soluble in water.
  • the three-dimensional crosslinked structure contained in the silicone resin is not particularly limited, and may be, for example, any of a cage, a ladder, and a random shape.
  • a tetraalkoxysilane and a condensate (organosilicate) obtained by hydrolyzing and condensing only tetraalkoxysilane are not included in the silicone resin.
  • Silicone resin has a three-dimensional cross-linking structure, so when a paint is applied to the surface of a metal plate, it easily migrates to the surface side of the film, and moreover, it tends to line up uniformly along the surface of the film.
  • organic groups eg, methyl group and phenyl group
  • silanol groups and siloxane bonds are introduced on the coating film surface. .
  • the hydrophilicity of the surface of the coated metal plate is uniformly increased, and the stain resistance to rain streaks becomes very good.
  • the silicone resin contained in the paint of the present invention contains 5 to 50 mol% of silanol groups based on the total molar amount of Si atoms in the silicone resin. Silicone resins having a silanol group content of 5 to 50 mol% with respect to the total molar amount of Si atoms have an appropriate reactivity and are not easily excessively condensed by water contained in the paint. Therefore, the silicone resin hardly reacts in the paint, and the storage stability of the paint becomes very good. In addition, since the silanol groups are appropriately hydrogen-bonded with other components of the paint, the silicone resin does not easily evaporate when the film is heated and dried (baked or the like) after the paint is applied. Therefore, the paint of the present invention hardly contaminates the heating device, and furthermore, the silica adhering to the heating device rarely causes poor appearance of the coated metal plate.
  • the method for producing a coated metal sheet of the present invention may include steps other than the above-described coating film forming step and frame processing step. Hereinafter, each step of the method for producing a coated metal sheet of the present invention will be described.
  • a coating material containing a specific silicone resin, a fluorine-containing resin, or the like is applied to a metal plate and cured to obtain a coating film.
  • the method for applying the paint on the surface of the metal plate is not particularly limited, and can be appropriately selected from known methods. Examples of the method of applying the paint include a roll coating method, a curtain flow method, a spin coating method, an air spray method, an airless spray method, and an immersion pulling method. Among them, the roll coating method is preferable from the viewpoint that a coating film having a desired thickness can be obtained efficiently and efficiently.
  • the method of curing the paint is appropriately selected according to the type of the resin in the paint and the like, and may be, for example, baking by heating.
  • the temperature during the baking treatment is preferably from 100 to 300 ° C, more preferably from 180 to 300 ° C, from the viewpoint of preventing the decomposition of the resin and the like in the paint and obtaining a uniform coating film. , 240 to 280 ° C.
  • the baking time is not particularly limited, and is preferably 3 to 90 seconds, more preferably 10 to 70 seconds, and even more preferably 40 to 60 seconds from the same viewpoint as described above.
  • the thickness of the coating film formed on the metal plate is appropriately selected depending on the use of the coated metal plate and the like, but is usually in the range of 3 to 30 ⁇ m.
  • the thickness is a value obtained by a gravimetric method from the specific gravity of the baked coating film and the weight difference between the coated metal plate before and after the coating film is removed by sandblasting or the like. If the coating is too thin, the durability and hiding power of the coating may be insufficient. On the other hand, when the coating film is too thick, the production cost is increased and, at the same time, baking may easily occur during baking.
  • a metal plate generally used as a building plate can be used as the metal plate to which the paint is applied.
  • a metal plate include a plated steel plate such as a hot-dip Zn-55% Al alloy-plated steel plate; a steel plate such as a normal steel plate and a stainless steel plate; an aluminum plate;
  • the metal plate may be provided with a chemical conversion coating, an undercoat, or the like, on the surface of the metal plate as long as the effects of the present invention are not impaired. Further, the metal plate may be subjected to unevenness processing such as embossing or drawing, as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the thickness of the metal plate is not particularly limited, and is appropriately selected according to the use of the coated metal plate.
  • the thickness of the metal plate can be 0.15 to 0.5 mm.
  • the paint for forming the coating film may contain at least a specific silicone resin.
  • a fluorine-containing resin or a curing agent inorganic particles, organic particles, a coloring pigment, A solvent or the like may be included.
  • the silicone resin is a compound obtained by partially hydrolyzing and condensing an alkoxysilane, and its molecular chain usually has T-1 units to T-3 units derived from trialkoxysilane represented by the following general formula. Any one of these units (these are also collectively referred to as “T units”), or two or more units are included.
  • R 1 represents a hydrocarbon group which may have a substituent.
  • X 1 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group.
  • the silicone resin may include a plurality of types of T units having different types of R 1 and X 1 .
  • R 1 is preferably a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, and specific examples thereof include an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a hexyl group, and an octyl group; a phenyl group, a tolyl group, and a xylyl group. And an aryl group such as a naphthyl group; a cycloalkyl group such as a cyclohexyl group, a cyclobutyl group and a cyclopentyl group; Among these, a methyl group and a phenyl group are particularly preferred.
  • X 1 is preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms.
  • the hydrocarbon group include an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group and a hexyl group; , An aryl group such as a tolyl group and a xylyl group; a cycloalkyl group such as a cyclohexyl group, a cyclobutyl group and a cyclopentyl group; Among these, a methyl group and an ethyl group are particularly preferred.
  • the molecular chain of the silicone resin has one of a D-1 unit and a D-2 unit derived from a dialkoxysilane represented by the following general formula (these are also collectively referred to as “D unit”) or Both may be included.
  • R 2 and R 3 each independently represent a hydrocarbon group which may have a substituent.
  • X 2 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group.
  • the silicone resin, the type of the R 2 and R 3, X 2 may be included different types of D units.
  • R 2 and R 3 are preferably a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, and specific examples thereof include the same groups as those of R 1 of the T unit described above.
  • X 2 is preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, and specific examples thereof include the same groups as those of X 1 of the T unit described above.
  • the molecular chain of the silicone resin has any one of Q-1 units to Q-4 units (generally referred to as “Q units”) derived from tetraalkoxysilane represented by the following general formula: Alternatively, two or more may be included.
  • X 3 represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group.
  • the silicone resin may be the type of the X 3 is contains different types of Q units.
  • X 3 is preferably a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, and specific examples thereof include the same groups as those of X 1 of the T unit described above.
  • the silicone resin has a structure in which the T unit, D unit, and / or Q unit are three-dimensionally bonded.
  • the amount (mole number) of the silanol group in the silicone resin contained in the coating material of the present invention is 5 to 50% by mole, and 15 to 40% by mole based on the total mole amount of Si atoms. More preferably, there is.
  • the amount of the silanol group exceeds 50 mol% based on the total molar amount of Si atoms, the reactivity of the silicone resin increases, and the storage stability of the coating material tends to decrease.
  • the amount of the silanol group is less than 5 mol% based on the total molar amount of Si atoms, hydrogen bonding between the silicone resin and other components (for example, acrylic resin) in the coating becomes difficult, and the During curing, the silicone resin is likely to evaporate.
  • the silicone resin when the amount of the silanol group in the silicone resin is within the above range, not only does the storage stability of the paint increase, as described above, but also when the above-mentioned baking is performed after the paint is applied, the silicone resin becomes unsatisfactory. It becomes difficult to evaporate, and it becomes difficult to contaminate the heating device.
  • the number of moles of Si atoms contained in the silicone resin and the amount of silanol groups contained in the silicone resin can be specified by 29 Si-NMR analysis and 1 H-NMR analysis. Further, the amount of the silanol group in the silicone resin can be adjusted by the charging ratio of the T unit, the D unit, and the Q unit, and the degree of the condensation reaction. For example, when a silicone resin is prepared using trialkoxysilane, the amount of T-3 units increases and the amount of silanol groups decreases by lengthening the condensation reaction time.
  • the silicone resin preferably contains 50 to 100 mol% of Si atoms derived from trialkoxysilane, that is, Si atoms constituting T units, based on the total molar amount of Si atoms contained in the silicone resin. It is more preferable to contain the mole%.
  • the silicone resin When the amount of the T unit is less than 50 mol% (particularly, the amount of the D unit is more than 50 mol%), the silicone resin easily forms a micelle structure, and the silicone resin easily concentrates in a sea-island state on the coating film surface. . As a result, it is difficult to uniformly increase the hydrophilicity of the coating film surface, and unevenness in the rain streak resistance of the coating film is likely to occur.
  • the silicone resin is concentrated in a sea-island state on the surface of the coating film by analyzing the surface of the coating film after the frame treatment with an AFM (atomic force microscope). For example, the etching depth by the frame processing differs between the sea portion and the island portion on the coating film surface. Therefore, the sea-island distribution of the silicone resin can be confirmed by the unevenness of the coating film surface.
  • AFM atomic force microscope
  • the T unit amount is 50 mol% or more, it becomes difficult for the silicone resin to form a micelle structure, and the silicone resin tends to be uniformly concentrated on the coating film surface. As a result, the stain resistance of the coated metal plate obtained by applying the paint is improved.
  • the amount of Si atoms constituting the T unit can be specified by analysis by 29 Si-NMR.
  • the mole number of the aryl group directly bonded to the Si atom of the silicone resin may be 20 to 80%. More preferably, it is 30 to 70%.
  • the larger the molar ratio of the aryl group the more easily the silicone resin dissolves in other components in the coating.
  • the ratio between the alkyl group and the aryl group can be specified by 1 H-NMR analysis.
  • the weight average molecular weight of the silicone resin is preferably from 700 to 50,000, more preferably from 1,000 to 10,000.
  • the weight average molecular weight of the silicone resin is less than 700, the silicone resin is liable to evaporate during the above-mentioned baking after the application of the coating material, thereby contaminating the heating device or reducing the amount of the silicone resin on the obtained coating film surface. Less.
  • the weight average molecular weight exceeds 50,000, the viscosity of the paint tends to increase, and the storage stability decreases.
  • the weight average molecular weight of the silicone resin is a polystyrene equivalent amount measured by gel permeation chromatography (GPC).
  • the paint preferably contains 1 to 10 parts by mass of silicone resin, more preferably 2 to 6 parts by mass, based on 100 parts by mass of the solid content.
  • silicone resin is included in the coating in the above range, the hydrophilicity of the surface of the obtained coating film can be sufficiently increased, and rain streak does not easily occur.
  • the above-mentioned silicone resin can be prepared by hydrolysis polymerization of trialkoxysilane or the like. Specifically, an alkoxysilane such as trialkoxysilane or a partial condensate thereof is dispersed in a solvent such as water or alcohol. Then, the pH of the dispersion is adjusted to preferably 1 to 7, more preferably 2 to 6, to hydrolyze the alkoxysilane and the like. Thereafter, the hydrolyzate is dehydrated and condensed to obtain a silicone resin. The molecular weight and the like of the obtained silicone resin can be adjusted by the dehydration condensation time and the like. Condensation of the hydrolyzate can be performed continuously with the above-mentioned hydrolysis, and the condensation reaction can be promoted by distilling off the alcohol and water generated by the hydrolysis.
  • the alkoxysilane used for preparing the silicone resin is appropriately selected according to the desired structure of the silicone resin.
  • trialkoxysilane compounds include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltriisopropoxysilane, methyltributoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltriisopropoxysilane, propyltrimethoxysilane , Propyltriethoxysilane, propyltriisopropoxysilane, butyltrimethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, decyltrimethoxysilane, octadecyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, methyltrisilanol, phenyltrisilanol, etc. Is included
  • dialkoxysilanes include methyl hydrogen dimethoxy silane, methyl hydrogen diethoxy silane, dimethyl dimethoxy silane, dimethyl diethoxy silane, methyl ethyl dimethoxy silane, diethyl dimethoxy silane, diethyl diethoxy silane, methyl propyl dimethoxy silane, methyl
  • examples of tetraalkoxysilane include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetrabutoxysilane, tetramethoxysilane and the like.
  • a partial condensate of the trialkoxysilane, dialkoxysilane, or tetramethoxysilane may be used as a raw material.
  • the fluorine-containing resin contained in the paint functions as a binder in a coating film obtained from the paint.
  • the fluorine-containing resin may be any resin as long as it contains fluorine in its molecule, and its type is not particularly limited.
  • the fluororesin include (i) a copolymer of a fluoroolefin and a monomer copolymerizable therewith (hereinafter, also simply referred to as “(i) copolymer”), or (ii) polyvinylidene fluoride. , Etc. are included.
  • Examples of the fluoroolefin contained in the copolymer of a fluoroolefin and a copolymerizable monomer include tetrafluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, trifluoroethylene, hexafluoropropylene, and pentafluoropropylene. And a C2 or C3 fluoroolefin.
  • the copolymer may contain only one of these, or may contain two or more thereof.
  • Examples of the monomer copolymerizable with the fluoroolefin include vinyl ether, vinyl ester, allyl ether, allyl ester, isopropenyl ether, isopropenyl ester, methallyl ether, methallyl ester, ⁇ -olefin, and (meth) acrylic acid. Esters and the like.
  • the copolymer may contain only one of these, or may contain two or more thereof.
  • (meth) acryl represents either one or both of methacryl and acryl.
  • vinyl ethers include alkyl vinyl ethers such as ethyl vinyl ether, butyl vinyl ether, cyclohexyl vinyl ether, fluoroalkyl vinyl ether, and perfluoro (alkyl vinyl ether).
  • vinyl esters include fatty acid vinyl esters such as ethenyl 2,2-dimethyloctanoate, vinyl butyrate, vinyl acetate, vinyl pivalate, and vinyl versatate.
  • Examples of the above allyl ether include alkyl allyl ethers such as ethyl allyl ether and cyclohexyl allyl ether.
  • Examples of the allyl ester include fatty acid allyl esters such as allyl propionate and allyl acetate.
  • Examples of the isopropenyl ether include an alkyl isopropenyl ether such as methyl isopropenyl ether.
  • Examples of the isopropenyl ester include isopropenyl acetate and the like.
  • Examples of methallyl ether include ethylene glycol monomethallyl ether and the like, and examples of methallyl ester include ⁇ -methallyl acetate and the like.
  • Examples of ⁇ -olefins include ethylene, propylene, isobutylene and the like.
  • Examples of the (meth) acrylate include methyl methacrylate, ethyl methacrylate
  • vinyl ethers, vinyl esters, allyl ethers, and allyl esters are preferred because of their excellent copolymerizability with fluoroolefins.
  • Alkyl vinyl ethers having a linear, branched or alicyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, fatty acid vinyl esters, alkyl allyl ethers, and fatty acid allyl esters are particularly preferable.
  • the copolymer may further include a structure derived from a monomer having a group capable of crosslinking with a curing agent described below.
  • monomers containing a group capable of crosslinking with a curing agent include hydroxybutyl vinyl ether, hydroxybutyl allyl ether, ethylene glycol monoallyl ether, cyclohexanediol monovinyl ether, acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, undecenoic acid, and glycidyl.
  • the carboxyl group may be introduced by reacting a compound having a carboxyl group, for example, succinic anhydride, with the structure derived from the monomer.
  • a group having a double bond for example, an isocyanate alkyl methacrylate may be reacted with the above-mentioned structure derived from the monomer to introduce a double bond.
  • the amount of the monomer derived from the fluoroolefin contained in (i) the copolymer is preferably 30 to 70 mol%, and more preferably 40 to 70 mol%, based on the total amount of the monomer units contained in the (i) copolymer. Preferably it is 70 mol%.
  • the amount of the fluoroolefin-derived monomer is 30 mol% or more, the weather resistance of the resulting coated metal sheet tends to be good.
  • the amount of the fluoroolefin-derived monomer is at most 70 mol%, the compatibility with other components in the coating will be good.
  • the copolymer preferably has a weight average molecular weight of 3,000 to 500,000, more preferably 5,000 to 50,000.
  • the weight average molecular weight is a value (styrene equivalent value) measured by gel permeation chromatography.
  • the paint when the paint contains the above-mentioned (i) copolymer, it may contain a curing agent together.
  • a curing agent When a curing agent is contained, a crosslinked structure is easily formed, and the resulting coating film tends to be more tough.
  • the curing agent include aminoplast-based curing agents, isocyanate-based curing agents, polybasic acid-based curing agents, and polyamine-based curing agents.
  • the paint may contain only one kind of the curing agent, or two or more kinds thereof.
  • aminoplast-based curing agents include methylolmelamines, methylolguanamines, methylolureas, and the like.
  • methylol melamines include methylol melamine etherified with lower alcohols such as butylated methylol melamine and methylated methylol melamine, and epoxy-modified methylol melamine.
  • the methylol ureas include alkylated methylol ureas such as methylated methylol urea and ethylated methylol urea.
  • Examples of isocyanate-based curing agents include polyvalent isocyanate compounds and blocked products thereof.
  • the polyvalent isocyanate compound can be a compound having two or more isocyanate groups.
  • Examples of the polyvalent isocyanate compound include aliphatic polyvalent isocyanate compounds such as ethylene diisocyanate, propylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, hexamethylene triisocyanate, and lysine diisocyanate; Alicyclic polyisocyanate compounds; and aromatic isocyanate compounds such as m-xylene diisocyanate and p-xylene diisocyanate.
  • modified and multimeric polyisocyanate compounds include urethane modified products, urea modified products, isocyanurate modified products, buret modified products, allophanate modified products, carbodiimide modified products and the like.
  • polybasic acid-based curing agent examples include long-chain aliphatic dicarboxylic acids and aromatic polycarboxylic acids, and these acid anhydrides may be used.
  • polyamine curing agent examples include ethylenediamine, ethylenetriamine and the like.
  • the paint preferably contains the curing agent in an amount of 0.1 to 100 parts by mass, more preferably 1 to 50 parts by mass, based on 100 parts by mass of the copolymer (i).
  • amount is 0.1 parts by mass or more, the hardness of the coating film is easily increased.
  • content is 100 parts by mass or less, the workability and impact resistance of the obtained coated metal sheet tend to be good.
  • polyvinylidene fluoride can be a vinylidene fluoride homopolymer or a copolymer of vinylidene fluoride and another monomer.
  • the monomer derived from vinylidene fluoride is preferably contained in an amount of at least 50 mol%, more preferably at least 60 mol%, based on the total amount of the monomers constituting the polyvinylidene fluoride.
  • Examples of monomers copolymerizable with vinylidene fluoride include fluoroolefins, vinyl ethers, vinyl esters, and the like, which can be the same as those exemplified for the above (i) copolymer. .
  • the polyvinylidene fluoride may contain only one kind of the structure derived therefrom, or may contain two or more kinds.
  • the weight average molecular weight of polyvinylidene fluoride is preferably 100,000 or more, more preferably 200,000 or more, and further preferably 400,000 or more.
  • the weight average molecular weight is a value (styrene equivalent value) measured by gel permeation chromatography.
  • the paint may also contain a curing agent.
  • a curing agent When a curing agent is contained, a crosslinked structure is easily formed, and the resulting coating film tends to be more tough.
  • the curing agent include an aminoplast-based curing agent, an isocyanate-based curing agent, and the like, and these can be the same as those used in combination with the copolymer (i) described above.
  • the paint may contain only one kind of the curing agent, or two or more kinds thereof.
  • the amount of the curing agent can also be the same as in the case of combining with the (i) copolymer.
  • the paint when the paint contains the above (ii) polyvinylidene fluoride, it is preferable that the paint further contains a (meth) acrylic resin from the viewpoint of fluidity, adhesion to a metal plate, and the like.
  • the (meth) acrylic resin may be thermoplastic or thermosetting.
  • thermoplastic (meth) acrylic resin examples include a polymer containing at least 70 mol% of a monomer derived from an alkyl (meth) acrylate based on the total amount of monomer units constituting (meth) acrylic acid.
  • alkyl (meth) acrylate examples include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, amyl (meth) acrylate, (meth) It includes alkyl (meth) acrylates having 3 to 12 carbon atoms, such as alkyl (meth) acrylate monomers such as octyl acrylate.
  • the (meth) acrylic resin may include only one kind of the structure derived therefrom, or may include two or more kinds.
  • thermoplastic (meth) acrylic resin may have a structure derived from a monomer other than the above, and includes, for example, a monomer derived from styrene, vinyltoluene, (meth) acrylonitrile, and vinyl chloride. May be.
  • the weight average molecular weight of the thermoplastic (meth) acrylic resin is preferably from 40,000 to 300,000, more preferably from 50,000 to 200,000.
  • the weight average molecular weight of the thermoplastic (meth) acrylic resin is a value (styrene conversion) measured by GPC.
  • the amount of the (meth) acrylic resin may be 150 parts by mass or less based on 100 parts by mass of (ii) the amount of polyvinylidene fluoride. More preferably, it is 10 to 50 parts by mass.
  • the thermoplastic (meth) acrylic resin is mixed in the above range, the fluidity of the paint tends to be improved.
  • thermosetting (meth) acrylic resin can be a (meth) acrylic resin having a crosslinkable reactive group such as a hydroxyl group, a carboxyl group, a glycidyl group, an active halogen, and an isocyanate group.
  • alkylated melamine, polyol, polyamine, polyamide, polyoxirane and the like are used as a curing agent for the thermosetting (meth) acrylic resin.
  • the weight average molecular weight of the thermosetting (meth) acrylic resin is preferably from 1,000 to 20,000, more preferably from 2,000 to 10,000.
  • the weight average molecular weight of the thermosetting (meth) acrylic resin is a value (styrene conversion) measured by GPC.
  • thermosetting (meth) acrylic resin When polyvinylidene fluoride is combined with the above-mentioned thermosetting (meth) acrylic resin, the amount of (meth) acrylic resin is not more than 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of (ii) polyvinylidene fluoride. And more preferably 10 to 50 parts by mass. When a thermosetting (meth) acrylic resin is mixed in the above range, the fluidity of the paint tends to be good.
  • the amount of the fluorine-containing resin contained in the paint is appropriately selected according to the use of the paint.
  • the coating material preferably contains 20 to 95 parts by mass, and more preferably 30 to 80 parts by mass of the above-mentioned fluororesin with respect to 100 parts by mass of the solid content. More preferred.
  • the paint may contain a silicone resin curing catalyst.
  • the silicone resin curing catalyst functions as a catalyst that crosslinks the silicone resin and the fluorine-containing resin in the coating film obtained from the coating material.
  • a catalyst containing a known metal for example, aluminum, zinc, tin, or the like
  • silicone resin curing catalyst commercially available ones can be used, and examples thereof include CAT-AC and D-15 (trade names, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), NACURE 2500, and NACURE 4167 (trade names, manufactured by KING INDUSTRIES).
  • the amount of the silicone resin curing catalyst contained in the paint is appropriately selected according to the use of the paint.
  • the coating material preferably contains 0.1 to 3.0 parts by mass of the silicone resin curing catalyst based on 100 parts by mass of the resin (total of the fluorine-containing resin and the (meth) acrylic resin). More preferably, it is contained in an amount of from 0.5 to 1.0 part by mass. When the amount of the silicone resin curing catalyst is within the above range, the durability of the coating film obtained from the coating material is increased.
  • the paint may contain inorganic particles and organic particles.
  • the average particle diameter of the inorganic particles or the organic particles is preferably from 4 to 80 ⁇ m, more preferably from 10 to 60 ⁇ m.
  • the average particle diameter of the inorganic particles and the organic particles is a value measured by the Coulter counter method.
  • the shape of the inorganic particles and the organic particles is not particularly limited, but is preferably substantially spherical from the viewpoint of easily adjusting the surface state of the obtained coating film.
  • Examples of inorganic particles include silica, barium sulfate, talc, calcium carbonate, mica, glass beads, and glass flakes.
  • Examples of the organic particles include resin beads made of an acrylic resin or a polyacrylonitrile resin. These resin beads may be manufactured using a known method, or may be commercially available products. Examples of commercially available acrylic resin beads include “TAFTIC AR650S (average particle diameter: 18 ⁇ m)”, “TAFTIC AR650M (average particle diameter: 30 ⁇ m)”, “TAFTIC AR650MX (average particle diameter: 40 ⁇ m)”, and “TUFTIC AR650MZ” manufactured by Toyobo.
  • Tuftic AR650ML Average particle size: 80 ⁇ m
  • Examples of commercially available polyacrylonitrile resin beads include “TAFTIC @ A-20 (average particle size: 24 ⁇ m)”, “TAFTIC @ YK-30 (average particle size: 33 ⁇ m)”, and “TAFTIC @ YK-50” (average particle size) manufactured by Toyobo Particle size 50 ⁇ m) and “Tuftic @ YK-80 (average particle size 80 ⁇ m)”.
  • the amount of the inorganic particles and / or organic particles contained in the paint is appropriately selected according to the desired surface condition of the coating film.
  • the total amount of the inorganic particles and / or the organic particles can be 1 to 40 parts by mass based on 100 parts by mass of the solid content of the paint.
  • the paint may optionally contain a coloring pigment.
  • the average particle size of the color pigment can be, for example, 0.2 to 2.0 ⁇ m.
  • coloring pigments include titanium oxide, iron oxide, yellow iron oxide, phthalocyanine blue, carbon black, cobalt blue and the like.
  • the amount is preferably from 20 to 60 parts by mass, more preferably from 30 to 55 parts by mass, based on 100 parts by mass of the solid content of the metal plate paint. preferable.
  • the paint may contain wax as required.
  • the wax include polyolefin wax (polyethylene, polypropylene, etc.), fluorine wax (polytetrafluoroethylene, polychlorotrifluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, etc.), paraffin wax, stearic wax, etc. , But is not limited thereto.
  • the amount of the wax is appropriately selected according to the type of the wax and the like, but can be about 2 to 15% by mass based on 100 parts by mass of the solid content of the paint.
  • the paint may contain an organic solvent as necessary.
  • the organic solvent is not particularly limited as long as it can sufficiently dissolve or disperse the silicone resin, the fluorine-containing resin and its curing agent, the acrylic resin, the silicone resin curing catalyst, the inorganic particles, and the organic particles.
  • Examples of the organic solvent include toluene, xylene, Solvesso (registered trademark) 100 (trade name, manufactured by ExxonMobil), Solvesso (registered trademark) 150 (trade name, manufactured by ExxonMobil), and Solvesso (registered trademark) 200 (registered trademark).
  • Hydrocarbon solvents such as trade name, manufactured by ExxonMobil); ketone solvents such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone and isophorone; ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate and dimethyl phthalate Solvents; alcohol solvents such as methanol, isopropyl alcohol and n-butyl alcohol; ether alcohol solvents such as ethylene glycol monoethyl ether and diethylene glycol monobutyl ether; The paint may contain only one of these, or two or more thereof. Among them, isophorone, xylene, ethylbenzene, cyclohexanone, and dimethyl phthalate are preferable from the viewpoint of compatibility with the fluorine-containing resin.
  • the method for preparing the paint is not particularly limited. As in the case of known coating materials, it can be prepared by mixing, stirring or dispersing the above materials.
  • the silicone resin may be mixed with other components in advance. Further, materials other than the silicone resin may be mixed in advance, and the silicone resin may be mixed later.
  • the flame treatment can be carried out by placing the metal plate on which the coating film is formed on a conveyor such as a belt conveyor and moving the flame in a fixed direction while irradiating a flame to the coating film with a flame processing burner. .
  • the frame processing amount is preferably 30 to 1000 kJ / m 2 , and more preferably 100 to 600 kJ / m 2 .
  • the “flame processing amount” is a calorific value per unit area of the coated metal plate calculated based on a supply amount of a combustion gas such as an LP gas.
  • the amount of frame processing can be adjusted by the distance between the burner head of the burner for frame processing and the surface of the coating film, the transport speed of the coating film, and the like. If the amount of frame treatment is less than 30 kJ / m 2 , unevenness may occur in the treatment, and it is difficult to uniformly hydrophilize the surface of the coating film. On the other hand, when the frame processing amount exceeds 1000 kJ / m 2 , the coating film may be oxidized and yellowed.
  • the burner for flame treatment has a gas supply pipe for supplying a combustible gas, a burner head for burning the combustible gas supplied from the gas supply pipe, and a support member for supporting the burner head.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a burner head of a burner for frame processing. 1A is a side view of the burner head, FIG. 1B is a front view of the burner head, and FIG. 1C is a bottom view of the burner head. 1A and FIG. 1B, the portion corresponding to the flame 22b is emphasized with a bold line, but the flame 22b is not actually seen from the side and the front.
  • the burner head 22 has a substantially quadrangular prism-shaped housing 22 a connected to the gas supply pipe 23, and a flame port 22 b arranged on the bottom surface of the housing, and the combustible gas supplied from the gas supply pipe 23. Is burned in the flame 22b.
  • the structure inside the housing 22a of the burner head 22 can be the same as the structure of a general burner for frame processing, for example, for flowing the combustible gas supplied from the gas supply pipe 23 to the flame outlet 22b.
  • a flow path or the like may be formed.
  • the width of the housing 22a when viewed from the front is appropriately selected according to the width of the coating film to be frame-processed.
  • the width of the housing 22a when viewed from the side is appropriately selected according to the width of the flame opening 22b in the transport direction of the coating film (the width represented by L in FIG. 1A).
  • the flame outlet 22b is a through hole provided on the bottom surface of the housing 22a.
  • the shape of the flame port 22b is not particularly limited, but may be rectangular or round. However, from the viewpoint of performing the frame treatment uniformly in the width direction of the coating film, it is particularly preferable that the shape is rectangular.
  • the width of the flame opening 22b in the direction perpendicular to the transport direction of the coating film (the width represented by W in FIG. 1B) may be equal to or larger than the width of the coating film to be subjected to the frame treatment, and is, for example, about 50 to 150 cm. be able to.
  • the width of the flame port 22b in the transport direction of the coating film (the width represented by L in FIG. 1A) can be appropriately set according to the discharge stability of the combustible gas and the like, and is, for example, about 1 to 8 mm. can do.
  • the gas supply pipe 23 is a gas flow path in which one is connected to the burner head 22 and the other is connected to a gas mixing unit (not shown).
  • the gas mixing section is connected to a combustion gas supply source (not shown) such as a combustion gas cylinder and an auxiliary gas supply source (not shown) such as an air cylinder, an oxygen cylinder, compressor air, and air from a blower.
  • a combustion gas supply source such as a combustion gas cylinder
  • an auxiliary gas supply source such as an air cylinder, an oxygen cylinder, compressor air, and air from a blower.
  • This is a member for mixing the gas and the auxiliary gas in advance.
  • the concentration of oxygen in the combustible gas (mixed gas of combustion gas and auxiliary gas) supplied from the gas mixing section to the gas supply pipe 23 is preferably constant. It is preferable to include an oxygen supply device for supplying oxygen to the gas supply pipe 23.
  • combustion gas examples include hydrogen, liquefied petroleum gas (LPG), liquefied natural gas (LNG), acetylene gas, propane gas, butane, and the like.
  • LPG or LNG is preferable, and LPG is particularly preferable, from the viewpoint that a desired flame is easily formed.
  • examples of the above-described auxiliary combustion gas include air or oxygen, and it is preferable that the air be oxygen from the viewpoint of handleability and the like.
  • the mixing ratio of the combustion gas and the auxiliary gas in the combustible gas supplied to the burner head 22 via the gas supply pipe 23 can be appropriately set according to the types of the combustion gas and the auxiliary gas.
  • the combustion gas is LPG and the auxiliary gas is air
  • the volume of air is preferably from 24 to 27, more preferably from 25 to 26, and more preferably from 25 to 26, with respect to the volume 1 of LPG. More preferably, it is set to 5.
  • the combustion gas is LNG and the auxiliary combustion gas is air
  • the volume of air is preferably 9.5 to 11 and more preferably 9.8 to 10.5 with respect to the volume 1 of LNG. It is more preferably set to 10 to 10.2.
  • the flame processing burner performs the frame processing of the coating film while moving the coating film.
  • the flame processing can be performed by burning the combustible gas while discharging the combustible gas toward the coating film from the flame opening 22b of the burner head 22.
  • the distance between the burner head 22 and the coating film is appropriately selected according to the amount of frame processing, but can be generally about 10 to 120 mm, preferably 25 to 100 mm, and more preferably 30 to 100 mm. More preferably, it is 90 mm. If the distance between the burner head and the coating film is too short, the coating film may come into contact with the burner head due to warpage of the metal plate or the like.
  • flame may be emitted perpendicularly to the surface of the coating film from the burner for flame treatment. May radiate a flame.
  • the moving speed of the coating film is appropriately selected according to the above-mentioned frame processing amount, but is usually preferably 5 to 70 m / min, more preferably 10 to 50 m / min, and more preferably 20 to 40 m / min. / Min is more preferable.
  • frame processing can be performed efficiently.
  • the moving speed of the coating film is too fast, airflow is likely to occur due to the movement of the coating film, and the frame processing may not be performed sufficiently.
  • the burner head 22 having only one flame port 22b in the housing 22a is shown, but the structure of the burner head 22 is not limited to the above structure.
  • the burner head 22 may have an auxiliary flame port 22c in parallel with the flame port 22b.
  • FIG. 2A is a side view of the burner head
  • FIG. 2B is a bottom view of the burner head.
  • FIG. 2A portions corresponding to the flame port 22b and the auxiliary flame port 22c are highlighted with thick lines, but the flame port 22b and the auxiliary flame port 22c are not actually seen from the side.
  • the distance between the flame port 22b and the auxiliary flame port 22c is preferably 2 mm or more, for example, 2 mm to 7 mm.
  • the housing 22a has a structure in which a very small amount of combustible gas passes through the auxiliary flame port 22c.
  • the amount of the combustible gas discharged from the auxiliary flame port 22c is preferably 5% or less, and more preferably 3% or less, of the combustible gas discharged from the flame port 22b.
  • the flame generated in the auxiliary flame port 22c has almost no effect on the surface treatment of the coating film. However, by having the auxiliary flame port 22c, the straightness of the combustible gas discharged from the flame port 22b is increased, and the fluctuation is small. A flame is formed.
  • a pre-heat treatment for heating the coating film surface to 40 ° C or higher may be performed before the above-described flame treatment.
  • a coating film formed on the surface of a metal plate having a high thermal conductivity for example, a metal plate having a thermal conductivity of 10 W / mK or more
  • a metal plate having a thermal conductivity of 10 W / mK or more is irradiated with a flame, water vapor generated by the combustion of the combustible gas is cooled and the water is cooled. And temporarily accumulates on the surface of the coating film. In addition, the water absorbs energy at the time of the flame processing and becomes water vapor, which may hinder the flame processing.
  • by heating the coating film surface (metal plate) in advance it is possible to suppress the generation of water at the time of flame irradiation.
  • Means for preheating the coating film is not particularly limited, and a heating device generally called a drying furnace can be used.
  • a drying furnace also referred to as a “safe oven”
  • specific examples thereof include a low temperature incubator manufactured by Isuzu Mfg. Co., Ltd.
  • the silicone resin can be uniformly concentrated on the surface of the coating film, and the resulting coated metal plate can be uniformly enhanced in hydrophilicity. Further, by manufacturing a coated metal plate using the above-described paint, the heating device is less likely to be contaminated when the paint is baked. Therefore, according to the method for manufacturing a coated metal sheet of the present invention, it is possible to efficiently manufacture a coated metal sheet that can be applied to exterior building materials of various buildings and is less likely to cause rain streaking or the like. In addition, the above-mentioned paint also has an advantage that storage stability is good.
  • a coated metal plate 100 of the present invention comprises a metal plate 1 and the following fluorine containing a cured product of a silicone resin and a fluorine-containing resin formed on the metal plate 1.
  • System coating film 2 (hereinafter, also simply referred to as “coating film 2”).
  • the coated metal plate 100 can be manufactured, for example, by the above-described method for manufacturing a coated metal plate.
  • the silicone resin includes a three-dimensional crosslinked structure. Therefore, as described in the above-described method for manufacturing a coated metal plate, when a coating material containing a silicone resin is applied to the surface of the metal plate 1, the silicone resin is likely to be uniformly arranged along the surface of the film. Then, when the cured film of the silicone resin is subjected to a hydrophilic treatment (frame treatment), the organic groups contained in the surface of the cured film are uniformly removed, and silanol groups and siloxane bonds are introduced. As a result, the hydrophilicity of the surface of the coated metal plate 100 (the surface of the coating film 2) becomes uniformly high, and the stain resistance to rain streaks becomes very good.
  • a hydrophilic treatment frame treatment
  • the coating film 2 produced as described above shows the following values when its surface is analyzed by X-ray electron spectroscopy (hereinafter also referred to as XPS method).
  • XPS method X-ray electron spectroscopy
  • the ratio of the amount of O atoms to the amount of C atoms is x when measured by the XPS method
  • x is 0.8 or more.
  • x is more preferably 0.9 or more, and further preferably 1.0 or more.
  • x represents the ratio of the amount of O atoms derived from siloxane bonds and silanol groups to the amount of C atoms derived from organic groups present on the coating film surface.
  • x increases.
  • x is 0.8 or more, the hydrophilicity of the coating film surface (rain stain resistance of the coated metal plate) is particularly good.
  • the C1s peak top of the X-ray electron spectroscopy spectrum obtained when the coating film surface was analyzed by the XPS method was corrected to 285 eV
  • the Si 2p spectrum was corrected to a peak corresponding to 103.5 eV and a peak corresponding to 102.7 eV.
  • the peak area of 103.5eV to the peak area of the entire Si 2p spectrum the ratio of (Si inorganic) (Si inorganic / Si 2p spectrum total peak area) and y
  • y is 0.6 or more and Become.
  • y is more preferably 0.65 or more, and even more preferably 0.7 or more.
  • the Si 2p spectrum is a spectrum observed in the vicinity of 101 to 106 eV when the C1s peak top of the X-ray electron spectroscopy is corrected to 285 eV, and the whole Si atom, that is, the peak of the organic Si atom bonded with carbon ( 102.7 eV) and a peak (103.5 eV) of an inorganic Si atom to which oxygen is bonded (constituting a siloxane bond or a silanol group) (103.5 eV). That is, y represents the ratio of inorganic Si atoms (Si atoms constituting siloxane bonds or silanol groups) to the total amount of Si on the surface of the coating film. The hydrophilicity of the surface (rain stain resistance of the coated metal plate) becomes particularly good.
  • the analysis of the composition of the coating film surface (the amount of Si atoms, F atoms, C atoms, and O atoms) by the XPS method is the same as the analysis by the general XPS method using AlK ⁇ as the X-ray source.
  • the measurement can be performed using the following measurement apparatus and measurement conditions.
  • Measuring device AXIS-NOVA manufactured by KRATOS Scanning X-ray photoelectron spectrometer
  • X-ray source AlK ⁇ 1486.6 eV Analysis area: 700 ⁇ 300 ⁇ m
  • the following method is exemplified.
  • the C1s peak top of the X-ray electron spectrum is corrected to 285 eV.
  • the background of the Si 2p spectrum observed near 101 to 106 eV is removed by the Linear method.
  • the spectrum from which the background has been removed is processed by a complex function of a Gaussian function and a Lawrence function, and separated into a peak of an organic Si atom (102.7 eV) and a peak of an inorganic Si atom (103.5 eV). .
  • the falling angle of methylene iodide on the surface of the coating film 2 is preferably 15 ° or more and 50 ° or less, more preferably 35 ° or less.
  • the coating film 2 of the coated metal plate 100 of the present invention is subjected to a frame treatment (hydrophilization treatment). However, if the hydrophilic treatment is insufficient, it is difficult to obtain sufficient rain streak stain resistance. .
  • the falling angle of methylene iodide increases when the surface of the coating film 2 has high hydrophilicity or when the roughness of the surface of the coating film 2 is rough. However, when the hydrophilicity of the surface of the coating film 2 is not uniform, it becomes excessively high.
  • the falling angle of methylene iodide is more than 50 °.
  • the frame treatment is performed, the surface is uniformly hydrophilized, and the falling angle of methylene iodide is 50 ° or less.
  • the reason why the falling angle of methylene iodide becomes greater than 50 ° when the hydrophilicity of the coating film surface becomes non-uniform due to corona discharge treatment or the like is considered as follows.
  • the dynamic contact angle (the falling angle of methylene iodide) between the two depends on the distribution of the hydrophilic group and the hydrophobic group, and takes different values.
  • the falling angle of methylene iodide if the distribution of the hydrophilic group and the hydrophobic group is not uniform, the methylene iodide droplet is adsorbed to a portion where the density of the hydrophilic group is high. That is, if there is a bias in the distribution between the hydrophilic group and the hydrophobic group, the methylene iodide droplets are less likely to move as compared with the case where there is no uneven distribution, and the falling angle becomes larger. Therefore, when many hydrophilic groups are introduced into the coating film surface as in the corona discharge treatment, but the distribution is uneven, the falling angle of methylene iodide becomes a high value exceeding 50 °.
  • the falling angle of methylene iodide is a value measured as follows. First, 2 ⁇ l of methylene iodide is dropped on the coating film 2. Thereafter, the inclination angle of the coating film 2 (the angle between the plane perpendicular to the gravity and the coating film) is increased at a rate of 2 degrees / second using a contact angle measuring device. At this time, a methylene iodide droplet is observed with a camera attached to the contact angle measuring device. Then, the inclination angle at the moment when the droplet of methylene iodide falls is specified, and the average value of five times is defined as the falling angle of methylene iodide of the coating film 2. The moment at which the methylene iodide droplet falls is the moment at which both the end points of methylene iodide (droplets) in the downward direction of gravity and in the upward direction of gravity start moving.
  • the metal plate 1 included in the coated metal plate 100 of the present invention can be the same as the metal plate described in the above-described method for manufacturing a coated metal plate.
  • the metal plate 1 may have a chemical conversion treatment film, an undercoating film, or the like formed on its surface as long as the effects of the present invention are not impaired. Further, the metal plate 1 may be subjected to unevenness processing such as embossing or drawing, as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the metal plate 1 is preferably a galvanized steel sheet from the viewpoint of a balance between cost and long-term durability.
  • the coating film 2 includes a cured product of the silicone resin as described above, the above-described fluororesin or a cured product thereof (in the present specification, these are collectively referred to as “fluororesin”), and the like, and There is no particular limitation as long as it satisfies the above specification.
  • the cured product of the silicone resin can be a cured product of the silicone resin contained in the paint described in the method for producing a coated metal plate described above.
  • a cured product of a silicone resin having a structure derived from methyltrialkoxysilane or phenyltrialkoxysilane is preferable.
  • Methyl groups derived from methyltrialkoxysilane and phenyl groups derived from phenyltrialkoxysilane are easily removed at the time of surface hydrophilic treatment (flame treatment). Therefore, when the cured product of the silicone resin has the above structure, the hydrophilicity of the surface of the coating film 2 is easily increased, and the stain resistance of the coated metal plate 100 is easily increased. Whether the cured product of the silicone resin contained in the coating film 2 has a structure derived from methyltrialkoxysilane or phenyltrialkoxysilane should be identified by performing elemental analysis, structural analysis, and the like of the coating film 2. Can be.
  • the amount of the cured silicone resin contained in the coating film 2 is appropriately selected according to the type of the coated metal plate 100 and the like. Is preferably 2 to 7 parts by mass, more preferably 2 to 6 parts by mass, and particularly preferably 3 to 6 parts by mass.
  • the amount of the cured silicone resin included in the coating film 2 is within the above range, the ratio of Si atoms on the surface of the coating film 2 is sufficiently increased, and a coated metal plate that is unlikely to cause rain streak can be obtained.
  • the amount of the cured product of the silicone resin With 1 part by mass or more, the content Si a Si atom when measuring the coating film above the XPS method tends to be more 8 atm%.
  • the coating film is unlikely to be excessively hard, and the bendability of the coated metal plate 100 is easily improved.
  • the coating film 2 may include components other than the cured product of the silicone resin and the fluorine-containing resin, and may further include inorganic particles, organic particles, coloring pigments, and the like. These inorganic particles, organic particles, coloring pigments, and the like can be the same as the components contained in the paint described in the above-described method for producing a coated metal plate.
  • the amount of the fluorine-containing resin contained in the coating film 2 is appropriately selected according to the use of the coated metal plate 100 and the type of the resin.
  • the amount of the fluororesin is preferably 25 to 60 parts by mass, more preferably 30 to 50 parts by mass.
  • the amount of the inorganic particles and / or the organic particles contained in the coating film 2 is appropriately selected according to the surface condition of the coating film 2 and the like.
  • the total amount of the inorganic particles and the organic particles with respect to 100 parts by mass of the coating film 2 can be 1 to 40 parts by mass.
  • the amount of the coloring pigment is preferably 20 to 60 parts by mass, more preferably 30 to 55 parts by mass, based on the total mass of the coating film 2.
  • the thickness of the coating film 2 is appropriately selected according to the use of the coated metal plate 100 and the like, but is usually in the range of 3 to 30 ⁇ m.
  • the thickness is a value obtained by a gravimetric method from the specific gravity of the baked coating film and the weight difference of the coated metal plate 100 before and after the coating film 2 is removed by sandblasting or the like. If the coating film 2 is too thin, the durability and hiding properties of the coating film 2 may be insufficient. On the other hand, when the coating film 2 is too thick, the production cost increases, and burns may easily occur during baking.
  • methyl silicone resin 1 408 g (3.0 mol) of methyltrimethoxysilane was charged into a 2 L flask, and 800 g of water was added at 10 ° C. or lower and mixed well. Then, under ice-cooling, 180 to 216 g (10.0 to 12.0 mol) of a 0.05 N hydrochloric acid aqueous solution were added dropwise at 5 to 25 ° C. over 20 to 40 minutes. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred at 5 to 25 ° C. for 0.6 to 6 hours to complete the hydrolysis and dehydration condensation. As a result, preparation liquids containing seven types of methyl silicone resins A to G having different silanol group contents were obtained. The amounts of silanol groups and structural units of the methyl silicone resins A to G were adjusted by the above reaction time (stirring time) and reaction temperature, and the amount of the aqueous hydrochloric acid solution added.
  • methanol produced by the hydrolysis was distilled off from the preparation under reduced pressure at 70 ° C and 60 mmHg for 1 hour.
  • the prepared solution was cloudy, and left standing overnight to separate into two layers.
  • the lower layer is a silicone resin that is insoluble in water and settles. 469 g of methyl isobutyl ketone (MIBK) was added to the prepared solution, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. Thus, the precipitated silicone resin was completely dissolved in MIBK.
  • the prepared liquid was allowed to stand, and the aqueous layer and the MIBK layer were separated. Thereafter, the lower aqueous layer was removed with a flask equipped with a cock to obtain a colorless and transparent silicone resin solution having a solid content of 50% by mass.
  • MIBK methyl isobutyl ketone
  • the chemical shift belongs to silicon atoms of Tm-2 unit and Tm-3 unit among Tm units represented by the following formulas. That is, the methyl-based silicone resin A did not contain a Tm-1 unit.
  • 1 H-NMR analysis was performed on the methyl silicone resin A, all methoxy groups derived from methyltrimethoxysilane were hydrolyzed to hydroxyl groups.
  • methyl silicone resins B to G were identified by 29 Si-NMR and 1 H-NMR analyses. Further, the weight average molecular weight Mw and the molecular weight distribution Mw / Mn were measured by GPC analysis. The analysis results of the methyl silicone resins A to G are shown in Table 1 below.
  • the structures of the obtained methyl silicone resins H to J were identified by 29 Si-NMR and 1 H-NMR analyses. Furthermore, the weight average molecular weight Mw and the molecular weight distribution Mw / Mn were measured by GPC analysis.
  • the analysis results of the methyl silicone resins H to J are shown in Table 2 below. Note that D m -1 unit and D m -2 unit in Table 2 are structural units represented by the following formulas, respectively.
  • the structures of the obtained methyl silicones KO were identified by 29 Si-NMR and 1 H-NMR analyses.
  • the structures of the obtained methyl silicones P to R were identified by 29 Si-NMR and 1 H-NMR analyses. Furthermore, the weight average molecular weight Mw and the molecular weight distribution Mw / Mn were measured by GPC analysis. Table 4 shows the analysis results.
  • Dodecylbenzenesulfonic acid was added as a catalyst to the composition at a concentration of 1% by mass based on the solid content of the composition, and dimethylaminoethanol was further added.
  • the amount of dimethylaminoethanol added was such that the amine equivalent was 1.25 times the acid equivalent of dodecylbenzenesulfonic acid.
  • Frame processing step (Examples 1 to 16, Comparative Examples 1, 2, 11, and 12)
  • the coating film formed in the above-described coating film forming step was subjected to frame processing.
  • As the burner for frame processing F-3000 manufactured by Flynn Burner (USA) was used.
  • the length of the flame port of the burner head in the transport direction of the coating film (the length represented by L in FIG. 1A) was 4 mm.
  • the length (length represented by W in FIG. 1B) of the burner head in the direction perpendicular to the transport direction was 450 mm.
  • the distance between the flame port of the burner head and the surface of the coating film was set to 50 mm according to the desired amount of frame treatment.
  • the frame processing amount was adjusted to 212 kJ / m 2 by setting the transport speed of the coating film to 30 m / min.
  • Corona discharge treatment process (Comparative Examples 6 to 8)
  • a corona discharge treatment device of the following specification manufactured by Kasuga Electric Co., Ltd. was used.
  • (specification) ⁇ Electrode ceramic electrode ⁇ Electrode length 430mm ⁇ Output 310W
  • the corona discharge treatment amount was adjusted according to the treatment speed. Specifically, by treating at 3.8 m / min, the corona discharge treatment amount was set to 200 W ⁇ min / m 2 .
  • Test (1) The following tests were performed on the coated metal plates manufactured in the examples and the comparative examples, or the test pieces manufactured using the paints used in the examples and the comparative examples. The results are shown in Tables 5 and 6.
  • a coating material was prepared in the same manner as in Examples and Comparative Examples, and a coating film was formed using the coating material. Then, the Si atoms in the test solution were quantitatively analyzed in the same manner as described above.
  • the Si atomic weight derived from the silicone resin or silicate in each coating film was compared to determine the Si atomic weight derived from the silicone resin or silicate in each coating film. Further, the amount of Si atoms in the coating film was calculated by calculation assuming that the silicone resin or silicate did not evaporate at all. Then, based on the ratio of the Si atomic weight in the case where no evaporation occurred to the Si atomic weight of the coating film prepared in the example or the comparative example, the evaporation amount of the silicone resin or silicate at the time of forming the coating film was evaluated according to the following criteria. . ⁇ : Evaporation amount of 20% or more ⁇ : 10% or more and less than 20% ⁇ : 3% or more and less than 10% :: Less than 3% In addition, ⁇ , ⁇ , and ⁇ were accepted.
  • when ⁇ L is 2 or more (dirt is noticeable)
  • ⁇ L is 1 or more and less than 2 (rain streak is inconspicuous but visible)
  • when ⁇ L is less than 1 (rain line dirt is hardly visible)
  • A ⁇ L is less than 1, and no rain streak dirt is visible at all.
  • ⁇ , ⁇ , ⁇ were regarded as pass.
  • the plate had a sufficiently low contact angle with respect to water, and the rain streak stain resistance was at an acceptable level (Examples 1 to 16).
  • the silicone resin in which the amount of the silanol group is in the above range is uniformly concentrated on the surface of the coating film.
  • a phenyl group bonded to a Si atom is hardly removed by a general surface treatment (for example, corona discharge treatment) (for example, Comparative Examples 7 and 8). Phenyl groups can be removed, and silanol groups and the like can be introduced into the surface of the coating film (for example, Examples 9 to 16).
  • the frame treatment it was possible to make the surface of the coating film hydrophilic uniformly.
  • the paint containing the silicone resin had a good evaluation of the evaporability.
  • the silicone resin hardly evaporated when the paint was cured, the coating film was not easily contaminated by silica or the like attached to the heating device, and a coated metal plate having a good appearance was obtained.
  • methanol produced by the hydrolysis was distilled off from the preparation under reduced pressure at 70 ° C and 60 mmHg for 1 hour.
  • the prepared solution was cloudy, and left standing overnight to separate into two layers.
  • the lower layer is a silicone resin that is insoluble in water and settles. 469 g of methyl isobutyl ketone (MIBK) was added to the prepared solution, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. Thus, the precipitated silicone resin was completely dissolved in MIBK.
  • the prepared liquid was allowed to stand, and the aqueous layer and the MIBK layer were separated. Thereafter, the lower aqueous layer was removed with a flask equipped with a cock to obtain a colorless and transparent silicone resin solution having a solid content of 50% by mass.
  • MIBK methyl isobutyl ketone
  • the chemical shift belongs to silicon atoms of Tm-2 unit and Tm-3 unit among Tm units represented by the following formulas. That is, the methyl silicone resin U did not contain a Tm-1 unit.
  • 1 H-NMR analysis of the methyl silicone resin U revealed that all methoxy groups derived from methyltrimethoxysilane were hydrolyzed to hydroxyl groups.
  • Methyl Silicone Resin V 286 g (2.1 mol) of methyltrimethoxysilane and 108 g (0.9 mol) of dimethyldimethoxysilane were charged into a 2 L flask, and 800 g of water was added at 10 ° C. or lower and mixed well. Next, 198 g (11.0 mol) of a 0.05N aqueous hydrochloric acid solution was added dropwise at 5 to 25 ° C. over 20 minutes under ice cooling. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred at 15 ° C. for 6 hours to carry out hydrolysis and dehydration condensation. After completion of the dropwise addition, the same operation as in the synthesis of the methyl silicone resin U was performed to obtain a silicone resin solution containing the methyl silicone resin V having a solid content of about 50% by mass.
  • the structure of the obtained methyl silicone resin V was identified by 29 Si-NMR and 1 H-NMR analysis. Furthermore, the weight average molecular weight Mw and the molecular weight distribution Mw / Mn were measured by GPC analysis. Table 7 shows the analysis results of the methyl silicone V.
  • the Dm-1 unit and Dm-2 unit in Table 7 are structural units represented by the following formulas.
  • the structure of the obtained methyl / phenyl silicone resin W was specified by 29 Si-NMR and 1 H-NMR analysis.
  • the structure of the obtained methyl / phenyl silicone resin X was identified by 29 Si-NMR and 1 H-NMR analysis. Furthermore, the weight average molecular weight Mw and the molecular weight distribution Mw / Mn were measured by GPC analysis. Table 8 shows the analysis results.
  • Dodecylbenzenesulfonic acid was added as a catalyst to the composition at a concentration of 1% by mass based on the solid content of the composition, and dimethylaminoethanol was further added.
  • the amount of dimethylaminoethanol added was such that the amine equivalent was 1.25 times the acid equivalent of dodecylbenzenesulfonic acid.
  • methyl-based silicone resin methyl / phenyl-based silicone resin
  • methyl silicate or ethyl silicate was added so as to have a ratio shown in Table 9 with respect to the total solid content of the paint.
  • the paint was stored at 20-30 ° C. for 15 days.
  • triethyl orthoformate was added as a dehydrating agent at the time of preparing the coating material so as to be 5% by mass based on the total solid content of the coating material.
  • Frame processing step (Examples 17 to 26, and Comparative Examples 13, 16, 21, and 22)
  • the coating film formed in the above-described coating film forming step was subjected to frame processing.
  • As the burner for frame processing F-3000 manufactured by Flynn Burner (USA) was used.
  • the length of the flame port of the burner head in the transport direction of the coating film (the length represented by L in FIG. 1A) was 4 mm.
  • the length (length represented by W in FIG. 1B) of the burner head in the direction perpendicular to the transport direction was 450 mm.
  • the distance between the flame port of the burner head and the surface of the coating film was set to 50 mm according to the desired amount of frame treatment.
  • the frame processing amount was adjusted to 319 kJ / m 2 by setting the transport speed of the coating film to 20 m / min.
  • Test (2) The following measurements and evaluations were performed on the test pieces prepared using the coated metal plates prepared in the examples and the comparative examples or the paints used in the examples and the comparative examples. Table 9 shows the results.
  • the XPS measurement of the coating film surface was performed with an AXIS-NOVA scanning X-ray photoelectron spectrometer manufactured by KRATOS. Then, the ratio Si a of Si atoms to the amounts of Si, F, C, and O atoms on the surface of the coating film, and the ratio x of the amount of O atoms to the amount of C atoms on the surface of the coating film were specified. In addition, the C1s peak top of the obtained X-ray photoelectron spectroscopy spectrum was corrected to 285 eV, and the Si 2p spectrum was separated into a peak corresponding to 103.5 eV and a peak corresponding to 102.7 eV.
  • the ratio y of the peak area of 103.5 eV to the peak area of the entire Si 2p spectrum was also calculated.
  • the maximum measurement conditions of the XPS measurement were as follows. After the background is removed by the Linear method, the spectrum of the Si 2p spectrum is processed with a complex function of the Gaussian function and the Lawrence function, thereby obtaining the peak of the organic Si atom (102.7 eV) and the inorganic Si atom. And an atomic peak (103.5 eV).
  • when ⁇ L is 2 or more (dirt is noticeable) ⁇ : ⁇ L is 1 or more and less than 2 (rain streak is inconspicuous but visible) ⁇ : when ⁇ L is less than 1 (rain line dirt is hardly visible) ⁇ : ⁇ L was less than 1 and no rain streak stain was observed at all.
  • Si a is at least 8.0Atm%, and is in the x is 0.8 or more, if more y is 0.6 or more, any rain muscle stain resistance Were also good (Examples 17 to 26).
  • the ratio Si a of the Si atoms is less than 8.0Atm% is rain muscle stain resistance was low (Comparative Examples 13, 16, and 19). It is presumed that since the coating film surface did not contain a sufficient amount of Si atoms, it was difficult to sufficiently increase the amount of siloxane bonds and silanol groups on the coating film surface, and it was difficult to increase the hydrophilicity.
  • a coated metal sheet having rain streak stain resistance and good appearance can be easily manufactured without contaminating the heating device. Therefore, the method for manufacturing the coated metal sheet and the coated metal sheet obtained by the method can be applied to exterior building materials of various buildings.

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Abstract

耐雨筋汚れ性、および良好な外観を有する塗装金属板、およびその製造方法を提供することを課題とする。上記課題を解決するため、塗装金属板の製造方法は、金属板の表面に、シリコーンレジンおよび含フッ素樹脂を含む塗料を塗布および硬化させて塗膜を形成する工程と、前記塗膜にフレーム処理を行う工程と、を有する。前記シリコーンレジンは、Si原子の総モル量に対して、5~50モル%のシラノール基を含む。

Description

塗装金属板およびその製造方法
 本発明は、塗装金属板およびその製造方法に関する。
 屋外の建造物や土木構造等には、塗装金属板が多く用いられている。また塗装金属板に長期の耐久性が要求される場合には、その表面側に配置される塗膜の塗料として、耐候性や機械的性質に優れる含フッ素樹脂系塗料を用いた塗装金属板が多く用いられている。このような塗装金属板では、自動車の排気ガス、工場からの煤煙等に含まれるカーボン系汚染物質(以下、「疎水性カーボン」とも称する)の付着による汚れが問題となっている。汚れの中でも特に、雨筋に沿って付着する汚れ(以下、「雨筋汚れ」とも称する)が目立ちやすい。含フッ素樹脂系塗料を焼き付けた塗装金属板でも、雨筋汚れが比較的短時間のうちに目立つようになることは避けられない。そのため、雨筋汚れが発生し難い塗装金属板の提供が求められている。
 近年、塗膜の対水接触角を60°以下、つまり親水性にすることで、雨筋汚れを防止することが提案されている。対水接触角が低い親水性の塗膜表面では、雨水によって疎水性カーボンが浮き上がりやすく、浮き上がった疎水性カーボンが洗い流されると考えられる。塗装金属板表面を親水化する手法の一つとして、塗料にテトラアルコキシシランまたはその縮合物(以下、これらを「オルガノシリケート」とも称する)を含める方法が提案されている(特許文献1~3)。また、ビニル基含有ポリシロキサン樹脂等を含む塗料を金属板に塗布し、当該塗膜に、コロナ放電処理を施す方法(特許文献4)も提案されている。さらに、含フッ素樹脂を含む塗料を金属板に塗布し、当該塗膜に200W/m/分以上のコロナ放電処理を施す方法(特許文献5)等も提案されている。さらに、オルガノシリケート等を含む塗料を金属板に塗布し、当該塗膜にフレーム処理や、プラズマ処理、コロナ放電処理等を施すことも提案されている(特許文献6)。
国際公開第1994/6870号 特開平8-12921号公報 特開平10-128232号公報 特開平5-59330号公報 特開2000-61391号公報 特開2006-102671号公報
 上記特許文献1~3に記載の塗料は、各種樹脂とオルガノシリケートを含む。このような塗料を金属板表面に塗布すると、オルガノシリケートが膜の表面側に移動する。そして、膜を硬化させると、オルガノシリケートが空気中の水分等と反応し、塗膜表面にシラノール基やシロキサン結合が生じる。これにより、塗膜表面が親水化し、雨筋汚れが抑制されると考えられている。
 しかしながら、いずれのオルガノシリケートによっても、長期保管後の塗料から得られる塗装金属板の雨筋汚れの発生を十分に抑制することは難しく、雨筋汚れの防止特性の発現が不安定であった。また上述のように、オルガノシリケートの硬化物を含む塗料では、表面の硬度が十分に高まり難かった。
 一方、上述の特許文献4~6の技術によっても、雨筋汚れを十分に防止することが難しかった。例えば、特許文献4の技術では、ポリシロキサン樹脂を含む塗料を金属板表面に塗布した後、コロナ放電処理を行っている。しかしながら、当該塗料の塗膜にコロナ放電処理を行っただけでは、塗膜表面を均一に親水化することが難しかった。ポリシロキサン樹脂を含む塗膜をコロナ放電処理すると、塗膜表面に親水性の領域および疎水性の領域が形成される。そして、疎水性の領域に疎水性カーボンが強固に付着する。一方で、親水性の領域では、雨水によって疎水性カーボンが浮き上がる。しかしながら、浮き上がった疎水性カーボンは、疎水性の領域に付着した疎水性カーボンに引き寄せられ、疎水性の領域を基点に疎水性カーボンが徐々に堆積する。したがって、特許文献4の技術でも、耐雨筋汚れ性の高い塗装金属板を得ることは難しかった。
 また、特許文献5では、含フッ素樹脂等を含む塗料の塗膜表面にコロナ放電処理を行っているが、この場合も、疎水性および親水性の領域が形成され、塗膜表面を均一に親水化することが難しかった。
 また、特許文献1~3や特許文献6に記載のオルガノシリケートを含む塗料では、塗料からなる膜を加熱乾燥させて焼き付ける際に、オルガノシリケートが溶剤と共に蒸発しやすく、加熱装置の壁面等に付着し、シリカを生成する。そして、当該シリカが加熱中の膜と接触したり、加熱装置から剥がれ落ちて膜表面に付着したりすることで、得られる塗装金属板に外観不良が発生しやすかった。
 本発明は、このような状況を鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、加熱装置を汚染することが少なく、耐雨筋汚れ性の高い塗膜を容易に形成可能な塗装金属板の製造方法の提供を目的とする。また、高い耐雨筋汚れ性、良好な外観を有する塗装金属板の提供も目的とする。
 本発明の第1は、以下の塗装金属板の製造方法に関する。
 [1]金属板の表面に、シリコーンレジンおよび含フッ素樹脂を含む塗料を塗布および硬化させて塗膜を形成する工程と、前記塗膜に対してフレーム処理を行う工程と、を有し、前記シリコーンレジンは、Si原子の総モル数に対して、5~50モル%のシラノール基を含む、塗装金属板の製造方法。
 [2]前記シリコーンレジンは、Si原子の総モル数に対して、トリアルコキシシラン由来のSi原子を50~100モル%含む、[1]に記載の塗装金属板の製造方法。
 [3]前記シリコーンレジンは、Si原子に直接結合するアルキル基のモル数に対するSi原子に直接結合するアリール基のモル数の割合が20~80%である、[1]または[2]に記載の塗装金属板の製造方法。
 本発明の第2は、以下の塗装金属板に関する。
 [4]金属板と、前記金属板上に形成されたフッ素系塗膜と、を有し、前記塗膜が、シリコーンレジンの硬化物と、含フッ素樹脂と、を含み、前記塗膜の表面を、X線源としてAlKα線を用いてX線電子分光分析法で分析したときの、Si原子、F原子、C原子、およびO原子の合計量に対するSi原子の割合をSiとし、C原子の量に対するO原子の量の割合をxとすると、Siおよびxが、以下の式をそれぞれ満たし、
 Si≧8atm%
 x≧0.8
 前記X線電子分光分析法による分析で得られるX線光電子分光スペクトルのC1sピークトップを285eVに補正して、Si2pスペクトルを103.5eVに相当するピークおよび102.7eVに相当するピークに分離したとき、Si2pスペクトル全体のピーク面積に対する103.5eVのピーク面積の割合yとすると、yが下記式を満たす、
 y≧0.6
 塗装金属板。
 [5]前記塗膜表面のヨウ化メチレン転落角が15°以上50°以下である、[4]に記載の塗装金属板。
 [6]前記シリコーンレジンの硬化物が、メチルトリアルコキシシランまたはフェニルトリアルコキシシラン由来の構造を含む、[4]または[5]に記載の塗装金属板。
 [7]前記金属板が、亜鉛系めっき鋼板である、[4]~[6]のいずれかに記載の塗装金属板。
 本発明の塗装金属板は、耐雨筋汚れ性が高く、塗装外観も良好である。またさらに、本発明の製造方法によれば、加熱装置を汚染することなく、耐雨筋汚れ性が高く、塗装外観も良好な塗装金属板を製造することが可能である。
図1Aはフレーム処理用バーナーのバーナーヘッドの側面図であり、図1Bは、当該バーナーヘッドの正面図であり、図1Cは、当該バーナーヘッドの底面図である。 図2Aはフレーム処理用バーナーのバーナーヘッドの側面図であり、図2Bは、当該バーナーヘッドの底面図である。 図3は、本発明の塗装金属板の概略断面図である。
 1.塗装金属板の製造方法について 
 本発明の塗装金属板の製造方法は、金属板の表面に、シリコーンレジンを含む塗料を塗布し、これを硬化させて塗膜を形成する工程(以下、「塗膜形成工程」とも称する)と、前記塗膜にフレーム処理を行う工程(以下、「フレーム処理工程」とも称する)と、を含む。
 前述のように、従来、金属板の表面に、オルガノシリケート等を含む塗料を塗布することによって、塗装金属板に生じる雨筋汚れを防止することが試みられている。オルガノシリケートは、金属板表面に塗布されると表面側に移動する。そして、これらが加水分解され、シラノール基やシロキサン結合が生じることで、耐雨筋汚れ性が発現すると考えられる。しかしながら、オルガノシリケートは、塗料中の水分と反応しやすく、長期に保管した塗料では十分に塗膜の親水性を高められず、塗装金属板としての高い雨筋汚れ防止性が得られ難かった。さらに、オルガノシリケートは、塗料からなる膜を加熱乾燥させて焼き付ける際に溶剤と共に蒸発しやすく、加熱装置の壁面にシリカを生成する。そして、当該シリカが硬化中の膜と接触したり、剥がれ落ちたシリカが膜に付着したりすることで、得られる塗装金属板の外観性が不良になりやすいとの課題もあった。
 一方、オルガノシリケート等を含む塗料の塗膜を、コロナ処理すること等も検討されているが、コロナ処理では、塗膜表面を均一に親水化させることは難しかった。
 これに対し、本発明の塗装金属板の製造方法では、特定のシリコーンレジン(Si原子の総モル量に対して、5~50モル%のシラノール基を含む)と含フッ素樹脂等とを含む塗料を塗布し、塗膜を形成する工程と、当該塗膜にフレーム処理を行う工程と、を行う。ここで、本明細書における「シリコーンレジン」とは、アルコキシシランが部分加水分解縮合した化合物であって、三次元状の架橋型構造を主体とするが、ゲル化までには至らず、有機溶剤に可溶なポリマーである。シリコーンレジンが含む三次元状の架橋型構造は特に制限されず、例えば、カゴ状、梯子状、またはランダム状のいずれであってもよい。なお、本明細書において、テトラアルコキシシラン、およびテトラアルコキシシランのみを加水分解縮合させた縮合物(オルガノシリケート)は、シリコーンレジンに含まないものとする。
 シリコーンレジンは、三次元状の架橋型構造を含むため、塗料を金属板表面に塗布すると、膜の表面側に移行しやすく、さらには、当該膜の表面に沿って均一に並びやすい。そして、このような塗膜にフレーム処理を行うと、シリコーンレジンが含む有機基(例えば、メチル基やフェニル基等)がムラなく除去されて、塗膜表面にシラノール基やシロキサン結合が導入される。その結果、塗装金属板の表面の親水性が均一に高くなり、耐雨筋汚れ性が非常に良好となる。
 また、本発明の塗料に含まれるシリコーンレジンは、シラノール基をシリコーンレジン中のSi原子の総モル量に対して、5~50モル%含む。シラノール基量がSi原子の総モル量に対して5~50モル%であるシリコーンレジンは、反応性が適度であり、塗料に含まれる水分によって過度に縮合し難い。したがって、シリコーンレジンが塗料中で反応し難く、塗料の貯蔵安定性が非常に良好となる。また、シラノール基が、塗料の他の成分と適度に水素結合するため、塗料の塗布後、膜を加熱乾燥させる(焼き付け等を行う)際に、シリコーンレジンが蒸発し難い。したがって、本発明の塗料は、加熱装置を汚染し難く、さらに加熱装置に付着したシリカによって、塗装金属板の外観不良を発生することも少ない。
 なお、本発明の塗装金属板の製造方法には、上記塗膜形成工程およびフレーム処理工程以外の工程が含まれていてもよい。以下、本発明の塗装金属板の製造方法の各工程について説明する。
 (1)塗膜形成工程
 本工程では、金属板に、特定のシリコーンレジンや含フッ素樹脂等を含む塗料を塗布し、これを硬化させて塗膜を得る。金属板の表面に塗料を塗布する方法は特に制限されず、公知の方法から適宜選択することが可能である。塗料の塗布方法の例には、ロールコート法や、カーテンフロー法、スピンコート法、エアースプレー法、エアーレススプレー法および浸漬引き上げ法が含まれる。これらの中でも、効率よく所望の厚みを有する塗膜を得やすいとの観点からロールコート法が好ましい。
 また、塗料の硬化方法は、塗料中の樹脂の種類等に応じて適宜選択され、例えば加熱による焼き付け等とすることができる。焼付け処理時の温度は、塗料中の樹脂等の分解を防止し、かつ均質な塗膜を得るとの観点から、100~300℃であることが好ましく、180~300℃であることがより好ましく、240~280℃であることがさらに好ましい。焼付け処理時間は特に制限されず、上記と同様の観点から、3~90秒であることが好ましく、10~70秒であることがより好ましく、40~60秒であることがさらに好ましい。
 また、塗料の焼き付け時には、短時間で塗料を硬化させるため、板面風速が0.9m/s以上となるように風を吹き付けてもよい。上述の塗料中では、シリコーンレジンと他の成分とが水素結合する。そのため、風を吹き付けながら塗料を硬化させても、シリコーンレジンが蒸発し難く、加熱装置を汚染し難い。
 ここで、金属板上に形成する塗膜の厚みは、塗装金属板の用途等に応じて適宜選択されるが、通常3~30μmの範囲内である。当該厚みは、焼付け塗膜の比重、およびサンドブラスト等による塗膜除去前後の塗装金属板の重量差から重量法によって求められる値である。塗膜が薄すぎる場合、塗膜の耐久性および隠蔽性が不十分となることがある。一方、塗膜が厚すぎる場合、製造コストが増大するとともに、焼付け時にワキが発生しやすくなることがある。
 ここで、塗料を塗布する金属板としては、一般的に建築板として使用されている金属板を使用することができる。このような金属板の例には、溶融Zn-55%Al合金めっき鋼板等のめっき鋼板;普通鋼板やステンレス鋼板等の鋼板;アルミニウム板;銅板等が含まれる。金属板には、本発明の効果を阻害しない範囲で、その表面に化成処理皮膜や下塗り塗膜等が形成されていてもよい。さらに、当該金属板は、本発明の効果を損なわない範囲で、エンボス加工や絞り成形加工等の凹凸加工がなされていてもよい。
 金属板の厚みは特に制限されず、塗装金属板の用途に応じて適宜選択される。例えば、塗装金属板を金属サイディング材に使用する場合には、金属板の厚みは0.15~0.5mmとすることができる。
 ここで、塗膜を形成するための塗料には、特定のシリコーンレジンが少なくとも含まれていればよいが、シリコーンレジンの他に、含フッ素樹脂や硬化剤、無機粒子、有機粒子、着色顔料、溶媒等が含まれていてもよい。
 シリコーンレジンは、上述のように、アルコキシシランを部分加水分解縮合させた化合物であり、その分子鎖には通常、下記一般式で表される、トリアルコキシシラン由来のT-1単位~T-3単位(これらを総称して「T単位」とも称する)のいずれか1つ、または2つ以上が含まれる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 上記一般式において、Rは置換基を有していてもよい炭化水素基を表す。また、Xは水素原子、または炭化水素基を表す。シリコーンレジンには、上記RやXの種類が異なる複数種類のT単位が含まれていてもよい。
 Rは炭素数1~12の炭化水素基であることが好ましく、その具体例には、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基、オクチル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基;シクロヘキシル基、シクロブチル基、シクロペンチル基等のシクロアルキル基;等が含まれる。これらの中でも特に好ましくは、メチル基およびフェニル基である。
 一方、Xは水素原子または炭素数1~8の炭化水素基であることが好ましく、当該炭化水素基の例には、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基等のアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基等のアリール基;シクロヘキシル基、シクロブチル基、シクロペンチル基等のシクロアルキル基;等が含まれる。これらの中でも特に好ましくは、メチル基およびエチル基である。
 また、シリコーンレジンの分子鎖には、下記一般式で表される、ジアルコキシシラン由来のD-1単位およびD-2単位(これらを総称して「D単位」とも称する)のいずれか一方または両方が含まれていてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 上記一般式において、RおよびRはそれぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭化水素基を表す。また、Xは、水素原子、または炭化水素基を表す。なお、シリコーンレジンには、上記RやR、Xの種類が異なる複数種類のD単位が含まれていてもよい。
 RおよびRはそれぞれ、炭素数1~12の炭化水素基であることが好ましく、その具体例には、上述のT単位のRと同様の基が含まれる。一方、Xは水素原子または炭素数1~8の炭化水素基であることが好ましく、その具体例には、上述のT単位のXと同様の基が含まれる。
 さらに、シリコーンレジンの分子鎖には、下記一般式で表されるテトラアルコキシシラン由来のQ-1単位~Q-4単位(これらを総称して「Q単位」とも称する)のいずれか1つ、または2つ以上が含まれていてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 上記一般式において、Xは水素原子、または炭化水素基を表す。なお、シリコーンレジンには、上記Xの種類が異なる複数種類のQ単位が含まれていてもよい。
 Xは水素原子または炭素数1~8の炭化水素基であることが好ましく、その具体例には、上述のT単位のXと同様の基が含まれる。
 シリコーンレジンは、上記T単位、D単位、および/またはQ単位が三次元的に結合した構造を有する。前述のように、本発明の塗料に含まれるシリコーンレジン中のシラノール基の量(モル数)は、Si原子の総モル量に対して、5~50モル%であり、15~40モル%であることがより好ましい。シラノール基の量がSi原子の総モル量に対して50モル%を超えると、シリコーンレジンの反応性が高くなり、塗料の保存安定性が低くなりやすい。一方、シラノール基の量がSi原子の総モル量に対して5モル%未満であると、シリコーンレジンと塗料中の他の成分(例えば、アクリル樹脂等)とが水素結合し難くなり、塗料の硬化時に、シリコーンレジンが蒸発しやすくなる。
 これに対し、シリコーンレジン中のシラノール基量が上記範囲であると、前述のように、塗料の保存安定性が高まるだけでなく、塗料の塗布後、上述の焼き付けを行う際に、シリコーンレジンが蒸発し難くなり、加熱装置を汚染し難くなる。
 シリコーンレジンが含むSi原子のモル数、およびシリコーンレジンが含むシラノール基の量は、29Si-NMRによる分析、およびH-NMRによる分析により特定することができる。また、シリコーンレジンにおけるシラノール基の量は、T単位、D単位、およびQ単位の仕込み比や、縮合反応の程度によって調整することができる。例えば、トリアルコキシシランを用いてシリコーンレジンを調製する場合、縮合反応時間を長くすること等で、T-3単位が多くなり、シラノール基の量が少なくなる。
 また、シリコーンレジンは、シリコーンレジンが含むSi原子の総モル量に対して、トリアルコキシシラン由来のSi原子、すなわちT単位を構成するSi原子を50~100モル%含むことが好ましく、60~100モル%含むことがより好ましい。T単位量が50モル%未満である(特にD単位量が50モル%より多くなる)と、シリコーンレジンがミセル構造を形成しやすくなり、塗膜表面にシリコーンレジンが海島状に濃化しやすくなる。その結果、塗膜表面の親水性を均一に高めることが難しくなり、塗膜の耐雨筋汚れ性にムラが生じやすくなる。なお、シリコーンレジンが塗膜表面で海島状に濃化していることは、フレーム処理後の塗膜表面をAFM(原子間力顕微鏡)で分析することで確認することが可能である。例えば、フレーム処理によるエッチング深度は塗膜表面の海部分と島部分で異なる。そこで、塗膜表面の凹凸によって、シリコーンレジンの海島分布を確認することが可能である。
 これに対し、T単位量が50モル%以上であると、シリコーンレジンがミセル構造を形成し難くなり、塗膜表面にシリコーンレジンが均一に濃化しやすくなる。その結果、塗料を塗布して得られる塗装金属板の耐雨筋汚れ性が良好になる。T単位を構成するSi原子の量は、29Si-NMRによる分析によって特定することができる。
 また、シリコーンレジンのSi原子に直接結合するアルキル基のモル数に対する、シリコーンレジンのSi原子に直接結合するアリール基のモル数、すなわちアリール基/アルキル基の割合は20~80%であることが好ましく、30~70%であることがより好ましい。アリール基のモル比が多いほど、塗料中の他の成分にシリコーンレジンが溶解しやすくなる。ただし、アリール基の割合が過剰になると、塗膜形成時の反応速度が大幅に低下して、十分な架橋密度が得られ難くなることがある。上記アルキル基とアリール基との比は、H-NMRによる分析によって特定することができる。
 ここで、シリコーンレジンの重量平均分子量は好ましくは700~50000であり、より好ましくは1000~10000である。シリコーンレジンの重量平均分子量が700未満になると、塗料の塗布後、上述の焼き付けを行う際に、シリコーンレジンが蒸発しやすくなり、加熱装置を汚染したり、得られる塗膜表面のシリコーンレジン量が少なくなる。一方、重量平均分子量が50000を超えると、塗料の粘度が高まりやすくなり、貯蔵安定性が低くなる。なお、上記シリコーンレジンの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定されるポリスチレン換算量である。
 塗料には、その固形分100質量部に対して、シリコーンレジンが1~10質量部含まれることが好ましく、2~6質量部含まれることがより好ましい。塗料にシリコーンレジンが当該範囲含まれることで、得られる塗膜表面の親水性を十分に高めることが可能となり、雨筋汚れが生じ難くなる。
 上述のシリコーンレジンは、トリアルコキシシラン等を加水分解重合させて調製することができる。具体的には、トリアルコキシシラン等のアルコキシシランやその部分縮合物を水やアルコール等の溶剤に分散させる。そして、当該分散液のpHを好ましくは1~7、より好ましくは2~6に調整し、アルコキシシラン等を加水分解させる。その後、加水分解物どうし脱水縮合させることで、シリコーンレジンが得られる。脱水縮合時間等によって、得られるシリコーンレジンの分子量等を調整することができる。加水分解物の縮合は、上記加水分解と連続して行うことが可能であり、加水分解により生成したアルコールや、水を留去することで、縮合反応を促進させることができる。
 なお、シリコーンレジンの調製に用いるアルコキシシランは、所望のシリコーンレジンの構造に応じて適宜選択される。トリアルコキシシラン化合物の例には、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、プロピルトリイソプロポキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、メチルトリシラノール、フェニルトリシラノール等が含まれる。
 ジアルコキシシランの例には、メチルハイドロジェンジメトキシシラン、メチルハイドロジェンジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルエチルジメトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、メチルプロピルジメトキシシラン、メチルプロピルジエトキシシラン、ジイソプロピルジメトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン等が含まれる。
 さらに、テトラアルコキシシランの例には、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラメトキシシラン等が含まれる。
 シリコーンレジン調製の際には、上記トリアルコキシシランやジアルコキシシラン、テトラメトキシシランの部分縮合物を原料として用いてもよい。
 ここで、塗料に含まれる含フッ素樹脂は、塗料から得られる塗膜において、バインダーとして機能する。含フッ素樹脂は、その分子中にフッ素を含有する樹脂であればよく、その種類は特に制限されない。含フッ素樹脂の例には(i)フルオロオレフィンおよびこれと共重合可能な単量体との共重合物(以下、単に「(i)共重合体」とも表す)や、(ii)ポリフッ化ビニリデン、等が含まれる。
 (i)フルオロオレフィンおよびこれと共重合可能な単量体との共重合体が含む、フルオロオレフィンの例には、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、ペンタフルオロプロピレン等の炭素数2または3のフルオロオレフィンが含まれる。(i)共重合体は、これらを一種のみ含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。
 上記フルオロオレフィンと共重合可能な単量体の例には、ビニルエーテル、ビニルエステル、アリルエーテル、アリルエステル、イソプロペニルエーテル、イソプロペニルエステル、メタリルエーテル、メタリルエステル、α-オレフィン、(メタ)アクリル酸エステル等が含まれる。(i)共重合体は、これらを一種のみ含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。本明細書において、(メタ)アクリルは、メタクリルおよびアクリルのいずれか一方、もしくは両方を表す。
 ビニルエーテルの例には、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、フルオロアルキルビニルエーテル、パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)等のアルキルビニルエーテルが含まれる。ビニルエステルの例には、2,2-ジメチルオクタン酸エテニル、酪酸ビニル、酢酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサチック酸ビニル等の脂肪酸ビニルエステルが含まれる。
 上記アリルエーテルの例には、エチルアリルエーテル、シクロヘキシルアリルエーテル等のアルキルアリルエーテル等が含まれる。アリルエステルの例には、プロピオン酸アリル、酢酸アリル等の脂肪酸アリルエステル等が含まれる。イソプロペニルエーテルの例にはメチルイソプロペニルエーテル等のアルキルイソプロペニルエーテルが含まれる。イソプロペニルエステルの例には、酢酸イソプロペニル等が含まれる。メタリルエーテルの例には、エチレングリコールモノメタリルエーテル等が含まれ、メタリルエステルの例には、酢酸β-メタリル等が含まれる。α-オレフィンの例には、エチレン、プロピレン、イソブチレン等が含まれる。(メタ)アクリル酸エステルの例には、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル等が含まれる。
 上記単量体の中でも、ビニルエーテル、ビニルエステル、アリルエーテル、およびアリルエステルがフルオロオレフィンとの共重合性に優れる点から好ましい。また、炭素数1~10の直鎖状、分岐状あるいは脂環状のアルキル基を有するアルキルビニルエーテル、脂肪酸ビニルエステル、アルキルアリルエーテル、および脂肪酸アリルエステルが特に好ましい。
 (i)共重合体は、後述の硬化剤と架橋可能な基を含む単量体由来の構造をさらに含んでいてもよい。硬化剤と架橋可能な基を含む単量体の例には、ヒドロキシブチルビニルエーテル、ヒドロキシブチルアリルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、シクロヘキサンジオールモノビニルエーテル、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ウンデセン酸、グリシジルビニルエーテル、グリシジルアリルエーテル等が含まれる。また、上述の単量体由来の構造に、カルボキシル基を有する化合物、例えば無水コハク酸等を反応させて、カルボキシル基を導入してもよい。さらに、上述の単量体由来の構造に、二重結合を有する基、例えばイソシアネートアルキルメタクリレート等を反応させて、二重結合を導入してもよい。
 (i)共重合体が含むフルオロオレフィン由来の単量体の量は、(i)共重合体が含む単量体単位の総量に対して、30~70モル%であることが好ましく、40~70モル%であることが好ましい。フルオロオレフィン由来の単量体の量が30モル%以上であると、得られる塗装金属板の耐候性が良好になりやすい。一方で、フルオロオレフィン由来の単量体の量が70モル%以下であると、塗料中の他の成分との相溶性が良好になる。
 (i)共重合体の重量平均分子量は、3000~500000であることが好ましく、5000~50000であることがより好ましい。(i)共重合体の重量平均分子量が当該範囲であると、塗料中の他の成分との相溶性が良好になり、強度の高い膜が得られる。上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定される値(スチレン換算値)である。
 ここで、塗料が上記(i)共重合体を含む場合、硬化剤を共に含んでいてもよい。硬化剤を含むと、架橋構造が形成されやすく、得られる塗膜がより強靱になりやすい。硬化剤の例には、アミノプラスト系硬化剤、イソシアネート系硬化剤、多塩基酸系硬化剤、多価アミン系硬化剤等が含まれる。塗料は、当該硬化剤を一種のみ含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。
 アミノプラスト系硬化剤の例には、メチロールメラミン類、メチロールグアナミン類、メチロール尿素類等が含まれる。メチロールメラミン類の例には、ブチル化メチロールメラミン、メチル化メチロールメラミン等の低級アルコールによりエーテル化されたメチロールメラミン、エポキシ変性メチロールメラミン等が含まれる。メチロール尿素類の例には、メチル化メチロール尿素、エチル化メチロール尿素等のアルキル化メチロール尿素等が含まれる。
 イソシアネート系硬化剤の例には、多価イソシアネート化合物やそのブロック化物が含まれる。多価イソシアネート化合物は、2以上のイソシアネート基を有する化合物とすることができる。多価イソシアネート化合物の例にはエチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレントリイソシアネート、リジンジイソシアネート等の脂肪族多価イソシアネート化合物;イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ジイソシアネートメチルシクロヘキサン等の脂環族多価イソシアネート化合物;m-キシレンジイソシアネート、p-キシレンジイソシアネート等の芳香族イソシアネート化合物等が含まれる。
 多価イソシアネート化合物の変性体や多量体の例には、ウレタン変性体、ウレア変性体、イソシアヌレート変性体、ビューレット変性体、アロファネート変性体、カルボジイミド変性体等が含まれる。
 多塩基酸系硬化剤の例には、長鎖脂肪族ジカルボン酸類、芳香族多価カルボン酸類等が含まれ、これらの酸無水物であってもよい。
 多価アミン系硬化剤の例には、エチレンジアミン、エチレントリアミン等が含まれる。
 塗料は、上記硬化剤を、(i)共重合体100質量部に対して0.1~100質量部含むことが好ましく、1~50質量部含むことがより好ましい。0.1質量部以上とすることで、塗膜の硬度が高まりやすい。一方、100質量部以下とすると、得られる塗装金属板の加工性や耐衝撃性が良好になりやすい。
 一方、(ii)ポリフッ化ビニリデンは、フッ化ビニリデン単独重合体、もしくはフッ化ビニリデンと他の単量体との共重合体とすることができる。ただし、フッ化ビニリデン由来の単量体を、ポリフッ化ビニリデンを構成する単量体の総量に対して50モル%以上含むことが好ましく、60モル%以上含むことがより好ましい。
 フッ化ビニリデンと共重合可能な単量体の例には、フルオロオレフィン、ビニルエーテル、ビニルエステル等が含まれ、これらは、上述の(i)共重合体で例示したものと同様とすることができる。(ii)ポリフッ化ビニリデンは、これら由来の構造を一種のみ含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。
 (ii)ポリフッ化ビニリデンの重量平均分子量は、100000以上であることが好ましく、200000以上であることがより好ましく、400000以上であることが更に好ましい。(ii)ポリフッ化ビニリデンの重量平均分子量が当該範囲であると、塗料中の他の成分との相溶性が良好になり、強度の高い塗膜が得られる。上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定される値(スチレン換算値)である。
 塗料が上記(ii)ポリフッ化ビニリデンを含む場合、硬化剤を共に含んでいてもよい。硬化剤を含むと、架橋構造が形成されやすく、得られる塗膜がより強靱になりやすい。硬化剤の例には、アミノプラスト系硬化剤、イソシアネート系硬化剤等とすることができ、これらは、上述の(i)共重合体と組み合わせるものと同様とすることができる。塗料は、当該硬化剤を一種のみ含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。当該硬化剤の量も、(i)共重合体と組み合わせる場合と同様とすることができる。
 また、塗料が上記(ii)ポリフッ化ビニリデンを含む場合、その流動性や、金属板との密着性等の観点から、さらに(メタ)アクリル樹脂を含むことが好ましい。(メタ)アクリル樹脂は、熱可塑性であってもよく、熱硬化性であってもよい。
 熱可塑性(メタ)アクリル樹脂の例には、(メタ)アクリル酸を構成する単量体単位の総量に対して、(メタ)アクリル酸アルキルエステル由来の単量体を70モル%以上含む重合体が挙げられる。(メタ)アクリル酸アルキルエステルの例には、(メタ)アクリル酸メチルや(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)アクリル酸オクチル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステルモノマー等の炭素数が3~12の(メタ)アクリル酸アルキルエステルが含まれる。(メタ)アクリル樹脂は、これら由来の構造を一種のみ含んでいてもよく、二種以上含んでいてもよい。
 また、熱可塑性(メタ)アクリル樹脂は、上記以外の単量体由来の構造を有していてもよく、例えばスチレンやビニルトルエン、(メタ)アクリロニトリル、塩化ビニル由来の単量体等を含んでいてもよい。
 熱可塑性(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量は、40000~300000であることが好ましく、50000~200000であることがより好ましい。熱可塑性(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量は、GPCにより測定される値(スチレン換算)である。
 (ii)ポリフッ化ビニリデンを上記熱可塑性(メタ)アクリル樹脂と組み合わせる場合、(メタ)アクリル樹脂の量は、(ii)ポリフッ化ビニリデンの量100質量部に対して150質量部以下であることが好ましく、10~50質量部であることがより好ましい。熱可塑性(メタ)アクリル樹脂を当該範囲混合すると、塗料の流動性が良好になりやすい。
 一方、熱硬化性(メタ)アクリル樹脂は、水酸基やカルボキシル基、グリシジル基、活性ハロゲン、イソシアナート基等の架橋性反応基を有する(メタ)アクリル樹脂とすることができる。このとき、アルキル化メラミンやポリオール、ポリアミン、ポリアミド、ポリオキシラン等が熱硬化性(メタ)アクリル樹脂の硬化剤として使用される。
 熱硬化性(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量は、1000~20000であることが好ましく、2000~10000であることがより好ましい。熱硬化性(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量は、GPCにより測定される値(スチレン換算)である。
 (ii)ポリフッ化ビニリデンを上記熱硬化性(メタ)アクリル樹脂と組み合わせる場合、(メタ)アクリル樹脂の量は、(ii)ポリフッ化ビニリデンの量100質量部に対して150質量部以下であることが好ましく、10~50質量部であることがより好ましい。熱硬化性(メタ)アクリル樹脂を当該範囲混合すると、塗料の流動性等が良好になりやすい。
 塗料に含まれる含フッ素樹脂の量は、塗料の用途に応じて適宜選択される。得られる塗膜の強度などの観点から、塗料には、その固形分100質量部に対して、上記含フッ素樹脂が20~95質量部含まれることが好ましく、30~80質量部含まれることがより好ましい。
 塗料には、シリコーンレジン硬化触媒が含まれていてもよい。シリコーンレジン硬化触媒は、塗料から得られる塗膜において、シリコーンレジンや含フッ素樹脂を架橋させる触媒として機能する。シリコーンレジン硬化触媒としては、シラノール基の脱水縮合反応に触媒活性を有する公知の金属(例えば、アルミニウムや亜鉛、スズ等)を含む触媒やアミン変性した酸触媒を使用することができる。
 シリコーンレジン硬化触媒としては、市販されているものを使用することができ、例えば商品名CAT-AC、D-15(信越化学工業社製)、NACURE2500、NACURE4167(KING INDUSTRIES社製)等がある。
 塗料に含まれるシリコーンレジン硬化触媒の量は、塗料の用途に応じて適宜選択される。塗料には、上記樹脂(含フッ素樹脂および(メタ)アクリル樹脂の合計)100質量部に対して、上記シリコーンレジン硬化触媒が0.1~3.0質量部含まれていることが好ましく、0.5~1.0質量部含まれていることがより好ましい。シリコーンレジン硬化触媒の量が上記範囲であると、塗料から得られる塗膜の耐久性が高まる。
 また塗料には、無機粒子や有機粒子が含まれていてもよい。塗料にこれらが含まれると、得られる塗膜の表面粗さ等が調整されやすくなる。ここで、無機粒子または有機粒子の平均粒子径は4~80μmであることが好ましく、10~60μmであることがより好ましい。無機粒子や有機粒子の平均粒子径は、コールターカウンター法で測定される値である。なお、無機粒子や有機粒子の形状は特に制限されないが、得られる塗膜の表面状態を調整しやすいとの観点から、略球状であることが好ましい。
 無機粒子の例には、シリカ、硫酸バリウム、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、ガラスビーズ、ガラスフレークが含まれる。また、有機粒子の例には、アクリル樹脂やポリアクリロニトリル樹脂からなる樹脂ビーズが含まれる。これらの樹脂ビーズは、公知の方法を用いて製造したものであってもよく、市販品であってもよい。市販のアクリル樹脂ビーズの例には、東洋紡社製の「タフチック AR650S(平均粒径18μm)」、「タフチック AR650M(平均粒径30μm)」、「タフチック AR650MX(平均粒径40μm)」、「タフチック AR650MZ(平均粒径60μm)」、「タフチック AR650ML(平均粒径80μm)」が含まれる。また、市販のポリアクリロニトリル樹脂ビーズの例には、東洋紡社製の「タフチック A-20(平均粒径24μm)」、「タフチック YK-30(平均粒径33μm)」、「タフチック YK-50(平均粒径50μm)」および「タフチック YK-80(平均粒径80μm)」等が含まれる。
 塗料に含まれる無機粒子および/または有機粒子の量は、所望の塗膜の表面状態等に応じて適宜選択される。通常、塗料の固形分100質量部に対する無機粒子および/または有機粒子の合計量は、1~40質量部とすることができる。
 またさらに、塗料には、必要に応じて着色顔料が含まれていてもよい。着色顔料の平均粒子径は、例えば0.2~2.0μmとすることができる。このような着色顔料の例には、酸化チタン、酸化鉄、黄色酸化鉄、フタロシアニンブルー、カーボンブラック、コバルトブルー等が含まれる。なお、塗料に着色顔料が含まれる場合、その量は、金属板用塗料の固形分100質量部に対して、20~60質量部であることが好ましく、30~55質量部であることがより好ましい。
 さらに、塗料には、必要に応じてワックスが含まれていてもよい。ワックスの例には、ポリオレフィン系ワックス(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、フッ素系ワックス(ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル等)、パラフィン系ワックス、ステアリン酸系ワックス等が含まれるが、これに限定されない。また、ワックスの量は、ワックスの種類等に応じて適宜選択されるが、塗料の固形分100質量部に対して2~15質量%程度とすることができる。
 また、塗料には、必要に応じて有機溶剤が含まれていてもよい。当該有機溶剤は、上記シリコーンレジン、含フッ素樹脂やその硬化剤、アクリル樹脂、シリコーンレジン硬化触媒、無機粒子、有機粒子等を十分に溶解、または分散させることが可能なものであれば特に制限されない。有機溶剤の例には、トルエン、キシレン、Solvesso(登録商標)100(商品名、エクソンモービル社製)、Solvesso(登録商標)150(商品名、エクソンモービル社製)、Solvesso(登録商標)200(商品名、エクソンモービル社製)等の炭化水素系溶剤;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン等のケトン系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、フタル酸ジメチル等のエステル系溶剤;メタノール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール等のアルコール系溶剤;エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のエーテルアルコール系溶剤;等が含まれる。塗料には、これらが1種のみ含まれていてもよく、2種以上含まれていてもよい。これらの中でも、含フッ素樹脂との相溶性等の観点から、好ましくはイソホロン、キシレン、エチルベンゼン、シクロヘキサノン、フタル酸ジメチルである。
 上記塗料の調製方法は特に制限されない。公知の塗料と同様に、上記材料を混合し、攪拌もしくは分散することで、調製することができる。なお、シリコーンレジンは、他の成分と予め混合してもよい。また、シリコーンレジン以外の材料を予め混合しておき、シリコーンレジンを後から混合してもよい。
 (2)フレーム処理工程
 上述の塗膜形成工程後、塗膜をフレーム処理するフレーム処理工程を行う。上述の塗膜フレーム処理を行うことで、その表面が親水化される。前述の塗料の塗膜をフレーム処理すると、塗膜表面のシリコーンレジンの炭化水素基(例えばメチル基やフェニル基等)が分解されて、シラノール基やシロキサン結合が生じる。これにより、塗膜表面の親水性が高まり、耐雨筋汚れ性が発現する。
 フレーム処理は、塗膜を形成した金属板を、ベルトコンベア等の搬送機に載置し、一定方向に移動させながら、フレーム処理用バーナーで塗膜に火炎を放射する方法等とすることができる。
 ここで、フレーム処理量は、30~1000kJ/mであることが好ましく、100~600kJ/mであることがより好ましい。なお、本明細書における「フレーム処理量」とは、LPガス等の燃焼ガスの供給量を基準として計算される塗装金属板の単位面積当たりの熱量である。当該フレーム処理量は、フレーム処理用バーナーのバーナーヘッドと塗膜表面との距離、塗膜の搬送速度等によって調整できる。フレーム処理量が30kJ/m未満では、処理にムラが生じることがあり、塗膜表面を一様に親水化することが難しい。一方、フレーム処理量が1000kJ/mを超えると、塗膜が酸化して黄変することがある。
 以下、本発明の塗料の塗膜のフレーム処理に使用可能なフレーム処理用バーナーの一例を説明するが、フレーム処理方法は当該方法に限定されない。
 フレーム処理用バーナーは、燃焼性ガスを供給するためのガス供給管と、当該ガス供給管から供給された燃焼性ガスを燃焼させるバーナーヘッドと、これらを支えるための支持部材と、を有する。図1に、フレーム処理用バーナーのバーナーヘッドの模式図を示す。図1Aはバーナーヘッドの側面図であり、図1Bは、当該バーナーヘッドの正面図であり、図1Cは、当該バーナーヘッドの底面図である。なお、便宜上、図1Aおよび図1Bでは炎口22bに該当する部分を太線で強調して記載しているが、実際、炎口22bは側面および正面から視認されない。
 バーナーヘッド22は、ガス供給管23と接続された略四角柱状の筐体22aと、当該筐体の底面に配置された炎口22bとを有し、ガス供給管23から供給された燃焼性ガスを炎口22bで燃焼させる。
 バーナーヘッド22の筐体22a内部の構造は、一般的なフレーム処理用バーナーと同様の構造とすることができ、例えばガス供給管23から供給された燃焼性ガスを炎口22bに流動させるための流路等が形成されていてもよい。また、正面視したときの筐体22aの幅は、フレーム処理する塗膜の幅に合わせて適宜選択される。また、側面視したときの筐体22aの幅は、炎口22bの塗膜の搬送方向の幅(図1AにおいてLで表される幅)等に合わせて適宜選択される。
 一方、炎口22bは、筐体22aの底面に設けられた貫通孔である。炎口22bの形状は特に制限されないが、矩形状や丸穴形状とすることができる。ただし、フレーム処理を塗膜の幅方向に均一に行うとの観点から、矩形状であることが特に好ましい。また、炎口22bの塗膜の搬送方向に垂直方向の幅(図1BにおいてWで表される幅)は、フレーム処理する塗膜の幅と同等もしくは大きければよく、例えば50~150cm程度とすることができる。一方、炎口22bの塗膜の搬送方向の幅(図1AにおいてLで表される幅)は、燃焼性ガスの吐出安定性等に応じて適宜設定することができ、例えば1~8mm程度とすることができる。
 ガス供給管23は、一方がバーナーヘッド22と接続され、他方がガス混合部(図示せず)と接続されたガスの流路である。ガス混合部は、燃焼ガスボンベ等の燃焼ガス供給源(図示せず)と、空気ボンベ、酸素ボンベ、コンプレッサーエアー、ブロアーによるエアー等の助燃ガス供給源(図示せず)と接続されており、燃焼ガスと助燃ガスとを予め混合するための部材である。なお、ガス混合部からガス供給管23に供給される燃焼性ガス(燃焼ガスと助燃ガスとの混合ガス)中の酸素の濃度は一定であることが好ましく、ガス混合部は、必要に応じてガス供給管23に酸素を供給するための酸素供給器を具備していることが好ましい。
 上記燃焼ガスの例には、水素、液化石油ガス(LPG)、液化天然ガス(LNG)、アセチレンガス、プロパンガス、およびブタン等が含まれる。これらの中でも所望の火炎を形成しやすいとの観点から、LPG又はLNGが好ましく、特にLPGが好ましい。一方、上記助燃ガスの例には、空気または酸素が含まれ、取扱性等の面から、空気であることが好ましい。
 ガス供給管23を介してバーナーヘッド22に供給される燃焼性ガス中の燃焼ガスと助燃ガスとの混合比は、燃焼ガス及び助燃ガスの種類に応じて適宜設定することができる。例えば、燃焼ガスがLPG、助燃ガスが空気である場合、LPGの体積1に対して、空気の体積を24~27とすることが好ましく、25~26とすることがより好ましく、25~25.5とすることがさらに好ましい。また、燃焼ガスがLNG、助燃ガスが空気である場合、LNGの体積1に対して、空気の体積を9.5~11とすることが好ましく、9.8~10.5とすることがより好ましく、10~10.2とすることがさらに好ましい。
 当該フレーム処理用バーナーでは、塗膜を移動させながら、塗膜のフレーム処理を行う。このとき、バーナーヘッド22の炎口22bから、塗膜に向けて燃焼性ガスを吐出しつつ、当該燃焼性ガスを燃焼させることで、上記フレーム処理を行うことができる。バーナーヘッド22と塗膜との距離は、前述のように、フレーム処理量に応じて適宜選択されるが、通常10~120mm程度とすることができ、25~100mmとすることが好ましく、30~90mmとすることがより好ましい。バーナーヘッドと塗膜との距離が近すぎる場合には、金属板の反り等によって、塗膜とバーナーヘッドとが接触してしまうことがある。一方、バーナーヘッドと塗膜との距離が遠すぎる場合には、フレーム処理に多大なエネルギーが必要となる。なお、フレーム処理時には、フレーム処理用バーナーから塗膜表面に対して垂直に火炎を放射してもよいが、塗膜表面に対して一定の角度を成すように、フレーム処理用バーナーから塗膜表面に対して火炎を放射してもよい。
 また、塗膜の移動速度は、前述のフレーム処理量に応じて適宜選択されるが、通常5~70m/分であることが好ましく、10~50m/分であることがより好ましく、20~40m/分であることがさらに好ましい。塗膜を5m/分以上の速度で移動させることにより、効率的にフレーム処理を行うことができる。一方で、塗膜の移動速度が速すぎる場合には、塗膜の移動によって気流が生じやすく、フレーム処理を十分に行うことができないことがある。
 なお、上記では、筐体22aに一つのみ炎口22bを有するバーナーヘッド22を示したが、バーナーヘッド22の構造は、上記構造に限定されない。例えば、図2に示すように、バーナーヘッド22は、炎口22bと平行に補助炎口22cを有していてもよい。図2Aはバーナーヘッドの側面図であり、図2Bは、当該バーナーヘッドの底面図である。なお、便宜上、図2Aでは炎口22bや補助炎口22cに該当する部分を太線で強調して記載しているが、実際、炎口22bや補助炎口22cは側面から視認されない。ここで、炎口22bと補助炎口22cとの間隔は、2mm以上であることが好ましく、例えば2mm~7mmとすることができる。このとき、筐体22aは、補助炎口22cから非常に微量の燃焼性ガスが通過するような構造を有する。補助炎口22cから吐出される燃焼性ガスの量は、炎口22bから吐出される燃焼性ガスの5%以下であることが好ましく3%以下であることが好ましい。補助炎口22cで生じる火炎は、塗膜の表面処理に殆ど影響を及ぼさないが、補助炎口22cを有することで、炎口22bから吐出される燃焼性ガスの直進性が増し、揺らぎが少ない火炎が形成される。
 また、上述のフレーム処理前に、塗膜表面を40℃以上に加熱する予熱処理を行ってもよい。熱伝導率が高い金属板(例えば、熱伝導率が10W/mK以上の金属板)表面に形成された塗膜に、火炎を照射すると、燃焼性ガスの燃焼によって生じた水蒸気が冷やされて水となり、一時的に塗膜の表面に溜まる。そして、当該水がフレーム処理時のエネルギーを吸収して水蒸気となることで、フレーム処理が阻害されることがある。これに対し、塗膜表面(金属板)を予め加熱しておくことで、火炎照射時の水の発生を抑えることができる。
 塗膜を予熱する手段は特に限定されず、一般に乾燥炉と呼ばれる加熱装置を使用することができる。例えば、バッチ式の乾燥炉(「金庫炉」とも称する。)を使用することができ、その具体例には、いすゞ製作所社製低温恒温器(型式 ミニカタリーナ MRLV-11)、東上熱学社製自動排出型乾燥器(型式 ATO-101)、および東上熱学社製簡易防爆仕様乾燥器(型式 TNAT-1000)等が含まれる。
 以上のように、本発明の塗装金属板の製造方法によれば、塗膜表面にシリコーンレジンをムラなく濃化させることができ、得られる塗装金属板の均一に親水性を高めることができる。また、上述の塗料を用いて塗装金属板を製造することで、塗料を焼き付ける際に加熱装置を汚染することが少ない。したがって、本発明の塗装金属板の製造方法によれば、各種建築物の外装建材等に適用可能な、雨筋汚れ等が生じ難い塗装金属板を効率よく製造することができる。なお、上述の塗料は、保存安定性が良好である、との利点もある。
 2.塗装金属板について
 本発明の塗装金属板100は、図3に示すように、金属板1と、当該金属板1上に形成された、シリコーンレジンの硬化物および含フッ素樹脂を含む、以下のフッ素系塗膜2(以下、単に「塗膜2」とも称する)と、を有する。当該塗装金属板100は、例えば、上述の塗装金属板の製造方法により製造することができる。
 上述のように、シリコーンレジンは、三次元状の架橋型構造を含む。そのため、前述の塗装金属板の製造方法で説明したように、シリコーンレジンを含む塗料を金属板1の表面に塗布すると、シリコーンレジンが当該膜の表面に沿って均一に並びやすい。そして、シリコーンレジンの硬化膜が親水化処理(フレーム処理)されると、当該硬化膜表面に含まれる有機基がムラなく除去されて、シラノール基やシロキサン結合が導入される。その結果、塗装金属板100の表面(塗膜2表面)の親水性が均一に高くなり、耐雨筋汚れ性が非常に良好となる。
 ここで、上記のように作製される塗膜2は、その表面をX線電子分光分析法(以下、XPS法とも称する)で分析したとき、以下のような値を示す。まず、塗膜表面について、X線源としてAlKα線を使用してXPS法で測定したとき、Si原子、F原子、C原子、およびO原子の合計量に対するSi原子の割合Siが8atm%以上となる。Siは、9atm%以上であることがより好ましく、10atm%以上であることがさらに好ましい。Siは、塗膜表面へのシリコーンレジンの濃化量に比例し、Siが8atm%以上であると、表面の均一性が増し、フレーム処理後の耐雨筋汚れ性が良好になりやすい。
 また、上記XPS法で測定したときの、C原子の量に対するO原子の量の割合(O原子の量/C原子の量)をxとすると、xが0.8以上となる。xは、0.9以上であることがより好ましく、1.0以上であることがさらに好ましい。xは、塗膜表面に存在する有機基由来のC原子の量に対する、シロキサン結合やシラノール基由来のO原子の量の割合を表す。つまり、上述のフレーム処理によって、シリコーンレジン由来の有機基が除去されて、シロキサン結合やシラノール基が導入されると、xが大きくなる。そして、xが0.8以上であると、塗膜表面の親水性(塗装金属板の耐雨筋汚れ性)が特に良好になる。
 また、上記塗膜表面をXPS法で分析した際に得られるX線電子分光スペクトルのC1sピークトップを285eVに補正して、Si2pスペクトルを103.5eVに相当するピークおよび102.7eVに相当するピークに分離したとき、Si2pスペクトル全体のピーク面積に対する103.5eVのピーク面積(Si無機)の割合(Si無機/Si2pスペクトル全体のピーク面積)をyとすると、yが0.6以上となる。yは、0.65以上であることがより好ましく、0.7以上であることがより好ましい。
 Si2pスペクトルは、X線電子分光スペクトルのC1sピークトップを285eVに補正したとき、101~106eV近傍に観測されるスペクトルであり、Si原子全体、すなわち炭素が結合した有機系のSi原子のピーク(102.7eV)と、酸素が結合した(シロキサン結合もしくはシラノール基を構成している)無機系のSi原子のピーク(103.5eV)との両方を含むスペクトルである。つまり、yは、塗膜表面のSiの全体量に対する、無機系のSi原子(シロキサン結合やシラノール基を構成するSi原子)の割合を表し、上述のyが0.6以上になると、塗膜表面の親水性(塗装金属板の耐雨筋汚れ性)が特に良好になる。
 ここで、XPS法による塗膜表面の組成(Si原子、F原子、C原子、およびO原子の量)の分析は、X線源としてAlKαを用いた、一般的なXPS法による分析と同様とすることができるが、例えば以下の測定装置や測定条件で行うことができる。
 (測定装置および測定条件)
 測定装置:KRATOS社製 AXIS-NOVA 走査型X線光電子分光装置
 X線源:AlKα 1486.6eV
 分析領域:700×300μm
 また、上述のSi2pスペクトルを103.5eVに相当するピークおよび102.7eVに相当するピークに分離する方法としては、以下のような方法が挙げられる。まず、X線電子分光スペクトルのC1sピークトップを285eVに補正する。その後、101~106eV近傍に観測されるSi2pスペクトルをLinear法でバックグラウンド除去する。そして、バックグラウンド除去されたスペクトルを、ガウス関数およびローレンス関数の複合関数で処理し、有機系Si原子のピーク(102.7eV)と、無機系Si原子のピーク(103.5eV)とに分離する。
 なお、本発明の塗装金属板100では、塗膜2表面のヨウ化メチレン転落角が15°以上50°以下であることが好ましく、35°以下であることがより好ましい。前述のように、本発明の塗装金属板100の塗膜2はフレーム処理(親水化処理)されているが、親水化処理が不十分であると、十分な耐雨筋汚れ性が得られ難くなる。ここで、ヨウ化メチレン転落角は、塗膜2表面の親水性が高い場合や、塗膜2表面の粗度が粗い場合に高くなる。ただし、塗膜2表面の親水性が不均一である場合には過度に高くなる。例えば、コロナ処理で表面処理されている場合には、ヨウ化メチレン転落角が50°超となる。これに対し、フレーム処理が行われている場合には、表面が均一に親水化されており、ヨウ化メチレン転落角が50°以下となる。
 なお、コロナ放電処理等によって、塗膜表面の親水性が不均一となった場合に、ヨウ化メチレン転落角が50°より大きくなる理由は、以下のように考えられる。表面に親水基および疎水基をそれぞれ同数ずつ有する2種類の塗膜が有り、一方は親水基と疎水基との分布に偏りが無く、他方は親水基と疎水基との分布に偏りが有ると仮定する。このとき、両者の静的接触角は、親水基および疎水基の分布に左右され難く、略同一となる。これに対し、両者の動的接触角(ヨウ化メチレン転落角)は、親水基および疎水基の分布によって左右され、異なる値となる。ヨウ化メチレン転落角を測定する際、親水基および疎水基の分布が不均一であると、親水基の密度が高い部分にヨウ化メチレン滴が吸着される。つまり、親水基と疎水基との分布に偏りが有ると、分布ムラがない場合と比較してヨウ化メチレン滴が動き難くなり、転落角が大きくなる。したがって、コロナ放電処理のように、塗膜表面に親水基が多数導入されるものの、その分布にはムラがある場合には、ヨウ化メチレン転落角が50°を超える高い値となる。
 なお、ヨウ化メチレン転落角は、以下のように測定される値である。まず、塗膜2上に2μlのヨウ化メチレンを滴下する。その後、接触角測定装置を用いて、2度/秒の速度で塗膜2の傾斜角度(重力に垂直な平面と塗膜とが成す角度)を大きくする。このとき、接触角測定装置に付属しているカメラによって、ヨウ化メチレンの液滴を観察する。そして、ヨウ化メチレンの液滴が転落する瞬間の傾斜角度を特定し、5回の平均値を当該塗膜2のヨウ化メチレン転落角とする。なお、ヨウ化メチレンの液滴が転落する瞬間とは、ヨウ化メチレン(液滴)の重力下方向の端点および重力上方向の端点の両方が動き出す瞬間とする。
 ここで、本発明の塗装金属板100が含む金属板1は、上述の塗装金属板の製造方法で説明した金属板と同様とすることができる。金属板1には、本発明の効果を阻害しない範囲で、その表面に化成処理皮膜や下塗り塗膜等が形成されていてもよい。さらに、当該金属板1は、本発明の効果を損なわない範囲で、エンボス加工や絞り成形加工等の凹凸加工がなされていてもよい。特に金属板1が、コストおよび長期耐久性のバランスの観点から、亜鉛めっき鋼板であることが好ましい。
 一方、塗膜2は、上述のようにシリコーンレジンの硬化物や、上述の含フッ素樹脂もしくはその硬化物(本明細書では、これらをまとめて「含フッ素樹脂」と称する)等を含み、かつ上述の特定を満たすものであれば特に制限されない。シリコーンレジンの硬化物は、上述の塗装金属板の製造方法に記載の塗料が含むシリコーンレジンの硬化物とすることができる。また特に、メチルトリアルコキシシランまたはフェニルトリアルコキシシラン由来の構造を有するシリコーンレジンの硬化物であることが好ましい。メチルトリアルコキシシラン由来のメチル基や、フェニルトリアルコキシシラン由来のフェニル基は、表面の親水化処理(フレーム処理)の際に除去されやすい。したがって、シリコーンレジンの硬化物が、当該構造を有すると、塗膜2表面の親水性が高くなりやすく、塗装金属板100の耐雨筋汚れ性が高まりやすくなる。塗膜2が含むシリコーンレジンの硬化物が、メチルトリアルコキシシランまたはフェニルトリアルコキキシシラン由来の構造を有するか否かは、塗膜2の元素分析や構造分析等を行うことで、特定することができる。
 また、塗膜2が含むシリコーンレジンの硬化物の量は、塗装金属板100の種類等に応じて適宜選択されるが、塗膜2の全質量100質量部に対して、1~10質量部であることが好ましく、2~7質量部であることがより好ましく、2~6質量部であることがさらに好ましく、3~6質量部であることが特に好ましい。塗膜2が含むシリコーンレジンの硬化物量が当該範囲であると、塗膜2表面におけるSi原子の割合が十分に高まり、雨筋汚れが生じ難い塗装金属板とすることができる。また特に、シリコーンレジンの硬化物の量を1質量部以上とすることで、上述の塗膜をXPS法で測定したときのSi原子の含有割合Siが8atm%以上となりやすい。一方、シリコーンレジンの硬化物の含有量を10質量部以下とすることで、塗膜が過度に硬くなり難く、塗装金属板100の曲げ加工性が良好になりやすい。
 また、塗膜2は、シリコーンレジンの硬化物や含フッ素樹脂以外の成分を含んでいてもよく、無機粒子や有機粒子、着色顔料等をさらに含んでいてもよい。これらの無機粒子、有機粒子、着色顔料等は、上述の塗装金属板の製造方法に記載の塗料が含む成分と同様とすることができる。なお、塗膜2が含む含フッ素樹脂の量は、塗装金属板100の用途や、樹脂の種類に応じて適宜選択されるが、塗膜2の強度等の観点から、塗膜2の全質量に対する含フッ素樹脂の量が25~60質量部であることが好ましく、30~50質量部であることがより好ましい。
 一方、塗膜2が含む無機粒子および/または有機粒子の量は、塗膜2の表面状態等に応じて適宜選択される。通常、塗膜2の質量100質量部に対する無機粒子および有機粒子の合計量は、1~40質量部とすることができる。またさらに、着色顔料の量は、塗膜2の全質量に対して、20~60質量部であることが好ましく、30~55質量部であることがより好ましい。
 また、塗膜2の厚みは、塗装金属板100の用途等に応じて適宜選択されるが、通常3~30μmの範囲内である。当該厚みは、焼付け塗膜の比重、およびサンドブラスト等による塗膜2除去前後の塗装金属板100の重量差から重量法によって求められる値である。塗膜2が薄すぎる場合、塗膜2の耐久性および隠蔽性が不十分となることがある。一方、塗膜2が厚すぎる場合、製造コストが増大するとともに、焼付け時にワキが発生しやすくなることがある。
 以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例により限定されない。
 1.塗料の調製
 以下の方法により、各塗料を調製した。
 1-1.メチル系シリコーンレジンの合成1
 2Lのフラスコにメチルトリメトキシシラン408g(3.0モル)を仕込み、10℃以下で水800gを加え、よく混合させた。次いで氷冷下、0.05Nの塩酸水溶液180~216g(10.0~12.0モル)を5~25℃で、20~40分間かけて滴下した。滴下終了後、5~25℃で0.6~6時間攪拌し、加水分解および脱水縮合を完了させた。これにより、シラノール基の含有量が異なる7種のメチル系シリコーンレジンA~Gを含む調製液を得た。なお、メチル系シリコーンレジンA~Gのシラノール基量や構成単位量は、上記反応時間(攪拌時間)および反応温度、および塩酸水溶液の添加量で調整した。
 その後、当該調製液から、加水分解によって生成したメタノールを、70℃、60mmHgで1時間減圧留去した。メタノール留去後の調製液は白濁しており、一晩静置することで、2層に分離した。下層は、水に不溶となって沈降したシリコーンレジンである。当該調製液に、メチルイソブチルケトン(MIBK)469gを加え、室温で1時間攪拌した。これにより、沈降したシリコーンレジンを完全にMIBKに溶解させた。そして、当該調製液を静置し、水層とMIBK層とを分離させた。その後、コック付きフラスコにて下層の水層を取り除き、固形分が50質量%、かつ無色透明のシリコーンレジン溶液を得た。
 得られたメチル系シリコーンレジンAの構造を、29Si-NMRによって測定したところ、2本のブロードなシグナルが観測された。これらの化学シフトは、(1)δ=-54~-58ppm、(2)δ=-62~-68ppmであった。当該化学シフトは、以下の式で表されるTm単位のうち、Tm-2単位およびTm-3単位のケイ素原子にそれぞれ帰属する。つまり、当該メチル系シリコーンレジンAには、Tm-1単位は含まれていなかった。また、メチル系シリコーンレジンAについてH-NMR分析を行ったところ、メチルトリメトキシシラン由来のメトキシ基は全て加水分解され、水酸基となっていた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 さらに、以下の条件でGPC分析(ポリスチレン換算)を行い、シリコーンレジンAの重量平均分子量Mwと、分子量分布Mw/Mnとを測定した。
 測定機種:東ソー社製 HLC-8320GPC
 カラム:Shodex K・G+K・805L×2本+K・800D
 溶離液:クロロホルム
 温度:カラム恒温槽  40.0℃
 流速:1.0mL/min
 濃度:0.2質量/体積%
 注入量:100μl
 溶解性:完全溶解
 前処理:0.45μmフィルターでろ過
 検出器:示差屈折計(RI)
 同様に、メチル系シリコーンレジンB~Gについても、29Si-NMRおよびH-NMR分析により、構造を特定した。また、GPC分析により、重量平均分子量Mwと、分子量分布Mw/Mnとを測定した。メチル系シリコーンレジンA~Gの分析結果を以下の表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 1-2.メチル系シリコーンレジンの合成2
 2Lのフラスコにメチルトリメトキシシラン286~163g(2.1~1.2モル)およびジメチルジメトキシシラン108~216g(0.9~1.8モル)を仕込み、10℃以下で水800gを加え、よく混合させた。次いで、氷冷下、0.05Nの塩酸水溶液180~216g(10.0~12.0モル)を5~25℃で20~40分間かけて滴下した。滴下終了後、5~25℃で0.6~6時間攪拌して加水分解および脱水縮合を行った。滴下終了後、メチル系シリコーンレジンの合成1と同様の操作を行い、固形分約50質量%の3種のメチル系シリコーンレジンH~Jを含むシリコーンレジン溶液を得た。なお、メチル系シリコーンレジンH~Jのシラノール基や構成単位量は、上記反応時間(攪拌時間)、反応温度、塩酸水溶液の添加量、および仕込み量で調整した。
 得られたメチル系シリコーンレジンH~Jについて、29Si-NMRおよびH-NMR分析により、構造を特定した。さらに、GPC分析により、重量平均分子量Mwと、分子量分布Mw/Mnとを測定した。メチル系シリコーンレジンH~Jの分析結果を以下の表2に示す。なお、表2におけるD-1単位およびD-2単位は、それぞれ以下の式で表される構造単位である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 1-3.メチル/フェニル系シリコーンレジンの合成3
 2Lのフラスコにメチルトリメトキシシラン326~41g(2.4~0.3モル)とフェニルトリメトキシシラン119~535g(0.6~2.7モル)を仕込み、10℃以下で水800gを加え、よく混合させた。次いで、氷冷下、0.05Nの塩酸水溶液180~216g(10.0~12.0モル)を5~25℃で20~40分間かけて滴下した。滴下終了後、5~25℃で0.6~6時間攪拌し、加水分解および脱水縮合を完了させた。メチル系シリコーンレジンの合成1と同様の操作を行い、固形分約50質量%の5種のメチル/フェニル系シリコーンレジンK~Oを含む調製液を得た。なお、メチル/フェニル系シリコーンレジンK~Oのシラノール基量や構成単位量は、上記反応時間(攪拌時間)、反応温度、塩酸水溶液の添加量、および仕込み量で調整した。
 得られたメチル系シリコーンK~Oについて、29Si-NMRおよびH-NMR分析により、構造を特定した。なお、メチル/フェニル系シリコーンレジンLの構造を29Si-NMRによって測定したところ、4本のブロードなシグナルが観測された。これらの化学シフトは、(1)δ=-52~-61ppm、(2)δ=-62~-71ppm、(3)δ=-67~-75ppm、(4)δ=-75~-83ppm、であり、それぞれ下記式で表されるT単位およびT単位のうち、T-2単位、T-3単位、T-2単位、およびT-3単位のケイ素原子に帰属する。また、当該メチル/フェニル系シリコーンレジンLについてH-NMR分析を行ったところ、メチルトリメトキシシランおよびフェニルトリメトキシシラン由来のメトキシ基が全て加水分解され、水酸基となっていた。さらに、GPC分析により、重量平均分子量Mwと、分子量分布Mw/Mnとを測定した。分析結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 1-4.メチル/フェニル系シリコーンレジンの合成4
 2Lのフラスコにメチルトリメトキシシラン109~27g(0.8~0.2モル)、フェニルトリメトキシシラン198g(1.0モル)、およびジメチルジメトキシシラン144~216g(1.2~1.8モル)を仕込み、10℃以下で水800gを加え、よく混合させた。次いで、氷冷下、0.05Nの塩酸水溶液180~216g(10.0~12.0モル)を5~25℃で20~40分間かけて滴下し、5~25℃で0.6~6時間攪拌して加水分解および脱水縮合を完了させた。滴下終了後、メチル系シリコーンレジンの合成1と同様の操作を行い、固形分約50質量%の3種のメチル/フェニル系シリコーンレジンP~Rを含むシリコーンレジン溶液を得た。なお、メチル/フェニル系シリコーンレジンP~Rのシラノール基量や構成単位量は、上記反応時間(攪拌時間)、反応温度、塩酸水溶液の添加量、および仕込み量で調整した。
 得られたメチル系シリコーンP~Rについて、29Si-NMRおよびH-NMR分析により、構造を特定した。さらに、GPC分析により、重量平均分子量Mwと、分子量分布Mw/Mnとを測定した。分析結果を表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 1-5.メチルシリケートおよびエチルシリケートの準備
 メチルシリケートおよびエチルシリケートとして、以下の市販品を用いた。
 [メチルシリケートS]
 メチルシリケート53A(コルコート社製、テトラメトキシシランの縮合物) 重量平均分子量(Mw):840、数平均分子量(Mn):610、Mw/Mn=1.4
 [エチルシリケートT]
 エチルシリケート48(コルコート社製、テトラエトキシシランの縮合物) 重量平均分子量(Mw):1300、数平均分子量(Mn):850、Mw/Mn=1.5
 1-6.塗料の調製
 ポリフッ化ビニリデン樹脂(日本ペンウォルト社製、製品名:カイナー500、重量平均分子量650,000、融点160~165℃)とアクリル樹脂(熱可塑性、(メタ)アクリル酸メチルの重合物)とを混合し、ベースとなる含フッ素樹脂を含む組成物を得た。ポリフッ化ビニリデン樹脂とアクリル樹脂との配合比は70/30(質量比)とした。
 上記組成物に触媒として、ドデシルベンゼンスルフォン酸を、上記組成物の固形分量に対して1質量%加えた、さらに、ジメチルアミノエタノールを加えた。なお、ジメチルアミノエタノールの添加量はドデシルベンゼンスルフォン酸の酸当量に対してアミン当量が1.25倍となる量とした。
 さらに、表5および表6に示すように、上述のメチル系シリコーンレジン、メチル/フェニル系シリコーンレジン、メチルシリケート、またはエチルシリケートを、それぞれ塗料の総固形分量に対して5質量%となるように添加した。さらに、メチルシリケートまたはエチルシリケートを添加した塗料については、オルトギ酸トリエチルを、塗料の総固形分量に対して5質量%となるように添加した。
 1-7.金属板の準備
 板厚0.27mm、A4サイズ(210mm×297mm)、片面当りめっき付着量90g/mの溶融Zn-55%Al合金めっき鋼板を金属板として準備し、表面をアルカリ脱脂した。その後、当該表面に、塗布型クロメート処理液(日本ペイント株式会社製 NRC300NS)を、Crの付着量が50mg/mとなるように塗布した。さらに、エポキシ樹脂系プライマー塗料(日本ファインコーティングス社製 800P)を、硬化膜厚が5μmとなるようにロールコーターで塗布した。続いて、基材の最高到達板温215℃となるように焼き付け、プライマー塗膜を形成しためっき鋼板(以下、単に「めっき鋼板」とも称する)を得た。
 2.塗装金属板の製造(1)
 実施例1~16、および比較例1、2、11、および12では、以下の塗膜形成工程およびフレーム処理工程を行い、塗装金属板を得た。また、比較例6~8では、以下の塗膜形成工程およびコロナ放電処理工程を行い、塗装金属板を得た。一方、比較例3~5、9、および10では、以下の塗膜形成工程のみを行い、塗装金属板を得た。
 2-1.塗膜形成工程
 表5および表6に示す種類の塗料を、硬化膜厚が20μmとなるように上述のめっき鋼板にロールコーターで塗布し、最高到達板温260℃、板面風速0.9m/sで60秒間焼き付けた。なお、塗料の安定性を確認するため、塗料を調製していから24時間後に塗布した。
 2-2.フレーム処理工程(実施例1~16、比較例1、2、11、および12)
 上述の塗膜形成工程で形成した塗膜をフレーム処理した。フレーム処理用バーナーには、Flynn Burner社(米国)製のF-3000を使用した。また、燃焼性ガスには、LPガス(燃焼ガス)と、クリーンドライエアーとを、ガスミキサーで混合した混合ガス(LPガス:クリーンドライエアー(体積比)=1:25)を使用した。また、各ガスの流量は、バーナーの炎口の1cmに対してLPガス(燃焼ガス)が1.67L/分、クリーンドライエアーが41.7L/分となるように調整した。なお、塗膜の搬送方向のバーナーヘッドの炎口の長さ(図1AにおいてLで表される長さ)は4mmとした。一方、バーナーヘッドの炎口の搬送方向と垂直方向の長さ(図1BにおいてWで表される長さ)は、450mmとした。さらに、バーナーヘッドの炎口と塗膜表面との距離は、所望のフレーム処理量に応じて50mmとした。さらに、塗膜の搬送速度を30m/分とすることで、フレーム処理量を212kJ/mに調整した。
 2-3.コロナ放電処理工程(比較例6~8)
 コロナ放電処理には、春日電機株式会社製の下記の仕様のコロナ放電処理装置を使用した。
 (仕様)
 ・電極セラミック電極
 ・電極長さ 430mm
 ・出力 310W
 また、塗膜のコロナ放電処理回数は、いずれも1回とした。コロナ放電処理量は、処理速度によって調整した。具体的には、3.8m/分で処理することにより、コロナ放電処理量200W・分/mとした。
 3.試験(1)
 実施例および比較例で作製した塗装金属板、もしくは実施例および比較例で使用した塗料を用いて作製した試験片について、以下の試験を行った。結果を表5および表6に示す。
 (1)シリコーンレジン又はシリケートの蒸発量
 厚さ0.5mmのアルミ板(JIS A5052)の表面に膜厚が18μmになるように、各実施例および比較例で使用した塗料を塗布し、塗膜を形成した。そして、塗膜を形成した塗装アルミ板を10cm×10cm角に切り出し、フッ化水素酸、塩酸、硝酸の混合酸溶液に溶かし、さらにマイクロ波を照射して加熱分解した。その後、超純水で定容して検液を調製した。当該検液中のSi原子を、島津製作所製 ICPE-9820型ICP-AES分析装置を用いて、定量分析した。
 一方、シリコーンレジンまたはシリケートを添加しなかった以外は、実施例および比較例と同様に塗料を調製し、当該塗料を用いて塗膜を形成した。そして、上記と同様に検液中のSi原子を定量分析した。
 これらを比較し、各塗膜中のシリコーンレジンまたはシリケート由来のSi原子量を求めた。また、シリコーンレジンまたはシリケートが全く蒸発しなかったと仮定した場合の塗膜中のSi原子量を計算で求めた。そして、全く蒸発しなかった場合のSi原子量と、実施例または比較例で作製した塗膜のSi原子量との比から、塗膜形成時のシリコーンレジンまたはシリケートの蒸発量を以下の基準で評価した。
 ×:蒸発量が20%以上
 △:10%以上20%未満
 〇:3%以上10%未満
 ◎:3%未満
 なお、△、○、◎を合格とした。
 (2)塗料の貯蔵安定性評価
 実施例および比較例で使用した塗料を40℃の恒温室中で保存し、15日後の塗料粘度をB型粘度計で測定した。そして、保存前後の粘度を比較し、以下の基準で強化した。
 ×:恒温室放置15日以内にゲル化
 △:恒温室保存前後で塗料粘度上昇率が100%以上
 ○:恒温室保存前後で塗料粘度上昇率が30%以上、100%未満
 ◎:恒温室保存前後で塗料粘度上昇率が30%未満
 なお、△、○、◎を合格とした。
 (3)対水接触角の測定
 実施例および比較例で作製した塗装金属板の塗膜表面の対水接触角を測定した。測定は気温23±2℃、相対湿度50±5%の恒温恒湿度室で0.01ccの精製水の水滴を形成して、協和界面科学株式会社製の接触角計DM901を使用して測定した。
 (4)耐雨筋汚れ性の評価
 耐雨筋汚れ性は、以下のように評価した。
 まず、垂直暴露台に実施例および比較例で作製した塗装金属板をそれぞれ取り付けた。さらに、当該塗装金属板の上部に、地面に対して角度20°となるように、波板を取り付けた。このとき、雨水が塗装金属板表面を筋状に流れるように、波板を設置した。この状態で、屋外暴露試験を6ヶ月間行い、汚れの付着状態を観察した。耐雨筋汚れ性の評価は、暴露前後の塗装金属板の明度差(ΔL)で、以下のように評価した。
 ×:ΔLが2以上の場合(汚れが目立つ)
 △:ΔLが1以上2未満の場合(雨筋汚れは目立たないが視認できる)
 〇:ΔLが1未満の場合(雨筋汚れがほとんど視認できない)
 ◎:ΔLが1未満で、かつ雨筋汚れが全く視認できない。
 なお、△、○、◎を合格とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 上記表5および表6に示されるように、シリコーンレジンを含む塗料により塗膜を形成しただけでは、いずれのシリコーンレジンを用いた場合にも、塗膜の対水接触角が高く、塗装金属板の耐雨筋汚れ性が悪かった(比較例3~5)。また、塗膜の形成工程後、コロナ放電処理を行った場合にも、対水接触角が高く、耐雨筋汚れ性が不十分であった(比較例6~8)。コロナ放電処理では、ムラなく親水化処理することが難しかったと推察される。
 これに対し、Si原子の量(モル数)に対する、シラノール基の量(モル数)が、5~50モル%であるシリコーンレジンを含む塗料により塗膜を形成し、フレーム処理を行った塗装金属板では、対水接触角が十分に低く、耐雨筋汚れ性が合格レベルとなった(実施例1~16)。シラノール基の量が上記範囲であるシリコーンレジンは、塗膜表面に均一に濃化しすい。また、一般的にSi原子に結合したフェニル基は、一般的な表面処理(例えばコロナ放電処理)では除去され難いが(例えば、比較例7および8)、フレーム処理によれば、メチル基だけでなくフェニル基も除去することが可能であり、塗膜表面にシラノール基等を導入することが可能である(例えば、実施例9~16)。また、フレーム処理によれば、塗膜表面を一様に親水化させることが可能であった。
 また、シリコーンレジンを含む塗料では、蒸発性評価が良好であった。つまり、塗料の硬化時にシリコーンレジンが蒸発し難く、加熱装置に付着したシリカ等によって、塗膜が汚染され難く、外観が良好な塗装金属板が得られた。
 一方、シラノール基の量が少なすぎる(5モル%未満である)シリコーンレジンを含む塗料で塗膜を形成した場合には、フレーム処理を行ったとしても、耐雨筋汚れ性が不十分であった(比較例1)。シラノール基の量が5モル%未満になると、シリコーンレジンの分子量が大きくなりやすく、多少の反応で、シリコーンレジンが高分子化する。そのため、シリコーンレジンが表面に均一に濃化し難く、海島状になりやすかった。その結果、フレーム処理を行っても、塗装金属板表面を均一に親水化することができず、耐雨筋汚れ性が十分に高まらなかったと推察される。
 これに対し、シラノール基の量が過剰である(50モル%超である)シリコーンレジンを含む塗料で塗膜を形成した場合、耐雨筋汚れ性が十分に高まらなかった(比較例2)。シラノール基の量が過剰である場合、塗料の調製から塗布までの時間が長いと、シリコーンレジンが反応してしまい、塗装金属板表面を均一に親水化することが難しかったと考えられる。
 また、メチルシリケートやエチルシリケート等、オルガノシリケートを含む塗料では、貯蔵安定性が十分でなく、さらに塗膜の硬化時に塗料が蒸発しやすかった(比較例9~12)。さらに、メチルシリケートを含む塗料を用いて作製した塗装金属板ではフレーム処理を行ったとしても、耐雨筋汚れ性も低かった(比較例11)。当該塗料では、塗布時に、膜表面にメチルシリケートが濃化し難かっただけでなく、膜の硬化時にメチルシリケートが蒸発してしまったと推察される。
 4.塗料の調製(2)
 以下の方法により、各塗料を調製した。
 4-1.メチル系シリコーンレジンUの合成
 2Lのフラスコにメチルトリメトキシシラン408g(3.0モル)を仕込み、10℃以下で水800gを加え、よく混合させた。次いで氷冷下、0.05Nの塩酸水溶液216g(12.0モル)を5℃で、40分間かけて滴下した。滴下終了後、10℃で6時間攪拌し、加水分解および脱水縮合を完了させた。これにより、メチル系シリコーンレジンUを含む調製液を得た。
 その後、当該調製液から、加水分解によって生成したメタノールを、70℃、60mmHgで1時間減圧留去した。メタノール留去後の調製液は白濁しており、一晩静置することで、2層に分離した。下層は、水に不溶となって沈降したシリコーンレジンである。当該調製液に、メチルイソブチルケトン(MIBK)469gを加え、室温で1時間攪拌した。これにより、沈降したシリコーンレジンを完全にMIBKに溶解させた。そして、当該調製液を静置し、水層とMIBK層とを分離させた。その後、コック付きフラスコにて下層の水層を取り除き、固形分が50質量%、かつ無色透明のシリコーンレジン溶液を得た。
 得られたメチル系シリコーンレジンUの構造を、29Si-NMRによって測定したところ、2本のブロードなシグナルが観測された。これらの化学シフトは、(1)δ=-54~-58ppm、(2)δ=-62~-68ppmであった。当該化学シフトは、以下の式で表されるTm単位のうち、Tm-2単位およびTm-3単位のケイ素原子にそれぞれ帰属する。つまり、当該メチル系シリコーンレジンUには、Tm-1単位は含まれていなかった。また、メチル系シリコーンレジンUについてH-NMR分析を行ったところ、メチルトリメトキシシラン由来のメトキシ基は全て加水分解され、水酸基となっていた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 さらに、以下の条件でGPC分析(ポリスチレン換算)を行い、シリコーンレジンUの重量平均分子量Mwと、分子量分布Mw/Mnとを測定した。結果を表7に示す。
 測定機種:東ソー社製 HLC-8320GPC
 カラム:Shodex K・G+K・805L×2本+K・800D
 溶離液:クロロホルム
 温度:カラム恒温槽  40.0℃
 流速:1.0mL/min
 濃度:0.2質量/体積%
 注入量:100μl
 溶解性:完全溶解
 前処理:0.45μmフィルターでろ過
 検出器:示差屈折計(RI)
 4-2.メチル系シリコーンレジンVの合成
 2Lのフラスコにメチルトリメトキシシラン286g(2.1モル)およびジメチルジメトキシシラン108g(0.9モル)を仕込み、10℃以下で水800gを加え、よく混合させた。次いで、氷冷下、0.05Nの塩酸水溶液198g(11.0モル)を5~25℃で20分間かけて滴下した。滴下終了後、15℃で6時間攪拌して加水分解および脱水縮合を行った。滴下終了後、メチル系シリコーンレジンUの合成と同様の操作を行い、固形分約50質量%のメチル系シリコーンレジンVを含むシリコーンレジン溶液を得た。
 得られたメチル系シリコーンレジンVについて、29Si-NMRおよびH-NMR分析により、構造を特定した。さらに、GPC分析により、重量平均分子量Mwと、分子量分布Mw/Mnとを測定した。メチル系シリコーンVの分析結果を表7に示す。なお、表7におけるDm-1単位およびDm-2単位は、それぞれ以下の式で表される構造単位である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
 4-3.メチル/フェニル系シリコーンレジンWの合成
 2Lのフラスコにメチルトリメトキシシラン272g(2.0モル)とフェニルトリメトキシシラン119g(1.0モル)とを仕込み、10℃以下で水800gを加え、よく混合させた。次いで、氷冷下、0.05Nの塩酸水溶液198g(11.0モル)を5~25℃で30分間かけて滴下した。滴下終了後、10℃で6時間攪拌し、加水分解および脱水縮合を完了させた。滴下終了後、メチル系シリコーンレジンUの合成と同様の操作を行い、固形分約50質量%のメチル/フェニル系シリコーンレジンWを含む調製液を得た。
 得られたメチル/フェニル系シリコーンレジンWについて、29Si-NMRおよびH-NMR分析により、構造を特定した。なお、メチル/フェニル系シリコーンレジンWの構造を29Si-NMRによって測定したところ、4本のブロードなシグナルが観測された。これらの化学シフトは、(1)δ=-52~-61ppm、(2)δ=-62~-71ppm、(3)δ=-67~-75ppm、(4)δ=-75~-83ppm、であり、それぞれ下記式で表されるTm単位およびTf単位のうち、Tm-2単位、Tm-3単位、Tf-2単位、およびTf-3単位のケイ素原子に帰属する。また、当該メチル/フェニル系シリコーンレジンWについてH-NMR分析を行ったところ、メチルトリメトキシシランおよびフェニルトリメトキシシラン由来のメトキシ基が全て加水分解され、水酸基となっていた。さらに、GPC分析により、重量平均分子量Mwと、分子量分布Mw/Mnとを測定した。分析結果を表8に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 4-4.メチル/フェニル系シリコーンレジンXの合成
 2Lのフラスコにメチルトリメトキシシラン109g(0.8モル)、フェニルトリメトキシシラン198g(1.0モル)、およびジメチルジメトキシシラン144g(1.2モル)を仕込み、10℃以下で水800gを加え、よく混合させた。次いで、氷冷下、0.05Nの塩酸水溶液216g(12.0モル)を5~25℃で40分間かけて滴下し、10℃で6時間攪拌して加水分解および脱水縮合を完了させた。滴下終了後、メチル系シリコーンレジンUの合成と同様の操作を行い、固形分約50質量%のメチル/フェニル系シリコーンレジンXを含むシリコーンレジン溶液を得た。
 得られたメチル/フェニル系シリコーンレジンXについて、29Si-NMRおよびH-NMR分析により、構造を特定した。さらに、GPC分析により、重量平均分子量Mwと、分子量分布Mw/Mnとを測定した。分析結果を表8に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
 4-5.メチルシリケートおよびエチルシリケートの準備
 メチルシリケートYおよびエチルシリケートZとして、以下の市販品を用いた。
[メチルシリケートY]
 メチルシリケート53A(コルコート社製、テトラメトキシシランの縮合物) 重量平均分子量(Mw):840、数平均分子量(Mn):610、Mw/Mn=1.4
[エチルシリケートZ]
 エチルシリケート48(コルコート社製、テトラエトキシシランの縮合物) 重量平均分子量(Mw):1300、数平均分子量(Mn):850、Mw/Mn=1.5
 4-6.塗料の調製
 ポリフッ化ビニリデン樹脂(日本ペンウォルト社製、製品名:カイナー500、重量平均分子量650,000、融点160~165℃)とアクリル樹脂(熱可塑性、(メタ)アクリル酸メチルの重合物)とを混合し、ベースとなる含フッ素樹脂を含む組成物を得た。ポリフッ化ビニリデン樹脂とアクリル樹脂との配合比は70/30(質量比)とした。
 上記組成物に触媒として、ドデシルベンゼンスルフォン酸を、上記組成物の固形分量に対して1質量%加えた、さらに、ジメチルアミノエタノールを加えた。なお、ジメチルアミノエタノールの添加量はドデシルベンゼンスルフォン酸の酸当量に対してアミン当量が1.25倍となる量とした。
 さらに、上述のメチル系シリコーンレジン、メチル/フェニル系シリコーンレジン、メチルシリケート、またはエチルシリケートを、それぞれ塗料の総固形分量に対して表9に示す割合となるように添加した。当該塗料を、20~30℃で15日間保管した。また、メチルシリケートY、またはエチルシリケートZを添加した塗料については塗料調製時に、脱水剤としてオルトギ酸トリエチルを、塗料の総固形分量に対して5質量%となるように添加した。
 4-7.金属板の準備
 板厚0.27mm、A4サイズ(210mm×297mm)、片面当りめっき付着量90g/mの溶融Zn-55%Al合金めっき鋼板を金属板として準備し、表面をアルカリ脱脂した。その後、当該表面に、塗布型クロメート処理液(日本ペイント株式会社製 NRC300NS)を、Crの付着量が50mg/mとなるように塗布した。さらに、エポキシ樹脂系プライマー塗料(日本ファインコーティングス株式会社製 800P)を、硬化膜厚が5μmとなるようにロールコーターで塗布した。続いて、基材の最高到達板温215℃となるように焼き付け、プライマー塗膜を形成しためっき鋼板(以下、単に「めっき鋼板」とも称する)を得た。
 5.塗装金属板の製造(2)
 実施例17~26、ならびに比較例13、16、21、および22では、以下の塗膜形成工程およびフレーム処理工程を行い、塗装金属板を得た。一方、比較例14、15、および17~20では、以下の塗膜形成工程のみを行い、塗装金属板を得た。
 5-1.塗膜形成工程
 表9に示す種類の塗料(いずれも、塗料調製から15日保管後の塗料)を、硬化膜厚が20μmとなるように上述のめっき鋼板にロールコーターで塗布し、最高到達板温260℃、板面風速0.9m/sで60秒間焼き付けた。
 5-2.フレーム処理工程(実施例17~26、ならびに比較例13、16、21、および22)
 上述の塗膜形成工程で形成した塗膜をフレーム処理した。フレーム処理用バーナーには、Flynn Burner社(米国)製のF-3000を使用した。また、燃焼性ガスには、LPガス(燃焼ガス)と、クリーンドライエアーとを、ガスミキサーで混合した混合ガス(LPガス:クリーンドライエアー(体積比)=1:25)を使用した。また、各ガスの流量は、バーナーの炎口の1cmに対してLPガス(燃焼ガス)が1.67L/分、クリーンドライエアーが41.7L/分となるように調整した。なお、塗膜の搬送方向のバーナーヘッドの炎口の長さ(図1AにおいてLで表される長さ)は4mmとした。一方、バーナーヘッドの炎口の搬送方向と垂直方向の長さ(図1BにおいてWで表される長さ)は、450mmとした。さらに、バーナーヘッドの炎口と塗膜表面との距離は、所望のフレーム処理量に応じて50mmとした。さらに、塗膜の搬送速度を20m/分とすることで、フレーム処理量を319kJ/mに調整した。
 6.試験(2)
 実施例および比較例で作製した塗装金属板、もしくは実施例および比較例で使用した塗料を用いて作製した試験片について、以下の測定および評価を行った。結果を表9に示す。
 (1)XPS測定
 KRATOS社製 AXIS-NOVA 走査型X線光電子分光装置にて、塗膜表面のXPS測定を行った。そして、塗膜表面のSi原子、F原子、C原子、およびO原子の量に対するSi原子の割合Si、および塗膜表面におけるC原子の量に対するO原子の量の割合xをそれぞれ特定した。また、得られたX線光電子分光スペクトルのC1sピークトップを285eVに補正して、Si2pスペクトルを103.5eVに相当するピークおよび102.7eVに相当するピークに分離した。そして、Si2pスペクトル全体のピーク面積に対する、103.5eVのピーク面積の割合yも算出した、なお、XPS測定の最の測定条件は、以下の通りとした。また、Si2pスペクトルは、Linear法でバックグラウンド除去した後、当該スペクトルを、ガウス関数およびローレンス関数の複合関数で処理することで、有機系Si原子のピーク(102.7eV)と、無機系Si原子のピーク(103.5eV)とに分離した。
 (測定条件)
 X線源:AlKα 1486.6eV
 分析領域:700×300μm
 (2)ヨウ化メチレン転落角測定
 水平に保持した塗膜上に2μlのヨウ化メチレンを滴下した。その後、接触角測定装置(協和界面科学社製 DM901)を用いて、2度/秒の速度で塗膜の傾斜角度(水平面と塗膜とが成す角度)を大きくした。このとき、接触角測定装置に付属しているカメラによって、ヨウ化メチレンの液滴を観察した。そして、ヨウ化メチレンの液滴が転落する瞬間の傾斜角度を特定し、5回の平均値を当該塗膜のヨウ化メチレン転落角とした。なお、ヨウ化メチレンの液滴が転落する瞬間とは、ヨウ化メチレンの液滴の重力下方向の端点および重力上方向の端点の両方が移動し始める瞬間とした。
 (3)耐雨筋汚れ性評価
 耐雨筋汚れ性は、以下のように評価した。
 まず、垂直暴露台に実施例および比較例で作製した塗装金属板をそれぞれ取り付けた。さらに、当該塗装金属板の上部に、地面に対して角度20°となるように、波板を取り付けた。このとき、雨水が塗装金属板表面を筋状に流れるように、波板を設置した。この状態で、屋外暴露試験を6ヶ月間行い、汚れの付着状態を観察した。耐雨筋汚れ性の評価は、暴露前後の塗装金属板の明度差(ΔL)で、以下のように評価した。
 ×:ΔLが2以上の場合(汚れが目立つ)
 △:ΔLが1以上2未満の場合(雨筋汚れは目立たないが視認できる)
 〇:ΔLが1未満の場合(雨筋汚れがほとんど視認できない)
 ◎:ΔLが1未満で、かつ雨筋汚れが全く視認できない
 なお、△、○、◎を合格とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
 上記表9に示されるように、Siが8.0atm%以上であり、かつ上記xが0.8以上であり、さらにyが0.6以上である場合には、耐雨筋汚れ性のいずれの結果も良好であった(実施例17~26)。これに対し、Si原子の割合Siが8.0atm%未満である場合には、耐雨筋汚れ性が低かった(比較例13、16、および19)。塗膜表面に十分な量のSi原子が含まれないため、塗膜表面のシロキサン結合やシラノール基の量が十分に高まり難く、親水性を高めることが難しかったと推察される。
 これに対し、Si原子の割合Siが8.0atm%以上であったとしても、xが0.8未満である場合や、yが0.6未満である場合にも、耐雨筋汚れ性が悪かった(比較例14,15,17,18,20~22)。xが0.8未満である場合やyが0.6未満である場合には、シリコーンレジン由来の有機基や、オルガノシリケート由来の有機基が、十分に脱離していないと考えられ、有機基が表面に多く残ったことで十分に親水性が高まらなかったと推察される。
 本出願は、2018年10月3日出願の特願2018-188120号に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。
 本発明の塗装金属板の製造方法によれば、耐雨筋汚れ性、および良好な外観を有する塗装金属板を、加熱装置を汚染することなく、容易に製造可能である。したがって、当該塗装金属板の製造方法、および当該方法により得られる塗装金属板は、各種建築物の外装建材への適用が可能である。
 22 バーナーヘッド
 22a 筐体
 22b 炎口
 22c 補助炎口
 23 ガス供給管

Claims (7)

  1.  金属板の表面に、シリコーンレジンおよび含フッ素樹脂を含む塗料を塗布および硬化させて塗膜を形成する工程と、
     前記塗膜にフレーム処理を行う工程と、
     を有し、
     前記シリコーンレジンは、Si原子の総モル数に対して、5~50モル%のシラノール基を含む、
     塗装金属板の製造方法。
  2.  前記シリコーンレジンは、Si原子の総モル数に対して、トリアルコキシシラン由来のSi原子を50~100モル%含む、
     請求項1に記載の塗装金属板の製造方法。
  3.  前記シリコーンレジンは、Si原子に直接結合するアルキル基のモル数に対するSi原子に直接結合するアリール基のモル数の割合が20~80%である、
     請求項1または2に記載の塗装金属板の製造方法。
  4.  金属板と、前記金属板上に形成されたフッ素系塗膜と、を有し、
     前記塗膜が、シリコーンレジンの硬化物と、含フッ素樹脂と、を含み、
     前記塗膜の表面を、X線源としてAlKα線を用いてX線電子分光分析法で分析したときの、Si原子、F原子、C原子、およびO原子の合計量に対するSi原子の割合をSiとし、C原子の量に対するO原子の量の割合をxとすると、Siおよびxが、以下の式をそれぞれ満たし、
     Si≧8atm%
     x≧0.8
     前記X線電子分光分析法による分析で得られるX線光電子分光スペクトルのC1sピークトップを285eVに補正して、Si2pスペクトルを103.5eVに相当するピークおよび102.7eVに相当するピークに分離したとき、Si2pスペクトル全体のピーク面積に対する103.5eVのピーク面積の割合yとすると、yが下記式を満たす、
     y≧0.6
     塗装金属板。
  5.  前記塗膜表面のヨウ化メチレン転落角が15°以上50°以下である、
     請求項4に記載の塗装金属板。
  6.  前記シリコーンレジンの硬化物が、メチルトリアルコキシシランまたはフェニルトリアルコキシシラン由来の構造を含む、
     請求項4または5に記載の塗装金属板。
  7.  前記金属板が、亜鉛系めっき鋼板である、
     請求項4~6のいずれか一項に記載の塗装金属板。
     
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