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層間密着性に優れるプレコート金属板 - 新日本製鐵株式会社
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発明の名称 層間密着性に優れるプレコート金属板
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−121072(P2001−121072A)
公開日 平成13年5月8日(2001.5.8)
出願番号 特願平11−300504
出願日 平成11年10月22日(1999.10.22)
代理人 【識別番号】100105441
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 久喬
【テーマコード(参考)】
4D075
4F100
4J038
【Fターム(参考)】
4D075 AE03 CA13 DA06 DB02 DC02 DC12 DC18 EA05 EB32 
4F100 AB01A AB03 AK36C AL06C BA03 BA07 BA10A BA10B CC00B CC00C GB07 GB32 GB48 JA20B JA20C JK06 JL11 YY00B YY00C
4J038 CG011 CG141 DA161 DB001 DB251 DD001 DG001 GA07 NA12 PC02
発明者 古川 博康 / 金井 洋 / 高橋 彰
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 2層の塗膜を有し、下層側の塗膜にメラミン誘導体を含有し、上層側の塗膜にはメラミン誘導体を含有していないことを特徴とする、層間密着性に優れるプレコート金属板。
【請求項2】 2層の塗膜を有し、上層側の塗膜に含有するメラミン誘導体の濃度が、下層側の塗膜に含有するメラミン誘導体の濃度よりも低いことを特徴とする、層間密着性プレコート金属板。
【請求項3】 2層の塗膜を有し、下層側塗膜の、C、O、NのXPS強度の合計に対するNのXPS強度比(%)をX、上層側塗膜のNのXPS強度比(%)をYとしたとき、7≦X≦250≦Y≦X−5を満たすことを特徴とする、層間密着性に優れるプレコート金属板。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、家電製品や建材等に使用される際に成形加工されても塗膜の層間剥離が発生することのない、層間密着性に優れるプレコート金属板に関する。
【0002】
【従来の技術】建材、家電、雑貨、自動車などの分野においては、金属板を成形加工後に組立・塗装するという従来のポストコート方式に変わって、あらかじめ塗装された金属板(プレコート金属板:PCMと略す)を成形加工し、接合して製品とするプレコート方式が多く採用されるようになってきた。その使用により、需要家での塗装工程が省略でき塗装廃棄物等による公害・環境問題の解決が図れ、さらに塗装のためのスペースを他の用途に転活用できるなどのメリットがあることから、その需要量は着実にのびてきている。PCMの表面塗装は、2コート2ベーク仕様が一般的であり、2コート2ベーク仕様では、主に原板との密着性や耐食性を司るプライマー層と、硬度や加工性、耐汚染性等の表層機能を司るトップコート層からなる。PCMを需要家にて成形加工する際、金型により塗膜が擦れ、最も層間密着性の低い界面にて塗膜が剥離することがある。2コート2ベークの仕様では、プライマー−トップ層界面で剥離することがある。しかしこれまで、この界面剥離を起こさないための塗料設計の定量的な指針は存在しなかったため、経験や勘に頼った塗料設計や製造条件の設定を行わざるを得なかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、層間密着性を確保する方法を確立し、それに基づき層間密着性に優れるPCMを安定的に提供しようとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するためには、層間での密着機構を明らかにする必要があると考え、まずポリエステル/メラミン系プライマー及びトップによる、2コート2ベーク仕様のプレコート鋼板におけるプライマー・トップ間でのメラミン誘導体(以後メラミンと略す)の移動現象について検証した。ポリエステル/メラミン系プライマー(クリアー)を塗布・乾燥した上に、メラミンフリーポリエステル樹脂(クリアー)を塗布・乾燥したモデルサンプルについて、トップ塗膜中へのプライマー層からのメラミンの移動の有無を調べたところ、XPSによりトップ塗膜表面にメラミン起因のNが検出され、トップ塗膜の粘着性も失われたことから、遊離メラミンのトップ塗膜中への移動及びポリエステルとの硬化反応が起こっていることがわかった。つまり、下層塗料へメラミンを添加した系では、界面の密着には下層メラミンの上層への拡散及び反応が寄与していることがわかった。この知見から、下層塗膜へメラミンを添加し、有効的に上層との反応を起こさせることが層間密着性の向上に役立つと考え、メラミンの添加量、反応条件等について種々検討することにより本発明を完成させた。
【0005】本発明は、2層の塗膜を有し、下層側の塗膜にメラミン誘導体を含有し、上層側の塗膜にはメラミン誘導体を含有していないか、上層側の塗膜に含有するメラミン誘導体の濃度が、下層側の塗膜に含有するメラミン誘導体の濃度よりも低いことを特徴とする、層間密着性に優れるプレコート金属板である。下層側塗膜の、C、O、NのXPS強度の合計に対するNのXPS強度比(%)をX、上層塗膜のNのXPS強度比(%)をYとしたとき、7≦X≦250≦Y≦X−5を満たすとき、層間密着性は特に優れる。
【0006】
【発明の実施の形態】層間密着性を確保するためには、下層塗膜中のメラミンを有効的に上層塗膜中へ拡散させ、かつ下層と上層とが架橋するような反応を起こさせることが必要である。メラミンは1分子中に複数の反応性置換基を有しているため、架橋剤として機能する。下層塗膜を焼き付けた後でも、過剰の遊離のメラミンは残存しており、上層塗膜を焼き付ける際に上層に拡散し反応する。このうち、下層と上層の界面付近に存在するメラミンは、下層塗膜中の主樹脂あるいはメラミンと、上層塗膜中の主樹脂あるいはメラミンとを架橋するかたちで反応する。つまり、焼き付けられる前の液体の状態である上層塗料中に、下層中から効果的に遊離のメラミンを溶出させ、その溶出量が多いほど、上層焼き付け後の界面付近の架橋のネットワークが強固となり、界面密着性が増すものと考えられる。そのためには、下層塗膜中のメラミン濃度を上層塗膜中のメラミン濃度よりも高くすることが有効である。上下層メラミン濃度が均一化しようとする方向にドライビングフォースが働き、メラミン濃度の高い下層塗膜から、メラミン濃度の低い上層塗膜へのメラミンの拡散が有効的に行われるためである。
【0007】下層塗膜中のメラミン濃度が一定の場合、上層塗膜中のメラミン濃度が低いほど層間密着性に優れる。上層中にメラミンを含まない場合が最も層間密着性は良好である。しかし、メラミンは架橋剤として働いているため、上層塗膜中の架橋剤量が低下すると、硬度、加工性等の、他の性能が確保できない。そこで、上層塗膜の架橋剤としては、メラミン以外のもの、例えば、エポキシ硬化剤、イソシアネート硬化剤等を使用することが有効である。上下層のメラミン濃度はXPS測定により規定され、以下の関係を満たしていることが、層間密着性にとって望ましい。下層側塗膜の、C、O、NのXPS強度の合計に対するNのXPS強度比(%)をX、上層側塗膜のNのXPS強度比(%)をYとしたとき、7≦X≦250≦Y≦X−5【0008】若干、補足説明をする。XPSでのNの強度比は、塗膜中のメラミン存在量の指標であり、XPSでのNの強度比が高いほど、メラミンの濃度が高いといえる。塗膜中のメラミン存在率が100%のとき、Nの強度比は約25%となる。下層側塗膜の、C、O、NのXPS強度の合計に対するNのXPS強度比(X)が7〜25%であれば、十分なメラミンが存在しているといえ、上層側塗膜のNのXPS強度比(Y)がXより5以上小さければ、十分なメラミン濃度差があるといえる。なお、XPSの測定は、各層が表層に現れるまで、上層側から塗膜を研削して行えばよい。
【0009】本発明の基材としての金属板は、冷延鋼板、熱延鋼板、各種めっき鋼板(例えば亜鉛めっき、亜鉛合金めっき、錫めっき、鉛めっき、アルミニウムめっき、クロムめっき鋼板など)、ステンレス板、チタン板、アルミニウム板などが使用でき、これらをそのままあるいは化成処理を施して使用すればよい。化成処理としては、クロメート処理、リン酸亜鉛処理、シランカップリング剤やタンニン酸等のノンクロム系化成処理などが使用できる。また、金属板と塗膜との密着性を向上させるために、金属板の下塗り塗料として、例えば、ナイロン、ポリアクリル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ、ポリアミド、フェノール、ポリオレフィン等を塗布したものを使用してもよい。
【0010】下層側塗膜及び上層側塗膜の樹脂としては、エポキシ系樹脂、ポリエステル樹脂、高分子ポリエステル樹脂、エポキシ変成ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などが使用でき、これらに条件を満たすようにメラミンを添加して使用すればよい。
【0011】添加するメラミンとしては、各種のメチル化メラミン、ブチル化メラミン、メチルブチル混合型メラミン等、いずれのものを使用してもよい。
【0012】本発明のPCMを製造する方法としては、通常のPCMを製造するラインにおいて、通常と同様の方法で製造することができる。例えば、樹脂被膜の金属板表面への形成方法としては、浸漬法、カーテンフロー法、ロールコート法、バーコート法、静電法、刷毛塗り法、T−ダイ法、ラミネート法などが用いられる。
【0013】焼き付け方法としては、熱風、常温、近赤外線、遠赤外線、誘導加熱等が挙げられる。
【0014】
【実施例】以下、本発明について、実施例及び比較例にて説明する。
【0015】評価したPCMは全て、原板として、0.6mm厚の溶融亜鉛めっき鋼板(YP:19kg/mm2、TS:34kg/mm2、El:45%)を使用した。前処理としては、塗布型クロメート処理を施した。
【0016】塗膜構成は、プライマー(下層)、トップ(上層)の2コート2ベークとした。プライマーとして、表1に示す各種のプライマー塗料を乾燥膜厚で5μm、バーコートにて塗布し、熱風オーブンで、45秒間で200℃に達するように焼き付けた後、その上にトップコートとして表1に示す各種の塗料を、乾燥膜厚で20μm、バーコートにて塗布し、熱風オーブンにて、45秒間で230℃に達するように焼き付けた。
【0017】メラミンとしては、ヘキサメトキシメチル化メラミンを使用した。
【0018】相関密着性の評価は以下のようにして行った。サンプルを、30×300mmの短冊状に切断し、裏面同士が接するように2枚重ね合わせ、2個の金型で挟む。金型は、一方は平板、他方は8mmφの半円柱型の凸部を有するビード金型を使用し、押し付け荷重は900kgとする。その後、2枚重ねのサンプルを、200mm/分の速度で引き抜き、そのときの凸型金型で擦れた部分の塗膜剥離状況を観察する。この評価方法は、実際の金型擦れによる塗膜の層間剥離をよく再現できることがわかっている。層間剥離の発生面積が擦れた面積の5%以上のものを×、5%未満のものを○、層間剥離を全く生じていないものを◎と評価した。
【0019】
【表1】

【0020】実施例1〜19は、上層及び下層のN%が条件を満たしているため、良好な層間密着性が得られている。このうち、実施例6、8、9、11、12、13、16、17、18、19は、7≦X≦25、0≦Y≦X−5を満たしているため、特に層間密着性が優れている。一方、比較例1〜16は上層のN%が下層のN%以上であるので、下層から上層へのメラミン拡散のドライビングフォースが少なく、有効に拡散しないため、層間密着性が劣っている。
【0021】
【発明の効果】以上示したように、本発明により層間密着性に優れるプレコート金属板の提供が可能となった。




 

 


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