JP6294788B2

JP6294788B2 - 塗装金属板、外装建材および塗装金属板の製造方法

Info

Publication number: JP6294788B2
Application number: JP2014164268A
Authority: JP
Inventors: 原　丈人; 丈人原; 上田　耕一郎; 耕一郎上田; 健二坂戸; 裕樹山口
Original assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2014-08-12
Filing date: 2014-08-12
Publication date: 2018-03-14
Anticipated expiration: 2034-08-12
Also published as: JP2016040097A

Description

本発明は、塗装金属板、前記塗装金属板を含む外装建材および塗装金属板の製造方法に関する。

塗装金属板は、汎用性、意匠性、耐久性などにおいて優れており、様々な用途で使用されている。外装建材の用途の塗装金属板には、通常、主に意匠性の観点から、光沢調整剤が、塗装金属板の表面の上塗り塗膜に配合されている。外装建材用の塗装金属板における上記光沢調整剤には、シリカが通常使用されている。シリカの粒径は、通常、平均粒径で規定されている。塗装金属板における上記光沢調整剤としてのシリカの平均粒径は、色や用途にもよるが、通常、３〜３０μｍである（例えば、特許文献１（段落００１８）参照）。

特開２０１１−１４８１０７号公報

外装建材用の塗装金属板では、クロメート系塗装鋼板が使用されている。クロメート系塗装鋼板では、成型加工性や切断端面部の耐食性を向上するための取組みが為されており、クロメート系塗装鋼板は、長期に亘る耐久性を有していた。一方、近年では外装建材の技術分野においても、環境保全に対する強い関心が寄せられている。このため、環境へ悪影響を及ぼすか、またはその可能性が懸念される成分の使用を禁止する法的規制が検討されている。たとえば、塗装金属板において、防錆成分として汎用されている６価クロム成分については、近い将来に使用を制限することが検討されている。クロメートフリー塗装鋼板についても、塗装前処理や防錆顔料の適正化など種々の検討が行われ、成形加工部や切断端面部では、クロメート系塗装鋼板と遜色がない特性が得られるようになった。

しかしながら、クロメート系塗装鋼板では、平坦部耐食性は大きな問題とならなかったが、クロメートフリー塗装鋼板では平坦部での腐食が顕著となることがあり、特に、シリカ粒子を上記光沢調整剤に用いた場合、図１に示されるように、実使用において、想定した使用年数よりも早くに、平坦部でしみ状錆や塗膜膨れなどの腐食が発生することがあった。

本発明は、光沢が調整された所期の意匠性を有するとともに、クロメートフリーであっても、クロメート防錆処理された金属板を含む塗装金属板と同等以上の優れた平坦部耐食性を有する塗装金属板および外装建材を提供することを課題とする。

本発明者らは、平坦部での前述した腐食の原因について鋭意検討した。図２は、クロメートフリーの塗装金属板の平坦部における腐食している部分の顕微鏡写真である。図２中、Ａ部は、上塗り塗膜から光沢調整剤としてのシリカ粒子が露出している部分であり、Ｂ部は、シリカ粒子が上塗り塗膜から脱落した部分である。また、図３は、塗装金属板のＡ部の、図２中の直線Ｌに沿っての断面の反射電子顕微鏡写真であり、図４は、塗装金属板のＢ部の、図２中の直線Ｌに沿っての断面の反射電子顕微鏡写真である。図３は、上塗り塗膜の表面に露出したシリカ粒子にはクラックが発生している様子を明確に示しており、図４は、シリカ粒子が脱落した上塗り塗膜の穴が、金属板の腐食の起点になっていることを明確に示している。

上記のように、本発明者らは、シリカ粒子のような細孔を有する粒子を光沢調整剤に用いた場合、腐食は、上塗り塗膜の、光沢調整剤が割れ、崩壊し、あるいは脱落した部分で生じること、を確認し、また、実使用によって減耗していく上塗り塗膜から露出した光沢調整剤が割れ、崩れて、上塗り塗膜から脱落すること、を確認した。

また、本発明者らは、光沢調整剤についても検討した結果、平均粒径で規定されているシリカ粒子には、上塗り塗膜の厚さに対して平均粒径よりもかなり大きな粒子が含まれていることを確認した。たとえば、本発明者らは、光沢調整剤に用いられる市販のシリカ粒子のうち、平均粒径が３．３μｍであるシリカ粒子を電子顕微鏡で観察したところ、粒径が約１５μｍのシリカ粒子が含まれていることを確認した（図５）。さらに、本発明者らは、当該シリカ粒子の表面（図６Ａ中のＢ部）を観察したところ、凝集粒子特有の無数の微細な隙間が表面に開口していることを確認した（図６Ｂ）。

そして、本発明者らは、こうした大粒径の凝集粒子が耐食性の低下をもたらすことに着目し、上塗り塗膜の膜厚に対する特定の粒径の一次粒子を光沢調整剤として用いることによって、金属板におけるクロム系の化成処理および下塗り塗膜中の含クロム防錆顔料の使用による耐食性と同等かそれ以上の耐食性が得られることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、以下の塗装金属板および外装建材に関する。

［１］金属板と、前記金属板上に配置される上塗り塗膜とを有する塗装金属板であって、前記上塗り塗膜は、一次粒子である光沢調整剤を含有し、前記上塗り塗膜における前記光沢調整剤の含有量は、０．０１〜１５体積％であり、前記光沢調整剤の個数平均粒径をＲ（μｍ）、前記上塗り塗膜の膜厚をＴ（μｍ）、前記光沢調整剤の個数粒度分布における上限粒径をＲｕ（μｍ）、としたときに、下記式を満足する、塗装金属板。
Ｒｕ≦１．２Ｔ
Ｒ≧１．０
３≦Ｔ≦２０
［２］前記Ｒｕは、前記Ｔ未満である、［１］に記載の塗装金属板。
［３］前記金属板は、非クロメート防錆処理が施されており、前記塗装金属板は、クロメートフリーである、［１］または［２］に記載の塗装金属板。
［４］前記金属板は、クロメート防錆処理が施されている、［１］または［２］に記載の塗装金属板。
［５］前記光沢調整剤は、アクリル樹脂粒子である、［１］〜［４］のいずれか一項に記載の塗装金属板。
［６］前記金属板および前記上塗り塗膜の間に下塗り塗膜をさらに有する、［１］〜［５］のいずれか一項に記載の塗装金属板。
［７］前記下塗り塗膜および前記上塗り塗膜の間に中塗り塗膜をさらに有する、［６］に記載の塗装金属板。
［８］６０°における光沢度が２０〜８５である、［１］〜［７］のいずれか一項に記載の塗装金属板。
［９］外装用塗装金属板である、［１］〜［８］のいずれか一項に記載の塗装金属板。
［１０］［１］〜［８］のいずれか一項に記載の塗装金属板で構成されている外装建材。

また、本発明は、以下の塗装金属板の製造方法に関する。

［１１］金属板と、前記金属板上に配置される上塗り塗膜とを有する塗装金属板を製造する方法であって、樹脂および一次粒子である光沢調整剤を含有する上塗り塗料を前記金属板上に塗布する工程と、前記上塗り塗料の塗膜を硬化して前記上塗り塗膜を形成する工程と、を含み、前記上塗り塗膜における前記光沢調整剤の含有量は、０．０１〜１５体積％であり、前記光沢調整剤の個数平均粒径をＲ（μｍ）、前記上塗り塗膜の膜厚をＴ（μｍ）、前記光沢調整剤の個数粒度分布の最大粒径をＲｕ（μｍ）、としたときに、下記式を満足する前記光沢調整剤を用いる、塗装金属板の製造方法。
Ｒｕ≦１．２Ｔ
Ｒ≧１．０
３≦Ｔ≦２０

本発明では、想定される使用年数における光沢調整剤の露出や割れなどが予防される。その結果、光沢が調整された所期の意匠性を有するとともに、クロメートフリーであっても、クロメート防錆処理された金属板を含む塗装金属板と同等かそれ以上の優れた平坦部耐食性を有する塗装金属板が提供される。

５年の実使用でクロメートフリーの塗装金属板の平坦部に発生した腐食部（塗膜膨れ）の顕微鏡写真である。クロメートフリーの塗装金属板の平坦部における腐食している部分の顕微鏡写真である。図２に示す塗装金属板のＡ部の、図２中の直線Ｌに沿っての断面の反射電子顕微鏡写真である。図２に示す塗装金属板のＢ部の、図２中の直線Ｌに沿っての断面の反射電子顕微鏡写真である。平均粒径が３．３μｍである市販のシリカ粒子の電子顕微鏡写真である。図６Ａは、市販のシリカ粒子の電子顕微鏡写真であり、図６Ｂは、図６Ａ中のＢ部をさらに拡大して示す電子顕微鏡写真である。

塗装金属板は、金属板と、金属板上に配置される上塗り塗膜とを有する。以下、本発明の一実施の形態に係る塗装金属板の各構成要素について説明する。

（金属板）
金属板は、本実施の形態における効果が得られる範囲において、公知の金属板から選ぶことができる。金属板の例には、冷延鋼板、亜鉛めっき鋼板、Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼板、ステンレス鋼板（オーステナイト系、マルテンサイト系、フェライト系、フェライト・マルテンサイト二相系を含む）、アルミニウム板、アルミニウム合金板、銅板などが含まれる。金属板は、耐食性、軽量化および対費用効果の観点から、めっき鋼板であることが好ましい。めっき鋼板は、特に、耐食性の観点、および外装建材としての適性の観点から、溶融５５％Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっき鋼板またはアルミニウムめっき鋼板であることが好ましい。

金属板は、その表面に化成処理皮膜を有することが、塗装金属板の密着性および耐食性を向上させる観点から好ましい。化成処理は、金属板の塗装前処理の一種であり、化成処理皮膜は、塗装前処理によって形成される組成物の層である。金属板は、非クロメート防錆処理が施されていることが、塗装金属板の製造および使用における環境への負荷を軽減する観点から好ましく、クロメート防錆処理が施されていることが、耐食性をさらに高める観点から好ましい。

非クロメート防錆処理による化成処理皮膜の例には、Ｔｉ−Ｍｏ複合皮膜、フルオロアシッド系皮膜、リン酸塩皮膜、樹脂系皮膜、樹脂およびシランカップリング剤系皮膜、シリカ系皮膜、シリカおよびシランカップリング剤系皮膜、ジルコニウム系皮膜、および、ジルコニウムおよびシランカップリング剤系皮膜、が含まれる。

上記の観点から、金属板における、Ｔｉ−Ｍｏ複合皮膜の付着量は、全ＴｉおよびＭｏ換算で１０〜５００ｍｇ／ｍ^２であることが好ましく、フルオロアシッド系皮膜の付着量は、フッ素換算または総金属元素換算で３〜１００ｍｇ／ｍ^２であることが好ましく、リン酸塩皮膜の付着量は、リン元素換算で０．１〜５ｇ／ｍ^２であることが好ましい。

また、樹脂系皮膜の付着量は、樹脂換算で１〜５００ｍｇ／ｍ^２であることが好ましく、樹脂およびシランカップリング剤系皮膜の付着量は、Ｓｉ換算で０．１〜５０ｍｇ／ｍ^２であることが好ましく、シリカ系皮膜の付着量は、Ｓｉ換算で０．１〜２００ｍｇ／ｍ^２であることが好ましく、シリカおよびシランカップリング剤系皮膜の付着量は、Ｓｉ換算で０．１〜２００ｍｇ／ｍ^２であることが好ましく、ジルコニウム系皮膜の付着量は、Ｚｒ換算で０．１〜１００ｍｇ／ｍ^２であることが好ましく、ジルコニウムおよびシランカップリング剤系皮膜の付着量は、Ｚｒ換算で０．１〜１００ｍｇ／ｍ^２であることが好ましい。

また、クロメート防錆処理の例には、塗布型クロメート処理、および、リン酸−クロム酸系処理、が含まれる。上記の観点から、金属板における当該クロメート防錆処理による皮膜の付着量は、クロム元素換算で２０〜８０ｇ／ｍ^２であることが好ましい。

（上塗り塗膜）
上塗り塗膜は、樹脂および光沢調整剤を有する。樹脂は、意匠性や耐候性などの観点から、適宜選択される。上塗り塗膜を構成する樹脂の例には、ポリエステル、アクリル樹脂およびウレタン樹脂が含まれる。

上塗り塗膜の膜厚Ｔは、厚すぎると生産性の低下や製造コストの上昇などの原因となることがある。一方、上塗り塗膜の膜厚Ｔは、薄すぎると所期の意匠性や所期の耐久性が得られないことがある。たとえば、生産性が良好であり、所期の光沢と発色を呈し、かつ少なくとも１０年の外装建材としての実使用が可能な塗装金属板を得るためには、上塗り塗膜の膜厚Ｔは、３〜２０μｍである。なお、上塗り塗膜の膜厚Ｔは、上記の観点から、例えば９μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であることがより好ましく、１１μｍ以上であることがさらに好ましい。また、上記の理由から、上塗り塗膜の膜厚Ｔは、１９μｍ以下であることが好ましく、１７μｍ以下であることがより好ましく、１５μｍ以下であることがさらに好ましい。上塗り塗膜の膜厚Ｔは、例えば上塗り塗膜の艶消し剤が存在しない部分の複数個所における底面から表面までの距離の平均値である。

また、塗装金属板が上塗り塗膜以外の他の塗膜を有する場合には、上塗り塗膜の膜厚Ｔは、他の塗膜の存在をさらに考慮して決めることが可能である。たとえば、塗装金属板が後述する下塗り塗膜と上塗り塗膜とを有する場合には、上塗り塗膜の膜厚Ｔは、意匠性、耐食性および加工性の観点から、９〜２０μｍであることが好ましい。また、塗装金属板が下塗り塗膜と後述する中塗り塗膜と上塗り塗膜とを有する場合には、上塗り塗膜の膜厚Ｔは、上記の観点から、３〜１５μｍであることが好ましい。

光沢調整剤は、上塗り塗膜の表面を適度に粗すために上塗り塗膜中に配合され、光沢を伴う所期の外観を塗装金属板に付与する。また、製造ロット間での光沢のバラツキを調整するためにも使用される。光沢調整剤の大きさおよび上塗り塗膜における含有量は、所期の光沢に応じて適宜に決められる。

光沢調整剤の個数平均粒径Ｒは、１．０μｍ以上である。光沢調整剤が小さすぎると上塗り塗膜の光沢が高すぎ、所期の意匠性が得られないことがある。このように、光沢調整剤の当該個数平均粒径Ｒは、塗装金属板の所期の意匠性（光沢度）に応じて後述の式を満たす範囲において適宜に決めることが可能であるが、大きすぎると上塗り塗膜の粗度が大きくなり、所期の意匠性が得られなくなる。たとえば、平坦部耐食性とともに、６０°における光沢度が２０〜８５の塗装金属板を得るためには、光沢調整剤の個数平均粒径Ｒは、２．０μｍ以上であることが好ましく、３．０μｍ以上であることがより好ましく、５．０μｍ以上であることがさらに好ましく、７．０μｍ以上であることがより一層好ましい。個数平均粒径は、上塗り塗膜の断面の観察により確認することが可能であり、あるいは、画像解析法およびコールター法で（例えば、ベックマン・コールター社製精密粒度分布測定装置「Ｍｕｌｔｉｓｉｚｅｒ４」を用いて）測定することが可能である。

上塗り塗膜における光沢調整剤の含有量は、０．０１〜１５体積％である。含有量が多すぎると上塗り塗膜の光沢が低すぎ、また加工部密着性が低下する。光沢調整剤の含有量が少なすぎると光沢が制御できないため、多くても少なくても所期の意匠性が得られないことがある。たとえば、６０度における光沢度が２０〜８５の塗装金属板を得るためには、上塗り塗膜中における光沢調整剤の含有量は、０．０５体積％以上であることが好ましく、０．１体積％以上であることがより好ましい。また、前述の理由から、上塗り塗膜中における光沢調整剤の含有量は、１３体積％以下であることが好ましく、１０体積％以下であることがより好ましい。光沢調整剤の含有量は、上塗り塗膜の灰分の測定や上塗り塗膜の溶解による光沢調整剤の回収、複数箇所での元素識別した断面像についての画像解析などによって確認することが可能である。

光沢調整剤は、一次粒子である。ここで「一次粒子」とは、その空隙に存在する物質（例えば水）が膨張したときに粒子を崩壊させうるような、細孔を有さない粒子を言う。光沢調整剤は、公知の一次粒子から選ぶことができる。一次粒子は、無機粒子であってもよいし、有機粒子であってもよい。無機粒子の光沢調整剤の例には、各種ガラス、炭化ケイ素、窒化ホウ素、ジルコニア、アルミナ・シリカなどが含まれる。また、有機粒子の光沢調整剤の例には、アクリル樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリアミドなどが含まれる。

また、塗装金属板は、光沢調整剤の個数平均粒径をＲ（μｍ）、上塗り塗膜の膜厚をＴ（μｍ）、光沢調整剤の個数粒度分布における上限粒径をＲｕ（μｍ）、としたときに、上限粒径Ｒｕ（μｍ）は、１．２Ｔ以下である。「上限粒径（Ｒｕ）」は、個数粒度分布における粒度分布曲線が、個数平均粒径Ｒ以上でベースラインと重なるときの粒径である。６０°における光沢度が２０〜８５の塗装金属板を得る観点および外装建材としての実使用年数が少なくとも１０年以上である塗装金属板を得る観点から、上限粒径（Ｒｕ）は、１．０Ｔ以下であることが好ましく、０．８Ｔ以下であることがより好ましい。Ｒｕが大きすぎると、上塗り塗膜の実使用に伴う減耗によって一次粒子が脱落し、所期の平坦部耐食性が得られないことがある。ＲおよびＲｕは、光沢調整剤の個数粒度分布から求めることが可能である。なお、光沢調整剤の個数粒度分布における、平均粒径Ｒよりも小さい側については、粒度分布の条件を満足する範囲において、いかなる態様であってもよい。粒度分布に係る条件を満足する光沢調整剤には、市販品またはその分級品を用いることが可能である。

上塗り塗膜は、本実施の形態における効果が得られる範囲において、前述した樹脂および光沢調整剤以外の他の成分をさらに含有していてもよい。なお、前述した樹脂および光沢調整剤以外の他の成分は、一次粒子であることが好ましい。たとえば、上塗り塗膜は、着色剤をさらに含有していてもよい。着色剤の例には、酸化チタン、炭酸カルシウム、カーボンブラック、鉄黒、酸化鉄イエロー、チタンイエロー、ベンガラ、紺青、コバルトブルー、セルリアンブルー、群青、コバルトグリーン、モリブデン赤などの無機顔料；ＣｏＡｌ、ＣｏＣｒＡｌ、ＣｏＣｒＺｎＭｇＡｌ、ＣｏＮｉＺｎＴｉ、ＣｏＣｒＺｎＴｉ、ＮｉＳｂＴｉ、ＣｒＳｂＴｉ、ＦｅＣｒＺｎＮｉ、ＭｎＳｂＴｉ、ＦｅＣｒ、ＦｅＣｒＮｉ、ＦｅＮｉ、ＦｅＣｒＮｉＭｎ、ＣｏＣｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、ＳｎＺｎＴｉなどの金属成分を含む複合酸化物焼成顔料；Ａｌフレーク、樹脂コーティングＡｌフレーク、Ｎｉフレーク、ステンレスフレークなどのメタリック顔料；および、キナクリドンレッド、リソールレッドＢ、ブリリアントスカーレットＧ、ピグメントスカーレット３Ｂ、ブリリアントカーミン６Ｂ、レーキレッドＣ、レーキレッドＤ、パーマネントレッド４Ｒ、ボルドー１０Ｂ、ファストイエローＧ、ファストイエロー１０Ｇ、パラレッド、ウォッチングレッド、ベンジジンイエロー、ベンジジンオレンジ、ボンマルーンＬ、ボンマルーンＭ、ブリリアントファストスカーレット、バーミリオンレッド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ファストスカイブルー、アニリンブラックなどの有機顔料；が含まれる。着色剤は、光沢調整剤に対して十分に小さく、例えば、着色剤の個数平均粒径は、０．０１〜１．５μｍである。また、上塗り塗膜における着色剤の含有量は、例えば、２〜２０体積％である。

また、上塗り塗膜は、体質顔料をさらに含有していてもよい。体質顔料の例には、硫酸バリウム、酸化チタンなどが含まれる。体質顔料は、光沢調整剤に対して十分に小さく、例えば、体質顔料の個数平均粒径は、０．０１〜１μｍである。また、上塗り塗膜における体質顔料の含有量は、例えば、０．１〜１５体積％である。

また、上記上塗り塗膜は、塗装金属板の加工時における上塗り塗膜でのカジリの発生を防止する観点から、潤滑剤をさらに含有していてもよい。潤滑剤の例には、フッ素系ワックス、ポリエチレン系ワックス、スチレン系ワックスおよびポリプロピレン系ワックスなどの有機ワックス、および、二硫化モリブデンやタルクなどの無機潤滑剤、が含まれる。上塗り塗膜における潤滑剤の含有量は、例えば、０〜１０体積％である。

上塗り塗膜は、金属板の表面や後述の下塗り塗膜の表面などに、上塗り塗膜用の塗料を塗布し、乾燥させ、必要に応じて硬化させる公知の方法によって作製される。上塗り塗膜用の塗料は、前述した上塗り塗膜の材料を含有するが、本実施の形態の効果が得られる範囲において、当該材料以外の他の成分をさらに含有していてもよい。

たとえば、上塗り塗膜用の塗料は、硬化剤をさらに含有していてもよい。上記硬化剤は、上塗り塗膜を作製する際の硬化（焼付け）時に、前述のポリエステルまたはアクリル樹脂を架橋する。硬化剤の種類は、使用する樹脂の種類や焼付け条件などに応じて、前述した架橋剤や既知の硬化剤などから適宜選択することができる。

硬化剤の例には、メラミン化合物、イソシアネート化合物およびメラミン化合物とイソシアネート化合物の併用などが含まれる。メラミン化合物の例には、イミノ基型、メチロールイミノ基型、メチロール基型または完全アルキル基型のメラミン化合物が含まれる。イソシアネート化合物は、芳香族、脂肪族、脂環族のいずれでもよく、例としては、ｍ−キシ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、ナフタレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートおよびこれらのブロック化合物が含まれる。

また、上塗り塗膜は、上塗り塗膜用の塗料の貯蔵安定性に影響しない範囲内において、硬化触媒をさらに適宜含有していてもよい。上塗り塗膜中における硬化剤の含有量は、例えば、１０〜３０体積％である。

また、上塗り塗膜は、耐候性を更に向上させるために１０体積％以下の紫外線吸収剤（ＵＶＡ）や光安定化剤（ＨＡＬＳ）を適宜含有してもよい。さらには、上塗り塗膜は、雨筋汚れを防止するための親水化剤、例えば３０体積％以下のテトラアルコキシシランの部分加水分解縮合物などを含んでいてもよい。

塗装金属板は、本実施の形態における効果を奏する範囲において、さらなる構成要素を有していてもよい。たとえば、塗装金属板は、塗装金属板における上塗り塗膜の密着性および耐食性を高める観点から、金属板および上塗り塗膜の間に下塗り塗膜をさらに有することが好ましい。下塗り塗膜は、金属板の表面、あるいは化成処理皮膜が作製されている場合は、化成処理皮膜の表面、に配置される。

（下塗り塗膜）
下塗り塗膜は、樹脂で構成される。樹脂の例には、ポリエステル、エポキシ樹脂、アクリル樹脂およびフェノキシ樹脂が含まれる。

下塗り塗膜は、防錆顔料や、着色顔料、メタリック顔料、体質顔料などをさらに含有していてもよい。防錆顔料の例には、変性シリカやポリリン酸アルミニウムなどの非クロム系の防錆顔料が含まれる。着色顔料の例には、酸化チタン、カーボンブラック、酸化クロム、酸化鉄、ベンガラ、チタンイエロー、コバルトブルー、コバルトグリーン、アニリンブラックおよびフタロシアニンブルーが含まれる。メタリック顔料の例には、アルミニウムフレーク（ノンリーフィングタイプ）、ブロンズフレーク、銅フレーク、ステンレス鋼フレークおよびニッケルフレークが含まれる。体質顔料の例には、硫酸バリウム、酸化チタン、シリカおよび炭酸カルシウムが含まれる。

下塗り塗膜中における顔料の含有量は、本実施の形態における効果が得られる範囲において、適宜に決めることが可能であり、例えば下塗り塗膜における顔料の含有量は、例えば１０〜７０質量％の範囲内であることが好ましい。

下塗り塗膜は、下塗り塗膜用の下塗り塗料の塗布によって作製される。下塗り塗料は、溶剤や架橋剤などを含んでいてもよい。溶剤の例には、トルエン、キシレンなどの炭化水素；酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル；セロソルブなどのエーテル；および、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、イソホロン、シクロヘキサノンなどのケトン；が含まれる。また、架橋剤の例には、前述した樹脂を架橋する、メラミン樹脂やイソシアネート樹脂などが含まれる。下塗り塗膜用の塗料は、前述した材料を均一に混合、分散させることによって調製される。

下塗り塗料は、例えば、ロールコート、カーテンフローコート、スプレーコート、浸漬コートなどの公知の方法で、１〜１０μｍ（好ましくは３〜７μｍ）の乾燥膜厚が得られる塗布量で金属板に塗布される。下塗り塗料の塗膜は、例えば金属板の到達温度で１８０〜２４０℃の温度で金属板を加熱することにより金属板に焼き付けられることで作製される。

また、前述した塗装金属板は、塗装金属板における上塗り塗膜の密着性および耐食性を高める観点から、下塗り塗膜および上塗り塗膜の間に中塗り塗膜をさらに有していてもよい。

（中塗り塗膜）
中塗り塗膜は、樹脂で構成される。樹脂の例には、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素樹脂、ポリエステル、ポリエステル変性シリコーン、アクリル樹脂、ポリウレタンおよびポリ塩化ビニルが含まれる。中塗り塗膜も、下塗り塗膜と同様に、本実施の形態における効果が得られる範囲において、防錆顔料や着色顔料、メタリック顔料などの添加剤をさらに適宜に含有していてもよい。

本実施の形態に係る塗装金属板は、クロメートフリーであってもよく、クロムを含んでいてもよい。「クロメートフリー」とは、上記塗装金属板が６価クロムを実質的に含有しないことを意味する。上記塗装金属板が「クロメートフリー」であることは、例えば、前述した金属板、化成処理皮膜、下塗り塗膜および上塗り塗膜のいずれにおいても、上塗り塗膜または下塗り塗膜を単独で作製した金属板から５０ｍｍ×５０ｍｍの試験片４枚を切り出し、沸騰している純水１００ｍＬに１０分間浸漬した後、当該純水中に溶出した６価クロムを、ＪＩＳＨ８６２５付属書の２．４．１の「ジフェニルカルバジッド比色法」に準拠する濃度の分析方法で定量したときに、検出限界以下であること、によって確認することが可能である。上記塗装金属板は、実使用において環境へ６価クロムを溶出せず、かつ、平坦部で十分な耐食性を発現する。なお、「平坦部」とは、上記金属板の上記上塗り塗膜で覆われており、曲げ加工、絞り加工、張り出し加工、エンボス加工、ロール成型等により変形していない部分を言う。

塗装金属板の用途は、外装用が好適である。「外装用」とは、屋根、壁、役物、看板および屋外設置機器などの、外気に露出する部分であって、日光やその反射光に照射され得る部分に使用されることを言う。外装用の塗装金属板の例には、外装建材用の塗装金属板などが含まれる。

塗装金属板は、エナメル光沢を有する塗装金属板に好適である。エナメル光沢とは、６０°における光沢度が２０〜８５であることを言う。光沢度が低すぎると、艶消し観が優勢となり、エナメル調の光沢が得られないことがあり、光沢度が高すぎると、光沢度が制御できず、塗装外観の再現性が得られない。光沢度は、光沢調整剤の平均粒径や上塗り塗膜における含有量などによって調整される。

上記の塗装金属板は、樹脂および光沢調整剤を含有する上塗り塗料を金属板上に塗布する第１の工程と、上塗り塗料の塗膜を硬化して上塗り塗膜を形成する第２の工程と、を含む塗装金属板の製造方法により製造されうる。

第１の工程において、上塗り塗料は、金属板の表面に直接塗布されてもよいし、金属板の表面に形成された化成処理皮膜に塗布されてもよいし、塗装金属板の表面または化成処理皮膜の表面に形成された下塗り塗膜に塗布されてもよい。

上塗り塗料は、例えば、前述した上塗り塗膜の材料を溶剤中に分散することによって調製される。塗料は、溶剤や架橋剤などを含んでいてもよい。溶剤の例には、トルエン、キシレンなどの炭化水素；酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル；セロソルブなどのエーテル；および、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、イソホロン、シクロヘキサノンなどのケトン；が含まれる。

上塗り塗料は、例えば、ロールコート、カーテンフローコート、スプレーコート、浸漬コートなどの公知の方法によって塗布される。上塗り塗料の塗布量は、上塗り塗膜の所期の膜厚Ｔに応じて適宜に調整される。

第２の工程は、例えば、上塗り塗料を金属板に焼き付ける公知の方法によって行うことが可能である。たとえば、第２の工程において、上塗り塗膜用の塗料が塗布された金属板は、その到達温度が２００〜２５０℃となるように加熱される。

塗装金属板の製造方法は、本発明の効果が得られる範囲において、前述した第１の工程および第２の工程以外の他の工程をさらに含んでいてもよい。他の工程の例には、化成処理皮膜を形成する工程、下塗り塗膜を形成する工程、および、中塗り塗膜を形成する工程、が含まれる。

化成処理皮膜は、皮膜を形成するための水性化成処理液を、ロールコート法、スピンコート法、スプレー法などの公知の方法で金属板の表面に塗布し、塗布後に金属板を水洗せずに乾燥させることによって形成することが可能である。金属板の乾燥温度および乾燥時間は、生産性の観点から、例えば、金属板の到達温度で６０〜１５０℃、２〜１０秒間であることが好ましい。

下塗り塗膜は、下塗り塗膜用の塗料の塗布によって作製される。塗料は、溶剤や架橋剤などを含んでいてもよい。溶剤の例には、トルエン、キシレンなどの炭化水素；酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル；セロソルブなどのエーテル；および、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、イソホロン、シクロヘキサノンなどのケトン；が含まれる。また、架橋剤の例には、前述した樹脂を架橋する、メラミン樹脂やイソシアネート樹脂などが含まれる。下塗り塗膜用の塗料は、前述した材料を均一に混合、分散させることによって調製される。

下塗り塗膜用の塗料は、例えば、ロールコート、カーテンフローコート、スプレーコート、浸漬コートなどの公知の方法で、１〜１０μｍ（好ましくは３〜７μｍ）の乾燥膜厚が得られる塗布量で金属板に塗布される。塗料の塗膜は、例えば金属板の到達温度で１８０〜２４０℃の温度で金属板を加熱することにより金属板に焼き付けられ、作製される。

中塗り塗膜も、下塗り塗膜と同様に、中塗り塗膜用の塗料の塗布によって作製される。塗料も、中塗り塗膜の材料以外に、上記溶剤や上記架橋剤などを含んでいてもよい。中塗り塗膜用の塗料は、前述した材料を均一に混合、分散させることによって調製される。中塗り塗膜用の塗料は、例えば上記の公知の方法で、塗料の乾燥膜厚と下塗り塗膜の膜厚との総和で１〜１０μｍ（好ましくは３〜７μｍ）となる塗布量で下塗り塗膜に塗布されることが、加工性の観点から好ましい。塗料の塗膜は、例えば金属板の到達温度で１８０〜２４０℃の温度で金属板を加熱することにより金属板に焼き付けられ、作製される。

塗装金属板は、曲げ加工、絞り加工、張り出し加工、エンボス加工、ロール成型などの公知の加工によって、外装建材などの外装建材に成形される。このように外装建材は、塗装金属板によって構成される。外装建材は、上記の効果が得られる範囲において、他の構成をさらに含んでいてもよい。たとえば、外装建材は、外装建材の実使用における適切な設置に供される構成をさらに有していてもよい。このような構成の例には、外装建材を建物に固定するための部材や、外装建材同士を連結するための部材、および、外装建材の取り付け時の向きを示すマーク、断熱性を向上させるための発泡シートや発泡層などが含まれる。これらの構成は、前述の外装用塗装金属板に含まれていてもよい。

以上の説明から明らかなように、本実施の形態によれば、金属板と、金属板上に配置される上塗り塗膜とを有し、上塗り塗膜は、一次粒子である光沢調整剤を含有し、上塗り塗膜における前記光沢調整剤の含有量は、０．０１〜１５体積％であり、光沢調整剤の個数平均粒径をＲ（μｍ）、上塗り塗膜の膜厚をＴ（μｍ）、光沢調整剤の個数粒度分布における上限粒径をＲｕ（μｍ）、としたときに、Ｒ≧１．０、３≦Ｔ≦２０、であることから、優れた加工部密着性および平坦部耐食性を有する塗装金属板を提供することができる。

また、ＲｕがＴ未満であることは、塗装金属板の平坦部耐食性をより高める観点、あるいは、十分な平坦部耐食性を有する塗装金属板のさらなる長寿命化の観点、からより一層効果的である。

また、塗装金属板で構成されている外装建材は、クロムフリーでありながら１０年間以上の実使用において優れた加工部密着性および平坦部耐食性を奏することが可能である。

また、金属板には非クロメート防錆処理が施されており、塗装金属板がクロメートフリーであることは、塗装金属板の使用または製造における環境の負荷を軽減する観点からより一層効果的であり、金属板にはクロメート防錆処理が施されていることは、塗装金属板の平坦部耐食性をさらに高める観点から、より一層効果的である。

また、塗装金属板が金属板および上塗り塗膜の間に下塗り塗膜をさらに有することは、塗装金属板における上塗り塗膜の密着性および耐食性を高める観点からより効果的であり、下塗り塗膜および上塗り塗膜の間に中塗り塗膜をさらに有することは、上記の観点からより一層効果的である。

また、塗装金属板の６０°における光沢度が２０〜８５であると、所期の意匠性と十分な平坦部耐食性との両方を実現される。

また、塗装金属板が外装用塗装金属板であることは、実使用時におけるクロムの溶出による環境への負荷を軽減する観点から、より一層効果的である。

また、塗装金属板で構成されている外装建材は、クロメートフリーであっても１０年間以上の実使用において優れた平坦部耐食性を奏することが可能である。

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。

［塗装原板１〜５の作製］
両面付着量１５０ｇ／ｍ^２の溶融５５％Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板をアルカリ脱脂した（塗装原板１）。次いで、めっき鋼板のめっき層の表面に、塗装前処理として、２０℃の、非クロメート防錆処理液を塗布し、めっき鋼板を水洗することなく１００℃で乾燥し、Ｔｉ換算で１０ｍｇ／ｍ^２の付着量の非クロメート防錆処理されためっき鋼板（塗装原板２）を得た。
（非クロメート防錆処理液）
ヘキサフルオロチタン酸５５ｇ／Ｌ
ヘキサフルオロジルコニウム酸１０ｇ／Ｌ
アミノメチル置換ポリビニルフェノール７２ｇ／Ｌ
水残り

また、塗装原板２の表面に、エポキシ樹脂系の下塗り塗料を塗布し、めっき鋼板の到達温度が２００℃となるように化成処理鋼板を加熱し、乾燥膜厚が５μｍの下塗り塗膜を有するクロメートフリーのめっき鋼板（塗装原板３）を得た。
リン酸塩混合物１５体積％
硫酸バリウム５体積％
シリカ１体積％
クリアー塗料残り

また、クロメートフリー処理液に代えてクロメート処理液である日本ペイント株式会社製の「サーフコートＮＲＣ３００ＮＳ」（「サーフコート」は同社の登録商標）を用いて、クロム換算で２０ｍｇ／ｍ^２の付着量のクロメート防錆処理をし、次いで、クロメート防錆処理されためっき鋼板の表面に、エポキシ樹脂系の下塗り塗料を塗布し、めっき鋼板の到達温度が２００℃となるように化成処理鋼板を加熱し、乾燥膜厚が５μｍの下塗り塗膜を有するクロメート系の下塗り塗膜を有するめっき鋼板（塗装原板４）を得た。
クロム酸ストロンチウム１５体積％
硫酸バリウム５体積％
シリカ１体積％
クリアー塗料残り

なお、下塗り塗料において、クリアー塗料は、日本ファインコーティングス株式会社製「ＮＳＣ６８０」である。また、下塗り塗料において、リン酸塩混合物は、リン酸水素マグネシウム、リン酸マグネシウム、リン酸亜鉛、および、トリポリリン酸アルミニウムの混合物である。また、シリカは、体質顔料であり、その平均粒径は５μｍである。さらに、上記体積％は、下塗り塗料中の固形分に対する割合である。

また、塗装原板３の表面に、ポリエステル系の中塗り塗料を塗布し、めっき鋼板の到達温度が２２０℃となるように化成処理鋼板を加熱し、下塗り塗膜の上に、乾燥膜厚が５μｍの中塗り塗膜を有するクロメートフリーの上記めっき鋼板（塗装原板５）を得た。
カーボンブラック７体積％
シリカ粒子１１体積％
ポリエステル系の塗料残り

ポリエステル系の塗料は、日本ファインコーティングス株式会社製の「ＣＡクリアー塗料」であり、ポリエステル系の塗料（ＰＥ）である。カーボンブラックは着色顔料である。上記体積％は、上塗り塗料中の固形分に対する割合である。

また、シリカ粒子１（シリカ１）は、例えば分級品またはその混合物であり、正規分布様の粒度分布を有する。シリカ粒子１の個数平均粒径Ｒは５．０μｍであり、個数粒度分布における上限粒径Ｒｕは、９．５μｍである。

［塗装金属板１〜３６の作製］
表１に示される組成の上塗り塗料を前述した塗装原板１〜５の表面に塗布し、めっき鋼板の到達温度が２２０℃となるように塗装原板を加熱し、所定の乾燥膜厚Ｔとなる上塗り塗膜を作製した。作製した塗装金属板の上塗り塗膜の構成を表１に示す。表１の光沢調整剤の種類の欄において、アクリル１は、アクリル樹脂粒子（ＦＨ−Ｓ００５；東洋紡績株式会社）であり、アクリル２は、アクリル樹脂粒子（アートパールＧ−８００；根上工業株式会社）であり、アクリル３は、アクリル樹脂粒子（分級品またはその混合物）であり、アクリル４は、アクリル樹脂粒子（分級品またはその混合物）であり、アクリル５は、アクリル樹脂粒子（分級品またはその混合物）であり、アクリル６は、アクリル樹脂粒子（アートパールＪ−５Ｐ；根上工業株式会社）であり、アクリル７は、アクリル樹脂粒子（アートパールＪ−４Ｐ；根上工業株式会社）であり、アクリル８は、アクリル樹脂粒子（分級品またはその混合物）であり、アクリル９は、アクリル樹脂粒子（分級品またはその混合物）であり、アクリル１０は、アクリル樹脂粒子（分級品またはその混合物）であり、ガラスは、ガラス粒子（ＥＭＢ−１０；ポッターズ・バロティーニ株式会社）であり、ウレタンは、架橋ウレタン粒子（アートパールＣ−８００；根上工業株式会社）である。

［評価］
塗装金属板１〜３６のそれぞれについて、下記の測定および試験を行った。

（１）６０度光沢度（Ｇ６０）
塗装金属板１〜３６のそれぞれの、ＪＩＳＫ５６００−４−７（ＩＳＯ２８１３：１９９４）で規定される６０°における鏡面光沢度（Ｇ６０）を日本電色株式会社製光沢計ＶＧ−２０００によって測定した。

（２）塗装外観
塗装金属板１〜３６のそれぞれの、乾燥後の上塗り塗膜の外観を、以下の基準により評価した。
（評価基準）
Ｇ：光沢異常および塗膜欠陥が認められず、フラットであり、またエナメル外観が認められる
ＮＧ１：光沢が高すぎる
ＮＧ２：光沢が低すぎる
ＮＧ３：塗膜の凹凸感が強く、フラットとは認められず、またエナメル外観が得られない
ＮＧ４：塗膜焼付け時の、揮発成分による塗膜膨れが見られる
ＮＧ５：隠蔽性不足

（３）加工部密着性
塗装金属板１〜３５のそれぞれに０Ｔ曲げ（密着曲げ）加工を施し、０Ｔ曲げ部のセロハンテープ剥離試験を行い、以下の基準により評価した。
（評価基準）
Ｇ：塗膜の剥離が認められない
ＮＧ：塗膜の剥離が認められる

（４）平坦部耐食性
塗装金属板１〜３６のそれぞれについて、まずＪＩＳＫ５６００−７−７（ＩＳＯ１１３４１：２００４）に規定されているキセノンランプ法促進耐候性試験を１，０００時間行い、次いで、ＪＩＳＨ８５０２に規定されている「中性塩水噴霧サイクル試験」（いわゆるＪＡＳＯ法）を７２０時間行った。上記二つの試験の実施を１サイクルとし、塗装金属板１〜３５のそれぞれについて、１サイクル（実使用の耐久年数が５年程度に相当）試験品と、２サイクル（実使用の耐久年数１０年程度に相当）試験品のそれぞれを水洗し、目視、および、１０倍ルーペによる拡大観察によって、塗装金属板の平坦部における塗膜の膨れの有無を観察し、以下の基準により評価した。
（評価基準）
Ａ：膨れが認められない
Ｂ：拡大観察で僅かに微小な膨れが認められるが、目視では当該膨れが認められない
Ｃ：目視で膨れが認められる

塗装金属板１〜３６の、６０度光沢度（Ｇ６０）、塗装外観、加工部密着性および平坦部耐食性の評価結果を表２に示す。

（５）平坦部耐食性
塗装金属板１、４、５、２１、２２および２３のそれぞれについて、平坦部耐食性に係る前述の試験を３サイクル（実使用の耐久年数１５年程度に相当）まで行い、３サイクル試験品のそれぞれを水洗し、目視、および、１０倍ルーペによる拡大観察によって、塗装金属板の平坦部における塗膜の膨れの有無を観察し、前述の基準により評価した。結果を表３に示す。

表２に示されるように、塗装金属板２９、３０は、光沢が高すぎ、所期の意匠性（エナメル調の光沢）が得られなかった。塗装金属板２９の光沢が高すぎたのは、上塗り塗膜に光沢調整剤が含有されていないためであり、塗装金属板３０の光沢が高すぎたのは、光沢調整剤の含有量が少なすぎて光沢が調整されなかったためと考えられる。

塗装金属板３１は、光沢が低すぎ、所期の意匠性（エナメル調の光沢）が得られなかった。また、塗装金属板３１は、加工部耐食性に劣っていた。これは、光沢調整剤の含有量が多すぎてしまったためと考えられる。

塗装金属板３２は、隠蔽性が不足しており、すなわち上塗り塗膜の下地（下塗り塗膜）が目視で観察され得る程にしか上塗り塗膜の視認性が発現されておらず、所期の意匠性が得られず、加工部耐食性が劣っていた。これは、上塗り塗膜の膜厚が薄すぎたためと考えられる。

塗装金属板３３は、上塗り塗膜の焼付け時に、揮発成分による塗膜膨れが発生し、所期の意匠性が得られなかった。これは、上塗り塗膜の膜厚が厚すぎたためと考えられる。

塗装金属板３４、３５は、上塗り塗膜の表面に若干の凹凸感が認められた。これらは、光沢調整剤の上限粒径が大きすぎたためと考えられる。なお、塗装金属板３４、３５は、エナメル外観が得られ、実用上問題ない。

塗装金属板３６は、光沢が高すぎ、所期の意匠性（エナメル調の光沢）が得られなかった。これは、光沢調整剤の平均粒径が小さすぎてしまったためと考えられる。

一方、塗装金属板１〜２８は、いずれも塗装外観が良好であり、十分な加工部密着性を有し、かつ１０年間の実使用に相当する平坦部耐食性を有していた。

また、表３に示されるように、塗装金属板２１、２２および２３は、いずれも、塗装金属板１、４、５よりも、平坦部耐食性をより長期間維持する。これは、塗装金属板２１、２２および２３における塗装原板４が、下塗り塗膜にクロメート系防錆顔料を含有し、かつめっき鋼板にクロメート防錆処理が施されていることから、塗装金属板１、４、５における塗装原板１に比べて高い耐食性を有しているため、と考えられる。

本発明に係る塗装金属板では、上塗り塗膜からの光沢調整剤の露出、崩壊および脱落に起因する平坦部での耐食性の低下が防止される。よって、外装の用途で長期にわたって使用されても所期の外観と耐食性を長期にわたって呈する塗装金属板が得られる。したがって、本発明によって、外装用の塗装金属板のさらなる長寿命化および利用のさらなる促進が期待される。

Claims

金属板と、前記金属板上に配置される上塗り塗膜とを有する塗装金属板であって、
前記上塗り塗膜は、樹脂と、細孔を有さない一次粒子である光沢調整剤と、を含有し、
前記上塗り塗膜を構成する樹脂は、アクリル樹脂のみであり、
前記上塗り塗膜における前記光沢調整剤の含有量は、０．０１〜１５体積％であり、
前記光沢調整剤の個数平均粒径をＲ（μｍ）、前記上塗り塗膜の膜厚をＴ（μｍ）、前記光沢調整剤の個数粒度分布における上限粒径をＲｕ（μｍ）、としたときに、下記式を満足する、塗装金属板。
Ｒｕ≦１．２Ｔ
Ｒ≧１．０
３≦Ｔ≦２０
前記Ｒｕは、前記Ｔ未満である、請求項１に記載の塗装金属板。
前記金属板は、非クロメート防錆処理が施されており、
前記塗装金属板は、クロメートフリーである、
請求項１または２に記載の塗装金属板。
前記金属板は、クロメート防錆処理が施されている、請求項１または請求項２に記載の塗装金属板。
前記光沢調整剤は、アクリル樹脂粒子である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の塗装金属板。
前記金属板および前記上塗り塗膜の間に下塗り塗膜をさらに有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の塗装金属板。
前記下塗り塗膜および前記上塗り塗膜の間に中塗り塗膜をさらに有する、請求項６に記載の塗装金属板。
６０°における光沢度が２０〜８５である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の塗装金属板。
外装用塗装金属板である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の塗装金属板。
請求項１〜８のいずれか一項に記載の塗装金属板で構成されている外装建材。
金属板と、前記金属板上に配置される上塗り塗膜とを有する塗装金属板を製造する方法であって、
樹脂と、細孔を有さない一次粒子である光沢調整剤と、を含有する上塗り塗料を前記金属板上に塗布する工程と、
前記上塗り塗料の塗膜を硬化して前記上塗り塗膜を形成する工程と、
を含み、
前記上塗り塗料に含まれる樹脂は、アクリル樹脂のみであり、
前記上塗り塗膜における前記光沢調整剤の含有量は、０．０１〜１５体積％であり、
前記光沢調整剤の個数平均粒径をＲ（μｍ）、前記上塗り塗膜の膜厚をＴ（μｍ）、前記光沢調整剤の個数粒度分布の最大粒径をＲｕ（μｍ）、としたときに、下記式を満足する前記光沢調整剤を用いる、塗装金属板の製造方法。
Ｒｕ≦１．２Ｔ
Ｒ≧１．０
３≦Ｔ≦２０