JP2003128985A

JP2003128985A - 金属材料用１液型塗料組成物及び塗装金属材料

Info

Publication number: JP2003128985A
Application number: JP2001332074A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Yuda; 佳彦湯田; Akihiro Sawaguchi; 彰廣澤口; Hiroaki Tanabe; 裕章田部
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2003-05-08

Abstract

(57)【要約】【課題】外装建材用途等に用いられる塗装金属材料用
塗料として、加工性はもとより、低汚染性、光沢安定性
及び保存安定性に優れる金属材料用１液型塗料組成物を
提供する。【解決手段】数平均分子量１、０００〜３０，００
０、ガラス転移温度０〜１００℃であるポリエステル樹
脂、硬化剤、加水分解性シリル基を有する化合物、脱水
剤および該ポリエステル樹脂と相溶性を有さず、該ポリ
エステル樹脂を溶解する溶剤に対して膨潤・溶解せず、
且つ、該加水分解性シリル基を有する化合物と反応し得
る官能基を有しない樹脂粒子を含有することを特徴とす
る金属材料用１液型塗料組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塗装金属材料に防
汚性に優れた表面を形成し得る金属材料用１液型塗料組
成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＰＣＭ塗装鋼板は成型前のコイルを予め
連続的に塗装した後に加工・成型を行うため、従来の成
型後のスプレー塗装に比べ塗装ラインの合理化、生産性
の向上などに大きく貢献している。一方、土木・建材分
野を中心として材料のメンテナンスフリー化が要求され
る中、耐久性と共に防汚染性、特に雨垂れ汚染性に優れ
る塗装鋼板が求められている。雨垂れ汚染性を改良する
ために、特開平６−３４０８３９号公報には、シリケー
ト化合物を導入することが開示されている。

【０００３】しかしながら、従来のシリケート化合物を
利用した耐雨垂れ汚染性塗料は、シリケート化合物の縮
合による塗料の増粘・ゲル化いう問題を有している。そ
のため２液での使用を余儀なくされているが、塗装時の
生産性の低下に繋がるため１液型への要求が高まってい
る。また光沢調整には一般にシリカが使用されるが、シ
リカ表面のシラノールとシリケートが反応するため、短
時間内でも光沢は不安定になり、その後に塗料の増粘・
ゲル化につながる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】外装建材用に用いられ
る塗装金属材料用塗料として、加工性はもとより、低汚
染性、光沢安定性及び保存安定性に優れる金属材料用１
液型塗料組成物を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、特定の樹
脂粒子を用いることで、低汚染性とともに、艶消し光沢
が安定し、且つ保存安定性に優れる塗料の完成に至っ
た。

【０００６】すなわち、本発明は、数平均分子量１、０
００〜３０，０００、ガラス転移温度０〜１００℃であ
るポリエステル樹脂、硬化剤、加水分解性シリル基を有
する化合物、脱水剤および該ポリエステル樹脂と相溶性
を有さず、該ポリエステル樹脂を溶解する溶剤に対して
膨潤・溶解せず、且つ、該加水分解性シリル基を有する
化合物と反応し得る官能基を有しない樹脂粒子を含有す
ることを特徴とする金属材料用１液型塗料組成物に関す
る。また、本発明は、塗装金属材料の最表面層に前記金
属材料用１液型塗料組成物の硬化塗膜層を１〜１０μｍ
の厚さに、更に設けたことを特徴とする塗装金属材料に
関する。

【０００７】本発明は、上記手段によって、加工性はも
とより、低汚染性、光沢安定性及び保存安定性に優れる
金属材料用１液型塗料組成物を提供するものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の金属材料用１液型
塗料組成物について詳細に説明する。本発明に用いられ
るポリエステル樹脂は、主に多塩基酸と多価アルコール
とのエステル反応によって得られる樹脂である。多塩基
酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、コハク酸、
アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、無水マレイン酸、
テトラヒドロ無水マレイン酸、ヘキサヒドロ無水フタル
酸などの二塩基酸、無水トリメリト酸、メチルヒドロエ
キセントリカルボン酸、無水ピロメリト酸などの三価以
上の多塩基酸が用いられ、これらを組み合わせて使用し
ても良い。

【０００９】多価アルコールとしてはエチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ブ
タンジオール、ネオペンチルグリコール、３−メチルペ
ンタジオール、１，４−ヘキサンジオール、１，６−ヘ
キサンジオールなどの脂肪族または脂環族の二価アルコ
ールが主に用いられ、更に必要に応じてグリセリン、ト
リメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタ
エリストールなどの三価以上の多価アルコールを併用し
ても良い。多塩基酸、多価アルコールのエステル化は公
知の方法で行える。

【００１０】ポリエステル樹脂の数平均分子量は１，０
００〜３０，０００の範囲であり、ガラス転移温度が０
〜１００℃の範囲である。数平均分子量が１，０００未
満では、加工性が悪くなり、３０，０００を越えるとシ
リケート化合物との相溶性が悪くなる。より好ましく
は、２，０００〜２０，０００である。ガラス転移温度
が０℃未満であると、塗膜に汚れが付着しやすくなり、
１００℃を越えると加工性が悪くなる。より好ましく
は、１０から８０℃である。

【００１１】（加水分解性シリル基を有する化合物）加
水分解性シリル基を有する化合物は、加水分解後にシラ
ノール基を生成し、そのシラノール基の親水性により塗
膜の耐雨垂れ汚染性に寄与する。加水分解性シリル基を
有する化合物としては、加水分解性のシリル基を有する
化合物で有れば特に制限はなく、具体例として、テトラ
メチルシリケート、テトラエチルシリケート、テトラ−
ｎ−プロピルシリケート、テトラ−ｉｓｏ−プロピルシ
リケート、テトラ−ｎ−ブチルシリケート、テトラ−２
−メトキシエチルシリケート、テトラ−２−エチルヘキ
シルシリケートなどのアルキルシリケート類、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、メチルトリフェノキシシラン、ビニルトリメトキシ
シラン、ビニルトリエトキシシラン、Ｎ−（２−アミノ
エチル）３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、
Ｎ−（２−アミノエチル）３−アミノプロピルトリメト
キシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、
３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グ
リシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、２−
（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキ
シシラン、３−クロロプロピルメチルジメトキシシラ
ン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−メル
カプトプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシラ
ン類、更にはその縮合物が挙げられる。

【００１２】前記した縮合物は、加水分解性シリル基を
有する化合物の加水分解反応により得ることができる。
即ち水とアルコール類（メタノール、エタノール、イソ
プロピルアルコール、ブタノール、メチルセロソルブ、
エチルセロソルブ、ブチルセロソルブなど）を用いるこ
とができるが、必要に応じて加水分解反応を促進するた
めに、塩酸、硫酸、リン酸、酢酸、ｐ−トルエンスルホ
ン酸などの酸性触媒を併用しても構わない。加水分解性
シリル基を有する化合物、及び又は、その縮合物は単独
でも２種類以上の併用でも良い。

【００１３】加水分解性シリル基を有する化合物の配合
量は、ポリエステル樹脂及び硬化剤の不揮発分合計量１
００質量部に対し、耐汚染性能の観点から３質量部程度
以上が好ましく、加工性の点で３０質量部程度未満であ
ることが好ましい。着色顔料を有するエナメル塗料の場
合では、ポリエステル樹脂、硬化剤及び顔料の不揮発分
合計量１００質量部に対して上記の配合量が好ましい。

【００１４】（脱水剤）前記した加水分解性シリル基を
有する化合物が、塗料中の微量の水分と反応して起こし
うるゲル化を防止するために脱水剤を用いる。脱水剤と
しては、水分と反応して加水分解する化学脱水剤、水分
を吸着する物理脱水剤の何れも用いることができる。化
学脱水剤としては、公知の、２，２−ジメトキシプロパ
ン、オルトギ酸トリエチル、オルトギ酸トリメチル、オ
ルト酢酸トリエチル、ｐ−トルエンスルホニルイソシア
ネート、３−エチル−２−メチル−２−（３−メチルブ
チル）−１，３−オキサゾリジン等が挙げられる。物理
脱水剤としては、モレキュラーシーブが挙げられる。こ
れらの脱水剤は単独でも、あるいは２種以上を併用して
使用しても構わない。

【００１５】脱水剤の配合量は、ポリエステル樹脂及び
硬化剤の不揮発分合計量１００質量部に対し、脱水効果
の点で１〜１００質量部が好ましい。着色顔料を有する
エナメル塗料の場合では、ポリエステル樹脂、硬化剤及
び顔料の不揮発分合計量１００質量部に対して上記の配
合量が好ましい。

【００１６】（樹脂粒子）前記したポリエステル樹脂と
相溶性を有さず、該ポリエステル樹脂を溶解する溶剤に
対して膨潤・溶解せず、且つ、加水分解性シリル基を有
する化合物と反応し得る官能基を有しない樹脂粒子とし
ては、ポリアクリロニトリルビーズ、ポリテトラフルオ
ロエチレンビーズ、尿素ビーズ、アクリルビーズ、セラ
ミック繊維等が挙げられ、光沢調整剤として作用する。
光沢調整能と塗料の保存安定性の観点から、これらの中
でも、ポリアクリロニトリルビーズ、ポリテトラフルオ
ロエチレンビーズが特に好ましい。好ましい粒径は、１
〜５０μm程度である。

【００１７】（硬化剤）本発明の金属材料用１液型塗料
組成物には、前記したポリエステル樹脂の硬化剤とし
て、メラミン樹脂、イソシアネート樹脂を用いることが
できる。硬化剤の配合量は、ポリエステル樹脂１００質
量部に対して５〜５０質量部程度が好ましい。

【００１８】（顔料等）本発明の金属材料用１液型塗料
組成物は、着色顔料を含んだエナメル塗料としても、
又、着色顔料を含有しないクリア塗料としても使用する
ことができる。着色顔料としては、二酸化チタン、カー
ボンブラック、酸化鉄、クロム酸鉛、カルシウムカーボ
ネイトなどの無機顔料、シアニングリーン、シアニンブ
ルーなどの有機顔料、アルミニウム粉、鉄粉などの金属
粉末等が用いられる。他にタルク、硫酸バリウムなどの
体質顔料を用いることもできる。配合量は、塗膜の物性
や色調により変化するものであるため特に制限されるも
のでは無いが、特に物性の観点からポリエステル樹脂及
び硬化剤の不揮発分合計量１００質量部に対して、１〜
１５０質量部程度が好ましい。

【００１９】（他の添加剤）本発明の金属材料用１液型
塗料組成物には、前記の成分の他に、必要に応じて、消
泡剤、レベリング剤、ワックス、紫外線吸収剤、カップ
リング剤、硬化触媒等の添加剤、抗菌剤、トリフェニル
ホスフェート等の難燃剤、チタン酸カリウム繊維、ボロ
ン繊維等の無機繊維、またはこれらをエポキシ系、アミ
ノ系、ウレタン系等のシランカップリング剤で処理した
もの、アラミド繊維、炭素繊維に代表される有機繊維等
を添加することができる。

【００２０】（塗料製造方法）本発明の金属材料用１液
型塗料組成物は以下の方法で製造することができる。着
色顔料を有するエナメル塗料の場合、顔料は骨格樹脂に
より事前に練肉分散させておくことが好ましい。分散は
例えばビーズミルを用いることができる。顔料成分練肉
後、硬化剤を添加する。その後、脱水剤、加水分解性シ
リル基を有する化合物の順で添加する。脱水剤は加水分
解性シリル基を有する化合物よりも先に添加すること
で、加水分解性シリル基を有する化合物に対する塗料中
の微量水分による影響を除去することができる。その
後、目標とする光沢値に応じて各種光沢調整剤を添加す
る。着色顔料を有しないクリア塗料の場合も練肉工程を
除き、同様の手順で塗料を調製することが出来る。

【００２１】（塗装金属材料）本発明の金属材料用１液
型塗料組成物を用いた塗装金属材料の形態を以下に挙げ
る。金属板としては、溶融亜鉛メッキ鋼板、電気亜鉛メ
ッキ鋼板、アルミニウム亜鉛合金メッキ鋼板、亜鉛鉄合
金メッキ鋼板、アルミメッキ鋼板、アルミ板、ステンレ
ス板等の素材が挙げられる。これらの金属板は必要に応
じて脱脂、酸洗浄、リン酸亜鉛処理、クロメート処理等
の表面処理が施される。これらの金属板に、防錆顔料を
含有するプライマー層を乾燥膜厚２〜１０μｍ程度に設
ける。プライマーとしては、エポキシプライマー、ポリ
エステルプライマー、ポリウレタンプライマー等が挙げ
られる。

【００２２】金属板にプライマー層を施した後、（１）
トップコート層として、本発明の鋼板用１液型塗料組成
物を有するエナメル塗料を乾燥膜厚１０〜２５μｍ程度
塗装、（２）乾燥膜厚１０〜２０μｍの中塗り層を介し
て、本発明の鋼板用１液型塗料組成物を有するエナメル
塗料を乾燥膜厚１０〜２０μｍ、又は、クリア塗料を乾
燥膜厚１〜１０μｍ程度塗装、（３）乾燥膜厚５〜２０
μｍの中塗り層を焼き付け後、グラビアオフセット印刷
を行い、トップコートとして、本発明の金属材料用１液
型塗料組成物を有するクリア塗料を乾燥膜厚１〜１０μ
ｍ程度塗装する等の各種の形態が、本発明の金属材料用
１液型塗料組成物の好ましい使用形態として挙げられ
る。

【００２３】既存の塗装鋼板に、更に低汚染性能を付与
する目的の場合は、本発明の金属材料用１液型塗料組成
物を有する塗料を最表面に乾燥膜厚１〜１０μｍ程度の
薄膜として設ければよい。この場合、特にクリア塗料で
あることが好ましい。

【００２４】（塗装方法）これらの塗装方法としては、
公知の、ロールコーター、カーテンコーター、バーコー
ター、ダイコーター、スプレーコーター、グラビアオフ
セット等を任意に使用することができる。

【００２５】（各種用途）これらの、本発明の金属材料
用１液型塗料組成物の硬化塗膜を有する塗装金属板は、
加工性、耐汚染性、特に耐雨垂れ汚染性に優れ、ビル外
壁、土木・建築材料、エアコン室外機、自動車、電車、
航空機材料等の外装の用途に用いられる。

【００２６】

【実施例】以下、実施例を用いて、本発明を具体的に説
明する。部および％は質量部、質量％を表す。

【００２７】（上塗り塗料の調製）上塗り塗料はポリエ
ステル樹脂として、数平均分子量３，０００、ガラス転
移温度４０℃のポリエステル樹脂（大日本インキ化学工
業（株）製：ベッコライトＭ−６１６３）４５部（固形
分）、酸化チタン顔料５０部、シクロヘキサノン／キシ
ロール＝９０／１０の混合溶剤を６０部を混合し、ビー
ズミル練肉し、練肉後、硬化剤として、メラミン樹脂
（大日本インキ化学工業（株）製：スーパーベッカミン
Ｌ−１０５−６０）５部（固形分）、脱水剤として2,2-
ジメトキシプロパンを５部、加水分解性シリル基を有す
る化合物（三菱化学（株）製ＭＫＣシリケートＭＳ５
６）５部を加え作成した。当該塗料に各種光沢調整剤を
用いて、光沢が１５％になるように調製した。調製した
上塗り塗料の組成を表１に示す。

【００２８】調製した上塗り塗料を使用し、あらかじめ
エポキシプライマーを塗布した亜鉛メッキ鋼板上に、乾
燥膜厚が２０μmになるように塗装し、最高到達温度が
２２０℃になるように４５秒間焼き付け、塗装板を得
た。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１の中で、ポリアクリロニトリルは東洋
紡績（株）社製のタフチックＡＭ（平均粒径１０μ
ｍ）、ポリテトラフルオロエチレンは旭硝子（株）社製
のＬ１５０Ｊ（平均粒径９μｍ）、アクリルビーズは東
洋紡績（株）社製のタフチックＡＲ−６５０−Ｓ（平均
粒径１０μｍ）、セラミック繊維は東芝モノフラックス
（株）社製のセラミックファイバーＺＦＭ２０−ＳＦＤ
（平均径３μｍ、平均繊維長２０μｍ）、尿素ビーズは
ＭＡＲＴＩＮＳＷＥＲＫ社製のパーゴパックＭ３（平均
粒径６μｍ）、マイカは山口雲母工業所社製のマイカＡ
−２１（平均粒径８μｍ）、シリカ（未処理）は富士シ
リシア（株）社製のサイリシア４５０（平均粒径８μ
ｍ）、シリカ（＊）はグレースジャパン（株）社製の有
機被覆処理シリカであるサイロイドＥＤ４０（平均粒径
７μｍ）、シリカ（＊＊）は日本シリカ工業（株）社製
の表面化学修飾シリカであるＳＳ−３０Ｐ（平均粒径８
μｍ）をそれぞれ示している。

【００３１】（ポットライフの評価方法）塗料のポット
ライフは、調製した上塗り塗料の溶剤が揮発しないよう
密栓し、４０℃の条件で保管した。１ヶ月、３ヶ月、６
ヶ月の塗料の粘度増加の状態を評価した。粘度増加無し
を○、粘度増加有りを△、塗料がゲル化したものを×と
して評価した。

【００３２】（雨垂れ汚染性の評価方法）雨垂れ汚染性
の評価は、波板の下に雨水が落下するように垂直に各試
料板を立て、６ヶ月間曝露を行い、雨垂れ状汚れの付着
の程度を３段階で評価した。汚れ無しを○、薄い汚れが
付着するを△、目立つ汚れが付着するものを×とし評価
した。表２中の「−」は「塗料がゲル化して塗装ができ
ず、評価無し。」を示している。曝露試験の実施はポッ
トライフの調査に合わせ、１ヶ月、３ヶ月、６ヶ月とそ
れぞれ経時させた塗料を用いて塗装板を作成し、全て６
ヶ月暴露後の評価を行った。

【００３３】（総合評価）塗料のポットライフ、雨垂れ
汚染性の総合的な評価は３段階で行い、特に優れるもの
を◎、十分では無いが使用可能なものを○、使用不適格
なものを×とした。以上の結果を表２に示す。

【００３４】

【表２】

【００３５】表２に示した試験結果からわかるように、
本発明の塗料組成物から形成された塗料は経時による安
定性に優れ、またそれを塗装した塗膜の耐雨垂れ汚染性
が非常に優れることが判った。これに対し比較例１，２
は、１ヶ月で塗料が増粘し、それを塗装した塗装板の曝
露後の雨垂れ状汚れも非常に目立つものであった。更に
３ヶ月では塗料はゲル化し、塗装できる状態には無かっ
た。この現象はシリカ表面のシラノールと加水分解性シ
リル基を有する化合物が、反応していることを意味す
る。そこでシリカ表面を有機被覆処理したもの、メチル
シランによる化学修飾による処理をしたものを評価して
いるが、結果は同一であった。これはシリカが多孔質で
あるため全てのシラノールに対して処理が十分に行われ
ていないこと、また塗料製造時の攪拌でシリカ二次粒子
の壊裂により、シラノールが表面に新たに現れること等
が原因であると考えている。

【００３６】次に脱水剤添加量、有無及び膜厚の効果を
確認した。調製した上塗り塗料の組成を表３及び表４に
示す。実施例１〜６、比較例１〜３の場合と同様の方法
で塗料を調製した。ただし実施例１３、１４及び比較例
７〜９は顔料を含有しないクリヤー塗料のため、ビーズ
ミルによる練肉工程は行っていない。光沢調整剤として
ポリアクリロニトリルを使用し、表３及び表４に示した
膜厚で光沢が１５％になるように調製した。塗装板も実
施例１と同様の方法で行っているが、乾燥膜厚に関して
は表３及び表４に示す通りであり、また上塗り塗料がク
リヤーの場合には、酸化チタンを分散した市販の外装建
材用ポリエステル塗料（ＳＲＦ５０：大日本インキ化学
工業株式会社製）を上塗り塗料と同様の方法で乾燥膜厚
２０μｍとなるように塗装し中塗り層として設け、表３
及び表４に示す膜厚で上塗り層を形成した。

【００３７】

【表３】

【００３８】

【表４】

【００３９】以上の配合で実施例１〜６、比較例１〜３
と同様に、ポットライフ、６ヶ月暴露後の耐雨垂れ汚染
性の評価を行った。評価結果を表５，６に示す。

【００４０】

【表５】

【００４１】

【表６】

【００４２】表５，６に示した試験結果からわかるよう
に、脱水剤を添加することにより塗料の経時安定性が大
幅に向上し、また顔料の有無や膜厚に関係なく汚染性に
優れることが判った。また加水分解性シリル基を有する
化合物の添加量は塗料固形分に対し２％では薄い汚れが
付着する傾向があるが、３％以上では特に優れた耐雨垂
れ汚染性能を発揮する。

【００４３】

【発明の効果】本発明により、外装建材用に用いられる
塗装金属材料用塗料として、低汚染性、低光沢性及び保
存安定性に優れる金属材料用１液型塗料組成物を提供す
ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4J038 CD112 CG162 DD001 DD051 JC30 KA03 KA08 MA02 MA14 NA05 PB05 PC02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】数平均分子量１、０００〜３０，００
０、ガラス転移温度０〜１００℃であるポリエステル樹
脂、硬化剤、加水分解性シリル基を有する化合物、脱水
剤および該ポリエステル樹脂と相溶性を有さず、該ポリ
エステル樹脂を溶解する溶剤に対して膨潤・溶解せず、
且つ、該加水分解性シリル基を有する化合物と反応し得
る官能基を有しない樹脂粒子を含有することを特徴とす
る金属材料用１液型塗料組成物。
【請求項２】前記した樹脂粒子がポリアクリロニトリ
ル又はポリテトラフルオロエチレン樹脂粒子である請求
項１に記載の金属材料用１液型塗料組成物。
【請求項３】ポリエステル樹脂及び硬化剤の不揮発分
１００質量部に対して、加水分解性シリル基を有する化
合物が３〜３０質量部、脱水剤が１〜１００質量部、樹
脂粒子が１〜５０質量部の割合で配合される、請求項１
または２に記載の金属材料用１液型塗料組成物。
【請求項４】塗装金属材料の最表面層に、数平均分子
量１、０００〜３０，０００、ガラス転移温度０〜１０
０℃であるポリエステル樹脂、加水分解性シリル基を有
する化合物、脱水剤および該ポリエステル樹脂と相溶性
を有さず、該ポリエステル樹脂を溶解する溶剤に対して
膨潤・溶解せず、且つ、該加水分解性シリル基を有する
化合物と反応し得る官能基を有しない樹脂粒子を含有す
る金属材料用１液型塗料組成物の硬化塗膜層を１〜１０
μｍの厚さに、更に設けたことを特徴とする塗装金属材
料。