JP2010115902A - 塗装鋼板およびこれを用いてなる電子機器用筐体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2層以上の塗膜からなる塗膜層を化成処理がなされた面上に備える塗装鋼板であって,前記塗膜層の厚さが10μm以下であり,前記2層以上の塗膜のうち最外層をなす塗膜である最外層塗膜がバインダー成分と顔料成分との合計に対して5質量%以上50質量%以下の着色顔料を含むとともに膜厚が2μm以上かつ塗膜最表面のヤング率が5GPa以下であって,前記最外層塗膜以外の塗膜である下層塗膜が塗料固形分に対して5質量%以上30質量%以下の顔料を含むとともに膜厚が2μm以上である塗膜を備え,当該塗膜に含有される顔料が吸油量:100ml/100g以上1000ml/100g以下かつ比表面積:100m2/g以上1000m2/g以下を満たす防錆顔料としての多孔質シリカを,塗料固形分に対して5質量%以上30質量%以下含む。
【選択図】 図4
Description
(A)平面部耐食性が特に求められるのは使用時に外側をなす面、すなわちおもて面となる面の塗膜であり、おもて面の塗膜は一般に複数の塗膜が積層してなる層状の塗膜(以下「塗膜層」という。)で構成されるところ、このような塗膜層を有する塗装鋼板の平面部耐食性を向上させるための対策として、大きく二つの考え方がある。
(1)2層以上の塗膜からなる塗膜層を化成処理がなされた面上に備える塗装鋼板であって、前記塗膜層の厚さが10μm以下であり、前記2層以上の塗膜のうち最外層をなす塗膜である最外層塗膜が、塗料固形分に対して5質量%以上50質量%以下の着色顔料を含むとともに、膜厚が2μm以上かつ塗膜最表面のヤング率が5GPa以下であって、前記最外層塗膜以外の塗膜である下層塗膜が、塗料固形分に対して5質量%以上30質量%以下の顔料を含むとともに膜厚が2μm以上である塗膜を備え、当該塗膜に含有される顔料が、吸油量:100ml/100g以上1000ml/100g以下かつ比表面積:100m2/g以上1000m2/g以下を満たす防錆顔料としての多孔質シリカを、塗料固形分に対して5質量%以上30質量%以下含むことを特徴とする塗装鋼板。
1.基材鋼板
本発明の塗装鋼板に用いられる基材鋼板は特に制限されず、一般的に塗装鋼板に使用される亜鉛を含有するめっき層を有する亜鉛系めっき鋼板、すなわち、亜鉛めっき鋼板もしくは亜鉛合金めっき鋼板またはこれらのめっきを基板と合金化させた合金化めっき鋼板を用いてもよい。
鋼板の厚さは、用途によって決定されるものではあるが、過度に厚い場合は加工性が低下することが懸念される。
塗装鋼板の製造では、塗膜密着性および耐食性を確保するため、塗装前に基材鋼板を前処理(塗装下地処理)するのが普通である。本発明に係る塗装鋼板も塗装下地処理としての化成処理を施し、塗膜厚の低下による一般的な意味での耐食性の低下を最小限に抑えることとしている。
本発明に係る塗装鋼板は、その塗装鋼板を用いてなる筐体を有する製品においてその筐体の外側をなす面(以下、「おもて面」という。)に、上記の化成処理がなされ、その上に2層以上の塗膜からなる塗膜層を備える。この本発明に係る塗膜層の全体の厚さは10μm以下である。
まず、最外層塗膜について詳しく説明する。
A)バインダー成分
最外層塗膜を構成するバインダー成分は、バインダーの主成分であるバインダー樹脂、硬化剤、およびその他の成分から構成され、最外層塗装が後述する最表面のヤング率を実現できるのであれば、これらの種類は特に限定されない。バインダー樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーンポリエステル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂などから選んだ1種または2種以上を使用することができる。また、硬化剤はメラミン樹脂、ポリイソシアネート化合物などが 例示され、架橋触媒の配合の可否を含め、目的に合わせて適宜設定すればよい。最表面のヤング率を後述するように5GPa以下とする観点からは、バインダー樹脂のTgはポリエステル樹脂では、10℃以上40℃以下の範囲とすることが好ましい。
「顔料」とは防錆や着色などを目的とした顔料全体をいい、本発明に係る最外層塗膜では顔料のうち着色顔料を含有する。その具体的な種類は特に限定されない。酸化亜鉛、酸化チタン、炭酸カルシウム、カオリンなどの無機顔料、銅フタロシアニン、トルイジンレッドなどの有機顔料、さらにはカーボンブラックなど所望の色調に合わせて適宜使用すればよい。また、所定の意匠を満足するために、着色顔料の一部または全部としてアルミフレーク、マイカ等の光輝顔料を必要に応じ用いてもよい。
(ii)200℃までに熱分解を生じない。
上記赤錆抑制添加化合物の添加量としては、塗料固形分に対して、1質量%以上10質量%以下含有することが好ましい。
最外層塗膜中に含まれる成分としては、上記のバインダー成分および顔料以外に、レベリング剤、外観の凹凸やプレス性の向上を得るためのアクリルビーズやPTFE等の樹脂ビーズ、溶接性や電磁波シールド性を向上させるための導電粉、潤滑性を向上させるためのワックス等が挙げられ、これらを必要に応じて適宜含有させてもよい。
最外層塗膜の厚さを2μm以上とする。後述するように下層塗膜が防錆機能に特に優れた防錆顔料を含むため、最外層塗膜の膜厚が2μmあれば実用の範囲で十分な平面部耐食性を有しつつ、塗膜層としての色調が安定した塗膜を得ることが実現される。具体的には、2μm未満では塗膜層の色調が下層塗膜の色調の影響を受けやすく、例えば工程上の理由により下層塗膜の膜厚が変動したときに、その変動に起因する下層塗膜の色調の変動がそのまま塗膜層の色調の変動として現れやすくなる。
最外層塗膜の最表面のヤング率は5GPa以下とする。最表面のヤング率が5GPaを超えると、塗膜表面の硬度が高いため加工性が低下してしまう。好ましいヤング率の範囲は0.3GPa以上5GPa以下であり、0.5GPa以上2GPa以下であれば特に好ましい。
市販の表面皮膜物性試験機(例えば(株)フィッシャー・インストルメンツ社製フィッシャースコープHM−2000)を用い、シャーリングなど任意の方法で切断された20mm×20mmの塗装サンプルを、試験機の測定ステージ上に塗装面を上にして設置する。
最外層塗膜の製造方法は特に限定されない。常法にしたがって、上記の構成成分を適切な媒体に溶解および/または分散させて塗膜形成用液状組成物とし、後述する下層塗膜の上に任意の方法でこの組成物を所定の厚さで塗布し、加熱などを行って媒体を揮発させるとともにバインダー成分を硬化させて、固体の塗膜とすればよい。
続いて、下層塗膜について詳しく説明する。下層塗膜は、鋼板の化成処理がなされた面上に形成される塗膜層のうち、最外層をなす塗膜以外の層を意味する。したがって、下層塗膜は、一層である場合もあれば、二層以上である場合もある。以下の説明では、各項目において、一層である場合を先に説明し二層以上の場合について適宜続いて説明する。
下層塗膜を構成するバインダー成分も、バインダーの主成分であるバインダー樹脂、硬化剤、およびその他の成分から構成され、これらの種類は特に限定されないが、耐食性と加工性とを両立する観点からは、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂からなる1種または2種以上のバインダー樹脂に硬化剤として、メラミン樹脂、ポリイソシアネート化合物を含む系が好ましい。下層塗膜が複数の塗膜から構成される場合には、各塗膜のバインダー成分は相違していてもよいし一部または全部が同一であってもよい。各塗膜間での密着性を確保する観点からは同一成分であることが好ましい。
本発明では、下層塗膜に含有される顔料は、塗料固形分に対して5質量%以上30質量%以下の顔料を含むとともに、吸油量:100ml/100g以上1000ml/100g以下、かつ比表面積:100m2/g以上1000m2/g以下を満たす多孔質シリカ粒子からなる多孔質シリカ顔料を防錆顔料として含む。かかる多孔質シリカ顔料を含む下層塗膜は平面部耐食性に特に優れるため、下層塗膜の厚さを2μm程度とすることができる。
また、多孔質シリカ顔料の形状についての好適範囲についても、最外層塗膜に含有される顔料の場合と同様に、多孔質シリカ顔料の平均一次粒径は、塗膜層全体の厚さの2倍以内および多孔質シリカ顔料が含まれる下層塗膜の厚さの3倍以内の少なくとも一方を満たすことが好ましく、両方を満たすことがより好ましい。下層塗膜が複数の層から形成される場合には、各塗膜について、多孔質シリカ顔料の平均一次粒径が塗膜厚さの3倍以内であることが好ましい。
下層塗膜についても、最外層塗膜と同様にバインダー成分および顔料成分以外の成分を含有させてもよいが、平面部耐食性確保の観点から、その他の成分の合計含有量は塗料固形分に対して10質量%以下とすることが好ましく、5質量%以下とすることが特に好ましい。
上記のように、10μmを膜厚の上限値とする塗膜層のうち最外層塗膜以外のものが「下層塗膜」であり、最外層塗膜の厚さは2μm以上であるから、下層塗膜が一層からなる場合にはその膜厚の上限値は8μmである。一方、この場合における下層塗膜の厚さの下限値は2μmである。下層塗膜の厚さを2μm未満とすると、所望の平面部耐食性を得ることが困難となる。
塗装塗膜の製造方法も特に限定されない。最外層塗膜の場合と同様に、適切な媒体に溶解および/または分散させて塗膜形成用液状組成物とし、適切な方法で素地鋼板上にこれを所定の厚さで塗布し、加熱などを適宜行って塗膜とすればよい。なお、上記の多孔質シリカ顔料を分散させやすくする観点からは、分散剤を添加することが好ましい。
本発明に係る塗装鋼板は、その塗装鋼板を用いてなる筐体を有する製品においてその筐体の内側をなす面(以下、「裏面」という。)における塗膜については、特に限定されない。上記のおもて面に形成された塗膜層を備えていてもよいし、この塗膜層とは異なる塗膜が形成されていてもよい。
本発明に係る塗装鋼板の裏面からの熱放射率が40%以上であることが好ましい。このような高い熱放射率を有することで、電子機器内部から生じた熱を吸収(吸熱)する効率が高まり、電子機器の筐体として適用した場合に電子機器内部の部品の不具合発生率を低下させることが可能となる。
うら面には、無機被覆および無機有機複合被覆から選ばれる一種または二種を1層以上有する被覆層が設けられていることが好ましい。
このような被覆層を有することで、耐食性および導電性が実現される。
本発明に係る塗装鋼板の裏面の表面抵抗値は5Ω以下であることが好ましい。このような低い表面抵抗値を有することで、電子機器の筐体として適用した場合に、その機器を設置することにより電子機器内部の部品の不具合発生率を低下させることが可能となる。
本発明の塗装鋼板から、例えば、打ち抜き、プレス成形といった慣用の方法により製品において筐体をなす部材を形成することができる。この筐体は塗膜厚が10μm以下と薄いにもかかわらず平面部耐食性に優れているので、電子機器、例えば液晶テレビ、有機ELテレビ、プラズマテレビのような薄型テレビ用パネルで代表されるAV機器の筐体(ハウジング)として使用されることが好ましい。
溶融亜鉛めっき鋼板(片面亜鉛付着量:45g/m2)に対して、市販の化成処理液(日本ペイント社製EC2330)をSi換算で5mg/m2となるように塗布し、板の到達温度が10秒で80℃になるように塗布後の鋼板を加熱し、おもて面の化成処理皮膜を形成した。
上記ベース塗料を用い、塗料固形分に対して顔料成分であるチタニア(CR−90、石原産業株式会社製)を25%、多孔質シリカ(H−31、AGC 株式会社エスアイテック製)を5%加え、十分に顔料を分散させ白系塗料を作製した。
上記ベース塗料を用い、塗料固形分に対して顔料成分であるカーボンブラック(M−100、三菱化学株式会社製)を5%、多孔質シリカ(H−31、AGC エスアイテック社製)を5%加え、十分に顔料を分散させ黒系塗料を作製した。
次に、おもて面の化成処理皮膜上にバーコーターを用いて上記白系、黒系の塗料を塗布し、板の到達温度が40秒で210℃となるように加熱し、おもて面の下塗り塗膜を形成した。シンナー(シクロヘキサノンとソルベッソ150を1:1に混合した溶媒)の添加量、バーコーターの番手を変更することで膜厚調整を行い、1,2,3μmの各色3種類の膜厚の下塗り塗膜を得た。
ミノルタ株式会社製の色彩色差計CR−300を用い、各塗装サンプルの色調(L*、a*、b*)を測定した。測定点は、各サンプル5点測定し、平均値を算出した。
(1)試験片の作製
A)基材の準備
基材として、表5に示す合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA)、電気亜鉛めっき鋼板(EG)、溶融亜鉛めっき鋼板(GI)の3種類を使用した。鋼板はいずれも250×300mmのサイズであり、厚みは0.5mmであった。
市販の化成処理液(日本ペイント株式会社製EC2330)をSi換算で5mg/m2となるように塗布し、板の到達温度が10秒で80℃になるように加熱し、おもて面の化成処理皮膜を形成した。
市販の化成処理液(日本パーカライジング株式会社製CT−E300)を皮膜付着量として500mg/m2となるように塗布し、板の到達温度が10秒で80℃になるように加熱し、うら面の化成処理皮膜を形成した。
おもて面下塗り塗料として日本ファインコーティングス株式会社製のポリエステル系塗料(FLC3900プライマーのクリアタイプ、主樹脂分子量10000以上、架橋剤:メラミン、主樹脂Tg約10℃)を用い、表6に示す種々の顔料をブレンドし、表7に記載の下塗り塗料を得た。顔料の分散に際しては、塗料重量100gに対して20gのガラスビーズを入れた容器をハイブリッドミキサーで20分間攪拌することにより、塗料に添加した顔料を塗料中に均一に分散させた。その後、ガラスビーズのみを濾過した。ここで表6に示す多孔質シリカ1、2、3は防錆顔料としての多孔質シリカである。また、表6における各顔料の吸油量、比表面積、および平均一次粒径は、いずれも各顔料のカタログ記載値である。
下記に示す上塗り用塗料をおもて面の下塗り塗膜上に塗布し、板の到達温度が50秒で230℃となるように加熱し、おもて面の上塗り塗膜を形成した。シンナー(シクロヘキサノンとソルベッソ150を1:1に混合した溶媒)の添加量、バーコーター番手変更をすることで膜厚調整を行い、2μm以上10μm以下の最外層塗膜を得た。
上記手順により作製した塗装鋼板の構成を表8に示す。
A)平面部耐食性
塗装鋼板の各試験片から70mm×150mmのサイズの評価用試験片をシャーリングにより切り出し、切断端面にシールをした後、JIS Z2371に準拠した条件で240時間の塩水噴霧試験に供した。その後、シールをした端面部分を除く平面部分からの白錆、赤錆の発生状況(面積率)を測定した。評価基準は下記のとおりであり、○以上を合格とする:
◎:白錆発生無し
○:白錆、赤錆面積率5%未満、
△:白錆、赤錆面積率5%以上、20%未満
×:白錆、赤錆面積率20%以上。
試験片に対して0T折り曲げ試験(23℃)を行い、180°密着曲げ塗膜についてクラック発生有無を10倍ルーペを用いて調査した。評価基準は下記のとおりであり、○以上を合格とする:
◎:まったくクラックなし、
○:ごくわずかなクラックあり(ルーペでは確認できるが、目視では確認できないレベル)、
△:若干クラックあり(目視で5個以内)、
×:かなり多くのクラックあり(目視で5個より多い)。
JIS K5600−5−4(引っかき硬度(鉛筆法))の方法に従って測定した。硬度がH以上の場合を良好とした。
株式会社フィッシャー・インストルメンツ社製フィッシャースコープHM−2000を用い、下記方法にて塗膜最表面のヤング率を求めた。
押し込み最大荷重:2mN
荷重付加時のアプリケーション時間 : 20s
クリープ時間 : 5s
荷重減少時のアプリケーション時間 : 20s
圧子型 : 四角錐(ビッカース圧子)
測定温度:23℃
測定数:各サンプル30点ずつ測定し、ヤング率を求め、最大値から数値の大きい順に5点、最小値から数値の小さい順に5点を取り除き、残り20点の平均値を塗膜最表面のヤング率を求めた。
評価基準として、ヤング率が5GPaを超えるものを×、5GPa以内のものを○とした。
熱放射率は、次のようにして求めた。バイオ・ラッド・ラボラトリーズ株式会社製の赤外吸収スペクトル測定装置を使用して、2.5μmから25μmの波長領域の分光反射スペクトル(R(λ))を測定した。この分光反射スペクトル(R(λ))を下記式(1)に代入し、積分範囲を2.5〜25μmとして、熱放射率を求めた。
上記の評価を行った結果を表8に示す。また、表4におけるNo.38,39,40,41および42の耐食性評価後の状態を図1〜5に示す。
Claims (7)
- 2層以上の塗膜からなる塗膜層を化成処理がなされた面上に備える塗装鋼板であって、
前記塗膜層の厚さが10μm以下であり、
前記2層以上の塗膜のうち最外層をなす塗膜である最外層塗膜が、塗料固形分に対して5質量%以上50質量%以下の着色顔料を含むとともに、膜厚が2μm以上かつ塗膜最表面のヤング率が5GPa以下であって、
前記最外層塗膜以外の塗膜である下層塗膜が、塗料固形分に対して5質量%以上30質量%以下の顔料を含むとともに膜厚が2μm以上である塗膜を備え、当該塗膜に含有される顔料が、吸油量:100ml/100g以上1000ml/100g以下かつ比表面積:100m2/g以上1000m2/g以下を満たす防錆顔料としての多孔質シリカを、塗料固形分に対して5質量%以上30質量%以下含むことを特徴とする塗装鋼板。 - 前記下層塗膜の一つに含有される顔料が、チタニアおよびカーボンブラックから選ばれる一種または二種からなる着色顔料を含む請求項1記載の塗装鋼板。
- 前記最外層塗膜の膜厚が、前記下層塗膜の膜厚以上である請求項1または2に記載の塗装鋼板。
- 塗装基材が合金化溶融亜鉛めっき鋼板であり、前記塗膜層が形成された面の裏面からの熱放射率が40%以上である請求項1から3のいずれかに記載の塗装鋼板。
- 前記裏面に無機被覆および無機有機複合被覆から選ばれる一種または二種を1層以上有する被覆層を備える請求項1から4のいずれかに記載の塗装鋼板。
- 前記被覆層の付着量の合計が10mg/m2以上1000mg/m2以下である請求項5に記載の塗装鋼板。
- 請求項1から6のいずれかに記載の塗装鋼板を用いてなる電子機器用筐体であって、前記塗膜層が形成された面が当該筐体の外側をなす面であることを特徴とする電子機器用筐体。
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