JP3613249B2 - 反射率の高い塗装鋼板 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射率の高い塗装鋼板、特に可視光の反射性に優れた塗装鋼板に関するものである。本発明にかかる塗装鋼板は、例えば、照明器具の反射板などに適用することにより、蛍光灯のような光源の発する光線を効率良く反射することで照明器具の効率を改善し省エネルギー化を図ることができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、照明器具の反射板に利用される塗装鋼板に対しては、高い光線反射性のニーズがあった。特に、昨今の環境問題に関する意識の高まりを背景に、省エネルギーの観点から照明器具の高効率化が注目されるようになってきた。
【０００３】
このようなニーズに対して、従来にあっても、例えば特開２００１−２４３８１９号公報ではＪＩＳ Ｚ ８７２２によるＬ値９０超えでしかも６０度鏡面光沢法による光沢が８０超えの光反射性を備え、加工性に優れた白色塗装金属板が提案されている。
【０００４】
また光反射性の改善とは関連がないが、特開平７−２８４７２７号公報には、塗装面の加工部の歪が目立ちにくいようにするために、塗膜表面のうねり波長とうねり高さを規定した塗装金属板が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、今日要求されているレベルの省エネルギーの観点からは、全反射率で云えば８６％ 以上という高い反射率の塗装鋼板が求められている。また、用途の拡大の観点から、より多くの部品、部材に所要の光反射性を備えさせるために優れた加工性を有する塗装鋼板が求められている。
【０００６】
ここに、本発明の課題は、従来提案されている塗装鋼板より、さらに高い反射率と加工性、具体的には、波長５５５ｎｍ の可視光における積分球型分光光度計にて測定される全反射率が８６％以上、および常温で１Ｔ以上の曲げ加工が可能な加工性を備えた塗装鋼板を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述の課題を解決するために、種々検討を重ね、下記のような知見を得た。
【０００８】
１）塗膜中に白色顔料である二酸化チタンをより多く添加することで、反射性が向上できる。しかし、塗膜中に添加する濃度が高すぎると、反射性がむしろ低下し、しかも加工性も低下する。従って適正濃度の二酸化チタンを添加した塗膜を厚く塗る必要がある。但し、厚膜の場合、経済性が低下する。
【０００９】
２）塗膜表面の形状、つまり表面のうねりをコントロールすることで、予想外にも塗膜の反射性を向上させることができる。
３）上記１）と２）による厚膜化と表面形状制御の相乗効果により従来にないすぐれた反射率を得ることができる。
【００１０】
ところで、前記公報の開示する発明は、Ｌ値が高くしかも鏡面光沢も高い塗装鋼板を提供するというものである。これは簡単に言えば、本来相反するＬ値 （拡散反射） と鏡面光沢 （正反射） の両方を高くするということで、結局、それにより改善効果には自ずから限界がある。そして、上記公報開示の発明ではそのバランスを向上させるためにメラミンの表面濃化作用の利用を考えているのである。
【００１１】
しかしながら、照明器具などで本当に必要な性能は全反射率 （拡散反射＋正反射） であり、正反射率を８０以上にする必要はない。
ここに、本発明は全反射率が高く、かつ加工性も良い塗装鋼板を提供するものであって、その手段として塗膜の表面形状を制御するのである。具体的にはＬ値９３以上 （全反射率で８６％以上） の鋼板が得られる。
【００１２】
前記公報開示の発明ではかかる特性が実現されることはなく、またコスト的にも実用性あるものということはできない。
本発明はかかる知見に基づいて完成されたもので、その要旨は次の通りである。
【００１３】
（１） 亜鉛系めっき鋼板の上に下地処理層を介して、少なくとも片面側に２層以上の塗膜を設けた塗装鋼板において、塗膜が下記２条件を満たすことを特徴とした塗装鋼板。
【００１４】
１）片面当たり二酸化チタン白色顔料を３０ｇ／ｍ^２以上含有し、そして
２）該塗膜の表面形状が、うねり波長１００ μｍ 以上３５００μｍ 以下、うねり高さ０．５ μｍ 以上である。
【００１５】
（２） 前記亜鉛系めっき鋼板が溶融亜鉛めっき鋼板である上記（１） 記載の塗装鋼板。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について具体的に説明する。なお、本明細書における「％」表示は、特にことわりがない限り、いずれも「質量％」である。
【００１７】
母材となる亜鉛系めっき鋼板とは、溶融めっき、電気めっき、蒸着、その他いずれの手段であってもよく、要するに亜鉛系めっき皮膜が形成された鋼板であればよい。
【００１８】
例えば、溶融亜鉛系めっき鋼板としては、鋼板の上に溶融亜鉛、５％アルミニウムを含有した溶融亜鉛、５５％アルミニウムを含有した亜鉛めっき、その他マグネシウム等の合金元素を含む亜鉛合金めっき鋼板を含む。また電気亜鉛めっき鋼板等の電気亜鉛系めっき鋼板を含む。
【００１９】
このようにして用意した亜鉛系めっき鋼板を母材として、塗膜の密着性を向上させるため、下地処理を施す。下地処理の種類としては、燐酸亜鉛系、クロメート系等通常の下地処理が適用できる。またシリカや樹脂よりなるクロムフリーの塗布型下地処理の適用も可能である。特に限定されるものではない。
【００２０】
本発明によれば、そのような下地処理層を介して、少なくとも片面側に２層以上の塗膜を設ける。少なくとも片面側に特定の塗膜を形成させるのは、通常は塗装鋼板の表面（おもてめん）である保証面側に施せばよいからである。使用される状態により、裏面にも同様の高い反射率が要求される場合には両面側に特定の塗膜を形成すれば良い。
【００２１】
また、２層以上の塗膜を形成させるのは、１層では「ワキ」と呼ばれる塗膜欠陥が発生して通常塗膜厚みを２０μｍ 以上形成させるのが困難であること、および各種の性能バランスを取れないためである。例えば下塗りには塗膜密着性に優れた樹脂系を、上塗りには耐汚染性に優れた樹脂系をそれぞれ選択することが可能になるためである。３層以上にして、更に塗膜設計の自由度を拡大することもできる。
【００２２】
さらに、塗膜中に二酸化チタンを含有させることで塗膜を白色化して鋼板の反射性を向上させる。
片面側の塗膜内に添加する二酸化チタンは３０ｇ／ｍ^２以上、好ましくは３５ｇ／ｍ^２以上である。これより少ないと、Ｌ値を９３以上にすることはできない。
【００２３】
さらに樹脂１００ 重量部に対して二酸化チタンが１７０ 重量部（１７０ＰＨＲ）を超えると、かえってＬ値が低下するという現象がある。同じ二酸化チタン付着量であっても、塗膜厚みが小さすぎると（添加濃度が大きすぎると）Ｌ値が向上できない。
【００２４】
二酸化チタン顔料は、粒径が ０．２０ 〜０．３５μｍ 程度であるのが好ましい。
ここで述べるＬ値とは、ＪＩＳ Ｚ ８７２２に規定される０〜４５度拡散反射を示すものである。
【００２５】
下塗りと上塗りとに添加する二酸化チタンの量については、１７０ＰＨＲ以下に設定することでその範囲内で加工性や塗装性を考慮して適宜決定すれば良い。
２層以上形成された塗膜中に含有される二酸化チタンの和が３０ｇ／ｍ^２以上であれば良い。
【００２６】
本発明にあっては、さらに５５５ｎｍ における全反射率を８６％以上にするために、塗膜表面形状がうねり波長（Ｗｃ−ｓｍ）が１００ μｍ 以上３５００μｍ 以下になるように設定する。またうねり高さ（Ｗｃ−ａ）は０．５ 以上であり、好ましくは０．５ 〜２．０ μｍ である。かかる範囲を超えると表面全体の印象が視覚的にも「うねった表面形状」になる。
【００２７】
Ｗｃ−ａが小さ過ぎると、全反射率の向上効果が見られない。大きすぎては、外観が平滑な塗装と著しく異なることで、照明器具に組み立てられた場合に周辺の塗装鋼板との調和が取れなくなる。望ましくはＷｃ−ａが０．７ 〜１．５ である。
【００２８】
ここに、ろ波のうねり高さ、つまり、うねり中心線平均高さ（Ｗｃ−ａ）は、断面曲線から波長の短い表面粗さの成分を除いて得られる曲線からその中心線の方向に測定長さＬの部分を抜き取り （抽出曲線） 、その抜き取り部分の中心線をＸ軸、縦倍率の方向をＺ軸とし、ｚ ＝ｆ（ｘ）で表したとき、次の式で与えられる数値である。
【００２９】
【数１】

【００３０】
ただし、波長の短い表面粗さ成分は８０μｍ 未満 （カットオフ値８０μｍ）とする。また、うねり波長、つまりろ波うねり平均山間隔（Ｗｃ−ｓｍ） は、断面曲線から８０μｍ をカットオフ値とした波長の短い表面粗さ成分を除去して得られる曲線 （ろ波うねり曲線） から、ある測定長さＬを抜き取り、その平均線を横切って山から谷へ向かう点から、次の山から谷へ向かう横断点までの間隔をｓｍ_１ とするとき、間隔の総数をＮとすれば、下記で定義される。
【００３１】
【数２】

【００３２】
本発明における全反射率は、波長５５５ｎｍ によって計測されるが、このときの波長５５５ｎｍ とは、蛍光灯から発せられる主波長を意味している。全反射率は、積分球型の吸光光度計にて計測され、硫酸バリウムを標準試料（１００）として、表わされる。
【００３３】
本発明者らは、鋭意検討の結果、塗膜表面に特定のうねりを付与することで、白色顔料の存在との相乗的作用効果により、全反射率が顕著に向上できることを見出した。これは、反射に寄与できる塗膜表面の面積が増加するためと考えられる。
【００３４】
この際、０〜４５度拡散反射で求められるＬ値は、凹凸の増加によって変化しない。拡散反射では特定の傾斜部分しか反射に寄与できないためと推定される。
Ｗｃ−ｓｍ が上記範囲をはずれると、うねり付与の効果が小さくなる。望ましくは、Ｗｃ−ｓｍ が１０００〜３０００μｍ の範囲である。
【００３５】
塗膜表面形状をうねり形状にするためには、下塗りや上塗り塗膜中に樹脂ビーズを添加する方法やシンナーの種類を適宜選択して乾燥させることによる方法などが選択できる。樹脂ビーズを添加する方法としては、例えば粒径が１０〜１００ μｍ 程度の熱可塑性のポリエステルビーズやナイロンビーズを数％添加する方法がある。
【００３６】
また高沸点のシンナーを添加することで、塗膜の乾燥を遅らせることにより未乾燥（流動性のある）状態を延長することで、塗膜の表面うねりを形成させることができる。この場合、乾燥前期はゆっくりと昇温して乾燥後期に急激な加熱を行うことが必要となる。
【００３７】
塗膜の厚みとしては、片面で３０μｍ 以上とする。それより少ないと、３０ｇ／ｍ^２以上の二酸化チタンを付着させても波長５５５ｎｍ における全反射率が８６％以上にすることはできず、しかも塗装鋼板の加工性（常温での折り曲げ１Ｔ以上）を確保することが困難である。
【００３８】
次に、実施例によって本発明の作用効果をさらに具体的に説明する。
【００３９】
【実施例】
本例では、母材として溶融亜鉛めっき鋼板（亜鉛付着量は６０ｇ／ｍ^２、鋼板厚み０．５ｍｍ）を使用した。
【００４０】
この溶融亜鉛めっき鋼板に、下地処理として、塗布型クロメート処理（日本ぺイント製ＮＲＣ３００）をクロム付着量として３０ｍｇ／ｍ^２（金属Ｃｒ換算）となるようバーコートで塗布して鋼板の最高到達温度が１００ ℃となるよう乾燥させた。
【００４１】
かかる供試めっき鋼板に、本発明にしたがって、２層塗りによって反射率の高い塗装鋼板とした。
すなわち、下塗り塗料は、東洋紡製バイロン２９ＣＳ（ポリエステル溶解品）と三井サイアナミド製サイメル３７０（メラミン溶解品）を固形分換算で８５／１５となるように添加して得た。
【００４２】
このようにして得た下塗り塗膜の上に、今度は、上塗り塗料を塗布し、塗膜表面を形成した。
このときの上塗り塗料は、東洋紡製バイロン２３ＣＳ（ポリエステル溶解品）と三井サイアナミド製サイメル３０３（メラミン溶解品）を固形分換算で８５／１５となるように添加して、これに所定の二酸化チタン濃度になる量だけガラスビーズを添加・分散させた。反応触媒としてＰトルエンスルホン酸を０．５ ％添加した。
【００４３】
表１は、これらの下塗り・上塗り塗料の塗膜厚みを示すもので、本例ではバーコータを用いてそれぞれ塗装してから、鋼板の最高到達温度が２１０ 、２３５ ℃となるように熱風型オーブンを使用して乾燥を行った。乾燥時間はそれぞれ４５秒、６０秒であった。
【００４４】
なお、塗膜表面にうねりを付与するため、下塗り塗膜中に熱可塑性ポリエステル樹脂ビーズ（粒径３０〜８０μｍ ）を添加することで、各種うねり形状の塗装鋼板サンプルを得た。
【００４５】
うねり波長およびうねり高さは明伸工機製３次元表面形状測定装置を使って計測した。
このようにして得た供試材について、下記の評価方法でその特性を評価し、その結果を表１にまとめて示す。
【００４６】
１） Ｌ値の測定は、ＪＩＳ Ｚ ８７２２に従って、分光測色計（スガ試験器製により行った。
２）全反射率については、積分球型の可視紫外分光高度計（島津製作所製）によって５５５ｎｍ の波長を計測した。硫酸バリウムをリファレンスとして測定した。
【００４７】
３）加工性試験は、温度２３度において折り曲げ試験を行い、クラックの発生しない最低の鋼板板挟み枚数で評価した。 （１Ｔ以上を良好とした）
【００４８】
【表１】

【００４９】
表１に示す結果からもわかるように、チタニア （二酸化チタン） 付着量が３０ｇ／ｍ^２以上で、塗膜表面のうねり形状が特定範囲である場合に良好な高反射率を有することがわかる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、８６％を越える全反射率を実現することができ、それによれば、例えば照明器具の効率を高めることができ、省エネルギーに大きく寄与するのであって、本発明は実際上の意義の大きい発明である。

Claims (2)

1. 亜鉛系めっき鋼板の上に下地処理層を介して、少なくとも片面側に２層以上の塗膜を設けた塗装鋼板において、塗膜が下記２条件を満たすことを特徴とした塗装鋼板。
   １）片面当たり二酸化チタン白色顔料を３０ｇ／ｍ^２以上含有し、そして
   ２）該塗膜の表面形状が、うねり波長１００ μｍ 以上３５００μｍ 以下、うねり高さ０．５ μｍ 以上である。
2. 前記亜鉛系めっき鋼板が溶融亜鉛めっき鋼板である請求項１記載の塗装鋼板。