塗装鋼板
【課題】錆を効果的に防止するとともに、光触媒の作用によって有機塗料が侵されることのない塗装鋼板を提供する。
【解決手段】アルミニウム、亜鉛、マグネシウムの少なくともいずれか１種から選ばれる金属または合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、前記光触媒層は、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、前記有機塗料層の表面で造膜したものであり、前記樹脂混合物は、15重量％以下のスルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、20〜85重量％の熱硬化性フッ素樹脂及びその硬化剤と、を含有することを特徴とすることとした。
【解決手段】アルミニウム、亜鉛、マグネシウムの少なくともいずれか１種から選ばれる金属または合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、前記光触媒層は、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、前記有機塗料層の表面で造膜したものであり、前記樹脂混合物は、15重量％以下のスルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、20〜85重量％の熱硬化性フッ素樹脂及びその硬化剤と、を含有することを特徴とすることとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗装鋼板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビルや一戸建て店舗の外壁、看板などには、強度や耐候性の良い、薄く圧延された鋼板が化粧板として多く用いられている。
【０００３】
これらの鋼板は、用途の性質上、長きに亘って美しい状態を保てることが求められるが、屋外などの風雨にさらされる場所に使用すると、錆が発生して美観を損なうという問題があった。
【０００４】
また、風雨と共に運ばれてくる埃や泥が鋼板に付着すると、鋼板の表面にこびりついて、さらに美観を損ねるという問題があった。
【０００５】
そこで、鋼板の表面にめっき層を形成し、同めっき層の表面に光触媒層を形成して防護被膜とした塗装鋼板が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
この、鋼板の表面にめっき層と光触媒層とを有する防護被膜を備えた塗装鋼板によれば、長きに亘って錆の発生を抑制するとともに、埃や泥の汚れ落ちを促進して、外壁や看板を美しく保つことができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２５４５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来のめっき層と光触媒層とによる防護被膜を形成した塗装鋼板では、一般に広く用いられている有機塗料を、めっき層と光触媒層との間に介在させて、着色した鋼板を形成するのは困難であった。
【０００９】
すなわち、光触媒層の光触媒が励起すると、光触媒が有する有機物分解能により、有機塗料が侵されてしまい、外観性が著しく劣化するという問題があった。
【００１０】
本発明者らは、上記問題点に鑑み、錆を効果的に防止するとともに、光触媒の作用によって有機塗料が侵されることのない塗装鋼板を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記従来の課題を解決するために、本発明に係る塗装鋼板では、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムの少なくともいずれか１種から選ばれる金属または合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、前記光触媒層は、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、前記有機塗料層の表面で造膜したものであり、前記樹脂混合物は、15重量％以下のスルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、20〜85重量％の熱硬化性フッ素樹脂及びその硬化剤と、を含有することとした。
【００１２】
また、本発明に係る塗装鋼板では、前記硬化剤は、ブロックイソシアネート、イソシアネート、メラミン樹脂、ポリアミド、酸無水物、シランカップリング剤の少なくともいずれか１種またはこれらの混合物であることにも特徴を有する。
【００１３】
また、本発明にかかる塗装鋼板では、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムの少なくともいずれか１種から選ばれる金属または合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、前記光触媒層は、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、前記有機塗料層の表面で造膜したものであり、前記樹脂混合物は、30重量％以下のスルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、20〜70重量％のアクリルシリコン樹脂と、を含有することとした。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の本発明では、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムの少なくともいずれか１種から選ばれる金属または合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、前記光触媒層は、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、前記有機塗料層の表面で造膜したものであり、前記樹脂混合物は、15重量％以下のスルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、20〜85重量％の熱硬化性フッ素樹脂及びその硬化剤と、を含有することとしたため、優れた防錆効果生起するとともに、汚れ落ちが良く、有機物分解能を損なわず、しかも、光触媒層が有機塗料層を侵すことのない塗装鋼板とすることができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の本発明では、前記硬化剤は、ブロックイソシアネート、イソシアネート、メラミン樹脂、ポリアミド、酸無水物、シランカップリング剤の少なくともいずれか１種またはこれらの混合物であることとしたため、光触媒層に各成分に由来する特性を付与することができる。
【００１６】
さらに、請求項３に記載の本発明では、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムの少なくともいずれか１種から選ばれる金属または合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、前記光触媒層は、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、前記有機塗料層の表面で造膜したものであり、前記樹脂混合物は、30重量％以下のスルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、20〜70重量％のアクリルシリコン樹脂と、を含有することとしたため、優れた防錆効果生起するとともに、汚れ落ちが良く、有機物分解能を損なわず、しかも、光触媒層が有機塗料層を侵すことのない塗装鋼板とすることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムの少なくともいずれか１種から選ばれる金属または合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、前記光触媒層は、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、前記有機塗料層の表面で造膜したものであり、前記樹脂混合物は、15重量％以下のスルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、20〜85重量％の熱硬化性フッ素樹脂及びその硬化剤と、を含有することを特徴とする塗装鋼板を提供するものである。
【００１８】
ここで塗装鋼板とは、塗装が行われた後で所望の形状に加工・成形される金属板の総称であり、例えばビルや一戸建て店舗の外壁、看板などに用いられる。
【００１９】
また鋼板は、鋼で形成された板のことであり、鋼は特に限定されるものではなく、例えば、炭素鋼、合金鋼、ニッケル クロム鋼、ニッケル クロム モリブデン鋼、クロム鋼、クロム モリブデン鋼、マンガン鋼、ねずみ鋳鉄鋼、ステンレス鋼を用いることができる。
【００２０】
また、この鋼板に施すめっきは、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムの少なくともいずれか１種から選ばれる金属または合金により行うのが好ましい。
【００２１】
また、ここでめっきの方法は、鋼板を腐食したり損傷する方法でなければ既知の方法を使用することができ、例えば、溶融めっき法、電気めっき法、無電解めっき法など公知の方法を挙げることができる。
【００２２】
これらのめっき法により形成しためっき層の表面（上層）には、有機塗料層を積層している。
【００２３】
この有機塗料層は、有機塗料を乾燥させて造膜したものである。有機塗料は、フッ素樹脂やアクリルウレタン樹脂、メラミン樹脂、アクリルシリコーン樹脂等の有機樹脂をベースとした塗料中に顔料や着色料を混入させたものであり、彩色目的で広く市販されているものである。
【００２４】
そして、本発明に特徴的な構成として、この有機塗料層の上層に光触媒を含有する光触媒層を形成している。
【００２５】
この光触媒層は、光触媒を分散させた塗料を噴霧、塗布したり、有機塗料層を形成した鋼板を前記塗料中に浸漬することにより造膜しても良い。
【００２６】
ここで使用する光触媒は、TiO2 ，ZnO，ZrO2 ，WO3 ，Fe2O3 ，FeTiO3 ，SrTiO3 から選ばれた１種又は２種以上が使用される。TiO2 を光触媒として使用する場合、ルチル，アナターゼ，ブルッカイトの何れも使用可能であるが、特にアナターゼ型のTiO2 が好ましい。光触媒の粒径は、５〜200nmの範囲にあることが好ましい。粒径５nm未満の光触媒は、粒子自体の製造が困難である。逆に200nmを超える光触媒は、光触媒層の表面に露出する光触媒の表面積が減少するため好ましくない。
【００２７】
また、光触媒は、チタニアゾル、ゼオライトで表面被覆された酸化チタン、シリカで表面被覆された酸化チタン、およびアパタイトで表面被覆された酸化チタンから選ばれる１〜４種のうちいずれか１種あるいは２種以上の混合物としても良い。
【００２８】
上述の光触媒を使用することにより、光触媒層は、後に詳述するスルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂を分解することなく、消臭、抗菌、大気浄化等の光触媒効果を奏するようになる。
【００２９】
また、光触媒層の樹脂混合物は、スルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、前記樹脂混合物中における重量割合が20〜85重量％の熱硬化性フッ素樹脂及びその硬化剤と、を含有している。
【００３０】
ここで、スルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂は、一般に「ナフィオン（登録商標）」として知られている樹脂であり、以下において当該樹脂を単に「ナフィオン」ともいう。
【００３１】
そして、上記の構成を有する塗料によれば、光触媒層に含まれる光触媒が励起した場合であっても、光触媒層自体を侵すことが無く、その下層にある有機塗料層を侵すことがない。それゆえ、錆を効果的に防止して美観を保つことができるのは勿論のこと、光触媒による防汚効果によっても美観が保たれ、しかも、光触媒が有機塗料層を侵さず、色合いの美しい塗装鋼板を長きに亘って保つことができる。
【００３２】
ところで、ナフィオンはフッ素樹脂であることから、例えば、塗布対象物にナフィオンを塗布した場合、塗布対象物とナフィオンとの間に働く結合力は、ナフィオンの高分子構造に含まれるスルホン酸基のマイナスイオンと、塗布対象物のプラスイオンとが引き合う力に依存することとなるため、強い接着性有しているとは言い難い。
【００３３】
すなわち、鋼板やめっき面、有機塗料層などの素材に対しては、その弱いイオン同士の結合力で、ある程度接着されているものの、耐摩耗性を発揮し得るほどの接着性は期待できないものであった。
【００３４】
そこで、本発明では、光触媒層の樹脂混合物の組成を前述の如く、ナフィオンと、前記樹脂混合物中における重量割合が20〜85重量％の熱硬化性フッ素樹脂及びその硬化剤とを含有するようにしている。
【００３５】
これにより、ナフィオンを含有する光触媒層でありながら、有機塗料層やめっき層との接着性に劣るという弱点を克服して接着性の向上を図るようにしているのである。
【００３６】
併せて、光触媒層を造膜することで、親水性を付与して汚染防止効果や帯電防止効果を発現させ、優れた耐摩耗性を発揮させることもできる。
【００３７】
また、光触媒層は光触媒を含有しているため、紫外線を効率的に吸収して、光触媒層の下層にある有機塗料層が紫外線により劣化するのを防止することができる。
【００３８】
また、光触媒層は、可視光や紫外線など特定の励起波長を有する電磁波で励起することにより、様々な無機化合物や有機化合物や有機物を酸化・分解することが可能であり、特に、空気中の窒素酸化物や悪臭物質、ホルムアルデヒド等の酸化・分解に有効である。
【００３９】
なお、光触媒層の樹脂混合物の組成において、熱硬化性フッ素樹脂とその硬化剤（硬化剤用樹脂）との樹脂成分の含有量が、全樹脂成分（ナフィオン中の樹脂成分を含む）の20重量％を下回ると、基材に対する十分な接着性が確保できなくなるおそれがある。
【００４０】
一方、全樹脂成分の85重量％を上回ると、親水性塗料の主体であるナフィオンの有する親水性に代表される、いわゆる光触媒効果が有効に発揮されなくなるおそれがある。
【００４１】
熱硬化性フッ素樹脂とその硬化剤との樹脂成分を上記のとおり全樹脂成分中の20〜85重量％の範囲で含有させたことによって、ナフィオンの極めて低い接着力が補われるのである。
【００４２】
付言すると、ナフィオンには反応性官能基がスルホン酸しかないが、スルホン酸はイオン性が強いために共有結合を形成しにくいという性状がある。この性状を生かし、ナフィオンと相溶し、かつ基材の表面と結合しやすい樹脂成分である熱硬化性フッ素樹脂とその硬化剤を共存させることにより、接着力が大幅に向上し、加工性や耐摩耗性も向上する。この結果、非光励起作用状態で親水性を基材の表面に付与し、汚染防止効果や帯電防止効果などを発揮する。なお、硬化剤（用樹脂）の種類で熱硬化性フッ素樹脂に対する硬化剤の配合割合は変わるので、限定できないが、通常、熱硬化性フッ素樹脂100重量（質量）部に対し５〜40重量（質量）部になる。
【００４３】
また、前記光触媒層は、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、前記有機塗料層の表面で造膜したものであり、前記樹脂混合物は、ナフィオンと、前記樹脂混合物中における重量割合が20〜70重量％のアクリルシリコン樹脂とを含有することとしても良い。
【００４４】
光触媒層を形成するための塗料を上記構成とすることによっても、光触媒層に含まれる光触媒が励起した場合でも、光触媒層自体を侵すことが無く、しかも、水分が浸透しにくい光触媒層とすることができて、塗装鋼板の美観を長きに亘って保つことができる。
【００４５】
このことは、先に述べたナフィオンと熱硬化性フッ素樹脂とを混合した樹脂混合物と同様、アクリルシリコン樹脂を全樹脂成分中の20〜70重量％の範囲で含有させたことによって、ナフィオンの極めて低い接着力が補われるためである。
【００４６】
なお、光触媒層の樹脂混合物の組成において、アクリルシリコン樹脂の含有量が、全樹脂成分（ナフィオン中の樹脂成分を含む）の20重量％を下回ると、基材に対する十分な接着性が確保できなくなるおそれがある。
【００４７】
一方、全樹脂成分の70重量％を上回ると、親水性塗料の主体であるナフィオンの有する親水性に代表される、いわゆる光触媒効果が有効に発揮されなくなるおそれがある。
【００４８】
アクリルシリコン樹脂を前記のとおり全樹脂成分中の20〜70重量％の範囲で含有させたことによって、ナフィオンの極めて低い接着力が補われるのである。
【００４９】
また、ナフィオンのスルホン酸が共有結合を形成しにくいという性状を生かし、ナフィオンと相溶し、かつ基材の表面と結合しやすい樹脂成分であるアクリルシリコン樹脂を共存させることにより、接着力が大幅に向上し、加工性や耐摩耗性も向上する。この結果、非光励起作用状態で親水性を基材の表面に付与し、汚染防止効果や帯電防止効果などを発揮させることができる。
【００５０】
光触媒層を、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、有機塗料層の表面で造膜し、前記樹脂混合物は、ナフィオンと、前記樹脂混合物中における重量割合が20〜85重量％の熱硬化性フッ素樹脂及びその硬化剤とを含有することとした場合、硬化剤はブロックイソシアネート、イソシアネート、メラミン樹脂、ポリアミド、酸無水物、シランカップリング剤の少なくともいずれか１種またはこれらの混合物としても良い。
【００５１】
例えば、硬化剤をブロックイソシアネートとした場合には、主剤と硬化剤が一定比率であらかじめ混合できるため計量工程を省くことができ、また加熱硬化により柔軟性や耐衝撃性に富んだ塗膜が形成されるという点が好ましい。
【００５２】
また、硬化剤をイソシアネートとした場合には、計量工程が煩雑ではあるがブロックイソシアネートを用いた場合とほぼ同様の塗膜性能が常温付近のごく低温での乾燥硬化でも得られるという点が好ましい。
【００５３】
また、硬化剤をメラミン樹脂あるいはポリアミドとした場合には主剤と硬化剤が一定比率であらかじめ混合できるため計量工程を省くことができ、また加熱硬化により耐摩擦性や耐候性に富んだ塗膜が形成されるという点が好ましい。
【００５４】
また、硬化剤をシランカップリング剤とした場合には価格が上昇するもののより強固な金属密着性をえることができるため好ましい。
【００５５】
さらに、硬化剤をブロックイソシアネート、イソシアネート、メラミン樹脂、ポリアミド、シランカップリング剤から選ばれる２種以上の混合物とすることにより、互いの反応を阻害することなく、上述した各成分の好ましい性質を生起させて、より金属への密着性と耐摩擦性および耐候性を増し同時に汚染防止効果を得るに十分な親水性を確保することができる。
【００５６】
また、光触媒層中の配合に占める熱硬化性フッ素樹脂とその硬化剤の比率は前者100重量部に対して後者10〜40重量部の範囲とするのが好ましい。また、たとえば有機塗料層がポリエステル樹脂の場合はその層への最良の接着性を確保する意味でメラミン樹脂、酸無水物あるいはポリアミドが好適である。また、有機塗料層がアクリル樹脂あるいは架橋型フッ素樹脂の場合はその層への最良の接着性を確保する意味で（ブロック）イソシアネートあるいはメラミン樹脂が好適である。
【００５７】
有機塗料層がシリコン変成ポリエステル樹脂の場合は、接着性を更に向上させるために硬化剤の一部をシランカップリング剤で代替するようにしても良い。一般に(ブロック)イソシアネートはメラミン樹脂やポリアミドに比べて後加工のための加工性を向上させる効果が高いが耐候性は劣る傾向にあり、塗装鋼板の用途に応じて使い分ける必要がある。ただし、これらは有機塗料層に対する光触媒層の接着性の傾向を述べたに過ぎず、本発明の請求範囲が上記の既述により制限されるものではない。
【００５８】
ところで、上述の光触媒層は、スプレー塗装法やロールコーター塗装法により鋼板上に形成される従来の光触媒層の厚み（０．０１〜０．１μｍ程度）に比して、約０．５〜４．０μｍと厚さを格段に厚く形成することもできる。
【００５９】
これに伴い、光触媒による諸機能に加えて、各種添加剤を添加することにより、光触媒層に種々の機能を持たせるようにすることができる。
【００６０】
この添加剤としては、例えば、ベンゾフェノン系やベンゾトリアゾール系などのＵＶ吸収剤、大粒径酸化チタンやアルミフレークなどの熱線反射剤、ペリレンなどの蛍光剤が挙げられる。
【００６１】
光触媒層の形成時にＵＶ吸収剤を添加した場合には、塗装鋼板の退色抑制効果を生起させることができ、長きに亘り美観を保つことができる。また、熱線反射剤を添加した場合には、日光や照明の照射に伴う塗装鋼板の温度上昇を抑制することができ、温度上昇に伴う塗装鋼板の劣化を可及的防止することができる。また、蛍光剤を添加した場合には、暗がりなどで蛍光を発することができ、低照度下での塗装鋼板の視認性を確保することができる。
【００６２】
なお、上述したＵＶ吸収剤や熱線反射剤、蛍光剤は、適宜それぞれを組み合わせて添加するようにしても良いのは勿論である。ただし、これらの添加剤の総量は、光触媒塗料中で占める重量割合が乾燥塗膜中に８％以下とするのが望ましい。８％を超えると添加剤成分が過剰となり、造膜した光触媒層の強度が低下するおそれがある。
【００６３】
以下、本発明に係る塗装鋼板について、図面を用いて製造手順を追いながら更に詳細に説明する。
【００６４】
〔第1実施例〕
本実施例では、マグネシウム合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、前記光触媒層は熱硬化性フッ素樹脂及びその硬化剤を含有させたものについて述べる。
【００６５】
（鋼板について）
鋼板は、予めめっき層が形成されているものを使用した。具体的には、長さ20ｃｍ×幅20ｃｍ×厚さ1.6ｍｍの日新製鋼社製マグネシウムめっき鋼板を用いた。
【００６６】
（有機塗料層について）
有機塗料層は、めっき鋼板の表面に有機塗料を塗布して塗膜を形成し、焼き付け処理を行うことにより形成した。
【００６７】
具体的には、マグネシウムめっき鋼板の表面に、関西ペイント社製熱硬化性アクリル樹脂塗料を塗布して乾燥し、厚さ約80μｍ以上の有機塗料による塗膜を形成し、次いで、温風の吐出温度が120℃〜160℃の風速の早いハイベロシティーオーブンで15〜20分間焼き付けを行って、有機塗料膜をめっき層の表面に固定して有機塗料層を形成した。
【００６８】
（光触媒層について）
光触媒層は、有機塗料層の表面に光触媒塗料を塗布して塗膜を形成し、焼き付け処理を行うことにより形成した。
【００６９】
厚さ約0.1〜2.0μｍの光触媒塗料による塗膜を形成し、次いで、温風の吐出温度が120℃〜160℃の風速の早いハイベロシティーオーブンで15〜20分間焼き付けを行って、光触媒塗料膜を有機塗料層の表面に固定して光触媒層を形成した。
【００７０】
ここで、光触媒塗料の組成について、より具体的に説明する。本実施形態にて使用する光触媒層を形成するための塗料は、スルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、熱硬化性フッ素樹脂及びその硬化剤とを樹脂混合物として含有すると共に、光触媒として酸化チタンを含有している。なお、酸化チタンの添加量は、樹脂混合物１００重量部に対し、１０〜３０重量部が好ましく、本第１実施例では樹脂混合物１００重量部に対し、１０重量部添加している。また、添加剤としてベンゾフェノン系ＵＶ吸収剤を４％添加している。
【００７１】
【表１】
表１は、樹脂混合物の組成を示している。表１にも示すように、熱硬化性フッ素樹脂は、大日本インキ化学工業(株)製の熱硬化型フッ素樹脂(商品名「フルオネートK702」）を20重量％使用した。
【００７２】
また、硬化剤としては、ブロックイソシアネート、イソシアネート、メラミン樹脂、ポリアミド、酸無水物、シランカップリング剤等を用いることができるが、本第１実施例では、硬化剤をメラミン樹脂とし、大日本インキ化学工業(株)製の商品名「スーパーベッカミンL105-60」を５重量％使用した。
【００７３】
また、スルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂として、ナフィオン(登録商標）溶液(米国デュポン社製の商品名「ナフィオンDE2020」)を50重量％使用した。また、溶剤として、酢酸N-ブチルを25重量％用いた。
【００７４】
ここで、熱硬化性フッ素樹脂の不揮発分は50質量％であり、硬化剤用メラミン樹脂の不揮発分は60質量％であるから、熱硬化性フッ素樹脂と硬化剤用メラミン樹脂とを合計した架橋型フッ素樹脂とその硬化剤成分は13質量部となる。また、ナフィオンの不揮発分は20質量％であるから、当該塗料樹脂成分中の架橋型フッ素樹脂とその硬化剤成分の含有量は56.5質量％となる。
【００７５】
この溶液（親水性塗料）を、ポリエステル樹脂焼付け塗装板にスプレーで塗装した。塗布量は100ｇ/m2とし、それを140℃―10分（温度140℃で10分間加熱）の雰囲気下で焼き付けた。上述のように処理を行うことで、本第１実施例に係る塗装鋼板を調製した。
【００７６】
次に、本第１実施例にて調製した塗装鋼板と、その他の鋼板とをそれぞれ屋外環境下に放置して、汚れ具合について比較した試験結果について示す。
【００７７】
使用した試料は、本実施例にて調製した塗装鋼板（サンプルＡ）、めっき無し鋼板（サンプルＢ）、マグネシウムめっき鋼板（サンプルＣ）、めっき鋼板の表面に有機塗料層を形成し、同有機塗料層の表面に一般の光触媒塗料を塗布した鋼板（サンプルＤ）の４種類である。また、評価した汚れの種類は、錆汚れ、埃・泥汚れ、有機塗料層の劣化による汚れの３種類とした。
【００７８】
また、各サンプルは20ｃｍ×20ｃｍの矩形状とし、直径８ｍｍの円形孔を規則的に打ち抜いたパンチングメタルとした。これらの試験結果を表２に示す。
【００７９】
【表２】
表２にも示すように、半年経過後であっても、サンプルＡは、錆汚れ、埃・泥汚れ、有機塗料層の劣化による汚れが殆ど見られず、優れた美観を保っていた。
【００８０】
サンプルＢは、錆による劣化が激しく、鋼板表面の略90％程度が錆に覆われた状態となった。特に、円形孔の縁部からは鋼板の表面にかけて錆汁の跡が多くみられ、著しく美観が損なわれた状態であった。また、埃・泥汚れの付着が激しく見られた。
【００８１】
サンプルＣは、サンプルＢに比して表面に生じた錆汚れが少なく、やや良好な美観を保っていた。しかしながら、埃・泥汚れが多く見られ、サンプルＡには及ばない結果となった。
【００８２】
サンプルＤは、錆による汚れはあまり見られないものの、光触媒により有機塗料層が著しく劣化しており、色あせが多く生じていた。また、一部の有機塗料層は発生した錆により鋼板表面で浮き上がる現象が見られた。光触媒層自体も劣化が激しく、光触媒機能は有効に機能していない状態であった。また、埃・泥汚れが多く見られた。
【００８３】
これらの結果を踏まえると、本第1実施例に係る塗装鋼板は、錆を効果的に防止するとともに、光触媒の作用によって有機塗料が侵されることのない塗装鋼板であると言える。
【００８４】
〔第２実施例〕
次に、本第２実施例では、アルミニウム合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、前記光触媒層はアクリルシリコン樹脂を含有させたものについて述べる。なお、以下において、鋼板及び有機塗料層については、前述の第１実施例と同様であるため、説明を省略する。
【００８５】
（光触媒層について）
光触媒層は、第１実施例と同様に有機塗料層の表面に光触媒塗料を塗布して塗膜を形成し、焼き付け処理を行うことにより形成した。
【００８６】
但し、使用した光触媒層を形成するための塗料は、樹脂混合物として、スルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、アクリルシリコン樹脂とを含有すると共に、光触媒として酸化チタンを含有している。なお、酸化チタンの添加量は、樹脂混合物１００重量部に対し、１０〜３０重量部が好ましく、本第２実施例では樹脂混合物１００重量部に対し、３０重量部添加している。また、添加剤として大粒径酸化チタン熱線反射剤を７％添加している。
【００８７】
【表３】
表３は、樹脂混合物の組成を示している。表３にも示すように、アクリルシリコン樹脂は、昭和高分子(株)製のアクリルシリコン樹脂(商品名「ポリゾールＡＰ３９００」）を40重量％使用した。
【００８８】
また、スルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂として、ナフィオン(登録商標）溶液(米国デュポン社製の商品名「ナフィオンDE2020」)を30質量％、使用した。また、溶剤として、酢酸N-ブチルを20質量％、エチレングリコールを10質量％使用した。
【００８９】
この溶液（親水性塗料）を、ポリエステル樹脂焼付け塗装板にスプレーで塗装した。塗布量は100ｇ/m2とし、それを140℃―10分（温度140℃で10分間加熱）の雰囲気下で焼き付けた。上述のように処理を行うことで、本第１実施例に係る塗装鋼板を調製した。
【００９０】
次に、本第２実施例にて調製した塗装鋼板と、その他の鋼板とをそれぞれ屋外環境下に放置して、汚れ具合について比較した試験結果について示す。
【００９１】
使用した試料は、本実施例にて調製した塗装鋼板（サンプルＡ）、めっき無し鋼板（サンプルＢ）、マグネシウムめっき鋼板（サンプルＣ）、めっき鋼板の表面に有機塗料層を形成し、同有機塗料層の表面に一般の光触媒塗料を塗布した鋼板（サンプルＤ）の４種類である。また、評価した汚れの種類は、錆汚れ、埃・泥汚れ、有機塗料層の劣化による汚れの３種類とした。
【００９２】
また、各サンプルは20ｃｍ×20ｃｍの矩形状とし、直径８ｍｍの円形孔を規則的に打ち抜いたパンチングメタルとした。これらの試験結果を表４に示す。
【００９３】
【表４】
表４にも示すように、半年経過後であっても、サンプルＡは、錆汚れ、埃・泥汚れ、有機塗料層の劣化による汚れが殆ど見られず、優れた美観を保っていた。
【００９４】
サンプルＢは、錆による劣化が激しく、鋼板表面の略90％程度が錆に覆われた状態となった。特に、円形孔の縁部からは鋼板の表面にかけて錆汁の跡が多くみられ、著しく美観が損なわれた状態であった。また、埃・泥汚れの付着が激しく見られた。
【００９５】
サンプルＣは、サンプルＢに比して表面に生じた錆汚れが少なく、やや良好な美観を保っていた。しかしながら、埃・泥汚れが多く見られ、サンプルＡには及ばない結果となった。
【００９６】
サンプルＤは、錆による汚れはあまり見られないものの、光触媒により有機塗料層が著しく劣化しており、色あせが多く生じていた。また、一部の有機塗料層は発生した錆により鋼板表面で浮き上がる現象が見られた。光触媒層自体も劣化が激しく、光触媒機能は有効に機能していない状態であった。また、埃・泥汚れが多く見られた。
【００９７】
これらの結果を踏まえると、本第２実施例に係る塗装鋼板は、錆を効果的に防止するとともに、光触媒の作用によって有機塗料が侵されることのない塗装鋼板であると言える。
【００９８】
上述してきたように、本発明に係る塗装鋼板では、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムの少なくともいずれか１種から選ばれる金属または合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、前記光触媒層は、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、前記有機塗料層の表面で造膜したものであり、前記樹脂混合物は、15重量％以下のスルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、20〜85重量％の熱硬化性フッ素樹脂及びその硬化剤と、を含有することを特徴としているため、錆を効果的に防止するとともに、光触媒の作用によって有機塗料が侵されることのない塗装鋼板を提供することができる。
【００９９】
また、本発明に係る塗装鋼板では、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムの少なくともいずれか１種から選ばれる金属または合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、前記光触媒層は、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、前記有機塗料層の表面で造膜したものであり、前記樹脂混合物は、30重量％以下のスルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、20〜70重量％のアクリルシリコン樹脂と、を含有することを特徴としているため、錆を効果的に防止するとともに、光触媒の作用によって有機塗料が侵されることのない塗装鋼板を提供することができる。
【０１００】
最後に、上述した各実施の形態の説明は本発明の一例であり、本発明は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗装鋼板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビルや一戸建て店舗の外壁、看板などには、強度や耐候性の良い、薄く圧延された鋼板が化粧板として多く用いられている。
【０００３】
これらの鋼板は、用途の性質上、長きに亘って美しい状態を保てることが求められるが、屋外などの風雨にさらされる場所に使用すると、錆が発生して美観を損なうという問題があった。
【０００４】
また、風雨と共に運ばれてくる埃や泥が鋼板に付着すると、鋼板の表面にこびりついて、さらに美観を損ねるという問題があった。
【０００５】
そこで、鋼板の表面にめっき層を形成し、同めっき層の表面に光触媒層を形成して防護被膜とした塗装鋼板が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
この、鋼板の表面にめっき層と光触媒層とを有する防護被膜を備えた塗装鋼板によれば、長きに亘って錆の発生を抑制するとともに、埃や泥の汚れ落ちを促進して、外壁や看板を美しく保つことができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２５４５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来のめっき層と光触媒層とによる防護被膜を形成した塗装鋼板では、一般に広く用いられている有機塗料を、めっき層と光触媒層との間に介在させて、着色した鋼板を形成するのは困難であった。
【０００９】
すなわち、光触媒層の光触媒が励起すると、光触媒が有する有機物分解能により、有機塗料が侵されてしまい、外観性が著しく劣化するという問題があった。
【００１０】
本発明者らは、上記問題点に鑑み、錆を効果的に防止するとともに、光触媒の作用によって有機塗料が侵されることのない塗装鋼板を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記従来の課題を解決するために、本発明に係る塗装鋼板では、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムの少なくともいずれか１種から選ばれる金属または合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、前記光触媒層は、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、前記有機塗料層の表面で造膜したものであり、前記樹脂混合物は、15重量％以下のスルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、20〜85重量％の熱硬化性フッ素樹脂及びその硬化剤と、を含有することとした。
【００１２】
また、本発明に係る塗装鋼板では、前記硬化剤は、ブロックイソシアネート、イソシアネート、メラミン樹脂、ポリアミド、酸無水物、シランカップリング剤の少なくともいずれか１種またはこれらの混合物であることにも特徴を有する。
【００１３】
また、本発明にかかる塗装鋼板では、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムの少なくともいずれか１種から選ばれる金属または合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、前記光触媒層は、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、前記有機塗料層の表面で造膜したものであり、前記樹脂混合物は、30重量％以下のスルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、20〜70重量％のアクリルシリコン樹脂と、を含有することとした。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の本発明では、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムの少なくともいずれか１種から選ばれる金属または合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、前記光触媒層は、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、前記有機塗料層の表面で造膜したものであり、前記樹脂混合物は、15重量％以下のスルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、20〜85重量％の熱硬化性フッ素樹脂及びその硬化剤と、を含有することとしたため、優れた防錆効果生起するとともに、汚れ落ちが良く、有機物分解能を損なわず、しかも、光触媒層が有機塗料層を侵すことのない塗装鋼板とすることができる。
【００１５】
また、請求項２に記載の本発明では、前記硬化剤は、ブロックイソシアネート、イソシアネート、メラミン樹脂、ポリアミド、酸無水物、シランカップリング剤の少なくともいずれか１種またはこれらの混合物であることとしたため、光触媒層に各成分に由来する特性を付与することができる。
【００１６】
さらに、請求項３に記載の本発明では、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムの少なくともいずれか１種から選ばれる金属または合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、前記光触媒層は、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、前記有機塗料層の表面で造膜したものであり、前記樹脂混合物は、30重量％以下のスルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、20〜70重量％のアクリルシリコン樹脂と、を含有することとしたため、優れた防錆効果生起するとともに、汚れ落ちが良く、有機物分解能を損なわず、しかも、光触媒層が有機塗料層を侵すことのない塗装鋼板とすることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムの少なくともいずれか１種から選ばれる金属または合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、前記光触媒層は、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、前記有機塗料層の表面で造膜したものであり、前記樹脂混合物は、15重量％以下のスルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、20〜85重量％の熱硬化性フッ素樹脂及びその硬化剤と、を含有することを特徴とする塗装鋼板を提供するものである。
【００１８】
ここで塗装鋼板とは、塗装が行われた後で所望の形状に加工・成形される金属板の総称であり、例えばビルや一戸建て店舗の外壁、看板などに用いられる。
【００１９】
また鋼板は、鋼で形成された板のことであり、鋼は特に限定されるものではなく、例えば、炭素鋼、合金鋼、ニッケル クロム鋼、ニッケル クロム モリブデン鋼、クロム鋼、クロム モリブデン鋼、マンガン鋼、ねずみ鋳鉄鋼、ステンレス鋼を用いることができる。
【００２０】
また、この鋼板に施すめっきは、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムの少なくともいずれか１種から選ばれる金属または合金により行うのが好ましい。
【００２１】
また、ここでめっきの方法は、鋼板を腐食したり損傷する方法でなければ既知の方法を使用することができ、例えば、溶融めっき法、電気めっき法、無電解めっき法など公知の方法を挙げることができる。
【００２２】
これらのめっき法により形成しためっき層の表面（上層）には、有機塗料層を積層している。
【００２３】
この有機塗料層は、有機塗料を乾燥させて造膜したものである。有機塗料は、フッ素樹脂やアクリルウレタン樹脂、メラミン樹脂、アクリルシリコーン樹脂等の有機樹脂をベースとした塗料中に顔料や着色料を混入させたものであり、彩色目的で広く市販されているものである。
【００２４】
そして、本発明に特徴的な構成として、この有機塗料層の上層に光触媒を含有する光触媒層を形成している。
【００２５】
この光触媒層は、光触媒を分散させた塗料を噴霧、塗布したり、有機塗料層を形成した鋼板を前記塗料中に浸漬することにより造膜しても良い。
【００２６】
ここで使用する光触媒は、TiO2 ，ZnO，ZrO2 ，WO3 ，Fe2O3 ，FeTiO3 ，SrTiO3 から選ばれた１種又は２種以上が使用される。TiO2 を光触媒として使用する場合、ルチル，アナターゼ，ブルッカイトの何れも使用可能であるが、特にアナターゼ型のTiO2 が好ましい。光触媒の粒径は、５〜200nmの範囲にあることが好ましい。粒径５nm未満の光触媒は、粒子自体の製造が困難である。逆に200nmを超える光触媒は、光触媒層の表面に露出する光触媒の表面積が減少するため好ましくない。
【００２７】
また、光触媒は、チタニアゾル、ゼオライトで表面被覆された酸化チタン、シリカで表面被覆された酸化チタン、およびアパタイトで表面被覆された酸化チタンから選ばれる１〜４種のうちいずれか１種あるいは２種以上の混合物としても良い。
【００２８】
上述の光触媒を使用することにより、光触媒層は、後に詳述するスルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂を分解することなく、消臭、抗菌、大気浄化等の光触媒効果を奏するようになる。
【００２９】
また、光触媒層の樹脂混合物は、スルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、前記樹脂混合物中における重量割合が20〜85重量％の熱硬化性フッ素樹脂及びその硬化剤と、を含有している。
【００３０】
ここで、スルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂は、一般に「ナフィオン（登録商標）」として知られている樹脂であり、以下において当該樹脂を単に「ナフィオン」ともいう。
【００３１】
そして、上記の構成を有する塗料によれば、光触媒層に含まれる光触媒が励起した場合であっても、光触媒層自体を侵すことが無く、その下層にある有機塗料層を侵すことがない。それゆえ、錆を効果的に防止して美観を保つことができるのは勿論のこと、光触媒による防汚効果によっても美観が保たれ、しかも、光触媒が有機塗料層を侵さず、色合いの美しい塗装鋼板を長きに亘って保つことができる。
【００３２】
ところで、ナフィオンはフッ素樹脂であることから、例えば、塗布対象物にナフィオンを塗布した場合、塗布対象物とナフィオンとの間に働く結合力は、ナフィオンの高分子構造に含まれるスルホン酸基のマイナスイオンと、塗布対象物のプラスイオンとが引き合う力に依存することとなるため、強い接着性有しているとは言い難い。
【００３３】
すなわち、鋼板やめっき面、有機塗料層などの素材に対しては、その弱いイオン同士の結合力で、ある程度接着されているものの、耐摩耗性を発揮し得るほどの接着性は期待できないものであった。
【００３４】
そこで、本発明では、光触媒層の樹脂混合物の組成を前述の如く、ナフィオンと、前記樹脂混合物中における重量割合が20〜85重量％の熱硬化性フッ素樹脂及びその硬化剤とを含有するようにしている。
【００３５】
これにより、ナフィオンを含有する光触媒層でありながら、有機塗料層やめっき層との接着性に劣るという弱点を克服して接着性の向上を図るようにしているのである。
【００３６】
併せて、光触媒層を造膜することで、親水性を付与して汚染防止効果や帯電防止効果を発現させ、優れた耐摩耗性を発揮させることもできる。
【００３７】
また、光触媒層は光触媒を含有しているため、紫外線を効率的に吸収して、光触媒層の下層にある有機塗料層が紫外線により劣化するのを防止することができる。
【００３８】
また、光触媒層は、可視光や紫外線など特定の励起波長を有する電磁波で励起することにより、様々な無機化合物や有機化合物や有機物を酸化・分解することが可能であり、特に、空気中の窒素酸化物や悪臭物質、ホルムアルデヒド等の酸化・分解に有効である。
【００３９】
なお、光触媒層の樹脂混合物の組成において、熱硬化性フッ素樹脂とその硬化剤（硬化剤用樹脂）との樹脂成分の含有量が、全樹脂成分（ナフィオン中の樹脂成分を含む）の20重量％を下回ると、基材に対する十分な接着性が確保できなくなるおそれがある。
【００４０】
一方、全樹脂成分の85重量％を上回ると、親水性塗料の主体であるナフィオンの有する親水性に代表される、いわゆる光触媒効果が有効に発揮されなくなるおそれがある。
【００４１】
熱硬化性フッ素樹脂とその硬化剤との樹脂成分を上記のとおり全樹脂成分中の20〜85重量％の範囲で含有させたことによって、ナフィオンの極めて低い接着力が補われるのである。
【００４２】
付言すると、ナフィオンには反応性官能基がスルホン酸しかないが、スルホン酸はイオン性が強いために共有結合を形成しにくいという性状がある。この性状を生かし、ナフィオンと相溶し、かつ基材の表面と結合しやすい樹脂成分である熱硬化性フッ素樹脂とその硬化剤を共存させることにより、接着力が大幅に向上し、加工性や耐摩耗性も向上する。この結果、非光励起作用状態で親水性を基材の表面に付与し、汚染防止効果や帯電防止効果などを発揮する。なお、硬化剤（用樹脂）の種類で熱硬化性フッ素樹脂に対する硬化剤の配合割合は変わるので、限定できないが、通常、熱硬化性フッ素樹脂100重量（質量）部に対し５〜40重量（質量）部になる。
【００４３】
また、前記光触媒層は、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、前記有機塗料層の表面で造膜したものであり、前記樹脂混合物は、ナフィオンと、前記樹脂混合物中における重量割合が20〜70重量％のアクリルシリコン樹脂とを含有することとしても良い。
【００４４】
光触媒層を形成するための塗料を上記構成とすることによっても、光触媒層に含まれる光触媒が励起した場合でも、光触媒層自体を侵すことが無く、しかも、水分が浸透しにくい光触媒層とすることができて、塗装鋼板の美観を長きに亘って保つことができる。
【００４５】
このことは、先に述べたナフィオンと熱硬化性フッ素樹脂とを混合した樹脂混合物と同様、アクリルシリコン樹脂を全樹脂成分中の20〜70重量％の範囲で含有させたことによって、ナフィオンの極めて低い接着力が補われるためである。
【００４６】
なお、光触媒層の樹脂混合物の組成において、アクリルシリコン樹脂の含有量が、全樹脂成分（ナフィオン中の樹脂成分を含む）の20重量％を下回ると、基材に対する十分な接着性が確保できなくなるおそれがある。
【００４７】
一方、全樹脂成分の70重量％を上回ると、親水性塗料の主体であるナフィオンの有する親水性に代表される、いわゆる光触媒効果が有効に発揮されなくなるおそれがある。
【００４８】
アクリルシリコン樹脂を前記のとおり全樹脂成分中の20〜70重量％の範囲で含有させたことによって、ナフィオンの極めて低い接着力が補われるのである。
【００４９】
また、ナフィオンのスルホン酸が共有結合を形成しにくいという性状を生かし、ナフィオンと相溶し、かつ基材の表面と結合しやすい樹脂成分であるアクリルシリコン樹脂を共存させることにより、接着力が大幅に向上し、加工性や耐摩耗性も向上する。この結果、非光励起作用状態で親水性を基材の表面に付与し、汚染防止効果や帯電防止効果などを発揮させることができる。
【００５０】
光触媒層を、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、有機塗料層の表面で造膜し、前記樹脂混合物は、ナフィオンと、前記樹脂混合物中における重量割合が20〜85重量％の熱硬化性フッ素樹脂及びその硬化剤とを含有することとした場合、硬化剤はブロックイソシアネート、イソシアネート、メラミン樹脂、ポリアミド、酸無水物、シランカップリング剤の少なくともいずれか１種またはこれらの混合物としても良い。
【００５１】
例えば、硬化剤をブロックイソシアネートとした場合には、主剤と硬化剤が一定比率であらかじめ混合できるため計量工程を省くことができ、また加熱硬化により柔軟性や耐衝撃性に富んだ塗膜が形成されるという点が好ましい。
【００５２】
また、硬化剤をイソシアネートとした場合には、計量工程が煩雑ではあるがブロックイソシアネートを用いた場合とほぼ同様の塗膜性能が常温付近のごく低温での乾燥硬化でも得られるという点が好ましい。
【００５３】
また、硬化剤をメラミン樹脂あるいはポリアミドとした場合には主剤と硬化剤が一定比率であらかじめ混合できるため計量工程を省くことができ、また加熱硬化により耐摩擦性や耐候性に富んだ塗膜が形成されるという点が好ましい。
【００５４】
また、硬化剤をシランカップリング剤とした場合には価格が上昇するもののより強固な金属密着性をえることができるため好ましい。
【００５５】
さらに、硬化剤をブロックイソシアネート、イソシアネート、メラミン樹脂、ポリアミド、シランカップリング剤から選ばれる２種以上の混合物とすることにより、互いの反応を阻害することなく、上述した各成分の好ましい性質を生起させて、より金属への密着性と耐摩擦性および耐候性を増し同時に汚染防止効果を得るに十分な親水性を確保することができる。
【００５６】
また、光触媒層中の配合に占める熱硬化性フッ素樹脂とその硬化剤の比率は前者100重量部に対して後者10〜40重量部の範囲とするのが好ましい。また、たとえば有機塗料層がポリエステル樹脂の場合はその層への最良の接着性を確保する意味でメラミン樹脂、酸無水物あるいはポリアミドが好適である。また、有機塗料層がアクリル樹脂あるいは架橋型フッ素樹脂の場合はその層への最良の接着性を確保する意味で（ブロック）イソシアネートあるいはメラミン樹脂が好適である。
【００５７】
有機塗料層がシリコン変成ポリエステル樹脂の場合は、接着性を更に向上させるために硬化剤の一部をシランカップリング剤で代替するようにしても良い。一般に(ブロック)イソシアネートはメラミン樹脂やポリアミドに比べて後加工のための加工性を向上させる効果が高いが耐候性は劣る傾向にあり、塗装鋼板の用途に応じて使い分ける必要がある。ただし、これらは有機塗料層に対する光触媒層の接着性の傾向を述べたに過ぎず、本発明の請求範囲が上記の既述により制限されるものではない。
【００５８】
ところで、上述の光触媒層は、スプレー塗装法やロールコーター塗装法により鋼板上に形成される従来の光触媒層の厚み（０．０１〜０．１μｍ程度）に比して、約０．５〜４．０μｍと厚さを格段に厚く形成することもできる。
【００５９】
これに伴い、光触媒による諸機能に加えて、各種添加剤を添加することにより、光触媒層に種々の機能を持たせるようにすることができる。
【００６０】
この添加剤としては、例えば、ベンゾフェノン系やベンゾトリアゾール系などのＵＶ吸収剤、大粒径酸化チタンやアルミフレークなどの熱線反射剤、ペリレンなどの蛍光剤が挙げられる。
【００６１】
光触媒層の形成時にＵＶ吸収剤を添加した場合には、塗装鋼板の退色抑制効果を生起させることができ、長きに亘り美観を保つことができる。また、熱線反射剤を添加した場合には、日光や照明の照射に伴う塗装鋼板の温度上昇を抑制することができ、温度上昇に伴う塗装鋼板の劣化を可及的防止することができる。また、蛍光剤を添加した場合には、暗がりなどで蛍光を発することができ、低照度下での塗装鋼板の視認性を確保することができる。
【００６２】
なお、上述したＵＶ吸収剤や熱線反射剤、蛍光剤は、適宜それぞれを組み合わせて添加するようにしても良いのは勿論である。ただし、これらの添加剤の総量は、光触媒塗料中で占める重量割合が乾燥塗膜中に８％以下とするのが望ましい。８％を超えると添加剤成分が過剰となり、造膜した光触媒層の強度が低下するおそれがある。
【００６３】
以下、本発明に係る塗装鋼板について、図面を用いて製造手順を追いながら更に詳細に説明する。
【００６４】
〔第1実施例〕
本実施例では、マグネシウム合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、前記光触媒層は熱硬化性フッ素樹脂及びその硬化剤を含有させたものについて述べる。
【００６５】
（鋼板について）
鋼板は、予めめっき層が形成されているものを使用した。具体的には、長さ20ｃｍ×幅20ｃｍ×厚さ1.6ｍｍの日新製鋼社製マグネシウムめっき鋼板を用いた。
【００６６】
（有機塗料層について）
有機塗料層は、めっき鋼板の表面に有機塗料を塗布して塗膜を形成し、焼き付け処理を行うことにより形成した。
【００６７】
具体的には、マグネシウムめっき鋼板の表面に、関西ペイント社製熱硬化性アクリル樹脂塗料を塗布して乾燥し、厚さ約80μｍ以上の有機塗料による塗膜を形成し、次いで、温風の吐出温度が120℃〜160℃の風速の早いハイベロシティーオーブンで15〜20分間焼き付けを行って、有機塗料膜をめっき層の表面に固定して有機塗料層を形成した。
【００６８】
（光触媒層について）
光触媒層は、有機塗料層の表面に光触媒塗料を塗布して塗膜を形成し、焼き付け処理を行うことにより形成した。
【００６９】
厚さ約0.1〜2.0μｍの光触媒塗料による塗膜を形成し、次いで、温風の吐出温度が120℃〜160℃の風速の早いハイベロシティーオーブンで15〜20分間焼き付けを行って、光触媒塗料膜を有機塗料層の表面に固定して光触媒層を形成した。
【００７０】
ここで、光触媒塗料の組成について、より具体的に説明する。本実施形態にて使用する光触媒層を形成するための塗料は、スルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、熱硬化性フッ素樹脂及びその硬化剤とを樹脂混合物として含有すると共に、光触媒として酸化チタンを含有している。なお、酸化チタンの添加量は、樹脂混合物１００重量部に対し、１０〜３０重量部が好ましく、本第１実施例では樹脂混合物１００重量部に対し、１０重量部添加している。また、添加剤としてベンゾフェノン系ＵＶ吸収剤を４％添加している。
【００７１】
【表１】
表１は、樹脂混合物の組成を示している。表１にも示すように、熱硬化性フッ素樹脂は、大日本インキ化学工業(株)製の熱硬化型フッ素樹脂(商品名「フルオネートK702」）を20重量％使用した。
【００７２】
また、硬化剤としては、ブロックイソシアネート、イソシアネート、メラミン樹脂、ポリアミド、酸無水物、シランカップリング剤等を用いることができるが、本第１実施例では、硬化剤をメラミン樹脂とし、大日本インキ化学工業(株)製の商品名「スーパーベッカミンL105-60」を５重量％使用した。
【００７３】
また、スルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂として、ナフィオン(登録商標）溶液(米国デュポン社製の商品名「ナフィオンDE2020」)を50重量％使用した。また、溶剤として、酢酸N-ブチルを25重量％用いた。
【００７４】
ここで、熱硬化性フッ素樹脂の不揮発分は50質量％であり、硬化剤用メラミン樹脂の不揮発分は60質量％であるから、熱硬化性フッ素樹脂と硬化剤用メラミン樹脂とを合計した架橋型フッ素樹脂とその硬化剤成分は13質量部となる。また、ナフィオンの不揮発分は20質量％であるから、当該塗料樹脂成分中の架橋型フッ素樹脂とその硬化剤成分の含有量は56.5質量％となる。
【００７５】
この溶液（親水性塗料）を、ポリエステル樹脂焼付け塗装板にスプレーで塗装した。塗布量は100ｇ/m2とし、それを140℃―10分（温度140℃で10分間加熱）の雰囲気下で焼き付けた。上述のように処理を行うことで、本第１実施例に係る塗装鋼板を調製した。
【００７６】
次に、本第１実施例にて調製した塗装鋼板と、その他の鋼板とをそれぞれ屋外環境下に放置して、汚れ具合について比較した試験結果について示す。
【００７７】
使用した試料は、本実施例にて調製した塗装鋼板（サンプルＡ）、めっき無し鋼板（サンプルＢ）、マグネシウムめっき鋼板（サンプルＣ）、めっき鋼板の表面に有機塗料層を形成し、同有機塗料層の表面に一般の光触媒塗料を塗布した鋼板（サンプルＤ）の４種類である。また、評価した汚れの種類は、錆汚れ、埃・泥汚れ、有機塗料層の劣化による汚れの３種類とした。
【００７８】
また、各サンプルは20ｃｍ×20ｃｍの矩形状とし、直径８ｍｍの円形孔を規則的に打ち抜いたパンチングメタルとした。これらの試験結果を表２に示す。
【００７９】
【表２】
表２にも示すように、半年経過後であっても、サンプルＡは、錆汚れ、埃・泥汚れ、有機塗料層の劣化による汚れが殆ど見られず、優れた美観を保っていた。
【００８０】
サンプルＢは、錆による劣化が激しく、鋼板表面の略90％程度が錆に覆われた状態となった。特に、円形孔の縁部からは鋼板の表面にかけて錆汁の跡が多くみられ、著しく美観が損なわれた状態であった。また、埃・泥汚れの付着が激しく見られた。
【００８１】
サンプルＣは、サンプルＢに比して表面に生じた錆汚れが少なく、やや良好な美観を保っていた。しかしながら、埃・泥汚れが多く見られ、サンプルＡには及ばない結果となった。
【００８２】
サンプルＤは、錆による汚れはあまり見られないものの、光触媒により有機塗料層が著しく劣化しており、色あせが多く生じていた。また、一部の有機塗料層は発生した錆により鋼板表面で浮き上がる現象が見られた。光触媒層自体も劣化が激しく、光触媒機能は有効に機能していない状態であった。また、埃・泥汚れが多く見られた。
【００８３】
これらの結果を踏まえると、本第1実施例に係る塗装鋼板は、錆を効果的に防止するとともに、光触媒の作用によって有機塗料が侵されることのない塗装鋼板であると言える。
【００８４】
〔第２実施例〕
次に、本第２実施例では、アルミニウム合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、前記光触媒層はアクリルシリコン樹脂を含有させたものについて述べる。なお、以下において、鋼板及び有機塗料層については、前述の第１実施例と同様であるため、説明を省略する。
【００８５】
（光触媒層について）
光触媒層は、第１実施例と同様に有機塗料層の表面に光触媒塗料を塗布して塗膜を形成し、焼き付け処理を行うことにより形成した。
【００８６】
但し、使用した光触媒層を形成するための塗料は、樹脂混合物として、スルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、アクリルシリコン樹脂とを含有すると共に、光触媒として酸化チタンを含有している。なお、酸化チタンの添加量は、樹脂混合物１００重量部に対し、１０〜３０重量部が好ましく、本第２実施例では樹脂混合物１００重量部に対し、３０重量部添加している。また、添加剤として大粒径酸化チタン熱線反射剤を７％添加している。
【００８７】
【表３】
表３は、樹脂混合物の組成を示している。表３にも示すように、アクリルシリコン樹脂は、昭和高分子(株)製のアクリルシリコン樹脂(商品名「ポリゾールＡＰ３９００」）を40重量％使用した。
【００８８】
また、スルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂として、ナフィオン(登録商標）溶液(米国デュポン社製の商品名「ナフィオンDE2020」)を30質量％、使用した。また、溶剤として、酢酸N-ブチルを20質量％、エチレングリコールを10質量％使用した。
【００８９】
この溶液（親水性塗料）を、ポリエステル樹脂焼付け塗装板にスプレーで塗装した。塗布量は100ｇ/m2とし、それを140℃―10分（温度140℃で10分間加熱）の雰囲気下で焼き付けた。上述のように処理を行うことで、本第１実施例に係る塗装鋼板を調製した。
【００９０】
次に、本第２実施例にて調製した塗装鋼板と、その他の鋼板とをそれぞれ屋外環境下に放置して、汚れ具合について比較した試験結果について示す。
【００９１】
使用した試料は、本実施例にて調製した塗装鋼板（サンプルＡ）、めっき無し鋼板（サンプルＢ）、マグネシウムめっき鋼板（サンプルＣ）、めっき鋼板の表面に有機塗料層を形成し、同有機塗料層の表面に一般の光触媒塗料を塗布した鋼板（サンプルＤ）の４種類である。また、評価した汚れの種類は、錆汚れ、埃・泥汚れ、有機塗料層の劣化による汚れの３種類とした。
【００９２】
また、各サンプルは20ｃｍ×20ｃｍの矩形状とし、直径８ｍｍの円形孔を規則的に打ち抜いたパンチングメタルとした。これらの試験結果を表４に示す。
【００９３】
【表４】
表４にも示すように、半年経過後であっても、サンプルＡは、錆汚れ、埃・泥汚れ、有機塗料層の劣化による汚れが殆ど見られず、優れた美観を保っていた。
【００９４】
サンプルＢは、錆による劣化が激しく、鋼板表面の略90％程度が錆に覆われた状態となった。特に、円形孔の縁部からは鋼板の表面にかけて錆汁の跡が多くみられ、著しく美観が損なわれた状態であった。また、埃・泥汚れの付着が激しく見られた。
【００９５】
サンプルＣは、サンプルＢに比して表面に生じた錆汚れが少なく、やや良好な美観を保っていた。しかしながら、埃・泥汚れが多く見られ、サンプルＡには及ばない結果となった。
【００９６】
サンプルＤは、錆による汚れはあまり見られないものの、光触媒により有機塗料層が著しく劣化しており、色あせが多く生じていた。また、一部の有機塗料層は発生した錆により鋼板表面で浮き上がる現象が見られた。光触媒層自体も劣化が激しく、光触媒機能は有効に機能していない状態であった。また、埃・泥汚れが多く見られた。
【００９７】
これらの結果を踏まえると、本第２実施例に係る塗装鋼板は、錆を効果的に防止するとともに、光触媒の作用によって有機塗料が侵されることのない塗装鋼板であると言える。
【００９８】
上述してきたように、本発明に係る塗装鋼板では、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムの少なくともいずれか１種から選ばれる金属または合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、前記光触媒層は、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、前記有機塗料層の表面で造膜したものであり、前記樹脂混合物は、15重量％以下のスルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、20〜85重量％の熱硬化性フッ素樹脂及びその硬化剤と、を含有することを特徴としているため、錆を効果的に防止するとともに、光触媒の作用によって有機塗料が侵されることのない塗装鋼板を提供することができる。
【００９９】
また、本発明に係る塗装鋼板では、アルミニウム、亜鉛、マグネシウムの少なくともいずれか１種から選ばれる金属または合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、前記光触媒層は、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、前記有機塗料層の表面で造膜したものであり、前記樹脂混合物は、30重量％以下のスルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、20〜70重量％のアクリルシリコン樹脂と、を含有することを特徴としているため、錆を効果的に防止するとともに、光触媒の作用によって有機塗料が侵されることのない塗装鋼板を提供することができる。
【０１００】
最後に、上述した各実施の形態の説明は本発明の一例であり、本発明は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム、亜鉛、マグネシウムの少なくともいずれか１種から選ばれる金属または合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、
前記光触媒層は、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、前記有機塗料層の表面で造膜したものであり、
前記樹脂混合物は、15重量％以下のスルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、20〜85重量％の熱硬化性フッ素樹脂及びその硬化剤と、を含有することを特徴とする塗装鋼板。
【請求項２】
前記硬化剤は、ブロックイソシアネート、イソシアネート、メラミン樹脂、ポリアミド、酸無水物、シランカップリング剤の少なくともいずれか１種またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項１に記載の塗装鋼板。
【請求項３】
アルミニウム、亜鉛、マグネシウムの少なくともいずれか１種から選ばれる金属または合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、
前記光触媒層は、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、前記有機塗料層の表面で造膜したものであり、
前記樹脂混合物は、30重量％以下のスルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、20〜70重量％のアクリルシリコン樹脂と、を含有することを特徴とする塗装鋼板。
【請求項１】
アルミニウム、亜鉛、マグネシウムの少なくともいずれか１種から選ばれる金属または合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、
前記光触媒層は、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、前記有機塗料層の表面で造膜したものであり、
前記樹脂混合物は、15重量％以下のスルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、20〜85重量％の熱硬化性フッ素樹脂及びその硬化剤と、を含有することを特徴とする塗装鋼板。
【請求項２】
前記硬化剤は、ブロックイソシアネート、イソシアネート、メラミン樹脂、ポリアミド、酸無水物、シランカップリング剤の少なくともいずれか１種またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項１に記載の塗装鋼板。
【請求項３】
アルミニウム、亜鉛、マグネシウムの少なくともいずれか１種から選ばれる金属または合金でめっきした鋼板の表面に、有機塗料層と光触媒層とを積層して形成した塗装鋼板であって、
前記光触媒層は、樹脂混合物と酸化チタンとを含有する塗料を、前記有機塗料層の表面で造膜したものであり、
前記樹脂混合物は、30重量％以下のスルホン酸をグラフト重合させた四フッ化エチレン樹脂と、20〜70重量％のアクリルシリコン樹脂と、を含有することを特徴とする塗装鋼板。
【公開番号】特開２００９−２０８４７０（Ｐ２００９−２０８４７０Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４２３６（Ｐ２００９−２４２３６）
【出願日】平成２１年２月４日（２００９．２．４）
【出願人】（５０８０３５６８７）株式会社メタルテック (2)
【出願人】（５９１１６４７９４）株式会社ピアレックス・テクノロジーズ (25)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月４日（２００９．２．４）
【出願人】（５０８０３５６８７）株式会社メタルテック (2)
【出願人】（５９１１６４７９４）株式会社ピアレックス・テクノロジーズ (25)
【Ｆターム（参考）】
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