(57)【要約】【課題】耐汚染性と耐アルカリ性に優れた塗料とそれを塗装した塗装金属板を提供する。【解決手段】有機チタネート系化合物を必須的に含むことを特徴とする耐汚染性と耐アルカリ性に優れた塗料、及び、この塗料からなる塗膜を片面もしくは両面の最上層に有することを特徴とする耐汚染性と耐アルカリ性に優れた塗装金属板である。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも有機チタネート化合物を含有する耐汚染性と耐アルカリ性に優れる塗料組成物。
【請求項２】
前記有機チタネート系化合物が、下記一般式（式１）で表される有機チタネート化合物である請求項１記載の塗料組成物。
【化１】
2004256759.tif 000007
（式１中、ｎは１〜５０の整数であり、Ｒ１〜Ｒ４はいずれも有機基である。Ｒ１〜Ｒ４は同じでも異なっていてもよく、また、有機基中にＯ、Ｎ、Ｓｉ、Ｔｉの原子の内の１つ以上を含んでいてもよい。）
【請求項３】
前記一般式（式１）中のＲ１〜Ｒ４の少なくとも１つがメチル基又はエチル基である請求項１に記載の塗料組成物。
【請求項４】
前記一般式（式１）中のＲ１〜Ｒ４の少なくとも１つの有機基の水素原子の１つ以上が、ふっ素原子又はふっ素原子と塩素原子に置換された請求項１〜３のいずれかに記載の塗料組成物。
【請求項５】
金属板の少なくとも片面の最上層に、請求項１〜４のいずれかに記載の塗料組成物からなる塗膜を有する塗装金属板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屋外建材用途や家電用途に好適な、耐汚染性と耐アルカリ性に優れる塗料組成物、及び、それを塗装した塗装金属板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、塗装金属板は、屋外建材分野で屋根材やサイディング材として幅広く使用されている。屋外で使用される塗装金属板に必要な性能は、意匠性、耐食性、耐候性といった基本的なものに加えて、雨筋に沿って付着する汚れ、いわゆる雨だれ汚染を防ぐ性能と、雨だれ汚染をアルカリ性の洗浄剤で容易に拭き取ることができる性能である。
【０００３】
雨だれ汚染を防ぐ方法としては、ふっ素樹脂系の塗装を施して表面を疎水性にして、雨粒をはじくことにより、雨だれ汚染を改善する方法が検討された。しかし、この方法は、１ヶ月程度の施工初期では効果があるものの、２ヶ月以上経過すると雨筋が顕著になる問題点があった。
【０００４】
この問題点を解消する方法として、特開平１０−３２４８４５号公報や特開２００１−３２９２２３号公報では、塗料中に有機シリケート化合物を添加する技術が公開されている。これは、有機シリケート化合物が表面に濃化した後、加水分解を起こし、表面に親水性のシラノール基を形成することを利用したものである。
【０００５】
確かに、この方法で雨だれ汚染性は改善されるが、有機シリケート化合物は、耐アルカリ性に若干劣るため、アルカリ性の洗剤で繰り返し洗浄を行うと、表面の光沢が低下したり、変色したりする問題点があった。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−３２４８４５号公報
【特許文献２】
特開２００１−３２９２２３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記課題を解決するものであり、具体的には、優れた耐雨だれ汚染性を示しつつ、耐アルカリ性にも優れる塗料組成物と、それを塗装した塗装金属板を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく、塗料の添加物と耐雨だれ汚染性及び耐アルカリ性の関係を鋭意検討した。その結果、特定の組成の有機チタネート化合物を添加した塗料を塗装した塗装金属板が、優れた耐雨だれ汚染性と耐アルカリ性の両方を示すことを見出し、本発明に至った。
【０００９】
本発明がその要旨とするところは、以下のとおりである。
（１）  有機チタネート化合物を含有する耐汚染性と耐アルカリ性に優れる塗料組成物。
（２）  前記有機チタネート系化合物が、下記一般式（式１）で表される有機チタネート化合物である（１）の塗料組成物。
【００１０】
【化２】
2004256759.tif 000002
【００１１】
（式１中、ｎは１〜５０の整数であり、Ｒ１〜Ｒ４はいずれも有機基である。Ｒ１〜Ｒ４は同じでも異なっていてもよく、また、有機基中にＯ、Ｎ、Ｓｉ、Ｔｉの原子の内の１つ以上を含んでいてもよい。）
（３）  前記一般式（式１）中のＲ１〜Ｒ４の少なくとも１つがメチル基又はエチル基である（１）に記載の塗料組成物。
（４）  前記一般式（式１）中のＲ１〜Ｒ４の少なくとも１つの有機基の水素原子の１つ以上がふっ素原子又はふっ素原子と塩素原子に置換された（１）〜（３）のいずれかに記載の塗料組成物。
（５）  金属板の少なくとも片面の最上層に、（１）〜（４）のいずれかに記載の塗料組成物からなる塗膜を有する塗装金属板。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を詳細に説明する。
【００１３】
本発明の一般式（式１）で表される有機チタネート化合物を添加した塗料を塗布してなる塗装金属板の耐汚染性が改善される機構は、以下のように考えられる。本発明の塗料を塗布した後、硬化するまでの期間で表面自由エネルギーの小さな有機チタネート化合物は、塗膜の表面に濃化する。表面に濃化した有機チタネート化合物は、焼き付け後の水冷工程や大気中の水分等により加水分解作用を受け、表面に親水性の高いＯＨ基を生成する。このＯＨ基は、大気中の油性の汚れ成分との親和性が低く、大気中の油性の汚れ成分が表面に載ったとしても、化学的な結合を形成することは少ない。その結果、雨が降ると油性の汚れ成分と塗膜の間に雨水が入り込み、雨水が流れると同時に、油性の汚れが洗い流される。すなわち、本発明は、有機チタネート化合物を添加した塗膜において、いわゆるソイルリリース効果が生ずることを利用したものである。
【００１４】
同じメカニズムで、雨だれ汚染性を改善する添加剤として公知のものが、特開平１０−３２４８５号公報や特開２００１−３２９２２３号公報で述べられている、有機シリケート化合物である。しかし、有機シリケート化合物は、アルカリ性の洗浄剤で求核置換反応を受けるため、徐々に劣化する問題点があった。本発明では、耐アルカリ性に優れる有機チタネート化合物を適用することで、アルカリ洗浄剤による求核置換反応を受けにくくし、洗浄時の問題点を解決した。
【００１５】
本発明の塗料としては、溶剤型のものであれば、一般に公知のものを使用することが可能であり、具体的には、アクリル樹脂系塗料、ウレタン樹脂系塗料、エポキシ樹脂系塗料、ポリエステル樹脂系塗料、ふっ素系樹脂系塗料等である。これらを構成する基本樹脂の混合物や共重合物も、塗料に使用できる。また、これらに、イソシアネート樹脂、アミノ樹脂、シランカップリング剤あるいはチタンカップリング剤等を、補助成分として併用することができる。本発明による塗装金属板は、加工後に補修をされずにそのまま使用されるケースが多いので、厳しい加工が施される用途では、ポリエステル樹脂をメラミンで架橋する樹脂系、ポリエステル樹脂をウレタン樹脂（イソシアネート、イソシアネート樹脂）で架橋する樹脂系、塩化ビニル樹脂系、ふっ素樹脂系（溶剤可溶型、アクリル樹脂との分散混合型）が望ましい。
【００１６】
本発明の塗料としては、前記一般式（式１）で示した有機チタネート化合物中の有機基Ｒ１〜Ｒ４の少なくとも１つが、メチル基又はエチル基のものを用いることにより、効率的に耐汚染性を改善することが可能となる。これは、有機基がメチル基やエチル基のような構造であると、効率的に加水分解反応が進行し、迅速に表面にＯＨ基が形成されるため、早い段階から耐汚染性の改善効果がみられるからである。
【００１７】
本発明の塗料中に含まれる有機チタネート化合物の量は、塗料全固形分中に１〜３０質量％、好ましくは３〜２０質量％である。有機チタネート化合物の添加量が１質量％未満では、添加した効果が現れず、耐雨だれ汚染性は改善されない。一方、３０質量％超では、塗料の粘度が高くなるため、塗装しにくくなったり、塗膜の光沢の低下が起きたりするため、好ましくない。
【００１８】
本発明の塗料としては、前記一般式（式１）で示した有機チタネート化合物中の有機基Ｒ１〜Ｒ４の水素原子の１つ以上がふっ素原子又はふっ素原子と塩素原子とで置換されたものを用いることで、より効率的に耐汚染性を改善することが可能となる。これは、有機基にハロゲン原子が含まれることで、有機チタネート化合物の表面自由エネルギーがより小さくなり、有機チタネート化合物が効率的に表面に濃化するようになるからである。有機チタネート化合物が表面に増えれば、形成されるＯＨ基の数も増え、効率的に早い段階から耐汚染性を改善することができる。
【００１９】
本発明の塗料は、金属板の少なくとも片面の最表層に塗装する。通常は、汚れが問題となる屋外側に塗装するのが効果的である。塗膜の厚さは、特に限定するものではないが、好ましくは０．１〜４０μｍである。０．１μｍ未満では、耐汚染性の効果が現れず、４０μｍ超では、耐汚染性の改善効果が飽和してしまい、不経済である。
【００２０】
本発明の塗料には、通常、塗料に添加されている添加剤であれば、問題なく添加することができる。例えば、顔料としては、無機系、有機系、両者の複合系に関わらず、公知のものを使用することができ、チタン白、亜鉛黄、アルミナ白、シアニンブルー、等のシアニン系顔料、ピラゾロンオレンジ、アゾ系顔料、紺青、縮合多環系顔料、等が例示できる。この他に、金属片・粉末、パール顔料、マイカ顔料等の光輝性顔料、インジゴイド染料、硫化染料、フタロシアニン染料、ジフェニルメタン染料、ニトロ染料、アクリジン染料等の染料、等が挙げられる。顔料濃度は、特に限定されず、必要な色や隠蔽力によって決定すればよい。さらに、着色顔料以外にも、塗料に通常添加されているものであれば、問題なく添加できる。例えば、炭酸カルシウム、タルク、石膏、クレー等の体質顔料、その他の有機架橋微粒子及び／又は無機微粒子等である。また、必要に応じて、表面平滑剤、紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系光安定剤、粘度調整剤、硬化触媒、顔料分散剤、顔料沈降防止剤、色別れ防止剤等を用いることができる。さらに、特開平１０−３２４８４５号公報や特開２００１−３２９２２３号公報に記載され、耐汚染性を改善する添加剤として公知の有機シリケート化合物を、耐アルカリ性を損なわない程度添加してもよい。
【００２１】
本発明の塗料は、前処理を施した金属板に直接塗布してもよいし、化成処理を施した後、さらに下塗り塗装を施してから塗装してもよい。金属板の塗装前処理としては、水洗、湯洗、酸洗、アルカリ脱脂、溶剤脱脂、研削、研磨、化成処理（リン酸亜鉛処理、クロメートフリー処理、クロメート処理、等）等があり、必要に応じて、これらを単独もしくは組み合わせて行うとよい。下塗り塗装としては、公知のものが使用でき、例えば、エポキシ系下塗り塗装、ポリエステル系下塗り塗装、ウレタン系下塗り塗装等を挙げることができる。塗装前処理及び下塗り塗装の条件は適宜選択すればよい。
【００２２】
本発明では、有機チタネート化合物の加水分解によるＯＨ基の生成を利用しているので、水系塗料は適していない。本発明の有機チタネート化合物は、塗料中に溶解した状態でも良いし、分散した状態でもよい。
【００２３】
本発明の塗料の塗装方法としては、例えば、はけ、ロールコーター、カーテンフローコーター、ローラーカーテンコーター、浸漬、等による塗装方法がある。その後、熱風、誘導加熱、近赤外、遠赤外、等の加熱によって、乾燥・硬化される。塗料の焼き付け温度は、１５０℃以上３２０℃未満であることが望ましい。焼き付け温度が１５０℃未満であると、塗料中の溶剤が十分に揮発せず、塗料の硬化不足により、良好な塗膜を形成できないおそれがあるので好ましくない。一方、塗料の焼き付け温度が３２０℃以上であると、塗料中の樹脂成分の熱劣化が起こり、外観及び加工性の面で問題が発生するため、好ましくない。
【００２４】
本発明に使用される金属板は、ステンレス鋼板、めっき鋼板及びアルミニウム合金板である。ステンレス鋼板としては、フェライト系ステンレス鋼板、マルテンサイト系ステンレス鋼板、オーステナイト系ステンレス鋼板等が挙げられる。めっき鋼板としては、亜鉛めっき鋼板、亜鉛−鉄合金めっき鋼板、亜鉛−ニッケル合金めっき鋼板、亜鉛−クロム合金めっき鋼板、亜鉛−アルミ合金めっき鋼板、アルミめっき鋼板、亜鉛−アルミ−マグネシウム合金めっき鋼板、亜鉛−アルミ−マグネシウム−シリコン合金めっき鋼板、アルミ−シリコン合金めっき鋼板、亜鉛めっきステンレス鋼板、アルミめっきステンレス鋼板等が挙げられる。アルミニウム合金板としては、ＪＩＳ１０００番系（純Ａｌ系）、ＪＩＳ２０００番系（Ａｌ−Ｃｕ系）、ＪＩＳ３０００番系（Ａｌ−Ｍｎ系）、ＪＩＳ４０００番系（Ａｌ−Ｓｉ系）、ＪＩＳ５０００番系（Ａｌ−Ｍｇ系）、ＪＩＳ６０００番系（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系）、ＪＩＳ７０００番系（Ａｌ−Ｚｎ系）等が挙げられる。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに何ら限定されるものではない。
【００２６】
有機チタネート化合物としては、表１に示す有機チタネート化合物を適用した。有機チタネート化合物を添加するベース塗料としては、ポリエステル樹脂系塗料（日本ファインコーティング（株）製、ＮＳＣ２００ＨＱ）、ふっ素樹脂系塗料（日本ファインコーティング（株）製、ユニフロンＣ）の２種類を適用した。ベース塗料に表１の各有機チタネート化合物を全塗料固形分の５質量％添加したものを、本発明の塗料とした。比較塗料は、有機チタネート化合物を添加しないベース塗料のみのポリエステル樹脂系塗料とふっ素樹脂系塗料、さらに、ベース塗料に有機シリケート化合物としてエチルシリケート（コルコート社製ＥＳ−４０）を全塗料固形分の５質量％添加したものを用いた。
【００２７】
金属板としては、溶融亜鉛めっき鋼板（両面めっき付着量１８０ｇ／ｍ２、板厚０．６ｍｍ）を使用した。この溶融亜鉛めっき鋼板を脱脂後、塗布型クロメート処理（日本パーカライジング（株）製、ＺＭ１３００、全Ｃｒ量５０ｍｇ／ｍ２）を行い、プライマー塗装（日本ペイント（株）製、Ｐ６５５）を５μｍ塗装した後、上記のベース塗料を塗装した。ポリエステル樹脂系塗料は、バーコーターで塗装後、最高到達板温２３０℃の条件で加熱・硬化させた。一方、ふっ素樹脂系塗料は、バーコーターで塗装後、最高到達板温２４０℃の条件で加熱・硬化させた。塗膜の厚さは１５μｍを標準としたが、有機チタネート化合物Ｃを添加した系では、膜厚を変化させて、膜厚の効果も検討した。
【００２８】
【表１】
2004256759.tif 000003
【００２９】
作製した塗装金属板は、雨だれ暴露試験と耐アルカリ性試験により表面の耐汚染性と洗浄性を評価した。
【００３０】
雨だれ汚染性試験は、図１に示す形状に、試験片を加工して実施した。すなわち、幅１００ｎｍ、長さ２４５ｍｍの試験片を１４５ｍｍと１００ｍｍの境界で１２０°に折り曲げ、長さ１４５ｍｍの評価面１を垂直にし、長さ１００ｍｍの方を屋根面２とし、雨だれに暴露した。図１の評価面（垂直面）の雨筋の程度を目視で観察し、表２の基準で評価して、３以上を合格とした。雨だれ暴露試験は、千葉県富津市で３ヶ月間行った。
【００３１】
【表２】
2004256759.tif 000004
【００３２】
耐アルカリ性試験は、５質量％の水酸化ナトリウム水溶液を調整し、この水溶液に各塗装金属板を３０℃の条件で２４時間浸漬し、浸漬後の膨れの発生程度で評価した。評価の基準は、ベース塗料を塗装した塗装鋼板の膨れの発生程度においた。すなわち、ベース塗料と同等であれば合格、ベース塗料より膨れの発生量が多ければ不合格とした。
【００３３】
総合評価は、雨だれ汚染性試験と耐アルカリ性試験の両方に合格したものを合格とした。
【００３４】
【表３】
2004256759.tif 000005
【００３５】
【表４】
2004256759.tif 000006
【００３６】
表３と表４に、雨だれ汚染暴露試験３ヶ月の結果と耐アルカリ性試験の結果を示す。表３と表４から明らかなように、本発明の範囲の有機チタネート化合物を添加した塗料は、雨だれ汚染が改善されているのに対して、有機チタネート化合物を添加していないベース塗料単独のものでは、雨だれ汚染が顕著である。
【００３７】
有機チタネート化合物を添加していないポリエステル樹脂系の比較例では、暴露初期から雨だれ汚染性に劣っていた。一方、有機チタネート化合物を添加していないふっ素樹脂系の比較例では、暴露初期の１ヶ月程度までは優れた外観であったが、徐々に雨筋が増加して行き、３ヶ月の時点では、有機チタネート化合物を添加したものより、明確に劣っていた。
【００３８】
耐アルカリ性試験の結果では、本発明の範囲の有機チタネート化合物を添加した条件では、膨れはベース塗料と同等の耐アルカリ性を示した。一方、公知の技術である有機シリケート化合物を添加した系では、耐雨だれ汚染性は改善されているものの、膨れがベース塗料より多くなる傾向がみられた。
【００３９】
本発明の有機チタネート化合物を含有する塗料を塗装した塗装金属板は、耐雨だれ汚染性と耐アルカリ性の両方に優れていた。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の有機チタネート化合物を添加した塗料及びそれを塗装した塗装金属板によると、屋外で使用しても雨筋による汚れがつきにくく、また、アルカリ性の洗浄剤で洗浄しても劣化しにくいので、長期化に渡って、美しい外観を保持することが可能な塗装金属板を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】雨だれ汚染試験体の形状を示す。
【図１】
2004256759.tif 000008