(57)【要約】  【課題】  金型及び製品の汚染や寸法精度の低下をもたらすこともなく、塗膜の色合いが制限されることもない成型加工性に優れたアルミニウム塗装板を得る。  【解決手段】  顔料および／または染料を含有する塗膜を有したアルミニウム塗装板において、塗膜表面におけるカルナバワックスの量をＣ、塗膜内部におけるポリエチレンワックスの量をＰとした場合、  （１）  １５ｍｇ／ｍ２≦Ｃ≦９０ｍｇ／ｍ２  （２）  ５ｍｇ／ｍ２≦Ｐ≦３０ｍｇ／ｍ２  （３）  １≦（Ｃ／Ｐ）≦３の全てを満たす。  【選択図】  無し【特許請求の範囲】
【請求項１】
顔料および／または染料を含有する塗膜を有したアルミニウム塗装板において、塗膜表面におけるカルナバワックスの量をＣ、塗膜内部におけるポリエチレンワックスの量をＰとした場合、
（１）  １５ｍｇ／ｍ２≦Ｃ≦９０ｍｇ／ｍ２
（２）  ５ｍｇ／ｍ２≦Ｐ≦３０ｍｇ／ｍ２
（３）  １≦（Ｃ／Ｐ）≦３
の全てを満たすことを特徴とする、成型加工性に優れたアルミニウム塗装板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム板またはアルミニウム合金板の少なくとも片面に、顔料および／または染料を含有した樹脂を塗装したアルミニウム塗装板に関し、特にプレス成形などの成形加工時において、塗膜の潤滑不足を解消し成型加工性の向上を図った成形加工用アルミニウム塗装板に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム板またはアルミニウム合金板（以下、アルミニウム板と呼称する）は、軽量で適度な機械的特性を有し、かつ美感、成形加工性、耐食性等に優れた特徴を有しているため、各種容器類等に広く使われている。
特に、コイル状のアルミニウム板をプレス機に連続的に供給する方式の成形加工は生産性に優れるため、上記用途に多く採用されている。
【０００３】
上記用途のアルミニウム板は、耐食性・耐溶出性のさらなる向上、外観の向上およびキズつき防止等のため、その表面に樹脂塗料が塗装されることも多い。このとき、アルミニウム板には何らかの下地処理（例えばリン酸クロメート、クロム酸クロメートおよびリン酸ジルコニウム等）が施されるのが一般的である。また、外観品質のさらなる向上のため、樹脂塗料に各種の顔料ならびに染料を添加し、アルミニウム板に彩色を施すことも、多く行われている。
【０００４】
アルミニウム板の塗装とプレス加工の前後関係は、アルミ缶フタや一部の熱交換器フィンのように、塗装を施してから（プレコート）プレスする場合と、アルミ缶ボディや自動車パネルのようにプレスしてから塗装を施す（ポストコート）場合に分かれる。
【０００５】
前者では、塗装されたアルミニウム板（以下、アルミニウム塗装板と呼称）のプレス成形性を向上させるため、塗膜の表面に潤滑剤の層を形成させることが一般的に行われている。具体的には、塗料の成分に植物系ワックス、動物系ワックス、鉱物系ワックスおよび石油系ワックス等を添加して塗装する方法（インナーワックス）や塗装後の塗膜表面に石油系ワックス等を塗布する方法（アウターワックス）などが挙げられる。これらの方法によれば、アルミニウム塗装板に潤滑性が付与されるため、プレス成形性の向上に効果があり、その結果として製品品質の安定、プレス金型寿命の延長等に寄与している。
【０００６】
例えば、特許文献１では、インナーワックスとして塗膜樹脂固形分に対して０．２質量％以上のラノリンを添加した上、アウターワックスとしてパラフィンワックスまたはマイクロクリスタリンワックスを１０〜１００ｍｇ／ｍ２塗布する方法が開示されている。
また、特許文献２では、アウターワックスがパラフィンワックスであり、その７０％以上を斜方晶パラフィンとする方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２８３４９６号公報
【特許文献２】特開平０６−２５４４９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記の従来技術には、次のような問題があった。
すなわち、外観品質向上のため顔料等を添加した塗膜は、顔料等を添加しない塗膜に比べて成型加工性が劣る。これは、各種成型加工によって塗膜が変形を受けると、顔料等と塗膜の界面が剥離し、そこに加工の応力が集中して塗膜が破壊されるためと考えられている。また、塗膜表面に露出した顔料等は、成型時の熱および圧力により成型金型に癒着することが多く、これも成形性を低下させる一因となっている。
【０００８】
このような課題に対しては、インナーワックスおよびアウターワックスを増量する、顔料等の添加量を減らす等の対策が行われてきた。しかし、前者は金型に余剰ワックスが付着して、金型及び製品の汚染や寸法精度の低下をもたらし、後者は塗膜の色合いが制限され、いずれも根本解決にはならなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、アルミニウム塗装板の塗膜表面に存在するカルナバワックスの量と、塗膜内部に含まれるポリエチレンワックスの量を適切に制御することにより、金型に余剰ワックスが付着して金型及び製品の汚染や寸法精度の低下をもたらすこともなく、塗膜の色合いが制限されることもない成型加工性に優れたアルミニウム塗装板が得られることを見出した。
【００１０】
すなわち請求項１の発明は、顔料および／または染料を含有する塗膜を有したアルミニウム塗装板において、塗膜表面におけるカルナバワックスの量をＣ、塗膜内部におけるポリエチレンワックスの量をＰとした場合、（１）１５ｍｇ／ｍ２≦Ｃ≦９０ｍｇ／ｍ２、（２）５ｍｇ／ｍ２≦Ｐ≦３０ｍｇ／ｍ２および（３）１≦（Ｃ／Ｐ）≦３の（１）〜（３）を全て満たすことを特徴とする、耐カジリ性に優れた成形用アルミニウム塗装板である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に従って作られたアルミニウム塗装板は、塗膜表面および塗膜内部のワックス類の複合効果により、優れた成型加工性を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の詳細を順に説明する。
カルナバワックスおよびポリエチレンワックスはいずれも既知物質であり、塗料にインナーワックスとして採用されてきた実績がある。またこれらのワックスを同時に塗料に添加し、潤滑効果向上を狙うこともあった。ただしこれらの従来技術においては、塗膜におけるワックスの具体的な分布状態に関する考察はなされておらず、特に上記課題のように顔料および染料が関係する潤滑に対し、必ずしも最適化されているとは限らなかった。
【００１３】
本発明の要諦は、塗膜表面のカルナバワックス量、塗膜内部のポリエチレンワックス量およびカルナバワックス量とポリエチレンワックス量の比率をそれぞれ規定したことである。
【００１４】
塗膜表面に存在するカルナバワックスは、塗膜表面に均一に広がり、成型加工において金型とアルミニウム塗装材が接触および摺動する際、潤滑を向上させ摩擦を低減させる効果がある。その効果は、カルナバワックスの量が１５ｍｇ／ｍ２以上９０ｍｇ／ｍ２以下にて最もよく発揮される。カルナバワックスが１５ｍｇ／ｍ２を下回ると、顔料類が露出している塗膜表面において潤滑が不足し、金型への顔料類の癒着が生じる。また９０ｍｇ／ｍ２を上回ると、塗膜表面の潤滑は良好であるものの、過剰なワックスが金型を汚染し、製品の汚染や寸法精度不良を引き起こす。なお、塗膜内部に含まれるカルナバワックスは表面潤滑に関与しないため、本発明とは無関係である。
【００１５】
塗膜内部に含まれるポリエチレンワックスは、塗膜内部で１〜数μm程度の塊状になっており、適度に分布しているため、成型加工において塗膜に柔軟さを与える効果がある。その効果は、ポリエチレンワックスの量が５ｍｇ／ｍ２以上３０ｍｇ／ｍ２以下にて最もよく発揮される。ポリエチレンワックスの量が５ｍｇ／ｍ２を下回ると、塗膜の柔軟さが不足するため塗膜と顔料等の界面に剥離が発生しやすく、結果として成型加工性が低下する。また３０ｍｇ／ｍ２を上回ると、ポリエチレンワックスが多すぎるために塗膜の強度が失われ、加工時のキズやひび割れ等を引き起こす。なお、塗膜表面に浮き出したポリエチレンワックスは塗膜挙動に関与せず、また表面潤滑性能はカルナバワックスに比べて低いため、本発明には影響しない。
【００１６】
さらに、カルナバワックスの量（Ｃ）とポリエチレンワックスの量（Ｐ）の比も重要である。これは、顔料等を含有した塗膜が変形を受けた際、塗膜表面に露出した顔料等が成型金型に癒着し、成型加工品のキズつき等が発生するのを防ぐためであり、その効果は、１≦（Ｃ／Ｐ）≦３にて最もよく発揮される。これは、塗膜表面のカルナバワックスによる潤滑性と、塗膜内部のポリエチレンワックスによる塗膜の柔軟性が適度に組み合わされることによって、上記効果が達成されるものである。（Ｃ／Ｐ）が１を下回る、すなわちカルナバワックス量が相対的に不足すると、塗膜表面の潤滑性が不足する結果、塗膜表面に露出した顔料等をカバーしきれず、顔料等の成型金型への癒着を防げない。また（Ｃ／Ｐ）が３を上回る、すなわちポリエチレンワックス量が相対的に不足すると、潤滑性は十分達成されるものの塗膜の柔軟性が不足し、塗膜表面に露出する顔料等が増加するため、やはり成型金型への癒着が発生する。
【００１７】
原料として用いるカルナバワックスには、原料および精製度合に応じて１号から３号までグレードがあり、本発明はいずれのグレードのものを用いても有効である。またポリエチレンワックスも、分子量分布により様々な種類があるが、一般に市販されている範囲、具体的には融点１００〜１２０℃前後のものであれば十分に効果を発揮する。なお、ワックス成分以外の添加成分、具体的には酸化防止剤および界面活性剤等については、市販ワックスに添加されている程度のものであれば、本発明の効果を損なうことはない。
【００１８】
本発明を実施するために用いる手段については、特に制限はないものの、カルナバワックスとポリエチレンワックスを塗料中に配合して塗布・焼付を行うインナーワックス法が特に好適である。具体的には、本発明を満たす各ワックス量と塗膜重量を勘案し、それを基にしたインナーワックス配合量を決定することが望ましい。例えば、塗膜重量５０００ｍｇ／ｍ２の塗膜に対し本発明を適用する場合、カルナバワックス配合量はベース樹脂に対する重量百分率（ＰＨＲ）にて０．３以上１．８以下、ポリエチレンワックス配合量はＰＨＲにて０．１以上０．６以下であり、なおかつカルナバワックス配合量はポリエチレンワックス配合量の１倍以上３倍以下である。上記組成のインナーワックスを持つ塗料を塗装するにあたっては、公知の技術に基づいた塗装方法、具体的には、ロールコーターやバーコーター等を用いることができる。また焼付にあたっては、ベース樹脂に最適の焼付温度、焼付時間ならびに昇温速度をそのまま採用することができる。具体的には、板到達温度＝２００〜３００℃程度、在炉時間＝１０〜６０秒程度および昇温速度＝５〜２０℃／秒程度である。こうすることにより、カルナバワックスは塗料樹脂の架橋に伴い塗膜最表面に押し出され、ポリエチレンワックスは塗料樹脂の架橋に組み込まれて塗膜内部に留まるので、本発明の構成が達成されるのである。なお、塗料を塗装・焼付けする前に、常法に基づいたアルミニウム材料の下地処理、具体的には、アルカリエッチング後のリン酸クロメート処理や、アルカリエッチング後の各種ノンクロム処理（陽極酸化処理、リン酸ジルコニウム処理および塗布型ジルコニウム処理等）を施すことが望ましい。
【００１９】
また本発明において、顔料および染料の添加量および種類に関しては特に制限がなく、顔料と染料を同時に使用することも可能である。
【実施例】
【００２０】
以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明の好適な実施の形態を具体的に説明する。
表１に、実験に用いたカルナバワックスおよびポリエチレンワックスを示す。
【００２１】
【表１】
2007216180.tif 000002
【００２２】
次に、インナーワックス法を実施するため、顔料類およびワックス類を含有させた塗料を調製した。ベース塗料として、水性のエポキシ−アクリル塗料および溶剤性のエポキシ−尿素塗料を使用した。これらに対し、表２のような構成にて、顔料類およびワックス類を添加した。なお添加量は、ベース樹脂に対する重量百分率（ＰＨＲ）にて表示してある。
【００２３】
【表２】
2007216180.tif 000003
【００２４】
塗装板作製の内訳を表３に示す。ＪＩＳ  ５１８２−Ｈ１９合金（板厚０．２６ｍｍ）のアルミニウム合金板に、下地処理として常法に基づいてアルカリエッチング（エッチング量＝１００ｍｇ／ｍ２）後、リン酸クロメート処理（Ｃｒ＝２０ｍｇ／ｍ２）を施し、これを元板とした。これに対し、表２の塗料Ａ〜Ｋを両面に塗布することにより、実施例および比較例のサンプルを作製した。焼付は全条件とも、雰囲気温度２７０℃×３０秒（＝板到達温度２５０℃）とした。
なお全ての水準に対し、塗膜表面のカルナバワックス総量をガスクロマトグラフィー法により、塗膜内部のポリエチレンワックス量を断面ＳＥＭ観察により、それぞれ測定した。
【００２５】
【表３】
2007216180.tif 000004
【００２６】
これらのアルミニウム塗装板に対し、以下の項目により成型加工性を評価した。
・摺動試験・・・バウデン試験機（試験荷重＝５００ｇ，摺動速度＝０．６ｍｍ／秒，鋼球直径＝３／１６インチ）にて、５０往復目の動摩擦係数を測定した。なお、５０往復に達する前ににカジリが発生した場合、その往復回数を記録した。
【００２７】
・缶フタ成形試験・・・一般的なアルミニウム缶フタのプレス成形工程、すなわち、シェルプレスにてシェル加工した後、コンバージョンプレスにより缶フタ形状に成形する工程において、連続２０，０００枚加工した。この中から、無作為に５０枚を抽出し、以下の（Ａ）および（Ｂ）の評価を実施した。
（Ａ）硫酸銅反応試験・・・缶フタの内面および外面にて、カール部、パネル部およびリベット部の塗膜キズおよび塗膜剥離等の欠陥を、硫酸銅反応により調査した。内面・外面のいずれかにて硫酸銅反応のあった枚数を記録した。
（Ｂ）ワックス汚れ・・・缶フタの内面および外面の目視判定において、汚れ皆無＝１、フタ全面にワックス汚れ付着＝５、それらの中間＝２〜４と採点し、５０枚の平均点を算出した。
その結果を表４に示す。
【００２８】
【表４】
2007216180.tif 000005
【００２９】
表から明らかなように、本発明の請求項を満たす実施例１〜６は、優れた成型加工性を示した。すなわち、実施例１〜３は、水性塗料に顔料を加えた組成にて本発明の要件を満たしているため、優れた成型加工性が発揮された。実施例４は、実施例１とほぼ同等で、顔料と染料を同時に使用しており、同時に本発明の要件を満たしているため、実施例１と同等の優れた成型加工性が得られた。また実施例５〜６は、溶剤性塗料を用いた例であり、やはり成型加工性に優れている。
【００３０】
ところが、比較例１〜６は、実施例１〜６と比べて成型加工性が劣った。すなわち、比較例１は、カルナバワックス量が相対的に低いため、顔料の金型癒着が発生し、缶フタにキズが発生している。比較例２は、ポリエチレンワックス量が相対的に低いため、やはり顔料の金型癒着に由来するキズが発生している。比較例３は、Ｃ／Ｐ比ならびにＣ量は請求項を満たしているものの、Ｐ量が過剰であるため塗膜強度が不足しており、特にリベット部の塗膜割れ不良が顕著である。比較例４は、Ｃ／Ｐ比こそ請求範囲を満たしているものの、ワックス量はＣ・Ｐとも過剰であり、ワックス汚れ不良が発生している。比較例５は、比較例４と逆にワックス量がＣ・Ｐとも不足しており、潤滑不足のため成型不良を招いている。比較例６は、実施例３と同じ塗料を使っているものの、塗膜量が多いため結果的にワックス量が過剰となり、ワックス汚れ不良が発生している。