JP2000239690A - 耐傷つき性に優れた潤滑皮膜形成用水系金属表面処理組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】耐傷つき性に優れた潤滑樹脂皮膜形成用水系金
属表面処理組成物を提供する。 【解決手段】（ａ）樹脂骨格中にビスフェノール骨格と
カルボキシル基を含有し、かつ、平均分子量が３０００
以上の水系ウレタン樹脂で該樹脂合成時のイソシアネー
トの反応に係わる窒素含有率が２〜１３重量％の範囲で
あり、かつ、該樹脂合成時のイソシアネートの反応に係
わる窒素元素中のウレア結合に係る窒素元素の比である
ウレア結合の窒素／イソシアネートの反応に係わる窒素
が１０／１００〜９０／１００の範囲にある水系ウレタ
ン樹脂と、（ｂ）硬化剤と、（ｃ）シリカと、（ｄ）ポ
リオレフィンワックスとを含有し、かつ、全固形分重量
（ｅ）に対する（ａ）+（ｂ）の固形分重量％が５０〜
９５％、（ａ）の骨格中に含まれるカルボキシル基の当
量に対する（ｂ）中の官能基の当量比が０．１０〜１．
００、（ｅ）に対する（ｃ）の固形分重量％が３〜４０
％、および（ｅ）に対する（ｄ）の固形分重量％が２〜
３０％であることを特徴とする耐傷つき性に優れた潤滑
皮膜形成用水系金属表面処理組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐傷つき性に優れ
た潤滑皮膜形成用水系金属表面処理組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷延鋼鈑または亜鉛系めっき鋼鈑
は、例えば家電、自動車、建材などの加工組立メーカー
で多用されているが、少なからずプレス成形等の成形加
工が行われた後、塗装組立が行われている。しかしなが
ら、素材によっては成形加工が不十分なものもあり、成
形加工の工程で、プレス油に代表される潤滑剤を塗布
し、目的とする成形加工性を達成している。ただし、そ
の後塗装組立を行う場合は、塗布した潤滑剤が脱脂工程
で除去できるものを使用しなければならない。

【０００３】このため、近年、省工程化、コスト低減、
作業環境改善の目的で、プレス油を使用せずに予めワッ
クス系の潤滑剤を板表面に塗布した鋼鈑が製造されてい
る。しかしながら、ワックス系潤滑剤は、次工程の脱脂
工程での除去が必要であり、プレス油の場合よりプレス
環境は改善されるが良好であるとは言えない。このた
め、さらに適切な潤滑面を有した機能性表面処理鋼鈑が
開発されている。この鋼鈑は、潤滑性の良好な有機樹脂
を主成分とする組成物の薄膜が塗布されたもので、プレ
ス油などの潤滑剤の塗布を必要とせず成形加工が可能
で、かつその後の脱脂工程および塗装下地処理を必要と
しない表面処理鋼鈑である。

【０００４】この機能性表面処理鋼鈑にかかわる従来の
技術として、（１）特開昭６１−２３１１７７号、特開
昭６１−２７９６８７号、特開昭６２−３３７８１号、
（２）特開昭６２−２８９２７４号、（３）特開昭６０
−１０３１８５号、（４）特公平６−９２５６７号、
（５）特公平６−１０４７９９号、（６）特開平６−２
９２８５９号の公報に開示されている技術があるので、
以下に概説する。

【０００５】(1)の各公報に開示された技術は、一般式
ＣＨ₂＝ＣＲ₁ーＣＯＯＲ₂で表される単量体とα、β不
飽和カルボン酸単量体とこれらと共重合可能な単量体か
らなる乳化重合体にシランカップリング剤及び／又はチ
タンカップリング剤、クロム酸塩、シリカゾル、微粒子
有色顔料及び固体潤滑剤を含有する皮膜が鋼鈑表面上に
形成されていることを特徴とする表面処理鋼鈑に関する
ものである。このようにして得られた皮膜は、折り曲げ
加工や張り出し加工等比較的軽度の加工に対しては有効
であるが、プレス成形に代表される絞り加工やしごき加
工等の強加工時には摺動面が１００℃以上になり、樹脂
皮膜層が剥離しやすくなり、樹脂剥離粉が金型、プレス
成形品表面に付着して、加工後の外観を損なうという問
題がある。（２）に開示された公報は、亜鉛系めっき鋼
鈑上にウレタン系樹脂及びニ酸化珪素の複合物質又は混
合物質を主成分とする皮膜層を設けたことを特徴とする
ものである。ここで、ウレタン系樹脂とはウレタン樹脂
と他の樹脂（エポキシ、アクリル、フェノール等）との
混合物を表す。このようにして得られた皮膜は、低速摺
動成形（１０ｍｍ／ｓｅｃ以下）対しては有効である
が、プレス成形等の高速摺動成形（５００ｍｍ／ｓｅｃ
前後）では皮膜剥離が生じるため、目標とした高潤滑性
は達成できなかった。（３）に開示された公報は、亜鉛
又は亜鉛系めっき鋼鈑上に特定のクロメート層を設け、
さらにその上に複合リン酸アルミ、クロム酸塩系の防錆
顔料、ポリオレフィンワックス、ニ硫化モリブデン、シ
リコーン樹脂、末端アミノ化ウレタン変性エポキシ樹脂
からなる複合クロメート皮膜を形成させることを特徴と
する二層クロメート処理鋼鈑に関するものである。この
皮膜は自己架橋型の末端アミノ化ウレタン変性エポキシ
樹脂を使用しているため、架橋剤がなくても比較的安定
した性能を得ることができるが、目標とした性能レベル
には達しなかった。（４）に開示された公報は、エポキ
シ樹脂、ポリエステル樹脂及びアクリル樹脂から選ばれ
る樹脂と硬化剤成分であるアミノ樹脂又はポリイソシア
ネートからなる樹脂組成物に導電性物質、クロム化合物
及び潤滑性物質を配合してなることを特徴とするもので
ある。このようにして得られた皮膜では、皮膜自身の耐
摩耗性が十分でないため、目的とした高速摺動時の耐傷
つき性を達成することはできなかった。（５）に開示さ
れた公報は、ポリエステル樹脂と架橋剤に平均分子量２
０００〜８０００のポリエチレン系ワックスを含有する
皮膜を鋼鈑表面上に形成させることを特徴とするもので
ある。このようにして得られた皮膜は、皮膜自身の加水
分解性が十分でないため、目標とした性能レベル（耐食
性、塗装密着性）を達成することができなかった。
（６）に開示された公報は、分子内に活性水素を有する
ウレタン系樹脂、常温架橋型エポキシ系樹脂、球形ポリ
エチレンワックス及び鎖状コロイダルシリカを含有する
皮膜を鋼鈑表面上に形成させることを特徴とするもので
ある。この皮膜に使用されるウレタン樹脂には規定がな
く、できた皮膜の性能が目標とした性能レベルに達し得
ないものが数多く見られた。従って、現状では強加工時
の耐傷つき性が良好で、かつ、耐食性、塗装密着性も優
れた水系塗料組成物は得られていないのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの従来
技術の抱える前記問題点を解決するためのものであり、
強加工時の耐傷つき性を有し、かつ、耐食性、塗装密着
性に優れた高機能性表面処理板の水系潤滑性塗料組成物
を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来技術
の抱える上記問題点を解決すべく鋭意検討を重ねた結
果、特定構造の水系ウレタン樹脂と硬化剤とシリカとポ
リオレフィンワックスとを含む水系金属表面処理組成物
を用いるのが好ましいことを見出し本発明を完成するに
至った。即ち、（ａ）樹脂骨格中にビスフェノール骨格
とカルボキシル基を含有し、かつ、平均分子量が３００
０以上の水系ウレタン樹脂で、該樹脂合成時のイソシア
ネートの反応に係わる窒素含有率が２〜１３重量％の範
囲であり、かつ、該樹脂合成時のイソシアネートの反応
に係わる窒素元素中のウレア結合に係る窒素元素の比で
あるウレア結合の窒素／イソシアネートの反応に係わる
窒素が１０／１００〜９０／１００の範囲にある水系ウ
レタン樹脂と、（ｂ）硬化剤と、（ｃ）シリカと、
（ｄ）ポリオレフィンワックスとを含有し、かつ、全固
形分重量（ｅ）に対する（ａ）+（ｂ）の固形分重量％
が５０〜９５％、（ａ）の骨格中に含まれるカルボキシ
ル基の当量に対する（ｂ）中の官能基の当量比が０．１
０〜１．００、（ｅ）に対する（ｃ）の固形分重量％が
３〜４０％、および（ｅ）に対する（ｄ）の固形分重量
％が２〜３０％であることを特徴とする耐傷つき性に優
れた潤滑皮膜形成用水系金属表面処理組成物を提供す
る。本発明の水系ウレタン樹脂の窒素含有率は、より好
ましくは５〜１０重量％の範囲である。本発明の表面処
理組成物において、前記硬化剤は、エポキシ基又はイソ
シアネート基から選ばれる少なくとも一種の官能基を有
していることが好ましい。本発明の表面処理組成物にお
いて、前記水系ウレタン樹脂中のカルボキシル基の量
が、該樹脂固形分当りの酸価換算で１０〜５０のものが
好ましい。本発明の表面処理組成物において、前記ポリ
オレフィンワックスのケン化価が３０以下又は０であ
り、かつ、分岐構造のものが好ましい。本発明の表面処
理組成物において、前記ポリオレフィンワックスの平均
粒径は０．１〜７．０μｍが好ましい。

【０００８】以下に本発明の内容を詳しく説明する。本
発明の第１の特徴は、ベース樹脂として適切な種類の樹
脂を一定重量比で配合させることにある。樹脂として
は、密着性、伸び、せん断強度、耐食性、耐摩耗性、耐
薬品性のバランスのとれた成分にする必要がある。これ
らの性能を満足するためには、本発明の樹脂の使用が好
ましい。本発明者らは、すでにウレタン樹脂とエポキシ
樹脂を配合しかつ特定のワックスを配合することにより
強度の加工性と耐食性を得ることを達成していたが、さ
らに鋭意研究の結果、ウレタン樹脂の構造を特定するこ
とにより、特に優れた性能を発揮することを見出した。

【０００９】高加工性と高耐食性を達成するためには、
塗膜の強度と伸びのバランスが取れていることが重要で
ある。平均分子量が３０００以上のウレタン樹脂と、硬
化剤とを使用することで、低分子量同士の樹脂の架橋に
よって生成した皮膜よりも基本的な物性を制御し易く、
かつ、乾燥皮膜重量で０．３〜５．０ｇ／ｍ²の薄膜で
も、均一な物性が得られ易いことを見出した。なお、低
分子量のウレタン樹脂とは、各種イソシアネート系の硬
化剤を含むものをいう。

【００１０】本発明の表面処理組成物に使用する水系ウ
レタン樹脂の骨格となるビスフェノール骨格としては、
メチレンビスフェノール、エチリデンビスフェノール、
ブチリデンビスフェノール、イソプロピリデンビスフェ
ノール、及びこれらのアルキレンオキサイド（プロピレ
ンオキサイド、プチレンオキサイド等）付加物、あるい
はビスフェノール骨格を有するエポキシ樹脂と有機アミ
ンとの反応によって得られるエポキシ変性ポリオールが
挙げられる。この骨格を樹脂中に取り込むことにより、
耐食性、密着性等が大幅に改善される。なお、アルキレ
ンオキサイドの付加モル数に関しては特に限定するもの
ではないが、０もしくは１０以下が好ましい。１０を越
える場合は、グリコールの分子量が大きくなりすぎるた
め、得られる樹脂皮膜の親水性が強くなり、耐食性や塗
装密着性が低下する。また、有機アミンとしては、例え
ばジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミ
ン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、ジアミル
アミン、ジメタノールアミン、ジエタノールアミン、及
びメチルエタノールアミンが挙げられる。

【００１１】また、本発明で使用される水系ウレタン樹
脂には、ビスフェノール骨格を有するポリオールの他に
ポリエステルポリオール化合物及びポリエーテルポリオ
ールを骨格として併用してもよい。ポリエステルポリオ
ールの化合物としては、例えば、エチレングリコール、
ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，
２−プロピレングリッコール、１，３−プロピレングリ
コール、１，２−プチレングリコール、１，３−ブチレ
ングリコール、１，４−ブチレングリコール、ヘキサメ
チレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリ
ン等の低分子量のポリオールとコハク酸、グルタミン
酸、アジピン酸、セバチン酸、フタル酸、イソフタル
酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、エンドメチ
レンテトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、等
の多塩基酸との反応によって得られる末端に水酸基を有
するポリエステル化合物が挙げられる。また、ポリエー
テル化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジ
エチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２
−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコー
ル、１，２−ブチレングリコール、１，３−プチレング
リコール、１，４−プチレングリコール、ヘキサメチレ
ングリコール、水添ピスフェノールＡ、トリメチロール
プロパン、グリセリン等の低分子量のポリオールのエチ
レンオキシド及び／又はプロピレンオキシド高付加物、
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、
ポリエチレン／プロピレングリコール等のポリエーテル
ポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリオレ
フィンポリオール、ポリブタジエンポリオール等が挙げ
られる。

【００１２】本発明で使用する水系ウレタン樹脂は骨格
中にカルボキシル基を含有していることが特徴である。
カルボキシル基等の親水基を含有しない他のウレタン樹
脂は親水性が不十分であるため、水系化することが出来
ない。カルボキシル基を導入せずに水系化する方法とし
てスルホン酸塩を側鎖に導入する方法が知られている
が、この方法ではスルホン酸塩の親水性が強すぎるため
に得られる皮膜の耐水性が低下する。また、乳化剤を使
用して強制的に水系化する方法も知られているが、使用
する活性剤は一般的に親水性が強いために得られる皮膜
の耐水性が低下する。このため、樹脂骨格中にカルボキ
シル基を含有させ、これをアンモニア、トリエチルアミ
ン等のアルカリで中和して自己乳化させる方法が好まし
い。カルボキシル基の量は、ウレタン樹脂固形分当りの
酸価換算で１０〜５０の範囲にあることが適切である。
この酸価が１０未満の場合、密着性が不十分で加工性及
び耐食性が劣る。一方、酸価が５０を越える場合、耐水
性、耐アルカリ性が劣るため耐食性が低下する。なお、
水系ウレタン樹脂にカルボキシル基の導入方法について
は特に規定するものではないが、一般的にジメチロール
アルカン酸（例えば、２，２−ジメチロールプロビオン
酸、２，２−ジメチロール酪酸、２，２−ジメチロール
吉草酸等）が使用されるケースが多い。

【００１３】本発明に使用される水系ウレタン樹脂は、
該樹脂合成時のイソシアネートの反応に係わる窒素含有
率が２〜１３重量％の範囲であることが特徴である。よ
り好ましくは５〜１０重量％の範囲である。窒素含有率
が２重量％未満である場合は、水系ウレタン樹脂中のイ
ソシアネートとの反応に係わる結合の濃度が低下するた
め、ウレタン樹脂特有の優れた耐摩耗性が低下する。一
方、窒素含有率が１３重量％を越える場合は、水系ウレ
タン樹脂中のイソシアネートとの反応に係わる結合の濃
度が高くなり過ぎて、得られる皮膜が脆くなり、素材の
塑性変形による伸びに追随しきれなくなり、皮膜が損傷
して耐食性や塗装密着性が低下する。

【００１４】また、本発明に使用される水系ウレタン樹
脂のもうひとつの大きな特徴として、該樹脂合成時のイ
ソシアネートの反応に係わる窒素元素中のウレア結合に
係わる窒素元素の比であるウレア結合の窒素／イソシア
ネートの反応に係わる窒素が１０／１００〜９０／１０
０の範囲にあることが挙げられる。より好ましくは４０
／１００〜８０／１００の範囲である。該比率が１０／
１００未満である場合は、高速摺動時すなわち高温での
抗張力が不十分であるために皮膜剥離を伴い、耐傷つき
性が低下する。一方、該比率が９０／１００を超える場
合は、皮膜が硬過ぎて素材の塑性変形による伸びに追随
しきれなくなり、皮膜が損傷して耐食性や塗装密着性が
低下する。なお、ウレア結合を樹脂骨格中に導入する方
法としては、ウレタンプレポリマー合成時にイソシアネ
ート基とアミノ基とを反応させる方法、末端イソシアネ
ート基を有するウレタンプレポリマーと水とを反応させ
る方法などが知られているが、本発明では特に限定する
ものではない。ここで、使用されるアミノ基を有する化
合物としては、例えば、エチレンジアミン、プロピレン
ジアミン、ヘキサメチレンジアミン、トリレンジアミ
ン、キシリレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、
ジアミノシクロヘキシルメタン、ピレラジン、２−メチ
ルピレラジン、イソホロンジアミン、コハク酸ジヒドラ
ジド、アジピン酸、ジヒドラジド、及びフタル酸、ジヒ
ドラジド等が挙げられる。なお、本発明に用いる水系ウ
レタン樹脂成分は、結果的にウレア結合の窒素／イソシ
アネートの反応に係わる窒素の比が１０／１００〜９０
／１００の範囲であれば、所定の分子量で樹脂骨格中に
ビスフェノール骨格とカルボキシル基を有する２種以上
の樹脂原料を使用してもかまわない。

【００１５】水系ウレタン樹脂に硬化剤を併用しない場
合は、架橋が不十分となり耐食性及び耐溶剤性が劣るの
で、本発明では硬化剤を配合している。硬化剤として
は、エポキシ系化合物、オキサゾリン系化合物、アジリ
ジン系化合物、イソシアネート化合物等が使用できる。
しかし、より優れた耐食性と耐溶剤性を得るためには硬
化剤として水分散型もしくは水溶性のエポキシ樹脂又は
イソシアネート化合物を用いることがより好ましい。そ
の他の硬化剤は、アクリルあるいはエステル等の成分を
骨格としている場合が多く、得られる皮膜物性が前記成
分の影響を受けるため、耐食性や塗装密着性が低下する
場合があるので好ましくない。例えば硬化剤としてエポ
キシ樹脂を用いると、末端のエポキシ基が反応性に富ん
でいるため架橋反応が容易となる。また、イソシアネー
ト化合物を用いると、末端のイソシアネート基が反応す
ることにより分子中の架橋密度が上がり、この結果、引
っ張り強度、耐溶剤性、耐熱性等が向上するものと考え
られる。これらの硬化剤の中では、特に、ビスフェノー
ル骨格を有するエポキシ樹脂が好適である。

【００１６】硬化剤の配合量は、水系ウレタン樹脂の骨
格中に含まれるカルボキシル基に対する硬化剤中の官能
基の割合が０．１０〜１．００とするのが好ましい。よ
り好ましくは、０．３０〜１．００である。この割合が
０．１０未満では硬化剤の配合効果が乏しく、１．００
を超える量では本発明の樹脂の特性を十分に発揮するこ
とができず、また、水系ウレタン樹脂と未反応である架
橋剤が残存して可塑剤的役割をするため、耐食性及び耐
溶剤性が低下する。硬化剤の全固形分重量に対する固形
分重量％は３０％以下で有ることが好ましい。３０％を
超える量を配合すると、水系ウレタン樹脂本来の性能を
引き出すことができず、耐食性、塗装密着性等の性能が
低下する。なお、プレス成形に代表される絞り加工やし
ごき加工等の強加工時には摺動面が１００℃以上になる
ため、架橋後の皮膜のＴｇとして４０〜１５０℃の範囲
になるものを使用することが好ましい。架橋後の皮膜の
Ｔｇが４０℃未満では、高速摺動時すなわち高温での抗
張力が不十分であるために皮膜剥離を伴い、耐傷つき性
が低下する。一方、架橋後の皮膜のＴｇが１５０℃以上
では、皮膜が硬くなり過ぎて素材の塑性変形による伸び
に追随しきれなくなり、皮膜が損傷して耐食性や塗装密
着性が低下するものである。

【００１７】本発明の水系塗料組成物においては、全固
形分重量（ｅ）に対する（ａ）+（ｂ）の固形分重量％
は５０〜９５％とするのが好ましい。より好ましくは５
５〜７５％である。５０％未満ではバインダー効果が不
十分なため目的とする耐食性が得られない。また、９５
％を越える場合も目的とする耐食性及び耐傷つき性が得
られない。

【００１８】次に、本発明の水系金属表面処理組成物
は、耐食性の向上のためシリカ（ＳｉＯ₂）を全固形分
重量％に対して３〜４０％配合している。より好ましく
は１０〜３０％である。全固形分重量に対するシリカの
固形分重量％が３％未満では耐食性の向上効果が小さ
く、４０％を超える量では、樹脂のバインダー効果が小
さくなり耐食性が低下する。また、シリカの粒径につい
ては、３〜３０ｎｍが適切である。平均粒径が３ｎｍ未
満または３０ｎｍを越える場合には、目的とした耐食性
及び塗装密着性を得ることができない。なお、シリカの
種類としては、液相コロイダルシリカ及び気相シリカが
あるが、本発明においては特に限定するものではない。

【００１９】一般的に金属表面処理組成物に潤滑添加物
を添加すると潤滑性能は向上するが、従来から潤滑成分
として使用されている黒鉛やニ硫化モリブデン等の潤滑
剤では、環境保全及び工程短縮化による成形加工後の脱
脂工程の省略等の問題点を解決することはできない。こ
のため、本発明では潤滑成分として、水系塗料組成物の
全固形分重量（ｅ）に対して２〜３０重量％含有するこ
とが好ましい。より好ましくは１０〜２５重量％であ
る。また、前記ポリオレフィンワックスはケン化価が０
又は３０以下のもので、かつ、分岐構造のものが好まし
い。ポリオレフィンワックスの配合量が、２重量％未満
では成形加工性向上効果が小さく、３０重量％を超える
量では、成形加工時にプレス装置やその周辺にワックス
が飛散するため、作業環境上好ましくなく、耐食性も低
下する。ワックスのケン化価が３０を越える場合は、極
性が大きく樹脂に相溶し易いため、成膜時に樹脂表面に
存在し難くなるため、高度な加工性能レベルが必要であ
る場合には適切とはいえない。より好ましいのは樹脂と
の相溶性のより小さいエステル結合を持たないケン化価
が０のワックスである。また、ワックスの平均粒径は、
０．１〜７．０μｍが好ましい。平均粒径が０．１μｍ
未満の場合は加工性が不十分である。７．０μｍを超え
る場合は、固体化したワックスの分布が不均一となるた
め好ましくない。又、ワックスの融点としては、１１０
〜１６０℃のものが好ましい。プレス成形時には板表面
の温度が１００℃以上に達するため、ワックスの融点が
１１０℃未満では十分な潤滑性を得ることができず、逆
に、ワックスの融点が１６０℃を越えると成形加工時に
ワックスの持つ潤滑性が発揮されない。ワックスの粒子
の形状トシテハ、真球状のものが高度の加工性を得るた
めにはより好ましい。

【００２０】なお、本発明の表面処理組成物中には、被
塗面に均一な皮膜を得るためには濡性向上剤と呼ばれる
界面活性剤や増粘剤、溶接性の向上のための導電性物
質、意匠性向上のための着色顔料等を添加することもで
きる。

【００２１】本発明の水系金属表面処理組成物を塗布す
る素材としては、冷延鋼鈑、亜鉛系めっき鋼鈑またはス
テンレス鋼鈑が挙げられる。また、耐食性を向上させる
ために下地処理を行うのが好ましい。この下地処理とし
ては公知のクロメート処理またはリン酸塩処理が適切で
ある。これらの下地皮膜の上に当該表面処理組成物を塗
布乾燥して、耐傷つき性、耐食性、耐溶剤性等の性能を
加味し、０．３〜５．０ｇ／ｍ²の皮膜を形成させるの
が好ましい。塗布方法としては、ロールコーター法、浸
漬法、静電塗布法等があるが、本発明では特に限定する
ものではない。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例とともに挙
げ、本発明を具体的に説明する。 １、試験片の作成 （１−１）供試材 下記に示した市販の素材を供試材として使用した。 両面電気亜鉛めっき鋼鈑（ＥＧ）：板厚＝０．８ｍｍ 目付け量＝２０／２０（ｇ／ｍ²） 冷延鋼鈑（ＳＰＣＣ） ：ＳＰＣＣ材、板厚＝０．８ｍｍ （１−２）脱脂処理 供試材をシリケート系アルカリ脱脂剤のファインクリー
ナー４３３６（商標：日本パーカライジング（株）製）
で脱脂処理した。（濃度＝２０ｇ／ｌ、温度＝６０℃、
２分スプレー） （１−３−１）下地クロメート処理 ＥＧ材のクロメート皮膜形成は、ジンクロム３３６７
（商標：日本パーカライジング（株）製）でスプレー処
理（浴温度＝５０℃、時間＝１０秒）を行い、水洗後２
２０℃の雰囲気温度（鋼鈑到達板温＝１００℃）で１０
秒間乾燥した。クロム付着量は５０ｍｇ／ｍ²である。 （１−３−２）下地リン酸亜鉛処理 リン酸亜鉛皮膜形成は、パルボンドＬ３０２０（商標：
日本パーカライジング（株）製）で浸漬処理（浴温度＝
４５℃、時間=２分）を行い、水洗後風乾した。皮膜重
量は２．０ｇ／ｍ²である。 （１−４）水系金属表面処理組成物の塗布 表−２に示す水系金属表面処理組成物をパーコーターで
塗布し、３２０℃の雰囲気温度（鋼鈑到達板温＝１６０
℃）で１５秒間乾燥した。（目標付着量＝１．０ｇ／ｍ
²）

【００２３】２．塗装板性能試験 （２−１）耐食性 ＪＩＳ−Ｚ２７３１による塩水噴霧試験を４００時間行
い、白錆発生状況を観察した。 [評価基準] ◎＝錆発生が全面積の３％未満 ○＝錆発生が全面積の３％以上１０％未満 △＝錆発生が全面積の１０％以上３０％未満 ×＝錆発生が全面積の３０％以上

【００２４】（２−２）加工後耐食性 １００ｍｍφの直径のブランク板を使用し、ポンチ径＝
５０ｍｍφ、しわ押さえ圧１Ｔｏｎ、深絞り速度３０ｍ
／分の条件で高速円筒深絞り試験を実施した。この時の
絞り比は２．００である。 [評価基準] ◎＝錆発生が全面積の３％未満 ○＝錆発生が全面積の３％以上１０％未満 △＝錆発生が全面積の１０％以上で性能劣化なし ×＝錆発生が全面積の１０％以上で性能劣化あり

【００２５】（２−３）高速耐傷つき性 １１５ｍｍφの直径のブランク板を使用し、ポンチ径＝
５０ｍｍφ、ダイス径５２ｍｍφ、しわ押さえ圧１Ｔｏ
ｎ、深絞り速度３０ｍ／分の条件で高速円筒深絞り試験
を実施した。この時の絞り比は２．３０である。 [評価基準] ◎＝絞り比＝２．４０まで絞り抜け、外観良好 ○＝絞り比＝２．４０まで絞り抜け、外観不良 △＝絞り比＝２．３５まで絞り抜け ×＝絞り比＝２．３０まで絞り抜け

【００２６】（２−４）低速耐傷つき性 試験板を３０ｍｍ幅に切断し、先端半径０．５ｍｍ、成
形高さ４ｍｍ、圧着荷重０．５Ｔｏｎ、引き抜き速度２
４０ｍｍ／ｍｉｎでドロービード試験を行い、その外観
を評価した。 [評価基準] ◎＝皮膜損傷無し ○＝皮膜損傷部分が全体の摺動部分の５％未満 △＝皮膜損傷部分が全体の摺動部分の５％以上、２０％
未満 ×＝皮膜損傷部分が全体の摺動部分の２０％以上

【００２７】（２−５）塗装密着性 メラミンアルキッド系塗料（商標：アラミック♯１００
０、関西ペイント（株）製）を焼きつけ乾燥後の膜厚が
２５μｍになるように塗布して１２５℃で２０分間焼き
付け、２４時間後に沸騰水に２時間浸漬し、さらに２４
時間後に評価を行った。塗料密着評価方法はＪＩＳ−Ｋ
５４００により描画、ゴバン目エリクセン、衝撃の各試
験を行い、これらの総合評価により評価した。 [評価基準] ◎＝塗膜剥離面積、０％ ○＝塗膜剥離面積、０〜１％ △＝塗膜剥離面積、１〜１０％ ×＝塗膜剥離面積、１０％以上

【００２８】３．試験結果 表−１に水系金属表面処理組成物の成分一覧、表−２に
水系金属表面処理組成物の水準一覧、を示し、実施例と
比較例を説明する。

【００２９】表−３の実施例１〜１０は亜鉛系めっき鋼
鈑にクロメート処理、冷延鋼鈑にリン酸塩処理を行った
後に、本発明の水系金属表面処理組成物（表−２のＮ
ｏ．１〜９）を塗布後乾燥して皮膜を形成させたもので
ある。耐食性、加工部耐食性、耐傷つき性、塗装密着性
の各性能がいずれも良好である。一方、本発明とは異な
る表−２のＮｏ．１０〜２０の水系金属表面処理組成物
を用いた比較例１１〜２２では、耐食性、加工部耐食
性、耐傷つき性、塗装密着性とも劣っている。

【００３０】

【発明の効果】本発明の水系金属表面処理組成物を亜鉛
めっき鋼鈑等の表面に塗布することにより、強加工時の
耐傷つき性、塗装密着性の優れた皮膜が得られるのであ
る。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表３】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２３Ｃ 22/07 Ｃ２３Ｃ 22/07 22/24 22/24 22/83 22/83 28/00 28/00 Ｃ // Ｃ１０Ｎ 20:04 20:06 40:20 (72)発明者 宮内 優二郎 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内 (72)発明者 森下 敦司 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）樹脂骨格中にビスフェノール骨格
   とカルボキシル基を含有し、かつ、平均分子量が３００
   ０以上の水系ウレタン樹脂で、該樹脂合成時のイソシア
   ネートの反応に係わる窒素含有率が２〜１３重量％の範
   囲であり、かつ、該樹脂合成時のイソシアネートの反応
   に係わる窒素元素中のウレア結合に係る窒素元素の比で
   あるウレア結合の窒素／イソシアネートの反応に係わる
   窒素が１０／１００〜９０／１００の範囲にある水系ウ
   レタン樹脂と、（ｂ）硬化剤と、（ｃ）シリカと、
   （ｄ）ポリオレフィンワックスとを含有し、かつ、全固
   形分重量（ｅ）に対する（ａ）+（ｂ）の固形分重量％
   が５０〜９５％、（ａ）の骨格中に含まれるカルボキシ
   ル基の当量に対する（ｂ）中の官能基の当量比が０．１
   ０〜１．００、（ｅ）に対する（ｃ）の固形分重量％が
   ３〜４０％、および（ｅ）に対する（ｄ）の固形分重量
   ％が２〜３０％であることを特徴とする耐傷つき性に優
   れた潤滑皮膜形成用水系金属表面処理組成物。
2. 【請求項２】 前記水系ウレタン樹脂の窒素含有率が５
   〜１０重量％の範囲である、請求項１に記載の水系金属
   表面処理組成物。
3. 【請求項３】 前記硬化剤が、エポキシ基、またはイソ
   シアネート基から選ばれる少なくとも一種の官能基を有
   する、請求項１に記載の水系金属表面処理組成物。
4. 【請求項４】 前記水系ウレタン樹脂中のカルボキシル
   基の量が、該樹脂固形分当りの酸価換算で１０〜５０で
   ある、請求項１に記載の水系金属表面処理組成物。
5. 【請求項５】 前記ポリオレフィンワックス化価が３０
   以下または０であり、かつ、分岐構造を有する請求項1
   に記載の水系金属表面処理組成物。
6. 【請求項６】 前記ポリオレフィンワックスが、平均粒
   径が０．１〜７．０μｍの範囲である、請求項１記載の
   水系金属表面処理組成物。