JP2001219498A - 良ウレタン剥離性と良ウレタン密着性を兼備した加工性に優れるアルミめっき鋼板 - Google Patents

良ウレタン剥離性と良ウレタン密着性を兼備した加工性に優れるアルミめっき鋼板

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JP2001219498A
JP2001219498A JP2000032575A JP2000032575A JP2001219498A JP 2001219498 A JP2001219498 A JP 2001219498A JP 2000032575 A JP2000032575 A JP 2000032575A JP 2000032575 A JP2000032575 A JP 2000032575A JP 2001219498 A JP2001219498 A JP 2001219498A
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JP2000032575A
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Teruaki Isaki
輝明 伊崎
Masaaki Yamamoto
雅章 山本
Hiroshi Omi
洋 近江
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D

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  • Laminated Bodies (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂皮膜の表面エネルギーを制御することに
より、発泡ウレタンとの密着性、および剥離性の相反す
る要求特性に対応し、かつ皮膜中に潤滑剤も添加するこ
とで無塗油プレスも可能にした冷蔵庫裏板に供すること
が可能なアルミめっき鋼板を提供する。 【解決決手段】 鋼板の片面(外面)に表面エネルギー
が30dyne/cm以下である有機皮膜処理、もう一
方の面(内面)に表面エネルギーが30dyne/cm
を越える有機皮膜処理を施す。その場合、皮膜中に重量
比で潤滑剤を0.5〜20%含有させ、皮膜厚みを片面
当たり0.5〜5μmとしたアルミめっき鋼板。 【効果】 本発明により、片面がウレタン密着性良好、
もう片面がウレタン剥離性に優れる,表裏相反する皮膜
特性を有した潤滑性にも優れる有機皮膜被覆型アルミめ
っき鋼板が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板表裏のウレタ
ン密着性を制御したもので、例えば、冷蔵庫裏板で要求
される内面ウレタン密着性良好で、かつ外面ウレタン剥
離性が良好となるような鋼板表裏で相反する特性を付与
したアルミめっき鋼板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、冷蔵庫裏板には亜鉛めっきに塗装
を施した、所謂プレコート鋼板(PCM)が使用されて
いる。このPCMは塗装皮膜が比較的柔らかいために、
プレス加工や作業取り扱い疵が発生しやすい欠点があっ
た。それに対して、アルミめっき鋼板はその金属光沢が
好まれ、耐食性も良好なめっき鋼板であり、適正な皮膜
を用いることで、疵付き性もPCMより優れること、及
びコストも安いことから、PCM代替として注目される
ようになってきた。
【0003】耐疵付き性に優れるアルミめっき鋼板とし
ては、例えば、特開平2−274532号公報には、有
機溶剤系エポキシ樹脂を被覆したものが述べられてい
る。また、特開平5−154447号公報には、アルキ
ッド系、アクリル系等の樹脂中にポリエチレン系やオレ
フィン系のワックスを含有させた樹脂を鋼板表面に塗布
することが述べられている。いずれも有機樹脂やワック
スの効果で、鋼板表面の潤滑性が向上し、その結果、プ
レスやロール成形加工時のめっき剥離や疵付きを防止し
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、冷蔵庫裏板
に使用する場合、本体と裏板を接合する(内面側)手段
は両者の間に注入される発泡ウレタンに頼ることになる
ため、上記に述べた疵付き防止有機樹脂は発泡ウレタン
との密着性が良好でなければならない。更に、その反対
面(外面側)、即ち、目に見える面でははみ出した発泡
ウレタンが付着することがあり、その状態では著しく商
品価値を下げてしまう。よって、発泡ウレタンと接しな
い面側の皮膜はウレタン密着性が劣る、或いは容易に剥
離できるものであることが望ましい。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、特開平1
0−86273号公報において、特殊エステル系,シリ
コン系,エチレン系等の潤滑剤を0.5〜20wt%含
有させた皮膜を、乾燥膜厚で0.5μm以上被覆した耐
疵つき性に優れるアルミめっき鋼板を提供することに成
功した。該皮膜は100℃以下の低温でも成膜する特徴
があり、一般に塗装鋼板ラインに設置されるような大規
模な高温焼き付け設備を持つ必要がないことが特徴であ
る。本発明者らは、この低温成膜の特徴は損なわずに発
泡ウレタン密着性を制御できないかと鋭意検討した結
果、皮膜と発泡ウレタンの密着性は皮膜の持つ表面エネ
ルギーの大小によって整理できることを知見した。皮膜
の表面エネルギーは皮膜樹脂中に含まれる官能基(例え
ば−OHや−COOH)量で変化する、或は添加される
潤滑剤によっても異なることを知見している。
【0006】即ち、図1(a)にアクリルエマルジョン
型樹脂の最表層にある官能基(−COOHと−OH)量
を変化させた皮膜の表面エネルギー値測定結果を示す。
更に、図1(b)にその表面エネルギー値と発泡ウレタ
ン密着強度の関係を示す。なお、表面エネルギーは下記
式に基づいて算出した。 表面エネルギー算出法;(1+cosθ)γL=2(γ
Ld・γSd)1/2+2(γLp・γSp)1/2 表面エネルギーγS=γSd+γSp γLd,γLpは既知の液体で、接触角θを測定、上式
を連立で解くことでγSdとγSpが求まる。
【0007】本発明では、2種の既知の液体として蒸留
水とエチレングリコールを用いた。装置は協和界面科学
(株)製CONTACT Angle Meter(形
式FACE CA−A)で、2種の液体を皮膜上に適当
量滴下し、水滴の接触角(θ)を顕微鏡にて測定した。 水の場合;γLd=29.1,γLp=43.7,エチ
レングリコールの場合;γLd=30.1,γLp=
7.6である。 また、図2に官能基総量が20重量%の樹脂皮膜中に、
異なる潤滑剤を添加した皮膜のウレタン密着強度を測定
した結果を示す。
【0008】図1から、官能基量が増すに従って表面エ
ネルギーは増しており、その結果ウレタンとの密着強度
が増加している。図2においては潤滑剤が異なることに
よりウレタン密着強度が多少変化することを示してい
る。これまでの本発明者らの試験結果では、樹脂皮膜表
面エネルギーが30dyne/cmを境にして、ウレタ
ン破壊形態が変化することが分かってきた。即ち、表面
エネルギーが30dyne/cmを越えると皮膜とウレ
タンの密着性が良好で、ピール法による密着性評価試験
において、ウレタン層の中での凝集破壊の形態となる。
一方、表面エネルギーが30dyne/cm以下では皮
膜とウレタン層の界面破壊に移行する。
【0009】以上から、ウレタン密着性を必要とする鋼
板内面側には、皮膜表面エネルギーが30dyne/c
mを越えるように皮膜樹脂中の官能基量を調整した皮
膜、ウレタン除去作業が必要な鋼板外面側には皮膜表面
エネルギーが30dyne/cm以下となる皮膜樹脂中
官能基量を調整した皮膜を用いた表裏異種皮膜が有効で
あることが知見された。また、図2から、シリコン系潤
滑剤がエステル系潤滑剤よりも密着性を低下させること
がわかる。
【0010】次に、皮膜の骨格を成す低温焼付け可能な
樹脂について述べる。樹脂は、エチレン系不飽和カルボ
ン酸成分と水酸基含有単量体成分とを適当量含有するエ
チレン系不飽和化合物からなる有機化合物である。エチ
レン系不飽和カルボン酸成分としては、例えばアクリル
酸、メタアクリル酸等のモノカルボン酸、マレイン酸、
フタル酸等のジカルボン酸と、それらの塩化合物の中か
ら選ばれた1種又は2種以上が使用できるが、好ましく
はアクリル酸、または/及びメタアクリル酸である。
【0011】有機化合物の水酸基含有単量体成分として
は、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メ
タ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル
酸3−ヒドロキシブチル、アクリル酸2,2−ビス(ヒ
ドロキシメチル)エチル、(メタ)アクリル酸2,3−
ジヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸−3−クロ
ル−2−ヒドロキシプロピル等の(メタ)アクリル酸ヒ
ドロキシエステル類、アリルアルコール類、及びN−メ
チロールアクリルアミド、N−ブトキシメチロール(メ
タ)アクリルアミド等のアルコールアミド類の還元性水
酸基を含有するモノマー、及び酸性溶液中で水酸基と同
様な反応性を期待できるグリシジル(メタ)アクリレー
ト、アリルグリシジルエーテル、β−メチルグリシジル
(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシ
ルメチル(メタ)アクリレート等のグリシジル基を有す
るモノマー、アクロレイン等のアルデヒド基を有するモ
ノマー等から選ばれた1種または2種以上が使用可能で
あるが、特に望ましくは(メタ)アクリル2−ヒドロキ
シエチル、または/およびグリシジル(メタ)アクリレ
ートである。なお、(メタ)アクリル酸〜は、メタアク
リル酸〜または/およびアクリル酸〜 を表している。
【0012】その他のエチレン系不飽和化合物成分と
は、(メタ)アクリル酸アルキルエステル及びその他の
ビニル化合物である。(メタ)アクリル酸アルキルエス
テルとしては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)ア
クリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)
アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘ
キシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリ
ル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メ
タ)アクリル酸セチル、(メタ)アクリル酸ドデシル、
(メタ)アクリル酸フェニル等の中から選ばれた1種ま
たは2種以上が使用できる。
【0013】その他のビニル化合物としては、スチレ
ン、α−メチルスチレン、ジメチルアミノスチレン、ジ
メチルアミノスチレン(メタ)アクリルアミド、ビニル
トルエン及びクロロスチレン等から選ばれた1種または
2種以上の芳香族ビニル化合物が推奨される。これらの
うち1種または2種以上を併用したり、芳香族ビニル化
合物以外の化合物を併用することもかまわない。更に、
本発明の目的を損なわない範囲で上述した化合物以外の
化合物等を含有させておくことも差し支えない。
【0014】次に、ウレタン密着性は主に樹脂皮膜で制
御されるが、プレス加工性を向上させる目的で添加する
潤滑剤によっても幾分かの制御が可能であることがわか
った。ところで、冷蔵庫裏板形状にプレス加工する際、
昨今の環境負荷軽減対応から、無塗油状態でプレスされ
ることが一般的になってきている。特に家電製品はその
動きが強い。本鋼板も無塗油プレスに対応することが必
要であるが、それには先に述べた0.5〜20wt%の
潤滑剤添加と乾燥皮膜厚みが0.5〜5μmで対応可能
であることを実験で確認している。
【0015】すなわち、本発明の要旨は、 (1)鋼板の片面(外面)に表面エネルギーが30dy
ne/cm以下である有機皮膜処理、もう一方の面(内
面)に表面エネルギーが30dyne/cmを越える有
機皮膜処理を施した外面ウレタン剥離性と内面ウレタン
密着性に優れたアルミめっき鋼板。 (2)前記(1)記載の有機皮膜中に重量比で潤滑剤を
0.5〜20%含有する外面ウレタン剥離性と内面ウレ
タン密着性およびプレス加工性に優れたアルミめっき鋼
板。 (3)前記(1)または(2)記載の有機皮膜の厚みが
片面当たり0.5〜5μmであるアルミめっき鋼板にあ
る。
【0016】以下に、本発明を詳細に述べる。図3にバ
ウデン法による摩擦係数測定結果を示す。めっき鋼板に
樹脂皮膜を被覆することで潤滑性は向上する。更に、特
殊エステル系等の潤滑剤を添加することで一層の向上が
達成でき、無塗油プレスに耐えるめっき鋼板が得られ
る。各種潤滑剤を検討した結果、その添加量が重量比で
皮膜の0.5%未満では潤滑効果が十分に得られず、逆
に20%を越えると効果は飽和するためこれ以上添加す
ることは経済的でない。従って0.5〜20%が望まし
い。
【0017】また、図4に、樹脂膜厚の効果および潤滑
剤添加量の効果を示す。膜厚が0.5μm未満と薄すぎ
ると充分な潤滑性がなく、良好なプレス加工性が得られ
ない。逆に5μmを超える厚膜になっても効果は飽和
し、これよりも厚く塗装しても経済的負担が大きくなり
好ましくない。水系樹脂中に均一分散するには潤滑剤の
特殊前処理が必要であり、水漏れ性を高めた潤滑剤が市
販されている。例えば、特殊エステル系、ポリエチレン
ワックス系,ステアリン酸系,シリコン系,パラフィン
ワックス系,特殊オレフィン系等々である。なお、ここ
で言うアルミめっき鋼板表面には予めクロメート等の化
成処理皮膜があっても、なくても何れでも良い。
【0018】次に、実施例に基づいて具体的に説明す
る。実ラインで製造されたアルミめっき(Al−8%S
iめっき)鋼板を用い、ラボにて、CrO3 −SiO2
系クロメート処理を施したもの、或いは施していないも
のの両素材を用い、潤滑剤を含有した低温焼き付け型樹
脂を、塗膜厚を変えて塗布した試料を作製した。作製し
た試料は、バウデン法による摩擦係数測定 ピール
試験(2枚の樹脂被覆した板の間に発泡ウレタンを注入
後、2枚の板端部を引っ張り試験機で引く)による剥離
形態の評価を行った。
【0019】評価は次の基準に準じて行った。 バウデン摩擦係数測定 測定条件;10mmφのステンレス製鋼球を用い、荷重
500gにて、バウデン法により測定した。測定は、同
一箇所を10回操作し、その平均値で評価した。 評価基準;◎;摩擦係数≦0.1 ○:0.1<摩擦係数≦0.3 △:0.3<摩擦係数≦0.5 ×:0.5<摩擦係数
【0020】ウレタン密着性 実施条件;幅20mm×長さ150mmの短冊の間にウ
レタンを注入し、完全に発泡し終わった後、2枚の板の
同端部を引っ張り試験機に固定、剥離するまで実施す
る。その時の剥離形態によってウレタン密着性を評価し
た。剥離作業性の優劣はその評価の裏返しであるから、
密着性が劣る皮膜は剥離作業性が良いと言える。 評価基準;A :ウレタン層内での凝集破壊 AB;ウレタン層内での凝集破壊とウレタン−皮膜表面
での界面破壊が混在 B ;ウレタン−皮膜表面での界面破壊 評価結果を表1にまとめる。
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】以上の結果から、本発明により、表裏の
ウレタン密着性を制御した皮膜で、例えば、冷蔵庫裏板
材に供するアルミめっき鋼板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】樹脂中官能基量と皮膜表面エネルギーとの関係
およびその皮膜表面エネルギーと発泡ウレタン密着強度
の関係を示す図、
【図2】潤滑剤種とウレタン密着強度との関係を示す
図、
【図3】バウデン法による摩擦係数測定結果を示す図、
【図4】樹脂膜厚および潤滑剤量と摩擦係数との関係を
示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近江 洋 福岡県北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 Fターム(参考) 4D075 CA07 CA13 DA06 DB07 DC18 EA05 EA37 EB22 4F100 AB03A AB10D AB10E AK01B AK01C AK25 AK25J AK52H AL01 BA05 BA06 BA10B BA10C BA13 CA30B CA30C EH71D EH71E GB48 JA20B JA20C JK06 JL01 JL11C JL14B YY00B YY00C YY00H 4K026 AA09 AA13 AA22 BA01 BA06 BA12 BB04 BB06 BB09 BB10 CA16 CA37 CA39 DA16 4K044 AA02 AB02 BA10 BA15 BA21 BB03 BB04 BC01 BC04 BC05 CA11 CA16 CA53

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼板の片面(外面)に表面エネルギーが
    30dyne/cm以下である有機皮膜処理、もう一方
    の面(内面)に表面エネルギーが30dyne/cmを
    越える有機皮膜処理を施した外面ウレタン剥離性と内面
    ウレタン密着性に優れたアルミめっき鋼板。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の有機皮膜中に重量比で
    潤滑剤を0.5〜20%含有する外面ウレタン剥離性と
    内面ウレタン密着性およびプレス加工性に優れたアルミ
    めっき鋼板。
  3. 【請求項3】 請求項1または2に記載の有機皮膜の厚
    みが片面当たり0.5〜5μmであるアルミめっき鋼
    板。
JP2000032575A 2000-02-10 2000-02-10 良ウレタン剥離性と良ウレタン密着性を兼備した加工性に優れるアルミめっき鋼板 Withdrawn JP2001219498A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015028107A (ja) * 2013-07-30 2015-02-12 株式会社Moresco インパクトプレス加工用潤滑剤組成物、金属加工材及びコーティング方法
KR20160018726A (ko) 2013-07-08 2016-02-17 아사히 가세이 케미칼즈 가부시키가이샤 개질된 수지 및 수지 조성물

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