JP2006043913A - Surface treated metal sheet - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface treated metal sheet excellent in corrosion resistance, coating properties, ablation resistance, alkali degreasing resistance and conductivity. <P>SOLUTION: The surface treated metal sheet has a resin film obtained from a resin aqueous liquid. The resin aqueous liquid contains 5-45 mass pts. of a carboxyl group-containing polyurethane resin aqueous liquid and an ethylene/unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous liquid as a non-volatile resin component and 55-95 mass pts. of silica particles with an average particle size of 4-20 nm and a silane coupling agent is further added to 100 mass pts. in total of the non-volatile resin component and the silica particles in a ratio of 5-25 mass pts. The mixing ratio of the non-volatile resin component (PU) of the polyurethane resin aqueous liquid and the non-volatile resin component (EC) of the ethylene/unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous liquid is PU:EC=9:1-2:1 in a mass ratio. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、表面処理金属板に関するものであり、より詳細には、自動車、家電製品、建材などに使用される耐食性、耐アブレージョン性、塗装性(塗膜密着性)、導電性、耐アルカリ脱脂性に優れる表面処理金属板に関するものである。   The present invention relates to a surface-treated metal plate, and more specifically, corrosion resistance, abrasion resistance, paintability (coating film adhesion), conductivity, alkali degreasing resistance used for automobiles, home appliances, building materials and the like. The present invention relates to a surface-treated metal plate having excellent properties.

自動車、家電製品、建材に用いられる材料としては、電気亜鉛めっき鋼板および溶融亜鉛めっき鋼板等の亜鉛系めっき鋼板や、より一層の耐食性および塗装性の向上を目的として、該亜鉛めっき鋼板上にクロメート処理やリン酸塩処理等の化成処理を施した無機系表面処理鋼板が多く用いられている。また、さらなる耐食性の向上や塗装性、加工性の向上を目的として、クロメート処理が施された表面処理鋼板の上に、有機樹脂皮膜を形成した樹脂塗装鋼板が提案されている。   Materials used for automobiles, home appliances, and building materials include zinc-plated steel sheets such as electrogalvanized steel sheets and hot-dip galvanized steel sheets, and chromate on the galvanized steel sheets for the purpose of further improving corrosion resistance and paintability. Many inorganic surface-treated steel sheets subjected to chemical conversion treatment such as treatment or phosphate treatment are used. In addition, for the purpose of further improving corrosion resistance, paintability, and workability, a resin-coated steel sheet in which an organic resin film is formed on a surface-treated steel sheet that has been subjected to chromate treatment has been proposed.

しかしながら、家電製品におけるモーターケース部品などのように、深絞り加工が施される場合には、金型との間で激しい摺動摩擦が生じるため、摺動面の樹脂皮膜が剥離して黒変する黒化現象が発生し、製品の外観を著しく損なうと共に、その黒化物が他の設備に付着して別の不具合を発生するという問題があった。   However, when deep drawing is performed, such as motor case parts in home appliances, severe sliding friction occurs between the mold and the resin film on the sliding surface peels off and turns black. There was a problem that a blackening phenomenon occurred and the appearance of the product was remarkably deteriorated, and that the blackened material adhered to other equipment and caused another problem.

このような樹脂塗装鋼板が有する上記問題点を解決するために、樹脂皮膜として、無機高分子化合物及び固形潤滑剤を有する皮膜が形成された潤滑鋼板や、更に水性樹脂を有する皮膜が形成された潤滑鋼板が提案されている(例えば、特許文献1、2)。これら無機高分子をベースとした皮膜処理鋼板は、耐疵付き性や深絞り加工時における皮膜の黒化物の発生については、改善効果が認められる。しかしながら、鋼板へ溶液を塗布する際に、はじき等の塗布欠陥が発生する場合があること及び皮膜の透水性が高いことから、黒点状の錆や白錆が発生しやすく、また塗装を行った場合の塗膜の密着性に劣る等の欠陥を有していた。即ち、耐疵付き性及び深絞り性は改善されるものの、耐食性および塗装性の点では問題を有していた。   In order to solve the above-mentioned problems of such resin-coated steel sheets, as the resin film, a lubricating steel sheet having a film having an inorganic polymer compound and a solid lubricant and a film having an aqueous resin were further formed. Lubricated steel sheets have been proposed (for example, Patent Documents 1 and 2). The film-treated steel sheets based on these inorganic polymers are found to have an improvement effect with respect to scratch resistance and the occurrence of film blackening during deep drawing. However, when applying a solution to a steel sheet, there are cases in which coating defects such as repellency may occur and the water permeability of the film is high, so black spot rust and white rust are likely to occur, and coating was performed. In some cases, the coating film had defects such as poor adhesion. That is, although the scratch resistance and deep drawability are improved, there are problems in terms of corrosion resistance and paintability.

一方で、家電製品の一部には、帯電防止のために、導電性が要求される材料がある。導電性については、亜鉛めっき鋼板の上に皮膜が施される場合には、その皮膜の抵抗値が低いほど、導電性が良好である。また、皮膜が樹脂皮膜の場合には、皮膜の抵抗値が高くなるため、皮膜の付着量を下げて、導電性を確保する必要がある。しかしながら、樹脂皮膜の付着量が低いと耐食性や加工性が劣るため、上述の樹脂皮膜の利点が得られない。従って、従来導電性が要求される用途には、亜鉛めっき鋼板上にクロメート処理やリン酸処理等の化成処理を施した無機系表面処理鋼板が多く用いられている。   On the other hand, in some home appliances, there is a material that is required to have conductivity in order to prevent electrification. Regarding conductivity, when a film is applied on a galvanized steel sheet, the lower the resistance value of the film, the better the conductivity. Further, when the film is a resin film, the resistance value of the film becomes high, so it is necessary to reduce the adhesion amount of the film to ensure conductivity. However, if the adhesion amount of the resin film is low, the corrosion resistance and workability are inferior, so the advantages of the resin film described above cannot be obtained. Therefore, inorganic surface-treated steel sheets obtained by subjecting galvanized steel sheets to chemical conversion treatment such as chromate treatment and phosphoric acid treatment are often used for applications that require electrical conductivity.

上記のような有機樹脂皮膜に適用する樹脂系として、ウレタン樹脂が、その優れた硬さおよび伸びを有している点で、一部適用されているが、ウレタン樹脂は極性基を多く有していることから、他の樹脂系に比べて、耐食性に劣るものが多いという問題点があった。   As a resin system applied to the organic resin film as described above, urethane resin is partially applied in that it has excellent hardness and elongation, but urethane resin has many polar groups. Therefore, there is a problem that many of them are inferior in corrosion resistance compared to other resin systems.

また、近年の環境意識への高まりから、従来亜鉛めっき鋼板の耐食性向上の目的で使用されてきたクロメート処理や6価クロムを使用しない鋼板の使用が拡大している。そのため、より耐食性に優れた皮膜の要望が高まっている。
特開平6−57441号公報 特開平6−57442号公報
In addition, due to the recent increase in environmental awareness, the use of chromate treatment and steel plates that do not use hexavalent chromium, which have been used for the purpose of improving the corrosion resistance of galvanized steel sheets, has been increasing. Therefore, there is an increasing demand for coatings with better corrosion resistance.
JP-A-6-57441 JP-A-6-57442

上述のように、クロムフリーの金属板に積層する樹脂皮膜においても、クロメート処理した金属板に被覆した樹脂皮膜と同レベルの耐食性が要求されるようになって来ている。   As described above, a resin film laminated on a chromium-free metal plate is required to have the same level of corrosion resistance as that of a resin film coated on a chromate-treated metal plate.

しかしながら、従来のウレタン系樹脂皮膜を形成した表面処理金属板の耐食性はまだ十分であるとは言えず、塗装性(塗膜との密着性)、導電性、耐アブレージョン性、及び、耐アルカリ脱脂性などについても一層の向上が求められている。   However, the corrosion resistance of the conventional surface-treated metal sheet on which a urethane-based resin film is formed is still not sufficient, and paintability (adhesion with the coating film), conductivity, abrasion resistance, and alkali degreasing resistance Further improvements are also required in terms of sex.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、表面処理金属板、より詳細には、ポリウレタン樹脂皮膜が表面に形成された金属板の耐食性、塗装性、耐アルカリ脱脂性、耐アブレージョン性、及び、導電性を一層向上することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and more specifically, a surface-treated metal plate, and more specifically, a metal plate having a polyurethane resin film formed on the surface thereof has corrosion resistance, paintability, alkali degreasing resistance, and abrasion resistance. And it aims at further improving electroconductivity.

上記課題を解決することのできた本発明の表面処理金属板とは、樹脂水性液から得られる樹脂皮膜を備える表面処理金属板であって、前記樹脂水性液は、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液とエチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液とを不揮発性樹脂成分として5〜45質量部、及び、平均粒子径が4〜20nmのシリカ粒子55〜95質量部を合計で100質量部になるように含有し、前記合計100質量部に対して、さらにシランカップリング剤を5〜25質量部の比率で含有するとともに、前記ポリウレタン樹脂水性液の不揮発性樹脂成分(PU)と前記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液の不揮発性樹脂成分(EC)との配合比率が質量比でPU:EC=9:1〜2:1であることを特徴とする。   The surface-treated metal plate of the present invention that has solved the above problems is a surface-treated metal plate provided with a resin film obtained from a resin aqueous solution, and the resin aqueous solution is a carboxyl group-containing polyurethane resin aqueous solution and The ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion as a non-volatile resin component is 5 to 45 parts by mass, and the silica particles having an average particle diameter of 4 to 20 nm is 55 to 95 parts by mass, for a total of 100 parts by mass. The silane coupling agent is further contained in a ratio of 5 to 25 parts by mass with respect to the total of 100 parts by mass, and the non-volatile resin component (PU) of the polyurethane resin aqueous liquid and the ethylene-free component. The blending ratio of the saturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion to the nonvolatile resin component (EC) is PU: EC = 9: 1 to 2: 1 in terms of mass ratio.

前記カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂としては、ウレタンプレポリマーを鎖延長剤で鎖延長反応して得られるものであって、前記ウレタンプレポリマーを構成するポリイソシアネート成分として、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートおよびジシクロヘキシルメタンジイソシアネートよりなる群から選択される少なくとも1種を使用し、前記ウレタンプレポリマーを構成するポリオール成分として、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ポリエーテルポリオール、及び、カルボキシル基を有するポリオールの全てを使用するものが好ましい。また、前記鎖延長剤としては、例えば、エチレンジアミンまたはヒドラジンが好適である。前記1,4−シクロヘキサンジメタノールと前記ポリエーテルポリオールの質量比は、1,4−シクロヘキサンジメタノール:ポリエーテルポリオール=1:1〜1:19であることが好ましい。前記ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリオキシプロピレングリコール又はポリテトラメチレンエーテルグリコールが好適である。前記カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂の酸価は、好ましくは10〜60mgKOH/gである。   The carboxyl group-containing polyurethane resin is obtained by subjecting a urethane prepolymer to a chain extension reaction with a chain extender. The polyisocyanate component constituting the urethane prepolymer includes tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, and dicyclohexylmethane. At least one selected from the group consisting of diisocyanates is used, and all of 1,4-cyclohexanedimethanol, polyether polyol, and polyol having a carboxyl group are used as the polyol component constituting the urethane prepolymer. Those are preferred. Moreover, as said chain extension agent, ethylenediamine or hydrazine is suitable, for example. The mass ratio of the 1,4-cyclohexanedimethanol and the polyether polyol is preferably 1,4-cyclohexanedimethanol: polyether polyol = 1: 1 to 1:19. As the polyether polyol, for example, polyoxypropylene glycol or polytetramethylene ether glycol is suitable. The acid value of the carboxyl group-containing polyurethane resin is preferably 10 to 60 mgKOH / g.

本発明で使用するエチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液としては、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体の他に、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体が有するカルボキシル基1モルに対して0.2〜0.8モルに相当する沸点100℃以下のアミンと、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体が有するカルボキシル基1モルに対して0.02〜0.4モルに相当する1価の金属の化合物とを含むものが好適である。前記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体は、不飽和カルボン酸成分が10〜40質量%共重合されているものが好ましい。前記沸点が100℃以下のアミンとしては、例えば、トリエチルアミンが好適である。   As the aqueous dispersion of ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer used in the present invention, in addition to the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer, 1 mol of the carboxyl group of the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer is used. 1 corresponding to 0.02 to 0.4 mol per 1 mol of amine having a boiling point of 100 ° C. or less corresponding to 0.2 to 0.8 mol and an ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer. Those containing a compound of a valent metal are preferred. The ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer is preferably a copolymer in which 10 to 40% by mass of an unsaturated carboxylic acid component is copolymerized. As the amine having a boiling point of 100 ° C. or lower, for example, triethylamine is preferable.

前記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液は、さらに、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液の不揮発性樹脂成分(EC)を100質量部としたときに、カルボキシル基と反応し得る官能基を2個以上有する架橋剤を1〜20質量部の比率で含有することも本発明の好ましい態様である。さらに、前記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液は、沸点100℃超のアミンおよびアンモニアを実質的に含まないものであることが好ましい。   The ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion further reacts with a carboxyl group when the nonvolatile resin component (EC) of the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion is 100 parts by mass. It is also a preferred embodiment of the present invention to contain a crosslinking agent having 2 or more functional groups that can be used at a ratio of 1 to 20 parts by mass. Furthermore, the aqueous ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer dispersion is preferably substantially free of amine and ammonia having a boiling point of more than 100 ° C.

本発明で使用するシランカップリング剤としては、例えば、下記化学式(1)で表わされるシランカップリング剤が好適である。   As the silane coupling agent used in the present invention, for example, a silane coupling agent represented by the following chemical formula (1) is suitable.

Figure 2006043913
Figure 2006043913

(化学式(1)中、R1:グリシドキシ基、R2、R3:低級アルコキシ基、R4:低級アルコキシ基または低級アルキル基、X:低級アルキレン基) (In the chemical formula (1), R 1 : glycidoxy group, R 2 , R 3 : lower alkoxy group, R 4 : lower alkoxy group or lower alkyl group, X: lower alkylene group)

本発明の表面処理金属板の樹脂皮膜の付着量は、0.05〜1g/m2であることが好ましい。 It is preferable that the adhesion amount of the resin film of the surface treatment metal plate of this invention is 0.05-1 g / m < 2 >.

本発明によれば、耐食性、塗装性、耐アブレージョン性、導電性、及び、耐アルカリ脱脂性に優れる表面処理金属板が得られる。特に、本発明は、ノンクロメート処理金属板の耐食性を向上させるのに好適に適用できる。   According to the present invention, a surface-treated metal plate excellent in corrosion resistance, paintability, abrasion resistance, electrical conductivity, and alkali degreasing resistance can be obtained. In particular, the present invention can be suitably applied to improve the corrosion resistance of a non-chromated metal plate.

本発明の表面処理金属板は、樹脂水性液から得られる樹脂皮膜を備える表面処理金属板であって、前記樹脂水性液は、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液とエチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液とを不揮発性樹脂成分として5〜45質量部、及び、平均粒子径が4〜20nmのシリカ粒子55〜95質量部を合計で100質量部含有し、前記合計100質量部に対して、さらにシランカップリング剤を5〜25質量部の比率で含有するとともに、前記ポリウレタン樹脂水性液の不揮発性樹脂成分(PU)と前記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液の不揮発性樹脂成分(EC)との配合比率が質量比でPU:EC=9:1〜2:1であることを特徴とする。以下、本発明について詳細に説明する。   The surface-treated metal plate of the present invention is a surface-treated metal plate provided with a resin film obtained from an aqueous resin solution, and the aqueous resin solution is a carboxyl group-containing polyurethane resin aqueous solution and an ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer. 5 to 45 parts by mass of the aqueous dispersion as a non-volatile resin component and 55 to 95 parts by mass of silica particles having an average particle diameter of 4 to 20 nm are contained in a total of 100 parts by mass, and the total amount is 100 parts by mass. Furthermore, it contains a silane coupling agent in a ratio of 5 to 25 parts by mass, and the nonvolatile resin component (PU) of the polyurethane resin aqueous liquid and the nonvolatile resin of the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion. The compounding ratio with the component (EC) is PU: EC = 9: 1 to 2: 1 in mass ratio. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

(1)樹脂水性液に含まれる樹脂成分
(1−1)まず、本発明で使用するカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液について説明する。本発明で使用するカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液としては、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂が水性媒体中に分散した水性分散液、或いは、前記カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂が水性媒体に溶解した水溶液のいずれも使用することができる。前記水性媒体には、水の他、アルコール、N−メチルピロリドン、アセトンなどの親水性の溶媒が微量含まれていても良い。
(1) Resin component contained in resin aqueous liquid (1-1) First, the carboxyl group-containing polyurethane resin aqueous liquid used in the present invention will be described. As the carboxyl group-containing polyurethane resin aqueous liquid used in the present invention, either an aqueous dispersion in which a carboxyl group-containing polyurethane resin is dispersed in an aqueous medium or an aqueous solution in which the carboxyl group-containing polyurethane resin is dissolved in an aqueous medium is used. can do. The aqueous medium may contain a trace amount of a hydrophilic solvent such as alcohol, N-methylpyrrolidone and acetone in addition to water.

前記カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂は、ウレタンプレポリマーを鎖延長剤で鎖延長反応して得られるものであることが好ましく、前記ウレタンプレポリマーは、例えば、後述するポリイソシアネート成分とポリオール成分とを反応させて得られる。前記ウレタンプレポリマーを構成するポリイソシアネート成分としては、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)およびジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水素添加MDI)よりなる群から選択される少なくとも1種のポリイソシアネートを使用することが好ましい。斯かるポリイソシアネートを使用することにより、耐食性、反応制御の安定性に優れる樹脂皮膜が得られるからである。前記ポリイソシアネートの他にも、耐食性や反応制御の安定性を低下させない範囲で他のポリイソシアネートを使用することができるが、上記ポリイソシアネート成分の含有率は、全ポリイソシアネート成分の70質量%以上としておくことが望ましい。上記ポリイソシアネート成分の含有率が70質量%未満であると、耐食性・反応制御の安定性が低下する傾向があるからである。上記ポリイソシアネート成分以外のポリイソシアネートとしては、例えば、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカンメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネートなどを挙げることができる。上記ポリイソシアネートは、単独、或いは、少なくとも2種以上を混合して使用してもよい。   The carboxyl group-containing polyurethane resin is preferably obtained by subjecting a urethane prepolymer to a chain extension reaction with a chain extender, and the urethane prepolymer reacts, for example, a polyisocyanate component and a polyol component described later. Obtained. As the polyisocyanate component constituting the urethane prepolymer, at least one polyisocyanate selected from the group consisting of tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), and dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI) is used. It is preferable. This is because by using such a polyisocyanate, a resin film having excellent corrosion resistance and reaction control stability can be obtained. In addition to the polyisocyanate, other polyisocyanates can be used as long as the corrosion resistance and the stability of reaction control are not lowered. The content of the polyisocyanate component is 70% by mass or more of the total polyisocyanate component. It is desirable to keep This is because when the content of the polyisocyanate component is less than 70% by mass, the corrosion resistance and reaction control stability tend to be lowered. Examples of the polyisocyanate other than the polyisocyanate component include tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, dodecane methylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, xylene diisocyanate, and phenylene diisocyanate. The above polyisocyanates may be used alone or in admixture of at least two kinds.

前記ウレタンプレポリマーを構成するポリオール成分としては、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ポリエーテルポリオール、及び、カルボキシル基を有するポリオールの3種類の全てのポリオールを使用し、好ましくは、3種類全てをジオールとする。かかるポリオール成分を使用することにより、耐食性や摺動性に優れる樹脂皮膜が得られるからである。また、ポリオール成分として1,4−シクロヘキサンジメタノールを使用することによって、得られるポリウレタン樹脂の防錆効果を高めることができる。   As the polyol component constituting the urethane prepolymer, all three types of polyols including 1,4-cyclohexanedimethanol, polyether polyol, and polyol having a carboxyl group are used, preferably all three types are diols. And This is because by using such a polyol component, a resin film having excellent corrosion resistance and slidability can be obtained. Moreover, the antirust effect of the polyurethane resin obtained can be heightened by using 1, 4- cyclohexane dimethanol as a polyol component.

前記ポリエーテルポリオールは、分子鎖にヒドロキシル基を少なくとも2以上有し、主骨格がアルキレンオキサイド単位によって構成されているものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリオキシエチレングリコール(単に、「ポリエチレングリコール」と言われる場合がある)、ポリオキシプロピレングリコール(単に、「ポリプロピレングリコール」と言われる場合がある)、ポリオキシテトラメチレングリコール(単に、「ポリテトラメチレングリコール」或いは「ポリテトラメチレンエーテルグリコール」と言われる場合がある)などを挙げることができ、市販されているものを使用することができる。上記ポリエーテルポリオールの中でも、ポリオキシプロピレングリコール又はポリテトラメチレンエーテルグリコールを使用することが好ましい。前記ポリエーテルポリオールの官能基数は、少なくとも2以上であれば特に限定されず、例えば、3官能、4官能以上の多官能であってもよい。   The polyether polyol is not particularly limited as long as it has at least two hydroxyl groups in the molecular chain and the main skeleton is composed of alkylene oxide units. For example, polyoxyethylene glycol (simply, Sometimes referred to as "polyethylene glycol"), polyoxypropylene glycol (sometimes simply referred to as "polypropylene glycol"), polyoxytetramethylene glycol (simply "polytetramethylene glycol" or "polytetramethylene") May be referred to as “ether glycol”), and commercially available ones may be used. Among the polyether polyols, it is preferable to use polyoxypropylene glycol or polytetramethylene ether glycol. The number of functional groups of the polyether polyol is not particularly limited as long as it is at least 2 or more, and may be, for example, trifunctional or tetrafunctional or more polyfunctional.

前記ポリエーテルポリオールは、例えば、活性水素を有する化合物を開始剤として、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドなどのアルキレンオキサイドを付加させることにより得られる。前記活性水素を有する化合物としては、例えば、プロピレングリコール、エチレングリコールなどのジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、トリエタノールアミンなどのトリオール、ジグリセリン、ペンタエリスリトールなどのテトラオール、その他、ソルビトール、ショ糖、リン酸などを挙げることができる。この際、使用する開始剤として、ジオールを使用すれば、2官能のポリエーテルポリオールが得られ、トリオールを使用すれば、3官能のポリエーテルポリオールが得られる。   The polyether polyol is obtained, for example, by adding an alkylene oxide such as ethylene oxide or propylene oxide using a compound having active hydrogen as an initiator. Examples of the compound having active hydrogen include diols such as propylene glycol and ethylene glycol, triols such as glycerin, trimethylolpropane, hexanetriol, and triethanolamine, tetraols such as diglycerin and pentaerythritol, and others, sorbitol, Examples thereof include sucrose and phosphoric acid. At this time, if a diol is used as an initiator to be used, a bifunctional polyether polyol can be obtained, and if a triol is used, a trifunctional polyether polyol can be obtained.

また、ポリオキシテトラメチレングリコールは、例えば、テトラヒドロフランの開環重合により得られる。   Polyoxytetramethylene glycol is obtained, for example, by ring-opening polymerization of tetrahydrofuran.

前記ポリエーテルポリオールは、例えば、平均分子量が約400〜4000程度までの市販のものを使用することが好ましい。平均分子量が約400未満だと樹脂皮膜が硬く、4000を超えると柔らかくなりすぎるからである。尚、平均分子量は、OH価(水酸基価)を測定することにより求めることができる。   As the polyether polyol, it is preferable to use a commercially available one having an average molecular weight of about 400 to 4000, for example. This is because the resin film is hard when the average molecular weight is less than about 400, and too soft when it exceeds 4000. The average molecular weight can be determined by measuring the OH value (hydroxyl value).

本発明において、前記1,4−シクロヘキサンジメタノールとポリエーテルポリオールの質量比を、1,4−シクロヘキサンジメタノール:ポリエーテルポリオール=1:1〜1:19とすることも好ましい態様である。防錆効果を有する1,4−シクロヘキサンジメタノールを、一定比率使用することによって、得られるポリウレタン樹脂皮膜の防錆効果を一層高めることができるからである。   In the present invention, it is also a preferred embodiment that the mass ratio of 1,4-cyclohexanedimethanol and polyether polyol is 1,4-cyclohexanedimethanol: polyether polyol = 1: 1 to 1:19. It is because the rust prevention effect of the obtained polyurethane resin film can be further enhanced by using a fixed ratio of 1,4-cyclohexanedimethanol having a rust prevention effect.

本発明で使用するカルボキシル基を有するポリオールは、少なくとも1以上のカルボキシル基と少なくとも2以上のヒドロキシル基を有するものであれば、特に限定されず、例えば、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、ジヒドロキシプロピオン酸、ジヒドロキシコハク酸などが挙げられる。   The polyol having a carboxyl group used in the present invention is not particularly limited as long as it has at least one carboxyl group and at least two hydroxyl groups. For example, dimethylolpropionic acid, dimethylolbutanoic acid, dihydroxy Examples include propionic acid and dihydroxysuccinic acid.

前記3種類のポリオール成分の他にも、耐食性を低下させない範囲で他のポリオールを使用することができるが、上記3種類のポリオール成分の含有率は、全ポリオール成分の70質量%以上であることが望ましい。上記3種類のポリオール成分の含有率が70質量%未満であると、耐食性が低下する傾向があるからである。上述した3種類のポリオール成分以外のポリオールとしては、水酸基を複数有するものであれば特に限定されず、例えば、低分子量のポリオールや高分子量のポリオールなどを挙げることができる。低分子量のポリオールは、平均分子量が500程度以下のポリオールであり、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、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール等のジオール;グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールなどのトリオールが挙げられる。   In addition to the three types of polyol components, other polyols can be used as long as the corrosion resistance is not lowered. The content of the three types of polyol components is 70% by mass or more of the total polyol components. Is desirable. It is because there exists a tendency for corrosion resistance to fall that the content rate of the said 3 types of polyol component is less than 70 mass%. The polyol other than the three types of polyol components described above is not particularly limited as long as it has a plurality of hydroxyl groups, and examples thereof include a low molecular weight polyol and a high molecular weight polyol. The low molecular weight polyol is a polyol having an average molecular weight of about 500 or less. For example, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,6- Diols such as hexanediol; and triols such as glycerin, trimethylolpropane, and hexanetriol.

高分子量のポリオールは、平均分子量が500程度を超えるポリオールであり、例えば、ポリエチレンアジぺート(PEA)、ポリブチレンアジペート(PBA)、ポリヘキサメチレンアジペート(PHMA)などの縮合系ポリエステルポリオール;ポリ−ε−カプロラクトン(PCL)のようなラクトン系ポリエステルポリオール;ポリヘキサメチレンカーボネートなどのポリカーボネートポリオール;及びアクリルポリオールなどが挙げられる。   The high molecular weight polyol is a polyol having an average molecular weight exceeding about 500. For example, a condensed polyester polyol such as polyethylene adipate (PEA), polybutylene adipate (PBA), polyhexamethylene adipate (PHMA); Examples include lactone polyester polyols such as ε-caprolactone (PCL); polycarbonate polyols such as polyhexamethylene carbonate; and acrylic polyols.

また、上述したウレタンプレポリマーを鎖延長反応する鎖延長剤としては、特に限定されないが、例えば、ポリアミン、低分子量のポリオール、アルカノールアミンなどを挙げることができる。前記低分子量のポリオールとしては、上述したのと同じものを使用することができ、前記ポリアミンとしては、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などの脂肪族ポリアミン;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などの芳香族ポリアミン;ジアミノシクロヘキシルメタン、ピペラジン、イソホロンジアミンなどの脂環式ポリアミン;ヒドラジン、コハク酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、フタル酸ジヒドラジドなどのヒドラジン類などを挙げることができる。これらの中でも、エチレンジアミン及び/又はヒドラジンを鎖延長剤成分として使用することが好ましい。また、前記アルカノールアミンとしては、例えば、ジエタノールアミン、モノエタノールアミンなどを挙げることができる。   The chain extender for chain extending reaction of the urethane prepolymer described above is not particularly limited, and examples thereof include polyamines, low molecular weight polyols, and alkanolamines. As the low molecular weight polyol, the same ones as described above can be used. Examples of the polyamine include aliphatic polyamines such as ethylenediamine, propylenediamine, and hexamethylenediamine; tolylenediamine, xylylenediamine, diaminodiphenylmethane. And alicyclic polyamines such as diaminocyclohexylmethane, piperazine and isophoronediamine; and hydrazines such as hydrazine, succinic dihydrazide, adipic dihydrazide and phthalic dihydrazide. Among these, it is preferable to use ethylenediamine and / or hydrazine as a chain extender component. Examples of the alkanolamine include diethanolamine and monoethanolamine.

本発明で使用するカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂の水性液の作製は、公知の方法を採用することができ、例えば、カルボキシル基含有ウレタンプレポリマーのカルボキシル基を塩基で中和して、水性媒体中に乳化分散して鎖延長反応させる方法、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂を乳化剤の存在下で、高せん断力で乳化分散して鎖延長反応させる方法などがある。以下、カルボキシル基含有ウレタンプレポリマーのカルボキシル基を塩基で中和して水中に乳化分散させる方法に基づいて、ポリウレタン樹脂の水性液の調製方法を説明するが、本発明は、かかる方法に限定されるものではない。   A known method can be used to prepare an aqueous liquid of the carboxyl group-containing polyurethane resin used in the present invention. For example, the carboxyl group of the carboxyl group-containing urethane prepolymer is neutralized with a base, There are a method of emulsifying and dispersing to chain extension reaction, and a method of emulsifying and dispersing a carboxyl group-containing polyurethane resin in the presence of an emulsifier with a high shear force to cause a chain extension reaction. Hereinafter, based on a method of neutralizing the carboxyl group of the carboxyl group-containing urethane prepolymer with a base and emulsifying and dispersing it in water, a method for preparing an aqueous liquid of a polyurethane resin will be described, but the present invention is limited to such a method. It is not something.

まず、上述したポリイソシアネートと上述したポリオールとを使用して、NCO/OH比でイソシアネート基が過剰になるようにして比較的低分子量のカルボキシル基含有イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを作製する。ウレタンプレポリマーを合成する温度は、特に限定されないが、50〜200℃の温度で合成することができる。また、ウレタンプレポリマーの合成には、公知の触媒を使用することができる。前記触媒としては、例えば、トリエチルアミン、N,N−ジメチルシクロヘキシルアミンなどのモノアミン類;N,N,N',N'−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N',N'',N''−ペンタメチルジエチレントリアミン等のポリアミン類;1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]−7−ウンデセン(DBU)、トリエチレンジアミン等の環状ジアミン類;ジブチルチンジラウリレート、ジブチルチンジアセテートなどの錫系触媒などが挙げられる。   First, a relatively low molecular weight carboxyl group-containing isocyanate group-terminated urethane prepolymer is prepared by using the above-described polyisocyanate and the above-described polyol so that the isocyanate group becomes excessive in the NCO / OH ratio. Although the temperature which synthesize | combines a urethane prepolymer is not specifically limited, It can synthesize | combine at the temperature of 50-200 degreeC. Moreover, a well-known catalyst can be used for the synthesis | combination of a urethane prepolymer. Examples of the catalyst include monoamines such as triethylamine and N, N-dimethylcyclohexylamine; N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N, N ′, N ″, N ″ — Polyamines such as pentamethyldiethylenetriamine; 1,8-diazabicyclo [5,4,0] -7-undecene (DBU), cyclic diamines such as triethylenediamine; tin-based catalysts such as dibutyltin dilaurate and dibutyltin diacetate Is mentioned.

また、ウレタンプレポリマーの合成に際しては、ワンショット法を採用してもよく、また、プレポリマー法を採用してもよい。ワンショト法とは、ポリイソシアネートとポリオールとを一括に反応させる方法であり、プレポリマー法とは、多段階でポリイソシアネートとポリオールとを反応させる方法であり、例えば、一旦低から中分子量のウレタンプレポリマーを合成した後、さらに高分子量化する方法である。   In synthesizing the urethane prepolymer, a one-shot method may be adopted, or a prepolymer method may be adopted. The one-shot method is a method in which polyisocyanate and polyol are reacted together, and the prepolymer method is a method in which polyisocyanate and polyol are reacted in multiple stages. For example, once a low to medium molecular weight urethane prepolymer is reacted. This is a method of further increasing the molecular weight after synthesizing the polymer.

本発明では、例えば、ポリイソシアネートと上記3種類のポリオールの全てを一括に反応させる態様;ポリイソシアネートと、上記3種類のポリオール成分の内、まずポリエーテルポリオールとを反応させた後、次いで、1,4−シクロヘキサンジメタノール、及び、カルボキシル基を有するポリオールをさらに反応させる態様、或いは、必須成分のポリオール成分の内、まず、ポリエーテルポリオールと1,4−シクロヘキサンジメタノールとを反応させた後、次いで、カルボキシル基を有するポリオールを反応させる態様などを適宜選択して、ウレタンプレポリマーを合成するようにすればよい。   In the present invention, for example, an embodiment in which polyisocyanate and all of the above three types of polyol are reacted together; first, polyisocyanate and the above three types of polyol components are first reacted with polyether polyol, and then 1 , 4-cyclohexanedimethanol, and a mode of further reacting a polyol having a carboxyl group, or, among the essential polyol components, first, after reacting polyether polyol and 1,4-cyclohexanedimethanol, Next, a urethane prepolymer may be synthesized by appropriately selecting an aspect in which a polyol having a carboxyl group is reacted.

カルボキシル基含有イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーの作製に際しては、粘度の調整および、該プレポリマーの乳化分散性を向上させる観点から溶剤を使用することも好ましい態様である。前記溶剤としては、イソシアネート基に対して不活性な溶剤で、比較的親水性の高い溶剤を使用することが好ましく、例えば、N−メチルピロリドン、アセトン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、N,N−ジメチルホルムアミドなどを使用することができ、好ましくは、N−メチルピロリドンを使用する。N−メチルピロリドンは、カルボキシル基を有するポリオールに対する溶解性が高く、イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを調製する反応を均一にできるからである。尚、ウレタンプレポリマーの反応は、例えば、ジブチルアミン滴定法によりイソシアネート基濃度を求めて、反応率を求めることができる。   In preparing the carboxyl group-containing isocyanate group-terminated urethane prepolymer, it is also a preferred embodiment to use a solvent from the viewpoint of adjusting the viscosity and improving the emulsifying dispersibility of the prepolymer. As the solvent, it is preferable to use a solvent that is inert to the isocyanate group and has a relatively high hydrophilicity. For example, N-methylpyrrolidone, acetone, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, N, N-dimethylformamide Etc., preferably N-methylpyrrolidone is used. This is because N-methylpyrrolidone is highly soluble in a polyol having a carboxyl group and can uniformly carry out a reaction for preparing an isocyanate group-terminated urethane prepolymer. In addition, reaction of a urethane prepolymer can obtain | require a reaction rate by calculating | requiring an isocyanate group density | concentration by the dibutylamine titration method, for example.

ウレタンプレポリマー反応終了後、得られたカルボキシル基含有イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーは、塩基で中和することによって、水中へ乳化分散できる。前記中和剤としては、特に限定されるものではないが、アンモニア;トリエチルアミン、トリエタノールアミンなどの3級アミン;水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物を使用することができ、好ましくは、トリエチルアミンを使用する。   After completion of the urethane prepolymer reaction, the obtained carboxyl group-containing isocyanate group-terminated urethane prepolymer can be emulsified and dispersed in water by neutralization with a base. The neutralizing agent is not particularly limited, and ammonia; tertiary amines such as triethylamine and triethanolamine; alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide can be used. Preferably, triethylamine is used.

カルボキシル基含有イソシアネート基末端ウレタンプレポリマーを乳化分散した後、水中でポリミアンなどの鎖延長剤を使用して鎖延長反応を行うことができる。尚、鎖延長反応は、使用する鎖長延長剤の反応性に応じて、乳化分散前、乳化分散と同時、或いは、乳化分散後に適宜行うことができる。   After emulsifying and dispersing the carboxyl group-containing isocyanate group-terminated urethane prepolymer, a chain extension reaction can be carried out in water using a chain extender such as polymian. The chain extension reaction can be appropriately performed before emulsification dispersion, simultaneously with emulsification dispersion, or after emulsification dispersion, depending on the reactivity of the chain extender used.

本発明で使用するカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂の酸価は、10mgKOH/g以上、60mgKOH/g以下であることが望ましい。酸価が10mgKOH/g未満であると、ポリウレタン樹脂水性分散液の安定性が低下するからである。また、酸価が60mgKOH/g超になると、得られる樹脂皮膜の耐食性が低下する傾向がある。前記酸価の測定は、JIS−K0070に準ずる。   The acid value of the carboxyl group-containing polyurethane resin used in the present invention is preferably 10 mgKOH / g or more and 60 mgKOH / g or less. This is because when the acid value is less than 10 mgKOH / g, the stability of the aqueous polyurethane resin dispersion is lowered. Moreover, when an acid value exceeds 60 mgKOH / g, there exists a tendency for the corrosion resistance of the resin film obtained to fall. The acid value is measured according to JIS-K0070.

(1−2)次に、本発明において使用するエチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液について説明する。本発明において使用するエチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液は、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体が水性媒体中に分散した液であれば、特に限定されず、上記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体は、エチレンとエチレン性不飽和カルボン酸との共重合体である。不飽和カルボン酸としては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等が挙げられ、これらのうちの1種以上と、エチレンとを、公知の高温高圧重合法等で重合することにより、共重合体を得ることができる。共重合体としては、ランダムが最も好ましいが、ブロック共重合体や、不飽和カルボン酸部分がグラフトしたような共重合体でも良い。なお、不飽和カルボン酸としては、(メタ)アクリル酸が好適である。また、エチレンの一部に変えてプロピレンまたは1−ブテン等のオレフィン系モノマーを用いてもよく、さらに本発明の目的を阻害しない範囲であれば、他の公知のビニル系モノマーを一部共重合(10質量%程度以下)してもよい。   (1-2) Next, the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion used in the present invention will be described. The ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion used in the present invention is not particularly limited as long as it is a liquid in which an ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer is dispersed in an aqueous medium. The carboxylic acid copolymer is a copolymer of ethylene and an ethylenically unsaturated carboxylic acid. Examples of the unsaturated carboxylic acid include (meth) acrylic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, and the like. A copolymer can be obtained by polymerization using a legal method or the like. The copolymer is most preferably random, but may be a block copolymer or a copolymer grafted with an unsaturated carboxylic acid moiety. In addition, (meth) acrylic acid is suitable as the unsaturated carboxylic acid. Further, an olefin monomer such as propylene or 1-butene may be used instead of a part of ethylene, and other known vinyl monomers are partially copolymerized as long as the object of the present invention is not impaired. (About 10 mass% or less).

前記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体は、モノマー全量を100質量%とした時に、不飽和カルボン酸成分が10〜40質量%共重合されているものであることが好ましい。不飽和カルボン酸が10質量%よりも少ないと、イオンクラスターによる分子間会合の基点、あるいは架橋剤との架橋点となるカルボキシル基が少ないため、皮膜強度効果が発揮されず、脱脂工程後の耐食性が不充分となることがある上に、水性分散液の乳化安定性が劣るため好ましくない。より好ましい不飽和カルボン酸の下限は15質量%である。一方、不飽和カルボン酸が40質量%を超えると、樹脂皮膜の耐食性や耐水性に劣り、やはりアルカリ脱脂工程後の耐食性が低下するため好ましくない。より好ましい上限は25質量%である。   The ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer is preferably one in which 10 to 40% by mass of an unsaturated carboxylic acid component is copolymerized when the total amount of monomers is 100% by mass. When the amount of unsaturated carboxylic acid is less than 10% by mass, there are few carboxyl groups that serve as a base point for intermolecular association by ion clusters or a cross-linking point with a cross-linking agent, so that the film strength effect is not exhibited and the corrosion resistance after the degreasing process. May be insufficient, and the emulsion stability of the aqueous dispersion is inferior. A more preferable lower limit of the unsaturated carboxylic acid is 15% by mass. On the other hand, if the unsaturated carboxylic acid exceeds 40% by mass, the corrosion resistance and water resistance of the resin film are inferior, and the corrosion resistance after the alkaline degreasing step is also lowered, which is not preferable. A more preferred upper limit is 25% by mass.

本発明で使用するエチレン−不飽和カルボン酸共重合体はカルボキシル基を有しており、斯かるカルボキシル基を有機塩基や金属イオンで中和することにより、水性分散液とすることができる。   The ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer used in the present invention has a carboxyl group, and an aqueous dispersion can be obtained by neutralizing the carboxyl group with an organic base or metal ion.

前記有機塩基として沸点100℃以下のアミンを用いることが好ましい。沸点が100℃を超えるアミン類は、樹脂水性液を乾燥させたときに金属板上の樹脂皮膜に残存しやすく、樹脂皮膜の吸水性が増すため、耐食性の低下を招く。よって、本発明で使用されるエチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液には沸点100℃超のアミン類は含まれないことが好ましい。また、アンモニアの添加効果も認められなかったため、アンモニアも含まれないことが好ましい。上記沸点は、大気圧下での沸点を採用する。   It is preferable to use an amine having a boiling point of 100 ° C. or lower as the organic base. Amines having a boiling point exceeding 100 ° C. tend to remain in the resin film on the metal plate when the resin aqueous solution is dried, and the water absorption of the resin film increases, resulting in a decrease in corrosion resistance. Therefore, it is preferable that the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion used in the present invention does not contain amines having a boiling point of more than 100 ° C. Moreover, since the addition effect of ammonia was not recognized, it is preferable that ammonia is not contained. As the boiling point, a boiling point under atmospheric pressure is adopted.

前記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液は、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体が有するカルボキシル基1モルに対して0.2〜0.8モル(20〜80モル%)に相当する沸点100℃以下のアミンと、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体が有するカルボキシル基1モルに対して0.02〜0.4モル(2〜40モル%)に相当する1価の金属の化合物とを含むことが好ましい。   The ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion corresponds to 0.2 to 0.8 mol (20 to 80 mol%) with respect to 1 mol of the carboxyl group of the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer. Of a monovalent metal corresponding to 0.02 to 0.4 mol (2 to 40 mol%) with respect to 1 mol of an amine having a boiling point of 100 ° C. or less and a carboxyl group of the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer. It is preferable that a compound is included.

前記沸点100℃以下のアミンの具体例としては、トリエチルアミン、N,N−ジメチルブチルアミン、N,N−ジメチルアリルアミン、N−メチルピロリジン、テトラメチルジアミノメタン、トリメチルアミン等の3級アミン;N−メチルエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジエチルアミン等の2級アミン;プロピルアミン、t−ブチルアミン、sec−ブチルアミン、イソブチルアミン、1,2−ジブチルプロピルアミン、3−ペンチルアミン等の1級アミン等が挙げられ、1種または2種以上を混合して使用することができる。これらの中でも3級アミンが好ましく、最も好ましいものはトリエチルアミンである。   Specific examples of the amine having a boiling point of 100 ° C. or lower include tertiary amines such as triethylamine, N, N-dimethylbutylamine, N, N-dimethylallylamine, N-methylpyrrolidine, tetramethyldiaminomethane, and trimethylamine; N-methylethylamine Secondary amines such as diisopropylamine and diethylamine; primary amines such as propylamine, t-butylamine, sec-butylamine, isobutylamine, 1,2-dibutylpropylamine, and 3-pentylamine. Two or more kinds can be mixed and used. Of these, tertiary amines are preferred, and triethylamine is the most preferred.

前記沸点100℃以下のアミンの量は、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体中のカルボキシル基1モルに対し、0.2〜0.8モル(20〜80モル%)の範囲とすることが好ましい。この範囲であれば、耐食性が良好だからである。沸点100℃以下のアミンが0.2モルより少ないと、水性分散液の樹脂粒子の粒径が大きくなって、このために上記効果が発揮されないものと考えられる。また、0.8モルを超えて沸点100℃以下のアミンを用いると、水性分散液が増粘してゲル化することがあるため、好ましくない。より好ましい上記アミンの量の上限は0.6モル、さらに好ましくは0.5モルであり、より好ましい上記アミン量の下限は0.3モルである。   The amount of the amine having a boiling point of 100 ° C. or less may be in the range of 0.2 to 0.8 mol (20 to 80 mol%) with respect to 1 mol of the carboxyl group in the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer. preferable. This is because the corrosion resistance is good within this range. If the amine having a boiling point of 100 ° C. or less is less than 0.2 mol, the particle size of the resin particles in the aqueous dispersion becomes large, and it is considered that the above effect is not exhibited. In addition, use of an amine having a boiling point of more than 0.8 mol and a boiling point of 100 ° C. or less is not preferable because the aqueous dispersion may thicken and gel. The upper limit of the amount of the amine is more preferably 0.6 mol, still more preferably 0.5 mol, and the lower limit of the amount of the amine is more preferably 0.3 mol.

本発明では、前記沸点が100℃以下のアミンに加えて、1価の金属イオンを中和のために用いることが好ましい。耐溶剤性や皮膜硬度の向上に効果的である。1価の金属の化合物としては、ナトリウム、カリウム、リチウムから選ばれる1種または2種以上の金属を含むことが好ましく、これらの金属の水酸化物、炭酸化物または酸化物が好ましい。中でも、NaOH、KOH、LiOH等が好ましく、NaOHが最も性能が良く好ましい。   In the present invention, it is preferable to use a monovalent metal ion for neutralization in addition to the amine having a boiling point of 100 ° C. or less. Effective for improving solvent resistance and film hardness. The monovalent metal compound preferably contains one or more metals selected from sodium, potassium, and lithium, and a hydroxide, carbonate, or oxide of these metals is preferable. Among these, NaOH, KOH, LiOH and the like are preferable, and NaOH has the best performance and is preferable.

この1価の金属の化合物の量は、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体中のカルボキシル基1モルに対して、0.02〜0.4モル(2〜40モル%)の範囲とすることが好ましい。上記金属化合物量が0.02モルより少ないと乳化安定性が不充分となるが、0.4モルを超えると、得られる樹脂皮膜の吸湿性(特にアルカリ性溶液に対して)が増大し、脱脂工程後の耐食性が劣化するため好ましくない。より好ましい金属化合物量の下限は0.03モル、さらに好ましい下限は0.1モルであり、より好ましい金属化合物量の上限は0.5モル、さらに好ましい上限は0.2モルである。   The amount of the monovalent metal compound should be in the range of 0.02 to 0.4 mol (2 to 40 mol%) with respect to 1 mol of the carboxyl group in the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer. Is preferred. When the amount of the metal compound is less than 0.02 mol, the emulsion stability becomes insufficient. However, when the amount exceeds 0.4 mol, the hygroscopicity (particularly with respect to the alkaline solution) of the resulting resin film increases, and degreasing Since corrosion resistance after a process deteriorates, it is not preferable. The lower limit of the more preferable amount of the metal compound is 0.03 mol, and the more preferable lower limit is 0.1 mol. The upper limit of the more preferable amount of the metal compound is 0.5 mol, and the more preferable upper limit is 0.2 mol.

上記沸点100℃以下のアミンと上記1価の金属化合物のそれぞれの使用量の好ましい範囲は上記したとおりであるが、これらはいずれもエチレン−不飽和カルボン酸共重合体中のカルボキシル基を中和して水性化するために用いられる。従って、これらの合計量(中和量)が多すぎると、水性分散液の粘度が急激に上昇して固化することがある上に、過剰なアルカリ分は耐食性劣化の原因となるため、揮発させるために多大なエネルギーが必要となるため好ましくない。しかし、中和量が少なすぎると乳化性に劣るため、やはり好ましくない。従って、沸点100℃以下のアミンと上記1価の金属化合物の合計使用量は、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体中のカルボキシル基1モルに対し、0.3〜1.0モルの範囲とすることが好ましい。   The preferred ranges of the respective amounts of the amine having a boiling point of 100 ° C. or less and the monovalent metal compound are as described above, and these all neutralize the carboxyl group in the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer. And used to make it aqueous. Accordingly, if the total amount (neutralization amount) of these is too large, the viscosity of the aqueous dispersion may rapidly increase and solidify, and excessive alkali will cause corrosion resistance deterioration and volatilize. For this reason, a large amount of energy is required, which is not preferable. However, if the amount of neutralization is too small, the emulsifiability is poor, which is not preferable. Therefore, the total amount of the amine having a boiling point of 100 ° C. or less and the monovalent metal compound is in the range of 0.3 to 1.0 mol with respect to 1 mol of the carboxyl group in the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer. It is preferable to do.

本発明で使用するエチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液は、沸点100℃以下のアミンと1価の金属イオンとを併用して乳化することにより、平均粒子径が5〜50nmという極めて小さな微粒子(油滴)状態で水性媒体中に分散したものが得られる。このため、得られる樹脂皮膜の造膜性、金属板への密着性、皮膜の緻密化が達成され、耐食性が向上するものと推定される。上記水性媒体には、水の他に、アルコールやエーテル等の親水性溶媒が含まれていても良い。なお、上記水性分散液の樹脂粒子の粒子径は、例えば光散乱光度計(大塚電子社製等)を用いたレーザー回折法によって測定することができる。   The aqueous dispersion of ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer used in the present invention has an average particle diameter of 5 to 50 nm by emulsifying an amine having a boiling point of 100 ° C. or less and a monovalent metal ion in combination. What is dispersed in an aqueous medium in the form of small fine particles (oil droplets) is obtained. For this reason, it is presumed that the film forming property of the obtained resin film, the adhesion to the metal plate, the densification of the film are achieved, and the corrosion resistance is improved. The aqueous medium may contain a hydrophilic solvent such as alcohol or ether in addition to water. The particle diameter of the resin particles in the aqueous dispersion can be measured by a laser diffraction method using, for example, a light scattering photometer (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.).

沸点100℃以下のアミンと1価の金属イオンによるエチレン−不飽和カルボン酸共重合体の中和工程(水性化工程)では、沸点100℃以下のアミンと1価の金属の化合物とを略同時に共重合体へと添加するか、沸点100℃以下のアミンを先に添加することが望ましい。理由は定かではないが、沸点100℃以下のアミンを後添加すると、耐食性の向上効果が不充分となることがあるためである。   In the neutralization step (aqueous step) of the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer with an amine having a boiling point of 100 ° C. or less and a monovalent metal ion, an amine having a boiling point of 100 ° C. or less and a monovalent metal compound are substantially simultaneously mixed. It is desirable to add to the copolymer or to add an amine having a boiling point of 100 ° C. or lower first. The reason is not clear, but if an amine having a boiling point of 100 ° C. or lower is added later, the effect of improving the corrosion resistance may be insufficient.

本発明で使用されるエチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液の調製方法としては、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体を水性媒体と共に、例えば、ホモジナイザー装置等に投入し、必要により70〜250℃の加熱下とし、沸点100℃以下のアミンと1価の金属の化合物を適宜水溶液等の形態で添加して(沸点100℃以下のアミンを先に添加するか、沸点100℃以下のアミンと1価の金属の化合物とを略同時に添加する)、高剪断力で撹拌する。   As a method for preparing an aqueous dispersion of an ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer used in the present invention, an ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer is put together with an aqueous medium into, for example, a homogenizer device and the like. Under heating at ˜250 ° C., an amine having a boiling point of 100 ° C. or less and a monovalent metal compound is appropriately added in the form of an aqueous solution or the like (an amine having a boiling point of 100 ° C. or less is added first, or a boiling point of 100 ° C. or less is added) The amine and the monovalent metal compound are added almost simultaneously) and stirred with high shearing force.

(1−3)樹脂成分の配合量
本発明で使用する樹脂水性液は、上述したカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液とエチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液とを不揮発性樹脂成分として5〜45質量部、及び、シリカ粒子55〜95質量部を合計100質量部含有し、前記合計100質量部に対して、さらに、シランカップリング剤を5〜25質量部の比率で含有する。本発明では、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂とエチレン−不飽和カルボン酸共重合体とを併用することによって、塗装性、耐食性、、耐アブレージョン性、及び、耐アルカリ脱脂性に優れる表面処理金属板が得られる。また、上記不揮発性樹脂成分量が少なくなりすぎると、耐食性、耐アルカリ脱脂性、及び、塗装性が劣化する傾向がある。一方、上記不揮発性樹脂成分の量が多くなりすぎると、耐アブレージョン性、導電性が低下する傾向がある。この様な観点から、上記樹脂水性液は、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液とエチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液とを不揮発性樹脂成分として、20質量部以上、より好ましくは25質量部以上であって、40質量部以下、より好ましくは35質量部以下含有することが望ましい。ここで、前記ポリウレタン水性液の不揮発性樹脂成分は、上述したカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂であり、前記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液の不揮発性樹脂成分は、上述したエチレン−不飽和カルボン酸共重合体である。上記不揮発性樹脂成分は、水性液若しくは水性分散液の技術分野において公知の方法により測定することができ、例えば、水性液若しくは水性分散液を100℃〜130℃で1〜3時間加熱乾燥したときの蒸発残分である。
(1-3) Compounding amount of resin component The aqueous resin liquid used in the present invention is 5 as a non-volatile resin component using the above-described aqueous carboxyl group-containing polyurethane resin liquid and ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion. -45 mass parts and 55-95 mass parts of silica particles are contained in a total of 100 mass parts, and the silane coupling agent is further contained in a ratio of 5-25 mass parts with respect to the total 100 mass parts. In the present invention, a surface-treated metal plate excellent in paintability, corrosion resistance, abrasion resistance, and alkali degreasing resistance is obtained by using a carboxyl group-containing polyurethane resin and an ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer in combination. It is done. Moreover, when the amount of the non-volatile resin component is too small, corrosion resistance, alkali degreasing resistance, and paintability tend to deteriorate. On the other hand, if the amount of the non-volatile resin component is too large, abrasion resistance and conductivity tend to decrease. From such a viewpoint, the resin aqueous liquid is 20 parts by mass or more, more preferably 25 parts by mass, using a carboxyl group-containing polyurethane resin aqueous liquid and an ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion as a nonvolatile resin component. It is desirable that it is contained in an amount of 40 parts by mass or less, more preferably 35 parts by mass or less. Here, the nonvolatile resin component of the polyurethane aqueous liquid is the above-described carboxyl group-containing polyurethane resin, and the nonvolatile resin component of the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion is the above-described ethylene-unsaturated resin. Carboxylic acid copolymer. The non-volatile resin component can be measured by a method known in the technical field of aqueous liquids or aqueous dispersions. For example, when the aqueous liquid or aqueous dispersion is heated and dried at 100 ° C. to 130 ° C. for 1 to 3 hours. The evaporation residue.

また、前記カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂(PU)とエチレン−不飽和カルボン酸共重合体(EC)の配合比率は、質量比でPU:EC=9:1〜2:1であり、好ましくは6.5:1〜3.3:1、さらに好ましくは5:1である。ポリウレタン樹脂水性液の不揮発性成分(PU)とエチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液の不揮発性成分(EC)との配合比率として、PUの割合が9:1より大きくなると、耐食性、耐アルカリ性が劣化する。一方、PUの割合が2:1よりも小さくなると、耐アブレージョン性が低下する。   The blending ratio of the carboxyl group-containing polyurethane resin (PU) and the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer (EC) is PU: EC = 9: 1 to 2: 1 by mass ratio, preferably 6. 5: 1 to 3.3: 1, more preferably 5: 1. As a blending ratio of the non-volatile component (PU) of the polyurethane resin aqueous liquid and the non-volatile component (EC) of the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion, when the PU ratio is larger than 9: 1, the corrosion resistance, Alkali resistance deteriorates. On the other hand, if the PU ratio is less than 2: 1, the abrasion resistance decreases.

(2)シリカ粒子
本発明で使用される樹脂水性液には、上述したカルボキシル基含有ポリウレタン水性液とエチレン性−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液との不揮発性樹脂成分5〜45質量部に対して、55質量部以上、好ましくは60質量部以上であって、95質量部以下、好ましくは80質量部以下、より好ましくは75質量部以下のシリカ粒子を含有する(ただし、不揮発性樹脂成分との合計量を100質量部とする)。
(2) Silica particles The aqueous resin liquid used in the present invention contains 5 to 45 parts by mass of a nonvolatile resin component of the above-described aqueous carboxyl group-containing polyurethane and aqueous ethylenic-unsaturated carboxylic acid copolymer dispersion. To 55 parts by mass or more, preferably 60 parts by mass or more, and 95 parts by mass or less, preferably 80 parts by mass or less, more preferably 75 parts by mass or less of silica particles (however, a nonvolatile resin) The total amount with the components is 100 parts by mass).

前記シリカ粒子は、得られる樹脂皮膜に導電性、耐食性、塗装性を付与するとともに、皮膜の硬度を高くして、耐アブレージョン性を向上する。シリカ粒子の含有量が55質量部より少なくなると導電性や耐アブレージョン性が低下する傾向がある。また、シリカの含有量が95質量部を超えると、樹脂皮膜の造膜性が低下し、耐食性が低下する傾向がある。また、前記シリカ粒子の効果を最大限に発揮させるためには、シリカ粒子の平均粒子径が4〜20nmの範囲にあることが好ましい。シリカ粒子の平均粒子径が小さくなるほど、樹脂皮膜の耐食性が向上するが、平均粒子径が4nm程度未満になると、耐食性の向上効果が飽和する傾向があり、また、樹脂水性液の安定性が低下してゲル化しやすくなるからである。一方、シリカ粒子の平均粒子径が20nmを超えると、樹脂皮膜の造膜性が低下し、耐食性、塗装性、耐アルカリ脱脂性が低下する虞がある。   The silica particles impart conductivity, corrosion resistance, and paintability to the resulting resin film, and increase the hardness of the film to improve abrasion resistance. When the content of silica particles is less than 55 parts by mass, conductivity and abrasion resistance tend to be lowered. Moreover, when content of a silica exceeds 95 mass parts, there exists a tendency for the film forming property of a resin film to fall and for corrosion resistance to fall. In order to maximize the effect of the silica particles, the average particle size of the silica particles is preferably in the range of 4 to 20 nm. The smaller the average particle size of the silica particles, the better the corrosion resistance of the resin film. However, when the average particle size is less than about 4 nm, the effect of improving the corrosion resistance tends to be saturated, and the stability of the aqueous resin liquid decreases. This is because it becomes easy to gel. On the other hand, when the average particle diameter of the silica particles exceeds 20 nm, the film forming property of the resin film is lowered, and the corrosion resistance, paintability, and alkali degreasing property may be lowered.

前記シリカ粒子の平均粒子径の測定方法としては、シアーズ法(4〜6nm)又はBET法(4〜20nm)を採用することが好ましい。また、鎖状シリカの場合は動的光散乱法を採用することが好ましい。このようなシリカ粒子は、通常、コロイダルシリカとして知られており、本発明においては、例えば、「スノーテックス」シリーズ(日産化学工業社製のコロイダルシリカ)の「XS」、「SS」、「40」、「N」、「UP」等を好適に用いることができる。   As a method for measuring the average particle diameter of the silica particles, it is preferable to employ a Sears method (4 to 6 nm) or a BET method (4 to 20 nm). In the case of chain silica, it is preferable to employ a dynamic light scattering method. Such silica particles are generally known as colloidal silica. In the present invention, for example, “XS”, “SS”, “40” of “Snowtex” series (colloidal silica manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) are used. ”,“ N ”,“ UP ”and the like can be preferably used.

(3)シランカップリング剤
本発明で使用する樹脂水性液は、シランカップリング剤を含有する。シランカップリング剤は、耐アブレージョン性、塗装性、耐食性などを向上するとともに、金属板と金属板上に形成される樹脂皮膜との密着性を向上するために使用されるものである。
(3) Silane coupling agent The aqueous resin liquid used in the present invention contains a silane coupling agent. The silane coupling agent is used for improving abrasion resistance, paintability, corrosion resistance, and the like, and improving adhesion between the metal plate and the resin film formed on the metal plate.

樹脂水性液中におけるシランカップリング剤の含有量は、上述したカルボキシル基含有ポリウレタン水性液とエチレン性−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液との不揮発性樹脂成分とシリカ粒子との合計質量部を100質量部としたときに、5質量部以上、好ましくは7質量部以上であって、25質量部以下、好ましくは15質量部以下である。シランカップリング剤の含有量が少なすぎると、シリカ粒子と上述したカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂とエチレン性−不飽和カルボン酸共重合体などとの反応性が低下して、耐アブレージョン、塗装性、耐食性などが低下する。一方、シランカップリング剤の含有量が多くなりすぎると、樹脂水性液の安定性が低下してゲル化が発生する虞があるとともに、反応に寄与しないシランカップリング剤の量が多くなり、金属板と金属板上に形成される樹脂皮膜との密着性が低下する場合がある。   The content of the silane coupling agent in the resin aqueous liquid is the total mass part of the nonvolatile resin component and the silica particles of the carboxyl group-containing polyurethane aqueous liquid and the ethylenic-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion described above. Is 100 parts by mass, 5 parts by mass or more, preferably 7 parts by mass or more, and 25 parts by mass or less, preferably 15 parts by mass or less. If the content of the silane coupling agent is too small, the reactivity between the silica particles, the above-mentioned carboxyl group-containing polyurethane resin and the ethylenic-unsaturated carboxylic acid copolymer, etc. is lowered, resulting in abrasion resistance, paintability, and corrosion resistance. And so on. On the other hand, if the content of the silane coupling agent is too large, the stability of the aqueous resin liquid may decrease and gelation may occur, and the amount of the silane coupling agent that does not contribute to the reaction increases. Adhesion between the plate and the resin film formed on the metal plate may be reduced.

前記シランカップリング剤としては、下記化学式(1)のシランカップリング剤を使用することが好ましい態様である。   As the silane coupling agent, it is preferable to use a silane coupling agent represented by the following chemical formula (1).

Figure 2006043913
Figure 2006043913

(化学式(1)中、R1:グリシドキシ基、R2、R3:低級アルコキシ基、R4:低級アルコキシ基または低級アルキル基、X:低級アルキレン基)ここで、低級とは、炭素数が1〜5、より好ましくは炭素数が1〜3である。 (In the chemical formula (1), R 1 : glycidoxy group, R 2 , R 3 : lower alkoxy group, R 4 : lower alkoxy group or lower alkyl group, X: lower alkylene group) 1 to 5, more preferably 1 to 3 carbon atoms.

上記シランカップリング剤を含有することによって、形成される樹脂皮膜の塗装性、耐食性を高めることができる。上記化学式(1)で表される末端にグリシドキシ基を有するシランカップリング剤としては、例えば、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、ビニルトリス(β-メトキシエトキシ)シランなどを挙げることができる。グリシドキシ基を有するシランカップリング剤を使用するのは、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂、及び、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体に対する架橋反応性に富むので、得られる樹脂皮膜の硬度が高くなって、潤滑性が向上するからである。   By containing the silane coupling agent, the paintability and corrosion resistance of the formed resin film can be improved. Examples of the silane coupling agent having a glycidoxy group at the terminal represented by the chemical formula (1) include γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, vinyltris (β-methoxy). And ethoxy) silane. The use of a silane coupling agent having a glycidoxy group is rich in crosslinking reactivity with respect to a carboxyl group-containing polyurethane resin and an ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer. This is because the lubricity is improved.

(4)その他の添加剤
上述した沸点100℃以下のアミンおよび1価の金属イオンによって中和されたカルボキシル基を有するエチレン−不飽和カルボン酸共重合体は、イオンクラスターによる分子間会合を形成し(アイオノマー化)、耐食性に優れた樹脂皮膜を形成する。しかし、より強靱な皮膜を形成するためには、官能基間反応を利用した化学結合によってポリマー鎖同士を架橋させることが望ましい。
(4) Other additives The above-described ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer having a carboxyl group neutralized by an amine having a boiling point of 100 ° C. or less and a monovalent metal ion forms an intermolecular association by an ion cluster. (Ionomerization), forming a resin film with excellent corrosion resistance. However, in order to form a tougher film, it is desirable to crosslink the polymer chains by chemical bonding utilizing a reaction between functional groups.

そこで、本発明で使用するエチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液は、カルボキシル基と反応し得る官能基を2個以上有する架橋剤を含有することが好ましい態様であり、前記架橋剤の含有比率は、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液中の不揮発性樹脂成分(EC)を100質量部としたときに、1質量部以上、より好ましくは5質量部以上であって、20質量部以下、より好ましくは10質量部以下の比率で含有することが望ましい。   Therefore, the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion used in the present invention preferably includes a crosslinking agent having two or more functional groups capable of reacting with a carboxyl group. The content ratio is 1 part by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more when the nonvolatile resin component (EC) in the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion is 100 parts by mass, It is desirable to contain 20 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less.

1質量部より少ないと、化学結合による架橋の効果が不充分となり、耐食性の向上効果が発揮されにくい。一方、20質量部を超えて配合すると、樹脂皮膜の架橋密度が過度に高くなりすぎて硬度が上昇し、プレス加工時の変形に追従できなくなることからクラックが発生し、その結果耐食性や塗装性を低下させるため好ましくない。   When the amount is less than 1 part by mass, the effect of crosslinking by chemical bonding becomes insufficient, and the effect of improving corrosion resistance is difficult to be exhibited. On the other hand, when the amount exceeds 20 parts by mass, the crosslink density of the resin film becomes excessively high, the hardness increases, and it becomes impossible to follow the deformation at the time of press working, resulting in cracks, resulting in corrosion resistance and paintability. Is not preferable.

カルボキシル基と反応し得る官能基を1分子中に2個以上有する架橋剤としては特に限定されないが、ソルビトールポリグリシジルエーテル、(ポリ)グリセロールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、(ポリ)エチレングリコールジグリシジルエーテル等のポリグリシジルエーテル類や、ポリグリシジルアミン類等のグリシジル基含有架橋剤;4,4’−ビス(エチレンイミンカルボニルアミノ)ジフェニルメタン、N,N’−ヘキサメチレン−1,6−ビス(1−アジリジンカルボキシアミド)、N,N’−ジフェニルメタン−4,4’−ビス(1−アジリジンカルボキシアミド)、トルエンビスアジリジンカルボキシアミド等の2官能アジリジン化合物;トリ−1−アジリジニルホスフィンオキサイド、トリス〔1−(2−メチル)アジリジニル〕ホスフィンオキサイド、トリメチロールプロパントリス(β−アジリジニルプロピオネート)、トリス−2,4,6−(1−アジリジニル)−1,3,5−トリアジン、テトラメチルプロパンテトラアジリジニルプロピオネート等の3官能以上のアジリジン化合物あるいはこれらの誘導体等のアジリジニル基含有架橋剤が好適例として挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を用いることができる。中でも、アジリジニル基含有架橋剤が好ましい。なお、多官能アジリジンと、1官能アジリジン(エチレンイミン等)を併用してもよい。   Although it does not specifically limit as a crosslinking agent which has two or more functional groups which can react with a carboxyl group in 1 molecule, Sorbitol polyglycidyl ether, (poly) glycerol polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl Glycidyl group-containing crosslinking agents such as ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, (poly) ethylene glycol diglycidyl ether, and polyglycidyl amines; 4,4′-bis (ethyleneiminecarbonylamino) diphenylmethane N, N′-hexamethylene-1,6-bis (1-aziridinecarboxamide), N, N′-diphenylmethane-4,4′-bis (1-aziridinecarboxamide), toluenebisua Bifunctional aziridine compounds such as lysine carboxamide; tri-1-aziridinylphosphine oxide, tris [1- (2-methyl) aziridinyl] phosphine oxide, trimethylolpropane tris (β-aziridinylpropionate), tris An aziridinyl group-containing crosslinking agent such as a tri- or higher functional aziridine compound such as 2,4,6- (1-aziridinyl) -1,3,5-triazine, tetramethylpropanetetraaziridinylpropionate, or a derivative thereof. Are mentioned as preferred examples, and one or more of them can be used. Of these, aziridinyl group-containing crosslinking agents are preferred. In addition, you may use together polyfunctional aziridine and monofunctional aziridine (ethyleneimine etc.).

(5) 樹脂水性液の調製方法および樹脂皮膜の形成方法
本発明で使用する樹脂水性液は、本発明の目的を阻害しない範囲で、希釈溶媒、皮張り防止剤、レベリング剤、消泡剤、浸透剤、乳化剤、造膜助剤、着色顔料、増粘剤、及び、潤滑剤等を含有することができる。前記樹脂水性液の調製方法は、特に限定されるものではないが、前記カルボキシル基含有ポリウレタン水性液、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液、シリカ粒子、シランカップリング剤、及び、必要に応じて、ワックス、架橋剤などを所定量配合することにより得られる。シリカ粒子、シランカップリング剤、ワックス、及び、架橋剤等はいずれの段階で添加してもよいが、架橋剤及びシランカップリング剤添加後は架橋反応が進行してゲル化しないように、熱を掛けないようにすることが望ましい。
(5) Preparation method of resin aqueous liquid and formation method of resin film The resin aqueous liquid used in the present invention is within a range that does not impair the object of the present invention, a dilution solvent, a skin anti-skinning agent, a leveling agent, an antifoaming agent, It can contain penetrants, emulsifiers, film-forming aids, color pigments, thickeners, lubricants and the like. The method for preparing the resin aqueous liquid is not particularly limited, but the carboxyl group-containing polyurethane aqueous liquid, ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion, silica particles, silane coupling agent, and necessary Depending on the case, it can be obtained by blending a predetermined amount of wax, a crosslinking agent or the like. Silica particles, silane coupling agent, wax, cross-linking agent, etc. may be added at any stage, but after adding the cross-linking agent and silane coupling agent, heat is applied so that the cross-linking reaction will not proceed and gel. It is desirable not to multiply.

金属板上に樹脂皮膜を形成するには、上記樹脂水性液を、公知の塗布方法、すなわち、ロールコーター法、スプレー法、カーテンフローコーター法等を用いて、金属板表面の片面または両面に塗布して加熱乾燥すればよい。加熱乾燥温度は、使用する架橋剤とカルボキシル基の架橋反応が進行する温度で行うことが好ましい。また、潤滑剤として、球形のポリエチレンワックスを用いる場合は、球形を維持しておく方が後の加工工程での加工性が良好となるので、70〜130℃の範囲で乾燥を行うことが望ましい。本発明で使用する金属板は、特に限定されないが亜鉛系めっき鋼板であることが好ましく、例えば、溶融純亜鉛めっき鋼板(GI)、または合金化溶融Zn−Feめっき鋼板(GA)、合金化溶融Zn−5%Alめっき鋼板(GF)、電気純亜鉛めっき鋼板(EG)、電気Zn−Niめっき鋼板、アルミ板、Ti板などを好適に使用することができる。樹脂皮膜を形成する前に、金属板表面にCo又はNi等処理、インヒビター処理、或いは、各種ノンクロメートの下地処理を行ってもよい。   In order to form a resin film on a metal plate, the resin aqueous liquid is applied to one or both surfaces of the metal plate surface using a known coating method, that is, a roll coater method, a spray method, a curtain flow coater method, or the like. And heat drying. The heating and drying temperature is preferably a temperature at which the crosslinking reaction of the used crosslinking agent and the carboxyl group proceeds. In addition, when spherical polyethylene wax is used as the lubricant, it is preferable to perform drying in the range of 70 to 130 ° C. because maintaining the spherical shape improves the workability in the subsequent processing step. . The metal plate used in the present invention is not particularly limited, but is preferably a zinc-based plated steel plate, for example, a hot-dip galvanized steel plate (GI), an alloyed molten Zn-Fe plated steel plate (GA), or an alloyed molten steel. A Zn-5% Al-plated steel plate (GF), an electric pure galvanized steel plate (EG), an electric Zn-Ni plated steel plate, an aluminum plate, a Ti plate and the like can be suitably used. Before forming the resin film, the surface of the metal plate may be treated with Co or Ni, treated with an inhibitor, or treated with various non-chromates.

樹脂皮膜の金属板への付着量(厚み)は、乾燥後において、0.05g/m2以上、より好ましくは0.2g/m2 以上であって、1g/m2以下、より好ましくは0.5g/m2 以下であることが望ましい。付着量が少なすぎると、耐アブレージョン、耐食性、及び、耐アルカリ脱脂性が低下する。一方、付着量が多くなりすぎると、導電性や溶接性が低下する傾向がある。この表面処理金属板は、用途に応じて加工工程を経た後このまま用いたり、あるいは従来条件による電着塗装・粉体塗装・シルク印刷(130〜160℃、20〜30分程度)を施して用いてもよい。 Amount of adhesion to the metal plate of resin film (thickness), after drying, 0.05 g / m 2 or more, more preferably be at 0.2 g / m 2 or more, 1 g / m 2 or less, more preferably 0 It is desirable that it is not more than 5 g / m 2 . When the adhesion amount is too small, abrasion resistance, corrosion resistance, and alkali degreasing resistance decrease. On the other hand, if the amount of adhesion is too large, the conductivity and weldability tend to decrease. This surface-treated metal plate can be used as it is after being processed according to the application, or it can be used after electrodeposition coating, powder coating, silk printing (about 130 to 160 ° C, about 20 to 30 minutes) under conventional conditions. May be.

[評価方法]
(1)耐食性
得られた表面処理金属板(樹脂塗装鋼板)について、エッジシールした平板材の塩水噴霧試験を、JIS−Z2371に従って実施して、白錆が1%発生するまでの時間にて評価した。
(評価基準)
◎:白錆発生 240時間以上
○:白錆発生 120時間以上〜240時間未満
△:白錆発生 72時間以上〜120時間未満
×:白錆発生 72時間未満
[Evaluation methods]
(1) Corrosion resistance The obtained surface-treated metal plate (resin-coated steel plate) was subjected to a salt spray test on an edge-sealed flat plate according to JIS-Z2371, and evaluated in the time until 1% of white rust was generated. did.
(Evaluation criteria)
◎: White rust generation 240 hours or more ○: White rust generation 120 hours to less than 240 hours Δ: White rust generation 72 hours to less than 120 hours ×: White rust generation less than 72 hours

(2)耐アブレージョン性
得られた表面処理金属板(樹脂塗装鋼板)について、梱包貨物−振動試験(JIS−Z0232)に準じて、振動試験を実施し、所定時間後の供試材の外観を下記の基準に基づき評価した。尚、振動試験装置は、アイデック社製の商品名「BF−500UC」を用いた。
(評価基準)
◎:皮膜への損傷なし
○:皮膜への損傷あるが、亜鉛めっき表面への損傷無し
△:亜鉛めっき表面への目視で確認できる程度の損傷がある
×:亜鉛めっき表面への損傷が著しい
(2) Ablation resistance The surface-treated metal plate (resin-coated steel plate) obtained was subjected to a vibration test in accordance with the packaging cargo-vibration test (JIS-Z0232). Evaluation was based on the following criteria. In addition, the brand name "BF-500UC" by IDEC company was used for the vibration test apparatus.
(Evaluation criteria)
◎: No damage to the film ○: Damage to the film but no damage to the galvanized surface △: Damage to the galvanized surface that can be visually confirmed ×: Significant damage to the galvanized surface

(3)塗装性
得られた表面処理金属板(樹脂塗装鋼板)にメラミンアルキッド系塗料(関西ペイント社製アミラック#1000)を乾燥後の塗膜厚が約20μmになるように、スプレー塗装を実施し130℃で20分間焼き付けて後塗装を行った。続いて、この供試材を沸騰水に1時間浸漬した後、取り出し、1時間放置後にカッターナイフで1mm角の碁盤目を100升刻み、これにテープ剥離試験を実施して、塗膜の残存升目数によって塗膜密着性を4段階で評価した。
(評価基準)
◎:残存率:100%
○:残存率:90%以上〜100%未満
△:残存率:80%以上〜90%未満
×:残存率:70%以上〜80%未満
(3) Paintability Spray coating was applied to the obtained surface-treated metal plate (resin-coated steel plate) so that the coating thickness after drying melamine alkyd paint (Amirac # 1000 manufactured by Kansai Paint Co., Ltd.) was about 20 μm. The film was baked at 130 ° C. for 20 minutes and then painted. Subsequently, after immersing this test material in boiling water for 1 hour, taking it out and allowing it to stand for 1 hour, 100 mm of 1 mm square grids were cut with a cutter knife, and a tape peeling test was performed on this to leave the coating film remaining. The coating film adhesion was evaluated in four stages according to the number of cells.
(Evaluation criteria)
A: Residual rate: 100%
○: Residual rate: 90% to less than 100% Δ: Residual rate: 80% to less than 90% ×: Residual rate: 70% to less than 80%

(4)導電性
得られた表面処理金属板(樹脂塗装鋼板)の表面抵抗を表面抵抗計(ダイヤイスツルメンツ(株)製Loresta−EP)/4探針式にて10箇所測定した。
(評価基準)
◎:1mΩ以下でオーバーロード0回/10箇所
○:1mΩ以下でオーバーロード1回/10箇所
△:1mΩ以下でオーバーロード2回/10箇所
×:1mΩ以上でオーバーロード5回/10箇所
(4) Conductivity The surface resistance of the obtained surface-treated metal plate (resin-coated steel plate) was measured at 10 points with a surface resistance meter (Loresta-EP manufactured by Dia Instruments Co., Ltd.) / 4 probe type.
(Evaluation criteria)
◎: 1 mΩ or less overload 0 times / 10 locations ○: 1 mΩ or less overload 1 times / 10 locations Δ: 1 mΩ or less overload 2 times / 10 locations x: 1 mΩ or more overload 5 times / 10 locations

(5)耐アルカリ脱脂性
液温60℃に調整したアルカリ脱脂剤(CL−N364S,日本パーカーライジング社製)20g/lに、供試材を2分間浸漬し、引き上げ、水洗、乾燥した後、当該供試材をJISZ2371に準じて、塩水噴霧試験を実施し、白錆1%発生するまでの時間にて評価した。
(評価基準)
◎:168時間以上
○:96時間以上168時間未満
△:48時間以上96時間未満
×:48時間未満
(5) Alkali degreasing resistance After immersing the specimen in an alkaline degreasing agent (CL-N364S, manufactured by Nihon Parker Rising Co., Ltd.) 20 g / l adjusted to a liquid temperature of 60 ° C. for 2 minutes, lifting, washing and drying, The test material was subjected to a salt spray test according to JISZ2371, and evaluated in terms of time until 1% white rust was generated.
(Evaluation criteria)
◎: 168 hours or more ○: 96 hours or more and less than 168 hours Δ: 48 hours or more and less than 96 hours ×: less than 48 hours

[カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液の調製]
撹拌機、温度計、温度コントローラを備えた内容量0.8Lの合成装置にポリオール成分として保土ヶ谷化学工業(株)製ポリテトラメチレンエーテルグリコール(平均分子量1000)を60g、1,4−シクロヘキサンジメタノール14g、ジメチロールプロピオン酸20gを仕込み、さらに反応溶媒としてN−メチルピロリドン30.0gを加えた。イソシアネート成分としてトリレンジイソシアネート(以下、単に「TDI」という場合がある)を104g仕込み、80から85℃に昇温し5時間反応させた。得られたプレポリマーのNCO含有量は、8.9%であった。さらにトリエチルアミン16gを加えて中和を行い、エチレンジアミン16gと水480gの混合水溶液を加えて、50℃で4時間乳化し、鎖延長反応させてポリウレタン樹脂水性分散液を得た(不揮発性樹脂成分29.1%、酸価41.4)。
[Preparation of carboxyl group-containing polyurethane resin aqueous solution]
60 g of polytetramethylene ether glycol (average molecular weight 1000) manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd. as a polyol component in a 0.8 L internal synthesizer equipped with a stirrer, thermometer and temperature controller, 1,4-cyclohexanedimethanol 14 g and 20 g of dimethylolpropionic acid were charged, and 30.0 g of N-methylpyrrolidone was added as a reaction solvent. 104 g of tolylene diisocyanate (hereinafter sometimes simply referred to as “TDI”) was added as an isocyanate component, and the temperature was raised from 80 to 85 ° C. and reacted for 5 hours. The obtained prepolymer had an NCO content of 8.9%. Further, 16 g of triethylamine was added for neutralization, a mixed aqueous solution of 16 g of ethylenediamine and 480 g of water was added, emulsified at 50 ° C. for 4 hours, and subjected to chain extension reaction to obtain an aqueous polyurethane resin dispersion (nonvolatile resin component 29 0.1%, acid value 41.4).

[エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液の調製]
撹拌機、温度計、温度コントローラを備えた内容量0.8Lの乳化設備のオートクレイブに、水626質量部、エチレン−アクリル酸共重合体(アクリル酸20質量%、メルトインデックス(MI)300)160質量部を加え、エチレン−アクリル酸共重合体のカルボキシル基1モルに対して、トリエチルアミンを40モル%、水酸化ナトリウムを15モル%加えて、150℃、5Paの雰囲気下で高速撹拌を行い、40℃に冷却してエチレン−アクリル酸共重合体の水性分散液を得た。続いて、前記水性分散液に架橋剤として、4,4'−ビス(エチレンイミノカルボニルアミノ)ジフェニルメタン(日本触媒製、ケミタイトDZ−22E、「ケミタイト」は登録商標)を、エチレン−アクリル酸共重合体の不揮発性樹脂成分100質量部に対して5質量部の比率になるように添加した。
[Preparation of aqueous dispersion of ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer]
In an autoclave of an emulsification facility having an internal capacity of 0.8 L equipped with a stirrer, a thermometer, and a temperature controller, 626 parts by mass of water, ethylene-acrylic acid copolymer (acrylic acid 20% by mass, melt index (MI) 300) Add 160 parts by mass, add 40 mol% of triethylamine and 15 mol% of sodium hydroxide to 1 mol of carboxyl group of ethylene-acrylic acid copolymer, and stir at high speed under an atmosphere of 150 ° C and 5 Pa. And cooled to 40 ° C. to obtain an aqueous dispersion of an ethylene-acrylic acid copolymer. Subsequently, 4,4′-bis (ethyleneiminocarbonylamino) diphenylmethane (manufactured by Nippon Shokubai, Chemite DZ-22E, “Chemite” is a registered trademark), ethylene-acrylic acid copolymer as a crosslinking agent in the aqueous dispersion. It added so that it might become a ratio of 5 mass parts with respect to 100 mass parts of united non-volatile resin components.

[樹脂水性液の調製と表面処理金属板の作製]
(実験例1)
上記で得たカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液、上記エチレン−アクリル酸共重合体水性分散液、シリカ粒子(日産化学製スノーテックスXS、平均粒子径4〜6nm)を表1に示した配合比率となるように不揮発性成分換算で合計100質量部配合し、この合計100質量部に対して、さらにシランカップリング剤として、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学製KBM403)を15質量部添加して樹脂水性液を調製した。
[Preparation of aqueous resin liquid and preparation of surface-treated metal sheet]
(Experimental example 1)
Carboxyl group-containing polyurethane resin aqueous liquid obtained above, ethylene-acrylic acid copolymer aqueous dispersion, silica particles (Nissan Chemical Snowtex XS, average particle diameter 4-6 nm) and the blending ratio shown in Table 1 In total, 100 parts by mass in terms of non-volatile components are blended, and 15 parts by mass of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (KBM403 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is further added as a silane coupling agent to the total of 100 parts by mass. The aqueous resin solution was prepared by adding.

この樹脂水性液を電気純亜鉛めっき鋼板の表面に絞りロールにて塗布し、板温90℃で加熱乾燥して、付着量0.4g/m2の樹脂皮膜が形成された表面処理金属板(樹脂塗装鋼板)を得た。得られた樹脂塗装鋼板について、耐食性、導電性、耐アブレージョン性、耐アルカリ脱脂性、塗装性などについて評価した結果を表1に併せて示した。 This aqueous resin solution is applied to the surface of an electropure galvanized steel sheet with a drawing roll, and heated and dried at a plate temperature of 90 ° C. to form a surface-treated metal plate on which a resin film having an adhesion amount of 0.4 g / m 2 is formed ( A resin-coated steel sheet was obtained. Table 1 also shows the results of evaluating the corrosion resistance, conductivity, abrasion resistance, alkali degreasing resistance, paintability, etc. of the obtained resin-coated steel sheet.

尚、上記電気純亜鉛めっき鋼板としては、クロメート処理を施さない電気亜鉛めっき鋼板(Zn付着量20g/m2、板厚0.8mm)を用いた。 In addition, as the said electropure galvanized steel plate, the electrogalvanized steel plate which does not perform a chromate process (Zn adhesion amount 20g / m < 2 >, plate thickness 0.8mm) was used.

Figure 2006043913
Figure 2006043913

鋼板No.1〜鋼板No.14は、樹脂水性液から得られる樹脂皮膜を備える表面処理金属板であって、前記樹脂水性液は、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液とエチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液とを不揮発性樹脂成分として5〜45質量部、及び、シリカ粒子55〜95質量部を合計で100質量部含有し、前記合計100質量部に対して、さらにシランカップリング剤を5〜25質量部の比率で含有するとともに、前記ポリウレタン樹脂水性液の不揮発性樹脂成分(PU)と前記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液の不揮発性樹脂成分(EC)との配合比率が質量比でPU:EC=9:1〜2:1である。いずれの鋼板も、耐食性、導電性、耐アブレージョン性、耐アルカリ脱脂性、塗装性に優れることがわかる。鋼板No.15及びNo.16は、不揮発性樹脂成分の比率が5質量部未満の場合であり、耐食性、耐アルカリ脱脂性、及び、塗装性が低下した。鋼板No.17及びNo.18は、不揮発性樹脂成分の比率が45質量部を超える場合であり、導電性、及び、耐アブレージョン性が低下した。鋼板No.19及びNo.20は、不揮発性樹脂成分中のエチレン−不飽和カルボン酸共重合体に比べて、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂の比率が高すぎる場合であり、耐食性、耐アブレージョン性、耐アルカリ脱脂性、塗装性が低下した。鋼板No.21は、不揮発性樹脂成分中のエチレン−不飽和カルボン酸共重合体に比べて、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂の比率が低すぎる場合であり、同じく、耐食性、耐アブレージョン性、耐アルカリ脱脂性、塗装性が低下した。   Steel plate No. 1 to steel plate No. 1 14 is a surface-treated metal plate provided with a resin film obtained from an aqueous resin solution, and the aqueous resin solution is a non-volatile solution of a carboxyl group-containing polyurethane resin aqueous solution and an ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion. 5 to 45 parts by mass as a functional resin component and 100 parts by mass of 55 to 95 parts by mass of silica particles, and a ratio of 5 to 25 parts by mass of a silane coupling agent with respect to the total of 100 parts by mass The blending ratio of the nonvolatile resin component (PU) of the polyurethane resin aqueous liquid and the nonvolatile resin component (EC) of the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion is PU by mass ratio. EC = 9: 1 to 2: 1. It can be seen that all the steel plates are excellent in corrosion resistance, conductivity, abrasion resistance, alkali degreasing resistance, and paintability. Steel plate No. 15 and no. 16 is a case where the ratio of the non-volatile resin component is less than 5 parts by mass, and the corrosion resistance, alkali degreasing resistance, and paintability deteriorated. Steel plate No. 17 and no. 18 is a case where the ratio of the nonvolatile resin component exceeds 45 parts by mass, and the conductivity and the abrasion resistance were lowered. Steel plate No. 19 and No. 20 is a case where the ratio of the carboxyl group-containing polyurethane resin is too high compared with the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer in the nonvolatile resin component, and the corrosion resistance, abrasion resistance, alkali degreasing resistance, and paintability are Declined. Steel plate No. 21 is a case where the ratio of the carboxyl group-containing polyurethane resin is too low as compared with the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer in the nonvolatile resin component. Similarly, the corrosion resistance, abrasion resistance, alkali degreasing resistance, coating Decreased.

(実験例2)
上記で得たカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液と上記エチレン−アクリル酸共重合体水性分散液と、シリカ粒子とを、不揮発性樹脂成分が30質量部、シリカ粒子が70質量部の合計100質量部となるように配合し、この合計100質量部に対して、さらにシランカップリング剤として、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学製KBM403)を0〜30質量部添加して樹脂水性液を調製した。尚、シリカ粒子としては、日産化学製スノーテックスXS(平均粒子径4〜6nm)を用い、不揮発性樹脂成分中のカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂(PC)とエチレン−不飽和カルボン酸共重合体(EC)の配合比率は質量比で、PC:EC=5:1とした。
(Experimental example 2)
The carboxyl group-containing polyurethane resin aqueous solution obtained above, the ethylene-acrylic acid copolymer aqueous dispersion, and the silica particles are 30 parts by mass of the nonvolatile resin component and 70 parts by mass of the silica particles, for a total of 100 parts by mass. In addition, 0 to 30 parts by mass of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (KBM403 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is further added as a silane coupling agent to 100 parts by mass of the total resin aqueous liquid. Was prepared. In addition, as a silica particle, the Nissan Chemical Snowtex XS (average particle diameter of 4-6 nm) was used, and the carboxyl group-containing polyurethane resin (PC) in the non-volatile resin component and the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer (EC). ) Is a mass ratio of PC: EC = 5: 1.

この樹脂水性液を電気純亜鉛めっき鋼板の表面に絞りロールにて塗布し、板温90℃で加熱乾燥して、付着量0.4g/m2の樹脂皮膜が形成された表面処理金属板(樹脂塗装鋼板)を得た。得られた樹脂塗装鋼板について、樹脂皮膜の組成、耐食性、導電性、耐アブレージョン性、耐アルカリ脱脂性、塗装性などについて評価した結果を表2に示した。 This aqueous resin solution is applied to the surface of an electropure galvanized steel sheet with a drawing roll, and heated and dried at a plate temperature of 90 ° C. to form a surface-treated metal plate on which a resin film having an adhesion amount of 0.4 g / m 2 is formed ( A resin-coated steel sheet was obtained. The obtained resin-coated steel sheet was evaluated for the resin film composition, corrosion resistance, conductivity, abrasion resistance, alkali degreasing resistance, paintability, and the like.

尚、上記電気純亜鉛めっき鋼板としては、クロメート処理を施さない電気亜鉛めっき鋼板(Zn付着量20g/m2、板厚0.8mm)を用いた。 In addition, as the said electropure galvanized steel plate, the electrogalvanized steel plate which does not perform a chromate process (Zn adhesion amount 20g / m < 2 >, plate thickness 0.8mm) was used.

Figure 2006043913
Figure 2006043913

表2からも明らかなように、本発明で使用する樹脂水性液に、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液とエチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液とを不揮発性樹脂成分として合計5〜45質量部とシリカ粒子を55〜95質量部とを合計で100質量部含有させるとともに、前記合計100質量部に対して、さらにシランカップリング剤を5〜25質量部の比率で含有させることによって、耐食性、導電性、耐アブレージョン、耐アルカリ脱脂性、塗装性に優れる表面処理金属板が得られた。   As is apparent from Table 2, the resin aqueous liquid used in the present invention is added to a total of 5 to 45 as a nonvolatile resin component of a carboxyl group-containing polyurethane resin aqueous liquid and an ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion. By containing 100 parts by mass in total of 55 parts by mass and 95 parts by mass of silica particles, and by adding a silane coupling agent in a ratio of 5 to 25 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total, A surface-treated metal plate excellent in corrosion resistance, conductivity, abrasion resistance, alkali degreasing resistance and paintability was obtained.

(実験例3)
上記で得たポリウレタン樹脂水性液と上記エチレン−アクリル酸共重合体水性分散液と、平均粒子径が4〜100nmのシリカ粒子(日産化学製スノーテックスシリーズ)とを、不揮発性樹脂成分が30質量部、シリカ粒子が70質量部の合計100質量部配合し、この合計100質量部に対して、さらにシランカップリング剤として、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学製KBM403)を15質量部添加して樹脂水性液を調製した。尚、不揮発性樹脂成分中のカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂(PC)とエチレン−不飽和カルボン酸共重合体(EC)の混合比率は質量比で、PC:EC=5:1である。
(Experimental example 3)
The polyurethane resin aqueous solution obtained above, the ethylene-acrylic acid copolymer aqueous dispersion, silica particles having an average particle diameter of 4 to 100 nm (Nissan Chemical Snowtex series), and a nonvolatile resin component of 30 masses. Part and silica particles are mixed in a total of 100 parts by mass, and 15 parts by mass of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (KBM403 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is further added as a silane coupling agent with respect to the total of 100 parts by mass. A resin aqueous solution was prepared by adding a part thereof. The mixing ratio of the carboxyl group-containing polyurethane resin (PC) and the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer (EC) in the nonvolatile resin component is PC: EC = 5: 1 in mass ratio.

この樹脂水性液を電気純亜鉛めっき鋼板の表面に絞りロールにて塗布し、板温90℃で加熱乾燥して、付着量0.4g/m2の樹脂皮膜が形成された表面処理金属板(樹脂塗装鋼板)を得た。得られた樹脂塗装鋼板について、樹脂皮膜の組成、耐食性、導電性、耐アブレージョン性、耐アルカリ脱脂性、塗装性などについて評価した結果を表3に示した。 This aqueous resin solution is applied to the surface of an electropure galvanized steel sheet with a drawing roll, and heated and dried at a plate temperature of 90 ° C. to form a surface-treated metal plate on which a resin film having an adhesion amount of 0.4 g / m 2 is formed ( A resin-coated steel sheet was obtained. The obtained resin-coated steel sheet was evaluated for the resin film composition, corrosion resistance, conductivity, abrasion resistance, alkali degreasing resistance, paintability, and the like, as shown in Table 3.

尚、上記電気純亜鉛めっき鋼板としては、クロメート処理を施さない電気亜鉛めっき鋼板(Zn付着量20g/m2、板厚0.8mm)を用いた。 In addition, as the said electropure galvanized steel plate, the electrogalvanized steel plate which does not perform a chromate process (Zn adhesion amount 20g / m < 2 >, plate thickness 0.8mm) was used.

Figure 2006043913
Figure 2006043913

表3の結果より、平均粒子径が4〜20nmのシリカ粒子を使用することによって、耐食性、導電性、耐アブレージョン性、耐アルカリ脱脂性、及び、塗装性に優れる表面処理金属板が得られることが分かる。   From the results of Table 3, by using silica particles having an average particle diameter of 4 to 20 nm, a surface-treated metal plate excellent in corrosion resistance, conductivity, abrasion resistance, alkali degreasing resistance, and paintability can be obtained. I understand.

(実験例4)
上記で得たポリウレタン樹脂水性液と上記エチレン−アクリル酸共重合体水性分散液と、シリカ粒子(日産化学製スノーテックスXS、平均粒子径4〜6nm)とを、不揮発性樹脂成分が30質量部、シリカ粒子が70質量部の合計100質量部配合し、この合計100質量部に対して、さらに表4に示すシランカップリング剤を15質量部添加して樹脂水性液を調製した。尚、不揮発性樹脂成分中のカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂(PC)とエチレン−不飽和カルボン酸共重合体(EC)の混合比率は質量比で、PC:EC=5:1である。
(Experimental example 4)
The polyurethane resin aqueous liquid obtained above, the ethylene-acrylic acid copolymer aqueous dispersion, silica particles (Nissan Chemical Snowtex XS, average particle diameter 4-6 nm), and 30 parts by mass of a nonvolatile resin component A total of 100 parts by mass of 70 parts by mass of silica particles was blended, and 15 parts by mass of a silane coupling agent shown in Table 4 was further added to the total of 100 parts by mass to prepare an aqueous resin liquid. The mixing ratio of the carboxyl group-containing polyurethane resin (PC) and the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer (EC) in the nonvolatile resin component is PC: EC = 5: 1 in mass ratio.

この樹脂水性液を電気純亜鉛めっき鋼板の表面に絞りロールにて塗布し、板温90℃で加熱乾燥して、付着量0.4g/m2の樹脂皮膜が形成された表面処理金属板(樹脂塗装鋼板)を得た。得られた樹脂塗装鋼板について、樹脂皮膜の組成、耐食性、導電性、耐アブレージョン性、耐アルカリ脱脂性、塗装性などについて評価した結果を表4に示した。 This aqueous resin solution is applied to the surface of an electropure galvanized steel sheet with a drawing roll, and heated and dried at a plate temperature of 90 ° C. to form a surface-treated metal plate on which a resin film having an adhesion amount of 0.4 g / m 2 is formed ( A resin-coated steel sheet was obtained. The obtained resin-coated steel sheet was evaluated for the resin film composition, corrosion resistance, conductivity, abrasion resistance, alkali degreasing resistance, paintability, and the like.

尚、上記電気純亜鉛めっき鋼板としては、クロメート処理を施さない電気亜鉛めっき鋼板(Zn付着量20g/m2、板厚0.8mm)を用いた。 In addition, as the said electropure galvanized steel plate, the electrogalvanized steel plate which does not perform a chromate process (Zn adhesion amount 20g / m < 2 >, plate thickness 0.8mm) was used.

Figure 2006043913
Figure 2006043913

表4の結果より、シランカップリング剤として末端にグリシジル基を有するシランカップリング剤を使用することによって、皮膜形成用の樹脂水性液の安定性が優れ、耐食性、耐アブレージョン性、及び、塗装性に優れる表面処理金属板が得られた。   From the results shown in Table 4, the use of a silane coupling agent having a glycidyl group at the terminal as the silane coupling agent results in excellent stability of the aqueous resin liquid for film formation, corrosion resistance, abrasion resistance, and paintability. A surface-treated metal plate having excellent resistance was obtained.

(実験例5)
上記で得たポリウレタン樹脂水性液と上記エチレン−アクリル酸共重合体水性分散液と、シリカ粒子(日産化学製スノーテックスXS)とを、不揮発性樹脂成分が30質量部、シリカ粒子が70質量部の合計100質量部となるように配合し、この合計100質量部に対して、さらにシランカップリング剤として、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学製KBM403)を15質量部添加して樹脂水性液を調製した。尚、不揮発性樹脂成分中のカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂(PC)とエチレン−不飽和カルボン酸共重合体(EC)の混合比率は質量比で、PC:EC=5:1とした。
(Experimental example 5)
The polyurethane resin aqueous solution obtained above, the ethylene-acrylic acid copolymer aqueous dispersion, and the silica particles (Nissan Chemical Snowtex XS), the nonvolatile resin component being 30 parts by mass and the silica particles being 70 parts by mass. 15 parts by mass of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (KBM403 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was further added as a silane coupling agent to the total of 100 parts by mass. An aqueous resin solution was prepared. In addition, the mixing ratio of the carboxyl group-containing polyurethane resin (PC) and the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer (EC) in the nonvolatile resin component was a mass ratio of PC: EC = 5: 1.

この樹脂水性液を電気純亜鉛めっき鋼板の表面に絞りロールにて塗布し、板温90℃で加熱乾燥して、ロールの絞り圧を変更することにより付着量0.05〜2.0g/m2の樹脂皮膜が形成された表面処理金属板(樹脂塗装鋼板)を得た。得られた樹脂塗装鋼板について、樹脂皮膜の組成、耐食性、導電性、耐アブレージョン性、耐アルカリ脱脂性、塗装性などについて評価した結果を表5に示した。 This resin aqueous liquid is applied to the surface of an electropure galvanized steel sheet with a squeeze roll, dried by heating at a plate temperature of 90 ° C., and by changing the squeeze pressure of the roll, the adhesion amount is 0.05 to 2.0 g / m. A surface-treated metal plate (resin-coated steel plate) on which a resin film 2 was formed was obtained. The obtained resin-coated steel sheet was evaluated for the resin film composition, corrosion resistance, conductivity, abrasion resistance, alkali degreasing resistance, paintability, and the like.

尚、上記電気純亜鉛めっき鋼板としては、クロメート処理を施さない電気亜鉛めっき鋼板(Zn付着量20g/m2、板厚0.8mm)を用いた。 In addition, as the said electropure galvanized steel plate, the electrogalvanized steel plate which does not perform a chromate process (Zn adhesion amount 20g / m < 2 >, plate thickness 0.8mm) was used.

Figure 2006043913
Figure 2006043913

表5より、金属板上の樹脂皮膜の付着量を0.05〜1g/m2の範囲とすることにより、耐食性、導電性、耐アブレージョン性、及び、塗装性に優れた表面処理金属板を得ることができた。 From Table 5, the surface-treated metal plate excellent in corrosion resistance, conductivity, abrasion resistance, and paintability can be obtained by setting the amount of the resin film on the metal plate in the range of 0.05 to 1 g / m 2. I was able to get it.

Claims (13)

樹脂水性液から得られる樹脂皮膜を備える表面処理金属板であって、前記樹脂水性液は、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水性液とエチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液とを不揮発性樹脂成分として5〜45質量部、及び、平均粒子径が4〜20nmのシリカ粒子55〜95質量部を合計で100質量部になるように含有し、前記合計100質量部に対して、さらにシランカップリング剤を5〜25質量部の比率で含有するとともに、前記ポリウレタン樹脂水性液の不揮発性樹脂成分(PU)と前記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液の不揮発性樹脂成分(EC)との配合比率が質量比でPU:EC=9:1〜2:1であることを特徴とする表面処理金属板。   A surface-treated metal plate provided with a resin film obtained from a resin aqueous liquid, wherein the resin aqueous liquid comprises a carboxyl group-containing polyurethane resin aqueous liquid and an ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion as a nonvolatile resin component. 5 to 45 parts by mass and 55 to 95 parts by mass of silica particles having an average particle diameter of 4 to 20 nm are contained to a total of 100 parts by mass, and further silane coupling with respect to 100 parts by mass in total. And a non-volatile resin component (PU) of the polyurethane resin aqueous liquid and a non-volatile resin component (EC) of the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion. The surface-treated metal plate, wherein the blending ratio of is PU: EC = 9: 1 to 2: 1 by mass ratio. 前記カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂は、ウレタンプレポリマーを鎖延長剤で鎖延長反応して得られるものであって、
前記ウレタンプレポリマーを構成するポリイソシアネート成分として、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートおよびジシクロヘキシルメタンジイソシアネートよりなる群から選択される少なくとも1種を使用し、
前記ウレタンプレポリマーを構成するポリオール成分として、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ポリエーテルポリオール、及び、カルボキシル基を有するポリオールの全てを使用するものであることを特徴とする請求項1に記載の表面処理金属板。
The carboxyl group-containing polyurethane resin is obtained by chain extension reaction of a urethane prepolymer with a chain extender,
As the polyisocyanate component constituting the urethane prepolymer, at least one selected from the group consisting of tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate and dicyclohexylmethane diisocyanate is used,
2. The surface according to claim 1, wherein all of 1,4-cyclohexanedimethanol, polyether polyol, and polyol having a carboxyl group are used as a polyol component constituting the urethane prepolymer. Processing metal plate.
前記鎖延長剤としては、エチレンジアミンまたはヒドラジンを使用するものである請求項1又は2に記載の表面処理金属板。   The surface-treated metal sheet according to claim 1 or 2, wherein ethylenediamine or hydrazine is used as the chain extender. 前記1,4−シクロヘキサンジメタノールと前記ポリエーテルポリオールの質量比が1,4−シクロヘキサンジメタノール:ポリエーテルポリオール=1:1〜1:19である請求項1〜3のいずれかに記載の表面処理金属板。   The surface ratio according to claim 1, wherein a mass ratio of the 1,4-cyclohexanedimethanol and the polyether polyol is 1,4-cyclohexanedimethanol: polyether polyol = 1: 1 to 1:19. Processing metal plate. 前記ポリエーテルポリオールは、ポリオキシプロピレングリコール又はポリテトラメチレンエーテルグリコールである請求項1〜4のいずれかに記載の表面処理金属板。   The surface-treated metal plate according to claim 1, wherein the polyether polyol is polyoxypropylene glycol or polytetramethylene ether glycol. 前記カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂の酸価は10〜60mgKOH/gである請求項1〜5のいずれかに記載の表面処理金属板。   The surface-treated metal plate according to any one of claims 1 to 5, wherein the carboxyl group-containing polyurethane resin has an acid value of 10 to 60 mgKOH / g. 前記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液が、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体の他に、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体が有するカルボキシル基1モルに対して0.2〜0.8モルに相当する沸点100℃以下のアミンと、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体が有するカルボキシル基1モルに対して0.02〜0.4モルに相当する1価の金属の化合物とを含むものである請求項1〜6のいずれかに記載の表面処理金属板。   In addition to the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer, the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion may have an amount of 0.2 to 1 mol of the carboxyl group of the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer. An amine having a boiling point of 100 ° C. or less corresponding to 0.8 mol and a monovalent metal compound corresponding to 0.02 to 0.4 mol with respect to 1 mol of the carboxyl group of the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer The surface-treated metal plate according to any one of claims 1 to 6. 前記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体は、不飽和カルボン酸成分が10〜40質量%共重合されているものである請求項1〜7のいずれかに表面処理金属板。   The surface-treated metal plate according to any one of claims 1 to 7, wherein the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer is obtained by copolymerizing an unsaturated carboxylic acid component in an amount of 10 to 40% by mass. 前記沸点が100℃以下のアミンは、トリエチルアミンである請求項1〜8のいずれかに記載の表面処理金属板。   The surface-treated metal sheet according to any one of claims 1 to 8, wherein the amine having a boiling point of 100 ° C or lower is triethylamine. 前記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液は、さらに、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液の不揮発性樹脂成分(EC)を100質量部としたときに、カルボキシル基と反応し得る官能基を2個以上有する架橋剤を1〜20質量部の比率で含有するものである請求項1〜9のいずれかに記載の表面処理金属板。   The ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion further reacts with a carboxyl group when the nonvolatile resin component (EC) of the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion is 100 parts by mass. The surface-treated metal plate according to any one of claims 1 to 9, wherein the surface-treated metal plate contains a crosslinking agent having two or more functional groups capable of being used in a ratio of 1 to 20 parts by mass. 前記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水性分散液は、沸点100℃超のアミンおよびアンモニアを実質的に含まないものである請求項1〜10のいずれかに記載の表面処理金属板。   The surface-treated metal sheet according to any one of claims 1 to 10, wherein the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion is substantially free of amine and ammonia having a boiling point exceeding 100 ° C. 前記シランカップリング剤は、下記化学式(1)で表わされるシランカップリング剤である請求項1〜11のいずれかに記載の表面処理金属板。
Figure 2006043913
(化学式(1)中、R1:グリシドキシ基、R2、R3:低級アルコキシ基、R4:低級アルコキシ基または低級アルキル基、X:低級アルキレン基)
The surface-treated metal plate according to claim 1, wherein the silane coupling agent is a silane coupling agent represented by the following chemical formula (1).
Figure 2006043913
(In the chemical formula (1), R 1 : glycidoxy group, R 2 , R 3 : lower alkoxy group, R 4 : lower alkoxy group or lower alkyl group, X: lower alkylene group)
前記樹脂皮膜の付着量は、0.05〜1g/m2である請求項1〜12のいずれかに記載の表面処理金属板。

The adhesion amount of the resin film is surface-treated metal sheet according to any one of claims 1 to 12 is 0.05 to 1 g / m 2.

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