JP2006082369A - 高耐食性表面処理鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 亜鉛系めっき鋼板等の表面に、(a)特定のポリアルキレングリコール変性エポキシ樹脂と、エポキシ基含有樹脂と、一部または全部の化合物が活性水素を有するヒドラジン誘導体らなる活性水素含有化合物とを反応させて得られた樹脂の水分散液、(b)シランカップリング剤、(c)リン酸および/またはリン酸化合物、(d)1分子中にフッ素を1〜5個含有する化合物、を含有する表面処理組成物の皮膜を形成し、その上層に、数平均分子量が6000〜20000の高分子量エポキシ基含有樹脂を含有する上層皮膜用塗料組成物の上層皮膜を形成した。
【選択図】 なし
Description
(1) タンニン酸などの多価フェノールカルボン酸とシランカップリング剤を配合した処理液に浸漬しまたは処理液を塗布することにより皮膜を形成する方法(例えば、特許文献1、特許文献2など)
(2) 有機樹脂にタンニン酸などの多価フェノールカルボン酸またはリン酸化合物を配合した処理液を用いて皮膜を形成する方法(例えば、特許文献3〜特許文献6など)
(3) 有機樹脂とシランカップリング剤を配合した皮膜を塗布する方法(例えば、特許文献7〜特許文献13など)
上記(2)の方法としては、例えば、特許文献3に多価フェノールカルボン酸、有機樹脂および金属イオンを配合した処理液で処理を行う方法が開示されている。また、特許文献4には有機樹脂とリン酸化合物を添加した処理液に浸漬しまたは処理液を塗布した後、乾燥する方法が開示されている。しかし、これらの処理液によって形成される保護皮膜は耐食性の改善にはある程度は寄与するものの、クロメート処理を施した場合のような高度の耐食性は得ることができない。
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、皮膜中にクロムを含まず、しかも優れた耐食性が得られる表面処理鋼板を提供することにある。
表面処理皮膜を形成した亜鉛系めっき鋼板の腐食は以下の過程で進むと考えられる。
(1) 表面処理皮膜中に腐食因子(酸素、水、塩素イオンなど)が浸入し、これらがめっき皮膜/表面処理皮膜界面に拡散する。
(2) めっき皮膜/表面処理皮膜界面において、以下のような酸化還元反応により亜鉛が溶解する。
カソード反応:2H2O+O2+4e− → 4OH−
アノード反応:2Zn → 2Zn2++4e−
(a) 腐食因子の拡散障壁となる高度なバリア層(主として上記カソード反応を抑制する作用をする)
(b) めっき皮膜表層を不活性化するめっき金属との反応層(主として上記アノード反応を抑制する作用をする)
を有する皮膜構成とすること、さらに好ましくは、上記反応層に欠損が生じた場合に自己補修作用が働くような皮膜構成とすることが最も効果的である。
シランカップリング剤はこれまでにも無機化合物と有機化合物との密着性を向上させる作用を有することが知られており、めっき金属と水分散性樹脂との密着性を高めることが可能である。このようなシランカップリング剤の既知の作用効果に対して、上記の特定の表面処理組成物を用いた場合には、表面処理組成物に含まれる酸成分がめっき皮膜表面をエッチングによって活性化し、シランカップリング剤がこの活性化されためっき金属と皮膜形成樹脂の両方と化学結合することで、めっき金属と皮膜形成樹脂との極めて優れた密着性が得られるものと考えられる。つまり、表面処理組成物中にシランカップリング剤と特定の酸成分とを複合添加することにより、シランカップリング剤を単独添加した場合に比べ、めっき金属と皮膜形成樹脂との密着性が格段に高められ、この結果、めっき金属の腐食の進行が効果的に抑制され、特に優れた耐食性が得られるものと考えられる。
また、この表面処理組成物中に非クロム系防錆添加剤を配合することにより、さらに優れた耐食性が得られる。非クロム系防錆添加剤は、腐食の起点で保護皮膜を形成するためにさらに優れた防食性能が得られる。
[1] 亜鉛系めっき鋼板またはアルミニウム系めっき鋼板の表面に、下記成分(a)〜(d)を含有する表面処理組成物を塗布し、乾燥することにより形成された皮膜厚が0.01〜1.0μmの表面処理皮膜を有し、
(a)数平均分子量400〜20000のポリアルキレングリコール、ビスフェノール型エポキシ樹脂、活性水素含有化合物およびポリイソシアネート化合物を反応させて得られたポリアルキレングリコール変性エポキシ樹脂(A)と、該ポリアルキレングリコール変性エポキシ樹脂(A)以外のエポキシ基含有樹脂(B)と、一部または全部の化合物が活性水素を有するヒドラジン誘導体(C)からなる活性水素含有化合物とを反応させて得られた樹脂を水に分散させてなる水性エポキシ樹脂分散液
(b)シランカップリング剤:前記水性エポキシ樹脂分散液の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で1〜300質量部
(c)リン酸および/またはリン酸化合物:前記水性エポキシ樹脂分散液の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で0.1〜80質量部
(d)1分子中にフッ素を1〜5個含有する化合物:前記水性エポキシ樹脂分散液の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で0.1〜100質量部
その上層に、数平均分子量が6000〜20000の高分子量エポキシ基含有樹脂(E)を含有する上層皮膜用塗料組成物を塗布し、乾燥することにより形成された皮膜厚が0.3〜2.0μmの上層皮膜を有することを特徴とする高耐食性表面処理鋼板。
[3] 上記[1]又は[2]の表面処理鋼板において、上層皮膜用塗料組成物がさらに、非クロム系防錆添加剤を、塗料組成物の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で0.1〜50質量部含有することを特徴とする高耐食性表面処理鋼板。
[4] 上記[1]〜[3]のいずれかの表面処理鋼板において、表面処理皮膜形成用の表面処理組成物および/または上層皮膜用塗料組成物が非クロム系防錆添加剤として、下記(e1)〜(e7)の中から選ばれる1種以上を含有することを特徴とする高耐食性表面処理鋼板。
(e1)酸化ケイ素
(e2)カルシウムおよび/またはカルシウム化合物
(e3)難溶性リン酸化合物
(e4)モリブデン酸化合物
(e5)トリアゾール類、チオール類、チアジアゾール類、チアゾール類、チウラム類の中から選ばれる1種以上の、S原子を含有する有機化合物
(e6)バナジウム化合物
(e7)ヒドラジド化合物、ピラゾール化合物、トリアゾール化合物、テトラゾール化合物、チアジアゾール化合物、ピリダジン化合物の中から選ばれる1種以上の、N原子を含有する有機化合物
[6] 上記[5]の表面処理鋼板において、水酸基と架橋する基を有する硬化剤が、1分子中にイミノ基を平均1個以上有するアミノ樹脂(F)であることを特徴とする高耐食性表面処理鋼板。
[7] 上記[5]の表面処理鋼板において、水酸基と架橋する基を有する硬化剤が、1分子中にイソシアネート基を平均4個以上有するポリイソシアネート化合物(G)であることを特徴とする高耐食性表面処理鋼板。
[9] 上記[1]〜[8]のいずれかの表面処理鋼板において、高分子量エポキシ基含有樹脂(E)が、一部または全部の化合物が活性水素を有するヒドラジン誘導体(I)からなる活性水素含有化合物(H)により変性された変性エポキシ基含有樹脂であることを特徴とする高耐食性表面処理鋼板。
[10] 上記[1]〜[9]のいずれかの表面処理鋼板において、上層皮膜用塗料組成物がさらに、固形潤滑剤を、塗料組成物の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で1〜30質量部含有することを特徴とする高耐食性表面処理鋼板。
(a)数平均分子量400〜20000のポリアルキレングリコール、ビスフェノール型エポキシ樹脂、活性水素含有化合物およびポリイソシアネート化合物を反応させて得られたポリアルキレングリコール変性エポキシ樹脂(A)と、該ポリアルキレングリコール変性エポキシ樹脂(A)以外のエポキシ基含有樹脂(B)と、一部または全部の化合物が活性水素を有するヒドラジン誘導体(C)からなる活性水素含有化合物とを反応させて得られた樹脂を水に分散させてなる水性エポキシ樹脂分散液
(b)シランカップリング剤:前記水性エポキシ樹脂分散液の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で1〜300質量部
(c)リン酸および/またはリン酸化合物:前記水性エポキシ樹脂分散液の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で0.1〜80質量部
(d)1分子中にフッ素を1〜5個含有する化合物:前記水性エポキシ樹脂分散液の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で0.1〜100質量部
その上層に、数平均分子量が6000〜20000の高分子量エポキシ基含有樹脂(E)を含有する上層皮膜用塗料組成物を塗布し、到達板温が30〜150℃の温度で乾燥することにより皮膜厚が0.3〜2.0μmの上層皮膜を形成することを特徴とする高耐食性表面処理鋼板の製造方法。
本発明の表面処理鋼板のベースとなる亜鉛系めっき鋼板としては、亜鉛めっき鋼板、Zn−Ni合金めっき鋼板、Zn−Fe合金めっき鋼板(電気めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板)、Zn−Cr合金めっき鋼板、Zn−Mn合金めっき鋼板、Zn−Co合金めっき鋼板、Zn−Co−Cr合金めっき鋼板、Zn−Cr−Ni合金めっき鋼板、Zn−Cr−Fe合金めっき鋼板、Zn−Al合金めっき鋼板(例えば、Zn−5%Al合金めっき鋼板、Zn−55%Al合金めっき鋼板)、Zn−Mg合金めっき鋼板、Zn−Al−Mg合金めっき鋼板(例えば、Zn−6%Al−3%Mg合金めっき鋼板、Zn−11%Al−3%Mg合金めっき鋼板)、さらにはこれらのめっき鋼板のめっき皮膜中に金属酸化物、ポリマーなどを分散した亜鉛系複合めっき鋼板(例えば、Zn−SiO2分散めっき鋼板)などを用いることができる。
また、本発明の表面処理鋼板のベースとなるアルミニウム系めっき鋼板としては、アルミニウムめっき鋼板、Al−Si合金めっき鋼板などを用いることができる。
また、めっき鋼板としては、鋼板面に予めNiなどの薄目付めっきを施し、その上に上記のような各種めっきを施したものであってもよい。
めっき方法としては、電解法(水溶液中での電解または非水溶媒中での電解)、溶融法、気相法のうち、実施可能ないずれの方法を採用することもできる。
さらに、めっきの黒変を防止する目的で、めっき皮膜中に1〜2000ppm程度のNi,Co,Feの微量元素を析出させたり、或いはめっき皮膜表面にNi,Co,Feを含むアルカリ性水溶液または酸性水溶液による表面調整処理を施し、これらの元素を析出させるようにしてもよい。
本発明の表面処理鋼板において、亜鉛系めっき鋼板またはアルミニウム系めっき鋼板の表面に形成される表面処理皮膜は、下記成分(a)〜(d)を含有する表面処理組成物を塗布し、乾燥することにより形成された表面処理皮膜である。この表面処理皮膜はクロムを全く含まない。
(a)数平均分子量400〜20000のポリアルキレングリコール、ビスフェノール型エポキシ樹脂、活性水素含有化合物およびポリイソシアネート化合物を反応させて得られたポリアルキレングリコール変性エポキシ樹脂(A)と、該ポリアルキレングリコール変性エポキシ樹脂(A)以外のエポキシ基含有樹脂(B)と、活性水素を有するヒドラジン誘導体(C)と、さらに必要に応じて、このヒドラジン誘導体(C)以外の活性水素含有化合物(D)とを反応させて得られた樹脂を水に分散させてなる水性エポキシ樹脂分散液
(b)シランカップリング剤:前記水性エポキシ樹脂分散液の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で1〜300質量部
(c)リン酸および/またはリン酸化合物:前記水性エポキシ樹脂分散液の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で0.1〜80質量部
(d)1分子中にフッ素を1〜5個含有する化合物:前記水性エポキシ樹脂分散液の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で0.1〜100質量部
この水性エポキシ樹脂分散液は、特定のポリアルキレングリコール変性エポキシ樹脂(A)と、このポリアルキレングリコール変性エポキシ樹脂(A)以外のエポキシ基含有樹脂(B)と、活性水素を有するヒドラジン誘導体(C)と、さらに必要に応じてこのヒドラジン誘導体(C)以外の活性水素含有化合物(D)とを反応させて得られた樹脂を水に分散させたものである。
上記ポリアルキレングリコール変性エポキシ樹脂(A)は、数平均分子量400〜20000のポリアルキレングリコールと、ビスフェノール型エポキシ樹脂と、活性水素含有化合物と、ポリイソシアネート化合物とを反応させて得られたものである。
また、上記ビスフェノール型エポキシ樹脂は、1分子中に少なくとも1個のエポキシ基を有するビスフェノール系化合物であって、特に、ビスフェノール系化合物とエピハロヒドリン(例えば、エピクロルヒドリン)との縮合反応によって得られるビスフェノールのジグリシジルエーテルが、可撓性および防食性に優れた皮膜が得られやすいため好適である。
また、ビスフェノール型エポキシ樹脂は、ポリアルキレングリコール変性エポキシ樹脂の製造時における製造安定性などの点から、一般に約310〜10000、特に望ましくは約320〜2000の数平均分子量を有していることが好ましく、また、エポキシ当量は約155〜5000、特に望ましくは約160〜1000の範囲のものが好ましい。
すなわち、ポリアルキレングリコールの水酸基とポリイソシアネート化合物のイソシアネート基との当量比は1/1.2〜1/10、好ましくは1/1.5〜1/5、特に好ましくは1/1.5〜1/3とするのが適当である。また、活性水素含有化合物の水酸基とポリイソシアネート化合物のイソシアネート基との当量比は1/2〜1/100、好ましくは1/3〜1/50、特に好ましくは1/3〜1/20とするのが適当である。また、ポリアルキレングリコール、ビスフェノール型エポキシ樹脂および活性水素含有化合物の水酸基の合計量とポリイソシアネート化合物のイソシアネート基との当量比は1/1.5以下、好ましくは1/0.1〜1/1.5、特に好ましくは1/0.1〜1/1.1とするのが適当である。
上記で得られたポリアルキレングリコール変性エポキシ樹脂(A)と、このポリアルキレングリコール変性エポキシ樹脂(A)以外のエポキシ基含有樹脂(B)と、活性水素を有するヒドラジン誘導体(C)と、さらに必要に応じてこのヒドラジン誘導体(C)以外の活性水素含有化合物(D)とを反応させることにより、容易に水中に分散することができ、且つ素材に対する付着性の良好なエポキシ樹脂を得ることができる。
また、エポキシ基含有樹脂(B)としては、上記エポキシ基含有樹脂中のエポキシ基または水酸基に各種変性剤を反応させた樹脂を挙げることができ、例えば、乾性油脂肪酸を反応させたエポキシエステル樹脂;アクリル酸またはメタクリル酸などを含有する重合性不飽和モノマー成分で変性したエポキシアクリレート樹脂;イソシアネート化合物を反応させたウレタン変性エポキシ樹脂などを挙げることができる。
また、このアクリル系共重合体樹脂はポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などによって変性させた樹脂とすることもできる。
このようなビスフェノールA型エポキシ樹脂は、当業界において広く知られた製造法により得ることができる。
・活性水素を有するヒドラジン誘導体
・活性水素を有する第1級または第2級のアミン化合物
・アンモニア、カルボン酸などの有機酸
・塩化水素などのハロゲン化水素類
・アルコール類、チオール類
・活性水素を有しないヒドラジン誘導体または第3級アミンと酸との混合物である4級塩化剤
上記水性エポキシ樹脂分散液を調整する際には、これらの1種または2種以上を使用できるが、優れた耐食性を得るために、活性水素含有化合物の少なくとも一部(好ましくは全部)は、活性水素を有するヒドラジン誘導体であることが必要である。すなわち、これらのうち活性水素を有するヒドラジン誘導体(C)を必須成分とし、必要に応じてこのヒドラジン誘導体(C)以外の活性水素含有化合物(D)を用いる。
(1) ジエチレントリアミン、ヒドロキシエチルアミノエチルアミン、エチルアミノエチルアミン、メチルアミノプロピルアミンなどの1個の2級アミノ基と1個以上の1級アミノ基を含有するアミン化合物の1級アミノ基を、ケトン、アルデヒドまたはカルボン酸と例えば100〜230℃程度の温度で加熱反応させてアルジミン、ケチミン、オキサゾリンまたはイミダゾリンに変性した化合物;
(2) ジエチルアミン、ジエタノールアミン、ジ−n−または−ios−プロパノールアミン、N−メチルエタノールアミン、N−エチルエタノールアミンなどの第2級モノアミン;
(3) モノエタノールアミンなどのようなモノアルカノールアミンとジアルキル(メタ)アクリルアミドとをミカエル付加反応により付加させて得られる第2級アミン含有化合物;
(4) モノエタノールアミン、ネオペンタノールアミン、2−アミノプロパノール、3−アミノプロパノール、2−ヒドロキシ−2′(アミノプロポキシ)エチルエーテルなどのアルカノールアミンの1級アミン基をケチミンに変性した化合物;
活性水素を有するヒドラジン誘導体の具体例としては、例えば以下のものを挙げることができる。
(1) カルボヒドラジド、プロピオン酸ヒドラジド、サリチル酸ヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、ドデカン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、チオカルボヒドラジド、4,4′−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド、ベンゾフェノンヒドラゾン、アミノポリアクリルアミドなどのヒドラジド化合物;
(2) ピラゾール、3,5−ジメチルピラゾール、3−メチル−5−ピラゾロン、3−アミノ−5−メチルピラゾールなどのピラゾール化合物;
(5) 5−アミノ−2−メルカプト−1,3,4−チアジアゾール、2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾールなどのチアジアゾール化合物;
(6) マレイン酸ヒドラジド、6−メチル−3−ピリダゾン、4,5−ジクロロ−3−ピリダゾン、4,5−ジブロモ−3−ピリダゾン、6−メチル−4,5−ジヒドロ−3−ピリダゾンなどのピリダジン化合物;
また、これらのなかでも5員環または6員環の環状構造を有し、環状構造中に窒素原子を有するピラゾール化合物、トリアゾール化合物が特に好適である。
これらのヒドラジン誘導体は1種を単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
また、上述のように活性水素を有するヒドラジン誘導体(C)の一部を活性水素含有化合物(D)に置き換えることもできるが、置き換える量(すなわち、ヒドラジン誘導体(C)を含めた活性水素含有化合物中における活性水素含有化合物(D)の割合)としては90モル%以下、好ましくは70モル%以下、より好ましくは10〜60モル%の範囲内とすることが防食性、付着性の観点から適当である。
(i) m−またはp−フェニレンジイソシアネート、2,4−または2,6−トリレンジイソシアネート、o−またはp−キシリ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、ダイマー酸ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート
(ii) 上記(i)の化合物単独またはそれらの混合物と多価アルコール(エチレングリコール、プロピレングリコールなどの2価アルコール類;グリセリン、トリメチロールプロパンなどの3価アルコール;ペンタエリスリトールなどの4価アルコール;ソルビトール、ジペンタエリスリトールなどの6価アルコールなど)との反応生成物であって、1分子中に少なくとも2個のイソシアネートが残存する化合物
これらのポリイソシアネート化合物は、1種を単独でまたは2種以上を混合して使用できる。
(1) メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、オクチルアルコールなどの脂肪族モノアルコール類;
(2) エチレングリコールおよび/またはジエチレングリコールのモノエーテル類、例えば、メチル、エチル、プロピル(n−,iso)、ブチル(n−,iso,sec)などのモノエーテル;
(3) フェノール、クレゾールなどの芳香族アルコール;
(4) アセトオキシム、メチルエチルケトンオキシムなどのオキシム;
などが使用でき、これらの1種または2種以上と前記ポリイソシアネート化合物とを反応させることにより、少なくとも常温下で安定に保護されたポリイソシアネート化合物を得ることができる。
また、付着性など若干の物性向上を狙いとして、エポキシ基含有樹脂(B)とともに公知のアクリル、アルキッド、ポリエステル等の樹脂を混合して用いることもできる。
(1) エポキシ基含有樹脂(すなわち、樹脂(A),(B))のエポキシ基と活性水素含有化合物である二塩基酸または第2級アミンなどを反応させ、中和剤である3級アミン、酢酸または燐酸などで中和、水分散化させる手法
(2) エポキシ樹脂とポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどの末端水酸基含有ポリアルキレンオキサイドをイソシアネートと反応させてなる変性エポキシ樹脂を分散剤に用いて、水分散化させる手法
(3) 上記(1)と(2)を併用する手法
表面処理組成物には、上述した特定の水分散性樹脂以外に、その他の水分散性樹脂および/または水溶性樹脂として、例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、エチレン系樹脂、アルキッド系樹脂、フェノール樹脂、オレフィン樹脂などの1種または2種以上を、全樹脂固形分中での割合で15mass%程度を上限として配合してもよい。
このシランカップリング剤としては、例えば、ビニルメトキシシラン、ビニルエトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、β−(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、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、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメエキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−(ビニルベンジルアミン)−β−アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどを挙げることができ、これらの1種を単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
また、上記シランカップリング剤のなかでも、上記成分(a)の水分散性樹脂と反応性が高い官能基を有するという観点から、特に反応性官能基としてアミノ基を有すシランカップリング剤が好ましい。このようなシランカップリング剤としては、例えば、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメエキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシランなどが挙げられ、具体的には、信越化学(株)製の「KBM−903」、「KBE−903」、「KBM−603」、「KBE−602」、「KBE−603」(いずれも商品名)などを用いることができる。
リン酸化合物の種類は特に限定されないが、特に水溶性リン酸塩が好ましく、例えば、オルトリン酸、ピロリン酸、ポリリン酸、メタリン酸などの金属塩の1種または2種以上を用いることができる。また、有機リン酸の塩(例えば、フィチン酸、フィチン酸塩、ホスホン酸、ホスホン酸塩およびこれらの金属塩)の1種以上を添加してもよい。また、それらのなかでも第一リン酸塩が表面処理組成物の安定性などの面から好適である。
皮膜中でのリン酸塩の存在形態も特別な限定はなく、また、結晶若しくは非結晶であるか否かも問わない。また、皮膜中でのリン酸塩のイオン性、溶解度についても特別な制約はない。
この非クロム系防錆添加剤は、特に下記(e1)〜(e7)の中から選ばれる1つ以上を用いることが好ましい。
(e1)酸化ケイ素
(e2)カルシウムまたは/およびカルシウム化合物
(e3)難溶性リン酸化合物
(e4)モリブデン酸化合物
(e5)トリアゾール類、チオール類、チアジアゾール類、チアゾール類、チウラム類の中から選ばれる1種以上の、S原子を含有する有機化合物
(e6)バナジウム化合物
(e7)ヒドラジド化合物、ピラゾール化合物、トリアゾール化合物、テトラゾール化合物、チアジアゾール化合物、ピリダジン化合物の中から選ばれる1種以上の、N原子を含有する有機化合物
これら(e1)〜(e7)の非クロム系防錆添加剤の詳細及び防食機構は以下の通りである。
コロイダルシリカとしては、例えば、日産化学(株)製のスノーテックスO、20、30、40、C、S(いずれも商品名)を用いることができ、また、ヒュームドシリカとしては、日本アエロジル(株)製のAEROSIL R971、R812、R811、R974、R202、R805、130、200、300、300CF(いずれも商品名)を用いることができる。また、カルシウムイオン交換シリカとしては、W.R.Grace&Co.製のSHIELDEX C303、SHIELDEX AC3、SHIELDEX AC5(いずれも商品名)、富士シリシア化学(株)製のSHIELDEX、SHIELDEX SY710(いずれも商品名)などを用いることができる。これらシリカは、腐食環境下において緻密で安定な亜鉛の腐食生成物の生成に寄与し、この腐食生成物がめっき表面に緻密に形成されることによって、腐食の促進を抑制する。
上記(e2)の成分であるカルシウム化合物は、カルシウム酸化物、カルシウム水酸化物、カルシウム塩のいずれでもよく、これらの1種または2種以上を使用できる。また、カルシウム塩の種類にも特に制限はなく、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、リン酸カルシウムなどのようなカチオンとしてカルシウムのみを含む単塩のほか、リン酸カルシウム・亜鉛、リン酸カルシウム・マグネシウムなどのようなカルシウムとカルシウム以外のカチオンを含む複塩を使用してもよい。この(e2)の成分は、腐食環境下においてめっき金属である亜鉛やアルミニウムよりも卑なカルシウムが優先溶解し、これがカソード反応により生成したOH−と緻密で難溶性の生成物として欠陥部を封鎖し、腐食反応を抑制する。また、上記のようなシリカとともに配合された場合には、表面にカルシウムイオンが吸着し、表面電荷を電気的に中和して凝集する。その結果、緻密で且つ難溶性の保護皮膜が生成して腐食が封鎖し、腐食反応を抑制する。
また、上記(e6)のバナジウム化合物としては、例えば、5価のバナジウム化合物、4価のバナジウム化合物が適用できる。特に耐食性の観点から4価のバナジウム化合物が好ましい。
なお、上記(e1)〜(e7)の防錆添加剤を2種以上複合添加してもよく、この場合にはそれぞれ固有の防食作用が複合化されるため、より高度の耐食性が得られる。特に、上記(e1)の成分としてカルシウムイオン交換シリカを用い、且つこれに(e3)〜(e5)の成分の1種以上、特に好ましくは(e3)〜(e5)の成分の全部を複合添加した場合に特に優れた耐食性が得られる。
さらに必要に応じて、表面処理皮膜(および表面処理組成物)中には添加剤として、有機着色顔料(例えば、縮合多環系有機顔料、フタロシアニン系有機顔料など)、着色染料(例えば、水溶性アゾ系金属染料など)、無機顔料(例えば、酸化チタンなど)、導電性顔料(例えば、亜鉛、アルミニウム、ニッケルなどの金属粉末、リン化鉄、アンチモンドープ型酸化錫など)、カップリング剤(例えば、チタンカップリング剤など)、メラミン・シアヌル酸付加物などの1種または2種以上を添加することができる。
以上のような成分を含む表面処理組成物により形成される表面処理皮膜は、乾燥膜厚が0.01〜1.0μm、好ましくは0.1〜0.8μmとする。乾燥膜厚が0.01μm未満では耐食性が不十分であり、一方、1.0μmを超えると導電性や加工性が低下する。
この上層皮膜は、数平均分子量が6000〜20000の高分子量エポキシ基含有樹脂(E)を含有する、好ましくはこれを主成分樹脂とする上層皮膜用塗料組成物を塗布し、乾燥することにより形成された皮膜厚が0.3〜2.0μmの皮膜である。この上層皮膜もクロムを全く含まない。このような特定の高分子量樹脂皮膜を上記特定の表面処理皮膜(下層皮膜)の上層に形成することにより、両皮膜の複合作用によって特に高度な加工部耐食性が得られる。
また、これらのエポキシ基含有樹脂(E)の中でも、めっき表面との密着性、耐食性の点からエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂が特に好適である。またその中でも、酸素などの腐食因子に対して優れた遮断性を有する熱硬化性のエポキシ樹脂や変性エポキシ樹脂が最適であり、とりわけ高度なスポット溶接性を得るために皮膜の付着量を低レベルにする場合には特に有利である。
また、変性エポキシ樹脂としては、上記エポキシ樹脂中のエポキシ基または水酸基に各種変性剤を反応させたものでもよく、例えば、乾性油脂肪酸を反応させたエポキシエステル樹脂、アクリル酸またはメタクリル酸などを含有する重合性不飽和モノマー成分で変性したエポキシアクリレート樹脂、イソシアネート化合物を反応させたウレタン変性エポキシ樹脂などを例示できる。
上記重合性不飽和モノマー成分としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、n−,iso−若しくはtert−ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレートなどのアクリル酸又はメタクリル酸のC1〜24アルキルエステル;アクリル酸、メタクリル酸、スチレン、ビニルトルエン、アクリルアミド、アクリロニトリル、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミドのC1〜4アルキルエーテル化物;N,N−ジエチルアミノエチルメタクリレートなどを挙げることができる。
また、エポキシ基を有する不飽和モノマーとしては、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレートなど、エポキシ基と重合性不飽和基を持つものであれば特別な制約はない。
・活性水素を有するヒドラジン誘導体
・活性水素を有する第1級または第2級のアミン化合物
・アンモニア、カルボン酸などの有機酸
・塩化水素などのハロゲン化水素
・アルコール類、チオール類
・活性水素を有しないヒドラジン誘導体または第3級アミンと酸との混合物である4級塩化剤
(1) カルボヒドラジド、プロピオン酸ヒドラジド、サリチル酸ヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、ドデカン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、チオカルボヒドラジド、4,4′−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド、ベンゾフェノンヒドラゾン、アミノポリアクリルアミドなどのヒドラジド化合物;
(2) ピラゾール、3,5−ジメチルピラゾール、3−メチル−5−ピラゾロン、3−アミノ−5−メチルピラゾールなどのピラゾール化合物;
(5) 5−アミノ−2−メルカプト−1,3,4−チアジアゾール、2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾールなどのチアジアゾール化合物;
(6) マレイン酸ヒドラジド、6−メチル−3−ピリダゾン、4,5−ジクロロ−3−ピリダゾン、4,5−ジブロモ−3−ピリダゾン、6−メチル−4,5−ジヒドロ−3−ピリダゾンなどのピリダジン化合物;
また、これらのなかでも、5員環または6員環の環状構造を有し、環状構造中に窒素原子を有するピラゾール化合物、トリアゾール化合物が特に好適である。
これらのヒドラジン誘導体は1種を単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
(1) ジエチレントリアミン、ヒドロキシエチルアミノエチルアミン、エチルアミノエチルアミン、メチルアミノプロピルアミンなどの1個の2級アミノ基と1個以上の1級アミノ基を含有するアミン化合物の1級アミノ基を、ケトン、アルデヒド若しくはカルボン酸と例えば100〜230℃程度の温度で加熱反応させてアルジミン、ケチミン、オキサゾリン若しくはイミダゾリンに変性した化合物;
(3) モノエタノールアミンのようなモノアルカノールアミンとジアルキル(メタ)アクリルアミドとをミカエル付加反応により付加させて得られた第2級アミン含有化合物;
(4) モノエタノールアミン、ネオペンタノールアミン、2−アミノプロパノール、3−アミノプロパノール、2−ヒドロキシ−2′(アミノプロポキシ)エチルエーテルなどのアルカノールアミンの1級アミノ基をケチミンに変性した化合物;
4級塩化剤を得るために使用される酸は、酢酸、乳酸などの有機酸、塩酸などの無機酸のいずれでもよい。また、4級塩化剤を得るために使用される活性水素を有しないヒドラジン誘導体としては、例えば3,6−ジクロロピリダジンなどを、また、第3級アミンとしては、例えば、ジメチルエタノールアミン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリイソプロピルアミン、メチルジエタノールアミンなどを挙げることができる。
この反応は有機溶剤を加えて行ってもよく、使用する有機溶剤の種類は特に限定されない。例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類;エタノール、ブタノール、2−エチルヘキシルアルコール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの水酸基を含有するアルコール類やエーテル類;酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどのエステル類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素などを例示でき、これらの1種または2種以上を使用することができる。また、これらのなかでエポキシ樹脂との溶解性、塗膜形成性などの面からは、ケトン系またはエーテル系の溶剤が特に好ましい。
また、高分子量エポキシ基含有樹脂(E)と活性水素含有化合物(H)との配合比率は、活性水素含有化合物(H)の活性水素基の数と高分子量エポキシ基含有樹脂(E)のエポキシ基の数との比率[活性水素基数/エポキシ基数]が0.01〜10、より好ましくは0.1〜8、さらに好ましくは0.2〜4とすることが耐食性などの点から適当である。
上記アミノ樹脂(F)としては、メラミン、尿素、ベンゾグアナミン、アセトグアナミン、ステログアナミン、スピログアナミン、ジシアンジアミドなどのアミノ成分とホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンツアルデヒドなどのアルデヒド成分との反応によって得られるメチロール化アミノ樹脂が挙げられる。このメチロール化アミノ樹脂のメチロール基を炭素原子数1〜6の低級アルコールによってエーテル化したものも上記アミノ樹脂に包含される。
以上のアミノ樹脂は、1種を単独でまたは2種以上を混合して用いることができる。
1分子中に4個以上のイソシアネート基を含有するポリイソシアネート化合物の市販品の具体例としては、例えば、旭化成社製のMF−B80M、MF−B60X、MF−K60X、ME20−B80S(いずれも商品名)などを挙げることができる。
なお、高分子量エポキシ基含有樹脂(E)は以上のような架橋剤(硬化剤)の添加により十分に架橋するが、さらに低温架橋性を増大させるため、公知の硬化促進触媒を使用することが望ましい。この硬化促進触媒としては、例えば、N−エチルモルホリン、ジブチル錫ジラウレート、ナフテン酸コバルト、塩化第1スズ、ナフテン酸亜鉛、硝酸ビスマスなどが使用できる。
また、付着性など若干の物性向上を狙いとして、高分子量エポキシ基含有樹脂(E)とともに公知のアクリル、アルキッド、ポリエステルなどの樹脂を混合して用いることもできる。
この非クロム系防錆添加剤は、特に下記(e1)〜(e7)の中から選ばれる1種以上を用いることが好ましい。
(e1)酸化ケイ素
(e2)カルシウムまたは/およびカルシウム化合物
(e3)難溶性リン酸化合物
(e4)モリブデン酸化合物
(e5)トリアゾール類、チオール類、チアジアゾール類、チアゾール類、チウラム類の中から選ばれる1種以上の、S原子を含有する有機化合物
(e6)バナジウム化合物
(e7)ヒドラジド化合物、ピラゾール化合物、トリアゾール化合物、テトラゾール化合物、チアジアゾール化合物、ピリダジン化合物の中から選ばれる1種以上の、N原子を含有する有機化合物
これら(e1)〜(e7)の非クロム系防錆添加剤の詳細および防食機構は、先に表面処理皮膜に関して述べた通りである。
なお、上記(e1)〜(e7)の防錆添加剤を2種以上複合添加してもよく、この場合にはそれぞれ固有の防食作用が複合化されるため、より高度の耐食性が得られる。特に、上記(e1)の成分としてカルシウムイオン交換シリカを用い、且つこれに(e3)〜(e5)の成分の1種以上、特に好ましくは(e3)〜(e5)の成分の全部を複合添加した場合に特に優れた耐食性が得られる。
本発明に適用できる固形潤滑剤としては、例えば、以下のようなものが挙げられ、これらの1種または2種以上を用いることができる。
(1) ポリオレフィンワックス、パラフィンワックス:例えば、ポリエチレンワックス、合成パラフィン、天然パラフィン、マイクロワックス、塩素化炭化水素など
(2) フッ素樹脂微粒子:例えば、ポリフルオロエチレン樹脂(ポリ4フッ化エチレン樹脂など)、ポリフッ化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂など
また、この他にも、脂肪酸アミド系化合物(例えば、ステアリン酸アミド、パルミチン酸アミド、メチレンビスステアロアミド、エチレンビスステアロアミド、オレイン酸アミド、エシル酸アミド、アルキレンビス脂肪酸アミドなど)、金属石けん類(例えば、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸鉛、ラウリン酸カルシウム、パルミチン酸カルシウムなど)、金属硫化物(例えば、二硫化モリブデン、二硫化タングステンなど)、グラファイト、フッ化黒鉛、窒化ホウ素、ポリアルキレングリコール、アルカリ金属硫酸塩などの1種または2種以上を用いてもよい。
ポリエチレンワックスとしては、例えば、ヘキスト社製のセリダスト 9615A、セリダスト 3715、セリダスト 3620、セリダスト 3910(いずれも商品名)、三洋化成社製のサンワックス 131−P、サンワックス 161−P(いずれも商品名)、三井石油化学社製のケミパール W−100、ケミパール W−200、ケミパール W−500、ケミパール W−800、ケミパール W−950(いずれも商品名)などを用いることができる。
また、これらのなかで、ポリオレフィンワックスとテトラフルオロエチレン微粒子の併用により特に優れた潤滑効果が期待できる。
上層皮膜中での固形潤滑剤の配合量は、皮膜形成用の塗料組成物の樹脂固形分100質量部に対して、固形分の割合で1〜30質量部、好ましくは1〜10質量部とする。固形潤滑剤の配合量が1質量部未満では潤滑効果が乏しく、一方、配合量が30質量部を超えると塗装性が低下するので好ましくない。
上記有機溶剤としては、上記高分子量エポキシ基含有樹脂(E)を溶解または分散でき、塗料組成物として調整できるものであれば特別な制約なく、例えば、先に例示した種々の有機溶剤を使用することができる。
上記中和剤は、高分子量エポキシ基含有樹脂(E)を中和して水性化するために必要に応じて配合されるものであり、高分子量エポキシ基含有樹脂(E)がカチオン性樹脂である場合には酢酸、乳酸、蟻酸などの酸を中和剤として使用することができる。
また、溶接性や電着塗装性の観点からは、第一層の表面処理皮膜と第二層の上層皮膜の合計膜厚は2.0μm以下であることが好ましい。
亜鉛系めっき鋼板またはアルミニウム系めっき鋼板の表面に上記表面処理皮膜を形成するには、上述した組成を有する表面処理組成物(処理液)を乾燥皮膜厚が上記範囲となるようにめっき鋼板面に塗布し、水洗することなく加熱乾燥させる。
表面処理組成物をめっき鋼板面に形成する方法としては、塗布法、浸漬法、スプレー法のいずれでもよい。塗布処理方法としては、ロールコーター(3ロール方式、2ロール方式など)、スクイズコーター、ダイコーターなどいずれの方法でもよい。また、スクイズコーターなどによる塗布処理または浸漬処理、スプレー処理の後に、エアナイフ法やロール絞り法により塗布量の調整、外観の均一化、膜厚の均一化を行うことも可能である。
上記のようにして形成された表面処理皮膜の上層には、第二層皮膜として上層皮膜(有機樹脂皮膜)を形成する。第二層皮膜用の塗料組成物を上述した膜厚となるよう上記表面処理皮膜面に塗布し、加熱乾燥させる。塗料組成物の塗布は、上述した表面処理皮膜の形成に用いた方法に準じて行えばよい。
[1] 亜鉛系めっき鋼板またはアルミニウム系めっき鋼板の表面に、下記成分(a)〜(d)を含有する表面処理組成物を塗布し、到達板温が30〜150℃の温度で乾燥することにより皮膜厚が0.01〜1.0μmの表面処理皮膜を形成し、
(a)数平均分子量400〜20000のポリアルキレングリコール、ビスフェノール型エポキシ樹脂、活性水素含有化合物およびポリイソシアネート化合物を反応させて得られたポリアルキレングリコール変性エポキシ樹脂(A)と、該ポリアルキレングリコール変性エポキシ樹脂(A)以外のエポキシ基含有樹脂(B)と、一部または全部の化合物が活性水素を有するヒドラジン誘導体(C)からなる活性水素含有化合物とを反応させて得られた樹脂を水に分散させてなる水性エポキシ樹脂分散液
(b)シランカップリング剤:前記水性エポキシ樹脂分散液の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で1〜300質量部
(c)リン酸および/またはリン酸化合物:前記水性エポキシ樹脂分散液の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で0.1〜80質量部
(d)1分子中にフッ素を1〜5個含有する化合物:前記水性エポキシ樹脂分散液の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で0.1〜100質量部
その上層に、数平均分子量が6000〜20000の高分子量エポキシ基含有樹脂(E)を含有する上層皮膜用塗料組成物を塗布し、到達板温が30〜150℃の温度で乾燥することにより皮膜厚が0.3〜2.0μmの上層皮膜を形成することを特徴とする高耐食性表面処理鋼板の製造方法。
[3] 上記[1]または[2]の製造方法において、上層皮膜形成用塗料組成物がさらに、非クロム系防錆添加剤を、塗料組成物の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で0.1〜50質量部含有することを特徴とする高耐食性表面処理鋼板の製造方法。
[4] 上記[1]〜[3]のいずれかの製造方法において、表面処理皮膜形成用の表面処理組成物および/または上層皮膜形成用塗料組成物が、非クロム系防錆添加剤として、下記(e1)〜(e7)の中から選ばれる1種以上を含有することを特徴とする高耐食性表面処理鋼板の製造方法。
(e1)酸化ケイ素
(e2)カルシウムおよび/またはカルシウム化合物
(e3)難溶性リン酸化合物
(e4)モリブデン酸化合物
(e5)トリアゾール類、チオール類、チアジアゾール類、チアゾール類、チウラム類の中から選ばれる1種以上の、S原子を含有する有機化合物
(e6)バナジウム化合物
(e7)ヒドラジド化合物、ピラゾール化合物、トリアゾール化合物、テトラゾール化合物、チアジアゾール化合物、ピリダジン化合物の中から選ばれる1種以上の、N原子を含有する有機化合物
[6] 上記[5]の製造方法において、水酸基と架橋する基を有する硬化剤が、1分子中にイミノ基を平均1個以上有するアミノ樹脂(F)であることを特徴とする高耐食性表面処理鋼板の製造方法。
[7] 上記[5]の製造方法において、水酸基と架橋する基を有する硬化剤が、1分子中にイソシアネート基を平均4個以上有するポリイソシアネート化合物(G)であることを特徴とする高耐食性表面処理鋼板の製造方法。
[8] 上記[7]の製造方法において、ポリイソシアネート化合物(G)が、ポリイソシアネート化合物が有するイソシアネート基の少なくとも一部をブロック剤によってブロックしたものであることを特徴とする高耐食性表面処理鋼板の製造方法。
[10] 上記[1]〜[9]のいずれかの製造方法において、上層皮膜形成用塗料組成物がさらに、固形潤滑剤を、塗料組成物の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で1〜30質量部含有することを特徴とする高耐食性表面処理鋼板の製造方法。
なお、上述した表面処理皮膜及び上層皮膜は、めっき鋼板の片面、両面のいずれに形成してもよく、めっき鋼板表裏面の皮膜形態の組み合わせとしては、例えば、表面処理皮膜+上層皮膜/無処理、表面処理皮膜+上層皮膜/表面処理皮膜、表面処理皮膜+上層皮膜/表面処理皮膜+上層皮膜など、任意の形態とすることができる。
・ポリアルキレングリコール変性エポキシ樹脂の製造
<製造例1>
温度計、撹拌機、冷却管を備えたガラス製四つ口フラスコに、数平均分子量4000のポリエチレングリコール1688gとメチルエチルケトン539g加え、60℃で撹拌混合し均一透明になった後、トリレンジイソシアネート171gを加え、2時間反応させた後、エピコート834X90(エポキシ樹脂,シェルジャパン社製,エポキシ当量250)1121g、ジエチレングリコーリエチルエーテル66gおよび1%ジブチルチンジラウレート溶液1.1gを添加し、さらに2時間反応させた。その後80℃まで昇温し、3時間反応させてイソシアネート価が0.6以下になったことを確認した。その後90℃まで昇温し、減圧蒸留により固形分濃度が81.7%になるまでメチルエチルケトンを除去した。除去後、プロピレングリコールモノメチルエーテル659g、脱イオン水270gを加えて希釈し、固形分濃度76%のポリアルキレングリコール変性エポキシ樹脂溶液A1を得た。
<製造例2>
EP1004(エポキシ樹脂,油化シェルエポキシ社製,エポキシ当量1000)2029gとプロピレングリコールモノブチルエーテル697gを四つ口フラスコに仕込み、110℃まで昇温して1時間で完全にエポキシ樹脂を溶解した。このものに、製造例1で得たポリアルキレングリコール変性エポキシ樹脂溶液A1を1180gおよび3−アミノ−1,2,4−トリアゾール(分子量84)311.7g加えて100℃で5時間反応させた後、プロピレングリコールモノブチルエーテル719.6gを加えて樹脂溶液D1を得た。
上記樹脂溶液D1を257.6gにMF−K60X(イソシアネート硬化剤,旭化成工業社製)50gおよびScat24(硬化触媒)0.3gを混合し、よく攪拌した後、水692.1gを少しずつ滴下・混合撹拌し、水性エポキシ樹脂分散液E1を得た。
EP1004(エポキシ樹脂,油化シェルエポキシ社製,エポキシ当量1000)2029gとプロピレングリコールモノブチルエーテル697gを四つ口フラスコに仕込み、110℃まで昇温して1時間で完全にエポキシ樹脂を溶解した。このものに、製造例1で得たポリアルキレングリコール変性エポキシ樹脂溶液A1を1180gおよびプロピレングリコールモノブチルエーテル527.0gを加えて樹脂溶液D2を得た。
上記樹脂溶液D2を257.6gにMF−K60X(イソシアネート硬化剤,旭化成工業社製)50gおよびScat24(硬化触媒)0.3gを混合しよく攪拌した後、水692.1gを少しずつ滴下・混合撹拌し、水性エポキシ樹脂分散液E2を得た。
表7および表8に示す樹脂組成物の基体樹脂(反応生成物)は以下のようにして合成した。
<合成例1>
エピコート828(ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量187)634部、ビスフェノールA366部、50%テトラエチルアンモニウムブロマイド水溶液8部及びシクロヘキサノン180部を四つ口フラスコに仕込み、150℃まで昇温して5時間反応させた後、冷却しながらメチルイソブチルケトン300部とシクロヘキサノン1843部を加えて、固形分30%のエポキシ樹脂溶液F1(樹脂組成物(1))を得た。この樹脂の数平均分子量は7600であった。
<合成例2>
エピコート1256(ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量7880)347部及びシクロヘキサノン543部を四つ口フラスコに仕込み、130℃まで昇温して2時間で完全にエポキシ樹脂を溶解した。このものを120℃に冷却し、3−アミノ−1,2,4−トリアゾール(分子量84)を3.7部加えて、エポキシ基が消失するまで6時間反応させた後、冷却しながらメチルイソブチルケトン78部とシクロヘキサノン197部を加え、固形分30%のトリアゾール変成エポキシ樹脂溶液F2(樹脂組成物(2))を得た。この樹脂の数平均分子量は10100であった。
エピコート828(ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量187)637部、ビスフェノールA363部、50%テトラエチルアンモニウムブロマイド水溶液10部及びシクロヘキサノン175部を四つ口フラスコに仕込み、160℃まで昇温して4時間反応させ、固形分85%のエポキシ樹脂溶液を得た。このものに、シクロヘキサノン1315部を加えてから100℃に冷却し、3,5−ジメチルピラゾール9.7部とジブチルアミン13部を加えて、エポキシ基が消失するまで6時間反応させた後、冷却しながらメチルイソブチルケトン908部を加え、固形分30%のピラゾール変性エポキシ樹脂溶液F3(樹脂組成物(3))を得た。この樹脂の数平均分子量は6300であった。
<合成例4>
エピコート828(ジャパンエポキシレジン社製、エポキシ当量187)1833部、ビスフェノールA894部、テトラエチルアンモニウムブロマイド1.96部及びメチルイソブチルケトン294部を四つ口フラスコに仕込み、140℃まで昇温して4時間反応させ、冷却しながらエチレングリコールモノブチルエーテル3795部を加えて、エポキシ当量1388、固形分40%のエポキシ樹脂溶液F4(樹脂組成物(4))を得た。この樹脂の数平均分子量は3100であった。
次いで、上記第二層形成用の塗料組成物をロールコーターにより塗布し、各種温度で加熱乾燥した。皮膜の膜厚は、塗料組成物の固形分(加熱残分)または塗布条件(ロールの圧下力、回転速度など)により調整した。
(1)耐食性
各サンプルについて、日本パーカライジング(株)製「FC−4460」を用いて、60℃、2分間の条件で脱脂した後、下記の複合サイクル試験(CCT)を施し、63サイクル経過後の白錆発生面積率および赤錆発生面積率で評価した。
塩水噴霧(JIS Z 2371に基づく):4時間
↓
乾燥(60℃):2時間
↓
湿潤(50℃、95%RH):2時間
その評価基準は以下の通りである。
◎ :白錆発生面積率5%未満
○+:白錆発生面積率5%以上、10%未満
○ :白錆発生面積率10%以上、30%未満
○−:白錆発生面積率30%以上で、赤錆発生なし
△ :赤錆発生ありで、赤錆発生面積率10%未満
× :赤錆発生面積率10%以上
各サンプルに対して、下記の条件によるドロービードで変形と摺動を付加し、このサンプルを日本パーカライジング(株)製「FC−4460」を用いて、60℃、2分間の条件で脱脂した後、前記「(1)耐食性」で行ったCCTを施し、36サイクル経過後の白錆発生面積率および赤錆発生面積率で評価した。
押付荷重:800kgf
引抜速度:1000mm/min
ビード肩R:オス側2mmR,メス側3mmR
押し込み深さ:7mm
使用油:スギムラ化学工業(株)製「プレトンR−352L」
その評価基準は以下の通りである。
◎ :白錆発生面積率5%未満
○+:白錆発生面積率5%以上、10%未満
○ :白錆発生面積率10%以上、30%未満
○−:白錆発生面積率30%以上で、赤錆発生なし
△ :赤錆発生ありで、赤錆発生面積率10%未満
× :赤錆発生面積率10%以上
各サンプルについて、使用電極:CF型Cr−Cu電極、加圧力:200kgf、通電時間:10サイクル/50Hz、溶接電流:10kAの条件で連続打点性の溶接試験を行い、連続打点数で評価した。その評価基準は以下の通りである。
◎ :2000点以上
○ :1000点以上、2000点未満
△ :500点以上、1000点未満
× :500点未満
(4)電着塗装性
各サンプルにカチオン系電着塗料(関西ペイント(株)製「GT−10」)を膜厚30μmとなるように塗装した後、130℃×30分の焼付を行った。塗装したサンプルを沸水中に2時間浸漬し、直ちに碁盤目(10×10個、1mm間隔)のカットを入れて接着テープによる貼着・剥離を行い、塗膜の剥離面積率を測定した。その評価基準は以下の通りである。
◎ :剥離なし
○ :剥離面積率5%未満
△ :剥離面積率5%以上、20%未満
× :剥離面積率20%以上
*1:表1に記載のNo.(めっき鋼板)
*2:表2に記載のNo.(水溶性または水分散性エポキシ樹脂)
*3:表3に記載のNo.(シランカップリング剤)
*4:表4に記載のNo.(リン酸またはリン酸化合物)
*5:表5に記載のNo.(1分子中にフッ素を1〜5個含有する化合物)
*6:表6に記載のNo.(防錆添加剤)
*7:質量部(水溶性または水分散性エポキシ樹脂以外の成分については、水溶性または水分散性エポキシ樹脂の固形分100質量部に対する固形分割合の質量部)
*8:表7および表8に記載のNo.(樹脂組成物)
*9:表9に記載のNo.(固形潤滑剤)
*10:質量部(有機樹脂以外の成分については、有機樹脂の固形分100質量部に対する固形分割合の質量部)
Claims (11)
- 亜鉛系めっき鋼板またはアルミニウム系めっき鋼板の表面に、下記成分(a)〜(d)を含有する表面処理組成物を塗布し、乾燥することにより形成された皮膜厚が0.01〜1.0μmの表面処理皮膜を有し、
(a)数平均分子量400〜20000のポリアルキレングリコール、ビスフェノール型エポキシ樹脂、活性水素含有化合物およびポリイソシアネート化合物を反応させて得られたポリアルキレングリコール変性エポキシ樹脂(A)と、該ポリアルキレングリコール変性エポキシ樹脂(A)以外のエポキシ基含有樹脂(B)と、一部または全部の化合物が活性水素を有するヒドラジン誘導体(C)からなる活性水素含有化合物とを反応させて得られた樹脂を水に分散させてなる水性エポキシ樹脂分散液
(b)シランカップリング剤:前記水性エポキシ樹脂分散液の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で1〜300質量部
(c)リン酸および/またはリン酸化合物:前記水性エポキシ樹脂分散液の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で0.1〜80質量部
(d)1分子中にフッ素を1〜5個含有する化合物:前記水性エポキシ樹脂分散液の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で0.1〜100質量部
その上層に、数平均分子量が6000〜20000の高分子量エポキシ基含有樹脂(E)を含有する上層皮膜用塗料組成物を塗布し、乾燥することにより形成された皮膜厚が0.3〜2.0μmの上層皮膜を有することを特徴とする高耐食性表面処理鋼板。 - 表面処理皮膜形成用の表面処理組成物がさらに、非クロム系防錆添加剤を、成分(a)の水性エポキシ樹脂分散液の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で0.1〜50質量部含有することを特徴とする請求項1に記載の高耐食性表面処理鋼板。
- 上層皮膜用塗料組成物がさらに、非クロム系防錆添加剤を、塗料組成物の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で0.1〜50質量部含有することを特徴とする請求項1または2に記載の高耐食性表面処理鋼板。
- 表面処理皮膜形成用の表面処理組成物および/または上層皮膜用塗料組成物が非クロム系防錆添加剤として、下記(e1)〜(e7)の中から選ばれる1種以上を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の高耐食性表面処理鋼板。
(e1)酸化ケイ素
(e2)カルシウムおよび/またはカルシウム化合物
(e3)難溶性リン酸化合物
(e4)モリブデン酸化合物
(e5)トリアゾール類、チオール類、チアジアゾール類、チアゾール類、チウラム類の中から選ばれる1種以上の、S原子を含有する有機化合物
(e6)バナジウム化合物
(e7)ヒドラジド化合物、ピラゾール化合物、トリアゾール化合物、テトラゾール化合物、チアジアゾール化合物、ピリダジン化合物の中から選ばれる1種以上の、N原子を含有する有機化合物 - 上層皮膜用塗料組成物がさらに、水酸基と架橋する基を有する硬化剤を、高分子量エポキシ基含有樹脂(E)の固形分100質量部に対して固形分の割合で1〜50質量部含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の高耐食性表面処理鋼板。
- 水酸基と架橋する基を有する硬化剤が、1分子中にイミノ基を平均1個以上有するアミノ樹脂(F)であることを特徴とする請求項5に記載の高耐食性表面処理鋼板。
- 水酸基と架橋する基を有する硬化剤が、1分子中にイソシアネート基を平均4個以上有するポリイソシアネート化合物(G)であることを特徴とする請求項5に記載の高耐食性表面処理鋼板。
- ポリイソシアネート化合物(G)が、ポリイソシアネート化合物が有するイソシアネート基の少なくとも一部をブロック剤によってブロックしたものであることを特徴とする請求項7に記載の高耐食性表面処理鋼板。
- 高分子量エポキシ基含有樹脂(E)が、一部または全部の化合物が活性水素を有するヒドラジン誘導体(I)からなる活性水素含有化合物(H)により変性された変性エポキシ基含有樹脂であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の高耐食性表面処理鋼板。
- 上層皮膜用塗料組成物がさらに、固形潤滑剤を、塗料組成物の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で1〜30質量部含有することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の高耐食性表面処理鋼板。
- 亜鉛系めっき鋼板またはアルミニウム系めっき鋼板の表面に、下記成分(a)〜(d)を含有する表面処理組成物を塗布し、到達板温が30〜150℃の温度で乾燥することにより皮膜厚が0.01〜1.0μmの表面処理皮膜を形成し、
(a)数平均分子量400〜20000のポリアルキレングリコール、ビスフェノール型エポキシ樹脂、活性水素含有化合物およびポリイソシアネート化合物を反応させて得られたポリアルキレングリコール変性エポキシ樹脂(A)と、該ポリアルキレングリコール変性エポキシ樹脂(A)以外のエポキシ基含有樹脂(B)と、一部または全部の化合物が活性水素を有するヒドラジン誘導体(C)からなる活性水素含有化合物とを反応させて得られた樹脂を水に分散させてなる水性エポキシ樹脂分散液
(b)シランカップリング剤:前記水性エポキシ樹脂分散液の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で1〜300質量部
(c)リン酸および/またはリン酸化合物:前記水性エポキシ樹脂分散液の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で0.1〜80質量部
(d)1分子中にフッ素を1〜5個含有する化合物:前記水性エポキシ樹脂分散液の樹脂固形分100質量部に対して固形分の割合で0.1〜100質量部
その上層に、数平均分子量が6000〜20000の高分子量エポキシ基含有樹脂(E)を含有する上層皮膜用塗料組成物を塗布し、到達板温が30〜150℃の温度で乾燥することにより皮膜厚が0.3〜2.0μmの上層皮膜を形成することを特徴とする高耐食性表面処理鋼板の製造方法。
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JP2011052255A (ja) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Jfe Steel Corp | 高耐食性表面処理鋼板 |
JP2016164261A (ja) * | 2015-02-26 | 2016-09-08 | 中国塗料株式会社 | 防食塗料組成物、防食塗膜、防食塗膜付き基材及び防食塗膜付き基材の製造方法 |
JP2018089977A (ja) * | 2018-02-09 | 2018-06-14 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置 |
CN108866523A (zh) * | 2017-05-11 | 2018-11-23 | 日本帕卡濑精株式会社 | 水系金属表面处理剂以及具有被膜的金属材料及其制造方法 |
US10508203B2 (en) | 2014-09-26 | 2019-12-17 | The Boeing Company | Compositions and coatings with non-chrome corrosion inhibitor particles |
CN115851077A (zh) * | 2022-11-29 | 2023-03-28 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种聚四氟乙烯/酚醛环氧基有机粘结涂料和涂层及其制备方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010201353A (ja) * | 2009-03-04 | 2010-09-16 | Jfe Steel Corp | 高耐食性表面処理鋼板 |
JP2011052255A (ja) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Jfe Steel Corp | 高耐食性表面処理鋼板 |
US10508203B2 (en) | 2014-09-26 | 2019-12-17 | The Boeing Company | Compositions and coatings with non-chrome corrosion inhibitor particles |
US11459466B2 (en) | 2014-09-26 | 2022-10-04 | The Boeing Company | Compositions and coatings with non-chrome corrosion inhibitor particles |
JP2016164261A (ja) * | 2015-02-26 | 2016-09-08 | 中国塗料株式会社 | 防食塗料組成物、防食塗膜、防食塗膜付き基材及び防食塗膜付き基材の製造方法 |
CN108866523A (zh) * | 2017-05-11 | 2018-11-23 | 日本帕卡濑精株式会社 | 水系金属表面处理剂以及具有被膜的金属材料及其制造方法 |
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JP2018089977A (ja) * | 2018-02-09 | 2018-06-14 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置 |
CN115851077A (zh) * | 2022-11-29 | 2023-03-28 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种聚四氟乙烯/酚醛环氧基有机粘结涂料和涂层及其制备方法 |
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