JP2009255549A - Resin-coated metal plate having high coating peeling resistance during roll forming - Google Patents

Resin-coated metal plate having high coating peeling resistance during roll forming Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a resin-coated metal plate having characteristics required of a resin-coated metal plate, such as corrosion resistance, and capable of preventing troubles during roll forming. <P>SOLUTION: The resin-coated metal plate having high coating peeling resistance during roll forming and provided with a resin coating obtained from a surface treated composition is characterized in that Sward rocker hardness of the resin coating is 35 or more and an indentation depth of an indenter in nano-scratch test is less than 0.3 μm. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、自動車、家電製品、建材等に用いられる樹脂塗装金属板に関し、詳しくは、特に、耐食性とロール成形時の耐皮膜剥離性に優れた樹脂塗装金属板に関するものである。   The present invention relates to a resin-coated metal plate used for automobiles, home appliances, building materials, and the like, and particularly relates to a resin-coated metal plate particularly excellent in corrosion resistance and film peeling resistance during roll forming.

建材等には、耐食性の観点から、電気亜鉛めっき鋼板や溶融亜鉛めっき鋼板等の亜鉛系めっき鋼板が用いられる。従来は、より一層の耐食性の向上を目的として、亜鉛系めっき鋼板上にクロメート処理を施していたが、近年の環境意識の高まりから、クロメート処理を施さない鋼板の需要が増大している。   From the viewpoint of corrosion resistance, zinc-based plated steel sheets such as electrogalvanized steel sheets and hot-dip galvanized steel sheets are used for building materials. Conventionally, chromate treatment has been applied to zinc-based plated steel sheets for the purpose of further improving corrosion resistance. However, due to the recent increase in environmental awareness, demand for steel sheets not subjected to chromate treatment is increasing.

このようなクロメート処理に代わる耐食性向上手段として、例えば特許文献1は、オレフィンとα,β−エチレン性不飽和カルボン酸と共重合体エマルションと架橋剤とを含有する表面処理組成物を提案している。   For example, Patent Document 1 proposes a surface treatment composition containing an olefin, an α, β-ethylenically unsaturated carboxylic acid, a copolymer emulsion, and a crosslinking agent as a means for improving the corrosion resistance in place of the chromate treatment. Yes.

ところで、樹脂塗装金属板は、用途に応じて加工して成形される。例えば、長尺断面材の製造に適しているロール成形法は、一列に並んだ複数組のロール間に連続的に金属板を通過させ、順次に成形加工を行って、平板から目的の断面形状の成形品に加工する方法である。ロール成形に際しては、潤滑性を確保すると共に加工熱を冷却するため、クーラント液が金属板表面に供給される。このクーラント液は、成形品を切断する工程の前に水切りパッドで金属板表面を拭うことで除去される(水切り工程)。   By the way, the resin-coated metal plate is processed and molded according to the application. For example, the roll forming method suitable for the production of long cross-section materials is to pass a metal plate continuously between a plurality of sets of rolls arranged in a row, and sequentially perform the forming process, from the flat plate to the desired cross-sectional shape It is a method of processing into a molded product. In roll forming, a coolant is supplied to the surface of the metal plate in order to ensure lubricity and to cool the processing heat. This coolant liquid is removed by wiping the surface of the metal plate with a draining pad before the step of cutting the molded product (draining step).

上記ロール成形(成形速度約20〜70m/分)のような面圧の高い過酷な加工を行う場合、樹脂塗装金属板の樹脂皮膜の加工性が劣っていると、樹脂皮膜が金属板表面から少しだけ剥がれてしまうことがある。この皮膜カスは、クーラント液の受槽に導入されることとなるが、樹脂皮膜は比重が約1と軽いため、クーラント液受槽の底に沈降することなく、液中を浮遊する。クーラント液の循環使用システムには、通常フィルターが備え付けられているが、亜鉛めっきの剥離小片をキャッチすることを目的とするフィルターであるために、上記樹脂皮膜カスをキャッチできるほどフィルターの目が細かくなく、皮膜カスは繰り返し使用されるクーラント液に随伴してしまう。その結果、水切り工程で水切りパッド表面に次第に皮膜カスが堆積し、この堆積した皮膜カスと成形品表面との間に摩擦が生じて異音が発生したり、成形品が水切りパッド部分を均一な走行速度で通り抜けることができなくなって、製品の形状や寸法に狂いが生じ、歩留まりが悪くなるという問題があった。   When performing severe processing with high surface pressure such as the above roll forming (molding speed of about 20 to 70 m / min), if the processability of the resin film of the resin-coated metal plate is inferior, the resin film is removed from the surface of the metal plate. May peel off a little. Although this film residue is introduced into the coolant tank, the resin film has a specific gravity as low as about 1 and therefore floats in the liquid without sinking to the bottom of the coolant tank. The coolant circulation system is usually equipped with a filter, but the filter is designed to catch galvanized strips, so the filter is fine enough to catch the resin film residue. In other words, the film residue accompanies the coolant liquid that is repeatedly used. As a result, film residue gradually accumulates on the surface of the draining pad in the draining process, and friction is generated between the deposited film residue and the surface of the molded product, or abnormal noise is generated, or the molded product uniformly distributes the drained pad portion. There was a problem that it was impossible to pass through at the traveling speed, the shape and dimensions of the product were distorted, and the yield deteriorated.

上記問題の解決のため、樹脂皮膜中に無機成分を存在させて皮膜硬度を高めることも考えられたが、無機成分量が増えると樹脂皮膜が脆くなり、耐皮膜剥離性は却って低下してしまうため、適度に硬く、かつ脆さのない樹脂皮膜を形成する必要性があった。   In order to solve the above problems, it was considered to increase the hardness of the film by making an inorganic component present in the resin film. However, as the amount of the inorganic component increases, the resin film becomes brittle, and the peel resistance of the film decreases instead. Therefore, there is a need to form a resin film that is reasonably hard and does not have brittleness.

特開2007−269018号公報JP 2007-269018 A

そこで本発明では、耐食性等の樹脂塗装金属板に要求される特性を備えつつ、しかも上記したようなロール成形時の皮膜剥離が少なく、ロール成形時にトラブルを起こさない樹脂塗装金属板を提供することを課題として掲げた。   Accordingly, the present invention provides a resin-coated metal plate that has the characteristics required for a resin-coated metal plate such as corrosion resistance, and that has less film peeling at the time of roll forming as described above, and that does not cause trouble at the time of roll forming. As an issue.

本発明のロール成形時の耐皮膜剥離性に優れた樹脂塗装金属板は、表面処理組成物から得られた樹脂皮膜を備える樹脂塗装金属板であって、この樹脂皮膜のスォードロッカー硬度が35以上であり、かつ、ナノスクラッチ試験における圧子の進入深さが0.3μm未満であるところに特徴を有する。なお、スォードロッカー硬度の測定方法およびナノスクラッチ試験の詳細は後述する。   The resin-coated metal plate excellent in peel resistance at the time of roll forming of the present invention is a resin-coated metal plate provided with a resin film obtained from the surface treatment composition, and the rocker hardness of the resin film is 35 or more. And the indenter penetration depth in the nano-scratch test is less than 0.3 μm. The details of the method for measuring the pseudo rocker hardness and the nano scratch test will be described later.

上記表面処理組成物は、オレフィン−α,β−不飽和カルボン酸共重合体、α,β−不飽和カルボン酸重合体およびオキサゾリン基含有共重合体からなる樹脂成分と、コロイダルシリカとを含み、樹脂成分とコロイダルシリカとの合計100質量部のうち、樹脂成分が70〜90質量部、コロイダルシリカが10〜30質量部であることが好ましい。このとき、樹脂成分は、オレフィン−α,β−不飽和カルボン酸共重合体およびα,β−不飽和カルボン酸重合体の合計100質量部に対し、オキサゾリン基含有共重合体を1〜9質量部含むものであることが好ましい。また、コロイダルシリカの表面積平均粒子径は、4〜20nmであることが好ましい。   The surface treatment composition includes a resin component composed of an olefin-α, β-unsaturated carboxylic acid copolymer, an α, β-unsaturated carboxylic acid polymer and an oxazoline group-containing copolymer, and colloidal silica. Of the total 100 parts by mass of the resin component and colloidal silica, the resin component is preferably 70 to 90 parts by mass and the colloidal silica is preferably 10 to 30 parts by mass. At this time, the resin component contains 1 to 9 mass of the oxazoline group-containing copolymer with respect to a total of 100 mass parts of the olefin-α, β-unsaturated carboxylic acid copolymer and the α, β-unsaturated carboxylic acid polymer. It is preferable to include a part. Moreover, it is preferable that the surface area average particle diameter of colloidal silica is 4-20 nm.

上記樹脂成分とコロイダルシリカとの合計100質量部に対し、さらにグリシジル基含有シランカップリング剤を0.1〜10質量部含有する態様、あるいは、さらにメタバナジン酸塩を0.5〜6質量部含有する態様は、いずれも本発明の好ましい実施態様である。   The aspect which further contains 0.1-10 mass parts of glycidyl group containing silane coupling agents with respect to a total of 100 mass parts of the said resin component and colloidal silica, or also contains 0.5-6 mass parts of metavanadate. Any of these embodiments is a preferred embodiment of the present invention.

上記樹脂皮膜は、上記表面処理組成物を金属板に塗布した後、120〜180℃の板温(到達温度)で加熱されて形成されたものであることが好ましい。   The resin film is preferably formed by applying the surface treatment composition to a metal plate and then heating it at a plate temperature (attainable temperature) of 120 to 180 ° C.

本発明では、硬さと脆さのバランスの採れた強靱な樹脂皮膜を形成できたので、ロール成形時の耐皮膜剥離性を向上することができた。特に、樹脂皮膜の硬さをスォードロッカー硬度で表し、樹脂皮膜の脆さをナノスクラッチ試験における圧子の進入深さで表し、これらの好適範囲を把握することができたので、実際にロール成形したときの皮膜剥離量との相関性を高めることができた。その結果、ロール成形時の水切りパッド表面への皮膜カスの堆積がほとんど起こらなくなり、長期間、高い歩留まりでロール成形ができるようになった。   In the present invention, since a tough resin film having a good balance between hardness and brittleness could be formed, the film peeling resistance during roll forming could be improved. In particular, the hardness of the resin film is represented by the pseudo rocker hardness, the brittleness of the resin film is represented by the depth of penetration of the indenter in the nano-scratch test, and these suitable ranges could be grasped. It was possible to increase the correlation with the amount of film peeling. As a result, almost no film residue is deposited on the surface of the draining pad during roll forming, and roll forming can be performed at a high yield for a long period of time.

スォードロッカーの正面図である。It is a front view of a suedo locker. スォードロッカーの背面図である。It is a rear view of a pseudo rocker. スォードロッカーの側面図である。It is a side view of a pseudo rocker. スォードロッカー値測定装置の正面図である。It is a front view of a pseudo rocker value measuring apparatus. 表面摺動時の皮膜残存率を評価するときの試験方法の説明図である。It is explanatory drawing of the test method when evaluating the film residual rate at the time of surface sliding.

本発明者等は、樹脂塗装金属板における樹脂皮膜中の無機成分の割合を有機成分よりもかなり多くすることにより硬い皮膜を形成し、皮膜剥離を抑制することに成功し、既に出願している(特願2007−229395号)。本発明者等は、さらにロール成形性を高めることを目的として鋭意検討した結果、本願発明に到達したものである。以下、本発明を詳細に説明する。   The present inventors have succeeded in forming a hard film by suppressing the ratio of the inorganic component in the resin film in the resin-coated metal plate to be considerably larger than the organic component and suppressing film peeling, and have already filed applications. (Japanese Patent Application No. 2007-229395). As a result of intensive studies aimed at further improving roll formability, the present inventors have reached the present invention. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明は、表面処理組成物から得られる樹脂皮膜を備えた樹脂塗装金属板に関するものであり、その特徴は、樹脂皮膜の硬さが、スォードロッカー硬度で35以上、樹脂皮膜の脆くなさがナノスクラッチ試験における圧子の進入深さで0.3μm未満であるところにある。スォードロッカー硬度が樹脂皮膜の硬さを的確に表し、ナノスクラッチ試験における圧子の進入深さが樹脂皮膜の脆さを的確に表すことが、本発明者等によって見出されたからである。ロール成形のように、皮膜表面に対して高面圧で接触し、多段ロールで繰り返し摺動を受ける厳しい加工の際には、皮膜の硬さと脆さをバランスさせることで皮膜の強靱さを向上させることが重要である。皮膜に硬さを付与するだけでは、脆さが発現するため、繰り返し摺動させると皮膜が削られやすい。スォードロッカー硬度と圧子の進入深さが上記範囲にある樹脂皮膜は、皮膜の硬さと脆さがバランスしており、強靱な皮膜を有しているため、ロール成形時の耐皮膜剥離性に優れている。   The present invention relates to a resin-coated metal plate provided with a resin film obtained from a surface treatment composition. The feature of the present invention is that the hardness of the resin film is 35 or more in terms of sword rocker hardness, and the resin film is not brittle. The depth of penetration of the indenter in the scratch test is less than 0.3 μm. This is because the present inventors have found that the pseudo rocker hardness accurately represents the hardness of the resin film, and the indenter penetration depth in the nano scratch test accurately represents the brittleness of the resin film. Like roll forming, the toughness of the film is improved by balancing the hardness and brittleness of the film during severe processing that contacts the surface of the film at a high surface pressure and repeatedly slides with a multistage roll. It is important to let Brittleness is manifested only by imparting hardness to the film, and therefore the film is easily scraped when repeatedly slid. Resin film with Sword rocker hardness and indenter penetration depth in the above range balances the hardness and brittleness of the film and has a tough film, so it has excellent film peel resistance during roll forming. ing.

スォードロッカー硬度は、ASTM D2134−93に規定されている硬度であって、スォードロッカー硬度計(上島製作所(現在生産中止)やテスター産業社の他、多数の外国企業によって製造販売されている)によって測定される。なお、JIS K 5400-1959(現在は廃止されている)にも規定されていた。簡単には、振り子(スォードロッカー)を樹脂皮膜等が形成された試料の上で揺らし、減衰して振り子がある一定の振り幅になるまでの揺れ回数をカウントし、硬度を求める。硬い材料では、皮膜に下向きに作用する垂直力(ロッカーの自重)とロッカーに対する皮膜の反発力(上向き)が釣り合って左右の反復運動を妨げないため、振り子が止まるまでの回数が多くなる。軟らかい材料では、垂直力に比べて反発力が小さいため、左右の反復運動を妨げ、振り子が止まるまでの回数が小さくなる。   Sword rocker hardness is a hardness specified in ASTM D2134-93, and is based on a Sword rocker hardness meter (manufactured and sold by numerous foreign companies in addition to Ueshima Seisakusho (currently discontinued) and Tester Sangyo). Measured. It was also specified in JIS K 5400-1959 (currently abolished). Briefly, a pendulum (sword rocker) is shaken on a sample on which a resin film or the like is formed, and the number of swings until the pendulum reaches a certain swing width is counted to obtain the hardness. In the case of a hard material, the vertical force (self-weight of the rocker) acting downward on the film and the repulsive force (upward) of the film against the rocker balance and do not disturb the left and right repetitive movements, so the number of times until the pendulum stops is increased. In a soft material, since the repulsive force is smaller than the normal force, the left and right repetitive motions are prevented, and the number of times until the pendulum stops is reduced.

スォードロッカーは、図1〜3に示したような構造であって、同形同大の平行した2枚の輪で転がり往復運動ができるように構成されている。図4には、測定時の側面視を示した。試験板固定装置の試験板の中央部には直方体状に凹部が形成され、凹部の底面に試験板を置き、その上でスォードロッカーを転がすことができるように構成されている。   The pseudo rocker has a structure as shown in FIGS. 1 to 3 and is configured to be able to roll and reciprocate between two parallel wheels of the same shape and size. FIG. 4 shows a side view during measurement. A concave portion is formed in a rectangular parallelepiped shape at the center portion of the test plate of the test plate fixing device, and the test plate is placed on the bottom surface of the concave portion, and the sword rocker can be rolled thereon.

JIS K 5400-1959に準拠した具体的な測定方法を説明する。まず、スォードロッカーを水平な面に置き、垂直軸が垂直になるように垂直安定用のオモリで調節する。試験板固定装置に標準ガラス板をセットして、試験板固定装置で固定し、板面に水準器を載せ、縦と横の方向について水平となるように、固定装置の調節足で高さを調節する。スォードロッカーを試験板の上に載せ、転がり運動を与えてから風よけを被せ、風よけの外部から水準器の状態を観察する。スォードロッカーの水準器BのアワがBのオオイの陰に隠れて初めて見えなくなった時を0(スタート)と数える。その後、ころがり運動1往復ごとにカウント数を1ずつ加え、水準器Cのアワがオオイの陰に隠れて初めて見えなくなるまで、カウントし、この値をスォードロッカー値とする。標準ガラス板のスォードロッカー値は50であるので、5回の測定でスォードロッカー値が50±1になるように、水準器B,Cそれぞれの傾きを調整する。また、50±1往復に要する時間が60±5秒になるように、周期調整用オモリの垂直位置を調整する。次に、試験板を標準メタクリルメチル板(ポリメチルメタクリレート)に変え、スォードロッカー値が、5個とも20±1になるように、水準器B,Cのそれぞれの傾きを調整する。これを繰り返して、両標準板でそれぞれの測定値が上記基準を満たしたとき、水準器B,Cを固定する。なお、雰囲気温度は20〜23℃、湿度は20〜40%RHとする。試験板を、スォードロッカーを測定したい試料へと変更し、上記と同様の方法で、スォードロッカー値を測定する。n=5とし、それぞれについてスォードロッカー値を測定し、5個のスォードロッカー値のうち大きい方から3個について平均を求め、それを最終値とする。最終値そのままが、試料のスォードロッカー値であり、これを2倍した値がスォードロッカー硬度となる。なお、雰囲気温度は20〜23℃、湿度は20〜40%RHとする。   A specific measurement method based on JIS K 5400-1959 will be described. First, place the pseudo rocker on a horizontal surface and adjust with the weight for vertical stabilization so that the vertical axis is vertical. Set a standard glass plate on the test plate fixing device, fix it with the test plate fixing device, place a level on the plate surface, and adjust the height with the adjusting feet of the fixing device so that it is horizontal in the vertical and horizontal directions. Adjust. Place a rock rocker on the test plate, apply a rolling motion, cover with a windshield, and observe the state of the level from outside the windshield. The time when the hour of Sudoku rocker's level B is hidden behind B's oyster is not counted as 0 (start). Thereafter, the count is incremented by 1 for each reciprocation of the rolling motion, and is counted until the millet of the level C is hidden behind the oil and disappears for the first time, and this value is used as the pseudo rocker value. Since the standard glass plate has a pseudo rocker value of 50, the inclination of each of the spirit levels B and C is adjusted so that the pseudo rocker value becomes 50 ± 1 after five measurements. Also, the vertical position of the period adjusting weight is adjusted so that the time required for 50 ± 1 reciprocation is 60 ± 5 seconds. Next, the test plate is changed to a standard methacryl methyl plate (polymethyl methacrylate), and the inclination of each of the level levels B and C is adjusted so that the five rocker lock values are 20 ± 1. This is repeated, and when the measured values of both standard plates satisfy the above-mentioned standard, the spirit levels B and C are fixed. The ambient temperature is 20 to 23 ° C., and the humidity is 20 to 40% RH. The test plate is changed to a sample for which the pseudo rocker is to be measured, and the pseudo rocker value is measured in the same manner as described above. With n = 5, the pseudo rocker value is measured for each, and the average of three of the five pseudo rocker values is determined as the final value. The final value as it is is the Sword Rocker value of the sample, and the value obtained by doubling this is the Sword Rocker hardness. The ambient temperature is 20 to 23 ° C., and the humidity is 20 to 40% RH.

次にナノスクラッチ試験について説明する。ナノスクラッチ試験は、樹脂皮膜の脆さと相関し、ロール成形時の耐皮膜剥離性とも相関する。本発明では、高荷重マイクロインデンター(「High Load Tribo Indenter」:Hysitron社製)を用いて、ナノスクラッチ試験を行った。使用圧子は、球形圧子(先端半径84.5μm、ダイヤモンド製)である。この圧子に0.1mNの荷重を加えて測定試料の上に垂直に固定し、荷重を維持したままスクラッチ速度10μm/秒で圧子を100μm水平移動させたときの樹脂皮膜への圧子の進入深さを測定した。なお、雰囲気温度は20〜23℃、湿度は20〜40%RHとする。本発明では、ナノスクラッチ試験による圧子の進入深さが0.3μm未満でなければならない。この値が0.3μmを超える皮膜は、スォードロッカー硬度が高くても、脆いため、ロール成形時に皮膜が剥がれやすい。よって、耐皮膜剥離性という点では不適切である。   Next, the nano scratch test will be described. The nano scratch test correlates with the brittleness of the resin film, and also correlates with the film peeling resistance during roll forming. In the present invention, a nano-scratch test was performed using a high-load microindenter (“High Load Tribo Indenter” manufactured by Hysitron). The working indenter is a spherical indenter (tip radius 84.5 μm, made of diamond). Applying a load of 0.1 mN to the indenter and fixing it vertically on the measurement sample, the depth of penetration of the indenter into the resin film when the indenter is horizontally moved by 100 μm at a scratch speed of 10 μm / second while maintaining the load. Was measured. The ambient temperature is 20 to 23 ° C., and the humidity is 20 to 40% RH. In the present invention, the indentation depth of the nano scratch test must be less than 0.3 μm. A film having this value exceeding 0.3 μm is brittle even if the Sword rocker hardness is high, and therefore the film is easily peeled off during roll forming. Therefore, it is inappropriate in terms of film peeling resistance.

以下においては、上記スォードロッカー硬度の要件と、ナノスクラッチ試験における圧子の進入深さの要件を満足する樹脂皮膜を得るために好適な表面処理組成物の各成分について説明する。   Below, each component of a surface treatment composition suitable in order to obtain the resin film which satisfies the requirements for the above-mentioned pseudo rocker hardness and the requirements for the indentation depth in the nano scratch test will be described.

[樹脂成分]
本発明で用いられる表面処理組成物は、オレフィン−α,β−不飽和カルボン酸共重合体(以下、「オレフィン−酸共重合体」と省略することがある。)と、α,β−不飽和カルボン酸重合体(以下、「カルボン酸重合体」と省略することがある。)と、これらと架橋することができるオキサゾリン基含有共重合体とからなる樹脂成分を含むものである。なお、本発明における「α,β−不飽和カルボン酸」には、後述する中和剤でカルボキシル基の一部が中和された「α,β−不飽和カルボン酸塩」も含まれる。
[Resin component]
The surface treatment composition used in the present invention comprises an olefin-α, β-unsaturated carboxylic acid copolymer (hereinafter sometimes abbreviated as “olefin-acid copolymer”), α, β-unsaturated. It includes a resin component comprising a saturated carboxylic acid polymer (hereinafter sometimes abbreviated as “carboxylic acid polymer”) and an oxazoline group-containing copolymer capable of crosslinking with these. The “α, β-unsaturated carboxylic acid” in the present invention also includes “α, β-unsaturated carboxylic acid salts” in which a part of the carboxyl group is neutralized with a neutralizing agent described later.

本発明における「オレフィン−α,β−不飽和カルボン酸共重合体」または「オレフィン−酸共重合体」とは、オレフィンとα,β−不飽和カルボン酸との共重合体であって、オレフィン由来の構成単位が、共重合体中に50質量%以上(すなわちα,β−不飽和カルボン酸由来の構成単位が50質量%以下)であるものを意味し、「α,β−不飽和カルボン酸重合体」または「カルボン酸重合体」とは、α,β−不飽和カルボン酸を単量体として得られる重合体(共重合体も含む)であって、α,β−不飽和カルボン酸由来の構成単位が重合体中に90質量%以上であるものを意味する。   The “olefin-α, β-unsaturated carboxylic acid copolymer” or “olefin-acid copolymer” in the present invention is a copolymer of an olefin and an α, β-unsaturated carboxylic acid, Means that the constituent unit derived from the copolymer is 50% by mass or more (that is, the constituent unit derived from α, β-unsaturated carboxylic acid is 50% by mass or less); The “acid polymer” or “carboxylic acid polymer” is a polymer (including a copolymer) obtained using an α, β-unsaturated carboxylic acid as a monomer, and is an α, β-unsaturated carboxylic acid. It means that the derived structural unit is 90% by mass or more in the polymer.

オレフィン−酸共重合体およびカルボン酸重合体の双方を含有する組成物で表面処理することにより、樹脂塗装金属板の耐食性が向上する正確なメカニズムは不明であるが、これら双方を後述するオキサゾリン基含有共重合体と併用することによって、緻密な樹脂皮膜が形成されて、水および酸素の透過が効果的に抑制されたためであると推定することができる。但し本発明は、この推定には限定されない。   The exact mechanism by which the corrosion resistance of the resin-coated metal sheet is improved by surface treatment with a composition containing both an olefin-acid copolymer and a carboxylic acid polymer is unknown, but both of these are described below as oxazoline groups. By using together with the containing copolymer, it can be presumed that a dense resin film was formed and the permeation of water and oxygen was effectively suppressed. However, the present invention is not limited to this estimation.

本発明で用いるオレフィン−酸共重合体は、オレフィンとα,β−不飽和カルボン酸とを既知の方法で共重合させることにより製造でき、また市販されている。本発明において、1種または2種以上のオレフィン−酸共重合体を使用することができる。   The olefin-acid copolymer used in the present invention can be produced by copolymerizing an olefin and an α, β-unsaturated carboxylic acid by a known method, and is commercially available. In the present invention, one or more olefin-acid copolymers can be used.

オレフィン−酸共重合体の製造に使用できるオレフィンには、特に限定は無いが、エチレン、プロピレン等が好ましく、エチレンがより好ましい。オレフィン−酸共重合体として、オレフィン構成単位が、1種のオレフィンのみに由来するもの、または2種以上のオレフィンから由来するもののいずれも使用することができる。   Although there is no limitation in particular in the olefin which can be used for manufacture of an olefin-acid copolymer, ethylene, propylene, etc. are preferable and ethylene is more preferable. As the olefin-acid copolymer, any one in which the olefin structural unit is derived from only one olefin or from two or more olefins can be used.

オレフィン−酸共重合体の製造に使用できるα,β−不飽和カルボン酸にも、特に限定はないが、例えばアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸等のモノカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等のジカルボン酸等を挙げることができる。これらの中でもアクリル酸が好ましい。オレフィン−酸共重合体として、α,β−不飽和カルボン酸の構成単位が、1種のα,β−不飽和カルボン酸のみに由来するもの、または2種以上のα,β−不飽和カルボン酸から由来するもののいずれも使用することができる。   The α, β-unsaturated carboxylic acid that can be used for the production of the olefin-acid copolymer is not particularly limited, and examples thereof include monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, and isocrotonic acid, maleic acid, and fumaric acid. Examples thereof include dicarboxylic acids such as acid and itaconic acid. Among these, acrylic acid is preferable. As the olefin-acid copolymer, the constituent unit of α, β-unsaturated carboxylic acid is derived from only one kind of α, β-unsaturated carboxylic acid, or two or more kinds of α, β-unsaturated carboxylic acid. Any of those derived from acids can be used.

本発明で用いるオレフィン−酸共重合体は、本発明の効果である耐食性等に悪影響を及ぼさない範囲で、その他の単量体に由来する構成単位を有していても良い。オレフィン−酸共重合体中において、その他の単量体に由来する構成単位量は、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下であり、最も好ましいオレフィン−酸共重合体は、オレフィンおよびα,β−不飽和カルボン酸のみから構成されるものである。好ましいオレフィン−酸共重合体として、エチレン−アクリル酸共重合体が挙げられる。   The olefin-acid copolymer used in the present invention may have structural units derived from other monomers as long as they do not adversely affect the corrosion resistance and the like, which are the effects of the present invention. In the olefin-acid copolymer, the amount of structural units derived from other monomers is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and the most preferable olefin-acid copolymer is an olefin. And an α, β-unsaturated carboxylic acid alone. A preferred olefin-acid copolymer is an ethylene-acrylic acid copolymer.

オレフィン−酸共重合体中のα,β−不飽和カルボン酸は、樹脂皮膜と金属板との密着性を向上させるため、および架橋の反応基となるカルボキシル基の量を確保するために用いられる。共重合体中のα,β−不飽和カルボン酸量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上である。しかしα,β−不飽和カルボン酸が過剰になると、耐食性および耐アルカリ性が低下するおそれがあるため、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下である。   The α, β-unsaturated carboxylic acid in the olefin-acid copolymer is used to improve the adhesion between the resin film and the metal plate, and to secure the amount of carboxyl groups that are reactive groups for crosslinking. . The amount of α, β-unsaturated carboxylic acid in the copolymer is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more. However, if the α, β-unsaturated carboxylic acid is excessive, the corrosion resistance and alkali resistance may be lowered. Therefore, the amount is preferably 30% by mass or less, more preferably 25% by mass or less.

本発明で用いるオレフィン−酸共重合体の質量平均分子量(Mw)は、ポリスチレン換算で、好ましくは1,000〜10万、より好ましくは3,000〜7万、さらに好ましくは5,000〜3万である。このMwは、ポリスチレンを標準として用いるGPCにより測定することができる。   The mass average molecular weight (Mw) of the olefin-acid copolymer used in the present invention is preferably 1,000 to 100,000, more preferably 3,000 to 70,000, and still more preferably 5,000 to 3, in terms of polystyrene. Ten thousand. This Mw can be measured by GPC using polystyrene as a standard.

カルボン酸重合体としては、1種または2種以上のα,β−不飽和カルボン酸の単独重合体若しくは共重合体、またはさらに他の単量体を共重合させた共重合体のいずれも使用することができる。このようなカルボン酸重合体は、既知の方法で製造でき、また市販されている。本発明において、1種または2種以上のカルボン酸重合体を使用できる。   As the carboxylic acid polymer, either a homopolymer or copolymer of one or more α, β-unsaturated carboxylic acids, or a copolymer obtained by copolymerizing another monomer is used. can do. Such carboxylic acid polymers can be produced by known methods and are commercially available. In the present invention, one or more carboxylic acid polymers can be used.

カルボン酸重合体の製造に使用できるα,β−不飽和カルボン酸には、上記オレフィン−酸共重合体の合成に使用することのできるものとして例示したα,β−不飽和カルボン酸がいずれも使用可能である。これらの中でもアクリル酸およびマレイン酸が好ましく、マレイン酸がより好ましい。   Examples of the α, β-unsaturated carboxylic acid that can be used for the production of the carboxylic acid polymer include the α, β-unsaturated carboxylic acids exemplified as those that can be used for the synthesis of the olefin-acid copolymer. It can be used. Among these, acrylic acid and maleic acid are preferable, and maleic acid is more preferable.

カルボン酸重合体は、α,β−不飽和カルボン酸以外の単量体に由来する構成単位を含有していても良いが、その他の単量体に由来する構成単位量は、重合体中に10質量%以下、好ましくは5質量%以下であり、α,β−不飽和カルボン酸のみから構成されるカルボン酸重合体がより好ましい。   The carboxylic acid polymer may contain a constitutional unit derived from a monomer other than the α, β-unsaturated carboxylic acid, but the amount of the constitutional unit derived from the other monomer is contained in the polymer. A carboxylic acid polymer composed of only an α, β-unsaturated carboxylic acid is more preferably 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less.

好ましいカルボン酸重合体として、例えばポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸−マレイン酸共重合体、ポリマレイン酸等を挙げることができ、これらの中でも塗膜密着性、樹脂皮膜密着性および耐食性の観点から、ポリマレイン酸がより好ましい。ポリマレイン酸を使用することにより耐食性等が向上する正確なメカニズムは不明であるが、カルボキシル基量が多いため、樹脂皮膜と金属板との密着性が向上し、それに伴い耐食性も向上することが考えられる。但し本発明は、この推定には限定されない。   Preferred carboxylic acid polymers include, for example, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, acrylic acid-maleic acid copolymer, polymaleic acid and the like. Among these, coating film adhesion, resin film adhesion, and corrosion resistance viewpoints Therefore, polymaleic acid is more preferable. Although the exact mechanism by which the corrosion resistance is improved by using polymaleic acid is unknown, the adhesion between the resin film and the metal plate is improved due to the large amount of carboxyl groups. It is done. However, the present invention is not limited to this estimation.

本発明で用いるカルボン酸重合体のMwは、ポリスチレン換算で、好ましくは500〜3万、より好ましくは800〜1万、さらに好ましくは900〜3,000、最も好ましくは1,000〜2,000である。このMwは、ポリスチレンを標準として用いるGPCにより測定することができる。   Mw of the carboxylic acid polymer used in the present invention is preferably 500 to 30,000, more preferably 800 to 10,000, still more preferably 900 to 3,000, and most preferably 1,000 to 2,000 in terms of polystyrene. It is. This Mw can be measured by GPC using polystyrene as a standard.

表面処理組成物中のオレフィン−酸共重合体とカルボン酸重合体との含有比率は、1,000:1〜10:1、好ましくは200:1〜20:1、より好ましくは100:1〜100:3である。カルボン酸重合体の含有比率が低すぎると、オレフィン−酸共重合体とカルボン酸重合体とを組み合わせた効果が充分に発揮されず、逆にカルボン酸重合体の含有比率が過剰であると、表面処理組成物中でオレフィン−酸共重合体とカルボン酸重合体とが相分離し、均一な樹脂皮膜が形成されなくなるおそれや、耐アルカリ性が低下する可能性が生ずるからである。   The content ratio of the olefin-acid copolymer and the carboxylic acid polymer in the surface treatment composition is 1,000: 1 to 10: 1, preferably 200: 1 to 20: 1, more preferably 100: 1. 100: 3. When the content ratio of the carboxylic acid polymer is too low, the effect of combining the olefin-acid copolymer and the carboxylic acid polymer is not sufficiently exhibited. Conversely, when the content ratio of the carboxylic acid polymer is excessive, This is because the olefin-acid copolymer and the carboxylic acid polymer are phase-separated in the surface treatment composition, so that a uniform resin film may not be formed, and the alkali resistance may be lowered.

上記樹脂成分には、オキサゾリン基含有共重合体も含まれる。オキサゾリン基含有共重合体は、そのオキサゾリン基が、上記オレフィン−酸共重合体やカルボン酸重合体の有するカルボキシル基と架橋反応するので、樹脂同士が架橋して、緻密な網目構造を形成する。これにより皮膜の強靱さが向上する。   The resin component includes an oxazoline group-containing copolymer. In the oxazoline group-containing copolymer, since the oxazoline group undergoes a crosslinking reaction with the carboxyl group of the olefin-acid copolymer or carboxylic acid polymer, the resins are crosslinked to form a dense network structure. This improves the toughness of the coating.

オキサゾリン基含有共重合体としては、主鎖がスチレン/アクリルである日本触媒社製の「エポクロス(登録商標)」が好適である。非常に硬い皮膜を形成すると共に、皮膜の脆さが改善される。特に、エマルジョンタイプの「エポクロス(登録商標)K」シリーズが好ましく、グレードとしては、K−2010E(Tg:−50℃)、K−2020E(Tg:0℃)およびK−2030E(Tg:50℃)がある。硬い皮膜を得るには、エポクロスK−2030Eが最も好ましい。これらの「エポクロス(登録商標)K」シリーズは、官能基がブロックされていて常温ではほとんど架橋反応を起こさないため、表面処理剤組成物のポットライフが長いというメリットがある。   As the oxazoline group-containing copolymer, “Epocross (registered trademark)” manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. whose main chain is styrene / acryl is suitable. A very hard film is formed and the brittleness of the film is improved. In particular, the emulsion type “Epocross (registered trademark) K” series is preferable, and the grades are K-2010E (Tg: −50 ° C.), K-2020E (Tg: 0 ° C.) and K-2030E (Tg: 50 ° C.). ) Epocros K-2030E is most preferable for obtaining a hard film. These “Epocross (registered trademark) K” series have a merit that the pot life of the surface treating agent composition is long because the functional group is blocked and hardly causes a crosslinking reaction at room temperature.

樹脂成分においては、樹脂皮膜の硬度を向上させるために、オレフィン−酸共重合体とカルボン酸重合体との合計100質量部に対して、オキサゾリン基含有共重合体は1〜9質量部が好ましい。オキサゾリン基含有共重合体が1質量部より少ないと、皮膜の強靱さの向上が不充分となることがある。より好ましい下限は2質量部、さらに好ましい下限は3質量部である。一方、オキサゾリン基含有共重合体が9質量部を超えると、樹脂の架橋が充分となり、さらなる脆さの改善や耐食性の向上が認められないだけではなく、樹脂に残存するカルボキシル基が少なくなるため、塗装性(上塗り塗膜との密着性)が低下するおそれがあるため好ましくない。より好ましい上限は6質量部、さらに好ましい上限は5質量部である。   In the resin component, in order to improve the hardness of the resin film, the oxazoline group-containing copolymer is preferably 1 to 9 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the olefin-acid copolymer and the carboxylic acid polymer. . When the amount of the oxazoline group-containing copolymer is less than 1 part by mass, the improvement of the toughness of the film may be insufficient. A more preferred lower limit is 2 parts by mass, and a more preferred lower limit is 3 parts by mass. On the other hand, when the amount of the oxazoline group-containing copolymer exceeds 9 parts by mass, the resin is sufficiently crosslinked, and not only further improvement in brittleness and improvement in corrosion resistance is observed, but also the number of carboxyl groups remaining in the resin decreases. This is not preferable because the paintability (adhesion with the top coat film) may be deteriorated. A more preferred upper limit is 6 parts by mass, and a more preferred upper limit is 5 parts by mass.

上記したように、樹脂成分には、オレフィン−酸共重合体、カルボン酸重合体およびオキサゾリン基含有共重合体が含まれる。これらの樹脂成分の量は、後述するコロイダルシリカとの合計を100質量部としたときに、樹脂成分が70〜90質量部、コロイダルシリカが10〜30質量部であることが好ましい。皮膜の硬さを向上させるには、無機物でナノオーダーサイズの硬い防錆顔料であるコロイダルシリカを多用することが効果的であるが、コロイダルシリカ量を多くし過ぎると、皮膜中の樹脂成分の量が少なくなって、造膜性が低下し、皮膜に脆さが発現する。その結果、皮膜剥離が起こりやすくなるだけでなく、耐食性や塗装性も低下するため好ましくない。一方で、コロイダルシリカ量が少なすぎると、皮膜の硬さが不足し、防錆効果も小さいため耐食性が低下する。樹脂成分とコロイダルシリカの量が上記範囲であれば、皮膜の硬さと脆さのバランスに優れ、耐食性や塗装性も良好な樹脂皮膜が得られる。   As described above, the resin component includes an olefin-acid copolymer, a carboxylic acid polymer, and an oxazoline group-containing copolymer. The amount of these resin components is preferably 70 to 90 parts by mass for the resin component and 10 to 30 parts by mass for the colloidal silica when the total amount with the colloidal silica described later is 100 parts by mass. In order to improve the hardness of the film, it is effective to use a large amount of colloidal silica, which is an inorganic substance and has a hard nano-order size, but if the amount of colloidal silica is excessively increased, the resin component in the film When the amount is reduced, the film-forming property is lowered, and the film is brittle. As a result, not only peeling of the film is likely to occur, but also corrosion resistance and paintability are deteriorated. On the other hand, if the amount of colloidal silica is too small, the hardness of the film is insufficient, and the corrosion resistance is low because the rust prevention effect is small. When the amount of the resin component and colloidal silica is within the above range, a resin film having an excellent balance between the hardness and brittleness of the film and excellent corrosion resistance and paintability can be obtained.

樹脂成分とコロイダルシリカとの合計100質量部中、樹脂成分は75質量部以上が好ましい。樹脂成分の上限は85質量部がより好ましく、80質量部がさらに好ましい。   Of the total 100 parts by mass of the resin component and colloidal silica, the resin component is preferably 75 parts by mass or more. The upper limit of the resin component is more preferably 85 parts by mass and even more preferably 80 parts by mass.

[コロイダルシリカ]
コロイダルシリカを皮膜中に存在させると、腐食環境下において皮膜欠陥部で溶解・溶出し、pHの緩衝作用や不動態皮膜形成作用によって金属板の溶解/溶出を抑制するため、耐食性が向上する。ただし、コロイダルシリカの表面積(粒子径)によって、皮膜中への分散状態が変化し、皮膜の硬さや脆さ等の機械的物性に大きな影響を及ぼす。緻密な皮膜を形成させ、皮膜の強靱さを向上させるには、粒子径の小さいコロイダルシリカを、皮膜中に均一に分散させることが望ましく、この点で、コロイダルシリカは、表面積平均粒子径で4〜20nmであることが好ましい。20nmより大きくなると、表面積自体が小さくなり、分散性が低下する傾向にある。このため、緻密な皮膜ができず、皮膜の強靱さが不足したり、耐食性向上効果が低下するおそれがある。一方、4nm未満では、表面処理組成物の保存安定性が悪化して、ゲル化するおそれがある。コロイダルシリカの表面積平均粒子径は、4〜6nmがより好ましい。シリカの表面積平均粒子径は、平均粒子径が1〜10nm程度の場合にはシアーズ法により、10〜100nm程度の場合にはBET法により、測定することができる。
[Colloidal silica]
When colloidal silica is present in the film, it dissolves and elutes at the film defects in a corrosive environment, and the dissolution / elution of the metal plate is suppressed by the pH buffering action and the passive film forming action, thereby improving the corrosion resistance. However, the state of dispersion in the film changes depending on the surface area (particle diameter) of the colloidal silica, which greatly affects mechanical properties such as hardness and brittleness of the film. In order to form a dense film and improve the toughness of the film, it is desirable to uniformly disperse colloidal silica having a small particle diameter in the film. In this respect, colloidal silica has a surface area average particle diameter of 4 It is preferably ˜20 nm. When it is larger than 20 nm, the surface area itself becomes small, and the dispersibility tends to decrease. For this reason, there is a possibility that a dense film cannot be formed, and the toughness of the film is insufficient, or the corrosion resistance improving effect is lowered. On the other hand, if the thickness is less than 4 nm, the storage stability of the surface treatment composition may be deteriorated and gelation may occur. As for the surface area average particle diameter of colloidal silica, 4-6 nm is more preferable. The surface area average particle diameter of silica can be measured by the Sears method when the average particle diameter is about 1 to 10 nm and by the BET method when it is about 10 to 100 nm.

コロイダルシリカは市販されており、例えば、表面積平均粒子径4〜6nmのものであれは、日産化学工業社製の「スノーテックス(登録商標)XS」を、表面積平均粒子径10〜20nmであれば、同じく日産化学工業社製の「スノーテックス(登録商標)40」、「スノーテックス(登録商標)N」、「スノーテックス(登録商標)SS」、「スノーテックス(登録商標)O」等や、ADEKA社製の「アデライト(登録商標)AT−30」、「アデライト(登録商標)AT−30A」等を使用することができる。樹脂皮膜の形成に使用する表面処理組成物が水系である場合、コロイダルシリカを良好に分散させるために、表面処理組成物のpHに合わせて、コロイダルシリカの種類を選択することが好ましい。   Colloidal silica is commercially available. For example, if it has a surface area average particle diameter of 4 to 6 nm, “Snowtex (registered trademark) XS” manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. can be used. Also, "Snowtex (registered trademark) 40", "Snowtex (registered trademark) N", "Snowtex (registered trademark) SS", "Snowtex (registered trademark) O", etc., also manufactured by Nissan Chemical Industries, "Adelite (registered trademark) AT-30", "Adelite (registered trademark) AT-30A" manufactured by ADEKA, etc. can be used. When the surface treatment composition used for forming the resin film is aqueous, it is preferable to select the type of colloidal silica according to the pH of the surface treatment composition in order to disperse the colloidal silica well.

[グリシジル基含有シランカップリング剤]
本発明の表面処理組成物には、さらにグリシジル基含有シランカップリング剤が含まれていてもよい。シランカップリング剤を用いると、金属と樹脂皮膜との密着性が向上し、それに伴い耐食性も向上する。また、樹脂成分とコロイダルシリカとの結合力を向上させる効果があり、皮膜の強靱さが向上する。特に、グリシジル基含有シランカップリング剤は反応性が高く、耐食性や耐アルカリ性の向上効果が大きい。
[Glycidyl group-containing silane coupling agent]
The surface treatment composition of the present invention may further contain a glycidyl group-containing silane coupling agent. When a silane coupling agent is used, the adhesion between the metal and the resin film is improved, and the corrosion resistance is also improved accordingly. Moreover, there exists an effect which improves the bond strength of a resin component and colloidal silica, and the toughness of a film | membrane improves. In particular, a glycidyl group-containing silane coupling agent has high reactivity and has a large effect of improving corrosion resistance and alkali resistance.

グリシジル基含有シランカップリング剤としては、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メトキシシラン、γ−グリシドキシメチルジメトキシシラン、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等が挙げられる。   Glycidyl group-containing silane coupling agents include γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxymethyldimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) Examples include ethyltrimethoxysilane.

表面処理組成物中のシランカップリング剤量は、樹脂成分とコロイダルシリカとの合計100質量部に対して、0.1〜10質量部が好ましい。0.1質量部より少ないと、金属板と樹脂皮膜との密着性や、樹脂成分とコロイダルシリカとの結合力が不足して、皮膜の強靱さや耐食性が不充分となるおそれがある。ただし、10質量部を超えても、金属板と樹脂皮膜との密着性向上効果が飽和する上に、樹脂中の官能基が減少するため塗装性が低下するおそれがある。また、シランカップリング剤同士が加水分解縮合反応を起こして、表面処理組成物の安定性が低下し、ゲル化やコロイダルシリカの沈殿を引き起こすおそれがある。より好ましいシランカップリング剤量は3〜9質量部であり、さらに好ましくは5〜7質量部である。   The amount of the silane coupling agent in the surface treatment composition is preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the resin component and colloidal silica. If the amount is less than 0.1 parts by mass, the adhesion between the metal plate and the resin film and the bonding force between the resin component and colloidal silica may be insufficient, and the toughness and corrosion resistance of the film may be insufficient. However, even if it exceeds 10 parts by mass, the effect of improving the adhesion between the metal plate and the resin film is saturated, and the coatability may be reduced because the functional groups in the resin are reduced. Moreover, silane coupling agents cause a hydrolysis condensation reaction, stability of a surface treatment composition falls, and there exists a possibility of causing gelatinization and precipitation of colloidal silica. A more preferable amount of the silane coupling agent is 3 to 9 parts by mass, and further preferably 5 to 7 parts by mass.

[メタバナジン酸塩]
本発明の表面処理組成物には、さらにメタバナジン酸塩が含まれるていてもよい。メタバナジン酸塩もコロイダルシリカと同様に溶出することによって金属板の溶解・溶出を抑制し、耐食性を高める効果を有する。また、表面処理組成物中で、メタバナジン酸塩はシランカップリング剤の加水分解縮合反応を抑制する効果も発揮する。この結果、金属板と樹脂皮膜との密着性や、樹脂成分とコロイダルシリカとの結合力が向上し、緻密な皮膜となって強靱さが向上する。これらの効果を有効に発揮させるためには、樹脂成分とコロイダルシリカとの合計100質量部に対し、メタバナジン酸塩を0.5〜6質量部用いるとよい。0.5質量部より少ないと、上記効果が充分発現しないが、6質量部を超えて添加しても、上記効果が飽和する上に、表面処理組成物の安定性も悪化する。メタバナジン酸塩量は、1〜5質量部がより好ましく、3〜4質量部がさらに好ましい。なお、このメタバナジン酸塩の好適量は、V元素換算量である。
[Metavanadate]
The surface treatment composition of the present invention may further contain metavanadate. Metavanadate is also eluted like colloidal silica, thereby suppressing the dissolution / elution of the metal plate and improving the corrosion resistance. In the surface treatment composition, metavanadate also exhibits an effect of suppressing the hydrolysis condensation reaction of the silane coupling agent. As a result, the adhesion between the metal plate and the resin film and the bonding force between the resin component and the colloidal silica are improved, and the toughness is improved by forming a dense film. In order to exhibit these effects effectively, it is good to use 0.5-6 mass parts of metavanadates with respect to 100 mass parts in total of a resin component and colloidal silica. When the amount is less than 0.5 parts by mass, the above effect is not sufficiently exhibited. However, even when the amount exceeds 6 parts by mass, the above effect is saturated and the stability of the surface treatment composition is deteriorated. As for the amount of metavanadate, 1-5 mass parts is more preferable, and 3-4 mass parts is further more preferable. In addition, the suitable amount of this metavanadate is a V element conversion amount.

メタバナジン酸塩としては、メタバナジン酸アンモニウム(NH4VO3)、メタバナジン酸ナトリウム(NaVO3)、メタバナジン酸カリウム(KVO3)等を挙げることができ、これらの1種または2種以上を使用できる。これらのメタバナジン酸塩は市販されており、容易に入手することができる。 Examples of the metavanadate include ammonium metavanadate (NH 4 VO 3 ), sodium metavanadate (NaVO 3 ), and potassium metavanadate (KVO 3 ). One or more of these can be used. These metavanadates are commercially available and can be easily obtained.

[カルボジイミド基含有化合物]
本発明の表面処理組成物は、さらにカルボジイミド基含有化合物を含んでいても良い。カルボジイミド基は、オレフィン−酸共重合体およびカルボン酸重合体中のカルボキシル基と反応する。よってカルボジイミド基含有化合物を使用することにより、樹脂皮膜中のカルボキシル基量を減少させて、耐アルカリ性を向上させることができる。本発明において、1種または2種以上のカルボジイミド基含有化合物を使用できる。
[Carbodiimide group-containing compound]
The surface treatment composition of the present invention may further contain a carbodiimide group-containing compound. A carbodiimide group reacts with a carboxyl group in an olefin-acid copolymer and a carboxylic acid polymer. Therefore, by using a carbodiimide group-containing compound, the amount of carboxyl groups in the resin film can be reduced and the alkali resistance can be improved. In the present invention, one or more carbodiimide group-containing compounds can be used.

カルボジイミド基含有化合物は、イソシアネート類、例えばヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、水添キシリレンジイソシアネート(HXDI)、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)またはトリレンジイソシアネート(TDI)等をカルボジイミド化触媒の存在下で加熱することにより製造することができ、また変性により水性(水溶性、水乳化性または水分散性)にすることができる。表面処理組成物が水系である場合、水性のカルボジイミド基含有化合物が好ましい。また1分子中に複数のカルボジイミド基を含有する化合物が好ましい。1分子中に複数のカルボジイミド基を有すると、樹脂成分中のカルボキシル基との架橋反応により、耐食性等をさらに向上させることができる。   Carbodiimide group-containing compounds include isocyanates such as hexamethylene diisocyanate (HDI), xylylene diisocyanate (XDI), hydrogenated xylylene diisocyanate (HXDI), 4,4-diphenylmethane diisocyanate (MDI), and tolylene diisocyanate (TDI). Can be produced by heating in the presence of a carbodiimidization catalyst, and can be made aqueous (water-soluble, water-emulsifiable or water-dispersible) by modification. When the surface treatment composition is aqueous, an aqueous carbodiimide group-containing compound is preferable. A compound containing a plurality of carbodiimide groups in one molecule is preferable. When a plurality of carbodiimide groups are contained in one molecule, corrosion resistance and the like can be further improved by a crosslinking reaction with a carboxyl group in the resin component.

市販されているポリカルボジイミド化合物として、例えばN,N−ジシクロへキシルカルボジイミド、N,N−ジイソプロピルカルボジイミド等や、日清紡社製のポリカルボジイミド(1分子中に複数のカルボジイミド基を有する重合体)である「カルボライト(登録商標)」シリーズを挙げることができる。「カルボライト(登録商標)」のグレードとしては、水溶性の「SV−02」、「V−02」、「V−02−L2」、「V−04」やエマルジョンタイプの「E−01」、「E−02」等が好適である。   Examples of commercially available polycarbodiimide compounds include N, N-dicyclohexylcarbodiimide, N, N-diisopropylcarbodiimide and the like, and polycarbodiimides (polymers having a plurality of carbodiimide groups in one molecule). Mention may be made of the “Carbolite®” series. The grades of “Carbolite (registered trademark)” include water-soluble “SV-02”, “V-02”, “V-02-L2”, “V-04” and emulsion type “E-01”. , “E-02” and the like are preferable.

カルボジイミド基含有化合物量は、架橋相手であるオレフィン−酸共重合体とカルボン酸重合体の量に応じて設定する。すなわち、オレフィン−酸共重合体とカルボン酸重合体の合計を100質量部とした場合、前記100質量部に対し、好ましくは0.3質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上、さらに好ましくは8質量部以上である。一方、カルボジイミド基含有化合物量が過剰になると、オレフィン−酸共重合体およびカルボン酸重合体の組合せの効果が低下する。また水系の表面処理組成物中で水性カルボジイミド基含有化合物を過剰に使用すると、耐水性および耐食性に悪影響を及ぼし得る。このような観点から、カルボジイミド基含有化合物量は、前記100質量部に対し、好ましくは30質量部以下、より好ましくは20質量部以下、さらに好ましくは16質量部以下である。   The amount of the carbodiimide group-containing compound is set according to the amounts of the olefin-acid copolymer and carboxylic acid polymer which are crosslinking partners. That is, when the total of the olefin-acid copolymer and the carboxylic acid polymer is 100 parts by mass, the amount is preferably 0.3 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 100 parts by mass. Preferably it is 8 mass parts or more. On the other hand, when the amount of the carbodiimide group-containing compound is excessive, the effect of the combination of the olefin-acid copolymer and the carboxylic acid polymer is lowered. Further, when an aqueous carbodiimide group-containing compound is excessively used in an aqueous surface treatment composition, it may adversely affect water resistance and corrosion resistance. From such a viewpoint, the amount of the carbodiimide group-containing compound is preferably 30 parts by mass or less, more preferably 20 parts by mass or less, and further preferably 16 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass.

本発明の表面処理組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲で、ワックス、架橋剤、希釈剤、皮張り防止剤、界面活性剤、乳化剤、分散剤、レベリング剤、消泡剤、浸透剤、造膜助剤、染料、顔料、増粘剤、潤滑剤等を含有することもできる。   The surface treatment composition of the present invention is a wax, a cross-linking agent, a diluent, an anti-skinning agent, a surfactant, an emulsifier, a dispersant, a leveling agent, an antifoaming agent, and a penetrating agent as long as the effects of the present invention are not impaired. , Film-forming aids, dyes, pigments, thickeners, lubricants and the like can also be contained.

本発明の表面処理組成物は、金属板の表面に塗布することができる溶剤系組成物または水系組成物のいずれでも良いが、環境上の問題から、水系組成物であることが好ましい。表面処理組成物は、有機溶剤(溶剤系組成物の場合)または水、好ましくは脱イオン水(水系組成物の場合)、オレフィン−酸共重合体、カルボン酸重合体、コロイダルシリカ、シランカップリング剤、メタバナジン酸塩、オキサゾリン基含有共重合体、必要に応じてカルボジイミド基含有化合物またはその他の成分を所定量配合して撹拌することによって調製することができる。   The surface treatment composition of the present invention may be either a solvent-based composition or an aqueous composition that can be applied to the surface of a metal plate, but is preferably an aqueous composition from the viewpoint of environmental problems. The surface treatment composition may be an organic solvent (in the case of a solvent-based composition) or water, preferably deionized water (in the case of an aqueous composition), an olefin-acid copolymer, a carboxylic acid polymer, colloidal silica, or a silane coupling. It can be prepared by mixing a predetermined amount of an agent, a metavanadate, an oxazoline group-containing copolymer, and, if necessary, a carbodiimide group-containing compound or other components and stirring.

表面処理組成物を調製する際には、オレフィン−酸共重合体とカルボン酸重合体の乳化物(エマルション)に、シランカップリング剤の一部とカルボジイミド基含有化合物を添加し、これらの混合物を調製しておき、これに、コロイダルシリカ、残りのグリシジル基含有シランカップリング剤、メタバナジン酸塩、オキサゾリン基含有共重合体を、この順で添加するのが好ましい。オレフィン−酸共重合体およびカルボン酸重合体に、オキサゾリン基含有共重合体を直接添加混合すると、ゲル化することがあり、またシランカップリング剤よりも先にメタバナジン酸塩を添加すると、シランカップリング剤の反応が抑制されることがある。また、シランカップリング剤は、上記のように二度以上に分けて添加することが好ましい。先に添加するシランカップリング剤は、エマルション粒子の微細化や、その結果としての樹脂皮膜の緻密さ向上に寄与し、後に添加するシランカップリング剤は金属板との密着性確保と、皮膜特性の向上に寄与するからである。   When preparing a surface treatment composition, a part of a silane coupling agent and a carbodiimide group-containing compound are added to an emulsion (emulsion) of an olefin-acid copolymer and a carboxylic acid polymer, and these mixtures are added. It is preferable to prepare and add colloidal silica, the remaining glycidyl group-containing silane coupling agent, metavanadate, and oxazoline group-containing copolymer in this order. When an oxazoline group-containing copolymer is directly added to and mixed with an olefin-acid copolymer and a carboxylic acid polymer, gelation may occur, and when a metavanadate is added prior to the silane coupling agent, The reaction of the ring agent may be suppressed. The silane coupling agent is preferably added in two or more portions as described above. The silane coupling agent added first contributes to the refinement of the emulsion particles and the resulting improvement in the density of the resin film. The silane coupling agent added later ensures adhesion to the metal plate and film characteristics. It is because it contributes to the improvement of.

上記成分の撹拌の際には加熱しても良い。特にオレフィン−酸共重合体をカルボン酸重合体の存在下で乳化する際には、加熱することが好ましい。ただし、オキサゾリン基含有共重合体を配合した後は加熱しない方がよい。オキサゾリン基含有共重合体と、オレフィン−酸共重合体およびカルボン酸重合体との反応により、表面処理組成物がゲル化するのを回避するためである。   You may heat at the time of stirring the said component. In particular, when the olefin-acid copolymer is emulsified in the presence of a carboxylic acid polymer, it is preferably heated. However, it is better not to heat after blending the oxazoline group-containing copolymer. This is to avoid the gelation of the surface treatment composition due to the reaction of the oxazoline group-containing copolymer, the olefin-acid copolymer, and the carboxylic acid polymer.

水系の表面処理組成物を製造する場合、樹脂成分の主成分であるオレフィン−酸共重合体を乳化させることが好ましい。オレフィン−酸共重合体は、乳化剤を使用したり、共重合体中のカルボキシル基を中和することにより、乳化させることができる。乳化剤を使用すると、オレフィン−酸共重合体の水性エマルションの平均粒子径を小さくすることができ、造膜性、およびそれにより樹脂皮膜の緻密さ等を向上させることができる。   When producing an aqueous surface treatment composition, it is preferable to emulsify the olefin-acid copolymer which is the main component of the resin component. The olefin-acid copolymer can be emulsified by using an emulsifier or neutralizing a carboxyl group in the copolymer. If an emulsifier is used, the average particle diameter of the aqueous emulsion of an olefin-acid copolymer can be reduced, and the film-forming property and thereby the density of the resin film can be improved.

ただし、オレフィン−酸共重合体中のカルボキシル基を中和して乳化する方が好ましい。カルボキシル基を中和して乳化することにより、乳化剤の使用量を低減でき、または乳化剤を使用せずに済み、樹脂皮膜の耐水性および耐食性への乳化剤による悪影響を減らす、または無くすことができるからである。オレフィン−酸共重合体中のカルボキシル基を中和する場合、カルボキシル基に対して、好ましくは0.5〜0.95当量程度、より好ましくは0.6〜0.8当量程度の塩基を用いることが好ましい。中和度が少なすぎると、乳化性があまり向上せず、一方、中和度が大きすぎると、オキサゾリン基含有共重合体等と反応するカルボキシル基量が減少して、耐食性等に悪影響が出る場合があり、またオレフィン−酸共重合体を含む組成物の粘度が、高くなりすぎることがある。   However, it is preferable to neutralize and emulsify the carboxyl group in the olefin-acid copolymer. By neutralizing and emulsifying carboxyl groups, the amount of emulsifier used can be reduced, or no emulsifier can be used, and the adverse effect of the emulsifier on the water resistance and corrosion resistance of the resin film can be reduced or eliminated. It is. When neutralizing the carboxyl group in the olefin-acid copolymer, a base of preferably about 0.5 to 0.95 equivalent, more preferably about 0.6 to 0.8 equivalent is used with respect to the carboxyl group. It is preferable. If the degree of neutralization is too small, the emulsifying property will not be improved so much. On the other hand, if the degree of neutralization is too large, the amount of carboxyl groups that react with the oxazoline group-containing copolymer will decrease, resulting in an adverse effect on corrosion resistance and the like. In some cases, the viscosity of the composition containing the olefin-acid copolymer may be too high.

中和のための塩基として、例えばアルカリ金属およびアルカリ土類金属の水酸化物(例えばNaOH、KOH、Ca(OH)2等、好ましくはNaOH)よりなる群から構成される強塩基、アンモニア水、第1級、第2級、第3級アミン(好ましくはトリエチルアミン)を挙げることができる。NaOH等の強塩基を用いると、乳化性は向上するが、多すぎると樹脂皮膜の耐食性が低下するおそれがある。一方、沸点の低いアミン(好ましくは大気圧下での沸点が100℃以下のアミン;例えばトリエチルアミン)は、樹脂皮膜の耐食性をあまり低下させない。この理由として、表面処理組成物を塗布した後、加熱乾燥して樹脂皮膜を形成する際に、低沸点アミンが揮発すること等が考えられる。しかし、アミンは乳化性の向上効果が小さいので、前記強塩基とアミンとを組合せて中和することが好ましい。最適な組み合わせは、NaOHとトリエチルアミンとの組合せである。強塩基とアミンとを組み合わせて用いる場合、オレフィン−酸共重合体のカルボキシル基量に対して、強塩基は0.01〜0.3当量程度使用し、アミンは0.4〜0.8当量程度使用するのが好ましい。 As a base for neutralization, for example, a strong base composed of a group consisting of hydroxides of alkali metals and alkaline earth metals (for example, NaOH, KOH, Ca (OH) 2 etc., preferably NaOH), aqueous ammonia, There may be mentioned primary, secondary and tertiary amines (preferably triethylamine). If a strong base such as NaOH is used, the emulsifying property is improved, but if it is too much, the corrosion resistance of the resin film may be lowered. On the other hand, an amine having a low boiling point (preferably an amine having a boiling point of 100 ° C. or lower under atmospheric pressure; for example, triethylamine) does not significantly reduce the corrosion resistance of the resin film. The reason for this may be that the low boiling point amine volatilizes when a resin film is formed by heating and drying after applying the surface treatment composition. However, since an amine has a small effect of improving emulsifiability, it is preferable to neutralize by combining the strong base and the amine. The optimal combination is a combination of NaOH and triethylamine. When a strong base and an amine are used in combination, the strong base is used in an amount of about 0.01 to 0.3 equivalents and the amine is used in an amount of 0.4 to 0.8 equivalents relative to the amount of carboxyl groups of the olefin-acid copolymer. It is preferable to use a degree.

水系の表面処理組成物を用いる場合、界面張力を低下させ、金属板への濡れ性を向上させるために、少量の有機溶剤を配合しても良い。このための有機溶剤としては、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール類、ヘキサノール、2−エチルヘキサノール、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等を挙げることができる。   When an aqueous surface treatment composition is used, a small amount of an organic solvent may be added in order to reduce the interfacial tension and improve the wettability to the metal plate. Examples of the organic solvent for this purpose include methanol, ethanol, isopropanol, butanols, hexanol, 2-ethylhexanol, ethylene glycol ethyl ether, ethylene glycol butyl ether, diethylene glycol, propylene glycol and the like.

表面処理組成物の固形分には、特に限定は無く、金属板への表面処理組成物の塗布方法にあわせて調整すれば良い。表面処理組成物の固形分は、一般に5〜20質量%程度であり、例えばスプレーリンガー法(表面処理組成物を金属板の表面にスプレーした後、ロールで絞る塗布方法)により塗布する場合、10〜18質量%程度が好適である。   There is no limitation in particular in solid content of a surface treatment composition, What is necessary is just to adjust according to the application | coating method of the surface treatment composition to a metal plate. The solid content of the surface treatment composition is generally about 5 to 20% by mass. For example, when the surface treatment composition is applied by a spray ringer method (an application method in which the surface treatment composition is sprayed on the surface of the metal plate and then squeezed with a roll), 10 About -18 mass% is suitable.

本発明で用いる金属板には、特に限定は無く、例えば非めっき冷延鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板(GI)、溶融合金化亜鉛めっき鋼板(GA)、電気亜鉛めっき鋼板(EG)、アルミ板およびチタン板等を挙げることができる。これらの中でも、クロメート処理が行われていない溶融亜鉛めっき鋼板(GI)や溶融合金化亜鉛めっき鋼板(GA)に本発明を適用するのが好ましい。   There is no limitation in particular in the metal plate used by this invention, For example, a non-plating cold-rolled steel plate, hot-dip galvanized steel plate (GI), hot-dip galvanized steel plate (GA), electrogalvanized steel plate (EG), an aluminum plate, and A titanium plate etc. can be mentioned. Among these, it is preferable to apply this invention to the hot dip galvanized steel plate (GI) and the hot galvannealed steel plate (GA) which are not chromated.

本発明において、金属板上に樹脂皮膜を形成する方法および条件には特に限定は無く、既知の塗布方法で、表面処理組成物を金属板表面の片面または両面に塗布し、加熱乾燥することにより樹脂塗装金属板を製造することができる。表面処理組成物の塗布方法として、例えばカーテンフローコーター法、ロールコーター法、スプレー法、スプレーリンガー法等を挙げることができ、これらの中でも、コスト等の観点からスプレーリンガー法が好ましい。   In the present invention, the method and conditions for forming the resin film on the metal plate are not particularly limited, and the surface treatment composition is applied to one or both surfaces of the metal plate surface by a known coating method, followed by heating and drying. A resin-coated metal plate can be manufactured. Examples of the method for applying the surface treatment composition include a curtain flow coater method, a roll coater method, a spray method, and a spray ringer method. Among these, the spray ringer method is preferable from the viewpoint of cost and the like.

表面処理組成物を塗布した後の加熱乾燥は、金属板到達温度が120〜180℃となるように行う。高めの乾燥温度によって樹脂の架橋反応を促進し、硬くて脆くない樹脂皮膜を得るためである。加熱温度を高くしたことによる樹脂構造の化学変化はFT−IRでは確認できなかったが、120℃未満での加熱では、皮膜の造膜性や架橋度合いが不充分であって皮膜の強靱さが不足し、耐皮膜剥離性が充分発現しない。ただし、180℃を超える温度で加熱すると、皮膜が硬くなりすぎて脆くなり、皮膜表面にクラックが発生したり、耐皮膜剥離性が低下し、耐食性も劣化するため好ましくない。   Heating and drying after applying the surface treatment composition is performed so that the metal plate arrival temperature is 120 to 180 ° C. This is because the crosslinking reaction of the resin is accelerated by a higher drying temperature, and a resin film that is hard and not brittle is obtained. The chemical change in the resin structure due to the increase in the heating temperature could not be confirmed by FT-IR, but heating at less than 120 ° C. resulted in insufficient film-forming properties and the degree of cross-linking, and the film was not strong. Insufficient film peeling resistance is not fully exhibited. However, heating at a temperature exceeding 180 ° C. is not preferable because the film becomes too hard and brittle, cracks are generated on the surface of the film, the peel resistance of the film is lowered, and the corrosion resistance is also deteriorated.

樹脂塗装金属板における樹脂皮膜の付着量は、乾燥質量で、好ましくは0.1〜1g/m2、より好ましくは0.3〜0.6g/m2である。付着量が少なすぎると、硬さ自体は原板に近づいていくが、金属板表面を覆うことが困難となり、ロール成形による耐皮膜剥離性が劣化するおそれがある。一方、付着量が多くなれば、樹脂成分の反発力の影響で皮膜硬さが小さくなり、ロール成形時に剥離する皮膜量が増加するおそれがあって好ましくない。 The adhesion amount of the resin film on the resin-coated metal plate is preferably 0.1 to 1 g / m 2 , more preferably 0.3 to 0.6 g / m 2 in terms of dry mass. If the adhesion amount is too small, the hardness itself approaches the original plate, but it becomes difficult to cover the surface of the metal plate, and there is a possibility that the film peeling resistance due to roll forming may deteriorate. On the other hand, if the amount of adhesion increases, the film hardness decreases due to the repulsive force of the resin component, and the amount of film peeled off during roll molding may increase, which is not preferable.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することももちろん可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, and appropriate modifications are made within a range that can meet the purpose described above and below. Of course, it is possible to implement them, and they are all included in the technical scope of the present invention.

なお、実施例で用いた特性評価方法は、以下の通りである。   The characteristic evaluation method used in the examples is as follows.

[スォードロッカー硬度]
JIS K 5400−1959に準拠した前記方法により測定した。
[Sword rocker hardness]
It measured by the said method based on JISK5400-1959.

[ナノスクラッチ試験における圧子の進入深さ(μm)]
前記した方法により測定した。
[Indentation depth (μm) in nano scratch test]
Measurement was performed by the method described above.

[表面摺動試験]
ロール成形性の間接的な評価方法として、表面摺動試験を行った。40mm×300mmに裁断した樹脂塗装金属板を、図5に示したように、垂直に引張試験機にセットし、先端半径R=1mmの凸部を有するSUS製突起付きダイスを当接(線接触)させ、金属板背面には平板ダイスを当接させた。突起付きダイスに1960Nの負荷を水平方向にかけつつ、金属板を上に向かって引き抜いた。引き抜きの度に金属板をセットし直して、合計5回引き抜いた。突起と当接した長さ(摺動部分)は150mmとし、上下端部は突起に当接させなかった。摺動の際の速度は300mm/minとした。突起と当接していない部分(非摺動部分)と摺動部分をそれぞれφ50mmに打ち抜き、蛍光X線分析を行い、皮膜中のSi量を定量した。摺動部分のSi量を非摺動部分のSi量で除することで、皮膜残存率(%)を算出した。
◎:皮膜残存率80%超〜100%
○:皮膜残存率60%超〜80%
△:皮膜残存率40%超〜60%
×:皮膜残存率40%以下
[Surface sliding test]
A surface sliding test was performed as an indirect evaluation method for roll formability. As shown in FIG. 5, a resin-coated metal plate cut to 40 mm × 300 mm is set vertically on a tensile tester, and a SUS-projected die having a convex portion with a tip radius R = 1 mm is brought into contact (line contact). And a flat plate die was brought into contact with the back surface of the metal plate. The metal plate was pulled upward while applying a load of 1960 N to the protruding die in the horizontal direction. The metal plate was reset every time it was pulled out, and pulled out a total of five times. The length (sliding portion) in contact with the protrusion was 150 mm, and the upper and lower ends were not in contact with the protrusion. The speed at the time of sliding was 300 mm / min. A portion not in contact with the protrusion (non-sliding portion) and a sliding portion were each punched out to 50 mm and subjected to fluorescent X-ray analysis, and the amount of Si in the film was quantified. The residual film rate (%) was calculated by dividing the amount of Si in the sliding portion by the amount of Si in the non-sliding portion.
A: The film remaining rate is over 80% to 100%.
○: Residual rate of film exceeds 60% to 80%
Δ: Residual rate of film over 40% to 60%
×: film remaining rate of 40% or less

[平板耐食性]
JIS Z2371に基づいて塩水噴霧試験を実施して、白錆発生率(100×白錆が発生した面積/供試材の全面積)が5%になるまでの時間を測定した。この平板耐食性が、120時間以上であれば実用上問題ない。
[Flat corrosion resistance]
A salt spray test was carried out based on JIS Z2371, and the time until the white rust occurrence rate (100 × area where white rust occurred / total area of the test material) reached 5% was measured. If this flat plate corrosion resistance is 120 hours or more, there is no practical problem.

[JASOサイクル試験での耐食性]
JIS H8502に基づき、JASOサイクル試験を行った。1サイクルは、塩水噴霧(温度35℃×2時間)→乾燥(温度35℃×湿度30%以下×4時間)→湿潤(温度50℃×湿度95%以上×2時間)である(それぞれ移行時間を含む。)。15サイクル実施した後に、白錆発生率を下記基準で評価した。
◎:白錆発生率5%未満
○:白錆発生率5%以上〜10%未満
△:白錆発生率10%以上〜20%未満
×:白錆発生率20%以上
[Corrosion resistance in JASO cycle test]
A JASO cycle test was conducted based on JIS H8502. 1 cycle is salt spray (temperature 35 ° C. × 2 hours) → drying (temperature 35 ° C. × humidity 30% or less × 4 hours) → wetting (temperature 50 ° C. × humidity 95% or more × 2 hours) (each transition time) including.). After carrying out 15 cycles, the white rust occurrence rate was evaluated according to the following criteria.
◎: White rust occurrence rate of less than 5% ○: White rust occurrence rate of 5% to less than 10% △: White rust occurrence rate of 10% to less than 20% ×: White rust occurrence rate of 20% or more

[塗装性]
樹脂塗装金属板に、アクリル系塗料(上塗り)を乾燥後の塗膜厚が20μmになるようにバーコート塗装し、160℃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、取り出して1時間放置した後に、カッターナイフで1mm升目の碁盤目を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下記基準で評価した。
◎:塗膜残存率100%
○:塗膜残存率100%未満〜90%以上
△:塗膜残存率90%未満〜80%以上
×:塗膜残存率80%未満
[Paintability]
A resin-coated metal plate was bar-coated with an acrylic paint (top coat) so that the coating thickness after drying was 20 μm, and baked at 160 ° C. for 20 minutes for post-coating. Subsequently, after immersing this test material in boiling water for 1 hour, taking it out and leaving it to stand for 1 hour, 100 mm of a 1 mm square grid was cut with a cutter knife, and a tape peeling test was carried out on this. The coating film adhesion was evaluated according to the following criteria based on the number of remaining squares.
A: Coating film remaining rate 100%
○: Coating film remaining rate of less than 100% to 90% or more Δ: Coating film remaining rate of less than 90% to 80% or more ×: Coating film remaining rate of less than 80%

実験例1
攪拌機、温度計、温度コントローラーを備えた内容量1.0Lの乳化設備を有するオートクレイブに、エチレン−アクリル酸共重合体(ダウケミカル社製「プリマコール(登録商標)5990I」、アクリル酸由来の構成単位:20質量%、質量平均分子量(Mw):20,000、メルトインデックス:1300、酸価:150)200.0g、ポリマレイン酸水溶液(日本油脂社製「ノンポール(登録商標)PMA−50W」、Mw:約1100(ポリスチレン換算)、50質量%品)8.0g、トリエチルアミン35.5g(エチレン−アクリル酸共重合体のカルボキシル基に対して0.63当量)、48%NaOH水溶液6.9g(エチレン−アクリル酸共重合体のカルボキシル基に対して0.15当量)、トール油脂肪酸(ハリマ化成社製「ハートールFA3」)3.5g、イオン交換水792.6gを加えて密封し、150℃および5気圧で3時間高速攪拌してから、30℃まで冷却した。次いでグリシジル基含有シランカップリング剤(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ(旧社名:GE東芝シリコーン)社製「TSL8350」、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)10.4g、カルボジイミド基含有化合物(日清紡社製「カルボジライト(登録商標)SV−02」、ポリカルボジイミド、Mw:2,700、固形分40質量%)31.2g、イオン交換水72.8gを添加し、10分間攪拌して、エマルションNo.1を調製した(固形分20.3質量%、JIS K6833に準じて測定)。
Experimental example 1
To an autoclave having an emulsification facility with an internal capacity of 1.0 L equipped with a stirrer, a thermometer and a temperature controller, an ethylene-acrylic acid copolymer ("Primacol (registered trademark) 5990I" manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.), derived from acrylic acid Structural unit: 20% by mass, mass average molecular weight (Mw): 20,000, melt index: 1300, acid value: 150) 200.0 g, polymaleic acid aqueous solution (Non-Paul (registered trademark) PMA-50W manufactured by NOF Corporation) , Mw: about 1100 (polystyrene conversion), 50% by mass product) 8.0 g, triethylamine 35.5 g (0.63 equivalent to the carboxyl group of the ethylene-acrylic acid copolymer), 6.9 g of 48% NaOH aqueous solution (0.15 equivalent to the carboxyl group of the ethylene-acrylic acid copolymer), tall oil fatty acid (harima Narusha made "HARTALL FA3") 3.5 g, and sealed with ion exchange water 792.6G, after 3 hours stirred at high speed 0.99 ° C. and 5 atm, and cooled to 30 ° C.. Next, 10.4 g of glycidyl group-containing silane coupling agent (Momentive Performance Materials (former name: GE Toshiba Silicone) “TSL8350”, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane), carbodiimide group-containing compound (Nisshinbo Co., Ltd.) “Carbodilite (registered trademark) SV-02” manufactured by Polycarbodiimide, Mw: 2,700, solid content 40 mass%) 31.2 g and ion-exchanged water 72.8 g were added and stirred for 10 minutes. 1 (solid content 20.3% by mass, measured according to JIS K6833).

エマルションNo.1とコロイダルシリカ(日産化学工業社製「スノーテックス(登録商標)XS」、表面積平均粒子径(カタログ値):4〜6nm)の量を表1に示したように種々変えて、両者をよく混合した後、両者の合計100質量部に対し、グリシジル基含有シランカップリング剤(信越シリコーン社製「KBM403」、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)7質量部、次いで、メタバナジン酸ナトリウム(新興化学工業社製「メタバナジン酸ソーダ」)3質量部添加し、さらに、オキサゾリン基含有共重合体(日本触媒社製「エポクロス(登録商標)K−2030E」、固形分40質量%)を加え、表面処理組成物No.1を調製した。なお、表1中の樹脂成分の量は、エマルションNo.1中の樹脂(固形分)と、オキサゾリン基含有共重合体との合計量に相当する。オキサゾリン基含有共重合体は、エチレン−アクリル酸共重合体とポリマレイン酸の合計量100質量部に対し、5質量部となるように添加した。   Emulsion No. 1 and colloidal silica (“Snowtex (registered trademark) XS” manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., surface area average particle size (catalog value): 4 to 6 nm) were variously changed as shown in Table 1, After mixing, glycidyl group-containing silane coupling agent (“KBM403” manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane) 7 parts by mass, and then sodium metavanadate (new) 3 parts by mass of “Sodium Metavanadate” manufactured by Kagaku Kogyo Co., Ltd. is added, and an oxazoline group-containing copolymer (“Epocross (registered trademark) K-2030E” manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., solid content: 40% by mass) is added. Treatment composition no. 1 was prepared. The amount of the resin component in Table 1 is the emulsion No. 1 corresponds to the total amount of the resin (solid content) in 1 and the oxazoline group-containing copolymer. The oxazoline group-containing copolymer was added to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the ethylene-acrylic acid copolymer and polymaleic acid.

金属板として、アルカリ脱脂した溶融亜鉛めっき鋼板(Zn付着量45g/m2)を使用し、鋼板の表面に表面処理組成物No.1をバーコート(バーNo.3)にて塗布し、板温150℃で約12秒加熱乾燥して、樹脂皮膜付着量が0.5g/m2の樹脂塗装金属板を製造した。 As the metal plate, an alkali degreased hot dip galvanized steel plate (Zn adhesion amount 45 g / m 2 ) was used. 1 was applied with a bar coat (bar No. 3) and dried by heating at a plate temperature of 150 ° C. for about 12 seconds to produce a resin-coated metal plate having a resin film adhesion amount of 0.5 g / m 2 .

Figure 2009255549
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実験例2
エマルションNo.1中のエチレン−アクリル酸共重合体とポリマレイン酸の合計100質量部(固形分)に対するオキサゾリン基含有共重合体の量を表2に示したように変更した。樹脂成分とコロイダルシリカとの比率は80質量部:20質量部の一定とした。それ以外は実験例1同様にして樹脂塗装金属板を製造した。評価結果を表2に示した。
Experimental example 2
Emulsion No. As shown in Table 2, the amount of the oxazoline group-containing copolymer relative to 100 parts by mass (solid content) of the ethylene-acrylic acid copolymer and polymaleic acid in 1 was changed. The ratio of the resin component to colloidal silica was constant at 80 parts by mass: 20 parts by mass. Otherwise, a resin-coated metal plate was produced in the same manner as in Experimental Example 1. The evaluation results are shown in Table 2.

Figure 2009255549
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実験例3
樹脂成分とコロイダルシリカとの比率を80質量部:20質量部の一定とし、コロイダルシリカの表面積平均粒子径(nm)を表3に示したように変更した以外は実験例1と同様にして樹脂塗装金属板を製造した。本発明例12のコロイダルシリカは、日産化学工業社製「スノーテックス(登録商標)20」であり、比較例8のコロイダルシリカは同社製「スノーテックス(登録商標)XL」であり、比較例9のコロイダルシリカは、同社製「スノーテックス(登録商標)ZL」である。
Experimental example 3
Resin in the same manner as in Experimental Example 1 except that the ratio of the resin component to colloidal silica was constant at 80 parts by mass: 20 parts by mass, and the surface area average particle diameter (nm) of colloidal silica was changed as shown in Table 3. A painted metal plate was produced. The colloidal silica of Invention Example 12 is “Snowtex (registered trademark) 20” manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. The colloidal silica of Comparative Example 8 is “Snowtex (registered trademark) XL” manufactured by the same company, and Comparative Example 9 The colloidal silica is “Snowtex (registered trademark) ZL” manufactured by the same company.

Figure 2009255549
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実験例4
樹脂成分とコロイダルシリカとの比率を80質量部:20質量部の一定とし、両者の合計100質量部(固形分)に対する後添加のグリシジル基含有シランカップリング剤(信越シリコーン社製「KBM403」)の量を表4に示したように変更した以外は実験例1と同様にして樹脂塗装金属板を製造した。評価結果を表4に示した。
Experimental Example 4
The ratio of the resin component to colloidal silica is constant at 80 parts by mass: 20 parts by mass, and the glycidyl group-containing silane coupling agent added afterwards to 100 parts by mass (solid content) of both (“KBM403” manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) A resin-coated metal plate was produced in the same manner as in Experimental Example 1 except that the amount of was changed as shown in Table 4. The evaluation results are shown in Table 4.

Figure 2009255549
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実験例5
樹脂成分とコロイダルシリカとの比率を80質量部:20質量部の一定とし、両者の合計100質量部(固形分)に対するメタバナジン酸塩の種類と量を表5に示したように変更した以外は実験例1と同様にして樹脂塗装金属板を製造した。評価結果を表5に示した。
Experimental Example 5
The ratio of the resin component and colloidal silica was fixed at 80 parts by mass: 20 parts by mass, and the type and amount of metavanadate relative to the total of 100 parts by mass (solid content) were changed as shown in Table 5. A resin-coated metal plate was produced in the same manner as in Experimental Example 1. The evaluation results are shown in Table 5.

Figure 2009255549
Figure 2009255549

実験例6
樹脂成分とコロイダルシリカとの比率を80質量部:20質量部の一定とし、表面処理組成物を塗布した後の乾燥温度(金属板到達温度)を表6に示したように変更した以外は実験例1と同様にして樹脂塗装金属板を製造した。評価結果を表6に示した。
Experimental Example 6
The experiment was conducted except that the ratio of the resin component to colloidal silica was constant at 80 parts by mass: 20 parts by mass, and the drying temperature (metal plate arrival temperature) after applying the surface treatment composition was changed as shown in Table 6. In the same manner as in Example 1, a resin-coated metal plate was produced. The evaluation results are shown in Table 6.

Figure 2009255549
Figure 2009255549

実験例7
樹脂成分とコロイダルシリカとの比率を80質量部:20質量部の一定とし、樹脂皮膜の付着量を表7に示したように変更した以外は実験例1と同様にして樹脂塗装金属板を製造した。
Experimental Example 7
A resin-coated metal plate was produced in the same manner as in Experimental Example 1, except that the ratio of the resin component to colloidal silica was constant at 80 parts by mass and 20 parts by mass, and the amount of the resin film deposited was changed as shown in Table 7. did.

Figure 2009255549
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表1〜7から明らかなように、本発明例は、硬さと脆さのバランスに優れた強靱な樹脂皮膜が得られており、耐食性も良好であり、塗装性にも優れていた。   As is clear from Tables 1 to 7, in the examples of the present invention, a tough resin film excellent in the balance between hardness and brittleness was obtained, corrosion resistance was good, and paintability was also excellent.

本発明の樹脂塗装金属板は、ロール成形時の耐皮膜剥離性が向上した樹脂皮膜を備えており、耐食性や塗装性にも優れているので、自動車、家電製品、建材等に好適に用いることができる。   The resin-coated metal sheet of the present invention has a resin film with improved film peel resistance at the time of roll molding, and is excellent in corrosion resistance and paintability, so it is suitable for use in automobiles, home appliances, building materials, etc. Can do.

Claims (7)

表面処理組成物から得られた樹脂皮膜を備える樹脂塗装金属板であって、この樹脂皮膜のスォードロッカー硬度が35以上であり、かつ、ナノスクラッチ試験における圧子の進入深さが0.3μm未満であることを特徴とするロール成形時の耐皮膜剥離性に優れた樹脂塗装金属板。   A resin-coated metal plate provided with a resin film obtained from the surface treatment composition, wherein the resin film has a Sword rocker hardness of 35 or more and an indenter penetration depth in a nano scratch test is less than 0.3 μm A resin-coated metal plate having excellent film peeling resistance during roll forming. 上記表面処理組成物が、オレフィン−α,β−不飽和カルボン酸共重合体、α,β−不飽和カルボン酸重合体およびオキサゾリン基含有共重合体からなる樹脂成分と、コロイダルシリカとを含み、樹脂成分とコロイダルシリカとの合計100質量部のうち、樹脂成分が70〜90質量部、コロイダルシリカが10〜30質量部である請求項1に記載の樹脂塗装金属板。   The surface treatment composition comprises a resin component comprising an olefin-α, β-unsaturated carboxylic acid copolymer, an α, β-unsaturated carboxylic acid polymer and an oxazoline group-containing copolymer, and colloidal silica, 2. The resin-coated metal sheet according to claim 1, wherein the resin component is 70 to 90 parts by mass and the colloidal silica is 10 to 30 parts by mass, out of a total of 100 parts by mass of the resin component and colloidal silica. 上記樹脂成分は、オレフィン−α,β−不飽和カルボン酸共重合体およびα,β−不飽和カルボン酸重合体の合計100質量部に対し、オキサゾリン基含有共重合体を1〜9質量部含むものである請求項2に記載の樹脂塗装金属板。   The resin component contains 1 to 9 parts by mass of an oxazoline group-containing copolymer with respect to 100 parts by mass in total of the olefin-α, β-unsaturated carboxylic acid copolymer and the α, β-unsaturated carboxylic acid polymer. The resin-coated metal plate according to claim 2, which is a waste. 上記コロイダルシリカの表面積平均粒子径が、4〜20nmである請求項2または3に記載の樹脂塗装金属板。   The resin-coated metal plate according to claim 2 or 3, wherein the colloidal silica has a surface area average particle diameter of 4 to 20 nm. 上記樹脂成分とコロイダルシリカとの合計100質量部に対し、さらにグリシジル基含有シランカップリング剤を0.1〜10質量部含有する請求項2〜4のいずれかに記載の樹脂塗装金属板。   The resin-coated metal plate according to any one of claims 2 to 4, further comprising 0.1 to 10 parts by mass of a glycidyl group-containing silane coupling agent with respect to 100 parts by mass in total of the resin component and colloidal silica. 上記樹脂成分とコロイダルシリカとの合計100質量部に対し、さらにメタバナジン酸塩を0.5〜6質量部含有する請求項2〜5のいずれかに記載の樹脂塗装金属板。   The resin-coated metal plate according to any one of claims 2 to 5, further comprising 0.5 to 6 parts by mass of metavanadate with respect to a total of 100 parts by mass of the resin component and colloidal silica. 上記樹脂皮膜は、上記表面処理組成物を金属板に塗布した後、120〜180℃の板温で加熱されて形成されたものである請求項1〜6のいずれかに記載の樹脂塗装金属板。
The resin-coated metal plate according to any one of claims 1 to 6, wherein the resin film is formed by applying the surface treatment composition to a metal plate and then heating at a plate temperature of 120 to 180 ° C. .
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