JP2012117108A - Coated galvanized steel sheet - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a chromate free coated galvanized steel sheet which is extremely excellent in corrosion resistance, processability, scratch resistance, chemical resistance or the like.SOLUTION: The coated galvanized steel sheet has, on at least one surface of a galvanized steel sheet, a lower layer silicon oxide-based coating film (A) in which the ratio (I/I) of the infrared absorbing spectrum intensity Iderived from Si-OH at 900 to 1,000 cmto the infrared absorbing spectrum intensity Iderived from Si-O-Si bond at 1,000 to 1,250 cmis at least 0.1, an upper layer organic resin-based coating film (B) having at least one kind selected from carboxyl group, hydroxyl group, sulfonic acid group and silanol group in the structure, and a coating film which is an intermediate layer coating film (C) provided between the coating films (A) and (B) and contains film at least one kind selected from an organic resin having at least one kind selected from specific functional groups in the structure, a silane coupling agent, and a polyphenol compound.

Description

本発明は、6価クロムを含む下地処理皮膜を使用せず、しかも6価クロムを含む皮膜を使用した場合と実質的に同等の塗膜性能(例えば、塗膜と亜鉛系めっき鋼板との高密着性)発現を可能とした塗装亜鉛系めっき鋼板に関する。   The present invention does not use an undercoat film containing hexavalent chromium, and has substantially the same coating film performance as when a film containing hexavalent chromium is used (for example, high coating film and zinc-based plated steel sheet). The present invention relates to a coated galvanized steel sheet that enables expression of adhesion.

自動車、家電、建材等の種々の用途で使用される亜鉛系めっき鋼板には、意匠性、耐食性、絶縁性等の種々の特性発現を目的として、通常、塗装、ラミネート等の処理が施されて使用される。   Galvanized steel sheets used in various applications such as automobiles, home appliances, and building materials are usually subjected to treatments such as painting and lamination for the purpose of expressing various properties such as design properties, corrosion resistance, and insulation. used.

また近年、従来の成形加工後に塗装されていたポスト塗装製品に代わって、着色した有機皮膜を被覆したプレコート金属板や金属表面の持つメタリック感をそのまま生かしたクリアプレコート金属板等が使用されるようになってきた。これらの意匠性金属板は、防錆処理を施した鋼板やめっき鋼板に着色した有機皮膜を被覆したり、金属光沢を呈する金属板にクリア塗膜を施したりしたもので、美麗な外観を有しながら、加工性を有し、耐食性が良好であるという特性を有している。   In recent years, pre-coated metal plates coated with colored organic films or clear pre-coated metal plates that take advantage of the metallic feel of metal surfaces have been used instead of post-painted products that have been painted after conventional molding. It has become. These designable metal plates are made by coating a colored organic film on a rust-proof steel plate or plated steel plate, or by applying a clear coating on a metal plate exhibiting a metallic luster, and have a beautiful appearance. However, it has processability and good corrosion resistance.

これら塗装金属板に使用する金属板は、その表面に、下地処理皮膜として、重クロム酸溶液中への金属板の浸漬もしくは電解により酸化クロム皮膜を形成することで、塗装密着性、耐食性が向上することから、幅広い分野、用途で用いられてきた。しかしながら、近年、地球環境問題への関心が高まり、6価クロムを使用しないことが望まれるようになってきている。6価クロムを使用しない皮膜で6価クロムを使用した皮膜と同等の性能発現を目指して、種々の処理が開発されているが、充分な特性が得られていない。なお、ここで「6価クロムの使用」とは、製造工程で6価クロムを使用すること、皮膜中に6価クロムを含有することを意味する。   The metal plate used for these coated metal plates has improved coating adhesion and corrosion resistance by forming a chromium oxide film on the surface of the metal plate by immersing or electrolyzing the metal plate in a dichromic acid solution. Therefore, it has been used in a wide range of fields and applications. However, in recent years, interest in global environmental issues has increased, and it has become desirable not to use hexavalent chromium. Various treatments have been developed with the aim of achieving a performance equivalent to a film using hexavalent chromium in a film that does not use hexavalent chromium, but sufficient characteristics have not been obtained. Here, “use of hexavalent chromium” means that hexavalent chromium is used in the production process and that hexavalent chromium is contained in the film.

例えば、特許文献1には、特定のクロメート処理液を用いることで端面耐食性を改善したプレコート鋼板が開示されている。これらのプレコート鋼板は、めっき皮膜、クロメート処理皮膜、クロム系防錆顔料を添加したプライマー(下塗り)皮膜の複合効果によって、耐食性とともに、加工性、塗料密着性を有し、加工後塗装を省略して、生産性や品質改良を目的とするものである。   For example, Patent Document 1 discloses a precoated steel sheet having improved end face corrosion resistance by using a specific chromate treatment solution. These pre-coated steel sheets have corrosion resistance, workability, and paint adhesion due to the combined effect of the plating film, chromate-treated film, and chrome-based anti-corrosive pigment (primary coating). The purpose is to improve productivity and quality.

しかしながら、クロメート処理皮膜およびクロム系防錆顔料を含む有機皮膜から溶出する可能性のある6価クロムの環境への負荷を考慮し、最近ではノンクロム防錆処理、ノンクロム有機皮膜に対する要望が高まっている。   However, in consideration of the environmental load of hexavalent chromium that may be eluted from the chromate-treated film and the organic film containing the chromium-based rust-preventive pigment, the demand for a non-chromium anti-rust treatment and a non-chromium organic film has been increasing recently. .

特許文献2には、クロムフリー塗布型酸性組成物による金属表面処理方法が記載されている。該金属表面処理方法は、フッ素イオンを含む処理水溶液を金属表面に塗布した後、水洗工程を行わずに焼付乾燥することによって皮膜を形成するため、皮膜へのフッ素の混入が避けられず、そこを起点として発錆するため、充分な耐食性、塗装後耐食性を発現しない。   Patent Document 2 describes a metal surface treatment method using a chromium-free coating-type acidic composition. In this metal surface treatment method, a coating solution is formed by applying a treatment aqueous solution containing fluorine ions to a metal surface and then baking and drying without performing a water-washing step. Since rusting occurs at the starting point, sufficient corrosion resistance and post-coating corrosion resistance are not exhibited.

この技術に対し、特許文献3〜5では、成膜後、水洗する方法が記載されている。特許文献3には、ジルコニウム及び/又はチタニウムイオン、並びに、フッ素イオンを処理液に含有した金属化成処理方法が開示されている。特許文献4には、Ti、Zr、Hf、Siからなる群から選ばれる1種以上の元素を含む化合物、Y及び/又はランタノイド元素を含む化合物、硝酸及び/又は硝酸化合物、フッ素含有化合物の少なくとも1種を含有する表面処理用処理液が開示されている。特許文献5には、Zr、Ti、Hf、及びSiから群から選ばれる1種以上の元素を含む化合物、フッ化水素酸、硝酸、硫酸及びこれらの塩からなる群から選ばれる1種以上の酸成分、Fe、Mn、Ni、Co、Ag、Mg、Al、Zn、Cu及びCeからなる群から選ばれる1種以上の元素を含む化合物を含有し、遊離フッ素イオン濃度が1〜30mg/Lである表面化成処理液が開示されている。しかし、これらは、塗装金属板のような加工性と加工後の外観、性能を求められるような用途において、皮膜間の密着性を担保するための検討が十分とはいえず、加工時の塗料密着性を十分に発現できない懸念があった。   In contrast to this technique, Patent Documents 3 to 5 describe a method of washing with water after film formation. Patent Document 3 discloses a metal chemical conversion treatment method containing zirconium and / or titanium ions and fluorine ions in a treatment liquid. Patent Document 4 includes at least one of a compound containing one or more elements selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, and Si, a compound containing Y and / or a lanthanoid element, nitric acid and / or a nitric acid compound, and a fluorine-containing compound. A treatment liquid for surface treatment containing one kind is disclosed. Patent Document 5 discloses at least one compound selected from the group consisting of a compound containing one or more elements selected from the group consisting of Zr, Ti, Hf, and Si, hydrofluoric acid, nitric acid, sulfuric acid, and salts thereof. Contains a compound containing one or more elements selected from the group consisting of an acid component, Fe, Mn, Ni, Co, Ag, Mg, Al, Zn, Cu and Ce, and a free fluorine ion concentration of 1 to 30 mg / L A surface chemical conversion treatment liquid is disclosed. However, in applications where workability such as coated metal sheets, appearance and performance after processing are required, it cannot be said that sufficient studies have been made to ensure adhesion between coatings. There was a concern that the adhesiveness could not be expressed sufficiently.

特開平3−100180号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-100180 特開平5−195244号公報JP-A-5-195244 特開2004−43913号公報JP 2004-43913 A 特許第4242827号明細書Japanese Patent No. 4242828 国際公開第2007/061011号パンフレットInternational Publication No. 2007/061011 Pamphlet

本発明の目的は、環境負荷の高い6価クロムを含む下地処理皮膜を使用することなく、しかも、耐食性、加工性、耐傷つき性、耐薬品性等の諸特性に極めて優れたクロメートフリー塗装亜鉛めっき鋼板を提供することにある。   The object of the present invention is to use a chromate-free coated zinc that does not use an undercoating film containing hexavalent chromium, which has a high environmental load, and is extremely excellent in various properties such as corrosion resistance, workability, scratch resistance, and chemical resistance. It is to provide a plated steel sheet.

本発明者は鋭意研究の結果、特定の官能基を有する酸化ケイ素系の下層皮膜と、特定の官能基を特定の含有量で有する樹脂系の上層皮膜とを組合わせるとともに、それらの間に特定の官能基を有する樹脂系の中間層皮膜を配置した3層構造の皮膜とすることが、その3層構造皮膜により構成される塗膜の亜鉛系めっき鋼板への高い密着力を与えるとの知見を得て、上記目的の達成に極めて効果的なことを見出した。   As a result of diligent research, the inventor combined a silicon oxide-based lower layer film having a specific functional group with a resin-based upper layer film having a specific functional group at a specific content, and specified between them. The knowledge that forming a three-layer film with a resin-based intermediate film having a functional group gives high adhesion to a galvanized steel sheet. And was found to be extremely effective in achieving the above object.

本発明の塗装亜鉛系めっき鋼板は上記知見に基づくものであり、
その要旨とするところは次のとおりである。
The coated zinc-based plated steel sheet of the present invention is based on the above knowledge,
The gist is as follows.

(1)亜鉛系めっき鋼板の少なくとも片面に下層酸化ケイ素系皮膜(A)および上層の有機樹脂系皮膜(B)を有し、下層酸化ケイ素系皮膜(A)と上層有機樹脂系皮膜(B)との間に中間層皮膜(C)を有する塗装亜鉛系めっき鋼板であって、
前記上層の有機樹脂系皮膜(B)は、カルボキシル基、水酸基、スルホン酸基、シラノール基のうちの少なくとも1種を構造中に有する、厚み0.5〜10μmの皮膜であり、
前記中間層皮膜(C)は、カルボキシル基、水酸基、スルホン酸基、シラノール基のうちの少なくとも1種を構造中に有する有機樹脂、シランカップリング剤、およびポリフェノール化合物から選ばれる少なくとも1種を含む、厚み0.01〜2μmの皮膜であり、
前記酸化ケイ素系皮膜(A)の900〜1000cm-1におけるSi−OH由来の赤外吸収スペクトル強度ISiOHと1000〜1250cm-1におけるSi−O−Si結合由来の赤外吸収スペクトル強度ISiOSiとの比ISiOH/ISiOSiが、少なくとも0.1であることを特徴とする塗装亜鉛系めっき鋼板。
(2)前記酸化ケイ素系皮膜(A)が、ふっ素化合物を含まない酸化ケイ素系皮膜である上記(1)に記載の塗装亜鉛系めっき鋼板。
(3)前記酸化ケイ素系皮膜(A)が、0.1以上5以下の前記比ISiOH/ISiOSiを有することを特徴とする上記(1)または(2)に記載の塗装亜鉛系めっき鋼板。
(4)前記酸化ケイ素系皮膜(A)が、更にTi化合物、Zr化合物、V化合物、Nb化合物、P化合物のうちの少なくとも一種を含有することを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載の塗装亜鉛系めっき鋼板。
(5)前記上層の有機樹脂系皮膜(B)が、スルホン酸基を含有するポリエステル樹脂と硬化剤としてのメラミン樹脂を含有する皮膜である上記(1)〜(4)のいずれかに記載の塗装亜鉛系めっき鋼板。
(6)前記上層の有機樹脂系皮膜(B)が、着色剤を含有することを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれかに記載の塗装亜鉛系めっき鋼板。
(7)前記上層の有機樹脂系皮膜(B)が、着色剤として、カーボンブラックを含有することを特徴とする上記(6)に記載の塗装亜鉛系めっき鋼板。
(8)前記上層の有機樹脂系皮膜(B)が、スルホン酸基を含有するポリエステル樹脂、シラノール基を含有するポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂のうちの少なくとも1種と、架橋剤として水溶性イソシアネート化合物、カルボジイミド基含有化合物、オキサゾリン基含有化合物、有機チタネート化合物から選ばれる一種以上を含有する樹脂皮膜であって、更に酸化ケイ素、リン酸系化合物を含有することを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれかに記載の塗装亜鉛系めっき鋼板。
(9)前記中間層皮膜(C)の有機樹脂が、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂のうちの少なくとも一種を含有することを特徴とする上記(1)〜(8)のいずれかに記載の塗装亜鉛系めっき鋼板。
(10)前記酸化ケイ素系皮膜(A)が、ふっ素イオンを含まず酸素酸アニオンを含むケイ酸塩系水溶液に亜鉛系めっき鋼板を浸漬することで、該めっき鋼板表面に酸化ケイ素系皮膜を形成させたものであることを特徴とする上記(1)〜(9)のいずれかに記載の塗装亜鉛系めっき鋼板。
(11)前記酸化ケイ素系皮膜(A)が、ふっ素イオンを含まず酸素酸アニオンを含むケイ酸塩系水溶液に亜鉛系めっき鋼板を浸漬しカソード電解することで、該めっき鋼板表面に形成されたものであることを特徴とする上記(1)〜(10)のいずれかに記載の塗装亜鉛系めっき鋼板。
(12)前記カソード電解の条件が、電流密度10〜200mA/cm2、温度20℃〜60℃であることを特徴とする上記(11)に記載の塗装亜鉛系めっき鋼板。
(13)前記酸素酸アニオンが、リン酸イオン、硝酸イオン及び硫酸イオンからなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする上記(10)〜(12)のいずれかに記載の塗装亜鉛系めっき鋼板。
(1) It has a lower layer silicon oxide film (A) and an upper organic resin film (B) on at least one surface of a galvanized steel sheet, and a lower silicon oxide film (A) and an upper organic resin film (B). A coated galvanized steel sheet having an intermediate layer film (C) between and
The upper-layer organic resin film (B) is a film having a thickness of 0.5 to 10 μm and having at least one of a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, and a silanol group in the structure.
The intermediate layer film (C) includes at least one selected from an organic resin having at least one of a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, and a silanol group in the structure, a silane coupling agent, and a polyphenol compound. , A film having a thickness of 0.01-2 μm,
Infrared absorption spectrum intensity I SiOSi from the bond of Si-O-Si in the infrared absorption spectrum intensity I SiOH and 1000~1250Cm -1 from SiOH in 900~1000Cm -1 of the silicon oxide film (A) A coated zinc-based plated steel sheet, characterized in that the ratio ISiOH / ISiOSi is at least 0.1.
(2) The coated zinc-based plated steel sheet according to (1), wherein the silicon oxide-based coating (A) is a silicon oxide-based coating that does not contain a fluorine compound.
(3) The coated zinc-based plated steel sheet according to (1) or (2) above, wherein the silicon oxide-based film (A) has the ratio I SiOH / I SiOSi of 0.1 or more and 5 or less. .
(4) The silicon oxide-based coating (A) further contains at least one of a Ti compound, a Zr compound, a V compound, an Nb compound, and a P compound, according to the above (1) to (3) The coated zinc-based plated steel sheet according to any one of the above.
(5) The organic resin film (B) of the upper layer is any one of the above (1) to (4), which is a film containing a polyester resin containing a sulfonic acid group and a melamine resin as a curing agent. Painted galvanized steel sheet.
(6) The coated galvanized steel sheet according to any one of (1) to (5) above, wherein the upper organic resin film (B) contains a colorant.
(7) The coated galvanized steel sheet according to (6) above, wherein the upper organic resin film (B) contains carbon black as a colorant.
(8) The upper organic resin film (B) is a polyester resin containing a sulfonic acid group, a polyurethane resin containing a silanol group, a phenol resin, a polyolefin resin, an acrylic resin, and a crosslinking agent. A resin film containing at least one selected from a water-soluble isocyanate compound, a carbodiimide group-containing compound, an oxazoline group-containing compound, and an organic titanate compound, and further containing silicon oxide and a phosphoric acid compound The coated galvanized steel sheet according to any one of (1) to (7).
(9) The organic resin of the intermediate layer film (C) contains at least one of a polyester resin, a polyurethane resin, an epoxy resin, a phenol resin, an acrylic resin, and a polyolefin resin. The coated galvanized steel sheet according to any one of (8).
(10) The silicon oxide-based film (A) forms a silicon oxide-based film on the surface of the plated steel sheet by immersing the zinc-based plated steel sheet in a silicate-based aqueous solution that does not contain fluorine ions but contains oxygenate anions. The coated galvanized steel sheet according to any one of (1) to (9) above, wherein
(11) The silicon oxide-based film (A) was formed on the surface of the plated steel sheet by immersing the zinc-based plated steel sheet in a silicate-based aqueous solution containing no oxygen ions and not containing fluorine ions and cathodic electrolysis. The coated galvanized steel sheet according to any one of the above (1) to (10), which is a product.
(12) The coated galvanized steel sheet according to (11) above, wherein the conditions of the cathode electrolysis are a current density of 10 to 200 mA / cm 2 and a temperature of 20 ° C. to 60 ° C.
(13) The coating according to any one of (10) to (12), wherein the oxygenate anion is at least one selected from the group consisting of phosphate ions, nitrate ions, and sulfate ions. Galvanized steel sheet.

亜鉛系めっき鋼板の塗膜が上述の3層構造の皮膜により構成される本発明によれば、酸化ケイ素系の下層皮膜が亜鉛系めっき鋼板への高い密着性を発現するとともに、中間層の作用により上層樹脂系皮膜の酸化ケイ素系の下層皮膜への密着性が向上するため、塗膜の亜鉛系めっき鋼板に対する高い密着性が得られる。その上、下層皮膜中にSiO2を含むことにより塗膜のバリア性が向上するとともに、有機樹脂系皮膜の多層化(上層有機樹脂系皮膜(B)と中間層皮膜(C)を有すること)によってもバリア性が増すため、本発明の塗装亜鉛系めっき鋼板は優れた塗膜密着性に加えて、優れた耐食性能を発揮する。 According to the present invention in which the coating film of the galvanized steel sheet is composed of the above-mentioned three-layered film, the silicon oxide-based lower layer film exhibits high adhesion to the galvanized steel sheet and the action of the intermediate layer. This improves the adhesion of the upper resin film to the silicon oxide-based lower film, so that high adhesion of the coating film to the zinc-based plated steel sheet can be obtained. In addition, the inclusion of SiO 2 in the lower layer film improves the barrier properties of the coating film, and the organic resin film is multi-layered (having an upper organic resin film (B) and an intermediate layer film (C)). Therefore, the coated zinc-based plated steel sheet of the present invention exhibits excellent corrosion resistance in addition to excellent coating film adhesion.

酸化ケイ素系皮膜のSi−O−Si結合及びSi−OH結合由来の赤外吸収スペクトル強度の測定を説明する図である。It is a figure explaining the measurement of the infrared absorption spectrum intensity derived from the Si-O-Si bond and Si-OH bond of a silicon oxide type film.

以下に、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

(塗装亜鉛系めっき鋼板)
本発明の塗装亜鉛系めっき鋼板は、亜鉛系めっき鋼板の少なくとも片面(めっき表面)に下層酸化ケイ素系皮膜(A)および上層の有機樹脂系皮膜(B)を有し、下層酸化ケイ素系皮膜(A)と上層有機樹脂系皮膜(B)との間に中間層皮膜(C)を有する塗装亜鉛系めっき鋼板である。上層の有機樹脂系皮膜(B)は、カルボキシル基、水酸基、スルホン酸基、シラノール基のうちの少なくとも1種を構造中に有する、厚み0.5〜10μmの皮膜であり、中間層皮膜(C)は、カルボキシル基、水酸基、スルホン酸基、シラノール基のうちの少なくとも1種を構造中に有する有機樹脂、シランカップリング剤、およびポリフェノール化合物から選ばれる少なくとも1種を含む、厚み0.01〜2μmの皮膜である。酸化ケイ素系皮膜の900〜1000cm-1におけるSi−OH由来の赤外吸収スペクトル強度ISiOHと1000〜1250cm-1におけるSi−O−Si結合由来の赤外吸収スペクトル強度ISiOSiとの比ISiOH/ISiOSiは、少なくとも0.1である。
(Painted galvanized steel sheet)
The coated galvanized steel sheet of the present invention has a lower silicon oxide film (A) and an upper organic resin film (B) on at least one surface (plating surface) of the galvanized steel sheet. A coated zinc-coated steel sheet having an intermediate layer film (C) between A) and the upper organic resin film (B). The upper organic resin film (B) is a film having a thickness of 0.5 to 10 μm having at least one of a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, and a silanol group in the structure. ) Includes at least one selected from an organic resin having at least one of a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, and a silanol group in the structure, a silane coupling agent, and a polyphenol compound, and has a thickness of 0.01 to It is a 2 μm film. The ratio I SiOH the infrared absorption spectrum intensity I SiOSi from the bond of Si-O-Si in the infrared absorption spectrum intensity I SiOH and 1000~1250Cm -1 from SiOH in 900~1000Cm -1 silicon oxide base film / I SiOSi is at least 0.1.

鋭意検討の結果、本発明者らは、900〜1000cm-1におけるSi−OH結合由来の赤外吸収スペクトル強度ISiOHと1000〜1250cm-1におけるSi−O−Si結合由来の赤外吸収スペクトル強度ISiOSiとの比ISiOH/ISiOSiが少なくとも0.1である酸化ケイ素系皮膜が、高い塗装密着性と高い耐食性とをもたらすことを見出した。ここで、酸化ケイ素系皮膜とは、皮膜構成成分のうち、酸化ケイ素及び/又は水酸化ケイ素が、金属元素質量比換算で皮膜中に最も高い比率で存在する皮膜、もしくは金属換算でケイ素を30質量%以上含有する皮膜のことを示す。 Result of extensive studies, the present inventors have found that the infrared absorption spectrum intensity ascribed to the bond of Si-O-Si in the infrared absorption spectrum intensity I SiOH and 1000~1250Cm -1 from SiOH bonds in 900~1000Cm -1 the ratio I SiOH / I SiOSi with I SiOSi silicon oxide based film is at least 0.1 were found to result in a high coating adhesion and high corrosion resistance. Here, the silicon oxide film is a film in which silicon oxide and / or silicon hydroxide is present in the film at the highest ratio in terms of metal element mass ratio, or silicon in terms of metal. This indicates a film containing at least mass%.

この塗装密着性と耐食性の特性が向上する機構については、本発明者は、次のように推定している。   The inventor presumes the mechanism for improving the paint adhesion and corrosion resistance characteristics as follows.

酸化ケイ素系皮膜の900〜1000cm-1におけるSi−OH結合由来の赤外吸収スペクトル強度ISiOHと1000〜1250cm-1におけるSi−O−Si結合由来の赤外吸収スペクトル強度ISiOSiとの比ISiOH/ISiOSiが少なくとも0.1である、即ち、水酸化ケイ素をある一定量以上含む酸化ケイ素系皮膜は、その上に形成される皮膜と化学結合や水素結合等で強固な結合を形成できるために、優れた塗装密着性を示す。本発明においては、その酸化ケイ素系皮膜と酸化ケイ素系皮膜と、カルボキシル基、水酸基、スルホン酸基、シラノール基を構造(すなわち、主鎖および/又は側鎖)中に有する有機樹脂系皮膜の中間層皮膜とが高い密着性を有することを見出した。中間層皮膜がシランカップリング剤を含む皮膜またはポリフェノール化合物を含む皮膜の場合も、シランカップリング剤のシラノール基またはポリフェノール化合物中の水酸基の存在により、酸化ケイ素系皮膜中のSi−OHとの強固な結合が形成されて、酸化ケイ素系皮膜と中間層皮膜との高い密着性が発現されることを見出した。これは、ある一定量以上のSi−OH基と樹脂の特定の官能基とが化学結合することにより、強い密着力が発揮できることによると、本発明者は推定している。また、酸化ケイ素も含むため、バリヤ性が高く、耐食性の向上にも寄与している。 The ratio I of infrared absorption spectrum intensity I SiOSi from the bond of Si-O-Si in the infrared absorption spectrum intensity I SiOH and 1000~1250Cm -1 from SiOH bonds in 900~1000Cm -1 silicon oxide base film SiOH / I SiOSi is at least 0.1, that is, a silicon oxide film containing a certain amount or more of silicon hydroxide can form a strong bond with the film formed thereon by chemical bonds, hydrogen bonds, etc. Therefore, it shows excellent paint adhesion. In the present invention, an intermediate between the silicon oxide film and the silicon oxide film and an organic resin film having a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, and a silanol group in the structure (that is, main chain and / or side chain). It has been found that the layer film has high adhesion. Even in the case where the intermediate layer film is a film containing a silane coupling agent or a film containing a polyphenol compound, due to the presence of the silanol group of the silane coupling agent or the hydroxyl group in the polyphenol compound, the intermediate layer film is strongly bonded to Si—OH in the silicon oxide film. It was found that a strong bond was formed and high adhesion between the silicon oxide film and the intermediate film was developed. The present inventor presumes that this is because a strong adhesion can be exerted by a chemical bond between a certain amount or more of Si-OH groups and a specific functional group of the resin. Moreover, since it also contains silicon oxide, it has a high barrier property and contributes to an improvement in corrosion resistance.

この酸化ケイ素系皮膜の平均厚さは、1nm〜1μmであることが好ましい。より好ましくは1nm〜300nmである。   The average thickness of the silicon oxide film is preferably 1 nm to 1 μm. More preferably, it is 1 nm to 300 nm.

Si−OH基を有する比(ISiOH/ISiOSi)が、0.1〜5(更には、0.1〜2)であることが好ましい。この比が0.1未満では密着性が不足する傾向がある。他方、この比が5超ではSiO2比率が少なくなることによるバリヤ性低下起因による耐食性低下がみられる場合がある。 Ratio having SiOH groups (I SiOH / I SiOSi) is 0.1 to 5 (further, 0.1 to 2) is preferably. If this ratio is less than 0.1, the adhesion tends to be insufficient. On the other hand, if this ratio exceeds 5, a decrease in corrosion resistance due to a decrease in barrier properties due to a decrease in the SiO 2 ratio may be observed.

後述するように、酸化ケイ素系皮膜に更にTi化合物、Zr化合物、V化合物、Nb化合物、P化合物のうち少なくとも一種を含有させることにより、塗装亜鉛系めっき鋼板の耐食性を更に高めることができる。
Ti化合物、Zr化合物:バリヤ性向上による耐食性向上効果
V化合物、Nb化合物:インヒビター作用による耐食性向上効果
P化合物:バリヤ性、インヒビター性双方の作用による耐食性向上効果
As will be described later, by adding at least one of a Ti compound, a Zr compound, a V compound, an Nb compound, and a P compound to the silicon oxide film, the corrosion resistance of the coated zinc-plated steel sheet can be further improved.
Ti compound, Zr compound: Corrosion resistance improvement effect by improving barrier property V compound, Nb compound: Corrosion resistance improvement effect by inhibitor action P compound: Corrosion resistance improvement effect by action of both barrier property and inhibitor property

本発明においては、酸化ケイ素系皮膜をフッ化物フリーの膜とした態様においては、材料起因の発錆が、より効果的に抑制される。なお、ISiOH/ISiOSiが5を超えると、酸化ケイ素が少ないことによるバリヤ性低下起因と思われる耐食性低下が見られる場合がある。 In the present invention, in a mode in which the silicon oxide film is a fluoride-free film, rusting due to the material is more effectively suppressed. In addition, when ISiOH / ISiOSi exceeds 5, there may be a case where a decrease in corrosion resistance, which may be caused by a decrease in barrier properties due to a small amount of silicon oxide, may be observed.

ここで、赤外吸収スペクトル強度は、FT−IR(フーリエ変換赤外分光分析)の高感度反射法により得た。図1は、この方法で測定された酸化ケイ素系皮膜の赤外吸収スペクトルの一例である。
図1に示すように、Si−O−Si結合及びSi−OH結合は、それぞれ1000〜1250cm-1、900〜1000cm-1に吸収ピークが得られる。1000〜1250cm-1のSi−O−Si結合由来のピークは、環状、直鎖状などのシロキサン結合に帰属されるものである。
図1において、850cm-1近傍の吸収ピーク底部、1330cm-1近傍の吸収ピーク底部を接線で結び、これをバックグラウンドのベースラインとしてそのベースラインからの各ピークの吸光度ピーク高さを測定し、それをピーク強度とした。
測定条件としては、例えばFT−IR(商品名「FT/IR−4100」、日本分光(株)製)に高感度反射用測定器具(商品名「RAS PRO410−H」、日本分光(株)製)を取り付け、入射角85℃、分解能4cm-1、積算回数50回で測定することができる。
また、KBr錠剤法又はATR法(Attenuated Total Reflectance:全反射吸収分光法)を用いた方法でも可能である。その場合、測定方法、機器の違いにより、ピーク位置のシフトが生じる場合があるが、その場合は他にX線光電子分光法などを併用してピーク位置を特定し、ピーク位置を補正してピーク強度を測定すればよい。
Here, the infrared absorption spectrum intensity was obtained by a highly sensitive reflection method of FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy). FIG. 1 is an example of an infrared absorption spectrum of a silicon oxide film measured by this method.
As shown in FIG. 1, Si-O-Si bonds and Si-OH bonds, respectively 1000~1250Cm -1, absorption peaks obtained 900~1000cm -1. The peak derived from the Si—O—Si bond at 1000 to 1250 cm −1 is attributed to a cyclic or linear siloxane bond.
In Figure 1, the absorption peak bottom of 850 cm -1 vicinity, connected by tangential absorption peak bottom of 1330 cm -1 vicinity measures each peak absorbance peak height from the baseline as a baseline background, This was taken as the peak intensity.
Measurement conditions include, for example, FT-IR (trade name “FT / IR-4100”, manufactured by JASCO Corporation) and a highly sensitive reflection measuring instrument (trade name “RAS PRO410-H”, manufactured by JASCO Corporation). ), The incident angle is 85 ° C., the resolution is 4 cm −1 , and the number of integrations is 50.
Further, a method using the KBr tablet method or the ATR method (Attenuated Total Reflectance) is also possible. In that case, the peak position may shift depending on the measurement method and equipment. In that case, the peak position is specified by using X-ray photoelectron spectroscopy together, and the peak position is corrected and the peak is corrected. What is necessary is just to measure intensity | strength.

(IR測定用サンプルの調製)
本発明において、「酸化ケイ素系膜」のFT−IR用試料は、その上に位置する「中間層皮膜(C)」を形成する前の酸化ケイ素系皮膜(ないしは、「中間層皮膜(C)」も「有機樹脂系皮膜(B)」も形成しない箇所の酸化ケイ素系皮膜)について行う。例えば、亜鉛系めっき鋼板の上に、第1層→第2層→第3層・・・と各上層を形成する態様においては、該亜鉛系めっき鋼板の端部に、第1層のみ形成した部分、(第1層+第2層)のみ形成した部分、(第1層+第2層+第3層)を形成した部分というように、実際の亜鉛系めっき鋼板上に、いわば段々畑のような物性測定部分を形成しておく。このような物性測定部分について、必要な各物性測定を行うことができる。
(Preparation of IR measurement sample)
In the present invention, the FT-IR sample of the “silicon oxide film” is a silicon oxide film (or “interlayer film (C) before forming the“ interlayer film (C) ”positioned thereon. ”And“ silicone-based coating at a portion where neither “organic resin-based coating (B)” is formed. For example, in the aspect of forming the first layer → second layer → third layer... And each upper layer on the galvanized steel sheet, only the first layer is formed at the end of the galvanized steel sheet. On the actual galvanized steel sheet, it is like a terraced field, such as a part, a part where only (first layer + second layer) is formed, and a part where (first layer + second layer + third layer) is formed. A part for measuring physical properties is formed in advance. About such a physical property measurement part, each required physical property measurement can be performed.

(酸化ケイ素系皮膜の平均厚さ)
酸化ケイ素系皮膜の平均厚さは、1nm以上1μm以下が好ましい。酸化ケイ素系皮膜の平均厚さは、より好ましくは1nm以上300nm以下である。1nm未満では、被覆率が100%未満の場合があり、耐食性、塗装密着性が不充分となることがある。また、300nm超の場合、塗装密着性が飽和するため、耐食性の要求が厳しくない用途には充分使用可能である。また、1μm超の場合は、塗装密着性及び耐食性が飽和するため経済的ではなく、また、応力集中により剥離する場合があり、不具合を生じる場合がある。
(Average thickness of silicon oxide film)
The average thickness of the silicon oxide film is preferably 1 nm or more and 1 μm or less. The average thickness of the silicon oxide-based film is more preferably 1 nm or more and 300 nm or less. If it is less than 1 nm, the coverage may be less than 100%, and the corrosion resistance and paint adhesion may be insufficient. Further, when it exceeds 300 nm, the coating adhesion is saturated, and therefore it can be sufficiently used for applications where the requirement for corrosion resistance is not strict. In addition, when the thickness exceeds 1 μm, the coating adhesion and corrosion resistance are saturated, which is not economical, and peeling may occur due to stress concentration, which may cause problems.

ここで、平均厚さとは、酸化ケイ素系皮膜の1000倍〜20万倍程度(好ましくは、1〜3万倍程度)の断面SEM(走査型電子顕微鏡)観察又は断面TEM(透過型電子顕微鏡)観察において、任意の10視野で測定された膜厚の平均値を意味する。なお、塗装密着性とは、塗装やラミネート等により形成された有機樹脂層との密着性を意味する。   Here, the average thickness means a cross-sectional SEM (scanning electron microscope) observation or a cross-sectional TEM (transmission electron microscope) of about 1000 to 200,000 times (preferably about 1 to 30,000 times) the silicon oxide film. In observation, it means an average value of film thicknesses measured in 10 arbitrary visual fields. In addition, coating adhesion means adhesion with the organic resin layer formed by coating, lamination, or the like.

次に、本発明において亜鉛系めっき鋼板表面に酸化ケイ素系皮膜を形成するのに用いる金属表面処理剤について述べる。   Next, the metal surface treatment agent used for forming a silicon oxide film on the surface of the galvanized steel sheet in the present invention will be described.

(金属表面処理剤)
酸化ケイ素系皮膜のケイ素源となるケイ酸塩としては、例えば、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウム等を用いることができ、これらに関して特に制約はない。濃度範囲は、1mM〜1M(mol/L)が好ましい。1mM未満では、成膜速度が小さいため経済的ではなく、また、カソード電解時に所謂「やけ」を生じる場合がある。1M超では、成膜速度が飽和しており高濃度化の効果がなく、水洗水等の廃液処理費が上昇するため経済的ではない。ケイ酸塩の濃度範囲は、より好ましくは5mM〜500mMであり、更に好ましくは10mM〜100mMである。
(Metal surface treatment agent)
As a silicate used as the silicon source of the silicon oxide-based film, for example, sodium silicate, potassium silicate, lithium silicate, and the like can be used, and there are no particular restrictions on these. The concentration range is preferably 1 mM to 1 M (mol / L). If it is less than 1 mM, the film formation rate is low, which is not economical, and so-called “burning” may occur during cathode electrolysis. If it exceeds 1M, the film formation rate is saturated, there is no effect of increasing the concentration, and the cost for treating waste liquid such as washing water increases, which is not economical. The concentration range of the silicate is more preferably 5 mM to 500 mM, and further preferably 10 mM to 100 mM.

酸素酸アニオンとしては、例えば、リン酸イオン、硝酸イオン、硫酸イオン、ホウ酸イオン等を用いることができる。特に、リン酸イオン、硝酸イオン、硫酸イオンを用いることが好ましく、具体的にはリン酸、硝酸、硫酸である。   As the oxygen acid anion, for example, phosphate ion, nitrate ion, sulfate ion, borate ion and the like can be used. In particular, phosphate ions, nitrate ions, and sulfate ions are preferably used, and specifically phosphoric acid, nitric acid, and sulfuric acid.

浸漬により成膜する場合、濃度範囲はケイ酸塩濃度以上に相当する規定であることが好ましい。1倍未満ではISiOH/ISiOSiが5を超える場合があり、10倍超では水素発生反応が活発に起こり、成膜量が安定しない場合がある。酸素酸アニオンの濃度範囲は、好ましくは1倍超であり、より好ましくは1.5倍以上6倍以下であり、更に好ましくは2倍以上4倍以下である。 When the film is formed by dipping, it is preferable that the concentration range is a specification corresponding to a silicate concentration or more. If it is less than 1 time, I SiOH / I SiOSi may exceed 5 and if it exceeds 10 times, hydrogen generation reaction occurs actively, and the film formation amount may not be stable. The concentration range of the oxyacid anion is preferably more than 1 time, more preferably 1.5 times or more and 6 times or less, and further preferably 2 times or more and 4 times or less.

カソード電解により成膜する場合、濃度範囲はケイ酸塩濃度と同等以上に相当する規定が好ましい。1倍未満では、処理水溶液のpHが塩基性を示す場合があり、成膜挙動が不安定な場合がある。また、10倍超では、水素発生反応が活発に起こり、成膜量が安定しない場合がある。酸素酸アニオンの濃度範囲は、より好ましくは1倍以上3倍以下であり、更に好ましくは1倍以上2倍以下である。   When the film is formed by cathode electrolysis, it is preferable that the concentration range be equivalent to or higher than the silicate concentration. If it is less than 1 time, the pH of the aqueous treatment solution may be basic, and the film forming behavior may be unstable. On the other hand, if it exceeds 10 times, the hydrogen generation reaction occurs actively, and the film formation amount may not be stable. The concentration range of the oxyacid anion is more preferably 1 to 3 times, and still more preferably 1 to 2 times.

金属表面処理剤のpHは、1以上4以下が好ましい。処理液pHが1未満では、水素発生反応が活発に起こり、低密度の皮膜となる場合がある。一方、処理液pHが4より大きい場合は、溶液が不安定で凝集したものが析出する場合がある。pH調整は、前記の酸素酸アニオン、アンモニウム水、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を用いればよく、特に制約はない。   The pH of the metal surface treatment agent is preferably 1 or more and 4 or less. When the treatment solution pH is less than 1, hydrogen generation reaction occurs actively and a low-density film may be formed. On the other hand, when the treatment solution pH is higher than 4, the solution may be unstable and aggregated. The pH adjustment may be performed using the oxygen acid anion, ammonium water, sodium hydroxide, potassium hydroxide or the like, and is not particularly limited.

また、金属表面処理剤の調製には工業薬品が使用でき、これにより不純物としてケイ素以外の不可避金属元素が混入しても、皮膜形成には何ら影響を与えない。更に、得られた皮膜に不純物としてケイ素以外の不可避金属元素が混入しても、特性には何ら影響を与えない。   In addition, industrial chemicals can be used for the preparation of the metal surface treatment agent, so that even if inevitable metal elements other than silicon are mixed as impurities, there is no effect on the film formation. Furthermore, even if inevitable metal elements other than silicon are mixed as impurities into the obtained film, the properties are not affected at all.

(フッ素イオンフリーの態様)
本発明においては、材料起因の発錆をより効果的に抑制する点から、フッ素イオンフリーの態様の酸化ケイ素系皮膜を形成することが好ましい。このようなフッ素イオンフリーの態様の酸化ケイ素系皮膜は、種々の環境上の観点からも好ましい。ここに、「フッ素イオンフリーの酸化ケイ素系皮膜」とは、形成された皮膜の単位面積当たりの総重量に対し、フッ素原子としての重量%が0.0001%未満であることとする。
(Fluorine ion free mode)
In the present invention, it is preferable to form a silicon oxide-based film in a fluorine ion-free mode from the viewpoint of more effectively suppressing rusting caused by the material. Such a silicon oxide film in a fluorine ion-free embodiment is preferable from various environmental viewpoints. Here, the “fluorine ion-free silicon oxide film” means that the weight% as fluorine atoms is less than 0.0001% with respect to the total weight per unit area of the formed film.

(化成処理による酸化ケイ素系皮膜の形成)
本発明においては、亜鉛系めっき表面と中間層皮膜との密着性を確保するの点から、化成処理(すなわち、LPD(Liquid Phase Deposition)処理)により、前記酸化ケイ素系皮膜を形成することが好ましい。
(Formation of silicon oxide film by chemical conversion treatment)
In the present invention, it is preferable to form the silicon oxide film by chemical conversion treatment (that is, Liquid Phase Deposition (LPD) treatment) from the viewpoint of ensuring adhesion between the zinc-based plating surface and the intermediate layer film. .

(LPD処理)
本発明において、酸化ケイ素系皮膜の形成にLPD処理を用いる態様においては、該酸化ケイ素系皮膜は、Siと、Ti、Zr、V、Nb、Taから選ばれる1〜4種の酸化物、水酸化物の一方又は両方からなり、少なくともSiと、Ti、Zrのうち1種以上の酸化物、水酸化物の一方又は両方を含む金属(水)酸化物皮膜層を有することが好ましい。このような場合に、本発明において、更に優れた裸耐食性が得られるとともに、上層に形成する有機樹脂系皮膜層との密着性にも優れ、クロメート皮膜と同等以上の性能が得られる。
(LPD processing)
In the present invention, in an embodiment in which LPD treatment is used to form a silicon oxide film, the silicon oxide film is composed of Si, 1-4 kinds of oxides selected from Ti, Zr, V, Nb, and Ta, water It is preferable to have a metal (water) oxide film layer made of one or both of oxides and containing at least Si and one or more of Ti and Zr and one or both of hydroxides. In such a case, in the present invention, a further excellent naked corrosion resistance is obtained, and the adhesion to the organic resin film layer formed on the upper layer is also excellent, and a performance equivalent to or higher than that of the chromate film is obtained.

(LPD処理による酸化ケイ素系皮膜の好適な態様)
(1)下記c群を含有しかつa〜b群から選ばれる1種以上の金属元素の酸化物、水酸化物の一方又は両方からなり、少なくともc群から選ばれる金属元素の酸化物、水酸化物の一方又は両方(金属(水)酸化物)を含む酸化ケイ素系皮膜。
a群:Ti、Zr
b群:V、Nb、Ta
c群:Si
(2)前記皮膜がc群を含有し、かつa〜b群から選ばれる3種の金属元素の酸化物、水酸化物の一方又は両方からなり、少なくともc群から選ばれる金属元素の酸化物、水酸化物の一方又は両方を含む前記(1)記載の酸化ケイ素系皮膜。
(Suitable embodiment of silicon oxide film by LPD treatment)
(1) One or both of oxides and hydroxides of one or more metal elements selected from the groups a and b which contain the following group c, and at least an oxide of metal elements selected from the group c and water A silicon oxide film containing one or both of oxides (metal (water) oxide).
Group a: Ti, Zr
b group: V, Nb, Ta
c group: Si
(2) The film contains group c, and is composed of one or both of oxides and hydroxides of three kinds of metal elements selected from groups a to b, and at least an oxide of metal elements selected from group c The silicon oxide-based film according to (1), which contains one or both of hydroxides.

(3)前記皮膜がc群を含有し、かつa〜b群の各群から各々1種ずつ選ばれる金属元素の酸化物、水酸化物の一方又は両方からなる前記(2)記載の酸化ケイ素系皮膜。   (3) The silicon oxide according to (2), wherein the film contains group c and is composed of one or both of oxides and hydroxides of metal elements each selected from each group of groups ab. System film.

(4)前記皮膜がc群を含有し、かつa〜b群から選ばれる2種の金属元素の酸化物、水酸化物の一方又は両方からなり、少なくともc群から1種以上選ばれる金属元素の酸化物、水酸化物の一方又は両方を含む前記(1)記載の酸化ケイ素系皮膜。   (4) The coating element contains a group c, and is composed of one or both of oxides and hydroxides of two kinds of metal elements selected from the groups ab, and at least one metal element selected from the group c The silicon oxide-based film according to the above (1), which contains one or both of oxides and hydroxides.

(5)前記皮膜がc群を含有し、かつa〜b群から選ばれる2種の金属元素の酸化物、水酸化物の一方又は両方からなり、c群から1種選ばれる金属元素の酸化物、水酸化物と、a群またはb群から1種選ばれる金属元素の酸化物、水酸化物の一方又は両方を含む皮膜を有する前記(4)記載の酸化ケイ素系皮膜。   (5) The film contains group c, and is composed of one or both of oxides and hydroxides of two metal elements selected from groups ab, and one type of metal element selected from group c is oxidized. The silicon oxide-based film according to (4), further comprising a film containing one or both of an oxide, a hydroxide, a metal element oxide selected from group a or b, and a hydroxide.

(6)該皮膜の金属換算量が5〜200mg/m2である前記(1)〜(5)のいずれかに記載の酸化ケイ素系皮膜。 (6) The silicon oxide-based film according to any one of (1) to (5), wherein the metal conversion amount of the film is 5 to 200 mg / m 2 .

(7)c群から選ばれる元素の割合が該皮膜の金属換算量の30mol%以上である前記(1)〜(6)のいずれかに記載の酸化ケイ素系皮膜。   (7) The silicon oxide film according to any one of (1) to (6), wherein a ratio of an element selected from group c is 30 mol% or more of a metal equivalent amount of the film.

(8)前記表面処理金属材料が亜鉛めっき鋼材または亜鉛合金めっき鋼材である前記(1)〜(7)のいずれかに記載の酸化ケイ素系皮膜。   (8) The silicon oxide-based film according to any one of (1) to (7), wherein the surface-treated metal material is a galvanized steel material or a zinc alloy plated steel material.

(LPD処理を用いる酸化ケイ素系皮膜の効果)
本発明のLPD処理を用いる酸化ケイ素系皮膜の態様によれば、6価クロムを含有しないため環境負荷が小さく、しかも高耐食性で上層に有機樹脂系皮膜層を形成する場合に該有機皮膜層と高密着性である被覆層を有する金属材料が得られる。
(Effect of silicon oxide film using LPD treatment)
According to the aspect of the silicon oxide-based film using the LPD treatment of the present invention, when the organic resin-based film layer is formed as an upper layer with low corrosion resistance and high corrosion resistance because it does not contain hexavalent chromium, A metal material having a coating layer with high adhesion can be obtained.

この態様の酸化ケイ素系皮膜は、Siと特定の金属元素の酸化物又は水酸化物の一方又は両方から成る金属(水)酸化物皮膜層を有するものである。本件の発明者らが鋭意検討した結果、6価クロムを含有しない皮膜であっても6価クロムを含有する皮膜いわゆるクロメート皮膜と同等以上の特性を発現することを見い出した。すなわち、クロメート皮膜の特性はバリヤ性による裸耐食性と溶解析出による自己補修能による加工部耐食性及び上層に形成される有機樹脂層中の極性基との結合による優れた上層皮膜との密着性である。これらの機能(バリア性、自己補修能、極性基との反応性)に着眼してクロムを除く種々金属の酸化物、水酸化物の種々組合せにより得られる性能について試行、検討した結果、これらの性能を発現する皮膜を構成する金属元素の金属(水)酸化物に想到した。より詳しくは、Siと、Ti、Zr、V、Nb、Ta、から選ばれる1〜4種の金属元素の金属(水)酸化物からなり、かつ、前記(水)酸化物に少なくともTi、Zrのうち1種以上の金属(水)酸化物が含まれる皮膜を有することにより優れた裸耐食性を有するとともに、その上層に有機樹脂系皮膜層を形成する場合には該有機皮膜層との高い密着性を持つことを見出した。   The silicon oxide-based film of this embodiment has a metal (water) oxide film layer composed of one or both of Si and an oxide or hydroxide of a specific metal element. As a result of intensive studies by the inventors of the present invention, it has been found that even a film not containing hexavalent chromium exhibits characteristics equivalent to or better than a film containing hexavalent chromium, a so-called chromate film. That is, the characteristics of the chromate film are bare corrosion resistance due to barrier properties, processed part corrosion resistance due to self-repairing ability due to dissolution and precipitation, and excellent adhesion with the upper layer film due to bonding with polar groups in the organic resin layer formed on the upper layer. . As a result of trial and examination on performance obtained by various combinations of oxides and hydroxides of various metals excluding chromium, focusing on these functions (barrier properties, self-repairability, reactivity with polar groups) The inventors have come up with metal (water) oxides of metal elements that make up a film that exhibits performance. More specifically, it is made of a metal (water) oxide of 1-4 kinds of metal elements selected from Si and Ti, Zr, V, Nb, Ta, and the (water) oxide contains at least Ti, Zr. Among them, it has excellent bare corrosion resistance by having a film containing one or more metal (water) oxides, and when an organic resin film layer is formed as an upper layer thereof, it has high adhesion to the organic film layer. I found that I have sex.

また、Siと、Ti、Zr、V、Nb、Taを、その作用効果からa,b,cの3つの群に分類し、各々の特性を踏まえ、各群の金属元素を適正に組み合わせる事で、優れた皮膜特性が得られることを見出した。   In addition, Si, Ti, Zr, V, Nb, and Ta are classified into three groups a, b, and c based on their operational effects, and by appropriately combining the metal elements of each group based on their characteristics. It was found that excellent film properties can be obtained.

(a群の金属元素)
まずa群にはTi、Zrの2元素が分類される。a群の(水)酸化物が皮膜に含まれる場合は、特に平板耐食性が優れるという特性を有することを見出した。これは皮膜の疎水性による高バリヤ性が起因していると考えている。a群の中でも他元素に比し耐食性能に優れるZrを用いることがより好適である。
(Group a metal elements)
First, two elements of Ti and Zr are classified into group a. It has been found that when the (hydric) oxide of group a is contained in the film, it has a characteristic that the flat plate corrosion resistance is particularly excellent. This is considered to be due to the high barrier property due to the hydrophobicity of the film. Among the group a, it is more preferable to use Zr which is excellent in corrosion resistance as compared with other elements.

(b群の金属元素)
b群にはV、Nb、Taの3元素が分類される。b群の(水)酸化物が皮膜に含まれる場合は特に加工部耐食性が優れるという特性を有することを見出した。これは湿潤腐食環境下で(水)酸化物が溶解し、加工等により生じた皮膜欠陥部や腐食部を覆う自己修復能によるともの推定している。b群の中でも他元素に比し加工部耐食性に優れるVを用いる事がより好適である。
(Group b metal elements)
Group b is classified into three elements of V, Nb, and Ta. It has been found that when the (hydric) oxide of group b is contained in the film, it has a characteristic that the processed portion has excellent corrosion resistance. This is presumed to be due to the self-healing ability to cover the film defect part and the corrosion part caused by processing, etc., when the (water) oxide is dissolved in the wet corrosion environment. It is more preferable to use V which is excellent in the corrosion resistance of the processed part as compared with other elements in the group b.

(c群の金属元素)
c群にはSiが分類される。c群の(水)酸化物が皮膜に含まれる場合は上層の有機樹脂系皮膜層との密着性が特に高いことを見出した。これは、その上に形成される有機樹脂系皮膜層と強固な化学結合を形成するためと推定している。
(Group c metal elements)
Si is classified into group c. It was found that the adhesion with the upper organic resin-based film layer was particularly high when the (hydric) oxide of group c was contained in the film. This is presumed to form a strong chemical bond with the organic resin film layer formed thereon.

従って、c群のSiの(水)酸化物にa,b群の金属の(水)酸化物を適時組み合わせる事で、平板耐食性、加工部耐食性、上層皮膜との密着性について、任意に制御する事が可能となる。   Therefore, by appropriately combining the (hydric) oxides of the a and b groups with the (hydric) oxide of the c group Si, the corrosion resistance of the flat plate, the corrosion resistance of the processed part, and the adhesion with the upper film can be arbitrarily controlled. Things will be possible.

例えば、c群の元素Siとa群から選ばれる元素Zrを組み合わせる事で、耐食性と上塗塗膜との密着性に優れる皮膜の形成が可能で有り、c群の元素Siとa群から選ばれる元素Zrとb群から選ばれる元素Vを組み合わせる事で、平板耐食性にも加工部耐食性にも優れる皮膜の形成が可能である。そして、c群の元素Siとa群から選ばれる元素Zrとb群から選ばれる元素V、を組み合わせる事で、平板耐食性、加工部耐食性、上層皮膜との密着性に優れる性能を得ることが出来る。   For example, by combining a group c element Si and an element Zr selected from the group a, it is possible to form a film excellent in corrosion resistance and adhesion between the top coat film and selected from the group C elements Si and the group a. By combining the element Zr and the element V selected from the b group, it is possible to form a film having excellent flat plate corrosion resistance and processed portion corrosion resistance. And by combining the element Si selected from the group c, the element Zr selected from the group a and the element V selected from the group b, it is possible to obtain a performance excellent in flat plate corrosion resistance, processed portion corrosion resistance, and adhesion to the upper film. .

さらに、同群同士の組み合わせにおいても2種以上の元素で構成される皮膜の方が1種の元素で構成される皮膜に比して優れた皮膜特性が得られることも見出している。例えばa群から選ばれる1種の元素で構成される皮膜よりもa群から選ばれる2種以上の元素で構成される皮膜の方が優れた加工部耐食性を有する。同一の群から選ばれる元素同士を組み合わせる事での性能向上メカニズムは定かではないが、同群の元素であっても特性発現する条件や範囲が異なるため、単一元素で構成される皮膜よりも2種以上の組み合わせで構成される皮膜の方が、特性発現条件及び範囲が拡大し、さらには複合的な作用も働くことにより、必ずしも群が得意とする特性に限定されることなく、特性の発現や向上が見られるのではないかと推定している。   Furthermore, it has also been found that even in the combination of the same group, a film composed of two or more elements can provide superior film characteristics as compared with a film composed of one element. For example, a film composed of two or more elements selected from the a group has better processed part corrosion resistance than a film composed of one element selected from the a group. The performance improvement mechanism by combining elements selected from the same group is not clear, but even the elements of the same group have different conditions and ranges in which their properties are manifested. A film composed of a combination of two or more types is not limited to the characteristics that the group is good at, because the conditions and range of characteristics are expanded and the combined action also works. It is estimated that expression and improvement may be seen.

従って、c群の元素Siとa群から選ばれる元素をZrとTiの2元素とb群から選ばれる元素Vを組み合わせたり、c群の元素Siとa群から選ばれるTi,Zrの2元素とb群の元素を組み合わせたり、c群の元素Siとa群から選ばれる元素Zrとb群から選ばれる2種類の元素の組み合わせ、或いはc群の元素Siとa群から選ばれる元素Zrとb群から選ばれる3元素を組み合わせる事などによって、より優れた皮膜性能が発現する。但し、5元素以上の組み合わせでは、元素組み合わせによる性能向上効果は飽和するため、4元素以下の組み合わせにより条件の最適化を検討することで、効率的にかつ必要な皮膜性状を得ることが出来る。   Therefore, an element selected from the group c element Si and the group a is combined with two elements Zr and Ti and an element V selected from the group b, or two elements Ti and Zr selected from the group Si elements Si and the group a. And b group elements, c group element Si and element Zr selected from group a and two kinds of elements selected from b group, or c group element Si and element Zr selected from group a By combining three elements selected from group b, better film performance is exhibited. However, when the combination of five or more elements is used, the performance improvement effect due to the combination of elements is saturated. By examining optimization of the combination of four or less elements, the required film properties can be obtained efficiently.

これらの金属(水)酸化物を含む皮膜は片面あたりの金属換算量で5〜200mg/m2が好ましい。5mg/m2未満の場合、上記特性が不充分な場合がある。200mg/m2超の場合、上記特性が飽和もしくは低下すると共に経済的ではない。 The film containing these metal (water) oxides is preferably 5 to 200 mg / m 2 in terms of metal per side. If it is less than 5 mg / m 2 , the above characteristics may be insufficient. When it exceeds 200 mg / m 2 , the above characteristics are saturated or lowered, and it is not economical.

a群の皮膜中金属濃度比、すなわち皮膜を構成する(水)酸化物の金属元素全体に占めるa群の(水)酸化物の金属元素の質量比は10%以上50%以下が好ましい。10%未満では加工部耐食性が不十分な場合があり、50%以上では加工後の密着性が低下する場合がある。   The metal concentration ratio in the film of the group a, that is, the mass ratio of the metal element of the (water) oxide in the group a in the entire metal element of the (water) oxide constituting the film is preferably 10% or more and 50% or less. If it is less than 10%, the corrosion resistance of the processed part may be insufficient, and if it is 50% or more, the adhesion after processing may be deteriorated.

またb群の金属元素の質量比は10%以上50%以下が好ましい。10%未満では加工部耐食性が不充分な場合がある。また、50%超の場合は腐食環境下で皮膜が健全な状態で維持されない場合がある。   The mass ratio of the group b metal elements is preferably 10% or more and 50% or less. If it is less than 10%, the corrosion resistance of the processed part may be insufficient. If it exceeds 50%, the film may not be maintained in a healthy state in a corrosive environment.

c群の金属元素Siの質量比は30%以上が好ましい。30%未満では上層皮膜との密着性が不充分な場合がある。さらに好ましくは50%以上である。   The mass ratio of the c-group metal element Si is preferably 30% or more. If it is less than 30%, the adhesion to the upper layer film may be insufficient. More preferably, it is 50% or more.

酸化ケイ素系皮膜は、場合により、フッ素化合物を含むものであってもよい。フッ素化合物を含む酸化ケイ素系皮膜の形成方法は、特に制限されない。例えば、液相析出法により、フッ素化合物を含む金属(水)酸化物の皮膜として形成すればよい(フッ素化合物を含む酸化ケイ素系皮膜形成方法の詳細に関しては、例えば特開2009−299145号公報を参照することができる)。   In some cases, the silicon oxide-based film may contain a fluorine compound. The method for forming the silicon oxide-based film containing the fluorine compound is not particularly limited. For example, it may be formed as a metal (water) oxide film containing a fluorine compound by a liquid phase deposition method (for details of a method for forming a silicon oxide film containing a fluorine compound, see, for example, JP-A-2009-299145). Can be referred).

フッ素化合物を含む酸化ケイ素系皮膜を形成する処理液としては、例えば、ケイ素源であるヘキサケイ酸アンモニウムと、ヘキサフルオロジルコン酸アンモニウム、硝酸ジルコニル、ヘキサフルオロチタン酸アンモニウム、硫酸バナジル、ヘキサニオブ酸アンモニウム、フッ化タンタル酸カリウム、のうちの少なくとも1種とをフッ化水素酸に溶かしアンモニア水でpH調整し、必要な濃度調整した溶液を好適に使用することができる。
フッ素イオンを含まず酸化ケイ素系皮膜を形成する処理液としては、例えばケイ素源であるケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウム等と酸素酸アニオンとしては、リン酸イオン、硝酸イオン、硫酸イオン、ホウ酸イオン等を用いることができる。酸素酸アニオンとして特に好ましくは、リン酸イオン、硝酸イオン、硫酸イオンである。また、複合化合物として硝酸ジルコニル、硫酸チタン、硫酸バナジル、ヘキサニオブ酸アンモニウム、酸化ニオブゾル、リン酸のうちの少なくとも1種を好適に使用することができる。
Examples of the treatment liquid for forming a silicon oxide film containing a fluorine compound include ammonium hexasilicate, which is a silicon source, ammonium hexafluorozirconate, zirconyl nitrate, ammonium hexafluorotitanate, vanadyl sulfate, ammonium hexaniobate, and fluorine. A solution in which at least one of potassium tantalate is dissolved in hydrofluoric acid, pH is adjusted with aqueous ammonia, and the necessary concentration is adjusted can be suitably used.
Examples of the treatment liquid that does not contain fluorine ions and forms a silicon oxide film include, for example, sodium silicate, potassium silicate, lithium silicate, and the like, which are silicon sources, and oxygenate anions, such as phosphate ions, nitrate ions, and sulfate ions. , Borate ions and the like can be used. Particularly preferred as the oxygenate anion are phosphate ion, nitrate ion and sulfate ion. As the composite compound, at least one of zirconyl nitrate, titanium sulfate, vanadyl sulfate, ammonium hexaniobate, niobium oxide sol, and phosphoric acid can be suitably used.

上記の液相析出法においては、例えば、脱脂処理まで行った亜鉛系めっき鋼板を、処理液へ浸漬して、または浸漬後に電解処理して、亜鉛系めっき鋼板表面にフッ素を含む酸化ケイ素系皮膜を成膜することができる。   In the above liquid phase deposition method, for example, a zinc-based plated steel sheet that has been subjected to degreasing treatment is immersed in the treatment liquid or subjected to electrolytic treatment after immersion, and a silicon oxide film containing fluorine on the surface of the zinc-based plated steel sheet Can be formed.

電解による酸化ケイ素系皮膜の成膜においては、例えば、亜鉛系めっき鋼板を浸漬した処理液中で電流密度を10〜200mA/cm2に制御して常温でカソード電解を0.1〜10秒間行い、成膜後に水洗し乾燥することができる。電解を用いない浸漬だけによる酸化ケイ素系皮膜の成膜の場合には、亜鉛系めっき鋼板を処理液に常温で1〜10分間浸漬し、成膜後に水洗し乾燥すれば良い。 In the formation of a silicon oxide film by electrolysis, for example, the current density is controlled to 10 to 200 mA / cm 2 in a treatment solution in which a zinc-based plated steel sheet is immersed, and cathode electrolysis is performed at room temperature for 0.1 to 10 seconds. After film formation, it can be washed with water and dried. In the case of film formation of a silicon oxide film only by dipping without using electrolysis, a zinc-based plated steel sheet may be immersed in a treatment solution at room temperature for 1 to 10 minutes, washed with water and dried after film formation.

このようにして得られた皮膜は、例えば、X線光電子分光法と蛍光X線法により、酸化ケイ素系皮膜の構成物質である酸化ケイ素及び/又は水酸化ケイ素の生成及び成膜量を確認することができる。また、FT−IRにより、酸化ケイ素系皮膜の赤外吸収スペクトル比を測定することができる。   The film thus obtained is confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and fluorescent X-ray method, for example, to confirm the generation of silicon oxide and / or silicon hydroxide, which is a constituent material of the silicon oxide film, and the amount of film formation. be able to. Further, the infrared absorption spectrum ratio of the silicon oxide film can be measured by FT-IR.

(中間層皮膜(C))
次に、前記酸化ケイ素系皮膜(A)の上に配置される「中間層皮膜(C)」について述べる。
(Intermediate layer coating (C))
Next, the “intermediate layer film (C)” disposed on the silicon oxide film (A) will be described.

「中間層皮膜(C)」は、カルボキシル基、水酸基、スルホン酸基、シラノール基のうちの少なくとも1種を構造中に有する有機樹脂、シランカップリング剤、およびポリフェノール化合物から選ばれる少なくとも1種を含む。中間層皮膜(C)は、下層の酸化ケイ素系皮膜(A)と、上層の有機樹脂系皮膜(B)との密着性を向上させ、且つ塗膜全体のバリヤ性を向上させる中間層として機能する。中間層皮膜(C)が、カルボキシル基、水酸基、スルホン酸基、シラノール基のうちの少なくとも1種の官能基を構造中に有する有機樹脂を含む場合は、その官能基が、下層の酸化ケイ素系皮膜中のSi−OH基と化学結合することにより酸化ケイ素系皮膜との高い密着性を発現する。中間層皮膜(C)がシランカップリング剤を含む皮膜またはポリフェノール化合物を含む皮膜の場合も、シランカップリング剤のシラノール基またはポリフェノール化合物中の水酸基が、酸化ケイ素系皮膜中のSi−OHと化学結合することにより酸化ケイ素系皮膜との高い密着性を発現する。さらに、中間層皮膜(C)は、上層の有機樹脂系皮膜(B)に対しても高い密着性を発揮し、塗膜全体の亜鉛系めっき鋼板に対する優れた密着性の発現に寄与する(上記官能基を構造中に有する有機樹脂を含む中間層皮膜の場合は、その官能基と上層有機樹脂系皮膜(B)中の同様の官能基との結合により、シランカップリング剤を含む中間層皮膜の場合は、シラノール基を含有する上層有機樹脂系皮膜(B)との同様の効果により、また、ポリフェノール化合物を含む中間層皮膜の場合は、水酸基を含有する上層有機樹脂系皮膜(B)との同様の効果により)。その上、中間層皮膜(C)が存在することにより、表層となる有機樹脂系皮膜(B)を酸化ケイ素系皮膜の上に直接形成した場合に比べ、塗膜全体のバリヤ性が向上する。その結果として、本発明の塗装亜鉛系めっき鋼板は非常に優れた塗装密着性、耐食性を示し、また、有形樹脂系皮膜(B)を酸化ケイ素系皮膜(A)の上に直接形成した場合に比べ、塗膜全体の厚さを低減することも可能となる。   The “intermediate layer film (C)” comprises at least one selected from an organic resin having at least one of a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, and a silanol group in its structure, a silane coupling agent, and a polyphenol compound. Including. The intermediate film (C) functions as an intermediate layer that improves the adhesion between the lower silicon oxide film (A) and the upper organic resin film (B) and improves the barrier properties of the entire film. To do. When the intermediate layer film (C) includes an organic resin having at least one functional group of carboxyl group, hydroxyl group, sulfonic acid group, and silanol group in the structure, the functional group is a lower silicon oxide type High adhesion to the silicon oxide film is manifested by chemical bonding with the Si—OH group in the film. In the case where the intermediate layer film (C) is a film containing a silane coupling agent or a film containing a polyphenol compound, the silanol group of the silane coupling agent or the hydroxyl group in the polyphenol compound is chemically synthesized with Si-OH in the silicon oxide film. High adhesion to the silicon oxide film is developed by bonding. Furthermore, the intermediate layer film (C) exhibits high adhesion to the upper organic resin film (B), and contributes to the development of excellent adhesion to the galvanized steel sheet of the entire coating film (described above). In the case of an intermediate layer film containing an organic resin having a functional group in its structure, an intermediate layer film containing a silane coupling agent due to the bond between the functional group and the same functional group in the upper organic resin film (B) In the case of the above, due to the same effect as the upper organic resin film (B) containing a silanol group, and in the case of an intermediate film containing a polyphenol compound, the upper organic resin film (B) containing a hydroxyl group Due to the same effect). In addition, the presence of the intermediate layer coating (C) improves the barrier properties of the entire coating compared to the case where the organic resin coating (B) as the surface layer is formed directly on the silicon oxide coating. As a result, the coated galvanized steel sheet of the present invention exhibits very excellent coating adhesion and corrosion resistance, and when the tangible resin film (B) is directly formed on the silicon oxide film (A). In comparison, the thickness of the entire coating film can be reduced.

中間層皮膜(C)の厚みは、0.01〜2μmが好ましい。0.01μm未満では所期の効果が少なく、2μm超では、皮膜の種類によっては凝集破壊しやすくなり、密着性が低下することがあり。中間層皮膜(C)のより好ましい厚みは0.02〜1μmである。   The thickness of the intermediate layer film (C) is preferably 0.01 to 2 μm. If it is less than 0.01 μm, the desired effect is small, and if it exceeds 2 μm, cohesive failure tends to occur depending on the type of film, and the adhesion may be lowered. A more preferable thickness of the intermediate layer film (C) is 0.02 to 1 μm.

中間層皮膜(C)は、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂のうちの少なくとも1種を含有することが好ましい。中間層皮膜(C)は、下層の酸化ケイ素系皮膜(A)との密着性を更に高めるためには、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂の少なくとも1種を使用することが好ましく、上層の有機樹脂系皮膜(B)との相容性を高め、密着性を高める意味では、中間層皮膜(C)にポリエステル樹脂を含有することが特に好ましい。   The intermediate layer film (C) preferably contains at least one of a polyester resin, a polyurethane resin, an epoxy resin, a phenol resin, an acrylic resin, and a polyolefin resin. The intermediate layer film (C) preferably uses at least one of a polyester resin, a polyurethane resin, an epoxy resin, and a phenol resin in order to further improve the adhesion with the underlying silicon oxide film (A). In order to increase the compatibility with the upper organic resin film (B) and increase the adhesion, it is particularly preferable to contain a polyester resin in the intermediate film (C).

中間層皮膜(C)に含まれるシランカップリング剤としては、特に限定されず、例えば、信越化学工業、日本ユニカー、チッソ、東芝シリコーン等から販売されているビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルエトキシシラン、N−〔2−(ビニルベンジルアミノ)エチル〕−3−アミノ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−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、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メトキシシラン、2−(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、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−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカブトプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。前記シランカップリング剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   The silane coupling agent contained in the intermediate layer film (C) is not particularly limited. For example, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane sold by Shin-Etsu Chemical, Nippon Unicar, Chisso, Toshiba Silicone, etc. γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropylethoxysilane, N- [2- (vinylbenzylamino) ethyl] -3-aminopropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloxypropyl Trimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, γ-methacryloxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropyl Trimet Sisilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, N-β (aminoethyl) γ-aminopropyltrimethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltriethoxysilane, N Examples include -β- (aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, and γ-mercaptopropyltrimethoxysilane. The said silane coupling agent may be used independently and may use 2 or more types together.

中間層皮膜(C)に含まれるポリフェノール化合物は、ベンゼン環に結合したフェノール性水酸基を2以上有する化合物、またはその縮合物のことを指す。前記ベンゼン環に結合したフェノール性水酸基を2以上有する化合物としては、例えば、没食子酸、ピロガロール、カテコール等を挙げることができる。ベンゼン環に結合したフェノール性水酸基を2以上有する化合物の縮合物としては特に限定されず、例えば、通常タンニン酸と呼ばれる植物界に広く分布するポリフェノール化合物等を挙げることができる。   The polyphenol compound contained in the intermediate layer film (C) refers to a compound having two or more phenolic hydroxyl groups bonded to a benzene ring, or a condensate thereof. Examples of the compound having two or more phenolic hydroxyl groups bonded to the benzene ring include gallic acid, pyrogallol, catechol and the like. The condensate of the compound having two or more phenolic hydroxyl groups bonded to the benzene ring is not particularly limited, and examples thereof include polyphenol compounds that are widely distributed in the plant kingdom, usually called tannic acid.

タンニン酸は、広く植物界に分布する多数のフェノール性水酸基を有する複雑な構造の芳香族化合物の総称である。前記タンニン酸は、加水分解性タンニン酸でも縮合型タンニン酸でもよい。前記タンニン酸としては特に限定されず、例えば、ハマメリタンニン、カキタンニン、チャタンニン、五倍子タンニン、没食子タンニン、ミロバランタンニン、ジビジビタンニン、アルガロビラタンニン、バロニアタンニン、カテキンタンニン等を挙げることができる。前記タンニン酸としては、市販のもの、例えば、「タンニン酸エキスA」、「Bタンニン酸」、「Nタンニン酸」、「工用タンニン酸」、「精製タンニン酸」、「Hiタンニン酸」、「Fタンニン酸」、「局タンニン酸」(いずれも大日本製薬株式会社製)、「タンニン酸:AL」(富士化学工業株式会社製)等を使用することもできる。   Tannic acid is a general term for aromatic compounds having a complex structure having a large number of phenolic hydroxyl groups widely distributed in the plant kingdom. The tannic acid may be hydrolyzable tannic acid or condensed tannic acid. The tannic acid is not particularly limited, and examples thereof include hameli tannin, oyster tannin, chatannin, pentaploid tannin, gallic tannin, mylobarantannin, dibidi tannin, algarobilatannin, valonia tannin, catechin tannin, and the like. . Examples of the tannic acid include commercially available ones such as “tannic acid extract A”, “B tannic acid”, “N tannic acid”, “industrial tannic acid”, “purified tannic acid”, “Hi tannic acid”, "F tannic acid", "local tannic acid" (all manufactured by Dainippon Pharmaceutical Co., Ltd.), "tannic acid: AL" (manufactured by Fuji Chemical Industry Co., Ltd.) and the like can also be used.

前記ポリフェノール化合物は1種で使用しても良く、2種以上を併用してもよい。   The said polyphenol compound may be used by 1 type, and may use 2 or more types together.

中間層皮膜(C)がシランカップリング剤およびポリフェノール化合物の少なくとも一方を含む場合、それは有機樹脂系皮膜中に5〜50質量%、好ましくは10〜30質量%存在することができる。   When the intermediate layer film (C) contains at least one of a silane coupling agent and a polyphenol compound, it can be present in the organic resin-based film in an amount of 5 to 50% by mass, preferably 10 to 30% by mass.

中間層皮膜(C)の形成方法に特に制限はないが、中間層皮膜(C)を形成するためのコーティング剤を金属板の少なくとも片面に塗布し、加熱乾燥することで形成される。前記コーティング剤の塗布方法に特に制限はないが、公知のロールコート、スプレー塗布、バーコート、浸漬、静電塗布等を適宜使用することができる。焼付乾燥方法に特に制限はなく、あらかじめ金属板を加熱しておくか、塗布後に金属板を加熱するか、或いはこれらを組み合わせて乾燥を行ってもよい。加熱方法に特に制限はなく、熱風、誘導加熱、近赤外線、直火等を単独もしくは組み合わせて使用することができる。焼付乾燥温度については、到達温度で60℃〜150℃であることが好ましく、70℃〜130℃であることが更に好ましい。到達温度が60℃未満であると、乾燥が不十分で、基材との密着性や耐食性が低下する場合があり、150℃超であると、基材との密着性が低下する場合がある。   Although there is no restriction | limiting in particular in the formation method of an intermediate | middle layer membrane | film | coat (C), It forms by apply | coating the coating agent for forming an intermediate | middle layer membrane | film | coat (C) to at least one surface of a metal plate, and heat-drying. Although there is no restriction | limiting in particular in the coating method of the said coating agent, Well-known roll coat, spray coating, bar coating, immersion, electrostatic coating etc. can be used suitably. There is no restriction | limiting in particular in the baking drying method, A metal plate may be heated previously, a metal plate may be heated after application | coating, or you may dry combining these. There is no restriction | limiting in particular in a heating method, A hot air, induction heating, near infrared rays, a direct fire, etc. can be used individually or in combination. About baking baking temperature, it is preferable that it is 60 to 150 degreeC by the ultimate temperature, and it is still more preferable that it is 70 to 130 degreeC. If the ultimate temperature is less than 60 ° C, drying may be insufficient, and adhesion and corrosion resistance with the substrate may be reduced, and if it exceeds 150 ° C, adhesion with the substrate may be reduced. .

(有機樹脂系皮膜(B))
次に、前記中間層皮膜(C)の上に配置される「有機樹脂系皮膜(B)」について述べる。本発明において好適に使用可能な有機樹脂系皮膜(B)を例示すれば、以下の通りである。
(1)有機樹脂系皮膜(B)が、スルホン酸基を含有するポリエステル樹脂と硬化剤としてメラミン樹脂を含有する皮膜であって、更に、該皮膜がカーボンブラックを含有すること。
(2)有機樹脂系皮膜(B)が、スルホン酸基を含有するポリエステル樹脂、シラノール基を含有するポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂のうちの少なくとも1種と、架橋剤として水溶性イソシアネート化合物、カルボジイミド基含有化合物、オキサゾリン基含有化合物、有機チタネート化合物から選ばれる一種以上を含有する樹脂皮膜であって、更に酸化ケイ素、リン酸系化合物を含有すること。
(Organic resin film (B))
Next, the “organic resin film (B)” disposed on the intermediate film (C) will be described. An example of the organic resin film (B) that can be suitably used in the present invention is as follows.
(1) The organic resin film (B) is a film containing a polyester resin containing a sulfonic acid group and a melamine resin as a curing agent, and the film further contains carbon black.
(2) The organic resin film (B) is water-soluble as at least one of a polyester resin containing a sulfonic acid group, a polyurethane resin containing a silanol group, a phenol resin, a polyolefin resin, and an acrylic resin, and a crosslinking agent. A resin film containing one or more selected from an isocyanate compound, a carbodiimide group-containing compound, an oxazoline group-containing compound, and an organic titanate compound, and further containing silicon oxide and a phosphoric acid compound.

有機樹脂系皮膜(B)の厚みは、0.5〜10μmであるのが好ましい。0.5μmでは、耐食性を十分に発現できない。10μmを超えると、効果が飽和し、経済的に有利でなくなる。有機樹脂系皮膜(B)のより好ましい厚みは1〜5μmである。   The thickness of the organic resin film (B) is preferably 0.5 to 10 μm. If the thickness is 0.5 μm, the corrosion resistance cannot be sufficiently exhibited. If it exceeds 10 μm, the effect is saturated and it is not economically advantageous. The more preferable thickness of the organic resin film (B) is 1 to 5 μm.

(有機樹脂系皮膜(B)の着色)
上記の有機樹脂系皮膜(B)は、必要に応じて、着色されていても良い。この場合の着色剤としては特に制限されず、公知の着色剤(例えば、公知の染料および/又は顔料)から、1種以上を適宜選択して使用することができる。有機樹脂系皮膜(B)が着色されている態様においては、該着色剤の含有量は、有機樹脂系皮膜の全体の質量を基準として、3〜40質量%程度(更には、5〜20質量%程度)であることが好ましい。下層酸化ケイ素系皮膜と上層着色系皮膜、及び中間層を組み合わせる本発明の塗装亜鉛系めっき鋼板においては、下層酸化ケイ素系皮膜は無色透明ではなく若干着色されているため、塗装亜鉛系めっき鋼板の最上層に着色皮膜を施すことで色の深みが増し高級感が発生する、また、亜鉛めっき表面に比べ、酸化ケイ素系皮膜の存在により微細な凹凸が形成されるため、中間層皮膜を形成しさらに黒色皮膜を上層に施す本発明の塗装亜鉛系めっき鋼板では、両皮膜の塗装時の外観の均一化が図りやすく、また上層黒色皮膜の光沢制御がしやすく、好ましい。
(Coloring of organic resin film (B))
Said organic resin-type membrane | film | coat (B) may be colored as needed. The colorant in this case is not particularly limited, and one or more kinds of known colorants (for example, known dyes and / or pigments) can be appropriately selected and used. In the aspect in which the organic resin film (B) is colored, the content of the colorant is about 3 to 40% by mass (further, 5 to 20 mass based on the total mass of the organic resin film). %). In the coated zinc-based plated steel sheet of the present invention in which the lower silicon oxide film, the upper colored film, and the intermediate layer are combined, the lower silicon oxide-based film is not colorless and transparent, but is slightly colored. By applying a colored film on the top layer, the color depth increases and a high-class feeling is generated. Also, compared to the surface of the galvanized surface, fine unevenness is formed due to the presence of the silicon oxide film, so an intermediate film is formed. Furthermore, the coated zinc-based plated steel sheet of the present invention in which the black coating is applied to the upper layer is preferable because it is easy to make the appearance uniform when coating both coatings, and the gloss control of the upper black coating is easy.

(カーボンブラック)
着色された態様の有機樹脂系皮膜(B)においては、該皮膜の隠蔽性および/又は意匠性の点からは、上記着色剤はカーボンブラックであることが好ましい。
(Carbon black)
In the colored organic resin film (B), the colorant is preferably carbon black from the viewpoint of concealability and / or design of the film.

(カーボンブラックを含有する態様)
有機樹脂系皮膜(B)がカーボンブラックを含有する態様においては、スルホン酸基を含有するポリエステル樹脂(B1)と硬化剤(D)とカーボンブラック(E)とを含む着色組成物(例えば、水系黒色塗料)を、金属板の少なくとも片面に塗布し、2〜10μmの厚みの黒色塗膜(α)を形成させることが、特に好ましい。このような態様においては、環境負荷性の高い6価クロムを含まなくても、意匠性(加工部を含む着色性、隠蔽性)、耐湿性、耐食性、加工性、耐傷付き性、耐薬品性等に極めて優れた安価なクロメートフリー黒色塗装金属板が得られるからである。
(Aspect containing carbon black)
In the aspect in which the organic resin film (B) contains carbon black, a colored composition (for example, aqueous system) containing a polyester resin (B1) containing a sulfonic acid group, a curing agent (D), and carbon black (E). It is particularly preferable to apply a black paint) to at least one surface of the metal plate to form a black coating film (α) having a thickness of 2 to 10 μm. In such an embodiment, even if hexavalent chromium with high environmental impact is not included, designability (coloring and concealment including processed parts), moisture resistance, corrosion resistance, workability, scratch resistance, chemical resistance This is because an inexpensive chromate-free black painted metal plate that is extremely excellent in the above can be obtained.

(好ましい態様の例示)
本発明の塗装亜鉛系めっき鋼板において好適な有機樹脂系皮膜(B)を例示すれば、以下の通りである。
(1)硬化剤(D)で硬化されたスルホン酸基を含有するポリエステル樹脂(B1)とカーボンブラック(E)とを含む、2〜10μmの厚みの黒色皮膜。
(2)前記ポリエステル樹脂(B1)の水酸基価が2〜30mgKOH/gである、(1)に記載の黒色皮膜。
(3)前記ポリエステル樹脂(B1)に含有されたスルホン酸基が、アルカリ金属によって中和されたスルホン酸金属塩基である、(1)または(2)に記載の黒色皮膜。
(4)前記ポリエステル樹脂(B1)のガラス転移温度が5〜50℃である、(1)〜(3)のいずれかに記載の黒色皮膜。
(5)前記ポリエステル樹脂(B1)のガラス転移温度が5〜25℃である、(1)〜(3)のいずれかに記載の黒色皮膜。
(6)前記ポリエステル樹脂(B1)の数平均分子量が8000〜25000である、(1)〜(5)のいずれかに記載の黒色皮膜。
(7)前記ポリエステル樹脂(B1)構造中にウレタン結合を含有する、(1)〜(6)のいずれかに記載の黒色皮膜。
(8)アクリル樹脂(B2)を更に含有する、(1)〜(7)のいずれかに記載の黒色皮膜。
(9)カルボキシル基を含有するポリウレタン樹脂(B3)を更に含有する、(1)〜(8)のいずれかに記載の黒色皮膜。
(10)前記ポリウレタン樹脂(B3)がウレア基を含有する、(8)に記載の黒色皮膜。
(11)前記硬化剤(D)が、メラミン樹脂(D1)を含有する、(1)〜(10)のいずれかに記載の黒色皮膜。
(12)前記カーボンブラック(E)の当該黒色皮膜中の含有量をX質量%、当該黒色皮膜の厚みをYμmとしたとき、X×Y≧20、且つ、X≦15を満足する、(1)〜(11)のいずれかに記載の黒色皮膜。
(13)前記カーボンブラック(E)が数平均粒子径20〜300nmの粒子で分散されている、(1)〜(12)のいずれかに記載の黒色皮膜。
(14)シリカ(F)を更に含有する、(1)〜(13)のいずれかに記載の黒色皮膜。
(15)前記シリカ(F)が数平均粒子径5〜50nmの粒子で分散されている、(14)に記載の黒色皮膜。
(16)潤滑剤(G)を更に含有する、(1)〜(15)のいずれかに記載の黒色皮膜。
(17)前記潤滑剤(G)がポリエチレン樹脂粒子である、(16)に記載の黒色皮膜。
(18)前記ポリエチレン樹脂粒子が数平均粒子径0.5〜2μmの粒子で分散されている、(17)に記載の黒色皮膜。
(Exemplary preferred embodiments)
An example of a suitable organic resin film (B) in the coated zinc-based plated steel sheet of the present invention is as follows.
(1) A black film having a thickness of 2 to 10 μm, comprising a polyester resin (B1) containing a sulfonic acid group cured with a curing agent (D) and carbon black (E).
(2) The black film as described in (1) whose hydroxyl value of the said polyester resin (B1) is 2-30 mgKOH / g.
(3) The black film according to (1) or (2), wherein the sulfonic acid group contained in the polyester resin (B1) is a sulfonic acid metal base neutralized with an alkali metal.
(4) The black film in any one of (1)-(3) whose glass transition temperature of the said polyester resin (B1) is 5-50 degreeC.
(5) The black film in any one of (1)-(3) whose glass transition temperature of the said polyester resin (B1) is 5-25 degreeC.
(6) The black film in any one of (1)-(5) whose number average molecular weights of the said polyester resin (B1) are 8000-25000.
(7) The black film according to any one of (1) to (6), which contains a urethane bond in the structure of the polyester resin (B1).
(8) The black film according to any one of (1) to (7), further containing an acrylic resin (B2).
(9) The black film according to any one of (1) to (8), further comprising a polyurethane resin (B3) containing a carboxyl group.
(10) The black film according to (8), wherein the polyurethane resin (B3) contains a urea group.
(11) The black film according to any one of (1) to (10), wherein the curing agent (D) contains a melamine resin (D1).
(12) When the content of the carbon black (E) in the black film is X mass% and the thickness of the black film is Y μm, X × Y ≧ 20 and X ≦ 15 are satisfied. ) To (11).
(13) The black film according to any one of (1) to (12), wherein the carbon black (E) is dispersed with particles having a number average particle diameter of 20 to 300 nm.
(14) The black film according to any one of (1) to (13), further containing silica (F).
(15) The black film according to (14), wherein the silica (F) is dispersed with particles having a number average particle diameter of 5 to 50 nm.
(16) The black film according to any one of (1) to (15), further containing a lubricant (G).
(17) The black film according to (16), wherein the lubricant (G) is polyethylene resin particles.
(18) The black film according to (17), wherein the polyethylene resin particles are dispersed with particles having a number average particle diameter of 0.5 to 2 μm.

本発明の塗装亜鉛系めっき鋼板の上層皮膜の一態様としての黒色皮膜は、スルホン酸基を含有するポリエステル樹脂(B1)と硬化剤(D)とカーボンブラック(E)とを含み、クロムを含有しない水系黒色塗料を金属板の少なくとも片面に塗布し、焼付乾燥することで形成されることが好ましい。ポリエステル樹脂自身は疎水性であるが、その樹脂に含有するスルホン酸基が高い親水性を示すため、スルホン酸基を含有するポリエステル樹脂(B1)は水中に安定して溶解、もしくは分散することができる。   The black film as an embodiment of the upper film of the coated zinc-plated steel sheet of the present invention contains a polyester resin (B1) containing a sulfonic acid group, a curing agent (D), and carbon black (E), and contains chromium. It is preferably formed by applying an aqueous black paint that is not applied to at least one surface of a metal plate and baking and drying. Although the polyester resin itself is hydrophobic, since the sulfonic acid group contained in the resin exhibits high hydrophilicity, the polyester resin (B1) containing the sulfonic acid group can be stably dissolved or dispersed in water. it can.

加えて、スルホン酸基を含有するポリエステル樹脂(B1)は疎水性表面を有しているカーボンブラック(E)と水との相溶性を向上させ、カーボンブラック(E)を塗料中に均一に安定して分散させる重要な役割を担っている。これは、疎水性を示すポリエステル樹脂主構造がカーボンブラック(E)に配向することで得られる効果によるものであり、ポリエステル樹脂(B1)が水中に安定して溶解、もしくは分散することによって、カーボンブラック(E)も同様に均一に分散することができる。このすぐれた分散能が発現するのは、極めて高い親水性を示すスルホン酸基が疎水性のポリエステル樹脂中に含有していることが好ましい。   In addition, the sulfonic acid group-containing polyester resin (B1) improves the compatibility between water and carbon black (E) having a hydrophobic surface, and the carbon black (E) is uniformly stabilized in the paint. And play an important role in distributing. This is due to the effect obtained by orienting the hydrophobic polyester resin main structure to the carbon black (E), and the polyester resin (B1) can be dissolved or dispersed in water stably to form carbon. Similarly, black (E) can be uniformly dispersed. It is preferable that a sulfonic acid group exhibiting extremely high hydrophilicity is contained in a hydrophobic polyester resin in order to exhibit this excellent dispersibility.

このように、スルホン酸基を含有するポリエステル樹脂(B1)によりカーボンブラック(E)が均一に安定して分散した水系塗料から形成される黒色皮膜は、皮膜中においてもカーボンブラック(E)は均一に分散しており、薄膜でも極めて優れる意匠性(着色性、隠蔽性)を発現することができる。また、スルホン酸基を含有するポリエステル樹脂(B1)によりカーボンブラック(E)が均一に安定して分散した水系塗料は、カーボンブラック(E)の分散性を高めるための表面親水化処理や界面活性剤の添加が不要であるため、形成される黒色皮膜の耐湿性や耐食性を低下させる懸念もない。   Thus, the black film formed from the water-based paint in which the carbon black (E) is uniformly and stably dispersed by the polyester resin (B1) containing the sulfonic acid group is uniform in the film. Even if it is a thin film, it is possible to exhibit excellent design properties (colorability and concealment). In addition, a water-based paint in which carbon black (E) is uniformly and stably dispersed by a sulfonic acid group-containing polyester resin (B1) is used for surface hydrophilization treatment and surface activity for enhancing the dispersibility of carbon black (E). Since the addition of the agent is unnecessary, there is no concern of reducing the moisture resistance and corrosion resistance of the black film to be formed.

すなわち、スルホン酸基を含有するポリエステル樹脂(B1)を用いることで、黒色皮膜のバインダー成分としての役割とカーボンブラック(E)の分散性を高める役割を同時に担うことができるため、優れた意匠性と耐湿性、耐食性とのバランスを得ることができる。   That is, by using the polyester resin (B1) containing a sulfonic acid group, it can play a role as a binder component of the black film and a role of enhancing the dispersibility of the carbon black (E) at the same time. The balance between moisture resistance and corrosion resistance can be obtained.

黒色皮膜の耐湿性、耐食性、加工性、耐傷付き性、耐薬品性等の諸性能をバランス良く担保するためにはポリエステル樹脂をベースとし、それを硬化剤(D)で焼付硬化させた塗膜が好適である。すなわち、延性が高く加工性の優れるポリエステル樹脂を硬化剤(D)で焼付硬化させることで、耐湿性、耐食性、耐傷付き性、耐薬品性も兼備した黒色皮膜を得ることができる。カーボンブラック(E)の添加による造膜性の低下も、硬化剤(D)で焼付硬化させることで、それを補うことが可能であり、緻密で延性と硬度のバランスに優れた黒色皮膜を得ることができる。加えて、ポリエステル樹脂(B1)に含まれるスルホン酸基は基材である金属板(下地処理がある場合は下地処理層)との密着性を向上させる効果を有すため、得られる黒色皮膜は中間層皮膜との密着性に極めて優れる。   In order to ensure a good balance of moisture resistance, corrosion resistance, workability, scratch resistance, chemical resistance, etc. of the black film, a coating film based on a polyester resin and baked and cured with a curing agent (D) Is preferred. That is, by baking and curing a polyester resin having high ductility and excellent workability with the curing agent (D), a black film having both moisture resistance, corrosion resistance, scratch resistance, and chemical resistance can be obtained. Decrease in film-forming property due to the addition of carbon black (E) can be compensated for by baking and curing with curing agent (D) to obtain a dense black film with a good balance between ductility and hardness. be able to. In addition, since the sulfonic acid group contained in the polyester resin (B1) has the effect of improving the adhesion with the metal plate (base treatment layer when there is a base treatment), the resulting black film is Excellent adhesion to the intermediate film.

このように、スルホン酸基を含有するポリエステル樹脂(B1)と硬化剤(D)とカーボンブラック(E)とを含む水系黒色塗料を金属板の少なくとも片面に塗布し、焼付乾燥することで形成された黒色皮膜は、意匠性(加工部を含む着色性、隠蔽性)、耐湿性、耐食性、加工性、耐傷付き性、耐薬品性等に極めて優れる。   Thus, it is formed by applying an aqueous black paint containing a polyester resin (B1) containing a sulfonic acid group, a curing agent (D), and carbon black (E) to at least one surface of a metal plate and baking and drying. The black film is extremely excellent in design properties (colorability including processing parts, hiding properties), moisture resistance, corrosion resistance, workability, scratch resistance, chemical resistance, and the like.

黒色に着色した有機樹脂系皮膜(B)の厚みは、2〜10μmが好ましい。2μm未満であると、充分な意匠性(着色性、隠蔽性)や耐食性が得られない。10μm超であると、経済的に不利であるばかりか、ワキ等の塗膜欠陥が発生することがあり、工業製品として必要な外観を安定して得る事ができない。   The thickness of the organic resin film (B) colored black is preferably 2 to 10 μm. When the thickness is less than 2 μm, sufficient design properties (colorability, hiding properties) and corrosion resistance cannot be obtained. If it exceeds 10 μm, it is not only economically disadvantageous, but film defects such as cracks may occur, and the appearance required as an industrial product cannot be stably obtained.

前記ポリエステル樹脂(B1)の種類はスルホン酸基を含有していれば特に制限はないが、例えば、ポリカルボン酸成分およびポリオール成分からなるポリエステル原料を縮重合して得られたものを、水に溶解もしくは分散することで得られる。   The type of the polyester resin (B1) is not particularly limited as long as it contains a sulfonic acid group. For example, water obtained by condensation polymerization of a polyester raw material composed of a polycarboxylic acid component and a polyol component is used in water. It can be obtained by dissolving or dispersing.

前記ポリカルボン酸成分としては特に制限はないが、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、アゼライン酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、ダイマー酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸等が挙げられる。これらは1種または2種以上任意に使用できる。   The polycarboxylic acid component is not particularly limited. For example, terephthalic acid, isophthalic acid, orthophthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, sebacic acid, dodecanedicarboxylic acid, azelaic acid 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, dimer acid, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

前記ポリオール成分としては特に制限はないが、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,2−プロパンジオール、トリエチレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2−ブチル−2−エチル1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、2−メチル−1,4−ブタンジオール、2−メチル−3−メチル−1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノール−A、ダイマージオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール等が挙げられる。これらは1種または2種以上任意に使用できる。   The polyol component is not particularly limited. For example, ethylene glycol, diethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2-propanediol, triethylene glycol, 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2 -Dimethyl-1,3-propanediol, 2-butyl-2-ethyl 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 2-methyl-1,4-butanediol, 2-methyl-3-methyl- 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1, 2-cyclohexanedimethanol, hydrogenated bisphenol-A, dimer diol, trimethylol eta , Trimethylolpropane, glycerol, pentaerythritol, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

スルホン酸基を導入する方法としては特に制限はないが、例えば、5−スルホイソフタル酸、4−スルホナフタレン−2、7−ジカルボン酸、5(4−スルホフェノキシ)イソフタル酸等のジカルボン酸類、または2−スルホ−1,4−ブタンジオール、2,5−ジメチル−3−スルホ−2,5−ヘキシルジオール等のグリコール類をポリエステル原料として使用する方法が挙げられる。   The method for introducing a sulfonic acid group is not particularly limited, and examples thereof include dicarboxylic acids such as 5-sulfoisophthalic acid, 4-sulfonaphthalene-2, 7-dicarboxylic acid, and 5 (4-sulfophenoxy) isophthalic acid, or Examples include a method using glycols such as 2-sulfo-1,4-butanediol and 2,5-dimethyl-3-sulfo-2,5-hexyldiol as a polyester raw material.

これらスルホン酸基を含有するジカルボン酸またはグリコールの使用量は、全ポリカルボン酸成分または全ポリオール成分に対し、0.1〜10モル%含有することが好ましい。0.1モル%未満であると、水に対する溶解性または分散性が低下する場合や前記カーボンブラック(E)の分散性が低下し、前記黒色皮膜の薄膜での意匠性(着色性、隠蔽性)が得られない場合がある。10モル%超であると、耐湿性や耐食性が低下する場合がある。薄膜での意匠性(着色性、隠蔽性)と耐湿性、耐食性とのバランスの観点からは、0.5〜5モル%の範囲にあるのがより好ましい。   The amount of dicarboxylic acid or glycol containing these sulfonic acid groups is preferably 0.1 to 10 mol% based on the total polycarboxylic acid component or total polyol component. When it is less than 0.1 mol%, the solubility or dispersibility in water decreases or the dispersibility of the carbon black (E) decreases, and the design properties (colorability, concealment) of the thin film of the black film are reduced. ) May not be obtained. If it exceeds 10 mol%, the moisture resistance and corrosion resistance may decrease. From the viewpoint of the balance between the design properties (colorability, hiding properties), moisture resistance, and corrosion resistance in the thin film, it is more preferably in the range of 0.5 to 5 mol%.

前記ポリエステル樹脂(B1)に含有するスルホン酸基は−SO3Hで表される官能基を指し、それがアルカリ金属類、アンモニアを含むアミン類等で中和されたものであっても構わない。中和する場合は、すでに中和されたスルホン酸基を樹脂中に組み込んでもよいし、スルホン酸基を樹脂中に組み込んだ後に中和してもよい。特にLi、Na、Kなどのアルカリ金属類で中和されたスルホン酸金属塩基が、より高い親水性を示すため、カーボンブラック(E)の分散性を高め、高い意匠性を得る上で好適である。また、黒色皮膜の中間層皮膜(C)との密着性を高める上でも、スルホン酸基はアルカリ金属で中和されたスルホン酸金属塩基であることがより好ましく、スルホン酸Na塩基が最も好ましい。 The sulfonic acid group contained in the polyester resin (B1) refers to a functional group represented by —SO 3 H, which may be neutralized with an alkali metal, an amine containing ammonia, or the like. . In the case of neutralization, the already neutralized sulfonic acid group may be incorporated into the resin, or may be neutralized after the sulfonic acid group is incorporated into the resin. In particular, sulfonic acid metal bases neutralized with alkali metals such as Li, Na, and K exhibit higher hydrophilicity, which is suitable for enhancing the dispersibility of carbon black (E) and obtaining high designability. is there. In order to improve the adhesion of the black film to the intermediate film (C), the sulfonic acid group is more preferably a sulfonic acid metal base neutralized with an alkali metal, and most preferably a sulfonic acid Na base.

前記ポリエステル樹脂(B1)の水酸基価は2〜30mgKOH/gであることが好ましい。2mgKOH/g未満であると、硬化剤(D)との焼付硬化が不充分で、耐湿性、耐食性、耐傷付き性、耐薬品性が低下する場合があり、30mgKOH/g超であると、焼付硬化が過剰になり、耐食性、加工性が低下する場合がある。前記水酸基価は、ポリエステル樹脂を溶剤に溶かして無水酢酸と反応させ、次いで過剰の無水酢酸を水酸化カリウムで逆滴定する方法によって測定することができる。   The hydroxyl value of the polyester resin (B1) is preferably 2 to 30 mgKOH / g. If it is less than 2 mgKOH / g, the bake hardening with the curing agent (D) is insufficient, and the moisture resistance, corrosion resistance, scratch resistance, and chemical resistance may decrease. Curing may become excessive, and corrosion resistance and workability may be reduced. The hydroxyl value can be measured by a method in which a polyester resin is dissolved in a solvent and reacted with acetic anhydride, and then excess acetic anhydride is back titrated with potassium hydroxide.

前記ポリエステル樹脂(B1)のガラス転移温度は5〜50℃であることが好ましく、耐薬品性と加工性の両立の観点からは5〜25℃であることが更に好ましい。5℃未満であると、耐傷付き性、耐薬品性が低下する場合があり、50℃超であると、加工性が低下する場合がある。前記ガラス転移温度は、示差走査熱量計の測定によって測定することができる。   The glass transition temperature of the polyester resin (B1) is preferably 5 to 50 ° C., and more preferably 5 to 25 ° C. from the viewpoint of compatibility between chemical resistance and workability. If it is lower than 5 ° C, scratch resistance and chemical resistance may be lowered, and if it is higher than 50 ° C, workability may be lowered. The glass transition temperature can be measured by a differential scanning calorimeter.

前記ポリエステル樹脂(B1)の数平均分子量は8000〜25000であることが好ましい。8000未満であると、加工性、耐薬品性が低下する場合があり、25000を超えると、塗料の貯蔵安定性が低下する(塗料が経時で固形化したり、沈殿物を生じたりする)場合がある。前記数平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定によりポリスチレン換算値として測定することができる。   The number average molecular weight of the polyester resin (B1) is preferably 8000 to 25000. If it is less than 8000, the processability and chemical resistance may decrease, and if it exceeds 25,000, the storage stability of the coating may decrease (the coating may solidify over time or cause a precipitate). is there. The said number average molecular weight can be measured as a polystyrene conversion value by gel permeation chromatography measurement.

前記ポリエステル樹脂(B1)構造中にウレタン結合を含有することが好ましい。ウレタン結合を含有することで、有機樹脂系皮膜(B)の中間層皮膜(C)との密着性や耐湿性、耐食性を向上させることができる。前記有機樹脂系皮膜(B)にウレタン結合を導入する方法としては、後述するようにポリウレタン樹脂を有機樹脂系皮膜(B)に含有させる方法も考えられるが、異なる樹脂をブレンドさせた場合、それらの樹脂の相溶性が悪いと、却って密着性や耐食性が低下する場合がある。前記ポリエステル樹脂(B1)構造中にウレタン結合を含有させる手法でウレタン結合を導入すれば、上述するような不具合は生じにくいという利点もある。前記ポリエステル樹脂(B1)構造中へのウレタン結合の導入方法については特に制限はないが、例えば、ポリエステル樹脂に含まれる水酸基とヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等のジイソシアネート化合物を反応させること等によって得ることができる。   It is preferable that a urethane bond is contained in the polyester resin (B1) structure. By containing the urethane bond, the adhesion, moisture resistance, and corrosion resistance of the organic resin film (B) with the intermediate film (C) can be improved. As a method for introducing a urethane bond into the organic resin film (B), a method of incorporating a polyurethane resin into the organic resin film (B) as described later is also conceivable. However, when different resins are blended, If the resin has poor compatibility, the adhesion and corrosion resistance may decrease. If a urethane bond is introduced by a method of including a urethane bond in the polyester resin (B1) structure, there is an advantage that the above-described problems are hardly caused. Although there is no restriction | limiting in particular about the introduction method of the urethane bond in the said polyester resin (B1) structure, For example, the hydroxyl group contained in a polyester resin and diisocyanate compounds, such as hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, tolylene diisocyanate, are made to react. Etc. can be obtained.

前記有機樹脂系皮膜(B)にはアクリル樹脂(B2)を更に含有することが好ましい。アクリル樹脂(B2)を更に含有することで、黒色の有機樹脂系皮膜(B)を形成するための水系黒色塗料中におけるカーボンブラック(E)の分散性を更に高めることができ、薄膜における意匠性(着色性、隠蔽性)を更に高めることができる。アクリル樹脂(B2)の種類は特に制限はないが、スチレン、アルキル(メタ)アクリレート類、(メタ)アクリル酸、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類、アルコキシシラン(メタ)アクリレート類等の不飽和単量体を、水溶液中で重合開始剤を用いてラジカル重合することによって得られるものを挙げることができる。前記重合開始剤としては特に限定されず、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、アゾビスシアノ吉草酸、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物等を使用することができる。   The organic resin film (B) preferably further contains an acrylic resin (B2). By further containing the acrylic resin (B2), the dispersibility of the carbon black (E) in the water-based black paint for forming the black organic resin-based film (B) can be further enhanced, and the design properties in the thin film (Colorability and concealment) can be further improved. There are no particular restrictions on the type of acrylic resin (B2), but unsaturated monomers such as styrene, alkyl (meth) acrylates, (meth) acrylic acid, hydroxyalkyl (meth) acrylates, alkoxysilane (meth) acrylates, etc. Examples thereof include those obtained by radical polymerization of the body in an aqueous solution using a polymerization initiator. The polymerization initiator is not particularly limited, and for example, persulfates such as potassium persulfate and ammonium persulfate, and azo compounds such as azobiscyanovaleric acid and azobisisobutyronitrile can be used.

前記アクリル樹脂(B2)の含有量は、前記ポリエステル樹脂(B1)100質量%に対し、0.5〜10質量%であることが好ましい。0.5質量%未満であると、意匠性(着色性、隠蔽性)が低下する場合があり、10質量%超であると、耐食性や加工性が低下する場合がある。   It is preferable that content of the said acrylic resin (B2) is 0.5-10 mass% with respect to 100 mass% of said polyester resins (B1). If it is less than 0.5% by mass, the designability (colorability, concealment) may be lowered, and if it exceeds 10% by mass, the corrosion resistance and workability may be lowered.

前記有機樹脂系皮膜(B)にはカルボキシル基を含有するポリウレタン樹脂(B3)を更に含有することが好ましい。カルボキシル基を含有するポリウレタン樹脂(B3)を更に含有することで、有機樹脂系皮膜(B)の中間層皮膜(C)との密着性や耐湿性、耐食性を向上させることができる。ポリウレタン樹脂(B3)の種類はカルボキシル基を含有していれば、特に制限はないが、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、トリエチレングリコール、ビスフェノールヒドロキシプロピルエーテル、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等の多価アルコール類と、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等のジイソシアネート化合物とを反応させ、さらにジアミン等で鎖延長し、水分散化させて得られるもの等を挙げることができる。ジアミンによる鎖延長は、樹脂の分子量を高められる上に、イソシアネート基とアミノ基との反応からウレア基を生成する。凝集エネルギーの高いウレア基を樹脂中に含むことで、塗膜の凝集力を更に高めることができ、耐食性や耐傷付き性を更に高めることができる。   It is preferable that the organic resin film (B) further contains a polyurethane resin (B3) containing a carboxyl group. By further containing the carboxyl group-containing polyurethane resin (B3), the adhesion, moisture resistance, and corrosion resistance of the organic resin film (B) with the intermediate film (C) can be improved. The type of polyurethane resin (B3) is not particularly limited as long as it contains a carboxyl group. For example, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, triethylene glycol, bisphenol hydroxy Reaction of polyhydric alcohols such as propyl ether, glycerin, trimethylolethane, trimethylolpropane and diisocyanate compounds such as hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, tolylene diisocyanate, etc. And the like that can be obtained. Chain extension with diamines can increase the molecular weight of the resin and generate urea groups from the reaction of isocyanate groups with amino groups. By including a urea group having a high cohesive energy in the resin, the cohesive strength of the coating film can be further increased, and the corrosion resistance and scratch resistance can be further increased.

前記ポリウレタン樹脂(B3)の含有量は、前記ポリエステル樹脂(B1)100質量%に対し、5〜100質量%であることが好ましい。5質量%未満であると、基材との密着性や耐食性が低下する場合があり、100質量%超であると、加工性が低下する場合がある。   It is preferable that content of the said polyurethane resin (B3) is 5-100 mass% with respect to 100 mass% of said polyester resins (B1). If it is less than 5% by mass, the adhesion to the substrate and the corrosion resistance may decrease, and if it exceeds 100% by mass, the workability may decrease.

前記硬化剤(D)は、前記ポリエステル樹脂(B1)を硬化させるものであれば特に制限はないが、例えば、メラミン樹脂やポリイソシアネート化合物を挙げることができる。メラミン樹脂はメラミンとホルムアルデヒドとを縮合して得られる生成物のメチロール基の一部またはすべてをメタノール、エタノール、ブタノールなどの低級アルコールでエーテル化した樹脂である。ポリイソシアネート化合物としては特に限定されず、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等を挙げることができる。また、そのブロック化物は、前記ポリイソシアネート化合物のブロック化物であるヘキサメチレンジイソシアネートのブロック化物、イソホロンジイソシアネートのブロック化物、キシリレンジイソシアネートのブロック化物、トリレンジイソシアネートのブロック化物等を挙げることができる。これらの硬化剤は1種で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。   Although the said hardening | curing agent (D) will not have a restriction | limiting in particular if the said polyester resin (B1) is hardened, For example, a melamine resin and a polyisocyanate compound can be mentioned. The melamine resin is a resin obtained by etherifying a part or all of the methylol group of a product obtained by condensing melamine and formaldehyde with a lower alcohol such as methanol, ethanol, or butanol. It does not specifically limit as a polyisocyanate compound, For example, hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, xylylene diisocyanate, tolylene diisocyanate etc. can be mentioned. Examples of the blocked product include a blocked product of hexamethylene diisocyanate, a blocked product of isophorone diisocyanate, a blocked product of xylylene diisocyanate, and a blocked product of tolylene diisocyanate, which are blocked products of the polyisocyanate compound. These curing agents may be used alone or in combination of two or more.

前記硬化剤(D)の含有量は、有機樹脂系皮膜(B)の全有機樹脂(有機樹脂系皮膜(B)が前記ポリエステル樹脂(B1)以外の有機樹脂を含む場合は、その有機樹脂も含めた全有機樹脂を指す)100質量%に対し、5〜35質量%であることが好ましい。5質量%未満であると、焼付硬化が不充分で、耐湿性、耐食性、耐傷付き性、耐薬品性が低下する場合があり、35質量%超であると、焼付硬化が過剰になり、耐食性、加工性が低下する場合がある。   The content of the curing agent (D) is the total organic resin of the organic resin film (B) (when the organic resin film (B) contains an organic resin other than the polyester resin (B1), the organic resin is also It is preferable that it is 5-35 mass% with respect to 100 mass%). If it is less than 5% by mass, the bake-curing may be insufficient, and the moisture resistance, corrosion resistance, scratch resistance, and chemical resistance may decrease. If it exceeds 35% by mass, the bake-curing will be excessive and the corrosion resistance will be reduced. , Workability may be reduced.

耐傷付き性、耐薬品性の観点から、前記硬化剤(D)にはメラミン樹脂を含有することが好ましい。メラミン樹脂の含有量は、前記硬化剤(D)中に30〜100質量%であることが好ましい。30質量%未満であると、耐傷付き性、耐薬品性が低下する場合がある。   From the viewpoint of scratch resistance and chemical resistance, the curing agent (D) preferably contains a melamine resin. It is preferable that content of a melamine resin is 30-100 mass% in the said hardening | curing agent (D). If it is less than 30% by mass, scratch resistance and chemical resistance may deteriorate.

前記有機樹脂系皮膜(B)には更にシリカ(F)を含有することが好ましい。シリカ(E)を含有させることで、耐食性、耐傷付き性が向上する。シリカ(F)としては特に制限されないが、一次粒子径が5〜50nmのコロイダルシリカ、ヒュームドシリカ等のシリカ微粒子であることが好ましい。市販品としては、例えば、スノーテックスO、スノーテックスN、スノーテックスC、スノーテックスIPA−ST(日産化学工業)、アデライトAT−20N、AT−20A(旭電化工業)、アエロジル200(日本アエロジル)等を挙げることができる。これらのシリカ微粒子は前記黒色塗膜(α)でも一次粒子径(数平均粒子径)5〜50nmのままで分散されていることが、耐食性や加工性の観点で好ましい。   The organic resin film (B) preferably further contains silica (F). By including silica (E), corrosion resistance and scratch resistance are improved. Although it does not restrict | limit especially as a silica (F), It is preferable that they are silica fine particles, such as colloidal silica with a primary particle diameter of 5-50 nm, and a fumed silica. Examples of commercially available products include Snowtex O, Snowtex N, Snowtex C, Snowtex IPA-ST (Nissan Chemical Industry), Adelite AT-20N, AT-20A (Asahi Denka Kogyo), Aerosil 200 (Nippon Aerosil) Etc. It is preferable from the viewpoint of corrosion resistance and workability that these silica fine particles are dispersed in the black coating film (α) with the primary particle diameter (number average particle diameter) of 5 to 50 nm.

前記シリカ(F)の含有量は、前記有機樹脂系皮膜(B)中に5〜30質量%であることが好ましい。5質量%未満であると、耐食性、耐傷付き性が低下する場合があり、30質量%超であると、耐湿性、耐食性、加工性が低下する場合がある。   The content of the silica (F) is preferably 5 to 30% by mass in the organic resin film (B). If it is less than 5% by mass, the corrosion resistance and scratch resistance may be reduced, and if it exceeds 30% by mass, the moisture resistance, corrosion resistance, and workability may be reduced.

前記有機樹脂系皮膜(B)には更に潤滑剤(G)を含有することが好ましい。潤滑剤(G)を含有させることで、耐傷付き性が向上する。潤滑剤(G)としては特に制限されず、公知の潤滑剤が使用できるが、フッ素樹脂系、ポリオレフィン樹脂系から選ばれる少なくとも一種を使用することが好ましい。フッ素樹脂系としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニル(PVF)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)などが使用可能である。これらのうち1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を併用しても良い。   The organic resin film (B) preferably further contains a lubricant (G). By including the lubricant (G), the scratch resistance is improved. The lubricant (G) is not particularly limited, and a known lubricant can be used, but it is preferable to use at least one selected from a fluororesin system and a polyolefin resin system. Examples of fluororesins include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE). ), Polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl fluoride (PVF), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), ethylene-chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), and the like can be used. Of these, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.

前記ポリオレフィン樹脂系としては特に限定されず、パラフィン、マイクロクリスタリン、ポリエチレン等の炭化水素系のワックス、及びこれらの誘導体等を挙げることができるが、ポリエチレン樹脂であることが好ましい。前記誘導体としては特に限定されず、例えば、カルボキシル化ポリオレフィン、塩素化ポリオレフィン等を挙げることができる。これらのうち1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を併用しても良い。前記ポリエチレン樹脂を使用する場合、前記有機樹脂系皮膜(B)中に数平均粒子径0.5〜2μmの粒子で分散されていることが、耐食性や耐傷付き性の観点から好ましい。   The polyolefin resin system is not particularly limited, and examples thereof include hydrocarbon waxes such as paraffin, microcrystalline, and polyethylene, and derivatives thereof, but a polyethylene resin is preferable. The derivative is not particularly limited, and examples thereof include carboxylated polyolefin and chlorinated polyolefin. Of these, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination. When using the said polyethylene resin, it is preferable from a corrosion-resistant or scratch-resistant viewpoint that it is disperse | distributed by the particle | grains of the number average particle diameter of 0.5-2 micrometers in the said organic resin-type membrane | film | coat (B).

前記潤滑剤(G)の含有量は、前記有機樹脂系皮膜(B)中に0.5〜10質量%であることが好ましい。0.5質量%未満であると、耐傷付き性が低下する場合があり、10質量%超であると、耐食性、加工性が低下する場合がある。   The content of the lubricant (G) is preferably 0.5 to 10% by mass in the organic resin film (B). If it is less than 0.5% by mass, the scratch resistance may be lowered, and if it exceeds 10% by mass, the corrosion resistance and workability may be lowered.

前記カーボンブラック(E)は、特に制限はないが、例えば、ファーネスブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等、公知のカーボンブラックを使用することができる。また、公知のオゾン処理、プラズマ処理、液相酸化処理されたカーボンブラックも使用することができる。使用するカーボンブラックの粒子径は塗料中での分散性や塗膜品質、塗装性に問題が無い範囲であれば特に制約は無く、具体的には一次粒子径で10〜120nmのものの使用が可能である。薄膜での意匠性(着色性、隠蔽性)や耐食性を考慮すると、一次粒子径が10〜50nmの微粒子カーボンブラックを使用することが好ましい。これらのカーボンブラックは塗料中に分散する過程で凝集が起こるため、一次粒子径のまま分散することは一般的に難しい。すなわち、実際には一次粒子径よりも大きな粒子径を持った二次粒子の形態で塗料中では存在し、該塗料から形成する黒色の有機樹脂系皮膜(B)中でも同様の形態で存在する。薄膜での意匠性(着色性、隠蔽性)や耐食性を担保するためには、塗膜中に分散する前記カーボンブラック(E)の粒子径が重要であり、その数平均粒子径が20〜300nmにあることが好ましい。   The carbon black (E) is not particularly limited, and known carbon blacks such as furnace black, ketjen black, acetylene black, and channel black can be used. Further, carbon black subjected to known ozone treatment, plasma treatment, or liquid phase oxidation treatment can also be used. The particle size of carbon black to be used is not particularly limited as long as there is no problem in dispersibility in paint, coating film quality, and paintability. Specifically, a particle having a primary particle size of 10 to 120 nm can be used. It is. In consideration of design properties (colorability, concealability) and corrosion resistance in a thin film, it is preferable to use fine carbon black having a primary particle diameter of 10 to 50 nm. Since these carbon blacks aggregate in the process of dispersing in the paint, it is generally difficult to disperse with the primary particle size. That is, in reality, it exists in the paint in the form of secondary particles having a particle diameter larger than the primary particle diameter, and also exists in the same form in the black organic resin film (B) formed from the paint. In order to ensure designability (colorability, concealability) and corrosion resistance in a thin film, the particle diameter of the carbon black (E) dispersed in the coating film is important, and the number average particle diameter is 20 to 300 nm. It is preferable that it exists in.

前記カーボンブラック(E)の前記有機樹脂系皮膜(B)中の含有量をX質量%、前記皮膜(B)の厚みをYμmとしたとき、X×Y≧20、且つ、X≦15を満足することが好ましい。意匠性(着色性、隠蔽性)を担保するためには、前記皮膜(B)中に含まれるカーボンブラックの絶対量を一定量以上確保することも肝要である。カーボンブラックの絶対量は、皮膜(B)中に含まれるカーボンブラックの含有量(X質量%)と皮膜厚み(Yμm)の積によって表すことができる。すなわち、X×Yが20未満であると、意匠性(着色性、隠蔽性)が低下する場合がある。また、Xが15超であると、皮膜の造膜性が低下し、耐食性や加工性が低下する場合がある。   When the content of the carbon black (E) in the organic resin film (B) is X mass% and the thickness of the film (B) is Y μm, X × Y ≧ 20 and X ≦ 15 are satisfied. It is preferable to do. In order to ensure designability (colorability and concealment), it is also important to ensure a certain amount or more of the absolute amount of carbon black contained in the coating (B). The absolute amount of carbon black can be represented by the product of the carbon black content (X mass%) contained in the coating (B) and the coating thickness (Y μm). That is, if X × Y is less than 20, design properties (colorability and concealment) may be deteriorated. On the other hand, if X is more than 15, the film-forming property of the film is lowered, and the corrosion resistance and workability may be lowered.

上層の有機樹脂皮膜(B)は、スルホン酸基を含有するポリエステル樹脂、シラノール基を含有するポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂のうちの少なくとも1種と、架橋剤として水溶性イソシアネート化合物、カルボジイミド基含有化合物、オキサゾリン基含有化合物、有機チタネート化合物から選ばれる一種以上を含有し、更に酸化ケイ素又はリン酸系化合物を含有する皮膜であってもよい。   The upper organic resin film (B) is composed of at least one of a polyester resin containing a sulfonic acid group, a polyurethane resin containing a silanol group, a phenol resin, a polyolefin resin, and an acrylic resin, and a water-soluble isocyanate compound as a crosslinking agent. And a film containing one or more selected from a carbodiimide group-containing compound, an oxazoline group-containing compound, and an organic titanate compound, and further containing a silicon oxide or a phosphoric acid compound.

有機樹脂皮膜(B)に含有されるシラノール基を含有するポリウレタン樹脂は、例えば、分子内に少なくとも1個以上の活性水素基を有する加水分解性ケイ素基含有化合物とポリウレタンプレポリマーを反応させ、その後、水に分散もしくは溶解し、加水分解することにより形成することができる。加水分解性ケイ素基とは、水分により加水分解を受ける加水分解性基がケイ素原子に結合している基を言い、前記加水分解性基の具体例としては、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシルオキシ基、アミノ基、アミド基、アミノオキシ基、メルカプト基等が挙げられる。これらの内、加水分解性が比較的小さく取扱いが容易であることから、アルコキシ基が好ましい。前記加水分解性基は、通常、1個のケイ素原子に1〜3個の範囲で結合しているが、塗布後の加水分解性シリル基の反応性、耐水性、耐溶剤性といった点から2〜3個結合しているものが好ましい。   The polyurethane resin containing a silanol group contained in the organic resin film (B) is, for example, a reaction between a hydrolyzable silicon group-containing compound having at least one active hydrogen group in the molecule and a polyurethane prepolymer, It can be formed by dispersing or dissolving in water and hydrolyzing. The hydrolyzable silicon group refers to a group in which a hydrolyzable group that is hydrolyzed by moisture is bonded to a silicon atom. Specific examples of the hydrolyzable group include a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxy group, An acyloxy group, an amino group, an amide group, an aminooxy group, a mercapto group, etc. are mentioned. Of these, alkoxy groups are preferred because of their relatively low hydrolyzability and ease of handling. The hydrolyzable group is usually bonded to one silicon atom in the range of 1 to 3, but 2 in terms of reactivity of the hydrolyzable silyl group after coating, water resistance, and solvent resistance. Those having ~ 3 bonds are preferred.

前記分子内に少なくとも1個以上の活性水素基を有する加水分解性ケイ素基含有化合物としては、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルジメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルジエトキシシラン、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−アミノプロピルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、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エトキシシラン、γ−メルカプトプロピルジエトキシシラン等が挙げられるが、皮膜形成により寄与するという点で、ポリウレタン樹脂を構成する分子の間にシラノール基を導入するのが望ましく、2個以上の活性水素基を有する加水分解性ケイ素基含有化合物が好ましい。   Examples of the hydrolyzable silicon group-containing compound having at least one active hydrogen group in the molecule include γ- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, γ- (2-aminoethyl) aminopropyltriethoxy. Silane, γ- (2-aminoethyl) aminopropyldimethoxysilane, γ- (2-aminoethyl) aminopropyldiethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyldimethoxy Silane, γ-aminopropyldiethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, γ-mercaptopropyldiethoxysilane, etc. To contribute Cormorants regard, it is desirable to introduce silanol groups between molecules constituting a polyurethane resin, hydrolyzable silicon group-containing compound having two or more active hydrogen groups are preferred.

シラノール基もしくはSi−O結合の含有量は、ポリウレタン樹脂に優れた架橋反応性と性能を与えるため、ポリウレタン樹脂の全固形分に対し、ケイ素量で0.1〜10質量%とする。0.1質量%未満だと適切に架橋反応に寄与しないため効果が低く、10質量%超では効果が飽和すると共に処理液の安定性が低下する。好ましくは0.5〜5質量%である。   The content of the silanol group or Si—O bond is 0.1 to 10% by mass in terms of silicon with respect to the total solid content of the polyurethane resin in order to give the polyurethane resin excellent crosslinking reactivity and performance. If it is less than 0.1% by mass, the effect is low because it does not appropriately contribute to the crosslinking reaction. Preferably it is 0.5-5 mass%.

また、前記ポリウレタンプレポリマーとしては、例えば、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルアミドポリオール、アクリルポリオール、ポリウレタンポリオール、又はそれらの混合物が挙げられる。この中で、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールが、加工性を確保し、かつ高い弾性率を確保する上で好ましい。
ポリウレタンプレポリマーは、1分子当たり2個の活性水素基を有する化合物と、1分子当たり2個のイソシアネートを有するポリイソシアネート化合物を反応させ、水に溶解または分散させることによって得ることができる。
Examples of the polyurethane prepolymer include polycarbonate polyol, polyester polyol, polyether polyol, polyester amide polyol, acrylic polyol, polyurethane polyol, or a mixture thereof. Of these, polycarbonate polyols, polyester polyols, and polyether polyols are preferable in terms of ensuring processability and ensuring a high elastic modulus.
The polyurethane prepolymer can be obtained by reacting a compound having two active hydrogen groups per molecule with a polyisocyanate compound having two isocyanates per molecule and dissolving or dispersing them in water.

ポリウレタンプレポリマーを構成する1分子当たり少なくとも2個の活性水素基を有する化合物としては、例えば、活性水素基を有する化合物として、アミノ基、水酸基、メルカプト基を有する化合物が挙げられるが、イソシアネート基との反応性を考慮すると、水酸基を有する化合物が、反応速度が速く好ましい。1分子当たり少なくとも2個の活性水素基を有する化合物としては、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルアミドポリオール、アクリルポリオール、ポリウレタンポリオール、又はそれらの混合物が挙げられる。   Examples of the compound having at least two active hydrogen groups per molecule constituting the polyurethane prepolymer include compounds having an amino group, a hydroxyl group and a mercapto group as the compound having an active hydrogen group. In view of the reactivity, a compound having a hydroxyl group is preferable because of its high reaction rate. Examples of the compound having at least two active hydrogen groups per molecule include polycarbonate polyol, polyester polyol, polyether polyol, polyester amide polyol, acrylic polyol, polyurethane polyol, and mixtures thereof.

また、1分子当たり少なくとも2個のイソシアネート基を有する化合物としては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、1,2−プロピレンジイソシアネート、1,2−ブチレンジイソシアネート、2,3−ブチレンジイソシアネート、1,3−ブチレンジイソシアネート、2,4,4−又は2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,6−ジイソシアネートメチルカプロエート等の脂肪族イソシアネートや、例えば、1,3−シクロペンタンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、1,3−シクロヘキサンジイソシアネート、3−イソシアネートメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチル−2,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル−2,6−シクロヘキサンジイソシアネート、1,2−ビス(イソシアナートメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(イソシアナートメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス(イソシアナートメチル)シクロヘキサン等の脂環族ジイソシアネートや、例えば、m−キシレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−又は2,6−トリレンジイソシアネート、4,4’−トルイジンジイソシアネート、ジアニシジンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートや、例えば、ω,ω’−ジイソシアネート−1,3−ジメチルベンゼン、ω,ω’−ジイソシアネート−1,4−ジメチルベンゼン、ω,ω’−ジイソシアネート−1,4−ジエチルベンゼン等の芳香脂肪族ジイソシアネートや、例えば、トリフェニルメタン−4,4’−4’’−トリイソシアネート、1,3,5−トリイソシアネートベンゼン、2,4,6−トリイソシアネートトルエン等のトリイソシアネートや、例えば、4,4’−ジフェニルジメチルメタン−2,2’,5,5’−テトライソシアネート等のテトライソシアネート等のポリイソシアネート単量体や、上記ポリイソシアネート単量体から誘導されたダイマー、トリマー、ビュウレット、アロファネート、カルボジイミドと、上記ポリイソシアネート単量体とから得られるポリイソシアネート誘導体や、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール等分子量200未満の低分子量ポリオールの上記ポリイソシアネート単量体への付加体や、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエステルアミドポリオール、アクリルポリオール、ポリウレタンポリオール等の上記ポリイソシアネート単量体への付加体等が挙げられる。   Examples of the compound having at least two isocyanate groups per molecule include trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, 1,2-propylene diisocyanate, 1,2-butylene diisocyanate, 2 , 3-butylene diisocyanate, 1,3-butylene diisocyanate, 2,4,4- or 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 2,6-diisocyanate methylcaproate, and other aliphatic isocyanates such as 1 , 3-cyclopentane diisocyanate, 1,4-cyclohexane diisocyanate, 1,3-cyclohexane diisocyanate, 3-isocyanate methyl-3,5,5-trimethyl Hexyl isocyanate, 4,4′-methylenebis (cyclohexyl isocyanate), methyl-2,4-cyclohexane diisocyanate, methyl-2,6-cyclohexane diisocyanate, 1,2-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,4-bis ( Alicyclic diisocyanates such as isocyanatomethyl) cyclohexane and 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, for example, m-xylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 4,4′-diphenyl diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4- or 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4′-toluidine diisocyanate, Aromatic diisocyanates such as anisidine diisocyanate and 4,4′-diphenyl ether diisocyanate, for example, ω, ω′-diisocyanate-1,3-dimethylbenzene, ω, ω′-diisocyanate-1,4-dimethylbenzene, ω, Aro-aliphatic diisocyanates such as ω′-diisocyanate-1,4-diethylbenzene, for example, triphenylmethane-4,4′-4 ″ -triisocyanate, 1,3,5-triisocyanatebenzene, 2,4,4 Polyisocyanate monomers such as triisocyanate such as 6-triisocyanate toluene, tetraisocyanate such as 4,4′-diphenyldimethylmethane-2,2 ′, 5,5′-tetraisocyanate, and the like polyisocyanate Monomer-derived dimer, tri To polyisocyanate derivatives obtained from mer, burette, allophanate, carbodiimide and the above polyisocyanate monomers, and low molecular weight polyols having a molecular weight of less than 200, such as ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, etc. And adducts to the above polyisocyanate monomers such as polyester polyol, polyether polyol, polycarbonate polyol, polyester amide polyol, acrylic polyol, and polyurethane polyol.

また、ポリウレタン樹脂を水中に分散させるために、ポリウレタンプレポリマー中に親水性基を導入する。親水性基を導入するには、例えば、分子内に少なくとも1個以上の活性水素基を有し、かつ、カルボキシル基、スルホン酸基、スルホネート基、ポリオキシエチレン基等の親水性基を含有する化合物を、少なくとも1種以上前記ポリウレタンプレポリマー製造時に共重合させればよい。前記親水性基含有化合物としては、例えば、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロール酪酸、2,2−ジメチロール吉草酸、ジオキシマレイン酸、2,6−ジオキシ安息香酸、3,4−ジアミノ安息香酸等のカルボキシル基含有化合物もしくはこれらの誘導体、又はこれらを共重合して得られるポリエステルポリオール、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水コハク酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸等無水基を有する化合物と活性水素基を有する化合物を反応させてなるカルボキシル基含有化合物もしくはこれらの誘導体、例えば、2−オキシエタンスルホン酸、フェノールスルホン酸、スルホ安息香酸、スルホコハク酸、5−スルホイソフタル酸、スルファニル酸等のスルホン酸含有化合物及びこれらの誘導体、又はこれらを共重合して得られるポリエステルポリオール等が挙げられる。   Moreover, in order to disperse the polyurethane resin in water, a hydrophilic group is introduced into the polyurethane prepolymer. In order to introduce a hydrophilic group, for example, the molecule has at least one active hydrogen group and contains a hydrophilic group such as a carboxyl group, a sulfonic acid group, a sulfonate group, or a polyoxyethylene group. What is necessary is just to copolymerize a compound at the time of the said polyurethane prepolymer manufacture at least 1 or more types. Examples of the hydrophilic group-containing compound include 2,2-dimethylolpropionic acid, 2,2-dimethylolbutyric acid, 2,2-dimethylolvaleric acid, dioxymaleic acid, 2,6-dioxybenzoic acid, 3, Carboxyl group-containing compounds such as 4-diaminobenzoic acid or derivatives thereof, or polyester polyols obtained by copolymerization thereof, maleic anhydride, phthalic anhydride, succinic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, etc. Carboxyl group-containing compounds obtained by reacting a compound having an anhydride group with a compound having an active hydrogen group or derivatives thereof, such as 2-oxyethanesulfonic acid, phenolsulfonic acid, sulfobenzoic acid, sulfosuccinic acid, 5-sulfoisophthalate Compounds containing sulfonic acids such as acids and sulfanilic acids and their derivatives , Or polyester polyols obtained by copolymerizing them.

前記ポリウレタン樹脂において、水中に良好に溶解又は分散させるために、中和剤が使用される。中和において使用できる中和剤としては、例えば、アンモニア、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、トリメチルアミン、ジメチルエタノールアミン等の第3級アミン、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等のアルカリ金属、アルカリ土類金属の水酸化物等の塩基性物質が挙げられるが、溶接性、耐溶剤性、溶接時の臭気から、沸点120℃以上の3級アミンを使用するのが好ましい。これら中和剤は、単独で、又は2種以上の混合物で使用してもよい。中和剤の添加方法としては、前記ポリウレタンプレポリマーに直接添加してもよいし、水中に溶解、又は分散させる時に水中に添加しても良い。中和剤の添加量は、カルボキシル基に対して0.1〜2.0当量、より好ましくは0.3〜1.3当量である。   In the polyurethane resin, a neutralizing agent is used in order to dissolve or disperse well in water. Examples of neutralizing agents that can be used in neutralization include tertiary amines such as ammonia, triethylamine, triethanolamine, triisopropanolamine, trimethylamine, and dimethylethanolamine, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and calcium hydroxide. Basic substances such as alkali metal and alkaline earth metal hydroxides can be mentioned, but it is preferable to use a tertiary amine having a boiling point of 120 ° C. or higher in view of weldability, solvent resistance and odor during welding. These neutralizing agents may be used alone or in a mixture of two or more. As a method for adding the neutralizing agent, it may be added directly to the polyurethane prepolymer, or may be added to water when it is dissolved or dispersed in water. The addition amount of the neutralizing agent is 0.1 to 2.0 equivalents, more preferably 0.3 to 1.3 equivalents with respect to the carboxyl group.

また、前記カルボキシル基を含有するポリウレタンプレポリマーの水溶解又は分散性を更に良くするため、界面活性剤を使用してもよい。界面活性剤としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン−オキシプロピレンブロック共重合物の様なノニオン系界面活性剤、又は、ラウリル硫酸ソーダ、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダの様なアニオン系界面活性剤が用いられるが、耐水性、耐溶剤性等の性能から、界面活性剤を含まないソープフリー型が好ましい。   In order to further improve the water solubility or dispersibility of the polyurethane prepolymer containing a carboxyl group, a surfactant may be used. As the surfactant, nonionic surfactants such as polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyoxyethylene-oxypropylene block copolymer, or anionic surfactants such as sodium lauryl sulfate and sodium dodecylbenzenesulfonate An agent is used, but a soap-free type containing no surfactant is preferred from the viewpoint of performance such as water resistance and solvent resistance.

また、前記ポリウレタンプレポリマーを合成する際には、有機溶剤を使用することも可能である。有機溶剤を使用する場合、比較的水への溶解度の高いものが好ましく、前記有機溶剤の具体例としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、アセトニトリル、N−メチルピロリドン等が挙げられる。   Moreover, when synthesizing the polyurethane prepolymer, an organic solvent can be used. In the case of using an organic solvent, those having relatively high solubility in water are preferred, and specific examples of the organic solvent include acetone, methyl ethyl ketone, acetonitrile, N-methylpyrrolidone and the like.

また、本発明のポリウレタン樹脂が有するシラノール基のシロキサン結合形成促進のために、硬化触媒を添加しても良い。本発明に係るポリウレタン樹脂においては、強塩基性第3級アミンが、このポリウレタン樹脂を塗膜化した際に、耐水性、耐溶剤性を悪化させることなく特異的にシロキサン結合の形成触媒として働くことにより、効率よく架橋構造を導入することが可能となる。この強塩基性第3級アミンは、pKaが11以上であることを特徴とし、特に、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7(DBU)又は1,6−ジアザビシクロ[3.4.0]ノネン−5が好適に用いられる。この硬化触媒である強塩基性第3級アミンは、ポリウレタンプレポリマー合成時、ポリウレタンプレポリマー合成後、あるいはポリウレタンプレポリマーを水に分散、又は溶解した後添加してもよい。   Further, a curing catalyst may be added to promote the formation of silanol group siloxane bonds of the polyurethane resin of the present invention. In the polyurethane resin according to the present invention, a strongly basic tertiary amine specifically acts as a catalyst for forming a siloxane bond without deteriorating water resistance and solvent resistance when the polyurethane resin is coated. This makes it possible to efficiently introduce a crosslinked structure. This strongly basic tertiary amine is characterized by a pKa of 11 or more, in particular 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undecene-7 (DBU) or 1,6-diazabicyclo [3. 4.0] Nonene-5 is preferably used. The strongly basic tertiary amine as the curing catalyst may be added during the synthesis of the polyurethane prepolymer, after the synthesis of the polyurethane prepolymer, or after the polyurethane prepolymer is dispersed or dissolved in water.

上層の有機樹脂皮膜(B)に含有されるポリオレフィン樹脂は、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体のアルカリ金属中和物であることが好ましい。ここで、ポリオレフィン樹脂がエチレン−不飽和カルボン酸共重合体のアルカリ金属中和物であるとは、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体に含有されるカルボキシル基の一部が、KOH、NaOH、LiOH等の金属化合物により供給されるアルカリ金属によって中和されたものであることを意味するものである。   The polyolefin resin contained in the upper organic resin film (B) is preferably an alkali metal neutralized product of an ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer. Here, the polyolefin resin is an alkali metal neutralized product of an ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer means that a part of the carboxyl groups contained in the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer is KOH, NaOH, It means that it has been neutralized by an alkali metal supplied by a metal compound such as LiOH.

上記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体のアルカリ金属中和物は、中和率が下限30%、上限90%であることが好ましい。中和率が下限30%、上限90%とは、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体に含有されるカルボキシル基の30〜90%が中和されていることを意味するものである。30%未満であると、得られた皮膜の中間層皮膜(C)に対する密着性が充分でなく、90%を超えると、皮膜と中間層(C)との密着性を損なうおそれがある。上記下限は、40%であることがより好ましく、上記上限は、80%であることがより好ましい。   The alkali metal neutralized product of the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer preferably has a neutralization rate of a lower limit of 30% and an upper limit of 90%. A neutralization rate of 30% at the lower limit and 90% at the upper limit means that 30 to 90% of the carboxyl groups contained in the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer are neutralized. If it is less than 30%, the adhesion of the obtained film to the intermediate layer film (C) is not sufficient, and if it exceeds 90%, the adhesion between the film and the intermediate layer (C) may be impaired. The lower limit is more preferably 40%, and the upper limit is more preferably 80%.

上記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体は、エチレンとメタクリル酸、アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸等の不飽和カルボン酸とを加圧下でラジカル重合させて得られるコポリマーである。   The ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer is a copolymer obtained by radical polymerization of ethylene and an unsaturated carboxylic acid such as methacrylic acid, acrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, and crotonic acid under pressure. is there.

上記オレフィン樹脂は、上記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体をアミン(例えば、トリエチルアミン、エタノールアミン等の水溶性アミン等)、アンモニア等で中和したものであってもよい。上記アミンは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   The olefin resin may be one obtained by neutralizing the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer with an amine (for example, a water-soluble amine such as triethylamine or ethanolamine), ammonia or the like. The said amine may be used independently and may use 2 or more types together.

上記オレフィン樹脂は、上記エチレン−不飽和カルボン酸共重合体の中和においてアルカリ金属とともにアンモニア、アミンを併用してもよい。   In the olefin resin, ammonia and an amine may be used in combination with an alkali metal in the neutralization of the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer.

有機樹脂皮膜(B)に含有されるフェノール樹脂としては、水溶性を付与したフェノール樹脂組成物が挙げられ、例えば、フェノール、レゾルシン、クレゾール、ビスフェノールA、パラキシリレンジメチルエーテル等の芳香族類とホルムアルデヒドとを反応触媒の存在下で付加反応させたメチロール化フェノール樹脂等のフェノール樹脂をジエタノールアミン、N−メチルエタノールアミン等のアミン化合物類と反応させ、有機酸又は無機酸で中和することによって得られるもの等を挙げることができる。   Examples of the phenol resin contained in the organic resin film (B) include a phenol resin composition imparted with water solubility, for example, aromatics such as phenol, resorcin, cresol, bisphenol A, paraxylylene dimethyl ether, and formaldehyde. It is obtained by reacting phenolic resin such as methylolated phenolic resin obtained by addition reaction in the presence of a reaction catalyst with amine compounds such as diethanolamine and N-methylethanolamine and neutralizing with organic acid or inorganic acid. The thing etc. can be mentioned.

有機樹脂皮膜(B)に含有される架橋剤は、架橋反応をさらに低い焼付け温度で効率よく行うとともに、架橋剤自身の有する特性を皮膜に付加するための手段として用いられる。架橋剤は水溶性あるいは水分散性であればいずれも使用可能であるが、その中でも水溶性イソシアネート化合物、カルボジイミド基含有化合物、オキサゾリン基含有化合物、有機チタネート化合物から選ばれる一種以上が用いられることが好ましい。   The crosslinking agent contained in the organic resin film (B) is used as a means for efficiently performing the crosslinking reaction at a lower baking temperature and adding the characteristics of the crosslinking agent itself to the film. Any crosslinking agent can be used as long as it is water-soluble or water-dispersible. Among them, one or more selected from water-soluble isocyanate compounds, carbodiimide group-containing compounds, oxazoline group-containing compounds, and organic titanate compounds may be used. preferable.

水溶性イソシアネート化合物としては、水分散性を付与したポリイソシアネート化合物が挙げられ、主にシラノール基の水酸基と反応して架橋構造を形成する。例えばバーノック5000(大日本インキ社製)などが例示される。   The water-soluble isocyanate compound includes a polyisocyanate compound imparted with water dispersibility, and mainly reacts with a hydroxyl group of a silanol group to form a crosslinked structure. For example, Bernock 5000 (Dainippon Ink Co., Ltd.) is exemplified.

カルボジイミド基含有化合物としては、芳香族カルボジイミド化合物、脂肪族カルボジイミド化合物などが挙げられ、主にカルボキシル基、水酸基などの活性水素基と架橋構造を形成する。例えばカルボジライトV−02、同V−02−L2、同E−01、同E−02、同E−03A、同E−04(以上日清紡社製)が例示される。   Examples of the carbodiimide group-containing compound include aromatic carbodiimide compounds and aliphatic carbodiimide compounds, and mainly form a crosslinked structure with active hydrogen groups such as carboxyl groups and hydroxyl groups. Examples thereof include Carbodilite V-02, V-02-L2, E-01, E-02, E-03A, and E-04 (manufactured by Nisshinbo).

オキサゾリン基含有化合物としては、例えばエポクロスK−2010E、同K−2020E、同K−2030E、同WS−500、同WS−700(以上、日本触媒社製)が例示される。オキサゾリン基含有化合物は、主にカルボキシル基と反応して架橋構造を形成する。   Examples of the oxazoline group-containing compound include Epocros K-2010E, K-2020E, K-2030E, WS-500, and WS-700 (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.). The oxazoline group-containing compound mainly reacts with a carboxyl group to form a crosslinked structure.

有機チタネート化合物としては、例えばオルガチックスTC−300(ジヒドロキシビス(アンモニウムラクテート)チタニウム、松本製薬工業社製)、TC−400(ジイソプロポキシチタンビス(トリエタノールアミネート)、松本製薬工業社製)、などが例示される。有機チタネート化合物は、主にカルボキシル基、水酸基などの活性水素基と架橋構造を形成する。   Examples of organic titanate compounds include ORGATIX TC-300 (dihydroxybis (ammonium lactate) titanium, manufactured by Matsumoto Pharmaceutical Co., Ltd.), TC-400 (diisopropoxy titanium bis (triethanolaminate), manufactured by Matsumoto Pharmaceutical Co., Ltd.), Etc. are exemplified. The organic titanate compound mainly forms a crosslinked structure with active hydrogen groups such as a carboxyl group and a hydroxyl group.

これらの架橋剤の好ましい添加量は、樹脂の酸価の値にもよるが、皮膜の硬化性と伸び、硬さ等物性上のバランスから、主樹脂に対する架橋剤全量の固形分比で5質量%以上50質量%以下が好ましい。   The preferred addition amount of these cross-linking agents depends on the acid value of the resin, but from the balance of physical properties such as film curability, elongation and hardness, the solid content ratio of the total amount of the cross-linking agent to the main resin is 5 mass. % To 50% by mass is preferable.

有機樹脂皮膜(B)に含有されるリン酸系化合物は、例えば、リン酸三アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸カリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素カルシウム、リン酸水素マグネシウム、リン酸二水素マグネシウム等が挙げられる。その中で、リン酸三アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸二水素アンモニウムのリン酸アンモニウム系化合物、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウムのリン酸ナトリウム系化合物、リン酸二水素カルシウム等のリン酸カルシウム系化合物、リン酸水素マグネシウム、リン酸二水素マグネシウム等のリン酸マグネシウム系化合物の内、少なくとも1種の化合物を使用した場合に、耐溶剤性、耐食性向上効果が顕著に現れるため好ましい。これらは、水溶性あるいは酸もしくはアルカリに可溶であれば、処理浴のpHに応じて使用することが可能であり、純粋な化合物もしくは水和物等いずれも使用可能である。   Examples of the phosphate compound contained in the organic resin film (B) include triammonium phosphate, diammonium hydrogen phosphate, ammonium dihydrogen phosphate, potassium phosphate, potassium dihydrogen phosphate, trisodium phosphate, Examples thereof include disodium hydrogen phosphate, sodium dihydrogen phosphate, calcium dihydrogen phosphate, magnesium hydrogen phosphate, magnesium dihydrogen phosphate, and the like. Among them, triammonium phosphate, diammonium hydrogen phosphate, ammonium phosphate compound of ammonium dihydrogen phosphate, trisodium phosphate, disodium hydrogen phosphate, sodium phosphate compound of sodium dihydrogen phosphate, When at least one compound is used among calcium phosphate compounds such as calcium dihydrogen phosphate and magnesium phosphate compounds such as magnesium hydrogen phosphate and magnesium dihydrogen phosphate, solvent resistance and corrosion resistance are improved. It is preferable because it appears remarkably. These can be used depending on the pH of the treatment bath as long as they are water-soluble or soluble in acids or alkalis, and any of pure compounds or hydrates can be used.

リン酸系化合物の含有量は、皮膜の固形分に対し、リン量で0.1質量%以上10質量%以下とする。0.1質量%未満では効果が乏しく、10質量%超では皮膜への水和性が増大し、耐食性が低下する。   Content of a phosphoric acid type compound shall be 0.1 mass% or more and 10 mass% or less in the amount of phosphorus with respect to solid content of a film. If it is less than 0.1% by mass, the effect is poor, and if it exceeds 10% by mass, the hydration property to the film increases and the corrosion resistance decreases.

有機樹脂皮膜(B)に含有される酸化ケイ素は、例えば、二酸化ケイ素等が挙げられる。酸化ケイ素は水中に安定に分散し沈降が生じない化合物であれば良く、中でも、コロイダルシリカを使用した場合に、耐溶剤性、耐食性向上効果が顕著に現れるため好ましい。例えば「スノーテックスO」「スノーテックスOS」「スノーテックスOXS」「スノーテックスN」「スノーテックスNS」「スノーテックスNXS」(いずれも日産化学工業社製)等の市販のコロイダルシリカ粒子、「スノーテックスUP」「スノーテックスPS」(日産化学工業社製)のような繊維状コロイダルシリカ等を、処理液のpHに応じて用いることができる。   Examples of the silicon oxide contained in the organic resin film (B) include silicon dioxide. Silicon oxide is only required to be a compound that is stably dispersed in water and does not cause sedimentation. Among them, when colloidal silica is used, the effect of improving solvent resistance and corrosion resistance is remarkably exhibited. For example, commercially available colloidal silica particles such as “Snowtex O”, “Snowtex OS”, “Snowtex OXS”, “Snowtex N”, “Snowtex NS”, “Snowtex NXS” (all manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), “Snow Fibrous colloidal silica such as “Tex UP” and “Snowtex PS” (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) can be used depending on the pH of the treatment liquid.

酸化ケイ素の含有量は、皮膜の固形分に対し、ケイ素量で2質量%以上20質量%以下とする。2質量%未満では効果が乏しく、20質量%超では効果が飽和して不経済であると共に加工性、耐食性が低下する。   The content of silicon oxide is 2% by mass or more and 20% by mass or less in terms of silicon based on the solid content of the film. If it is less than 2% by mass, the effect is poor, and if it exceeds 20% by mass, the effect is saturated and uneconomical, and the workability and corrosion resistance decrease.

また、耐食性を向上させるため、さらにニオブ化合物やジルコニウム化合物などの無機防錆剤、グアニジノ基含有化合物、ビグアニジノ基含有化合物及びチオカルボニル基含有化合物などの有機防錆剤を適宜添加することが好ましい。含有量は、皮膜の固形分100%に対し、無機防錆剤総量で1質量%以上15質量%以下、有機防錆剤総量で0.1質量%以上10質量%以下が好ましい。それぞれ下限値未満では効果が乏しく、上限値超では効果が飽和して不経済であると共に加工性、耐食性が低下する。   Moreover, in order to improve corrosion resistance, it is preferable to add organic rust preventive agents, such as inorganic rust preventive agents, such as a niobium compound and a zirconium compound, a guanidino group containing compound, a biguanidino group containing compound, and a thiocarbonyl group containing compound suitably. The content is preferably 1% by mass or more and 15% by mass or less in terms of the total amount of inorganic rust preventives, and 0.1% by mass or more and 10% by mass or less in terms of the total amount of organic rust preventives, based on 100% solid content of the film. If each is less than the lower limit, the effect is poor, and if it exceeds the upper limit, the effect is saturated and uneconomical, and the workability and corrosion resistance decrease.

本発明の塗装亜鉛系めっき鋼板における上層の有機樹脂系皮膜(B)は、必要な成分を含む水系塗料を、下層の酸化ケイ素系皮膜と中間層皮膜(C)を予め形成した鋼板の少なくとも片面に塗布し、焼付乾燥することで形成される。例えば、本発明の一態様たる黒色塗装亜鉛系めっき鋼板の黒色の有機樹脂系皮膜(B)は、スルホン酸基を含有するポリエステル樹脂(B1)と硬化剤(D)とカーボンブラック(E)とを含む水系黒色塗料を金属板の少なくとも片面に塗布し、焼付乾燥することで形成される。前記水系黒色塗料の塗布方法に特に制限はないが、公知のロールコート、スプレー塗布、バーコート、浸漬、静電塗布等を適宜使用することができる。   The upper organic resin film (B) in the coated zinc-based plated steel sheet of the present invention is a water-based paint containing necessary components, and at least one surface of a steel sheet in which a lower silicon oxide film and an intermediate film (C) are formed in advance. It is formed by coating and baking and drying. For example, the black organic resin-based film (B) of the black-coated zinc-based plated steel sheet that is one embodiment of the present invention includes a polyester resin (B1) containing a sulfonic acid group, a curing agent (D), and carbon black (E). A water-based black paint containing is applied to at least one surface of a metal plate and baked and dried. Although there is no restriction | limiting in particular in the application | coating method of the said water-system black coating material, Well-known roll coating, spray coating, bar coating, immersion, electrostatic coating, etc. can be used suitably.

前記水系塗料の製造方法は特に限定されないが、例えば、有機樹脂系皮膜(B)の形成成分を水中に添加し、ディスパーで攪拌し、溶解もしくは分散する方法が挙げられる。各々の形成成分の溶解性、もしくは分散性を向上させるために、必要に応じて、公知の親水性溶剤等を添加してもよい。   Although the manufacturing method of the said water-system coating material is not specifically limited, For example, the formation component of an organic resin-type membrane | film | coat (B) is added to water, it stirs with a disper and the method of melt | dissolving or disperse | distributing is mentioned. In order to improve the solubility or dispersibility of each forming component, a known hydrophilic solvent or the like may be added as necessary.

焼付乾燥方法は特に制限はなく、あらかじめ金属板を加熱しておくか、塗布後に金属板を加熱するか、或いはこれらを組み合わせて乾燥を行ってもよい。加熱方法に特に制限はなく、熱風、誘導加熱、近赤外線、直火等を単独もしくは組み合わせて使用することができる。焼付乾燥温度については、到達温度で150℃〜250℃であることが好ましく、160℃〜230℃であることが更に好ましく、180℃〜220℃であることが最も好ましい。到達温度が150℃未満であると、焼付硬化が不充分で、耐湿性、耐食性、耐傷付き性、耐薬品性が低下する場合があり、250℃超であると、焼付硬化が過剰になり、耐食性、加工性が低下する場合がある。焼付乾燥時間は1〜60秒であることが好ましく、3〜20秒であることが更に好ましい。1秒未満であると、焼付硬化が不充分で、耐湿性、耐食性、耐傷付き性、耐薬品性が低下する場合があり、60秒超であると、生産性が低下する場合がある。   There is no restriction | limiting in particular in the baking drying method, A metal plate may be heated previously, a metal plate may be heated after application | coating, or you may dry combining these. There is no restriction | limiting in particular in a heating method, A hot air, induction heating, near infrared rays, a direct fire, etc. can be used individually or in combination. The baking drying temperature is preferably 150 ° C. to 250 ° C., more preferably 160 ° C. to 230 ° C., and most preferably 180 ° C. to 220 ° C. at the ultimate temperature. If the ultimate temperature is less than 150 ° C., the bake hardening is insufficient, and the moisture resistance, corrosion resistance, scratch resistance, and chemical resistance may decrease. If it exceeds 250 ° C., the bake hardening will be excessive. Corrosion resistance and workability may decrease. The baking and drying time is preferably 1 to 60 seconds, and more preferably 3 to 20 seconds. If it is less than 1 second, the bake hardening is insufficient, and the moisture resistance, corrosion resistance, scratch resistance, and chemical resistance may decrease, and if it exceeds 60 seconds, the productivity may decrease.

本発明の塗装亜鉛系めっき鋼板の中間層皮膜(C)と有機樹脂系皮膜(B)の厚みは、各皮膜の断面観察や電磁膜厚計等の利用により測定できる。その他に、単位面積当りに付着した皮膜の質量を、皮膜の比重又は塗料の乾燥後比重で除算して算出してもよい。皮膜の付着質量は、塗装前後の質量差、塗装後の皮膜を剥離した前後の質量差、または、皮膜を蛍光X線分析して予め皮膜中の含有量が分かっている元素の存在量を測定する等、既存の手法から適切に選択すればよい。皮膜の比重又は塗料の乾燥後比重は、単離した皮膜の容積と質量を測定する、適量の塗料を容器に取り乾燥させた後の容積と質量を測定する、または、皮膜構成成分の配合量と各成分の既知の比重から計算する等、既存の手法から適切に選択すればよい。   The thickness of the intermediate layer coating (C) and the organic resin coating (B) of the coated zinc-based plated steel sheet of the present invention can be measured by observing the cross section of each coating or using an electromagnetic film thickness meter. In addition, the mass of the film adhered per unit area may be calculated by dividing by the specific gravity of the film or the specific gravity after drying the paint. The adhesion mass of the film is the mass difference before and after coating, the mass difference before and after peeling the film after coating, or the abundance of elements whose content in the film is known in advance by fluorescent X-ray analysis. For example, an appropriate method may be selected from existing methods. The specific gravity of the film or the specific gravity after drying of the paint is measured by measuring the volume and mass of the isolated film, measuring the volume and mass after taking an appropriate amount of paint in a container and drying it, or the blending amount of the film constituents. And calculating from the known specific gravity of each component.

(水系着色組成物)
本発明の塗装亜鉛系めっき鋼板における中間層皮膜(C)と有機樹脂系皮膜(B)は、塗料としての水系着色組成物から形成するのが好ましい。ここで言う「水系着色組成物」とは、中間層皮膜(C)または有機樹脂系皮膜(B)の形成成分を含み、水系溶媒を用いて構成された組成物を言うものとする。この組成物は、一般には、使用する水系溶媒に不溶性の成分が分散した分散体の形をしている。「水系溶媒」とは、水が主成分(50質量%以上)である溶媒を言う。水系溶媒を用いることによって、有機溶剤系着色組成物を使用するための塗装専用ラインを余分に通板する必要がなくなるために、製造コストを大幅に削減することが可能である上に、揮発性有機化合物(VOC)の排出も大幅に抑制できる等の環境面におけるメリットも有している。
(Water-based coloring composition)
The intermediate layer coating (C) and the organic resin coating (B) in the coated galvanized steel sheet of the present invention are preferably formed from a water-based coloring composition as a paint. The “aqueous coloring composition” as used herein refers to a composition comprising a component for forming the intermediate layer film (C) or the organic resin film (B) and configured using an aqueous solvent. This composition is generally in the form of a dispersion in which components insoluble in the aqueous solvent used are dispersed. “Aqueous solvent” refers to a solvent in which water is the main component (50% by mass or more). By using an aqueous solvent, it is not necessary to pass an extra coating line for using the organic solvent-based coloring composition, so that the manufacturing cost can be greatly reduced and the volatile property can be reduced. There are also advantages in terms of the environment such as emission of organic compounds (VOC) can be greatly suppressed.

必要に応じて、上記の「水系溶媒」に有機溶媒を加えることもできる。しかしながら、労働衛生上の観点からは、「水系着色組成物」は労働安全衛生法の有機溶剤中毒予防規則で定義される有機溶剤含有物(労働安全衛生法施行令の別表第六の二に掲げられた有機溶剤を重量の5%を超えて含有するもの)には該当しないものであることが好ましい。   If necessary, an organic solvent can be added to the “aqueous solvent”. However, from the viewpoint of occupational health, “water-based coloring composition” refers to organic solvent-containing substances defined in the Occupational Safety and Health Law's organic solvent poisoning prevention regulations It is preferable that it does not correspond to what contains the obtained organic solvent exceeding 5% of weight.

次に、上記構成を有する本発明の塗装亜鉛系めっき鋼板の好適な製造方法について述べる。   Next, a preferred method for producing the coated zinc-based plated steel sheet of the present invention having the above configuration will be described.

本発明の実施形態に適用できる金属板は、亜鉛系めっき鋼板であれば特に限定されない。なお、ここで、亜鉛系めっき鋼板とは、めっき皮膜を構成する元素のうち、亜鉛が質量比で30%以上のものを意味する。かかる亜鉛系めっき鋼板として、例えば、電気亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛合金めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛合金めっき鋼板等が挙げられる。   The metal plate applicable to the embodiment of the present invention is not particularly limited as long as it is a zinc-based plated steel plate. Here, the zinc-based plated steel sheet means that zinc is 30% or more by mass ratio among elements constituting the plating film. Examples of such galvanized steel sheet include an electrogalvanized steel sheet, an electrogalvanized steel sheet, a hot dip galvanized steel sheet, and a hot dip galvanized steel sheet.

本発明の塗装亜鉛系めっき鋼板を製造するには、まず、上記金属表面処理剤に亜鉛系めっき鋼板を浸漬し、カソード電解することで、亜鉛系めっき鋼板の少なくとも片面に酸化ケイ素系皮膜を形成する。   In order to produce the coated zinc-based plated steel sheet according to the present invention, first, a zinc-based plated steel sheet is immersed in the metal surface treatment agent and cathodic electrolysis to form a silicon oxide film on at least one surface of the zinc-based plated steel sheet. To do.

前記カソード電解の電流密度は、10〜200mA/cm2が好ましい。カソード電解の電流密度は、更に好ましくは10〜100mA/cm2である。とは言え、電流密度は、処理液の流れ、連続処理の場合は通板速度の影響を大きく受けるため、適宜設定すればよい。 The current density of the cathode electrolysis is preferably 10 to 200 mA / cm 2 . The current density of cathode electrolysis is more preferably 10 to 100 mA / cm 2 . Nevertheless, the current density is appropriately affected because it is greatly influenced by the flow of the processing liquid and the plate passing speed in the case of continuous processing.

酸化ケイ素系皮膜の成膜機構は、本発明者の推定によれば、次の通りである。   The film formation mechanism of the silicon oxide film is as follows according to the estimation of the present inventor.

酸素酸アニオンを含むpH1〜4のケイ酸塩水溶液中では、ケイ酸イオンと(水)酸化ケイ素とは平衡反応を形成し、その平衡をずらすことにより、基材上に(水)酸化ケイ素が析出すると推定している。その際、酸素酸アニオンがpH等の反応場形成剤として働いていると推定している。なお、亜鉛系めっき鋼板を浸漬あるいはカソード電解時の水素発生反応と鋼板表面近傍でのpH上昇により、平衡をずらすことができる。   In an aqueous silicate solution with pH 1-4 containing oxygenate anions, silicate ions and (water) silicon oxide form an equilibrium reaction, and by shifting the equilibrium, (water) silicon oxide is formed on the substrate. Presumed to precipitate. At that time, it is presumed that the oxygen acid anion works as a reaction field forming agent such as pH. Note that the equilibrium can be shifted by the hydrogen generation reaction during immersion or cathode electrolysis of the zinc-based plated steel sheet and the pH increase near the steel sheet surface.

電解処理温度は、20〜60℃程度が好ましい。電解処理時間は、目的とする成膜量に応じて設定すれば良いが、生産性を考慮すると1秒〜60分間程度が好ましい。また、亜鉛系めっき鋼板の前処理等については特に制約はないが、脱脂した表面、スケールが除去された表面とすることが好ましい。   The electrolytic treatment temperature is preferably about 20 to 60 ° C. The electrolytic treatment time may be set according to the target film formation amount, but is preferably about 1 second to 60 minutes in consideration of productivity. Moreover, although there is no restriction | limiting in particular about the pre-processing of a zinc-based plated steel plate, It is preferable to set it as the surface from which the degreased surface and the scale were removed.

本発明においては、上記の酸化ケイ素系皮膜上に、中間層皮膜(C)と上層の有機樹脂系皮膜(B)を順次形成する。中間層皮膜(C)は、酸化ケイ素系皮膜の形成後30分以内に形成するのが、事前に形成した酸化ケイ素系皮膜の自然酸化などによる変質を防ぐ上で好ましい。中間層皮膜(C)と有機樹脂系皮膜(B)の皮膜の形成方法は、先に説明したとおりである。   In the present invention, the intermediate layer film (C) and the upper organic resin film (B) are sequentially formed on the silicon oxide film. The intermediate layer film (C) is preferably formed within 30 minutes after the formation of the silicon oxide-based film in order to prevent alteration of the previously formed silicon oxide-based film due to natural oxidation or the like. The method for forming the intermediate layer film (C) and the organic resin film (B) is as described above.

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

金属材料としては、EG(電気亜鉛めっき鋼板、付着量:20g/m2)、GI(溶融亜鉛めっき鋼板、付着量:60g/m2)、AS(合金化溶融亜鉛めっき鋼板、付着量:60g/m2)、SD(溶融亜鉛合金めっき鋼板(Zn−11%Al−3%Mg−0.2%Si)、付着量:60g/m2)、ZL(電気亜鉛ニッケルめっき系合金鋼板、付着量:20g/m2)を使用した。これらに対して、アセトン中で超音波脱脂処理を施した後、実験に供した。 As metal materials, EG (electrogalvanized steel sheet, adhesion amount: 20 g / m 2 ), GI (hot dip galvanized steel sheet, adhesion amount: 60 g / m 2 ), AS (alloyed galvanized steel sheet, adhesion amount: 60 g) / M 2 ), SD (hot dip galvanized steel sheet (Zn-11% Al-3% Mg-0.2% Si), adhesion amount: 60 g / m 2 ), ZL (electrogalvanized nickel-plated alloy steel sheet, adhesion) Amount: 20 g / m 2 ) was used. These were subjected to an ultrasonic degreasing treatment in acetone and then subjected to an experiment.

この脱脂処理まで行った基材を処理液へ浸漬又は浸漬後電解して酸化ケイ素系皮膜を形成した後、その上層にカルボキシル基、水酸基、スルホン酸基、シラノール基の少なくとも1種を有する有機樹脂系皮膜を施し供試材とした。   An organic resin having at least one of a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, and a silanol group in the upper layer after the substrate that has been subjected to the degreasing treatment is immersed in a treatment solution or electrolyzed to form a silicon oxide film. A system film was applied to give a test material.

(1)酸化ケイ素系皮膜
表1に示した各種濃度のケイ酸塩及び酸素酸、ケイフッ化アンモニウム及び各種化合物を混合し、所定のpHより低い場合は水酸化ナトリウムを添加し、所定のpHより高い場合で酸素酸が硝酸、リン酸の場合は硫酸を添加し、所定のpHより高い場合で酸素酸が硫酸の場合は硝酸を添加して、所定のpHに調整した処理液を用意した。
(1) Silicon oxide-based film Mixing various concentrations of silicate and oxyacid, ammonium silicofluoride and various compounds shown in Table 1, and adding sodium hydroxide when lower than a predetermined pH, When the oxygen acid is nitric acid or phosphoric acid when the acid is high, sulfuric acid is added. When the oxygen acid is higher than the predetermined pH and when the oxygen acid is sulfuric acid, nitric acid is added to prepare a treatment liquid adjusted to the predetermined pH.

Figure 2012117108
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電解による酸化ケイ素系皮膜の成膜は、処理液中で電流密度を10〜100mA/cm2に制御して20℃でカソード電解を0.1〜10秒間行い、所定の付着量を成膜後、水洗し乾燥した。浸漬による酸化ケイ素系皮膜の成膜は、60℃で1〜10分間浸漬し、所定の付着量を成膜後、水洗し乾燥した。 The film formation of the silicon oxide film by electrolysis is performed by controlling the current density to 10 to 100 mA / cm 2 in the treatment liquid and performing cathode electrolysis at 20 ° C. for 0.1 to 10 seconds, and depositing a predetermined adhesion amount. Washed with water and dried. The silicon oxide-based film was formed by dipping at 60 ° C. for 1 to 10 minutes. After a predetermined amount of film was formed, the film was washed with water and dried.

得られた皮膜は、X線光電子分光法及び蛍光X線法により、酸化ケイ素系皮膜形成及びその成膜量を確認した。さらに、フーリエ変換赤外分光分析法により、酸化ケイ素系皮膜の900〜1000cm-1におけるSi−OH結合由来の赤外吸収スペクトル強度ISiOHと1000〜1250cm-1におけるSi−O−Si結合由来の赤外吸収スペクトル強度ISiOSiとの比ISiOH/ISiOSiを測定した。 The obtained film was confirmed to form a silicon oxide film and the amount of the film formed by X-ray photoelectron spectroscopy and fluorescent X-ray method. Moreover, by Fourier transform infrared spectroscopy, of from SiOH bonds in 900~1000Cm -1 silicon oxide base film infrared in the absorption spectral intensity I SiOH and 1000~1250cm -1 Si-O-Si bonds derived was measured ratio I SiOH / I SiOSi the infrared absorption spectrum intensity I SiOSi.

なお、赤外吸収スペクトルは、日本分光社製のFT/IR4100を使用して、高感度反射法で測定を行なった。   The infrared absorption spectrum was measured by a highly sensitive reflection method using FT / IR4100 manufactured by JASCO Corporation.

また、皮膜の厚みは、30000倍の断面SEM観察により、任意の10点を測定し平均膜厚として算出した。   In addition, the film thickness was calculated as an average film thickness by measuring 10 arbitrary points by observing a cross-sectional SEM of 30000 times.

(2)中間層
中間層は、有機樹脂(表2)、シランカップリング剤(表3)、その他添加剤(表4)を表5に示す配合量で配合し、塗料用分散機を用いて撹拌することで調整した。上記(1)で形成した下地処理層の表面に30分以内にコーティング剤を所定の付着量になるように塗装し、到達板温度70℃の条件で乾燥させることで中間層を形成させた。
(2) Intermediate layer The intermediate layer contains an organic resin (Table 2), a silane coupling agent (Table 3), and other additives (Table 4) in the amounts shown in Table 5, and using a paint disperser. It adjusted by stirring. The intermediate layer was formed by applying the coating agent to the surface of the base treatment layer formed in the above (1) so as to have a predetermined adhesion amount within 30 minutes and drying it at a reaching plate temperature of 70 ° C.

Figure 2012117108
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(3)カルボキシル基、水酸基、スルホン酸基、シラノール基の少なくとも1種を有する有機樹脂系皮膜 (3) Organic resin film having at least one of carboxyl group, hydroxyl group, sulfonic acid group and silanol group

カルボキシル基、水酸基、スルホン酸基、シラノール基の少なくとも1種を有する有機樹脂系皮膜を形成するための塗布溶液は、有機樹脂(F)(表6)、硬化剤(G)(表7)、顔料(H)(表8)、酸化ケイ素(J)(表9)、リン酸化合物(K)(表10)、潤滑剤(L)(表11)を表12に示す配合量で配合し、塗料用分散機を用いて攪拌することで調整した。(1)で形成した下地処理層の上層に、上記塗布溶液を所定の膜厚になるようにロールコーターで塗装し、所定の到達板焼付温度で加熱乾燥し、塗膜を形成し、塗装金属板(試験板)を作製した。   Coating solutions for forming an organic resin film having at least one of a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, and a silanol group are organic resin (F) (Table 6), curing agent (G) (Table 7), Pigment (H) (Table 8), silicon oxide (J) (Table 9), phosphate compound (K) (Table 10), and lubricant (L) (Table 11) were blended in the blending amounts shown in Table 12, It adjusted by stirring using the disperser for coating materials. The above-mentioned coating solution is applied to the upper layer of the base treatment layer formed in (1) with a roll coater so as to have a predetermined film thickness, and is heated and dried at a predetermined final plate baking temperature to form a coating film. A plate (test plate) was prepared.

Figure 2012117108
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(4)評価試験
上記(3)で得られた塗装金属板(試験板)について、加工性(加工密着性)、耐食性、耐薬品性、耐アルカリ性を下記に示す評価方法および評価基準にて評価した。その評価結果を表13、14に示す。
(4) Evaluation test For the coated metal plate (test plate) obtained in (3) above, the workability (work adhesion), corrosion resistance, chemical resistance, and alkali resistance are evaluated by the evaluation methods and evaluation criteria shown below. did. The evaluation results are shown in Tables 13 and 14.

(加工性(加工密着性))
試験板に180°折り曲げ加工を施した後、折り曲げ加工部外側のテープ剥離試験を実施した。テープ剥離部の外観を下記の評価基準で評価した。なお、折り曲げ加工は20℃雰囲気中で、0.5mmのスペーサーを間に挟んで実施した(一般に1T曲げと呼ばれる)。
5:塗膜に剥離は認められない。
4:極一部の塗膜に剥離が認められる(ルーペで観察して何とか分かる程度)。
3:一部の塗膜に剥離が認められる(ルーペで観察して分かる程度)。
2:部分的な塗膜に剥離が認められる(目視で容易に分かる程度)。
1:ほとんどの塗膜に剥離が認められる(目視で容易に分かる程度)。
(Processability (work adhesion))
After subjecting the test plate to 180 ° bending, a tape peeling test was performed on the outside of the bent portion. The appearance of the tape peeling part was evaluated according to the following evaluation criteria. The bending process was performed in an atmosphere of 20 ° C. with a 0.5 mm spacer sandwiched therebetween (generally called 1T bending).
5: Peeling is not recognized in the coating film.
4: Peeling is observed in a very small part of the coating film (appropriately understood by observation with a magnifying glass).
3: Peeling is observed in a part of the coating film (approximated by observation with a magnifying glass).
2: Peeling is observed in the partial coating film (to the extent that it can be easily seen by visual inspection).
1: Peeling is recognized in most coating films (to the extent that it can be easily seen by visual inspection).

(耐食性)
試験板の端面をテープシールした後、JIS Z 2371に準拠した塩水噴霧試験(SST)を72時間行い、錆発生状況を観察し、下記の評価基準で評価した。
5:錆発生なし。
4:錆発生面積が1%未満。
3:錆発生面積が1%以上、2.5%未満。
2:錆発生面積が2.5%以上、5%未満。
1:錆発生面積が5%以上。
(Corrosion resistance)
After the end surface of the test plate was tape-sealed, a salt spray test (SST) based on JIS Z 2371 was performed for 72 hours, the state of rust generation was observed, and evaluated according to the following evaluation criteria.
5: No rust generation.
4: Rust generation area is less than 1%.
3: Rust generation area is 1% or more and less than 2.5%.
2: Rust generation area is 2.5% or more and less than 5%.
1: Rust generation area is 5% or more.

(耐薬品性)
試験板をラビングテスターに設置後、エタノールを含浸させた脱脂綿を49.03kPa(0.5kgf/cm2)の荷重で10往復擦った後の皮膜状態を下記の評価基準で評価した。
5:擦り面に全く跡が付かない。
4:擦り面に極僅かに跡が付く(目を凝らして何とか擦り跡が判別できるレベル)。
3:擦り面に僅かに跡が付く(目を凝らすと容易に擦り跡が判別できるレベル)。
2:擦り面に明確な跡が付く(瞬時に擦り跡が判別できるレベル)。
1:擦り面で塗膜が溶解し、下地が露出する。
(chemical resistance)
After the test plate was placed on a rubbing tester, the state of the film after rubbing the absorbent cotton impregnated with ethanol 10 times with a load of 49.03 kPa (0.5 kgf / cm 2 ) was evaluated according to the following evaluation criteria.
5: There is no trace on the rubbing surface.
4: A trace is left on the rubbing surface (a level at which the rubbing trace can be discriminated with some attention).
3: Slight marks are left on the rubbing surface (a level at which the rubbing marks can be easily discerned when the eyes are closed).
2: A clear mark is made on the rubbing surface (a level at which the rubbing mark can be identified instantaneously).
1: The coating film dissolves on the rubbing surface, and the base is exposed.

(耐アルカリ性)
試験板を55℃のアルカリ脱脂剤(サーフクリーナー53、日本ペイント製)2%水溶液に撹拌しながら30分間浸漬した後の皮膜状態を下記の評価基準で評価した。
4:剥離なし
3:僅かに剥離
2:部分剥離
1:完全剥離
(Alkali resistance)
The state of the film after the test plate was immersed in a 2% aqueous solution of 55 ° C. alkaline degreasing agent (Surf Cleaner 53, Nippon Paint) for 30 minutes was evaluated according to the following evaluation criteria.
4: No peeling 3: Slight peeling 2: Partial peeling 1: Complete peeling

Figure 2012117108
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本発明の実施例は、ISiOH/ISiOSiが0.1以上の下層酸化ケイ素系皮膜と、中間層と、カルボキシル基、水酸基、スルホン酸基、シラノール基の少なくとも1種を有する上層有機樹脂系皮膜を有することで、いずれの評価試験においても評点3点以上の優れた加工密着性、耐食性、耐薬品性、耐アルカリ性を示した。特に、ISiOH/ISiOSiが0.1以上5以下の場合が良好な密着性、耐食性を示した(実施例1〜39、41〜65)。また、酸化ケイ素系皮膜にTi化合物、Zr化合物、V化合物、Nb化合物、P化合物を添加した系では、耐食性が良好な結果を示した(実施例51〜55、62〜65)。さらに下地皮膜のISiOH/ISiOSiが0.1以上5以下、厚みが10以上300nm以下の場合で、上層樹脂系皮膜として、スルホン酸基を含有するポリエステル樹脂と硬化剤としてメラミン樹脂を含有する皮膜(実施例1〜26)、スルホン酸基を含有するポリエステル樹脂、シラノール基を含有するポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂の少なくとも1種と、架橋剤として水溶性イソシアネート化合物、カルボジイミド基含有化合物、オキサゾリン基含有化合物、有機チタネート化合物から選ばれる1種以上を含有する樹脂系皮膜(実施例27〜36)の場合、良好な加工後密着性、耐食性を示した。 Examples of the present invention are: an upper layer organic resin system having at least one of a lower silicon oxide film having an I SiOH / I SiOSi ratio of 0.1 or more, an intermediate layer, a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, and a silanol group By having a film, in any of the evaluation tests, excellent processing adhesion, corrosion resistance, chemical resistance, and alkali resistance of 3 or more points were shown. In particular, the case where I SiOH / I SiOSi was 0.1 or more and 5 or less showed good adhesion and corrosion resistance (Examples 1 to 39, 41 to 65). Moreover, in the system which added Ti compound, Zr compound, V compound, Nb compound, and P compound to the silicon oxide film, the results of good corrosion resistance were shown (Examples 51 to 55, 62 to 65). Furthermore, when ISiOH / ISiOSi of the undercoat is 0.1 or more and 5 or less and the thickness is 10 or more and 300 nm or less, a polyester resin containing a sulfonic acid group and a melamine resin as a curing agent are contained as an upper resin film. Film (Examples 1 to 26), polyester resin containing sulfonic acid group, polyurethane resin containing silanol group, phenol resin, polyolefin resin, acrylic resin, water-soluble isocyanate compound, carbodiimide group as crosslinking agent In the case of a resin film (Examples 27 to 36) containing one or more selected from a containing compound, an oxazoline group-containing compound, and an organic titanate compound, good post-processing adhesion and corrosion resistance were exhibited.

一方、本発明の範囲を外れたISiOH/ISiOSiが0.1未満である比較例1は、加工密着性が劣っていた。また、中間層を有しない比較例2、3では耐アルカリ性が劣る結果であった。またケイ素系化合物を含まず、SiOH基を含有しない比較例4〜11は加工密着性に劣ることが確認された。 On the other hand, Comparative Example 1 in which I SiOH / I SiOSi outside the scope of the present invention was less than 0.1 had poor work adhesion. In Comparative Examples 2 and 3 having no intermediate layer, the alkali resistance was inferior. Moreover, it was confirmed that Comparative Examples 4-11 which do not contain a silicon-type compound and do not contain a SiOH group are inferior in process adhesiveness.

Claims (13)

亜鉛系めっき鋼板の少なくとも片面に下層酸化ケイ素系皮膜(A)および上層の有機樹脂系皮膜(B)を有し、下層酸化ケイ素系皮膜(A)と上層有機樹脂系皮膜(B)との間に中間層皮膜(C)を有する塗装亜鉛系めっき鋼板であって、
前記上層の有機樹脂系皮膜(B)は、カルボキシル基、水酸基、スルホン酸基、シラノール基のうちの少なくとも1種を構造中に有する、厚み0.5〜10μmの皮膜であり、
前記中間層皮膜(C)は、カルボキシル基、水酸基、スルホン酸基、シラノール基のうちの少なくとも1種を構造中に有する有機樹脂、シランカップリング剤、およびポリフェノール化合物から選ばれる少なくとも1種を含む、厚み0.01〜2μmの皮膜であり、
前記酸化ケイ素系皮膜(A)の900〜1000cm-1におけるSi−OH由来の赤外吸収スペクトル強度ISiOHと1000〜1250cm-1におけるSi−O−Si結合由来の赤外吸収スペクトル強度ISiOSiとの比ISiOH/ISiOSiが、少なくとも0.1であることを特徴とする塗装亜鉛系めっき鋼板。
It has a lower layer silicon oxide film (A) and an upper organic resin film (B) on at least one surface of the zinc-plated steel sheet, and is between the lower silicon oxide film (A) and the upper organic resin film (B). A coated galvanized steel sheet having an intermediate layer coating (C),
The upper-layer organic resin film (B) is a film having a thickness of 0.5 to 10 μm and having at least one of a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, and a silanol group in the structure.
The intermediate layer film (C) includes at least one selected from an organic resin having at least one of a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfonic acid group, and a silanol group in the structure, a silane coupling agent, and a polyphenol compound. , A film having a thickness of 0.01-2 μm,
Infrared absorption spectrum intensity I SiOSi from the bond of Si-O-Si in the infrared absorption spectrum intensity I SiOH and 1000~1250Cm -1 from SiOH in 900~1000Cm -1 of the silicon oxide film (A) A coated zinc-based plated steel sheet, characterized in that the ratio ISiOH / ISiOSi is at least 0.1.
前記酸化ケイ素系皮膜(A)が、ふっ素化合物を含まない酸化ケイ素系皮膜である請求項1に記載の塗装亜鉛系めっき鋼板。   The coated zinc-based plated steel sheet according to claim 1, wherein the silicon oxide-based film (A) is a silicon oxide-based film that does not contain a fluorine compound. 前記酸化ケイ素系皮膜(A)が、0.1以上5以下の前記比ISiOH/ISiOSiを有することを特徴とする請求項1または2に記載の塗装亜鉛系めっき鋼板。 The coated zinc-based plated steel sheet according to claim 1 or 2, wherein the silicon oxide-based film (A) has the ratio ISiOH / ISiOSi of 0.1 or more and 5 or less. 前記酸化ケイ素系皮膜(A)が、更にTi化合物、Zr化合物、V化合物、Nb化合物、P化合物のうちの少なくとも一種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塗装亜鉛系めっき鋼板。   The coating according to any one of claims 1 to 3, wherein the silicon oxide film (A) further contains at least one of a Ti compound, a Zr compound, a V compound, an Nb compound, and a P compound. Galvanized steel sheet. 前記上層の有機樹脂系皮膜(B)が、スルホン酸基を含有するポリエステル樹脂と硬化剤としてのメラミン樹脂を含有する皮膜である請求項1〜4のいずれかに記載の塗装亜鉛系めっき鋼板。   The coated zinc-based plated steel sheet according to any one of claims 1 to 4, wherein the organic resin film (B) in the upper layer is a film containing a polyester resin containing a sulfonic acid group and a melamine resin as a curing agent. 前記上層の有機樹脂系皮膜(B)が、着色剤を含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の塗装亜鉛系めっき鋼板。   The coated resin-coated galvanized steel sheet according to any one of claims 1 to 5, wherein the upper organic resin film (B) contains a colorant. 前記上層の有機樹脂系皮膜(B)が、着色剤として、カーボンブラックを含有することを特徴とする請求項6に記載の塗装亜鉛系めっき鋼板。   7. The coated zinc-based plated steel sheet according to claim 6, wherein the upper organic resin film (B) contains carbon black as a colorant. 前記上層の有機樹脂系皮膜(B)が、スルホン酸基を含有するポリエステル樹脂、シラノール基を含有するポリウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂のうちの少なくとも1種と、架橋剤として水溶性イソシアネート化合物、カルボジイミド基含有化合物、オキサゾリン基含有化合物、有機チタネート化合物から選ばれる一種以上を含有する樹脂皮膜であって、更に酸化ケイ素、リン酸系化合物を含有することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の塗装亜鉛系めっき鋼板。   The upper organic resin film (B) is water-soluble as a crosslinking agent and at least one of a polyester resin containing a sulfonic acid group, a polyurethane resin containing a silanol group, a phenol resin, a polyolefin resin, and an acrylic resin. A resin film containing at least one selected from an isocyanate compound, a carbodiimide group-containing compound, an oxazoline group-containing compound, and an organic titanate compound, further comprising silicon oxide and a phosphoric acid compound. The coated zinc-based plated steel sheet according to any one of 7 above. 前記中間層皮膜(C)の有機樹脂が、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂のうちの少なくとも一種を含有することを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の塗装亜鉛系めっき鋼板。   The organic resin of the intermediate layer film (C) contains at least one of polyester resin, polyurethane resin, epoxy resin, phenol resin, acrylic resin, and polyolefin resin. The coated galvanized steel sheet described in 1. 前記酸化ケイ素系皮膜(A)が、ふっ素イオンを含まず酸素酸アニオンを含むケイ酸塩系水溶液に亜鉛系めっき鋼板を浸漬することで、該めっき鋼板表面に酸化ケイ素系皮膜を形成させたものであることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の塗装亜鉛系めっき鋼板。   The silicon oxide-based film (A) is formed by immersing a zinc-based plated steel sheet in a silicate-based aqueous solution that does not contain fluorine ions but contains oxygenate anions, thereby forming a silicon oxide-based film on the surface of the plated steel sheet. The coated zinc-based plated steel sheet according to any one of claims 1 to 9, wherein 前記酸化ケイ素系皮膜(A)が、ふっ素イオンを含まず酸素酸アニオンを含むケイ酸塩系水溶液に亜鉛系めっき鋼板を浸漬しカソード電解することで、該めっき鋼板表面に形成されたものであることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の塗装亜鉛系めっき鋼板。   The silicon oxide film (A) is formed on the surface of the plated steel sheet by immersing the zinc-based plated steel sheet in a silicate-based aqueous solution not containing fluorine ions but containing an oxygenate anion and cathodic electrolysis. The coated galvanized steel sheet according to any one of claims 1 to 10. 前記カソード電解の条件が、電流密度10〜200mA/cm2、温度20℃〜60℃であることを特徴とする請求項11に記載の塗装亜鉛系めっき鋼板。 The condition of the cathode electrolysis is a current density of 10 to 200 mA / cm 2 , a temperature of 20 ° C to 60 ° C, and the coated zinc-based plated steel sheet according to claim 11. 前記酸素酸アニオンが、リン酸イオン、硝酸イオン及び硫酸イオンからなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項10〜12のいずれかに記載の塗装亜鉛系めっき鋼板。   The coated galvanized steel sheet according to any one of claims 10 to 12, wherein the oxygenate anion is at least one selected from the group consisting of phosphate ion, nitrate ion and sulfate ion.
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