JP2024067756A - Aqueous surface treatment composition - Google Patents

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Abstract

【課題】金属基材に対して高強度の加工性に耐え得る皮膜を形成できる、水性金属表面処理剤を提供すること。【解決手段】ポリフェノール化合物と、エポキシシラン化合物と、カルボキシ基含有アクリル樹脂と、窒素含有カチオン及びリン酸アニオンからなる窒素含有リン酸塩化合物と、を含む、水性表面処理組成物。ポリフェノール化合物の含有量が1.0~6.0g/L、エポキシシラン化合物の含有量が5.0~15g/L、カルボキシ基含有アクリル樹脂の含有量が5.0~20g/L、窒素含有リン酸化合物の含有量が0.5~3g/L、であることが好ましい。【選択図】なし[Problem] To provide an aqueous metal surface treatment agent capable of forming a film capable of withstanding high-strength workability on metal substrates. [Solution] An aqueous surface treatment composition comprising a polyphenol compound, an epoxysilane compound, a carboxyl group-containing acrylic resin, and a nitrogen-containing phosphate compound consisting of a nitrogen-containing cation and a phosphate anion. It is preferable that the content of the polyphenol compound is 1.0 to 6.0 g/L, the content of the epoxysilane compound is 5.0 to 15 g/L, the content of the carboxyl group-containing acrylic resin is 5.0 to 20 g/L, and the content of the nitrogen-containing phosphate compound is 0.5 to 3 g/L. [Selected Figure] None

Description

本発明は、水性表面処理組成物に関する。 The present invention relates to an aqueous surface treatment composition.

従来、金属基材に耐食性を付与するための表面処理剤としては、クロメート処理剤、リン酸クロメート処理剤等のクロム系金属表面処理剤が知られており、現在でも広く使用されている。しかし、近年の環境規制の動向からすると、クロムの有する毒性、特に発ガン性のために将来的にクロム系金属表面処理剤の使用が制限される可能性がある。 Conventionally, chromium-based metal surface treatment agents such as chromate treatment agents and chromate phosphate treatment agents have been known as surface treatment agents for imparting corrosion resistance to metal substrates, and are still widely used today. However, in light of recent trends in environmental regulations, the use of chromium-based metal surface treatment agents may be restricted in the future due to the toxicity of chromium, particularly its carcinogenicity.

そこで、クロム系金属表面処理剤と同等の耐食性を示すクロムフリー金属表面処理剤が種々開発されている。例えば、特許文献1には、チタン化合物及び/又はジルコニウム化合物、アミノシラン及び多シリル官能シランの縮合反応物を含有する金属表面処理用組成物が開示されている。また、特許文献2には、シランカップリング剤と、水溶性チタン化合物または水溶性ジルコニウム化合物を含有する水溶性遷移金属化合物と、縮合リン酸塩と、水を含有する溶媒と、を含み、当該縮合リン酸塩が、4個以上のリン酸の高縮合物の塩である高縮合リン酸塩を含む、金属部材の表面に皮膜を形成するために用いる水性防錆表面処理組成物が開示されている。 Therefore, various chromium-free metal surface treatment agents that exhibit corrosion resistance equivalent to that of chromium-based metal surface treatment agents have been developed. For example, Patent Document 1 discloses a metal surface treatment composition that contains a condensation reaction product of a titanium compound and/or a zirconium compound, an aminosilane, and a polysilyl-functional silane. Patent Document 2 discloses an aqueous rust-preventive surface treatment composition that contains a silane coupling agent, a water-soluble transition metal compound that contains a water-soluble titanium compound or a water-soluble zirconium compound, a condensed phosphate, and a solvent that contains water, and the condensed phosphate contains a highly condensed phosphate that is a salt of a highly condensed product of four or more phosphoric acids.

特開2011-068930号公報JP 2011-068930 A 特開2020-73729号公報JP 2020-73729 A

クロムフリー金属表面処理剤を用いて金属基材に皮膜を形成する場合において、例えば金属基材をプレコート金属用途に用いる場合、形成される皮膜には、耐食性に加えて、高強度の加工性に耐え得る塗装密着性が要求される。しかし、従来のクロムフリー金属表面処理剤は、表面処理後の金属基材に対して高強度の加工が行われた際の塗装密着性が十分とは言えず、改善の余地があった。例えば、特許文献1に記載されているようなシランカップリング剤を主成分とする処理剤は、被塗物である金属基材が平滑な表面を有する場合、塗装時に塗料ハジキが発生するため、金属表面上に均一な被膜を形成できず、塗装密着性も十分なものでは無かった。また、特許文献2に記載されているような、縮合リン酸塩を含む水性防錆表面処理組成物は、形成された皮膜上に塗装がされることを想定しておらず、塗装後の高強度の加工に耐え得る塗装密着性が十分なものでは無かった。 When a film is formed on a metal substrate using a chromium-free metal surface treatment agent, for example when the metal substrate is used for precoating metal, the formed film is required to have paint adhesion capable of withstanding high-strength processing in addition to corrosion resistance. However, conventional chromium-free metal surface treatment agents do not have sufficient paint adhesion when high-strength processing is performed on the metal substrate after surface treatment, and there is room for improvement. For example, a treatment agent having a silane coupling agent as a main component as described in Patent Document 1 cannot form a uniform film on the metal surface because paint cissing occurs during painting when the metal substrate to be coated has a smooth surface, and the paint adhesion is also insufficient. In addition, an aqueous rust-preventive surface treatment composition containing a condensed phosphate as described in Patent Document 2 is not designed to be painted on the formed film, and does not have sufficient paint adhesion capable of withstanding high-strength processing after painting.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、金属基材に対して、皮膜上に塗膜を有している場合であっても、高強度の加工性に耐え得る皮膜を形成できる、水性表面処理組成物を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and aims to provide an aqueous surface treatment composition that can form a film that can withstand high-strength workability on a metal substrate, even when the substrate has a coating film on top of the coating.

(1) ポリフェノール化合物と、エポキシシラン化合物と、カルボキシ基含有アクリル樹脂と、窒素含有カチオン及びリン酸アニオンからなる窒素含有リン酸塩化合物と、を含む、水性表面処理組成物。 (1) An aqueous surface treatment composition comprising a polyphenol compound, an epoxysilane compound, a carboxyl group-containing acrylic resin, and a nitrogen-containing phosphate compound comprising a nitrogen-containing cation and a phosphate anion.

(2) 前記ポリフェノール化合物の前記水性表面処理組成物中における含有量が1.0~6.0g/L、前記エポキシシラン化合物の前記水性表面処理組成物中における含有量が5.0~15g/L、前記カルボキシ基含有アクリル樹脂の前記水性表面処理組成物中における含有量が5.0~20g/L、前記窒素含有リン酸塩化合物の前記水性表面処理組成物中における含有量が0.5~3g/L、である、(1)に記載の水性表面処理組成物。 (2) The aqueous surface treatment composition according to (1), in which the content of the polyphenol compound in the aqueous surface treatment composition is 1.0 to 6.0 g/L, the content of the epoxysilane compound in the aqueous surface treatment composition is 5.0 to 15 g/L, the content of the carboxyl group-containing acrylic resin in the aqueous surface treatment composition is 5.0 to 20 g/L, and the content of the nitrogen-containing phosphate compound in the aqueous surface treatment composition is 0.5 to 3 g/L.

(3) さらに炭素数が3以下であるアルコール化合物を含み、前記アルコール化合物の前記水性表面処理組成物中における含有量が5.0~30g/Lである、(1)又は(2)に記載の水性表面処理組成物。 (3) The aqueous surface treatment composition according to (1) or (2), further comprising an alcohol compound having 3 or less carbon atoms, the content of the alcohol compound in the aqueous surface treatment composition being 5.0 to 30 g/L.

(4) さらに分子内に1以上のアミノ基を有するアミノ化合物を含み、前記アミノ化合物の前記水性表面処理組成物中における含有量が0.1~10g/Lである、(1)~(3)のいずれかに記載の水性表面処理組成物。 (4) The aqueous surface treatment composition according to any one of (1) to (3), further comprising an amino compound having one or more amino groups in the molecule, the content of the amino compound in the aqueous surface treatment composition being 0.1 to 10 g/L.

(5) 前記ポリフェノール化合物の分子量が1000以上である、(1)~(4)のいずれかに記載の水性表面処理組成物。 (5) The aqueous surface treatment composition according to any one of (1) to (4), wherein the molecular weight of the polyphenol compound is 1,000 or more.

(6) 前記エポキシシラン化合物がシクロアルキル基を有する、(1)~(5)のいずれかに記載の水性表面処理組成物。 (6) The aqueous surface treatment composition according to any one of (1) to (5), wherein the epoxysilane compound has a cycloalkyl group.

(7) 前記カルボキシ基含有アクリル樹脂の重量平均分子量が80,000~1,500,000であり、固形分酸価が150~780mgKOH/gである、(1)~(6)のいずれかに記載の水性表面処理組成物。 (7) The aqueous surface treatment composition according to any one of (1) to (6), wherein the weight average molecular weight of the carboxyl group-containing acrylic resin is 80,000 to 1,500,000 and the acid value of the solid content is 150 to 780 mgKOH/g.

(8) 前記リン酸アニオンがオルトリン酸イオンである、(1)~(7)のいずれかに記載の水性表面処理組成物。 (8) The aqueous surface treatment composition according to any one of (1) to (7), wherein the phosphate anion is an orthophosphate ion.

(9) 前記アミノ化合物が、分子内に2以上のアミノ基を有する化合物である、(4)に記載の水性表面処理組成物。 (9) The aqueous surface treatment composition according to (4), wherein the amino compound is a compound having two or more amino groups in the molecule.

(10) pHが2.0~8.0の範囲内である(1)~(9)のいずれかに記載の水性表面処理組成物。 (10) An aqueous surface treatment composition according to any one of (1) to (9), having a pH in the range of 2.0 to 8.0.

(11) (1)~(10)のいずれかに記載の水性表面処理組成物を硬化した表面処理皮膜。 (11) A surface treatment film obtained by curing the aqueous surface treatment composition described in any one of (1) to (10).

本発明によれば、金属基材に対して高強度の加工性に耐え得る皮膜を形成できる、水性表面処理組成物を提供できる。 The present invention provides an aqueous surface treatment composition that can form a coating on a metal substrate that can withstand high-strength workability.

以下、本発明の実施形態に係る水性表面処理組成物について説明する。本発明は以下の実施形態の記載に限定されない。 The aqueous surface treatment composition according to an embodiment of the present invention will be described below. The present invention is not limited to the description of the following embodiment.

<水性表面処理組成物>
本実施形態に係る水性表面処理組成物は、ポリフェノール化合物と、エポキシシラン化合物と、カルボキシ基含有アクリル樹脂と、窒素含有カチオン及びリン酸アニオンからなる窒素含有リン酸塩化合物と、を含む。また、以下に説明するアルコール化合物と、アミノ化合物と、を含んでいてもよい。
<Aqueous surface treatment composition>
The aqueous surface treatment composition according to the present embodiment contains a polyphenol compound, an epoxysilane compound, a carboxyl group-containing acrylic resin, and a nitrogen-containing phosphate compound consisting of a nitrogen-containing cation and a phosphate anion, and may also contain an alcohol compound and an amino compound described below.

本実施形態に係る水性表面処理組成物は、3価及び6価のクロムを含有しない、クロムフリーの水性表面処理組成物であることが好ましい。3価及び6価のクロムの態様としては、金属クロム、クロムイオン、クロム化合物等、特に限定されない。 The aqueous surface treatment composition according to this embodiment is preferably a chromium-free aqueous surface treatment composition that does not contain trivalent or hexavalent chromium. The form of trivalent or hexavalent chromium is not particularly limited, and may be metallic chromium, chromium ions, chromium compounds, etc.

(ポリフェノール化合物)
ポリフェノール化合物は、水性表面処理組成物により形成される皮膜と、皮膜が形成される基材との密着性を向上させることで、基材の腐食を抑制する。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以上有する化合物又はその縮合物である。上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、カテコール、ピロガロール、フラボノイド類(カテキン、エピカテキン、エピガロカテキン等)、没食子酸、エラグ酸、クルクミン、タンニン酸等が挙げられる。なお、タンニン酸とは、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。ポリフェノール化合物は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
(Polyphenol Compounds)
The polyphenol compound improves the adhesion between the film formed by the aqueous surface treatment composition and the substrate on which the film is formed, thereby suppressing the corrosion of the substrate. The polyphenol compound is 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 catechol, pyrogallol, flavonoids (catechin, epicatechin, epigallocatechin, etc.), gallic acid, ellagic acid, curcumin, tannic acid, etc. In addition, tannic acid is a general term for aromatic compounds with a complex structure having a large number of phenolic hydroxyl groups that are widely distributed in the plant kingdom. The polyphenol compound may be used alone or in combination of two or more types.

上記ベンゼン環に結合したフェノール性水酸基を2以上有する化合物の縮合物としては、特に限定されず、ポリフェノール樹脂等が挙げられる。上記ポリフェノール樹脂としては、市販品を用いることができる。例えば、群栄化学工業社製のポリフェノール樹脂「レヂトップPL-4012」、住友ベークライト社製のポリフェノール樹脂「スミライトレジンNPK-238」等が挙げられる。 The condensation product of a compound having two or more phenolic hydroxyl groups bonded to a benzene ring is not particularly limited, and examples thereof include polyphenol resins. Commercially available products can be used as the polyphenol resin. Examples include polyphenol resin "Resitop PL-4012" manufactured by Gun-ei Chemical Industry Co., Ltd. and polyphenol resin "Sumilite Resin NPK-238" manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.

ポリフェノール化合物の分子量は、1000以上であることが好ましい。なお、本明細書及び特許請求の範囲におけるポリフェノール化合物の分子量とは、ポリフェノール化合物が上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(単一成分)である場合、モル分子量(g/mol)を意味するものであり、ポリフェノール化合物が上記ポリフェノール樹脂等のポリフェノール化合物の縮合物である場合、重量平均分子量(Mw)を意味する。上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトクロマトグラフィ(GPC)により測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量である。 The molecular weight of the polyphenol compound is preferably 1000 or more. In this specification and claims, the molecular weight of the polyphenol compound means the molar molecular weight (g/mol) when the polyphenol compound is a compound (single component) having two or more phenolic hydroxyl groups bonded to the benzene ring, and means the weight average molecular weight (Mw) when the polyphenol compound is a condensate of a polyphenol compound such as the polyphenol resin. The weight average molecular weight is the weight average molecular weight in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC).

ポリフェノール化合物の水性表面処理組成物中における含有量は、1.0~6.0g/Lであることが好ましく、1.5~4.5g/Lであることがより好ましい。上記含有量が1.0g/L未満である場合、塗装密着性が低下する。上記含有量が6.0g/Lを超える場合、塗装密着性の低下を引き起こす。 The content of the polyphenol compound in the aqueous surface treatment composition is preferably 1.0 to 6.0 g/L, and more preferably 1.5 to 4.5 g/L. If the content is less than 1.0 g/L, paint adhesion will decrease. If the content is more than 6.0 g/L, paint adhesion will decrease.

(エポキシシラン化合物)
エポキシシラン化合物は、カルボキシ基含有アクリル樹脂やアミノ化合物と架橋することで、水性表面処理組成物により形成される皮膜の、水分や塩化物イオンに対するバリア性を向上させる。エポキシシラン化合物は、1分子中にエポキシ基と1個以上のアルコキシシラン基とを含有する化合物であり、例えば、グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等の脂肪族エポキシシラン;エポキシシクロヘキシルエチルトリメトキシシラン等のシクロアルキル基を有するエポキシシラン、等が挙げられる。
(Epoxy silane compound)
The epoxy silane compound crosslinks with a carboxyl group-containing acrylic resin or an amino compound to improve the barrier properties of the film formed by the aqueous surface treatment composition against moisture and chloride ions. The epoxy silane compound is a compound containing an epoxy group and one or more alkoxysilane groups in one molecule, and examples of the epoxy silane compound include aliphatic epoxy silanes such as glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, glycidoxypropyltrimethoxysilane, and glycidoxypropyltriethoxysilane; epoxy silanes having a cycloalkyl group such as epoxycyclohexylethyltrimethoxysilane, and the like.

エポキシシラン化合物は、水性表面処理組成物により形成される皮膜の疎水性を向上させ、水分が透過し難い皮膜を形成することで耐食性を向上させる観点から、鎖状シランよりもより疎水性が強い環状のシクロアルキル基を有することが好ましい。シクロアルキル基を有するエポキシシランの具体例としては、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、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシラート、等が挙げられる。エポキシシラン化合物は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 The epoxy silane compound preferably has a cyclic cycloalkyl group, which is more hydrophobic than chain silanes, from the viewpoint of improving the hydrophobicity of the film formed by the aqueous surface treatment composition and improving corrosion resistance by forming a film that is difficult for moisture to permeate. Specific examples of epoxy silanes having a cycloalkyl group include 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 3,4-epoxycyclohexylmethyl 3,4-epoxycyclohexanecarboxylate, and the like. The epoxy silane compounds may be used alone or in combination of two or more kinds.

エポキシシラン化合物の水性表面処理組成物中における含有量は、5.0~15g/Lであることが好ましく、7.0~13g/Lであることがより好ましい。上記含有量が5.0g/L未満である場合、塗装密着性の低下を引き起こす。上記含有量が15g/Lを超える場合、塗装密着性の低下を引き起こす。 The content of the epoxy silane compound in the aqueous surface treatment composition is preferably 5.0 to 15 g/L, and more preferably 7.0 to 13 g/L. If the content is less than 5.0 g/L, it will cause a decrease in paint adhesion. If the content is more than 15 g/L, it will cause a decrease in paint adhesion.

(カルボキシ基含有アクリル樹脂)
カルボキシ基含有アクリル樹脂は、水性表面処理組成物により形成される皮膜の、水分や腐食を誘発する塩化物イオンに対するバリア性を向上させる。カルボキシ基含有アクリル樹脂は、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸等のカルボキシ基含有アクリルモノマーを(共)重合することによって合成することができる。上記カルボキシ基含有モノマーとしては1種又は複数の種類のモノマーを用いることができる。また、上記カルボキシ基含有アクリルモノマーに加え、必要に応じて水酸基含有アクリルモノマー、アクリル酸エステルモノマー、非アクリル系モノマーを共重合させてもよい。カルボキシ基含有アクリル樹脂は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
(Carboxy group-containing acrylic resin)
The carboxyl group-containing acrylic resin improves the barrier properties of the film formed by the aqueous surface treatment composition against moisture and chloride ions that induce corrosion. The carboxyl group-containing acrylic resin can be synthesized by (co)polymerizing a carboxyl group-containing acrylic monomer such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, etc. One or more types of monomers can be used as the carboxyl group-containing monomer. In addition to the carboxyl group-containing acrylic monomer, a hydroxyl group-containing acrylic monomer, an acrylic acid ester monomer, or a non-acrylic monomer may be copolymerized as necessary. The carboxyl group-containing acrylic resin may be used alone or in combination of two or more types.

カルボキシ基含有アクリル樹脂としては、市販品を用いることができる。例えば、東亞合成社製のポリアクリル酸「ジュリマーSH-8」「ジュリマーAC-10H」「ジュリマーAC-10L」「アロンA-7185」等が挙げられる。 As the carboxyl group-containing acrylic resin, commercially available products can be used. For example, polyacrylic acids "Jurymer SH-8", "Jurymer AC-10H", "Jurymer AC-10L", "Aron A-7185" and the like manufactured by Toagosei Co., Ltd. can be mentioned.

水酸基含有アクリルモノマーとしては、例えば、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Examples of hydroxyl group-containing acrylic monomers include 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxypropyl (meth)acrylate, 3-hydroxypropyl (meth)acrylate, 2-hydroxybutyl (meth)acrylate, 3-hydroxybutyl (meth)acrylate, and 4-hydroxybutyl (meth)acrylate.

アクリル酸エステルモノマーとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、1-メチルエチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、t-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Examples of acrylic acid ester monomers include methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, n-propyl (meth)acrylate, 1-methylethyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, t-butyl (meth)acrylate, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, lauryl (meth)acrylate, phenyl (meth)acrylate, isobornyl (meth)acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, t-butylcyclohexyl (meth)acrylate, dicyclopentadienyl (meth)acrylate, and the like.

非アクリル系モノマーとしては、スチレン、α-メチルスチレン、t-ブチルスチレン、ビニルナフタレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エチレン、プロピレン、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ブタジエン、イソプレン等が挙げられる。 Non-acrylic monomers include styrene, α-methylstyrene, t-butylstyrene, vinylnaphthalene, acrylonitrile, methacrylonitrile, ethylene, propylene, vinyl acetate, vinyl propionate, butadiene, isoprene, etc.

カルボキシ基含有アクリル樹脂の重量平均分子量は80,000~1,500,000であることが好ましく、100,000~1,000,000であることがより好ましい。上記重量平均分子量が80,000未満である場合、塗装密着性の低下を引き起こす。上記重量平均分子量が1,500,000を超える場合、貯蔵安定性の低下を引き起こしやすくなる。 The weight average molecular weight of the carboxyl group-containing acrylic resin is preferably 80,000 to 1,500,000, and more preferably 100,000 to 1,000,000. If the weight average molecular weight is less than 80,000, it will cause a decrease in paint adhesion. If the weight average molecular weight is more than 1,500,000, it will be more likely to cause a decrease in storage stability.

カルボキシ基含有アクリル樹脂の固形分酸価は、150~780mgKOH/gであることが好ましく、180~720mgKOH/gであることがより好ましい。上記固形分酸価が150mgKOH/g未満である場合、塗装後の耐食性が低下する。上記固形分酸価が780mgKOH/gを超える場合、塗装後の耐食性が低下する。 The acid value of the solid content of the carboxyl group-containing acrylic resin is preferably 150 to 780 mgKOH/g, and more preferably 180 to 720 mgKOH/g. If the acid value of the solid content is less than 150 mgKOH/g, the corrosion resistance after coating decreases. If the acid value of the solid content is more than 780 mgKOH/g, the corrosion resistance after coating decreases.

カルボキシ基含有アクリル樹脂の固形分水酸基価は、0~350mgKOH/gであることが好ましく、0~300mgKOH/gであることがより好ましい。 The solid content hydroxyl value of the carboxyl group-containing acrylic resin is preferably 0 to 350 mg KOH/g, and more preferably 0 to 300 mg KOH/g.

カルボキシ基含有アクリル樹脂の水性表面処理組成物中における含有量は、5.0~20g/Lであることが好ましく、7.0~17g/Lであることがより好ましい。上記含有量が5.0g/L未満である場合、塗装密着性が低下する。上記含有量が20g/Lを超える場合、塗装密着性が低下する。 The content of the carboxyl group-containing acrylic resin in the aqueous surface treatment composition is preferably 5.0 to 20 g/L, and more preferably 7.0 to 17 g/L. If the content is less than 5.0 g/L, the paint adhesion decreases. If the content is more than 20 g/L, the paint adhesion decreases.

本明細書及び特許請求の範囲における上記アクリル樹脂の固形分酸価および固形分水酸基価は、JIS K 0070に準じて測定することができる。 The solid content acid value and solid content hydroxyl value of the acrylic resins described above in this specification and claims can be measured in accordance with JIS K 0070.

(窒素含有リン酸塩化合物)
窒素含有リン酸塩化合物は、窒素含有カチオン及びリン酸アニオンからなる化合物である。窒素含有リン酸塩化合物は、水性表面処理組成物により形成される皮膜の腐食抑制効果を向上させる。窒素含有リン酸塩化合物は、カチオンが窒素元素を含有することで、水性表面処理組成物のpHを好適な範囲に調整しやすくすることができ、かつ、カチオンが皮膜の硬化時に揮発することで、カチオンに起因する腐食等の悪影響を回避できる。あるいは、カチオンが揮発せずに皮膜中に残存するグアニジウムイオン等である場合であっても、グアニジウムイオン等はインヒビターとして機能する。従って、同様にカチオンに起因する腐食等の悪影響を回避できる。一方で、カチオンがナトリウムイオンやカリウムイオンを含有するカチオンである場合、これらのカチオンが皮膜中に残存し、塗装後の耐食性試験でアルカリブリスターを誘発しやすい。
(Nitrogen-containing phosphate compounds)
The nitrogen-containing phosphate compound is a compound consisting of a nitrogen-containing cation and a phosphate anion. The nitrogen-containing phosphate compound improves the corrosion inhibitory effect of the film formed by the aqueous surface treatment composition. The nitrogen-containing phosphate compound can easily adjust the pH of the aqueous surface treatment composition to a suitable range by containing a nitrogen element in the cation, and can avoid adverse effects such as corrosion caused by the cation by volatilizing the cation during curing of the film. Alternatively, even if the cation is a guanidium ion or the like that does not volatilize and remains in the film, the guanidium ion or the like functions as an inhibitor. Therefore, adverse effects such as corrosion caused by the cation can be similarly avoided. On the other hand, if the cation is a cation containing sodium ion or potassium ion, these cations remain in the film and tend to induce alkali blistering in a corrosion resistance test after painting.

上記窒素含有カチオンとしては、水性表面処理組成物の皮膜の硬化時に揮発して皮膜中に残らないアンモニウムイオン(NH4+)、あるいは皮膜中に残存しても金属基材表面に吸着してインヒビターとして機能し得るグアニジウムイオン等が挙げられる。 Examples of the nitrogen-containing cation include ammonium ions (NH4 + ), which volatilize when the coating of the aqueous surface treatment composition hardens and do not remain in the coating, and guanidinium ions, which remain in the coating but can adsorb to the surface of the metal substrate and function as inhibitors.

上記リン酸アニオンとしては、オルトリン酸イオン(PO 3-)、ピロリン酸イオン(P 4-)等が挙げられるが、オルトリン酸イオンであることが好ましい。 Examples of the phosphate anion include orthophosphate ion (PO 4 3− ), pyrophosphate ion (P 2 O 7 4− ), etc., with orthophosphate ion being preferred.

窒素含有リン酸塩化合物としては、例えば、リン酸アンモニウム(第1リン酸アンモニウム:NHPO、第2リン酸アンモニウム:(NHHPO、第3リン酸アンモニウム:(NHPO)、ピロリン酸アンモニウム、リン酸グアニジウム等が挙げられる。窒素含有リン酸塩化合物は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 Examples of the nitrogen-containing phosphate compound include ammonium phosphate ( ammonium monophosphate: NH4H2PO4 , ammonium diphosphate : (NH4)2HPO4, ammonium triphosphate: (NH4)3PO4 ) , ammonium pyrophosphate , guanidinium phosphate, etc. The nitrogen-containing phosphate compound may be used alone or in combination of two or more kinds.

窒素含有リン酸塩化合物の水性表面処理組成物中における含有量は、5.0~20g/Lであることが好ましく、7.0~17g/Lであることがより好ましい。上記含有量が5.0g/L未満である場合、塗装後耐食性が低下する。上記含有量が20g/Lを超える場合、塗装後耐食性が低下する。 The content of the nitrogen-containing phosphate compound in the aqueous surface treatment composition is preferably 5.0 to 20 g/L, and more preferably 7.0 to 17 g/L. If the content is less than 5.0 g/L, the corrosion resistance after painting decreases. If the content is more than 20 g/L, the corrosion resistance after painting decreases.

(アルコール化合物)
アルコール化合物は、水性表面処理組成物の貯蔵安定性を向上させる。アルコール化合物の炭素数は3以下であることが好ましい。上記アルコール化合物としては、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、メタンジオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等が挙げられるが、コストや利便性の点からメタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール等のモノアルコール化合物が好ましい。アルコール化合物は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
(Alcohol compounds)
The alcohol compound improves the storage stability of the aqueous surface treatment composition. The number of carbon atoms in the alcohol compound is preferably 3 or less. Examples of the alcohol compound include methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, methanediol, ethylene glycol, propylene glycol, and glycerin. From the viewpoints of cost and convenience, however, monoalcohol compounds such as methanol, ethanol, 1-propanol, and 2-propanol are preferred. The alcohol compound may be used alone or in combination of two or more kinds.

アルコール化合物の水性表面処理組成物中における含有量は、5.0~30g/Lであることが好ましく、7.0~25g/Lであることがより好ましい。上記含有量が5.0g/L未満である場合、貯蔵安定性の低下を引き起こす。上記含有量が30g/Lを超える場合、塗装後耐食性が低下する。 The content of the alcohol compound in the aqueous surface treatment composition is preferably 5.0 to 30 g/L, and more preferably 7.0 to 25 g/L. If the content is less than 5.0 g/L, it will cause a decrease in storage stability. If the content is more than 30 g/L, the corrosion resistance after painting will decrease.

(アミノ化合物)
アミノ化合物は、ポリフェノール化合物の有する水酸基と結合することやエポキシシラン化合物と反応することで、水性表面処理組成物により形成される皮膜の、水分や腐食を誘発する塩化物イオンに対するバリア性を向上させる。上記の観点から、アミノ化合物としては、分子内にアミノ基を有する化合物であれば特に限定されないが、架橋密度を上げてバリア性をより向上できる点から分子内に2以上のアミノ基を有することが好ましい。アミノ基としては、第1級アミノ基又は第2級アミノ基であることが好ましい。アミノ化合物は、モノマーを重合させた重合体であってもよい。アミノ化合物は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
(Amino Compounds)
The amino compound improves the barrier property of the film formed by the aqueous surface treatment composition against moisture and chloride ions that induce corrosion by bonding with the hydroxyl group of the polyphenol compound or reacting with the epoxysilane compound. From the above viewpoint, the amino compound is not particularly limited as long as it has an amino group in the molecule, but it is preferable that the compound has two or more amino groups in the molecule in order to increase the crosslink density and further improve the barrier property. The amino group is preferably a primary amino group or a secondary amino group. The amino compound may be a polymer obtained by polymerizing a monomer. The amino compound may be used alone or in combination of two or more kinds.

アミノ化合物としては、例えば、アルキルアミン、アルコールアミン、アミノ樹脂等が挙げられる。 Examples of amino compounds include alkylamines, alcoholamines, and amino resins.

アルキルアミンは、アミノ基と結合した炭化水素の種類により脂肪族、脂環族または芳香族の化合物を含み得る。2以上のアミノ基を有するアルキルアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、2,2,4(または2,4,4)-トリメチルヘキサメチレンジアミン、3,3-ジアミノジプロピルアミン等の脂肪族ジアミン;シクロヘキサンジアミン、メチルシクロヘキサンジアミン及びビス-(4,4’-アミノシクロヘキシル)メタン等の脂環式ジアミン;キシリレンジアミン等の芳香族ジアミン等が挙げられる。 Alkylamines may include aliphatic, alicyclic, or aromatic compounds depending on the type of hydrocarbon bonded to the amino group. Examples of alkylamines having two or more amino groups include aliphatic diamines such as ethylenediamine, trimethylenediamine, tetramethylenediamine, pentamethylenediamine, hexamethylenediamine, 2,2,4 (or 2,4,4)-trimethylhexamethylenediamine, and 3,3-diaminodipropylamine; alicyclic diamines such as cyclohexanediamine, methylcyclohexanediamine, and bis-(4,4'-aminocyclohexyl)methane; and aromatic diamines such as xylylenediamine.

アルコールアミンとしては、例えば、エタノールアミン、N-メチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N-メチルプロパノールアミン等が挙げられる。 Examples of alcohol amines include ethanolamine, N-methylethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, and N-methylpropanolamine.

アミノ樹脂としては、分子内に2以上のアミノ基を有するものであれば特に限定されず、市販品を用いることができる。例えば、ニットーボーメディカル社製のポリアリルアミン「PAA-15C」等が挙げられる。 There are no particular limitations on the amino resin, so long as it has two or more amino groups in the molecule, and commercially available products can be used. For example, polyallylamine "PAA-15C" manufactured by Nittobo Medical Co., Ltd. can be used.

アミノ化合物の水性表面処理組成物中における含有量は、0.1~10g/Lであることが好ましく、0.3~8.5g/Lであることがより好ましい。上記含有量が0.1g/L未満である場合、塗装後耐食性向上の効果が低下する。上記含有量が10g/Lを超える場合、貯蔵安定性の低下や塗装後耐食性の低下を招く。 The content of the amino compound in the aqueous surface treatment composition is preferably 0.1 to 10 g/L, and more preferably 0.3 to 8.5 g/L. If the content is less than 0.1 g/L, the effect of improving corrosion resistance after painting is reduced. If the content exceeds 10 g/L, this leads to a decrease in storage stability and a decrease in corrosion resistance after painting.

(pH)
本実施形態に係る水性金属表面処理剤のpHは、2.0~8.0の範囲内であることが好ましく、2.5~7.0の範囲内であることがより好ましい。水性金属表面処理剤のpHが2.0未満である場合、塗装後耐食性が低下する。水性金属表面処理剤のpHが8.0を超える場合、貯蔵安定性の低下や塗装後耐食性の低下を招く。
(pH)
The pH of the aqueous metal surface treatment agent according to this embodiment is preferably in the range of 2.0 to 8.0, and more preferably in the range of 2.5 to 7.0. If the pH of the aqueous metal surface treatment agent is less than 2.0, the corrosion resistance after painting is reduced. If the pH of the aqueous metal surface treatment agent is more than 8.0, the storage stability is reduced and the corrosion resistance after painting is reduced.

(その他の化合物)
本実施形態に係る水性金属表面処理剤は、上述した各成分以外に、他の成分を更に含有していてもよい。他の成分としては、上記以外の架橋剤、レベリング剤、消泡剤、pH調整剤等が挙げられる。
(Other compounds)
The aqueous metal surface treatment agent according to the present embodiment may further contain other components in addition to the above-mentioned components. Examples of the other components include a crosslinking agent, a leveling agent, a defoaming agent, a pH adjuster, etc.

本実施形態に係る水性金属表面処理剤は、実質的にジルコニウム化合物を含まないことが好ましい。実質的にジルコニウム化合物を含まないことで、貯蔵安定性の向上に役立つ。なお、実質的にジルコニウム化合物を含まない、とは、水性金属表面処理剤中におけるジルコニウム化合物の濃度が、ジルコニウム原子換算で1mg/L未満であることを意味する。 The aqueous metal surface treatment agent according to this embodiment preferably does not substantially contain zirconium compounds. Being substantially free of zirconium compounds helps to improve storage stability. Note that "substantially free of zirconium compounds" means that the concentration of zirconium compounds in the aqueous metal surface treatment agent is less than 1 mg/L in terms of zirconium atoms.

<表面処理皮膜>
本実施形態に係る表面処理皮膜は、上記水性金属表面処理剤により表面処理される金属基材上に形成される。金属基材の形状としては、特に限定されないが、例えば、板状等が挙げられる。
<Surface treatment film>
The surface treatment film according to this embodiment is formed on a metal substrate that is surface-treated with the aqueous metal surface treatment agent. The shape of the metal substrate is not particularly limited, but examples thereof include a plate shape.

金属基材の形状としては、特に限定されないが、例えば、板状等が挙げられる。金属基材としては、例えば、亜鉛めっき鋼板、亜鉛合金めっき鋼板、および冷延鋼板等が挙げられる。上記以外に、アルミニウム合金板やステンレス鋼板であってもよい。 The shape of the metal substrate is not particularly limited, but may be, for example, a plate shape. Examples of the metal substrate include a zinc-plated steel sheet, a zinc alloy-plated steel sheet, and a cold-rolled steel sheet. In addition to the above, an aluminum alloy sheet or a stainless steel sheet may also be used.

亜鉛合金めっき鋼板としては、例えば、亜鉛-ニッケルめっき鋼板、亜鉛-鉄めっき鋼板、亜鉛-クロムめっき鋼板、亜鉛-アルミニウムめっき鋼板、亜鉛-チタンめっき鋼板、亜鉛-マグネシウムめっき鋼板、亜鉛-アルミニウム-マグネシウム鋼板、亜鉛-マンガンめっき鋼板等が挙げられる。上記めっきとしては、例えば、電気めっき、溶融めっき、蒸着めっき等が挙げられる。 Examples of zinc alloy plated steel sheets include zinc-nickel plated steel sheets, zinc-iron plated steel sheets, zinc-chromium plated steel sheets, zinc-aluminum plated steel sheets, zinc-titanium plated steel sheets, zinc-magnesium plated steel sheets, zinc-aluminum-magnesium steel sheets, and zinc-manganese plated steel sheets. Examples of the above plating include electroplating, hot-dip plating, and vapor deposition plating.

アルミニウム板としては、例えば、3000番系アルミニウム合金、4000番系アルミニウム合金、5000番系アルミニウム合金、6000番系アルミニウム合金、アルミニウム系の電気めっき、溶融めっき、蒸着めっき等のアルミニウムめっき鋼板等が挙げられる。 Examples of aluminum sheets include 3000 series aluminum alloys, 4000 series aluminum alloys, 5000 series aluminum alloys, 6000 series aluminum alloys, and aluminum-plated steel sheets such as aluminum-based electroplated, hot-dip plated, and vapor-deposited.

本実施形態に係る表面処理皮膜の上に、塗膜をさらに形成することもできる。 A coating film can also be formed on top of the surface treatment film according to this embodiment.

塗膜を形成する際に用いることができる塗料としては、特に限定されず、例えば、エポキシ系塗料、アクリル系塗料、ポリエステル系塗料、ウレタン系塗料、フッ素系塗料等が挙げられる。塗膜は、単層膜であってもよいし、積層膜であってもよい。 The paint that can be used to form the coating film is not particularly limited, and examples include epoxy-based paints, acrylic-based paints, polyester-based paints, urethane-based paints, and fluorine-based paints. The coating film may be a single-layer film or a laminated film.

単層膜を形成する際に、1コート用塗料を用いることができる。1コート用塗料としては、例えば、アクリル・メラミン系塗料等が挙げられる。 When forming a single layer film, a one-coat paint can be used. Examples of one-coat paints include acrylic and melamine paints.

積層膜を形成する際に、プライマーおよびトップコートを用いることができる。プライマーとしては、例えば、エポキシ・ポリエステル系プライマー、フェノール系プライマー等が挙げられる。トップコートとしては、例えば、ポリエステル系トップコート等が挙げられる。 When forming the laminated film, a primer and a top coat can be used. Examples of primers include epoxy-polyester-based primers and phenol-based primers. Examples of top coats include polyester-based top coats.

[表面処理方法]
上記水性金属表面処理剤により金属基材を表面処理する表面処理方法は、上記水性金属表面処理剤で金属基材を表面処理することにより皮膜を形成する皮膜形成工程を含む。
[Surface treatment method]
The surface treatment method for treating the surface of a metal substrate with the aqueous metal surface treatment agent includes a film forming step of forming a film by treating the surface of the metal substrate with the aqueous metal surface treatment agent.

皮膜形成工程は、例えば、上記水性金属表面処理剤を金属基材の表面に塗布する塗布工程と、塗布された皮膜を乾燥させる乾燥工程と、を含む。塗布工程で上記水性金属表面処理剤を塗布する方法としては、特に限定されないが、例えば、ロールコーター塗装、刷毛塗り塗装、ローラー塗装、バーコーター塗装、流し塗り塗装等が挙げられる。 The film-forming process includes, for example, a coating process in which the aqueous metal surface treatment agent is applied to the surface of the metal substrate, and a drying process in which the applied film is dried. The method for applying the aqueous metal surface treatment agent in the coating process is not particularly limited, but examples include roll coater coating, brush coating, roller coating, bar coater coating, and flow coating.

上記乾燥工程における乾燥方法としては、公知の方法を用いることができる。乾燥工程における乾燥温度は、例えば、金属基材表面の到達温度であるピークメタル温度で、60~90℃であることが好ましい。 A known method can be used as the drying method in the drying step. The drying temperature in the drying step is preferably, for example, 60 to 90°C in terms of the peak metal temperature, which is the temperature reached by the surface of the metal substrate.

皮膜形成工程は、上記水性金属表面処理剤を金属基材の表面に塗布しながら、乾燥させてもよい。例えば、上記水性金属表面処理剤を、予熱しておいた金属の表面に塗布し、乾燥させてもよい。 In the film formation process, the aqueous metal surface treatment agent may be applied to the surface of the metal substrate while being dried. For example, the aqueous metal surface treatment agent may be applied to the surface of a preheated metal and then dried.

皮膜形成工程における乾燥後の皮膜の形成量は、0.1mg/m以上500mg/m以下であることが好ましく、1mg/m以上250mg/m以下であることがより好ましい。 The amount of the coating formed after drying in the coating formation step is preferably 0.1 mg/m 2 or more and 500 mg/m 2 or less, and more preferably 1 mg/m 2 or more and 250 mg/m 2 or less.

本実施形態の表面処理方法は、皮膜の上に、塗膜を形成する塗膜形成工程をさらに含んでいてもよい。塗膜形成工程は、例えば、塗料を塗布する工程と、塗布された塗料を焼き付け乾燥させる工程と、を含む。塗料としては、1コート用塗料を用いてもよいし、プライマーおよびトップコートを用いてもよい。 The surface treatment method of this embodiment may further include a coating film forming step of forming a coating film on the coating. The coating film forming step includes, for example, a step of applying paint and a step of baking and drying the applied paint. As the paint, a one-coat paint may be used, or a primer and a top coat may be used.

なお、プライマーおよびトップコートを用いる場合は、プライマーおよびトップコートを塗布する毎に、焼き付け乾燥させてもよいし、プライマーおよびトップコートを塗布した後に、焼き付け乾燥させてもよい。 When using a primer and a top coat, the primer and top coat may be baked and dried after each application, or after the primer and top coat are applied, they may be baked and dried.

以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明は、実施例に限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

<水性表面処理組成物の調製>
[実施例1~34、比較例1~10]
表1に記載の含有量となるように、ポリフェノール化合物、エポキシシラン化合物、樹脂、リン酸塩、アルコール、アミノ化合物、及びイオン交換水を混合撹拌し、水性表面処理組成物を得た。表1に記載の含有量は、固形分量又は有効成分量を示す。表1に記載した原料の詳細を以下に示す。
<Preparation of Aqueous Surface Treatment Composition>
[Examples 1 to 34, Comparative Examples 1 to 10]
A polyphenol compound, an epoxysilane compound, a resin, a phosphate, an alcohol, an amino compound, and ion-exchanged water were mixed and stirred to obtain an aqueous surface treatment composition so as to obtain the contents shown in Table 1. The contents shown in Table 1 indicate the solid content or the amount of active ingredient. Details of the raw materials shown in Table 1 are shown below.

(ポリフェノール化合物)
(A):没食子酸 分子量:458.4 東京化成工業社製
(B):エピガロカテキン 分子量:290 富士フイルム和光純薬社製
(C):ピロガロール 分子量:126 富士フイルム和光純薬社製
(D):クルクミン 分子量:368 富士フイルム和光純薬社製
(E):タンニン酸 分子量:1701 富士フイルム和光純薬社製
(F):ポリフェノール樹脂 重量平均分子量:50,000 レヂトップPL-4012 群栄化学工業社製
(G):ポリフェノール樹脂 重量平均分子量:70,000 スミライトレジン NPK-238 住友ベークライト社製
(Polyphenol Compounds)
(A): Gallic acid Molecular weight: 458.4, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. (B): Epigallocatechin Molecular weight: 290, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (C): Pyrogallol Molecular weight: 126, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (D): Curcumin Molecular weight: 368, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (E): Tannic acid Molecular weight: 1701, manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (F): Polyphenol resin Weight average molecular weight: 50,000 Resitop PL-4012, manufactured by Gun-ei Chemical Industry Co., Ltd. (G): Polyphenol resin Weight average molecular weight: 70,000 SUMILITE RESIN NPK-238, manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.

(エポキシシラン化合物)
(A):KBE-403 3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン 信越化学工業社製
(B):KBM-403 3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン 信越化学工業社製
(C):KBE-402 3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン 信越化学工業社製
(D):KBE-303 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 信越化学工業社製
(E):3,4-エポキシシクロヘキシルメチル3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシラート
(Epoxy silane compound)
(A): KBE-403 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. (B): KBM-403 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. (C): KBE-402 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. (D): KBE-303 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. (E): 3,4-epoxycyclohexylmethyl 3,4-epoxycyclohexanecarboxylate

(アクリル樹脂)
(A):ジュリマーSH-8 ポリアクリル酸 重量平均分子量:900,000 酸価:640mgKOH/g 東亜合成社製
(B):ジュリマーAC-10H ポリアクリル酸 重量平均分子量:800,000 酸価:550mgKOH/g 東亜合成社製
(C):アロンA-7185 ポリアクリル酸 重量平均分子量:500,000 酸価:600mgKOH/g 東亜合成社製
(D):カルボキシ基含有アクリル樹脂 重量平均分子量:500,000 酸価:626mgKOH/g
(E):ジュリマーAC-10L ポリアクリル酸 重量平均分子量:50,000 酸価:620mgKOH/g東亜合成社製
(acrylic resin)
(A): Jurymer SH-8 polyacrylic acid Weight average molecular weight: 900,000 Acid value: 640 mg KOH/g Manufactured by Toa Gosei Co., Ltd. (B): Jurymer AC-10H polyacrylic acid Weight average molecular weight: 800,000 Acid value: 550 mg KOH/g Manufactured by Toa Gosei Co., Ltd. (C): Aron A-7185 polyacrylic acid Weight average molecular weight: 500,000 Acid value: 600 mg KOH/g Manufactured by Toa Gosei Co., Ltd. (D): Carboxy group-containing acrylic resin Weight average molecular weight: 500,000 Acid value: 626 mg KOH/g
(E): JURYMER AC-10L Polyacrylic acid Weight average molecular weight: 50,000 Acid value: 620 mg KOH/g Manufactured by Toagosei Co., Ltd.

・アクリル樹脂(D)の合成例
アクリル樹脂(D)を以下の方法により調製した。イオン交換水を93.14質量部、コルベンに仕込み、撹拌及び窒素還流しながら、80℃に加熱した。次いで、加熱、撹拌、及び窒素還流を行いながら、アクリル酸を3.86質量部、及びメタクリル酸2-ヒドロキシエチルを0.94質量部の混合モノマー液、重合開始剤としてのACVA(4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸))を0.04質量部、25%アンモニア水溶液を0.02質量部、及びイオン交換水を2.00質量部の混合液を、それぞれ3時間かけて滴下した。滴下終了後、加熱、撹拌、及び窒素還流を2時間継続した。その後、加熱及び窒素還流を停止して溶液を撹拌しながら30℃まで冷却し、25%アンモニア水溶液でpH9に中和し、200メッシュでろ過を行い、無色透明のアクリル樹脂(D)を得た。得られたアクリル樹脂(D)は、重量平均分子量500,000、固形分酸価626mgKOH/g、固形分水酸基価84mgKOH/gであった。
Synthesis Example of Acrylic Resin (D) Acrylic resin (D) was prepared by the following method. 93.14 parts by mass of ion-exchanged water was charged into a Kolben, and heated to 80°C while stirring and refluxing with nitrogen. Next, while heating, stirring, and refluxing with nitrogen, a mixed monomer solution of 3.86 parts by mass of acrylic acid and 0.94 parts by mass of 2-hydroxyethyl methacrylate, a mixed solution of 0.04 parts by mass of ACVA (4,4'-azobis(4-cyanovaleric acid)) as a polymerization initiator, 0.02 parts by mass of a 25% aqueous ammonia solution, and 2.00 parts by mass of ion-exchanged water were each dropped over 3 hours. After the dropwise addition was completed, heating, stirring, and nitrogen reflux were continued for 2 hours. Thereafter, heating and nitrogen reflux were stopped, and the solution was cooled to 30°C while stirring, neutralized to pH 9 with a 25% aqueous ammonia solution, and filtered through a 200 mesh to obtain a colorless and transparent acrylic resin (D). The resulting acrylic resin (D) had a weight average molecular weight of 500,000, an acid value of the solid content of 626 mgKOH/g, and a hydroxyl value of the solid content of 84 mgKOH/g.

(リン酸塩)
(A):第1リン酸アンモニウム
(B):第2リン酸アンモニウム
(C):ピロリン酸アンモニウム
(D):第1リン酸ナトリウム
(E):オルトリン酸
(Phosphate)
(A): Ammonium phosphate monobasic (B): Ammonium phosphate dibasic (C): Ammonium pyrophosphate (D): Sodium phosphate monobasic (E): Orthophosphate

(アルコール)
(A):エタノール
(B):イソプロピルアルコール
(C):メタノール
(D):n-ブタノール
(alcohol)
(A): Ethanol (B): Isopropyl alcohol (C): Methanol (D): n-butanol

(アミノ化合物)
(A):トリエタノールアミン
(B):ジアミノブタン
(C):ジアミノプロピルアミン
(D):ヘキサメチレンジアミン
(E):ポリアリルアミン PAA-15C ニットーボーメディカル社製
(Amino Compounds)
(A): Triethanolamine (B): Diaminobutane (C): Diaminopropylamine (D): Hexamethylenediamine (E): Polyallylamine PAA-15C manufactured by Nittobo Medical Co., Ltd.

Figure 2024067756000001
Figure 2024067756000001

[貯蔵安定性試験]
40℃のインキュベータで2週間、表1に示す水性表面処理組成物を静置した後、以下の判定基準で、貯蔵安定性を目視評価し、2以上を合格とした。結果を表2に示す。
3:6価クロムフリー水性表面処理組成物が白濁していない場合
2:6価クロムフリー水性表面処理組成物がやや白濁している場合
1:6価クロムフリー水性表面処理組成物が白濁している場合
[Storage stability test]
The aqueous surface treatment compositions shown in Table 1 were allowed to stand in an incubator at 40° C. for 2 weeks, and then the storage stability was visually evaluated according to the following criteria, with a score of 2 or higher being considered acceptable. The results are shown in Table 2.
3: The hexavalent chromium-free aqueous surface treatment composition is not cloudy. 2: The hexavalent chromium-free aqueous surface treatment composition is slightly cloudy. 1: The hexavalent chromium-free aqueous surface treatment composition is cloudy.

<試験板の作製>
表1に示す水性表面処理組成物を用い、表1に示す金属基材に対してそれぞれ表面処理を行った。表面処理は、以下の手順で行った。アルカリ脱脂剤であるサーフクリーナー155(日本ペイント・サーフケミカルズ社製)に金属基材を60℃で10secスプレー脱脂した後、スプレー水洗し、乾燥させた後、バーコーター#3で水性表面処理組成物を金属基材に塗布後、PMT(ピークメタル温度)80℃で乾燥させた。上記の方法で表面処理した金属基材にプライマーとしてフレキコート3900NC RI045(日本ペイント・インダストリアルコーティングス社製)をPMT250℃で焼き付け乾燥し、更にトップコートとしてSRF05 3704E(日本ペイント・インダストリアルコーティングス社製)をPMT265℃で焼き付け乾燥し、試験板を得た。上記試験板を用いて以下の評価を行った。
<Preparation of test plate>
The aqueous surface treatment composition shown in Table 1 was used to perform surface treatment on the metal substrates shown in Table 1. The surface treatment was performed according to the following procedure. The metal substrate was degreased by spraying with an alkaline degreaser, Surf Cleaner 155 (manufactured by Nippon Paint Surf Chemicals Co., Ltd.), at 60° C. for 10 seconds, then spray-washed with water and dried. The aqueous surface treatment composition was applied to the metal substrate with a bar coater #3, and then dried at a PMT (peak metal temperature) of 80° C. The metal substrate surface-treated by the above method was baked and dried with Flexcoat 3900NC RI045 (manufactured by Nippon Paint Industrial Coatings Co., Ltd.) as a primer at PMT 250° C., and further baked and dried with SRF05 3704E (manufactured by Nippon Paint Industrial Coatings Co., Ltd.) as a top coat at PMT 265° C. to obtain a test plate. The following evaluations were performed using the test plate.

表1に記載した金属基材の詳細を以下に示す。
EG:電気亜鉛めっき鋼板
GI:溶融亜鉛めっき鋼板
GL:55%アルミ亜鉛合金めっき鋼板
Details of the metal substrates listed in Table 1 are shown below.
EG: Electrogalvanized steel sheet GI: Hot-dip galvanized steel sheet GL: 55% aluminum-zinc alloy-plated steel sheet

<評価>
[折り曲げ1次密着性]
20℃の環境下で、試験板を、スペーサを間に挟まずに180°折り曲げ加工(0TT)し、又は0.35mmのアルミ板2枚をスペーサとして間に挟み180°折り曲げ加工(2TT)し、折り曲げ加工部を3回テープ剥離して、剥離度合いを20倍ルーペで観察し、以下の基準で評価した。4以上を合格とし、結果を表2に示した。
<Evaluation>
[Primary adhesion after bending]
In a 20°C environment, the test plate was bent 180° without a spacer (0TT) or bent 180° with two 0.35 mm aluminum plates as spacers (2TT), and the bent portion was peeled off with tape three times. The degree of peeling was observed with a 20x magnifying glass and evaluated according to the following criteria. A score of 4 or higher was considered to be acceptable, and the results are shown in Table 2.

5:剥離なし、4.5:1~10%剥離、4:11~20%剥離、3.5:21~30%剥離、3:31~40%剥離、2.5:41~50%剥離、2:51~60%剥離、1.5:61~70%剥離、1:71~80%剥離、0.5:81~90%剥離、0:91~100%剥離 5: no peeling, 4.5: 1-10% peeling, 4: 11-20% peeling, 3.5: 21-30% peeling, 3: 31-40% peeling, 2.5: 41-50% peeling, 2: 51-60% peeling, 1.5: 61-70% peeling, 1: 71-80% peeling, 0.5: 81-90% peeling, 0: 91-100% peeling

[折り曲げ2次密着性]
試験板を沸騰水に2時間浸漬後、24時間室内に放置したものについて、折り曲げ1次密着性と同様に、0TTと2TTの条件で、それぞれ同一基準で評価した。4以上を合格とし、結果を表2に示した。
[Secondary adhesion after bending]
The test plate was immersed in boiling water for 2 hours and then left indoors for 24 hours, and evaluated under the same conditions of 0TT and 2TT as in the case of the primary bending adhesion, using the same criteria. A score of 4 or higher was considered to be acceptable, and the results are shown in Table 2.

[SST(塩水噴霧試験)]
JIS Z2317に示される塩水噴霧腐食試験機にクロスカットを入れた試験板を1000hr投入し、カット部からの片側腐食平均フクレ幅と端面(上バリ、下バリ)からの平均腐食フクレ幅を測定した。カット部は1.0mm以下を合格とし、端面は5.0mm以下を合格とし、結果を表2に示した。
[SST (Salt Spray Test)]
A test plate with a cross cut was placed in a salt spray corrosion tester specified in JIS Z2317 for 1000 hours, and the average corrosion blister width on one side from the cut and the average corrosion blister width from the edge (upper burr, lower burr) were measured. A cut of 1.0 mm or less was considered acceptable, and an edge of 5.0 mm or less was considered acceptable. The results are shown in Table 2.

[CCT(複合サイクル腐食試験)]
JIS K5621に示される複合サイクル腐食試験機にクロスカットを入れた試験板を投入し、複合サイクルを60サイクル行った後、カット部からの片側腐食平均フクレ幅、端面(上バリ、下バリ)からの平均腐食フクレ幅、折り曲げ1次密着性と同様に、折り曲げ加工(2TT)した加工部からの平均腐食フクレ幅を測定した。カット部は0.7mm以下を合格とし、端面は3.0mm以下を合格とした。加工部は以下の評価基準に従って評価を行い、3.5以上を合格とした。結果を表2に示した。
[CCT (Combined Cyclic Corrosion Test)]
The test plate with the cross cut was put into the complex cycle corrosion tester shown in JIS K5621, and after 60 complex cycles, the average corrosion blister width from the cut part on one side, the average corrosion blister width from the end face (upper burr, lower burr), and the average corrosion blister width from the processed part that was folded (2TT) were measured in the same manner as the primary adhesion of the folded part. The cut part was rated as passing if it was 0.7 mm or less, and the end face was rated as passing if it was 3.0 mm or less. The processed part was rated according to the following evaluation criteria, and 3.5 or more was rated as passing. The results are shown in Table 2.

5:剥離面積が0%
4.5:剥離面積が10%未満
4:剥離面積が10%以上20%未満
3.5:剥離面積が20%以上30%未満
3:剥離面積が30%以上40%未満
2.5:剥離面積が40%以上50%未満
2:剥離面積が50%以上60%未満
1.5:剥離面積が60%以上70%未満
1:剥離面積が70%以上80%未満
0.5:剥離面積が80%以上90%未満
0:剥離面積が90%以上100%以下
5: Peeling area is 0%
4.5: peeled area is less than 10% 4: peeled area is 10% or more and less than 20% 3.5: peeled area is 20% or more and less than 30% 3: peeled area is 30% or more and less than 40% 2.5: peeled area is 40% or more and less than 50% 2: peeled area is 50% or more and less than 60% 1.5: peeled area is 60% or more and less than 70% 1: peeled area is 70% or more and less than 80% 0.5: peeled area is 80% or more and less than 90% 0: peeled area is 90% or more and less than 100%

[深絞り]
深絞り(角絞り)加工機(エリクセン社製)を用い、試験板を以下の条件で加工した。その後、以下の評価基準により評価した。
(条件)角筒絞り、ブランク形状:100mm角、押え圧:1.5t、絞り速度:400mm/min
(評価基準)加工後の4角の塗膜の剥離度合いを以下の評価基準に沿って5点満点で評価し、その平均点を算出し、3.5以上を合格とした。結果を表2に示した。
[Deep drawing]
The test plates were processed under the following conditions using a deep drawing (angle drawing) processing machine (manufactured by Erichsen), and then evaluated according to the following evaluation criteria.
(Conditions) Square cylinder drawing, blank shape: 100 mm square, pressing pressure: 1.5 t, drawing speed: 400 mm/min
(Evaluation criteria) The degree of peeling of the coating film at the four corners after processing was evaluated on a 5-point scale according to the following evaluation criteria, and the average score was calculated. A score of 3.5 or more was considered to be acceptable. The results are shown in Table 2.

5:剥離面積が0%以上5%未満
4:剥離面積が5%以上25%未満
3:剥離面積が25%以上50%未満
2:剥離面積が50%以上75%未満
1:剥離面積が75%以上100%以下
5: peeled area is 0% or more and less than 5% 4: peeled area is 5% or more and less than 25% 3: peeled area is 25% or more and less than 50% 2: peeled area is 50% or more and less than 75% 1: peeled area is 75% or more and less than 100%

Figure 2024067756000002
Figure 2024067756000002

表2から、以下の結果が明らかである。実施例に係る試験板はそれぞれ特定の成分を含まない比較例1~4に係る試験板よりも加工後の耐食性及び塗装密着性に優れている。比較例5~8に係る水性表面処理組成物は各成分の含有量が過剰であり、かつアルコールを含まないため貯蔵安定性が不良であり皮膜を形成できなかった。実施例に係る試験板は、リン酸塩として窒素含有リン酸塩化合物以外のリン酸塩を含有する比較例9、10に係る試験板よりも加工後の耐食性及び塗装密着性に優れている。

The following results are evident from Table 2. The test plates according to the Examples have better corrosion resistance and paint adhesion after processing than the test plates according to Comparative Examples 1 to 4, which do not contain any particular component. The aqueous surface treatment compositions according to Comparative Examples 5 to 8 have poor storage stability and were unable to form a film because the contents of each component are excessive and they do not contain alcohol. The test plates according to the Examples have better corrosion resistance and paint adhesion after processing than the test plates according to Comparative Examples 9 and 10, which contain a phosphate other than a nitrogen-containing phosphate compound as the phosphate.

Claims (11)

ポリフェノール化合物と、エポキシシラン化合物と、カルボキシ基含有アクリル樹脂と、窒素含有カチオン及びリン酸アニオンからなる窒素含有リン酸塩化合物と、を含む、水性表面処理組成物。 An aqueous surface treatment composition comprising a polyphenol compound, an epoxysilane compound, a carboxyl group-containing acrylic resin, and a nitrogen-containing phosphate compound consisting of a nitrogen-containing cation and a phosphate anion. 前記ポリフェノール化合物の前記水性表面処理組成物中における含有量が1.0~6.0g/L、
前記エポキシシラン化合物の前記水性表面処理組成物中における含有量が5.0~15g/L、
前記カルボキシ基含有アクリル樹脂の前記水性表面処理組成物中における含有量が5.0~20g/L、
前記窒素含有リン酸塩化合物の前記水性表面処理組成物中における含有量が0.5~3g/L、である、請求項1に記載の水性表面処理組成物。
The content of the polyphenol compound in the aqueous surface treatment composition is 1.0 to 6.0 g/L;
The content of the epoxysilane compound in the aqueous surface treatment composition is 5.0 to 15 g/L;
The content of the carboxyl group-containing acrylic resin in the aqueous surface treatment composition is 5.0 to 20 g/L;
2. The aqueous surface treatment composition according to claim 1, wherein the content of the nitrogen-containing phosphate compound in the aqueous surface treatment composition is 0.5 to 3 g/L.
さらに炭素数が3以下であるアルコール化合物を含み、前記アルコール化合物の前記水性表面処理組成物中における含有量が5.0~30g/Lである、請求項1に記載の水性表面処理組成物。 The aqueous surface treatment composition according to claim 1, further comprising an alcohol compound having 3 or less carbon atoms, the content of the alcohol compound in the aqueous surface treatment composition being 5.0 to 30 g/L. さらに分子内に1以上のアミノ基を有するアミノ化合物を含み、前記アミノ化合物の前記水性表面処理組成物中における含有量が0.1~10g/Lである、請求項1に記載の水性表面処理組成物。 The aqueous surface treatment composition according to claim 1, further comprising an amino compound having one or more amino groups in the molecule, the content of the amino compound in the aqueous surface treatment composition being 0.1 to 10 g/L. 前記ポリフェノール化合物の分子量が1000以上である、請求項1に記載の水性表面処理組成物。 The aqueous surface treatment composition according to claim 1, wherein the molecular weight of the polyphenol compound is 1000 or more. 前記エポキシシラン化合物がシクロアルキル基を有する、請求項1に記載の水性表面処理組成物。 The aqueous surface treatment composition according to claim 1, wherein the epoxysilane compound has a cycloalkyl group. 前記カルボキシ基含有アクリル樹脂の重量平均分子量が80,000~1,500,000であり、固形分酸価が150~780mgKOH/gである、請求項1に記載の水性表面処理組成物。 The aqueous surface treatment composition according to claim 1, wherein the weight average molecular weight of the carboxyl group-containing acrylic resin is 80,000 to 1,500,000, and the acid value of the solid content is 150 to 780 mgKOH/g. 前記リン酸アニオンがオルトリン酸イオンである、請求項1に記載の水性表面処理組成物。 The aqueous surface treatment composition according to claim 1, wherein the phosphate anion is an orthophosphate ion. 前記アミノ化合物が、分子内に2以上のアミノ基を有する化合物である、請求項4に記載の水性表面処理組成物。 The aqueous surface treatment composition according to claim 4, wherein the amino compound is a compound having two or more amino groups in the molecule. pHが2.0~8.0の範囲内である、請求項1に記載の水性表面処理組成物。 The aqueous surface treatment composition according to claim 1, having a pH in the range of 2.0 to 8.0. 請求項1~10のいずれか1項に記載の水性表面処理組成物を硬化した表面処理皮膜。 A surface treatment film obtained by curing the aqueous surface treatment composition according to any one of claims 1 to 10.
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