JP2024077622A - Surface-treated metal plate - Google Patents

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史生 柴尾
Fumio Shibao
育郎 山岡
Ikuro Yamaoka
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To exert an antiviral effect for a long period of time while suppressing a manufacturing cost.
SOLUTION: The surface-treated metal sheet according to the present invention has a first coating layer that contains at least an organic silicate compound and is provided on at least one surface of the metal sheet, in which in the first coating layer, a quaternary ammonium salt-containing chemical structure forms a chemical bond with respect to the organic silicate compound, the quaternary ammonium salt-containing chemical structure being a chemical structure in which an atomic group R4 of the quaternary ammonium salt having the chemical structure represented by a chemical formula (1) is chemically bonded to at least one or more immobilization chemical structures represented by chemical formulae (2) to (4).
SELECTED DRAWING: Figure 1A
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本発明は、表面処理金属板に関する。 The present invention relates to a surface-treated metal sheet.

数年来の新型コロナウイルス(COVID-19)の影響により、各種の物品への抗ウイルス特性の付与についてのニーズが高まっている現状にあり、抗ウイルス効果を有する薬剤を各種の物品の表面に塗布する事業が盛況となっている。抗ウイルス効果を有する薬剤の塗布は、既存の建造物への適用が可能となるが、塗布に要する人的コストが高く、また、薬剤の耐久性が十分ではないことから定期的な施工が必要となって、ランニングコストも高いという問題がある。 Due to the impact of the novel coronavirus (COVID-19) over the past few years, there is an increasing need to impart antiviral properties to various items, and businesses that apply antiviral agents to the surfaces of various items are thriving. Applying antiviral agents can be applied to existing structures, but there are problems with the high labor costs involved in application and the lack of durability of the agents, which necessitates regular application and high running costs.

他方、例えば以下の特許文献1のように、従来、鋼材に対して予め抗ウイルス機能を付与する技術が知られている。かかる技術は、塗装鋼材をベースとして、かかる塗装鋼材の上層に、保護層及び光触媒層を順に形成する技術である。 On the other hand, there is a known technique for imparting antiviral properties to steel materials in advance, as shown in, for example, Patent Document 1 below. This technique uses a coated steel material as a base, and forms a protective layer and a photocatalyst layer in that order on top of the coated steel material.

特開2009-131960号公報JP 2009-131960 A 特開2017- 14401号公報JP 2017-14401 A 特開2017-137481号公報JP 2017-137481 A

しかしながら、上記特許文献1に開示されている光触媒層で含有される、可視光応答型の光触媒化合物は、可視光との反応性を高めるために特殊な元素をドープさせたり、助触媒となる金属を担持させたりすることが好ましく、コストという観点で改良の余地がある。 However, the visible light responsive photocatalyst compound contained in the photocatalyst layer disclosed in Patent Document 1 is preferably doped with a special element to enhance reactivity with visible light or supported with a metal promoter, and there is room for improvement in terms of cost.

また、上記のような光触媒化合物を用いる場合には、光触媒化合物によって光触媒層自体が酸化・分解されることを防止するために、シリカやジルコニア等といった無機系化合物を用いた無機系皮膜とすることが多い。このような無機系皮膜を形成する際には、アルコール等の有機溶媒を用いた塗料が用いられるため、形成の過程で揮発性有機化合物(Volatile Organic Compounds:VOC)が生じることとなる。一方で、揮発性有機化合物は、排出規制があるために環境に無害な状態で排出しなければならず、無害化のためのコストが必要となる。 When using photocatalytic compounds such as those described above, inorganic coatings are often made using inorganic compounds such as silica and zirconia to prevent the photocatalytic layer itself from being oxidized and decomposed by the photocatalytic compounds. When forming such inorganic coatings, paints using organic solvents such as alcohol are used, which results in the generation of volatile organic compounds (VOCs) during the formation process. However, due to emission regulations, volatile organic compounds must be discharged in a harmless state into the environment, and costs are required to make them harmless.

上記のような状況を踏まえ、抗ウイルス効果を示す物質として、光触媒化合物以外の化合物を用いることが考えられる。例えば、上記の特許文献2及び特許文献3では、抗菌性を示す化合物として、第4級アンモニウム塩を有する化合物が用いられている。また、近年の独立行政法人 製品評価技術基盤機構の報告(2020年6月29日、ニュースリリース)によれば、第4級アンモニウム塩が新型コロナウイルス(COVID-19)抑制に有効であることが知られていることから、抗ウイルス効果を示す比較的安価な化合物として、光触媒化合物の替わりに第4級アンモニウム塩を有する化合物を用いることが考えうる。 In light of the above situation, it is conceivable to use compounds other than photocatalyst compounds as substances that exhibit antiviral effects. For example, in the above Patent Documents 2 and 3, a compound having a quaternary ammonium salt is used as a compound that exhibits antibacterial properties. In addition, according to a recent report by the National Institute of Technology and Evaluation (June 29, 2020, news release), it is known that quaternary ammonium salts are effective in suppressing the new coronavirus (COVID-19). Therefore, it is conceivable to use a compound having a quaternary ammonium salt instead of a photocatalyst compound as a relatively inexpensive compound that exhibits antiviral effects.

しかしながら、第4級アンモニウム塩を含む皮膜について、本発明者らが鋭意検討した結果、皮膜中に第4級アンモニウム塩を単に含有させただけの場合、第4級アンモニウム塩が早い段階で失活してしまうことが判明した。そのため、第4級アンモニウム塩を用いて抗ウイルス効果を長期的に発現させるためには、更なる改良が必要となることが明らかとなった。 However, as a result of extensive research by the present inventors into films containing quaternary ammonium salts, it was found that when quaternary ammonium salts are simply contained in a film, the quaternary ammonium salts are inactivated at an early stage. Therefore, it became clear that further improvements were required to achieve long-term antiviral effects using quaternary ammonium salts.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、製造コストを抑えながら、抗ウイルス効果を長期にわたって発現させることが可能な、表面処理金属板を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in consideration of the above problems, and the object of the present invention is to provide a surface-treated metal sheet that can exert an antiviral effect for a long period of time while suppressing manufacturing costs.

上記課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討した結果、皮膜中に含有させただけの第4級アンモニウム塩が早期に失活してしまうのは、第4級アンモニウム塩が皮膜中に固定化されていないから、との知見を得ることができた。人や物が、皮膜の表面に繰返し触れたり、表面を擦ったりすれば、皮膜に固定化されていない第4級アンモニウム塩は、皮膜の表面から容易に取り除かれてしまう。また、皮膜の表面を清浄にするために、水、アルコールや洗浄液などの親水性の液で湿らせた布で皮膜の表面を払拭すると、固定化されていない、親水性の第4級アンモニウム塩は、容易に洗い出されてしまう。そのため、皮膜中で第4級アンモニウム塩を固定化することができれば、抗ウイルス効果を長期にわたって発現させることが可能となると期待される。
かかる着想のもと完成された本発明の要旨は、以下の通りである。
In order to solve the above problems, the present inventors have conducted intensive research and have found that the reason why the quaternary ammonium salt contained in the film is inactivated early is because the quaternary ammonium salt is not fixed in the film. If a person or object repeatedly touches or rubs the surface of the film, the quaternary ammonium salt that is not fixed in the film is easily removed from the surface of the film. In addition, if the surface of the film is wiped with a cloth moistened with a hydrophilic liquid such as water, alcohol, or a cleaning solution in order to clean the surface of the film, the hydrophilic quaternary ammonium salt that is not fixed is easily washed out. Therefore, if the quaternary ammonium salt can be fixed in the film, it is expected that the antiviral effect can be expressed for a long period of time.
The gist of the present invention, which was completed based on this concept, is as follows.

(1)金属板の少なくとも一方の表面に設けられた、有機ケイ酸化合物を少なくとも含有する第1皮膜層を有しており、前記第1皮膜層では、以下の化学式(1)で表される化学構造の第4級アンモニウム塩の原子団R4が、以下の化学式(2)~化学式(4)で表される少なくとも1つ以上の固定化用化学構造と互いに化学結合した化学構造である第4級アンモニウム塩含有化学構造が、前記有機ケイ酸化合物に対して、化学結合を形成している、表面処理金属板。
ここで、以下の化学式(1)~化学式(4)において、原子団R1、R2、R3、R4、R11、R12は、それぞれ独立に、以下の通りである。
R1:炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R2:炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R3:炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R4:炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R11:-C(R5)(R6)-で表される構造を有しており、R5とR6は、それぞれ独立に、水素、又は、炭素数1~3の鎖式炭化水素の置換基である。
R12:炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R13:炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R14:炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
(2)前記化学構造における前記R1、前記R2、及び、前記R3が、以下の化学式(5)で表される化学構造を有しない、(1)に記載の表面処理金属板。
ここで、以下の化学式(5)において、原子団X1、X2、Ar、Rは、それぞれ独立に、以下の通りである。
X1、X2:それぞれ独立に、水素、炭素数1~3の鎖式脂肪族炭化水素基、又は、ハロゲン元素であり、前記鎖式脂肪族炭化水素基は、ヘテロ元素を有していてもよい。ここで、nは、0、1、2のいずれかである。
Ar:置換又は非置換のアリール基
R:炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。

-(C(X1)(X2))-Ar-R ・・・化学式(5)

(3)前記第1皮膜層中における前記第4級アンモニウム塩の含有量が、前記第1皮膜層1gあたり0.2mmol以上3.0mmol以下である、(1)又は(2)に記載の表面処理金属板。
(4)前記第1皮膜層中において、前記第4級アンモニウム塩と、前記化学式(2)~化学式(4)で表される少なくとも1つ以上の化学構造と、のモル比は、1.01~2.00である、(3)に記載の表面処理金属板。
(5)前記第1皮膜層は、更に、P、V、及び、Mgからなる群より選択される1種以上の元素を有する無機系成分を更に含有する、(1)又は(2)に記載の表面処理金属板。
(6)前記第1皮膜層は、樹脂を更に含有し、前記樹脂は、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、及び、ポリエステル系樹脂からなる群より選択される少なくとも1種以上である、(1)又は(2)に記載の表面処理金属板。
(7)前記第1皮膜層の平均厚みは、0.02~3.00μmである、(1)又は(2)に記載の表面処理金属板。
(8)前記金属板の表面には、前記金属板の圧延方向に沿ったヘアラインが存在する、(1)又は(2)に記載の表面処理金属板。
(9)前記金属板の表面には、スパングル模様が存在する、(1)又は(2)に記載の表面処理金属板。
(10)前記第1皮膜層と前記金属板との間に、更に、第2皮膜層を有する、(1)又は(2)に記載の表面処理金属板。
(11)前記金属板は、亜鉛系めっき鋼板である、(1)又は(2)に記載の表面処理金属板。
(12)前記第一皮膜層を有する表面処理金属板を沸騰水に30分浸漬した後、熱分解ガスクロマトグラフィ/質量スペクトル法により分析した場合に、N,N-ジメチルエチルアミン、もしくは、クロロメタンの何れか一方又は両方の化合物、及び、トリメチルアミンが、前記第1皮膜層に対する質量比として、合計で3mg/g以上検出される、(1)又は(2)に記載の表面処理鋼板。
(1) A surface-treated metal plate having a first coating layer containing at least an organosilicic acid compound provided on at least one surface of a metal plate, wherein in the first coating layer, a quaternary ammonium salt-containing chemical structure, in which an atomic group R4 of a quaternary ammonium salt having a chemical structure represented by the following chemical formula (1) is chemically bonded to at least one or more immobilization chemical structures represented by the following chemical formulas (2) to (4), forms a chemical bond with the organosilicic acid compound.
In the following chemical formulas (1) to (4), the atomic groups R1, R2, R3, R4, R11, and R12 are each independently as follows:
R1: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R2: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R3: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R4: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R11: Has a structure represented by -C(R5)(R6)-, where R5 and R6 are each independently a hydrogen atom or a chain hydrocarbon substituent having 1 to 3 carbon atoms.
R12: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R13: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R14: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
(2) The surface-treated metal sheet according to (1), in which R1, R2, and R3 in the chemical structure do not have a chemical structure represented by the following chemical formula (5).
In the following chemical formula (5), the atomic groups X1, X2, Ar, and R are each independently as follows:
X1 and X2 each independently represent a hydrogen atom, a chain aliphatic hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, or a halogen element, and the chain aliphatic hydrocarbon group may have a hetero element. Here, n is 0, 1, or 2.
Ar: a substituted or unsubstituted aryl group; R: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.

-(C(X1)(X2)) n -Ar-R...chemical formula (5)

(3) The surface-treated metal sheet according to (1) or (2), wherein the content of the quaternary ammonium salt in the first coating layer is 0.2 mmol or more and 3.0 mmol or less per 1 g of the first coating layer.
(4) The surface-treated metal sheet according to (3), wherein in the first coating layer, a molar ratio of the quaternary ammonium salt to at least one of the chemical structures represented by chemical formulas (2) to (4) is 1.01 to 2.00.
(5) The surface-treated metal sheet according to (1) or (2), wherein the first coating layer further contains an inorganic component having one or more elements selected from the group consisting of P, V, and Mg.
(6) The surface-treated metal sheet according to (1) or (2), wherein the first coating layer further contains a resin, and the resin is at least one selected from the group consisting of an acrylic resin, a urethane resin, and a polyester resin.
(7) The surface-treated metal sheet according to (1) or (2), wherein the average thickness of the first coating layer is 0.02 to 3.00 μm.
(8) The surface-treated metal sheet according to (1) or (2), in which a hairline is present on the surface of the metal sheet along the rolling direction of the metal sheet.
(9) The surface-treated metal sheet according to (1) or (2), wherein a spangle pattern is present on the surface of the metal sheet.
(10) The surface-treated metal sheet according to (1) or (2), further comprising a second coating layer between the first coating layer and the metal sheet.
(11) The surface-treated metal sheet according to (1) or (2), wherein the metal sheet is a zinc-based plated steel sheet.
(12) A surface-treated steel sheet according to (1) or (2), in which, when a surface-treated metal sheet having the first coating layer is immersed in boiling water for 30 minutes and then analyzed by pyrolysis gas chromatography/mass spectrometry, a total of 3 mg/g or more of either or both of N,N-dimethylethylamine or chloromethane compounds, and trimethylamine are detected in terms of a mass ratio relative to the first coating layer.

Figure 2024077622000002
Figure 2024077622000002

以上説明したように本発明によれば、製造コストを抑えながら、抗ウイルス効果を長期にわたって発現させることが可能となる。 As explained above, the present invention makes it possible to exert an antiviral effect over a long period of time while keeping manufacturing costs down.

本発明の実施形態に係る表面処理金属板の構成の一例を示した模式図である。1 is a schematic diagram showing an example of a configuration of a surface-treated metal sheet according to an embodiment of the present invention. FIG. 同実施形態に係る表面処理金属板の構成の一例を示した模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a surface-treated metal sheet according to the embodiment. 同実施形態に係る表面処理金属板の構成の他の一例を示した模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing another example of the configuration of the surface-treated metal sheet according to the embodiment. 同実施形態に係る表面処理金属板の構成の他の一例を示した模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing another example of the configuration of the surface-treated metal sheet according to the embodiment.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 The preferred embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the attached drawings. Note that in this specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals to avoid redundant description.

(表面処理金属板について)
<表面処理金属板の構造>
以下では、まず、図1A及び図1Bを参照しながら、本発明の実施形態に係る表面処理金属板の構造について説明する。図1A及び図1Bは、本実施形態に係る表面処理金属板の構造の一例を模式的に示した説明図である。
(About surface-treated metal sheets)
<Structure of surface-treated metal sheet>
Hereinafter, the structure of a surface-treated metal sheet according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 1A and Fig. 1B. Fig. 1A and Fig. 1B are explanatory diagrams that show an example of the structure of a surface-treated metal sheet according to the present embodiment.

図1Aに模式的に示したように、本実施形態に係る表面処理金属板1は、母材である金属板10と、第1皮膜層20と、を少なくとも有している。 As shown in FIG. 1A, the surface-treated metal sheet 1 according to this embodiment has at least a metal sheet 10 as a base material and a first coating layer 20.

[金属板10について]
本実施形態に係る表面処理金属板1において、母材である金属板10としては、各種の金属板を用いることが可能である。このような金属板として、例えば、鉄、鉄基合金、アルミニウム、アルミニウム基合金、銅、銅基合金等を挙げることができる。また、金属板10として、各種の金属板に対してめっきが施された、めっき金属板を用いることも可能である。
[Regarding the metal plate 10]
In the surface-treated metal sheet 1 according to the present embodiment, various metal sheets can be used as the base metal, that is, the metal sheet 10. Examples of such metal sheets include iron, iron-based alloys, aluminum, aluminum-based alloys, copper, copper-based alloys, etc. Also, as the metal sheet 10, it is possible to use a plated metal sheet in which various metal sheets are plated.

中でも、本実施形態に係る金属板10として、亜鉛系めっき鋼板を用いることが好ましい。亜鉛系めっき鋼板としては、例えば、亜鉛めっき鋼板、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-マンガンめっき鋼板、亜鉛-アルミニウム-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-シリコンめっき鋼板等の亜鉛系めっき鋼板が挙げられる。また、亜鉛系めっき鋼板として、上記のめっき中に、少量の異種金属元素又は不純物として、コバルト、モリブデン、タングステン、ニッケル、チタン、クロム、アルミニウム、マンガン、鉄、マグネシウム、鉛、ビスマス、アンチモン、錫、銅、カドミウム、ヒ素等を含有するものや、シリカ、アルミナ、チタニア等の無機物を分散させたものを用いてもよい。また、亜鉛系めっき鋼板として、上記のめっきと他の種類のめっき(例えば、鉄めっき、鉄-リンめっき、ニッケルめっき、コバルトめっき等)とを組み合わせた複層めっきを有する鋼板を用いてもよい。めっき方法は、特に限定されるものではなく、電気めっき法、溶融めっき法、蒸着めっき法、分散めっき法、真空めっき法等といった、公知の各種のめっき方法を用いればよい。 Among them, it is preferable to use a zinc-based plated steel sheet as the metal sheet 10 according to the present embodiment. Examples of zinc-based plated steel sheets include zinc-based plated steel sheets, zinc-nickel plated steel sheets, zinc-iron plated steel sheets, zinc-chrome plated steel sheets, zinc-aluminum plated steel sheets, zinc-titanium plated steel sheets, zinc-magnesium plated steel sheets, zinc-manganese plated steel sheets, zinc-aluminum-magnesium plated steel sheets, and zinc-aluminum-magnesium-silicon plated steel sheets. In addition, as the zinc-based plated steel sheet, a sheet containing a small amount of different metal elements or impurities such as cobalt, molybdenum, tungsten, nickel, titanium, chromium, aluminum, manganese, iron, magnesium, lead, bismuth, antimony, tin, copper, cadmium, arsenic, etc. in the above plating, or a sheet having inorganic substances such as silica, alumina, and titania dispersed therein may be used. In addition, as the zinc-based plated steel sheet, a steel sheet having a multi-layer plating that combines the above plating with other types of plating (for example, iron plating, iron-phosphorus plating, nickel plating, cobalt plating, etc.) may be used. The plating method is not particularly limited, and any of the various known plating methods may be used, such as electroplating, hot-dip plating, vapor deposition plating, dispersion plating, vacuum plating, etc.

また、本実施形態に係る金属板10において、金属板10の表面には、金属板の圧延方向に沿って延伸するヘアラインが形成されていてもよく、スパングル模様が存在していてもよい。このようなヘアラインやスパングル模様等は、本実施形態に係る表面処理金属板1の意匠性を向上させるものであり、本実施形態に係る表面処理金属板1を外装部品としても使用することができるため、好適である。このような模様を形成するための方法については、特に限定されるものではなく、公知の各種の加工法を適宜利用することが可能である。 In addition, in the metal plate 10 according to this embodiment, a hairline extending along the rolling direction of the metal plate may be formed on the surface of the metal plate 10, and a spangle pattern may be present. Such hairlines, spangle patterns, etc. improve the design of the surface-treated metal plate 1 according to this embodiment, and are preferable because the surface-treated metal plate 1 according to this embodiment can also be used as an exterior component. There are no particular limitations on the method for forming such a pattern, and various known processing methods can be used as appropriate.

また、特にヘアライン模様は、金属板10の表面(金属板10が各種のめっき層を有するものである場合には、めっき層の表面)に凹凸を形成することで実現される模様であることから、金属板10の表面積を増加させる。そのため、かかる金属板10の表面に、後述するような第1皮膜層20を設けた場合であっても、第1皮膜層20は、形成された凹凸を反映した状態で成膜されるため、ヘアライン模様を設けなかった場合と比較して第1皮膜層20の表面積は増加する。このように、ヘアライン模様は、意匠性のみならず、抗ウイルス性という観点からも、より好ましい。 In particular, the hairline pattern increases the surface area of the metal plate 10 because it is a pattern that is realized by forming irregularities on the surface of the metal plate 10 (or the surface of the plating layer if the metal plate 10 has various plating layers). Therefore, even if a first coating layer 20 as described below is provided on the surface of such a metal plate 10, the first coating layer 20 is formed in a state that reflects the formed irregularities, so the surface area of the first coating layer 20 increases compared to when the hairline pattern is not provided. In this way, the hairline pattern is more preferable from the standpoint of not only design but also antiviral properties.

ここで、上記のような金属板10の厚みについては、特に限定されるものではなく、本実施形態に係る表面処理金属板1に求められる機械的な強度(例えば、引張強度等)や加工性等に応じて、適宜設定すればよい。 Here, the thickness of the metal plate 10 as described above is not particularly limited, and may be set appropriately depending on the mechanical strength (e.g., tensile strength, etc.) and processability required for the surface-treated metal plate 1 according to this embodiment.

[第1皮膜層20について]
本実施形態に係る第1皮膜層20は、図1Aに模式的に示したように、金属板10の一方の面の最表面に位置する層であり、以下で詳述するような、抗ウイルス性を示す特定の化学構造を有する有機ケイ酸化合物を少なくとも含有する。
[Regarding the first coating layer 20]
The first coating layer 20 according to this embodiment is a layer located on the outermost surface of one side of the metal plate 10, as shown in FIG. 1A, and contains at least an organosilicic acid compound having a specific chemical structure that exhibits antiviral properties, as described in detail below.

≪第4級アンモニウム塩含有化学構造≫
より詳細には、第1皮膜層20では、以下の化学式(1)で表される化学構造の第4級アンモニウム塩の原子団R4が、以下の化学式(2)~化学式(4)で表される少なくとも1つ以上の固定化用化学構造と互いに化学結合した化学構造である第4級アンモニウム塩含有化学構造が、有機ケイ酸化合物に対して、化学結合を形成している。
<Chemical structure containing quaternary ammonium salt>
More specifically, in the first coating layer 20, a quaternary ammonium salt-containing chemical structure, which is a chemical structure in which an atomic group R4 of a quaternary ammonium salt having a chemical structure represented by the following chemical formula (1) is chemically bonded to at least one or more immobilization chemical structures represented by the following chemical formulas (2) to (4), forms a chemical bond to the organosilicic acid compound.

Figure 2024077622000003
Figure 2024077622000003

ここで、上記化学式(1)~化学式(4)において、原子団R1、R2、R3、R4、R11、R12は、それぞれ独立に、以下の通りである。 In the above chemical formulas (1) to (4), the atomic groups R1, R2, R3, R4, R11, and R12 are each independently as follows:

R1:炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R2:炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R3:炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R4:炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R11:-C(R5)(R6)-で表される構造を有しており、R5とR6は、それぞれ独立に、水素、又は、炭素数1~3の鎖式炭化水素の置換基である。
R12:炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R13:炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R14:炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R1: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R2: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R3: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R4: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R11: Has a structure represented by -C(R5)(R6)-, where R5 and R6 are each independently a hydrogen atom or a chain hydrocarbon substituent having 1 to 3 carbon atoms.
R12: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R13: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R14: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.

上記の化学構造のうち、化学式(1)で表される化学構造が、第4級アンモニウム塩を含む化学構造であり、第1皮膜層20中に含有されることで、抗ウイルス性や、抗菌性を発現する。第4級アンモニウム塩は、上記化学式(1)にも示したように、プラス電荷を有している。このプラス電荷により、第4級アンモニウム塩は、マイナス電荷を有するウイルスのエンベロープに吸着し、エンベロープを流動させて崩壊させる。このようなエンベロープの崩壊により、第4級アンモニウム塩の吸着したウイルスが失活する。 Of the above chemical structures, the chemical structure represented by chemical formula (1) is a chemical structure containing a quaternary ammonium salt, and when contained in the first coating layer 20, it exhibits antiviral and antibacterial properties. As shown in the above chemical formula (1), the quaternary ammonium salt has a positive charge. Due to this positive charge, the quaternary ammonium salt adsorbs to the envelope of the virus, which has a negative charge, causing the envelope to flow and collapse. This collapse of the envelope inactivates the virus adsorbed by the quaternary ammonium salt.

また、上記の化学構造のうち、化学式(2)~化学式(4)で表される化学構造が、化学式(1)で表される第4級アンモニウム塩を、第1皮膜層20が含有する有機ケイ酸化合物に固定化させるための化学構造である。化学式(1)で表される化学構造を有する第4級アンモニウム塩と、化学式(2)~化学式(4)で表される固定化用化学構造とは、R4で表される位置で互いに化学結合して、第4級アンモニウム塩含有化学構造を形成している。 Among the above chemical structures, the chemical structures represented by chemical formulas (2) to (4) are chemical structures for immobilizing the quaternary ammonium salt represented by chemical formula (1) to the organosilicate compound contained in the first coating layer 20. The quaternary ammonium salt having the chemical structure represented by chemical formula (1) and the immobilization chemical structures represented by chemical formulas (2) to (4) are chemically bonded to each other at the position represented by R4 to form a quaternary ammonium salt-containing chemical structure.

ここで、化学式(2)で表される化学構造の場合、原子団R12の結合手、又は、原子団R11とR12の間に位置する炭素原子に結合している酸素原子の位置で、かかる化学構造は、有機ケイ酸化合物と化学結合している。また、化学式(3)で表される化学構造の場合、ケイ素原子に化学結合している酸素原子の結合手、又は、原子団R14の結合手の位置で、かかる化学構造は、有機ケイ酸化合物と化学結合している。また、化学式(4)で表される化学構造の場合、原子団R13の結合手の位置で、かかる化学構造は、有機ケイ酸化合物と化学結合している。 Here, in the case of the chemical structure represented by chemical formula (2), the chemical structure is chemically bonded to an organic silicic acid compound at the bond of the atomic group R12 or at the position of the oxygen atom bonded to the carbon atom located between the atomic groups R11 and R12. In addition, in the case of the chemical structure represented by chemical formula (3), the chemical structure is chemically bonded to an organic silicic acid compound at the bond of the oxygen atom chemically bonded to the silicon atom or at the bond of the atomic group R14. In addition, in the case of the chemical structure represented by chemical formula (4), the chemical structure is chemically bonded to an organic silicic acid compound at the bond of the atomic group R13.

このように、本実施形態に第1皮膜層20では、第1皮膜層20中に、第4級アンモニウム塩に加えて、有機ケイ酸化合物と結合可能な化学構造(すなわち、化学式(2)~化学式(4)で表される化学構造)が含有されている。これにより、第4級アンモニウム塩を有機ケイ酸化合物に固定化させて、第4級アンモニウム塩の抗ウイルス活性を、長期にわたって保持することが可能となる。 In this manner, in the first coating layer 20 of this embodiment, in addition to the quaternary ammonium salt, the first coating layer 20 contains a chemical structure capable of bonding with an organic silicic acid compound (i.e., the chemical structures represented by chemical formulas (2) to (4)). This makes it possible to fix the quaternary ammonium salt to the organic silicic acid compound and maintain the antiviral activity of the quaternary ammonium salt for a long period of time.

また、上記のような第4級アンモニウム塩含有化学構造は、極性を有する化学構造であることから、水系の溶媒に可溶となる。これにより、第1皮膜層20を形成する際の揮発性有機化合物の発生を、抑制することが可能となる。 In addition, the above-mentioned quaternary ammonium salt-containing chemical structure is a polar chemical structure, and therefore is soluble in aqueous solvents. This makes it possible to suppress the generation of volatile organic compounds when forming the first coating layer 20.

ここで、上記原子団R1、R2、R3の炭素数は、それぞれ独立に、好ましくは1~3である。また、上記原子団R4の炭素数は、好ましくは1~6である。また、上記原子団R5、R6の炭素数は、それぞれ独立に、好ましくは0~1である。また、上記原子団R12、R13、R14の炭素数は、それぞれ独立に、好ましくは1~6である。 Here, the number of carbon atoms in the atomic groups R1, R2, and R3 is preferably 1 to 3, each independently. The number of carbon atoms in the atomic group R4 is preferably 1 to 6. The number of carbon atoms in the atomic groups R5 and R6 is preferably 0 to 1, each independently. The number of carbon atoms in the atomic groups R12, R13, and R14 is preferably 1 to 6, each independently.

また、第4級アンモニウム塩は、マイナス電荷を有しているウイルスのエンベロープに吸着することで、ウイルスを失活させることから、第4級アンモニウム塩が示す電荷は、なるべく大きな正の値であることが好ましい。かかる観点から、中心N原子に結合した原子団R1、R2、R3を構成する炭素原子のうち、N原子から数えて1~2番目の炭素原子(すなわち、α位、β位の炭素)に対し、電子供与性の原子団が結合していないことが好ましい。 In addition, since quaternary ammonium salts inactivate viruses by adsorbing to the negatively charged virus envelope, it is preferable that the charge of the quaternary ammonium salt is as large a positive value as possible. From this perspective, it is preferable that, among the carbon atoms constituting the atomic groups R1, R2, and R3 bonded to the central N atom, no electron-donating atomic groups are bonded to the first and second carbon atoms counting from the N atom (i.e., the carbons at the α and β positions).

より具体的には、上記化学構造における原子団R1、R2、及び、R3が、以下の化学式(5)で表される化学構造を有しないことが好ましい。 More specifically, it is preferable that the atomic groups R1, R2, and R3 in the above chemical structure do not have a chemical structure represented by the following chemical formula (5).


-(C(X1)(X2))-Ar-R ・・・化学式(5)

-(C(X1)(X2)) n -Ar-R...chemical formula (5)

ここで、上記化学式(5)において、原子団X1、X2、Ar、Rは、それぞれ独立に、以下の通りである。 In the above chemical formula (5), the atomic groups X1, X2, Ar, and R are each independently as follows:

X1、X2:それぞれ独立に、水素、炭素数1~3の鎖式脂肪族炭化水素基、又は、ハロゲン元素であり、前記鎖式脂肪族炭化水素基は、ヘテロ元素を有していてもよい。ここで、nは、0、1、2のいずれかである。
Ar:置換又は非置換のアリール基
R:炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
X1 and X2 each independently represent a hydrogen atom, a chain aliphatic hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, or a halogen element, and the chain aliphatic hydrocarbon group may have a hetero element. Here, n is 0, 1, or 2.
Ar: a substituted or unsubstituted aryl group; R: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.

上記化学式(5)において、ナフチル基、フェニル基等で構成されるアリール基や、ベンジル基は、電子供与性の原子団であるため、第4級アンモニウム塩が有する正電荷を弱める方向に作用してしまう。 In the above chemical formula (5), the aryl group, such as the naphthyl group or the phenyl group, and the benzyl group are electron-donating atomic groups, and therefore act to weaken the positive charge of the quaternary ammonium salt.

ここで、上記化学式(1)で表される化学構造の第4級アンモニウム塩としては、例えば、以下の化学式(11)~化学式(13)で表される第4級アンモニウム塩を挙げることができる。化学式(11)で表される化合物は、酢酸トリメチルアンモニウムであり、化学式(12)で表される化合物は、トリメチル[3-(トリメトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロリドであり、化学式(13)で表される化合物は、グリシジルトリメチルアンモニウムクロリドである。 Here, examples of quaternary ammonium salts having the chemical structure represented by the above chemical formula (1) include quaternary ammonium salts represented by the following chemical formulas (11) to (13). The compound represented by chemical formula (11) is trimethylammonium acetate, the compound represented by chemical formula (12) is trimethyl[3-(trimethoxysilyl)propyl]ammonium chloride, and the compound represented by chemical formula (13) is glycidyltrimethylammonium chloride.

Figure 2024077622000004
Figure 2024077622000004

また、上記化学式(1)で表される化学構造と、化学式(2)で表される固定化用化学構造とが、R4を介して互いに化学結合した第4級アンモニウム塩含有化学構造の具体例としては、以下の化学式(21)で表される化学構造を挙げることができる。ここで、以下の化学式(21)で表される化学構造において、原子団R12は、例えば、-CHO(CHで表される原子団である。 A specific example of a quaternary ammonium salt-containing chemical structure in which the chemical structure represented by the above chemical formula (1) and the immobilization chemical structure represented by the chemical formula (2) are chemically bonded to each other via R4 is the chemical structure represented by the following chemical formula (21): In the chemical structure represented by the following chemical formula (21), the atomic group R12 is, for example, an atomic group represented by -CH2O ( CH2 ) 3 .

Figure 2024077622000005
Figure 2024077622000005

上記化学式(1)で表される化学構造と、化学式(3)で表される固定化用化学構造とが、R4を介して互いに化学結合した第4級アンモニウム塩含有化学構造の具体例としては、以下の化学式(31)で表される化学構造を挙げることができる。ここで、以下の化学式(31)で表される化学構造において、原子団R14は、例えば、-(CHで表される原子団である。 A specific example of a quaternary ammonium salt-containing chemical structure in which the chemical structure represented by the above chemical formula (1) and the immobilization chemical structure represented by the chemical formula (3) are chemically bonded to each other via R4 is the chemical structure represented by the following chemical formula (31). Here, in the chemical structure represented by the following chemical formula (31), the atomic group R14 is, for example, an atomic group represented by -( CH2 ) 3 .

Figure 2024077622000006
Figure 2024077622000006

上記化学式(1)で表される化学構造と、化学式(4)で表される固定化用化学構造とが、R4を介して互いに化学結合した第4級アンモニウム塩含有化学構造の具体例としては、以下の化学式(41)で表される化学構造を挙げることができる。ここで、以下の化学式(41)で表される化学構造において、原子団R13は、例えば、-(CHで表される原子団である。 A specific example of a quaternary ammonium salt-containing chemical structure in which the chemical structure represented by the above chemical formula (1) and the immobilization chemical structure represented by the chemical formula (4) are chemically bonded to each other via R4 is the chemical structure represented by the following chemical formula (41): In the chemical structure represented by the following chemical formula (41), the atomic group R13 is, for example, an atomic group represented by -( CH2 ) 3 .

Figure 2024077622000007
Figure 2024077622000007

本実施形態に係る第4級アンモニウム塩含有化学構造として、例えば、化学式(21)で表される化学構造、化学式(31)で表される化学構造、化学式(41)で表される化学構造、等の化学構造を、好適に用いることが可能である。 As the quaternary ammonium salt-containing chemical structure according to this embodiment, for example, a chemical structure represented by chemical formula (21), a chemical structure represented by chemical formula (31), a chemical structure represented by chemical formula (41), or the like can be suitably used.

なお、本実施形態に係る第1皮膜層20において、上記化学式(1)で表される第4級アンモニウム塩が固定化されているか否かは、第4級アンモニウム塩と呈色反応する試薬を用いた呈色試験により確認することが可能である。より詳細には、以下のように呈色試験を実施すればよい。 In addition, whether or not the quaternary ammonium salt represented by the above chemical formula (1) is immobilized in the first coating layer 20 according to this embodiment can be confirmed by a color test using a reagent that undergoes a color reaction with the quaternary ammonium salt. More specifically, the color test can be carried out as follows.

着目する第1皮膜層において、固定化されていない第4級アンモニウム塩が含まれている可能性があるため、第1皮膜層を最表面に形成した金属板を、沸騰水に30分間浸漬し、固定化されていない第4級アンモニウム塩を十分に溶出させて、皮膜中から除去する。その後、第4級アンモニウム塩と呈色反応する試薬の水溶液(染料液)を、皮膜に数滴滴下し、約20分後に染料液の変色の有無を調べる。染料液としては、アニオン染料を含む試薬を希釈したものを、pH調整をせずに用いればよい。例えば、染料液として、ブロモチモールブルー、ブロモフェノールブルー、又は、メチルオレンジの試薬の飽和水溶液を水で10倍に希釈し、pH標準液などでpH調整せずに、希釈したままの状態で使用する。 Because the first coating layer of interest may contain unimmobilized quaternary ammonium salt, the metal plate on which the first coating layer is formed on the outermost surface is immersed in boiling water for 30 minutes to thoroughly dissolve and remove the unimmobilized quaternary ammonium salt from the coating. After that, several drops of an aqueous solution of a reagent that reacts with the quaternary ammonium salt (dye solution) are dropped onto the coating, and after about 20 minutes, the presence or absence of discoloration of the dye solution is checked. As the dye solution, a diluted reagent containing an anionic dye can be used without adjusting the pH. For example, as the dye solution, a saturated aqueous solution of a reagent such as bromothymol blue, bromophenol blue, or methyl orange is diluted 10 times with water, and used in its diluted state without adjusting the pH with a pH standard solution or the like.

皮膜を構成する化合物中に第4級アンモニウム塩サイトが存在すれば、皮膜への滴下時に黄緑色であったブロモチモールブルー液は、約20分で徐々に青緑色に変色する。また、えんじ色のブロモフェノールブルー液は、時間の経過とともに濃い青色に変化し、オレンジ色のメチルオレンジ液は、時間の経過とともに黄色に変化していく。なお、これらの試薬が皮膜中の第4級アンモニウム塩サイトと接すると変色する理由は、アニオン染料である試薬の分子が、窒素カチオンを持つ第4級アンモニウム塩サイトとイオン会合体を形成し、可視光の吸収波長が変化するからである。 If the compound that makes up the film contains quaternary ammonium salt sites, the bromothymol blue solution, which is yellow-green when dropped onto the film, will gradually change color to blue-green in about 20 minutes. Also, the maroon bromophenol blue solution will change color to a deep blue over time, and the orange methyl orange solution will change color to yellow over time. The reason these reagents change color when they come into contact with the quaternary ammonium salt sites in the film is because the molecules of the reagent, which are anionic dyes, form ion associates with the quaternary ammonium salt sites that contain nitrogen cations, changing the wavelength of visible light absorbed.

また、上記化学式(1)で表される第4級アンモニウム塩と、化学式(2)~化学式(4)で表される化学構造と、が化学結合をしているか否かについては、熱分解ガスクロマトグラフィ/質量スペクトル法(Pyrolysis-Gas Chromatography/Mass Spectrometry:p-GC/MS)により確認することが可能である。より詳細には、以下の手順で、分析を実施すればよい。 In addition, whether or not the quaternary ammonium salt represented by the above chemical formula (1) is chemically bonded to the chemical structures represented by chemical formulas (2) to (4) can be confirmed by pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry (p-GC/MS). More specifically, the analysis can be carried out according to the following procedure.

(1)前処理:着目する第1皮膜層において、固定化されていない第4級アンモニウム塩が含まれている可能性があるため、第1皮膜層20を有する表面処理金属板を、沸騰水に30分間浸漬し、固定化されていない第4級アンモニウム塩を十分に溶出させて、皮膜中から除去する。 (1) Pretreatment: Since the first coating layer of interest may contain unimmobilized quaternary ammonium salt, the surface-treated metal sheet having the first coating layer 20 is immersed in boiling water for 30 minutes to thoroughly dissolve the unimmobilized quaternary ammonium salt and remove it from the coating.

(2)皮膜に固定化されている第4級アンモニウム塩サイトの熱分解:250~260℃に加熱した窒素などの不活性ガス中に、上記(1)の処理を行った表面処理金属板を装入する。これにより、瞬間的に熱分解が生じる。もし、化学式(1)で表される第4級アンモニウム塩と、化学式(2)~化学式(4)で表される化学構造とが化学結合をしていれば、4種の第三級アミン、すなわち、(a)N(-R1)(-R2)(-R3)、(b)N(-R1)(-R2)(-R4-固定用化学構造-有機ケイ酸化合物)、(c)N(-R1)(-R3)(-R4-固定用化学構造-有機ケイ酸化合物)、(d)N(-R2)(-R3)(-R4-固定用化学構造-有機ケイ酸化合物)、の少なくとも1つが生成する。 (2) Thermal decomposition of the quaternary ammonium salt site fixed in the film: The surface-treated metal plate that has been treated in the above step (1) is placed in an inert gas such as nitrogen heated to 250-260°C. This causes instantaneous thermal decomposition. If the quaternary ammonium salt represented by chemical formula (1) is chemically bonded to the chemical structures represented by chemical formulas (2) to (4), at least one of the four types of tertiary amines, namely (a) N(-R1)(-R2)(-R3), (b) N(-R1)(-R2)(-R4-chemical structure for fixing-organic silicic acid compound), (c) N(-R1)(-R3)(-R4-chemical structure for fixing-organic silicic acid compound), and (d) N(-R2)(-R3)(-R4-chemical structure for fixing-organic silicic acid compound) is generated.

(3)p-GC/MSによる分析:本実施形態に係る第1皮膜層からは、トリメチルアミンが検出される。トリメチルアミンは、第1皮膜層中の第4級アンモニウム塩が熱分解されることで、生成するものである。また、N,N-ジメチルエチルアミン、又は、クロロメタンの何れか一方又は両方が検出される。クロロメタンは、第4級アンモニウム塩が熱分解され、第4級アンモニウム塩に含まれる塩化物イオンと反応することで生成される。また、上記化合物(11)に例示される、第4級アンモニウム塩にカルボキシル基が結合している化合物を加熱すると、二酸化炭素が脱離して、イリド化合物を生成する。イリド化合物は、更に加熱されて、N,N-ジメチルエチルアミンが生成される。このように、本分析方法により、N,N-ジメチルエチルアミン、もしくは、クロロメタンの何れか一方又は両方の化合物、及び、トリメチルアミンが、第1皮膜層に対する質量比として、合計で3mg/g以上検出されるか否かを確認することで、着目する皮膜層が本実施形態に係る第1皮膜層であるか否かを、判定することができる。 (3) Analysis by p-GC/MS: Trimethylamine is detected from the first coating layer according to this embodiment. Trimethylamine is generated by thermal decomposition of the quaternary ammonium salt in the first coating layer. In addition, either N,N-dimethylethylamine or chloromethane or both are detected. Chloromethane is generated by thermal decomposition of the quaternary ammonium salt and reaction with the chloride ions contained in the quaternary ammonium salt. In addition, when a compound in which a carboxyl group is bonded to a quaternary ammonium salt, such as the compound (11) above, is heated, carbon dioxide is eliminated to generate an ylide compound. The ylide compound is further heated to generate N,N-dimethylethylamine. In this way, by confirming whether or not the total of either N,N-dimethylethylamine or either chloromethane or both compounds and trimethylamine is detected in a mass ratio of 3 mg/g or more relative to the first coating layer by this analysis method, it is possible to determine whether or not the coating layer of interest is the first coating layer according to this embodiment.

次に、上記分析方法について、以下に詳細を述べる。
p-GC/MSには、例えば、本体であるGCMS-QP2010型(島津製作所株式会社製)と、熱分解装置JCI-55(日本分析工業株式会社製)と、を組み合わせて用いることができる。また、カラムには、BD-1(GLサイエンス株式会社製:内径0.25mm、長さ30m)を使用できる。
Next, the above analysis method will be described in detail below.
For example, the p-GC/MS can be a combination of a GCMS-QP2010 model (manufactured by Shimadzu Corporation) as the main body and a pyrolyzer JCI-55 (manufactured by Japan Analytical Industry Co., Ltd.) and a BD-1 (manufactured by GL Sciences Co., Ltd.: inner diameter 0.25 mm, length 30 m) can be used as the column.

まず、分析に使用する第1皮膜層の試料を、着目する表面処理金属板から採取する。第1皮膜層を表面処理金属板から採取する方法は、特に限定されない。機械的に削り取る方法が、簡便である。採取した試料は、上記(1)で説明したような前処理を実施した上で、前処理実施後の試料の質量を、予め計測しておく。また、上記(2)で説明したような第1皮膜層の熱分解は、得られた試料をパイロフィルムに包み、更に、ヘリウムガス雰囲気中で試料を更にホイルで包んだうえで、ヘリウムガス雰囲気中で包んだホイルに対し高周波を照射することで実施する。その上で、かかる熱分解により瞬間加熱により発生したガスを、p-GC/MSに導入する。熱分解温度は、250~260℃程度であることが好ましい。また、熱分解時間は、5秒程度であることが好ましい。 First, a sample of the first coating layer to be used for analysis is taken from the surface-treated metal plate of interest. There is no particular limitation on the method of taking the first coating layer from the surface-treated metal plate. A simple method is to mechanically scrape it off. The taken sample is pretreated as described in (1) above, and the mass of the sample after pretreatment is measured in advance. The pyrolysis of the first coating layer as described in (2) above is performed by wrapping the obtained sample in pyrofilm, further wrapping the sample in foil in a helium gas atmosphere, and irradiating the foil wrapped in the helium gas atmosphere with high frequency waves. The gas generated by instantaneous heating due to such pyrolysis is introduced into the p-GC/MS. The pyrolysis temperature is preferably about 250 to 260°C. The pyrolysis time is preferably about 5 seconds.

p-GC/MS内のカラム温度は、ガス導入前に40℃で5分間保持しておくと良い。これにより、熱によるカラムからの脱離進行を抑え、カラムとの親和性による分離が容易となる。特に、低温でカラムから脱離し、かつ、カラム保持時間が短い物質(例えば、トリエチルアミンやクロロメタン)も検出することが可能となる。カラム温度は、40℃で5分間保持した後、昇温速度10℃/分で150℃まで加熱し、更に、昇温速度20℃/分で280℃まで加熱して、280℃で1.5分間保持すると良い。ガス導入温度、及び、イオン源温度は、210℃とし、質量範囲m/zは、35~500とすることが好ましい。 The column temperature in the p-GC/MS should be held at 40°C for 5 minutes before gas introduction. This will suppress the progression of desorption from the column due to heat, and facilitate separation due to affinity with the column. In particular, it will be possible to detect substances that desorb from the column at low temperatures and have a short column retention time (e.g., triethylamine and chloromethane). The column temperature should be held at 40°C for 5 minutes, then heated to 150°C at a heating rate of 10°C/min, and further heated to 280°C at a heating rate of 20°C/min, and held at 280°C for 1.5 minutes. The gas introduction temperature and ion source temperature are preferably set to 210°C, and the mass range m/z is preferably set to 35 to 500.

また、N,N-ジメチルエチルアミン、クロロメタン、及び、トリメチルアミンの標準物質をそれぞれ準備し、上記と同様に、p-GC/MSによる分析を実施しておく。これにより、上記(3)で得られた分析結果から、着目した表面処理金属板におけるN,N-ジメチルエチルアミン、クロロメタン、及び、トリメチルアミンについての定量分析を実施することができる。 In addition, standard substances for N,N-dimethylethylamine, chloromethane, and trimethylamine are prepared, and analysis is performed by p-GC/MS in the same manner as above. This makes it possible to perform quantitative analysis of N,N-dimethylethylamine, chloromethane, and trimethylamine in the surface-treated metal sheet of interest based on the analysis results obtained in (3) above.

ここで、本実施形態に係る第1皮膜層20では、上記のように、第4級アンモニウム塩が皮膜に固定されているが、本実施形態に係る第1皮膜層20は、固定化されている第4級アンモニウム塩以外に、固定化されていない第4級アンモニウム塩を有していてもよい。 Here, in the first coating layer 20 according to this embodiment, as described above, the quaternary ammonium salt is fixed to the coating, but the first coating layer 20 according to this embodiment may have unfixed quaternary ammonium salt in addition to the fixed quaternary ammonium salt.

本実施形態に係る第1皮膜層20に含まれる第4級アンモニウム塩の含有量(より詳細には、第1皮膜層20中における、固定化されている第4級アンモニウム塩と固定化されていないフリーの第4級アンモニウム塩との合計含有量)は、第1皮膜層1gあたり0.2mmol以上であることが好ましい。第4級アンモニウム塩の合計含有量を第1皮膜層1gあたり0.2mmol以上とすることで、第4級アンモニウム塩が発現する抗ウイルス活性を、より長期にわたって保持することが可能となる。第4級アンモニウム塩の合計含有量は、より好ましくは0.3mmol以上であり、更に好ましくは0.5mmol以上である。 The content of the quaternary ammonium salt contained in the first coating layer 20 according to this embodiment (more specifically, the total content of the immobilized quaternary ammonium salt and the unimmobilized free quaternary ammonium salt in the first coating layer 20) is preferably 0.2 mmol or more per 1 g of the first coating layer. By making the total content of the quaternary ammonium salt 0.2 mmol or more per 1 g of the first coating layer, it is possible to maintain the antiviral activity expressed by the quaternary ammonium salt for a longer period of time. The total content of the quaternary ammonium salt is more preferably 0.3 mmol or more, and even more preferably 0.5 mmol or more.

また、本実施形態に係る第1皮膜層20において、固定化されている第4級アンモニウム塩と固定化されていないフリーの第4級アンモニウム塩との合計含有量は、第1皮膜層1gあたり3.0mmol以下であることが好ましい。第4級アンモニウム塩の合計含有量が高くなりすぎると、皮膜中に水分を呼び込みやすくなり、金属板10の種別によっては、金属板10の耐食性に影響を及ぼす可能性がある。第1皮膜層1gあたりの第4級アンモニウム塩の合計含有量を3.0mmol以下とすることで、金属板10の耐食性に影響を及ぼすことなく、第4級アンモニウム塩が発現する抗ウイルス活性を、より長期にわたって保持することが可能となる。第4級アンモニウム塩の合計含有量は、より好ましくは2.0mmol以下であり、更に好ましくは1.6mmol以下である。 In addition, in the first coating layer 20 according to this embodiment, the total content of the immobilized quaternary ammonium salt and the unimmobilized free quaternary ammonium salt is preferably 3.0 mmol or less per 1 g of the first coating layer. If the total content of the quaternary ammonium salt is too high, moisture is easily drawn into the coating, which may affect the corrosion resistance of the metal plate 10 depending on the type of metal plate 10. By setting the total content of the quaternary ammonium salt per 1 g of the first coating layer to 3.0 mmol or less, it is possible to maintain the antiviral activity expressed by the quaternary ammonium salt for a longer period of time without affecting the corrosion resistance of the metal plate 10. The total content of the quaternary ammonium salt is more preferably 2.0 mmol or less, and even more preferably 1.6 mmol or less.

ここで、既に形成されている第1皮膜層20において、上記の固定化されている第4級アンモニウム塩と固定化されていないフリーの第4級アンモニウム塩との合計含有量を事後的に測定するためには、後述のイオン対試薬(アルカンスルホン酸ナトリウム)を用いる方法で、沸騰水浸漬前の第1皮膜層1gに含まれる第4級アンモニウム塩のモル数を求めればよい。 Here, in order to measure the total content of the immobilized quaternary ammonium salt and the unimmobilized free quaternary ammonium salt in the already formed first coating layer 20, the number of moles of quaternary ammonium salt contained in 1 g of the first coating layer before immersion in boiling water can be determined using a method using an ion pair reagent (sodium alkanesulfonate) described below.

また、本実施形態に係る第1皮膜層20中において、上記の化学式(1)で表される第4級アンモニウム塩の総モル数(固定化されている第4級アンモニウム塩のモル数と固定化されていないフリーの第4級アンモニウム塩のモル数との和)と、化学式(2)~化学式(4)で表される少なくとも1つ以上で、第1皮膜層20に含まれる上記第4級アンモニウム塩が固定化されている化学構造の総モル数と、のモル比(=化学式(1)の総モル数/化学式(1)と結合した化学式(2)~(4)のモル数)は、1.01~2.00の範囲内であることが好ましい。上記のモル比を上記の範囲内とすることで、第1皮膜層20中で固定化されていない第4級アンモニウム塩の割合を低減することが可能となり、製造コストの過度の増加を招くことなく、より長期にわたる抗ウイルス活性の保持が可能となる。上記のモル比は、より好ましくは1.05~1.60である。 In addition, in the first coating layer 20 according to this embodiment, the molar ratio (=total number of moles of chemical formula (1)/number of moles of chemical formulas (2) to (4) combined with chemical formula (1)) between the total number of moles of the quaternary ammonium salt (the sum of the number of moles of immobilized quaternary ammonium salt and the number of moles of free quaternary ammonium salt) and the total number of moles of at least one or more chemical structures in which the quaternary ammonium salt contained in the first coating layer 20 is immobilized, is preferably within the range of 1.01 to 2.00. By setting the molar ratio within the above range, it is possible to reduce the proportion of quaternary ammonium salt that is not immobilized in the first coating layer 20, and it is possible to maintain antiviral activity for a longer period of time without excessively increasing manufacturing costs. The molar ratio is more preferably 1.05 to 1.60.

ここで、既に形成されている第1皮膜層20において、上記のモル比を事後的に測定するためには、第4級アンモニウム塩サイトの中心原子Nとイオン対を形成するイオン対試薬(アルカンスルホン酸ナトリウム)を用い、以下の(1)~(6)の手順に従って測定を実施すればよい。 Here, in order to measure the above molar ratio after the fact in the first coating layer 20 that has already been formed, an ion pair reagent (sodium alkane sulfonate) that forms an ion pair with the central atom N + of the quaternary ammonium salt site may be used, and the measurement may be carried out according to the following procedures (1) to (6).

(1)アルカンスルホン酸ナトリウム溶液の調製:既知モル濃度の(A)1-ヘプタンスルホン酸ナトリウム(CH(CH-SONa)、既知モル濃度の(B)1-デカンスルホン酸ナトリウム(CH(CH-SONa)、既知モル濃度の(C)1-ドデカンスルホン酸ナトリウム(CH(CH11-SONa)、既知モル濃度の(D)1-ペンタデカンスルホン酸ナトリウム(CH(CH14-SONa)をそれぞれメタノール/水=1/1(w/w)混合溶媒に溶解し、85%リン酸で液pHを約3.5に調整する。 (1) Preparation of sodium alkanesulfonate solution: (A) sodium 1-heptanesulfonate ( CH3 ( CH2 ) 6 - SO3Na ) of known molar concentrations, (B) sodium 1-decanesulfonate ( CH3 ( CH2 ) 9 - SO3Na ) of known molar concentrations, (C) sodium 1-dodecanesulfonate ( CH3 ( CH2 ) 11 - SO3Na ) of known molar concentrations, and (D) sodium 1-pentadecanesulfonate ( CH3 ( CH2 ) 14 - SO3Na ) of known molar concentrations are each dissolved in a 1/1 (w/w) mixed solvent of methanol/water, and the pH of the solution is adjusted to about 3.5 with 85% phosphoric acid.

(2)固定化されていない第4級アンモニウム塩の抽出:着目する第1皮膜層の抽出操作を行う。第1皮膜層20を有する表面処理金属板1を、沸騰水に30分間浸漬し、水溶性の成分を十分に溶出させ、溶出液と、抽出残渣皮膜を得る。溶出液には、皮膜中で固定化されていない第4級アンモニウム塩が含まれている可能性があり、抽出残渣皮膜には、化学式(2)~化学式(4)で表される少なくとも1つの化学構造に固定化された第4級アンモニウム塩が含まれている。 (2) Extraction of unimmobilized quaternary ammonium salt: An extraction operation is performed on the first coating layer of interest. The surface-treated metal sheet 1 having the first coating layer 20 is immersed in boiling water for 30 minutes to thoroughly dissolve the water-soluble components, and an eluate and an extraction residue coating are obtained. The eluate may contain quaternary ammonium salt that is not immobilized in the coating, and the extraction residue coating contains quaternary ammonium salt that is immobilized in at least one chemical structure represented by chemical formulas (2) to (4).

(3)溶出液から、イオンクロマトグラフィーの被験検体aの作成:上記(1)で得たアルカンスルホン酸ナトリウム(A)の溶液に、上記(2)で得た溶出液を添加して攪拌、混合し、第4級アンモニウム塩とアルカンスルホン酸ナトリウムとのモル比1:1のイオン対を形成させる。第4級アンモニウムカチオンとアルカンスルホン酸アニオンがイオン対を形成すると、電荷を打ち消しあって疎水性が増大し、沈殿が生じる場合がある。(A)の溶液を用いた場合に沈殿が生じれば、沈殿を含む混合液を濾過して沈殿を除去し、濾過液を、イオンクロマトグラフィーの被験検体aとする。被験検体aには、固定化されていない第4級アンモニウム塩とのイオン対の形成に消費されなかったアルカンスルホン酸ナトリウムが含まれている。上記の混合操作で(A)の溶液を用いた場合に沈殿が生じない場合、(B)の溶液を用いて上記と同様の混合操作を行い、沈殿が生じれば、濾過して沈殿を除去し、濾過液をイオンクロマトグラフィーの被験検体aとする。(B)の溶液を用いても沈殿が生じない場合、(C)の溶液を用いて上記と同様の混合操作を行い、沈殿が生じれば、濾過液を、イオンクロマトグラフィーの被験検体aとする。(C)の溶液を用いた場合でも沈殿が生じない場合、(D)の溶液を用いて上記と同様の混合操作を行い、濾過して沈殿を除去し、濾過液をイオンクロマトグラフィーの被験検体aとする。 (3) Preparation of a test specimen a for ion chromatography from the eluate: The eluate obtained in (2) above is added to the solution of sodium alkane sulfonate (A) obtained in (1) above, stirred and mixed to form an ion pair of quaternary ammonium salt and sodium alkane sulfonate in a molar ratio of 1:1. When a quaternary ammonium cation and an alkane sulfonate anion form an ion pair, the charges are cancelled out, increasing hydrophobicity, and a precipitation may occur. If a precipitation occurs when using solution (A), the mixture containing the precipitation is filtered to remove the precipitation, and the filtrate is used as the test specimen a for ion chromatography. The test specimen a contains sodium alkane sulfonate that was not consumed in the formation of an ion pair with the unimmobilized quaternary ammonium salt. If no precipitation occurs when using solution (A) in the above mixing operation, the same mixing operation as above is performed using solution (B), and if a precipitation occurs, the precipitation is removed by filtration, and the filtrate is used as the test specimen a for ion chromatography. If no precipitation occurs when solution (B) is used, the same mixing operation as above is performed using solution (C), and if a precipitation occurs, the filtrate is used as the test specimen a for ion chromatography. If no precipitation occurs when solution (C) is used, the same mixing operation as above is performed using solution (D), the precipitation is removed by filtration, and the filtrate is used as the test specimen a for ion chromatography.

(4)抽出残渣皮膜から、イオンクロマトグラフィーの被験検体bの形成:上記(3)にて沈殿を生じさせたアルカンスルホン酸ナトリウムの溶液を、上記(1)に従い、再度調製する。上記(2)で得た抽出残渣皮膜を金属板から削り取って粉砕し、上記の再度調製したアルカンスルホン酸ナトリウム溶液に添加し、攪拌、混合する。抽出残渣皮膜に含まれる、化学式(2)~化学式(4)で表される少なくとも1つの化学構造に固定化された第4級アンモニウム塩と、アルカンスルホン酸ナトリウムとのイオン対を形成させた後、混合液を濾過して皮膜片を除去し、濾過液を、イオンクロマトグラフィーの被験検体bとする。被験検体bには、固定化された第4級アンモニウム塩とのイオン対の形成に消費されなかったアルカンスルホン酸ナトリウムが含まれている。 (4) Formation of test specimen b for ion chromatography from the extraction residue film: The solution of sodium alkane sulfonate precipitated in (3) above is prepared again according to (1) above. The extraction residue film obtained in (2) above is scraped off the metal plate, crushed, and added to the sodium alkane sulfonate solution prepared again, followed by stirring and mixing. After forming an ion pair between sodium alkane sulfonate and the quaternary ammonium salt immobilized in at least one chemical structure represented by chemical formulas (2) to (4) contained in the extraction residue film, the mixture is filtered to remove the film pieces, and the filtrate is used as test specimen b for ion chromatography. Test specimen b contains sodium alkane sulfonate that was not consumed in the formation of an ion pair with the immobilized quaternary ammonium salt.

(5)各検体のイオンクロマトグラフィー分析:上記(3)と(4)で被験検体aと被験検体bの作成に用いたアルカンスルホン酸ナトリウム溶液を、上記(1)に従い、再度調製し、被験検体cとする。ここで、被験検体a、被験検体b、被験検体cに含まれるアルカンスルホン酸ナトリウムのモル濃度をそれぞれma、mb、mc、被験検体a、被験検体b、被験検体cの体積をそれぞれVa、Vb、Vcとする。上記(1)に記した通り、mcは既知であるが、maとmbは未知である。Va、Vb、Vcは既知である。被験検体a、被験検体b、被験検体cのイオンクロマトグラフィー分析を行い、各検体のクロマトグラムには、アルカンスルホン酸アニオンのピークが同じ保持時間で現れることを確認する。被験検体aと被験検体cのアルカンスルホン酸アニオンのピーク面積比がma/mcの比に対応することから、ma=mc×ピーク面積比により、maを求める。同様に、被験検体b、被験検体cのアルカンスルホン酸アニオンのピーク面積比とmcから、mbを求める。 (5) Ion chromatographic analysis of each specimen: The sodium alkane sulfonate solution used to prepare specimens a and b in (3) and (4) above is prepared again according to (1) above to prepare specimen c. Here, the molar concentrations of sodium alkane sulfonate contained in specimens a, b, and c are ma, mb, and mc, respectively, and the volumes of specimens a, b, and c are Va, Vb, and Vc, respectively. As described in (1) above, mc is known, but ma and mb are unknown. Va, Vb, and Vc are known. Ion chromatographic analysis is performed on specimens a, b, and c, and it is confirmed that the peaks of alkane sulfonate anions appear at the same retention time in the chromatograms of each specimen. Since the peak area ratio of the alkane sulfonate anion of test specimen a and test specimen c corresponds to the ratio ma/mc, ma is calculated by ma = mc x peak area ratio. Similarly, mb is calculated from the peak area ratio of the alkane sulfonate anion of test specimens b and c and mc.

(6)化学式(1)で表される第4級アンモニウム塩と、化学式(2)~(4)で表される少なくとも1つ以上で、上記第4級アンモニウム塩と結合した化学構造、とのモル比の計算:上記(5)の分析に用いた被験検体a、被験検体b、被験検体cに含まれていたアルカンスルホン酸ナトリウムのモル数は、それぞれ、ma×Va、mb×Vb、mc×Vcである。従って、固定化されていない第4級アンモニウム塩とのイオン対の形成に消費されたアルカンスルホン酸ナトリウムのモル数は、[mc×Vc-ma×Va]である。また、化学式(2)~(4)で表される少なくとも1つ以上の化学構造と結合して固定化された第4級アンモニウム塩とのイオン対形成に消費されたアルカンスルホン酸ナトリウムのモル数は、[mc×Vc-mb×Vb]である。これらより、着目する第1皮膜層に含まれる、化学式(1)で表される第4級アンモニウム塩と、化学式(2)~(4)で表される少なくとも1つ以上で、上記第4級アンモニウム塩と結合した化学構造、とのモル比は、{[mc×Vc-ma×Va]+[mc×Vc-mb×Vb]}/[mc×Vc-mb×Vb]で算出できる。 (6) Calculation of the molar ratio between the quaternary ammonium salt represented by chemical formula (1) and at least one or more chemical structures represented by chemical formulas (2) to (4) bound to the quaternary ammonium salt: The number of moles of sodium alkane sulfonate contained in the test specimens a, b, and c used in the analysis in (5) above is ma x Va, mb x Vb, and mc x Vc, respectively. Therefore, the number of moles of sodium alkane sulfonate consumed in forming an ion pair with the non-immobilized quaternary ammonium salt is [mc x Vc - ma x Va]. In addition, the number of moles of sodium alkane sulfonate consumed in forming an ion pair with the quaternary ammonium salt bound to at least one or more chemical structures represented by chemical formulas (2) to (4) and bound to the immobilized quaternary ammonium salt is [mc x Vc - mb x Vb]. From these, the molar ratio of the quaternary ammonium salt represented by chemical formula (1) contained in the first coating layer of interest to at least one or more chemical structures represented by chemical formulas (2) to (4) bonded to the quaternary ammonium salt can be calculated as {[mc x Vc - ma x Va] + [mc x Vc - mb x Vb]} / [mc x Vc - mb x Vb].

≪有機ケイ酸化合物≫
本実施形態に係る第1皮膜層20が含有する有機ケイ酸化合物が化学式(2)で表される固定化用化学構造を有する場合、かかる有機ケイ酸化合物は、1つ以上のエポキシ基を有するシランカップリング剤どうしを化学結合させるか、又は、1つ以上のエポキシ基を有するシランカップリング剤と他のシランカップリング剤と、を共存させ、化学結合させることにより得られる。1つ以上のエポキシ基を持つシランカップリング剤としては、例えば、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、等を挙げることができる。また、1つ以上のエポキシ基を有するシランカップリング剤と共存させる他のシランカップリング剤としては、例えば、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、N-2-(N-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、N-2-(N-ビニルベンジルアミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(N-ビニルベンジルアミノエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-2-(N-ビニルベンジルアミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、3-クロロプロピルトリメトキシシラン、3-クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3-クロロプロピルトリエトキシシラン、3-クロロプロピルメチルジエトキシシラン、3-アニリノプロピルトリメトキシシラン、3-アニリノプロピルメチルジメトキシシラン、3-アニリノプロピルトリエトキシシラン、3-アニリノプロピルメチルジエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、オクタデシルジメチル[3-(トリメトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、オクタデシルジメチル[3-(メチルジメトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、オクタデシルジメチル[3-(トリエトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、オクタデシルジメチル[3-(メチルジエトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、3-クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン等を挙げることができる。
<Organic silicate compounds>
When the organosilicic acid compound contained in the first coating layer 20 according to this embodiment has a fixing chemical structure represented by chemical formula (2), such an organosilicic acid compound can be obtained by chemically bonding silane coupling agents having one or more epoxy groups together, or by allowing a silane coupling agent having one or more epoxy groups to coexist with another silane coupling agent and chemically bonding them. Examples of silane coupling agents having one or more epoxy groups include 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, and 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane. Examples of other silane coupling agents that can be used together with the silane coupling agent having one or more epoxy groups include 3-(2-aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilane, 3-(2-aminoethyl)aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-(2-aminoethyl)aminopropyltriethoxysilane, 3-(2-aminoethyl)aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-(2-aminoethyl)aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyl Triethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, N-2-(N-vinylbenzylaminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2-(N-vinylbenzylaminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2-(N-vinylbenzylaminoethyl)-3-aminopropyltriethoxysilane, N-2-(N-vinylbenzylaminoethyl)-3-aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane , 3-mercaptopropylmethyldiethoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-chloropropylmethyldimethoxysilane, 3-chloropropyltriethoxysilane, 3-chloropropylmethyldiethoxysilane, 3-anilinopropyltrimethoxysilane, 3-anilinopropylmethyldimethoxysilane, 3-anilinopropyltriethoxysilane, 3-anilinopropylmethyldiethoxysilane, vinyltrimethoxysilane , vinylmethyldimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinylmethyldiethoxysilane, octadecyldimethyl[3-(trimethoxysilyl)propyl]ammonium chloride, octadecyldimethyl[3-(methyldimethoxysilyl)propyl]ammonium chloride, octadecyldimethyl[3-(triethoxysilyl)propyl]ammonium chloride, octadecyldimethyl[3-(methyldiethoxysilyl)propyl]ammonium chloride, 3-chloropropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, and the like.

本実施形態に係る第1皮膜層20が含有する有機ケイ酸化合物が化学式(4)で表される固定化用化学構造を有する場合、かかる有機ケイ酸化合物は、1つ以上のアミノ基(-NH)を有するシランカップリング剤どうしを化学結合させるか、又は、1つ以上のアミノ基を有するシランカップリング剤と他のシランカップリング剤とを共存させ、化学結合させることにより得られる。1つ以上のアミノ基を持つシランカップリング剤としては、例えば、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジエトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、等を挙げることができる。また、1つ以上のアミノ基を有するシランカップリング剤と共存させる他のシランカップリング剤としては、例えば、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、第二級アミノ基(-NHR、Rはアルキル基)を持つがアミノ基-NHを持たないN-2-(N-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、N-2-(N-ビニルベンジルアミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(N-ビニルベンジルアミノエチル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-2-(N-ビニルベンジルアミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジエトキシシラン、及び、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、3-クロロプロピルトリメトキシシラン、3-クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3-クロロプロピルトリエトキシシラン、3-クロロプロピルメチルジエトキシシラン、3-アニリノプロピルトリメトキシシラン、3-アニリノプロピルメチルジメトキシシラン、3-アニリノプロピルトリエトキシシラン、3-アニリノプロピルメチルジエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、オクタデシルジメチル[3-(トリメトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、オクタデシルジメチル[3-(メチルジメトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、オクタデシルジメチル[3-(トリエトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、オクタデシルジメチル[3-(メチルジエトキシシリル)プロピル]アンモニウムクロライド、3-クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、等を挙げることができる。 When the organosilicic acid compound contained in the first coating layer 20 according to this embodiment has a fixing chemical structure represented by chemical formula (4), such an organosilicic acid compound can be obtained by chemically bonding silane coupling agents having one or more amino groups (-NH 2 ) together, or by allowing a silane coupling agent having one or more amino groups to coexist with another silane coupling agent and chemically bonding them. Examples of silane coupling agents having one or more amino groups include 3-(2-aminoethyl)aminopropyltrimethoxysilane, 3-(2-aminoethyl)aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-(2-aminoethyl)aminopropyltriethoxysilane, 3-(2-aminoethyl)aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-(2-aminoethyl)aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, and the like. Examples of other silane coupling agents that can be used together with the silane coupling agent having one or more amino groups include 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, and silanes having a secondary amino group (-NHR, R is an alkyl group) but not an amino group -NH N-2-(N-vinylbenzylaminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2-(N-vinylbenzylaminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2-(N-vinylbenzylaminoethyl)-3-aminopropyltriethoxysilane, N-2-(N-vinylbenzylaminoethyl)-3-aminopropylmethyldiethoxysilane, and 3 -mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldiethoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-chloropropylmethyldimethoxysilane, 3-chloropropyltriethoxysilane, 3-chloropropylmethyldiethoxysilane, 3-anilinopropyltrimethoxysilane, Anilinopropylmethyldimethoxysilane, 3-anilinopropyltriethoxysilane, 3-anilinopropylmethyldiethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinylmethyldiethoxysilane, octadecyldimethyl[3-(trimethoxysilyl)propyl]ammonium chloride, octadecyldimethyl[3-(methyldimethoxysilyl)propyl]ammonium chloride, octadecyldimethyl[3-(triethoxysilyl)propyl]ammonium chloride, octadecyldimethyl[3-(methyldiethoxysilyl)propyl]ammonium chloride, 3-chloropropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, and the like can be mentioned.

本実施形態に係る第1皮膜層20が含有する有機ケイ酸化合物が化学式(3)で表される固定化用化学構造を有する場合、かかる有機ケイ酸化合物を形成させるためのシランカップリング剤としては、本実施形態に係る第1皮膜層20の形成に用いる水系表面処理剤に溶解するものであれば、特に限定されるものではなく、各種のシランカップリング剤を用いることが可能である。 When the organosilicate compound contained in the first coating layer 20 according to this embodiment has a chemical structure for immobilization represented by chemical formula (3), the silane coupling agent for forming such organosilicate compound is not particularly limited as long as it dissolves in the aqueous surface treatment agent used to form the first coating layer 20 according to this embodiment, and various silane coupling agents can be used.

第1皮膜層20を形成するための表面処理剤中のシランカップリング剤の添加量は、例えば、2~80g/Lとすることができる。シランカップリング剤の添加量を2g/L以上とすることで、金属板表面との密着性を向上させて、塗膜の加工密着性を向上させることが可能となる。また、シランカップリング剤の添加量を80g/L以下とすることで、皮膜の凝集力を保持させて、塗膜の加工密着性を向上させることが可能となる。上記に例示したようなシランカップリング剤は、1種で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。1種を使用する場合は、主としてシランカップリング剤のアルコキシシリル基どうしが、加水分解、脱水縮合反応を経て結合し、有機ケイ酸化合物を形成する。2種以上を併用する場合は、同じシランカップリング剤又は異なるシランカップリング剤のアルコキシシリル基どうし、更に、異なるシランカップリング剤の異なる反応性有機官能基どうし(例えば、アミノ基とエポキシ基)が結合し、有機ケイ酸化合物を形成する。 The amount of the silane coupling agent added in the surface treatment agent for forming the first coating layer 20 can be, for example, 2 to 80 g/L. By adding 2 g/L or more of the silane coupling agent, it is possible to improve the adhesion to the metal plate surface and improve the processing adhesion of the coating film. In addition, by adding 80 g/L or less of the silane coupling agent, it is possible to maintain the cohesive force of the coating film and improve the processing adhesion of the coating film. The silane coupling agents exemplified above may be used alone or in combination of two or more. When one type is used, the alkoxysilyl groups of the silane coupling agent mainly bond to each other through hydrolysis and dehydration condensation reactions to form an organic silicic acid compound. When two or more types are used in combination, the alkoxysilyl groups of the same silane coupling agent or different silane coupling agents, and further, different reactive organic functional groups of different silane coupling agents (for example, amino groups and epoxy groups) bond to each other to form an organic silicic acid compound.

また、本実施形態に係る第1皮膜層20が含有する有機ケイ酸化合物として、例えば特許第4776458号に開示されているような、分子中にアミノ基を1つ含有するシランカップリング剤と、分子中にエポキシ基を1つ含有するシランカップリング剤とを所定の配合割合で配合し反応させることで得られる有機ケイ酸化合物等を使用することも可能である。 In addition, as the organic silicate compound contained in the first coating layer 20 according to this embodiment, it is also possible to use an organic silicate compound obtained by mixing and reacting a silane coupling agent containing one amino group in the molecule and a silane coupling agent containing one epoxy group in the molecule in a predetermined mixing ratio, as disclosed in, for example, Japanese Patent No. 4776458.

≪無機系成分≫
また、本実施形態に係る第1皮膜層20は、上記の成分に加えて、P、V、及び、Mgからなる群より選択される1種以上の元素を有する無機系成分を更に含有していてもよい。
<Inorganic components>
Furthermore, the first coating layer 20 according to this embodiment may further contain, in addition to the above components, an inorganic component having one or more elements selected from the group consisting of P, V, and Mg.

第1皮膜層20が、上記のような元素を有する無機系成分を含有することで、皮膜の成膜性、水分や腐食性イオン等の腐食因子に対する皮膜のバリア性(緻密性)、金属板表面への皮膜密着性などが向上し、皮膜の耐食性の底上げに寄与する。 The first coating layer 20 contains inorganic components having the elements described above, which improves the film-forming properties of the film, the barrier properties (density) of the film against corrosive factors such as moisture and corrosive ions, and the adhesion of the film to the metal plate surface, thereby contributing to improving the corrosion resistance of the film.

ここで、Pを含有する無機系成分としては、例えば、リン酸、オルトリン酸、メタリン酸、ピロリン酸、三リン酸、四リン酸などのリン酸類及びそれらの塩、リン酸二水素アンモニウム等を挙げることができる。Vを含有する無機系成分としては、例えば、メタバナジン酸アンモニウム(V)、メタバナジン酸カリウム(V)、メタバナジン酸ナトリウム(V)、硫酸バナジル(IV)等を挙げることができる。Mgを含有する無機系成分としては、例えば、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、酢酸マグネシウム等を挙げることができる。 Here, examples of inorganic components containing P include phosphoric acids such as phosphoric acid, orthophosphoric acid, metaphosphoric acid, pyrophosphoric acid, triphosphoric acid, tetraphosphoric acid, and their salts, and ammonium dihydrogen phosphate. Examples of inorganic components containing V include ammonium metavanadate (V), potassium metavanadate (V), sodium metavanadate (V), vanadyl sulfate (IV), and the like. Examples of inorganic components containing Mg include magnesium nitrate, magnesium sulfate, magnesium acetate, and the like.

本実施形態に係る第1皮膜層20では、上記のような各種の無機系成分を、単独で、又は、組み合わせて利用することが可能である。また、上記のような各種の無機系成分の含有量についても、適宜調整すればよい。 In the first coating layer 20 according to this embodiment, the various inorganic components as described above can be used alone or in combination. The content of the various inorganic components as described above can also be adjusted as appropriate.

≪樹脂≫
また、本実施形態に係る第1皮膜層20は、更に、バインダー樹脂として、例えば、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂等といった、公知の有機樹脂を含有していてもよい。これらの樹脂は、分子鎖中に極性部位や極性官能基を有しており、金属板との密着性を更に高めることが可能となる。なお、これらの樹脂は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
<Resin>
In addition, the first coating layer 20 according to the present embodiment may further contain a known organic resin, such as a polyester resin, a polyurethane resin, an acrylic resin, etc., as a binder resin. These resins have polar sites or polar functional groups in the molecular chain, which makes it possible to further increase the adhesion to the metal plate. These resins may be used alone or in combination of two or more types.

第1皮膜層20における樹脂の含有量は、例えば、皮膜固形分に対して、0質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましい。これにより、耐食性を向上させることができる。また、第1皮膜層20における樹脂の含有量は、例えば、皮膜固形分に対して、85質量%以下であることが好ましく、60質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることが更に好ましい。樹脂の含有量を85質量%以下とすることで、耐食性以外の皮膜として求められる性能を担保しつつ、皮膜の耐食性を向上させることができる。 The resin content in the first coating layer 20 is, for example, preferably 0% by mass or more, and more preferably 1% by mass or more, relative to the coating solid content. This can improve corrosion resistance. The resin content in the first coating layer 20 is, for example, preferably 85% by mass or less, more preferably 60% by mass or less, and even more preferably 40% by mass or less, relative to the coating solid content. By setting the resin content to 85% by mass or less, the corrosion resistance of the coating can be improved while ensuring the performance required of the coating other than corrosion resistance.

≪第1皮膜層20の平均厚み≫
以上説明したような第1皮膜層20の平均厚み(図1Aにおける厚みd)は、0.02μm以上であることが好ましい。第1皮膜層20の平均厚みdが0.02μm未満である場合には、上記のような第1皮膜層20を均一に成膜することが困難となり、得られる抗ウイルス効果にムラが生じてしまう可能性がある。平均厚みdを0.02μm以上とすることで、所望の抗ウイルス効果を、第1皮膜層20の全体にわたって均一に発現させることが可能となる。
<Average thickness of first coating layer 20>
The average thickness of the first coating layer 20 described above (thickness d1 in FIG. 1A) is preferably 0.02 μm or more. If the average thickness d1 of the first coating layer 20 is less than 0.02 μm, it is difficult to uniformly form the first coating layer 20 as described above, and the antiviral effect obtained may be uneven. By setting the average thickness d1 to 0.02 μm or more, it is possible to uniformly exert the desired antiviral effect throughout the first coating layer 20.

一方、かかる第1皮膜層20の平均厚みdは、3.00μm以下であることが好ましい。第1皮膜層20の平均厚みdが3.00μmを超える場合には、得られる抗ウイルス効果が飽和する一方で、製造コストが増加するため、好ましくない。平均厚みdを3.00μm以下とすることで、製造コストの増加を抑制しながら、所望の抗ウイルス効果を、第1皮膜層20の全体にわたって均一に発現させることが可能となる。 On the other hand, the average thickness d1 of the first coating layer 20 is preferably 3.00 μm or less. If the average thickness d1 of the first coating layer 20 exceeds 3.00 μm, the antiviral effect obtained is saturated while the manufacturing cost increases, which is not preferable. By setting the average thickness d1 to 3.00 μm or less, it is possible to uniformly exert the desired antiviral effect throughout the first coating layer 20 while suppressing an increase in manufacturing costs.

かかる第1皮膜層20の平均厚みdは、より好ましくは0.05μm以上であり、更に好ましくは0.10μm以上である。また、かかる第1皮膜層20の平均厚みdは、より好ましくは2.60μm以下であり、更に好ましくは2.20μm以下である。 The average thickness d1 of the first coating layer 20 is more preferably 0.05 μm or more, and even more preferably 0.10 μm or more. The average thickness d1 of the first coating layer 20 is more preferably 2.60 μm or less, and even more preferably 2.20 μm or less.

ここで、第1皮膜層20の平均厚みは、第1皮膜層20を断面方向から顕微鏡で観察することで測定することが可能である。断面方向から観察する試料の作製方法としては、例えば、樹脂に埋め込み、観察面を研磨する方法、FIB加工する方法、ミクロトーム法など公知の方法を用いることができる。また、顕微鏡の種類としては、SEM、TEM等の公知の装置を用いることができる。 The average thickness of the first coating layer 20 can be measured by observing the first coating layer 20 from a cross-sectional direction using a microscope. A sample to be observed from a cross-sectional direction can be prepared by known methods such as embedding the sample in resin and polishing the observation surface, FIB processing, or microtome method. As for the type of microscope, known devices such as SEM and TEM can be used.

以上、本実施形態に係る第1皮膜層20について、詳細に説明した。
なお、本実施形態に係る第1皮膜層20は、図1Bに模式的に示したように、金属板10の双方の表面上に設けられていてもよい。
The first coating layer 20 according to this embodiment has been described in detail above.
The first coating layer 20 according to this embodiment may be provided on both surfaces of the metal plate 10, as shown in FIG. 1B.

(変形例)
また、本実施形態の変形例に係る表面処理金属板1Aは、図2A及び図2Bに示したように、金属板10と、第1皮膜層20との間に、更に、第2皮膜層30を有していてもよい。
(Modification)
In addition, the surface-treated metal sheet 1A according to a modified example of this embodiment may further have a second coating layer 30 between the metal sheet 10 and the first coating layer 20, as shown in Figures 2A and 2B.

このような第2皮膜層30として、例えば、公知の各種の着色顔料を含有する着色皮膜層を挙げることができる。これにより、本実施形態に係る表面処理金属板1Aの外観を、所望の色調とすることが可能となり、表面処理金属板1Aの意匠性を更に向上させることが可能となる。 As such a second coating layer 30, for example, a colored coating layer containing various known color pigments can be mentioned. This makes it possible to give the appearance of the surface-treated metal sheet 1A according to this embodiment a desired color tone, and further improves the design of the surface-treated metal sheet 1A.

ここで、第2皮膜層30に含有される着色顔料の種別や含有量については、特に規定されるものではなく、適宜調整すればよい。 Here, the type and content of the color pigment contained in the second coating layer 30 are not particularly specified and may be adjusted as appropriate.

以上、図1A~図2Bを参照しながら、本実施形態に係る表面処理金属板について、詳細に説明した。 The surface-treated metal sheet according to this embodiment has been described in detail above with reference to Figures 1A to 2B.

(表面処理金属板の製造方法)
以上説明したような本実施形態に係る表面処理金属板は、母材となる金属板10の表面に対して、必要に応じて洗浄等の各種の前処理を施したうえで、第2皮膜層30を形成するための表面処理剤と、第1皮膜層20を形成するための水系表面処理剤と、を塗布した後、乾燥・焼き付けることで製造することができる。
(Method of manufacturing surface-treated metal sheet)
The surface-treated metal plate according to this embodiment as described above can be manufactured by subjecting the surface of the base metal plate 10 to various pretreatments, such as cleaning, as necessary, and then applying a surface treatment agent for forming the second coating layer 30 and a water-based surface treatment agent for forming the first coating layer 20, followed by drying and baking.

ここで、第2皮膜層30を形成するための表面処理剤の塗布方法については、特に限定するものではなく、一般に公知の塗布方法、例えば、ロールコート、カーテンフローコート、エアースプレー、エアーレススプレー、浸漬、バーコート、刷毛塗りなどで行うことができる。特に本製品の特徴である薄膜において、安定的に塗装可能なロールコートが好ましい。 Here, the method of applying the surface treatment agent to form the second coating layer 30 is not particularly limited, and can be any generally known application method, such as roll coating, curtain flow coating, air spray, airless spray, immersion, bar coating, brush coating, etc. In particular, roll coating is preferred because it can be applied stably to form a thin film, which is a characteristic of this product.

一方、第1皮膜層20を形成するための水系表面処理剤の調整、塗布、第一皮膜20の形成に際しては、以下の[1]~[3]の手順で実施する。 On the other hand, the preparation and application of the aqueous surface treatment agent for forming the first coating layer 20 and the formation of the first coating layer 20 are carried out in the following steps [1] to [3].

[1]水系表面処理剤に溶存状態で存在する有機ケイ酸化合物オリゴマーの調製
(1A)溶媒へのシランカップリング剤の添加:溶媒として純水を使用し、溶媒のpHを中性付近(例えば、pH:5.0~9.0の範囲内)に保持しておく。溶媒のpH調整には、必要に応じ、低分子量の揮発性の有機酸(例えば蟻酸や酢酸)等を使用する。溶媒を撹拌器などで攪拌しながら、化学式(2)~(4)のうち少なくとも1つの化学構造を持つ有機ケイ酸化合物を形成させるためのシランカップリング剤を添加する。形成させる有機ケイ酸化合物が化学式(2)で表される固定化用化学構造を有する場合、上記≪有機ケイ酸化合物≫の項で述べたように、1つ以上のエポキシ基を有するシランカップリング剤が必要である。形成させる有機ケイ酸化合物が化学式(4)で表される固定化用化学構造を有する場合、1つ以上のアミノ基(-NH)を有するシランカップリング剤が必要である。一方、形成させる有機ケイ酸化合物が化学式(3)で表される固定化用化学構造を有する場合、用いるシランカップリング剤としては、本実施形態に係る第1皮膜層20の形成に用いる水系表面処理剤に溶解するものであれば、特に限定されるものではなく、各種のシランカップリング剤を用いることができる。2種以上のシランカップリング剤を併用する場合は、異なるシランカップリング剤どうしの急激な会合反応でゲルや沈殿が生じる可能性があるため、2種類目以降のシランカップリング剤を、少量ずつ、徐々に添加する。
[1] Preparation of organosilicic acid compound oligomers dissolved in a water-based surface treatment agent (1A) Addition of a silane coupling agent to a solvent: Pure water is used as a solvent, and the pH of the solvent is kept near neutral (for example, within the range of pH: 5.0 to 9.0). For adjusting the pH of the solvent, a low molecular weight volatile organic acid (for example, formic acid or acetic acid) is used as necessary. While stirring the solvent with a stirrer, a silane coupling agent is added to form an organosilicic acid compound having at least one chemical structure among chemical formulas (2) to (4). When the organosilicic acid compound to be formed has a chemical structure for immobilization represented by chemical formula (2), a silane coupling agent having one or more epoxy groups is required, as described in the above section on organosilicic acid compounds. When the organosilicic acid compound to be formed has a chemical structure for immobilization represented by chemical formula (4), a silane coupling agent having one or more amino groups (-NH 2 ) is required. On the other hand, when the organic silicic acid compound to be formed has a chemical structure for immobilization represented by chemical formula (3), the silane coupling agent to be used is not particularly limited as long as it dissolves in the aqueous surface treatment agent used to form the first coating layer 20 according to this embodiment, and various silane coupling agents can be used. When two or more types of silane coupling agents are used in combination, gels or precipitation may occur due to a rapid association reaction between different silane coupling agents, so the second and subsequent types of silane coupling agents are added gradually in small amounts.

(1B)シランカップリング剤の有機基どうしの結合:2種以上の異なるシランカップリング剤を併用した場合は、それらのシランカップリング剤の、異なる反応性有機官能基どうしが反応する条件下で反応させる。例えば、かかるシランカップリング剤の種類や組合せに適する反応温度や反応時間を設定し、必要に応じ、反応を促進させるための触媒を共存させ、撹拌器などで攪拌しながら、シランカップリング剤の反応性有機基どうしを結合させる。ここで、反応温度が低すぎたり、反応時間が短すぎたりすれば、反応性有機基どうしの結合反応が進まないため、所望の有機ケイ酸化合物のオリゴマーが得られない。また、反応温度が高すぎたり、反応時間が長すぎたりすれば、反応性有機基どうしの結合で生じた重合体の分子量が高くなりすぎて水系表面処理剤に溶存できなくなり、沈殿やゲルが生じるため、好適な反応温度や反応時間を設定する必要がある。なお、1種のシランカップリング剤を用いて処理剤を調製する場合は、本項(1B)の作業は不要である。 (1B) Bonding of organic groups of silane coupling agents: When two or more different silane coupling agents are used in combination, they are reacted under conditions in which the different reactive organic functional groups of the silane coupling agents react with each other. For example, the reaction temperature and reaction time are set to suit the type and combination of the silane coupling agents, and a catalyst for promoting the reaction is added as necessary. The reactive organic groups of the silane coupling agents are bonded to each other while stirring with a stirrer or the like. If the reaction temperature is too low or the reaction time is too short, the bonding reaction between the reactive organic groups does not proceed, and the desired oligomer of the organic silicate compound cannot be obtained. If the reaction temperature is too high or the reaction time is too long, the molecular weight of the polymer formed by the bonding between the reactive organic groups becomes too high and cannot be dissolved in the aqueous surface treatment agent, resulting in precipitation or gelation, so it is necessary to set an appropriate reaction temperature and reaction time. Note that when preparing the treatment agent using one type of silane coupling agent, the operation in this section (1B) is not necessary.

(1C)シランカップリング剤のアルコキシシリル基どうしの結合:1種のシランカップリング剤を用いて処理剤を調製する場合は、上記(1A)の後に、本項(1C)の作業を行う。また、2種以上の異なるシランカップリング剤を併用して処理剤を調製する場合は、上記(1B)の後に、本項(1C)の作業を行う。水系表面処理剤のpHを低分子量の揮発性の有機酸等で酸性(例えば、pH:2.0~4.5の範囲内)に調整し、水系表面処理剤に含まれるアルコキシシリル基の炭素数で決まる反応温度や反応時間を設定し、撹拌器などで攪拌しながらアルコキシシリル基を加水分解させる(加水分解速度は、アルコキシシリル基の炭素数が多いほど遅くなる傾向である)。所定の反応時間の後、水系表面処理剤のpHを低分子量の揮発性の塩基(例えばアンモニア水等)で中性付近(例えば、pH:5.0~6.5の範囲内)に調整する。pHの上昇に伴い、加水分解したアルコキシシリル基の縮合反応が加速し、加水分解したアルコキシシリル基どうしが結合し、有機ケイ酸化合物のオリゴマーが生成する。ここで、反応温度が低すぎたり、反応時間が短すぎたりすれば、加水分解したアルコキシシリル基どうしの反応が進まないため、所望の有機ケイ酸化合物のオリゴマーが得られない。また、反応温度が高すぎたり、反応時間が長すぎたりすれば、加水分解したアルコキシシリル基どうしの結合で生じた重合体の分子量が高くなりすぎて水系表面処理剤に溶存できなくなり、沈殿やゲルが生じるため、好適な反応温度や反応時間を設定する必要がある。 (1C) Bonding between alkoxysilyl groups of silane coupling agents: When preparing a treatment agent using one type of silane coupling agent, carry out the operation of this section (1C) after the above (1A). When preparing a treatment agent using two or more different silane coupling agents in combination, carry out the operation of this section (1C) after the above (1B). The pH of the aqueous surface treatment agent is adjusted to acidic (for example, pH: within the range of 2.0 to 4.5) with a low molecular weight volatile organic acid, etc., and the reaction temperature and reaction time determined by the carbon number of the alkoxysilyl group contained in the aqueous surface treatment agent are set, and the alkoxysilyl group is hydrolyzed while stirring with a stirrer or the like (the hydrolysis rate tends to be slower as the carbon number of the alkoxysilyl group increases). After a predetermined reaction time, the pH of the aqueous surface treatment agent is adjusted to near neutral (for example, pH: within the range of 5.0 to 6.5) with a low molecular weight volatile base (for example, ammonia water, etc.). As the pH rises, the condensation reaction of the hydrolyzed alkoxysilyl groups accelerates, and the hydrolyzed alkoxysilyl groups bond together to produce oligomers of the organic silicic acid compound. If the reaction temperature is too low or the reaction time is too short, the reaction between the hydrolyzed alkoxysilyl groups does not proceed, and the desired oligomer of the organic silicic acid compound cannot be obtained. If the reaction temperature is too high or the reaction time is too long, the molecular weight of the polymer formed by the bond between the hydrolyzed alkoxysilyl groups becomes too high and it cannot be dissolved in the aqueous surface treatment agent, resulting in precipitation or gelation, so it is necessary to set an appropriate reaction temperature and reaction time.

[2]第4級アンモニウム塩を含む水系表面処理剤の調製
上記[1]で得た水系表面処理剤への第4級アンモニウム塩の添加:上記[1]で得た有機ケイ酸化合物のオリゴマーは、[1](1A)で用いたシランカップリング剤由来の、未反応の反応性有機官能基(例えば、未反応のアミノ基やエポキシ基等)を少なくとも微量含む。そこで、上記の未反応の反応性有機官能基と結合可能な反応性有機官能基を持つ第4級アンモニウム塩を、上記[1]で得た水系表面処理剤に添加し、撹拌器などで攪拌し、十分に混和させる。
[2] Preparation of aqueous surface treatment agent containing quaternary ammonium salt Addition of quaternary ammonium salt to aqueous surface treatment agent obtained in [1] above: The oligomer of organic silicic acid compound obtained in [1] above contains at least a trace amount of unreacted reactive organic functional groups (e.g., unreacted amino groups, epoxy groups, etc.) derived from the silane coupling agent used in [1] (1A).Therefore, a quaternary ammonium salt having a reactive organic functional group that can be bonded to the unreacted reactive organic functional group is added to the aqueous surface treatment agent obtained in [1] above, and the mixture is thoroughly mixed by stirring with a stirrer or the like.

例えば、[1](1A)で用いたシランカップリング剤がエポキシ基を含むなら、上記[1]で得た有機ケイ酸化合物のオリゴマーが未反応のエポキシ基を少なくとも微量含むため、エポキシ基と反応しやすいカルボキシ基(-COOH)、カルボキシレート基(-COO)、又は、アミノ基を持つ第4級アンモニウム塩を添加する。カルボキシ基又はカルボキシレート基を持つ第4級アンモニウム塩を用いた場合、処理剤の製膜後に形成される第1皮膜層20には、化学式(2)で表される固定化用化学構造が含まれる。アミノ基を持つ第4級アンモニウム塩を用いた場合、処理剤の製膜後に形成される第1皮膜層20には、化学式(4)で表される固定化用化学構造が含まれる。[1](1A)で用いたシランカップリング剤がアミノ基を含むなら、上記オリゴマーが未反応のアミノ基を少なくとも微量含むため、アミノ基と反応しやすいエポキシ基を持つ第4級アンモニウム塩を添加する。この場合、処理剤の製膜後に形成される第1皮膜層20には、化学式(4)で表される固定化用化学構造が含まれる。 For example, if the silane coupling agent used in [1] (1A) contains an epoxy group, the oligomer of the organosilicic acid compound obtained in [1] contains at least a trace amount of unreacted epoxy groups, so a quaternary ammonium salt having a carboxy group (-COOH), a carboxylate group ( -COO- ), or an amino group that easily reacts with the epoxy group is added. When a quaternary ammonium salt having a carboxy group or a carboxylate group is used, the first coating layer 20 formed after the treatment agent is formed contains a chemical structure for immobilization represented by chemical formula (2). When a quaternary ammonium salt having an amino group is used, the first coating layer 20 formed after the treatment agent is formed contains a chemical structure for immobilization represented by chemical formula (4). If the silane coupling agent used in [1] (1A) contains an amino group, the oligomer contains at least a trace amount of unreacted amino groups, so a quaternary ammonium salt having an epoxy group that easily reacts with the amino group is added. In this case, the first coating layer 20 formed after the treatment agent is formed into a film contains the immobilizing chemical structure represented by chemical formula (4).

上記オリゴマーを形成させる際に用いたシランカップリング剤の種類に関わらず、上記オリゴマーには、未反応のアルコキシシリル基が少なくとも微量含まれる。そこで、アルコキシシリル基を持つ第4級アンモニウム塩を添加すれば、アルコキシシリル基どうしが反応しやすいため、処理剤の製膜後に形成される第1皮膜層20には、化学式(3)で表される固定化用化学構造が形成される。 Regardless of the type of silane coupling agent used to form the oligomer, the oligomer contains at least a small amount of unreacted alkoxysilyl groups. Therefore, if a quaternary ammonium salt having an alkoxysilyl group is added, the alkoxysilyl groups are more likely to react with each other, and the first coating layer 20 formed after the treatment agent is formed has a chemical structure for immobilization represented by chemical formula (3).

[3]第1皮膜層20の形成
上記[2]の処理剤の調製に、アルコキシシリル基以外の反応性有機官能基を持つ第4級アンモニウム塩を用いた場合、そのような第4級アンモニウム塩としては、上記≪有機ケイ酸化合物≫の項で述べたように、エポキシ基、アミノ基(-NH)のうち少なくとも1つを持つ第4級アンモニウム塩が必要である。かかる第4級アンモニウム塩の反応性有機官能基と、上記[1]で得た有機ケイ酸化合物のオリゴマーが持つ未反応の反応性有機官能基とが反応する条件下で反応させる。形成させる有機ケイ酸化合物が化学式(2)で表される固定化用化学構造を有する場合、上記≪有機ケイ酸化合物≫の項で述べたように、1つ以上のエポキシ基を有するシランカップリング剤が必要である。形成させる有機ケイ酸化合物が化学式(4)で表される固定化用化学構造を有する場合、1つ以上のアミノ基を有するシランカップリング剤が必要である。
[3] Formation of the first coating layer 20 When a quaternary ammonium salt having a reactive organic functional group other than an alkoxysilyl group is used in the preparation of the treatment agent in [2] above, as described in the above section on «organic silicic acid compounds», such a quaternary ammonium salt needs to be a quaternary ammonium salt having at least one of an epoxy group and an amino group (-NH 2 ). The reactive organic functional group of such a quaternary ammonium salt is reacted under conditions in which it reacts with the unreacted reactive organic functional group of the oligomer of the organosilicic acid compound obtained in [1] above. When the organosilicic acid compound to be formed has a chemical structure for immobilization represented by chemical formula (2), as described in the above section on «organosilicic acid compounds», a silane coupling agent having one or more epoxy groups is needed. When the organosilicic acid compound to be formed has a chemical structure for immobilization represented by chemical formula (4), a silane coupling agent having one or more amino groups is needed.

一方、上記[2]の処理剤の調製にアルコキシシリル基を持つ第4級アンモニウム塩を用いた場合、処理剤のpHを、低分子量の揮発性の有機酸等で酸性(例えば、pH:2.0~4.5の範囲内)に調整し、撹拌器などで攪拌しながら、処理剤に添加した第4級アンモニウム塩のアルコキシシリル基を加水分解させる。その後、かかる処理剤を金属板10に塗布し、後述するする乾燥・焼付け条件で金属板上の水系表面処理剤を加温、乾燥させると、処理剤のpH調整に用いた有機酸等の少なくとも一部が揮発し、直ちにpHが中性付近(例えば、pH:5.0~6.5の範囲内)にまで上昇する。その結果、加水分解したアルコキシシリル基どうしの縮合反応が促進され、化学式(3)で表される固定化用化学構造を持つ皮膜層が形成される。 On the other hand, when a quaternary ammonium salt having an alkoxysilyl group is used to prepare the treatment agent of [2] above, the pH of the treatment agent is adjusted to acidic (for example, pH: in the range of 2.0 to 4.5) with a low molecular weight volatile organic acid, etc., and the alkoxysilyl group of the quaternary ammonium salt added to the treatment agent is hydrolyzed while stirring with a stirrer or the like. Then, the treatment agent is applied to the metal plate 10, and the aqueous surface treatment agent on the metal plate is heated and dried under the drying and baking conditions described below, whereby at least a portion of the organic acid, etc. used to adjust the pH of the treatment agent volatilizes, and the pH immediately rises to near neutral (for example, pH: in the range of 5.0 to 6.5). As a result, the condensation reaction between the hydrolyzed alkoxysilyl groups is promoted, and a coating layer having the immobilization chemical structure represented by chemical formula (3) is formed.

上記[1](1C)や[3]にて、水系表面処理剤のpHを酸性に調整する際、その後の乾燥・焼付け工程で揮発しにくい酸を用いると、乾燥・焼付けによりpHが中性付近にまで上昇しないため、加水分解したアルコキシシリル基どうしの縮合反応が進まず、所望の化学構造を持つ第一皮膜層が得られない。 In the above [1] (1C) and [3], when adjusting the pH of the aqueous surface treatment agent to an acidic value, if an acid that does not easily volatilize is used in the subsequent drying and baking process, the pH will not rise to near neutrality due to drying and baking, and the condensation reaction between the hydrolyzed alkoxysilyl groups will not proceed, and a first coating layer with the desired chemical structure will not be obtained.

なお、固定化用化学構造として、化学式(2)、(4)のうち少なくとも1つを持ち、化学式(3)を持たない第1皮膜層20を形成するための水系表面処理剤については、固定化用化学構造として化学式(3)を持つ第1皮膜層20を形成するための水系表面処理剤の塗布の場合のような、pH調整は不要である。 In addition, for the aqueous surface treatment agent for forming the first coating layer 20 having at least one of chemical formulas (2) and (4) as the chemical structure for immobilization, but not chemical formula (3), there is no need to adjust the pH, as in the case of applying an aqueous surface treatment agent for forming the first coating layer 20 having chemical formula (3) as the chemical structure for immobilization.

乾燥・焼き付けの条件については、特に限定されるものではなく、溶媒である水を十分に消失させ、かつ、上記の低分子量の揮発性の有機酸の少なくとも一部を揮発させるための温度条件及び保持時間を適宜確保すればよい。例えば、上記のような水系表面処理剤等の塗布された金属板を、60℃の温度条件で10秒程度保持すればよい。 There are no particular limitations on the conditions for drying and baking, and it is sufficient to ensure that the temperature conditions and holding time are such that the water solvent is sufficiently removed and at least a portion of the low molecular weight, volatile organic acid is volatilized. For example, the metal plate coated with the water-based surface treatment agent or the like as described above is held at a temperature of 60°C for about 10 seconds.

以上、本実施形態に係る表面処理金属板の製造方法について、説明した。 The above describes the manufacturing method for surface-treated metal sheets according to this embodiment.

以下では、実施例及び比較例を示しながら、本発明に係る表面処理金属板について具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明に係る表面処理金属板の一例にすぎず、本発明に係る表面処理金属板が下記の例に限定されるものではない。 Below, the surface-treated metal sheet according to the present invention will be specifically described while showing examples and comparative examples. Note that the examples shown below are merely examples of the surface-treated metal sheet according to the present invention, and the surface-treated metal sheet according to the present invention is not limited to the examples below.

<金属板>
表面処理金属板の基材となる金属板として、以下の表1に示した8種類の金属板(いずれも市販のもの)を準備した。
<Metal plate>
As metal sheets to be used as substrates for the surface-treated metal sheets, eight types of metal sheets (all commercially available) shown in Table 1 below were prepared.

Figure 2024077622000008
Figure 2024077622000008

<第1皮膜層形成用の表面処理剤>
以下の表2に示す第4級アンモニウム塩、以下の表3に示す有機ケイ酸化合物としてのシランカップリング剤、以下の表4に示す無機系成分、及び、以下の表5に示す樹脂成分と、溶媒としての純水と、を用いて、第1皮膜層形成用の表面処理剤を調製した。なお、以下の表4において、「X1/X2」の欄は、用いた2種類のシランカップリング剤の質量比を表している。有機ケイ酸化合物としてのシランカップリング剤、無機系成分、及び、樹脂成分の濃度は、それぞれ、50質量%、10質量%、40質量%とした。ここで、表面処理剤の塗布直前(pH調整後)のpHを、以下の表7に示した。また、各表面処理剤を乾燥・焼付けした後の皮膜に含まれる第4級アンモニウム塩の質量百分率(質量%)と、固定化用化学構造を有する化合物に対するモル比は、以下の表7に示した通りである。
<Surface Treatment Agent for Forming First Coating Layer>
The surface treatment agent for forming the first coating layer was prepared using the quaternary ammonium salt shown in Table 2 below, the silane coupling agent as the organic silicic acid compound shown in Table 3 below, the inorganic component shown in Table 4 below, and the resin component shown in Table 5 below, and pure water as a solvent. In Table 4 below, the column "X1/X2" indicates the mass ratio of the two types of silane coupling agents used. The concentrations of the silane coupling agent as the organic silicic acid compound, the inorganic component, and the resin component were 50 mass%, 10 mass%, and 40 mass%, respectively. Here, the pH just before application of the surface treatment agent (after pH adjustment) is shown in Table 7 below. In addition, the mass percentage (mass%) of the quaternary ammonium salt contained in the film after drying and baking each surface treatment agent, and the molar ratio to the compound having a chemical structure for immobilization are as shown in Table 7 below.

Figure 2024077622000009
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Figure 2024077622000010
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Figure 2024077622000011
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Figure 2024077622000012
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Figure 2024077622000013
Figure 2024077622000013

<第2皮膜層形成用の表面処理剤>
第2皮膜層形成用の表面処理剤として、以下の表6に示す表面処理剤を準備した。金属板と第1皮膜層との間に、第2皮膜層を形成する場合には、以下の表6に示す表面処理剤を、金属板の表面に表6に示した付着量で塗布した。続いて、以下の表6に示す最高到達温度となるように加熱した後に、以下の表6に示す冷却方法で室温まで冷却して、乾燥・固化させた。
<Surface treatment agent for forming second coating layer>
As the surface treatment agent for forming the second coating layer, the surface treatment agent shown in Table 6 below was prepared. When forming a second coating layer between the metal plate and the first coating layer, the surface treatment agent shown in Table 6 below was applied to the surface of the metal plate in the amount of adhesion shown in Table 6. Next, the surface treatment agent was heated to the maximum temperature shown in Table 6 below, and then cooled to room temperature by the cooling method shown in Table 6 below, and dried and solidified.

Figure 2024077622000014
Figure 2024077622000014

<表面処理金属板の作製>
表1に示した金属板に対し、以下の表7に示したような条件で調整した第1皮膜層形成用の表面処理剤、及び、表6に示した第2皮膜層形成用の表面処理剤を、ロールコーター法により塗布して、表面処理金属板を各水準について複数作製した。
<Preparation of surface-treated metal sheet>
The surface treatment agent for forming the first coating layer, which was prepared under the conditions shown in Table 7 below, and the surface treatment agent for forming the second coating layer, which was shown in Table 6, were applied to the metal plate shown in Table 1 by a roll coater method, and multiple surface-treated metal plates were produced for each level.

作成した各表面処理金属板について、適切に化学結合が形成されているか否か、及び、適切に固定化されているか否かを、先だって説明した手順により調査した。
まず、第1皮膜層を被覆した表面処理金属板を、一辺が100mmの正方形に切断し、試験片とした。その後、試験片を、2Lの沸騰水に10分間浸漬し、化学結合が形成されていない第4級アンモニウム塩を除去した。試験片を熱風ドライヤーにより乾燥させてから、第1皮膜層より皮膜サンプルを採取した。この皮膜サンプルを用い、熱分解ガスクロマトグラフィ/質量スペクトル法により、検出される化合物の種類と量とを調査した。分析装置GCMS-QP2010型(島津製作所株式会社製)と、熱分解装置JCI-55(日本分析工業株式会社製)とを組み合わせて、分析した。カラムには、BD-1(GLサイエンス株式会社製:内径0.25mm、長さ30m)を使用した。
Each of the surface-treated metal sheets thus produced was examined by the procedure described above to determine whether or not chemical bonds had been properly formed and whether or not they had been properly immobilized.
First, the surface-treated metal plate coated with the first coating layer was cut into a square with a side length of 100 mm to prepare a test piece. The test piece was then immersed in 2 L of boiling water for 10 minutes to remove the quaternary ammonium salt that had not formed a chemical bond. The test piece was dried with a hot air dryer, and a coating sample was taken from the first coating layer. Using this coating sample, the type and amount of compounds detected were investigated by pyrolysis gas chromatography/mass spectrometry. The analysis was performed using a combination of an analyzer GCMS-QP2010 (manufactured by Shimadzu Corporation) and a pyrolysis device JCI-55 (manufactured by Japan Analytical Industry Co., Ltd.). A BD-1 (manufactured by GL Science Co., Ltd.: inner diameter 0.25 mm, length 30 m) was used as the column.

上記の皮膜サンプル0.4gをパイロフィルムに包み、更に、ヘリウムガス雰囲気中で試料を更にホイルで包んだうえで、ヘリウムガス雰囲気中で包んだホイルに対して高周波を照射した。これにより、皮膜サンプルを、255℃で5秒保持した。発生した気体を、上記の分析装置に導入した。気体を装置に導入する前に、カラムを40℃で5分保持した。気体導入後、カラム温度を変化させた。昇温速度10℃/秒で150℃まで加熱し、更に、昇温速度20℃/秒で280℃まで加熱して、その後280℃で1.5分保持した。ガス導入温度は210℃とし、イオン源温度は210℃とし、質量範囲m/zは35~500とした。また、上記の皮膜サンプルから検出されたトリメチルアミン、N,N-ジメチルエチルアミン、クロロメタンを定量化するために、標準物質についても、同様の方法で分析した。 0.4 g of the above-mentioned film sample was wrapped in pyrofilm, and the sample was further wrapped in foil in a helium gas atmosphere, and the foil wrapped in the helium gas atmosphere was irradiated with high frequency waves. As a result, the film sample was held at 255°C for 5 seconds. The generated gas was introduced into the above-mentioned analysis device. Before the gas was introduced into the device, the column was held at 40°C for 5 minutes. After the gas was introduced, the column temperature was changed. It was heated to 150°C at a heating rate of 10°C/sec, and further heated to 280°C at a heating rate of 20°C/sec, and then held at 280°C for 1.5 minutes. The gas introduction temperature was 210°C, the ion source temperature was 210°C, and the mass range m/z was 35 to 500. In addition, in order to quantify trimethylamine, N,N-dimethylethylamine, and chloromethane detected from the above-mentioned film sample, standard substances were also analyzed in the same manner.

一連の分析により、N,N-ジメチルエチルアミン、クロロメタンの何れか一方又は両方の化合物、及び、トリメチルアミンが、着目する第1皮膜層に対する質量比として、合計で3mg/g以上検出されるか否かを確認した。合計検出量が3mg/g以上であった場合には、適切に固定化されていると判断し、以下に示す表7において「固定化可否」の欄に「可」と記載した。一方、合計検出量が3mg/g未満であった場合には、適切に固定化されていないと判断し、以下に示す表7において「固定化可否」の欄に「否」と記載した。 A series of analyses was carried out to confirm whether or not N,N-dimethylethylamine, either one or both of the compounds chloromethane, and trimethylamine were detected in a total mass ratio of 3 mg/g or more relative to the first coating layer of interest. If the total amount detected was 3 mg/g or more, it was determined that the compounds had been properly immobilized, and "Yes" was recorded in the "Immobilization Possible" column in Table 7 shown below. On the other hand, if the total amount detected was less than 3 mg/g, it was determined that the compounds had not been properly immobilized, and "No" was recorded in the "Immobilization Possible" column in Table 7 shown below.

得られた表面処理金属板を用いて試験片を作製し、抗ウイルス性、長期安定性、及び、耐食性の観点から評価を行った。詳細な評価方法は、以下の通りである。得られた結果は、以下の表7にまとめて示した。 Test specimens were prepared using the obtained surface-treated metal plates and evaluated in terms of antiviral properties, long-term stability, and corrosion resistance. The detailed evaluation methods are as follows. The results obtained are summarized in Table 7 below.

<抗ウイルス性>
抗ウイルス性については、抗菌製品技術協議会が規定する抗ウイルス基準に則り、以下のような抗ウイルス試験により、ウイルス感染価を測定することで検証した。一連の試験はISO21702:2019に基づいて実施した。より詳細には、各塗装金属板から作製した試験片(寸法:50mm×50mm)の評価面を上にしてシャーレに載置し、A型インフルエンザを含むウイルス懸濁液を、評価面上に滴下した。その後、試験片上にフィルムをかぶせてウイルス懸濁液を評価面全面に密着させた後、シャーレの蓋をかぶせた。かかるシャーレを、暗所で24時間静置した。試験は、25℃の室内で実施した。その後、フィルム表面と、評価面表面のウイルスを洗浄し、得られた洗浄液中のウイルス感染価(単位:PFU、PFU:Plaque Forming Units)を、プラーク測定法により測定した。
<Antiviral>
The antiviral properties were verified by measuring the virus infectivity by the following antiviral test in accordance with the antiviral standards stipulated by the Antibacterial Product Technology Council. A series of tests were carried out based on ISO21702:2019. More specifically, a test piece (dimensions: 50 mm x 50 mm) made from each painted metal plate was placed on a petri dish with the evaluation surface facing up, and a virus suspension containing influenza A was dropped onto the evaluation surface. Then, a film was placed on the test piece to bring the virus suspension into close contact with the entire evaluation surface, and the petri dish was covered with a lid. The petri dish was left to stand for 24 hours in a dark place. The test was carried out in a room at 25 ° C. Then, the virus on the film surface and the evaluation surface surface was washed away, and the virus infectivity (unit: PFU, PFU: Plaque Forming Units) in the obtained washing solution was measured by the plaque measurement method.

表面処理金属板とは別個に、第4級アンモニウム塩を使用せずに作製した各金属板についても、同様に抗ウイルス試験を行い、第4級アンモニウム塩を含有しない金属板のウイルス感染価と比較して、塗装金属板のウイルス感染価がどの程度減少したかを、活性値として評価した。ウイルスが10以上減少していれば(換言すれば、活性値が1×10以上であれば)、抗菌製品技術協議会が規定する認定シールの使用が許可されることに鑑み、得られた活性値が1×10以上であったものを、合格と判断した。なお、以下の表7では、得られた活性値を対数で表した値を示している。 In addition to the surface-treated metal sheets, antiviral tests were also conducted on each metal sheet produced without using a quaternary ammonium salt, and the extent to which the viral infectivity of the coated metal sheet had been reduced compared to the viral infectivity of a metal sheet not containing a quaternary ammonium salt was evaluated as an activity value. In view of the fact that the use of the certification seal stipulated by the Antibacterial Product Technology Council is permitted if the virus was reduced by 10 2 or more (in other words, if the activity value was 1 x 10 2 or more), those with an activity value of 1 x 10 2 or more were judged to have passed. In Table 7 below, the obtained activity values are shown as logarithmic values.

<長期安定性>
実使用環境を想定し、70%エタノールを含侵させたウエスにより金属板表面を拭き掃除した。拭き掃除時の圧力は6.8kPaとし、1日に10往復した。その後、500 lxの照度の部屋に12時間静置した。上記試験を180日繰り返した後、上記抗ウイルス性を調査した。活性値が1×10以上であったものを合格と判断した。
<Long-term stability>
Assuming an actual use environment, the surface of the metal plate was wiped clean with a cloth impregnated with 70% ethanol. The pressure during wiping was 6.8 kPa, and the cloth was wiped back and forth 10 times a day. After that, the plate was left to stand for 12 hours in a room with an illuminance of 500 lx. After repeating the above test for 180 days, the antiviral properties were investigated. Those with an activity value of 1 x 102 or more were judged to have passed the test.

<耐食性>
試験片の端面をテープシールしてJIS Z 2371:2015に準拠した塩水噴霧試験(SST)を72時間行った。そして、平面部分の錆発生状況を試験終了後に観察し、下記の評価基準で耐食性を評価した。合格レベルは3以上とした。
<Corrosion resistance>
The end faces of the test pieces were sealed with tape and subjected to a salt spray test (SST) in accordance with JIS Z 2371:2015 for 72 hours. After the test, the state of rust on the flat surface was observed, and the corrosion resistance was evaluated according to the following evaluation criteria. A pass level was 3 or higher.

(評価基準)
5:白錆発生面積が試験片の片面の総面積に対して1%未満
4:白錆発生面積が試験片の片面の総面積に対して1%以上、5%未満
3:白錆発生面積が試験片の片面の総面積に対して5%以上、10%未満
2:白錆発生面積が試験片の片面の総面積に対して10%以上、30%未満
1:白錆発生面積が試験片の片面の総面積に対して30%以上
(Evaluation criteria)
5: The area where white rust has occurred is less than 1% of the total area on one side of the test piece. 4: The area where white rust has occurred is 1% or more but less than 5% of the total area on one side of the test piece. 3: The area where white rust has occurred is 5% or more but less than 10% of the total area on one side of the test piece. 2: The area where white rust has occurred is 10% or more but less than 30% of the total area on one side of the test piece. 1: The area where white rust has occurred is 30% or more of the total area on one side of the test piece.

Figure 2024077622000015
Figure 2024077622000015

上記表7から明らかなように、本発明の実施例に該当する表面処理金属板は、優れた抗ウイルス性、長期安定性及び耐食性を示す一方で、本発明の比較例に該当する表面処理金属板は、抗ウイルス性又は長期安定性の評価結果が不合格となった。 As is clear from Table 7 above, the surface-treated metal sheets corresponding to the examples of the present invention exhibited excellent antiviral properties, long-term stability, and corrosion resistance, while the surface-treated metal sheets corresponding to the comparative examples of the present invention failed the evaluation results for antiviral properties or long-term stability.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The above describes in detail preferred embodiments of the present invention with reference to the attached drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can conceive of various modified or revised examples within the scope of the technical ideas described in the claims, and it is understood that these also naturally fall within the technical scope of the present invention.

今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではない。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲、後述するような本発明の技術的範囲に属する構成及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。例えば、上記実施形態の構成要件は、その効果を損なわない範囲内で、任意に組み合わせることが可能である。また、当該任意の組み合せからは、組み合わせにかかるそれぞれの構成要件についての作用及び効果が当然に得られるとともに、本明細書の記載から当業者には明らかな他の作用及び他の効果が得られる。 The embodiments disclosed herein are illustrative and not restrictive in all respects. The above embodiments may be omitted, substituted, or modified in various forms without departing from the scope of the appended claims, the technical scope of the present invention as described below, and the spirit thereof. For example, the components of the above embodiments may be combined in any manner as long as the effects of the components are not impaired. Furthermore, such any combination will naturally provide the functions and effects of each of the components in the combination, and will also provide other functions and effects that will be apparent to a person skilled in the art from the description in this specification.

また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的又は例示的なものであって、限定的ではない。つまり、本発明に係る技術は、上記の効果とともに、又は、上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。 The effects described in this specification are merely descriptive or exemplary, and are not limiting. In other words, the technology according to the present invention may achieve other effects that are obvious to a person skilled in the art from the description in this specification, in addition to or in place of the above effects.

なお、以下のような構成も、本発明の技術的範囲に属する。
(1)
金属板の少なくとも一方の表面に設けられた、有機ケイ酸化合物を少なくとも含有する第1皮膜層を有しており、
前記第1皮膜層では、以下の化学式(1)で表される化学構造の第4級アンモニウム塩の原子団R4が、以下の化学式(2)~化学式(4)で表される少なくとも1つ以上の固定化用化学構造と互いに化学結合した化学構造である第4級アンモニウム塩含有化学構造が、前記有機ケイ酸化合物に対して、化学結合を形成している、表面処理金属板。
ここで、以下の化学式(1)~化学式(4)において、原子団R1、R2、R3、R4、R11、R12は、それぞれ独立に、以下の通りである。
R1:炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R2:炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R3:炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R4:炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R11:-C(R5)(R6)-で表される構造を有しており、R5とR6は、それぞれ独立に、水素、又は、炭素数1~3の鎖式炭化水素の置換基である。
R12:炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R13:炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R14:炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
(2)
前記化学構造における前記R1、前記R2、及び、前記R3が、以下の化学式(5)で表される化学構造を有しない、(1)に記載の表面処理金属板。
ここで、以下の化学式(5)において、原子団X1、X2、Ar、Rは、それぞれ独立に、以下の通りである。
X1、X2:それぞれ独立に、水素、炭素数1~3の鎖式脂肪族炭化水素基、又は、ハロゲン元素であり、前記鎖式脂肪族炭化水素基は、ヘテロ元素を有していてもよい。ここで、nは、0、1、2のいずれかである。
Ar:置換又は非置換のアリール基
R:炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
-(C(X1)(X2))-Ar-R ・・・化学式(5)
(3)
前記第1皮膜層中における前記第4級アンモニウム塩の含有量が、前記第1皮膜層1gあたり0.2mmol以上3.0mmol以下である、(1)又は(2)に記載の表面処理金属板。
(4)
前記第1皮膜層中において、前記第4級アンモニウム塩と、前記化学式(2)~化学式(4)で表される少なくとも1つ以上の化学構造と、のモル比は、1.01~2.00である、(1)~(3)の何れか1つに記載の表面処理金属板。
(5)
前記第1皮膜層は、更に、P、V、及び、Mgからなる群より選択される1種以上の元素を有する無機系成分を更に含有する、(1)~(4)の何れか1つに記載の表面処理金属板。
(6)
前記第1皮膜層は、樹脂を更に含有し、
前記樹脂は、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、及び、ポリエステル系樹脂からなる群より選択される少なくとも1種以上である、(1)~(5)の何れか1つに記載の表面処理金属板。
(7)
前記第1皮膜層の平均厚みは、0.02~3.00μmである、(1)~(6)の何れか1つに記載の表面処理金属板。
(8)
前記金属板の表面には、前記金属板の圧延方向に沿ったヘアラインが存在する、(1)~(7)の何れか1つに記載の表面処理金属板。
(9)
前記金属板の表面には、スパングル模様が存在する、(1)~(7)の何れか1つに記載の表面処理金属板。
(10)
前記第1皮膜層と前記金属板との間に、更に、第2皮膜層を有する、(1)~(9)の何れか1つに記載の表面処理金属板。
(11)
前記金属板は、亜鉛系めっき鋼板である、(1)~(10)の何れか1つに記載の表面処理金属板。
(12)
前記第一皮膜層を有する表面処理金属板を沸騰水に30分浸漬した後、熱分解ガスクロマトグラフィ/質量スペクトル法により分析した場合に、N,N-ジメチルエチルアミン、もしくは、クロロメタンの何れか一方又は両方の化合物、及び、トリメチルアミンが、前記第1皮膜層に対する質量比として、合計で3mg/g以上検出される、(1)~(11)の何れか1つに記載の表面処理鋼板。
The following configurations also fall within the technical scope of the present invention.
(1)
The metal plate has a first coating layer provided on at least one surface thereof, the first coating layer including at least an organic silicate compound;
a surface-treated metal sheet, in which a quaternary ammonium salt-containing chemical structure, in which an atomic group R4 of a quaternary ammonium salt having a chemical structure represented by the following chemical formula (1) is chemically bonded to at least one or more immobilizing chemical structures represented by the following chemical formulas (2) to (4), forms a chemical bond with the organosilicate compound, in the first coating layer:
In the following chemical formulas (1) to (4), the atomic groups R1, R2, R3, R4, R11, and R12 are each independently as follows:
R1: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R2: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R3: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R4: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R11: Has a structure represented by -C(R5)(R6)-, where R5 and R6 are each independently a hydrogen atom or a chain hydrocarbon substituent having 1 to 3 carbon atoms.
R12: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R13: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R14: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
(2)
The surface-treated metal sheet according to (1), wherein R1, R2, and R3 in the chemical structure do not have a chemical structure represented by the following chemical formula (5).
In the following chemical formula (5), the atomic groups X1, X2, Ar, and R are each independently as follows:
X1 and X2 each independently represent a hydrogen atom, a chain aliphatic hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, or a halogen element, and the chain aliphatic hydrocarbon group may have a hetero element. Here, n is 0, 1, or 2.
Ar: a substituted or unsubstituted aryl group; R: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
-(C(X1)(X2)) n -Ar-R...chemical formula (5)
(3)
The surface-treated metal sheet according to (1) or (2), wherein the content of the quaternary ammonium salt in the first coating layer is 0.2 mmol or more and 3.0 mmol or less per 1 g of the first coating layer.
(4)
The surface-treated metal sheet according to any one of (1) to (3), wherein in the first coating layer, a molar ratio of the quaternary ammonium salt to at least one of the chemical structures represented by the chemical formulas (2) to (4) is 1.01 to 2.00.
(5)
The surface-treated metal sheet according to any one of (1) to (4), wherein the first coating layer further contains an inorganic component having one or more elements selected from the group consisting of P, V, and Mg.
(6)
The first coating layer further contains a resin,
The surface-treated metal sheet according to any one of (1) to (5), wherein the resin is at least one selected from the group consisting of an acrylic resin, a urethane resin, and a polyester resin.
(7)
The surface-treated metal sheet according to any one of (1) to (6), wherein the first coating layer has an average thickness of 0.02 to 3.00 μm.
(8)
The surface-treated metal sheet according to any one of (1) to (7), wherein a hairline is present on the surface of the metal sheet along the rolling direction of the metal sheet.
(9)
The surface-treated metal sheet according to any one of (1) to (7), wherein a spangle pattern is present on the surface of the metal sheet.
(10)
The surface-treated metal sheet according to any one of (1) to (9), further comprising a second coating layer between the first coating layer and the metal sheet.
(11)
The surface-treated metal sheet according to any one of (1) to (10), wherein the metal sheet is a zinc-based plated steel sheet.
(12)
The surface-treated steel sheet according to any one of (1) to (11), in which, when the surface-treated metal sheet having the first coating layer is immersed in boiling water for 30 minutes and then analyzed by pyrolysis gas chromatography/mass spectrometry, a total of 3 mg/g or more of either or both of N,N-dimethylethylamine and chloromethane compounds, and trimethylamine are detected as a mass ratio relative to the first coating layer.

Figure 2024077622000016
Figure 2024077622000016

1、1A 表面処理金属板
10 金属板
20 第1皮膜層
30 第2皮膜層
Reference Signs List 1, 1A Surface-treated metal sheet 10 Metal sheet 20 First coating layer 30 Second coating layer

Claims (12)

金属板の少なくとも一方の表面に設けられた、有機ケイ酸化合物を少なくとも含有する第1皮膜層を有しており、
前記第1皮膜層では、以下の化学式(1)で表される化学構造の第4級アンモニウム塩の原子団R4が、以下の化学式(2)~化学式(4)で表される少なくとも1つ以上の固定化用化学構造と互いに化学結合した化学構造である第4級アンモニウム塩含有化学構造が、前記有機ケイ酸化合物に対して、化学結合を形成している、表面処理金属板。

ここで、以下の化学式(1)~化学式(4)において、原子団R1、R2、R3、R4、R11、R12は、それぞれ独立に、以下の通りである。
R1:炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R2:炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R3:炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R4:炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R11:-C(R5)(R6)-で表される構造を有しており、R5とR6は、それぞれ独立に、水素、又は、炭素数1~3の鎖式炭化水素の置換基である。
R12:炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R13:炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
R14:炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~9の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。
Figure 2024077622000017
The metal plate has a first coating layer provided on at least one surface thereof, the first coating layer including at least an organic silicate compound;
a surface-treated metal sheet, in which in the first coating layer, a quaternary ammonium salt-containing chemical structure, which is a chemical structure in which an atomic group R4 of a quaternary ammonium salt having a chemical structure represented by the following chemical formula (1) is chemically bonded to at least one or more immobilizing chemical structures represented by the following chemical formulas (2) to (4), forms a chemical bond to the organosilicate compound.

In the following chemical formulas (1) to (4), the atomic groups R1, R2, R3, R4, R11, and R12 are each independently as follows:
R1: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R2: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R3: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R4: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R11: Has a structure represented by -C(R5)(R6)-, where R5 and R6 are each independently a hydrogen atom or a chain hydrocarbon substituent having 1 to 3 carbon atoms.
R12: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R13: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
R14: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.
Figure 2024077622000017
前記化学構造における前記R1、前記R2、及び、前記R3が、以下の化学式(5)で表される化学構造を有しない、請求項1に記載の表面処理金属板。

ここで、以下の化学式(5)において、原子団X1、X2、Ar、Rは、それぞれ独立に、以下の通りである。
X1、X2:それぞれ独立に、水素、炭素数1~3の鎖式脂肪族炭化水素基、又は、ハロゲン元素であり、前記鎖式脂肪族炭化水素基は、ヘテロ元素を有していてもよい。ここで、nは、0、1、2のいずれかである。
Ar:置換又は非置換のアリール基
R:炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の鎖式脂肪族不飽和炭化水素基、炭素数1~18の置換又は非置換の脂環式脂肪族炭化水素基であり、前記原子団の主鎖又は置換基の少なくとも何れか一方は、ヘテロ元素を有していてもよい。

-(C(X1)(X2))-Ar-R ・・・化学式(5)
The surface-treated metal sheet according to claim 1 , wherein R1, R2, and R3 in the chemical structure do not have a chemical structure represented by the following chemical formula (5).

In the following chemical formula (5), the atomic groups X1, X2, Ar, and R are each independently as follows:
X1 and X2 each independently represent a hydrogen atom, a chain aliphatic hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, or a halogen element, and the chain aliphatic hydrocarbon group may have a hetero element. Here, n is 0, 1, or 2.
Ar: a substituted or unsubstituted aryl group; R: a substituted or unsubstituted chain aliphatic saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, a substituted or unsubstituted chain aliphatic unsaturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alicyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms, and at least one of the main chain and the substituent of the atomic group may have a hetero element.

-(C(X1)(X2)) n -Ar-R...chemical formula (5)
前記第1皮膜層中における前記第4級アンモニウム塩の含有量が、前記第1皮膜層1gあたり0.2mmol以上3.0mmol以下である、請求項1又は2に記載の表面処理金属板。 The surface-treated metal sheet according to claim 1 or 2, wherein the content of the quaternary ammonium salt in the first coating layer is 0.2 mmol or more and 3.0 mmol or less per 1 g of the first coating layer. 前記第1皮膜層中において、前記第4級アンモニウム塩と、前記化学式(2)~化学式(4)で表される少なくとも1つ以上の化学構造と、のモル比は、1.01~2.00である、請求項3に記載の表面処理金属板。 The surface-treated metal sheet according to claim 3, wherein in the first coating layer, the molar ratio of the quaternary ammonium salt to at least one of the chemical structures represented by chemical formulas (2) to (4) is 1.01 to 2.00. 前記第1皮膜層は、更に、P、V、及び、Mgからなる群より選択される1種以上の元素を有する無機系成分を更に含有する、請求項1又は2に記載の表面処理金属板。 The surface-treated metal sheet according to claim 1 or 2, wherein the first coating layer further contains an inorganic component having one or more elements selected from the group consisting of P, V, and Mg. 前記第1皮膜層は、樹脂を更に含有し、
前記樹脂は、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、及び、ポリエステル系樹脂からなる群より選択される少なくとも1種以上である、請求項1又は2に記載の表面処理金属板。
The first coating layer further contains a resin,
The surface-treated metal sheet according to claim 1 , wherein the resin is at least one selected from the group consisting of an acrylic resin, a urethane resin, and a polyester resin.
前記第1皮膜層の平均厚みは、0.02~3.00μmである、請求項1又は2に記載の表面処理金属板。 The surface-treated metal sheet according to claim 1 or 2, wherein the average thickness of the first coating layer is 0.02 to 3.00 μm. 前記金属板の表面には、前記金属板の圧延方向に沿ったヘアラインが存在する、請求項1又は2に記載の表面処理金属板。 The surface-treated metal sheet according to claim 1 or 2, wherein the surface of the metal sheet has a hairline along the rolling direction of the metal sheet. 前記金属板の表面には、スパングル模様が存在する、請求項1又は2に記載の表面処理金属板。 The surface-treated metal sheet according to claim 1 or 2, wherein the surface of the metal sheet has a spangle pattern. 前記第1皮膜層と前記金属板との間に、更に、第2皮膜層を有する、請求項1又は2に記載の表面処理金属板。 The surface-treated metal sheet according to claim 1 or 2, further comprising a second coating layer between the first coating layer and the metal sheet. 前記金属板は、亜鉛系めっき鋼板である、請求項1又は2に記載の表面処理金属板。 The surface-treated metal sheet according to claim 1 or 2, wherein the metal sheet is a zinc-based plated steel sheet. 前記第1皮膜層を有する表面処理金属板を沸騰水に30分浸漬した後、熱分解ガスクロマトグラフィ/質量スペクトル法により分析した場合に、N,N-ジメチルエチルアミン、もしくは、クロロメタンの何れか一方又は両方の化合物、及び、トリメチルアミンが、前記第1皮膜層に対する質量比として、合計で3mg/g以上検出される、請求項1又は2に記載の表面処理鋼板。
3. The surface-treated steel sheet according to claim 1, wherein when a surface-treated metal sheet having the first coating layer is immersed in boiling water for 30 minutes and then analyzed by pyrolysis gas chromatography/mass spectrometry, a total of 3 mg/g or more of either or both of N,N-dimethylethylamine and chloromethane compounds, and trimethylamine are detected in terms of a mass ratio relative to the first coating layer.
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