JP2511497C

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Publication number: JP2511497C
Authority: JP
Original assignee: 川崎製鉄株式会社
Publication date: 1998-09-10

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は自動車、家電、建材製品等に使用される表面処理鋼板であって、成形
性に優れた潤滑樹脂処理鋼板に関する。〈従来の技術〉自動車、家電、建材製品等に使用される鋼板、特に亜鉛または亜鉛系合金めっ
き鋼板のようなめっき鋼板は、無塗装または塗装して使用するが、それまでに種
々の工程を通り、しかもその間に、かなり長時間にわたって無塗装の状態でおか
れる。そのため、その間に錆が発生したり、めっき鋼板表面に種々の物質が吸着
、付着したりして、塗料の密着性が悪くなるなどの問題がある。従って、めっき鋼板が需要家で使用されるまでの一次防錆処理として、クロメ
ート処理が施される。しかし、このクロメート処理の耐食性は、一般に、塩水噴
霧試験で高々２４〜４８時間程度であり、また、特殊クロメート処理であるシリ
カゾルを添加した塗布型クロメート処理でも、塩水噴霧試験で１００〜２００時
間の耐食性しか得られない。従って、長期にわたって苛酷な腐食環境下で使用さ
れる製品では、耐食性が不十分である。製品が苛酷な腐食環境下で使用される場合を考慮して、クロメート処理の代り
にりん酸塩処理を施した後、２０μｍ厚程度の塗装を施し、腐食を防止する方法
がある。しかるに、このような厚塗り塗装を施した場合には、鋼板にプレス加工
等を施したとき、塗膜の剥離や亀裂を生じ、その部分で局部的な耐食性の低下を
生じる。また、塗装板では、スポット溶接などの溶接が困難または不可能になる
ので、溶接部は予め塗膜の除去が必要になる。さらに、塗膜を厚くするほど多く
の塗料を消費し、コストアップを招く等の問題もある。従って、塗料を用いることなく、それ自体優れた耐食性を有する表面処理鋼板
の開発が望まれている。また、鋼板をプレス成形するに際しては、潤滑油を鋼板表面に塗布するが、こ
の作業は脱脂工程があるため、加工時に潤滑油等を使用せずにプレス加工ができ
る表面処理鋼板の開発も望まれている。さらに、需要家が、従来の表面処理鋼板を用いて種々の工程を経て製品を製造
する場合、作業者のハンドリングなどにより、鋼板の表面に指紋等の汚れが付着
し、商品価値を著しく低下させることがある。従って、ハンドリング時に、指紋
等の汚れがつき難い表面処理鋼板の開発も望まれている。このような背景の下で、従来技術として、（１）亜鉛系めっき鋼板上にクロメート被膜を有し、その上に、複合リン酸アル
ミニウム、クロム系防錆顔料と、潤滑剤としてポリオレフィンワックス、二硫化
モリブデン、シリコーンとを含有するウレタン変性エポキシ樹脂層を１〜１０ｇ
／ｍ²有することを特徴とする耐食性および潤滑性に優れた２層クロメート処理
鋼板（特公昭６２−２４５０５号公報）、（２）亜鉛系めっき鋼板上にクロメート被膜を有し、その上に、シリカ粉末、親水性ポリアミド樹脂および潤滑剤としてポリエチレンワックスを含有するウレタ
ン化エポキシエステル樹脂層を０．３〜５μｍ有することを特徴とするカチオン
電着塗装性に優れた有機複合鋼板（特開昭６３−３５７９８号公報）、（３）γ層単層のみからなるニッケル含有亜鉛めっき鋼板上にクロメート被膜を
有し、その上に、導電顔料としてリン化鉄、潤滑剤としてポリオレフィン系化合
物、カルボン酸エステル系化合物、ポリアルキレングリコール系化合物から選ば
れた化合物と塗料用樹脂とを含有する塗膜層を１〜２０μｍ有することを特徴と
する耐食性塗装積層体（特開昭６２−７３９３８号公報）が開示されている。（１）〜（３）のいずれもが、クロメート被膜上に、潤滑剤としてポリオレフ
ィン系化合物を含有する潤滑樹脂被膜を有することを特徴とする、耐食性、潤滑
性に優れる２層型被膜処理鋼板である。〈発明が解決しようとする課題〉上記従来技術における２層型被膜処理鋼板の潤滑性は、低速プレス成形（〜５
ｍｍ／ｓｅｃ.）に対しては有効であるが、実プレスのような高速プレス成形（
２５０ｍｍ／ｓｅｃ．程度）における苛酷な成形条件では、プレス時に摺動面が
高温（７０℃以上）になり、樹脂被膜層が剥離し易くなり、樹脂剥離粉が金型、
プレス成形品表面に付着し、連続成形性および加工後の外観を損うという問題が
ある。本発明は、上述した従来技術の欠点を解消し、高速プレス成形時において、連
続成形性に優れる表面処理鋼板、特に、プレス油なしで成形可能であり、ハンド
リング時に指紋等の汚れがつき難い表面処理鋼板を提供することを目的とするも
のである。〈課題を解決するための手段〉前述した従来技術に見られるように、鋼板表面にクロメート処理後、潤滑性樹
脂系被膜を形成させることにより、亜鉛または亜鉛合金めっき鋼板の耐食性、潤
滑性を向上させることができる。本発明者らは、これらの従来技術の長所を生かしつつ、高速プレス成形下でも
潤滑性が良好な有機樹脂被膜を鋭意検討した結果、水酸基および／またはカルボ
キシル基を有する樹脂中にシリカを含有させることにより、耐食性が向上し、固
形潤滑剤として、融点が７０℃未満のポリオレフィンワックスと融点が７０℃以
上のポリオレフィンワックスとを組み合せて含有させ、かつ、該樹脂混合物また
は複合物のガラス転移温度（Ｔｇ）を７０℃以上にすることにより、高速プレス
成形下で潤滑性が良好な被膜が得られることを見い出し、本発明に至った。本発明は、亜鉛または亜鉛合金めっき鋼板上に、クロム付着量が、金属クロム
換算で、片面で２００ｍｇ／ｍ²以下のクロメート被膜を両面に有し、その上に
、下記組成の樹脂混合物または複合物で、かつ、該樹脂混合物または複合物のガ
ラス転移温度（Ｔｇ）が７０℃以上で、その付着量が片面で乾燥重量で０．３〜
３ｇ／ｍ²である樹脂被膜を両面に有することを特徴とする成形性に優れた潤滑
樹脂処理鋼板樹脂混合物または複合物の組成・水酸基および／またはカルボキシル基を有する樹脂１００重量部・シリカ１０〜８０重量部・融点が７０℃未満のポリオレフィンワックスおよび融点が７０℃以上のポリオレフィンワックス（ただし、前者は全ポリオレフィンワックス量の７０ｗｔ％以下）２０重量部以下を提供するものである。以下に、本発明の成形性に優れた潤滑樹脂処理鋼板について、詳細に説明する
。本発明で対象とする潤滑樹脂処理鋼板の素材としては、電気亜鉛めっき鋼板、
電気亜鉛−ニッケルめっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、５％アルミニウム−亜鉛
溶融めっき鋼板等の各種亜鉛系めっき鋼板を挙げることができる。亜鉛系めっき鋼板両面のクロメート被膜は、公知の通常のクロメート被膜でよ
く、例えば、無水クロム酸、クロム酸塩、重クロム酸等を主剤とした水溶液や、
上記水溶液にコロイダルシリカ等を混合した処理液を、亜鉛系めっき鋼板上に、
公知の通常の方法で処理したクロム水和酸物主体の被膜である。本発明の成形性に優れた潤滑樹脂処理鋼板は、前記のクロメート被膜上に、次
のような組成および付着量の有機樹脂被膜を両面に有する。即ち、水酸基および／またはカルボキシル基を有する樹脂と、該樹脂１００重
量部に対し、シリカ１０〜８０重量部と、固形潤滑剤として、融点が７０℃未満
のポリオレフィンワックスと融点が７０℃以上のポリオレフィンワックスとを組
み合せて２０重量部以下含み、かつ、該樹脂混合物または複合物のガラス転移温
度（Ｔｇ）が７０℃以上の樹脂被膜であって、その付着量が、片面で乾燥重量で
０．３〜３．０ｇ／ｍ²の被膜である。本発明の潤滑樹脂混合物または複合物に使用するベース樹脂は、水酸基および
／またはカルボキシル基を有する樹脂であるが、このような樹脂としては、エポ
キシ樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、メラ
ミン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等で水酸基および／またはカルボキシル基
を有するものがあげられる。本発明におけるこれらの樹脂の有用性は、以下の点にある。即ち、該潤滑樹脂処理鋼板は、耐食性を向上させるために、シリカ−樹脂の無
機有機複合被膜を形成させたものであるが、シリカ表面の水酸基と反応して高耐
食性被膜の形成が可能な活性基として、水酸基やカルボキシル基が望ましいから
である。シリカは、該潤滑樹脂処理鋼板の耐食性を向上させるために配合するが、コロ
イダルシリカ、例えば、スノーテックス−Ｏやスノーテックス−Ｎ（いずれも日
産化学社製）等や、オルガノシリカゾル、例えば、エチルセロソルブシリカゾル
（日産化学社製）等や、シリカ粉末、例えば、気相シリカ粉末（アエロジル社製
）等や、有機シリケート、例えば、エチルシリケート等を用いるとよい。シリカ
粉末の粒径は、シリカを均一に分散させるために、５〜７０ｎｍであることが好
ましい。また、ベース樹脂とシリカの反応促進剤として、シランカップリング剤を用い
てもかまわない。シランカップリング剤としては、γ−（２−アミノエチル）ア
ミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン等があげられる。ベース樹脂中に、反応促進剤、安定剤、分散剤等の一般的な添加剤を、本発明
の趣旨を損わない範囲で適宜添加することは差支えなく、むしろ好ましい。次に、潤滑性付与剤について説明する。一般に、乾式潤滑剤としては、ワックス、二硫化モリブデン、有機モリブデン
、グラファイト、フッ化カーボン、金属セッケン、窒化ホウ素、フッ素樹脂等が
知られており、これらは、軸受け用潤滑剤として使用されたり、プラスチックや
油、グリース等に添加して、潤滑性を向上させるために用いられている。そこで
、これらの潤滑剤を用いて、潤滑性の優れた樹脂処理鋼板を得るための検討を行
った。本発明のように、高速プレス成形下という摺動部の発熱を伴う苛酷なプレス成
形条件で、被膜剥離を起さず、連続成形可能な高度の潤滑性を有する樹脂処理鋼
板を得るためには、摩擦係数が小さく融点の高い潤滑剤が、樹脂被膜表面に、均
一に存在する樹脂被膜が必要である。そのような被膜で処理された鋼板では、鋼
板上の樹脂被膜表面の潤滑剤が金型との摩擦を低減し、樹脂被膜の損傷が防止さ
れ、連続成形性が向上する。このような目的に合った潤滑剤について鋭意検討した結果、融点が高く、かつ
、比重の小さい有機系潤滑剤が有効であり、融点が７０℃以上（以下高融点とい
う）のポリオレフィンワックスに加えて、融点が７０℃未満（以下低融点という
）のポリオレフィンワックスを併用すると、潤滑性が向上することがわかった。
その理由は以下の通りである。高速プレス成形時、摺動面は高温になるので、高温で潤滑剤として有効に働く
高融点ポリオレフィンワックスの添加が、潤滑性の向上に勿論有効であるが、成
形初期においては、板温は常温であり、常温において潤滑剤として有効に働く低
融点ポリオレフィンワックスの添加が必要だからである。このように、高融点タイプ、低融点タイプ２種類のポリオレフィンワックスを
添加することにより、成形初期には低融点ポリオレフィンワックスが、中期〜後
期には高融点ポリオレフィンワックスが有効に働き、潤滑性が向上する。しかも
、低融点ポリオレフィンワックスの添加は、ベース樹脂へのワックスの分散性の
向上にも有効であると考えられる。ポリオレフィンワックスは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等の
オレフィン系炭化水素の重合体から成るワックスであれば、いずれでもよい。続いて、被膜付着量や配合成分の配合量等の数値限定理由を述べる。本発明では、クロメート被膜の付着量は、金属クロム換算で、片面で２００ｍ
ｇ／ｍ²以下とするのがよい。付着量が２００ｍｇ／ｍ²を超えても、付着量の増
加の割合に対し耐食性の向上効果が少なく、また処理液の劣化が激しくなり、表
面外観が悪くなり、しかも被膜が厚くなることによりプレス成形性が低下するか
らである。また、本発明で用いる樹脂混合物または複合物中の配合成分は、下記
の割合で含まれていることが好ましい。耐食性を向上させるためのシリカは、水酸基および／またはカルボキシル基を
有する樹脂１００重量部に対し、１０〜８０重量部加えることが好ましい。１０
重量部未満では、耐食性向上効果が小さく、８０重量部を超えると、被膜硬度が
高まり、成形時に型カジリを生じ、プレス成形性を低下させる。潤滑性付与剤のポリオレフィンワックスの添加量は、水酸基および／またはカ
ルボキシル基を有する樹脂１００重量部に対し、高融点タイプ、低融点タイプ併
せて、２０重量部以下が望ましい。２０重量部を超えると、樹脂被膜強度が低下
し、潤滑性が低下する。また、高融点タイプと低融点タイプの割合は、低融点タ
イプが全ポリオレフィンワックス量の７０ｗｔ％以下であることが望ましい。前
述したように、高速プレス成形時には摺動面が高温となるため、低融点タイプの
割合が７０ｗｔ％超になると、成形中期〜後期にワックスがベトつき、十分な潤
滑性を得ることができなくなる。そして、プレス速度が５０ｍｍ／ｓｅｃ．以下
のような実プレスにそぐわない成形速度で加工することが必要となるためである
。以上に述べた成分を、以上に述べた割合で含有させ、そのＴｇが７０℃以上と
なるように、ベース樹脂等の必須成分と、その他の添加剤を組合せることが好ま
しい。Ｔｇが７０℃未満であると、高速プレス成形時の加工面の昇温により、被膜が
軟化、剥離し、剥離樹脂粉が金型に堆積し、連続成形性を低下させる。また、加
工後の製品の外観も、著しく悪くなる。さらに、このような潤滑樹脂被膜の付着量は、片面で乾燥重量で０．３〜３．
０ｇ／ｍ²とすることが好ましい。付着量が０．３ｇ／ｍ²未満では、鋼板表面の凹凸を埋めきれず、耐食性の向
上効果が小さい。また、３ｇ／ｍ²を超えると、耐食性の向上効果はあるが、被
膜が厚くなることにより、プレス成形性が低下し、耐パウダリング性が低下し、
かつ、経済的でないからである。次に、本発明の成形性に優れた潤滑樹脂処理鋼板の製造方法について、その一
例を詳細に説明する。本発明で対象とする潤滑樹脂処理鋼板の素材としては、電気亜鉛めっき鋼板、
電気亜鉛−ニッケルめっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、５％アルミニウム−亜鉛
溶融めっき鋼板等の各種亜鉛系めっき鋼板を挙げることができる。本発明の成形性に優れた潤滑樹脂処理鋼板の製造にあたり、亜鉛系めっき鋼板
上に施すクロメート処理は、公知の通常の処理方法に従えばよく、例えば、無水
クロム酸、クロム酸塩、重クロム酸等を主剤とした水溶液中で、浸漬クロメート
処理、電解クロメート処理を行なえばよく、また、上記水溶液にコロイダルシリ
カ等を混合した処理液を、亜鉛系めっき鋼板上に塗布する塗布型クロメート処理
等を行なって、クロム水和酸物を主体とする被膜を形成させてもよい。なお、亜
鉛系めっき鋼板をクロメート処理液で処理した後、フラットゴムロール等で絞る
工程や、熱風乾燥等の乾燥工程を経て、クロメート被膜が鋼板両面に形成される
。続いて、前記のクロメート被膜上に、上述した樹脂混合物または複合物からな
る有機樹脂被膜を、以下の方法で形成させる。各配合成分を所定量用意し、それらを混合・分散させて、物理的に均一とする
。次に、好ましくはシランカップリング剤を加え、再び混合・分散させ、物理的
に均一な樹脂混合物または複合物とする。前記樹脂混合物または複合物を、ロール塗布、スプレー塗布、浸漬塗布、ハケ
塗り等の公知の通常の方法によって、所定の厚さとなるように塗布し、通常８０
〜１８０℃で、通常３〜９０秒間乾燥させる。このようにして、本発明の成形性に優れた潤滑樹脂処理鋼板が製造される。〈実施例〉次に、本発明を実施例に基いて、さらに具体的に説明する。（本発明例）下記条件下で、本発明の潤滑樹脂処理鋼板の試験片Ｎｏ.１〜８を作製した。１）めっき鋼板の種類Ａ．電気亜鉛めっき鋼板板厚０．８ｍｍ亜鉛めっき付着量２０ｇ／ｍ² Ｂ．電気亜鉛−ニッケルめっき鋼板板厚０．８ｍｍ亜鉛−ニッケルめっき付着量２０ｇ／ｍ² ニッケル含有量１２％Ｃ．溶融亜鉛めっき鋼板板厚０．８ｍｍ亜鉛めっき付着量６０ｇ／ｍ² ２）クロメート処理前記各めっき鋼板の両面に、 CrO₃２０ｇ／ｌ、Na₃AlF₆４ｇ／ｌなる組成のクロメート処理液をスプレー処
理した後、フラットゴムロールで絞り、熱風乾燥した。クロメート被膜の付着量
は、スプレー処理時間を調整して、表１に示す値（片面当り２００ｍｇ／ｍ²以
下）とした。３）樹脂被膜処理表１に示す組成の処理液を、ロール塗布により、片面で乾燥重量で０.３〜３
．０ｇ／ｍ²となるように両面に塗布し、１５０℃で４０秒間乾燥し、樹脂被膜
を形成した。（比較例）前記各めっき鋼板に、本発明例と同様にクロメート処理を施し、その上に、表
１に示す組成の処理液を、表１に示す付着量となるように塗布し、樹脂被膜を形
成させ、試験片Ｎｏ.９〜１８を作製した。（試験・評価方法）１）潤滑性試験無塗油の試験片を、エリクセンカップ絞り試験機で絞り比を変えて加工し、そ
の限界絞り比を求めた。また、その時の耐パウダリング性を、ダイスに付着した
剥離粉をセロテープで採取し、その程度から評価した。プレス条件・しわ押え圧１トン・ポンチ径３３ｍｍφ ・ブランク径５９〜７９ｍｍφ ・絞り速度５ｍｍ／ｓｅｃ．、５００ｍｍ／ｓｅｃ．評価基準 ◎：ダイス付着なし ○：ダイス付着若干あり △：ダイス付着やや多 ×：ダイス付着多２）平板耐食性試験塩水噴霧試験（JIS Ｚ−２３７１）を行い、白錆発生までに要する時間で評価
した。３）加工後耐食性試験無塗油の試験片を、エリクセンカップ絞り試験機で、下記条件にて絞り加工を
施し、そのカップの絞り面に対し、塩水噴霧試験（JIS Ｚ−２３７１）を行なっ
た。白錆発生までに要する時間で評価した。プレス条件・しわ押え圧１トン・ポンチ径３３ｍｍφ ・ブランク径５９ｍｍφ ・絞り比１．７８・絞り速度５００ｍｍ／ｓｅｃ．前記の方法にて作製された試験片No．１〜１８について、上記の方法で、潤滑性、平板耐食性、加工後耐食性を試験・評価した。結果は表２に示した。表２から明らかなように、本発明の潤滑樹脂処理鋼板は、高速プレス成形時に
おいても、連続成形性、潤滑性が良好であり、そのために、パウダリングが殆ど
発生しない。また、加工後の耐食性も良好である。〈発明の効果〉本発明によれば、高速プレス成形時における潤滑性が良好なため、連続成形性
に優れる表面処理鋼板を提供することができる。また、プレス加工時に、プレス油等の潤滑油を使用せずに、そのままプレス加
工が可能であり、ハンドリング時に指紋等の汚れがつき難い表面処理鋼板を提供
することができる。さらに、プレス加工時の潤滑性を良好とするために、従来、需要家において行
われていた潤滑油の塗布作業や脱脂処理を省略でき、そのために、コストダウン
が図れる。

Claims

【特許請求の範囲】（１）亜鉛または亜鉛合金めっき鋼板上に、クロム付着量が、金属クロム換算で
、片面で２００ｍｇ／ｍ²以下のクロメート被膜を両面に有し、その上に、下記
組成の樹脂混合物または複合物で、かつ、該樹脂混合物または複合物のガラス転
移温度（Ｔｇ）が７０℃以上で、その付着量が、片面で乾燥重量で０．３〜３ｇ
／ｍ²である樹脂被膜を両面に有することを特徴とする成形性に優れた潤滑樹脂
処理鋼板。樹脂混合物または複合物の組成・水酸基および／またはカルボキシル基を有する樹脂１００重量部・シリカ１０〜８０重量部・融点が７０℃未満のポリオレフィンワックスおよび融点が７０℃以上のポリオレフィンワックス（ただし、前者は全ポリオレフィンワックス量の７０ｗｔ％以下）２０重量部以下