JP2562055B2 - 樹脂塗装鋼板 - Google Patents

樹脂塗装鋼板

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、自動車、家庭電気製品、建材等に用いられ
る耐食性及び潤滑性にすぐれる樹脂塗装鋼板に関する。
従来の技術 一般に、鋼板をプレス加工する際には、その加工性を
良好にするために、鋼板の表面にプレス油が塗布され
る。しかし、このように、プレス油を塗布すれば、その
鋼板のプレス加工に際してプレス油が飛散して、作業環
境を悪化させ、或いは公害問題を引き起こし、更には、
プレス加工後に脱脂工程を必要とする等の問題がある。
そこで、プレス油を用いずに、良好なプレス加工性を
得るために、種々の鋼板表面処理方法が提案されてい
る。例えば、ミルボンド被膜やワックス被膜を鋼板の表
面に形成したり、或いは無機又は有機系の固体潤滑剤を
含有する樹脂エマルジョン又は樹脂水溶液を表面処理剤
として用いて、これを鋼板の表面に塗布し、乾燥させて
樹脂被膜を形成する方法等が知られている。特に、後者
の方法は、強加工される製品の場合や、加工後に脱脂を
省略して、尚、塗装性が要求される製品のための表面処
理方法として、好適に用いられている。
この方法において、上記固体潤滑剤としては、従来、
無機系では、黒鉛や二硫化モリブデンが用いられてお
り、また、有機系では、パラフィン、ポリエチレン系の
ワックスや、ステアリン酸カルシウム等の金属石ケンが
用いられている。このように、無機系の固体潤滑剤を用
いる方法は、例えば、特開昭61−227178号公報、特開昭
61−227179号公報、特開昭61−231177号公報、特開昭61
−279687号公報等に記載されている。
しかし、固体潤滑剤として、黒鉛や二硫化モリブデン
を用いるときは、一般に、鋼板の表面の色調の調整が困
難であるうえに、鋼板の強加工に耐え得る潤滑性能を与
えるために、表面処理剤に潤滑剤を多量に配合すると、
得られる樹脂被膜の密着性が著しく悪く、鋼板の加工後
の耐食性が劣化する。更に、黒鉛や二硫化モリブデン
は、比重が大きいために、表面処理剤中に均一に分散し
難く、保持時は勿論、使用時にも、表面処理剤中で沈降
しやすいので、保存性や作業性にも難がある。
他方、ワックスを添加した樹脂エマルジョンのような
表面処理剤を用いるときは、鋼板に塗布後、乾燥すると
きに、ワックスが樹脂被膜の表面に浮き出すので、表面
の滑り性は良好であるが、連続プレスによる金属の温度
上昇によつて、表面のワックスが液化、流動して、その
潤滑性能が低下し、樹脂被膜の剥離が生じて、やはり加
工後の耐食性が劣化する。
また、金属石ケンを固体潤滑剤として用いるときは、
鋼板の表面に形成された樹脂被膜が吸湿性が高いため
に、べとつきを生じるほか、耐食性に問題を有する。
最近では、特開昭63−162886号公報に、カルボキシル
化ポリオレフィン系樹脂にエポキシ樹脂を添加し、低温
にて架橋造膜化を図つた表面処理剤も提案されている。
しかし、このような表面処理剤は、低温にて塗膜の架橋
剤化が始まるために、実操業時の表面処理剤の安定性に
欠けるところがあり、しかも、被膜が架橋構造を有する
ために、硬度が高く、加工後の耐食性が劣る問題を有す
る。
発明が解決しようとする課題 本発明は、上記した従来の樹脂塗装鋼板における問題
を解決するためになされたものであつて、潤滑性にすぐ
れ、強加工における極圧や金型の温度上昇に対しても、
十分に耐えることができ、いかも、鋼板の加工後にも鋼
耐食性を有し、また、その後の塗装に際しても、脱脂を
必要としない樹脂塗装鋼板を提供することを目的とす
る。
課題を解決するための手段 本発明による樹脂塗装鋼板は、ウレタン成分が5〜50
重量%であるウレタン変性ポリエチレン、ウレタン変性
ポリプロピレン、ウレタン変性ポリブチレン、及びエチ
レン、プロピレン、ブチレンの1種又は2種以上とアク
リル酸及び/又はメタクリル酸との共重合体のウレタン
変性物から選ばれるウレタン変性ポリオレフィン樹脂を
主体として、四フッ化エチレン樹脂粒子2.5〜30重量%
及びシリカ粒子をSiO2として1〜20重量%含有する樹脂
被膜が付着量0.1〜5g/m2にて鋼板の表面に形成されてい
ることを特徴とする。
本発明において用いるウレタン変性ポリオレフィン樹
脂は、水溶性でも非水溶性でもよく、鋼板への塗布に際
しては、前者は水溶液として、後者は水性エマルジョン
として用いられる。ウレタン変性ポリオレフィン樹脂と
しては、例えば、ウレタンポリエーテル、ウレタンポリ
エステル等のウレタン変性によるポリエチレン、ポリプ
ロピレン又はポリブチレンや、エチレン、プロピレン及
びブチレンの1種又は2種以上とアクリル酸及び/又は
メタクリル酸との共重合体の前記ウレタン変性物が用い
られる。
本発明において、かかるウレタン変性ポリオレフィン
樹脂において、ウレタン成分は、5〜50重量%の範囲に
あることが好ましい。ウレタン成分が5重量%よりも少
ないときは、ウレタン変性の効果が乏しく、特に、鋼板
の加工後の耐食性の向上を図ることができない。他方、
ウレタン成分が50重量%を越えるときは、ポリオレフィ
ン樹脂の有する潤滑性が乏しくなり、また、加工後の耐
食性が劣化する。
本発明による樹脂塗装鋼板は、上記ウレタン変性ポリ
オレフィン樹脂を主体として、四フッ化エチレン樹脂
(PTFE)2.5〜30重量%及びシリカ粒子をSiO2として1
〜20重量%含有し、付着量0.1〜5g/m2にて有機樹脂被膜
層が鋼板の表面に形成されている。
有機樹脂被膜において、四フッ化エチレン樹脂粒子が
2.5重量%よりも少ないときは、得られる被膜の潤滑性
及び耐食性が十分でなく、一方、30重量%を越えるとき
は、潤滑性能の点では特に問題がないが、得られる被膜
の鋼板に対する密着性が悪くなり、プレス加工におい
て、被膜が剥離し、加工後の耐食性に劣るようになる。
更に、塗装性についても、被膜と塗料との密着性が低下
する。特に、本発明においては、四フッ化エチレン樹脂
粒子量は、有機樹脂被膜において、15〜25重量%である
ことが好ましい。
このような四フッ化エチレン樹脂の効果を最大限に得
るには、四フッ化エチレン樹脂は、その粒径が0.01〜2
μmの範囲にあることが好ましく、特に、粒径が2μm
を越えるときは、ウレタン変性ポリオレフィン樹脂の水
溶液又はエマルジョン中に均一に分散し難くなり、その
結果として、得られる被膜の鋼板への密着性及び塗料と
の密着性も悪化する。他方、四フッ化エチレン樹脂の粒
径が0.02μmよりも小さいときは、四フッ化メチレン樹
脂の添加による上記被膜の潤滑性及び耐食性の向上効果
を得ることができない。
更に、有機樹脂被膜において、シリカ粒子がSiO2して
1重量%よりも少ないときは、得られる被膜の耐食性が
十分でなく、他方、20%を越えるときは、シリカが増摩
剤として作用するようになり、被膜の摩擦係数を高め
て、潤滑性を低下させ、延いては、加工後の耐食性をも
劣化させる。
このようなシリカの効果を最大限に得るには、シリカ
は、その粒径が1〜20mμの範囲にあることが好まし
い。シリカの粒径が小さくなるほど、被膜の耐食性及び
塗装性が向上し、特に、加工後の耐食性が著しく向上す
る。かかるシリカの効果は、樹脂被膜を緻密で密着性の
すぐれるものとして、樹脂被膜の有する耐食性を一層高
めることによるものとみれる。このような観点からは、
用いるシリカは、粒径が小さいほどよいが、しかし、極
端に微小な粒子を用いても、上記効果がそれに対応し
て、特に、増強されるものでもないので、本発明におい
て、シリカは、粒径が1mμ以上であればよい。他方、20
mμを越えるときは、被膜の表面を粗くして、潤滑性を
低下させる。特に、本発明においては、用いるシリカ
は、粒径が3〜10mμの範囲が好ましい。
このようなシリカは、通常、コロイダルシリカとして
知られており、例えば、スノーテツクス−XSやSS(日産
化学工業(株)製)として、市販品を入手することがで
きる。
本発明においては、このような有機樹脂被膜の鋼板へ
の付着量が0.1g/m2よりも少ないときは、強加工におい
て、所要の潤滑効果及び加工後の耐食性を得ることがで
きない。しかし、付着量が5g/m2を越えるときは、鋼板
のプレス加工において、被膜の剥離量が増し、例えば、
プレス成形において、金型に剥離被膜が蓄積し、プレス
成形に支障を生じる。
本発明において、鋼板素材としては、特に、限定され
るものではないが、例えば、亜鉛又は亜鉛合金めつき鋼
板、これら鋼板をクロメート処理やリン酸塩処理等の化
成処理したもの等が好適に用いられる。
本発明において用いる表面処理剤は、前述したような
ウレタン変性ポリオレフィン樹脂の水溶液又はエマルジ
ョンに四フッ化メチレン樹脂のディスパージョンとシリ
カ粒子とを前記所定の範囲内で分散させることによつて
得ることができ、かかる表面処理剤を鋼板に塗布し、乾
燥すれば、本発明による樹脂塗装鋼板を得ることができ
る。
発明の効果 以上のように、本発明によれば、四フッ化メチレン樹
脂粒子とイリカ粒子を含有するウレタン変性ポリオレフ
ィン樹脂の水溶液又はエマルジョンからなる表面処理剤
を鋼板に塗布し、乾燥させることによつて、プレス油の
塗布なしに、強加工ができ、且つ、耐食性、特に、加工
後の耐食性にすぐれる樹脂被膜を生成することができ
る。
このような高潤滑性、高耐食性樹脂被膜を有する処理
鋼板は、プレス加工後、塗装鋼板としてのみならず、裸
使用もできる。
実施例 以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明は
これら実施例により何ら限定されるものではない。
実施例1 クロメート処理を施した電気亜鉛めつき鋼板(亜鉛付
着量20g/m2、クロム付着量13mg/m2)を素材鋼板として
用いた。
水溶性ウレタン変性ポリプロピレン(ウレタン変性量
重量%)に被膜形成後の全固形分換算にて0〜30重量%
の四フッ化エチレン樹脂(粒径0.1〜4μm)ディスパ
ージョンと、粒径10〜20mμのコロイダルシリカをSiO2
として10重量%加え、分散させて、表面処理剤を得た。
この表面処理剤を前記鋼板の表面に乾燥付着量1g/m2
となるように絞りロールにて塗布し、100℃で30秒の条
件で乾燥させ、樹脂被膜を形成させて、樹脂塗装鋼板を
得た。
得られた樹脂塗装鋼板について、摺動試験、円筒深絞
り試験及び塩水噴霧試験を行なつて、動摩擦係数、限界
絞り比、耐型かじり性及び耐食性を調べた。尚、限界絞
り比は、ブランク径100mm、ポンチ径50mmの単一素板法
にて求めた。また、動摩擦係数は、加圧力150kgにおけ
る摺動による荷重から求めた。結果を第1図及び第2図
に示す。塩水噴霧試験は、エリクセン押出加工後に行な
つた。結果を第3図に示す。
実施例2 ウレタン変性ポリブチレンエマルジョン(ウレタン変
性量30%)に被膜形成後の全固形分換算にて10重量%の
四フッ化エチレン樹脂(粒径0.1〜4μm)ディスパー
ジョンと、粒径4〜6mμ、10〜20mμ及び40〜50mμのコ
ロイダルシリカをそれぞれSiO2として10重量%加え、分
散させて表面処理剤を得た。
この表面処理剤を前記鋼板の表面に乾燥付着量1g/m2
となるように絞りロールにて塗布し、80℃で1分間乾燥
させ、樹脂被膜を形成させて、樹脂塗装鋼板を得た。
実施例1と同様にして、処理鋼板の性質を調べた。結
果を第1表に示す。
実施例3 ウレタン変性ポリエチレン(ウレタン変性量20重量
%)エマルジョンに被膜形成後の全固形分換算にて0〜
30重量%の四フッ化エチレン樹脂(粒径0.1〜4μm)
ディスパージョンと、実施例2と同じコロイダルシリカ
をSiO2として0〜20重量%加え、分散させて、表面処理
剤を得た。
この表面処理剤を前記鋼板の表面に乾燥付着量 1g/m2となるように絞りロールにて塗布し、乾燥させ、
樹脂被膜を形成させて、樹脂塗装鋼板を得た。
実施例1と同様にして、処理鋼板の性質を調べた。結
果を第2表に示す。
実施例4 第3表に示す種々のウレタン変性ポリオレフィン樹脂
エマルジョンに被膜形成後の全固形分換算にて10重量%
となるように四フッ化エチレン樹脂(粒径0.1〜4μ
m)ディスパージョンを加えると共に、コイルダルシリ
カをSiO2として5重量%加え、分散させて、表面処理剤
を得た。
このような表面処理剤を用いて、実施例1と同様にし
て、表面処理鋼板を得た。
実施例1と同様にして、処理鋼板の性質を調べた。結
果を第3表に示す。
また、比較のために、ウレタン変性量が本発明で規定
する範囲をはずれるウレタン変性ポリオレフィン樹脂を
用いた場合、カルボキシル化ポリオレフィン樹脂を用い
た場合及びアクリル樹脂を用いた場合の結果を第3表に
示す。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による樹脂塗装鋼板におけるポリテト
ラフルオロエチレン量と動摩擦係数との関係を示すグラ
フ、第2図は、ポリテトラフルオロエチレン量と限界絞
り比との関係を示すグラフ、第3図は、ポリテトラフル
オロエチレン量と耐食性との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C10M 103:00) C10N 20:06 40:24

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ウレタン成分が5〜50重量%であるウレタ
    ン変性ポリエチレン、ウレタン変性ポリプロピレン、ウ
    レタン変性ポリブチレン、及びエチレン、プロピレン、
    ブチレンの1種又は2種以上とアクリル酸及び/又はメ
    タクリル酸との共重合体のウレタン変性物から選ばれる
    ウレタン変性ポリオレフィン樹脂を主体として、四フッ
    化エチレン樹脂粒子2.5〜30重量%及びシリカ粒子をSiO
    2として1〜20重量%を含有する樹脂被膜が付着量0.1〜
    5g/m2にて鋼板の表面に形成されていることを特徴とす
    る樹脂塗装鋼板。
  2. 【請求項2】四フッ化エチレン樹脂粒子が0.01〜2μm
    の粒子径を有することを特徴とする請求項第1項記載の
    樹脂塗装鋼板。
  3. 【請求項3】シリカ粒子が1〜20mμの粒子径を有する
    ことを特徴とする請求項第1項記載の樹脂塗装鋼板。
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