JP2841912B2 - 溶接可能な黒色鋼板 - Google Patents

溶接可能な黒色鋼板

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、家電製品、事務機器、
複写機、自動車、建材製品等に好適な溶接可能で且つ黒
色外観の優れた黒色鋼板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、家電製品や事務機器等の分野で、
亜鉛または亜鉛合金めっき等の鋼板に連続的且つ短時間
の処理を施すことにより得られる、溶接可能で且つ外観
の優れた黒色鋼板のニーズが増加している。このため、
黒色化処理方法、黒色化処理液、あるいはそれによって
得られる黒色鋼板の開発が種々試みられている。
【0003】従来、鋼板上に黒色皮膜を形成するための
方法としては、次のようなものがある。 (a)カーボンブラック等の黒色顔料を含む樹脂皮膜を
スプレーまたはロールコーターなどによって数十μmの
膜厚に塗装する方法。 (b)皮膜としてあらかじめ形成されているめっき層自
体を反応または電解させることによって黒色皮膜を形成
する方法。これには次のようなものがある。 (1)Agイオンを含むクロメート浴によって黒色クロ
メート皮膜を得る方法(特開昭58−193376号) (2)カーボンブラックを主成分とした黒色樹脂皮膜を
電析する方法(特開昭56−62996号) (3)Zn−Co,NiまたはMo系合金電気めっきを
した後、陽極処理する方法(特公昭61−38276
号) (4)Zn−Ni合金めっき鋼板に硝酸または硝酸根を
含む浴による浸漬処理、スプレー処理、陽極処理を施し
て、黒色外観を得る方法(特公昭62−30262号) (5)陰極処理により、黒色めっき皮膜を形成させる方
法(例えば特開昭62−263995号) (6)ZnまたはZn合金めっき上に置換めっきを施し
て、より貴な電位を有する金属を析出させる方法(例え
ば、特開昭62−89879号) (c)耐食性および密着性を目的として、カリ水ガラス
水溶液中に有機染料を加えた処理液を亜鉛または亜鉛め
っき表面に塗布する方法(特公昭55−30593号)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来技術には以下のような問題点がある。まず、
(a)の方法は一般的な塗装方法であるが、外装用の塗
装膜厚は単層で通常10μm以上であるために、溶接が
不可能である。また、塗膜中の黒色付与剤はカーボンブ
ラックであり、溶接可能な範囲内の膜厚(0.2〜3μ
m)で塗装をした場合、仮に黒色顔料濃度を塗料として
の限界まで増加したとしても黒色度が不十分であり、塗
膜のみで十分な黒色皮膜を得るのは困難である。すなわ
ち、従来の黒色付与剤では、溶接可能な範囲内の膜厚
(0.2〜3μm)で十分な黒色性を得ることは不可能
であった。
【0005】また、(b)の各種方法についても、次の
ような問題がある。このうち、まず(1)の方法は、処
理浴中にAgイオンを含むために製造コストが高く、し
かも黒色化に必要な処理時間が数十秒と長いため、スト
リップの連続処理(5秒以下)には不適である。(2)
の方法は、黒色皮膜の加工性が十分でなく、また、カー
ボンブラックは導電性顔料であるために黒色皮膜が電気
伝導性を有し、その結果として耐食性に乏しい。しかも
黒色性も不十分である。
【0006】(3)および(4)の方法は、いずれもあ
らかじめ形成させためっきの一部を黒色処理の際に溶出
させるために、非経済的であるばかりでなく、めっきか
ら溶出した金属イオンが黒色化処理を劣化させ、連続操
業において大きな問題となる。また、(3)の方法はZ
n−Co,Ni,Mo系合金めっきに限られ、(4)の
方法はZn−Ni合金めっきに限られるなど、下地金属
の種類が限定されてしまうという難点がある。また、
(5)の方法は、黒色皮膜の加工性が十分でないという
問題がある。(6)の方法は、黒色皮膜の密着性が十分
でなく、また、電位がより貴な金属を、より卑な金属
(ZnまたはZn合金)めっきの上に形成させるため
に、耐食性が低下してしまうという問題がある。
【0007】次に(c)の方法は、優れた黒色性を有す
る皮膜を目的としたものではなく、また、皮膜の厚さな
ども特定されていないことから、溶接性付与を目的とし
たものでもない。さらに、皮膜の基本物質としてカリ水
ガラスを用いているため、硬化後の皮膜はプレス加工時
における潤滑性が十分でなく、家電用、事務機器等を目
的とする鋼板用としては不向きである。また、この方法
では有機染料の種類を特に規定していないが、有機染料
には非常に多くの種類があり、光が照射されている期間
に変色せずに元来の色が保たれる性質(耐光堅牢性)、
着色力、溶媒に対する溶解性等の諸性質も様々である。
すなわち、染料によって例えば着色力が優れていても耐
光堅牢性が劣るものなど、その特性は様々であり、総て
の有機染料が使用できる訳ではない。
【0008】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、カーボンブラック等の黒色顔料
を黒色付与剤とする従来の黒色塗膜(上記(a)の方法
による塗膜)では不可能であった溶接性を付与するため
に、溶接可能な膜厚の範囲内で、優れた黒色外観が得ら
れる黒色鋼板の提供をその第一の目的とする。このよう
な上記(a)の方法の問題点を解決することによって、
従来の反応または電解による方法(上記(b)の方法)
のような、金属イオン溶出による処理浴劣化やめっき損
失という問題や、黒色化のために下地めっきが限定され
るという問題は全く生じない。また、既存のストリップ
連続塗布、焼付設備を用いることにより、短時間での連
続処理が可能となる。
【0009】また、本発明の他の目的は、溶接可能で且
つ黒色外観に優れるだけでなく、耐食性、密着性、加工
性にも優れた黒色鋼板を提供することにある。また、塗
料組成物の溶媒として広く用いられている有機溶剤は、
その蒸気等が人体に有害であることから社会的な問題と
なっており、このため最近の傾向として、水系を溶媒と
する塗料組成物の使用へと移行しつつある。このような
背景から、本発明の他の目的は、水系の黒色皮膜組成物
からなる皮膜を有する黒色鋼板を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述した
目的、特に溶接可能な膜厚の範囲内で、従来の黒色塗膜
と同等の黒色度を有する黒色皮膜を得ることを目的とし
て、鋭意検討を行った。その結果、基体樹脂と特定の黒
色染料とを所定の配合比で配合した組成物からなる黒色
皮膜を、特定の範囲内の膜厚で形成させることにより、
上記目的を達成し得ること、さらに、鋼板面上の皮膜を
上記黒色皮膜を含めた特定の複層構造とし、また黒色皮
膜組成物に必要に応じて特定の成分を加えることによ
り、耐食性、密着性および加工性に一層優れた黒色鋼板
が得られることを見い出し、本発明を完成させたもので
ある。
【0011】このような本発明は、鋼板の亜鉛めっきま
たは亜鉛系合金めっき面上にクロメート皮膜を形成さ
せ、このクロメート皮膜の上に、水溶性または水分散性
の熱硬化性樹脂と、水溶性の黒色染料とを特定の範囲の
配合比で配合し、さらに必要に応じて特定の添加成分を
配合した黒色皮膜組成物からなる黒色皮膜を特定の範囲
の膜厚で形成させることを骨子とするものである。すな
わち、本発明は以下のような構成を有する。
【0012】(1) 亜鉛または亜鉛系合金めっきの表
面にクロム付着量(金属クロム換算)10〜200mg
/m2のクロメート皮膜を有し、該クロメート皮膜の上
部に、水溶性または水分散性の熱硬化性樹脂を基体樹脂
とし、この基体樹脂100重量部に対して、黒色付与剤
として水溶性の黒色染料を1〜200重量部配合した膜
厚0.3〜3.0μmの黒色皮膜を有する溶接可能な黒
色鋼板。
【0013】(2) 亜鉛または亜鉛系合金めっきの表
面にクロム付着量(金属クロム換算)10〜200mg
/m2のクロメート皮膜を有し、該クロメート皮膜の上
部に、水溶性または水分散性の熱硬化性樹脂を基体樹脂
とし、この基体樹脂100重量部に対して、黒色付与剤
として水溶性の黒色染料を1〜200重量部、さらに固
形潤滑剤を1〜100重量部配合した膜厚0.3〜3.
0μmの黒色皮膜を有する溶接可能な黒色鋼板。
【0014】(3) 亜鉛または亜鉛系合金めっきの表
面にクロム付着量(金属クロム換算)10〜200mg
/m2のクロメート皮膜を有し、該クロメート皮膜の上
部に、水溶性または水分散性の熱硬化性樹脂を基体樹脂
とし、この基体樹脂100重量部に対して、黒色付与剤
として水溶性の黒色染料を1〜200重量部、さらに粒
子状防錆顔料を1〜100重量部配合した膜厚0.3〜
3.0μmの黒色皮膜を有する溶接可能な黒色鋼板。
【0015】(4) 亜鉛または亜鉛系合金めっきの表
面にクロム付着量(金属クロム換算)10〜200mg
/m2のクロメート皮膜を有し、該クロメート皮膜の上
部に、水溶性または水分散性の熱硬化性樹脂を基体樹脂
とし、この基体樹脂100重量部に対して、黒色付与剤
として水溶性の黒色染料を1〜200重量部、さらに固
形潤滑剤を1〜100重量部、粒子状防錆顔料を1〜1
00重量部配合した膜厚0.3〜3.0μmの黒色皮膜
を有する溶接可能な黒色鋼板。
【0016】(5) 上記(1)、(2)、(3)また
は(4)に記載の黒色鋼板において、水溶性の黒色染料
として、アゾ染料、アゾ−メチン染料、キノリン染料、
ケトンイミン染料、フルオロン染料、ニトロ染料、キサ
ンテン染料、アセナフテン染料、キノフタロン染料、ア
ントラキノン染料、アミノケトン染料、メチン染料、ペ
リレン染料、クマリン染料、ペリノン染料、トリフェニ
ル染料、トリアリルメタン染料、フタロシアニン染料、
インクロフェノ−ル染料、アジン染料からなる群の中か
ら選ばれる1種または2種以上を含む溶接可能な黒色鋼
板。
【0017】(6) 上記(5)に記載の黒色鋼板にお
いて、黒色染料として、水溶性の黒色アゾ系金属錯塩染
料と他の水溶性黒色染料とを含む溶接可能な黒色鋼板。
【0018】(7) 上記(1)、(2)、(3)また
は(4)に記載の黒色鋼板において、水溶性の黒色染料
が黒色アゾ系金属錯塩染料である溶接可能な黒色鋼板。
【0019】(8) 亜鉛または亜鉛系合金めっきの表
面にクロム付着量(金属クロム換算)10〜200mg
/m2のクロメート皮膜を有し、該クロメート皮膜の上
部に、水溶性または水分散性の熱硬化性樹脂を基体樹脂
とし、この基体樹脂100重量部に対して、黒色付与剤
として水溶性の黒色アゾ系金属錯塩染料を下記,式
を満足する配合量x(重量部)で配合してなり、且つ下
記,式を満足する膜厚y(μm)の黒色皮膜を有し
てなる溶接可能な黒色鋼板。 (x−1)(y−0.2)≧7 ……… 1<x≦200 (重量部) ……… 0.2<y≦3 (μm) ……… 但し、x:黒色アゾ系金属錯塩染料の基体樹脂100重
量部に対する配合量(重量部) y:黒色皮膜の膜厚(μm)
【0020】(9) 亜鉛または亜鉛系合金めっきの表
面にクロム付着量(金属クロム換算)10〜200mg
/m2のクロメート皮膜を有し、該クロメート皮膜の上
部に、水溶性または水分散性の熱硬化性樹脂を基体樹脂
とし、この基体樹脂100重量部に対して、固形潤滑剤
を1〜100重量部、さらに黒色付与剤として水溶性の
黒色アゾ系金属錯塩染料を下記,式を満足する配合
量x(重量部)で配合してなり、且つ下記,式を満
足する膜厚y(μm)の黒色皮膜を有してなる溶接可能
な黒色鋼板。 (x−1)(y−0.2)≧7 ……… 1<x≦200 (重量部) ……… 0.2<y≦3 (μm) ……… 但し、x:黒色アゾ系金属錯塩染料の基体樹脂100重
量部に対する配合量(重量部) y:黒色皮膜の膜厚(μm)
【0021】(10) 亜鉛または亜鉛系合金めっきの
表面にクロム付着量(金属クロム換算)10〜200m
g/m2のクロメート皮膜を有し、該クロメート皮膜の
上部に、水溶性または水分散性の熱硬化性樹脂を基体樹
脂とし、この基体樹脂100重量部に対して、粒子状防
錆顔料を1〜100重量部、さらに黒色付与剤として水
溶性の黒色アゾ系金属錯塩染料を下記,式を満足す
る配合量x(重量部)で配合してなり、且つ下記,
式を満足する膜厚y(μm)の黒色皮膜を有してなる溶
接可能な黒色鋼板。 (x−1)(y−0.2)≧7 ……… 1<x≦200(重量部) ……… 0.2<y≦3(μm) ……… 但し、x:黒色アゾ系金属錯塩染料の基体樹脂100重
量部に対する配合量(重量部) y:黒色皮膜の膜厚(μm)
【0022】(11) 亜鉛または亜鉛系合金めっきの
表面にクロム付着量(金属クロム換算)10〜200m
g/m2のクロメート皮膜を有し、該クロメート皮膜の
上部に、水溶性または水分散性の熱硬化性樹脂を基体樹
脂とし、この基体樹脂100重量部に対して、固形潤滑
剤を1〜100重量部、粒子状防錆顔料を1〜100重
量部、さらに黒色付与剤として水溶性の黒色アゾ系金属
錯塩染料を下記,式を満足する配合量x(重量部)
で配合してなり、且つ下記,式を満足する膜厚y
(μm)の黒色皮膜を有してなる溶接可能な黒色鋼板。 (x−1)(y−0.2)≧7 ……… 1<x≦200(重量部) ……… 0.2<y≦3(μm) ……… 但し、x:黒色アゾ系金属錯塩染料の基体樹脂100重
量部に対する配合量(重量部) y:黒色皮膜の膜厚(μm)
【0023】(12) 上記(8)、(9)(10)ま
たは(11)に記載の黒色鋼板において、黒色皮膜が、
基体樹脂100重量部に対して、黒色付与剤として水溶
性の黒色アゾ系金属錯塩染料を下記´,´式を満足
する配合量x(重量部)で配合してなり、且つ下記
´,´式を満足する膜厚y(μm)を有する溶接可能
な黒色鋼板。 (x−5)(y−0.65)≧6 ………´ 5<x≦120(重量部) ………´ 0.65<y≦2.5(μm) ………´ 但し、x:黒色アゾ系金属錯塩染料の基体樹脂100重
量部に対する配合量(重量部) y:黒色皮膜の膜厚(μm)
【0024】(13) 上記(2)、(4)、(5)、
(6)、(7)、(9)、(11)または(12)に記
載の黒色鋼板において、固形潤滑剤として、ポリオレフ
ィンワックス等の炭化水素系化合物、フッ素樹脂系化合
物、脂肪酸アミド系化合物、金属石けん類、二硫化モリ
ブデン等の金属硫化物、グラファイト、フッ化黒鉛、窒
化ホウ素、ポリアルキレングリコールからなる群の中か
ら選ばれる1種または2種以上を含む溶接可能な黒色鋼
板。
【0025】(14) 上記(3)、(4)、(5)、
(6)、(7)、(10)、(11)、(12)または
(13)に記載の黒色鋼板において、粒子状防錆顔料と
して、難溶性クロム化合物、シリカからなる群の中から
選ばれる1種または2種以上を含む溶接可能な黒色鋼
板。
【0026】
【作用】以下、本発明の詳細とその限定理由を説明す
る。本発明の黒色鋼板は、亜鉛めっきまたは亜鉛合金め
っき鋼板を出発素材とし、その表面にクロメート皮膜、
さらにその上部に、水溶性または水分散性の熱硬化性樹
脂をベースとし、これに水溶性の黒色染料を配合した組
成物から成る黒色皮膜を有するものである。ここで、本
発明における黒色染料とは、分子の化学構造上、同一種
類の分子のみで黒色を呈するものと、分子の化学構造が
異なる数種類の染料を混合することにより黒色を呈する
ものとを含むものである。
【0027】出発素材たる亜鉛系めっき鋼板としては、
亜鉛めっき鋼板、亜鉛−鉄合金めっき鋼板、亜鉛−ニッ
ケル合金めっき鋼板、亜鉛−マンガン合金めっき鋼板、
亜鉛−アルミ合金めっき鋼板、亜鉛−コバルト−クロム
合金めっき鋼板、さらにはこれら任意の鋼板のめっき成
分に、Ni,Fe,Mn,Mo,Co,Al,Cr等の
元素を1種または2種以上添加したものを用いることが
できる。また、上記の任意のめっき中に粒子状樹脂、シ
リカ、クロム化合物等を共析させた分散めっきを有する
鋼板を用いることができる。さらに上記したようなめっ
きのうち同種または異種のものを2層以上施した複合め
っき鋼板であってもよい。例えばFe含有量の異なるF
e−Zn合金めっきを2層以上施したようなめっき皮膜
を下地とすることができる。
【0028】なお、黒色性の観点からは、下地鋼板の種
類に関係なく同様の黒色皮膜が得られるため、めっき皮
膜を有しない熱延鋼板または冷延鋼板を出発素材とする
ことも可能であり、また、同様の理由でステンレス鋼
板、アルミ合金板、チタン合金板を素材とすることも可
能である。しかし、家電用黒色鋼板として成形加工して
未塗装使用するという用途を考慮すると、コストや耐食
性等の性能の面から、出発素材は上記亜鉛系めっき鋼板
とすることが望ましく、このため本発明では、出発素材
は亜鉛めっき鋼板または亜鉛系合金めっき鋼板に限定し
た。これらの亜鉛系めっき鋼板のめっき方法は、電解
法、溶融法、気相法等のうち実施可能ないずれの方法を
採用することもできる。
【0029】以上の素材めっき鋼板の表面にはクロム酸
処理によるクロメート皮膜が形成される。本発明の黒色
鋼板では、このクロメート皮膜と後述するような特定の
黒色付与剤を含む黒色皮膜との組み合せにより、極めて
優れた耐食性が得られる。このクロメート皮膜は、クロ
ム付着量(dry)として10〜200mg/m2、好
ましくは30〜80mg/m2(以上、金属クロム換
算)とする。クロム付着量が200mg/m2を超える
と加工性、溶接性が劣化する傾向がある。また、クロム
付着量が10mg/m2未満では皮膜が不均一となって
耐食性が劣化する可能性がある。また、クロメート皮膜
には6価のCrが存在したほうが好ましい。6価Crイ
オンは補修作用があり、鋼板に傷がついた場合そこから
の腐食を抑制する作用をする。
【0030】このような下地皮膜のためのクロメート処
理は、反応型、塗布型、電解型等の公知のいずれの方法
によってもよい。塗布型クロメート処理液は、部分的に
還元されたクロム酸溶液を主成分とし、必要に応じこれ
に水分散性または水溶性のアクリル樹脂等の有機樹脂及
び/又は粒径数mμ〜数百mμのシリカ(コロイダルシ
リカ、フュームドシリカ)を含有せしめたものである。
この場合3価Crイオン/6価Crイオンの割合は1/
1〜1/3、pHは1.5〜4.0(より好ましくは2
〜3)が好ましい。3価Crイオン/6価Crイオンの
割合は一般の有機還元剤(例えば糖類、アルコール類
等)や無機還元剤を使用して所定の割合に調節する。ま
た塗布型クロメート処理としては、ロールコーター法、
浸漬法、スプレー法等、いずれの方法を使用してもよ
い。塗布型クロメート処理では、クロメート処理後水洗
することなく乾燥して皮膜を得る。このように水洗する
ことなく乾燥するのは、通常行われる水洗では6価Cr
イオンが除去されるためであり、3価Crイオン/6価
Crイオンの割合をそのまま安定して維持させ、上部に
形成される樹脂皮膜により腐食環境下での6価Crイオ
ンの過剰流出を抑制し、長期間に亘って効果的に不働態
化作用を維持させ高耐食性能を得ることができる。
【0031】一方、電解型クロメート処理では、無水ク
ロム酸と、硫酸、リン酸フッ化物またはハロゲン酸素酸
等のアニオンの1種または2種以上を含有する浴で陰極
電解処理を施し、水洗・乾燥して皮膜を形成せしめる。
以上の2つの処理方式によるクロメート皮膜を比較する
と、塗布型クロメートは電解型クロメートと比較して皮
膜中に6価クロムを多く含有しているため耐食性が優れ
ており、その上、後述するように加熱処理した場合、皮
膜が緻密で且つ強固になるため、電解型クロメートに較
べより耐食性が良好になる。一方、電解型クロメートは
加熱処理の有無に拘らず皮膜の完成度が高いという長所
があり、また、皮膜付着量コントロールが容易であると
いう利点がある。耐食性を考慮すると塗布型クロメート
が最も望ましい。
【0032】次に黒色皮膜の成分について説明する。本
発明における黒色皮膜は、水溶性または水分散性の熱硬
化性樹脂を基体樹脂とし、これに黒色付与剤として特定
の染料、すなわち水溶性の黒色染料を含むことをその最
大の特徴としている。さらに、本発明では上記成分に加
え、黒色皮膜の加工性向上を目的として固形潤滑剤を、
また耐食性向上を目的として防錆顔料をそれぞれ含有さ
せることができる。
【0033】以下の説明において、黒色皮膜の黒色度は
明度L値によって評価する。L値は、その値が小さいほ
ど黒色度は良好であり、本発明における黒色皮膜の目標
をL≦25、望ましくはL≦20、より望ましくはL≦
15とする。なお、L値の測定はスガ試験機(株)製多
光源分光光度計(型式MSC)によって行った。
【0034】黒色付与剤として必要とされる機能は、溶
接可能な厚さ(3μm以下)の皮膜において、十分な黒
色度を示すことができるという点にある。しかも、その
黒色付与剤を十分な黒色性が得られる混合比で基体樹脂
に混合した場合に、黒色皮膜に必要とされる他の性能、
例えば加工性、耐食性などに悪影響を及ぼすようなもの
があってはならない。
【0035】一般に用いられる着色剤は、無機顔料、有
機顔料、染料に大きく分類できる。このうち、無機顔
料、有機顔料を数μm以下の薄い塗膜中に用いる場合、
顔料の隠蔽力が黒色性にとって重要である。無機顔料の
黒色付与剤としては、カーボンブラックが代表的であ
り、安価であることなどから、黒色付与剤の中でも最も
多く使用され、目的に応じたグレードも数多く取揃えら
れている。しかしながらこのカーボンブラックは、通常
の塗料のような数十μmの膜厚の場合と異なり、本発明
が目標としているような厚さ3μm以下の薄膜において
は、隠蔽力が十分でないため黒色度が不十分であり、し
かも、導電性顔料であるために、黒色皮膜が通電性をも
ち、鋼板の耐食性が劣るため適当ではない。また、この
他の黒色無機顔料、例えば酸化鉄、チタンブラック等も
黒色度が十分でない。
【0036】また、黒色の有機顔料としては、アニリン
ブラックが代表的であるが、これもやはり隠蔽力が劣る
ために、十分な黒色性を得ることはできない。その他の
黒色有機顔料として、ペリレンブラックがあるが、これ
も同様に十分な黒色度を得ることができない。また、上
述のような無機顔料および有機顔料を2種類以上組み合
わせた場合においても、やはり黒色度は十分ではない。
【0037】現在市販されている染料は商品名として数
千種類あると言われているが、これらは、大きく分けて
2種類の分類方法、すなわち、化学構造的な分類法(1)
と、染料特性による実用的な分類法(2)によって分類さ
れている(例えば、「有機化学ハンドブック」技報堂発
行、社団法人有機合成化学協会編)。化学構造による分
類法(1)では、染料分子内の発色の原因となる主体構造
によって分類され、ニトロソ染料、ニトロ染料、アゾ染
料(モノアゾ染料、ジスアゾ染料、トリスアゾ染料、テ
トラキスアゾ染料)、アントラキノン染料、インジゴ染
料、アジン染料、シアニン染料、フタロシアニン染料、
スチルベン染料、硫化染料、トリアゾール染料、トリフ
ェニルメタン染料、アクリジン染料、ジフェニルメタン
染料、オキサジン染料等がある。一方、染料特性による
実用的な分類法(2)では、直接染料、酸性染料、塩基性
染料、酸性媒染染料、金属錯塩染料、硫化染料、建染染
料、アイゾック染料、分散染料、反応染料、酸化染料、
けい光増白染料、油溶性(有機溶剤可溶性)染料等があ
る。
【0038】上記の分類によれば、例えば(2)の分類法
によって酸性染料の中に分類される染料は、さらに(1)
の分類法によって、アゾ染料(モノアゾ、ジスアゾ、ト
リスアゾ、テトラキスアゾ)、アントラキノン染料、ト
リフェニルメタン染料、アジン染料等に分類できる。
【0039】一方、染料の重要な特性である色彩は、そ
の化学構造の中の−CH=CH−、−N=N−等の不飽
和結合を持つ基(発色団)と、−NH2、−OH等の遊
離電子対を持つ基(助色団)とによって、ある特定の波
長の光が吸収され、吸収されない波長の光が肉眼にその
物の色として捕らえられることによるものであり、その
結果、様々な色彩の染料が存在することになる。後述の
「COLOUR INDEX」では、これらの色彩を黄、オレンジ、
赤、バイオレット、青、緑、茶、黒に分類している。
【0040】ところで、「THE SOCIETY OF DYERS AND C
OLOURISTS」と「AMERICAN ASSOCIATION OF TEXTILE CHE
MISTS AND COLOURISTS」による「COLOUR INDEX (THIRD
EDITION Vol.1〜8)」は、市販品の染料がそれぞれ属す
る分類、構造、性質、用途等を記載しており、各染料は
この「COLOUR INDEX」の中で分類・定義された「C.I.Ge
neric Name」により分類されている。すなわち、この
「COLOUR INDEX」の分類法は、市販の染料を、まず上記
(2)の分類とほぼ同じような実用的な区分に分け、次に
色の区分を表示し、さらにその中で、同じ化学構造をも
つ染料毎に分類(1から順に番号で表示)している。具
体的な構造式まで明確なものはその構造を表す「C.I.Co
nstitution Number」が記されているが、そうでないも
のでも大部分のものに前述(1)の分類のような、例えば
アゾ(モノアゾ、ジスアゾ等)、アントラキノン、アジ
ン等の化学構造上の分類が記載されている。
【0041】例えば、酸性(Acid)染料の分類の中の黒
色の染料は「C.I.Acid Black」という分類で表示され、
その中でも「C.I.Acid Black 1」はジスアゾ染料の特定
の化学構造のもの、「C.I. AcidBlack 2」はアジン染料
の特定の化学構造のもの、「C.I.Acid Black 3」はジス
アゾ染料の特定の化学構造のもの、というように分類さ
れ、それぞれに色彩、特性、用途等が記述されている。
そして、この「C.I.Generic Name」は市販の染料の商品
名と相互に照らし合わせることができる。
【0042】さて、本発明に先立って、本発明者らはこ
れらあらゆる分類に属する染料の中の黒色の染料につい
て、黒色皮膜中で本発明が目的とするような機能を有す
るか否かについて検討を行った。その機能とは、 (1)基体樹脂(熱硬化性樹脂)および溶媒(水系、有
機溶剤系を問わず)への溶解または分散が可能であり、
しかも焼付による熱硬化時に変色しないこと。 (2)形成された黒色皮膜が、溶接可能な薄い厚さ(〜
3μm)においても十分な黒色度を有すること。 (3)様々な光源に照らされる家電、事務機器等の鋼板
に使用する場合でも、色が劣化しないこと。すなわち、
良好な耐光堅牢性を有する染料であること。である。
【0043】検討の結果、水溶性の黒色染料を水溶性ま
たは水分散性の熱硬化樹脂と配合することにより、溶接
可能な薄い皮膜(3μm以下)としても良好な黒色性が
得られることが判明した。上述した以上の染料の分類の
中で、水溶性染料とは、染料の分子構造の末端基とし
て、一般に、−OH基や−COOH、−SO3H、−N
2などの親水基をもっており、分類(2)の中で油溶
性(有機溶剤可溶性)染料以外の分類に属するものがこ
れに相当する。但し、本発明においては、「COLOUR IND
EX」に登録されていない水溶性の染料、例えば、新規に
開発され未だ登録されていない染料や、複数の水溶性染
料の混合物を使用できることは言うまでもない。
【0044】水溶性の黒色染料は、分類(1)により分
類されるいずれの構造の染料でもよく、例えば、アゾ染
料、アゾ−メチン染料、キノリン染料、ケトンイミン染
料、フルオロン染料、ニトロ染料、キサンテン染料、ア
セナフテン染料、キノフタロン染料、アントラキノン染
料、アミノケトン染料、メチン染料、ペリレン染料、ク
マリン染料、ペリノン染料、トリフェニル染料、トリア
リルメタン染料、フタロシアニン染料、インクロフェノ
−ル染料、アジン染料等があり、これらの1種または2
種以上の染料を用いることができる。黒色染料とは、
「COLOUR INDEX」の色彩分類で「Black」に属するもの
である。但し、従来知られた減法混色の原理を利用し
て、例えば黄、赤、紫の三色の染料を混合し、黒色皮膜
を形成してもよい。すなわち、上述したように本発明に
適用される黒色染料としては、分子の化学構造上、同一
種類の分子のみで黒色を呈するもののみならず、分子の
化学構造が異なる数種類の染料を混合することにより黒
色を呈するものもある。したがって、減法混色の原理を
利用して、上述した染料のうちの1種または2種以上の
分類に属する着色染料を幾つか混合して黒色染料とした
ものを適用することができる。
【0045】また、上記の染料の中でも、特に黒色アゾ
染料と黒色アジン染料が安価であり、しかも良好な黒色
性を得ることができる。
【0046】さらに、本発明者らは黒色アゾ染料の1つ
である水溶性のアゾ系金属錯塩染料を添加することによ
り、最も黒色性に優れ、しかも他の染料に比べて耐光堅
牢性および耐食性に優れた黒色膜が得られることを見出
した。この染料の特徴とするところは、アゾ染料2分
子に対して金属1原子の錯化合物(2:1型金属錯塩)
またはアゾ染料1分子に対して金属1原子の錯化合物
(1:1型金属錯塩)と考えられる構造上の理由によっ
て、光に対する安定性(耐光堅牢性)が他の染料よりも
優れていること、黒色度が他の染料よりも優れている
こと、である。染料と錯塩を形成し得る金属はCr、C
o、Cu、Fe、Al等があるが、主としてCrとの錯
塩のものが多い。
【0047】この黒色アゾ系金属錯塩染料としては、上
述した分類(2)の中で、例えば以下に示すような黒色
酸性染料(Acid Black)、黒色直接染料(Direct Blac
k)などがある。 1)「C.I.Acid Black」:C.I.Acid Black8,43,4
9,51,52,52:1,53,55,57,60,
63,65,71,82,84,92,98,99,1
07,108,114,115,118,119,12
0,121,122,124,129,132,13
3,134,135,136,137,138,13
9,140,147,148,149,150,15
1,153,154,155,157,158,15
9,164,165,168,170,171,17
2,174,176,178,180,181,18
3,184,185,187,188,192,19
4,195,198,199,207,211,21
3,215,216,217,218,220,22
2,223,225,226,227 2)「C.I.Direct Black」:C.I.Direct Black57,1
09,116,130,142,143,144, 3)「C.I.Mordant Black」:C.I.MordantBlack90
【0048】また、上述したように「COLOUR INDEX」に
登録されていない黒色アゾ系金属錯塩染料、例えば、新
規に開発され未だ登録されていないものや、複数種類の
染料の混合物であって、この混合物中に少なくとも1種
類の黒色アゾ系金属錯塩染料が含まれているものを使用
できることは言うまでもない。このような黒色アゾ系金
属錯塩染料を黒色皮膜中の黒色付与剤として配合した場
合、溶接可能な範囲の薄い皮膜(〜3μm)でも均一且
つ優れた黒色外観を示し、さらに染料自体の耐光堅牢度
が優れていることから、様々な光源に照らされる家電、
事務機器用等に黒色鋼板を用いる場合でも全く問題はな
い。
【0049】また、水溶性の黒色アジン系染料と金属錯
塩ではない水溶性の黒色アゾ系染料は、上記黒色アゾ系
金属錯塩染料よりは劣るものの、黒色媒染染料等に較べ
た場合優れた耐光堅牢性を有しており、しかも、製造単
価が水溶性の黒色アゾ系金属錯塩染料の約5〜8割程度
であるため、上記黒色アゾ系金属錯塩染料を黒色付与剤
とする黒色鋼板に較べ、黒色皮膜の原料コストを低減さ
せることができるという利点がある。
【0050】黒色染料が添加された黒色皮膜は、上述し
たように耐食性に優れており、その耐食性は、顔料を黒
色付与剤として含む黒色皮膜よりもはるかに優れてい
る。これは、 黒色染料が非導電性であること 黒色染料が分子レベルで黒色皮膜内に均一且つ緻密に
分布し、染料自体が不働態皮膜としての機能を持つこと 分子レベルで黒色皮膜内に均一且つ緻密に分布した黒
色染料が、皮膜中へのイオンの透過を防ぎ、皮膜のバリ
ア−効果を向上させること 等によるものと考えられる。そして、このような黒色皮
膜を有する鋼板は、下地クロメートの不働態皮膜形成
(3価のCrイオンの作用)によるバリアー効果と樹脂
皮膜自体のバリアー効果とによる防食効果に加え、上述
した黒色染料によるバリアー効果が耐食性をより高いも
のとし、さらに下地クロメートの6価Crイオン→3価
Crイオンにより不働態皮膜の欠陥を補修する自己修復
作用と、下地Zn系めっき−クロメート皮膜−黒色皮膜
の良好な密着性等の要因により高度な耐食性が得られ
る。
【0051】また、後述する実施例(6)にも示される
ように、黒色アゾ系金属錯塩染料として、特にアゾ系ク
ロム錯塩染料を用いることにより、その3価Crイオン
と下地クロメートとの相乗効果と推定される極めて優れ
た耐食性が得られる。これは、3価のCrを含む黒色ア
ゾ系金属錯塩染料が不働態皮膜として安定に存在し、バ
リア−効果をより一層向上させるためであると考えられ
る。このような理由から、黒色アゾ系金属錯塩染料は、
錯塩を形成する金属が3価Crイオンであるもの(黒色
アゾ系クロム錯塩染料)が最も好ましい。
【0052】水溶性の染料は、水に容易に溶解するた
め、水溶性または水分散性の熱硬化性樹脂と混合するこ
とにより、黒色皮膜の組成物とすることが可能である。
そして、このように黒色皮膜中の黒色付与剤として配合
した場合に、溶接可能な範囲の薄い皮膜(〜3μm)で
も均一で優れた黒色外観を示す。また、従来のエッチン
グ型や電解処理、置換めっき等の反応を伴う黒色処理と
は異なり、処理に伴う浴の劣化が全くなく、また下地の
めっきの種類が限定されないという、塗布処理の最大の
利点も生かすことができる。
【0053】次に、本発明鋼板の黒色皮膜において、水
溶性の熱硬化性樹脂に対する水溶性または水分散性の黒
色染料の配合比の下限、および黒色皮膜の膜厚の下限
は、いずれも本発明が目標とする黒色度の条件によって
決まり、両者には相関関係がある。本発明者は、上述し
たように黒色度、耐光堅牢性ともに優れた特性を有する
黒色アゾ系金属錯塩染料に関し、染料の配合比、膜厚の
適正範囲を実験により調べた、この結果、水溶性または
水分散性の熱硬化性樹脂100重量部に対して水溶性の
黒色アゾ系金属錯塩染料をx重量部配合した黒色皮膜を
厚さy(μm)形成したときの、x(重量部)とy(μ
m)との関係について、以下のことが明らかとなった。
【0054】図1は、実験により黒色皮膜の厚さy(μ
m)が黒色皮膜の黒色度(L値)に及ぼす影響を、黒色
アゾ系金属錯塩染料の配合量x(重量部)との関係で調
べたもので、これらの実験結果から、x(重量部)が大
きいほどy(μm)の下限は小さくなるが、x(重量
部)を大きくしてもy>0.2(μm)(望ましくはy
>0.65(μm))でなければ所望の黒色度は得られ
ず、また、y(μm)が大きいほどx(重量部)の下限
は小さくなるが、y(μm)を大きく、すなわち、厚い
皮膜を形成したとしても、x>1(重量部)(望ましく
はx>5(重量部))でなければ所望の黒色度は得られ
ないことが判った。
【0055】次に、黒色皮膜の厚さy(μm)の上限
は、溶接性の面から規定され、 y≦3 ……… 望ましくは、 y≦2.5 ………′ である。yが2.5μm、特に3μmを超えると、溶接
における通電性が低下するため適当でない。
【0056】次に、水溶性または水分散性の熱硬化性樹
脂100重量部に対する水溶性の黒色アゾ系金属錯塩染
料の配合量x(重量部)の上限は、黒色皮膜の加工性の
面から規定され、 x≦200 ……… 望ましくは、 x≦120 ………′ である。xが120重量部、特に200重量部を超える
と、曲げ等の加工部における黒色皮膜の剥離が著しくな
るため適当でない。
【0057】さらに、x(重量部)とy(μm)との関
係を検討したところ、図2に示すような結果が得られ
た。すなわち、黒色度の目標をL≦20とした場合、 (x−1)(y−0.2)≧7 ……… 但し、x>1、且つy>0.2 とする必要があり、また、より好ましいL≦15という
条件では、 (x−5)(y−0.65)≧6 ………′ 但し、x>5、且つy>0.65 とする必要があることが判った。
【0058】以上の理由から、本発明鋼板の黒色皮膜の
条件は、 (x−1)(y−0.2)≧7 1<x≦200 0.2<y≦3 望ましくは、 (x−5)(y−0.65)≧6 5<x≦120 0.65<y≦2.5 とする。図2は、以上のようにして規定されたxおよび
yの範囲を示すものである。
【0059】本発明鋼板の黒色皮膜の基体樹脂は水溶性
または水分散性であり、且つ熱硬化性樹脂である。基体
樹脂をこのような樹脂に規定したのは、水溶性染料との
相性から水溶性または水分散性とする必要があり、ま
た、熱可塑性樹脂を使用した場合、形成された黒色皮膜
の耐傷付性に問題が生じるため、熱硬化性樹脂とする必
要があることによる。
【0060】水溶性または水分散性の熱硬化性樹脂とし
ては、例えば、アクリル系共重合体樹脂、アルキド樹
脂、エポキシ樹脂、ポリブタジエン樹脂、フェノール樹
脂、ポリウレタン樹脂、およびこれら樹脂の2種以上の
混合物、他のモノマーとの付加縮合物若しくは他の樹脂
による変性誘導体などが挙げられる。これらのうち、ア
クリル系共重合体樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂な
どが好適である。
【0061】上記アクリル系共重合体は、通常の不飽和
エチレン性単量体を用い、溶液重合法、エマルジョン重
合法または懸濁重合法等によって合成される樹脂類であ
って、メタクリレート系、アクリルニトリル、スチレ
ン、アクリル酸、アクリルアミド、ビニルトルエン等の
硬質の単量体を必須成分とし、これに樹脂の硬さ、柔軟
性、架橋性を付与する目的で不飽和ビニル単量体を適宜
配合することによって得られる。また、この樹脂を他の
アルキド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などによ
って変性させた樹脂とすることもできる。また、アルキ
ド樹脂は、通常の合成方法によって得られる公知のもの
を使用することができ、例えば、油変性アルキド樹脂、
ロジン変性アルキド樹脂、フェノール変性アルキド樹
脂、スチレン化アルキド樹脂、シリコン変性アルキド樹
脂、アクリル変性アルキド樹脂、オイルフリーアルキド
樹脂(ポリエステル樹脂)などを挙げることができる。
【0062】エポキシ樹脂としては、エピクロルヒドリ
ン型、グリシジルエーテル型等のストレートエポキシ樹
脂、脂肪酸変性エポキシ樹脂(エポキシエステル樹
脂)、多塩基性酸変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂変性
エポキシ樹脂、アルキド(またはポリエステル)変性エ
ポキシ樹脂、ポリブタジエン変性エポキシ樹脂、フェノ
ール変性エポキシ樹脂、アミンもしくはポリアミン変性
エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂などが用いら
れる。これらの樹脂に対して、公知の所定の硬化剤が用
いられる。この硬化剤としては、例えば、メラミン、ブ
ロックイソシアネート、尿素などがある。
【0063】以上述べた本発明鋼板の黒色皮膜は、その
ままでも必要な特性を十分備えたものであるが、以下に
述べる添加剤を添加することにより、より優れた特性が
得られる。
【0064】まず、黒色皮膜に良好な自己潤滑性を付与
するために、皮膜組成物に固形潤滑剤を加えることが望
ましい。本発明に適用できる固形潤滑剤としては、以下
のようなものがあげられる。 ・炭化水素系滑剤類;例
えば、天然のパラフィン、合成パラフィン、マイクロワ
ックス、ポエチレンワックス、塩素化炭化水素等。 ・フッ素樹脂;例えば、ポリフルオロエチレン樹脂、ポ
リフッ化ビニル樹脂、ポリ4フッ化エチレン樹脂、ポリ
フッ化ビニリデン樹脂等。 ・脂肪酸アミド系滑剤;例えば、ステアリン酸アミド、
パルミチン酸アミド、メチレンビスステアロアミド、エ
チレンビスステアロアミド、オレイン酸アミド、エシル
酸アミド、アルキレンビス脂肪酸アミド等。 ・金属石けん類;例えば、ステアリン酸カルシウム、ス
テアリン酸鉛、ラウリン酸カルシウム、パルミチン酸カ
ルシウム等。 ・金属硫化物類;二硫化モリブデン、二硫化タングステ
ン。 ・その他;グラファイト、フッ化黒鉛、窒化ホウ素、グ
リース、アルカリ金属硫酸塩等。
【0065】上記固形潤滑剤は、熱硬化性樹脂100重
量部に対して、1〜100重量部、好ましくは3〜60
重量部の範囲で配合する。配合量が10重量部未満、特
に1重量部未満であると、固形潤滑剤添加による黒色皮
膜の潤滑向上効果が乏しく、一方、60重量部超、特に
100重量部超であると、硬化後の黒色皮膜の強度が低
下し、皮膜の一部がプレス加工の型に付着するため適当
でない。
【0066】水溶性または水分散性の基体樹脂と水溶性
の黒色染料とからなる黒色皮膜組成物を塗布して得られ
た黒色皮膜は、下地めっきとクロメート皮膜との相乗効
果により十分な耐食性を有しているが、加工部における
耐食性を一層向上させるために、黒色皮膜組成物中に防
錆顔料を添加することができ、これによってより一層優
れた耐食性が得られ、且つ黒色鋼板の用途も広がるので
好ましい。防錆顔料としては、難溶性クロム酸塩、シリ
カの中から選ばれる1種または2種以上が用いられる。
【0067】難溶性クロム酸塩としては、クロム酸バリ
ウム(BaCrO4)、クロム酸ストロンチウム(Sr
CrO4)、クロム酸鉛(PbCrO4)、クロム酸亜鉛
(ZnCrO4・4Zn(OH)2)、クロム酸カルシウ
ム(CaCrO4)、クロム酸亜鉛カリウム(K2O・4
ZnO・4CrO3・3H2O)、クロム酸銀(AgCr
4)がある。
【0068】シリカとしては、乾式シリカ(例えば、日
本アエロジル(株)製のAEROSIL 130、AEROSIL 20
0、AEROSIL300、AEROSIL 380等)、コロイダル
シリカ(例えば、日産化学工業(株)製のスノ−テック
ス20、スノ−テックスC、スノ−テックスN、スノ−
テックスO、スノ−テックスS等)、湿式シリカ・沈降
法(例えば、徳山曹達(株)製のT−32(S)、K−
41、F−80等)、湿式シリカ・ゲル法(例えば、富
士デヴィソン化学(株)製サイロイド244、サイロイ
ド150、サイロイド72、サイロイド65、SHIELDEX
等)等を用いることができる。また、上記のシリカを1
種以上混合して使用することも可能である。以上のよう
なシリカは、水溶性または水分散性の基体樹脂中に安定
して分散する。
【0069】以上の防錆顔料を1種または2種以上、上
記黒色皮膜組成物にその構成成分として配合する。防錆
顔料の配合比は、熱硬化性樹脂100重量部に対して、
1〜100重量部、好ましくは3〜60重量部の範囲と
する。防錆顔料の配分比が1重量部未満では、防錆顔料
を配合したことによる防錆効果が現れず、一方、100
重量部を超えると、防錆顔料自体に黒色以外の黒色効果
があるため、例えば黄色の難溶性クロム酸塩の場合に
は、黒色性を低下させてしまうという問題が生じる。
【0070】また、上記固形潤滑剤と粒子状防錆顔料と
を複合添加すれば、加工性、加工部の耐食性ともに優れ
た黒色皮膜を形成することが可能となる。その際、基体
樹脂100重量部に対し、固形潤滑剤および粒子状防錆
顔料は、それぞれ1〜100重量部、好ましくは3〜6
0重量部の範囲で添加される。また、黒色の微妙な色調
を好みに応じて調整するため、他の黒色顔料(無機顔
料、有機顔料)や黒色染料を添加してもよい。例えば、
黒色無機顔料のカ−ボンブラックを添加することによっ
て、光沢度を調整したり、黒さに変化を与えたりするこ
とができる。また、黒以外の着色顔料、着色染料を添加
して、同じ黒色でも赤み、青みなどの微妙な色調を調整
することもできる。
【0071】以上の黒色皮膜は、その組成物を必要に応
じて水に希釈し、ロール絞り、ロールコーター、或いは
エアナイフ等の方法により所定膜厚に塗布した後、板温
80〜300℃(好ましくは120〜250℃)で加熱
硬化させることにより得られる。塗布方法および焼付方
法は、一般的な方法で行われ、特に制限はないが、本発
明鋼板の製造では、鉄鋼メーカーが有する高耐食性表面
処理鋼板を製造するためのコーティング設備がそのまま
使用できるという大きなメリットがある。
【0072】
【実施例】家電、事務機器用対応の鋼板として、本発明
に基づく実施例(1)〜(6)およびこれら実施例にそ
れぞれに対応した比較例(1)〜(6)を以下に示す。
各鋼板のめっき成分は以下の通りであり、これをアルカ
リ脱脂後、水洗・乾燥し、これに塗布型クロメート処理
液をロールコーターで塗布し或いは電解クロメート処理
浴に浸漬して電解クロメート皮膜を形成し、乾燥後第2
層として樹脂液をロールコーターで塗布した。さらに乾
燥後、加熱処理し空冷した。Ni−Zn合金電気めっき
…Ni含有量12%Fe−Zn合金電気めっき…Fe含
有量25%
【0073】上記塗布型クロメート処理および電解クロ
メート処理の各条件は以下の通りである。 ・塗布型クロメート処理条件 3価Crイオン:6価Crイオン=2:3、pH=2.
5(KOHでpH調整)、固形分20g/lのクロメー
ト処理液を常温でロールコーターにて塗布し、乾燥させ
た。 ・電解クロメート処理条件 CrO3:50g/l、H2SO4:0.5g/l、浴温
50℃の浴により、電流密度4.9A/dm2、電解時
間20秒で陰極電解処理し、水洗・乾燥した。
【0074】表1ないし表5は、各実施例および比較例
において用いられた、めっき原板、黒色皮膜形成用の基
体樹脂、黒色付与剤、固形潤滑剤、粒子状防錆顔料を示
し、また、表6ないし表33は、本実施例および比較例
に用いためっき鋼板、クロメート皮膜、黒色皮膜形成用
の組成物および得られた黒色鋼板についての試験結果を
示している。黒色皮膜形成用組成物は、表2〜表5に示
す成分を表6以下に示す配合量で配合したもので、必要
に応じて溶媒を添加して希釈した。また、上記により作
成した黒色鋼板の試験は以下のようにして行った。
【0075】(1)黒色度 スガ試験機株式会社製の多光源分光光度計(型式MS
C)を用いて、黒色皮膜のL値を測定した。その評価基
準は、以下の通りである。 ◎ :L≦15 ○+:15<L≦20 ○ :20<L≦25 × :L>25但し、外観にムラがある場合は、表中の備考欄に「外観
ムラあり」とした
【0076】(2)溶接性試験 以下の条件でスポット溶接を行い、連続打点数で評価を
行った。また評価基準は、以下の通りである。 電極 : Cr−Cu、D型 電極径 : 6mmφ 溶接電流 : 10kA 通電加圧力: 200kg 通電時間 : 12サイクル/60Hz ◎:1000打点以上 ○:700打点以上 ×:700打点未満
【0077】(3)平板部および加工部の耐食性試験 平板部およびエリクセン7mm押出し部の塩水噴霧試験
(JIS−Z−2371)を480時間行った。耐食性
の評価は、白錆の発生した量が面積率で5%に達するま
での時間で評価した。その評価基準は以下の通りであ
る。◎:白錆発生なし +○:240時間超、480時間以内 ○:120時間超、240時間以内 −○:72時間超、120時間以内 △:24時間超、72時間以内 ×:24時間以内
【0078】(4)黒色皮膜の密着性 黒色皮膜面に1mm間隔で100個のゴバン目を刻み、
接着テープをこのゴバン目に貼着・剥離することにより
行った。その評価基準は以下の通りである。 ◎:剥離面積0% ○:剥離面積10%未満 △:剥離面積10%以上20%未満 ×:剥離面積20%以上
【0079】(5)加工性試験 ブランク径φ120mm、ダイス径φ50mmで10m
m押出しによるハット絞り加工を行い、鋼板の側面加工
部を接着テ−プで剥離し、皮膜のテープへの剥離の程度
および黒色皮膜の外観の変化について評価を行なった。
その評価基準は以下の通りである。 ◎:粉状剥離が全くない。 +○:局部的に若干の粉状剥離が生じるが、黒色皮膜の
外観はほとんど変わらない。 ○:粉状剥離によりテープが極く薄く黒色となるが、黒
色皮膜の外観はほとんど変わらない。 −○:粉状剥離によりテープが薄く黒色となり、黒色皮
膜の外観がわずかに白色化する。 △:粉状剥離によりテープが黒色となり、黒色皮膜の白
色化が目立つ。 ×:粉状剥離によりテープが著しく黒色となり、黒色皮
膜が完全に剥離する。
【0080】(6)耐光堅牢度 黒色皮膜をJIS L−0842 第2露光法によりフ
ェードメーター照射し、ブルースケールで等級判定を行
った。 ◎:ブルースケール7〜8級 ○:ブルースケール5〜6級 △:ブルースケール3〜4級 ×:ブルースケール1〜2級
【0081】実施例(1)および比較例(1) 表6および表7に示すような異なる黒色付与剤を配合し
た黒色皮膜を有する本発明材について、黒色度、溶接
性、加工性、密着性、耐食性および耐光堅牢性を調べ
た。その結果を表9および表10に示す。この実施例で
は、黒色皮膜の組成は基体樹脂100重量部に対して黒
色付与剤を70重量部で一定とし、ロールコーターによ
る黒色皮膜の塗布条件を変えることにより、厚さの異な
る黒色皮膜を作成した。また、比較材として表8に示す
各鋼板についても黒色度、溶接性、耐食性および耐光堅
牢性の測定・試験を行った。その結果を表11に示す。
図3に、実施例(1)および比較例(1)の黒色度の測
定結果を示す。これによれば、黒色付与剤として水溶性
の黒色染料を用いた本発明材は、溶接可能な皮膜厚さの
範囲で目標とする黒色度が得られてる。また、特に黒色
アゾ系金属錯塩染料を黒色付与剤とした黒色鋼板が優れ
た黒色度を示している。
【0082】実施例(2)および比較例(2) 表12〜表14に示すように、黒色付与剤として水溶性
の黒色アゾ系金属錯塩染料を用い、異なる黒色皮膜組成
(黒色付与剤濃度)と膜厚の本発明材について、黒色
度、溶接性、加工性、密着性、耐食性および耐光堅牢性
を調べた。その結果を表17〜表19に示す。また、比
較材として表15および表16に示すような各鋼板につ
いても黒色度及び溶接性の測定・試験を行った。その結
果を表20および表21に示す。これらによれば、黒色
付与剤の配合量xと黒色皮膜の膜厚yが(x−1)(y
−0.2)≧7の条件を満足する場合にのみ、良好な黒
色度が得られ、また、特に(x−5)(y−0.65)
≧6を満足するものは、L値が15以下の優れた黒色度
が得られている。また、図4は、実施例(1)、
(2)、比較例(1)、(2)の溶接性の測定結果を示
すもので、溶接性は皮膜厚2.5μmを超えると低下し
始め、特に3μmを超える皮膜厚では適切な溶接が不可
能となる。
【0083】実施例(3)および比較例(3) 表22に示すように、素材めっき鋼板の種類、クロメー
トの種類と付着量および黒色皮膜の組成を変えた本発明
材について、黒色度、溶接性、加工性、耐食性および耐
光堅牢性をそれぞれ調べた。その結果を表24に示す。
また、比較材として、表23に示すような各鋼板につい
ても同様の測定・試験を行った。その結果を表25に示
す。
【0084】実施例(4)および比較例(4) 表26および表27に示すような異なる組成の黒色皮膜
を有する本発明材について、黒色度、溶接性、加工性、
耐食性および耐光堅牢性を調べた。その結果を表29お
よび表30に示す。また、比較材として、表28に示す
ような各鋼板についても同様の測定・試験を行った。そ
の結果を表31に示す。
【0085】実施例(5)および比較例(5) 表32に示すように、水溶性の黒色アゾ系金属錯塩染料
を配合した黒色皮膜を有する本発明材と、黒色アゾ系染
料を配合しないクリアー皮膜を有する比較材について、
耐食性等を調べた。その結果を表33に示す。なお比較
のため、同表には比較例(3)のNo.3(クロメート
なしの黒色皮膜材)も併せて記載した。同表からも明ら
かなように、本発明材(Znめっきベース+クロメート
50mg/m2+黒色皮膜1.5μm)は、クリアー皮
膜を有する比較材(Znめっきベース+クロメート50
mg/m2+クリアー皮膜)に較べ優れた耐食性を示し
ている。このように、本発明材が比較材に較べて優れた
耐食性が得られるのは、クロメート皮膜と樹脂皮膜のバ
リアー効果に加え、樹脂に配合された黒色アゾ系金属錯
塩染料が分子レベルで黒色皮膜内に均一且つ緻密に分布
し、樹脂皮膜のバリアー効果を向上させることがまずあ
げられる。
【0086】さらに、本発明材では、単に黒色皮膜だけ
による耐食性だけでなく、黒色皮膜と下地クロメートと
の相互作用によって優れた耐食性が得られるものと推定
され、このことは、比較例(3)No.3のクロメート
なしの黒色皮膜材の耐食性と較べても明らかである。す
なわち、Znめっき鋼板に下地クロメートを形成するこ
となく黒色皮膜だけを形成させた上記比較材は、その耐
食性が本発明材に較べ大幅に劣っている。このような本
発明材の比較材と較べた耐食性は、単にクロメート皮膜
によるバリアー効果が付加されただけのものではなく、
下地クロメートと黒色アゾ系金属錯塩染料が配合された
黒色皮膜との相乗的な作用によるものであることは明ら
かである。
【0087】実施例(6)および比較例(6) 予め表面に脱脂処理したZn−12%Ni合金めっき鋼
板の表面に、連続ロールコーター設備によりクロム付着
量50mg/m2の塗布型のクロメート皮膜を形成さ
せ、さらに水溶性エポキシエステル樹脂(表2No.
1)100重量部に対して酸性黒色アゾ系金属錯塩染料
(表3No.1)70重量部からなる組成物を連続ロー
ルコーター設備により塗布し、140℃で熱硬化させて
1.5μmの厚さの黒色皮膜を有する本発明材を作成し
た。また、比較材として表面を脱脂処理したZn−12
%Ni合金めっき鋼板を5重量%、25℃の硝酸水溶液
(以下、黒色化処理浴という)中で5秒間浸漬反応さ
せ、その後、水洗・乾燥することにより、黒色皮膜を形
成させた。
【0088】比較例の方法では、処理液1l当り約0.
03m2のZn−Niめっき鋼板を黒色化した時点で、
次第に鋼板の黒色度が低下し、約0.04m2処理した
時点で黒色度L値が20を上回り、その後、急激にL値
の増加が認められた。一方、本発明材の場合には、作成
した黒色皮膜組成物が供給できる限り連続処理が可能で
あった。それぞれの供試材を作成後、本発明材の皮膜形
成に用いた黒色皮膜組成物液の残渣の一部をロールコー
ターのトレーから採取し、また、比較材黒色化処理に用
いた硝酸水溶液の一部を採取し、それぞれの液の亜鉛量
を原子吸光法(日立製作所製 Z−8100)により測
定し、めっき皮膜からの亜鉛の溶出量を調べた。その結
果、本発明材の皮膜形成に用いた液では亜鉛の量はトレ
ース以下であったが、比較材の処理に用いた液からは処
理面積1m2当り約5gのZn−12%Niめっきの溶
出に相当する亜鉛が検出された。
【0089】次に、上記本発明材および比較材につい
て、前記と同じ方法(塩水噴霧試験)によって耐食性試
験を行った。この結果、本発明材は平板部で480時間
後も白錆は全く発生しなかったが、比較材は1〜2時間
程度で全面白錆となった。比較材について、黒色化処理
後、クロム付着量50mg/m2の塗布型クロメート皮
膜を形成し、さらに第1表No.1のクリアー樹脂皮膜
を1.5μmの厚さに形成させて、再度耐食性試験を行
ったところ、塩水噴霧240時間で白錆が5%程度とな
り、クロメート皮膜および樹脂皮膜を形成させない比較
材よりも耐食性の向上が認められた。しかし本発明によ
る黒色鋼板の場合、「めっき鋼板→クロメート皮膜形成
→黒色皮膜形成」という処理工程であるのに対し、上記
比較材の場合、家電用に十分な耐食性の黒色鋼板を製造
するためには、「Zn−Ni合金めっき鋼板→反応型黒
色化処理→(水洗・乾燥)→クロメート皮膜形成→クリ
アー樹脂皮膜形成」を必要とし、両者の工程を比較する
と、本発明では反応型黒色化処理工程およびその直後の
水洗・乾燥工程が全く不要であるため、処理工程の上で
も本発明材は極めて有利である。
【0090】
【表1】
【0091】
【表2】
【0092】
【表3】
【0093】
【表4】
【0094】
【表5】
【0095】
【表6】
【0096】
【表7】
【0097】
【表8】
【0098】
【表9】
【0099】
【表10】
【0100】
【表11】
【0101】
【表12】
【0102】
【表13】
【0103】
【表14】
【0104】
【表15】
【0105】
【表16】
【0106】
【表17】
【0107】
【表18】
【0108】
【表19】
【0109】
【表20】
【0110】
【表21】
【0111】
【表22】
【0112】
【表23】
【0113】
【表24】
【0114】
【表25】
【0115】
【表26】
【0116】
【表27】
【0117】
【表28】
【0118】
【表29】
【0119】
【表30】
【0120】
【表31】
【0121】
【表32】
【0122】
【表33】
【0123】*1 :表1参照 *2 :表2参照 *3 :表3参照 *4 :基体樹脂100重量部に対する黒色付与剤の重
量部を表わす。 *5 :表4参照 *6 :基体樹脂100重量部に対する固形潤滑剤の重
量部を表わす。 *7 :表5参照 *8 :基体樹脂100重量部に対する粒子状防錆顔料
の重量部を表わす。 *9 :(x−1)(y−0.2)の値 *10:(x−5)(y−0.65)の値
【00124】
【発明の効果】以上述べた本発明によれば、黒色皮膜が
従来の塗装鋼板よりも薄膜(〜3μm)のため溶接が可
能であり、しかも黒色度の優れた黒色鋼板が得られる。
また、この黒色鋼板は、黒色度、溶接性の他に、黒色皮
膜の密着性、加工性、耐食性、耐光堅牢性においても優
れている。また、特に黒色付与剤として水溶性の黒色ア
ゾ系金属錯塩染料を用いることにより、より優れた黒色
度と耐光堅牢性および耐食性を有する黒色鋼板を得るこ
とができる。一方、本発明の黒色鋼板は、既存ロールコ
ーター設備等による塗布および焼付で製造することがで
きるため、反応エッチングタイプの黒色鋼板と比較し
て、めっきの溶出による浴劣化の問題がなく、このため
生産性を大きく向上させることができ、諸性能、生産性
の両面で極めて優れた黒色鋼板を提供できるものであ
る。また、本発明鋼板の黒色皮膜は溶媒が水系である樹
脂組成物により形成されるため、有機溶剤系のように人
体に悪影響を与えることもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】黒色皮膜の厚さyが黒色度(L値)に及ぼす影
響を、黒色アゾ系金属錯塩染料の配合量xとの関係で示
したものである。
【図2】所望の黒色度(L値)が得られる黒色アゾ系金
属錯塩染料の配合量xと黒色皮膜の厚さyの範囲を示し
たものである。
【図3】実施例における供試材の黒色皮膜厚さと黒色度
との関係を示したものである。
【図4】実施例における供試材の黒色皮膜厚さと溶接性
との関係を示したものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−95840(JP,A) 特開 平2−263633(JP,A) 特開 平4−218678(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C23C 22/00 - 22/86 B32B 15/08 B05D 3/10,7/14

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 亜鉛または亜鉛系合金めっきの表面にク
    ロム付着量(金属クロム換算)10〜200mg/m2
    のクロメート皮膜を有し、該クロメート皮膜の上部に、
    水溶性または水分散性の熱硬化性樹脂を基体樹脂とし、
    この基体樹脂100重量部に対して、黒色付与剤として
    水溶性の黒色染料を1〜200重量部配合した膜厚0.
    3〜3.0μmの黒色皮膜を有する溶接可能な黒色鋼
    板。
  2. 【請求項2】 亜鉛または亜鉛系合金めっきの表面にク
    ロム付着量(金属クロム換算)10〜200mg/m2
    のクロメート皮膜を有し、該クロメート皮膜の上部に、
    水溶性または水分散性の熱硬化性樹脂を基体樹脂とし、
    この基体樹脂100重量部に対して、黒色付与剤として
    水溶性の黒色染料を1〜200重量部、さらに固形潤滑
    剤を1〜100重量部配合した膜厚0.3〜3.0μm
    の黒色皮膜を有する溶接可能な黒色鋼板。
  3. 【請求項3】 亜鉛または亜鉛系合金めっきの表面にク
    ロム付着量(金属クロム換算)10〜200mg/m2
    のクロメート皮膜を有し、該クロメート皮膜の上部に、
    水溶性または水分散性の熱硬化性樹脂を基体樹脂とし、
    この基体樹脂100重量部に対して、黒色付与剤として
    水溶性の黒色染料を1〜200重量部、さらに粒子状防
    錆顔料を1〜100重量部配合した膜厚0.3〜3.0
    μmの黒色皮膜を有する溶接可能な黒色鋼板。
  4. 【請求項4】 亜鉛または亜鉛系合金めっきの表面にク
    ロム付着量(金属クロム換算)10〜200mg/m2
    のクロメート皮膜を有し、該クロメート皮膜の上部に、
    水溶性または水分散性の熱硬化性樹脂を基体樹脂とし、
    この基体樹脂100重量部に対して、黒色付与剤として
    水溶性の黒色染料を1〜200重量部、さらに固形潤滑
    剤を1〜100重量部、粒子状防錆顔料を1〜100重
    量部配合した膜厚0.3〜3.0μmの黒色皮膜を有す
    る溶接可能な黒色鋼板。
  5. 【請求項5】 水溶性の黒色染料として、アゾ染料、ア
    ゾ−メチン染料、キノリン染料、ケトンイミン染料、フ
    ルオロン染料、ニトロ染料、キサンテン染料、アセナフ
    テン染料、キノフタロン染料、アントラキノン染料、ア
    ミノケトン染料、メチン染料、ペリレン染料、クマリン
    染料、ペリノン染料、トリフェニル染料、トリアリルメ
    タン染料、フタロシアニン染料、インクロフェノ−ル染
    料、アジン染料からなる群の中から選ばれる1種または
    2種以上を含む請求項1、2、3または4に記載の溶接
    可能な黒色鋼板。
  6. 【請求項6】 黒色染料として、水溶性の黒色アゾ系金
    属錯塩染料と他の水溶性黒色染料とを含む請求項5に記
    載の溶接可能な黒色鋼板。
  7. 【請求項7】 水溶性の黒色染料が黒色アゾ系金属錯塩
    染料である請求項1、2、3または4に記載の溶接可能
    な黒色鋼板。
  8. 【請求項8】 亜鉛または亜鉛系合金めっきの表面にク
    ロム付着量(金属クロム換算)10〜200mg/m2
    のクロメート皮膜を有し、該クロメート皮膜の上部に、
    水溶性または水分散性の熱硬化性樹脂を基体樹脂とし、
    この基体樹脂100重量部に対して、黒色付与剤として
    水溶性の黒色アゾ系金属錯塩染料を下記,式を満足
    する配合量x(重量部)で配合してなり、且つ下記,
    式を満足する膜厚y(μm)の黒色皮膜を有してなる
    溶接可能な黒色鋼板。 (x−1)(y−0.2)≧7 ……… 1<x≦200 (重量部) ……… 0.2<y≦3 (μm) ……… 但し、x:黒色アゾ系金属錯塩染料の基体樹脂100重
    量部に対する配合量(重量部) y:黒色皮膜の膜厚(μm)
  9. 【請求項9】 亜鉛または亜鉛系合金めっきの表面にク
    ロム付着量(金属クロム換算)10〜200mg/m2
    のクロメート皮膜を有し、該クロメート皮膜の上部に、
    水溶性または水分散性の熱硬化性樹脂を基体樹脂とし、
    この基体樹脂100重量部に対して、固形潤滑剤を1〜
    100重量部、さらに黒色付与剤として水溶性の黒色ア
    ゾ系金属錯塩染料を下記,式を満足する配合量x
    (重量部)で配合してなり、且つ下記,式を満足す
    る膜厚y(μm)の黒色皮膜を有してなる溶接可能な黒
    色鋼板。 (x−1)(y−0.2)≧7 ……… 1<x≦200 (重量部) ……… 0.2<y≦3 (μm) ……… 但し、x:黒色アゾ系金属錯塩染料の基体樹脂100重
    量部に対する配合量(重量部) y:黒色皮膜の膜厚(μm)
  10. 【請求項10】 亜鉛または亜鉛系合金めっきの表面に
    クロム付着量(金属クロム換算)10〜200mg/m
    2のクロメート皮膜を有し、該クロメート皮膜の上部
    に、水溶性または水分散性の熱硬化性樹脂を基体樹脂と
    し、この基体樹脂100重量部に対して、粒子状防錆顔
    料を1〜100重量部、さらに黒色付与剤として水溶性
    の黒色アゾ系金属錯塩染料を下記,式を満足する配
    合量x(重量部)で配合してなり、且つ下記,式を
    満足する膜厚y(μm)の黒色皮膜を有してなる溶接可
    能な黒色鋼板。 (x−1)(y−0.2)≧7 ……… 1<x≦200(重量部) ……… 0.2<y≦3(μm) ……… 但し、x:黒色アゾ系金属錯塩染料の基体樹脂100重
    量部に対する配合量(重量部) y:黒色皮膜の膜厚(μm)
  11. 【請求項11】 亜鉛または亜鉛系合金めっきの表面に
    クロム付着量(金属クロム換算)10〜200mg/m
    2のクロメート皮膜を有し、該クロメート皮膜の上部
    に、水溶性または水分散性の熱硬化性樹脂を基体樹脂と
    し、この基体樹脂100重量部に対して、固形潤滑剤を
    1〜100重量部、粒子状防錆顔料を1〜100重量
    部、さらに黒色付与剤として水溶性の黒色アゾ系金属錯
    塩染料を下記,式を満足する配合量x(重量部)で
    配合してなり、且つ下記,式を満足する膜厚y(μ
    m)の黒色皮膜を有してなる溶接可能な黒色鋼板。 (x−1)(y−0.2)≧7 ……… 1<x≦200(重量部) ……… 0.2<y≦3(μm) ……… 但し、x:黒色アゾ系金属錯塩染料の基体樹脂100重
    量部に対する配合量(重量部) y:黒色皮膜の膜厚(μm)
  12. 【請求項12】 黒色皮膜が、基体樹脂100重量部に
    対して、黒色付与剤として水溶性の黒色アゾ系金属錯塩
    染料を下記´,´式を満足する配合量x(重量部)
    で配合してなり、且つ下記´,´式を満足する膜厚
    y(μm)を有する請求項8、9、10または11に記
    載の溶接可能な黒色鋼板。 (x−5)(y−0.65)≧6 ………´ 5<x≦120(重量部) ………´ 0.65<y≦2.5(μm) ………´ 但し、x:黒色アゾ系金属錯塩染料の基体樹脂100重
    量部に対する配合量(重量部) y:黒色皮膜の膜厚(μm)
  13. 【請求項13】 固形潤滑剤として、ポリオレフィンワ
    ックス等の炭化水素系化合物、フッ素樹脂系化合物、脂
    肪酸アミド系化合物、金属石けん類、二硫化モリブデン
    等の金属硫化物、グラファイト、フッ化黒鉛、窒化ホウ
    素、ポリアルキレングリコールからなる群の中から選ば
    れる1種または2種以上を含む請求項2、4、5、6、
    7、9、11または12に記載の溶接可能な黒色鋼板。
  14. 【請求項14】 粒子状防錆顔料として、難溶性クロム
    化合物、シリカからなる群の中から選ばれる1種または
    2種以上を含む請求項3、4、5、6、7、10、1
    1、12または13に記載の溶接可能な黒色鋼板。
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