JP2848194B2

JP2848194B2 - プレス成形性、プレス成形後の外観性および耐食性に優れた亜鉛系めっき鋼板

Info

Publication number: JP2848194B2
Application number: JP16397293A
Authority: JP
Inventors: 達也三好; 俊之大熊; 正明山下; 典生小坂
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1993-06-08
Filing date: 1993-06-08
Publication date: 1999-01-20
Anticipated expiration: 2014-01-20
Also published as: JPH06344499A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、その表面上に潤滑油
等を塗布しなくても、優れた潤滑性、プレス成形性、プ
レス成形後の外観性および耐食性を有する、亜鉛めっき
鋼板または亜鉛系合金めっき鋼板（以下、「亜鉛系めっ
き鋼板」と略称する）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】亜鉛系めっき鋼板は、耐食性に優れてい
るので、各種の産業分野において広く使用されている。
このような亜鉛系めっき鋼板を、複写機等の事務機器、
音響機器、家庭電器製品等の材料として使用する場合に
は、亜鉛系めっき鋼板に対して、種々のプレス成形が施
され、また、モータカバー、カートリッジ式タンク等の
材料として使用する場合には、亜鉛系めっき鋼板に対し
て、絞り成形が施される。

【０００３】亜鉛系めっき鋼板のプレス成形性は、冷延
鋼板に比べて劣る。その原因は、プレス成形時におけ
る、成形用金型に対する亜鉛系めっき鋼板の摩擦抵抗
が、冷延鋼板のそれよりも大きいためである。そこで、
亜鉛系めっき鋼板のプレス成形性を向上させ、プレス成
形後の外観を良好にならしめるために、一般に、亜鉛系
めっき鋼板の表面上に、潤滑油や防錆油を塗布すること
が行われている。しかしながら、亜鉛系めっき鋼板の表
面上に、潤滑油等を塗布することは、製造工程を煩雑に
し、且つ、作業環境を悪化させる。のみならず、潤滑油
等を塗布してプレス成形した場合でも、成形条件が厳し
い場合には、プレス成形される鋼板にかじりが発生し
て、耐食性が劣化することがある。

【０００４】一方、亜鉛系めっき鋼板の耐食性を、より
向上させるために、亜鉛系めっき層の表面上に、クロメ
ート被膜、または、クロメート被膜および樹脂被膜が形
成されたクロメート処理亜鉛系めっき鋼板が知られてい
る。このようなクロメート処理亜鉛系めっき鋼板の、平
板状での耐食性は良好である。しかしながら、潤滑油等
を塗布しないでプレス成形を施すと、クロメート被膜が
剥離したり、めっき被膜が損傷するために、亜鉛系めっ
き鋼板の耐食性および表面性状が劣化する。従って、ク
ロメート処理亜鉛系めっき鋼板の場合においても、プレ
ス成形を施す場合には、その表面上に、潤滑油等を塗布
することが必要とされている。

【０００５】上述した問題を解決し、その表面上に潤滑
油等を塗布しなくても、優れた潤滑性およびプレス成形
性を有し、且つ、耐食性の良好な表面処理鋼板の開発が
従来から要求されており、例えば、次のような表面処理
鋼板が提案されている。特開昭61-60886号鋼板の表面上に形成されたクロメート被膜の上に、水分
散性潤滑添加物を含有する水系アクリル共重合体よりな
る、前記鋼板の片面当り、0.3 〜３μm の厚さの有機複
合シリケート被膜が形成された、潤滑性および耐食性に
すぐれた表面処理鋼板（以下、先行技術１という）。

【０００６】特開昭62-289275 号鋼板の表面上に、潤滑剤として高融点のフッ素系樹脂粉
末が配合された熱硬化性粉体塗料を塗布し、次いで、フ
ッ素系樹脂の融点以下の温度によって焼き付けることに
より、フッ素系樹脂粉末が表面に露出した被膜が形成さ
れた表面処理鋼板（以下、先行技術２という）。

【０００７】特開平１-110140 号亜鉛系めっき鋼板の表面上に、予めチタネートカップリ
ング処理が施された、グラファイト、二硫化モリブデン
等の無機系固体潤滑剤、および、コロイダルシリカを含
有する、水溶性または水分散性の、0.2 〜２g/m²の量の
アクリル・エポキシ系樹脂被膜が形成された表面処理鋼
板（以下、先行技術３という）。

【０００８】特開平２-140294 号亜鉛系めっき鋼板の表面上に、プレス成形加工時の黒化
現象を抑制するための、モンタンワックス酸化物の薄い
被膜が形成された表面処理鋼板（以下、先行技術４とい
う）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した先行技術に
は、次のような問題がある。先行技術１の表面処理鋼板の場合には、水系アクリ
ル共重合体よりなる有機複合シリケート被膜中に含有さ
れている潤滑剤によって、潤滑性およびプレス成形性の
多少の向上は認められる。しかしながら、プレス成形条
件が厳しい場合には、プレス成形時に生ずる摩擦熱や激
しい摺動により、水系アクリル共重合体よりなる有機複
合シリケート被膜が劣化しそして破壊して、金型への焼
きつきおよび表面の黒化が避けらない。従って、表面上
に、潤滑油等が塗布された従来の亜鉛系めっき鋼板に比
べて、プレス成形後の外観性特に耐黒化性が劣る場合が
生ずる。これは、水系アクリル共重合体と水分散性潤滑
剤との組合せ、および、0.3〜３μm の厚さの薄い被膜
に起因する。

【００１０】先行技術２の表面処理鋼板の場合に
は、樹脂被膜を構成する樹脂として、粉体塗料が使用さ
れているために、均一な厚さの樹脂被膜を形成すること
が困難であり、特に、数μm 程度の薄い被膜を形成する
ことはできない。更に、潤滑剤として添加されるフッ素
樹脂粉末を、数μm 以下の微粒子とすることが困難であ
るために、樹脂被膜中および樹脂被膜表面に、フッ素樹
脂粉末が露出した状態で存在することになる。その結
果、フッ素樹脂粉末が、プレス成形時の潤滑性向上に寄
与しないばかりか、逆に、フッ素樹脂粉末が被膜から脱
離して、ピンホールの発生を招く問題が生ずる。

【００１１】先行技術３の表面処理鋼板の場合に
は、グラファイト、二硫化モリブデン等の無機系固体潤
滑剤と、樹脂成分との親和性および密着性が多少改良さ
れる。しかしながら、プレス成形条件が厳しい場合に
は、先行技術１と同様に、表面上に潤滑油等が塗布され
た従来の亜鉛系めっき鋼板よりも、プレス成形後の外観
性特に耐黒化性が劣る。これは、無機系潤滑剤の限界ま
たは0.2 〜２g/m²の量の薄い被膜に起因する。

【００１２】先行技術４の表面処理鋼板の場合に
は、潤滑性を付与するモンタンワックスの軟化点が低
い。従って、プレス成形時の摩擦熱によって、表面温度
が100 〜150 ℃の高温になると、皮膜にべた付きや脱落
が生ずるため、良好な耐食性が得られない。

【００１３】上述した先行技術１〜４のほかにも、特定
の樹脂に任意の潤滑剤が添加された、約１〜２μm の厚
さの樹脂被膜を有する表面処理鋼板が提案されている。
しかしながら、このような表面処理鋼板は、樹脂被膜が
薄いために、プレス成形時にめっき被膜の損傷に伴う黒
化発生を抑制することができず、更に、ベースとなる樹
脂の性質（例えば、水系、粉体、熱可塑性、熱硬化性
等）、および、被膜の形成方法（例えば、常温乾燥、高
温焼き付け等）により、潤滑性向上効果が制約される。
即ち、どのような潤滑剤を使用しても、プレス成形性お
よびプレス成形後の外観性の向上効果が得られるもので
なく、ベースとなる樹脂の性能に適する特定の潤滑剤を
組み合わせ、所定の膜厚に形成することによって、初め
て満足し得るプレス成形性およびプレス成形後の外観性
の向上効果が得られるものである。

【００１４】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、表面に潤滑油等を塗布することなく、優れた
潤滑性およびプレス成形性が発揮され、厳しい条件でプ
レス成形を施しても、樹脂被膜が損傷せず、そして、プ
レス成形後の外観性および耐食性に優れ、特にめっき損
傷を伴う黒化現象を抑制することができる亜鉛系めっき
鋼板を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
問題を解決すべく鋭意研究を重ねた。その結果、次の知
見を得た。 (1) 特定の構造および物性を有する水酸基含有ウレタン
プレポリマーと、ポリイソシアネート化合物またはアミ
ノ化合物との架橋構造体が、被膜用ベース樹脂として優
れた性能を有していることから、このような溶剤系熱硬
化型樹脂と、固形潤滑剤と、そして、防錆顔料とが所定
の割合で配合された塗料を、亜鉛系めっき鋼板の亜鉛系
めっき層の表面上に形成されたクロメート被膜の上に塗
布し、これを加熱し硬化させて、所定範囲の厚さの樹脂
被膜を形成すれば、プレス成形性およびプレス成形後の
外観性が向上し、特にめっき被膜の損傷に伴う黒化現象
が抑制され、且つ、耐食性を向上させることができる。

【００１６】(2) 特定成分の２種以上の水酸基含有ウレ
タンプレポリマーと、ポリイソシアネート化合物および
アミノ化合物の少なくとも１種とからなる複合架橋構造
体が、ベース樹脂である溶剤系熱硬化型樹脂として、一
段と優れた性能を有しており、ガラス転移温度の異なる
２種以上の上記溶剤系熱硬化型樹脂と固形潤滑剤とそし
て防錆顔料とが所定割合で配合された塗料を、亜鉛系め
っき鋼板の亜鉛系めっき層の表面上に形成されたクロメ
ート被膜の上に塗布し、これを加熱し硬化させて、前記
クロメート被膜の上に、所定範囲の厚さの樹脂被膜を形
成すれば、プレス成形性およびプレス成形後の外観性が
一段と向上し、特にめっき被膜の損傷に伴う黒化現象が
一段と抑制され、且つ、耐食性を向上させることができ
る。

【００１７】この発明は、上記知見に基づいてなされた
もので、亜鉛めっき鋼板または亜鉛系合金めっき鋼板の
少なくとも１つの亜鉛系めっき層の上に、クロメート被
膜が形成され、そして、前記クロメート被膜の上に、塗
料を塗布しそしてこれを加熱硬化させることによって樹
脂被膜が形成されている亜鉛系めっき鋼板であって、前
記クロメート被膜の量は、金属クロムに換算して、前記
鋼板の片面当たり５〜200mg/m²の範囲内であり、前記樹
脂被膜の厚さは、前記鋼板の片面当たり、３μm 超、10
μm 以下の範囲内であり、前記樹脂被膜は、固形分換
算で、 (A) 溶剤系熱硬化型樹脂： 100重量部、 (B) 固形潤滑剤としての、 130℃以下の融点を有しそし
て平均分子量が5000以下のポリエチレン樹脂：
１〜30重量部、および、 (C) 防錆顔料：３〜30重量部、からなっており、そして、前記溶剤系熱硬化型樹脂は、 (A) 下記化学成分を有する水酸基含有ウレタンプレポリ
マー、(a) ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリ
オールおよびポリエーテルポリエステルポリオールから
なる群から選ばれた少なくとも１種のポリオール、(b)
イソシアネート化合物、および、(c) ２価のアルコー
ル、および、 (B) 硬化剤としてのブロックポリイソシアネートプレポ
リマーおよびアミノ樹脂のうちの少なくとも１種、から
なっていることに特徴を有するものである。

【００１８】

【作用】この発明において、亜鉛系めっき層の表面上に
形成される樹脂被膜のための塗料中に、ベース樹脂とし
て溶剤系熱硬化型樹脂を使用する理由は、次ぎの通りで
ある。溶剤系樹脂は、水系樹脂に比較して、樹脂中に添加
される潤滑剤および防錆剤等の添加剤との相溶性に優れ
ており、且つ、長期にわたる安定した性能を有してい
る。熱可塑型樹脂と比較して、熱硬化型樹脂には融点が
存在しないので、高温時の機械的強度が高い。従って、
このような樹脂からなる塗料によって被膜を形成すれ
ば、プレス成形時の摩擦熱によって、樹脂被膜に剥離や
損傷が生じにくい。

【００１９】溶剤系熱硬化型樹脂としては、前述したよ
うに、 (A) 下記化学成分を有する水酸基含有ウレタンプレポリ
マー、(a) ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリ
オールおよびポリエーテルポリエステルポリオールから
なる群から選ばれた少なくとも１種のポリオール、(b)
イソシアネート化合物、および、(c) ２価のアルコー
ル、 (B) 硬化剤としてのブロックポリイソシアネートプレポ
リマーおよびアミノ樹脂の少なくとも１種、からなって
いることが必要である。以下にその具体的な組成につい
て説明する。

【００２０】ポリエーテルポリオールとして、例えば、
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、
グリセリンのエチレンオキサイドまたはプロピレンオキ
サイド付加物の如き直鎖状ポリアルキレンポリオール等
を使用する。

【００２１】ポリエステルポリオールとして、例えば、
二塩基酸と低分子ポリオールとを反応させて得られる、
分子鎖中にＯＨ基を有する線状ポリエステルを使用す
る。そして、上記二塩基酸として、例えば、アジピン
酸、アゼライン酸、ドデカン二酸、ダイマー酸、イソフ
タル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テレフタル酸、ジ
メチルテレフタレート、イタコン酸、フマル酸、無水マ
レイン酸、または、上記各酸のエステル類を使用する。

【００２２】ポリエーテルポリエステルポリオールとし
て、二塩基酸とポリエーテルポリオールとの混合物、ま
たは、二塩基酸と低分子ポリオールとの混合物を、エス
テル化反応させて得られる、分子鎖中にＯＨ基を有する
線状ポリエステル、または、末端にカルボキシル基およ
び／または水酸基を有するポリエステルと、アルキレン
オキサイド（例えば、エチレンオキサイド、プロピレン
オキサイド等）との付加反応によって得られたポリエー
テルを使用する。

【００２３】イソシアネート化合物として、例えば、ヘ
キサメチレンジイソシアネート、o-,m-,またはp-フェニ
レンジイソシアネート、2,4-または2,6-トリレンジイソ
シアネート、芳香族環が水素添加された2,4-または2,6-
トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4'−
ジイソシアネート、 3,3' −ジメチル−4,4'−ビフェニ
レンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4'
−ジイソシアネート、ω，ω’−ジイソシアネート−1.
4-ジメチルベンゼン、ω，ω’−ジイソシアネート−1,
3 −ジメチルベンゼン等の、芳香族環を有するイソシア
ネート化合物を、各々単独またはその２種以上を混合し
て使用する。

【００２４】２価のアルコールとして、例えば、エチレ
ングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコ
ール、水添ビスフェノールＡの如きジオール類を使用す
る。

【００２５】硬化剤としてのブロックポリイソシアネー
トプレポリマーの代表的なものを挙げれば、ポリイソシ
アネートを公知のブロック剤を使用してブロック化した
プロックポリイソシアネートプレポリマー、例えば、
「バーノックＤ−550 」、「バーノックＤ−500 」、
「バーノックB7-887」（以上、大日本インキ化学工業株
式会社製）、「タケネート N-815-N 」( 武田薬品工業
株式会社製) 、「アヂトール（ADDITOL) VXL-80 」( ヘ
キスト合成株式会社製) 等である。

【００２６】硬化剤としてのアミノ樹脂として、メラミ
ン尿素アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、ステログ
アナミンまたはスピログアナミンのようなアミノ成分
と、ホルムアルデヒド、パラホルム、アセトアルデヒ
ド、グリオキサールのようなアルデヒド成分と、そし
て、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−
ブタノール、iso-ブタノール、sec-ブタノールのような
アルコール成分とを反応させて得られる樹脂を使用す
る。

【００２７】塗料中に添加される固形潤滑剤として、ポ
リエチレン樹脂を使用する理由は、ポリエチレン樹脂
が、連続プレス成形加工等によって生ずる、かじり、鋼
板の破断等を防止して、鋼板に対し、摺動、変形および
摩耗に対する抵抗を付与し、鋼板および成形用金型の損
傷を防止する作用を有しているからである。

【００２８】ポリエチレン樹脂は、一般に、平均分子量
が数百から数百万である結晶性熱可塑性樹脂であり、そ
のガラス転移点は約−100 ℃であって常温よりも低く、
その融点は90〜140 ℃であり、且つ、その臨界表面張力
は約30dyne/cm である。従って、ポリエチレン樹脂は、
常温では柔軟な性質を有しており、その濡れ性および付
着性が低いので、優れた潤滑性を有している。ポリエチ
レン樹脂の粒径は、樹脂被膜中への分散性および成膜性
の観点から、20μm 以下好ましくは10μm 以下、より好
ましくは約５μm の微粉末であることが望ましい。

【００２９】ポリエチレン樹脂の融点は、潤滑性に影響
を与える。即ち、その融点が高いほど、常温付近におけ
る力学的強度即ち変形抵抗が高くなり、ポリエチレン樹
脂を含有する樹脂被膜の潤滑性（摺動性）が低下する。
従って、この発明において使用する、潤滑剤としてのポ
リエチレン樹脂の融点は、130 ℃以下であることが必要
である。融点が130 ℃を超えるポリエチレン樹脂では、
常温付近における変形抵抗が高くなるので、樹脂被膜の
潤滑性が低下する。ポリエチレン樹脂の好ましい融点
は、90〜130 ℃の範囲内である。ポリエチレン樹脂の平
均分子量は、樹脂被膜のコーティング性および潤滑性の
観点から、5,000 以下であることが必要である。なお、
上述した範囲内の融点、平均分子量および粒径を有する
２種以上のポリエチレン樹脂を使用してもよい。

【００３０】潤滑剤としてのポリエチレン樹脂の含有量
は、溶剤系熱硬化性樹脂の固形分100 重量部に対して、
１〜30重量部の範囲内とすべきである。ポリエチレン樹
脂の含有量が、溶剤系熱硬化性樹脂の固形分100 重量部
に対して１重量部未満では、潤滑性の向上効果が得られ
ない。一方、30重量部を超えると、樹脂被膜自体の凝集
力および強度が低下する結果、プレス成形時に樹脂被膜
が剥離しやすくなる問題が生ずる。ポリエチレン樹脂の
より好ましい含有量は、溶剤系熱硬化性樹脂の固形分10
0 重量部に対して、５〜20重量部の範囲内である。

【００３１】塗料中に潤滑剤と共に添加される防錆顔料
として、クロム酸塩系化合物およびシリカのうちの少な
くとも１種を使用する。クロム酸塩系化合物およびシリ
カは、防錆顔料として、亜鉛系めっき鋼板の耐食性を、
より向上させる作用を有している。このように、樹脂被
膜中にクロム酸塩系化合物およびシリカの少なくとも１
種からなる防錆顔料が含有されていることにより、プレ
ス成形が施されていない平板状での耐食性が向上するこ
とは勿論、プレス成形によって、樹脂被膜が変形して
も、樹脂被膜の耐食性が劣化することはない。特に、こ
の発明においては、プレス成形時に、樹脂被膜に疵等の
損傷が生じにくいので、樹脂被膜中に含有されている防
錆顔料の効果は極めて大きい。

【００３２】クロム酸塩系化合物として、クロム酸カル
シウム、クロム酸ストロンチウム、クロム酸バリウム、
クロム酸鉛、クロム酸亜鉛、クロム酸亜鉛カリウム、ク
ロム酸銀等を使用する。また、シリカとして、疎水性シ
リカ、親水性シリカ等を使用する。

【００３３】防錆顔料の含有量は、溶剤系熱硬化性樹脂
の固形分 100重量部に対して、３〜30重量部の範囲内と
すべきである。防錆顔料の含有量が、溶剤系熱硬化性樹
脂の固形分100 重量部に対して３重量部未満では、耐食
性の向上効果が得られない。一方、30重量部を超えて
も、より以上の耐食性向上効果が得られないのみなら
ず、樹脂被膜中の樹脂の凝集力が低下して、プレス成形
時に樹脂被膜が剥離しやすくなる問題が生ずる。防錆顔
料のより好ましい含有量は、溶剤系熱硬化性樹脂の固形
分100 重量部に対して、５〜20重量部の範囲内である。

【００３４】塗料中には、上述した溶剤系熱硬化型樹
脂、固形潤滑剤および防錆顔料のほかに、必要に応じ
て、他の成分、例えば、顔料、染料などの着色剤、溶
剤、界面活性剤、安定剤等を含有させてもよい。

【００３５】上述した溶剤系熱硬化型樹脂、固形潤滑剤
および防錆顔料からなる、所定の溶剤によって希釈した
塗料を、亜鉛系めっき鋼板の表面上に塗布しそして加熱
して架橋硬化させることにより、樹脂被膜が形成され
る。

【００３６】上述のようにして形成される樹脂被膜を、
亜鉛系めっき鋼板の亜鉛系めっき層の上に形成されたク
ロメート被膜の上に形成することが必要である。このよ
うに、クロメート被膜の上に樹脂被膜を形成することに
より、クロメート被膜中に含まれるCr⁶⁺のクロム酸イオ
ンによる不動態化効果が生ずる。更に、亜鉛系めっき層
の表面が、クロム酸イオンの還元生成物であるCr³⁺のク
ロム水和酸化物被膜によって被覆されるので、アノード
の面積が減少し、且つ、亜鉛系めっき層への水や酸素の
侵入が防止される。従って、亜鉛系めっき鋼板の耐食性
が向上し、且つ、樹脂被膜の形成も良好になる。なお、
クロメート被膜の形成は、塗布処理、電解処理、反応処
理等、既知のどのような手段で行ってもよい。

【００３７】クロメート被膜の量は、金属クロムに換算
して、鋼板の片面当たり５〜200mg/m²の範囲内とすべき
である。クロメート被膜の量が、金属クロムに換算し
て、鋼板の片面当たり５mg/m² 未満では、耐食性向上効
果が得られない。一方、クロメート被膜の量が、金属ク
ロムに換算して、鋼板の片面当たり200mg/m²を超える
と、より以上の耐食性向上効果が得られないのみなら
ず、鋼板の変形を伴う厳しいプレス成形が施された場合
に、クロメート被膜が破壊する問題が生ずる。クロメー
ト被膜の、より好ましい量は、金属クロムに換算して、
鋼板の片面当たり10〜150mg/m²の範囲内である。

【００３８】この発明において、潤滑のための樹脂被膜
が形成されるべき鋼板は、その少なくとも１つの表面上
に亜鉛めっき層を有する亜鉛めっき鋼板であっても、亜
鉛のほかに、ニッケル、鉄、マンガン、モリブデン、コ
バルト、アルミニウム、クロム、シリコン等のうちの少
なくとも１つの成分を含有する亜鉛合金めっき層を有す
る亜鉛合金めっき鋼板でも、または、上述した亜鉛めっ
き層または亜鉛合金めっき層の複数層を有する複層亜鉛
系めっき鋼板でもよい。亜鉛系めっき層を、その少なく
とも１つの表面上に形成すべき鋼板は、冷延鋼板、熱延
鋼板、ステンレス系鋼板等であっても、鋼以外の例えば
アルミニウム、銅等の金属板であってもよい。また、亜
鉛系めっき層を形成しない上記金属板であっても適用可
能であることはいうまでもない。

【００３９】亜鉛系めっき鋼板の少なくとも１つの表面
に対する樹脂被膜の形成は、次のようにして行われる。
即ち、亜鉛系めっき層の上に形成されたクロメート被膜
の表面上に、ロールコーター、カーテンフローコーター
またはスプレー塗装等の既知の方法によって、上述した
組成の塗料を塗布し、または、上述した組成の塗料中
に、その表面上にクロメート被膜が形成された亜鉛系め
っき鋼板を浸漬した後、付着した塗料を、ロールや空気
の吹き付けにより絞って、所定量の被膜を形成する。次
いで、これを熱風炉や誘導加熱装置により、150 〜250
℃の温度に加熱して塗料中の溶剤を蒸発させ、樹脂を硬
化させる。かくして、亜鉛系めっき鋼板の表面上に形成
されたクロメート被膜の上に、樹脂被膜が形成される。

【００４０】上述のようにして形成された樹脂被膜の厚
さは、鋼板の片面当たり、３μm 超、10μm 以下の範囲
内とすべきである。樹脂被膜の厚さが、鋼板の片面当た
り３μm 以下では、プレス成形時特に高精度を要する厳
しいプレス成形時に、亜鉛系めっき層が受ける損傷を完
全に防止することができず、しかも、その部分に更に摺
動抵抗が加わるために、黒化現象を抑制することができ
ない。一方、樹脂被膜の厚さが、鋼板片面当たり10μm
を超えると、プレス成形時に、樹脂皮膜自体の破壊や剥
離量が増加し、金型への付着や堆積が不可避になるの
で、プレス成形を安定して連続的に行うことができなく
なる問題が生ずる。

【００４１】樹脂被膜中の溶剤系熱硬化型樹脂として、
ガラス転移温度の異なる２種以上からなる溶剤系熱硬化
型樹脂を使用すると、プレス成形性およびプレス成形後
の外観性を一段と向上させることができる。その理由
は、次の通りである。

【００４２】即ち、ガラス転移温度の低い溶剤系熱硬化
型樹脂は、低温時における柔軟性に優れている。従っ
て、このような樹脂をベース樹脂とした樹脂被膜が形成
された亜鉛系めっき鋼板をプレス成形するに際し、プレ
ス成形条件が、緩やかな場合または緩やかな部分におい
ては、ガラス転移温度の低い溶剤系熱硬化型樹脂を使用
した方が、プレス成形性およびプレス成形後の外観が良
好になる。しかしながら、プレス成形条件が、表面が高
温になるような酷しい場合または酷しい部分において
は、プレス成形時に生ずる摩擦熱のために、樹脂被膜が
軟化して剥離し、剥離した樹脂被膜が成形用金型に付着
する結果、プレス成形性およびプレス成形後の外観性が
劣化しやすくなる。

【００４３】一方、ガラス転移温度の高い溶剤系熱硬化
型樹脂は、高温強度に優れている。従って、このような
樹脂をベース樹脂とした樹脂被膜が形成された亜鉛系め
っき鋼板をプレス成形するに際し、プレス成形条件が、
表面が高温になるような厳しい場合または厳しい部分に
おいても、樹脂被膜が軟化してめっき鋼板から剥離する
ようなことは生じない。

【００４４】しかしながら、ガラス転移温度の高い溶剤
系熱硬化型樹脂には、次のような問題がある。即ち、低
温時における柔軟性が悪いために、プレス成形条件が緩
やかな場合または緩やかな部分においては、樹脂被膜が
粉化して剥離し、剥離した樹脂被膜が成形用金型に付着
する結果、プレス成形性およびプレス成形後の外観性の
劣化を招く。上述したことから、樹脂被膜中の溶剤系熱
硬化型樹脂として、ガラス転移温度の異なる２種以上の
溶剤系熱硬化型樹脂を使用すれば、上述したプレス成形
の際の、低温時における柔軟性、および、高温時におけ
る強度を共に樹脂被膜に付与することができる。

【００４５】好ましい溶剤系熱硬化型樹脂は、硬化後の
ガラス転移温度が50℃以下の低ガラス転移温度の溶剤系
熱硬化型樹脂と、硬化後のガラス転移温度が50℃超の高
ガラス転移温度の溶剤系熱硬化型樹脂とによって構成さ
れた樹脂である。上述した低ガラス転移温度の溶剤系熱
硬化型樹脂の、より好ましいガラス転移温度は、10〜50
℃の範囲内であり、そして、上述した高ガラス転移温度
の溶剤系熱硬化型樹脂の、より好ましいガラス転移温度
は、50℃超〜100 ℃の範囲内である。

【００４６】低ガラス転移温度の溶剤系熱硬化型樹脂
と、高ガラス転移温度の溶剤系熱硬化型樹脂との好まし
い配合比は、９：１〜１：９の範囲内である。上記配合
比が９超：１未満では、このような樹脂をベース樹脂と
する樹脂被膜が形成された亜鉛系めっき鋼板のプレス成
形時に、その成形条件が、鋼板表面が高温になるような
酷しい場合に、樹脂被膜が軟化してめっき鋼板から剥離
する問題が生ずる。一方、上記配合比が１未満：９超で
は、上記成形条件が、鋼板表面がそれほど高温にならな
いような緩やかな場合に、樹脂被膜が粉化してめっき鋼
板から剥離する問題が生ずる。低ガラス転移温度の溶剤
系熱硬化型樹脂と、高ガラス転移温度の溶剤系熱硬化型
樹脂とのより好ましい配合比は、９：１〜５：５の範囲
内である。

【００４７】上述した50℃以下の低ガラス転移温度を有
する溶剤系熱硬化型樹脂、および、50℃超の高ガラス転
移温度を有する溶剤系熱硬化型樹脂は、水酸基含有ウレ
タンプレポリマーの化学成分を調整することによって得
ることができる。

【００４８】

【実施例】次ぎに、この発明を、実施例により、比較例
と対比しながら説明する。実施例１この発明の範囲内の亜鉛系めっき鋼板およびこの発明の
範囲外の亜鉛系めっき鋼板を製造するための塗料を構成
する溶剤系熱硬化型樹脂中の水酸基含有ウレタンプレポ
リマーとして、表１に示した成分組成のNo. １〜８の８
種類の水酸基含有ウレタンプレポリマーを準備した。

【００４９】

【表１】

【００５０】以下に、表１のNo. １水酸基含有ウレタン
プレポリマーの製造例について述べる。加熱装置、攪拌
機、水分離器および温度計を備えた反応装置を使用し、
この装置内に、ポリエステルポリオールとしての芳香族
ポリエステルポリオール(AR)：915 重量部および脂肪族
ポリエステルポリオール(AL)：915 重量部を供給し、こ
れらを、不活性雰囲気下において加熱しそして融解し
た。融解したポリエステルポリオールを、攪拌しながら
100 ℃の温度に加熱しそしてその温度で30〜60分間保温
し次いで脱水した。

【００５１】次いで、融解した原料の温度を70℃まで冷
却し、その温度下において、２価のアルコールとしての
1,4-ブタンジオール：28重量部、イソシアネート化合物
としてのジフェニルメタン-4,4'-ジイソシアネート：31
3 重量部、反応触媒としてのジブチルチンラウリレー
ト：0.55重量部および溶剤としてのシクロヘキサノン:9
40重量部をそれぞれ添加しそして混合し、５〜10時間反
応させた。上記混合物が所定の粘度になった後、２価の
アルコールとしての1,3-ブタンジオール:10 重量部を加
えて反応を終了させた。更に、溶剤としてのシクロヘキ
サノン:4,150重量部を加え、かくして、不揮発分：30%
、粘度:1,400cps の水酸基含有ウレタンプレポリマー
を調製した。

【００５２】表１に示した、No. ２〜８水酸基含有ウレ
タンプレポリマーも、上述したと同様の方法によって調
製した。上述のようにして調製されたNo. １〜８の水酸
基含有ウレタンプレポリマーの各々に、硬化剤としての
ブロックポリイソシアネートプレポリマーとして、ヘキ
サメチレンジイソシアネート３量体を、NCO/ON＝1/1の
等量比で添加した。かくして、水酸基含有ウレタンプレ
ポリマ−No. １〜８の各々と硬化剤としてのブロックポ
リイソシアネートプレポリマーとからなる８種類の溶剤
系熱硬化型樹脂を調製した。このようにして得られた８
種類の溶剤系熱硬化型樹脂の各々のガラス転移温度を、
表１に併せて示す。

【００５３】一方、表２に示した成分組成の６種類の固
形潤滑剤ａ〜ｆを準備した。

【００５４】

【表２】

【００５５】板厚0.8mm 、めっき量20g/m²の電気亜鉛め
っき鋼板、または、板厚0.8mm 、めっき量90g/m²の溶融
亜鉛めっき鋼板の亜鉛めっき層の両面を、アルカリで脱
脂し、次いで、亜鉛めっき層の上に、シリカゾルを含有
するクロメート処理液をロールコーティング法により塗
布した後、加熱そして乾燥して、亜鉛めっき層の上に、
金属クロムに換算して50mg/m²の量のクロメート被膜を
形成した。

【００５６】表１に示した水酸基含有ウレタンプレタン
ポリマーNo. １〜８からなる溶剤系熱硬化型樹脂の各々
と、表２に示した潤滑剤ａと、そして、防錆顔料として
のシリカからなる塗料を、上記電気亜鉛めっき鋼板の両
面に形成されたクロメート被膜の上に、ロールコーティ
ング法により塗布した。次いで、これを、誘導加熱炉内
において200 ℃の温度に加熱して、クロメート被膜の上
に、約４μm の厚さの樹脂被膜を形成した。このように
して、表３に示す、この発明の範囲内の亜鉛系めっき鋼
板（以下、「本発明鋼板」という）No. １〜９を調製し
た。

【００５７】比較のために、この発明の範囲外の樹脂を
使用した塗料により、上記と同じように、クロメート被
膜の上に約４μm の厚さの樹脂被膜を形成し、この発明
の範囲外の亜鉛系めっき鋼板（以下、「比較用鋼板」と
いう）No. １〜３、および、樹脂被膜を有せず、クロメ
ート被膜の上にプレス油を2g/m²塗布した比較用鋼板N
o. ４を、表３に併せて示すように調製した。なお、表
３において、「ア」は電気亜鉛めっき鋼板を示し、そし
て、「イ」は溶融亜鉛めっき鋼板を示す。

【００５８】

【表３】

【００５９】上述した本発明鋼板および比較用鋼板の各
々について、潤滑性、プレス成形性、耐黒化性（プレス
成形後外観性）およびプレス成形後の耐食性を、以下に
述べる性能試験によって評価した。評価結果を表４に示
す。

【００６０】

【表４】

【００６１】(1) 潤滑性図１に概略正面図で示す試験機を使用した。試験機は、
図１に示すように、箱状の枠２の一側2aに固定されたフ
ラット面を有する雌ダイス１と、雌ダイス１と向き合っ
た、所定高さの実質的に水平な突条３を有する雄ダイス
４と、雄ダイス４を支持し、そして、雄ダイス４を雌ダ
イス１に向けて水平移動させるための、枠２の他側2bに
固定された油圧シリンダ５とからなっている。雄ダイス
４は、油圧シリンダ５のロッド5aに、ロードセル６を介
して固定されている。なお、雄ダイス４の突条３の幅は
10mmであり、その先端の長さは１mmである。

【００６２】本発明鋼板および比較用鋼板から切り出さ
れた試験片７を、雌ダイス１と雄ダイス４との間の間隙
に垂直に挿入し、そして、油圧シリンダ５を作動させ
て、雌ダイス１と雄ダイス４とにより試験片７を50Kgf
(500 Kgf/cm²)の圧力で押しつけた。次いで、試験片７
を矢印に示すように、100mm/分の速度で上方に引き抜
き、そのときの動摩擦係数を調べ、これによって潤滑性
を評価した。なお、試験は、常温（20℃) の試験片のほ
か、実際のプレス作業時の板温上昇を考慮して、120℃
の温度の高温試験片についても行った。

【００６３】(2) プレス成形性円形状の試験片を、ポンチ径:50mm 、ダイス径:51.84m
m、しわ押さえ力: １トンの条件で、カップ状に成形し
たときの限界絞り比を調べ、これによって、プレス成形
性を評価した。

【００６４】(3) 耐黒化性予め、試験片の幅方向にめっき面に達するスリット疵を
カッターによって与え、その部分に対し、図１に示した
試験機を使用し、同一条件で20回繰返し摺動を与えた
後、その外観を調べ、これによって耐黒化性を評価し
た。評価基準は、次の通りである。 ◎：黒化の発生全くなし、 ○：スリット疵部近傍に黒化が多少発生、 △：スリット疵部近傍に明らかに黒化が発生、 ×：全面にわたって激しく黒化が発生。

【００６５】(4) プレス成形後の耐食性円形状の試験片を、ブランク径：100mm 、ポンチ径:50m
m 、ダイス径:51.84mm、しわ押さえ力: １トンの条件で
カップ状に成形し、次いで、その端縁部を、タールエポ
キシ塗料によってシールした後、JIS Z 2371に基づく塩
水噴霧試験を240 時間施し、240 時間経過後の白錆発生
率を調べ、これによってプレス成形後の耐食性を評価し
た。評価基準は、次ぎの通りである。 ◎：白錆発生率 5%未満、 ○：白錆発生率 5 〜20% 未満、 △：白錆発生率 20 〜40% 未満、 ×：白錆発生率 40%以上。

【００６６】表３および表４から明らかなように、本発
明以外の樹脂からなる塗料を使用した比較用鋼板No. １
〜３は、何れも高温での潤滑性が悪かった。更に、比較
用鋼板No. １はプレス成形後の耐食性が悪く、比較用鋼
板No. ２は耐黒化性が悪く、そして比較用鋼板No. ３は
耐黒化性およびプレス成形後の耐食性が共に悪かった。
また、プレス油を塗布した比較用鋼板No. ４は、潤滑
性、プレス成形性、耐黒化性およびプレス成形後の耐食
性のすべてが悪かった。これに対して、本発明鋼板No.
１〜９は、潤滑性、プレス成形性、耐黒化性およびプレ
ス成形後の耐食性のすべてについて優れていた。

【００６７】実施例２実施例１と同様のクロメート被膜がその両面に形成され
た鋼板のクロメート被膜の上に、前述した樹脂No. １の
固形分100 重量部に対して、潤滑剤ａまたはｂおよび防
錆顔料をこの発明の範囲の割合で含有する塗料を、実施
例１と同様の方法により塗布し次いで加熱して、クロメ
ート被膜の上に樹脂被膜を形成した。このようにして、
表５に示す本発明鋼板No.10 〜20を調製した。

【００６８】比較のために、表５に併せて示す、本発明
の範囲外の潤滑剤を使用した比較用鋼板No. ５〜８、潤
滑剤の含有量が本発明の範囲を外れて少ない塗料を使用
した比較用鋼板No. ９、潤滑剤の含有量が本発明の範囲
を外れて多い塗料を使用した比較用鋼板No. 10、防錆顔
料の含有量が本発明の範囲を外れて少ない塗料を使用し
た比較用鋼板No. 11、防錆顔料の含有量が本発明の範囲
を外れて多い塗料を使用した比較用鋼板No.12 、防錆顔
料の含有量が本発明の範囲を外れて多く且つクロメート
被膜の量が本発明の範囲を外れて多い比較用鋼板No.13
、および、防錆顔料の含有量が本発明の範囲を外れて
多く且つ樹脂被膜の量が本発明の範囲を外れて少ない比
較用鋼板No.14 を調製した。なお、表５において、
「ア」は電気亜鉛めっき鋼板を示す。

【００６９】

【表５】

【００７０】上述した本発明鋼板No.10 〜20および比較
用鋼板No. ５〜14の各々について、潤滑性、プレス成形
性、耐黒化性およびプレス成形後の耐食性を、前述した
性能試験によって評価した。評価結果を表６に示す。

【００７１】

【表６】

【００７２】表５および表６から明らかなように、本発
明の範囲外の潤滑剤を使用した比較用鋼板No. ５〜８
は、潤滑性、プレス成形性、耐黒化性およびプレス成形
後の耐食性のうちの何れかが悪かった。潤滑剤の含有量
が本発明の範囲を外れて少ない塗料を使用した比較用鋼
板No. ９は、潤滑性、プレス成形性、耐黒化性およびプ
レス成形後の耐食性がすべて悪かった。潤滑剤の含有量
が本発明の範囲を外れて多い塗料を使用した比較用鋼板
No. 10は、被膜の凝集力の低下に基づく剥離量の増加の
ために、プレス成形後の耐食性が悪かった。

【００７３】防錆顔料の含有量が本発明の範囲を外れて
少ない塗料を使用した比較用鋼板No. 11は、プレス成形
後の耐食性が悪かった。防錆顔料の含有量が本発明の範
囲を外れて多い塗料を使用した比較用鋼板No.12 、防錆
顔料の含有量が本発明の範囲を外れて多く且つクロメー
ト被膜の量が本発明の範囲を外れて多い比較用鋼板No.1
3 、および、防錆顔料の含有量が本発明の範囲を外れて
多く且つ樹脂被膜の量が本発明の範囲を外れて少ない比
較用鋼板No.14 は、何れも、潤滑性、プレス成形性、耐
黒化性およびプレス成形後の耐食性のすべてが悪かっ
た。

【００７４】これに対して、本発明鋼板No. 10〜20は、
潤滑性、プレス成形性、耐黒化性およびプレス成形後の
耐食性のすべてについて優れていた。

【００７５】実施例３溶剤系熱硬化型樹脂として、表１に示した水酸基含有ウ
レタンプレポリマーを使用し、そして、表７に示したよ
うに、そのガラス転移温度が異なる２種類のものを特定
の配合比で組み合わせて、９種類の溶剤系熱硬化型樹脂
Ａ〜Ｉを調製した。

【００７６】

【表７】

【００７７】実施例１と同様に、板厚0.8mm 、めっき量
20g/m²の電気亜鉛めっき鋼板、または、板厚0.8mm 、め
っき量90g/m²の溶融亜鉛めっき鋼板の亜鉛めっき層の上
に、この発明の範囲内のクロメート被膜を形成し、次い
で、クロメート被膜の上に、表７に示した溶剤系熱硬化
型樹脂と、表２に示した固形潤滑剤ａと、そして、防錆
顔料としてのシリカとからなる、約４μm の厚さの樹脂
被膜を形成した。このようにして、表８に示す、本発明
鋼板No.21 〜30を調製した。なお、表８において、
「ア」は電気亜鉛めっき鋼板を示し、そして、「イ」は
溶融亜鉛めっき鋼板を示す。

【００７８】

【表８】

【００７９】上述した本発明鋼板No.21 〜30の各々につ
いて、潤滑性、プレス成形性、耐黒化性およびプレス成
形後の耐食性を、前述した性能試験によって評価した。
評価結果を表９に示す。

【００８０】

【表９】

【００８１】表９と、前述した実施例１の表４とを対比
すれば明らかなように、樹脂被膜中の溶剤系熱硬化型樹
脂として、ガラス転移温度が異なる２種類の樹脂を組み
合わせて使用した、本発明鋼板No.21 〜30の、潤滑性、
プレス成形性、耐黒化性およびプレス成形後の耐食性
は、一段と優れていた。

【００８２】

【発明の効果】以上述べたように、この発明の亜鉛系め
っき鋼板によれば、表面に潤滑油等を塗布することな
く、優れた潤滑性およびプレス成形性が発揮され、厳し
い条件でプレス成形を施しても、樹脂被膜が損傷せず、
そして、プレス成形後の外観性および耐食性に優れ、特
にめっき損傷を伴う黒化現象を抑制することができる、
工業上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】試験片の潤滑性を評価するための試験機の概略
正面図である。

【符号の説明】

１雌ダイス、２枠、３突条、４雄ダイス、５油圧シリンダ、６ロードセル、７試験片。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ２３Ｆ 11/00 Ｃ２３Ｆ 11/00 Ｆ (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B32B 15/08 B05D 3/10 B05D 7/14 B05D 7/24 302 C23C 22/00 C23F 11/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】亜鉛めっき鋼板または亜鉛系合金めっき
鋼板の少なくとも１つの亜鉛系めっき層の上に、クロメ
ート被膜が形成され、そして、前記クロメート被膜の上
に、塗料を塗布しそしてこれを加熱硬化させることによ
って樹脂被膜が形成されている亜鉛系めっき鋼板であっ
て、前記クロメート被膜の量は、金属クロムに換算して、前
記鋼板の片面当たり５〜200mg/m²の範囲内であり、前記樹脂被膜の厚さは、前記鋼板の片面当たり、３μm
超、10μm 以下の範囲内であり、前記樹脂被膜は、固
形分換算で、 (A) 溶剤系熱硬化型樹脂： 100重量部、 (B) 固形潤滑剤としての、 130℃以下の融点を有しそし
て平均分子量が5000以下のポリエチレン樹脂：
１〜30重量部、および、 (C) 防錆顔料：３〜30重量部、からなっており、そして、前記溶剤系熱硬化型樹脂は、 (A) 下記化学成分を有する水酸基含有ウレタンプレポリ
マー、(a) ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリ
オールおよびポリエーテルポリエステルポリオールから
なる群から選ばれた少なくとも１種のポリオール、(b)
イソシアネート化合物、および、(c) ２価のアルコー
ル、および、 (B) 硬化剤としてのブロックポリイソシアネートプレポ
リマーおよびアミノ樹脂のうちの少なくとも１種、から
なっていることを特徴とする、プレス成形性、プレス成
形後の外観性および耐食性に優れた亜鉛系めっき鋼板。
【請求項２】前記溶剤系熱硬化型樹脂は、ガラス転移
温度の異なる２種以上の樹脂からなっている、請求項１
記載の亜鉛系めっき鋼板。
【請求項３】前記ガラス転移温度の異なる２種以上の
溶剤系熱硬化型樹脂は、硬化後のガラス転移温度が50℃
以下である、低ガラス転移温度の溶剤系熱硬化型樹脂、
および、硬化後のガラス転移温度が50℃超である、高ガ
ラス転移温度の溶剤系熱硬化型樹脂からなっている、請
求項２記載の亜鉛系めっき鋼板。
【請求項４】前記低ガラス転移温度の溶剤系熱硬化型
樹脂と、前記高ガラス転移温度の溶剤系熱硬化型樹脂と
の配合比が、９：１〜１：９の範囲内である、請求項２
または３に記載の亜鉛系めっき鋼板。
【請求項５】前記固形潤滑剤としてのポリエチレン樹
脂の融点は、90〜130℃の範囲内であり、そして、その
粒径は20μm 以下である、請求項１から４の何れか１つ
に記載の亜鉛系めっき鋼板。
【請求項６】前記防錆顔料は、クロム酸塩系化合物お
よびシリカのうちの少なくとも１種からなっている、請
求項１から４の何れか１つに記載の亜鉛系めっき鋼板。