JP2943472B2 - 潤滑性、プレス成形性および耐食性に優れた亜鉛系めっき鋼板 - Google Patents

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、優れた潤滑性およびプレス成形性
を有し、且つ、耐食性の良好な、亜鉛系めっき鋼板即ち
亜鉛めっき鋼板または亜鉛系合金めっき鋼板に関するも
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
ることから、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、家庭電気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、プレス成形時の、金型
に対する亜鉛系めっき鋼板の摺動抵抗が、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、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、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
に剥離や黒化現象が発生し、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パ
ウダー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、その表面上に、フッ素系樹脂パウダーが露
出する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、プレス成形時の摩擦熱により、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
劣化して、金型への焼きつきおよび被膜の黒化が避けら
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が劣る
場合がある。これは、水系アクリル共重合体と水分散性
潤滑剤との組合せによる限界であると考えられる。

【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 以下の薄い樹脂被膜を形成
することはできない。更に、潤滑剤として添加されるフ
ッ素樹脂パウダーを、１μm 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、
フッ素樹脂パウダーが露出した状態で存在することにな
る。その結果、フッ素樹脂パウダーが、プレス成形時の
潤滑性向上に寄与しないばかりでなく、逆に、フッ素樹
脂パウダー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、潤滑性およびプレス
成形性が劣る。

【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、樹脂被膜にべた付きや
脱落が生じ、良好な耐食性が得られない。

【００１３】上述した先行技術のほかにも、特定の樹脂
に任意の潤滑剤が添加された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、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、樹脂被膜の形
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
を使用しても潤滑性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
せることによって、初めて満足し得る潤滑性およびプレ
ス成形性の向上効果が得られるものであり、その性能は
限定される。

【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、摩擦熱が発生す
るような厳しい条件でプレス成形が施されても、樹脂被
膜に損傷や黒化が生じない、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、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樹脂
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
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、前記クロメート被膜の
上に樹脂被膜を形成すれば、優れた潤滑性およびプレス
成形性を有し、且つ、耐食性の良好な亜鉛系めっき鋼板
が得られることを知見した。 【００１６】この発明は、上記知見に基づいてなされた
ものであって、下記を特徴とするものである。鋼板と、
前記鋼板の少なくとも１つの表面上に形成された、亜鉛
または亜鉛合金めっき層と、前記亜鉛または亜鉛合金め
っき層の上に形成されたクロメート被膜と、そして、前
記クロメート被膜の上に形成された、塗料の塗布および
その加熱硬化による樹脂被膜とからなる亜鉛系めっき鋼
板において、前記クロメート被膜の量は、金属クロム換
算で、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、鋼板の片面当たり、0.3 〜3.0
μmの範囲内であり、前記樹脂被膜は、固形分換算で、 (1) 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： 100重量部、 (2) 固形潤滑剤としての130 ℃以下の融点を有するポリエチレン樹脂 ：１〜30重量部、および、 (3) 防錆顔料 ：３〜30重量部、 からなっており、そして、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の各々は、 (A) 下記からなる、ガラス転移温度の異なる２種以上の
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化合物
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。

【００１７】

【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容性、およ
び、塗料としての長期安定性に優れている。 熱可塑型樹脂と異なり、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樹脂被膜を形成すれ
ば、プレス成形時の摩擦熱により鋼板の表面温度が上昇
しても、樹脂被膜の剥離や変形が生じにくい。

【００１８】樹脂被膜のベース樹脂として、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る
理由は、次の通りである。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で
は、プレス成形性およびプレス成形後の外観が良好であ
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では、樹脂被膜が
軟化してめっき鋼板から剥離し、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
形後の外観の劣化を招く。

【００１９】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酷しい場合または酷しい部分で
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。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は、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
部分では、樹脂被膜が粉化してめっき鋼板から剥離し、
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の劣化を招く。

【００２０】そこで、この発明においては、樹脂被膜
に、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付与するため
に、樹脂被膜のベース樹脂を、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によって構成した。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〜10
0 ℃の範囲内である。

【００２１】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９：１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１：９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。

【００２２】上述した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の各々は、 (A) 下記からなる、ガラス転移温度の異なる２種以上の
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化合物
およびアミノ樹脂のうちの少なくとも１種、からなって
いることが必要である。硬化後のガラス転移温度は、
(A) ウレタンプレポリマーと、(B) 硬化剤（架橋剤）と
の反応によって得られるものであるが、ガラス転移温度
の異なる２種以上の(A) ウレタンプレポリマーを使用す
ることにより、同一の硬化剤を用いて、硬化後のガラス
転移温度を変えることができる。

【００２３】以下に樹脂被膜の具体的な組成について説
明する。ポリエーテルポリオールとしては、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が
使用される。

【００２４】ポリエステルポリオールとしては、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が使用さ
れる。前記塩基酸としては、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
の如き二塩基酸またはそのエステル類が挙げられる。

【００２５】ポリエーテルポリエステルポリオールとし
ては、前記塩基酸と前記ポリエーテルポリオール、また
は、これと前記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、並びに、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に、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）を付加反応させて得たポリエーテルが使用
される。

【００２６】イソシアネート化合物としては、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、または、イソホロンジイソシアネート等
の脂環族イソシアネート化合物が挙げられ、これらを、
単独または混合して使用する。

【００２７】２価のアルコールとしては、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の如きジオール類が使用
される。

【００２８】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、いわゆるポ
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
ク化せしめたプロックポリイソシアネートプレポリマー
であって、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) 、「アヂイトール（ADD
ITOL) VXL-80 」( ヘキスト合成株式会社製) 等であ
る。

【００２９】硬化剤としてのアミノ樹脂としては、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如きアミノ成分
と、ホルムアルデヒド、パラホルム、アセトアルデヒ
ド、グリオキサールの如きアルデヒド成分と、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-ブタノールの如きアルコ
ール成分とを反応させて得られる樹脂が使用される。

【００３０】塗料中に添加される固形潤滑剤としては、
ポリエチレン樹脂を使用すべきである。ポリエチレン樹
脂は、連続プレス成形等によって生ずる、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、鋼板および金型の損傷を防止
する作用を有している。

【００３１】ポリエチレンは、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 ℃であって、常温では柔軟な性質を有し
ている。更に、その臨界表面張力は約30dyne/cm であ
り、表面エネルギーが低いので、濡れ性および付着性が
低いことから、潤滑作用を有している。しかしながら、
本発明のように、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、潤滑剤として含有させる場
合には、塗料の分散性および薄膜形成性の観点から、そ
の粒径が、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必要であり、この
ような微粉末でないポリエチレンでは、初期の効果が得
られない。

【００３２】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、常温近傍におけ
る力学的強度即ち変形抵抗が高く、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、好ましくは、90〜12
0 ℃の範囲内であることが必要である。また、成膜性の
観点から、ポリエチレン樹脂の平均分子量は、5,000 以
下であることが好ましい。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
レン微粉末を使用してもよい。

【００３３】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
の剥離が増加する問題が生ずる。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】塗料中に潤滑剤と共に添加される防錆顔料
としては、クロム酸塩系化合物およびシリカの少なくと
も１種を使用することが好ましい。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、樹脂被膜に
変形等のダメージが発生した場合でも、耐食性の劣化を
防止することができる。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。

【００３５】クロム酸塩系化合物としては、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、クロム酸銀等が使用される。また、シリカとして
は、疎水性シリカ、親水性シリカ等が使用される。

【００３６】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、樹脂被膜の凝集力が低下するため、プレス成形時に
樹脂被膜の剥離を増長させる問題が生ずる。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10
0 重量部に対して、５〜20重量部の範囲内である。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】上述のようにして形成される樹脂被膜は、
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じ、且つ、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が表面を
被覆することによる、アノード面積が減少化したり、Cr
³⁺のクロム水和酸化物被膜が水や酸素の拡散障壁となる
効果が生ずる。このような効果によって、優れた耐食性
が得られ、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、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。

【００４０】クロメート被膜の付着量は、金属クロム換
算で、鋼板片面当たり５〜200mg/m²の範囲内とすること
が必要である。クロメート被膜の量が、金属クロム換算
で、鋼板片面当たり５mg/m² 未満では、優れた耐食性向
上効果が得られない。一方、クロメート被膜の量が、金
属クロム換算で、鋼板片面当たり200mg/m²を超えると、
その量に見合った耐食性向上効果が得られないのみなら
ず、鋼板の変形を伴う曲げ加工やプレス成形が施された
場合に、クロメート被膜の凝集破壊が発生する。クロメ
ート被膜の、より好ましい量は、金属クロム換算で、鋼
板片面当たり10〜150mg/m²の範囲内である。

【００４１】亜鉛系合金めっき層と、潤滑のための最上
層の樹脂被膜との間に、上述したクロメート被膜のほ
か、潤滑剤を含まない他の樹脂被膜が形成されていても
よい。この場合、最上層の樹脂被膜との合計量が５μm
好ましくは３μm を超えない範囲内であることが必要で
ある。最上層の樹脂被膜との合計量が５μm を超える
と、溶接による接合が困難になる。

【００４２】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。また、鋼板としては、冷延鋼板、熱
延鋼板、ステンレス系鋼板等が使用されるほか、鋼以外
の例えばアルミニウム等の金属板を使用することもでき
る。

【００４３】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
きつけにより絞って、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 ℃
の温度に加熱することによって、溶剤を飛ばし、樹脂の
架橋硬化を施す。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。

【００４４】上述のようにして形成された樹脂被膜の厚
さは、鋼板片面当たり、0.3 〜3.0μm の範囲内とすべ
きである。樹脂被膜の厚さが、鋼板片面当たり0.3 μm
未満では、プレス成形時に、亜鉛系めっき層が受ける損
傷を防止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3.0 μm を超えると、溶接性が劣化
し、且つ、プレス成形条件が特に厳しい場合には、樹脂
皮膜の剥離量が増加して、金型への付着や、焼き付け等
の問題が生ずる。

【００４５】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】

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
リマーの材料として、表１に示した成分組成のNo. １〜
８のポリオールを準備した。

【００４６】

【表１】

【００４７】以下に、表１のNo. １ポリオールを使用し
た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、不活性ガ
ス存在下において仕込み加熱した。上記原料が融解した
後、加熱しながら攪拌を開始した。融解した原料が100
℃まで昇温した後、その温度で30〜60分間保温し次いで
脱水した。

【００４８】次いで、融解した原料の温度を70℃まで下
げ、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：313
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:940重
量部を仕込み、70℃の温度で５〜10時間反応を継続し、
所定の粘度に達したところで、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。

【００４９】更に、表１のNo.2〜８の各種の異なる成分
組成、不揮発分および粘度を有するポリオールを使用
し、上記と同じ方法によって、この発明において使用さ
れる溶剤系熱硬化型樹脂を調製した。このようにて、N
o.1〜８のポリオールの各々を使用してヘキサメチレン
ジイソシアネート３量体とNCO/OH＝1/1 の当量比で架橋
硬化させた熱硬化型樹脂のガラス転移温度を、表１に併
せて示す。

【００５０】次いで、No. １〜８のポリオールの各々を
使用して調製された溶剤系熱硬化型樹脂のうちの、ガラ
ス転移温度が異なる２種を、表２に示したように組み合
わせて、この発明において使用される９種類の溶剤系熱
硬化型樹脂Ａ〜Ｉを調製した。比較のために、表２に、
この発明の範囲外の樹脂Ｊ〜Ｍを併せて示す。一方、表
３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。

【００５１】

【表２】

【００５２】

【表３】

【００５３】板厚0.8mm 、めっき量20g/m²の電気亜鉛め
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、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、乾燥して、
亜鉛めっき層の上に、金属クロム換算で50mg/m² の量の
クロメート被膜を形成した。

【００５４】表２に示した溶剤系熱硬化型樹脂Ａ〜Ｉ、
表３に示した潤滑剤ａ、および、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、誘導加熱装置により
200 ℃の温度まで加熱して、クロメート被膜の上に、厚
さ約1.5 μm の樹脂被膜を形成した。このようにして、
表４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。

【００５５】比較のために、表２に併せて示した、この
発明の範囲外の樹脂Ｊ〜Ｍ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厚さ約1.5 μm 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. １〜４、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No. ５を、表４に併せて示
すように調製した。

【００５６】比較のために、表２に併せて示した、この
発明の範囲外の樹脂Ｊ〜Ｍ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厚さ約1.5 μm 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. １〜４、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/m ² 塗布した比較用鋼板No. ５を、表４に併せて示
すように調製した。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、成形後の外
観性、平板耐食性および成形後の耐食性を、以下に述べ
る性能試験によって評価した。評価結果を表５に示す。

【００５７】(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。

【００５８】本発明鋼板および比較用鋼板から切り出さ
れた試験片を、雌ダイス１と雄ダイス４との間の間隙に
垂直に挿入し、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、150 ℃の温度の高温試
験片についても行った。

【００５９】(2) プレス成形性 円板状の試験片を、ポンチ径:50mm 、ダイス径:51.91m
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。

【００６０】(3) 成形後の外観性 図２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、
所定高さの実質的に水平な突条８を有する雄ダイス９
と、雄ダイス９の突条８と向き合った所定深さの溝10を
有する雌ダイス11と、雌ダイス11を支持し、そして、雌
ダイス11を雄ダイス９の突条８に向けて水平に移動させ
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。雌ダイス11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９の突条８の幅は30mmであり、突条８の先端の
半径は0.25mmである。

【００６１】本発明鋼板および比較用鋼板から切り出さ
れた試験片を、雄ダイス９と雌ダイス11との間の間隙に
垂直に挿入し、油圧シリンダ５を作動させて、雄ダイス
９と雌ダイス11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、そのときの試
験片の外観を目視によって調べ、傷つき程度および黒化
程度を評価した。評価基準は、次ぎの通りである。 ◎：全面にわたって殆ど変化なく、外観が均一、 ○：傷つきおよび黒化が少し発生し、外観が多少不均
一、 △：局部的に傷つきおよび黒化が発生し、外観が明らか
に不均一、 ×：コーナー部を中心に傷つきおよび黒化が激しく発
生。

【００６２】(4) 平板耐食性 試験片に対し、JIS Z 2371に基づく塩水噴霧試験を施
し、白錆の発生するまでの時間を調べ、これによって評
価した。

【００６３】(5) 成形後の耐食性 図２に概略正面図で示した試験機を使用し、本発明鋼板
および比較用鋼板から切り出された試験片を、前述した
と同様の方法によって、雄ダイス９と雌ダイス11とによ
り押しつけ次いで上方に引き抜いた。このようにして引
き抜かれた試験片の端縁部を、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
120 時間施して白錆の発生率を調べ、これによって成形
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

【００６４】

【表５】

【００６５】表４および表５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
〜４は、何れも、高温での潤滑性、成形後の外観性およ
び成形後の耐食性が悪かった。また、プレス油を塗布し
た比較用鋼板No. ５は、潤滑性、プレス成形性、成形後
の外観性、平板耐食性および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、成形後の外観性、平板耐食性および
成形後の耐食性のすべてについて優れていた。

【００６６】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、前記クロメート被膜の上に、前述した樹脂Ａ
の固形分100 重量部に対して、潤滑剤ａまたはｂおよび
防錆顔料としてのシリカ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６に示す本発明鋼板No. 10〜19を調
製した。

【００６７】比較のために、本発明の範囲外の潤滑剤を
使用した比較用鋼板No. ６〜９、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.1
0 、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. 11、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.1
2、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.13 、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.14 、および、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N
o.15 を調製した。

【００６８】比較のために、本発明の範囲外の潤滑剤を
使用した比較用鋼板No. ６〜９、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.
10、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. 11、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.1
2、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.13 、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.14 、および、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N
o.15 を調製した。上述した本発明鋼板No. 10〜19およ
び比較用鋼板No. ６〜15の各々について、潤滑性、プレ
ス成形性、成形後の外観性、平板耐食性および成形後の
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７に示す。

【００６９】

【表７】

【００７０】表６および表７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. ６〜９
は、潤滑性、プレス成形性、成形後の外観性、平板耐食
性および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. 10は、潤滑性、プレス成形性、成形
後の外観性および成形後の耐食性が悪かった。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. 11は、被膜の凝集力の低下に基づく剥離量の
増加のために、成形後の外観性および耐食性が悪かっ
た。

【００７１】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. 12は、平板耐食性
および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N
o.13 は、潤滑性、プレス成形性、成形後の外観性およ
び成形後の耐食性が悪かった。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.14 は、プレス成
形性および成形後の外観性が悪かった。そして、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.15
は、潤滑性、プレス成形性、成形後の外観性、平板耐食
性および成形後の耐食性のすべてが悪かった。

【００７２】これに対して、本発明鋼板No. 10〜19は、
潤滑性、プレス成形性、成形後の外観性、平板耐食性お
よび成形後の耐食性のすべてについて優れていた。

【００７３】

【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を有し、摩擦熱が
発生する厳しい条件でプレス成形が施されても樹脂被膜
に損傷や黒化が生ぜず、且つ、優れた耐食性が得られ
る、工業上有用な効果が発揮される。

【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。

【図２】試験片の成形後の外観性および成形後の耐食性
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 ８ 突条 ９ 雄ダイス 10 溝 11 雌ダイス

【表４】

【表６】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 豊文 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 小坂 典生 大阪府泉大津市東助松町３丁目３番31号 （大日本インキ化学工業株式会社寮) (56)参考文献 特開 平２−258335（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−11830（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−263633（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−23640（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−313367（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−16726（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B05D 7/14 B05D 3/10 B05D 7/24 302 B32B 15/08 C23C 22/24

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板と、前記鋼板の少なくとも１つの表
   面上に形成された、亜鉛または亜鉛合金めっき層と、前
   記亜鉛または亜鉛合金めっき層の上に形成されたクロメ
   ート被膜と、そして、前記クロメート被膜の上に形成さ
   れた、塗料の塗布およびその加熱硬化による樹脂被膜と
   からなる亜鉛系めっき鋼板において、前記クロメート被
   膜の量は、金属クロム換算で、鋼板の片面当たり５〜20
   0mg/m²の範囲内であり、前記樹脂被膜の厚さは、鋼板の
   片面当たり、0.3 〜3.0 μmの範囲内であり、 前記樹脂被膜は、固形分換算で、 (1) 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： 100重量部、 (2) 固形潤滑剤としての130 ℃以下の融点を有するポリエチレン樹脂 ：１〜30重量部、および、 (3) 防錆顔料 ：３〜30重量部、 からなっており、そして、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の各々は、 (A) 下記からなる、ガラス転移温度の異なる２種以上の
   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化合物
   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、潤滑性、プレス成形性および耐
   食性に優れた亜鉛系めっき鋼板。
2. 【請求項２】 前記ガラス転移温度の異なる２種以上の
   水酸基含有ウレタンプレポリマーは、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１記載の亜鉛系めっき鋼板。
3. 【請求項３】 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
   記載の亜鉛系めっき鋼板。
4. 【請求項４】 前記固形潤滑剤としてのポリエチレン樹
   脂は、90〜130 ℃の融点を有し、そして、5,000 以下の
   平均分子量を有している、請求項１記載の亜鉛系めっき
   鋼板。
5. 【請求項５】 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記載の亜鉛系めっき鋼板。