JP3128115B2 - ポリ酸を基材とする防食性接着膜を有する塗装金属薄板部材、特に自動車車体、およびこの種の接着膜の塗布方法 - Google Patents

ポリ酸を基材とする防食性接着膜を有する塗装金属薄板部材、特に自動車車体、およびこの種の接着膜の塗布方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は請求項1の上位概念
により金属薄板(sheet metal)表面に直接塗布した防食
性接着膜を具備する塗装金属薄板部材、特に自動車車
および請求項4の上位概念によるこの種の接着膜の
塗布方法に関する。
【0002】以下、「防食」膜は、腐食を遅らせかつ妨
害する腐食抑制作用に関する上位概念であると解釈す
る。
【0003】
【従来の技術】通常、車体は塗装する前に、膜厚約2μ
mのリン酸処理膜を塗布する。続いてまず浸漬塗装電解
槽における電気泳動により第1の有機膜を塗布する。こ
の種の被膜を形成すると、KTL−ラッカ−の添加剤
に基因して良好接着した塗膜と防食性がえられる。し
かし、リン酸塩処理で発生する廃水にはエコロジー上気
がかりなニッケル塩が、また電気泳動による浸漬塗装で
発生する廃水にはエコロジー上気がかりな鉛塩があり、
これらの金属塩を廃水から取り出すには費用がかかり、
また重金属汚泥の形で有毒な廃棄物を処理するにも費用
がかかるという欠点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は請求項
1に記載の金属薄板部材もしくは請求項4に記載の方法
を塗膜の接着強度および防食接着膜の防食作用を損なう
ことなく、エコロジー上の欠点もしくは事後負担の少な
い方法で金属薄板部材を塗装することができるように改
善することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】これらの課題は請求項1
に記載の特徴を有する金属薄板部材と請求項4に記載の
特徴を有する方法を基本的に用いることにより解決でき
る。それによると、二重結合を有するカルボン酸のホモ
ポリマーまたはコポリマー(ビニル化合物)あるいは、
ヒドロキシル基のような官能基(ブロックされていても
よい)を有するカルボン酸エステルとカルボン酸のホモ
ポリマーまたはコポリマーからなるポリ(poly aci
d)を使用する。これらのポリ酸は、膜緻密化ポリマー
として、フェノール樹脂尿素樹脂あるいはエポキシ樹
脂のようなガラス転移温度が100℃以上のポリマーと
組み合わせて、防食作用を非常に高いレベルまで上げら
れる。ポリ酸膜は加熱により固定化し、その際膜は、F
e (II)のFe (III )への酸化により水に不溶にな
る。
【0006】本発明の方法により処方され・塗布された
ポリ酸の防食作用は、ポリ酸膜の湿り接着強度が特別に
優れていることによることが確認された。すなわち官能
基の作用により、金属表面へのポリ酸被膜(接着膜)の
緊密な結合が実現され、この緊密な結合が、水が作用し
た際の良好な接着強度と効果的な防食をもたらす。接着
膜の湿り接着強度が、膜の防食作用がその後に発現する
本質的な原因となる。本発明の方法により塗布したポリ
酸被膜は、これまで通常のリン酸塩処理や陰極浸漬塗装
の代わりに使うことができ、接着膜の機能として必要な
防食作用を保証する。
【0007】ポリ酸単独あるいはエステルや芳香族のコ
ポリマーとして、たとえば鋼鉄やアルミニウムのような
金属上のラッカーの湿り接着強度が改善されることは確
かに知られている(たとえば、Z.Gaoらの「鋼鉄表面
上の有機被膜の湿り接着強度の改良」"Verbesserung de
r Nasshaftfestigkeit organischer Beschichtun- gen
auf Stahloberflaechen" 'farbe + lack' 98(1992), 91
7 ページ以降を参照)。しかしPkw塗装では普通であ
りかつリン酸塩被膜では達成可能な、必要な高い防食性
は、ポリ酸単独では達成できない。すなわち、湿り接着
強度と防食性は決して一致することはない(たとえば、
R.A.Dickieの'Progress in Organic Coatings' 25(199
4)3-22に記載の「塗料接着、防食および界面化学」 "Pa
int Adhesion, Corrosion Protection and Interfacial
Chemistry" またはX.H.Jin らのJOCCA 1988(3), 78 ペ
ージ以降に記載の「金属への塗料の接着に対する環境条
件の影響」 "The Effect of Environmental Conditions
on the Adhesion of Paint to Metals" を参照)。
さらに、ポリアクリル酸は陽極上に析出できることも分
かっている。しかし、これらの知見からは専門家がエコ
ロジー的にも、また防食の上からも重要な接着膜を薄く
塗る本発明の改善を行うことはできなかった。
【0008】本発明の利点は次のような点にある: ・ポリ酸を用いる従来の方法と比べて、本発明の接着膜
は防食について本質的により高度の品質レベルに到達し
ている。 ・これまではリン酸塩処理および陰極浸漬塗装を一緒に
行った場合だけ、そのような効果的防食が達成された。
本発明の接着膜によって達成できる高い防食作用だけが
本質的なプロセスの単純化を可能にする。すなわち、K
TL−下塗りを省略でき続いてすぐに場合によっては
電気泳動的に支持された、浸漬塗布により充填材ラッカ
ーを塗布できる。 ・場合によっては陽極での防食膜の析出により、廃水の
精製および/または汚泥処理の問題のない環境にやさし
いプロセスが保証される。その上塩の形のポリ酸を使用
でき、そのため水に溶けにくいポリ酸を使用できる。さ
らに電気析出ポリ酸の接着促進酸基が基板に多く配
向し、金属表面との反応を改善できる。 ・ポリ酸の非常に優れた防食特性は材料非依存性であ
り、鋼鉄と軽金属から組立られた混合材料の車体にも適
用できる。従来の技術では、リン酸塩浴はアルミニウム
に害を与えるので鋼鉄とアルミニウムを同時にリン酸塩
化することはできない。
【0009】接着膜の厚さはわずかに10〜500n
m、好ましくは50〜200nmあればよい。膜厚が薄
いために湿り接着強度と保護作用の効果的な改善をもた
らす。すなわち、膜厚が薄いので、塗装時間と焼き付け
時間を短時間で済ますことができる。本発明の金属薄板
部材の適当な態様では、保護接着膜に接する塗膜層とし
て浸漬塗装法(無電流または陰極で)により有利に塗装
できる充填材被膜を塗布できる。
【0010】本発明の処理方法に関する適当な態様は、
車体を電解槽に浸漬して接着膜を塗布することができ、
その際さらに浸漬車体への塗布は正に分極した加工中間
製品での電気泳動や陽極でも支持されることから構成さ
れている。陽極で支持された膜塗装により緻密な配向し
た膜構造がより迅速に得られる。保護接着膜の固定化は
50〜200℃、好ましくは100〜150℃に加熱す
ると有利に行われる。さらに接着膜の固定化は、金属
板表面に吸着されないポリマー内の官能基による架橋に
より有利に補完または支持され、それにより接着膜内に
緻密な膜結合および次の膜への良好な結合が形成され、
接着膜内部および/または次の塗膜との架橋が生じう
る。後続の塗膜の焼き付けと同時あるいはそれより先に
接着膜を架橋できる。
【0011】本発明は基本的には金属の防食に普遍的に
使用することができ、同時に鋼鉄・アルミニウムあるい
はマグネシウムなど種々の金属に適用できる。ポリ酸は
陽極析出だけでなく無電流浸漬法によっても塗布するこ
とができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下1実施例について説明する。
通常の車体用圧延薄板鋼板(試験薄板の材料名:RR-ST
13)の試験薄板(Q−パネルというアメリカの試験薄
板、ドイツではPausch社が販売している)をポリアクリ
ル酸水溶液で予備処理し、続いてこれに2成分系のポリ
ウレタン−透明ラッカーをコーティングする。この試験
薄板を用いて被覆コーティングの湿り接着強度並びに防
食性を評価する。
【0013】予備処理には1モルのポリアクリル酸45
0kg/モルを用いた。それから0.5 重量%のポリアク
リル酸を含有する水溶液を作った。ポリ酸膜を一様に析
出させるために総量に対し5容量%のエタノールを添加
し、陽極析出時に水素を形成するために、すなわち気泡
のない析出物を形成するために0.315 重量%のヒドロキ
シ硫酸アンモニウムを追加した。ポリ酸膜を塗布するた
めに水溶液から試験薄板に0.66mA/cm2 の電流密
度で3分間ポリ酸を塗装した。続いてこの試験薄板を1
0分間/200℃で乾燥した。通常の厚さでラッカー
を噴霧塗装しさらに焼き付けた。
【0014】湿り接着強度を接着テープ剥離テストによ
り測定する。そのために試料を一定時間室温の蒸留水に
浸漬する。続いて試料に刻み目を付け表面を布で拭き取
り、一定した再現性のある接着特性を有する、一定の幅
の自己接着性検査接着テープを刻み目に対称的に張り付
ける。接着テープ表面の10%以上の接着テープをはぎ
取る際に、試験薄板のコーティングが剥がれる場合は、
その浸水時間におけるテストは終了する。コーティング
のわずかな部分が剥がれた場合は、さらに長時間水に漬
けて、新たな亀裂ができた状態でさらに接着テープテス
トを行う。試験薄板の亀裂領域でコーティングが初めて
剥がれるまで、予め定められている通りに水浸漬時間を
増しながら、新しい亀裂の水への浸漬と接着テープテス
トを繰り返し行った。ラッカーの剥離が始まるまでの試
料の累積した水浸漬時間の時間間隔を、1時間単位で表
示して、湿り接着強度の尺度に用いた。このような方法
で得られた試験薄板上の湿り接着強度は1300時間
(約54日)に達した。その他の条件は同じで予備処理
がなされていない試験薄板では、コーティングは水に2
時間浸漬しただけで剥離した。
【0015】防食性の確認はErichsen-Stichels の方法
により幅1mmの一定の横断面の亀裂があり、試験薄板
の基盤材料までコーティングが浸透する塗膜を用意す
る。続いてそのような傷をつけたコーティングを有する
試験薄板に、VDA変動テスト(VDAはドイツ自動車
メーカー協会)により外気をあてる。VDAの変動テス
トの試験周期は1週間続き、24時間の塩スプレイテス
ト・96時間の耐候試験および室温/50%湿度におけ
る48時間の貯蔵から成る。96時間の耐候試験は8時
間の乾燥と40℃/90%湿度における16時間の貯蔵
の4周期からなる。いくつかの場所で、コーティングの
浸透幅を測定し、測定値から平均値が得られる。コーテ
ィングの浸透深さが耐食性の尺度であり、場合によって
は試験周期の回数が表示される。ここで決定的に重要な
ことは、どの程度の幅のコーティングが基礎から剥がれ
たりゆるめられたりしたしたかである。上述のコーティ
ングを用いて、7回の外気通気サイクルの後15〜20
mmの浸透が確認された。比較例:予備処理なしで他は
同じ条件でコーティングした試験薄板ではただ1回の外
気通気サイクルの後で、さびの浸透は50〜60mmに
達した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B05D 5/00 B05D 5/00 Z 7/24 302 7/24 302P 302S 302U B32B 15/08 B32B 15/08 G C08L 61/08 C08L 61/08 61/24 61/24 63/00 63/00 C09D 5/00 C09D 5/00 161/08 161/08 163/00 163/00 C09J 161/24 C09J 161/24 (72)発明者 アンヤ ケラー ドイツ連邦共和国 89134 ブラウシユ タイン インゲボルク−バツハマン−シ ユトラーセ 31 (72)発明者 ヴエルナー フンケ ドイツ連邦共和国 71229 レオンベル ク リストシユトラーセ 17/1 (56)参考文献 特開 平4−322771(JP,A) 特開 平7−10960(JP,A) 特開 平7−188608(JP,A) 特公 昭56−39393(JP,B2) 特公 平6−9675(JP,B2) 特公 昭62−61669(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B05D 7/14 B05D 7/24 302 B05D 1/36 B05D 3/02,3/10,5/00 B32B 15/08 C08L 61/08,61/24,63/00 C09D 5/00,161/08,163/00 C09J 161/24

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 防食のため金属薄板の表面に直接且つ
    の下に保護接着膜を有する塗装金属薄板部材におい
    て、 接着膜が接着媒介ポリマーとして一つのポリマー分子
    につき少なくとも100個のCOOH基を有するポリ
    から形成されており、該ポリ酸が(イ) 二重結合含有カルボン酸のホモポリマーまたはコ
    ポリマーおよび/または(ロ) ビニル化合物とカルボン酸のコポリマーおよ
    び/または(ハ) カルボン酸エステル官能基含有するカルボン
    酸のホモポリマーまたはコポリマー からなり、 さらに、該ポリ酸が100℃を越えガラス転移温度を
    有するフェノール樹脂 ・尿素樹脂あるいはエポキシ樹脂 と組み合わされている
    ことを特徴とする塗装金属薄板部材。
  2. 【請求項2】 防食膜の厚さが10〜500ナノメー
    あることを特徴とする請求項1に記載の薄板部材。
  3. 【請求項3】 接着膜に塗装した最初の塗布層が充填材
    塗膜であることを特徴とする請求項1に記載の薄板部
    材。
  4. 【請求項4】 塗装に先立ち、金属薄板部材を浄化・脱
    脂し、続いて薄板部材の表面に接着膜を付着させさら
    にこの金属薄板表面の被膜を安定化させて該金属に保護
    接着膜の被膜を塗する方法において、 接着媒介ポリマーとして一つのポリマー分子につき少な
    くとも100個のCOOH基を有するポリ酸を用い、
    ポリ酸が(イ)二重結合含有カルボン酸のホモポリマー
    またはコポリマーおよび/または(ロ)ビニル化合物
    とカルボン酸のコポリマーおよび/または(ハ)官
    カルボン酸エステル含有カルボン酸のホモポリマーま
    たはコポリマーからなり、 用いた該ポリ酸が100℃を越えガラス転移温度を有
    するフェノール樹脂・尿素樹脂またはエポキシ樹脂と組
    み合わされており、 接着媒介膜が0.1 〜5.0 重量%濃度のポリ酸水溶液か
    ら形成され、 保護接着膜の安定化が加熱による固定化の形で行われ
    る、 ことを特徴とする金属薄板部材に保護接着膜の被膜を塗
    布する方法。
  5. 【請求項5】 上記接着膜のポリ酸が基板に吸着され
    ない官能基を介して、隣接塗装膜に分子内または分子間
    の反応により架橋されることを特徴とする請求項に記
    載の方法。
  6. 【請求項6】 加熱による接着膜の固定化を50〜20
    ℃で行うことを特徴とする請求項に記載の方法。
  7. 【請求項7】 接着膜の塗布が金属薄板部材を電解槽に
    浸漬して行うことを特徴とする請求項に記載の方法。
  8. 【請求項8】 電解槽に浸漬した金属薄板部材の接着膜
    の塗布が電気泳動的に支持されていることを特徴とする
    請求項に記載の方法。
JP19297596A 1995-07-03 1996-07-03 ポリ酸を基材とする防食性接着膜を有する塗装金属薄板部材、特に自動車車体、およびこの種の接着膜の塗布方法 Expired - Fee Related JP3128115B2 (ja)

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