JP3195510B2 - 薄膜塗装型鋼板用塗料組成物 - Google Patents

薄膜塗装型鋼板用塗料組成物

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JP3195510B2
JP3195510B2 JP04156095A JP4156095A JP3195510B2 JP 3195510 B2 JP3195510 B2 JP 3195510B2 JP 04156095 A JP04156095 A JP 04156095A JP 4156095 A JP4156095 A JP 4156095A JP 3195510 B2 JP3195510 B2 JP 3195510B2
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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、薄膜塗装型鋼板用塗料
組成物に関わり、更に詳しくは、耐食性、耐溶剤性に優
れた塗膜を容易に形成する薄膜塗装型塗料用組成物に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、亜鉛系めっき鋼板の防錆目的にク
ロム酸塩などを用いた表面処理、あるいはクロム酸塩、
鉛塩、亜鉛塩、亜鉛粉などの防錆顔料を含有せしめた耐
食層を設けることが通常行われているが、クロム層の目
付量が多い場合、表面処理膜からのクロム、鉛などの重
金属の溶出で公害問題が生じている。そこでクロム酸塩
などの防錆顔料を使用しない技術、例えば特開昭58−
224174号公報にコロイダルシリカなどを多量に含
有せしめた塗料組成物により耐食性を得ることが提案さ
れている。しかし、これは水系塗料組成物で、コロイダ
ルシリカを安定に含有せしめるためアルカリ、アンモニ
ウムイオンなどが存在し、従って膜物性、耐水性、耐食
性などの点で問題がある。また、特開昭62−2831
61号公報では、微小シリカを含有せしめた溶剤系の組
成において、塗料の低粘度化と耐食性向上を図っている
が、焼付後の成膜が不十分のため耐溶剤性が悪く、耐食
性の点でも不十分である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、プレス加工
性、スポット溶接性、カチオン電着性といった性能を低
下させることなく、有機複合鋼板の耐食性と耐溶剤性の
向上を実現する塗料組成物を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題解決のため、主
樹脂として数平均分子量300〜100000のビスフ
ェノール型エポキシ樹脂を塗料固形分中30重量%以
上、4〜6量体のジイソシアネート化合物を硬化剤とし
て用いエポキシ樹脂固形分に対し重量比で1/20〜1
/1、防錆顔料として平均一次粒子径が7〜100nm
のヒュームドシリカを塗料固形分中5〜50重量%、ケ
トン系有機溶剤を塗料重量の40重量%以上含有し、塗
料固形分が10〜50重量%からなる薄膜塗装型鋼板用
塗料組成物の発明に至った。
【0005】なお、塗料組成物中、ケトン系有機溶剤は
メチルイソブチルケトン、アセトン、シクロヘキサノン
からなる群より選ばれる少なくとも1種であることがで
きる。ただし、塗料固形分としては、10重量%以下で
は固形分不足で膜厚確保が困難となる。一方、50重量
%を越えると塗料粘度が高くなり過ぎるため、塗装作業
性に支障をきたす。また、塗料組成物中、固形分に対し
滑剤を0.1〜10重量%含有せしめ、プレス加工性の
さらなる向上を図ることもできる。
【0006】本発明においては、上記の如く特定したク
ロメート皮膜を有した亜鉛または亜鉛系合金めっき鋼板
にビスフェノール型エポキシ樹脂、4〜6量体のジイソ
シアネート化合物、ヒュームドシリカおよびケトン系有
機溶剤からなる有機溶剤系の塗料組成物を薄膜塗装して
なる組み合わせを特徴とし、これを薄膜塗装することに
よって、プレス加工性、スポット溶接性、カチオン電着
性を低下させることなく、耐食性、耐溶剤性の向上を図
ったものである。これは、本発明の塗膜を構成する塗料
組成物において、4〜6量体のジイソシアネート化合物
を使うと、硬化後の耐溶剤性が飛躍的に向上するという
発見に基づいてなされたものである。
【0007】本発明の塗料組成物は、自動車、家電用に
用いられる防錆塗装鋼板用塗料組成物として極めて有用
である。該鋼板用基材としては、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−コバルト合金めっき鋼板、亜鉛−ニッケル−コバ
ルト合金めっき鋼板などが適用され、そのめっき方法は
公知の方法によるものが用いられて良い。
【0008】本発明の塗料組成物は、これら基材を必要
によってアルカリ脱脂などの表面を清浄化した後、これ
ら直接または通常の塗装前処理を行った後、塗装され
る。この塗装前処理としては、クロメート処理やリン酸
塩処理が用いられ、前者には電解クロメート、塗布型ク
ロメート、反応型クロメート処理があり、後者にはリン
酸亜鉛処理がある。これらの前処理の中ではクロメート
処理が高防錆性を示し、防錆鋼板の塗装前処理として好
ましい。本発明の塗料組成物は、スプレー、ロールコー
ト、フローコート、浸漬塗装など適当な塗装方法により
塗装され、焼付乾燥塗膜が形成される。
【0009】
【作用および実施例】以下に、本発明の構成因子の作用
と作用範囲について実験結果から述べる。下地鋼板には
板厚0.8mmの低炭素鋼板を用い、これに脱脂、酸洗
を行った後、公知のめっき方法によって亜鉛−ニッケル
めっきを20g/m2 行った後、その上層に公知のクロ
メート処理方法にて40mg/m2 付着させて試験に供
した。本発明の有機塗膜形成の上で用いられるベース樹
脂は、分子量が300〜100000のビスフェノール
型エポキシ樹脂である。分子式は、
【0010】
【化1】
【0011】である。Aで示される部分が>C(CH3)
2 の場合、特に好ましい結果を与える。数平均分子量が
300未満では、硬化反応で高分子化が十分に進まない
ため、耐食性が不足する。一方、分子量が100000
以上では、エポキシ樹脂の反応部位が相対的に少ないた
め、架橋密度不足でやはり耐食性が悪い。
【0012】図1はビスフェノール型エポキシ樹脂の分
子量が耐食性に及ぼす影響を示したものである。横軸に
エポキシ樹脂の分子量を、縦軸にサイクル腐食試験(S
ST−乾燥−湿潤の繰り返し試験)300サイクル後の
赤錆発生面積をとったものである。この結果より、サイ
クル腐食試験300サイクル後の赤錆発生面積が20%
以下の耐食性に優れた領域は、ビスフェノール型エポキ
シ樹脂の分子量300〜100000の範囲にあること
がわかる。有機皮膜の膜厚は0.3μm未満では耐食性
が不十分であり、3.0μmを越えるとスポット溶接性
が低下するため、0.3〜3.0μmの範囲でなければ
ならない。
【0013】図2は有機皮膜の膜厚が耐食性に及ぼす影
響を示したものである。横軸に有機皮膜の膜厚を、縦軸
にサイクル腐食試験300サイクル後の赤錆発生面積を
とったものである。この結果より、サイクル腐食試験3
00サイクル後の赤錆発生面積が20%以下の耐食性に
優れた領域は、有機皮膜の膜厚0.3μm以上であるこ
とがわかる。図3は有機皮膜の膜厚がスポット溶接性に
及ぼす影響を示したものである。横軸に有機皮膜の膜厚
を、縦軸にスポット溶接時の連続溶接打点数をプロット
したものである。この結果より、連続溶接打点数300
0点以上の優れた領域が、有機皮膜の膜厚0.3〜3.
0μmの範囲にあることがわかる。
【0014】エポキシ樹脂の配合量は塗料固形分中30
重量%以上とする必要があり、30重量%未満の場合に
はエポキシ樹脂のヒュームドシリカに対するバインダー
作用が低下し、成膜が難しくなる。次に、硬化剤は4〜
6量体のジイソシアネート化合物からなる。このジイソ
シアネート化合物としては、脂肪族、脂肪環族のジイソ
シアネート化合物が主に用いられ、例えばヘキサメチレ
ンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ト
リレンジイソシアネートなどが挙げられる。また、使用
に際してはこれらイソシアネート化合物をブロック化し
て用いてもよい。ただし、ブロック剤としてイソシアネ
ート基に付加して生成する付加物が常温において安定
で、かつ塗膜焼付時に解離して遊離のイソシアネート基
を再生せしめるようにするものであることが必要であ
る。
【0015】かかるブロック剤としては、例えばラクタ
ム系ブロック剤(ε−カプロラクタム、γ−ブチロラク
タム等)、オキシム系ブロック剤(メチルエチルケトオ
キシム、シクロヘキサノンオキシム等)、アルコール系
ブロック剤(メタノール、エタノール、イソブチルアル
コール等)、フェノール系ブロック剤(フェノール、パ
ラターシャリブチルフェノール、クレゾール等)、エス
テル系ブロック剤(アセト酢酸エチル、アセト酢酸メチ
ル等)が挙げられるが、特に低温で解離し、塗料保管状
態で安定なメチルエチルケトオキシム、アセト酢酸エチ
ルなどが好ましい。1〜3量体ジイソシアネート化合物
に比べて、4〜6量体のジイソシアネート化合物を用い
て成膜した皮膜は、耐溶剤性に非常に優れている。
【0016】図4にヘキサメチレンジイソシアネートの
量体数と耐溶剤性の関係を示す。横軸にヘキサメチレン
ジイソシアネートの量体数、縦軸にメチルエチルケトン
に対する耐溶剤性の評点をとっている。この結果より、
ヘキサメチレンジイソシアネートの量体数が4以上で、
耐溶剤性に優れた有機皮膜が得られることがわかる。上
記の硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂の固形分に対し、
重量比で1/20〜1/1である。これにより、最高到
達被覆物温度130〜190℃で、焼き付け時間5〜6
0秒程度の焼き付け条件で十分反応が行われる。この硬
化剤とエポキシ樹脂の混合比が1/20未満の場合には
架橋反応が不十分で耐溶剤性と耐食性が不足する。また
逆に1/1以上の場合には有機皮膜の耐水、耐アルカリ
性が低下するため上塗塗膜との密着性が不足するため耐
食性が悪い。
【0017】図5は、硬化剤とエポキシ樹脂の混合比が
耐溶剤性に及ぼす影響について示したものである。横軸
に硬化剤とエポキシ樹脂の混合比、縦軸にメチルエチル
ケトンに対する耐溶剤性をとっている。この結果より、
硬化剤とエポキシ樹脂の混合比が1/20以上で、耐溶
剤性に優れた有機皮膜が得られることがわかる。図6
に、カチオン電着20μm行った試料の塗装後耐食性に
ついて示す。横軸に硬化剤とエポキシ樹脂の配合量、縦
軸に温塩水試験10日後のクロスカット部からの膨れ幅
を取ったものである。この結果より、硬化剤とエポキシ
樹脂の混合比が1/20〜1/1で、クロスカット部か
らの膨れ幅が2mm以下の塗装後耐食性に優れた有機皮
膜が得られることがわかる。
【0018】また本発明においては、脱脂・化成処理浴
中に有害物質が溶出することなく高耐食性を付与するた
めに、防錆顔料として一次粒子の平均粒径7〜100n
mのヒュームドシリカが塗料固形分中5〜50重量%添
加される。ヒュームドシリカの平均一次粒子径が100
nmを越えると耐食性が低下する。また、ヒュームドシ
リカの平均一次粒子径が7nm未満のものは安定して供
給されない。
【0019】図7はヒュームドシリカの平均一次粒子径
が耐食性に及ぼす影響を示したものである。横軸にヒュ
ームドシリカの平均一次粒子径を、縦軸にサイクル腐食
試験300サイクル後の赤錆発生面積をとっている。こ
の結果より、ヒュームドシリカの平均一次粒子径が10
0nm以下で、耐食性に優れていることがわかる。ヒュ
ームドシリカの配合量は、塗料固形分中5〜50重量%
の範囲が好適である。ヒュームドシリカが5重量%未満
ではヒュームドシリカの防錆能不足で耐食性が不十分で
あり、50重量%を越えるとヒュームドシリカによって
成膜が阻害される結果、塗膜が粗くなり耐食性が悪くな
る。
【0020】図8はヒュームドシリカの配合量が耐食性
に及ぼす影響を示したものである。横軸にヒュームドシ
リカの配合量を、縦軸にサイクル腐食試験300サイク
ル後の赤錆発生面積を取ったものである。この結果よ
り、ヒュームドシリカの添加量が5〜50重量%の範囲
で、耐食性に優れていることがわかる。プレス成形性の
観点より、本発明の塗料組成物にはポリオレフィン系、
カルボン酸エステル系、カルボン酸金属塩、ポリアルキ
レングリコール系などの滑剤、二硫化モリブデン、シリ
コーン化合物、フッ素化合物などの滑剤粉末が用いられ
て良い。また、塗料固形分に対し0.1〜10重量%を
加え加工性の一段の改善をはかることが好ましい。
【0021】図9はポリオレフィン系滑剤であるポリエ
チレンの添加が円筒プレス加工性に及ぼす影響を示した
ものである。横軸にポリエチレン添加量を、縦軸に円筒
プレス加工時の重量減少をとっている。添加により加工
時のパウダリング、カジリによる重量減少が少なくなり
プレス加工性が向上するのがわかる。ただし、10重量
%を越えて添加しても効果の向上はなく、かえって耐食
性等の他の性能の低下につながるのでポリエチレンの添
加量は0.1〜10重量%の範囲が好ましい。
【0022】
【発明の効果】以上のようにしてなる本発明の薄膜塗装
型鋼板用塗料は、従来の塗料で品質上問題のあった耐食
性、耐溶剤性をプレス成形性、連続スポット溶接性、カ
チオン電着性等の性能の低下なく向上させた画期的な薄
膜塗装型鋼板用塗料であって、市場のニーズに十分応え
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】ビスフェノール型エポキシ樹脂の分子量が耐食
性に及ぼす影響を示した図、
【図2】有機皮膜の膜厚が耐食性に及ぼす影響を示した
図、
【図3】有機皮膜の膜厚がスポット溶接性に及ぼす影響
を示した図、
【図4】ヘキサメチレンジイソシアネートの量体数と耐
溶剤性の関係を示す図、
【図5】硬化剤とエポキシ樹脂の混合比が耐溶剤性に及
ぼす影響について示した図、
【図6】カチオン電着20μm行った試料の塗装後の耐
食性について示す図、
【図7】ヒュームドシリカの平均一次粒子径が耐食性に
及ぼす影響を示した図、
【図8】ヒュームドシリカの配合量が耐食性に及ぼす影
響を示した図、
【図9】ポリオレフィン系滑剤であるポリエチレンの添
加が円筒プレス加工性に及ぼす影響を示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特許3130754(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09D 163/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主樹脂として数平均分子量300〜10
    0000のビスフェノール型エポキシ樹脂を塗料固形分
    中30重量%以上、4〜6量体のジイソシアネート化合
    物を硬化剤として用いエポキシ樹脂固形分に対し重量比
    で1/20〜1/1、防錆顔料として平均一次粒子径が
    7〜100nmのヒュームドシリカを塗料固形分中5〜
    50重量%、ケトン系有機溶剤を塗料重量の40重量%
    以上含有し、塗料固形分が10〜50重量%からなる薄
    膜塗装型鋼板用塗料組成物。
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