JP3276470B2 - 導電性および加工性に優れた表面処理金属板 - Google Patents

導電性および加工性に優れた表面処理金属板

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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、主としてプレス成形加
工により加工される金属板でかつ導電性を要求される分
野すなわち家電、OA機器、自動車用等に用いる加工性
および導電性に優れた表面処理金属板に関する。
【0002】
【従来の技術】家電、OA機器、自動車製品等の製造工
程では鋼板、ZnまたはZn系合金めっき鋼板、ステン
レス鋼板、銅または銅合金板、AlまたはAl合金板等
の種々の金属板がプレス成形されることが多い。
【0003】そして一般にこれらのプレス加工時には金
属板に潤滑油を塗布して加工しており、次のような問題
点があった。 (1)潤滑油はスプレーで塗布されることが多く、潤滑
油が周辺に飛散し作業環境が悪くなる。 (2)プレス加工後は潤滑油を除去する必要があるが、
この脱脂工程に溶剤(フロン、1−1−1トリクロロエ
タン等)を使用したりアルカリ洗浄剤を使用するため公
害防止対策が必要でコストアップとなりかつ作業環境も
悪くなり易い。
【0004】そこでこのような背景の下で、塗油、脱脂
工程を省略できる技術として亜鉛めっき鋼板上にクロメ
ート層を形成し、さらにその上に潤滑剤を含有した樹脂
層を形成させるいわゆる潤滑鋼板が開発されてきた。
(例えば特公昭62−24505号、特開昭62−73
938号等)
【0005】しかしながら上記従来技術には、樹脂層を
金属板に形成させるため本来金属板が有している導電性
を損なうという重大な欠点があった。
【0006】またこの導電性を改良するものとして樹脂
中に導電性粒子を含有させる特開昭63−83172号
に開示される技術もあるが、近年の情報機器の発展に伴
い金属表面の導電性、アース性の要求レベルは上がって
おり、これら従来技術では加工性を確保したうえで導電
性をさらに向上させるのは困難であった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述した様な従来技術
の欠点は加工性改善のため金属板上に樹脂層を均一に形
成させる点にあった。通常樹脂は1015Ω・cm前後の
非常に高い体積固有抵抗を有しており、1μm程度の薄
膜として塗布した場合でも1010Ω以上の層間抵抗を有
する層として金属板表面に存在し、これが導電性、アー
ス性を損なっていた。
【0008】またこれら樹脂層に導電性粒子を添加する
ことによって導電性を改良する方法では、近年の要求レ
ベルに対して充分な導電性を得る為には多量の粒子添加
が必要となり、加工性を低下させることおよび樹脂塗布
作業を困難にする等の問題があった。
【0009】本発明は前記従来技術の欠点を克服し、塗
油、脱脂工程なしでプレス成形できかつ充分な導電性、
アース性を有する表面処理金属板を提供することを目的
とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記従来技
術の欠点を克服するため鋭意研究を行った結果、導電性
改善のため添加する導電剤のうちで加工性に与える影響
が最も小さいものがカーボンブラックでかつカーボンブ
ラックの比表面積と加工性および導電性との間に一定の
関係があることを見いだして本発明に至ったものであ
る。
【0011】すなわち、本発明は、金属板あるいはめっ
き板表面に、(1)有機樹脂100重量部に対し、比表
面積が800m2 /g以上のカーボンブラックを〜4
0重量部、(2)平均粒径が0.05〜10μmで、か
つ有機樹脂層の乾燥膜厚の1.0〜10倍であるワック
スおよび/またはフッソ系樹脂である粉末状潤滑剤
〜30重量部含有し、乾燥膜厚0.05〜3.0μm
の有機樹脂層を形成してなることを特徴とする導電性お
よび加工性に優れた表面処理金属板を提供するものであ
る。
【0012】
【0013】
【作用】以下に本発明をさらに詳細に説明する。本発明
における金属板とは、鋼板、めっき鋼板、ステンレス鋼
板、アルミニウムやアルミニウム合金板、銅および銅合
金板、チタン板などの家電、OA機器、自動車用等にプ
レス成形加工により加工される金属板あるいはめっき金
属板(以下単に金属板という)を広く包含するものであ
る。本発明においては樹脂処理用前処理として特に規定
しないが、各々の金属材料に適したクロメート処理、ノ
ンクロメート処理、酸化膜除去処理等の前処理を適宜選
択しておこなうことができる。
【0014】次に上記金属板上に形成される樹脂層の有
機樹脂としては、金属板との密着性が良好なエポキシ樹
脂、アルキッド樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フ
ェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリビニルブチラール樹
脂、ポリエステル樹脂等の一種または二種以上の混合物
もしくは共重合体が好ましい。これら樹脂層の乾燥膜厚
は0.05μm未満では充分な加工性を確保できず、ま
た3.0μmを超えると導電性の確保が困難になるので
0.05〜3.0μmの範囲に限定した。より好ましい
範囲は0.1〜1.0μmである。
【0015】次に樹脂中に添加されるカーボンブラック
について述べると、比表面積が800m2 /g未満では
充分な加工性、導電性を確保するのが困難であり、添加
量としては樹脂100重量部に対して5重量部未満では
充分な加工性、導電性向上効果がえられず、40重量部
を超える添加は樹脂の凝集力を低下させ、パウダリング
を発生させ易くするため、比表面積は800m2 /g以
上に、添加量は〜40重量部に限定した。
【0016】粉末状潤滑剤は合成ワックスまたはフッソ
系樹脂あるいはこれらの混合物を用いるのが好ましい。
合成ワックスとしては例えばポリエチレンワックス、ポ
リプロピレンワックス、ポリブテンワックス等を挙げる
ことができる。
【0017】フッソ系樹脂としては例えばポリ4フッ化
エチレン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニ
リデン樹脂等を挙げることができる。
【0018】これらの潤滑剤の平均粒径が0.05〜1
0μmでかつ前記乾燥膜厚の1.0〜10倍の範囲で用
いるのが良い。潤滑剤の平均粒径が前記乾燥膜厚に比べ
て過小では潤滑性が不十分であり、また過大では潤滑剤
の脱落が起こり易くなり充分な加工性が得られなくな
る。より好ましい範囲は乾燥膜厚の1.5〜5倍であ
る。
【0019】また粉末状潤滑剤の添加量としては、有機
樹脂100重量部に対して1重量部未満の添加では加工
性、潤滑性向上の効果が充分でなく、30重量部超の添
加では有機樹脂の凝集力を低下させ、パウダリングを発
生させる危険性があることおよび後塗装の塗料密着性を
低下させる危険性があるので、1〜30重量部の範囲に
限定した。
【0020】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づき具体的に説明
する。 (実施例)試験片としては以下の鋼板、めっき鋼板、ス
テンレス鋼板、アルミニウム合金板を用いた。A〜Dの
鋼板材質はSPCC相当品である。 A;冷延鋼板 板厚1mm B;電気亜鉛めっき鋼板 亜鉛目付け量20g/m2
板厚1mm C;電気亜鉛−ニッケル合金めっき鋼板 めっき目付け
量 20g/m2 ニッケル含有率12% 板厚1mm D;5%アルミニウム−亜鉛溶融めっき鋼板 めっき目
付量 60g/m2 板厚1mm E;SUS304ステンレス鋼板 スキンパス仕上げ材
板厚1mm F;JIS5182アルミニウム合金板 板厚1mm
【0021】上記金属板を1−1−1トリクロルエタン
で蒸気脱脂した後、スピンコーターにて塗布型クロメー
トを塗布し、120℃で乾燥・焼付けした後樹脂処理を
行った。
【0022】表1にクロメート処理条件、表2に樹脂処
理条件を示す。なお本実施例で使用したクロメート、カ
ーボンブラック、有機樹脂、潤滑剤は以下のものを使用
した。得られた試料について下記の試験および評価を行
った。 (クロメート) 塗布型クロメートI;日本パーカライジング社製 45
13H 塗布型クロメートII;関西ペイント社製 コスマー15
【0023】 (カーボンブラック) ;三菱化成社製 CF9 比表面積 60m2 /g ;三菱化成社製 MA8 137m2 /g ;三菱化成社製 1000 200m2 /g ;三菱化成社製 2400 280m2 /g ;三菱化成社製 3750 800m2 /g ;三菱化成社製 3950 1500m2 /g ;ケッチェンブラック社製 EC 800m2 /g ;ケッチェンブラック社製 EC600JD 1270m2 /g ;自家製 アセチレンブラック 560m2 /g なお比表面積は窒素吸着法により求めたものである。
【0024】 (有機樹脂) エポキシ樹脂; 油化シェルエポキシ社製 エピコート アルキッド樹脂; 三井東圧化学社製 ユリックス アクリル樹脂; 三井東圧化学社製 アルマテックス749 ウレタン樹脂; 三井東圧化学社製 オレスター フェノール樹脂; 大日本インキ化学社製 スーパーベッカサイト メラミン樹脂; 三井東圧化学社製 ユーバン ブチラール樹脂; 電気化学工業社製 デンカブチラール ポリエステル樹脂; 三井東圧化学社製 アルマテックスP645 またエポキシ+アクリル樹脂はエポキシ樹脂100重量
部に対してアクリル樹脂50重量部、エポキシ+ウレタ
ン樹脂はエポキシ樹脂100重量部に対してウレタン樹
脂100重量部、アクリル+ウレタン樹脂はアクリル樹
脂100重量部に対しウレタン樹脂100重量部とし
た。
【0025】 (潤滑剤) ワックス1 サンノプコ社製 SL92 平均粒径 27μm ワックス2 サンノプコ社製 SL417 14μm ワックス3 サンノプコ社製 SL530 6μm ワックス4 サンノプコ社製 SL600 1.2μm フッソ樹脂1 旭ガラス社製 AD1 8μm フッソ樹脂2 ダイキン工業社製 ルブロン 0.2μm
【0026】(加工性の試験と評価方法)表面処理後の
試験片の加工性は塗油なしで径33mmφの高速円筒絞
り加工(加工速度500mm/sec)し、その限界絞
り比(LDR)と平板摺動試験(200kg/cm2
100mm/sec)による摩擦係数(μ)により評価
した。
【0027】 (1)鋼板、めっき鋼板およびステンレス鋼板 LDRによる評価 μによる評価 ◎;LDR2.3以上 ◎;0.15以下 ○;2.24以上2.3未満 ○;0.15以上0.25未満 △;2.12以上2.24未満 △;0.25以上0.4未満 ×;2.12未満 ×;0.4以上
【0028】 (1)アルミニウム合金板 LDRによる評価 μによる評価 ◎;LDR2.12以上 ◎;0.15以下 ○;1.96以上2.12未満 ○;0.15以上0.25未満 △;1.90以上1.96未満 △;0.25以上0.4未満 ×;1.90未満 ×;0.4以上
【0029】(導電性試験と評価方法)導電性の評価は
三菱油化製表面抵抗計ロレスタによって表面抵抗値を測
定し評価した。値は10回の測定値の平均をとった。 ◎;0.1Ω未満 ○;0.1Ω以上0.5Ω未満 △;0.5Ω以上2Ω未満 ×;2Ω以上
【0030】以上の評価試験結果をまとめて表3に示
す。表1〜3から明かなように、本発明によればいずれ
の金属板でも優れた加工性、摺動性、導電性が得られる
のに対して本発明範囲をはずれる比較例では全ての性能
を満足することはできない。
【0031】比較例A−1、E−8、F−13はカー
ボンブラックの添加量が少ないため導電性が著しく劣
り、加工性もやや不足ぎみである。比較例A−1、E
−7、F−14はカーボンブラックの添加量が過剰のた
め樹脂膜の凝集力が低下して充分な加工性、摺動性が得
られない。比較例A−1、E−9、F−10は潤滑剤
の添加量不足のため充分な加工性がえられず、A−1
は添加量が過剰のため樹脂膜の凝集力が低下して充分な
加工性、摺動性が得られない。
【0032】比較例B−6、C−9、D−6、E−6、
F−9はカーボンブラックの比表面積が過小であるため
充分な導電性が得られず、加工性、摺動性もやや不足ぎ
みである。 比較例B−7、D−8は潤滑剤の粒径が過小のため充分
な加工性、摺動性がえられず、B−8、D−7は粒径が
過大で脱落しやすいため充分な加工性、摺動性が得られ
ていない。 比較例C−7、F−12、は樹脂厚が過大であるため充
分な導電性が得られず、C−8、F−11は樹脂厚が過
薄のため充分な加工性、摺動性が得られていない。 またA−1の処理条件でカーボンブラックの比表面積だ
けを変化させてμと表面抵抗値を求め比表面積との関係
を調査した結果を図1に示す。
【0033】これから明かな様に比表面積800m2
g以上で摺動性と導電性が著しく改善されることがわか
る。
【0034】
【表1】
【0035】
【表2】
【0036】
【表3】
【0037】
【表4】
【0038】
【表5】
【0039】
【表6】
【0040】
【表7】
【0041】
【表8】
【0042】
【表9】
【0043】
【表10】
【0044】
【表11】
【0045】
【表12】
【0046】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば金
属板表面上に比表面積が800m2 /g以上のカーボン
ブラックと粉末状潤滑剤を含む有機樹脂層を形成するこ
とによって、プレス加工性、摺動性および導電性が著し
く改善される。これによって、プレス成形によって加工
される家電、OA機器、自動車部品用などの生産性が著
しく向上し、かつ塗油・脱脂工程の省略も可能となるの
で環境改善にも非常に有効である。また導電性の著しい
改善効果から考えてスポット抵抗溶接性の向上も期待で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 カーボンブラックの比表面積と摺動性(摩擦
係数μ)および導電性(表面抵抗値)との関係を示す図
である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI // B32B 7/02 104 B32B 7/02 104 (72)発明者 橋 口 耕 一 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎 製鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 大 和 康 二 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎 製鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 難波江 元 広 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古河アルミニウム工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−34260(JP,A) 特開 平4−2780(JP,A) 特開 昭61−231177(JP,A) 特開 昭63−83172(JP,A) 特開 平5−309331(JP,A) 特開 平5−311454(JP,A) 特開 平4−354884(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 22/00 - 22/86 B32B 15/08 B32B 27/18 B32B 27/20 B32B 7/02 104

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属板あるいはめっき板表面に、(1) 有機樹脂100重量部に対し、比表面積が800
    2 /g以上のカーボンブラックを〜40重量部 (2)平均粒径が0.05〜10μmで、かつ有機樹脂
    層の乾燥膜厚の1.0〜10倍であるワックスおよび/
    またはフッソ系樹脂である 粉末状潤滑剤1〜30重量
    部含有し、 乾燥膜厚0.05〜3.0μmの有機樹脂層を形成し
    てなることを特徴とする導電性および加工性に優れた表
    面処理金属板。
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