JP4091330B2 - 金属表面処理剤用ポリマー組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、従来のクロム酸塩処理及びリン酸塩処理に替わる加工性、耐食性、上塗塗装性等に優れた皮膜を得ることのできる無公害型の金属表面処理剤用のポリマー組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
従来、金属表面の耐食性を向上させるためクロム酸塩処理及びリン酸塩処理が一般に行われている。しかしながらクロム酸塩を使用する表面処理方法は、処理工程でのクロム酸塩ヒュームの飛散、廃水処理設備に多大な費用を要すること、さらには化成処理皮膜からクロム酸塩が溶出するなどの問題がある。また、６価クロム化合物はＩＡＲＣ(International Agency for Rearch on Cancer Review)を初めとして多くの公的機関が人体に対する発癌性物質に指摘しており、極めて有毒な物質である。
【０００３】
また、リン酸塩処理では、リン酸亜鉛系又はリン酸鉄系の表面処理が通常行われているが、耐食性を付与する目的でリン酸塩処理後、通常のクロム酸によるリンス処理をおこなうため、クロム処理の問題とともにリン酸塩処理剤中の反応促進剤、金属イオンなどの廃水処理、被処理金属からの金属イオンの溶出によるスラッジ処理などの問題がある。
【０００４】
クロム酸塩処理やリン酸塩処理以外の処理方法として、（１）重リン酸アルミニウムを含有する水溶液で処理した後、１５０〜５５０℃の温度で加熱する表面処理方法（特公昭53-28857号公報参照）、（２）タンニン酸を含有する水溶液で処理する方法（特開昭51-71233号公報参照）などが提案され、また、（３）亜硝酸ナトリウム、硼酸ナトリウム、イミダゾール、芳香族カルボン酸、界面活性剤等による処理方法もしくはこれらを組み合わせた処理方法が行われている。
【０００５】
しかしながら、（１）の方法は、この上に塗料を塗装する場合塗料の密着性が十分でなく、（２）の方法は、耐食性が劣り、また、（３）の方法は、いずれも高温多湿の雰囲気に暴露された場合の耐食性が劣るという問題がある。
【０００６】
また、膜厚数μｍ以下の薄膜の被覆を有する亜鉛系鋼板として、特開昭58-224174号公報、特開昭60-50179号公報、特開昭60-50180号公報などには、亜鉛系めっき鋼板を基材とし、これにクロメート皮膜を形成し、さらにこの上に最上層として有機複合シリケート被膜を形成した防錆鋼板が知られており、このものは、加工性及び耐食性に優れた性能を有する。しかしながら、この防錆鋼板はクロメート皮膜を有するため、前記したと同様にクロメートイオンによる安全衛生面の問題があった。また、この防錆鋼板からクロメート皮膜を除いた鋼板では、いまだ耐食性は十分ではない。
【０００７】
本発明の目的は、クロム酸塩処理及びリン酸塩処理に匹敵する防錆力を持つ無公害型の金属表面処理剤用ポリマー組成物を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、特定のサリチリデンアミノ基と特定のアミノ基とを共に有する金属表面処理剤用ポリマー組成物が上記目的を達成するものであることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち本発明は、数平均分子量３，０００〜１００，０００の共重合体であって、該共重合体が下記式（１）に示すサリチリデンアミノ基を共重合体１分子当り平均１個以上、及び、下記式（２）に示すアミノ基を共重合体１分子当り平均１個以上有することを特徴とする金属表面処理剤用ポリマー組成物に関する。
【００１０】
【化５】
【００１１】
上記式中Ｒ１は水素原子又はメチル基を表し、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ独立に炭素数１〜８のアルキル基又はヒドロキシアルキル基を表す。
【００１２】
また、本発明は、上記金属表面処理剤用ポリマー組成物を含有する金属用表面処理剤に関する。
【００１３】
さらに本発明は、上記金属用表面処理剤を金属素材に塗布して得られる表面処理鋼材に関する。
【００１４】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
ポリマー組成物
本発明のポリマー組成物は、下記式（１）に示すサリチリデンアミノ基と下記式（２）に示すアミノ基とを同時に有するものである。
【００１６】
【化６】
【００１７】
上記式中Ｒ１は水素原子又はメチル基を表し、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ独立に炭素数１〜８のアルキル基又はヒドロキシアルキル基を表す。
【００１８】
上記式（１）に示すサリチリデンアミノ基は耐食性と密着性の点から共重合体１分子当り平均１個以上、特に５〜５００個の範囲内で含有することが好ましく、上記式（２）に示すアミノ基は、耐食性の点から共重合体１分子当り平均１個以上、特に３〜５００個の範囲内で含有することが好ましい。
【００１９】
上記ポリマー組成物は、例えば、式（１）のサリチリデンアミノ基を有する不飽和単量体及び式（２）のアミノ基を有する不飽和単量体及び必要に応じてその他の不飽和単量体を用いて共重合することにより得ることができるが、先にエポキシ基含有アクリル樹脂（Ａ）を合成し、該エポキシ基含有アクリル樹脂（Ａ）のエポキシ基にサリチリデンアミノ化合物（Ｂ）及び２級アミン化合物（Ｃ）を反応させても得ることができる。サリチリデンアミノ基を有する不飽和単量体は、エポキシ基含有不飽和単量体とサリチリデンアミノ化合物（Ｂ）とを反応させることにより得ることができるが、製造工程が複雑となるので先にエポキシ基含有アクリル樹脂（Ａ）を合成する後者の方法の方が経済的である。なお、どちらか一方だけを後から反応させて付加してもよい。
【００２０】
上記方法で得られるポリマーは、下記式（３）に示すサリチリデンアミノ基を含有する繰り返し単位を有する。
【００２１】
【化７】
【００２２】
上記式中Ｒ１及びＲ４はそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を表し、Ｒ５は二価の結合基を表し、ｎは１以上の整数を表す。
【００２３】
上記二価の結合基Ｒ５としては、炭素数１〜８のアルキレン基、炭素数１〜８のオキシアルキレン基、下記式（４）の構造を有する基又は下記式（５）の構造を有する基であることが好ましい。
【００２４】
【化８】
【００２５】
上記式中Ｒ６及びＲ７は炭素数１〜８のアルキレン基、フェニレン基又は置換フェニレン基を表し、Ｒ８は水素原子、炭素数１〜８のアルキル基、炭素数１〜８のオキシアルキル基又は下記式（６）の構造を有する基を表す。
【００２６】
【化９】
【００２７】
上記式中Ｒ９は、炭素数１〜８のアルキレン基、フェニレン基又は置換フェニレン基を表し、Ｒ１０は水素原子又はメチル基を表す。
【００２８】
ここでエポキシ基含有アクリル樹脂（Ａ）のエポキシ基にサリチリデンアミノ化合物（Ｂ）及び２級アミン化合物（Ｃ）を反応させて本発明のポリマー組成物を得る方法についてさらに詳細に説明する。
【００２９】
エポキシ基含有アクリル樹脂（Ａ）
ポリマー組成物の合成に用いるエポキシ基含有アクリル樹脂（Ａ）は、通常、エポキシ基を含有する不飽和単量体（例えばグリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレートなど）とその他の不飽和単量体とを公知の方法により共重合することにより得ることができる。該その他の不飽和単量体としては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｉ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、セチル（メタ）アクリレート等のアクリル酸またはメタクリル酸の炭素数１〜１８のアルキルエステル；シクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート；スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等の芳香族ビニル系単量体；ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシアミル（メタ）アクリレート、ヒドロキシヘキシル（メタ）アクリレート等のヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート、該ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート１モルに対してε−カプロラクトンを１〜５モル開環付加させてなる、水酸基を有するカプロラクトン変性アルキル（メタ）アクリレート等の水酸基含有重合性不飽和単量体；アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−メトキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エトキシ（メタ）アクリルアミド、Ｎ−プロポキシ（メタ）アクリルアミド、Ｎ−イソプロポキシ（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ブトキシ（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ｓｅｃ−ブトキシ（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブトキシ（メタ）アクリルアミド等のアクリルアミド系モノマー；アクリルニトリル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル、エチレン、ブタジエン等を挙げることができるが、中でもスチレン、アクリル酸またはメタクリル酸の炭素数１〜８のアルキルエステルが処理液安定性及び耐食性などの点から好ましい。本発明において、各化合物の語尾の「（メタ）アクリレート」は「アクリレートまたはメタクリレート」を、また、「（メタ）アクリルアミド」は「アクリルアミドまたはメタクリルアミド」を意味する。
【００３０】
上記不飽和単量体を共重合する際に用いる、ラジカル重合開始剤としては、従来公知のものが使用でき、例えば、過酸化ベンゾイル、ジｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、クミルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ラウリルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、ｔ−ブチルバーオキシ−２−エチルヘキサノエートなどの過酸化物；α，α’−アゾビス−２−メチルブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリルなどのアゾ化合物などが挙げられる。
【００３１】
重合方法としては従来公知の方法を使用でき、例えば溶液重合、バルク重合、乳化重合、サスペンジョン重合などを挙げることができる。
【００３２】
溶液重合などで用いる溶剤については、特に限定されないが、エポキシ基含有アクリルポリマーから本発明の樹脂を誘導する際には、エポキシ基と反応しないものが好ましい。例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類；エタノール、ブタノール、２−エチルヘキシルアルコール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの水酸基を含有するアルコール類やエーテル類；酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどのエステル類；トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素などを例示でき、これらの１種または２種以上を混合して使用することができる。
【００３３】
サリチリデンアミノ化合物（Ｂ）
上記エポキシ基含有アクリル樹脂（Ａ）のエポキシ基に反応させるサリチリデンアミノ化合物（Ｂ）としては、エポキシ基と反応する基とサリチリデンアミノ基を有する化合物が好適に使用できる。該エポキシ基と反応する基としてはカルボキシル基、２級アミノ基などが挙げられる。
【００３４】
カルボキシル基を有するサリチリデンアミノ化合物（Ｄ）としては、例えばサリチルアルデヒド又はメチルサリチルアルデヒドに、１分子中にカルボキシル基と１級アミノ基を同時に含む化合物を反応させて得ることができる。
【００３５】
上記１分子中にカルボキシル基と１級アミノ基を同時に含む化合物としては、アラニン、アスパラギン、グリシン、イソロイシン、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、セリン、トレオニン、トリプトファン、チロシン、バリンなどの天然アミノ酸、または、アントラニル酸、ｐ−アミノ安息香酸、ｍ−アミノ安息香酸、アミノサリチル酸、３−アミノ−４−クロロ安息香酸、アミノ安息香酸メチル、ｐ−（アミノメチル）安息香酸、アミノフェニル酢酸などのフェニル基含有化合物が挙げられるが、中でも処理液安定性および耐食性などの点からアントラニル酸及びｐ−アミノ安息香酸が好ましい。
【００３６】
サリチルアルデヒド又はメチルサリチルアルデヒドとカルボキシル基含有サリチリデンアミノ化合物（Ｄ）との反応は、一般的には溶液中で行われ、反応温度は２０〜８０℃の範囲内が適当である。
【００３７】
上記２級アミノ基を少なくとも１つ含むサリチリデンアミノ化合物（Ｅ）は、サリチルアルデヒドまたはメチルサリチルアルデヒドと、１分子中に１級アミノ基と２級アミノ基を同時に含む化合物を反応させて得ることができる。
【００３８】
上記１分子中に１級アミノ基と２級アミノ基を同時に含む化合物は、例えば、Ｎ−（β−アミノエチル）エタノールアミン、Ｎ−（β−アミノエチル）イソプロパノールアミン、Ｎ−（γ−アミノプロピル）エタノールアミン、ヒドロキシエチルアミノプロピルアミン、モノメチルアミノプロピルアミン、イミノビスプロピルアミン、ジエチレントリアミンなどが挙げられるが、中でも、処理液安定性および耐食性の点からＮ−（β−アミノエチル）エタノールアミン及びジエチレントリアミンが好ましい。
【００３９】
サリチルアルデヒド又はメチルサリチルアルデヒドと２級アミノ基含有サリチリデンアミノ化合物（Ｅ）との反応は、一般的には溶液中で行われ、反応温度は２０〜８０℃の範囲内が適当である。
【００４０】
２級アミン化合物（Ｃ）
エポキシ基含有アクリル樹脂（Ａ）のエポキシ基に反応させる２級アミン化合物（Ｃ）は、１分子中に少なくとも１個の活性水素を有するアミン化合物であり、具体的には例えば、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、ピペリジン、ルペチジン、ピロリジン、ジベンジルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエタノールアミン、Ｎ−メチルエタノールアミン、Ｎ−エチルエタノールアミン、Ｎ−ｎ−ブチルエタノールアミン、Ｎ−ｔ−ブチルエタノールアミン、モルホリンなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、また、これらは１種でまたは２種以上混合して用いることができる。これらアミン化合物の中でもアルカノールアミン類が好適である。また、１級アミノ基をあらかじめケトン化合物と反応させてケチミン化させた後、残りの活性水素とエポキシ基含有アクリルポリマー（Ａ）のエポキシ基と反応させてもよい。
【００４１】
エポキシ基含有アクリル樹脂（Ａ）とサリチリデンアミノ化合物（Ｂ）及び２級アミン化合物（Ｃ）との反応は、同時に行うこともできるが、製造安定性の面からは（Ｂ）及び（Ｃ）を別々に反応させる方が望ましく、反応させる順序に特に制限はない。反応は通常溶液中で行われるが、反応温度はエポキシ基とカルボキシル基との反応では６０〜１５０℃の範囲内、エポキシ基と２級アミノ基との反応では４０〜１４０℃の範囲内が適当である。
【００４２】
上記のようにして得られる金属表面処理剤用ポリマー組成物の数平均分子量は、耐食性および製造安定性の点から３，０００〜１００，０００、好ましくは５，０００〜５０，０００の範囲内が適している。
【００４３】
金属用表面処理剤
上記で得られたポリマー組成物を用いることにより、クロムを含有しなくても十分な耐食性を有する金属用表面処理剤を得ることができる。
【００４４】
金属用表面処理剤は、本発明のポリマー組成物単独でも金属との密着性がよく、耐食性のよい皮膜を得ることができるが、他の有機高分子化合物、架橋剤、エッチング剤、酸化性促進剤、ノンクロム系防錆剤などを添加することにより、さらに耐食性は向上する。
【００４５】
上記有機高分子化合物としては、例えば、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、オレフィン−カルボン酸系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどが挙げられる。
【００４６】
上記エッチング剤としては、リン酸、ピロリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、テトラリン酸ナトリウム、メタリン酸、メタリン酸アンモニウム、ヘキサメタリン酸ナトリウムなどのリン酸系化合物；弗化水素酸；珪弗化水素酸、ジルコニウム弗化水素酸、チタン弗化水素酸などの金属弗化水素酸及びそれらの塩などが挙げられる。
【００４７】
上記防錆剤としては、例えば酸化モリブデン、モリブデン酸、モリブデン酸リチウム、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウム、モリブデン酸アンモニウムなどのモリブデン化合物；酸化タングステン、タングステン酸、タングステン酸リチウム、タングステン酸ナトリウム、タングステン酸カリウム、タングステン酸アンモニウムなどのタングステン化合物；酸化バナジウム、バナジン酸、オルソバナジン酸リチウム、オルソバナジン酸ナトリウム、メタバナジン酸リチウム、メタバナジン酸カリウム、メタバナジン酸ナトリウム、メタバナジン酸アンモニウム、ピロバナジン酸ナトリウム、塩化バナジル、硫酸バナジルなどのバナジウム化合物；酸化亜鉛、炭酸亜鉛、硝酸亜鉛などの亜鉛化合物；タンニン酸、フィチン酸、ベンゾトリアゾールなどの有機防錆剤などが挙げられる。
【００４８】
上記酸化性促進剤としては、例えば硝酸イオン、亜硝酸イオン、塩素酸イオン、臭素酸イオン、有機ニトロ化合物、有機過酸化物、過酸化水素などが挙げられる。
【００４９】
表面処理剤には、必要に応じて、さらに有機溶剤、潤滑剤、増粘剤、界面活性剤、着色顔料、体質顔料、シリカ、防錆顔料などを含有することができる。
【００５０】
上記有機溶剤としては、例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール系、プロピレングリコール系等の親水性溶剤が好適に用いられる。
【００５１】
上記潤滑剤は、添加することにより、プレス成形性が格段に向上するものであり、本発明の表面処理剤に添加することにより耐食性と潤滑性を兼ね備えた皮膜を形成することができ、１コートで潤滑鋼板を得ることができる。潤滑剤としては、具体的には例えば、フッ素樹脂微粉末（例えば、四フッ化エチレン樹脂、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂、四フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合樹脂、四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂等の微粉末）、ポリオレフィンワックス（例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等）、１つの粒子中にポリオレフィンとフッ素樹脂とが混在して含まれる潤滑剤、グラファイト、窒化ホウ素、フッ化カーボンなどが挙げられる。中でも特に、ポリオレフィンワックスとフッ素樹脂微粉末とを複合添加することにより、潤滑性は格段に向上する。
【００５２】
表面処理鋼材
本発明の表面処理剤を基材に塗布し焼付けることにより表面処理鋼材を得ることができる。
【００５３】
上記表面処理組成物が適用される基材としては、金属素材であれば何ら制限を受けない。例えば、鉄、銅、アルミニウム、スズ、亜鉛ならびにこれらの金属を含む合金、及びこれらの金属によるめっき鋼板もしくは蒸着製品などがあがられる。
【００５４】
本表面処理組成物は、基材である鋼板上に、それ自体既知の処理方法、例えば浸漬塗装、スプレー塗装、ロール塗装などにより処理することができる。表面処理の乾燥条件は、通常、素材到達最高温度が約６０〜約２５０℃となる条件で約２秒〜約３０秒乾燥させることが好適である。
【００５５】
また表面処理組成物の処理膜厚としては、処理膜厚を薄くし過ぎると、耐食性、耐水性などの性能が低下し、一方処理膜厚を厚くし過ぎると、表面処理剤が割れたり加工性が低下したりするため、通常０．０５〜１０μｍ、特に０．１〜３μｍの範囲が好ましい。
【００５６】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、以下、「部」及び「％」はいずれも重量基準によるものとする。
【００５７】
エポキシ基含有アクリル樹脂溶液の製造
製造例１
攪拌機、温度計および冷却器が取り付けてある反応容器中にエチレングリコールモノブチルエーテルを４００部投入し、撹拌しながら反応容器内の温度を９０℃まで上げた。９０℃の温度に保持しながら、グリシジルメタクリレート５００部、スチレン２５０部、ｎ−ブチルアクリレート２５０部及びｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート１０部の混合物を３時間かけて滴下し、更に同温度で５時間保持し熟成した。冷却後エチレングリコールモノブチルエーテル５５部を投入し、固形分６８％のエポキシ基含有アクリル樹脂溶液（ａ）を得た。得られたアクリル樹脂の数平均分子量は約２０，０００及びエポキシ当量は２９０であった。
【００５８】
サリチリデンアミノ化合物の製造
製造例２
攪拌機、温度計および冷却器が取り付けてある反応容器中にプロピレングリコールモノメチルエーテル７４０部を投入し、アントラニル酸１３７部（１モル）を加え、撹拌しながら反応容器中の温度を４０℃に保持し、反応容器内にサリチルアルデヒド１２２部（１モル）をゆっくりと加えながら撹拌した。約６０℃まで発熱した。６０℃に保持しながら約３時間熟成し有効成分２６％の赤色のサリチリデンアミノ化合物溶液（ｂ１）を得た。
【００５９】
製造例３
攪拌機、温度計および冷却器が取り付けてある反応容器中にプロピレングリコールモノメチルエーテル３１０部を投入し、モノメチルアミノプロピルアミン８８部（１モル）を加え、撹拌しながら反応容器中の温度を３０℃保持し、反応容器内にサリチルアルデヒド１２２部（１モル）をゆっくりと加えながら撹拌した。約７０℃まで発熱し、４０〜５０℃を保持しながら約３時間熟成した。有効成分４０％の赤色のサリチリデンアミノ化合物溶液（ｂ２）を得た。
【００６０】
製造例４
攪拌機、温度計および冷却器が取り付けてある反応容器中にプロピレングリコールモノメチルエーテル５２０部を投入し、ジエチレントリアミン１０３部（１モル）を加え、撹拌しながら反応容器中の温度を３０℃保持し、反応容器内にサリチルアルデヒド２４４部（２モル）をゆっくりと加えながら撹拌した。約５０℃まで発熱し、４０〜５０℃を保持しながら約３時間熟成した。有効成分４０％の赤色のサリチリデンアミノ化合物溶液（ｂ３）を得た。
【００６１】
ポリマー組成物水溶液の製造
実施例１
攪拌機、温度計および冷却器が取り付けてある反応容器中に製造例１に記載のエポキシ基含有アクリル樹脂溶液（ａ）を１０００部と製造例２に記載のサリチリデンアミノ化合物溶液（ｂ１）６７０部を仕込み、１００℃で６時間反応させた。反応容器内の温度を８５℃に下げて、ジエチルアミン１２０部を添加し、さらに同温度に６時間保持して、固形分５５％のポリマー組成物溶液を得た。得られたポリマー組成物溶液をｐＨ２のリン酸水溶液に溶解してポリマー組成物水溶液Ｐ１を得た。得られたポリマーの数平均分子量は３０，０００であった。
【００６２】
実施例２〜６
下記表１に示す配合以外は実施例１と同様にして反応を行ない各ポリマー組成物水溶液を得た。
【００６３】
【表１】
【００６４】
比較例１
攪拌機、温度計および冷却器が取り付けてある反応容器中に製造例１に記載のエポキシ基含有アクリル樹脂溶液（ａ）１０００部、ジエチルアミン１７５部及びエチレングリコールモノブチルエーテル３８５部を仕込み、８０℃で４時間反応させて固形分５５％のポリマー組成物溶液を得た。得られたポリマー組成物溶液をｐＨ２のリン酸水溶液に溶解してポリマー組成物水溶液Ｑ１を得た。得られたポリマーの数平均分子量は２５，０００であった。
【００６５】
比較例２
攪拌機、温度計および冷却器が取り付けてある反応容器中に製造例１に記載のエポキシ基含有アクリル樹脂溶液（ａ）１０００部、Ｎ−メチルエタノールアミン１８１部及びエチレングリコールモノブチルエーテル３９０部を仕込み、８０℃で３時間反応させて固形分５５％のポリマー組成物溶液を得た。得られたポリマー組成物溶液をｐＨ２のリン酸水溶液に溶解してポリマー組成物水溶液Ｑ２を得た。得られたポリマーの数平均分子量は３３，０００であった。
【００６６】
金属用表面処理剤の製造
実施例７〜１２ならびに比較例３及び４
実施例１〜６ならびに比較例１及び２で得られたポリマー組成物水溶液を用いて、下記表２に示す組み合わせで、各々のポリマー組成物が固形分で５０ｇ／ｌ、リン酸が１００ｇ／ｌ及びフッ化水素酸が５０ｇ／ｌの含有量となるように水溶液を調整して各金属用表面処理剤を作成した。
【００６７】
試験塗板の作成
上記の各金属用表面処理剤を用いて、板厚０．６ｍｍの電気亜鉛めっき鋼板（めっき目付量２０ｇ／ｍ２）を（ａ）脱脂→（ｂ）水洗→（ｃ）表面処理（ディップ処理）→（ｄ）水洗→（ｅ）純水洗浄→（ｆ）乾燥することにより処理を行った。なお、（ｃ）表面処理は浴温５０℃の処理液に２分浸漬した。また、（ｆ）乾燥は雰囲気温度１００℃の条件で１０分行った。
【００６８】
上記で得られた各表面処理板に、次いでアミラック＃１０００ホワイト（関西ペイント社製、熱硬化型アルキド樹脂塗料、白色）を乾燥膜厚が３０μｍとなるように塗装し、１３０℃で２０分間焼き付けて上塗塗装板を得た。得られた塗装板について以下の評価を行った。評価結果を下記表２に示した。
【００６９】
試験方法
密着性：塗装面にナイフにて素地に達する縦横各１１本の傷を碁盤目状に入れて１ｍｍ角のマス目を１００個作成した。この碁盤目部にセロハン粘着テープを密着させて瞬時に剥がした際の上層塗膜の剥離程度を下記基準により評価した。
○：上層塗膜の剥離が全く見られない、
△：上層塗膜の剥離が１〜１０個程度認められる、
×：上層塗膜の剥離が１０個以上程度認められる。
【００７０】
耐食性：試験塗板の端面部および裏面部をシールした試験塗板に、ＪＩＳ Ｚ２３７１に規定する塩水噴霧試験を２４０時間まで行い、平坦部のサビ、フクレ等を下記基準で評価するとともに、クロスカット部にセロハン粘着テープを密着させ瞬時に剥がしたときのクロスカット部の最大剥離幅（片側ｍｍ）を表記した。
○：白錆、ふくれ等の発生程度が塗膜面積の５％以内、
△：白錆、ふくれ等の発生程度が塗膜面積の１０％以上で３０％未満、
×：白錆、ふくれ等の発生程度が塗膜面積の５０％以上。
【００７１】
【表２】
【００７２】
【発明の効果】
本発明の金属表面処理剤用ポリマー組成物を含有する表面処理剤を用いて金属を表面処理することにより、クロム酸塩処理及びリン酸塩処理に匹敵する防錆力を持つ表面処理鋼材を得ることができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、従来のクロム酸塩処理及びリン酸塩処理に替わる加工性、耐食性、上塗塗装性等に優れた皮膜を得ることのできる無公害型の金属表面処理剤用のポリマー組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
従来、金属表面の耐食性を向上させるためクロム酸塩処理及びリン酸塩処理が一般に行われている。しかしながらクロム酸塩を使用する表面処理方法は、処理工程でのクロム酸塩ヒュームの飛散、廃水処理設備に多大な費用を要すること、さらには化成処理皮膜からクロム酸塩が溶出するなどの問題がある。また、６価クロム化合物はＩＡＲＣ(International Agency for Rearch on Cancer Review)を初めとして多くの公的機関が人体に対する発癌性物質に指摘しており、極めて有毒な物質である。
【０００３】
また、リン酸塩処理では、リン酸亜鉛系又はリン酸鉄系の表面処理が通常行われているが、耐食性を付与する目的でリン酸塩処理後、通常のクロム酸によるリンス処理をおこなうため、クロム処理の問題とともにリン酸塩処理剤中の反応促進剤、金属イオンなどの廃水処理、被処理金属からの金属イオンの溶出によるスラッジ処理などの問題がある。
【０００４】
クロム酸塩処理やリン酸塩処理以外の処理方法として、（１）重リン酸アルミニウムを含有する水溶液で処理した後、１５０〜５５０℃の温度で加熱する表面処理方法（特公昭53-28857号公報参照）、（２）タンニン酸を含有する水溶液で処理する方法（特開昭51-71233号公報参照）などが提案され、また、（３）亜硝酸ナトリウム、硼酸ナトリウム、イミダゾール、芳香族カルボン酸、界面活性剤等による処理方法もしくはこれらを組み合わせた処理方法が行われている。
【０００５】
しかしながら、（１）の方法は、この上に塗料を塗装する場合塗料の密着性が十分でなく、（２）の方法は、耐食性が劣り、また、（３）の方法は、いずれも高温多湿の雰囲気に暴露された場合の耐食性が劣るという問題がある。
【０００６】
また、膜厚数μｍ以下の薄膜の被覆を有する亜鉛系鋼板として、特開昭58-224174号公報、特開昭60-50179号公報、特開昭60-50180号公報などには、亜鉛系めっき鋼板を基材とし、これにクロメート皮膜を形成し、さらにこの上に最上層として有機複合シリケート被膜を形成した防錆鋼板が知られており、このものは、加工性及び耐食性に優れた性能を有する。しかしながら、この防錆鋼板はクロメート皮膜を有するため、前記したと同様にクロメートイオンによる安全衛生面の問題があった。また、この防錆鋼板からクロメート皮膜を除いた鋼板では、いまだ耐食性は十分ではない。
【０００７】
本発明の目的は、クロム酸塩処理及びリン酸塩処理に匹敵する防錆力を持つ無公害型の金属表面処理剤用ポリマー組成物を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、特定のサリチリデンアミノ基と特定のアミノ基とを共に有する金属表面処理剤用ポリマー組成物が上記目的を達成するものであることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち本発明は、数平均分子量３，０００〜１００，０００の共重合体であって、該共重合体が下記式（１）に示すサリチリデンアミノ基を共重合体１分子当り平均１個以上、及び、下記式（２）に示すアミノ基を共重合体１分子当り平均１個以上有することを特徴とする金属表面処理剤用ポリマー組成物に関する。
【００１０】
【化５】
上記式中Ｒ１は水素原子又はメチル基を表し、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ独立に炭素数１〜８のアルキル基又はヒドロキシアルキル基を表す。
【００１２】
また、本発明は、上記金属表面処理剤用ポリマー組成物を含有する金属用表面処理剤に関する。
【００１３】
さらに本発明は、上記金属用表面処理剤を金属素材に塗布して得られる表面処理鋼材に関する。
【００１４】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
ポリマー組成物
本発明のポリマー組成物は、下記式（１）に示すサリチリデンアミノ基と下記式（２）に示すアミノ基とを同時に有するものである。
【００１６】
【化６】
上記式中Ｒ１は水素原子又はメチル基を表し、Ｒ２及びＲ３はそれぞれ独立に炭素数１〜８のアルキル基又はヒドロキシアルキル基を表す。
【００１８】
上記式（１）に示すサリチリデンアミノ基は耐食性と密着性の点から共重合体１分子当り平均１個以上、特に５〜５００個の範囲内で含有することが好ましく、上記式（２）に示すアミノ基は、耐食性の点から共重合体１分子当り平均１個以上、特に３〜５００個の範囲内で含有することが好ましい。
【００１９】
上記ポリマー組成物は、例えば、式（１）のサリチリデンアミノ基を有する不飽和単量体及び式（２）のアミノ基を有する不飽和単量体及び必要に応じてその他の不飽和単量体を用いて共重合することにより得ることができるが、先にエポキシ基含有アクリル樹脂（Ａ）を合成し、該エポキシ基含有アクリル樹脂（Ａ）のエポキシ基にサリチリデンアミノ化合物（Ｂ）及び２級アミン化合物（Ｃ）を反応させても得ることができる。サリチリデンアミノ基を有する不飽和単量体は、エポキシ基含有不飽和単量体とサリチリデンアミノ化合物（Ｂ）とを反応させることにより得ることができるが、製造工程が複雑となるので先にエポキシ基含有アクリル樹脂（Ａ）を合成する後者の方法の方が経済的である。なお、どちらか一方だけを後から反応させて付加してもよい。
【００２０】
上記方法で得られるポリマーは、下記式（３）に示すサリチリデンアミノ基を含有する繰り返し単位を有する。
【００２１】
【化７】
上記式中Ｒ１及びＲ４はそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を表し、Ｒ５は二価の結合基を表し、ｎは１以上の整数を表す。
【００２３】
上記二価の結合基Ｒ５としては、炭素数１〜８のアルキレン基、炭素数１〜８のオキシアルキレン基、下記式（４）の構造を有する基又は下記式（５）の構造を有する基であることが好ましい。
【００２４】
【化８】
上記式中Ｒ６及びＲ７は炭素数１〜８のアルキレン基、フェニレン基又は置換フェニレン基を表し、Ｒ８は水素原子、炭素数１〜８のアルキル基、炭素数１〜８のオキシアルキル基又は下記式（６）の構造を有する基を表す。
【００２６】
【化９】
上記式中Ｒ９は、炭素数１〜８のアルキレン基、フェニレン基又は置換フェニレン基を表し、Ｒ１０は水素原子又はメチル基を表す。
【００２８】
ここでエポキシ基含有アクリル樹脂（Ａ）のエポキシ基にサリチリデンアミノ化合物（Ｂ）及び２級アミン化合物（Ｃ）を反応させて本発明のポリマー組成物を得る方法についてさらに詳細に説明する。
【００２９】
エポキシ基含有アクリル樹脂（Ａ）
ポリマー組成物の合成に用いるエポキシ基含有アクリル樹脂（Ａ）は、通常、エポキシ基を含有する不飽和単量体（例えばグリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレートなど）とその他の不飽和単量体とを公知の方法により共重合することにより得ることができる。該その他の不飽和単量体としては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｉ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、セチル（メタ）アクリレート等のアクリル酸またはメタクリル酸の炭素数１〜１８のアルキルエステル；シクロヘキシル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート；スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等の芳香族ビニル系単量体；ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシアミル（メタ）アクリレート、ヒドロキシヘキシル（メタ）アクリレート等のヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート、該ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート１モルに対してε−カプロラクトンを１〜５モル開環付加させてなる、水酸基を有するカプロラクトン変性アルキル（メタ）アクリレート等の水酸基含有重合性不飽和単量体；アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−メトキシメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エトキシ（メタ）アクリルアミド、Ｎ−プロポキシ（メタ）アクリルアミド、Ｎ−イソプロポキシ（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ブトキシ（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ｓｅｃ−ブトキシ（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブトキシ（メタ）アクリルアミド等のアクリルアミド系モノマー；アクリルニトリル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル、エチレン、ブタジエン等を挙げることができるが、中でもスチレン、アクリル酸またはメタクリル酸の炭素数１〜８のアルキルエステルが処理液安定性及び耐食性などの点から好ましい。本発明において、各化合物の語尾の「（メタ）アクリレート」は「アクリレートまたはメタクリレート」を、また、「（メタ）アクリルアミド」は「アクリルアミドまたはメタクリルアミド」を意味する。
【００３０】
上記不飽和単量体を共重合する際に用いる、ラジカル重合開始剤としては、従来公知のものが使用でき、例えば、過酸化ベンゾイル、ジｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、クミルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ラウリルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、ｔ−ブチルバーオキシ−２−エチルヘキサノエートなどの過酸化物；α，α’−アゾビス−２−メチルブチロニトリル、アゾビスジメチルバレロニトリル、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリルなどのアゾ化合物などが挙げられる。
【００３１】
重合方法としては従来公知の方法を使用でき、例えば溶液重合、バルク重合、乳化重合、サスペンジョン重合などを挙げることができる。
【００３２】
溶液重合などで用いる溶剤については、特に限定されないが、エポキシ基含有アクリルポリマーから本発明の樹脂を誘導する際には、エポキシ基と反応しないものが好ましい。例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類；エタノール、ブタノール、２−エチルヘキシルアルコール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルなどの水酸基を含有するアルコール類やエーテル類；酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテートなどのエステル類；トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素などを例示でき、これらの１種または２種以上を混合して使用することができる。
【００３３】
サリチリデンアミノ化合物（Ｂ）
上記エポキシ基含有アクリル樹脂（Ａ）のエポキシ基に反応させるサリチリデンアミノ化合物（Ｂ）としては、エポキシ基と反応する基とサリチリデンアミノ基を有する化合物が好適に使用できる。該エポキシ基と反応する基としてはカルボキシル基、２級アミノ基などが挙げられる。
【００３４】
カルボキシル基を有するサリチリデンアミノ化合物（Ｄ）としては、例えばサリチルアルデヒド又はメチルサリチルアルデヒドに、１分子中にカルボキシル基と１級アミノ基を同時に含む化合物を反応させて得ることができる。
【００３５】
上記１分子中にカルボキシル基と１級アミノ基を同時に含む化合物としては、アラニン、アスパラギン、グリシン、イソロイシン、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、セリン、トレオニン、トリプトファン、チロシン、バリンなどの天然アミノ酸、または、アントラニル酸、ｐ−アミノ安息香酸、ｍ−アミノ安息香酸、アミノサリチル酸、３−アミノ−４−クロロ安息香酸、アミノ安息香酸メチル、ｐ−（アミノメチル）安息香酸、アミノフェニル酢酸などのフェニル基含有化合物が挙げられるが、中でも処理液安定性および耐食性などの点からアントラニル酸及びｐ−アミノ安息香酸が好ましい。
【００３６】
サリチルアルデヒド又はメチルサリチルアルデヒドとカルボキシル基含有サリチリデンアミノ化合物（Ｄ）との反応は、一般的には溶液中で行われ、反応温度は２０〜８０℃の範囲内が適当である。
【００３７】
上記２級アミノ基を少なくとも１つ含むサリチリデンアミノ化合物（Ｅ）は、サリチルアルデヒドまたはメチルサリチルアルデヒドと、１分子中に１級アミノ基と２級アミノ基を同時に含む化合物を反応させて得ることができる。
【００３８】
上記１分子中に１級アミノ基と２級アミノ基を同時に含む化合物は、例えば、Ｎ−（β−アミノエチル）エタノールアミン、Ｎ−（β−アミノエチル）イソプロパノールアミン、Ｎ−（γ−アミノプロピル）エタノールアミン、ヒドロキシエチルアミノプロピルアミン、モノメチルアミノプロピルアミン、イミノビスプロピルアミン、ジエチレントリアミンなどが挙げられるが、中でも、処理液安定性および耐食性の点からＮ−（β−アミノエチル）エタノールアミン及びジエチレントリアミンが好ましい。
【００３９】
サリチルアルデヒド又はメチルサリチルアルデヒドと２級アミノ基含有サリチリデンアミノ化合物（Ｅ）との反応は、一般的には溶液中で行われ、反応温度は２０〜８０℃の範囲内が適当である。
【００４０】
２級アミン化合物（Ｃ）
エポキシ基含有アクリル樹脂（Ａ）のエポキシ基に反応させる２級アミン化合物（Ｃ）は、１分子中に少なくとも１個の活性水素を有するアミン化合物であり、具体的には例えば、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、ピペリジン、ルペチジン、ピロリジン、ジベンジルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエタノールアミン、Ｎ−メチルエタノールアミン、Ｎ−エチルエタノールアミン、Ｎ−ｎ−ブチルエタノールアミン、Ｎ−ｔ−ブチルエタノールアミン、モルホリンなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、また、これらは１種でまたは２種以上混合して用いることができる。これらアミン化合物の中でもアルカノールアミン類が好適である。また、１級アミノ基をあらかじめケトン化合物と反応させてケチミン化させた後、残りの活性水素とエポキシ基含有アクリルポリマー（Ａ）のエポキシ基と反応させてもよい。
【００４１】
エポキシ基含有アクリル樹脂（Ａ）とサリチリデンアミノ化合物（Ｂ）及び２級アミン化合物（Ｃ）との反応は、同時に行うこともできるが、製造安定性の面からは（Ｂ）及び（Ｃ）を別々に反応させる方が望ましく、反応させる順序に特に制限はない。反応は通常溶液中で行われるが、反応温度はエポキシ基とカルボキシル基との反応では６０〜１５０℃の範囲内、エポキシ基と２級アミノ基との反応では４０〜１４０℃の範囲内が適当である。
【００４２】
上記のようにして得られる金属表面処理剤用ポリマー組成物の数平均分子量は、耐食性および製造安定性の点から３，０００〜１００，０００、好ましくは５，０００〜５０，０００の範囲内が適している。
【００４３】
金属用表面処理剤
上記で得られたポリマー組成物を用いることにより、クロムを含有しなくても十分な耐食性を有する金属用表面処理剤を得ることができる。
【００４４】
金属用表面処理剤は、本発明のポリマー組成物単独でも金属との密着性がよく、耐食性のよい皮膜を得ることができるが、他の有機高分子化合物、架橋剤、エッチング剤、酸化性促進剤、ノンクロム系防錆剤などを添加することにより、さらに耐食性は向上する。
【００４５】
上記有機高分子化合物としては、例えば、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、オレフィン−カルボン酸系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどが挙げられる。
【００４６】
上記エッチング剤としては、リン酸、ピロリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、テトラリン酸ナトリウム、メタリン酸、メタリン酸アンモニウム、ヘキサメタリン酸ナトリウムなどのリン酸系化合物；弗化水素酸；珪弗化水素酸、ジルコニウム弗化水素酸、チタン弗化水素酸などの金属弗化水素酸及びそれらの塩などが挙げられる。
【００４７】
上記防錆剤としては、例えば酸化モリブデン、モリブデン酸、モリブデン酸リチウム、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウム、モリブデン酸アンモニウムなどのモリブデン化合物；酸化タングステン、タングステン酸、タングステン酸リチウム、タングステン酸ナトリウム、タングステン酸カリウム、タングステン酸アンモニウムなどのタングステン化合物；酸化バナジウム、バナジン酸、オルソバナジン酸リチウム、オルソバナジン酸ナトリウム、メタバナジン酸リチウム、メタバナジン酸カリウム、メタバナジン酸ナトリウム、メタバナジン酸アンモニウム、ピロバナジン酸ナトリウム、塩化バナジル、硫酸バナジルなどのバナジウム化合物；酸化亜鉛、炭酸亜鉛、硝酸亜鉛などの亜鉛化合物；タンニン酸、フィチン酸、ベンゾトリアゾールなどの有機防錆剤などが挙げられる。
【００４８】
上記酸化性促進剤としては、例えば硝酸イオン、亜硝酸イオン、塩素酸イオン、臭素酸イオン、有機ニトロ化合物、有機過酸化物、過酸化水素などが挙げられる。
【００４９】
表面処理剤には、必要に応じて、さらに有機溶剤、潤滑剤、増粘剤、界面活性剤、着色顔料、体質顔料、シリカ、防錆顔料などを含有することができる。
【００５０】
上記有機溶剤としては、例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール系、プロピレングリコール系等の親水性溶剤が好適に用いられる。
【００５１】
上記潤滑剤は、添加することにより、プレス成形性が格段に向上するものであり、本発明の表面処理剤に添加することにより耐食性と潤滑性を兼ね備えた皮膜を形成することができ、１コートで潤滑鋼板を得ることができる。潤滑剤としては、具体的には例えば、フッ素樹脂微粉末（例えば、四フッ化エチレン樹脂、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂、四フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合樹脂、四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、フッ化ビニリデン樹脂等の微粉末）、ポリオレフィンワックス（例えば、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等）、１つの粒子中にポリオレフィンとフッ素樹脂とが混在して含まれる潤滑剤、グラファイト、窒化ホウ素、フッ化カーボンなどが挙げられる。中でも特に、ポリオレフィンワックスとフッ素樹脂微粉末とを複合添加することにより、潤滑性は格段に向上する。
【００５２】
表面処理鋼材
本発明の表面処理剤を基材に塗布し焼付けることにより表面処理鋼材を得ることができる。
【００５３】
上記表面処理組成物が適用される基材としては、金属素材であれば何ら制限を受けない。例えば、鉄、銅、アルミニウム、スズ、亜鉛ならびにこれらの金属を含む合金、及びこれらの金属によるめっき鋼板もしくは蒸着製品などがあがられる。
【００５４】
本表面処理組成物は、基材である鋼板上に、それ自体既知の処理方法、例えば浸漬塗装、スプレー塗装、ロール塗装などにより処理することができる。表面処理の乾燥条件は、通常、素材到達最高温度が約６０〜約２５０℃となる条件で約２秒〜約３０秒乾燥させることが好適である。
【００５５】
また表面処理組成物の処理膜厚としては、処理膜厚を薄くし過ぎると、耐食性、耐水性などの性能が低下し、一方処理膜厚を厚くし過ぎると、表面処理剤が割れたり加工性が低下したりするため、通常０．０５〜１０μｍ、特に０．１〜３μｍの範囲が好ましい。
【００５６】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、以下、「部」及び「％」はいずれも重量基準によるものとする。
【００５７】
エポキシ基含有アクリル樹脂溶液の製造
製造例１
攪拌機、温度計および冷却器が取り付けてある反応容器中にエチレングリコールモノブチルエーテルを４００部投入し、撹拌しながら反応容器内の温度を９０℃まで上げた。９０℃の温度に保持しながら、グリシジルメタクリレート５００部、スチレン２５０部、ｎ−ブチルアクリレート２５０部及びｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート１０部の混合物を３時間かけて滴下し、更に同温度で５時間保持し熟成した。冷却後エチレングリコールモノブチルエーテル５５部を投入し、固形分６８％のエポキシ基含有アクリル樹脂溶液（ａ）を得た。得られたアクリル樹脂の数平均分子量は約２０，０００及びエポキシ当量は２９０であった。
【００５８】
サリチリデンアミノ化合物の製造
製造例２
攪拌機、温度計および冷却器が取り付けてある反応容器中にプロピレングリコールモノメチルエーテル７４０部を投入し、アントラニル酸１３７部（１モル）を加え、撹拌しながら反応容器中の温度を４０℃に保持し、反応容器内にサリチルアルデヒド１２２部（１モル）をゆっくりと加えながら撹拌した。約６０℃まで発熱した。６０℃に保持しながら約３時間熟成し有効成分２６％の赤色のサリチリデンアミノ化合物溶液（ｂ１）を得た。
【００５９】
製造例３
攪拌機、温度計および冷却器が取り付けてある反応容器中にプロピレングリコールモノメチルエーテル３１０部を投入し、モノメチルアミノプロピルアミン８８部（１モル）を加え、撹拌しながら反応容器中の温度を３０℃保持し、反応容器内にサリチルアルデヒド１２２部（１モル）をゆっくりと加えながら撹拌した。約７０℃まで発熱し、４０〜５０℃を保持しながら約３時間熟成した。有効成分４０％の赤色のサリチリデンアミノ化合物溶液（ｂ２）を得た。
【００６０】
製造例４
攪拌機、温度計および冷却器が取り付けてある反応容器中にプロピレングリコールモノメチルエーテル５２０部を投入し、ジエチレントリアミン１０３部（１モル）を加え、撹拌しながら反応容器中の温度を３０℃保持し、反応容器内にサリチルアルデヒド２４４部（２モル）をゆっくりと加えながら撹拌した。約５０℃まで発熱し、４０〜５０℃を保持しながら約３時間熟成した。有効成分４０％の赤色のサリチリデンアミノ化合物溶液（ｂ３）を得た。
【００６１】
ポリマー組成物水溶液の製造
実施例１
攪拌機、温度計および冷却器が取り付けてある反応容器中に製造例１に記載のエポキシ基含有アクリル樹脂溶液（ａ）を１０００部と製造例２に記載のサリチリデンアミノ化合物溶液（ｂ１）６７０部を仕込み、１００℃で６時間反応させた。反応容器内の温度を８５℃に下げて、ジエチルアミン１２０部を添加し、さらに同温度に６時間保持して、固形分５５％のポリマー組成物溶液を得た。得られたポリマー組成物溶液をｐＨ２のリン酸水溶液に溶解してポリマー組成物水溶液Ｐ１を得た。得られたポリマーの数平均分子量は３０，０００であった。
【００６２】
実施例２〜６
下記表１に示す配合以外は実施例１と同様にして反応を行ない各ポリマー組成物水溶液を得た。
【００６３】
【表１】
比較例１
攪拌機、温度計および冷却器が取り付けてある反応容器中に製造例１に記載のエポキシ基含有アクリル樹脂溶液（ａ）１０００部、ジエチルアミン１７５部及びエチレングリコールモノブチルエーテル３８５部を仕込み、８０℃で４時間反応させて固形分５５％のポリマー組成物溶液を得た。得られたポリマー組成物溶液をｐＨ２のリン酸水溶液に溶解してポリマー組成物水溶液Ｑ１を得た。得られたポリマーの数平均分子量は２５，０００であった。
【００６５】
比較例２
攪拌機、温度計および冷却器が取り付けてある反応容器中に製造例１に記載のエポキシ基含有アクリル樹脂溶液（ａ）１０００部、Ｎ−メチルエタノールアミン１８１部及びエチレングリコールモノブチルエーテル３９０部を仕込み、８０℃で３時間反応させて固形分５５％のポリマー組成物溶液を得た。得られたポリマー組成物溶液をｐＨ２のリン酸水溶液に溶解してポリマー組成物水溶液Ｑ２を得た。得られたポリマーの数平均分子量は３３，０００であった。
【００６６】
金属用表面処理剤の製造
実施例７〜１２ならびに比較例３及び４
実施例１〜６ならびに比較例１及び２で得られたポリマー組成物水溶液を用いて、下記表２に示す組み合わせで、各々のポリマー組成物が固形分で５０ｇ／ｌ、リン酸が１００ｇ／ｌ及びフッ化水素酸が５０ｇ／ｌの含有量となるように水溶液を調整して各金属用表面処理剤を作成した。
【００６７】
試験塗板の作成
上記の各金属用表面処理剤を用いて、板厚０．６ｍｍの電気亜鉛めっき鋼板（めっき目付量２０ｇ／ｍ２）を（ａ）脱脂→（ｂ）水洗→（ｃ）表面処理（ディップ処理）→（ｄ）水洗→（ｅ）純水洗浄→（ｆ）乾燥することにより処理を行った。なお、（ｃ）表面処理は浴温５０℃の処理液に２分浸漬した。また、（ｆ）乾燥は雰囲気温度１００℃の条件で１０分行った。
【００６８】
上記で得られた各表面処理板に、次いでアミラック＃１０００ホワイト（関西ペイント社製、熱硬化型アルキド樹脂塗料、白色）を乾燥膜厚が３０μｍとなるように塗装し、１３０℃で２０分間焼き付けて上塗塗装板を得た。得られた塗装板について以下の評価を行った。評価結果を下記表２に示した。
【００６９】
試験方法
密着性：塗装面にナイフにて素地に達する縦横各１１本の傷を碁盤目状に入れて１ｍｍ角のマス目を１００個作成した。この碁盤目部にセロハン粘着テープを密着させて瞬時に剥がした際の上層塗膜の剥離程度を下記基準により評価した。
○：上層塗膜の剥離が全く見られない、
△：上層塗膜の剥離が１〜１０個程度認められる、
×：上層塗膜の剥離が１０個以上程度認められる。
【００７０】
耐食性：試験塗板の端面部および裏面部をシールした試験塗板に、ＪＩＳ Ｚ２３７１に規定する塩水噴霧試験を２４０時間まで行い、平坦部のサビ、フクレ等を下記基準で評価するとともに、クロスカット部にセロハン粘着テープを密着させ瞬時に剥がしたときのクロスカット部の最大剥離幅（片側ｍｍ）を表記した。
○：白錆、ふくれ等の発生程度が塗膜面積の５％以内、
△：白錆、ふくれ等の発生程度が塗膜面積の１０％以上で３０％未満、
×：白錆、ふくれ等の発生程度が塗膜面積の５０％以上。
【００７１】
【表２】
【発明の効果】
本発明の金属表面処理剤用ポリマー組成物を含有する表面処理剤を用いて金属を表面処理することにより、クロム酸塩処理及びリン酸塩処理に匹敵する防錆力を持つ表面処理鋼材を得ることができる。
Claims (7)
- 数平均分子量３，０００〜１００，０００の共重合体であって、該共重合体が下記式（１）に示すサリチリデンアミノ基を共重合体１分子当り平均１個以上、及び、下記式（２）に示すアミノ基を共重合体１分子当り平均１個以上有することを特徴とする金属表面処理剤用ポリマー組成物。
- ポリマー組成物が、下記式（３）に示すサリチリデンアミノ基を含有する繰り返し単位を少なくとも１つ有するものである請求項１に記載の金属表面処理剤用ポリマー組成物。
- 二価の結合基Ｒ５が、炭素数１〜８のアルキレン基、炭素数１〜８のヒドロキシアルキレン基、下記式（４）の構造を有する基又は下記式（５）の構造を有する基である請求項２に記載の金属表面処理剤用ポリマー組成物。
- ポリマー組成物が、エポキシ基含有アクリル樹脂（Ａ）のエポキシ基にサリチリデンアミノ化合物（Ｂ）及び２級アミン化合物（Ｃ）を反応させて得られるものである請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属表面処理剤用ポリマー組成物。
- サリチリデンアミノ化合物（Ｂ）が、サリチルアルデヒド又はメチルサリチルアルデヒドと、１分子中にカルボキシル基と１級アミノ基を同時に含む化合物（Ｄ）又は１分子中に１級アミノ基と２級アミノ基を同時に含む化合物（Ｅ）とを反応させて得られるものである請求項４に記載の金属表面処理剤用ポリマー組成物。
- 請求項１〜５のいずれか一項に記載のポリマー組成物を含有することを特徴とする金属用表面処理剤。
- 請求項６に記載の金属用表面処理剤を金属素材に塗布して得られる表面処理鋼材。
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