JP4617009B2 - 鋼板の塗装処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗装処理方法および鋼製家具用塗装鋼板に関し、特に、リン酸塩化成処理した後に水性塗料を塗布する塗装処理方法および鋼製家具用塗装鋼板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、鉄等の金属表面に対する塗装下地処理として、例えば、リン酸塩化成処理が広く行われている。
【０００３】
上記リン酸塩化成処理は、リン酸塩の種類により、代表的なものとして、リン酸鉄化成処理およびリン酸亜鉛化成処理を挙げることができる。
【０００４】
前者のリン酸鉄化成処理は、リン酸イオン、炭酸イオンおよび硝酸イオンを主成分とするｐＨ３〜６．５のリン酸鉄化成処理液が一般に用いられる。また、これらの各イオンの他に、さらに、塩素酸イオン、臭素酸イオン、硫酸ヒドロキシアミン等を添加して用いるものもある。
【０００５】
リン酸鉄化成処理は、処理された金属表面の耐食性を向上させ、また、金属に塗布された塗料の金属表面に対する密着性を向上させることができるため、特に賞用されている。
【０００６】
また、リン酸鉄化成処理は、処理液に重金属イオンを含まないため廃液処理が容易であり、また、処理液のｐＨが比較的高いため処理設備の材料としてステンレス鋼等を使用する必要が無いという利点を有する。
【０００７】
このため、リン酸鉄化成処理は、特段の耐食性を要しない小物部品、農機具部品等の材料の下地処理用として用いられている。
【０００８】
このリン酸鉄化成処理の改良技術として、例えば、本出願人が先に提案した特開平９―２２８０６４号公報記載の方法がある。
【０００９】
このリン酸鉄化成処理方法は、処理液として、リン酸イオン、塩素酸イオン、硝酸イオンおよび臭素酸イオンを主成分とし、さらに、ポリスチレンスルホン酸塩を含有するｐＨ４．５〜５．５のリン酸鉄化成処理液を用いるものである。
【００１０】
上記のリン酸鉄化成処理方法によれば、ポリスチレンスルホン酸塩を含有することにより化成処理中の化成処理液のｐＨの低下を抑制することができ、この結果、安定した化成処理を行うことができる。
【００１１】
しかしながら、これらのリン酸鉄化成処理は、特定の用途においては必ずしも充分な耐食性を得ることができない。
【００１２】
このため、例えば、自動車のボディーや洗濯機等の家庭電化製品等については、前者のリン酸鉄化成処理に代えて、より高い耐食性を得ることができる上記後者のリン酸亜鉛化成処理が用いられている。
【００１３】
特に、最近主流となっている自動車のボディー等のカチオン電着塗装の下地処理としてリン酸亜鉛化成処理が好適に用いられている。
【００１４】
この場合、リン酸亜鉛化成処理液は、主成分金属としての亜鉛を含むとともに、ニッケルやマンガン等の金属を必須成分として含むものが主に用いられている。
【００１５】
ところで、塗料の種類に関し、アクリル樹脂やポリエステル樹脂等の塗膜形成材料としての樹脂を炭化水素等の溶剤に溶かした溶剤型塗料は、作業衛生上必ずしも好ましくなく、また、溶剤を大気中に揮散させて環境を汚染するおそれがある。このため、最近では、この溶剤型塗料に代えて水性塗料を用いる傾向にある。
【００１６】
また、例えば、スチールデスクやスチールロッカー等の鋼製家具についても、アルキド樹脂等の樹脂を含む水性塗料を用いて塗装する方法が多用されている。
【００１７】
これらの鋼製家具は、通常、屋内で使用されるため、上記した自動車のボディー等のように屋外で大気や雨水等に暴露した環境下で使用するものに比べると、必ずしも高度な耐食性を要しない。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アルキド樹脂等の樹脂を含む水性塗料により塗装した鋼製家具は、溶剤型塗料により塗装したものに比べると耐食性が低いため、ＪＩＳ Ｓ１０３１〜１０３３の鋼製家具規格を満足することができない場合がある。
【００１９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、作業衛生上および環境上の不具合がなく、また、鋼製家具の耐食性を向上させることができる鋼板の塗装処理方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る鋼板の塗装処理方法は、リン酸イオンおよび硝酸イオンを主成分とし、さらに、亜鉛イオンを１００〜３００ｐｐｍ含有するｐＨが３〜４．５のリン酸塩化成処理液で鋼板を化成処理して皮膜を形成する化成処理工程と、該化成処理により鋼板に形成された皮膜上に水性塗料を塗布する塗装工程とを有することを特徴とする。
【００２１】
ここで、リン酸イオンおよび硝酸イオンを主成分とするとは、従来のリン酸塩化成処理液に含まれるこれら以外の他の成分、例えば、炭酸イオン、塩素酸イオン、臭素酸イオン、硫酸ヒドロキシアミン等を実質的に含まないことをいう。
【００２２】
これにより、作業衛生上および環境上良好な塗装処理方法によって、高い耐食性を有する鋼板を得ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、以下に説明する。
【００２６】
本発明の塗装処理方法は、リン酸イオンおよび硝酸イオンを主成分とし、さらに、亜鉛イオンを１００〜３００ｐｐｍ含有してなるｐＨ３．０〜４．５のリン酸塩化成処理液で被塗物を化成処理する化成処理工程と、化成処理により形成された被塗物の皮膜上に水性塗料を塗布する塗装工程とを有する。
【００２７】
ここで、鋼板等の被塗物に塗膜を形成する場合、一般に、脱脂工程→水洗工程→化成処理工程→水洗処理工程→純水洗工程→乾燥工程→塗装工程の手順で処理される。本発明の化成処理および塗装工程も、この一連の工程のなかの当該工程で実施される。この場合、脱脂工程等の他の工程の処理条件については特に限定するものではない。
【００２８】
本発明の化成処理工程では、上記したように、リン酸イオンおよび硝酸イオンを主成分とし、さらに、亜鉛イオンを１００〜３００ｐｐｍ含有したｐＨ３．０〜４．５のリン酸塩化成処理液（以下、単に化成処理液という。）を用いる。
【００２９】
ここで、リン酸イオンの供給源としては、リン酸、第１リン酸ナトリウム等が挙げられる。また、硝酸イオンの供給源としては、硝酸、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸アンモニウム等が挙げられる。
【００３０】
上記各イオンのうち、リン酸イオンは、金属と不溶性の金属塩を形成して被塗物の表面に皮膜を形成する役割を果たす。一方、硝酸イオンは、皮膜形成促進剤の役割を果たす。
【００３１】
本発明の化成処理液は、リン酸イオンを９，０００〜１３，０００ｐｐｍ含む。リン酸イオン含有量が９，０００ｐｐｍ未満の場合は化成皮膜が不均一な状態に形成されやすく、一方、１３，０００ｐｐｍを越えても化成性の向上は期待できず、薬品消費量が増大するのみである。
【００３２】
また、化成処理液は、硝酸イオンを２００〜８００ｐｐｍ含むことが好ましい。硝酸イオン含有量が２００ｐｐｍ未満の場合は皮膜形成反応が遅れ、一方、８００ｐｐｍを越えても化成性の向上は期待できない。
【００３３】
本発明の化成処理液は、さらに亜鉛イオンを１００〜３００ｐｐｍ含む。
【００３４】
ここで、亜鉛イオンの供給源としては、亜鉛華、硝酸亜鉛、炭酸亜鉛等が挙げられる。
【００３５】
化成処理液の亜鉛イオンの含有量が１００ｐｐｍ未満の場合は充分な耐食性向上効果を得ることができず、一方、３００ｐｐｍを越えても耐食性の一層の向上を期待できず、薬剤消費量の増加に伴うコスト増加の不具合が顕在化する。
【００３６】
また、本発明の化成処理液は、上記したように、ｐＨを３．０〜４．５の範囲に調整する。
【００３７】
ｐＨが３．０未満の場合はエッチング過多となり、一方、４．５を越える場合は亜鉛化合物等の沈殿を析出する不具合がある。
【００３８】
本発明の化成処理は、スプレー処理または浸漬（ディップ）処理のいずれの処理方法を用いてもよく、また、スプレー処理および浸漬処理を併用してもよい。
【００３９】
化成処理は、好ましくは４５〜５５℃の温度で行う。
【００４０】
また、処理時間は、１０ｓ以上が好ましく、さらに３０〜１８０ｓがより好ましい。処理時間が１０ｓ未満の場合、充分な皮膜量の皮膜を形成することができず、塗装後の塗料密着性の不良の原因や耐食性が向上しない原因となる。
【００４１】
本発明の塗装処理工程では、上記の化成処理液を用いた化成処理により形成された皮膜上に水性塗料を塗布する。
【００４２】
ここで、水性塗料は、特に限定するものではなく、例えば、塗膜形成用樹脂として、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等を適宜配合して用いることができる。また、適宜、架橋剤、着色顔料、さらに必要に応じて体質顔料を加える。
【００４３】
本発明の塗装処理は、スプレー塗装またはロール塗装等のいずれの塗装方法を用いてもよく、また、これらの塗装方法を併用してもよい。
【００４４】
化成皮膜の上に形成する塗膜の厚みは、好ましくは、２５〜３５μｍである。
【００４５】
塗装処理は、１コートにより１層の上記塗膜を形成すれば充分であるが、これに限定するものではない。
【００４６】
以上説明した本発明の塗装処理方法により、作業衛生上および環境上良好な処理方法によって、高い耐食性を有する被塗物を得ることができる。
【００４７】
また、本発明の鋼製家具用塗装鋼板は、上記の塗装処理方法により処理したものである。
【００４８】
ここで、鋼製家具とは、事務机、椅子、ロッカー等、屋内で使用されるスチール家具をいう。
【００４９】
鋼製家具用鋼板は、材料として、例えば、通常用いられる冷間圧延鋼板を使用する。但し、これに限定するものではない。
【００５０】
本発明のリン酸塩化成処理鋼製家具用鋼板は、高い耐食性を得ることができる。
【００５１】
【実施例】
実施例および比較例を挙げて、本発明をさらに説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。
（被塗物）
被塗物としての鋼板は、冷延鋼板（ＪＩＳ ＳＰＣＣ ＳＤ３１４１）の７ｃｍ×１５ｃｍのテストピースを用いた。
（表面処理）
上記鋼板を用い、鋼板表面を清浄化するための脱脂等の予備処理および本発明の化成処理を以下の手順で行った。
【００５２】
まず、脱脂処理は、日本ペイント（株）製アルカリ脱脂剤（商品名「サーフクリーナーＣＳ３１０」）の２質量％水溶液を５０℃の温度で２ｍｉｎスプレーすることにより行った。
【００５３】
ついで、水洗処理は、上水を常温で３０ｓスプレーすることにより行った。
【００５４】
その後、以下の条件でリン酸塩化成処理を行った。
【００５５】
リン酸塩化成処理液は、リン酸イオン含有量１１，０００ｐｐｍおよび硝酸イオン含有量２００ｐｐｍの液を準備し、この液に、亜鉛イオン含有量が表１に示す所定の含有量となるように硝酸亜鉛を添加して、ブランクを含めて亜鉛イオン含有量が６水準のリン酸塩化成処理液を調製した。調製したリン酸塩化成処理液のｐＨは、いずれも約４．０である。
【００５６】
【表１】

各リン酸塩化成処理液を、それぞれ５０℃の温度で２ｍｉｎ、鋼板にスプレーした。
【００５７】
さらに、水洗処理として、常温の上水を３０ｓスプレーした後、引き続き、純水洗処理として、常温のイオン交換水を１５ｓスプレーし、その後、乾燥処理として、１２０℃の温度で１０ｍｉｎ乾燥した。
（塗装）
化成処理後の上記鋼板に対して、塗装処理を行った。塗料は日本ペイント（株）製水性塗料（商品名「オーデリサイクルＳ−６００」 主成分ポリエステル樹脂）を用い、スプレー法により２５〜３５μｍの膜厚に塗布した。
（評価）
以上の処理条件で処理して得られた塗装鋼板について、塩水浸漬試験を行って、耐食性を評価した。
【００５８】
塩水浸漬試験は、前記したＪＩＳ Ｓ１０３１〜１０３３の鋼製家具規格の試験法に従ったものであり、塗装鋼板の塗膜面に切り傷をつけ、２０℃に保持した３質量％ＮａＣｌ水溶液中に１００ｈ鋼板を浸漬した後、鋼板の切り傷部分にテープを粘着させた後、テープを剥離して、テープに塗膜等が付着することによって鋼板から剥離した最大剥離幅（片側 単位ｍｍ）を測定する方法に拠った。
【００５９】
評価結果を同じく表１に示す。
【００６０】
表１によれば、最大剥離幅３ｍｍ以下の規格値を充分に満たすのは、亜鉛イオン含有量が１００〜３００ｐｐｍｍの場合である。これらのものは、亜鉛イオン無添加の場合に比べて耐食性が大幅に向上している。なお、亜鉛イオン含有量が３００ｐｐｍを越えても耐食性の一層の向上は期待できない。
【００６１】
【発明の効果】
本発明に係る鋼板の塗装処理方法によれば、リン酸イオンおよび硝酸イオンを主成分とし、さらに、亜鉛イオンを１００〜３００ｐｐｍ含有するｐＨが３〜４．５のリン酸塩化成処理液で鋼板を化成処理して皮膜を形成する化成処理工程と、該化成処理により鋼板に形成された皮膜上に水性塗料を塗布する塗装工程とを有するため、作業衛生上および環境上良好な鋼板の塗装処理方法によって、高い耐食性を有する鋼板を得ることができる。

Claims (2)

1. リン酸イオンおよび硝酸イオンを主成分とし、さらに、亜鉛イオンを１００〜３００ｐｐｍ含有するｐＨが３〜４．５のリン酸塩化成処理液で鋼板を化成処理して皮膜を形成する化成処理工程と、
   該化成処理により鋼板に形成された皮膜上に水性塗料を塗布する塗装工程とを有することを特徴とする鋼板の塗装処理方法。
2. 前記リン酸塩化成処理液は、前記リン酸イオンを９０００〜１３０００ｐｐｍ含有し、前記硝酸イオンを２００〜８００ｐｐｍ含有することを特徴とする請求項１に記載の鋼板の塗装処理方法。