JP4886326B2 - 耐食性および表面性状に優れた樹脂塗装金属板 - Google Patents
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Description
ΔE=(Δa2+Δb2+ΔL2)1/2
L値は明度の指標、a値は赤の指標、b値は黄色の指標となるパラメータで
ある。
まず、本発明を特徴付ける樹脂組成物について説明する。本発明の樹脂組成物は、数平均分子量が1000〜100,000である水溶性の酸性樹脂と、平均粒径5μm以下の多孔質微粒子にポリフェノール化合物が内包されたマイクロカプセルとを含有している。
本明細書において、「酸性樹脂」とは、pHが約6以下(好ましくは、pH1〜3)の樹脂を意味する。後記する実施例に示すように、樹脂のpHが上記範囲を超えると、樹脂組成物を含む処理液(以下、単に処理液と呼ぶ場合がある。)の安定性が低下し、長期間の保存によってゲル化する。pHは小さいほど好ましい。
図2に、本発明に用いられるマイクロカプセルの一例を模式的に示す。
本発明の樹脂組成物は、耐食性などの特性を更に高める目的で、酸性コロイダルシリカを含有しても良い。これにより、樹脂皮膜の強度が高められるほか、腐食環境下では樹脂皮膜の疵部にシリカが濃化し、金属の腐食が抑制されて耐食性が一層高められる。
多孔質微粒子にポリフェノールを内包し、マイクロカプセルを作製する方法は特に限定されず、例えば、下記(1)〜(3)の方法を適宜選択して作製することができる。これらの詳細な方法は、例えば、三共出版株式会社発行の「マイクロカプセル−その製法・性質・応用−」などに記載されている。
(1)化学的製法:a)界面重合法、b)in situ重合法、
(2)物理化学的製法:a)コアセルベーション法、b)液中乾燥法、
(3)機械的・物理的製法:a)オリフィス法、b)スプレードライニング法、
c)気中懸濁被覆法、d)ハイブリダンザー法など。
図3に、本発明の樹脂塗装金属板の一例を示す。図3に示すように、本発明の樹脂塗装金属板7は、前述した樹脂組成物から得られる樹脂皮膜6を金属板5の片面に備えている。樹脂皮膜6には、マイクロカプセル1が分散されている。なお、図3には、樹脂皮膜6が金属板5の片面に備えた例を示しているが、これに限定されず、金属板5の両面に設けられていてもよい。また、樹脂皮膜6の上には、他の皮膜が更に設けられていてもよい。
次に、本発明の樹脂組成物を用いて樹脂塗装金属板を作製する方法について説明する。
下記実施例で用いた試験方法は下記の通りである。
JIS Z2371に基づいて塩水噴霧試験を実施し、白錆が5%発生するまでの時間を測定した。ここでは、平板耐食性の評価は、使用する金属板の種類(電気亜鉛めっき鋼板、またはそれ以外の金属板)および樹脂皮膜の組成(酸性コロイダルシリカの添加の有無)によって、下記(a)〜(c)の異なる基準で行なった。電気亜鉛めっき鋼板の耐食性は、溶融Znめっき鋼板に代表される他の金属板に比べ、耐食性が低下する傾向にあることを考慮したためである(後記する実施例4を参照)。
(a)電気亜鉛めっき鋼板以外の金属板を使用し、樹脂皮膜中に酸性コロイダルシリ
カを含有しない場合(実施例1〜3)、96時間以上を合格とする。
(b)電気亜鉛めっき鋼板以外の金属板を使用し、樹脂皮膜中に酸性コロイダルシリ
カを含有する場合(実施例4)、168時間以上を合格とする。
(c)電気亜鉛めっき鋼板を使用する場合(実施例5)、72時間以上を合格と
する。
疵部の耐食性を調べるため、供試材にカッターナイフでクロスカットを入れ、JIS Z2371に基づいて塩水噴霧試験を実施し、白錆が10%発生するまでの時間を測定した。クロスカットの耐食性の評価は、前述した(2)の平板耐食性と同様、使用する金属板の種類および樹脂皮膜の組成に応じて、下記(d)〜(f)の異なる基準でを行なった。
(d)電気亜鉛めっき鋼板以外の金属板を使用し、樹脂皮膜中に酸性コロイダルシ
リカを含有しない場合(実施例1〜3)、72時間以上を合格とする。
(e)電気亜鉛めっき鋼板以外の金属板を使用し、樹脂皮膜中に酸性コロイダルシリ
カを含有する場合(実施例4)、96時間以上を合格とする。
(f)電気亜鉛めっき鋼板を使用する場合(実施例5)、48時間以上を合格と
する。
供試材にアクリル系塗料(関西ペイント社製「マジクロン1000」)をバーコート塗装した(塗膜厚20μm)後、160℃の温度で20分間焼き付け、後塗装を行った。次に、この供試材を沸騰水に1時間浸漬した後、取り出して1時間放置し、カッターナイフで1mm升目の碁盤目を100升刻んだ。この供試材にテープを貼り付けた後、テープ剥離試験を実施し、塗膜の残存升目数の比率(塗膜残存率)に基づいて下記基準で塗装性を評価した。ここでは、評価基準が◎または○のものを合格(本発明例)とした。
◎:塗膜残存率100%
○:99%未満〜90%以上
△:89%未満〜80%以上
×:79%未満〜70%以上
××:70%未満
供試材の表面にフィラメントテープ(スリオンティック社製#9510)を貼り付け、40℃×RH98%の雰囲気下で168時間保管した後、フィラメントテープを剥がし、皮膜の残存している面積の割合(残存率)を測定した。ここでは、下記基準に基づいて耐テープ剥離性を評価し、◎または○のものを合格(本発明例)とした。
◎:残存率100%
○:残存率90%以上100%未満
△:残存率80%以上90%未満
×:残存率80未満
供試材を恒温恒湿試験機に入れ、温度50℃、相対湿度98%の雰囲気下で186時間放置し、試験前後の色調(色差ΔE)を色差計(日本電色(株)製SZS−Σ90)を用いて測定した。ΔEが小さいほど色調が変化し難い、すなわち、耐変色性に優れていることを意味する。例えば、ΔEが2以上になると、供試材の色調変化が肉眼でも容易に観察される。ここでは、下記基準に基づいて耐変色性を評価し、◎または○のものを合格(本発明例)とした。
◎:ΔE=1未満 (極めて良好)
○:ΔE=1以上2未満(良好)
△:ΔE=2以上3未満(悪い)
×:ΔE=3以上 (極めて悪い)
ここでは、以下に詳述するように、樹脂皮膜中の全有機炭素量(TOC)からポリフェノール化合物の含有量を間接的に算出した。
W1(g/m2)=W2(g/m2)×(M1/M2)・・・(1)
式中、
M1=ポリフェノール化合物の分子量、
M2=ポリフェノール化合物中の炭素の全分子量、
W2(g/m2)
=TOC(mg/L)×溶出液量(L)/(1000×供試材の面積(m2))
を意味する。
両面に樹脂皮膜が形成されているときは両面の面積を意味する。
ここでは、ポリフェノール化合物としてタンニン酸を用い、表1に示す種々の樹脂(A〜L)を用いて耐食性などに及ぼす影響を調べた。
多孔質微粒子として、非中空タイプの無機多孔質シリカ微粒子(鈴木油脂工業(株)製「ゴッドボールE−2C」、平均粒径1.0μm)を用い、以下のようにして、タンニン酸内包シリカ微粒子のマイクロカプセルを作製した。
表1に示す各樹脂とタンニン酸内包多孔質微粒子(マイクロカプセル)とを、90質量部:10質量部の比率で添加し、ホモジナイザーで撹拌し、分散させることにより、各樹脂組成物を得た。この樹脂組成物を純水で希釈し、タンニン酸の固形分濃度約15%の皮膜処理液とした。
溶融亜鉛めっき鋼板(Zn付着量45g/m2)の表面に上記の処理液をバーコート法(#3)で塗布し、板温90℃で1分間乾燥することにより、付着量1g/m2の樹脂皮膜を備えた樹脂塗装金属板(表2の供試材1〜12)を得た。樹脂皮膜中のタンニン酸の量は、0.103g/m2である。この量は、多孔質微粒子の全細孔容積を1.03mL/g、ポリフェノールの比重を1として算出した値である。
ここでは、種々のポリフェノール化合物を用い、樹脂組成物中の樹脂とマイクロカプセル(ポリフェノール化合物内包多孔質微粒子)との含有比率が耐食性などの特性に及ぼす影響を調べた。
ここでは、酸性コロイダルシリカが耐食性などに及ぼす影響を調べた。
ここでは、金属板として電気亜鉛めっき鋼板を用い、種々の特性を調べた。
2 多孔質微粒子(マイクロカプセル壁)
3 ポリフェノール(芯物質)
4 水溶性の酸性樹脂
5 金属板
6 樹脂皮膜
7 樹脂塗装金属板
Claims (11)
- 樹脂組成物から得られる樹脂皮膜を金属板の少なくとも片面に備えた樹脂塗装金属板であって、
前記樹脂組成物は、数平均分子量が1000〜100,000である水溶性の酸性樹脂と、平均粒径5μm以下の多孔質微粒子にポリフェノール化合物が内包されたマイクロカプセルと、を含有することを特徴とする耐食性および表面性状に優れた樹脂塗装金属板。 - 前記水溶性の酸性樹脂と前記マイクロカプセルとの比率は、樹脂組成物の固形分100質量部に対し、60〜95質量部:5〜40質量部の範囲内である請求項1に記載の樹脂塗装金属板。
- 前記水溶性の酸性樹脂は、pH6以下である請求項1または2に記載の樹脂塗装金属板。
- 前記水溶性の酸性樹脂は、アクリル系樹脂である請求項3に記載の樹脂塗装金属板。
- 前記マイクロカプセルに含まれる前記ポリフェノール化合物は、タンニン酸、没食子酸、およびカテキンよりなる群から選択される少なくとも一種である請求項1〜4のいずれかに記載の樹脂塗装金属板。
- 前記多孔質微粒子は無機微粒子である請求項1〜5のいずれかに記載の樹脂塗装金属板。
- 酸性コロイダルシリカを更に含み、前記酸性コロイダルシリカは、前記水溶性の酸性樹脂と前記マイクロカプセルからなる樹脂組成物の固形分100質量部に対し、5〜40質量部の範囲内で含まれている請求項1〜6のいずれかに記載の樹脂塗装金属板。
- 前記樹脂組成物は、Crを含まない請求項1〜7のいずれかに記載の樹脂塗装金属板。
- 前記樹脂組成物は、表面のエッチングに用いられる酸性物質を含まない請求項1〜8のいずれかに記載の樹脂塗装金属板。
- 前記樹脂皮膜の付着量は、乾燥重量で0.3〜3g/m2以上である請求項1〜9のいずれかに記載の樹脂塗装金属板。
- 前記樹脂皮膜は、Crを実質的に含まない請求項1〜10のいずれかに記載の樹脂塗装金属板。
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