JP4958877B2 - Surface-treated metal plate - Google Patents

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Description

本発明は、深絞り性に優れた表面処理金属板に関するものであり、より詳細には、オーディオシャーシ類、コンピューターケース、モーターケース、プーリー等、自動車、家電製品、建材に使用される深絞り製品に好適な表面処理金属板に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a surface-treated metal plate excellent in deep drawability, and more specifically, deep draw products used for automobiles, home appliances, building materials such as audio chassis, computer cases, motor cases, pulleys, and the like. It is related with the surface treatment metal plate suitable for.

家庭用電気製品の部品に用いられる材料としては、電気亜鉛めっき鋼板や溶融亜鉛メッキ鋼板等の亜鉛めっき鋼板や、耐食性及び塗装性の一層の向上を目的として該亜鉛めっき鋼板上にクロメート処理やリン酸塩処理などの化成処理が施された無機系皮膜処理鋼板が多く用いられている。また、耐食性の更なる向上や、塗装性、加工性の向上を目的として、クロメート処理が施された表面処理鋼板上に有機樹脂皮膜を形成した樹脂塗装鋼板が提案されている。   Materials used for household electrical appliance parts include galvanized steel sheets such as electrogalvanized steel sheets and hot dip galvanized steel sheets, and chromate treatment and phosphorous on the galvanized steel sheets for the purpose of further improving corrosion resistance and paintability. An inorganic film-treated steel sheet that has been subjected to chemical conversion treatment such as acid salt treatment is often used. In addition, for the purpose of further improving corrosion resistance and improving paintability and workability, resin-coated steel sheets in which an organic resin film is formed on a surface-treated steel sheet that has been subjected to chromate treatment have been proposed.

しかしながら、家電製品におけるモーターケース等のように深絞り加工が施される場合には、加工時に、樹脂塗装鋼板と金型との間で激しい摺動摩擦が生じるため、摺動面の樹脂皮膜が剥離して黒変する黒化現象が発生し、製品の外観を著しく損なうと共に、発生した黒化物が周辺設備に付着して他の不具合を発生するという問題があった。   However, when deep drawing is performed, such as motor cases in home appliances, severe sliding friction occurs between the resin-coated steel sheet and the mold during processing, so the resin film on the sliding surface peels off. As a result, a blackening phenomenon that turns black occurs, and the appearance of the product is remarkably impaired, and the generated black matter adheres to peripheral equipment and causes other problems.

これらの問題解決を目的として改良された樹脂皮膜が種々提案されており、例えば、無機高分子化合物および固体潤滑剤を有する樹脂皮膜が形成された潤滑鋼板や、無機高分子化合物、固体潤滑剤に加えて水溶性樹脂を有する樹脂皮膜が形成された潤滑鋼板が提案されている。しかしながら、無機高分子をベースとした皮膜処理鋼板は、耐疵付き性や、深絞り加工時における皮膜の黒化物発生に対する改善効果は認められるものの、鋼板へ溶液を塗布する際に生じるはじきなどの塗布欠陥や、皮膜の高い透水性から、黒点状の錆や白錆が発生し易く、また、塗装を行った場合の塗膜の密着性に劣るといった問題を有していた。   Various improved resin films have been proposed for the purpose of solving these problems. For example, a lubricating steel sheet having an inorganic polymer compound and a solid lubricant formed thereon, an inorganic polymer compound, and a solid lubricant can be used. In addition, a lubricated steel sheet in which a resin film having a water-soluble resin is formed has been proposed. However, the coated steel sheet based on inorganic polymers is resistant to scratching and the effect of improving the blackening of the film at the time of deep drawing, but the repelling that occurs when the solution is applied to the steel sheet. Due to coating defects and high water permeability of the film, black spot rust and white rust are easily generated, and the coating film has poor adhesion when coated.

また、近年、環境問題への意識の高まりから、従来、亜鉛めっき鋼板の耐食性向上を目的として使用されてきたクロメート処理に代わり、6価クロムを使用しない鋼板の使用が拡大されている。そのため、より耐食性に優れた皮膜の開発が期待されている。   In recent years, the use of steel plates that do not use hexavalent chromium has been expanded in place of the chromate treatment that has been conventionally used for the purpose of improving the corrosion resistance of galvanized steel plates due to increasing awareness of environmental issues. For this reason, development of a film having better corrosion resistance is expected.

耐食性の更なる向上を目的とした樹脂皮膜として、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂またはカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂とエチレン−不飽和カルボン酸共重合体との混合物を有する表面処理金属板が提案されている(特許文献1、2)。
特開2005−200757号公報 特開2006−43913号公報
A surface-treated metal plate having a carboxyl group-containing polyurethane resin or a mixture of a carboxyl group-containing polyurethane resin and an ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer has been proposed as a resin film for further improving the corrosion resistance (patent) References 1, 2).
JP 2005-200777 A JP 2006-43913 A

しかしながら、近年、電気製品の高性能化および小型化はさらに進み、加工品の寸法精度に対する要求レベルの厳格化にしたがって、鋼板の加工条件も一層厳しくなりつつある。特に、深絞り加工が施される場合には、寸法精度を高めるため、加工される鋼板の板厚よりも狭いクリアランスの成形装置が使用されることがあり、今まで以上に樹脂塗膜と金型との間で激しい摺動摩擦が生じ、摺動面の製品外観が劣化する問題が顕在化してきている。かかる問題は、上記従来技術の皮膜処理鋼板においても同様に生じるため、これまで以上に加工後の製品外観に対する改善要求が高まっている。   However, in recent years, the performance and miniaturization of electrical products have further progressed, and the processing conditions for steel sheets have become more severe as the required level for the dimensional accuracy of processed products has become stricter. In particular, when deep drawing is performed, in order to improve dimensional accuracy, a forming device having a clearance narrower than the thickness of the steel plate to be processed may be used. There has been a problem that intense sliding friction occurs between the mold and the product appearance of the sliding surface is deteriorated. Since such a problem also occurs in the above-described conventional coated steel sheet, there is an increasing demand for improvement in the appearance of the product after processing.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、耐食性、塗装性および深絞り加工性が一層向上した表面処理金属板の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a surface-treated metal plate having further improved corrosion resistance, paintability and deep drawing workability.

上記課題を解決することのできた本発明の表面処理金属板とは、金属板表面に樹脂皮膜を有する表面処理金属板であって、前記樹脂皮膜が、アクリルウレタン系樹脂30〜50質量部と、平均粒子径が4〜20nmのシリカ粒子50〜70質量部とを、両者の合計が100質量部になるように含有し、さらに、前記アクリルウレタン系樹脂とシリカ粒子との合計100質量部に対して、シランカップリング剤を5〜25質量部の比率で含有する皮膜形成用樹脂組成物から形成されたものであるところに特徴を有する。   The surface-treated metal plate of the present invention that was able to solve the above-mentioned problem is a surface-treated metal plate having a resin film on the surface of the metal plate, and the resin film comprises 30 to 50 parts by mass of an acrylic urethane resin, 50 to 70 parts by mass of silica particles having an average particle diameter of 4 to 20 nm are contained so that the total of both becomes 100 parts by mass, and further, with respect to a total of 100 parts by mass of the acrylurethane resin and silica particles. And it has the characteristics in that it is formed from the resin composition for film formation which contains a silane coupling agent in the ratio of 5-25 mass parts.

前記アクリルウレタン系樹脂は、原料として、ポリイソシアネート、ポリオール及びジヒドロキシアルカン酸を含み、これらの合計3〜80質量部から合成されたウレタンプレポリマーから得られたポリウレタンと、10〜97質量部の(メタ)アクリルモノマーから得られた(メタ)アクリル系ポリマーとを含むものであることが好ましく、また、前記アクリルウレタン系樹脂が、ポリウレタンおよび/または(メタ)アクリル系ポリマーの構造中に、カルボニル基および/またはヒドラジン基を有するものであるのが好ましい。特に、アクリルウレタン系樹脂が、軟化点が120℃以上で、かつ、スォードロッカー硬度が25以上のものであることが好ましい。また、前記樹脂皮膜がアゾメチン架橋構造を有するものであるのがより好ましい。   The acrylic urethane-based resin contains polyisocyanate, polyol and dihydroxyalkanoic acid as raw materials, and a polyurethane obtained from a urethane prepolymer synthesized from 3 to 80 parts by mass of these, and 10 to 97 parts by mass of ( The (meth) acrylic polymer obtained from a (meth) acrylic monomer is preferably included, and the acrylic urethane-based resin contains a carbonyl group and / or a polyurethane and / or (meth) acrylic polymer in the structure thereof. Or it is preferable to have a hydrazine group. In particular, it is preferable that the acrylic urethane resin has a softening point of 120 ° C. or higher and a pseudo rocker hardness of 25 or higher. More preferably, the resin film has an azomethine cross-linked structure.

前記シランカップリング剤としては、下記化学式(1)で表される構造を有するものであるのが好ましい。   The silane coupling agent preferably has a structure represented by the following chemical formula (1).

(上記化学式(1)中、R1はグリシドキシ基またはエポキシシクロヘキシル基、R2,R3は低級アルコキシ基、R4は低級アルコキシ基または低級アルキル基、Xは低級アルキレン基である。) (In the above chemical formula (1), R 1 is a glycidoxy group or epoxycyclohexyl group, R 2 and R 3 are lower alkoxy groups, R 4 is a lower alkoxy group or lower alkyl group, and X is a lower alkylene group.)

また、金属板における前記樹脂皮膜の付着量は、0.05〜1g/m2であることが望ましい。 Moreover, it is desirable that the amount of the resin film adhered to the metal plate is 0.05 to 1 g / m 2 .

本発明の表面処理金属板は、耐食性、深絞り加工性および塗装性に優れるものである。   The surface-treated metal plate of the present invention is excellent in corrosion resistance, deep drawing workability and paintability.

本発明の表面処理金属板は、金属板表面に樹脂皮膜を有する表面処理金属板であって、前記樹脂皮膜が、アクリルウレタン系樹脂30〜50質量部と、平均粒子径が4〜20nmのシリカ粒子50〜70質量部とを含有し、さらに、前記アクリルウレタン系樹脂とシリカ粒子の合計100質量部に対して、シランカップリング剤を5〜25質量部の比率で含有する樹脂皮膜形成用組成物から形成されたものであることを特徴とする。以下、本発明について詳細に説明する。   The surface-treated metal plate of the present invention is a surface-treated metal plate having a resin film on the surface of the metal plate, wherein the resin film is silica having an acrylic urethane type resin of 30 to 50 parts by mass and an average particle diameter of 4 to 20 nm. The composition for resin film formation which contains 50-70 mass parts of particle | grains, and also contains a silane coupling agent in the ratio of 5-25 mass parts with respect to a total of 100 mass parts of the said acrylic urethane type resin and a silica particle. It is formed from an object. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

(1)皮膜形成用樹脂組成物
(1−1)アクリルウレタン系樹脂
本発明で使用されるアクリルウレタン系樹脂は、(メタ)アクリル系ポリマーと、ポリウレタンとを含む。このように、(メタ)アクリル系ポリマーとポリウレタンとを併用するのは、樹脂成分を(メタ)アクリル系ポリマーのみとすると、高い硬度を有する樹脂皮膜となるため加工性(耐黒化性)は確保されるものの、柔軟性が低いため、樹脂皮膜にクラックが入り、耐食性の低下が生じ易くなる。そこで、得られる樹脂皮膜に柔軟性を与えることができ、且つ、耐薬品性、耐摩耗性に優れ、さらに、得られる樹脂皮膜に強靭さを与え得るポリウレタンを(メタ)アクリル系ポリマーと併用することとし、樹脂皮膜(表面処理金属板)の加工性と柔軟性を両立させた。
(1) Resin composition for film formation (1-1) Acrylic urethane type resin The acrylic urethane type resin used by this invention contains a (meth) acrylic-type polymer and a polyurethane. As described above, when the (meth) acrylic polymer and polyurethane are used in combination, if only the (meth) acrylic polymer is used as the resin component, a resin film having high hardness is obtained, so that the workability (blackening resistance) is Although it is ensured, since the flexibility is low, the resin film is cracked and the corrosion resistance is likely to be lowered. Therefore, a polyurethane that can give flexibility to the obtained resin film, has excellent chemical resistance and abrasion resistance, and can give toughness to the obtained resin film is used in combination with a (meth) acrylic polymer. In particular, the workability and flexibility of the resin film (surface-treated metal plate) were made compatible.

なお、本発明で目的とするのは、加工される鋼板の板厚よりも狭いクリアランスの金型を使用するシビアな加工条件が採用される場合にも、黒化現象などの外観不良が生じ難い表面処理鋼板の提供である。上述のようなシビアな加工条件が採用される場合、鋼板には瞬間的に大きな力が加えられる。この際、金属板表面に設けられた樹脂皮膜は、成形装置との接触による衝撃にも耐え得る硬度と共に、鋼板の変形に追随し得る柔軟性を備えることが必要となる。そこで、本発明では、これらの両性質を具備した表面処理鋼板とするため、上記構成のアクリルウレタン系樹脂を採用することとしたのである。   The object of the present invention is to prevent appearance defects such as blackening even when severe processing conditions using a mold having a clearance narrower than the thickness of the steel plate to be processed are employed. The provision of surface-treated steel sheets. When the severe processing conditions as described above are employed, a large force is momentarily applied to the steel sheet. At this time, the resin film provided on the surface of the metal plate needs to have a hardness that can withstand an impact caused by contact with the forming apparatus and a flexibility that can follow the deformation of the steel plate. Therefore, in the present invention, in order to obtain a surface-treated steel sheet having both of these properties, the acrylic urethane-based resin having the above configuration is adopted.

上記(メタ)アクリル系ポリマーを構成する(メタ)アクリル系モノマー成分としては、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸等のカルボキシル基を有するモノマー、2−ヒドロキシ(メタ)アクリル酸エチル、2−ヒドロキシ(メタ)アクリル酸プロピル、4−ヒドロキシ(メタ)アクリル酸ブチル等の水酸基を有するモノマー、(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。   As the (meth) acrylic monomer component constituting the (meth) acrylic polymer, monomers having a carboxyl group such as (meth) acrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, ethyl 2-hydroxy (meth) acrylate, 2 -Monomers having a hydroxyl group, such as propyl hydroxy (meth) acrylate and butyl 4-hydroxy (meth) acrylate, and (meth) acrylate esters.

アクリル酸エステルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸イソオクチル、アクリル酸イソノニル、アクリル酸イソボニル、アクリル酸N,N−ジメチルアミノエチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸2−メトキシエチル、アクリル酸3−メトキシブチル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸n−ステアリル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、アクリル酸トリメチロールプロパン、アクリル酸1,9−ノナンジオールなどが挙げられる。メタクリル酸エステルとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸i−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸アルキル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸イソボニル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸アリル、メタクリル酸2−メトキシエチル、メタクリル酸2−エトキシエチル、ジメタクリル酸エチレングリコール、ジメタクリル酸トリエチレングリコール、ジメタクリル酸1,3−ブチレングリコール、ジメタクリル酸1,6−ヘキサンジオール、ジメタクリル酸ポリプロピレングリコール、トリメタクリル酸トリメチロールプロパン、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸トリフルオロエチル、メタクリル酸ヘプタデカフルオロデシルなどが挙げられる。これらの(メタ)アクリル系モノマー成分は、必要に応じて1種類または2種類以上を選択して使用できる。   Examples of acrylic esters include methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, isooctyl acrylate, isononyl acrylate, isobornyl acrylate, N, N-dimethylaminoethyl acrylate, isobutyl acrylate, Examples include 2-methoxyethyl acrylate, 3-methoxybutyl acrylate, lauryl acrylate, n-stearyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, trimethylolpropane acrylate, and 1,9-nonanediol acrylate. Methacrylic acid esters include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-butyl methacrylate, i-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, lauryl methacrylate, alkyl methacrylate, tridecyl methacrylate, Stearyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, benzyl methacrylate, isobornyl methacrylate, glycidyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, allyl methacrylate, 2-methoxyethyl methacrylate, 2-ethoxyethyl methacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, Triethylene glycol dimethacrylate, 1,3-butylene glycol dimethacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, polypropylene dimethacrylate Recall, trimethylolpropane trimethacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, trifluoroethyl methacrylate, and the like methacrylic acid heptadecafluorodecyl. These (meth) acrylic monomer components can be used by selecting one type or two or more types as necessary.

上記(メタ)アクリル系モノマー成分の中でも、アクリル酸ブチル、メタクリル酸n−ブチルが特に好ましい。   Among the above (meth) acrylic monomer components, butyl acrylate and n-butyl methacrylate are particularly preferable.

本発明に係るポリウレタンは、ポリイソシアネート、ポリオール及びヒドロキシアルカン酸を重合して得られるものであるのが好ましく、より好ましくは、ポリイソシアネート、ポリオール及びヒドロキシアルカン酸からウレタンプレポリマーを合成し、これを鎖延長反応させて得られたものである。   The polyurethane according to the present invention is preferably obtained by polymerizing a polyisocyanate, a polyol and a hydroxyalkanoic acid, and more preferably, a urethane prepolymer is synthesized from the polyisocyanate, the polyol and the hydroxyalkanoic acid. It was obtained by chain extension reaction.

上記ウレタンプレポリマーを構成するポリイソシアネート成分としては、1分子中に2個以上のイソシアネート基を有するものが好ましく、具体的には、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−トルエンジイソシアネート、2,6−トルエンジイソシアネート、4,4−トルエンジイソシアネート、1,4−ナフタレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、1,2−フェニレンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート等の黄変型のポリイソシアネート;o−キシリレンジイソシアネート、p−キシリレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート等の難黄変型のポリイソシアネート;4,4’−ジシクロメタンジイソシアネート、2,4’−ジシクロメタンジイソシアネート、2,2’−ジシクロメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等の無黄変型ポリイソシアネート;クルードトルエンジイソシアネート、ポリフェニレンポリメチレンイソシアネート等の重合体が挙げられる。これらのポリイソシアネートは、単独で、または2種以上を混合して使用してもよい。上記ポリイソシアネートの中でも、金属板の外観を良好に保つ観点からは、無黄変型のイソシアネートを用いるのが最も好ましい。   The polyisocyanate component constituting the urethane prepolymer is preferably one having two or more isocyanate groups in one molecule, specifically, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2,2′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, 4,4-toluene diisocyanate, 1,4-naphthalene diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, 1,2-phenylene diisocyanate, Yellowed polyisocyanates such as 1,3-phenylene diisocyanate and 1,4-phenylene diisocyanate; o-xylylene diisocyanate, p-xylylene diisocyanate, m-xylylene diiso Non-yellowing polyisocyanate such as anate; 4,4′-dicyclomethane diisocyanate, 2,4′-dicyclomethane diisocyanate, 2,2′-dicyclomethane diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate, Non-yellowing polyisocyanates such as isophorone diisocyanate and lysine diisocyanate; and polymers such as crude toluene diisocyanate and polyphenylene polymethylene isocyanate. These polyisocyanates may be used alone or in admixture of two or more. Among the polyisocyanates, it is most preferable to use a non-yellowing type isocyanate from the viewpoint of maintaining a good appearance of the metal plate.

前記ウレタンプレポリマーを構成するポリオール成分としては、1分子中に2個以上の水酸基を有するものが好ましく、低分子量タイプ、高分子量タイプのいずれも使用できる。低分子量タイプとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、ソルビトール、ペンタエリスリトール、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタンなどが挙げられ、上記低分子量タイプのポリオール中では、トリメチロールプロパン、1,4−シクロヘキサンジメタノールが好ましい。また、高分子量タイプとしては、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、エポキシポリオール、シリコンポリオール等が挙げられる。   As a polyol component which comprises the said urethane prepolymer, what has a 2 or more hydroxyl group in 1 molecule is preferable, and any of a low molecular weight type and a high molecular weight type can be used. Low molecular weight types include ethylene glycol, diethylene glycol, trimethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, hexamethylene glycol, neopentyl glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, sorbitol, pentaerythritol, glycerin, trimethylol Examples thereof include propane and trimethylolethane. Among the low molecular weight type polyols, trimethylolpropane and 1,4-cyclohexanedimethanol are preferable. Moreover, as a high molecular weight type, polyether polyol, polyester polyol, epoxy polyol, silicon polyol and the like can be mentioned.

上記ポリエーテルポリオールとしては、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド又はテトラヒドロフランなどの環式オキシドの重合によって得られた生成物、あるいは、1種又は2種以上の環式オキシドを、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールまたはビスフェノールAに付加することにより得られる生成物等が挙げられる。   Examples of the polyether polyol include products obtained by polymerization of cyclic oxides such as ethylene oxide, propylene oxide, and tetrahydrofuran, or one or more cyclic oxides, water, ethylene glycol, propylene glycol. , Diethylene glycol, cyclohexanedimethanol, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, or a product obtained by adding to bisphenol A.

ポリエステルポリオールとしては、ジオールと二塩基酸とを重縮合させて得られるものが挙げられ、ジオール成分として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、1,5−メチルペンタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール等が、二塩基酸としては、アジピン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、アゼライン酸、セバシン酸、その他ダイマー酸等がそれぞれ挙げられる。上記「ダイマー酸」とは、通常、炭素数13〜22の不飽和長鎖脂肪族モノカルボン酸またはそのエステルを二量化させることにより製造されたものであり、具体的には、炭素数18及び22の不飽和カルボン酸から誘導された炭素数36あるいは44のダイマー酸、リノール酸やリノレン酸のような酸を包含する炭素数18の不飽和脂肪酸から誘導されるダイマー酸等がある。上記ポリエステルオポリオールの中では、ダイマー酸含有ポリエステルポリオールが好ましい。   Examples of the polyester polyol include those obtained by polycondensation of a diol and a dibasic acid. Examples of the diol component include ethylene glycol, diethylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, Examples of the dibasic acid include 1,5-methylpentanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, and adipic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, azelaic acid, sebacic acid, and other dimer acids. The “dimer acid” is usually produced by dimerizing an unsaturated long-chain aliphatic monocarboxylic acid having 13 to 22 carbon atoms or an ester thereof, specifically, having 18 and 18 carbon atoms. Examples include dimer acids having 36 or 44 carbon atoms derived from 22 unsaturated carboxylic acids, and dimer acids derived from unsaturated fatty acids having 18 carbon atoms including acids such as linoleic acid and linolenic acid. Among the polyester polyols, dimer acid-containing polyester polyols are preferable.

上記ウレタンプレポリマーを構成するジヒドロキシアルカン酸としては、2,2−ジメチロール酢酸、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロール酪酸、ジメチロールブタン酸等が挙げられるが、反応性、溶解性等の観点からジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸を用いるのが好ましい。   Examples of the dihydroxyalkanoic acid constituting the urethane prepolymer include 2,2-dimethylolacetic acid, 2,2-dimethylolpropionic acid, 2,2-dimethylolbutyric acid, dimethylolbutanoic acid, and the like. From the viewpoint of properties and the like, dimethylolpropionic acid and dimethylolbutanoic acid are preferably used.

本発明の表面処理金属板が有する樹脂皮膜は、アゾメチン架橋構造を有するものであるのが好ましい。アゾメチン架橋構造とは、下記式(2)で表される構造であり、有機ヒドラジン化合物と、ケトン系又はアルデヒド系カルボニル化合物との反応により形成される。   The resin film of the surface-treated metal plate of the present invention preferably has an azomethine cross-linked structure. The azomethine crosslinked structure is a structure represented by the following formula (2), and is formed by a reaction between an organic hydrazine compound and a ketone or aldehyde carbonyl compound.

アゾメチン架橋構造が樹脂皮膜中に形成されることにより、エタノール含浸布による往復摩擦に対する堅牢度が向上し、また、樹脂皮膜のケニッヒ硬度や100%モジュラス(伸び100%時の引張応力)が増大するので、表面処理金属板の諸物性を向上させることができる。また、上記有機ヒドラジン化合物とカルボニル化合物との反応は、塗膜中の水分及び樹脂の中和に用いられるアルカリ成分の除去(揮発)により進行するため、このような状態が確立される条件であれば、温度に関係なく進行する。したがって、架橋反応に特別な操作を行う必要がない。また、自己架橋性であるので、架橋反応にホルムアルデヒドなどの架橋剤の添加が不要である。   By forming the azomethine cross-linked structure in the resin film, the fastness to reciprocating friction by the ethanol-impregnated cloth is improved, and the Kenich hardness and 100% modulus (tensile stress at 100% elongation) of the resin film are increased. Therefore, various physical properties of the surface-treated metal plate can be improved. In addition, since the reaction between the organic hydrazine compound and the carbonyl compound proceeds by removal (volatilization) of water in the coating film and the alkali component used for neutralization of the resin, such a condition is established. For example, it proceeds regardless of temperature. Therefore, it is not necessary to perform a special operation for the crosslinking reaction. Further, since it is self-crosslinking, it is not necessary to add a crosslinking agent such as formaldehyde for the crosslinking reaction.

上記アゾメチン架橋を形成させ得るアクリルウレタン系樹脂の態様としては、以下の1〜3の形態が挙げられる。   As an aspect of the acrylic urethane-type resin which can form the said azomethine bridge | crosslinking, the following 1-3 forms are mentioned.

1:アクリルウレタン系樹脂が、ヒドラジン基を有する少なくとも1種のポリウレタンと、カルボニル基を有する少なくとも1種の(メタ)アクリル系ポリマーとを含む態様、
2:アクリルウレタン系樹脂が、少なくとも1種のポリウレタンと、少なくとも1種の(メタ)アクリル系ポリマーとが、それぞれカルボニル基を有し、且つ、少なくとも2個のヒドラジン基を有する化合物を含む態様、
3:アクリルウレタン系樹脂が、少なくとも1種のポリウレタンと、少なくとも1種の(メタ)アクリル系ポリマーとが、それぞれヒドラジン基を有し、且つ、少なくとも2個のカルボニル基を有する化合物を含む態様。
1: an aspect in which the acrylic urethane-based resin includes at least one polyurethane having a hydrazine group and at least one (meth) acrylic polymer having a carbonyl group,
2: The aspect in which the acrylic urethane-based resin includes a compound in which at least one polyurethane and at least one (meth) acrylic polymer each have a carbonyl group and have at least two hydrazine groups;
3: The aspect in which the acrylic urethane resin includes a compound in which at least one polyurethane and at least one (meth) acrylic polymer each have a hydrazine group and at least two carbonyl groups.

ポリウレタンへのヒドラジン基の導入は、ウレタンプレポリマーの合成時あるいはウレタンプレポリマーの鎖延長反応時に、水酸基等のイソシアネート基との反応性を有するヒドラジン化合物やヒドラジン基を有する鎖延長剤を使用すればよい。尚、このとき、ヒドラジン基が反応してしまうのを防ぐため、モノアルデヒド又はモノケトンでヒドラジン基を封鎖しておく必要がある。このようなヒドラジン化合物としては、モノアルデヒド又はモノケトンでヒドラジン基を封鎖したγ−ヒドロキシブチルヒドラジド、沸点30〜200℃のケトン/アルデヒドでヒドラジン基が封鎖され、且つ、エタノールアミンと反応させたセミカルバジドエチルメタクリレート等が挙げられる。上記ヒドラジン化合物は、ジアミンと0.2〜2モルの(メタ)アクリル酸誘導体(好ましくはエチルアクリレート)との反応生成物と、ヒドラジンと反応させることにより製造できる。なお、ヒドラジン基の封鎖に使用したモノアルデヒド及びモノケトンは、ウレタンアクリル系樹脂を含む皮膜形成用樹脂組成物から形成した樹脂塗膜を乾燥させる際に、前記樹脂組成物の水分散化に使用したアルカリ成分が除去されて、塗膜系内が酸性化することによりヒドラジン基から脱離する。その結果、ヒドラジン基が生成し、アゾメチン架橋反応が生じる。   Introducing a hydrazine group into polyurethane can be achieved by using a hydrazine compound having reactivity with an isocyanate group such as a hydroxyl group or a chain extender having a hydrazine group at the time of the synthesis of the urethane prepolymer or the chain extension reaction of the urethane prepolymer. Good. At this time, in order to prevent the hydrazine group from reacting, it is necessary to block the hydrazine group with a monoaldehyde or a monoketone. Examples of such hydrazine compounds include γ-hydroxybutyl hydrazide capped with a aldehyde or monoketone, hydrazine group capped with a ketone / aldehyde having a boiling point of 30 to 200 ° C., and reacted with ethanolamine. And methacrylate. The said hydrazine compound can be manufactured by making the reaction product of a diamine and 0.2-2 mol (meth) acrylic acid derivative (preferably ethyl acrylate) react with hydrazine. The monoaldehyde and monoketone used for blocking the hydrazine group were used for water dispersion of the resin composition when drying a resin coating film formed from a film forming resin composition containing a urethane acrylic resin. The alkali component is removed, and the inside of the coating system is acidified to be detached from the hydrazine group. As a result, a hydrazine group is generated and an azomethine crosslinking reaction occurs.

上記ジアミンとしては、炭素数2〜15の脂肪族ジアミン、炭素数6〜15の脂環族および芳香族ジアミンが挙げられ、具体的には、エチレンジアミン、1,4−ブタンジアミン、1,6−ヘキサンジアミン、2−メチル−1,5−ペンタンジアミン、2,2,2−トリメチル−1,6−ヘキサンジアミン、2,2,4−及び2,4,4−トリメチル−1,6−ヘキサンジアミン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン及びジ(アミノメチル)ベンゼンなどが例示できる。   Examples of the diamine include aliphatic diamines having 2 to 15 carbon atoms, alicyclic and aromatic diamines having 6 to 15 carbon atoms, and specific examples include ethylene diamine, 1,4-butane diamine, 1,6- Hexanediamine, 2-methyl-1,5-pentanediamine, 2,2,2-trimethyl-1,6-hexanediamine, 2,2,4- and 2,4,4-trimethyl-1,6-hexanediamine And bis (4-aminocyclohexyl) methane and di (aminomethyl) benzene.

なお、ヒドラジン基を有するポリウレタンを使用する場合、ポリウレタン100g中におけるヒドラジン基の量は2〜500ミリ当量であるのが好ましい。より好ましくは20〜200ミリ当量であり、さらに好ましくは50〜115ミリ当量である。したがって、上記ヒドラジン化合物の使用量は、ポリウレタンを構成するポリイソシアネートの有するイソシアネート基1当量に対して、上記ヒドラジン化合物中のイソシアネート基との反応性を有する官能基が100〜1000ミリ当量となるようにするのが好ましく、より好ましくは300〜800ミリ当量であり、さらに好ましくは450〜600ミリ当量である。   In addition, when using the polyurethane which has a hydrazine group, it is preferable that the quantity of the hydrazine group in 100 g of polyurethanes is 2-500 milliequivalents. More preferably, it is 20-200 milliequivalent, More preferably, it is 50-115 milliequivalent. Therefore, the amount of the hydrazine compound used is such that the functional group having reactivity with the isocyanate group in the hydrazine compound is 100 to 1000 milliequivalents with respect to 1 equivalent of the isocyanate group of the polyisocyanate constituting the polyurethane. It is preferable to make it, more preferably 300 to 800 milliequivalent, still more preferably 450 to 600 milliequivalent.

ポリウレタンへのカルボニル基の導入は、ウレタンプレポリマーの合成時あるいはウレタンプレポリマーの鎖延長反応時に、イソシアネート基との反応性を有する官能基を1個、好ましくは2個以上有するカルボニル化合物を使用すればよい。このようなカルボニル化合物としては、ジヒドロキシアセトン等のジヒドロキシケトン、また、ジアセトンアクリルアミドと、ジアミン又はアルカノールアミンとのミカエル付加反応によって得られた生成物などが挙げられる。また、鎖延長反応時に使用可能なカルボニル化合物としては、2モルのジアセトンアクリルアミドと、1モルのジアミンとのミカエル付加生成物が挙げられる。   The introduction of the carbonyl group into the polyurethane may be performed by using a carbonyl compound having one, preferably two or more functional groups having reactivity with an isocyanate group during the synthesis of the urethane prepolymer or the chain extension reaction of the urethane prepolymer. That's fine. Examples of such carbonyl compounds include dihydroxy ketones such as dihydroxyacetone, and products obtained by Michael addition reaction of diacetone acrylamide with diamine or alkanolamine. Moreover, as a carbonyl compound which can be used at the time of chain extension reaction, the Michael addition product of 2 mol diacetone acrylamide and 1 mol diamine is mentioned.

なお、カルボニル基を有するポリウレタンを使用する場合、ポリウレタン100g中におけるカルボニル基の量は2〜230ミリ当量であるのが好ましい。より好ましくは5〜180ミリ当量であり、さらに好ましくは10〜55ミリ当量である。したがって、上記カルボニル化合物の使用量は、ポリウレタンを構成するポリイソシアネートの有するイソシアネート基1当量に対して、上記カルボニル化合物中のイソシアネート基との反応性を有する官能基が8〜880ミリ当量となるようにするのが好ましく、より好ましくは19〜690ミリ当量であり、さらに好ましくは38〜211ミリ当量である。   In addition, when using the polyurethane which has a carbonyl group, it is preferable that the quantity of the carbonyl group in 100 g of polyurethanes is 2-230 milliequivalent. More preferably, it is 5-180 milliequivalent, More preferably, it is 10-55 milliequivalent. Therefore, the amount of the carbonyl compound used is such that the functional group having reactivity with the isocyanate group in the carbonyl compound is 8 to 880 milliequivalents with respect to 1 equivalent of the isocyanate group of the polyisocyanate constituting the polyurethane. More preferably, it is 19-690 milliequivalent, and still more preferably 38-211 milliequivalent.

一方、ヒドラジン基を有する(メタ)アクリル系ポリマーは、ヒドラジンあるいはヒドラジン一水和物と反応してヒドラジン基を生成する官能基を有するモノマー成分を重合することにより得られる。具体的なモノマー成分としては、クロトン酸、α−クロルアクリル酸、(メタ)アクリル酸、酸クロライド又はこれらのエステルが挙げられ、特に、低分子量アルコールの(メタ)アクリル酸エステルが好ましく用いられる。低分子量アルコールの(メタ)アクリル酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸メチルエステル、(メタ)アクリル酸エチルエステル、(メタ)アクリル酸プロピルエステル、(メタ)アクリル酸イソプロピルエステル、(メタ)アクリル酸n−ブチルエステルなどが挙げられる。また、共重合成分として、塩化ビニル、フッ化ビニル又は塩化ビニリデン等のビニルハライド、スチレン、置換スチレン等のビニル−アリール化合物、ブタジエン、2−クロルブタジエン等、ビニル基を有する化合物を使用してもよい。これらのモノマー成分は1種または2種以上を組み合わせて使用することができる。   On the other hand, a (meth) acrylic polymer having a hydrazine group is obtained by polymerizing a monomer component having a functional group that reacts with hydrazine or hydrazine monohydrate to generate a hydrazine group. Specific monomer components include crotonic acid, α-chloroacrylic acid, (meth) acrylic acid, acid chloride or esters thereof, and (meth) acrylic esters of low molecular weight alcohols are particularly preferably used. Low molecular weight alcohol (meth) acrylic acid esters include: (meth) acrylic acid methyl ester, (meth) acrylic acid ethyl ester, (meth) acrylic acid propyl ester, (meth) acrylic acid isopropyl ester, (meth) acrylic acid Examples thereof include n-butyl ester. Further, as a copolymerization component, a vinyl halide such as vinyl chloride, vinyl fluoride or vinylidene chloride, a vinyl-aryl compound such as styrene or substituted styrene, a compound having a vinyl group such as butadiene or 2-chlorobutadiene may be used. Good. These monomer components can be used alone or in combination of two or more.

上記モノマー成分を重合させて得られたホモ又はコポリマーとヒドラジンあるいはヒドラジン一水和物と反応させることで、ヒドラジン基を有する(メタ)アクリル系ポリマーが得られる。なお、ヒドラジン基に転化し得る官能基は、(メタ)アクリル系ポリマー100g中に、5〜300ミリ当量存在するのが好ましい。より好ましくは10〜200ミリ当量であり、さらに好ましくは20〜150ミリ当量である。また、上記ヒドラジンあるいはヒドラジン一水和物の使用量は、(メタ)アクリル系ポリマー100gに対し5〜300ミリ当量とするのが好ましく、より好ましくは10〜200ミリ当量である。   A (meth) acrylic polymer having a hydrazine group is obtained by reacting a homo- or copolymer obtained by polymerizing the monomer component with hydrazine or hydrazine monohydrate. In addition, it is preferable that the functional group which can be converted into a hydrazine group exists in 5-300 milliequivalents in 100 g of (meth) acrylic-type polymers. More preferably, it is 10-200 milliequivalent, More preferably, it is 20-150 milliequivalent. Moreover, it is preferable that the usage-amount of the said hydrazine or hydrazine monohydrate shall be 5-300 milliequivalent with respect to 100 g of (meth) acrylic-type polymers, More preferably, it is 10-200 milliequivalent.

なお、(メタ)アクリル系ポリマーの合成後に、ポリウレタンを生成させる(ウレタンプレポリマーの鎖延長反応を行う)場合には、(メタ)アクリル系ポリマーに導入されたヒドラジン基を、モノアルデヒドやモノケトンで封鎖しておくのが好ましい。   In addition, when synthesizing a (meth) acrylic polymer to produce polyurethane (performing a chain extension reaction of a urethane prepolymer), the hydrazine group introduced into the (meth) acrylic polymer is replaced with a monoaldehyde or monoketone. It is preferable to block it.

(メタ)アクリル系ポリマーへのカルボニル基の導入は、(メタ)アクリル系モノマー成分として、カルボニル基含有モノマーを使用すればよい。このようなカルボニル基含有モノマーとしては、アクロレイン、メタクロレイン、ジアセトンアクリルアミド、アクリルアミドピバルアルデヒド、メタクリルアミドピバルアルデヒド、ジアセトンアクリレート等が挙げられる。なお、カルボニル基を有する(メタ)アクリル系ポリマーを使用する場合、(メタ)アクリル系ポリマー100g中におけるカルボニル基の量は2〜230ミリ当量であるのが好ましい。より好ましくは5〜180ミリ当量であり、さらに好ましくは10〜55ミリ当量である。   The introduction of the carbonyl group into the (meth) acrylic polymer may be performed using a carbonyl group-containing monomer as the (meth) acrylic monomer component. Examples of such carbonyl group-containing monomers include acrolein, methacrolein, diacetone acrylamide, acrylamide pivalaldehyde, methacrylamide pivalaldehyde, diacetone acrylate, and the like. In addition, when using the (meth) acrylic-type polymer which has a carbonyl group, it is preferable that the quantity of the carbonyl group in 100 g of (meth) acrylic-type polymers is 2-230 milliequivalent. More preferably, it is 5-180 milliequivalent, More preferably, it is 10-55 milliequivalent.

前記2の態様で用いられる2個のヒドラジン基を有する化合物としては、ジカルボン酸ジヒドラジドが挙げられ、具体的には、シュウ酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド等が挙げられる。前記3の態様で用いられる2個のカルボニル基を有する化合物としては、グリオキサル、2,5−ヘキサンジオン、グルタールジアルデヒド、コハク酸ジアルデヒド等のジ−又はポリケトン又はポリ−アルデヒドが例示できる。   Examples of the compound having two hydrazine groups used in the second embodiment include dicarboxylic acid dihydrazide, and specific examples include oxalic acid dihydrazide, malonic acid dihydrazide, succinic acid dihydrazide, glutaric acid dihydrazide, adipic acid dihydrazide and the like. Is mentioned. Examples of the compound having two carbonyl groups used in the third embodiment include di- or polyketones or poly-aldehydes such as glyoxal, 2,5-hexanedione, glutardialdehyde, and succinic dialdehyde.

ヒドラジン基を有するポリウレタンと、カルボニル基を有するポリ(メタ)アクリル系ポリマーとを使用する場合(上記1の態様)、これらの配合量は、ポリウレタン中に存在するヒドラジン基1当量に対して、カルボニル基が0.02〜1.6当量存在するようにするのが好ましい。より好ましくは0.05〜0.9当量である。   When a polyurethane having a hydrazine group and a poly (meth) acrylic polymer having a carbonyl group are used (the above-described aspect 1), the blending amount thereof is carbonyl with respect to 1 equivalent of the hydrazine group present in the polyurethane. Preferably 0.02 to 1.6 equivalents of groups are present. More preferably, it is 0.05-0.9 equivalent.

上記2個のヒドラジン基を有する化合物を使用する場合(すなわち、上記2の態様)、当該化合物の使用量は、アクリルウレタン系樹脂中のポリウレタンおよび/または(メタ)アクリル系ポリマーに由来するカルボニル基1当量に対して、0.02〜1.6当量となるようにするのが好ましく、より好ましくは0.05〜0.9当量である。   When the compound having the two hydrazine groups is used (that is, in the second aspect), the amount of the compound used is the carbonyl group derived from the polyurethane and / or the (meth) acrylic polymer in the acrylic urethane resin. It is preferable to be 0.02 to 1.6 equivalents relative to 1 equivalent, and more preferably 0.05 to 0.9 equivalents.

一方、上記2個のカルボニル基を有する化合物を使用する場合(上記3の態様)、その使用量は、アクリルウレタン系樹脂中に存在するポリウレタンおよび/または(メタ)アクリル系ポリマーに由来するヒドラジン基1当量に対して、0.02〜1.6当量となるようにするのが好ましく、より好ましくは0.05〜0.9当量である。   On the other hand, when the compound having two carbonyl groups is used (the third aspect), the amount used is a hydrazine group derived from a polyurethane and / or (meth) acrylic polymer present in the acrylic urethane resin. It is preferable to be 0.02 to 1.6 equivalents relative to 1 equivalent, and more preferably 0.05 to 0.9 equivalents.

上記アクリルウレタン系樹脂は、別々に合成した(メタ)アクリル系ポリマー成分とポリウレタン成分とを混合したものであってもよいが、本発明においては、ポリウレタンあるいはウレタンプレポリマーを合成した後、ポリウレタン(又はウレタンプレポリマー)を合成したのと同じ系内で、これらの存在下に(メタ)アクリル系モノマーの重合反応を行って得られたものであるのが好ましい。ポリウレタンと(メタ)アクリル系ポリマーとを同一系内で合成することで、アクリルウレタン系樹脂中における、ポリウレタンと(メタ)アクリル系ポリマーとの混合状態をより均一に保てるからである。   The acrylic urethane resin may be a mixture of a separately synthesized (meth) acrylic polymer component and a polyurethane component. In the present invention, after synthesizing a polyurethane or urethane prepolymer, the polyurethane ( (Or urethane prepolymer) in the same system as the one synthesized, and (meth) acrylic monomers are preferably polymerized in the presence thereof. This is because, by synthesizing the polyurethane and the (meth) acrylic polymer in the same system, the mixed state of the polyurethane and the (meth) acrylic polymer in the acrylic urethane resin can be maintained more uniformly.

したがって、本発明に係るアクリルウレタン系樹脂の製造方法としては、ウレタン成分を合成した後に、同一系内でアクリル成分を重合するものであれば特に制限されることなく、従来公知の方法が用いられる。なお、後述するように、本発明に係るアクリルウレタン系樹脂は水性分散体として用いられるものであるため、アクリルウレタン系樹脂の製造段階において水分散体としておくのが好ましい。例えば、ウレタンプレポリマーの製造に続いて、(メタ)アクリル系モノマー成分の重合反応を行い、その後、得られたアクリルウレタン系樹脂を水分散させる方法;ウレタンプレポリマーを製造し、水分散させた後、(メタ)アクリル系モノマー成分を重合する方法などが挙げられる。また、(メタ)アクリル系モノマーを重合禁止剤と共にウレタンプレポリマーの合成系内に加えておくことで、(メタ)アクリル系モノマーをウレタンプレポリマーの合成の際の溶媒として使用することもできる。この場合、ウレタンプレポリマーを合成した後に、ラジカル重合開始剤を加えることにより、(メタ)アクリル系モノマーを重合すればよい。   Therefore, as a method for producing the acrylic urethane resin according to the present invention, a conventionally known method is used without particular limitation as long as the acrylic component is polymerized in the same system after the urethane component is synthesized. . As will be described later, since the acrylic urethane resin according to the present invention is used as an aqueous dispersion, it is preferably used as an aqueous dispersion in the production stage of the acrylic urethane resin. For example, following the production of the urethane prepolymer, a polymerization reaction of the (meth) acrylic monomer component is performed, and then the obtained acrylic urethane resin is dispersed in water; the urethane prepolymer is produced and dispersed in water. Thereafter, a method of polymerizing a (meth) acrylic monomer component may be mentioned. Moreover, a (meth) acrylic-type monomer can also be used as a solvent at the time of the synthesis | combination of a urethane prepolymer by adding a (meth) acrylic-type monomer in the synthesis | combination system of a urethane prepolymer with a polymerization inhibitor. In this case, after synthesizing the urethane prepolymer, a (meth) acrylic monomer may be polymerized by adding a radical polymerization initiator.

ウレタンプレポリマーを合成する際のポリイソシアネートとポリオールとの混合比は、NCO/OH比で1.0〜2.0とするのが好ましく、より好ましくは1.2〜1.9であり、さらに好ましくは1.3〜1.7である。   The mixing ratio of the polyisocyanate and the polyol when synthesizing the urethane prepolymer is preferably 1.0 to 2.0 in terms of NCO / OH ratio, more preferably 1.2 to 1.9, Preferably it is 1.3-1.7.

また、ポリイソシアネート、ポリオールに対するヒドロキシアルカン酸の使用量は、ウレタンプレポリマーの酸価が20〜80mgKOH/gとなるような量で使用するのが好ましい。   The amount of hydroxyalkanoic acid used relative to polyisocyanate and polyol is preferably such that the acid value of the urethane prepolymer is 20 to 80 mgKOH / g.

ウレタンプレポリマー合成時の温度は特に限定されないが、60〜95℃の温度とするのが好ましい。また、ウレタンプレポリマーの合成に際しては、必要に応じて重合触媒を使用してもよい。重合触媒としては、カルボン酸の錫(II)塩などの有機化合物、3級アミン、アルカリ金属水酸化物、アルコレートおよびフェノレート等の強塩基などが挙げられる。具体的には、ジ−n−オクチルメルカプタイド、ジブチル錫マレエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレートが挙げられる。   Although the temperature at the time of a urethane prepolymer synthesis | combination is not specifically limited, It is preferable to set it as the temperature of 60-95 degreeC. Moreover, in the synthesis | combination of a urethane prepolymer, you may use a polymerization catalyst as needed. Examples of the polymerization catalyst include organic compounds such as tin (II) salts of carboxylic acids, strong bases such as tertiary amines, alkali metal hydroxides, alcoholates and phenolates. Specific examples include di-n-octyl mercaptide, dibutyltin maleate, dibutyltin diacetate, and dibutyltin dilaurate.

上記ウレタンプレポリマーの重量平均分子量(Mw)は、400〜10000であるのが好ましい。より好ましくは3000〜9000であり、さらに好ましくは4000〜8000である。尚、上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定される値である(ポリスチレン換算値)。   The urethane prepolymer preferably has a weight average molecular weight (Mw) of 400 to 10,000. More preferably, it is 3000-9000, More preferably, it is 4000-8000. In addition, the said weight average molecular weight is a value measured by gel permeation chromatography (GPC) (polystyrene conversion value).

本発明に係るポリウレタン成分は、ウレタンプレポリマーを鎖延長剤で鎖延長して得られるものであるのが好ましい。鎖延長反応は、水分散化前、水分散化後、あるいは水分散化と同時に行うことができる。   The polyurethane component according to the present invention is preferably obtained by extending a urethane prepolymer with a chain extender. The chain extension reaction can be performed before water dispersion, after water dispersion, or simultaneously with water dispersion.

鎖延長剤としては、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、シクロへキシレンジアミン、ピペラジン、2−メチルピペラジン、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシリレンジアミン、トリス(2−アミノエチル)アミン、3,3’−ジニトロベンジン、4,4’−ジアミノフェニルメタン、メンタンジアミン、m−キシレンジアミン、イソホロンジアミン、イソホロンジアミン、ヒドラジン誘導体、または水等が挙げられ、これらの中ではヒドラジン誘導体が最も好ましい。ヒドラジン誘導体としては、例えば、ヒドラジン;ヒドラジン一水和物;メチルヒドラジン、エチルヒドラジン等のモノ置換ヒドラジン;2−ヒドロキシエチルヒドラジン、2−ヒドロキシプロピルヒドラジン等のヒドロキシアルキル置換ヒドラジン;メチレンジヒドラジン、エチレンジヒドラジン、プロピレンジヒドラジン等のアルキレンヒドラジン;シュウ酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、脂肪族ジカルボン酸ヒドラジド、不飽和脂肪族ジカルボン酸ヒドラジド、芳香族ジカルボン酸ヒドラジド、マレイン酸ジヒドラジド、フタル酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、カーボジヒドラジド等のジヒドラジド類が挙げられる。これらの中でもヒドラジン一水和物が好ましく用いられる。   Chain extenders include ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, propylenediamine, butylenediamine, hexamethylenediamine, cyclohexylenediamine, piperazine, 2-methylpiperazine, phenylenediamine, tolylenediamine, xylylenediamine, tris (2 -Aminoethyl) amine, 3,3′-dinitrobenzine, 4,4′-diaminophenylmethane, menthanediamine, m-xylenediamine, isophoronediamine, isophoronediamine, hydrazine derivatives, or water. The hydrazine derivative is most preferable. Examples of the hydrazine derivative include hydrazine; hydrazine monohydrate; mono-substituted hydrazine such as methyl hydrazine and ethyl hydrazine; hydroxyalkyl-substituted hydrazine such as 2-hydroxyethyl hydrazine and 2-hydroxypropyl hydrazine; methylene dihydrazine, ethylenedi Alkylene hydrazines such as hydrazine and propylene dihydrazine; oxalic acid dihydrazide, malonic acid dihydrazide, succinic acid dihydrazide, glutaric acid dihydrazide, adipic acid dihydrazide, sebacic acid dihydrazide, aliphatic dicarboxylic acid hydrazide, unsaturated aliphatic dicarboxylic acid hydrazide, aromatic Dihydrazides such as dicarboxylic acid hydrazide, maleic acid dihydrazide, phthalic acid dihydrazide, isophthalic acid dihydrazide, carbodihydrazide It is. Of these, hydrazine monohydrate is preferably used.

上記鎖延長剤は、ウレタンプレポリマー中のNCO基1当量に対して、鎖延長剤中の官能基が0.3〜1.7当量となるように使用するのが好ましく、より好ましくは0.5〜1.5当量であり、さらに好ましくは0.8〜1.2当量である。   The chain extender is preferably used so that the functional group in the chain extender is 0.3 to 1.7 equivalents relative to 1 equivalent of the NCO group in the urethane prepolymer, more preferably 0.8. It is 5-1.5 equivalent, More preferably, it is 0.8-1.2 equivalent.

上記ウレタンプレポリマー又はポリウレタンは、塩基で中和することによって、水中へ乳化分散させることができる。なお、このとき系内にカルボキシル基やカルボキシル基のアルキルエステルを含む(メタ)アクリル系ポリマー(詳しくは後述する)が存在していれば、ウレタンプレポリマー又はポリウレタンと同様に(メタ)アクリル系ポリマー由来のカルボキシル基も中和される。このとき使用可能な中和剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物;アンモニア;トリエチルアミン、N,N−ジメチルブチルアミン、N,N−ジメチルアリルアミン、N−メチルピロリジン、テトラメチルジアミノメタン、トリメチルアミン等の3級アミン;N−メチルエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジエチルアミン等の2級アミン;プロピルアミン、t−ブチルアミン、sec−ブチルアミン、イソブチルアミン、1,2−ジブチルプロピルアミン、3−ペンチルアミン等の1級アミン;モルホリン、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン等のモルホリン系の化合物;ピペラジン、ヒドロキシエチルピペラジン、2−メチルピペラジン、アミノエチルピペラジンなどのピペラジン系の化合物;N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジブチルエタノールアミン、N−(β―アミノエチル)エタノールアミン、N−メチルエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、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−n−ブチルジエタノールアミン、N−t−ブチルエタノールアミン、N−t−ブチルジエタノールアミン、N−(β−アミノエチル)イソプロパノールアミン、N,N−ジエチルイソプロパノールアミン、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノールなどのアミノアルコール類;エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、アミノエチルエタノールアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、メタキシリレンジアミン、1,2−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタンなどのジアミン類;ココナットアミン、オクチルアミン、ラウリルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミンなどの脂肪族アミン類とそれらのEO付加体などが挙げられる。これらの中では、皮膜形成時に揮発し中和剤が残存する虞のないアンモニアやトリエチルアミンが望ましく、より望ましいのはトリエチルアミンである。   The urethane prepolymer or polyurethane can be emulsified and dispersed in water by neutralization with a base. At this time, if a (meth) acrylic polymer containing a carboxyl group or a carboxyl group alkyl ester (described later in detail) is present in the system, the (meth) acrylic polymer is the same as the urethane prepolymer or polyurethane. The originating carboxyl group is also neutralized. Examples of neutralizing agents that can be used at this time include hydroxides of alkali metals and alkaline earth metals such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, barium hydroxide, and lithium hydroxide; ammonia; triethylamine, N, N-dimethylbutylamine. , N, N-dimethylallylamine, N-methylpyrrolidine, tetramethyldiaminomethane, trimethylamine and other tertiary amines; N-methylethylamine, diisopropylamine, diethylamine and other secondary amines; propylamine, t-butylamine, sec-butylamine , Isobutylamine, 1,2-dibutylpropylamine, primary amines such as 3-pentylamine; morpholine compounds such as morpholine, N-methylmorpholine, N-ethylmorpholine; piperazine, hydroxyethylpiperazine, 2-methylpi Piperazine compounds such as azine and aminoethylpiperazine; N, N-diethylethanolamine, N, N-dibutylethanolamine, N- (β-aminoethyl) ethanolamine, N-methylethanolamine, N-methyldiethanolamine, N-ethylethanolamine, Nn-butylethanolamine, Nn-butyldiethanolamine, Nt-butylethanolamine, Nt-butyldiethanolamine, N- (β-aminoethyl) isopropanolamine, N, N -Amino alcohols such as diethyl isopropanolamine, 2-amino-2-methyl-1-propanol; ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, aminoethyl Diamines such as ethanolamine, 1,6-hexamethylenediamine, metaxylylenediamine, 1,2-diaminopropane, 1,4-diaminobutane; coconutamine, octylamine, laurylamine, stearylamine, oleylamine, etc. Examples thereof include aliphatic amines and EO adducts thereof. Among these, ammonia and triethylamine which are volatilized at the time of film formation and do not cause a remaining neutralizing agent are desirable, and triethylamine is more desirable.

ウレタンプレポリマーの合成後、あるいは、ウレタンプレポリマーの鎖延長反応後の系内に、上記(メタ)アクリル系モノマーと重合開始剤とを添加して、又、(メタ)アクリル系モノマーを反応溶媒として使用していた場合には、ウレタンプレポリマーの合成後あるいはウレタンプレポリマーの鎖延長反応後の系内に重合開始剤を添加して、(メタ)アクリル系モノマーの重合を行う。   The above (meth) acrylic monomer and polymerization initiator are added to the system after the synthesis of the urethane prepolymer or after the chain extension reaction of the urethane prepolymer, and the (meth) acrylic monomer is added to the reaction solvent. When used as a polymerization initiator, a (meth) acrylic monomer is polymerized by adding a polymerization initiator into the system after the synthesis of the urethane prepolymer or after the chain extension reaction of the urethane prepolymer.

(メタ)アクリル系モノマーの使用量は、ウレタンプレポリマーの構成成分であるポリイソシアネート、ポリオールおよびヒドロキシアルカン酸の合計3〜80質量部に対し、10〜97質量部とすることが好ましい。この場合、上記ウレタンプレポリマーと(メタ)アクリル系モノマーの使用比率は、生成する(メタ)アクリル系ポリマーのガラス転移温度により左右されるが、ウレタンプレポリマーと(メタ)アクリル系モノマーとの合計を100質量部とした場合に、ウレタンプレポリマー成分3〜50質量部に対して、(メタ)アクリル系モノマー50〜97質量部とするのが好ましく、ウレタンプレポリマー成分3〜40質量部に対して、(メタ)アクリル系モノマー60〜97質量部とするのがより好ましい。なお、Foxの式から導かれる(メタ)アクリル系ポリマーのガラス転移温度は−30〜90℃であるのが好ましく、より好ましくは−20〜80℃である。また、本発明に係る(メタ)アクリル系ポリマーの酸価は0〜400mgKOH/gであるのが好ましい。   The amount of the (meth) acrylic monomer used is preferably 10 to 97 parts by mass with respect to a total of 3 to 80 parts by mass of the polyisocyanate, polyol and hydroxyalkanoic acid that are constituents of the urethane prepolymer. In this case, the use ratio of the urethane prepolymer and the (meth) acrylic monomer depends on the glass transition temperature of the (meth) acrylic polymer to be produced, but the total of the urethane prepolymer and the (meth) acrylic monomer. Is 100 parts by mass, preferably 3 to 50 parts by mass of the urethane prepolymer component, and preferably 50 to 97 parts by mass of the (meth) acrylic monomer, and 3 to 40 parts by mass of the urethane prepolymer component. The (meth) acrylic monomer is more preferably 60 to 97 parts by mass. The glass transition temperature of the (meth) acrylic polymer derived from the Fox formula is preferably -30 to 90 ° C, more preferably -20 to 80 ° C. The acid value of the (meth) acrylic polymer according to the present invention is preferably 0 to 400 mgKOH / g.

(メタ)アクリル系モノマー重合時の重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリルおよびその塩酸塩、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)などのアゾ化合物;ベンゾイルパーオキシド、ジクミルパーオキシド、ラウイロイルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイドなどの有機過酸化物や、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過ホウ素酸塩、過コハク酸塩等の無機過酸化物等の過酸化物が挙げられる。   As polymerization initiators during polymerization of (meth) acrylic monomers, azo compounds such as azobisisobutyronitrile and its hydrochloride, 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid); benzoyl peroxide, dicumyl Peroxidation of organic peroxides such as peroxides, lauroyl peroxide, cumene hydroperoxide, and inorganic peroxides such as potassium persulfate, sodium persulfate, ammonium persulfate, perborate, persuccinate Things.

重合開始剤の使用量は、(メタ)アクリル系モノマーの全質量に対して0.05〜3質量%とするのが好ましい。(メタ)アクリル系モノマー重合時の温度は特に限定されないが、好ましくは30〜100℃、より好ましくは50〜70℃で重合反応を行うのが好ましい。   The amount of the polymerization initiator used is preferably 0.05 to 3% by mass with respect to the total mass of the (meth) acrylic monomer. Although the temperature at the time of (meth) acrylic-type monomer polymerization is not specifically limited, Preferably it is 30-30 degreeC, More preferably, it is preferable to perform a polymerization reaction at 50-70 degreeC.

(メタ)アクリル系モノマーは、重合反応に先立って乳化させておいてもよく、例えば、ウレタンプレポリマーの乳化と同時、あるいは、ウレタンプレポリマーの鎖延長時に行うことができるが、ウレタンプレポリマーの乳化と同時に行うのが好ましい。また、所望により、アニオン性界面活性剤を使用してもよい。   The (meth) acrylic monomer may be emulsified prior to the polymerization reaction. For example, it can be carried out simultaneously with the emulsification of the urethane prepolymer or at the time of chain extension of the urethane prepolymer. It is preferable to carry out simultaneously with emulsification. If desired, an anionic surfactant may be used.

本発明のアクリルウレタン系樹脂の合成に際しては(上記ウレタンプレポリマーの合成、ウレタンプレポリマーの鎖延長反応および(メタ)アクリルポリマーの重合反応)、公知の有機溶剤を使用することができる。有機溶剤としては、トルエン、キシレンなどの芳香族系溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤;エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のグリコールエーテルエステル系溶剤;メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶剤;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等の溶剤が挙げられる。これらの有機溶剤は、1種で又は2種以上を混合して使用することができる。また、ウレタン成分の重合の際には、(メタ)アクリルモノマー成分を溶媒として使用してもよい。なお、この場合、重合禁止剤としては従来公知のものであればいずれも使用可能であるが、好ましいものとしてはメトキシフェノールが挙げられる。   In synthesizing the acrylic urethane resin of the present invention (synthesis of the urethane prepolymer, chain extension reaction of the urethane prepolymer and polymerization reaction of the (meth) acrylic polymer), a known organic solvent can be used. Organic solvents include aromatic solvents such as toluene and xylene; ester solvents such as methyl acetate and ethyl acetate; ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone; ethylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol mono Examples include glycol ether ester solvents such as ethyl ether acetate; alcohol solvents such as methanol, ethanol, and isopropanol; solvents such as dimethylformamide, dimethylacetamide, and N-methylpyrrolidone. These organic solvents can be used alone or in combination of two or more. Moreover, you may use a (meth) acryl monomer component as a solvent in the case of superposition | polymerization of a urethane component. In this case, any known polymerization inhibitor can be used as long as it is a conventionally known polymerization inhibitor, and methoxyphenol is preferable.

本発明においては、アクリルウレタン系樹脂は、水あるいは水を主成分(50質量%以上)とする水系溶剤に容易に分散する自己分散型であるのが望ましい。しかしながら、アクリルウレタン系樹脂が、水又は水系溶剤に分散し難い場合、これを機械的に分散させると、エマルションの粒子径が大きくなり貯蔵安定性が劣る場合がある。したがって、このような場合には、必要に応じて界面活性剤を使用してもよい。   In the present invention, the acrylic urethane-based resin is desirably a self-dispersing type that is easily dispersed in water or an aqueous solvent containing water as a main component (50% by mass or more). However, when the acrylic urethane-based resin is difficult to disperse in water or an aqueous solvent, if this is mechanically dispersed, the particle size of the emulsion may increase and storage stability may be inferior. Therefore, in such a case, a surfactant may be used as necessary.

界面活性剤としては、ノニオン、アニオン、カチオン界面活性剤などの従来公知の界面活性剤を使用することができるが、発明の効果の発現が阻害されないように、目的に応じて、種類と使用量を選択することが望ましい。ノニオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレンデシルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルエーテル、ポリオキシエチレンミリスチルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンイソステアリルエーテル、ポリオキシエチレンベヘニルエーテル、ポリオキシエチレン−2−エチル−ヘキシルエーテル、ポリオキシエチレンアルキエルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(合成系)、ナロー型ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルドデシル(ゲルべ型)エーテル、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレンβ−ナフチルエーテル、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油エーテル、ポリエチレングリコールモノアルキル脂肪酸エステル、ポリエチレングリコールジアルキル脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウリン酸エステルなどが挙げられる。   As the surfactant, conventionally known surfactants such as nonionic, anionic, and cationic surfactants can be used. However, depending on the purpose, the type and amount used may be used so that the expression of the effect of the invention is not inhibited. It is desirable to select. Nonionic surfactants include polyoxyethylene octyl ether, polyoxyethylene decyl ether, polyoxyethylene dodecyl ether, polyoxyethylene myristyl ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene Oxyethylene isostearyl ether, polyoxyethylene behenyl ether, polyoxyethylene-2-ethyl-hexyl ether, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl ether (synthetic system), narrow type polyoxyethylene alkyl ether, polyoxy Ethylene octyldodecyl (Gerbe type) ether, polyoxyethylene styrenated phenyl ether, polyoxyethylene β-naphthy Ethers, polyoxyethylene hydrogenated castor oil ether, polyethylene glycol monoalkyl fatty acid esters, polyethylene glycol dialkyl fatty acid esters, and polyoxyethylene sorbitan monolaurate and the like.

尚、ノニオン界面活性剤のみでは安定な水性分散体を得難い場合があるため、アニオン界面活性剤、反応性界面活性剤等を併用することが望ましい。アニオン界面活性剤としては、半硬化牛脂脂肪酸石鹸Na塩、ステアリン酸石鹸Na塩、オレイン酸石鹸K塩、ガムロジン系不均化ロジンナトリウム塩、アルケニルコハク酸ジカリウム塩、ドデシル硫酸エステルNa塩、ポリオキシエチレンアルキル(C12,C13)エーテル硫酸エステルNa塩、ポリオキシエチレンドデシル硫酸エステルアンモニウム塩、ドデシルベンゼンスルホン酸Na塩、カチオン活性剤として高級アルキルモノアミン塩、ジアルキルエチルメチルエチル硫酸アンモニウム塩などが挙げられる。   In addition, since it may be difficult to obtain a stable aqueous dispersion only with a nonionic surfactant, it is desirable to use an anionic surfactant, a reactive surfactant or the like together. Examples of the anionic surfactant include semi-cured tallow fatty acid soap Na salt, stearic acid soap Na salt, oleic acid soap K salt, gum rosin disproportionated rosin sodium salt, alkenyl succinic acid dipotassium salt, dodecyl sulfate Na salt, polyoxy Examples thereof include ethylene alkyl (C12, C13) ether sulfate Na salt, polyoxyethylene dodecyl sulfate ammonium salt, dodecylbenzene sulfonate Na salt, higher alkyl monoamine salt and dialkylethylmethylethyl ammonium sulfate salt as cationic activators.

また、反応性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、およびその硫酸エステル塩、スルホコハク酸型、アルケニルポリオキシアルキレンリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルリン酸アンモニウムグリシジルエーテル付加物などが挙げられる。また、界面活性剤の代わりに、ポリビニルアルコールのような保護コロイドを使用しても良い。   Examples of the reactive surfactant include polyoxyethylene alkylphenyl ether and its sulfate ester salt, sulfosuccinic acid type, alkenyl polyoxyalkylene phosphate ester, polyoxyethylene alkyl ammonium phosphate glycidyl ether adduct, and the like. . Further, a protective colloid such as polyvinyl alcohol may be used in place of the surfactant.

具体的な水性分散体化の方法としては、例えば、(メタ)アクリル系モノマー含有プレポリマーをアミンで中和した後、ここに、界面活性剤、重合触媒および水を加えて重合反応をさせることで重合物を水分散体化させる方法;(メタ)アクリル系モノマー含有プレポリマーをアミンで中和したものと重合触媒とを、界面活性剤と水からなる水溶液に加えて、重合反応を行うことで重合物を水分散体化させる方法がある。いずれの場合も、界面活性剤の使用量は、(メタ)アクリル系モノマーの総質量に対して0〜30質量%とするのが好ましい。尚、上記方法においては、中和剤(アミン)を水と混合させた後に、(メタ)アクリル系モノマー含有プレポリマーを乳化させてもよい。   As a specific method for forming an aqueous dispersion, for example, a (meth) acrylic monomer-containing prepolymer is neutralized with an amine, and then a surfactant, a polymerization catalyst and water are added thereto to cause a polymerization reaction. A method of dispersing a polymer in an aqueous dispersion by adding a neutralized (meth) acrylic monomer-containing prepolymer with an amine and a polymerization catalyst to an aqueous solution comprising a surfactant and water, and carrying out a polymerization reaction. There is a method in which the polymer is dispersed in water. In any case, the amount of the surfactant used is preferably 0 to 30% by mass relative to the total mass of the (meth) acrylic monomer. In the above method, the (meth) acrylic monomer-containing prepolymer may be emulsified after the neutralizing agent (amine) is mixed with water.

(1−2)アクリルウレタン系樹脂の配合量
本発明で使用する皮膜形成用樹脂組成物は、上述したアクリルウレタン系樹脂30〜50質量部および、平均粒子径が4〜20nmのシリカ粒子50〜70質量部を合計で100質量部になるように含有し、前記合計100質量部に対して、さらにシランカップリング剤を5〜25質量部の比率で含有することを特徴とする。なお、アクリルウレタン系樹脂の水性分散体を用いる場合は、アクリルウレタン系樹脂水性分散体の不揮発性樹脂成分を30〜50質量部とすることが好ましい。
(1-2) Blending amount of acrylic urethane-based resin The resin composition for forming a film used in the present invention is 30 to 50 parts by mass of the acrylic urethane-based resin described above and silica particles 50 to 4 having an average particle diameter of 4 to 20 nm. 70 mass parts is contained so that it may become a total of 100 mass parts, and the silane coupling agent is further contained in the ratio of 5-25 mass parts with respect to the said 100 mass parts in total. In addition, when using the aqueous dispersion of acrylic urethane type resin, it is preferable that the non-volatile resin component of an acrylic urethane type resin aqueous dispersion shall be 30-50 mass parts.

上記アクリルウレタン系樹脂成分が少なくなりすぎると、耐食性および塗装性が劣化する傾向がある。一方、上記アクリルウレタン系樹脂成分が多くなりすぎると、耐黒化性が低下する傾向がある。このような観点から、上記アクリルウレタン系樹脂は30質量部以上、より好ましくは35質量部以上、40質量部以下含有することが好ましい。ここで、前記アクリルウレタン系樹脂水性分散体の不揮発性樹脂成分は、上述したアクリルウレタン系樹脂であり、不揮発性樹脂成分は、水性分散液の技術分野において公知の方法により測定することができ、例えば、水性分散液を100℃〜130℃で1〜3時間加熱した時の蒸発残分である。   When the said acrylic urethane type resin component decreases too much, there exists a tendency for corrosion resistance and paintability to deteriorate. On the other hand, when the amount of the acrylic urethane resin component is too large, the blackening resistance tends to decrease. From such a viewpoint, the acrylic urethane-based resin is preferably contained in an amount of 30 parts by mass or more, more preferably 35 parts by mass or more and 40 parts by mass or less. Here, the non-volatile resin component of the acrylic urethane-based resin aqueous dispersion is the above-described acrylic urethane-based resin, and the non-volatile resin component can be measured by a method known in the technical field of aqueous dispersions, For example, the evaporation residue when the aqueous dispersion is heated at 100 ° C. to 130 ° C. for 1 to 3 hours.

上記黒化現象は、例えば、表面処理金属板がモーターケースを製造する場合のような厳しい深絞り加工を受けた場合には、金型摺動や、金型と金属板との間の摩擦熱の発生によって、金属板表面の皮膜が削り取られて剥離したり、軟化して、製品の摺動面に黒く付着することにより起こると考えられる。また、剥離した皮膜(樹脂成分)に、亜鉛めっき層から剥離した亜鉛粉やプレス油が一部混入し、これらが混練された結果、黒化物が生成して金型に付着し、製品表面に転写することも考えられる。   For example, when the surface-treated metal plate is subjected to severe deep drawing as in the case of manufacturing a motor case, the above-mentioned blackening phenomenon is caused by mold sliding or frictional heat between the mold and the metal plate. It is thought that this occurs when the film on the surface of the metal plate is scraped off and peeled off or softened and adheres black to the sliding surface of the product. In addition, the peeled film (resin component) is partially mixed with zinc powder and press oil peeled from the galvanized layer, and as a result of kneading these, a blackened product is generated and adheres to the mold, and is applied to the product surface. Transcription is also possible.

アクリルウレタン系樹脂の軟化点が120℃以上であれば、上記黒化現象の発生を抑制できるため、特に厳しい深絞り加工用途の表面処理金属板の場合は、軟化点が120℃以上のアクリルウレタン系樹脂を用いることが好ましい。深絞り加工時の金型温度は、摩擦等によって約120℃程度まで上昇しているものと推定され、軟化点が120℃未満のアクリルウレタン系樹脂では、黒化現象を充分抑制することができないからである。   If the softening point of the acrylic urethane resin is 120 ° C or higher, the occurrence of the blackening phenomenon can be suppressed. Therefore, in the case of a surface-treated metal plate for particularly severe deep drawing applications, the acrylic urethane has a softening point of 120 ° C or higher. It is preferable to use a resin. The mold temperature during deep drawing is estimated to have risen to about 120 ° C due to friction, etc., and the blackening phenomenon cannot be sufficiently suppressed with acrylic urethane resins having a softening point of less than 120 ° C. Because.

樹脂の軟化点は、熱機械分析(TMA)で測定する。本発明では、「TMA/SS120」(セイコーインスツルメンツ社製)を用いた。測定温度範囲は室温(25℃程度)から250℃までとし、昇温速度:5℃/分、測定荷重:5gf、アルゴンガス100ml/minの気流中で、針入法にて行った。樹脂の水性分散体から測定試料を得る場合は、ポリテトラフルオロエチレン製の皿に水分散体を入れて、40℃の乾燥機で12時間以上乾燥させたものを用いた。   The softening point of the resin is measured by thermomechanical analysis (TMA). In the present invention, “TMA / SS120” (manufactured by Seiko Instruments Inc.) was used. The measurement temperature range was from room temperature (about 25 ° C.) to 250 ° C., and the penetration was performed in an air stream at a heating rate of 5 ° C./min, a measurement load of 5 gf, and an argon gas of 100 ml / min. In the case of obtaining a measurement sample from an aqueous resin dispersion, a sample obtained by placing the water dispersion in a polytetrafluoroethylene dish and drying it for 12 hours or more with a dryer at 40 ° C. was used.

また、黒化現象の発生をさらに低減させるためには、プレス加工時における皮膜剥離量を低減し、製品への付着を抑制する必要がある。このため、金属板上の皮膜の硬度が硬い方が好ましく、本発明では、アクリルウレタン系樹脂皮膜のスォードロッカー硬度が25以上であることが好ましい。アクリルウレタン系樹脂を硬くして皮膜の硬度を高めることで、金型摺動における皮膜へのダメージを軽減すると共に、皮膜が剥離したとしても剥離した皮膜自体が硬いため、金型への付着や製品への転写が抑制されるという効果が発現する。   Further, in order to further reduce the occurrence of the blackening phenomenon, it is necessary to reduce the amount of film peeling at the time of press working and suppress the adhesion to the product. For this reason, it is preferable that the film on the metal plate has a higher hardness. In the present invention, the sword rocker hardness of the acrylic urethane resin film is preferably 25 or more. By hardening the acrylic urethane resin and increasing the hardness of the coating, damage to the coating during mold sliding is reduced, and even if the coating peels off, the peeled coating itself is hard, The effect that the transfer to the product is suppressed appears.

このような観点から、本発明では、軟化点が120℃以上、かつスォードロッカー硬度が25以上のアクリルウレタン系樹脂を用いることが好ましい。   From such a viewpoint, in the present invention, it is preferable to use an acrylic urethane resin having a softening point of 120 ° C. or higher and a pseudo rocker hardness of 25 or higher.

スォードロッカー硬度は、ASTM D2134−93に規定されている硬度であって、スォードロッカー硬度計(上島製作所(現在生産中止)やテスター産業社の他、多数の外国企業によって製造販売されている)によって測定される。なお、JIS K 5400-1959(現在は廃止されている)にも規定されていた。簡単には、振り子(スォードロッカー)を樹脂皮膜等が形成された試料の上で揺らし、減衰して振り子がある一定の振り幅になるまでの揺れ回数をカウントし、硬度を求める。硬い材料では、皮膜に下向きに作用する垂直力(ロッカーの自重)とロッカーに対する皮膜の反発力(上向き)が釣り合って左右の反復運動を妨げないため、振り子が止まるまでの回数が多くなる。軟らかい材料では、垂直力に比べて反発力が小さいため、左右の反復運動を妨げ、振り子が止まるまでの回数が小さくなる。   Sword rocker hardness is a hardness specified in ASTM D2134-93, and is based on a Sword rocker hardness meter (manufactured and sold by numerous foreign companies in addition to Ueshima Seisakusho (currently discontinued) and Tester Sangyo). Measured. It was also specified in JIS K 5400-1959 (currently abolished). Briefly, a pendulum (sword rocker) is shaken on a sample on which a resin film or the like is formed, and the number of swings until the pendulum reaches a certain swing width is counted to obtain the hardness. In the case of a hard material, the vertical force (self-weight of the rocker) acting downward on the film and the repulsive force (upward) of the film against the rocker balance and do not disturb the left and right repetitive movements, so the number of times until the pendulum stops is increased. In a soft material, since the repulsive force is smaller than the normal force, the left and right repetitive motions are prevented, and the number of times until the pendulum stops is reduced.

スォードロッカーは、図1〜3に示したような構造であって、同形同大の平行した2枚の輪で転がり往復運動ができるように構成されている。図4には、測定時の側面視を示した。試験板固定装置の試験板の中央部には直方体状に凹部が形成され、凹部の底面に試験板を置き、その上でスォードロッカーを転がすことができるように構成されている。   The pseudo rocker has a structure as shown in FIGS. 1 to 3 and is configured to be able to roll and reciprocate between two parallel wheels of the same shape and size. FIG. 4 shows a side view during measurement. A concave portion is formed in a rectangular parallelepiped shape at the center portion of the test plate of the test plate fixing device, and the test plate is placed on the bottom surface of the concave portion, and the sword rocker can be rolled thereon.

JIS K 5400-1959に準拠した具体的な測定方法を説明する。まず、スォードロッカーを水平な面に置き、垂直軸が垂直になるように垂直安定用のオモリで調節する。試験板固定装置に標準ガラス板をセットして、試験板固定装置で固定し、板面に水準器を載せ、縦と横の方向について水平となるように、固定装置の調節足で高さを調節する。スォードロッカーを試験板の上に載せ、転がり運動を与えてから風よけを被せ、風よけの外部から水準器の状態を観察する。スォードロッカーの水準器BのアワがBのオオイの陰に隠れて初めて見えなくなった時を0(スタート)と数える。その後、ころがり運動1往復ごとにカウント数を1ずつ加え、水準器Cのアワがオオイの陰に隠れて初めて見えなくなるまで、カウントし、この値をスォードロッカー値とする。標準ガラス板のスォードロッカー値は50であるので、5回の測定でスォードロッカー値が50±1になるように、水準器B,Cそれぞれの傾きを調整する。また、50±1往復に要する時間が60±5秒になるように、周期調整用オモリの垂直位置を調整する。次に、試験板を標準メタクリルメチル板(ポリメチルメタクリレート)に変え、スォードロッカー値が、5個とも20±1になるように、水準器B,Cのそれぞれの傾きを調整する。これを繰り返して、両標準板でそれぞれの測定値が上記基準を満たしたとき、水準器B,Cを固定する。なお、雰囲気温度は20〜23℃、湿度は20〜40%RHとする。試験板を、スォードロッカーを測定したい試料へと変更し、上記と同様の方法で、スォードロッカー値を測定する。n=5とし、それぞれについてスォードロッカー値を測定し、5個のスォードロッカー値のうち大きい方から3個について平均を求め、それを最終値とする。最終値そのままが、試料のスォードロッカー値であり、これを2倍した値がスォードロッカー硬度となる。本発明では、固形分濃度20質量%に調整したアクリルウレタン系樹脂をガラス板上に#20のバーコーターで塗布し、0〜105℃で乾燥させた皮膜を用いて測定した。   A specific measurement method based on JIS K 5400-1959 will be described. First, place the pseudo rocker on a horizontal surface and adjust with the weight for vertical stabilization so that the vertical axis is vertical. Set a standard glass plate on the test plate fixing device, fix it with the test plate fixing device, place a level on the plate surface, and adjust the height with the adjusting feet of the fixing device so that it is horizontal in the vertical and horizontal directions. Adjust. Place a rock rocker on the test plate, apply a rolling motion, cover with a windshield, and observe the state of the level from outside the windshield. The time when the hour of Sudoku rocker's level B is hidden behind B's oyster is not counted as 0 (start). Thereafter, the count is incremented by 1 for each reciprocation of the rolling motion, and is counted until the millet of the level C is hidden behind the oil and disappears for the first time, and this value is used as the pseudo rocker value. Since the standard glass plate has a pseudo rocker value of 50, the inclination of each of the spirit levels B and C is adjusted so that the pseudo rocker value becomes 50 ± 1 after five measurements. Also, the vertical position of the period adjusting weight is adjusted so that the time required for 50 ± 1 reciprocation is 60 ± 5 seconds. Next, the test plate is changed to a standard methacryl methyl plate (polymethyl methacrylate), and the inclination of each of the level levels B and C is adjusted so that the five rocker lock values are 20 ± 1. This is repeated, and when the measured values of both standard plates satisfy the above-mentioned standard, the spirit levels B and C are fixed. The ambient temperature is 20 to 23 ° C., and the humidity is 20 to 40% RH. The test plate is changed to a sample for which the pseudo rocker is to be measured, and the pseudo rocker value is measured in the same manner as described above. With n = 5, the pseudo rocker value is measured for each, and the average of three of the five pseudo rocker values is determined as the final value. The final value as it is is the Sword Rocker value of the sample, and the value obtained by doubling this is the Sword Rocker hardness. In this invention, it measured using the film | membrane which apply | coated the acrylic urethane type resin adjusted to solid content concentration 20 mass% with the # 20 bar coater on the glass plate, and was dried at 0-105 degreeC.

(1−3)シリカ粒子
本発明で使用される皮膜形成用樹脂組成物は、上述したアクリルウレタン系樹脂30〜50質量部に対して、シリカ粒子を50質量部以上、好ましくは60質量部以上であって、70質量部以下、好ましくは65質量部以下含有する(ただし、アクリルウレタン系樹脂成分とシリカ粒子との合計量を100質量部とする)。
(1-3) Silica Particles The resin composition for forming a film used in the present invention is 50 parts by mass or more, preferably 60 parts by mass or more of silica particles with respect to 30 to 50 parts by mass of the acrylic urethane resin described above. And it is 70 mass parts or less, Preferably it contains 65 mass parts or less (however, the total amount of an acrylic urethane type resin component and a silica particle shall be 100 mass parts).

前記シリカ粒子は、得られる樹脂皮膜に耐食性、塗装性を付与すると共に、皮膜の硬度を高めて深絞り加工性を向上させる。シリカ粒子の含有量が50質量部より少なくなると、深絞り加工性が低下する傾向がある。一方、シリカの含有量が70質量部を超えると、樹脂皮膜の造膜性が低下し、耐食性が低下する傾向がある。   The silica particles impart corrosion resistance and paintability to the resulting resin film, and increase the hardness of the film to improve deep drawing workability. When the content of silica particles is less than 50 parts by mass, the deep drawing processability tends to decrease. On the other hand, when the content of silica exceeds 70 parts by mass, the film forming property of the resin film is lowered, and the corrosion resistance tends to be lowered.

前記シリカ粒子による効果を最大限に発揮させるためには、シリカ粒子の平均粒子径が4〜20nmの範囲にあることが好ましい。シリカ粒子の平均粒子径が小さくなるほど、樹脂皮膜の耐食性は向上するが、平均粒子径が4nm程度未満になると、耐食性の向上効果が飽和する傾向があり、また、樹脂水性分散液の安定性が低下してゲル化し易くなるからである。一方、シリカ粒子の平均粒子径が20nmを超えると、樹脂皮膜の造膜性が低下し、耐食性、塗装性が低下する傾向がある。   In order to maximize the effect of the silica particles, the average particle size of the silica particles is preferably in the range of 4 to 20 nm. The smaller the average particle size of the silica particles, the better the corrosion resistance of the resin film. However, when the average particle size is less than about 4 nm, the effect of improving the corrosion resistance tends to be saturated, and the stability of the aqueous resin dispersion is improved. This is because it tends to decrease and gel easily. On the other hand, when the average particle diameter of the silica particles exceeds 20 nm, the film-forming property of the resin film is lowered, and the corrosion resistance and paintability tend to be lowered.

なお、シリカ粒子の平均粒子径の測定方法としては、シアーズ法(4〜6nm)又はBET法(4〜20nm)を採用することが好ましい。   In addition, as a measuring method of the average particle diameter of a silica particle, it is preferable to employ | adopt a Sears method (4-6 nm) or a BET method (4-20 nm).

本発明に係る皮膜形成用樹脂組成物に使用可能なシリカ粒子としては、通常、コロイダルシリカとして知られているものが好ましく、例えば「スノーテックス(登録商標)」シリーズ(日産化学工業社製のコロイダルシリカ)の「XS」、「SS」、「40」、「N」、「UP」等が好適に用いられる。   The silica particles that can be used in the film-forming resin composition according to the present invention are preferably those generally known as colloidal silica, such as “Snowtex (registered trademark)” series (colloidal manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.). “XS”, “SS”, “40”, “N”, “UP” and the like of silica) are preferably used.

(1−4)シランカップリング剤
本発明で使用する皮膜形成用樹脂組成物は、シランカップリング剤を含有する。シランカップリング剤は、耐食性、深絞り加工性、塗装性等の向上に加えて、金属板と金属板上に形成される樹脂皮膜との密着性の向上にも寄与する。
(1-4) Silane coupling agent The resin composition for film formation used by this invention contains a silane coupling agent. The silane coupling agent contributes to the improvement of the adhesion between the metal plate and the resin film formed on the metal plate, in addition to the improvement of the corrosion resistance, deep drawing workability, paintability and the like.

皮膜形成用樹脂組成物中におけるシランカップリング剤の含有量は、上述したアクリルウレタン系樹脂(不揮発性樹脂成分)とシリカ粒子との合計100質量部に対して、5質量部以上、好ましくは7質量部以上であって、25質量部以下、好ましくは20質量部以下である。シランカップリング剤の含有量が少なすぎると、上述したアクリルウレタン系樹脂とシリカ粒子等との反応性が低下して、耐食性、塗装性、深絞り加工性等が低下する。一方、シランカップリング剤の含有量が多すぎると、ゲル状物が生じて後述する樹脂水性分散液の安定性が低下したり、反応に寄与しないシランカップリング剤量が多くなり、金属板と金属板上に形成される樹脂皮膜の密着性が低下する場合がある。   The content of the silane coupling agent in the film-forming resin composition is 5 parts by mass or more, preferably 7 with respect to 100 parts by mass in total of the acrylic urethane resin (nonvolatile resin component) and the silica particles. It is not less than 25 parts by mass, preferably not more than 20 parts by mass. When there is too little content of a silane coupling agent, the reactivity of the acrylic urethane type resin mentioned above and silica particles etc. will fall, and corrosion resistance, paintability, deep drawing workability, etc. will fall. On the other hand, if the content of the silane coupling agent is too large, a gel-like product is produced and the stability of the aqueous resin dispersion described later decreases, or the amount of the silane coupling agent that does not contribute to the reaction increases. The adhesion of the resin film formed on the metal plate may be reduced.

前記シランカップリング剤としては、化学式(1)のシランカップリング剤を使用することが好ましい。   As said silane coupling agent, it is preferable to use the silane coupling agent of Chemical formula (1).

上記化学式(1)中、R1はグリシドキシ基またはエポキシシクロヘキシル基、R2,R3は低級アルコキシ基、R4は低級アルコキシ基または低級アルキル基、Xは低級アルキレン基を示す。ここで「低級」とは、炭素数が1〜5、より好ましくは炭素数が1〜3であることを意味する。 In the above chemical formula (1), R 1 represents a glycidoxy group or an epoxycyclohexyl group, R 2 and R 3 represent a lower alkoxy group, R 4 represents a lower alkoxy group or a lower alkyl group, and X represents a lower alkylene group. Here, “lower” means having 1 to 5 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms.

上記シランカップリング剤を含有させることによって、樹脂水性分散液の塗装性、得られる表面処理金属板の耐食性が高められる。上記化学式(1)で表される末端にグリシドキシ基またはエポキシシクロヘキシル基を有するシランカップリング剤としては、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、ビニル−トリス(β−メトキシエトキシ)シラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランなどが挙げられる。グリシドキシ基やエポキシシクロヘキシル基を有するシランカップリング剤は、アクリルウレタン系樹脂に対する架橋反応性に富むため、このようなシランカップリング剤を用いることで得られる樹脂皮膜が強固になって、耐食性および深絞り加工性が向上する。   By containing the silane coupling agent, the paintability of the aqueous resin dispersion and the corrosion resistance of the resulting surface-treated metal plate are enhanced. Examples of the silane coupling agent having a glycidoxy group or an epoxycyclohexyl group at the terminal represented by the chemical formula (1) include γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, and vinyl. -Tris (β-methoxyethoxy) silane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane and the like. A silane coupling agent having a glycidoxy group or an epoxycyclohexyl group is rich in cross-linking reactivity with acrylic urethane resins. Therefore, the resin film obtained by using such a silane coupling agent is strengthened, resulting in corrosion resistance and depth. Drawing workability is improved.

(1−5)その他の添加剤
本発明では、より強固な皮膜を形成させるため、官能基間反応を利用した化学結合によってポリマー鎖同士を架橋させてもよい。このポリマー鎖同士の架橋形成に用いられる架橋剤としては、カルボキシル基と反応し得る官能基を1分子中に2個以上有する架橋剤であれば特に限定されず、例えば、ソルビトールポリグリシジルエーテル、(ポリ)グリセロールポリグリシジルエーテル、ペンタエリストールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、(ポリ)エチレングリコールグリシジルエーテル等のポリグリシジルエーテル類や、ポリグリシジルアミン類等のグリシジル基含有架橋剤;4,4−ビス(エチレンイミンカルボニルアミノ)ジフェニルメタン、N,N−ヘキサメチレン−1,6−ビス(1−アジリジンカルボキシアミド)、N,N−ジフェニルメタン−4,4−ビス(1−アジリジンカルボキシアミド)、トルエンビスアジリジンカルボキシアミド等の2官能アジリジン化合物;トリ−1−アジリジニルホスフィンオキサイド、トリス〔1−(2−メチル)アジリジニル〕ホスフィンオキサイド、トリメチロ−ルプロパントリス(β−アジリジニルプロピオネート)、トリス−2,4,6−(1−アジリジニル)−1,3,5−トリアジン、テトラメチルプロパンテトラアジリジニルプロピオネート等の3官能以上のアジリジン化合物あるいはこれらの誘導体等のアジリジニル基含有架橋剤が好適例として挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を用いることができる。
(1-5) Other additives In the present invention, in order to form a stronger film, polymer chains may be cross-linked by chemical bonding utilizing a reaction between functional groups. The crosslinking agent used for the crosslinking formation between the polymer chains is not particularly limited as long as it is a crosslinking agent having two or more functional groups capable of reacting with a carboxyl group in one molecule. For example, sorbitol polyglycidyl ether, ( Poly) glycerol polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, polyglycidyl ethers such as (poly) ethylene glycol glycidyl ether, and glycidyl such as polyglycidyl amines Group-containing crosslinking agent; 4,4-bis (ethyleneiminecarbonylamino) diphenylmethane, N, N-hexamethylene-1,6-bis (1-aziridinecarboxamide), N, N-diphenylmethane-4,4-bis ( -Aziridinecarboxamide), bifunctional aziridine compounds such as toluenebisaziridinecarboxyamide; tri-1-aziridinylphosphine oxide, tris [1- (2-methyl) aziridinyl] phosphine oxide, trimethylolpropane tris (β- Aziridinylpropionate), tris-2,4,6- (1-aziridinyl) -1,3,5-triazine, tetramethylpropanetetraaziridinylpropionate, etc. Preferred examples include aziridinyl group-containing crosslinking agents such as derivatives thereof, and one or more of them can be used.

前記架橋剤は、前記アクリルウレタン系樹脂100質量部に対して、1質量部以上、より好ましくは5質量部以上であって、20質量部以下、より好ましくは15質量部以下の比率で使用することが好ましい。架橋剤の使用量が少なすぎると、化学結合による架橋の効果(強固な皮膜の形成による耐食性、深絞り加工性の向上効果)が十分に得られず、一方、多すぎる場合には、増粘して樹脂水性分散液の安定性が低下する場合がある。   The crosslinking agent is used in a ratio of 1 part by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more, and preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the acrylic urethane resin. It is preferable. If the amount of the crosslinking agent used is too small, the effect of crosslinking by chemical bonding (corrosion resistance due to the formation of a strong film, the effect of improving deep drawing processability) cannot be obtained sufficiently. As a result, the stability of the aqueous resin dispersion may decrease.

また、前記樹脂皮膜形成用組成物には、耐食性、深絞り加工性などを低下させない範囲で、潤滑剤を含有させていてもよい。前記潤滑剤としては、例えば、ポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワックス、酸化ポリプロピレンワックス、カルナバワックス、パラフィンワックス、モンタンワックス、ライスワックス、テフロン(登録商標)ワックス、二硫化炭素、グラファイトなどの固体潤滑剤が挙げられ、これらの固体潤滑剤の中から1種または2種以上を選択して使用することができる。   Further, the resin film-forming composition may contain a lubricant as long as the corrosion resistance, deep drawing processability and the like are not deteriorated. Examples of the lubricant include solid lubricants such as polyethylene wax, oxidized polyethylene wax, oxidized polypropylene wax, carnauba wax, paraffin wax, montan wax, rice wax, Teflon (registered trademark) wax, carbon disulfide, and graphite. One or more of these solid lubricants can be selected and used.

(2)樹脂水性分散液の調製、樹脂皮膜の形成方法
本発明の表面処理金属板(樹脂皮膜)の製造には、上記皮膜形成用樹脂組成物が水あるいは水を主成分とする溶媒に分散された樹脂水性分散液を用いる。本発明で使用する樹脂水性分散液には、樹脂塗膜の形成及び得られる皮膜の物性を向上させるため、本発明の目的を阻害しない範囲で、希釈溶媒、皮張り防止剤、レべリング剤、消泡剤、浸透剤、乳化剤、造膜助剤、着色顔料、増粘剤、および潤滑剤等を含有させてもよい。
(2) Preparation of resin aqueous dispersion and method for forming resin film In the production of the surface-treated metal plate (resin film) of the present invention, the above-mentioned resin composition for film formation is dispersed in water or a solvent containing water as a main component. The aqueous resin dispersion is used. In the aqueous resin dispersion used in the present invention, in order to improve the formation of the resin coating film and the physical properties of the resulting film, the solvent, anti-skinning agent, and leveling agent are added within the range not impairing the object of the present invention. An antifoaming agent, a penetrating agent, an emulsifier, a film-forming aid, a coloring pigment, a thickener, a lubricant, and the like may be contained.

前記樹脂水性分散液の調製方法は特に限定されるものではなく、前記アクリルウレタン系樹脂の水性分散体に、シリカ粒子、シランカップリング剤、及び、必要に応じて用いられる架橋剤、潤滑剤等の添加剤を所定量配合することにより得られる。シリカ粒子、シランカップリング剤、潤滑剤、及び架橋剤等はいずれの段階で添加しても良いが、シランカップリング剤および架橋剤の添加後は、架橋反応が進行してゲル化が生じないように、熱をかけないようにすることが望ましく、例えば、樹脂水性分散液は25℃以下で保存することが好ましい。また、樹脂水性分散液の粘度も特に限定されるものではなく、形成方法等に応じて好ましい粘度を適宜採用することができる。   The method for preparing the aqueous resin dispersion is not particularly limited, and silica particles, a silane coupling agent, and a crosslinking agent, a lubricant, and the like used as necessary in the aqueous dispersion of the acrylic urethane resin. It is obtained by blending a predetermined amount of the additive. Silica particles, silane coupling agents, lubricants, crosslinking agents, etc. may be added at any stage, but after the addition of silane coupling agents and crosslinking agents, the crosslinking reaction proceeds and gelation does not occur. Thus, it is desirable not to apply heat. For example, the aqueous resin dispersion is preferably stored at 25 ° C. or lower. Further, the viscosity of the aqueous resin dispersion is not particularly limited, and a preferable viscosity can be appropriately adopted depending on the forming method and the like.

金属板上に樹脂皮膜を形成する方法も特に限定されず、従来公知の塗布方法が採用でき、例えば、上記樹脂水性分散液を、ロールコーター法、スプレー法、カーテンフローコーター法等を用いて、金属板表面の片面もしくは両面に塗布して、加熱乾燥すればよい。加熱乾燥温度は特に限定されるものではないが、架橋剤を使用する場合には、使用する架橋剤の架橋反応が進行する温度を採用することが好ましい。また、潤滑剤としてポリエチレンワックスを使用する場合には、ワックスが球形を維持していると、後の加工工程での加工性が良好となる。したがって、球形形状が損なわれないように、金属板の温度が70〜130℃の範囲となるように加熱乾燥を行うことが好ましい。なお、樹脂水性分散液塗布時の金属板の温度が高いと、塗膜の乾燥までに樹脂水性分散液中の成分が金属板と反応したり、乾燥前に水分が蒸発して外観むらが生じることがあるため、樹脂水性分散液塗布時の金属板の温度は50℃以下にすることが好ましい。   The method for forming the resin film on the metal plate is not particularly limited, and a conventionally known coating method can be employed.For example, the resin aqueous dispersion can be used using a roll coater method, a spray method, a curtain flow coater method, etc. What is necessary is just to apply | coat to the single side | surface or both surfaces of the metal plate surface, and to heat-dry. The heating and drying temperature is not particularly limited, but when a crosslinking agent is used, it is preferable to employ a temperature at which the crosslinking reaction of the crosslinking agent used proceeds. Further, when polyethylene wax is used as the lubricant, if the wax maintains a spherical shape, the workability in the subsequent processing step becomes good. Therefore, it is preferable to perform heat drying so that the temperature of the metal plate is in the range of 70 to 130 ° C. so that the spherical shape is not impaired. If the temperature of the metal plate during application of the aqueous resin dispersion is high, the components in the aqueous resin dispersion react with the metal plate until the coating film is dried, or moisture is evaporated before drying, resulting in uneven appearance. Therefore, the temperature of the metal plate at the time of applying the resin aqueous dispersion is preferably 50 ° C. or less.

なお、上記アゾメチン架橋構造は、樹脂皮膜形成時に、皮膜中に、アゾメチン架橋を形成し得る官能基が存在していれば、水分及び樹脂成分の中和に用いられるアルカリ成分の除去(揮発)により架橋形成反応が進行して形成される。したがって、斯かる条件下であれば、温度に関係なくアゾメチン架橋は生成する。   The azomethine cross-linked structure is formed by removing (volatilizing) alkali components used for neutralization of moisture and resin components if a functional group capable of forming azomethine cross-links is present in the film at the time of resin film formation. A cross-linking reaction proceeds to form. Therefore, under such conditions, azomethine crosslinks are generated regardless of temperature.

本発明で使用する金属板は特に限定されるものではないが、亜鉛系めっき鋼板であることが好ましく、例えば、溶融純亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、亜鉛−5%アルミめっき鋼板、亜鉛−55%アルミめっき鋼板、電気純亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛−ニッケルめっき鋼板、アルミ板、チタン板等が好適に使用できる。また、樹脂皮膜を形成する前に、金属板表面にCo又はNi等の処理、インヒビター処理、あるいは各種クロメートフリー及び6価クロメートフリーの下地処理を行ってもよい。   The metal plate used in the present invention is not particularly limited, but is preferably a zinc-based plated steel plate, for example, a hot-dip galvanized steel plate, an alloyed hot-dip galvanized steel plate, a zinc-5% aluminum-plated steel plate, Zinc-55% aluminized steel sheet, electro-pure galvanized steel sheet, electro-zinc-nickel-plated steel sheet, aluminum plate, titanium plate and the like can be suitably used. In addition, before forming the resin film, the surface of the metal plate may be subjected to a treatment with Co or Ni, an inhibitor treatment, or various chromate-free and hexavalent chromate-free ground treatments.

金属板への樹脂皮膜の付着量(厚み)は、乾燥後において、0.05g/m2以上、より好ましくは0.2g/m2以上であって、1g/m2以下、より好ましくは0.7g/m2以下であることが望ましい。付着量が少なすぎると、耐食性が劣化する。一方、付着量が多すぎると、耐黒化性が劣化する傾向がある。 Adhesion amount of the resin film to the metal plate (thickness), after drying, 0.05 g / m 2 or more, more preferably be at 0.2 g / m 2 or more, 1 g / m 2 or less, more preferably 0 It is desirable that it is 0.7 g / m 2 or less. When there is too little adhesion amount, corrosion resistance will deteriorate. On the other hand, when the adhesion amount is too large, the blackening resistance tends to deteriorate.

通常、FT−IR測定において、アゾメチン架橋に由来するピークは1660cm-1付近に観察されるが、本発明に係る樹脂皮膜には、同領域にピークが確認されるウレタン結合も含まれるため、FT−IRでこれらを明確に区別して確認することは困難である。しかしながら、例えば、ウレタン結合は含むがアゾメチン架橋を含まない樹脂を用いて同条件で作製した試料のFT−IR測定を行った場合に、当該試料と比較して、本発明に係る樹脂皮膜では1660cm-1付近のピークが増幅して確認される。 Usually, in FT-IR measurement, a peak derived from azomethine crosslinking is observed in the vicinity of 1660 cm −1, but the resin film according to the present invention includes a urethane bond in which the peak is confirmed in the same region. It is difficult to clearly distinguish these by -IR. However, for example, when a FT-IR measurement is performed on a sample prepared under the same conditions using a resin that includes a urethane bond but does not include an azomethine crosslink, the resin film according to the present invention has a 1660 cm thickness compared to the sample. A peak around -1 is amplified and confirmed.

なお、上述のように樹脂皮膜中のアゾメチン架橋の存在量を定量することは困難であるが、例えば、アクリルウレタン系樹脂製造時の仕込量から算出されるアゾメチン架橋の存在量(理論値)は、ポリウレタンと(メタ)アクリル系ポリマーの合計100g中に、5〜120ミリ当量であるのが好ましく、より好ましくは10〜90ミリ当量である。   In addition, although it is difficult to quantify the abundance of azomethine crosslinks in the resin film as described above, for example, the abundance (theoretical value) of azomethine crosslinks calculated from the amount charged at the time of acrylic urethane resin production is The total amount of polyurethane and (meth) acrylic polymer is preferably 5 to 120 meq, more preferably 10 to 90 meq.

なお、本発明の表面処理金属板は、用途に応じて加工工程を得た後、そのまま用いてもよく、また、従来条件による電着塗装、粉体塗装、シルク印刷等を施した後、用いてもよい。   In addition, the surface-treated metal plate of the present invention may be used as it is after obtaining a processing step according to the application, or used after being subjected to electrodeposition coating, powder coating, silk printing or the like under conventional conditions. May be.

以下、本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明は、下記実施例によって限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の変更、実施の態様は、いずれも本発明の範囲内に含まれる。実施例において採用した評価方法は以下の通りである。   Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and all modifications and embodiments without departing from the gist of the present invention are not limited thereto. Included in range. The evaluation methods employed in the examples are as follows.

(1)耐食性
得られた表面処理金属板(樹脂塗装鋼板)について、エッジシールをした平板材の塩水噴霧試験をJIS−Z2371(11.1 中性塩水噴霧試験)に従って実施し、以下の評価基準に沿って、白錆の発生量が、平板材の面積の5%に達するまでの時間にて評価した。
(評価基準)
◎:白錆発生 240時間以上
○:白錆発生 120時間以上〜240時間未満
△:白錆発生 72時間以上〜120時間未満
×:白錆発生 72時間未満
(1) Corrosion resistance The obtained surface-treated metal sheet (resin-coated steel sheet) was subjected to a salt spray test on a flat plate with an edge seal according to JIS-Z2371 (11.1 neutral salt spray test). In addition, the time until the amount of white rust generated reached 5% of the area of the flat plate was evaluated.
(Evaluation criteria)
◎: White rust generation 240 hours or more ○: White rust generation 120 hours to less than 240 hours Δ: White rust generation 72 hours to less than 120 hours ×: White rust generation less than 72 hours

(2)深絞り加工性
得られた表面処理金属板(樹脂塗装鋼板)について、80トンのクランクプレス装置(アイダエンジニアリング社製、80TONクランクプレス、図5参照)でプレス成形品を作製し、成形品の摺動面の型かじり及び黒化現象(耐黒化性)について目視で観察して評価した。
(2) Deep drawing workability About the obtained surface-treated metal plate (resin-coated steel plate), a press-molded product is produced with an 80-ton crank press device (manufactured by Aida Engineering Co., Ltd., 80TON crank press, see FIG. 5) and molded. The galling of the sliding surface of the product and the blackening phenomenon (blackening resistance) were visually observed and evaluated.

<プレス成形条件>
・しわ押さえ圧=9.8N
・成形速度=40SPM
・ビード高さ=3mm
・ミゾR(r4)=2mm
・ダイR(r3)=0.5mm
・ダイ径:51.640mm
・ポンチ径:50.120mm
<Press molding conditions>
・ Wrinkle holding pressure = 9.8N
-Molding speed = 40 SPM
・ Bead height = 3mm
・ Mizo R (r4) = 2mm
・ Die R (r3) = 0.5mm
-Die diameter: 51.640 mm
-Punch diameter: 50.120 mm

(型かじりの評価基準)
◎:かじりが生じている部分の面積が全体の40%未満。
○:かじりが生じている部分の面積が全体の40%以上、60%未満。
△:かじりが生じている部分の面積が全体の60%以上、80%未満。
×:かじりが生じている部分の面積が全体の80%以上。
(Evaluation criteria for mold galling)
A: The area of the galling portion is less than 40% of the whole.
○: The area of the portion where galling occurs is 40% or more and less than 60% of the whole.
Δ: The area of the galling portion is 60% or more and less than 80% of the whole.
X: The area of the galling part is 80% or more of the whole.

(黒化現象の評価基準)
◎:プレス成形品の摺動面に黒化現象は認められなかった(極めて良い)。
○:良い(図6(a)参照)。
△:悪い。
×:極めて悪い(図6(b)参照)。
(Evaluation criteria for blackening phenomenon)
A: No blackening phenomenon was observed on the sliding surface of the press-formed product (very good).
○: Good (see FIG. 6A).
Δ: Bad.
X: Extremely bad (see FIG. 6B).

(3)塗装性
得られた表面処理金属板(樹脂塗装鋼板)に、メラミンアルキッド系塗料(関西ペイント社製「アミラック(登録商標)#1000」)を、乾燥後の塗膜厚が約20μmになるようにスプレー塗装し、130℃で20分間焼き付けて、後塗装を行った。続いて、この供試材を沸騰水に1時間浸漬した後、取り出し、室温(25℃)で1時間放置した後、供試材表面に、カッターナイフで1mm角の碁盤目を100升刻み、これにテープ剥離試験(JIS K5600、使用したテープはニチバン社製「セロテープ(登録商標)品番No.405」)を実施して、塗膜の残存升目数によって塗膜密着性を下記4段階の評価基準で評価した。
(評価基準)
◎:残存率 95%以上
○:残存率 80%以上95%未満
△:残存率 70%以上80%未満
×:残存率 70%未満
(3) Paintability To the obtained surface-treated metal plate (resin-coated steel plate), a melamine alkyd paint (“Amirac (registered trademark) # 1000” manufactured by Kansai Paint Co., Ltd.) is applied, and the coating thickness after drying is about 20 μm. After spray coating, baking was performed at 130 ° C. for 20 minutes for post-coating. Subsequently, after immersing this test material in boiling water for 1 hour, taking it out and leaving it to stand at room temperature (25 ° C.) for 1 hour, the surface of the test material was cut into 100 mm squares of 1 mm square with a cutter knife, A tape peeling test (JIS K5600, the tape used was “Cello Tape (registered trademark) No. 405” manufactured by Nichiban Co., Ltd.) was applied to this, and the coating film adhesion was evaluated according to the following four levels according to the number of remaining squares of the coating film. Evaluated by criteria.
(Evaluation criteria)
◎: Residual rate 95% or more ○: Residual rate 80% or more and less than 95% △: Residual rate 70% or more and less than 80% ×: Residual rate less than 70%

(4)硬さ スォードロッカー硬度
下記製造例で得られた各樹脂の水系分散体を、縦200mm、横150mmのガラス板上に、#20のバーコーターで塗布して評価用の試料を作成し、前記した方法で、樹脂皮膜のスォードロッカー値を測定し、スォードロッカー硬度を求めた。
(4) Hardness Sword Locker Hardness An aqueous sample dispersion of each resin obtained in the following production examples was applied to a 200 mm long and 150 mm wide glass plate with a # 20 bar coater to prepare a sample for evaluation. By the above-described method, the pseudo rocker value of the resin film was measured to obtain the pseudo rocker hardness.

(5)樹脂皮膜の軟化点
樹脂皮膜の軟化点を熱機械分析(TMA:「TMA/SS120」:セイコーインスツルメンツ社製)で測定した。試料は、樹脂の水系分散体を適量ポリテトラフルオロエチレン製の皿に入れて、40℃の乾燥機で12時間以上乾燥させたものとした。測定温度範囲は室温から250℃までとし、昇温速度:5℃/分、測定荷重:5gf、アルゴンガス100ml/minの気流中で、針入法にて行った。
(5) Softening point of resin film The softening point of the resin film was measured by thermomechanical analysis (TMA: “TMA / SS120”: manufactured by Seiko Instruments Inc.). The sample was prepared by placing an appropriate amount of an aqueous dispersion of resin in a dish made of polytetrafluoroethylene and drying it with a dryer at 40 ° C. for 12 hours or more. The measurement temperature range was from room temperature to 250 ° C., and the penetration rate was 5 ° C./min, the measurement load was 5 gf, and the argon gas was 100 ml / min.

[樹脂水系分散体の調製]
製造例1 アクリルウレタン系樹脂水系分散体1の調製(H−MDI系ウレタンアクリル樹脂)
攪拌機、加熱用ヒーター、温度計、温度コントローラーを備えた内容量1.0Lの加圧対応合成装置に、ポリオール成分として、ダイマー酸、トリメチロールプロパンおよびジエチレングリコールからなるポリエステルポリオール24.3g(「TA22−636」、日立化成ポリマー株式会社製)、1,4−シクロヘキサンジメタノール3.89g、ジメチロールプロピオン酸22.52g、ジヒドロキシアセトン8.82g(Merck Ltd., JAPAN製)を仕込み、ここに、アクリル酸ブチル370.01g,メタクリル酸n−ブチル370.01g,ジアセトンアクリルアミド13.32g,メチルエチルケトン13.32gおよびメトキノン1.51gを混合した反応溶媒96.01gを加えて、系全体が均一に分散するように攪拌した。
[Preparation of resin aqueous dispersion]
Production Example 1 Preparation of Acrylic Urethane Resin Aqueous Dispersion 1 (H-MDI Urethane Acrylic Resin)
Polyester polyol 24.3 g ("TA22-") consisting of dimer acid, trimethylolpropane and diethylene glycol as polyol components was added to a 1.0 L pressurization synthesizer equipped with a stirrer, heater, thermometer and temperature controller. 636 ", manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), 3.89 g of 1,4-cyclohexanedimethanol, 22.52 g of dimethylolpropionic acid, and 8.82 g of dihydroxyacetone (manufactured by Merck Ltd., Japan). The reaction system is uniformly dispersed by adding 96.01 g of a reaction solvent in which 370.01 g of butyl acid, 370.01 g of n-butyl methacrylate, 13.32 g of diacetone acrylamide, 13.32 g of methyl ethyl ketone, and 1.51 g of methoquinone are added. Was stirred as such.

次いで、上記ポリオールとアクリル系モノマーとの混合溶液を20℃に調節した後、ここに、イソシアネート成分として、ヘキサメチレンジイソシアネート(H−MDI)128.81gを添加し、その後、ジブチル錫ジラウレート0.12gを添加した。発熱が完了した後、反応溶液を1時間かけて90〜95℃まで昇温し、2.5時間反応させた。その後、50℃まで反応溶液を冷却し、上記アクリルモノマーを含有する反応溶媒96.01gを合成装置に導入し、50℃で1時間攪拌することによってアクリルモノマー含有プレポリマーを得た。得られたプレポリマーのイソシアネート基(NCO)含有率(%)は3.9%(理論値3.96%;NCO/OH比1.58)であった。   Next, after adjusting the mixed solution of the polyol and the acrylic monomer to 20 ° C., 128.81 g of hexamethylene diisocyanate (H-MDI) is added as an isocyanate component, and then 0.12 g of dibutyltin dilaurate. Was added. After completion of the exotherm, the reaction solution was heated to 90-95 ° C. over 1 hour and reacted for 2.5 hours. Thereafter, the reaction solution was cooled to 50 ° C., 96.01 g of the reaction solvent containing the acrylic monomer was introduced into the synthesizer, and stirred at 50 ° C. for 1 hour to obtain an acrylic monomer-containing prepolymer. The isocyanate group (NCO) content (%) of the obtained prepolymer was 3.9% (theoretical value 3.96%; NCO / OH ratio 1.58).

上記アクリルモノマー含有プレポリマー250gを50℃まで加温した後、11.18gのトリエチルアミンを添加してカルボキシル基を中和した。この中和されたアクリルモノマー含有プレポリマーに、アニオン性界面活性剤45.64g(「アルスコープTH−330」(有効成分27%の水溶液):東邦化学工業株式会社製)と、イオン交換水358.94gに水溶性アゾ系重合開始剤1.23g(「VA−044」、和光純薬工業株式会社製)を混合したものを15分かけて導入し、発熱が完了したのを確認した後、80%ヒドラジン一水和物7.25gをイオン交換水72.54gで希釈したヒドラジン水溶液を添加して、鎖延長反応を行った。ヒドラジン水溶液の添加終了後、65℃で60分攪拌した。その後、0.1gの「KS−530」(信越化学工業株式会社製、抑泡剤)を添加して、分散液1を得た。   After heating 250 g of the acrylic monomer-containing prepolymer to 50 ° C., 11.18 g of triethylamine was added to neutralize the carboxyl group. To this neutralized acrylic monomer-containing prepolymer, 45.64 g of an anionic surfactant (“Arscope TH-330” (aqueous solution of 27% active ingredient): manufactured by Toho Chemical Co., Ltd.) and ion-exchanged water 358 .94 g mixed with 1.23 g of a water-soluble azo polymerization initiator (“VA-044”, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was introduced over 15 minutes, and after confirming that heat generation was completed, A chain extension reaction was performed by adding an aqueous hydrazine solution in which 7.25 g of 80% hydrazine monohydrate was diluted with 72.54 g of ion-exchanged water. After completion of the addition of the hydrazine aqueous solution, the mixture was stirred at 65 ° C. for 60 minutes. Thereafter, 0.1 g of “KS-530” (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., foam suppressor) was added to obtain dispersion 1.

300.00gの上記分散液1を50℃まで加熱した後、この分散液1に、上述のアクリルモノマーを混合した反応溶媒152.04gと、イオン交換水274.02gに、水溶性アゾ系重合開始剤1.49g(「VA−044」、和光純薬工業株式会社製)を混合した重合開始剤水溶液を45分かけて導入し、55℃〜60℃で4時間攪拌した。次いで、ここに、アジピン酸ジヒドラジド3.87gをイオン交換水7.19gに溶解させた水溶液を添加して、55℃〜60℃にて3時間攪拌した後、反応溶液を冷却してアクリルウレタン系樹脂水系分散体1を得た。   After 300.00 g of the above dispersion 1 was heated to 50 ° C., 152.04 g of the reaction solvent in which the above acrylic monomer was mixed with this dispersion 1, and 274.02 g of ion-exchanged water, water-soluble azo polymerization was started. A polymerization initiator aqueous solution mixed with 1.49 g of an agent (“VA-044”, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was introduced over 45 minutes and stirred at 55 ° C. to 60 ° C. for 4 hours. Next, an aqueous solution in which 3.87 g of adipic acid dihydrazide was dissolved in 7.19 g of ion-exchanged water was added thereto, and the mixture was stirred at 55 ° C. to 60 ° C. for 3 hours. A resin aqueous dispersion 1 was obtained.

製造例2 アクリルウレタン系樹脂水系分散体2の調製
攪拌機、加熱用ヒーター、温度計、温度コントローラーを備えた内容量1.0Lの加圧対応合成装置に、ポリオール成分として、ダイマー酸、トリメチロールプロパンおよびジエチレングリコールからなるポリエステルポリオール24.3g(「TA22−636」、日立化成ポリマー株式会社製)、1,4−シクロヘキサンジメタノール3.89g、ジメチロールプロピオン酸22.52g、ジヒドロキシアセトン8.82g(Merck Ltd., JAPAN製)を仕込み、ここに、アクリル酸ブチル370.01g,メタクリル酸n−ブチル370.01g,ジアセトンアクリルアミド13.32g,メチルエチルケトン13.32gおよびメトキノン1.51gを混合した反応溶媒96.01gを加えて、系全体が均一に分散するように攪拌した。
Production Example 2 Preparation of Acrylic Urethane Resin Water Dispersion 2 A dimer acid, trimethylolpropane as a polyol component was added to a 1.0 L pressurizing synthesizer equipped with a stirrer, a heater for heating, a thermometer, and a temperature controller. Polyester polyol 24.3 g ("TA22-636", manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), 1,4-cyclohexanedimethanol 3.89 g, dimethylolpropionic acid 22.52 g, dihydroxyacetone 8.82 g (Merck Ltd., JAPAN), and reaction solvent 96 in which 370.01 g of butyl acrylate, 370.01 g of n-butyl methacrylate, 13.32 g of diacetone acrylamide, 13.32 g of methyl ethyl ketone, and 1.51 g of methoquinone were mixed. Add .01g In addition, stirring was performed so that the entire system was uniformly dispersed.

次いで、上記ポリオールとアクリル系モノマーとの混合溶液を20℃に調節した後、ここに、イソシアネート成分として、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート128.81gを添加し、その後、ジブチル錫ジラウレート0.12gを添加した。発熱が完了した後、反応溶液を1時間かけて90〜95℃まで昇温し、2.5時間反応させた。その後、50℃まで反応溶液を冷却し、上記アクリルモノマーを含有する反応溶媒96.01gを合成装置に導入し、50℃で1時間攪拌することによってアクリルモノマー含有プレポリマーを得た。得られたプレポリマーのイソシアネート基(NCO)含有率(%)は3.9%(理論値3.96%;NCO/OH比1.58)であった。   Next, after adjusting the mixed solution of the polyol and the acrylic monomer to 20 ° C., 128.81 g of dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate was added as an isocyanate component, and then dibutyltin dilaurate was added in an amount of 0.8. 12 g was added. After completion of the exotherm, the reaction solution was heated to 90-95 ° C. over 1 hour and reacted for 2.5 hours. Thereafter, the reaction solution was cooled to 50 ° C., 96.01 g of the reaction solvent containing the acrylic monomer was introduced into the synthesizer, and stirred at 50 ° C. for 1 hour to obtain an acrylic monomer-containing prepolymer. The isocyanate group (NCO) content (%) of the obtained prepolymer was 3.9% (theoretical value 3.96%; NCO / OH ratio 1.58).

上記アクリルモノマー含有プレポリマー250gを50℃まで加温した後、11.18gのトリエチルアミンを添加してカルボキシル基を中和した。この中和されたアクリルモノマー含有プレポリマーに、アニオン性界面活性剤45.64g(「アルスコープTH−330」(有効成分27%の水溶液):東邦化学工業株式会社製)と、イオン交換水358.94gに水溶性アゾ系重合開始剤1.23g(「VA−044」、和光純薬工業株式会社製)を混合したものを15分かけて導入し、発熱が完了したのを確認した後、80%ヒドラジン一水和物7.25gをイオン交換水72.54gで希釈したヒドラジン水溶液を添加して、鎖延長反応を行った。ヒドラジン水溶液の添加終了後、65℃で60分攪拌した。その後、0.1gの「KS−530」(信越化学工業株式会社製、抑泡剤)を添加して、分散液2を得た。   After heating 250 g of the acrylic monomer-containing prepolymer to 50 ° C., 11.18 g of triethylamine was added to neutralize the carboxyl group. To this neutralized acrylic monomer-containing prepolymer, 45.64 g of an anionic surfactant (“Arscope TH-330” (aqueous solution of 27% active ingredient): manufactured by Toho Chemical Co., Ltd.) and ion-exchanged water 358 .94 g mixed with 1.23 g of a water-soluble azo polymerization initiator (“VA-044”, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was introduced over 15 minutes, and after confirming that heat generation was completed, A chain extension reaction was performed by adding an aqueous hydrazine solution in which 7.25 g of 80% hydrazine monohydrate was diluted with 72.54 g of ion-exchanged water. After completion of the addition of the hydrazine aqueous solution, the mixture was stirred at 65 ° C. for 60 minutes. Thereafter, 0.1 g of “KS-530” (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., foam suppressor) was added to obtain dispersion 2.

300.00gの上記分散液2を50℃まで加熱した後、この分散液2に、上述のアクリルモノマーを混合した反応溶媒152.04gと、イオン交換水274.02gに、水溶性アゾ系重合開始剤1.49g(「VA−044」、和光純薬工業株式会社製)を混合した重合開始剤水溶液を45分かけて導入し、55℃〜60℃で4時間攪拌した。次いで、ここに、アジピン酸ジヒドラジド3.87gをイオン交換水7.19gに溶解させた水溶液を添加して、55℃〜60℃にて3時間攪拌した後、反応溶液を冷却してアクリルウレタン系樹脂水系分散体2を得た。   After 300.00 g of the above dispersion 2 was heated to 50 ° C., 152.04 g of the reaction solvent in which the above acrylic monomer was mixed with this dispersion 2, and 274.02 g of ion-exchanged water, water-soluble azo polymerization was started. A polymerization initiator aqueous solution mixed with 1.49 g of an agent (“VA-044”, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was introduced over 45 minutes and stirred at 55 ° C. to 60 ° C. for 4 hours. Next, an aqueous solution in which 3.87 g of adipic acid dihydrazide was dissolved in 7.19 g of ion-exchanged water was added thereto, and the mixture was stirred at 55 ° C. to 60 ° C. for 3 hours. A resin aqueous dispersion 2 was obtained.

製造例3 カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水系分散体の調製
攪拌機、加熱用ヒーター、温度計、温度コントローラを備えた内容量0.8Lの合成装置に、ポリオール成分としてポリテトラメチレンエーテルグリコール60g(平均分子量1000、保土ヶ谷化学工業株式会社製)、1,4−シクロヘキサンジメタノール14g、ジメチロールプロピオン酸20gを仕込み、反応溶媒としてN−メチルピロリドン30.0gを加えた。ここに、イソシアネート成分としてトリレンジイソシアネート104gを添加し、この混合溶液を80〜85℃まで昇温させて5時間反応させた。得られたプレポリマーのNCO含有率は8.9%であった。
Production Example 3 Preparation of Aqueous Dispersion of Carboxyl Group-Containing Polyurethane Resin A polytetramethylene ether glycol 60 g (average molecular weight 1000) was added as a polyol component to a synthesis apparatus having an internal volume of 0.8 L equipped with a stirrer, a heater for heating, a thermometer, and a temperature controller , Produced by Hodogaya Chemical Co., Ltd.), 14 g of 1,4-cyclohexanedimethanol, and 20 g of dimethylolpropionic acid were added, and 30.0 g of N-methylpyrrolidone was added as a reaction solvent. Tolylene diisocyanate 104g was added here as an isocyanate component, and this mixed solution was heated up to 80-85 degreeC, and was made to react for 5 hours. The obtained prepolymer had an NCO content of 8.9%.

このプレポリマーに、さらにトリエチルアミン16gを加えて、50℃で4時間乳化し、鎖延長反応させてカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水系分散体を得た。   16 g of triethylamine was further added to this prepolymer, emulsified at 50 ° C. for 4 hours, and chain extension reaction was performed to obtain a carboxyl group-containing polyurethane resin aqueous dispersion.

製造例4 エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水系分散体の調製
攪拌機、加熱用ヒーター、温度計、温度コントローラを備えた内容量0.8Lの乳化設備を有するオートクレーブに、水626質量部、エチレン−アクリル酸共重合体(アクリル酸20質量%、メルトインデックス(MI):1300、質量平均分子量(Mw):20,000、酸価:150、ダウケミカル社製「プリマコール(登録商標)5990I」)160質量部に加え、上記エチレン−アクリル酸共重合体の有する全カルボキシル基に対して、トリエチルアミンを0.6当量、水酸化ナトリウムを0.15当量加えて、150℃、0.5MPaの雰囲気下で高速攪拌を行い、反応溶液を40℃まで冷却してエチレン−アクリル酸共重合体の水系分散体を得た。
Production Example 4 Preparation of Ethylene-Unsaturated Carboxylic Acid Copolymer Aqueous Dispersion In an autoclave having an emulsification facility with an internal capacity of 0.8 L equipped with a stirrer, a heater for heating, a thermometer, and a temperature controller, 626 parts by mass of water, ethylene -Acrylic acid copolymer (acrylic acid 20 mass%, melt index (MI): 1300, mass average molecular weight (Mw): 20,000, acid value: 150, "Primacol (registered trademark) 5990I" manufactured by Dow Chemical Co., Ltd. ) In addition to 160 parts by mass, 0.6 equivalent of triethylamine and 0.15 equivalent of sodium hydroxide are added to the total carboxyl group of the ethylene-acrylic acid copolymer, and the atmosphere is 150 ° C. and 0.5 MPa. Under high speed stirring, the reaction solution was cooled to 40 ° C. to obtain an aqueous dispersion of an ethylene-acrylic acid copolymer.

上記で得られた水系分散体に、架橋剤として、4,4−ビス(エチレンイミノカルボニルアミノ)ジフェニルメタン(「ケミタイト(登録商標)DZ−22E」、株式会社日本触媒製)を、エチレン−アクリル酸共重合体の不揮発性樹脂成分100質量部に対して5質量部の比率になるように添加して、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水系分散体を得た。   To the aqueous dispersion obtained above, 4,4-bis (ethyleneiminocarbonylamino) diphenylmethane ("Chemite (registered trademark) DZ-22E", manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) was used as the crosslinking agent. It added so that it might become a ratio of 5 mass parts with respect to 100 mass parts of non-volatile resin components of a copolymer, and the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion was obtained.

製造例5 エチレン−アクリル酸共重合体を主成分とする水系分散体の調製
攪拌機、加熱用ヒーター、温度計、温度コントローラを備えた内容量1.0Lの乳化設備を有するオートクレーブに、エチレン−アクリル酸共重合体(上記「プリマコール(登録商標)5990I」)200質量部、ポリマレイン酸水溶液(日油社製「ノンポール(登録商標)PMA−50W」、Mw:約1100(ポリスチレン換算)、固形分50質量%品)8.0質量部、トリエチルアミン33.5質量部(上記エチレン−アクリル酸共重合体の有する全カルボキシル基に対して0.63当量分)、48%水酸化ナトリウム水溶液6.9質量部(上記エチレン−アクリル酸共重合体の有する全カルボキシル基に対して0.15当量)、トール油脂肪酸(ハリマ化成社製「ハートールFA3」)3.5質量部、イオン交換水792.6質量部を加えて密封し、150℃、0.5MPa(5気圧)で3時間、500rpmで攪拌し、反応溶液を30℃まで冷却した。次いでシランカップリング剤(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ(旧社名:GE東芝シリコーン)社製「TSL8350」、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)10.4質量部、ポリカルボジイミド(日清紡社製「カルボジライト(登録商標)SV−02」、Mw:2,700、固形分40質量%品)31.2質量部、イオン交換水72.8質量部を添加し、10分間攪拌した。エチレン−アクリル酸共重合体を主成分とする水系分散体を得た。
Production Example 5 Preparation of Aqueous Dispersion Containing Mainly Ethylene-Acrylic Acid Copolymer Ethylene-acrylic in an autoclave having an internal capacity of 1.0 L equipped with a stirrer, a heater for heating, a thermometer, and a temperature controller 200 parts by weight of an acid copolymer (the above “Primacol (registered trademark) 5990I”), an aqueous polymaleic acid solution (“NOPOL (registered trademark) PMA-50W” manufactured by NOF Corporation), Mw: about 1100 (polystyrene conversion), solid content 50% by mass) 8.0 parts by mass, 33.5 parts by mass of triethylamine (0.63 equivalents based on the total carboxyl groups of the ethylene-acrylic acid copolymer), 48% aqueous sodium hydroxide solution 6.9 Parts by mass (0.15 equivalent to the total carboxyl groups of the ethylene-acrylic acid copolymer), tall oil fatty acid (harimatized) "Hartol FA3" manufactured by the company) 3.5 parts by mass and 792.6 parts by mass of ion-exchanged water were added and sealed, and the reaction solution was stirred at 500 rpm for 3 hours at 150 ° C and 0.5 MPa (5 atm). Cooled to ° C. Next, 10.4 parts by mass of a silane coupling agent (Momentive Performance Materials (former name: GE Toshiba Silicone) “TSL8350”, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane), polycarbodiimide (“Carbodilite” manufactured by Nisshinbo Co., Ltd.) (Registered trademark) SV-02 ”, Mw: 2,700, solid content 40% by mass) 31.2 parts by mass and 72.8 parts by mass of ion-exchanged water were added and stirred for 10 minutes. An aqueous dispersion containing an ethylene-acrylic acid copolymer as a main component was obtained.

[樹脂の軟化点とスォードロッカー硬度]
(実験例1)
上記製造例1〜5で得られたアクリルウレタン系樹脂水系分散体1および2、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水系分散体、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水系分散体およびエチレン−アクリル酸共重合体を主成分とする水系分散体を用いて、樹脂皮膜の軟化点とスォードロッカー硬度を測定した。結果を表1に示す。
[Resin softening point and Sword rocker hardness]
(Experimental example 1)
Acrylic urethane resin aqueous dispersions 1 and 2 obtained in Production Examples 1 to 5, carboxyl group-containing polyurethane resin aqueous dispersions, ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersions, and ethylene-acrylic acid copolymers The softening point and the Sword rocker hardness of the resin film were measured using an aqueous dispersion mainly composed of. The results are shown in Table 1.

[皮膜形成用樹脂水性分散液の調製と表面処理金属板の作製]
(実験例2)
上述の各製造例で得られたアクリルウレタン系樹脂水系分散体1および2、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水系分散体、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水系分散体の混合液、エチレン−アクリル酸共重合体を主成分とする水系分散体のそれぞれに、表2に示す配合組成に従ってシリカ粒子(日産化学株式会社製「スノーテックス(登録商標)XS」、平均粒子径4〜6nm)を配合して不揮発性成分換算による両者の合計が100質量部となるようにし、ここに、シランカップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業製「KBM403」)を10質量部添加して皮膜形成用樹脂水性分散液を調製した。
[Preparation of aqueous resin dispersion for film formation and preparation of surface-treated metal sheet]
(Experimental example 2)
Acrylic urethane resin aqueous dispersions 1 and 2 obtained in each of the above production examples, a mixed solution of a carboxyl group-containing polyurethane resin aqueous dispersion, an ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion, and an ethylene-acrylic acid copolymer. Silica particles ("Snowtex (registered trademark) XS" manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., average particle diameter of 4 to 6 nm) are blended with each of the aqueous dispersions mainly composed of a polymer according to the blending composition shown in Table 2. A total of 100 parts by mass in terms of nonvolatile components was added, and 10 parts by mass of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (“KBM403” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was added as a silane coupling agent. An aqueous resin dispersion for film formation was prepared.

これらの皮膜形成用樹脂水性分散液を、電気純亜鉛めっき鋼板の表面に絞りロールにて塗布し、板温90℃で塗膜を加熱乾燥して、付着量0.4g/m2の樹脂皮膜が形成された表面処理金属板(樹脂塗装鋼板)を得た。得られた樹脂塗装鋼板の耐食性、深絞り加工性を評価した。結果を表2に併せて示す。なお、上記電気純亜鉛めっき鋼板としては、クロメート処理を施さない電気純亜鉛めっき鋼板(亜鉛付着量:20g/m2、板厚:0.8mm)を用いた。 These film-forming resin aqueous dispersions are applied to the surface of an electropure galvanized steel sheet with a drawing roll, and the coating film is heated and dried at a plate temperature of 90 ° C. to obtain a resin film having an adhesion amount of 0.4 g / m 2 . A surface-treated metal plate (resin-coated steel plate) was obtained. The resulting resin-coated steel sheet was evaluated for corrosion resistance and deep drawing workability. The results are also shown in Table 2. In addition, as the said electropure galvanized steel plate, the electropure galvanized steel plate (Zinc adhesion amount: 20 g / m < 2 >, plate | board thickness: 0.8 mm) which does not perform a chromate process was used.

なお、表2中、AU1は、アクリルウレタン系樹脂水系分散体1の不揮発性樹脂成分、AU2は、アクリルウレタン系樹脂水系分散体2の不揮発性樹脂成分、PUは、カルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水系分散体の不揮発性樹脂成分、ECは、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体水系分散体の不揮発性樹脂成分、EAは、エチレン−アクリル酸共重合体を主成分とする水系分散体の不揮発性樹脂成分をそれぞれ示す。   In Table 2, AU1 is the nonvolatile resin component of the acrylic urethane resin aqueous dispersion 1, AU2 is the nonvolatile resin component of the acrylic urethane resin aqueous dispersion 2, and PU is the carboxyl group-containing polyurethane resin aqueous dispersion. Non-volatile resin component of the body, EC is the non-volatile resin component of the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion, and EA is the non-volatile resin of the aqueous dispersion mainly comprising the ethylene-acrylic acid copolymer Each component is shown.

鋼板No.1〜No.3は、製造例1のアクリルウレタン系樹脂水系分散体1を、鋼板No.4〜No.6は、製造例2のアクリルウレタン系樹脂水系分散体2をそれぞれ用いて形成した樹脂皮膜を有する表面処理金属板である。表2の結果より、これらの鋼板はいずれも耐食性並びに深絞り加工性に優れるものであることがわかる。   Steel plate No. 1-No. 3 is the same as that of Production Example 1 in which the acrylic urethane-based resin aqueous dispersion 1 is a steel plate no. 4-No. 6 is a surface-treated metal plate having a resin film formed by using each of the acrylic urethane-based resin aqueous dispersion 2 of Production Example 2. From the results in Table 2, it can be seen that these steel sheets are excellent in corrosion resistance and deep drawing workability.

これに対して、鋼板No.7〜9は、製造例3のカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水系分散体を用いたものであり、鋼板No.10〜12は、製造例3のカルボキシル基含有ポリウレタン樹脂水系分散体と製造例4のエチレン−不飽和カルボン酸共重合体水系分散体とを混合して用いたものである。上記鋼板No.1〜6と比較して、これらの鋼板はいずれも耐黒化性に劣るものであった。これは、樹脂皮膜中にアクリル樹脂が含まれておらず、十分な皮膜硬度が得られなかったためと考えられる。   On the other hand, the steel plate No. Nos. 7 to 9 were obtained using the carboxyl group-containing polyurethane resin aqueous dispersion of Production Example 3. Nos. 10 to 12 are prepared by mixing the carboxyl group-containing polyurethane resin aqueous dispersion of Production Example 3 and the ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersion of Production Example 4. The steel plate No. Compared with 1-6, all of these steel plates were inferior in blackening resistance. This is considered because the acrylic resin was not contained in the resin film, and sufficient film hardness was not obtained.

また、鋼板No.13〜15は、製造例4のエチレン−不飽和カルボン酸共重合体水系分散体、鋼板No.16〜18は、製造例5のエチレン−アクリル酸共重合体を主成分とする水系分散体を、それぞれ用いたものである。上記鋼板No.1〜6と比較して、これらの鋼板はいずれも耐黒化性に劣るものであった。これは、樹脂の軟化点が低いためと考えられる。   Steel plate No. Nos. 13 to 15 are ethylene-unsaturated carboxylic acid copolymer aqueous dispersions of Production Example 4, steel plate Nos. 16-18 respectively use the aqueous dispersion which has the ethylene-acrylic acid copolymer of the manufacture example 5 as a main component. The steel plate No. Compared with 1-6, all of these steel plates were inferior in blackening resistance. This is probably because the softening point of the resin is low.

(実験例3)
上記製造例1で得たアクリルウレタン系樹脂水系分散体1または製造例2で得たアクリルウレタン系樹脂水系分散体2と、シリカ粒子(日産化学製「スノーテックス(登録商標)XS」、平均粒子径4〜6nm)とを、表3に示す配合組成にしたがって、不揮発性成分で換算した両者の合計が100質量部となるように配合し、ここに、シランカップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業製「KBM403」)を10質量部添加して皮膜形成用樹脂水性分散液を調製した。
(Experimental example 3)
Acrylic urethane resin aqueous dispersion 1 obtained in Production Example 1 or acrylic urethane resin aqueous dispersion 2 obtained in Production Example 2 and silica particles ("Snowtex (registered trademark) XS" manufactured by Nissan Chemical Industries, average particle) In accordance with the composition shown in Table 3, so that the total of both in terms of non-volatile components is 100 parts by mass, where γ-glycidoxy is used as the silane coupling agent. 10 parts by mass of propyltrimethoxysilane (“KBM403” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was added to prepare an aqueous resin film-forming dispersion.

この皮膜形成用樹脂水性分散液を、電気純亜鉛めっき鋼板の表面に絞りロールにて塗布し、板温90℃で塗膜を加熱乾燥して、付着量0.4g/m2の樹脂皮膜を有する表面処理金属板(樹脂塗装鋼板)を得た。得られた樹脂塗装鋼板の耐食性、深絞り加工性を評価した。結果を表3に示す。なお、上記電気純亜鉛めっき鋼板としては、クロメート処理を施さない電気純亜鉛めっき鋼板(亜鉛付着量:20g/m2、板厚:0.8mm)を用いた。 This film-forming resin aqueous dispersion is applied to the surface of an electropure galvanized steel sheet with a drawing roll, and the coating film is heated and dried at a plate temperature of 90 ° C. to form a resin film having an adhesion amount of 0.4 g / m 2. A surface-treated metal plate (resin-coated steel plate) was obtained. The resulting resin-coated steel sheet was evaluated for corrosion resistance and deep drawing workability. The results are shown in Table 3. In addition, as the said electropure galvanized steel plate, the electropure galvanized steel plate (Zinc adhesion amount: 20 g / m < 2 >, plate | board thickness: 0.8 mm) which does not perform a chromate process was used.

鋼板No.24〜No.28は製造例1のアクリルウレタン系樹脂水系分散体1から、鋼板No.37〜No.41は製造例2のアクリルウレタン系樹脂水系分散体2から得られた樹脂皮膜を備えた表面処理金属板であり、前記皮膜形成用樹脂水性分散液は、アクリルウレタン系樹脂水系分散体を30〜50質量部(不揮発性樹脂成分換算)、シリカ粒子50〜70質量部とを両者の合計で100質量部含有し、さらに、前記合計100質量部に対して、前記シランカップリング剤を10質量部の比率で含有するものである。これらの鋼板はいずれも、耐食性、深絞り加工性に優れるものであった。   Steel plate No. 24-No. 28 is a steel plate No. 28 from the acrylic urethane resin aqueous dispersion 1 of Production Example 1. 37-No. 41 is a surface-treated metal plate provided with a resin film obtained from the acrylic urethane-based resin aqueous dispersion 2 of Production Example 2, and the film-forming resin aqueous dispersion is an acrylic urethane-based resin aqueous dispersion 30 to 30 50 parts by mass (in terms of nonvolatile resin component) and 50 to 70 parts by mass of silica particles are contained in a total of 100 parts by mass, and further 10 parts by mass of the silane coupling agent with respect to the total of 100 parts by mass. It is contained in the ratio. All of these steel plates were excellent in corrosion resistance and deep drawability.

これに対して、鋼板No.19〜No.23およびNo.32〜No.36は、皮膜形成用樹脂水性分散液に含まれるアクリルウレタン系樹脂の配合量が少ない例であり、No.24〜28およびNo.37〜No.41の鋼板に比べて耐食性に劣るものであった。鋼板No.29〜No.31およびNo.42〜No.44は、不揮発性樹脂成分の配合量が多過ぎる例であり、No.24〜28およびNo.37〜No.41の鋼板に比べて耐黒化性に劣るものであった。   On the other hand, the steel plate No. 19-No. 23 and no. 32-No. No. 36 is an example in which the amount of the acrylic urethane resin contained in the aqueous film-forming resin dispersion is small. 24-28 and no. 37-No. It was inferior in corrosion resistance compared to 41 steel plates. Steel plate No. 29-No. 31 and no. 42-No. No. 44 is an example in which the amount of the nonvolatile resin component is too large. 24-28 and no. 37-No. The blackening resistance was inferior to that of the 41 steel plate.

(実験例4)
上記で得たアクリルウレタン系樹脂水系分散体1または2と、シリカ粒子(日産化学株式会社製「スノーテックス(登録商標)XS」、平均粒子径4〜6nm)とを、アクリルウレタン系樹脂水系分散体の不揮発性樹脂成分が40質量部、シリカ粒子が60質量部となるように配合し、両者の合計100質量部に対して、シランカップリング剤(γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業製「KBM403」)を0〜30質量部添加して皮膜形成用樹脂水性分散液を調製した。
(Experimental example 4)
The acrylic urethane resin aqueous dispersion 1 or 2 obtained above and silica particles (“Snowtex (registered trademark) XS” manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., average particle diameter 4 to 6 nm) are dispersed in an acrylic urethane resin aqueous dispersion. The non-volatile resin component is 40 parts by mass and the silica particles are 60 parts by mass, and the silane coupling agent (γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, Shinetsu) is added to 100 parts by mass in total. Chemical industry “KBM403”) was added in an amount of 0 to 30 parts by mass to prepare a film-forming resin aqueous dispersion.

この皮膜形成用樹脂水性分散液を、電気純亜鉛めっき鋼板の表面に絞りロールにて塗布し、板温90℃で塗膜を加熱乾燥して、付着量0.4g/m2の樹脂皮膜が形成された表面処理金属板(樹脂塗装鋼板)を得た。 This film-forming resin aqueous dispersion is applied to the surface of an electropure galvanized steel sheet with a drawing roll, and the coating film is heated and dried at a plate temperature of 90 ° C. to form a resin film having an adhesion amount of 0.4 g / m 2. The formed surface-treated metal plate (resin-coated steel plate) was obtained.

得られた樹脂塗装鋼板の耐食性、深絞り加工性および塗装性を評価した。結果を表4に示す。なお、上記電気純亜鉛めっき鋼板としては、クロメート処理を施さない電気純亜鉛めっき鋼板(亜鉛付着量:20g/m2、板厚:0.8mm)を用いた。 The obtained resin-coated steel sheets were evaluated for corrosion resistance, deep drawing workability and paintability. The results are shown in Table 4. In addition, as the said electropure galvanized steel plate, the electropure galvanized steel plate (Zinc adhesion amount: 20 g / m < 2 >, plate | board thickness: 0.8 mm) which does not perform a chromate process was used.

鋼板No.46〜No.51はアクリルウレタン系樹脂水系分散体1から、鋼板No.54〜No.59はアクリルウレタン系樹脂水系分散体2から得られた樹脂皮膜を有する表面処理金属板であり、前記皮膜形成用樹脂水性分散液は、アクリルウレタン系樹脂水性分散体を40質量部(不揮発性樹脂成分換算)、シリカ粒子を60質量部含有し、両者の合計100質量部に対して、シランカップリング剤を5〜25質量部の比率で含有するものである。表4より、いずれの鋼板も、耐食性、深絞り加工性、塗装性に優れるものであることがわかる。   Steel plate No. 46-No. No. 51 is a steel plate No. 1 from acrylic urethane resin aqueous dispersion 1. 54-No. 59 is a surface-treated metal plate having a resin film obtained from the acrylic urethane-based resin aqueous dispersion 2, and the film-forming resin aqueous dispersion contains 40 parts by mass (nonvolatile resin) of the acrylic urethane-based resin aqueous dispersion. Component conversion), 60 mass parts of silica particles are contained, and the silane coupling agent is contained at a ratio of 5 to 25 mass parts with respect to 100 mass parts in total. From Table 4, it can be seen that all the steel plates are excellent in corrosion resistance, deep drawing workability, and paintability.

これに対して鋼板No.45およびNo.53は、シランカップリング剤を含まない例であり、鋼板No.52およびNo.60は、シランカップリング剤の含有量が25質量部を超える例であるが、No.46〜No.51およびNo.54〜No.59の鋼板と比較して、いずれの鋼板も塗装性が劣るものであった。   On the other hand, steel plate No. 45 and no. 53 is an example which does not contain a silane coupling agent. 52 and no. No. 60 is an example in which the content of the silane coupling agent exceeds 25 parts by mass. 46-No. 51 and no. 54-No. Compared to 59 steel plates, all the steel plates were inferior in paintability.

(実験例5)
上記アクリルウレタン系樹脂水系分散体1または2を40質量部(不揮発性樹脂成分換算)と、平均粒子径が4〜100nmのシリカ粒子(日産化学製「スノーテックス(登録商標)」XS)60質量部とを混合し、両者の合計100質量部に対して、シランカップリング剤(γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業製「KBM403」)を10質量部添加して皮膜形成用樹脂水性分散液を調製した。
(Experimental example 5)
40 parts by mass of the acrylic urethane resin aqueous dispersion 1 or 2 (in terms of non-volatile resin component) and 60 parts by mass of silica particles having an average particle diameter of 4 to 100 nm (“Snowtex (registered trademark)” XS manufactured by Nissan Chemical Industries) 10 parts by mass of a silane coupling agent (γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, “KBM403” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is added to 100 parts by mass in total. An aqueous dispersion was prepared.

この皮膜形成用樹脂水性分散液を、電気純亜鉛めっき鋼板の表面に絞りロールにて塗布し、板温90℃で塗膜を加熱乾燥して、付着量0.4g/m2の樹脂皮膜が形成された表面処理金属板(樹脂塗装鋼板)を得た。なお、上記電気純亜鉛めっき鋼板としては、クロメート処理を施さない電気純亜鉛めっき鋼板(亜鉛付着量:20g/m2、板厚:0.8mm)を用いた。 This film-forming resin aqueous dispersion is applied to the surface of an electropure galvanized steel sheet with a drawing roll, and the coating film is heated and dried at a plate temperature of 90 ° C. to form a resin film having an adhesion amount of 0.4 g / m 2. The formed surface-treated metal plate (resin-coated steel plate) was obtained. In addition, as the said electropure galvanized steel plate, the electropure galvanized steel plate (Zinc adhesion amount: 20 g / m < 2 >, plate | board thickness: 0.8 mm) which does not perform a chromate process was used.

得られた樹脂塗装鋼板の耐食性、深絞り加工性、塗装性を評価した。結果を表5に示す。   The obtained resin-coated steel sheets were evaluated for corrosion resistance, deep drawing workability, and paintability. The results are shown in Table 5.

表5の結果より、平均粒子径が4〜20nmのシリカ粒子を使用することによって、耐食性、深絞り加工性、および塗装性に優れる表面処理金属板が得られることがわかる。   From the results of Table 5, it can be seen that by using silica particles having an average particle diameter of 4 to 20 nm, a surface-treated metal plate excellent in corrosion resistance, deep drawing workability, and paintability can be obtained.

(実験例6)
上記アクリルウレタン系樹脂水系分散体1または2を40質量部(不揮発性樹脂成分換算)と、シリカ粒子(日産化学株式会社製「スノーテックス(登録商標)XS」、平均粒子径4〜6nm)60質量部とを配合し、両者の合計100質量部に対して、表6に示す各種シランカップリング剤を10質量部添加して皮膜形成用樹脂水性分散液を調製した。
(Experimental example 6)
40 parts by mass (in terms of non-volatile resin component) of the acrylic urethane resin aqueous dispersion 1 or 2 and silica particles (“Snowtex (registered trademark) XS” manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., average particle diameter of 4 to 6 nm) 60 10 parts by mass of various silane coupling agents shown in Table 6 were added to 100 parts by mass in total of both to prepare a film-forming resin aqueous dispersion.

この皮膜形成用樹脂水性分散液を、電気純亜鉛めっき鋼板の表面に絞りロールにて塗布し、板温90℃で塗膜を加熱乾燥して、付着量0.4g/m2の樹脂皮膜が形成された表面処理金属板(樹脂塗装鋼板)を得た。得られた樹脂塗装鋼板の耐食性、深絞り加工性、塗装性を評価した。結果を表6に示す。なお、上記電気純亜鉛めっき鋼板としては、クロメート処理を施さない電気純亜鉛めっき鋼板(亜鉛付着量:20g/m2、板厚:0.8mm)を用いた。 This film-forming resin aqueous dispersion is applied to the surface of an electropure galvanized steel sheet with a drawing roll, and the coating film is heated and dried at a plate temperature of 90 ° C. to form a resin film having an adhesion amount of 0.4 g / m 2. The formed surface-treated metal plate (resin-coated steel plate) was obtained. The obtained resin-coated steel sheets were evaluated for corrosion resistance, deep drawing workability, and paintability. The results are shown in Table 6. In addition, as the said electropure galvanized steel plate, the electropure galvanized steel plate (Zinc adhesion amount: 20 g / m < 2 >, plate | board thickness: 0.8 mm) which does not perform a chromate process was used.

表6の結果より、シランカップリング剤として末端にグリシドキシ基やエポキシシクロヘキシル基を有するシランカップリング剤を使用することによって、皮膜形成用の樹脂水性分散液を安定に保つことができることがわかる(鋼板No.69〜71およびNo.75〜No.77)。また、これらNo.69〜71およびNo.75〜No.77の鋼板は、耐食性、深絞り加工性および塗装性にも優れていた。   From the results of Table 6, it can be seen that by using a silane coupling agent having a glycidoxy group or an epoxycyclohexyl group at the terminal as the silane coupling agent, the aqueous resin dispersion for film formation can be stably maintained (steel plate) No. 69-71 and No. 75-No. 77). In addition, these No. 69-71 and no. 75-No. The 77 steel plate was also excellent in corrosion resistance, deep drawing workability and paintability.

(実験例7)
上記アクリルウレタン系樹脂水系分散体1または2を40質量部(不揮発性樹脂成分換算)と、シリカ粒子(日産化学製「スノーテックス(登録商標)XS」、平均粒子径4〜6nm)60質量部とを混合し、両者の合計100質量部に対して、シランカップリング剤(γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、信越化学工業製「KBM403」)を10質量部添加して、皮膜形成用樹脂水性分散液を調製した。
(Experimental example 7)
40 parts by mass (in terms of non-volatile resin component) of the acrylic urethane resin aqueous dispersion 1 or 2 and 60 parts by mass of silica particles (“Snowtex (registered trademark) XS, manufactured by Nissan Chemical Industries, average particle diameter: 4 to 6 nm)” 10 parts by mass of a silane coupling agent (γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, “KBM403” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is added to 100 parts by mass in total of both, and a film forming resin is added. An aqueous dispersion was prepared.

この皮膜形成用樹脂水性分散液を、電気純亜鉛めっき鋼板の表面に絞りロールにて塗布し、板温90℃で塗膜を加熱乾燥して、付着量0.05〜2.0g/m2の樹脂皮膜を有する表面処理金属板(樹脂塗装鋼板)を得た。 The film forming aqueous resin dispersion was applied by squeezing the surface of the electrical pure zinc plated steel roll, dried by heating the coating film at a sheet temperature of 90 ° C., coating weight 0.05 to 2.0 g / m 2 A surface-treated metal plate (resin-coated steel plate) having a resin film was obtained.

得られた樹脂塗装鋼板の耐食性、深絞り加工性、塗装性を評価した。結果を表7に示す。なお、上記電気純亜鉛めっき鋼板としては、クロメート処理を施さない電気純亜鉛めっき鋼板(亜鉛付着量:20g/m2、板厚:0.8mm)を用いた。 The obtained resin-coated steel sheets were evaluated for corrosion resistance, deep drawing workability, and paintability. The results are shown in Table 7. In addition, as the said electropure galvanized steel plate, the electropure galvanized steel plate (Zinc adhesion amount: 20 g / m < 2 >, plate | board thickness: 0.8 mm) which does not perform a chromate process was used.

表7の結果より、金属板の表面の樹脂皮膜付着量を0.05〜1g/m2の範囲とすることによって、表面処理金属板の耐食性、深絞り加工性および塗装性を向上できることがわかる。 From the results of Table 7, it can be seen that the corrosion resistance, deep drawing workability and paintability of the surface-treated metal plate can be improved by setting the amount of the resin film attached to the surface of the metal plate in the range of 0.05 to 1 g / m 2. .

本発明の表面処理金属板は、耐食性、深絞り加工性および塗装性に優れるため、オーディオシャーシ類やコンピューターケース、モーターケースおよびプーリー等、自動車、家電製品、建材などに使用される深絞り製品に好適に用いられる。   Since the surface-treated metal sheet of the present invention is excellent in corrosion resistance, deep drawing workability and paintability, it is suitable for deep drawing products used in automobiles, home appliances, building materials, etc. such as audio chassis, computer cases, motor cases and pulleys. Preferably used.

スォードロッカーの正面図である。It is a front view of a suedo locker. スォードロッカーの背面図である。It is a rear view of a pseudo rocker. スォードロッカーの側面図である。It is a side view of a pseudo rocker. スォードロッカー値を測定している状態を示す図である。It is a figure which shows the state which is measuring the pseudo rocker value. 深絞り加工性評価に用いた加工装置を示す図である。It is a figure which shows the processing apparatus used for deep drawing workability evaluation. 深絞り加工後の鋼板の摺動部の外観を示す図である。It is a figure which shows the external appearance of the sliding part of the steel plate after deep drawing.

Claims (7)

金属板表面に樹脂皮膜を有する表面処理金属板であって、
前記樹脂皮膜が、アクリルウレタン系樹脂30〜50質量部と、平均粒子径が4〜20nmのシリカ粒子50〜70質量部とを、両者の合計が100質量部となるように含有し、さらに、
前記アクリルウレタン系樹脂とシリカ粒子の合計100質量部に対して、シランカップリング剤を5〜25質量部の比率で含有する皮膜形成用樹脂組成物から形成されたものであることを特徴とする表面処理金属板。
A surface-treated metal plate having a resin film on the surface of the metal plate,
The resin film contains 30 to 50 parts by mass of an acrylic urethane resin and 50 to 70 parts by mass of silica particles having an average particle diameter of 4 to 20 nm so that the total of both becomes 100 parts by mass,
It is formed from a film-forming resin composition containing a silane coupling agent in a ratio of 5 to 25 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of the acrylic urethane resin and silica particles. Surface treatment metal plate.
前記アクリルウレタン系樹脂が、原料として、ポリイソシアネート、ポリオール、および、ジヒドロキシアルカン酸を含み、これらの合計3〜80質量部から合成されたウレタンプレポリマーから得られたポリウレタンと、10〜97質量部の(メタ)アクリルモノマーから得られた(メタ)アクリル系ポリマーとを含むものである請求項1に記載の表面処理金属板。   The acrylic urethane-based resin contains, as a raw material, a polyisocyanate, a polyol, and a dihydroxyalkanoic acid, and a polyurethane obtained from a urethane prepolymer synthesized from 3 to 80 parts by mass in total, and 10 to 97 parts by mass The surface-treated metal sheet according to claim 1, comprising a (meth) acrylic polymer obtained from the (meth) acrylic monomer. 前記アクリルウレタン系樹脂が、ポリウレタンおよび/または(メタ)アクリル系ポリマーの構造中に、カルボニル基および/またはヒドラジン基を有するものである請求項1または2に記載の表面処理金属板。   The surface-treated metal sheet according to claim 1 or 2, wherein the acrylic urethane-based resin has a carbonyl group and / or a hydrazine group in the structure of polyurethane and / or (meth) acrylic polymer. 前記アクリルウレタン系樹脂の軟化点が120℃以上であり、かつ、スォードロッカー硬度が25以上である請求項1〜3のいずれかに記載の表面処理金属板。   The surface-treated metal sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the acrylic urethane-based resin has a softening point of 120 ° C or higher and a pseudo rocker hardness of 25 or higher. 前記樹脂皮膜が、アゾメチン架橋構造を有するものである請求項1〜4のいずれかに記載の表面処理金属板。   The surface-treated metal plate according to claim 1, wherein the resin film has an azomethine cross-linked structure. 前記シランカップリング剤が、下記化学式(1)で表される構造を有するものである請求項1〜5のいずれかに記載の表面処理金属板。
(上記化学式(1)中、R1はグリシドキシ基またはエポキシシクロヘキシル基、R2,R3は低級アルコキシ基、R4は低級アルコキシ基または低級アルキル基、Xは低級アルキレン基である。)
The surface-treated metal plate according to claim 1, wherein the silane coupling agent has a structure represented by the following chemical formula (1).
(In the above chemical formula (1), R 1 is a glycidoxy group or epoxycyclohexyl group, R 2 and R 3 are lower alkoxy groups, R 4 is a lower alkoxy group or lower alkyl group, and X is a lower alkylene group.)
前記樹脂皮膜の付着量が0.05〜1g/m2である請求項1〜6のいずれかに記載の表面処理金属板。 Surface-treated metal sheet according to any one of claims 1 to 6 adhered amount of the resin film is 0.05 to 1 g / m 2.
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