JP6242010B2 - 水性金属表面処理組成物 - Google Patents
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Description
本発明の水性金属表面処理組成物は、バインダ主成分としてのオルガノポリシロキサン(A)、ならびにプロパルギル基、水酸基及びポリオキシアルキレン鎖を有する化合物(B)を含有する水性金属表面処理組成物であり、(A)成分及び(B)成分が、水性媒体中に安定に溶解ないしは分散されてなるものである。本発明において、「水性媒体」とは、水と有機溶剤とを含有し水の含有率が80質量%以上である、20℃において均一な液体、又は水を意味する。「水性媒体」を構成できる有機溶剤種は、水溶性または水分散性を有する溶剤であれば特に限定されるものではなく、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、t−ブチルアルコールおよびプロピレングリコールなどのアルコール類;エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルなどのグリコールエーテル類;酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類;アセトンなどのケトン類などを挙げることができる。
本発明の水性金属表面処理組成物におけるバインダ成分としてのオルガノポリシロキサン(A)は、オルガノシランが縮合した複数のシロキサン結合を有する化合物である。オルガノポリシロキサン(A)は、オルガノシランが縮合した複数のシロキサン結合を有する化合物である限り制限されるものではない。
上記シランカップリング剤(a)におけるエポキシ基含有シランカップリング剤としては、エポキシ基を含有するシランカップリング剤であれば特に限定されるものではなく、その代表例としては、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、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、2−(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、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン等が挙げられる。
上記(b)成分は、モノ−、ジ−、トリ−及びテトラ−アルコキシシランから選ばれる少なくとも1種のアルコキシシラン又は該アルコキシシランの低縮合体である。
本発明組成物における(B)成分は、プロパルギル基及び水酸基を有し、且つモノもしくはポリ−オキシアルキレン基を有する、分子量100〜800の化合物であって、上記モノもしくはポリ−オキシアルキレン基が、オキシエチレン基、ポリオキシエチレン基、オキシプロピレン基、ポリオキシプロピレン基及びエチレンオキシドとプロピレンオキシドとの2価の共重合体鎖から選ばれる少なくとも1種である。
上記化合物(B)は、市販品であってもよく、好適なものとして、例えば、BASF社製の、Korantin PM、Korantin PPなどを挙げることができる。Korantinは、登録商標である。
本発明の金属表面処理組成物において、貯蔵安定性の向上などの目的で、必要に応じて、リン酸化合物(C)を配合することが好ましい。金属表面処理組成物中にリン酸化合物(C)を配合することにより金属表面処理組成物の安定性の向上に効果があり、バインダ成分であるポリオルガノシロキサン(A)中のシラノール基が反応し高分子量化することを抑制することができるものと推測される。
本発明の金属表面処理組成物には、得られる処理皮膜の防錆性向上の目的で、必要に応じて、防錆金属化合物(D)を配合することができる。
本発明の金属材の表面処理方法は、金属材の表面上に、上記本発明の水性金属表面処理組成物を、塗装し、乾燥させて金属材の表面に水性金属表面処理組成物による表面処理皮膜を形成する方法である。
上記金属材の表面上に、本発明の水性金属表面処理組成物による皮膜を形成することによって、本発明の表面処理金属材を得ることできる。本発明の水性金属表面処理組成物による皮膜の形成は、上記金属材の表面処理方法によって行うことができる。
製造例1
還流冷却器、温度計、攪拌機を取り付けたセパラブルフラスコに、脱イオン水850部及び酢酸23部を配合し、ついで氷浴で冷却しながらγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン61部とメチルトリメトキシシラン35部との混合物を投入し、30分間攪拌して溶解させた。ついで、この中に、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン29部を徐々に投入し溶解させ、80℃で5時間反応させてオルガノポリシロキサンの水性媒体を得た。1H−NMR測定結果からこのオルガノポリシロキサンにはエポキシ基は残存していないことを確認した。ついで、このオルガノポリシロキサンの水性媒体を60〜70℃で、減圧蒸留して固形分濃度が15質量%となるまで濃縮した。このようにして加水分解で生じたアルコールを水分とともに留去した後、200メッシュのフィルターでろ過し、オルガノポリシロキサンA1水溶液を得た。オルガノポリシロキサンA1水溶液は、pH4.5を有していた。ガスクロマトグラフによって測定したアルコール濃度は1.5%未満であり、引火点は観測されなかった。オルガノポリシロキサンA1の樹脂固形分は、アルコキシシリル基を有しておらず、アルコキシシリル基は加水分解されていた。使用されたγ−グリシドキシプロピルトリエトキシシランのエポキシ基1当量に対する、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランのアミノ基の活性水素の量は3.0当量である。このアミノ基に対する酸中和当量は1.0である。
29Si NMR測定方法:FT−NMR EX−400(商品名、JEOL社製)を使用し、溶媒に重水、内部標準物質にテトラメチルシランを用いて測定した。シランカップリング剤について−55〜−35ppm付近のシグナルで、テトラアルコキシシランについて−100〜−80ppm付近のシグナルで、原材料由来のアルコキシ基の減少と加水分解縮合物の生成を確認した。
製造例1において、配合組成を表1に示すとおりに変更する以外は、製造例1と同様にしてオルガノポリシロキサンA2〜A9水溶液を調製した。オルガノポリシロキサンA2〜A9水溶液は、いずれもガスクロマトグラフによって測定したアルコール濃度は1.5%未満であり、引火点は観測されなかった。
還流冷却器、温度計、攪拌機を取り付けたセパラブルフラスコに、脱イオン水850部、60%硝酸1部及び酢酸5部を配合し、ついで、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン93部とテトエトキシシラン93部とを投入し、30分間攪拌して溶解させ、加水分解反応させてオルガノポリシロキサンの水性媒体を得た。ついで、このオルガノポリシロキサンの水性媒体を、60〜70℃で、減圧蒸留して固形分濃度が15質量%となるまで濃縮した。このようにして加水分解で生じたアルコールを水分とともに留去した後、200メッシュのフィルターでろ過し、オルガノポリシロキサンA10水溶液を得た。
製造例1〜10で得られたオルガノポリシロキサンA1〜A10水溶液は、いずれもガスクロマトグラフによって測定したアルコール濃度は1.5%未満であり、引火点は観測されなかった。オルガノポリシロキサンA1〜A10水溶液のエポキシ基1当量に対するアミノ基の活性水素の当量、固形分、pH、重量平均分子量等の特数値を表1に示す。
実施例1〜26及び比較例1〜7
金属表面処理組成物の配合及び液安定性を下記表2に示す。下記表2に示す配合組成となるように、各成分を配合し、酢酸又はアンモニア水を用いてpH4.5に調整して各金属表面処理組成物を得た。表2における各成分の配合量は、水、有機溶剤を除いた固形分量又は有効成分量による表示である。
(注2)化合物B−2:商品名「Korantin PP」(BASF製、登録商標)、プロパルギル基、水酸基及びオキシプロピレン基を有し、ピーク分子量約260を有する、前記式(1)で表される化合物、
(注3)アクリル樹脂エマルション:ヘンケルテクノロジーズジャパン(株)製、商品名「ヨドゾールAD123」、アニオン性水性アクリル樹脂分散液、
(注4)ウレタン樹脂エマルション:(株)ADEKA社製、商品名「アデカボンタイターHUX540」、アニオン性水性ウレタン樹脂分散液、
(注5)ポリエチレンワックス:三井化学(株)製、商品名「ケミパールW−700」、環球法軟化点132℃、粒子径約1μmのポリエチレンワックス。
○:液に沈殿物や浮遊物がなく、かつ液粘度2.5mPa・s以下
△:液にわずかに沈殿物もしくは浮遊物が見られる、又は液粘度が2.5mPa・sを超えるが著しい増粘やゲル化は認めらない。
×:液にかなりの沈殿物もしくは浮遊物が見られる、又は著しい増粘もしくはゲル化が認められる。
実施例27〜56及び比較例8〜14
板厚0.6mm両面電気亜鉛めっき鋼板(EG材、片面の目付量20g/m2)の表面を、アルカリ脱脂剤(日本シービーケミカル社製、商品名「ケミクリーナー561B」)を溶解した濃度2%の水溶液を使用して、温度60℃の条件で2分間スプレー処理して脱脂することにより表面に付着しているゴミや油を除去し、ついで水洗した後に乾燥した。得られた脱脂処理した亜鉛めっき鋼板に、下記表3に示すように前記実施例及び比較例で得た各金属表面処理組成物をロールコート法により塗布し、素材到達温度が100℃になるように20秒間焼付けて表面処理板を得た。
耐食性:得られた各表面処理板について、各表面処理板の端面部及び裏面部をシールし、JIS Z 2371による塩水噴霧試験(SST)を行った。試験時間72時間及び120時間での錆の発生程度を下記基準により評価した。
a:錆発生が認められない。
b:錆発生が全面積の5%未満。
c:錆発生が全面積の5%以上でかつ10%未満。
d:錆発生が全面積の10%以上でかつ50%未満。
e:錆発生が全面積の50%以上。
◎:指紋跡が見えない。
○:極くわずかに指紋跡が見える。
□:指紋跡がわずかに見える。
△:指紋跡が目立つ。
×:指紋跡が非常に目立つ。
a :10回全て
b :6〜9回
c :1〜5回
d :0回。
◎:上塗塗膜の剥離が認められない、
○:1〜2個の上塗塗膜の剥離が認められる、
△:3〜10個の上塗塗膜の剥離が認められる、
×:11個以上の上塗塗膜の剥離が認められる。
Claims (10)
- バインダ主成分としてのオルガノポリシロキサン(A)、ならびにプロパルギル基及び水酸基を有し、且つモノもしくはポリ−オキシアルキレン基を有する、分子量100〜800の化合物(B)、及び防錆金属化合物(D)を含有する組成物であって、該化合物(B)におけるモノもしくはポリ−オキシアルキレン基が、オキシエチレン基、ポリオキシエチレン基、オキシプロピレン基、ポリオキシプロピレン基及びエチレンオキシドとプロピレンオキシドとの2価の共重合体鎖から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする水性金属表面処理組成物。
- オルガノポリシロキサン(A)が、エポキシ基含有シランカップリング剤及びアミノ基含有シランカップリング剤から選ばれる少なくとも1種のシランカップリング剤(a)100〜30質量部と、モノ−、ジ−、トリ−及びテトラ−アルコキシシランから選ばれる少なくとも1種のアルコキシシラン又は該アルコキシシランの低縮合体(b)0〜70質量部との反応生成物であることを特徴とする請求項1記載の水性金属表面処理組成物。
- オルガノポリシロキサン(A)が、エポキシ基含有シランカップリング剤10〜50質量部、アミノ基含有シランカップリング剤10〜50質量部及び上記アルコキシシラン又は該アルコキシシランの低縮合体(b)10〜60質量部との反応生成物である請求項2記載の水性金属表面処理組成物。
- オルガノポリシロキサン(A)の固形分量100質量部に基いて、該化合物(B)の量が0.1〜10質量部の範囲内である請求項1〜4のいずれか一項に記載の水性金属表面処理組成物。
- さらに、リン酸化合物(C)を含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の水性金属表面処理組成物。
- 防錆金属化合物(D)が、チタン、ジルコニウム及び/又はハフニウムの金属化合物であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の水性金属表面処理組成物。
- さらに、水性有機樹脂及び/又はワックスを含有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の水性金属表面処理組成物。
- 金属材の表面上に、請求項1〜8のいずれか一項に記載の水性金属表面処理組成物を乾燥皮膜質量0.05〜3.0g/m2となるように塗装し、乾燥させてなることを特徴とする金属材の表面処理方法。
- 金属材の表面上に、請求項1〜8のいずれか一項に記載の水性金属表面処理組成物による皮膜が乾燥皮膜質量0.05〜3.0g/m2にて形成されてなる表面処理金属材。
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