JP7163949B2 - 表面処理鋼板 - Google Patents
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Description
(1)pH緩衝能を有するアルカリ性の水溶液を含有するマイクロカプセルを塗膜中に遭含有させた表面処理鋼板では、塗膜下腐食を抑制することができる。
(2)塗膜に傷が入るとマイクロカプセル内の水溶液が流出し、水が蒸発すると水溶液に溶解した成分が傷部に残存する。湿潤環境で溶解成分が再び水に溶解すると、アノード部で濃縮する酸を中和してpHの局在化を緩和する。このようなメカニズムで塗膜下腐食を抑制していると考えられる。
(3)マイクロカプセルからの溶出成分は、乾燥、湿潤を繰り返しても、塗膜の傷部に留まるので、上述の効果は持続する。
[1]亜鉛系めっき鋼板を下地鋼板とし、該下地鋼板のめっき皮膜の上層に化成処理皮膜と、該化成処理皮膜の上層に塗膜を有する表面処理鋼板であって、前記塗膜中にpHが8~13の水溶液を内包したマイクロカプセルを、前記塗膜の質量に対して1.0~30質量%含有する、表面処理鋼板。
[2]前記水溶液は、酸解離定数pKaが7~14である酸の1種以上を、合計で0.010mol%以上含有する、[1]に記載の表面処理鋼板。
[3]前記塗膜が、エステル系、ウレタン系、メラミン系、アクリル系、ナイロン系、オレフィン系、エポキシ系から選ばれた1種または2種以上の樹脂を含む、[1]または[2]に記載の表面処理鋼板。
[4]前記塗膜の膜厚が3~20μmである、[1]~[3]のいずれかに記載の表面処理鋼板。
[5]前記マイクロカプセルの外皮樹脂が、エステル系、ウレタン系、メラミン系、アクリル系、ナイロン系、オレフィン系、エポキシ系、から選ばれた1種または2種以上の樹脂である、[1]~[4]のいずれかに記載の表面処理鋼板。
本発明に記載の表面処理鋼板は、めっき鋼板、および、めっき層を持たない冷延鋼板を下地鋼板として用いることができる。めっき鋼板の場合、めっき層は防錆性の観点から、犠牲防食能を有するZn系めっき層であることが好ましい。Zn系めっき鋼板は、主成分がZnであれば組成に関しては特に限定されず、例えば、Znめっき鋼板(GI)、合金化溶融Znめっき鋼板(GA)、ZnAl合金めっき鋼板、ZnAlMg合金めっき鋼板、ZnNi合金めっき鋼板などが挙げられる。これらのZn系めっき鋼板のめっき付着量は、片面あたり10~90g/m2が好ましい。片面あたりの付着量が10g/m2以上であれば耐食性が不十分になることがない。一方、付着量が90g/m2以下であればコストアップを招くことがない。
塗膜密着性を確保するために、下地鋼板の少なくとも片面に化成処理皮膜を形成する。化成処理皮膜は、環境の観点よりクロムを含有しない化成処理皮膜とする。化成処理皮膜を形成する方法については特に限定されず、塗布型、反応型、電解型などいずれの方法も選択できる。化成処理皮膜は、塗膜との密着性を向上するものであればどのようなものでも支障はなく、固形分としては、例えば湿式シリカ、乾式シリカのいずれかを含有することが好ましい。本発明では、密着性向上効果の大きい乾式シリカ微粒子が好ましい。さらに、密着性だけでなく耐食性を向上する目的で、リン酸及び/又はリン酸化合物を含有することが好ましい。リン酸やリン酸化合物は、例えば、オルトリン酸、ピロリン酸、ポリリン酸など、これらの金属塩や化合物などのうちから選ばれる1種以上を含有すれば良い。さらに必要に応じて、ジルコニウム化合物、バナジウム化合物、シランカップリング剤などの1種以上を含有してもよい。化成処理皮膜を形成するための化成処理液は、水を加えて固形分の合計が1~20質量%となるように調整することが好ましい。化成処理皮膜の鋼板片面当たりの付着量は1~150mg/m2であることが好ましい。付着量が1mg/m2未満であると、耐食性向上効果が見込めない。一方、付着量が150mg/m2超では臨界剥離強度が低下し、剥離しやすくなる。よって、化成処理皮膜の付着量は1~150mg/m2が好ましく、より好ましくは20~100mg/m2である。
塗膜を形成するための塗料組成物の主剤としては、柔軟性が高く、加工が容易という理由で、有機樹脂を基本骨格とする有機樹脂塗膜であることが好ましい。ベースとなる有機樹脂は、エステル系、ウレタン系、メラミン系、アクリル系、ナイロン系、オレフィン系、エポキシ系から選ばれた1種または2種以上の樹脂を使用できる。とくに、エポキシ変形ポリエステル樹脂などのエステル系樹脂を用いることが好ましい。
マイクロカプセルは、傷部等で破胞すると、アノード部で濃縮する酸によるpHの局在化を緩和することにより、塗膜下腐食を抑制する機能を有する。このため、マイクロカプセルに内包する水溶液は、pHが8~13のアルカリ性に調整する。pHが8未満では、酸を中和するのに不十分である。一方、pHが13を超えると、マイクロカプセルの外皮樹脂が強アルカリによって、徐々にダメージを受け、塗膜の破壊とは無関係にマイクロカプセルが破胞する恐れがある。このため、本発明では水溶液のpHの上限を13とする。
マイクロカプセルは、塗膜の質量に対して1.0~30質量%含有する必要がある。含有量が1.0質量%未満では、傷部で破胞してマイクロカプセルから傷部に流出するアルカリ性の水溶液の量が不足し、塗膜下腐食を抑制することができない。好ましくは、15質量%以上とする。逆に30質量%を超える含有量では、塗料中でマイクロカプセルが沈殿、あるいはゲル化しやすくなり、塗料の貯蔵安定性、塗装性が劣化する。このため、本発明ではマイクロカプセルの含有量は30質量%以下とする。好ましくは、25質量%以下である。
本発明の表面処理鋼板の製造方法について説明する。本発明の表面処理鋼板は、被塗装鋼板である冷延鋼板または亜鉛系めっき鋼板の両面に、先に述べた化成処理を施した後、必要に応じて下塗り塗膜用の塗料を塗布・加熱して、下塗り塗膜を形成し、さらに鋼板の少なくとも一方の面に、先に述べた塗料組成物を溶媒に配合した塗料を塗布・加熱することにより塗膜を形成することにより、得られる。
塩水浸漬(0.5質量%NaCl+0.1質量%CaCl2+0.075質量%NaHCO3、15分)→乾燥工程(RH 50%、60℃、17時間45分)→湿潤工程(RH 90%、50℃、6時間)
腐食後のサンプルに対し、クロスカットを8つの領域に区分し、各領域における最大塗膜膨れ幅を、ルーペを用いて測定し、8点平均値を各サンプルの膨れ幅として、下記の3ランクにて評価した。
◎: 最大塗膜膨れ幅0.1mm未満
〇:0.1mm以上0.3mm未満
×:0.3mm以上
各試験材の塗膜下腐食の評価結果を表3に示す。
Claims (4)
- 下地鋼板の上層に塗膜を有する表面処理鋼板であって、前記塗膜中にpHが8~13、かつ酸解離定数pKaが7~14である酸の1種以上を、合計で0.010mol%以上含有する水溶液を内包したマイクロカプセルを、前記塗膜の質量に対して1.0~30質量%含有する、表面処理鋼板。
- 前記塗膜が、エステル系、ウレタン系、メラミン系、アクリル系、ナイロン系、オレフィン系、エポキシ系から選ばれた1種または2種以上の樹脂を含む、請求項1に記載の表面処理鋼板。
- 前記塗膜の膜厚が3~20μmである、請求項1または2に記載の表面処理鋼板。
- 前記マイクロカプセルの外皮樹脂が、エステル系、ウレタン系、メラミン系、アクリル系、ナイロン系、オレフィン系、エポキシ系、から選ばれた1種または2種以上の樹脂である、請求項1~3のいずれか1項に記載の表面処理鋼板。
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