JPH04130189A - 除膜不要型潤滑組成物及び潤滑処理鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、加工性及び防錆性に優れた潤滑組成物及びこ
れを用いた外観性に優れた表面処理鋼板に関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来、冷延鋼板または亜鉛系めっき鋼板は、例えば家電
、自動車、建材等の加工組立メーカーで多用されている
が、少なからず成型加工が行われた後、塗装組立が行わ
れている。この成型加工の工程で、素材自体の加工性で
は不十分のため、プレス油に代表される潤滑剤を現場で
塗布することにより、目的とする成型加工性を達成して
いる。

しかしこの後、塗装組立を行う場合、塗布された潤滑剤
を脱脂工程で除去することが不可欠であるという煩雑な
工程が必要である。

近年、省工程化、コスト低減、作業環境改善の目的で、
予めワックス系潤滑剤を鋼板表面に塗布した素材を使用
することによって成型加工工程でのプレス油の使用をな
くした鋼板が製造されている。しかし、塗布された潤滑
剤は、次工程の塗装組立工程で除去が必要である。ワッ
クス系潤滑剤が塗布された素材をプレスする環境は、プ
レス油の場合より改善されるが良好とは言えない。この
ため、さらに適切な潤滑表面を有した機能性表面処理鋼
板が開発されてきた。この鋼板は表面に、有機樹脂を主
成分とし潤滑性を付与した組成物の薄膜が塗布されたも
ので、プレス油などの潤滑剤の塗布を必要とせず成型加
工が可能で、かつその後の脱脂工程及び塗装下地処理を
必要としない表面処理鋼板である。

この機能性表面処理鋼板にかかわる従来技術として、（
１）特公昭６３−２５０３２、（２）特開昭６２−２８
９２７４、（３）特開昭６１−２２７１７８、特開昭６
１−２２７１７９、特開昭６１−２３１１７７、特開昭
６１−２７９６８７、特開昭６２−３３７８１、（４）
特開昭６０−１０３１８５、（５）特開昭６３−８３１
７２で開示されている技術があるので以下これらの従来
技術について概説する。すなわち（１）は、水溶性また
は水分散性の有機樹脂、アルコキシシラン化合物及びシ
リカからなる有機−無機複合体反応物と潤滑剤を主成分
とする潤滑性塗膜形成用水系組成物に関するものである
が、有機−無機複合体反応物の皮膜は可どう性が劣るた
め、潤滑成分を含有しても高速成型加工には皮膜が追従
せず潤滑性が不十分である。（２）は、ウレタン系樹脂
及び二酸化珪素の複合物質または混合物質を主成分とす
る皮膜層に関するものであるが、この成分系の皮膜では
本発明者が目標とした高潤滑性は達成できない。（３）
は、潤滑剤として黒鉛または二硫化モリブデンの無機系
固体潤滑剤あるいは潤滑油との混合系を選定しているが
、動摩擦係数が０．１以上であり強度の成型加工には不
十分である。（４）は、２層クロメート処理鋼板に関す
るものであるが、ベース樹脂であるウレタン変性のビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂の可どう性はウレタン変性
により大きく向上するがビスフェノールＡ型骨格の特性
もあって不十分であり、潤滑成分を含有しても高速成型
加工には皮膜が追従せず潤滑性が不十分である。（５）
は、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂およびアクリル樹
脂から選ばれる有機樹脂と硬化剤成分からなる樹脂組成
物に潤滑性物質を配合する組成物に関するものであるが
、この樹脂組成物ベースで達成される加工性では、本発
明者が目標とした強度の成型加工には不十分である。

［発明が解決しようとする課題］ 前述した従来技術の概説に示す通り、強度の成型加工性
と耐食性の両者を満足するものは得られていない。本発
明はこれらの問題点を解決するため、潤滑組成物が塗布
された表面処理鋼板が、強度の成型加工性すなわち優れ
た潤滑性を有しかつ耐食性、溶接性、耐薬品性に優れる
うえ成型加工有無の色調差がない外観性に優れた機能性
表面処理鋼板用の潤滑組成物及び皮膜構成を提供するも
のである。

［課題を解決するための手段および作用］本発明者らは
、強度の成型加工性と耐食性の両者を満足するものを達
成するために、鋭意研究を重ねた結果、本発明すなわち
樹脂と潤滑添加物を主要成分として含有する潤滑組成物
に於て、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系
樹脂のうち１種又は２種の樹脂と、潤滑添加物としてケ
ン化価が３０以下のワックスとを含有することを特徴と
する加工性及び防錆性に優れた潤滑組成物に関する発明
と、この潤滑組成物の下地処理としてクロムイオン、シ
リカ及びリン酸を含有する処理液でクロメート皮膜を形
成したのち、ウレタン系樹脂とアクリル系樹脂、エポキ
シ樹脂のうち１種又は２種の樹脂と潤滑添加物としてケ
ン化価が３０以下のワックスとを含有する潤滑組成物を
塗布して、０．５〜５ｇ／ｍ”の皮膜を形成させたこと
を特徴とする加工性、防錆性及び外観性に優れた表面処
理鋼板に関する発明を完成するに至った。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の骨子は、ベース樹脂の適切な組合せ選択とかつ
特定したワックスを併用することおよび特定の下地処理
を組み合わせることにある。

樹脂としては、密着性、伸び、せん断強度、耐食性、耐
摩耗性、耐薬品性のバランスの取れた成分にする必要が
ある。これらの性能を満足するためには、単なる熱可塑
性樹脂では充分な性能を発揮せず、熱硬化型の次にあげ
る種類の樹脂の組合せ使用が必要である。ウレタン系樹
脂とアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂のうち１種又は２
種の樹脂を含有した樹脂系で、特に好ましくはエポキシ
樹脂が、サルファイド骨格（Ｓ−Ｓ）を分子主鎖中に持
つ構造である樹脂系である。この組み合わせた樹脂系は
、ウレタン樹脂のイソシアネート基とアクリル樹脂、エ
ポキシ樹脂のもつ反応性官能基（水酸基、カルボキシル
基、エポキシ基など）との架橋反応により高分子化して
成膜する。

この架橋反応は組み合わされた樹脂系だけでも進行する
が、必要によって硬化剤と呼ばれるイソシアネート化合
物またはアミノ化合物などを配合することがある。良好
な薬剤安定性のためには、架橋反応が常温で進行せず加
熱時に進行するようにウレタン樹脂のインシアネート基
をブロック化した樹脂系を使用することが、好ましい。

ウレタン樹脂のイソシアネート基をブロック化する物質
として、フェノール、クレゾール、芳香族第２アミン、
第３級アルコール、ラクタムオキシムなどの単官能のブ
ロック剤がある。イソシアネート基を有するウレタンポ
リマーは、トリレジイソシアネート、ジフェニルメタジ
イソシアネート、キシリレンジイソシアネートなどの芳
香族ジイソシアネートおよびそれらの水素添加誘導体で
ある脂環族イソシアネートおよびヘキサメチレンジイソ
シアネート、イソホロンジイソシアネートなどの脂肪族
脂環族および脂肪族脂環族イソシアネートの２重体、３
重体とポリエーテルポリオールやポリエステルポリオー
ルとを反応させたものである。ポリエーテルポリオール
としては、エチレングリコール、プロピレングリコール
、ビスフェノールＡなどの低分子グリコール類にエチレ
ンオキサイドやプロピレンオキサイドなどを付加したポ
リオールやポリオキシテトラメチレングリコールなどが
挙げられる。ポリエステルポリオールとしては、低分子
グリコール類と２塩基酸との脱水縮合反応によって得ら
れるポリエステル類およびε−カプロラクトンなどのラ
クトン類を低分子グリコールの存在下で開環重合したラ
クトンポリオール類が挙げられる。これらのブロック化
されたインシアネート化合物の形態を有したウレタン樹
脂系は、加熱により自己架橋するが、塗膜性能としてさ
らに加工性、耐薬品性および耐食性を向上させる方法と
して、このイソシアネート構造を有した樹脂系と反応性
の官能基（水酸基、カルボキシル基、エポキシ基など）
を有するアクリル系樹脂またはエポキシ系樹脂とを配合
して加熱架橋して機能性を向上させる方法がある。配合
して機能性を向上させる方法が、硬化剤としてイソシア
ネート化合物を使用する方法またはウレタン樹脂のアク
リル変性またはエポキシ変性を行った変性物単独の架橋
成膜方法より加工性、耐食性、耐薬品性の大幅な向上が
図れることを見いだした。

反応性の官能基（水酸基、カルボキシル基、エポキシ基
など）を有するアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂の配合
量としては、全樹脂量に対して固型分重量比で５〜７０
％が適切である。５％以下では配合効果が乏しく、７０
％以上ではウレタン系樹脂のもつ優れた加工性効果が低
下する。アクリル系樹脂の配合効果としては加工性、耐
食性向上が大きい。エポキシ系樹脂は、耐薬品性、耐食
性向上効果は大きいが一般に硬く伸びが小さいために加
工性向上効果は小さい。特に好ましくはサルファイド骨
格（Ｓ　−Ｓ）を分子主鎖中に持つ構造のエポキシ樹脂
を選択して配合することにより、耐薬品性、耐食性向上
が大きいうえに加工性が大幅に向上することを見いだし
た。これは、サルファイド骨格（Ｓ−５）によるゴム的
物性効果によるものである。しかし、これらの樹脂系皮
膜のみでは目的の加工性を達成することはできないため
、潤滑添加物の併用が必要である。

潤滑添加物として、ケン化価が３０以下のワックスを使
用することが加工性を大きく向上させ、かつ加工後の耐
食性、耐薬品性等の性能を達成する方法である。加工性
を向上させる潤滑添加物としては、公知の炭化水素系、
脂肪酸アミド系、エステル系、アルコール系、金属石鹸
系および無機系等の滑剤があるが、添加した滑剤が成膜
した樹脂膜に分散して存在するよりも樹脂膜表面に存在
するような物質を選択するのが、成型加工物の表面と金
型の摩擦を低減させ潤滑効果を最大限発揮する方法であ
る。滑剤が成膜した樹脂膜に分散して存在する場合、表
面摩擦係数が高く樹脂膜が破壊されやすく粉状物質が剥
離堆積してパウダリング現象と言われる外観不良および
加工性低下を生じる。樹脂膜表面に存在するような物質
として。

樹脂に相溶しなくかつ表面エネルギーの小さいものが選
ばれる。これらの物質として、ケン化価が３０以下のワ
ックスまたはフッ素化合物がある。ワックスのうちケン
化価が３０以上のものは、極性が大きく樹脂に相溶しや
すいため成膜時樹脂表面に存在しにくく潤滑効果が充分
とはならない。特に好ましくは、樹脂との相溶性のより
小さいエステル結合を持たないケン化価が○のワックス
が適切である。このワックスとして、パラフィン、マイ
クロクリスタリンまたはポリエチレン系の非酸化型ワッ
クスがある。これらのワックスは、２０μ以下の粒径物
で添加され樹脂が加熱造膜時熔融して、樹脂に相溶しな
くかつ表面エネルギーが小さいため樹脂膜表面部分に存
在し冷却時固体化するものである。

粒径が２０μ以上のものは、固体化したワックスの分布
が不均一となるため好ましくない。添加する方法として
、トルエンなどの溶剤に分散して溶剤系樹脂に添加する
か、あるいは非酸化型ワックスをケン化価が３０以下の
酸化を行い水分散性にして水系樹脂に添加して使用する
。潤滑添加物の量は、潤滑組成物の固形分の５〜２０％
の量で添加する。５％以下の場合加工性向上効果が小さ
く、２０％以上では樹脂膜の伸び及び強度の低下による
加工性低下があり適切でない。

フッ素化合物は、樹脂に相溶しなくかつ表面エネルギー
が小さいため樹脂膜表面部分に存在し優れた潤滑性を有
するが、前記ワックスと同等の加工性を達成するために
は、ワックスの２倍量程度の添加を必要とするにの場合
全皮膜の樹脂成分比率が低くなり耐食性が劣り好ましく
ない。

その他の添加物として、耐食性の向上のためシリカを潤
滑組成物の固形分の１５％以下の量で添加することもあ
る。１５％以上の場合、樹脂膜の伸び及び強度の低下に
よる加工性低下があり適切でない。また溶接性の向上の
ため導電性物または意匠性向上のため着色顔料物を添加
することもある。

また、沈降防止剤、レベリング剤、増粘剤など各種添加
剤を添加し得る。

前記の潤滑組成物を塗布する素材は、冷延鋼板または亜
鉛系めっき鋼板があげられる。耐食性をより向上させる
ために下地処理を行うことが有効であり公知のクロメー
ト処理が挙げられるが、本発明者らは、処理液としてシ
リカ及びリン酸含有クロメート液を塗布して皮膜を形成
させることによって、耐食性だけでなく加工性の大幅な
向上が達成されかつクロメート皮膜の着色が少ないため
加工前後の色調差の小さい外観性に優れた表面処理鋼板
が得られることを見いだした。このクロメート皮膜の上
に潤滑組成物を塗布して、０．５〜５ｇ／ｍ２の皮膜を
形成させるのが好ましい、　０．５ｇ／ｍ”より少ない
場合、加工性、耐食性等の性能が不十分であり、５ｇ／
ｍ”以上塗布された場合溶接性が低下するために適切で
ない。優れた加工性、耐食性かつ外観性を達成する潤滑
膜の下地クロメート皮膜を形成させる処理液成分として
は、シリカの全クロムに対する含有量が０．５〜４、リ
ン酸の全クロムに対する含有量が０．１〜２、還元クロ
ムの全クロムに対する含有量が０．３〜０．６である。

クロメート皮膜は全クロムで、　１０〜１５０ｍｇ／ｍ
”が適切である。クロメート処理液成分のシリカの全ク
ロムに対する含有量が、０．５以下の場合および４以上
の場合密着性低下による加工性低下となり適切でない。

リン酸の全クロムに対する含有量が、０．１以下の場合
着色の小さいリン酸クロメートの比率が低いため黄色か
ら褐色の外観となり加工前後の色調差が大きく外観性が
劣る。また、２以上の場合耐食性の低いリン酸クロメー
トの比率が高いため、耐食性が低下し適切でない。還元
クロムの全クロムに対する含有量が、０．３以下の場合
、耐薬品性能のクロム溶出量が高いため耐薬品性が劣り
かつ皮膜の６価クロム比率が高いため着色して外観性が
低下するため適切でない。また、０．６以上の場合、耐
食性が不十分であり適切でない。

シリカの種類として液相シリカでも気相シリカでもよい
。還元クロムの作製方法として、重クロム酸溶液に公知
の還元効果のある物質を添加する方法でよい。クロメー
ト皮膜の全クロムは、ｌｏｍｇ／ｍ２以下では耐食性及
び加工性が不十分であり、１５０ｍｇ／　ｍ２以上では
密着性低下による加工性低下とクロム量過多による着色
のため外観性が劣り適切でない。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

１、試験片の作製 （１−１）供試材 市販の板厚＝０．８ｍｍの冷延鋼板、電気亜鉛めっき鋼
板（目付は量＝　２０／　２０ｇ／　ｍ　”　）を供試
した。

（１−２）脱脂処理 供試材をシリケート系アルカリ脱脂剤のファインクリー
ナー４３３６（日本パー力うイジング■製）で脱脂処理
をした。

（１−３）下地クロメート処理 塗布型クロメートは、グループロールコータ−（５ｃｃ
／　ｍ　２）でクロム付着量をクロメート液の濃度によ
り調整して、２２０℃の雰囲気温度（鋼板到達板温＝１
００℃）で１０秒間乾燥した０反応型クロメートは、ジ
ンクロム３３６７（日本パー力うイジング■製）でスプ
レー処理し水洗後２２０℃の雰囲気温度（鋼板到達板温
＝１００℃）で１０秒間乾燥した。

（１−４）潤滑組成物の塗布 表１に示す潤滑組成物をバーコーターで塗布し、２６０
℃の雰囲気温度（鋼板到達板温＝１９０℃）で３０秒間
乾燥した。

２、性能試験 （２−１）加工性 高速円筒深絞り試験を、ブランク径＝　９６ａ＋ｍφ、
ポンチ径”４０＋ａ＋ｍφ、しわ押さえ圧＝１．０Ｔｏ
ｎ、深絞り速度＝３０ｍ／分の条件で実施した。このと
き限界絞り比は、２．４０である。

〈評価基準〉 Ｏ＝絞り抜け、限界絞り比は、　２．５０も絞り抜け０
＝絞り抜け ×＝絞り抜けず （２−２）耐食性 ＪＩＳ−Ｚ−２７３１による塩水噴震試験を冷延鋼板＝
２４０時間、電気亜鉛めっき鋼板＝　５００時間行い。

白錆発生状況を観察した。

〈評価基準〉 ０＝錆発生が全面積の５％未満 Δ＝錆発生が全面積の５％以以上２瓢 （２−３）溶接性 溶接性の評価方法として，形成された皮膜の眉間抵抗値
によって評価した。測定装置は、Ｃ０ＲＥ−ＰＬＡＴＥ
　　ＥＮＡＭＥＬ　　ＴＥＳＴＥＲ（ＧＡＲＤＮＥＲ　
ＡＳＳＯＣＩＡＴＥＳ　Ｉｎｃ．製）で加電圧＝Ｏ．Ｓ
Ｖ。

加重＝　１５０ｇの条件である。

〈評価基準〉 ０＝層間抵抗値＝６．０オームＣ鳳２以下×＝層間抵抗
値＝６．０オ一ムＣ票２以上（２−４）耐薬品性 耐溶接性または耐アルカリ性試験を行い、前記耐食性の
評価を行った。耐溶剤性試験は．トリクレン蒸気に３分
間浸漬する。耐アルカリ性試験は。

シリケート系アルカリ脱脂剤＝　２０ｇ／　Ｑ　、６０
℃，５分浸漬する。

く評価基準〉 ○＝錆発生が全面積の５％未満で性能劣化なし。

Ｘ＝錆発生が全面積の５％以上で性能劣化あり。

（２　−　５）外観性 深絞り加工試験前後の色調を色差計で測定し、加工前後
の明度（Ｌ値）の差を評価する。

く評価基準〉 ０＝Ｌ値の差が３以下 Ｘ＝Ｌ値の差が３以上 表 潤滑組成物 （量：固形分重量比（％）） ＋１４）＃Ｂ東レしオコーノｌ　フレツブ父−５）ポリ
エステル樹脂三井東圧イσｍマルコテックＰ６４６＊６
）ワックスＡ　ヨゼレ丈口約報製　　サンワックス１５
１−Ｐ　（ケン化価＝Ｏ）＄７）ワックスＢ　三井石油
化学工業■製ハイワックス２２０Ｍ　Ｐ（ケン化価＝１
０以下） ＄８）ワックスＣヘキストジャバン呻へキストワックス
Ｐ　Ｅ　Ｄ５２２表　２　下地処理 −１）ジンクロムおＣ 日本バー力ライジング１ｌｌｌｌ（クロミッククロメー
ト系）串２）ジンクロム３５５ （リン酸クロメート系） 表 性能試験結果 ３、試験結果 表１に潤滑組成物−覧、表２に下地クロメート−覧１表
３に性能試験結果−覧を示した。

表３でＮｏ１〜１４は、冷延鋼板、亜鉛系めっき鋼板に
本発明の請求項（５）の方法でクロメート皮膜を形成さ
せたのち、本発明の潤滑組成物を用いた表面処理鋼板で
あり、加工性、耐食性、溶接性、耐薬品性、外観性の各
性能が何れも良好である。

表３でＮｏ１５〜１９およびＮ０２７〜２８は本発明と
は異なる潤滑組成物を用いた例で性能は不十分である。

ＮＯ２Ｏは潤滑組成物の皮膜が厚過ぎる。　Ｎｏ２１〜
２６は、クロメート皮膜が本発明の請求項（５）と異な
るため、その性能はＮｏ１〜１４の性能に及ばない。

［発明の効果］ 本発明によって得られる潤滑組成物は、ウレタン系樹脂
の耐摩耗特性とアクリル系樹脂、エポキシ樹脂を併用す
ることによる耐食特性、耐薬品特性が向上する効果と樹
脂と相溶しないワックスの潤滑特性効果をもつものであ
り、潤滑組成物の下地処理として、クロメート及びシリ
カの耐食性向上効果とシリカの樹脂膜に対する投錨密着
性による加工性向上効果とリン酸クロメートおよび還元
クロムの低着色性による外観性向上効果の作用により１
強度の成型加工性すなわち優れた潤滑性を有しかつ耐食
性、溶接性、耐汚染性、耐薬品性に優れるうえ成型加工
有無の色調差がない優れた外観性の効果が得られるので
、省工程化、コスト低減、作業環境改善の目的が達成さ
れる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）樹脂と潤滑添加物を主成分として含有する潤滑組
   成物において、ウレタン系樹脂とアクリル系樹脂、エポ
   キシ系樹脂のうち１種又は２種の樹脂と潤滑添加物とし
   てケン化価が３０以下のワックスとを含有することを特
   徴とする潤滑組成物
2. （２）ウレタン系樹脂の重量が全樹脂分の３０〜９５％
   とアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂のうち１種又は２種
   の重量が全樹脂分の５〜７０％である請求項第１項記載
   の潤滑組成物
3. （３）エポキシ系樹脂が、サルファイド骨格（Ｓ−Ｓ）
   を分子主鎖中に持つ樹脂である請求項第１項または第２
   項記載の潤滑組成物
4. （４）ワックスは、エステル結合を持たずケン化価が０
   である請求項第１項記載の潤滑組成物
5. （５）冷延鋼板または亜鉛系めっき鋼板の表面に、クロ
   ムイオン、シリカ及びリン酸を含有する処理液でクロメ
   ート皮膜を形成させたのち、ウレタン系樹脂とアクリル
   系樹脂、エポキシ系樹脂のうち１種又は２種の樹脂と潤
   滑添加物としてケン化価が３０以下のワックスとを含有
   する潤滑組成物を塗布して、０．５〜５ｇ／ｍ＾２の皮
   膜を形成させたことを特徴とする表面処理鋼板