JPH0586916B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〈産業上の利用分野〉 本発明は自動車、家電、建材製品等に使用され
る表面処理鋼板であつて、成型性にすぐれた潤滑
樹脂処理鋼板に関する。 〈従来の技術〉 自動車、家電、建材製品等に使用される鋼板、
特に亜鉛または亜鉛系合金めつき鋼板のようなめ
つき鋼板は、無塗装または塗装して使用するが、
それまでに種々の工程を通り、しかもその間に、
かなり長時間にわたつて無塗装の状態でおかれ
る。そのため、その間に錆が発生したり、めつき
鋼板表面に種々の物質が吸着、付着したりして、
塗料の密着性が悪くなるなどの問題がある。 従つて、めつき鋼板が需要家で使用されるまで
の一次防錆処理として、クロメート処理が施され
る。しかし、このクロメート処理の耐食性は、一
般に、塩水噴霧試験で高々24〜48時間程度であ
り、また、特殊クロメート処理であるシリカゾル
を添加した塗布型クロメート処理でも、塩水噴霧
試験で100〜200時間の耐食性しか得られない。従
つて、長期にわたつて苛酷な腐食環境下で使用さ
れる製品では耐食性が不十分である。 製品が苛酷な腐食環境下で使用される場合を考
慮して、クロメート処理の代わりにリン酸塩処理
を施した後、20μm厚程度の塗装を施し、腐食を
防止する方法がある。しかるに、このような厚塗
り塗装を施した場合には、鋼板にプレス加工等を
施したとき、塗膜の剥離や亀裂を生じ、その部分
で局部的な耐食性の低下を生じる。また、塗装板
では、スポツト溶接などの溶接が困難または不可
能になるので、溶接部は予め塗膜の除去が必要に
なる。さらに塗膜を厚くするほど多くの塗料を消
費し、コストアツプを招く等の問題もある。 従つて、塗料を用いることなく、それ自体優れ
た耐食性を有する表面処理鋼板の開発が望まれて
いる。 また、鋼板をプレス成型するに際しては、潤滑
油を鋼板表面に塗布するが、この作業は脱脂工程
があるため、加工時に潤滑油などを使用せずにプ
レス加工できる表面処理鋼板の開発も望まれてい
る。 さらに、需要家が、従来の表面処理鋼板を用い
て種々の工程を経て製品を製造する場合作業者の
ハンドリング等により、鋼板の表面に指紋などの
汚れが付着し、商品価値を著しく低下させること
がある。従つて、ハンドリング時に指紋などの汚
れがつき難い表面処理鋼板の開発も望まれてい
る。 このような背景の下で、従来技術として、 (1) 亜鉛系めつき鋼板上にクロメート被膜を有
し、その上に、複合リン酸アルミニウム、クロ
ム系防錆顔料と、潤滑剤としてポリオレフイン
ワツクス、二硫化モリブデン、シリコーンとを
含有するウレタン変性エポキシ樹脂層を１〜10
ｇ／m²有することを特徴とする耐食性および潤
滑性に優れた２層クロメート処理鋼板（特公昭
62−24505号公報）、 (2) 亜鉛系めつき鋼板上にクロメート被膜を有
し、その上にシリカ粉末、親水性ポリアミド樹
脂および潤滑剤としてポリエチレンワツクスを
含有するウレタン化エポキシエステル樹脂層を
0.3〜5μm有することを特徴とするカチオン電
着塗装性に優れた有機複合鋼板（特開昭63−
35798号公報）、 (3) γ層単層のみからなるニツケル含有亜鉛めつ
き鋼板上にクロメート被膜を有し、その上に、
導電顔料としてリン化鉄、潤滑剤としてポリオ
レフイン系化合物、カルボン酸エステル系化合
物、ポリアルキレングリコール系化合物から選
ばれた化合物と塗料用樹脂とを含有する塗膜層
を１〜20μm有することを特徴とする耐食性塗
装積層体（特開昭62−73938号公報） が開示されている。 (1)〜(3)のいずれもが、クロメート被膜上に、潤
滑剤としてポリオレフインワツクス系化合物を含
有する潤滑樹脂被膜を有することを特徴とする耐
食性、潤滑性に優れる２層型被膜処理鋼板であ
る。 〈発明が解決しようとする課題〉 上記従来技術における２層型被膜処理鋼板の潤
滑性は、低速プレス成型（〜５mm／sec.）に対し
ては有効であるが、実プレス成型（250mm／sec.
程度）における苛酷な成型条件では、プレス時に
摺動面が高温（70℃以上）になり、樹脂被膜層が
剥離し易くなり、樹脂剥離粉が金型、プレス成型
品表面に付着し、連続成型性および加工後の外観
を損なうという問題がある。 本発明は、上述した従来技術の欠点を解消し、
高速プレス成型時において、連続成型性に優れる
表面処理鋼板、特に、プレス油無で成型可能であ
り、ハンドリング時に指紋等の汚れが付き難い表
面処理鋼板を提供することを目的とするものであ
る。 〈課題を解決するための手段〉 前述した従来技術に見られるように、鋼板表面
にクロメート処理後、潤滑性樹脂系被膜を形成さ
せることにより、亜鉛または亜鉛合金めつき鋼板
の耐食性、潤滑性を向上させることができる。 本発明者らは、これらの従来技術の長所を生か
しつつ、高速プレス成型下でも潤滑性が良好な有
機樹脂被膜を鋭意検討した結果、水酸基および／
またはカルボキシル基を有する樹脂中にシリカを
含有させることにより、耐食性が向上し、固形潤
滑剤として、ポリオレフインワツクスのうち、平
均粒径が、１〜7μmで該樹脂被膜の乾燥膜厚より
大であるものを含有させることにより、高速プレ
ス成型下で潤滑性が良好な被膜が得られることを
見出し、本発明に至つた。 本発明は、亜鉛または亜鉛系合金めつき鋼板あ
るいはアルミニウム系めつき鋼板上に、クロム付
着量が、金属クロム換算で、片面で200mg／m²以
下のクロメート被膜を両面に有し、その上に、下
記組成で、ガラス転移点が35℃超である樹脂混合
物または複合物でその付着量が、片面で乾燥重量
で0.3〜３ｇ／m²である樹脂被膜を両面に有する
ことを特徴とする成型性に優れた潤滑樹脂処理鋼
板。 樹脂混合物または複合物の組成 ・水酸基および／またはカルボキシル基を 有する樹脂 100重量部 シリカ 10〜80重量部 平均粒径が１〜7μmで樹脂被膜の乾燥 膜厚より大であるポリオレフインワツクス 20重量部以下 を提供するものである。 以下に、本発明の成型性に優れた潤滑樹脂処理
鋼板について、詳細に説明する。 本発明で対象とする潤滑樹脂処理鋼板の素材と
しては、電気亜鉛めつき鋼板、電気亜鉛−ニツケ
ルめつき鋼板、溶融亜鉛めつき鋼板、５％アルミ
ニウム−亜鉛溶融めつき鋼板等の各種亜鉛系めつ
き鋼板およびアルミニウム系めつき鋼板等を挙げ
ることができる。 めつき鋼板両面のクロメート被膜は、公知の通
常のクロメート被膜でよく、例えば、無水クロム
酸、クロム酸塩、重クロム酸等を主剤とした水溶
液や、上記水溶液にコロイダルシリカ等を混合し
た処理液をめつき鋼板上に、公知の通常の方法で
処理したクロム水和酸物主体の被膜である。 本発明の成型性に優れた潤滑樹脂処理鋼板は、
前記のクロメート被膜上に、次のような組成およ
び付着量の有機樹脂被膜を両面に有する。 即ち、水酸基および／またはカルボキシル基を
有する樹脂と、該樹脂100重量部に対し、シリカ
10〜80重量部と、固形潤滑剤として、平均粒径が
１〜7μmで該樹脂被膜の乾燥膜厚より大であるポ
リオレフインワツクスを20重量部以下含み、か
つ、該樹脂混合物または複合物の付着量が片面で
乾燥重量で0.3〜3.0ｇ／m²の被膜である。 本発明の潤滑樹脂混合物または複合物に使用す
るベース樹脂は、水酸基および／またはカルボキ
シル基を有する樹脂であるが、このような樹脂と
しては、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、アクリル
樹脂、ウレタン樹脂、フエノール樹脂、メラミン
樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等があげられ
る。 本発明におけるこれらの樹脂の有用性は、以下
の点にある。 即ち、該潤滑樹脂処硫鋼板は、耐食性を向上さ
せるために、シリカ−樹脂の無機有機複合被膜を
形成させたものであるが、シリカ表面の水酸基と
反応して高耐食性被膜の形成が可能な活性基とし
て、水酸基カルボキシル基が望ましいからであ
る。 シリカは、該潤滑樹脂処理鋼板の耐食性を向上
させるために配合するが、コロイダルシリカ、例
えば、スノーテツクス−Ｏやスノーテツクス−Ｎ
（いずれも日産化学社製）等や、オルガノシリカ
ゾル、例えば、エチルセロソルブシリカゾル（日
産化学社製）等や、シリカ粉末、例えば、気相シ
リカ粉末（アエロジル社製）等や、有機シリケー
ト、例えば、エチルシリケート等をもちいると良
い。シリカ粉末の粒径はシリカを均一に分散させ
るために５〜70nmであることが好ましい。 またベース樹脂とシリカとの反応促進剤とし
て、シランカツプリング剤を用いてもかまわな
い。シランカツプリング剤としては、γ−（２−
アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン等があげられる。 ベース樹脂中に反応促進剤、位定剤、分散剤等
の一般的な添加剤を、本発明の趣旨を損なわない
範囲で適宜添加することは差し支えなく、むしろ
好ましい。 つぎに、潤滑性付与剤について説明する。 一般に、乾式潤滑剤としてはワツクス、二硫化
モリブデン、有機モリブデン、グラフアイト、フ
ツ化カーボン、金属セツケン、窒化ホウ素、フツ
素樹脂等が知られており、これらは、軸受用潤滑
剤として使用されたり、プラスチツクや油、グリ
ース等に添加して、潤滑性を向上させるために用
いられている。そこで、これらの潤滑剤を用い
て、潤滑性の優れた樹脂処理鋼板を得るための検
討を行つた。 本発明のように、高速プレス成型下という摺動
部の発熱を伴う苛酷なプレス成型条件で、被膜剥
離を起こさず、連続成型可能な高度の潤滑性を有
する樹脂処理鋼板を得るためには、一般にベース
樹脂のガラス転移温度が70℃程度以上と高くなけ
ればならないが、一方摩擦係数が小さく樹脂被膜
表面に突出した潤滑剤を含有する樹脂被膜も有効
であることが分つた。このような潤滑剤を用いる
ことにより、金型との摩擦衝撃を潤滑剤が吸収す
ることとなり、ベース樹脂のガラス転移温度を下
げることが可能となるのである。そのような被膜
で処理された鋼板では、鋼板上の樹脂被膜表面の
潤滑剤が金型との摩擦を低減し、樹脂被膜の損傷
が防止され、連続成型性が向上する。突出した潤
滑剤を用いることによりベース樹脂のガラス転移
温度を40℃程度まで低下させることができる。 このような目的に合つた潤滑剤について鋭意検
討した結果、平均粒径が樹脂被膜の乾燥膜厚より
大である、すなわち１〜7μmのポリオレフインワ
ツクスが有効であることが分つた。 高速プレス成型時、摺動面は高温となる。この
時、平均粒径が樹脂被膜の乾燥膜厚より大である
ポリオレフインワツクスは潤滑剤として有効に働
く。 ポリオレフインワツクスはポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリブテン等のオレフイン系炭化水
素の重合体から成るワツクスであればいずれでも
よいしこれらを組み合せて用いても良い。 またポリオレフインワツクスには種々の融点の
ものが知られているが、30℃〜170℃の範囲で何
れの融点のものを用いてもよい。低融点と高融点
のものを組み合せて用いてもよく、一層加工性が
良好となる。 続いて、被膜付着量や配合成分の配合量等の数
値限定理由を述べる。 本発明では、クロメート被膜の付着量は、金属
クロム換算で、片面で200mg／m²以下とするのが
よい。付着量が200mg／m²を超えても、付着量の
増加の割合に対し耐食性の向上効果が少なく、ま
た処理液の劣化が激しくなり、表面外観が悪くな
り、しかも被膜が厚くなることによりプレス成型
性が低下するからである。 また、本発明で用いる樹脂混合物または複合物
中の配合成分は、下記の割合で含まれていること
が好ましい。 耐食性を向上させるためのシリカは、水酸基お
よび／またはカルボキシル基を有する樹脂100重
量部に対し、10〜80重量部加えることが好まし
い。10重量部未満では、耐食性向上効果が小さ
く、80重量部を超えると、被膜硬度が高まり、全
型時に型カジリを生じ、プレス成型性を低下させ
る。 潤滑性付与剤の添加量は、水酸基および／また
はカルボキシル基を有する樹脂100重量部に対し、
ポリオレフインワツクスを20重量部以下が望まし
い。20重量部を超えると樹脂被膜強度が低下し、
潤滑性が低下する。 以上に述べた成分を、以上に述べた割合で含有
させ、ベース樹脂等の必須成分と、その他の添加
剤を組み合わせることが好ましい。 さらに、このような潤滑樹脂被膜の付着量は、
片面で乾燥重量で0.3〜3.0ｇ／m²で、ポリオレフ
インワツクスの平均粒径未満とする。 付着量が0.3ｇ／m²未満では、鋼板表面の凹凸
をうめきれず、耐食性の向上効果が小さい。ま
た、３ｇ／m²を超えると、耐食性の向上効果はあ
るが、被膜が厚くなることにより、プレス成型性
が低下し、耐パウダリング性が低下し、かつ、経
済的でないからである。 次に、本発明の成型性に優れた潤滑樹脂処理鋼
板の製造方法について、その一例を詳細に説明す
る。 本発明で対象とする潤滑樹脂処理鋼板の素材と
しては、電気亜鉛めつき鋼板、電気亜鉛−ニツケ
ルめつき鋼板、溶融亜鉛めつき鋼板、５％アルミ
ニウム−亜鉛溶融めつき鋼板等の各種亜鉛系めつ
き鋼板およびアルミニウム系めつき鋼板などを挙
げることができる。 本発明の成型性に優れた潤滑樹脂処理鋼板の製
造にあたり、めつき鋼板上に施すクロメート処理
は、公知の通常の処理方法に従えばよく、例え
ば、無水クロム酸、クロム酸塩、重クロム酸等を
主剤とした水溶液中で、浸漬クロメート処理、電
解クロメート処理をおこなえばよく、また、上記
水溶液にコロイダルシリカ等を混合した処理液を
めつき鋼板上に塗布する塗布型クロメート処理等
を行つて、クロム水和物を主体とする被膜を形成
されてもよい。なお、めつき鋼板をクロメート処
理液で処理した後、フラツトゴムロール等で絞る
工程や、熱風乾燥等の乾燥工程を経て、クロメー
ト被膜が鋼板両面に形成される。 続いて、前記のクロメート被膜上に、上述した
樹脂混合物または複合物からなる有機樹脂被膜
を、以下の方法で形成させる。 各配合成分を所定量用意し、それらを混合・分
散させて、物理的に均一とする。次に、好ましく
はシランカツプリング剤を加え、再び混合・分散
させ、物理的に均一な樹脂混合物または複合物と
する。 前記樹脂混合物または複合物をロール塗布、ス
プレー塗布、浸潰塗布、ハケ塗り等の公知の通常
の方法によつて、所定の厚さとなるように塗布
し、通常50〜180℃で、通常３〜90秒間乾燥させ
る。 このようにして、本発明の成型性に優れた潤滑
樹脂処理鋼板が製造される。 実施例 次に、本発明を実施例に基いて、さらに具体的
に説明する。 （本発明例） 下記条件下で、本発明の潤滑樹脂処理鋼板の試
験片No.１〜11を作成した。 １ めつき鋼板の種類 Ａ 電気亜鉛めつき鋼板 板厚 0.8mm 亜鉛めつき付着量 20ｇ／m² Ｂ 電気亜鉛−ニツケルめつき鋼板 板厚 0.8mm 亜鉛−ニツケルめつき付着量 20ｇ／m² ニツケル含有量 12％ Ｃ 溶融亜鉛めつき鋼板 板厚 0.8mm 亜鉛めつき付着量 60ｇ／m² ２ クロメート処理 前記各めつき鋼板の両面に、 CrO₃ 20ｇ／、Na₃AlF₆ ４ｇ／なる組成
のクロメート処理液をスプレー処理した後、フラ
ツトゴムロールで絞り、熱風乾燥した。クロメー
ト被膜の付着量は、スプレー処理時間を調整し
て、表１に示す値（片面当り200mg／m²以下）と
した。 ３ 樹脂被膜処理 表１に示す組成の処理液を、ロール塗布によ
り、片面で乾燥重量で0.3〜3.0ｇ／m²となるよう
に両面に塗布し、150℃で40秒間乾燥し、樹脂被
膜を形成した。 （比較例） 前記各めつき鋼板に、本発明例と同様にクロメ
ート処理を施し、その上に、表１に示す組成の処
理液を、表１に示す付着量となるように塗布し、
樹脂被膜を形成させ、試験片No.12〜20を作成し
た。 （試験・評価方法） (1) 潤滑性試験方法 無塗油の試験片を、エリクセンカツプ絞り試験
機で絞り比を変えて加工し、その限界絞り比を求
めた。また、その時の耐パウダリング性を、ダイ
スに付着した剥離粉をセロテープで採取し、その
程度から評価した。 プレス条件 ・しわ押さえ ２トン ・ポンチ径 33mmφ ・ブランク径 59〜81mmφ ・絞り速度 ５mm／sec.，500mm／sec. 評価基準 ◎：ダイス付着なし 〇：ダイス付着若干あり △：ダイス付着やや多い ×：ダイス付着多い (2) 平板耐食性試験 塩水噴霧試験（JIS Ｚ−2371）を行い、白錆発
生までに要する時間で評価した。 (3) 加工後耐食性試験 無塗油の試験片をエリクセンカツプ絞り試験機
で、下記条件にて絞り加工を施し、そのカツプの
絞り面に対し、塩水噴霧試験（JIS Ｚ−2371）を
行つた。白錆発生までに要する時間で評価した。 プレス条件 ・しわ押さえ圧 ２トン ・ポンチ径 33mmφ ・ブランク径 70mmφ ・絞り比 2.12 ・絞り速度 500mm／sec. 前記の方法により作成された試験片No.１〜19に
ついて、上記の方法で、潤滑性、平板耐食性、加
工後耐食性を試験・評価した。 結果は表２に示した。 表２から明らかなように、本発明の潤滑樹脂処
理鋼板は、高速プレス成型時においても、連続成
型性、潤滑性が良好であり、そのために、パウダ
リングが殆ど発生しない。また、加工後の耐食性
も良好である。

【表】

【表】 〈発明の効果〉 本発明によれば、高速プレス成型時における潤
滑性が良好なため、連続成型性に優れる表面処理
鋼板を提供することができる。 また、プレス加工時に、プレス油等の潤滑油を
使用せずに、そのままプレス加工が可能であり、
ハンドリング時に指紋等の汚れがつき難い表面処
理鋼板を提供することができる。 さらに、プレス加工時の潤滑性を良好とするた
めに、従来、需要家において行われていた潤滑油
の塗布作業や脱脂処理を省略でき、そのために、
コストダウンが図れる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 亜鉛または亜鉛系あるいはアルミニウム系合
   金めつき鋼板上に、クロム付着量が、金属クロム
   換算で片面で200mg／m²以下のクロメート皮膜を
   両面に有し、その上に、下記組成で、ガラス転移
   点が35℃超である樹脂混合物または複合物で、そ
   の付着量が、片面で乾燥重量で0.3〜３ｇ／m²で
   ある樹脂被膜を両面に有することを特徴とする成
   型性に優れた潤滑樹脂処理鋼板。 樹脂混合物または複合物の組成 水酸基および／またはカルボキシル基 を有する樹脂 100重量部 シリカ 10〜80重量部 平均粒径が、１〜7μmで該樹脂被膜の乾燥 膜厚より大であるポリオレフインワツクス 20重量部以下