JPH076071B2 - 金属表面処理方法および処理浴液 - Google Patents

金属表面処理方法および処理浴液

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JPH076071B2 JP58252417A JP25241783A JPH076071B2 JP H076071 B2 JPH076071 B2 JP H076071B2 JP 58252417 A JP58252417 A JP 58252417A JP 25241783 A JP25241783 A JP 25241783A JP H076071 B2 JPH076071 B2 JP H076071B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属表面処理方法および処理浴液に関し、更に
詳しくは洗浄された金属表面、特にアルミニウム、アル
ミニウム合金および冷間延鋼、さらに他の金属の帯の表
面を、特に、後の有機被覆加工(特に食料品包装分野で
の金属製品の仕上が意図される)の為に処理する技術に
関する。
たとえば後に塗料、接着剤および/またはプラスチツク
で塗布する為に金属表面を化学的に処理する分野では、
現在一般に「無リンス」法が知られている。従来、第1
工程で、油、泥および他の汚れを持つ金属表面は、洗浄
される。場合により、第1工程における化学品残渣は水
洗により除去される。直後の工程において、清浄金属表
面は水性浴液で湿潤され、該浴液はさらにすすがれるこ
となく、むしろ逆にその場で金属表面から乾燥されて、
浴成分の固型フイルムに変換される。この様な被覆によ
り、表面の性質、特に腐食防止性および後に形成される
塗膜層の付着性に関する性質が実質的に改良される。
これに関連した従来技術では、これまで通常、6価クロ
ムを含む処理液が提案されてきた。この化合物の毒性の
故に、これら方法および生ずる洗浄液には、高価な水処
理が必要である。
6価および3価クロム塩をフイルム形成剤と共に含む処
理液を用いることが、たとえばDE-AS1769582号およびDE
-OS2903311号に記載されている。最初の公報には、無機
フィルム形成剤として、たとえばケイ酸アルカリが示さ
れている。第2の公報では、有機フィルム形成剤として
ポリアクリル酸が用いられている。これら水性浴液は6
価クロムを含んでいるので、食料品分野で用いるのには
適していない。
DE-OS2711431は、金属、特に鉄、亜鉛およびアルミニウ
ムの表面処理方法を開示しており、この方法では、クロ
ム(III)イオン、リン酸イオンおよび微粉細珪酸を含
み、さらに付加的に酢酸イオン、マレイン酸イオン、亜
鉛イオンおよび/またはマンガンイオンを含んでよい酸
性水性浴液により、清浄された金属表面が湿潤される。
実際に毒性のクロム(VI)イオンは使用せずにすむが、
ケイ酸およびリン酸イオンを含む酸性分散液には、凝集
の故にポツトライフが制限されるという不利益がある。
本発明の目的は、先に示した技術またはそれに適した処
理成分に関連して、従来技術において知られた欠点が無
く、特に食品包装分野に適した「無リンス」法を提供す
ることにある。同時に、本発明の方法によれば、視覚的
に魅力がある光沢を持つ仕上を金属表面に与えることで
き、たとえば、後に透明塗料により被覆加工する場合の
要求を満足し、これは特に食料品の包装分野において望
ましいことである。
すなわち、本発明の要旨は、金属表面を、特に後に行う
有機ベースの被覆加工の為に処理する方法であつて、予
め洗浄された金属表面を処理する方法であって、クロム
(III)イオン、フッ素イオン、リン酸イオンおよび水
溶性ないし水に均一分散性の有機フィルム形成剤を含む
水性浴液で湿潤し、リンスすることなく塗布された成分
を乾燥し、加熱して水不溶性フィルムに変えることから
成る金属表面の処理方法であって、水性浴液が、クロム
(III)イオン0.5〜10g/l、フッ素イオン0.55〜11g/l、
リン酸イオン0.6〜12.5g/lおよび有機フィルム形成剤0.
15〜5.0g/lの量で各成分を含み、クロム(III)イオ
ン:フッ素イオン:リン酸イオンのモル比が1:2.5〜3.
5:0.3〜3.0にあることを特徴とする処理方法に存する。
金属表面に塗布された成分は、間でリンス工程を経るこ
となく乾燥され、加熱により水不溶性フィルムに変換さ
れる。
本発明の別の要旨は、この方法に適した水性処理浴液に
関する。その詳細は後に説明する。
本発明の方法は、この技術に関係する全ての金属、特に
鉄金属、アルミニウムまたはアルミニウム合金、亜鉛お
よび/またはマグネシウムの表面処理に適している。本
発明は、食料品包装に用いられるアルミニウムならびに
その合金および冷間圧延鋼の帯の前処理に特に好適であ
る。
本発明の好ましい態様では、表面処理用浴液は付加的に
リン酸イオンを含む。この場合、濃度がクロム(III)
イオン0.5〜10g/l、フツ素イオン0.55〜11g/l、リン酸
イオン0.6〜12.5g/lおよび有機フイルム形成剤0.15〜5g
/lである水性浴液が好ましい。
本発明の方法では、通常の方法により清浄されてすすが
れた金属表面、好ましくは任意の方法により水膜が排除
された上記の金属帯表面を、好ましくは表面1m2当り水
性浴液約2〜20ml、特に約3〜7mlとなる様に、水性浴
液で湿潤する。この場合、さらに浴液中の上記活性成分
が金属表面1m2当り、クロム(III)イオン5〜100mg、
フツ素イオン5.5〜110mg、リン酸イオン6〜125mgおよ
び有機フイルム形成剤約1.5〜35mgの量となる様にする
のが好ましい。
好ましい態様では、形成された流動性フイルムを約1〜
10秒間金属表面と反応させ、その後でフイルムを乾燥
し、高温で熱処理する。金属表面との反応および乾燥の
工程は、もちろんまとめて行ってもよい。乾燥後、金属
表面上には1m2当り約18〜370mg、好ましくは約50〜250
mgの塗布量で、成形可能な水不溶性固型フイルムが残
る。形成された流動性フイルムまたはそれにより塗布さ
れた化学薬品の乾燥および/または熱処理は、特に約50
〜300℃の温度範囲で行うことができる。
クロム(III)イオンとフツ素イオンは、最も簡単にフ
ツ化クロム(III)を浴に添加することにより導入され
る。一般にクロム(III)イオン:フツ素イオンの比は
1:2.5〜1:3.5の範囲で変化させうる。リン酸塩含有量
は、リン酸塩または部分中和を伴うリン酸の添加により
調節される。この場合、リン酸塩含有量は、クロム(II
I)イオン1モル当り0.3〜3.0モルが好ましい。好まし
くは、有機フイルム形成剤は、水溶性ないし均一な水分
散性を与える十分な量のカルボキシル基を持つ合成ポリ
マーである。特に、アクリル酸および/またはメタクリ
ル酸のポリマーが好ましく、該ポリマーは場合により少
量のコポリマー、さらに適当なエステル、ニトリルおよ
び/またはアミドを含んでいてよい。好適な有機フイル
ム形成剤は、特に約2〜3のpHで透明溶解性が保持され
る透明溶解性ポリアクリル酸である。一般に、この場合
高すぎない分子量、たとえば150000を越えない、望まし
くは約100000を越えない分子量のポリアクリル酸が好ま
しい。
本発明の水性処理液は、適当な任意の塗布方法により前
清浄された金属帯上へ上記の量の流動性フイルムを形成
する様に適用される。2または3本のロールを用いたロ
ール塗布法が特に有効であるが、噴霧または浸漬により
帯を湿潤させて過剰の流動性フイルムを、例えばプラス
チツク被覆レベリングロールまたは調整可能な空気ワイ
パーにより排除する方法も採用できる。
本発明の方法で湿潤される金属表面の清浄処理は、酸性
またはアルカリ性清浄剤により好適に行われる。本発明
の水性浴液により形成された層は、基材の変色を伴うこ
となくむらのない光沢の仕上げを与える。これは、後に
形成される適当な有機被覆との組み合せで、食品包装分
野での要求を満足する。
次に実施例を示し、本発明を説明する。
実施例1 帯処理ラインにおいて合金AlMg5のアルミニウム帯を、
まず噴霧法で洗浄し、脱脂した。ここで、H2SO41g/l,HF
0.2g/lおよび界面活性剤組成物1g/lを含む酸性溶液を用
いた。清浄処理は、60℃、噴霧圧1.5barで8秒間行つ
た。次いで、帯を脱塩温水で洗い、洗浄水は排除した。
ロール塗布法により、本発明の浴液から5ml/m2表面の流
動性フイルムを形成した。これにより、表面は1m2当り
Cr3+25mg、F-27.5mg、▲PO3- 4▼31.3mgおよびポリアク
リル酸(ローム・アンド・ハース社製「Acrlsol A1」)
8.75mgを含む流動性フイルムで湿潤された。
3秒の反応時間後、流動性フイルム中の水を懸垂乾燥器
中、100℃の循環空気および約50℃の金属対象物温度で
蒸発させて、金属表面上に92.5mg/m2の水不溶性フイル
ムを得た。
次いで、この様に処理した帯にPVC-Lack No.8510-E-14
-M(Dexter Midland Co.製)を塗布し、金属体温度を2
40℃にした。
無リンス法により化学的に処理され、塗料塗布された帯
を飲料容器の蓋に加工し、比較として従来通常の転換積
層を持つ蓋と共に、飲料用容器の為の検査に付した。
その結果、本発明に従つて処理された帯は、従来法で処
理された帯と比べて常に同等またはそれ以上の優秀さを
示した。
実施例2 本発明の浴溶液を調製する為、酸化クロム水和物2640g
(Cr2O325%含有)を、60℃に加熱した脱塩水4710g、40
%フツ化水素酸1300gおよび75%リン酸750gの混合物に
攪拌しながら溶解した。冷却後、溶液に、30℃で攪拌
下、ポリアクリル酸(Acrysol A1、ロール・アンド・ハ
ース社)2640gを添加した。この様にして得られた溶液
を脱塩水88.5lで希釈し、化学塗布用浴に充たした。
化学塗布ロールの回転速度は、清浄され、水洗されたア
ルミニウム帯上に100m/分の帯速度において化学塗布用
ロールを用いて帯表面1m2当り8mlの液フイルムが形成
される様に、調整した。この塗布により、表面1ml当りC
r3+40mg、F-44mg,▲PO3- 4▼50mgおよび100%ポリアクリ
ル酸14mgを含み、乾燥後は148mg/m2の積層量をアルミニ
ウム上に与える液状膜により帯は湿潤された。
3秒の反応時間後、温風乾燥器により液状膜の水分を除
去し、次いで帯を200℃の材料温度に加熱した。冷却
後、潤滑性を向上する為に、帯上に形成されたフイルム
をジオクチルセバケート8〜10mgで湿潤した。この様に
して得られた化学処理アルミニウム面を食料品分野で用
いられる塗料で被覆し、充填物および加工に対する安定
性について試験した。すべての試験において、従来技術
の溶液および方法と同等であり、一部では本発明の方が
優れているという技術的評価が得られた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリスチヤン・リ−ス ドイツ連邦共和国5000ケルン91トウムシユ トラアセ67番 (72)発明者 ロ−ラント・モ−ロツク ドイツ連邦共和国5010ベルクハイム12ア ム・ホフヘツケルベ−ク31番 (56)参考文献 特開 昭54−142141(JP,A) 特開 昭55−38997(JP,A) 特開 昭56−98481(JP,A) 特公 昭51−45604(JP,B2)

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】予め洗浄された金属表面を処理する方法で
    あって、クロム(III)イオン、フッ素イオン、リン酸
    イオンおよび水溶性ないし水に均一分散性の有機フィル
    ム形成剤を含む水性浴液で湿潤し、リンスすることなく
    塗布された成分を乾燥し、加熱して水不溶性フィルムに
    変えることから成る金属表面の処理方法であって、水性
    浴液が、クロム(III)イオン0.5〜10g/l、フッ素イオ
    ン0.55〜11g/l、リン酸イオン0.6〜12.5g/lおよび有機
    フィルム形成剤0.15〜5.0g/lの量で各成分を含み、クロ
    ム(III)イオン:フッ素イオン:リン酸イオンのモル
    比が1:2.5〜3.5:0.3〜3.0にあることを特徴とする処理
    方法。
  2. 【請求項2】金属表面が、アルミニウム、アルミニウム
    合金または鋼の表面である第1項記載の処理方法。
  3. 【請求項3】有機フィルム形成剤が、遊離カルボキシル
    基を含むポリマーである第1項または第2項記載の処理
    方法。
  4. 【請求項4】有機フィルム形成剤が、アクリル酸のホモ
    ポリマーおよびコポリマー並びにメタクリル酸のホモポ
    リマーおよびコポリマーから成る群から選択された少な
    くとも1種のポリマーである第3項記載の処理方法。
  5. 【請求項5】有機フィルム形成剤が、pH約2〜3の透明
    水溶性アクリル酸ポリマーである第4項記載の処理方
    法。
  6. 【請求項6】水性浴液が、金属表面1m2当り、クロム
    (III)イオン5〜100mg、フッ素イオン5.5〜110mg、リ
    ン酸イオン6〜125mgおよび水溶性有機フィルム形成剤
    1.5〜35mgを含む第1〜5項のいずれかに記載の処理方
    法。
  7. 【請求項7】金属表面を、2〜10ml/m2の割合で水性浴
    液により湿潤する第1〜6項のいずれかに記載の処理方
    法。
  8. 【請求項8】金属表面を、3〜7ml/m2の割合で水性浴液
    により湿潤する第7項記載の処理方法。
  9. 【請求項9】塗布した流動性フィルムを50〜300℃の温
    度で乾燥し、加熱する第1〜8項のいずれかに記載の処
    理方法。
  10. 【請求項10】金属表面上に、被覆量18〜370mg/m2で水
    不溶性フィルムを形成する第1〜9項のいずれかに記載
    の処理方法。
  11. 【請求項11】金属表面上に、被覆量50〜250mg/m2で水
    不溶性フィルムを形成する第10項記載の処理方法。
  12. 【請求項12】2〜3のpHであって、クロム(III)イ
    オン0.5〜10g/l、フッ素イオン0.55〜11g/l、リン酸イ
    オン0.6〜12.5g/lおよび水溶性ないし水に均一分散性の
    有機フィルム形成剤0.15〜5.0g/lを含み、クロム(II
    I)イオン:フッ素イオン:リン酸イオンのモル比が1:
    2.5〜3.5:0.3〜3.0にあることを特徴とする無リンス金
    属表面処理用水性浴液。
  13. 【請求項13】金属表面が、アルミニウム、アルミニウ
    ム合金または鋼の表面である第12項記載の浴液。
  14. 【請求項14】有機フィルム形成剤が、遊離カルボキシ
    ル基を含むポリマーである第12項または第13項記載の浴
    液。
  15. 【請求項15】有機フィルム形成剤が、アクリル酸のホ
    モポリマーおよびコポリマー並びにメタクリル酸のホモ
    ポリマーおよびコポリマーから成る群から選択された少
    なくとも1種のポリマーである第14項記載の浴液。
JP58252417A 1982-12-23 1983-12-23 金属表面処理方法および処理浴液 Expired - Lifetime JPH076071B2 (ja)

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