JPS5916981A - 冷延鋼板の塗装前処理法 - 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】 本発明は塗膜の密着性及び耐食性を向上させる塗装前処
理としての塗布型クロメート処理のための表面調整方法
に関するものである。

塗装鋼板にはその素材としてアルミ、アルミめっき鋼板
、亜鉛めっき鋼板或いはステンレス鋼板、冷延鋼板など
が使用されているが最近省エネ、低コストで、しかもプ
レコート鋼板として加工性、耐食性の優れた塗装鋼板の
要求が高まって米ている。この様な情勢において塗装下
地鋼板としては冷延鋼板が最適素材として重要視され、
注目されて来ているが、塗装鋼板として性能面では着色
亜鉛鉄板などに比べて塗膜の加工密着性、耐スクラッチ
性、耐食性の点で劣っている。従来がら冷延塗装鋼板の
塗装前処理としてリン酸塩系処理が行なわれ最近では無
公害及び低コストの観点からノーリンスタイプの塗布型
クロメート系前処理が検討されつつある。しかし、２等
両者には次の様な大きな欠点がある。

リン酸鉛系処理の場合にはリン酸鉄或いはリン酸亜鉛系
の処理の何れがが行なわれ、何れの処理も第１図の次の
■ないし■のスプレーまたは浸せき方式による工程いわ
ゆる反応型前処理である。

■の工程の場合、塗膜の密着性は不充分であり、とくに
耐食性に乏しく、玩具、日用雑貨品程度の用途に限られ
ている。

■の工程の場合、■の場合に比べて若干製品性能は向上
するが、プレコート鋼板として各種用途のニーズに対応
できるほどの性能に至らない。また、とくにクロム酸シ
ーリング処理液は処理を継続するにつれて老化し、処理
液の更新？余儀なくされる。その場合当然多量のクロム
酸系廃液を排出するので多大な労力と費用をかけて無公
害化処理をしなければならずコスト的にも非常に高くつ
く。

しかし、リン酸塩系処理しか適切な前処理方法がなく、
シたがって用途も機器や耐久材として使用されていない
のが現状である。一方、無公害という観点から前述の塗
布型クロメート系前処理が検討されてようやく最近にな
って商品名アロヂンＮＲ−２、アロヂンＮＲ−ろ、アコ
メットＣなど比較的前述のリン酸塩系処理とほぼ同等の
性能レベル１で向上してきたが、依然として着色亜鉛鉄
板などに比べて塗膜の加工密着性、耐食性などが劣って
いる。特に重要なことは第２図に示した様な工程で行な
われ、８０％ｉｎ　〜１８０フ気ｉｎの高速塗装ライン
において、ナチュラルコーターでは塗布むら、不均一塗
布、筋状ロールマークの発生などがあり、処理液を適切
、均一にコーティング出来ス、リバースロールコータ一
方式による塗布が必須の条件となっている。

逆方向にアプリケーターロールを回転させるもの△ である（第６図参照）。之により塗布面はナチュラルコ
ーティングとは全く異なり均一に塗布されるが、銅帯と
の摩擦によりロールの摩耗も非常に速く、取換頻度はお
びただしくロールの損耗費は甚大となり、且つ取換作業
も極めて煩わしい。勿論、銅帯とアプリケーターロール
との間隔及び潤滑性を保たせるためにウェット状態での
処理液膜厚で少なくとも４μ以上保持せねばならず、こ
の数値未満では原板表面とロール表面との接触によるフ
リクションが極めて大きくなる。このことは現実に米国
などで行なわれている塗布型クロメート系前処理では実
際には８〜１０μの液膜厚全保っていてもロール表面の
摩耗は非常に大きいことがらも明らかである。

今一つ重大なことはこの様なリバースコーティングによ
って形成された８〜１ｏμ程度の液膜厚を乾燥させるた
め板温の到達温度が少なくとも８ｏ〜１２０℃になる様
に乾燥しなければならない。このことは２５０℃程度の
熱風乾燥でも最低４〜５秒間を必要とする。

このことは前述の１００１７／ｍ、ｉｎ程度の高速ライ
ンでは少なくとも８ｒｒＬの長さの乾燥炉が必要となる
。

この乾燥に要する熱量、設備スペース、乾燥設備費など
が甚大で大きな負担となる。

本発明は之等の問題を一挙に解決した冷延塗装鋼板の塗
膜密着性、耐スクラッチ性１．耐食性を向上せしめ、且
つ工業生産が極めて容易で無公害、省エネ、低コストに
寄与する塗装前処理としての塗布型前処理のための表面
調整方法を提供するものである。

本発明は冷延鋼板に予めリン酸塩処理を施し、ロール絞
り後６０〜９８℃で湯洗し、再びロール絞り後に引き続
き塗布型クロメート系塗装前処理液をナチュラルロール
コーティング方式で液膜厚として０．２〜２μ塗布する
ことによってクロム量ヲ１０〜１００ダ澹２としたこと
を特徴とする冷延鋼板の塗布型前処理方法に関するもの
である。

本発明を構成するリン酸塩処理は通常、冷延鋼板或いは
亜鉛めっき鋼板に広く行なわれているリン酸鉄系若しく
はリン酸亜鉛系処理液であれば充分で本発明の効果が妨
げられることはない。代表的な処理液としては例えばリ
ン散鉄系処理剤では商品名ｋｓ　ＢＴ　　９０１　Ａ　
／Ｉ　（日本パー力ライジング社製］、リン酸亜鉛系処
理剤では商品名ＮＧｒ＃４６Ｎ−１、〃、ＮＧｒ＃Ｚｓ
８１ｏｏ〃（日本ペイント社製）が挙げられる。リン酸
塩処理後は湯洗を必要とし、湯洗の目的に未反応のリン
酸塩処理液の除去と引続いて行なわれる塗布型クロメー
ト処理液塗布後の乾燥を容易にせしめるために銅帯を加
熱するものであり、従って湯洗温度は６Ｕ〜９８℃の間
が好ましい。６０℃未満では乾燥の効果は不充分であり
、冬季などにおいては鋼板の通板速度にもよるが塗布型
り′ロメート系塗装前処理液塗布後の銅帯の表面温度が
５０℃以下に降下し、次工程で強力な乾燥を必要とする
。また９８℃を超えると僅かな温調誤差によって沸騰す
るなど熱損失が多くなる。

本発明による湯洗後にロール絞Ｄｋすることによって肉
眼では水分が存在せず乾燥した様に見えるがこの状態で
ミクロ的には湿潤されており、次工程の塗布型クロメ−
系塗装前処理を施すのに最適の状態となる。

本発明におけるリン酸塩処理は冷延鋼板表面を均一にエ
ラチンブレ、冷延鋼板表面にリン酸鉄の無定形の皮膜全
形成させる。この化学的エツチングされてその上に形成
されたリン酸鉄皮膜は後工程で塗布される塗布型クロメ
ート処理液と反応し、極めて優れた塗膜密着性、耐スク
ラッチ性、耐食性を付与するものである。

本発明におけるリン酸塩処理はリン酸鉄系処理或いはリ
ン酸亜鉛系処理の何れでもよい。このことは冷延鋼板表
面に本質的にリン酸鉄皮膜が形成されれば充分であり、
リン酸鉄の処理を行なえ、ば当然リン酸鉄が形成される
ことは明確であるが、リン酸亜鉛系処理においても冷延
鋼板の極く表層ではリン酸鉄皮膜が形成されるもので漸
次リン酸鉄・亜鉛皮膜に移行するものである。

本発明を構成する最下層はリン酸鉄であれば充分であり
、必ずしもリン酸鉄・亜鉛皮膜或いは１ノン酸亜鉛皮膜
を必要とするものではない。この様に冷延鋼板表面がリ
ン酸塩処理されることにより改質され、ぬれ性が極めて
向上し、塗布型クロメート系処理液が均一にフローシ、
ミクロ的に見ても均一に分布している。

従来の塗布型クロメート系塗装前処理工程は第２図に示
した様にバフまたは／およびアルカリ洗浄後、塗布型ク
ロメート系前処理液を塗布しているが、時には当該処理
液に工ってスポット的にピンホール的な皮膜が形成され
る所謂「撥じき」を生じたり、処理液が不均一になって
濃淡むら？生じ塗膜性能がばらついたＶ或いは低下の原
因となっている。

本発明のリン酸塩処理することによって、この種のぬれ
に関する問題は完全に解消され、処理液は均一に７０−
する。

本発明による塗布型クロメート処理液とは最近アルミ、
冷延、亜鉛めっき鋼板を対象としてリン酸塩処理やスプ
レーないしは浸せき方式による反応型クロメート処理に
代わる新しい無公害のノーリンスクロメート処理として
、世界的に普及している所謂塗切方式のクロメート処理
剤である。商品名ＮアコメントＣ／／（関西ペイント社
製）、ＮアロヂンＮＲ−２ｕ、ＸＸＮＲ−３ｎ（日本ペ
イント社製）などに代表される処理液で基本的には六価
クロム及び三価クロムを含み六価クロム即ちＣｒ０６と
して１０〜２００ｙ／、ｚ、三価クロムは全クロムに対
して２０〜６０％含有しているものであり、更にシリカ
或いは各種有機物を含有しているものである。

塗布後、板温として６０〜１２０℃で板面上の塗布液中
の水分が蒸発固化してクロム酸系皮膜を形成するもので
あれば本発明の塗布型クロメート処理液の対象となる。

特に重要なことは塗布型クロメート処理液塗布後のクロ
ムの付着量は１０〜１０１Ｊ″１−ｌ−が望ましい。１
０″′−ｙ／ｒｎ、２未満では前工程のリン酸塩処理の
単独効果しかすく、塗膜の初期密着性、特に耐スクラッ
チ性及び経時密着性、耐食性において不充分である。１
　ｕｏ　”’ｆ／、、２＜超えても極端に塗膜密着性が
低下することもないが、塗膜密着性にばらつきが認めら
れ、葦たクロム量を多くしても耐食性が向上せず反えり
て低下する傾向にある。

塗布型クロメート系前処理液の塗布方法としては当該処
理液ｔ５０〜７５℃に加温し、ナチュラル方式により冷
延鋼板表面にロールコーティングするものである。塗布
型クロメート系前処理液を５０〜７５℃に加温保持する
のは後工程の乾燥を容易にせしめると共に常温で塗布す
るよりも表面張力が低下し、ぬれ性が向上するためであ
る。従って５０℃未満では乾燥の助長及び表面張力の低
下に効果が乏しく、逆に７５℃を超えるとパン及びアプ
リケーターロール（コーティングロール）、ヒックγノ
グロール或いはトランスファロールなどの表面からの処
理液の水分蒸発が多くなり、液膜が乾燥したり或いは固
化したすして作業性及び均一皮膜形成の面から好１しく
ない。

本発明は塗布型処理ｔＬ全ナチュラル方式のロールコー
ティングに限定するのは次の様な利点を見出したからで
ある。

従来の塗布型クロメート系前処理液の塗布ハ第２図に示
した様な工程のためリバースコーティングが必須の条件
となっている。このリバースコーティングは銅帯の進行
方向とは逆方向の回転となるため、前述した様に銅帯と
アプリケーターロールとの一定間隔を保持させるため８
〜１０μ程度の厚い液膜がないと均一に皮膜形成が出来
ない。

本発明の場合はナチュラルコーティングによってアプリ
ケーターロールのゴム硬度、圧下刃によって０．２〜２
μの厚さの膜厚を自由にコントロールして形成させるも
のである。このことは本発明の最大特徴である。塗布型
クロメート系処理液が７０℃に加温されている場合、先
行の湯洗工程で銅帯表面が予熱されているため０．２〜
２μ程度の液膜表面の水分蒸発が極めて速く、約０．１
〜２秒間の如き瞬間的に水分が蒸発し、ゲル皮膜となる
。

従来の工程による８〜１０μ皮膜のコーティングによる
塗布の場合、塗布後もその侭の液膜厚全保ち、銅帯表面
と処理ｉｋ馴染１せるため、−足のセツティングタイム
を採った後、８〜１０展の乾燥炉で２５０℃程度の熱風
乾燥を必要とする。不発明のナチュラルコーティングの
場合、瞬時にしてゲル化皮膜が形成されるので、更にゲ
ル皮膜を硬化させるために８０℃程度のニアブロワ−に
よる簡単な乾燥設備で充分である。更にはナチュラル方
式を採用することにより、リバースコーティングの操業
上、最も注意しなければならないロールの摩耗、銅帯の
エッヂによるロール切損、異物、ウェーブなどによるロ
ールの極部破損または摩耗などの問題が完全に解消され
るか、濠たは激減する。

１だ本発明は前述した様に２μ以下の皮膜を形成させる
ため、塗布型クロメート処理液の濃度は所望するクロム
付着量にもよるが、濃厚溶液全使用することになる。即
ちリバースコーティングに使用する溶液の少なくとも４
倍以上の濃厚浴液を使用する。

従来ノリバースコーティングの塗布厘クロメート系処理
液は一般には原液’に１５％に希釈した沼液を用いてい
るが、本発明の場合はその原液をその侭で希釈せずに用
いることになる。

このことは希釈により処理液組成物が不安定となり、組
成物によってはゲル化、沈殿、懸濁を生じ不均一溶液と
なり、延いては形成された皮膜の性能をも左右すること
ｂなるが、本発明の場合は濃厚溶液を用いるのでこの様
な懸念は全く解消される。

本発明の塗布型クロメート系前処理を銅帯表面にナチュ
ラルコーティング方式で均一に０．２〜２μの極薄液膜
を形成出来るのは前工程のリン酸塩処理にエリ鋼帯表面
が完全に改質されることによって始めて達成出来たもの
である。

その第一理由はリン酸鉄皮膜鋼帯表面の塗布型クロメー
ト処理液のぬれ性が従来の塗布型クロメート系前処理液
全塗布する場合のアルカリ洗浄程度の表面とは格段に異
なっている。このことは両者の銅帯と塗布型クロメート
系処理液滴の接触角測定からも明らかで、リン酸塩で表
面を改質された銅帯上の塗布型クロメート系処理液は急
速に表面に拡散し拡がる。しかし、０．２μ未満の液膜
厚では充分均一にぬれるには不充分な液膜厚であり、特
に本発明の構成要件である湯洗時に銅帯が予熱されてい
ること、及び塗布型クロメート系処理液が加温されてい
ることの相乗作用により、水分の蒸発速度が速いため作
業性が悪くなり、不均一皮膜形成に繋がり、品質の不安
定を生ずる。一方２μを超えた皮膜は前述した様に後工
程の乾燥に多大な設備費と熱量とを必要と゛し、経済的
でないこと、及び２μを超えると塗料などとは異なり粘
性が無いため、銅帯の水平からの傾き、或いはその撓わ
みなどがらると簡単にフローし、不均一皮膜が形成され
る。塗布後のクロメート皮膜は瞬時にして水分が乾燥し
、ゲル化するが、より乾燥を確実にするため葬囲気温度
７０〜１２０℃、１．５〜２秒間の乾燥を必要とする。

乾燥方法も従来の乾燥方法で充分であるが風速を伴う熱
風乾燥が最も良い。７０゛Ｃ未満では乾燥不充分でおり
、２秒以上の乾燥が必要となり設備面での経済的メリッ
トが無い。また１２Ｕ１１超えても性能上何等の問題は
ないが、熱エネルギー全長く必要とし、コスト高となる
。

次に本発明の詳細を実施例で示す。

０．８．−の冷延普通鋼板を予めトリクレンで脱脂処理
した後、表１の条件でリン酸塩処理を施した後、湯洗し
ロールスクイズ後、塗布型クロメート系処理液を塗布し
乾燥させた後、２コ一ト２ベーク方式で塗装焼付を行な
った。なお、下塗塗料はエポキシ系ブライマーとして商
品名スーパラックＤＩＦ　（日本ペイント社製）１ｆ：
膜厚５μ塗布後、２００℃で６５秒間焼付し、更にトッ
プコートとして商品名スーパーラックＤ工Ｆポリエステ
ル系塗料（日本ペイント社製］　ｔ　２［Ｊ５℃、６５
秒間で乾燥塗膜厚１５μ焼付した試片を作成し、−次密
着性、耐食性を評価した。その結果全表２に示す。比較
例として本発明の範囲外の塗装前処理条件（表１参照）
及び従来法の塗装前処理法（表１参照）で処理し、本発
明品と同様に塗装した。

更にアプリケーターロールの摩耗度、塗布ムラ、ロール
への固形物の付着の有無、乾燥設備費比較、コスト比較
を表２に示す。

注１）−次密着性試験。ＪＩＳ　Ｇ　３３１２の着色亜
鉛鉄板の試験法に準じて常態における曲げ試験と衝撃試
験を行なった。

注２）　曲げ試験。曲げ内側間隔板０枚（密着）（−０
ｔ）、２枚（２ｔ）の試験を行ない試験後塗膜のはがれ
状態を十倍の拡大鏡で観察し、異状のないものを○印と
して表示した。若干はがれたものを＠、かなりはがれた
ものを△としだ。−７０％以上はとんどはがれたものを
ｘ　ＥＰとした。

注３）耐スクラッチ性はコインにより塗膜をひつかきそ
の時の塗膜のはがれ状態から次の基準で判定した。

○　トップがわずかにコインの鴎がついた程度のもの ■　ブライマーの一部分ではがれたもの△　素地表面で
一部はく離が認められるもの×　素地表面でかなりはく
離しているもの注４）　　ＪＩＳ’Ｚ　ｚ３７１に準じ
て塩水噴霧試験を１０００時間実施した。その時の試片
は内側間隔板４枚の１８０°の曲げ加工を施した。

評価は曲げ部の白錆発生状態から次の基準で判定した。

○　白錆発生が認められないもの の　わずかに白錆が発生したもの △　スポット的であるががなり白錆の発生したもの ×　全面白錆を生じたもの 注５）　５０℃、９８％Ｒ，，Ｈ，の湿潤条件下で塗膜
を刃物でカットした試片を１０００時間放置しカット部
周辺に発生するふくれの状態を十倍の拡大鏡で観察し次
の基準で評価した。

○　異常のないもの ＠　直径０．１ｍｍ程度のスポット的ふくれが認められ
るもの △　直径０．４ｍｍ程度で肉眼でも認められるふくれが
生じたもの ×　全面ふくれを生じたもの 注６）　アプリケーターロールの摩耗度は従来のリバー
スコート方式を１として比較した。

庄７）塗布ムラは肉眼観察をした。

注８）固形物の付着は肉眼で観察した。

注９，１０） 設備費及びコスト比較は従来の塗布方式を１として比較
した。

表１から明らかな様に本発明品は従来の処理方法に比べ
て、塗膜の密着性、耐スクラッチ性、耐食性が極めて向
上した。

特に従来の塗布型クロメート系塗装前処理方法では得ら
れない均一塗布が可能になった。本発明によるとロール
の摩耗が１７１０に減少し、処理液の塗布量が少ないた
め簡単な乾燥設備により水分を蒸発させ、皮膜を形成さ
せることが出来る。

このことは巨額な設備が不要となり１当然、既存の従来
の塗装前処理、例えばリン酸塩処理に使用している乾燥
設備で充分対応出来るなど設備上の面及びそれらに対す
る省エネルギー的見地からもその効果は極めて顕著であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は塗装用冷延鋼板のためのリン酸塩処理工程図、
第２図は塗布型クロメート系前処理工程図、第６図は塗
布型クロメート系前処理液の塗布状態を説明する模式図
である。 ａ・・銅帯 ｂ・・アプリケーターロール

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　冷延鋼板に予めリン酸塩処理を施して後、水洗若し
   くは湯洗し、次い−で引き続きカチュラルコート方式で
   ５０〜７０℃の塗布型クロメーート系塗装前処理液を液
   膜厚０．２〜２μに塗布し、水洗すること無く板温７Ｕ
   〜１２０℃で乾燥せしめ、クロム量として１ｏ〜１ｔｌ
   Ｏ”４儒のクロメート皮膜全形成させることを特徴とす
   る冷延鋼板の塗装前処理法。 ２　リン酸塩処理が公知のリン酸鉄系の処理である特許
   請求の範囲第１項記載の冷延鋼板の塗装前処理法。 ６　リン酸塩処理が公知のリン酸亜鉛系の処理である特
   許請求の範囲第１項記載の冷延鋼板の塗装前処理法。 ４　塗布型前処理液が基本的に六価クロム及び三価クロ
   ムを含有し、六価クロム即ちＣｒＯ３として１０〜２０
   ０’／１％三価クロムが全クロムに対して２０〜６０％
   含有している特許請求の範囲第１項ないし第６項中の何
   れか１項に記載の冷延鋼板の塗装前処理法。 ５　シリカ、シリカゾル、有機酸、水溶性合成樹脂、エ
   マルジョン合成樹脂から選ばれた１種を含む特許請求の
   範囲第４項に記載の冷延鋼板の塗装前処理法。