JPS6258630B2 - - Google Patents

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JPS6258630B2
JPS6258630B2 JP59077616A JP7761684A JPS6258630B2 JP S6258630 B2 JPS6258630 B2 JP S6258630B2 JP 59077616 A JP59077616 A JP 59077616A JP 7761684 A JP7761684 A JP 7761684A JP S6258630 B2 JPS6258630 B2 JP S6258630B2
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JP
Japan
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amount
acrylic resin
weight
surface treatment
metal surface
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Application number
JP59077616A
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Japanese (ja)
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JPS60221450A (en
Inventor
Akio Watanabe
Masashi Takasugi
Masaya Tsutsumi
Sadanori Sano
Shigeru Tanimori
Yutaka Morimoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Shokubai Co Ltd
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Shokubai Co Ltd
Nippon Steel Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Shokubai Co Ltd, Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Shokubai Co Ltd
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Publication of JPS60221450A publication Critical patent/JPS60221450A/en
Publication of JPS6258630B2 publication Critical patent/JPS6258630B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は金属表面処理組成物に関するものであ
る。詳しくは、金属表面に高耐食性や塗装下地性
を付与し、金属表面への密着性に優れ、又、深絞
り加工性にも優れ、且つ、耐ブロツキング性にも
優れた金属表面処理組成物に関するものである。 従来、金属表面に耐食性を付与したり塗料との
密着性を向上させるための塗装下地性を付与する
目的でクロム酸塩処理あるいはリン酸塩処理が行
われている。 この内、クロム酸塩処理方法では耐食性はかな
り良好であるが塗装下地性や深絞り加工性が不充
分であり、又リン酸塩処理方法では耐食性や深絞
り加工性が不充分等の欠点を有している。これら
の改良方法として種々の方法が提案されている
が、性能、作業性において問題点を有している。 このような現状に鑑み、本発明者等は特願昭57
―143359号として、水分散性シリカ、トリ及び/
又はジアルコキシシラン化合物の加水分解物、陽
イオン性樹脂及び/又は両性イオン性樹脂並びに
クロム化合物の特定比率からなる金属表面処理組
成物を提案した。この金属表面処理組成物は、た
しかに耐食性、塗装下地性、作業性に優れるが、
一方で絞り加工性や耐ブロツキング性においては
かならずしも満足いくものではなかつた。 本発明者等は、このような現状の問題点を解決
すべく鋭意研究を重ねた結果、絞り加工性や耐ブ
ロツキング性の面でも極めて優れた金属表面処理
組成物が得られるに至つた。 従つて本発明の目的は、金属表面に高耐食性と
塗装下地性を付与し、金属表面への密着性に優
れ、又深絞り加工性、耐ブロツキング性にも優れ
た金属表面処理組成物を提供するものである。 すなわち本発明は、金属表面処理組成物1当
り、水分散性シリカ()をSiO2に換算して0.5
〜250gの範囲の量、重合性不飽和基を有するア
ルコキシシラン化合物(a)0.1〜10重量%、重合性
不飽和カルボン酸(b)0〜20重量%、アルキル基の
炭素数が1〜8である(メタ)アクリル酸アルキ
ルエステル(c)20〜99重量%、これらと共重合可能
な単量体(d)0〜40重量%(但し、(a),(b),(c)及び
(d)の合計は100重量%である。)からなる単量体成
分を多段乳化重合して得られる芯部分のTgが15
℃以上であり、最外殻部分のTgが10℃以下であ
る多層構造共重合体から誘導される陽イオン性及
び/又は両性イオン性アクリル系樹脂()(以
下、アクリル系樹脂()という。)を0.5〜600
gの範囲の量、クロム化合物()を0〜50gの
範囲の量、Tgが10℃以上である陽イオン性及
び/又は両性イオン性アクリル系樹脂()(以
下、アクリル系樹脂()という。)を0〜600g
の範囲の量、並びにトリ及び/又はジアルコキシ
シラン化合物の加水分解物()(以下、加水分
解物()という。)をSiO2に換算して0〜200
gの範囲の量含有し、但し、(),(),(),
()及び()の合計が700gを超えないことを
特徴とする金属表面処理組成物に関するものであ
る。 本発明に用いられる水分散性シリカ()と
は、一般にいわれているケイ酸の縮合体でコロイ
ダルシリカであり、粒子径が5〜100mμのもの
が好ましい。この様な水分散性シリカ()とし
ては、例えば市販品として「スノーテツクス
O」、「スノーテツクスN」、「スノーテツクス
NCS」、「スノーテツクス20」、「スノーテツクス
C」(以上、日産化学社製)、「Cataloid SN」、
「Cataloid Si―500」(以上、触媒化成工業社製)
等がある。又、表面処理されたコロイダルシリカ
例えばアルミン酸で処理された「Cataloid SA」
(触媒化学工業社製)等も用いる事が出来る。こ
れらはそのまま用いてもよいし、金属表面処理組
成物中でのその分散性を高めるためには、本発明
の他の必須成分であるアクリル系樹脂()ある
いは第4級アンモニウム塩等のアミン類であらか
じめ水分散性シリカ()の表面処理をしたり、
エチレンイミン等のアジリジン誘導体を水分散性
シリカ()表面上にグラフトさせて用いてもよ
い。 水分散性シリカ()は、本発明の金属表面処
理組成物1当り0.5〜250gの範囲の量含有され
る。0.5g未満の量では得られる効果が不充分で
あり、逆に250gを超えて用いると加工性が悪く
なり、いずれも好ましくない。 本発明に用いられるアクリル系樹脂()と
は、重合性不飽和基を有するアルコキシシラン化
合物(a)0.1〜10重量%、重合性不飽和カルボン酸
(b)0〜20重量%、アルキル基の炭素数が1〜8で
ある(メタ)アクリル酸アルキルエステル(c)20〜
99重量%、これらと共重合可能な単量体(d)0〜40
重量%(但し、(a),(b),(c)及び(d)の合計は100重
量%である。)からなる単量体成分を多段乳化重
合して得られる芯部分のTgが15℃以上であり、
最外殻部分のTgが10℃以下である多層構造共重
合体から誘導される陽イオン性及び/又は両性イ
オン性アクリル系樹脂である。ここでいう多段乳
化重合とは、まず、前記単量体成分の中から、一
部成分をその重合体のTgが15℃以上となるよう
に選び、この一部成分を第1段目として公知の乳
化重合法で乳化重合し、得られた重合体(これを
芯部分という)の存在下に、残りの単量体成分を
用いて第2段目以降の乳化重合を逐次行う方法で
ある。この際、第2段目以降は第1段目で使用し
た残りの単量体成分を全量用いることによつて2
段重合としてもよく、あるいは適宜分割すること
によつて3段以上の重合としてもよい。そして最
終段目の組成の重合体を最外殻部分という。本発
明では最外殻部分のTgは10℃以下であることが
必要である。多段乳化重合としては一般には2段
〜3段の重合が用いられ、又、芯部分とその他の
部分の比率は10:90から90:10の重量比の範囲で
重合させる事が好ましい。この様な方法によつて
得られた重合体を本発明では多層構造共重合体と
称する。 本発明の多層構造共重合体を構成する重合性単
量体成分の具体的な例は、アルコキシシラン化合
物(a)としては、ビニルジメトキシメチルシラン、
ビニルトリス(β―メトキシエトキシ)シラン、
ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシ
シラン、γ―メタアクリロキシプロピルトリメト
キシシラン、γ―メタアクリロキシプロピルメチ
ルジメトキシシラン等をあげる事が出来る。これ
ら単量体の1種又は2種以上の混合物が単量体成
分全体の0.1〜10重量%用いられる。0.1%未満で
は基材への密着性や架橋性が不充分であるし、又
10重量%を超える量では架橋が進みすぎるし経済
的でもない。 重合性不飽和カルボン酸(b)の代表的な例として
は、アクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸等
をあげる事が出来る。これら単量体の1種又は2
種以上の混合物が単量体全体の0〜20重量%用い
られる。重合性不飽和カルボン酸は、樹脂に両性
イオン性を付与したり、又後反応によつて陽イオ
ン性を導入するための単量体として使用される
が、20重量%をこえると樹脂の耐水性がわるくな
り好ましくない。アルキル基の炭素数が1〜8で
ある(メタ)アクリル酸アルキルエステル(c)の代
表的な例としては、アクリル酸メチル、アクリル
酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2―エ
チルヘキシル、メタアクリル酸メチル、メタアク
リル酸エチル、メタアクリル酸プロピル、メタア
クリル酸ブチル等をあげる事が出来る。これら単
量体の1種又は2種以上の混合物が単量体成分全
体の20〜99重量%用いられる。 これらと共重合可能な単量体(d)としては、エチ
レン、プロピレン、イソブチレン等のα―オレフ
イン類、塩化ビニル、臭化ビニル等のハロゲン化
ビニル、アクリロニトリル、メタアクリロニトリ
ル等のシアン化ビニル、酢酸ビニル、プロピオン
酸ビニル等のビニルエステル類、スチレン、ビニ
ルトルエン、α―メチルスチレン等の芳香族ビニ
ル、塩化ビニリデン、弗化ビニリデン等のハロゲ
ン化ビニリデン、ジメチルアミノエチルアクリレ
ート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジメ
チルアミノエチルメタアクリレート、ジエチルア
ミノエチルメタアクリレート、グリシジルアクリ
レート、グリシジルメタアクリレート、アクリル
アミド、メタアクリルアミド、N―メチロールア
クリルアミド等をあげる事が出来る。これら単量
体の1種又は2種以上が多層構造共重合体を陽イ
オン性及び/又は両性イオン性にし、且つ芯部分
と最外殻部分のTgに対する要求を満たすための
必要に応じて単量体成分全体の0〜40重量%用い
られる。多層構造共重合体は、分子中に加水分解
性の珪素化合物を含む特殊なアクリル系樹脂であ
るが、さらに芯部分のTgが15℃以上であり、且
つ最外殻部分のTgが10℃以下である事が重要で
ある。ここで示したTgとは共重合体のガラス転
移点を示し、その値は実際に測定する事が好まし
いが、他の方法として、フオツクス(Fox)の
「Bull,Am,Physics Soc.」1巻3号123頁
(1956年)に記載のごとく算出することが出来
る。芯部分のTgが15℃未満であると得られる塗
膜の強度も弱く、加熱によつて塗膜が柔かくなり
すぎる傾向がある。そのため組成物が塗布された
金属材料は、例えばそれが鋼板であればコイルと
して巻取られた時にブロツキングを起しやすく、
作業上問題がある。最外殻部分はTgが10℃以下
である必要がある。10℃を超えると金属材料に塗
布された時、低温で成膜しにくく、膜欠陥が出来
やすくて充分な性能が期待出来ない場合が多い。
アクリル系樹脂()は、このような多層構造共
重合体から誘導される分子中に陽イオン性窒素を
有するものである。その代表的な陽イオン性樹脂
として例えば次の第(1)〜(3)の各項に示した樹脂を
あげることが出来る。 (1) ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレ
ート等のアミノエステル基を含有するビニル化
合物、ビニルピリジン、ビニルイミダゾールあ
るいはそれらの塩類等の陽イオン性窒素含有ビ
ニル化合物から選ばれた1種又は2種以上を共
重合することにより得られた樹脂。 (2) グリシジル(メタ)アクリレートやクロルメ
チルメタアクリレートを共重合させたアクリル
系樹脂をジメチルアミン、ジエチルアミン、エ
チレンジアミン等で陽イオン化した樹脂。 (3) p―クロルメチルスチレンを共重合させたア
クリル系樹脂とアミン及び/又はポリアミンと
の反応によつて得られるアミノメチル基を含む
樹脂。 又、両性イオン性樹脂とは分子中に陽イオン性
窒素と陰イオン性のカルボキシル基とを有する樹
脂であつて、例えば次の第(4)〜(6)の各項に示した
樹脂をあげることが出来る。 (4) 前記第(1)〜(3)項の陽イオン性樹脂に公知の方
法で(例えばクロム酢酸等を用いて)陰イオン
性基であるカルボキシル基を導入した樹脂。 (5) カルボキシル基含有の(メタ)アクリル系樹
脂とエチレンイミン、プロピレンイミン、ヒド
ロキシエチルエチレンイミン、シアノエチルエ
チレンイミン、1.6―ヘキサメチレンジエチレ
ンウレア等のアジリジン化合物やグリシジルア
ミンまたはその塩等の塩基性窒素含有アルキル
化剤との反応によつて得られる両性イオン基を
含有する樹脂。 (6) ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレ
ート、ビニルピリジン、ビニルイミダゾールあ
るいはそれらの塩類等の塩基性窒素含有ビニル
化合物から選ばれた1種又は2種以上と、(メ
タ)アクリル酸、クロトン酸あるいはマレイン
酸等のカルボキシル基含有ビニル化合物の1種
又は2種以上を必須成分として得られた共重合
体。 等があげられる。 これらのアクリル系樹脂()のなかでも、第
(1)項や第(5)項で示した樹脂が本発明における樹脂
()として特に有効なものである。 本発明においては、アクリル系樹脂()とし
ては、前記第(1)〜(6)項に例示した如く各種の陽イ
オン性樹脂及び/又は両性イオン性樹脂を用いる
事が出来る。 しかし、陽イオン性樹脂の場合、通常公知の方
法例えばコロイド滴定法、電導度滴定法等によつ
て測定した陽イオン性窒素の量が、該樹脂1g当
り0.01〜5ミリモルの範囲の量であることが望ま
しい。 また、両性イオン性樹脂の場合、陽イオン性窒
素の量及び陰イオン化しうるカルボキシル基の量
(これらの量もコロイド滴定法、電導度滴定法等
によつて測定出来る。)が、該樹脂1g当りそれ
ぞれ0.01〜5ミリモルの範囲の量であることが望
ましい。この範囲をはずれると金属表面処理組成
物としての効果が不充分であり好ましくない。 アクリル系樹脂()を本発明で用いるに際し
ては、そのまま用いてもよく、あるいは陽イオン
性窒素の1部又は全部を塩酸、硝酸、リン酸、ギ
酸等の鉱酸もしくは有機酸の塩又は第4級アンモ
ニウム塩として用いたり、あるいはアンモニア、
アミン、ポリアミン等の塩基性物質を加えて用い
る事も出来る。アクリル系樹脂()は、本発明
の金属表面処理組成物1当り0.5〜600g、好ま
しくは1〜400gの範囲の量含まれるものであ
る。0.5g未満の量では得られる金属表面処理組
成物と金属表面との密着性が不充分となる。また
逆に600gを超える多量用いた場合には、該組成
物の液安定性が悪くなる。 本発明に於いて必要に応じて用いられるクロム
化合物()としては、一般によく知られる
CrO3,Cr(NO33,CrCl3,Cr2(SO43
18H2O,CrPO4・6H2O;クロム酸カリウム,ク
ロム酸アンモニウム等のクロム酸塩;重クロム酸
カリウム,重クロム酸アンモニウム,重クロム酸
ナトリウム等の重クロム酸塩の水溶性クロム化合
物;ストロンチウムクロメート,クロム酸鉛,ジ
ンククロメート等の水不溶性クロム化合物等を用
いる事が出来る。中でも無水クロム酸、クロム酸
塩、重クロム酸塩等の水溶性クロム化合物は、少
量で耐食性を向上させるので好ましい。これらク
ロム化合物()は、1種もしくは2種以上の組
合せで使用されるが、本発明の金属表面処理組成
物1当り0〜50gの範囲の量、好ましくは0.1
〜20gの量含有される。 次に必要に応じて添加されるアクリル系樹脂
()とは、Tgが10℃以上である陽イオン性及
び/又は両イオン性アクリル系樹脂であり、従来
公知の各種乳化重合方法によつて得られるもの
で、代表的な例としては前記第(1)〜(6)の各項に記
載した様な樹脂が用いられるが、その中でも前記
第(1)項又は第(5)項に示す様な樹脂が好ましい。た
だ、前記アクリル系樹脂()の様に多層構造を
持つ必要はない。アクリル系樹脂()に於て、
陽イオン性窒素の量は該樹脂1g当り0.01〜3ミ
リモル、更には0.01〜1ミリモルの範囲の量であ
ることが好ましい。又、両性イオン性樹脂の場
合、陽イオン性窒素の量及び陰イオン化しうるカ
ルボキシル基の量が該樹脂1g当りそれぞれ0.01
〜3ミリモル更には0.01〜1ミリモルの範囲の量
であることが好ましい。この範囲をはずれると、
金属表面処理組成物としての効果が不充分であり
好ましくない。アクリル系樹脂()は、金属表
面処理組成物1当り0〜600gの範囲の量含有
されるが、処理された鋼板をコイルに巻取つた時
に耐プロツキング性を向上させる働きがあり、ま
た架橋が少なく熱可塑性をもつているため、絞り
加工性を向上させる働きもある。さらに塗膜の耐
水性を向上させる働きもある。 本発明においてトリ及び/又はジアルコキシシ
ラン化合物の加水分解物()が必要に応じて添
加されるが、そのトリ及び/又はジアルコキシシ
ラン化合物とはケイ素原子に対して1個又は2個
の有機基と3個のアルコキシ基が結合したシラン
化合物であつて、その具体例としては、ビニルジ
メトキシメチルシラン、メチルトリエトキシシラ
ン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル―トリス
―(β―メトキシエトキシ)シラン、γ―メタア
クリロキシプロピルトリメトキシシラン、β―
(3・4―エポキシシクロヘキシル)―エチルト
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、γ―クロロプロピルトリメト
キシシラン、γ―メルカプトプロピルトリエトキ
シシラン、γ―アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、N―(β―アミノエチル)―γ―アミノプロ
ピルトリメトキシシラン、γ―ウレイドプロピル
トリメトキシシラン,γ―アミノプロピルメチル
ジエトキシシラン、γ―グリシドキシプロピルメ
チルジエトキシシラン、γ―メルカプトプロピル
メチルジメトキシシラン、γ―(3―アミノエチ
ル)―アミノプロピルメチルジメトキシシラン、
γ―クロロプロピルメチルジメトキシシラン等が
挙げられる。 これらトリ及び/又はジアルコキシシラン化合
物の加水分解物()を得るには、常法により塩
酸、リン酸、硫酸等の鉱酸や、ギ酸、酢酸等の有
機酸中で加水分解を行えばよい。その際、水分散
性シリカ()共存下で加水分解を行つてもよい
し、単独に加水分解を行つてもよい。又、場合に
よつてはアクリル系樹脂()の共存下、あるい
は水分散性シリカ()とアクリル系樹脂()
の両者の共存下で加水分解を行つてもよい。これ
ら加水分解物()は、金属表面処理剤1当り
SiO2に換算して0〜200gの範囲の量で用いられ
る。200g以下の量で用いられることにより、耐
ブロツキング性をより向上させたり、耐食性の向
上、耐溶剤性や耐水性等を、より向上させる働き
がある。 水分散性シリカ()、アクリル系樹脂()、
クロム化合物()、アクリル系樹脂()並び
にトリ及び/又はジアルコキシシラン化合物の加
水分解物()の上記特定化率からなる組成物を
得るに際して、これらと水をいかなる順序で混合
してもよい。又混合方法としては、通常の方法を
用いることが出来る。 これらの混合順序や方法により本発明の範囲が
限定を受けるものではない。また本発明の金属表
面処理組成物に対して、一般に防錆剤の成分とし
て知られているタンニン酸、没食子酸、チオ尿素
等を添加して使用することもできる。 さらに、水不溶性又は水分散性の無機物を併用
することにより被塗物である金属の表面状態の改
良や耐食性の向上等が得られる。この様な水不溶
性又は水分散性無機物としては、微粉末状シリ
カ、タルク、ケイソウ土、炭酸カルシウム、クレ
ー、二酸化チタン、アルミニウムシリカケート、
リン酸アルミニウム、アルミナゾル、マグネシア
ゾル、チタニアゾル、ジルコニアゾル等を挙げる
ことが出来る。又、その使用量は本発明の金属表
面処理組成物1当り50g以下の量で用いる事が
好ましい。 この様にして得られた本発明の金属表面処理組
成物は、水分散性シリカ()およびアクリル系
樹脂()が一体化して作用する事により、優れ
た耐水性、耐アルカリ性、耐食性、塗装下地性、
絞り加工性、耐ブロツキング性、作業性を有し、
さらにクロム化合物()、アクリル系樹脂
()あるいはトリ及び/又はジアルコキシシラ
ンの加水分解物()を適宜加えることにより、
一層優れた絞り加工性、耐ブロツキング性、耐食
性を発揮するものである。 本発明の金属表面処理組成物は、鉄、鋼、合金
鋼、亜鉛、亜鉛合金、アルミニウム、アルミニウ
ム合金等の金属;および鉄、鋼、合金鋼、亜鉛、
亜鉛合金、アルミニウム、アルミニウム合金等を
被覆した金属被覆物等の金属材料に対して用いる
ことができ、なかでも亜鉛もしくは合金化亜鉛を
めつきした金属材料に対して特に優れた効果を発
揮するものである。また、これらの金属材料の形
状としては、板状、パイプ状、線状等の種々の形
状のものに使用することができる。 本発明の金属表面処理組成物を使用するには、
常温〜150℃好ましくは常温〜70℃の金属材料の
表面にハケ塗り、スプレー塗布、ロール塗布、浸
漬等の方法で塗布後、常温以上の温度で数秒〜数
分間乾燥するだけでよい。その際、得られる塗膜
の膜厚は0.1〜5μ程度の薄膜で充分な効果が得
られる。このようにして得られた該組成物で処理
された金属材料は、耐水性、耐アルカリ性、耐溶
剤性、耐食性、塗装下地性、絞り加工性にすぐれ
ているので、種々の用途に適した有用な製品であ
る。 以下、本発明を具体例により更詳細に説明する
が、本発明が実施例により何ら制限されるもので
はない。なお、参考例,実施例中の%は重量%を
示す。 実施例 1 撹拌器、還流冷却器、温度計、窒素導入管及び
滴下ロートを備えたフラスコに脱イオン水466部
とアニオン系乳化剤2部を加えると共に70℃に昇
温した。次に、過硫酸アンモニウム2部を加えた
後、スチレン28.0部、メチルメタアクリレート
27.5部、ブチルアクリレート39部、アクリル酸6
部及びビニルトリメトキシシラン0.5部からなる
単量体混合物を1時間にわたり加え、第1段目の
乳化重合を行つた。添加後さらに1時間重合した
後、スチレン30部、ブチルアクリレート60部、ア
クリル酸9部及びビニルジメトキシメチルシラン
1部からなる単量体混合物を1時間にわたり加え
て第2段目(最外殻部分を構成)の乳化重合を行
い、芯部分のTg約19℃、最外殻部分約−12℃の
多層構造重合体を得た。次にこの重合体にエチレ
ンイミン7部と脱イオン水16部を加え、50℃で3
時間反応後アンモニアで中和してPH9.0とし、固
形分30%を有する両性イオン性アクリル系樹脂
()を得た。得られた両性イオン性アクリル系
樹脂()600部に水分散性シリカ()(商品
名、スノーテツクスO,SiO220%品)100部と5
%無水クロム酸2部とを加え、全体を脱イオン水
で1にすることにより、水分散性シリカ()
をSiO2に換算して20g/、両性イオン性アク
リル系樹脂()を180g/及びクロム化合物
()を0.1g/含有する金属表面処理組成物を
得た。この組成物を組成物Aとする。 実施例 2 実施例1と同様の方法により、第1段目メチル
メタアクリレート55部、ブチルアクリレート39
部、アクリル酸5.5部及びγ―メタアクリロキシ
プロピルトリメトキシシラン0.5部からなり、第
2段目はメチルメタアクリレート4部、ブチルア
クリレート81部、アクリル酸14部及びγ―メタア
クリロキシプロピルトリメトキシシラン1部から
なる、芯部分のTgが約24℃、最外殻部分約−35
℃である多層構造重合体を合成した後、エチレン
イミン6部で陽イオン化反応を行い、アンモニア
で中和後固形分30%、PH9.0の両性イオン性アク
リル系樹脂()を得た。水分散性シリカ()
(商品名、スノーテツクスC、SiO220%品)200
部と前記アクリル系樹脂()530部と5%無水
クロム酸20部を混合し、全体を脱イオン水で1
にすることにより、水分散性シリカ()を
SiO2に換算して40g/、アクリル系樹脂
()を160g/及びクロム化合物()を1
g/含有する金属表面処理組成物を得た。この
組成物を組成物Bとする。 実施例 3 乳化剤としてノニオン系乳化剤及びカチオン系
乳化剤を使用する以外は実施例1と同様の方法に
より、第1段目メチルメタアクリレート55部、ブ
チルアクリレート33部、ジメチルアミノエチルメ
タアクリレートの酢酸塩10部及びγ―メタアクリ
ロキシプロピルトリメトキシシラン2部からな
り、第2段目はメチルメタアクリレート5部、ブ
チルアクリレート75部、ジメチルアミノエチルメ
タアクリレートの酢酸塩5部、アクリロニトリル
14部及びγ―メタアクリロキシプロピルトリメト
キシシラン1部からなる芯部のTg約27℃、最外
殻部分のTg約−30℃である固形分30%、PH5.0の
陽イオン性アクリル系樹脂()を得た。次に、
水分散性シリカ()(商品名、スノーテツクス
C,SiO220%品)300部を4級アンモニウム塩で
処理した。 この第4級アンモニウム塩で処理された水分散
性シリカ()に前記アクリル系樹脂()460
部及び5%無水クロム酸10部を加え全体を脱イオ
ン水で1にすることにより、水分散性シリカ
()をSiO2に換算して60g/、アクリル系樹
脂()を138g/及びクロム化合物()を
0.5g/含有する金属表面処理組成物を得た。
この組成物を組成物Cとする。 実施例 4 メチルメタアクリレート60部、2―エチルヘキ
シルアクリレート38.8部及びアクリル酸1.2部よ
り得られたTgが約13℃である固形分40%の乳化
重合物200部とエチレンイミン0.57部とを反応
後、アンモニアで中和して固形分40%、PH8.5の
両性イオン性アクリル系樹脂()を得た。これ
に実施例2で得たアクリル系樹脂()267部、
水分散性シリカ()(商品名、スノーテツクス
C、SiO220%品)200部及び5%無水クロム酸10
部を加えて全体を脱イオン水で1にすることに
より、水分散性シリカ()をSiO2に換算して
40g/、アクリル系樹脂()を80g/、ク
ロム化合物()を0.5g/及びアクリル系樹
脂()を80g/含有する金属表面処理組成物
を得た。この組成物を組成物Dとする。 実施例 5 実施例4に於て、さらにγ―グリシドキシプロ
ピルトリメトキシシランの加水分解物を加え、水
分散性シリカ()をSiO2に換算して40g/
、アクリル系樹脂()を80g/、クロム化
合物()を0.5g/、アクリル系樹脂()
を80g/及び加水分解物VをSiO2に換算して
5g/含有する金属表面処理組成物を得た。こ
の組成物を組成物Eとする。 比較例 1 実施例1に於て、メチルメタアクリレート、ア
クリル酸及びビニルトリメトキシシランの量は実
施例1と同量を用い、単量体組成の内のスチレン
量とブチルアクリレートの比率を、芯部分のTg
が約0℃、最外殻の部分のTgが約0℃になる様
に変化させ、多層構造共重合体を合成し、引き続
き実施例1と同様の方法により、水分散性シリカ
()をSiO2に換算して20g/、両性イオン性
アクリル系樹脂を180g/及びクロム化合物
()を0.1g/含有する金属表面処理組成物を
得た。 比較例 2 実施例2において、使用した単量体の組成を第
1段目と第2段目を混合して1段で乳化重合し、
Tgが約−12℃の乳化重合体を使用した以外は実
施例2と同様にして、水分散性シリカ()を
SiO2に換算して40g/、アクリル系樹脂を160
g/及びクロム化合物()を1g/含有す
る金属表面処理組成物を得た。 比較例 3 実施例4に於て、使用した両性イオン性アクリ
ル系樹脂()のかわりにTgが0℃であるメチ
ルメタアクリレート/2―エチルヘキシルアクリ
レート/アクリル酸共重合体を使用した以外は実
施例4と同様の方法により、水分散性シリカ
()をSiO2に換算して40g/、アクリル系樹
脂()を80g/、クロム化合物()を0.5
g/及びアクリル系樹脂を80g/含有する金
属表面処理組成物を得た。 実施例 6 実施例2に於て、無水クロム酸を用いない以外
は実施例2と同様にして、水分散性シリカ()
をSiO2に換算して40g/、アクリル系樹脂
()を160g/含有する金属表面処理組成物を
得た。この組成物を組成物Fとする。 比較例 4 比較例2に於て、無水クロム酸を用いない以外
は比較例2と同様にして、水分散性シリカ()
をSiO2に換算して40g/、アクリル系樹脂を
160g/含有する金属表面処理組成物を得た。 実施例7〜12及び比較例5〜9 板厚0.6mmのクロメート処理された市販の電気
亜鉛めつき鋼板(商品名、ジンコート、新日本製
鐡(株)製)を使用し、実施例1〜6で得た組成物お
よび比較例1〜4で得た組成物をそれぞれ用い、
膜厚約2.0μになる様にスプレー塗布後、100℃で
60秒間乾燥を行い、表面処理板を得た。これら得
られた処理板の試験結果を表1に示した。尚評価
は次のようにして行つた。 Γ1次耐食性:JISZ―2371により塩水噴霧試験
を行い、白錆発生面積を%で評価した。 Γ3T折り曲げ加工性:折り曲げ面を粘着テープ
で圧着後はがし、10点(満点)法で評価し
た。 Γ絞り加工性:塗油後、50mm×50mmの角頭を用
い、シワおさえ50Kgで30mmの深さまで絞り加
工後に脱脂し、粘着テープを圧着後はがして
その内面と外面を評価した。 ◎…ハクリなし、○…ほとんどハクリなし、
△…一部はくり、×…全面はくり。 Γ耐ブロツキング性:両面に塗布した処理板を50
mm×50mmの大きさに切断し、4枚重ねて50℃
で1000Kg/cmの圧力下で20分間圧着後、その
ブロツキング性を測定した。 ◎…ブロツキングなし、○…ややブロツキン
グあり、△…一部塗膜がブロツキングしては
がれる。×…全面ブロツキング Γ塗料密着性:市販のメラミン―アルキツド樹脂
PWC50%を膜厚約25μになる様に90℃×20
分間焼付けしたのち、エリクセン7mm押出し
後、セロフアンテープを圧着させたのちこれ
をはがし、10点(満点)法で評価した。
The present invention relates to metal surface treatment compositions. Specifically, it relates to a metal surface treatment composition that provides high corrosion resistance and paint base properties to metal surfaces, has excellent adhesion to metal surfaces, has excellent deep drawing workability, and has excellent blocking resistance. It is something. Conventionally, chromate treatment or phosphate treatment has been carried out for the purpose of imparting corrosion resistance to metal surfaces and providing a coating base for improving adhesion with paints. Among these, the chromate treatment method has fairly good corrosion resistance, but the coating base properties and deep drawing workability are insufficient, and the phosphate treatment method has disadvantages such as insufficient corrosion resistance and deep drawing workability. have. Various methods have been proposed to improve these methods, but they have problems in performance and workability. In view of the current situation, the inventors of the present invention have filed a patent application filed in 1983.
- As No. 143359, water-dispersible silica, tri and/or
Alternatively, a metal surface treatment composition comprising a hydrolyzate of a dialkoxysilane compound, a cationic resin and/or a zwitterionic resin, and a chromium compound in a specific ratio was proposed. This metal surface treatment composition certainly has excellent corrosion resistance, coating base properties, and workability, but
On the other hand, the drawability and blocking resistance were not necessarily satisfactory. The inventors of the present invention have carried out extensive research to solve these current problems, and as a result, have been able to obtain a metal surface treatment composition that is extremely excellent in terms of drawing workability and blocking resistance. Therefore, the object of the present invention is to provide a metal surface treatment composition that imparts high corrosion resistance and coating base properties to metal surfaces, has excellent adhesion to metal surfaces, and also has excellent deep drawability and blocking resistance. It is something to do. That is, in the present invention, water-dispersible silica () is 0.5 in terms of SiO 2 per metal surface treatment composition.
Amount in the range of ~250g, alkoxysilane compound (a) having a polymerizable unsaturated group (a) 0.1 to 10% by weight, polymerizable unsaturated carboxylic acid (b) 0 to 20% by weight, alkyl group having carbon atoms of 1 to 8 20-99% by weight of (meth)acrylic acid alkyl ester (c), 0-40% by weight of monomer (d) copolymerizable with these (however, (a), (b), (c) and
The sum of (d) is 100% by weight. ) The Tg of the core obtained by multi-stage emulsion polymerization of the monomer component consisting of
Cationic and/or amphoteric acrylic resin () (hereinafter referred to as acrylic resin ()) derived from a multilayer copolymer having a temperature of 10° C. or higher and a Tg of the outermost shell portion of 10° C. or lower. ) from 0.5 to 600
chromium compound () in an amount ranging from 0 to 50 g, and a cationic and/or amphoteric acrylic resin () having a Tg of 10° C. or higher (hereinafter referred to as acrylic resin ()). ) from 0 to 600g
and the amount of the hydrolyzate () of the tri- and/or dialkoxysilane compound (hereinafter referred to as the hydrolyzate ()) in terms of SiO 2 from 0 to 200.
Contains an amount in the range of g, provided that (), (), (),
The present invention relates to a metal surface treatment composition characterized in that the sum of () and () does not exceed 700g. The water-dispersible silica used in the present invention is generally a condensate of silicic acid and is colloidal silica, and preferably has a particle size of 5 to 100 mμ. Examples of such water-dispersible silica include commercially available products such as "Snowtex O", "Snowtex N", and "Snowtex".
NCS”, “Snowtex 20”, “Snowtex C” (manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.), “Cataloid SN”,
"Cataloid Si-500" (manufactured by Catalyst Chemical Industry Co., Ltd.)
etc. In addition, surface-treated colloidal silica such as "Cataloid SA" treated with aluminic acid
(manufactured by Catalysts Kagaku Kogyo Co., Ltd.) etc. can also be used. These may be used as they are, but in order to improve their dispersibility in the metal surface treatment composition, acrylic resins () or amines such as quaternary ammonium salts, which are other essential components of the present invention, may be used. Surface treatment with water-dispersible silica () in advance,
An aziridine derivative such as ethyleneimine may be grafted onto the surface of the water-dispersible silica. The water-dispersible silica () is contained in an amount ranging from 0.5 to 250 g per metal surface treatment composition of the present invention. If the amount is less than 0.5 g, the effect obtained will be insufficient, and if it is used in excess of 250 g, processability will deteriorate, and both are not preferred. The acrylic resin () used in the present invention includes 0.1 to 10% by weight of an alkoxysilane compound (a) having a polymerizable unsaturated group, and a polymerizable unsaturated carboxylic acid.
(b) 0-20% by weight, (meth)acrylic acid alkyl ester in which the alkyl group has 1-8 carbon atoms (c) 20-20% by weight
99% by weight, monomer (d) copolymerizable with these 0-40
% by weight (however, the total of (a), (b), (c) and (d) is 100% by weight)) The core portion obtained by multi-stage emulsion polymerization has a Tg of 15 ℃ or more,
It is a cationic and/or amphoteric acrylic resin derived from a multilayer structure copolymer whose outermost shell has a Tg of 10°C or less. The multi-stage emulsion polymerization referred to here means that first, some components are selected from the monomer components so that the Tg of the polymer is 15°C or higher, and this part of the components is used as the first stage. In this method, emulsion polymerization is carried out using the emulsion polymerization method described above, and in the presence of the obtained polymer (this is referred to as a core portion), the remaining monomer components are used to sequentially perform emulsion polymerization in the second and subsequent stages. At this time, from the second stage onwards, by using the entire amount of the remaining monomer component used in the first stage, 2
The polymerization may be carried out in stages, or may be carried out in three or more stages by appropriately dividing the polymerization. The polymer having the composition of the final stage is called the outermost shell part. In the present invention, it is necessary that the Tg of the outermost shell portion be 10°C or less. As multi-stage emulsion polymerization, generally two to three stages of polymerization are used, and it is preferable that the weight ratio of the core part to the other parts is in the range of 10:90 to 90:10. A polymer obtained by such a method is referred to as a multilayer structure copolymer in the present invention. Specific examples of the polymerizable monomer component constituting the multilayer structure copolymer of the present invention include vinyldimethoxymethylsilane,
Vinyltris(β-methoxyethoxy)silane,
Examples include vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, and γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane. One type or a mixture of two or more of these monomers is used in an amount of 0.1 to 10% by weight based on the total monomer components. If it is less than 0.1%, the adhesion to the substrate and crosslinking properties are insufficient, and
If the amount exceeds 10% by weight, crosslinking will proceed too much and it will not be economical. Typical examples of the polymerizable unsaturated carboxylic acid (b) include acrylic acid, methacrylic acid, and itaconic acid. One or two of these monomers
A mixture of more than one species is used in an amount of 0 to 20% by weight of the total monomers. Polymerizable unsaturated carboxylic acids are used as monomers to impart amphoteric ionicity to resins or to introduce cationic properties through post-reactions, but if the amount exceeds 20% by weight, the water resistance of the resin will decrease. It's undesirable because it makes you feel bad. Typical examples of (meth)acrylic acid alkyl esters (c) in which the alkyl group has 1 to 8 carbon atoms include methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, and methacrylic acid. Methyl, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, butyl methacrylate, etc. can be mentioned. One type or a mixture of two or more of these monomers is used in an amount of 20 to 99% by weight of the total monomer component. Monomers (d) that can be copolymerized with these include α-olefins such as ethylene, propylene, and isobutylene, vinyl halides such as vinyl chloride and vinyl bromide, vinyl cyanides such as acrylonitrile and methacrylonitrile, and acetic acid. Vinyl, vinyl esters such as vinyl propionate, aromatic vinyls such as styrene, vinyltoluene, α-methylstyrene, vinylidene halides such as vinylidene chloride and vinylidene fluoride, dimethylaminoethyl acrylate, diethylaminoethyl acrylate, dimethylaminoethyl Examples include methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, acrylamide, methacrylamide, and N-methylol acrylamide. One or more of these monomers can be used to make the multilayer copolymer cationic and/or zwitterionic, and to satisfy the requirements for the Tg of the core and outermost shell. It is used in an amount of 0 to 40% by weight of the total mass components. The multilayer structure copolymer is a special acrylic resin that contains a hydrolyzable silicon compound in its molecules, but it also has a Tg of 15°C or higher in the core and a Tg of 10°C or lower in the outermost shell. It is important that The Tg shown here indicates the glass transition point of the copolymer, and it is preferable to actually measure its value, but another method is to use Fox's "Bull, Am, Physics Soc.", Vol. 1. It can be calculated as described in No. 3, p. 123 (1956). If the Tg of the core portion is less than 15°C, the strength of the resulting coating film will be weak, and the coating film will tend to become too soft when heated. Therefore, the metal material coated with the composition, for example, if it is a steel plate, is likely to cause blocking when wound into a coil.
I have a problem with my work. The outermost shell portion must have a Tg of 10°C or less. When the temperature exceeds 10°C, when applied to metal materials, it is difficult to form a film at low temperatures, film defects are likely to occur, and sufficient performance cannot be expected in many cases.
Acrylic resin () has cationic nitrogen in the molecule derived from such a multilayer structure copolymer. Typical cationic resins include, for example, the resins shown in the following items (1) to (3). (1) One or more types selected from vinyl compounds containing an amino ester group such as dialkylaminoalkyl (meth)acrylate, and cationic nitrogen-containing vinyl compounds such as vinylpyridine, vinylimidazole, or their salts. A resin obtained by copolymerization. (2) A resin made by cationizing an acrylic resin copolymerized with glycidyl (meth)acrylate or chloromethyl methacrylate with dimethylamine, diethylamine, ethylenediamine, etc. (3) A resin containing an aminomethyl group obtained by reacting an acrylic resin copolymerized with p-chloromethylstyrene and an amine and/or a polyamine. In addition, an amphoteric ionic resin is a resin having cationic nitrogen and anionic carboxyl group in the molecule, and includes, for example, the resins listed in the following items (4) to (6). I can do it. (4) A resin in which a carboxyl group, which is an anionic group, is introduced into the cationic resin of items (1) to (3) above by a known method (for example, using chromium acetic acid, etc.). (5) Carboxyl group-containing (meth)acrylic resins and basic nitrogen compounds such as aziridine compounds such as ethyleneimine, propyleneimine, hydroxyethylethyleneimine, cyanoethylethyleneimine, 1,6-hexamethylene diethylene urea, and glycidylamine or its salts. A resin containing zwitterionic groups obtained by reaction with a containing alkylating agent. (6) One or more basic nitrogen-containing vinyl compounds such as dialkylaminoalkyl (meth)acrylate, vinylpyridine, vinylimidazole, or their salts, and (meth)acrylic acid, crotonic acid, or maleic acid. A copolymer obtained by using one or more carboxyl group-containing vinyl compounds such as acids as an essential component. etc. can be mentioned. Among these acrylic resins (), the
The resins shown in items (1) and (5) are particularly effective as the resin () in the present invention. In the present invention, as the acrylic resin (), various cationic resins and/or amphoteric ionic resins can be used as exemplified in items (1) to (6) above. However, in the case of a cationic resin, the amount of cationic nitrogen measured by a commonly known method such as colloid titration, conductivity titration, etc. is in the range of 0.01 to 5 mmol per 1 g of the resin. This is desirable. In the case of amphoteric ionic resins, the amount of cationic nitrogen and the amount of carboxyl groups that can be anionized (these amounts can also be measured by colloid titration, conductivity titration, etc.) are determined by 1 g of the resin. Preferably, the amounts range from 0.01 to 5 mmol each. If it is outside this range, the effect as a metal surface treatment composition will be insufficient, which is not preferable. When using the acrylic resin () in the present invention, it may be used as it is, or a part or all of the cationic nitrogen may be replaced with a salt of a mineral or organic acid such as hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, or formic acid, or a salt of a quaternary acid. It can be used as a grade ammonium salt, or as ammonia,
It is also possible to add basic substances such as amines and polyamines. The acrylic resin () is contained in an amount ranging from 0.5 to 600 g, preferably from 1 to 400 g per metal surface treatment composition of the present invention. If the amount is less than 0.5 g, the adhesion between the resulting metal surface treatment composition and the metal surface will be insufficient. Conversely, when a large amount exceeding 600 g is used, the liquid stability of the composition deteriorates. The chromium compound () used as necessary in the present invention is generally well-known.
CrO 3 , Cr(NO 3 ) 3 , CrCl 3 , Cr 2 (SO 4 ) 3
18H 2 O, CrPO 4・6H 2 O; chromates such as potassium chromate and ammonium chromate; water-soluble chromium compounds such as dichromates such as potassium dichromate, ammonium dichromate, and sodium dichromate; Water-insoluble chromium compounds such as strontium chromate, lead chromate, zinc chromate, etc. can be used. Among them, water-soluble chromium compounds such as chromic anhydride, chromate, and dichromate are preferred because they improve corrosion resistance even in small amounts. These chromium compounds () may be used alone or in combination of two or more, but the amount ranges from 0 to 50 g, preferably 0.1 g per metal surface treatment composition of the present invention.
Contains an amount of ~20g. Next, the acrylic resin () added as necessary is a cationic and/or amphoteric acrylic resin with a Tg of 10°C or higher, and is obtained by various conventionally known emulsion polymerization methods. Typical examples include the resins listed in sections (1) to (6) above, among which resins listed in section (1) or (5) above are used. A resin is preferable. However, it is not necessary to have a multilayer structure like the acrylic resin (). In acrylic resin (),
The amount of cationic nitrogen is preferably in the range of 0.01 to 3 mmol, more preferably 0.01 to 1 mmol, per gram of the resin. In the case of an amphoteric ionic resin, the amount of cationic nitrogen and the amount of anionizable carboxyl group are each 0.01 per gram of the resin.
Preferably, the amount is in the range from 3 mmol to 0.01 mmol to 1 mmol. Outside this range,
The effect as a metal surface treatment composition is insufficient and is therefore undesirable. The acrylic resin () is contained in an amount ranging from 0 to 600 g per metal surface treatment composition, and has the function of improving blocking resistance when the treated steel sheet is wound into a coil, and also prevents crosslinking. Since it has a small amount of thermoplasticity, it also works to improve drawing workability. It also works to improve the water resistance of the paint film. In the present invention, a hydrolyzate () of a tri- and/or dialkoxysilane compound is added as necessary, and the tri- and/or dialkoxysilane compound is one or two organic atoms per silicon atom. A silane compound in which a group and three alkoxy groups are bonded, and specific examples thereof include vinyldimethoxymethylsilane, methyltriethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyl-tris-(β-methoxyethoxy)silane, and γ. -Methacryloxypropyltrimethoxysilane, β-
(3,4-epoxycyclohexyl)-ethyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N- (β-aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-ureidopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldiethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-mercaptopropylmethyldimethoxysilane , γ-(3-aminoethyl)-aminopropylmethyldimethoxysilane,
Examples include γ-chloropropylmethyldimethoxysilane. To obtain the hydrolyzate () of these tri- and/or dialkoxysilane compounds, hydrolysis may be carried out in a mineral acid such as hydrochloric acid, phosphoric acid, or sulfuric acid, or an organic acid such as formic acid or acetic acid using a conventional method. . At this time, the hydrolysis may be carried out in the coexistence of water-dispersible silica () or may be carried out alone. In some cases, acrylic resin () may be used in the coexistence, or water-dispersible silica () and acrylic resin () may be used together.
Hydrolysis may be carried out in the coexistence of both. These hydrolysates () are per metal surface treatment agent.
It is used in an amount ranging from 0 to 200 g in terms of SiO 2 . When used in an amount of 200 g or less, it works to further improve blocking resistance, corrosion resistance, solvent resistance, water resistance, etc. Water-dispersible silica (), acrylic resin (),
When obtaining a composition consisting of a chromium compound (), an acrylic resin (), and a hydrolyzate of a tri- and/or dialkoxysilane compound () having the above specified ratio, these and water may be mixed in any order. . Moreover, as a mixing method, a usual method can be used. The scope of the present invention is not limited by these mixing order or method. Furthermore, tannic acid, gallic acid, thiourea, etc., which are generally known as components of rust preventive agents, may be added to the metal surface treatment composition of the present invention. Furthermore, by using a water-insoluble or water-dispersible inorganic substance in combination, it is possible to improve the surface condition and corrosion resistance of the metal to be coated. Such water-insoluble or water-dispersible inorganic substances include finely powdered silica, talc, diatomaceous earth, calcium carbonate, clay, titanium dioxide, aluminum silicate,
Examples include aluminum phosphate, alumina sol, magnesia sol, titania sol, and zirconia sol. Further, the amount used is preferably 50 g or less per 1 metal surface treatment composition of the present invention. The metal surface treatment composition of the present invention obtained in this way has excellent water resistance, alkali resistance, corrosion resistance, and coating base, due to the integrated action of water-dispersible silica () and acrylic resin (). sex,
It has drawing workability, blocking resistance, and workability,
Furthermore, by appropriately adding a chromium compound (), an acrylic resin (), or a hydrolyzate of tri- and/or dialkoxysilane (),
It exhibits even better drawing workability, blocking resistance, and corrosion resistance. The metal surface treatment composition of the present invention includes metals such as iron, steel, alloy steel, zinc, zinc alloy, aluminum, aluminum alloy; and iron, steel, alloy steel, zinc,
Can be used for metal materials such as metal coatings coated with zinc alloys, aluminum, aluminum alloys, etc., and exhibits particularly excellent effects on metal materials plated with zinc or alloyed zinc. It is. Moreover, these metal materials can be used in various shapes such as plate, pipe, and wire. To use the metal surface treatment composition of the present invention,
After coating the surface of a metal material at room temperature to 150°C, preferably room temperature to 70°C, by brush coating, spray coating, roll coating, dipping, etc., it is sufficient to simply dry it at a temperature above room temperature for several seconds to several minutes. In this case, sufficient effects can be obtained with a coating film having a thickness of about 0.1 to 5 μm. Metal materials treated with the composition obtained in this way have excellent water resistance, alkali resistance, solvent resistance, corrosion resistance, paint base properties, and drawing processability, making them useful and suitable for various uses. It is a great product. Hereinafter, the present invention will be explained in more detail using specific examples, but the present invention is not limited to the examples in any way. Note that % in Reference Examples and Examples indicates weight %. Example 1 466 parts of deionized water and 2 parts of an anionic emulsifier were added to a flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a thermometer, a nitrogen inlet tube, and a dropping funnel, and the temperature was raised to 70°C. Next, after adding 2 parts of ammonium persulfate, 28.0 parts of styrene, methyl methacrylate
27.5 parts, butyl acrylate 39 parts, acrylic acid 6 parts
and 0.5 parts of vinyltrimethoxysilane were added over 1 hour to carry out the first stage emulsion polymerization. After further polymerization for 1 hour, a monomer mixture consisting of 30 parts of styrene, 60 parts of butyl acrylate, 9 parts of acrylic acid, and 1 part of vinyldimethoxymethylsilane was added over a period of 1 hour to form a second stage (outermost shell part). (constituting) was subjected to emulsion polymerization to obtain a multilayer polymer with a Tg of approximately 19°C in the core and approximately -12°C in the outermost shell. Next, 7 parts of ethyleneimine and 16 parts of deionized water were added to this polymer, and 3 parts of it was heated at 50°C.
After reacting for a period of time, it was neutralized with ammonia to a pH of 9.0 to obtain an amphoteric ionic acrylic resin (2) having a solid content of 30%. To 600 parts of the resulting amphoteric ionic acrylic resin (), 100 parts of water-dispersible silica () (trade name, Snowtex O, 20% SiO 2 product) and 5
Water-dispersible silica () is prepared by adding 2 parts of % chromic anhydride and bringing the total volume to 1 part with deionized water.
A metal surface treatment composition was obtained containing 20 g/in terms of SiO 2 , 180 g/in an amphoteric ionic acrylic resin (), and 0.1 g/in a chromium compound (in terms of SiO 2 ). This composition will be referred to as Composition A. Example 2 In the same manner as in Example 1, 55 parts of methyl methacrylate and 39 parts of butyl acrylate were prepared in the first stage.
The second stage contains 4 parts of methyl methacrylate, 81 parts of butyl acrylate, 14 parts of acrylic acid and γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane. Consisting of 1 part silane, Tg of core part is approximately 24℃, outermost shell part is approximately -35℃
After synthesizing a multilayer structure polymer at a temperature of 30.degree. C., a cationization reaction was carried out with 6 parts of ethyleneimine, and after neutralization with ammonia, an amphoteric ionic acrylic resin () with a solid content of 30% and a pH of 9.0 was obtained. Water-dispersible silica ()
(Product name: Snowtex C, SiO 2 20% product) 200
530 parts of the above-mentioned acrylic resin () and 20 parts of 5% chromic anhydride, and the whole was diluted with deionized water.
By making water-dispersible silica ()
40g/ in terms of SiO 2 , 160g/acrylic resin () and 1 chromium compound ()
A metal surface treatment composition containing g/g/g was obtained. This composition will be referred to as Composition B. Example 3 In the first stage, 55 parts of methyl methacrylate, 33 parts of butyl acrylate, and 10 parts of acetate of dimethylaminoethyl methacrylate were prepared in the same manner as in Example 1 except that a nonionic emulsifier and a cationic emulsifier were used as emulsifiers. The second stage contains 5 parts of methyl methacrylate, 75 parts of butyl acrylate, 5 parts of acetate of dimethylaminoethyl methacrylate, and 2 parts of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane.
A cationic acrylic system with a solid content of 30% and a pH of 5.0, with a core Tg of approximately 27°C and an outermost shell Tg of approximately -30°C, consisting of 14 parts and 1 part of γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane. Resin () was obtained. next,
300 parts of water-dispersible silica (trade name, Snowtex C, 20% SiO 2 product) was treated with a quaternary ammonium salt. The water-dispersible silica () treated with this quaternary ammonium salt is added to the acrylic resin () 460.
By adding 1 part and 10 parts of 5% chromic anhydride and bringing the whole to 1 part with deionized water, the water-dispersible silica () was converted to 60 g/SiO 2 , the acrylic resin () was 138 g/and the chromium compound. ()of
A metal surface treatment composition containing 0.5 g/metal was obtained.
This composition will be referred to as Composition C. Example 4 After reacting 200 parts of an emulsion polymer with a solid content of 40% and having a Tg of about 13°C obtained from 60 parts of methyl methacrylate, 38.8 parts of 2-ethylhexyl acrylate and 1.2 parts of acrylic acid with 0.57 parts of ethyleneimine. , neutralized with ammonia to obtain a zwitterionic acrylic resin () with a solid content of 40% and a pH of 8.5. To this, 267 parts of the acrylic resin () obtained in Example 2,
200 parts of water-dispersible silica (trade name, Snowtex C, 20% SiO 2 product) and 5% chromic anhydride 10
Convert water-dispersible silica () to SiO 2 by adding 1 part and bringing the whole to 1 with deionized water.
A metal surface treatment composition containing 40 g/acrylic resin (2), 80 g/1 chromium compound (2), and 80 g/1 acrylic resin (2) was obtained. This composition is referred to as Composition D. Example 5 In Example 4, a hydrolyzate of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane was further added, and the amount of water-dispersible silica () was 40 g/SiO 2 .
, Acrylic resin () 80g/, Chromium compound () 0.5g/, Acrylic resin ()
A metal surface treatment composition containing 80 g/hydrolyzate V and 5 g/hydrolyzate V in terms of SiO 2 was obtained. This composition is referred to as Composition E. Comparative Example 1 In Example 1, the same amounts of methyl methacrylate, acrylic acid and vinyltrimethoxysilane were used as in Example 1, and the ratio of styrene and butyl acrylate in the monomer composition was Part Tg
was changed to about 0°C, and the Tg of the outermost shell was changed to about 0°C, and a multilayer structure copolymer was synthesized. Subsequently, in the same manner as in Example 1, water-dispersible silica () was mixed with SiO A metal surface treatment composition containing 180 g/ampholytic acrylic resin and 0.1 g/chromium compound ( 2) was obtained. Comparative Example 2 In Example 2, the composition of the monomers used was mixed in the first stage and the second stage and emulsion polymerized in one stage,
Water-dispersible silica () was prepared in the same manner as in Example 2 except that an emulsion polymer with a Tg of about -12°C was used.
40g/acrylic resin converted to SiO 2 160g
A metal surface treatment composition was obtained containing 1 g/g/g of the chromium compound () and 1 g/g of the chromium compound (). Comparative Example 3 Example 4 except that methyl methacrylate/2-ethylhexyl acrylate/acrylic acid copolymer having a Tg of 0°C was used instead of the amphoteric ionic acrylic resin () used. Using the same method as in 4, water-dispersible silica () was converted to SiO 2 at 40 g/acrylic resin () and chromium compound () was 0.5 g/in terms of SiO 2 .
A metal surface treatment composition containing 80 g/g of acrylic resin and 80 g/g of acrylic resin was obtained. Example 6 In Example 2, water-dispersible silica () was prepared in the same manner as in Example 2 except that chromic anhydride was not used.
A metal surface treatment composition was obtained containing 40 g of SiO 2 and 160 g of acrylic resin. This composition is referred to as Composition F. Comparative Example 4 In Comparative Example 2, water-dispersible silica () was prepared in the same manner as Comparative Example 2 except that chromic anhydride was not used.
40g/acrylic resin converted to SiO 2
A metal surface treatment composition containing 160g/containing was obtained. Examples 7 to 12 and Comparative Examples 5 to 9 Using commercially available electrogalvanized steel sheets (trade name: ZINKOTE, manufactured by Nippon Steel Co., Ltd.) that were chromate-treated and having a thickness of 0.6 mm, Examples 1 to 1 were prepared. Using the composition obtained in 6 and the compositions obtained in Comparative Examples 1 to 4, respectively,
After spray coating to a film thickness of approximately 2.0μ, heat at 100℃.
Drying was performed for 60 seconds to obtain a surface-treated board. Table 1 shows the test results of these treated plates. The evaluation was conducted as follows. Γ Primary corrosion resistance: A salt spray test was conducted according to JISZ-2371, and the area where white rust occurred was evaluated in %. Γ3T bending workability: The bent surface was crimped with adhesive tape and then peeled off, and evaluated using a 10-point (full-point) system. Γ Drawing workability: After applying oil, using a square head of 50 mm x 50 mm, drawing to a depth of 30 mm with 50 kg of wrinkles suppressed, degreased, and adhesive tape was crimped and peeled off to evaluate its inner and outer surfaces. ◎…no peeling, ○…almost no peeling,
△...Partly peeled off, ×...Full surface peeled off. Γ Blocking resistance: 50% of treated plate coated on both sides
Cut into pieces of mm x 50 mm and stack 4 pieces at 50°C.
After crimping for 20 minutes under a pressure of 1000 kg/cm, the blocking property was measured. ◎...No blocking, ○...Slight blocking, △...Part of the coating film is blocked and peeled off. ×…Full surface blocking Γ Paint adhesion: Commercially available melamine-alkyd resin
90℃ x 20 to make PWC50% film thickness about 25μ
After baking for a minute, Erichsen was extruded to 7 mm, cellophane tape was pressed and then peeled off, and evaluation was made on a 10-point scale (full score).

【表】 以上のテスト結果から、本発明の金属表面処理
組成物がすぐれている事、又、処理された亜鉛め
つき鋼が極めて有用な事がわかる。 実施例 13 板厚0.6mmの市販の亜鉛―アルミ合金めつき鋼
板(商品名、スーパージンク、新日本製鐵(株)製)
を使用し、実施例4で得た組成物(D)を用いて膜厚
2μになる様に処理した後、実施例7におけると
同様に、一次耐食性、耐ブロツキング性を試験し
た。市販の亜鉛―アルミ合金めつき鋼板は24時間
後には全面に錆の発生が認められたが、組成物(D)
で処理したものは96時間後も錆の発生は認められ
ず、又、ブロツキングテストにおいてもまつたく
異常は認められなかつた。
[Table] From the above test results, it can be seen that the metal surface treatment composition of the present invention is excellent and that the treated galvanized steel is extremely useful. Example 13 Commercially available zinc-aluminum alloy plated steel sheet with a thickness of 0.6 mm (trade name: Super Zinc, manufactured by Nippon Steel Corporation)
After treating the composition (D) obtained in Example 4 to a film thickness of 2 μm, the primary corrosion resistance and blocking resistance were tested in the same manner as in Example 7. Commercially available zinc-aluminum alloy plated steel sheets showed rust on the entire surface after 24 hours, but composition (D)
After 96 hours, no rust was observed on the treated products, and no abnormality was observed in the blocking test.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 金属表面処理組成物1当り、 水分散性シリカ()をSiO2に換算して0.5〜
250gの範囲の量、 重合性不飽和基を有するアルコキシシラン化合
物(a)0.1〜10重量%、重合性不飽和カルボン酸(b)
0〜20重量%、アルキル基の炭素数が1〜8であ
る(メタ)アクリル酸アルキルエステル(c)20〜99
重量%、これらと共重合可能な単量体(d)0〜40重
量%(但し、(a),(b),(c)及び(d)の合計は100重量
%である。)からなる単量体成分を多段乳化重合
して得られる芯部分のTgが15℃以上であり、最
外殻部分のTgが10℃以下である多層構造共重合
体から誘導される陽イオン性及び/又は両性イオ
ン性アクリル系樹脂()を0.5〜600gの範囲の
量、 クロム化合物()を0〜50gの範囲の量、 Tgが10℃以上である陽イオン性及び/又は両
性イオン性アクリル系樹脂()を0〜600gの
範囲の量、 並びに、トリ及び/又はジアルコキシシラン化
合物の加水分解物()をSiO2に換算して0〜
200gの範囲の量含有し、但し、(),(),
(),()及び()の合計が700gを超えない
ことを特徴とする金属表面処理組成物。
[Claims] 1 Water-dispersible silica () per metal surface treatment composition is 0.5 to 0.5 in terms of SiO 2
Amount in the range of 250 g, alkoxysilane compound having polymerizable unsaturated groups (a) 0.1 to 10% by weight, polymerizable unsaturated carboxylic acid (b)
0 to 20% by weight, (meth)acrylic acid alkyl ester (c) in which the alkyl group has 1 to 8 carbon atoms 20 to 99
% by weight, monomer (d) copolymerizable with these 0 to 40% by weight (however, the total of (a), (b), (c) and (d) is 100% by weight) A cationic and/or copolymer derived from a multilayer structure copolymer obtained by multi-stage emulsion polymerization of monomer components, in which the core portion has a Tg of 15°C or higher and the outermost shell has a Tg of 10°C or lower. Zwitterionic acrylic resin () in an amount ranging from 0.5 to 600 g, chromium compound () in an amount ranging from 0 to 50 g, cationic and/or zwitterionic acrylic resin () with a Tg of 10°C or higher. ) in an amount in the range of 0 to 600 g, and the hydrolyzate of tri- and/or dialkoxysilane compound () in an amount of 0 to 600 g in terms of SiO 2
Contains an amount in the range of 200g, provided that (), (),
A metal surface treatment composition characterized in that the total of (), () and () does not exceed 700g.
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