JPS63186778A - 金属表面処理組成物 - 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、アルコキシ（又はアルコキシアルコキシ）シ
ラン基を樹脂骨格中に必須成分として含有する有機系樹
脂と粒径が５００ｍＪＬ以下のシリカ粒子とを反応させ
てなる複合体樹脂に、６価クロムよりなるクロム化合物
を混合してなる組成物を金属表面に塗布し、高度の耐食
性と塗装下地性を有する処理表面を与えることを目的と
する金属表面処理組成物に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする問題点］従来、
金属の耐食性と塗装下地性を付与する目的で、リン酸塩
処理またはクロム酸塩処理が一般的方法として古くから
利用されている。また、近時、公害対策を目的として６
価クロム化合物、フッ素化合物、リン酸化合物などを利
用しない表面処理剤の開発がなされている。この目的の
表面処理剤として本出願人は水分散性シリカと水性有機
重合体樹脂とを主成分とする無機−有機複合体組成物を
提案した（たとえば、特公昭５４−３４４０６号公報、
特公昭５４−３４７８３号公報、特公昭５４−３４７８
４号公報、特公昭５５−４１７１１号公報、特公昭５５
−４１７１２号公報、特公昭５５−４１７１３号公報、
特公開５７−３０８６７号公報、特開昭６０−１９９０
７４号公報等参照）、かかる組成物は従来のリン酸亜鉛
処理、クロム酸塩処理に匹敵する効果が得られ、また、
塗布無水洗型であるため処理工程の省力化が図られるな
どの効果から無公害型の金属表面処理剤として実用化さ
れている。

しかしながら、その効果は従来公知の一般的表面処理技
術と同等ないしはやや良好な程度であること、皮膜の形
成に焼付けが必要であり、硬化不足では皮膜の耐水性、
耐薬品性（たとえば、耐アルカリ性、耐酸性、耐有機溶
剤性など）が劣るなどの欠点が生じるため比較的高温の
焼付炉の設置が必要であることなどさらに改善する余地
が残されている。

［問題を解決するための手段］ そこで、本発明者らは上記の欠点を改良し、さらに従来
公知の方法に比べて格段に優れた耐食性と塗装下地性を
付与する表面処理組成物を開発すべく鋭意研究を重ねた
結果、本出願人の開発になる上記無機−有機複合体組成
物（以下このものを単に「シリカ複合体」と略称する）
にさらに６価クロムよりなるクロム化合物を混合含有せ
しめた組成物を金属表面に塗布して乾燥することにより
形成した皮膜が、従来のクロム醜塩処理皮膜［たとえば
、反応型クロメート系や、シリカ−クロメート（特公昭
４５−３８８９１号公報参照）、有機樹脂−クロメート
（特公昭５６−３９３９３号公報参照）などの塗布無水
洗型クロメート系など］、リン酸亜鉛処理皮膜、シリカ
複合体処理皮膜に比べて、耐塩水噴霧試験（ＪＩＳ−２
３７１）における耐久性が数倍にも達する憬れた耐食性
を示すとともに塗装下地性としても優れた密着性を示す
こと、並びに出願人が先に提案したシリカ複合体処理に
比較して低温度で硬化させ得ることを見出し本発明を完
成するに至った。

本発明による組成物は、塗布無水洗型であるため、有害
成分である６価クロムの流出、飛散あるいは排水、スラ
ッジ発生などの問題がなく且つ低公害型、処理工程の省
力化などの優れた特徴を備えている。

かくして本発明に従えば、ジまたはトリ（アルコキシ又
はアルコキシアルコキシ）シラン基を有機樹脂骨格中に
含有せしめた有機系樹脂（以下「シラン化樹脂」と称す
る）とシリカ粒子とを水と無機酸又は有機酸の存在下に
、１０℃以上沸点以下の温度範囲で反応せしめてなる有
機−無機複合体樹脂（以下、「複合体樹脂」と称する）
組成物に６価クロムよりなるクロム化合物を混合してな
る金属表面処理組成物が提供される。

本発明で用いる複合体樹脂はたとえば下記の方法によっ
て合成することができる。

（Ａ）水分散性シリカ、水溶性もしくは水分散性のシラ
ン化樹脂、水および無機酸又は有４５１酸からなる混合
物を１０℃以上沸点以下の温度範囲で反応せしめる。

（Ｂ）有機溶剤分散性シリカ、有機溶剤溶解（もしくは
分散）性のシラン化樹脂、有機溶剤、水および無機酸又
は有機酸からなる混合物を１０℃以上沸点以下の温度範
囲で反応せしめる。

以下に、該複合体樹脂の製造方法についてさらに詳細に
説明する。

（１）シリカ粒子 本発明で用いるシリカ粒子とは、−次粒子径が５〜５０
ｍル、二次粒子径が５００ｍｇ以下の超微細な無定形の
シリカ粒子が好適に用いられ、粒子表面にシラノール基
を有しており、市場への供給形態によってたとえば下記
の３種類に分類され、いずれも本発明に用いることがで
きる。

（１）−１シリカ微粉末ニ一般に乾式シリカと称される
一次粒子径が５〜５０ｍＩＬのもので、四塩化ケイ素の
燃焼によって製造される。このシリカ微粉末は上記の合
成方法（Ａ）、（Ｂ）に従って、水分散液又は有機溶剤
分散液のいずれかの形態にして使用される。具体的には
デグサ社の商品名「アエロジル」などが利用できる。

（１）−２水分散性シリカ：いわゆるコロイダルシリカ
であって、水ガラスの脱ナトリウム（イオン交換法、酸
分解法、解膠法）によって製造され。

−次粒子径が５〜５０ｍｐで、このものは通常水性分散
液として供給されており、それをそのまま前記合成方法
（Ａ）に使用することができる。

該コロイダルシリカは、水分散液の状態で酸性側、塩基
性側のいずれであっても用いることができ、水溶性もし
くは水分散性のシラン化樹脂との反応は酸性領域で行な
うため、酸性側のコロイダルシリカ、例えば商品名スノ
ーテックス−〇またはスノーテックスＯＬ（日産化学工
業■製）で市販されている非安定化シリカ（ｐＨ２〜４
）が利用できる。一方、塩基性側のコロイダルシリカと
しては、微量のアルカリ金属イオン、アルミニウムイオ
ン、アンモニウムイオン又はアミンの添加によって安定
化したシリカ（ｐＨ８、４〜１０）があり、商品名スノ
ーテックス２０、スノーテックスＣ、スノーテックスＮ
（以上は日産化学工業■製）などをあげることができる
。

（１）−３前記合成方法ＣＢ）で用いる有機溶剤分散性
シリカ（以下、このものを「オルガノシリカゾル」と称
す）は、例えば米国特許第２．２８５．４４９号に記載
された有機溶剤に分散されたものがあげられる。すなわ
ち、水性コロイダルシリカを有機溶剤で置換したメタノ
ール又はインプロパツール、ブトキシエチルアルコール
などのアルコール分散媒体が実用的に供されており、具
体的には触媒化成工業■製の商品名「オスカル」などが
あり、本発明ではいずれのタイプも使用することができ
る。

（２）シラン化樹脂 これは、上記シリカ粒子と反応せしめて複合体樹脂を製
造するためのものであって、有機樹脂骨格に、ジまたは
トリ（アルコキシまたはアルコキシアルコキシ）シラン
基（以下「アルコキシシラン基」と略称する）を結合せ
しめてなるものである。

該シラン化樹脂は、１分子中に２〜３個のアルコキシシ
ラン基および少なくとも１個の後述する特定官能基を有
してなるアルコキシシラン化合物を、それ自体で重合、
もしくは重合性不飽和ビニル単量体と共に共重合せしめ
るか、または有機樹脂と反応せしめることによって得ら
れる。

（２）−１アルコキシシラン化合物 １分子中に２〜３個のアルコキシシラン基と少なくとも
１個の特定官能基とを有する化合物であって、該特定官
能基として、例えばビニル基（ＣＨ２＝ＣＨ−）、アミ
ノ基（ＮＨ２−）　、グカプト基（ＨＳ−）などがあげ
られ、該化合物は、いわゆるファンクショナルシラン化
合物またはシランカップリング剤とも称されており、下
記一般式で表わされるものから選ばれた１種もしくは２
種以上が使用できる。

一般式 ％式％） ［式中、Ｒ′は前記特定官能基を有するもので、ビニル
基、γ−アミノプロピル基、γ−（２−アミノエチル）
アミノプロピル基、γ−メルカプトプロピル基、γ−グ
リシドキシプロビル基、γ−メタクリルオキシプロピル
基、Ｋは炭素数１〜８のアルキル基、アルキルアルコキ
シ基、アリル（Ａｌ　１ｙｌ）基、アリール（Ａｒｙｌ
）基およびこれらのアルコキシル基、ｎは１〜２の整数
である］ かかる一般式で示されるアルコキシシラン化合物として
、例えば、ジビニルジェトキシシラン、ジビニル−β−
メトキシエトキシシラン、ジ（γ−グリシドプロピル）
ジメトキシシラン、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−グリシドキ
シプロビ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−メタク
リルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプ
トプロピルトリメトキシシランなどをあげることができ
る。

本発明において、上記一般式で示されるアルコキシシラ
ン化合物のうち、特に好適に使用できるものとして、γ
−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、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−グリシドキシプロビルトリメトキシ
シラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシランなどが
あげられる。

（２）−２ビニル単量体 これは、重合性不飽和結合を少なくとも１個有する単量
体であって、前記アルコキシシラン化合物のうち、ビニ
ル基を有する化合物と反応（共重合）せしめてシラン化
樹脂を製造するのに有用である。該ビニル単量体として
は、例えば以下に列挙するものが使用できる。

アクリル酸のアルキル（炭素数１〜２２）エステル単量
体類、メタクリル酸のアルキル（炭素数１〜２２）エス
テル単量体類、カルボキシル基含有ビニル単量体類、ア
ミノ基含有ビニル単量体類、グリシジル基含有ビニル単
量体類、その他のビニル単量体類（たとえば、スチレン
、ビニルトルエン、アクリロニトリル、塩化ビニル、酢
酸ビニル、エチレン、プロピレン、ブテン、フチレン、
インブチレン、ビニルトルエン、ジビニルトルエン、塩
化ビニリデンなど）などがある。

本発明において、シラン化樹脂の製法の一例としてビニ
ル基含有アルコキシシラン化合物のみを重合せしめるこ
とがあげられるが、それによって得られるシラン化樹脂
の硬さ、柔軟性、架橋性などを付与する目的で、上記し
た各種ビニル単量体を共重合せしめることが好ましい、
ビニル単量体を共重合させる割合は、ビニル基含有アル
コキシシラン化合物との合計量にもとづいて、３０重量
％以下、好ましくは５〜２０重量％が適している。そし
て、これらの重合ならびに共重合は、通常の溶液重合、
エマルジョン重合、懸濁重合などによって行なわれる。

かかる重合もしくは共重合反応によって得られた生成樹
脂（シラン化樹脂）の骨格には、ビニル基を有するアル
コキシシラン化合物に含まれる２〜３個のアルコキシシ
ラン基が結合しているのである。また、この重合体をア
ルキド、エポキシ、ポリブタジェン、ポリウレタン、フ
ェノール樹脂もしくはアミン樹脂などによって変性した
ものも使用できる。

（２）−３有機樹脂 これは、前記アルコキシシラン化合物が有する特定官能
基（例えば、アミノ基、グリシドキシ基、メルカプト基
など）と反応する官能基、例えばエポキシ基、メチロー
ル基、−ＮＨＣＯＮＨＣＨ２０Ｈ、カルボキシル基、エ
ステル基、アルデヒド基、カルボニル基、ハロゲン元素
、アミノ基、水酸基、不飽和結合、インシアネート基、
メルカプト基などから選ばれた１種もしくは２種以上の
官能基を側鎖および（または）主鎖に有する有機樹脂で
ある。

かかる官能基を有する有機樹脂としては、例えば、アク
リル系共重合体樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、フ
ェノキシ樹脂、ポリブタジェン樹脂、−塩基酸（脂肪酸
も含む）もしくは多塩基酸変性ポリブタジェン、メチロ
ール化フェノール樹脂、メチロール化尿素樹脂、メチロ
ール化メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、墳化ビニル樹
脂、塩化ビニリデン樹脂、アルカノールアミン変性ポリ
ウレタン樹脂、アミンまたはポリアミン変性エポキシ樹
脂、アミン−ウレタン変性エポキシ樹脂、α拳オレフィ
ンーα・β不飽和カルボン酸共重合体、ポリカルボン醸
樹脂、アルデヒド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、不飽
和結合を導入したアクリル樹脂、アルキド樹脂ならびに
エポキシ樹脂、ポリビニルアセタール類、合成乾性油、
マレイン化油、合成ゴムおよびこれらの２種以上の混合
物、付加縮合物などがあげられ、これらは水溶化（もし
くは水分散化）が可能なものあるいは有機溶剤に可溶な
もののいずれでも使用でき、水溶性（もしくは水分散性
）の樹脂は前記（Ａ）による複合体樹脂の製造に、また
有機溶剤可溶型樹脂は前記（Ｂ）による複合体樹脂の製
造に使用される。前記した樹脂の中で１本発明に好適な
ものは、有機溶剤可溶で、分子内に水酸基を含有する樹
脂であり、中でもアクリル系共重合体、アルキド樹脂、
エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール
類が好適である。

上記のアルコキシシラン化合物と有機樹脂とを反応せし
めて、アルコキシシラン基を共有結合的に有せしめてな
るシラン化樹脂を製造するにあたり、アミン基（特定官
能基）を有するアルコキシシラン化合物に対しては、例
えば、エポキシ基、メチロール基、−ＮＨＣＯＮＨＣＨ
２０Ｈ。

カルボキシル基、アルデヒド基、カルボニル基、ハロゲ
ン元素などを有する有機樹脂を反応させることが好まし
い、また、グリシドキシ基含有アルコキシシラン化合物
に対しては、例えばアミノ基、水酸基、カルボキシル基
などを有する有機樹脂を反応せしめることが好ましい、
さらに、メルカプト基を有するアルコキシシラン化合物
に対しては、例えば重合性不飽和結合、インシアネート
基、メルカプト基などを有する有機樹脂を反応せしめる
ことが好ましい。

このような反応は、後記する酸触媒などの存在下で、付
加または縮合などの反応で行なわれる。

このように、アルコキシシラン化合物は、それ自体また
はビニル単量体もしくは有機樹脂との間に、重合反応、
付加反応、縮合反応などによって結合しており、その結
果、アルコキシシラン基を共有結合的に樹脂骨格中に導
入してなるシラン化樹脂が得られるのである。

所望により、これらのシラン化樹脂を水溶化もしくは水
分散化するには、樹脂骨格中に導入された官能基（水酸
基、カルボキシル基及びアミ７基）に応じて、酸性樹脂
の場合にはアミン化合物（例えばモノエチルアミンに代
表される脂肪族アミン類、ジェタノールアミンに代表さ
れるアルカノールアミン類、ピリジンなどの環状アミン
類）、アンモニア水又はアルカリ金属水酸化物で中和す
ることによって、一方、塩基性樹脂の場合には酢酸、乳
酸などの脂肪酸やリン酸などの鉱酸で中和することによ
って達成することができる。

本発明で用いるシラン化樹脂において、′有機樹脂（ア
ルコキシシラン化合物以外の構成するビニル単量体も含
む）とアルコキシシラン化合物との構成割合は、固形分
の重量百分比で、有機樹脂が７０〜９９％、好ましくは
８０〜９５％、アルコキシシラン化合物が３０〜１％、
好ましくは２０〜５％であって、アルコキシシラン化合
物が１％未満ではシリカ粒子との架橋効果が十分でなく
、また、３０％を越えて添加しても、架橋効果を更に著
しくすることはできない。

（３）複合体樹脂 これは、上記したシリカ粉末とシラン化樹脂とを、水お
よび無機酸または有機酸の存在下で１０℃以上、沸点以
下の温度範囲で反応せしめることによって得られる。

本発明での複合体樹脂製造におけるシリカとシラン化樹
脂との配合割合は、固形分の重合百分比で５：９５ない
しは７５：２５、好ましくは２０：８０ないしは６０：
４０である。シリカが５重量％未満であると形成被膜の
耐食性が低下し、シリカが７５％を越えると形成皮膜の
たわみ性、連続皮膜性が十分でなく亀裂を生じ易く、皮
膜内部での凝集破壊が起り易く上塗塗膜との付着性が十
分に得られない。

本発明における複合体樹脂を製造するに際しては、まず
、シラン化樹脂のアルコキシシラン基中のアルコキシ基
を加水分解してシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）とすること
が必須条件となる。かかる加水分解触媒とて水および無
機酸あるいは有機酸が必要である０反応系中における水
の存在割合が反応速度に及ぼす影響は一般には特に著し
いものではないが、極端に少くない場合、たとえば、０
．１重量％未満では加水分解が緩慢にすぎ、実用性は乏
しい。

加水分解触媒として用いられる無機酸または有機酸は解
離定数値（ＰＫａ）が７以下の水溶性酸類が好ましい、
具体的には塩酸、硫酸、硝酸、塩素酸、リン酸、オルト
リン橢、蟻醜、酢酸、プロピオン酸、アクリル酸、乳酸
、シュウ酸、マレイン酸、酒石酸、クエン酸、没食子酸
などをあげることができる。また、反応は緩慢ではある
が塩基性触媒（金属水酸化物、アンモニア、アミン類）
も使用することができる。

複合体樹脂を製造するには、まず、シラン化樹脂をその
形態に応じて、水又は有機溶剤に溶解又は分散させて固
形分４０重量％以下として反応容器に仕込み、攪拌しな
がら加水分解触媒の水溶液を滴下する。引続いて、水分
散又は有機溶剤分散したシリカ成分を加え十分に混合す
る。この混合液は常温下、好ましくは１０℃以上で熟成
することによって複合体樹脂とすることができるが、強
じんな被膜を得るめには混合液を５０℃以上。

沸点（通常１０５〜１１０℃程度）以下の温度で連続的
に加熱することが望ましく、具体的には５０〜９０℃で
加熱することによって２成分（シラン化樹脂、シリカ）
間の結合が充分に行われる。加熱を継続するにしたがっ
て混合液の粘度は徐々に上昇するが、遂にはほぼ一定と
なり変化が認められなくなるから、その時期をもって終
点とし加熱を停止すれば良い０通常は終点に至るまでに
０．５〜５時間を必要とする。

本発明においては、上記のシリカ複合体に、必須成分と
して６価クロムよりなるクロム化合物が添加されるが、
かかる化合物として下記に例示するものなどがある。

一ジ量」−匹差ゴし色物： 無水クロム酸（Ｃｒ０３）、クロム酸リチウム（Ｌｉ２
　ＣｒＯ４＊２Ｈ２０）、クロム酸ナトリウム（Ｎａ２
　ＣｒＯ４ａ　ｌ０Ｈ２０）、クロム酸カリウム（Ｋ２
　Ｃｒｏｍ　）　、クロム酸アンモニウム（、（ＮＨ４
）２　Ｃｒ０４）、重クロム酸ナトリウム（Ｎａ２　Ｃ
ｒ２０．ｅ　２Ｈ２０）、重クロム酸カリウム（Ｋ２　
Ｃｒ２０７）、ｆｆｉクロム酸アンモニウム（（ＮＨ４
）２Ｃｒ２０７）、クロム酸ストロンチウム（ｓ　ｒＣ
ｒ０４　）、クロム酸バリウム（ＢａＣｒｏ４　）、　
クロム酸鉛（ＰｂＣｒＯ４）、　クロム酸カルシウム（
ＣａＣｒＯ＜）、塩基性クロム酸亜鉛（Ｚ　ｎＣｒ　０
４　・４Ｚｎ　（ＯＨ）　２　）　、塩基性クロム酸亜
鉛カリウム（Ｋ２Ｏ・４ＺｎＯ・４Ｃｒ０３　　＊　３
Ｈ２０）、Ｉｙ、ド拳シリコクロメート　（Ｓ　ｉ　０
２　　・Ｐ　ｂＣｒｏ４）など。

クロム　　ロム　　　ニ クロム酸クロムは６価クロムと３価クロムよりなる複合
化合物である。かかる化合物を製造する方法は特に限定
されるものでなく、上記の水溶性クロム酸及び塩類をメ
タノール、エタノールなどの１価アルコール類；でん粉
、ソルビトール、エチレングリコール、グリセリンなど
の多価アルコール類；ハイドロキノン、カテコールなど
の芳香族多価アルコール；しょ糖、グルコースなどの多
糖類；ホルマリンなどのアルデヒド類；過酸化水素、ヒ
ドラジンなどの無機化合物など酸化分解生成物が残存し
ない化合物で還元することによって得られる。これらの
還元剤の使用量はクロム酸クロム中の６価クロムの所望
量に応じて化学量論的に定められ、加熱することによっ
て還元反応をおこなうことができる０本目的に好適なり
ロム化合物としては可溶性金属類を含まない無水クロム
酸を用いることが好ましい。

本発明におけるクロム化合物の配合量は、シリカ複合体
の固形分の比率で４０重量％以下、好ましくは１〜３０
重量％の範囲である。添加量が４０重量％を越えると部
分的に凝集物が生じて均一な組成物が得られなくなると
ともに、皮膜の耐水性が低下しブリスター発生を引き起
し、さらに６価クロムが溶出する恐れがある。一方、添
加量が１重量％以下では十分な耐食効果が得られない。

本発明の組成物のすぐれた耐食性の効果については、未
だこれを十分に明らかにするに至っていないが、下記の
作用機構が予想される。すなわち、組成物中の６価クロ
ム化合物による金属表面における不ｆ＠態化膜の形成、
及びシリカ複合体中のシリカ成分との複合的作用による
防錆皮膜の形成が考えられる０例えば、本発明の組成物
を金属板に塗布したのち、有機溶剤（塩化メチレン）及
びイオン交検水にて反覆処理して塗布膜を除去し、金属
表面をけい光Ｘ線分析、Ｘ線マイクロアナライザー分析
、光電子分光分析等により観察したところ、クロム、ケ
イ素の元素が検出された。このことは本発明の組成物を
金属に塗布すると同時にクロム、ケイ素（コロイダルシ
リカ及びシラン化合物に由来する）が金属面に選択的に
配向して皮膜を形成することを示唆している。

また１本発明の組成物を塗布した処理板の硬化成膜過程
で、クロム化合物中の３価クロムおよび６価クロムの酸
化還元反応によって生じた３価クロムとシリカ複合体中
の官能基（水酸基、カルボキシル基、カルボニル基、ア
ミ７基など）との架橋反応によって、形成塗膜が緻密化
され、腐食形成要因物質を遮断する障壁的皮膜となり且
つ前記のクロム−ケイ素よりなる皮膜との相剰的効果に
よって、優れた耐食性を示すものと考えられる。

本発明において上記の必須および所望成分の他に必要に
応じて下記の物質を併用し更に硬化性、防食性、被膜の
潤滑性、通電性などを付与することができる。すなわち
、特公昭５５−４１７１１号公報に記載の如きチタン、
ジルコニウム、アルミニウムなどのキレート化合物、特
公昭５７−３０８８７号公報及び特開昭５５−６２９７
１号公報に記載の如き酸素酸塩類、金属塩類等を併用す
ることによって、低温硬化が可能となる。

また、通常公知の防錆用顔料（例えば、鉛丹、亜酸化鉛
、シアナミド鉛、鉛庸カルシウム、塩基性硫酸鉛、リン
酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、モリブデン酸カリウム、メ
タホウ酸バリウムなど）や防錆剤（フェノール性カルボ
ン酸類、有機リン酸類、フィチン酸、尿素誘導体類、イ
ミダゾール誘導体類、亜硝酸塩類など）などを添加して
防食性を向上させることが可能である。また、二硫化モ
リブデン、ポリエチレン樹脂粉末、フッ素樹脂粉末など
を併用して被膜の潤滑性を高め加工性を向上させること
も可能である。

また、導電性物質を混合して通電性皮膜を形成する組成
物とすることもでき、それによって電気溶接性、電気泳
動塗装性を付与することができる。かかる導電性物質と
しては、例えば亜鉛、アルミニウム、鉄、コバルト、ニ
ッケル、マンカン、クロム、モリブデン、タングステン
、銅、鉛、錫などの金属粉末及びそれらの合金粉末、導
電性カーボン、黒鉛の粉末、リン化鉄粉末、アルミニウ
ムドープ酸化亜鉛粉末、酸化スズ−酸化チタン、酸化ス
ズ−硫酸バリウム、酸化ニッケルーアルミナなどの半導
体酸化物などがあげられる。

また、通常の加飾用に用いられる有彩色顔料あるいは体
質顔料あるいは染料等を分散させて、有彩色透明皮膜あ
るいは光学的隠ぺい性を有する皮膜を形成する組成物と
することもできる。

該複合体樹脂の樹脂酸化が４０以上の場合には、アルカ
リ成分（たとえば、アンモニア、アミン、金属水酸化物
等）で中和処理することにより水溶化または水分散化す
ることも可能である。

さらに必要に応じて、従来公知の有機溶剤系又は水系有
機樹脂のうち該複合体樹脂と相溶する樹脂を混合し、併
用して諸性能を向上させることもできる。

本発明の組成物が塗装に供される被塗物としては、通常
の金属（素材または成形品）であれば良く、例えば鉄、
アルミニウム、亜鉛、錫、銅、ニッケル、クロム及びそ
れらの金属の合金類（合金金属としては、例えば、亜鉛
、アルミニウム、クロム、ケイ素、コバルト、ジルコニ
ウム、スズ、チタン、鉄、鉛、ニッケル、マグネシウム
。

マンガン、モリブデン、リンなどの一種又は２種以上に
よりなる）及びこれらの金属の複層金属板（２層以上の
多層）、更にこれらの金属類に金属の防錆、塗装下地性
を付与する目的で行われる一般公知の金属表面処理を施
した金属類、例えばリン酸鉄、リン酸亜鉛、リン酸鉄亜
鉛、リン酸カルシウムなどのリン酸塩処理、クロム酸、
クロム酸クロム、リン酸クロム、電解クロメートなどの
クロム酸塩処理、陽極酸化処理、ベーマイト処理などを
施した表面処理金属をあげることができる。

本発明によって得られた表面処理組成物は、特にクロメ
ート系表面処理を施した上に塗布すると、耐水性、耐湿
性、耐アルカリ性は言うに及ばず、すこぶる顕著な耐食
性を示す皮膜を形成する。クロメート系表面処理を施す
に際して、省力化、合理化、低公害化を目的とする場合
や、自動車防錆鋼板を対象とした片面防錆処理を目的と
する場合には、特公昭４５−３８８９１号公報に記載さ
れているような無水洗塗布型のクロメート処理が好適で
あり、片面処理の場合には電解クロメート法も有効であ
る。

本発明に係る表面処理組成物は、前記した複合体樹脂か
ら選ばれた１種もしくは２種以上を主成分とし、さらに
必要に応じてエポキシ樹脂および（または）アミノ樹脂
、キレート化合物、酸素酸塩類、金属塩類、防錆顔料、
防錆剤、樹脂粉末、導電性物質、有彩色顔料１体質顔料
、中和剤などを添加して調製する。

そして、該表面処理組成物は、固形分濃度を５〜４０重
量％、好ましくは１５〜３０重量％溶液に調製し、前記
金属被塗物に従来公知の方法で塗装することによって該
金属の表面処理が行われるのである。該組成物塗１ｒ１
１Ｉ！ｌＩ厚は特に制限されないが、通常は乾燥膜厚を
基準として１〜３０ミクロンとすることが好ましい。

塗装方法としては１例えばへヶ塗り、スプレー塗り、ロ
ール塗り、電着塗装、浸せき塗りなどの方法が利用でき
るので、コイル塗装から複雑な形状物、屋外構築物など
広範囲の用途に応用できる。

本発明の組成物の硬化は、複合体樹脂の製造に用いる、
有機樹脂を構成する成分の種別と性質に応じて、例えば
常温〜３００℃の温度で２秒〜３０程度度の自然乾燥な
いしは加熱によって行なわれる。

また、複合体樹脂中の有機樹脂に重合体不飽和二重結合
を導入したものを用いれば、電子線または紫外線硬化法
を用いることによって、通常の電子線照射装置（１００
〜３００ＫｅＶ、３０〜１００　ｍＡ）または紫外線照
射装置（３０〜１２０Ｗ　／　ｃ層高圧水銀ランプ）で
硬化させることもできる。

このようにして塗装して形成せしめた本発明に係る表面
処理組成物の被膜は塗装下地処理性に浸れている。すな
わち、従来、公知のリン酸塩、クロメート処理被膜に比
べて該処理被膜面に塗装した塗膜との６付着性と耐食性
などがすぐれており、かつ、無公害であることも大きな
利点である。

また、本発明者が前記特公昭５３−５９１４号公報など
で提案した有機−コロイダルシリカ複合体による表面処
理被膜に比べ、本発明による被膜は耐水性、耐アルカリ
性、その表面に塗装した塗膜との付着性、耐有機溶剤性
などがすぐれているのである０本発明に従って表面処理
して形成された被膜面に塗装する塗料は特に制限されず
、公知の溶剤系、水系、無溶剤系、粉体系などのいずれ
も塗布することができ、塗装目的によって単層被覆から
二、三層重ね塗り等の多層被覆のいずれも可能である。

また、これらの塗料の塗装方法、焼付も、スプレー、浸
漬、ロール、電気泳動、静電等いずれの塗装も可能であ
り、焼付は上塗塗料の種類に応じて、常温硬化から加熱
硬化（約３５０℃まで可能）、赤外線硬化、紫外線硬化
、電子線硬化などいずれの方法でも可能である。上塗塗
料の塗装系としては、例えば、自動車用などの電着塗装
−中塗塗装−上塗塗装システム、プレコートメタルなど
のプライマー塗装−トップコートシステム、電化製品、
鋼製製品などのワンコートシステム、船舶、橋梁、パイ
プなどの重防食塗装システム、塗料以外の樹脂ライニン
グ、樹脂ラミネートシステムなども可能である。

［実施例］ 以下に実施例及び比較例を示す、これらの例は本発明を
より詳細に説明するためのものであって、本発明の範囲
を制限するものではない０部及び％は重量部及び重量％
を示す。

１、　ロム　クロム　　・ 無水クロム酸４４．８　ｇを水１５０ｇに溶解し。

小麦澱粉３．９ｇを加え、引き続き３０分間沸騰して部
分還元した０分析の結果、生成した溶液はｐＨ１，９で
６価クロムと全クロムとの比率は０．６８：１であった
。さらに６価クロムと全クロムとの比率を化学量論的に
設計し、上記方法にもとすいて６価クロムの比率の異な
ったクロム酸クロム液を各種調製した。

２、シランヒ シラン　−アクリル　　　　、　　　　　　１温度計、
攪拌機、冷却器、滴下ロートを備えた３００−の四ツ目
フラスコにイソプロピルアルコール１００部を入れ、フ
ラスコ内の空気を窒素ガスで置換後、フラスコ内の温度
を８５℃に調整し、スチレン１８部、メチルメタクリレ
ート２５部、ｎ−ブチルアクリレート２０部、Ｎ−ｎ−
ブトキシメチルアクリルアミド７部、２−ヒドロキシエ
チルアクリレート１０部、アクリル酸１０部、γ−メタ
クリロキシプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業
■製、商品名ｒＫＢＭ５０３Ｊ）１０部、およびアゾビ
スイソブチロニトリル３部よりなる単量体混合物を滴下
ロートより約２時間を要して滴下する０滴下終了後、同
温度にて１時間保ち、ついでアゾビスジメチルバレロニ
トリル１部とイソプロピルアルコール４３部を滴下して
、同温度にて４時間反応を続けると重合率がほぼ１００
％、固形分約４１％の無色透明な樹脂溶液を得た。

シランヒーアルキド　　　　　　？ フラスコ中にアマニ油１００部、トリメチロールプロパ
ン７０部、リサージ０．０７部を入れ、攪拌しながら窒
素気流中で２２０℃まで加熱し、この温度で３０分間反
応させた後、冷却し、７０℃になったところで無水フタ
ル酸１１０部、キジロール１３部を加え、撹拌しながら
２２０℃まで加熱し、キジロール還流下で反応させ、酸
価が１５まで下がったときに反応を打切り、８０℃まで
冷却したときにキジロール３８部、エチレングリコール
モノエチルエーテル３２部を加え、固形分約７０％で、
酸価１５、水酸基価的４８のアルキド樹脂溶液を得た。

つづいてこのアルキド樹脂溶液をエチレングリコールモ
ノエチルエーテルで固形分が４０％になるまで希釈し、
このアルキド樹脂溶液１１０部とγ−グリシドキシプロ
ビルトリメトキシシラン（信越化学工業■製、商品名ｒ
ＫＢＭ４０３Ｊ　）５部を加え、窒素気流中で２００℃
まで昇温し、この温度で２時間加熱還流して、固形分約
４２％、の無色透明な樹脂溶液を得た。

シラン　−エポキシ　　　　　　３ エポキシ当量９５０を持つビスフェノールＡタイプのエ
ポキシ樹脂（シェル化学■製、商品名、エピコート１０
０４）５０部をエチレングリコールモノエチルエーテル
２５部とブチルカルピトール２５部の混合溶剤に溶解し
、この溶液に撹拌下でγ−アミノプロピルトリメトキシ
シラン（信越化学工業■製、商品名ｒＫＢＭ６０２Ｊ　
）５部を滴下する。この混合物を窒素気流中で１２０℃
に昇温し、この温度で２時間還流下で加熱した後、冷却
し７０℃まで下ったときにエチレングリコールモノエチ
ルエーテル２５部を加え、固形分約４０％の無色透明な
樹脂溶液を得た。

シランヒーアミン　　エポキシ　　の　　　４エポキシ
当量５００を持つビスフェノールＡタイプのエポキシ樹
脂（シェル化学■製、商品名エピコート１００１）５０
部をエチレングリコールモノエチルエーテル２５部とブ
チルカルピトール２５部の混合溶剤に溶解し、この溶液
に攪拌下でジイソプロピルアミン５部、ジェタノールア
ミン２部、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン５部
を順次滴下混合する。ついでこの混合物を窒素気流中で
１２０℃に昇温し、この温度で２時間還流下で加熱した
後、冷却し、７０℃まで下がったときにエチレングリコ
ールモノエチルエーテル２０部を加え、固形分約３８％
の無色透明な樹脂溶液を得た。

シラン化樹脂の合成例１で得たシラン化アクリル共重合
体系樹脂溶液５００部に対してジメチルアミノエタノー
ル１０８部を混合し、加水し充分に攪拌することによっ
て、固形分２０％、ｐＨ約１０のアクリル共重合系樹脂
水分散液を得た。この水分散液３００部をフラスコに仕
込み、窒素ガス気流下で十分攪拌しながら、４０％オル
トリン酸水溶液２０ｇを徐々に滴下する。つづいてコロ
イダルシリカ（日産化学工業■製、商品名、「スノーテ
ックス−ＮＪ）の固形分２０％の水分散液２００部を徐
々に滴下する。この混合物を８５℃に加熱して、同温度
で２時間還流下で保持して反応せしめ、固形分約２０％
の無色透明な水分酸性の複合樹脂液ｌを得た。

の　　　　　２ シラン化樹脂の合成例１で得たシラン化アクリル共重合
体樹脂溶液の固形分をエチレングリコールモノエチルエ
ーテルで３０％に調整した溶液２００部をフラスコ中に
仕込み、窒素ガス気流下で十分攪拌しながら、４０％オ
ルトリン酸水溶液２０ｇを徐々に滴下する。つづいて、
オルガノシリカゾル（触媒化成工業■製、商品名「オス
カル」）の固形分２０％のイソプロピルアルコール分散
液２００部を徐々に滴下する。この混合物を、８５℃に
加熱して、同温度で４時間還流下で保持して反応せしめ
、固形分約２０％の無色透明な溶剤分散性の複合体樹脂
液２を得た。

の　　　　　３〜５ 複合体樹脂の合成例１及び２において、組成物原料を表
−１に記載した配合量及び合成条件として、それ以外は
該合成例１及び２と同様にして合成し、それぞれの複合
体樹脂３〜５を得た。

表−１複合体の合成、配合例および条件Ｄ　日産化学工
業輛製、商品名「スノーテックス０」”　　ｍｕｕＬＬ
劇−製、商品名「オスカル」９　日本アエロジノｌ勾製
、商品名「アエロジル２００」実施例１ 前記で合成したシリカ複合体組成物ｌの１００部（固形
分）に対し無水クロム酸２部を添加して攪拌混合せしめ
て本発明の金属表面処理組成物を調製した。

ついで、上記組成物を陰極電解脱脂（５％炭酸ナトリウ
ム水溶液、７５℃、電解電流密度８Ａ／ｄｒｎ’、通電
１０秒間）した溶融亜鉛メッキ鋼板（亜鉛メッキ量片面
ｔ　ｏ　ｏ　ｇ７ｒｒｒ）に、乾燥膜厚で２ミクロンに
なるように塗布し、１００℃の熱風で３０秒間焼付けし
た。この塗板に塩水噴霧試験を行なったところ、表−３
に示したように４８０時間経過しても白サビの発生が認
められなかった。

実施例２〜１０ 前記で合成したシリカ複合体組成物１００部（固形分）
に対して後記表−２に示すクロム化合物を添加して、実
施例１と同様にして本発明の金属表面処理組成物を得た
。このものを用いて実施例１と同様にして塗板を作成し
、塩水噴霧試験を行なった。その結果を後記表−３に示
す。

表−２ 実施例１１〜２０ 実施例１〜１０によって作成した複合体表面処理板にア
ミノアルキド塗料（関西ベイン）Ｈ製、商品名「アミラ
ック」）を塗布し、１２０℃で２０分間加熱して、全膜
厚２０ミクロンの塗板を作成した。この塗板の塩水噴霧
試験による耐食性は、現行のリン酸亜鉛処理亜鉛鋼板に
比べて著しくすぐれた性能を示した。その結果を後記表
−４に示した。また、塗膜付着性も全く異常なく優れて
いた。

比較例１〜１４ 前記のシラン化樹脂の合成例１により作成したシラン化
アクリル樹脂組成物を、乾燥膜厚で２ミクロンになるよ
う塗布し、１８０℃で５分間焼付けした亜鉛メッキ鋼板
（比較例１）：また、比較例１の組成物１０部（固形分
）に対して無水クロム酸０．２部を添加した組成物に替
えて比較例１と同様に作成した亜鉛メッキ鋼板（比較例
２）：合成例２にもとずくシラン化アルキド樹脂１０部
（固形分）に塩基性クロム酸亜鉛０．５部を添加した組
成物を用いて比較例１に準じて作成した亜鉛メッキ鋼板
（比較例３）二合成例３にもとず〈シラン化エポキシ樹
脂１０部（固形分）にクロム酸ストロンチウム１．５部
添加した組成物を用いて比較例１に準じて作成した亜鉛
メッキ鋼板（比較例４）：合成例４にもとずくシラン化
−アミン変性エポキシ樹脂１０部にクロム酸バリウム２
．０部を添加した組成物を用いて比較例１に準じて作成
した亜鉛メッキ鋼板（比較例５）ニクロム酸クロム−シ
リカ処理した亜鉛メッキ鋼板（処理剤：関西ペイント■
製、商品名「フスマ−１５０Ｊ、付着量２００ｍｇ／ｒ
ｎ”）　　（比較例６）；前記の複合体樹脂の合成例１
にもとず〈組成物を乾燥膜厚で２ミクロン塗布し、１０
０℃で３０秒間焼付した亜鉛メッキ鋼板（比較例７）；
比較例１〜７の処理板に実施例１１〜２０に記載した塗
装系の塗板（比較例１→比較例８．比較例２→比較例９
、比較例３→比較例１０、比較例４→比較例１１、比較
例５→比較例１２、比較例６→比較例１３、比較例７→
比較例１４）をそれぞれ作成し、これらについて塩水噴
霧試験、湿潤試験、塗膜付着試験をおこなった結果を後
記表−３、表−４に示す。

実施例２１〜３０ アルカリ脱脂（日本パー力うイジング■製、パーコクリ
ーナーＮ３６５）した冷間圧延鋼板（ＧＩＳ、Ｇ−３１
４１，０，５ｍｍ厚）に前記表−１に示した実施例１〜
１０の組成物を乾燥膜厚で５ミクロンになるように塗布
し、１００℃で３０秒間焼付した。この塗板の塩水噴霧
試験をおこなったところ、表−５に示すごとく優れた耐
食性が認められた。

比較例１５〜２１ 前記比較例１〜７において被塗金属を冷間圧延鋼板に置
き替えた他は、同じ要領にて塗板を作成し塩水噴霧試験
をおこなった結果を表−５に示す。

実施例３１〜４０ 実施例１−１０において被塗金属をアルミニウム板（Ｊ
　Ｉ　Ｓ、ＡｌＦ２）に置き替えた他は、同じ要望にて
塗板を作成し、キャス試験法により耐食性を試験したと
ころ、表−６に示すごとく優れた耐食性が認められた。

比較例２２〜２８ 前記比較例１〜７において被塗金属をアルミニウム板（
Ｊ　Ｉ　Ｓ、　Ａｔ　Ｐｓ　）に置き替えた他は。

同じ要領にて塗板を作成し、キャス試験をおこなった結
果を表−６に示す。

表−３ 注ω　Ｊ　ｌ５−Ｚ−２３７１塩水噴霧試験法による。

注９　金属の腐食の進行は白サビ発生を経て最終的には
赤サビ発生になる。

注９　塗膜表面にそれぞれ１諺１間隔で各１１本づつ直
交し、かつ素地面に達する直線状の１目を鋭いナイフを
用いてつくり、１００個のごばん目が得られるように処
理したのち、エリクセン押出試験機にかけて裏面から深
さ５ｍｍまで押出し変形させた。ごばん目部分の中心と
押出しの中心とは一致させた。つぎにごばん目部分の被
膜表面に巾２０鳳鳳のセロハン粘着テープを手で強く押
し付けて密着させ、急速に引きはがして除かれずに残っ
たごばん目の数を調べ、その数で試験成績を表示した。

表−４ 注　“　平面部／クロスカット部はく離巾ａｍ。

いずれもセロテープはく離試験による。

表−５ 表−６ 注　”　　ＪＩＳ−Ｈ−８６０１、キャス試験法による
。

［発明の効果］ 以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、従
来のリン酸塩およびクロメート表面処理剤と同等以上の
性能を示すシリカ−有機樹脂複合体組成物に、更にクロ
ム化合物を併用することによって、より高性能の金属防
錆皮膜を形成する。

この皮膜は塗装下地用皮膜としても優れた性能を示し、
上塗塗膜との付着性および耐食性で著しい効果を示す、
又、作業環境面でも塗布・無水洗型の省力化的及び低公
害的表面処理組成物として期待される発明である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ジ又はトリ（アルコキシ又はアルコキシアルコキシ
   ）シラン基を有機樹脂骨格中に含有せしめた有機系樹脂
   とシリカ粒子とを、無機酸又は有機酸の存在下に１０℃
   以上沸点以下の温度範囲で反応せしめてなる複合体樹脂
   に６価クロムよりなるクロム化合物を混合したことを特
   徴とする金属表面処理組成物。 ２．６価クロムよりなるクロム化合物が無水クロム酸、
   クロム酸塩、重クロム酸塩、６価クロムと３価クロムよ
   りなるクロム酸クロム又はその塩であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の金属表面処理組成物。