JPWO2017081731A1 - Metal surface treatment composition, method for producing metal material - Google Patents

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Abstract

本発明の課題は、屈曲性、平面部耐食性、耐溶剤性、アルカリ脱脂部耐食性、加工部耐食性、屈曲部耐食性および塗装密着性に優れた表面処理被膜層を金属基材の表面に形成する金属表面処理組成物を提供することである。また、本発明の課題は、金属表面処理組成物を用いた金属材料の製造方法を提供することである。本発明の金属表面処理組成物は、ウレタン樹脂を含有する金属表面処理組成物であって、ウレタン樹脂が、ウレタンプレポリマーと、水および所定のポリアミン化合物の少なくとも一方と、を反応させて得られ、ウレタンプレポリマーが所定のポリイソシアネート(A)と、所定のポリオール(B)と、重量平均分子量が600超の所定のジオール(C)と、重量平均分子量が500以下の所定のジオール(D)と、所定の第3級アミン化合物(E)と、を反応させて得られる。An object of the present invention is to provide a metal that forms a surface-treated coating layer on the surface of a metal substrate, which has excellent flexibility, flat surface corrosion resistance, solvent resistance, alkali degreasing portion corrosion resistance, processed portion corrosion resistance, bent portion corrosion resistance, and coating adhesion. It is to provide a surface treatment composition. Moreover, the subject of this invention is providing the manufacturing method of the metal material which used the metal surface treatment composition. The metal surface treatment composition of the present invention is a metal surface treatment composition containing a urethane resin, and the urethane resin is obtained by reacting a urethane prepolymer with water and at least one of a predetermined polyamine compound. The urethane prepolymer is a predetermined polyisocyanate (A), a predetermined polyol (B), a predetermined diol (C) having a weight average molecular weight of more than 600, and a predetermined diol (D) having a weight average molecular weight of 500 or less. And a predetermined tertiary amine compound (E).

Description

本発明は、金属表面処理組成物、金属材料の製造方法に関する。   The present invention relates to a metal surface treatment composition and a method for producing a metal material.

従来から、家庭電化製品、自動車、建築材料等の多様な分野において、金属表面処理組成物を用いた金属基材(例えば、鋼板など)の表面処理が行われている。このような金属表面処理組成物は、様々な環境下において金属基材の外観を長期にわたって維持することを目的の一つとして使用される。
金属表面処理組成物には、樹脂バインダーが含まれていることがあり、このような樹脂バインダーの中でも、近年の環境負荷低減などの要求から水系樹脂の使用が増加している。
金属表面処理組成物に含まれる水系樹脂には、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等が用いられており、これらの中でも各種の性能バランスに優れるという点からウレタン樹脂が有用である。
Conventionally, in various fields such as home appliances, automobiles, and building materials, surface treatment of a metal substrate (for example, a steel plate) using a metal surface treatment composition has been performed. Such a metal surface treatment composition is used as one of the purposes for maintaining the appearance of the metal substrate over a long period of time in various environments.
The metal surface treatment composition may contain a resin binder, and among such resin binders, the use of water-based resins is increasing due to recent demands for reducing environmental burdens.
As the water-based resin contained in the metal surface treatment composition, for example, an acrylic resin, an epoxy resin, a urethane resin, or the like is used, and among these, a urethane resin is useful because it is excellent in various performance balances.

このようなウレタン樹脂を含有する金属表面処理組成物として、例えば、特許文献1には、「2個以上の活性水素原子を有する化合物(A)と、有機ポリイソシアネート(B)と、三級アミノ基を有する鎖伸長剤(C)とを構成要素とするウレタンプレポリマーに含まれる三級アミノ基を酸により中和し又は四級化剤で四級化したカチオン性ウレタンプレポリマー(D)を、水又はポリアミン化合物(E)を用いて鎖伸長したカチオン性水系ウレタン樹脂(F)を含有する金属材料表面処理用水系塗料組成物。」が開示されている(請求項1)。   As a metal surface treatment composition containing such a urethane resin, for example, Patent Document 1 discloses that “a compound having two or more active hydrogen atoms (A), an organic polyisocyanate (B), and a tertiary amino acid”. A cationic urethane prepolymer (D) obtained by neutralizing a tertiary amino group contained in a urethane prepolymer having a chain extender (C) having a group as a constituent element with an acid or quaternizing with a quaternizing agent , A water-based paint composition for surface treatment of a metal material containing a cationic water-based urethane resin (F) chain-extended using water or a polyamine compound (E) (Claim 1).

国際公開第2005/092998号International Publication No. 2005/092998

しかしながら、本発明者らが特許文献1の実施例10の記載を参考にウレタン樹脂を合成して(本発明の比較合成例9のウレタン樹脂)、これを含有する金属表面処理組成物について検討したところ、この金属表面処理組成物を用いて形成される表面処理被膜層が配置された金属材料を屈曲させた場合に、表面処理被膜層にクラックが生じ、屈曲性が劣ることが明らかとなってきた。
また、表面処理被膜層には、上記屈曲性以外にも、平面部耐食性、耐溶剤性、アルカリ脱脂部耐食性、加工部耐食性、屈曲部耐食性および塗装密着性が優れることも求められる。
However, the present inventors synthesized a urethane resin with reference to the description in Example 10 of Patent Document 1 (urethane resin of Comparative Synthesis Example 9 of the present invention), and examined a metal surface treatment composition containing the same. However, when a metal material provided with a surface treatment coating layer formed using this metal surface treatment composition is bent, it becomes clear that the surface treatment coating layer is cracked and has poor flexibility. It was.
In addition to the above flexibility, the surface-treated coating layer is also required to be excellent in flat part corrosion resistance, solvent resistance, alkaline degreasing part corrosion resistance, processed part corrosion resistance, bent part corrosion resistance, and coating adhesion.

そこで、本発明は、屈曲性、平面部耐食性、耐溶剤性、アルカリ脱脂部耐食性、加工部耐食性、屈曲部耐食性および塗装密着性に優れる表面処理被膜層を金属基材の表面に形成する金属表面処理組成物、およびこれを用いた金属材料の製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a metal surface on which a surface treatment coating layer having excellent flexibility, flat surface corrosion resistance, solvent resistance, alkaline degreasing portion corrosion resistance, processed portion corrosion resistance, bent portion corrosion resistance and coating adhesion is formed on the surface of a metal substrate. It aims at providing the processing composition and the manufacturing method of a metal material using the same.

本発明者らは、課題について鋭意検討した結果、特定のウレタンプレポリマーによって得られるウレタン樹脂を含有する金属表面処理組成物を用いて表面処理被膜層を形成させた金属材料は、屈曲性に優れることを見出し、本発明に至った。さらに、特定のウレタンプレポリマーによって得られるウレタン樹脂を含有する金属表面処理組成物を用いて表面処理被膜層を形成させた金属材料は、屈曲性のほか、平面部耐食性、耐溶剤性、アルカリ脱脂部耐食性、加工部耐食性、屈曲部耐食性、および塗装密着性にも優れることを見出して、本発明に至った。
すなわち、本発明者らは、以下の構成により課題が解決できることを見出した。
As a result of intensive studies on the problem, the present inventors have found that a metal material in which a surface treatment coating layer is formed using a metal surface treatment composition containing a urethane resin obtained by a specific urethane prepolymer is excellent in flexibility. As a result, they have reached the present invention. Furthermore, the metal material in which the surface treatment film layer is formed using the metal surface treatment composition containing a urethane resin obtained by a specific urethane prepolymer is not only flexible but also has a flat surface corrosion resistance, solvent resistance, and alkaline degreasing. The present inventors have found that it is excellent in part corrosion resistance, processed part corrosion resistance, bent part corrosion resistance, and paint adhesion, and has reached the present invention.
That is, the present inventors have found that the problem can be solved by the following configuration.

[1]
ウレタン樹脂を含有する金属表面処理組成物であって、
前記ウレタン樹脂が、ウレタンプレポリマーと、水および第3級アミンを含まないポリアミン化合物との少なくとも一方と、を反応させて得られ、
前記ウレタンプレポリマーが、シクロヘキサン環構造を有するポリイソシアネート(A)と、窒素原子を含まないベンゼン環を有するポリオール(B)と、ベンゼン環及び窒素原子を含まない重量平均分子量が600超のジオール(C)と、ベンゼン環及び窒素原子を含まない重量平均分子量が500以下のジオール(D)と、活性水素を2個以上有する第3級アミン化合物(E)と、を反応させて得られる、金属表面処理組成物。
[2]
前記ジオール(D)の重量平均分子量が、60以上400以下である、上記[1]に記載の金属表面処理組成物。
[3]
前記ジオール(C)の重量平均分子量が、800以上4000以下である、上記[1]又は[2]に記載の金属表面処理組成物。
[4]
前記ジオール(C)の仕込み量が、前記ウレタンプレポリマーの製造に使用される前記ポリイソシアネート(A)、前記ポリオール(B)、前記ジオール(C)、前記ジオール(D)および前記第3級アミン化合物(E)の合計量に対して、3〜40質量%である、上記[1]〜[3]のいずれか1つに記載の金属表面処理組成物。
[5]
前記ジオール(D)の仕込み量が、前記ウレタンプレポリマーの製造に使用される前記ポリイソシアネート(A)、前記ポリオール(B)、前記ジオール(C)、前記ジオール(D)および前記第3級アミン化合物(E)の合計量に対して、1〜20質量%である、上記[1]〜[4]のいずれか1つに記載の金属表面処理組成物。
[6]
前記ジオール(C)が、ポリエーテルジオールを含む、上記[1]〜[5]のいずれか1つに記載の金属表面処理組成物。
[7]
前記ポリエーテルジオールが、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびポリブチレングリコールから選択される少なくとも1種の化合物である、上記[6]に記載の金属表面処理組成物。
[8]
前記ポリイソシアネート(A)が、イソホロンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンおよびジシクロヘキシルメタン4,4’−ジイソシアネート、から選択される少なくとも1種の化合物である、上記[1]〜[7]のいずれか1つに記載の金属表面処理組成物。
[9]
金属基材と、前記金属基材の表面に形成された表面処理被膜層と、を有する金属材料の製造方法であって、
上記[1]〜[8]のいずれか1つに記載の金属表面処理組成物によって、前記金属基材の表面を表面処理して、前記表面処理被膜層を形成する工程を有する、金属材料の製造方法。
[1]
A metal surface treatment composition containing a urethane resin,
The urethane resin is obtained by reacting a urethane prepolymer with at least one of water and a polyamine compound not containing a tertiary amine,
The urethane prepolymer comprises a polyisocyanate (A) having a cyclohexane ring structure, a polyol (B) having a benzene ring not containing a nitrogen atom, and a diol having a weight average molecular weight not containing a benzene ring and a nitrogen atom of more than 600 ( A metal obtained by reacting C) with a diol (D) having a weight average molecular weight of 500 or less, which does not contain a benzene ring and a nitrogen atom, and a tertiary amine compound (E) having two or more active hydrogens Surface treatment composition.
[2]
The metal surface treatment composition according to the above [1], wherein the diol (D) has a weight average molecular weight of 60 or more and 400 or less.
[3]
The metal surface treatment composition according to the above [1] or [2], wherein the diol (C) has a weight average molecular weight of 800 or more and 4000 or less.
[4]
The charged amount of the diol (C) is such that the polyisocyanate (A), the polyol (B), the diol (C), the diol (D) and the tertiary amine used in the production of the urethane prepolymer. The metal surface treatment composition according to any one of [1] to [3], which is 3 to 40% by mass relative to the total amount of the compound (E).
[5]
The charged amount of the diol (D) is such that the polyisocyanate (A), the polyol (B), the diol (C), the diol (D) and the tertiary amine used in the production of the urethane prepolymer. The metal surface treatment composition according to any one of [1] to [4], which is 1 to 20% by mass relative to the total amount of the compound (E).
[6]
The metal surface treatment composition according to any one of [1] to [5], wherein the diol (C) includes a polyether diol.
[7]
The metal surface treatment composition according to the above [6], wherein the polyether diol is at least one compound selected from polyethylene glycol, polypropylene glycol and polybutylene glycol.
[8]
[1] to [7], wherein the polyisocyanate (A) is at least one compound selected from isophorone diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatemethyl) cyclohexane, and dicyclohexylmethane 4,4′-diisocyanate. ] The metal surface treatment composition as described in any one of.
[9]
A metal base material, and a surface treatment coating layer formed on the surface of the metal base material, a method for producing a metal material,
The metal surface treatment composition according to any one of the above [1] to [8], wherein the surface of the metal base material is surface treated to form the surface treatment coating layer. Production method.

以下に示すように、本発明によれば、屈曲性、平面部耐食性、耐溶剤性、アルカリ脱脂部耐食性、加工部耐食性、屈曲部耐食性および塗装密着性に優れた表面処理被膜層を金属基材の表面に形成する金属表面処理組成物を提供することができる。また、本発明は、金属表面処理組成物を用いた金属材料の製造方法を提供することができる。   As shown below, according to the present invention, a surface-treated coating layer having excellent flexibility, flat surface corrosion resistance, solvent resistance, alkaline degreasing portion corrosion resistance, processed portion corrosion resistance, bent portion corrosion resistance, and coating adhesion is formed on a metal substrate. It is possible to provide a metal surface treatment composition that is formed on the surface of the metal. Moreover, this invention can provide the manufacturing method of the metal material using the metal surface treatment composition.

以下に、本発明の金属表面処理組成物について説明する。
なお、本発明において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
ウレタンプレポリマーの製造に後述する「ベンゼン環および窒素原子を含まないトリオール以上のポリオール」を使用する場合おいて、本発明における「ウレタンプレポリマーの製造に使用されるポリイソシアネート(A)、ポリオール(B)、ジオール(C)、ジオール(D)および第3級アミン化合物(E)の合計量」には、「ベンゼン環および窒素原子を含まないトリオール以上のポリオール」の仕込み量も合計量に含むものとする。すなわち、本発明においてウレタンプレポリマーの製造に「ベンゼン環および窒素原子を含まないトリオール以上のポリオール」を使用する場合には、上記合計量は、「ウレタンプレポリマーの製造に使用されるポリイソシアネート(A)、ポリオール(B)、ジオール(C)、ジオール(D)、第3級アミン化合物(E)ならびにベンゼン環および窒素原子を含まないトリオール以上のポリオールの合計量」を意味する。
Below, the metal surface treatment composition of this invention is demonstrated.
In the present invention, a numerical range expressed using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
In the case of using the “polyol of triol or higher that does not contain a benzene ring and a nitrogen atom”, which will be described later, in the production of the urethane prepolymer, the “polyisocyanate (A) used in the production of the urethane prepolymer, polyol ( The total amount of “B), diol (C), diol (D) and tertiary amine compound (E)” includes the charged amount of “polyol higher than triol not containing benzene ring and nitrogen atom”. Shall be. That is, in the present invention, when “polyol having a benzene ring and a nitrogen atom not included” is used for the production of the urethane prepolymer, the total amount is “polyisocyanate used for the production of the urethane prepolymer ( A), polyol (B), diol (C), diol (D), tertiary amine compound (E) and the total amount of polyols not less than triol containing no benzene ring and nitrogen atom ”.

<金属表面処理組成物>
本発明の金属表面処理組成物は、ウレタン樹脂を含有する金属表面処理組成物であって、ウレタン樹脂が、ウレタンプレポリマーと、水および第3級アミンを含まないポリアミン化合物の少なくとも一方と、を反応させて得られる。
また、ウレタンプレポリマーは、シクロヘキサン環構造を有するポリイソシアネート(A)と、窒素原子を含まずベンゼン環を含むポリオール(B)と、ベンゼン環及び窒素原子を含まない重量平均分子量が600超のジオール(C)と、ベンゼン環及び窒素原子を含まない重量平均分子量が500以下のジオール(D)と、活性水素を2個以上有する第3級アミン化合物(E)と、を反応させて得られる。
本発明の金属表面処理組成物によれば、特定のウレタンプレポリマーによって得られるウレタン樹脂を含有することで、屈曲性、平面部耐食性、耐溶剤性、アルカリ脱脂部耐食性、加工部耐食性、屈曲部耐食性および塗装密着性に優れた表面処理被膜層(以下、単に「被膜」ともいう。)を形成できる。
この理由の詳細は未だ明らかになっていないが、以下の理由によるものと推測される。
<Metal surface treatment composition>
The metal surface treatment composition of the present invention is a metal surface treatment composition containing a urethane resin, wherein the urethane resin comprises a urethane prepolymer and at least one of a polyamine compound not containing water and a tertiary amine. Obtained by reaction.
The urethane prepolymer includes a polyisocyanate (A) having a cyclohexane ring structure, a polyol (B) not containing a nitrogen atom and containing a benzene ring, and a diol having a weight average molecular weight exceeding 600 and not containing a benzene ring and a nitrogen atom. It is obtained by reacting (C) with a diol (D) having a weight average molecular weight of 500 or less, which does not contain a benzene ring and a nitrogen atom, and a tertiary amine compound (E) having two or more active hydrogens.
According to the metal surface treatment composition of the present invention, by containing a urethane resin obtained by a specific urethane prepolymer, flexibility, flat surface corrosion resistance, solvent resistance, alkaline degreasing portion corrosion resistance, processed portion corrosion resistance, bending portion A surface-treated coating layer (hereinafter also simply referred to as “coating”) having excellent corrosion resistance and paint adhesion can be formed.
Although the details of this reason have not yet been clarified, it is assumed that the reason is as follows.

シクロヘキサン環構造を有するポリイソシアネート(A)は、イソシアネート化合物としての取り扱いが容易であり、シクロヘキサン環自体も化学的に安定であるため、表面処理被膜層(ウレタン樹脂被膜)の耐溶剤性の向上に効果的である。
また、窒素原子を含まずベンゼン環を含むポリオール(B)は、ベンゼン環自体が化学的に安定であり、かつ、嵩高い構造で凝集性が高いため、ウレタン樹脂被膜の屈曲性、平面部耐食性および屈曲部耐食性の向上に効果的である。
したがって、シクロヘキサン環構造およびベンゼン環を有するウレタン樹脂を用いることで、これらの構造に由来する上記効果が相乗的に作用して、ウレタン樹脂被膜の耐溶剤性、屈曲性、平面部耐食性および屈曲部耐食性を優れたものにできると推測される。
Since the polyisocyanate (A) having a cyclohexane ring structure is easy to handle as an isocyanate compound and the cyclohexane ring itself is chemically stable, it improves the solvent resistance of the surface treatment coating layer (urethane resin coating). It is effective.
In addition, the polyol (B) that does not contain a nitrogen atom and contains a benzene ring is chemically stable in the benzene ring itself, and has a bulky structure and high cohesiveness. In addition, it is effective for improving the corrosion resistance of the bent portion.
Therefore, by using a urethane resin having a cyclohexane ring structure and a benzene ring, the above-described effects derived from these structures act synergistically, and the solvent resistance, flexibility, planar portion corrosion resistance, and bending portion of the urethane resin film It is estimated that the corrosion resistance can be improved.

一方で、シクロヘキサン環構造を有するポリイソシアネート(A)と、窒素原子を含まずベンゼン環を含むポリオール(B)と、を用いて得られるウレタン樹脂は、形成される被膜の凝集性が高すぎるため、脆い物性(脆性)を有し、低い被膜強度となりやすい傾向がある。
ここで、ウレタン樹脂により形成される被膜の強度は、ウレタン樹脂の凝集性によって発現する。そして、形成される被膜に脆性が発現しない程度の適度な凝集性を付与するため、高分子ポリオールをウレタン樹脂、具体的にはウレタンプレポリマーの製造に使用することが有効であることが分かってきた。
本発明者らが検討したところ、ウレタン樹脂の被膜強度を向上させる高分子ポリオールには、ベンゼン環及び窒素原子を含まない重量平均分子量が600超のジオール(C)を用いる必要があることが明らかとなった。つまり、ベンゼン環及び窒素原子を含まない重量平均分子量が600超のジオール(C)を用いてウレタン樹脂を製造することで、得られるウレタン樹脂被膜の脆性が軽減され、その被膜強度が向上する結果、加工部耐食性、屈曲性、屈曲部耐食性および塗装密着性が向上するものと推測される。
On the other hand, the urethane resin obtained by using the polyisocyanate (A) having a cyclohexane ring structure and the polyol (B) not containing a nitrogen atom and containing a benzene ring is too cohesive in the formed film. , It has brittle physical properties (brittleness) and tends to have low film strength.
Here, the strength of the film formed of the urethane resin is expressed by the cohesiveness of the urethane resin. It has been found that it is effective to use a polymer polyol for the production of a urethane resin, specifically, a urethane prepolymer, in order to impart an appropriate cohesiveness to the extent that brittleness does not appear in the formed film. It was.
As a result of studies by the present inventors, it is clear that a diol (C) having a weight average molecular weight of more than 600 that does not contain a benzene ring and a nitrogen atom needs to be used as a polymer polyol that improves the coating strength of a urethane resin. It became. That is, the brittleness of the resulting urethane resin coating is reduced and the coating strength is improved by producing the urethane resin using the diol (C) having a weight average molecular weight of more than 600 and containing no benzene ring and nitrogen atom. It is presumed that the processed part corrosion resistance, the flexibility, the bent part corrosion resistance and the paint adhesion are improved.

ベンゼン環及び窒素原子を含まない重量平均分子量が600超のジオール(C)をウレタン樹脂の製造に用いることで、上記のようにウレタン樹脂の被膜強度を向上できる反面、これを過度に導入した場合、一転して凝集性が低下してしまって、ウレタン樹脂の被膜強度の低下を招くことがある。
このような問題に対して本発明者らがさらに検討を重ねたところ、さらに低分子ポリオールをウレタン樹脂、具体的にはウレタンプレポリマーの製造に使用することで、ウレタン樹脂の被膜強度の過度の低下を抑制することができることが分かった。具体的には、ベンゼン環及び窒素原子を含まない重量平均分子量が500以下のジオール(D)を使うことで、低分子ポリオールに由来する活性水素による反応点が増えることで、ウレタン樹脂の被膜強度の過度の低下を抑制できる結果、塗装密着性、屈曲性および屈曲部耐食性が向上するものと推測される。
When the diol (C) having a weight average molecular weight not containing a benzene ring and a nitrogen atom is more than 600 for the production of a urethane resin, the coating strength of the urethane resin can be improved as described above, but this is excessively introduced. Rotating, the cohesiveness is lowered, and the coating strength of the urethane resin may be lowered.
As a result of further investigations by the present inventors on such problems, the use of low molecular polyols in the production of urethane resins, specifically urethane prepolymers, resulted in excessive coating strength of the urethane resin. It was found that the decrease can be suppressed. Specifically, by using a diol (D) having a weight average molecular weight of 500 or less that does not contain a benzene ring and a nitrogen atom, the reaction point due to active hydrogen derived from a low molecular polyol increases, and the coating strength of the urethane resin. As a result of suppressing an excessive decrease in the coating strength, it is presumed that the coating adhesion, flexibility and corrosion resistance of the bent portion are improved.

以下、本発明の金属表面処理組成物に含まれる成分および含まれ得る成分について説明する。   Hereinafter, the component contained in the metal surface treatment composition of this invention and the component which may be contained are demonstrated.

<<ウレタン樹脂>>
本発明の金属表面処理組成物に含まれるウレタン樹脂は、ウレタンプレポリマーと、水および第3級アミンを含まないポリアミン化合物の少なくとも一方と、を反応させて得られる。具体的には、ウレタンプレポリマー中に含まれるイソシアネート基と、水および第3級アミンを含まないポリアミン化合物の少なくとも一方と、が反応してウレア結合を形成する。
<< Urethane resin >>
The urethane resin contained in the metal surface treatment composition of the present invention is obtained by reacting a urethane prepolymer with at least one of water and a polyamine compound not containing a tertiary amine. Specifically, the isocyanate group contained in the urethane prepolymer reacts with at least one of water and a polyamine compound not containing a tertiary amine to form a urea bond.

<ウレタンプレポリマー>
ウレタンプレポリマーは、ウレタン樹脂の製造に用いられる成分であり、少なくとも、シクロヘキサン環構造を有するポリイソシアネート(A)と、窒素原子を含まずベンゼン環を含むポリオール(B)と、ベンゼン環及び窒素原子を含まない重量平均分子量が600超のジオール(C)と、ベンゼン環及び窒素原子を含まない重量平均分子量が500以下のジオール(D)と、活性水素を2個以上有する第3級アミン化合物(E)と、を反応させて得られるものである。
具体的には、上記ポリオール(B)、上記ジオール(C)および上記ジオール(D)に含まれるヒドロキシ基と、上記ポリイソシアネート(A)に含まれるイソシアネート基と、が反応してウレタン結合を形成する。また、上記ポリイソシアネート(A)に含まれるイソシアネート基と、上記第3級アミン化合物(E)に含まれる水素原子(活性水素)と、が反応して、ウレタン結合やウレア結合などを形成する。
また、本発明のウレタンプレポリマーは、上述したように水および第3級アミンを含まないポリアミン化合物の少なくとも一方と反応させるために、シクロヘキサン環構造を有するポリイソシアネート(A)に由来するイソシアネート基を有するものである。
<Urethane prepolymer>
The urethane prepolymer is a component used for the production of a urethane resin, and includes at least a polyisocyanate (A) having a cyclohexane ring structure, a polyol (B) not containing a nitrogen atom and containing a benzene ring, a benzene ring and a nitrogen atom. A diol (C) having a weight average molecular weight of more than 600 containing no benzene, a diol (D) having a weight average molecular weight of 500 or less containing no benzene ring and a nitrogen atom, and a tertiary amine compound having two or more active hydrogens ( E) and a reaction.
Specifically, the hydroxyl group contained in the polyol (B), the diol (C) and the diol (D) reacts with the isocyanate group contained in the polyisocyanate (A) to form a urethane bond. To do. Further, the isocyanate group contained in the polyisocyanate (A) reacts with the hydrogen atom (active hydrogen) contained in the tertiary amine compound (E) to form a urethane bond or a urea bond.
In addition, the urethane prepolymer of the present invention has an isocyanate group derived from the polyisocyanate (A) having a cyclohexane ring structure in order to react with at least one of water and a polyamine compound not containing a tertiary amine as described above. It is what you have.

(シクロヘキサン環構造を有するポリイソシアネート(A))
シクロヘキサン環構造を有するポリイソシアネート(A)(以下、単に「ポリイソシアネート(A)」ともいう。)は、ウレタンプレポリマーの製造に使用される。
ポリイソシアネート(A)を用いて得られるウレタンプレポリマーは、シクロヘキサン環構造の嵩高さゆえに、これを含むウレタン樹脂の被膜(表面処理被膜層)の耐溶剤性がより向上する傾向がある。
なお、シクロヘキサン環構造としては、ノルボルネンなどシクロヘキサン構造を有する二環式の構造も含まれる。また、シクロヘキサン環構造は、ポリイソシアネート(A)中に複数含まれていてもよい。
(Polyisocyanate having a cyclohexane ring structure (A))
A polyisocyanate (A) having a cyclohexane ring structure (hereinafter, also simply referred to as “polyisocyanate (A)”) is used for producing a urethane prepolymer.
Since the urethane prepolymer obtained by using the polyisocyanate (A) has a bulky cyclohexane ring structure, the solvent resistance of the urethane resin coating (surface treatment coating layer) containing this tends to be further improved.
The cyclohexane ring structure includes a bicyclic structure having a cyclohexane structure such as norbornene. A plurality of cyclohexane ring structures may be contained in the polyisocyanate (A).

(ポリイソシアネート(A)の仕込み量)
後述するウレタンプレポリマーの製造において、ポリイソシアネート(A)の仕込み量は、ウレタンプレポリマーの製造に使用されるポリイソシアネート(A)、ポリオール(B)、ジオール(C)、ジオール(D)および第3級アミン化合物(E)の合計量に対して、20〜80質量%であることが好ましく、30〜70質量%であることがより好ましく、40〜65質量%であることがさらに好ましく、50〜60質量%であることが特に好ましい。
ポリイソシアネート(A)の仕込み量が上記の範囲内であると、これを含むウレタン樹脂の被膜の耐溶剤性がより向上する傾向にある。
本発明においてウレタンプレポリマーの製造に後述する「ベンゼン環および窒素原子を含まないトリオール以上のポリオール」を使用する場合には、ベンゼン環および窒素原子を含まないトリオール以上のポリオールの仕込み量を上記合計量に算入する。
(Amount of polyisocyanate (A) charged)
In the production of the urethane prepolymer described later, the amount of the polyisocyanate (A) charged is the polyisocyanate (A), polyol (B), diol (C), diol (D) and diol (D) used in the production of the urethane prepolymer. The total amount of the tertiary amine compound (E) is preferably 20 to 80% by mass, more preferably 30 to 70% by mass, still more preferably 40 to 65% by mass, and 50 It is especially preferable that it is -60 mass%.
When the charged amount of the polyisocyanate (A) is within the above range, the solvent resistance of the urethane resin coating containing the polyisocyanate (A) tends to be further improved.
In the present invention, in the case of using a “polyol having a benzene ring and a nitrogen atom not containing a triol” described later in the production of the urethane prepolymer, the total amount of the polyols having a benzene ring and a polyol having a nitrogen atom not contained is added to the above total amount. Include in quantity.

(ポリイソシアネート(A)の種類)
ポリイソシアネート(A)としては、1個以上のシクロヘキサン環と、2個以上のイソシアネート基と、を有していれば特に限定されるものではないが、例えば、イソホロンジイソシアネート、1,3−または1,4−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、1,3−または1,4−ジイソシアネートシクロヘキサン、3−イソシアネート−メチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン4,4’−ジイソシアネート、2,5−または2,6−ジイソシアネートメチルノルボルナン、2,5−または2,6−ジイソシアネートメチル−2−イソシアネートプロピルノルボルナン等が挙げられる。ポリイソシアネート(A)は、ウレトジオン構造、イソシアヌレート構造のような2量体、3量体であってもよく、多官能ポリオールを用いたアダクト体として1分子中に3個以上のイソシアネート基を持つポリイソシアネートも使用することができる。
ポリイソシアネート(A)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
上記の中でも、ポリイソシアネート(A)は、耐溶剤性がより向上するという観点から、イソホロンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンおよびジシクロヘキシルメタン4,4’−ジイソシアネートから選択される少なくとも1種の化合物であることが好ましく、ジシクロヘキシルメタン4,4’−ジイソシアネートであることがより好ましい。
(Types of polyisocyanate (A))
The polyisocyanate (A) is not particularly limited as long as it has one or more cyclohexane rings and two or more isocyanate groups. For example, isophorone diisocyanate, 1,3- or 1 , 4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,3- or 1,4-diisocyanate cyclohexane, 3-isocyanate-methyl-3,5,5-trimethylcyclohexyl isocyanate, dicyclohexylmethane 4,4′-diisocyanate, 2,5 -Or 2,6-diisocyanatomethylnorbornane, 2,5- or 2,6-diisocyanatemethyl-2-isocyanatopropylnorbornane and the like. The polyisocyanate (A) may be a dimer or a trimer such as a uretdione structure or an isocyanurate structure, and has three or more isocyanate groups in one molecule as an adduct using a polyfunctional polyol. Polyisocyanates can also be used.
A polyisocyanate (A) may be used individually by 1 type, and may be used together 2 or more types.
Among the above, the polyisocyanate (A) is at least one selected from isophorone diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatemethyl) cyclohexane and dicyclohexylmethane 4,4′-diisocyanate from the viewpoint that the solvent resistance is further improved. The compound is preferably a seed compound, and more preferably dicyclohexylmethane 4,4′-diisocyanate.

(窒素原子を含まずベンゼン環を含むポリオール(B))
窒素原子を含まずベンゼン環を含むポリオール(B)(以下、単に「ポリオール(B)」ともいう。)は、上記ウレタンプレポリマーの製造に使用される。
ポリオール(B)を用いて得られるウレタンプレポリマー(ウレタン樹脂)は、ベンゼン環の剛直さに起因して、高弾性、高Tgの物性を有する傾向にある。このように、高弾性、高Tgのウレタン樹脂は、ベンゼン環部位がバリア性を示すため、これを含むウレタン樹脂の被膜(表面処理被膜層)の平面部耐食性、屈曲部耐食性および屈曲性が向上する。
(Polyol (B) containing no benzene ring and no nitrogen atom)
The polyol (B) containing no nitrogen atom and containing a benzene ring (hereinafter, also simply referred to as “polyol (B)”) is used in the production of the urethane prepolymer.
The urethane prepolymer (urethane resin) obtained using the polyol (B) tends to have physical properties of high elasticity and high Tg due to the rigidity of the benzene ring. As described above, since the urethane resin having high elasticity and high Tg has a barrier property at the benzene ring portion, the flat portion corrosion resistance, the bent portion corrosion resistance, and the flexibility of the urethane resin coating (surface treatment coating layer) including this are improved. To do.

(ポリオール(B)の仕込み量)
後述するウレタンプレポリマーの製造において、ポリオール(B)の仕込み量は、ウレタンプレポリマーの製造に使用されるポリイソシアネート(A)、ポリオール(B)、ジオール(C)、ジオール(D)および第3級アミン化合物(E)の合計量に対して、通常は例えば1〜40質量%とすることができるが、1〜30質量%であることが好ましく、3〜25質量%であることがより好ましく、6〜20質量%であることがさらに好ましい。
ポリオール(B)の仕込み量が3質量%以上であることで、平面部耐食性、屈曲部耐食性がより向上する。また、25質量%以下であることで、被膜の脆性の発現を抑制できるので、屈曲性、屈曲部耐食性がより向上する傾向にある。
本発明においてウレタンプレポリマーの製造に後述する「ベンゼン環および窒素原子を含まないトリオール以上のポリオール」を使用する場合には、ベンゼン環および窒素原子を含まないトリオール以上のポリオールの仕込み量を上記合計量に算入する。
(Polyol (B) charge amount)
In the production of the urethane prepolymer described later, the amount of the polyol (B) charged is the polyisocyanate (A), polyol (B), diol (C), diol (D) and third used in the production of the urethane prepolymer. Although it can be normally made into 1-40 mass% with respect to the total amount of a secondary amine compound (E), it is preferable that it is 1-30 mass%, and it is more preferable that it is 3-25 mass%. More preferably, it is 6 to 20% by mass.
When the charged amount of the polyol (B) is 3% by mass or more, the planar portion corrosion resistance and the bent portion corrosion resistance are further improved. Moreover, since it is 25 mass% or less, since the expression of the brittleness of a film can be suppressed, it exists in the tendency for a flexibility and a bending part corrosion resistance to improve more.
In the present invention, in the case of using a “polyol having a benzene ring and a nitrogen atom not containing a triol” described later in the production of the urethane prepolymer, the total amount of the polyols having a benzene ring and a polyol having a nitrogen atom not contained is added to the above total amount. Include in quantity.

(ポリオール(B)の種類)
ポリオール(B)は、1個以上のベンゼン環と、2個以上のヒドロキシ基と、を有し、窒素原子を有さないものあれば特に限定されず、例えば、レゾルシノール、2−メチルレゾルシノール、ビスフェノールA、ビスフェノールS、ビスフェノールF、1,3−ジヒドロキシナフタレン、1,4−ジヒドロキシナフタレン、アントラフラビン酸、1,5−ジヒドロキシアントラキノン等の芳香族ポリオール;ビスフェノールA−エチレンオキサイド2モル付加体、ビスフェノールA−エチレンオキサイド4モル付加体、ビスフェノールA−エチレンオキサイド6モル付加体、ビスフェノールA−エチレンオキサイド10モル付加体、ビスフェノールA−プロピレンオキサイド2モル付加体、ビスフェノールA−プロピレンオキサイド4モル付加体、ビスフェノールA−プロピレンオキサイド6モル付加体、ビスフェノールA−プロピレンオキサイド10モル付加体等のベンゼン環を有するポリエーテルポリオール;フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸等の芳香族ポリカルボン酸と、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、2−メチルプロパンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチルペンタンジオール等のポリオール類との重縮合により得られるベンゼン環を有するポリエステルポリオール;ジフェニルカーボネートとポリオールとのエステル交換反応やエチレンカーボネートとビスフェノールAなどのポリオールとのエステル交換反応から得られるベンゼン環を有するポリカーボネートポリオール;等が挙げられる。
ポリオール(B)は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
上記の中でも、ポリオール(B)は、被膜の強度がより向上するという観点から、ベンゼン環を有するポリエーテルポリオールであることが好ましい。ポリオール(B)がポリエーテルポリオールであると、被膜の平面部耐食性がより向上する。
(Type of polyol (B))
The polyol (B) is not particularly limited as long as it has one or more benzene rings and two or more hydroxy groups and does not have a nitrogen atom. For example, resorcinol, 2-methylresorcinol, bisphenol A, aromatic phenols such as bisphenol S, bisphenol F, 1,3-dihydroxynaphthalene, 1,4-dihydroxynaphthalene, anthraflavic acid, 1,5-dihydroxyanthraquinone; bisphenol A-ethylene oxide 2 mol adduct, bisphenol A -Ethylene oxide 4 mol adduct, bisphenol A-ethylene oxide 6 mol adduct, bisphenol A-ethylene oxide 10 mol adduct, bisphenol A-propylene oxide 2 mol adduct, bisphenol A-propylene oxide 4 mol , Polyether polyols having a benzene ring such as bisphenol A-propylene oxide 6 mol adduct, bisphenol A-propylene oxide 10 mol adduct; aromatic polycarboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, trimellitic acid And ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, 2-methylpropanediol, neopentyl glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 3 -Polyester polyol having a benzene ring obtained by polycondensation with polyols such as methylpentanediol; transesterification reaction between diphenyl carbonate and polyol, ethylene carbonate and Polycarbonate polyol having a benzene ring derived from the transesterification reaction of a polyol such as phenol A; and the like.
A polyol (B) may be used individually by 1 type, and may be used together 2 or more types.
Among the above, the polyol (B) is preferably a polyether polyol having a benzene ring from the viewpoint that the strength of the coating is further improved. When the polyol (B) is a polyether polyol, the planar portion corrosion resistance of the coating is further improved.

(ベンゼン環及び窒素原子を含まない重量平均分子量が600超のジオール(C))
ベンゼン環及び窒素原子を含まない重量平均分子量が600超のジオール(C)(以下、単に「ジオール(C)」ともいう。)をウレタン樹脂(ウレタンプレポリマー)の製造に使用することで、ウレタン樹脂の被膜の脆性が軽減して、その強度が向上する結果、加工部耐食性、屈曲性、屈曲部耐食性、および塗装密着性が向上する。
(Diol (C) containing a benzene ring and a nitrogen atom and having a weight average molecular weight of more than 600)
By using a diol (C) having no weight of benzene ring and nitrogen atom and having a weight average molecular weight of more than 600 (hereinafter also simply referred to as “diol (C)”) in the production of a urethane resin (urethane prepolymer), urethane is obtained. As a result of reducing the brittleness of the resin film and improving its strength, the processed part corrosion resistance, flexibility, bent part corrosion resistance, and paint adhesion are improved.

(ジオール(C)の仕込み量)
後述するウレタンプレポリマーの製造において、ジオール(C)の仕込み量は、ウレタンプレポリマーの製造に使用されるポリイソシアネート(A)、ポリオール(B)、ジオール(C)、ジオール(D)および第3級アミン化合物(E)の合計量に対して、通常は例えば1〜50質量%とすることができるが、3〜40質量%であることが好ましく、5〜35質量%であることがより好ましく、10〜30質量%であることがさらに好ましい。
ジオール(C)の仕込み量が上記範囲内にあることで、ウレタン樹脂の被膜の塗装密着性、加工部耐食性、屈曲性、および屈曲部耐食性がより向上する傾向にある。
本発明においてウレタンプレポリマーの製造に後述する「ベンゼン環および窒素原子を含まないトリオール以上のポリオール」を使用する場合には、ベンゼン環および窒素原子を含まないトリオール以上のポリオールの仕込み量を上記合計量に算入する。
(Amount of diol (C) charged)
In the production of the urethane prepolymer described later, the amount of the diol (C) charged is selected from the polyisocyanate (A), polyol (B), diol (C), diol (D) and third used in the production of the urethane prepolymer. Although it can usually be made into 1-50 mass% with respect to the total amount of a secondary amine compound (E), it is preferable that it is 3-40 mass%, and it is more preferable that it is 5-35 mass%. More preferably, it is 10-30 mass%.
When the charged amount of the diol (C) is within the above range, the coating adhesion of the urethane resin coating, the processed portion corrosion resistance, the flexibility, and the bent portion corrosion resistance tend to be further improved.
In the present invention, in the case of using a “polyol having a benzene ring and a nitrogen atom not containing a triol” described later in the production of the urethane prepolymer, the total amount of the polyols having a benzene ring and a polyol having a nitrogen atom not contained is added to the above total amount. Include in quantity.

(ジオール(C)の重量平均分子量)
ジオール(C)の重量平均分子量は、600超であるが、600超10000以下であることが好ましく、600超5000以下であることがより好ましく、800〜4000であることがさらに好ましく、1000〜3000であることが特に好ましい。
ジオール(C)の重量平均分子量が上記範囲内にあることで、ウレタン樹脂の被膜の加工部耐食性、屈曲性、および、屈曲部耐食性がより優れたものとなる。
また、ジオール(C)の重量平均分子量が4000以下であることで、ジオール(C)の反応性の低下を抑制でき、ウレタンプレポリマー(ウレタン樹脂)中にジオールが良好に導入される結果、ウレタン樹脂の被膜に柔軟性が付与されて、被膜の加工部耐食性、屈曲性、および屈曲部耐食性により優れた被膜が得られる。
一方、ジオール(C)の重量平均分子量が600以下であると、これを用いて得られるウレタン樹脂の粘性が不十分になり、ウレタン樹脂の被膜の加工部耐食性、屈曲性、および、屈曲部耐食性が不十分となる。
本発明における各成分の重量平均分子量は、特に断りのない限り、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)により測定された値である。
(Weight average molecular weight of diol (C))
The weight average molecular weight of the diol (C) is more than 600, preferably more than 600 and 10000 or less, more preferably more than 600 and 5,000 or less, still more preferably 800 to 4000, and more preferably 1000 to 3000. It is particularly preferred that
When the weight average molecular weight of the diol (C) is within the above range, the processed part corrosion resistance, the flexibility, and the bending part corrosion resistance of the urethane resin coating are more excellent.
Moreover, since the weight average molecular weight of diol (C) is 4000 or less, the fall of the reactivity of diol (C) can be suppressed, and as a result of diol being favorably introduce | transduced in a urethane prepolymer (urethane resin), it is urethane. Flexibility is imparted to the resin coating, and an excellent coating is obtained due to the processed portion corrosion resistance, flexibility, and bending portion corrosion resistance of the coating.
On the other hand, when the weight average molecular weight of the diol (C) is 600 or less, the viscosity of the urethane resin obtained by using the diol (C) becomes insufficient, and the processed part corrosion resistance, the flexibility, and the bending part corrosion resistance of the urethane resin coating are reduced. Is insufficient.
The weight average molecular weight of each component in the present invention is a value measured by GPC (gel permeation chromatography) unless otherwise specified.

(ジオール(C)の種類)
ジオール(C)としては、ベンゼン環及び窒素原子を含まず重量平均分子量が600超であれば特に限定されず、例えば、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオールなどを用いることができる。
上記ポリエーテルジオールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール(ポリテトラメチレンエーテルグリコール)等が挙げられる。ポリエーテルジオールは、例えば、塩基性触媒下でエチレンオキサイドやプロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加重合させて製造される。
上記ポリエステルジオールは、例えば、酸種としてマロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸等の脂肪族ジカルボン酸、ひまし油やセバシン酸等の不飽和カルボン酸等と、アルコール種としてエチレングリコール、プロピレングリコール、テトラエチレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,7−ヘプタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、ネオペンチルグリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、シクロヘキシルジメタノール、1,3−アダマンタンジオール等と、のエステル化反応によって製造されたものが挙げられる。
上記ポリカーボネートジオールとしては、例えば、ε−カプロラクトン等の環状エステルをグリコールによって開環重合して製造されたものが挙げられ、具体的には、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジフェニルカーボネート等と、上記のポリエステルジオールで挙げたアルコール種と、を反応させて製造されたものが挙げられる。
ジオール(C)は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
(Diol (C) type)
The diol (C) is not particularly limited as long as it does not contain a benzene ring and a nitrogen atom and has a weight average molecular weight exceeding 600. For example, polyether diol, polyester diol, polycarbonate diol and the like can be used.
Examples of the polyether diol include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polybutylene glycol (polytetramethylene ether glycol), and the like. The polyether diol is produced, for example, by addition polymerization of alkylene oxide such as ethylene oxide or propylene oxide under a basic catalyst.
Examples of the polyester diol include aliphatic dicarboxylic acids such as malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid and pimelic acid as acid species, unsaturated carboxylic acids such as castor oil and sebacic acid, and ethylene glycol as alcohol species. Propylene glycol, tetraethylene glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decanediol, neo Examples thereof include those produced by esterification with pentyl glycol, 2-methyl-1,3-propanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, cyclohexyldimethanol, 1,3-adamantanediol, and the like. .
Examples of the polycarbonate diol include those produced by ring-opening polymerization of cyclic esters such as ε-caprolactone with glycol. Specifically, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, diphenyl carbonate, and the like, and the above polyester What was manufactured by making the alcohol seed | species quoted with diol react is mentioned.
Diol (C) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

上記の中でも、ジオール(C)は、ポリエーテルジオールを含むことが好ましい。ポリエーテルジオールを用いることで、ウレタン樹脂の被膜の塗装密着性およびウレタン樹脂の凝集性をより高めて、加工部耐食性、屈曲性、および、屈曲部耐食性を向上させることができる。
ポリエーテルジオールは、上記各種の効果がより発揮されるという観点から、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびポリブチレングリコールから選択される少なくとも1種の化合物であることがより好ましい。
Among the above, the diol (C) preferably contains a polyether diol. By using polyether diol, the coating adhesion of the urethane resin film and the cohesiveness of the urethane resin can be further improved, and the processed portion corrosion resistance, the flexibility, and the bent portion corrosion resistance can be improved.
The polyether diol is more preferably at least one compound selected from polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polybutylene glycol from the viewpoint that the various effects described above are more exhibited.

本発明のウレタンプレポリマーの製造に用いる上記ジオール(C)のうち、ポリエーテルジオールを用いた場合には、本発明のウレタン樹脂は主鎖中にエーテル結合を持つことになる。本発明のウレタン樹脂がエーテル結合を有する場合には、エーテル結合の作用によって、ベンゼン環及びシクロヘキサン環の導入により発現する被膜の脆性がより緩和される。その結果、被膜がより強靭化して、加工部耐食性、屈曲性、屈曲部耐食性がより優れたものとなる。   Among the diols (C) used in the production of the urethane prepolymer of the present invention, when a polyether diol is used, the urethane resin of the present invention has an ether bond in the main chain. In the case where the urethane resin of the present invention has an ether bond, the brittleness of the coating that is manifested by the introduction of a benzene ring and a cyclohexane ring is further alleviated by the action of the ether bond. As a result, the coating becomes tougher and the processed part corrosion resistance, flexibility, and bent part corrosion resistance become more excellent.

ポリエーテルジオールを用いる場合には、屈曲性がより向上するという観点から、上述したポリエステルジオールおよびポリカーボネートジオールの少なくとも一方を併用することが好ましい。   When using polyether diol, it is preferable to use together at least one of the polyester diol and polycarbonate diol mentioned above from a viewpoint that a flexibility improves more.

(ベンゼン環及び窒素原子を含まない重量平均分子量が500以下のジオール(D))
ベンゼン環及び窒素原子を含まない重量平均分子量が500以下のジオール(D)(以下、単に「ジオール(D)」ともいう。)をウレタン樹脂の製造に使用することで、低分子ポリオールに由来する活性水素による反応点が増えるので、ウレタン樹脂の被膜の強度の低下を抑制でき、被膜の塗装密着性、屈曲性および屈曲部耐食性を向上することができる。
(Diol (D) having a weight average molecular weight of 500 or less and containing no benzene ring and nitrogen atom)
A diol (D) having a weight average molecular weight of 500 or less that does not contain a benzene ring and a nitrogen atom (hereinafter, also simply referred to as “diol (D)”) is used for the production of a urethane resin, thereby being derived from a low molecular polyol. Since the number of reaction points due to active hydrogen increases, it is possible to suppress a decrease in the strength of the urethane resin coating, and to improve the coating adhesion, flexibility, and bending portion corrosion resistance of the coating.

(ジオール(D)の仕込み量)
後述するウレタンプレポリマーの製造において、ジオール(D)の仕込み量は、ウレタンプレポリマーの製造に使用されるポリイソシアネート(A)、ポリオール(B)、ジオール(C)、ジオール(D)および第3級アミン化合物(E)の合計量に対して、通常は例えば1〜25質量%とすることができるが、1〜20質量%であることが好ましく、2〜15質量%であることがより好ましく、3〜10質量%であることがさらに好ましい。
ジオール(D)の仕込み量が1〜20質量%の範囲にあることで、ウレタン樹脂の被膜の塗装密着性がより向上する傾向にある。特に、ジオール(D)の仕込み量が2〜15質量%の範囲にあることで、ウレタン樹脂の被膜の塗装密着性、屈曲性、および、屈曲部耐食性がより一層向上する傾向にある。
本発明においてウレタンプレポリマーの製造に後述する「ベンゼン環および窒素原子を含まないトリオール以上のポリオール」を使用する場合には、ベンゼン環および窒素原子を含まないトリオール以上のポリオールの仕込み量を上記合計量に算入する。
(Diol (D) charge amount)
In the production of the urethane prepolymer described later, the amount of the diol (D) charged is the polyisocyanate (A), polyol (B), diol (C), diol (D) and third used in the production of the urethane prepolymer. Although it can be normally made into 1-25 mass% with respect to the total amount of a secondary amine compound (E), it is preferable that it is 1-20 mass%, and it is more preferable that it is 2-15 mass%. More preferably, it is 3-10 mass%.
It exists in the tendency for the coating adhesiveness of the film of a urethane resin to improve more because the preparation amount of a diol (D) exists in the range of 1-20 mass%. In particular, when the amount of the diol (D) is in the range of 2 to 15% by mass, the coating adhesion of the urethane resin coating, the flexibility, and the corrosion resistance of the bent portion tend to be further improved.
In the present invention, in the case of using a “polyol having a benzene ring and a nitrogen atom not containing a triol” described later in the production of the urethane prepolymer, the total amount of the polyols having a benzene ring and a polyol having a nitrogen atom not contained is added to the above total amount. Include in quantity.

(ジオール(D)の重量平均分子量)
ジオール(D)の重量平均分子量は、500以下であるが、その上限値は400以下であることが好ましく、250以下であることがより好ましい。また、下限値は、60以上であることが好ましく、100以上であることがより好ましい。
ジオール(D)の重量平均分子量が500以下であることで、被膜の塗装密着性が優れたものとなる。また、ジオール(D)の重量平均分子量が上記範囲内にあることにより、塗装密着性がより優れるという効果が得られる。
(Weight average molecular weight of diol (D))
The weight average molecular weight of the diol (D) is 500 or less, but the upper limit is preferably 400 or less, and more preferably 250 or less. Moreover, it is preferable that a lower limit is 60 or more, and it is more preferable that it is 100 or more.
When the weight average molecular weight of the diol (D) is 500 or less, the coating adhesion of the coating is excellent. Moreover, when the weight average molecular weight of diol (D) exists in the said range, the effect that coating adhesiveness is more excellent is acquired.

(ジオール(D)の種類)
ジオール(D)としては、例えば、エチレングリコール(62.07g/mol)、プロピレングリコール(76.09g/mol)、1,5−ペンタンジオール(104.15g/mol)、1,6−ヘキサンジオール(118.17g/mol)、1,7−ヘプタンジオール(132.2g/mol)、1,8−オクタンジオール(146.23g/mol)、1,9−ノナンジオール(160.25g/mol)、1,10−デカンジオール(174.28g/mol)、ネオペンチルグリコール(104.15g/mol)、2−メチル−1,3−プロパンジオール(90.12g/mol)、3−メチル−1,5−ペンタンジオール(118.17g/mol)、1,4−シクロヘキシルジメタノール(146.14g/mol)、1,3−アダマンタンジオール(168.23g/mol)等のアルキルジオール、ジエチレングリコール(106.12g/mol)、トリエチレングリコール(150.17g/mol)、テトラエチレングリコール(194.23g/mol)、ペンタエチレングリコール(238.28g/mol)、ヘキサエチレングリコール(282.33g/mol)、ヘプタエチレングリコール(323.28g/mol)、ジプロピレングリコール(134.17g/mol)等のポリアルキレングリコール、ジメチロールプロピオン酸(134g/mol)などが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、ジオール(D)は、ポリアルキレングリコールであることが好ましい。ジオール(D)がポリアルキレングリコールである場合、塗装密着性、屈曲性、および屈曲部耐食性を維持したまま、被膜のTgを上げることができる。Tgは、凝集性を表す尺度の一つであるため、より高い凝集性を保持することになり、その結果、被膜の塗装密着性をより向上できる。
(Diol (D) type)
Examples of the diol (D) include ethylene glycol (62.07 g / mol), propylene glycol (76.09 g / mol), 1,5-pentanediol (104.15 g / mol), 1,6-hexanediol ( 118.17 g / mol), 1,7-heptanediol (132.2 g / mol), 1,8-octanediol (146.23 g / mol), 1,9-nonanediol (160.25 g / mol), 1 , 10-decanediol (174.28 g / mol), neopentyl glycol (104.15 g / mol), 2-methyl-1,3-propanediol (90.12 g / mol), 3-methyl-1,5- Pentanediol (118.17 g / mol), 1,4-cyclohexyldimethanol (146.14 g / mol) Alkyl diols such as 1,3-adamantanediol (168.23 g / mol), diethylene glycol (106.12 g / mol), triethylene glycol (150.17 g / mol), tetraethylene glycol (194.23 g / mol), penta Polyalkylene glycols such as ethylene glycol (238.28 g / mol), hexaethylene glycol (282.33 g / mol), heptaethylene glycol (323.28 g / mol), dipropylene glycol (134.17 g / mol), and dimethylol And propionic acid (134 g / mol). These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
Among these, the diol (D) is preferably a polyalkylene glycol. When the diol (D) is a polyalkylene glycol, it is possible to increase the Tg of the coating while maintaining coating adhesion, flexibility, and bending portion corrosion resistance. Since Tg is one of the measures representing the cohesiveness, the higher cohesiveness is maintained, and as a result, the coating adhesion of the coating can be further improved.

(活性水素を2個以上有する第3級アミン化合物(E))
活性水素を2個以上有する第3級アミン化合物(E)(以下、単に「第3級アミン化合物(E)」ともいう。)は、上記ウレタンプレポリマーの製造に使用される。
第3級アミン化合物(E)の活性水素が上記のポリイソシアネート(A)と反応することで、第3級アミン化合物(E)に由来する基が導入されたウレタンプレポリマー(ウレタン樹脂)が得られる。
なお、第3級アミン化合物(E)には活性水素が2個以上含まれていればよく、例えば、アミノ基、ヒドロキシ基、ヒドロキシアミノ基、チオール基等の活性水素を有する置換基が2個以上含まれていることが好ましい。
(Tertiary amine compound (E) having two or more active hydrogens)
A tertiary amine compound (E) having two or more active hydrogens (hereinafter also simply referred to as “tertiary amine compound (E)”) is used in the production of the urethane prepolymer.
The active hydrogen of the tertiary amine compound (E) reacts with the polyisocyanate (A) to obtain a urethane prepolymer (urethane resin) into which a group derived from the tertiary amine compound (E) is introduced. It is done.
The tertiary amine compound (E) only needs to contain two or more active hydrogens, for example, two substituents having active hydrogens such as amino group, hydroxy group, hydroxyamino group, and thiol group. It is preferable that it is contained above.

第3級アミン化合物(E)は、ウレタンプレポリマー(ウレタン樹脂)に導入された際に、ウレタンプレポリマー(ウレタン樹脂)の水分散性の向上に寄与する。これにより、本発明のウレタン樹脂を水中で安定的に存在させることができる。
また、第3級アミン化合物(E)は、これが持つ極性基の電気的な相互作用によって、ウレタン樹脂を被膜化する際の凝集に寄与する。その結果、ウレタン樹脂により得られる被膜は、より強固になるので、高弾性、高Tgの性質を備えたものとなる。この性質を備えることで、耐アルカリ性(アルカリ脱脂部耐食性)が向上する。
The tertiary amine compound (E) contributes to the improvement of water dispersibility of the urethane prepolymer (urethane resin) when introduced into the urethane prepolymer (urethane resin). Thereby, the urethane resin of this invention can exist stably in water.
In addition, the tertiary amine compound (E) contributes to aggregation when the urethane resin is formed into a film by electrical interaction of polar groups of the tertiary amine compound (E). As a result, the film obtained from the urethane resin becomes stronger, and thus has high elasticity and high Tg properties. By providing this property, alkali resistance (alkali degreasing portion corrosion resistance) is improved.

ここで、ウレタン樹脂の被膜(表面処理被膜層)と金属基材との界面は、溶存酸素の還元反応が進行するため、被膜下においてアルカリ性を帯びやすい。耐アルカリ性の不足する被膜は、被膜のアルカリ加水分解を促すだけでなく、被膜と金属基材との界面の結合を切断して、被膜の剥離を引き起こしやすい。
このような問題に対して、本発明のウレタン樹脂は、上記第3級アミン化合物(E)に由来する構造(第3級アミン)が導入されているため、潜在的に耐アルカリ性に優れる。すなわち、カチオン性基(第3級アミン)は、アルカリ性基(アニオン)と対イオンの関係にあるため、アルカリに対する耐性を持つことから、金属表面処理に求められる耐食性、アルカリ洗浄性等に良好な結果をもたらす。
また、本発明のウレタン樹脂が高い凝集性を持つことも、耐アルカリ性に優れる要因の一つである。高凝集性のウレタン樹脂は、基材(金属材料)との接着点が多いため、基材と十分に接着して、アルカリ性の環境下においても剥離を起こしにくい。
Here, the interface between the urethane resin coating (surface treatment coating layer) and the metal substrate tends to be alkaline under the coating because the reduction reaction of dissolved oxygen proceeds. A film having insufficient alkali resistance not only promotes alkaline hydrolysis of the film, but also breaks the bond at the interface between the film and the metal substrate, and easily causes peeling of the film.
For such a problem, the urethane resin of the present invention is potentially excellent in alkali resistance because the structure derived from the tertiary amine compound (E) (tertiary amine) is introduced. That is, since the cationic group (tertiary amine) is in the relationship of an alkaline group (anion) and a counter ion and has resistance to alkali, it has good corrosion resistance and alkali detergency required for metal surface treatment. Bring results.
In addition, the fact that the urethane resin of the present invention has high cohesiveness is one of the factors excellent in alkali resistance. Since the highly cohesive urethane resin has many points of adhesion to the base material (metal material), it sufficiently adheres to the base material and does not easily peel even in an alkaline environment.

(第3級アミン化合物(E)の仕込み量)
後述するウレタンプレポリマーの製造において、第3級アミン化合物(E)の仕込み量は、ウレタンプレポリマーの製造に使用されるポリイソシアネート(A)、ポリオール(B)、ジオール(C)、ジオール(D)および第3級アミン化合物(E)の合計量に対して、通常は例えば1〜20質量%とすることができるが、2〜15質量%であることが好ましく、2〜13質量%であることがより好ましく、3〜10質量%であることがさらに好ましい。
第3級アミン化合物(E)の仕込み量が上記範囲内にあることで、ウレタン樹脂の被膜の耐アルカリ性がより向上する傾向にある。
本発明においてウレタンプレポリマーの製造に後述する「ベンゼン環および窒素原子を含まないトリオール以上のポリオール」を使用する場合には、ベンゼン環および窒素原子を含まないトリオール以上のポリオールの仕込み量を上記合計量に算入する。
(The amount of the tertiary amine compound (E) charged)
In the production of the urethane prepolymer described later, the charged amount of the tertiary amine compound (E) is the polyisocyanate (A), polyol (B), diol (C), diol (D) used in the production of the urethane prepolymer. ) And the total amount of the tertiary amine compound (E), it can usually be 1 to 20% by mass, preferably 2 to 15% by mass, and 2 to 13% by mass. It is more preferable that the content is 3 to 10% by mass.
It exists in the tendency for the alkali resistance of the film of a urethane resin to improve more because the preparation amount of a tertiary amine compound (E) exists in the said range.
In the present invention, in the case of using a “polyol having a benzene ring and a nitrogen atom not containing a triol” described later in the production of the urethane prepolymer, the total amount of the polyols having a benzene ring and a polyol having a nitrogen atom not contained is added to the above total amount. Include in quantity.

(第3級アミン化合物(E)の種類)
第3級アミン化合物(E)としては、活性水素を2個以上有する第3級アミンであれば特に限定されず、例えば、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N−ブチルジエタノールアミン、N−t−ブチルジエタノールアミン、N−(3−アミノプロピル)ジエタノールアミン等のN−アルキルアミノジアルカノールアミン、トリエタノールアミン、N,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミン、ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノトリス(ヒドロキシメチル)メタン、1−ビス(2−ヒドロキシエチル)アミノ2−プロパノール等のトリアルカノールアミン、2,2’−ジアミノ−N−メチルジエチルアミン、N,N’,N’’−トリメチルジエチレントリアミン、トリス(2−アミノエチル)アミン等のポリアミンが挙げられる。これらアミン類は、ギ酸、酢酸等の有機酸、塩酸、硫酸等の無機酸との塩として用いてもよいし、硫酸ジメチル、硫酸ジエチル、ヨウ化メチル等のアルキル化剤により4級塩化したものを用いてもよい。第3級アミン化合物(E)としては、N−アルキルアミノジアルカノールアミン、特に、N−メチルジエタノールアミンが好ましい。
(Type of tertiary amine compound (E))
The tertiary amine compound (E) is not particularly limited as long as it is a tertiary amine having two or more active hydrogens. For example, N-methyldiethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N-butyldiethanolamine, Nt N-alkylamino dialkanolamines such as butyldiethanolamine and N- (3-aminopropyl) diethanolamine, triethanolamine, N, N, N ′, N′-tetrakis (2-hydroxyethyl) ethylenediamine, bis (2- Trialkanolamines such as hydroxyethyl) aminotris (hydroxymethyl) methane, 1-bis (2-hydroxyethyl) amino-2-propanol, 2,2′-diamino-N-methyldiethylamine, N, N ′, N ″ -Trimethyldiethylenetriamine, tris (2-aminoethyl) Le) polyamines such as amine. These amines may be used as salts with organic acids such as formic acid and acetic acid, inorganic acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid, and quaternized with alkylating agents such as dimethyl sulfate, diethyl sulfate and methyl iodide. May be used. As the tertiary amine compound (E), N-alkylamino dialkanolamine, particularly N-methyldiethanolamine is preferable.

本発明のウレタン樹脂は、第3級アミン化合物(E)に由来する構造部分(第3級アミン)を酸などで中和したものであってもよい。この場合に使用される酸としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸、酒石酸、リンゴ酸、マロン酸、アジピン酸等の有機カルボン酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等の有機スルホン酸等の有機酸、塩酸、硫酸、硝酸、フッ酸、臭素酸、リン酸等の無機酸が挙げられる。これらの酸は、1種単独を使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
また、第3級アミン化合物(E)に由来する構造部分(第3級アミン)は4級化されたものであってもよい。4級化する場合に使用される4級化剤としては、具体的には、硫酸ジメチル、硫酸ジエチル等の硫酸エステル、メチルクロライド、ベンジルクロライド、メチルブロマイド、ベンジルブロマイド、メチルアイオダイド等のアルキルハライド、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル等の炭酸エステルが挙げられる。これらの4級化剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。また、中和剤としての酸と4級化剤を併用してもよい。
なお、本明細書において、これらの酸および4級化剤をイオン化剤という場合がある。
The urethane resin of the present invention may be obtained by neutralizing a structural portion (tertiary amine) derived from the tertiary amine compound (E) with an acid or the like. Examples of the acid used in this case include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, lactic acid, tartaric acid, malic acid, malonic acid, adipic acid and other organic carboxylic acids, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, trifluoromethanesulfone Examples include organic acids such as organic sulfonic acids such as acids, and inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrofluoric acid, bromic acid, and phosphoric acid. These acids may be used alone or in combination of two or more.
Further, the structural portion (tertiary amine) derived from the tertiary amine compound (E) may be quaternized. Specific examples of the quaternizing agent used for quaternization include sulfates such as dimethyl sulfate and diethyl sulfate, and alkyl halides such as methyl chloride, benzyl chloride, methyl bromide, benzyl bromide, and methyl iodide. , Carbonate esters such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate. These quaternizing agents may be used alone or in combination of two or more. Further, an acid as a neutralizing agent and a quaternizing agent may be used in combination.
In the present specification, these acids and quaternizing agents are sometimes referred to as ionizing agents.

本発明の金属表面処理組成物が、後述するその他の成分としての無機系防錆剤などの添加剤を含有する場合には、第3級アミン化合物(E)に由来する構造部分(第3級アミン)が、無機系防錆剤などの添加剤の混和性を向上するために、耐食性により優れた被膜(表面処理被膜層)を形成できる。   When the metal surface treatment composition of the present invention contains an additive such as an inorganic rust preventive agent as other components described later, a structural portion derived from the tertiary amine compound (E) (tertiary Since the amine) improves the miscibility of additives such as inorganic rust preventives, it is possible to form a coating (surface treatment coating layer) that is superior in corrosion resistance.

(ウレタンプレポリマーの製造に使用され得るその他の成分(F))
本発明のウレタンプレポリマーの製造には、上記以外のその他の成分(F)を用いてもよい。その他の成分(F)としては、例えば、上記ポリイソシアネート(A)以外のポリイソシアネート、上記ポリオール(B)、上記ジオール(C)および上記ジオール(D)以外のベンゼン環および窒素原子を含まないポリオール、有機溶剤、上記第3級アミン化合物(E)以外のポリアミン、イオン化剤、酸、有機金属化合物等が挙げられる。
(Other components (F) that can be used in the production of urethane prepolymer)
Other components (F) other than those described above may be used for the production of the urethane prepolymer of the present invention. Examples of the other component (F) include a polyisocyanate other than the polyisocyanate (A), a polyol not containing a benzene ring and a nitrogen atom other than the polyol (B), the diol (C) and the diol (D). , Organic solvents, polyamines other than the tertiary amine compound (E), ionizing agents, acids, organometallic compounds, and the like.

(ポリイソシアネート(A)以外のポリイソシアネート)
上記ポリイソシアネート(A)以外のポリイソシアネートとしては、特に限定されないが、例えば、1,4−テトラメチレンジイソシアネート、エチル(2,6−ジイソシアネート)ヘキサノエート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、1,12−ドデカメチレンジイソシアネート、2,2,4−または2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネート;m−またはp−フェニレンジイソシアネート、トリレン−2,4−または2,6−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、1,3−ビス(2−イソシアネート−2−プロピル)ベンゼン、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、ジフェニル−4,4’−ジイソシアネート、4,4’−ジイソシアネート3,3’−ジメチルジフェニル、3−メチル−ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、ジフェニルエーテル−4,4’−ジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート;1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4−イソシアネートメチルオクタン、2−イソシアネートエチル(2,6−ジイソシアネート)ヘキサノエートなどの脂肪族トリイソシアネート;トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス(イソシアネートフェニル)チオホスフェートなどの芳香族トリイソシアネート;等が挙げられる。上記ポリイソシアネート(A)以外のポリイソシアネートは、ウレトジオン構造、イソシアヌレート構造のような2量体、3量体であってもよく、多官能ポリオールを用いたアダクト体として1分子中に3個以上のイソシアネート基を持つポリイソシアネートを使用することができる。
これらの中でも、芳香族ジイソシアネート、芳香族トリイソシアネートなどの芳香族ポリイソシアネートを用いることが好ましく、芳香族ジイソシアネートを用いることが好ましい。これにより、屈曲部の耐食性がより向上する場合がある。
(Polyisocyanates other than polyisocyanate (A))
The polyisocyanate other than the polyisocyanate (A) is not particularly limited. For example, 1,4-tetramethylene diisocyanate, ethyl (2,6-diisocyanate) hexanoate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 1,12- Aliphatic diisocyanates such as dodecamethylene diisocyanate, 2,2,4- or 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate; m- or p-phenylene diisocyanate, tolylene-2,4- or 2,6-diisocyanate, diphenylmethane- 4,4′-diisocyanate, 1,3-bis (2-isocyanate-2-propyl) benzene, naphthalene-1,5-diisocyanate, diphenyl-4,4′-diisocyanate, 4,4′-diisocyanate 3,3 ′ − Aromatic diisocyanates such as dimethyldiphenyl, 3-methyl-diphenylmethane-4,4′-diisocyanate, diphenyl ether-4,4′-diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate; 1,3,6-hexamethylene triisocyanate, 1,8 -Aliphatic triisocyanates such as diisocyanate-4-isocyanate methyloctane and 2-isocyanatoethyl (2,6-diisocyanate) hexanoate; aromatic triisocyanates such as triphenylmethane triisocyanate and tris (isocyanatephenyl) thiophosphate; Can be mentioned. The polyisocyanate other than the polyisocyanate (A) may be a dimer or trimer such as a uretdione structure or an isocyanurate structure, and 3 or more per molecule as an adduct using a polyfunctional polyol. A polyisocyanate having an isocyanate group can be used.
Among these, aromatic polyisocyanates such as aromatic diisocyanates and aromatic triisocyanates are preferably used, and aromatic diisocyanates are preferably used. Thereby, the corrosion resistance of a bending part may improve more.

(ポリオール(B)、ジオール(C)およびジオール(D)以外のベンゼン環および窒素原子を含まないポリオール)
上記ポリオール(B)、上記ジオール(C)および上記ジオール(D)以外のベンゼン環および窒素原子を含まないポリオールとしては、ベンゼン環および窒素原子を含まないトリオール以上のポリオールを用いることができ、例えば、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。
このようなベンゼン環および窒素原子を含まないトリオール以上のポリオールは、得られるウレタンプレポリマー(ウレタン樹脂)の分子構造中に分岐構造を持たせることができる。このような分岐構造は、ウレタン樹脂の凝集性をより高くする作用があり、その結果、耐食性、耐薬品性、耐溶剤性等に効果的である。また、ウレタン樹脂自体を強靭化するため、屈曲のような強加工における耐性をより向上できる。分岐構造を持つウレタン樹脂の見かけの体積は、分岐構造を持たない場合と比較して増大するため、比較的分子量の小さいウレタン分子であっても、表面処理性能に対する悪影響を軽減することができる。特に、アルカリ脱脂部耐食性(耐アルカリ性)および屈曲部耐食性の向上に効果的である。
ベンゼン環および窒素原子を含まないトリオール以上のポリオールのうち、トリメチロールプロパン(TMP)が好ましい。
ベンゼン環および窒素原子を含まないトリオール以上のポリオールをウレタンプレポリマーの製造に使用する場合には、その仕込み量は、ウレタンプレポリマーの製造に使用されるポリイソシアネート(A)、ポリオール(B)、ジオール(C)、ジオール(D)、第3級アミン化合物(E)ならびにベンゼン環および窒素原子を含まないトリオール以上のポリオールの合計量に対して、0.5〜18質量%であることが好ましく、3〜10質量%であることがより好ましい。これにより、耐アルカリ性や屈曲部耐食性がより向上する傾向にある。
(Polyol containing no benzene ring and nitrogen atom other than polyol (B), diol (C) and diol (D))
As the polyol (B), the diol (C) and the diol other than the diol (D) and a polyol not containing a nitrogen atom, a polyol having a benzene ring and a triol or more not containing a nitrogen atom can be used. , Trimethylolpropane, pentaerythritol and the like.
Such a polyol of triol or higher which does not contain a benzene ring and a nitrogen atom can have a branched structure in the molecular structure of the urethane prepolymer (urethane resin) to be obtained. Such a branched structure has an effect of increasing the cohesiveness of the urethane resin, and as a result, is effective in corrosion resistance, chemical resistance, solvent resistance, and the like. In addition, since the urethane resin itself is toughened, it is possible to further improve resistance to strong processing such as bending. Since the apparent volume of the urethane resin having a branched structure is increased as compared with a case where the urethane resin does not have a branched structure, an adverse effect on the surface treatment performance can be reduced even with a urethane molecule having a relatively small molecular weight. In particular, it is effective in improving the alkali degreasing portion corrosion resistance (alkali resistance) and the bent portion corrosion resistance.
Of the triol or higher polyols containing no benzene ring and nitrogen atom, trimethylolpropane (TMP) is preferred.
In the case of using a polyol having a benzene ring and a triol or higher that does not contain a nitrogen atom for the production of a urethane prepolymer, the amount charged is the polyisocyanate (A), polyol (B), It is preferably 0.5 to 18% by mass with respect to the total amount of the diol (C), the diol (D), the tertiary amine compound (E), and the triol or higher polyol not containing a benzene ring and a nitrogen atom. It is more preferable that it is 3-10 mass%. Thereby, it exists in the tendency for alkali resistance and bending part corrosion resistance to improve more.

このように、本発明のウレタン樹脂は、分岐構造を有するものであることが好ましいが、分岐構造を導入する方法としては、ベンゼン環および窒素原子を含まないトリオール以上のポリオールを使用することに限られるものではない。   As described above, the urethane resin of the present invention preferably has a branched structure. However, the method of introducing the branched structure is limited to using a polyol having a benzene ring and a triol or higher that does not contain a nitrogen atom. It is not something that can be done.

有機溶剤は、上述した各成分を反応させるための溶媒として使用される。このような有機溶剤としては、特に限定されないが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等のエーテル系溶媒、アセトニトリル、アクリルニトリル等のニトリル系溶媒、メチルアクリレート、エチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート等のアクリレート系溶剤、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン等のアミド系溶媒、ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤が挙げられる。これら有機溶媒は、ウレタンプレポリマーやウレタン樹脂の製造後に、環境への負荷低減の観点から必要に応じて減圧蒸留法によって除いても構わない。   The organic solvent is used as a solvent for reacting each component described above. Examples of such organic solvents include, but are not limited to, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate, and ether solvents such as tetrahydrofuran and 1,4-dioxane. Solvents, nitrile solvents such as acetonitrile and acrylonitrile, acrylate solvents such as methyl acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate, and ethyl methacrylate, amide solvents such as dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, N-ethylpyrrolidone, Examples thereof include sulfoxide solvents such as dimethyl sulfoxide. These organic solvents may be removed by a vacuum distillation method after production of the urethane prepolymer or urethane resin, if necessary, from the viewpoint of reducing environmental burden.

<ウレタンプレポリマーおよびウレタン樹脂の製造方法>
本発明のウレタンプレポリマーは、上記ポリイソシアネート(A)、上記ポリオール(B)、上記ジオール(C)と、上記ジオール(D)と、上記第3級アミン化合物(E)と、を少なくとも反応させて得られる。
また、本発明のウレタン樹脂は、上記のようにして得られたウレタンプレポリマーと、水および第3級アミンを含まないポリアミン化合物の少なくとも一方と、を反応させて得られる。
以下に、本発明のウレタンプレポリマーおよびウレタン樹脂の製造方法の一例(製造方法1〜6)を示す。
(製造方法1)
ポリイソシアネート(A)、ポリオール(B)、ジオール(C)、ジオール(D)、第3級アミン化合物(E)を有機溶剤に溶解させて反応させることによってウレタンプレポリマーを調製し、ウレタンプレポリマー中の第3級アミンの一部または全てをイオン化剤によってイオン化し、水を加えることによって乳化する方法
(製造方法2)
ポリイソシアネート(A)、ポリオール(B)、ジオール(C)、ジオール(D)、第3級アミン化合物(E)を有機溶剤に溶解させて反応させることによってウレタンプレポリマーを調製し、ウレタンプレポリマー中の第3級アミンの一部または全てをイオン化剤によってイオン化し、ポリアミン等の鎖伸長剤によって鎖伸長させながら水を加えることによって乳化する方法
(製造方法3)
ポリイソシアネート(A)、ポリオール(B)、ジオール(C)、ジオール(D)、第3級アミン化合物(E)を有機溶媒を使用することなく、反応させることによってウレタンプレポリマーを調製し、ウレタンプレポリマー中の第3級アミンの一部または全てをイオン化剤によって4級化し、水を加えることによって乳化する方法
(製造方法4)
第3級アミン化合物(E)を酸或いはアルキル化剤でイオン化した後に、ポリイソシアネート(A)、ポリオール(B)、ジオール(C)、ジオール(D)を加えて反応させることによってウレタンプレポリマーを調製し、ウレタンプレポリマー中の第3級アミンの一部または全てをイオン化剤によってイオン化し、水を加えることによって乳化する方法
(製造方法5)
ポリイソシアネート(A)、ポリオール(B)、ジオール(C)、ジオール(D)に有機溶剤を加え反応させた後、さらに第3級アミン化合物(E)を加え、末端部位に第3級アミン構造を持つウレタンプレポリマーを調製し、ウレタンプレポリマー中の第3級アミンの一部または全てをイオン化剤によってイオン化し、水を加えることによって乳化する方法
(製造方法6)
ポリイソシアネート(A)、ポリオール(B)、ジオール(C)、ジオール(D)に有機溶剤を加え反応させた後、さらに第3級アミン化合物(E)を加え、末端部位に第3級アミン構造を持つウレタンプレポリマーを調製し、ウレタンプレポリマー中の第3級アミンの一部または全てをイオン化剤によってイオン化し、ポリアミン等の鎖伸長剤によって鎖伸長させながら水を加えることによって乳化する方法
なお、上記製造方法1〜6において、公知の乳化剤を用いてもよい。
<Method for producing urethane prepolymer and urethane resin>
The urethane prepolymer of the present invention reacts at least the polyisocyanate (A), the polyol (B), the diol (C), the diol (D), and the tertiary amine compound (E). Obtained.
The urethane resin of the present invention is obtained by reacting the urethane prepolymer obtained as described above with at least one of water and a polyamine compound not containing a tertiary amine.
Below, an example (manufacturing method 1-6) of the manufacturing method of the urethane prepolymer and urethane resin of this invention is shown.
(Manufacturing method 1)
A urethane prepolymer is prepared by dissolving polyisocyanate (A), polyol (B), diol (C), diol (D), and tertiary amine compound (E) in an organic solvent and reacting them. A method in which a part or all of the tertiary amine is ionized with an ionizing agent and emulsified by adding water (Production Method 2)
A urethane prepolymer is prepared by dissolving polyisocyanate (A), polyol (B), diol (C), diol (D), and tertiary amine compound (E) in an organic solvent and reacting them. Emulsification by adding water while ionizing a part or all of the tertiary amine therein with an ionizing agent and extending the chain with a chain extender such as polyamine (Production Method 3)
A urethane prepolymer is prepared by reacting polyisocyanate (A), polyol (B), diol (C), diol (D), and tertiary amine compound (E) without using an organic solvent. A method in which a part or all of the tertiary amine in the prepolymer is quaternized with an ionizing agent and emulsified by adding water (production method 4).
After ionizing the tertiary amine compound (E) with an acid or an alkylating agent, the urethane prepolymer is reacted by adding and reacting the polyisocyanate (A), polyol (B), diol (C), diol (D). A method of preparing and emulsifying part or all of the tertiary amine in the urethane prepolymer by ionizing with an ionizing agent and adding water (production method 5)
After reacting polyisocyanate (A), polyol (B), diol (C), and diol (D) with an organic solvent, a tertiary amine compound (E) is further added to form a tertiary amine structure at the terminal site. A method of preparing a urethane prepolymer having water, emulsifying a part or all of a tertiary amine in the urethane prepolymer by ionizing with an ionizing agent and adding water (production method 6)
After reacting polyisocyanate (A), polyol (B), diol (C), and diol (D) with an organic solvent, a tertiary amine compound (E) is further added to form a tertiary amine structure at the terminal site. A method of preparing a urethane prepolymer having a water content, emulsifying by adding water while ionizing a part or all of a tertiary amine in the urethane prepolymer with an ionizing agent and extending the chain with a chain extending agent such as polyamine. In the production methods 1 to 6, known emulsifiers may be used.

<水および第3級アミンを含まないポリアミン>
上記ポリウレタン樹脂の製造に使用される水および第3級アミンを含まないポリアミンは、いずれも鎖伸長作用をもつ。このように鎖伸長されたウレタン樹脂は、分子中にウレア結合を有するため、凝集性が高く被膜の強度を高める上で好適である。
第3級アミンを含まないポリアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、1,2−プロパンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、ピペラジン、2,5−ジメチルピペラジン、イソホロンジアミン、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジアミン、3,3’−ジメチル−4,4’−ジシクロヘキシルメタンジアミン、1,4−シクロヘキサンジアミン、1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサン、2−アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン;N−ヒドロキシメチルアミノエチルアミン、N−ヒドロキシエチルアミノエチルアミン、N−ヒドロキシプロピルアミノプロピルアミン、N−エチルアミノエチルアミン、N−メチルアミノプロピルアミン;ジエチレントリアミン、ジプロピレントリアミン、トリエチレンテトラミン;ヒドラジン、1,6−ヘキサメチレンビスヒドラジン;コハク酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド;β−セミカルバジドプロピオン酸ヒドラジド、3−セミカルバジドプロピルカルバジン酸エステル、セミカルバジド−3−セミカルバジドメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン;等を使用することができる。この中でも、ヒドラジンまたはエチレンジアミンを使用することが好ましい。
<Polyamine not containing water and tertiary amine>
Both the water and the polyamine containing no tertiary amine used for the production of the polyurethane resin have a chain extending action. Since the chain-extended urethane resin has a urea bond in the molecule, it is highly cohesive and suitable for increasing the strength of the coating.
Examples of polyamines not containing tertiary amines include ethylenediamine, 1,2-propanediamine, 1,6-hexamethylenediamine, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, isophoronediamine, 4,4′-dicyclohexylmethanediamine. 3,3′-dimethyl-4,4′-dicyclohexylmethanediamine, 1,4-cyclohexanediamine, 1,3-bisaminomethylcyclohexane, 2-aminoethylaminopropyltrimethoxysilane; N-hydroxymethylaminoethylamine, N-hydroxyethylaminoethylamine, N-hydroxypropylaminopropylamine, N-ethylaminoethylamine, N-methylaminopropylamine; diethylenetriamine, dipropylenetriamine, triethylenetetramine; Razine, 1,6-hexamethylenebishydrazine; succinic acid dihydrazide, adipic acid dihydrazide, glutaric acid dihydrazide, sebacic acid dihydrazide, isophthalic acid dihydrazide; β-semicarbazide propionic acid hydrazide, 3-semicarbazidepropylcarbazic acid ester, semicarbazide-3 -Semicarbazide methyl-3,5,5-trimethylcyclohexane; and the like can be used. Among these, it is preferable to use hydrazine or ethylenediamine.

水および第3級アミンを含まないポリアミンの仕込み量は、ウレタンプレポリマー100質量部に対して、0.1〜600質量部であることが好ましく、0.2〜500質量部であることがより好ましい。この範囲内にあることで、水および第3級アミンを含まないポリアミンを添加することによる作用がより向上する。
なお、水および第3級アミンを含まないポリアミンのうち、一方のみを用いる場合には、上記「水および第3級アミンを含まないポリアミンの仕込み量」とは、水、または、第3級アミンを含まないポリアミン、の一方のみの仕込み量を指す。
The amount of the polyamine not containing water and tertiary amine is preferably 0.1 to 600 parts by mass, more preferably 0.2 to 500 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the urethane prepolymer. preferable. By being in this range, the effect | action by adding the polyamine which does not contain water and a tertiary amine improves more.
When only one of polyamines not containing water and a tertiary amine is used, the above-mentioned “amount of polyamine not containing water and a tertiary amine” means water or a tertiary amine. Refers to the charge amount of only one of polyamines not containing.

<<金属表面処理組成物に含まれ得るその他の成分>>
本発明の金属表面処理組成物は、上記以外の成分を含有してもよい。上記以外の成分としては、例えば、造膜性の向上や皮膜の乾燥性を改善する造膜助剤(有機溶剤など)、濡れ性を向上させる界面活性剤、発泡を抑える消泡剤やレベリング剤、溶接性向上のための導電性物質、意匠性向上のため着色顔料、錆の発生を抑制する防錆剤、金属表面処理組成物の安定性や本発明の効果を損なわない範囲で配合することができる。
<< Other components that can be contained in the metal surface treatment composition >>
The metal surface treatment composition of the present invention may contain components other than those described above. Components other than the above include, for example, film-forming aids (such as organic solvents) that improve film-forming properties and film drying properties, surfactants that improve wettability, antifoaming agents and leveling agents that suppress foaming , Conductive materials for improving weldability, coloring pigments for improving design, rust preventives that suppress the generation of rust, stability of metal surface treatment composition and blending in a range that does not impair the effects of the present invention Can do.

造膜助剤としては、特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、2−プロピルアルコール、t−ブチルアルコール等のアルコール類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル等のグリコールアルキルエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等のエーテル系溶媒;アセトニトリル、アクリルニトリル等のニトリル系溶媒、メチルアクリレート、エチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート等のアクリルレート系溶剤;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン等のアミド系溶媒;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類;シュウ酸ジメチル、シュウ酸ジエチル、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、コハク酸ジメチル、コハク酸ジエチル、グルタル酸ジエチル、アジピン酸ジエチル等のジカルボン酸エステル類系溶剤;などが挙げられる。これら造膜助剤は、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。   Although it does not specifically limit as a film-forming adjuvant, For example, glycols, such as methanol, ethanol, 2-propyl alcohol, t-butyl alcohol, etc .; Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monopropyl ether Alkyl ethers; ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone; ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate; ether solvents such as tetrahydrofuran and 1,4-dioxane; nitrile solvents such as acetonitrile and acrylonitrile Acrylate solvents such as methyl acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate, and ethyl methacrylate; dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methyl Amido solvents such as loridone and N-ethylpyrrolidone; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide; dimethyl oxalate, diethyl oxalate, dimethyl malonate, diethyl malonate, dimethyl succinate, diethyl succinate, diethyl glutarate, diethyl adipate And the like, and the like. These film-forming aids may be used alone or in combination of two or more.

界面活性剤としては、例えば、アルキルアリルエーテル系、アルキルエーテル系、アルキルエステル系、アルキルアミン系などのノニオン系界面活性剤、および、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、脂肪族アミンの硫酸塩、二塩基性脂肪酸エステルのスルホン酸塩などのアニオン系界面活性剤が挙げられる。これら界面活性剤は、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。   Examples of the surfactant include nonionic surfactants such as alkyl allyl ether, alkyl ether, alkyl ester, and alkyl amine, and fatty acid salts, alkyl sulfate esters, aliphatic amine sulfates, Anionic surfactants such as sulfonates of basic fatty acid esters can be mentioned. These surfactants may be used alone or in combination of two or more.

導電性物質としては導電性金属微粉末、炭素微粉末が挙げられる。
着色顔料としては、カーボンブラック、酸化チタンなどの無機顔料、フタロシアニンなどの有機顔料が挙げられる。
Examples of the conductive substance include conductive metal fine powder and carbon fine powder.
Examples of the color pigment include inorganic pigments such as carbon black and titanium oxide, and organic pigments such as phthalocyanine.

防錆剤としては、例えば、リン酸系化合物、クロム酸系化合物、バナジウム系化合物、モリブデン酸系化合物、ジルコニウム化合物、チタン系化合物、セリウム系化合物、マンガン系化合物、タングステン酸系化合物、硼酸系化合物、硝酸系化合物、フッ化水素酸、コロイダルシリカ等が挙げられる。   Examples of the rust preventive include phosphoric acid compounds, chromic acid compounds, vanadium compounds, molybdate compounds, zirconium compounds, titanium compounds, cerium compounds, manganese compounds, tungstic compounds, boric acid compounds. , Nitric compounds, hydrofluoric acid, colloidal silica, and the like.

他の添加剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリルプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤、テトライソプロポキシチタン、テトラn−ブトキシチタン等の有機チタン化合物、テトライソプロポキシジルコニウム、テトラn−ブトキシジルコニウム等が挙げられる。これら添加剤は、消泡効果を示すため取扱い性が向上する。同時に造膜効果によって耐食性や耐溶剤性に有利である。   Other additives include, for example, vinyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-methacrylpropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 2-aminoethyl-3-aminopropyltri Examples include silane coupling agents such as methoxysilane, organic titanium compounds such as tetraisopropoxy titanium and tetra n-butoxy titanium, tetraisopropoxy zirconium, and tetra n-butoxy zirconium. Since these additives exhibit an antifoaming effect, the handleability is improved. At the same time, the film-forming effect is advantageous for corrosion resistance and solvent resistance.

本発明の金属表面処理組成物は、さらに、必要に応じて一般的に用いられる周知の各種添加剤を含有していてもよい。このような添加剤としては、例えば、防錆顔料、染料、無機架橋剤、有機架橋剤(例えばブロックドイソシアネート系架橋剤、エポキシ系架橋剤、カルボジイミド系架橋剤、オキサゾリン系架橋剤、メラミン系架橋剤)、ブロッキング防止剤、粘度調整剤、増粘剤、分散安定剤、光安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、無機充填剤、有機充填剤、可塑剤、滑剤、帯電防止剤等が挙げられる。
また、本発明の金属表面処理組成物は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等を含有してもよい。
The metal surface treatment composition of the present invention may further contain various known additives that are generally used as necessary. Examples of such additives include rust preventive pigments, dyes, inorganic crosslinking agents, organic crosslinking agents (for example, blocked isocyanate crosslinking agents, epoxy crosslinking agents, carbodiimide crosslinking agents, oxazoline crosslinking agents, melamine crosslinking agents). Agent), anti-blocking agent, viscosity modifier, thickener, dispersion stabilizer, light stabilizer, antioxidant, ultraviolet absorber, inorganic filler, organic filler, plasticizer, lubricant, antistatic agent, etc. It is done.
Moreover, the metal surface treatment composition of this invention may contain an acrylic resin, an epoxy resin, a polyester resin, a polyamide resin, etc.

[金属材料の製造方法]
本発明の金属材料の製造方法は、金属基材と、この金属基材の表面に形成された表面処理被膜層と、を有する金属材料の製造方法であって、上述した金属表面処理組成物によって、上記金属基材の表面を表面処理して、上記表面処理被膜層を形成する工程を有する。
このようにして得られた金属材料は、上記表面処理被膜層を有するため、上記表面処理被膜層の有する上述した優れた効果を奏する。
上記金属表面処理組成物を用いた表面処理方法としては、後述する公知の方法を採用できる。
[Metallic material manufacturing method]
The method for producing a metal material of the present invention is a method for producing a metal material having a metal substrate and a surface-treated coating layer formed on the surface of the metal substrate, and includes the above-described metal surface treatment composition. And a step of surface-treating the surface of the metal substrate to form the surface-treated coating layer.
Since the metal material thus obtained has the surface treatment coating layer, the above-described excellent effect of the surface treatment coating layer is exhibited.
As a surface treatment method using the metal surface treatment composition, a known method described later can be employed.

<金属基材>
金属材料を構成する金属基材の種類は、特に制限されず、冷延鋼板、熱延鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、アルミニウム含有亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、合金化亜鉛めっき鋼板、亜鉛ニッケルめっき鋼板、亜鉛コバルトめっき鋼板、蒸着亜鉛めっき鋼板、ニッケルめっき鋼板、スズめっき鋼板、ステンレス鋼板等の炭素鋼板、合金鋼板およびめっき鋼板;アルミニウム板、銅板、チタン板、マグネシウム板等の鋼板以外の金属板などの一般に公知の材料を用いることができる。特に好適な金属基材は、溶融亜鉛めっき鋼板、アルミニウム含有亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、合金化亜鉛めっき鋼板、亜鉛ニッケルめっき鋼板、亜鉛コバルトめっき鋼板、蒸着亜鉛めっき鋼板等の亜鉛系めっき鋼板である。
<Metal base material>
The type of metal base material constituting the metal material is not particularly limited, and is a cold-rolled steel sheet, hot-rolled steel sheet, hot-dip galvanized steel sheet, aluminum-containing galvanized steel sheet, electrogalvanized steel sheet, galvannealed steel sheet, zinc-nickel plating Steel plates, zinc-cobalt-plated steel plates, vapor-deposited galvanized steel plates, nickel-plated steel plates, tin-plated steel plates, carbon steel plates such as stainless steel plates, alloy steel plates and plated steel plates; metal plates other than steel plates such as aluminum plates, copper plates, titanium plates and magnesium plates Generally known materials such as can be used. Particularly suitable metal base materials are galvanized steel sheets such as hot dip galvanized steel sheets, aluminum-containing galvanized steel sheets, electrogalvanized steel sheets, alloyed galvanized steel sheets, zinc nickel plated steel sheets, zinc cobalt plated steel sheets, and evaporated galvanized steel sheets. It is.

ここで、金属基材は、下地処理としてクロメート処理、または、リン酸塩処理が施されていてもよい。
なお、近年、環境汚染、労働衛生、安全性等の問題からノンクロム化の動きが高まっているが、本発明の表面処理被膜層を有すれば、クロメート処理またはリン酸塩処理を施していない金属基材を使用しても十分な耐食性、耐薬品性、耐溶剤性および塗装密着性を発現させることができる。
Here, the metal substrate may be subjected to a chromate treatment or a phosphate treatment as a base treatment.
In recent years, the trend toward non-chromium has increased due to problems such as environmental pollution, occupational health, and safety. However, if the surface treatment coating layer of the present invention is provided, a metal that has not been subjected to chromate treatment or phosphate treatment. Even if a base material is used, sufficient corrosion resistance, chemical resistance, solvent resistance and paint adhesion can be exhibited.

<表面処理被膜層>
表面処理被膜層は、上記金属表面処理組成物を用いて形成されたものであり、公知の方法(例えば、塗布法、浸漬法、スプレー法、電解法など)によって金属表面処理組成物を金属基材の表面に付与することで形成される。
<Surface treatment film layer>
The surface treatment coating layer is formed using the above metal surface treatment composition, and the metal surface treatment composition is converted into a metal base by a known method (for example, coating method, dipping method, spray method, electrolytic method, etc.). It is formed by applying to the surface of the material.

ここで、金属表面処理剤による処理に先立って、金属基材に付着した油分、汚れを取り除くために、脱脂剤(酸系、アルカリ系)による洗浄、湯洗、酸洗、溶剤洗浄などを適宜組み合わせて行ってもよい。
また、金属表面処理液による処理を行なう前に、被膜の耐食性をより向上させたり、塗装密着性をより向上させたりする目的で、表面調整を施してもよい。表面調整の方法は特に制限されないが、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mn、Zr、Ti、またはVなどの金属を付着させる化成処理、リン酸塩化成処理などが挙げられる。
金属基材の表面の洗浄においては、洗浄剤が金属基材の表面に残留することを低減する観点から、洗浄後に水洗することが好ましい。
Here, prior to the treatment with the metal surface treatment agent, cleaning with a degreasing agent (acid-based or alkali-based), hot water washing, pickling, solvent washing, etc. is appropriately performed in order to remove oil and dirt adhering to the metal substrate. You may carry out in combination.
Further, before the treatment with the metal surface treatment liquid, surface adjustment may be performed for the purpose of further improving the corrosion resistance of the coating or further improving the coating adhesion. The method for adjusting the surface is not particularly limited, and examples thereof include a chemical conversion treatment for depositing a metal such as Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mn, Zr, Ti, or V, and a phosphate chemical conversion treatment.
In washing the surface of the metal substrate, it is preferable to wash with water after washing from the viewpoint of reducing the residue of the cleaning agent remaining on the surface of the metal substrate.

以下、実施例を用いて、本発明の金属表面処理組成物について詳細に説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。   Hereinafter, the metal surface treatment composition of the present invention will be described in detail using examples. However, the present invention is not limited to this.

[ウレタン樹脂]
実施例および比較例の金属表面処理組成物の調製に先立って、これに用いるウレタン樹脂の製造を行った。
[Urethane resin]
Prior to the preparation of the metal surface treatment compositions of Examples and Comparative Examples, urethane resins used for the compositions were produced.

<合成例1>
攪拌機のついた2Lセパラブルフラスコに、ベンゼン環供給源としてビスフェノールA−ポリオキシエチレン2モル付加体(ニューポールBPE−20T、三洋化成工業社製)(後述のB1)63g、高分子ポリオール供給源としてポリエチレングリコール(PEG2000、第一工業製薬社製)(後述のC1)67g、N−メチルジエタノールアミン(アミノアルコールMDA、日本乳化剤社製)(後述のE1)30g、低分子ポリオール供給源としてジエチレングリコール(ジエチレングリコール、日本触媒社製)(後述のD1)30g、イソホロンジイソシアネート(デスモジュールI、バイエル社製)(後述のA1)230g、をメチルエチルケトン400gとともに加え、十分に溶解させた。この混合溶液を80℃で約5時間反応させたのちに、3%以下のイソシアネート基が含まれることを確認し、イオン化剤として硫酸ジメチル(後述のイオン化剤A)25gを加えた(ウレタンプレポリマーの製造)。
次いで、脱イオン水を1000g加えウレタンエマルションを調製した(ウレタン樹脂の製造)。得られたウレタンエマルションを減圧蒸留法によってメチルエチルケトンを除去し、ウレタン樹脂の濃度が25質量%のウレタンエマルションを調製した。第1表に本合成に使用した各成分および仕込み量(質量%)を示す。以下において、このようにして得られたウレタンエマルションを、合成例1のウレタン樹脂ともいう。
<Synthesis Example 1>
In a 2 L separable flask equipped with a stirrer, 63 g of bisphenol A-polyoxyethylene 2-mol adduct (New Pole BPE-20T, manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) (B1 described later) as a benzene ring supply source, polymer polyol supply source As polyethylene glycol (PEG2000, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) (C1 described later) 67 g, N-methyldiethanolamine (amino alcohol MDA, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) (described later E1) 30 g; (Manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) (D1 described later) 30 g and isophorone diisocyanate (Desmodur I, Bayer manufactured) (230 g described later) (230 g described later) were added together with 400 g of methyl ethyl ketone and sufficiently dissolved. After reacting this mixed solution at 80 ° C. for about 5 hours, it was confirmed that 3% or less isocyanate group was contained, and 25 g of dimethyl sulfate (an ionizing agent A described later) was added as an ionizing agent (urethane prepolymer). Manufacturing of).
Next, 1000 g of deionized water was added to prepare a urethane emulsion (production of urethane resin). Methyl ethyl ketone was removed from the obtained urethane emulsion by a vacuum distillation method to prepare a urethane emulsion having a urethane resin concentration of 25% by mass. Table 1 shows each component used in this synthesis and the amount charged (% by mass). Hereinafter, the urethane emulsion thus obtained is also referred to as a urethane resin of Synthesis Example 1.

<合成例2〜84>
第1表の成分および仕込み量(質量%)にした以外は、合成例1と同様の製造方法にして、合成例2〜84のウレタンエマルション(合成例2〜84のウレタン樹脂)を調製した。
<Synthesis Examples 2-84>
A urethane emulsion of Synthesis Examples 2 to 84 (a urethane resin of Synthesis Examples 2 to 84) was prepared in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the components and preparation amounts (mass%) in Table 1 were used.

<合成例85>
イオン化剤A(硫酸ジメチル)25gに代えてイオン化剤B(85%リン酸)25gを用いた以外は、合成例1と同様の製造方法にして、合成例85のウレタンエマルション(合成例85のウレタン樹脂)を調製した。
<Synthesis Example 85>
Except for using 25 g of ionizing agent B (85% phosphoric acid) instead of 25 g of ionizing agent A (dimethyl sulfate), the urethane emulsion of Synthesis Example 85 (the urethane of Synthesis Example 85) was prepared in the same manner as in Synthesis Example 1. Resin) was prepared.

<合成例86>
イオン化剤A(硫酸ジメチル)25gに代えてイオン化剤C(ギ酸)10gを用いた以外は、合成例1と同様の製造方法にして、合成例86のウレタンエマルション(合成例86のウレタン樹脂)を調製した。
<Synthesis Example 86>
The urethane emulsion of Synthesis Example 86 (the urethane resin of Synthesis Example 86) was prepared in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 10 g of ionizing agent C (formic acid) was used instead of 25 g of ionizing agent A (dimethyl sulfate). Prepared.

後述する第1表に記載の各成分は、次の通りである。なお、第1表に記載の各成分の仕込み量(質量%)は、(A)〜(E)成分の合計量を基準としており、(F)成分を用いた場合にはこれも合計量に含めて計算した。なお、各合成例により得られたウレタンプレポリマーはいずれも、イソシアネート基を含んでいた。
<ポリイソシアネート(以下の一部が、シクロヘキサン環構造を有するポリイソシアネート(A)である)>
A1:イソホロンジイソシアネート(デスモジュールI、バイエル社製)
A2:1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン(タケネート600、三井化学社製)
A3:ジシクロヘキシルメタン4,4’−ジイソシアネート(デスモジュールW、バイエル社製)
A4:トリレンジイソシアネート(コスモネートT80、三井化学社製)
A5:ヘキサメチレンジイソシアネート(50M−HDI、旭化成社製)
<窒素原子を含まずベンゼン環を含むポリオール(B)>
B1:ビスフェノールA−ポリオキシエチレン2モル付加体(ニューポールBPE20T、三洋化成工業社製)
B2:芳香族二塩基酸ポリエステルポリオール(テスラック2508−70、日立化成社製)
B3:ポリカーボネートジオール(ニッポラン981、東ソー社製)
<高分子ポリオール(以下の一部が、ベンゼン環および窒素原子を含まない重量平均分子量が600超のジオール(C)である)>
C1:ポリエチレングリコール(PEG2000、Mw2000、第一工業製薬社製)
C2:ポリプロピレングリコール(ユニオールD700、Mw700、日油社製)
C3:ポリエチレングリコール(PEG1000、Mw1000、三洋化成工業社製)
C4:ポリエチレングリコール(PEG4000、Mw3000、三洋化成工業社製)
C5:ポリプロピレングリコール(ユニオールD4000、Mw4000、日油社製)
C6:ポリブチレングリコール(ユニオールPB4800、Mw5000、日油社製)
C7:ポリエチレングリコール(PEG6000、Mw8600、三洋化成工業社製)
C8:ポリエステルポリオール(ニッポラン4040、Mw2000、東ソー社製)
C9:ポリカーボネートグリコール(ニッポラン982R、Mw2000、東ソー社製)
C10:ポリプロピレングリコール(サンニックスPP2000、Mw2000、三洋化成工業社製)
C11:ポリブチレングリコール(PTMG2000、Mw2000、三菱化学社製)
C12:C1+C8(質量比 1:1)
C13:C1+C9(質量比 1:1)
C14:ポリエステルグリコール(K−FLEX XM360、Mw520、KING社製)
<低分子ポリオール(以下の一部が、ベンゼン環および窒素原子を含まない重量平均分子量が500以下のジオール(D)である)>
D1:ジエチレングリコール(ジエチレングリコール、Mw106、日本触媒社製)
D2:エチレングリコール(エチレングリコール、Mw62、日本触媒社製)
D3:テトラエチレングリコール(テトラエチレングリコール、Mw194、日本触媒社製)
D4:ポリエチレングリコール(PEG400、Mw400、三洋化成工業社製)
D5:ポリエチレングリコール、(PEG500、Mw500、関東化学社製)
D6:1,6−ヘキサンジオール(1,6−ヘキサンジオール、Mw106、宇部興産社製)
D7:シクロヘキサンジメタノール(CHDM−D、Mw144、EASTMAN社製)
D8:1,5−ペンタンジオール(1,5−ペンタンジオール、Mw104、宇部興産社製)
D9:ポリエステルポリオール(プラクセル205、Mw530、ダイセル化学社製)
<第3級アミン化合物(E)>
E1:N−メチルジエタノールアミン(アミノアルコールMDA、日本乳化剤社製)
<ベンゼン環および窒素原子を含まないトリオール以上のポリオール>
F1:トリメチロールプロパン(TMP、Perstorp社製)
<イオン化剤>
イオン化剤A:硫酸ジメチル(ジメチル硫酸、辻本化学社製)
イオン化剤B:85%リン酸(日本化学工業社製)
イオン化剤C:ギ酸(純正化学社製)
<その他の成分(後述の比較例合成例9〜12のいずれかで使用)>
メラミン:メラミン(純正化学社製)
アジピン酸ジヒドラジド:アジピン酸ジヒドラジド(東京化成社製)
Each component described in Table 1 to be described later is as follows. In addition, the preparation amount (mass%) of each component described in Table 1 is based on the total amount of the components (A) to (E), and when the component (F) is used, this is also included in the total amount. Including calculation. In addition, all the urethane prepolymers obtained by each synthesis example contained an isocyanate group.
<Polyisocyanate (the following part is polyisocyanate (A) having a cyclohexane ring structure)>
A1: Isophorone diisocyanate (Desmodur I, manufactured by Bayer)
A2: 1,3-bis (isocyanate methyl) cyclohexane (Takenate 600, manufactured by Mitsui Chemicals)
A3: Dicyclohexylmethane 4,4′-diisocyanate (Desmodur W, manufactured by Bayer)
A4: Tolylene diisocyanate (Cosmonate T80, manufactured by Mitsui Chemicals)
A5: Hexamethylene diisocyanate (50M-HDI, manufactured by Asahi Kasei Corporation)
<Polyol (B) not containing nitrogen atom and containing benzene ring>
B1: Bisphenol A-polyoxyethylene 2-mole adduct (New Pole BPE20T, manufactured by Sanyo Chemical Industries)
B2: Aromatic dibasic polyester polyol (Teslac 2508-70, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.)
B3: Polycarbonate diol (Nipporan 981, manufactured by Tosoh Corporation)
<Polymer polyol (part of the following is a diol (C) having a weight average molecular weight of more than 600 which does not contain a benzene ring and a nitrogen atom)>
C1: Polyethylene glycol (PEG2000, Mw2000, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.)
C2: Polypropylene glycol (Uniol D700, Mw700, manufactured by NOF Corporation)
C3: Polyethylene glycol (PEG1000, Mw1000, manufactured by Sanyo Chemical Industries)
C4: Polyethylene glycol (PEG 4000, Mw 3000, manufactured by Sanyo Chemical Industries)
C5: Polypropylene glycol (Uniol D4000, Mw4000, manufactured by NOF Corporation)
C6: Polybutylene glycol (Uniol PB4800, Mw5000, manufactured by NOF Corporation)
C7: Polyethylene glycol (PEG6000, Mw8600, manufactured by Sanyo Chemical Industries)
C8: Polyester polyol (Nipporan 4040, Mw2000, manufactured by Tosoh Corporation)
C9: Polycarbonate glycol (Nipporan 982R, Mw2000, manufactured by Tosoh Corporation)
C10: Polypropylene glycol (Sanix PP2000, Mw2000, manufactured by Sanyo Chemical Industries)
C11: Polybutylene glycol (PTMG2000, Mw2000, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
C12: C1 + C8 (mass ratio 1: 1)
C13: C1 + C9 (mass ratio 1: 1)
C14: Polyester glycol (K-FLEX XM360, Mw520, manufactured by KING)
<Low molecular polyol (a part of the following is a diol (D) having a weight average molecular weight of 500 or less that does not contain a benzene ring and a nitrogen atom)>
D1: Diethylene glycol (diethylene glycol, Mw106, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.)
D2: Ethylene glycol (ethylene glycol, Mw 62, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.)
D3: Tetraethylene glycol (tetraethylene glycol, Mw194, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.)
D4: Polyethylene glycol (PEG400, Mw400, manufactured by Sanyo Chemical Industries)
D5: Polyethylene glycol (PEG500, Mw500, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.)
D6: 1,6-hexanediol (1,6-hexanediol, Mw106, manufactured by Ube Industries)
D7: Cyclohexanedimethanol (CHDM-D, Mw144, manufactured by EASTMAN)
D8: 1,5-pentanediol (1,5-pentanediol, Mw104, manufactured by Ube Industries)
D9: Polyester polyol (Placcel 205, Mw530, manufactured by Daicel Chemical Industries)
<Tertiary amine compound (E)>
E1: N-methyldiethanolamine (amino alcohol MDA, manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.)
<Polyol more than triol not containing benzene ring and nitrogen atom>
F1: Trimethylolpropane (TMP, manufactured by Perstorp)
<Ionizing agent>
Ionizing agent A: dimethyl sulfate (dimethyl sulfate, manufactured by Enomoto Chemical Co.)
Ionizing agent B: 85% phosphoric acid (manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.)
Ionizing agent C: Formic acid (manufactured by Junsei Kagaku)
<Other components (used in any of Comparative Examples 9 to 12 described later)>
Melamine: Melamine (Pure Chemical Co., Ltd.)
Adipic acid dihydrazide: Adipic acid dihydrazide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)

<比較合成例1〜12>
第1表の成分および仕込み量(質量%)にした以外は、合成例1と同様の製造方法にして、比較合成例1〜8のウレタンエマルション(合成例1〜8のウレタン樹脂)を調製した。
また、比較合成例9〜11のウレタンエマルション(比較合成例9〜11のウレタン樹脂)は、それぞれ、国際公開第2005/092998号の実施例10、実施例11、実施例9にしたがって合成した。
また、比較合成例12のウレタンエマルション(比較合成例12のウレタン樹脂)は、特開平10−110093号の製造例1にしたがって合成した。
<Comparative Synthesis Examples 1-12>
Except having set it as the component of Table 1, and the preparation amount (mass%), it was made into the manufacturing method similar to the synthesis example 1, and prepared the urethane emulsion of the comparative synthesis examples 1-8 (the urethane resin of the synthesis examples 1-8). .
Further, urethane emulsions of Comparative Synthesis Examples 9 to 11 (urethane resins of Comparative Synthesis Examples 9 to 11) were synthesized according to Example 10, Example 11, and Example 9 of International Publication No. 2005/092998, respectively.
Further, the urethane emulsion of Comparative Synthesis Example 12 (the urethane resin of Comparative Synthesis Example 12) was synthesized according to Production Example 1 of JP-A-10-110093.

[金属表面処理組成物]
上記のようにして得られた各ウレタン樹脂を含有する金属表面処理組成物を用いて、各評価試験を実施した。
以下では、評価試験に用いる供試材(金属基材)、金属表面処理剤の調製、表面処理方法について説明した後、各評価試験方法および評価結果を示す。
[Metal surface treatment composition]
Each evaluation test was implemented using the metal surface treatment composition containing each urethane resin obtained as mentioned above.
Below, after explaining about the test material (metal base material) used for an evaluation test, preparation of a metal surface treating agent, and a surface treatment method, each evaluation test method and evaluation result are shown.

<供試材(金属基材)>
表面処理を行う供試材(金属基材)には、以下のものを用いた。
GI:溶融亜鉛めっき鋼板(板厚:0.6mm、めっき付着量:片面50g/m
EG:電気亜鉛めっき鋼板(板厚:0.6mm、めっき付着量:片面20g/m
GL:溶融アルミニウム−亜鉛めっき鋼板(板厚:0.4mm、めっき付着量:片面75g/m
<Sample material (metal substrate)>
The following materials were used as test materials (metal base materials) for surface treatment.
GI: Hot-dip galvanized steel sheet (plate thickness: 0.6 mm, plating coverage: 50 g / m 2 on one side)
EG: electrogalvanized steel sheet (plate thickness: 0.6 mm, plating adhesion: 20 g / m 2 on one side)
GL: Hot-dip galvanized steel sheet (plate thickness: 0.4 mm, plating coverage: 75 g / m 2 on one side)

<金属表面処理組成物の調製>
合成例および比較合成例のウレタン樹脂100質量部に、水186質量部、コロイダルシリカ20質量部、75%リン酸10質量部、シランカップリング剤(KBM−403、信越シリコーン社製)10質量部を加えて十分に混合して、実施例および比較例の金属表面処理組成物を調製した。
<Preparation of metal surface treatment composition>
100 parts by mass of the urethane resin of the synthesis example and the comparative synthesis example, 186 parts by mass of water, 20 parts by mass of colloidal silica, 10 parts by mass of 75% phosphoric acid, 10 parts by mass of a silane coupling agent (KBM-403, manufactured by Shin-Etsu Silicone) Were added and mixed well to prepare metal surface treatment compositions of Examples and Comparative Examples.

<表面処理>
日本パーカライジング社製のアルカリ脱脂剤ファインクリーナーE6406(20g/L建浴、60℃、10秒スプレー、スプレー圧0.5kg/cm)で、上記供試材(金属基材)を脱脂した後、スプレー水洗を10秒行った。
脱脂した上記供試材(金属基材)に、金属表面処理組成物の乾燥後の膜厚が2μmになるようにバーコートによる塗布を行い、150℃(PMT:焼き付け時の供試材の最高板温)で乾燥した。
<Surface treatment>
After degreasing the above test material (metal substrate) with an alkaline degreasing agent Fine Cleaner E6406 (20 g / L building bath, 60 ° C., 10 seconds spray, spray pressure 0.5 kg / cm 2 ) manufactured by Nihon Parkerizing, Spray water washing was performed for 10 seconds.
The above degreased specimen (metal substrate) was coated by bar coating so that the film thickness after drying of the metal surface treatment composition was 2 μm, and 150 ° C. (PMT: highest of specimens during baking) (Plate temperature).

<評価試験>
(耐食性)
上記のようにして表面処理が行われたGI、EGおよびGLの処理板試料について、各種の耐食性試験を行った。評価方法および評価基準は次の通りである。
<Evaluation test>
(Corrosion resistance)
Various corrosion resistance tests were performed on the GI, EG, and GL treated plate samples subjected to the surface treatment as described above. Evaluation methods and evaluation criteria are as follows.

・平面部耐食性
塩水噴霧試験法(JIS−Z−2371)に基づき、塩水噴霧240時間後の白錆発生面積の割合(%)を求めて、以下の基準により評価した。平面部耐食性について、△以上を合格とした。
◎◎:5%未満
◎:5%以上10%未満
○○:10%以上20%未満
○:20%以上30%未満
△:30%以上40%未満
×:40%以上
-Plane part corrosion resistance Based on the salt spray test method (JIS-Z-2371), the ratio (%) of the white rust generation | occurrence | production area | region 240 hours after salt spray was calculated | required, and the following references | standards evaluated. About the flat part corrosion resistance, Δ or more was regarded as acceptable.
◎: Less than 5% ◎: 5% or more and less than 10% ○○: 10% or more and less than 20% ○: 20% or more and less than 30% Δ: 30% or more and less than 40% ×: 40% or more

・加工部耐食性
エリクセン試験機にて8mm押し出しした試験片を、塩水噴霧試験法(JIS−Z−2371)に基づき塩水噴霧720時間後の白錆発生面積の割合(%)を求めて、以下の基準により評価した。加工部耐食性について、△以上を合格とした。
◎◎:5%未満
◎:5%以上10%未満
○○:10%以上20%未満
○:20%以上30%未満
△:30%以上40%未満
×:40%以上
-Corrosion resistance of the processed part The test piece extruded 8 mm with an Erichsen tester was found based on the salt spray test method (JIS-Z-2371), and the ratio (%) of white rust generation area after 720 hours of salt spray was determined as follows. Evaluation was made according to the criteria. About processed part corrosion resistance, (triangle | delta) or more was set as the pass.
◎: Less than 5% ◎: 5% or more and less than 10% ○○: 10% or more and less than 20% ○: 20% or more and less than 30% Δ: 30% or more and less than 40% ×: 40% or more

・アルカリ脱脂部耐食性(耐アルカリ性)
処理板試料に、日本パーカライジング社製アルカリ脱脂剤ファインクリーナーE6406を20g/Lに建浴し65℃に調整した脱脂剤水溶液を、2分間スプレーし、水洗して、乾燥させた。
その後、塩水噴霧試験法(JIS−Z−2371)に基づき、塩水噴霧72時間後の白錆発生面積の割合(%)を求めて、以下の基準により評価した。耐アルカリ性については△以上を合格とした。
◎◎:5%未満
◎:5%以上10%未満
○○:10%以上20%未満
○:20%以上30%未満
△:30%以上40%未満
×:40%以上
・ Corrosion resistance of alkaline degreasing part (alkali resistance)
The treated plate sample was sprayed with a degreasing agent aqueous solution adjusted to 65 ° C. with alkaline degreasing agent Fine Cleaner E6406 manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd. at 20 g / L for 2 minutes, washed with water and dried.
Then, based on the salt water spray test method (JIS-Z-2371), the ratio (%) of the white rust generation | occurrence | production area 72 hours after salt water spraying was calculated | required, and the following references | standards evaluated. Regarding alkali resistance, Δ or more was regarded as acceptable.
◎: Less than 5% ◎: 5% or more and less than 10% ○○: 10% or more and less than 20% ○: 20% or more and less than 30% Δ: 30% or more and less than 40% ×: 40% or more

・屈曲部耐食性
原板と同じ厚さの板を2枚重ねて、処理板試料に挟み、180度折り曲げ加工を行った。その後、塩水噴霧試験法JIS−Z−2371に基づき、塩水噴霧48時間後の白錆発生面積の割合(%)を求めて、以下の基準により評価した。屈曲部耐食性については、△以上を合格とした。
◎◎:5%未満
◎:5%以上10%未満
○○:10%以上20%未満
○:20%以上30%未満
△:30%以上40%未満
×:40%以上
-Bending portion corrosion resistance Two plates having the same thickness as the original plate were stacked and sandwiched between the processed plate samples and subjected to 180 degree bending. Then, based on the salt spray test method JIS-Z-2371, the ratio (%) of the white rust generation | occurrence | production area 48 hours after salt spray was calculated | required, and the following references | standards evaluated. About the bending part corrosion resistance, Δ or more was regarded as acceptable.
◎: Less than 5% ◎: 5% or more and less than 10% ○○: 10% or more and less than 20% ○: 20% or more and less than 30% Δ: 30% or more and less than 40% ×: 40% or more

(塗装密着性)
メラミンアルキッド系塗料(大日本塗料社製デリコン#700)を用いて、上記表面処理の施された処理板試料に塗装をした。塗装はバーコートによる塗布で行い、塗装後、140℃で20分間焼付けを実施した。その際、焼き付け乾燥後における被膜厚は25μmとなるようにバーコートの塗布を調整した。その後、エリクセンにて7mmの押し出し加工を行い、その加工部をテープにて剥離し、テープ剥離後の剥離面積の割合(%)を以下の評価基準に基づいて評価した。塗装密着性については△以上を合格とした。
◎◎:剥離面積が0%(剥離なし)
◎:剥離面積が0%超5%未満
○○:剥離面積が5%以上10%未満
○:剥離面積が10%以上20%未満
△:剥離面積が20%以上30%未満
×:剥離面積が30%以上
(Paint adhesion)
Using the melamine alkyd paint (Delicon # 700, manufactured by Dainippon Paint Co., Ltd.), the above-mentioned treated plate sample was coated. The coating was performed by bar coating. After coating, baking was performed at 140 ° C. for 20 minutes. At that time, the coating of the bar coat was adjusted so that the film thickness after baking and drying was 25 μm. Thereafter, extrusion processing of 7 mm was performed with Erichsen, the processed part was peeled off with tape, and the ratio (%) of the peeled area after tape peeling was evaluated based on the following evaluation criteria. Regarding coating adhesion, Δ or more was regarded as acceptable.
◎◎: 0% peel area (no peel)
A: Peeling area is more than 0% and less than 5% B: Peeling area is 5% or more and less than 10% B: Peeling area is 10% or more and less than 20% B: Peeling area is 20% or more and less than 30% X: Peeling area 30% or more

(耐溶剤性)
メチルエチルケトン(MEK)を浸透させたガーゼを上記表面処理の施された処理板試料に1kg荷重で押さえつけながら10往復摺動させた後、その外観を色差計(日本電色社製)にて以下の評価基準に基づいて評価した。耐溶剤性については△以上を合格とした。
◎◎:△E 0.5未満
◎:△E 0.5以上1未満
○○:△E 1以上1.5未満
○:△E 1.5以上2未満
△:△E 2以上3未満
×:△E 3以上
(Solvent resistance)
The gauze impregnated with methyl ethyl ketone (MEK) was slid 10 times while being pressed against the above-treated surface treated sample with a 1 kg load, and then the appearance was measured with a color difference meter (manufactured by Nippon Denshoku Co., Ltd.) as follows. Evaluation was performed based on the evaluation criteria. Regarding solvent resistance, Δ or more was regarded as acceptable.
◎◎: △ E Less than 0.5 ◎: △ E 0.5 or more and less than 1 ○○: △ E 1 or more and less than 1.5 ○: △ E 1.5 or more and less than 2 △: △ E 2 or more and less than 3 ×: △ E 3 or more

(屈曲性)
実施例および比較例の金属表面処理組成物にカーボンブラックを配合し、供試材に3μmとなるようにバーコート塗布を行い、150℃(PMT)で乾燥した。カーボンブラックは、カーボンブラックと実施例および比較例における各金属表面処理組成物との合計量100質量%に対して、5質量%となるように配合した。
処理板試料を180°折り曲げ加工(OT曲げ)を行い、折り曲げ部のクラックを目視にて以下の評価基準にしたがって評価した。屈曲性については△以上を合格とした。
◎◎:クラックなし
◎:1cm以下のクラックが1本以上5本以下(なお、1cm超のクラックなし)
○○:1cm以下のクラックが6本以上15本以下(なお、1cm超のクラックなし)
○:1cm以下のクラックが16本以上25本以下(なお、1cm超のクラックなし)
△:1cm以下のクラックが26本以上(なお、1cm超のクラックなし)
×:1cm超のクラックが見られる
(Flexibility)
Carbon black was blended in the metal surface treatment compositions of the examples and comparative examples, and bar coating was applied to the test material to 3 μm, followed by drying at 150 ° C. (PMT). Carbon black was blended so as to be 5% by mass with respect to 100% by mass of the total amount of carbon black and each metal surface treatment composition in Examples and Comparative Examples.
The treated plate sample was subjected to 180 ° bending (OT bending), and cracks in the bent portion were visually evaluated according to the following evaluation criteria. As for the flexibility, Δ or more was regarded as acceptable.
◎◎: No crack ◎: 1 to 5 cracks (no crack exceeding 1 cm)
◯: 6 to 15 cracks of 1 cm or less (no cracks exceeding 1 cm)
○: 1 cm or less cracks 16 to 25 (no cracks exceeding 1 cm)
Δ: 26 or more cracks of 1 cm or less (no cracks exceeding 1 cm)
×: Cracks exceeding 1 cm are observed

<評価結果>
以上の評価試験の結果を以下の第1表に示す。
<Evaluation results>
The results of the above evaluation tests are shown in Table 1 below.

第1表中の「仕込み量」欄は、ウレタンプレポリマー製造の際に使用される各成分の仕込みの質量%を表す。   The “charge amount” column in Table 1 represents the mass% of the charge of each component used in the production of the urethane prepolymer.

Figure 2017081731
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Figure 2017081731
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Figure 2017081731
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第1表の評価結果に示すように、実施例のウレタン樹脂を含有する金属表面処理組成物を用いると、屈曲性、平面部耐食性、耐溶剤性、アルカリ脱脂部耐食性、加工部耐食性、屈曲部耐食性および塗装密着性に優れる表面処理被膜層を金属基材の表面に形成できることが示された。
また、実施例1〜4の対比により、ベンゼン環および窒素原子を含まないトリオール以上のポリオール(トリメチロールプロパン)を含むことで(実施例3、4)、耐アルカリ性(アルカリ脱脂部耐食性)および屈曲部耐食性がより向上することが示された。
実施例1、2および8の対比により、ポリイソアネート(A)としてジシクロヘキシルメタン4,4’−ジイソシアネートを用いると(実施例8)、耐溶剤性がより向上することが示された。
実施例5〜11の対比により、ポリイソシアネート(A)の仕込み量がウレタンプレポリマーの製造に使用されるポリイソシアネート(A)、ポリオール(B)、高分子ジオール(C)、低分子ジオール(D)および第3級アミン化合物(E)の合計量に対して、40〜65質量%であることで(実施例7〜10)、耐溶剤性がより向上することが示された。
実施例8、12および13の対比により、ポリオール(B)としてポリエーテルポリオールを用いると(実施例8)、平面部耐食性がより向上することが示された。
実施例14〜20の対比により、ポリオール(B)の仕込み量がウレタンプレポリマーの製造に使用されるポリイソシアネート(A)、ポリオール(B)、高分子ジオール(C)、低分子ジオール(D)および第3級アミン化合物(E)の合計量に対して、6〜20質量%であることで(実施例16、17)、屈曲部耐食性がより向上することが示された。
実施例21〜26の対比により、重量平均分子量が800〜4000の範囲内にあるジオール(C)を用いることで(実施例22〜24)、加工部耐食性、屈曲性および屈曲部耐食性がより向上することが示された。実施例27〜32の対比における実施例28〜30についても、同様の傾向が確認できた。
また、実施例33〜40の対比により、ジオール(C)の仕込み量がウレタンプレポリマーの製造に使用されるポリイソシアネート(A)、ポリオール(B)、高分子ジオール(C)、低分子ジオール(D)および第3級アミン化合物(E)およびその他の成分(F)の合計量に対して、3〜40質量%であることで(実施例34〜39)、塗装密着性、加工部耐食性、屈曲性、および屈曲部耐食性がより向上することが示された。さらに、ジオール(C)の仕込み量が5〜35質量%の範囲にあることで(実施例35〜38)、これらの効果がより顕著に発揮することが示され、実施例41〜45の対比における実施例42〜45についても同様の傾向が確認できた。
実施例46〜51の対比、実施例52〜57の対比により、ジオール(C)としてポリエーテルジオールを用いて製造したウレタン樹脂を含有する金属表面処理組成物を用いると(実施例48〜51、54〜57)、加工部耐食性、屈曲性および屈曲部耐食性がより優れたものになることが示された。特にジオール(C)として、ポリエーテルジオールと、ポリエステルジオールおよびポリカーボネートジオールの少なくとも一方と、を併用することで(実施例50、51、56、57)、屈曲性がより一層優れたものになることが示された。
実施例58〜64の対比により、ジオール(D)の重量平均分子量が60〜400の範囲内にあることで(実施例58〜60、62〜64)、塗装密着性がより向上することが示された。
実施例65〜71の対比により、ジオール(D)の仕込み量がウレタンプレポリマーの製造に使用されるポリイソシアネート(A)、ポリオール(B)、高分子ジオール(C)、低分子ジオール(D)および第3級アミン化合物(E)の合計量に対して、1〜20質量%であることで(実施例65〜70)、塗装密着性がより向上することが示された。
実施例72〜77の対比により、第3級アミン化合物(E)の仕込み量がウレタンプレポリマーの製造に使用されるポリイソシアネート(A)、ポリオール(B)、高分子ジオール(C)、低分子ジオール(D)および第3級アミン化合物(E)の合計量に対して、2〜15質量%であることで(実施例73〜76)、耐アルカリ性(アルカリ脱脂部耐食性)がより向上することが示された。
実施例78〜84の対比により、ベンゼン環および窒素原子を含まないトリオール以上のポリオール(トリメチロールプロパン)の仕込み量がウレタンプレポリマーの製造に使用されるポリイソシアネート(A)、ポリオール(B)、高分子ジオール(C)、低分子ジオール(D)、第3級アミン化合物(E)およびその他の成分(F)の合計量に対して、3〜10質量%であることで(実施例80〜81)、耐アルカリ性(アルカリ脱脂部耐食性)および屈曲部耐食性がより向上することが示された。
実施例1、85、86の対比により、イオン化剤の種類を変更しても、いずれも優れた効果を奏することが示された。
また、供試剤としてGI(実施例27I〜32I)およびGL(実施例27L〜実施例32L)を用いた場合にも、優れた効果を奏することが示された。
As shown in the evaluation results of Table 1, when the metal surface treatment composition containing the urethane resin of the example is used, the flexibility, the flat surface corrosion resistance, the solvent resistance, the alkaline degreasing portion corrosion resistance, the processed portion corrosion resistance, the bent portion It was shown that a surface-treated coating layer having excellent corrosion resistance and paint adhesion can be formed on the surface of a metal substrate.
Moreover, by contrast of Examples 1-4, by containing the polyol (trimethylol propane) more than triol which does not contain a benzene ring and a nitrogen atom (Examples 3 and 4), alkali resistance (alkali degreasing part corrosion resistance) and bending It was shown that the partial corrosion resistance was further improved.
Comparison of Examples 1, 2 and 8 showed that solvent resistance was further improved when dicyclohexylmethane 4,4′-diisocyanate was used as polyisocyanate (A) (Example 8).
By contrast with Examples 5-11, the amount of polyisocyanate (A) used is the polyisocyanate (A), polyol (B), high molecular diol (C), low molecular diol (D) used in the production of the urethane prepolymer. ) And the tertiary amine compound (E) in a total amount of 40 to 65% by mass (Examples 7 to 10), the solvent resistance was further improved.
Comparison of Examples 8, 12 and 13 showed that when polyether polyol was used as polyol (B) (Example 8), the planar portion corrosion resistance was further improved.
By comparison with Examples 14 to 20, the amount of polyol (B) charged is polyisocyanate (A), polyol (B), high molecular diol (C), low molecular diol (D) used in the production of the urethane prepolymer. It was shown that the bending portion corrosion resistance was further improved by being 6 to 20% by mass with respect to the total amount of the tertiary amine compound (E) (Examples 16 and 17).
By comparing Examples 21 to 26, by using the diol (C) having a weight average molecular weight in the range of 800 to 4000 (Examples 22 to 24), the processed portion corrosion resistance, the flexibility, and the bent portion corrosion resistance are further improved. Was shown to do. The same tendency was confirmed for Examples 28 to 30 in the comparison of Examples 27 to 32.
Moreover, by contrast with Examples 33-40, the preparation amount of diol (C) is polyisocyanate (A) used for manufacture of a urethane prepolymer, a polyol (B), high molecular diol (C), low molecular diol ( D) and the tertiary amine compound (E) and other components (F) with respect to the total amount of 3 to 40% by mass (Examples 34 to 39), coating adhesion, processed part corrosion resistance, It was shown that the flexibility and the corrosion resistance of the bent portion are further improved. Furthermore, it is shown that these effects are exhibited more significantly when the amount of the diol (C) is in the range of 5 to 35% by mass (Examples 35 to 38). The same tendency was confirmed also about Examples 42-45 in.
When a metal surface treatment composition containing a urethane resin produced using a polyether diol as the diol (C) is used according to the comparison between Examples 46 to 51 and the comparison between Examples 52 to 57 (Examples 48 to 51, 54 to 57), it was shown that the processed part corrosion resistance, the flexibility and the bent part corrosion resistance become better. In particular, as a diol (C), a polyether diol and at least one of a polyester diol and a polycarbonate diol are used in combination (Examples 50, 51, 56, and 57), and the flexibility is further improved. It has been shown.
The comparison of Examples 58 to 64 shows that the coating adhesion is further improved when the weight average molecular weight of the diol (D) is in the range of 60 to 400 (Examples 58 to 60 and 62 to 64). It was done.
By comparison with Examples 65-71, the charged amount of diol (D) is polyisocyanate (A), polyol (B), high molecular diol (C), low molecular diol (D) used in the production of urethane prepolymer. It was shown that the coating adhesion was further improved by being 1 to 20% by mass with respect to the total amount of the tertiary amine compound (E) (Examples 65 to 70).
By comparing Examples 72 to 77, the amount of the tertiary amine compound (E) charged is polyisocyanate (A), polyol (B), high molecular diol (C), low molecular weight used in the production of the urethane prepolymer. Alkali resistance (alkali degreasing part corrosion resistance) is further improved by being 2 to 15% by mass with respect to the total amount of diol (D) and tertiary amine compound (E) (Examples 73 to 76). It has been shown.
By comparison with Examples 78 to 84, the amount of the polyol (trimethylolpropane) of triol or higher containing no benzene ring and nitrogen atom is used for the production of the urethane prepolymer, polyisocyanate (A), polyol (B), By being 3-10 mass% with respect to the total amount of high molecular diol (C), low molecular diol (D), tertiary amine compound (E), and other components (F) (Example 80- 81), alkali resistance (alkali degreasing portion corrosion resistance) and bending portion corrosion resistance were further improved.
By comparing Examples 1, 85, and 86, it was shown that even if the type of ionizing agent was changed, all had excellent effects.
It was also shown that excellent effects were obtained when GI (Examples 27I to 32I) and GL (Examples 27L to 32L) were used as test agents.

一方、比較例のウレタン樹脂を含有する金属表面処理組成物を用いると、所望の性能を備えた表面処理被膜層を金属基材の表面に形成できないことが示された。   On the other hand, when the metal surface treatment composition containing the urethane resin of the comparative example was used, it was shown that a surface treatment film layer having desired performance cannot be formed on the surface of the metal substrate.

Claims (9)

ウレタン樹脂を含有する金属表面処理組成物であって、
前記ウレタン樹脂が、ウレタンプレポリマーと、水および第3級アミンを含まないポリアミン化合物の少なくとも一方と、を反応させて得られ、
前記ウレタンプレポリマーが、シクロヘキサン環構造を有するポリイソシアネート(A)と、窒素原子を含まずベンゼン環を含むポリオール(B)と、ベンゼン環及び窒素原子を含まない重量平均分子量が600超のジオール(C)と、ベンゼン環及び窒素原子を含まない重量平均分子量が500以下のジオール(D)と、活性水素を2個以上有する第3級アミン化合物(E)と、を反応させて得られる、金属表面処理組成物。
A metal surface treatment composition containing a urethane resin,
The urethane resin is obtained by reacting a urethane prepolymer with at least one of water and a polyamine compound not containing a tertiary amine,
The urethane prepolymer includes a polyisocyanate (A) having a cyclohexane ring structure, a polyol (B) not containing a nitrogen atom and containing a benzene ring, and a diol having a weight average molecular weight exceeding 600 and not containing a benzene ring and a nitrogen atom ( A metal obtained by reacting C) with a diol (D) having a weight average molecular weight of 500 or less, which does not contain a benzene ring and a nitrogen atom, and a tertiary amine compound (E) having two or more active hydrogens Surface treatment composition.
前記ジオール(D)の重量平均分子量が、60以上400以下である、請求項1に記載の金属表面処理組成物。   The metal surface treatment composition according to claim 1, wherein the diol (D) has a weight average molecular weight of 60 or more and 400 or less. 前記ジオール(C)の重量平均分子量が、800以上4000以下である、請求項1又は2に記載の金属表面処理組成物。   The metal surface treatment composition according to claim 1 or 2, wherein the diol (C) has a weight average molecular weight of 800 or more and 4000 or less. 前記ジオール(C)の仕込み量が、前記ウレタンプレポリマーの製造に使用される前記ポリイソシアネート(A)、前記ポリオール(B)、前記ジオール(C)、前記ジオール(D)および前記第3級アミン化合物(E)の合計量に対して、3〜40質量%である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の金属表面処理組成物。   The charged amount of the diol (C) is such that the polyisocyanate (A), the polyol (B), the diol (C), the diol (D) and the tertiary amine used in the production of the urethane prepolymer. The metal surface treatment composition of any one of Claims 1-3 which is 3-40 mass% with respect to the total amount of a compound (E). 前記ジオール(D)の仕込み量が、前記ウレタンプレポリマーの製造に使用される前記ポリイソシアネート(A)、前記ポリオール(B)、前記ジオール(C)、前記ジオール(D)および前記第3級アミン化合物(E)の合計量に対して、1〜20質量%である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の金属表面処理組成物。   The charged amount of the diol (D) is such that the polyisocyanate (A), the polyol (B), the diol (C), the diol (D) and the tertiary amine used in the production of the urethane prepolymer. The metal surface treatment composition according to any one of claims 1 to 4, which is 1 to 20% by mass relative to the total amount of the compound (E). 前記ジオール(C)が、ポリエーテルジオールを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の金属表面処理組成物。   The metal surface treatment composition according to claim 1, wherein the diol (C) includes a polyether diol. 前記ポリエーテルジオールが、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびポリブチレングリコールから選択される少なくとも1種の化合物である、請求項6に記載の金属表面処理組成物。   The metal surface treatment composition according to claim 6, wherein the polyether diol is at least one compound selected from polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polybutylene glycol. 前記ポリイソシアネート(A)が、イソホロンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンおよびジシクロヘキシルメタン4,4’−ジイソシアネートから選択される少なくとも1種の化合物である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の金属表面処理組成物。   The polyisocyanate (A) is at least one compound selected from isophorone diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatemethyl) cyclohexane, and dicyclohexylmethane 4,4'-diisocyanate. 2. The metal surface treatment composition according to item 1. 金属基材と、前記金属基材の表面に形成された表面処理被膜層と、を有する金属材料の製造方法であって、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の金属表面処理組成物によって、前記金属基材の表面を表面処理して、前記表面処理被膜層を形成する工程を有する、金属材料の製造方法。
A metal base material, and a surface treatment coating layer formed on the surface of the metal base material, a method for producing a metal material,
The manufacturing method of a metal material which has the process of surface-treating the surface of the said metal base material with the metal surface treatment composition of any one of Claims 1-8, and forming the said surface treatment film layer.
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