KR101398310B1

KR101398310B1 - 수계 수지 조성물

Info

Publication number: KR101398310B1
Application number: KR1020087021946A
Authority: KR
Inventors: 노리유키 키쿠치; 야스노리 테루누마; 타카시 무라마츠; 미키오 아키모토; 카즈오 노부치카; 타다시게 나카모토
Original assignee: 도호 가가꾸 고오교 가부시키가이샤
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2014-05-26
Also published as: WO2007102554A1; EP1992661A4; EP1992661A1; US20090215937A1; KR20080107411A; CN101395215A; JPWO2007102554A1; US20120029128A1; JP5203927B2; EP1992661B1

Abstract

금속 표면에 도포했을 때에, 내식성 뿐만 아니라 도료 밀착성이 뛰어난 도막을 얻을 수 있는 실용상 유용한 수계 수지 조성물에 관한 것으로 보다 상게하게는 논 크롬 처리 강판용의 표면 처리제로서 요구되는 여러 가지의 성능, 즉, 두께 ０.１ 내지５㎛정도로 형성된 박막에 있어서, 뛰어난 내식성, 강판과의 밀착성, 프레스 성형에 사용되는 프레스유를 떨어뜨리기 위한 알칼리 탈지제 또는 용제에 대한 내구성, 미관적 목적으로 사용되는 덧칠 도료와의 밀착성, 기계 안정성 등, 실용상 필요하게 되는 이들의 모든 성능을 겸비한 수계 수지 조성물을 제공하는 것이다.

α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체 100질량부 및 카르본산계 중합체를 0.１ 내지 10질량부 함유하는 수계 수지 조성물이다.

수계 수지 조성물, 크롬처리, 카르본산

Description

수계 수지 조성물{Aqueous resin composition}

본 발명은 수계 수지 조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는 그 도막이 금속 표면이 뛰어난 도료 밀착성, 내식성 등을 부여하는 수계 수지 조성물에 관한 것이다.

종래, 가전, 자동차, 건재 등에 사용되는 강판, 강재에는, 전기, 용해 아연 도금을 한 후에, 다시 흰 녹의 방지를 목적으로 크롬 처리한 강판, 강재가 사용되고 있다. 단, 크롬 처리만으로는 크롬 처리층의 용출 등에 의해 강판, 강재의 내식성의 향상이 충분하지 않기 때문에, 예를 들면, 올레핀-α,β－에틸렌성 불포화 카르본산 공중합체 수지 분산에 수분산성 실리카 화합물과 수분산성 크롬 화합물을 함유시킨 수지계의 표면 처리 조성물이 제안되고 있다(특허 문헌１).

또한, 가전 업계 등에 있어서, 감축 공정, 저비용의 관점에서 도장을 생략 할 수 있는, 즉 무도장인 채 사용할 수 있는 강판으로의 요구도 증가하고 있다. 이 때문에, 지금까지 요구되어 온 내식성이나 도료 밀착성뿐만 아니라, 내지문성 등의 표면 외관에 있어서의 특성에 있어서도, 성능 향상으로의 요구가 높아지고 있으며, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지, 올레핀계 수지, 에폭시계 수지 등의 유기 수지를 사용한 여러 가지 표면 처리제가 개발되어 용도·목적에 맞추어 선택적으로 사용되 어 왔다.

예를 들면, 크롬 메이트 처리를 한 도금상에 수계 유기 수지에 특정의 미세한 입도의 콜로이드 졸을 추가 조정한 유기 복합 피막을 형성시켜서, 내식성, 내지문성 등의 성능 향상을 도모한 표면 처리 강판의 제조 방법이 개시되어 있다(특허 문헌２).

상술한 크롬-수지계의 처리 피막을 실시한 표면 처리 강판, 혹은, 크롬 메이트 처리 후에 유기 복합 피막을 실시한 표면 처리 강판은, 기존의 표면 처리 강판 중에서도, 내식성이 보다 양호한 강판이라고 말할 수 있다.

그러나 상술한 크롬 처리를 한 피막은, 발암성, 간장 부전, 피부 장해 등이 지적되고 있는 6가 크롬을 함유하고 있기 때문에, 이들 크롬을 함유하고 있지 않은 논 크롬(non Cr) 처리 강판, 강재의 개발이 요망되고 있다.

논 크롬 처리 강판, 강재의 개발에 있어서도, 크롬 처리 강판, 강재와 동일 레벨의 내식성이 요구되고 있기 때문에, 표면 처리제에 의한 성능의 향상이 불가결하게 되어 있다. 또한, 자원 문제, 환경 문제, 안전성의 문제 등으로부터 용제계의 표면 처리제는 사용이 제한되는 경향에 있어, 수계의 표면 처리제가 요구되고 있다.

일반적으로 수지를 수계화하기 위해서는, 유화제, 친수성 성분 등을 필요로 하여, 수용화, 수분산화하지만, 그 존재에 의해 수계의 표면 처리제에서는 친수성이 강해져서 내식성이 저하될 우려가 있다.

또한, 성능 부족을 보충하기 위해서 복수 종의 수계 분산체를 블렌드하는 것 등으로 다기능·고기능화를 도모하고 있지만, 사용하는 수계 분산체가 갖는 몇 개의 결점이 나타나 균형 잡힌 제품의 완성에 이르고 있지 않다.

지금까지 제안된 표면 처리제의 내식성을 향상시키는 방법으로서 예를 들면, 조막 후에 친수성 성분인 중화제(비점 100℃ 이하의 아민 등)를 휘발시켜서 수분의 잔존을 방지하는, 에틸렌-아크릴산 공중합체의 수계 에멀션을 함유하는 금속용 표면 처리제(특허 문헌３), 폴리아크릴산 등에 포함되는 대부분의 카르복실기에 의해, 내식성이나 도료 밀착성의 향상을 도모한 표면 처리제 또는 금속 방식제(특허 문헌４, ５), 혹은, 타닌산, 실란 커플링제 및 미립 실리카를 조합하여 하지 금속과 상층 피막과의 밀착성을 향상시켜서 내식성의 향상을 도모한 표면 처리 금속판(특허 문헌６) 등이 있다.

그러나 특허 문헌３에 기재된 금속용 표면 처리별로 있어서는, 소수성의 수지 카르복실기를 중화하여 유화시키기 때문에 가교제의 병용이 불가결하며, 그렇지만 내부 가교제의 사용에 의해, 가교한 만큼 평균 입자 지름이 커지는 경향이 있기 때문에, 스프레이 도장시에 막힘이 일어날 가능성이 있는 등, 기계 안정성이 부족하다는 문제가 있었다.

또한, 특허 문헌４,５에 기재된 처리제 또는 방식제에 있어서는, 폴리아크릴산 등의 다가 카르본산만으로는 수용성이 되어 가교제를 많이 넣었다고 하여도 알칼리에 용해되기 쉽고, 알칼리 탈지 후 내식성에 떨어지기 때문에, 약제를 대량 사용할 수 없다는 결점이 있었다.

또한, 크롬 처리를 실시하지 않은 아연 도금 표면은, 접착성에 관하여 과제 를 남기는 재료이다. 특히 내습 접착성에 관해서는, 내습 시험에 의해 아연 도금층의 부식에 의한 도금층의 응집 파괴가 지배적으로 되어, 접착성이 저하된다는 것이 보고되어 있다(비특허 문헌１). 이 때문에, 논 크롬 처리 강판에 있어서의 아연계면에서의 도료 밀착성의 향상은 필수로 되어 있다.

이에 대한 대책으로서 표면의 인산염 처리나, 예를 들면, 상술한 특허 문헌６에 있는 바와 같이, 타닌산, 실란 커플링제로 하지 처리를 하고 나서, 상층을 도공하는 방법이 제안되고 있지만, 이러한 방법에서는 ２단계의 처리가 필요하게 되어 １액에 의한 처리로 만족할 수 있는 접착 성능을 부여하는 것이 요망되고 있다.

또한, 일반적으로, 논 크롬 처리 강판용 표면 처리제는, 상술한 도료 밀착성 및 내식성뿐만 아니라, 윤활성, 가공성, 프레스 성형성, 도장성, 내지문성, 도전성, 스포트 용접성, 내용제성, 내알칼리성 등 수많은 성능을 만족하는 것이 필요하게 된다.

(특허 문헌１) 일본국 특개평３－131370호 공보

(특허 문헌２) 일본국 특공평４－14191호 공보

(특허 문헌３) 일본국 특개2005－220237호 공보

(특허 문헌４) 일본국 특개2000-282254호 공보

(특허 문헌５) 일본국 특공평７－51758호 공보

(특허 문헌６) 일본국 특개2005－206921호 공보

(비특허 문헌１)　마에다 시게요시: 피착체로서 본 금속과 그 표면, 접착의 기술, 13(１), １(1993)

(발명이 해결하려고 하는 과제)

본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 금속 표면에 도포하였을 때에 내식성뿐만 아니라 도료 밀착성도 만족시킬 수 있는 성능을 갖는 도막이 얻어지는, 실용상 유용한 수계 수지 조성물을 제공하는 것에 있다.

상세하게는, 논 크롬 처리 강판용의 표면 처리제로서 요구되는 여러 가지의 모든 성능, 즉, 두께 ０.１ 내지 ５㎛정도로 형성된 박막에 있어서, 뛰어난 내식성, 강판과의 밀착성, 프레스 성형에 사용되는 프레스유를 떨어뜨리기 위한 알칼리 탈지제 또는 용제에 대한 내구성, 미관적 목적으로 사용되는 덧칠 도료와의 밀착성, 기계 안정성 등, 실용상 필요한 이들 모든 성능을 겸비한 수계 수지 조성물을 제공하는 것에 있다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명자들은 예의 검토한 결과, α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체와 카르본산계 중합체를 사용함으로써, 금속 표면에 도포하였을 때에 충분한 내식성을 유지하고, 또한, 도료 밀착성이 특히 뛰어난 수계 수지 조성물이 얻어지는 것을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은,α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체 100질량부 및 카르본산계 중합체를 0.１ 내지 10질량부 함유하는 수계 수지 조성물에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 모양은,α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체 100질량부 및 카르본산계 중합체를 0.１ 내지 10질량부 함유하는 금속 표면 처리용의 수계 수지 조성물이다.

상기 수계 수지 조성물에 포함되는 카르본산계 중합체는, 폴리말레인산인 것이 바람직하다.

또한, 상기 수계 수지 조성물에 다시 중화제로서의 염기를, 상기 공중합체 및 상기 카르본산계 중합체의 모든 카르복실기에 대하여 0.５ 내지 0.９당량 함유하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 수계 수지 조성물에 있어서, α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체 100질량부에 대하여 0.１ 내지 10질량부의, (ａ) 포화 또는 불포화 지방산(염) 혹은 이들 유도체, (ｂ) 카르복실기를 함유하는 고분자 계면활성제, 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 １종 또는 ２종 이상의 분산제를 함유하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 수계 수지 조성물은, 수계 매체중에 상기 α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체 및 상기 카르본산계 중합체로부터 이루어지는 수지 입자가 분산 또는 용해하고 있는 계이며, 상기 수지 입자의 평균 입자 지름이 100nm이하인 것이 바람직하다.

보다 바람직하게는, 상기 수계 수지 조성물의 고형분 100질량부에 대하여, 다시 실란 커플링제를 0.１ 내지 10질량부 함유하는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게는, 상기 수계 수지 조성물의 고형분 100질량부에 대하여, 다시 １종 또는 ２종 이상의 카르보디이미드기 및/또는 옥사졸린기를 갖는 화합물을 0.１ 내지 30질량부 함유하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은,α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체와 카르본산계 중합체를 수계 매체에 첨가하고, 양 중합체를 공분산시키는 것을 특징으로 하는 상기 수지 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.

(발명의 효과)

본 발명에 관한 수계 수지 조성물은, 두께 대략 0.1 내지 ５㎛의 얇은 도장 피막을 형성하였을 경우에 있어서도, 뛰어난 내식성, 도료 밀착성 등을 부여할 수 있으며, 따라서 논 크롬 처리 강판용 표면 처리제로서 실용상 매우 유용한 것이다.

또한, 본 발명의 제조 방법은, 상술한 성능을 갖는 수계 수지 조성물을 바람직하게 제조할 수 있다

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

본 발명에서 사용하는 α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체는, 올레핀 유래의 구성 단위를 공중합 체내에 50질량%이상(즉α,β－에틸렌성 불포화 카르본산 유래의 구성 단위가 50질량%이하) 함유하는 공중합체를 가리키며, 올레핀과 불포화 카르본산을 공지의 방법에 따라 공중합함으로써 얻어지는 공중합체이다. 그 모양으로서는, 랜덤 공중합체, 블록 공중합체, 불포화 카르본산이 그래프트 한 공중합체 등을 들 수 있다.

상기 공중합체에 사용되는 올레핀으로서는 에틸렌, 프로필렌 등을 들 수 있으며, 에틸렌이 가장 바람직하다.

또한, 상기 공중합체에 사용되는 α,β－에틸렌성 불포화 카르본산으로서는, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, ISO 크로톤산 등의 모노카르본산, 말레인산, 푸마르산, 이타콘산 등의 디카르본산을 들 수 있으며, 특별히 이들로 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 아크릴산이다.

본 발명에 있어서의 α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀의 공중합체의 중량 평균 분자량은 １,000 내지 100,000이지만, 수계 수지 조성물로 하였을 때, 물로의 분산성의 관점에서부터 바람직하게는 3,000 내지 70,000, 보다 바람직하게는 5,000 내지 40,000이다.

수분산성 및 금속 표면에의 밀착성을 향상시키기 위해, 또한 조막시의 피막의 성질과 상태 향상을 목적으로 하는 후가교를 위한 반응기로서 사용하기 위하여, 또한, 내블로킹성, 내수성 향상의 관점에서부터, 상기 공중합체에 있어서의 α,β－에틸렌성 불포화 카르본산 유래의 구성 단위의 함유 비율은, 상기 공중합체의 전 질량에 대해서 ５ 내지 30질량%이면 바람직하고, 10 내지 25질량%이면 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명에서 사용하는 올레핀과 α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과의 공중합체는, 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서 그 외의 단량체에 유래하는 구성 단위를 포함할 수도 있다.

올레핀과 α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과의 공중합체중에 있어서, 그 외의 단량체에 유래하는 구성 단위의 함유 비율은, 상기 공중합체의 전 질량에 대하여 바람직하게는 10질량%이하, 보다 바람직하게는 ５질량%이하이다.

단, 가장 바람직한 올레핀과α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과의 공중합체는 에틸렌-아크릴산 공중합체이다.

본 발명에 있어서의 카르본산계 중합체(이후, 폴리카르본산이라고도 칭한다)란, α,β－에틸렌성 불포화 카르본산 유래의 구성 단위를 공중합 체내에 90질량%이상 함유하는 중합체를 가리키며, α,β－에틸렌성 불포화 카르본산에는 전술의 모노카르본산, 디카르본산을 예시할 수 있다.

카르본산계 중합체의 구체적인 예로서 폴리 아크릴산, 폴리 메타크릴산, 아크릴산, 말레인산 공중합체, 폴리말레인산 등을 들 수 있으나, 내식성이나 강판이나 도료에의 밀착성의 관점으로부터 폴리말레인산이 가장 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서의 카르본산계 중합체의 중량 평균 분자량은 500 내지 30,000이지만, 수지 입자의 평균 입자 지름의 증대화에 의한 기계 안정성의 저하를 피하기 위해서, 바람직하게는 800 내지 10,000, 보다 바람직하게는 900 내지 3,000 특히 바람직하게는 1,000 내지 2,000이다

또한, 본 발명의 수계 수지 조성물에 있어서의 카르본산계 중합체의 배합량은α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체 100 질량부에 대해 0.1 내지 10질량부이지만, 바람직하게는 0.5 내지 ５질량부, 보다 바람직하게는 １ 내지３질량부이다.

상기 카르본산계 중합체의 배합량이 10질량부를 넘으면, 상분리가 일어나 균일한 도막을 형성할 수 없게 될 가능성이 있으며, 또한, 알칼리 탈지중에 폴리 카르본산이 많은 부분으로부터 용해하기 때문에, 막열화를 일으키게 된다.

본 발명의 수계 수지 조성물은, α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀의 공중합체와 카르본산계 중합체의 수계 분산체의 형태에 있는 것이 바람직하고, 상기 수계 분산체를 얻기 위해서는, 상기(공)중합체중의 카르복실기를 중화제를 사용하여 부분 중화 또는 완전 중화시킬 필요가 있다.

여기서 사용되는 중화제로서는 예를 들면, 암모니아수, １급 아민, ２급 아민, ３급 아민, 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속의 수산화물 등의 강염기 등을 들 수 있으며, 그 중에서도, 도막의 내수성을 향상시키는 관점으로부터, 건조시에 휘발되는 트리에틸아민이 바람직하다. 단, 아민은 수분산성의 향상 효과가 낮기 때문에, 상기 강염기와 아민과의 조합, 바람직하게는 NaOH와 트리에틸아민과의 조합을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 수계 수지 조성물에 있어서의 상기 중화제의 배합량은 특별히 한정되지 않지만, 후술하는 계면활성 작용을 갖는 화합물의 배합량을 저감하고, 또한 수계 분산체의 점도를 핸들링성의 점에서 바람직한 적합한 범위로 하기 위하여, α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합 체내의 전 카르복실기에 대하여 0.5 내지 0.9당량이 바람직하고, 0.６ 내지 0.８당량이 보다 바람직하다. 또한, 카르본산계 중합체의 배합량은 α,β－에틸렌성 불포화 카르본산의 것과 올레핀의 공중합체의 배합량의 10%이하(바람직하게는 １ 내지３%)이기 때문에, 여기에서는 중화제의 첨가량은 상기 공중합 체내의 카르복실기의 양만을 기준으로 한다.

상기 강염기와 아민을 조합하여 사용하는 경우, α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합 체내의 전 카르복실기에 대하여, 상기 강염기를 바람직하게는 0.01 내지 0.3당량, 아민을 바람직하게는 0.４ 내지 0.8당량으로 배합하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 수계 수지 조성물에 있어서, 상기 α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체 및 상기 카르본산계 중합체로 이루어지는 수지 입자의 평균 입자 지름을 세세하게 하고, 다시 강판으로의 누수성을 향상시키기 위해, (ａ) 포화 또는 불포화 지방산(염) 혹은 이들 유도체, (ｂ) 카르복실기를 함유하는 고분자 계면활성제로 이루어지는 군에서부터 선택되는 계면활성 작용을 가지는 화합물의 1종 또는 2종 이상을 사용하고, α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀의 공중합체와 폴리카르본산을 유화시키는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 기계 안정성이 비약적으로 향상하여 롤코터법 뿐 만이 아니라 스프레이 도장 등에도 이용 가능해진다.

상기 포화 지방산으로서는, 프로피온산, 부티르산, 발레르산, 카프론산, 에난트산, 카프릴산, 펠라르곤산, 카프린산, 운데실산, 라우린산, 트리데실산, 미리스틴산, 펜타데실산, 팔미틴산, 마르가린산, 스테아린산, 노나데실산, 아라킨산, 헨아이코산산, 베헨산, 트리코산산, 리그노세린산, 펜타코산산, 몬탄산, 노나코산산, 멜리신산, 헨트리아콘탄산, 도트리아콘탄산, 테트라코리아콘탄산, 세로프라스틱산, 헥사트리아콘탄산, 옥타트리아콘탄산, 헥사테트라콘탄산이나, 우지 지방산, 대두유 지방산, 톨유(tall oil) 지방산 등에 포함되는 천연 포화 지방산 등을 들 수 있다.

또한, 불포화 지방산으로서는, 오브트실산, 카프로렌산, 10－운데실렌산, 라우로렌산, 피제텔산, 미리스트렌산, 팔미트렌산, 페트로세린산, 페트로셀라이딘산, 올레인산, 엘라이딘산, 바크센산, 가드렌산, 세트렌산, 에루신산, 부라신산, 세라코렌산, 치멘산,루메구연산, 소르빈산, 리놀산, 리노레라이딘산, 히라곤산,α-에레오스테아린산,β-오레오스테아린산, 프니신산, 리노렌산, 엘라이드리노렌산, 슈드에레오스테아린산, 모로크틴산, α-파리나린산, β-파리나린산, 아라키돈산, 크루파노돈산, 니싱산, 리시노렌산, 리칸산이나, 상술한 우지 지방산, 대두유 지방산, 톨유 지방산 등에 포함되는 천연 불포화 지방산 등을 들 수 있다.

또한, 카르복실기를 함유하는 고분자 계면활성제로서는α－올레핀 말레인산 공중합체 등을 들 수 있다.

이들 중화제는, 카르복실기를 중화하여 계면활성제로서의 기능을 가지며, 또한 도막을 형성할 때에 휘발하여 내식성을 열화 시키지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 지방산 및 고분자 계면활성제 중, 분자량이 가능한 한 높고, 또한 내수성이 있는 것이 바람직하지만, 분자량이 너무 높으면 계면활성 기능이 발현되지 않는다는 점에 유의할 필요가 있다.

또한 본 발명의 수계 수지 조성물에는, 실란 카플링제를 배합함으로써, 내식성을 향상시킬 수 있다.

예를 들면, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란,γ－클로로프로필메톡시실란, γ－아미노프로필트리에톡시실란, Ｎ－(β－아미노에틸)－γ－아미노프로필트리메톡시실란, Ｎ－(β－아미노에틸)－γ－아미노프로필메틸디메톡시실란, γ－글리시톡시프로필트리메톡시실란, γ－글리시톡시메틸디메톡시실란,γ－메타크릴록시프로필트리메톡시실란, γ－메르캅토프로필트리메톡시실란 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 글리시딜기를 갖는 실란 커플링제가 내식성, 내알칼리성, 내용제성 등에 가장 효과가 있어 바람직하다.

상기 실란 커플링제의 배합량은, 수계 수지 조성물의 고형분 100질량부에 대하여 0.１ 내지 10질량부가 바람직하다. 배합량이 너무 적으면 배합의 메리트를 얻지 못하고, 너무 많으면 시간이 경과되면 탁해지고, 침강물이 발생한다. 이 때문에, 수계 수지 조성물의 고형분 100질량부에 대하여 ２ 내지 ７질량부로 배합하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 본 발명의 수계 수지 조성물에 카르보디이미드기를 갖는 화합물을 배합함으로써 내알칼리성을 향상시킬 수 있다.

예를 들면, 폴리카르보디이미드, N, N－디시클로헥실카르보디이미드, N,N-디이소프로필카르보디이미드를 들 수 있으며, 그 중에서도 폴리카르보디이미드가 바람직하다.

폴리카르보디이미드 시판품에서도 입수 가능하지만, 이소시아네이트기를 적어도 ２개 이상 갖는 이소시아네이트, 예를 들면, 헥사메틸렌디이소시아네이트(HMDI), 수소 첨가 자일렌 디이소시아네이트(HXDI), 자일렌 디이소시아네이트(XDI), 4,4－디페닐 메탄 디이소시아네이트(MDI), 톨릴렌 디이소시아네이트(TDI)등의 디이소시아네이트를, 카르보디이미드화 촉매의 존재하에서 가열하는 것에 의해서 제조할 수도 있다.

상기 카르보디이미드 화합물은, 변성에 의해서 수성화 시키는 것도 가능하고, 수용성의 카르보디이미드 화합물이 액안정성의 관점에서 바람직하다.

상기 카르보디이미드 화합물의 배합량은, 너무 적으면 배합의 메리트를 얻지 못하고, 너무 많으면 카르보디이미드 화합물 자체의 친수성 때문에 내식성에 악영향을 미치게 된다. 이 때문에, 수계 수지 조성물의 고형분 100질량부에 대하여, 0.１ 내지 30질량부를 배합하는 것이 바람직하고, 내수성의 관점으로부터 1 내지 10질량부로 배합하는 것이 보다 바람직하며, ２ 내지 ７질량부에서 배합함으로써 가장 큰 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 수계 수지 조성물은, 옥사졸린기를 가지는 화합물(예를 들어 옥사졸린 가교제)을 배합하는 것으로써, 내알칼리성이나 피막 물성을 향상시킬 수 있다.

일반적으로 시판되고 있는 옥사졸린 가교제로서 스틸렌이나 아크릴산 에스테르를 공중합시킨 에포크로스 Ｗ시리즈, Ｋ시리즈(니혼쇼쿠바이 가부시키가이샤 제조)등을 들 수 있다.

또한, 옥사졸린 화합물의 배합량은 수계 수지 조성물의 고형분 100질량부에 대하여, 0.１ 내지 30질량부이며, 피막 물성의 관점으로부터 1 내지 15질량부가 바람직하고, 2 내지 12질량부로 배합함으로써 가장 큰 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 발명에 대해 사용하는 물은 이온 교환수가 바람직하다.

수돗물은 염소 이온을 비롯하는 그 외 이온성 불순물을 포함하여, 칼슘, 마그네슘 이온에 대하여서 폴린말레인산의 킬레이트 효과가 생기거나 실란 커플링제를 넣음으로써 계가 불안정하게 될 가능성이 있어, 같은 품질을 유지하는 것이 어렵다.

또한 내식성 향상을 위해서, 본 발명의 수계 수지 조성물에, 본 발명에 의해 얻어지는 효과를 손상시키지 않는 범위에서 다른 수지, 또는 왁스류를 수분산 후에 배합할 수 있으며, 혹은 다른 수지 또는 왁스류의 수계 분산체로서 배합할 수도 있다.

배합하는 수지로서는,α,β－에틸렌계 불포화 카르본산 공중합체와 상용성이 있는 것이 바람직하다.

예를 들면, 로진 또는 그 유도체, 혹은, 저밀도 폴리에틸렌 등을 들 수 있다.

배합하는 왁스류로서는, 본 발명의 목적을 해치지 않는 한 공지의 어느 것도 사용할 수 있어 단독 배합 또는 ２종 이상의 혼합 배합일 수도 있다. 사용할 수 있는 왁스류에는 크게 나누어, 천연 왁스, 합성 왁스의 ２종류가 있다. 천연 왁스로서는 예를 들면, 카르나바왁스, 라이스 왁스, 캔디 리라 왁스, 몬탄계 왁스 및 이들 유도체, 광유계 왁스, 마이크로크리스타린왁스, 파라핀 왁스 등, 및 이들에 카르복실기를 부여한 유도체를 사용할 수 있다. 합성 왁스로서는 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스 등의 산화물, 이들에 카르복실기를 부여한 유도체등의 변성 왁스도 포함된다. 또한 합성 왁스로서는, 에틸렌과 프로필렌의 공중합계 왁스, 에틸렌계 공중합체의 산화 왁스, 또한 말레인산을 부가한 왁스, 지방산 에스테르계 등도 예시할 수 있다.

본 발명의 수계 수지 조성물의 바람직한 모양은, 수계 수지 조성물중 상기α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체 및 상기 카르본산계 중합체로 이루어지는 수지 입자의 함유량이 5질량%로부터 60질량%이며, 그 평균 입자 지름이 100nm이하면 바람직하고, 50nm이하면 보다 바람직하다.

상기 수지 입자의 평균 입자 지름은 분산 방법이나, 중화에 사용하는 암모니아, 아민의 종류, 1가 금속의 양 등으로 조정할 수 있으며, 또한 유화에 사용하는 포화 또는 불포화 지방산, 또는 그 유도체 또는 카르복실기를 함유하는 고분자 계면활성제에 의해서 평균 입자 지름을 세세하게 할 수 있다.

상기 수지 입자의 크기를 작게 함으로써, 기계 안정성, 조막성, 건조성, 도막의 내수성 등의 성능이 뛰어난 결과를 얻을 수 있다. 또한 수지 입자의 평균 입자 지름이 커지면 스프레이 도장 등을 실시하는 경우에 로딩을 일으킬 가능성이 있다.

본 발명에 관한 수계 수지 조성물의 제조 방법으로서는, 예를 들면 이하의 방법을 들 수 있다.

(１) 카르본산계 중합체를 １가의 금속, 또는 아민 등에서 부분 또는 완전 중화 하는 것 등에 의해 별도 수용액(수계 분산체)으로 한 것을, α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체의 수계 분산체에 첨가하는 방법,

(２)α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체와 카르본산계 중합체(사전에 이들을 블렌드할 수 도 있다)를 수계 매체에 첨가하여, 양 중합체를 공분산시키는 방법.

상술의 방법 중, 수계 수지 조성물 중의 상기 수지 입자의 평균 입자 지름을 보다 세세하게 할 수 있으며, 스프레이 도장중의 로딩을 방지할 수 있는 등, 기계 안정성의 향상을 도모할 수 있는 관점으로부터, (２) 방법이 보다 바람직하다. 또한(２) 방법에 의하면, 수용액(수계 분산체)의 pH가 저하하고, 실란 커플링제를 배합했을 경우에 계가 안정화되는 효과도 얻어진다.

(２)방법의 보다 구체적인 예로서는, 수지의 융점 이상으로 온도상승이 가능하고, 가압화도 할 수 있으며, 통상의 전단력을 갖는 장치에, α,β-에틸렌계 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체와 카르본산계 중합체, 중화제, 그리고 필요에 따라 그 외의 수지나 왁스류를 넣고, 다시 상기 수지 입자의 농도가 25 내지 70질량%가 되도록 물을 넣고, 예를 들면 70 내지 250℃까지 승온하여 용해 또는 분산시킨다. 용해 또는 분산 후, 다시 희석수를 도입하여 용해 또는 분산시키고, 1시간 정도 용해 또는 분산한 온도에서 숙성한다. 그 후 60℃~실온까지 냉각을 실시한다.

본 발명의 수계 수지 조성물의 제조시, 혹은 금속 표면으로의 도포시에, 발포 방지를 위한 소포제의 첨가도 가능하며, 도포 후의 피막에 탄력을 일으키지 않는 것이라면, 시판의 일반적인 소포제의 사용이 가능하다.

또한, 수계 수지 조성물의 도포시에, 계면장력을 저하시키고, 강판으로의 누수성을 올리는 목적으로, 유기용제를 배합할 수도 있다. 바람직한 유기용제로서는, 메탄올, 에탄올, ISO 프로판올, 부탄올류, 헥사놀, ２－에틸헥사놀, 에틸렌글리콜의 에틸에테르 혹은 부틸에테르, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등을 들 수 있지만 이들로 한정되지 않게 사용할 수 있으며, ２종류 이상 혼합할 수도 있다.

본 발명의 수계 수지 조성물은 금속 표면에 도포하여, 건조기 중 등에 있어 건조함으로써, 내식성, 도료 밀착성이 뛰어난 피막을 얻을 수 있다.

본 발명의 수계 수지 조성물이 도공되는 대상이 되는 금속은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 상술한 바와 같이 내식성이나 도료 밀착성에 특별히 뛰어나고, 크롬 처리가 되지 않기 때문에 내식성에 과제를 남기는 아연 도금 강판 등의 강판에 사용되는 것이 목적에 합치하고 있어 바람직하다.

또한, 상기 또는 용해 아연 도금강판에 본 발명의 수계 수지 조성물을 직접 도포하여도 발명의 효과는 충분히 얻을 수 있지만, １층에 내식성의 향상을 목적으로 한, 혹은 표면 처리제와의 밀착성의 향상을 목적으로 한 무기계, 유기계의 하지처리제를 사용한 후, ２층으로서 본 발명의 수계 수지 조성물을 도포함으로써, 모든 물성의 향상을 한층 더 기대할 수 있다.

이하, 본 발명의 수계 수지 조성물이 바람직한 제조예, 및, 상기 조성물을 사용한 실시예에 의해 본 발명을 설명한다. 다만 본 발명은 이들 실시예 및 비교예에 의해 어떤 제한이 있는 것은 아니다.

(제조예１：수계 수지 조성물-１)

교반기, 온도계, 온도 콘트롤러를 구비한 내용량 1.0Ｌ의 유화 설비를 갖는 오토 클레이브에 에틸렌-아크릴산 공중합체(다우 케미컬사 제조 「프리마 콜 5990Ｉ」；아크릴산 유래의 단량체 단위：20질량%, 멜트인덱스：1300, 중량 평균 분자량：20,000, 산가：150) 200.0ｇ, 폴리말레인산수용액(노프 코포레이션 제조 「논폴 PMA－50W」중량 평균 분자량：약1100(폴리스티렌 환산), 고형분：50질량%) 8.0 ｇ, 트리에틸아민 35.5ｇ(에틸렌-아크릴산 공중합 체중의 전 카르복실기에 대하여 0.63당량분), 48%NaOH 수용액 6.9ｇ(에틸렌-아크릴산 공중합 체중의 전 카르복실기에 대하여 0.15당량분), 톨유 지방산(하리마 케미칼 가부시키가이샤 제조 「하토르 FA3」) 3.5ｇ, 이온 교환수 792.6ｇ을 첨가하여 밀봉하고, 150℃, ５기압으로 ３시간, 500rpm으로 교반하였다.

그 후, 30℃까지 냉각하고, 실란 커플링제(모멘티브·퍼포먼스·머터리얼즈·재팬 고우도우 카이샤( 구 GE토시바 실리콘) 제조 「TSL8350」) 10.4ｇ, 폴리카르보디이미드(닛신보우세키 가부시키가이샤 제조 「 SV-02」, 중량 평균 분자량：2, 700, 고형분：40질량%) 31.2ｇ, 이온 교환수 72.8ｇ을 첨가하고, 10분간 교반하여 수계 수지 조성물-１를 얻었다.

(제조예２：수계 수지 조성물-２)

교반기, 온도계, 온도 콘트롤러를 구비한 내용량 1.0Ｌ의 유화 설비를 갖는 오토 클레이브에 에틸렌-아크릴산 공중합체(프리마 콜 5990Ｉ) 200.0ｇ, 폴리말레인수용액(논폴 PMA－50W) 8.0ｇ, 트리에틸아민 35.5ｇ(에틸렌-아크릴산 공중합 체내의 전 카르보키실기에 대하여 0.63당량분), 48% NaOH 수용액 6.9ｇ(에틸렌-아크릴산 공중합 체내의 전 카르보키실기에 대하여 0.15당량분),α올레핀 무수 말레산 공중합체(미츠비시 카가쿠 가부시키카이샤 제조 「다이야카르나 30」) 3.5ｇ, 이온 교환수 792.6ｇ을 첨가하여 밀봉하고, 150℃, 5기압으로 3시간, 500rpm으로 교반하였다.

그 후 30℃까지 냉각하고, 실란 커플링제(TSL8350) 10.4ｇ, 폴리카르보디이 미드(SV－02) 31.2ｇ, 이온 교환수 72.8ｇ을 첨가하고, 10분간 교반하고, 수계 수지 조성물-２을 얻었다.

(제조예３：수계 수지 조성물-３)

교반기, 온도계, 온도 콘트롤러를 구비한 내용량 1.0Ｌ의 유화 설비를 갖는 오토 클레이브에 에틸렌-아크릴산 공중합체(프리마 콜 5990Ｉ) 200.0ｇ, 폴리말레인산 수용액(논폴 PMA－50W) 16.0ｇ, 트리에틸아민 35.５ｇ(에틸렌-아크릴산 공중합 체내의 전 카르복실기에 대하여 0.63당량분), 48% NaOH 수용액 6.9ｇ(에틸렌-아크릴산 공중합 체내의 전 카르복실기에 대하여 0.15당량분), 톨유 지방산(하토르 FA3)3.5ｇ, 이온 교환수 812.2ｇ을 첨가하여 밀봉하고, 150℃, 5기압으로 ３시간, 500rpm으로 교반하였다.

그 후 30℃까지 냉각하고, 실란 커플링제(TSL8350) 10.7ｇ, 폴리카르보디이미드(SV－02) 32.2ｇ, 이온 교환수 75ｇ을 첨가하고, 10분간 교반하여 수계 수지 조성물-３을 얻었다.

(제조예４：수계 수지 조성물-４)

교반기, 온도계, 온도 콘트롤러를 구비한 내용량 1.0Ｌ의 유화 설비를 갖는 오토 클레이브에 에틸렌-아크릴산 공중합체(하네웰사 제조 「AC5120」；아크릴산 유래의 단량체 단위：15질량%, 중량 평균 분자량：5,000, 산가：120) 200.0ｇ, 폴리말레인산 수용액(논폴 PMA－50W) 8.0ｇ, 트리에틸아민 34.6ｇ(에틸렌-아크릴산 공중합 체내의 전 카르복실기에 대하여 0.８당량분), 48% NaOH 수용액 5.4ｇ(에틸렌-아크릴산 공중합 체내의 전 카르복실기에 대하여 0.15당량분), 톨유 지방산(하 토르 FA3) 3.5ｇ, 이온 교환수 798.9ｇ을 첨가하여 밀봉하고, 150℃, 5기압으로 ３시간, 500rpm으로 교반하였다.

그 후 30℃까지 냉각하여, 실란 커플링제(TSL8350) 10.5ｇ, 폴리카르보디이미드(SV－02) 31.5ｇ, 이온 교환수 73.5ｇ을 첨가하고, 10분간 교반하여 수계 수지 조성물-４를 얻었다

(제조예５：수계 수지 조성물-５)

교반기, 온도계, 온도 콘트롤러를 구비한 내용량 1.0Ｌ의 유화 설비를 가지는 오토 클레이브에 에틸렌-아크릴산 공중합체(프리마 콜 5990Ｉ) 200.0ｇ, 폴리말레인산수용액(논폴 PMA－50W) 8.0ｇ, 트리에틸아민 35.5ｇ(에틸렌-아크릴산 공중합 체내의 전 카르복실기에 대하여 0.63당량분), 48% NaOH 수용액 6.9ｇ(에틸렌-아크릴산 공중합 체내의 전 카르복실기에 대하여 0.15당량분 ), 톨유 지방산(하토르 FA3)3.5ｇ, 이온 교환수 774.4ｇ을 첨가하여 밀봉하고, 150℃, ５기압으로 ３시간, 500rpm으로 교반하였다.

그 후 30℃까지 냉각하고, 실란 커플링제(TSL8350) 10.5ｇ, 이온 교환수 10.5ｇ을 첨가해, 10분간 교반하여 수계 수지 조성물-５를 얻었다.

(제조예６：수계 수지 조성물-６)

교반기, 온도계, 온도 콘트롤러를 구비한 내용량 1.0Ｌ의 유화 설비를 갖는 오토 클레이브에 에틸렌-아크릴산 공중합체(프리마 콜 5990Ｉ) 200.0ｇ, 폴리말레인산 수용액(논폴 PMA-50W) 8.0ｇ, 트리에틸아민 35.5ｇ(에틸렌-아크릴산 공중합 체내의 전 카르복실기에 대하여 0.63당량분 ), 48% NaOH 수용액 6.9ｇ(에틸렌-아크 릴산 공중합 체내의 전 카르복실기에 대하여 0.15당량분 ), 이온 교환수 788.1ｇ을 첨가하여 밀봉하고, 150℃, ５기압으로 ３시간, 500rpm으로 교반하였다.

그 후 30℃까지 냉각하여, 실란 커플링제(TSL8350) 10.4ｇ, 폴리카르보디이미드(SV-02) 31.2ｇ, 이온 교환수 72.8ｇ을 첨가하고, 10분간 교반하여 수계 수지 조성물-６을 얻었다.

(제조예７：수계 수지 조성물-７)

교반기, 온도계, 온도 콘트롤러를 구비한 내용량 1.0Ｌ의 유화 설비를 가지는 오토 클레이브에 에틸렌-아크릴산 공중합체(프리마 콜 5990Ｉ) 200.0ｇ, 폴리 아크릴산 수용액(니혼 쥰야쿠 가부시키가이샤 제조 「쥬리마 AC－10Ｌ」, 중량 평균 분자량：25,000, 고형분：40질량%) 10.0ｇ, 트리에틸아민 33.5ｇ(에틸렌-아크릴산 공중합 체내의 전 카르복실기에 대하여 0.60당량분 ), 48% NaOH 수용액 6.9ｇ(에틸렌-아크릴산 공중합 체내의 전 카르복실기에 대하여 0.15당량분), 톨유 지방산(하토르 FA3)3.5ｇ, 이온 교환수 788.1ｇ을 첨가하여 밀봉하고, 150℃, ５기압으로 ３시간, 500rpm으로 교반하였다.

그 후 30℃까지 냉각하여, 실란 커플링제(TSL8350) 10.4ｇ, 폴리카르보디이미드(SV－02) 31.2ｇ, 이온 교환수 72.8ｇ을 첨가하고, 10분간 교반하여 수계 수지 조성물-７을 얻었다.

(제조예８：수계 수지 조성물-８)

교반기, 온도계, 온도 콘트롤러를 구비한 내용량１.０Ｌ의 유화 설비를 갖는 오토 클레이브에 에틸렌-아크릴산 공중합체(프리마 콜 5990Ｉ) 200.0ｇ, 트리에틸 아민 35.5ｇ(에틸렌-아크릴산 공중합 체내의 전 카르복실기에 대하여 0.63당량분 ), 48% NaOH 수용액 6.9ｇ(에틸렌-아크릴산 공중합 체내의 전 카르복실기에 대하여 0.15당량분 ), 톨유 지방산(하토르 FA3)3.5ｇ, 이온 교환수 788.1ｇ을 첨가하여 밀봉하고, 150℃, ５기압으로 ３시간, 500rpm으로 교반하였다.

그 후 30℃까지 냉각하고, 폴리말레인산 수용액(논폴 PMA-50W)에 트리에틸아민과 이온 교환수를 교반하면서 서서히 적하하여 pH를 약９로 조정한 20질량%수용액 40ｇ, 실란 커플링제(TSL8350) 10.３ｇ, 폴리카르보디이미드(SV－02) 30.９ｇ, 이온 교환수 72.1ｇ을 첨가하여, 10분간 교반하여 수계 수지 조성물-８을 얻었다.

(제조예９：수계 수지 조성물-９)

교반기, 온도계, 온도 콘트롤러를 갖춘 내용량 1.0Ｌ의 유화 설비를 가지는 오토 클레이브에 에틸렌-아크릴산 공중합체(프리마 콜 5990Ｉ) 200.0ｇ, 폴리말레인산 수용액(논폴 PMA-50W) 8.0ｇ, 트리에틸아민 35.5ｇ(에틸렌-아크릴산 공중합 체내의 전 카르복실기에 대하여 0.63당량분 ), 48% NaOH 수용액 6.9ｇ(에틸렌-아크릴산 공중합 체내의 전 카르복실기에 대하여 0.15당량분), 톨유 지방산(하토르 FA3)3.5ｇ, 이온 교환수 790.5ｇ을 첨가하여 밀봉하고, 150℃, ５기압으로 3시간, 500rpm으로 교반하였다.

그 후 30℃까지 냉각하여, 실란 커플링제(TSL8350)를 9.４ｇ, 폴리카르보디이미드(SV－02)를 28.１ｇ, 옥사졸린기 함유 폴리머(가부시키카이샤 니혼쇼쿠바이 제조 「에포크로스 Ｋ－2030Ｅ」) 30.6ｇ, 이온 교환수 84.5ｇ을 첨가하여 10분간 교반하고, 수계 수지 조성물-９를 얻었다.

(비교 제조예１：비교 수계 수지 조성물-１)

교반기, 온도계, 온도 콘트롤러를 갖춘 내용량１.０Ｌ의 유화 설비를 가지는 오토 클레이브에 에틸렌-아크릴산 공중합체(프리마 콜 5990Ｉ) 200.0ｇ, 트리에틸아민 35.5ｇ(에틸렌-아크릴산 공중합 체내의 전 카르복실기에 대하여 0.63당량분 ), 48% NaOH 수용액 6.9ｇ(에틸렌-아크릴산 공중합 체내의 전 카르복실기에 대하여 0.15당량분), 톨유 지방산(하토르 FA3)3.5ｇ, 이온 교환수 788.1ｇ을 첨가하여 밀봉하고, 150℃, ５기압으로 ３시간, 500rpm으로 교반하였다.

그 후 30℃까지 냉각하여, 실란 커플링제(TSL8350) 10.3ｇ, 폴리카르보디이미드(SV－02) 30.9ｇ, 이온 교환수 7２.1ｇ을 첨가하여 10분간 교반하여 비교 수계 수지 조성물-１를 얻었다.

(비교 제조예２：비교 수계 수지 조성물-２)

교반기, 온도계, 온도 콘트롤러를 구비한 내용량 1.0Ｌ의 유화 설비를 갖는 오토 클레이브에 에틸렌-아크릴산 공중합체(프리마 콜 5990Ｉ) 200.0ｇ, 트리에틸아민 35.5ｇ(에틸렌-아크릴산 공중합 체내의 전 카르복실기에 대하여 0.63당량분 ), 48% NaOH 수용액 6.9ｇ(에틸렌-아크릴산 공중합 체내의 전 카르복실기에 대하여 0.15당량분 ), 이온 교환수 774.1ｇ을 첨가하여 밀봉하고, 150℃, ５기압으로 ３시간, 500rpm으로 교반하였다.

그 후 30℃까지 냉각하여, 실란 커플링제(TSL8350)를 10.2ｇ, 폴리카르보디이미드(SV－02) 30.6ｇ, 이온 교환수 71.4ｇ을 첨가하고, 10분간 교반하여 비교 수계 수지 조성물-２를 얻었다.

(비교 제조예３：비교 수계 수지 조성물-３)

교반기, 온도계, 온도 콘트롤러를 구비한 내용량 1.0Ｌ의 유화 설비를 갖는 오토 클레이브에 에틸렌-아크릴산 공중합체(프리마 콜 5990Ｉ) 200.0ｇ, 트리에틸아민 35.5ｇ(에틸렌-아크릴산 공중합 체내의 전 카르복실기에 대하여 0.63당량분 ), 48% NaOH 수용액 6.9ｇ(에틸렌-아크릴산 공중합 체내의 전 카르복실기에 대하여 0.15당량분), 이온 교환수 774.1ｇ을 첨가하여 밀봉하고, 15０℃, ５기압으로 ３시간, 500rpm으로 교반하였다.

그 후 30℃까지 냉각하고, 실란 커플링제(TSL8350) 10.2ｇ, 폴리카르보디이미드(SV－02) 30.6ｇ, 이온 교환수 71.4ｇ을 첨가하고, 10분간 교반하여 수계 분산체를 얻었다. 여기에, 폴리말레인산 수용액(논폴 PMA-50W) 8.0ｇ을 중화를 실시하지 않고 그대로 첨가하여 교반하여 비교 수계 수지 조성물-３을 얻었다.

상기 제조예 １내지９, 비교 제조예 １ 내지 ３에서 얻어진 수계 수지 조성물에 이하의 시판의 수계 수지 조성물(폴리머 수용액)을 사용하고, 후술하는 성능 평가를 실시하였다.

·비교 수계 수지 조성물-４：폴리 아크릴산 수용액(니혼쥰야쿠 가부시키가이샤 제조 「쥬리마 AC－10S」, 중량 평균 분자량：5,000)

·비교 수계 수지 조성물-５：폴리말레인산 용액(노프 코포레이션 제조 「논폴 PMA-50W」, 중량 평균 분자량：약 1,100)

·비교 수계 수지 조성물-６：메틸 비닐 에테르-무수 말레산 공중합체 수용액(ISP 재팬 가부시키가이샤 제조 「AN－119」, 중량 평균 분자량：200,000)

·비교 수계 수지 조성물-７：에틸렌-아크릴산 공중합체 수지 수계 분산체(토호 가가꾸 고오교 가부시키가이샤 제조 「HYTEC　S－3121」, 중량 평균 분자량：40,000)

·비교 수계 수지 조성물-８：폴리 아릴 아민 수용액(닛토 보우세키 가부시키가이샤 제조 「PAA－01」, 중량 평균 분자량：5,000)

후술하는 실시예 및 비교예에서 사용한 시료의 성질과 상태 및 물성값을 표１에 나타낸다.

단, 비교 수계 수지 조성물-３은, 시료 조제 직후에 겔화가 일어나, 물성값 등의 측정에 이르지 않았다.

(표 1)

* 1 JIS K-6833에 준하여 측정(105℃, 3시간)

* 2 JIS K-6833에 준하여 측정(25%, mPs·s, 원액)

* 3 JIS Z-8802에 준하여 측정(25%, 원액)

* 4 Particle sizing system사 제립도 분포 측정장치 NICOMP 380로 산란광의 광강도분포로부터 평균 입자 지름을 측정

* 5 수계 수지조성물 제조직후의 안정성을 목시로 평가

＜시험판의 제작＞

(ａ) 강판：용해아연 도금강판을 사용하였다.

(ｂ) 표면 처리 강판의 제작

자일렌, 톨루엔, 아세톤의 혼합 용액(혼합비 2：2：1)을 사용하여 상기 강판 표면을 탈지하였다.

상기 수계 수지 조성물의 각각 고형분 95질량부에 대하여, 콜로이달 실리카를 ５질량부 첨가하고, 전 고형분이 15wt%가 되도록, 각각의 수계 수지 조성물액을 조제하였다(단 비교 수계 수지 조성물-３을 제외한다).

＃３의 바코터로 상기 탈지한 강판에 １㎛의 두께로 상기 수계 수지 조성물액을 각각 도포하고, 105℃로 유지된 건조기에서 ２분간 건조시키고, 그 후 하루동안 실온에서 방치하여 시험판으로 하였다.

(ｃ) 수지 피막의 부착량의 확인도포

·건조 후의 강판을 형광 Ｘ선 분석장치((주) 시마즈 세이사쿠쇼 제조；VXQ 150)로, Si원소의 분석을 실시하였다. Si 분석값은 모든 처리액도 약 23mg/㎡를 나타내고, 목표로 하는 수지 피막의 부착량0.1~2g/㎡의 범위에서 부착하고 있다는 것을 확인하였다.

또한 수지 피막의 부착량의 산출에는 하기식을 사용하였다.

(화 １)

＜성능 평가 시험＞

(１) 시간 경과 안정성

상기 (ｂ)의 순서로 제작한 각 수계 수지 조성물액을 실온에 방치하고, 하기 평가 기준으로 각 액의 시간 경과 안정성을 평가하였다. 평가 결과를 표２에 나타낸다.

평가 기준：

◎　１개월 이상 안정

0　１주일 후에 분리

×　１일에 분리

(２) 기계 안정성

상기 수계 수지 조성물의 고형분 농도가 ５질량%가 되도록 조정하고, 60ｇ을 칭량하였다. 칭량한 시료를 테스터 산교우 가부시키가이샤 제조 마론식 기계 안정도 시험기를 사용하여, 1000회전, 15kg가중으로 ５분간, 기계적 안정성 시험을 실시하고, 200메쉬의 철망에서 여과잔량을 측정하여 이하의 평가 기준으로 기계 안정성을 평가하였다.

평가 기준：

◎　여과잔량이 20ppm이하

○ 여과잔량이 20 내지 30ppm

△　여과잔량이 30 내지 50ppm

×　여과잔량이 50ppm이상

(３) 평면부 내식성

상기 (ｂ)의 순서로 작성한 각 시험판에 대해서, JIS－Z－2371에 의한 소금물 분무 시험을 48시간까지 실시하고, 하기 평가 기준으로 평면부 내식성을 평가하였다.

평가 결과를 표２에 나타낸다.

시험 기기：아스콧트 사 제조 소금물 분무 시험기　S120t형

평가 기준：

◎　흰 녹 발생율이 전면적의 ３%미만

○ 흰 녹 발생율이 전면적의 ３%이상 20%미만

△　흰 녹 발생율이 전면적의 20%이상 50%미만

×　흰 녹 발생율이 전면적의 50%이상

(４) 덧칠 도료 밀착성

상기 (b)의 순서로 작성한 각 시험판 위에, 건조 후의 막두께가 20㎛이 되도록 멜라민계 도료를 우에시마 세이사쿠쇼 제조 닥터 블레이드로 도공하고, 150℃에서 30분간 인화한 후, 비등수에 １시간 침지하였다. 비등수에서 꺼내어 １시간 경과한 후, 커터 나이프로 시험판상에 1mm 분할 바둑판의 눈을 100승 새겼다. 이 시험판에 대하여, 테이프 박리 시험을 실시하고, 도막의 잔존 분할수에 의해 ５단계 평가를 실시하고, 수지 피막과 덧칠 도료의 밀착성의 지표가 되는 덧칠 도료 밀착성을 평가하였다. 평가 결과를 표２에 나타낸다. 또한, ４이상(도료 잔존율 50%이상)이 표면 처리제로서 바람직한 도료 밀착성이다.

평가 기준：

５：도료 잔존율이 전면적의 90%이상

４：도료 잔존율이 전면적의 50%이상 90%미만

３：도료 잔존율이 전면적의 50%미만

２：도료 잔존율이 전면적의 30%미만

１：도료 잔존율이 전면적의 10%미만

(５) 내셀로판 테이프 박리성

상기(b)의 순서로 작성한 각 시험판에, 길이 약3cm로 자른 셀로판 테이프(니치방 가부시키가이샤 제조)를 붙여 온도 40℃, 습도 90%의 조건에서 １시간 방치 하였다. 그 후, 실온에서 10분 방치하고, 90℃각도로 셀로판 테이프를 벗겨서, 박리 상태를 눈으로 관찰하고, 수지 피막과 아연(용해아연 도금강판)의 밀착성의 지표가 되는 내셀로판 테이프 박리성을 평가하였다. 평가 결과를 표２에 나타낸다.

평가 기준：

◎　피막 잔존율이 전면적의 80%이상

○ 피막 잔존율이 전면적의 50%이상 80%미만

×　피막 잔존율이 전면적의 50%미만

(６) 내알칼리성 시험

상기 (b)의 순서로 작성한 각 시험판을, 알칼리 탈지제(니혼 파카라이징 가부시키가이샤 제조, FC－364S)에 60℃, 60초 침지하고, 그 후, 세면, 건조를 실시하여 피막 잔존 상태를 눈으로 관찰하였다. 평가 결과를 표２에 나타낸다.

평가 기준：

◎　피막 잔존율이 전면적의 80%이상

○ 피막 잔존율이 전면적의 50%이상 80０%미만

×　피막 잔존율이 전면적의 50%미만

(７) 내비등수성

상기 (b)의 순서로 작성한 각 시험판을, 비등수에 １시간 침지한 후, 목시에 의한 관찰에 의해, 금속판 표면에 이상이 보이지 않는 것을 ◎, 부풀어 오른 것을×로서 평가하였다. 평가 결과를 표２에 나타낸다.

(８) 내용제성 시험

PET필름상에 ＃４０번의 바 코터로 콜로이달 실리카를 첨가하지 않은 수계 수지 조성물을 도공하고, 105℃에서 3분간 건조시켰다. 그 후, 하루 방치하고, PET 필름으로부터 수계 수지 조성물으로부터 형성된 막을 1g 취하여, 200ｇ의 THF용액에 침지하여 3시간 마그네틱스 타라를 이용하여 교반하였다. 그 후, 200메쉬의 스텐레스망으로 여과하고, 철망에 남은 막의 질량을 측정함으로써, 수지 잔존율(%)을 측정하였다. 평가 결과를 표２에 나타낸다. 또한, 80%이상이 표면 처리제로서 바람직한 수지 잔존율이다.

평가 기준：

◎　수지 잔존율이 전질량의 80%이상

○ 수지 잔존율이 전질량의 60%이상 80%미만

△　수지 잔존율이 전질량의 40%이상 60%미만

×　수지 잔존율이 전질량의 40%미만

성능 평가 결과를 표２에 나타낸다.

(표 2)

표２에 나타내는 바와 같이, 실시예１ 내지 ９에 있어서는, 모두 표면 처리제로서 바람직한 시간 경과 안정성, 내식성, 덧칠 도료 밀착성, 내셀로판 테이프 박리성, 내비등수성을 확보하였다.

또한, 내알칼리성 및 내용제성에 있어서도, 대부분의 실시예에 대해 표면 처리제로서 만족하는 결과를 얻을 수 있었다.

한편, 폴리말레인산 수용액(카르본산계 중합체)을 함유하지 않는 비교예１ 및 비교예２에 있어서는, 덧칠 도료 밀착 성능 및 내셀로판 테이프 박리 성능이 부족한 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 폴리말레인산 수용액을 중화하지 않고 첨가한 비교예３은, 수지 조성물을 조제한 시점에서 겔화가 일어나, 그 후의 성능 평가 시험에 제공할 수 없었다.

또한, 종래의 논 크롬계 표면 처리제로 상당하는 비교예４ 내지 ８은, 이번 성능 평가 시험을 실시한 대부분 모든 항목에서, 표면 처리제로서 만족할만한 성능이 얻어지지 않았다.

Claims

올레핀 유래의 구성 단위를 공중합 체내에 50질량%　이상 함유하는α,β－에틸렌성　불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체 100질량부 및　α,β－에틸렌성 불포화　카르본산　유래의 구성 단위를 90질량%　이상 함유하는 카르본산계 중합체를 0.1 내지 10질량부 함유하는 것을 특징으로 하는 수계 수지 조성물.
제1항에 있어서, 상기 α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체는, α,β－에틸렌성 불포화 카르본산 유래의 구성 단위를 5 내지 30질량%의 비율로 함유하는 것을 특징으로 하는 수계 수지 조성물.
제2항에 있어서, 상기 α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체는, α,β－에틸렌성 불포화 카르본산 유래의 구성 단위를 10 내지 25질량%의 비율로 함유하는 것을 특징으로 하는 수계 수지 조성물.
올레핀 유래의 구성 단위를 공중합 체내에 50질량% 이상 함유하는α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체 100질량부 및 α, β－에틸렌성 불포화카르본산 유래의 구성 단위를 90질량% 이상 함유하는 카르본산계 중합체를 0.1 내지 10질량부 함유하는 것을 특징으로 하는 금속 표면 처리용의 수계 수지 조성물.
제4항에 있어서, 상기 α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체는, α,β－에틸렌성 불포화 카르본산 유래의 구성 단위를 5 내지 30질량%의 비율로 함유하는 것을 특징으로 하는 수계 수지 조성물.
제5항에 있어서, 상기 α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체는, α,β－에틸렌성 불포화 카르본산 유래의 구성 단위를 10 내지 25질량%의 비율로 함유하는 것을 특징으로 하는 수계 수지 조성물.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 카르본산계 중합체가 폴리말레인산인 것을 특징으로 하는 수계 수지 조성물.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체는 에틸렌-아크릴산 공중합체인 것을 특징으로 하는 수계 수지 조성물.
제1항 또는 제4항에 있어서, 중화제로서의 염기를, 상기 공중합체 및 상기 카르본산계 중합체의 전 카르복실기에 대해서 0.5 내지 0.9당량 함유하는 것을 특징으로 하는 수계 수지 조성물.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체 100 질량부에 대하여 0.1 내지 10 질량부의, (a) 포화 또는 불포화 지방산(염) 혹은 이들 유도체, (b) 카르복실기를 함유하는 고분자 계면활성제, 및 이들의 조합으로부터 이루어진 군에서부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 분산제를 함유하는 것을 특징으로 하는 수계 수지 조성물.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 수계 수지 조성물은 수계 매체중에 상기α,β－에틸렌성 불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체 및 상기 카르본산계 중합체로부터 이루어지는 수지 입자가 분산 또는 용해하고 있는 계이며, 상기 수지 입자의 평균 입자 지름이 100nm이하인 것을 특징으로 하는 수계 수지 조성물.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 수계 수지 조성물의 고형분 100질량부에 대하여, 실란 커플링제 0.1 내지 10질량부를 더욱 함유하는 것을 특징으로 하는 수계 수지 조성물.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 수계 수지 조성물의 고형분 100 질량부에 대하여, 1종 또는 2종 이상의 카르보디이미드기, 옥사졸린기 또는 이들의 조합을 갖는 화합물 0.1 내지 30 질량부를 더욱 함유하는 것을 특징으로 하는 수계 수지 조성물.
제1항 또는 제4항의 수계 수지 조성물을 제조하는 방법에 있어서, 상기 α,β－에틸렌성　불포화 카르본산과 올레핀과의 공중합체와　상기 카르본산계 중합체를 수계 매체에 첨가하고, 양 중합체를 공분산시키는 것을 특징으로 하는 수계 수지 조성물의 제조 방법.