KR20170141748A - Surface treatment agents and metal materials for metal materials - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는 내식성을 갖는 피막을 형성할 수 있고, 또한 액 안정성이 우수한 금속 재료용 표면 처리제 및 해당 표면 처리제에 의해 형성된 금속 표면 처리 피막을 갖는 금속 재료를 제공하는 것이다. 탄산지르코늄의 알칼리 금속염(성분 a) 및 질산염(성분 b)과, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 페놀 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐계 수지, 폴리올레핀계 수지 및 천연 고분자에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 유기 고분자(성분 c)를 함유하는, pH가 7 초과 12 이하인 것을 특징으로 하는 금속 재료용 표면 처리제에 의해 상기 과제를 해결한다.The object of the present invention is to provide a surface treatment agent for a metal material which is capable of forming a film having corrosion resistance and which is also excellent in liquid stability and a metal material having a metal surface treatment film formed by the surface treatment agent. (A) and a nitrate (component b) of an alkali metal salt of zirconium carbonate and one kind selected from urethane resin, epoxy resin, acrylic resin, phenol resin, polyester resin, polyvinyl resin, polyolefin resin and natural polymer Or a mixture of two or more kinds of organic polymers (component c) having a pH of more than 7 but not more than 12.

Description

금속 재료용 표면 처리제 및 금속 재료Surface treatment agents and metal materials for metal materials

본 발명은 금속 재료용의 표면 처리제 및 해당 표면 처리제에 의해 형성된 금속 표면 처리 피막을 갖는 금속 재료에 관한 것이다.The present invention relates to a surface treatment agent for a metal material and a metal material having a metal surface treatment film formed by the surface treatment agent.

내식성을 갖는 피막을 형성할 수 있는 표면 처리제로서, 종래, 탄산지르코늄암모늄을 포함하는 것이 개발되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 및 2 참조).As a surface treatment agent capable of forming a film having corrosion resistance, conventionally, zirconium carbonate has been developed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

일본 특허 공개 평1-149865호 공보JP-A-1-149865 일본 특허 공개 제2007-204847호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-204847

그러나, 상기의 탄산지르코늄암모늄을 포함하는 표면 처리제는 시간 경과와 함께 점성이 증가하여 액 안정성이 저하되는 경우가 있다. 그래서, 본 발명은 내식성을 갖는 피막을 형성할 수 있고, 또한 액 안정성이 우수한 금속 재료용 표면 처리제 및 해당 표면 처리제에 의해 형성된 금속 표면 처리 피막을 갖는 금속 재료를 제공하는 것을 목적으로 한다.However, the above surface treating agent containing zirconium ammonium carbonate may have an increased viscosity over time, which may lower the liquid stability. It is therefore an object of the present invention to provide a surface treatment agent for a metal material which is capable of forming a film having corrosion resistance and which is also excellent in liquid stability and a metal material having a metal surface treatment film formed by the surface treatment agent.

본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 탄산지르코늄의 알칼리 금속염과 질산염을 배합시키고, pH를 7 초과 12 이하로 조정한 표면 처리제가, 액 안정성이 우수하고, 내식성을 갖는 피막을 형성할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하는 데 이르렀다.As a result of intensive investigations to solve the above problems, the present inventors have found that a surface treating agent having an alkali metal salt of a zirconium carbonate and a nitrate salt and adjusting the pH to more than 7 but not more than 12, The present invention has been completed.

즉, 본 발명은,That is,

(1) 탄산지르코늄의 알칼리 금속염(성분 a)과 질산염(성분 b)을 함유하고, pH가 7 초과 12 이하인 금속 재료용 표면 처리제(단, 불소를 포함하는 것을 제외함);(1) a surface treatment agent for metal materials (excluding those containing fluorine) containing an alkali metal salt of zirconium carbonate (component a) and a nitrate salt (component b) and having a pH of more than 7 but not more than 12;

(2) 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 페놀 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐계 수지, 폴리올레핀계 수지 및 천연 고분자에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 유기 고분자(성분 c)를 더 함유하는 상기 (1)에 기재된 금속 재료용 표면 처리제;(Component (c)) further comprises at least one organic polymer selected from urethane resin, epoxy resin, acrylic resin, phenol resin, polyester resin, polyvinyl resin, polyolefin resin and natural polymer The surface treatment agent for a metal material according to (1) above;

(3) 상기 pH가 7.5 이상 12 이하인 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 금속 재료용 표면 처리제;(3) the surface treatment agent for metallic material according to (1) or (2), wherein the pH is not less than 7.5 and not more than 12;

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 금속 재료용 표면 처리제를 금속재 표면에 접촉시킨 후, 건조시킴으로써 형성된 표면 처리 피막을 갖는 금속 재료;(4) a metal material having a surface treatment film formed by contacting the surface treatment agent for a metal material according to any one of (1) to (3) with a metal material surface and then drying;

등이다..

본 발명에 따르면, 내식성을 갖는 피막을 형성할 수 있고, 또한 액 안정성이 우수한 금속 재료용 표면 처리제 및 해당 표면 처리제에 의해 형성된 금속 표면 처리 피막을 갖는 금속 재료를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a surface treatment agent for a metal material which is capable of forming a film having corrosion resistance and which is also excellent in liquid stability and a metal material having a metal surface treatment film formed by the surface treatment agent.

이하, 본 발명에 관한 금속 재료용 표면 처리제(이하, 간단히 「표면 처리제」라고 칭함.) 및 금속 재료에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the surface treating agent for a metallic material according to the present invention (hereinafter simply referred to as " surface treating agent ") and the metallic material will be described in detail.

본 발명에 관한 표면 처리제는, 사용 시에는 수용액 또는 수분산액의 형태이고, 그대로 사용하는 스트레이트 타입과, 사용 시에 물로 희석하는 고농도 타입이 본 발명의 표면 처리제의 개념에 포함된다. 이하에서는, 스트레이트 타입의 표면 처리제를 예로 들어 설명한다.The surface treatment agent according to the present invention is in the form of an aqueous solution or an aqueous dispersion at the time of use, and the straight type used as it is and the high concentration type diluted with water at the time of use are included in the concept of the surface treatment agent of the present invention. Hereinafter, a straight type surface treatment agent will be described as an example.

표면 처리제는 탄산지르코늄의 알칼리 금속염(성분 a)과 질산염(성분 b)을 함유하는 것이며, 불소를 포함하지 않는 것이고, 또한 pH가 7 초과 12 이하의 범위 내이면, 특별히 제한되는 것은 아니고, 유기 고분자 및/또는 공지의 표면 처리제용 첨가제를 포함하는 것이어도 된다. 단, 환경 대책의 관점에서 크롬이나 바나듐을 포함하지 않는 표면 처리제가 바람직하다. 또한, 코발트, 세륨 및 규소를 포함하지 않는 표면 처리제가 바람직하다. 또한, 본원 명세서 및 특허 청구 범위에 있어서, 「포함하지 않는다」 및 「포함하는 것을 제외한다」란, 흔적량 정도의 함유는 배제하지 않는 주지이지만, 완전히 포함되어 있지 않은 것이 바람직하다. 이하, 각 성분에 대하여 설명한다.The surface treatment agent contains an alkali metal salt (component a) and a nitrate salt (component b) of zirconium carbonate and does not contain fluorine and is not particularly limited as long as the pH is in the range of 7 to 12, And / or an additive for a known surface treatment agent. However, from the viewpoint of environmental measures, a surface treatment agent containing no chromium or vanadium is preferable. Further, a surface treatment agent containing no cobalt, cerium and silicon is preferable. In addition, in the specification and claims, the terms "not including" and "excluding" are used to denote inclusion of a trace amount, but are not necessarily completely included. Hereinafter, each component will be described.

성분 a는 탄산지르코늄의 알칼리 금속염이다. 이 염에 있어서의 알칼리 금속으로서는, 예를 들어 Li, Na, K 등을 들 수 있다. 또한, 본 발명의 표면 처리제에 배합시키는 탄산지르코늄의 알칼리 금속염은 1종 사용해도 되지만, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.Component a is an alkali metal salt of zirconium carbonate. Examples of the alkali metal in this salt include Li, Na, K and the like. The alkali metal salt of zirconium carbonate to be compounded in the surface treatment agent of the present invention may be used singly or in combination of two or more kinds.

이어서, 성분 b는 질산염이다. 여기서, 질산의 카운터 양이온으로서는, 1가 또는 2가의 금속 이온, 알칼리 금속 이온, 알칼리 토류 금속 이온 등을 들 수 있다. 구체적으로는, 성분 b로서는, 질산나트륨, 질산칼륨, 질산리튬, 질산암모늄, 질산니켈, 질산지르코늄, 질산마그네슘, 질산칼슘, 질산알루미늄 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 표면 처리제에 배합시키는 질산염은 1종을 사용해도 되지만, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다.Subsequently, component b is nitrate. Examples of the counter cation of nitric acid include a monovalent or divalent metal ion, an alkali metal ion, and an alkaline earth metal ion. Specific examples of the component b include, but are not limited to, sodium nitrate, potassium nitrate, lithium nitrate, ammonium nitrate, nickel nitrate, zirconium nitrate, magnesium nitrate, calcium nitrate, aluminum nitrate and the like. The nitrates to be added to the surface treatment agent of the present invention may be used alone or in combination of two or more.

표면 처리제에 함유되는, 탄산지르코늄의 알칼리 금속염(성분 a) 중의 Zr의 총 질량(Ma)과 질산염(성분 b) 중의 질산 이온의 총 질량(Mb)의 비[질량비=Mb/Ma]는 0.01 내지 1.60인 것이 바람직하고, 0.01 내지 1.00인 것이 보다 바람직하고, 0.04 내지 0.94인 것이 특히 바람직하고, 0.04 내지 0.7인 것이 가장 바람직하다.The ratio [mass ratio = Mb / Ma] of the total mass (Ma) of Zr in the alkali metal salt of zirconium carbonate (component a) and the total mass (Mb) of nitrate ions in the nitrate salt (component b) More preferably 0.01 to 1.00, particularly preferably 0.04 to 0.94, and most preferably 0.04 to 0.7.

또한, 상술에 있어서는, 용매 이외에 상기 성분 a와 성분 b만을 포함하는 표면 처리제에 대하여 설명했지만, 상술한 바와 같이, 유기 고분자를 더 배합시킨 것이어도 되고, 공지의 표면 처리제용 첨가제를 더 배합시킨 것이어도 되고, 유기 고분자 및 공지의 표면 처리제용 첨가제를 더 배합시킨 것이어도 된다.In the above description, the surface treatment agent containing only the component a and the component b in addition to the solvent has been described. However, as described above, the organic polymer may be further blended, and a known additive for the surface treatment agent may be further blended Or an organic polymer and an additive for a known surface treatment agent may be further blended.

유기 고분자(성분 c)로서는, 피막 형성에 사용되는 수지라면 특별히 제한되는 것은 아니고, 예를 들어 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 페놀 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐계 수지, 폴리올레핀계 수지, 천연 고분자 등의 공지의 것을 들 수 있고, 요구하는 성능에 따라 적절히 선택할 수 있다. 이들의 유기 고분자는 음이온기, 양이온기 및 비이온기의 어느 1종 이상의 관능기를 갖는 것이어도 상관없지만, 본 발명의 표면 처리제 중에 안정적으로 존재할 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 용매와 유기 고분자를 포함하는 표면 처리제는 용해액의 형태여도 되고, 에멀션이나 디스퍼션 등의 분산액의 형태여도 상관없다.The organic polymer (component c) is not particularly limited as long as it is a resin used for forming a film. Examples of the organic polymer include a urethane resin, an epoxy resin, an acrylic resin, a phenol resin, a polyester resin, a polyvinyl resin, Natural polymers, and the like, and can be appropriately selected according to the required performance. The organic polymer may be one having at least one functional group selected from the group consisting of an anionic group, a cationic group and a nonionic group, but it is preferable that the organic polymer can be stably present in the surface treatment agent of the present invention. The surface treatment agent containing the solvent and the organic polymer may be in the form of a dissolving liquid or a dispersion liquid such as an emulsion or a dispersion.

우레탄 수지로서는, 폴리에테르폴리올, 폴리카르보네이트폴리올 등의 폴리올과, 지방족 폴리이소시아네이트 화합물, 지환족 폴리이소시아네이트 화합물 및/또는 방향족 폴리이소시아네이트 화합물 등의 폴리이소시아네이트의 축중합물인 우레탄 수지에 있어서, 상기한 폴리올의 일부로서 폴리에틸렌글리콜이나 폴리프로필렌글리콜과 같은 폴리옥시에틸렌쇄를 갖는 폴리올을 사용함으로써 얻어지는 폴리우레탄 등을 들 수 있다. 이러한 폴리우레탄은 상기한 폴리옥시에틸렌쇄의 도입 비율을 높게 함으로써, 수용화 또는 수분산화시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 관한 표면 처리제는 분자 중에 폴리에스테르폴리올에 유래하는 구조 단위를 갖는 폴리에스테르폴리우레탄 수지를 포함하고 있어도 되고 포함하지 않아도 된다.As the urethane resin, there is a urethane resin which is a condensation product of a polyol such as a polyether polyol and a polycarbonate polyol and a polyisocyanate such as an aliphatic polyisocyanate compound, an alicyclic polyisocyanate compound and / or an aromatic polyisocyanate compound, And polyurethanes obtained by using a polyol having a polyoxyethylene chain such as polyethylene glycol or polypropylene glycol as a part of the polyol. Such a polyurethane can be subjected to water-solubilization or water-oxidation by increasing the introduction ratio of the above-mentioned polyoxyethylene chain. The surface treatment agent according to the present invention may or may not include a polyester polyurethane resin having a structural unit derived from a polyester polyol in the molecule.

또한, 폴리이소시아네이트와 폴리올로, 양단에 이소시아나토기를 갖는 우레탄 예비 중합체를 제조하고, 이것에, 히드록실기를 2개 이상 갖는 카르복실산 또는 그 반응성 유도체를 반응시키고, 양단에 이소시아네이트기를 갖는 유도체로 하고, 계속해서, 트리에탄올아민 등을 더하여 아이오노머(트리에탄올아민염)로 하고, 그 아이오노머를 물에 더하여 에멀션 또는 디스퍼전으로 하고, 또한 필요에 따라, 디아민을 더하여 쇄 연장을 행한다. 이와 같이 함으로써, 음이온성을 갖는 수분산성의 우레탄 수지를 얻을 수 있다.It is also possible to prepare a urethane prepolymer having isocyanato groups at both ends with a polyisocyanate and a polyol, to which a carboxylic acid having two or more hydroxyl groups or a reactive derivative thereof is allowed to react and a urethane prepolymer having isocyanato groups Triethanolamine or the like is added thereto to form an ionomer (triethanolamine salt), the ionomer is added to water to prepare an emulsion or a dispersion, and if necessary, a diamine is added to effect chain extension. By doing so, a water-dispersible urethane resin having an anionic property can be obtained.

상기한 음이온성을 갖는 수분산성의 우레탄 수지를 제조할 때에 사용하는 카르복실산 및 반응성 유도체는 우레탄 수지에 산성기를 도입하고, 우레탄 수지를 물에 분산시키기 쉽게 하기 위해 사용한다. 사용하는 카르복실산으로서는, 디메틸올프로피온산, 디메틸올부탄산, 디메틸올펜탄산, 디메틸올헥산산 등의 디메틸올알칸산을 들 수 있다. 또한, 반응성 유도체로서는, 산 무수물과 같은 가수분해성 에스테르 등을 들 수 있다.The carboxylic acid and the reactive derivative used in the production of the anionic water-dispersible urethane resin are used for introducing an acidic group into the urethane resin and for dispersing the urethane resin in water. Examples of the carboxylic acid to be used include dimethylolpropionic acid, dimethylolbutanoic acid, dimethylolpentanoic acid, and dimethylolalkanoic acid such as dimethylolhexanoic acid. Examples of the reactive derivative include hydrolyzable esters such as acid anhydrides.

에폭시 수지로서는, 2개 이상의 글리시딜기를 갖는 에폭시 화합물, 또는 비스페놀 A, 비스페놀 F 등의 비스페놀 구조를 골격 중의 단위로서 갖는 에폭시 화합물에, 에틸렌디아민 등의 디아민을 반응시킨 후, 양이온화하여 얻어지는 양이온성 아민 변성 에폭시 수지, 또는 그 밖의, 2개 이상 글리시딜기를 갖는 에폭시 화합물의 측쇄(예를 들어, 수산기 등)에 폴리알킬렌옥사이드를 부가시킨 비이온성 에폭시 수지 등을 들 수 있다.As the epoxy resin, an epoxy compound having two or more glycidyl groups, or an epoxy compound having a bisphenol structure such as bisphenol A or bisphenol F in its skeleton, is reacted with a diamine such as ethylenediamine, and then a cation Modified epoxy resin, or a nonionic epoxy resin obtained by adding a polyalkylene oxide to a side chain (e.g., hydroxyl group) of an epoxy compound having two or more glycidyl groups, and the like.

그 외에, 에폭시 수지로서는, 비스페놀 A, 비스페놀 F 등의 비스페놀 구조를 골격 중의 단위로서 갖는 에폭시 수지에 있어서의 글리시딜기의 일부 또는 전부가 인산 변성된 에폭시 수지여도 된다.In addition, the epoxy resin may be an epoxy resin in which part or all of the glycidyl group in the epoxy resin having a bisphenol structure such as bisphenol A or bisphenol F as a unit in the skeleton is modified with phosphoric acid.

비스페놀 A, 비스페놀 F 등의 비스페놀 구조를 골격 중의 단위로서 갖는 에폭시 수지로서는, 에피클로로히드린과 비스페놀 A 또는 비스페놀 F의 탈염화수소 반응을 행한 후, 그 반응에 의해 얻어진 에폭시 화합물과 디아민의 부가 반응의 반복에 의해 얻어지는 것, 글리시딜기를 2개 이상, 바람직하게는 2개 갖는 에폭시 화합물과 비스페놀(A, F)의 부가 반응의 반복에 의해 얻어지는 것을 들 수 있다.Examples of the epoxy resin having a bisphenol structure such as bisphenol A and bisphenol F as a unit in the skeleton include an epoxy resin obtained by subjecting epichlorohydrin and bisphenol A or bisphenol F to a dehydrochlorination reaction and then performing an addition reaction of an epoxy compound and a diamine Obtained by repeating the addition reaction of an epoxy compound having two or more, preferably two glycidyl groups with bisphenol (A, F).

에폭시 화합물로서는, 예를 들어 비스페놀(A, F)의 디글리시딜에테르, 오르토프탈산디글리시딜에스테르, 이소프탈산디글리시딜에스테르, 테레프탈산디글리시딜에스테르, p-옥시벤조산디글리시딜에스테르, 테트라하이드로프탈산디글리시딜에스테르, 헥사하이드로프탈산디글리시딜에스테르, 숙신산디글리시딜에스테르, 아디프산디글리시딜에스테르, 세바스산디글리시딜에스테르, 에틸렌글리콜디글리시딜에테르, 프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 1,4-부탄디올디글리시딜에테르, 1,6-헥산디올디글리시딜에테르, 소르비톨폴리글리시딜에테르, 폴리알킬렌글리콜디글리시딜에테르류, 트리멜리트산트리글리시딜에스테르, 트리글리시딜이소시아누레이트, 1,4-글리시딜옥시벤젠, 디글리시딜프로필렌요소, 글리세롤트리글리시딜에테르, 트리메틸올에탄트리글리시딜에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르, 펜타에리트리톨테트라글리시딜에테르, 글리세롤알킬렌옥사이드 부가물의 트리글리시딜에테르 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2 이상을 조합하여 병용해도 된다.Examples of the epoxy compound include diglycidyl ether of bisphenol (A, F), diglycidyl orthophthalate, diglycidyl isophthalate, diglycidyl ester of terephthalic acid, diglycidyl p-oxybenzoate Diglycidyl esters, hexahydrophthalic acid diglycidyl esters, succinic acid diglycidyl esters, adipic acid diglycidyl esters, sebacic acid diglycidyl esters, ethylene glycol diglycidyl Ether, propylene glycol diglycidyl ether, 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, polyalkylene glycol diglycidyl ethers , Trimellitic acid triglycidyl ester, triglycidyl isocyanurate, 1,4-glycidyloxybenzene, diglycidyl propylene urea, glycerol triglycidyl ether, trimethylol ethane Wrigley upon the like ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, pentaerythritol tetraglycidyl ether, glycerol-alkylene oxide addition of water during triglycidyl ether. These may be used alone or in combination of two or more.

아크릴 수지로서는, 아크릴 단량체의 단독 중합물 또는 공중합물, 또한 아크릴 단량체와 해당 아크릴 단량체에 공중합할 수 있는 부가 중합성 단량체의 공중합물을 들 수 있다. 이러한 아크릴 수지는 표면 처리제에 안정적으로 존재할 수 있는 것이라면, 특별히 그 중합 형태는 한정되지 않는다.Examples of the acrylic resin include a homopolymer or copolymer of an acrylic monomer and a copolymer of an acrylic monomer and an addition polymerizable monomer copolymerizable with the acrylic monomer. Such an acrylic resin is not particularly limited as long as it can stably exist in the surface treatment agent.

아크릴 단량체로서는, 예를 들어 메틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, n-헥실메타크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 2-히드록시에틸아크릴레이트, 히드록시프로필아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 글리시딜아크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트, 술포에틸아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 아크릴 단량체와 공중합할 수 있는 부가 중합성 단량체로서는, 말레산, 이타콘산, 아크릴아미드, N-메틸올아크릴아미드, 디아세톤아크릴아미드, 스티렌, 아크릴로니트릴, 비닐술폰산 등을 들 수 있다.As the acrylic monomer, for example, there may be mentioned methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, n- , 2-ethylhexyl acrylate, acrylic acid, methacrylic acid, 2-hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, glycidyl acrylate, Glycidyl methacrylate, sulfoethyl acrylate, and polyethylene glycol methacrylate. Examples of the addition-polymerizable monomer copolymerizable with the acrylic monomer include maleic acid, itaconic acid, acrylamide, N-methylol acrylamide, diacetone acrylamide, styrene, acrylonitrile and vinylsulfonic acid.

폴리에스테르 수지로서는, 예를 들어 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 숙신산, 글루타르산, 수베르산, 아디프산, 아젤라산, 세바스산, 이량체산, 삼량체산, 이소프탈산, 테레프탈산, 트리멜리트산, 트리메스산, 피로멜리트산, 나프탈렌디카르복실산 등의 다염기산과, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리메틸올프로판, 네오펜틸글리콜, 1,4-CHDM(시클로헥산디메탄올), 1,6-헥산디올 등의 폴리올을 축합시킨 폴리에스테르폴리올; 상기한 다염기산과, 중합체 폴리올, 폴리카프로락톤폴리올, 폴리카르보네이트디올, 폴리부타디엔폴리올, 네오펜틸글리콜, 메틸펜타디올 등의 폴리올을 축합시킨 축합 수지; 등을 들 수 있다. 또한, 카르복실기를 3개 이상 갖는 트리멜리트산이나 피로멜리트산 등의 단량체와 각종 폴리올의 축합물(미반응의 카르복실기를 가짐)을 알칼리로 중화하여 가용화 또는 수분산화시킨 수계 수지, 혹은 상기 다염기산에 술포프탈산 등의 술폰산을 반응시켜 술폰산기를 도입한 단량체와 각종 폴리올의 축합물을 가용화 또는 수분산화시킨 수계 수지도 사용할 수 있다.As the polyester resin, there may be mentioned, for example, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, succinic acid, glutaric acid, suberic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, dimer acid, trimer acid, isophthalic acid, terephthalic acid, trimellitic acid Diethyleneglycol, trimethylolpropane, neopentyl glycol, 1,4-CHDM (cyclohexanedimethanol), 1,6-hexanediol dimethanol, and the like. A polyester polyol in which a polyol such as hexanediol is condensed; A condensation resin obtained by condensing the above polybasic acid with a polyol such as a polymer polyol, polycaprolactone polyol, polycarbonate diol, polybutadiene polyol, neopentyl glycol or methylpentadiol; And the like. Further, it is also possible to use a water-based resin obtained by neutralizing a monomer (such as trimellitic acid or pyromellitic acid) having three or more carboxyl groups with a condensate of various polyols (having an unreacted carboxyl group) with an alkali and solubilizing or moisture- A water-based resin obtained by solubilizing or water-condensing a condensate of a monomer in which a sulfonic acid group is introduced by reacting a sulfonic acid such as phthalic acid and various polyols can also be used.

폴리비닐계 수지로서는, 폴리아세트산비닐, 폴리아세트산비닐의 부분 비누화물 또는 완전 비누화물, 폴리비닐피롤리돈 등을 들 수 있다.Examples of the polyvinyl resin include polyvinyl acetate, partially saponified or fully saponified polyvinyl acetate, and polyvinyl pyrrolidone.

폴리비닐계 수지에는 아세트산비닐과 공중합 가능한 단량체를 공중합한 중합체를 비누화한 것도 포함된다. 또한, 폴리비닐계 수지에는 공중합한 중합체 혹은 비누화한 중합체에, 예를 들어 카르복실산, 술폰산, 인산 등의 음이온기를 도입한 변성 중합체 및 디아세톤아크릴아미드기, 아세토아세틸기, 머캅토기 등의 가교 반응성을 갖는 관능기를 도입한 변성 중합체 등이 포함된다.The polyvinyl resin includes those obtained by saponifying a polymer obtained by copolymerizing a vinyl acetate copolymerizable monomer. In the polyvinyl resin, a modified polymer obtained by introducing an anionic group such as a carboxylic acid, a sulfonic acid, or a phosphoric acid into a copolymerized or saponified polymer, and a crosslinked polymer such as a diacetone acrylamide group, an acetoacetyl group or a mercapto group A modified polymer into which a functional group having reactivity is introduced, and the like.

또한, 아세트산비닐과 공중합 가능한 단량체로서는, 예를 들어 말레산, 푸마르산, 크로톤산, 이타콘산, (메트)아크릴산 등의 불포화 카르복실산 및 그의 에스테르류; 에틸렌, 프로필렌 등의 α-올레핀; (메트)아크릴술폰산, 에틸렌술폰산, 술폰산말레에이트 등의, 카르복실기를 갖고 있어도 되는 올레핀술폰산; (메트)아크릴술폰산소다, 에틸렌술폰산소다, 술폰산소다(메트)아크릴레이트, 술폰산소다(모노알킬말레이트), 디술폰산소다알킬말레이트 등의, 카르복실기 및/또는 알콕시카르보닐기를 갖고 있어도 되는 올레핀술폰산알칼리염; N-메틸올아크릴아미드, 아크릴아미드알킬술폰산알칼리염 등의 아미드기 함유 단량체; N-비닐피롤리돈, N-비닐피롤리돈 유도체 등의 피롤리돈기 함유 단량체; 등을 들 수 있다.Examples of the monomer copolymerizable with vinyl acetate include unsaturated carboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, itaconic acid and (meth) acrylic acid and esters thereof; ? -Olefins such as ethylene and propylene; Olefin sulfonic acid, which may have a carboxyl group, such as (meth) acrylic sulfonic acid, ethylene sulfonic acid, and sulfonic acid maleate; (Meth) acrylate sulfonate, which may have a carboxyl group and / or an alkoxycarbonyl group, such as sodium (meth) acrylate sulfonate, sodium ethylene sulfonate, sodium sulfonate (meth) acrylate, salt; Amide group-containing monomers such as N-methylol acrylamide and acrylamide alkylsulfonic acid alkali salts; Pyrrolidone group-containing monomers such as N-vinylpyrrolidone and N-vinylpyrrolidone derivatives; And the like.

페놀 수지로서는, 페놀류(페놀, 나프톨, 비스페놀 등)와 포름알데히드의 중축합물이며 저분자량의 수용성 수지, 또는 에멀션 수지를 들 수 있다. 이들 중에서, 자기 축합성이 있는 메틸올기를 갖는 레졸형 페놀 수지가 바람직하다.Examples of the phenol resin include polycondensation products of phenols (phenol, naphthol, bisphenol, etc.) and formaldehyde, water-soluble resins having a low molecular weight, or emulsion resins. Among these, a resol-type phenol resin having a methylol group with magnetic-axis synthesis is preferable.

천연 고분자로서는, 셀룰로오스, 전분, 덱스트린, 이눌린, 크산탄검, 타마린드검, 탄닌산, 리그닌술폰산 등을 들 수 있다.Examples of natural polymers include cellulose, starch, dextrin, inulin, xanthan gum, tamarind gum, tannic acid, and ligninsulfonic acid.

폴리올레핀계 수지로서는, 폴리프로필렌; 폴리에틸렌; 프로필렌 또는 에틸렌과 α-올레핀의 공중합체; 등의 폴리올레핀, 이 폴리올레핀을 불포화 카르복실산(예를 들어, 아크릴산이나 메타크릴산)으로 변성한 변성 폴리올레핀, 에틸렌과 아크릴산(메타크릴산)의 공중합체 등의 수지를 들 수 있다. 이들의 수지에, 또 다른 에틸렌성 불포화 단량체를 소량, 공중합시킨 것이어도 된다. 이들의 폴리올레핀계 수지를 물에 용해시키거나, 또는 물에 분산시키는 수단으로서는, 폴리올레핀계 수지에 포함되는 카르복실기를, 암모니아나 아민류로 중화하는 수단을 들 수 있다.As the polyolefin-based resin, polypropylene; Polyethylene; Propylene or a copolymer of ethylene and an? -Olefin; , A modified polyolefin obtained by modifying the polyolefin with an unsaturated carboxylic acid (e.g., acrylic acid or methacrylic acid), and a copolymer of ethylene and acrylic acid (methacrylic acid). A small amount of another ethylenic unsaturated monomer may be copolymerized with these resins. As means for dissolving or dispersing these polyolefin resins in water, means for neutralizing the carboxyl groups contained in the polyolefin resins with ammonia or amines may be mentioned.

상기 유기 고분자의 수 평균 분자량은 1000 내지 1000000이 적합하다. 또한, 이 고분자 수지는 본 발명의 효과를 저해하지 않으면, 가교 반응성의 관능기를 갖는 것이어도 된다. 또한, 상기 수 평균 분자량은 GPC법(겔 투과 크로마토그래피(Gel Permeation Chromatography))에 의해 측정할 수 있다. 보다 구체적으로는, 시차 굴절계(RI) 검출기를 구비하는 GPC 장치(HLC-8220; 토소(주)제)로 굴절률의 차를 측정하고, 폴리스티렌 환산으로 산출할 수 있다(이하 동일함.).The number average molecular weight of the organic polymer is preferably from 1,000 to 1,000,000. In addition, the polymer resin may have a crosslinkable reactive functional group unless the effect of the present invention is impaired. The number average molecular weight can be measured by a GPC method (Gel Permeation Chromatography). More specifically, the difference in refractive index can be measured with a GPC apparatus (HLC-8220, manufactured by Tosoh Corporation) equipped with a differential refractometer (RI) detector and calculated in terms of polystyrene (the same applies hereinafter).

표면 처리제에 포함되는 유기 고분자(성분 c)는 표면 처리제에 있어서의 고형분 합계 질량에 대하여 고형분 환산 비율로, 상한값으로서 95% 이하인 것이 바람직하고, 90% 이하인 것이 보다 바람직하다. 한편, 하한값으로서는, 5% 이상인 것이 바람직하고, 10% 이상인 것이 보다 바람직하다. 유기 고분자(성분 c)를 이 비율의 범위에서 표면 처리제에 함유함으로써, 가일층의 조막성을 향상시킬 수 있음과 함께, 치밀한 표면 처리 피막을 형성시켜, 내식성의 향상을 도모할 수 있다.The content of the organic polymer (component c) contained in the surface treatment agent is preferably 95% or less, more preferably 90% or less, as the upper limit of the solid content conversion ratio with respect to the mass of the solid content in the surface treatment agent. On the other hand, the lower limit value is preferably 5% or more, more preferably 10% or more. By incorporating the organic polymer (component c) into the surface treatment agent in the range of this ratio, it is possible to improve the film formability of the far-off layer and to form a dense surface-treated film and to improve the corrosion resistance.

표면 처리제용 첨가제로서는, 예를 들어 공지의 첨가제인, 소포제, 레벨링제, 안정화제, 방청제, 항균제, 항곰팡이제, 습윤제, 증점제 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 용매와 성분 a와 성분 b(필요에 따라 성분 c) 이외에, 소포제, 레벨링제, 안정화제, 방청제, 항균제, 항곰팡이제, 습윤제 또는 증점제를 배합시킨 표면 처리제, 혹은 용매와 성분 a와 성분 b(필요에 따라 성분 c) 이외에, 소포제 및 레벨링제, 소포제 및 안정화제, 소포제 및 방청제, 소포제 및 습윤제, 레벨링제 및 안정화제, 레벨링제 및 방청제, 레벨링제 및 습윤제, 안정화제 및 방청제, 안정화제 및 습윤제, 방청제 및 습윤제, 항균제 및 항곰팡이제, 또는 안정화제, 항균제 및 항곰팡이제를 배합시킨 표면 처리제여도 된다.Examples of additives for the surface treatment agent include antifoaming agents, leveling agents, stabilizers, antirust agents, antimicrobial agents, antifungal agents, wetting agents and thickening agents, which are known additives, and one or more of them can be used have. Specifically, a surface treatment agent in which a defoaming agent, a leveling agent, a stabilizer, a rust inhibitor, an antimicrobial agent, an antifungal agent, a wetting agent or a thickening agent is blended, or a solvent and a component (a) Defoaming agents and leveling agents, defoamers and stabilizers, defoamers and rust inhibitors, defoamers and wetting agents, leveling and stabilizers, leveling and rust inhibitors, leveling and wetting agents, stabilizers and antirusting agents, in addition to component (b) , Stabilizers and wetting agents, rust inhibitors and wetting agents, antibacterial agents and antifungal agents, or stabilizers, antibacterial agents and antifungal agents.

소포제로서는, 예를 들어 광유계 소포제, 지방산계 소포제, 실리콘계 소포제 등을 사용할 수 있다. 또한, 양자를 표면 처리제에 배합해도 된다. 레벨링제로서는, 예를 들어 비이온성 혹은 양이온성의 계면 활성제, 폴리아세틸렌글리콜의 폴리에틸렌옥시드 혹은 폴리프로필렌옥시드의 부가물, 아세틸렌글리콜 화합물 등의 공지의 화합물을 사용할 수 있다. 안정화제로서는, 예를 들어 에탄올아민류, 타르타르산, 시트르산, 락트산, 글루콘산, 글리콜산 및 이들의 염 등의 공지의 킬레이트제를 사용할 수 있고, 이들은 단독으로 사용해도 되지만, 2종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 상기 에탄올아민류로서는, 예를 들어 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 증점제로서는, 예를 들어 히드록시에틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스 등의 나트륨염, 칼륨염, 또는 암모늄염; 폴리에틸렌글리콜; 폴리비닐피롤리돈; 비닐피롤리돈과 아세트산비닐의 공중합물; 폴리아세트산비닐 수지를 부분적으로 비누화한 폴리비닐알코올; 등을 사용할 수 있다. 또한, 표면 처리제는 라디칼 포착제인 힌더드아민류를 포함하는 것이어도 되고, 포함하지 않는 것이어도 된다. 여기서, 힌더드아민류란, 피페리딘환의 질소 원자에 직접 또는 산소 원자를 통해 탄소 원자가 결합한 구조를 갖는 화합물을 의미한다.As the antifoaming agent, for example, a mineral oil antifoaming agent, a fatty acid antifoaming agent, a silicone antifoaming agent and the like can be used. Further, both of them may be added to the surface treatment agent. As the leveling agent, for example, known compounds such as nonionic or cationic surfactants, adducts of polyethylene oxide or polypropylene oxide of polyacetylene glycol, and acetylene glycol compounds can be used. As the stabilizer, for example, known chelating agents such as ethanol amines, tartaric acid, citric acid, lactic acid, gluconic acid, glycolic acid and salts thereof may be used and they may be used alone or in combination of two or more kinds . Examples of the ethanolamine include monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, and the like, but are not limited thereto. As the thickening agent, for example, sodium salt, potassium salt or ammonium salt such as hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose and the like; Polyethylene glycol; Polyvinylpyrrolidone; Copolymers of vinylpyrrolidone and vinyl acetate; Polyvinyl alcohol partially saponified with polyvinyl acetate resin; Etc. may be used. The surface treatment agent may or may not include hindered amines which are radical scavengers. Herein, hindered amines mean compounds having a structure in which carbon atoms are bonded directly to the nitrogen atom of the piperidine ring or through an oxygen atom.

표면 처리제의 pH가 7 이하인 경우, 질산 이온의 산화력이 강해지고, 표면 처리제를 금속 재료에 접촉시켰을 때에 금속재 표면에 얻어지는 산화막이 두꺼워지고, 표면 처리 피막과 금속재 표면 사이의 밀착성이 저하되고, 내식성이 저하된다. 또한, 표면 처리제의 pH가 12 초과인 경우, 질산 이온의 산화력이 약해지고, 표면 처리제를 금속 재료에 접촉시켰을 때에 금속재 표면에 치밀한 산화막이 얻어지지 않고, 내식성이 저하된다. 따라서, 본 발명에 관한 표면 처리제의 pH는 7 초과 12 이하로 했다. 또한, 바람직한 표면 처리제의 pH는 7.5 이상 12 이하이고, 보다 바람직한 표면 처리제의 pH는 8 이상 11 이하이다. 또한, 본 명세서 및 특허 청구 범위에서 규정한 pH는 25℃에서 측정된 값을 가리킨다.When the pH of the surface treatment agent is 7 or less, the oxidizing power of the nitrate ions becomes strong, and when the surface treatment agent is brought into contact with the metal material, the oxide film obtained on the surface of the metal material becomes thick and the adhesion between the surface treatment film and the surface of the metal material decreases, . Further, when the pH of the surface treatment agent is more than 12, the oxidizing power of nitrate ions is weakened, and when the surface treatment agent is brought into contact with the metal material, a dense oxide film is not obtained on the surface of the metal material, and corrosion resistance is lowered. Therefore, the pH of the surface treatment agent according to the present invention is adjusted from 7 to 12. Further, the pH of the surface treatment agent is preferably 7.5 or more and 12 or less, and more preferably 8 or more and 11 or less. In addition, the pH specified in the present specification and claims refers to a value measured at 25 占 폚.

(표면 처리제의 제조 방법)(Method for producing surface treatment agent)

본 발명에 관한 표면 처리제의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 탄산지르코늄의 알칼리 금속염(성분 a)과, 질산염(성분 b)과, 용매와, 필요에 따라, 유기 고분자(성분 c) 및/또는 그 밖의 첨가제 등을, 혼합 믹서 등의 교반기를 사용하여 충분히 혼합함으로써 제조할 수 있다.The method for producing the surface treatment agent according to the present invention is not particularly limited. For example, a mixture of an alkali metal salt of a zirconium carbonate (component a), a nitrate salt (component b), a solvent and, if necessary, an organic polymer (component c) and / or other additives, And then sufficiently mixing them.

용매로서는, 특별히 한정되지 않지만, 수성 용매가 바람직하다. 수성 용매란, 전체 용매의 질량을 기준으로 했을 때, 물을 50질량% 이상 함유하는 것을 의미한다. 또한, 「용매」는 모든 성분을 용해한다는 좁은 의미의 용매를 의미하는 것이 아니고, 일부의 성분에 대해서는 분산 상태여도 되는 분산매도 포함하는 개념이다. 수성 용매에 포함되는 물 이외의 용매로서는, 예를 들어 헥산, 펜탄 등의 알칸계 용매; 벤젠, 톨루엔 등의 방향족계 용매; 에탄올, 1-부탄올, 에틸셀로솔브 등의 알코올계 용매; 테트라히드로푸란, 디옥산 등의 에테르계 용매; 아세트산에틸, 아세트산부톡시에틸 등의 에스테르계 용매; 디메틸포름아미드, N-메틸피롤리돈 등의 아미드계 용매; 디메틸술폭시드 등의 술폰계 용매; 헥사메틸인산트리아미드 등의 인산 아미드계 용매; 등을 들 수 있다. 이들의 물 이외의 용매는 1종류를 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 혼합하여 사용해도 된다. 또한, 용매로서 물만을 사용해도 된다.The solvent is not particularly limited, but an aqueous solvent is preferred. The aqueous solvent means that it contains 50 mass% or more of water based on the mass of the total solvent. The term " solvent " does not mean a solvent having a narrow meaning of dissolving all the components, and includes a dispersoid that may be dispersed in some components. Examples of the solvent other than water contained in the aqueous solvent include alkane solvents such as hexane and pentane; Aromatic solvents such as benzene and toluene; Alcohol solvents such as ethanol, 1-butanol and ethyl cellosolve; Ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxane; Ester solvents such as ethyl acetate and butoxyethyl acetate; Amide solvents such as dimethylformamide and N-methylpyrrolidone; Sulfone solvents such as dimethyl sulfoxide; Phosphoric acid amide type solvents such as hexamethylphosphoric triamide; And the like. These solvents other than water may be used alone, or two or more solvents may be used in combination. Further, only water as a solvent may be used.

(금속 재료)(Metal material)

이어서, 본 발명에 관한 금속 재료의 제조 방법에 대하여 설명한다. 당해 방법은 금속재 표면에 표면 처리제를 접촉시키는 공정(접촉 공정)과, 표면 처리제를 접촉시킨 금속재 표면을 건조시키는 공정(건조 공정)을 포함한다. 또한, 일반적으로는, 당해 방법은 상기 접촉 공정 전에, 탈지 공정과 수세 공정이 행해진다. 또한, 당해 방법은 상기 건조 공정 후에, 표면 처리제에 의해 형성되는 피막 위에, 상도 도막(피막)을 형성시키기 위해, 공지의 상도 도료를 접촉시키는 공정을 행해도 된다.Next, a method of manufacturing the metal material according to the present invention will be described. The method includes a step of contacting a surface treatment agent to a surface of a metal material (a contact step) and a step of drying a surface of the metal material to which the surface treatment agent is contacted (a drying step). In general, the method includes a degreasing step and a washing step before the contacting step. Further, in the method, after the drying step, a step of bringing a known top coating material into contact with a coating film formed by the surface treatment agent so as to form an upper coating film (coating film) may be performed.

표면 처리제를 접촉시키는 방법으로서는, 종래의 방법을 적용할 수 있고, 예를 들어 롤 코트, 커튼 플로우 코트, 에어 스프레이, 에어리스 스프레이, 침지, 바 코트, 브러시 도포 등으로 행할 수 있다.As a method for contacting the surface treatment agent, a conventional method can be applied, and for example, it can be carried out by a roll coat, a curtain flow coat, an air spray, an airless spray, an immersion, a bar coat, a brush application or the like.

표면 처리제를 접촉시킨 금속재 표면의 건조는 종래의 방법, 예를 들어 가열 건조나 풍건 등에 의해 행할 수 있다. 또한, 건조 온도는 금속재 표면을 건조할 수 있으면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 금속재의 최고 도달 온도(PMT)가 40 내지 200℃의 범위 내가 적합하고, 60 내지 150℃의 범위 내가 보다 적합하다. 60℃ 내지 150℃의 범위 내에서 건조시킴으로써, 표면 처리제에 의해 형성되는 피막과, 금속재나 상도 도막의 밀착성을 향상시킬 수 있다.The surface of the metal material with which the surface treatment agent is brought into contact can be dried by a conventional method, for example, heat drying or air drying. The drying temperature is not particularly limited as long as the surface of the metal material can be dried, but the maximum attainable temperature (PMT) of the metal material is in the range of 40 to 200 占 폚, and more preferably in the range of 60 to 150 占 폚. By drying within the range of 60 占 폚 to 150 占 폚, the adhesion between the coating formed by the surface treatment agent and the metallic material or the top coating film can be improved.

또한, 대상이 되는 금속재는 냉연 강판, 열연 강판, 용융 아연 도금 강판, 전기 아연 도금 강판, 용융 합금화 아연 도금 강판, 알루미늄 도금 강판, 알루미늄-아연 합금 도금 강판, 주석-아연 합금 도금 강판, 아연-니켈 합금 도금 강판, 스테인리스 강판 등의 강재; 알루미늄재; 알루미늄 합금재; 구리재; 구리 합금재; 티타늄재; 티타늄 합금재; 마그네슘재; 마그네슘 합금재 등, 일반적으로 공지의 금속재나 도금재에 적용할 수 있다. 이들 중, 알루미늄재 또는 알루미늄 합금재가 바람직하다. 또한, 본 발명에 관한 표면 처리제를 접촉시키는 금속재는 복수종의 소재가 혼재된 것이어도 된다. 이들의 금속재는 표면 처리제에 의해 표면 처리를 행하기 전에 탕세, 알칼리 탈지 등의 통상의 처리를 행해도 상관없다.In addition, the metal material to be subjected to the heat treatment may be selected from the group consisting of cold-rolled steel sheet, hot-rolled steel sheet, hot-dip galvanized steel sheet, galvanized steel sheet, galvannealed steel sheet, Steel plates such as alloy-coated steel plates, stainless steel plates, and the like; Aluminum material; Aluminum alloy material; Copper material; Copper alloy material; Titanium material; Titanium alloy material; Magnesium material; Magnesium alloys, and other commonly known metallic materials and plating materials. Among them, an aluminum material or an aluminum alloy material is preferable. The metallic material to be brought into contact with the surface treatment agent according to the present invention may be a mixture of plural kinds of materials. These metal materials may be subjected to ordinary treatments such as basting or alkali degreasing before the surface treatment with the surface treatment agent.

이어서, 상기 표면 처리에 의해 피막이 형성된 금속재에 대하여 설명한다. 먼저, 형성되는 피막의 피막 질량은 0.01 내지 1g/㎡(건조 질량)의 범위 내인 것이 적합하다. 피막 질량이 이 수치 범위 내인 것에 의해, 밀착성을 향상시킬 수 있다. 또한, 보다 바람직한 범위는 0.02g/㎡ 내지 0.5g/㎡의 범위 내이다.Next, the metallic material on which the coating is formed by the surface treatment will be described. First, it is preferable that the film mass of the formed film is in the range of 0.01 to 1 g / m 2 (dry mass). When the film mass is within this numerical value range, the adhesion can be improved. A more preferred range is within the range of 0.02 g / m 2 to 0.5 g / m 2.

이어서, 본 표면 처리제에 의한 피막이 형성된 금속재의 이용 방법(용도)에 대하여 설명한다. 먼저, 당해 금속재를 원하는 형상으로 가공함으로써, 각종 금속 제품을 얻을 수 있다. 당해 금속 제품으로서는, 예를 들어 가전용으로 내지문용 아연 도금 강판, 건축용으로 주택용 프리 코팅 강판, 에어컨용으로 알루미늄 핀 재, 자동차용 각종 금속 부품 등을 들 수 있다. 또한, 당해 피막 위에 만드는 상도 피막은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 상도 피막으로서는, 전착 도막, 용제 도장막, 분체 도장막 및 특수 피막, 예를 들어 친수성 피막층, 윤활 유기 피막층, 방미 방균성 피막 등을 들 수 있다.Next, a method (use) of using the metallic material on which the coating with the surface treatment agent is formed will be described. First, by processing the metal material into a desired shape, various metal products can be obtained. Examples of the metal products include galvanized steel sheets for household appliances, precoated steel sheets for residential use, aluminum fin members for air conditioners, and various metal parts for automobiles. The top coat formed on the coating film is not particularly limited. Examples of the top coat film include an electrodeposited coating film, a solvent coating film, a powder coating film and a special coating film such as a hydrophilic coating film, a lubricating organic coating film, And the like.

실시예Example

이하, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples. The present invention is not limited by the following examples.

[금속 재료][Metal material]

기재로서 사용한 금속 재료를 이하에 나타낸다.The metal materials used as the substrate are shown below.

알루미늄판(A1050P; JIS H 4000-2014)Aluminum plate (A1050P; JIS H 4000-2014)

냉간 압연 강판(SPCC-SD; JIS G 3141-2011)Cold rolled steel sheet (SPCC-SD; JIS G 3141-2011)

용융 아연 도금 강판[GI: 아연 부착량 편면당 60g/㎡(양면 도금); JIS G 3302-2012]Hot-dip galvanized steel sheet [GI: zinc adhering amount 60 g / m < 2 > JIS G 3302-2012]

[표면 처리제][Surface treatment agent]

표 1 내지 표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 31 및 비교예 1 내지 9, 11 내지 18 및 20 내지 24의 공시재를 제작하기 위해 사용하는 각 표면 처리제를 제조했다. 또한, 용매로서는 물을 사용했다. 또한, pH는 암모니아 또는 아세트산을 사용하여 조정했다. 각 표 중의 「성분 C 농도」는 표면 처리제 중의 고형분 합계 질량에 대한 성분 C의 불휘발분 농도(질량%)를 나타낸다. 또한, 각 표 중의 「성분 A」, 「성분 B」 및 「성분 C」의 란에 나타내는 각 기호는 이하의 물질을 각각 나타낸다. 각 표 중의 「MB/MA」는 표면 처리제에 배합하는, 성분 A 중의 Zr의 총 질량(MA)과 성분 B 중의 음이온의 총 질량(MB)의 질량비를 나타낸다. 또한, 각 표면 처리제의 고형분 농도는, 표면 처리제에 의해 형성되는 피막의 양이 50㎎/㎡가 되도록, 적절히 조정했다.As shown in Tables 1 to 3, each of the surface treating agents used for producing the specimens of Examples 1 to 31 and Comparative Examples 1 to 9, 11 to 18 and 20 to 24 was produced. In addition, water was used as a solvent. The pH was adjusted using ammonia or acetic acid. "Component C concentration" in each table represents the nonvolatile component concentration (% by mass) of the component C with respect to the mass of the solid component in the surface treatment agent. The symbols shown in the column of "Component A", "Component B" and "Component C" in the respective tables represent the following substances, respectively. "MB / MA" in each table represents the mass ratio of the total mass (MA) of Zr in component A to the total mass (MB) of anions in component B combined with the surface treatment agent. The solid content concentration of each surface treatment agent was appropriately adjusted so that the amount of the coating formed by the surface treatment agent was 50 mg / m 2.

[성분 A][Component A]

A1: 탄산지르코늄나트륨A1: Zirconium carbonate sodium

A2: 탄산지르코늄리튬A2: Lithium zirconate carbonate

A3: 탄산지르코늄칼륨A3: Potassium zirconate carbonate

A4: 탄산지르코늄암모늄A4: Zirconium carbonate ammonium

[성분 B][Component B]

B1: 질산나트륨 B1: Sodium nitrate

B2: 질산칼륨 B2: Potassium nitrate

B3: 질산암모늄 B3: Ammonium nitrate

B4: 황산나트륨 B4: Sodium sulfate

B5: 인산나트륨 B5: Sodium Phosphate

[성분 C(유기 고분자)][Component C (organic polymer)]

(성분 C1: 우레탄 수지-음이온성)(Component C1: urethane resin - anionic)

폴리에스테르폴리올(아디프산/3-메틸-1,5-펜탄디올, 수 평균 분자량: 1000, 관능기수: 2, 수산기가: 112.2) 100질량부, 트리메틸올프로판 3질량부, 디메틸올프로피온산 25질량부 및 이소포론디이소시아네이트 85질량부를 MEK(메틸에틸케톤) 중에서 반응시켜, 우레탄 예비 중합체를 얻었다. 이 반응물에 트리에틸아민 9.4질량부를 혼합한 후, 물에 분산시키고, 에틸렌디아민으로 신장시켰다. 그 후, 메틸에틸케톤을 증류 제거하고, 불휘발분을 30질량% 포함하는 우레탄 수지 수성 분산체를 얻었다. 얻어진 우레탄 수지 수성 분산체에 있어서의 카르복실기 함유 폴리우레탄의 산가는 49(KOH㎎/g)였다.100 parts by mass of a polyester polyol (adipic acid / 3-methyl-1,5-pentanediol, number average molecular weight: 1000, number of functional groups: 2, hydroxyl value: 112.2), trimethylolpropane 3 parts by mass, dimethylolpropionic acid 25 And 85 parts by mass of isophorone diisocyanate were reacted in MEK (methyl ethyl ketone) to obtain a urethane prepolymer. This reaction mixture was mixed with 9.4 parts by mass of triethylamine, dispersed in water and elongated with ethylenediamine. Thereafter, methyl ethyl ketone was distilled off to obtain an urethane resin aqueous dispersion containing 30 mass% of nonvolatile matter. The acid value of the carboxyl group-containing polyurethane in the obtained urethane resin aqueous dispersion was 49 (KOH mg / g).

(성분 C2: 에폭시 수지-음이온성)(Component C2: epoxy resin - anionic)

오르토인산 85g 및 프로필렌글리콜모노메틸에테르 140g의 혼합물에, 에폭시 당량 250의 비스페놀 A형 에폭시 수지 425g을 조금씩 첨가하고, 80℃에서 2시간 반응시켰다. 반응 종료 후, 50℃ 이하에서, 29질량% 암모니아 수용액 150g을 조금씩 첨가하고, 또한 물 1150g을 첨가하고, 산가 35(KOH㎎/g), 고형분 농도 25질량%의 인산 변성 에폭시 수지의 암모니아 중화품을 얻었다.To 85 g of orthophosphoric acid and 140 g of propylene glycol monomethyl ether, 425 g of a bisphenol A type epoxy resin having an epoxy equivalent of 250 was added little by little and the mixture was reacted at 80 DEG C for 2 hours. After completion of the reaction, 150 g of a 29 mass% ammonia aqueous solution was added little by little at 50 캜 or lower and 1150 g of water was further added to obtain an ammonia neutralized product of a phosphoric acid modified epoxy resin having an acid value of 35 (KOH mg / g) and a solid content concentration of 25 mass% ≪ / RTI >

(성분 C3: 아크릴 수지-비이온성)(Component C3: acrylic resin-nonionic)

단량체 조성으로서, 「메타크릴산메틸(분자량: 100) 20질량부, 부틸아크릴레이트(분자량: 128) 40질량부, 2-히드록시프로필메타크릴레이트(분자량: 144) 10질량부, 스티렌(분자량: 104) 10질량부 및 N,N-디메틸아미노프로필메타크릴레이트(분자량: 175) 20질량부」를 사용했다. 성분 C3의 합성은 이하와 같이 행하였다. 반응성 유화제 「아데카 리어솝 NE-20」(가부시키가이샤 ADEKA제)과 비이온성 유화제 「에멀겐 840S」(가오 가부시키가이샤제)를 6:4로 혼합한 10질량% 유화제 수용액 (S-1) 100부에, 상기의 단량체를 혼합하고, 호모지나이저를 사용하여, 5000rpm으로 10분간 유화하여, 단량체 유화액(ER)을 얻었다. 이어서, 40 내지 50℃로 유지하고, 유화제 수용액 (S-1) 150부에, 과황산암모늄의 5질량% 수용액(50부) 및 단량체 유화액(ER)을 약 2시간에 걸쳐 적하했다. 그 후, 온도를 60℃까지 상승시켜 약 1시간 교반했다. 계속해서, 교반하면서 실온까지 냉각하여, 아크릴 수지 에멀션 용액을 얻었다.20 parts by mass of methyl methacrylate (molecular weight: 100), 40 parts by mass of butyl acrylate (molecular weight: 128), 10 parts by mass of 2-hydroxypropyl methacrylate (molecular weight: 144) : 104) and 20 parts by mass of N, N-dimethylaminopropyl methacrylate (molecular weight: 175) were used. The synthesis of component C3 was carried out as follows. A 10 mass% emulsifier aqueous solution (S-1 (trade name)) was prepared by mixing 6: 4 of a reactive emulsifier " ADEKA LIEROSEOP NE-20 " (manufactured by ADEKA KABUSHIKI KAISHA) and a nonionic emulsifier " EMULGEN 840S " ), The above monomers were mixed and emulsified at 5000 rpm for 10 minutes using a homogenizer to obtain a monomer emulsion (ER). Subsequently, while maintaining the temperature at 40 to 50 ° C, a 5 mass% aqueous solution of ammonium persulfate (50 parts) and a monomer emulsion (ER) were added dropwise to 150 parts of the emulsifier aqueous solution (S-1) over about 2 hours. Thereafter, the temperature was raised to 60 캜 and stirred for about 1 hour. Subsequently, the mixture was cooled to room temperature while stirring to obtain an acrylic resin emulsion solution.

(성분 C4: 폴리에스테르 수지-음이온성)(Component C4: polyester resin - anionic)

에틸렌글리콜(90mol%) 및 트리메틸올프로판(10mol%)을 포함하는 알코올 성분과, 이소프탈산(40mol%), 테레프탈산(41mol%), 이소프탈산디메틸-5-술폰산나트륨(2mol%) 및 무수 트리멜리트산(17mol%)을 포함하는 산 성분의 축합 반응에 의한 음이온성의 폴리에스테르 수지(고형분(NVC.) 30%)를 이하와 같이 합성했다. 질소 분위기 하에서, 1mol의 전체 산 성분과 2mol의 전체 알코올 성분과 촉매(아세트산칼슘 0.25g, N-부틸티타네이트 0.1g)의 혼합물을 180℃로 가열하여 융해시켰다. 그 후, 200℃로 가열하고, 약 2시간 가열 교반하고, 에스테르화 또는 에스테르 교환 반응을 행하였다. 또한, 260℃로 가열하고, 약 15분 후에 계 내를 0.5mmHg까지 감압하여 약 3시간 반응(중축합 반응)시켰다. 반응 종료 후, 질소 분위기 하에서 방냉했다. 반응 생성물에 암모니아수(물은 고형분 25%가 되는 양)를 더하여 pH를 6 내지 7로 조정한 후, 100℃에서 2시간 가열 교반하여, 수계 에멀션의 폴리에스테르 수지를 얻었다.(40 mol%), terephthalic acid (41 mol%), sodium dimethyl isophthalate-5-sulfonate (2 mol%), and anhydrous trimellitic anhydride were mixed with an alcohol component containing ethylene glycol (90 mol%) and trimethylol propane Anionic polyester resin (solid content (NVC.) 30%) obtained by condensation reaction of an acid component containing phosphoric acid (17 mol%) was synthesized as follows. Under a nitrogen atmosphere, a mixture of 1 mol of a total acid component, 2 mol of a total alcohol component, and a catalyst (0.25 g of calcium acetate and 0.1 g of N-butyl titanate) was heated to 180 캜 and melted. Thereafter, the mixture was heated to 200 占 폚 and stirred with heating for about 2 hours to effect esterification or ester exchange reaction. Further, after heating at 260 DEG C for about 15 minutes, the inside of the system was reduced to 0.5 mmHg and reacted for about 3 hours (polycondensation reaction). After completion of the reaction, the mixture was allowed to cool in a nitrogen atmosphere. To the reaction product, ammonia water (water is added in an amount of 25% solids) was added to adjust the pH to 6 to 7, and the mixture was heated and stirred at 100 占 폚 for 2 hours to obtain a polyester resin of an aqueous emulsion.

(성분 C5: 폴리비닐알코올-비이온성)(Component C5: polyvinyl alcohol-nonionic)

비누화도: 99%, 점도: 12m㎩ㆍS, 아세트아세틸화도: 9.8%, 수 평균 분자량: 50000의 아세트아세틸화폴리비닐알코올을 사용했다.Acetacetylated polyvinyl alcohol having a saponification degree of 99%, a viscosity of 12 mPa 占 퐏, an acetacetylation degree of 9.8% and a number average molecular weight of 50,000 was used.

[공시재의 제작][Production of the disclosure material]

각 기재에 파인 클리너359E(니혼 파커라이징 가부시키가이샤제의 알칼리 탈지제)의 3% 수용액을 65℃에서 1분간 스프레이함으로써 탈지를 행한 후, 수세하여 표면을 세정했다. 계속해서, 기재의 표면의 수분을 증발시키기 위해, 80℃에서 1분간 가열 건조했다. 탈지 세정한 기재의 표면에, #3SUS메이어 바를 사용하여 각 표면 처리제를 바 코트법으로 도포하고, 열풍 순환식 건조로 내에서 115℃에서 30초간 건조하고, 기재의 표면에 표면 처리 피막을 형성했다. 그 후, #5SUS메이어 바를 사용하여, 아크릴 변성 에폭시 수지를 포함하는 도료를 바 코트법으로 피막량 1.7g/㎡가 되도록 도포하고, 열풍 순환식 건조로 내에서 255℃에서 20초간 건조하여, 각 공시재를 제작했다. 또한, 표 1 내지 표 3에 나타내는 비교예 10, 19 및 25의 공시재는, 상술한 바와 같이 각 기재에 대하여 탈지를 행한 후, 수세하고 가열 건조함으로써 제작했다(미처리판).Each substrate was degreased by spraying a 3% aqueous solution of Fine Cleaner 359E (an alkali degreasing agent manufactured by Nihon Parkerizing Co., Ltd.) at 65 DEG C for 1 minute, and then the surface was washed with water. Subsequently, in order to evaporate moisture on the surface of the substrate, it was heated and dried at 80 DEG C for 1 minute. Each surface treatment agent was coated on the surface of the degreased cleaned substrate using a # 3 SAS Meyer bar by a bar coating method and dried at 115 ° C for 30 seconds in a hot air circulation type drying furnace to form a surface treatment film on the surface of the substrate . Thereafter, using a # 5 SAS Meyer bar, a coating material containing an acrylic-modified epoxy resin was applied by a bar coating method so as to have a coating amount of 1.7 g / m 2 and dried at 255 캜 for 20 seconds in a hot air circulating drying furnace, And made a public material. The specimens of Comparative Examples 10, 19 and 25 shown in Tables 1 to 3 were produced by degreasing each substrate as described above, followed by washing with water and drying by heating (untreated plate).

[성능 평가][Performance evaluation]

각 표면 처리제의 액 안정성, 각 공시재의 내식성을 이하와 같이 평가했다. 그 결과를 표 1 내지 표 3에 나타낸다.The liquid stability of each surface treatment agent and the corrosion resistance of each of the test materials were evaluated as follows. The results are shown in Tables 1 to 3.

(액 안정성 평가)(Evaluation of liquid stability)

1300ml 톨 비이커(개구부 면적: 0.31㎠)에 약제를 300g 투입하고, 액온을 70℃로 유지하면서 개방 조건 하에서 계속해서 교반했다. 또한, 교반 중에는 고형분 농도를 유지하기 위해, 순수의 보급을 30분 간격으로 행하고, 증점할 때까지의 시간을 측정하고, 이하의 평가 기준에 따라 액 안정성을 평가했다.300 g of a drug was introduced into a 1,300 ml toll beaker (opening area: 0.31 cm 2), and stirring was continued under the open condition while maintaining the liquid temperature at 70 캜. In order to maintain the solid concentration during stirring, the replenishment of pure water was carried out at intervals of 30 minutes, and the time until thickening was measured, and the liquid stability was evaluated according to the following evaluation criteria.

<평가 기준><Evaluation Criteria>

○: 5시간 이상, ×: 5시간 미만○: 5 hours or more, ×: less than 5 hours

(내식성)(Corrosion resistance)

금속 재료가 알루미늄판인 경우, 각 공시재에 크로스컷을 실시한 후, 5wt%의 염화나트륨 수용액을 아세트산에 의해 pH3.0 내지 3.1로 조정한 수용액을 사용하여, 아세트산산성 염수 분무 시험을 35℃에서 300시간 실시했다. 그 후, 80℃ㆍ70%의 항온 항습 환경 하에서 96시간 폭로하고, 발생한 사상 녹의 최대 길이를 측정하여 이하의 평가 기준에 따라 내식성을 평가했다.When the metal material is an aluminum plate, crosscutting is performed on each of the substrates, and then an aqueous solution of 5 wt% of sodium chloride adjusted to pH 3.0 to 3.1 with acetic acid is used to conduct an acetic acid acid salt spray test at 300 DEG C Time. Thereafter, it was exposed for 96 hours under a constant temperature and humidity environment of 80 占 폚 and 70%, and the maximum length of the generated rust rust was measured and the corrosion resistance was evaluated according to the following evaluation criteria.

<평가 기준><Evaluation Criteria>

6점: 최대 사상 녹 길이 0㎜, 5점: 최대 사상 녹 길이 0㎜ 초과 1㎜ 이하, 4점: 최대 사상 녹 길이 1㎜ 초과 내지 2㎜ 이하, 3점: 최대 사상 녹 길이 2㎜ 초과 내지 3㎜ 이하, 2점: 최대 사상 녹 길이 3㎜ 초과 내지 6㎜ 이하, 1점: 최대 사상 녹 길이 6㎜ 초과 내지 10㎜ 이하6 points: maximum rust length 0 mm, 5 points: maximum rust length exceeding 0 mm and less than 1 mm, 4 points: maximum rust length greater than 1 mm to 2 mm, 3 points: maximum rust length exceeding 2 mm 3 mm or less, 2 points: maximum firing rust length greater than 3 mm to less than 6 mm, 1 point: maximum firing rust length greater than 6 mm to less than 10 mm

금속 재료가 냉간 압연 강판인 경우, 각 공시재에 크로스컷을 실시한 후, 35℃에서 5wt%의 염화나트륨 용액에 의한 염수 분무 시험을 실시하고, 커트부 편측 최대 녹 폭이 3㎜에 도달할 때까지의 시간을 측정하고, 이하의 평가 기준에 따라 내식성을 평가했다.In the case where the metal material is a cold-rolled steel sheet, cross-cuts are made on each of the test pieces, and then a salt spray test is carried out with a 5 wt% sodium chloride solution at 35 ° C. until the maximum rust width at one side of the cut portion reaches 3 mm And the corrosion resistance was evaluated according to the following evaluation criteria.

<평가 기준><Evaluation Criteria>

6점: 480시간 이상, 5점: 400시간 이상 480시간 미만, 4점: 320시간 이상 400시간 미만, 3점: 240시간 이상 320시간 미만, 2점: 120시간 이상 240시간 미만, 1점: 0시간 이상 120시간 미만6 points: 480 hours or more, 5 points: 400 hours or more 480 hours or less, 4 points: 320 hours or more 400 hours or less, 3 points: 240 hours or more 320 hours or less, 2 points: 0 hours to less than 120 hours

금속 재료가 용융 아연 도금 강판인 경우, 각 공시재에 크로스컷을 실시한 후, 35℃에서 5wt%의 염화나트륨 용액에 의한 염수 분무 시험을 실시하고, 커트부 편측 최대 녹 폭이 3㎜에 도달할 때까지의 시간을 측정하고, 이하의 평가 기준에 따라 내식성을 평가했다.In the case where the metal material is a hot-dip galvanized steel sheet, the cross-cut is performed on each of the test pieces, and then a salt spray test is performed with a 5 wt% sodium chloride solution at 35 캜. When the maximum rust width at one side of the cut portion reaches 3 mm Was measured, and the corrosion resistance was evaluated according to the following evaluation criteria.

<평가 기준><Evaluation Criteria>

6점: 720시간 이상, 5점: 640시간 이상 720시간 미만, 4점: 560시간 이상 640시간 미만, 3점: 480시간 이상 560시간 미만, 2점: 240시간 이상 480시간 미만, 1점: 0시간 이상 240시간 미만6 points: more than 720 hours, 5 points: less than 640 hours, less than 720 hours, 4 points: less than 660 hours, more than 560 hours, 3 points: less than 460 hours, less than 560 hours, 2 points: less than 240 hours, less than 480 hours, More than 0 hours and less than 240 hours

Figure pct00001
Figure pct00001

Figure pct00002
Figure pct00002

Figure pct00003
Figure pct00003

표 1의 실시예 1 내지 17, 표 2의 실시예 18 내지 26 및 표 3의 실시예 27 내지 31의 공시재는 내식성이 매우 우수한 것이 확인되었다. 또한, 표 1의 실시예 1 내지 17, 표 2의 실시예 18 내지 26, 표 3의 실시예 27 내지 31의 공시재를 제작하기 위해 사용한 표면 처리제는 액 안정성 평가에 있어서 72시간 경과해도 증점하지 않고, 액 안정성이 매우 우수한 것이 확인되었다.The specimens of Examples 1 to 17 of Table 1, Examples 18 to 26 of Table 2, and Examples 27 to 31 of Table 3 were confirmed to have excellent corrosion resistance. The surface treatment agents used in Examples 1 to 17 of Table 1, Examples 18 to 26 of Table 2, and Examples 27 to 31 of Table 3 used for the preparation of the sealant were not increased even after 72 hours in the liquid stability evaluation And the liquid stability was very excellent.

Claims (4)

탄산지르코늄의 알칼리 금속염(성분 a)과 질산염(성분 b)을 함유하고, pH가 7 초과 12 이하인 것을 특징으로 하는 금속 재료용 표면 처리제(단, 불소를 포함하는 것을 제외함).A surface treating agent for metallic materials (excluding those containing fluorine), which contains an alkali metal salt of zirconium carbonate (component a) and a nitrate salt (component b) and has a pH of more than 7 but not more than 12. 제1항에 있어서, 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 페놀 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리비닐계 수지, 폴리올레핀계 수지 및 천연 고분자에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 유기 고분자(성분 c)를 더 함유하는, 금속 재료용 표면 처리제.The resin composition according to claim 1, which comprises one or more organic polymers (component c) selected from a urethane resin, an epoxy resin, an acrylic resin, a phenol resin, a polyester resin, a polyvinyl resin, a polyolefin resin and a natural polymer Wherein the surface treatment agent is a metal surface treatment agent. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 pH가 7.5 이상 12 이하인, 금속 재료용 표면 처리제.The surface treatment agent for metallic material according to claim 1 or 2, wherein the pH is 7.5 to 12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 금속 재료용 표면 처리제를 금속재 표면에 접촉시킨 후, 건조시킴으로써 형성된 표면 처리 피막을 갖는 금속 재료.
A metal material having a surface treatment film formed by bringing the surface treatment agent for a metal material according to any one of claims 1 to 3 into contact with a surface of a metal material and drying the surface treatment agent.
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