WO2004005579A1 - プレス成形性に優れるプレコート金属板及びその製造方法 - Google Patents

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WO2004005579A1
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Kouhei Ueda
Hiroshi Kanai
Yoshio Kimata
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Nippon Steel Corporation
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    • C25D5/48After-treatment of electroplated surfaces

Definitions

  • the present invention relates to a surface-treated metal material having excellent press formability and corrosion resistance. Background technology,
  • pre-coated metals coated with colored coatings have been used instead of post-painted products that have been painted after processing.
  • This metal plate is obtained by coating a metal plate that has been subjected to a metal pretreatment with a paint, and is generally used after being coated with the paint and then cut and pressed. For this reason, corrosion resistance of the cut end surface where the metal not coated with the coating film is exposed and peeling of the coating film during press working have been problems of the pre-coated metal plate.However, chromate treatment is used as a pretreatment for metal. These problems have been solved by coating and containing a hexavalent chromium-based anti-pigment pigment in the coating film, and it is now widely used.
  • the chemical conversion treatment technology disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-316845 has excellent adhesion to a processed part in an Erichsen test or a T-bend test, but when subjected to press formability represented by deep drawing, chromate Compared to the treated pre-coated metal plate, it had the disadvantage that the coating film was easily bitten by a press die and peeled off.
  • a zinc phosphate treatment is used for the chemical conversion treatment, and the coating adhesion of the processed part is a pre-coated metal that has been subjected to a mouth mate treatment. It was insufficient compared with the plate, and when pressed, the coating film had a defect that the coating film was peeled off and clogged by the press die.
  • An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art, and to provide a pre-coated metal sheet excellent in corrosion resistance even without containing hexavalent chromium and excellent in press formability, and a method for producing the same. And its purpose. Disclosure of the invention
  • the inventors include (a) a silane coupling agent and / or a hydrolyzed condensate thereof, (b) a water-dispersible silica, (c) a zirconium compound and / or a titanium compound as essential components. d) A chemical conversion coating layer is formed from a treatment liquid containing a water-soluble resin, and a coating layer containing an aluminum phosphate-based pigment is further formed thereon to form not only corrosion resistance, but also press formability. It was also found that an extremely excellent composite film could be obtained.
  • the composition in the chemical conversion coating layer (a), (b), (c), (d) and the aluminum phosphate in the coating film applied thereon are subjected to a chemical conversion treatment. Reacts at the interface between the layer and the coating layer, dramatically improving the adhesion between the chemical conversion treatment layer and the coating layer, and further improving the mechanical properties of aluminum phosphate contained in the coating. It is assumed that the effect increases the shear stress resistance of the coating film, and that the synergistic effect dramatically improves the press galling resistance of the precoated metal sheet.
  • the present invention has been completed based on such findings, and the gist thereof is as follows.
  • a silane coupling agent or a hydrolyzed condensate thereof (b) a water-dispersible silicide, and (c) at least one of a zirconium compound or a titanium compound.
  • a chemical conversion coating layer formed by applying and drying a treatment liquid containing a water-soluble resin as an essential component on one or both sides of a metal plate, and further having a resin solid content of 100 mass Parts of aluminum phosphate pigment :!
  • the coating film contains a water-proof pigment in addition to the aluminum phosphate-based pigment, and the total content of the aluminum phosphate-based pigment and the water-proof pigment is based on 100 parts by mass of the resin solid content.
  • a silane coupling agent and / or a hydrolytic condensate thereof On one or both sides of the metal plate, (a) a silane coupling agent and / or a hydrolytic condensate thereof, (b) water-dispersible silica, (c) a zirconium compound and / or a titanium compound, and ( d) A treatment solution containing a water-soluble resin as an essential component is applied and dried to form a chemical conversion coating layer, and further, aluminum phosphate is added to 100 parts by mass of resin solid content.
  • a method for producing a precoated metal sheet having excellent press moldability comprising applying a coating containing 1 to 140 parts by mass of a system pigment and drying and curing the coating.
  • a molded article having a coating layer in appearance obtained by cutting the precoated metal sheet according to any one of the above (1) to (6) and further press-molding the metal sheet.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a precoated metal sheet having excellent press formability according to the present invention.
  • 1 is a metal plate
  • 2 is a chemical conversion coating layer
  • 3 is a pre-coated layer.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an example of a press-formed product of the precoated metal sheet of FIG.
  • the reference numerals in the figure are the same as those in FIG.
  • the inventors of the present invention have conducted various studies on metal plates having a non-necked metal plate, and found that the coating film is not easily galvanized by a press die when press-molding. ) At least one of a silane coupling agent or a hydrolyzed condensate thereof, (b) a water-dispersible silica, (c) at least one of a zirconium compound or a titanium compound, and (d)
  • the chemical conversion coating layer of the precoated metal sheet of the present invention comprises (a) at least one of a silane coupling agent or a hydrolytic condensate thereof, (b) a water-dispersible silicide, and (c) a zirconium compound. Alternatively, it is characterized by being coated and dried with a treatment solution containing at least one of the titanium compound and (d) a water-soluble resin as an essential component.
  • the hydrolytic condensate of the silane coupling agent refers to an oligomer of the silane coupling agent obtained by subjecting the silane coupling agent to a raw material and hydrolyzing and polymerizing the silane coupling agent.
  • the silane coupling agent that can be used in the present invention is not particularly limited, but preferred examples thereof include vinyl methoxy silane, vinyl trimethoxy silane, bier ethoxy silane, butyl ethoxy silane, and 3-amino silane.
  • silane coupling agents are vinyl methoxy silane, vinyl ethoxy silane, 3-amino propyl triethoxy silane, 3_ glycidoxy propyl tri meth oxy silane, 3-methacryloxy propyl li meth silane, and 3-mercapto propyl. Trimethoxysilane, N- (l, 3-dimethylbutylidene) -3- (triethoxysilyl) -propanoamine, ⁇ , ⁇ '-bis [3- (trimethoxysilyl) propyl] ethyle It's a good job.
  • One of these silane coupling agents or hydrolytic condensates thereof may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
  • the silane coupling agent and the hydrolytic condensate thereof have an effect of improving the corrosion resistance and adhesion of the metal plate.
  • Examples of the water-dispersible silica that can be used in the present invention are not particularly limited, but spherical silica, chain silica, and aluminum-modified silica that are low in impurities such as sodium and are weakly alkaline. Mosquitoes are preferred.
  • Examples of the spherical silica include colloidal silica such as “Snowtex II” and “Snowtex UP” (both manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) and fume dosilicite such as “Aerosil” (manufactured by Nihon Aerosil).
  • Examples of chain-like silica include silica gel such as "Snotex PS” (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), and examples of aluminum-modified silica include “Adelite AT-20A”. It is possible to use a commercially available silica gel such as (Asahi Denka Kogyo). Water-dispersible silica has the effect of improving the corrosion resistance of the metal plate.
  • Examples of the zirconium compound and / or titanium compound that can be used in the present invention include zirconium ammonium carbonate, zircon hydrofluoric acid, zircon ammonium fluoride, zircon fluoride fluoride, and the like.
  • titanium fluoride Sodium zirconium fluoride, zirconium dimethyl acetate, zirconium butoxide-1-butanol solution, zirconium-n-propoxide, etc., and titanium fluoride as an example of a titanium compound.
  • Hydrofluoric acid Titanium ammonium fluoride, Titanium calcium oxalate, Titanium isopropoxide, Isopropyl titanate, Titanium ethoxide, Titanium 2-ethyl 1-hexanolate, Tetraisopropyl titanate, Titanate Tetra-n-butyl, titanium titanium fluoride, titanium fluoride Li ⁇ beam, and the like.
  • the above compounds may be used alone or in combination of two or more. These compounds have the effect of improving the corrosion resistance of the metal sheet and the work adhesion.
  • water-soluble resin usable in the present invention examples include generally known ones, for example, an acrylic resin, a urethane resin, an epoxy resin, an ethylene acryl copolymer, a phenol resin, a polyester resin, and a polyolefin.
  • Acrylic resin, alkyd resin, polycarbonate resin and the like can be used.
  • acrylic resin is less likely to be galvanized by a press mold when press-molded. It is suitable.
  • the water-soluble acrylate resin is a copolymer containing acrylic acid and / or methacrylic acid as a main component, such as methyl acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate, methyl methacrylate, and the like.
  • the ratio of acrylic acid and / or methacrylic acid monomer in the copolymer is 70% or more.
  • the molecular weight of the acrylic resin is preferably 10,000 or more by mass average. More preferably 300,000 to 2,000,000 It is. If it exceeds 2,000,000, the viscosity will be high, and the efficiency of handling work may decrease.
  • These water-soluble resins have the function of improving the processing adhesion, and in particular, improve the bending adhesion and deep drawability.
  • the chemical conversion coating film layer of the present invention comprises at least one of (a) a silane coupling agent or a hydrolytic condensate thereof, (b) at least one of a water-dispersible silica, and (c) a zirconium compound or a titanium compound. And (d)
  • the amount of the silane coupling agent and / or its hydrolyzed condensate in the treatment liquid is not particularly limited, but it is more preferable that the treatment liquid contains the silane coupling agent in a concentration of 0.01 to 100 g / L. is there.
  • the content of the silane coupling agent and / or its hydrolytic condensate is less than 0.01 g / L, corrosion resistance and adhesion to the coating layer may be insufficient, and when the content exceeds 100 g / L, it is added. The effect is saturated and uneconomical.
  • the silane coupling agent and Z or its hydrolyzed condensate react in the chemical conversion coating film formed by applying and drying the processing liquid, and a silicon oxide bond is present.
  • the content of the water-dispersible silica is not particularly limited, but it is more preferable that the concentration of the solid content in the treatment liquid is 0.05 to 100 g / L. If the content of the water-dispersible silicic acid is less than 0.05 g / L, the effect of improving the corrosion resistance may be insufficient, and if it exceeds 100 g / L, the effect of improving the corrosion resistance may not be seen, and conversely, the effect of the metal surface treatment agent may be reduced. Bath stability may be reduced.
  • the content of the silylation force is preferably 0.01 to 99.9% by mass in the solid content of the coating, and more preferably 1 to 60%. mass is 0/0.
  • the content of the zirconium compound and / or the titanium compound is not particularly limited, either.
  • the content of the zirconium compound and the Z or titanium compound is 0.01 to 99.9% by mass in the solid content of the coating in the chemical conversion coating formed by applying and drying the treatment liquid. It is more preferably 1 to 50% by mass.
  • the amount of the water-soluble resin to be added is not particularly limited, but it is more preferable that the concentration of the treatment liquid is 0.01 to L00 g / L. If the concentration of the water-based resin is less than 0.1 g / L, the effect of improving the bending adhesion may be insufficient.If the concentration exceeds 100 g / L, the effect of improving the bending adhesion and deep drawability is saturated. It becomes uneconomical.
  • the content of the resin is preferably 0.01 to 99.9% by mass in the solid content of the film, more preferably 1 to 80% by mass. %.
  • the treatment solution used in the present invention contains phosphate ions because the corrosion resistance can be further improved.
  • the addition of phosphate ions can be carried out by adding a compound capable of forming phosphate ions in the chemical conversion treatment solution for forming the chemical conversion coating layer of the present invention.
  • a compound capable of forming phosphate ions in the chemical conversion treatment solution for forming the chemical conversion coating layer of the present invention.
  • compound, or-phosphate, Na 3 P0 4, Na 2 H P0 4, NaH 2 P0 4 and-phosphate salts typified by, Chijimigori phosphate, poly-phosphate, meta-Li down
  • Commonly known compounds, such as acids, condensed phosphoric acids such as pyrrolic acid and ultraphosphoric acid, and salts thereof, may be mentioned. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of phosphate ions added to the chemical conversion treatment solution is preferably 0.01 to 100 g / L in the treatment agent used in the present invention. If the addition amount is less than 0.01 g / L, the effect of improving corrosion resistance may be insufficient, and if it exceeds 100 g / L. In such a case, excessive etching may be caused on the zinc-based plated steel material to deteriorate the performance, and the water-soluble resin may gel, which is not preferable. It is preferable that the content as a phosphoric acid compound is 0.01 to 99.9% by mass in the solid content of the film in the chemical conversion film formed by applying and drying the treatment liquid. More preferably, it is 1 to 40% by mass.
  • the processing liquid used in the present invention may further contain other generally known components.
  • generally known antioxidants such as tannic acid or a salt thereof, butyric acid or a salt thereof, and a compound containing a thiocarbonyl group, other generally known leveling agents, and improved wettability.
  • Agents and antifoaming agents may be used.
  • an acid, an alkali or the like may be added for pH adjustment within a range where performance is not impaired.
  • the baking temperature is preferably 50-250 ° C. If the temperature is lower than 50 ° C, the evaporation rate of water is slow, and it is difficult to obtain a sufficient film-forming property, so that the protective force may be insufficient. On the other hand, when the temperature exceeds 250 ° C., the alkyl portion of the organic silane coupling agent or the water-soluble resin may be denatured by thermal decomposition or the like, and the adhesion and corrosion resistance may be reduced. 70 to; L60 ° C is more preferable. In hot air drying, drying at a plate temperature of 50 ° C. or more for 1 second to 5 minutes is preferable because the production can be performed without reducing production efficiency.
  • the coating method of the chemical conversion treatment liquid is not particularly limited, and a generally known coating method, for example, a lono-recoat, a linger-mouth-no-recoat, an air spray, an airless spray, immersion, or the like can be adopted. Further, it is more preferable to apply the coating on a continuous coating line called a general coil coating line or sheet coating line, which is complete with these coating devices, because the coating operation is efficient and mass production is possible.
  • the resin forming the coating layer on the chemical conversion coating layer may be any of a water-based, solvent-based, powder-based resin, and the like.
  • the coating layer of the precoated metal sheet of the present invention must contain 1 to 140 parts by mass of an aluminum phosphate pigment based on 100 parts by mass of the resin solid content. If the addition amount of the aluminum phosphate pigment is less than 1 part by mass, there is no effect on the galling of the coating film by the mold at the time of press molding, which is inappropriate. The larger the amount of the aluminum phosphate pigment, the more effective it is against the galling of the coating film during press molding, and it is more preferable. It is not suitable because the workability of the product is very poor.
  • aluminum phosphate-based pigment generally known pigments, for example, aluminum trihydrogen phosphate, aluminum metal methacrylate, etc. can be used, but aluminum trihydrogen phosphate is used. Easy to obtain and more suitable.
  • Aluminum trihydrogen dihydrogen phosphate for example, “K-WHITE” manufactured by Tika can be used.
  • the corrosion resistance is improved. It is preferable to add, in addition to the aluminum phosphate-based pigment, a water-proofing pigment exhibiting a water-proofing effect to the coating layer of the precoated metal plate of the present invention because the corrosion resistance is improved. It is preferable to add a large amount of the water-proof pigment because the effect is more effective, but the total content of the aluminum phosphate-based pigment and the water-proof pigment should be 140 parts by mass or less based on 100 parts by mass of the resin solid content. Is preferred . If the total amount of the aluminum phosphate-based pigment and the water-proof pigment exceeds 140 parts by mass, there may be a problem that the workability when the pre-coated metal plate is bent is greatly deteriorated.
  • anti-pigment pigments As the anti-pigment added to the coating film layer of the precoated metal plate of the present invention, generally known anti-pigment pigments can be used.
  • phosphate-based pigments such as zinc phosphate and iron phosphate
  • molybdate-based pigments such as calcium molybdate, aluminum molybdate, and barium molybdate.
  • Pigments (3) vanadium-based pigments such as vanadium oxide, (4) chromium-based protective pigments such as strontium chromate, zinc chromate, calcium chromate, potassium chromate, and vacuum chromate Pigments, (5) water-dispersible silica, fumed silica, finely divided silica such as calcium ion-exchangeable silica, and the like can be used.
  • silica pigments of (5) calcium ion-exchangeable silica is harmless to the environment and has a large protective effect. Therefore, when it is added as a facial protectant, a more protective effect is exhibited. It is preferred.
  • “Shieldex” manufactured by Gracé can be used as the calcium ion-exchangeable silica. Further, these pigments may be added in combination. However, it is desirable not to use the chromate-based anti-pigment (4) because of environmental problems.
  • a known pigment in addition to the aluminum phosphate-based pigment and the water-proof pigment, a known pigment generally called an extender or a coloring pigment for coloring is used in combination.
  • the extender is a generic name of facial pigments added to improve various properties required for the coating film, such as the brittleness of the coating film layer and the concealment after painting. Talc that plays a role, titanium white that improves the concealment of the coating
  • titanium oxide silica for improving the scratch resistance of the coated film.
  • extenders When these extenders are added, Various performances are improved, which is preferable.
  • titanium oxide As a coloring face department, titanium oxide
  • Ti0 2 zinc oxide (ZnO), zirconium oxide (Zr0 2), carbonate Karushiu arm (CAC0 3), sulfuric acid barium (BaS0 4), alumina (A1 2 0 3), Kaori link rate, carbon black, and inorganic pigments such as iron oxide (Fe 2 0 3, Fe 3 0 4), may be a known coloring pigments typically such an organic pigment.
  • these extender pigments and color pigments are used in combination of a plurality of types having different effects, the respective effects are exhibited, which is more preferable.
  • the total amount of the total of the aluminum phosphate pigments, anti-reflection pigments, extender pigments and coloring pigments is 140 per 100 parts by weight of the resin solids in the paint. It is preferred that the amount be not more than part by mass. If the total amount of the pigments exceeds 140 parts by mass, there may be a problem that the workability when bending the precoated metal plate is greatly deteriorated.
  • the thickness of the coating film containing the aluminum phosphate pigment of the pre-coated metal plate of the present invention is not particularly limited, but various properties of the coating film vary depending on the film thickness. However, it is preferable to use 1 to 50 ⁇ force S. If it is less than ⁇ , the corrosion resistance may decrease, and if it exceeds 50 ⁇ , the coatability of the coating film may decrease.
  • a paint containing the amount of the pigment specified in the present invention with respect to the resin solid content is prepared in advance, and It is preferable to apply and cure by drying, since the production impeachment rate is good.
  • These paints can be used in any form such as solvent-based paints, water-based paints, melt-type paints, powder paints, electrodeposition paints, UV-curable paints, and electron beam-curable paints.
  • These coating methods can be applied by generally known coating methods such as roll coating, curtain flow coating, roller curtain coating, die coating, air spraying, airless spraying, electrodeposition coating, and powder coating.
  • a continuous coating line called a general coil coating line or sheet coating line, which is fully equipped with a roller coat, curtain flow coat, and roller curtain coat, because the coating work efficiency is high and mass production is possible. It is.
  • a method for drying and curing the paint generally known drying and curing methods such as a hot air oven, a direct fire oven, a salt infrared oven, and an induction heating oven can be used.
  • the form of the paint is an ultraviolet-curable paint
  • a generally known ultraviolet irradiation device can be used
  • the paint is an electron beam-curable paint
  • a generally known electron beam irradiator can be used.
  • an overcoating layer may be further provided on the coating layer containing the aluminum phosphate pigment as long as the press formability is not impaired. This is more preferable because the color tone appearance, design appearance, and other coating film properties of the painted appearance of the precoated metal sheet are improved.
  • the thickness of the top coat is not particularly limited, but is preferably 1 to 50 ⁇ m. If it is less than ⁇ , the design appearance may not be given.If it exceeds 50 ⁇ , coating unevenness may occur, impairing the appearance or reducing the workability of the coating film. .
  • the top coat may be applied in two or more layers as necessary.
  • the overcoat layer can be formed by applying a commonly known overcoat layer, drying and baking to cure.
  • overcoats examples include polyester-based overcoats, epoxy-based overcoats, urethane-based overcoats, acrylic-based overcoats, and melamine-based overcoats.
  • the top coat paint may be in any form such as a solvent paint, a water paint, a powder paint, an electrodeposition paint, an ultraviolet curable paint, and an electron beam curable paint.
  • Top coat generally known coloring pigments and body pigment-during, for example, titanium oxide (Ti0 2), zinc oxide (ZnO), zirconium Niumu (Zr0 2), calcium carbonate (CAC0 3), sulfuric acid barium (BaS0 4 ), Lumina (A1 2 0 3), Kaori link rate, car pump rack, iron oxide (Fe 2 0 3, Fe 3 0 4), can be added talc, silica and the like.
  • Topcoat paints are generally well-known design paints, such as fuse skin paints, fine paints, hammer tone paints, matte paints, metallic paints, pearl paints, and texture paints. Etc. can also be used.
  • the method of applying the topcoat paint is a commonly known coating method, for example, a lono record, a curtain flow coat, a roller curtain coat, a die coat, an air spray, an airless spray, an electrodeposition coating, a powder coating, and a dipping. , Percoat, brushing, etc.
  • coating with a continuous coating line called a general coil coating line or sheet coating line that is complete with a mouth-to-mouth curtain flow coat and a roller curtain coat enables high-volume production with good coating work efficiency. Therefore, it is more preferable.
  • a method for drying and baking the top coat generally known drying and baking methods such as a hot air oven, a direct fire oven, a salt infrared oven, and an induction heating oven can be used.
  • a generally known ultraviolet irradiation device can be used.
  • the top coating is an electron beam-curable coating
  • a generally known electron beam irradiation device can be used.
  • the metal plate used for the pre-coated metal plate of the present invention is not particularly limited.
  • generally known metal plates such as a cold-rolled steel plate, a hot-rolled steel plate, a stainless steel plate, and an aluminum plate; Plated with molten zinc, molten alloyed zinc plating, aluminum-based plating, aluminum-zinc alloyed plating, anoremi-magnesium-zinc plating, aluminum-magnesium-silicon-zinc plating, lead-tin Hot-dip galvanizing, electro-zinc plating, electro-zinc-nickel plating, electro-zinc-iron plating, electro-zinc-chrome plating, tin-based plating, nickel-based plating, chrome-based plating Such as electrical plating, etc., and plating by dry process such as vacuum evaporation.
  • a plated metal plate applied on one side or both sides can be applied.
  • a metal plate having a plating layer is more preferable because of its excellent corrosion resistance.
  • These metal plates may be used after being subjected to ordinary treatments such as hot water washing and alkaline degreasing before chemical conversion treatment.
  • aqueous solution containing 5 g / L of a silane coupling agent, 1.0 g / L of water-dispersible silica, 0.5 g / L of a zirconium compound with zirconium ions, and 25 g / L of an aqueous acrylic resin was prepared and chemically treated.
  • the silane cutting agent may be ⁇ -glycidoxyprobuilt remethoxysilane, water "Snowtec-N" manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd. was used for the dispersible silica, zirconium ammonium carbonate for the zirconium compound, and polyacrylic acid for the aqueous acrylic resin.
  • the silane coupling agent is 5 g / L
  • the water-dispersible silica is 1.0 g / L
  • the zirconium compound is 0.5 g / zirconium ion
  • the aqueous acrylic resin is 25 g / l
  • the phosphoric acid is 0.1 g / L.
  • An aqueous solution containing 5 g / L was prepared and used as a chemical conversion treatment solution.
  • the silane coupling agent was ⁇ -dalicydoxypropylpropyl methoxysilane
  • the water-dispersible silica was “Snowtec-J” manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.
  • the zirconium compound was zirconyl ammonium carbonate
  • aqueous acrylic was polyacrylic acid.
  • ZM_1300AN manufactured by Nippon Power Rising Co., Ltd., which is a commercially available coating mouth mate treatment, was used.
  • a commercially available polyester-based topcoat paint “FL100HQJ” manufactured by Nippon Paint Co., Ltd. was used.
  • the color used was a gray color.
  • each of the chemical conversion-treated metal plates was coated with a paint containing an aluminum phosphate-based pigment using a mouth coater so that the film thickness after drying was 5 m, and on the other surface. Is applied under the condition that the metal sheet reaches 210 ° C in an induction heating furnace blown with hot air by applying a paint on the back side to a thickness of 5 ⁇ after coating and drying. The coating was dried and cured to obtain a coating film layer. After drying and baking, the painted metal plate was sprayed with water and cooled with water.
  • a top coat is applied on the coating layer containing the aluminum phosphate-based pigment to a thickness of 15 ⁇ m after drying with a mouth coater, and the metal is applied in an induction heating furnace blown with hot air. Dry baking was performed under the condition that the plate temperature reached 230 ° C. After drying and baking, water was sprayed on the painted metal plate and cooled with water to obtain a precoated metal plate as a test material.
  • the following evaluation test was performed on the precoated metal sheet prepared in this manner. In each of the tests, the test was performed using the surface coated with the paint containing the aluminum phosphate pigment as the evaluation surface.
  • the prepared precoated metal plate was bent at 180 °, and the coating film on the curling portion was observed with a 20-power loupe to check for cracks in the coating film.
  • bending was performed so that the surface coated with the paint containing the aluminum phosphate pigment was on the outside.
  • An adhesive tape was applied to the processed part, and the remaining state of the coating film when the adhesive tape was vigorously peeled off was visually observed. In this test, the tape was peeled twice. The bending was performed at 0T in an atmosphere of 20 ° C.
  • the evaluation of the remaining state of the coating film after peeling off with a tape was evaluated as ⁇ when the coating film remained on the metal plate without peeling at all, ⁇ when the coating film was partially peeled slightly, was evaluated as “ ⁇ ” when the part was severely peeled off, and as “X” when peeling was observed over almost the entire bent portion.
  • the precoated metal plate was processed to 0T, it was immersed in boiling water for one hour, taken out and left for 24 hours, and then the tape of the processed part of the coating was peeled off.
  • the evaluation of the remaining state of the coating film is as follows: ⁇ when the film remains on the metal plate without peeling at all, ⁇ when the coating film partially peels off, ⁇ when the coating film partially peels violently Was evaluated as ⁇ , and X was evaluated when peeling was observed over almost the entire bent portion.
  • the part was pressed against the evaluation surface of the pre-coated metal plate.
  • the precoated metal plate was pulled out at a speed of 200 mm / min, and the state of coating film peeling on the evaluation surface of the precoated metal plate rubbed with a bead was visually observed and evaluated.
  • the test time is 120 hours when the precoated metal sheet is a cold-rolled steel sheet, 240 hours when it is an electro-galvanized steel sheet, a hot-dip galvanized steel sheet, a 55% alloyed aluminum-zinc-plated steel sheet, In the case of Zn-11% aluminum-3% magnesium-0.2% silicon-plated copper plate, it was 360 hours.
  • W The method of evaluating the coating film in the cut part is as follows: ⁇ when the maximum swollen width on one side of the cut is less than l mm , ⁇ for 2 mm or more and less than 3 mm, ⁇ for 3 mm or more and less than 5 mm, 5 mm or more X was evaluated in the case of.
  • the evaluation method of the cut end face part is as follows: when the swollen width from the end face is within 2 mm, ⁇ when it is 2 mm or more and less than 3 mm, ⁇ when it is 3 mm or more and less than 5 mm, and when it is 5 mm or more.
  • Rated X when the swollen width from the end face is within 2 mm, ⁇ when it is 2 mm or more and less than 3 mm, ⁇ when it is 3 mm or more and less than 5 mm, and when it is 5 mm or more.
  • Table 2 shows the evaluation test results of the prepared precoated metal sheets.
  • the pre-coated metal plate of the present invention (Example of the present invention-No .: ⁇ 22) was prepared using a conventional non-chemical conversion treatment such as zinc phosphate treatment (Comparative Example-No. 28). In comparison with this, the coating is less likely to be peeled off in the beading test of the coating with a bead.
  • the aluminum phosphate-based material was not added to the coating layer on the chemical conversion coating (Comparative Example _ ⁇ ⁇ 23), and the aluminum phosphate-based material was added to 100 parts by weight of the resin solid content.
  • the coating is less likely to be peeled off in a coating galling test using a bead.
  • the precoated metal sheet of the present invention is more suitable by including phosphate ions in the chemical conversion treatment film layer, thereby improving the corrosion resistance (compared with the present invention examples-No. 1 and No. 11). ).
  • a paint in which a water-proof pigment was added in addition to an aluminum phosphate pigment Examples of the present invention-Nos. 9 to 16
  • those in which no paint was added Examples of the present invention-3 to 8 This is preferable because the corrosion resistance is improved.
  • the protective pigment is calcium ion exchange silica (Examples of the present invention-Nos. 1, 2, 9 to 15, and 17 to 22)
  • the corrosion resistance is further improved, and the conventional chromate-based chemical conversion treatment is performed. It is suitable because it has the same corrosion resistance as those of Comparative Examples (Comparative Examples-Nos. 26 and 27).
  • the present invention it is possible to provide a pre-coated metal sheet which is excellent in workability and corrosion resistance of a coating film and is very suitable for press molding without using hexavalent chromium, which is a concern for environmental effects. It has become possible. Therefore, it can be said that the present invention has extremely high industrial value.

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Abstract

固形分として、(a)シランカップリング剤又はその加水分解縮合物の少なくとも一方、(b)水分散性シリカ、(c)ジルコニウム化合物又はチタニウム化合物の少なくとも一方、(d)水溶性樹脂を必須成分として含む化成処理皮膜層を金属板の片面もしくは両面に有し、更にその上に、樹脂固形分100質量部に対してリン酸アルミ系顔料を1~140質量部含む塗膜層を形成してなることを特徴とするプレス成形性に優れるプレコート金属板およびその製造方法である。            

Description

明 細 書 プレス成形性に優れるプレコ一ト金属板及びその製造方法 発明の技術分野
本発明は、 プレス成形性と耐食性に優れた表面処理金属材に関す るものである。 背景技術 ,
家電用、 建材用、 自動車用等に、 従来の加工後塗装されていたポ ス ト塗装製品に代わって、 着色した塗膜を被覆したプレコ一ト金属 が使用されるよ うになってきている。 この金属板は、 金属用前処理 を施した金属板に塗料を被覆したもので、 塗料を塗装した後に切断 しプレス成形されて使用されることが一般的である。 そのため、 塗 膜が被覆されていない金属が露出する切断端面部の耐食性とプレス 加工時の塗膜剥離がプレコ一ト金属板の問題点となっていたが、 金 属用前処理としてクロメート処理を施し、 且つ塗膜中に 6価ク 口ム 系の防鲭顔料を含有することでこれらの問題点が解決され、 現在で は汎用的に使用されている。
しかしながら、 クロメー ト処理及び 6価ク 口ム系防鲭顔料を含む 塗料皮膜から溶出する可能性のある 6価ク口ムの環境上の問題から 、 最近では 6価クロムを含まないノ ンクロメート化成処理、 ノ ンク ロメ一ト塗料皮膜に対する要望が高まっている。 特開 2001-316845 号公報には、 クロメー ト処理の代わりにシランカツプリ ング剤及び /又はその加水分解縮合物、 水分散性シリ カ、 ジルコニウム化合物 及び/又はチタ二ゥム化合物を含む化成処理を用いることで、 加工 性部密着性と耐食性に優れるプレコ一ト金属板を提供する技術が開 示されている。 一方、 特開平 9- 12931号公報では、 6価クロム系防鲭 顔料の代わりに、 リ ン酸系防鲭顔料とイオン交換シリ力系防鲭顔料 とを併用したポリエステル系ならびにエポキシ系の塗料により切断 端面部の耐食性に優れたプレコ一ト鋼板を提供する技術が開示され ている。
特開 2001- 316845号公報に開示されている化成処理技術は、 エリ クセン試験や T折り曲げ試験での加工部密着性には優れるもの、 深 絞り成形に代表されるプレス成形性を行う と、 クロメート処理を施 したプレコー ト金属板と比べて、 塗膜がプレス金型にかじられて剥 離しやすいという欠点を有していた。 一方、 特開平 9-12931号公報 に開示されている技術では、 化成処理にリ ン酸亜鉛処理を用いてお り、 加工部の塗膜密着性がク口メー ト処理を施したプレコー ト金属 板と比べて不十分であり、 またプレス成形を行う とプレス金型にか じられて塗膜が剥離しゃすい欠点を有していた。
本発明は、 従来技術における上記問題点を解決し、 6価ク ロムを 含まなくても耐食性に優れ、 さ らに、 プレス成形性に優れるプレコ 一ト金属板及びその製造法を提供することをその目的とする。 発明の開示
発明者らは、 (a )シランカツプリ ング剤及び/又はその加水分解縮 合物、 (b )水分散性シリカ、 (c )ジルコニウム化合物及び/又はチタ ニゥム化合物を必須成分と して含み、 更に(d )水溶性樹脂を含む処 理液から化成処理皮膜層を形成させ、 更にその上に、 リ ン酸アルミ 系顔料含有する塗膜層を形成させることによって、 耐食性は勿論の こと、 プレス成形性にも極めて優れた複合皮膜が得られることを見 出した。
プレス成形時にプレス金型に塗膜がかじられて剥離する現象は、 プレス金型によ りプレコ一ト金属板の塗膜が高荷重で擦られて、 こ の際に塗膜にせん断力が作用し、 これによ り塗膜が鋼板から剥離し たり、 塗膜自身が凝集破'壊したり して欠陥となる現象である。 前述 の ( a ) 、 ( b ) 、 ( c ) 、 ( d ) を含む化成処理皮膜層を被覆し た鋼板上にリ ン酸アルミ系顔料を有する塗料を塗装し、 乾燥硬化さ せる と、 塗膜の乾燥硬化過程において、 化成処理皮膜層中の組成物 である ( a ) 、 ( b ) 、 ( c ) 、 ( d ) とその上に塗装した塗膜中 のリ ン酸アルミ とが化成処理層と塗膜層との界面で反応し、 化成処 理層と塗膜層との密着性が飛躍的に向上し、 更には、 塗膜中に含ま れる リ ン酸アルミ特有の機械特性値の効果によって、 塗膜の耐せん 断応力性が高ま り、 これらの相乗効果によって、 プレコート金属板 の耐プレスカジリ性が飛躍的に向上するものと推定する。
本発明はかかる知見に基づいて完成されたもので、 その要旨とす るところは、 以下の通りである。
( 1 ) 固形分と して、 (a )シランカップリ ング剤又はその加水分解縮 合物の少なく とも一方、 ( b )水分散性シリ力、 ( c )ジルコユウム化合 物又はチタニウム化合物の少なく とも一方、 及び(d )水溶性樹脂を 必須成分として含む処理液を塗布 · 乾燥させてなる化成処理皮膜層 を金属板の片面もしく は両面に有し、 更にその上に、 樹脂固形分 10 0質量部に対してリ ン酸アルミ系顔料を:!〜 140質量部含む塗膜層を 形成してなることを特徴とするプレス成形性に優れるプレコート金 属板。
( 2 ) 前記処理液中に、 更にリ ン酸イオンを含む上記(1 )記載のプレ ス成形性に優れるプレコー ト金属板。
( 3 ) 前記塗膜層中に含まれるリ ン酸アルミ系顔料が ト リポリ リ ン 酸二水素アルミニゥムである上記(1 )記載のプレス成形性に優れる プレコ一ト金属板。 (4) 前記塗膜中に、 リ ン酸アルミ系顔料に加えて防鲭顔料を含み 、 且つリ ン酸アルミ系顔料と防鲭顔料の合計含有量が樹脂固形分 10 0質量部に対して 140質量部以下である上記(1)又は(3)に記載のプレ ス成形性に優れるプレコー ト金属板。
(5) 前記塗膜中に含有される防鲭顔料がカルシウムィオン交換性 シリカである上記(4)記載のプレス成形性に優れるプレコー ト金属 板。
(6) 金属板が、 片面または両面にめっき層を有する金属板である 上記(1)乃至(5)のいずれか 1項に記載のプレス成形性に優れたプレ コート金属板。
(7) 金属板の片面もしく は両面に、 (a)シラ ンカップリ ング剤及び /又はその加水分解縮合物、 (b)水分散性シリカ、 (c)ジルコニウム 化合物及び/又はチタニウム化合物、 及び(d)水溶性樹脂を必須成分 と して含む処理液を塗布し、 乾燥させることで化成処理皮膜層を形 成させ、 更にその上に、 樹脂固形分 100質量部に対してリ ン酸アル ミ系顔料を 1〜 140質量部含有する塗料を塗布、 乾燥硬化させること を特徴とするプレス成形性に優れるプレコ一ト金属板の製造方法。
(8) 前記処理液が、 更にリ ン酸イオンを含有する上記(7)に記載の プレス成形性に優れるプレコ一ト金属板の製造方法。
(9) 前記塗料が、 防鲭顔料を更に含有し、 該防鲭顔料と リ ン酸ァ ルミ系顔料の合計含有量が樹脂固形分 100質量部に対して 140質量部 以下である上記(7)記載のプレス成形性に優れるプレコ一ト金属板 の製造方法。
(10) 上記(1)〜(6)のいずれか 1項に記載のプレコー ト金属板を切 断し、 さ らにプレス成形して得られる、 外観に塗膜層を有する成形 品。
(11) 上記(1)〜(6)のいずれか 1項に記載のプレコ一ト金属板を切 断し、 さらにプレス成形し、 得られる成形品の塗膜層を除去するこ となく保持する、 成形品の製造方法。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明のプレス成形性に優れるプレコ一ト金属板の模式 断面図である。 図 1 において、 1 は金属板、 2は化成処理皮膜層、 3はプレコー ト塗膜層である。
図 2は図 1 のプレコート金属板のプレス成形品の例の断面図であ る。 図中の参照符号は図 1におけると同じである。
発明の実施の形態
本発明者らは、 プレス成形したときにプレス金型により塗膜がか じられにくぃノンク口メ一トプレコ一ト金属板について種々検討し た結果、 金属板の片面又は両面に、 (a )シランカップリ ング剤又は その加水分解縮合物の少なく とも一方、 (b )水分散性シリ カ、 (c )ジ ルコニゥム化合物又はチタニウム化合物の少なく とも一方、 及び(d
)水溶性樹脂を必須成分として含む処理液を塗布 · 乾燥させてなる 化成処理皮膜層を有し、 更にその上にリ ン酸アルミ二ゥム系顔料を 含む塗膜層を形成してなるプレコー ト金属板とすることで、 プレス 成形時にプレス金型にかじられて塗膜が剥離する現象が飛躍的に改 善されることを知見した。 プレス成形時にプレス金型に塗膜がかじ られて剥離する現象は、 プレス金型によ りプレコ一ト金属板の塗膜 が高荷重で擦られて、 この際に塗膜に作用されるせん断力によるも のと考えられる。 そのため、 これを改善する手段は、 2つの方法が 考えられる。 第一に、 塗膜と金属との密着力を高める方法であり、 第二に、 塗膜に作用するせん断力が塗膜剥離面である塗膜と金属原 板との界面に伝達されにく くする方法である。 本発明のプレコ一ト 金属板がプレス成形したときにプレス金型に塗膜がかじられにくい 原因の詳細はわかっていないが、 密着性が比較的高い化成処理層と 密着性に効果を発揮する リ ン酸アルミ系顔料を含む塗膜層とを組み 合わせることで、 相乗効果によ り塗膜密着性が飛躍的に向上し、 且 っリ ン酸アルミ系顔料の有する固有の機械特性によ りプレス成形時 に塗膜に発生するせん断応力が塗膜と金属原板との界面に伝達され にく くなるためと推定される。
本発明のプレコ一ト金属板の化成処理皮膜層は、 (a )シランカツ プリ ング剤又はその加水分解縮合物の少なく とも一方、 (b )水分散 性シリ力、 (c )ジルコ二ゥム化合物又はチタ二ゥム化合物の少なく とも一方、 及び(d )水溶性樹脂を必須成分と して含む処理液を塗布 • 乾燥させてなることを特徴とする。 ここで、 シランカップリ ング 剤の加水分解縮合物とは、 シランカップリ ング剤を原料とし、 加水 分解重合させたシランカツプリ ング剤のオリ ゴマーのことをいう。 本発明で使用できる上記のシランカツプリ ング剤と して特に制限 はないが、 好ましいものと しては、 例えば、 ビニルメ トキシシラン 、 ビニル ト リ メ トキシシラン、 ビエルエ トキシシラン、 ビュルト リ エ トキシシラン、 3-ァミ ノプロ ピルト リ エ トキシシラン、 3-グリ シ ドキシプロ ビルト リ メ トキシシラン、 3-メ タク リ ロキシプロ ビルト リ メ トキシシラン、 3-メルカプ トプロ ビル ト リ メ トキシシラン、 N- ( 1,3-ジメチルブチリデン(- 3- (ト リエ トキシシリル)-卜プロパンァ ミ ン、 N, N' -ビス [3- (ト リ メ トキシシリル)プロ ピル]エチレンジァ ミ ン、 N- ( -アミ ノエチル) - γ -アミ ノプロ ピルメチルジメ トキシ シラン、 Ν- ( β -了 ミ ノェチル) - -ァミ ノプロ ピルト リ メ トキシシ ラン、 y -ァミ ノプロ ビルト リ メ トキシシラン、 γ -ァミ ノプロ ピル ト リエ トキシシラン、 γ -グリシドキシプロ ビルト リ メ トキシシラ ン、 γ -グリ シ ドキシプロピルト リエ トキシシラン、 γ -グリシドキ シプロ ピルメチルジメ トキシシラン、 2- ( 3, 4-ェポキシシク 口へキ シル)ェチル ト リ メ トキシシラン、 γ -メ タク リ ロキシプロ ピル ト リ メ トキシシラン、 γ -メ タタ リ ロキシプロ ピルト リエ トキシシラン 、 γ -メノレカプトプロ ビルト リ メ トキシシラン、 γ -メルカプ トプロ ピルト リェ トキシシラン、 Ν- [2- (ビュルべンジルアミ ノ)ェチル] - 3 -ァミ ノプロ ビルト リ メ トキシシラン、 等を挙げるこ とができる。 特に好ま しいシランカ ツプリ ング剤は、 ビニルメ トキシシラン、 ビニルエ トキシシラン、 3-ァミ ノプロ ピルト リ エ トキシシラン、 3_ グリ シ ドキシプロ ビルト リ メ トキシシラン、 3-メ タク リ ロキシプロ ビルト リ メ トキシシラン、 3-メルカプ トプロ ビル ト リ メ トキシシラ ン、 N- ( l,3-ジメチルブチリデン) - 3- (ト リエ トキシシリル) -卜プロ パンアミ ン、 Ν , Ν' -ビス [3- ( ト リ メ トキシシリル)プロ ピル]ェチレ ンジァミ ンである。 これらシラン力 ップリ ング剤又はその加水分解 縮合物は、 1種類を単独で使用してもよいし、 または 2種類以上を併 用してもよい。 上記シランカ ツプリ ング剤及びその加水分解縮合物 は、 金属板の耐食性及び密着性を向上させる作用を有する。
本発明で使用できる水分散性シリ カ と しては、 特に限定されない が、 ナ ト リ ウム等の不純物が少なく 、 弱アルカ リ系である、 球状シ リ カ、 鎖状シリ カ、 アルミニウム修飾シリ カが好ましい。 球状シリ 力 と しては、 「スノーテックス Ν」 、 「スノーテックス UP」 (いずれ も 日産化学工業社製)等のコロイダルシリ カや、 「ァエロジル」 (日 本ァエロジル社製)等のヒ ューム ドシリ カを挙げるこ とができ、 鎖 状シリ カ と しては、 「ス ノ ーテックス PS」 (日産化学工業社製)等の シリカゲル、 更にアルミニウム修飾シリ カと しては、 「アデライ ト AT - 20A」 (旭電化工業社製)等の市販のシリ力ゲルを用いるこ とがで きる。 水分散性シリ カは、 金属板の耐食性を向上させる作用を有す る。 本発明に使用できるジルコ二ゥム化合物及び/又はチタ二ゥム化 合物と しては、 ジルコニウム化合物の例と して、 炭酸ジルコニルァ ンモニゥム、 ジルコンフッ化水素酸、 ジルコンフッ化アンモニゥム 、 ジルコンフッ化カ リ ウム、 ジルコンフッ化ナ ト リ ウム、 ジルコ二 ゥムァセチルァセ トナー ト、 ジルコニゥムブトキシ ド- 1-ブタノ一 ル溶液、 ジルコニウム- n-プロポキシ ド等が、 また、 チタニウム化 合物の例と して、 チタンフッ化水素酸、 チタンフッ化アンモニゥム 、 シユウ酸チタンカ リ ウム、 チタンイ ソプロポキシ ド、 チタン酸ィ ソプロ ピル、 チタンェ トキシ ド、 チタン- 2-ェチル 1-へキサノ ラ一 ト、 チタン酸テ トライ ソプロ ピル、 チタン酸テ トラ- n -プチル、 チ タンフッ化カ リ ウム、 チタンフ ッ化ナ ト リ ゥム等が挙げられる。 上 記化合物は単独で使用してもよいし、 又は 2種以上を併用してもよ い。 これらの化合物は、 金属板の耐食性改善させる と共に、 加工密 着性を向上させる作用を有する。
本発明に使用できる水溶性樹脂と しては、 一般に公知のもの、 例 えばアク リル系樹脂、 ウレタン系樹脂、 エポキシ系樹脂、 エチレン アク リル共重合体、 フヱノール系樹脂、 ポリエステル系樹脂、 ポリ ォレフィ ン系樹脂、 アルキ ド系樹脂、 ポリ カーボネー ト系樹脂等を 用いることができるが、 特に、 アク リル系樹脂は、 プレス成形した ときにプレス金型によ り塗膜がかじられ難く 、 よ り好適である。 水 溶性ァク リル樹脂は、 アタ リル酸及び/又はメタク リル酸を主成分 と した共重合体で、 アク リル酸メチル、 アク リル酸ェチル、 メ タク リル酸メチル、 メ タク リル酸ェチル等やそれらの誘導体や、 その他 のアク リル系モノマーとの共重合体も使用可能である。 特に、 共重 合体におけるアタ リル酸及び/又はメ タク リル酸モノマー割合が、 7 0%以上であるこ とが好ましい。 更に、 アク リル樹脂の分子量は質量 平均で 1万以上であるこ とが好ましい。 よ り好ましく は 30万〜 200万 である。 200万超では粘度が高くなり、 取り扱い作業の効率が低下 する場合がある。 これら水溶性樹脂は、 加工密着性を改善させる作 用があり、 特に、 折り曲げ密着性と深絞り性を向上させる。
本発明の化成処理皮膜層は、 前記(a )シランカツプリ ング剤又は その加水分解縮合物の少なく とも一方、 (b )水分散性シリ カ、 (c )ジ ルコニゥム化合物又はチタニウム化合物の少なく とも一方、 及び(d
)水溶性樹脂を必須成分と して含む処理液を塗布し、 乾燥させるこ とで、 化成処理皮膜層形成の作業性が良く、 皮膜層の制御がしゃす い o
処理液中のシランカツプリ ング剤及び/又はその加水分解縮合物 の添加量は特に限定するものではないが、 処理液中に 0. 01〜100g/L の濃度で含まれているとよ り好適である。 シランカツプリ ング剤及 び/又はその加水分解縮合物の含有量が 0. 01g/L未満になると、 耐食 性、 塗膜層との密着性が不足する場合があり、 100g/Lを越えると、 添加効果が飽和し不経済となる。 処理液を塗布 · 乾燥させてなる化 成処理皮膜中には、 シランカツプリ ング材及び Z又はその加水分解 縮合物が反応して、 シ口キサン結合が存在していると好ましい。
また、 水分散性シリ カの含有量は特に限定するものではないが、 処理液中に固形分で 0. 05〜: 100g/Lの濃度であるとより好適である。 水分散性シリ力の含有量が 0. 05g/L未満では、 耐食性向上の効果が 不足する場合があり、 100g/Lを越えると耐食性向上効果が見られず 、 逆に金属表面処理剤の浴安定性が低下する恐れがある。 処理液を 塗布 · 乾燥させてなる化成処理皮膜中には、 シリ力の含有量が皮膜 固形分中に 0. 01〜99. 9質量%であると好適であり、 よ り好ましく は 1 〜60質量0 /0である。
また、 ジルコニウム化合物及び/又はチタニウム化合物の含有量 も特に限定するものではないが、 処理液中に、 ジルコニウム及びチ タニゥムの量として、 それぞれ 0· 0:!〜 50g/Lの濃度で含まれている とよ り好適である。 上記化合物の含有量がそれぞれ 0. 01g/L未満に なると耐食性が不十分となる場合があり、 50g/Lを越えると加工密 着性能の向上効果が少なく、 逆に浴安定性が低下する恐れがある。 処理液を塗布 · 乾燥させてなる化成処理皮膜中には、 ジルコニウム 化合物及び Z又はチタ二ゥム化合物の含有量が皮膜固形分中に 0. 01 〜 99. 9質量%であると好適であり、 より好ましく は 1〜 50質量%で ある。
さらに、 水溶性樹脂の添加量も特に限定するものではないが、 処 理液中に 0. 01〜: L00g/Lの濃度であるとより好適である。 水系樹脂の 濃度が 0. 1g/L未満では、 折り曲げ密着性を向上させる効果が不十分 な場合があり、 100g/Lを越えると、 折り曲げ密着性と深絞り性の向 上効果が飽和して不経済となる。 処理液を塗布 · 乾燥させてなる化 成処理皮膜中には、 樹脂の含有量が皮膜固形分中に 0. 01〜99. 9質量 %であると好適であり、 より好ましくは 1〜80質量%である。
本発明に使用する処理液にリ ン酸イオン含むと、 さらに耐食性を 向上させることができ、 より好適である。 リ ン酸イオンの添加は、 本発明の化成処理皮膜層を形成させるための化成処理液中において 、 リ ン酸イオンを形成することのできる化合物の添加によ り行う こ とができる。 このよ うな化合物としては、 リ ン酸や、 Na3 P04、 Na2 H P04、 NaH2 P04に代表されるリ ン酸塩類や、 縮合リ ン酸、 ポリ リ ン酸 、 メタ リ ン酸、 ピロ リ ン酸、 ウルトラリ ン酸等の縮合リ ン酸又はそ れらの塩類等、 一般に公知のものが挙げられる。 これら上記化合物 は単独で使用してもよいし、 又は 2種以上を併用してもよい。 化成 処理液中のリ ン酸イオンの添加量は、 本発明で使用する処理剤中に 0. 01〜100g/Lの濃度であると好適である。 添加量が 0. 01g/L未満で は耐食性の改善効果が不十分な場合があり、 また、 100g/Lを越える と、 亜鉛系めつき鋼材に過剰なエッチングを起こし性能低下を起こ す場合があり、 また、 水溶性樹脂をゲル化する恐れがあるため好ま しく ない。 処理液を塗布 · 乾燥させてなる化成処理皮膜中には、 リ ン酸化合物と しての含有量が皮膜固形分中に 0. 01〜99. 9質量%であ ると好適であり、 よ り好ましくは 1 〜40質量%である。
また、 本発明に用いる処理液には、 更に他の一般に公知の成分が 配合されていてよい。 例えば、 耐食性を向上させるためにタ ンニン 酸又はその塩、 ブイチン酸又はその塩、 チォカルボニル基含有化合 物等の一般に公知の防鲭剤、 その他一般に公知のレべリ ング剤、 濡 れ性向上剤、 消泡剤を用いてもよい。 また、 性能が損なわれない範 囲内で pH調整のために酸、 アルカリ等を添加してもよい。
金属板に化成処理処理層を形成するには、 上述の化成処理剤を金 属板に塗布し、 焼付乾燥すると製造効率が良く好適である。 焼付温 度と しては、 50〜250°Cがよい。 50°C未満では、 水分の蒸発速度が 遅く、 十分な成膜性が得られにく いので、 防鲭力が不足する場合が ある。 一方、 250°Cを超えると、 有機物であるシランカップリ ング 剤のアルキル部分や水溶性樹脂が熱分解等の変性を起こしゃすく、 密着性や耐食性が低下する場合がある。 70〜; L60°Cがよ り好ましい 。 熱風乾燥では、 50°C以上の到達板温で 1秒〜 5分間の乾燥が、 製造 効率を落とさずに製造できるため、 好ましい。
化成処理液の塗装方法は、 特に限定されず、 一般に公知の塗装方 法、 例えば、 ローノレコート、 リ ンガー口一ノレコート、 エアースプレ 一、 エアーレススプレー、 浸漬等が採用でき る。 さらに、 これらの 塗布装置を完備した一般的コイルコ ーティ ングライン、 シー トコ ー ティ ングラインと呼ばれる連続塗装ラインで塗布すると、 塗装作業 効率が良く大量生産が可能であるため、 よ り好適である。
化成処理皮膜層の付着量は、 固形分にして l〜500mg/m2であるこ とが好ましい。 lmg/m2未満では十分な加工密着性が確保されず、 50 Omg/ni2を超えても、 かえって加工密着性は低下することがある。 本発明のプレコ一ト金属板において、 化成処理皮膜層上の塗膜層 を形成する樹脂は、 水系、 溶剤系、 粉体系等いずれの形態のもので も良い。 樹脂の種類としては一般に公知のもの、 例えば、 ポリアク リル系樹脂、 ポリオレフイ ン系樹脂、 ポリ ウレタン系樹脂、 ェポキ シ系樹脂、 ポ リ エステル系樹脂、 ポリプチラール系樹脂、 メラミ ン 系樹脂等をそのまま、 あるいは組み合わせて使用することができる 本発明のプレコ一ト金属板の塗膜層は、 樹脂固形分 100質量部に 対してリ ン酸アルミ系顔料を 1〜: 140質量部含む必要がある。 リ ン酸 アルミ系顔料の添加量が 1質量部未満であると、 プレス成形時の金 型による塗膜のかじりに対して効果が無く不適である。 リ ン酸アル ミ系顔料の添加量は、 多いほどプレス成形時の塗膜のかじりに対し てよ り効果を発揮し、 よ り好適であるが、 140質量部超ではプレコ 一ト金属板と しての加工性が大きく劣るため、 不適である。
このリ ン酸アルミ系顔料は、 一般に公知のもの、 例えば、 ト リポ リ リ ン酸ニ水素アルミニゥム、 メタ リ ン酸アルミニゥム等を使用す ることができるが、 ト リポリ リ ン酸ニ水素アルミニゥムが入手しや すく より好適である。 ト リポリ リ ン酸ニ水素アルミ二ゥムは市販の もの、 例えば、 ティカ社製の 「K- WHI TE」 等を使用することができ る。
本発明のプレコ一ト金属板の塗膜層中に、 リ ン酸アルミ系顔料に 加えて防鲭効果を発揮する防鲭顔料をさ らに添加する と、 耐食性が 向上して好適である。 防鲭顔料の添加量は多いほど効果を発揮する ため好ましいが、' リ ン酸アルミ系顔料と防鲭顔料の合計含有量を榭 脂固形分 100質量部に対して 140質量部以下とすることが好適である 。 リ ン酸アルミ系顔料と防鲭顔料の合計添加量が 140質量部を超え ると、 プレコー ト金属板を折り曲げたときの加工性が大きく劣る等 の不具合が発生する場合がある。
本発明のプレコ一ト金属板の塗膜層中に添加する防鲭顔料は、 一 般に公知の防鲭顔料を使用するこ とができる。 例えば、 (1 )リ ン酸 亜鉛、 リ ン酸鉄、 等のリ ン酸系防鲭顔料、 (2 )モリプデン酸カルシ ゥム、 モリ ンブデン酸アルミニウム、 モリブデン酸バリ ウム等のモ リブデン酸系防鲭顔料、 (3 )酸化バナジウム等のバナジウム系防鲭 顔料、 (4 )ス トロンチクムクロメート、 ジンク ロメート、 カルシゥ ムク ロメー ト、 カリ ウムクロメー ト、 バリ ゥムク ロメー ト等のクロ メ ー ト系防鲭顔料、 (5 )水分散性シリ カ、 フューム ドシリ カ、 カル シゥムイオン交換性シリ力等の微粒シリカ、 等を用いることができ る。 特に、 (5 )のシリカ系顔料の内、 カルシウムイオン交換性シリ 力は環境上無害であり、 且つ防鲭効果が大きいため、 これを防鲭顔 料として添加すると、 よ り防鲭効果が発揮されて好適である。 カル シゥムイオン交換性シリカは Grac e社製の 「Shi e ldex」 を使用する ことができる。 また、 これらの防鲭顔料は複数種併用して添加して も良い。 しかし、 (4 )のクロメート系防鲭顔料は、 環境上問題があ るため使用しないことが望ましい。
本発明のプレコ一ト金属板の塗膜層中には、 リ ン酸アルミ系顔料 、 防鲭顔料に加えて、 一般に体質顔料と呼ばれる公知の顔料や着色 を目的とした着色顔料を併用して添加することができる。 体質顔料 とは、 塗膜層の脆さや塗装後の隠蔽性等、 塗膜に要求される諸性能 を向上させるために添加する顔科の総称であり、 塗膜の充填ゃ艷消 し等の役割を発揮するタルク、 塗膜の隠蔽性を向上させるチタン白
(酸化チタン)、 塗膜の艷消しゃ塗膜のスクラッチ性を向上させるシ リカ等が挙げられる。 これらの体質顔料を添加すると、 先に挙げた 諸性能が向上し好適である。 また、 着色顔科としては、 酸化チタン
( Ti02 )、 酸化亜鉛(ZnO )、 酸化ジルコニウム(Zr02 )、 炭酸カルシゥ ム(CaC03 )、 硫酸バリ ウム(BaS04 )、 アルミ ナ(A12 03 )、 カオリ ンク レー、 カーボンブラック、 酸化鉄(Fe2 03、 Fe3 04 )等の無機顔料や、 有機顔料等の一般に公知の着色顔料を用いることができる。 これら の体質顔料や着色顔料は、 効果の異なる複数種を併用して使用する と、 それぞれの効果が発揮され、 よ り好適である。 体質顔料や着色 顔料を添加する場合、 リ ン酸アルミ系顔料、 防鲭顔料、 体質顔料や 着色顔料を合計した全顔料の添加量が、 塗料中の樹脂固形分 100質 量部に対して 140質量部以下であると好適である。 全顔料の添加量 が 140質量部を超えると、 プレコ一ト金属板を折り曲げた時の加工 性が大きく劣る等の不具合が発生する場合がある。
本発明のプレコ一ト金属板のリ ン酸アルミ系顔料を含む塗膜の膜 厚は、 特に規定するものではないが、 膜厚によって塗膜の諸性能が 異なるため、 必要に応じて適宜選定する必要があるが、 1〜50 μ ηι力 S 好適である。 Ι μ ιη未満では、 耐食性が低下する場合があり、 また、 50 μ ηιを超えると塗膜の加ェ性が低下する場合がある。
本発明のプレコー ト金属板のリ ン酸アルミ系顔料を含む塗膜層を 形成するためには、 予め樹脂固形分に対して本発明に規定された量 の顔料を含む塗料を作製し、 これを塗布して乾燥硬化させると製造 劾率が良いため、 好適である。 これらの塗料は、 溶剤系塗料、 水系 塗料、 溶融型塗料、 粉体塗料、 電着塗料、 紫外線硬化型塗料、 電子 線硬化型塗料等のいずれの形態のものでも使用するこ とができる。 これら塗料の塗布方法は、 一般に公知の塗布方法、 例えば、 ロール コー ト、 カーテンフ ローコー ト、 ローラーカーテンコー ト、 ダイ コ ー ト、 エア一スプレー、 エアーレススプレー、 電着塗装、 粉体塗装
、 浸漬、 パーコート、 刷毛塗り等で行う ことができる。 特に、 ロー ルコートやカーテンフローコー ト、 ローラーカーテンコートを完備 した一般的コイルコーティングライン、 シートコーティングライン と呼ばれる連続塗装ライ ンで塗装すると、 塗装作業効率が良く、 大 量生産が可能であるため、 よ り好適である。 この塗料の乾燥硬化方 法は、 熱風オーブン、 直火型オーブン、 塩赤外線オーブン、 誘導加 熱型オーブン等の一般に公知の乾燥硬化方法を用いることができる
。 また、 塗料の形態が紫外線硬化型塗料の場合は一般に公知の紫外 線照射装置、 電子線硬化型塗料の場合は一般に公知の電子線照射装 置を使用することができる。
本発明のプレコー ト金属板では、 リ ン酸アルミ系顔料を含む塗膜 層の上に、 プレス成形性を阻害しない範囲で、 更に上塗り塗膜層を 設けることもできる。 このようにすると、 プレコー ト金属板の塗装 外観の色調外観や意匠外観、 その他の塗膜性能が向上するためよ り 好適である。 上塗り塗料の膜厚は特に規定するものではないが、 1 〜50 μ mが好適である。 Ι μ ιη未満では、 意匠外観が付与されない場 合があり、 また、 50 μ ιηを超えると塗装ムラが発生する等して、 外 観を損ねたり、 塗膜の加工性が低下する場合がある。 また、 上塗り 塗料は必要に応じて 2層以上塗装しても良い。 上塗り塗膜層は一般 に公知の上塗り塗科を塗装し、 乾燥焼付して硬化させることで形成 させることができる。 一般に公知の上塗り塗料は、 例えば、 ポリエ ステル系上塗り塗料、 エポキシ系上塗り塗料、 ウ レタン系上塗り塗 料、 アク リル系上塗り塗料、 メラミ ン系上塗り塗料等が挙げられる 。 上塗り塗料は、 溶剤系塗料、 水系塗料、 粉体塗料、 電着塗料、 紫 外線硬化型塗料、 電子線硬化型塗料等のいずれの形態のものでも使 用することができる。 上塗り塗料中には一般に公知の着色顔料や体 質顔料、 例えば、 酸化チタン(Ti02 )、 酸化亜鉛(ZnO )、 酸化ジルコ ニゥム(Zr02 )、 炭酸カルシウム(CaC03 )、 硫酸バリ ウム(BaS04 )、 ァ ルミナ(A12 03 )、 カオリ ンク レー、 カーポンプラック、 酸化鉄(Fe2 0 3、 Fe3 04 )、 タルク、 シリカ等を添加することができる。 また、 上 塗り塗料は、 一般に公知の意匠性塗料、 例えば、 ュズ肌調塗料、 ち ぢみ調塗料、 ハンマー トーン調塗料、 マッ ト調塗料、 メタリ ック調 塗料、 パール調塗料、 テクスチャー塗料等も使用することができる 。 上塗り塗料の塗装方法は、 一般に公知の塗布方法、 例えば、 ロー ノレコー ト、 カーテンフローコー ト、 ローラーカーテンコー ト、 ダイ コー ト、 エアースプレー、 エアーレススプレー、 電着塗装、 粉体塗 装、 浸漬、 パーコート、 刷毛塗り等で行う ことができる。 特に、 口 一ノレコー トゃカーテンフ ローコート、 ローラーカーテンコー トを完 備した一般的コイルコーティ ングライン、 シー トコーティングライ ンと呼ばれる連続塗装ラインで塗装すると、 塗装作業効率が良く大 量生産が可能であるため、 よ り好適である。 上塗り塗料の乾燥焼付 方法は、 熱風オーブン、 直火型オーブン、 塩赤外線オーブン、 誘導 加熱型オーブン等の一般に公知の乾燥焼付方法を用いることができ る。 上塗り塗料が紫外線硬化型塗料の場合は一般に公知の紫外線照 射装置、 電子線硬化型塗料の場合は一般に公知の電子線照射装置を 使用することができる。
本発明のプレコ一ト金属板に用いる金属板は、 特に限定するもの ではないが、 例えば、 冷延鋼板、 熱延鋼板、 ステンレス鋼板、 アル ミ板等の一般に公知の金属板や、 これらの金属板に溶融亜鉛めつき 、 溶融合金化亜鉛めつき、 アルミ系めつき、 アルミ -亜鉛合金化め つき、 ァノレミ -マグネシゥム -亜鉛めつき、 アルミ -マグネシウム-シ リ コン-亜鉛めつき、 鉛-錫めつき等の溶融めつきや、 電気亜鉛めつ き、 電気亜鉛-ニッケルめっき、 電気亜鉛-鉄めつき、 電気亜鉛 -ク ロムめつき、 錫系めつき、 ニッケル系めつき、 クロム系めつき等の 電気めつきや、 真空蒸着等の ドライプロセスによるめつき処理を片 面又は両面に施しためっき金属板を適用できる。 特に、 めっき層を 有する金属板は、 耐食性に優れるため、 より好ましい。 これらの金 属板は、 化成処理前に湯洗、 アルカ リ脱脂等の通常の処理を行って から使用すればよい。 実施例
以下、 実験に用いた供試材について詳細を説明する。
1. 金属板
実験の供試材には以下の金属原板を用いた。
(a) 溶融亜鉛めつき鋼板(GI):
板厚 0.6mm, 亜鉛付着量片面当り 60g/m2 (両面めつき)
(b) 電気亜鉛めつき鋼板(EG):
板厚 0.6mm、 亜鉛付着量換算で片面当り 20g/m2 (両面めつき)
(c) 55%合金化アルミ亜鉛めつき鋼板(GL):
板厚 0.6mm、 亜鉛付着量換算で片面当り 90g/m2 (両面めつき)
(d) Zn - 11%ァノレミ -3%マグネシゥム- 0.2%シリ コンめつき鋼板(SD): 板厚 0.6mm、 亜鉛付着量換算で片面当 り 60g/m2 (両面めつき)
(e) 冷間圧延鋼板(CR):
板厚 0.6mm
2. 化成処理液
実験の供試材に用いる化成前処理液と して以下のものを作成した
(a) 化成処理液(A):
シランカップリ ング剤を 5g/L、 水分散性シリカを 1.0g/L、 ジルコ 二ゥム化合物をジルコニウムイオンで 0.5g/L、 水系ァク リル樹脂を 25g/L含む水溶液を作成し、 化成処理液と した。 なお、 シランカツ プリ ング剤には γ -グリ シ ドキシプロ ビルト リ メ トキシシラン、 水 分散性シリ カには日産化学社製 「スノーテック- N」 、 ジルコニウム 化合物には炭酸ジルコ二ルアンモニゥム、 水系ァク リル樹脂にはポ リ アタ リル酸を用いた。
( b ) 化成処理液(B ) :
シランカ ップリ ング剤を 5g/L、 水分散性シリ カを 1. 0g/L、 チタ - ゥム化合物をチタ二ゥムィオンで 0. 5g/L、 水系ァク リル樹脂を 25g/ L含む水溶液を作成し、 化成処理液と した。 なお、 シラ ンカツプリ ング剤には γ _グリ シ ドキシプロ ビル ト リ メ トキシシラ ン、 水分散 性シリ カには日産化学社製 「スノーテック- N」 、 チタニウム化合物 にはチタンフッ化水素酸、 水系ァク リル樹脂にはポリ アク リル酸を 用いた。
( c ) 化成処理液(C ) :
シランカ ップリ ング剤を 5g/L、 水分散性シリ カを 1. 0g/L、 ジルコ ニゥム化合物をジルコニウムイオンで 0. 5g /し、 水系ァク リル樹脂を 25g /し、 リ ン酸を 0. 5g/L含む水溶液を作成し、 化成処理液と した。 なお、 シラ ンカ ップリ ング剤には γ -ダリ シ ドキシプロ ピルト リ メ トキシシラン、 水分散性シリ カには日産化学社製 「ス ノーテック- Ν J 、 ジルコニウム化合物には炭酸ジルコ二ルアンモニゥム、 水系ァ ク リル榭脂にはポリ アタ リル酸を用いた。
( d) 化成処理液(D ) :
本発明の比較と して、 市販の塗布ク 口メー ト処理である 日本パー 力ライ ジング社製 「ZM_1300AN」 を用いた。
( e ) 化成処理液(E ) :
本発明の比較と して、 市販のリ ン酸亜鉛処理である 日本パーカラ イジング社製 「パルボン ド」 を用いた。
3. リ ン酸アルミ顔料含有塗料
顔料を全く含まない市販のポリ エステル系、 ウ レタン系、 ェポキ シ系のク リヤー塗料に、 リ ン酸アルミ系顔料と必要に応じて防鲭顔 料を添加し、 攪拌することで、 表 1に示す組成の塗料を作成した。 リ ン酸アルミ系顔料にはティカ社製 「K-G105」 を使用した。 防鲭顔 料には、 リ ン酸亜鉛系防鲭顔料として東邦顔料社製 「NP- 530」 を( 表 1中には 「リ ン酸 Zn」 と記載)、 カルシウムィオン交換性シリカと して Grace社製 「 Shi e ldex - C303」 を(表 1中には 「Ca- Si」 と記載)、 クロム系防鲭顔料として市販のス トロンチウムクロメー トを(表 1中 には 「Sr- Cr」 と記載)それぞれ使用した。 各顔料の添加量は表 1中 に記载する。 また、 必要に応じて体質顔料と して、 市販の微粒シリ 力と して日本ァエロジル社製 「ァエロジル 300」 (表 1中には 「シリ 力」 と記載)と、 白色顔料である酸化チタンと して石原産業社製 「C R - 95」 (表 1中には 「チタン白」 と記載)を添加した。 また、 各顔料 の添加量は表 1中に記載する。
4. 上塗り塗料
市販のポ リ エステル系上塗り塗料である日本ペイ ン ト社製 「FL10 0HQJ を使用した。 色は白色系のものを使用した。
5. 裏面塗料
市販のポリエステル系上塗り塗料である 日本ペイント社製 「FL10 0HQJ を使用した。 色はグレー色系のものを使用した。
6. プレコー ト金属板の作成方法
各種金属板を FC-364S (日本パ—力ライジング製)の 2質量%濃度、 6 0°C温度の水溶液中に 10秒間浸漬するこ とで脱脂を行い、 水洗後、 乾燥した。 そして、 化成処理液(A)、 (B )、 (C )及び(D)をロールコー ターにて金属板の両面に塗布し、 熱風乾燥炉で乾燥して化成処理皮 膜層を得た。 化成処理液の付着量は、 化成処理液(A)、 (B )の場合は 、 乾燥皮膜全体の付着量が 25mg/m2となるように処理した。 化成処 理液(C)の場合は、 金属クロム換算で付着量が 50mg/m2となるように 塗装した。 化成処理液(D )の場合は、 乾燥皮膜全体の付着量が 200mg /m2となるように処理した。 化成処理液(E )を用いた試験片は、 化成 処理液(E )中に脱脂した金属板を 2分間浸漬し、 熱風乾燥炉にて乾燥 して化成処理皮膜層を得た。 化成処理(E )の付着量は、 リ ン酸亜鉛 の付着量が 2g/m2となるように被覆した。 化成処理乾燥時の到達板 温は 60°Cと した。
次に、 化成処理をした各種金属板の片面に、 リ ン酸アルミ系顔料 を含む塗料を口一ルコーターにて乾燥後の膜厚が 5 ^ mとなるよ うに 塗装し、 更に他方の面には裏面塗料を口一ルコ一ターにて塗装乾燥 後の膜厚で 5 μ ηιとなるように塗装し、 熱風を吹き込んだ誘導加熱炉 にて金属板の到達板温が 210°Cとなる条件で乾燥硬化することで塗. 膜層を得た。 乾燥焼付後に塗装された金属板へ水をスプレーし、 水 冷した。 更に、 リ ン酸アルミ系顔料を含む塗膜層上に、 上塗り塗料 を口一ルコーターにて乾燥後の膜厚が 15 μ mとなるように塗装し、 熱風を吹き込んだ誘導加熱炉にて金属板の到達板温が 230°Cとなる 条件で乾燥焼付した。 乾燥焼付後に塗装された金属板へ水をスプレ 一し、 水冷することで、 供試材であるプレコート金属板を得た。
表 1
リン酸アルミ系顔料を含む塗 組成
防鲭顔料 体質顔料 顔种
No. 化成 リン酸アルミ系顔料の添加量
金属板
処理 (樹脂固形分 100質量部 刀 添ノ
、 5 員 櫂類 i f脂 fif 哲骨
' 類 に対する質量部) 十 哲貝备 ス^、 "十ス暂畏 ρμ、 に ^[チる暫景
1 GI A ;。リエステル 20 、 80
2 GI B リエステル 20 d fil¾ 80
3 GI c 'リェス亍ル 1 力 π
4 GI c ス亍ル 10 10
5 GI c " エスチル 20 カ
6 GI c りエステ) 50 力 去 力
7 GI c エステル 100 ¾^" n on
8 GI c エス亍ル in
9 GI c リエステル 20 Χ0 力
本 10 GI c ホ。リエス亍ル 20 去 ' 力 40 発 11 GI c ホ。リエステル 20 ( a-S 50 去 力 π 70 明 12 GI c ホ。リエステル 20 ηπ 不 120 例 13 GI C 。 エステル 20 n 30
14 GI c エステル 20 fin
15 GI c エステル 20 キ々ソ
16 GI c ス亍ル リノ ム ou 木 力
17 GI c ήノレ^ d o
18 GI c エホ。 * 20 Ca-Si 50 未添加 70
19 EG c ホ。リエステル 20 Ca-Si 50 未添加 70
20 GL c ホ。リエステル 20 Ca-Si 50 未添加 70
21 SD c ホ。リエステル 20 Ca-Si 50 未添加 70
22 CR c ホ。リエステル 20 Ca-Si 50 未添加 70
23 GI c ホ。リエステル 未添カロ 未添加 未添加 0
24 GI c ホ。リエステル 150 未添加 未添加 150 比
25 GI c なし 未添加 未添カロ 未添加 0 較
26 GI D ホ リエステル 20 Ca-Si 50 未添加 70 例
27 GI D ホ。リエステル » 20 Sr-Cr 50 未添加 70
28 GI E ホ。リエステル 20 Ca-Si 50 未添加 70
このよ うにして作成したプレコート金属板について、 以下の評価 試験を実施した。 なお、 いずれの試験についても、 リ ン酸アルミ系 顔料を含む塗料を塗装した面を評価面として試験を実施した。
1. 塗膜加工密着性試験
作成したプレコート金属板を、 180° 折り 曲げ加工を実施し、 カロ ェ部の塗膜を 20倍ルーペで観察し、 塗膜の割れの有無を調べた。 な お、 折り曲げ試験の際には、 リ ン酸アルミ系顔料を含む塗料を塗装 した面が外側となるよ うに曲げ加工を実施した。 また、 加工部に粘 着テープを貼り付け、 これを勢い良く剥離したときの塗膜の残存状 態を目視にて観察した。 なお、 この試験では 2回テープ剥離を実施 した。 折り曲げ加工は、 20°C雰囲気中で、 0T加工とした。
塗膜割れの評価は、 塗膜割れの全く ない時を◎、 塗膜に極小さな 割れが:!〜 3個程度ある時を〇、 塗膜に極小さな割れが全面にある時 を△、 塗膜に目視でも明確な大きな割れが加工部全面にある時を X として評価した。
また、 テープで剥離後の塗膜残存状態の評価は、 全く剥離せずに 金属板上に残存している場合を◎、 塗膜が部分的に僅かに剥離して いる場合を〇、 塗膜が部分的に激しく剥離している場合を△、 折り 曲げ加工部のほぼ全面にわたって剥離が認められる場合を Xと評価 した。
さらに、 プレコート金属板を 0T加工した後、 沸縢水に 1時間浸漬 し、 取り出して 24時間放置後に塗膜の加工部テープ剥離を行った。 塗膜残存状態の評価は、 全く剥離せずに金属板上に残存している場 合を◎、 塗膜が部分的に僅かに剥離している場合を〇、 塗膜が部分 的に激しく剥離している場合を△、 折り曲げ加工部のほぼ全面にわ たって剥離が認められる場合を Xと評価した。
2. ビー ドによる塗膜かじり試験 プレコ一ト金属板をプレス成形したときに、 プレス金型でプレコ 一ト金属板の塗膜がかじることによって発生する塗膜の剥離を再現 する試験方法である 「ビードによる塗膜かじり試験法」 (公開技報 9 6 - 1078 )を実施した。 まず、 作成したプレコー ト金属板を 30mm (幅) X 300mm (長さ)の試験片に切り出し、 この試験片を平面の金型と半 径 4mmRのビー ドを設けた金型とで挟み込む。 この際に試験片のリ ン 酸アルミ系顔料を含む塗料を塗装した面(評価面)に金型のビードが 押し付けられるように挟み込み、 さ らに l t onの荷重を加えて金型の ビー ド部をプレコー ト金属板の評価面に押し付けた。 この状態で、 プレコ一ト金属板を 200mm/m inの速度で引き抜き、 ビードにて擦ら れたプレコート金属板の評価面の塗膜剥離状態を目視にて観察し、 評価した。
評価は、 塗膜が全く剥離していない場合を◎、 極部分的に剥離し ている場合を〇、 ビードで擦られた部分の面積率にして 20%程度以 上が剥離している場合を△、 全面剥離している場合を Xとした。 3. 耐食性 験
作成したプレコー ト金属板のリ ン酸アルミ系顔料を含む塗料を塗 装した面に、 力ッターにて塗膜を貫通して金属原板まで貫通する力 ッ ト傷を入れ、 更に、 端面部については、 切断時の返り(パリ)が裏 面塗料を塗装した面にく るように(下パリ となるよ うに)切断して、 耐食性試験用サンプルを作成した。 そして、 J I S K5400の 9. 1記載の 方法で、 塩水噴霧試験を実施した。 塩水は、 リ ン酸アルミ系顔料を 含む塗料を塗装した面に噴霧した。 試験時間は、 プレコート金属板 の原板が冷間圧延鋼板の場合には 120時間、 電気亜鉛めつき鋼板の 場合には 240時間、 溶融亜鉛めつき鋼板、 55%合金化アルミ亜鉛めつ き鋼板、 Zn-11%アルミ -3%マグネシゥム -0. 2%シリ コンめっき銅板の 場合には 360時間と した。 W 力ッ ト部の塗膜の評価方法は、 カッ ト片側の最大膨れ幅が lmm未 満の場合に◎、 2mm以上 3mm未満の場合に〇、 3mm以上 5mm未満の場合 に△、 5mm以上の場合に Xと評価した。
また、 切断端面部の評価方法は、 端面からの膨れ幅が 2mm以内の 場合には◎、 2mm以上 3mm未満の場合には〇、 3mm以上 5mm未満の場合 には△、 5mm以上の場合には Xと評価した。
以下、 評価結果について詳細を記載する。
表 2
評価試験結果
塗膜力 ] __L ¾ ビードに 耐食お
No. 備 考
剥離 耐水 カッ ト
端面部
評価 評価 評価 かじり試験 部
1 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 〇
2 ◎ ◎ ◎ ◎ 〇
3 ◎ ◎ ◎ 〇 〇〜△ Δ
4 ◎ ◎ ◎ 〇 〇〜△ Δ
5 ◎ ◎ ◎ ◎ 〇〜△ △
6 ◎ ◎ ® ◎ 〇〜△ △
7 ◎ ◎ ◎ 〇〜△ Δ 一
8 〇 ◎ ◎ ◎ 〇〜△ Δ
9 ◎ ® ◎ ◎ 〇 〇〜△
本 10 ◎ ◎ ◎ ◎ 〇
発 11 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
明 12 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 一 例 13 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ スクラッチ性が向上
14 △ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ スクラッチ性が向上
15 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 白色度が向上
16 ◎ ◎ ◎ ◎ 〇 〇〜△
17 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
18 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
19 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
20 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
21 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
22 © ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
23 ◎ ◎ ◎ X X X リン アル カロ
24 Δ
比 ◎ 〇 ◎ △ X リン酸 7ルミ過剰添加
25 Δ
較 ◎ , 〇 X Δ ~ X X リン酸アルミ含有塗膜無し
26
例 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ クロメ-ト系化成処理
27 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ クロメ-ト系化成処理
28 〇 〇 Δ X Δ Δ リン酸亜鉛系化成処理 作成したプレコ一ト金属板の評価試験結果を表 2に記載する。 本 発明のプレコ一ト金属板(本発明例- No.:!〜 22)は、 リ ン酸亜鉛処理 等の従来のノ ンク ロメ一ト化成処理を用いたもの(比較例 - No.28)と 比べて、 ビー ドによる塗膜のかじり試験で塗膜が剥離しにく く好適 である。 更に、 化成処理皮膜上の塗膜層にリ ン酸アルミ系料が未添 加のもの(比較例 _Νο·23)やリ ン酸アルミ系顔科が樹脂固形分 100質 量部に対して 1質量部未満のもの(比較例- No.24)と比べても、 ビー ドによる塗膜のかじり試験で塗膜が剥離しにく く好適である。 また 、 本発明のプレコート金属板は、 化成処理皮膜層中にリ ン酸イオン を含むことで、 耐食性が向上し、 よ り好適である(本発明例- No.1、 No.11との比較)。 塗料中にリ ン酸アルミ系顔料に加えて防鲭性顔料 を添加したもの(本発明例- No.9〜16)は、 添加していないもの(本発 明例- Νο·3〜8)に比べて、 耐食性が向上し好適である。 特に、 防鲭 顔料がカルシウムイオン交換性シリカ(本発明例- No.1、 2、 9〜15、 17〜22)であると耐食性がよ り向上し、 しかも、 従来のクロメート 系化成処理をしたもの(比較例- No.26、 27)と同等の耐食性を有する ため、 好適である。 産業上の利用可能性
本発明によ り、 環境上の影響が懸念される 6価クロムを使用せず に、 塗膜の加工密着性、 耐食性に優れ、 プレス成形に非常に適した プレコー ト金属板を提供することが可能となった。 従って、 本発明 は、 工業的価値の極めて高いものであるといえる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 固形分と して、 (a )シランカップリ ング剤又はその加水分解 縮合物の少なく とも一方、 (b )水分散性シリカ、 (c )ジルコニウム化 合物又はチタニウム化合物の少なく とも一方、 及び(d )水溶性樹脂 を必須成分と して含む処理液を塗布 · 乾燥させてなる化成処理皮膜 層を金属板の片面もしく は両面に有し、 更にその上に、 樹脂固形分 100質量部に対してリ ン酸アルミ系顔料を 1〜: L40質量部含む塗膜層 を形成してなることを特徴とするプレス成形性に優れるプレコ一ト 金属板。
2 . 前記処理液中に、 更にリ ン酸イオンを含む請求項 1記載のプ レス成形性に優れるプレコ一ト金属板。
3 . 前記塗膜層中に含まれる リ ン酸アルミ系顔料が ト リポリ リ ン 酸二水素アルミニゥムである請求項 1記載のプレス成形性に優れる プレコー ト金属板。
4 . 前記塗膜中に、 リ ン酸アルミ系顔料に加えて防鲭顔料を含み 、 且つリ ン酸アルミ系顔料と防鲭顔料の合計含有量が樹脂固形分 10 0質量部に対して 140質量部以下である請求項 1又は 3に記載のプレス 成形性に優れるプレコ一ト金属板。
5 . 前記塗膜中に含有される防鲭顔料がカルシウムイオン交換性 シリ力である請求項 4記載のプレス成形性に優れるプレコ一ト金属 板。
6 . 金属板が、 片面又は両面にめっき層を有する金属板であるこ とを特徴とする請求項 1乃至 5のいずれか 1項に記載のプレス成形性 に優れたプレコ一ト金属板。
7 . 金属板の片面もしくは両面に、 ( a )シランカツプリ ング剤及 び/又はその加水分解縮合物、 (b )水分散性シリカ、 (c )ジルコニゥ ム化合物及び/又はチタ二ゥム化合物、 及び(d)水溶性樹脂を必須成 分と して含む処理液を塗布し、 乾燥させることで化成処理皮膜層を 形成させ、 更にその上に、 樹脂固形分 100質量部に対してリ ン酸ァ ルミ系顔料を 1〜 140質量部含有する塗料を塗布、 乾燥硬化させるこ とを特徴とするプレス成形性に優れるプレコ一ト金属板の製造方法
8 . 前記処理液が、 更にリ ン酸イオンを含む請求項 7に記載のプ レス成形性に優れるプレコ一ト金属板の製造方法。
9 . 前記塗料が、 防鲭顔料を更に含有し、 該防鲭顔料と リ ン酸ァ ルミ系顔料の合計含有量が樹脂固形分に対して 140質量部以下であ る請求項 7記載のプレス成形性に優れるプレコー ト金属板の製造方 法。
1 0 . 請求項 1〜 6のいずれか 1項に記載のプレコート金属板を 切断し、 さらにプレス成形して得られる、 外観に塗膜層を有する成 形品。
1 1 . 請求項 1〜6のいずれか 1項に記載のプレコート金属板を 切断し、 さ らにプレス成形し、 得られる成形品の塗膜層を除去する ことなく保持する、 成形品の製造方法。
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