WO2015012290A1 - 塗料組成物、塗膜、および塗装鋼板 - Google Patents

塗料組成物、塗膜、および塗装鋼板 Download PDF

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洋一 戸崎
奨 吉田
坂本 聡明
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Definitions

  • the present invention relates to a coating composition, a coating film formed using this coating composition, and a coated steel sheet having a coating film formed using this coating composition.
  • Coated steel sheets coated with cold-rolled steel sheets and plated steel sheets as base materials are also called pre-coated metals, and are used in various applications such as air conditioner outdoor units, home appliance exteriors for water heaters, exterior building materials such as roofs and walls. It is used.
  • the surface of the coated steel sheet including the galvanized steel sheet is usually coated with a rust preventive paint in order to improve corrosion resistance and prevent rusting.
  • a rust preventive paint in order to improve corrosion resistance and prevent rusting.
  • chromium-containing paints as anti-corrosion paints.
  • the formation of rust can be suppressed by forming a chromium-containing coating film.
  • the use of chromium has been restricted due to concerns about adverse environmental effects. Therefore, various coating materials containing vanadium compounds such as metal vanadate as rust preventive agents other than chromium compounds have been proposed.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose the use of a rust preventive pigment that is a combination of a compound that releases phosphate ions and a compound that releases vanadate ions as a rust preventive pigment that does not contain chromium.
  • the coating film formed from the rust preventive pigment not containing chromium has a problem that the corrosion resistance is not sufficient for application to outdoor applications such as outdoor units.
  • Patent Documents 3 and 4 contain, as anticorrosive pigments not containing chromium, (1) vanadium compounds, (2) metal silicates, and (3) anticorrosive pigments composed of phosphate metal salts.
  • An antirust coating composition is disclosed.
  • these rust preventive coating compositions also have room for improvement because the corrosion resistance is not sufficient for application to outdoor use, as with the rust preventive paints disclosed in Patent Documents 1 and 2.
  • the coating film As a means for improving the corrosion resistance of the rust preventive coating composition, it is effective to increase the content of the vanadium compound which is a rust preventive pigment.
  • vanadium compounds particularly monovalent or divalent cation salts of vanadic acid, have high water solubility, the coating film tends to absorb moisture when incorporated in a large amount. As a result, there has been a problem that the moisture resistance of the coating film is lowered and the swelling is generated in the coating film. Such swelling of the coating film also causes a decrease in corrosion resistance.
  • Patent Document 5 describes the electrical conductivity of a 1% by mass aqueous solution of a calcium vanadate (c) containing a paint-forming resin (a), a crosslinking agent (b) and calcium vanadate (c). 200 to 2,000 ⁇ S / cm, and the content of calcium vanadate (c) is 50 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the coating resin (a) and the crosslinking agent (b).
  • a coating composition is disclosed, and a rust-proof coating composition containing no chromium and having both corrosion resistance and moisture resistance has been proposed.
  • Patent Document 6 discloses at least one vanadium compound selected from the group consisting of a film-forming resin (a), a crosslinking agent (b), vanadium pentoxide, and an alkaline earth metal vanadate. (C) and a rust preventive accelerator (d), wherein the vanadium compound (c) has a conductivity of 200 ⁇ S / cm to 2,000 ⁇ S / cm at a temperature of 25 ° C. in a 1 mass% aqueous solution.
  • the total content of the vanadium compound (c) is 5 with respect to a total of 100 parts by mass of the solid content of the coating film-forming resin (a) and the solid content of the crosslinking agent (b).
  • the rust inhibitor (d) is at least one compound selected from the group consisting of a water-soluble compound (d-1) and a chelate-forming compound (d-2), Rust prevention accelerator (d)
  • the total content of the water-soluble compound (d-1) is 1 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the solid content of the coating film-forming resin (a) and the solid content of the crosslinking agent (b).
  • the chelate-forming compound (d-2) has a plurality of coordination sites, and these coordinations Disclosed is a coating composition in which a site is a compound coordinated to one metal ion. Furthermore, the coating composition has excellent corrosion resistance and moisture resistance over a long period of time, and shows good results in a short-term corrosion resistance test.
  • the above coating composition is proposed It is.
  • Patent Document 7 discloses a coating composition containing (A) a hydroxyl group-containing coating film-forming resin, (B) a crosslinking agent, and (C) a rust preventive pigment mixture, Phosphoric acid, phosphorous acid, wherein C) is (1) at least one vanadium compound selected from the group consisting of vanadium pentoxide, calcium vanadate, magnesium vanadate and ammonium metavanadate, (2) at least magnesium A phosphate metal salt which is a salt of at least one acid selected from the group consisting of acid and tripolyphosphoric acid, and (3) magnesium ion-exchanged silica, and the resin (A) and the cross-linking agent (B 3) to 50% by mass of the vanadium compound (1), 1 to 50% by mass of the phosphate metal salt (2), and the magnesium A quantity from 1 to 150% by weight of Ion exchange silica (3), and the amount of rustproof pigment mixture (C) is 10 to 150% by weight, the coating composition is disclosed.
  • C is (1) at
  • “acid rain” causes corrosion of the coated steel sheet.
  • “acid rain” means that acid atmosphere originated from sulfur dioxide (SO 2 ), nitrogen oxide (NO x ), etc. is dissolved in rain, snow, fog, etc. It refers to the phenomenon of acidification or the phenomenon of the environment becoming more acidic than usual. In addition, several hundred to several thousand kilometers may be transported across the border from when acid rain-causing substances are released until it falls as acid rain. It is expected to increase in the future. Further, the acid rain-causing substance is absorbed by the water film in an environment with condensation and moisture, so that the environment may be oxidized and corrosion may proceed.
  • the coated steel sheet having a coating film formed using the coating composition described in Patent Documents 5 to 7 is excellent in short-term and long-term corrosion resistance in a neutral pH range, the corrosion resistance in acidic environmental conditions has not yet been improved. There is room. Furthermore, when applying the coated steel sheet to the outdoor unit or the like, not only the above corrosion resistance, but also boiling water resistance, to the flat steel sheet provided with a rust-proof coating obtained by coating a rust-proof paint on the flat steel sheet, It is also required to have moisture resistance and chemical resistance.
  • the present inventors have made and studied various rust preventive coating compositions in order to solve the above problems.
  • the rust preventive coating composition containing the specific amount of the vanadium compound whose electrical conductivity and pH are adjusted within a predetermined range and the specific amount of the magnesium triphosphate, it is possible in an acidic environment condition. It has been found that a coating film with improved corrosion resistance can be formed, and that the above problem of improving corrosion resistance under acidic environmental conditions can be solved while having the necessary properties for a pre-coated steel sheet.
  • the present invention can form a coating film having corrosion resistance and moisture resistance under acidic environmental conditions, and hardly causes corrosion on the coating film formation target (coating object) under acidic environmental conditions.
  • An object is to provide a coating composition.
  • Another object of the present invention is to provide a coating film having the corrosion resistance and moisture resistance under acidic environmental conditions and formed using the coating composition, and a coated steel sheet having the coating film.
  • the present invention is as follows.
  • the vanadium compound (c) has a 1% by mass aqueous solution having a pH of 6.5 to 11, and the content of the tertiary magnesium phosphate (d) is the film-forming resin (a). of Is 1 to 150 parts by weight per 100 parts by weight of the solid content of the solid content and the crosslinking agent (b), the coating composition.
  • the content of the extender pigment (e) is 1 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the coating film-forming resin (a) and the crosslinking agent (b). Paint composition.
  • the coating film-forming resin (a) has a number average molecular weight of 2,000 to 10,000, a glass transition temperature of 60 to 120 ° C., a hydroxyl group-containing epoxy resin, and a number average molecular weight of 2
  • the cross-linking agent (b) includes, on average, one block polyisocyanate compound (f) obtained by blocking an isocyanate group of a polyisocyanate compound with an active hydrogen-containing compound, and one methylol group or imino group in one molecule. Including at least one selected from the group consisting of the amino resin (g) having the above, the content of the crosslinking agent (b) is based on 100 parts by mass of the solid content of the coating film-forming resin (a).
  • [5] The coating composition according to [4], wherein the polyisocyanate compound is an aromatic polyisocyanate compound.
  • the content is any one of [1] to [5], which is 0.1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the coating film-forming resin (a) and the crosslinking agent (b).
  • the coating material which can form the coating film which has the corrosion resistance in acidic environment conditions, and moisture resistance, and cannot produce corrosion on the coating-film formation target object (coating object) in acidic environment conditions
  • a composition can be provided.
  • it has the corrosion resistance in acidic environmental conditions, and moisture resistance, and can provide the coating steel plate which has the coating film formed using the said coating composition, and the said coating film.
  • the coating composition of the present invention comprises a film-forming resin (a), a crosslinking agent (b), at least one vanadium compound (c) selected from the group consisting of alkaline earth metal vanadate, Containing magnesium triphosphate (d). Moreover, additives, such as an adhesive improvement component and an extender, may be contained as needed.
  • the film-forming resin (a) used in the coating composition of the present invention is a thermosetting resin.
  • the thermosetting resin is not particularly limited as long as it has a functional group capable of reacting with a crosslinking agent (b) described later and has a film-forming ability.
  • an epoxy resin and a modified product thereof (acrylic) Modified epoxy resins, etc.); polyester resins and modified products thereof (urethane modified polyester resins, epoxy modified polyester resins, silicone modified polyester resins, etc.); acrylic resins and modified products thereof (silicone modified acrylic resins, etc.); urethane resins and modified products thereof (Epoxy-modified urethane resin, etc.); Phenol resin and its modified products (acrylic-modified phenolic resin, epoxy-modified phenolic resin, etc.); Phenoxy resin; Alkyd resin and its modified products (urethane-modified alkyd resin, acrylic-modified alkyd resin, etc.); Fluorine Resin; Polyphenylene ether It can be mentioned resins polyetherimide resins; resin; polyamideimide resin. These resins may be used alone or in combination of two or more.
  • the film-forming resin (a) an epoxy resin, a polyester resin or the like can be used from the viewpoint of the balance between the bending processability of the obtained coating film and the moisture resistance, corrosion resistance, and weather resistance of the obtained coating film. It is possible to use a thermosetting resin such as a modified product, and one or more selected from these can be used.
  • a thermosetting resin such as a modified product, and one or more selected from these can be used.
  • the thermosetting resin at least one selected from a hydroxyl group-containing epoxy resin, a hydroxyl group-containing polyester resin, and a modified product containing a hydroxyl group is used.
  • the epoxy resin, the polyester resin and these modified products have a hydroxyl group, various amino resins and various isocyanate compounds can be selected as the crosslinking agent (b).
  • a variety of physical properties can be imparted to the coating film by selecting a crosslinking agent (b) having desired properties from various crosslinking agents (b), which is particularly preferable.
  • the number average molecular weight (Mn) of the hydroxyl group-containing epoxy resin is preferably 1,400 to 15,000, more preferably 2,000 to 10,000. 2,000 to 4,000 is particularly preferable.
  • the hydroxyl group-containing epoxy resin has a glass transition temperature (Tg) of preferably 60 to 120 ° C., more preferably 60 to 85 ° C.
  • Tg glass transition temperature
  • the number average molecular weight (Mn) of the hydroxyl group-containing polyester resin (including the modified hydroxyl group-containing polyester resin) is preferably 1,800 to 40,000, and preferably 2,000 to 30,000. More preferred is 10,000 to 20,000.
  • the glass transition temperature (Tg) of the hydroxyl group-containing polyester resin is preferably 0 to 80 ° C., more preferably 10 to 40 ° C.
  • Mn number average molecular weight of the hydroxyl group-containing epoxy resin and / or acid group-containing polyester resin to be used
  • Mn number average molecular weight of the hydroxyl group-containing epoxy resin and / or acid group-containing polyester resin to be used
  • Mn number average molecular weight of the hydroxyl group-containing epoxy resin and / or acid group-containing polyester resin to be used
  • the crosslinking reaction with the crosslinking agent (b) described later proceeds sufficiently,
  • the moisture resistance becomes sufficient, and accordingly, the corrosion resistance can be secured, and the resulting coating composition has an appropriate viscosity and the handleability becomes good.
  • elution of the vanadium compound and tribasic magnesium phosphate contained in the coating film becomes appropriate, and the corrosion resistance under acidic environment conditions becomes favorable, which is preferable.
  • the glass transition temperature (Tg) of the hydroxyl group-containing epoxy resin and / or hydroxyl group-containing polyester resin used is within the above range, the moisture resistance of the coating film is not excessively increased, and the moisture resistance of the coating film is increased. It becomes sufficient and the corrosion resistance is also good.
  • hydroxyl group-containing epoxy resins examples include trade names “jER1004”, “jER1007”, “E1255HX30” (bisphenol A skeleton), “YX8100BH30”, etc., manufactured by Mitsubishi Chemical. (Where “jER” is a registered trademark).
  • examples of the hydroxyl group-containing polyester resin include, for example, trade names “Beckolite 47-335” manufactured by DIC, trade names “Byron 220”, “Byron UR3500”, “ Byron UR5537 “,” Byron UR8300 “, etc. can be mentioned (where" Byron "is a registered trademark).
  • the number average molecular weight (Mn) is a value calculated based on the molecular weight of standard polystyrene from a chromatogram measured by gel permeation chromatography (GPC).
  • the glass transition temperature (Tg) is a value measured using a thermal analyzer (trade name “TMA100 / SSC5020” manufactured by Seiko Instruments Inc.).
  • the content of the film-forming resin (a) in the coating composition of the present invention is usually 10 to 80% by mass, preferably 20 to 70% by mass, based on the total solid content. By being 10 mass% or more, bending workability, coating workability, and coating film strength are improved. Moreover, sufficient corrosion resistance can be obtained because content of film-forming resin (a) is 80 mass% or less.
  • the coating composition of the present invention may contain a thermoplastic resin (j) as a resin other than the film-forming resin (a).
  • the thermoplastic resin (j) include chlorinated olefin resins such as chlorinated polyethylene and chlorinated polypropylene; homopolymers or copolymers containing vinyl chloride, vinyl acetate, vinylidene chloride and the like as monomer components; Resin; acetal resin; alkyd resin; chlorinated rubber resin; modified polypropylene resin (anhydride modified polypropylene resin, etc.); fluororesin (for example, vinylidene fluoride resin, vinyl fluoride resin, copolymer of fluorinated olefin and vinyl ether) , A copolymer of a fluorinated olefin and a vinyl ester) and the like.
  • the thermoplastic resin (j) only one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination. By using the thermoplastic resin (j) in combination, the physical
  • Crosslinking agent (b) The crosslinking agent (b) reacts with the thermosetting resin to form a cured coating film.
  • the crosslinking agent (b) include a blocked polyisocyanate compound (f) obtained by blocking an isocyanate group of a polyisocyanate compound with an active hydrogen-containing compound, an amino resin (g), a phenol resin, and the like. It is preferable to use at least one selected from the group consisting of an isocyanate resin (g) and an amino resin (g) having one or more methylol groups or imino groups on average in one molecule.
  • polyisocyanate compound which comprises the said polyisocyanate compound and the said block polyisocyanate compound (f)
  • a conventionally well-known thing can be used.
  • cyclized polymer (isocyanurate type) of each diisocyanate
  • an isocyanate biuret body (biuret type) and an adduct type.
  • a polyisocyanate compound may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
  • the isocyanurate type polyisocyanate compound is one of those preferably used in the present invention.
  • polyisocyanate compound it is preferable to use an aromatic polyisocyanate compound containing one or more aromatic functional groups in the molecule.
  • aromatic polyisocyanate compound By using an aromatic polyisocyanate compound, the moisture resistance of the coating film can be improved and the coating film strength can be improved.
  • Preferred aromatic polyisocyanate compounds include 2,4- or 2,6-diisocyanatotoluene (TDI), 2,2′-, 2,4′- or 4,4′-diisocyanatodiphenylmethane ( MDI), xylene diisocyanate (XDI), naphthalene diisocyanate (NDI), and the like.
  • the isocyanate group content measured according to JIS K 7301-1995 of the polyisocyanate compound constituting the block polyisocyanate compound (f) is usually 3 to 20% in the solid content of the polyisocyanate compound, preferably Is 5 to 15%.
  • the isocyanate group content is at least the lower limit of the above preferred range, the curability of the coating film is sufficient, which is preferable.
  • the isocyanate group content is not more than the upper limit of the above preferable range, the crosslinking density of the obtained coating film becomes appropriate and the corrosion resistance becomes good, which is preferable.
  • the active hydrogen-containing compound (blocking agent) used in the block polyisocyanate compound (f) is not particularly limited, and is —OH group (alcohols, phenols, etc.), ⁇ N—OH group (oximes, etc.), ⁇ N—H groups (amines, amides, imides, lactams, etc.), compounds having —CH 2 — groups (active methylene groups), and azoles can be mentioned.
  • the heat dissociation temperature of the block polyisocyanate compound (f) depends on the type of polyisocyanate compound and active hydrogen-containing compound constituting the block polyisocyanate compound (f), the presence or absence of a catalyst, and the amount thereof.
  • the dissociation temperature by heat ( A blocked polyisocyanate compound (f) having a catalyst-free state) of 120 to 180 ° C. is preferably used.
  • Examples of the blocked polyisocyanate compound (f) having a dissociation temperature of 120 to 180 ° C. include trade names “Desmodur BL3175” and “Desmotherm 2170” manufactured by Sumika Bayer Urethane (where “ “Death Module” and “DESMOTHERM” are registered trademarks).
  • a melamine resin As said amino resin (g), a melamine resin, a urea resin, etc. can be mentioned, Especially, a melamine resin is used preferably.
  • the “melamine resin” generally means a thermosetting resin synthesized from melamine and an aldehyde, and has three reactive functional groups —NX 1 X 2 in one molecule of the triazine nucleus.
  • the reactive functional group is —N— (CH 2 OR) 2 [R is an alkyl group, the same shall apply hereinafter]; the reactive functional group is —N— (CH 2 OR) (CH 2 OH) containing methylol group; reactive functional group containing —N— (CH 2 OR) (H); reactive functional group containing —N— (CH 2 OR) (CH 2 OH) and Four types of methylol / imino group types containing —N— (CH 2 OR) (H) or containing —N— (CH 2 OH) (H) can be exemplified.
  • a melamine resin having an average of one or more methylol groups or imino groups in the triazine nucleus (hereinafter referred to as melamine resin (g1)), that is, a methylol group type or an imino group type.
  • melamine resin (g1) a melamine resin having an average of one or more methylol groups or imino groups in the triazine nucleus
  • melamine resin (g1) a methylol / imino group type melamine resin or a mixture thereof.
  • the melamine resin (g1) is excellent in cross-linking reactivity with the coating film-forming resin (a) even in the absence of a catalyst, and a coating film with good moisture resistance can be obtained.
  • the melamine resin (g1) include a trade name “My Coat 715” manufactured by Nippon Cytec Industries.
  • the content of the crosslinking agent (b) in the coating composition of the present invention is preferably 10 to 80 parts by mass in terms of the solid content with respect to 100 parts by mass of the solid content of the film-forming resin (a).
  • the amount is preferably 20 to 70 parts by mass.
  • the content (in terms of solid content) of the crosslinking agent (b) is 80 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the solid content of the film-forming resin (a), a rust preventive pigment in the coating film Is sufficiently dissolved and corrosion resistance is improved.
  • the vanadium compound (c) which is a rust preventive pigment is a vanadate metal salt composed of at least one selected from the group consisting of alkaline earth metal vanadate and magnesium vanadate.
  • the vanadium compound (c) has a specific conductivity. Specifically, the conductivity of a 1% by mass aqueous solution thereof is 200 ⁇ S / cm to 2,000 ⁇ S / cm at a temperature of 25 ° C.
  • the vanadium compound (c) having an electric conductivity within this range exhibits appropriate solubility, it effectively prevents corrosion not only on the coated surface of the article to be coated (such as a steel plate) but also on the end surface. be able to.
  • the electrical conductivity is less than 200 ⁇ S / cm, the elution of the vanadium compound from the coating film to the article to be coated (such as a steel plate) is reduced, resulting in a decrease in corrosion resistance.
  • the electrical conductivity exceeds 2,000 ⁇ S / cm, the moisture permeability of the coating film becomes excessively high (water easily enters the coating film), and the moisture resistance of the coating film decreases, Corrosion resistance is also reduced.
  • the conductivity of a 1% by mass aqueous solution of the vanadium compound (c) is preferably 200 to 1,000 ⁇ S / cm.
  • the valence of vanadium in the vanadate metal salt is any of 3, 4, and 5.
  • Vanadic acid includes orthovanadate, and condensed vanadate such as metavanadate and pyrovanadate. is there.
  • As the alkaline earth metal vanadate calcium vanadate is preferred.
  • 1 mass% aqueous solution refers to a solution obtained by adding 1 g of a sample (for example, vanadium compound (c)) to 99 g of ion-exchanged water and stirring at room temperature for 4 hours.
  • a sample for example, vanadium compound (c)
  • the conductivity is a value obtained by measuring the conductivity of this 1% by mass aqueous solution at a temperature of 25 ° C. using an electric conductivity meter (for example, a conductivity meter “CM-30ET” manufactured by Toa DK Corporation).
  • the pH of the 1% by mass aqueous solution of the calcium vanadate is preferably 6.5 to 11.0, and more preferably 7.0 to 10.0. When the pH is within this range, a coating film exhibiting high corrosion resistance can be obtained even when the article to be coated is a cold-rolled steel sheet or a plated steel sheet containing zinc or aluminum. When the pH of a 1% by mass aqueous solution of calcium vanadate is outside the above range, corrosion of a substrate such as iron, zinc, or aluminum may be likely to occur.
  • 1% by mass aqueous solution has the same meaning as described above, and the pH is the value when the pH of the 1% by mass aqueous solution is measured using a pH meter (“F-54” manufactured by Horiba, Ltd.). Value.
  • content of the said vanadium compound (c) exceeds 50 mass parts with respect to a total of 100 mass parts of solid content of the film-forming resin (a) mentioned later and solid content of a crosslinking agent (b). It is 150 parts by mass or less, preferably 60 to 100 parts by mass.
  • content of the vanadium compound (c) is 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the coating film-forming resin (a) and the crosslinking agent (b)
  • the coating material steel plate
  • the content of the vanadium compound (c) exceeds 150 parts by mass, the moisture permeability of the coating film becomes excessively high and water easily enters the coating film, and the moisture resistance of the coating film decreases. Corrosion resistance decreases with decreasing humidity resistance.
  • the ratio of the specific vanadium compound (c), which is a rust preventive pigment, and the resin solid content composed of the film-forming resin (a) and the cross-linking agent (b) is within an appropriate range. By adjusting to, moisture resistance and corrosion resistance can be compatible at a high level.
  • the method for preparing the vanadium compound (c) used in the present invention is not particularly limited, and any method may be used.
  • the vanadium compound (c) is calcium vanadate
  • it can be obtained by mixing the calcium compound with vanadate and / or vanadium pentoxide in water and reacting them.
  • the solid obtained by the reaction (usually a white solid) may be subjected to treatments such as washing with water, dehydration, drying, and pulverization as necessary.
  • Examples of calcium compounds for preparing calcium vanadate include calcium carbonate, calcium hydroxide, calcium oxide, calcium chloride, calcium nitrate, calcium acetate, and calcium sulfate. Furthermore, calcium compounds of organic acids such as calcium formate are also preferably used. Examples of vanadate include, but are not limited to, potassium vanadate, sodium vanadate, and ammonium vanadate.
  • vanadine exhibiting a desired conductivity is obtained by adjusting the use ratio of the calcium compound and vanadate and / or vanadium pentoxide.
  • Calcium acid can be obtained.
  • two or more kinds of calcium vanadate having different electric conductivities may be mixed uniformly.
  • the vanadium compound (c) is magnesium vanadate
  • it can be obtained by mixing a magnesium compound with vanadate and / or vanadium pentoxide in water and reacting them.
  • the solid obtained by the reaction (usually a white solid) may be subjected to treatments such as washing with water, dehydration, drying, and pulverization as necessary.
  • magnesium compound for preparing magnesium vanadate examples include magnesium carbonate, magnesium hydroxide, magnesium oxide, magnesium chloride, magnesium nitrate, magnesium acetate and magnesium sulfate. Furthermore, magnesium compounds of organic acids such as magnesium formate are also preferably used. Examples of vanadate include, but are not limited to, potassium vanadate, sodium vanadate, and ammonium vanadate.
  • magnesium vanadate In the case of preparing magnesium vanadate by reacting a magnesium compound with vanadate and / or vanadium pentoxide, by adjusting the use ratio of the magnesium compound to vanadate and / or vanadium pentoxide, a desired ratio can be obtained. Magnesium vanadate showing electrical conductivity can be obtained. Further, in order to adjust the electrical conductivity within the above range, two or more kinds of magnesium vanadate having different electrical conductivity may be mixed uniformly.
  • Tertiary magnesium phosphate (d) is commercially available as an octahydrate, generally composed of “Mg 3 (PO 4 ) 2 .8H 2 O”. Further, tribasic magnesium phosphate (d) has a high pH buffering ability in the acidic region. For example, as shown in FIG. 3, the pH buffering ability in the acidic region can be obtained by using in combination with the vanadium compound (c). However, compared with the vanadium compound (c) alone, the corrosion resistance of the coating film under acidic environmental conditions can be increased by using the tertiary magnesium phosphate (d) in combination with the vanadium compound (c). The effect of improving is demonstrated.
  • FIG. 3 the pH buffering ability in the acidic region can be obtained by using in combination with the vanadium compound (c).
  • the corrosion resistance of the coating film under acidic environmental conditions can be increased by using the tertiary magnesium phosphate (d) in combination with the vanadium compound (c). The effect of improving is demonstrated.
  • FIG. 3 shows an aqueous solution composed of 0.7 mass% calcium vanadate and 0.3 mass% tribasic magnesium phosphate (d) as the vanadium compound (c), and 1 as the vanadium compound (c).
  • the pH buffering action in the acidic region of an aqueous solution of 0.0% by weight calcium vanadate is shown.
  • the experimental method for pH buffering action shown in FIG. 3 is as follows. [experimental method]: 1. Adjust the initial pH of the aqueous solution with hydrochloric acid or sodium hydroxide. 2. 1% by mass of a rust preventive pigment is added to an aqueous solution whose initial pH has been adjusted and stirred. 3. The pH is measured 24 hours after the 1% by mass aqueous solution of the rust preventive pigment prepared in the above “2.”.
  • FIG. 3 by using a rust preventive pigment whose pH for 24 hours after preparation of the aqueous solution is in the range of 6.5 to 11 indicated by a one-dot chain line, in the case of a cold rolled steel plate or a plated steel plate containing zinc or aluminum, A coating film showing high corrosion resistance is obtained. Therefore, as shown in FIG. 3, in the case where tribasic magnesium phosphate is used in combination with calcium vanadate rather than calcium vanadate alone, the buffering action in the acidic region near pH 3 is higher, so calcium vanadate. It is speculated that a coated steel sheet having a coating film using a coating composition containing bismuth and tribasic magnesium phosphate has improved corrosion resistance under acidic environmental conditions.
  • the content of tertiary magnesium phosphate (d) is converted based on the mass of “Mg 3 (PO 4 ) 2 ” even when the above octahydrate is used, and the content of the film-forming resin (a) 1 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the solid content and the solid content of the crosslinking agent (b).
  • the amount is less than 1 part by mass, the elution of tribasic magnesium phosphate (d) from the coating film to the steel sheet or the like to be coated is reduced. As a result, the pH buffering ability is lowered, and the corrosion resistance under acidic environmental conditions is lowered.
  • tribasic magnesium phosphate (d) is used in consideration of the pH buffering ability in the acidic region.
  • tricalcium phosphate alkaline earth metal salt, tricalcium phosphate is added in the same amount because there is less elution from the coating film to the steel plate, etc., to be coated compared to tribasic magnesium phosphate.
  • the pH buffering ability in the acidic region is insufficient, and as a result, the corrosiveness under acidic environmental conditions is lowered.
  • tertiary lithium phosphate and tertiary sodium phosphate are alkali metal phosphates
  • the moisture permeability of the coating film becomes excessively high and water easily enters the coating film, The moisture resistance of the coating film is lowered, and the corrosion resistance is lowered as the moisture resistance is lowered.
  • magnesium phosphates the pH in the aqueous solution is more alkaline than that of primary magnesium phosphate (Mg (H 2 PO 4 ) 2 .4H 2 O) and secondary magnesium phosphate (MgHPO 4 .3H 2 O).
  • a coated steel plate for example, PCM steel plate (pre-coated metal) having a coating film using a coating composition containing tertiary magnesium phosphate is used.
  • the corrosion resistance of the steel sheet)) under acidic environmental conditions is improved.
  • the total content of the tertiary magnesium phosphate (d) and the vanadium compound (c) is the mass of the vanadium compound (c) and the mass of “Mg 3 (PO 4 ) 2 ” of the tertiary magnesium phosphate (d) Is 51 to 210 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of the solid content of the film-forming resin (a) and the solid content of the crosslinking agent (b).
  • the vanadium compound (c) and the tertiary magnesium phosphate (d) are removed from the coating film ( Corrosion resistance is maintained because it is eluted in an appropriate amount to a PCM steel sheet or the like, and the moisture resistance of the coating film is also maintained.
  • the mass ratio of the vanadium compound (c) and the tribasic magnesium phosphate (d) is 60: 150 to 150: 1 when the tribasic magnesium phosphate (d) is converted as “Mg 3 (PO 4 ) 2 ”.
  • it is 60:50 to 150: 50, more preferably 60:25.
  • the mass ratio of the vanadium compound (c) and the tribasic magnesium phosphate (d) is 60: 150 to 150: 1 when the tribasic magnesium phosphate (d) is converted as “Mg 3 (PO 4 ) 2 ”. Therefore, both the corrosion resistance under acidic conditions and the corrosion resistance under normal neutral conditions can be improved.
  • the coating composition of the present invention may further contain an adhesion improving component that is at least one compound selected from the group consisting of a silane coupling agent, a titanium coupling agent, and a zirconium coupling agent. .
  • an adhesion improving component that is at least one compound selected from the group consisting of a silane coupling agent, a titanium coupling agent, and a zirconium coupling agent.
  • the adhesiveness-improving component is not particularly limited, and conventionally known components can be used.
  • adhesion improving components include silane coupling agents such as “DOW CORNING TORAY Z-6011” and “DOW CORNING TORAY Z-6040” manufactured by Toray Dow Corning (here , “DOW CORNING” is a registered trademark); titanium coupling agents such as Matsumoto Fine Chemical's trade names “Orgachix TC-401” and “Orgachix TC-750”; Matsumoto Fine Chemical's trade name “Olgatix” Zirconium-based coupling agents such as “ZC-580” and “Orugatics ZC-700”, among them, silane-based coupling agents are preferably used.
  • the content of the adhesion improving component is preferably 0.1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the film-forming resin (a) and the crosslinking agent (b).
  • the content of the adhesion improving component is 0.1 parts by mass or more, an effect of improving moisture resistance is obtained.
  • the storage stability of a coating composition becomes favorable because content of an adhesive improvement component is 20 mass parts or less.
  • the coating composition of the present invention may further contain extender pigments such as calcium carbonate, barium sulfate, clay, talc, mica, silica, alumina and bentonite.
  • extender pigments such as calcium carbonate, barium sulfate, clay, talc, mica, silica, alumina and bentonite.
  • the content of the extender pigment is preferably 1 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the film-forming resin (a) and the crosslinking agent (b).
  • the content of the extender pigment is 1 part by mass or more, the moisture resistance improving effect is obtained.
  • content of an extender is 40 mass parts or less, the moisture permeability of a coating film becomes suitable, the moisture resistance of a coating film becomes favorable, and corrosion resistance becomes favorable.
  • the coating composition of the present invention may contain a curing catalyst.
  • the curing catalyst include a tin catalyst, an amine catalyst, and a lead catalyst.
  • an organic tin compound is preferably used.
  • the organotin compound for example, dibutyltin dilaurate (DBTL), dibutyltin oxide, tetra-n-butyl-1,3-diacetoxystannoxane and the like can be used.
  • the coating composition of the present invention may contain a curing catalyst.
  • the curing catalyst in this case include acid catalysts such as carboxylic acid and sulfonic acid, and among them, dodecylbenzenesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid and the like are preferably used.
  • the content of the curing catalyst is usually 0.1 to 10 parts by mass and 0.1 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content of the film-forming resin (a) and the crosslinking agent (b). Part.
  • the content of the curing catalyst is 0.1 to 10 parts by mass, the storage stability of the coating composition is improved.
  • the coating composition of this invention may contain other additives other than the above as needed.
  • Other additives include, for example, rust preventive pigments other than the vanadium compound (c); extender pigments other than the extender pigments; colorants such as color pigments and dyes; glitter pigments; solvents; ultraviolet absorbers (benzophenone series) UV absorbers, etc.); antioxidants (phenolic, sulphoid, hindered amine antioxidants, etc.); plasticizers; surface conditioners (silicones, organic polymers, etc.); sagging agents; thickeners; waxes, etc.
  • lubricants there are lubricants, pigment dispersants, pigment wetting agents, leveling agents, color separation preventing agents, precipitation preventing agents, antifoaming agents, preservatives, antifreezing agents, emulsifiers, fungicides, antibacterial agents, stabilizers, and the like. These additives may be used alone or in combination of two or more.
  • a non-chromium rust preventive pigment can be used as the rust preventive pigment other than the vanadium compound (c).
  • a non-chromium rust preventive pigment can be used.
  • Non-chromium rust preventive pigments such as salt pigments (phosphomolybdate aluminum pigments), calcium silica pigments, phosphate rust preventive pigments such as tripolyphosphate, and silicate rust preventive pigments. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the coating composition of the present invention contains a predetermined amount of the vanadium compound (c) having a predetermined conductivity and pH, it exhibits sufficiently high corrosion resistance, but if necessary, the moisture resistance of the resulting coating film, Rust preventive pigments other than the vanadium compound (c) may be used as long as the corrosion resistance and chemical resistance are not impaired.
  • coloring pigment examples include inorganic coloring pigments such as titanium dioxide, carbon black, graphite, iron oxide, and coal dust; phthalocyanine blue, phthalocyanine green, quinacridone, perylene, anthrapyrimidine, carbazole violet, anthrapyridine, azo orange, and flavan Organic coloring pigments such as throne yellow, isoindoline yellow, azo yellow, indanthrone blue, dibromanthanthrone red, perylene red, azo red, anthraquinone red; aluminum powder, alumina powder, bronze powder, copper powder, tin powder, zinc powder , Iron phosphide, atomized titanium and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
  • glitter pigment examples include aluminum foil, bronze foil, tin foil, gold foil, silver foil, titanium metal foil, stainless steel foil, alloy foils such as nickel and copper, and foil pigments such as foil-like phthalocyanine blue. it can. These may be used alone or in combination of two or more.
  • solvent examples include water; ethylene glycol monobutyl ether (butyl cellosolve), diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether.
  • Glycol organic solvents such as dipropylene glycol monoethyl ether and propylene glycol monomethyl ether acetate; alcohol organic solvents such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol; ether organic solvents such as dioxane and tetrahydrofuran; 3-methoxybutyl acetate, acetic acid Ester organic such as ethyl, isopropyl acetate, butyl acetate Medium; ketone organic solvents such as methyl ethyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, isophorone; and N-methyl-2-pyrrolidone, toluene, pentane, iso-pentane, hexane, iso-hexane, cyclohexane, solvent naphtha, mineral Spirit, Solvesso 100, Solvesso 150 (all of which are aromatic hydrocarbon solvents) can be used
  • the coating composition of the present invention includes, for example, a film forming resin (a), a crosslinking agent (b) and a vanadium compound (c), an extender pigment, an adhesion improving component, a curing catalyst, and other additives. It can be prepared by mixing using a mixer such as a ball mill, bead mill, pebble mill, sand grind mill, pot mill, paint shaker, or disper.
  • the coating composition of the present invention is a two-component coating composition comprising a main ingredient component containing a film-forming resin (a) and a vanadium compound (c) and a crosslinking agent component containing a crosslinking agent (b). Also good.
  • the coating composition of the present invention may be applied as an undercoat paint called a primer, or may be an overcoat paint overlaid on the undercoat paint. Further, it may be an intermediate coating formed in an intermediate layer between the undercoat and topcoat. Alternatively, the coating composition of the present invention may be used as a coating for forming a single-layer coating film rather than for forming a multilayer coating film.
  • the coating composition of the present invention can exhibit excellent corrosion resistance and moisture resistance when used in any part of the multilayer coating film.
  • it is preferable that the coating composition of this invention is used as undercoat.
  • Undercoat paints, top coat paints and intermediate coat paints other than the paint composition of the present invention may be conventionally known ones.
  • the undercoat paints conventionally known non-chromium rust preventive paints and the like may be mentioned.
  • the intermediate coating include polyester resin-based paints and fluororesin-based paints.
  • the object to be coated on which the coating film is formed by the coating composition of the present invention is not particularly limited as long as corrosion resistance is required, but a typical example is a steel sheet to be a base material such as a pre-coated metal (painted steel sheet). be able to.
  • the steel plate include a galvanized steel plate, a cold rolled steel plate, a stainless steel plate, and an aluminum plate.
  • galvanized steel sheets zinc-containing galvanized steel sheets that make use of the sacrificial corrosion protection of zinc, specifically, hot-dip galvanized steel sheets, electrogalvanized steel sheets, galvannealed steel sheets, aluminum-galvanized steel sheets, nickel-zinc plating Examples thereof include steel plates, magnesium-aluminum-galvanized steel plates, magnesium-aluminum-silica-galvanized steel plates, and the like. It is preferable that the steel plate has been subjected to a surface treatment with a chemical conversion treatment agent before coating. Although it can select suitably as said surface treatment according to the steel plate to be used, the treatment which does not contain a heavy metal is preferable.
  • the coating composition of the present invention As a method for applying the coating composition of the present invention to an object to be coated, a conventionally known method such as a roll coater, airless spray, electrostatic spray, curtain flow coater or the like can be employed.
  • the coating film of the present invention formed by using the coating composition of the present invention can be formed by applying a coating composition to an object to be coated such as a steel plate and then performing a baking treatment for heating the coated object. it can. Thereby, the coated steel sheet of the present invention is obtained.
  • the baking temperature (the maximum temperature reached by the object such as a steel plate) is usually 180 to 250 ° C., and the baking time is usually 10 to 200 seconds.
  • the base coat composition is applied and then baked, and then the top coat composition is applied and the top coat is baked.
  • the top coat composition may be applied wet-on-wet without baking and simultaneously baked.
  • the film thickness (dry film thickness) of the coating film (the coating film of the present invention) obtained using the coating composition of the present invention is usually 1 to 30 ⁇ m.
  • a top coating film preferably 10 to In the case of an undercoat film, it is preferably 1 to 10 ⁇ m.
  • the coating film of the present invention usually has a wet resistance value of 10 5 to 10 12 ⁇ ⁇ cm 2 since the coating composition forming the coating composition contains a predetermined amount of the vanadium compound (c) having a predetermined conductivity. Show.
  • the wet resistance value of the coating film varies depending on the type of resin and crosslinking agent used in the coating composition, the type and amount of additives to be included, and the baking conditions, but the wet resistance value of the coating film is generally within the above range. This means that the coating film has an appropriate moisture permeability while exhibiting good moisture resistance.
  • the wet resistance value of the coating film of the present invention is preferably 10 6 to 10 11 ⁇ ⁇ cm 2 .
  • the wet resistance value of the coating film was measured at a wave height of applied voltage of ⁇ 0.5 V after a dry coating film thickness of 15 ⁇ m was wetted with 5% saline (NaCl aqueous solution) at 35 ° C. for 1 hour. DC resistance value.
  • the detailed conditions for measuring the wet resistance value of the coating film will be described in Examples described later.
  • antirust pigments other than calcium vanadate 1 to 6 shown in Table 1 are as follows. 1. “Sodium metavanadate”: a commercially available reagent “Vanadium pentoxide”: a commercially available reagent; “Shieldex C303”: manufactured by Grace Japan, calcium ion-exchanged silica fine particles “Tertiary magnesium phosphate”: Commercially available reagent “Primary magnesium phosphate”: Commercially available reagent “Dimagnesium phosphate”: Commercially available reagent “Tricalcium phosphate”: Commercially available reagent8. “Magnesium vanadate”: commercially available reagent9. “K-WHITE # 82”: Made by Teika, Aluminum dihydrogen phosphate tripolyphosphate
  • “Desmotherm 2170” which is a block polyisocyanate compound (f), 0.5 part of dibutyltin dilaurate (DBTL) (“TVS Tin Lau”), 45 parts of cyclohexanone and 45 parts of Solvesso 150 are added to this pigment dispersion paint. In addition, the mixture was uniformly mixed to obtain a coating composition.
  • Examples 2 to 44 Comparative Examples 1 to 14> A coating composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the types and / or addition amounts of the components were changed according to the formulations shown in Tables 3 to 5.
  • Byron 220 manufactured by Toyobo, hydroxyl group-containing polyester resin (nonvolatile content: 60% (concentration was adjusted by adding cyclohexanone so that the nonvolatile content was 60%), Mn: 3,000, Tg: 53 ° C].
  • Byron GK780 manufactured by Toyobo, hydroxyl group-containing polyester resin (nonvolatile content: 60% (concentration was adjusted by adding cyclohexanone so that the nonvolatile content was 60%), Mn: 11,000, Tg: 36 ° C].
  • Byron UR5537 manufactured by Toyobo, hydroxyl group-containing polyester resin [nonvolatile content: 30%, Mn: 20,000, Tg: 34 ° C.].
  • Byron UR8300 manufactured by Toyobo, hydroxyl group-containing polyester resin [nonvolatile content: 30%, Mn: 30,000, Tg: 23 ° C.].
  • Byron UR3500 manufactured by Toyobo, a hydroxyl group-containing polyester resin [nonvolatile content: 40%, Mn: 40,000, Tg: 10 ° C.].
  • Desmodule BL3175 manufactured by Sumika Bayer Urethane, block polyisocyanate [hexamethylene diisocyanate (HDI) block (isocyanurate type, blocking agent: methyl ethyl ketone oxime), thermal dissociation temperature (non-catalytic state): 160 ° C., isocyanate group content: 14.9%, nonvolatile content: 75%].
  • HDI hexamethylene diisocyanate
  • HDI hexamethylene diisocyanate
  • blocking agent methyl ethyl ketone oxime
  • thermal dissociation temperature non-catalytic state
  • Titanium coupling agent “Orgatics TC-401”: manufactured by Matsumoto Fine Chemical [titanium tetraacetylacetonate, nonvolatile content: 100%].
  • jER1007 a film-forming resin
  • Solvesso 150 a dispersing machine
  • Desmodule BL3175 which is a block polyisocyanate compound (f), 0.5 part of dibutyltin dilaurate (DBTL) (“TVS Tin Lau”), 45 parts of cyclohexanone and 45 parts of Solvesso 150 are added to this pigment dispersion paint.
  • DBTL dibutyltin dilaurate
  • Solvesso 150 was added to this pigment dispersion paint.
  • the coating composition of any of Examples 1 to 44 and Comparative Examples 1 to 14 is applied to the surface of the steel sheet so that the dry coating film has a thickness of 5 ⁇ m, and is baked for 30 seconds at a maximum temperature of 200 ° C.
  • the surface undercoat film was formed.
  • a polyester-based topcoat “NSC300HQ” made by Nippon Paint was applied onto the undercoat film so that the dry film thickness was 10 ⁇ m, and baked for 40 seconds at a maximum temperature of 210 ° C. A film was formed to obtain a coated steel sheet.
  • cross-cut tape adhesion test (cross-cut adhesion test) was performed on the coated steel plate test piece after being immersed in boiling water at about 100 ° C. for 2 hours and evaluated.
  • the cross-cut tape adhesion test is performed in accordance with JIS K-5400 8.5.2 (1990) cross-cut tape method, with a gap interval of 1 mm and 100 cross cuts, and cellophane adhesive tape is adhered to the surface. The number of grids remaining on the painted surface when the film was peeled off rapidly was examined.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross section of an upper burr and a lower burr of the obtained coated steel plate test piece
  • FIG. 2 shows a cross cut portion and a 4T bending processing portion of the obtained coated steel plate test piece. It is a figure shown typically.
  • Each of the obtained coated steel sheet specimens was subjected to a combined cycle corrosion test (CCT) in accordance with JIS K5600-7-9A JASO M609. (Cycle 5% saline spray at 35 ° C for 2 hours)-(Dry at 60 ° C for 4 hours)-(Standing in a humidity resistance tester at RH 95% or higher at 50 ° C for 2 hours) Time).
  • CCT combined cycle corrosion test
  • the state of the edge part of the coated steel plate test piece after this test, the cross cut part, and the 4T bending process part was evaluated based on the following evaluation method and evaluation criteria. All evaluated 4 points or more as favorable.
  • the total length of the rust portion in the 4T bent portion was determined and evaluated according to the following criteria. 5: Generation
  • the average value of the edge creep width (width of swelling) of the left and right long sides (namely, the long side having the upper burr and the long side having the lower burr) of the coated steel sheet test piece was determined and evaluated according to the following criteria.
  • 2 The swelling width is 15 mm or more and less than 20 mm.
  • the swelling width is 20 mm or more.
  • the corrosion state of the cross cut part was evaluated according to the following criteria based on the white rust generation length ratio in the base exposed part having a cut width of 0.5 mm and the average value of the left and right swelling widths (sum of both sides) of the cross cut part. . 5: The white rust generation length ratio in the substrate exposed portion is less than 25% and the swelling width is less than 3 mm. 4: The white rust generation length ratio in the substrate exposed portion is 25% or more and less than 50%, and the swelling width is less than 3 mm. 3: The white rust generation length ratio in the substrate exposed portion is 50% or more and the swelling width is less than 3 mm.
  • the white rust generation length ratio in the substrate exposed portion is 50% or more and the swelling width is 3 mm or more and less than 5 mm.
  • the white rust generation length ratio in the substrate exposed portion is 50% or more and the swelling width is 5 mm or more.
  • a metal substrate is found in 25% or more and less than 50% of the area of the scratched part.
  • a metal substrate is found in 50% or more and less than 75% of the area of the scratched part. 1: Almost no coating film is left on the scratched part, and a metal base is observed.
  • DC resistance value R is measured by connecting a measuring terminal of a high resistance meter to a coated steel plate test piece and a Pt counter electrode, applying a square wave pulse with a wave height of ⁇ 0.5 V and a wavelength of 1 minute between both electrodes, The current value 1 minute after applying the voltage is continuously measured at 5 points.
  • the wet resistance values Rf shown in Tables 3 to 5 are calculated by multiplying the average value of the calculated direct current resistance values R by a measurement area of 0.785 (cm 2 ) and converting per unit area (cm 2 ) with one significant digit. It is what.
  • the total length of the rust portion in the 4T bent portion was determined and evaluated according to the following criteria. 5: Generation
  • the components of artificial seawater of the trade name “Marine Art SF-1” manufactured by Tomita Pharmaceutical are as shown in Table 2.
  • the acidic salt water is prepared by diluting the artificial seawater with water to prepare a salt water having a salinity of about 6 g / L, and a mixed solution in which the molar ratio of nitric acid and sulfuric acid is 0.4 / 1.0 is added to the salt water. In addition, it was prepared by adjusting the pH to 2.5.

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Abstract

 塗膜形成性樹脂と架橋剤とバナジン酸アルカリ土類金属塩及びバナジン酸マグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種のバナジウム化合物と第三リン酸マグネシウムとを含有し、前記バナジウム化合物は1質量%水溶液の温度25℃における電導度が200μS/cm~2,000μS/cmとなる化合物であり、かつ前記バナジウム化合物の含有量は前記塗膜形成性樹脂の固形分および前記架橋剤の固形分の合計100質量部に対して50質量部を超え150質量部以下であり、前記バナジウム化合物は、その1質量%水溶液のpHが6.5~11であり、前記第三リン酸マグネシウムの含有量は前記塗膜形成性樹脂の固形分および前記架橋剤の固形分の合計100質量部に対して1~150質量部である、塗料組成物等である。

Description

塗料組成物、塗膜、および塗装鋼板
 本発明は、塗料組成物、この塗料組成物を用いて形成されてなる塗膜、およびこの塗料組成物を用いて形成されてなる塗膜を有する塗装鋼板に関する。
 冷延鋼板やめっき鋼板を基材として塗装を施した塗装鋼板は、プレコートメタルとも呼ばれ、エアコンの室外機、給湯器の家電外装品、屋根、壁等の外装用建材等、種々の用途に用いられている。
 亜鉛めっき鋼板を含む塗装鋼板の表面には、耐食性を向上させて発錆を防ぐために、通常、防錆塗料が塗装される。従来、防錆塗料としてはクロム含有塗料を使用することが一般的であった。クロム含有塗膜を形成することにより、錆の発生を抑制することができる。しかしながらクロムは、環境への悪影響が懸念され、その使用が制限されつつある。そこで、クロム化合物以外の防錆剤としてバナジン酸金属塩等のバナジウム化合物を含有する塗料がこれまで種々提案されている。
 例えば、特許文献1および2には、クロムを含有しない防錆顔料として、リン酸イオンを放出する化合物とバナジン酸イオンを放出する化合物とを組み合わせた防錆顔料を用いることが開示されている。しかし、当該クロムを含有しない防錆顔料から形成された塗膜は、室外機等の屋外用途への適用に対して耐食性が十分でない等の問題を有している。
 また、特許文献3および4には、クロムを含有しない防錆顔料として、(1)バナジウム化合物、(2)金属珪酸塩等、および(3)リン酸系金属塩からなる防錆顔料を含有する防錆塗料組成物が開示されている。しかしながら、これらの防錆塗料組成物についても、特許文献1および2で開示されている防錆塗料と同様、屋外用途への適用に対して耐食性が十分でなく、改善の余地があった。
 防錆塗料組成物の耐食性を向上させるための手段として、防錆顔料であるバナジウム化合物の含有量を増加させることが有効である。しかしながら、バナジウム化合物、特にバナジン酸の1価あるいは2価のカチオン塩は水溶性が高いため、多量に含有させると、塗膜が吸湿しやすくなる。その結果、塗膜の耐湿性が低下して、塗膜にフクレが生じるという問題があった。このような塗膜のフクレは、耐食性低下の原因ともなる。
 そこで、例えば、特許文献5には、塗料形成樹脂(a)、架橋剤(b)およびバナジン酸カルシウム(c)を含有し、かつ、バナジン酸カルシウム(c)の1質量%水溶液の電導度が200~2,000μS/cmであって、バナジン酸カルシウム(c)の含有量が、前記塗料形成樹脂(a)及び架橋剤(b)の合計固形分100質量部に対して50~150質量部である、塗料組成物が開示され、耐食性と耐湿性とが両立されたクロムを含有しない防錆塗料組成物が提案されている。
 また、例えば、特許文献6には、塗膜形成性樹脂(a)と、架橋剤(b)と、五酸化バナジウム及びバナジン酸アルカリ土類金属塩からなる群から選ばれる少なくとも1種のバナジウム化合物(c)と、防錆促進剤(d)とを含有する塗料組成物であって、前記バナジウム化合物(c)は1質量%水溶液の温度25℃における電導度が200μS/cm~2,000μS/cmとなる化合物であり、かつ前記バナジウム化合物(c)の合計含有量は前記塗膜形成性樹脂(a)の固形分及び前記架橋剤(b)の固形分の合計100質量部に対して5~150質量部であり、前記防錆促進剤(d)が、水溶性化合物(d-1)及びキレート形成化合物(d-2)からなる群から選ばれる少なくとも1種以上の化合物であり、前記防錆促進剤(d)の合計含有量は前記塗膜形成性樹脂(a)の固形分及び架橋剤(b)の固形分の合計100質量部に対して1~150質量部であり、前記水溶性化合物(d-1)は1質量%水溶液の温度25℃における電導度が2,000μS/cmを超え15,000μS/cm以下となる化合物であり、かつ前記水溶性化合物(d-1)はアルカリ土類金属の水酸化物、バナジン酸化合物、及びセリウム化合物からなる群から選ばれた少なくとも1種以上の化合物であり、前記キレート形成化合物(d-2)は、複数の配位部位を有し、これらの配位部位が1つの金属イオンに配位される化合物である、塗料組成物が開示され、さらに、長期に渡って優れた耐食性、及び耐湿性を有し、かつ、短期耐食性試験で良好な結果を示す、上記塗料組成物が提案されている。
 さらに、例えば、特許文献7には、(A)水酸基含有塗膜形成性樹脂、(B)架橋剤及び(C)防錆顔料混合物を含有する塗料組成物であって、該防錆顔料混合物(C)が、(1)五酸化バナジウム、バナジン酸カルシウム、バナジン酸マグネシウム及びメタバナジン酸アンモニウムからなる群から選択される少なくとも1種のバナジウム化合物、(2)少なくともマグネシウムを含有する、リン酸、亜リン酸及びトリポリリン酸からなる群から選択される少なくとも1種の酸の塩であるリン酸系金属塩、(3)マグネシウムイオン交換シリカからなるものであり、該樹脂(A)及び該架橋剤(B)の固形分総量に対して、該バナジウム化合物(1)の量が3~50質量%、該リン酸系金属塩(2)の量が1~50質量%、及び該マグネシウムイオン交換シリカ(3)の量が1~150質量%であって、かつ該防錆顔料混合物(C)の量が10~150質量%である、塗料組成物が開示されている。
 一方、近年、「酸性雨」によって、塗装鋼板の塗膜の腐食が生じる現象が認められている。ここで、「酸性雨」とは、二酸化硫黄(SO2)や窒素酸化物(NOx)などを起源とする酸性雨起因物質が、雨・雪・霧などに溶け込むことで、大気が通常より酸性化する現象、または、環境が通常より酸性化する現象をいう。また、酸性雨起因物質が放出されてから酸性雨として降ってくるまでに、国境を越えて数百から数千kmも運ばれることもあり、塗装鋼板の腐食被害が広範囲な地域に渡って、今後とも増加すると予想されている。
 また、酸性雨起因物質が、結露および湿気のある環境下で水膜に吸収されることで、環境が酸化し、腐食が進行する場合がある。
特公平5-50444号公報 特許第3461741号公報 特許第4323530号公報 特開2009-227748号公報 特開2011-184624号公報 特開2013-067699号公報 国際公開第2012/086494号
 特許文献5~7に記載の塗料組成物を用いて形成された塗膜を有する塗装鋼板は、pHの中性領域における短期及び長期耐食性に優れるものの、酸性環境条件における耐食性については、未だ改善の余地がある。さらには、塗装鋼板を上記室外機等に適用する場合は、平板鋼板に防錆塗料を塗装して得られた防錆塗膜を備えた平板鋼板に、上記耐食性だけではなく、耐沸水性、耐湿性、耐薬品性をも具備することが求められる。
 そこで本発明者らは、上記問題を解決するために種々の防錆塗料組成物を作製し検討を行なってきた。その結果、特に、電導度およびpHが所定の範囲内に調整されたバナジウム化合物の特定量と、第三リン酸マグネシウムの特定量とを含有する防錆塗料組成物によれば、酸性環境条件における耐食性が向上した塗膜を形成することが可能であり、プレコート鋼板に必要な特性を有しながら、酸性環境条件における耐食性の向上という上記問題を解決できることを見出した。
 以上から、本発明は、酸性環境条件における耐食性、および耐湿性を有する塗膜を形成することが可能で、かつ、酸性環境条件において塗膜形成対象物(被塗物)に腐食を生じさせにくい塗料組成物を提供することを目的とする。
 また、本発明は、酸性環境条件における耐食性、および耐湿性を有し、かつ、上記塗料組成物を用いて形成された塗膜および当該塗膜を有する塗装鋼板を提供することを目的とする。
 本発明者らは、特に、電導度およびpHが所定の範囲内に調整されたバナジウム化合物の特定量と、第三リン酸マグネシウムの特定量とを含有する塗料組成物によれば、上記課題を解決できることを見出した。すなわち本発明は、下記の通りである。
[1] 塗膜形成性樹脂(a)と、架橋剤(b)と、バナジン酸アルカリ土類金属塩及びバナジン酸マグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種のバナジウム化合物(c)と、第三リン酸マグネシウム(d)とを含有する塗料組成物であって、 前記バナジウム化合物(c)は1質量%水溶液の温度25℃における電導度が200μS/cm~2,000μS/cmとなる化合物であり、かつ前記バナジウム化合物(c)の含有量は前記塗膜形成性樹脂(a)の固形分および前記架橋剤(b)の固形分の合計100質量部に対して50質量部を超え150質量部以下であり、前記バナジウム化合物(c)は、その1質量%水溶液のpHが6.5~11であり、前記第三リン酸マグネシウム(d)の含有量は前記塗膜形成性樹脂(a)の固形分および前記架橋剤(b)の固形分の合計100質量部に対して1~150質量部である、塗料組成物。
[2] 炭酸カルシウム、硫酸バリウム、クレー、タルク、マイカ、シリカ、アルミナおよびベントナイトからなる群から選択される少なくとも1種の体質顔料(e)をさらに含有し、
  前記体質顔料(e)の含有量は、前記塗膜形成性樹脂(a)および前記架橋剤(b)の合計固形分100質量部に対して1~40質量部である、[1]に記載の塗料組成物。
[3] 前記塗膜形成性樹脂(a)は、数平均分子量が2,000~10,000であり、ガラス転移温度が60~120℃である水酸基含有エポキシ樹脂、および、数平均分子量が2,000~30,000であり、ガラス転移温度が0~80℃である水酸基含有ポリエステル樹脂からなる群から選択される少なくとも1種を含む、[1]又は[2]に記載の塗料組成物。
[4] 前記架橋剤(b)は、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基を活性水素含有化合物でブロックしたブロックポリイソシアネート化合物(f)、および、メチロール基またはイミノ基を1分子中に平均して1つ以上有するアミノ樹脂(g)からなる群から選択される少なくとも1種を含み、 前記架橋剤(b)の含有量は、前記塗膜形成性樹脂(a)の固形分100質量部に対して、固形分で10~80質量部である、[1]~[3]のいずれかに記載の塗料組成物。
[5] 前記ポリイソシアネート化合物は、芳香族ポリイソシアネート化合物である、[4]に記載の塗料組成物。
[6]  シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤およびジルコニウム系カップリング剤からなる群から選択される少なくとも1種のカップリング剤(h)をさらに含有し、前記カップリング剤(h)の含有量は、前記塗膜形成性樹脂(a)および前記架橋剤(b)の合計固形分100質量部に対して0.1~20質量部である、[1]~[5]のいずれかに記載の塗料組成物。
[7] [1]~[6]のいずれかに記載の塗料組成物を用いて形成された塗膜。
[8] 35℃の5%食塩水中で1時間湿潤させた後の塗膜の直流抵抗値である湿潤抵抗値が105~1012Ω・cm2である、[7]に記載の塗膜。
[9] [1]~[6]のいずれかに記載の塗料組成物を用いて形成された塗膜を有する塗装鋼板。
 本発明によれば、酸性環境条件における耐食性、および耐湿性を有する塗膜を形成することが可能で、かつ、酸性環境条件において塗膜形成対象物(被塗物)に腐食を生じさせにくい塗料組成物を提供することができる。また、本発明によれば、酸性環境条件における耐食性、および耐湿性を有し、かつ、上記塗料組成物を用いて形成された塗膜および当該塗膜を有する塗装鋼板を提供することができる。
耐食性試験に用いた塗装鋼板試験片の概略を示す模式図である。 耐食性試験に用いた塗装鋼板試験片に設けられたクロスカット部および4T折り曲げ加工部を示す模式図である。 本発明における、バナジウム化合物(c)として0.7質量%のバナジン酸カルシウムと0.3質量%の第三リン酸マグネシウム(d)からなる水溶液と、バナジウム化合物(c)として1.0質量%のバナジン酸カルシウムの水溶液の、酸性領域におけるpH緩衝能力を示す図である。
[1.塗料組成物]
 本発明の塗料組成物は、塗膜形成性樹脂(a)と、架橋剤(b)と、バナジン酸アルカリ土類金属塩からなる群から選ばれる少なくとも1種のバナジウム化合物(c)と、第三リン酸マグネシウム(d)とを含有する。また、必要に応じて、密着性向上成分、体質顔料等の添加剤が含有されていてもよい。
(塗膜形成性樹脂(a))
 本発明の塗料組成物に用いられる塗膜形成性樹脂(a)は、熱硬化性樹脂である。熱硬化性樹脂としては、後述する架橋剤(b)と反応しうる官能基を有し、かつ塗膜形成能を有する樹脂である限り特に制限されず、例えば、エポキシ樹脂およびその変性物(アクリル変性エポキシ樹脂等);ポリエステル樹脂およびその変性物(ウレタン変性ポリエステル樹脂、エポキシ変性ポリエステル樹脂、シリコーン変性ポリエステル樹脂等);アクリル樹脂およびその変性物(シリコーン変性アクリル樹脂等);ウレタン樹脂およびその変性物(エポキシ変性ウレタン樹脂等);フェノール樹脂およびその変性物(アクリル変性フェノール樹脂、エポキシ変性フェノール樹脂等);フェノキシ樹脂;アルキド樹脂およびその変性物(ウレタン変性アルキド樹脂、アクリル変性アルキド樹脂等);フッ素樹脂;ポリフェニレンエーテル樹脂;ポリアミドイミド樹脂;ポリエーテルイミド樹脂等の樹脂を挙げることができる。これらの樹脂は1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 上記のなかでも、塗膜形成性樹脂(a)としては、得られる塗膜の折り曲げ加工性や得られる塗膜の耐湿性、耐食性および耐候性のバランスの観点から、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂またはこれらの変性物等の熱硬化性樹脂を用いることが可能であって、これらから選択される1種以上を用いることができる。好ましくは、熱硬化性樹脂として、水酸基含有エポキシ樹脂、水酸基含有ポリエステル樹脂および水酸基を含有するこれらの変性物から選択される1種以上が用いられる。エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂およびこれらの変性物が水酸基を有していると、架橋剤(b)として、各種アミノ樹脂、各種イソシアネート化合物を選択することができる。その結果、種々の架橋剤(b)の中から、所望の性質を有する架橋剤(b)を選択することによって、塗膜に多様な物性を付与することができるようになるため、特に好ましい。
 上記水酸基含有エポキシ樹脂(水酸基含有エポキシ樹脂変性物を含む)の数平均分子量(Mn)は、1,400~15,000であることが好ましく、2,000~10,000であることがより好ましく、2,000~4,000であることが特に好ましい。上記水酸基含有エポキシ樹脂のガラス転移温度(Tg)は60~120℃であることが好ましく、60~85℃であることがより好ましい。また、上記水酸基含有ポリエステル樹脂(水酸基含有ポリエステル樹脂変性物を含む)の数平均分子量(Mn)は、1,800~40,000であることが好ましく、2,000~30,000であることがより好ましく、10,000~20,000であることが特に好ましい。上記水酸基含有ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)は0~80℃であることが好ましく、10~40℃である
ことがより好ましい。使用する水酸基含有エポキシ樹脂および/または酸基含有ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)が上記範囲内であることにより、後述する架橋剤(b)との架橋反応が十分に進行し、塗膜の耐湿性が十分となり、それに伴い耐食性を確保できるとともに、得られる塗料組成物が適切な粘度になって取り扱い性が良好となる。また、塗膜中に含まれるバナジウム化合物、第三リン酸マグネシウムの溶出が適切となり、酸性環境条件下における耐食性が良好となり、好ましい。また、使用する水酸基含有エポキシ樹脂および/または水酸基含有ポリエステル樹脂のガラス転移温度(Tg)が上記範囲内であることにより、塗膜の透湿性が過度に高くなることなく、塗膜の耐湿性が十分となり、耐食性も良好となる。
 上記水酸基含有エポキシ樹脂(水酸基含有エポキシ樹脂変性物を含む)としては、例えば、三菱化学製の商品名「jER1004」、「jER1007」、「E1255HX30」(ビスフェノールA骨格)、「YX8100BH30」等を挙げることができる(ここで、「jER」は登録商標である)。また、水酸基含有ポリエステル樹脂(水酸基含有ポリエステル樹脂変性物を含む)としては、例えば、DIC製の商品名「ベッコライト47-335」、東洋紡製の商品名「バイロン220」、「バイロンUR3500」、「バイロンUR5537」、「バイロンUR8300」等を挙げることができる(ここで、「バイロン」は登録商標である)。
 なお、本明細書中において、数平均分子量(Mn)とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)で測定したクロマトグラムから標準ポリスチレンの分子量を基準にして算出した値である。また、本明細書中において、ガラス転移温度(Tg)とは、熱分析装置(セイコーインスツル製の商品名「TMA100/SSC5020」)を用いて測定した値である。
 本発明の塗料組成物における塗膜形成性樹脂(a)の含有量は、通常、全固形分中10~80質量%であり、20~70質量%であることが好ましい。10質量%以上であることにより、折り曲げ加工性、塗装作業性、塗膜強度が良好となる。また、塗膜形成性樹脂(a)の含有量が80質量%以下であることにより、十分な耐食性を得ることができる。
 本発明の塗料組成物は、塗膜形成性樹脂(a)以外の樹脂として、熱可塑性樹脂(j)を含有させてもよい。熱可塑性樹脂(j)としては、例えば、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン等の塩素化オレフィン系樹脂;塩化ビニル、酢酸ビニル、塩化ビニリデン等をモノマー成分とする単独重合体または共重合体;セルロース系樹脂;アセタール樹脂;アルキド樹脂;塩化ゴム系樹脂;変性ポリプロピレン樹脂(酸無水物変性ポリプロピレン樹脂等);フッ素樹脂(例えばフッ化ビニリデン樹脂、フッ化ビニル樹脂、フッ素化オレフィンとビニルエーテルとの共重合体、フッ素化オレフィンとビニルエステルとの共重合体)等を挙げることができる。熱可塑性樹脂(j)は、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。熱可塑性樹脂(j)を併用することで、塗膜物性を所望の性質に調製することができる。
(架橋剤(b))
 架橋剤(b)は、熱硬化性樹脂と反応して硬化塗膜を形成するものである。架橋剤(b)としては、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基を活性水素含有化合物でブロックしたブロックポリイソシアネート化合物(f)、アミノ樹脂(g)、フェノール樹脂等を挙げることができ、なかでも、ブロックポリイソシアネート化合物(f)およびメチロール基若しくはイミノ基を1分子中に平均して1つ以上有するアミノ樹脂(g)からなる群から選択される1種以上を用いることが好ましい。
 上記ポリイソシアネート化合物および上記ブロックポリイソシアネート化合物(f)を構成するポリイソシアネート化合物としては特に制限されず、従来公知のものを用いることができる。
 例えば、1,4-テトラメチレンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、1,12-ドデカメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン-1,3-または1,4-ジイソシアネート、1-イソシアナト-3-イソシアナトメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキサン(別名イソホロンジイソシアネート;IPDI)、ジシクロヘキシルメタン-4,4'-ジイソシアネート(別名:水添MDI)、2-または4-イソシアナトシクロヘキシル-2'-イソシアナトシクロヘキシルメタン、1,3-または1,4-ビス-(イソシアナトメチル)-シクロヘキサン、ビス-(4-イソシアナト-3-メチルシクロヘキシル)メタン、1,3-または1,4-α,α,α'α'-テトラメチルキシリレンジイソシアネート、2,4-または2,6-ジイソシアナトトルエン、2,2'-、2,4'-または4,4'-ジイソシアナトジフェニルメタン(MDI)、1,5-ナフタレンジイソシアネート、p-またはm-フェニレンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、ジフェニル-4,4'-ジイソシアネート等である。また、各ジイソシアネート同士の環化重合体(イソシアヌレート型)、さらにはイソシアネート・ビウレット体(ビウレット型)、アダクト型を使用してもよい。ポリイソシアネート化合物は、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。イソシアヌレート型のポリイソシアネート化合物は、本発明において好ましく用いられるものの1つである。
 上記のなかでも、ポリイソシアネート化合物としては、分子内に1以上の芳香族官能基を含有する芳香族ポリイソシアネート化合物を用いることが好ましい。芳香族ポリイソシアネート化合物を用いることにより、塗膜の耐湿性を向上させることができるとともに、塗膜強度を向上させることができる。好ましく用いられる芳香族ポリイソシアネート化合物としては、2,4-または2,6-ジイソシアナトトルエン(TDI)、2,2'-、2,4'-または4,4'-ジイソシアナトジフェニルメタン(MDI)、キシレンジイソシアネート(XDI)、ナフタレンジイソシアネート(NDI)等を挙げることができる。
 ブロックポリイソシアネート化合物(f)を構成するポリイソシアネート化合物の、JIS K 7301-1995に準拠して測定されるイソシアネート基含有率は、ポリイソシアネート化合物の固形分中、通常3~20%であり、好ましくは5~15%である。
 イソシアネート基含有率が上記好ましい範囲の下限値以上であることにより、塗膜の硬化性が十分となり好ましい。一方、イソシアネート基含有率が上記好ましい範囲の上限値以下であることにより、得られる塗膜の架橋密度が適切となって耐食性が良好となり好ましい。
 上記ブロックポリイソシアネート化合物(f)に用いられる活性水素含有化合物(ブロック化剤)としては特に制限されず、-OH基(アルコール類、フェノール類等)、=N-OH基(オキシム類等)、=N-H基(アミン類、アミド類、イミド類、ラクタム類等)を有する化合物や、-CH2-基(活性メチレン基)を有する化合物、アゾール類を挙げることができる。
 例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、ε-カプロラクタム、σ-バレロラクタム、γ-ブチロラクタム、メタノール、エタノール、n-、i-、またはt-ブチルアルコール、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ベンジルアルコール、ホルムアミドオキシム、アセトアルドキシム、アセトキシム、メチルエチルケドキシム、ジアセチルモノオキシム、ベンゾフェノンオキシム、シクロヘキサンオキシム、マロン酸ジメチル、アセト酢酸エチル、アセチルアセトン、ピラゾール等である。活性水素含有化合物は、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 ブロックポリイソシアネート化合物(f)の熱による解離温度は、これを構成するポリイソシアネート化合物および活性水素含有化合物の種類や触媒の有無およびその量に依存するが、本発明においては、熱による解離温度(無触媒状態)が120~180℃であるブロックポリイソシアネート化合物(f)が好ましく用いられる。この範囲内に解離温度を示すブロックポリイソシアネート化合物(f)を用いることにより、塗料の安定性を向上させることができ、また、塗膜形成性樹脂(a)との架橋反応性に優れているため、耐湿性が良好な塗膜を得ることができる。解離温度が120~180℃であるブロックポリイソシアネート化合物(f)としては、例えば、住化バイエルウレタン製の商品名「デスモジュールBL3175」、「デスモサーム2170」等を挙げることができる(ここで、「デスモジュール」、「DESMOTHERM」は登録商標である)。
 上記アミノ樹脂(g)としては、メラミン樹脂、尿素樹脂等を挙げることができ、なかでもメラミン樹脂が好ましく用いられる。「メラミン樹脂」とは、一般的に、メラミンとアルデヒドから合成される熱硬化性の樹脂を意味し、トリアジン核1分子中に3つの反応性官能基-NX12を有している。メラミン樹脂としては、反応性官能基として-N-(CH2OR)2〔Rはアルキル基、以下同じ〕を含む完全アルキル型;反応性官能基として-N-(CH2OR)(CH2OH)を含むメチロール基型;反応性官能基として-N-(CH2OR)(H)を含むイミノ基型;反応性官能基として、-N-(CH2OR)(CH2OH)と-N-(CH2OR)(H)とを含む、あるいは-N-(CH2OH)(H)を含むメチロール/イミノ基型の4種類を例示することができる。
 本発明においては、上記メラミン樹脂のなかでも、メチロール基またはイミノ基をトリアジン核に平均して1つ以上有するメラミン樹脂(以下、メラミン樹脂(g1)という)、すなわち、メチロール基型、イミノ基型あるいはメチロール/イミノ基型メラミン樹脂またはこれらの混合物を用いることが好ましい。メラミン樹脂(g1)は、無触媒下においても塗膜形成性樹脂(a)との架橋反応性に優れており、耐湿性が良好な塗膜を得ることができる。メラミン樹脂(g1)としては、例えば、日本サイテックインダストリーズ製の商品名「マイコート715」等を挙げることができる。
 本発明の塗料組成物における架橋剤(b)の含有量は、塗膜形成性樹脂(a)の固形分100質量部に対して、好ましくは、固形分で10~80質量部であり、より好ましくは20~70質量部である。架橋剤(b)の含有量(固形分換算)が、塗膜形成性樹脂(a)の固形分100質量部に対して10質量部以上であることにより、塗膜形成性樹脂(a)との架橋反応が十分に進行し、塗膜の透湿性が適切となって、塗膜の耐湿性が良好となり、耐食性が良好となる。また、架橋剤(b)の含有量(固形分換算)が、塗膜形成性樹脂(a)の固形分100質量部に対して80質量部以下であることにより、塗膜中の防錆顔料の溶出が十分となり耐食性が良好となる。
(バナジウム化合物(c))
 防錆顔料であるバナジウム化合物(c)は、バナジン酸アルカリ土類金属塩及びバナジン酸マグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種のからなるバナジン酸金属塩である。バナジウム化合物(c)は、特定の電導度を有するものであり、具体的には、その1質量%水溶液の電導度が温度25℃において200μS/cm~2,000μS/cmである。この範囲内の電導度を有するバナジウム化合物(c)を所定量用いることにより、耐食性と耐湿性とがともに向上された塗膜を得ることができる。また、この範囲内の電導度を有するバナジウム化合物(c)は、適度な溶解性を示すことから、被塗物(鋼板等)の塗装面だけでなく、端面部の腐食を効果的に防止することができる。電導度が200μS/cm未満であると、塗膜から被塗物(鋼板等)へのバナジウム化合物の溶出が少なくなる結果、耐食性が低下する。また、電導度が2,000μS/cmを超えると、塗膜の透湿性が過度に高くなって(塗膜に水が過度に浸入しやすくなって)、塗膜の耐湿性が低下し、それに伴い耐食性も低下する。バナジウム化合物(c)の1質量%水溶液の電導度は、好ましくは200~1,000μS/cmである。なお、バナジン酸金属塩におけるバナジウムの原子価は3、4、5のいずれかであり、バナジン酸とは、オルトバナジン酸と、メタバナジン酸、ピロバナジン酸等の縮合バナジン酸のいずれも包含するものである。バナジン酸アルカリ土類金属塩としては、バナジン酸カルシウムが好ましい。
 本明細書中において、「1質量%水溶液」とは、イオン交換水99gに対して試料(例えば、バナジウム化合物(c))1gを加え、室温にて4時間攪拌して得られる溶液をいう。ただし、添加した試料の水への溶解度が1質量%未満の場合は、添加した試料のすべてがイオン交換水に溶解していなくてもよい。上記電導度は、温度25℃においてこの1質量%水溶液の電導度を、電気伝導度計(例えば、東亜ディーケーケー製電導度計「CM-30ET」)を用いて測定したときの値である。
 上記バナジン酸カルシウムは、その1質量%水溶液のpHが6.5~11.0であることが好ましく、7.0~10.0であることがより好ましい。pHがこの範囲内にあることにより、被塗物が冷延鋼板や亜鉛またはアルミニウムを含むめっき鋼板である場合においても、高い耐食性を示す塗膜を得ることができる。バナジン酸カルシウムの1質量%水溶液のpHが上記範囲外である場合には、鉄や亜鉛やアルミニウムなどの基材の腐食が生じやすくなるおそれがある。
 なお、ここでいう「1質量%水溶液」は上記と同じ意味であり、上記pHは、1質量%水溶液のpHを、pHメータ(堀場製作所製「F-54」)を用いて測定したときの値である。
 本発明において、上記バナジウム化合物(c)の含有量は、後述する塗膜形成性樹脂(a)の固形分および架橋剤(b)の固形分の合計100質量部に対して50質量部を超え150質量部以下であり、好ましくは60~100質量部である。バナジウム化合物(c)の含有量が、塗膜形成性樹脂(a)および架橋剤(b)の合計固形分100質量部に対して50質量部以下であると、塗膜から被塗物(鋼板等)へのバナジウム化合物(c)の溶出が少なくなる結果、耐食性が低下する。また、バナジウム化合物(c)の含有量が150質量部を超えると、塗膜の透湿性が過度に高くなって塗膜に水が過度に浸入しやすくなり、塗膜の耐湿性が低下し、耐湿性の低下に伴い耐食性も低下する。このように、本発明においては、防錆顔料である特定のバナジウム化合物(c)と塗膜形成性樹脂(a)と架橋剤(b)とからなる樹脂固形分との比率を、適正な範囲に調整することにより、耐湿性と耐食性を高位で両立することが可能となっている。
 本発明で用いられるバナジウム化合物(c)の調製方法は特に制限されず、いかなる方法が用いられてもよい。例えば、バナジウム化合物(c)がバナジン酸カルシウムである場合、カルシウム化合物とバナジン酸塩および/または五酸化バナジウムとを水中で混合し、反応させることによって得ることができる。当該反応によって得られた固体(通常、白色固体)は、必要に応じて水洗、脱水、乾燥、粉砕等の処理に供されてもよい。
 バナジン酸カルシウムを調製するためのカルシウム化合物としては、例えば、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、酢酸カルシウムおよび硫酸カルシウムが例示される。さらに、ギ酸カルシウム等の有機酸のカルシウム化合物もまた好適に用いられる。バナジン酸塩としては、バナジン酸カリウム、バナジン酸ナトリウム、バナジン酸アンモニウムが例示されるが、これらに限定されない。
 カルシウム化合物とバナジン酸塩とを反応させてバナジン酸カルシウムを調製する場合には、カルシウム化合物とバナジン酸塩および/または五酸化バナジウムとの使用比率を調整することによって、所望の電導度を示すバナジン酸カルシウムを得ることができる。また、電導度を上記範囲内に調整するために、異なる電導度を示す2種以上のバナジン酸カルシウムを均一に混合してもよい。
 同様にして、バナジウム化合物(c)がバナジン酸マグネシウムである場合は、マグネシウム化合物とバナジン酸塩および/または五酸化バナジウムとを水中で混合し、反応させることによって得ることができる。
 当該反応によって得られた固体(通常、白色固体)は、必要に応じて水洗、脱水、乾燥、粉砕等の処理に供されてもよい。
 バナジン酸マグネシウムを調製するためのマグネシウム化合物としては、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、酢酸マグネシウムおよび硫酸マグネシウムが例示される。さらに、ギ酸マグネシウム等の有機酸のマグネシウム化合物もまた好適に用いられる。バナジン酸塩としては、バナジン酸カリウム、バナジン酸ナトリウム、バナジン酸アンモニウムが例示されるが、これらに限定されない。
 マグネシウム化合物とバナジン酸塩および/または五酸化バナジウムとを反応させてバナジン酸マグネシウムを調製する場合も、マグネシウム化合物とバナジン酸塩および/または五酸化バナジウムとの使用比率を調整することによって、所望の電導度を示すバナジン酸マグネシウムを得ることができる。また、電導度を上記範囲内に調整するために、異なる電導度を示す2種以上のバナジン酸マグネシウムを均一に混合してもよい。
(第三リン酸マグネシウム(d)) 第三リン酸マグネシウム(d)は、一般に「Mg3(PO42・8H2O」からなる、8水和物として市販されている。また、第三リン酸マグネシウム(d)は、酸性領域における高いpH緩衝能力を有し、例えば、図3に示すように、上記バナジウム化合物(c)と併用することで、酸性領域におけるpH緩衝能力が、上記バナジウム化合物(c)のみに比べ、格段に高くなり、その結果、第三リン酸マグネシウム(d)を上記バナジウム化合物(c)と併用することで、酸性環境条件における塗膜の耐食性が向上するという効果を発揮する。
 ここで、図3には、バナジウム化合物(c)として0.7質量%のバナジン酸カルシウムと0.3質量%の第三リン酸マグネシウム(d)からなる水溶液と、バナジウム化合物(c)として1.0質量%のバナジン酸カルシウムの水溶液の、酸性領域におけるpH緩衝作用について示されている。
 図3に示すpH緩衝作用の実験方法は、以下のとおりである。
[実験方法]:
1.塩酸または水酸化ナトリウムを用いて、水溶液の初期pHを調整する。
2.初期pHが調整された水溶液に、防錆顔料を1質量%添加して撹拌する。
3.上記「2.」にて調製された防錆顔料1質量%の水溶液の24時間後にpHを測定する。
 図3において、水溶液調製後24時間のpHが一点鎖線で示した6.5~11の範囲にある防錆顔料を用いることにより、冷延鋼板や亜鉛またはアルミニウムを含むめっき鋼板である場合において、高い耐食性を示す塗膜が得られる。したがって、図3に示すように、バナジン酸カルシウム単独より、バナジン酸カルシウムに第三リン酸マグネシウムを併用した場合には、pHが3付近の酸性領域での緩衝作用が高いことから、バナジン酸カルシウムと第三リン酸マグネシウムとを含む塗膜組成物を用いた塗膜を有する塗装鋼板は、酸性環境条件下における耐食性が向上すると推察される。
 第三リン酸マグネシウム(d)の含有量は、上記8水和物を用いた場合においても「Mg3(PO42」の質量に基づいて換算し、塗膜形成性樹脂(a)の固形分および架橋剤(b)の固形分の合計100質量部に対して1~150質量部である。1質量部未満では、塗膜から被塗物である鋼板等への第三リン酸マグネシウム(d)の溶出が少なくなる結果、pH緩衝能力が低くなり、酸性環境条件下における耐食性が低下する。また、第三リン酸マグネシウム(d)の含有量が150質量部を超えると、塗膜の透湿性が過度に高くなって塗膜に水が過度に浸入しやすくなり、塗膜の耐湿性が低下し、耐湿性の低下に伴い酸性環境条件下における耐食性も低下する。
 本発明では、酸性領域におけるpH緩衝能力を考慮して、第三リン酸マグネシウム(d)を用いている。ここで、第三リン酸アルカリ土類金属塩である、第三リン酸カルシウムは、第三リン酸マグネシウムに比べ、塗膜から被塗物である鋼板等への溶出が少ないことから、同量添加しても酸性領域におけるpHの緩衝能力が不十分であり、その結果、酸性環境条件での腐食性が低下する。また、第三リン酸アルカリ金属塩である、第三リン酸リチウムおよび第三リン酸ナトリウムは、塗膜の透湿性が過度に高くなって塗膜に水が過度に浸入しやすくなることから、塗膜の耐湿性が低下し、耐湿性の低下に伴い耐食性も低下する。
 また、リン酸マグネシウムの中でも、第一リン酸マグネシウム(Mg(H2PO42・4H2O)および第二リン酸マグネシウム(MgHPO4・3H2O)に比べ、水溶液中のpHがアルカリ性になる「第三リン酸マグネシウム」は、酸性領域でのpH緩衝作用が高いことから、第三リン酸マグネシウムを含む塗装組成物を用いた塗膜を有する塗装鋼板(例えば、PCM鋼板(プレコートメタル鋼板))の酸性環境条件下における耐食性が向上する。
 第三リン酸マグネシウム(d)とバナジウム化合物(c)との総含有量は、バナジウム化合物(c)の質量と第三リン酸マグネシウム(d)の「Mg3(PO42」の質量との合計質量として、塗膜形成性樹脂(a)の固形分および架橋剤(b)の固形分の合計100質量部に対して51~210質量部である。第三リン酸マグネシウム(d)とバナジウム化合物(c)との総含有量を上記範囲内にすることにより、バナジウム化合物(c)および第三リン酸マグネシウム(d)が塗膜から被塗物(PCM鋼板等)へ適量溶出するため耐食性が維持され、かつ、塗膜の耐湿性も維持される。
 バナジウム化合物(c)と第三リン酸マグネシウム(d)との質量比は、第三リン酸マグネシウム(d)を「Mg3(PO42」として換算して、60:150~150:1であり、好ましくは60:50~150:50であり、より好ましくは60:25である。
 バナジウム化合物(c)と第三リン酸マグネシウム(d)との質量比が、第三リン酸マグネシウム(d)を「Mg3(PO42」として換算して、60:150~150:1であることにより、酸性条件での耐食性と通常の中性条件での耐食性のどちらも良好にすることができる。
(密着性向上成分)
 本発明の塗料組成物は、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤およびジルコニウム系カップリング剤からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である密着性向上成分をさらに含有していてもよい。密着性向上成分の添加により、被塗物との密着性を向上させることができ、塗膜の耐湿性をさらに向上させることができる。
 上記密着性向上成分としては特に制限されず、従来公知のものを使用することができる。好適に用いられる密着性向上成分の具体例を挙げれば、東レ・ダウコーニング製の商品名「DOW CORNING TORAY Z-6011」、「DOW CORNING TORAY Z-6040」等のシラン系カップリング剤(ここで、「DOW CORNING」は登録商標である);マツモトファインケミカル製の商品名「オルガチックスTC-401」、「オルガチックスTC-750」等のチタン系カップリング剤;マツモトファインケミカル製の商品名「オルガチックスZC-580」、「オルガチックスZC-700」等のジルコニウム系カップリング剤、なかでも、シラン系カップリング剤が好ましく用いられる。
 密着性向上成分の含有量は、塗膜形成性樹脂(a)および架橋剤(b)の合計固形分100質量部に対して0.1~20質量部であることが好ましい。密着性向上成分の含有量が0.1質量部以上であることにより、耐湿性向上効果が得られる。また、密着性向上成分の含有量が20質量部以下であることにより、塗料組成物の貯蔵安定性が良好となる。
(体質顔料)
 本発明の塗料組成物は、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、クレー、タルク、マイカ、シリカ、アルミナおよびベントナイト等の体質顔料をさらに含有していてもよい。体質顔料の添加により、塗膜強度を向上させることができるとともに、塗膜表面に凹凸が生じ、上塗り塗膜との密着性が向上する等の理由により、耐湿性が良好となる。体質顔料の含有量は、塗膜形成性樹脂(a)および架橋剤(b)の合計固形分100質量部に対して1~40質量部であることが好ましい。体質顔料の含有量が1質量部以上であることにより、耐湿性向上効果が得られる。また、体質顔料の含有量が40質量部以下であることにより、塗膜の透湿性が適切となって、塗膜の耐湿性が良好となり、耐食性が良好となる。
(硬化触媒)
 架橋剤(b)としてブロックポリイソシアネート化合物(f)および/またはポリイソシアネート化合物を用いる場合、本発明の塗料組成物は、硬化触媒を含有してもよい。硬化触媒としては、例えば、スズ触媒、アミン触媒、鉛触媒等を挙げることができ、なかでも有機スズ化合物が好ましく用いられる。有機スズ化合物としては、例えば、ジブチルスズジラウレート(DBTL)、ジブチルスズオキサイド、テトラ-n-ブチル-1,3-ジアセトキシスタノキサン等を用いることができる。
 また、架橋剤(b)として、メラミン樹脂(g1)を用いる場合にも、本発明の塗料組成物は、硬化触媒を含有してもよい。この場合の硬化触媒としては、例えば、カルボン酸、スルホン酸のような酸触媒等を挙げることができ、なかでもドデシルベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸等が好ましく用いられる。
 上記硬化触媒の含有量は、塗膜形成性樹脂(a)および架橋剤(b)の合計固形分100質量部に対して、通常0.1~10質量部であり、0.1~1質量部であることが好ましい。硬化触媒の含有量が0.1~10質量部であることにより、塗料組成物の貯蔵安定性が良好となる。
(その他の添加剤)
 本発明の塗料組成物は、必要に応じて、上記以外のその他の添加剤を含有してもよい。
 その他の添加剤としては、例えば、上記バナジウム化合物(c)以外の防錆顔料;上記体質顔料以外の体質顔料;着色顔料、染料等の着色剤;光輝性顔料;溶剤;紫外線吸収剤(ベンゾフェノン系紫外線吸収剤等);酸化防止剤(フェノール系、スルフォイド系、ヒンダードアミン系酸化防止剤等);可塑剤;表面調整剤(シリコーン、有機高分子等);タレ止め剤;増粘剤;ワックス等の滑剤;顔料分散剤;顔料湿潤剤;レベリング剤;色分かれ防止剤;沈殿防止剤;消泡剤;防腐剤;凍結防止剤;乳化剤;防かび剤;抗菌剤;安定剤等がある。これらの添加剤は、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 上記バナジウム化合物(c)以外の防錆顔料としては、非クロム系防錆顔料を用いることができ、例えば、五酸化バナジウム、モリブデン酸塩顔料(モリブデン酸亜鉛、モリブデン酸ストロンチウム等)、リンモリブデン酸塩顔料(リンモリブデン酸アルミニウム系顔料等)、カルシウムシリカ系顔料、トリポリリン酸塩等のリン酸塩系防錆顔料、ケイ酸塩系防錆顔料等の非クロム系防錆顔料が挙げられる。これらは、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。本発明の塗料組成物は、所定の電導度およびpHを有するバナジウム化合物(c)を所定量含有することから、十分に高い耐食性を示すが、必要に応じて、得られる塗膜の耐湿性、耐食性、耐薬品性等を損なわない範囲で上記のようなバナジウム化合物(c)以外の防錆顔料が使用されてもよい。
 上記着色顔料としては、例えば、二酸化チタン、カーボンブラック、グラファイト、酸化鉄、コールダスト等の無機着色顔料;フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、キナクリドン、ペリレン、アンスラピリミジン、カルバゾールバイオレット、アントラピリジン、アゾオレンジ、フラバンスロンイエロー、イソインドリンイエロー、アゾイエロー、インダスロンブルー、ジブロムアンザスロンレッド、ペリレンレッド、アゾレッド、アントラキノンレッド等の有機着色顔料;アルミニウム粉、アルミナ粉、ブロンズ粉、銅粉、スズ粉、亜鉛粉、リン化鉄、微粒化チタン等を挙げることができる。これらは、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 上記光輝性顔料としては、例えば、アルミ箔、ブロンズ箔、スズ箔、金箔、銀箔、チタン金属箔、ステンレススチール箔、ニッケル・銅等の合金箔、箔状フタロシアニンブルー等の箔顔料を挙げることができる。これらは、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 上記溶剤としては、例えば、水;エチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコール系有機溶剤;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール系有機溶剤;ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル系有機溶剤;3-メトキシブチルアセテート、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル等のエステル系有機溶媒;メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン等のケトン系有機溶剤;ならびに、N-メチル-2-ピロリドン、トルエン、ペンタン、iso-ペンタン、ヘキサン、iso-ヘキサン、シクロヘキサン、ソルベントナフサ、ミネラルスピリット、ソルベッソ100、ソルベッソ150(いずれも芳香族炭化水素系溶剤)等を挙げることができる。これらは、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。本発明の塗料組成物は、水系塗料であってもよく、有機溶剤系の塗料であってもよい。
 本発明の塗料組成物は、例えば、塗膜形成性樹脂(a)、架橋剤(b)およびバナジウム化合物(c)、体質顔料、密着性向上成分、硬化触媒およびその他の添加剤を、ローラーミル、ボールミル、ビーズミル、ペブルミル、サンドグラインドミル、ポットミル、ペイントシェーカー、ディスパー等の混合機を用いて混合することにより、調製することができる。あるいは、本発明の塗料組成物は、塗膜形成性樹脂(a)およびバナジウム化合物(c)を含む主剤成分と、架橋剤(b)を含む架橋剤成分とからなる2液型塗料であってもよい。
 本発明の塗料組成物は、プライマーとも呼ばれる下塗り塗料として適用してもよいし、下塗り塗料の上に重ねる上塗り塗料としてもよい。さらには下塗り塗料と上塗り塗料の中間層に形成する中塗り塗料としてもよい。あるいは、本発明の塗料組成物は、複層塗膜形成用ではなく1層の塗膜を形成するための塗料として用いられてもよい。本発明の塗料組成物は、複層塗膜のどの部位に用いても優れた耐食性および耐湿性を発揮することができる。なかでも、本発明の塗料組成物は、下塗り塗料として用いられることが好ましい。本発明の塗料組成物以外の下塗り塗料、上塗り塗料および中塗り塗料は従来公知のものであってよく、例えば、下塗り塗料としては、従来公知の非クロム系防錆塗料等が挙げられ、上塗り塗料、中塗り塗料としては、ポリエステル樹脂系塗料、フッ素樹脂系塗料等が挙げられる。
[2.塗膜および塗装鋼板]
 本発明の塗料組成物による塗膜が形成される被塗物は、耐食性が要求されるものであるかぎり特に制限されないが、典型例としてプレコートメタル(塗装鋼板)等の基材となる鋼板を挙げることができる。鋼板としては、亜鉛めっき鋼板や冷延鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板等が例示される。亜鉛めっき鋼板としては、亜鉛の犠牲防食を活用する亜鉛含有めっき鋼板、具体的には、溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、アルミニウム-亜鉛めっき鋼板、ニッケル-亜鉛めっき鋼板、マグネシウム-アルミニウム-亜鉛めっき鋼板、マグネシウム-アルミニウム-シリカ-亜鉛めっき鋼板等が挙げられる。鋼板は、塗装前に化成処理剤による表面処理を施したものであることが好ましい。上記表面処理としては、使用する鋼板に応じて適宜選択することができるが、重金属を含まない処理が好ましい。
 本発明の塗料組成物の被塗物への塗布方法としては、ロールコーター、エアレススプレー、静電スプレー、カーテンフローコーター等従来公知の方法を採用することができる。
 本発明の塗料組成物を用いて形成された本発明の塗膜は、塗料組成物を鋼板等の被塗物に塗布した後、被塗物を加熱する焼付け処理を行なうことによって形成することができる。
 これによって、本発明の塗装鋼板が得られる。なお、焼付け温度(鋼板等の被塗物が達する最高温度)は、通常180~250℃であり、焼付け時間は、通常10~200秒である。
 例えば、下塗り塗膜と上塗り塗膜の2層からなる複層塗膜を形成する場合、下塗り塗料組成物を塗布した後焼付けを行ない、その後、上塗り塗料組成物を塗布し、上塗り塗膜の焼付けを行なうものであってもよいし、下塗り塗料組成物を塗布した後、焼付けを行なわずにウェットオンウェットで上塗り塗料組成物を塗布し、同時に焼付けを行なうものであってもよい。
 本発明の塗料組成物を用いて得られる塗膜(本発明の塗膜)の膜厚(乾燥膜厚)は、通常1~30μmであり、例えば上塗り塗膜である場合は、好ましくは10~30μmであり、下塗り塗膜である場合は、好ましくは1~10μmである。
 本発明の塗膜は、これを形成する塗料組成物が所定の電導度を有するバナジウム化合物(c)を所定量含有することから、通常、105~1012Ω・cm2の湿潤抵抗値を示す。
 塗料組成物に用いる樹脂や架橋剤の種類、含有させる添加剤の種類と量、焼付条件等で塗膜の湿潤抵抗値は変動するが、概ね、塗膜の湿潤抵抗値が上記範囲内であることは、塗膜が適度な透湿性を有している一方で、良好な耐湿性を示すことを意味している。すなわち、湿潤抵抗値が105Ω・cm2未満であることは、塗膜の透湿性が過度に高く、耐湿性が低いことを意味しており、従って、フクレや剥がれ等が生じやすい傾向にある。また、湿潤抵抗値が1012Ω・cm2を超えることは、塗膜の透湿性が過度に低いことを意味しており、塗膜中の防錆顔料の溶出が阻害されて耐食性が低下する傾向にある。本発明の塗膜の湿潤抵抗値は、好ましくは106~1011Ω・cm2である。なお、塗膜の湿潤抵抗値とは、乾燥塗膜厚15μmの塗膜を5%食塩水(NaCl水溶液)で35℃にて1時間湿潤させた後に印加電圧の波高±0.5Vで測定した直流抵抗値を意味する。塗膜の湿潤抵抗値測定の詳細条件については、後述の実施例で述べる。
 以下、実施例および比較例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。下記実施例中、「部」および「%」は、特に断りのない限り質量基準である。
 (1)バナジン酸カルシウムの調製
 (製造例1:バナジン酸カルシウム1の調製)
 炭酸カルシウム(CaCO3)55gと、五酸化バナジウム(V25)945gを水10Lに添加し、60℃に昇温後、同温度で2時間攪拌した。得られた反応生成物(白色固体)を水洗後脱水し、100℃にて乾燥した後、粉砕することにより、バナジン酸カルシウム1を得た。
 (製造例2:バナジン酸カルシウム3の調製)
 炭酸カルシウム、五酸化バナジウムの使用量を、それぞれ622g、378gに変更したこと以外は、製造例1と同様にしてバナジン酸カルシウム3を得た。
 (製造例3:バナジン酸カルシウム6の調製)
 炭酸カルシウム、五酸化バナジウムの使用量を、それぞれ954g、46gに変更したこと以外は、製造例1と同様にしてバナジン酸カルシウム6を得た。
 (製造例4:バナジン酸カルシウム2の調製)
 356gのバナジン酸カルシウム1と644gのバナジン酸カルシウム3とを、乳鉢を用いて均一に混合することにより、バナジン酸カルシウム2を得た。
 (製造例5:バナジン酸カルシウム4の調製)
 590gのバナジン酸カルシウム3と410gのバナジン酸カルシウム6とを、乳鉢を用いて均一に混合することにより、バナジン酸カルシウム4を得た。
 (製造例6:バナジン酸カルシウム5の調製)
 260gのバナジン酸カルシウム3と740gのバナジン酸カルシウム6とを、乳鉢を用いて均一に混合することにより、バナジン酸カルシウム5を得た。
 (2)バナジン酸カルシウムの電導度およびpHの測定
 以下の手順に従い、上記で調製したバナジン酸カルシウム1~6の1質量%水溶液の電導度およびpHを測定した。また、バナジン酸マグネシウムについても同様の測定を行なった。結果を表1に示す。
 (電導度およびpHの測定手順)
〔i〕イオン交換水で洗浄したポリエチレン製細口瓶に、イオン交換水99gおよび試料1gを添加する。
〔ii〕イオン交換水で洗浄したスターラーチップを投入して、室温下で4時間撹拌する。
〔iii〕撹拌後、電気伝導度計(東亜ディーケーケー製電導度計「CM-30ET」)およびpHメータ(堀場製作所製「F-54」)を用いて、電導度およびpHを測定する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示されるバナジン酸カルシウム1~6以外の他の防錆顔料の詳細は次のとおりである。
1.「メタバナジン酸ナトリウム」:市販試薬
2.「五酸化バナジウム」:市販試薬
3.「シールデックスC303」:グレースジャパン製、カルシウムイオン交換シリカ微粒子
4.「第三リン酸マグネシウム」:市販試薬
5.「第一リン酸マグネシウム」:市販試薬
6.「第二リン酸マグネシウム」:市販試薬
7.「第三リン酸カルシウム」 :市販試薬
8.「バナジン酸マグネシウム」:市販試薬
9.「K-WHITE#82」:テイカ製、トリポリリン酸二水素アルミニウム
 (3)塗料組成物の調製
 <実施例1>
 塗膜形成性樹脂(a)である「jER1007」 233部、シクロヘキサノン 30部および「ソルベッソ150」 30部からなる混合物に、防錆顔料であるバナジン酸カルシウム3 60部と第三リン酸マグネシウム 1部を混合し、分散機(大平システム社製 卓上式SGミル1500W型)に、得られた混合物とガラスビーズ 531部(顔料分散塗料の合計質量の1.5倍に相当するガラスビーズ)とを入れ、顔料粗粒子の最大粒子径が15μm以下となるまで顔料分散を実施し、顔料分散塗料を調製した。その後、この顔料分散塗料に、ブロックポリイソシアネート化合物(f)である「デスモサーム2170」 43部、ジブチルスズジラウレート(DBTL)(「TVS Tin Lau」) 0.5部、シクロヘキサノン 45部およびソルベッソ150 45部を加えて均一に混合し、塗料組成物を得た。
 <実施例2~44、比較例1~14>
 表3~表5に示される配合組成に従い、配合成分の種類および/または添加量を変更したこと以外は、実施例1と同様にして塗料組成物を調製した。
 表3~表5に示される各種配合成分の詳細は次のとおりである。
(1)「jER1004」:三菱化学製、水酸基含有エポキシ樹脂〔不揮発分:30%(不揮発分が30%となるようシクロヘキサノンを加えて濃度調整を行なった)、数平均分子量(Mn):1,650、ガラス転移温度(Tg):60℃〕。
(2)「jER1007」:三菱化学製、水酸基含有エポキシ樹脂〔不揮発分:30%(不揮発分が30%となるようシクロヘキサノンを加えて濃度調整を行なった)、Mn:2,900、Tg:73℃〕。
(3)「E1255HX30」:三菱化学製、水酸基含有エポキシ樹脂〔不揮発分:30%、Mn:10,000、Tg:85℃〕。
(4)「YX8100BH30」:三菱化学製、水酸基含有エポキシ樹脂〔不揮発分:30%、Mn:14,000、Tg:110℃〕。
(5)「ベッコライト47-335」:DIC製、水酸基含有ポリエステル樹脂〔不揮発分:60%、Mn:1,800、Tg:0℃〕。
(6)「バイロン220」:東洋紡製、水酸基含有ポリエステル樹脂〔不揮発分:60%(不揮発分が60%となるようシクロヘキサノンを加えて濃度調整を行なった)、Mn:3,000、Tg:53℃〕。
(7)「バイロンGK780」:東洋紡製、水酸基含有ポリエステル樹脂〔不揮発分:60%(不揮発分が60%となるようシクロヘキサノンを加えて濃度調整を行なった)、Mn:11,000、Tg:36℃〕。
(8)「バイロンUR5537」:東洋紡製、水酸基含有ポリエステル樹脂〔不揮発分:30%、Mn:20,000、Tg:34℃〕。
(9)「バイロンUR8300」:東洋紡製、水酸基含有ポリエステル樹脂〔不揮発分:30%、Mn:30,000、Tg:23℃〕。
(10)「バイロンUR3500」:東洋紡製、水酸基含有ポリエステル樹脂〔不揮発分:40%、Mn:40,000、Tg:10℃〕。
(n)「デスモジュールBL3175」:住化バイエルウレタン製、ブロックポリイソシアネート〔ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)のブロック体(イソシアヌレート型、ブロック剤:メチルエチルケトンオキシム)、熱による解離温度(無触媒状態):160℃、イソシアネート基含有率:14.9%、不揮発分:75%〕。
(o)「デスモサーム2170」:住化バイエルウレタン製、ブロックポリイソシアネート〔4,4'-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)のブロック体(イソシアヌレート型、ブロック剤:活性メチレン基含有化合物)、熱による解離温度(無触媒状態):120℃、イソシアネート基含有率:5.7%、不揮発分:70%〕。
(p)「マイコート715」:日本サイテックインダストリーズ製、イミノ基型メラミン樹脂〔不揮発分:80%〕。
(q)「沈降性硫酸バリウムB-55」:堺化学工業製、沈降性硫酸バリウム。
(r)「クレー1号」:丸尾カルシウム製、クレー。
(s)「ユニグロス1000」丸尾カルシウム製、炭酸カルシウム
(t)「タルクSSS」日本タルク製、タルク
(u)「GASIL HP260」INEOS SILICAS製、シリカ粉(v)「DBTL」:日東化成製、「TVS Tin Lau」〔ジブチルスズジラウレート、不揮発分:100%〕。
(v)「DOW CORNING TORAY Z-6011」:東レ・ダウコーニング製、シランカップリング剤〔γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、不揮発分:100%〕。
(w)チタン系カップリング剤;「オルガチックスTC-401」:マツモトファインケミカル製、〔チタンテトラアセチルアセトネート、不揮発分:100%〕。
(x)ジルコニウム系カップリング剤;「オルガチックスZC-580」:マツモノファインケミカル製、〔ジルコニウムエチルアセトアセテート、不揮発分:100%〕。
 <鋼板裏面用塗料組成物Aの調製>
 塗膜形成性樹脂(a)である「jER1007」 233部、シクロヘキサノン 30部および「ソルベッソ150」 30部からなる混合物に、二酸化チタン 80部を混合し、分散機(大平システム社製 卓上式SGミル1500W型)に、得られた混合物とガラスビーズ 332部とを入れ、二酸化チタン粗粒子の最大粒子径が15μm以下となるまで顔料分散を実施し、顔料分散塗料を調製した。その後、この顔料分散塗料に、ブロックポリイソシアネート化合物(f)である「デスモジュールBL3175」 40部、ジブチルスズジラウレート(DBTL)(「TVS Tin Lau」) 0.5部、シクロヘキサノン 45部およびソルベッソ150 45部を加えて均一に混合し、塗料組成物Aを得た。
 (4)塗装鋼板の作製
 厚さ0.4mmのアルミニウム亜鉛めっき鋼板をアルカリ脱脂した後、日本ペイント製のリン酸処理剤「サーフコートEC2310」を、鋼板表面および裏面に塗布することにより、ノンクロム化成処理を施し、乾燥した。ついで、得られた鋼板の裏面に上記で得られた塗料組成物Aを、乾燥塗膜が7μmとなるように塗布し、最高到達温度180℃にて30秒間焼き付けを行なって、裏面塗膜を形成した。次に、鋼板の表面に実施例1~44、比較例1~14のいずれかの塗料組成物を、乾燥塗膜が5μmとなるように塗布し、最高到達温度200℃にて30秒間焼き付けを行なって、表面下塗り塗膜を形成した。さらに、上記下塗り塗膜上に日本ペイント製のポリエステル系上塗り塗料「NSC300HQ」を、乾燥塗膜が10μmとなるように塗布し、最高到達温度210℃にて40秒間焼き付けを行なって、表面上塗り塗膜を形成し、塗装鋼板を得た。
 (5)塗膜性能の評価
 次に示す項目<1>~<8>について、塗膜性能の評価試験を行なった。結果を表3~表5に併せて示す。
 <1>耐沸騰水性試験
 上記で得られた各塗装鋼板(表面下塗り塗膜が、それぞれ実施例1~44、比較例1~14の塗料組成物からなるもの)を5cm×10cmに切断し、得られた試験片を、約100℃の沸騰水中に2時間浸漬した後、引き上げて表面側の塗装外観を、ASTM D714-56に従って評価した(平面部フクレ評価)。ASTM D714-56は、各フクレの大きさ(平均径)と密度について、標準判定写真と対比して評価し、等級記号を示すものである。大きさについては8(直径約1mm)、6(直径約2mm)、4(直径約3mm)、2(直径約5mm)の順に4段階、密度については、小さい方からF、FM、M、MD、Dの5段階に級別するものであり、フクレがなければ、10とする。8FM以上の評点を、良好と評価した。
 また、約100℃の沸騰水中に2時間浸漬した後の塗装鋼板試験片について、碁盤目テープ付着試験(碁盤目密着性試験)を行ない、評価した。碁盤目テープ付着試験は、JIS K-5400 8.5.2(1990)碁盤目テープ法に準じて、切り傷の隙間間隔を1mmとし、碁盤目を100個作り、その表面にセロハン粘着テープを密着させ、急激に剥がしたときの塗面に残存する碁盤目の数を調べた。
 <2>耐湿性試験
 上記で得られた各塗装鋼板を5cm×10cmに切断し、得られた試験片を、純水により50℃×98RH%とした条件下に500時間放置した後、耐沸騰水性試験と同様にして、ASTM D714-56に従って平面部のフクレ評価を行なった。8FM以上の評点を、良好と評価した。
 <3>耐食性試験
 上記で得られた各塗装鋼板を5cm×15cmとなるよう切断した。この際、切断は表面からと裏面からの交互に行ない、各試験片の断面が上バリ(裏面より切断)、下バリ(表面より切断)の両方を有するように試験片を作製した。次に、表面側中央部に素地に達する狭角30度、カット幅0.5mmのクロスカットをカッターナイフにて入れ、塗装鋼板上部エッジ部を防錆塗料にてシールし、下端部に4T折り曲げ加工部(塗装板の表面部を外側にして折り曲げ、その内側に塗装板と同じ厚さの板を4枚挟み、上記塗装板を万力にて180度折り曲げする加工。加工後4枚の板は取り除く。)を設けた。以上のようにして得られた塗装鋼板試験片の模式図を図1に示す。図1は、得られた塗装鋼板試験片の上バリおよび下バリの断面を模式的に示す図であり、図2は、得られた塗装鋼板試験片が有するクロスカット部および4T折り曲げ加工部を模式的に示す図である。
 得られた各塗装鋼板試験片について、JIS K5600-7-9A JASO M609 に従い、複合サイクル腐食試験(CCT)を行なった。(35℃で5%食塩水噴霧2時間)-(60℃で乾燥4時間)-(50℃でRH95%以上の耐湿試験機内で静置2時間)を1サイクルとして、120サイクル試験(合計960時間)を行なった。この試験後の塗装鋼板試験片のエッジ部、クロスカット部および4T折り曲げ加工部の状態を下記評価方法および評価基準に基づいて評価した。いずれも4点以上を良好と評価した。
 (4T折り曲げ加工部)
 4T折り曲げ加工部における錆部の合計長さを求め、次の基準により評価した。
5:錆の発生が認められない。
4:白錆が認められるが、10mm未満。
3:白錆が10mm以上かつ25mm未満。
2:白錆が25mm以上かつ40mm未満。
1:白錆が40mm以上、または赤錆の発生が認められる。
 (エッジ部)
 塗装鋼板試験片の左右の長辺(すなわち、上バリを有する長辺と下バリを有する長辺)のエッジクリープ幅(フクレの幅)の平均値を求め、次の基準により評価した。
5:フクレ幅が5mm未満。
4:フクレ幅が5mm以上かつ10mm未満。
3:フクレ幅が10mm以上かつ15mm未満。
2:フクレ幅が15mm以上かつ20mm未満。
1:フクレ幅が20mm以上。
 (クロスカット部)
 クロスカット部の腐食状態を0.5mmのカット幅の素地露出部における白錆発生長さ割合、およびクロスカット部の左右のフクレ幅(両側の和)の平均値により、次の基準で評価した。
5:素地露出部における白錆発生長さ割合25%未満でかつフクレ幅3mm未満。
4:素地露出部における白錆発生長さ割合25%以上かつ50%未満でかつフクレ幅3mm未満。
3:素地露出部における白錆発生長さ割合50%以上かつフクレ幅3mm未満。
2:素地露出部における白錆発生長さ割合50%以上かつフクレ幅3mm以上5mm未満。
1:素地露出部における白錆発生長さ割合50%以上かつフクレ幅5mm以上。
 <4>耐アルカリ性試験
 上記で得られた各塗装鋼板を5cm×10cmに切断し、得られた試験片を、23℃の5%水酸化ナトリウム水溶液に48時間浸漬した後、取り出し洗浄し、室温にて乾燥した。この塗装鋼板試験片について、耐沸騰水性試験と同様にして、ASTM D714-56に従って平面部のフクレ評価を行なった。8FM以上の評点を、良好と評価した。
 <5>耐酸性試験
 上記で得られた各塗装鋼板を5cm×10cmに切断し、得られた試験片を、23℃の5%硫酸水溶液に48時間浸漬した後、取り出し洗浄し、室温にて乾燥した。この塗装鋼板試験片について、耐沸騰水性試験と同様にして、ASTM D714-56に従って平面部のフクレ評価を行なった。8FM以上の評点を、良好と評価した。
 <6>耐スクラッチ性試験
 上記で得られた各塗装鋼板を5cm×10cmに切断し、試験片を得た。23℃の室温において、コインスクラッチテスターを用いて、各各塗装鋼板試験片の表面の塗面に10円銅貨の縁を45度の角度に保ち、1Kgの加重をかけて押しつけながら10円銅貨を10mm/秒の速度で50mm引っ張って塗面に5本の傷をつけた。傷全体の面積に対する金属の素地露出の度合いを下記基準に従って評価した。4点以上を良好と評価した。
5:傷の部分に金属の素地が認められない。
4:傷の部分の面積の25%未満に金属の素地が認められる。
3:傷の部分の面積の25%以上かつ50%未満に金属の素地が認められる。
2:傷の部分の面積の50%以上かつ75%未満に金属の素地が認められる。
1:傷の部分に塗膜がほとんど残らず金属の素地が認められる。
 <7>塗膜の湿潤抵抗値Rfの測定
 厚さ0.4mmのアルミニウム亜鉛めっき鋼板上に、実施例および比較例で得られた各塗料組成物を、乾燥塗膜が15μmとなるように塗布し、最高到達温度200℃にて30秒間焼き付けを行なって、塗膜を形成した。得られた塗装鋼板を15cm×10cmに切断し、これを電気化学セル(測定面積0.785cm2)にセットして5%食塩水(NaCl水溶液)を加え、35℃で1時間湿潤させた後に、塗膜の直流抵抗値を高抵抗計(Keithley社製「モデル6517A」)を用いて測定した。直流抵抗値Rは、塗装鋼板試験片とPt対極に高抵抗計の測定端子を接続し、両極間に、波高±0.5V、波長1分の矩形波パルスを印加し、0.5Vの公番電圧印加1分後の電流値を連続して5ポイント測定する。この5つの測定ポイントの印加電圧差(ΔV)と測定電流値差(ΔI)から直流抵抗値R=ΔV/ΔI=1/ΔIの関係式を用い、Rを4つ算出し、平均値を計算する。表3~表5に示される湿潤抵抗値Rfは、算出した直流抵抗値Rの平均値に測定面積0.785(cm2)を乗じ、有効数字1桁で単位面積(cm2)当たりに換算したものである。
<8>酸性塩水による浸漬-乾燥サイクル試験
(試験板の調製)
 上記で得られた各塗装鋼板を5cm×10cmに切断し、得られた試験片の下端部に4T折り曲げ加工部(塗装板の表面部を外側にして折り曲げ、その内側に塗装板と同じ厚さの板を4枚挟み、上記塗装板を万力にて180度折り曲げする加工。加工後4枚の板は取り除く。)を設けた。
(酸性塩水の調製)
 酸性で硫酸根を含有する溶液として、JIS G0594サイクル腐食試験方法にて定められたB法に用いる酸性塩水溶液を参考とした。
 すなわち、JIS G0594に規定された人工海水の組成に近いものとして「マリンアートSF-1」:富田製薬社製 を用い、4.2.2項に定められた硝酸と硫酸の混合液にて、pH=2.5に調整し、酸性塩水とした。
(試験条件)
 得られた各塗装鋼板試験片について、23℃条件下で浸漬6時間、次いで、乾燥18時間を1サイクルとして、5サイクル試験(合計120時間)を行なった。この試験後の塗装鋼板試験片の4T折り曲げ加工部の状態を下記評価方法および評価基準に基づいて評価した。いずれも3点以上を良好と評価した。
(4T折り曲げ加工部)
 4T折り曲げ加工部における錆部の合計長さを求め、次の基準により評価した。
5:錆の発生が認められない。
4:白錆が認められるが、10mm未満。
3:白錆が10mm以上かつ25mm未満。
2:白錆が25mm以上かつ40mm未満。
1:白錆が40mm以上、または赤錆の発生が認められる。
 富田製薬製の商品名「マリンアートSF-1」の人工海水の成分は、表2に示すとおりである。上記酸性塩水は、この人工海水を水に希釈して、塩分濃度を約6g/Lの塩水を作製し、硝酸と硫酸のモル比が0.4/1.0となる混合液を上記塩水に加えてpHを2.5することによって、作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005

Claims (9)

  1.  塗膜形成性樹脂(a)と、架橋剤(b)と、バナジン酸アルカリ土類金属塩及びバナジン酸マグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種のバナジウム化合物(c)と、第三リン酸マグネシウム(d)とを含有する塗料組成物であって、
     前記バナジウム化合物(c)は1質量%水溶液の温度25℃における電導度が200μS/cm~2,000μS/cmとなる化合物であり、かつ前記バナジウム化合物(c)の含有量は前記塗膜形成性樹脂(a)の固形分および前記架橋剤(b)の固形分の合計100質量部に対して50質量部を超え150質量部以下であり、前記バナジウム化合物(c)は、その1質量%水溶液のpHが6.5~11であり、前記第三リン酸マグネシウム(d)の含有量は前記塗膜形成性樹脂(a)の固形分および前記架橋剤(b)の固形分の合計100質量部に対して1~150質量部である、塗料組成物。
  2.  炭酸カルシウム、硫酸バリウム、クレー、タルク、マイカおよびシリカ、アルミナ、ベントナイトからなる群から選択される少なくとも1種の体質顔料(e)をさらに含有し、
     前記体質顔料(e)の含有量は、前記塗膜形成性樹脂(a)および前記架橋剤(b)の合計固形分100質量部に対して1~40質量部である、請求項1に記載の塗料組成物。
  3.  前記塗膜形成性樹脂(a)は、数平均分子量が2,000~10,000であり、ガラス転移温度が60~120℃である水酸基含有エポキシ樹脂、および、数平均分子量が2,000~30,000であり、ガラス転移温度が0~80℃である水酸基含有ポリエステル樹脂からなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項1または2に記載の塗料組成物。
  4.  前記架橋剤(b)は、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基を活性水素含有化合物でブロックしたブロックポリイソシアネート化合物(f)、および、メチロール基またはイミノ基を1分子中に平均して1つ以上有するアミノ樹脂(g)からなる群から選択される少なくとも1種を含み、
     前記架橋剤(b)の含有量は、前記塗膜形成性樹脂(a)の固形分100質量部に対して、固形分で10~80質量部である、請求項1~3のいずれか1項に記載の塗料組成物。
  5.  前記ポリイソシアネート化合物は、芳香族ポリイソシアネート化合物である、請求項4に記載の塗料組成物。
  6.  シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤およびジルコニウム系カップリング剤からなる群から選択される少なくとも1種のカップリング剤(h)をさらに含有し、
     前記カップリング剤(h)の含有量は、前記塗膜形成性樹脂(a)および前記架橋剤(b)の合計固形分100質量部に対して0.1~20質量部である、請求項1~5のいずれか1項に記載の塗料組成物。
  7.  請求項1~6のいずれか1項に記載の塗料組成物を用いて形成された塗膜。
  8.  乾燥塗膜厚15μmの塗膜を35℃の5%食塩水中で1時間湿潤させた後の塗膜の直流抵抗値である湿潤抵抗値が105~1012Ω・cm2である、請求項7に記載の塗膜。
  9.  請求項1~6のいずれか1項に記載の塗料組成物を用いて形成された塗膜を有する塗装鋼板。
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