JP2855244B2

JP2855244B2 - プレス成形性、塗装性及び耐食性にすぐれる樹脂塗装鋼板

Info

Publication number: JP2855244B2
Application number: JP6353192A
Authority: JP
Inventors: 裕彦堺; 賢二三木; 忠繁中元; 政一三木
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 1999-02-10
Anticipated expiration: 2014-02-10
Also published as: JPH05261340A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車、家庭電気製
品、建材等に用いられるプレス成形性、塗装性及び耐食
性にすぐれる樹脂塗装鋼板に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、鋼板をプレス加工する際には、
その加工性を良好にするために、鋼板の表面にプレス油
が塗布される。しかし、そのためには、その鋼板のプレ
ス加工の前後にプレス油の塗布工程及び脱脂工程が必要
となり、更には、プレス加工に際してプレス油が飛散し
て、作業環境を悪化させ、或いは公害問題を引き起こす
等の問題がある。

【０００３】そこで、プレス油を用いずに、良好なプレ
ス加工性を得るために、鋼板の種々の表面処理方法が提
案されている。例えば、ミルボンド被膜やワックス被膜
を鋼板の表面に形成したり、或いは無機又は有機系の固
体潤滑剤を含有する樹脂エマルジョン又は樹脂水溶液を
表面処理剤として用いて、これを鋼板の表面に塗布し、
乾燥させて樹脂被膜を形成する方法等が知られている。
特に、後者の方法は、強加工される製品の場合や、加工
後に脱脂を省略して、尚、塗装性が要求される製品のた
めの表面処理方法として、好適に用いられている。

【０００４】この方法において、上記固体潤滑剤として
は、従来、無機系では、黒鉛や二硫化モリブデンが用い
られており、また、有機系では、ステアリン酸カルシウ
ム等の金属石ケンやパラフィンが用いられている。この
ように、無機系の固体潤滑剤を用いる方法は、例えば、
特開昭６１−２２７１７８号公報、特開昭６１−２２７
１７９号公報、特開昭６１−２３１１７７号公報、特開
昭６１−２７９６８７号公報等に記載されている。

【０００５】しかし、固体潤滑剤として、黒鉛や二硫化
モリブデンを用いるときは、一般に、鋼板の表面の色調
の調整が困難であるうえに、鋼板の強加工に耐え得る潤
滑性能を与えるために、表面処理剤に潤滑剤を多量に配
合すると、得られる樹脂被膜の密着性が著しく悪く、鋼
板の加工後の耐食性が劣化する。更に、黒鉛や二硫化モ
リブデンは、比重が大きいために、表面処理剤中に均一
に分散し難く、保存時は勿論、使用時にも、表面処理剤
中で沈降しやすいので、保存性や作業性にも難がある。

【０００６】他方、金属石ケンを固体潤滑剤として用い
るときは、鋼板の表面に形成された樹脂被膜が吸湿性が
高くなるために、べとつきを生じるほか、耐食性に問題
を有する。また、多量のワックスを添加した樹脂エマル
ジョンのような表面処理剤を用いるときは、鋼板に塗装
した後、乾燥するときに、ワックスが樹脂被膜の表面に
浮き出すので、表面の滑り性は良好であるが、連続プレ
スによる金型温度の上昇によつて、表面のワックスが液
化、流動し、その潤滑性能が低下し、樹脂被膜の剥離が
生じて、やはり加工後の耐食性が劣化する。

【０００７】そこで、本発明者らは、既に、特開平３−
１７１８９号公報に記載されているように、水性ウレタ
ン変性ポリオレフィン系樹脂を主体として、フッ素系樹
脂粒子とシリカ粒子をそれぞれ所定量含有せしめてなる
樹脂被膜を鋼板表面に形成させた樹脂塗装鋼板を提案し
ている。しかしながら、かかる樹脂塗装鋼板は、軽加工
においては良好なプレス成形性を有し、耐食性、塗装性
にすぐれるが、絞り成形のような強加工プレス成形にお
いては、摺動面に型かじりによる擦り疵や黒化物が生じ
て、成形品の外観を著しく低下させることがある。更
に、固体潤滑剤としてワツクスやフッ素系樹脂粒子を用
いた場合、製造時にワツクスやフッ素系樹脂粒子がロー
ルに巻き付く現象を生じるるで、製造、問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、プレス成形性にすぐれる樹脂塗装鋼板を得るにあた
つて、樹脂の諸特性のプレス成形性に及ぼす影響を調べ
た。その結果、プレス成形等の強加工の成形品の外観に
は、鋼板の表面に形成された樹脂被膜の特性が大きく影
響することを見出した。また、良好なプレス成形性を得
るためには、樹脂被膜が二つの特性、即ち、樹脂による
鋼板表面の保護性能と樹脂表面における滑り性を有する
ことか必要であることを見出した。

【０００９】一般に、プレス成形等の強加工時には、鋼
板には縮み、曲げ、摺動、伸び等の現象が起こる。これ
らの現象に鋼板が耐えられない場合に割れが発生した
り、鋼板の金型による型かじり等が発生する。これらの
なかで、鋼板の表面状態が大きく関与するのは、摺動現
象であるとみられる。従つて、ある程度以上の摺動に耐
え得る表面被膜が鋼板上に形成されており、しかも、そ
の表面被膜が摺動による摩擦力を軽減できる状態であれ
ば、プレス成形時における摺動による金型のかじり等を
防ぐことができるのとみられる。

【００１０】本発明者らは、前述した従来の樹脂塗装鋼
板における問題を解決するために、以上を考慮し、種々
検討した結果、プレス成形性にすぐれる樹脂塗装鋼板に
おける樹脂被膜としては、鋼板表面を保護するために
は、主体となる樹脂のガラス転移温度が６０〜９０℃の
範囲にあり、且つ、良好な造膜性を有する溶剤系のポリ
エステル系樹脂が有効であり、また、樹脂被膜表面の摩
擦係数を低下させるためには、シリコーンマクロモノマ
ーとアクリル系モノマーとの共重合によつて得られるア
クリル・シリコーン系樹脂であつて、幹部分がアクリル
樹脂であり、枝部分がシリコーンで構成された所謂櫛型
グラフトポリマーの添加が有効であり、更に、被膜にお
いて、前記ポリエステル系樹脂と櫛型グラフトポリマー
とを架橋させることによつて、一層強靱な樹脂被膜を形
成させることができることを見出して、本発明に至つた
ものである。

【００１１】即ち、本発明は、潤滑性にすぐれ、強加工
における極圧や金型の温度上昇に対しても、十分に耐え
ることができ、しかも、加工後の塗装性と耐食性にもす
ぐれる樹脂塗装鋼板を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によるプレス成形
性、塗装性及び耐食性にすぐれる樹脂塗装鋼板は、ポリ
エステル系樹脂とアクリル・シリコーン系樹脂５〜５０
重量％とからなる溶剤型ポリマーブレンドを主体とし
て、架橋剤を１〜２０重量％含有する樹脂被膜が付着量
0.２〜５ｇ／m²にて鋼板の表面に形成されていることを
特徴とする。

【００１３】本発明において、ポリエステル系樹脂は、
樹脂塗装鋼板における樹脂被膜の主体をなす。かかるポ
リエステル系樹脂は、有機酸及びジオールより得られる
ものであるが、本発明においては、そのガラス転移温度
が６０〜９０℃の範囲にあることが必要である。また、
かかるポリエステル系樹脂を乳化剤や分散剤等を含む水
分散液として用いるときは、主体となるポリエステル系
樹脂の造膜性が十分でなく、得られる樹脂塗装鋼板が耐
食性に劣ることとなるので、本発明においては、ポリエ
ステル系樹脂は、トルエンやキシレン等の有機溶剤に溶
解した溶剤型樹脂として用いられることが好ましい。

【００１４】通常、架橋剤の添加によつて、樹脂被膜の
主体となるポリエステル系樹脂のガラス転移温度は変化
するが、潤滑性能は、主体となる樹脂の性質に大きく依
存し、主体となるポリエステル系樹脂のガラス転移温度
が６０℃よりも低いときは、被膜の強度が小さく、プレ
ス加工等の強加工時に樹脂被膜が破壊され、剥離し、黒
化物となつて、成形品の外観を著しく損なうこととな
る。他方、ガラス転移温度が９０℃よりも高いときは、
得られる樹脂被膜が脆くなり、プレス加工等の強加工時
に被膜にクラック等の破壊が生じ、耐食性に劣るように
なる。

【００１５】このようなガラス転移温度を有する溶剤系
のポリエステル系樹脂として、本発明においては、例え
ば、バイロン２３ＣＳ、バイロン２９ＣＳ、バイロン２
９ＸＳ、バイロン２０ＳＳ、バイロン２９ＳＳ（（東洋
紡績（株）製）等が好ましく用いられる。本発明におい
て用いるアクリル・シリコーン系樹脂は、シリコーンマ
クロモノマーとアクリル系モノマーとの共重合によつて
得られる共重合体であり、かかる共重合体のなかでも、
特に、幹部分がアクリル樹脂であり、枝部分がシリコー
ンで構成された所謂櫛型グラフトポリマーであることが
好ましい。かかる櫛型グラフトポリマーは、造膜後は、
枝部分のシリコーン樹脂が被膜の表面に露出し、潤滑剤
としての効果を発現する。

【００１６】本発明によれば、樹脂被膜の主体をなすも
のは、上記溶剤型ポリエステル系樹脂とアクリル・シリ
コーン系樹脂とのポリマーブレンドであり、このポリマ
ーブレンドにおいて、アクリル・シリコーン系樹脂の割
合は、５〜５０重量％の範囲である。ポリマーブレンド
におけるアクリル・シリコーン系樹脂の割合が５重量％
よりも少ないときは、得られる樹脂被膜が潤滑性に乏し
く、樹脂塗装鋼板のプレス成形性が十分には向上しな
い。他方、ポリマーブレンドにおけるアクリル・シリコ
ーン系樹脂の割合が５０重量％を越えるときは、得られ
る樹脂被膜の潤滑性の点では問題ないが、アクリル・シ
リコーン系樹脂と前記ポリエステル系樹脂との相溶性が
悪くなり、造膜性が劣化する。更に、樹脂被膜表面にシ
リコーン樹脂が多くなつて、塗装に際して、塗膜との密
着性が著しく低下する。特に、本発明によれば、ポリマ
ーブレンドにおける上記アクリル・シリコーン系樹脂の
割合は、１０〜３０重量％の範囲が好ましい。

【００１７】本発明においては、上記アクリル・シリコ
ーン系樹脂としては、例えば、サイマックＵＳ−１２
０、サイマックＵＳ−１５０、サイマックＵＳ−２１
０、サイマックＵＳ−２７０、サイマックＵＳ−３０
０、サイマックＵＳ−３５０（東亜合成化学工業（株）
製）等が好ましく用いられる。本発明において、架橋剤
としては、イソシアネート系化合物が特に好ましく用い
られる。イソシアネート系化合物は、上記ポリエステル
系樹脂中の水酸基やカルボキシル基や、アクリル・シリ
コーン系樹脂の有する水酸基やカルボキシル基等と反応
して、樹脂を三次元的に架橋し、硬化させることによつ
て、樹脂被膜を一層強靱なものにして、プレス成形等の
強加工において、被膜剥離等による黒化物の発生を防止
する。

【００１８】本発明においては、かかるイソシアネート
系化合物として、ミリオネートＭＴ、ミリオネートＭ
Ｒ、コロネートＮ、コロネートＴ、コロネートＨＬ、コ
ロネートＬ、コロネートＨＫ、コロネートＥＨ、コロネ
ート２０３０、コロネート２０６７、スプラセック３２
４０、スプラセック３３４０、ダルトセック１３５０、
ダルトセック２１７０、ダルトセック２２８０（日本ポ
リウレタン工業（株）製）等を挙げることができる。

【００１９】本発明において、かかるイソシアネート系
化合物は、樹脂被膜の重量に基づいて、１〜２０重量％
の範囲で用いられる。イソシアネート系化合物の配合量
が１重量％よりも少ないときは、得られる樹脂被膜の架
橋密度が小さいために、耐食性及び塗装性が尚乏しく、
他方、２０重量％を越えるときは、得られる樹脂被膜
は、潤滑性能の点では問題がないが、樹脂被膜中の極性
基の密度が過度に大きくなるので、耐食性に劣ることと
なる。

【００２０】本発明による樹脂塗装鋼板は、上述したよ
うな溶剤型ポリエステル系樹脂と溶剤型アクリル・シリ
コーン系樹脂とからなるポリマーブレンドの溶液に架橋
剤を配合して表面処理剤を調製し、これを鋼板に塗布
し、乾燥させることによつて得ることができる。本発明
による樹脂塗装鋼板は、上述したような樹脂被膜が付着
量0.２〜５ｇ／m²にて鋼板の表面に形成されている。樹
脂被膜の鋼板への付着量が0.２ｇ／m²よりも少ないとき
は、強加工において、所要の潤滑効果及び加工後の耐食
性を得ることができない。しかし、付着量が５ｇ／m²を
越えるときは、鋼板のプレス加工において、被膜の剥離
量が増し、例えば、プレス成形において、金型に剥離被
膜が蓄積し、プレス成形に支障を生じる。

【００２１】本発明において、鋼板素材としては、特
に、限定されるものではないが、例えば、亜鉛又は亜鉛
合金めつき鋼板、これら鋼板をクロメート処理やリン酸
塩処理等の化成処理したもの等が好適に用いられる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ポリエ
ステル系樹脂とアクリル・シリコーン系樹脂５〜５０重
量％とからなる溶剤型ポリマーブレンド樹脂を主体とし
て、架橋剤を１〜２０重量％含有する樹脂被膜が付着量
0.２〜５ｇ／m²にて鋼板の表面に形成されており、かか
る樹脂塗装鋼板は、プレス油の塗布なしに強加工するこ
とができ、しかも、加工後の耐食性及び塗装性にすぐれ
る。

【００２３】このような高潤滑性及び高耐食性樹脂被膜
を有する処理鋼板は、プレス加工後、塗装鋼板としての
みならず、裸使用することもできる。

【００２４】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではな
い。実施例１クロメート処理を施した電気亜鉛めつき鋼板（亜鉛付着
量２０ｇ／m²、クロム付着量２０mg／m²）を素材鋼板と
して用いた。

【００２５】ガラス転移温度が４０〜９５℃のポリエス
テル樹脂とアクリル・シリコーン樹脂とのポリマーブレ
ンドの溶液を調製した。このポリマーブレンドにおける
アクリル・シリコーン樹脂の割合は２０重量％とした。
上記溶液に、被膜形成後の全固形分換算にて８重量％の
イソシアネート化合物を加えて、表面処理剤を調製し
た。

【００２６】この表面処理剤を前記鋼板の表面に乾燥重
量として1.５ｇ／m²となるようにバーコーターにて塗
布、乾燥させ、樹脂被膜を形成させて樹脂塗装鋼板を得
た。得られた樹脂塗装鋼板について、摺動試験、円筒深
絞り試験、プレス試験、塩水噴霧試験及び塗装試験を行
なつて、動摩擦係数、限界絞り比、耐型かじり性、耐食
性及び塗膜密着性を調べた。

【００２７】動摩擦係数は、表面性試験機（ヘイドン社
製１４−Ｄ型）を用いて、荷重５００ｇにおける摺動に
よる荷重から求めた。限界絞り比は、ブランク径１１０
mm、ポンチ径５０mmの単一素板法にて求めた。耐型かじ
り性は、単発プレス試験機を用いてプレス成形した後、
成形品の摺動面の型かじり及び黒化物の付着を目視にて
判定した。耐食性は、ＪＩＳＺ−２３７１に記載され
た方法に従つて塩水噴霧試験を実施した。また、塗膜密
着性は、アクリル系及びメラミンアルキド系塗料を用い
て塗装を施した後、碁盤目及び碁盤目エリクセンによる
塗膜の密着性を調べた。結果を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】実施例２ガラス転移温度が７２℃であるポリエステル樹脂とアク
リル・シリコーン樹脂とを配合してポリマーブレンドの
溶液を調製した。このポリマーブレンドにおけるアクリ
ル・シリコーン樹脂の割合は、2.５〜６０重量％の範囲
とした。上記溶液に、被膜形成後の全固形分換算にて８
重量％のイソシアネート化合物を加えて、表面処理剤を
調製した。

【００３０】この表面処理剤を前記鋼板の表面に乾燥重
量として1.５ｇ／m²となるようにバーコーターにて塗
布、乾燥させ、樹脂被膜を形成させて樹脂塗装鋼板を得
た。実施例１と同様にして、処理鋼板の性質を調べた。
結果を表２に示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】実施例３実施例２と同じポリエステル樹脂とアクリル・シリコー
ン樹脂とを配合してポリマーブレンドの溶液を調製し
た。このポリマーブレンドにおけるアクリル・シリコー
ン樹脂の割合は２０重量％とした。上記溶液に、被膜形
成後の全固形分換算にて、0.５〜２５重量％のイソシア
ネート化合物を加えて、表面処理剤を調製した。

【００３３】この表面処理剤を前記鋼板の表面に乾燥重
量として1.５ｇ／m²となるようにバーコーターにて塗
布、乾燥させ、樹脂被膜を形成させて樹脂塗装鋼板を得
た。実施例１と同様にして、処理鋼板の性質を調べた。
結果を表３に示す。

【００３４】

【表３】

【００３５】実施例４実施例２と同じポリエステル樹脂とアクリル・シリコー
ン樹脂とを配合してポリマーブレンドの溶液を調製し
た。このポリマーブレンドにおけるアクリル・シリコー
ン樹脂の割合は２０重量％とした。上記溶液に、被膜形
成後の全固形分換算にて、８重量％のイソシアネート化
合物を加えて、表面処理剤を調製した。

【００３６】この表面処理剤を前記鋼板の表面に乾燥重
量として0.１〜6.０ｇ／m²となるようにバーコーターに
て塗布、乾燥させ、樹脂被膜を形成させて樹脂塗装鋼板
を得た。実施例１と同様にして、処理鋼板の性質を調べ
た。結果を表４に示す。

【００３７】

【表４】

【００３８】以上の結果から明らかなように、本発明に
よれば、プレス成形性、塗装性及び耐食性のすべてにお
いてすぐれる樹脂塗装鋼板を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B05D 7/14 B05D 7/24 302 B32B 15/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリエステル系樹脂とアクリル・シリコー
ン系樹脂５〜５０重量％とからなる溶剤型ポリマーブレ
ンドを主体として、架橋剤を１〜２０重量％含有する樹
脂被膜が付着量0.２〜５ｇ／m²にて鋼板の表面に形成さ
れていることを特徴とするプレス成形性、塗装性及び耐
食性にすぐれる樹脂塗装鋼板。
【請求項２】ポリエステル系樹脂のガラス転移温度が６
０〜９０℃であることを特徴とする請求項１記載の樹脂
塗装鋼板。
【請求項３】アクリル・シリコーン系樹脂が、幹部分が
アクリル系樹脂であり、枝部分がシリコーン樹脂で構成
されている櫛型ポリマーであることを特徴とする請求項
１記載の樹脂塗装鋼板。
【請求項４】架橋剤がイソシアネート系化合物であるこ
とを特徴とする請求項１記載の樹脂塗装鋼板。