JP4120165B2 - Lubricated steel material excellent in rust prevention and coating composition therefor - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス加工される鋼板類 (例えば、熱延酸洗板、冷延鋼板、めっき鋼板、ステンレス鋼板等) ならびに鋼管類 (本明細書では、これら鋼板、鋼管等のプレス加工用鋼素材を総称して鋼材という) を潤滑処理して潤滑処理鋼材を製造するための被覆組成物と、この被覆組成物を用いて製造された、特にスタック時の防錆性に優れた潤滑処理鋼材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板、鋼管等のプレス加工用鋼素材をプレス加工する際に潤滑油を利用することは常套的な手段である。しかし、近年、潤滑油を利用する際の環境問題等により、プレス加工時に潤滑油を塗布するのではなく、鋼材の製造段階あるいは加工時までの適当な段階で、その表面に種々の潤滑剤を含有する有機皮膜を形成した、潤滑処理鋼材が広く利用されるようになってきた。
【０００３】
この有機皮膜を形成するための塗料 (被覆組成物) の主成分は、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、ウレタン系樹脂といった、従来より公知の乾燥もしくは焼付硬化型の塗膜形成成分である。この樹脂成分に、潤滑剤として脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪酸石鹸、金属石鹸、アルコール、ポリエチレン微粉末、グラファイト、二硫化モリブデン、フッ素樹脂微粉末等の１種または２種以上を配合して鋼材の潤滑処理に使用する (例えば、特開昭60−250099号公報を参照) 。
【０００４】
一般に、潤滑処理鋼材用の被覆組成物は、下記の諸特性を有する皮膜を形成することが、実際の使用にあたって重要である：
a)プレス加工時の潤滑性、
b)潤滑処理鋼材の製造時からプレス後に脱脂洗浄により脱膜されるまでの間の防錆性、
c)脱脂洗浄性 (脱膜性) 、および
d)耐ブロッキング性 (重ねても塗膜どうしが粘着しない性質) 。
【０００５】
これらの要求を満たすため、特開平１−207397号公報には、カルボン酸を有する有機高分子化合物にポリエチレングリコールとヒドロキシベンゾトリアゾール類、イミダゾール類、アミノ酸類等の水溶性防錆剤を配合した潤滑処理鋼材用潤滑剤が開示されているが、ポリエチレングリコールを含むため、湿潤環境下において結露により皮膜が膨潤し、重ねた（スタック）状態ではブロッキングの問題がある。
【０００６】
また、特開平９−296132号公報には、リン酸およびモリブデン酸の亜鉛、カルシウム、もしくはアルミニウム塩を防錆剤として用いた潤滑処理鋼材用潤滑剤が、特公平４−78679 号公報には、スルホンアミドカルボン酸と環状アミンの混合物を防錆剤として用いた潤滑処理鋼材が、特開平10−1690号公報には、アルキレンスルホアミドカルボン酸を防錆剤として用いた潤滑処理鋼板用潤滑剤が、それぞれ開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した各種の潤滑処理鋼材用の被覆組成物は、プレス加工時の潤滑性に重点が置かれている。そのため、防錆性に関しては多くの難題を有しており、使用に当たっても、海岸沿いや交通量の多い道路沿いでの保存や、薄板をコイルで海上輸送する等の厳しい腐食性の雰囲気においては、従来より発錆が問題となっていた。この発錆は、保存や輸送といったスタック条件下で特に顕著である。
【０００８】
したがって、潤滑処理鋼材用被覆組成物として、加工性、脱脂性、耐ブロッキング性、および防錆性の全ての性能について満足しうるものはいまだに無いというのが現状である。本発明は、加工性、脱脂性、耐ブロッキング性に加えて、従来より問題となっていた、無塗油スタック条件下での防錆性にも優れた潤滑処理鋼材とそのための被覆組成物を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来の潤滑処理鋼材で問題となっている、無塗油スタック時の発錆現象について調査検討した結果、この発錆メカニズムは、主として鋼板あるいは鋼管が積み重ねられた環境下で、鋼材間にできる隙間に大気中より水蒸気が結露し、この結露した水分の作用とスタック条件での荷重の作用により、この隙間で皮膜が損傷し、さらに水分の存在による電池作用も寄与して、鋼材の発錆過程が加速される結果、発錆に至ることを突き止めた。
【００１０】
そこで、本発明者らは、前記メカニズムに対応した防錆力を発揮でき、しかも上述した他の特性、すなわち加工性、脱脂性、脱ブロッキング性の点でも満足できる潤滑処理鋼材用被覆組成物を提供すべくさらに研究した結果、或る種のアクリル系樹脂に特定の撥水剤および防錆剤を添加した組成物が最適であることを見出し、本発明を完成した。
【００１１】
本発明は、下記(A)〜(C)の合計量に基づいて、(A)酸価30〜150、ガラス転移温度５〜90℃のアクリル系樹脂74〜97.7質量％と、(B)撥水剤２〜20質量％と、(C)炭素数６〜 22 の分岐型アルキル鎖を有するアルキルアミドカルボン酸もしくはその塩とアルカノールアミンとの混合物からなる防錆剤0.3〜６質量％、とを含むことを特徴とする潤滑処理鋼材の製造に使用される潤滑処理用被覆組成物、である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の潤滑処理鋼材の製造に使用される潤滑処理用被覆組成物（以下、「潤滑処理鋼材用被覆組成物」という）で皮膜形成成分として使用するアクリル系樹脂は、酸価が30〜150、好ましくは40〜120であり、ガラス転移温度が５〜90℃、好ましくは10〜85℃のものである。酸価が30未満では、形成された皮膜のアルカリ性水溶液による脱脂洗浄性（脱膜性）が十分でなく、酸価が150を超えると皮膜の防錆性が低下する。ガラス転移温度は、５℃未満であると、樹脂の粘着性が強くなり耐ブロッキング性が低下し、90℃を超えると樹脂の造膜性が低下して防錆性と共に脱脂性も低下する。
【００１３】
本発明で使用するアクリル系樹脂は、一般に使用されている塗料用熱可塑性アクリル系樹脂でよく、任意の重合法で得たものでよい。このようなアクリル系樹脂およびその製造方法は、例えば、北岡協三著「塗料用合成樹脂入門」 (株式会社高分子刊行会発行、1974年発行) に詳しく説明されている。
【００１４】
上記アクリル系樹脂は、ビニル系(すなわち、α,β−エチレン性）不飽和カルボン酸およびビニル系不飽和カルボン酸エステル (炭素数１〜25の直鎖もしくは分岐アルコールと不飽和カルボン酸とのエステル) から選ばれた単量体（主として１官能性のもの）を重合して得られる。これらの単量体の具体例としては、アクリル酸もしくはメタクリル酸 (以下、これらを (メタ) アクリル酸と略記する) 、ソルビン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、メチル (メタ) アクリルート、プロピル (メタ) アクリレート、ブチル (メタ) アクリレート、イソブチル (メタ) アクリレート、２−エチル−ヘキシル (メタ) アクリレート、ヘキシル (メタ) アクリレート、ラウリル (メタ) アクリレート、ステアリル (メタ) アクリレート、２−ヒドロキシエチル (メタ) アクリレート、２−ヒドロキシプロピル (メタ) アクリレート、グリシジル (メタ) アクリレート、ジメチルアミノプロピル (メタ) アクリレートなどが挙げられる。
【００１５】
重合には一般に少なくとも１種のビニル系不飽和カルボン酸と少なくとも１種のビニル系不飽和カルボン酸エステルからなる２成分以上の単量体混合物を使用し、通常の重合方法、例えば、溶液重合方法あるいは乳化重合方法等により重合を行うことができる。単量体混合物中の上記不飽和カルボン酸成分の割合を調整することにより、30〜150 の範囲内の所望の酸価を有する重合物を得ることができる。同様に、重合体のガラス転移温度（Tg）についても、上記カルボン酸およびカルボン酸エステル成分の種類と使用割合の調整により、ガラス転移温度の値が５〜90℃の範囲の重合物を得ることができる。なお、重合物のアクリル系樹脂は、被覆組成物の安定性を良くするために、アンモニアあるいはアミン等で中和することもできる。
【００１６】
本発明の潤滑処理鋼材用被覆組成物の撥水剤としては、共存するアクリル系樹脂の造膜性や脱膜性、防錆剤の防錆作用を阻害しないものを使用する。本発明で使用する撥水剤として好ましいのは、カルボン酸エステル、金属石鹸、ポリエチレン微粉末、およびフッ素樹脂微粉末から選んだ１種もしくは２種以上である。これらの撥水剤はいずれも潤滑剤としても有効であることが知られているが、本発明で使用する撥水剤は必ずしも潤滑性を示すものでなくてもよい。
【００１７】
撥水剤として有用なカルボン酸エステルは、脂肪族もしくは芳香族のモノカルボン酸またはジもしくはトリカルボン酸等の多価カルボン酸のアルキルエステルである。かかるカルボン酸エステルの具体例としては、ステアリン酸ブチル、フタル酸ジ−２−エチルヘキシル、フタル酸ジヘプチル、フタル酸ジ−ｎ−オクチル、フタル酸ジノニル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジトリデシル、アジピン酸ジ−２−エチルヘキシル、トリメリット酸トリオクチル、エチレングリコールジステアレート、グリセリントリカプリレート、トリメチロールプロパントリステアレート等が挙げられる。
【００１８】
金属石鹸としては、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等が挙げられる。フッ素樹脂の代表例はポリテトラフルオロエチレン樹脂およびポリフッ化ビニリデン樹脂である。ポリエチレン微粉末およびフッ素樹脂微粉末の平均粒径は特に制限されないが、好ましい平均粒径は 0.1〜10μｍ程度である。
【００１９】
本発明の潤滑処理鋼材用被覆組成物には、防錆剤として、アルキルアミドカルボン酸もしくはその塩と窒素を含む塩基性化合物との混合物を配合する。特公平４−78679 号に記載されたスルホンアミドカルボン酸では、本発明で達成される高度の防錆能を得ることができない。アルキルアミドカルボン酸もしくはその塩：窒素を含有する塩基性化合物との混合比は、モル比で２：１〜１：５の範囲内が好ましい。
【００２０】
防錆剤の１成分として用いるアルキルアミドカルボン酸は、炭素数６〜22の脂肪酸をアミノカルボン酸および／もしくはラクタムと反応させることにより得られるアミド化合物である。
【００２１】
炭素数６〜22の脂肪酸としては、ヘキサン酸、４−メチルペンタン酸、２−エチルブタン酸、 2,2−ジメチルブタン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、エイコサン酸、ドコサン酸、オレイン酸、エルカ酸、 2,4−ヘキサジエン酸、9,12−オクタデカジエン酸、 3,5,5−トリメチルヘキサン酸等が挙げられる。これらの脂肪酸のアルキル鎖は直鎖型であっても分岐型でも良いが、より好ましくは分岐型のアルキル鎖である。アミノカルボン酸としては、アミノ酢酸、Ｎ−メチルアミノ酢酸、２−アミノプロピオン酸、３−アミノプロピオン酸、２−アミノ酪酸、３−アミノ酪酸、４−アミノ酪酸等が挙げられる。ラクタムとしては、アゼチジノン、ピロリドン、ε−カプロラクタム等が挙げられる。
【００２２】
防錆剤のアルキルアミドカルボン酸成分は、水溶性を増大させるため、適当な塩基と反応させてカルボン酸塩の形態にして使用してもよい。カルボン酸塩は、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、アルカノールアンモニウム塩等でよい。
【００２３】
防錆剤のもう一方の成分である、窒素を含む塩基性化合物としては、通常のアミン類を使用することができるが、加工性、耐ブロッキング性、脱脂性、防錆性等の性能を考慮すると、アルカノールアミンが好適である。アルカノールアミンとしては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノプロパノールアミン、ジプロパノールアミン、トリプロパノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、エチルジエタノールアミン、ブチルジエタノールアミン等が挙げられる。
【００２４】
防錆剤のアルキルアミドカルボン酸とアルカノールアミンは、別々に加えてもよいが、これらの混合物である市販品を加えても良い。このような市販品の例としては、ホスタコアIS/1 [クラリアント・ジャパン (株)]等が挙げられる。
【００２５】
前述したアクリル系樹脂、撥水剤、および防錆剤を含有する本発明の潤滑処理鋼材用被覆組成物は、これら３成分の合計重量に基づいて、
(A) アクリル系樹脂74〜97.7質量％、
(B) 撥水剤２〜20質量％、
(C) 防錆剤 0.3〜６質量％、
の割合で上記３成分を含有する。
【００２６】
撥水剤の量は、２質量％未満であると、撥水性が不十分になって防錆性・加工性が低下し、20質量％を超えると撥水剤の効果が飽和し、それ以上の撥水性の向上が望めないので経済的に不利となる。好ましい撥水剤の量は５〜15質量％である。
【００２７】
防錆剤であるアルキルアミドカルボン酸と窒素を含む塩基性化合物との混合物は、その量が0.3 質量％未満では防錆性が不十分となり、６質量％を超えると鋼材の加工性が低下する。好ましい防錆剤の量は１〜４質量％である。
【００２８】
本発明の被覆組成物では、防錆剤としてアルキルアミドカルボン酸と窒素を含む塩基性化合物の混合物を使用するが、他の公知の防錆剤である、ベンゾトリアゾール類、スルホンアミドカルボン酸等を、本発明の効果を減じない範囲で併用することもできる。また、塗料に慣用されている各種添加剤 (例、着色剤、界面活性剤、消泡剤、pH調整剤等) を任意に添加することができるが、本発明の被覆組成物の各種特性に実質的な悪影響を生じないように選択する。
【００２９】
本発明の被覆組成物を用いて鋼材を潤滑処理するには、この被覆組成物を水あるいは溶剤で希釈して塗装用組成物とし、通常の塗布方法、例えば浸漬、ロールコーター、カーテンフローコーター、スプレー、静電塗装、電着塗装等で鋼材に塗装し、熱風あるいは活性エネルギー線照射により乾燥させて、固体皮膜を形成すればよい。アクリル系樹脂を乳化重合もしくは溶液重合により得た場合には、この液に防錆剤および撥水剤、さらに必要により少量の他の添加剤を添加・混合し、必要により適宜濃度調整することにより、塗装用組成物を調製することができる。
【００３０】
本発明の被覆組成物は、乾燥後の付着量が 0.2〜6.0 g/m²、望ましくは 0.5〜3.0 g/m²の範囲内となるように鋼材に塗装することが好ましい。付着量が0.2 g/m²未満であると、潤滑性と防錆性が不足し、6.0 g/m²を超えても、それ以上の潤滑性および防錆性の向上効果はほとんど得られない。塗膜の乾燥温度は50〜150 ℃の温度とすることが好ましい。
【００３１】
本発明の被覆組成物により鋼材を潤滑処理すると、アクリル系樹脂中に撥水剤および防錆剤を含有する樹脂質の有機皮膜が形成される。この皮膜は、プレス加工に十分な潤滑性を有する。この潤滑性は主にアクリル系樹脂皮膜それ自体に起因するものであるが、撥水剤も種類によっては潤滑性にいくらか寄与する。
【００３２】
本発明の被覆組成物から形成された皮膜は、アルカリ洗浄により容易に除去されるので脱脂洗浄性（脱膜性）が良好で、化成処理前に行われる脱脂洗浄により完全に除去できるので、化成処理への悪影響がない。また、耐ブロッキング性も良好である。さらに、無塗油で長時間スタック保管しても発錆が起こらないという、従来にない優れた防錆性を発揮することができる。従って、潤滑処理鋼材の製造時、保管中、輸送中、プレス時およびプレス後で脱膜前、のいずれにおいても錆の発生が防止される。
【００３３】
【実施例】
下記表１に示した単量体組成および特性 (Tg＝ガラス転移温度、℃) を有する各種アクリル系樹脂を使用して、表２に示す成分を含有する被覆組成物を、慣用の塗料調製法に従って、固形分25質量％の水系塗装用組成物として調製した。表２に示した被覆組成物の組成 (撥水剤と防錆剤の質量％) は、樹脂と撥水剤と防錆剤の合計量に基づく質量％であり、樹脂の量は残部である。いずれの水系塗装用組成物も、アンモニア水でpHが8.0 となるように調整した。
【００３４】
この塗装用組成物を使用し、表面を脱脂により清浄化した0.8 mm厚の冷延鋼板の片面に、乾燥塗膜の付着量が３g/m²になるようにバーコーターで塗装し、110 ℃で10分間熱風乾燥して、塗膜を乾燥させ、潤滑処理鋼板を得た。この潤滑処理鋼板を、下記の試験要領で円筒絞り性 (潤滑性評価) 、脱脂洗浄性、耐ブロッキング性、ならびにスタック時の防錆性について試験した。試験結果も表２に併記する。
【００３５】
【表１】

【００３６】
【表２】

【００３７】
[試験法]
1) 円筒絞り性
ポンチ径33.0 mm φ、押さえ圧1000 kg/cm² で絞り抜け可能な最大ブランク径を測定し、次式により限界絞り比 (Ａ) を算出した。
【００３８】
限界絞り比＝最大ブランク径／ポンチ径
未潤滑処理鋼板の限界絞り比 (Ｂ) を同様に求め、未潤滑処理鋼板に対する潤滑処理した試験鋼板の限界絞り比の比率 (Ａ／Ｂ) により、下記基準で円筒絞り性を評価した。
【００３９】
×：Ａ／Ｂ＜ 1.0
△：Ａ／Ｂ＝ 1.0〜1.1
○：Ａ／Ｂ＞ 1.1
Ａ／Ｂ＝潤滑処理鋼板限界絞り比／未処理鋼板限界絞り比。
【００４０】
2)脱脂洗浄性
ファインクリーナーFC4326 [日本パーカライジング (株)]の濃度２％水溶液を、温度60〜70℃、スプレー圧１kg/cm²で５秒間スプレーすることにより脱脂洗浄した後に、水ハジキの有無を目視で調べ、下記基準で評価した。
【００４１】
×：水ハジキ全面
△：水ハジキ一部有り
○：水ハジキ無し。
【００４２】
3)耐ブロッキング性
0.8×70×150 mmサイズの潤滑処理鋼板２枚を、その乾燥塗膜どうしが密着するように塗膜面を内側にして重ね合わせ、67 kg/cm² の荷重下に温度50℃で１分間エージングした後、500 g/m²の軽荷重下に40℃で16時間エージングし、さらに無荷重下に室温で50日間エージングした。その後、重ねた鋼板を引き離し、引き離し時の塗膜粘着状況により、下記基準で耐ブロッキング性を評価した。
【００４３】
×：粘着有り
△：粘着かすかに有り
○：粘着無し。
【００４４】
4)防錆性
0.8×70×150 mmサイズの潤滑処理鋼板２枚を、その乾燥塗膜面どうしが密着するよう塗膜面を内側にして重ね合わせ、50 kg/cm² の荷重を加えて、温度50℃で48時間エージングした。乾燥塗膜面間には純水を１滴介在させた。その後、重ねた鋼板を引き離し、塗膜面の発錆状況により下記基準で防錆性を評価した。
【００４５】
×：錆有り
△：錆かすかに有り
○：錆無し。
【００４６】
表２の試験結果から分かるように、本発明に係る被覆組成物はいずれも、円筒絞り性、脱脂洗浄性、耐ブロッキング性および防錆性の全てを満たす潤滑処理鋼材を与えることができる。特に、この実施例の防錆性試験は、無塗油で実施し、水分を介在させたスタック条件で高温 (50℃) 保持という厳しい試験条件を採用している。このスタック条件で48時間後においても腐食が発生しておらず、高度の防錆性を有していることが分かる。
【００４７】
一方、従来技術に述べた特公平４−78679 号公報では、塗油状態でスタック試験24時間後においても腐食が発生していないことが示されている。本実施例の表２の試験No.10 で使用している防錆剤は、この公報で使用している防錆剤に相当する。しかし、表２の試験No.10 の結果からわかるように、上記公報に開示されている従来の組成物を、無塗油の状態で本発明の試験条件下にて試験すると、錆が発錆しており、本発明の被覆用組成物ではこの従来技術に比べて著しく防錆性が改善されていることは明らかである。
【００４８】
また、アクリル系樹脂の特性が本発明の範囲外となるか、或いは撥水剤または防錆剤を添加しない比較例では、いずれも少なくとも１つの特性が劣化した。さらに、市販の防錆油を使用した比較例では、円筒絞り性が低くなる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明の被覆組成物を用いて鋼材潤滑処理することにより、従来より問題となっていたスタック時の防錆性が大幅に改善され、かつ加工性 (潤滑性) 、脱脂性、耐ブロッキング性についても良好な性能を持つ潤滑処理鋼材を得ることが可能となる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to steel plates to be pressed (for example, hot-rolled pickled plate, cold-rolled steel plate, plated steel plate, stainless steel plate, etc.) and steel pipes (in this specification, steel materials for press processing such as these steel plates, steel pipes, etc.) a coating composition for collectively a) that steel and lubricated by producing lubricated steel material, this produced using the coating composition, more particularly lubricated steel with excellent corrosion resistance at the time of the stack .
[0002]
[Prior art]
It is a conventional means to use a lubricating oil when pressing a steel material for pressing such as a steel plate or a steel pipe. However, in recent years, due to environmental problems when using lubricating oil, various lubricants are not applied to the surface of the steel material at an appropriate stage until it is manufactured or processed, rather than being applied during pressing. Lubricated steel materials having an organic film containing them have been widely used.
[0003]
The main component of the paint (coating composition) for forming this organic film is a conventionally known dry or bake-curing type such as acrylic resin, epoxy resin, melamine resin, phenol resin, and urethane resin. It is a coating film forming component. This resin component is blended with one or more of fatty acid, fatty acid ester, fatty acid soap, metal soap, alcohol, polyethylene fine powder, graphite, molybdenum disulfide, fluororesin fine powder, etc. as a lubricant to lubricate steel materials. Used for processing (for example, see JP-A-60-250099).
[0004]
In general, it is important for practical use that coating compositions for lubricated steels form films having the following properties:
a) Lubricity during pressing,
b) Rust prevention from the time of manufacture of lubricated steel until it is degreased and washed after pressing,
c) Degreasing and detergency (film removal), and
d) Blocking resistance (the property that the coating films do not stick even if they are stacked).
[0005]
In order to satisfy these requirements, JP-A-1-207397 discloses a lubrication in which an organic polymer compound having a carboxylic acid is blended with a water-soluble rust preventive agent such as polyethylene glycol and hydroxybenzotriazoles, imidazoles and amino acids. Although a lubricant for treated steel is disclosed, since it contains polyethylene glycol, the film swells due to condensation in a wet environment, and there is a problem of blocking in a stacked state.
[0006]
In addition, JP-A-9-296132 discloses a lubricant for a lubricated steel material using zinc, calcium, or aluminum salt of phosphoric acid and molybdic acid as a rust preventive, Lubricated steel using a mixture of a sulfonamidocarboxylic acid and a cyclic amine as a rust preventive agent is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-1690 as a lubricant for a lubricated steel plate using an alkylenesulfamide carboxylic acid as a rust preventive agent. , Respectively.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The above-described coating compositions for various types of lubricated steel materials place emphasis on lubricity during pressing. For this reason, there are many problems regarding rust prevention, and even in use, in harsh corrosive atmospheres such as preservation along the coast or along roads with heavy traffic, and transporting thin plates by sea by coil. In the past, rusting has been a problem. This rusting is particularly noticeable under stack conditions such as storage and transportation.
[0008]
Therefore, the present condition is that there is still no satisfactory coating composition for lubricated steel materials that satisfies all the performances of workability, degreasing properties, blocking resistance, and rust resistance. In addition to processability, degreasing properties, and blocking resistance, the present invention provides a lubricated steel material excellent in rust prevention under oil-free stack conditions, which has been a problem in the past, and a coating composition therefor The issue is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a result of investigating and examining the rusting phenomenon at the time of oil-free stacking, which has been a problem with conventional lubricated steel materials, the present inventors have found that this rusting mechanism is mainly performed in an environment where steel plates or steel pipes are stacked. In the gap between steel materials, water vapor is condensed from the atmosphere, and due to the action of this condensed moisture and the load under the stacking conditions, the film is damaged in this gap, and the battery action due to the presence of moisture also contributes. As a result of accelerating the rusting process of steel materials, it was found that rusting occurred.
[0010]
Therefore, the present inventors can provide a coating composition for a lubricated steel material that can exhibit rust-preventing power corresponding to the above-mentioned mechanism and that is satisfactory in terms of other characteristics described above, that is, workability, degreasing properties, and deblocking properties. As a result of further research to provide it, the present inventors have found that a composition in which a specific water repellent and a rust preventive agent are added to a certain acrylic resin is optimal, and the present invention has been completed.
[0011]
The present invention comprises (A) 74-97.7% by mass of an acrylic resin having an acid value of 30 to 150 and a glass transition temperature of 5 to 90 ° C. based on the total amount of the following (A) to (C); 2 to 20% by mass of a liquid agent, and (C) a rust inhibitor 0.3 to 6% by mass comprising a mixture of an alkylamide carboxylic acid having a branched alkyl chain having 6 to 22 carbon atoms or a salt thereof and an alkanolamine. It is a coating composition for lubrication processing used for manufacture of the lubrication processing steel materials characterized by including.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The acrylic resin used as a film-forming component in the lubricating coating composition (hereinafter referred to as “lubricated steel coating composition”) used in the production of the lubricating steel of the present invention has an acid value of 30 to 150. The glass transition temperature is preferably 5 to 90 ° C, and more preferably 10 to 85 ° C. If the acid value is less than 30, the formed film is not sufficiently degreased and washed with an alkaline aqueous solution (defilming property), and if the acid value exceeds 150, the rust prevention property of the film is lowered. If the glass transition temperature is less than 5 ° C., the adhesiveness of the resin becomes strong and the blocking resistance is lowered, and if it exceeds 90 ° C., the film-forming property of the resin is lowered and the degreasing property is lowered as well as the rust prevention property.
[0013]
The acrylic resin used in the present invention may be a generally used thermoplastic acrylic resin for paints, and may be obtained by any polymerization method. Such an acrylic resin and its production method are described in detail in, for example, Kyozo Kitaoka, “Introduction to Synthetic Resins for Paints” (published by Kobunshi Publishing Co., Ltd., published in 1974).
[0014]
The acrylic resin is composed of vinyl-based (that is, α, β-ethylenic) unsaturated carboxylic acid and vinyl-based unsaturated carboxylic acid ester (ester of linear or branched alcohol having 1 to 25 carbon atoms and unsaturated carboxylic acid). ) Obtained by polymerizing a monomer selected from (mainly monofunctional). Specific examples of these monomers include acrylic acid or methacrylic acid (hereinafter abbreviated as (meth) acrylic acid), sorbic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, methyl (meth) acrylate, Propyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, 2-ethyl-hexyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, stearyl (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl (Meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, dimethylaminopropyl (meth) acrylate, and the like.
[0015]
The polymerization generally uses a monomer mixture of two or more components consisting of at least one vinyl unsaturated carboxylic acid and at least one vinyl unsaturated carboxylic acid ester, and is a conventional polymerization method such as a solution polymerization method. Alternatively, the polymerization can be performed by an emulsion polymerization method or the like. By adjusting the proportion of the unsaturated carboxylic acid component in the monomer mixture, a polymer having a desired acid value within the range of 30 to 150 can be obtained. Similarly, with respect to the glass transition temperature (Tg) of the polymer, a polymer having a glass transition temperature in the range of 5 to 90 ° C. is obtained by adjusting the type and use ratio of the carboxylic acid and carboxylic acid ester components. Can do. The acrylic resin of the polymer can also be neutralized with ammonia or an amine in order to improve the stability of the coating composition.
[0016]
As the water repellent of the coating composition for lubricated steel materials of the present invention, a water repellent that does not inhibit the film forming property and film removing property of the coexisting acrylic resin and the rust preventive action of the rust preventive agent is used. The water repellent used in the present invention is preferably one or more selected from carboxylic acid esters, metal soaps, polyethylene fine powder, and fluororesin fine powder. Any of these water repellents is known to be effective as a lubricant, but the water repellent used in the present invention does not necessarily have to exhibit lubricity.
[0017]
Carboxylic esters useful as water repellents are aliphatic or aromatic monocarboxylic acids or alkyl esters of polycarboxylic acids such as di- or tricarboxylic acids. Specific examples of such carboxylic acid esters include butyl stearate, di-2-ethylhexyl phthalate, diheptyl phthalate, di-n-octyl phthalate, dinonyl phthalate, diisodecyl phthalate, ditridecyl phthalate, di-adipate Examples include 2-ethylhexyl, trioctyl trimellitic acid, ethylene glycol distearate, glycerin tricaprylate, and trimethylolpropane tristearate.
[0018]
Examples of the metal soap include aluminum stearate, calcium stearate, zinc stearate, magnesium stearate and the like. Typical examples of the fluororesin are polytetrafluoroethylene resin and polyvinylidene fluoride resin. The average particle diameter of the polyethylene fine powder and the fluororesin fine powder is not particularly limited, but a preferable average particle diameter is about 0.1 to 10 μm.
[0019]
In the coating composition for a lubricated steel material of the present invention, a mixture of an alkylamide carboxylic acid or a salt thereof and a basic compound containing nitrogen is blended as a rust inhibitor. The sulfonamide carboxylic acid as described in JP fairness 4-78679, it is impossible to obtain a high degree of anticorrosive ability is achieved by the present invention. The mixing ratio of the alkylamide carboxylic acid or salt thereof and the basic compound containing nitrogen is preferably in the range of 2: 1 to 1: 5 in molar ratio.
[0020]
The alkylamide carboxylic acid used as one component of the rust preventive agent is an amide compound obtained by reacting a fatty acid having 6 to 22 carbon atoms with aminocarboxylic acid and / or lactam.
[0021]
Examples of fatty acids having 6 to 22 carbon atoms include hexanoic acid, 4-methylpentanoic acid, 2-ethylbutanoic acid, 2,2-dimethylbutanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, undecanoic acid, dodecanoic acid, Tetradecanoic acid, hexadecanoic acid, heptadecanoic acid, octadecanoic acid, eicosanoic acid, docosanoic acid, oleic acid, erucic acid, 2,4-hexadienoic acid, 9,12-octadecadienoic acid, 3,5,5-trimethylhexanoic acid, etc. Is mentioned. The alkyl chain of these fatty acids may be linear or branched, but more preferably is a branched alkyl chain. Examples of the aminocarboxylic acid include aminoacetic acid, N-methylaminoacetic acid, 2-aminopropionic acid, 3-aminopropionic acid, 2-aminobutyric acid, 3-aminobutyric acid, 4-aminobutyric acid, and the like. Examples of the lactam include azetidinone, pyrrolidone, and ε-caprolactam.
[0022]
The alkylamide carboxylic acid component of the rust inhibitor may be used in the form of a carboxylate by reacting with an appropriate base in order to increase water solubility. The carboxylate salt may be, for example, sodium salt, potassium salt, ammonium salt, alkanol ammonium salt and the like.
[0023]
As a basic compound containing nitrogen, which is the other component of the rust preventive agent, ordinary amines can be used, but performance such as processability, blocking resistance, degreasing properties, rust prevention properties, etc. are considered. Then, alkanolamine is suitable. Examples of the alkanolamine include monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, monopropanolamine, dipropanolamine, tripropanolamine, dimethylethanolamine, diethylethanolamine, ethyldiethanolamine, butyldiethanolamine and the like.
[0024]
The alkylamide carboxylic acid and alkanolamine, which are rust inhibitors, may be added separately, but a commercial product that is a mixture of these may also be added. Examples of such commercially available products include Hosta Core IS / 1 [Clariant Japan Co., Ltd.].
[0025]
Based on the total weight of these three components, the coating composition for lubricated steel of the present invention containing the acrylic resin, the water repellent, and the rust inhibitor described above,
(A) 74-97.7% by mass of acrylic resin,
(B) 2-20% by mass of water repellent,
(C) Rust preventive agent 0.3-6 mass%,
The above three components are contained in a proportion of
[0026]
When the amount of the water repellent is less than 2% by mass, the water repellency becomes insufficient and the rust prevention and workability deteriorates. When the amount exceeds 20% by mass, the effect of the water repellent is saturated, and more Since the improvement of water repellency cannot be expected, it is economically disadvantageous. A preferable amount of the water repellent is 5 to 15% by mass.
[0027]
A mixture of an alkylamide carboxylic acid, which is a rust inhibitor, and a basic compound containing nitrogen is insufficient in rust prevention when the amount is less than 0.3% by mass, and the workability of the steel material is reduced when the amount exceeds 6% by mass. . A preferable amount of the rust inhibitor is 1 to 4% by mass.
[0028]
In the coating composition of the present invention, a mixture of an alkylamide carboxylic acid and a basic compound containing nitrogen is used as a rust preventive, but other known rust preventives such as benzotriazoles, sulfonamide carboxylic acids and the like are used. These can be used in combination as long as the effects of the present invention are not reduced. In addition, various additives commonly used in paints (e.g., colorants, surfactants, antifoaming agents, pH adjusters, etc.) can be optionally added, but various properties of the coating composition of the present invention can be obtained. Select so that there is no substantial adverse effect.
[0029]
In order to lubricate a steel material using the coating composition of the present invention, the coating composition is diluted with water or a solvent to form a coating composition, and a normal coating method such as immersion, roll coater, curtain flow coater, A solid film may be formed by coating a steel material by spraying, electrostatic coating, electrodeposition coating, or the like, and drying it by hot air or active energy ray irradiation. When an acrylic resin is obtained by emulsion polymerization or solution polymerization, add and mix a rust inhibitor and water repellent, and a small amount of other additives as necessary, and adjust the concentration as necessary. A coating composition can be prepared.
[0030]
The coating composition of the present invention is preferably applied to a steel material so that the amount of adhesion after drying is 0.2 to 6.0 g / m ² , desirably 0.5 to 3.0 g / m ² . If the adhesion amount is less than 0.2 g / m ² , the lubricity and rust preventive properties will be insufficient, and even if it exceeds 6.0 g / m ² , there will be little improvement in lubricity and rust resistance. . The drying temperature of the coating film is preferably 50 to 150 ° C.
[0031]
When the steel material is lubricated with the coating composition of the present invention, a resinous organic film containing a water repellent and a rust inhibitor is formed in the acrylic resin. This film has sufficient lubricity for press working. This lubricity is mainly attributed to the acrylic resin film itself, but the water repellent also contributes somewhat to the lubricity depending on the type.
[0032]
Since the film formed from the coating composition of the present invention is easily removed by alkali cleaning, it has good degreasing cleaning property (defilming property) and can be completely removed by degreasing cleaning performed before chemical conversion treatment. There is no adverse effect on processing. Moreover, blocking resistance is also favorable. Furthermore, it is possible to exhibit an excellent antirust property that does not cause rusting even when stored for a long time without oil coating. Therefore, generation of rust can be prevented during production, storage, transportation, pressing and after film removal of the lubricated steel.
[0033]
【Example】
Using various acrylic resins having the monomer composition and characteristics (Tg = glass transition temperature, ° C.) shown in Table 1 below, coating compositions containing the components shown in Table 2 were prepared by conventional paint preparation methods. Thus, a water-based coating composition having a solid content of 25% by mass was prepared. The composition of the coating composition shown in Table 2 (mass% of water repellent and rust preventive) is mass% based on the total amount of resin, water repellent and rust preventive, and the amount of resin is the balance. . Each aqueous coating composition was adjusted to pH 8.0 with aqueous ammonia.
[0034]
Using this coating composition, one side of a 0.8 mm thick cold-rolled steel sheet, the surface of which was cleaned by degreasing, was coated with a bar coater so that the amount of dry coating deposited was 3 g / m ² , and 110 ° C Was dried with hot air for 10 minutes to dry the coating film, and a lubricated steel sheet was obtained. This lubricated steel sheet was tested for cylindrical drawability (lubricity evaluation), degreasing performance, blocking resistance, and rust prevention during stacking according to the following test procedure. The test results are also shown in Table 2.
[0035]
[Table 1]

[0036]
[Table 2]

[0037]
[Test method]
1) The maximum blank diameter that can be pulled out was measured with a cylindrical squeezable punch diameter of 33.0 mmφ and a pressing pressure of 1000 kg / cm ² , and the limit squeezing ratio (A) was calculated by the following equation.
[0038]
Limit drawing ratio = maximum blank diameter / punch diameter The limit drawing ratio (B) of the unlubricated steel sheet is obtained in the same manner, and the ratio (A / B) of the limit drawing ratio of the lubricated test steel sheet to the unlubricated steel sheet is Cylinder squeezability was evaluated as a standard.
[0039]
X: A / B <1.0
Δ: A / B = 1.0 to 1.1
○: A / B> 1.1
A / B = lubricated steel plate limit drawing ratio / untreated steel plate limit drawing ratio.
[0040]
2) Degreasing cleanability FC4326 [Nippon Parkerizing Co., Ltd.] concentration 2% aqueous solution sprayed at a temperature of 60-70 ° C, spray pressure 1kg / cm ² for 5 seconds, and then degreased and washed. Was visually examined and evaluated according to the following criteria.
[0041]
×: Water repelling entire surface △: Water repelling partly present ○: No water repelling.
[0042]
3) Blocking resistance
Two pieces of lubricated steel sheets of size 0.8 x 70 x 150 mm are stacked with the coated surface facing inward so that the dried coated films are in close contact with each other, and a load of 67 kg / cm ² is applied at a temperature of 50 ° C for 1 minute. After aging, it was aged at 40 ° C. for 16 hours under a light load of 500 g / m ² and further aged at room temperature for 50 days under no load. Thereafter, the stacked steel plates were pulled apart, and the blocking resistance was evaluated according to the following criteria, depending on the state of coating film adhesion at the time of separation.
[0043]
×: Adhesive △: Adhesive faint ○: No adhesive
[0044]
4) Rust prevention
Two lubricated steel plates with a size of 0.8 x 70 x 150 mm are placed on top of each other so that the dry paint films are in close contact with each other, and a load of 50 kg / cm ² is applied at a temperature of 50 ° C. Aged for 48 hours. One drop of pure water was interposed between the surfaces of the dried coating film. Thereafter, the stacked steel plates were pulled apart, and the rust prevention property was evaluated according to the following criteria according to the rusting state of the coating surface.
[0045]
×: Rust is present Δ: Rust is faint ○: Rust is not present
[0046]
As can be seen from the test results in Table 2, any of the coating compositions according to the present invention can provide a lubricated steel that satisfies all of the cylindrical drawability, degreasing and cleaning properties, blocking resistance and rust prevention properties. In particular, the rust prevention test of this example is conducted without oiling, and employs a strict test condition of maintaining a high temperature (50 ° C.) under a stack condition in which moisture is interposed. It can be seen that corrosion does not occur even after 48 hours under this stack condition, and has a high degree of rust prevention.
[0047]
On the other hand, Japanese Patent Publication No. 4-78679 described in the prior art shows that corrosion does not occur even after 24 hours of stack test in an oiled state. The rust inhibitor used in Test No. 10 in Table 2 of this example corresponds to the rust inhibitor used in this publication. However, as can be seen from the results of Test No. 10 in Table 2, when the conventional composition disclosed in the above publication is tested under the test conditions of the present invention in an oil-free state, rust is generated. Thus, it is clear that the coating composition of the present invention has a marked improvement in rust prevention compared to this prior art.
[0048]
Further, in the comparative examples in which the characteristics of the acrylic resin are out of the scope of the present invention or no water repellent or rust preventive agent is added, at least one characteristic is deteriorated. Furthermore, in the comparative example using a commercially available rust preventive oil, the cylindrical drawability is lowered.
[0049]
【The invention's effect】
By using the coating composition of the present invention to lubricate the steel material, the rust prevention at the time of stacking, which has been a problem in the past, has been greatly improved, and workability (lubricity), degreasing properties, and blocking resistance have been improved. In addition, it is possible to obtain a lubricated steel material having good performance.

Claims (3)

下記(A)〜(C)の合計量に基づいて、(A)酸価30〜150、ガラス転移温度５〜90℃のアクリル系樹脂74〜97.7質量％と、(B)撥水剤２〜20質量％と、(C)炭素数６〜 22 の分岐型アルキル鎖を有するアルキルアミドカルボン酸もしくはその塩とアルカノールアミンとの混合物からなる防錆剤0.3〜６質量％、とを含むことを特徴とする潤滑処理鋼材の製造に使用される潤滑処理用被覆組成物。Based on the total amount of (A) to (C) below, (A) 74-97.7% by mass of an acrylic resin having an acid value of 30 to 150 and a glass transition temperature of 5 to 90 ° C., and (B) a water repellent 2 And 20% by mass, and (C) a rust inhibitor 0.3 to 6% by mass comprising a mixture of an alkylamide carboxylic acid having a branched alkyl chain having 6 to 22 carbon atoms or a salt thereof and an alkanolamine. A coating composition for lubrication treatment used in the production of lubrication-treated steel. 撥水剤がカルボン酸エステル、金属石鹸、ポリエチレン微粉末およびフッ素樹脂微粉末から選ばれた１種もしくは２種以上である請求項１記載の潤滑処理用被覆組成物。  The lubricating treatment coating composition according to claim 1, wherein the water repellent is one or more selected from carboxylic acid esters, metal soaps, polyethylene fine powder and fluororesin fine powder. 潤滑処理が施された潤滑処理鋼材であって、該潤滑処理として請求項１または２に記載の被覆組成物から形成された有機皮膜を有することを特徴とする潤滑処理鋼材。A lubricated steel material that has been subjected to a lubrication treatment, and has an organic film formed from the coating composition according to claim 1 or 2 as the lubrication treatment.