JPH0316726A - 成型性の優れた潤滑樹脂処理鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 本発明は自動車、家電、建材製品等に使用される表面処
理鋼板であって、成型性にすぐれた潤滑樹脂処理鋼板に
関する。

く従来の技術〉 自動車、家電、建材製品等に使用される鋼板、特に亜鉛
または亜鉛系合金めっき鋼板のようなめっき鋼板は、無
塗装または塗装して使用するが、それまでに種々の工程
を通り、しかもその間に、かなり長時間にわたって無塗
装の状態でおかれる．　そのため、その間に錆が発生し
たり、めっき鋼板表面に種々の物質が吸着、付着したり
して、塗料の密着性が悪くなるなどの問題がある． 従って、めっき鋼板が需要家で使用されるまでの一次防
錆処理として、クロメート処理が施される．　　しかし
、このクロメート処理の耐食性は、一般に、塩水噴霧試
験で高々２４〜４８時間程度であり、また、特殊クロメ
ート処理であるシリカゾルを添加した塗布型クロメート
処理でも、塩水噴霧試験で１００〜２００時間の耐食性
しか得られない．　従って、長期にわたって苛酷な腐食
環境下で使用される製品では耐食性が不十分である． 製品が苛酷な腐食環境下で使用される場合を考慮して、
クロメート処理の代わりにリン酸塩処理を施した後、２
０μｍ厚程度の塗装を施し、腐食を防止する方法がある
．　しかるに、このような厚塗り塗装を施した場合には
、鋼板にプレス加工等を施したとき、塗膜の剥離や亀．
裂を生じ、その部分で局部的な耐食性の低下を生じる。

　また、塗装板では、スポット溶接などの溶接が困難ま
たは不可能になるので、溶接部は予め塗膜の除去が必要
になる。　さらに塗膜を厚くするほど多くの塗料を消費
し、コストアップを招く等の問題もある． 従って、塗料を用いることなく、それ自体優れた耐食性
を有する表面処理鋼板の開発が望まれている． また、鋼板をプレス成型するに際しては、潤滑油を鋼板
表面に塗布するが、この作業は脱脂工程があるｋめ、加
工時に潤滑油などを使用せずにプレス加工できる表面処
理鋼板の開発も望まれている。

さらに、需要家が、従来の表面処理鋼板を用いて種々の
工程を経て製品を製造する場合作業者のハンドリング等
により、鋼板の表面に指紋などの汚れが付着し、商品価
値を著しく低下させることがある．　従って、ハンドリ
ング時に指紋などの汚れがつき難い表面処理鋼板の開発
も望まれている． このような背景の下で、従来技術として、（１）亜鉛系
めっき鋼板上にクロメート被膜を有し、その上に、複合
リン酸アルミニウム、クロム系防錆顔料と、潤滑剤とし
てポリオレフィンワックス、二硫化モリブデン、シリコ
ーンとを含有するウレタン変性エボキシ樹脂層を１〜１
０ｇ／ｍ’有することを特徴とする耐食性および潤滑性
に優れた２層クロメロート処理鋼板（特公昭６２−２４
５０５号公報）、 （２）亜鉛系めっき鋼板上にクロメート被膜を有し、そ
の上にシリカ粉末、親水性ポリア主ド樹脂および潤滑剤
としてポリエチレンワックスを含有するウレタン化エボ
キシエステル樹脂層を０．３〜５μｍ有することを特徴
とするカチオン電着塗装性に優れた有機複合鋼板（特開
昭６３−３５７９８号公報）、 （３）γ層単層のみからなるニッケル含有亜鉛めっき鋼
板上にクロメート被膜を有し、その上に、導電顔料とし
てリン化鉄、潤滑剤としてポリオレフィン系化合物、カ
ルボン酸エステル系化合物、ポリアルキレングリコール
系化合物から選ばれた化合物と塗料用樹脂とを含有する
塗膜層を１〜２０μｍ有することを特徴とする耐食性塗
装積層体（特開昭６２−７３９３８号公報） が開示されている． （１）〜（３）のいずれもが、クロメート被膜上に、潤
滑剤としてポリオレフィンワックス系化合物を含有する
潤滑樹脂被膜を有することを特徴とする耐食性、潤滑性
に優れる２層型被膜処理鋼板である． く発明が解決しようとする課題〉 上記従来技術における２層型被膜処理鋼板の潤滑性は、
低速ブレス威型（〜５ｍｍ／ｓｅｃ．）に対しては有効
であるが、実プレス成型（２５０ｍｍ／ｓｅｃ．程度）
における苛酷な成型条件では、プレス時に摺動面が高温
（７０℃以上）になり、樹脂被膜層が剥離し易くなり、
樹脂剥離粉が金型、プレス成型品表面に付着し、連続戒
型性および加工後の外観を損なうという問題がある． 本発明は、上述した従来技術の欠点を解消し、高速ブレ
ス戒型時において、連続成型性に優れる表面処理鋼板、
特に、ブレス油無で戒型可能であり、ハンドリング時に
指紋等の汚れが付き難い表面処理鋼板を提供することを
目的とするものである。

く課題を解決するための手段〉 前述した従来技術に見られるように、鋼板表面Ｃクロメ
ート処理後、潤滑性樹脂系被膜を形成させることにより
、亜鉛または亜鉛合金めっき鋼板の耐食性、潤滑性を向
上させることができる． 本発明者らは、これらの従来技術の長所を生かしつつ、
高速プレス成型下でも潤滑性が良好な有機樹脂被膜を鋭
意検討した結果、水酸基および／またはカルボキシル基
を有する樹脂中にシリカを含有させることにより、耐食
性が向上し、固形潤滑剤として、ポリオレフィン系ワッ
クス、フッ素系添加剤のうち、平均粒径が１〜７μｍの
ものを含有させることにより、高速プレス成形下で潤滑
性が良好な被膜が得られることを見出し、本発明に至っ
た。

本発明は、亜鉛または亜鉛系合金めっき鋼板あるいはア
ルミニウム系めっき鋼板上に、クロム付着量が、金属ク
ロム換算で、片面で２００ｍ　ｇ　／　ｍ　２以下のク
ロメート被膜を両面に有し、その上に、下記組成の樹脂
混合物または複合物でその付着量が、片面で乾燥重量で
０．３〜３　ｇ　／　ｍ　”である樹脂被膜を両面に有
することを特徴とする成型性に優れた潤滑樹脂処理鋼板
． 樹脂混合物または複合物の組成 ・水酸基および／またはカルボキシル基を有する樹脂　
　　　　　　１００Ｉｉ量部・シリカ　　　　　　　１
０〜８０重量部・平均粒径がＩＰ−７μｍポリオレフィ
ンワックス　　　　　　　２０重量部以下を提供するも
のである。

以下に、本発明の成型性に優れた潤滑樹脂処理鋼板につ
いて、詳細に説明する． 本発明で対象とする潤滑樹脂処理鋼板の素材としては、
電気亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛一ニッケルめっき鋼板、
溶融亜鉛゜゜めつき鋼板、５％アル主ニウムー亜鉛溶融
めっき鋼板等の各種亜鉛系めっき鋼板およびアルミニウ
ム系めっき鋼板等を挙げることができる。

めっき鋼板両面のクロメート被膜は、公知の通常のクロ
メート被膜でよく、例えば、無水クロム酸、クロム酸塩
、重クロム酸等を主剤とした水溶液や、上記水溶液はコ
ロイダルシリカ等を混合した処理液をめっき鋼板上に、
公知の通常の方法で処理したクロム水和酸物主体の被膜
である。

本発明の成型性に優れた潤滑樹脂処理鋼板は、前記のク
ロメート被膜上に、次のような組成および付着量の有機
樹脂被膜を両面に有する。

即ち、水酸基および／またはカルボキシル基を有する樹
脂と、該樹脂１００重量部に対し、シリカ１０〜８０重
量部と、固形潤滑剤として、平均粒径が１〜７μｍのポ
リオレフィンワックスを２０１ｉ量部以下含み、かつ、
該樹脂混合物または複合物の付着量が片面で乾燥重量で
０．３〜３．０ｇ／ｍ’の被膜である。

本発明の潤滑樹脂混合物または複合物に使用するベース
樹脂は、水酸基および／またはカルボキシル基を有する
樹脂であるが、このような樹脂としては、エポキシ樹脂
、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、フェノ
ール樹脂、メラミン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂等
があげられる。

本発明におけるこれらの樹脂の有用性は、以下の点にあ
る。

即ち、該潤滑樹脂処理鋼板は、耐食性を向上させるため
に、シリカー樹脂の無機有機複合被膜を形成させたもの
であるが、シリカ表面の水酸基と反応して高耐食性被膜
の形威が可能な活性基として、水酸基カルボキシル基が
望ましいからである。

シリカは、該潤滑樹脂処理鋼板の耐食性を向上させるた
めに配合するが、コロイダルシリカ、例えば、スノーテ
ックスーＯやスノーテツクスーＮ（いずれも日産化学社
製）等や、オルガノシリカゾル、例えば、エチルセロソ
ルブシリカゾル（日産化学社製）等や、シリヵ粉末、例
えば、気相シリカ粉末（アエロジル社製）等や、有機シ
リケート、例えば、エチルシリヶート等をもちいると良
い．　シリカ粉末の粒径はシリカを均一に分散させるた
めに５〜７０ｎｍであることが好ましい． またベース樹脂とシリカとの反応促進剤として、シラン
カップリング剤を用いてもかまわない．　シランカップ
リング剤としては、γ−（２−ア主ノエチル）アミノプ
ロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシブロビル
トリメトキシシラン等があげられる。

ベース樹脂中に反応促進剤、安定剤、分散剤等の一般的
な添加剤を、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜添加
することは差し支えなく、むしろ好ましい． つぎに、潤滑性付与剤について説明する．一般Ｃ１乾式
潤滑剤としてはワックス、二硫化モリブデン、有機モリ
ブデン、グラファイト、フッ化カーボン、金属セッケン
、窒化ホウ素、フッ素樹脂等が知られており、これらは
、軸受用潤滑剤として使用されたり、プラスチックや油
、グリース等に添加して、潤滑性を向上させるために用
いられている．　そこで、これらの潤滑剤を用いて、潤
滑性の優れた樹脂処理鋼板を得るための検討を行った． 本発明のように、高速プレス威型下という摺動部の発熱
を伴う苛酷なプレス成型条件で、被膜剥離を起こさず、
連続戒型可能な高度の潤滑性を有する樹脂処理鋼板を得
るためには、一般にベース樹脂のガラス転移温度が７０
℃程度以上と高くなければならないが、一方摩擦係数が
小さく樹脂被膜表面に突出した潤滑剤を含有する樹脂被
膜も有効であることが分った．　このような潤滑剤を用
いることにより、金型との摩擦衝撃を潤滑剤が吸収する
こととなり、ベース樹脂のガラス転移温度を下げること
が可能となるのである．　そのような被膜で処理された
鋼板では、鋼板上の樹脂被膜表面の潤滑剤が金型との摩
擦を低減し、樹脂被膜の損傷が防止され、連続成型性が
向上する。　突出した潤滑剤を用いることによりベース
樹脂のガラス転移温度を４０℃程度まで低下させること
ができる． このような目的に合った潤滑剤について鋭意検討した結
果、平均粒径が１〜７μｍのポリオレフィンワックスが
有効であることが分った． 高速プレス成型時、摺勤面は高温となる．この時、ポリ
オレフィンワックスは潤滑剤として有効社働く． ポリオレフィンワックスはポリエチレン、ボリブロピレ
ン、ボリブテン等のオレフィン系炭化水素の重合体から
成るワックスであればいずれでもよいしこれらを組み合
せて用いても良い． またポリオレフィンワックスには種々の融点のものが知
られているが、３０℃〜１７０℃の範囲で何れの融点の
ものを用いてもよい．　低融点と高融点のものを組み合
せて用いてもよく、一層加工性が良好となる． 続いて、被膜付着量や配合成分の配合量等の数値限定理
由を述べる． 本発明では、クロメート被膜の付着量は、金属クロム換
算で、片面で２　０　０　ｍ　ｇ　／　ｍ　２以下とす
るのがよい．　付着量が２００ｍｇ／ｍ”を超えても、
付着量の増加の割合に対し耐食性の向上効果が少なく、
また処理液の劣化が激しくなり、表面外観が悪くなり、
しかも被膜が厚くなることによりプレス成型性が低下す
るからである． また、本発明で用いる樹脂混合物または複合物中の配合
成分は、下記の割合で含まれていることが好ましい． 耐食性を向上させるためのシリカは、水酸基および／ま
ｋはカルボキシル基を有する樹脂１００重量部に対し、
１０〜８０ｆＵ量部加えることが好ましい．　　１０！
量部未満では、耐食性向上効果が小さく、８０重量部を
超えると、被膜硬度が高まり、成型時に型カジリを生じ
、プレス成型性を低下させる． 潤滑性付与剤の添加量は、水酸基および／またはカルボ
キシル基を有する樹脂１００重量部に対し、ポリオレフ
ィンワックスを２０重量部以下が望ましい。　２０重量
部を超えると樹脂被膜強度が低下し、潤滑性が低下する
。

以上に述べた成分を、以上に述べた割合で含有させ、ベ
ース樹脂等の必須成分と、その他の添加剤を組み合わせ
ることが好ましい．さらに、このような潤滑樹脂被膜の
付着量は、片面で乾燥重量で０．３〜３．０ｇ／ｍ２と
することが好ましい． 付着量が０．３ｇ／ｍ２未満では、鋼板表面の凹凸をう
めきれず、耐食性の向上効果が小さい。　また４　３　
ｇ　／　ｍ　”を超えると、耐食性の向上効果はあるが
、被膜が厚くなることにより、プレス成型性が低下し、
酎バウダリング性が低下し、かつ、経済的でないからで
ある．次に、本発明の成型性に優れた潤滑樹脂処理鋼板
の製造方法について、その一例を詳細に説明する． 本発明で対象とする潤滑樹脂処理鋼板の素材としては、
電気亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛一ニッケルめっき鋼板、
溶融亜鉛めっき鋼板、５％アル５ニウムー亜鉛溶融めっ
き鋼板等の各種亜鉛系めっき鋼板およびアルミニウム系
めっき鋼板などを挙げることができる． 本発明の成型性に優れた潤滑樹脂処理鋼板の製造にあた
り、めっき鋼板上に施すクロメート処理は、公知の通常
の処理方法に従えばよく、例えば、無水クロム酸、クロ
ム酸塩、重クロム酸等を主剤とした水溶液中で、浸潰ク
ロメート処理、電解クロメート処理をおこなえばよく、
また、上記水溶液にコロイダルシリカ等を混合した処理
液をめっき鋼板上に塗布する塗布型クロメート処理等を
行って、クロム水和物を主体とする被膜を形成させても
よい．　なお、めっき鋼板をクロメート処理液で処理し
た後、フラットゴムロール等で絞る工程や、熱風乾燥等
の乾燥工程を経て、クロメート被膜が鋼板両面に形成さ
れる． 続いて、前記のクロメート被膜上に、上述した樹脂混合
物または複合物からなる有機樹脂被膜を、以下の方法で
形成させる． 各配合戒分を所定量用意し、それらを混合・分散させて
、物理的に均一とする．　次に、好ましくはシランカッ
プリング剤を加え、再び混合・分散させ、物理的に均一
な樹脂混合物または複合物とする。

前記樹脂混合物または複合物をロール塗布、スプレー塗
布、浸漬塗布、ハケ塗り等の公知の通常の方法によって
、所定の厚さとなるように塗布し、通常５０〜１８０℃
で、通常３〜９０秒間乾燥させる。

このようにして、本発明の成型性に優れた潤滑樹脂処理
鋼板が製造される． く実施例〉 次に、本発明を実施例に基いて、さらに具体的に説明す
る． （本発明例） 下記条件下で、本発明の潤滑樹脂処理鋼板の試験片Ｎｏ
．１〜１１を作成した。

１）めっき鋼板の種類 Ａ．電気亜鉛めっき鋼板 板厚　　　　　　　　　０．８ｍｍ 亜鉛めっき付着量　　　２０ｇ／ｍ’ Ｂ．電気亜鉛−ニッケルめっき鋼板 板厚　　　　　　　　　０．８ｍｍ 亜鉛一ニッケルめっき付着量 ２　０　　ｇ　／　ｍ　” ニッケル含有量　　　　１２％ Ｃ．溶融亜鉛めっき鋼板 板厚　　　　　　　　　０．８ｍｍ 亜鉛めっき付着量　　　６　０　ｇ　／　ｍ　’２）ク
ロメート処理 前記各めっき鋼板の両面に、 Ｃ　ｒ　Ｏ　３　　２　０　ｇ　／　４２　，　Ｎ　ａ
　３　Ａ　Ｉ　Ｆ　ａ４ｇ／ｆＬなる組成のクロメート
処理液をスプレー処理した後、フラットゴムロールで絞
り、熱風乾燥した。　クロメート被膜の付着量は、スプ
レー処理時間を調整して、表１に示す値（片面当り２０
０ｍｇ／ｍ”以下）とした． ３）樹脂被＠処理 表１に示す組成の処理液を、ロール塗 布により、片面で乾燥重量で０．３〜３．０ｇ　／　ｍ
　”となるように両面に塗布し、１５０℃で４０秒間乾
燥し、樹脂被膜を形成した。

（比較例） 前記各めっき鋼板に、本発明例と同様にクロメート処理
を施し、その上に、表１に示す組成の処理液を、表１に
示す付着量となるように塗布し、樹脂被膜を形成させ、
試験片Ｎｏ．１２〜２０を作成した。

（試験・評価方法） （１）潤滑性試験方法 無塗油の試験片を、エリクセンカップ絞り試験機で絞り
比を変えて加工し、その限界絞り比を求めた。　また、
その時の耐バクダリング性を、ダイスに付着した剥離粉
をセロテープで採取し、その程度から評価した． プレス条件 ・しわ押さえ圧　　２トン ・ポンチ径　　　　３３ｍｍΦ ・ブランク径　　　５９〜８　１　ｍｍΦ●絞り速度　
　　　Ｓｆｆｉａｍ／ｓｅｃ．，　５００ｍ＋ａ／ｓｅ
ｃ．評価基準 ◎：ダイス付着なし Ｏ：ダイス付着若干あり △：ダイス付着やや多い ×：ダイス付着多い （２）平板耐食性試験 塩水噴霧試験（ＪＩＳ　　Ｚ−２３７１）を行い、白錆
発生までに要する時間で評価した。

（３）加工後耐食性試験 無塗油の試験片をエリクセンカップ絞り試験機で、下記
条件にて絞り加工を施し、そのカップの絞り面に対し、
塩水噴霧試験（ＪＩＳ　　Ｚ−２３７１）を行った．　
白錆発生までに要する時間で評価した． プレス条件 ・しわ押さえ圧　　　２トン ・ポンチ径　　　　　３３ｍｍΦ ・ブランク径　　　　７０ｍｍΦ ・絞り比　　　　　２．１２ ・絞り速度　　　　　５００ｍｍ／ｓｅｃ．前記の方法
により作威された試験片Ｎｏ．１〜１９について、上記
の方法で、潤滑性、平板耐食性、加工後耐食性を試験・
評価した．結果は表２に示した。

表２から明らかなように、本発明の潤滑樹脂処理鋼板は
、高速ブレス戒型時においても、連続成型性、潤滑性が
良好であり、そのために、バウダリングが殆ど発生しな
い。　また、加工後の耐食性も良好である。

く発明の効果〉 本発明によれば、高速プレス成型時における潤滑性が良
好なため、連続成型性に優れる表面処理鋼板を提供する
ことがてきる。

また、プレス加工時に、プレス油等の潤滑油を使用せず
に、そのままプレス加工が可能であり、ハンドリング時
に指紋等の汚れがつき難い表面処理鋼板を提供すること
ができる。

さらに、プレス加工時の潤滑性を良好とするために、従
来、需要家において行われていた潤滑油の塗布作業や脱
脂処理を省略でき、そのために、コストダウンが図れる
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 亜鉛または亜鉛系あるいはアルミニウム系合金めっき鋼
   板上に、クロム付着量が、金属クロム換算で片面で２０
   ０ｍｇ／ｍ＾２以下のクロメート皮膜を両面に有し、そ
   の上に、下記組成の樹脂混合物または複合物で、その付
   着量が、片面で乾燥重量で０．３〜３ｇ／ｍ＾２である
   樹脂被膜を両面に有することを特徴とする成型性に優れ
   た潤滑樹脂処理鋼板。樹脂混合物または複合物の組成水
   酸基および／またはカルボキシル基を 有する樹脂　１００重量部 シリカ　１０〜８０重量部 平均粒径が１〜７μｍのポリオレフィンワックス　２０
   重量部以下