JPH0539458A

JPH0539458A - 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: JPH0539458A
Application number: JP3162852A
Authority: JP
Inventors: Hirohiko Sakai; 裕彦堺; Kenji Miki; 賢二三木; Tadashige Nakamoto; 忠繁中元; Masaichi Miki; 政一三木
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1991-07-03
Filing date: 1991-07-03
Publication date: 1993-02-19
Anticipated expiration: 2009-12-21
Also published as: JPH06104799B2

Abstract

(57)【要約】【目的】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
を提供することにある。【構成】ポリエステル系樹脂を主体として、架橋剤を１
〜２０重量％、潤滑剤として平均分子量２０００〜８０
００のポリエチレン系ワックスを0.２〜１０重量％を含
有する樹脂被膜が付着量0.２〜５ｇ／m²にて鋼板の表面
に形成されてなる。

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、このためには、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してなる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。

【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ものが有効で
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、微量のポリエチレン系ワックスの添加が有効であ
ることを見出した。更に、本発明者らは、架橋剤の添加
が耐食性及び塗装性の向上に有効であることを見出し
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
エステル系樹脂を主体として、架橋剤を１〜２０重量
％、潤滑剤として平均分子量２０００〜８０００のポリ
エチレン系ワックスを0.２〜１０重量％を含有する樹脂
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】例えば、本発明においては、バイロン２３
ＣＳ、バイロン２９ＣＳ、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、架橋剤としては、メラミン系、ア
ジリジン系、エポキシ系、イソシアネート系化合物等を
挙げることができる。かかる架橋剤は、上記ポリエステ
ル系樹脂中の水酸基やカルボキシル基と反応して、樹脂
を立体的に架橋し、樹脂を硬化させる効果を有する。本
発明においては、かかる架橋剤として、樹脂被膜の主体
となるポリエステル系樹脂との相溶性がよく、液安定性
にすぐれるところから、特に、メラミン系又はイソシア
ネート系化合物が好ましく用いられる。このような架橋
剤として、例えば、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）、サイメル２５（三井サイア
ナミッド社製）等を挙げることができる。

【００１５】本発明において、かかる架橋剤は、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。架橋剤の配合量が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。

【００１６】通常、架橋剤によつて、前記ポリエステル
系樹脂のガラス転移温度は変化するが、樹脂被膜の潤滑
性能は、樹脂被膜の主体をなす樹脂の性質、特に、その
ガラス転移温度に大きく依存しており、本発明において
は、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、被膜の強度が小さいために、プレス加工
等の強加工の場合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。他方、ポリエ
ステル系樹脂のガラス転移温度が９０℃よりも高いとき
は、得られる樹脂被膜が脆くなつて、プレス加工等の強
加工の場合に樹脂被膜に割れ等の破壊が生じ、耐食性に
劣るようになる。

【００１７】本発明において、ポリエチレン系ワックス
は、樹脂被膜の表面の摩擦係数を低減させる効果を有す
る。しかし、その平均分子量が２０００よりも小さいと
きは、ワックスが樹脂被膜中に侵入し、樹脂被膜の強度
を低下させ、その結果、プレス成形等の強加工時に被膜
を破壊し、黒化物（黒変）を発生させて、成形品の外観
を損なう。他方、平均分子量が８０００を越えるとき
は、表面の滑り性に劣つて、加工性に劣ることとなる。
従つて、本発明において用いるポリエチレン系ワックス
は、その平均分子量が２０００〜８０００の範囲にある
ことが好ましい。

【００１８】かかるポリエチレン系ワックスとしては、
例えば、ディスパロンＳＥ２１０−１５Ｔ、ディスパ
ロンＳＥ４８０−１０Ｔ（楠本化成（株）製）等が好
適に用いられる。更に、本発明においては、上記ポリエ
チレン系ワックスの添加量は0.２〜１０重量％の範囲で
あることが好ましい。0.２重量％よりも少ないときは、
得られる樹脂被膜の潤滑性が尚低く、他方、１０重量％
を越えるときは、得られる樹脂被膜の密着性が低下し
て、加工時に被膜が剥離し、加工後の耐食性に劣るよう
になる。更に、塗装性についても、被膜と塗料との密着
性が低下する。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、架橋剤
とポリエチレン系ワックスとを含有するポリエステル系
樹脂からなる樹脂塗布液を鋼板に塗布し、乾燥させるこ
とによつて、プレス油の塗布なしに強加工ができ、しか
も、加工後の塗装性及び耐食性にすぐれる樹脂被膜を形
成することができる。

【００２２】かかる高潤滑性及び高耐食性の樹脂被膜を
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。

【００２３】

【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。

【００２４】ガラス転移温度が４０〜９５℃のポリエス
テル樹脂に、被膜形成後の全固形分換算にて８重量％の
イソシアネート系架橋剤と潤滑剤としての平均分子量２
０００のポリエチレンワックス２重量％とを分散させ
て、表面処理剤を調製した。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。

【００２５】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。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１１０mm、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。

【００２６】

【表１】

【００２７】実施例２ガラス転移温度が７２℃であるポ
リエステル樹脂に、被膜形成後の全固形分換算にて０〜
３０重量％のイソシアネート系架橋剤と、潤滑剤として
の平均分子量２０００のポリエチレンワックス１重量％
とを分散させて、表面処理剤を調製した。

【００２８】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。

【００２９】

【表２】

【００３０】実施例３実施例２と同じポリエステル樹脂に、被膜形成後の全固
形分換算にて、潤滑剤としての平均分子量２０００のポ
リエチレンワックス０〜１２重量％と架橋剤５重量％と
を分散させて、表面処理剤を調製した。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。

【００３１】

【表３】

【００３２】比較例１エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂又はウレタン変性ポリ
エチレン樹脂をそれぞれ主体とする樹脂を用い、エポキ
シ系又はアジリジン系の架橋剤を１０重量％添加し、平
均分子量２０００のポリエチレンワックス１重量％を添
加し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１ｇ／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及び表５に示す。

【００３４】

【表４】

【００３５】

【表５】

【００３６】実施例４実施例２と同じポリエステル樹脂に、被膜形成後の全固
形分換算にて、イソシアネート系架橋剤８重量％と、潤
滑剤としての平均分子量１０００〜９０００のポリエチ
レンワックス２重量％を分散させて、表面処理剤を調製
した。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
６に示す。

【００３７】

【表６】

【００３８】実施例５実施例２と同じポリエステル樹脂に、被膜形成後の全固
形分換算にて、潤滑剤としての平均分子量２０００のポ
リエチレンワックス２重量％と架橋剤５重量％とを分散
させて、表面処理剤を調製した。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７に示す。

【００３９】

【表７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０８Ｇ 18/42 ＮＤＷ 8620−4ＪＣ０９Ｄ 167/02 ＰＬＢ 8933−4Ｊ 175/06 ＰＨＱ 8620−4Ｊ //(Ｃ０９Ｄ 167/02 123:06）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリエステル系樹脂を主体として、架橋剤
を１〜２０重量％、潤滑剤として平均分子量２０００〜
８０００のポリエチレン系ワックスを0.２〜１０重量％
を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】架橋剤がイソシアネート系化合物又はメラ
ミン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。
【請求項３】ポリエステル系樹脂が６０〜９０℃の範囲
のガラス転移温度を有することを特徴とする請求項１記
載の樹脂塗装鋼板。