JPH07241954A - 耐摩耗性，耐指紋性および耐白化性に優れた表面処理 鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐摩耗性，耐指紋性および耐白化性に優れた
表面処理鋼板を提供する。 【構成】 乾燥皮膜中の配合量が１から１０重量パーセ
ントのフッ化エチレン樹脂に５から３５重量パーセント
のエチレン−不飽和カルボン酸共重合体を吸着させ、６
０から９０重量パーセントの二酸化ケイ素，アルミナの
１種以上を添加、さらに１から４重量パーセントのクロ
ム酸ナトリウム，ポリリン酸アルミニウム，メタホウ酸
バリウムなどの防錆顔料を追加し、その付着量が片面当
たり乾燥重量で０.３から２ｇ／ｍ²である樹脂皮膜をめ
っき鋼板の少なくとも片面に有する表面処理鋼板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、家電，建材製品などに
使用される耐摩耗性，耐指紋性および耐白化性に優れた
表面処理鋼板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、家電，建材などに電気亜鉛めっき
や溶融亜鉛めっきまたは各種合金めっきが使用されてい
る。これらは、無塗装の状態で長時間にわたって放置さ
れるために、その間に錆が発生したり、種々のゴミ，油
などが吸着，付着して塗料の密着性が劣ってしまう。従
って、一般的に耐食性を改善するために電解クロメート
処理あるいは塗布型クロメート処理が施される。しか
し、これらの耐食性では長期の過酷な腐食環境化では不
十分である。

【０００３】また、それらは需要家に届くまでの間、あ
るいは需要家でシヤー作業や折曲げ作業などをする場合
にめっき表面が摩耗して傷がつくために、外観が劣り、
しかもそこから錆が発生しやすくなる。

【０００４】また、需要家で種々の工程を経て製品を製
造する際に、作業者のハンドリングなどによってめっき
鋼板の表面に指紋などの汚れが付着し、非常に外観が劣
り、しかも耐食性が低下する。

【０００５】そこで、さらに耐食性，耐摩耗性および耐
指紋性を向上させるためにクロメート上に無機，有機あ
るいは無機有機複合皮膜を形成させる方法が開発され、
一部市販されている。

【０００６】無機皮膜については、特開昭４４−１９６
８６号，特開昭４５−５１３０号等がある。これらは、
珪酸または珪酸塩と水酸化リチウムから形成される水溶
性または水分散性の珪酸リチウムを被覆する方法であ
り、耐食性，耐指紋性ともに優れ、特に皮膜がガラス質
であるために皮膜硬度が高く耐摩耗性に優れる。しか
し、皮膜中のリチウムが空気中の水あるいは炭酸ガスと
反応して炭酸リチウムを形成し、皮膜が白化するという
欠点がある。

【０００７】有機皮膜については、一般に加工部の耐食
性が劣るために膜厚を厚くしなければならない。一方、
２μｍ以上の厚膜にした場合、溶接性が非常に劣るとい
う欠点がある。

【０００８】無機有機複合皮膜については、特公昭６１
−３６５８７号，特公平３−７４１４４号等がある。こ
れらは、有機樹脂にSiO₂等のコロイドを含有させたもの
であり、未加工部の耐食性は良好であるが加工部の耐食
性が劣り、皮膜の硬度が低いために膜厚を厚くしないと
耐摩耗性に劣る欠点がある。また、本発明と類似したも
のとして特願平５−９８３１３号がある。この処理液
は、５から２０重量パーセントのフッ化エチレン樹脂の
粒子を種にしてエチレン−不飽和カルボン酸共重合体
に、アクリルなどを吸収させた後、重合し変性した水溶
液に２０から６０重量パーセントの二酸化ケイ素，アル
ミナの１種以上を添加したもので、二酸化ケイ素および
アルミナの添加量が少なく、潤滑性およびプレス加工性
を重視したものである。そのため、皮膜の硬度が低く耐
摩耗性に劣る欠点がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の欠点を
解消し、すなわち耐摩耗性，耐指紋性および耐白化性に
優れる表面処理鋼板を安価に提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、耐摩耗性，耐
指紋性および耐白化性を付与する目的で、乾燥皮膜中の
配合量が１から１０重量パーセントのフッ化エチレン樹
脂の粒子を種にして５から３５重量パーセントのエチレ
ン−不飽和カルボン酸共重合体を保護コロイドとして吸
着させ、そこにアクリルなどを吸収させた後、重合し変
性した水溶液に、６０から９０重量パーセントの二酸化
ケイ素，アルミナの１種以上を添加、さらに１から４重
量パーセントのクロム酸ナトリウム，ポリリン酸アルミ
ニウム，メタホウ酸バリウムなどの中性あるいはアルカ
リ性を示す防錆顔料を追加した水系エチレン−不飽和カ
ルボン酸共重合体のエマルジョンをめっき鋼板の表面に
塗布，乾燥することにより作製される表面処理鋼板であ
る。

【００１１】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１２】本発明の表面処理鋼板は、従来の技術で述
べた特開昭４４−１９６８６号，特開昭４５−５１３０
号の珪酸塩と水酸化リチウムで形成される皮膜で問題と
なっているリチウムの経時変化による白化を改善するた
めに、リチウムの代わりにエチレン−カルボン酸共重合
体で成膜させたものである。

【００１３】本発明において用いられるエチレン−不飽
和カルボン酸共重合体とは、アクリル酸あるいはその誘
導体とエチレンとを共重合させたものであり、非常に耐
溶剤性に優れた特性を有する。その配合量は、皮膜中に
５から３５重量パーセント含まれるよう調整する。すな
わち、エチレン−不飽和カルボン酸共重合体とフッ化エ
チレン樹脂と二酸化ケイ素，アルミナの１種以上および
クロム酸ナトリウム，ポリリン酸アルミニウム，メタホ
ウ酸バリウムなどの防錆顔料の１種又は２種以上を混合
して得られる処理液のエチレン−不飽和カルボン酸共重
合体の固形分濃度が５から３５重量パーセントとなるよ
うに混合を行う。皮膜中のエチレン−不飽和カルボン酸
共重合体の濃度が５重量パーセント未満では十分な成膜
性が得られず耐白化性にも劣り、３５重量パーセントを
越えては皮膜硬度が低くなり耐摩耗性に劣る。

【００１４】めっき鋼板との良好な密着性および皮膜の
強度を確保するためには、共重合させるエチレンと不飽
和カルボン酸との重量比を４：６〜２：８とすることが
好ましい。エチレンの重量比が多くなると樹脂の性状が
低密度ポリエチレンに似た性状を示し、めっき鋼板との
密着性が低下する。一方、不飽和カルボン酸が多くなる
とめっき鋼板との密着性は改善されるが、ゴム状の柔軟
透明な性状を示し、皮膜の硬度が著しく低下する。

【００１５】エチレン−不飽和カルボン酸共重合体は、
市販のものを使用しても差し支えない。例えば、住友化
学の「ボンダイン」あるいはＣｄＦシミー社（仏）の
「ＬＯＴＡＤＥＲ」などがある。

【００１６】フッ化エチレン樹脂は、一般には潤滑性を
付与させるために添加するものであるが、この発明の場
合、添加量が皮膜中の１から１０重量パーセントと少な
いために、動摩擦係数は０．２０から０．３０であり潤
滑効果は小さく、深絞りなどの潤滑鋼板としての用途に
は適さない。しかし、この添加量でも表層にフッ化エチ
レン樹脂が均一に分散しているために、表面に汚れが付
きにくく、非常に耐指紋性が良好である特性を有してい
る。また、フッ化エチレン樹脂は、四フッ化エチレン樹
脂（ＰＴＦＥ），四フッ化エチレン−六フッ化プロピレ
ン共重合樹脂（ＦＥＰ）のいずれも使用できる。特に耐
熱性を要する場合には四フッ化エチレン樹脂を使用す
る。その配合量は、皮膜中に１から１０重量パーセント
含まれるよう調整する。すなわち、エチレン−不飽和カ
ルボン酸共重合体とフッ化エチレン樹脂と二酸化ケイ
素，アルミナの１種以上およびクロム酸ナトリウム，ポ
リリン酸アルミニウム，メタホウ酸バリウムなどの防錆
顔料の１種又は２種以上を混合して得られる処理液のフ
ッ化エチレン樹脂の固形分濃度が、１から１０重量パー
セントとなるように混合を行う。皮膜中のフッ化エチレ
ンの濃度が１重量パーセント未満では十分な耐指紋性の
効果が得られないし、１０重量パーセントを越えては、
耐指紋性の効果が飽和し、しかも高コストになる。

【００１７】フッ化エチレン樹脂の粒径は、０.０５か
ら０.５μｍのものが好ましい。粒径が０.５μｍを越え
ると、処理液の安定性が低下するとともに、鋼板に塗布
して得られる塗膜の平滑性が失われる原因となる。一
方、粒径が０.０５μｍ未満の場合、フッ化エチレン樹
脂の製造が困難である。

【００１８】また、本発明の場合、フッ化エチレン樹脂
の粒子を種にしてエチレン-不飽和カルボン酸共重合体
を保護コロイドとして吸着させているために、部分的に
フッ素とエチレン-不飽和カルボン酸共重合体とのグラ
フト反応が起こり、皮膜がほぼ均質となりフッ素が均一
に分散する。

【００１９】一方、傷付き性，耐摩耗性向上の目的で添
加される二酸化ケイ素あるいは／およびアルミナの配合
量は、皮膜中に６０から９０重量パーセント含まれるよ
う調整する。すなわち、エチレン−不飽和カルボン酸共
重合体とフッ化エチレン樹脂と二酸化ケイ素，アルミナ
の１種以上およびクロム酸ナトリウム，ポリリン酸アル
ミニウム，メタホウ酸バリウムなどの防錆顔料の１種又
は２種以上を混合して得られる処理液の二酸化ケイ素あ
るいは／およびアルミナの固形分濃度が、６０から９０
重量パーセントとなるように混合を行う。一般に、無機
有機複合皮膜を作製する場合、加工性を重視して無機よ
りも有機樹脂の添加量の割合が多い。しかし、本発明の
場合は、無機の添加量が有機よりも多いために加工性に
は若干劣るが、皮膜の硬度が高く耐摩耗性が非常に良好
となる。二酸化ケイ素あるいは／およびアルミナの濃度
が６０重量パーセント未満では、皮膜硬度が低いために
耐摩耗性に関して十分な効果が得られず、９０重量パー
セントを越えては、耐摩耗性の効果が飽和し経済的でな
く、塗膜が十分に成膜しないために微細なクラックが発
生し、白っぽくなり表面外観が劣る。

【００２０】二酸化ケイ素あるいはアルミナは粉末の形
で混入することも可能であるが、市販のコロイダルシリ
カあるいはアルミナゾルなどの分散液を用いることによ
り、取扱いを簡便にすることができる。

【００２１】このほか、耐食性向上の目的でクロム酸ナ
トリウム，ポリリン酸アルミニウム，メタホウ酸バリウ
ムなどの中性あるいはアルカリ性を示す防錆顔料を、１
から４重量パーセント処理液中に添加する。１重量パー
セント未満では、耐食性向上の効果がなく、４重量パー
セントを越えると液中のカチオンあるいはアニオンによ
り、エマルジョンの分散粒子の沈降あるいはゲル化を誘
発する恐れがある。また、ゲル化を抑制するためにシラ
ンカップリング剤を添加しても差し支えない。シランカ
ップリング剤は限定するものではないが、水との反応が
遅く、しかもエチレン−不飽和カルボン酸共重合体との
相性が良好であるエポキシ系のシランカップリング剤が
望ましい。

【００２２】上記のフッ化エチレン樹脂の粒子を種にし
てエチレン−不飽和カルボン酸共重合体を保護コロイド
として吸着させ、そこにアクリルなどを吸収させた後、
重合し変性した水溶液に、二酸化ケイ素，アルミナの１
種以上を添加し、さらにクロム酸ナトリウム，ポリリン
酸アルミニウム，メタホウ酸バリウムなどの中性あるい
はアルカリ性を示す防錆顔料を追加した処理溶液を、め
っき鋼板の少なくとも片面に塗布する。塗布する方法
は、浸漬，ロールコート，カーテンフローコート，スプ
レーコートなど、特に問われるものではない。しかし、
両面塗布を行う場合、本処理液が水系である点を活かし
て、連続めっきラインにおいて、浸漬・絞りによる塗布
を行う方法が容易で経済的である。

【００２３】皮膜は、乾燥膜厚で０.３から２ｇ／ｍ²と
なるように塗布する。皮膜の厚みが０.３ｇ／ｍ²未満の
場合、十分な耐摩耗性，耐指紋性が得られないばかりで
なく、耐食性が著しく劣る。２ｇ／ｍ²を越えては、溶
接性や塗膜密着性が劣る。皮膜厚の管理は、塗布する方
法に準じて行う。処理液の粘度によって膜厚を管理する
場合、ポリエーテル系の増粘剤を処理液に０.５から２
％程度加えて粘度調整を行うことができる。

【００２４】処理液を塗布しためっき鋼板は、８０から
１４０℃の温度で加熱，乾燥する。鋼板を加熱すること
により、水分が蒸発し、フッ化エチレン樹脂の粒子を種
にしてエチレン−不飽和カルボン酸共重合体が鋼板に融
着し、均一な皮膜を形成する。また、それに伴ってフッ
化エチレン樹脂も均一に分散する。

【００２５】めっき鋼板の仕様は特に限定されるもので
はない。溶融めっき，電気めっき何れの手法を用いて
も、十分な効果を呈することができる。また、スズめっ
き，亜鉛めっき，合金亜鉛めっき，複合亜鉛めっきな
ど、鋼板上に施すめっきの種類も用途に応じて選択して
よい。めっき表面にクロム酸塩処理，リン酸塩処理など
の化成処理が施されていても差し支えない。いずれにせ
よ、使用目的，コストにみあっためっき鋼板を使用する
とよい。なお、本発明の処理液の塗布にさきだちめっき
の表面に、クロメート皮膜を形成させることにより、耐
食性をさらに向上させることが可能であり、また、皮膜
とめっき鋼板との密着性も併せて向上させることができ
る。

【００２６】かくして、耐摩耗性，耐指紋性および耐白
化性に優れた表面処理鋼板を得ることができる。

【００２７】

【実施例】焼鈍および調質圧延済鋼板（板厚０.２５ｍ
ｍ）をめっき原板として、アルカリ脱脂および硫酸酸洗
による清浄化処理を行った後、電気亜鉛，電気亜鉛合金
あるいはニッケルめっきをそれぞれ１５ｇ／ｍ²、また
はスズめっきを５.６ｇ／ｍ²施した。さらに、電気亜鉛
および電気亜鉛合金めっきについては電解クロメート処
理（Ｃｒとして４０ｍｇ／ｍ²）を施した。これらのめ
っき板上に浸漬・絞りにより処理液を塗布した後、９０
℃の温度で乾燥し、これを供試材とした。表１には、試
料作成の条件を示し、表２にはその評価結果を示した。
なお、評価は以下の項目について行った。 １）皮膜硬度：ＪＩＳ Ｋ ５４０１に基づいた鉛筆引っ
かき試験機を使用して、鉛筆（ＪＩＳ Ｓ ６００６）の
しんの硬さを変えたときの皮膜の破れにより評価した。 ２）耐摩耗性：消しゴムに１００ｇの重りを乗せ、皮膜
表面を１００回ラビング試験し、次の基準で評価した。 ◎…樹脂皮膜に全く傷がつかないもの ○…わずかに樹脂皮膜に傷がついたもの △…かなり樹脂皮膜に傷がついたもの ×…著しく樹脂皮膜に傷がついたもの ３）耐指紋性：ＪＩＳ Ｋ ２２４６に基づき人工汗（ｐ
Ｈ：３．３）を皮膜表面に押さえつけて指紋の付着の程
度を評価した。また、指紋を付けた表面処理鋼板を恒温
恒湿（６０℃，ＲＨ９５％）で、５００時間経時後の外
観を観察し、変色の程度で評価した。 ◎…指紋の付着全くなし、変色なし ○…わずかに指紋が付着、わずかに変色 △…かなり指紋が付着、かなり変色 ×…指紋の付着顕著、全面変色 ４）耐溶剤性：アセトンを含んだガーゼで皮膜表面を１
０回ラビング試験し、次の基準で評価した。 ◎…樹脂皮膜が全く溶解しないもの ○…わずかに樹脂皮膜が溶解するもの △…かなり樹脂皮膜が溶解するもの ×…著しく樹脂皮膜が溶解するもの ５）耐白化性：表面処理鋼板をクラフト紙で包装し、恒
温恒湿（６０℃，ＲＨ９５％）で、 １０００時間経
時後の外観を観察し、評価した。 ６）塗装性：アクリル塗料（関西ペイント（株）製，ア
ミラック＃１０００）、塗膜厚２５μｍ、乾燥１３０
℃，２０分 ７）塗膜密着性：上記塗料を塗装した鋼板をエリクセン
試験機で６ｍｍ張り出し、凸部をテープ剥離し、次の基
準で評価した。 ◎…樹脂皮膜が全く剥離しないもの ○…わずかに樹脂皮膜が剥離したもの △…かなり樹脂皮膜が剥離したもの ×…著しく樹脂皮膜が剥離したもの 表２に示すように本発明によるものは、皮膜硬度，耐摩
耗性，耐指紋性，耐溶剤性，耐白化性，塗装性，塗膜密
着性の全ての項目において良好な性状を示した。一方、
比較例のように、本発明の範囲を大きく逸脱した場合、
いずれかの項目において、性能が劣った。

【００２８】

【００２９】 注）＊はエチレン−不飽和カルボン酸の代わりに
Li₂Oを添加したものであ
る。

【００３０】 注）＊：５（優）＞１（劣）

【００３１】

【発明の効果】本発明の表面処理鋼板は、皮膜硬度が２
Ｈ以上と硬く，耐摩耗性，耐指紋性，耐溶剤性および耐
白化性に優れるために、家電，建材用途として未塗装で
使用でき、しかも塗装性および塗膜密着性にも優れるた
め塗装下地鋼板としても使用できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ３２Ｂ 27/20 Ａ 8413−4Ｆ Ｃ０８Ｌ 23/08 ＬＣＪ Ｃ０９Ｄ 127/18 ＰＦＪ Ｃ２３Ｃ 22/00 Ｚ 22/34 // Ｃ０９Ｄ 123/08 ＰＥＲ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乾燥皮膜中の配合量が５〜３５重量パー
   セントのエチレン−不飽和カルボン酸共重合体と１から
   １０重量パーセントのフッ化エチレン樹脂と６０から９
   ０重量パーセントの二酸化ケイ素，アルミナの１種以上
   および１から４重量パーセントのクロム酸ナトリウム，
   ポリリン酸アルミニウム，メタホウ酸バリウムなどの防
   錆顔料からなる樹脂皮膜を片面当たり乾燥重量で０.３
   から２ｇ／ｍ²，めっき鋼板の少なくとも片面に被覆し
   たことを特徴とする耐摩耗性，耐指紋性および耐白化性
   に優れた表面処理鋼板。