WO1997007261A1 - Composition de resine-chromate et tole traitee en surface - Google Patents

Composition de resine-chromate et tole traitee en surface Download PDF

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Makoto Nakazawa
Teruaki Izaki
Kimitaka Hayashi
Shinichi Suzuki
Yujiro Miyauchi
Kengo Yoshida
Hisao Odashima
Tomomi Takahashi
Syuji Shibabuki
Yuji Fujioka
Makoto Yamazaki
Kenichiro Tadokoro
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Toyobo Co Ltd
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Nippon Steel Corp
Toyobo Co Ltd
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    • C09D133/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/06Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
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Definitions

  • the present invention provides a resin chromate composition having excellent bath stability and odor characteristics, and a resin chromate treatment which does not generate putrefaction odor and has excellent corrosion resistance, poor chromium insolubility, alkali resistance, paint adhesion, and appearance quality.
  • a resin chromate-treated metal plate having both low chromium insolubility and corrosion resistance, while maintaining good bath stability of a resin chromate composition to ensure continuous operability.
  • Chromate treatment has been used for a long time as a simple treatment for preventing metal surfaces.It can be roughly classified into electrolytic chromate-reaction chrono- te containing trivalent chromium as a main component and hexavalent chromium. Some coated chromates are dried without drying.
  • chromate treatment has been widely used for applications such as home appliances, building materials, and automobiles, various performances have been demanded by consumers. For example, uniformity of color tone, appearance quality such as fingerprint resistance, paint adhesion, flat plate corrosion resistance when used naked, and post-processing corrosion resistance, chromium hardly soluble in dew condensation and alkali degreasing, and slidability during processing.
  • uniformity of color tone, appearance quality such as fingerprint resistance, paint adhesion, flat plate corrosion resistance when used naked, and post-processing corrosion resistance
  • chromium hardly soluble in dew condensation and alkali degreasing, and slidability during processing.
  • JP-A-5-230666 also discloses an example of a metal surface treatment composition that achieves both low chromium insolubility and high corrosion resistance.
  • This is a resin chromate composition consisting of a specific composition of a carboxylic acid and a hydroxyl group-containing organic polymer and a water-soluble epoxy compound, and this composition is stored at a relative humidity of 65%. Even in a few days, abnormalities such as gelation, sedimentation and separation occur, making it difficult to withstand long-term continuous operation in metal surface treatment lines where the temperature of the treatment bath reaches 50 or more. Further, the obtained chromate-treated metal plate has poor secondary adhesion to paint.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 633-1445785 discloses an acryl-based polymer emulsion obtained by emulsion polymerization using a polyoxyethylene-polypropylene propylene block polymer-based emulsifier and a hexavalent chromium compound.
  • a composition is disclosed. This composition is stable for more than 3 weeks even at 40 due to the effect of the emulsifier. However, since the emulsifier is a factor inhibiting film formation, it has poor shochu eating properties and a large amount of chromium eluted.
  • a resin chromate film is formed in a chromate treatment bath or after a resin chromate film is formed on a metal plate.
  • the present inventors have found that there is a problem that a rotten odor is generated with the passage of time.
  • Putrid odor is a kind of unpleasant odor that is generated from cheese or human sewage during the fermentation process of trees. This phenomenon occurs remarkably when metal sheets are stored in a stacked state, for example, when stored in a coil state.
  • a metal plate treated by resin chromatography To provide a metal plate treated by resin chromatography.
  • the present invention provides a resin chromate-treated metal plate having both low solubility and high corrosion resistance while ensuring continuous operability by maintaining good bath stability of the resin chromate composition. Its main purpose is to:
  • a resin chromate composition with excellent bath stability and a resin chromate-treated metal plate with excellent corrosion resistance, poor chromium solubility, alkali resistance, paint adhesion, and appearance quality can be obtained. Can be provided.
  • the content of the component which forms monocarboxylic acid having 3 to 7 carbon atoms in the aqueous chromic acid solution and / or in the chromate film, which is contained in the organic polymer (a), is set to a predetermined amount or less. Accordingly, it is possible to provide a resin chromate composition and a resin chromate-treated metal plate having excellent odor characteristics.
  • a predetermined amount of (d) a water-soluble or Z and water-dispersible additive is added to the organic polymer (a), and a minimum film forming temperature of an organic thin film formed from a mixture of (a) and (d) is added.
  • a minimum film forming temperature of an organic thin film formed from a mixture of (a) and (d) is added.
  • the present invention provides: (a) an organic polymer emulsion in which an organic polymer composed of an ethylenically unsaturated compound is dispersed in an aqueous medium; (b) a water-soluble chromium compound; and (c) a mineral acid as a main component.
  • the content of the ethylenically unsaturated carboxylic acid component (al) in the organic polymer (a) is more than 10% by weight based on the weight (solid content) of the organic polymer.
  • the content of the hydroxyl group-containing ethylenically unsaturated compound component (a2) is 0% or more and less than 3% by weight based on the weight (solid content) of the organic polymer, and the remainder contains carboxyl groups and hydroxyl groups. It is characterized by comprising no ethylenically unsaturated compound component (a3). Further, characterized in that the coating of the resin chromate composition, a resin chromate-treated metal plate having 5 ⁇ 3 0 O mg / m 2 in metal chromium conversion.
  • the organic polymer may be a copolymer composed of (al), (a2) and (a3), or a copolymer composed of (al) and (a3) (A) and (a2). It may be a mixture of the copolymer (B) consisting of (a3).
  • the copolymer (A) and the water-soluble chromium compound are first mixed and stirred in consideration of the fact that the copolymer (B) is easily oxidized by chromic acid in the treatment bath.
  • the T g total value of the organic polymer defined by the formula (1) is preferably from 140 ° C. to 20 e C. n
  • T g tatal is the T g of the whole organic polymer
  • T gi is the T g of the i component
  • n is a simple quantity.
  • the T gi of the monomer component of the copolymer and the volume fraction of the total organic polymer of each component (substantially the same as the weight fraction) shall be used.
  • the volume average particle size of the organic polymer emulsion is preferably 50 to 30 nm or less.
  • the thickness is in the range of 50 to 300 nm, a dense resin chromate film is formed, and particularly excellent in corrosion resistance and chromium insolubility, and excellent in uniform dispersibility as an emulsion.
  • the volume average particle size is measured by a dynamic scattering method, and can be measured using, for example, ELS800 manufactured by Otsuka Electronics.
  • the present inventors first studied diligently to obtain a resin chromate composition having excellent stability, which is suitable for continuous operation in a metal surface treatment line.
  • mineral acids such as phosphoric acid, sulfuric acid, and hydrochloric acid were added to the chromate bath, the hydroxyl-containing component in the organic polymer was less than 3% by weight, and the hydroxyl-containing component in the organic polymer and the ethylenically unsaturated component were added. It has been found that a bath life of about one month can be obtained even at 50 ° C. by making the total amount of the carboxylic acid component and the carboxylic acid component more than 10% by weight.
  • the amount of chromium eluted from the resin chromate-treated metal plate was examined, the amount of chromium eluted generally decreased as the amount of the hydroxyl group-containing component in the organic polymer increased, and the amount of the hydroxyl group-containing component was less than 3% by weight. In the range, it has been found that elution of chromium is sufficiently suppressed by setting the amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid component to less than 30% by weight.
  • the hydroxyl group-containing monomer components of the organic polymer include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxybutyl (meth) acrylate, and 2,2-bis acrylate.
  • (Meth) acrylic acid hydroxyesters such as (hydroxymethyl) ethyl, (methyl) 2,3-dihydroxypropyl acrylate, (meth) acrylic acid 1-3-chloro-12-hydroxypropyl, and aryl alcohol
  • monomers containing reducing hydroxyl groups of alcohol amides such as N-methylol acrylamide and N-butoxymethylol (meth) acrylamide, and Daricidi, which can be expected to have the same reactivity as hydroxyl groups in acidic solutions
  • One or two or more selected from monomers having a glycidyl group such as acrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth) acrylate, and monomers having an aldehyde group such as ac-lein. It is possible to use it, but it is particularly preferable to use 2-hydroxyhexyl or (meth)
  • (meth) acrylic acid ⁇ represents methacrylic acid ⁇ or ⁇ and ataryl acid ⁇ .
  • ethylenic unsaturated carboxylic acid component of the organic polymer examples include ethylenically unsaturated monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid; and ethylenically unsaturated dicarboxylic acids such as itaconic acid, maleic acid, and fumaric acid. And their strengths selected from alkali metal salts of rubonic acid, ammonium salts, organic amine salts, etc.
  • One or more kinds can be used, but acrylic acid or ⁇ and methacrylic acid are preferred.
  • alkyl (meth) acrylates examples include methyl (-meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, hexyl (meth) acrylate, and 2-ethyl (meth) acrylate.
  • stearyl cetyl (meth) acrylate, dodecyl (meth) acrylate, and phenyl (meth) acrylate
  • stearyl cetyl (meth) acrylate
  • dodecyl (meth) acrylate phenyl (meth) acrylate
  • vinyl compounds one or more aromatic vinyl compounds selected from styrene, -methylstyrene, dimethylaminostyrene, dimethylaminostyrene (meth) acrylamide, vinyl toluene and chlorostyrene are recommended. You. One or more of these may be used in combination, or a compound other than the aromatic vinyl compound may be used in combination. Further, compounds other than the above-mentioned compounds may be contained as long as the object of the present invention is not impaired.
  • the Tg total value of the organic polymer obtained by the following formula (1) must be 20 eC or less. Is preferred. If the temperature is lower than 20 ° C, whitening due to poor film formation does not occur and corrosion resistance is sufficient. On the other hand, when the Tg total value is 14 (TC or more, the mouth mate film does not become tacky even after drying, no trace of fingerprints remains, and no sticking (blocking) occurs when the plates are overlapped. In order to achieve a high degree of compatibility between the film forming property, the fingerprint resistance and the shochu blocking property, the Tg total value is more preferably at least 20 and at most 10.
  • Tg total is Tg of the whole organic polymer, Tg, is Tg of the i component, ⁇ is the volume fraction of one component (substantially the same as the weight fraction), and n is the total number of monomer components ]
  • the Tg value of each component that is, Tg> and volume fraction (weight fraction and (Approximately the same) It is necessary to appropriately select ⁇ -, and the above-mentioned alkyl (meth) acrylate is methyl methyl acrylate, butyl methyl acrylate, and phenyl methacrylate.
  • Tg value for acetyl, etc. increase the T g value for acetyl, etc., and decrease the T g value for methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, etc.
  • the organic polymer must be an emulsion that is stably dispersed in an aqueous medium, and its production method is not particularly limited, but a synthesis method by emulsion polymerization in an aqueous medium is desirable.
  • a synthesis method by emulsion polymerization in an aqueous medium is desirable.
  • synthesis is generally performed in the presence of a water-soluble protective colloid such as a low-molecular-weight surfactant or a higher-molecular-weight water-soluble polymer or water-soluble oligomer. .
  • emulsions synthesized using low-molecular-weight surfactants have a problem in that low-molecular-weight surfactants remain at the emulsion particle interface after film formation, resulting in deterioration of the aqueous solution and corrosion resistance of the film. Therefore, it is preferable not to use such a low molecular weight surfactant in the emulsion polymerization.
  • the organic polymer used in the present invention is desirably a so-called soap free emulsion without using a low molecular weight surfactant.
  • examples of the water-soluble chromium compound (b) in the present invention include chromic anhydride, potassium (di) chromate, sodium (di) chromate, ammonium (di) chromate, barium chromate, and strontium chromate.
  • Chromic acid, chromate bichromate, and reduced chromic acid obtained by partially reducing these with starch, alcohol, or the like can be used as chromate.
  • the reduction ratio of chromic acid (salt) is not particularly specified, but if there is a performance that is particularly important-it is preferable to select it according to the following criteria. In other words, when importance is placed on the poor solubility of chromium, the reduction rate is selected from the range of 20 to 100%.
  • the reduction rate is selected from the range of 0 to 70%.
  • the amount ratio of the water-soluble chromium compound and an organic polymer Emarujo down of the resin chromate composition can be appropriately selected, C 1 "0 3 solids by weight and the organic polymer Emarujiyon in terms of normal water-soluble chromium compound
  • the weight ratio is about 1: 1 to 1: 20.
  • the thickness of the resin chromate can be selected as appropriate, but usually about 0.1 to 5 / m. a coating method, chromic acid Z resin ratio may vary in thickness overlooking Te cowpea, generally fall in the range of 5 to 1 0 O GZL in C r0 3 terms. Further, the bath concentration of organic polymers also the However, it is approximately 10 to 300 z / l in terms of solid content.
  • the mineral acid (c) to be added to the resin chromate phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid and the like can be used, but phosphoric acid is preferred from the viewpoint of corrosion resistance and bath stability. That the Addition Amount is not particularly limited, for 1. added more than twice the chromic acid concentration in the bath at H 3 P0 4 in terms in order to suitably bath stability (C r 0 3 basis) it is preferred, whereas, in order not to impair the corrosion resistance is advantageously at most four times the H 3 P0 4 chromic acid concentration in the bath at the exchange (C r 0 3 basis).
  • inorganic sols such as silica, alumina, titania, and zirconia, fluorides, and the like can be contained in the resin chromate composition and the coating as required.
  • colloidal silica has the effect of improving corrosion resistance and paint adhesion.
  • the amount of the resin chromate composition deposited on the metal surface is preferably 5 to 300 mg / m 2 in terms of chromium metal. In the range of 5 to 300 mg / m 2 , sufficient corrosion resistance is obtained and it is economical.
  • Chromate treatment on the metal surface can be performed by any of the usual methods such as coating with a roll coater, coating with a ringer roll, dipping and air knife squeezing, coating with a bar coater, coating with a spray, or brush coating. is there. -In addition, drying after application may be performed by a usual method.
  • the metal plate to which the present invention can be applied is a zinc-plated steel plate, an alloy of zinc and a metal such as nickel, iron, aluminum, chromium, titanium, magnesium, and manganese.
  • the present invention provides (a) an organic polymer emulsion in which an organic polymer comprising an ethylenically unsaturated compound is dispersed in an aqueous medium, (b) a water-soluble chromium compound, and (c) a mineral acid.
  • the content of the component that generates a monocarboxylic acid having 3 to 7 carbon atoms in the aqueous chromic acid solution or in the Z and chromate coatings is 20% based on the weight of the organic polymer. It is characterized in that it is not more than% by weight. Further, it is characterized in that the film of the resin chromate composition is a resin chromate-treated metal plate having 5 to 30 Omg Zm 2 in terms of metal chromium.
  • the component that does not produce monocarboxylic acid having 3 to 7 carbon atoms is synthesized from primary alcohols having 1, 2 or 8 or more carbon atoms and containing chain isomers. Esters or ethers and / or ethers synthesized from any 2-alcohol; esters or Zs and ethers synthesized from any three-handed alcohols; and 3 or more carbon atoms. It is preferable that the component producing the monocarboxylic acid having from 7 to 7 is an ester and / or an ether synthesized from a primary alcohol containing a chain isomer having 3 to 7 carbon atoms.
  • the component that does not generate a monocarboxylic acid having 3 to 3 carbon atoms is more preferably an acrylate or / and a methacrylate.
  • the volume average particle diameter of the organic polymer emulsion is preferably 50 to 300 nm. When it is in the range of 50 to 30 O nm, a particularly dense resin chromate film is formed, and it has excellent shochu-eating properties and poorly soluble chromium. The dispersibility is also excellent.
  • the volume average particle diameter is measured by a dynamic scattering method, and can be measured by using, for example, ELS 800 manufactured by Otsuka Electronics.
  • the present inventors first studied the following in order to clarify the cause of putrefaction odor generated from a chromate treatment bath and from a chromate-treated metal plate.
  • a resin chromate treatment bath using an acryl-based resin containing butyl acrylate as a main component, which is generally used as an acrylate ester is built, and the zinc-coated steel sheet is subjected to chromate treatment in the treatment bath. They were overlaid and left at room temperature for 3 days. The treatment bath was left at room temperature for one week.
  • the total amount of the components that form a lower carboxylic acid having 3 to 7 carbon atoms is An organic polymer having a content of not more than 20% by weight is mixed with a water-soluble chromium compound to obtain a resin chromate composition. If the total amount is zero, there is no putrefaction odor, and most preferably, if it is 10% by weight or less, almost no putrefaction odor is felt. On the other hand, if it exceeds 20% by weight, the putrefaction odor is not suppressed. Therefore, the term “the total amount of the components that form the lower carboxylic acid having 3 to 7 carbon atoms is not more than 20% by weight” means that the present invention includes zero.
  • the type of the organic polymer is not particularly limited, but is preferably an ethylenically unsaturated compound.
  • the method of dispersing the organic polymer in the aqueous medium is not particularly limited, either.
  • Emulsions may be any of emulsions composed of a hydrophobic component and a hydrophilic component and dispersed without using an emulsifier.
  • the present inventors have intensively studied to obtain a resin chromate composition having excellent stability that can withstand continuous operation in a metal surface treatment line. As a result, they found that it was effective to add mineral acids such as phosphoric acid, sulfuric acid, nitric acid, and hydrochloric acid to the chromate bath.
  • mineral acids such as phosphoric acid, sulfuric acid, nitric acid, and hydrochloric acid
  • the organic polymer is an ethylenically unsaturated compound
  • a hydroxyl-containing component and an ethylenically unsaturated carboxylic acid component are contained as hydrophilic components, and the former is less than 3% by weight (including zero).
  • the chromium insolubility of the resin chromate-treated metal plate was examined. As the amount of the hydroxyl group-containing component in the organic polymer increased, the chromium elution amount decreased, and the amount of the hydroxyl group-containing component was less than 3% by weight (zero). ), It was found that chromium elution was sufficiently suppressed by making the ethylenically unsaturated carboxylic acid component less than 30% by weight.
  • Examples of the type of the organic polymer that can be used in the present invention include ethyl-unsaturated compounds such as atarilic acid or methacrylic acid ester, vinyl carboxylate, vinyl ether, styrene, acrylamide, acrylonitrile, and vinyl halide. , And epoxy, urethane and polyester.
  • ethyl-unsaturated compounds such as atarilic acid or methacrylic acid ester, vinyl carboxylate, vinyl ether, styrene, acrylamide, acrylonitrile, and vinyl halide.
  • epoxy urethane and polyester.
  • (meth) acrylic acid esters, vinyl carboxylate esters, and vinyl ethers, the alcohols that are the raw materials for their synthesis are released into the oxalic acid bath by hydrolysis, oxidative decomposition, etc., and further oxidized. It is necessary to use the following, since they may produce putrefactive odor by being converted to lower carboxylic acid.
  • Chain isomers are a general term for isomers arising from differences in the structure of the carbon chain.
  • 1-Propanol is an example.
  • Secondary and tertiary alcohols can be used without limitation on the number of carbon atoms because they hardly generate carboxylic acids even when oxidized in chromic acid.
  • alkyl group and the allyl group of the primary alcohol include methyl, ethyl, 2-ethylhexyl, lauryl, stearyl, octyl, isooctyl, nonyl, isononyl, dodecyl, dimethylaminoethyl, getylaminoethyl, ter-t —Butylaminoethyl, benzyl, etc., alkyl groups of secondary alcohols, isopropyl groups, sec-butyl, cyclohexyl, cyclopentenyl, phenyl, etc. t-butyl and the like.
  • a component that cannot contain more than 20% by weight of the organic polymer emulsion because it causes a putrefactive odor is a primary alcohol having 3 to 7 carbon atoms and containing a continuous isomer. That is, linear primary alcohols such as n-propanol, n-butanol, n-pentanol, n-hexanol, and n-heptanol, and branched such as isobutanol and isopenenol. These are esters or rosins and ethers formed from primary alcohols.
  • the organic polymer is composed of an emulsion composed of only a hydrophobic component and dispersed with an emulsifier, an emulsion composed of a hydrophobic component and a hydrophilic component and dispersed with an emulsifier, and composed of a hydrophobic component and a hydrophilic component and dispersed without an emulsifier.
  • ethylenically unsaturated carboxylic acid component of the organic polymer examples include ethylenically unsaturated monocarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid, and ethylenically unsaturated dicarboxylic acids such as itaconic acid, maleic acid, and fumaric acid.
  • Acids and Their Powers One or more selected from alkali metal salts, ammonium salts, and organic amine salts of rubonic acid can be used, but acrylic acid, or Z and methacrylic acid are preferred. is there.
  • the hydroxyl group-containing components in the organic polymer include (meth) acrylic acid 2-hydroquinethyl, (meth) acrylic acid 2-hydroquinpropyl, (meth) acrylic acid hydroxy butyl, (meth) acrylic acid 3- Such as hydroxybutyl, 2,2-bis (hydroxymethyl) ethyl acrylate, 2,3-dihydroxy (meth) acrylate pill, and (meth) acrylic acid 1-3-chloro-12-hydroxybutyl pill A) Hydroxyl acrylates, aryl alcohols, and monomers having reducing hydroxyl groups of alcohol amides such as N-methylol acrylamide and N-butyne methylol (meth) acrylamide, and acidic Glycidyl (meth) acrylate, which can be expected to have the same reactivity as hydroxyl groups in solution
  • monomers having a glycidyl group such as ether, 3-methylglycidyl (meth) acrylate, 3,4-e
  • the solid content concentration of the organic polymer in the aqueous medium can be appropriately selected within a range that does not hinder stable dispersion, but is usually about 5 to 50% by weight. 1.
  • the present invention provides (a) an organic polymer emulsion in which an organic polymer composed of an ethylenically unsaturated compound is dispersed in an aqueous medium, (b) a water-soluble chromium compound, (c) a mineral acid, and (d) a water-soluble compound.
  • a minimum film-forming temperature of the organic thin film is made from a mixture of (d) is 2 0 e C or less And a temperature lower than the minimum film forming temperature of the organic thin film formed only from the organic polymer (a) by 2 ° C or more.
  • the Toku ⁇ that a film of the resin chromate composition, a resin chromate-treated metal plate having 5 ⁇ 3 0 O mg / m 2 reckoned as metal chromium.
  • the water-soluble or Z and water-dispersible additive (d) is a monocarboxylic acid compound having 8 or more carbon atoms, a derivative thereof, an arbitrary polycarboxylic acid compound, a derivative thereof, and a repeating unit having a number of 2 to 20.
  • a monocarboxylic acid compound having 8 or more carbon atoms, a derivative thereof, an arbitrary polycarboxylic acid compound, a derivative thereof, and a repeating unit having a number of 2 to 20 is selected from one or more water-soluble organic solvents having an amide-based or cyclic-carbon-based structure of any of the unsaturated carboxylic acids described above, wherein the content of the additive is as described above.
  • the total amount is preferably not more than 20% by weight based on the total weight of the organic polymer (a).
  • the present invention (III) will be described in detail.
  • the present inventors have conducted intensive studies to improve the corrosion resistance of a resin chromate-treated metal sheet, particularly the corrosion resistance in a processed portion, the secondary adhesion of a paint, and the poor solubility of chromium.
  • the minimum film formation temperature of an organic thin film formed from a mixture of an organic polymer emulsion and a water-soluble or water-dispersible additive is 20 or less, and the organic polymer (a) alone is used.
  • a metal plate having a film of the mixture of these and a resin chromate composition containing a water-soluble chromium compound and a mineral acid as main components is as described above. We found that it had excellent performance. If the minimum film formation temperature of the organic thin film exceeds 2 O'C, the corrosion resistance of the processed metal sheet at room temperature will be poor. If the lowering of the minimum film formation temperature due to the addition of (d) is less than 2'C, the effect of improving the corrosion resistance of the processed portion is not significant.
  • the water-soluble or Z- and water-dispersible additives that can be used in the present invention are not particularly limited as long as the minimum film thickness degree when mixed with an organic polymer emulsion satisfies the above.
  • monocarboxylic acid compounds with 8 or more carbon atoms such as cabrilic acid, pelargonic acid, and cabric acid
  • Alkyl ester derivatives of dicarboxylic acids such as dimethyl ester of malonate, dimethyl glutarate, and diisopropyl dalate:
  • Polycarboxylic acid compounds containing hydroxyl groups such as malic acid, tartaric acid, and citric acid
  • Amino group-containing polycarboxylic acid compounds such as acids: oligomers composed of one or more of acrylyl, methacrylic acid and the like,
  • the content of the additive is preferably 20% by weight or less based on the total weight of the organic polymer. If the content exceeds 20% by weight, the excellent performance of the organic polymer is rather impaired, and the corrosion resistance, uniform appearance, bath stability of the composition and the like are deteriorated.
  • the minimum film formation temperature of the organic thin film was determined using the temperature gradient method devised by PI otzman as follows. Folding the ends of the aluminum plate at a right angle, one end to the cryostat one 2 0 e C, put the other end to the high-temperature tank 2 0 hand, a temperature gradient on the aluminum plate. The temperature at each point on the plate was measured by drilling holes at regular intervals on the side of the plate and inserting a thermoelectric body. When the temperature stabilizes, a mixture of an organic polymer emulsion and a water-soluble or water-dispersible additive is applied and dried on the plate surface, and a film is formed between a transparent portion and a whitened portion without film formation. Determine the boundaries. The plate temperature at the boundary position was measured and set as the minimum film formation temperature.
  • FIG. 1 is a graph showing the results of Example 4 eating edible shochu and elution of chromium.
  • the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
  • n-BA butyl acrylate
  • Electro-galvanized steel sheet (coating weight 20 g / m 2 )
  • Drying was carried out using a roll coater at an ultimate plate temperature of 60.
  • Adhering amount was 3 ⁇ 3 0 Om g / m 2 by metal C r terms.
  • the film formability of the resin chromate treatment film gradually increases with time even at room temperature. In consideration of this, aging was performed at 4 O'C for 3 days to complete the film formation.
  • EG, GI, SZ, GA were 3 days, and AL were 5 days.
  • Chromium elution The samble was immersed in boiling water for 30 minutes, and the rate of change in the amount of chromium deposited before and after that was examined.
  • Adhesion of paint 20 m of melamine alkyd paint was applied to the sample, dried and immersed in boiling water for 30 minutes. Immediately, the covering area ratio of the coating film was examined by a cross cut test (1 mm cross cut 10 ⁇ 10, tape covering).
  • Color tone Yellowness ⁇ I of the sample was measured with a color difference meter. ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ is smaller, white It has a uniform color appearance.
  • Fingerprint resistance The thumb was pressed against the sample, and the prominence of the fingerprint was visually evaluated.
  • Table 3 shows the results. As is clear from the table, the present invention is excellent in any of bath stability, flat plate corrosion resistance, corrosion resistance of the surface, chromium elution, paint adhesion, alkali resistance, color tone, and finger resistance.
  • V EG 30 30 ⁇ ⁇ ⁇ X ⁇ ⁇ ⁇ Ratio
  • Example 1 EG, GI, SZ, GA, and AL were used as in Example 1.
  • the results are shown in Tables 4 to 8.
  • the present invention shows excellent performance in any of the plated steel sheets.
  • a EG 30 30 ⁇ ⁇ ⁇ 0 ⁇ ⁇ ⁇
  • ⁇ h is considered somatic dietary output 'J
  • Gold Cr bath flat coating, color-proof, color-proof, metal-plated, metal-plate, o-material, 7-m
  • a bath containing a resin chromate composition containing 10 g in terms of 2 was prepared.
  • the coating amount was adjusted to 3 Omg / m 2 in terms of metal Cr using a mouth coater, and the reached plate temperature was dried at 60 to 9 O e C.
  • the film thickness was about 0.3 // m.
  • Table 9 shows the results. When dried in less than Te sheet temperature 90, organic polymer Tg total guard 4 0 e C or more and 2 O'C less. 9
  • the emulsion B shown in Table 2 was synthesized. However, the volume average particle diameter of the emulsion was changed in the range of 120 to 480 nm by appropriately changing the reaction temperature and the amount of the combined catalyst.
  • the adhesion amount was adjusted to 3 OmgZni 2 in terms of metal Cr using an air knife, and the metal plate was dried at an ultimate plate temperature of 100'C.
  • the thickness was about 0.5 m.
  • Organic polymers A and B shown in Table 10 were synthesized.
  • the volume average particle size was in the range of 100-280 nm.
  • the chromate composition was bathed. The method of bathing is to first mix the partially reduced chromic acid and phosphoric acid, then add the organic polymer (A) and stir well, and finally add the organic polymer (B) and stir to mix with the treatment bath. did. For comparison, a bath containing no organic polymer was prepared.
  • GI GI, EG, SZ, AL and cold rolled steel plate (CR) were used.
  • the treatment was carried out using a mouth-water filter and dried at a plate temperature of 100.
  • Example 2 The operation was performed in the same manner as in Example 1. However, for CR, the corrosion resistance of the flat plate was 5 days with salt spray and the corrosion resistance of the processed part was 3 days with salt spray.
  • Table 11 shows the results.
  • the present invention is excellent in all of bath stability, flat plate corrosion resistance, corrosion resistance of a processed portion, poor chromium insolubility, paint adhesion, alkali resistance, appearance quality, surface and fingerprint.
  • A- 1 B-l MM 10
  • HEA 1.5 EG ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ® ⁇
  • A-1 B-2 MM 10.
  • HEA 2.5 a 01 EG ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • HbA 1. EG, SZ, AL ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ®
  • A-2 B-l M 24.
  • HBA 0.6 EG, SZ.
  • AL ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • A-2 B-2 MM 27.
  • HKA 0.5 EG ⁇ ⁇
  • A-4 B-2 AA 15.HBA: 2.5 EG ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • A-l B-l MM 6.
  • ⁇ U 2.1 EG ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • An organic polymer composed of main components as shown in 1 to 9 in Table 12 was copolymerized with acrylic acid in the following procedure. When multiple components were listed in the table, the amounts were used for each component. 500 parts of deionized water was put into the reaction tank, and the liquid temperature was raised to 600 parts. C, 300 parts of a mixture of the monomer and acrylic acid shown in Tables 1 to 9 and 3 parts of ammonium persulfate (dissolved in 97 parts of deionized water), 3 parts of sodium acid sulfite (dewater was added dropwise with stirring to terminate at 2 hours concurrently and I O dissolved in down water 9 7 parts), the Emarujon perform polymerization reaction while 3 hours ⁇ at continued 6 0 e C Synthesized.
  • 10 to 13 in Table 12 were synthesized by the following procedure using an emulsifier.
  • An aqueous solution in which 6 parts of sodium dodecylbenzenesulfonate was dissolved as an emulsifier was added to 494 parts of deionized water, and the liquid temperature was raised to 6O'C, and the monomers shown in Tables 12 to 13 in Table 12 were added.
  • Three hundred parts of ammonium persulfate, 3 parts of ammonium persulfate (dissolved in 97 parts of deionized water), and 3 parts of sodium acid sulfite (dissolved in 97 parts of deionized water) should be completed in two hours in parallel. Then, a polymerization reaction was carried out while stirring at 60 ° C. for 3 hours to synthesize an emulsion.
  • Table 12 uses the same organic polymer as 1, 2, and 6, but differ in the metal plate coated with the resin microporous composition.
  • the resin chromate bath takes 1 0 Om l, after storage for one week this with 5 0 e C, the bath components were quantitatively analyzed by gas chromatograph Z mass spectrometer (GC / MS). In addition, the presence or absence of putrefaction odor was examined by 10 subjects. The criterion is the same as (5).
  • Tables 12 and 13 show the results of analyzing the amount of lower carboxylic acid produced in the baths Nos. 1 to 13 in Table 13.
  • a putrid odor is generated in any of the metal plates. In these chromate baths, the corresponding lower monocarboxylic acids were formed even in the chromate baths, and the baths produced putrefactive odors.
  • the organic polymers shown in Tables 14 and 15 were polymerized without using an emulsifier.
  • the synthesis was performed in the same manner as in Example 6, Nos. 1 to 9.
  • Partially reduced chromic acid 20 (50% reduction rate) at C r 0 3 terms GZL, phosphoric acid H 3 P0 4 converted at 40 g / 1.
  • the coating was treated so that the adhesion amount was 5 OmgZm 2 in terms of metal Cr, and the coating was dried at an ultimate plate temperature of 60.
  • the film thickness is about 0.
  • Example 1 The following items were evaluated in the same manner as in Example 1 and Example 6. However, the difference between 0 and the above embodiment is different.
  • the following six types were used. Among them, 1), 2), 4), 5) and 6) were mixed and stirred with a predetermined amount of resin. In 3), a predetermined amount was contained in the resin by appropriately preparing the method of synthesizing the resin.
  • OAA Acrylic acid oligomer (mixture of repeating units 2 to 20)
  • PMAA polymethacrylic acid (mixture of 30-50 repeating units)
  • NB 88% by weight of n-B A and 12% by weight of MA A were converted into emulsion by the synthesis method of Example 1.
  • the resin chromate composition was applied to a metal plate using a roll coater, and dried at a plate temperature of 6 O'C. Chromium deposition amount is about 25 and 50mgZnf, film thickness is 0.4 and 0. 8 tzm.
  • the resin chromate composition of the present invention has excellent bath stability and no odor, it has good working efficiency and no problem in working environment. Further, the resin chromate-treated metal plate made from this composition does not generate putrefaction odor, and has excellent corrosion resistance, poor chromium solubility, alkali resistance, paint adhesion, and appearance quality.

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Description

明 細 書
樹脂クロメート組成物および表面処理金属板
技術分野
本発明は、 浴安定性と臭気特性に優れた樹脂クロメート組成物、 および腐敗臭 を発生せず、 かつ耐食性、 クロム難溶性、 耐アルカリ性、 塗料密着性、 さらには 外観品位に優れた樹脂クロメート処理金属板に関する。 特に本発明においては、 樹脂クロメート組成物の浴安定性を良好に保つことにより連繞操業性を確保した うえで、 クロム難溶性と耐食性の両立した樹脂クロメート処理金属板を提供する ことを主目的とする。
背景技術
クロメート処理は金属表面の簡易防鏔処理として古くから使用されており、 大 別すると 3価クロムを主成分とする電解クロメートゃ反応クロノ一卜と、 6価ク ロムを含有し、 塗布後水洗されることなく乾燥される塗布クロメートがある。 近年、 クロメート処理が家電、 建材、 自動車などの用途に広く使用されるに至 つて、 需要家からさまざまな性能を要求されるようになってきた。 例えば色調の 均一性、 耐指紋性といった外観品位、 塗料密着性、 裸使用時の平板耐食性および 加工後耐食性、 結露やアルカリ脱脂に対するクロム難溶性、 加工時の摺動性など がその例である。 これらの中には、 例えばクロム難溶性と加工後耐食性のように 原理的に矛盾するものも含まれており、 すべての性能をバランス良く発現させる ことは技術的に容易ではない。
例えば、 従来より用いられてきたクロム酸とシリカなどの無機酸化物からなる 無機系クロメ一トにおいて、 ク ムを難溶化するには、 特開平 3— 2 1 5 6 8 3 ^ に一部記述があるように、 クロメート処理金属板の加熱を 2 0 0て以上と I、う高温で行う方法が知られているが、 乾燥設備のコストを考えると経済的でな 一い。 また、 耐食性はクロム溶解性の無機クロメートに比べむしろ劣る。 一方、 金 属板上に無機クロメート処理を行い、 乾燥したのち、 樹脂を塗布、 乾燥するとい う 2段処理によって酎食性とクロム難溶性を両立する方法も公知であるが、 やは りプロセス上の制約、 コスト高などの問題がある。
また、 特開平 4 - 3 5 8 0 8 2号公報ゃ特開平 5— 2 8 7 5 4 8号公報に見ら れるように、 クロメート処理浴中にポリアクリル酸などの水溶性または水分散性 樹脂やアルコールなどの還元剤を添加し、 6価クロムは還元 .固定、 3価クロム は樹脂中で架橋させる方法も知られている。 この方法によれば、 クロムは難溶化さ れ、 かつ樹脂のバリア効果からクロメート皮膜の耐食性は向上するが、 処理浴中 に還元性成分が多量に含まれるため、 6価ク π厶の浴中還元によるゲル化を招き、 浴安定性に劣る。
特開平 5— 2 3 0 6 6 6号公報にも、 クロム難溶性と高耐食性を両立する金属 表面処理組成物の例がある。 これは、 特定組成のカルボン酸、 水酸基を含有する 有機重合体と水溶性ク口ム化合物からなる樹脂クロメート組成物であるが、 この 組成物は 2 5て、 相対湿度 6 5 %での保管によってすら、 数日でゲル化 ·沈降 . 分離などの異常を発生し、 処理浴の温度が 5 0でにも達する金属表面処理ライン での長期連続操業には耐え難い。 また、 得られたクロメート処理金属板は塗料と の二次密着性に劣る。
特開昭 6 3 - 1 4 5 7 8 5号公報には、 ポリオキシエチレン一ポリオキンプロ ピレンブロックボリマー系乳化剤を用いて乳化重合して得られたァクリル系重合 体ェマルジョンと 6価クロム化合物からなる組成物が開示されている。 この組成 物は乳化剤の効果で 4 0てでも 3週間以上安定であるが、 乳化剤が成膜阻害要因 となるため酎食性が劣り、 またクロム溶出量も多い。
クロム酸中に樹脂を添加するいわゆる樹脂クロメート処理においては、 これら の公知例に示されているような課題の他に、 クロメート処理浴中、 および金属板 上に樹脂クロメート皮膜を成膜したあとで、 時間の経過と共に腐敗臭を発生する という問題があることを、 本発明者らは見いだした。 腐敗臭とは、 樹木のギンナ -ンゃ発酵過程にあるチーズあるいは人畜の汚物などから発生するような種類の不 快臭のことである。 この現象は、 金属板においては特に積み重ねて保存される場 合、 たとえばコイル状態での保管時に顕著に起こる。 クロメート処理浴中での腐 敗臭発生は製造現場における作業環境上問題であり、 一方金属板からの腐敗臭発 生は客先での問題となるため、 樹脂クロメート処理金属板の商品性を著しく損な うものである。
本発明の目的は、 浴安定性と臭気特性に優れた樹脂クロメート組成物、 および 腐敗臭を発生せず、 かつ耐食性、 クロム難溶性、 耐アルカリ性、 塗料密着性、 さ らには外観品位に優れた樹脂クロメ一ト処理金属板を提供することである。 特に、 本発明においては、 樹脂クロメート組成物の浴安定性を良好に保つことにより連 铙操業性を確保したうえで、 ク口ム難溶性と耐食性の両立した樹脂クロメート処 理金属板を提供することを主目的とする。
発明の開示
(a) エチレン系不飽和化合物からなる有機重合体が水性媒体中に分散した有機 重合体ェマルジヨンと、 (b) 水溶性クロム化合物と、 (c) 鉱酸を主成分とする樹 脂クロメート組成物において、 有機重合体(a) 中のエチレン系不飽和カルボン酸 成分(al)、 水酸基含有エチレン系不飽和化合物成分 (a2)、 カルボキシル基も水酸 基も含まないェチレン系不飽和化合物成分 (a3)の各含有量を適切に設定すること により、 浴安定性に優れた樹脂クロメート組成物、 および耐食性、 クロム難溶性、 耐アルカリ性、 塗料密着性、 および外観品位に優れた樹脂クロメート処理金属板 を提供することができる。
また、 前記有機重合体 (a) 中に含まれ、 クロム酸水溶液中または/およびクロ メート皮膜中で炭素数 3〜 7のモノカルボン酸を生成する成分の含有量を所定量 以下に設定することにより、 臭気特性に優れた樹脂クロメート組成物および樹脂 クロメート処理金属板を提供することができる。
さらに、 前記有機重合体 (a) 中に(d) 水溶性または Zおよび水分散性添加物を 所定量添加し、 (a) と(d) の混合物から作成される有機薄膜の最低成膜温度を所 —定温度以下となるようにすることにより、 樹脂クロメート処理金属板の耐食性、 特に加工部での酎食性や塗料二次密着性、 クロム難溶性をさらに向上させること 力くできる。 本発明に係る樹脂クロメ一ト組成物および樹脂クロメ一ト処理金覊板は、 以下 の I〜! IIの特徴を有する。
I . 本発明は、 (a) エチレン系不飽和化合物からなる有機重合体が水性媒体中に 分散した有機重合体ェマルジヨンと、 (b) 水溶性クロム化合物と、 (c) 鉱酸を主 成分とする樹脂クロメート組成物において、 有機重合体 (a) 中のエチレン系不飽 和カルボン酸成分 (al) の含有量が該有機重合体重量 (固形分) に対して 1 0重 量%超、 3 0重量%未満、 水酸基含有エチレン系不飽和化合物成分 (a2) の含有 量が該有機重合体重量 (固形分) に対して 0重量 以上、 3重量%未満、 および 残部がカルボキシル基も水酸基も含まないエチレン系不飽和化合物成分 (a3) か らなることを特徴としている。 また、 該樹脂クロメート組成物の皮膜を、 金属ク ロム換算で 5〜 3 0 O m g /m2 有する樹脂クロメート処理金属板であることを 特徴とする。
有機重合体は、 (al)、 (a2)、 (a3)からなる共重合体であってもよいし、 また、 (al)と(a3)からなる共重合体 (A) と(a2)と(a3)からなる共重合体 (B) の混合 物であってもよい。 混合物とする場合には共重合体 (B ) が処理浴中でクロム酸 による酸化を受けやすいことを考慮して、 まず共重合体 (A) と水溶性クロム化 合物を混合 ·攪拌し、 続いて共重合体 (B ) を添加すると、 浴中での水酸基含有 成分の酸化は抑制され、 一方、 皮膜形成後は水酸基が還元性官能基として機能す るため、 クロム難溶性、 浴安定性を両立できる。
また、 乾燥板温が 9 (TC未満の場合には、 式 ( 1 ) で定義される有機重合体の T g total値が一 4 O 'C以上 2 0 eC以下であることが好ましい。 n
1 /T g total= .∑ 0 i /T g i · · · ( 1 )
〔式中、 T g tatalは有機重合体全体の T gを、 T g i は i成分の T gを、 Φ 、 は i成分の容積分率 (重量分率とほぼ同一) を、 nは単量体成分の総数を表す〕 なお、 前記 (A) ( B ) の混合物を用いる場合には、 式 ( 1 ) ではそれぞれの 共重合体の単量体成分の T g i と、 各成分の全有機重合体量に対する容積分率 ( 重量分率とほぼ同一) を用いるものとする。
また、 有機重合体ェマルジヨンの体積平均粒径は 5 0〜 3 0 O n m以下である ことが好ましい。 5 0〜3 0 0 n mの範囲であると、 緻密な榭脂クロメート皮膜 が形成され、 特に耐食性やクロム難溶性が便れ、 ェマルジヨンとしての均一分散 性も優れている。 なお、 ここで言う体積平均粒径は、 動的散乱法により測定した もので、 例えば、 大塚電子製 E L S 8 0 0を用いて測定可能である。
以下、 本発明 ( I ) を詳述する。 本発明者らは、 まず、 金属表面処理ラインに おける連铙操業に酎える、 安定性に優れた樹脂クロメート組成物を得るため鋭意 検討した。 その結果、 クロメート浴中にりん酸、 硫酸、 塩酸などの鉱酸を添加し、 かつ有機重合体中の水酸基含有成分を 3重量%未潢、 有機重合体中の水酸基含有 成分とエチレン系不飽和カルボン酸成分との合計を 1 0重量%超とすることによ り、 5 0 °Cにおいても 1力月前後の浴寿命が得られることを見いだした。
次に、 樹脂クロメート処理金属板のクロム溶出量について調べたところ、 一般 に有機重合体中の水酸基含有成分の量が多くなるほどクロム溶出量は低下するこ と、 水酸基含有成分が 3重量%未満の範囲においてはェチレン系不飽和カルボン 酸成分の量を 3 0重量%未満とすることによりクロム.溶出は十分抑制されること を見いだした。
次に、 樹脂クロメート処理金属板の塗料との密着性、 特に二次密着性 (長期耐 久性) を良好にするため検討したところ、 有機重合体中のエチレン系不飽和カル ボン酸成分の量が 1 0重量%を超えれば良好な密着性が得られることが分かった。 一方、 3 0重量%を超えると、 皮膜の耐アルカリ性が劣化する。 塗料二次密着性 と耐食性、 耐アルカリ性をさらに高度にバランスさせるには、 エチレン系不飽和 カルボン酸成分を 1 2重量%以上、 1 8重量%以下とすることがより好適である c - 有機重合体中のその他の成分は、 カルボキシル基も水酸基も含まないエチレン 系不飽和化合物からなる。
以下、 上述した各成分について、 さらに詳細に述べる。 有機重合体の水酸基含有単量体成分としては、 (メタ) アクリル酸 2—ヒドロ キシェチル、 (メタ) ァクリル酸ヒ ドロキシプロピル、 (メタ) ァクリル酸 3― ヒ ドロキシブチル、 アクリル酸 2, 2—ビス (ヒドロキシメチル) ェチル、 (メ 夕) アクリル酸 2 , 3—ジヒドロキシプロピル、 (メタ) アクリル酸一 3—クロ ル一 2—ヒ ドロキシプロピルなどの (メタ) アクリル酸ヒドロキシエステル類、 ァリルアルコール類、 および N—メチロールアクリルアミ ド、 N—ブトキシメチ ロール (メタ) アクリルアミ ドなどのアルコールアミ ド類の還元性水酸基を含有 するモノマー、 および酸性溶液中で水酸基と同様な反応性を期待できるダリシジ ル (メタ) 了クリ レート、 了リルグリシジルエーテル、 3—メチルグリシジル ( メタ) ァクリ レート、 3 , 4—エポキシシクロへキシルメチル (メタ) ァクリ レ 一トなどのグリシジル基を有するモノマー、 ァク σレインなどのアルデヒド基を 有するモノマーなどから選ばれた 1種または 2種以上が使用可能であるが、 特に 好ましくは (メタ) アクリル酸 2—ヒ ドロキシェチルまたはノおよびグリシジル
(メタ) アタリ レートである。 なお、 (メタ) アクリル酸〜は、 メタアクリル酸 〜または Ζおよびアタリル酸〜を表している。
有機重合体のェチレン系不飽和カルボン酸成分としては、 例えばァクリル酸、 メタアクリル酸、 クロトン酸などのエチレン系不飽和モノカルボン酸、 ィタコン 酸、 マレイン酸、 フマル酸などのエチレン系不飽和ジカルボン酸と、 それらの力 ルボン酸アルカリ金属塩、 アンモニゥ厶塩、 有機アミン塩などの中から選ばれた
1種または 2種以上が使用できるが、 好ましくはァクリル酸または Ζおよびメタ アクリル酸である。
有機重合体中のその他の成分、 すなわちカルボキシル基も水酸基も含まないェ レン系不飽和化合物成分とは、 (メタ) アクリル酸アルキルエステルおよびそ の他のビニル化合物である。 (メタ) アクリル酸アルキルエステルとしては、 ( -メタ) アクリル酸メチル、 (メタ) ァクリル酸ェチル、 (メタ) アタリル酸プチ ル、 (メタ) アクリル酸へキシル、 (メタ) アクリル酸 2—ェチルへキンル、 ( メタ) アタリル酸ォクチル、 (メタ) アクリル酸ラウリル、 (メタ) アクリル酸 ステアリル、 (メタ) アク リル酸セチル、 (メタ) アク リル酸ドデシル、 (メタ) ァクリル酸フヱニルなどの中から選ばれた 1種または 2種以上が使用できる。
その他のビニル化合物としては、 スチレン、 ーメチルスチレン、 ジメチルァ ミ ノスチレン、 ジメチルアミ ノスチレン (メタ) アク リルアミ ド、 ビニルトルェ ンおよびクロロスチレンなどから選ばれた 1種または 2種以上の芳香族ビニル化 合物が推奨される。 これらのうち 1種または 2種以上を併用したり、 芳香族ビニ ル化合物以外の化合物を併用することもかまわない。 さらに、 本発明の目的を損 なわない範囲で上述した化合物以外の化合物などを含有させておくことも差し支 えない。
さらに、 クロメート処理ラインの乾燥工程において、 板温 90て未満で皮膜を 形成させようとする場合には、 下式 (1 ) で得られる有機重合体の Tg total値 が 20eC以下であることが好ましい。 20°C以下であると、 成膜不良による白化 などが起こらず耐食性も十分である。 一方、 Tg total値が一 4 (TC以上ではク 口メート皮膜が乾燥後も粘着性を帯びず、 指紋の跡が残ったりせず、 板の重ね合 わせ時の固着 (ブロッキング) も起こらない。 なお、 成膜性と耐指紋性、 酎プロ ッキング性とをより高度に両立させるには、 Tg total値を一 20て以上、 10 て以下とすることがなお好適である。
1 /Ί g total- ∑ 0S /Tgi · · · ( 1 )
〔式中、 Tg totalは有機重合体全体の Tg、 Tg, は i成分の Tg、 <^ は1 成分の容積分率 (重量分率とほぼ同一) 、 nは単量体成分の総数を表す〕
.なぉ、 90で以上の高温での乾燥が可能な場合においては、 有機重合体の Tg to 1を上記の範囲で制限する必要はない。
有機重合体の ( 1 ) 式で与えられる Tg total値を一 40°C以上、 2 (TC以下 に調整するためには、 各成分の Tg値、 すなわち Tg> と容積分率 (重量分率と ほぼ同一) Φ -、 を適切に選ぶ必要がある。 前述した (メタ) アクリル酸アルキル エステルがメ夕アク リル酸メチル、 メ夕アク リル酸ブチル、 メタアク リル酸フエ ニルなどであるときは T g値を上昇せしめ、 アクリル酸メチル、 アクリル酸ェチ ル、 アクリル酸プロピル、 アクリル酸ブチル、 アクリル酸 2—ェチルへキシルな どであるときは T g値を下降させるという知見を応用し適宜組み合わせればよい。 有機重合体は水系媒体中に安定に分散したェマルジヨンである必要があり、 そ の製造方法は特に限定しないが、 水性媒体中での乳化重合による合成方法が望ま しい。 この場合、 通常の乳化重合においては、 低分子量界面活性剤や、 より高分 子量の水溶性ポリマー、 水溶性オリゴマーなどの水溶性保護コロイ ドの存在下で 合成を行うことが一般的である。 しかし、 これらのうち低分子量界面活性剤を用 いて合成したェマルジヨンでは、 成膜後にェマルジヨン粒子界面に低分子量界面 活性剤が残留し、 皮膜の酎水性、 耐食性が劣化するという問題が生じる。 従って、 乳化重合に際してはこのような低分子量界面活性剤を用いないことが好ましい。 —方、 高分子量の水溶性ポリマー、 水溶性オリゴマーなどの水溶性保護コロイド については、 高分子鎖がェマルジヨン粒子に絡み合い強い結合を保っていると考 えられること、 成膜後にェマルジヨン粒子間で架橋反応を起こすと考えられるこ となどから、 上記のような問題は少なく、 浴安定性を向上させる効果もある。 従 つて、 他の皮膜性能を阻害しない範囲で使用しても差し支えない。 以上のように 本発明で使用される有機重合体は、 低分子量界面活性剤を使用しない、 いわゆる ソープフリ一ェマルジョンであることが望ましい。
次に、 本発明における水溶性クロム化合物 (b) としては、 無水クロム酸、 (重) クロム酸カリウム、 (重) クロム酸ナトリウム、 (重) クロム酸アンモニゥム、 クロム酸バリウム、 クロム酸ストロンチウムなどのクロム酸、 クロム酸塩ゃ重ク ロム酸塩、 およびこれらをデンプン、 アルコールなどで部分還元した還元クロム 酸ま' こはクロム酸塩を用いることができる。 クロム酸 (塩) の還元率は特に定め るものではないが、 特別に重視する性能がある場合-には以下の基準で選択するこ とが好ましい。 すなわち、 クロム難溶性を重視する場合には、 還元率 2 0〜1 0 0 %の範囲から選択し、 一方、 加工部耐食性を重視する場合には、 還元率 0〜7 0 %の範囲から選択することが好ましい。 樹脂クロメート組成物中の水溶性クロム化合物と有機重合体ェマルジョ ンとの 量比は適宜選択できるが、 通常は水溶性クロム化合物の C 1" 03 換算での重量と 有機重合体ェマルジヨンの固形分との重量比で 1 : 1〜1 : 20程度である。 樹 脂クロメートの厚みも適宜選択できるが、 通常は 0. l〜5 / m程度でよい。 こ の際のクロム酸の浴中濃度は、 塗布方法、 クロム酸 Z樹脂比率、 望む膜厚によつ て異なるが、 おおむね C r03 換算で 5〜1 0 O gZlの範囲に入る。 また、 有 機重合体の浴中濃度も上記と同様に変化するがおおむね固形分換算で 1 0〜30 0 z/ 1程度である。
樹脂クロメート中に添加する鉱酸(c) としては、 りん酸、 硫酸、 塩酸、 硝酸な どが使用可能であるが、 耐食性、 浴安定性の観点からはりん酸が好ましい。 その 添加量は特に制限するものではないが、 浴安定性を好適にするためには H3 P04 換算で浴中のクロム酸濃度 (C r 03 換算) の 1. 2倍以上添加することが有利 であり、 一方、 耐食性を損なわないためには H3 P04 換算で浴中のクロム酸濃 度 (C r 03 換算) の 4倍以下とすることが有利である。
これら以外に、 シリカ、 アルミナ、 チタニア、 ジルコニァなどの無機系ゾル、 フッ化物などを必要に応じて樹脂クロメート組成物および皮膜中に含有させるこ とができる。 特にコロイダルシリカの添加は耐食性や塗料密着性を向上させる効 果がある。
金属表面への樹脂クロメート組成物の付着量は金属クロム換算で 5〜 3 0 0 m g/m2 であることが好ましい。 5〜 3 0 0 mg/m2 の範囲では十分な耐食性 が得られ、 かつ柽済的でもある。
金属表面へのクロメート処理方法としては、 ロールコーターによる塗布、 リン ガーロールによる塗布、 浸漬およびエアナイフ絞りによる塗布、 バーコ一ターに よる塗布、 スプレーによる塗布、 刷毛塗りな.どの通常の方法が使用可能である。 -また、 塗布後の乾燥も通常の方法でよい。
なお、 本発明が適用可能な金属板は、 亜鉛めつき鋼板、 亜鉛とニッケル、 鉄、 アルミニウム、 クロム、 チタン、 マグネシウム、 マンガンなどの金属との合金め つき鋼板、 アルミニウムまたはアルミニウム合金めつき鋼板、 鉛または鉛合金め つき鋼板、 錫または錫合金めつき鋼板、 さらにはこれらのめっき層に少量の第 3 金属または Zおよびシリカ、 アルミナ、 ジルコニァ、 チタニアなどの無機物を分 散させためっき鐧板、 冷延鋼板、 熱延鐧板、 珪素網板、 亜鉛または亜鉛合金板、 アルミニゥ厶またはアルミニウム合金板、 マグネシウムまたはマグネシウム合金 板、 チタンまたはチタン合金板、 ステンレス板などがある。
I I. 本発明は、 (a) エチレン系不飽和化合物からなる有機重合体が水性媒体中に 分散した有機重合体ェマルジヨンと、 (b) 水溶性クロム化合物と、 (c) 鉱酸を主 成分とする樹脂クロメート組成物において、 クロム酸水溶液中または Zおよびク 口メート皮膜中で炭素数が 3〜 7のモノカルボン酸を生成する成分の含有量が、 該有機重合体重量に対して 2 0重量%以下であることを特徵としている。 また、 該樹脂クロメート組成物の皮膜を、 金属クロム換算で 5〜 3 0 O m g Zm 2 有す る樹脂クロメート処理金属板であることを特徵とする。
前記ェチレン系不飽和化合物のうち、 炭素数 3〜 7のモノ力ルボン酸を生成し ない成分は、 炭素数 1、 2または 8以上であって連鎖異性体を含む 1級アルコー ルから合成されるエステルまたはノおよびエーテル、 任意の 2极アルコールから 合成されるエステルまたは/およびエーテル、 任意の 3扱アルコールから合成さ れるエステルまたは Zおよびエーテルのうち 1種または 2種以上から成り、 かつ 炭素数 3〜 7のモノカルボン酸を生成する成分が炭素数 3〜 7の連鎖異性体を含 む 1級アルコールから合成されるエステルまたは/およびエーテルであることが 好ましい。
また、 前記エチレン系不飽和化合物のうち、 炭素数 3〜了のモノカルボン酸を 生成しない成分は、 ァクリル酸エステルまたは/およびメタァクリル酸エステル であることがさらに好適である。
また、 有機重合体ェマルジョンの体積平均粒径は 5 0〜3 0 0 n mであること が好ましい。 5 0〜3 0 O n mの範囲であると、 特に緻密な樹脂クロメート皮膜 が形成され、 酎食性やクロム難溶性が優れ、 一方、 ェマルジヨンとしての均一分 散性も優れている。 なお、 ここで言う体積平均粒径は、 動的散乱法により測定し たもので、 例えば、 大塚電子製 ELS 8 00を用いて測定可能である。
以下、 本発明 (II) を詳述する。 本発明者らは、 まずクロメート処理浴中およ びクロメート処理を施した金属板から発生する腐敗臭の原因を明らかにするため、 以下の検討を行った。 まず、 アクリル酸エステルとして一般に用いられるアタリ ル酸ブチルを主成分として含有するァクリル系樹脂を用いた樹脂クロメート処理 浴を建浴し、 亜鉛めつき鋼板を当該処理浴でクロメート処理したのち、 処理面同 士を重ね合わせて室温で 3日間放置した。 また処理浴を常温で 1週間放置した。
この結果、 処理鋼板、 処理浴のいずれからも腐敗臭の発生が認められた。 そこ で処理鋼板および処理浴中の臭気成分の分折を行ったところ、 腐敗臭の原因は酪 酸 (C=4) であることが判明した。 同様の実験を炭素数 1〜8のアルコールか ら合成される他のァクリル酸エステル、 すなわちメチルァクリレート (C= 1 ) 、 ェチルァクリ レート (C== 2) 、 ブロピルァクリ レート (C = 3) 、 ペンチルァ クリ レート (C = 5) 、 へキシルァクリ レート (C = 6) 、 へプチルァクリレー ト (C = 7) 、 2—ェチルへキシルァクリレート (C = 8) を主成分とするァク リル系樹脂を用いた樹脂クロメートについて行つたところ、 炭素数 3〜 7のもの についてのみ腐敗臭が発生すること、 これはそれぞれ対応する低級カルボン酸、 すなわち、 ブロピオン酸 (C-3) 、 吉草酸 (C=5) 、 カブロン酸 (C=6) およびへブタン酸 (C=7) の生成によることを見いだした。
次にこれらの腐敗臭の浴中および皮膜中での生成反応を解析したところ、 臭気 発生メカニズムはいずれの場合にも以下のようであることを見いだした。 まず、 有機重合体中に共重合した成分であるアクリル酸エステルの加水分解により、 炭 素'数 3〜7の 1級アルコール、 すなわちプロパノール、 ブ夕ノール、 ペン夕ノー ル、 へキサノール、 へブタノールが生成する。 次に.これらのアルコールが浴中お -よび皮膜中で、 クロム酸成分により酸化されて対応する炭素数の低級カルボン酸 が生成する。 これらの低級カルボン酸が腐敗臭を発生する。
そこで本発明では、 炭素数 3〜 7の低級カルボン酸を生成する成分の合計量が 2 0重量%以下であるような有機重合体を水溶性クロム化合物と混合し、 樹脂ク 口メート組成物とする。 合計量がゼロであれば腐敗臭は無く最も好ましいが、 1 0重量%以下であれば腐敗臭はほとんど感じられない。 一方、 2 0重量%を越ぇ ると腐敗臭が抑制されない。 従って、 炭素数 3〜7の低級カルボン酸を生成する 成分の合計量が 2 0重量 以下とは本発明ではゼロをも含むものを言う。 有機重 合体の種類は特に限定するものではないが、 エチレン系不飽和化合物であること が好適である。 また、 有機重合体の水性媒体中での分散方法についても特に限定 するものではなく、 疎水性成分のみから成り乳化剤により分散させたェマルジョ ン、 疎水性成分と親水性成分から成り乳化剤により分散させたェマルジヨン、 疎 水性成分と親水性成分から成り乳化剤を用いずに分散させたェマルジョンのいず れであってもよい。
次に本発明者らは、 金属表面処理ラインにおける連镜操業に耐える、 安定性に 優れた樹脂クロメート組成物を得るため鋭意検討した。 その結果、 クロメート浴 中にりん酸、 硫酸、 硝酸、 塩酸などの鉱酸を添加することが有効であることを見 いだした。 また、 有機重合体がエチレン系不飽和化合物である場合には、 親水性 成分として水酸基含有成分とェチレン系不飽和カルボン酸成分を含有させ、 前者 を 3重量%未満 (ゼロも含む) 、 両者の合計を 1 0重量%超とすることにより、
5 0 eCでも 1ヶ月以上の浴寿命が得られることが分かった。
次に、 樹脂クロメート処理金属板のクロム難溶性について調べたところ、 有機 重合体中の水酸基含有成分の量が多くなるほどクロム溶出量が低下すること、 水 酸基含有成分が 3重量%未満 (ゼロも含む) の場合にはエチレン系不飽和カルボ ン酸成分を 3 0重量 未満とすることによりクロム溶出は十分抑制されることを 見いだした。
次に、 樹脂クロメート処理金属板の塗料との密着性、 特に二次密着性 (湿潤耐 -久性) を良好にするため検討したところ、 有機重合体中のエチレン系不飽和カル ボン酸成分の量が 1 0重量%を越えれば良好な密着性が得られることが分かった c 一方、 3 0重量%を越えると、 耐食性、 酎アルカリ性が低下する。 塗料二次密着 性と耐食性、 耐アルカリ性をさらに高度にバランスさせるには、 エチレン系不飽 和カルボン酸成分を 1 2重量%以上、 1 8重量%以下とすることがより好適であ る
以下、 上述した各樹脂成分について、 さらに詳細に述べる。
本発明に使用可能な有機重合体の種類としては、 アタリル酸またはノおよびメ 夕アクリル酸エステル、 カルボン酸ビニルエステル、 ビニルエーテル、 スチレン、 アクリルアミ ド、 アクリロニトリル、 ハロゲン化ビニルなどのエチレン系不飽和 化合物、 およびエポキシ、 ウレタン、 ポリエステルなどがある。 これらのうち、 (メタ) アクリル酸エステル、 カルボン酸ビニルエステル、 ビニルエーテルにつ いては、 これらの合成原料であるアルコールが、 加水分解、 酸化分解などにより ク口ム酸浴中に遊離し、 さらに酸化され低級カルボン酸となつて腐敗臭を発生す る可能性があるため、 以下を使用する必要がある。
すなわち、 炭素数が 1、 2または 8以上であって連鎖異性体を含む 1級アルコ ールから合成されるエステルまたはノおよびエーテル、 2級アルコールから合成 されるエステルまたは Zおよびエーテル、 3极アルコールから合成されるエステ ルまたは およびエーテルのうち 1種または 2種以上である。 連鎖異性体とは炭 素連鎖の構造の相違から起こる異性体の総称で、 1ーブタノールに対する 2—メ チルー 1一プロパノール、 1一ペンタノ一ルに対する 3—メチルー 1ーブタノ一 ルと 2, 2—ジメチルー 1一ブロパノールがその例である。 なお、 2級、 3級ァ ルコールについては、 クロム酸中で酸化されてもカルボン酸をほとんど生成しな いことから、 炭素数の制限なく使用可能である。
1級アルコールのアルキル基ノアリル基の具体例としては、 メチル、 ェチル、 2—ェチルへキシル、 ラウリル、 ステアリル、 ォクチル、 イソォクチル、 ノニル、 イソノニル、 ドデシル、 ジメチルアミノエチル、 ジェチルアミノエチル、 t e r - t—ブチルアミノエチル、 ベンジルなどがあり、 2級アルコールのアルキル基 ァリル基としてはイソブロピル、 s e c—ブチル、 シクロへキジル、 シクロペン テニル、 フエニルなど 3极アルコールのアルキル基/ァリル基としては t e r t一ブチルなどがあげられる。
逆に、 腐敗臭の原因となるため有機重合体ェマルジョン中に 2 0重量%を越え て含ませることのできない成分とは、 炭素数が 3〜 7であって連鎮異性体を含む 1級アルコール、 すなわち n—ブロパノール、 n—ブ夕ノール、 n—ペン夕ノー ル、 n—へキサノール、 n—ヘプ夕ノールの直鎖状の 1級アルコールおよびイソ ブ夕ノール、 ィソペン夕ノールなどの分岐した 1級アルコールから生成するエス テルまたはノおよびエーテルである。
これらの成分は、 有機重合体を構成する成分として含有されうるほか、 有機重 合体の合成の際に副生する残留オリゴマーや残留モノマー、 さらには有機重合体 ェマルジョン中で加水分解により生成するアルコールとしても含有されうる。 以上に該当するェチレン系不飽和化合物成分の具体例を表 1に示す。
1
Figure imgf000017_0001
20wt¾以下ならば含有可 有機重合体は、 疎水性成分のみから成り乳化剤により分散させたェマルジョン、 疎水性成分と親水性成分から成り乳化剤により分散させたェマルジヨン、 疎水性 成分と親水性成分から成り乳化剤を用いずに分散させたェマルジヨンのいずれで あつ Lもよ 、0
有機重合体のエチレン系不飽和カルボン酸成分としては、 例えばァクリル酸、 メタアクリル酸、 クロ トン酸などのエチレン系不飽和モノカルボン酸、 ィタコン 酸、 マレイン酸、 フマル酸などのエチレン系不飽和ジカルボン酸と、 それらの力 ルボン酸のアルカリ金属塩、 アンモニゥ厶塩、 有機アミ ン塩などの中から選ばれ た 1種または 2種以上を使用できるが、 好ましくはアクリル酸、 または Zおよび メタァクリル酸である。
有機重合体中の水酸基含有成分としては、 (メタ) アクリル酸 2—ヒドロキン ェチル、 (メタ) アクリル酸 2—ヒ ドロキンプロピル、 (メタ) アクリル酸ヒ ド 口キシブチル、 (メタ) アクリル酸 3—ヒドロキシブチル、 アクリル酸 2 , 2— ビス (ヒ ドロキシメチル) ェチル、 (メタ) アクリル酸 2 , 3—ジヒ ドロキシブ 口ピル、 (メタ) アクリル酸一 3—クロル一 2—ヒドロキシブ口ピルなどの (メ タ) アクリル酸ヒ ドロキンエステル類、 ァリルアルコール類、 および N—メチロ —ルアクリルアミ ド、 N—ブトキンメチロール (メタ) アクリルアミ ドなどのァ ルコールアミ ド類の還元性水酸基を有するモノマー、 および酸性溶液中で水酸基 と同様な反応性を期待できるグリシジル (メタ) ァクリレート、 ァリルグリシジ ルエーテル、 3—メチルグリシジル (メ夕) アタリレート、 3 , 4一エポキシシ クロへキシルメチル (メタ) ァクリ レートなどのグリシジル基を有するモノマー、 ァクロレインなどのアルデヒド基を含有するモノマーなどから選ばれた 1種また (ま 2種以上が使用可能であるが、 特に好ましくは (メタ) アクリル酸 2 -ヒドロ キシェチル、 または/およびグリシジル (メタ) ァクリ レートである。 なお、 上 -記 (メタ) は、 メタまたは Zおよびメタを有しないものをも表している。
水性媒体中における有機重合体の固形分濃度は、 安定な分散を妨げない範囲内 で適宜選択できるが、 通常は 5〜5 0重量%程度でよい。 1. 本発明は (a ) エチレン系不飽和化合物からなる有機重合体が水性媒体中に 分散した有機重合体ェマルジヨンと、 (b ) 水溶性クロム化合物と、 (c ) 鉱酸 と (d ) 水溶性または/および水分散性添加物を主成分とする樹脂クロメート組 成物において、 (a ) と (d ) の混合物から作成される有機薄膜の最低成膜温度 が 2 0 eC以下であって、 かつ有機重合体 (a ) だけから作成される有機薄膜の最 低成膜温度よりも 2 °C以上低いことを特徴としている。 また、 該樹脂クロメート 組成物の皮膜を、 金属クロム換算で 5〜3 0 O m g /m 2 有する樹脂クロメート 処理金属板であることを特篛とする。
前記 (d ) の水溶性または Zおよび水分散性添加物は、 炭素数 8以上のモノ力 ルボン酸化合物、 その誘導体、 任意のボリカルボン酸化合物、 その誘導体、 繰り 返し単位の数が 2〜2 0の任意の不飽和カルボン酸のオリゴマー、 アミ ド系また は環状力一ボネ一ト系の構造をもつ水溶性有機溶媒のうち 1種または 2種以上か らなり、 該添加物の含有量が前記有機重合体 (a ) の全重量に対して合計 2 0重 量%以下であることが好ましい。
以下、 本発明 (I I I)を詳述する。 本発明者らは、 樹脂クロメート処理金属板の 耐食性、 特に加工部での耐食性や塗料二次密着性、 クロム難溶性などを向上させ るために鋭意検討を行った。 その結果、 有機重合体ェマルジヨンに水溶性または および水分散性添加物を加えた混合物から作成される有機薄膜の最低成膜温度 が 2 0て以下であって、 かつ有機重合体 (a ) 単独で作成される有機薄膜の最低 成膜温度よりも 2で以上低い場合には、 これらの混合物と水溶性クロム化合物と 鉱酸を主成分とする樹脂クロメート組成物の皮膜を有する金属板は、 前記の性能 に優れることを見いだした。 有機薄膜の最低成膜温度が 2 O 'Cを越えると、 クロ メート処理金属板が室温で加工を受けた場合の加工部耐食性が劣る。 また、 (d ) の添加による最低成膜温度の低下が 2 'C未満では加工部耐食性の向上効果が顕著 -でない。
本発明に使用可能な水溶性または Zおよび水分散性添加物は、 有機重合体エマ ルジョンと混合した場合の最低成膜瘟度が前記を満たすものであれば特に限定し ないが、 例えば、 カブリル酸、 ペラルゴン酸、 カブリン酸などの炭素数 8以上の モノカルボン酸化合物; シユウ酸、 マロン酸、 マレイン酸、 フマル酸、 ダルタル 酸、 アジピン酸、 ピメリン酸、 タルトロン酸などのジカルボン酸化合物;マロン 酸ジェチルエステル、 グルタル酸ジメチルエステル、 ダル夕ル酸ジイソプロピル エステルなどのジカルボン酸のアルキルエステル誘導体: リンゴ酸、 酒石酸、 ク ェン酸などの水酸基含有ボリカルボン酸化合物; グル夕ミン酸などのァミノ基含 有ポリカルボン酸化合物: またァクリル酿、 メタァクリル酸などのうち 1種また は 2種以上からなるオリゴマーであって操り返し単位の数が 2〜 2 0のもの: さ らにジメチルホルムアミ ド、 ジメチルァセトアミ ドなどのアミ ド系有機溶媒;ェ チレンカーボネート、 プロピレンカーボネートなどの環状カーボネート系有機溶 媒などが使用可能である。
添加物の含有量については、 有機重合体の全重量に対して 2 0重量%以下であ ることが好ましい。 2 0重量%を越えると、 有機重合体の優れた性能がむしろ損 なわれて、 耐食性、 均一外観、 組成物の浴安定性などが劣化する。
なお、 有機薄膜の最低成膜温度は以下のように、 P I o t z m a nの考案した 温度勾配法を利用して決定した。 アルミ板の両端を直角に折り曲げ、 一方の端を 一 2 0 eCの低温槽に、 他端を 2 0ての高温槽に入れて、 アルミ板上に温度勾配を つける。 板の各点の温度は、 板の横に一定の間隔で穴を開けて熱電体を差し込ん で測定した。 温度が安定したところで板表面に、 有機重合体ェマルジヨンに水溶 性または および水分散性添加物を加えた混合物を塗布乾燥させ、 成膜して透明 な部分と成膜せずに白化した部分との境界を判定する。 その境界位置の板温を測 定して最低成膜温度とした。
図面の簡単な説明
図 1は、 実施例 4の平板酎食性とクロム溶出性の.結果を示すグラフである。 以下、 本発明を実施例および比較例によりさらに詳細に説明する。
実施例 1
( 1 ) カルボン酸、 水酸基含有ェマルジヨンの合成 脱イオン水 4 0 ひ部 (重量部、 以下同じ) を反応槽に入れて液温度 6 0てに上 昇させ、 これを表 2に示す A〜Zの共重合割合のモノマ一混合物 4 0 0部と、 過 硫酸アンモニゥム 4部を脱イオン水 9 6部に溶解した液と、 酸性亜硫酸ソーダ 4 部を脱イオン水 9 6部に溶解した液とを同時並行に 2時間で終了するように攪拌 しながら滴下した後、 引き続き 6 0てにて 3時間攪拌しながら重合反 を行って カルボン酸、 水酸基含有ェマルジヨンを合成した。 なおェマルジヨンの体積平均 粒径は 1 2 0〜2 8 0 nmの範囲であった。
(2) 樹脂クロメート組成物
部分還元クロム酸 (還元率 4 0 %) を C r 03 換算で 3 0 りん酸を H:
P04 換算で 4 5 g/K 表 2に示す有機重合体ェマルジヨンを固形分で 1 8 0 gZ 1含有する樹脂クロメート組成物を建浴した。 また、 比較のため樹脂を含ま ない浴も用いた。
2 番 共重合割合 (重量%) 有機重 備 o o o
合沐 Tg 水酸基含 /Jj ゾし rK、 ン iff Tgの高い g vリ ISい (。C ) 有単量体 含有単量体 単量体 単量体 考
A mnr\ 一 I * S t = 15. 5 Π ϋ A 一一 7Λ
ί U -22
B なし A A 一 ν
1丄 MMA = 20 7
C HEMA=2. 9 MAA = 14 n-BA = - 1 明
54. 1
u HEA=2. 5 MAA = 29 MMA = 1i5 n-BA=53. 5 1
じ なし MAA = 14 なし n-BA = 86 - Oij
< < -
F HEA= 1 MAA = 14 MMA = 44 n-BA = 41 20
V HEA=2. 5 MAA = 10 EA = 70 卜 5 比
W HEMA: 1 AA = 30 MMA = 19 n-BA = 50 4
X HEA- 3 AA = 14 MMA = 13 n-BA = 70 -25
Y MAA = 11 S t : 7. 5 -41 本 発 明 z なし MAA = 25 MMA = 33 n-BA = 41 22 例
St = 1
Tg : ガラス転移温度
MMA : メ タク リル酸メチル
S t : スチレン
MAA : メ タァク リ ル酸
HEA : アク リ ル酸 2- ヒ ドロキシェチル
HEMA : メ タアク リル酸 2- ヒ ドロキシェチル
G A : メ タク リ ル酸グリ シジル
n-BA : ァク リル酸ブチル
EA : ァク リル酸ェチル
AA : ァク リル酸
2EHA : アク リル酸 2- ェチルへキシル ( 3) 金属板の種類
クロメート処理を行う金属板として、 以下を用いた。
EG :電気亜鉛めつき鋼板 (めっき付着量 2 0 g/m2 )
G I :溶融亜鉛めつき鋼板 (めっき付着量 9 0 /m2 )
SZ :溶融亜鉛一アルミニウム合金めつき鋼板 (めっき付着量 1 2 0 gZm2
、 AL/Zn = 5/9 5)
GA :合金化溶融亜鉛めつき鋼板 (めっき付着量 4 5 /m2 、 F e/Zn =
1 5/8 5)
AL :溶融アルミニウムめっき鋼板 (めっき付着量 1 2 0 gZm2 )
(4) クロメート処理方法
ロールコーターを使用し到達板温 6 0てで乾燥した。 付着量は金属 C r換算で 3〜3 0 Om g/m2 とした。
(5) エージング
樹脂クロメ一ト処理皮膜は常温でも時間とともに徐々に成膜性が向上してゆく。 これを勘案して、 4 O'Cで 3日間エージングを行い、 成膜を完了させた。
( 6 ) 性能評価方法
以下の項目について性能評価を行った。
1 ) 浴安定性:樹脂クロメート組成物を 5 O'Cの乾燥機に入れて、 ゲル化 ·沈 降 '分離などの異常が発生するまでの日数を記録した。
2) 平板耐食性:サンブルに 5 %、 3 5 'Cの塩水を噴霧したあとの耩発生面積 率を調べた。 なお、 噴霧時間は EGが 7日、 G I、 SZ、 〇八が 1 0日、 A が 1 5日で、 いずれも白锖発生面積率を測定した。
◎ 锖発生なし
〇 錡発生率 5 %未満
厶 锖発生率 5 %以上、 20 %未満
锖発生率 2 0 %以上
3) 加工部耐食性:サンプルをエリクセン加工により高さ 7mmとし、 2) と 同様に塩水噴霧試験を行った後、 加工部の锖発生面積率を調べた。 試験期間は、
EG、 G I、 S Z、 GAが 3日、 A Lが 5日でいずれも白锖発生面積率を測定し た。
◎ 錶発生なし
〇 锖発生率 5 %未満
Δ 靖発生率 5 %以上、 20 %未満
X 錡発生率 20 %以上
4) クロム溶出性:サンブルを沸騰水に 3 0分浸漬しその前後でのクロム付着 量の変化率を調べた。
◎ AC r < 5 %
〇 5 %≤AC r < 1 0%
Δ 1 0 %≤A r < 20 %
x 2 0 %≤AC r
5) 塗料密着性:サンブルにメラミンアルキド塗料を 20 m塗布、 乾燥した のち、 沸騰水に 30分浸漬した。 ただちに碁盤目試験 ( 1 mm碁盤 1 0 x 1 0、 テープ剝雜〉 により塗膜の剝雜面積率を調べた。
◎ 剝雜率 5 %未潢
〇 剝離率 5 %以上、 1 0%未満
Δ 剝雜率 1 0%以上、 2 0%未満
X 剝雜率 2 0 %超
6) 酎アル力リ性:サンブルに pH 1 0の弱アル力リ性脱脂液を 3分間スブレ 一した前後でのク口厶付着量の変化を調べた。
◎ AC r < 596
〇 %≤ C r < 1 09ΰ
Δ 1 0 %≤AC τ < 2 0 %
χ 2 0 %≤ΔΟ r
7) 色調:サンプルの黄色度 Υ Iを色差計で測定した。 Υ Ιが小さいほど、 白 色均一外観を呈する。
© Y I < - 1 . 0
〇 - 1≤Y I < 1
Δ 1≤ Υ I < 5
X 5≤Y I
8 ) 耐指紋性:サンプルに親指を押しつけ、 指紋の目立ち具合を目視で評価し た。
◎ 指紋の跡が全く判別できない
〇 指紋の跡がかすかに見える
Δ 指紋の跡が容易に見分けられる
指紋の跡が遠目にも目立つ
結果を表 3に示す。 表より明らかなように本発明は浴安定性、 平板耐食性、 加 ェ部耐食性、 クロム溶出性、 塗料密着性、 耐アルカリ性、 色調、 耐指抆性のいず れにおいても優れている。
サンプル仕様 性能評価結果
番 有 金 Cr 浴 平 加 ク 耐 耐 備 機 属 付 安 板 ェ D 料 7 調 指 板 定 耐 部 厶 密 ル 紋 合 性 食 耐 溶 力 性 考 体 性 食 出 性 'J
Ong/m " (曰) 性 性
1 A EG 30 30く 〇 ◎ ο ο o ◎ ◎
2 B EG 30 30く o 0 ο Δ o ◎
3 c EG 30 30 o 0 ο η
4 D EG 30 30< o ο ο Λ
5 A GI 30 30< ® ◎ ο n
6 A sz 30 30< ο
7 A A! 30 30ぐ
8 A GA 30 30ぐ ◎ △
9 A EG 5 30く Δ Δ ο o o ◎ o
10 A EG 100 30く ◎ ◎ 〇 〇 〇 〇 ◎
1 1 A EG 300 30く ◎ ◎ 〇 o 〇 厶 ◎
12 なし EG 30 30く 〇 〇 X Δ X 〇 〇
13 V EG 30 30く 〇 〇 〇 X 〇 ◎ ◎ 比
14 W EG 30 30く 厶 X 〇 ◎ X ◎ ◎ 較
15 X EG 30 22 〇 Δ ◎ 〇 〇 ◎ ◎ 例
16 A EG 3 30< X X 〇 〇 〇 ® Δ 実施例 2
(1 ) カルボン酸、 水酸基含有ェマルジヨンの合成
実施例 1 と同様の方法により、 表 2に示すカルボン酸、 水酸基含有エマルジョ ンを合成した。
(2) 樹脂クロメート組成物
部分還元クロム酸 (還元率 55%) を C r 03 換算で 20 gZl、 りん酸を H3 P04 換算で 4 5 g/ 表 2の有機重合体ェマルジヨンを固形分で 8 0 g/K コロイダルシリカを S i 02 換算で 35 gZl含有する樹脂クロメ一ト組成物を 建浴した。 また、 比較のため樹脂を含まない浴も用意した。
(3) 金属板の種類
実施例 1 と同様に、 EG、 G I、 SZ、 GA、 ALを用いた。
(4) クロメート処理方法
金属板を樹脂クロメート浴に浸漬後、 エアナイフにより付着量が金属 C r換算 で 3 Omg/m2 となるように調整し、 到達板温 6 OeCで乾燥した。 膜厚は約 0. 4 mであった。
( 5 ) 性能評価方法
実施例 1 と同様に行った。
結果を表 4〜表 8に示す。 いずれのめっき鋼板においても本発明は優れた性能 を示している。
4 サンプル仕様 性能評価結果
ν·、
有 金 Cr 平 加 ク 塗 耐 色 酎 m 機 付 安 板 ェ D 料 了 調 指 重 板 着 耐 部 ム 密 ル
ム 且 定 抆 (=1 性 食 耐 溶 着 力 性 考 体 性 食 出 性 リ
(mg/m2 ) (曰) 性 性 性
1 A EG 30 30く 〇 〇 〇 0 〇 ◎ ◎
2 B EG 30 30く 〇 〇 〇 Δ 〇 © 本
3 C EG 30 30 〇 〇 ◎ 〇 〇 ◎ © 発
4 D EG 30 30く 〇 〇 ◎ ◎ Δ ◎ 明
5 E EG 30 30く 〇 〇 〇 厶 〇 ◎ △ 例
6 F EG 30 30く 〇 △ 〇 〇 〇 ◎ ©
7 l EG 30 30く 〇 〇 X 厶 X 〇 〇
◎ ◎ ◎ 比
8 V EG 30 30く O 〇 X 〇
9 w EG 30 30く Δ X 〇 ® X ◎ ◎ 例
10 X EG 30 16 〇 △ ◎ 〇 〇 ◎
5 サンプル仕様 性能評価結果
番 有 金 Cr 浴 平 加 ク 塗 酎 色 耐 備 機 属 付 安 板 ェ D 料 7 調 指 重 板 着 定 部 ム 密 ル 紋 号 合 性 食 耐 溶 着 性 1ェ 考 体 性 食 出 性 リ
mg/tn (曰) 性 性 性
1 A GI 30 30< ◎ ◎ o η n
2 B G I 30 30< © ◎ ο Λ o 本
3 c GI 30 30 η 発
4 D GI 30 30く ◎ ◎ 〇 ◎ 厶 ◎ ◎ 明
5 E GI 30 30く ◎ ® 〇 厶 〇 ◎ Δ 例
6 F GI 30 30く ◎ ◎ 〇 〇 〇 ◎ ◎
7 なし GI 30 30く 〇 厶 X X X 〇 〇 比
8 V G【 30 30く ◎ ◎ 〇 X 〇 ◎ ◎ 較
9 W GI 30 30く 〇 Δ 〇 ◎ X ◎ ◎
10 X GI 30 16 ◎ 〇 ◎ 〇 〇 ◎ ◎
6 サンプル仕様 性能評価結果
有 金 Cr 浴 平 加 ク 塗 酎 色 酎 備
Del 属 付 安 板 ェ Ό 料 ァ 調 指 板 着 定 耐 部 ム
ム 密 ル 紋 量 性 食 耐 溶 着 力 性 考 体 性 食 出 性 'J
(mg/m2) (曰) 性 性 性
1 A sz 30 30く ◎ 〇 〇 〇 〇 ◎ ◎
2 B sz 30 30く ◎ 〇 〇 厶 〇 ◎ 本
3 C sz 30 30く ◎ 〇 〇 〇 ◎ ◎ 発
4 D sz 30 30く ◎ 〇 〇 ◎ 厶 ◎ ◎ 明
5 E sz 30 30く ◎ 〇 〇 Δ 〇 Δ 例
6 F sz 30 30く ◎ 〇 〇 〇 〇 ◎ ◎
7 l sz 30 30く 〇 Δ X X X 〇 〇
◎ 比
8 V sz 30 30く ◎ 〇 〇 X 〇 ◎ 較
9 W sz 30 30く 〇 X 〇 ◎ X ◎ ◎ 例
10 X sz 30 16 ◎ 〇 ◎ 〇 〇
7 サンプル仕様 性能評価結果
番 有 金 浴 平 加 ク 塗 耐 色 備 属 安 板 ェ D 料 y |g 板 定 部 ム 密 ル
ム 紋 口 性 食 酎 着 ■h は 考つ 体 性 食 出 性 'J
(曰) 性 性 性ェ
1 A GA 30 30く ◎ ◎ Δ ◎ o
2 B GA 30 30く ◎ ◎ Δ ο 本
3 C GA 30 30く ◎ © ο ◎ o 発
4 D GA 30 30く ◎ ◎ Δ ◎ Δ ◎ ◎ 明
5 E GA 30 30く ◎ ◎ Δ 〇 〇 ◎ Δ 例
6 F GA 30 30く ® ◎ Δ ◎ 〇 ◎ ◎
7 なし GA 30 30く 〇 Δ X Δ X 〇 〇 比
8 V GA 30 30く ◎ ◎ Δ X 〇 ® ◎ 較
9 W GA 30 30く 〇 Δ Δ ◎ X ® ◎ 例
10 X GA 30 16 ◎ 〇 〇 〇 〇 ◎ ◎
8 サンプル仕様 性能評価結果
番 有 金 Cr 浴 平 加 ク 塗 耐 色 耐 備 成 属 付 安 板 ェ o 料 7 m 指 重 板 着 定 耐 部 ム 密 ル 紋 号 ム
口 量 性 食 耐 溶 着 力 性 考 体 性 食 出 性 リ
(rog/m2) (曰) 性 性 性
1 A AL 30 30く ◎ 〇 〇 〇 〇 ◎ ◎
2 B AL 30 30く ◎ 〇 〇 厶 〇 ◎ ◎ 本
3 C AL 30 30く ◎ 〇 ◎ 〇 〇 ◎ ◎ 発
4 D AL 30 30く ◎ 〇 〇 ◎ Δ ◎ @ 明
5 E AL 30 30く ◎ 〇 〇 厶 〇 ◎ Δ 例
6 F Aし 30 30く ◎ 〇 〇 〇 〇 © ◎
7 l AL 30 30く 〇 △ X X X 〇 〇
◎ 比
8 V AL 30 30く ◎ 〇 〇 X 〇 ◎
9 w AL 30 30く 〇 X 〇 © X ◎ ◎ 例
10 X AL 30 16 ◎ 〇 ◎ 〇 〇 ◎ ◎
実施例 3
( 1) カルボン酸、 水酸基含有ェマルジヨンの合成
表 2のェマルジョンより選択して用いた。
(2)樹脂クロメート組成物
部分還元クロム酸 (還元率 70 %) を C r 03 換算で 30 / りん酸を H 3 P04 換算で 70 g/K 有機重合体ェマルジヨンを固形分で 75 g/ さら にコロイダルシリカを S i 02 換算で 1 0 gノ 1含有する樹脂クロメート組成物 を建浴した。
( 3 ) 金属板の種類
実施例 1 と同様に、 G Iを用いた。
(4) クロメート処理方法
口一ルコーターを使用して付着量が金属 C r換算で 3 Omg/m2 となるよう 調整し、 到達板温 60〜9 OeC乾燥した。 膜厚は約 0. 3 //mであった。
( 5 ) 性能評価方法
実施例 1 と同様に行った。 ただし、 以下の評価項目をつけ加えた。
1) 成膜性: クロメート処理を施し、 所定温度で乾燥した金属板の処理面を爪 でこすり、 皮膜が剝雜するかどうかを目視で確認した。
〇 剝雜なし
Δ —部剝雜が認められる
X 全体的に剝雜が起こる
結果を表 9に示す。 板温 90て未満で乾燥する場合には、 有機重合体を Tg total がー 4 0eC以上、 2 O'C以下であることが好ましい。 9
サンプル仕様 性能評価結果
番 有機重合体 金 乾 浴 成 平 加 ク 塗 酎 色 耐 属 燥 安 膜 板 ェ 料 7 指 種 Tg 板 板 定 性 耐 部 ム 密 ル 紋 total 性 食 耐 溶 力 性 類 CO 性 食 出 性 リ
CO (曰) 性 性 性
1 なし GI 60 30く 〇 〇 厶 X X X 〇 〇
2 Ε -39 GI 60 30く 〇 ◎ 〇 〇 Δ 〇 ◎ 厶
3 F 20 GI 60 30< 〇 ◎ 〇 〇 〇 〇 ◎ ◎
4 Υ -41 GI 60 30く 〇 ◎ 〇 〇 厶 〇 X
5 Ζ 22 GI 60 30く 厶 〇 厶 Δ O 〇 ◎
6 Υ -41 G I 85 30く 〇 © 〇 〇 厶 0 ◎ Δ
Ζ 22 GI 85 30く △ 〇 Δ Δ 〇 〇 © ◎
8 Ε -39 GI 90 30く 〇 ◎ 〇 〇 Δ 〇 ◎ 〇
9 F 20 GI 90 30く o ◎ 〇 〇 〇 〇 ◎ ◎
10 Υ -41 G1 90 30く 〇 ◎ 〇 〇 △ 〇 ◎ 〇
11 Ζ 22 GI 90 30く 〇 ◎ 〇 〇 〇 〇 ◎ ◎
12 なし GI 90 30く 〇 〇 △ X 厶 〇 〇
実施例 4
( 1 ) カルボン酸、 水酸基含有ェマルジヨン合成
表 2に示すェマルジヨン Bを合成した。 ただし、 反 Ιΐ:液温度、 ¾合触媒量を適 宜変化させることにより、 ェマルジヨンの体積平均粒径を 1 20〜4 8 0 nmの 範囲で変化させた。
(2) 樹脂クロメート組成物
部分還元クロム酸 (還元率 30%) を C r03 換算で 9 gノ〗、 りん酸を H3 P04 換算で 1 8 gZl、 有機重合体ェマルジヨンを固形分で 4 5 gZl、 コロ ィダルシリカを S i 02 換算で 1 5 gZl含有する樹脂クロメート組成物を建浴 した。
(3) 金属板の種類
E Gを用いた。
(4) クロメート処理方法
金属板にスプレーで樹脂クロメート組成物を塗布後、 エアナイフにより付着量 が金属 C r換算で 3 OmgZni2 となるように調整し、 到達板温 1 00 'Cで乾燥 した。 膜厚は約 0. 5 mであった。
( 5 ) 性能評価方法
実施例 1と同様にして、 平板耐食性とクロム溶出性を調べた。
結果を図 1に示す。 ェマルジヨンの体積平均粒径が 300 nm以下の場合に、 優れた平板耐食性とクロム難溶性を示すことが分かる。
実施例 5
( 1) カルボン酸、 水酸基含有ェマルジヨンの合成
丟 1 0に示す有機重合体 A、 Bを合成した。 体積平均粒径は 1 00〜280 n ΙΏの範囲であった。 1 0
Figure imgf000036_0001
AA : メタクリル酸
A A : アクリル酸
H E A: アクリル酸 2—ヒ ド キシェチル MM A: メタクリル酸メチル
n-B A : ァクリル酸プチル
(2) 樹脂クロメート組成物
でんぷんによる部分還元クロム酸を C r 03 換算で 3 0 gZl、 りん酸を H3 P04 換算で 6 0 g/ 有機重合体ェマルジヨン A、 Bをあわせて固形分で 1 0 0 1含有する樹脂クロメート組成物を建浴した。 建浴方法は、 まず部分還 元クロム酸とりん酸を十分混合したのち、 有機重合体 (A) を加えて十分攪拌し、 最後に有機重合体 (B) を加えて攪拌して処理浴とした。 また、 比較のために有 機重合体を含まない浴を用意した。
( 3) 金属板の種類
G I、 EG、 S Z、 ALおよび冷延綱板 (CR) を用いた。
(4) クロメート処理方法
口一ルコ一夕一を使用して処理し、 到達板温 1 0 0てで乾燥した。
( 5 ) 性能評価方法
実施例 1 と同様に行った。 但し、 CRについては、 平板耐食性が塩水噴霧 5日、 加工部耐食性が塩水噴霧 3日でいずれも赤錡発生面積率を調べた。
結果を表 1 1に示す。 本発明は浴安定性、 平板耐食性、 加工部耐食性、 クロム 難溶性、 塗料密着性、 耐アルカリ性、 外観品位、 面 ί指紋性の何れにおいても優れ ている。
表 1 1 in
サ ン ブ ル 仕 様 性 能 評 価 辛。 木
番 備 有 機 重 合 体 C r 浴安 平板 加工部 クロ/、 塗料 耐アル 外観 耐措 号 付着量 金属板 考
A B 単量体誠 (»%) rog/ιπ' (日) 酎食性 耐食性 溶出性 密着性 カリ性 紋性
A- 1 B-l MM: 10, HEA : 1.5 EG © 〇 ◎ ◎ ® ◎
1 60 40く
(50) (50) MMA:30. n-BA:58.5 Π! ◎ 〇 ◎ o ® ◎
A - 1 B-l EG, SZ' AL ◎ ◎ ◎ ◎ 〇 ◎ ◎
2 60 40く
(75) (25) ® ◎ ◎ ◎ o ® ®
A - 1 B-l ΑΑ: 18. HBA :0. 3 EG ◎ ◎ ◎ 〇 ◎ ◎
3 60 40く r.i
(90) (10) 隱: 22. η_ΒΑ:59.7 ◎ 〇 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
A - 1 B-2 MM: 10. HEA :2. 5 a01 EG ◎ ◎ 〇 ◎ ◎ ◎ ◎
4 60 35 本 (50) (50) UMA:30. n-BA:57.5 ◎ ◎ 〇 ◎ o ◎ ◎
B-l 陽: 1 l
A-2 5, HbA : 1. EG, SZ, AL ◎ ◎ 〇 ◎ 〇 ®
5 60 40く
(50) (50) 匪: 30, n-BA:53.5 GI ◎ ◎ 〇 ◎ o ◎
A-2 B-l M :24. HBA :0. 6 EG, SZ. AL ◎ ◎ ◎ ◎ 〇 ◎ ◎
6 60 40<
(80) (20) 謹: 24. n-BA:51. 4 ◎ Ο ® ◎ o ◎ ◎
A-2 B-2 MM :27. HKA :0.5 EG ◎ ◎
7 60 35 ο ◎ 〇 ◎ ◎
(90) (10) 囊: 22. η-ΒΛ:50.5 ◎ ◎ 〇 (Θ) o 明 ◎ ◎
A - 3 B-l AA : 12. HEA : 1.2
8 60 40く CR ◎ ◎ 〇 ◎ ◎ ◎ ◎
(60) (40) 瞧: 28, n-BA:58.8 例
A-3 B-l ΛΛ : 14, UOA :0. 9
9 60 40く SZ. AL ◎ ◎ ◎ ® ◎ ◎
(70) (30) M A:26, n-BA:59. 1
A-4 B-2 AA : 15. HBA :2. 5 EG © 〇 ◎ ◎ ◎
10 60 35
(50) (50) 隱: 30, n-BA:52.5 Gl ® ό " 〇 ◎ ◎ ◎ ◎
A-l B-l MM: 6. \\U :2. 1 EG Δ 厶 〇 Δ 〇 〇
11 60 30 比 (30) (70) 讓: 34, n-BA:57.9 GI 厶 厶 X 〇 Δ 〇 〇
A-2 B-3 MM: 15, HEA :5 EG Δ X X Λ Δ o 〇
12 60 7 例
(50) (50) IMA :30. n-BA:50 GI Δ X X △ Δ o 〇
EG 〇 ◎ X Δ X Δ Δ
13 なし なし 60 •di 〇 ◎ X Δ X Δ Δ
実施例 6
( 1 ) 有機重合体ェマルジヨンの合成
表 1 2の 1〜 9に示すような主成分で構成された有機重合体を以下の手順でァ クリル酸と共重合させた。 表中複数の成分が標記されている場合にはそれぞれな ど量用いた。 脱イオン水 5 0 0部を反応槽に入れて、 液温度を 6 0。Cに上昇させ、 これに表 1 2の〗〜 9に示すモノマーとァクリル酸の混合物 30 0部と、 過硫酸 アンモニゥム 3部 (脱イオン水 9 7部に溶解) 、 酸性亜硫酸ソーダ 3部 (脱ィォ ン水 9 7部に溶解) とを同時並行に 2時間で終了するように攪拌しながら滴下し た後、 引き続き 6 0eCにて 3時間攙拌しながら重合反応を行ってェマルジョンを 合成した。
—方、 表 1 2の 1 0〜1 3については、 乳化剤を用いて以下の手順で合成した。 脱イオン水 4 9 4部に乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ 6部を溶 解した水溶液を入れて液温度を 6 O'Cに上昇させ、 これに表 1 2の 1 0〜1 3に 示すモノマー 3 0 0部と、 過硫酸アンモニゥム 3部 (脱イオン水 9 7部に溶解) 、 酸性亜硫酸ソ一ダ 3部 (脱イオン水 9 7部に溶解) とを同時並行に 2時間で終了 するように攪拌しながら滴下した後、 引き続き 6 O'Cにて 3時間攢拌しながら重 合反応を行ってェマルジヨンを合成した。
表 1 2の 1 4〜3 1は、 1、 2、 6と同じ有機重合体を用いているが、 樹脂ク 口メート組成物を塗布した金属板が異なる。
(2) 樹脂クロメート組成物
無水クロム酸 (還元率 0½) を C r 03 換算で 1 5 gZl、 りん酸を H3 P〇4 換算で 1 8 g/K 有機重合体ェマルジヨンを固形分で 75 gZ l含有する樹脂 クロメート組成物を建浴した。
(3) 金属板の種類
- EG、 G I、 SZ、 CRおよびアルミニウム板 (A) 、 チタン板 (T I ) 、 珪 素鋼板 (S I ) を用いた。 大きさは 1 8 Ommx 30 Ommとした。
(4) クロメート処理方法 金属板を表面清浄したのち、 樹脂クロメート浴に浸漬し、 エアナイフにより付 着量が金属 C r換算で 4 OmgZm2 となるよう処理し、 到達板温 6 0 °Cで乾燥 した。 膜厚は約 0. 5 mであった。
( 5) 金属板の腐敗臭の官能検査
クロメート処理後の金属板を、 処理面同士が接触するように 2 0枚ずつ重ね合 わせ、 この四隅を万力で固定して、 室温で 1週間放置した。 こののち万力をはず し、 処理面を開いた直後に、 1 0人の被験者により腐敗臭の有無を調べ、 以下の 基準で判定した。
〇:腐敗臭を感じた人が 2人未満
△:腐敗臭を感じた人が 2人以上 5人未満
X :腐敗臭を感じた人が 5人以上
( 6) 樹脂クロメート組成物中の臭気成分の定量と腐敗臭の官能検査
樹脂クロメート液を 1 0 Om l とり、 これを 5 0eCで 1週間保存した後、 浴中 成分をガスクロマトグラフ Z質量分析計 (GC/MS) で定量分析した。 また、 1 0人の被験者により腐敗臭の有無を調べた。 判定基準は (5) と同様である。 結果を表 1 2、 1 3に示す。 表 1 2は表 1 3の番号 1〜1 3の浴中低級カルボ ン酸生成量を分析した結果である。 いずれの金属板においても、 炭素数 3〜7の 1級アルコールから合成される単量体成分が有機重合体中に含まれる場合には、 腐敗臭を発生している。 また、 これらについては、 クロメート浴中においても、 それぞれに対応する低級モノカルボン酸の生成が認められ、 かつ浴が腐敗臭を発 生していた。
1 2
Figure imgf000041_0001
表 1の略号に対応 1 3
Figure imgf000042_0001
*1 表 1の略号に対応
*2 - G C— MSによる検出量がバックグラウンドのノイズレベル 十 G C一 MSによる検出 がバックグラウン ドのノイズレベル の 1 0倍以上 実施例 7
( 1 ) 有機重合体の合成
表 1 4、 1 5に示す有機重合体を乳化剤を用いずに重合した。 合成法は実施例 6の番号 1〜9と同様の手順で行った。
(2)樹脂クロメート組成物
部分還元クロム酸 (還元率 50%) を C r 03 換算で 20 gZl、 りん酸を H3 P04 換算で 40 g/1. 有機重合体ェマルジョンを固形分で 1 00 gZl、 コ ロイダルシリカを S i 02 換算で 33 gZl含有する樹脂クロメート組成物を建 浴した。
(3)金属板の種類
EGを用いた。
(4) クロメート処理方法
リバースコ一夕一を用いて、 付着量が金属 C r換算で 5 OmgZm2 となるよ う処理し、 到達板温 60てで乾燥した。 膜厚は約 0. Ί a であっ 0
( 5 ) 性能評価方法
実施例 1および実施例 6と同様にして、 以下の項目について評価した。 ただし、 0 内は前記の実施例との相違点である。
金属板の臭気、 浴安定性、 平板耐食性 (塩水噴霧期間 8日) 、 加工部耐食性 (塩 水噴霧期間 4日) 、 クロム溶出性、 塗料二次密着性、 耐アルカリ性、 色調、 酎指 紋性
結果を表 1 6に示す。 表より明らかなように、 本発明品は上記のいずれの性能 にも優れている。 1 4
Figure imgf000044_0001
•1 略号は表 1参照
•2 ΜΑΑ : メ タァク リル酸 ΑΑ : ァク リ ル酸
•3 ΗΕΑ : ァク リル酸 2- ヒ ドロキシェチル 1 5
Figure imgf000045_0001
•1 略号は表 1参照 ·2 MAA :メ タアク リル酸 AA : ァク リ ル酸 •3 HEA : アク リル酸 2- ヒ ドロキシェチル
GMA : グリ シジルメ タァク リ レー ト 表 1 6
Figure imgf000046_0001
* 本:本発明例 比:比較例 実施例 8
( 1 ) 有機重合体の合成
表 1 4、 1 5に示す有機重合体を用いた。
(2) 樹脂クロメート組成物
部分還元クロム酸 (還元率 40%) を Cr 03 換算で 5 O gZl、 りん酸を H3 P04 換算で 90 g/K 有機重合体ェマルジヨンを固形分で 1 20 gZl、 コロイダルシリカを S i 02 換算で 50 gZl含有する樹脂クロメート組成物を 建浴した。
(3) 金属板の種類
G I、 G A、 S Zを用いた。
(4) クロメート処理方法
リンガーロールを用いて、 付着量が金属 C r換算で 65mgZm2 となるよう 処理し、 到達板温 80でで乾燥した。 膜厚は約 0. 5 mであった。
( 5 ) 性能評価方法
実施例 7と同様にした。
結果を表 1 7、 1 8に示す。 表より明らかなように、 本発明品はいずれの金属 板に適用した場合にも優れた性能を示し、 かつクロム酸との酸化生成物が臭気を 発生する成分の有機重合体中における含有量が 20重量%以下であれば、 腐敗臭 は抑制される。
サンプル仕様
Figure imgf000048_0001
本:本発明例 比:比較例 1 8
Figure imgf000049_0001
実施例 9
( 1 ) 有機重合体ェマルジヨンの合成
表 1 4の A' 、 X' を用いた。
( 2 ) 水溶性 Z水分散性添加剤
以下の 6種類を用いた。 このうち 1 ) 、 2) 、 4) 、 5) 、 6) は所定量を樹 脂と混合 '攪拌した。 また、 3) は樹脂の合成方 を適宜調製することにより、 樹脂中に所定量を含有させた。
D EC :エチレンカーボネート
2) GTA: グルタル酸
3) OAA:ァクリル酸オリゴマー (操り返し単位 2〜20の混合物)
4) PMAA:ポリメタアクリル酸 (操り返し単位 30〜50の混合物)
5) GADM: グルタル酸ジメチルエステル
6) NB : n -B A 88重量%、 MA A 1 2重量%を実施例 1の合成法で ェマルジヨンにしたもの
(3) 有機重合体ェマルジヨンと添加剤の混合および最低成獏温度の測定 有機重合体ェマルジヨンと水溶性ノ水分散性添加剤を所定量ずつ混合し、 常温 で 1昼夜攪拌した。 この中から少量を用いて最低成膜温度を測定した。
(4) 樹脂クロメート組成物
上記の混合物を用いて、 部分還元クロム酸 (還元率 55%) を C r 03 換算で 9 g/ りん酸を H3 P O4 換算で 1 8 gZl、 有機重合体ェマルジヨンを固 形分で 54 g/1含有する樹脂クロメート組成物を建浴した。 水溶性ノ水分散性 添加剤の含有量は表 1 9および表 20に示した。
( 5 ) 金属板の種類
EG、 G I、 GAを用いた。
(6) クロメート処理方法
ロールコーターを用いて金属板に樹脂クロメート組成物を塗布し、 板温 6 O'C で乾燥した。 クロム付着量は約 25および 50mgZnf、 膜厚は 0. 4および 0. 8 tzmであった。
(7) 性能評価項目
実施例 1と同様にして、 平板 W食性、 加工部耐食性、 塗料二次密着性、 クロム 溶出性、 浴安定性を評価した。 ただし、 耐食性試験の塩水噴 S期間は、 平板耐食 性については EGが 1 0日、 G I、 0八が1 5日、 加工部耐食性については EG が 1 0日、 G I、 GAが 1 5日、 加工部 ¾食性については、 EG、 G K GAと も 5曰とした。
結果を表 1 9〜20に示す。
表 1 9
Figure imgf000052_0001
* 1 樹 fl 固形分に対する添加剤純分の重量%
*2 添加剤が X:耐食性劣化 厶:効果なし O:耐食性向上 ◎:その他の性能も向上
表 2 0
Figure imgf000053_0001
* 榭脂固形分に対する添加剤純分の重量%
産業上の利用可能性
本発明の樹脂クロメート組成物は浴安定性が優れ悪臭もないので、 作業効率が よく、 作業環境にも問題がない。 さらに、 この組成物からできる樹脂クロメート 処理金属板は、 腐敗臭を発生せず、 耐食性、 クロム難溶性、 耐アルカリ性、 塗料 密着性、 および外観品位に優れたものとなる。

Claims

請求の範囲
1 . (a) エチレン系不飽和化合物からなる有機重合体が水性媒体中に分散した有 接重合体ェマルジヨンと、 (b) 水溶性クロム化合物と、 (c) 1£酸とを主成分とす る樹脂クロメート組成物であって、
有機重合体 (a) 中のエチレン系不飽和カルボン酸成分 (al)の含有量が、 有機重合 体 Ca) (固形分) に対して 1 0重量 ¾超、 3 0重量 未潢、
水酸 I 含有エチレン系不飽和化合物成分 (a2)の含有量が、 有攆重合体 (a) (固形 分) に対して 0重量 以上、 3重量%未漪、 および
残都がカルボキシル基も水 S基も含まないエチレン系不飽和化合物成分 (a3)から なることを特徴とする樹脂クロメ一ト組成物。
2 . 有機重合体 (a) が、 エチレン系不飽和カルボン酸成分 (al) 1 0重量 ¾超、 3 0重量%未潢、 水酸基含有エチレン系不飽和化合物成分(a2) 0重 上、 3重 量%未溝からなり、 残 がカルボキシル基も水酸基も含まないエチレン系不铯和 化合物成分 (a3)からなる有槿共重合体であることを特 Sとする請求の範囲第 1項 記載の榭脂ク αメート組成物。
3 . 有機重合体 (a) が、 エチレン系不飽和カルボン酸成分と水酸基もカルボキシ ル基も含有しないエチレン系不^和化合物成分とからなる有機共童合体 (A) と、 水酸基含有ェチレン系不飽和化合物成分と水酸基も力ルボキシル基も含有しない ェチレン系不飽和化合物成分とからなる有機共重合体 (B) の混合物であることを 特徴とする請求の範囲第 1項記載の樹脂クロメート組成物。
- 4 . (a) エチレン系不飽和化合物からなる有機重合体が水性媒体中に分散した有 機重合体ェマルジヨンと、 ) 水溶性クロム化会物と、 (c) 鉱酸とを主成分とす る榭脂クロメ一ト組成物であって、 クロム酸水溶液およびクロメート皮膜からな る群れから選ばれる少なくとも一種中で炭素数が 3〜 7のモノカルボン酸を生成 する成分の含有量が、 有機重合体 (a) (固形分) 重量に対して 2 0重量 ¾以下で あることを特徵とする樹脂クロメート組成物。
5 . 有接重合体 (a) のうち、 炭素数 3〜7のモノカルボン酸を生成しない成分力、 炭素数 1、 2または 8以上であつて連鎮異性体を含む 1敏アルコールから合成さ れるエステルおよびエーテル、 任意の 2級アルコールから合成されるエステルお よびエーテル、 および任荩の 3級アルコールから合成されるエステルおよびエー テルからなる群れから隼ばれる 1種または 2種以上の化合物から成り、 かつ炭素 数 3〜 7のモノ力ルボン酸を生成する成分が、 炭素数 3〜 7の連縝異性体を含む 1級アルコールから合成されるエステルおよびエーテルからなる群れから選ばれ る 1種または 2種以上の化合物から成ることを特徴とする請求の範囲第 4項記載 の樹臛クロメート組成物。
6 . 炭素数 3〜 7のモノカルボン酸を生成しない成分が、 アクリル酸エステルお よびメタァクリル酸エステルの少なくともひとつであることを特徴とする請求の 範囲第 5項記載の樹脂ク メート組成物。
7 . 有接重合体 (a) が、 エチレン系不飽和カルボン酸成分 (al) 1 0重量 9tf超、 3 0重量 κ未满、 水 S基含有エチレン系不齒和化合物成分 (a2) 0重量%以上、 3重 量%未溝、 残部がカルボキシル基も水酸基も含まないエチレン系不飽和化合物成 分 (a3)からなることを特 Sとする請求の範囲第 5〜 6項のいずれかに記載の樹腊 クロメート組成物。
- 8 . (a) エチレン系不飽和化合物からなる有機重合体が水性媒体中に分 ¾した有 接重合体ェマルジヨンと、 ) 水溶性クロム化合物と、 ( 鉱酸と、 (d) 水溶性 または水分敢性添加物とを主成分とする樹脂クロメート組成物であつて、 かつ有 機重合体 (a) と水溶性または水分散性添加物 (d) との混合物から作成される有接 薄膜の最低成膜温度が 2 0 "C以下であって、 かつ有機重合体 (a) 単独から成る有 機薄膜の最低成膜温度よりも 2で以上低 、ことを特徴とする樹脂クロメート組成 物。
9 . クロム酸水溶液およびクロメート皮膜からなる群れから選ばれる少なくとも 一種中で炭素数 3〜 7の ¾ノカルボン酸を生成する成分の含有量が、 有機重合体 (a) (固形分) の重量に対して 2 0重量 ¾以下であることを特徵とする請求の範 囲第 8項記載の樹脂クロメート組成物。
1 0 . 有攆重合体 (a) が、 エチレン系不飽和カルボン酸成分 (al) 1 0重量%超、 3 0重量 ¾未満、 水酸基含有エチレン系不飽和化合物成分 (a2) 0重量 96以上、 3 重量 6朱潢、 残都がカルボキシル基も水酸基も含まないエチレン系不 fi¾和化合物 成分 (a3)からなることを特徽とする請求の範囲第 9項記載の榭脂クロメート組成
1 1 . 水溶性または水分散性添加物 (d) が、 炭素数 8以上のモノカルボン酸化合 物およびその誘導体、 任意のボリカルボン酸化合物およびその誘導体、 缲り返し 単位の数が 2以上、 2 0以下の任意の不齒和カルボン酸のオリゴマー、 アミ ド系 または環状力一ボネ一ト系の構造をもつ水溶性有機溶雄からなる群れから選ばれ る 1種または 2種以上の化合物であって、 かつ、 添加物 (d) の含有量が有饞重合 体 (a) (固形分) の重量に対し " 合計 2 0重量 ¾以下であることを特敏とする請 求の範囲第 9項記載の樹脂クロメート組成物。
- 1 2 . 有接重合体 (a) において、 下記式で与えられる T g total爐がー 4 0 eC以 上 2 0て以下であることを特敏とする請求の粗菌第 1〜1 1項のいずれかに記載 の樹脂クロメート組成物。 1/Tg total = ∑ 0i /Tg. ' · · (1)
i = 1
〔式中、 Tg totalは有槿重合体全体の Tgを、 Tgi は i成分の Tgを、 φ、 は i成分の容積分率(重量分率とほぼ同一) を、 nは単量体成分の総数を表す)
1 3. 金属扳上に請求項 1〜12のいずれかに記 ¾する樹脂クロメート組成物の 皮膜を、 金属ク πム換算で 5〜30 Omg/ms有することを特徴とする表面処 理金属板。
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