(57)【要約】【課題】マイクロカプセルに内包された防錆剤成分の性能を効果的に引き出す防錆処理鋼板を提供する。【解決手段】鋼板表面に膜厚：０.３μｍ以上の塗膜が設けられており、防錆剤を内包したマイクロカプセルが１.０〜３０.０質量％の割合で塗膜に分散している。マイクロカプセルは、-ＮＨ基を有する化合物，-ＳＨ基を有する化合物，ベンゾトリアゾール，タンニン酸，水溶性金属塩等の防錆剤を内包し、外皮が融着で塗膜樹脂に一体化している。ベース樹脂，マイクロカプセル外皮の溶融温度をそれぞれＴ1，Ｔ2とするとき温度差ΔＴ(Ｔ1−Ｔ2)を±７０℃以下とし、(高い方の溶融温度Ｔ1，Ｔ2)と(低い方の溶融温度Ｔ2，Ｔ1＋７０℃)の範囲に設定した加熱温度Ｔ3で塗料を焼き付けることにより塗膜とマイクロカプセル外皮の融着一体化が図られる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板表面に設けられた膜厚：０.３μｍ以上の塗膜に防錆剤を内包したマイクロカプセルが分散しており、マイクロカプセルの分散量が１.０〜３０.０質量％の範囲にあり、マイクロカプセルの外皮が塗膜樹脂に融着していることを特徴とする加工部耐食性に優れた防錆処理鋼板。
【請求項２】
金属表面に反応し又は吸着して保護膜を形成する極性化合物，防錆油，気化性防錆剤から選択された一種又は二種以上を防錆剤とする請求項１記載の防錆処理鋼板。
【請求項３】
塗膜のベース樹脂がウレタン系，アクリル系，エポキシ系，オレフィン系から選ばれた一種又は二種以上であり、ベース樹脂の溶融温度に応じてマイクロカプセルの外皮樹脂がウレタン系，アクリル系，エポキシ系，オレフィン系から選択されており、ベース樹脂の溶融温度Ｔ1，マイクロカプセル外皮の溶融温度Ｔ2との間の温度差ΔＴ(Ｔ1-Ｔ2)が±７０℃の範囲にある請求項１記載の防錆処理鋼板。
【請求項４】
ベース樹脂の溶融温度Ｔ1とマイクロカプセル外皮の溶融温度Ｔ2との温度差ΔＴ(Ｔ1-Ｔ2)を±７０℃以下とし、(高い方の溶融温度Ｔ1又はＴ2)と(低い方の溶融温度Ｔ2又はＴ1＋７０℃)との間に加熱温度Ｔ3を設定し、焼付け乾燥時の加熱でベース樹脂にマイクロカプセル外皮を融着させることを特徴とする防錆処理鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工起因の塗膜欠陥が発生しても欠陥部を起点とする腐食が抑えられた防錆処理鋼板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
腐食環境で使用される鋼板，めっき鋼板の耐食性を改善するため、化成処理，防錆塗装等、種々の防錆処理が採用されている。
化成処理では、Ｃｒ6+，Ｍｏ5+等の犠牲防食作用を有する成分を含む化成皮膜を鋼板表面に形成している。Ｃｒ6+，Ｍｏ5+等は化成皮膜に自己修復作用を付与し、機械的衝撃，引掻き，摺擦等で化成皮膜が破損して下地鋼が露出した場合でもＣｒ6+，Ｍｏ5+等の溶解・再析出によって下地露出部の化成皮膜が修復される。しかし、大半の化成皮膜が潤滑性(摺動性)に乏しい無機系であるため、加工可能な形状に大きな制約が加わる。
【０００３】
潤滑性(摺動性)に優れた有機塗膜に犠牲防食作用を有する防錆剤成分を添加する方法も検討されている。しかし、防錆力の強い防錆剤は、塗膜を構成する樹脂の官能基とも反応しやすく、貯蔵安定性の観点から塗料に添加可能な量に限りがあり、十分な加工部耐食性に必要な添加量を確保できない。極性をもたない樹脂に添加することも考えられるが、非極性樹脂をベースとする塗膜では下地鋼に対する密着力や耐水性に乏しい。
【０００４】
防錆能力を有する非揮発性油を内包したマイクロカプセルを塗膜に分散させることも知られており(特許文献１)、次のメカニズムで塗膜欠損部が補修されると考えられている。機械的衝撃や引掻き等で塗膜が破壊された場合、塗膜に含まれているマイクロカプセルも同様に破壊されて非揮発性油が流出して塗膜欠損部に油膜を形成する。また、破壊したマイクロカプセル周囲の樹脂又はエラストマーが非揮発性油に溶解し、塗膜の流動性が高まる結果、欠損部に塗膜が再形成される。
【特許文献１】特開昭62-79277号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マイクロカプセルを分散させた有機系塗膜は、加工性が良好で優れた防錆能も期待できるが、マイクロカプセルに内包されている非揮発性油の効能を発揮させるために塗膜欠損部にあるマイクロカプセルの破胞が必要である。ところが、曲げ加工や引張加工等の際にマイクロカプセルに直接力が加わらないと破胞しないので、内包している非揮発性油を塗膜欠損部に供給できない。塗膜に対する親和性が乏しいマイクロカプセルでは、塗膜欠損部からカプセルごと脱落することもあり、この場合にも非揮発性油を塗膜欠損部に供給できない。
【０００６】
本発明者等は、塗膜に分散させたマイクロカプセルの機能を効果的に引き出すため、マイクロカプセルの分散形態を種々調査・検討した。その結果、塗膜樹脂に強固に結合した状態でマイクロカプセルを分散させると、曲げ加工や引張加工時に塗膜が破壊するとき塗膜の破壊と同時にマイクロカプセルも破胞し、内包されていた防錆剤が塗膜欠損部に確実に供給されることを見出した。
【０００７】
本発明は、かかる知見をベースに完成されたものであり、塗膜に分散しているマイクロカプセルの外皮を塗膜樹脂に融着させてマイクロカプセルを塗膜に一体化させることにより、塗膜破壊時にマイクロカプセルも破胞して塗膜欠損部に内包物を確実に供給し、塗膜欠損部の修復作用を高めた防錆処理鋼板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の防錆処理鋼板は、鋼板表面に膜厚：０.３μｍ以上の塗膜が設けられており、防錆剤を内包したマイクロカプセルが１.０〜３０.０質量％の割合で塗膜に分散している。塗膜のベース樹脂に使用されるウレタン，アクリル，オレフィン等との関連でマイクロカプセル外皮の材質が選択されるが、同系統の樹脂が好ましく、ベース樹脂の溶融温度Ｔ1，マイクロカプセル外皮の溶融温度Ｔ2との間の温度差ΔＴ(Ｔ1-Ｔ2)が±７０℃の範囲にある樹脂が好適である。
【０００９】
防錆剤には、水系，溶剤系や気体，液体，固体の状態を問わず金属表面と反応して保護膜を形成する成分，極性基を有する化合物，金属表面に吸着する成分等が使用される。
本発明の防錆処理鋼板は防錆剤内包マイクロカプセルを分散させた塗料を塗布し焼成することにより製造されるが、ベース樹脂，マイクロカプセル外皮の溶融温度をそれぞれＴ1，Ｔ2とするとき温度差ΔＴ(Ｔ1−Ｔ2)を±７０℃以下とし、(高い方の溶融温度Ｔ1又はＴ2)と(低い方の溶融温度Ｔ2又はＴ1＋７０℃)の間に設定した加熱温度Ｔ3で塗料を焼き付けることが好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の防錆処理鋼板は、マイクロカプセルを分散させた塗膜が鋼板表面に形成されているが、マイクロカプセル外皮は塗膜樹脂に融着で一体化している。
ベース樹脂の溶融温度Ｔ1，マイクロカプセル外皮の溶融温度Ｔ2との間の温度差ΔＴ(Ｔ1-Ｔ2)を±７０℃以下にしておくと、焼付け時の熱でベース樹脂にマイクロカプセル外皮が融着一体化する。
【００１１】
塗膜のベース樹脂とマイクロカプセル外皮の材質的な組合せ及び塗料の焼付け条件を制御することにより、マイクロカプセルが塗膜と一体化され、加工時の塗膜破壊に併せたマイクロカプセルの破胞が確実になる。そして、破胞したマイクロカプセルから流出した防錆剤で塗膜欠損部が補修され、塗膜欠損部を起点とする腐食の発生が抑えられる(図１)。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明が適用される鋼板は、鋼種やめっき種に特段の制約が加わるものではないが、めっき層が硬くＨＶ値で１００を超えるような合金めっき等、軽度の加工によってもクラックが入りやすいめっき層ほどマイクロカプセル分散効果が顕著になる。具体的には、５５％Ａｌ-Ｚｎ合金めっき鋼板，Ｚｎ-Ａｌ-Ｍｇ合金めっき鋼板等が挙げられる。
マイクロカプセルが分散した塗膜は、ベース樹脂にマイクロカプセルを配合した塗料から成膜される。樹脂種を問われることなくウレタン，アクリル，オレフィン等が塗膜のベース樹脂に使用可能であるが、加工性の観点から比較的延性に優れたウレタン樹脂が好ましい。
【００１３】
マイクロカプセルとしては、塗料のベース樹脂エマルジョンから内包物を完全に遮断できる樹脂系の外皮をもつことが必要である。外皮の樹脂は、常温で固相を呈し、塗料のベース樹脂の溶融温度Ｔ1との間の温度差ΔＴ(Ｔ1-Ｔ2)が±７０℃以下となる溶融温度Ｔ2に設定されている。
【００１４】
焼付けに際しては、塗膜のベース樹脂及びマイクロカプセル外皮が溶融状態になるようにベース樹脂の溶融温度Ｔ1，マイクロカプセル外皮の溶融温度Ｔ2何れよりも高い加熱温度Ｔ3が設定される。しかし、溶融温度Ｔ1，Ｔ2を大きく超える加熱温度Ｔ3では、ベース樹脂，外皮樹脂の変質をきたし易い。そのため、加熱温度Ｔ3は、低い方の溶融温度Ｔ1，Ｔ2よりも７０℃高い温度を上限とする。また、加熱変質がない条件下でベース樹脂，マイクロカプセル外皮樹脂を確実に溶融流動させるため、ベース樹脂，マイクロカプセル外皮の溶融温度Ｔ1，Ｔ2の温度差ΔＴ(Ｔ1-Ｔ2)を±７０℃以下とする。
【００１５】
ウレタン，メラミン，オレフィン，エポキシ等、何れの樹脂もマイクロカプセル外皮に使用できる。しかし、無機酸化物系の外皮では微細な孔があるため、内包物が徐放され塗料の貯蔵安定性が悪くなるので好ましくない。ウレタン樹脂をベースとする塗料では樹脂特性の類似したウレタン樹脂をマイクロカプセル外皮に使用することが好ましい。
【００１６】
マイクロカプセルには、-ＮＨ基，-ＳＨ基等を有する化合物や一般的な防錆油，気化性防錆剤のように金属表面に吸着される物質、クロム酸，リン酸等の水溶性塩のように金属表面と反応して保護膜を形成する物質が内包される。-ＮＨ基を有する化合物としてはイソプロピルアミン，オクチルアミン，セシルアミン等があり、-ＳＨ基を有する化合物としてはイミダゾールチオール，ベンズイミダゾールチオール，チオ尿素等がある。ベンゾトリアゾール，タンニン酸等の有機化合物やＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ等の金属を含む化合物も内包剤として使用できる。
【００１７】
マイクロカプセルは、樹脂塗膜の膜厚より小さな粒径をもつことが好ましい。膜厚より大きな粒径では、樹脂塗膜やめっき層に損傷を与えない程度の軽微な衝撃でもマイクロカプセルが破胞することがあり、加工による塗膜欠損部の補修に必要な防錆剤が不足しがちになる。
マイクロカプセルは、有効量の防錆剤が塗膜に存在するように１.０〜３０.０質量％の割合で樹脂塗料に配合される。１.０質量％未満では加工部に流出する防錆剤が不足し、必要とする加工部耐食性が得られない。逆に３０.０質量％を超える配合量では、塗料中でマイクロカプセルが沈殿或いはゲル化しやすくなり、貯蔵安定性，塗布性が劣化する。なお、めっき層の硬さがＨＶ：１００を超え、軽度の加工でクラックが多発する材料では、３.０質量％以上のマイクロカプセルを配合することが好ましい。
【００１８】
樹脂塗料には、マイクロカプセルの他に、多大な加工カジリやアブレーション等による局部的な圧損を防止するため潤滑剤を添加することもできる。潤滑剤としては、マイクロカプセルの粒径より大きなサイズ又は塗膜表層にブリードする物質が好ましい。マイクロカプセルの粒径が樹脂塗膜の膜厚より大きいと、樹脂塗膜から頭出ししたマイクロカプセルを保護する上でマイクロカプセルの粒径より大きな粒径の潤滑剤が有効であり、また樹脂皮膜及びカプセル表層を潤滑剤で覆う(ブリードする)ことも皮膜やカプセルの保護に有効である。更に、塗料の貯蔵安定性が維持される範囲で他の防錆剤を添加しても良い。他の防錆剤としては、マイクロカプセルの内包物と同じ防錆剤も使用できる。
【００１９】
調製された樹脂塗料は、前処理された塗装原板にロールコート法，ハケ塗り，静電分散法等で塗布される。そして、(高い方の溶融温度Ｔ1，Ｔ2)と(低い方の溶融温度Ｔ2、Ｔ1＋７０℃)との間の加熱温度Ｔ3で塗料を乾燥させることにより、マイクロカプセル外皮が塗膜に融着一体化される。加熱温度Ｔ3としては溶融温度Ｔ1，Ｔ2の何れよりも高い必要があるが、高すぎる加熱温度Ｔ3はベース樹脂又はマイクロカプセル外皮の軟化を著しく進行させ、マイクロカプセルから内包物が膜外に流出する原因になる。そのため、低い方の溶融温度Ｔ1，Ｔ2と加熱温度Ｔ3との間の温度差を＋７０℃以下に設定する。
【実施例１】
【００２０】
ポリエチレンワックス：２質量％，シリカゾル：１０質量％と共に粒径：５μｍのマイクロカプセルを溶融温度Ｔ1：１６０℃のウレタン樹脂エマルジョンに添加し、樹脂塗料を調合した。
マイクロカプセルとしては、界面重合法で水溶性塩をウレタン系樹脂で被覆したマイクロカプセル(表１)を使用し、内包する水溶性塩を疎水性溶剤に乳化分散する際の攪拌速度で粒径を調節した。マイクロカプセル外皮の溶融温度Ｔ2は、外皮に用いるイソシアネート(ウレタン樹脂原料)の反応時間で調節した。
【００２１】
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【００２２】
調製された塗料を密閉容器に入れ、４０℃の保管庫に一ヶ月保持した後で塗料を観察した。一ヶ月保管後にも調製直後と同じ性状の塗料を○，沈殿又はゲル化が検出された塗料を×として貯蔵安定性を評価した。
ＨＶ：１５０，片面当りめっき付着量：４５ｇ／ｍ2のＺｎ-Ａｌ-Ｍｇ合金めっき鋼板，ＨＶ：６０，片面当りめっき付着量：４５ｇ／ｍ2のＺｎめっき鋼板を塗装原板に用い、脱脂・洗浄後に塗料を塗布し焼成することにより乾燥膜厚：１０μｍの樹脂塗膜を形成した。
【００２３】
得られた防錆処理鋼板から試験片を切り出し、以下の加工で塗膜に欠陥を導入し、塩水噴霧を２４時間継続した後で加工部を観察した。そして、発錆のない試験片を◎，僅かに白錆が発生した試験片を○，著しい白錆が発生した試験片を△，一部に赤錆が発生した試験片を×として加工部耐食性を評価した。
(1) 加工カジリ部：ドロービード加工(ビード先端Ｒ：０.５ｍｍ，荷重：０.５ｋＮ)
(2) 引掻き疵部：カッターナイフで素地に達する疵を付けた
(3) 曲げ加工部：Ｖ曲げ(先端Ｒ：０.５ｍｍ)
【００２４】
試験結果を、塗装原板，マイクロカプセル，塗料焼付け温度と共に表２(本発明例)，表３(比較例)に示す。
表２から明らかなように、本発明に従った防錆処理鋼板では、何れの加工部耐食性も優れており、塗膜に一体化したマイクロカプセルの効果が窺われる。マイクロカプセルを分散させた塗料も貯蔵安定性に優れ、長期保管に起因する塗装性の低下も生じなかった。
【００２５】
他方、塗膜のベース樹脂又はマイクロカプセル外皮の溶融温度Ｔ1，Ｔ2より低い温度Ｔ3で塗料を乾燥した比較例１，４，７では、マイクロカプセルが塗膜に十分溶着せず、塗膜の損傷にマイクロカプセルの破胞が伴わないため加工損傷部の耐食性に劣っていた。逆に、(Ｔ1，Ｔ2＋７０℃)を超える高温Ｔ3で塗料を加熱した比較例２，５，６，８では、マイクロカプセルやマイクロカプセル内包物が塗膜外に流出したため、十分な加工部耐食性が得られなかった。また、過剰量のマイクロカプセルを配合した比較例３では、塗料がゲル化して塗装に使用できなかった。
【００２６】
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【００２７】
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【実施例２】
【００２８】
溶融温度Ｔ1：１６０℃のウレタン樹脂を塗膜のベース樹脂とし、ウレタン樹脂エマルジョンにポリエチレンワックス：２質量％，シリカゾル：１０質量％，クロム酸水溶液を溶融温度Ｔ2：１６０℃のウレタン樹脂外皮に内包したマイクロカプセル：１０質量％を添加し混練することにより塗料を用意した。
【００２９】
調製後の塗料について、実施例１と同様に貯蔵安定性を調査した。また、溶融Ｚｎ-Ａｌ(６質量％)-Ｍｇ(３質量％)合金めっき鋼板上に塗布し乾燥させることにより、種々の膜厚の塗膜を形成した。得られた防錆処理鋼板を実施例１と同じ試験に供し、加工部，平坦部の耐食性を調査した。
【００３０】
表４の調査結果にみられるように、塗膜が０.１μｍと薄い塗膜(比較例１〜３)ではマイクロカプセルの配合によっても十分な平坦部耐食性が得られず、０.３μｍ以上の膜厚が必要なことが判る。また、塗膜に分散させるマイクロカプセルは塗膜の膜厚より小さな粒径であることが好ましく、膜厚より大きな粒径のマイクロカプセルを分散させた場合に加工部耐食性が劣っており、加工時や加工準備時に塗膜が損傷を受けると内包物が流出することが窺われる。
【００３１】
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【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上に説明したように、耐食性向上に寄与するマイクロカプセルを塗膜に分散させた防錆処理鋼板において、塗膜にマイクロカプセルを融着一体化させると加工時や加工取扱い時に塗膜の破断に応じてマイクロカプセルの外皮が破胞する。外皮破胞に伴って滲み出た内包物が塗膜欠損部を補修するため、加工後の耐食性が良好に保たれ、美麗な表面を維持する塗装鋼板として重宝される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】塗膜に分散させたマイクロカプセルが破胞し、塗膜欠損部に防錆剤の薄膜を形成する過程を説明する模式図
【図１】
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