KR0143480B1 - 아연도금강판 코팅용 수지용액 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수지도포 강판 제조용 유기, 무기복합 수지용액에 관한 것으로, 수지용액중 유기 및 무기화합물의 구성 요소들을 달리하여, 수용성 우레탄 혹은 아크릴, 실리카졸, 실레인 화합물 및 티타늄 화합물의 유기화학적 결합의 조성을 갖도록 함으로써, 크로메이트 처리된 아연 도금강판상에 도포시 기존의 내식성과 제반물성을 확보하고, 도포성을 증가시킴과 동시에 수지가 경화하여 피막을 이루는 시간을 단축시켜 작업성 또한 증가된 수지강판 제조용 유기, 무기복합 수지용액을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중량%로, 수용성 아크릴수지 또는 우레탄수지중 선택된 1종:10-20%, 실리카졸:25-75%, 실레인화합물 및 티타늄화합물을 단독 또는 혼합으로:0.1-2.0%, 및 잔부:순수로 조성도는 작업성 및 도포성이 우수한 수지강판 제조용 유기, 무기 복합수지용액을 제공함을 그 요지로 한다.

Description

아연도금강판 코팅용 수지용액

본 발명은 수지도포강판 제조용 수지용액에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하층에 크로메이트 처리된 아연도금강판상에 유기성분과 무기성분이 동시에 함유된 복합수지처리시 내식성, 내지문성, 내용제성이 우수할 뿐만 아니라 도포피막의 빠른 경화로 작업성이 우수하고 밀착성이 증가되어 도포성이 우수한 아연도금강판 코팅용 수지용액에 관한 것이다.

일반적으로 유기, 무기 복합수지 처리는 아연도금강판의 후처리중 크로메이트 처리후 수용성이며 유기물과 무기물이 복합첨가된 것으로, 통상적인 크로메이트 처리를 행한 후 그 상층에 유기성분과, 무기성분 수지의 복합수지인 내지문피막을 형성시켜줌으로써 하층에는 크로메이트 피막, 상층에는 수지 피막의 복합구조를 갖는다. 따라서, 하층의 크로메이트의 방식효과와 상층의 수지피막이 갖는 자체의 부식장벽 효과에 의해 크로메이트 자체보다도 우수한 내식성을 갖게 된다.

수지피막의 원래 목적은 코일을 수요가가 가공, 절단하는 과정중 손의 지문자국을 방지하여 우수한 외관을 보유하는 것이었으나, 그 용도가 점차 증가되어 이제까지의 기본적인 요구사항을 넘어 내식성, 내용제성 및 가공성등의 다양한 품질이 요구되고 있고, 또한 강판의 생산현장에서는 빠른 시간내에 많은 양의 생산이 이루어질 수 있어야만 한다.

한편, 이러한 유기성분과 무기성분이 동시에 함유된 복합수지처리에 이용되는 복합수지처리용액은 실리콘을 포함한 실리콘 수지로 규소, 산소 및 유기관능기로 이루어져 있고 수지는 아크릴 에멀젼 및 에폭시경화제를 이용하고 있다. 이와 관련된 종래의 유기, 무기 복합수지용액 구성을 살펴보면 아연도금강판용으로 아크릴에멀젼, 습식 혹은 건식 상태의 실리카졸 및 크롬용액의 혼합 제조방법이 일본특개평 3-215681호 및 3-215682호에 제시되어 있으며 또한 내식성을 증가시키기 위하여 에폭시 수지, 아크릴, 폴리에스테르나 페놀수지의 혼합물이 일본특개소 55-51032호에 제시되어 있고 수용성 아크릴 수지에 의해 도포되는 방법등도 일본특개소 580224175호에 제시되었다.

상기의 종래기술은 공통적으로 수용성 아크릴수지, 에폭시수지 및 SiO₂형태의 실리카졸등을 사용하며 우수한 피막형성을 목표로 하고 있다.

이외에도 R-Si-(OR)₂의 구조를 갖는 유기작용의 화합물로서 실레인 화합물을 경화 플라스틱을 첨가하여 강판의 접착능의 향상을 도모하고자 하는 방법이 있는데, 그 대표적인 예로써 독일특허 제2,153,357호 및 미국특허 제4,146,585호등을 들 수 있다. 즉, 독일특허 제2,153,357호에 의하면 실레인 화합물을 이용한 폴리에스테르화합물의 접착제를 이용하여 접착능력을 향상시키는 방법이고, 미국특허 제4,146,585호에 의하면 비닐페인트에 함유된 실레인 화합물을 이용하여 광택 및 옥외 폭로성의 향상과 피복시 밀착성을 증대시키는 방법이다.

그러나 상기의 방법들에 의하여 제시된 수지조성을 강판상에 도포할 경우 주성분이 폴리에스테르 단독 혹은 비닐페인트 단독의 경우 수지피막에 의한 내지문성 혹은 내구성을 기대하기 어렵고, 수용성 아크릴 혹은 에폭시를 주성분으로 한 수지의 도포경우 내지문성과 피막자체의 내구성은 어느 정도 확보가능하나 강판상에 도포시 도포성이 부족하고 피막의 경화에 일정시간 및 일정온도 이상의 조건을 요구함으로써 실제 강판을 생산하는 공정에서는 생산량을 늘이는데 큰 장애가 된다.

이에, 본 발명자는 상기한 문제점을 해결하기 위하여 연구와 실험을 행하고 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 수지용액중에 함유 되는 화합물의 구성 요소들을 달리하여, 수용성 우레탄 혹은 아크릴, 실리카졸, 실레인 화합물 및 티타늄 화합물의 유기화학적 결합의 조성을 갖도록 함으로써, 크로메이트 처리된 아연도금강판상에 도포시 기존의 내식성과 제반물성을 확보하고, 도포성을 증가시킴과 동시에 수지가 경화하여 피막을 이루는 시간을 단축시켜 작업성 또한 증가된 수지강판 제조용 수지용액을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명은 중량%로, 수용성 아크릴수지 또는 우레탄 수지중 선택된 1종:10-20%, 실리카졸:25-75%, 실레인화합물 및 티타늄 화합물을 단독 또는 혼합으로:0.1-2.0%, 및 잔부:순수로 조성되는 아연도금강판 코팅용 수지용액에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 수지용액을 상기와 같이 조성함이 바람직하며, 그 이유는 다음과 같다.

상기 성분중 아크릴 수지 혹은우레탄 수지 에멀젼은 피막의 주성분을 이루는 성분으로써, 입자크기는 0.1-0.5㎛ 범위이며, 내식성, 내지문성에 기여한다.

본 발명에서 사용되는 아크릴 수지는 아크릴산(Acrylic acid), 메타크릴산(Methacrylic acid) 또는 이들 산의 에스테르나 아크릴로니트릴(Acrylonitrile)의 공중합체를 들 수 있는데, 이들은 1종 혹은 2종 이상 함유하여도 무방하다.

우레탄수지는 비스클로로포르메이트(bischloroformate)와 디아민(diamine)의 반응 혹은 디이소시아네이트(diisocyanate)와 디히드록시화합물(dihydroxy compound)과의 반응에 의해 제조될 수 있다.

이와같은 아크릴수지 혹은 우레탄 수지중 선택된 1종은 수용액중 총함량에 10-20wt%(이하, %로 표기)로 함유시킴이 바람직한데, 그 이유는 상기 수지의 함량이 10% 미만시 원하는 정도의 피막이 구성되지 못하여 내식성과 내지문성등의 물성에 부족하고, 20% 이상시 용액이 불안정하여 도포하여 이전에 경화되거나 수지점도의 증가로 강판상에 불균일하게 도포되어 부착량의 편차가 크게 되거나 수지를 도포시키는 롤-코터(roll-coater)의 작업률에 고형분이 흡착하여 작업능률을 감소시킬 수 있기 때문이다.

내식성의 향상에 큰 역할을 하는 실리카졸은 SiO₂의 졸(sol) 형태로, 실리카졸로써 함유량은 25-75%, 혹은 SiO₂함유량으로써 5-20%가 바람직한데, 그 이유는 상기 함량범위 미만의 경우 내식성 효과에 있어서 미흡하고, 범위 초과시 전 수지용액중의 고형분 증가로 인해 용액상이 불안정하여 도포이전 겔(gel)화 하기 쉽기 때문이다.

실레인화합물(silane coupling agent)은 유기규소 단량체로써 분자중 2종류 이상의 다른 반응기를 갖고 있는 것이 특징이다. 즉, 가수분해성 작용기는 무기접착물(유기, 실리카, 클레이등)과 접착하는 성질을 갖고 다른 작용기는 유기질 재료와 결합하는 성질을 갖기 때문에 상기 실레인 화합물은 무기질과 유기질 재료의 계면에서 가교역할을 한다.

본 발명에 사용된 실레인 화합물은 3-아미노프로필트리에톡시실레인(3-aminopropyltriethoxysilane), 3-글리시도실프로필트리에톡시실레인(3-Glycidoxylpropyltriethoxysilane), 3(트리메톡시실릴)프리폴메타크릴레이트[3-(Trimethoxysilly)propylmethacrylate] 및 N(2-아미노에틸)3-아미노프로필 트리메톡시실레인[N(2-Aminoethyl)3-aminopropyltrimethoxysilane] 등을 들 수가 있으며, 그 함량이 0.1% 미만의 경우 그 작용효과가 미흡하고, 2% 이상의 경우 각 유기작용기에 따라 차이가 있으나 24시간 이전에 경화되어 도포가 불가능하므로 그 함량은 0.1-2.0% 범위를 제한함이 바람직하다.

티타늄 화합물은 고분자 수지와 첨가화합물 및 크로메이트 처리강판과의 접착력을 증가시켜 도포성을 향상시키고 상기 화합물이 함유된 수지를 도포후 건조시 경화능력을 강화시키는 역할을 한다. 이러한 티타늄 화합물의 함량이 0.1% 미만시에는 도포성 및 경화능력 향상에 있어 미흡하고, 2.0% 이상시 도포이전 경화를 촉진시켜 부분적인 고형화를 일으키거나 강판에 도포후 각 부위에 따라 부착량 편차를 일으킬 수 있기 때문에 티타늄 화합물의 함량은 0.1-2.0% 범위로 제한함이 바람직하다.

티타늄 화합물은 (HOYO)₂Ti(OR)₂또는 (H₂NYO)₂Ti(OR)₂의 구조를 이루며 여기에서 Y 와 R은 탄화수소 그룹(hydro carbon group) 으로, 옥틸렌그리콜 티이타네이트(octylene glycol titanate), 트리에탄올 아민 티이타네이트(triethanolamine titanate), 이소프로필 트리옥틸 파이로포스페이토 타이타네이트(isopropyltri(dioctyl pyrophosphato)titanate), 이소프로필 트리노말 에틸 아미노 타이타네이트(isopropyl tri(N-ethylamino)titanate), 다이디옥틸 파이로포스페이토 에틸렌 타이타네이트(di dioctyl pyrophosphato ethylene titanate), 이소프로필 트리이소스테아릴 타이타레이트(isopropyl triisostearyl titanate)로 이루어지는 그룹중 선택된 1종 또는 2종 이상이 바람직하며, 그중에서도 특히 옥틸렌그리콜 타이타네이트(octylene glycol titante) 혹은 트리에탄올아민 타이타네이트(triethanolamine titanate)를 사용함이 보다 바람직하다.

한편, 본 발명에서 티타늄 화합물은 수지조성물상에서 단독으로 사용할 때에도 효과가 있으나 실레인화합물과 동시에 사용할 경우 더 우수한 효과를 보이며, 이는 이들 화합물간에 유기적인 결합이 생성되기 때문으로 티타늄 화합물과 실레인 화합물을 혼합하여 사용할 경우 그 함량은 상기 범위와 동일하다.

이하, 본 발명을 실시예를 통해 보다 구체적으로 설명한다.

[실시예1]

하기표 1과 같은 조성을 갖도록, 수용성 우레탄 혹은 아크릴과 실리카졸을 첨가하여 교반하고 실레인 화합물을 0.1-2.0% 첨가하여 수지용액의 온도가 80 정도로 15분간 가온하여 준 뒤 상온으로 식히며 교반하였다. 티타네이트 화합물의 첨가시 상기 공정중 실리카졸 첨가후 티타네이트를 첨가하였으며, 실레인과 티타네이트를 동시에 첨가시에는 먼저 실레인화합물을 첨가후 가온 및 냉각후 티타네이트를 첨가해주고 교반하였다.

상기 표 1과 같은 조성의 수지용액을 전기아연 도금부착량 40㎎/㎡, 크로메이트 부착량 10-15㎎/㎡ 이고 크기가 70 × 100㎜ 인 크로메이트 처리강판에 픽-업롤과 어플리케이터롤을 갖춘 롤-코터를 사용하여 하기표 2과 같은 수지 부착량으로 도포하여 최대 열풍온도 250도에서 6초 내지 8초간 건조된 시편에 대하여 내지문 피막의 품질특성을 평가하여 그 결과를 하기표 2에 나타내었다.

이때, 상기 내지문 피막의 품질특성은 내식성, 도장성, 내지문성, 내탈지성, 수지부착량 및 표면외관에 대하여 실시하여, 상기 내식성은 35도의 분위기하에서 분무압 1.1㎏/㎠, 분무량을 0.5ml/Hr/8㎠ 의 조건으로 행하였으며, 도장성은 메라민 알키드 소부도료(melamine alkyd baking type)로 도막두께 30um 로 도장하였으며 건조후 1㎜ × 1㎜, 100/100 의 바둑판 눈금시험으로 평가하였다. 내지문성은 백색와세린 도포전후의 표면색차 변화를 측정하여 평가하였고, 내탈지성(내용제성)은 아세톤상에서 초음파 탈지 15분후 표면외관 및 색차로 평가하였다. 부착량은 1:3 염산으로 수지피막을 박리한 후 피막무게를 측정하였다.

상기 표 2와 같이 본 발명의 범위를 만족하는 발명예(1-33)의 경우 각 도포재의 물성은 우수한 편이며, 수지함량이 10-20% 범위를 벗어나고 실레인 화합물과 티타늄 화합물을 더한 양이 총 용액당 2.0%를 초과하는 비교예(34-40)의 경우에는 수지가 경화하여 강판상에 도포가 불가능하였다. 특히, 실레인화합물과 티타늄화합물을 동시에 사용하여 제조시에는 강판상에 도포시 도포성이 우수하였으며 건조기로 열풍 건조시 이들 화합물을 전혀 첨가하지 않거나 단독으로 첨가시 소요되는 분위기 온도 250도, 8초의 건조 경화시간을 동일조건인 분위기 온도 250도에서 6초 정도로 단축시킬 수 있었다.

상술한 바와같이, 본 발명에 따른 수지조성물을 크로메이트 처리강판에 도포하면 내지문성, 내식성 및 내용제성 등을 확보하는 동시에 강판상에 도포성을 향상시키고 건조 및 경화시간을 단축시켜 작업성을 증가시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 중량%로, 수용성 아크릴수지 또는 우레탄 수지중 선택된 1종:10-20%, 실리카졸:25-75%, 실레인화합물 및 티타늄화합물을 단독 또는 혼합으로:0.1-2.0%, 및 잔부:순수로 조성되는 것을 특징으로 하는 아연도금강판 코팅용 수지용액
2. 제1항에 있어서, 상시 티타늄 화합물은 (HOYO)₂Ti(OR) 또는(H₂NYO)Ti(OR)₂의 구조를 이루며, Y와 R은 탄화수소그룹(hydrocarbon group)으로 이루어진 그룹중 선택된 1종임을 특징으로 하는 아연도금강판 코팅용 수지용액