KR100265892B1 - 수성 윤활수지용액 제조 및 이를 이용한 강판 표면처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수성 윤활수지용액 제조 및 이를 이용한 강판 표면처리방법에 관한 것으로, 특히 에폭시수지는 분자량이 350∼7000, 에폭시 함량이 150∼3000인 비스페놀계에폭시수지이고, 에폭시기 양쪽 말단의 지방족 에스테르부는 2염기산계의 지방족 화합물로서 아질리익산, 아디피산, 돌유지방산 중합체인 다이머산 등과 단판능성 지방산으로서 연실유 지방산, 탈수 피마자유, 코코넛오일 지방산, 대두유 지방산, 돌오일 지방산, 올레익산, 티놀레익산 등에 의해 구성되는 것으로서, 단독 혹은 혼합사용으로 에폭시수지 100중량부에 대해 5∼150중량부로 구성되며, 아크릴부로는 아크릴산, 메틸메타크릴레이트, 2-히드록시 에틸메라크릴레이트, 메타크릴산, 에틸 아크릴레이트, 에틸메라크릴데이트, 비닐아세테이트, 스티렌을 둘 또는 그 이상을 혼합사용하여 에폭시수지 100중량부에 대해 아크릴부가 50∼250중량부가 되도록 그라프드중합에 의한 열 경화형 에폭시-에스테르 그라프트 아크릴레이트 수지를 제조하는 단계; 상기 제조된 수지에 디메틸메타놀아민, 트리에틸아민 및 암모니아수로 구성되는 그룹으로부터 선택된 중화제를 첨가하여 카르복실기를 중화시켜 상기 수지물 수용화시키면서 중화반응 완료 후 상기 수지를 순수로 희석하여 수지고형분이 35∼40중량부%가 되도록 구성 수지용액을 제조하는 단계와; 상기 제조된 수지에 가공성을 향상시키기 위해 수성 우레탄 수지로서 상용화된 네델란드 제네카(ZENECA)사의 지방족 편성 폴리우레탄, 방향족 폴리에테르 편성 폴리우레탄, 지방족 폴리카브네이트디온 편성 폴리우레탄 등에서 선택된 우레탄 수지를 고형분 비로서 상기 제조된 에폭시-에스테르 그라트 아크릴레이트수지 고형분 100중량부에 대해 10∼150중량부를 첨가 혼합한 다음 순수로서 수지고형분이 10∼35중량%가 되도록 한 브렌딩수지용액을 제조하는 단계와; 상기 제조된 수지용액에 윤활제로 롤레핀계 왁스와 폴리에틸렌계 왁스, 편성 폴리에틸렌계 왁스로 구성되는 그룹으로부터 선택되 SCHLTH 1종 및 이들의 혼합물을 혼합하여 수지고형분 100중량부당 5∼25중량부 및 내식성향상 및 도장성향상을 위해 유화분산된 실리케이트나 콜로이달형태의 실리카를 수지고형분 100중량부당 10∼70중량부 및 아미노수지계, 블록이소시안계 및 요소수재로 구성된 그룹으로부터 선택된 경화제를 수지고형문 100중량부당 4∼20중량부 첨가혼합하는 단계와; 상기 제조된 수지에 도장성 향상을 위해 r-글리시복시 프로필 트리메톡시실란, r-글리시복시 프로필 메칠디메독시실란, r-메타크릴록시 프로필 트리메독시실란 등으로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 1종의 실란커플링제를 전체용액 고형분에 대해 0.05∼2%를 첨가혼합하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 수성 윤활수지용액 제조방법에 관한 것이다.

또한 수성 윤활수지용액을 건조피막 두께가 0.5∼5㎛가 되도록 도포한 후 강판온도 140∼200℃로 소부처리함을 특징으로 하는 강판 표면처리방법에 관한 것이다.

Description

수성 윤활수지용액 제조 및 이를 이용한 강판 표면처리방법

본 발명은 수성 윤활수지용액 제조 및 이를 이용한 강판 표면처리방법에 관한 것으로, 특히 강판의 표면 윤활성 및 가공성이 우수한 수성 윤활수지용액 제조 및 이를 이용한 강판 표면처리방법에 관한 것이다.

일반적으로 가전, 건재, 자동차 등의 내식성이 요구되는 용도에 많이 사용되고 있는 아연 또는 아연 합금제 전기도금강판은 통상 방청유를 도포하여 코일 또는 강판 상태로 출하된 후 수요가의 가공공정을 거치게 되고, 가선용으로 주로 사용되고 있는 내치문강판의 경우는 방청유도유를 실시하지 않고 수요가의 가공공정을 거치는데, 프레스가공시 크랙발생을 방지하고 가공성을 높이기 위하여 고점도의 가공유(윤활유) 사용이 필수적으로 수반되어 도유작업시 가공유 비산에 의한 작업환경의 문제점, 차공정인 탈지시 탈지불량에 의한 화성처리성 저하 및 도장불량품의 발생소지가 있고 특히, 탈지에 사용되는 유기용제는 작업장의 환경오염분 아니라 대기 오존층 파괴라는 환경문제를 야기시키는 원인이 되고있어 이미 선진국에서는 생산공정중에 유기용제를 사용한 제품에 대해 규제하고 있고, 국내에서도 VOC배출규제가 날로 강화되고 있는 실정이다.

또한, 내지문강판의 경우는 수요가의 가공공정중에 수지피막 특성상 표면윤활성의 부족에 기인하여 가공후 표면이 검게 변하는 흑화현상이 발생하거나 스크레치가 심하게 발생되는 등 가공후 표면결함에 많은 문제가 발생되고 있다.

본 발명은 이와 같이 환경에 직접적으로 문제시되는 탈지공정의 생략을 가능케 한 제품이라는 점과 기존 가공유 도유시 보다 가공성이 우수할 뿐 아니라, 기존의 내지문강판과 동등한 수준의 내지문성을 발휘하면서 가공 후 표면외관이 우수한 특징을 지니고 있다.

한편 일본 특허공개공보 평5-138120에는 용제계수지를 사용함에 따라 수성수지에 비하여 윤활제 및 방청제 등의 첨가제와의 상용성 및 용액 안정성이 우수한 열 정화성 용제계수지를 골격으로 하는 윤활용액으로 처리 뒤 아연도금강판에 대하여 게시되어있다.

이외에도 일본특허공개공보 평4-0130189, 평4-44840, 평3-71836, 평3-16726등에는 강판에 윤활특성을 부여하기 위한 윤활용액이 제안되어 있다.

그러나, 상기 방법들중 일본 특허공개공보 평5-138120과 같이 용제계수지를 사용하는 경우에서는 용제사용에 따라 화재위험성, 작업환경의 열화 및 용제상에 따른 공해문제를 여전히 감소시킬 수 없는 단점이 있다.

또한, 기타 여러공지기술에서는 사용된 수지를 명기함에 있어서, 용제계인지 수성제지를 분명히 명기하지 않고 범용수지물의 명칭만을 나열하고 있으므로서 같은 명칭의 수지로서 용제재로 하는 것과 수성으로 하는 것에는 첨가제와의 상응성뿐 아니라 수지자체의 특성차이가 현저함은 잘 알려진 사실임으로 윤활강판에 대한 전체적인 특징을 고유하게 부여하기가 곤란한 점이 있다.

대한민국 특허공개번호 95-66223은 에폭시 그라프트 아크릴수지에 다양한 왁스 및 실란커플링제를 사용하여 가공성 및 도장성이 우수한 윤활강판 제조에 관한 사항으로 표면윤활성측면에서 본 발명품의 마찰계수 0.06수준에는 크게 미치지 못하고 수지고분자의 구조상 피막의 강도는 높으나 유연성이 결여되어 다소 브리틀(Brittle)하여 신가공시 가공정도에 따라 피막이 부서지는 위험성을 내제하고 있다.

본 발명은 종래와 수지의 구조가 다른 새로운 수지를 합성한 다음 주요조성물을 함유시킨 윤활수지용액을 제조하여 표면윤활성 및 가공성이 우수하고 유연한 피막을 형성함으로써 첨가공시에도 가공후 흑화현상 및 스크레치성 표면결함이 없는 윤활강판을 제조함을 주목적으로 한다.

즉, 윤활강판의 고유특성인 가공시 윤활유 도유 및 탐지공정을 필요로 하지않고 작업성이 개선되며, 수성도포액을 사용함으로서 화재위험성 및 용제휘발에 따른 환경 공해가 크게 감소되며, 윤활강판으로서 표면윤활성 및 가공성, 내식성이 우수하고 기존의 박막수지피복강판에 상응하는 도장성이 우수한 수성윤활수지용액을 제조함에 있어 수지합성과 여러첨가제를 혼합한 윤활수지용액의 제조방법을 이용하여 수성 윤활수지용액 제조 및 이를 이용한 강판 표면처리방법제공함에 그 목적이 었다.

제1도는 윤활제 종류 및 함량에 따른 마찰계수를 나타내는 그래프이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 븐 발명은 에폭시수지는 분자량이 350∼7000, 에폭시 함량이 150∼3000인 비스페놀계에폭시수지이고, 에폭시기 양쪽 말단의 지방족 에스테르부는 2염기산계의 지방족 화합물로서 아질리익산, 아디피산, 돌유지방산 중합체인 다이머산 등과 단판능성 지방산으로서 연실유 지방산, 탈수 피마자유, 코코넛오일 지방산, 대두유 지방산, 돌오일 지방산, 올레익산, 티놀레익산 등에 의해 구성되는 것으로서, 단독 혹은 혼합사용으로 에폭시수지 100중량부에 대해 5∼150 중량부로 구성되며, 아크릴부르는 아크릴산, 메틸메타크릴레이트, 2-히드록시 에틸메라크릴레이트, 메타크릴산, 에틸아크릴레이트, 에틸메라크릴데이트, 비닐아세테이트, 스티렌을 둘 또는 그 이상을 혼합사용하여 에폭시수지 100중량부에 대해 아크릴부가 50∼250중량부가 되드록 그라프드중합에 의한 열 경화형 에폭시-에스테르그라프트 아크릴레이트 수지를 제조하는 단계; 상기 제조된 수지에 디메틸메타놀아민, 트리에틸아민 및 암모니아수로 구성되는 그룹으로부터 선택된 중화제를 첨가하여 카르복실기를 중화시켜 상기 수지물 수용화시키면서 중화반응 완료 후 상기 수지를 순수로 희석하여 수지고형분이 35∼40중량부%가 되도록 구성 수지용액을 제조하는, 단계와; 상기 제조된 수지에 가공성을 향상시키기 위해 수성 우레탄 수지로서 상용화된 네델란드 제네카(ZENECA)사의 지방족 편성-폴리우레탄, 방향족 폴리에테르 편성 폴리우레탄, 지방족 폴리카브네이트디온 편성 폴리우레탄 등에서 선택된 우레탄 수지를 고형분 비로서 상기 제조된 에폭시-에스테르 그라트 아크릴레이트수지 고형분 100중량부에 대해 10∼150중량부를 첨가 혼합한 다음 순수로서 수지고형분이 10∼35중량%가 되도록 한 브렌딩수지용액을 제조하는 단계와; 상기 제조된 수지용액에 윤활제로 롤레핀계 왁스와 폴리에틸렌계 왁스, 편성 폴리에틸렌계 왁스로 구성되는 그룹으로부터 선택되 SCHLTH 1종 및 이들의 혼합물을 혼합하여 수지고형분 100중량부당 5∼25중량부 및 내식성향상 및 도장성향상을 위해 유화분산된 실리케이트나 콜로이달형태의 실리카를 수지고형분 100중량부당 10∼70중량부 및 아미노수지계, 블록이소시안계 및 요소수재로 구성된 그룹으로부터 선택된 경화제를 수지고형문 100중량부당 4∼20중량부 첨가혼합하는 단계와; 상기 제조된 수지에 도장성 향상을 위해 r-글리시복시 프로필 트리메톡시실란, r-글리시북시 프로필 메칠디메독시실란, r-메타크릴록시 프로필 트리메독시실란 등으로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 1종의 실란커플링제를 전체용액 고형분에 대해 0.05∼2%를 첨가혼합하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 수성 윤활수지용액 제조방법를 제공한다.

또한 본 발명은 수성 윤활수지용액을 건조피막 두께가 0.5∼5㎛가 되도록 도포한 후 강판은 도 140∼200℃로 소부처리함을 특징으로 하는 강판 표면처리방법를 제공한다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 윤활수지용액을 제조함에 있어서, 먼저 에폭시수지부와 지방족 에스테르부가 에폭시수지 100중량부에 대해 5-150중량부가 되도록 하고 여기에 아크릴수지부가 에폭시수지 100중량부에 대해 50-250중량부인 에폭시-에스테르 그라프트 아크릴레이트수지를 제조한다.

이때, 에폭시로는 분자량이 350-7000, 에폭시 당량이 150-3000인 비스페놀계 에폭시를 사용하고 지방산에 의한 에스테르화는 에폭시기 양쪽 말단에 2염기산계의 지방족화합물로서 아진라익산, 아디픽산, 들유지방산 중합체인 다이머티산 등이 있으며, 단관능성 지방산으로서 면실유 지방산, 탈수 피마자유, 코고넛오일 지방산, 대두유 지방산, 들오일 지방산, 올레익산, 리놀레이산 등에 의해 구성되는 것으로 단독 혹은 혼합사용으로 에폭시수지 중량부 100에 대해 5-150중량부로 구성되는 수지를 먼저 합성한 다음, 아크릴부로는 아크릴산, 메틸메타크릴레이트, Z-히드록시 에틸메타크릴레이트, 메타크릴산, 에틸아크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 비닐아세테이트, 스티렌을 둘 또는 그 이상으로 혼합사용하여 에폭시수지 100중량부에 대해 아클릴부가 50-250중량부가 되도록 하여 그라프트 공중합을 실시함으로써 열 경화형 에폭시-에스테르 라프트 아크릴레이트수지를 제조한다.

이때, 아크릴 모노머의 선택은 산가가 20-150mg KOH/g의 범위가 유지될 수 있도록 고려되어야 하는데, 산가가 20mg KOH/g이하가 되면 수용화가 어려워지고 150mgKOH/g이상이 되면 내식성 및 내수성이 크게 감소된다.

여기서 사용되는 용매로는 일반적인 셀로솔부계, 케톤계, 디메틸포롬아마이드 등을 1종 혹은 혼합사용하였고 피옥사이드계의 중합 개시제를 적량 사용하였다.

그리고 유기용매의 함량은 가능한 적을수록 바람직함으로 합성후 고형분이 최소 60중량% 이상이 되도록 한다.

상기 수지제조에 있어서, 에폭시 올리고머의 분자량이 350이하일 경우에는 피막이 부서지기 쉽고 7000이상일 경우에는 수용화를 위한 변성이 어려워진다. 지방산에 의한 에스페르화시 에폭시수지 중량부 100에 대해 지방족 에스테르부가5이하이면 바람직한 피막의 유연성을 얻기가 곤란하고 150중량부 이상이면 접착력이 감소하고 피막이 지나치게 무르게되어 가공시 피막이 밀리거나 쉽게 스크레치가 발생한다. 아크릴모노머에 의한 아크릴부는 에폭시 중량부 100에 대해 50중량부 이하의 경우에서는 바람직한 수용화가 곤란해지며 250중량부 이상에서는 가공시 피막이 쉽게 부서지는 등 피막박리가 발생되는데 적절한 수용화를 위한 산가 및 내식성 등을 고려한 아크릴 모노머의 선택과 가공성, 접착성 등이 고려된 수지구조로 구성되어야함이 중요하다.

상기 합성된 수지는 그 자체로는 수용화가 불가능함으로 적정한 중화제를 이용한 중화반응을 통하여 수용화가 가능해지는데 중화제로는 디메틸에탄올아민, 트리에틸아민 및 암모니아수 등이 주로 사용되며, 그 첨가량은 산가측정에 의해 적정량을 계산하여 사용한다.

상기 중화반응 완료 후 상기 제조된 수지를 순수로 희석하여 수지고형분이 35-40중량%가 되도록 수지용액을 제조한 다음 가공성 및 내화학성을 향상시키기 위하여 상기 수지용액에 상용화된 네델란드 제네카(ZENECA)사의 지방족 변성 폴리우레탄, 방향족 폴리에테르 변성 폴리우레탄, 지방족 폴리카보네이트디올 형성 폴리우레탄 등에서 선택된 우레탄 수지를 고형분 비로서 상기 제조된 에폭시-에스테르 그라프트 아크릴레이트수지 고형분 100중량부에 대해 10-150중량부를 첨가 혼합한 다음, 순수로서 수지고형분이 10-35중량%가 되도록 한 최종브렌딩수지용액을 제조한다.

이때, 브렌딩하는 우레탄수지가 상기 수지고형분 100중량부에 대해 고형분비로 10중량부 이하이면 바람직한 가공성 향상이 발휘되지 않고, 150중량부 이상이면 가소성이 너무 증가하여 가공시 피막의 밀림현상이 발생하는 등 가공성이 저하된다.

또한, 폴리우레탄수지의 고유한 특성에 기인하여 첨가량 증가에 의해 가공성 향상은 바람직한 수준으로 향상되나 폴리우레탄수지가 에멀젼타입인 특징에 의해 열 경화성인 에폭시-에스테르 그라프트 아크릴레이트수지보다는 내식성이 감소하는 이유에서 혼합사용으로 내식성이 다소 감소되는 것으로 나타나 내식성을 특별히 요구하는 경우에는 가공성과 내식성의 상관성을 고려한 함량 조절이 보다 효과적이다.

상기 브렌딩수지용액의 제조에 있어서, 수지고형분이 10중량% 미만일 경우에는 첨가제와의 상용성 및 용액안정성이 저하되며, 점도가 너무 작아 롤코팅시 작업조건이 매우 까다로워지는 단점이 발생하고, 35중량% 이상일 경우에는 점도 증가로 인해 롤코팅시 용액의 효율성이 감소하여 롤회전에 의한 영향으로 전사되는 줄무늬가 다량 발생하는 등 롤코팅시 작업조건실정이 용이치 못함으로 수지고형분이 10-35중량%가 되는 범위로 희석하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 제조된 수성 수지용액에 자기윤활성을 부여하기 위해 윤활제를 첨가하는데, 이때 그 윤활제로는 올레핀계 왁스(분자량 1200-2500, 입정 0.5-2㎛, 융점 75-110℃)와 폴리에틸렌계 왁스(분자량 1500-3000, 입정 0.5-1.5㎛, 융점 100-125℃)로 구성되는 구동에서 선택된 최소 1종 또는 이들의 혼합물과 변성 폴리에틸렌계 왁스(분자량 1.500-2500, 입경 0.5-2㎛, 융점 55-80℃)를 혼합하여 사용할 수 있으며, 윤활제 성분은 수지고형분 100중량부 기준으로 5.25중량부로 첨가된다.

윤활제 첨가량이 수지고형분에 대해 5중량부 미만의 경우에서는 윤활작용이 충분히 발휘되지 않고 25중량부 이상의 첨가범위에서는 윤활성능이 더 이상 발휘되지 못할 뿐 아니라, 도장성이 매우 급격히 감소되고 윤활수지피복강판에서 요구되는 성능이 오히려 저하됨으로 윤활제는 5-25중량부로 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 수지용액에는 내식성 및 도장성 향상을 위헤 유화분산된 실리케이트나 글로이당형태의 실리카를 첨가한다.

이때 입자크기는 10-40nm 이내의 것으로 수지고형분 100중량분당 10-70중량부를 추가한다. 함량이 10중량부 미만에서는 내식성이 충분하지 않고 70중량부 이상에서는 실리카용접에 의해 스크래치성 흑면이나 파우더링이 발생하는 등 표면외관에 결함이 나타나고, 내식성에 있어서도 특별히 향상되지 않고 오히려 다소 감소되는 단점이 발생되었다. 또한, 도장성 측면에서는 바람직한 수준의 물성 향상이 기대되지 않았다.

상기 제조된 수지에 도장성 향상 및 광택 및 강도 등의 피막물성을 향상시키기 위해 r-글리시독시 프로필 트리메톡시실란, r-글리시톡시 프로필 메칠디메톡시실란, r-메타크릴록시 프로필 프리메톡시실란 등으로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 1종의 실란커플링제를 혼합첨가해 줌으로서 도장성 향상 뿐 아니라 피막자체의 경도향상으로 다소의 가공성 및 표면외관 향상, 실리카의 군일산으로 다소의 내식성향상이 가능해진다.

이때 0.05% 이하에서는 물성향상효과가 발휘되지 않으며, 2%이상에서는 더 이상의 물성향상이 나타나지 않고 용액안정성이 저하됨으로 전체용액 고형분에 대해 0.05-2% 이내로 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 제조된 수지용액에는 수지가 열에 의해 경화되도록 하기 위한 경화제가 첨가 된다. 상기 경화제로는 아지리딘계; 아미노수지계, 블록이소시안계 및 요소수지계, 아미드계 등이 사용될 수 있으며, 경화제의 종류 및 첨가량은 윤활강판의 요구특성에 따라 조절가능하지만 수지고형분 100중량부당 4-20중량부로 첨가하는 것이 바람직하다.

즉, 아미노수지 및 아지리딘계를 사용할 경우는 피복강판의 광택도 및 표면경도가 우수하고, 이소시안계, 이미드계 및 요소수지계 경화제를 사용한 경우에는 피막이 유연하여 심가공에 유리하고 가공후 표면외관에 유리하다.

상기 열 경화되도록 첨가되는 경화제의 함량이 수지고형분의 중량기준으로 경화제의 종류에 따라 약간 상이해지나 4중량부 미만일 경우에는 충분히 경화되지 않고 20중량부 이상일 경우에는 피막이 부서지기 쉽고 강판에 접착력이 충분하지 않아 특성이 저하되는 원인을 제공하게 되고 용액안정성도 급격히 감소됨으로 수지의 분자구조와 관련하여 적절한 경화밀도를 유지하기 위해서는 경화제를 수지고형분 100중량부당 4-20중량부로 제한하는 것이 바람직하다.

상기한 바와같은 본 발명의 방법으로 제조된 용액을 이하 윤활용액이라 한다.

또한, 상기 본 발명의 윤활용액을 강판에 도포하여 표면처리강판을 제조하는 경우 강판으로는 통상적으로 반응형 또는 도포형 크로메이트를 처리하여 크롬부착량이 5-100mg/m³인 아연 및 아연계 합금도금강판을 사용하며, 본 발명의 윤활용액은 스프레이법 또는 롤코팅법 등 통상의 방법으로 도포할 수 있고, 도포후 소수과정을 거친 수지피막의 두께는 사용용도에 따라 0.5-5㎛로 조절가능하다.

상기 건조피막 두께가 0.5㎛이하인 경우에는 피막의 윤활성 및 가공성 등을 나타내지 못하며 내식성 또한 충분히 발휘시킬 수 없다. 5㎛이상인 경우에는 윤활성 및 가공성이 더 이상 개선되지 않으며 오히려 수지박리량이 증가되는 등의 문제로 인해 연속작업시 금형내에 적층되는 수지잔류물이 크게 증가되어 크랙이 발생하는 등의 가공결합을 유발시킬 수 있으므로 건조피막의 두께가 0.5-5㎛가 되도록 도포하는 것이 바람직하다.

상기 범위안에서 상대적으로 수치가 클수록 내식성 및 가공성, 특히 내식성 및 가공후 외관이 우수해짐으로 충분한 내식성 및 이러한 가공후 외관 요구시에는 건조피막 두께를 본 발명의 범위안에서 향상시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 소부과정시, 본 발명의 윤활용액은 소부과정중에 공급된 열에 의해 경화되는데, 수지경화와 관련한 소부온도는 강판온도 140℃이하에서는 수지가 완전히 경화되지 못해 물성이 저하되며, 200℃이상인 경우 수지는 경화에 이르게되지만 에너지 효율문제 및 소재강의 특성이 변화됨으로 바람직한 소부온도는 강판온도 140-200 ℃이다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세히 실명한다.

[실시예]

크롬부착량 45+5mg/m², 아연도금부착량 20/20g/m², 두께 0.8mm, 일반강 재질인 크로메이트 처리된 전기아연도금강판을 소지강판으로 하고 상기 강판에, 분자량이 1400인 에폭시수지부와 지방족 에스테르부 및 아크릴수지부의 함량비가 100/75/120중량부인 수지용액에 r-글리시독시 프로필 트리메톡시실란 등의 실란커플링재를 전체 수지고철분에 대해 0.08%를 첨가하고 방향족 폴리에테르 변성 폴리우레탄(R-940, 이하 ZENECA Co) 지방족 폴리카보데이드디올 변성 폴리우레탄(R-986)을 상기 수지용액의 고형분 100중량부에 대해 하기 표 1과 같이 첨가한 브렌딩수지용액에 하기 표 1과 같이 윤활제와 실리카의 함량을 변화시킨 윤활용액을 제조하고 이를 연속 도장시뮬레이터의 롤코더를 이용하여 수지부착량이 1.5g/m²이 되게 도포하여 내지문성, 마찰계수, 가공성(성립성), 내식성, 가공후 외관을 평가하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

상기 내지문성은 CIE Lnb형 색자체(TOKYO DENSHOKU CO.)를 이용하여 윤활강판에 바세린을 도포한 후 도포전후의 색차(E)값을 측정하여 다음과 같이 평가하였다.

상기 마찰계수는 드로오비트 패스터에 의한 상은 하에서의 편면마찰계수를 측정하여 다음과 같이 평가하였다.

상기 가공성 평가는 박판종합시험기기로서 가공비 1.96으로 성형시 각 시편의 최대 BHF(Blank Holding Fotce)를 측정하여 다음과 같이 평가하였다.

상기 내식성평가는 연수분부시험기기로서 평판 75×150mm로 제삭된 시편오르 JIS 22731에 의거 평가를 실시하여 배청 초기발생시간을 측정하였다.

상기 도장성은 크로스컷 테스트(Cross cut test)를 이용한 도장후 도막밀착성 테스트를 실시한 결과로 하기와 같이 평가하였다. 이때, 사용된 도료는 아미노 알키드계 도료로서 도막두께는 20-25㎛이고 1mm간격 100눈금의 크로스컷 테스트를 1, 2차 도막밀착성에 대해 실시하였다. 2차 도막밀착성은 내수밀착성과 내충격테스트로 내수밀착성은 끓는 물에 30분간 침지후 크로스컷 테스트를 실시하였고 내충격테스트는 500m의 추를 500mm높이에서 낙하시켜 해당부위에 대해 크로스컷 테스트를 실시한 결과이다.

도장성 평가 :

◎ : 1, 2차 테스트 모두 도막박리 없음

○ : 1차와 내수밀착성 양호, 내충격테스트에서 1-3개의 눈금박리

△ : 내수밀착성과 내충격테스트에서 5개 이상의 눈금박리

× : 1차 밀착성에서도 1개 이상의 눈금박리

상기 가공후 외관은 편면마찰시험 전,후 색차변화로서 다음과 같이 평가하였다.

[표 1]

*) 에폿시-에스테르 그라프 아크릴레이트수지 고형분 중량부 100일때.

**) 전체수지 고형분 중량부 100일 때.

상기 표 1의 결과를 발명예와 비교예를 구분하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

[발명예 1∼10]

제조된 수지, 경화제, 실란커플링재 및 윤활제, 실리카를 본 발명의 조건범위로 제조 및 혼합면 용액을 강판상에 도포한 시편을 평가한 결과로서 상기 표 1과 같이 우수한 특성을 나타냄을 보여주고 있다.

[비교예 1∼2]

윤활용액제조시 사용되는 폴리우레탄수지의 함량의 에폭시-에스테르 트라프트 아크릴레이트수지 고형분 100중량부에 대해 5중량부로 본 발명의 조건범위보다 낮거나 높은 경우에서는 가공성 및 가공후 외관이 감소한다.

[비교예 3∼5]

윤활제의 함량이 본 발명의 조건범위보다 낮은 경우에서는 윤활제 첨가에 의한 바람직한 가공성 향상이 나타나지 않았고, 높은 경우에서는 특히 도아밀착성이 크게 감소되는 것으로 나타나 도장이 요구되는 용도로서는 부적하한 것으로 평가되었다.

또한, 일정 함량의 첨가에 의해 피막표면으로 왁스가 동화되는 까닭에 가공성도 더 이상 증가되지 않는 것으로 나타났다. 그리고, 도 1은 실리카 함량이 20중량부일때 왁스 종류 및 함량별 마찰계수를 평가한 결과로서 왁스함량의 증가에 따라 마찰계수가 감소하고 일정함량 이상에서는 더 이상 감소효과가 나타나지 않으며 왁스종류에 의해서도 표면윤활성 편차가 나타남을 보여주고 있다. 따라서, 연속 가공시 금형온도상승을 고려하여 안정적인 표면윤활성을 확보를 고려한 왁스의 혼합사용이 보다 효과적이다.

[비교예 6∼7]

실리카의 함량이 본 발명의 조건범위보다 낮은 경우에서는 예상했던대로 바람직한 수준의 내식성향상이 발휘되지않는 것으로 평가되었고, 높은 경우에서는 마찰계수 및 가공성이 크게 감소되었고, 더 이상의 내식성의 증가없이 오히려 도막밀착성이 감소되고 실리카 용접에 의한 스크레치성 흑화현상이 발생하는 등 가공후 표면외관도 불량해지는 것으로 나타났다.

본 발명은 윤활강판의 고유특성인 가공시 윤활유 도유 및 탐지공정을 필요로 하지 않고 작업성이 개선되며, 수성도포액을 사용함으로서 화재위험성 및 용제휘발에 따른 환경공해가 크게 감소되며, 윤활강판으로서 표면윤활성 및 가공성, 내식성이 우수하고 기존의 박막수지피복강판에 상응하는 도장성이 우수한 수성윤활수지용액을 제조함에 있어 수지합성과 여러첨가제를 혼합한 윤활수지용액의 제조방법을 이용하여 미려한 표면처리강판을 얻을 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (2)

1. 에폭시수지는 분자량이 350∼7000, 에폭시 함량이 150∼3000인 비스페놀계에폭시수지이고, 에폭시기 양쪽 말단의 지방족 에스테르부는 2염기산계의 지방족 화합물로서 아질리익산, 아디피산, 돌유지방산 중합체인 다이머산 등과 단판능성 지방산으로서 연실유 지방산, 탈수 피마자유, 코코넛오일 지방산, 대두유 지방산, 돌오일 지방산, 올레익산, 티놀레익산 등에 의해 구성되는 것으로서, 단독 혹은 혼합사용으로 에폭시수지 100중량부에 대해 5∼150중량부로 구성되며, 아크릴부로는 아크릴산, 메틸메타크릴레이트, 2-히드록시 에틸메라크릴레이트, 메타크릴산, 에틸아크릴레이트, 에틸메라크릴데이트, 비닐아세테이트, 스티렌을 둘 또는 그 이상을 혼합사용하여 에폭시수지 100중량부에 대해 아크릴부가 50∼250중량부가 되도록 그라프드 중합에 의한 열 경화형 에폭시-에스테르 그라프트 아크릴레이트 수지를 제조하는 단계; 상기 제조된 수지에 디메틸메타놀아민, 트리에틸아민 및 암모니아수로 구성되는 그룹으로부터 선택된 중화제를 첨가하여 카르복실기를 중화시켜 상기 수지물 수용화시키면서 중화반응 완료 후 상기 수지를 순수로 희석하여 수지고형분이 35∼40중량부%가 되도록 구성 수지용액을 제조하는 단계와;

   상기 제조된 수지에 가공성을 향상시키기 위해 수성 우레탄 수지로서 상용화된 네델란드 제네카(ZENECA)사의 지방족 편성 폴리우레탄, 방향족 폴리에테르 편성 폴리우레탄, 지방족 폴리카브네이트디온 편성 폴리우레탄 등에서 선택된 우레탄 수지를 고형분 비로서 상기 제조된 에폭시-에스테르 그라트 아크릴레이트수지 고형분 100중량부에 대해 10∼150중량부를 첨가 혼합한 다음 순수로서 수지고형분이 10∼35중량%가 되도록 한 브렌딩수지용액을 제조하는 단계와;

   상기 제조된 수지용액에 윤활제로 롤레핀계 왁스와 폴리에틸렌계 왁스, 편성 폴리에틸렌계 왁스로 구성되는 그룹으로부터 선택되 SCHLTH 1종 및 이들의 혼합물을 혼합하여 수지고형분 100중량부당 5∼25중량부 및 내식성향상 및 도장성향상을 위해 유화분산된 실리케이트나 콜로이달형태의 실리카를 수지고형분 100중량부당 10∼70중량부 및 아미노수지계, 블록이소시안계 및 요소수재로 구성된 그룹으로부터 선택된 경화제를 수지고형문 100중량부당 4∼20중량부 첨가혼합하는 단계와;

   상기 제조된 수지에 도장성 향상을 위해 r-글리시복시 프로필 트리메톡시실란, r-글리시복시 프로필 메칠디메독시실란, r-메타크릴록시 프로필 트리메독시실란 등으로 구성되는 그룹으로 부터 선택된 1종의 실란커플링제를 전체용액 고형분에 대해 0.05∼2%를 첨가혼합하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 수성 윤활수지용액 제조방법.
2. 수성 윤활수지용액을 건조피막 두께가 0.5∼5㎛가 되도록 도포한 후 강판온도 140∼200℃로 소부처리함을 특징으로 하는 강판 표면처리방법.