KR100283159B1 - 금속표면에서 표면결함을 하일라이팅시키는 방법 - Google Patents

금속표면에서 표면결함을 하일라이팅시키는 방법 Download PDF

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게랄드제이.코르미어
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Abstract

본 발명은 약 200 내지 8000 의 분자량을 갖는 폴리에틸렌 글리콜, 비이온성 계면활성제 및 부식 억제제, 및 임의적으로 양쪽성 게면활성제 및 플루오르화 계면활성제를 함유하는 수성 액체 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 조성물은 형상화된 금속표면상에서 표면 불균성을 발견하고, 조성물로 피복된 표면상에서 용접 스플라터의 접착을 방지하기 위한 하일라이팅 조성물로서 유용하다. 바람직하게는, 부식 억제제는 붕산의 알칼리 금속염 및 측쇄 카르복실산과 아미노산의 혼합물의 알칼리 금속염을 포함한다.

Description

[발명의 명칭]
금속 표면에서 표면 결함을 하일라이팅시키는 방법
[발명의 분야]
본 발명은 특히 자동차 산업에서 공업용 금속 가공과 관련하여, 광택 표면을 제공하여 결국 광택 피니시를 갖도록 예정되지만 아직 그 처리 단계에 도달하지 않은 성형된 금속 표면에서 보통 덴트(dent) 및 딩(ding)으로 일컬어지는 소규모 표면 형태 불규칙성의 가시적 검출을 촉진시키고, 보통 "용접 스플라터"로 일컬어지는 금속체의 용접 동안 인접 표면에 대한 소량의 고열 금속의 부착을 억제시키는 2가지 목적 중 적어도 하나, 및 몇몇 양태에서는 2가지 모두를 위해 유용하고 실제로 휘발성 유기 화합물("VOC")을 함유하지 않는 수성 조성물에 관한 것이다.
[발명의 배경 및 관련 기술]
많은 유형의 금속 제품의 공업적 제조 동안, 2개 이상의 별개의 금속 조각을 서로 용접시켜서 단일 구조를 형성시키는 것은 흔히 실시된다. 일반적으로, 용접은 용접에 의해 형성되는 전체 구조의 비교적 좁은 영역으로 한정되지만, 이것은 용접 영역을 둘러싸는 공간 내로 방출되고 종종 용접에 의해 형성되는 구조의 인접 부분과 접촉하여, 억제되지 않는 한은 이 부분에 부착하는 작고 매우 고온이며 종종 용융된 금속 단편을 생성시킨다. 용접에 의해 형성되는 구조에 부착하는 임의의 이러한 용접 스플라터는 표면 결함이 되며, 용접되는 구조의 표면이 결국 차체, 파일 캐비넷 등과 같은 광택 피니시 표면이 되도록 예정된 경우, 만족스러운 피니시를 달성하기 위해서는 임의의 이러한 결함이 예방되거나 복구되어야 한다. 이러한 유형의 결함을 복구하는 것은 비교적 비용이 많이 들기 때문에, 예방이 매우 바람직하다.
용접 스플라터의 부착은 용접부 근처의 표면을 억제 조성물로 덮음으로써 억제될 수 있다. 이를 위해 현재 시판되는 조성물은 주로 물, 알칼리 중화된 복합 아크릴산, 고발포성 비이온성 계면활성제 및 소포제로 구성되는 것으로 믿어진다. 이들 재료는 종종 적어도 2가지 이유로 충분히 만족스럽지 못하다 : 이들 재료는 비수평 표면 상에서 현저한 두께 변동("생깅(sagging)")을 나타내기에 충분한 고점도를 가지며, 이들 재료는 이들로 피복된 표면을 1일 또는 2일 이상 저장할 경우에 부식에 대한 보호가 충분하지 못하다.
장식용 광택 표면을 갖는 자동차 및 다른 금속 제품의 제조 동안, 표면을 페인팅하기에 앞서 금속 표면 형태 불규칙성(덴트 또는 딩)에 대해 클라스 A 표면을 검사하는 것은 흔히 실시되며; 이러한 검사 및/또는 여기에 사용되는 기법은 보통 "힐라이팅(hiliting)" 또는 "하일라이팅(highliting)"이라고 일컬어 진다. 페인팅 전에 금속 결합을 검출하여 교정하면 페인팅 작업이 간소화되고, 결함을 복구하기 위해 페인트를 후속 제거하고 표면을 리페인팅 시킬 필요성이 없어진다.
자도차 어셈블리 작업 동안, 문짝, 펜더, 지붕, 쿼터패널(quarter panel) 등과 같은 비처리 금속(bare metal) 패널이 차량의 프레임에 부착된다. 그 다음, 차량은 세척되어 오일 및 먼지 뿐만 아니라 임의의 분진이 제거된다. 세척된 금속은 저광택 피니시를 가져서, 차량의 금속 패널에서 소부분의 덴트 및 딩을 관찰하기가 어렵게 된다.
실시상, 페인팅시키려는 금속 부품, 특히 차체의 시이트 금속 부품이 먼저 서브어셈블리로 어셈블된다. 그 다음, 서브어셈블리는 세척되어, 페인팅시키려는 표면 상에 있는 산화물, 오일 및 임의의 다른 오염물이 제거된다. 그 후, 세척된 서브어셈블리는 힐라이트(hilite) 조성물로 피복되고 검사된다. 힐라이트 재료는 핸드 와이핑에 의해 또는 기계 장치, 전형적으로 힐라이트 용액으로 적셔진 다수의 회전 브러시에 의해 차량에 도포된다. 과량의 힐라이트 용액이 짧은 기간 동안 배수되며, 차량의 형성된 광택 표면이 덴트 및 딩에 대해 검사된다. 발견되는 임의의 덴트 및 딩은 복구를 위해 표시된 후, 필요에 따라 가볍게 샌딩되고/거나 범핑된다.
힐라이트 검사 및 복구 후에 서브어셈블리는, 필요에 따라, 힐라이트 재료를 제거하도록 처리된다. 포스페이트 컨버젼 코팅과 같은 보호용 코팅이 금속에 도포된 후, 금속은 장식용 및 보호용 유기 코팅으로 피복된다.
최적 유용성을 위해, 힐라이트 조성물은 금속 표면 상에 광택성이고 포움이 없는 코팅을 신속하게 생성시켜야 하고, 금속을 오염시키거나 식각시키지 않아야 하며, 금속으로부터 용이하게 제거될 수 있어야 한다.
자주, 부분적으로 어셈블된 차량의 검사는, 바닥 공간 제한, 점심 시간, 라인 중지, 주말 작업 중단 시간 등으로 인해, 힐라이트 용액의 도포 직후에 수행되지 않는다. 이러한 지연은 힐라이트 조성물에 대해 중요한 성능 요건을 요구한다. 힐라이트 조성물의 도포에서 검사까지의 임의의 지연 동안, 처리된 표면의 광택은 건조로 인해 가시적으로 변하지 않아야 하고; 보유된 힐라이트 용액은 금속 표면을 식각 또는 오염시키지 않아야 하거나, 표면을 페인팅을 위해 부적합하게 만들지 않아야 하며; 보유된 힐라이트 용액은 금속에 대해 어느 정도의 부식 보호를 제공해야 한다(보호되지 않은 금속 표면, 특히 아연 합금 코팅된 강, 알루미늄 또는 냉간압연강의 표면은 매우 빠르게 녹이 슬거나 산화될 것이다).
현재 입수가능한 힐라이트 조성물은 일반적으로 등유 또는 미네랄 스피리트(mineral spirit)와 같은 용매 또는 글리콜 에테르와 같은 수용성 용매와 같은 용매를 함유한다. 상기 조성물은 또한 계면활성제, 전형적으로 비이온성 계면활성제, 및 석유 술포네이트, 트리에탄올아민 또는 아질산 나트륨과 같은 부식 억제제를 함유한다. 시판되는 힐라이트 조성물은 임시적 광택 표면 및 단기 부식 보호를 제공한다. 현재 입수가능한 제형에 사용되는 용매는 휘발성이다. 등유 및 미네랄 스피리트는 글리콜 에테르보다 훨씬 빠르게 증발하지만, 글리콜 에테르 또한 오염 제어 목적상 VOC인 것으로 간주되므로, 이들 조성물은 VOC 사용에 대한 정부 규제 및 제한에 따라 사용되어야 한다[참조 : ASTM 2369, "Volatile Content of Coatings"]. 이러한 문제를 방지하는 것이 본 발명의 목적 중의 하나이다.
[발명의 설명]
작업 실시예 및 특허청구의 범위, 또는 다른식으로 특별히 나타내는 경우 이외에, 본원에 사용되는 성분의 사용 조건 또는 양을 나타내는 모든 수치는 모든 경우에 본 발명의 가장 넓은 일면을 설명하는 데에 있어서 용어 "약"에 의해 조정된는 것으로 이해해야 한다. 그러나, 주어진 실제 수치 범위 내에서의 실시가 일반적으로 바람직하다. 또한, 반대로 특별히 규정하지 않는 한은, 본 발명과 관련하여 주어진 목적에 대해 적합하거나 바람직한 재료의 군 또는 부류의 설명은, 이러한 군 또는 부류의 멤버 중 2가지 이상의 멤버의 혼합물이 동일하게 적합하거나 또는 바람직함을 의미하고 ; 화학적 용어에 의한 구성성분의 설명은 설명에서 특정화된 임의의 조합물에 첨가시의 구성성분을 의미하며, 한번 혼합된 혼합물의 구성성분 중에서의 화학적 상호작용을 반드시 배제하지는 않고; 이온 형태의 재료의 특정화는 전체적으로 조성물에 대한 전기적 중화성을 형성시키기에 충분한 대이온의 존재를 암시하며; 이렇게 암시적으로 특정화된 임의의 대이온은 바람직하게는 가능한 한 이온 형태로 명백히 특정화된 다른 구성성분 중에서 선택되어야 하고; 그렇지 않은 경우, 이러한 대이온은 본 발명의 규정된 목적에 불리하게 작용하는 대이온을 기피하는 경우를 제외하고는, 자유롭게 선택될 수 있다.
[발명의 요약]
본 발명의 하나의 주된 구체예는 금속 표면 상에 있는 결함을 검출하고/하거나 표면 상에 침착된 고열 금속 단편의 부착을 억제시키는데 적합한, 금속 표면 상에 막을 생성시키는 수성 용액을 제공할 수 있는, 폴리에틸렌글리콜, 계면활성제, 부식 억제제 및 다른 임의의 첨가제를 포함하는 조성물이다.
더욱 상세하게는, 본 발명의 한 구체예의 조성물은 물, 및
(A) 중량 평균 분자량이 200 내지 500인 폴리에틸렌 글리콜 1.0 내지 60 중량%;
(B) 바람직하게는 불소를 함유하지 않는, 저발포성 비이온성 및/또는 비오염성 음이온성 계면활성제 총 0.5 내지 15.0 중량%; 및
(C) 부식 억제량의 부식 억제제; 및, 임의적으로,
(D) 바람직하게는 불소를 함유하지 않는, 저발포성 양쪽성 계면활성제 총 0.3 내지 10 중량%;
(E) 저발포성 또는 중간발포성 플루오르 함유 계면활성제 0.001 내지 2 중량%("플루오르 함유 계면활성제"는 본원에서 분자 1개당 1개 이상의 플루오르 원자를 함유하는 임의의 계면활성제를 의미하는 것으로 사용됨) ;
(F) 레올로지 개질제 0 내지 1 중량%; 및
(G) 중량 평균 분자량이 600 이상, 바람직하게는 1,000 내지 10,000, 더욱 바람직하게는 4,000 내지 8,000인 폴리에틸렌 글리콜 0 내지 59 중량%(단, 성분 (A)와 (G)의 합은 60 중량%를 초과하지 않아야 함) 중 하나 이상의 성분을 포함하거나, 바람직하게는 이들을 필수 성분으로 하거나, 가장 바람직하게는 이들로 구성된다.
본원에 사용되는 용어 "저발포성 게면활성제"는 하기 기술된 진탕 시험법에 따라 60/30mm 미만의 포움을 생성시키는 계면활성제를 나타내며, 반면에 "중간발포성 계면활성제"는 동일한 진탕 시험법에 따라 60/30mm 보다 높지만 100/60mm 보다 낮은 포움을 생성시키는 계면활성제를 나타낸다.
[진탕 시험법]
직경이 약 30㎖인, 유리마개가 달린 250㎖ 들이 눈금 실린더를 실온에서 시험하려는 계면활성제의 0.1 중량% 수용액으로 150㎖ 눈금까지 채웠다. 눈금 실린더의 마개를 닫은 후, 30초 동안 활발히 진탕시켰다. 진탕 직후의 포움 높이를 측정하고, 진탕을 종료한 지 30초 후에 포움 높이를 재측정하였다. 진탕 직후의 60mm 이하의 포움 높이 또는 진탕 완결 30초 후의 30mm 이하의 포움 높이는 저발포성 계면활성제를 나타낸다. 저발포성 계면활성제를 나타내지 않지만, 진탕 직후에 100mm 이하이거나 진탕 종료 30초 후에 60mm 이하인 포움 높이는 중간발포성 계면활성제를 나타낸다.
본 발명의 조성물은 사용전에 희석되는 농축물로서 제공될 수 있거나, 또는 기성 조성물로서 제공될 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 조성물은 작업 농도에서 본 발명의 조성물은 50 내지 85 중량%의 물을 함유한다. 희석가능한 농축물은 10 내지 60 중량%의 물을 함유하는 것이 일반적이다. 희석가능한 농축물은 균일한 단일상 혼합물을 생성시키기에 충분한 양의 물을 함유하는 것이 바람직하다. 본 발명의 다른 구체예는 하일라이팅 검사를 위해, 또는 조성물로 피복된 표면에 대한 고열 금속 단편의 부착을 억제시키기 위해 본 발명에 따른 조성물을 사용하는 방법을 포함한다.
[바람직한 구체예의 설명]
본 발명에 따라 처리되는 금속 표면은 냉간 압연강, 용융 도금강과 전기아연도금강, 다른 아연 합금 코팅된 강, 아연 및 적어도 80원자%의 아연을 함유하는 아연 합금, 알루미늄 및 적어도 45원자%의 알루미늄을 함유하는 알루미늄 합금으로 구성된 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
하일라이팅을 위해 본 발명에 따른 조성물을 사용하려는 경우, 임의의 성분(G)는, 이것이 조성물의 사용으로 얻어지는 광택을 감소시키기 때문에, 제외되거나 매우 낮은 양으로 유지되는 것이 바람직하다. 그러나, 용접 스플라터의 부착을 억제시키는 경우, 대부분의 경우에 임의의 성분(G)가 포함되는 것이 바람직한데, 그 이유는 이 성분이 단기 저장 동안 부식에 대해 보다 우수한 보호를 제공하는 기계적으로 더 강한 막을 제공하기 때문이다. 또한, 하일라이팅을 위해 본 발명에 따른 조성물을 사용하려는 경우에, 상분리로 인한 광택의 임의의 손실을 방지하기 위해 성분(D)가 포함되는 것이 바람직하다. 그러나, 용접 스플라터 부착 억제를 위해 상기 조성물을 사용하려는 경우, 성분(D)는 전혀 유해하지 않지만 그다지 중요하지 않다.
본 발명의 실시에서 상표명 폴리글리콜 이(POLYGLYCOL E)로 다우 케미칼 컴패니(Dow Chemical Company)가 시판하는 폴리에틸렌 글리콜, 및 상표명 플루라콜(PLURACOL)로 바스프(BASF)가 시판하는 폴리에틸렌 글리콜이 유용하다. 폴리에틸렌 글리콜은 일반식 H(OCH2CH2)nOH를 가지며, 본 발명에 따른 조성물의 성분(A)에 대해서는 n이 평균 약 4 내지 약 11인 것이 유용하다. 시판되는 폴리에틸렌 글리콜의 경우, 상표명에는 생성물의 평균 분자량에 상응하는 번호가 뒤따른 것이 일반적이다. 예를 들어, PEG 400의 경우, n=8.2-9.1이며, 여기에서 중량 평균 분자량으로서 이해되는 분자량은 약 400일 것이다. 평균 분자량이 약 400인 폴리에틸렌 글리콜은 낮은 휘발성 및 용이한 입수성으로 인해 본 발명의 실시에 바람직하다. 폴리에틸렌 글리콜 200(n=4) 및 폴리에틸렌 글리콜 300(n=6)이 또한 유용하다. 분자량이 더 낮은 폴리에틸렌 글리콜 이외에, 분자량이 약 500(n=11)을 초과하는 폴리에틸렌 글리콜이 사용될 수 있지만, 이들은 상당한 양으로 존재하는 경우 건조시에 도포된 코팅에 밀랍같은 흐릿한 외관을 제공한다. 이것은 하일라이팅 조성물의 목적을 훼손시키는 경향이 있지만, 용접 스플라터 억제에 유해하지 않다. 용접 스플라터 억제용으로 의도된 조성물의 경우, 성분(G)에 대해 분자량이 6,000인 PEG가 가장 바람직하다.
본 발명의 조성물은 저발포성 비이온성 계면활성제, 및, 임의적으로, 저발포성 양쪽성 계면활성제 및/또는 저발포성 또는 중간발포성 플루오르 함유 계면활성제를 포함하는 것이 일반적이다. 비이온성 계면활성제 대신에 음이온성 계면활성제가 본 발명의 조성물에 사용될 수 있다. 황산화되거나 술폰화된 음이온성 계면활성제는, 조성물 중에 2 내지 5 중량%를 초과하는 양으로 존재하는 경우에, 금속 표면의 오염 및 식각을 유발시킬 수 있으므로 배제되어야 한다. 그러나, 카르복실레이트 및 포스페이트와 같은 다른 음이온성 계면활성제가 금속 표면을 오염시키거나 식각시키지 않으면서 고농도로 사용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 성분(B)는 단지 비이온성 계면활성제로부터 선택되는 것이 바람직하다. 성분(B)에 대해 유용한 시판되는 계면활성제의 예로는, 유니온 카바이드 코포레이션(Union Carbide Corporation)의 제품인 TRITONCF-54(개질된 폴리에톡시 첨가생성물),DF-12(개질된 폴리레톡실화된 선형 알코올) 및 TRITONDF-16(말단 에톡실화된 선형 알코올); 및 스테판 컴패니(Stepan Company)의 제품인 MAKONNF-12(알킬페녹시폴리옥시에틸렌 알코올) ; 및 바스프 비나도테 코포레이션(BASF Wynadotte Corporation)의 제품인 PLURONICL62(폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 블록 공중합체)가 있다.
양쪽성 계면활성제가 힐라이팅에 관한 본 발명의 구체예에서 매우 바람직한 것으로 밝혀졌다. 양쪽성 계면활성제의 하이드로트로핑(커플링) 및 습윤 성질이 이들을 특히 가치있게 만든다. 전형적인 유용한 양쪽성 계면활성제로는 시판 제품, 즉, 모나 인더스트리즈(Mona Industries)의 제품인 MONATERICCyNa50 (2-카프릴릭-1-(에틸 베타 옥시프로피온산)-이미다졸린의 나트륨염의 50% 활성 용액), 및 론자(Lonza)의 제품인 ALKAWETLF(전매 양쪽성 계면활성제 블렌드)가 있다.
플루오르 함유 계면활성제는 저농도로 존재하는 경우 본 발명의 조성물의 습윤 성질을 실질적으로 향상시킨다. 플루오르 함유 계면활성제는 비이온성 또는 음이온성일 수 있다. 바람직하게는, 플루오르 함유 계면활성제는 저발포성 내지 중간발포성 계면활성제이다. 유용한 시판 플루오르 함유 계면활성제의 예로는 훽스트 셀라니즈 코포레이션(Hoechst Celanese Corporation)의 제품인 FLUOWETPL80(과플루오르화된 포스핀산과 포스폰산의 혼합물) 및 FLUOWETOTN(플루오르지방족 옥시에틸레이트)가 있다.
본 발명의 조성물은 신속하게 이것이 도포되는 금속의 표면을 적셔서, 이 표면에 포움이 없는 막을 생성시켜야 한다. 면적 밀도(단위 면적당 질량)가 1m2당 0.1 내지 100g("g/m2")인 코팅을 사용하는 경우 만족스러운 하일라이팅 성능이 관찰된다. 그러나, 일반적으로, 용접 스플라터 부착의 하일라이팅 또는 방지를 위해, 20 내지 50g/m2의 면적 밀도가 바람직하다. 포움이 신속하게 사라지고 계면활성제의 배합이 연장된 기간 동안 접촉시에 금속 표면의 오염 및 식각에 기여하지 않는 한, 어떠한 계면활성제 배합물도 사용될 수 있다.
본 발명의 조성물의 또 다른 요건은, 최소한 금속과의 접촉 기간 동안에는, 조성물이 도포되는 금속의 부식을 유발시키거나 허용하지 않아야 한다는 점이다. 제 1 철 금속 상의 적색 녹 및 알루미늄과 아연 함유 금속 기판 상의 백색 녹이 적합한 포스페이트 코팅 또는 후속 유기 코팅(페인트)의 도포를 방해한다. 이러한 문제점을 방지하기 위해, 본 발명의 조성물은 부식 억제제를 함유해야 한다. 바람직한 부식 억제제는 알칼리 금속 붕산염, 바람직하게는 붕산 나트륨 또는 붕산 칼륨, 가장 바람직하게는 붕산 칼륨과 복합 카르복실산의 배합물을 포함한다. 붕산 암모늄은 아연 및 이것의 합금의 오염을 유발시키기 때문에 본 발명의 일반적 목적 제형에서는 부식 억제제로서 바람직하지 않다. 알칼리 금속 붕산염이, 알칼리 금속, 바람직하게는 나트륨 또는 칼륨 중화된 복합 카르복실산 조성물과 배합되는 것이 바람직하다. 착화 카르복실산은 분지된 모노카르복실산과 아미노 모노카르복실산의 혼합물을 포함하는 것이 바람직하며, 이들로 구성되는 것이 더욱 바람직하다. 본 발명에 따른 바람직한 부식 억제제의 상기 부분을 공급하기 위한 적합한 시판 제품은 훽스트 셀라니즈 코포레이션의 제품인 HOSTACORTP-2291이다.
부식 억제제는 붕산염과 착화 카르복실산의 배합물이 가장 바람직하다. 그러나, 아질산 나트륨, 및 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 등과 같은 알칸올아민과 같은 다른 부식 억제제가 사용될 수 있다. 발암성이 없고 피부에 대한 자극이 적기 때문에 붕산염과 착화 카르복실레이트의 배합물이 바람직하다.
도포의 용이성을 위해, 본발명에 따른 조성물의 레올로지 특성을 조정하는 것이 종종 유리하다. 예를 들어, 수직으로 배열된 표면은 모든 포움을 사라지게 하고 가시적 검사를 가능하게 하기에 충분한 시간 동안 수직표면 상에 보유되도록 보다 점성인 조성물을 필요로 할 수 있다. 본 발명의 실시에서는, 검 및 가교된 아크릴계 공중합체와 같은 공지된 레올로지 개질제가 유용하다. 바람직한 레올로지 개질제로는 로옴 앤드 하아스 컴패니(Rohm and Haas Company)의 가교된 아크릴계 공중합체 제품인 ACCUSOL810, 및 켈코 디비젼 오브 머어크 앤드 컴패니(Kelco Division of Merck and Company)의 제품인 KELZANTM브랜드 크산탄 검과 같은 크산탄검이 있다.
본 발명의 작업 조성물의 pH는 바람직하게는 7 내지 12, 더욱 바람직하게는 8 내지 11, 더욱더 바람직하게는 8.5 내지 약 10.5 이다.
하일라이팅을 위해 금속에 도포시키려는 본 발명의 바람직한 조성물은, 물 및
(A) 분자량이 200 내지 500인 폴리에틸렌 글리콜 1.0 내지 60 중량%;
(B) 저발포성의 플루오르화되지 않은 비이온성 계면활성제 0.5 내지 15 중량%;
(C) 알칼리 금속 붕산염과 중화된 복합 카르복실산의 혼합물을 함유하는 부식 억제량의 배합물;
(D) 저발포성의 플루오르화되지 않은 양쪽성 계면활성제 0.3 내지 10 중량%;
(E) 플루오르 함유 계면활성제 0.001 내지 약 2 중량%; 및
(F) 레올로지 특성 개질제 1 중량% 이하를 포함하거나, 더욱 바람직하게는 이들을 필수 성분으로 하거나, 더욱 바람직하게는 이들로 구성되며, 7.5 내지 11의 pH를 갖는다. 상기 조성물에서 또는 본 발명에 따른 임의의 다른 조성물에서, 성분(D)는 (i) 알칼리 금속 붕산염 0.1 내지 5.0 중량%, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 3.0 중량%, 및 (ii) 복합 카르복실산 염 0.05 내지 5.0 중량%, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 1.5 중량%로 구성되는 것이 바람직하며, 이들 %는 본 발명에 따른 전체 작업 조성물을 기준으로 한 것이다.
본 발명의 더욱 바람직한 힐라이트 조성물은, 물 및
(A) 분자량이 200 내지 400인 폴리에틸렌 글리콜 5 내지 25 중량%;
(B) 저발포성의 플루오르화되지 않은 비이온성 계면활성제 1 내지 10 중량%;
(C) 붕산 칼륨 0.3 내지 3 중량% 및 복합 카르복실산의 알칼리 금속염 0.1 내지 1.5 중량%;
(D) 저발포성의 플루오르화되지 않은 양쪽성 계면활성제 1 내지 7 중량%;
(E) 플루오르 함유 계면활성제 0.05 내지 0.5 중량%; 및
(F) 레올로지 개질제 0.05 내지 약 0.6 중량%를 포함하거나, 더욱 바람직하게는 이들을 필수 성분으로 하거나, 가장 바람직하게는 이들로 구성되며, 8.5 내지 10.5의 pH를 갖는다.
상기 기술된 바와 같은 힐라이터 조성물은 또한 본 발명에 따른 방법에서 용접 스플라터의 부착을 억제시키는데 적합하다. 그러나, 상기 기술된 바와 같이, 이러한 특정 목적을 위해, 임의의 성분 (G)가 조성물에 포함되는 것이 바람직하다. 용접 스플라터 부착 억제를 위한 제형에서 성분(G)의 양대 성분(A)의 양의 비는 바람직하게는 10:1 내지 1:1, 더욱 바람직하게는 4.0:1.0 내지 2.1:1.0이다.
유해 환경 영향 및/또는 이러한 유해 환경 영향을 방지하는 비용을 최소화시키기 위해, 상기 규정된 바와 같은 본 발명에 따른 조성물은 특정 성분(이중 일부는 종래 기술에서 유사한 목적을 위해 조성물에 사용되었음)을 실질적으로 함유하지 않는 것이 바람직하다. 구체적으로, 이들 조성물이 본 발명에 따른 방법에서 금속과 직접 접촉하는 경우 6가 크롬; 2가 이상의 금속 양이온; 및 25℃에서 10mbar를 초과하는 증기압을 갖는, 탄화수소 및 할로겐화 탄화수소, 알코올, 알데히드, 케톤, 에테르, 카르복실산 및 에스테르를 포함하지만 이들로 제한되지는 않는, 오염방지법에 의해 VOC로서 규정된 임의의 유기 재료를, 1.0 중량% 이하, 0.35 중량%, 0.10 중량%, 0.08 중량%, 0.04 중량%, 0.02 중량%, 0.01 중량% 또는 0.001 중량%의 양으로 함유하는 것이, 각각의 바람직하게 최소화된 성분과 무관하게 주어진 순서대로 더 바람직하다.
본 발명의 실시는 하기의 비제한적인 실시예로부터 더 명백해질 수 있다.
[실시예 및 비교 실시예 그룹 1 - 하일라이팅]
하기 성분들을 함유하는 조성물을 제조하고, 조성물의 오염 및 식각 성질을 하기와 같이 평가하였다 :
냉간 압연강, 전기아연도금강 및 5052 알루미늄 합금의 각각의 하나의 패널을 아세톤으로 세척하였다. 각각의 패널의 1/2을 힐라이트 조성물로 포화시킨 새로운 여과지로 패널을 닦아냄으로써 힐라이트 조성물로 피복시켰다. 그 다음, 패널을 72시간 동안 실험실 내의 주변 조건에 노출시킴으로써, 공장에서의 한 주말(a weekend)을 시뮬레이팅하였다. 패널을 물로 세정하고 오염 및 식각에 대해 시험하였다. 72시간 후에, 피복된 부분과 피복되지 않은 부분 사이에서 가시적 차이가 검출되지 않았다. 암화(darkening), 오염 또는 식각의 징후도 관찰되지 않았다.
비교 힐라이트 조성물을, 조성물로부터 붕산 칼륨 또는 HOSTACOR2291을 제외시키는 것을 제외하고는 상기와 같이 제조하였다. HOSTACOR2291을 함유하지만 붕산 칼륨을 함유하지 않는 힐라이트 조성물은 모든 아연합금 피복된 패널 상에서 오염을 발생시켰다. 붕산 칼륨을 함유하지만 HOSTACOR2291을 함유하지 않는 힐라이트 조성물은 72시간 동안의 에이징(aging) 후에 조성물로 피복된 강 패널 상에 산화를 일으켰다.
본 발명의 힐라이트 조성물의 성능을 부틸 카르비톨, 비이온성 계면 활성제, 보락스, 트리에탄올아민 및 물을 포함하는, 휘발성 유기 화합물을 함유하는 시판용 수성 힐라이트 조성물(파아커+암켐 디비젼 오브 헨켈 코포레이션(Parker+Amchem Div. of Henkel Corp.)의 제품인 P3-Hilite-SG)의 성능과 비교하였다 본 발명의 힐라이트 조성물과 시판용 힐라이트 조성물(P3Hilite-SG)의 광택 및 균일성은 도포 직후에 둘 모두 탁월하였다. 도포한 지 1시간 후, 본 발명의 힐라이트 조성물로 피복된 패널은 탁월한 광택을 계속 나타내는 반면, 시판 힐라이트 재료로 피복된 패널상의 광택은 실질적으로 저하되었다.
피복된 패널을 5일 동안 실험실 내의 주변 조건에 노출시켰다. 힐라이트 조성물과의 5일간의 접촉 후에 패널 중 어느 것에서도 적색 녹 또는 백색 녹의 징후는 없었다.
실시예로부터, 본 발명의 힐라이트 조성물이 시판되는 재료에 비해 유리한 성질을 가짐을 알 수 있다. 본 발명의 힐라이트 조성물은 휘발성 유기 화합물을 함유하지 않고, 시판 재료보다 장기간 동안 고광택을 유지시키며, 금속 기판의 오염 및 식각을 유발시키지 않는다.
사판되는 힐라이트 재료는 최소한 힐라이트 조성물에 대한 최소 요건을 충족시키는 것이 일반적이다. 본 발명의 힐라이트 조성물은 상기 요건을 충족시킬 뿐만 아니라, 수성이며, 휘발성 유기 화합물을 함유하지 않는다. 휘발성 유기 화합물이 없으므로 휘발성 유기 화합물을 함유하는 힐라이트 조성물의 사용하는 경우에 적용되는 모든 제한에 따라야 할 필요 없이 본 발명의 힐라이트 조성물을 사용할 수 있다. 본 발명의 하일라이팅 조성물은 고광택을 유지시키는 연장된 기간 및 적법하게 규정된 휘발성 유기 화합물의 부재 때문에 당분야에서 진보성이 있다.
[실시예 및 비교 실시예 그룹 2 - 용접 스플라터 부착의 억제]
조성물로 피복된 표면에 대한 고열 금속의 작은 단편의 부착을 억제하기 위한 바람직한 조성물은 하기의 성분들을 포함한다:
상기 조성물을 그룹 1에서와 같이 패널에 도포시키고(알루미늄 패널을 사용하지 않는 것은 제외), 이렇게 피복된 패널을, 임의의 보호 코팅의 부재하에 용접 스플라터의 용이하고 현저한 부착을 야기시키는 조건하에, 서로 용접시켰다. 용접 스플라터는 검출되지 않았으며, 피복된 패널을 정상 실험실 분위기에서 7일 이하 동안 저장시킨 결과, 부식의 가시적 증거가 나타나지 않았다. 조성물은 물과 같은 점성을 가지며, 금속상에서 쉽게 퍼지며, 새깅은 거의 없거나 젼혀 없었다. 고열 금속의 부착을 억제시키기 위해 본 발명에 따른 조성물을 사용하는 것은 또한 당분야에서 진보성이 있다.

Claims (20)

  1. 물과;
    (A) 중량 평균 분자량이 200 내지 500인 폴리에틸렌 글리콜 1.0 내지 60 중량%;
    (B) 저발포성 비이온성 계면활성제 및 비오염성 음이온성 계면활성제 총 0.5 내지 15.0 중량%; 및
    (C) 부식 억제제로서의 알칼리 금속 붕산염 0.1 내지 5.0 중량%와 복합 카르복실산의 염 0.05 내지 5.0 중량%를 포함하는 액체 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 성분(C)가 전체 조성물을 기준으로 하여 (i) 0.1 내지 5.0 중량%의 알칼리 금속 붕산염 및 (ii) 0.05 내지 5.0 중량%의 분지된 모노카르복실산과 아미노 모노카르복실산의 혼합물의 알칼리 금속염을 포함하고, 성분(B)가 비이온성 계면활성제로부터 선택됨을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 알칼리 금속이 칼륨임을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제3항에 있어서, 7.5 내지 11의 pH 값을 갖고, 중량 평균 분자량이 600 이상인 폴리에틸렌 글리콜을 함유하지 않음을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제2항에 있어서, 7.5 내지 11의 pH 값을 갖고, 중량 평균 분자량이 600 이상인 폴리에틸렌 글리콜을 함유하지 않음을 특징으로 하는 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 7.5 내지 11의 pH 값을 갖고, 중량 평균 분자량이 600 이상인 폴리에틸렌 글리콜을 함유하지 않음을 특징으로 하는 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 8.5 내지 10.5의 pH 값을 갖고, 물과;
    (A) 분자량이 200 내지 400인 폴리에틸렌 글리콜 5 내지 25 중량%;
    (B) 저발포성의 플루오르화되지 않은 비이온성 계면활성제 1 내지 10 중량%;
    (C) 붕산 칼륨 0.3 내지 3 중량% 및 복합 카르복실산의 알칼리 금속염 0.1 내지 1.5 중량%;
    (D) 저발포성의 플루오르화되지 않은 양쪽성 계면활성제 1 내지 7 중량%;
    (E) 플루오르 함유 계면활성제 0.05 내지 약 0.5 중량%; 및
    (F) 레올로지 개질제 0.05 내지 0.6 중량%를 필수 성분으로 하는 조성물.
  8. 제5항에 있어서, 8.5 내지 10.5의 pH 값을 갖고, 물과;
    (A) 분자량이 200 내지 400인 폴리에틸렌 글리콜 5 내지 25 중량%;
    (B) 저발포성의 플루오르화되지 않은 비이온성 계면활성제 1 내지 10 중량%;
    (C) 붕산 칼륨 0.3 내지 3 중량% 및 복합 카르복실산의 알칼리 금속염 0.1 내지 1.5 중량%;
    (D) 저발포성의 플루오르화되지 않은 양쪽성 계면활성제 1 내지 7 중량%;
    (E) 플루오르 함유 계면활성제 0.05 내지 약 0.5 중량%; 및
    (F) 레올로지 개질제 0.05 내지 0.6 중량%를 필수 성분으로 하는 조성물.
  9. 제4항에 있어서, 8.5 내지 10.5의 pH 값을 갖고, 물과;
    (A) 분자량이 200 내지 400인 폴리에틸렌 글리콜 5 내지 25 중량%;
    (B) 저발포성의 플루오르화되지 않은 비이온성 계면활성제 1 내지 10 중량%;
    (C) 붕산 칼륨 0.3 내지 3 중량% 및 복합 카르복실산의 알칼리 금속염 0.1 내지 1.5 중량%;
    (D) 저발포성의 플루오르화되지 않은 양쪽성 계면활성제 1 내지 7 중량%;
    (E) 플루오르 함유 계면활성제 0.05 내지 약 0.5 중량%; 및
    (F) 레올로지 개질제 0.05 내지 0.6 중량%를 필수 성분으로 하는 조성물.
  10. 제3항에 있어서, 8.5 내지 10.5의 pH 값을 갖고, 물과;
    (A) 분자량이 200 내지 400인 폴리에틸렌 글리콜 5 내지 25 중량%;
    (B) 저발포성의 플루오르화되지 않은 비이온성 계면활성제 1 내지 10 중량%;
    (C) 붕산 칼륨 0.3 내지 3 중량% 및 복합 카르복실산의 알칼리 금속염 0.1 내지 1.5 중량%;
    (D) 저발포성의 플루오르화되지 않은 양쪽성 계면활성제 1 내지 7 중량%;
    (E) 플루오르 함유 계면활성제 0.05 내지 약 0.5 중량%; 및
    (F) 레올로지 개질제 0.05 내지 0.6 중량%를 필수 성분으로 하는 조성물.
  11. 제2항에 있어서, 8.5 내지 10.5의 pH 값을 갖고, 물과;
    (A) 분자량이 200 내지 400인 폴리에틸렌 글리콜 5 내지 25 중량%;
    (B) 저발포성의 플루오르화되지 않은 비이온성 계면활성제 1 내지 10 중량%;
    (C) 붕산 칼륨 0.3 내지 3 중량% 및 복합 카르복실산의 알칼리 금속염 0.1 내지 1.5 중량%;
    (D) 저발포성의 플루오르화되지 않은 양쪽성 계면활성제 1 내지 7 중량%;
    (E) 플루오르 함유 계면활성제 0.05 내지 약 0.5 중량%; 및
    (F) 레올로지 개질제 0.05 내지 0.6 중량%를 필수 성분으로 하는 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 8.5 내지 10.5의 pH 값을 갖고, 물과;
    (A) 분자량이 200 내지 400인 폴리에틸렌 글리콜 5 내지 25 중량%;
    (B) 저발포성의 플루오르화되지 않은 비이온성 계면활성제 1 내지 10 중량%;
    (C) 붕산 칼륨 0.3 내지 3 중량% 및 복합 카르복실산의 알칼리 금속염 0.1 내지 1.5 중량%;
    (D) 저발포성의 플루오르화되지 않은 양쪽성 계면활성제 1 내지 7 중량%;
    (E) 플루오르 함유 계면활성제 0.05 내지 약 0.5 중량%; 및
    (F) 레올로지 개질제 0.05 내지 0.6 중량%를 필수 성분으로 하는 조성물.
  13. 제3항에 있어서, 성분(G)로서, 분자량이 1000 내지 10,000인 폴리에틸렌 글리콜을 성분(G) 대 성분(A)의 비가 4.0:1.0 내지 2.1:1.0이 되도록 하는 양으로 포함함을 특징으로 하는 조성물.
  14. 제2항에 있어서, 성분(G)로서, 분자량이 6000인 폴리에틸렌 글리콜을 성분(G) 대 성분(A)의 비가 10:1.0 내지 1:1이 되도록 하는 양으로 포함함을 특징으로 하는 조성물.
  15. 제1항에 있어서, 성분(G)로서, 분자량이 4000 내지 8000인 폴리에틸렌 글리콜을 성분(G) 대 성분(A)의 비가 4.0:1.0 내지 2.1:1.0이 되도록 하는 양으로 포함함을 특징으로 하는 조성물.
  16. 금속 표면에 도포되어 표면의 광택을 증가시키는 하일라이팅 액체 조성물을 금속 표면에 도포시키는 단계 ; 광택 표면을 조사하여 표면 형태 불규칙성을 탐지하는 단계 ; 탐지된 표면 형태 불규칙성을 기계적 수단에 의해 제거하는 단계 ; 및 이렇게 조사된 표면에, 선행 단계에서 이미 처리한 금속 표면에 대해 견고한 광택성 외부 표면을 형성시키는 코팅을 도포시키는 단계를 포함하는 방법으로서, 하일라이팅 액체 조성물로서 제8항에 따른 조성물을 사용함을 특징으로 하는 방법.
  17. 금속 표면에 도포되어 표면의 광택을 증가시키는 하일라이팅 액체 조성물을 금속 표면에 도포시키는 단계 ; 광택 표면을 조사하여 표면 형태 불규칙성을 탐지하는 단계 ; 탐지된 표면 형태 불규칙성을 기계적 수단에 의해 제거하는 단계 ; 및 이렇게 조사된 표면에, 선행 단계에서 이미 처리한 금속 표면에 대해 견고한 광택성 외부 표면을 형성시키는 코팅을 도포시키는 단계를 포함하는 방법으로서, 하일라이팅 액체 조성물로서 제7항에 따른 조성물을 사용함을 특징으로 하는 방법.
  18. 금속 표면에 도포되어 표면의 광택을 증가시키는 하일라이팅 액체 조성물을 금속 표면에 도포시키는 단계 ; 광택 표면을 조사하여 표면 형태 불규칙성을 탐지하는 단계 ; 탐지된 표면 형태 불규칙성을 기계적 수단에 의해 제거하는 단계 ; 및 이렇게 조사된 표면에, 선행 단계에서 이미 처리한 금속 표면에 대해 견고한 광택성 외부 표면을 형성시키는 코팅을 도포시키는 단계를 포함하는 방법으로서, 하일라이팅 액체 조성물로서 제1항에 따른 조성물을 사용함을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 1 금속체의 일부를 제 2 금속체에 용접시키는 단계를 포함하며, 이들 금속체 중 하나 이상이, 용접되는 영역에 충분히 가까운 위치에 있는 비용접되는 부분을 포함함으로써 용접 도중에 용접되는 영역으로부터 자연적으로 방출되는 다수의 고열 금속 단편이 비용접되는 부분과 접촉하는 방법으로서, 용접하기 전에 제13항에 따른 조성물로 비용접되는 부분을 피복하여, 피복된 영역에 고열 금속 단편이 부착되는 것을 억제시킴을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 1 금속체의 일부를 제 2 금속체에 용접시키는 단계를 포함하며, 이들 금속체 중 하나 이상이, 용접되는 영역에 충분히 가까운 위치에 있는 비용접되는 부분을 포함함으로써 용접 도중에 용접되는 영역으로부터 자연적으로 방출되는 다수의 고열 금속 단편이 비용접되는 부분과 접촉하는 방법으로서, 용접하기 전에 제1항에 따른 조성물로 비용접되는 부분을 피복하여, 피복된 영역에 고열 금속 단편이 부착되는 것을 억제시킴을 특징으로 하는 방법.
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