KR100543512B1

KR100543512B1 - 내지문 강판 제조방법

Info

Publication number: KR100543512B1
Application number: KR20010040501A
Authority: KR
Inventors: 최병조; 박기덕; 노재원; 이장훈
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2006-01-20
Also published as: KR20030004815A

Abstract

본 발명의 그 목적은 컴퓨터, 음향기기, VTR 등 각종 가전기기에 사용되고, 환경친화형 Cr-Free 내지문강판에 적합하며, 품질특성 및 제조원가가 저렴하도록 아연도금강판에 인산염처리를 실시하고 Cr-Free 처리를 한 후 수지계 내지문 코팅을 실시하여 내지문성은 물론 내식성, 가공성, 마찰특성을 확보하고, 제조원가가 저렴하도록 Cr-Free피막 량을 최소화한 내지문 강판 제조방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상기 목적 달성을 위한 본 발명의 내지문강판 제조는 아연도금강판을 인산염처리용액이 담겨진 욕조에 디핑하여 인산염 층을 형성시키는 단계; 상기 아연도금강판의 인산염 층 표면에 스프레이 또는 롤 코팅 방법으로 수지계 Cr-Free용액을 코팅하여 Cr-Free 코팅 층을 형성하는 단계; 상기 Cr-Free 코팅 층의 표면에 내지문 수지를 코팅하고 그를 건조시키는 단계로 이루어진다.

내지문 강판, 인산염처리, Cr-Free처리, 내지문처리

Description

내지문 강판 제조방법{Manufacturing method for anti-fingerprint steel plate}

도 1은 종래의 내지문 강판 피막 층을 나타낸 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 내지문 강판 피막 층을 나타낸 구성도.

※도면의 주요부분에 대한 부호 설명※

20 : 강판 21 : 아연 층

22 : 인산염 층 23 : Cr-Free 층

24 : 내지문 코팅 층

본 발명은 컴퓨터, 음향기기, VTR 등 각종 가전기기에 사용되는 내지문강판 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 환경친화적이고 가공성과 내식성이 우수한 내지문강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 컴퓨터, 음향기기, VTR 등 각종 가전기기 등의 소재로 사용되는 내지문강판은 아연도금 후 크로메이트(Chromate)처리를 실시하고 내지문수지를 코팅(Coating)하여 제조하게 되는 바, 상기 크로메이트 처리에 의해 형성된 Cr피막은 아연도금강판 표면에 저렴하면서 고도의 내식성이나 도장성을 주는 것이 가능하여 오래 전부터 적용되고 있다. 그러나 상기 Cr은 용출이 발생하게 되면 인체에 매우 악영향을 미치는 단점이 있다.

따라서 근래에는 도 1에 나타낸 바와 같이 소지 강판(10)에 아연도금을 실시하여 아연도금 층(11)을 형성하고 이에 표면 조정제로 조정처리를 한 다음 그 표면에 아연-니켈을 포함하는 인산염처리를 하여 인산염 층(12)을 형성시키는데, 이때 상기 각 이온의 함량 조성비는 아연 1000-3000ppm, 니켈 50-300ppm이다.

그리고 상기 인산염 층(12)의 표면에는 내지문 처리를 하여 내지문 층(13)을 형성시키는데, 그 내지문 처리는 망간 300-2000ppm을 0.5-3.0g/m²두께로 코팅하여 피막층을 형성시킨다.

상기와 같은 방법으로 제조된 종래의 내지문 강판은 생산성 향상과 피막특성을 향상시키고자 하는 것으로서, 피막 층을 아연-니켈 등으로 된 인산염 층(12)과 망간 등으로 된 내지문 층(13)을 형성시킴으로서 외관의 미려화, 내식성 향상 및 그에 따른 장기 보관성의 향상, 그리고 도막밀착성이 강화 및 도장성이 우수하도록 하였다. 그러나, 상기의 내지문 강판은 상기 인산염 층(12)의 원료가 고가인 아연 및 니켈로 이루어져 있어 생산 단가를 상승시킬 뿐만 아니라, 제품 구조상 아연도금층에 인산염 층(12)을 처리하고 그 위에 바로 내지문 층(13)을 코팅하기 때문에 인산염 층(12)의 중량을 높여야 함은 물론 가공성 및 마찰특성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 발명한 것으로서, 그 목적은 환경친화형 Cr-Free 내지문 강판에 적합하며, 품질특성 및 제조원가가 저렴하도록 아연도금강판에 인산염처리를 실시하고 Cr-Free 처리를 한 후 수지계 내지문 코팅을 실시하여 내지문성은 물론 내식성, 가공성, 마찰특성을 확보하고, 제조원가가 저렴하도록 Cr-Free피막 량을 최소화한 내지문 강판 제조방법을 제공함에 있다.

상기 목적 달성을 위한 본 발명의 내지문강판 제조는 아연도금강판을 인산염처리용액이 담겨진 욕조에 디핑(Dipping)하여 인산염 층을 형성시키는 단계; 상기 아연도금강판의 인산염 층 표면에 스프레이 또는 롤 코팅 방법으로 수지계 Cr-Free용액을 코팅하여 Cr-Free 코팅 층을 형성하는 단계; 상기 Cr-Free 코팅 층의 표면에 내지문 수지를 코팅하고 그를 건조시키는 단계로 이루어진다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명의 내지문강판 제조방법을 첨부도면을 참조하여 각 공정별로 설명하면 다음과 같다.

[제1공정]

본 발명은 먼저 아연도금 층(21)이 형성된 아연도금강판(20)을 인산염처리용액이 담겨진 욕조에 디핑(Dipping)하여 상기 아연도금강판의 표면에 인산염 층(22)을 형성시키는데, 상기 인산염의 부착 량은 0.1∼2.5g/m²이고 디핑 시간은 4∼10초이다.

상기 아연도금강판의 표면에 인산염처리를 실시하는 이유는 강판의 가공시 표면에 마찰특성을 향상시켜 가공흑화성 및 내 스크래치(Scratch)성을 우수하게 하기 위해서이고, 또 인산염의 부착 량을 0.1∼2.5g/m²로 하는 이유는 0.1g/㎡ 이하로 하면 표면의 마찰특성 향상을 기대하기 어려우며, 2.5g/㎡ 이상으로 하면 과도한 인산염 부착량에 의한 제조원가 상승의 단점이 있기 때문이며, 디핑 시간을 4∼10초로 한 이유는 4초 이하이면 인산염의 부착 량 두께가 목적치 이하가 되고 10초 이상이면 인산염의 부착 량 두께가 너무 두꺼워지는 문제점이 있다.

한편 참고적으로 상기 인산염 처리 약품은 PB-3312JR(대한카파라이징 주식회사에서 제조된 것으로서, 용액조건은 전산도(TA)4∼25pt, 유리산도(FA)0.2∼6.0pt, 온도 45∼50℃로 하였다.

[제2공정]

상기의 제1공정이 끝나면 인산염 층(22) 표면에 스프레이 또는 롤 코팅 방법으로 수지계 Cr-Free용액을 코팅하여 Cr-Free 코팅 층(23)을 형성하는데, 상기 수지계 Cr-Free 코팅 량은 20∼150mg/m²이고, 상기 수지계 Cr-Free용액은 3.0∼10.0중량%의 고형분이 있는 것을 사용하였다.

상기 수지계 Cr-Free 코팅하는 이유는 내식성 향상을 위하여 하는 것이고, 또 부착 량이 150mg/㎡ 이상이면 내식성능의 향상에는 유리하나 강판 제조시 제조원가가 상승되며 내식성도 필요이상으로 높게 되는 문제점이 있고, 20mg/m² 이하로 하면 내식성이 목표치 이하가 되는 문제점이 잇다.

또한 내지문 강판에 대한 내식성능은 Cr부착량에 따라 차이가 있으며, Cr을 0.5~5.0mg/㎡ 정도 부착시키는 제품에서는 SST시 표면의 초기 백청발생 시간이 대략 72시간 정도이다. 따라서 수지계(Non-Cr계) 약품처리에 의한 Cr-Free 내지문제 품의 내식성도 SST 72시간 이상으로만 확보하면 된다. 그리고 Non-Cr계 약품처리시 부착량을 20mg/㎡ 미만으로 하면 상기에서 언급한 내식성 목표 SST 72시간을 확보할 수 없다.

여기서 내식성 확보를 위한 Non-Cr계 약품은 상품명이 PD-2000(대한파카라이징㈜ 제조)으로서 Cr을 대체하여 내식성을 확보할 수 있도록 페놀계 수지(Resin)과 아미노 알코올, 불화Ti산, 실레인커풀링제 등으로 구성되어 있으며, 본 발명에서 PD-2000용액에 의한 내식성 확보 처리조건으로는 수지 부착량을 20~150mg/㎡을 목표로 처리용액의 고형분을 3.0~10.0중량％로 하고 강판에 스프레이(Spray) 또는 롤 코티(Roll Coating)에 의해 부착시킨 다음 건조시킨다.

이때 건조온도는 강판온도로 30∼180℃가 적당하다. 건조온도를 30℃ 미만으로 하면 처리약품의 건조가 충분히 진행되지 못해 처리 후에 각종 롤 등과 접촉시 약품층(수지층)이 탈락되는 현상(Tack현상)이 발생하게 된다.

또한 Cr-Free처리약품의 고형분을 3.0중량％ 미만으로 처리시에는 제품표면의 부착량 부족에 의한 내식성 확보가 되지 않으며, 고형분을 10.0중량％를 초과하여 적용시에는 약품 소모량 증가(부착량 증가)에 따른 제조원가가 많이 들어가게 된다.

상기와 같은 조건으로 생산된 인산염 하지 Base, Cr-Free 내지문강판은 내식성이 우수하고 제품표면의 마찰특성이 우수하여 가공성이 양호하고 Cr-Free층의 부착량을 최소화함으로 인해 제조원가가 저렴해지는 장점이 있다.

[제3공정]

상기의 제2공정이 끝나면 Cr-Free 코팅 층(23)의 표면에 내지문 수지를 코팅 하여 내지문 코팅 층(24)을 형성하고 그를 건조하는데, 상기 내지문 수지의 부착 량은 400∼2000mg/m²이고 건조는 150∼300℃의 열풍분위기에서 실시한다.

상기 내지문 수지를 코팅하는 주 이유는 내식성과 내지문성을 갖도록 하기 위해서이고, 상기 내지문 수지의 부착 량이 400mg/m²이하이면 내식성 및 내지문성이 저하되고 2000mg/m²이상이면 내식성 및 내지문성은 좋아지나 경제성에서 떨어지는 문제점이 있다.

그리고 상기 건조온도가 150℃ 이하이면 건조지연으로 인한 생산성에 문제가 발생하고 300℃이상이면 내지문수지가 타는 문제점이 발생한다.

이하 본 발명의 내지문 강판 제조방법을 실시예를 통하여 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

아연 부착량이 20g/㎡인 아연도금강판을 다음과 같이 인산염처리, Cr-Free처리, 내지문처리를 실시하고, 내식성, 표면마찰계수, 가공흑화성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.

※실험방법※

1) 인산염처리

- 처리약품 : PB-3312JR (대한파카라이징㈜ 제조)

- 용액조건 : 전산도(TA) 4~25pt, 유리산도(FA) 0.2~6.0pt, 온도 48℃

- 처리시간 : 6초 (Dipping)

2) Cr-Free (약품명 PD-2000 →대한파카라이징㈜제조)

- 용액조건 : 고형분 5중량％

- 처리조건 : Spray + Squeezing(2Bar) + 건조 (25~180℃, PMT)

3) 내지문처리

- 약품명 : K-100(3A),(3B) →범우㈜ 제조

- 코팅 : #3 Bar 코터로 수지부착량이 약 800~1200mg/㎡이 되도록 코팅

- 건조 : 250℃의 열풍분위기에서 12촌 동안 건조

※평가방법※

1) 내식성 : SST 이용하여 초기 백청발생 시간 측정

2) 마찰계수 : Draw Bead Tester를 이용 편면마찰시험

3) 가공흑화성 : 상기 마찰시험 전,후의 백색도 차이 (△L*)

- Color Difference Meter로 측정

4) 건조성 : 건조후 약솜으로 부착시 표면에 솜이 부착되면

건조불량.

[표 1]

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 종래재와 비교재에서 인산염처리가 않된 경우에는 마찰계수가 높고 가공흑화성이 미흡한 실적을 나타내고 있으며, 종래재에서 Cr이 0.5~5.0mg/㎡ 부착된 경우에 내식성의 초기 백청발생 시간이 72시간 이상임을 알 수 있다.

또한 비교재에서 Cr-Free처리를 LN-20약품으로 처리한 경우에는 내식성이 확보되지 못하였으며, Cr-Free처리를 PD-2000약품으로 처리시에도 부착량이 20mg/㎡ 미만으로 낮은 경우에 내식성이 열세하고 건조온도도 PMT 30℃ 미만으로 건조시 불완전 건조에 의한 문제가 발생했다.

반면, 본 발명의 조건 범위를 만족하는 발명재의 경우에는 초기백청 발생 내식성이 72시간 이상으로 양호하며, 마찰계수가 낮고 가공흑화성이 우수한 실적을 나타냄을 알 수 있었다.

이상과 같은 본 발명은 아연도금이 형성된 강판을 내지문처리 전 인산염처리와 Cr-Free처리 및 내지문 수지를 적정량 부착하고 건조함으로서 Cr의 용출을 방지함은 물론, 내지문성과 내식성 및 마찰특성, 가공흑화성이 우수하고 환경 친화적이며, Cr-Free 부착 량을 최소화하여 경제적인 내지문 강판을 제조할 수 있는 특유의 효과가 있다.

Claims

아연도금강판을 인산염처리용액이 담겨진 욕조에 디핑하여 인산염 층을 형성시키는 단계;

상기 아연도금강판의 인산염 층 표면에 스프레이 또는 롤 코팅 방법으로 수지계 Cr-Free용액을 코팅하여 Cr-Free 코팅 층을 형성하는 단계;

상기 Cr-Free 코팅 층의 표면에 내지문 수지를 코팅하고 그를 건조시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 내지문강판 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 인산염의 부착량은 0.1∼2.5g/m²임을 특징으로 하는 내지문강판 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 수지계 Cr-Free 코팅 량은 20∼150mg/m²이고, 상기 수지계 Cr-Free용액은 3.0∼10.0중량%의 고형분이 있는 것임을 특징으로 하는 내지문강판 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 내지문수지의 부착 량은 40∼200mg/m²임을 특징으로 하는 내지문강판 제조방법.