KR100550832B1 - 폴리에틸렌폼, 폴리스틸렌폼, 폴리우레탄폼과 부착성이있는 아연 또는 아연-알루미늄합금 강판용 고내식성박막형 수용성 유기피막제 및 이를 피복한 강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아연 또는 아연-알루미늄합금 도긍강판용 박막형 수용성 유기피막체 및 그 유기피막제를 피복한 강판의 제조방법에 관한 것으로 특히 단열재로 폴리에틸렌폼, 폴리스틸렌폼 및 폴리우레탄폼을 부착시킨 건자재용의 단열강판생산시 이들 단열폼 모두와 부착성을 가지는 고내식성 유기피막제를 제조하여 피복한 강판의 생산성, 내식성 및 강판재고관리의 개선을 도모한 것이다.

폴리에틸렌수지, 우레탄-아크릴, 폴리스틸렌폼, 유기피막제, 알킬올암모늄염, 무수크롬산

Description

폴리에틸렌폼, 폴리스틸렌폼, 폴리우레탄폼과 부착성이 있는 아연 또는 아연-알루미늄합금 강판용 고내식성 박막형 수용성 유기피막제 및 이를 피복한 강판의 제조방법{A thin, water-borne, high-corrosion resisting organic coating material to be coated and adhered polyethylene foam, polystylene foam, and polyurethane foam in zinc/zinc-aluminum coated steel sheet, and method for producing the said coated steel sheets therewith}

도 1은 본 발명에 관한 유기피막 도장방법을 간단한 모식도로 나타낸 설명도이다

도 2는 유기피막상부에 폴리에틸렌폼이 부착된 도금강판의 단면설명도이다

주요부호의 설명 :

1은 유기피막수지용액, 2는 강판에 수지를 도포하기 위한 코터 롤, 3은 유기피막수지용액을 건조하기위한 오븐, 4는 아연 혹은 아연-알루미늄합금 강판, 5는 강판, 6은 아연 혹은 아연-알루미늄합금도금층, 7은 도포되어 건조된 유기피막수지, 8은 폴리에틸렌폼, 폴리스틸렌폼, 폴리우레탄폼

본 발명은 아연 또는 아연-알루미늄합금 도금강판용 박막형 수용성 유기피막제 및 그 피복강판의 제조방법에 관한 것으로, 특히 단열재로 폴리에틸렌폼, 폴리스틸렌폼 및 폴리우레탄폼을 부착한 건자재용 단열 강판 생산시 이들 단열재폼 모두와 부착성을 가진 고내식성의 유기피막제와 이를 피복한 강판의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 도금강판은 아연 또는 아연 및 알루미늄 합금을 전기도금 방법 또는 용융도금 방법으로 강판 표면에 도금하는 것으로 도금층의 금속을 희생양극으로 하여 소재 금속의 내식성을 증가시킬 목적으로 개발하여, 자동차, 건축, 가전, 금속가구 산업 등 폭 넓은 분야에 사용하고 있다.

그러나 강판의 저장, 운송중 도금층에서 발청이 진행되거나, 충격등으로 외관이 손상됨으로써 제품의 가치가 하락되는 경우가 많으므로, 도금강판 자체가 가지는 내식성보다 더욱 우수한 내식성을 얻기 위해 도금층의 희생부식을 저해하지 않으면서도 도금층의 내식성을 증가시키려는 방안으로 이들 도금강판을 다양한 금속 표면처리되게 하는 기술이 적용되어 왔다.

아연 또는 아연-알루미늄 합금강판에 적용되는 표면처리 기술은 크게 크롬을 사용한 크로메이트처리법과 수용성 수지를 박막으로 피복하는 유기피막처리법으로 구분되며, 이중 유기피막 처리는 소재 표면에 투명한 수지피막을 피복하는 것으로 크로메이트처리법에 비해 소재의 내식성과 가공성을 보다 향상시킬 뿐 아니라, 도금강판의 미려한 외관을 유지시키는 장점이 있어 특히 건축자재용으로서 그 수요가 증가되고 있다.

특히 단열재로서 폴리에틸렌폼, 폴리우레탄폼과 폴리스틸렌폼을 부착한 건자재용 강판의 생산에 그 수요가 증가하고 있으나, 유기피막처리제의 특성에 따라 이 단열재 폼들을 부착하는데 문제점을 나타내고 있다. 즉, 도금강판용 유기피막제는 아크릴 혹은 우레탄 변성수지를 수용화한 것이 대부분으로 이들 유기피막제는 폴리우레탄폼 및 폴리스틸렌폼과는 부착성을 가지지만 폴리에틸렌폼과는 부착성을 가지지 않는다.

또한, 폴리에틸렌폼과의 부착성을 개선한 유기피막제라 하더라도 폴리우레탄폼과 폴리스틸렌폼이 부착되지 않게 되는 문제점이 생기거나, 앞의 유기피막제에 비해 내식성이 30∼50% 낮아지는 단점을 갖게 되는 것이 일반적이다.

즉, 종래 도금 강판의 유기피막 처리시 용도에 따라 부착특성이 다른 유기 피막제를 사용하여 피복하므로써 강판 제조시 유기피막제의 교환작업으로 생산성이 감소되고 폴리에틸렌폼과 부착성을 가진 유기피막제로 처리된 강판은 폴리우레탄폼 및 폴리스틸렌폼과의 부착성이 없거나 내식성이 낮아 강판의 용도가 제한됨으로서 강판별 재고관리를 별도로 해야 하는 등 어려움을 겪어 왔다.

따라서, 본 발명에서는 최근 건자재용으로 그 수요가 증가하고 있는 단열용 판넬 생산시 사용되는 폴리에틸렌폼과 폴리우레탄폼 및 폴리스틸렌폼 단열재와 부착성을 가지는 아연 또는 아연-알루미늄합금강판용 고내식성 유기피막제 개발 이 유기피막제로 피막처리한 강판의 제조를 목적으로 하고 있다.

전술한 문제점을 해소하고 외관과 내식성을 대폭 개선하기 위하여 본 발명은 기본적으로 아연 또는 아연 및 알루미늄합금 도금 강판의 표면처리에 사용되는 박막형 수용성 유기피막제에 있어서, 분자량이 15,000∼30,000인 폴리에틸렌 수지에 카르복실 관능기를 부가 중합반응시켜 말단기에 수산기를 결합하므로써 수용화한 폴리에틸렌 수지를 60~80wt%로 하고, 여기에 가공성과 윤활성을 증가시키기 위해 카노바왁스를 0.1∼10wt%, 수지와 크롬과의 반응으로 인한 겔화방지를 위한 지방산 에틸에스테르의 알킬올 암모늄염을 0.2∼20wt%, 내식성등의 물성 향상을 위해 무수크롬산이 0.1∼2.0wt%가 되게 혼합한 유기피막제 및 이 피막제로 피복된 아연-알루미늄 합금도금강판의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에서 개발된 제품은 폴리스틸렌폼 및 폴리우레탄폼과의 부착성을 유지하면서도 종래의 제품으로는 부착시키기 어려웠던 폴리에틸렌폼과의 부착성을 가질 수 있도록 했을 뿐 아니라, 크롬혼합물의 첨가로 내식성에서도 종래 제품에 비해 50% 이상 향상되도록 하였다.

본 발명품은 폴리스틸렌폼 및 폴리우레탄폼과의 부착시 사용되는 우레탄접착제등과 반응성을 가지는 폴리에틸렌 수지를 이용한 것으로 폴리에틸렌수지에 카르복실기를 부가 중합시킨 후 말단기에 수산기를 결합함으로서 수용화되도록 하였고, 폴리에틸렌수지의 분자량을 15,000∼30,000으로 한정하므로써 강판에 피복된 유기피막의 유리전이온도가 100℃ 미만으로 형성되도록 하였다.

이러한 결과 폴리에틸렌폼 부착방법인 열간융착 공정에서 유기피막층이 연화되어 폴리에틸렌폼과도 부착이 이루어지게 하였으며, 유기피막의 윤활성과 가공성 을 향상시키기 위해 카노바왁스를 첨가하여 유기피막의 성능을 향상시켰다. 또 본 발명은 이 폴리에틸렌수지에 크롬혼합물을 첨가하는 방법을 창안하고 개발하므로써 종래의 제품에 비해 내식성을 50%이상 증가시킨 것이 특징이다.

종래에도 크롬혼합물을 첨가하여 유기피막제의 내식성을 향상시키려는 노력이 있었으나, 크롬과 수지와의 반응으로 수지가 겔화되거나, 보관 저장시 용액이 경화되는 현상으로 종래의 방법으로는 이를 적용하기가 실질적으로 불가능하였다.

그러나 본 발명에서는 앞에서의 설명과 같은 특성을 가진 폴리에틸렌 수지를 60∼80wt%, 카노바왁스가 0.1∼10wt%로 되게 하고, 크롬과의 겔화를 방지하도록 지방산 에틸에스테르의 알킬올 암모늄염을 0.2∼20wt%로 혼합한 후 무수크롬산을 0.1∼2.0wt%로 첨가하고, 나머지는 증류수 등의 물(H₂O)로 구성하는 방법으로 수용화된 폴리에틸렌수지와 크롬과의 반응으로 수지가 응고되거나 겔화되는 것을 방지하였다.

예를 들면, 판두께 0.4mm인 용융아연도금강판에 분자량이 15,000∼30,000인 폴리에틸렌 수지에 카르복실 관능기를 부가 중합반응시켜 말단기에 수산기를 결합함으로써 수용화 가능하게 한 폴리에틸렌 수지를 60∼80wt%로 하고, 여기에 가공성과 윤활성을 증가시키기 위해 카노바왁스를 0.1∼10wt%, 수지와 크롬과의 화학반응으로 인한 겔화방지를 위하여 수지의 량에 따라 지방산 에틸에스테르의 알킬올 암모늄염을 0.2∼20wt% 첨가하며, 내식성 등의 물성 향상을 위해 무수크롬산이 0.1∼2.0wt%가 되게 혼합한 유기피막제를 아연-알루미늄 합금도금강판에 도 1과 같은 롤 코터를 통해 건조피막중량이 1~3g/㎡ 되게 피복도장한다. 그 후 오븐을 통과하여 강판표면온도를 80~100℃ 소부 건조시켜 유기피막처리된 용융아연-알루미늄도금강판을 제조하는 것이다.

다음은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 실시한 실시예로서 이에 따라 상기 유기피막처리된 강판에 대해 염수분무시험에 의해 내식성을 조사하고, 폴리에틸렌폼, 폴리스틸렌폼 그리고 폴리우레탄폼과의 부착성을 표 1과 표 2 및 도 2와 같은 단면형태로 조사하여 평가하였다.

[실시예]

(실시예 1)

판두께 0.4mm인 용융아연 도금강판에 분자량이 20,000인 폴리에틸렌 수지에 카르복실 관능기를 부가 중합반응시켜 말단기에 수산기를 결합시켜 수용화한 폴리에틸렌 수지를 79wt%로 하고, 여기에 가공성과 윤활성을 증가시키기 위해 카노바왁스를 5wt%, 수지와 크롬과의 반응으로 인한 겔화방지를 위한 지방산 에틸에스테르의 알킬올 암모늄염을 15wt%, 내식성등의 물성 향상을 위해 무수크롬산이 1wt%가 되게 혼합한 유기피막제를 롤 코터로 1.6g/㎡ 도장한 후, 오븐에 통과시켜 88℃로 건조시켜서 유기피막처리된 용융아연-알루미늄도금강판을 제조하였다.

아울러 비교를 위하여 종래의 방법으로 종래 사용하여 온 우레탄-아크릴 수지와 우레탄-아크릴-왁스로 구성된 수지를 각각 별도로 이용하여 상기 용융아연-알루미늄 도금강판을 각각 제조하였다.

그 후, 상기 세가지 도금강판을 35℃, 5% 소금물로 염수분무시험을 행하고 유기피막제와 폴리에틸렌폼, 폴리스틸렌폼, 폴리우레탄폼과의 부착성을 각각 비교한 결과를 표 1에 종합하여 수록하였다.

표 1 (실시예 1)

표 1은 본 발명에 의해 제조된 유기피막용액을 용융아연도금강판에 도포건조한 경우와 상기 비교예로 시험한 결과를 각각 나타낸 것이다.

표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 경우 내식성과 부착성에 있어 종래의 경우에 비해 일층 향상된 결과를 나타냄을 알 수 있다.

(실시예 2)

판두께 0.4mm인 용융아연-알루미늄도금강판에 분자량이 약 25,000인 폴리에틸렌 수지에 카르복실 관능기를 부가 중합반응시켜 말단기에 수산기를 결합함으로써 수용화한 폴리에틸렌 수지를 15wt%로 하고, 여기에 가공성과 윤활성을 증가시키기 위해 카노바왁스를 6wt%, 수지와 크롬과의 반응으로 인한 겔화방지를 위한 지방산 에틸에스테르의 알킬올 암모늄염을 17.5wt%, 내식성등의 물성 향상을 위해 무수크롬산이 1.5wt%가 되게 혼합한 유기피막제를 롤 코터로 2.2g/㎡ 도장한 후, 오븐에 통과시켜 90℃로 건조시켜서 유기피막처리된 용융아연-알루미늄도금강판을 제조 하였다.

다음으로 이러한 유기피막처리된 강판에 대해 염수분무시험에 의해 35℃, 5% NaCl에 침지시켜 내식성을 조사하였고, 폴리에틸렌폼, 폴리스틸렌폼, 폴리우레탄폼과의 부착성을 각각 비교한 결과를 표 2에 종합하여 수록하였다.

비교예를 위하여 표 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 실시예 2의 경우에는 실시예 1에 비해 보다 향상된 내식성을 나타내었으며, 특히 우레탄/아크릴 또는 우레탄 /아크릴/왁스를 수지성분으로 한 경우에는 실시예 2의 경우가 실시예 1에 비하여 내식성에서의 차이가 현저한 것을 알 수 있었다.

표 2 (실시예 2)

부착성에 있어서는 실시예 1과 실시예 2상의 본 발명은 그 결과에 있어, 별차이를 나타내지 않았다. 다만, 폴리우레탄폼의 경우 비교예로 든 우레탄/아크릴/왁스 수지의 경우와 폴리에틸렌폼의 경우 비교예로 든 우레탄/아크릴 수지의 경우에는 부착성이 나빠 미부착으로 나타났음을 알 수 있다. 본 발명에서는 물론 실시예 1, 실시예 2 모두 부착성이 양호하였음을 알 수 있었다.

이상과 같이 본 발명에서 개발된 박막형 수용성 유기피막제를 피복한 아연 혹은 아연-알루미늄합금 도금강판은 건자재용의 단열판넬 제작에 있어 단열재로 사용되는 폴리스틸렌폼, 폴리우레탄폼 및 폴리에틸렌폼 등과 부착성을 가지며, 수지와 크롬이 안정적으로 혼합되도록 하므로써 폴리에틸렌폼과의 부착성을 가지는 종래의 유기피막제에 비해 표 1에서 보는 바와 같이 내식성이 최소한 50% 이상 높아지는 특성을 갖고 있다.

따라서 유기피막 작업시 용액의 교체작업 없이 연속적으로 강판을 생산할 수 있어 생산성이 향상될 뿐 아니라, 단열재의 종류에 따라 강판의 용도를 구분할 필요가 없어지게 되므로 강판의 적정 재고관리가 이루어질 수 있게 하였다. 또한 강판의 내식성을 50% 이상 증가시킴으로써 강판의 수명을 연장하는 효과를 가질 수 있게 되었다.

Claims (2)

1. 아연 또는 아연 및 알루미늄합금 도금 강판의 표면처리에 사용되는 박막형 수용성 유기피막제에 있어서, 분자량이 15,000∼30,000인 폴리에틸렌 수지에 카르복실 관능기를 부가 중합반응시켜 말단기에 수산기를 결합함으로써 수용화된 폴리에틸렌 수지를 60∼80wt%로 하고, 여기에 가공성과 윤활성을 증가시키기 위해 카노바왁스를 0.1∼10wt%, 수지와 크롬과의 반응으로 인한 겔화방지를 위한 지방산 에틸에스테르의 알킬올 암모늄염을 0.2∼20wt%, 내식성등의 물성 향상을 위해 무수크롬산이 0.1∼2.0wt%, 잔부는 물(H₂O)로 혼합구성한 것을 특징으로 하는 유기피막제
2. 상기의 유기피막제를 아연 또는 아연-알루미늄 합금 도금 강판에 로울 코터(Roll coater) 방식으로 건조피막중량이 1∼3g/m²이 되게 피복하고 강판의 표면온도를 80∼100℃가 되게 오븐에서 건조하는 방법으로 유기피막 처리하도록 한 것을 특징으로 하는 아연 혹은 아연-알루미늄 합금 도금강판의 제조방법

Images