KR100550836B1 - 부착방지용 도료 조성물로 도장된 착색 도장강판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코일코팅용으로 도장되는 부착방지용 도료로 도장된 도장강판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 코일코팅용 도장강판으로 사용되는 전기아연도금강판, 용융아연도금강판, 합금화 아연도금강판, 또는용융알루미늄―아연합금도장강판 위에 내식성이 우수한 프라이머 도료를 건조도막두께가 4-8마이크론 되게 도장한 후, 부착을 방지하는 상도도료를 건조도막두께를 10-35마이크론 도장하여서 된 것으로 건축물에 무분별한 각종 광고 스티커 등의 부착으로 환경미관이 심각하게 훼손되고 있는 것을 방지할수 있도록 광고지, 포스터, 스티커 등의 부착이 불가능한 도료를 도장한 코일코팅용 착색 도장강판을 제공하는데 있다.

부착방지용 착색도장강판, 실리콘계 폴리에스테르수지, 프리코팅메탈

Description

부착방지용 도료 조성물로 도장된 착색 도장강판{Color painted steel sheets coated adhesive-resisting coating composite for the use of preventing adhesion of sticking materials}

도 1은 본 발명에 따라 제조된 부착방지용 착색 도장강판의 단면설명도

도 2는 본 발명상의 부착방지용 착색도장강판의 120배 확대된 도막표면사진

도면에 대한 주요 부호 :

1. 도금강판 2. 프라이머피막층 3. 부착방지용 착색 상도 피막층

본 발명은 광고지, 스티커, 포스터 등 각종 부착물의 부착방지용 도료조성물로 도장된 착색 도장강판에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 코일코팅용 도장강판으로 사용되는 전기아연도금강판, 용융아연도금강판, 합금화 아연도금강판, 또는 용융알루미늄-아연합금도장강판 위에 내식성이 우수한 프라이머 도료를 건조도막두께가 4-8마이크론(㎛) 되게 도장한 후, 광고지, 포스터, 스티커 등의 부착이 불가능한 상도도료를 건조도막두께를 10∼35마이크론(㎛) 도장하여 환경미관을 개선할 수 있도록 부착방지용 도료로 도장된 착색 도장강판의 제조방법을 제공하는 데 목적이 있다.

도료의 도장방식에는 가공 성형한 소재 위에 도장하여 건조시키는 포스트 도장 방식과 미리 도장한 다음 필요 용도에 따라 도장된 강판을 성형 가공하여 사용하는 프리코팅 코일도장방식이 있다. 여기서 프리코팅 코일 도장방식으로 도장된 강판은 코일코팅용 착색 도장강판이라고도 한다. 포스트 도장 방식은 도장설비비가 저렴하고, 소량 생산에 유리한 점이 있지만 균일한 제품의 생산과 대량 생산이 어렵다는 단점이 있다. 그 반면, 프리코팅 코일 도장 방식은 균일한 품질의 제품을 단시간 내에 대량 생산할 수 있으며, 도료의 손실이나 작업자의 위생 안정성, 환경 오염을 적게 할 수 있다는 장점이 있어 수요가 증가 하고 있다.

프리코팅 코일방식으로 도장된 강판은 도장 후 별도의 가공성형 공정을 거치기 때문에, 도장에 있어서 가공성, 부착성, 내구성, 내식성, 내수성 등 일반적으로 필요로 하는 도막 특성 이외에도 고속 작업성, 속경화성, 고온에서의 도료의 안정성 등이 요구된다.

프리코팅메탈(PCM)용 도료는 주용도는 건물의 지붕재, 벽재로 사용되는 건축 외장재와 가전용도로 사용되고 있는 냉장고 도어, 측판, 배판(Back) 등의 외판케이스(Out case)용, 전자레인지의 외판케이스용, 세탁기, 에어콘실외기 외판케이스용, VTR 및 DVD 외판케이스용 등으로 구분되고 있으며, 가전용도에서 요구하는 용도별 물성의 차이와 같이 건물의 지붕재와 벽재에도 기능을 부여하여 특수한 기능을 갖게 하게 하는 것이 점차 요구되어지고 있다.

본 발명에 사용된 부착방지용 도료는 가공성 및 도막에 슬립성을 부여해 주는 폴리에스테르 및 실리콘 폴리에스테르계 수지를 포함하며, 경화수지로서는 모노머(Monomeric)의 멜라민 경화형 수지를 포함한다. 이에 포함되는 안료로는 유기 및 무기 안료를 제한없이 사용할 수 있으며. 부착방지용 도료에 사용되는 필러로는 유기와 무기필러가 사용되고 있다, 사용되는 필러의 종류와 등급에 따라, 도막의 입자감과 외관에 차이를 발생하게 하여 원하는 형태의 도막외관을 얻을 수가 있으며, 부착방지 정도에 대한 요구 성능에 따라 이를 구분하여 사용할 수도 있다.

본 발명에서는 코일코팅용으로 도장된 착색 도장강판의 도막 표면에 광고지, 포스터, 스티커 등 다른 물질의 성분이 부착하기 어렵게 만들고, 일시적으로 부착이 되었어도 일정시간이 지나면 자연적으로 떨어지거나 사람이 도구를 이용하지 않고도 쉽게 손으로 떨어질 수 있도록 만들어진 부착방지용착색 도장강판이다.

본 발명에서의 부착방지용 도장강판은 도료를 도장 후 200℃이상의 고온으로 단시간에 건조시켜 도막을 형성하기 때문에 도료 내에 함유되어 있는 일반적인 형태의 이형제는 도장 후 고온 건조시에 휘발하여 도막에서 그 성능을 발휘할 수 없으나, 부착방지용 착색 도장강판은 고온에서 건조된 도막내에서도 이형성을 지속적으로 발산해 내는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명자들은 열에 안정하며, 건조도막두께 10∼35㎛의 박막으로 도장이 가능하고, 비용이 절감되며, 내후성과 내오염성이 우수한 장점을 가진 코일코팅용 부착방지용 도료를 제조한 다음, 코일코팅용 도장 강판으로 사용되는 전기아연도금강판, 용융아연도금강판, 합금화 아연도금강판, 또는 용융알루미늄-아연합금도장강판 위에 내식성이 우수한 프라이머 도료를 건조도막두께가 4∼8마이크론 되게 도장하고, 광고지, 스티커, 포스터 등 다른 물질의 부착을 방지 할 수 있는 상도도료를 건조도막두께를 10∼35마이크론(㎛) 도장하여 도막을 건조시킨다.

건조된 도막에서는 부착방지의 기능을 가진 필러 및 이형제가 도막표면에 부상하여 도막 표면에 다른 성분의 물질이 부착되지 않도록 하는 부착방지 착색 도장강판의 조성물의 내용을 상세하게 설명하도록 한다.

본 발명은 프리코팅메탈(PCM), 코일코팅도료로 사용되어온 폴리에스테르계 수지 또는 실리콘계 폴리에스테르수지 도료 또는 이들의 혼합도료를 30∼55중량부와 용제 15~35 중량부에 도료색상용으로 사용되는 안료를 10~20중량부를 첨가분산시키고, 분산된 밀베이스도료에 모노머로 된 경화형의 멜라민 수지 10∼20중량부에 산촉매 0.1∼1.0중량부와 유기필러 0.5∼5.0 중량부, 무기필러 0.5∼5.0 중량부에 부착방지의 성능을 가진 이형제를 1∼3중량부를 사용하고, 첨가제를 배합하여 제조된 부착방지용 도료를 도장하여서 된 기능성 착색 도장강판을 제공하도록 한 것이다.

따라서 본 발명은 핵심원료인 실리콘계 폴리에스테르수지와 모노머로 된 멜라민 경화형수지, 산촉매와 유기, 무기필러, 이형제를 함유하는 화학조성물을 제조하는 것이 중요하다.

일반적으로 실리콘계 폴리에스테르수지는 염기산과 알콜류의 축합반응으로 제조되는데 대표적인 염기산으로는 프탈산, 무수프탈산, 벤조산, 이소프탈산, 텔레프탈산, 테트라하이드로 무수프탈산, 헥사하이드로 무수프탈산, 시클로 헥사디카르복실산, 아디프산, 아젤라산, 시트로산 톨유(Tall Oil) 지방산으로부터 제조된 다이머 및 무수트리멜리트산 등이 포함되며, 불포화 유기산으로는 말레인산, 무수말레인산, 프말산, 무수숙신산 등이 포함된다.

또한, 실리콘계 폴리에스테르수지의 제조에 사용될 수 있는 대표적인 포리올류에는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 1.6-펜탄디올, 디에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 디메틸하이드로프로필, 디메틸하이드록시프로피오네이트, 트리메탄올프로판, 트리에탄올 프로판 등이 포함된다.

상기 염기산과 알콜류로 합성된 폴리올에 실리콘 중간체를 100∼150℃사이에서 등온 유지하면서 재합성을 시킨다. 이렇게 제조된 수지는 일반적인 폴리에스테르계 수지에 비하여 내약품성, 내후성, 내구성, 표면의 이형성 등이 향상되어 있다. 수지평균 분자량이 10000∼30000이고, 평균관능기가 2내지 8범위로 조절되어 있다.

한편, 멜라민 경화형수지인 메틸레이티드 멜라민수지는 고형분이 98%인 헥사메톡시메틸멜라민수지로서 미국의 멜라민 제조업체인 사이텍에서 제조한 수지를 통상 사용한다.

산촉매로서는 고분자폴리에스테르와 메틸레이트멜라민의 경화반응성을 높이기 위하여 사용되는 촉매로서, 본 발명에서 사용된 산촉매는 pH가 6∼7이고, 활성도가 25%인 블록화 산촉매를 사용하였다.

유기필러에는 나일론파우더, 폴리아크릴니트릴파우더, 메틸메타아크릴이 주성분인 아크릴파우더, 폴리테트라 플로오르에틸렌파우더 등이 사용되어지고 있다. 나일론파우더를 도막중에 첨가하여 가열 경화시키면, 도막의 표면에 독특한 요철모양을 부여할 수 있다. 특히, 나일론은 융점이 36℃로 낮기 때문에 소부 과정에서 용융하여 미끄러운 외관을 가진 소프트한 요철모양이 얻어진다.

나일론파우더는 용융 시에 각각의 파우더 입자가 상호 융착하고 네트구조를 형성하여 도막전체의 가공성을 향상시킨다. 단, 나일론의 네트구조에 의한 가공성의 개량효과를 기대하기 위해서는 10%이상을 첨가해야한다.

폴리아크릴니트릴파우더는 프리코팅메탈도료의 소부 조건에서는 용융하지 않기 때문에 비교적 거친 요철외관을 가진 도막을 얻을 수 있다. 폴리아크릴니트릴파우더는 동일한 크기의 무기파우더에 비해 마찰에 대한 저항력이 강해 도막의 슬립성을 부여하여 도막의 손상을 방지하는데 효과가 있다.

포리테트라플로오르에틸렌파우더는 윤활성, 흠방지 블록킹방지에 효과가 있다.

도료용에 사용되는 무기필러는 크게 3가지로 나누어 사용된다. 첫째는 도료의 고형분을 높이고, 원가의 절감을 위하여 사용하는 체질안료이며, 둘째는 도료의 광택을 저하시키기 위하여 사용하는 소광의 역할을 하는 소광제이며, 셋째는 도막의 표면에 요철을 주는 의장을 부여하기 위한 필러로 그 역할을 달리하여 사용되어지고 있다. 본 발명에서 사용된 무기필러는 도막표면의 경도 및 마모성을 향상시키고, 도막 표면에 요철을 주어, 요철사이에 공기 등이 통하게 하여 타 물질이 부착 시 완전하게 부착이 되지 않도록 하기 위한 목적으로 사용한다.

본발명에서 도료의 부착방지 기능을 부여하는 이형제는 아크릴 변성 폴리실록산으로 도료내에 첨가되어 있다가 도장 시 도막 표면으로 부상하여 도장된 도막에서는 표면에 존재하게 된다. 본 발명에 사용된 아크릴 변성 폴리실록산은 도료내에 구성되어 있는 실리콘계 폴리에스테르수지, 멜라민수지보다, 표면장력이 낮기 때문에 도료의 도장 시 미도장되는 부위가 나타날수 있으므로 사용량이 과다할 시는 주의를 해야 한다. 본 발명상의 이형제의 량은 1∼3중량부 사용하는 것이 바람직하다. 1중량부 이하를 사용할 경우에는 이형성이 떨어져 부착방지의 효과가 떨어지며, 3중량부 이상을 사용할 경우에는 부분적으로 도료의 표면장력을 저하시키고, 표면장력이 저하된 부분에서 도장이 되지 않는 미 도장 부위가 발생하기 쉽다.

전술한 바에 따라 제조된 실리콘계 폴리에스테르계 수지 등 폴리에스테르계 수지도료 30∼55중량부와 용제 15∼35중량부에 도료 색상용으로 사용되는 안료를 10~20중량부 첨가분산시키고, 분산된 밀베이스 도료에 멜라민 수지, 예컨대 메틸레이트멜라민 수지 10∼20중량부와 산촉매를 0.1∼1.0중량부를 넣고 도료를 제조한 후 여기에 아크릴계 수지인 폴리아크릴레이트수지 0.3∼2 중량부와 평균입자가 20~80㎛인 무기필러와 유기필러를 각각 0.5∼5.0중량부, 이형제를 1∼3중량부 첨가한 후 균일하게 혼합하여서 된 도료의 조성물을 얻는다.

유·무기필러는 평균입자를 20마이크론(㎛) 이상으로 하여야 필러로서의 효력을 발휘한다. 그러나, 80㎛을 초과하게 되면 분산 및 혼합효과가 저하하므로 20~80㎛의 범위의 것을 사용한다. 다음, 연속 도장공정에서 용융아연도금강판, 합 금화 용융아연도금강판, 전기아연도금강판, 용융아연도금강판, 용융알루미늄-아연합금도금강판, 또는 알루미늄판에 프라이머 도료로 건조도막두께가 3∼8㎛이 되게 도장한 후, 소재의 표면도달온도가 200~250℃ 되도록 가열, 냉각, 건조한다. 다음, 이 도료조성물을 건조도막두께가 약 10~35㎛ 되게 도장한 다음, 소재표면도달온도가 210~250℃ 되도록 가열, 냉각, 건조하여 본 발명상의 착색도장강판을 얻는다.

이들 표면온도의 도달온도의 하한치는 도료의 충분한 결합력 확보의 하한치이고, 이 온도의 상한치는 도료의 과소부로 인한 번트(Burnt)현상 또는 도장 후 균열발생방지의 상한치를 의미한다.

또한, 산촉매가 0.1중량부 이하인 경우에는 도막의 경화가 잘 이루어지지 않으며 1.0초과인 경우에는 경화가 너무 많이 이루어져 가공성을 나쁘게 한다. 또한 유기 및 무기필러가 1.0중량부 미만인 중량부인 경우에는 도막 외관의 입자감이 적고, 이형성이 떨어지며, 10.0 초과시에는 이형성은 좋아지나, 도막이 딱딱해져 가공성이 저하되기도 한다. 이형제는 1∼3중량부 사용하는 것이 바람직하다. 이형제 1중량부 미만을 사용할 경우에는 이형성이 저하되어 부착방지의 효과가 적으며, 3중량부를 초과 사용할 경우에는 부분적으로 도료의 표면장력을 저하시키고, 표면장력이 저하된 부분에서 도장이 되지 않는 미 도장 부위가 발생하기 쉽다.

이하 실시 예를 들어 상세히 설명한다. 이 실시예는 그러나 본 발명을 한정하는 것으로 해석해서는 안됨은 물론이다.

[실시예]

(실시예 1)

제조된 실리콘계 폴리에스테르계 수지도료 40중량부와 용제 24중량부에 도료 색상용으로 사용되는 안료를 14중량부로 첨가분산시키고, 분산된 밀베이스 도료에 메틸레이트멜라민 15중량부와 산촉매를 1.0중량부를 넣고 도료를 제조한 후 여기에 첨가제로서 아크릴계 수지인 폴리아크릴레이트수지 1.0중량부와 도막평활성을 부여하기 위하여 첨가제인 폴리아크릴레이트 수지 0.5중량부와 이형제를 1중량부, 그리고 평균입자가 33마이크론의 무기필러와 유기필러와 산촉매 등 합계 3.5중량부 첨가한 후 혼합하여 원하는 색상의 도료의 조성물을 얻었다.

상기 도료를 소재 자체의 이물질을 탈지, 수세, 건조한 용융아연 도금강판에 크로메이트 하도 처리한 다음 연속 롤 도장공정에서 프라이머 도료를 건조도막두께가 약 5㎛되게 도장하고 소재의 표면 도달온도가 210℃되도록 가열, 냉각, 건조 후 상기 상도 도료를 건조도막두께가 약 25㎛되게 도장하고 이를 소재표면 도달온도가 240℃가 되도록 가열, 냉각, 건조하여 본 발명의 부착방지용 착색 도장강판을 제조하였다.

본 발명상의 부착방지 착색 도장강판의 특성은 도장된 도막에 광고지, 포스터, 스티커 등 의 부착이 되지 않는 것이다. 부착방지를 시험하는 방법으로서 KSA 1518에 지정된 1종 1호 인쇄용 점착지를 KSA 1107 9.3.1의 180°의 당겨벗김 점착력 시험방법에 준한 시험판에 점착지를 붙인후 롤러를 약 300mm/min의 속도로 1회 왕복시켜 압착한후 20~40분사이에 인장시험기로 300±30mm/min의 속도로 시험편을 당겨 벗겨 당기는 힘을 힘의 평균값을 구하는 방법을 택하였다. 비교예는 부착방지 효과가 없는 종래의 도료와 비교하기 위한 것으로, 본 발명예와의 대비결과는 표1 과 같았다.

부착방지용 착색 도장강판의 특성중의 하나가 도막표면에 요철을 가지도록 하는 것이다 도막표면의 요철은 확대경에 의한 표면상태의 확인으로 쉽게 확인할 수 있으며 도 2와 같이 부착방지용 도료의 도막이 아름다운 무늬로 형성되어 있음을 확인할 수 있었다.

(실시예 2)

실시예 1에서 실리콘계 폴리에스테르 수지와 일반형의 폴리에스테르계와 동일하게 대체했을시 도막에서의 부착방지의 지속성을 시험하였다. 그 결과는 표 2와 같았다.

(실시예 3)

실시예 1에서 유기필러를 단독 사용하였을 시의 도막의 부착방지의 효과를 측정하였으며, 도장조건은 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과는 표 3과 같았다.

(실시예 4)

실시예 1에서 무기필러를 단독 사용했을 시의 도막의 부착방지 효과를 측정하였으며, 도장조건은 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과는 표 3과 같았다.

(실시예 5)

실시예 1에서 유기필러와 무기필러를 혼합 사용하고 이형제를 사용하지 않았을때의 효과를 측정하였으며 도장조건은 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과는 표 3과 같았다.

주)상기배합된 량을 분산기로 입도가 5마이크론까지 되도록 분산 후, 분산된 도료에 표 2의 조정1을 넣고, 5분간 혼합하고, 표 2의 조정2를 첨가하여 5분간 혼합 후, 실시예1에 준하여 도장시편을 제작하여 시험한다.

* 표 2의 실험결과

주)- BYK광택기로서 60도 경면반사값을 측정한 결과치임.

- 거즈를 4겹으로 하여 엄지손가락에 감고 왕복을 1회로하여 도막이 박리될때까지의 마모횟수를 측정한다.

- 경도는 연필에 나타난 수치를 기준으로 하여 총5개의 선을 긋고 4개선의 선에 흠발생이 없는 연필의 수치임.

- 부착성 측정기기로서 0.5mm의 직사각형을 100개 만들고, 그 100개의 직사각형의 도막을 테이프로 당겼을 시 도막박리가 되지않는 개수.

- 20℃에서 시편을 절곡했을 때 도막의 박리상태로 2T는 시편을 구부린 후, 시편 2매를 사이에 끼운 후 그대로 바이스에 물려 시편이 접히게 한 후, 도막의 박리상태를 측정한 것.

- 볼의 직경이 1/2인치짜리 볼을 시편 위에 놓고, 1Kg하중으로 20센티미터 높이에서 떨어 뜨렸을때 도막박리가 없는 상태.

주)상기배합된 량을 분산기로 입도가 5마이크론까지 되도록 분산 후, 분산된 도료에 조정1을 넣고, 5분간 혼합하고, 조정2를 첨가하여 5분간 혼합 후 실시예 1에 준하여 도장시편을 제작하여 시험한다.

* 표 3의 실험결과

주)- BYK광택기로서 60도 경면반사값을 측정한 결과치임.

- 거즈를 4겹으로 하여 엄지손가락에 감고 왕복을 1회로하여 도막이 박리될때까지의 마모횟수를 측정한다.

- 경도는 연필에 나타난 수치를 기준으로 하여 총5개의 선을 긋고 4개선의 선에 흠발생이 없는 연필의 수치임.

- 부착성 측정기기로서 0.5mm의 직사각형을 100개 만들고, 그 100개의 직사각형의 도막을 테이프로 당겼을 시 도막박리가 되지 않는 개수

- 20℃에서 시편을 절곡했을시의 도막의 박리상태로 2T는 시편을 구부린 후, 같은 시편 2매를 그대로 바이스에 물려 시편이 접히게 한 후 도막의 박리상태를 측정하고, 3T는 시편을 구부린 후, 시편 3매를 구부린 시편사이에 끼운 후 바이스에 물려 시편이 접히게 한 후 도막의 박리상태를 측정한다.

- 볼의 직경이 1/2인치짜리 볼을 시편 위에 놓고, 1Kg하중으로 20센티미터 높이에서 떨어 뜨렸을때 도막박리가 없는 상태

- 내산성시험은 20℃에서 5%초산으로 48시간 스폿트 시험한 결과치임

- 내알카리성 시험은 20℃ 5%가성소다를 48시간 스폿트 시험한 결과치임.

본 발명은 전술한 바와 같이 코일코팅용으로 도장되는 부착방지용 도료로 도장된 도장강판, 예컨대 코일코팅용 도장강판으로 사용되는 전기아연도금강판, 용융아연도금강판, 합금화 아연도금강판, 또는 용융알루미늄-아연합금도장강판 위에 내식성이 우수한 프라이머 도료를 건조도막두께가 4∼8마이크론 되게 도장한 후, 부착을 방지하는 상도도료를 건조도막두께를10∼35마이크론 도장하여서 된 부착방지용 착색 도장강판을 제공할 수 있게 되어 각종 건축물에 무분별한 각종 광고 스티커 등의 각종 부착물의 부착으로 인해 환경미관이 심각하게 훼손되고 있는 것을 방지하므로써 광고지, 포스터, 스티커 등의 부착이 불가능하도록 하였다.

Claims (2)

1. 폴리에스테르계 수지도료, 또는 실리콘계 폴리에스테르계 수지도료를 30~55중량부, 용제 15~35중량부에 도료색상용으로 사용되는 안료를 10~20중량부 첨가분산시키고 분산된 밀케이스 도료에 멜라민수지 10~20중량부와 변성 아크릴계 수지 0.3~2중량부와, 산촉매 0.1~1.0중량부를 넣고 도료를 제조한 후, 유기 및 무기필러 1.0~10.0중량부, 이형제 1~3중량부를 첨가하여 제조된 부착방지 효과가 있는 도료의 조성물을 얻는 한편, 연속 롤 도장공정에서 용융아연도금강판, 합금화 용융아연도금강판, 또는전기 아연도금강판, 용융아연도금강판, 용융알루미늄-아연합금도금강판, 또는 알루미늄판에 내식성이 우수한 프라이머 도료를 건조도막두께가 3∼8㎛되게 도장한 후 이를 소재 표면도달온도가 200∼250℃가 되도록 가열, 냉각, 건조 등의 공정을 거쳐서, 상기 상도 도료를 건조도막두께가 약 10∼35㎛되게 도장한 다음 이를 소재표면 도달온도가 210∼250℃가 되도록 가열, 냉각, 건조하여 되는 것을 특징으로 하는 부착방지용 도료조성물로 도장된 착색 도장강판
2. 제1항에 있어서, 상기 유기필러와 무기필러의 평균입자는 20~80㎛인 요철을 가진 부착방지용 도료조성물로 도장된 착색 도장강판

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