KR100554747B1 - 작업안정성이 우수한 크롬-무함유 처리 조성물 - Google Patents

Abstract

내지문강판에서 내지문 수지와의 반응성이 없으며 따라서, 작업 안정성이 우수한 크롬-무함유 처리 조성물에 관한 것으로, 아연도금 강판에 크롬-무함유 처리한 후 내지문 강판이 코팅되는 내지문성 강판에 적용되는 크롬-무함유 처리조성물에 있어서, 폴리 프로필렌 수지 0.5∼5.0 중량부를 포함함을 특징으로 하는 크롬-무함유 처리 조성물이 제공된다. 본 발명의 크롬-무함유 처리 조성물을 사용함으로써 크롬-무함유 처리층을 90℃미만의 저온 건조후에도 크롬-무함유층이 내지문 수지용액과 접촉시 반응물이 형성되지 않아 작업안정성의 확보가 가능하며 표면결함(줄무늬 ROLL MARK등)이 발생하지 않음으로 고품질의 크롬-무함유 내지문 강판으로 제조가능한 것이다.

크롬-무함유 처리 조성물, 폴리 프로필렌

Description

작업안정성이 우수한 크롬-무함유 처리 조성물{Crome-Free Composition Having Superior Stability In Work}

본 발명은 작업안정성이 우수한 크롬-무함유 처리 조성물에 관한 것이며, 보다 상세하게는 내지문강판에서 내지문 수지와의 반응성이 없으며 따라서, 작업 안정성이 우수한 크롬-무함유 처리 조성물에 관한 것이다.

통상 컴퓨터, 음향기기, VTR 등 각종 가전기기 등의 소재로 사용되는 전기아연도금 내지문강판은 종래 강판에 아연도금한 후, 크롬(Cr)처리를 실시하고 내지문수지를 코팅하여 제조하여 왔다.

이때, 크로메이트 처리에 의해 형성하는 Cr 피막은 저렴하고 아연도금강판 표면에 고도의 내식성 및 도장성을 부여하는 것으로 일반적으로 적용되어 왔다. Cr 피막의 방청성은 통상 피막자체의 차단(Barrier) 효과와 피막중의 Cr+6에 의한 자기보수성에 의한 것으로 설명된다. 특히, 후자는 Cr피막 고유의 것으로 피막형성 후에 일어나는 피막결손부(상처부등)에 대해서 Cr피막중의 가용해성분(주로 Cr+6)이 스며나와, Cr피막을 재생하기 때문에 금속재료에 대해서는 대단히 우수한 내식성을 나타낸다. Cr피막에 함유된 Cr+6은 금속재료 표면에 존재하면 대단히 유용한 작용을 나타내지만, 인체에 대해서 예를들면 경구에서는 간장 부전, 혈액불순, 접촉에서는 알레르기 피부염, 피부궤양, 피부부식, 흡입에서는 비염, 비중격궤양, 천식등의 독성 및 발암성등으로 인하여 매우 유해한 것이다.

이에 대한 대응으로 Cr을 전혀 함유하지 않는 표면처리재의 개발이 요구되고 있다. 따라서, 1990년대 후반부터 크롬-무함유(Cr-Free) 내지문강판의 제조기술의 개발을 추진하여 왔다. 그러나 지금까지 개발된 크롬-무함유 내지문강판은 처리약품이 고가인데도 통상 크롬-무함유 피막을 150mg/㎡ 이상으로 부착하고 있어 제조원가가 높은 단점이 있으며, 제품구조도 아연도금층 위에 바로 크롬-무함유 피막을 처리하고 내지문 코팅을 행함으로 크롬-무함유 피막의 중량을 높여야 함은 물론 가공성 및 마찰특성이 열세한 단점이 있다.

이에 대한 개선으로 종래에는 전기아연도금후 마찰특성 개선을 위해 인산염처리를 채용하고, 크롬-무함유 처리를 품목명 PD-2000이라는 약품으로 스프레이(Spray)와 스퀴징(Squeezing)처리로 실시하고 PMT 50~18℃로 건조한 후 내지문 수지를 코팅하여 제품으로 생산하는 기술이 개발되었다. 그러나, 작업중 크롬-무함유층이 PMT 90℃ 이하에서 건조된후 내지문 롤 코터에서 크롬-무함유층과 내지문 수지가 접촉할 경우 반응이 일어나 롤 코터 표면에 미세한 엉김형태의 반응물이 형성되거나 롤 표면에 내지문수지용액중의 Si성분과 반응에 의해 SiO2형태의 피막이 형성되어 롤 코팅 작업이 어렵게 되는 문제가 있다.

또한, 크롬-무함유약품이 0.5∼5.0중량%의 페놀계 수지로 구성되어 있어 분무와 스퀴징 또는 롤 코팅 처리후 건조온도가 PMT 90℃ 미만인 경우에는 크롬-무함유 처리층의 건조(경화) 상태가 충분치 않아 내지문 수지와 접촉시 반응물이 형성되어 코팅 롤 표면을 오염시켜 각종 표면결함(롤 마크(Roll Mark), 줄 무늬 등)이 유발된다.

이에 본 발명의 목적은 내지문강판에서 내지문수지와의 작업안정성이 우수한 크롬-무함유 처리 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 아연도금 강판에 크롬-무함유 처리한 후 내지문 강판이 코팅되는 내지문성 강판에서 크롬-무함유 처리층과 내지문 수지용액의 반응성을 완화시킴으로써 작업안정성이 향상되는 크롬-무함유 처리 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면,

아연도금 강판에 크롬-무함유 처리한 후 내지문 강판이 코팅되는 내지문성 강판에 적용되는 크롬-무함유 처리조성물에 있어서, 폴리 프로필렌 수지 0.5∼5.0 중량부를 포함함을 특징으로 하는 크롬-무함유 처리 조성물이 제공된다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 크롬-무함유 처리 조성물은 전기아연도금 강판을 환경친화형 크롬-무함유 처리하고 이에 내지문 수지가 코팅되는 어떠한 내지문강판(이하, 단지 '내지문강판'이라 한다.)의 크롬-무함유 처리에 유용하게 적용가능한 것이다.

내지문 강판 제조시 내식성과 환경친화성을 확보하기 위해 고형분 수준이 전체 조성물을 기준으로 3~10중량%인 비-크롬(Non-Cr)계 약품으로 처리한다. 기존의 비-크롬계 약품은 0.5∼5%의 페놀계 수지와 아미노 알코올, 불화 Ti산, 실레인커플링제등으로 구성되어 있으며 이러한 약품으로 처리시 내식성과 환경친화성은 확보가 가능하나 비-크롬 계 약품처리 후 내지문 수지로 피볼 할 때 크롬-무함유(Cr-free)층과 내지문 수지용액의 반응에 의해 SiO2계등의 반응물이 형성 되어져 내지문 수지 코팅 롤의 오염시켜 강판의 표면결함(롤 마크, 줄 무늬등)이 유발된다. 이러한 현상은 비-크롬계 크롬-무함유 처리후 건조 온도가 90℃ 미만으로 낮은 경우 심하게 발생된다.

이와 같은 표면결함을 방지하고자 본 발명에서는 비-크롬계 처리 조성물에 사용되던 수지대신 수지로서 폴리-프로필렌계 수지를 처리조성물 100부당 0.5∼5 중량부로 사용한다.

폴리-프로필렌계 수지 함량이 0.5 중량부 미만이면, 크롬-무함유 피막의 부착량이 20mg/㎡이하로 적어 제품상태에서 내식성 확보가 어렵게 되며 5.0 중량부를 초과하여 과도하게 첨가되는 경우에는 크롬-무함유 용액의 고형분 증가에 의한 부착량이 과도하게 많아져 제조원가가 상승한다.

본 발명의 폴리-프로필렌계 수지를 함유하는 크롬-무함유 처리조성물은 고형분 함량이 전체 조성물을 기준으로 3∼10중량%인 것이 바람직하다. 고형분 함량이 3중량%미만이면, 무-크롬 처리가 불충분하여 내식성이 확보되지 않으며, 10중량%를 초과하면 고형분의 함량이 과도하게 높아져 수지 부착량이 상승하며 제조원가 및 건조성 측면에서 바람직하지 않다.

본 발명의 크롬-무함유 처리 조성물로 크롬-무함유 처리하는 경우, 특히 내지문 강판 제조시 크롬-무함유 처리 조성물을 분무(Spray)와 스퀴징(Squeezing)하여 혹은 롤 코팅하여 적용하는 경우 그리고 크롬-무함유 처리층을 90℃이하의 저온으로 건조하는 경우에도 후속적으로 코팅되는 내지문수지와 크롬-무함유 처리 조성물의 접촉에 의해 내지문 수지의 반응물이 형성되지 않는다. 따라서 강판 표면의 표면 결함이 방지되고 작업안정성이 증대된다.

본 발명의 폴리 프로필렌 수지를 함유하는 크롬-무함유 처리조성물은 인산염이 0.1 ∼2.5g/㎡로 부착되고 강판의 무크롬처리시, 고형분이 3~10％인 수지계 무크롬(Cr-Free) 처리용액을 분무와 스퀴징 또는 롤 코팅방식을 적용하고, PMT 90℃ 미만으로 건조하는 경우에 특히 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

[실시예]

아연 부착량이 20g/㎡인 아연도금강판을 다음과 같이 인산염처리, 크롬 처리, 크롬-무함유 처리, 내지문처리를 실시하고, 작업 안전성, 내식성, 평가하여 표 1에 나타내었다.

▣ 실험방법

1) 인산염처리

① 처리약품 : PB-3312JR (대한파카라이징㈜ 제조)

② 용액조건 : 전산도(TA) 4~25pt, 유리산도(FA) 0.2~6.0pt, 온도 48℃

③ 처리시간 : 6초 (침지(Dipping))

2) 무-크롬(Cr-Free)처리 (종래조건)

① 처리약품 조건: 고형분 3 ∼ 10 중량%

구성 - 페놀계 수지 0.5∼5.0중량부, 불화 Ti산 0.5중량부,

아미노 알콜 5중량부, 실레인커플링제 5중량부

② 처리조건 : 분무 + 스퀴징 (2Bar) +건조 (50∼120℃, PMT)

3) 무-크롬 처리 (발명조건)

① 처리약품 조건: 고형분 3 ∼ 10 중량%

구성 - 폴리-프로폴렌 수지 0.5∼5.0중량부, 불화 Ti산 0.6중량부,

아미노 알콜 5중량부, 실레인커플링제 5중량부

② 처리조건 : 분무 + 스퀴징 (2Bar) +건조 (50∼120℃, PMT)

4) 내지문 코팅

① 약품명 : K-100(3A),(3B) (범우㈜ 제조)

② 코팅 : #3 Bar 코터로 수지부착량이 약 800~1200mg/㎡이 되도록 코팅

③ 건조 : 250℃의 열풍분위기에서 12초 동안 건조

▣ 평가방법

1) 작업안정성: 내지문 롤 코팅시 반응물(용액오염) 형성여부 및 줄무늬 발생 유무

2) 내 식 성 : SST를 이용하여 초기 백청 발생시간 측정

구분	무-크롬(Cr-Free)처리조건					작업안정성		내식성	내지문부착량	비고
	약품명	수지종류	수지함량 (중량부)	약품 고형분	건조온도(PMT)	용액 엉김성	줄무늬 발생
1	PD-2000	페놀계	0.5	10%	60℃	△	유	96 Hrs	800∼1200㎎	종 래 재
2	PD-2000	페놀계	5.0		50℃	△	유	96 Hrs	〃
3	PD-2000	페놀계	2.0		85℃	△	유(미소)		〃
4	PD-2000	페놀계	3.0		75℃	△	유(미소)		〃
5	PD-2000	페놀계	2.0		90℃	⊙	무		〃	비 교 재
6	PD-2000	페놀계	0.5		95℃	⊙	무		〃
7	PD-2000	페놀계	5.0		90℃	⊙	무		〃
8	PD-2000	수지제거	0		60℃	⊙	무	48 Hrs	〃
9	PD-2000	수지제거	0		100℃	⊙	무	48 Hrs	〃
10	PD-2000	폴리프로필렌계	0.5		50℃	⊙	무	96Hrs	〃	발 명 재
11	PD-2000	폴리프로필렌계	2.0		60℃	⊙	무	96 Hrs	〃
12	PD-2000	폴리프로필렌계	5.0		50℃	⊙	무	96 Hrs	〃
13	PD-2000	폴리프로필렌계	2.0		100℃	⊙	무	96 Hrs	〃

표 1에 나타낸 바와 같이, 종래재 크롬-무함유 약품중에 페놀계 수지를 적용하고 건조온도를 90℃미만으로 실시한 경우에는 내지문 수지와 크롬-무함유 약품의 반응에 의해 내지문 롤 코터 표면에서 수지용액의 엉김현상이 발생하며 제품표면에 줄무늬가 발생하였다. 물론 이 경우도, 크롬-무함유 약품처리후 건조온도를 90℃이상으로하면, 크롬-무함유 층의 피막이 완전건조(경화)되어 내지문 수지용액과 접촉시

반응 또는 용액 엉김현상이 발생하지 않았다.

크롬-무함유 약품중에 수지를 사용하지 않은 경우에는 크롬-무함유 처리층과 내지 문 수지용액의 접촉시에도 반응물이 발생하지 않았으나, 제품상태에서 내식성이 48Hrs수준으로 저하되었다.

반면, 크롬-무함유 약품중에 폴리프로핀계 수지를 0.5 ~ 5.0중량부를 첨가한 경우에는 90℃미만의 저온건조에서도 내지문 수지용액과 접촉시 반응물 및 줄무늬가 발생치 않았다.

수지로서 폴리 프로필렌수지를 함유하는 본 발명의 크롬-무함유 처리 조성물을 사용함으로써 크롬-무함유 처리층을 90℃미만의 저온 건조후에도 크롬-무함유층이 내지문 수지용액과 접촉시 반응물이 형성되지 않아 작업안정성의 확보가 가능하며 표면결함(줄무늬 ROLL MARK등)이 발생하지 않음으로 고품질의 크롬-무함유 내지문 강판으로 제조가능한 것이다.

Claims (5)

1. 처리 조성물 100중량부 당 폴리 프로필렌 수지 0.5∼5.0 중량부, 불화 Ti산 0.6중량부, 아미노 알콜 5중량부 및 실란 커플링제 5중량부를 포함하여 이루어지며, 강판에 적용후 90℃ 이하의 온도에서 건조되는 것을 특징으로 하는 크롬-무함유 처리 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 크롬-무함유 처리조성물은 고형분 함량이 전체 조성물을 기준으로 3∼10중량%임을 특징으로 하는 크롬-무함유 처리 조성물.
3. 제 1항에 있어서, 상기 크롬-무함유 처리조성물은 분무와 스퀴징 혹은 롤 코터로 상기 강판상에 적용됨을 특징으로 하는 크롬-무함유 처리 조성물.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 크롬-무함유 처리조성물은 인산염이 0.1 ∼2.5g/㎡로 부착되고 강판에 적용됨을 특징으로 하는 크롬-무함유 처리 조성물.