KR100578243B1

KR100578243B1 - 가열경화형 크로마코팅용 도료 및 이 도료를 피복한가열경화형 크로마 도장강판

Info

Publication number: KR100578243B1
Application number: KR1020030099637A
Authority: KR
Inventors: 박종훈; 배선우; 박중면; 김남경
Original assignee: 동부제강주식회사
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2006-05-12
Also published as: KR20050070296A

Abstract

본 발명은 소지강판상에 크로메이트 층이 형성되고 이 크로메이트 층 위에 고가공성 폴리에스터 하도를 형성한 통상의 도장강판에 고분자 폴리에스터 수지, 멜라민 수지, 경화촉진제, 기타 첨가제, 유·무기안료 등으로 구성되는 도료를 상도로 코팅하여 입체감 있는 미려한 외관과 온도 변화에 따라 도장강판의 색상이 변화되는 칼라강판을 제조하기 위한 것이다.

크로메이트층, 고가공성 폴리에스터 하도, 고분자폴리에스터수지, 멜화민, 경화촉진제

Description

가열경화형 크로마코팅용 도료 및 이 도료를 피복한 가열경화형 크로마 도장강판{Coating materials for heat-cured chroma coating and chroma coated steel sheets thereof}

도 1은 본 발명상의 칼라도장강판의 단면설명도이다

도 2는 본 발명상의 온도반응형 도료를 가열 또는 냉각함에 따라 8가지 색상에서 무색으로 가역적으로 변화시킴이 가능한 것을 알기 쉽게 그림으로 나타낸 것이다

도 3은 전술한 온도반응형 도료 가열에 따라 일어나는 도료의 유·무색 변화시의 화학구조도이다

도 4는 본 발명상의 유·무기안료가 도료소부시 가열에 따라 색상변화를 일으키는 온도의 일례를 나타낸 설명도이다

도면에 대한 주요 부호 :

1.소지층 2.크롬도장층 3.하도도장층 4.상도도장층

본 발명은 가열경화형 크로마 코팅용 도료 조성물 및 이를 이용한 가열경화형 크로마코팅 도장강판의 제조방법에 관한 것이다.

종래 이 분야의 도장강판은 도장강판에 색상을 부여하기 위하여 소지판 위에 부식방지 및 도료의 부착성 향상을 위한 전처리로서 도포형 크롬산염처리를 한 후 그 상층에 PCM(Pre-Coated Metal)용 도료를 처리하여 제1 및 제2 고분자 폴리에스터 도막층이 형성되도록 한 일반적인 칼라강판으로 알려져 있고, 그러나 주변온도에 의한 색상 변화가 없이 칼라가 비교적 단순하다는 단점이 있어 왔다.

따라서 본 발명은 이와 같은 단점을 감안하여 개발된 것으로 도장 표면에 요철·주름을 형성시키고 자연스런 외관과 온도 변화에 따른 색상의 변화를 갖도록 한 칼라강판을 제조하는데 목적이 있다.

상술한 발명의 목적은 강판상에 크로메이트층이 형성되고 상기 크로메이트층 상에 하도를 형성하며 기본수지, 예컨대 고분자 폴리에스테르계 하이폴리머 수지 등의 고분자 폴리에스테르계 수지와 같은 수지를 주수지로 하는 도료를 상도로 코팅하므로써 이루어진다. 즉, 상기 고분자 폴리에스테르계 하이폴리머 수지를 주수지로 하고 여기에 멜라민 수지, 유·무기 안료와 용제, 첨가제 등을 구성하는 도료를 칼라도장용 강판에 상도로 코팅하여 가공성이 우수한 내장용 칼라강판에 적합하도록 한 것이 본 발명의 요지이다.

여기에서 고분자 폴리에스테르계 하이폴리머 수지는 평균 분자량이 10,000∼15,000이 되고 유리 전이 온도(Tg) 5∼15℃이며 OH 값은 5∼15로서 멜라민수지를 통한 도막 내외부의 경화속도에 따른 차이를 생기게 하고 여기에 첨가제를 첨가하여 요철 및 주름을 형성시키고 소재와의 내식성 및 부착성을 향상시키며 마이크로 캡슐 안료(microcapsule pigment)의 전자전이를 이용하여 색상의 변화를 형성시켜서 크로마강판을 제조하도록 한 것이다. 참고적으로 말하면 본 발명에 따른 크로마 강판의 바람직한 도막의 두께 구성은 상도도막 13∼16㎛, 하도도막 6∼8㎛이다.

이하에서는 상도도료의 구성성분에 대해서 설명하도록 한다.

본 발명상의 상도도료는 표 1과 같은 조성비를 갖는 것이 다수의 실험으로 확인되었다.

표 1

본 발명상의 상도도료는 전술한 바와 같이 고분자 폴리에스테르계 수지를 주수지로 하여 40~50중량부, 다음, 도막내외부에 경화속도차이를 만들기 위하여 멜라민 수지를 5~10중량부, 색상조성을 위하여 무기안료 5~40중량부, 유기안료를 0.1 ~10중량부, 크로마 마이크로겐 캡슐 용액 1~5중량부, 방향족 탄화수소 용제 5~25중량부, 에스테르계 용제 3~5중량부, 에테르계 용제 3~5중량부 등 용제 10~35중량부, 그리고 소포제, 경화촉진제, 왁스 등 첨가제 4~8중량부등 합계 100중량부로 구성한다.

여기에서 기본수지로는 오일 프리 폴리에스테르 수지(Oil free polyester resin) 또는 고분자 폴리에스테르계 수지(polyester resin) 또는 에폭시 수지 (epoxy resin), 또는 아크릴 수지(acryl resin) 또는 알키드 수지(alkyd resin) 중에서 한가지 이상 선택한 것을 기본수지로 한다. 기본수지는 40중량부 미만일 경우 가열경화효과가 비교적 적고, 50중량부를 초과하면 가열경화효과가 너무 심해져서 도료의 건조조건이 변화되기 쉬워 코팅효과가 줄어든다.
멜라민수지는 전술한 바와 같이 기본수지와 유사한 현상이 나타나기 쉬운데 멜라민수지의 첨가목적은 도막 내외부에 기본수지와 경화속도차이를 만들기 위한 것으로 5~10중량부가 적절한 주름형성에 좋으며, 이 범위를 벗어나면 주름이 잘 안지게 되거나 주름이 심하고 불균일해진다.

또한, 크로마 마이크로겐 캡슐(chroma microgen capsule)은 그 내부를 형성하는 액체 또는 고체의 외부를 형성하는 고분자 물질로 둘러싼 입자로 구성되어 있다. 크로마 마이크로겐 캡슐은 가열에 따라 발생되는 전자전이를 이용하여 건조도막에서 캡슐 내부의 전자수용체와 전자공여체에 의해 전자들의 결합과 해리를 통해주변온도에 따른 온도반응형 색상변화를 부여하기 위한 것으로 1~5중량부를 첨가하며 유기·무기 안료와 같이 사용한다.

한편, 용제로서 일반적으로 방향족 탄화수소 외에도 에스테르계 용제, 에테르계 용제를 혼용하며, 균일한 도막경화 및 롤 마크(roll mark) 흠을 방지하기 위하여 가능한 한 탄화수소계 용제 또는 작업성 및 저장성을 위하여 에스테르계 용제 또는 에테르계 용제를 선택사용할 수 있으나, 도막균일성, 롤마크 방지를 기하고, 아울러 에스테르계 및 에테르계를 사용하므로써 작업성과 저장성을 아울러 갖추기 위해 방향족 탄화수소 5~25중량부, 에스테르계 용제, 에테르계 용제를 각가 3~5중량부를 배합사용한다. 이 배합비의 하한치는 그 용제가 갖는 효과상의 하한치이며, 상한치는 용제과다일 경우 균일한 도막경화, 롤 마크 방지, 작업성 및 저장성을 해치게 되므로 소정두께를 가진 제대로의 색상효과를 갖는 상도도료를 얻을 수가 없다.

삭제

또한, 첨가제로서는 도막의 기포를 억제 또는 제거하기 위한 소포제를 2~3중량부, 또한 도막경화를 촉진하는 경화촉진제를 1~2중량부, 광택유지와 안료의 해리 등에 도움을 주기 위해 왁스(wax)를 1~3중량부를 배합사용한다. 이들 첨가제 배합비의 범위는 효력범위의 하한치와 흠발생 등 문제점 발생이 없는 상한치 범위이다.

표 2는 본 발명상의 상기 조성으로 된 크로마 도료의 도막물성을 시험한 결과를 나타낸 것이다.

유색 고분자 폴리에스테르계 상도도료로는 PCM용 도료에 사용되는 유기, 무기안료를 제한없이 사용할 수 있다.

먼저 상도도료에 첨가되는 필수 성분으로 건조도막에서 온도변화에 의한 색상의 변화를 부여하기 위하여 1∼5 중량부의 유·무기안료(Pigment)를 첨가한다. 이러한 유·무기안료는 상기 상도 도료와 조합되어 강판 표면에 자체 색상을 부여할 뿐 아니라 주변온도에 따라 색상의 변화를 부여하는 작용을 한다. 이 유·무기안료는 내부를 형성하는 액체 또는 고체의 외부를 형성하는 고분자 물질로 둘러싼 입자로 평균입자 크기는 대략 8~12㎛이다.

표 2

상기 유·무기안료는 가역적인 열감광성 물질로서 내부에는 전자수용체 (Electron acceptor)와 전자공여체(Electron donor)의 두가지 물질로 구성되어 있으며 열에 의한 가역적인 반응으로 이들 전자들의 결합과 해리를 통해 주변온도에 따른 색상의 변화를 이끌어 낼 수가 있다.

색상결정체는 열을 가했을 때 도 2에서와 같이 상기 전자수용체가 분리됨으로써 무색이 된다. 이것은 전자수용체의 선택에 의해 가역적이고 반복적으로 무색에서 유색, 유색에서 무색으로 변화가 가능하다는 것을 의미한다. 이러한 특수도료의 색상은 청색(Blue), 암청색(Dark blue), 녹색(Green), 자주색(Pupple), 오렌지색 (Orange), 적색(Red), 황색(Yellow), 흑색(Black) 등 8종이며, 색상변화의 원리는 도 2~도 4와 같다.

즉, 도 2, 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이 가열 또는 냉각에 의해 8가지 색상(유색)이 무색으로 서로 가역적으로 변화가능한 것이다. 이는 가열에 의해서 전자가 전하상태로 되면서 발색단을 만들어 색상의 변화를 일으키기 때문에 도 3에서와 같이 통상 31℃ 전후에서 색상변화가 생긴다.

이상과 같이, 상술한 평가결과에 의하면, 본 발명은 마이크로겐 캡슐 안료 (Microcapsule pigment)의 전자전이를 이용하여 캡슐 내부에서 전자수용체 (Electron acceptor), 전자공여체(Electron donor)에 의해 전자들의 결합과 해리를 통해 주변 온도에 따라 색상이 변화되는 도장강판을 제조할 수 있게 되었다.

Claims

소지강판 위에 크로메이트층을 형성하고 이 크로메이트층 위에 하도를 형성하며, 고분자 수지를 기본수지로 한 도료를 상도로 코팅하여서 된 온도반응형 칼라도장강판을 제조하기 위하여, 고분자로 된 폴리에스테르 기본수지 40~50중량부, 멜라민수지 5~10중량부, 무기안료 5~40중량부, 유기안료 0.1~10중량부, 크로마 마이크로겐 캡슐 안료용액 1~5중량부, 용제 10~35중량부, 첨가제 4~8중량부 합계 100중량부로 구성되어 상기 크로마 마이크로겐 캡슐 안료의 전자전이를 이용하여 캡슐내부에서 전자수용체(Electron acceptor)와 전자공여체(Electron donor)에 의해 전자들의 결합과 해리를 통해 주변온도에 따라 색상이 변화되도록 한 것을 특징으로 하는 가열경화형 크로마 코팅 (Chroma coating) 도장용 도료
제 1항에 있어서, 상기 기본수지는 오일 프리 폴리에스테르 수지(Oil free polyester resin) 또는 고분자 폴리에스테르(Polyester) 수지, 또는 에폭시(Epoxy) 수지, 또는 아크릴수지, 또는 알키드수지 중에서 한가지 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 가열경화형 크로마 코팅(Chroma coating) 도장용 도료
삭제
제 1항에 있어서, 상기 용제는 방향족 탄화수소계 용제 5~25중량부, 에스테르계 용제 3~5중량부, 에테르계 용제 3~5중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는 가열경화형 크로마 코팅형 도료
제 1항에 있어서, 상기 첨가제는 소포제 2~3중량부, 경화촉진제 1~2중량부, 왁스 1~3중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는 가열경화형 크로마 코팅용 도료
상기 제 1~5항에 기재된 가열경화용 크로마 코팅용 도료로 도장된 가열경화용 크로마 도장강판은 마이크로겐 캡슐 안료(microcapsule pigment)의 가열에 따라 발생되는 전자전이를 이용하여 캡슐 내부에서 전자수용체(Electron acceptor), 전자공여체(Electron donor)에 의해 전자들의 결합과 해리를 통해 주변온도에 따라 색상이 변화되도록 제조되도록 한 것을 특징으로 하는 가열경화형 크로마 도장강판