KR100596295B1 - 흑색화 처리 도료 용액의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 여러 가지 강판 및 아연피막 제품의 표면 흑색화 처리에 이용되는 흑색화 처리 도료 용액의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 특징에 따르면, 아연피막처리 제품의 표면에 흑색을 부여하기 위하여, 수용성이며 6가 크롬이 첨가되지 않은, 수성 도료 용액에서 코발트 산화물을 흑색화의 주성분으로 하는 흑색화 처리 도료 용액을 제조하고, 이를 아연피막처리 제품에 적용하는 것을 특징으로 하는 흑색화 처리 도료 용액의 제조방법이 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 흑색화 처리 도료 용액에서 코발트 산화물의 평균입도 크기를 1㎛ 이하로 하고, 코발트 산화물의 함유량을 5%~20%로 하는 것을 특징으로 하는 흑색화 처리 도료 용액의 제조 방법이 제공된다.

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Description

흑색화 처리 도료 용액의 제조방법{preparation method for black coating solution}

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본 발명은 흑색화 처리 도료 용액의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 여러 가지 강판 및 아연피막 제품의 표면 흑색화 처리에 이용되는 흑색화 처리 도료 용액의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 기술에 가장 많이 사용한 것은 6가 크롬이 포함된 용액에서 침적처리하여 건조하는 방법을 사용하였다.

그러나, 6가 크롬은 환경을 파괴하며, 인체에 유해한 성분이다.

즉 6가 크롬은 매우 유독하여 암을 유발시키며, 6가 크롬이 함유된 용액은 특별한 기술을 이용하여 폐수처리를 하여야만 한다.

따라서 최근에는 6가 크롬을 사용하는 흑색화 처리기술은 환경규제상 사용에 제한을 받는다.

흑색화처리 기술의 다른 방법에는 Zn-Co-Mo 이온이 포함된 산성용액에서 양극처리하는 기술이거나(JP-昭58-151419), Ni 이온이 포함된 용액에서 음극처리(JP-昭62-56959)하는 기술들이 있다.

그러나, 이러한 방법은 볼트나 너트 등 불규칙한 제품을 처리하기에 어려움이 많은 기술이다.

또한 내식성을 증가시키는 효과가 크지 않다.

흑색화하는 또 다른 기술에는 그래파이트(Graphite)를 주원료로 하는 도료용액을 가지고 침적하는 기술이다.

이 기술은 현재 제품의 흑색화를 크게 증가시키는 방법으로 많이 사용되고 있으나, 가격이 매우 높고 코팅피막의 특성상 내식성이 오히려 떨어질 수도 있는 단점이 있다.

따라서, 본 발명에서는 기존의 상품화된 아연피막제품을 흑색화처리하는데 있어서, 기본적으로 수용성이며 인체에 유해한 6가 크롬이 전혀 첨가되지 않으며, 내식성도 높은 특성을 가지는 기술을 발명하고자 하였다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점에 착안하여 제안된 것으로, 그 목적은 기존의 상품화된 아연피막제품의 흑색화처리 기술이다.

구체적으로 살펴보면, 본 발명에 의한 흑색화처리 기술은 수용성이며 인체에 유해한 6가 크롬이 전혀 첨가되지 않으며, 내식성이 높으며, 흑색도가 높은 품질특성을 가져야 하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 아연피막처리 제품의 표면에 흑색을 부여하기 위하여, 수용성이며 6가 크롬이 첨가되지 않은, 수성 도료 용액에서 코발트 산화물을 흑색화의 주성분으로 하는 흑색화 처리 도료 용액을 제조하고, 이를 아연피막처리 제품에 적용하는 것을 특징으로 하는 흑색화 처리 도료 용액의 제조방법이 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 흑색화 처리 도료 용액에서 코발트 산화물의 평균입도 크기를 1㎛ 이하로 하고, 코발트 산화물의 함유량을 5%~20%로 하는 것을 특징으로 하는 흑색화 처리 도료 용액의 제조 방법이 제공된다.

이하 본 발명인 흑색화 처리 도료 용액의 제조방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

여기에서는 먼저 본 발명에 의해 제조된 수용성 흑색화 처리 도료용액의 제조방법에 대하여 설명하고, 두 번째는 제조된 용액을 아연피막제품에 코팅한 후, 흑색화 처리된 제품의 제품특성에 관하여 기술하고자 한다.

본 발명에 의한 수용성 흑색화 처리 도료용액의 구성은 주성분인 코발트산화물(Co₃O₄), 바인더인 아크릴알키드(Acrylic alkyd), 경화제인 멜라민(Melamine), 나머지는 물로 구성된 수용성 도료용액이다.

여기서 중요한 것은 주성분인 코발트산화물(삼사산화코발트, Co₃O₄)이다.

즉 코발트산화물(Co₃O₄)을 어떻게 제조하는가? 형상은 어떠한가? 첨가량은 얼마인가? 이다.

본 발명에서는 저가의 코발트질산염(Co(NO₃)₂)을 이용하여 코발트산화물(Co₃O₄)을 제조하였다.

우선 코발트질산염(Co(NO₃)₂)을 가지고 공기분위기에서 산화시켜 코발트산화물(Co₃O₄)을 제조한다.

여기서 처리온도는 적어도 250℃ 이상이 되어야 한다.

처리온도가 이보다 낮으면 코발트질산염(Co(NO₃)₂)이 충분하게 산화되어 코발트산화물(Co₃O₄)로 변하지 않는다.

처리시간은 처리물량 및 처리온도에 의존하는데, 처리온도가 낮거나 처리물량이 많으면 처리시간이 증가하고, 반대로 처리온도가 높거나 처리물량이 적으면 처리시간이 감소한다.

산화된 코발트산화물(Co₃O₄)의 크기는 2㎛이하 이어야 한다.

왜냐하면 코발트질산염(Co(NO₃)₂)에서 산화된 코발트산화물(Co₃O₄ )의 크기가 2㎛이상이 되면, 용액제조성 및 용액안정성이 떨어질 뿐 아니라, 코팅층의 밀착성이 떨어지고 내식성도 감소하기 때문이다.

즉 코발트산화물(Co₃O₄)의 크기가 2㎛이하가 되도록 코발트질산염(Co(NO₃) ₂)을 선택하는 것이 중요하다.

코발트산화물(Co₃O₄)이 만들어지면, 바인더인 아크릴알키드 수지와 경화제인 멜라민 수지를 혼합하여, 수용성 흑색화 처리 도료용액을 제조한다.

이렇게 제조된 용액을 가지고, 기존의 상품화된 다크로처리 및 지오메트처리된 피막(DACROTIZED, GEOMET)시편에 침적방식으로 코팅한 후, 강판의 표면온도가 250℃가 되도록 하여 도포된 피막을 건조시킨다.

흑색화 처리된 다크로처리 및 지오메트처리된 피막 시편의 품질특성평가를 위해 밀착성, 내식성 및 흑색도를 평가하였다.

본 발명에 의해 제조된 시편의 품질특성평가는 다음과 같이 실시하였다.

첫 번째로 밀착성은 기본적으로 KS M5981의 밀착성 시험방법의거 실시하였는데, 시험편에 칼을 가지고, 1mm 간격으로 11개의 평행선을 그어 1㎠ 안에 100개의 네모난 눈금이 되도록 바둑판 모양의 선을 그은 후, 밀착성 시험 테이프를 이용하여 도막층의 박리정도를 평가하였다.

박리가 일어나지 않으면 ○, 박리개수가 10개 이하이면 △, 박리개수가 10개 이상이면 ×표시하였다.

두 번째로 내식성 시험은 KS D9502의 염수분무 시험방법에 의거 염수분무장치를 이용하여 실시하였다.

평가는 5% 백청발생시간이 1000시간 이상이면 ◎, 500에서 1000시간사이이면 ○, 200에서 500시간이면 △, 200시간 이하이면 ×로 표시하였다.

마지막으로 흑색도 실험은 색차계를 가지고 평가하였다.

색차계의 L(Lightness)값이 30이하이면 ○, 30에서 40사이이면 △, 40 이상이면 ×로 표시하였다.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.

(실시예1 ~ 실시예4)

먼저 평균입도가 약 1㎛인 삼사산화코발트(Co₃O₄)의 첨가량을 각각 20, 14, 10, 5wt%로 변화시키면서 첨가하고, 아크릴알키드를 약 3wt% 첨가하고, 멜라민을 약 1wt% 포함된 수용성용액을 제조하였다.

제조된 수용성용액에 아연피막처리된(DACROTIZED, GEOMET) 시편을 침적한 후, 안정된 흑색화 피막을 형성하기 위하여, 250℃ 공기분위기에서 10분간 노출시켰 다.

그리고 품질특성을 알아보기 위하여 밀착성, 내식성 및 흑색도를 평가하였다.

(실시예5)

실시예5 에서는 평균입도가 약 0.5㎛인 삼사산화코발트(Co₃O₄)를 제조하여 약 10wt%첨가시킨 수용성용액을 사용하였다.

제조된 수용성용액에 아연피막처리된 시편을 침적한 후, 안정된 흑색화 피막을 형성하기 위하여, 250℃ 공기분위기에서 10분간 노출시켰다.

그리고 품질특성을 알아보기 위하여 밀착성, 내식성 및 흑색도를 평가하였다.

(비교예 1~3)

평균입도가 약 1㎛인 삼사산화코발트(Co₃O₄)의 첨가량을 각각 25, 3, 1wt%로 변화키면서 첨가한 수용성용액을 제조하였다.

그리고 제조된 수용성용액에 아연피막처리된 시편을 침적한 후, 안정된 흑색화 피막을 형성하기 위하여, 250℃ 공기분위기에서 10분간 노출시켰다.

그리고 품질특성을 알아보기 위하여 밀착성, 내식성 및 흑색도를 평가하였다.

(비교예 4,5)

평균입도가 각각 2, 3㎛인 삼사산화코발트(Co₃O₄)를 제조한 후, 약 10wt% 첨가시킨 두 가지 용액을 가지고, 흑색화처리 피막을 만든 후, 품질특성을 평가하였다.
상기 실시예 및 비교예에 대한 특성평가를 하기 표1에 나타낸다.

표 1의 품질특성 결과에서 알 수 있듯이, 아연피막처리 제품의 표면에 흑색을 부여함에 있어서, 평균입도의 크기를 1㎛ 이하로 하는 코발트산화물을 5에서 20wt% 범위로 첨가한 흑색화 처리 도료 용액을 사용하여 코팅하면 내식성 및 밀착성이 우수할 뿐 아니라 흑색도도 우수한 제품을 얻을 수 있을 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에서 얻고자 하는 수용성이며, 인체에 유해한 6가 크롬이 전혀 첨가되지 않으며, 내식성이 높으며, 흑색도가 높은 품질특성을 가지는 아연피막제품의 흑색화 처리 기술에 적당한 기술임을 알 수 있다.

Claims (2)

1. 코발트 산화물로서 삼사산화코발트(Co₃O₄)를 제조한 다음, 여기에 바인더로서 아크릴알키드 수지와 경화제로서 멜라민수지를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 흑색화 처리 도료 용액의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 흑색화 처리 도료 용액에서 코발트 산화물의 평균입도 크기를 1㎛ 이하로 하고, 코발트 산화물의 함유량을 5%~20%로 하는 것을 특징으로 하는 흑색화 처리 도료 용액의 제조 방법.