KR100865980B1

KR100865980B1 - 윤활 조성물 피복 금속판

Info

Publication number: KR100865980B1
Application number: KR1020070011331A
Authority: KR
Inventors: 나오야 후지와라; 요시히로 이또오
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2006-02-13
Filing date: 2007-02-05
Publication date: 2008-10-29
Also published as: KR20070081751A; CN101020857A; JP2007210307A; CN100593564C; JP4787625B2

Abstract

본 발명의 과제는 성형성(윤활성)이 우수한 동시에 양호한 탈막성을 구비하고, 내블로킹성이 높고, 또한 충분한 용접성 및 접착성을 갖고, 또한 성형 후의 금속판이나 금형에 수지 피복층 유래의 경질의 피막 부스러기가 발생하기 어려운 고품질의 탈막형 윤활 조성물 피복 금속판을 제공하는 것이다.

금속판 표면의 한쪽 면 혹은 양면에, 윤활 조성물 피복층이 형성된 금속판이며, 상기 윤활 조성물 피복층은 분자 내에 에틸렌글리콜 골격을 갖고, JIS K7121에서 규정되는 융해 피크 온도가 30 ℃ 이상, 70 ℃ 이하이며, 25 ℃에 있어서의 JIS K2235에서 규정되는 침입도가 5 이상, 100 이하인 1종 이상의 유기 화합물로 이루어지는 윤활 조성물 A와, JIS K7121에서 규정되는 융해 피크 온도가 100 ℃ 이상, 또한 레이저 회절·산란법으로 측정한 평균 입경이 10 ㎛ 이하인 수지제 미립자 B를 함유하고, 또한 상기 윤활 조성물 피복층에 있어서의 윤활 조성물 A와 수지제 미립자 B의 구성 중량 비율이 A > B인 것을 특징으로 하는 윤활 조성물 피복 금속판.

피복 금속판, 피복층, 윤활 조성물, 수지제 미립자, 침입도

Description

윤활 조성물 피복 금속판{LUBRICATING COMPOSITION-COATED METAL PLATE}

[문헌 1] 일본 특허 출원 공개 평5-123648호 공보

[문헌 2] 일본 특허 출원 공개 제2000-38539호 공보

[문헌 3] 일본 특허 공표 평8-502089호 공보

[문헌 4] 일본 특허 출원 공개 제2001-172776호 공보

[문헌 5] 일본 특허 출원 공개 제2002-371332호 공보

본 발명은 성형성이 우수하고, 또한 탈막성, 용접성, 내블로킹성 등이 우수한 윤활 조성물 피복 금속판의 기술 분야에 속하는 것이다.

본 발명은 금속판의 한쪽 면 혹은 양면에 윤활 조성물로 형성된 피복층을 갖는 윤활 조성물 피복 금속판에 관한 것으로, 상세하게는 주로 합금화 용융 아연 도금 강판, 열연 강판, 냉연 강판, 도금 강판, 스테인레스 강판, 알루미늄판, 티탄판, 구리판 등에 대해, 윤활유를 사용하는 일 없이 우수한 프레스 성형성(윤활성)을 갖고, 또한 알칼리 탈막 세정 공정에 있어서의 제거성(탈막성)이 우수하고, 또한 상기 윤활 조성물 피복 금속판을 적층하였을 때에도 상호의 금속판끼리가 접착 하는 일이 없고(내블로킹성), 또한 상기 피복층(피막)이 금속판 상에 잔류하고 있었던 경우도 금속판의 용접성 및 접착성이 크게 저하하는 일이 없으며, 또한 성형 후의 금속판이나 금형에 상기 피복층 유래의 경질의 피막 부스러기가 발생하기 어려운 성형성(윤활성)이 우수한 윤활 조성물 피복 금속판에 관한 것이다.

금속판의 프레스 가공은 자동차나 가전 제품, 사무 기기 등의 공업 제품으로부터, 음료 캔, 싱크대나 욕조 등의 일용품의 제조에 이르기까지 매우 넓은 분야에서 이용되고 있으며, 소성 가공 중에서 중요한 위치를 차지하고 있다. 통상, 프레스 가공이 시행될 때에는, 윤활 불량에 의한 금형이나 금속판 표면의 흠집 발생을 방지할 목적으로, 프레스 오일(윤활유)을 도포하여 윤활성·가공성을 높이는 것이 행해지고 있다. 그러나 최근에는, 예를 들어 자동차 경량화 필요성 등에 응하기 위해, 냉연 강판 등에 비해 프레스 가공이 어려운 고장력(High tention) 강판이나 알루미늄 합금판 등을 적용하는 사례가 증가하고 있으며, 이러한 난(難)가공재의 성형성 향상에 대한 필요성이 증대되고 있다.

이 밖에, 프레스 오일을 적용한 경우는 그 비산에 의해 작업 환경이 악화하는 것 외에, 최근에는 성형 후의 프레스 오일 세정시에 이용되는 염소계 등을 비롯한 유기용제의 증발에 의한 환경 부하 증대 등의 문제도 지적되고 있다.

그래서, 우수한 성형성을 기대할 수 있고, 또한 프레스 오일 비산이나 세정제 증발 등의 작업 환경 악화나 환경 부하 증대를 방지할 수 있는 방법으로서, 윤활성이 우수한 피복층을 미리 금속판 표면에 형성하는 방법이 알려져 있다. 이것은 금속판 공급원인 소재 메이커에 있어서 미리 피복층을 금속판 표면에 형성(소위 프리코트)한 후에 공급하여, 수요자가 가공할 때에 윤활유를 이용하는 일 없이 프레스 성형을 행할 수 있도록 한 것이다. 상기한 프리코트재를 크게 구별하면 이하의 2종류가 알려져 있다.

첫 번째는, 수요자에 있어서의 도장 공정 등의 간략화의 장점을 중시하여, 수지 피복층을 그대로 최종 제품에 있어서의 도포막으로서 이용하도록 설계된 비탈막형(非脫膜型) 프리코트 금속판이다. 이러한 경우, 프레스 성형 후에도 피복층이 금속 표면에 남기 때문에 도전성이 부족하여, 프레스 성형 후에 화성 처리, 전착 도장, 용접 등을 실시할 수 없다고 하는 문제나, 프레스 성형성(가공성)과 최종 도포막으로서의 내약품성, 내식성, 내흠집성 등의 요구 특성을 겸비시키는 것이 기술적으로 곤란하다고 하는 문제가 있었다.

두 번째는, 최종 제품에 있어서의 도포막은 다른 공정에서 형성하는 것으로서, 윤활성이 우수한 탈막형 피복층을 형성해 두고, 프레스 성형 후에 도장 공정의 전처리인 알칼리 탈지 공정에서 제거할 수 있도록 설계된 것이다. 이 경우, 피복층의 제거는 종래부터 금속판 도장 라인에 포함되어 있는 알칼리 탈지 공정을 이용할 수 있으므로, 여분의 비용이 들지 않고 간편하다.

상기한 선행 기술로서, 이하에 언급하는 윤활성이 우수한 조성물 및 윤활성이 우수한 피복 금속판이 제안되어 있지만, 각각 문제가 있었다.

예를 들어, 비탈막형의 피복 금속판으로서 특허 문헌 1(일본 특허 출원 공개 평5-123648호 공보)에서는 성형 가공성의 향상을 주된 목적으로 하여, 알루미늄 또는 알루미늄 합금판의 하지(下地) 피막 중에 크롬 이온 및/또는 지르코늄 이온을 함유시키고, 그 위에 유기 에스테르계 윤활유를 도포하고, 다시 그 위에 피막을 형성시키는 기술이 개시되어 있다. 이것은 성형 가공성의 향상과, 성형 후의 도포막 박리 방지를 중시한 것이며, 피복층을 그대로 최종 도포막으로서 이용하도록 설계된 것이다. 그러나, 본 선행 기술에서는 알루미늄판과 피복층의 밀착성이 매우 높기 때문에 피복층의 제거가 어렵고, 예를 들어 화성 처리나 도장, 용접 처리 등 성형 공정 후에 피복층을 제거해야만 하는 용도로의 적용이 어려운 문제가 있었다.

한편 탈막형의 피복 금속판으로서, 특허 문헌 2(일본 특허 출원 공개 제2000-38539호 공보)에서는 강판의 성형성 향상을 주된 목적으로 하여, 스티렌·메타크릴산에스테르 및 카르복실기를 갖는 수용성 혼성 중합체를 필수 성분으로 한 아크릴계 수지로 이루어지는 알칼리 탈막형 피막 및 알칼리 탈막형 윤활 처리 강판에 관한 기술이 개시되어 있고, 이 중 유리 전이 온도가 0 ℃ 이상인 메타크릴산 에스테르를 도입하는 것, 및 상기 화합물을 혼합물이 아닌 공중합화함으로써 우수한 성형성을 얻을 수 있는 것이 개시되어 있다. 본 선행 기술은 알칼리 세정에 의한 피막 제거성을 갖지만, 윤활 부여 성분을 포함하지 않으므로 윤활성이 부족하여, 프레스 성형성이 열화되는 문제가 남겨져 있었다.

또한, 특허 문헌 3(일본 특허 공표 평8-502089호 공보)에서는 예를 들어 에틸렌글리콜모노라우레이트와 같은 지방산과 글리콜의 부분 에스테르 등의 혼합물을 금속판 상에 형성하여 윤활 처리한 금속에 관한 기술이 개시되어 있고, 알칼리 탈막성과 일정한 성형성을 얻는 것이 개시되어 있다. 그러나, 본 선행 기술의 윤활 피복층은 연질의 저분자량 화합물만으로 구성되어 있어, 프레스 형성시에 가해지는 높은 압력에 의해 가공면으로부터 연질 윤활제가 배제되어 금형과 피가공물의 직접 접촉이 발생되기 쉬워지므로, 성형성이 열화되는 문제가 있었다. 또한, 이들의 조성물로 피복된 금속판을 적층하여 보관한 경우, 특히 적층 매수가 많은 경우나 열대 지방, 혹은 여름철 등의 보관 조건에 따라서는 피복층끼리가 접착하기 쉬워(블로킹), 사용시에 윤활제 피복 금속판을 1매씩 취출하는 것이 곤란해지므로 작업성이 열화되는 것 외에, 금속판을 취출한 경우라도 윤활제 부착량이 불균질해져, 안정된 성형성을 얻을 수 없는 문제가 있었다.

이러한 문제를 개선하기 위해, 특허 문헌 4(일본 특허 출원 공개 제2001-172776호 공보)에서는 알칼리 탈막형 피막에 윤활 부여제로서 폴리올레핀계, 불소계, 파라핀계, 스테아린산계 왁스 등을 복합화하는 기술이, 특허 문헌 5(일본 특허 출원 공개 제2002-371332호 공보)에서는 알칼리 탈막형 피막(폴리에틸렌글리콜계, 폴리프로필렌글리콜계, 폴리비닐알코올계, 아크릴계, 폴리에스테르계 등)에 실리카 입자나 윤활 부여제를 복합화하는 기술이 각각 개시되어 있다. 이들 선행 기술은 알칼리 가용/수용성 수지와 윤활제를 복합시킨 것으로, 알칼리 탈막성과 일정한 성형성을 갖고, 또한 블로킹 등의 문제는 발생되지 않지만 난가공재의 성형용 윤활 처리 기술로서는 여전히 성형성이 부족하였다.

또한, 특히 금속판이 알루미늄 합금재인 경우, 프레스 형성시에 가해지는 높은 압력에 의해 탈락한 윤활 피막층이 경질의 부스러기가 되어 상부의 금형에 부착되는 경우가 있고, 다수의 부품을 연속적으로 형성한 경우 피막 부스러기가 부품 상에 낙하하면 흠집의 원인이 되는 경우가 있으므로, 더욱 개선이 요구되고 있었 다.

알칼리 세정에 의한 피막의 제거는, 전술한 선행 기술에 개시되어 있는 아크릴계 수지 등의 알칼리 가용형 피막이나, 폴리비닐알코올, 셀룰로오스계 수지, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐피롤리돈, 각종 분자량의 폴리옥시에틸렌 등의 수용성 수지로 이루어지는 수용성 피막으로도 충분히 실현 가능하다.

그러나 성형성에 대해서는, 이들로 구성되는 조성물만으로 피복된 금속판에서는 완전히 불충분하였다. 상기한 알칼리 가용형 피막이나 수용성 수지로 이루어지는 조성물에, 폴리올레핀계, 불소계, 파라핀계, 스테아린산계 왁스 등을 비롯한 윤활제를 복합화하면, 피복 금속판의 성형성은 향상되었지만 그 향상은 한정된 범위에 머물러, 알루미늄 합금재 등 난가공재의 성형성 향상 등의 과제에의 적용은 여전히 불충분하였다.

또한, 이들 윤활 피막의 대부분은 실온에 있어서 높은 경도를 가지므로, 특히 연질의 금속인 알루미늄 합금재의 성형에 있어서는 박리된 윤활 피막이 흠집의 원인이 될지도 모르는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해소하고, 성형성(윤활성)이 우수한 동시에 양호한 탈막성을 구비하고, 내블로킹성이 높고, 또한 충분한 용접성 및 접착성을 갖고, 또한 성형 후의 금속판이나 금형에 수지 피복층 유래의 경질의 피막 부스러기가 발생되기 어려운 고품질의 탈막형 윤활 조성물 피복 금속판을 제공하는 것을 그 목적으로 하여 이루어진 것이다.

그래서 본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해, 예의 검토 및 실험을 거듭한 결과, 그 유효한 과제 해결 수단으로서 이하와 같은 발명을 완성하는 데 이르렀다.

즉, 청구항 1에 관한 발명은 금속판 표면의 한쪽 면 혹은 양면에, 윤활 조성물 피복층이 형성된 금속판이며, 상기 윤활 조성물 피복층은 분자 내에 에틸렌글리콜 골격을 갖고, JIS K7121에서 규정되는 융해 피크 온도가 30 ℃ 이상, 70 ℃ 이하이고, 25 ℃에 있어서의 JIS K2235에서 규정되는 침입도(針入度)가 5 이상, 100 이하인 1종 이상의 유기 화합물로 이루어지는 윤활 조성물 A와, JIS K7121에서 규정되는 융해 피크 온도가 100 ℃ 이상, 또한 레이저 회절·산란법으로 측정한 평균 입경이, 10 ㎛ 이하의 수지제 미립자 B를 함유하고, 또한 상기 윤활 조성물 피복층에 있어서의 윤활 조성물 A와 수지제 미립자 B의 구성 중량 비율이 A > B인 것을 특징으로 하는 윤활 조성물 피복 금속판이다.

또한, 청구항 2에 관한 발명은 윤활 조성물 A에 포함되는 유기 화합물이 폴리옥시에틸렌과 폴리옥시프로필렌의 공중합체, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 라놀린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 라놀린 알코올, 폴리옥시에틸렌으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 윤활 조성물 피복 금속판이다.

이어서, 청구항 3에 관한 발명은 수지제 미립자 B가, 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스, 아마이드 왁스, 폴리테트라플루오로에틸렌으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 2에 기재된 윤활성이 우수한 윤활 조성물 피복 금속판이다.

또한, 청구항 4에 관한 발명은 윤활 조성물 피복층이 한쪽 면당 0.1 g/㎡ 이상 2.0 g/㎡ 미만으로 금속판 표면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 윤활성이 우수한 윤활 조성물 피복 금속판이다.

이하, 본 발명의 내용을 당업자가 그 실시를 용이하게 할 수 있도록 명확하고 또한 상세하게 설명한다.

발명자들은 연구를 진행해 가는 과정에서, 본 발명에 있어서의 윤활성이 우수한 윤활 조성물 피복 금속판(합금판을 포함함)에 있어서, 각종 금속판 상에 형성하는 윤활 조성물 피복층(피막)에는, 분자 내에 에틸렌글리콜 골격을 갖고, 융해 피크 온도가 30 ℃ 이상, 70 ℃ 이하, 또한 25 ℃에 있어서의 JIS K2235에서 규정되는 침입도가 5 이상, 100 이하인 1종 이상의 유기 화합물로 구성되는 윤활 조성물 A와, 융해 피크 온도가 100 ℃ 이상, 평균 입경 10 ㎛ 이하의 수지제 미립자 B를 필수 성분으로서 함유하고, 또한 윤활 조성물 피복층에 있어서의 구성 중량 비율이 윤활 조성물 A > 수지제 미립자 B의 관계를 충족시키고 있는 것이, 본 발명의 상기 목적을 달성하는 면에서 중요한 조건인 것을 발견하였다.

본 발명의 윤활 조성물 피복층에 있어서의 제1 필수 성분인 윤활 조성물 A는, 분자 내에 에틸렌글리콜 골격을 가지므로 마찰 계수가 낮고 윤활성이 우수한 특징을 갖는다. 게다가, 수용성 및 친수성을 나타내기 위해, 성형 가공 후의 윤활 조성물 피복층의 제거를 물 세척이나 알칼리 세정에 의해 용이하게 행할 수 있는 것, 즉 탈막성에도 우수한 이점을 갖는다.

본 발명에 적용할 수 있는 분자 내에 에틸렌글리콜 골격을 갖는 윤활 조성물 A는, 융해 피크 온도가 30 ℃ 이상, 70 ℃ 이하인 유기 화합물일 필요가 있다. 상기 윤활 조성물 A의 융해 피크 온도가 30 ℃ 미만인 경우, 윤활 조성물 피복층의 대부분이 통상의 보관 환경에 있어서 용융하여 액화하므로, 적층하거나 코일 형상으로 보관한 경우에 상기 피복층끼리의 융착이 생겨 피복층의 탈락이나 부착량의 변동이 발생되기 쉬워 바람직하지 않다. 보다 바람직한 융해 피크 온도는 35 ℃ 이상, 가장 바람직하게는 40 ℃ 이상이다.

덧붙여, 본 발명에 적용할 수 있는 분자 내에 에틸렌글리콜 골격을 갖는 윤활 조성물 A는, 25 ℃에 있어서의 JIS K2235에서 규정되는 침입도가 5 이상, 100 이하일 필요가 있다. 침입도가 100 이상인 경우, 피복층이 지나치게 연질이므로, 물리적 접촉 등에 의해 피복층이 용이하게 박리되어 버려 프레스 형성시에 피복층이 손상을 받고 있는 문제가 발생되기 쉽다. 또한, 형성시에 노출되는 높은 압력에 의한 피복층의 배제가 발생되기 쉬워, 성형성이 저하되는 문제가 있었다.

한편, 성형시에 노출되는 높은 압력 등에 의해 윤활 조성물 피복층의 일부는 불가피하게 박리되어 금형 등에 부착되는 경우가 있는데, 상기 조성물 A의 침입도가 5 이하인 경우, 상기 피복층 유래의 부착물이 단단하므로, 알루미늄 합금재 등의 비교적 연질인 금속에 대해서는 흠집의 원인이 될지도 모르는 문제가 있어, 바람직하지 않다.

본 발명의 윤활 조성물 A 중에 포함되는 유기 화합물의 화합물명으로서, 폴 리옥시에틸렌과 폴리옥시프로필렌의 공중합체, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 라놀린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 라놀린 알코올 에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 인산 에스테르염, 폴리옥시에틸렌데실에테르, 폴리옥시에틸레도데실에테르, 폴리옥시에틸렌미리스틸에테르, 폴리옥시에틸렌세실에테르, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌이소스테아릴에테르, 폴리옥시에틸렌옥틸(2-에틸헥실)에테르, 폴리옥시에틸렌옥틸도데실에테르, 폴리옥시에틸렌 피마자유 에테르, 폴리옥시에틸렌라놀린알코올에테르, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌소르비탄트리스테아레이트, 폴리옥시에틸렌모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌디스테아레이트, 폴리옥시에틸렌모노올레아레이트, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 폴리옥시에틸렌·폴리옥시프로필렌알킬아민, 폴리옥시에틸렌 고급 지방산 모노에탄올아미드, 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.

그 중에서도 특히 우수한 것으로서, 폴리옥시에틸렌과 폴리옥시프로필렌의 공중합체, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 라놀린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 라놀린 알코올 에스테르, 폴리옥시에틸렌 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.

또한, 폴리옥시에틸렌은 폴리에틸렌옥사이드, 폴리에틸렌옥시드, 또는 폴리에틸렌글리콜 등으로 호칭되는 경우가 있다. 이들은 모두 분자 내에 에틸렌글리콜 골격을 다수 포함한 동일한 화학 구조를 갖고 있어, 폴리옥시에틸렌과 동등하게 취급할 수 있다. 본 발명에서는 이들 유기 화합물을 폴리옥시에틸렌이라 총칭하고 있다.

본 발명의 윤활 조성물 피복층에 있어서의 제2 필수 성분인 수지제 미립자 B는, 융해 피크 온도가 100 ℃ 이상, 평균 입경 10 ㎛ 이하이며, 상기 피복층 중에 공존하는 제1 필수 성분인 윤활 조성물 A를 상회하지 않는 중량 비율로 존재하는 것을 필수로 하고 있다. 윤활 조성물 중에 포함되는 수지제 미립자 B의 화합물명으로서, 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스, 아마이드 왁스, 폴리테트라플루오로에틸렌을 들 수 있다. 본 발명의 윤활 조성물 피복 금속판에 있어서, 윤활 조성물 A는 형성시에 발생하는 피막 부스러기 유래의 흠집 방지의 관점에서 비교적 연질로 설계되어 있고, 프레스 형성시의 높은 압력에 의해 금속판과 금형의 계면으로부터 배제되는 경우가 있지만, 본 발명의 범위의 종류나 입경, 융점을 갖는 수지제 미립자 B를 피복층에 함유시킴으로써, 프레스 형성시에 있어서의 윤활 조성물 피복층의 배제를 저감하고, 나아가서는 윤활 조성물 피복 금속판과 금형의 직접 접촉을 막을 수 있으므로, 매우 높은 성형성과 흠집 발생 방지성을 겸비시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서의 평균 입경은, 레이저 회절·산란법으로 측정한 D50치로 표시한 것이지만, 이 밖에 콜터 카운터법 등으로도 측정할 수 있다.

수지제 미립자 B는 그 융해 피크 온도가 100 ℃ 미만이면, 수계 도료의 도장에 의해 윤활 조성물 피복층을 형성하는 경우, 수계 용매의 증발 제거에 필요한 열에 의해 수지제 미립자가 융해되고, 입자상 형태를 유지할 수 없게 되므로 바람직하지 않다. 연속 도장의 경우의 생산성 등을 고려하면, 금속판의 가열 온도는 100 ℃ 이상으로 하는 것이 바람직하므로, 융해 피크 온도도 더욱 높은 쪽이 적합하며, 120 ℃ 이상, 더욱 바람직하게는 140 ℃ 이상인 것이 바람직하다.

수지제 미립자 B의 입경은, 그 평균 입경이 10 ㎛를 넘으면, 피복층으로부터의 입자의 탈락이 현저해지므로 바람직하지 않다. 본 발명의 요건을 충족시키는 0.3 ㎛ 이하의 수지제 미립자는 입수할 수 없었으므로 미검증이지만, 입자가 윤활 조성물 피복층 내에 매몰되기 쉬워지므로, 성형성 향상 효과는 기대하기 어려울 것이라 생각된다. 바람직한 평균 입경은 8 ㎛ 미만, 더욱 바람직하게는 6 ㎛ 미만이다.

수지제 미립자 B의 존재 비율은, 윤활 조성물 피복층 중에 있어서 피복층 중에 제1 필수 성분인 윤활 조성물 A를 상회하지 않는 중량 비율로 존재하는 것이 불가결하다. 수지제 미립자 B의 존재 비율이 본 발명의 범위를 상회하는 경우, 피복층으로부터 입자의 탈락이 현저해지는 데 더하여, 성형성의 향상도 기대할 수 없다. 덧붙여, 피복층을 형성할 때에도 도료 점도가 상승하거나 분산성이 악화되는 등 작업성도 저하하기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명의 윤활 조성물 피복 금속판에 있어서, 금속판 상에 형성되는 윤활 조성물 피복층의 양, 즉 윤활 조성물의 부착량은, 바람직하게는 한쪽 면당 0.1 g/㎡ 이상 2.0 g/㎡ 미만, 더욱 바람직하게는 0.3 g/㎡ 이상 1.5 g/㎡ 미만, 가장 바람직하게는 0.5 g/㎡ 이상 1.2 g/㎡미만이다. 윤활 조성물의 부착량이 본 발명의 하한치보다 낮은 경우에는, 금속판과 금형의 직접 접촉이 발생되기 쉬워지므로 충분한 성형성이 얻어지지 않고, 반대로 상한치보다 많은 경우에는 윤활 효과가 포화하여 성형성의 향상을 바랄 수 없을 뿐만 아니라, 프레스 성형시의 도포막 박리가 발생되기 쉬워지고, 윤활층의 부스러기가 금형에 퇴적되기 쉬워져 성형 불량의 한 요인이 되는 것 외에, 금속판의 용접성이나 내블로킹성이 대폭 악화되므로 바람직하지 않다.

이 윤활 조성물의 부착량의 측정은, 피복층의 형성 전에 미리 금속판 중량을 측정해 두고, 도포막 형성 후의 총 중량에서 금속판 중량을 빼 구할 수 있다. 금속판의 사이즈가 큰 경우나, 공장 라인 등에서 연속하여 도장하는 경우에는, 중량법으로 작성한 검량선과, 형광 X선 분석에 의한 탄소량의 정량치, 혹은 적외 흡수 스펙트럼에 의한 C-H 신축 진동 등의 특성 흡수 피크의 강도를 비교함으로써 구할 수 있다.

본 발명에 있어서의 윤활 조성물 피복 금속판이라 함은 띠 형상의 금속판인 금속대(金屬帶)를 포함하고, 특별히 한정되는 것은 아니지만 용융 아연 도금 강판, 합금화 용융 아연 도금 강판, 열연 강판, 냉연 강판, 전기 아연 도금 강판, 전기 Zn-Ni 도금 강판, 스테인레스 강판, 알루미늄판, 각종 알루미늄 합금판, 티탄판을 예시할 수 있다.

본 발명에 있어서, 가일층의 내식성이나 밀착성을 얻기 위해 하지에 인산염 처리나 크로메이트 처리, 산 세척 처리, 알칼리 처리, 전해 환원 처리, 코발트 도금 처리, 니켈 도금 처리, 실란커플링제 처리, 무기 실리케이트 처리를 실시해도 좋다.

본 발명의 윤활 조성물 피복 금속판을 제조하는 방법에 대해서는 특별히 한정은 없으며, 공지의 방법을 적용할 수 있다. 예를 들어, 윤활 조성물을 수계 용 매에 용해·분산시켜 조합한 수계 도료를, 롤 코트 도포, 스프레이 도포, 침지 도포, 브러시 도포 등의 방법에 의해 금속판 표면에 도장한 후, 가열 건조함으로써 윤활 조성물 피복층을 형성시킬 수 있다.

상기 수계 도료는 윤활 조성물의 구성 성분을 수계 용매 중에 용해·분산시킨 것이며, 이 중 에틸렌글리콜 골격을 갖는 윤활 조성물 A는 용해되고, 수지제 미립자 B는 분산된 형태로 되어 있다. 상기 도료에서는 용매로서 주로 물을 사용하지만, 도료의 안정성이나 조막성(造膜性)을 향상시킬 목적으로 물과 상용하는 수계 유기용제를 병용해도 좋다. 사용 수계 유기용제의 예로서는, 메탄올·에탄올·이소프로판올·부탄올 등의 알코올류, 메틸세로솔브·에틸세로솔브 등의 에테르알코올류, 아세톤·메틸에틸케톤·메틸이소부틸케톤 등의 케톤류, 에틸렌글리콜·프로필렌글리콜 등의 글리콜류와 그 글리콜에테르류나 글리콜에스테르류 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

상기 수계 도료의 점도는 특별히 한정되지 않고, 목표로 하는 도포막 두께나 도포막 형성 방법·장치에 따라서 적절하게 결정하면 된다. 본 발명의 윤활 조성물 피복 금속판은, 상기한 도료를 금속판의 한쪽 면 또는 양면에 도포 후, 건조 공정을 거침으로써 얻을 수 있다.

혹은, 본 발명의 윤활 조성물을 수계 용매에 용해·분산하는 일 없이, 그대로 가열하면 액상이 되므로, 이것을 정전 오일 도포 후 냉각함으로써, 금속판 표면에 윤활 조성물 피복층을 형성할 수도 있다. 정전 오일 도포 방법에 특별히 한정은 없지만, 윤활 조성물 A가 용융되고 인가 수지제 미립자 B가 입자 형상을 유지하 기 위해, 가열 온도는 70 ℃ 이상, 100 ℃ 미만인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 윤활 조성물 피복 금속판에 형성되는 윤활 조성물 피복층은, 전술한 윤활 조성물 A나 수지제 미립자 B의 성분 이외에, 칼나바 왁스, 마이크로크리스탈린 왁스, 파라핀 왁스 등의 각종 윤활 부여제, 도전성을 부여하는 도전성 첨가제, 계면 활성제, 증점제, 소포제, 분산제, 건조제, 안정제, 피막 형성 방지제, 곰팡이 방지제, 방부제, 동결 방지제 등을 본 발명의 윤활 조성물 피복 금속판의 각종 특성을 손상시키지 않는 범위 내에서 적절하게 병용하여 함유시킬 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하는 동시에 그 우수한 효과를 실증한다.

(제1 실시예)

윤활 조성물 A를 구성하는 유기 화합물로서 뉴폴 62를 4.0 g 및 뉴폴 68(모두 폴리옥시에틸렌과 폴리옥시프로필렌의 공중합체·산요 가세이사제) 4.0 g을, 수지제 미립자 B로서 CERAFLOUR961(비꾸께미사제/폴리에틸렌 왁스 입자) 2.0 g을, 약 70 ℃로 가열한 증류수 90.0 g 중에 용해·분산시켜 도료 조성물을 조정하였다. 상기 뉴폴 62, 68 및 CERAFLOUR961은 각각 표1의 a, b 및 k로서 그 물성(융해 피크 온도, 침입도, 평균 입경)을 더불어 나타낸다.

[표1]

이어서, 5J32 알루미늄 합금판(180 × 110 × 1 mm)의 양면에, 상기 방법으로 조정한 도료 조성물을 No.5 바코터로 도장 후, 열풍 건조기를 이용하여 110 ℃에서 3분간 건조시키고 피복층을 형성함으로써, 윤활 조성물 피복 금속판을 제작하였다.

제작한 상기 피복 금속판에 대해, 성형성, 피막 부스러기 발생 상황, 탈막 성, 용접성 및 내블로킹성을 평가하였다. 그 평가 방법을 이하에, 평가 결과를 표3에 나타낸다. 또한, 피복층 중 수지제 미립자 B를 제외한 윤활 조성물 A의 융해 피크와 침입도를 측정하였다. 그 평가 방법을 이하에, 결과를 표2에 나타낸다.

[표2]

(제2 내지 제24 실시예)

이하, 제1 실시예와 동일한 방법으로 윤활 조성물 피복 금속판을 제작하고, 그 성능을 평가하였다. 적용한 구성 성분을 표1에, 적용한 금속판 종류 및 피복층의 구성과 그 물성을 표2에, 윤활 조성물 피복 금속판의 평가 결과를 표3에 각각 나타낸다.

[표3]

또한, 동일한 방법으로 제1 및 제2 참고예도 표1 내지 3에 나타낸다.

(제1 및 제2 비교예)

5J32 알루미늄 합금판(180 × 110 × 1 mm), 또는 연강판(SPCC·180 × 110 × 1 mm)의 양면에, 세정 오일(R303PX2·스기무라 가가꾸 고오교오사제)을 1.0 g/㎡ 도포한 시험편을 제작하였다. 이 오일 도포 알루미늄판을 제1 실시예와 동일한 방법으로 평가하였다. 그 결과를 표3에 나타낸다.

(제3 내지 제12 비교예)

제1 실시예와 동일한 방법으로 윤활 조성물 피복 금속판을 제작하고, 그 성능을 평가하였다. 적용한 구성 성분을 표1에, 적용한 금속판 종류 및 피복층의 구성과 그 물성을 표2에, 피복 금속판의 평가 결과를 표3에 각각 나타낸다.

본 발명 범위 내의 실시예 및 본 발명 범위 이외의 비교예에 대해, 윤활 조성물 피복 금속판의 성형성, 피막 부스러기 발생 상황, 탈막성, 내블로킹성, 용접성을 조사하였다. 그 결과를 표3에 나타낸다. 각 특성의 평가는 이하의 요령으로 행하였다.

성형성의 평가

성형성의 평가는, 양면에 윤활 조성물 피복층을 형성한 상기 윤활 조성물 피복 금속판을, 아미노제 형식 1M080L의 80톤 유압 프레스로, 직경(Dp) 50.8 mmΦ의 반구 형상 펀치의 금형 공구를 이용하여, 주름 형성 억제력(P) 20O kN으로 외주를 로크 비드로 구속하고, 시험편이 파단될 때까지 장출(張出) 성형(프레스 속도 4 mm/초)한 경우의 성형 높이를 측정하였다. 평가는 N = 3으로 행하고, 그 평균치를 LDH₀(mm)로 하였다.

피막 부스러기의 평가

피막 부스러기의 평가는, 양면에 윤활 조성물 피복층을 형성한 윤활 조성물 피복 금속판(횡폭 길이 25 mm, 종폭 200 mm, 두께 1 mm, 6K21 알루미늄 합금재)을 시험편에 적용하고, 시마쯔 세이사꾸쇼제 TYPE EHF-U2H-20L형 인장 시험기를 이용하여, 주철제의 평판 인발 공구(접촉 면적 125 mm² = 길이 5 mm × 폭 25 mm)의 사이에 상기 시험편을 끼워 넣고, 이것을 압박력(P) 78.4 MPa로 가압하면서 300 mm/초의 속도로 인발하였을 때의 금속판 및 공구 상에의 피막 부스러기의 부착 상황을 눈으로 관찰하였다. 인발 전과 비교하여 변화가 적거나 혹은 균질하게 피막이 잔존하고 있는 것을 ○, 피막 부스러기가 약간 발생되어 있었던 것을 △, 금속판 상의 피막이 군데군데 박리되어 있거나, 공구에 피막 부스러기가 부착된 것을 ×라 하였다.

탈막성의 평가

탈지성의 평가는, 한쪽 면에 윤활 조성물 피복층을 형성한 100 × 100 × 1 mm의 6K21 알루미늄 합금제, 또는 연강제 시험편 1매를 이용하여, 40 ℃로 유지한 파인클리너-L4460(니혼 파카라이징사제) 3 ％ 용액에 2분간 침지시킨 후, 물 세척 1분을 행한 후의 물 젖음률을 눈으로 평가하고, ○ : 물 젖음률 80 ％ 이상, △ : 물 젖음률 50 내지 80 ％, × : 물 젖음율 50 ％ 미만의 3단계로 평가하였다.

용접성의 평가

용접성의 평가는, 6K21 알루미늄 합금재(30 × 100 × 1 mm)의 양면에 0.8 g/㎡의 부착량(한쪽 면당)으로 윤활 조성물 피복층을 형성한 시험재에, 가압력 : 2.9 kN, 통전 : 29 kA × 4 cycle로 연속 30점 스폿 용접을 행하여, 30점째의 용접 강도를 측정하고, 평균 용접 강도가 2.9 kN 이상을 ◎, 2.7 kN 이상을 ○, 2.0 kN 이상 2.7 kN 미만을 △, 2.0 kN 미만 또는 용접 불가능한 경우를 ×라 하였다.

내블로킹성의 평가

블로킹성의 평가는, 한쪽 면에 윤활 조성물 피복층을 형성한 100 × 100 × 1 mm의 6K21 알루미늄 합금제, 또는 연강제 시험편 2매를 이용하여 그 도포막면과 금속면을 겹쳐 10 MPa의 하중을 가하고, 40 ℃에서 2시간 이것을 유지하였다. 그 후 압력을 해방하여 실온까지 서냉한 후 판끼리의 접착의 유무나 도포막면으로부터 금속면으로의 윤활 조성물 피복층의 이행 상태를 육안으로 관찰하고, ◎ : 접착이나 이행이 전혀 없는 것, ○ : 약한 접착이 있지만 간단하게 박리하고, 또한 윤활 조성물 피복층의 이행이 없는 것, △ : 약간의 윤활 조성물 피복층의 이행이 있는 것, × : 판이 접착하여 금속판의 자중으로는 박리되지 않는 것의 4단계로 평가하였다.

<수지 조성물 A의 평가 방법> (표2)

융해 피크 온도의 평가

윤활 조성물 A의 구성 성분에 대해, 융해 피크 온도를 시차 주사 열량계(DSC)로 측정하였다. 윤활 조성물 A가 복수종의 화합물로 구성되어 있는 경우에는, 가열 용융 후, 균질해질 때까지 교반한 것을 시료로서 사용하였다. 측정 방법 은, JIS K7121에 준거하여 행하고, 온도 상승 속도 10 ℃/분으로 측정하였다. 융해 피크 온도는 DSC 곡선의 정점 부분의 온도를 판독하였다. 복수개의 융해 피크가 관찰된 경우에는, 각 피크 온도를 열기하였다.

침입도의 평가

윤활 조성물 A의 구성 성분에 대해, 25 ℃에 있어서의 침입도를 측정하였다. 수지 조성물 A가 복수종의 화합물로 구성되어 있는 경우에는, 가열 용융 후, 균질해질 때까지 교반한 것을 시료로서 사용하였다. 측정 방법은, JIS K2235에 준거한 장치 및 방법으로 측정하였다.

이상과 같이, 표3의 실시예 및 비교예에 있어서의 각종 평가 결과로부터, 본 발명에 관한 윤활 조성물 피복 금속판은 성형성(윤활성), 탈막성, 내블로킹성, 용접성 및 성형 후의 잔존 피막 부스러기 방지 특성 중 어디에 있어서도 우수한 것이 명백하며, 따라서 환경에 악영향을 미치는 윤활유 등을 이용하지 않는 프리코트 금속판으로서의 공업적 가치에 매우 우수한 발명이라고 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기한 해결 수단을 채용함으로써 프레스 성형성(윤활성)이 우수한 동시에 양호한 탈막성을 구비하고, 내블로킹성이 높고, 또한 충분한 용접성 및 윤활 조성물 피막의 밀착성을 갖고, 또한 성형 후의 금속판이나 금형에 윤활 조성물 피복층 유래의 경질의 피막 부스러기가 발생되기 어려운 고품질의 탈막형 윤활 조성물 피복 금속판을 제공하는 것이 가능해지는 등의 매우 유리한 효과를 발휘하는 것이다.

Claims

금속판 표면의 한쪽 면 혹은 양면에, 윤활 조성물 피복층이 형성된 금속판이며, 상기 윤활 조성물 피복층은 분자 내에 에틸렌글리콜 골격을 갖고, JIS K7121에서 규정되는 융해 피크 온도가 30 ℃ 이상, 70 ℃ 이하이며, 25 ℃에 있어서의 JIS K2235에서 규정되는 침입도가 5 이상, 100 이하인 1종 이상의 유기 화합물로 이루어지는 윤활 조성물 A와, JIS K7121에서 규정되는 융해 피크 온도가 100 ℃ 이상, 또한 레이저 회절·산란법으로 측정한 평균 입경이, 10 ㎛ 이하의 수지제 미립자 B를 함유하고, 또한 상기 윤활 조성물 피복층에 있어서의 윤활 조성물 A와 수지제 미립자 B의 구성 중량 비율이 A > B인 것을 특징으로 하는 윤활 조성물 피복 금속판.
제1항에 있어서, 윤활 조성물 A에 포함되는 유기 화합물이, 폴리옥시에틸렌과 폴리옥시프로필렌의 공중합체, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌모노스테아레이트, 폴리옥시에틸렌 라놀린 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 라놀린 알코올 에스테르, 폴리옥시에틸렌으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 윤활 조성물 피복 금속판.
제1항 또는 제2항에 있어서, 수지제 미립자 B가, 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스, 아마이드 왁스, 폴리테트라플루오로에틸렌으로부터 선택되는 1종 이상 인 것을 특징으로 하는 윤활성이 우수한 윤활 조성물 피복 금속판.
제1항 또는 제2항에 있어서, 윤활 조성물 피복층이 한쪽 면당 0.1 g/㎡ 이상 2.0 g/㎡ 미만으로 금속판 표면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 윤활 조성물 피복 금속판.