KR101202254B1 - 스크래치 자기 회복 도장강판 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스크래치 자기 회복 도장강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 스크래치 자기 회복 도료를 연속 롤-코팅 도장 라인에서 강판에 도장함으로써 외부에 물리적 긁힘 발생시 도막의 강력한 탄성에 의하여 도막표면의 상태가 초기의 미려한 외관으로 복원되도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 알루미늄, 용융 알루미늄 도금강판, 용융 알루미늄-아연 합금 도금강판, 용융 아연 도금강판, 전기 아연 도금강판 등의 메탈을 기판으로 연속 롤-코팅되는 도장강판에 있어서, 소재 강판의 양면에 도금되는 도금층과, 상기 도금층에 형성되는 전처리층과, 상기 전처리층에 1 내지 2회 도장되어 형성되는 하도 도장층과, 상기 하도 도장층에 스크래치 자기 회복 도료가 도장 형성되는 스크래치 자기 회복 도장층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 알루미늄, 용융 알루미늄 도금강판, 용융 알루미늄-아연 합금 도금강판, 용융 아연 도금강판, 전기 아연 도금강판 등의 메탈을 기판으로 연속 롤-코팅되는 도장강판에 있어서, 소재 강판의 양면에 도금되는 도금층과, 상기 도금층에 형성되는 전처리층과, 상기 전처리층에 1 내지 2회 도장되어 형성되는 하도 도장층과, 상기 하도 도장층에 스크래치 자기 회복 도료가 도장 형성되는 스크래치 자기 회복 도장층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 스크래치 자기 회복 도장강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 알루미늄, 용융 알루미늄 도금강판, 용융 알루미늄-아연 합금 도금강판, 용융 아연 도금강판, 전기 아연 도금강판 등의 강판에 스크래치 자기 회복 도료를 도장하여 스크래치 발생시 복원 기능이 발휘되도록 함으로써, 초기의 미려한 상태의 도막 외관이 유지되도록 하는 스크래치 자기 회복 도장강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 강판은, 일정 모양의 금형을 프레스로 눌러 성형하거나 기계에 의하여 성형 가공된다. 상기한 강판을 가공할 때 컬러강판의 경우에는 도장을 먼저 한 후 가공용 제품으로 사용된다.
이러한 컬러강판은 금형 가공 공정 중 성형기와 마찰하게 되고, 세척 공정 중에는 천이나 융과 마찰하게 됨으로써 도막 표면에 스크래치가 발생하는 문제점이 있다.
또한, 상기 강판은 제품 이송, 제품 설치 및 제품 사용 중에도 스크래치가 발생하는 문제점이 있다.
또한, 표면 광택이 70% 이상인 고광택 도막의 도장강판은 스크래치가 더 쉽게 발생하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위하여 현재 일부 용도의 도장강판에는, 스크래치 방지를 위하여 보호필름을 부착하기도 한다.
그러나 상기한 도장강판에 보호필름을 부착할 경우 필름 부착 비용이 추가적으로 발생하게 되는 문제점이 있다.
또한, 상기 강판은 보호필름의 부착시 보호필름 칩에 의하여 강판 표면이 눌려 변형되는 문제점이 있다.
또한, 상기 강판에 부착된 보호필름은, 제품을 성형 가공하기 전 또는 후에 제거해야 하기 때문에 필름 제거 비용이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은, 강판에 자기 회복 도료를 도장하여 스크래치가 발생시 복원되도록 함으로써 초기의 미려한 도막 상태가 유지되도록 하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 알루미늄, 용융 알루미늄 도금강판, 용융 알루미늄-아연 합금 도금강판, 용융 아연 도금강판, 전기 아연 도금강판 등에 스크래치 자기 회복 도료를 연속 롤-코팅 도장 라인에서 도장함으로써, 스크래치 자기 회복 도장강판을 용이하게 제조할 수 있도록 하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스크래치 자기 회복 도장강판은, 알루미늄, 용융 알루미늄 도금강판, 용융 알루미늄-아연 합금 도금강판, 용융 아연 도금강판, 전기 아연 도금강판 등의 강판을 기판으로 하여 연속 롤-코팅되는 도장강판에 있어서, 소재 강판의 양면에 도금되는 도금층과, 상기 도금층에 형성되는 전처리층과, 상기 전처리층에 1 내지 2회 도장되어 형성되는 하도 도장층과, 상기 하도 도장층에 스크래치 자기 회복 도료가 도장 형성되는 스크래치 자기 회복 도장층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 스크래치 자기 회복 도장층은, 주 수지로 실리콘이 공중합 된 옥시텐 화합물이 2 내지 10중량% 혼합된 폴리에스테르수지를 전체 도료 조성물 중 40 내지 55중량% 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 스크래치 자기 회복 도장층은, 가교제로는 키토산화합물이 1 내지 5 중량% 혼합된 멜라민수지 경화제를 전체 도료조성물 중 8 내지 15중량%을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 전처리층에 형성되는 하도 도장층은, 수평균 분자량이 2,000 내지 30,000의 폴리에스테르계 수지와 가교제로서 이소시아네이트 또는 우레아 수지 또는 멜라민 수지를 포함하고, 1회 도장시 그 두께가 2 내지 20㎛인 것이 바람직하다.
상기한 스크래치 자기 회복 도장층은, 주수지로는 실리콘이 공중합 된 옥시텐 화합물이 2 내지 10중량 % 혼합된 폴리에스테르수지를 전체 조성물 중 40 내지 55중량%을 포함하고, 그 두께가 2 내지 20㎛인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 스크래치 자기 회복 도장강판의 제조방법은, 소재 강판을 연속적으로 공급하는 단계와; 상기 소재 강판을 전처리하여 내식성 및 도막 밀착성을 향상시키는 단계와; 상기 강판에 1회 또는 2회 도장하여 내식성 및 컬러강판의 색상을 발현시키는 단계와; 상기 도료를 오븐에서 건조시키는 단계와; 상기 도장층에 자기 회복 도료를 도장하는 단계와; 상기 자기 회복 도료를 오븐에서 건조시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 스크래치 자기 회복 도장을 통하여 연속 롤-코팅 도장강판의 가공 및 일련의 제조 공정에서 발생하는 스크래치 및 최종 고객이 사용시에 발생하는 도막 스크래치를 복원함으로써 초기의 미려한 도막 외관을 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 보호 필름을 사용하지 않음으로써 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 스크래치 자기 회복성이 우수한 도장 강판을 롤-코팅 도장 라인에서 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 스크래치 자기 회복 도장강판을 나타낸 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 자기 회복 도장강판은, 도 1에 도시된 바와 같이, 알루미늄 원판 또는 소재 강판(1)에 알루미늄, 아연, 또는 아연 합금 도금층(2)이 형성된다.
상기 도금층(2)위에는 크롬산 염 처리 또는 무독성 전처리 등의 유무기 염 전처리층(3)이 형성된다.
그리고, 상기 유무기 염 전처리층(3)상에는, 1회 또는 2회의 폴리에스테르계 하도 도장층(4)과 상기 하도 도장층(4)위에 스크래치 자기 회복 도장층(5)이 형성된다.
본 발명에서의 필수적인 도장층은 스크래치 자기 회복 도장층(5)이며, 필요에 따라서 하도 도장층(4)을 도장하지 않을 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 자기 회복 도장강판의 제조 방법은, 알루미늄 원판 또는 소재 강판에 알루미늄, 아연 및 아연 합금 도금층(2)위에 20 내지 150mpm의 생산 속도에서 롤-코팅 방법을 사용하여 얇은 박막으로 크롬산 염 또는 무독성 전처리층(3)을 형성하는 전처리 공정을 수행한다.
하도 도장층(4)은 건조 도막 두께가 2 내지 20㎛가 되도록 롤-코팅으로 형성 시킨 후, 드라이 오븐에서 강판의 온도가(PMT)가 200 내지 249℃ 되도록 가열하여 건조시킨다.
스크래치 자기 회복 도장층(5)은 건조 도막 두께가 2 내지 20㎛가 되도록 롤-코팅으로 형성시킨 후, 드라이 오븐에서 강판의 온도(PMT)가 200 내지 249℃ 되도록 가열하여 건조시킨다.
다음으로, 본 발명의 스크래치 자기 회복 도장강판을 제조하는데 사용되는 소재 강판, 하도 도장층 도료, 스크래치 자기 회복 도료에 관해서 설명한다.
가전 제품용 컬러도장강판에 적용시에는 특성상, 소재 강판으로서는 전기아연도금강판, 용융 아연 도금강판을 사용하는 것이 프레스 가공공정에서 성형성이 우수하기 때문에 바람직하다.
또한, 건축 내장재, 외장재용 컬러도장강판에 적용시에는 알루미늄강판, 용융 알루미늄강판, 용융 알루미늄-아연 합금 도금강판, 용융 아연 도금강판, 전기 아연 도금강판 등 모든 강판이 적용 가능하다.
하도 도장층(4)에 사용되는 폴리에스테르계 도료는, 소재 강판과의 밀착성과 스크래치 자기 회복 도장층과의 밀착성을 향상시키고, 제품의 내식성을 향상시킨다.
또한, 상기 폴리에스테르계 도료는, 투명 색상의 스크래치 자기 회복 도료 도장시에 최종 제품의 색상을 결정짓게 되며, 폴리에스테르계 수지에 가교제로서 이소시아네이트 또는 우레아 수지 또는 멜라민 수지를 적용한 도료가 사용될 수 있다.
본 발명에서 필수적인 스크래치 자기 복원 도장층(5)에 사용되는 스크래치 자기 복원 도료는, 기존의 컬러도장강판에 적용되던 폴리에스테르 수지에 옥시텐 구조가 도입된 실리콘 옥시텐 수지를 기존의 폴리에스테르 수지에 2 내지 10중량% 혼합 사용함으로써 도막의 표면 장력을 낮춘다.
또한, 상기 스크래치 자기 복원 도료는, 외부 스크래치에 의한 분자 활성도를 증진시켜 긁힘에 의한 내 저항성을 최대로 증대시킨다.
또한, 상기 스크래치 자기 복원 도료는, 경화제 부분에서 기존의 멜라민을 사용하던 방식에서 키토산 화합물을 1 내지 5중량% 멜라민 수지와 분산 교반시켜 멜라민-키토산 화합물 상태로의 가교제로 제조하여 사용함으로써, 가공성과 광택을 높이고 분자간 활성과 탄성반발력을 더욱 높여 컬러 도장강판의 표면에 발생되는 스크래치 등의 긁힘 현상을 자기 회복시켜 해결한다.
이하, 상기한 바와 같이 이루어지는 스크래치 복원 도료의 조성 성분별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 폴리에스테르수지에 도입되는 실리콘 변성 옥시텐 화합물을 설명한다.
실리콘 변성 옥시텐 화합물은 낮은 표면 장력과 높은 분자 활성으로 외부 스크래치에 의한 치유나 복원 특성이 매우 강하고 폴리에스테르 수지와 상용성이 매우 우수하다.
상기 실리콘 변성 옥시텐 화합물은, 폴리에스테르 내에 2 내지 10중량% 혼합 사용하면 긁힘 복원 및 치유 특성이 뛰어난 컬러강판용 도료를 제조할 수 있다.
상기 실리콘 변성 옥시텐 화합물은, 10중량% 이상을 사용할 경우에는 하도 도장층(4)과의 밀착성이 저하되고, 2중량% 이하로 사용시에는 스크래치 복원 성능이 저하하게 된다.
본 화합물을 제조하기 위해서는, 옥시텐의 높은 반응성으로 카르복실산을 관능기로 갖는 폴리디메틸실록산과 옥시텐 화합물을 질소분위기에서 40 내지 80℃ 에서 반응시켜 제조한다.
이때 사용된 옥시텐 화합물은 3-에틸-3(하이드록시메틸) 옥시텐과 트리메틸렌옥사이드를 1:1로 혼합하여 사용하였다.
가교제로서 기존의 멜라민 수지에 하도 도장층(4)과의 밀착성과 스크래치복원성, 탄성반발성, 가공성, 광택성 등을 고려하여 멜라민수지에 키토산 화합물을 1 내지 5중량% 혼합 사용하게 되면 더욱 우수한 기계적, 화학적 물성을 얻을 수 있다.
이때 사용되는 멜라민 수지는 부톡시멜라민, 메톡시멜라민 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
주 수지로 사용되는 폴리에스테르 수지는 하이드록시 값이 20 내지 80 mgKOH/g 중량평균 분자량이 5,000 내지 30,000정도, 산가 0.5 내지 2.0mgKOH/g 인 것은 사용하는 것이 바람직하고, 경화촉진제로는 통상 파라톨루엔 술폰산을 아민으로 중합된 것을 0.1 내지 1.0정도 사용한다.
상업적으로 구매 가능한 스크래치 자기 회복 도료로는 SRC 130M 시리즈(㈜하이씨엔피사 제품)등을 사용하는 것이 바람직 하다.
연속 도장 라인에서, 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조성의 폴리에스테르계 도료를 두께 0.5mm의 전기아연 도금강판에 10㎛ 두께로 1회 도장하고, 오븐에서 최고 금속 온도(PMT) 232℃로 60초간 열풍 건조시킨다.
그리고, 하기 표 2에 나타낸 바와 같은 조성의 스크래치 자기 회복 도료를 하도 도막 상부에 5㎛ 두께로 강판을 도장한다.
상기 강판의 도장이 끝나면, 오븐에서 최고 금속 온도(PMT) 232℃로 60초 간 열풍 건조시켜 표면 광택이 95%가 되도록 한다.
상기한 연속 도장 라인에서, 상기 과정을 거쳐 본 발명은 도장강판의 시편을 제조하였다.
| 구분 | 성분 | 함량(무게비) % [도1]의 (4) |
| 수 지 | 폴리에스테르 수지 | 10 내지 30 |
| 수 지 | 이소시아네이트 수지 | 0.1 내지 15 |
| 안 료 | 카본 블랙 | 0.1 내지 5 |
| 첨가제 | 경화촉진제 | 0.1 내지 2 |
| 첨가제 | 분산제 | 0.1 내지 2 |
| 첨가제 | 소포제 | 0.1 내지 2 |
| 용 제 | 케톤계 | 0.1 내지 10 |
| 용 제 | 탄화수소계 | 10 내지 30 |
| 용 제 | 아세테이트계 | 10 내지 20 |
| 구 분 | 성 분 | 함량(무게비) % [도1]의 (5) |
| 수 지 | 폴리에스테르 수지 | 45 내지 50 |
| 수 지 | 실리콘-옥시텐 수지 | 2 내지 3 |
| 가교제 | 멜라민 수지 | 8 내지 11 |
| 가교제 | 키토산 수지 | 0.1 내지 0.3 |
| 첨가제 | 경화촉진제 | 0.5 내지 2 |
| 용 제 | 방향족 및 아세테이트류, 사이클로핵사논계혼합용제 | 35 내지 45 |
실시예 1에서 제조한 시편의 물성을 아래 방법에 따라 평가하였다.
(1) 내 스크래치성
긁힘방지 등의 내 스크래치성은 금속브러시로 1kgf 하중을 주어 5초간 직선 왕복운동을 하며 도막을 긁은 다음 표면에 초기에 스크래치가 발생되는 정도와 24시간이 경과 된 후 스크래치가 복원된 정도를 비교하였다.
(2) 광택
광택측정기를 사용하여 60ㅀ 각도의 광택도를 측정하였다.
(3) 내용제성
도막의 내용제성은 MEK(Methyl Ethyl Ketone)로 문질러서 도막이 녹아나서 소재 강판이 노출 될 때까지 문지른 횟수를 측정하였다.
(4) 가공성
상온에서 벤딩하여 도막에 크랙이 가는 정도를 평가하였다.
(5) 도막 밀착성
8mm 에릭슨 테스트를 한 후 비등수에 30분 동안 끓였을 때 도막이 박리되는 정도를 평가하였다.
(6) 연필경도
미쯔비시사의 연필을 사용하여 연필의 경도별로 도막표면에 스크래치를 발생시킨 후 24시간 뒤 스크래치가 보이지 않는 연필의 경도를 확인하였다.
물성 시험 결과 표 5와 같은 결과를 얻을 수 있었다.
본 발명에 의하면 아래의 표 5에서 알 수 있는 바와 같이, 내 스크래칭 복원 성능이 우수한 자기 회복 도장강판을 제조할 수 있었다.
| 시험항목 | 실시예 1 |
| 내 스크래치성 | 우수 |
| 광택 | 95% |
| 내용제성 | 50회 이상 |
| 연필경도 | F 내지 H |
본 발명은 알루미늄, 용융 알루미늄 도금강판, 용융 알루미늄-아연 합금 도금강판, 용융 아연 도금강판, 전기 아연 도금강판 등을 기판으로 하는 강판에 자기 회복 도료를 도장하여, 스크래치 발생시 복원 성능이 발휘되도록 함으로써, 도막 표면의 상태가 초기의 미려한 외관이 유지되도록 한 것으로, 철강 제조 산업 분야에 널리 이용될 수 있다.
1: 소재 강판 2: 도금층
3: 전처리층 4: 하도 도장층
5: 스크래치 자기 회복 도장층
3: 전처리층 4: 하도 도장층
5: 스크래치 자기 회복 도장층
Claims (6)
- 삭제
- 알루미늄 강판, 용융 알루미늄 도금강판, 용융 알루미늄-아연 합금 도금강판, 용융 아연 도금강판, 전기 아연 도금강판 중에서 선택된 어느 하나의 강판을 기판으로 하여 연속 롤-코팅되는 도장강판으로서, 소재 강판(1)의 양면에 도금되는 도금층(2)과, 상기 도금층(2)에 형성되는 전처리층(3)과, 상기 전처리층(3)에 1 내지 2회 도장되어 형성되는 하도 도장층(4)과, 상기 하도 도장층(4)에 스크래치 자기 회복 도료가 도장 형성되는 스크래치 자기 회복 도장층(5)을 포함하는 스크래치 자기 회복 도장강판에 있어서,
상기 스크래치 자기 회복 도장층(5)은,
주수지로 실리콘이 공중합 된 옥시텐 화합물이 2 내지 10중량% 혼합된 폴리에스테르수지를 전체 도료 조성물 중 40 내지 55중량%을 포함하는 것을 특징으로 하는 스크래치 자기 회복 도장강판. - 제 2 항에 있어서,
상기 스크래치 자기 회복 도장층(5)은,
가교제로는 키토산화합물이 1 내지 5 중량% 혼합된 멜라민수지 경화제를 전체 도료조성물 중 8 내지 15중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크래치 자기 회복 도장강판. - 제 2 항에 있어서,
상기 전처리층에 형성되는 하도 도장층(4)은,
수평균 분자량이 2,000 내지 30,000의 폴리에스테르계 수지와 가교제로서 이소시아네이트 또는 우레아 수지 또는 멜라민 수지를 포함하고, 1회 도장시 그 두께가 2 내지 20㎛인 것을 특징으로 하는 스크래치 자기 회복 도장강판. - 제 2 항에 있어서,
상기 스크래치 자기 회복 도장층(5)은,
주 수지로는 실리콘이 공중합 된 옥시텐 화합물이 2 내지 10중량 % 혼합된 폴리에스테르수지를 전체 조성물 중 40 내지 55중량%를 포함하고, 그 두께가 2 내지 20㎛인 것을 특징으로 하는 스크래치 자기 회복 도장강판. - 삭제
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