KR101425628B1 - 아연도금강판용 방청제 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실리케이트 화합물, 실리코네이트 화합물 및 커플링제로 이루어져 우수한 방청성과 내식성을 부여한 크롬-프리 아연도금강판용 방청제 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 아연도금강판용 방청제 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 우수한 방청성과 내식성을 부여한 크롬-프리 아연도금강판용 방청제 조성물에 관한 것이다.
본 발명은 아연도금강판용 방청제 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 우수한 방청성과 내식성을 부여한 크롬-프리 아연도금강판용 방청제 조성물에 관한 것이다.
방청제(Corrosion inhibitor)는 금속재료의 녹의 발생 및 부식을 방지하기 위하여 사용하는 물질이다. 철의 부식을 방지하기 위한 방법 중의 하나인 아연도금법은 철에 비해 상대적으로 환원전위가 낮은 아연을 철에 도금하는 방법으로써, 아연을 희생 양극으로 부식하고, 철은 음극으로 되어 방식되는 성질을 이용한 것이다. 그러나 이러한 아연도금제품은 표면이 산화아연, 탄산아연 및 염기성 아연과 같은 백색부식물로 인한 백화현상이 나타나는 문제점을 야기한다.
종래에는 이러한 아연도금 자체의 백화현상을 방지하고 내식성을 향상시키기 위하여 제품의 아연도금 과정을 거친 후에 크로메이트처리(Chromate treatment)를 하였다. 크로메이트처리는 철에 아연과 카드뮴 도금을 가한 후, 크로메이트액 속에 침지하여 육가 크롬과 삼가 크롬사이에 얇은 막을 만드는 조작을 말한다. 이러한 크로메이트 처리는 금속 표면에 독특한 광택을 내며 내식성을 증가시키는데, 크롬은 자성이 강하고 내식성이 좋은 금속으로 도금이나 각종 합금에 이용되고 있다. 하지만 크롬화합물을 독성이 강하고 산화력이 강하여 피부접촉 시, 화상, 진무름 및 괴사 등의 국부증상을 일으키며, 흡입 시에는 간장해, 위장해 및 폐암에 이르는 원인이 되기도 한다. 또한 크로메이트처리 공성상 다량이 크롬이 폐수로 발생하고, 이에 따른 폐수처리에 드는 시간과 비용이 막대하게 소모될 뿐만 아니라 환경오염의 심각한 문제를 일으킨다.
따라서 크로메이트처리법을 대체하는 표면처리제에 관한 연구가 진행되고 있으나, 크로메이트처리법에 비해 만족할 수준의 내식성을 갖추지 못하였으며, 추가적인 시설의 증설을 필요로 하여 경제적인 문제점을 가진다.
본 발명의 목적은 크롬-프리 방청제 조성물을 제조하여 아연도금강판에 방청제 조성물을 도포 시, 냉각과 동시에 방청성과 방식성에 있어서 탁월한 효과를 나타내는 아연도금강판용 방청제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 실리케이트 화합물, 실리코네이트 화합물 및 커플링제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 아연도금강판용 방청제 조성물을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 아연도금강판용 방청제 조성물은 실리케이트 화합물 1 내지 50 중량부, 실리코네이트 화합물 2 내지 40 중량부 및 커플링제 1 내지 10 중량부로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 실리케이트 화합물은 규산나트륨(Sodium silicate), 규산리튬(Lithium silicate) 및 규산칼륨(Potassium silicate)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 화합물로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 실리코네이트 화합물은 소디움 메틸 실리코네이트(Sodium methyl siliconate) 및 포타슘 메틸 실리코네이트(Potassium methyl siliconate)로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 커플링제는 실란계(Silane) 또는 인산계(Phosphate) 커플링제로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명에 따른 아연도금강판용 방청제 조성물은 크롬-프리 방청제 조성물로 아연도금강판에 방청제 조성물을 도포 시, 냉각과 동시에 방청성과 방식성에 있어서 탁월한 효과를 나타낸다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시 예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 아연도금강판용 방청제 조성물은 실리케이트 화합물, 실리코네이트 화합물 및 커플링제로 이루어져, 전술한 아연도금강판용 방청제 조성물은 실리케이트 화합물 1 내지 50 중량부, 실리코네이트 화합물 2 내지 40 중량부 및 커플링제 1 내지 10 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.
전술한 실리케이트 화합물은 1 내지 50 중량부가 포함되어 아연도금층 표면에 피막을 형성하여 공기차단 및 수분을 차단하는 역할을 한다. 전술한 규산나트륨(Sodium silicate), 규산리튬(Lithium silicate) 및 규산칼륨(Potassium silicate)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 화합물로 이루어지는 것이 바람직하다. 더욱 상세하게는 실리케이트 화합물은 고온의 아연로에서 나온 아연도금강판을 냉각조에 침적하여 냉각시킨 후 건조과정을 거칠 때 아연도금강판에 도포된 실리케이트 화합물의 수분이 탈수가 되어 산화규소 사면체의 중합이 일어나게 되고, 그 결과 견고한 피막이 형성된다.
전술한 실리코네이트 화합물은 2 내지 40 중량부가 포함하여 아연도금층 표면에 형성된 피막에 발수성을 증가시켜 방청성 및 방식성에 높은 시너지 효과를 나타내는 역할을 한다. 전술한 실리코네이트 화합물은 소디움 메틸 실리코네이트(Sodium methyl siliconate) 및 포타슘 메틸 실리코네이트(Potassium methyl siliconate)로 이루어지는 것이 바람직하다.
전술한 커플링제는 1 내지 10 중량부를 포함하여 실리케이트 및 실리코네이트 화합물과 소재와의 화학적 결합을 유도하는데 효과적인 역할을 한다. 전술한 커플링제(Coupling agent)는 실란계(Silane) 또는 인산계(Phosphate) 커플링제로 이루어지는 것이 바람직하다.
이하에서는 본 발명에 따른 아연도금강판용 방청제 조성물을 실시예 및 물성 실험을 들어 설명하기로 한다.
<실시예1>
정제수 100g에 규산나트륨 30g, 규산리튬 10g 및 규산칼륨 20g을 투입하여 용해 시킨 후, 소디움메틸실리코네이트 5g, 포타슘메틸실리코네이트 5g 및 메틸트리메톡시실란(순도:95%) 1g을 첨가하여 300rpm으로 교반하여 아연도금강판용 방청제 조성물을 제조하였다. 제조된 방청제 조성물에 아연도금강판을 25℃의 온도에서 아연강판을 침적시킨 후, 25℃의 온도에서 30분 동안 건조시켜 방청제 조성물이 코팅된 아연도금강판을 제조하였다. 제조된 아연도금강판은 가로 100mm×세로 150mm×두께 1mm 크기의 시편으로 제작하였다.
<실시예2>
정제수 100g에 소디움메틸실리코네이트 5g, 포타슘메틸실리코네이트 5g 및 메틸트리메톡시실란(순도:95%) 1g을 첨가하여 300rpm으로 교반하여 아연도금강판용 방청제 조성물을 제조하였다. 제조된 방청제 조성물에 아연도금강판을 25℃의 온도에서 아연강판을 침적시킨 후, 25℃의 온도에서 30분 동안 건조시켜 방청제 조성물이 코팅된 아연도금강판을 제조하였다. 제조된 아연도금강판은 가로 100mm×세로 150mm×두께 1mm 크기의 시편으로 제작하였다.
<실시예3>
정제수 100g에 규산나트륨 30g, 규산리튬 10g 및 규산칼륨 20g을 투입하여 용해 시킨 후, 메틸트리메톡시실란(순도:95%) 1g을 첨가하여 300rpm으로 교반하여 아연도금강판용 방청제 조성물을 제조하였다. 제조된 방청제 조성물에 아연도금강판을 25℃의 온도에서 아연강판을 침적시킨 후, 25℃의 온도에서 30분 동안 건조시켜 방청제 조성물이 코팅된 아연도금강판을 제조하였다. 제조된 아연도금강판은 가로 100mm×세로 150mm×두께 1mm 크기의 시편으로 제작하였다.
<실시예4>
정제수 100g에 규산나트륨 30g, 규산리튬 10g 및 규산칼륨 20g을 투입하여 용해 시킨 후, 소디움메틸실리코네이트 5g 및 포타슘메틸실리코네이트 5g을 첨가하여 300rpm으로 교반하여 아연도금강판용 방청제 조성물을 제조하였다. 제조된 방청제 조성물에 아연도금강판을 25℃의 온도에서 아연강판을 침적시킨 후, 25℃의 온도에서 30분 동안 건조시켜 방청제 조성물이 코팅된 아연도금강판을 제조하였다. 제조된 아연도금강판은 가로 100mm×세로 150mm×두께 1mm 크기의 시편으로 제작하였다.
<비교예1>
종래의 크로메이트(Chromate treatment) 공정에서 사용되는 6가 무수크롬산(농도:0.3%) 조성물 100g에 아연도금강판을 25℃의 온도에서 아연강판을 침적시킨 후, 25℃의 온도에서 30분 동안 건조시켜 방청제 조성물이 코팅된 아연도금강판을 제조하였다. 제조된 아연도금강판은 가로 100mm×세로 150mm×두께 1mm 크기의 시편으로 제작하였다.
본 발명에 따른 아연도금강판용 방청제 조성물을 통해 제조된 실시예 1 내지 4와 비교예의 방청성 및 방식성에 따른 효과를 비교하기 위하여 염수분무시험, 항온습도시험 및 옥외폭로시험을 실시하여, 그 결과를 아래 표1에 나타내었다.
(염수분무시험(KS D 9502)은 35℃의 온도에서 0.7 내지 1.8kg/㎠의 압력에서 염화나트륨 수용액(농도:5%)을 아연도금강판에 직분사 한 후, 소지면의 10%에 해당하는 표면적에 백청이 발생하는 시간을 측정하여 그 값을 나타내었다. 또한, 항온습도시험은 60℃의 온도에서 90%의 습도를 지닌 시험환경에서 소지면의 10%에 해당하는 표면적에 백청이 발생하는 시간을 측정하여 그 값을 나타내었다. 옥외폭로시험은 우기 및 해수의 분위기에서 소지면의 10%에 해당하는 표면적에 백청이 발생하는 시간을 측정하여 그 값을 나타내었다.)
<표1>
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 아연도금강판용 방청제 조성물을 통해 제조된 실시예 1 내지 4를 살펴보면 실리케이트 화합물, 실리코네이트 화합물 및 커플링제를 혼합한 방청제 조성물로 표면 처리된 실시예 1이 가장 효과적인 것을 알 수 있다.
뿐만 아니라, 실시예 1 내지 4와 비교예 1에서의 백청이 발생하는 시간을 비교해보면, 실시예 1 내지 4를 통해 제조된 아연도금강판에서의 백청이 발생하는 시간이 비교예 1에 비해 현저히 느린 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 아연도금강판용 방청제 조성물은 크롬-프리 방청제 조성물로 아연도금강판에 방청제 조성물을 도포 시, 냉각과 동시에 방청성과 방식성에 있어서 탁월한 효과를 나타낸다.
Claims (5)
- 실리케이트 화합물 1 내지 50 중량부, 실리코네이트 화합물 2 내지 40 중량부 및 커플링제 1 내지 10 중량부로 이루어지며,
상기 커플링제는 인산계(Phosphate) 커플링제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 아연도금강판용 방청제 조성물.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 실리케이트 화합물은 규산나트륨(Sodium silicate), 규산리튬(Lithium silicate) 및 규산칼륨(Potassium silicate)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상의 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 아연도금강판용 방청제 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 실리코네이트 화합물은 소디움 메틸 실리코네이트(Sodium methyl siliconate) 및 포타슘 메틸 실리코네이트(Potassium methyl siliconate)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 아연도금강판용 방청제 조성물.
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