KR101432175B1 - 피씨엠 컬러강판 제조용 피씨엠 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 스톤매트형 컬러강판 - Google Patents

피씨엠 컬러강판 제조용 피씨엠 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 스톤매트형 컬러강판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피씨엠 컬러강판 제조용 피씨엠 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 스톤매트형 컬러강판에 관한 것으로서, 피씨엠 강판의 표면에 크기가 크고 선명하며 요철이 뚜렷한 주름을 형성하는 데 그 목적이 있다.
이를 위하여 본 발명은, 피씨엠(PCM:Pre-Coated Metal) 강판의 표면에 도포하여 도막 표면에 주름을 형성하는 피씨엠 컬러강판 제조용 피씨엠 도료 조성물에 있어서, 상기 피씨엠 도료는, 폴리에스테르 수지, 가교제, 경화촉매 및 용제를 포함하고, 상기 폴리에스테르 수지는, 중량평균 분자량 5,000 ∼ 8,000, 수산가 20 ∼ 70mgKOH/g, 산가 1 ∼ 5mgKOH/g, 유리전이온도 20 ∼ 40℃로서, 전체 도료 조성물에 대하여 35 ∼ 55 중량% 함유되고, 트리멜리틱 안하이드라이드(Trimellitic anhydride)가 상기 폴리에스테르 수지에 대하여 2~7 중량% 함유되며, 입자의 크기 및 용융점이 서로 다른 폴리에틸렌 타입 왁스와, 산화 폴리에틸렌 칼륨염 타입 왁스가 전체 도료 조성물에 대하여 각각 0.5 ~ 1.0 중량% 함유되는 것을 특징으로 한다.

Description

피씨엠 컬러강판 제조용 피씨엠 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 스톤매트형 컬러강판{Coating Composition for Manufacturing PCM Color Steel Sheet and Stone-mat Type PCM Color Steel Sheet Using the Same}
본 발명은 피씨엠 컬러강판 제조용 피씨엠 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 스톤매트형 컬러강판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 도막 표면에 주름이 형성되도록 하는 피씨엠 컬러강판을 제조함에 있어, 피씨엠 도료에 폴리에틸렌 타입의 왁스 이외에 산화 폴리에틸렌 칼륨염 타입의 왁스(Oxidized Polyethylene Potassium Salt Type Wax)를 추가함으로써, 주름의 크기가 크고 선명하며 요철 형태 주름의 경계선이 뚜렷한 피씨엠 컬러강판 제조용 피씨엠 도료 조성물 및 이에 의해 제조된 스톤매트형 컬러강판에 관한 것이다.
강판 도장 방식에는, 강판을 성형 가공한 후에 도장하는 포스트 코팅(Post-Coating) 방식과, 강판을 성형 가공하기 전에 도장하는 프리 코팅(Pre-Coating) 방식이 있다.
상기 포스트 코팅 방식은, 설비비가 저렴하고 소량 생산에 유리하지만 균일한 제품의 생산 및 대량 생산이 어렵다는 단점이 있다.
상기 프리 코팅 방식은, 균일한 제품을 생산할 수 있고 도료의 손실이 적으며 단시간 내에 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다.
상기한 프리 코팅 방식으로 도장한 강판을 통상 피씨엠(Pre-Coated Metal) 강판이라 하고, 프리 코팅에 사용되는 도료를 피씨엠 도료라 부르고 있다.
상기한 피씨엠 도료에 의해 도장된 피씨엠 강판은 도장 후에 별도의 가공 과정을 거치게 되므로, 피씨엠 도료는 우수한 가공성, 접착성, 내후성, 내식성, 경화성 등의 조건을 만족하여야 한다.
상기 피씨엠 도료는 건축 내/외장재용과 가전용으로 구분될 수 있는데, 상기 건축 내/외장재용 피씨엠 도료로는 무광도료가 많이 사용되고, 가전용 피씨엠 도료로는 광택이 높은 유광 도료가 주로 사용된다.
이러한 피씨엠 도료는 일반적으로 투명하므로, 색상을 갖는 컬러강판을 제조할 때에는 피씨엠 도료에 색상 안료를 첨가한다.
상기 색상 안료에는 유기안료와 무기안료가 있으며, 통상 여러 단계의 도료 제조공정을 거쳐 제조된다.
한편, 사용 용도에 따라 피씨엠 강판 표면의 광택을 낮추어야 할 경우가 있는데, 이 경우에는 보통 피씨엠 도료에 실리카, 황산바륨, 탄산칼슘 등의 소광제를 첨가한다.
상기한 소광제는, 도장 건조 후 도막 표면에 요철을 형성하여 강판 표면으로 들어오는 빛을 난반사 시킴으로써 광택을 낮추어 주는 역할을 한다.
그러나 강판 표면의 광택을 낮추기 위해 도료 내에 소광제의 함량을 증가시키게 되면, 도장 건조 후 소광제로 인하여 내후성, 내식성, 내마모성 등의 물성이 저하되는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 도막 내부와 도막 표면과의 경화 차이를 이용하여 도막 표면에 주름을 형성하는 기술이 제안된 바 있다.
상기한 기술은 피씨엠 도료에 소광제를 첨가하지 않고도 도막의 표면에 주름을 형성할 수 있으므로, 소광제 첨가로 인하여 피씨엠 강판의 내후성, 내식성, 내마모성 등의 물성이 저하되는 현상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
상기한 기술에 사용되는 피씨엠 도료는, 기본 수지로서 고분자 폴리에스테르 수지, 가교제로서 멜라민 수지 화합물을 포함하고, 경화 촉매, 소포제 및 레벨링제 등의 첨가제를 포함하고 있다.
상기한 기술은, 도막 표면을 구성하는 아민 함량과 왁스 함량 및 필러(Filler) 입자의 함량을 조절하여 도막 표면에 주름을 형성한다. 이에 따라 피씨엠 강판이 낮은 광택도를 유지할 수 있도록 할 수 있다.
그런데 상기한 종래 기술에 의해 제조된 피씨엠 강판은, 도막 표면의 주름의 크기가 작고 조밀하며, 주름의 요철이 뚜렷하지 못하다는 문제점이 있다.
또한 종래의 도료 조성물은 수지의 점도가 높기 때문에 많은 양의 유기용제를 사용해야 하는 문제점이 있다.
이에 따라 다량의 휘발성 유기화합물을 배출하게 되어 환경을 오염시키고, 원가를 상승시키는 문제점이 있다.
또한 종래의 피씨엠 도료에 의해서는 도막의 유연성과 강직성을 동시에 확보할 수 없다는 문제점이 지적되고 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 피씨엠 강판의 도막 표면에 크기가 크고 선명한 주름을 형성하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 도막 표면에 형성되는 주름의 요철 패턴이 뚜렷하게 드러나도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 도료 조성물의 고형분을 높여 내구성을 향상시키는 동시에 도막의 유연성과 강직성을 동시에 확보할 수 있도록 하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 피씨엠 강판이 내후성, 내식성을 갖도록 하여 후 가공시 용이하게 성형 가공할 수 있도록 하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 도료의 도포시 휘발성 유기화합물의 발생을 감소시켜 환경오염을 방지하고 원가를 절감하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 피씨엠(PCM:Pre-Coated Metal) 강판의 표면에 도포하여 도막 표면에 주름을 형성하는 피씨엠 컬러강판 제조용 피씨엠 도료 조성물에 있어서, 상기 피씨엠 도료는, 폴리에스테르 수지, 가교제, 경화촉매 및 용제를 포함하고, 상기 폴리에스테르 수지는, 중량평균 분자량 5,000 ∼ 8,000, 수산가 20 ∼ 70mgKOH/g, 산가 1 ∼ 5mgKOH/g, 유리전이온도 20 ∼ 40℃로서, 전체 도료 조성물에 대하여 35 ∼ 55 중량% 함유되고, 트리멜리틱안하이드라이드(Trimellitic anhydride)가 상기 폴리에스테르 수지에 대하여 2~7 중량% 함유되며, 입자의 크기 및 용융점이 서로 다른 폴리에틸렌 타입 왁스(Polyethylene Type Wax)와, 산화 폴리에틸렌 칼륨염 타입 왁스(Oxidized Polyethylene Potassium Salt Type Wax)가 전체 도료 조성물에 대하여 각각 0.5 ~ 1.0 중량% 범위로 더 첨가되는 것을 특징으로 한다.
상기 폴리에틸렌 타입 왁스의 입자 크기는 40~60㎛, 용융점은 130~140℃이고, 상기 산화 폴리에틸렌 칼륨염 타입 왁스의 입자 크기는 50~70㎛, 용융점은85~100℃인 것을 특징으로 한다.
또한, 메톡시기를 갖는 멜라민 수지 가교제가, 전체 도료 조성물에 대하여 7 ∼ 9 중량% 함유되는 것을 특징으로 한다.
또한, p-톨루엔술폰산, 디노닐나프탈렌술폰산, 디나프탈렌디술폰산, 플루오로술폰산, 아민염 알킬벤젠술폰산 중에서 선택된 어느 하나의 술폰산에, 비이온성의 아미노플라스트 크로스링킹(Aminoplast Cross-linking)술폰산을 혼합한 경화촉매가, 전체 도료 조성물에 대하여 1.0 ~ 1.5중량% 함유되는 것을 특징으로 한다.
또한, 크기가 25~35㎛ 범위의 아크릴비드(Acryl Bead) 입자이고, 중량평균 분자량 80,000~300,000, 비중 1.10~1.20, 용융점 130~140℃인 필러(Filler)가, 전체 도료 조성물에 대하여 1.0 ~ 1.5 중량% 함유되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 피씨엠 강판의 표면에 크기가 크고 선명한 주름을 형성할 수 있어 종래와 차별화된 도막 표면을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 주름의 경계선이 뚜렷한 요철 표면을 형성하여 도막 표면이 낮은 광택도를 갖도록 하는 효과가 있다.
또한, 도료 조성물의 고형분을 높여 내구성을 향상시킬 수 있고, 피씨엠 강판이 내후성, 내식성을 갖도록 하여 후 가공시 성형이 용이한 효과가 있다.
또한, 피씨엠 강판에 표면에 유연성과 강직성을 동시에 갖는 도막을 형성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 용제의 사용량을 줄임으로써 휘발성 유기화합물 발생을 억제하고, 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 방식에 의해 제조된 피씨엠 컬러강판의 도막 표면 확대사진.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 피씨엠 도료를 사용하여 피씨엠 컬러강판을 제조하는 과정을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 스톤매트형 피씨엠 컬러강판의 도막 표면 확대사진.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 도 2 및 도 3을 참고로 하여 설명한다.
본 발명에 따른 피씨엠 컬러강판 제조용 피씨엠 도료는, 일반적인 피씨엠 도료와 마찬가지로, 폴리에스테르 수지, 가교제, 경화촉매, 및 용제를 포함한다.
그리고 상기 수지 성분 외에, 가교제 7∼9 중량%, 경화 촉매 1.0 ∼ 1.5 중량%, 용제 10 ∼ 25 중량%, 왁스첨가제 0.5 ∼ 1.5 중량%, 필러첨가제 1.0 ~ 1.5 중량%, 레벨링제 0.5 ∼ 1.0 중량%, 소포제 0.5 ∼ 1.0 중량% 및 안료 5 ∼ 15 중량% 이 함유된다.
여기서 상기 폴리에스테르 수지는, 중량평균 분자량 5,000 ∼ 8,000, 수산가 20 ∼ 70mgKOH/g, 산가 1 ∼ 5mgKOH/g, 유리전이온도 20 ∼ 40℃로서, 전체 도료 조성물에 대하여 35 ∼ 55 중량% 첨가되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 피씨엠 컬러강판 제조용 피씨엠 도료는, 입자 크기가 40~60㎛, 용융점 130~140℃인 폴리에틸렌 타입 왁스(Polyethylene Type Wax)와, 입자 크기가 50~70㎛, 용융점이 85~100℃인 산화 폴리에틸렌 칼륨염 타입 왁스(Oxidized Polyethylene Potassium Salt Type Wax)가 전체 도료 조성물에 대하여 각각 0.5 ~ 1.0 중량% 범위로 더 첨가된다.
발명은, 입자의 크기 및 용융점이 서로 다른 두 가지 타입의 왁스를 첨가함으로써, 도료의 표면에서 표면장력의 차이에 의한 융기현상을 심화시킬 수 있다.
이에 따라 주름의 크기를 크고 선명하게 형성할 수 있고, 요철 형태의 주름을 깊고 뚜렷하게 형성할 수가 있다.
이하 본 발명에 따른 피씨엠 도료 조성물의 각 성분에 대하여 설명한다.
1. 폴리에스테르 수지
본 발명에 따른 피씨엠 도료에는 폴리이소시아네이트 수지가 함유되며, 주 폴리에스테르 수지는 중량평균 분자량 5,000 ∼ 8,000, 수산가 20 ∼ 70mgKOH/g, 산가 1 ∼ 5mgKOH/g, 유리전이온도 20 ∼ 40℃인 것이 바람직하다.
또한 상기 수지에는, 내구성 향상을 위해 트리멜리틱안하이드라이드(Trimellitic anhydride)를 2~7 중량% 함유시키는 것이 바람직하다.
상기 폴리에스테르 수지의 중량평균 분자량이 8,000 이상이 되면 고형분을 높이기가 힘들고, 5,000 이하가 되면 도막의 내구성을 유지하기가 곤란해진다.
따라서 주 폴리에스테르 수지의 중량평균 분자량은 5,000 ∼ 8,000 범위인 것이 바람직하다.
또한 상기 수지의 함량은 전체 도료 조성물에 대하여 35 ∼ 55 중량% 범위인 것이 바람직하다.
상기 수지의 함량이 35 중량% 이하가 되면 도막의 내구성이 저하되고, 55 중량%을 초과하게 되면 도료 내에 수지분이 지나치게 많아져 도막의 경도가 저하되는 문제점이 발생하기 때문이다.
아래의 [표 1]은 본 발명의 실험에 사용된 폴리에스테르 수지의 물성치를 나타낸 것이다.
[표 1] 실험에 사용된 폴리에스테르 수지의 물성치
실시예 실시예 1
 실시예 2
 실시예 3
 실시예 4
항목
알코올


 NPG 42 40 43 40
TMP 2 2 2
EG
1,6HD 2
산



 AA 20 18 16 16
IPA 15 19 18 16
TMA 2 2 3 4
PHAN 17.5 17 17 17
MAn 1.5 2.0 3.0 3.0
첨가제 DBTO 0.05 0.05 0.05 0.05
희석용제 XL/PM=7/3 30 30 30 30
비중 1.05 1.05 1.05 1.05
점도 Z1 Z1 Z2 Z1
고형분 69.7 70.2 70.1 70.5
산가 4.5 3.5 4.5 3.2
분자량 6500 6000 6500 5500
수산기값 62 58 60 55
NPG:네오펜틸글리콜 TMP:트리메틸올프로판 EG:에틸렌글리콜 1,6HD:1,6헥산디올
AA:아디핀산 IPA:이소프탈산 TMA:트리멜리틱산 PHAN:무수프탈산 MAn:무수말레인산
점도:70%용액(25℃ 가드너)
분자량: 중량평균 분자량(GPC)
실험 결과, 종래의 수지에 비해 고형분이 높고 분자량이 적은 수지를 사용할 경우, 크기가 크고 뚜렷한 주름을 형성할 수 있음을 확인할 수 있었다.
아래의 [표 2]는 종래의 수지와 본 발명에 따른 수지의 평균 물성치를 비교한 것이다.
[표 2] 종래의 수지와 본 발명에 따른 수지의 평균 물성치 비교
종래의 수지 본 발명에 따른 수지
고형분 60 70
점도 Z1-Z2 Z1
분자량 10000-16000 5000-8000
수산기값 10-60 20-70
Tg 20-50℃ 20-40℃
2. 가교제
상기한 수지성분과 함께 도막을 형성하기 위한 가교제로는 멜라민 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
종래의 이소시아네이트 수지는, 다량 사용시 고온 소부형의 경화 방식에서 황변 현상이 발생하게 되므로 바람직하지 않다.
상기 멜라민 수지로는, 아미노기 또는 부톡시기를 함유하는 멜라민 수지와 메톡시기를 함유하는 멜라민 수지가 있다.
아미노기 또는 부톡시기를 함유하는 멜라민은, 도막의 경도 면에서는 유리하나, 산 촉매를 사용할 경우 메톡시 멜라민수지에 비해 고온 소부시 반응 속도가 다소 느리며, 가공성이 저하되는 단점이 있다.
이에 비하여 메톡시 멜라민수지는, 산 촉매와 함께 사용할 경우 경화반응 속도가 빠르고, 도막의 가공성이 우수한 특성이 있다.
따라서 메톡시 멜라민 수지를 사용하는 것이 바람직하며, 전체 도료 조성물에 대하여 7 ~ 9 중량% 범위로 함유시키는 것이 좋은 것으로 나타났다.
3. 경화 촉매
경화 촉매로는 p-톨루엔술폰산(p-TSA), 디노닐나프탈렌술폰산(DNNSA), 디나프탈렌디술폰산(DNNDSA), 플루오로술폰산, 아민염 알킬벤벤술폰산 중에서 선택된 어느 하나의 술폰산에, 비이온성의 아미노플라스트 크로스링킹(Aminoplast Cross-linking)술폰산을 혼합한 경화촉매가, 전체 도료 조성물에 대하여 1.0 ~ 1.5중량% 함유되는 것이 바람직하다.
4. 용제
본 발명의 도료 조성물에 첨가되는 유기용제는, 방향족 탄화수소계, 글리콜에스테르계, 글리콜에테르계, 알코올계 용제 등을 적절히 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 방향족 탄화수소계 용제로는, 유공사의 코코졸 #150, 코코졸 #200이 있고, 글리콜에스테르계 용제로는, 유니온 카바이드사의 에틸 아세테이트, n-부틸 아세테이트, 셀로솔브 아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸 아세테이트, 3-메톡시부틸 아세테이트 등을 예로 들 수 있다.
글리콜에테르계 용제로는, 유니온카바이드 사의 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 에틸렌글리콜 부틸에테르, 디에틸렌글리콜 메틸에테르, 디에틸렌글리콜 에틸에테르, 디에틸렌글리콜 부틸에테르 등을 예로 들 수 있다.
또한 알코올계 용제로는, 에탄올, 이소프로판올, n-부탄올, 아밀알콜, 사이클로 헥산올 등을 예로 들 수 있다.
상기한 용제는 전체 도료 조성물에 대하여 10 ∼25 중량% 범위로 함유시키는 것이 바람직하다.
5. 각종 첨가제
도막의 평활성을 유지하고 도장 작업시 소포성 향상을 위하여, 아크릴계나 비닐계 또는 실리콘계 레벨링제와 소포제를 전체 도료 조성물에 대하여 각각 0.5 ∼ 1.0중량% 함유시키는 것이 바람직하다.
이러한 레벨링제와 소포제로는, 쿠수모토케미칼사의 디스파론 L-1980, 디스파론 L-1984, 디스파론 AP-30, BYK사의 BYK356, BYK410 등을 예로 들 수 있다.
또한, 본 발명의 도료 조성물에는, 입자 크기가 40~60㎛, 용융점이 130~140℃인 폴리에틸렌 타입 왁스(Polyethylene Type Wax)와, 입자 크기가 50~70㎛, 용융점이 85~100℃인 산화 폴리에틸렌 칼륨염 타입 왁스(Oxidized Polyethylene Potassium Salt Type Wax)가 전체 도료 조성물에 대하여 각각 0.5 ~ 1.0 중량% 범위로 더 첨가된다.
이렇게 입자의 크기와 용융점이 서로 다른 왁스를 첨가함으로써, 도료 표면에서의 표면장력의 차이에 의한 융기현상을 심화시켜, 크기가 크고 선명하며 요철이 깊은 주름이 형성된 피씨엠 강판을 제조할 수가 있게 된다.
또한, 본 발명의 도료에 사용된 필러(Filler)는, 아크릴 비드(Acryl Bead)류의 입자로서, 입자의 크기 25~35㎛, 중량평균 분자량 80,000~300,000, 비중 1.10~1.20, 용융점 130~140℃인 것을, 전체 도료 조성물에 대하여 1.0 ~ 1.5 중량% 범위로 함유시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 도료 조성물의 착색 안료로는, 피복 조성물 분야에서 사용 가능한 티타늄 옥사이드 등의 색소 안료를 사용할 수 있다.
또한 본 발명의 도료 조성물에는, 활석, 점토, 실리카, 운모, 알루미나 등과 같은 체질안료, 충진제 등을 포함할 수 있다. 상기한 안료는 전체 도료 조성물에 대하여 5 ∼ 15 중량% 범위로 함유시키는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 피씨엠 도료 조성물을 사용하여 피씨엠 컬러강판을 제조하는 과정을 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 설명한다.
먼저 피씨엠 강판 소재에 도료를 도포하면, 아민(Amine)이 낮은 휘발성에 의해 급격히 휘발하면서 도막의 표면에 주름(Wrinkle)이 형성된다(도 2a의 1단계).
상기한 주름은 필러(Filler)에 의해 균일하게 안정화되고(도 2a의 2단계), 도막의 표면에는 입자의 크기와 용융점이 서로 다른 2 종류의 왁스가 분포하게 된다(도 2b의 3단계).
즉 입자 크기가 50~70㎛, 용융점이 85~100℃ 산화 폴리에틸렌 칼륨염 타입 왁스(도 2b의 Wax A)와, 입자 크기가 40~60㎛, 용융점이 130~140℃인 폴리에틸렌 타입의 왁스(도 2b의 Wax B)가 도료의 표면에 분포한다.
이 상태에서 도료의 표면을 가열하면 열에 의해 상기 왁스가 용해하게 되고(도 2b의 4단계), 이를 건조시키면 도막의 표면장력에 차이가 발생하여(도 2b의 5단계), 일부 도료가 융기되는 현상이 발생하게 된다(도 2b의 6단계).
이때 도료의 표면에 입자의 크기 및 용융점이 서로 다는 2 종류의 왁스가 존재하고 있으므로, 도료의 융기현상이 심화 되어 도료의 표면에 깊은 요철을 형성하게 된다(도 2c의 7단계).
이에 따라 도 3에 도시된 바와 같이, 주름의 크기가 크고 선명하며 요철이 뚜렷한 피씨엠 강판을 얻을 수 있다.
본 발명자들은 이러한 새로운 형상의 컬러강판을 스톤매트(Stone-mat)형 강판으로 명명하였다.
아래의 [표 3]은 도료 조성물에 폴리에틸렌 왁스만을 첨가하여 제조한 시편과, 폴리에틸렌 왁스와 입자 크기 및 용융점이 다른 산화 폴리에틸렌 칼륨염 타입 왁스를 첨가하여 제조한 시편의 조성비를 나타낸 것이다.
[표 3] 시편 1 내지 4의 피씨엠 도료 조성비

조성(중량%)
 폴리에틸렌 왁스 첨가 폴리에틸렌 왁스와 산화
폴리에틸렌 칼륨염 왁스 첨가
시편 1 시편 2 시편 3 시편 4
수지 55 55 55 55
분산첨가제 0.1 0.1 0.1 0.1
산화티탄 2.2 2.2 2.2 2.2
산화철 3.9 3.9 3.9 3.9
알루미늄실리케이트 3.0 3.0 3.0 3.0
벤토나이트 2.0 2.0 2.0 2.0
멜라민 8.0 8.0 8.0 8.0
산촉매 1.0 1.0 1.0 1.0
Amine 3.6 3.6 3.6 3.6
레벨링제 1.0 1.0 1.0 1.0
산촉매 1.0 1.0 1.0 1.0
P.E WAX 0.5 1.0 0.7 0.5
Oxidized
P.E WAX		 - - 0.3 0.5
FILLER 2.0 2.0 1.0 1.0
KOCOSOL 200 5.0 5.0 5.0 5.0
KOCOSOL 150 3.5 3.5 3.5 3.5
CYCLOHEXANONE 2.0 2.0 2.0 2.0
상기 시편 1 내지 4는, 0.45T의 GI 강판을 메틸에틸케톤으로 탈지하고 위 [표 3]의 조성물을 도포하여 건조 도막 두께가 20㎛가 되도록 제조한 것이다.
시편 1 및 2는 도료 조성물에 폴리에틸렌 타입 왁스만을 첨가하여 제조하였고, 시편 3 및 4는 폴리에틸렌 타입 왁스와 산화 폴리에틸렌 칼륨염 타입 왁스를 첨가하여 제조하였다.
상기 시편 1 내지 4를 아래의 방법에 따라 실험하고 그 결과를 [표 4]에 나타내었다.
(1) 도막 두께
시편의 도막 두께는 도막의 베이스 두께와 상도 도막의 두께를 각각 측정하였다.
(2) 충격성
충격성 시험은 듀퐁 타입(Dupont type) 충격시험기를 사용하여, 1kg의 하중을 가진 추(직경: 1/2인치)를 50cm 높이에서 낙하시킨 후 도막의 박리 여부를 평가하였다.
도막의 박리 여부는 5점을 만점으로 하였고, 도막이 박리되지 않으면 5점으로 평가하였다. 실험 결과 시편 1 내지 4 모두 충격성은 양호한 것으로 나타났다.
(3) 내용제성
내용제성은 MEK(Methyl Ethyl Ketone)으로 도막 표면을 문질러, 도막 표면이 녹아 소재 강판의 표면이 노출될 때까지의 문지른 회수를 측정하였다. 시편 1 내지 4 모두 내용제성은 양호한 것으로 나타났다.
(4) 가공성
상온에서 벤딩하여 도막에 크랙이 발생하는 정도로 가공성을 평가하였으며 5점을 만점으로 하였다.
(5) 도막 밀착성
도막 밀착성은 6mm 에릭슨 테스트를 행하고, 비등수에 30분 동안 끊인 후 도막이 박리되는 정도를 평가하였다.
(6) 연필 경도
미쯔비시사의 연필을 사용하여 연필의 경도별로 도막 표면에 스크래치를 발생시켰을 때, 그 흔적이 발생되는 정도를 평가하였다.
(7) 내약품성
먼저 내산성 시험은, 도막에 5% HCl을 24시간 동안 적하 시험한 후, 세척하여 도막의 손상 정도를 육안으로 평가하였다.
또한 내알칼리성 시험은, 도막에 5% NaOH를 24시간 동안 적하 시험한 후, 세척하여 도막의 손상 정도를 육안으로 평가하였다.
시편 1 내지 4 모두 내약품성은 양호한 것으로 나타났다.
(8) 외관
육안으로 외관을 평가하였으며, 주름이 깊고 선명하며 주름의 경계선이 뚜렷할수록 우수한 것으로 평가하였다.
[표 4] 시편 1 내지 4의 실험결과
구 분 시편 1 시편 2 시편 3 시편 4
(1) 도막두께(DFT) 5+20㎛ 5+20㎛ 5+20㎛ 5+20㎛
(2) 충격성 5점 5점 5점 5점
(3) 내용제성 50회 이상 50회 이상 50회 이상 50회 이상
(4) 가공성(2T Bending) 4점 4점 5점 5점
(5) 도막 밀착성 박리 없음 박리 없음 박리 없음 박리 없음
(6) 연필경도 H H H+ H+
(7)내약품성
(24hrs)		 5% HCl 양호 양호 양호 양호
5% NaOH 양호 양호 양호 양호
(8) 외관(주름형성) △ △ ○ ◎
*상기의 품질 숫자는 5점 만점 기준임
*시편 소재는 전처리된 GI강판 0.45T 사용
*△보통, ○양호, ◎우수
위 [표 4]의 실험 결과에서 알 수 있듯이, 폴리에틸렌 타입의 왁스만을 첨가하여 제조한 시편 1 및 2와, 폴리에틸렌 타입의 왁스와 산화 폴리에틸렌 칼륨염 타입 왁스를 첨가하여 제조한 시편 3 및 4는, 충격성, 내용제성, 도막 밀착성, 내약품성에서는 큰 차이를 보이지 않았다.
그러나 산화 폴리에틸렌 칼륨염 타입 왁스가 더 첨가된 시편 3 및 시편 4는, 폴리에틸렌 타입 왁스만 첨가된 시편 1 및 2에 비해 가공성 및 연필 경도가 높았고, 특히 외관의 주름 형성 정도가 아주 우수한 것으로 나타났다.
이는 입자의 크기와 용융점이 서로 다른 2종류의 왁스를 첨가함으로써, 도료 표면에서 표면장력의 차이에 의한 도료의 융기현상이 촉진되었기 때문인 것으로 보여진다.
또한, 폴리에틸렌 타입 왁스를 0.5중량%, 산화 폴리에틸렌 칼륨염 타입 왁스를 0.5중량%으로 동일하게 첨가한 시편 4의 외관이, 폴리에틸렌 타입 왁스를 0.7중량%, 산화 폴리에틸렌 칼륨염 타입 왁스를 0.3중량% 첨가한 시편 3보다 우수한 것을 확인할 수 있었다.
이에 의해 폴리에틸렌 타입 왁스와 산화 폴리에틸렌 칼륨염 타입 왁스를 동일한 양으로 첨가하는 것이 바람직하다는 결과를 얻을 수 있었다.
아래의 [표 5]에서 알 수 있듯이, 폴리에틸렌 타입 왁스만 첨가한 시편 1 및 2에 비해 폴리에틸렌 타입 왁스와 산화 폴리에틸렌 칼륨염 타입 왁스를 첨가한 시편 3 및 4은 외관에 있어서 큰 차이를 보이고 있다.
[표 5] 시편의 외관 사진
구분 NO 시편의 외관











폴리에틸렌
왁스만 첨가



시편 1
Figure 112013057713955-pat00001





시편 2
Figure 112013057713955-pat00002












폴리에틸렌
왁스와 산화폴리에틸렌 칼륨염 왁스 첨가





시편 3
Figure 112013057713955-pat00003





시편 4
Figure 112013057713955-pat00004
특히 도막의 외관을 확대하여 보면 [표 6]에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 강판은 종래의 강판에 비하여 주름의 크기가 크고 선명하며 주름의 경계선이 뚜렷하게 형성됨을 알 수 있다.
[표 6] 종래의 강판과 본 발명에 따른 강판의 외관
항목 종래의 강판 본 발명 강판



외관
Figure 112013057713955-pat00005
Figure 112013057713955-pat00006
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것으로서 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능 하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 피씨엠(PCM:Pre-Coated Metal) 강판의 표면에 도포하여 도막 표면에 주름을 형성하는 피씨엠 컬러강판 제조용 피씨엠 도료 조성물에 있어서,
    상기 피씨엠 도료는, 폴리에스테르 수지, 가교제, 경화촉매 및 용제를 포함하고,
    상기 폴리에스테르 수지는, 중량평균 분자량 5,000 ∼ 8,000, 수산가 20 ∼ 70mgKOH/g, 산가 1 ∼ 5mgKOH/g, 유리전이온도 20 ∼ 40℃로서, 전체 도료 조성물에 대하여 35 ∼ 55 중량% 함유되고,
    트리멜리틱 안하이드라이드(Trimellitic anhydride)가 상기 폴리에스테르 수지에 대하여 2~7 중량% 함유되며,
    입자의 크기 및 용융점이 서로 다른 폴리에틸렌 타입 왁스(Polyethylene Type Wax)와, 산화 폴리에틸렌 칼륨염 타입 왁스(Oxidized Polyethylene Potassium Salt Type Wax)가 전체 도료 조성물에 대하여 각각 0.5 ~ 1.0 중량% 함유되는 것을 특징으로 하는 피씨엠 컬러강판 제조용 피씨엠 도료 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 타입 왁스의 입자 크기는 40~60㎛, 용융점은 130~140℃이고, 상기 산화 폴리에틸렌 칼륨염 타입 왁스의 입자 크기는 50~70㎛, 용융점은85~100℃인 것을 특징으로 하는 피씨엠 컬러강판 제조용 피씨엠 도료 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    메톡시기를 갖는 멜라민 수지 가교제가, 전체 도료 조성물에 대하여 7 ∼ 9 중량% 함유되는 것을 특징으로 하는 피씨엠 컬러강판 제조용 피씨엠 도료 조성물.
  4. 제 1항에 있어서,
    p-톨루엔술폰산, 디노닐나프탈렌술폰산, 디나프탈렌디술폰산, 플루오로술폰산, 아민염 알킬벤젠술폰산 중에서 선택된 어느 하나의 술폰산에, 비이온성의 아미노플라스트 크로스링킹(Aminoplast Cross-linking)술폰산을 혼합한 경화촉매가, 전체 도료 조성물에 대하여 1.0 ~ 1.5중량% 함유되는 것을 특징으로 하는 피씨엠 컬러강판 제조용 피씨엠 도료 조성물.
  5. 제 1항에 있어서,
    크기가 25~35㎛ 범위의 아크릴비드(Acryl Bead) 입자이고, 중량평균 분자량 80,000~300,000, 비중 1.10~1.20, 용융점 130~140℃인 필러(Filler)가, 전체 도료 조성물에 대하여 1.0 ~ 1.5 중량% 함유되는 것을 특징으로 하는 피씨엠 컬러강판 제조용 피씨엠 도료 조성물.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 기재된 도료 조성물에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 스톤매트형 피씨엠 컬러강판.
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