KR101435290B1 - 금속 표면처리 조성물 및 이를 이용한 금속 표면처리 방법 - Google Patents

금속 표면처리 조성물 및 이를 이용한 금속 표면처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주제 수지 10 내지 60 중량부;
무기 금속졸 3 내지 20 중량부;
유기금속 착화합물 2 내지 10 중량부;
방청제 1 내지 10 중량부; 및
윤활제 0.3 내지 2 중량부를 포함하는 금속 표면처리용 조성물에 있어서,상기 주제 수지는 실리콘 변성 수분산 폴리올레핀 수지, 수분산 폴리올레핀 수지, 수분산 폴리우레탄 수지 및 폴리아크릴 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 금속 표면처리용 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서는 상기 조성물을 사용함으로써, 아연도금강판과 도막층의 밀착력이 우수하고, 내알칼리성이 우수한 강판을 제조할 수 있다.

Description

금속 표면처리 조성물 및 이를 이용한 금속 표면처리 방법{Composition for metal surface and method for treating metal}
본 발명은 금속의 표면처리 조성물 및 이를 이용한 표면처리 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 윤활성 및 가공성이 우수한 금속 표면처리 조성물 및 이를 이용한 표면처리 방법에 관한 것이다.
아연도금 강판, 특히 전기아연도금 강판은 가전 및 사무용 기기의 부품 소재로서 가장 많이 채용되고 있으나, 표면처리를 하지 않은 상태로 사용하기에는 가공성과 내후성이 크게 떨어져 일반적으로 인산염처리, 윤활처리 또는 내지문수지 처리를 행한 후 사용되고 있다.
여기서 화학반응을 기본으로 하는 인산염처리의 경우, 인산염처리공정 이외에도 표면조정 및 수세공정 등의 부가적인 처리공정을 수반함에 따라, 경제성과 작업성 측면에서 매우 불리하며, 도막두께가 지나치게 두꺼워져 전기전도성의 확보가 불가능하므로, 제한된 범위에서 적용될 수밖에 없다.
그리고 가공성 개선 목적으로 가공유를 도입하여 적용하기도 하는데, 이 경우는, 가공유의 비산에 의한 작업환경의 문제점과 도장불량이 발생할 가능성을 가지고 있다. 따라서 가공유를 배제하고 강판의 윤활, 가공 특성을 부여하기 위한 윤활용액에 대한 방법이 제안되기도 하였다. 그러나, 이들 윤활용액의 경우는 유기용제를 다량 함유하여 안정성 및 작업환경 등이 문제되거나, 가공유를 대체할 정도의 충분한 가공 성능을 발휘하지 못해 강가공용 제품에의 적용에는 여전히 가공 시 소재 표면의 흑화 발생이 문제되고 있다.
본 발명에서는 기존의 윤활성이 취약한 단점을 보완하기 위해 폴리올레핀 수지를 실리콘 변성한 유/무기 복합수지를 사용함으로써 아연도금강판과 수지층의 밀착력이 우수하고, 내알칼리성이 우수한 특성을 가지는 코팅 조성물을 개발하며, 또한, 최적의 표면 윤활특성을 위하여 윤활제의 성분, 함량 및 크기를 조정하여 최적의 코팅 조성물을 개발하는데 목적이 있다.
본 발명은 주제 수지 10 내지 60 중량부;
무기 금속졸 3 내지 20 중량부;
유기금속 착화합물 2 내지 10 중량부;
방청제 1 내지 10 중량부; 및
윤활제 0.3 내지 2 중량부를 포함하는 금속 표면처리용 조성물에 있어서,
상기 주제 수지는 실리콘 변성 수분산 폴리올레핀 수지, 수분산 폴리올레핀 수지, 수분산 폴리우레탄 수지 및 폴리아크릴 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 금속 표면처리용 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 '중량부'는 개별 성분 내지 조성 간의 중량비율을 나타낸다.
이하, 본 발명에 따른 금속 표면처리용 조성물을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 조성물에 포함되는 주제 수지는 실리콘 변성 수분산 폴리올레핀 수지, 수분산 폴리올레핀 수지, 수분산 폴리우레탄 수지 및 폴리아크릴 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으며, 구체적으로는 실리콘 변성 수분산 폴리올레핀 수지를 사용할 수 있다. 본 발명에서는 실리콘 변성 수분산 폴리올레핀 수지를 사용함으로써, 소재(금속)와의 밀착성, 내식성 및 내알칼리성이 우수한 도막을 형성할 수 있다.
상기 실리콘 변성 수분산 폴리올레핀 수지를 함유하는 표면처리용 조성물에 의해 제조되는 건조도막은 5% 염수를 35℃에서 72시간 분무 시 백청 발생 면적이 10% 이하일 수 있고, 구체적으로는 5% 이하일 수 있으며, 보다 구체적으로는 2% 이하일 수 있다.
상기 주제 수지의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 조성물 전체 중량을 기준으로 10 내지 60 중량부 포함될 수 있다. 상기 함량이 10 중량부 미만이면, 목표로 하는 윤활성이 우수한 도막을 얻을 수 없으며, 도막의 경도가 증가하지 않아 가공성이 저하될 우려가 있다. 또한, 60 중량부를 초과하면, 기타 다른 첨가제의 용해도가 떨어지고, 겔화가 용이하므로 바람직하지 않다.
본 발명의 조성물에 포함되는 무기 금속졸은 가공성 및 내식성을 향상시키는 역할을 수행한다. 상기 무기 금속졸에 포함되는 금속 입자는 5 내지 30 nm의 입자 크기를 지닐 수 있다.
상기 무기 금속졸의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 실리카 졸 및 메탈 실리케이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 실리카 졸을 사용할 수 있다. 여기서, 메탈 실리케이트는 소듐 실리케이트, 포타슘 실리케이트 또는 리튬 실리케이트일 수 있다.
또한, 상기 무기 금속졸의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 조성물 전체 중량을 기준으로 3 내지 20 중량부 포함될 수 있다. 상기 함량이 3 중량부 미만이면, 표면처리 강판의 내식성이 저하될 우려가 있으며, 20 중량부를 초과하면, 광택저하, 내수성 저하, 가공성 저하 및 저장 안정성 저하의 문제가 발생할 우려가 있다.
본 발명의 조성물에 포함되는 유기금속 착화합물은 도막과 강판의 밀착성 향상 및 도막의 가교도를 증가시켜 가공성을 향상시키기 위해 사용될 수 있다.
상기 유기금속 착화합물의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 실란계 커플링제, 티타늄계 커플링제 및 지르코늄계 커플링제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
구체적으로, 실란계 커플링제로는 비닐 트리에톡시 실란, 3-글리실옥시프로필 트리메톡시실란, 3-글리실옥시프로필 트리에톡시실란, 3-글리실옥시프로필메틸 디메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필 트리에톡시 실란, 3-아미노프로필 트리메톡시 실란, 3-아미노프로필 트리에톡시 실란 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있고, 티타늄계 커플링제로는 티타늄 아세틸 아세토네이트, 이소-부톡시 티타늄 에틸 아세토 아세테이트, 테트라 이소프로필 티타네이트, 테트라 노말 부틸 티타네이트로 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 지르코늄계 커플링제로는 테트라 노말-프로필 지르코네이트, 테트라 노말-부틸 지르코네이트, 트리에탄올 아민 지르코네이트, 헥사플루오로 지르코네이트 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
또한, 상기 유기금속 착화합물의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 조성물 전체 중량을 기준으로 2 내지 10 중량부 포함될 수 있다. 상기 함량이 2 중량부 미만이면, 표면처리 조성물과 강판과의 밀착성 및 내식성이 저하될 우려가 있으며, 10 중량부 초과할 경우, 더 이상의 효과 증대가 없고, 저장 안정성에 우려가 있다.
본 발명의 조성물에 포함되는 방청제의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 인산계, 알루미늄염계, 몰리브덴염계, 불소계, 바나듐염계, 세륨염계 및 셀레늄염계 방청제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 방청제의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 조성물 전체 중량을 기준으로 1 내지 10 중량부 포함될 수 있다. 상기 함량이 1 중량부 미만이면, 내식성의 확보가 어려우며, 10 중량부를 초과하여도 더 이상의 내식성의 향상을 기대할 수 없다.
본 발명의 조성물에 포함되는 윤활제는 가공성 향상 및 자기 윤활성 부여를 위해 사용될 수 있다.
상기 윤활제의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 파라핀계 왁스, 올레핀계 왁스, 카나우바계 왁스, 폴리에스테르계 왁스, 폴리에틸린계 왁스, 폴리프로필렌계 왁스, 폴리에틸렌-테프론계 변성 왁스 및 폴리테프론계 왁스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있고, 구체적으로 폴리에틸렌계 왁스, 폴리에틸렌-테프론계 왁스 및 폴리테프론계 왁스를 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로 폴리에틸린-테프론계 왁스를 사용할 수 있다. 상기 윤활제의 입자크기는 0.5 내지 10㎛일 수 있으며, 구체적으로는 0.6 내지 5㎛일 수 있다.
상기 윤활제의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 조성물 전체 중량을 기준으로 0.3 내지 2 중량부 포함될 수 있다. 상기 함량이 0.3 중량부 미만이면, 슬립성이 부족하여 프레스 가공시 표면처리층 및 소재의 파괴가 발생할 우려가 있으며, 2 중량부를 초과하면, 도막 표면의 과도한 윤활제 입자의 분포로 인하여 내식성 저하 및 과도한 윤활성으로 자브링 현상이 야기될 우려가 있다.
또한, 본 발명의 조성물은 가교제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 가교제의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 멜라민계, 카보디이미드계, 블록이소시아네이트계, 아지리딘계, 옥사졸린계 및 포스페이트계로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로는 아지리딘계 및/또는 카보디이미드계를 사용할 수 있으며, 더욱 구체적으로는 카보디이미드계를 사용할 수 있다. 상기 카보디이미드게는 표면처리 조성물의 경화시 저장 안정성 및 환경 안정성이 우수하다.
상기 가교제의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 조성물 전체 중량을 기준으로 1 내지 10 중량부 포함될 수 있다. 또한, 가교제는 주제 수지 10 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부로 포함될 수 있다.
본 발명의 조성물은 수성 윤활 수지 조성물로서 상기 성분 외에 물을 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명은 전술한 금속 표면처리용 조성물을 이용한 금속의 표면처리 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 전술한 표면처리 조성물을 강판 표면에 코팅한 후, 그 코팅된 강판을 경화시키는 방법으로 표면처리 강판을 제조할 수 있다.
전술한 바와 같이, 금속 표면처리용 조성물은 주제 수지 10 내지 60 중량부; 무기 금속졸 3 내지 20 중량부; 유기금속 착화합물 2 내지 10 중량부; 방청제 1 내지 10 중량부; 및 윤활제 0.3 내지 2 중량부를 포함한다.
여기서, 주제 수지는 실리콘 변성 수분산 폴리올레핀 수지, 수분산 폴리올레핀 수지, 수분산 폴리우레탄 수지 및 폴리아크릴 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 함유할 수 있으며, 구체적으로는 실리콘 변성 수분산 폴리올레핀 수지를 사용할 수 있다.
본 발명에서 실리콘 변성 수분산 폴리올레핀 수지는 폴리올레핀 화합물 및 실리콘 화합물의 반응물을 수분산하여 제조할 수 있다.
여기서, 폴리올레핀 화합물로는 수평균 분자량 7,000 내지 15,000의 아크릴 에틸렌 공중합체를 사용할 수 있다. 상기 범위의 수평균 분자량을 가질 경우 내구성 및 용액안정성이 우수하며, 7,000 미만이면 도막구성시 내식성이 취약할 우려가 있고, 15,000을 초과하면 용액 내 분산성이 떨어져 용액안정성이 취약할 우려가 있다. 이 때, 아크릴 에틸렌 공중합체는 이 분야에서 사용되는 일반적인 공중합체를 사용할 수 있다. 상기 아크릴 에틸렌 공중합체는 기상중합으로 중합시켜 제조할 수 있다.
또한, 실리콘 화합물로는 실란 화합물을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 2-(3,4에폭시사이클로헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리실옥시프로필 트리메톡시실란, 3-글리실옥시프로필 메틸디에톡시실란, 3-글리실옥시프로필 트리에톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필 메틸디메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필 트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필 트리에톡시실란, 3-아미노프로필 트리메톡시 실란, 3-아미노프로필 트리에톡시 실란, 3-우레이도 프로필트리메톡시 실란 및 3-우레이도 프로필트리알콕시 실란으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 보다 구체적으로는 -글리실옥시프로필 트리메톡시실란, 3-글리실옥시프로필 메틸디에톡시실란, 3-글리실옥시프로필 트리에톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필 트리메톡시실란 및 3-우레이도 프로필트리메톡시 실란으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있으며, 실리콘 화합물은 N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필 트리메톡시실란 및 3-우레이도 프로필트리메톡시 실란의 혼합물을 사용하는 것이 가장 좋다.
상기 폴리올레핀 화합물 및 실리콘 화합물의 중량비는 10:0.1 내지 10:6일 수 있고, 구체적으로는 10:1 내지 10:6일 수 있으며, 보다 구체적으로는 10:2 내지 10:5일 수 있다. 상기 범위에서 내식성 및 내알칼리성이 우수하다.
상기 폴리올레핀 화합물 및 실리콘 화합물의 반응은 50 내지 100℃에서 30분 내지 2시간 동안 수행될 수 있다. 상기 반응은 중화제와 함께 수행될 수도 있다.
상기 폴리올레핀 화합물 및 실리콘 화합물의 반응물은 수분산시켜 실리콘 변성 수분산 폴리올레핀 수지를 최종 제조하는데, 이 때, 수분산은 물 및 조용제와 교반하여 수행할 수 있다. 교반은 30분 내지 2시간 동안 이루어질 수 있으며, 제조되는 실리콘 변성 수분산 폴리올레핀 수지의 고형분은 10 내지 40 중량부일 수 있다.
본 발명에 따른 금속 표면처리 방법은 금속 표면처리용 조성물을 강판 표면에 코팅한 후, 경화시켜 제조할 수 있다.
여기서, 사용되는 강판으로는 아연도금강판이 바람직하다.
표면처리용 조성물의 코팅은 롤로우터법, 샤워스퀴즈법, 침적법, 스프레이법 등의 통상적인 방법으로 강판에 도포하여 제조할 수 있다.
강판 표면에 조성물의 코팅은 건조도막 부착량이 100 내지 2000 mg/m2이 되도록 코팅하는 것이 좋다. 건조도막이 100 mg/m2 미만이면, 가공성, 내식성 등이 불충분하며, 2000 mg/m2을 초과하면, 전도성, 용접성 및 도막 밀착성이 저하될 우려가 있다.
후에 표면이 코팅된 금속을 경화할 경우, 강판의 표면온도는 50 내지 200℃인 것이 바람직하다. 온도가 50℃ 미만이면, 수지가 충분히 경화되지 않아 도막 형성에 의한 충분한 효과를 기대하기 어려우며, 200℃를 초과하면, 건조 후 강판의 냉각이 용이하지 않고, 조성물의 탄화 발생 등 도막 성분의 결합의 변형으로 인해 전반적 성능이 감소될 우려가 있다.
또한, 본 발명은 전술한 제조 방법에 의해 제조된 표면처리 강판에 관한 것이다.
본 발명에 따른 표면처리 강판은 강판; 및 주제 수지 10 내지 60 중량부; 무기 금속졸 3 내지 20 중량부; 유기금속 착화합물 2 내지 10 중량부; 방청제 1 내지 10 중량부; 및 윤활제 0.3 내지 2 중량부를 포함하고, 상기 주제 수지는 실리콘 변성 수분산 폴리올레핀 수지, 수분산 폴리올레핀 수지, 수분산 폴리우레탄 수지 및 폴리아크릴 수지로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 함유하는 금속 표면처리 조성물의 경화물인 표면처리층을 포함한다.
본 발명에 따른 표면처리 강판은 도막층과의 밀착력이 우수하고, 내알칼리성이 우수하다.
본 발명에서는 기존의 윤활성이 취약한 단점을 보완하기 위해 폴리올레핀 화합물을 실리콘 화합물로 변성한 유/무기 복합수지를 사용함으로써, 아연도금강판과 도막층의 밀착력이 우수하고, 내알칼리성이 우수하다.
본 발명은 이들의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법을 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 청구항의 범위에 의해 정의될 뿐이다.
실시예
1.실리콘(Si)변성에 사용될 실리콘 화합물 결정 시험
기상중합으로 중합시킨 수평균 분자량 7,000~15,000인 아크릴 에틸렌 공중합체 10 중량부 및 실리콘 화합물 1 중량부를 사용하여 변성시켜 실리콘 변성 수분산 폴리올레핀수지를 제조하였다.
(사용되는 실리콘 화합물은 표1의 A 내지 K 이다.)
상기 제조한 실리콘 변성 수분산 폴리올레핀수지 40 중량부, 실리카 졸(영일화성사 YGS-30) 10 중량부, 인산아연 방청제(Halox사 Halox 430) 5 중량부, 유기금속 착화합물(Dupont사 Tyzor TE) 10 중량부, 가교제(Nisshinbo사 E-02) 5 중량부, 윤활제(Lubrizol사 Duotron125) 1 중량부 및 잔량의 물을 배합하여 표면처리 조성물을 제조하였다.
상기 조성물을 아연도금강판에 도포한 후 경화시켜 표면처리 강판을 제조하였다.
이때, 건조 도막량은 450±50mg/㎡였으며, 도포된 조성물의 건조는 PMT: 100±10℃에서 이루어졌다.
(1)내식성 평가
Salt Spray Tester에서 5% 염수를 35℃에서 72시간 분무한 후 백청이 발생한 면적을 관찰하여 10% 이상의 백청이 발생하였을 경우 불량 (ⅹ), 5%이상 10%미만의 백청이 발생하였을 경우 양호(△), 5% 미만의 백청이 발생하였을 경우 우수(○)로 평가하였다.
A B C D E F G H I J K 내식성
함량 함량 함량 함량 함량 함량 함량 함량 함량 함량 함량
비교예 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ⅹ
실시예 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ⅹ
실시예 2 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ○
실시예 3 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 △
실시예 4 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 ○
실시예 5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 △
실시예 6 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 ○
실시예 7 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 ⅹ
실시예 8 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 △
실시예 9 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 ⅹ
실시예 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 ○
실시예 11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 △
실시예 12 0.5 0.5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 △
실시예 13 0.5 0 0 0.5 0 0 0 0 0 0 0 ⅹ
실시예 14 0 0.5 0 0 0 0.5 0 0 0 0 0 ○
실시예 15 0 0 0 0.5 0 0.5 0 0 0 0 0 △
실시예 16 0 0 0 0 0.5 0 0.5 0 0 0 0 △
실시예 17 0 0 0 0 0 0.5 0 0 0 0.5 0 ○
실시예 18 0 0 0.5 0 0 0.5 0 0 0 0 0 △
실시예 19 0 0 0 0 0 0 0.5 0 0 0.5 0 ⅹ
실시예 20 0.5 0 0 0 0 0 0 0 0 0.5 0 ⅹ
실시예 21 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.5 0.5 △
실시예 22 0 0 0 0.5 0 0 0 0 0.5 0 0 ⅹ
실시예 23 0 0 0 0 0.5 0 0 0.5 0 0 0 ⅹ
실시예 24 0 0 0 0 0 0 0 0.5 0 0 0.5 △
실시예 25 0 0.5 0.5 0 0 0 0 0 0 0 0 ○
실시예 26 0 0 0.5 0 0 0 0 0 0 0 0.5 △
실시예 27 0 0 0 0 0 0 0.5 0 0.5 0 0 ⅹ
실시예 28 0 0 0 0 0.5 0 0 0 0.5 0 0 ⅹ
실시예 29 0 0.5 0 0.5 0 0 0 0 0 0 0 ○
실시예 30 0 0.5 0 0 0 0 0 0 0 0 0.5 △
실시예 31 0.5 0 0.5 0 0 0 0 0 0 0 0 ⅹ
실시예 32 0 0 0 0 0 0 0 0 0.5 0.5 0 ⅹ
실시예 33 0 0.5 0 0 0.5 0 0 0 0 0 0 △
실시예 34 0 0 0 0 0 0 0.5 0.5 0 0 0 ⅹ
A: 2-(3,4에폭시사이클로헥실)-에틸트리메톡시실란 G: N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필 트리에톡시실란
B: 3-글리실옥시프로필 트리메톡시실란 H: 3-아미노프로필 트리메톡시 실란
C: 3-글리실옥시프로필 메틸디에톡시실란 I: 3-아미노프로필 트리에톡시 실란
D: 3-글리실옥시프로필 트리에톡시실란 J: 3-우레이도 프로필트리메톡시 실란
E: N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필 메틸디메톡시실란 K: 3-우레이도 프로필트리알콕시 실란
F: N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필 트리메톡시실란
2. 실리콘화합물 함량에 따른 표면처리제 물성시험
상기 실시예 2, 4, 6, 10, 14, 17, 25, 29 모두 발청면적 5% 미만의 우수한 물성 결과를 나타내지만, 실시예 17의 수분산 수지를 사용한 조성물이 백청 발생 면적이 2% 미만으로 가장 우수하므로, 실시예 17을 사용한 조성물을 기준으로 하기 표 2에 개시된 바와 같이 2종의 실리콘(Si)화합물의 비율을 변화시키면서 내식성, 내알칼리성 및 내용제성이 우수한 표면처리 조성물 제조하였다.
이 때, 다른 조성물 함량 및 도막 형성은 도막의 두께를 550±50mg/㎡ 이 되도록 바-코터를 이용하여 코팅한 것을 제외하고는 실시예 17과 동일한 방법으로 수행하였다.
상기 제조된 표면처리 강판의 내식성 및 가공부 내식성을 평가하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
(1) 내식성 평가
Salt Spray Tester에서 5% 염수를 35℃에서 120시간 분무한 후 백청이 발생한 면적을 관찰하여 10% 이상의 백청이 발생하였을 경우 불량 (X), 5%이상 10%미만의 백청이 발생하였을 경우 양호(△), 5% 미만의 백청이 발생하였을 경우 우수(O)로 평가하였다.
(2) 내알칼리성 평가
Nihon Parkerizing사의 FC-L4460 탈지제 2%를 용해한 수용액을 온도 60℃로 유지한 후 표면처리된 강판을 2분간 침지 후 흐르는 물로 세척하고 건조한 후 탈지 전, 후의 색차 (ΔE)를 비교하였다. ΔE < 1.0 인 경우 우수(○), 1.0 < ΔE < 2.0인 경우 양호(△), ΔE > 2.0 인 경우 불량(ⅹ)으로 평가하였다.
구분 폴리올레핀수지와
실리콘 화합물 비율		 실리콘화합물 내
비율		 내식성 내알칼리성
F J
실시예 35 10 : 1 20 80 ⅹ ⅹ
실시예 36 10 : 1 40 60 △ △
실시예 37 10 : 1 60 40 △ ⅹ
실시예 38 10 : 1 80 20 ⅹ ⅹ
실시예 39 10 : 2 20 80 △ ⅹ
실시예 40 10 : 2 40 60 △ ○
실시예 41 10 : 2 60 40 O △
실시예 42 10 : 2 80 20 △ △
실시예 43 10 : 3 20 80 ○ △
실시예 44 10 : 3 40 60 △ ○
실시예 45 10 : 3 60 40 ○ △
실시예 46 10 : 3 80 20 △ ○
실시예 47 10 : 4 20 80 ○ △
실시예 48 10 : 4 40 60 ○ ○
실시예 49 10 : 4 60 40 ○ ○
실시예 50 10 : 4 80 20 △ ○
실시예 51 10 : 5 20 80 ○ △
실시예 52 10 : 5 40 60 ○ ○
실시예 53 10 : 5 60 40 ○ ○
실시예 54 10 : 5 80 20 ○ ○
3. 표면흑화성, 슬립성 개선을 위한 왁스 선정시험.
상기 실시예 48, 49, 52, 53, 54모두 우수한 물성 결과를 나타내지만 경제성 측면에서 실시예 49 에 사용한 실리콘 변성 폴리올레핀 수지를 사용하여 내식성, 가공부 흑화성이 우수한 아연도금강판용 표면처리 조성물을 제조하고, 조성물 내 왁스의 종류 및 함량을 변경하여 표면처리된 강판의 내식성, 도막 슬립성 및 프레스 성형성을 평가한 결과가 다음 표 3에 개시되어 있다.
이 때, 다른 조성물 함량 및 도막 형성은 도막의 두께를 850±50mg/㎡ 이 되도록 코팅한 것을 제외하고는 실시예 17과 동일한 방법으로 수행하였다.
(1) 슬립성 평가
Altekmobility를 이용하여 표면처리강판의 슬립성을 측정하였으며, 슬립성(μ)이 0.15 이하를 양호(O), 0.15 이상을 불량(X)으로 평가하였다.
(2) 내식성 평가
Salt Spray Tester에서 5% 염수를 35℃에서 216시간 분무한 후 백청이 발생한 면적을 관찰하여 10% 이상의 백청이 발생하였을 경우 불량 (X), 10%미만의 백청이 발생하였을 경우 양호(○)로 평가하였다.
(3) 가공부 내식성
표면처리된 강판을 Erichsen tester를 이용하여 6mm 높이로 밀어 올리고 Salt Spray Tester에서 5% 염수를 35℃에서 48시간 분무한 후 백청이 발생하였을 경우 불량 (ⅹ), 백청이 발생하지 않은 경우 양호(○)로 평가하였다.
(4) 내습성
항온항습기 50℃, 상대습도95% 조건에서 표면처리된 강판을 낱장으로 120시간 동안 방치하고 테스트 전, 후의 색차가 3.0 이하인 경우 우수(○), 3.0이상인 경우 불량(X)으로 평가하였다.
(5) 프레스 성형성(가공성)
아연도금강판에 표면처리 조성물을 양면에 850±50mg/㎡으로 도장, 건조하여 프레스 성형 후 성형물의 밀어 올린 부위에 마찰로 인한 도막파괴나 슬립성 부족으로 인한 색상변화(흑화)를 관찰한다. 전체면적 중 흑화발생이 10% 미만이면 양호(○), 10% 이상이면 불량(ⅹ)으로 평가하였다.
구분 함량
(%)		 물성 평가 결과
슬립성 내식성 가공부 내식성 내습성 프레스가공성
실시예50 ① 0.5 ○ ○ ○ ○ ⅹ
실시예51 0.7 ○ ○ ○ ○ ○
실시예52 1.0 ○ ○ ○ ○ ○
실시예53 ①+③ 0.5 ⅹ ○ ○ ○ ⅹ
실시예54 0.7 ○ ○ ○ ○ ⅹ
실시예55 1.0 ○ ○ ○ ○ ○
실시예56 ②+③ 0.5 ⅹ ○ ○ ○ ⅹ
실시예57 0.7 ⅹ ⅹ ○ ○ ⅹ
실시예58 1.0 ○ ⅹ ⅹ ○ ⅹ
타입 평균입자크기
① PE-PTFE wax 1.0㎛
② PE wax 1 2.5㎛
③ PE wax 2 0.6㎛
상기 표 3에서 알 수 있듯이, 실시예 51, 52, 55의 결과가 양호하지만 윤활제의 혼용 사용시 두 제품간의 비중차이로 인하여 표면처리 조성물의 교반이 충분하지 않을 때 발생하는 슬립성의 차이가 발생되므로 일종의 제품을 사용한 실시예 51, 52이 바람직하며, 경제적인 측면에서 실시예 51이 더욱 바람직하다.

Claims (13)

  1. 주제 수지 10 내지 60 중량부;
    무기 금속졸 3 내지 20 중량부;
    유기금속 착화합물 2 내지 10 중량부;
    방청제 1 내지 10 중량부; 및
    윤활제 0.3 내지 2 중량부를 포함하는 금속 표면처리용 조성물에 있어서,
    상기 주제 수지는 실리콘 변성 수분산 폴리올레핀 수지인 포함하는 금속 표면처리용 조성물.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    금속 표면처리용 조성물의 건조도막을 기준으로 5% 염수를 35℃에서 72시간 분무 시 백청 발생 면적이 10%이하인 금속 표면처리용 조성물.
  4. 주제 수지 10 내지 60 중량부; 무기 금속졸 3 내지 20 중량부; 유기금속 착화합물 2 내지 10 중량부; 방청제 1 내지 10 중량부; 및 윤활제 0.3 내지 2 중량부를 포함하고, 상기 주제 수지는 실리콘 변성 수분산 폴리올레핀 수지인 금속 표면처리 조성물을 건조도막 부착량이 100 내지 2000 mg/m2이 되도록 강판 표면에 코팅하는 단계; 및
    50 내지 200℃의 강판표면온도 범위에서 경화시키는 단계를 포함하는 금속의 표면처리 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    실리콘 변성 수분산 폴리올레핀 수지는 폴리올레핀 화합물 및 실리콘 화합물의 반응물을 수분산하여 제조하는 금속의 표면처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    폴리올레핀 화합물은 수평균 분자량 7,000 내지 15,000의 아크릴 에틸렌 공중합체인 금속의 표면처리 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    실리콘 화합물은 2-(3,4에폭시사이클로헥실)-에틸트리메톡시실란, 3-글리실옥시프로필 트리메톡시실란, 3-글리실옥시프로필 메틸디에톡시실란, 3-글리실옥시프로필 트리에톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필 메틸디메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필 트리메톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필 트리에톡시실란, 3-아미노프로필 트리메톡시 실란, 3-아미노프로필 트리에톡시 실란, 3-우레이도 프로필트리메톡시 실란 및 3-우레이도 프로필트리알콕시 실란으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상인 금속의 표면처리 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    실리콘 화합물은 3-글리실옥시프로필 트리메톡시실란, 3-글리실옥시프로필 메틸디에톡시실란, 3-글리실옥시프로필 트리에톡시실란, N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필 트리메톡시실란 및 3-우레이도 프로필트리메톡시 실란으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상인 금속의 표면처리 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    실리콘 화합물은 N-2-(아미노에틸)-3-아미노프로필 트리메톡시실란 및 3-우레이도 프로필트리메톡시 실란의 혼합물인 금속의 표면처리 방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    폴리올레핀 화합물 및 실리콘 화합물의 중량비는 10 : 0.1 내지 10 : 6인 금속의 표면처리 방법.
  11. 제 5 항에 있어서,
    폴리올레핀 화합물 및 실리콘 화합물의 반응은 50 내지 100℃에서 30분 내지 2시간 동안 수행되는 금속의 표면처리 방법.
  12. 제 4 항에 있어서,
    강판은 아연도금강판인 금속의 표면처리 방법.
  13. 강판; 및
    강판의 일면 또는 양면에 형성되고, 주제 수지 10 내지 60 중량부; 무기 금속졸 3 내지 20 중량부; 유기금속 착화합물 2 내지 10 중량부; 방청제 1 내지 10 중량부; 및 윤활제 0.3 내지 2 중량부를 포함하고, 상기 주제 수지는 실리콘 변성 수분산 폴리올레핀 수지인 금속 표면처리 조성물의 경화물인 표면처리층을 포함하는 표면처리 강판.
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