KR101439121B1

KR101439121B1 - 수지 피복 알루미늄 합금판

Info

Publication number: KR101439121B1
Application number: KR1020137003822A
Authority: KR
Inventors: 게이이치로 하츠노
Original assignee: 스미토모 게이 긴조쿠 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2014-09-12
Also published as: CN103068570A; JP2012035470A; WO2012017708A1; KR20130038381A; CN103068570B; MY185119A; JP4787372B1; TW201213110A; TWI428238B

Abstract

알루미늄 합금판으로 이루어지는 기판(10)과, 그 양면 또는 한면에 형성된 합성 수지 도막(11)으로 이루어지는 수지 피복 알루미늄 합금판이다. 합성 수지 도막(11)은 폴리에스테르 수지 및/또는 에폭시 수지로 이루어지는 베이스 수지 100중량부에 대해, 라놀린, 카르나바, 폴리에틸렌, 및 마이크로크리스탈린으로부터 선택되는 1종 또는 2종의 이너 왁스를 0.05 내지 3중량부 함유하는 기능성 도막(111)을 구비한다. 기능성 도막(111)은, 연신율이 200 내지 300%, 항장력이 300 내지 500kg/㎠, 영률이 1000 내지 2500kg/㎠, 및 유리 전이점이 0 내지 40℃이다.

Description

수지 피복 알루미늄 합금판{RESIN-COATED ALUMINUM ALLOY PLATE}

본 발명은 전자 기기 또는 가전용 하우징 등에 적용할 수 있고, 프레스 가공 등에 의해 복잡한 형상으로 가공 가능한 수지 피복 알루미늄 합금판에 관한 것이다.

알루미늄 합금판의 표면을 합성 수지 도료로 코팅하여 이루어지는 프리코트 알루미늄 합금판은 가공 후에 도장을 가할 필요가 없다고 하는 우수한 특성을 가지고 있어, 전자 기기 또는 가전용 하우징 등에 널리 사용된다. 프리코트 알루미늄 합금판의 도막에는, 가공성이나 블로킹성 외에, 그 용도에 따라, 내흠집성, 윤활성, 방열성 등이 요구된다.

종래, 가공 후의 프리코트 알루미늄에 합금판에 있어서의 도막의 밀착성을 향상시키기 위해서, 산화 피막층을 소정의 두께로 형성하는 기술(특허문헌 1 참조)이나, 폴리에틸렌 왁스와 마이크로크리스탈린 왁스를 소정의 비율로 용융 혼합하여 이너 왁스로서 도료에 첨가하는 기술(특허문헌 2 참조)이 개발되어 있다.

또한, 하우징 등의 용도로서는 방열성 향상이 요구된다. 방열성 향상을 위해, 적외 방사율 50% 이상의 흡열성 수지 피막을 가하는 기술(특허문헌 3 참조), 카본 블랙을 함유하는 층과 펄 안료를 함유하는 층의 복수층 구조로 하는 기술(특허문헌 4 참조)이 개발되어 있다.

일본 공개특허공보 제2008-127625호 일본 공개특허공보 제2006-273972호 일본 공개특허공보 제2005-199429호 일본 공개특허공보 제2008-119561호

그러나, 공업 제품으로서 프리코트 알루미늄 합금판을 제조함에 있어서는 상기한 바와 같이 산화 피막층의 두께를 제어하는 것은 곤란이 수반된다. 또한, 이너 왁스를 미리 용융 혼합하기 위해서는 비용이 들고 번거로워 실용적이지 않다고 하는 문제가 있었다. 또한, 안료 등을 포함하는 도막은 가공성이 열화된다고 하는 문제가 있었다.

이로 인해, 가공성, 블로킹성, 내흠집성, 및 윤활성이 우수한 실용적인 프리코트 알루미늄 합금판의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 가공성, 블로킹성, 내흠집성, 및 윤활성이 우수한 수지 피복 알루미늄 합금판을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 알루미늄 합금판으로 이루어지는 기판과, 상기 기판의 양면 또는 한면에 형성된 합성 수지 도막으로 이루어지는 수지 피복 알루미늄 합금판으로서,

상기 합성 수지 도막은 폴리에스테르 수지 및/또는 에폭시 수지로 이루어지는 베이스 수지 100중량부에 대해, 라놀린, 카르나바, 폴리에틸렌, 및 마이크로크리스탈린으로부터 선택되는 1종 또는 2종의 이너 왁스를 0.05 내지 3중량부 함유하는 기능성 도막을 구비하고,

상기 기능성 도막은 연신율이 200 내지 300%, 항장력이 300 내지 500kg/㎠, 영률이 1000 내지 2500kg/㎠, 및 유리 전이점이 0 내지 40℃인 것을 특징으로 하는 수지 피복 알루미늄 합금판에 관한 것이다.

상기 수지 피복 알루미늄 합금판에 있어서, 상기 합성 수지 도막은 소정의 배합 비율로 상기 베이스 수지와 상기 이너 왁스를 함유하는 동시에, 상기 소정의 특성을 만족시키는 기능성 도막을 구비한다. 이로 인해, 상기 수지 피복 알루미늄 합금판은 우수한 가공성, 블로킹성, 내흠집성, 및 윤활성을 발휘할 수 있다.

즉, 상기 수지 피복 알루미늄 합금판에 있어서, 상기 기능성 도막에 있어서의 상기 소정의 베이스 수지와 상기 이너 왁스를 상기 특정 배합 비율로 제어함으로써, 가공성, 윤활성, 및 블로킹성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 수지 피복 알루미늄 합금판에 있어서, 상기 기능성 도막의 연신율, 항장력, 및 영률을 상기 소정 범위로 제어함으로써, 가공성 및 내흠집성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 기능성 도막의 유리 전이점을 상기 소정 범위로 제어함으로써, 가공성 및 블로킹성을 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 상기 수지 피복 알루미늄 합금판은 우수한 가공성을 나타내어, 드로잉, 아이어닝(ironing), 굴곡 등이라는 엄격한 가공에도 견뎌 상기 합성 수지 도막의 박리를 방지할 수 있다. 또한, 내흠집성이 우수하기 때문에, 성형 가공시 또는 성형 가공 후에 흠집이 생기기 어렵다. 또한, 블로킹성이 우수하기 때문에, 예를 들면 상기 수지 피복 알루미늄 합금판끼리를 포개거나, 코일에 감은 경우에 있어서도 블로킹이 일어나기 어렵다. 또한, 윤활성이 우수하기 때문에, 성형 가공시의 도막 표면의 미끄러짐이 양호해진다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 가공성, 블로킹성, 내흠집성 및 윤활성이 우수한 수지 피복 알루미늄 합금판을 제공할 수 있다.

도 1은 실시예에 따르는, 기능성 도막과 하지(下地) 도막을 구비한 합성 수지 도막을 갖는 수지 피복 알루미늄 합금판의 단면을 도시하는 설명도.
도 2는 실시예에 따르는, 기능성 도막으로 이루어지는 합성 수지 도막을 갖는 수지 피복 알루미늄 합금판의 단면을 도시하는 설명도.
도 3은 실시예에 따르는, 바우덴 시험 방법의 개략을 도시하는 설명도.
도 4는 인장 시험에 있어서의 응력-변형 곡선의 일례를 도시하는 설명도.

다음에, 본 발명의 바람직한 실시형태에 관해서 설명한다.

상기 수지 피복 알루미늄 합금판은 알루미늄 합금판으로 이루어지는 기판과, 상기 기판의 양면 또는 한면에 형성된 합성 수지 도막으로 이루어진다.

상기 알루미늄 합금판이란 순알루미늄 또는 알루미늄 합금 중 어느 하나로 이루어지는 판이다.

상기 기판으로서는 용도에 따라 여러가지 조성의 알루미늄 합금판을 채용할 수 있다. 구체적으로는 1000계, 3000계, 5000계, 6000계 등, 성형 가공에 적합한 재질을 사용할 수 있다. 예를 들면, 1050, 8021, 3003, 3004, 3104, 5052, 5182, 5N01 등이 있다.

또한, 상기 합성 수지 도막은 베이스 수지와 이너 왁스를 함유하는 기능성 도막을 구비한다.

상기 기능성 도막은 폴리에스테르 수지 및/또는 에폭시 수지로 이루어지는 베이스 수지를 함유한다.

상기 특정 수지로 이루어지는 베이스 수지를 함유하기 때문에, 상기 기능성 도막은 양호한 가공성, 블로킹성, 내흠집성을 발휘할 수 있다. 베이스 수지의 수 평균 분자량은 10000 내지 40000인 것이 바람직하다.

또한, 상기 기능성 도막은 상기 베이스 수지 100중량부에 대해, 라놀린, 카르나바, 폴리에틸렌, 및 마이크로크리스탈린으로부터 선택되는 1종 또는 2종의 이너 왁스를 0.05 내지 3중량부 함유한다.

상기 특정 이너 왁스를 함유하기 때문에, 상기 기능성 도막은 우수한 가공성, 윤활성 및 내흠집성을 발휘할 수 있다.

상기 이너 왁스의 함유량이 0.05중량부 미만인 경우에는 상기 기능성 도막 표면에 존재하는 이너 왁스가 지나치게 적어져 윤활성이 저하되고, 성형 가공시에 있어서의 도막 표면의 미끄러짐이 나빠지고, 도막이 박리되거나, 파단될 우려가 있다. 한편, 3중량부를 초과하는 경우에는 도막 표면에 존재하는 이너 왁스가 지나치게 많아져 상기 수지 피복 알루미늄 합금판을 코일에 감거나, 포갰을 때 블로킹 현상을 일으키기 쉬워질 우려가 있다. 바람직하게는, 상기 이너 왁스의 함유량은 상기 베이스 수지 100중량부에 대해, 0.1 내지 2.5중량부가 양호하며, 보다 바람직하게는 0.5 내지 2중량부가 양호하다.

또한, 상기 베이스 수지는 예를 들면 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지 등에 대응한 경화제를 함유할 수 있다. 상기 경화제로서는 예를 들면 멜라민, 요소, 벤조구아나민 등의 아미노기를 갖는 아미노 화합물과 알데히드의 부가 축합 반응에 의해 얻어지는 아미노 수지 등을 사용할 수 있다. 또한, 방향족, 지방족, 또는 지환족의 이소시아네이트류에 의한 유리 또는 블록된 이소시아네이트기를 함유하는 수지 등을 사용할 수도 있다.

또한, 상기 기능성 도막은 연신율이 200 내지 300%, 항장력이 300 내지 500kg/㎠, 영률이 1000 내지 2500kg/㎠, 및 유리 전이점이 0 내지 40℃이다.

상기 기능성 도막의 연신율이 200% 미만인 경우에는 가공성이 나빠져 성형 가공시에 알루미늄 합금판의 가공에 상기 기능성 도막이 추수(追隨)할 수 없어 박리될 우려가 있다. 한편, 300%를 초과하는 경우에는 상기 기능성 도막이 지나치게 부드러워져 내흠집성이 나빠져 성형 가공시 등에 흠집이 생기기 쉬워진다.

상기 기능성 도막의 연신율은 바람직하게는 250 내지 280%가 양호하다.

상기 기능성 도막의 연신율은 예를 들면 베이스 수지의 분자량, 경화제의 종류 및 첨가량을 조정함으로써 제어할 수 있다.

또한, 상기 기능성 도막의 항장력이 300kg/㎠ 미만인 경우에도 가공성이 나빠져, 성형 가공시에 알루미늄 합금판의 가공에 상기 기능성 도막이 추수할 수 없어 박리될 우려가 있다. 한편, 500kg/㎠을 초과하는 경우에는 성형 가공시에 가해지는 주어지는 가공력으로는 상기 기능성 도막이 변형되기 어려워져, 상기 기능성 도막이 쉽게 박리될 우려가 있다.

상기 기능성 도막의 항장력은 바람직하게는 380 내지 420kg/㎠이 양호하다.

상기 기능성 도막의 항장력은 예를 들면 경화제의 종류 및 첨가량을 조정함으로써 제어할 수 있다.

또한, 상기 기능성 도막의 영률이 1000kg/㎠ 미만인 경우에는 알루미늄 합금판의 성형 가공시에 가해지는 주어지는 가공력으로 상기 기능성 도막이 지나치게 변형되기 쉬워져 흠집이 쉽게 생길 우려가 있다. 한편, 2500kg/㎠을 초과하는 경우에는 알루미늄 합금판의 성형 가공시에 가해지는 주어지는 가공력으로는 상기 기능성 도막이 변형되기 어려워져, 상기 기능성 도막이 박리되기 쉬워질 우려가 있다.

상기 기능성 도막의 영률은 바람직하게는 1500 내지 2300kg/㎠이 양호하다.

상기 기능성 도막의 영률은 예를 들면 베이스 수지의 말단기의 구조, 베이스 수지의 분자량을 조정함으로써 제어할 수 있다.

또한, 상기 기능성 도막의 유리 전이점이 0℃ 미만인 경우에는 상기 알루미늄 합금판에 도장 등에 의해 상기 기능성 도막을 형성한 후, 예를 들면 코일에 감았을 때 블로킹이 일어나기 쉬워질 우려가 있다. 한편, 50℃를 초과하는 경우에는 상기 기능성 도막의 연신이 저하되어, 성형 가공시에 알루미늄 합금판의 가공에 상기 기능성 도막이 추수할 수 없어 박리되어 버릴 우려가 있다.

상기 기능성 도막의 유리 전이점은 바람직하게는 5 내지 40℃가 양호하다.

상기 기능성 도막의 유리 전이점은 예를 들면 베이스 수지의 가교도 및 분자량을 조정함으로써 제어할 수 있다.

상기 기능성 도막은 예를 들면 상기 알루미늄 합금판에 도료를 도포하고 건조시켜 소결함으로써 형성할 수 있다. 상기 연신율, 항장력, 영률, 및 유리 전이점은 건조시키고, 소결한 후의 상기 기능성 도막의 물성이다. 이들 물성의 측정 방법은 후술의 실시예에 있어서 나타낸다.

다음에, 상기 기능성 도막은, 상기 베이스 수지 100중량부에 대해, 50 내지 200중량부의 평균 입자 직경 0.1 내지 100㎛의 산화티탄, 1 내지 25중량부의 미분말의 카본, 50 내지 200중량부의 실리카, 50 내지 200중량부의 알루미나, 및 50 내지 200중량부의 산화지르코늄으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하는 것이 바람직하다.

이 경우에는 상기 기능성 도막의 열방사성을 향상시킬 수 있다. 이로 인해, 상기 수지 피복 알루미늄 합금판은 우수한 열방사성이 요구되는 용도에 적합해진다. 구체적으로는, 예를 들면, PC 본체, CD-ROM, DVD, PDA 등의 전자 기기의 하우징, 텔레비전 등의 전기 기기의 하우징, FDD, MD, MO 등의 기억 매체 케이스의 셔터 부분, 그 외 여러가지 것이 있다. 또한, 상기 기능성 도막을 프레스 성형함으로써 대략 원추형으로 성형함으로써, LED 전구 등의 방열 부재에도 적합하게 사용할 수 있다.

산화티탄, 카본, 실리카, 알루미나, 및 산화지르코늄의 함유량이 상기의 하한을 하회하는 경우에는 열방사성의 향상 효과가 충분히 얻어지지 않게 될 우려가 있다. 한편, 상기의 상한을 초과하는 경우에는 가공성이 저하되어 버릴 우려가 있다.

보다 바람직하게는, 상기 베이스 수지 100중량부에 대해 산화티탄의 함유량은 80 내지 150중량부가 양호하며, 카본의 함유량은 1.0 내지 20중량부가 양호하며, 실리카의 함유량은 50 내지 100중량부가 양호하며, 알루미나의 함유량은 50 내지 100중량부가 양호하며, 산화지르코늄의 함유량은 50 내지 180중량부가 양호하다.

또한, 산화티탄으로서는 상기와 같이 평균 입자 직경 0.1 내지 100㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

산화티탄의 평균 입자 직경이 0.1㎛ 미만인 경우에는 방열성을 충분히 향상시키는 것이 곤란해질 우려가 있다. 한편, 100㎛를 초과하는 경우에는 산화티탄이 상기 기능성 도막으로부터 탈락하기 쉬워질 우려가 있다.

산화티탄의 평균 입자 직경은 1차 입자 직경의 평균값이며, 동적 광산란법에 의해 측정할 수 있다. 구체적으로는, 니키소 가부시키가이샤 제조의 「나노트랙 UPA」에 의해 측정할 수 있다.

또한, 미분말의 카본으로서는 평균 입자 직경 1 내지 500nm 정도의 미분말을 사용할 수 있다. 또한, 실리카, 알루미나, 산화지르코늄으로서는 평균 입자 직경 1 내지 50㎛, 보다 바람직하게는 2 내지 10㎛ 정도의 입자를 사용할 수 있다. 이들 평균 입자 직경은 산화티탄과 같이 하여 측정할 수 있다.

또한, 상기 기능성 도막은 평균 입자 직경 0.3 내지 100㎛의 Ni 구상(球狀) 필러, 또는 0.2 내지 5㎛의 두께로 2 내지 50㎛의 장직경을 갖는 린편(鱗片)상의 Ni 필러 중 적어도 한쪽을 함유하고 있고, 이들 양자의 합계 함유량은 상기 베이스 수지 100중량부에 대해 1 내지 1000중량부인 것이 바람직하다.

이 경우에는, 상기 기능성 도막에 도전성을 부여할 수 있다. 이로 인해, 상기 수지 피복 알루미늄 합금판은 도전성이 요구되는 용도에 적합해진다. 구체적으로는, 예를 들면 상기한 바와 같이 전자 기기의 하우징, 전기 기기의 하우징, 상기 기억 매체 케이스의 셔터 부분, LED 전구용 방열 부재 등에 적합하게 사용할 수 있다. 이것에 의해, 회로에서 발생하는 전자파를 차단하는 효과를 높일 수 있다.

상기 Ni 구상 필러의 평균 입자 직경이 0.3㎛ 미만인 경우에는 도전성 향상 효과가 충분히 얻어지지 않게 될 우려가 있다. 한편, 100㎛를 초과하는 경우에는 Ni 구상 필러가 상기 기능성 도막으로부터 탈락하기 쉬워질 우려가 있다. 상기 Ni 구상 필러의 평균 입자 직경은 상기의 산화티탄과 같이 1차 입자 직경의 평균이며, 산화티탄의 평균 입자 직경과 같이 하여 측정할 수 있다.

또한, 상기 인편상 Ni 필러의 두께가 0.2㎛ 미만인 경우에는 도전성 향상 효과가 충분히 얻어지지 않게 될 우려가 있다. 한편, 5㎛를 초과하는 경우에는 비용이 증대된다고 하는 문제가 있다. 또한, 인편상 Ni 필러의 장직경이 2㎛ 미만인 경우에는 도전성 향상 효과가 충분히 얻어지지 않게 될 우려가 있다. 한편, 50㎛를 초과하는 경우에는 인편상 Ni 필러가 기능성 도막으로부터 탈락하기 쉬워질 우려가 있다.

그리고, 이들 양자의 Ni 필러(Ni 구상 필러와 인편상 Ni 필러)의 합계 함유량(한쪽만 함유하는 경우도 포함)은 상기 베이스 수지 100중량부에 대해 1 내지 1000중량부인 것이 바람직하다. 이 함유량이 1중량부 미만인 경우에는 도전성 향상 효과가 충분히 얻어지지 않게 될 우려가 있는, 한편, 1000중량부를 초과하는 경우에는 Ni 필러가 기능성 도막으로부터 탈락하기 쉬워질 우려가 있다.

상기 기능성 도막의 막 두께는 5 내지 50㎛인 것이 바람직하다. 막 두께가 5㎛ 미만인 경우에는 가공시에 도막의 연신이 불균일해져 도막이 파손될 우려가 있다. 한편, 50㎛를 초과하는 경우에는 가공시에 도막 마모분이 발생하기 쉬워져 도막에 흠집이 생기기 쉬워질 우려가 있다.

다음에, 상기 기능성 도막을 구비한 상기 합성 수지 도막은 상기 기능성 도막의 하층에 하지 도막을 갖는 복수 적층 구조를 가지고 있고, 상기 하지 도막은 우레탄 수지, 아이오노머 수지, 폴리에틸렌 수지, 에폭시 수지, 불소 수지, 폴리에스테르 수지로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이 경우에는, 합성 수지 도막과 알루미늄 합금판의 밀착성을 향상시켜, 가공성을 보다 향상시킬 수 있다.

상기 하지 도막은 수 평균 분자량 10000 내지 40000의 폴리에스테르 수지로 이루어지는 단층체 또는 상기 단층체가 복수 적층된 다층체로 이루어지는 것이 바람직하다.

이 경우에는, 합성 수지 도막과 알루미늄 합금판의 밀착성을 보다 한층 향상시켜 가공성을 더욱 향상시킬 수 있다.

즉, 수 평균 분자량이 10000 이상인 폴리에스테르 수지를 선택함으로써, 상기 수지 피복 알루미늄 합금판을 요철부 등을 갖는 복잡한 형상으로 가공하는 경우에 있어서도, 가공성 양호하게 가공을 행하는 것이 가능해진다. 또한, 하지 도막을 구성하는 폴리에스테르 수지의 수 평균 분자량의 상한값은 하지 도막의 연신이 기능성 도막의 연신과 크게 상이하면 가공시의 도막 균열이 일어날 우려가 있다는 이유에 의해 상기와 같이 40000으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 하지 도막의 막 두께는 50㎛를 초과하면 알루미늄 합금판과 기능성 도막의 밀착성이 저하되기 때문에, 50㎛ 이하로 하는 것이 바람직하며, 또한, 막 두께가 지나치게 얇아도 밀착성이 저하되기 때문에, 1㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 범위는 5㎛ 이상 20㎛ 이하이다.

또한, 상기 합성 수지 도막은 안료를 함유할 수 있다. 이 경우에는, 안료의 종류를 선택함으로써, 상기 수지 피복 알루미늄 합금판에 의장성을 부여할 수 있다. 따라서, 상기 수지 피복 알루미늄 합금판을 성형하여 이루어지는 제품의 다양성을 높일 수 있다.

안료로서는, 예를 들면, 페로시안화제2철, 염기성 황산알루미늄, 실리카, 알루미나, 운모, 황산바륨, 산화티탄, 산화철, 카본 블랙, 알루미늄 분말, 브론즈 분말, 복합 산화물계 안료, 유기 안료 등이 있다.

또한, 상기 수지 피복 알루미늄 합금판에 있어서, 상기 합성 수지 도막은 상기 기판의 표면에 형성된 도포형 또는 반응형의 크로메이트층 또는 논크로메이트층으로 이루어지는 화성 피막의 상층에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이 경우에는, 알루미늄 합금판과 상기 합성 수지 도막의 밀착성을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 수지 피복 알루미늄 합금판의 내식성이 향상되고, 물, 염소 화합물 등의 부식성 물질이 알루미늄 합금판에 침투했을 때에 야기되는 도막하 부식이 억제되어, 도막 균열이나 도막 박리의 방지를 도모할 수 있다.

상기 화성 피막은 알루미늄 합금판의 표면의 화성 처리에 의해 형성할 수 있다.

구체적으로는, 예를 들면 인산크로메이트, 크롬산크로메이트 등의 크로메이트 처리, 크롬 화합물 이외의 인산티탄, 인산지르코늄, 인산몰리브덴, 인산아연, 산화티탄, 산화지르코늄 등에 의한 논크로메이트 처리 등에 의해 형성할 수 있다.

실시예

(실시예 1)

다음에, 본 발명의 실시예에 따르는 수지 피복 알루미늄 합금판에 관해서 설명한다. 본 예에 있어서는, 후술의 표 1 내지 표 5에 기재하는 복수 종류의 수지 피복 알루미늄 합금판(시료 1 내지 시료 38)을 제작하고, 그 특성을 평가한다.

도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 본 예의 수지 피복 알루미늄 합금판(1, 2)은 알루미늄 합금판으로 이루어지는 기판(10, 20)과, 그 한 면에 형성된 합성 수지 도막(11, 21)으로 이루어진다. 기판(2)의 표면에는 화성 피막(101, 201)이 형성되어 있고, 합성 수지 도막(11, 21)은 화성 피막(101, 201) 위에 형성되어 있다. 합성 수지 도막(11, 21)은 기능성 도막(111, 211)을 구비한다.

본 예에 있어서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 기능성 도막(211)만으로 이루어지는 합성 수지 도막(21)을 구비한 수지 피복 알루미늄 합금판(2), 및, 도 1에 도시하는 바와 같이, 기능성 도막(111)과, 그 하층, 즉 기판(10)측에 형성된 하지 도막(112)을 갖는 합성 수지 도막(11)을 구비한 수지 피복 알루미늄 합금판(1)을 제작한다.

이하, 본 예의 수지 피복 알루미늄 합금판(시료 1 내지 38)의 제작 방법에 관해서 설명한다.

우선, 기판(10, 20)으로서, JISA 1050-O재, 판 두께 0.5mm의 알루미늄 합금판을 준비하였다.

다음에, 기판(10, 20)에 탈지 처리를 가한 후, 후술의 표 1 내지 표 5에 기재하는 바와 같이, 하기의 화성 처리 a 내지 d를 행하였다.

화성 처리 a는 인산크로메이트 처리에 의해, 크롬 부착량이 20mg/㎡이 되도록 반응형 크로메이트 피막을 형성하는 것이다. 구체적으로는, 화성 처리액에 탈지후의 기판을 침지시킴으로써 화성 처리를 행하고, 수세 후, 약 100℃의 분위기에서 건조시켰다.

화성 처리 b는 반응형 지르코늄 처리에 의해, 지르코늄 부착량이 10mg/㎡이 되도록 반응형 논크로메이트 피막을 형성하는 것이다. 구체적으로는, 화성 처리액에 탈지 후의 기판을 침지시킴으로써 화성 처리를 행하고, 수세 후, 약 100℃의 분위기에서 건조시켰다.

화성 처리 c는 도포형 크로메이트 처리에 의해, 크롬 부착량이 20mg/㎡이 되도록 도포형 크로메이트 피막을 형성하는 것이다. 구체적으로는, 바 코트법에 의해 처리제를 도포한 후, 약 100℃의 분위기에서 건조시켰다.

화성 처리 d는 도포형 지르코늄 처리에 의해, 지르코늄 부착량이 10mg/㎡이 되도록 도포형 논크로메이트 피막을 형성하는 것이다. 구체적으로는, 바 코트법에 의해 처리제를 도포한 후, 약 100℃의 분위기에서 건조시켰다.

다음에, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 기판(10, 20)의 한쪽면에 표 1 내지 표 5에 기재하는 다양한 구성의 합성 수지 도막(11, 21)을 형성하고, 38종류의 수지 피복 알루미늄 합금판(1, 2)(시료 1 내지 38)을 제작하였다. 표 1 내지 표 5에 기재하는 바와 같이, 시료 3 내지 6, 시료 8 내지 29에 있어서는, 하지 도막(112)으로서, 수 평균 분자량 16000의 폴리에스테르 수지로 이루어지는 도막을 형성하고, 그 상층으로서 기능성 도막(111)을 형성하였다(도 1 참조). 그 밖의 시료(시료 1, 시료 2, 시료 7, 시료 30 내지 38)에 있어서는 하지 도막을 형성하지 않고, 기능성 도막(211)만으로 이루어지는 합성 수지 도막(21)을 형성하였다(도 2 참조). 어느 도장도 바 코터를 사용하여 행하고, 하지 도막(112)의 막 두께는 10㎛, 기능성 도막(111, 211)의 막 두께는 25㎛로 하였다.

하지 도막(112) 및 기능성 도막(111, 211)은 각각 도료를 도포하고, 건조 후 소결함으로써 형성하였다.

또한, 기능성 도막용의 도료는, 표 1 내지 표 5에 기재하는 바와 같이, 경화제를 함유하는 폴리에스테르 수지 또는 에폭시 수지를 베이스 수지로 하고, 추가로 이너 왁스, 산화티탄 등을 함유하는 것을 사용하였다(표 1 내지 표 5 참조).

하지 도막(112)의 소결 조건은 표면 온도가 230℃가 되도록 오븐 중에 60초 유지하는 조건으로 하고, 기능성 도막(111, 211)의 소결 경화 조건은 표면 온도가 200℃가 되도록 온도 240℃의 오븐 중에 60초 유지하는 조건으로 하였다.

또한, 기능성 도막 형성용의 도료에는, 표 1 내지 표 5에 기재하는 바와 같이, 베이스 수지에 대해 이너 왁스를 함유시켰다. 이너 왁스의 함유량 및 종류는 표 1 내지 표 5에 기재하는 바와 같으며, 표에서 「PE」는 폴리에틸렌을 나타내고, 「MC」는 마이크로크리스탈린을 나타내고, 「CA」는 카르나바를 나타내고, 「LL」은 라놀린을 나타낸다. 또한, 일부 시료에 있어서는 폴리에틸렌(PE)과 마이크로크리스탈린(MC)을 병용하고 있지만, 그 경우 양자를 등량(중량)씩 사용하고, 그 합계량을 표 1 내지 표 5에 기재한다.

또한, 본 예에 있어서는, 기능성 도막 형성용의 도료에는, 방열성을 높이기 위해서, 표 1 내지 표 5에 기재하는 바와 같이, 산화티탄 및 실리카를 함유시켰다. 또한, 미분말의 카본, 알루미나, 또는 산화지르코늄을 함유시켰다.

사용한 산화티탄의 평균 입자 직경 및 함유량, 또한, 실리카, 카본, 알루미나, 및 산화지르코늄의 함유량을 표 1 내지 표 5에 기재한다. 실리카, 카본, 알루미나, 산화지르코늄으로서는 모두 평균 입자 직경 4㎛의 입자를 사용하였다.

또한, 기능성 도막 형성용의 도료의 일부에는, 도전성을 향상시키기 위해서, 구상 또는 인편상의 니켈 필러를 함유시켰다. 구상의 니켈 필러로서는 평균 입자 직경 5㎛인 것을 채용하고, 인편상의 니켈 필러로서는 두께 1㎛, 장직경 10㎛인 것을 채용하였다.

또한, 표 4에 기재하는 바와 같이, 시료 28에 있어서는 구상의 니켈 필러와 인편상의 니켈 필러를 병용하고 있는데, 이 때의 배합 비율은 중량비로 1:1로 하였다.

또한, 본 예에 있어서는, 표 1 내지 표 5에 기재하는 연신율, 항장력, 영률, 및 유리 전이점을 갖는 기능성 도막을 형성하였다. 각 물성의 측정 방법은 다음과 같다.

「연신율·영률·항장력」

도막을 10mm×50mm으로 절단하고, 인장 시험기((주) 오리엔테크 제조의 텐실론 만능 시험기 RTM-100)로 온도 23℃, 인장 속도 50mm/min로 도막이 파단될 때까지 인장 시험을 행하였다. 연신율 A는 파단시의 인장 방향의 길이를 B, 인장 시험전의 도막의 인장 방향의 길이(도막의 원래의 길이)를 C로 하면, A(%)=(B-C)×100/C라는 식으로부터 산출할 수 있다.

또한, 인장 시험에 있어서 응력-변형 곡선을 작성하고, 초기의 직선 부분의 기울기로부터 영률을 구하고, 또한, 최대 응력값으로부터 항장력을 구하였다.

구체적인 응력-변형 곡선의 일례를 도 4에 도시한다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 응력-변형 곡선에 있어서 인장 시험 개시 초기의 직선 부분의 기울기가 영률(kg/㎠)이다. 또한, 항장력(kg/㎠)은 응력이 최대가 되는 최대 응력값(σ_u)이다.

「유리 전이점」

합성 수지 도막을 형성한 수지 피복 알루미늄 합금판의 각 시료를 액체 질소에 의해 냉각시키고, 열기계 분석 장치(세이코덴시고교(주) 제조의 TMA-100)를 사용하고, 그 촉침자(선단 직경 φ2mm)를 도막 위에 세트하고, 시료의 온도(-30 내지 150℃)를 높여 감으로써, 도막을 연화시키고, 촉침자가 도막 중에 가라앉았을 때의 온도를 측정하고, 이것을 유리 전이점(℃)으로 하였다.

다음에, 표 1 내지 표 5에 기재하는 각 시료의 수지 피복 알루미늄 합금판에 관해서 각종 평가 시험을 행하였다. 평가 결과는 후술의 표 6 및 표 7에 기재한다.

<가공성>

가공성의 평가는 드로잉 아이어닝 가공 시험에 의해 행하였다. 구체적으로는, 상기와 같이 하여 얻어진 수지 피복 알루미늄 합금판을 직경 140mm의 원형으로 절단하고, 이어서, 상기 수지 피복 알루미늄 합금판의 양면에 프레스유 G-6284M(니혼코사쿠유사 제조)을 도포하고, 합성 수지 도막의 형성면이 외면이 되도록 하여, 드로잉 및 아이어닝 성형기를 사용하여 드로잉 및 아이어닝 가공을 실시하고, 직경 65mm, 높이 135mm의 유저(有底) 원통형으로 성형하였다. 아이어닝율은 50%로 하였다. 성형용으로 도포한 프레스유는 트리클렌 증기 중에 10분간 폭로함으로써 탈지하였다.

드로잉 및 아이어닝 가공후의 수지 피복 알루미늄 합금판에 있어서의 합성 수지 도막을 배율 100배의 현미경으로 관찰하고, 단부로부터 5mm 이내의 합성 수지 도막에 균열 및 박리가 모두 관찰되지 않은 경우를 「○」로 하고, 합성 수지 도막에 균열이 관찰된 경우를 「x(균열)」로 하고, 합성 수지 도막에 박리가 관찰된 경우를 「×(박리)」로 하여 평가하였다. 또한, 가공시에 수지 피복 알루미늄 합금판이 파단된 경우를 평가 「×(파단)」로 하였다. 평가가 ○인 경우를 합격, 평가가 ×인 경우를 불합격으로 한다.

<방열성>

방열성은 열방사율을 측정함으로써 행하였다. 측정하는 열방사율은 2.5 내지 25㎛의 파장 영역에 있어서 표면의 분광 반사율로부터 하기 수학식 1에 의해 산출되는 방사율(α)이며, 플랭크의 열방사 스펙트럼 분포에 있어서 293K로 한 경우의 상대값을 고려한 방사율이다. 또한, 이 열방사율을 구하기 위한 분광 반사율은 분광 광도계를 사용하여 측정하였다. 또한, 열방사율은 합성 수지 도막의 표면으로부터 측정하였다.

[ 수학식 1]

α = (1-∫G(λ) ㆍ R(λ)d(λ)) × 100

단, G(λ)는 플랭크의 열방사 스펙트럼 분포에 있어서 293K로 한 경우의 상대값이며, R(λ)는 분광 반사율이다.

평가는 3단계로 하고, 열방사율 90% 이상인 경우를 3점으로 하고, 열방사율80% 이상 90% 미만인 경우를 2점으로 하고, 열방사율 80% 미만인 경우를 1점으로 하여 평가하였다. 이 경우에는, 2점 이상을 합격으로 하였다.

<내흠집성>

내흠집성은 바우덴 시험으로 행하였다. 즉, 도 3에 도시하는 바와 같이, 하중 1000g으로 직경 0.25인치의 강구(51)를 시료대(59) 위에 재치한 각 시료의 수지 피복 알루미늄 합금판(1)의 합성 수지 도막(3)의 표면에 있어서 슬라이딩시켜, 도막 찢어짐이 발생했을 때의 슬라이딩 회수로 평가하였다.

평가는 3단계로 하고, 슬라이딩 회수 100회 이상인 경우를 3점, 슬라이딩 회수 50회 이상 100회 미만인 경우를 2점, 슬라이딩 회수 50회 미만인 경우를 1점으로 하였다. 이 경우, 2점 이상을 합격으로 하였다.

<윤활성>

윤활성도 상기 내흠집성과 같이 바우덴 시험에 의해 실시하였다. 구체적으로는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 하중 1000g으로 직경 0.25인치의 강구(51)를 시료대(59) 위에 재치한 각 시료의 수지 피복 알루미늄 합금판(1)의 합성 수지 도막(3)의 표면에 있어서 100회 슬라이딩시켰을 때의 마찰 계수를 측정하였다.

평가는 3단계로 하고, 마찰 계수가 0.05 이상 0.1 미만인 경우를 3점, 마찰 계수가 0.1 이상 0.3 미만인 경우를 2점, 마찰 계수 0.3 이상인 경우를 1점으로 하였다. 이 경우, 2점 이상을 합격으로 하였다.

<블로킹성>

블로킹 시험은 각 시료의 수지 피복 알루미늄 합금판 5장을 50mm×50mm로 절단하고, 합성 수지 도막의 형성면과 베어면이 포개지도록 중첩하고, 그 위에서부터, 1kg의 하중을 실은 상태에서, 50℃, 90%RH의 환경에 3일간 보관한 후, 판끼리의 첩합을 관찰하였다. 하중을 제외했을 때, 5장 전체 판에 있어서 첩부가 없는 경우를 「○」으로서 평가하고, 1장이라도 첩부되어 있는 경우를 「×」로서 평가하였다. 평가가 ○인 경우를 합격, 평가가 ×인 경우를 불합격으로 한다.

폴리에스테르 수지 및/또는 에폭시 수지로 이루어지는 베이스 수지 100중량부에 대해, 라놀린, 카르나바, 폴리에틸렌, 및 마이크로크리스탈린으로부터 선택되는 1종 또는 2종의 이너 왁스를 0.05 내지 3중량부 함유하고, 연신율이 200 내지 300%, 항장력이 300 내지 500kg/㎠, 영률이 1000 내지 2500kg/㎠, 및 유리 전이점이 0 내지 40℃의 범위 내에 있는 기능성 도막을 구비하는 시료 1 내지 28의 수지 피복 알루미늄 합금판(표 1 내지 표 4 참조)은 가공성, 블로킹성, 내흠집성, 및 윤활성이 우수하였다(표 6 및 표 7 참조). 또한, 본 예에 있어서는 산화티탄을 함유하는 기능성 도막을 형성했지만, 시료 1 내지 28에 있어서는 상기의 우수한 특성을 유지하면서 우수한 방열성을 나타내었다.

이것에 대해, 시료 29 내지 38에 있어서는 가공성, 블로킹성, 내흠집성, 또는 윤활성 중 어느 하나의 특성이 불충분하였다.

Claims

알루미늄 합금판으로 이루어지는 기판과, 상기 기판의 양면 또는 한면에 형성된 합성 수지 도막으로 이루어지는 수지 피복 알루미늄 합금판에 있어서,
상기 합성 수지 도막은 폴리에스테르 수지 또는 에폭시 수지 중 어느 하나 또는 폴리에스테르 수지 및 에폭시 수지 양쪽으로 이루어지는 베이스 수지 100중량부에 대해, 라놀린, 카르나바, 폴리에틸렌, 및 마이크로크리스탈린으로부터 선택되는 1종 또는 2종의 이너 왁스(inner wax)를 0.05 내지 3중량부 함유하는 기능성 도막을 구비하고,
상기 기능성 도막은 연신율이 200 내지 300%, 항장력이 300 내지 500kg/㎠, 영률이 1000 내지 2500kg/㎠, 및 유리 전이점이 0 내지 40℃인 것을 특징으로 하는 수지 피복 알루미늄 합금판.
제 1 항에 있어서, 상기 기능성 도막은 상기 베이스 수지 100중량부에 대해, 50 내지 200중량부의 평균 입자 직경 0.1 내지 100㎛의 산화티탄, 1 내지 25중량부의 미분말의 카본, 50 내지 200중량부의 실리카, 50 내지 200중량부의 알루미나, 및 50 내지 200중량부의 산화지르코늄으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하는 것을 특징으로 하는 수지 피복 알루미늄 합금판.
제 1 항에 있어서, 상기 기능성 도막은 평균 입자 직경 0.3 내지 100㎛의 Ni 구상 필러, 또는 0.2 내지 5㎛의 두께로 2 내지 50㎛의 장직경을 갖는 인편상(squamous)의 Ni 필러 중 적어도 한쪽을 함유하고 있고, 이들 양자의 합계 함유량은 상기 베이스 수지 100중량부에 대해 1 내지 1000중량부인 것을 특징으로 하는 수지 피복 알루미늄 합금판.
제 2 항에 있어서, 상기 기능성 도막은 평균 입자 직경 0.3 내지 100㎛의 Ni 구상 필러, 또는 0.2 내지 5㎛의 두께로 2 내지 50㎛의 장직경을 갖는 인편상(squamous)의 Ni 필러 중 적어도 한쪽을 함유하고 있고, 이들 양자의 합계 함유량은 상기 베이스 수지 100중량부에 대해 1 내지 1000중량부인 것을 특징으로 하는 수지 피복 알루미늄 합금판.
제 1 항에 있어서, 상기 합성 수지 도막은 상기 기판의 표면에 형성된 도포형 또는 반응형의 크로메이트층 또는 논크로메이트층으로 이루어지는 화성 피막의 상층에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수지 피복 알루미늄 합금판.
제 2 항에 있어서, 상기 합성 수지 도막은 상기 기판의 표면에 형성된 도포형 또는 반응형의 크로메이트층 또는 논크로메이트층으로 이루어지는 화성 피막의 상층에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수지 피복 알루미늄 합금판.
제 3 항에 있어서, 상기 합성 수지 도막은 상기 기판의 표면에 형성된 도포형 또는 반응형의 크로메이트층 또는 논크로메이트층으로 이루어지는 화성 피막의 상층에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수지 피복 알루미늄 합금판.
제 4 항에 있어서, 상기 합성 수지 도막은 상기 기판의 표면에 형성된 도포형 또는 반응형의 크로메이트층 또는 논크로메이트층으로 이루어지는 화성 피막의 상층에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수지 피복 알루미늄 합금판.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기능성 도막을 구비한 상기 합성 수지 도막은 상기 기능성 도막의 하층에 하지 도막을 갖는 복수 적층 구조를 가지고 있고, 상기 하지 도막은 우레탄 수지, 아이오노머 수지, 폴리에틸렌 수지, 에폭시 수지, 불소 수지, 폴리에스테르 수지로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지 피복 알루미늄 합금판.
제 9 항에 있어서, 상기 하지 도막은 수 평균 분자량 10000 내지 40000의 폴리에스테르 수지로 이루어지는 단층체 또는 상기 단층체가 복수 적층된 다층체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지 피복 알루미늄 합금판.