KR101536916B1

KR101536916B1 - 드럼용 냉연칼라강판 및 이를 이용한 드럼 제조 방법

Info

Publication number: KR101536916B1
Application number: KR1020130157780A
Authority: KR
Inventors: 정민영; 권응린; 최승호; 정용수; 김용희
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2015-07-16
Also published as: KR20150071744A

Abstract

드럼용 냉연칼라강판 및 이를 이용한 드럼 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 드럼 제조 방법은 냉연강판 일면에, 중량%로, 바인더 수지 60~70%, 실란화합물 1~2%, 왁스 0.3~0.5%, 안료 5~15% 및 나머지 용제를 포함하는 도료를 도포 및 건조하여 도막을 형성한 후, 상기 도막이 형성된 상태에서 상기 냉연강판을 드럼 형상으로 가공하는 것을 특징으로 한다.

Description

드럼용 냉연칼라강판 및 이를 이용한 드럼 제조 방법 {COLD-ROLLED COLOR STEEL SHEET FOR DRUM AND METHOD OF MANUFACTURING DRUM USING THE SAME}

본 발명은 드럼 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내화학성, 부착성 및 가공성이 우수한 드럼용 냉연칼라강판 및 이를 이용한 드럼 제조 방법에 관한 것이다.

드럼은 기름, 화학약품 등 주로 액상의 물질을 저장하기 위한 것이다.

드럼의 기초 소재로는 냉연강판이 주로 이용되는데, 이는 냉연강판의 경우가 열연강판에 비하여 표면이 미려하고, 성형성 측면에서 보다 유리하기 때문이다.

또한, 드럼 내면에는 저장된 물질로부터 기초 소재를 보호하기 위하여, 도장 처리가 되어 있다.

그러나, 현재까지의 드럼용 도료의 경우, 강판 상태에서 도포(pre-coating)될 경우, 도막의 부착력 및 가공성이 우수하지 않아, 드럼 가공 후 도막 박리 등의 문제점이 발생하고 있다.

이러한 문제로, 현재는 드럼 가공 후에 스프레이 방식으로 드럼용 도료를 도포하는 포스트 코팅(post-coating) 방식을 이용하고 있다.

본 발명에 관련된 배경 기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2000-0068896호(2000.11.25. 공개)에 개시된 드럼통용 강판, 그의 제조방법 및 드럼통이 개시되어 있다.

본 발명의 하나의 목적은 내화학성, 내식성, 부착성 및 가공성이 우수한 드럼용 냉연칼라강판을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기의 드럼용 냉연칼라강판을 이용하여 드럼을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 드럼용 냉연칼라강판은 냉연강판 일면에 도막이 형성되어 있으며, 상기 도막은 중량%로, 바인더 수지 60~70%, 실란화합물 1~2%, 왁스 0.3~0.5%, 안료 5~15% 및 나머지 용제를 포함하는 도료의 건조물로 형성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 바인더 수지는 에폭시 수지 및 페놀 수지를 포함하는 혼합 수지인 것이 바람직하다. 이때, 상기 혼합 수지는 에폭시 수지와 페놀 수지가 중량비로 100:20~100:40으로 혼합된 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 왁스는 폴리에틸렌 왁스 또는 실리콘 왁스를 이용할 수 있다.

상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 드럼용 냉연칼라강판은 냉연강판 일면에 진회색의 도막이 형성되어 있으며, 상기 도막은 중량%로, 에폭시 수지와 페놀 수지가 중량비로 100:20~100:40으로 혼합된 바인더 수지 60~70%, 실란화합물 1~2%, 왁스 0.3~0.5%, TiO₂ : 7~10%, 카본 블랙 : 0.2~0.5% 및 나머지 용제를 포함하는 도료의 건조물로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 드럼 제조 방법은 냉연강판 일면에, 중량%로, 바인더 수지 60~70%, 페놀 수지 12~17%, 실란화합물 1~2%, 왁스 0.3~0.5%, 안료 5~15% 및 나머지 용제를 포함하는 도료를 도포 및 건조하여 도막을 형성한 후, 상기 도막이 형성된 상태에서 상기 냉연강판을 드럼 형상으로 가공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 드럼 제조 방법에 의하면, 부착성 및 가공성이 우수한 도료를 이용하여 냉연강판에 미리 코팅을 수행한 후에 가공을 통하여 드럼을 제조할 수 있어, 가공 후 스프레이 코팅하는 것에 비하여 높은 생산성을 발휘할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 드럼용 냉연칼라강판에는 부착성, 가공성 뿐만 아니라 내화학성 및 내식성이 우수한 도막이 형성되어 있어, 석유나 각종 화학약품 등의 보관에 적합한 특성을 나타낼 수 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 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 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드럼용 냉연칼라강판 및 이를 이용한 드럼 제조 방법에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

드럼용 냉연칼라강판

본 발명에 따른 드럼용 냉연칼라강판은 냉연강판 표면에 특정 색상의 도막이 형성되어 있다.

본 발명에서 이용되는 냉연강판은 강도 및 성형성이 우수한 것이라면 제한없이 이용할 수 있으나, 드럼용 소재라는 점을 고려할 때, 중량%로, C : 0.01~0.04%, Si : 0.002~0.02%, Mn : 0.1~0.3%, P : 0.01~0.02%, S : 0.004~0.008%, Al : 0.03~0.05%, N : 0.003~0.007%, Cr : 0~0.06% 및 나머지 Fe과 불가피한 불순물로 이루어지고, 인장강도 : 310~350 N/mm², 항복강도 : 170~220 N/mm², 연신율 : 35~50%의 물성을 갖는 냉연강판을 이용하는 것이 보다 바람직하다.

도막은 도료의 건조물로 형성된다. 본 발명에서 도막은 대략 15~20㎛ 정도의 두께로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에서 건조는 대략 240~250℃ 정도에서 수행될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명에서 이용되는 도료는 부착성 및 가공성이 우수한 도료이다. 전술한 바와 같이, 종래의 드럼용 도료의 경우 부착성 및 가공성이 좋지 못하여, 도막은 주로 드럼 가공 후 스프레이 도포 및 건조에 의하여 형성되었다.

이에 본 발명의 발명자들은 오랜 연구 끝에 이하와 같은 부착성, 가공성이 우수한 드럼용 PCM(Pre Coated Metal) 도료를 개발하였다. 본 발명에 이용되는 도료의 경우, 우수한 부착성 및 가공성을 통하여 냉연강판 상태에서 롤코팅을 통한 도포가 가능하고, 도막이 형성된 상태에서 드럼 형상으로 가공이 가능하여, 우수한 생산성을 나타낼 수 있다.

본 발명에 이용되는 도료는 중량%로, 바인더 수지 60~70%, 실란화합물 1~2%, 왁스 0.3~0.5%, 안료 5~15%를 포함한다. 나머지는 용제와 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다.

바인더 수지는 도막을 구성하는 주성분이다. 바인더 수지는 폴리에스테르 수지, 아크릴계 수지 등 공지된 다양한 수지를 이용할 수 있고, 에폭시 수지 및 페놀 수지를 포함하는 혼합 수지를 이용하는 것이 보다 바람직하다. 에폭시 수지 및 페놀 수지를 포함하는 혼합 수지를 이용한 결과, 우수한 내화학성 및 부착성을 발휘할 수 있었으며, 특히 에폭시 수지와 페놀 수지는 중량비로, 100:20 ~ 100:40으로 혼합된 혼합 수지의 경우가 가장 우수한 내화학성 및 부착성을 나타내었는 바, 가장 바람직한 혼합비라 볼 수 있다.

상기 바인더 수지는 도료 전체 중량의 60~70중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 바인더 수지의 함량이 냉연강판에의 부착성이 저하될 수 있다. 반대로, 바인더 수지의 함량이 70중량%를 초과하는 경우, 코팅 공정이 어려워질 수 있다.

실란화합물은 도막의 부착성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 실란화합물은 비닐트리메톡시 실란, 비닐트리에톡시 실란, 비닐트리이소프로폭시 실란, 3-메타아크릴옥시프로필트리메톡시 실란, 2-글리시딜옥시프로필트리메톡시 실란 등 공지된 다양한 실란화합물을 이용할 수 있다.

상기 실란화합물은 도료 전체 중량의 1~2중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 실란화합물의 함량이 1중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 실란화합물의 함량이 2중량%를 초과하는 경우, 도막 표면 결함을 유발할 수 있다.

왁스는 도막 표면의 슬립성을 향상시키는 역할을 한다. 이러한 왁스는 폴리에틸렌 왁스 또는 실리콘 왁스를 이용할 수 있다.

상기 왁스는 도료 전체 중량의 0.3~0.5중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 왁스의 첨가량이 0.3중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 왁스의 첨가량이 0.5중량%를 초과하는 경우, 용액 안정성이 저하될 수 있다.

안료는 도막의 색상을 나타내는 역할을 한다.

상기 안료는 안료 5~15%중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 안료 함량이 5중량% 미만일 때는 안료에 의한 색상 발현이 충분치 못하고, 또한 안료 함량이 15중량%를 초과하는 경우, 내식성 등의 물성이 저하될 수 있다.

안료는 특별한 제한없이 공지된 다양한 안료를 이용할 수 있다. 다만, 드럼의 내부 색상이 주로 진회색임을 고려할 때, 도료 전체 중량 기준으로, TiO₂ : 7~10중량%, 카본 블랙 : 0.2~0.5중량%가 포함된 혼합 안료를 이용할 수 있다. 상기 TiO₂ 및 카본 블랙 함량을 벗어날 경우, 보다 흰색에 가깝거나 보다 검은색에 가까운 색을 나타낼 수 있는 바, 목적하는 진회색을 나타내기 위해서는 도료 전체 중량 기준으로, TiO₂ : 7~10중량%, 카본 블랙 : 0.2~0.5중량%가 포함된 것이 가장 바람직하다.

용제는 물, 이소프로필알코올과 같은 알코올계 용제, 사이클로헥사논과 같은 케톤계 용제 등을 1종 이상 이용할 수 있다.

드럼 제조 방법

본 발명에 따른 드럼 제조 방법은 강판을 드럼 형상으로 가공하고, 하판 및 상판을 용접하는 통상의 과정을 통하여 제조될 수 있다.

다만, 종래의 경우, 드럼 형상으로 가공 후 드럼 내측에 스프레이 방식으로 도막을 형성하였으나, 본 발명의 경우, 냉연강판 상태에서 바로 롤코팅 등을 통하여 도막을 형성한 후에 가공을 수행한다. 이는 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 도료를 이용한 냉연칼라강판의 도막이 우수한 부착성 및 가공성을 나타낼 수 있기 때문에 가능하다.

실시예

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

1. 시편의 제조

실시예 1

에폭시 수지 및 페놀 수지가 중량비로 100:40으로 혼합된 바인더 수지 6.5Kg, 비닐트리에톡시 실란 0.15Kg, 폴리에틸렌 왁스 0.04Kg, TiO₂ 0.8Kg, 카본 블랙 0.04Kg 및 용제(중량비로, 이소프로필알콜과 사이클로헥사논 1:1)를 혼합하여 10Kg의 도료를 제조하였다.

냉연강판은 중량%로, C : 0.03%, Si : 0.01%, Mn : 0.2%, P : 0.015%, S : 0.006%, Al : 0.04%, N : 0.005%, Cr : 0.03% 및 나머지 Fe과 불가피한 불순물로 이루어지고, 인장강도 약 330 N/mm², 항복강도 약 190 N/mm², 연신율 약 42%의 물성을 갖는 냉연강판을 이용하였다.

상기 냉연강판 표면에 롤 코팅 방식으로 도료를 도포한 후, 245℃에서 건조하여 두께 18㎛의 도막을 형성하였다.

실시예 2

에폭시 수지 및 페놀 수지가 중량비로 100:40으로 혼합된 바인더 수지 6.5Kg, 비닐트리에톡시 실란 0.15Kg, 폴리에틸렌 왁스 0.04Kg, TiO₂ 0.8Kg, 카본 블랙 0.04Kg 및 용제를 혼합하여 10Kg의 도료를 제조한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방식으로 도막을 형성하였다.

실시예 3

에폭시 수지 및 페놀 수지가 중량비로 100:10으로 혼합된 바인더 수지 60Kg, 비닐트리에톡시 실란 0.2Kg, 폴리에틸렌 왁스 0.03Kg, TiO₂ 0.8Kg, 카본 블랙 0.04Kg 및 용제를 혼합하여 10Kg의 도료를 제조한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방식으로 도막을 형성하였다.

비교예 1

에폭시 수지 70Kg, 폴리에틸렌 왁스 0.03Kg, TiO₂ 0.8Kg, 카본 블랙 0.04Kg 및 용제를 혼합하여 10Kg의 도료를 제조한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방식으로 도막을 형성하였다.

2. 물성 평가 방법

실시예 1~3 및 비교예 1에 따라 제조된 강판 시편의 물성평가 방법은 다음과 같다.

(1) 내식성

내식성 평가는 240시간 중성 염수분무시험을 실시한 후 도장면의 도막박리, 들뜸, 도장부 하부소재층의 부식, 녹발생 유무 등을 확인하였다. 평가 기준은 다음과 같다.

양호(O) : 도막 박리, 들뜸, 소재층의 부식 및 녹발생 없음

불량(X) : 도막 박리, 들뜸, 소재층의 부식 또는 녹발생 있음

(2) 내충격성

내충격성은 1/2Φ x 1kg x 500mm 조건으로 추를 낙하하여 표면 충격 후, 크랙이 발생하였는지 여부로 다음과 같이 평가하였다.

양호(O) : 크랙 발생 없음

불량(X) : 크랙 발생

(3) 가공성

가공성은 T-bending 테스트를 실시하여 벤딩부위 반경이 샘플 두께의 2배수, 3배수에서 크랙이 발생하였는지 여부로 다음과 같이 평가하였다.

우수(◎) : 크랙 발생 없음

양호(O) : 미세 크랙 발생

불량(X) : 육안확인가능 크랙 발생

(4) 도막 경화도

도막 경화도 평가는 가제에 MEK를 묻힌 후, 1kgf 힘으로 100회 rubbing 왕복한 후, 수지 박리 및 부풀음 발생 여부로 다음과 같이 평가하였다.

양호(O) : 수지 박리 및 부풀음 발생 여부 없음

불량(X) : 수지 박리 또는 부풀음 발생

(5) 도막 부착성 (밀착성)

도막 부착성은 도료가 도장된 평면 샘플위에 가로x세로 각 1mm의 간격으로 10줄씩 Cross cutting하여 1mm²의 면적을 가진 정사각형 100점을 만든 후, 추가로 6mm 높이로 Cross cutting 평판부에 구형의 가공(에릭슨가공)을 하고, 마지막으로 접착 테이프를 붙였다 땔 때 100점의 도막입자에 대한 박리 여부로 다음과 같이 평가 하였다.

양호(O) : Cross cutting부 도막 입자의 박리 없음

불량(X) : Cross cutting부 도막 입자의 박리 발생

(6) 내화학성(약품안정성)

내화학성은 도료가 코팅 건조된 평판부에 10% HCl(산), 10%H₂SO₄(산), 10% NaOH(알칼리)를 떨어뜨린 후, 밀봉하여 100시간후 도막 표면의 부풀음 발생 여부로 다음과 같이 평가 하였다.

양호(O) : 화학약품 접촉부 도막 부풀음 없음

불량(X) : 화학약품 접촉부 도막 부풀음 발생

3. 물성 평가 결과

상기 평가기준에 의거한 물성 평가 결과를 표 1에 나타내었다.

[표 1]

표 1을 참조하면, 본 발명에서 제시한 조건을 만족하는 실시예 1~3에 따른 시편의 경우, 모든 테스트에서 합격점을 나타내었다. 특히, 에폭시 수지와 페놀 수지 비율이 100:20~100:40인 실시예 1~2의 경우, 가공성이 현저히 우수하였다.

반면, 바인더 수지로서 에폭시 수지만 이용되고, 실란화합물이 포함되지 않은 비교예 1에 따른 시편의 경우, 가공성 및 도막경화도 측면에서 상대적으로 좋지 못한 결과를 나타내었다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims

냉연강판 일면에 도막이 형성되어 있으며,
상기 도막은 중량%로, 에폭시 수지 및 페놀 수지를 포함하는 혼합 수지로 형성된 바인더 수지 60~70%, 실란화합물 1~2%, 왁스 0.3~0.5%, 안료 5~15% 및 나머지 용제를 포함하는 도료의 건조물로 형성되고,
상기 혼합 수지는 에폭시 수지와 페놀 수지가 중량비로 100:20 ~ 100:40으로 혼합된 것을 특징으로 하는 드럼용 냉연칼라강판.
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제1항에 있어서,
상기 왁스는 폴리에틸렌 왁스 또는 실리콘 왁스인 것을 특징으로 하는 드럼용 냉연칼라강판.
냉연강판 일면에 진회색의 도막이 형성되어 있으며,
상기 도막은 중량%로, 에폭시 수지 및 페놀 수지를 포함하는 혼합 수지로 형성된 바인더 수지 60~70%, 실란화합물 1~2%, 왁스 0.3~0.5%, TiO₂ : 7~10%, 카본 블랙 : 0.2~0.5% 및 나머지 용제를 포함하는 도료의 건조물로 형성되고,
상기 혼합 수지는 에폭시 수지와 페놀 수지가 중량비로 100:20 ~ 100: 40으로 혼합된 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 드럼용 냉연칼라강판.
삭제
냉연강판 일면에, 중량%로, 에폭시 수지 및 페놀 수지를 포함하는 혼합 수지로 형성된 바인더 수지 60~70%, 실란화합물 1~2%, 왁스 0.3~0.5%, 안료 5~15% 및 나머지 용제를 포함하는 도료를 도포 및 건조하여 도막을 형성한 후, 상기 도막이 형성된 상태에서 상기 냉연강판을 드럼 형상으로 가공하되,
상기 혼합 수지는 에폭시 수지와 페놀 수지가 중량비로 100:20 ~ 100:40 으로 혼합된 것을 특징으로 하는 드럼 제조 방법.
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