KR102364118B1 - 나사 부품용 방청 처리액, 방청 처리된 나사 부품의 제조 방법 및 방청 처리된 나사 부품 - Google Patents

나사 부품용 방청 처리액, 방청 처리된 나사 부품의 제조 방법 및 방청 처리된 나사 부품 Download PDF

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가부시키가이샤 아오야마 세이사쿠쇼
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Abstract

카르복실산 함유 아크릴 폴리머를 측쇄로 하여 그라프트 중합하여 이루어지는 변성 에폭시 수지, 또는 카르복실산 함유 아크릴 폴리머를 측쇄로 하여 그라프트 중합하여 이루어지는 변성 아크릴 수지 중 적어도 어느 하나와, 실리카를 함유하는 바인더 수지를 이용한 처리액에 의해, 볼트 등의 나사를 방청 처리한다. 이 처리액을 이용하면, 유기 용제를 필요로 하지 않고, 1회로 코트 처리할 수 있다. 반복하여 조여도, 마찰계수가 상승하지 않는 이점이 있다.

Description

나사 부품용 방청 처리액, 방청 처리된 나사 부품의 제조 방법 및 방청 처리된 나사 부품
본 발명은, 방청 특성이 우수한 볼트, 너트 등의 나사 부품을 제조하기 위한 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 나사 부품용 방청 처리액, 방청 처리된 나사 부품의 제조 방법 및 방청 처리된 나사 부품에 관한 것이다.
예컨대 자동차의 서스펜션 등의 하부 부품은, 주행 중에 빈번히 물과 접촉하는 경우가 있기 때문에, 이러한 부분에 사용되는 볼트, 너트 등의 나사 부품에 대해서는, 우수한 방청 성능이 요구되고 있다.
통상 이 종류의 나사 부품은, 도 1에 도시된 바와 같이, 철 소지(1)의 표면에 아연 도금층(2)을 형성함으로써, 방청 성능을 갖게 하고 있다. 그러나 아연 도금층(2)은 반복하여 조이면 마찰계수가 점차 증가하기 때문에, 그대로는 안정한 체결을 행할 수 없다.
그래서 도 2에 도시된 바와 같이, 아연 도금층(2)의 표면에 왁스를 주체로 하는 마찰계수 안정층(3)을 형성하고, 반복하여 조여도 마찰계수가 증가하지 않도록 하고 있다. 그러나, 아연 도금층(2)과 마찰계수 안정층(3)으로 이루어진 피복층은 스크래치가 생기기 쉽고, 물과의 접촉에 의해 녹이 발생하는 경우가 있다. 그리고 녹 부분으로부터 수소가 철 소지(1)의 내부에 침입하고, 수소 취성(脆性)에 따른 지연 파괴가 진행되어 볼트 파손에 이를 가능성이 있다.
이 문제를 해결하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 아연 도금층(2)의 표면에 방청제층(4)을 형성하고, 그 표면에 마찰계수 안정층(3)을 더 형성하는 것이 행해지고 있다. 그러나 방청제층(4)의 형성과, 마찰계수 안정층(3)의 형성의 2회의 코트 처리가 필요하기 때문에, 많은 비용이 든다고 하는 문제가 있다. 또한, 방청제층(4)도 마찰계수 안정층(3)도 피막 형성 성분으로서 아크릴 수지를 사용하고 있고, 저인화점의 용제를 이용하여 코트 처리를 행하기 때문에, 방폭 설비가 필요해지는 데다가, 고온 건조를 필요로 하는 등의 문제가 있다.
또한 특허문헌 1에는, 볼트·너트에 알맞은 나사 부품용 방청 처리액이 기재되어 있다. 이 나사 부품용 방청 처리액은 아연 분말 이외에 방청제를 포함하는 것이다. 그러나 유기 용제를 이용한 것이기 때문에 상기한 바와 같이 방폭 설비가 필요로 된다고 하는 문제가 있다. 또한 이 특허문헌 1의 발명은 나사 부품용 방청 처리액의 계시적(繼時的)인 점도 상승을 억제하는 것을 겨냥한 것으로, 반복하여 조인 경우의 마찰계수의 안정을 겨냥한 것은 아니다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2015-48495호 공보
따라서 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하고, 유기 용제를 이용하지 않고 1회로 코트 처리를 행함으로써, 반복하여 조인 경우에도 마찰계수의 상승을 억제할 수 있는 방청 피막을 형성할 수 있는 나사 부품용 방청 처리 기술을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명자는 선행 기술의 문제점을 검토한 결과, 반복하여 조인 경우에도 마찰계수의 상승을 억제할 수 있는 특성(이하, 반복 안정성이라고 기재함)을 얻기 위해서는, 방청제층의 피막 형성 성분인 수지로서, 종래의 아크릴 수지보다 강도가 우수한 수지를 이용하는 것이 바람직하고, 또한 유기 용제를 이용하지 않고 1회로 코트 처리를 행하기 위해서는, 수용성의 수지 중에 방청제와 윤활제를 분산시키는 것이 바람직하다는 결론에 도달하였다.
본 발명은 상기한 지견에 기초하여 완성된 것으로서, 본 발명의 나사 부품용 방청 처리액은, 카르복실산 함유 아크릴 폴리머를 측쇄로 하여 그라프트 중합하여 이루어지는 변성 에폭시 수지, 또는 카르복실산 함유 아크릴 폴리머를 측쇄로 하여 그라프트 중합하여 이루어지는 변성 아크릴 수지 중 적어도 어느 하나와, 실리카를 함유하는 바인더 수지를 이용하는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 구성으로 이루어진 본 발명에 따르면, 유기 용제를 이용하지 않고 1회로 코트 처리를 행함으로써, 반복하여 조인 경우에도 마찰계수의 상승을 억제할 수 있는 방청 피막을 형성할 수 있다.
도 1은 종래 기술로 방청 처리된 나사 부품의 피막 이미지도이다.
도 2는 종래 기술로 방청 처리된 나사 부품의 피막 이미지도이다.
도 3은 종래 기술로 방청 처리된 나사 부품의 피막 이미지도이다.
도 4는 본 발명의 나사 부품용 방청 처리액을 이용하여 방청 처리된 나사 부품의 피막 이미지도이다.
도 5는 실시예에 있어서의 마찰계수의 변화를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 일 실시형태를 상술한다.
<나사 부품용 방청 처리액>
본 실시형태의 나사 부품용 방청 처리액은, 수계의 바인더 수지와, 안료와, 필요에 따라 마찰계수 조정제인 왁스를 포함한다. 바인더 수지는, 도료 조성물의 조제시, 에멀션의 형태로 사용되어도 좋고, 용액의 형태로 사용되어도 좋다. 수계의 바인더 수지는, 카르복실산 함유 아크릴 폴리머를 측쇄로 하여 그라프트 중합하여 이루어지는 수지를 포함한다. 카르복실산 함유 아크릴 폴리머를 측쇄로 하여 그라프트 중합하여 이루어지는 수지는, 카르복실산 함유 아크릴 폴리머를 측쇄로 하여 그라프트 중합하여 이루어지는 변성 에폭시 수지 혹은 카르복실산 함유 아크릴 폴리머를 측쇄로 하여 그라프트 중합하여 이루어지는 변성 아크릴 수지 중 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.
(변성 에폭시 수지)
상기 변성 에폭시 수지는, 에폭시 수지(a1), 글리시딜기 함유 라디칼 중합성 불포화 단량체(a2) 및 아민류(a3)를 반응시켜 이루어지는 변성 에폭시 수지(A1)의 존재 하에, 아크릴레이트계 단량체(A2) 및 카르복실기 함유 라디칼 중합성 불포화 단량체(A3)를 필수 성분으로 하는 불포화 단량체를 중합 반응시켜 얻어진다.
변성 에폭시 수지(A1)의 제조에 있어서의 에폭시 수지(a1)로서는, 예컨대 에피크롤히드린과 비스페놀을, 필요에 따라 알칼리 촉매 등의 촉매의 존재 하에 고분자량까지 축합시켜 이루어지는 수지나, 에피크롤히드린과 비스페놀을, 필요에 따라알칼리 촉매 등의 촉매의 존재 하에, 축합시켜 저분자량의 에폭시 수지로 하고, 이 저분자량의 에폭시 수지와 비스페놀류를 중부가반응시킴으로써 얻어진 수지를 들 수 있다.
상기 비스페놀류로는, 비스(4-히드록시페닐)메탄[비스페놀 F], 1,1-비스(4-히드록시페닐)에탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판[비스페놀 A], 2,2-비스(4-히드록시페닐)부탄[비스페놀 B], 비스(4-히드록시페닐)-1,1-이소부탄, 비스(4-히드록시-tert-부틸-페닐)-2,2-프로판, p-(4-히드록시페닐)페놀, 옥시비스(4-히드록시페닐), 술포닐비스(4-히드록시페닐), 4,4’-디히드록시벤조페논, 비스(2-히드록시나프틸)메탄 등을 들 수 있고, 그 중에서도 비스페놀 A, 비스페놀 F가 적합하게 사용된다. 상기 비스페놀류는, 1종으로 또는 2종 이상의 혼합물로서 사용할 수 있다.
상기 에폭시 수지(a1)의 시판품으로는, 예컨대 미쓰비시카가쿠(주) 제조 jER1007(에폭시 당량 약 1,700, 수 평균 분자량 약 2,900), jER1009(에폭시 당량 약 3,500, 수 평균 분자량 약 3,750), jER1010(에폭시 당량 약 4,500, 수 평균 분자량 약 5,500); 아사히카세이이머트리얼즈(주) 제조의 아랄다이트 AER6099(에폭시 당량 약 3,500, 수 평균 분자량 약 3,800); 및 미쓰이카가쿠(주) 제조의 에포믹 R-309(에폭시 당량 약 3,500, 수 평균 분자량 약 3,800) 등을 들 수 있다.
본 명세서에 있어서, 수 평균 분자량 및 중량 평균 분자량은, 겔 퍼미에이션 크로마토그래피로 측정한 폴리스티렌 환산의 수 평균 분자량 및 중량 평균 분자량이다.
에폭시 수지(a1)는, 비스페놀형 에폭시 수지인 것이 바람직하고, 여기서, 수 평균 분자량은 2,000∼35,000이 바람직하며, 4,000∼30,000이 더욱 바람직하고, 또한, 에폭시 당량은, 1,000∼12,000이 바람직하며, 3,000∼10,000이 더욱 바람직하다.
글리시딜기 함유 라디칼 중합성 불포화 단량체(a2)는, 예컨대, 글리시딜(메트)아크릴레이트, β-메틸글리시딜(메트)아크릴레이트, (메트)아릴글리시딜에테르 등을 들 수 있다.
아민류(a3)는, 예컨대 모노메틸아민, 디메틸아민, 모노에틸아민, 디에틸아민 모노이소프로필아민, 디이소프로필아민, 모노부틸아민, 디부틸아민 등의 모노- 혹은 디-알킬아민; 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 모노(2-히드록시프로필)아민, 디(2-히드록시프로필)아민, 모노메틸아미노에탄올, 모노에틸아미노에탄올 등의 알칸올아민; 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 부틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, 디에틸아미노프로필아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민 등의 알킬렌폴리아민; 에틸렌이민, 프로필렌이민 등의 알킬렌이민; 피페라진, 모르폴린, 피라진 등의 환상 아민 등을 들 수 있다.
또한, 변성 에폭시 수지(A1)의 제조에는, 필요에 따라, 수분산성이나 방식성 향상을 목적으로 하여, 1∼3가의 유기산, 1∼4가의 알코올, 이소시아네이트 화합물 등을 이용할 수 있다.
상기 1가∼3가의 유기산은, 지방족, 지환족 또는 방향족의 각종 공지된 카르복실산을 사용할 수 있고, 예컨대 다이머산, 트리멜리트산 등을 들 수 있다. 1가∼4가의 알코올로는, 지방족, 지환족 또는 방향족의 각종 공지된 알코올을 사용할 수 있고, 예컨대 네오펜틸글리콜, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨 등을 들 수 있다. 이소시아네이트 화합물로는, 방향족, 지방족 또는 지환족의 각종 공지된 폴리이소시아네이트를 사용할 수 있고, 예컨대 트릴렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 크실릴렌디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 등을 들 수 있다. 이들 1가∼3가의 유기산, 1가∼4가의 알코올, 이소시아네이트 화합물 등은, 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서 필요에 따라 사용할 수 있다.
변성 에폭시 수지(A1)의 제조는, 유기 용제의 존재 하에, 전술한 각 성분을 가열함으로써 용이하게 제조할 수 있다. 반응 온도, 반응 시간은, 통상 60∼200℃, 바람직하게는 90∼150℃의 온도에서, 1∼10시간, 바람직하게는 1∼5시간 동안 행할 수 있다.
상기 유기 용제로는, 예컨대 메틸알코올, 에틸알코올, n-부틸알코올, 이소프로필알코올, 2-에틸헥산올, 벤질알코올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 등의 알코올계 용제,; 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노헥실에테르, 에틸렌글리콜모노2-에틸헥실에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노페닐에테르, 3-메틸-3-메톡시부탄올, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르 등의 에테르계 용제; 아세톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 이소포론, 아세틸아세톤 등의 케톤계 용제; 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트 등의 에스테르계 용제; 이들의 혼합물을 들 수 있다.
변성 에폭시 수지는, 상기한 바와 같이 하여 얻어진 변성 에폭시 수지(A1)의 존재 하에, 아크릴레이트계 단량체(A2) 및 카르복실기 함유 라디칼 중합성 불포화 단량체(A3) 그리고 필요에 따라, 그 밖의 중합성 불포화 단량체(A4)를 중합시킴으로써 제조할 수 있다.
아크릴레이트계 단량체(A2)는, 아크릴로일옥시기(CH2=CHCOO-) 또는 메타크릴로일옥시기(CH2=C(CH3)COO-)를 1개 이상 갖는 모노머이며, 구체적으로는, 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산 n-프로필, 아크릴산이소프로필, 아크릴산 n-, i- 또는 t-부틸, 아크릴산헥실, 아크릴산 2-에틸헥실, 아크릴산 n-옥틸, 아크릴산데실, 아크릴산라우릴, 아크릴산시클로헥실, 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸, 메타크릴산 n-프로필, 메타크릴산이소프로필, 메타크릴산 n-, i- 또는 t-부틸, 메타크릴산헥실, 메타크릴산 2-에틸헥실, 메타크릴산옥틸, 메타크릴산데실, 메타크릴산라우릴, 메타크릴산시클로헥실 등의 아크릴산 또는 메타크릴산의 탄소수 1∼18의 알킬에스테르 또는 시클로알킬에스테르; 2-히드록시에틸아크릴레이트, 2-히드록시프로필아크릴레이트, 3-히드록시프로필아크릴레이트, 히드록시부틸아크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 3-히드록시프로필메타크릴레이트, 히드록시부틸메타크릴레이트 등의 아크릴산 또는 메타크릴산의 C2∼C8 히드록시알킬에스테르 등의 단량체를 들 수 있고, 이들은 단독 혹은 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
카르복실기 함유 라디칼 중합성 불포화 단량체(A3)는, 얻어진 변성 에폭시 수지의 수성화(수분산 또는 용해)를 위해 사용되지만, 구체적으로는, (메트)아크릴산, 말레산, 크로톤산, 이타콘산, 푸마르산 등의 단량체를 들 수 있고, 이들은 단독 혹은 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.
그 밖의 중합성 불포화 단량체(A4)는, 상기 카르복실기 함유 중합성 불포화 단량체와 공중합 가능한 단량체이면 좋고, 요구되는 성능에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있는 것으로서, 예컨대, 스티렌, 비닐톨루엔, 2-메틸스티렌, t-부틸스티렌, 클로로스티렌 등의 방향족계 비닐 단량체; N-메틸올아크릴아미드, N-부톡시메틸아크릴아미드, N-메톡시메틸아크릴아미드, N-메틸올메타크릴아미드, N-부톡시메틸메타크릴아미드 등의 N-치환 아크릴아미드계 또는 N-치환 메타크릴아미드계 모노머 등의 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 들 수 있다.
여기서, 변성 에폭시 수지(A1)와 아크릴레이트계 단량체(A2) 및 카르복실기 함유 라디칼 중합성 불포화 단량체(A3) 그리고 필요에 따라 배합되는 그 밖의 중합성 불포화 단량체(A4)와의 공중합 반응에는, 예컨대, 벤조일퍼옥사이드, tert-부틸퍼옥토에이트, 2,2-아조비스이소부티로니트릴, 2,2-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 등의 공지된 각종 유기 과산화물이나 아조 화합물을 이용할 수 있다.
또한, 상기 공중합 반응에 있어서는, 중합 양식에는 한정되지 않지만, 용액 중합법이 바람직하다. 예컨대, 전술한 바와 같은 중합개시제의 존재 하에 60∼150℃의 반응 온도에서 중합할 수 있다. 유기 용제에 대해서는, 변성 에폭시 수지(A1)의 제조에 있어서 이용한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.
변성 에폭시 수지는, 산가가 5∼100 mgKOH/g인 것이 바람직하고, 10∼80 mgKOH/g인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 변성 에폭시 수지의 수산기가는, 10∼350 mgKOH/g이 바람직하고, 30∼330 mgKOH/g이 더욱 바람직하다. 또한, 변성 에폭시 수지의 중량 평균 분자량은, 10,000∼200,000이 바람직하고, 30,000∼200,000이 더욱 바람직하며, 70,000∼180,000이 한층 더 바람직하다.
상기 변성 에폭시 수지는, 초기 건조성 및 도막 경도를 더욱 향상시킨다는 관점에서, 유리전이온도(Tg)가 50∼100℃인 것이 바람직하다. 또한, 유리전이온도는, 예컨대 시차 주사 열량계를 이용하여 측정할 수 있다.
또한, 변성 에폭시 수지의 시판품으로는, 모데픽스 301, 모데픽스 302, 모데픽스 303, KA-1828(이상, 아라카와카가쿠 가부시키가이샤 제조) 등을 들 수 있다.
바인더 수지로서, 변성 에폭시 수지와 실리카를 함유하는 것을 이용하는 경우, 바인더 수지 중에 있어서의 변성 에폭시 수지의 비율은 20∼40 질량%이며, 바람직하게는 25∼35 질량%, 보다 바람직하게는 28∼32 질량%이다. 이 범위로 함으로써, 마찰계수를 안정시켜, 편차를 저감할 수 있다.
바인더 수지로서, 변성 에폭시 수지와 실리카를 함유하는 것을 이용하는 경우, 나사 부품용 방청 처리액은, 수계의 바인더 수지와, 안료와, 마찰계수 조정제인 왁스를 혼합하여 교반함으로써 조제된다.
(변성 아크릴 수지)
상기 변성 아크릴 수지는, 아크릴 수지(b1), 글리시딜기 함유 라디칼 중합성 불포화 단량체(b2) 및 아민류(b3)를 반응시켜 이루어지는 변성 아크릴 수지(B1)의 존재 하에, 아크릴레이트계 단량체(B2) 및 카르복실기 함유 라디칼 중합성 불포화 단량체(B3)를 필수 성분으로 하는 불포화 단량체를 중합 반응시켜 얻어진다.
바인더 수지로서, 변성 아크릴 수지와 실리카를 함유하는 것을 이용하는 경우, 바인더 수지 중에 있어서의 변성 아크릴 수지의 비율은 20∼40 질량%이며, 바람직하게는 25∼35 질량%, 보다 바람직하게는 26∼30 질량%이다. 이 범위로 함으로써, 마찰계수를 안정시켜, 편차를 저감할 수 있다.
바인더 수지로서, 변성 아크릴 수지와 실리카를 함유하는 것을 이용하는 경우, 나사 부품용 방청 처리액은, 수계의 바인더 수지와, 안료를 혼합하여 교반함으로써 조제된다.
<방청 처리된 나사 부품의 제조 방법>
나사 부품용 방청 처리액은, 전술한 각 성분을 혼합하여 교반함으로써 조제된다. 각 성분을 혼합하는 순서는, 한정되지 않으며, 임의의 순서로 혼합하는 것이 가능하다. 그리고, 조제된 나사 부품용 방청 처리액이, 나사 부품의 표면에 도포된다. 나사 부품의 표면에의 도포는, 침지, 롤 도포, 스프레이, 솔칠(brush coating), 스핀 코트 등, 나사의 크기, 형상 등에 따라 여러 가지 수법을 채용하는 것이 가능하다.
나사 부품용 방청 처리액의 도포에 앞서, 나사 부품의 표면에는, 금속제의 내식막이 형성된다. 내식막은, 예컨대, 아연, 아연 합금 등으로 이루어진 아연 도금층이어도 좋고, 그 아연 도금층에 화성 처리를 행한 화성 처리층이어도 좋다. 또한, 그 화성 처리층에 내식성, 외관 향상, 마찰계수 안정화 등을 목적으로 한 마무리 처리를 행한 마무리 처리층이어도 좋다.
나사 부품용 방청 처리액의 도포는, 가열 처리 후에 형성되는 도막의 두께가 1∼5 ㎛, 바람직하게는 2∼4 ㎛, 보다 바람직하게는 2.5∼3.5 ㎛가 되도록 행한다. 또한, 나사 부품용 방청 처리액의 도포시에 있어서의 나사 부품용 방청 처리액의 액온은 특별히 제한되지 않고, 통상은, 상온의 나사 부품용 방청 처리액이 도포된다.
나사 부품용 방청 처리액이 나사 부품의 표면에 도포되면, 나사 부품용 방청 처리액이 내식막의 표층에 침투한다. 강알칼리성의 나사 부품용 방청 처리액에 의해, 내식막 중의 아연 등의 금속이 용해되어, Zn2 + 등의 금속 이온이 용출된다. 이 Zn2 + 등의 금속 이온이, 나사 부품용 방청 처리액 중에 포함되는 규산이온(SiO4 2-)과 결합하여, 내식막의 표층에 불용성의 금속 규산염을 생성한다.
금속 규산염은, 오르토규산칼슘, 메타규산칼슘, 규산칼슘나트륨, 오르토규산마그네슘, 메타규산마그네슘, 규산마그네슘칼슘, 오르토규산아연 및 메타규산아연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.
나사 부품의 표면에 도포된 나사 부품용 방청 처리액은 상온에서 건조되며, 방청 피막이 형성된다. 건조를 촉진하기 위해, 필요에 따라 가열하여도 지장이 없다.
이 가열 처리에 의해, 하기 (A)∼(C)의 축합 반응이 진행된다.
(A) 금속 규산염과 수지 바인더 중의 실리카의 탈수 축합.
(B) 수지 바인더 중의 실리카와 수지의 탈수 축합.
(C) 수지 바인더 중의 수지끼리의 탈수 축합.
상기한 (A)∼(C)의 축합 반응의 조합에 의해, 메시 구조의 폴리머로 이루어진 방청 피막이 형성된다.
상기한 각 공정을 거쳐 방청 처리된 나사 부품은, 도 4에 도시된 바와 같이, 철 소지(1)의 표면에 내식막(5)을 구비하고, 내식막(5)의 표층에는 금속 규산염(6)을 가지며, 내식막(5)의 표면에 방청 피막(7)을 구비한 구조를 갖는다.
상기 구조에서는, 금속 규산염, 실리카, 수지, 왁스의 각 성분이 치밀하게 결합한 구조를 가지며, 이것에 의해 내식성의 향상 및, 마찰계수의 안정화라고 하는 작용을 발현하고 있다.
상기 구성으로 이루어진 본 발명에 따르면, 유기 용제를 이용하지 않고 1회로 코트 처리를 행함으로써, 반복하여 조인 경우에도 마찰계수의 상승을 억제할 수 있는 방청 피막을 형성할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
카르복실산 함유 아크릴 폴리머를 측쇄로 하여 그라프트 중합하여 이루어지는 변성 에폭시 수지를 30 질량%, 실리카를 함유하는 바인더 24 질량%로 이루어지는 바인더 수지, 폴리에틸렌 왁스를 23 질량%, 보라색 안료를 0.4 질량%, 물을 22.6 질량%의 비율로 교반 혼합하여, 나사 부품용 방청 처리액을 조제하였다. 이 처리액은 온도 안정성이 우수하고, 0℃∼50℃ 사이에서 성상의 변화는 없다. 미리 용융 아연 도금에 의해 내식막이 형성된 강철제 볼트(M14)를 이 나사 부품용 방청 처리액에 침지한 후 꺼내어, 원심 탈수기를 이용하여 탈수하였다. 그 후, 실온에서 건조시키고, 내식막 상에 방청 피막을 형성하였다. 이 방청 피막은, 카르복실산 함유 아크릴 폴리머를 측쇄로 하여 그라프트 중합하여 이루어지는 변성 에폭시 수지와, 실리카 바인더를 포함하는 나사 부품용 방청 처리액을 중합시켜 이루어지는 메시 구조의 폴리머로 이루어진다.
얻어진 볼트에 대하여 반복하여 조이고, 너트와의 사이의 마찰계수를 측정하였다. 또한 비교를 위해, 종래의 아크릴 수지계의 처리액을 이용하여 표면 처리한 동일 사이즈의 볼트를 이용하여, 반복하여 조여 너트와의 사이의 마찰계수를 측정하였다. 그 결과를 도 5에 나타낸다. 이와 같이 본 발명에 따르면 10회를 더 조여도 마찰계수는 0.1 이하의 레벨로 안정되고 있지만, 비교예에서는 5회의 조임으로 마찰계수가 0.15에 도달하였다.
또한, 얻어진 볼트에 대해, 징크리치 페인트 상에서의 스크래치 내식성 시험과, 임팩트 체결 후의 염수 분무 시험에 의해, 내식성을 평가하였다. 그 결과, 실시예의 볼트도 비교예의 볼트도, 우수한 내식성을 갖는 것을 확인하였다.
<실시예 2>
카르복실산 함유 아크릴 폴리머를 측쇄로 하여 그라프트 중합하여 이루어진 변성 아크릴 수지를 28 질량%, 실리카를 함유하는 바인더 44 질량%로 이루어지는 바인더 수지, 청색 안료를 0.1 질량%, 물을 27.9 질량%의 비율로 교반 혼합하고, 나사 부품용 방청 처리액을 조제하였다. 미리 용융 아연 도금에 의해 내식막이 형성된 강철제 볼트(M14)를 이 나사 부품용 방청 처리액에 침지한 후 꺼내어, 원심 탈수기를 이용하여 탈수하였다. 그 후, 실온에서 건조시키고, 내식막 상에 방청 피막을 형성하였다. 이 방청 피막은, 카르복실산 함유 아크릴 폴리머를 측쇄로 하여 그라프트 중합하여 이루어지는 변성 아크릴 수지를 포함하는 나사 부품용 방청 처리액을 중합시켜 이루어지는 메시 구조의 폴리머로 이루어진다.
얻어진 볼트는 실시예 1과는 달리 폴리에틸렌 왁스를 함유하지 않기 때문에, 마찰계수 안정의 효과는 없지만, 내식성에 대해서는, 종래의 아크릴 수지계의 처리액을 이용하여 표면 처리한 것과 동등 이상이었다.
1: 철 소지
2: 아연 도금층
3: 마찰계수 안정층
4: 방청제층
5: 내식막
6: 금속 규산염
7: 방청 피막

Claims (8)

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  5. 나사 부품의 표면에, 내식막을 형성하는 공정과,
    상기 내식막의 표면에, 카르복실산 함유 아크릴 폴리머를 측쇄로 하여 그라프트 중합하여 이루어지는 변성 에폭시 수지, 또는 카르복실산 함유 아크릴 폴리머를 측쇄로 하여 그라프트 중합하여 이루어지는 변성 아크릴 수지 중 적어도 어느 하나와, 실리카를 함유하는 바인더 수지를 포함하는 방청 처리액을 도포하여 방청 피막을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 방청 처리된 나사 부품의 제조 방법으로서,
    상기 내식막의 표층에 불용성의 금속 규산염을 함유하고, 상기 금속 규산염이, 오르토규산칼슘, 메타규산칼슘, 규산칼슘나트륨, 오르토규산마그네슘, 메타규산마그네슘, 규산마그네슘칼슘, 오르토규산아연 및 메타규산아연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 금속 규산염인, 방청 처리된 나사 부품의 제조 방법.
  6. 철 소지(素地)의 표면에, 내식막과 방청 피막이 순차 형성된 방청 처리된 나사 부품으로서, 상기 방청 피막은, 카르복실산 함유 아크릴 폴리머를 측쇄로 하여 그라프트 중합하여 이루어지는 변성 에폭시 수지, 또는 카르복실산 함유 아크릴 폴리머를 측쇄로 하여 그라프트 중합하여 이루어지는 변성 아크릴 수지와, 실리카 바인더를 포함하는 나사 부품용 방청 처리액을 중합시켜 이루어지는 메시 구조의 폴리머로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방청 처리된 나사 부품으로서,
    상기 내식막의 표층에 불용성의 금속 규산염을 함유하고, 상기 금속 규산염이, 오르토규산칼슘, 메타규산칼슘, 규산칼슘나트륨, 오르토규산마그네슘, 메타규산마그네슘, 규산마그네슘칼슘, 오르토규산아연 및 메타규산아연으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 금속 규산염인 것인, 방청 처리된 나사 부품.
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