KR20040048141A - 기포마크를 방지할 수 있는 내지문수지조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인산염처리한 도금강판에 적용되는 내지문수지용액 조성물에 관한 것이다.이 내지문 수지용액은, 주제수지와 경화제로 조성되는 내지문 수지용액에 있어서, 상기 주제수지 100중량부에 대해 에탄올이 1~5중량부 포함된다.
이 내지문 수지용액은 인산염 피막과 내지문수지가 접촉할 때 발생하는 기포에 의한 점상마크를 방지해준다.

Description

기포마크를 방지할 수 있는 내지문수지조성물{Resin composition to prevent blowhole mark on surface of anti-finger printing steel sheet }
본 발명은 인산염처리한 도금강판에 적용되는 내지문수지조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인산염 피막과 내지문수지가 접촉할 때 발생하는 기포에 의한 점상마크를 방지할 수 있는 내지문수지조성물에 관한 것이다.
일반적으로 전기아연도금처리한 냉연강판의 표면은 내지문 코팅작업 후에도 일반강판 보다 무르다. 따라서, 완제품으로 가공된 제품이 고객사로 배송되어 가공작업시 표면이 작업장소에 쉽게 노출 되어지면서 마찰 등으로 인하여 표면상에 눌린 흔적 및 표면결함(Scratch)을 유발하는 원인이 된다. 고객사들은 이러한 현상을 가공 흑화 또는 마찰 표면결함 (Scratch)이라 하여 크레임을 제기한다. 이를 개선하기 위해 내지문 하지(下地) 처리에 인산염(P) 피막을 형성하고 있다.
아연도금층에 부착되는 인산염 피막의 주성분은 Zn3(PO4)2·H2O로 되어 도료와 밀착성이 뛰어나며, 이 인산염피막 자체가 어느 정도 내식성도 가지고 있다. 또한, 인산염 피막은 금속과 달리 비정질이고 피막의 경도가 약 100Hv로 아연도금층의 경도 50Hv 보다 크기 때문에 가공작업이 유리하다. 따라서, 인산염피막은 아연도금강판의 도장 하지용으로 많이 사용되고 있다. 인산염처리된 내지문강판은 가공작업시 작업여건에 의해 강판 표면이 마찰이 되어지면서 아연도금층은 회백색의 광택을 띄기 때문에 마찰부위와 마찰이 되지 않은 부위간의 심한 색상차이를 나타내지만, 인산염 피막은 마찰부위에 눌린 자국을 남기지 않는 역할을 하게 된다.
인산염처리된 내지문강판에 관한 종래기술로는 한국 공개특허공보 2001-56911호가 있다. 이 기술은 아연도금층위에 인산염처리와 크로메이트처리를 순차적으로 실시하여 내지문강판의 가공성을 향상시키고자 한 것이다. 그런데, 이 종래기술에 따르면 인산염 피막중의 이소 공공이 존재함에 의해 내지문수지를 코팅하고 건조하는 과정에서 기포가 발생되어 강판 표면에 점상마크(Mark)가 발생하는 경우가 있다.이러한 점상마크는 고객사에서 각종 가전부품 제작시 품질불만의 원인으로 작용하게 되므로 방지대책이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은 인산염 피막과 내지문수지가 접촉할 때 발생하는 기포를 빠르게 제거하여 점상마크의 발생을 방지할 수 있는 내지문수지조성물을 제공하는데, 그 목적이 있다.
도 1은 인산염 내지문 하지 강판의 전자현미경사진으로,
도 1a는 80배 확대사진으로 결함부위와 정상부위가 공존하는 사진
도 1b는 정상부위의 1000배 확대사진
도 1c는 결함부위의 1000배 확대사진
도 2는 도 1의 인산염 내지문 하지 강판의 성분분석 결과로서,
도 2a는 정상부위
도 2b는 결함부위
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 내지문수지조성물은,
주제수지와 경화제로 조성되는 내지문 수지용액에 상기 주제수지 100중량부에 대해 에탄올이 1~5중량부 포함되어 이루어진다.
본 발명에 따라 최적화된 내지문수지조성물은, 에틸렌-아크릴 주제수지와 상기 주제수지 100중량부에 대해 실리카 15~25중량부, 경화제로서 멜라민수지 3~6중량부, 윤활제인 테프론 왁스가 1~5중량부, 에탄올 1~5중량부를 포함하여 조성되며, 추가로 웨팅제 1~2중량부가 함유된다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
전기아연도금강판 표면에 인산염 처리를 실시하면 침상형 Zn3(PO4)2·H2O의 결정을 형성하게 되는데, 침상형 결정은 피막중에 미소한 공공을 존재하게 한다. 본 발명자들은 이러한 공공이 존재하는 인산염 결정위에 내지문 수지를 코팅하고 건조하면, 인산염 피막중의 공공에 의해 기포가 발생되어 제품 표면에 점상 결함을 유발하게 된다는 점에 주목하였다.
도 1은 인산염하지 내지문 강판에서 점상마크가 발생된 부위를 전자현미경(SEM)과 주사전자현미경성분분석(EDAX)을 이용하여 정상부위와의 차이점을 나타낸 것이다. 점상마크의 크기는 대략 0.5~1mm 정도로 극히 미세하다. 도 1(a)의 점상마크 부위를 SEM으로 확대하여 보면 정상부 대비 결함부는 색상이 밝은 특성이 있다(도 1b, 도 1c). 도 1의 내지문강판에서 정상부위와 결함부위에 대한 EDAX 분석결과가 도 2에 제시되어 있다. 도 2에서 결함부위는 Si함량이 정상부 대비 1/2 수준으로서 부착량이 상당히 낮은데, 이것은 수지코팅후 건조시 기포발생, 터짐에 의한 것으로 판단이 된다. 이러한 내지문 수지코팅/건조시 발생되는 기포는 인산염 피막중의 미소 공공에 의해 발생되는 것으로 판단된다. 기포는 수지피막이 건조하기 전에 제거되어야 하나, 건조 이후에 제거(터지)되면 제품 표면에서 기포의 터짐에 의한 수지부착량의 편차와 이로 인한 색상 차이가 육안상 점상마크로 나타나게 되는 것이다.
따라서, 본 발명에서는 인산염피막층과 내지문수지용액의 상호작용으로 발생하는 기포에 의한 점상마크를 방지하기 위하여 발생기포를 빠르게 제거하는 방안에 대해 집중적으로 연구한 결과, 내지문수지용액에 에탄올을 적량 혼합하면 수지층의 두께를 얇게 하여 발생기포를 빠르게 제거할 수 있다는 사실을 알게 되었다.
본 발명에 따르면 내지문수지용액에 에탄올을 혼합하는데, 에탄올은 내지문수지용액에 주제수지 100중량부에 대해 1~5중량부 혼합하는데, 에탄올이 1중량부 미만으로 혼합되면 휘발성 향상 효과가 떨어져 점상마크 방지효과가 미흡하다. 에탄올 함량이 5중량부를 초과하면 내지문 수지용액 코팅후 건조시 용액냄새가 심해져 작업환경이 열악 해지고 수지용액의 고형분을 너무 하락시킴에 의한 수지부착량 하락에 의한 내지문성이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명에 따르면 내지문수지용액에 에탄올과 함께 웨팅제를 사용하면 점상마크방지효과가 더욱 개선된다. 웨팅제는 주제수지 100중량부에 대해 0.1~2.0중량부 사용한다. 웨팅제의 함량이 0.1중량부 미만이면 원하는 정도의 젖음성(Wetting)의 향상효과가 없으며, 2.0중량부 초과이면 수지용액의 고형분의 함량이 줄어들어 수지부착량이 줄어들 수 있다. 본 발명에 적용될 수 있는 웨팅제로는 통상의 것이면 가능하며, 대표적인 예로 폴리 실록산(Poly Siloxane)이 있다.
본 발명은 인산염피막 위에 적용되는 내지문수지 용액에는 모두 적용될 수 있다. 내지문수지 용액은 주제수지와 경화제 그리고, 첨가제로 구성되는데, 그 대표적인 예가 한국특허출원 2001-84156호에 제안되어 있다. 이 선행기술에는 에틸렌-아크릴 주제수지와 상기 주제수지 100중량부에 대해 실리카 15~25중량부, 경화제로서 멜라민수지 3~6중량부를 포함하는 내지문수지용액이 제시되어 있다. 이내지문수지용액에는 윤활제로서 테프론왁스가 1~5중량부 추가로 함유되어 사용되어지고 있다.
발명에 따라 최적화된 내지문수지용액은, 에틸렌-아크릴 주제수지와 상기 주제수지 100중량부에 대해 실리카 15~25중량부, 경화제로서 멜라민수지 3~6중량부수지, 테프론왁스 1~5중량부, 에탄올 1~5중량부, 웨팅제 0.1~2.0중량부를 포함하여 조성되는 것이다.
본 발명에서 에탄올과 같이 내지문수지용액에서 휘발성을 부여할 수 있는 첨가제로서 메탄올, 분산제, 계면활성제를 고려할 수 있다. 그러나, 메탄올은 인체에 유해하고 비점이 에탄올 보다 높다는 단점이 있다. 또한, 분산제라든가 계면활성제 등은 에탄올 보다 휘발성의 향상효과가 떨어지며 고가라는 단점이 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.
[실시예]
전기아연도금라인(EGL)에서 20g/㎡의 아연도금을 실시하고, 1.0~2.5g/㎡수준으로 인산염(P)처리를 실시한 다음 Cr처리를 2~5mg/㎡이 부착되도록 실시하였다. 그 다음에 내지문수지용액를 코팅하였다. 내지문수지용액은 에틸렌-아크릴수지 100중량부에 대해 멜라민수지 3중량부, 실리카 15중량부가 포함된 한국 특허출원 2001-84516호에 제시된 용액에다 윤활제인 테프론 왁스가 2.0중량부가 함유된 것을사용하였다.
이러한 내지문수지용액에 표 1과 같이 에탄올과 웨팅제(폴리 실록산)의 함량을 변화시켜 수지부착량과 내지문성, 용액냄새 정도를 평가하였다. 또한, 강판표면에 미소 점상마크의 발생여부를 측정하였다.
평가방법은 다음과 같다.
(1) 내지문성
강판표면에 바세린을 도포하여 10회 문지른 후 표면색상 변화를 측정하여 다음과 같이 평가하였다.
- ◎ 우수 : 색상차 △E ≤ 1.0
- △ 미흡 : 색상차 △E 1.1~2.0
× 불량 : 색상차 △E 2.0 초과
(2) 용액냄새
내지문수지 용액의 냄새는 내지문코팅 작업중 냄새정도를 확인하여 다음과 같이 평가하였다.
- ◎ 우수 : 후각으로 냄새 확인 불가
- ○ 보통 : 미소 냄새 확인 가능 (작업은 가능)
- × 불량 : 극히 심한 냄새 및 눈이 시림
(3)점상마크
점상마크는 내지문 제품 상태에서 표면에 직경 0.5~1mm 정도의 점상마크의 발생 정도로 평가 하였다.
- ◎ 우수 : 미발생
- ○ 양호 : 전폭*1m 면적에 5점 이내 발생
- △ 미흡 : 전폭*1m 면적에 6~20점 발생
× 불량 : 전폭*1m 면적에 21점 초과 발생
순번 수지용액고형분(％) 에탄올함량(％) 웨팅제함량(％) 수지부착량(mg/㎡) 품질특성 비고
내지문성 용액냄새 점상마크
1 15.5 0 1.0 990 ◎ ◎ × 종래예
2 16.8 0 0 1020 ◎ ◎ ×
3 14.6 0 2.5 830 ◎ ◎ ×
4 19.1 0 0 1560 ◎ ◎ ×
5 17.3 0.5 0 1250 ◎ ○ △ 비교예
6 11.2 5.2 0.5 420 △ ○ ◎
7 12.8 6.5 2.1 380 × × ◎
8 14.5 0.5 0 1130 ◎ ○ ○
9 18.9 1.0 0.1 1370 ◎ ○ ◎ 발명예
10 14.2 4.0 1.0 830 ◎ ○ ◎
11 13.8 2.5 2.0 750 ◎ ○ ◎
12 13.5 5.0 1.5 820 ◎ ○ ◎
13 16.5 2.5 0.5 1240 ◎ ○ ◎
14 17.3 3.0 0.5 1610 ◎ ○ ◎
15 14.5 4.5 1.0 950 ◎ ○ ◎
표 1에 나타난 바와 같이, 수지용액중에 에탄올 용제를 미적용 할 경우에는 인산염하지 내지문강판 제조후 강판 전폭*1m 면적에 대략 50~100점 정도의 점상마크가 발생 되었다.
상기 비교예들은 에탄올 용제의 함량이 본 발명의 조건을 벗어난 것으로, 에탄올 용제의 함량이 1％ 미만의 경우에는 점상마크가 발생되며, 에탄올 용제의 함량이 5％ 초과한 경우에는 수지부착량 하락으로 내지문성이 떨어지며, 수지용액 냄새가 많이 나는 문제가 있었다.
반면, 본 발명에 따라 수지용액중에 에탄올 용제와 웨팅제를 적량 사용한 경우에는 수지용액의 적정 고형분 유지에 의한 수지부착량 확보로 내지문성이 우수하며, 용액 냄새도 별다른 문제가 없었으며, 제품상태에서 점상마크도 발생하지 않았다.
상기와 같은 본 발명은 내지문 수지용액중에 에탄올과 웨팅제를 첨가함으로서 발생기포를 빠르게 제거하여 인삼염하지 내지문강판 제조시 미소 기포에 의한 점상마크를 방지하여 내지문강판의 품질을 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 주제수지와 경화제로 조성되는 내지문 수지용액에 있어서,
    상기 주제수지 100중량부에 대해 에탄올이 1~5중량부 포함되어 이루어지는 기포마크를 방지할 수 있는 내지문 수지조성물.
  2. 제 1에 있어서, 상기 주제수지 100중량부에 대해 웨팅제가 1~2중량부 추가로 함유되는 것을 특징으로 하는 기포마크를 방지할 수 있는 내지문 수지조성물.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 웨팅제는 폴리 실록산(Poly Siloxane)임을 특징으로 하는 기포마크를 방지할 수 있는 내지문 수지조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 주제수지는 에틸렌 아크릴 수지이고, 주제수지 100중량부에 대해 경화제인 멜라민 수지가 3~6중량부, 실리카가 15~25중량부, 윤활제인 테프론 왁스가 1~5중량부 함유되는 것을 특징으로 하는 기포마크를 방지할 수 있는 내지문 수지조성물.
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