KR20040058493A - 내블리스터성이 우수한 합금화 용융아연도금 분체도장강판제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내블리스터성이 우수한 GA(합금화 용융아연도금강판) 분체도장강판 제조방법에 관한 것으로,
분체도장 하지로 사용되는 GA재 분체도장강판 제조방법에 있어서,
도유량이 0.2~1.7g/㎡인 GA재를 농도 3~5중량%인 알칼리 탈지용액에 탈지온도 40~60℃ 및 탈지시간 90~120초의 탈지조건하에서 전처리한 다음, 분체도장 처리하는 것을 특징으로 하는 내블리스터성이 우수한 GA 분체도장강판 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따라, GA 분체도장재의 도장후 도장층의 일부분이 부풀어 오르는 도장 블리스터를 방지할 수 있는 내블리스터성이 우수한 GA 분체도장강판 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 내블리스터(anti-blister)성이 우수한 합금화 용융아연도금 분체도장강판 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 도장강판의 하지로 사용되는 합금화 용융아연도금강판의 도유량, 탈지조건 및 전처리 조건 조정으로 합금화 용융아연도금 분체도장재의 도장후 도장층의 일부분이 부풀어 오르는 도장 블리스터를 방지하는 내블리스터성이 우수한 합금화 용융아연도금 분체도장강판 제조 방법에 관한 것이다.
합금화 용융아연도금강판(Galvannealed Iron, 이하 'GA'라칭함)은 용융아연도금강판 및 전기아연도금강판 대비 점(spot)용접성, 나내식성 및 도장후 내식성이 우수하여 건자재용, 가전용 및 자동차용으로 그 수요가 증대하고 있다. 또한 분체도장은 용제형 도료와 달리 불필요한 성분을 일체 포함하지 않는 100% 고형분의 분체도료를 사용하기 때문에 용제에 의한 화재위험이나 대기오염 및 도장실의 배수 등의 공해문제 없으며, 도장형성시 주름이나 흐름현상이 없기 때문에 도장작업에 용이하다. 이러한 장점 때문에 GA재를 도장하지로 하는 GA 분체도장재가 가구 및 가전 외판용 등으로 많이 사용되고 있다.
특히 가구 및 가전용으로 사용되는 분체도장재는 주로 외판용으로 사용되기 때문에 도장결함이 없는 우수한 표면외관이 요구되므로 이제까지는 표면외관이 우수한 전기도금강판이 주로 사용되어 왔다. 그러나 최근 GA재를 비롯한 용융아연도금강판의 품질향상과 전기아연도금강판에 비해 제조 비용이 싸기 때문에 점차적으로 전기아연도금강판에서 GA재로 전환되고 있는 추세이다. 그러나 도장강판의 하지로사용되는 GA재는 도금표면에 요철이 많고, 고압하 조질압연에 따른 표면손상 등으로 분체도장시 각종 결함이 발생하고 있다. 특히 GA재를 도장하지로 사용하는 GA 분체도장의 경우, 도장시 도장층의 일부분이 부풀어 오르는 도장 블리스터가 발생하여 표면외관을 저해하는 문제가 빈번하게 발생하고 있다.
지금까지 이러한 도장 블리스터를 방지하기 위한 공지기술로는 1) 공보2002-0026160호, 특개 평10-53729호 및 특개 평8-113652호와 같이 분체도료 제조시 주제 수지, 경화제 및 각종 첨가제를 용제 중에 용해하거나 분산시킨 원료용액의 용제를 제거하는 공정에서 원료용액을 고온으로 가열하면 주제와 경화반응으로 겔화 현상이 발생하고, 유분이 잔존할 우려가 있다. 이렇게 제조된 분체도료는 핀홀, 기포, 블리스터 등의 도장결함을 유발할 수 있다. 따라서 분체도장 블리스터를 방지하기 의한 방법으로는 대부분이 다양한 분체도료 제조 방법에 집중되어 있다. 또한 2) 특개 평8-28779호, 특개 평9-241859호 및 특개 평 11-217682호와 같이 도장하지인 아연도금강판이나 및 아연도금계 합금도금강판의 후처리인 크로메이트 피막이 도장전처리인 알칼리 탈지공정에서 제거되지 않고, 일정량이상 유지되게 하기 위하여 크롬조성을 조정하여 크롬 6가의 용출을 방지하고, 후공정인 인산염처리성 향상 및 인산염 피막과 도료와의 밀착성을 향상시켜 도장 블리스터 결함을 방지하는 방법이 제시되고 있다.
그러나 종례의 방법 1)과 같이 분체도료의 겔화 및 유분 잔존이 원인인 경우에는 블리스터 결함부에 공공이나 핀홀이 존재하여야 하나, 본 발명자가 분체도장 블리스터를 분석한 결과, 도장 블리스터는 결함부에 공공이나 핀홀 현상을 관찰할수 없었다. 또한 도 1과 같이 결함의 정점에 탄소와 산소로 구성된 이물질이 존재하고, 그 상부에 도장이 되게 되어 블리스터가 발생하였다.
또한 후처리 크로메이트 용액의 조성 개선에 의한 인산염 처리성 및 도료 밀착성 향상으로 도장 블리스터를 방지하는 방법 2)은 도장후 일정기간 경과후 도장밀착성 저하에 의해서 발생되는 블리스터를 방지하는 방법이며, 일반 도장용 하지로 사용되는 도금강판은 크로메이트 처리를 실시하지 않고, 방청유 처리를 실시하게 되며, 자공정에서 탈지, 인산염 처리, 도장을 실시하게 되므로 일반적으로 분체도장시 발생하는 도장 블리스터 방지에는 바람직하지 않다.
이에 따라 본 발명은 도장공정시 발생되는 블리스터를 방지하기 위하여, 도장하지인 GA재의 도유량, 도장 탈지조건 조정 및 브러싱 처리로 도장 블리스터 원인이 되는 잔류 탄소 및 산소로 구성된 이물질 제거로 GA 분체도장재의 도장후 도장층의 일부분이 부풀어 오르는 도장 블리스터를 방지할 수 있는 내블리스터성이 우수한 GA 분체도장강판 제조 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 도장 블리스터 결함부 단면조직/이물분석 및 인산염처리재 표면 및 이물분석 결과,
1) 도장 블리스터 결함부 단면조직(SEM)
2) 도장 블리스터 결함부 이물성분분석(EDS)
3) 인산염처리재 표면조직(SEM)
4) 표면 이물성분분석(EDS)
를 나타낸 것이며,
도 2는 도유량에 따른 GA 분체도장강판의 블리스터 발생수 변화를 나타낸 것이며, 그리고
도 3은 전처리 조건 및 브러싱 유무에 따른 GA 분체도장강판의 블리스터 발생수 변화를 나타낸 것이다.
본 발명의 일견지에 의하면,
분체도장 하지로 사용되는 GA(합금화 용융아연도금강판)재 분체도장강판 제조방법에 있어서,
도유량이 0.2~1.7g/㎡인 GA재를 농도 3~5중량%인 알칼리 탈지용액에 탈지온도 40~60℃ 및 탈지시간 90~120초의 탈지조건하에서 전처리한 다음, 분체도장 처리하는 것을 특징으로 하는 내블리스터성이 우수한 GA 분체도장강판 제조방법이 제공된다.
이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명자는 도장 블리스터 발생 원인을 규명하기 위하여 도장하지인 GA재, 도장전처리 조건, 도료, 도장라인 등에 대해서 체계적으로 연구한 결과, 도 1과 같이 도장 블리스터 결함의 정점에 탄소와 산소로 구성된 이물질이 존재하며, 이물질은 분체도장 처리의 전공정인 인산염 처리 후에도 관찰됨을 발견하였다. 일반적으로 분체도장 공정은 예비탈지→탈지-탕세 및 수세→표면조정→인산염처리→수세→건조→분체도장→소부처리로 구성되어 있으므로, 이 이물질은 인산염처리 이전 공정인 탈지조건과 도장하지인 GA제조 조건에서 발생되는 것으로 판단된다.
또한 알칼리 탈지온도 및 시간을 변화시켜 탈지한 표 1에 의하면, 탈지온도 및 탈지시간이 증가할수록 인산염처리후 이물질 검출이 없고, 도장시 도장 블리스터 결함의 발생 정도도 감소하는 것을 알 수 있다. 또한 도유량에 따른 도장 블리스터 결함수를 나타낸 도 2에 의하면 동일한 탈지조건에서도 도유량이 감소할수록 도장 블리스터 결함수가 감소함을 알 수 있다. 이는 도장 블리스터가 도장하지인 GA재의 탈지불량이 발생의 원인인 것을 알 수 있다.
즉 도유량 및 탈지조건 변화에 따른 도장 블리스터 발생 정도를 측정한 결과에 의하면, 도유량이 작을수록 도장 블리스터 발생이 비례적으로 감소하나, GA 제조후 분체도장 까지는 일정한 시간이 요구되므로 방청처리를 하지 않을 수 없으며, 탈지조건도 강화할수록 도장 블리스터 발생이 감소하나, 탈지시간 증가에 따른 생산성 저하 등의 문제가 발생하게 된다. 특히 도장하지인 GA재 경우, 표면형상 및 표면조도 확보를 위해 고압하의 조질압연을 실시하기 때문에 조질압연으로 활성화된 표면과 방청유가 반응하여 고착성의 스컴(scum)이 형성되거나 회수되어 재사용되는 방청유 및 조질압연유의 표면부착으로 탈지능이 저하하게 된다.
따라서 표 1과 같이 GA재의 도유량이 0.2g/㎡이하일 경우에는 도장전에 백청이 발생하기 때문에 바람직하지 않다. 또한 GA재의 도유량이 1.7g/㎡이상일 경우에는 완전 탈지를 위하여 탈지조건을 강화해야 하는 문제가 발생하게 된다. 따라서 본 발명에서는 GA재의 도유량을 0.2~1.7g/㎡으로 한정한다.
또한 알칼리 탈지온도는 탈지용액이 저온탈지용액이므로 40~60℃로 한정하고, 탈지시간은 90~120초로 한정한다. 탈지온도가 40℃이하인 경우에는 탈지가 일어나기 위한 비누화 반응이 일어나지 않아 바람직하지 않고, 또한 저온탈지제이기 때문에 60℃이상에서는 탈지능 향상이 없기 때문에 고온으로 유지하는 것은 욕관리 및 경제적으로도 바람직하지 않다.
알칼리 탈지시간은 90초 이하일 경우에는 탈지능 부족으로 탈지 및 인산염 처리후에도 이물질이 존재하여 도장 블리스터를 유발하게 되며, 탈지시간이 증가할수록 탈지능이 증가하게 되어 도장 블리스터 발생이 감소하나 생산성 저하를 초래하므로 최대 120초로 한정한다.
도장하지인 GA재의 고압하 조질압연 실시와 방청유 회수 재사용에 의한 고착성의 스컴을 탈지과정에서 제거하기 위해서는 상대적으로 방청유량을 한정할 수 밖에 없다. 따라서 본 발명자는 GA재의 탈지능을 향상시키기 위한 방안을 연구한 결과, 도 2와 같이 탈지전 공정에서 GA재 표면을 0.05~0.1g/㎡정도 브러싱 처리하는 경우 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하였다. 탈지처리전 GA표면을 브러싱하게 됨에 따라 고착성의 스컴과 방청유를 기계적으로 제거가 가능하므로 결과적으로 기계적인 탈지공정을 추가한 것과 같은 효과를 나타내었다. 본 발명에서 브러싱량이 0.05g/㎡ 이하일 경우에는 스컴 및 방청유 제거에 효과가 없고, 0.1g/㎡이상에서는 브러싱 효과가 일정하고, 국부적으로 GA도금층 손실로 인한 내식성 저하 및 브라싱 처리 부하가 증가하기 때문에 바람직하지 않다. 상기와 같이 탈지 전공정으로 브러싱 처리시 도유량을 0.2~2.9g/㎡까지 증가가 가능하며, 탈지시간은 탈지온도 40~60℃에서 탈지온도를 60초 까지 낮추는 것이 가능하므로 GA 방청유 도포량 및 탈지조건을 완화시키는 효과가 있다.
여기서 브러싱은 SiC로 구성된 브러싱 롤을 사용하였으나 이에 한정하지 않고 일반적으로 도금층 표면을 브러싱할 수 있는 샌드페이퍼(sand paper), 폴리싱 천(polishing cloth) 등의 연마장치 어느 것으로도 가능하다.
이하 본 발명의 실시예를 통하여 보다 상세히 설명한다.
실시예
단면 도금부착량이 50g/㎡이고, 합금화도(도금층의 철농도)가 11~12%이며,두께가 0.7~0.8㎜인 GA재를 70x150㎜로 절단하여 분체도장 하지로 사용하였다. 이 시험편을 300톤 이상으로 조질압연 한 후 도유량이 0~4.5g/㎡ 되도록 정전기스프레이도유장치로 도유처리를 실시하였다. 이렇게 도유처리된 GA재를 농도가 3%인 수산화암모늄계 저온탈지제로 탈지온도 및 탈지시간이 표 1과 같은 탈지조건에서 탈지한 후 화성처리시 피막생성의 핵역할을 하는 표면조정처리를 행하고, 내식성 향상 및 도장밀착성 향상을 목적으로 인산염 처리를 실시한 다음, 폴리에스테르-에폭시계 분체도료를 정전기스프레이도장장치로 두께가 약 60㎛ 되도록 분체도장을 실시하고, 180℃에서 600초 동안 소부처리를 실시하였다.
또한 GA 방청유 도포량 및 탈지조건 완화시키기 위하여 표 2와 같이 도유처리된 GA재 표면을 탈지 전공정으로 SiC로 구성된 브러싱롤로 GA재 표면을 0.05~0.1 g/㎡ 로 브러싱 처리하고, 상기와 동일한 방법으로 탈지처리 및 분체도장 처리를 실시하였다.
이렇게 처리한 시료의 분체도장 블리스터 발생 정도, 인산염 처리재의 이물질 검출 유무를 각각 평가하여 표 1과 표 2에 나타내었다. 표 1는 GA표면을 브러싱 처리하지 않은 경우이고, 표 2은 GA 표면을 브러싱 처리한 경우의 도장 블리스터를 평가한 것이다. 여기서 GA 분체도장 블리스터는 육안으로 관찰하였으며, 조건당 평가 시편수는 5개이고, 도장 블리스터 발생 정도는 발생수가 평균 5개 이하일 경우에 우수한 것으로 평가하였다. 또한 도유량 및 탈지조건에 따른 탈지성을 평가하기 위하여 인산염 처리까지 실시한 GA 인산염처리재의 표면을 SEM으로 관찰하여 이물의 존재 여부를 판단하였으며, 이물의 성분은 EDS 점분석으로 실시하였다.
하기 도 1에 도장 블리스터 결함부 단면조직/이물분석 및 인산염처리재 표면 및 이물분석 결과를 나타내었으며, 여기서 1) 도장 블리스터 결함부 단면조직(SEM), 2) 도장 블리스터 결함부 이물성분분석(EDS), 3) 인산염처리재 표면조직(SEM), 그리고 4) 표면 이물성분분석(EDS)을 나타낸다.
또한 도 2에 도유량에 따른 GA 분체도장강판의 블리스터 발생수 변화를 그래프로 나타내었으며 그리고 도 3에 전처리 조건 및 브러싱 유무에 따른 GA 분체도장강판의 블리스터 발생수 변화를 그래프로 나타내었다.
이 결과에 의하면 본 발명에서 제시한 도유량 및 탈지조건으로 조업한 경우(No. 14, 15, 18~20, 22~25)에는 인산염처리시 이물질이 관찰되지 않았으며, 또한 도장 블리스터 결함이 평균 5개 이하로 내블리스터성이 우수한 GA 분체도장강판 제조가 가능하였다.
이에 반해서 도유량이나 알칼리 탈지온도 및 시간이 본 발명의 범위를 벗어날 경우(No. 1, 2~5, 8~10, 12, 13, 17)에는 탈지부족에 의한 이물질 검출로 도장 블리스터가 발생함으로 바람직하지 못하였다. 또한 도유처리를 하지 않은 경우(No. 6, 11, 16, 21, 26)에는 모든 조건에서 도장 블리스터가 발생하지 않았으나, GA재 제조후 도장처리까지의 시간이 경과하기 때문에 아연산화물인 백청 발생으로 바람직하지 않았다.
또한 GA표면을 브러싱 처리한 경우인 표 2에 의하면, 본 발명에서 제시한 도유량 및 탈지조건으로 조업한 경우(No. 5, 12, 13, 19~21)에는 인산염처리시 이물질이 관찰되지 않았으며, 또한 도장 블리스터 결함이 평균 5개 이하로 내블리스터성이 우수한 GA 분체도장 강판 제조가 가능하였다. 이에 반해서 도유량이나 알칼리 탈지온도 및 시간이 본 발명의 범위를 벗어날 경우(No. 1, 2~4, 10~11, 22)에는 탈지부족에 의한 이물질 검출로 도장 블리스터가 발생함으로 바람직하지 못하였다.
본 발명에 따라, 도장하지인 GA재의 도유량, 도장 탈지조건 조정 및 브러싱 처리로 도장 블리스터 원인이 되는 잔류 탄소 및 산소로 구성된 이물질 제거로 GA 분체도장재의 도장후 도장층의 일부분이 부풀어 오르는 도장 블리스터를 방지할 수 있는 내블리스터성이 우수한 GA 분체도장강판 제조할 수 있다.
또한 표면엄격재인 가전용 외판용에 GA재 사용이 가능하기 때문에 GA재의 용도확대와 전기도금강판의 대체에 따른 제조비용 감소의 부대효과를 얻을 수 있다.
Claims (2)
- 분체도장 하지로 사용되는 GA(합금화 용융아연도금강판)재 분체도장강판 제조방법에 있어서,도유량이 0.2~1.7g/㎡인 GA재를 농도 3~5중량%인 알칼리 탈지용액에 탈지온도 40~60℃ 및 탈지시간 90~120초의 탈지조건하에서 전처리한 다음, 분체도장 처리하는 것을 특징으로 하는 내블리스터성이 우수한 GA 분체도장강판 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 나아가 상기 전처리전에 GA재의 표면을 0.05~0.1g/㎡로 브러싱 처리하며, 이때 상기 GA재는 도유량이 0.2~2.9g/㎡까지 갖는 것일 수 있으며 상기 전처리는 농도가 3~5중량%인 알칼리 탈지용액에 탈지온도 40~60℃ 및 탈지시간 60~120초의 탈지조건하에서 이루어질 수 있음을 특징으로 하는 내블리스터성이 우수한 GA 분체도장강판 제조방법.
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