KR20090069414A - 도금 강판용 비 크롬 착색도료 및 착색 도막 형성 방법 - Google Patents

도금 강판용 비 크롬 착색도료 및 착색 도막 형성 방법 Download PDF

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Abstract

도금 강판용 비 크롬 착색도료 및 이를 이용한 도막 형성 방법이 개시되어 있다. 상기 도금 강판용 비 크롬 착색도료는 폴리우레탄 수지 12 내지 25 중량%와, 흰색 안료 2 내지 7중량%와, 착색 안료 1 내지 3중량%와, 비 크롬 화합물인 방청제 1 내지 3 중량%와 여분의 물을 포함하는 조성을 갖는다. 상술한 조성을 갖는 착색도료는 유해한 크롬화합물을 포함하지 않으면서 우수한 내식성 및 내습성을 갖는다.
착색도료, 안료, 방청제

Description

도금 강판용 비 크롬 착색도료 및 착색 도막 형성 방법{Cr-free color paint For Galvanized Steel And method of forming color painting layer}
본 발명은 도금강판에 착색하기 위해 적용되는 도금 강판용 비 크롬 착색도료 및 도막 형성 방법에 관한 것으로서 수성계의 폴리우레탄 수지를 바인더로 사용하는 도금 강판용 비 크롬 착색도료 및 착색 도막 형성 방법에 관한 것이다.
종래에는 도금강판의 착색을 위해서 크롬화합물이 함유된 아크릴 에멀젼 수지에 칼라런트 색상을 단순히 혼합하여 도금강판 착색용 도료를 제조하였다. 그러나 상술한 도금강판 착생용 도료는 분산도가 낮은 칼라런트를 단순히 혼합하여 제조되기 때문에 1 내지 3㎛의 두께로 코팅되는 착색용 도료의 외관에 불균일한 색상 표현과 충분한 평활성이 나타나지 않는다. 또한, 상기 칼라런트에 포함되어 있는 다량의 분산제로 인하여 상기 착색용 도료를 이용하여 형성된 착색 도막은 내식성과 내 흑변성에 좋지 않은 영향을 주고, 롤 코팅 후 줄무늬 생성이 초래된다. 더욱이 상기 착색용 도료는 크롬을 포함하므로 작업자와 환경에 유해할 뿐만 아니라, 전 세계적인 유해물질규제에 대한 제한으로 사용 불가능한 실정이다.
따라서, 상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 안료가 균일하게 분산된 수성계 우레탄 수지 및 비 크롬 화합물을 포함하는 도금 강판용 비 크롬 착색도료를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 도금 강판용 비 크롬 착색도료를 이용한 도막 형성방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 도금 강판용 비 크롬 착색도료는 폴리우레탄 수지 12 내지 25 중량%와, 흰색 안료 2 내지 7중량%와, 착색 안료 1 내지 3중량%와, 비 크롬 화합물인 방청제 1 내지 3 중량%와 여분의 물을 포함하는 조성을 갖는다.
상술한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 착색 도막의 형성방법은 다음과 같다. 먼저, 폴리우레탄 수지 12 내지 25 중량%, 흰색 안료 2 내지 7중량%, 착색 안료 1 내지 3중량%, 비 크롬 화합물인 방청제 1 내지 3 중량% 및 여분의 물을 포함하는 도금 강판용 비 크롬 착색도료를 마련한다. 이어서, 상기 도금 강판용 비 크롬 착색도료를 도금 강판의 표면에 코팅한다. 이후, 상기 도금 강판용 비 크롬 착색도료가 코팅된 도금 강판을 건조시킨다. 이에 따라 상기 도금 강판에는 내식성, 균일한 색체를 갖는 도막이 형성된다.
일 예로서, 상기 흰색 안료로 이산화티탄을 사용하고, 상기 방청제로 유기 티탄화합물을 사용할 수 다. 또한, 상기 착색 안료로 적색의 산화철 안료, 황색의 산화철 안료, 흑색의 산화철안료 및 코발트청 안료 등을 사용할 수 있다.
더욱이, 상기 흰색 안료 및 착색 안료가 분산기에 의해 입도 7 내지 12로 상기 폴리우레탄 수지 내에 분산되도록 상기 착색 도료를 마련하는 것이 바람지하다.
언급한 바와 같이 본 발명의 도금 강판용 비 크롬 착색도료는 수계의 폴리우레탄 수지와 분산기에 의해 충분히 분산된 안료를 포함하고 있어 색분리가 없는 매우 색상을 갖는다. 또한, 상기 비 크롬 착색도료는 유해물질인 크롬과 유기용제를 포함하고 있지 않지만 크롬을 함유하는 착색도료와 마찬가지로 우수한 내식성을 갖는다.
이하, 본 발명의 다양한 관점들에 따른 도금 강판용 비 크롬 착색도료 및 도막 형성방법에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 하기의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다.
도금 강판용 비 크롬 착색도료
본 발명은 도금 강판용 비 크롬 착색도료는 물성이 우수한 수성계 폴리우레탄 수지에 분산기에 의해 균일하게 분산된 안료를 포함하는 조성가지며, 구체적으 로 폴리우레탄 수지, 흰색 안료, 착색 안료 비 크롬 화합물인 방청제 및 물을 포함하는 조성을 갖는다.
상기 폴리우레탄 수지는 도금 강판용 비 크롬 착색도료의 수성계 주제 수지로서, 상기 도금 강판용 비 크롬 착색도료에 가공성, 유연성, 내화학성을 부여한다. 특히, 상기 폴리우레탄 수지는 폴리에스터 계열의 우레탄 수지로 무황 변형이며, 별도의 분산제 없이 산화철계 안료와 흰색 안료인 이산화티탄에 대한 안료 분산성이 우수하다.
상기 도금 강판용 비 크롬 착색도료에서 상기 폴리우레탄 수지의 함량이 12중량% 미하이면 형성되는 착색 도막에서 내식성과 내수성등과 같은 물성이 좋지 않다. 반면에 함량이 25중량%를 초과하면 형성되는 착색 도막의 건조성이 불량하고 원료 가격이 상승하여 바람직하지 않다. 따라서, 상기 비 크롬 착색도료는 상기 폴리우레탄 수지를 12 내지 25중량% 포함하고, 바람직하게는 약 15 내지 20중량%를 포함한다.
상기 희색 안료는 상기 도금 강판용 비 크롬 착색도료에 적용되는 은폐 안료로서 이산화티탄을 사용할 수 있다. 상기 흰색 안료인 이산화티탄은 듀폰사의 루틸형으로 티퓨어(TIPURE)라는 상표를 가지고 있으며, 박막의 도막 두께에서 은폐를 목적에 두고 사용한다.
상기 도금 강판용 비 크롬 착색도료에서 상기 흰색 안료의 함량이 2중량% 미만이면 형성되는 착색 박막에서 효과적인 은폐가 나오지 않으며, 그 함량이 7중량%를 초과하면 사용되는 안료의 증가로 인해 형성되는 도료의 내수성이 저하되는 문 제점이 발생된다. 따라서, 상기 비 크롬 착색도료는 상기 흰색 안료를 2 내지 7중량% 포함하고, 바람직하게는 약 2 내지 5중량%를 포함한다.
상기 착색 안료는 은폐용 안료인 흰색 이외의 안료를 사용하여 형성되는 도막을 다양한 색상으로 착색을 하기 위해 사용된다. 상기 착색 안료의 예로서는 적색의 산화철 안료, 황색의 산화철 안료, 흑색의 산화철안료 및 코발트청 안료 등을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 특히, 상기 도료의 색상은 상기 착색 안료인 산화철의 주요 색상인 적색, 황색, 흑색과 코발트청을 적절히 조합하여 만들어 낼 수 있다.
상기 도금 강판용 비 크롬 착색도료에서 상기 착색 안료의 함량이 2중량% 미만이면 형성되는 차색도막에서 원하는 색상을 표현하기에 부족하고, 3중량%를 초과하면, 사용되는 안료의 증가로 인해 형성되는 도료의 내수성, 가공성 및 내화학성이 저하되는 문제점이 발생된다. 따라서, 상기 비 크롬 착색도료는 상기 착색 안료를 1 내지 3중량% 포함하고, 바람직하게는 약 1 내지 2중량%를 포함한다.
특히, 상기 흰색 안료 및 착색 안료는 전체 폴리우레탄 수지중의 일부를 이용하여 다이노밀 또는 링밀등의 분산기를 이용하여 입도(NS)기준으로 7 내지 12로 분산하여 사용할 수 있다.
상기 방청제로 비 크롬 화합물을 사용하는데, 일반적인 크롬 화합물의 대체재인 유기 티탄화합물을 사용한다. 상기 방청제의 예로서는 디-트리에탄올아민 티타네이트 나 디-아미노디메틸아민 티타네이트와 같은 유기알카놀아민티타네이트를 사용한다. 상기 도금 강판용 비 크롬 착색도료에서 상기 방청제의 함량이 1중량% 미만이면 형성되는 착색도막에서 원하는 내식성을 수득하기에 부족하다. 그 함량이 3중량%를 초과하면 초기 내수성 저하와 재료비 상승에 의한 경쟁력이 없게 되어 바람직하지 않다. 따라서, 상기 비 크롬 착색도료는 상기 방청제를 1 내지 3중량% 포함하고, 바람직하게는 약 1 내지 2중량%를 포함한다.
상기 물은 도금 강판용 비 크롬 착색도료의 점도 및 상기 우레탄 수지를 용해시키기 위한 용매로 사용된다. 즉, 상기 물은 형성되는 착색 도료가 최적의 작업성을 갖도록 하기 위한 것으로 그 사용량은 안료 및 폴리에스테르 수지에 따라 다르기 때문에 본 발명을 제한하는 요소가 아니다.
일 예료서, 본 발명의 비 크롬 착색도료를 웜 그레이(WARM GRAY) 색상을 갖도록 형성할 경우 상기 도료는 상기 폴리우레탄 수지 12 내지 25 중량%흰색 안료인 이산화티탄을 2 내지 4중량%, 황색의 산화철 안료를 0.5 내지 1중량%, 적색의 산화철 안료 0.1 내지 0.4중량% 및 흑색의 산화철 안료를 0.05 내지 0.2중량%, 방청제 1 내지 3중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 구성 성분을 포함하는 조성을 갖는 본 발명에 따른 비 크롬 착색도료는 기존의 크롬함유 에멀젼 처리제에 비하여 균일한 외관과 색상을 가지고 내식성, 내수성, 내약품성 등이 우수한 도막을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 방청제로 크롬을 사용하지 않기 때문에 환경 친화적이다.
비 크롬 착색도료를 이용한 착색 도막 형성
본 발명에 따른 도금 강판에 형성되는 비 크롬 착색도막은 상술한 조성을 갖 는 비 크롬 착색도료를 이용한 도장 공정으로 형성될 수 있다. 상기 비 크롬 착색도막의 형성 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 폴리우레탄 수지 12 내지 25 중량%, 흰색 안료 2 내지 7중량%, 착색 안료 1 내지 3중량%, 비 크롬 화합물인 방청제 1 내지 3 중량% 및 여분의 물을 포함하는 도금 강판용 비 크롬 착색도료를 마련한다.
일 예로서, 상기 도금 강판용 비 크롬 착색도료는 상기 흰색 안료 및 착색 안료를 다이노밀 또는 링밀 등의 분산기를 이용하여 입도(NS)기준으로 7 내지 12로 상기 전체 폴리우레탄 수지중의 일부에 분산시킨 이후에 나머의 폴리우레탄 수지와 방청제, 물을 혼합하여 제조할 수 있다. 상기 도금 강판용 비 크롬 착색도료 및 이를 구성하는 구성 성분들에 대한 상세한 설명은 위에서 설명한 바와 같기 때문에 중복을 피하기 위해 생략한다.
이어서, 상기 도금 강판용 비 크롬 착색도료를 도금 강판의 표면에 코팅한다. 상기 비 크롬 착색도료는 롤러를 이용한 도장, 붓을 이용한 도장 및 스프레이를 이용한 도장 방법을 이용하여 상기 도금 강판 상에 코팅할 수 있다. 이때, 형성되는 건도 도막의 두께가 약 1 내지 5㎛가 되도록 도장하는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 도금 강판용 비 크롬 착색도료가 코팅된 도금 강판을 건조시킨다. 이에 따라, 상기 도금 강판 상에는 균일한 색상을 같은 비 크롬 착색 도막이 형성된다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러 나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명은 하기 실시예에 의하여 한정되지 않고 다양하게 수정 및 변경될 수 있다. 하기 실시예에서 함량은 중량부를 의미한다.
비 크롬 착색 도료 제조
실시예 1
폴리우레탄 수지 200 중량부, 흰색 안료인 이산화티탄(듀폰사의 TIPURE)30중량부, 착색 안료인 황색의 산화철 7중량부, 적색의 산화철 2중량부, 측색의 산화철 1중량부, 비 크롬 화합물인 방청제 10 중량부 및 물 750중량부를 혼합하여 비 크롬 착색도료를 수득하였다.
실시예 2
폴리우레탄 수지 150 중량부, 흰색 안료인 이산화티탄 50중량부, 착색 안료인 코발트청 20중량부, 비 크롬 화합물인 방청제 20중량부 및 물 760중량부를 혼합하여 비 크롬 착색도료를 수득하였다.
비교예 1
폴리우레탄 수지 200 중량부, 흰색 안료인 이산화티탄(듀폰사의 TIPURE)30중량부, 착색 안료인 황색의 산화철 7중량부, 적색의 산화철 2중량부, 측색의 산화철 1중량부 및 물 760중량부를 혼합하여 비 크롬 착색도료를 수득하였다.
비교예 2
아크릭에멀젼 수지 200중량부, 착색 안료인 코발트청 20중량부, 비 크롬 화합물인 방청제 20중량부 및 물 760중량부를 혼합하여 비 크롬 착색도료를 수득하였다.
하기 표 1에는 실시예 1~2 및 비교예 1~2의 조성이 개시되어 있다.
[표 1] (단위: 중량부)
Figure 112007092970312-PAT00001
비 크롬 착색 도료의 물성평가
비 크롬 착색 도료들의 각각의 물성을 알아보기 위해 상기 표 1의 배합량으로 제조된 4종의 비 크롬 착색 도료를 각각 소지에 도포하여 도막을 형성한 형성된 각각의 도막 특성(내식성, 내약품성, 내온수성, 가공성)을 평가하는 시험을 수행하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 이때 사용되는 소지로는 아연 도금 강판을 사용하였고 형성되는 착색 도막의 두께는 2±1㎛이다.
[표 2]
Figure 112007092970312-PAT00002
표 2을 참조하면, 본 발명의 실시예 1 및 2의 비 크롬 착색 도료는 비교예의 비 크롬 착색 도료에 비해 내식성이 우수함을 알 수 있었다.
- 내식성 ; 도막이 형성된 소지를 80℃ 끓는 물에 침적시킨 후, 변화된 도막의 상태를 20일 경과 후 육안으로 판별함으로써 수행하였다.
-내 약품성 ; ASTM-D-1308(미국재료시험협회규격(American Society for Testing and Materials)에서 정한 가정용 화학약품에 대한 국제 기준)에 의해 측정하였다.
-내 온수성 ; 50℃의 끊은 물에 120시간 동안 침척 시켜 변색 없을 것을 육안으로 판별함으로서 수행하였다.
- 가공성 ; NCCA-II-19(National Coil Coaters Association에서 정한 "T" 밴드 시험법)에 의해 도막의 탈락 정도를 측정하였다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 도금 강판용 비 크롬 착색도료는 수계의 폴리우레탄 수지와 분산기에 의해 충분히 분산된 안료를 포함하고 있어 매우 균일한 입도와 색상을 갖는 동시에 내식성을 확보할 수 있다. 또한, 상기 비 크롬 착색도료는 유해물질인 크롬과 유기용제를 포함하고 있지 않아 안정성 및 환경오염 방지를 기대할 수 있다.

Claims (6)

  1. 폴리우레탄 수지 12 내지 25 중량%;
    흰색 안료 2 내지 7중량%;
    착색 안료 1 내지 3중량%;
    비 크롬 화합물인 방청제 1 내지 3 중량%; 및
    여분의 물을 포함하는 도금 강판용 비 크롬 착색도료.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 흰색 안료로 이산화티탄을 사용하고, 상기 방청제로 유기 티탄화합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 도금 강판용 비 크롬 착색도료.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 착색 안료는 적색의 산화철 안료, 황색의 산화철 안료, 흑색의 산화철안료 및 코발트청 안료로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 도금 강판용 비 크롬 착색도료.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 흰색 안료인 이산화티탄을 2 내지 4중량%, 황색의 산화철 안료를 0.5 내지 1중량%, 적색의 산화철 안료 0.1 내지 0.4중량 % 및 흑색의 산화철 안료를 0.05 내지 0.2중량% 사용하는 것을 특징으로 하는 도금 강판용 비 크롬 착색도료.
  5. 폴리우레탄 수지 12 내지 25 중량%, 흰색 안료 2 내지 7중량%, 착색 안료 1 내지 3중량%, 비 크롬 화합물인 방청제 1 내지 3 중량% 및 여분의 물을 포함하는 도금 강판용 비 크롬 착색도료를 마련하는 단계;
    상기 도금 강판용 비 크롬 착색도료를 도금 강판의 표면에 코팅하는 단계; 및
    상기 도금 강판용 비 크롬 착색도료가 코팅된 도금 강판을 건조시키는 단계를 포함하는 착색 도막 형성방법.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 흰색 안료 및 착색 안료가 분산기에 의해 입도 7 내지 12로 상기 폴리우레탄 수지 내에서 분산되는 것을 특징으로 하는 착색 도막 형성방법.
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