KR20090071162A - 강판 표면처리용 무기화합물이 인캡슐레이션된 자기보수성마이크로 캡슐, 그 캡슐 제조방법, 상기 마이크로 캡슐을포함하는 코팅 조성물 및 표면처리강판 - Google Patents

강판 표면처리용 무기화합물이 인캡슐레이션된 자기보수성마이크로 캡슐, 그 캡슐 제조방법, 상기 마이크로 캡슐을포함하는 코팅 조성물 및 표면처리강판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철, 아연, 아연도금강판 혹은 아연합금 도금강판 표면에 유기, 유/무기 수지 피막에 세륨 화합물을 평균입경 5㎛ 이하로 하는 마이크로 캡슐레이션 입자를 분산시킨 피막을 조성물로 하는 표면처리 강판제조방법 및 표면처리 강판에 관한 것이다. 보다 상세하게는 유기 혹은 유/무기 복합 수지 피막 조성물에 내식성과 자기보수성을 부여하기 위하여 무기화합물을 소수성과 친수성을 이용하여 캡슐 셀 내에 함유시키는 마이크로 크기의 자기보수 캡슐을 중합법으로 제조하고 유기 수지에 캡슐을 분산시킴으로써 외부 충격시 마이크로 캡슐이 터지면서 무기화합물이 흘러나와 충격으로 노출된 강판의 표면에 무기화합물을 형성하여 내식성과 자기보수성을 제공하는 기술에 관한 것이다.
마이크로 캡슐레이션, 전기아연도금, 내식성, 자기보수성, 세륨화합물, 마그네슘화합물

Description

강판 표면처리용 무기화합물이 인캡슐레이션된 자기보수성 마이크로 캡슐, 그 캡슐 제조방법, 상기 마이크로 캡슐을 포함하는 코팅 조성물 및 표면처리강판{Self healing microcapsule with inorganic compound encapsulation for surface treating steel sheet, method for producing thereof, coating composition comprising the micro capsule and surface treated steel sheet using the composition}
본 발명은 강판의 표면처리 조성물, 이로부터 표면처리된 강판에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 피막 손상부위에서 자기 보수성을 나타내는 마이크로 캡슐, 상기 마이크로 캡슐 제조방법 및 이를 포함하는 표면처리 조성물, 그리고 그 조성물로부터 표면처리된 강판에 관한 것이다.
기존의 표면처리 조성물은 유기 수지계(에폭시, 알키드) 혹은 실란을 커플링제로 하는 유/무기 복합수지계로 구성되며 조성물의 두께는 통상 10㎛ 이하이다. 이러한 표면처리 조성물은 외부의 부식인자(습기, 산소, 오염이온)로부터 소지금속을 차폐시켜 소지금속의 내식성을 향상시키는 역할을 하였으며 산업적으로도 많이 이용되고 있다.
이러한 표면처리 조성물은 운송 혹은 작업도중 외부의 충격에 의해 조성물이 손상되는 경우가 많으며, 조성물이 손상된 부위에서는 소지금속이 노출되어 부식이 진행된다. 기존의 방법은 크로메이트를 주성분으로 하는 표면처리 조성물을 형성함으로써, 내식성도 향상하고, 노출된 소지금속부위를 크로메이트 화합물로 피착시키는 소위 자기보수(self-healing) 효과를 부여하는 방법을 제공하여 왔다.
그러나 크로메이트 처리 방법은 환경규제가 강화 되면서 더 이상 사용할 수 없는 기술이 되었고, 소지 금속을 보호하기 위한 표면처리 조성물을 제공하는 방법으로 유기 수지를 피복하는 방법, 바나듐, 망간, 지르코늄 화합물 등을 유기수지와 혼합하는 피막을 제공하는 유/무기 복합 수지 피막 강판제조 방법 등이 활용되고 있다.
이러한 기술들은 외부부식인자로부터 소지금속을 차폐시켜 내식성을 확보하는 방법을 제공하나, 조성물이 외부손상에 의해 파손된 경우, 노출 소지금속의 부식을 억제하는 소위 자기보수 효과를 제공하지 못하는 단점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 마이크로 인캡슐레이션에 의해 자기보수 효과를 제공하는 연구가 시작되었다.
마이크로 캡슐 내에 봉입된 활성화학물질의 재료내부에서의 방출을 통한 자기보수 개념은 Dry(C. Dry, Comp. Struct., Vol.35, 263(1996))에 의하여 90년대 초에 처음으로 제안되었다. 또한, 미경화 고분자물질을 봉입한 고분자 마이크로 캡슐을 바탕으로 하는 자기 보수형 복합재료에 대한 연구는 일리노이드 대학의 White 그룹에서 시작되어 스티렌, 디비닐벤젠, 폴리스티렌 등의 혼합물을 캡슐화하는 기 술을 이용한 폴리에스터 수지의 보수 연구를 행하였다[E.P. Wang, J. Polym. Sci.: Part B. Vol.32, 1217(1994)].
화이트 교수(S. R. White, N. R. Sottos, P. H. Geubelle, J. S. Moore, M. R. Kessler, S. R. Sriram, E. N. Brown, S. Viswanathan, Nature 2001, 409, 794-797.)는 고분자 경화제와 수지성분을 캡슐에 담아 고분자 플라스틱에 분산시킴으로써, 외부 충격시 경화제와 수지성분이 새로운 피막을 형성하는 마이크로 인캡슐레이션 자기보수 방법을 발표했다.
대한민국 특허출원 제2002-0086506호에서는 주로, 아크릴계, PVA계 쉘에 코어물질로 에폭시 수지와 경화제를 각각 마이크로 캡슐화하여 자기보수 특성을 갖은 기술이 출원되었다. 이러한 수지와 경화제를 마이크로 캡슐에 도입하는 경우는 액상의 수지와 경화제로 구성되는 코어물질들이 장시간 사용되는 경우, 쉘 밖으로 용액 또는 저분자량의 코어물질이 휘발되어 일정 기간 경과 후 액상의 수지와 경화제가 유동성을 잃게 되어, 외부 충격이나 피막 손상시에 자기 보수성이 발현되지 못하거나 현저히 감소되는 단점이 지적되었다.
일본특허공개 제2007-237460호에는 수평균 분자량이 1000-100000인 수용성 산성 수지와 평균 입경이 5마이크로미터 이하의 다공질 미립자에 폴리페놀 화합물이 내포되는 미소캡슐을 함유하는 수지도장강판이 개시되어 있다. 그러나, 상기 문헌에서는 마이크로 캡슐 내에 폴리페놀의 유기물을 포함하는 것으로서, 본 발명과는 구성을 달리하는 것이고, 캡슐 내의 폴리페놀 수지가 상처부위를 유동하여 자기보수성을 나타내나 충분한 유동성 확보가 곤란할 수 있다.
이외에, 크로메이트와 유사한 성능을 갖는 무기 화합물계(몰리브데늄, 티탄, 텅스텐)를 마이크로 인캡슐레이션 방법으로 응용하여 표면처리 조성물에 적용하려는 많은 시도가 있어 왔으나, 현재까지 무기화합물의 불안정성과 불충분한 자기보수 효과 등으로 인해 공업적으로 적용되고 있지 못한 상태이다. 특히 무기화합물을 마이크로 캡슐에 분산 저장하는 방법과 가장 효과적인 무기화합물을 선정하는 것이 기술적 난제로 남아있다.
본 발명은 무기화합물을 표면처리피막에 인캡슐레이션 방식으로 분산시켜 표면처리피막이 외부충격에 의하여 파손시 인캡슐레이션된 무기화합물이 용출되어 파손으로 노출된 소지금속부분에 무기염화합물을 생성하여 자기보수 효과를 제공하고, 내식성이 우수한 표면처리 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서,
제1 견지로서, 강판의 표면처리에 사용되는 자기 보수성 표면처리 조성물에 포함되는 것으로서, 고분자 쉘 내부에 코어 물질로서 무기화합물을 포함하되, 상기 무기화합물은 세륨, 마그네슘, 바나듐, 지르코늄, 란탄, 코발트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 마이크로 캡슐,
제2 견지로서, 상기 쉘은 아크릴계, 에폭시계, 우레탄계, 우레아-포름알데히드, 폴리비닐알코올, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 생체형 고분자, 폴리머 브러쉬 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 화합물인 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐,
제3 견지로서, 상기 마이크로 캡슐은 0.1-50마이크로미터의 사이즈를 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐,
제4 견지로서, 마이셀 구조를 갖는 분산안정제를 사용하여 무기화합물의 코어 구성물질을 미디어 용액상에 안정된 작은 방울 형태로 분산시키는 단계;
액체상의 저분자량의 쉘 구성물질을 미디어 용액상에 투입하는 단계; 및
상기 저분자량의 쉘 구성물질이 성장하여 마이크로 캡슐을 형성하는 단계;
을 포함하는 마이크로 캡슐 제조방법,
제5 견지로서, 상기 분산안정제는 폴리비닐알코올, 아카시아 파우더, 친수성-소수성 공중합체 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐 제조방법,
제6 견지로서, 상기 코어물질은 세륨, 마그네슘, 바나듐, 지르코늄, 란탄, 코발트 또는 이들의 혼합물인 무기화합물인 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐 제조방법,
제7 견지로서, 상기 미디어 용액은 클로로포름 또는 알킬아세테이트인 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐 제조방법,
제8 견지로서, 상기 쉘 구성물질은 아크릴계, 에폭시계, 우레탄계, 우레아-포름알데히드, 폴리비닐알코올, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 생체형 고분자, 폴리머 브러쉬 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐 제조방법,
제9 견지로서, 상기 마이크로 캡슐 형성단계에서 쉘 구성물질의 성장은 경화제를 사용하되, 상기 경화제는 아민계, 아마이드계, 이소시아나이트계, 글리콜계, 알코올계 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐 제조방법,
제10 견지로서, 상기 마이크로 캡슐 형성단계는 상기 경화제를 사용하여 50-100℃의 온도에서 기계적 교반장치로 교반하는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐 제조방법,
제11 견지로서, 상기 교반속도는 200-3500rpm인 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐 제조방법,
제12 견지로서, 상기 형성된 마이크로 캡슐을 용액상으로부터 분리하여 파우더 형태의 캡슐로 정제하는 단계를 추가로 포함하는 마이크로 캡슐 제조방법,
제13 견지로서, 상기 마이크로 캡슐이 에폭시 수지, 실란 수지, 알키드 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 또는 폴리에틸렌-아크릴레이트 수지의 유성 또는 수성 타입의 유기수지에 분산되어 있는 자기 보수성 표면처리 수지 조성물,
제14 견지로서, 상기 자기 보수성 표면처리 수지 조성물이 롤코팅, 스프레이 코팅 또는 침지 후 코팅방법으로 금속표면에 코팅되어 두께 10-100마이크로미터의 건조피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표면처리강판이 제공된다.
본 발명에 따른 마이크로 캡슐을 포함하는 표면처리 조성물을 사용하여 강판을 표면처리함으로써 외부충격에도 우수한 자기보수성에 의해 내식성이 우수하다.
이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 자기 보수성 표면처리 조성물이 피복된 강판으로서, 자기 보수의 개념을 나타내는 개략 도면이며, 도 2는 본 발명의 마이크로 캡슐을 나타내는 개략적 모식도이다. 도면에서 1은 마이크로 캡슐, 2는 쉘, 3은 무기화합물의 코어물질, 4는 유기수지, 5는 강판, 6은 자기 보수성 수지 피막이고, 7은 표면처리강판을 나타낸다.
본 발명은 자기보수성이 우수한 마이크로 캡슐을 포함하는 표면처리 조성물이 제공된다.
상기 마이크로 캡슐은 도 2에 도시된 바와 같이, 쉘 부위 및 쉘 내부의 코어물질로 구성된다.
본 발명의 자기보수성 마이크로 캡슐 제조에는 코어물질을 분산안정제를 사용하여 미디어 용액 상에 안정된 작은 방울 형태로 분산시키는 과정을 포함한다. 상기 코어물질은 무기화합물을 포함하는 용액으로 이루어진다. 상기 용액은 상기 미디어 용액과는 다른 성질을 갖는 것으로서, 예를 들어, 미디어 용액이 친수성이면 코어부분의 용액은 소수성을 갖는 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 코어부분의 용액은 무기화합물을 녹일 수 있는 것이어야 한다.
상기 코어물질의 무기화합물은 세륨, 마그네슘, 바나듐, 지르코늄, 란탄 또는 코발트일 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 이들을 혼합하여 사용할 수 있다.
또 상기 무기화합물은 미디어 용액에 분산되어 있다. 상기 미디어 용액은 시클로헥사논, 에틸아세테이트, 클로로포름, 클로로벤젠 등을 들 수 있다.
상기 분산안정제는 친수성기와 소수성기를 갖는 양쪽성 구조의 마이셀 구조를 갖는 것을 사용할 수 있다. 이러한 마이셀 구조를 갖는 분산 안정제로는, 예를 들면, 폴리비닐알코올, 아카시아 파우더(검아라빅), 친수성-소수성 공중합체를 들 수 있으며, 상기 친수성-소수성 공중합체는 폴리에틸렌옥사이드/폴리프로필렌옥사이드, 에틸렌말레익 안하이드라이드 등을 들 수 있다.
본 발명의 자기보수성 마이크로 캡슐 제조에는 액체상의 저분자량의 쉘 구성 물질을 상기 미디어 용액상에 투입하는 단계를 포함한다.
상기 쉘 구성물질은 저분자량 또는 미세 나노단층구조를 갖는 것이 바람직하다. 상기 분자량은 이로서 한정하는 것은 아니지만, 500 내지 3000정도인 것을 사용할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 자기보수성 마이크로 캡슐 제조방법은 상기 저분자량의 쉘 구성물질을 성장시켜 코어물질을 내부에 포함하는 자기보수성 마이크로 캡슐을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 쉘은 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 우레아-포름알데히드, 폴리비닐알코올, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 생체형 고분자, 폴리머 브러쉬 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 화합물일 수 있다.
상기 저분자량의 쉘 구성물질의 성장은, 경화제를 사용하여 행할 수 있으며, 이때 사용될 수 있는 경화제로는 아민 화합물, 아마이드 화합물, 이소시아나이트 화합물, 에틸렌 글리콜 등의 글리콜 화합물 및 알코올 화합물을 들 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 경화제는 쉘 구성물질에 따라 사용되는 경화제를 달리할 수 있다. 예를 들면, 쉘 구성물질이 우레탄 수지인 경우에는 에틸렌글리콜 등의 글리콜 화합물 등을 사용할 수 있으며, 에폭시 수지의 경우에는 아민화합물, 이소시아나이트 화합물 등을 사용할 수 있으며, 우레아의 경우에는 포름알데히드 등을 경화제로 사용할 수 있다.
또, 상기 쉘 내부에 포함되는 코어물질은 상기 무기화합물 및 미디어 용액을 포함하는 혼합용액이다.
나아가, 상기 마이크로 캡슐 형성단계에 있어서는, 상기 경화제를 사용하여 50-100℃의 온도에서 기계적 교반장치로 교반할 수 있다. 이때, 교반속도를 적절하게 제어함으로써 캡슐의 크기를 조절할 수 있다. 교반속도로는 200-35000rpm의 범위로 교반하는 것이 바람직하다. 상기 범위의 교반속도를 갖는 경우에 0.1 내지 50마이크로미터의 사이즈를 갖는 마이크로 캡슐을 얻을 수 있으며, 보다 늦은 교반속도에서는 캡슐의 사이즈가 증대하게 되며, 보다 빠른 교반속도에서는 캡슐 사이즈가 미세하게 된다. 상기 마이크로 캡슐의 사이즈가 0.1마이크로미터 미만이면, 스크래치나 칼과 같은 날카로운 흠집이 있는 경우에는 마이크로 캡슐이 터지지 않아 자기보수효과를 얻을 수 없으며, 50마이크로미터를 초과하면 피막의 두께를 증대해야 하는 문제가 있어 바람직하지 않다.
나아가, 상기 형성된 자기보수성 마이크로 캡슐을 상기 미디어 용액상에서 분리하여 파우더 형태의 캡슐로 정제하는 과정을 포함한다.
상기 본 발명의 자기 보수성 표면처리 조성물에 포함되는 마이크로 캡슐 제조는 상기와 같은 단계를 거쳐 제조할 수 있으며, 여하한 마이크로 캡슐 제조방법을 통해 여러 조건을 제어함으로써 얻을 수 있으나, 에멀젼 중합법 또는 계면중합법에 의해 제조하는 것이 바람직하다.
즉, 메틸메타아크릴레이트의 직접 중합법에 의한 마이크로 캡슐화, PVA 가교에 의한 마이크로 캡슐화, 디애시드와 폴리올을 이용한 마이크로 캡슐화, 오일/물 에멀젼을 이용한 마이크로 캡슐화, 에폭시 표면 경화를 이용한 마이크로 캡슐화, 계면 축중합법을 이용한 폴리우레탄 제조법 등의 다양한 기법을 통하여 마이크로 캡슐을 얻을 수 있을 것이다.
그러나, 가장 효과적인 마이크로 캡슐화 방법으로는 상기 에멀젼 중합법 및 계면 중합법을 통해 마이크로 캡슐을 형성하는 것이다.
상기와 같은 방법에 의해 표면처리 조성물에 포함되어 본 발명의 자기보수성을 나타내는 마이크로 캡슐을 얻을 수 있다. 이러한 마이크로 캡슐은 에폭시계, 실란계, 알키드계, 아크릴계, 우레탄계, 또는 폴리에틸렌-아크릴레이트의 유성 또는 수성 타입의 유기수지에 분산되어 유기 또는 유기/무기 복합수지의 표면처리 조성물을 형성할 수 있다.
상기 표면처리 조성물을 롤코팅, 스프레이 코팅, 또는 침지 후 코팅법 등의 통상적인 표면처리법으로 금속의 표면에 코팅함으로써 자기 보수성을 갖는 표면처리강판을 제조할 수 있다. 금속 표면의 표면처리피막은 10-100마이크로 미터의 건조 피막 두께를 갖도록 코팅할 수 있다.
본 발명의 자기 보수성 마이크로 캡슐을 포함하는 표면처리제로 처리된 강판은 외부 충격시 마이크로 캡슐이 터지면서 코어물질인 무기화합물이 외부로 흘러나와 충격으로 노출된 강판 표면에 새로운 피막을 형성함으로써 자기 보수 효과를 제공한다.
본 발명은 세륨화합물과 마그네슘화합물 등의 무기화합물을 클롤로벤젠 또는 알킬아세테이트류 등의 미디어 용액에 용해시켜 상기한 본 발명의 방법으로 자기보수성 마이크로 캡슐을 제조하면, 마이크로 캡슐 코어 부분의 세륨은 3가의 이온, 마그네시윰은 2가의 이온 등과 같이 이온화 상태로 존재한다.
이때, 상기 3가의 세륨 이온은 금속과 쉽게 반응하여 세륨-금속화합물을 형성하고, 이때 세륨-금속화합물의 최외각 표면에는 세륨옥사이드를 주성분으로 하는 최외각층과 세륨하이드록사이드를 주성분으로 하는 세륨-금속화합물이 형성되는데, 이러한 세륨-금속화합물이 자기보수 효과(손상된 금속표면에 피막형성)를 형성하게 된다.
마그네슘을 셀에 도입할 경우 2가의 마그네슘이온은 특히 소지 금속이 아연일 경우 아연의 부식속도를 억제하는 효과를 나타내며, 마그네슘-금속 화합물을 형성함으로써 자기보수 효과를 제공한다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시태양을 나타내는 것으로서, 이로 인해 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니다.
실시예
우레탄 프리폴리머의 제조
시클로헥산 1mol에 대해 0.09mol의 톨루엔디이소시아네이트(TDI)를 첨가하고 교반하여 80℃에서 녹인 후, 여기에 0.04mol의 부탄디올을 분당 5㎖ 미만으로 서서히 적하하면서 24시간 반응시켜 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하였다.
마이크로 캡슐의 제조
실시예 1
세륨나이트레이트를 클로로벤젠에 3% 농도로 잘 녹인 후, 상기 제조된 폴리우레탄 프리폴리머 용액에 첨가하였다.
분산안정제(suspending agent)로서 폴리비닐알코올 1중량%과 우레탄 계면중합반응에서 체인익스텐더로 사용되는 에틸렌글리콜, 폴리글리콜, 디아민을 각각 0.5mol, 0.03mol, 0.01mol을 1L의 증류수에 넣고 잘 교반하면서 상기 폴리우레탄 프리폴리머를 여기에 방울방울 적하하여 마이크로 캡슐을 제조하였다. 이때 적하 속도를 분당 10ml로 하고, 교반속도를 900rpm으로 하여 마이크로 캡슐의 크기를 2-7마이크로미터로 제어하였다.
실시예 2
수산화마그네슘염을 알킬아세테이트에 3% 농도로 잘 녹인 후, 상기 제조된 폴리우레탄 프리폴리머 용액에 첨가하였다.
분산안정제(suspending agent)로서 폴리비닐알코올 1중량%과 우레탄 계면중합반응에서 체인익스텐더로 사용되는 에틸렌글리콜, 폴리글리콜, 디아민을 각각 0.5mol, 0.03mol, 0.01mol을 1L의 증류수에 넣고 잘 교반하면서 상기 폴리우레탄 프리폴리머를 여기에 방울방울 적하하여 마이크로 캡슐을 제조하였다. 이때 적하속도를 분당 10ml로 하고, 교반속도를 900rpm으로 하여 마이크로 캡슐의 크기를 2-7마이크로미터로 제어하였다.
자기 보수성 표면처리강판의 제조
비교예 1
탈지 처리된 전기아연도금 강판(0.8×80×750mm)에 에폭시 수지의 표면처리 조성물을 롤코팅 방식으로 10마이크로미터 두께로 도포한 후 건조하여 표면처리 강판을 제조하였다.
실시예 3
탈지 처리된 전기아연도금 강판(0.8×80×750mm)에 상기 실시예 1에서 얻은 코어물질이 세륨화합물인 마이크로 캡슐을 에폭시 수지의 표면처리 조성물에 첨가 분산하여 롤코팅 방식으로 10마이크로미터 두께로 도포한 후 건조하여 표면처리 강판을 제조하였다.
실시예 4
탈지 처리된 전기아연도금 강판(0.8×80×750mm)에 상기 실시예 2에서 얻은 코어물질이 마그네슘 화합물인 마이크로 캡슐을 에폭시 수지의 표면처리 조성물에 첨가 분산하여 롤코팅 방식으로 10마이크로미터 두께로 도포한 후 건조하여 표면처리 강판을 제조하였다.
자기보수성 및 내식성 평가
비교예 1, 실시예 3 및 4에서 제조한 표면처리강판에 대한 내식성과 자기보수 효과를 측정하였다.
내식성은 ASTM B117의 염수분무 조건으로 실험하였으며, 자기 보수 효과를 확인하기 위하여 각 시편을 칼집을 낸 후 0.1N 염화나트륨 수용액에 12시간 침지시켜 칼집낸 부분의 백청발생 정도를 관찰 하였다.
칼집낸 부분(손상부)에서 캡슐에 보관된 세륨 3가(실시예 3) 혹은 마그네슘 2가(실시예 4) 이온이 마이크로 캡슐이 파손되면서 흘러나와 아연도금강판 표면과 반응하여 세륨-금속화합물 또는 마그네슘-금속화합물을 형성하면 손상된 부분의 백청 발생이 억제 될 것인바, 이는 자기보수 효과가 있음을 입증하는 것으로 판단한 다.
구 분 내식성 (백청발생시간) 자기보수성 (백청발생여부)
비교예 1 48 발생
실시예 3 72 미발생
실시예 4 60 미발생
상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 3 및 실시예 4는 비교예 1에 비하여 내식성이 우수하다. 이는 분산된 자기보수캡슐이 외부부식인자의 침투 경로를 확장시켰기 때문인 것으로 판단된다.
또한, 칼집낸 시편을 0.1N 염화나트륨 용액에서 12 시간 침지한 결과, 비교예 1은 손상부에서 백청(아연부식물)이 발생되어 자기보수 효과가 없는 반면, 실시예 3 및 실시예 4에서는 백청 발생이 관찰되지 않았다. 이는 자기보수 캡슐내의 세륨과 마그네슘이온이 칼집에 의해 파손되면서 손상부로 흘러나가 아연과 반응하여 보호피막을 형성하였기 때문인 것으로 판단된다.
[도 1] 본 발명의 자기보수 표면처리 조성물이 피복된 강판으로서, 자기 보수의 개념을 나타내는 개략 도면이다.
[도 2] 본 발명의 마이크로 캡슐의 개략적 모식도를 나타낸다.
[도면의 주요부에 대한 설명]
1…… 마이크로 캡슐 2…… 쉘
3…… 무기화합물의 코어물질 4…… 유기수지
5…… 강판 6…… 자기 보수성 수지 피막
7…… 표면처리강판

Claims (16)

  1. 강판의 표면처리에 사용되는 자기 보수성 표면처리 조성물에 포함되는 것으로서, 고분자 쉘 내부에 코어 물질로서 무기화합물을 포함하되, 상기 무기화합물은 세륨, 마그네슘, 바나듐, 지르코늄, 란탄, 코발트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것임을 특징으로 하는 마이크로 캡슐.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 쉘은 아크릴계, 에폭시계, 우레탄계, 우레아-포름알데히드, 폴리비닐알코올, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 생체형 고분자, 폴리머 브러쉬 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나의 화합물인 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 마이크로 캡슐은 0.1-50마이크로미터의 사이즈를 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐.
  4. 마이셀 구조를 갖는 분산안정제를 사용하여 무기화합물의 코어 구성물질을 미디어 용액상에 안정된 작은 방울 형태로 분산시키는 단계;
    액체상의 저분자량의 쉘 구성물질을 미디어 용액상에 투입하는 단계; 및
    상기 저분자량의 쉘 구성물질이 성장하여 마이크로 캡슐을 형성하는 단계;
    을 포함하는 마이크로 캡슐 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 분산안정제는 폴리비닐알코올, 아카시아 파우더, 친수성-소수성 공중합체 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐 제조방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 코어물질은 세륨, 마그네슘, 바나듐, 지르코늄, 란탄, 코발트 또는 이들의 혼합물인 무기화합물인 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐 제조방법.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 미디어 용액은 클로로포름 또는 알킬아세테이트인 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐 제조방법.
  8. 제 4항에 있어서, 상기 쉘 구성물질은 아크릴계, 에폭시계, 우레탄계, 우레아-포름알데히드, 폴리비닐알코올, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 생체형 고분자, 폴리머 브러쉬 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐 제조방법.
  9. 제 4항에 있어서, 상기 마이크로 캡슐 형성단계에서 쉘 구성물질의 성장은 경화제를 사용하되, 상기 경화제는 아민계, 아마이드계, 이소시아나이트계, 글리콜계, 알코올계 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐 제조방법.
  10. 제 5항에 있어서, 상기 마이크로 캡슐 형성단계는 상기 경화제를 사용하여 50-100℃의 온도에서 기계적 교반장치로 교반하는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 교반속도는 200-3500rpm인 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐 제조방법.
  12. 제 4항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 형성된 마이크로 캡슐을 용액상으로부터 분리하여 파우더 형태의 캡슐로 정제하는 단계를 추가로 포함하는 마이크로 캡슐 제조방법.
  13. 제 1항 또는 제 2항의 마이크로 캡슐이 에폭시 수지, 실란 수지, 알키드 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 또는 폴리에틸렌-아크릴레이트 수지의 유성 또는 수성 타입의 유기수지에 분산되어 있는 자기 보수성 표면처리 수지 조성물.
  14. 제 3항의 마이크로 캡슐이 에폭시 수지, 실란 수지, 알키드 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 또는 폴리에틸렌-아크릴레이트 수지의 유성 또는 수성 타입의 유기수지에 분산되어 있는 자기보수성 표면처리 수지조성물.
  15. 제 13항의 자기 보수성 표면처리 수지 조성물이 롤코팅, 스프레이 코팅 또는 침지 후 코팅방법으로 금속표면에 코팅되어 두께 10-100마이크로미터의 건조피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표면처리강판.
  16. 제 14항의 자기 보수성 표면처리 수지조성물이 롤코팅, 스프레이 코팅 또는 침지 후 코팅방법으로 금속표면에 코팅되어 두께 10-100마이크로미터의 건조피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표면처리강판.
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