KR20120128771A - 금속표면처리용 공중합 수지, 이를 포함하는 금속표면처리용 조성물 및 이를 이용한 아연계 도금강판 - Google Patents

금속표면처리용 공중합 수지, 이를 포함하는 금속표면처리용 조성물 및 이를 이용한 아연계 도금강판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속표면처리용 공중합 수지, 이를 포함하는 조성물 및 이를 이용한 아연계 도금강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에틸렌-아크릴산 공중합체를 아민으로 중화시킨 수분산 에틸렌-아크릴산 공중합 수지에 에폭시계 실란화합물을 반응시켜 금속 소재에 대한 밀착성이 개선되어 낮은 부착량으로도 우수한 내식성을 나타내는 금속표면처리용 공중합 수지, 이를 포함하는 금속표면처리용 조성물 및 이를 이용한 아연계 도금강판에 관한 것이다.

Description

금속표면처리용 공중합 수지, 이를 포함하는 금속표면처리용 조성물 및 이를 이용한 아연계 도금강판{COPOLYMER RESIN FOR METAL SURFACE TREATMENT, COMPOSITION COMPRISING THE COPOLYMER RESIN AND ZINC-BASED METAL PLATED STEEL SHEETS USING THE SAME}
본 발명은 금속표면처리용 공중합 수지, 이를 포함하는 금속표면처리용 조성물 및 이를 이용한 아연계 도금강판에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 에틸렌-아크릴산 공중합체를 아민으로 중화시킨 수분산 에틸렌-아크릴산 공중합 수지에 에폭시계 실란화합물을 반응시켜 금속 소재에 대한 밀착성이 개선되어 낮은 부착량으로도 우수한 내식성을 나타내는 금속표면처리용 공중합 수지, 이를 포함하는 금속표면처리용 조성물 및 이를 이용한 아연계 도금강판에 관한 것이다.
일반적으로 아연계 도금강판은 4 내지 76중량%의 알루미늄 이외에 나머지 대부분의 성분이 아연으로 구성되고, 미량의 규소, 마그네슘 등의 성분이 첨가된 합금으로 도금한 강판이며, 상기 아연계 도금강판은 건재용, 가전용 등 다양한 용도로 사용되고 있다. 이때 상기 아연계 도금강판을 유통 또는 보관하는 중에 녹의 발생을 방지하고 도금 표면을 보호하기 위하여 아연계 도금강판을 유기 또는 무기피막 표면처리 후, 코일(Coil) 상태로 출하하고, 수요자는 상기 표면처리된 강판을 그대로 또는 가공유를 도포한 후 가공하여 최종목적에 맞추어 사용하고 있다.
상기 유기피막 표면처리의 경우 다양한 용도와 수요자의 요구에 맞춰 내식성, 통전성, 내알칼리성, 내흑변성 등의 물성이 우수한 제품에 대한 연구가 진행되고 있으며 현재 가전용은 통전성, 건재용은 내식성에 초점을 맞춰 개발되고 있다.
종래의 유기피막 표면처리의 경우 통전성을 만족시키기 위해서 피막의 부착량을 낮추었지만 부착량을 낮추면 내식성이 저하되는 문제점이 발생되므로, 아직까지 낮은 부착량으로도 건재용으로 사용할 수 있을 정도의 내식성을 가지는 유기피막 표면처리 조성물에 대해서는 개발이 미진하다.
본 발명의 목적은 에틸렌-아크릴산 공중합체를 아민으로 중화시킨 수분산 에틸렌-아크릴산 공중합 수지에 에폭시계 실란화합물을 반응시킴으로써, 금속 소재에 대한 밀착성이 개선된 금속표면처리용 공중합 수지를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 금속표면처리용 공중합 수지가 포함됨으로써, 금속 소재에 대한 도장밀착성이 개선되어 낮은 부착량으로도 우수한 내식성을 나타내며, 금속 소재의 내식성, 내산성, 내알칼리성, 내용제성을 향상시키는 금속표면처리용 조성물을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 에틸렌-아크릴산 공중합체를 아민으로 중화시킨 수분산 에틸렌-아크릴산 공중합 수지에, 에폭시계 실란화합물을 반응시켜 제조되며, 상기 에폭시계 실란화합물이 에틸렌-아크릴산 공중합 수지에 포함되는 카르복실기 1몰에 대하여 0.03 내지 0.15몰로 포함된 금속표면처리용 공중합 수지를 제공한다.
또한, 본 발명은 조성물에 포함된 고형분 총 중량에 대하여, 수분산 폴리우레탄 수지 10 내지 80중량%, 상기 금속표면처리용 공중합 수지 10 내지 70중량%, 실리카 화합물 0.5 내지 30중량%, 실란 커플링제 0.3 내지 5중량%, 왁스 0.5 내지 5중량% 및 유기금속 착화합물 2 내지 10중량%가 포함되고, 상기 고형분 14 내지 25중량% 및 물 잔량을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속표면처리용 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 금속표면처리용 조성물로 형성된 도막을 포함하는 아연계 도금강판을 제공한다.
본 발명의 금속표면처리용 공중합 수지는 에틸렌-아크릴산 공중합체를 아민으로 중화시킨 수분산 에틸렌-아크릴산 공중합 수지에, 에폭시계 실란화합물을 반응시킴으로써 금속 소재에 대한 밀착성이 크게 향상되어 금속의 표면처리에 유용하게 사용된다.
또한, 본 발명의 금속표면처리용 조성물은 상기 금속표면처리용 공중합 수지가 포함됨으로써 금속 소재에 대한 도장밀착성이 개선되어 낮은 부착량으로도 내식성을 향상시키며, 금속 소재의 내식성, 내산성, 내알칼리성 및 내용제성을 향상시킨다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.
본 발명은 에틸렌-아크릴산 공중합체를 아민으로 중화시킨 수분산 에틸렌-아크릴산 공중합 수지에, 에폭시계 실란화합물을 반응시켜 제조되며, 상기 에폭시계 실란화합물이 에틸렌-아크릴산 공중합 수지가 가지는 카르복실기 1몰에 대하여 0.03 내지 0.15몰로 포함된 금속표면처리용 공중합 수지에 관한 것이다.
상기 에틸렌-아크릴산 공중합체는 에틸렌과 아크릴산의 라디칼 중합에 의해 얻어진 공중합체로서, 상기 에틸렌-아크릴산 공중합체 전체 중량에 대하여 아크릴산이 10 내지 40중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 아크릴산이 15 내지 25중량%로 포함되는 것이 좋다. 이때, 상기 아크릴산이 10중량% 미만일 경우 친수성기가 부족하여 수분산이 어렵고, 40중량%를 초과할 경우 내수성이 떨어져 내식성과 내알칼리성이 저하되는 문제점이 있다.
나아가 상기 에틸렌-아크릴산 공중합체는 아민으로 중화되어 에멀젼화 된다. 상기 아민은 끓는점이 100℃ 이하인 것이 바람직하며, 상기 끓는점이 100℃를 초과하면 도막을 건조시킬 때 상기 아민이 강판에 잔존하기 쉽고, 도막의 친수성이 증가하므로 내식성이 저하되는 문제점이 있다.
구체적으로 3급 아민으로서 트리에틸아민(triethylamine), N,N-디부틸아민(N,N-dibutylamine), N,N-디메틸아릴아민(dimethylallylamine), N-메틸피롤리딘(N-methylpyrrolidine), 테트라메틸디아미노메탄(tetramethyldiaminomethane), 트리메틸아민(trimethylamine) 등을 들 수 있으며, 2급 아민으로는 N-메틸아민(N-methylamine), 디이소프로필아민(diisopropylamine), 디에틸아민(diethylamine) 등을 들 수 있고, 1급 아민으로는 프로필아민(propylamine), t-부틸아민(t-butylamine), sec-부틸아민(sec-butylamine), 이소부틸아민(isobutylamine), 1,2-디부틸프로필아민(1,2-dibutylpropylamine), 3-펜틸아민(3-pentylamine) 등을 들 수 있다. 상기 아민은 1종 단독 또는 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있으며, 보다 바람직하게는 트리에틸아민(triethylamine)이 사용된다.
상기 아민의 함량은 에틸렌-아크릴산 공중합체에 포함되는 카르복실기 1몰에 대하여 0.2 내지 1몰로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.5 내지 0.8몰로 포함된다. 이때, 상기 아민의 양이 0.2몰 미만이면 상기 에틸렌-아크릴산 공중합체가 물에 완전히 녹지 않아 에멀젼화가 되지 않고, 아민의 양이 1몰을 초과하면 에멀젼의 점도가 높아져 겔(gel)화가 될 수 있기 때문에 바람직하지 않다.
상기 금속표면처리용 공중합 수지는 에틸렌-아크릴산 공중합 수지를 수용화하는 단계에서 분자 내에 실란기를 도입함으로써 내식성과 소재밀착성이 향상된다. 즉, 상기 실란기를 도입하기 위하여 에폭시계 실란화합물을 첨가하고 에틸렌-아크릴산 공중합 수지 내의 카르복실기와 반응시킨다. 실란기를 도입하는 반응의 일례는 하기의 반응식 1과 같다.
[반응식]
Figure pat00001
상기 에폭시계 실란화합물은 분자 내에 에폭시기를 가지는 실란화합물이면 특별히 한정되지 않으며 바람직하게는 γ-글리시독시프로필 트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필 트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸 디에톡시실란, γ-글리시딜옥시프로필 트리메톡시실란, 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸 트리메톡시실란 등을 들 수 있으며, 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
상기 에폭시계 실란화합물의 함량은 에틸렌-아크릴산 공중합 수지에 포함되는 카르복실기 1몰에 대해 0.03 내지 0.15몰로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.1몰로 포함된다. 이때 상기 에폭시계 실란화합물이 0.03몰 미만일 경우 내식성과 소재밀착성의 향상 효과를 기대할 수 없고, 0.15몰을 초과하면 상기 에틸렌-아크릴산 공중합 수지를 사용하여 배합한 조성물의 안정성이 저하되어 겔화를 초래할 수 있다.
본 발명은 또한, 조성물에 포함된 고형분 총 중량에 대하여, 수분산 폴리우레탄 수지 10 내지 80중량%, 상기 금속표면처리용 공중합 수지 10 내지 70중량%, 실리카 화합물 0.5 내지 30중량%, 실란 커플링제 0.3 내지 5중량%, 왁스 0.5 내지 5중량% 및 유기금속 착화합물 2 내지 10중량%가 포함되고, 조성물 총 중량에 대하여 상기 고형분 14 내지 25중량% 및 물 잔량을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속표면처리용 조성물에 관한 것이다.
상기 수분산 폴리우레탄 수지는, 내약품성, 유연성, 도막의 질긴 정도를 향상시키기 위한 목적으로 포함되며, 폴리에스터 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올, 폴리에테르 폴리올 등과 같이 분자구조상 말단에 알코올기를 갖는 화합물과 이소시아네이트기가 포함되는 화합물을 반응시켜 얻어진 수지이며, 수분산을 위하여 카르복실산 또는 설포닐산기를 사용하여 염 형태로 제조하여 사용한다.
상기 수분산 폴리우레탄 수지는 조성물에 포함된 고형분 총 중량에 대하여, 10 내지 80중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 이때, 함량이 10중량% 미만이면 사용한 효과가 나타나지 않아 도막의 질긴 정도가 향상되는 것을 기대하기 어렵고, 내알칼리성이 떨어지며, 함량이 80중량%를 초과하면 내식성과 내산성이 저하되고, 제조단가가 상승하여 경제적으로 불리하다.
또한, 상기 수분산 폴리우레탄 수지는 상기 금속표면처리용 조성물의 피막형성성，내식성, 내흑변성 및 성형가공성을 향상시킨다. 이때, 유리전이온도(Tg)가 -20℃ 내지 50℃인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 유리전이온도(Tg)가 -10℃ 내지 40℃인 것이 좋다. 상기 유리전이온도가 50℃를 초과하면 저온 건조시의 피막형성성이 저하되어 가공부의 내식성 및 내흑변성도 저하될 수 있고, 건조 후의 피막이 견고하여 피막이 갈라지기 쉬우며, 가공부의 내식성이 저하될 문제점이 있고, 유리전이온도가 -20℃ 미만이면 도막의 경도가 낮아져 스크래치에 약하고, 내식성과 내용제성이 저하되는 문제점이 있다.
상기 금속표면처리용 공중합 수지는 조성물에 포함된 고형분 총 중량에 대하여 10 내지 70중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 10 내지 50중량%로 포함된다. 함량이 10중량% 미만인 경우 내식성, 내용제성 등의 기능향상을 기대할 수 없고, 70중량%를 초과할 경우 내알칼리성이 저하된다.
상기 실리카 화합물은 3차원 망상구조를 형성함과 동시에 도금강판과 우수한 결합력을 나타내어 치밀한 코팅막 형성에 도움을 주어 방청성을 높여주는 성분으로서, 실리카졸, 소디움 실리케이트, 포타슘 실리케이트, 리튬 실리케이트, 칼슘 실리케이트, 지르코늄 실리케이트, 플루오르 실리케이트, 에틸 실리케이트, 메틸 실리케이트 등을 들 수 있으며, 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
상기 실리카 화합물은 조성물에 포함된 고형분 총 중량에 대하여 0.5 내지 30중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 혼합 실리카의 함량이 0.5중량% 미만이면 함량이 적어 강판과의 밀착력 및 우수한 내식성을 나타낼 수가 없으며, 30중량%를 초과하면 수지와의 결합력이 약해지고, 용액의 안정성이 저하되므로 바람직하지 않다.
상기 실란 커플링제는 알콕시기와 같은 가수분해성기와 아크릴기, 에폭시기, 비닐기 및 메르캅토기와 같은 유기 관능기를 가지고 있어 수지 등의 유기물과 실리카, 유리 및 금속 등의 무기질 재료 간의 결합력 증대 및 밀착성 향상에 기여한다. 상기 실란 커플링제는 조성물에 포함된 고형분 총 중량에 대하여 0.3 내지 5중량%로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.5 내지 3중량%로 포함된다. 상기 실란 커플링제의 함량이 0.3중량% 미만이면 내식성이 저하되고 5중량%를 초과하면 용액안정성이 저하된다. 이때 바람직하게는 상기 실란 커플링제로 아미노계 실란 커플링제, 에폭시계 실란 커플링제, 아크릴계 실란 커플링제, 비닐계 실란 커플링제 등을 들 수 있으며, 이들은 1종 단독으로 또는 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.
상기 왁스는 내흑변성 및 윤활성 향상을 위한 것으로 상기 왁스는 폴리올레핀계 왁스인 것이 바람직하다. 상기 왁스의 함량은 조성물에 포함된 고형분 총 중량에 대하여 0.5 내지 5중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 이때 상기 왁스의 함량이 0.5중량% 미만인 경우에는 왁스에 의한 충분한 윤활작용이 이루어지지 않아 내흑변성을 기대할 수가 없고, 5중량%를 초과하는 경우에는 도막의 밀착성을 저하시키기 때문에 바람직하지 않다.
상기 유기금속 착화합물은 도금강판과 피막과의 밀착성을 증가시키고 유기수지와 무기금속 소재와의 결합을 강화하고 궁극적으로는 내식성을 향상시키는데 기여한다. 유기금속 착화합물의 사용량은 조성물에 포함된 고형분 총 중량에 대하여 2 내지 10중량%가 바람직하며, 보다 바람직하게는 4 내지 7중량%로 포함된다. 이때 상기 유기금속 착화합물의 함량이 2중량% 미만일 경우 밀착성과 내식성 향상의 효과를 나타낼 수 없고, 10중량%를 초과하면 비경제적이며 용액의 안정성이 감소한다.
상기 유기금속 착화합물로는 티타네이트계 화합물 및 지르코늄계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다. 상기 티타네이트계 화합물로는 티타늄 스테아레이트 착물, 티타늄 오가노포스페이트 착물, 티타늄 아세틸아세토네이트, 이소부톡시 티타늄 에틸아세토아세테이트, 디이소프로폭시 티타늄 비스에틸아세토아세테이트, 테트라이소프로필티타네이트, 테트라노말부틸 티타네이트, 테트라에틸 티타네이트, 락트산과 티타늄알콕시드의 반응물, 황산 티타닐, 플루오르 티탄산 등이 있으며, 상기 지르코늄계 화합물로는 테트라노말프로필 지르코네이트, 테트라노말부틸 지르코네이트, 트리에탄올아민 지르코네이트 및 카르복시 지르코 알루미네이트 등 아민기 함유 지르코 알루미네이트 외에 질산 지르코닐, 황산 지르코닐, 아세트산 지르코닐, 탄산 지르코닐, 플루오르 지르코늄산, 암모늄 헥사플루오르 지르코네이트, 암모늄 지르코늄 카보네이트 등이 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 금속표면처리용 조성물은 상기의 고형분 14 내지 25중량% 및 잔량의 물을 포함한다. 이때, 상기 금속표면 처리용 조성물에 포함된 고형분이 14중량% 미만이면 롤코팅 시 픽업(pick up)이 잘 되지 않아 균일한 코팅이 어렵고, 25중량%가 초과되면 용액이 불안정하여 보관상 문제가 발생한다.
나아가 상기 금속표면처리용 조성물 도포 및 작업성을 향상시키기 위하여 이 분야에서 통상적으로 사용되는 첨가제가 더 포함될 수 있으며, 바람직하게는 상기 첨가제가 웨팅제, 레벨링제 및 소포제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 상기 조성물에 포함되는 고형물의 총 중량에 대하여 1 내지 3중량%로 포함된다.
나아가 본 발명은 상기 금속표면처리용 조성물로 형성된 도막을 포함하는 아연계 도금강판을 통해 내식성, 내산성, 내알칼리성, 내용제성, 탈지저항성 및 도장밀착성이 개선된 아연계 도금강판에 관한 것이다. 상기 아연계 도금강판은 아연-도금강판, 아연-알루미늄 도금강판 등이 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명은 상기 금속표면처리용 조성물이 0.3 내지 2.0g/㎡의 건조부착량으로 금속표면에 도포되고 상기 금속표면처리용 조성물이 도포된 금속표면의 온도가 80 내지 140℃가 되도록 열풍, 유도가열 또는 근적외선 방식에 의해 건조되는 금속표면처리 방법을 제공한다. 이때, 상기 도포된 금속표면의 온도가 80℃ 미만이면 소부건조상태가 불량하게 되고, 도포된 금속표면의 온도가 140℃를 초과할 경우 표면불량 및 변색이 발생되는 문제점이 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 9>
1. 금속표면처리용 공중합 수지 1의 제조
1리터 4구 플라스크에 온도계, 콘덴서, 교반기를 장치하였다. 여기에 증류수 475g, 에틸렌-아크릴산 공중합체(아크릴산 20중량% 포함) 100g, 트리에틸아민 20g을 넣고 온도를 90℃로 승온시킨 후 상기 온도에서 3시간 동안 교반하여 용해시켰다. 이후 미리 혼합시킨 γ-글리시독시프로필 트리메톡시실란 5g과 물을 반응기에 투입한 다음 온도 90℃에서 1시간 30분 동안 더 교반한 후 상온으로 냉각시켜 고형분 17%인 금속표면처리용 공중합 수지 1을 제조하였다.
2. 금속표면처리용 공중합 수지 2의 제조
1리터 4구 플라스크에 온도계, 콘덴서, 교반기를 장치하고, 여기에 증류수 225g, 에틸렌-아크릴산 공중합체(아크릴산 20중량%) 60g, 트리에틸아민 15g을 넣고 용해시켜서 고형분 20%인 금속표면처리용 공중합 수지 2를 제조하였다.
3. 금속표면처리 도금강판 제조
하기 표 1 및 표 2에 기재된 고형분의 조성비에 따라, 조성물 총 중량에 대하여 고형분 18중량% 및 물 82중량%가 포함된 금속표면처리용 조성물을 제조하였다.
상기 금속표면처리용 조성물 중 표 1에 기재된 조성물을 용융아연 도금강판에, 표 2에 기재된 조성물을 용융아연-알루미늄 도금강판에 각각 1.2 g/m2로 코팅하고, 110℃의 오븐을 통과하여 소부건조시켜 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 9의 금속표면처리 된 도금강판을 제조하였다.
4. 물성평가
상기의 방법으로 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 9를 제조하고 하기의 평가 기준으로 도금강판의 물성을 평가하여, 용융아연 도금강판을 금속소재로 하여 평가한 결과는 표 1에, 용융아연-알루미늄 도금강판을 금속소재로 하여 평가한 결과는 표 2에 기재하였다.
(1) 내식성
ASTM B117에서 규정한 방법 따라 온도 35oC, 습도 95% 조건에서 5%의 염수를 도금강판 표면에 분무한 뒤 72시간, 120시간 및 240시간 경과 후 백청 및 흑변 발생 여부를 육안으로 관찰하였다.
(2) 내산성
5% 염산(HCl) 용액을 도금강판 표면에 적하한 뒤 30분 경과 후 변성여부를 육안으로 관찰하였다.
(3) 내알칼리성
5% 수산화나트륨(NaOH) 용액을 도금강판 표면에 적하한 뒤 5분 경과 후 변성여부를 육안으로 관찰하였다.
(4) 내용제성
메탄올(Methanol)을 묻힌 거즈로 도금강판의 표면을 10회 반복하여 문지른 후 도금강판 표면의 변화를 관찰하였다.
(5) 내흑변성
온도 50℃, 습도 95% 조건에서 도금강판을 240시간 방치한 후 도금강판의 변성여부를 관찰하였다.
(6) 탈지저항성
주요 성분이 제3인산나트륨(Na3PO4), 메타규산나트륨(Na2SiO3) 및 탄산나트륨(Na2CO3)인 알칼리 탈지제(입시화학㈜, S53 제품)를 7%의 농도(pH 13)로 물에 녹여 탈지액을 제조한 후 시편을 온도 45℃에서 2분간 침지한 후 도금강판의 손상 여부를 육안으로 관찰하였다.
(7) 분체도장 후의 도장밀착성
폴리에스터 타입의 분체도료를 도장하여 시편을 끓는 물에 1시간 침적 후 ASTM D3359에서 규정한 방법에 의거하여 도막을 1mm 간격으로 가로 세로 각각 11줄씩 칼로 그어 100칸을 만든 후 점착 테이프를 사용하여 도장밀착성을 평가하였다.
구분
(단위:중량%)		 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
수분산 폴리우레탄 수지 19.68 19.68 32.80 45.92 19.68 19.68 기존 내식용 후처리제 기존 도장용 후처리제
금속표면처리용 공중합 수지 1 45.92 45.92 32.80 19.68 - -
금속표면처리용 공중합 수지 2 - - - - 45.92 45.92
실리카졸 20.27 26.24 20.27 20.27 20.27 26.24
실리케이트 5.97 - 5.97 5.97 5.97 -
실란커플링제 0.86 0.86 0.86 0.86 0.86 0.86
왁스 2.23 2.23 2.23 2.23 2.23 2.23
유기금속 착화합물 5.07 5.07 5.07 5.07 5.07 5.07
내식성(72시간) ◎ ◎ ◎ ◎ ○ ○ ◎ ○
내식성(120시간) ◎ ○ ○ △ × × × ×
내산성 ◎ ◎ ○ △ ○ △ × ×
내알칼리성 ○ ○ ◎ ◎ ○ ○ ○ ○
내용제성 ◎ ◎ ○ ○ ◎ ◎ △ △
내흑변성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
탈지저항성 ◎ ○ ○ ○ △ △ × ○
도장밀착성 ◎ ◎ ○ △ ○ △ △ ◎
수분산 폴리우레탄 수지 : 삼명바이오켐사, NU-3515 제품
실리카졸 : Grace Davison사, Ludox AM 제품
실리케이트 : 리튬 실리케이트
실란커플링제 : 에폭시 실란, Osi Specialties사, A-187 제품
왁스 : 폴리올레핀 왁스
유기금속 착화합물 : 테트라이소프로필 티타네이트, 암모늄 지르코늄 카보네이트
비교예 3 기존 내식용 후처리제 : 아크릴-우레탄계 내식용 후처리제
비교예 4 기존 도장용 후처리제 : 아크릴-우레탄계 도장용 후처리제
평가 : 우수(◎), 양호(○), 보통(△), 불량(×)
구분
(단위:중량%)		 실시예 5 실시예 6 실시예 7 비교예 5 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9
수분산 폴리우레탄 수지 75.63 75.63 61.05 90.21 75.63 75.63 기존 가전용 후처리제 기존 건재용 후처리제
금속표면처리용 공중합 수지 1 14.58 14.58 29.16 - - -
금속표면처리용 공중합 수지 2 - - - - 14.58 14.58
실리카졸 - 1.42 - - - 1.42
실리케이트 1.42 - 1.42 1.42 1.42 -
실란커플링제 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98 1.98
왁스 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99
유기금속 착화합물 5.40 5.40 5.40 5.40 5.40 5.40
내식성(72시간) ◎ ◎ ◎ ○ ○ ○ ○ ◎
내식성(120시간) ◎ ○ ◎ × △ △ × ○
내식성(240시간) ○ ○ ◎ × × × × ×
내산성 ○ ○ ○ △ ○ ○ × ×
내알칼리성 ◎ ◎ ○ ◎ ◎ ◎ ○ ○
내용제성 ◎ ◎ ◎ △ ◎ ◎ △ △
내흑변성 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
도장밀착성 ○ ○ ◎ △ △ △ × ×
수분산 폴리우레탄 : 삼명바이오켐사 제품, NU-3515 제품
실리카졸 : Grace Davison사, Ludox AM 제품
실리케이트 : 리튬 실리케이트
실란커플링제 : 에폭시 실란, Osi Specialties사, A-187 제품
왁스 : 폴리올레핀 왁스
유기금속 착화합물 : 암모늄 지르코늄 카보네이트
비교예 8 기존 가전용 후처리제 : 우레탄계 가전용 후처리제
비교예 9 기존 건재용 후처리제 : 우레탄계 건재용 후처리제
평가 : 우수(◎), 양호(○), 보통(△), 불량(×)
상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4는 비교예 1 내지 2와 비교하여 내식성이 우수하고 내산성, 내알칼리성, 내용제성, 탈지저항성 및 도장밀착성이 개선되었음을 확인할 수 있으며, 기존의 내식용 또는 도장용 후처리제를 처리한 비교예 3 내지 4와 비교하여 내식성, 내산성, 내용제성, 탈지저항성이 우수하고 내알칼리성, 도장밀착성이 개선되었음을 확인할 수 있다.
또한, 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 5 내지 7은 비교예 5 내지 7과 비교하여 내식성, 도장밀착성이 우수함을 확인할 수 있고, 기존의 가전용 또는 건재용 후처리제를 처리한 비교예 8 내지 9와 비교하여 내식성, 내산성, 내용제성, 도장밀착성이 우수하며 내알칼리성이 개선되었음을 확인할 수 있다.

Claims (12)

  1. 에틸렌-아크릴산 공중합체를 아민으로 중화시킨 수분산 에틸렌-아크릴산 공중합 수지에, 에폭시계 실란화합물을 반응시켜 제조되며, 상기 에폭시계 실란화합물이 에틸렌-아크릴산 공중합 수지에 포함되는 카르복실기 1몰에 대하여 0.03 내지 0.15몰로 포함된 금속표면처리용 공중합 수지.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 에폭시계 실란화합물이 γ-글리시독시프로필 트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필 트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필메틸 디에톡시실란, γ-글리시딜옥시프로필 트리메톡시실란 및 2-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸 트리메톡시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 금속표면처리용 공중합 수지.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 아민이 끓는점 100℃ 이하이고, 트리에틸아민, N,N-디부틸아민, N,N-디메틸아릴아민, N-메틸피롤리딘, 테트라메틸디아미노메탄, 트리메틸아민, N-메틸아민, 디이소프로필아민, 디에틸아민, 프로필아민, t-부틸아민, sec-부틸아민, 이소부틸아민, 1,2-디부틸프로필아민 및 3-펜틸아민으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 금속표면처리용 공중합 수지.
  4. 조성물에 포함된 고형분 총 중량에 대하여, 수분산 폴리우레탄 수지 10 내지 80중량%, 청구항 1의 금속표면처리용 공중합 수지 10 내지 70중량%, 실리카 화합물 0.5 내지 30중량%, 실란 커플링제 0.3 내지 5중량%, 왁스 0.5 내지 5중량% 및 유기금속 착화합물 2 내지 10중량%가 포함되고, 조성물 총 중량에 대하여, 상기 고형분 14 내지 25중량% 및 물 잔량을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속표면처리용 조성물.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 수분산 폴리우레탄 수지가 유리전이온도가 -20℃ 내지 50℃인 것을 특징으로 하는 금속표면처리용 조성물.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 실리카 화합물이 실리카졸, 소디움 실리케이트, 포타슘 실리케이트, 리튬 실리케이트, 칼슘 실리케이트, 지르코늄 실리케이트, 플루오르 실리케이트, 에틸 실리케이트 및 메틸 실리케이트로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 금속표면처리용 조성물.
  7. 청구항 4에 있어서, 상기 실란 커플링제가 아미노계 실란 커플링제, 에폭시계 실란 커플링제, 아크릴계 실란 커플링제 및 비닐계 실란 커플링제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 금속표면처리용 조성물.
  8. 청구항 4에 있어서, 상기 왁스가 폴리올레핀계 왁스인 것을 특징으로 하는 금속표면처리용 조성물.
  9. 청구항 4에 있어서, 상기 유기금속 착화합물이 티타네이트계 화합물 및 지르코늄계 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 금속표면처리용 조성물.
  10. 청구항 4에 있어서, 상기 금속표면처리용 조성물에 웨팅제, 레벨링제 및 소포제로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 첨가제가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 금속표면처리용 조성물.
  11. 청구항 4의 금속표면처리용 조성물로 형성된 도막을 포함하는 아연계 도금강판.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 아연계 도금강판이 아연 도금강판 또는 아연-알루미늄 도금강판인 것을 특징으로 하는 아연계 도금강판.
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