KR20130048554A

KR20130048554A - 아연도금재의 방청 코팅 조성물

Info

Publication number: KR20130048554A
Application number: KR1020110113455A
Authority: KR
Inventors: 황상요; 박봉회
Original assignee: (주)엔에스엔
Priority date: 2011-11-02
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2013-05-10

Abstract

본 발명은 환경 오염의 우려가 없고, 방청 효과가 우수한 아연 도금재의 방청 코팅 조성물에 관한 것으로, 아크릴 에멀젼 20~30 중량부 라텍스 5~10 중량부, 미세 결정 왁스 5~10 중량부, 실리콘 커플링제 1~50 중량부, 흄드 실리카 1~10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

아연도금재의 방청 코팅 조성물{Coating composition for Zinc plating materails}

본 발명은 아연도금재의 방청 코팅 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아연도금강판 또는 아연도금제품의 표면 부식현상인 백청을 방지하기 위한 표면처리 코팅액에 관한 것이다.

아연 도금 강판이 습기가 높은 외부 환경에 노출되어 수분과 산소에 의하여 부식이 발생될 경우 일반적으로 생성되는 부식 생성물은 백청으로 ZnO 또는 Zn(OH)₂의 구조를 가지고 있다. 그러나 표층에 부식방지를 위한 수마이크로미터 박막의 피막처리(Cr, Cr-free등)를 할 경우 상부피막이 수분과 아연 층의 부식 반응을 억제하는 장벽으로 작용하게 된다.

따라서 실제반응은 다음 반응식과 같이 일어나게 된다.

Zn+(1-x)H₂O → ZnO₁ _-x+(1-x)H₂

이때 형성된 ZnO₁ _-x 이온화합물의 도금층과 상부 피막 층에서 유입되는 이온(Al³ ⁺ ,Na⁺, Cl^-, P⁵ ⁺ 등)에 의하여 부식 생성물은 가시광선이 흡수되어 검게 보이게 되는데 이를 흑변(black staining 또는 black patina)이라고 한다. 흑변 현상은 아연 도금 강판 전면에서 발생 되지만 내식성, 도장성에는 영향이 없으나 표면 외관이 검게 보이는 특징이 있다. 주요 발생 요인으로는 고온 다습한 밀폐분위기 및 대기 중에 습기 및 이산화탄소 농도가 높을 경우, 아연 도금 욕조에 알루미늄 또는 마그네슘 함량이 많을 경우에 쉽게 발생한다.

이러한 백청 또는 흑변 현상을 방지하기 위한 방청제로는 주로 오일형 방청제가 사용되는데, 이 경우 솔벤트 등의 기름 성분이 많아 환경오염에 취약하며 인체에 유해한 성분을 다량 포함하고 있다.

또, 오일형이 아닌 수성 용액 형태로 된 방청 용액이 한국특허등록 10-0343009 호 등에 게시되어 있으나, 크로메이트 용액을 주제로 하고 있어 역시 크롬 등의 중금속을 포함하고 있으며, 방청 효과 역시 SST 시험시 200시간 내외로 부족한 점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 아연도금제품에 사용하는 방청유가 인체에 유해하고 환경을 파괴하는 단점을 개선하기 위한 일련의 연구과정에서 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 환경 오염이 없고 인체에 무해하며, 습도가 높은 분위기에서 사용하더라도 백청과 같은 부식현상을 막을 수 있는 아연 도금재의 방청 코팅 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 아연도금재의 방청 코팅 조성물은 아크릴 에멀젼 20~30 중량부 라텍스 5~10 중량부, 마이크로 왁스 5~10 중량부, 실리콘 커플링제 1~50 중량부, 흄드 실리카 1~10 중량부, 메탄올 10~20 중량부, 및 물 50~60 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 방청 코팅 조성물은 유해한 유기 용제를 사용하지 않아 환경오염이 없고 인체에 무해하며, 습도가 높은 분위기에서 사용하더라도 백청과 같은 부식현상을 막을 수 있는 방청 효과가 우수하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 아연도금재의 방청 코팅 조성물은 아크릴 에멀젼 20~30 중량부 라텍스 5~10 중량부, 마이크로 왁스 5~10 중량부, 실리콘 커플링제 1~50 중량부, 흄드 실리카 1~10 중량부를 포함한다.

본 발명의 방청 코팅 조성물은 소포제나, 다른 첨가제를 더 포함할 수 있다.

상기 소포제는 함량이 0.1중량% 미만인 경우에는 기포 억제 효과를 충분히 얻을 수 없는 문제점이 있고, 0.5중량%를 초과하는 경우에는 크래터링(CRATERING)등의 표면상의 결함이 발생되는 문제점이 있다. 상기 소포제는 본 발명의 코팅 조성물을 아연도금재에 처리할 때 기포의 발생을 억제하는 효과를 나타낸다.

다른 첨가제로는 예를 들어 1~10 중량부의 양으로 카비톨 등의 레벨링제를 포함할 수 있다.

아크릴 에멀젼은 아크릴 단량체와 스티렌 단량체의 공중합체로, 더욱 상세하게는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 메타크릴산, 부틸 아크릴레이트, 및 스티렌의 공중합체이다.

이러한 아크릴 에멀전 수지의 함량은 전체 수성 방청 코팅 조성물에 있어서 바람직하게는 20~30 중량부로 사용된다. 함량이 20중량부 미만으로 포함되는 경우에는 방청 특성이 저하되고, 30중량부를 초과하는 경우에는 점도가 떨어져 작업성이 나빠진다.

아크릴 에멀젼과, 라텍스, 그리고 마이크로 왁스는 방수 효과를 나타내는 성분으로 수분 침투를 방지하여 아연 도금재의 산화를 방지한다.

여기에 실리콘 커플링제와 흄드 실리카가 부가되어 아연도금판에 접착성을 증대시키고 상기 방수 효과를 나타내는 성분(아크릴 에멀젼과, 라텍스, 그리고 미세 결정 왁스)의 방수효과를 극대화시키고 방청효과를 가질 수 있다.

실리콘 커플링제의 기본 구조식은 다음과 같다.

이러한 실리콘 커플링제를 사용하는 경우 물체 표면에 강력하게 부착하게 되는데, 그 때 반응 경로는 다음 반응식과 같다.

본 발명에서 사용되는 상기 실리콘 커플링제의 함량은 전체 조성물에 있어서, 1 내지 50 중량부가 바람직하며, 더욱 바람직한 함량은 5 내지 30 중량부이다. 커플링제의 함량이 1 중량부 미만이면 초기 방청성능이 떨어지며, 50 중량부를 초과하면, 방청 코팅제의 생산시 점도가 급상승하여 생산성 및 작업성이 떨어지게 된다.

본 발명의 조성물은 물, 또는 물과 알콜의 혼합 용매에 용해시켜 수성 표면처리액 형태로 사용된다. 바람직하게는 물과 메탄올의 혼합용매를 사용한다.

이 경우 물은 50~60 중량부, 알콜은 10~20 중량부의 양으로 사용된다.

이하 본 발명을 실시예를 사용하여 보다 상세하게 설명한다.

실시예 1

메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 메타크릴산, 부틸 아크릴레이트, 및 스티렌의 공중합체인 아크릴 에멀젼 20중량부, 라텍스 5 중량부, 미세 결정 왁스 5 중량부, 실리콘 커플링제 5 중량부, 흄드 실리카 1 중량부, 소포제 0.1 중량부, 카비톨 5중량부, 메탄올 10중량부, 물 50중량부를 혼합하여 방청 코팅 조성물을 제조하였다.

아연도금강판 두께 1.6T 가로 25mm x 세로 50 mm의 시편을 준비하고, 불순물 제거 후 상기 방청 코팅 조성물을 시편에 도포 후 섭씨 30도에서 30분간 자연건조시켰다.

백청 시험은 SST 평가로 120시간, 240시간 단위로 하여 확인하였다. SST평가 는 35℃, 5 % NaCl 용액에서 염수분무시험을 행하여 시행하였으며 염수분무 시험을 행한 후 다음 기준에 의하여 평가되었다.

녹발생도 (KS M 2196)의 기준에 따라 A급 0% , B급 1~10%, C급 11~25%. D급 26~50%, E급 51~100%

발청 면적은 육안으로 관찰하여 초기 5% 백청 발생시간을 측정하였다.

결과를 표 1에 게시하였다.

실시예 2

메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 메타크릴산, 부틸 아크릴레이트, 및 스티렌의 공중합체인 아크릴 에멀젼 30중량부, 라텍스 5 중량부, 마이크로 왁스 5 중량부, 실리콘 커플링제 10 중량부, 흄드 실리카 1 중량부, 소포제 0.1 중량부, 카비톨 5중량부, 메탄올 10중량부, 물 60중량부를 혼합하여 방청 코팅 조성물을 제조하였다.

실시예 1과 동일한 방법으로 백청 시험을 실시하였다. 결과를 표 1에 게시하였다.

비교예 1

물을 기본으로 한 크로메이트용액의 총크롬농도를 50～120g/ℓ, Cr 3+ /총크롬의 비율을 0.3～0.7로 한 3가크롬, 실리카졸 5～30g/ℓ, 인산 5～40g/ℓ, 금속염 형태로 첨가된 Co, Mo, Ti 중 1종 이상을 포함하여 이들의 총 량이 0.1～1g/ℓ이 되도록 한 주제용액과 폴리에틸렌글리콜에 아미노 실란 0.1～5g/l 그리고 메탄올, 디메틸케톤, 이염화메탄 중 1종 내지 2종 이상이 포함된 부제용액으로 구성되며, 부제용액은 그 양을 주제용액에 대하여 1% 첨가하므로써 전체 크로메이트 용액의 pH가 1～5사이로 조정되게 한 크로메이트 용액을 제조하였다.

아연도금강판 두께 1.6T 가로 25mm x 세로 50 mm의 시편을 준비하고, 불순물 제거 후 상기 크로메이트 용액을 시편에 도포 후 섭씨 40도에서 30분간 자연건조시켰다.

결과를 표 1에 게시하였다.

비교예 2

물을 기본으로 한 크로메이트용액의 총크롬농도를 50～120g/ℓ, Cr 3+ /총크롬의 비율을 0.3～0.7로 한 3가크롬, 실리카졸 5～30g/ℓ, 인산 5～40g/ℓ, 금속염 형태로 첨가된 Co, Mo, Ti 중 1종 이상을 포함하여 이들의 총 량이 0.1～1g/ℓ이 되도록 한 주제용액과 폴리에틸렌글리콜에 아미노 실란 0.1～5g/l 그리고 메탄올, 디메틸케톤, 이염화메탄 중 1종 내지 2종 이상이 포함된 부제용액으로 구성되며, 부제용액은 그 양을 주제용액에 대하여 7% 첨가하므로써 전체 크로메이트 용액의 pH가 1～5사이로 조정되게 한 크로메이트 용액을 제조하였다.

비교예 1과 동일한 방법으로 백청 시험을 실시하였다. 결과를 표 1에 게시하였다.

제품	120시간	240시간	백청 발생 시간(HR)
실시예 1	A (우수)	A (우수)	360HR
실시예 2	A (우수)	A (우수)	400HR
비교예 1	A (우수)	C	192HR
비교예 2	A (우수)	B	216HR

상기 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면 아연도금재의 백청 발생을 장기간 방지할 수 있는 표면부식방지용액이 제공되는 우수한 효과가 있다.

Claims

아크릴 에멀젼 20~30 중량부 라텍스 5~10 중량부, 미세 결정 왁스 5~10 중량부, 실리콘 커플링제 1~50 중량부, 흄드 실리카 1~10 중량부를 포함하는 아연 도금재의 방청 코팅 조성물.
제 1항에 있어서, 아크릴 에멀젼은 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 메타크릴산, 부틸 아크릴레이트, 및 스티렌의 공중합체인 것을 특징으로 하는 아연 도금재의 방청 코팅 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 조성물은 0.1~0.5중량부의 소포제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아연 도금재의 방청 코팅 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 조성물은 1~10중량부의 레벨링제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 아연 도금재의 방청 코팅 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 조성물은 물과 알콜의 혼합용매에 용해되어 사용되는 것을 특징으로 하는 아연 도금재의 방청 코팅 조성물.
제 5항에 있어서, 물은 50~60 중량부, 알콜은 10~20 중량부의 양으로 사용되는 것을 특징으로 하는 아연 도금재의 방청 코팅 조성물.