KR20160077716A

KR20160077716A - 자기 세정성 강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20160077716A
Application number: KR1020140187968A
Authority: KR
Inventors: 이석규; 유혜진; 김종상
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2014-12-24
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2016-07-04
Also published as: KR101652603B1

Abstract

소지 강판; 소지 강판과 접하도록 일면 또는 양면에 형성되는 도금층; 및 도금층이 소지 강판과 접하는 면의 반대면에 형성되고, 도금층과 접하도록 형성된 수지층을 포함하며, 수지층이 도금층과 접하는 면의 반대면은, 평균 직경이 50 ㎛ 이하의 마이크로 홈으로 패턴화된 구조이고, 수지층이 도금층과 접하는 면의 반대면은, 소수성이 부여된 수지 피복 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

자기 세정성 강판 및 그 제조방법{SELF CLEANING STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 자기 세정성이 우수한 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 기술적 발전과 더불어 보다 좋은 제품에 대한 소비자의 요구가 높아짐에 따라 표면 외관이 미려하고 선영성이 우수한 제품의 선호도가 높아지고 있다.

제품의 외관을 향상시키는 방법 중 하나는 강판의 표면에 수지 도막을 형성하는 것이다. 수지 도막을 형성함으로써, 원하는 색상과 질감을 구현할 수 있으며, 나아가 강판의 부식성을 방지할 수 있다.

그러나, 강판의 표면에 수지 도막을 형성하더라도, 사용환경 내지 관리방법 등에 따라 표면의 오염이 유발될 수 있다. 이러한 표면의 오염은, 제품에 대한 사용자의 만족도를 떨어뜨리는 원인으로 작용한다.

이를 보완하기 위해서, 도막에 특수한 기능구조를 형성시켜 빗물 등에 의해 도막표면의 오염원을 스스로 세정하는 기능을 부여하는 자기세정강판에 대한 연구가 다양한 방향으로 진행되고 있다.

자기세정강판은, 자기세정 원리에 따라 크게 친수성 자기세정강판, 광촉매성 친수성 자기세정강판 및 소수성 자기세정강판 등으로 분류할 수 있다.

친수성 유기고분자를 코팅한 자기세정강판은 친수성 후막의 유기수지를 도막표면에 집중시켜 빗물 등으로 오염물을 씻어내는 강판으로서, 물성 확보를 위해서는 5 ㎛ 이상의 도막 두께가 필요하다는 단점이 있다. TiO₂ 등을 이용한 광촉매성 친수성 자기세정강판은 자외선에 의한 광촉매의 표면산화작용으로 오염물을 분해하여 세정하는 강판으로서, 자외선 조사 하에서만 광반응을 통하여 자기세정성을 나타낸다는 단점이 있다. 또한, 소수성 자기세정강판은 예를 들어, 표면에 형성된 불소화합물로 소수성을 부여하여 물로 오염물질을 제거하는 강판으로서, 표면에 불소계 화합물 집중이 어렵고, 또한 기름때 오염환경하에서 세정능력이 저하한다는 단점이 있다.

또 다른 측면에서, 강판의 표면에 형성된 수지 도막은 가공과정에서 탈리되는 문제적이 있다. 이를 보완하기 위해서, 도금층과 수지 도막 사이에 별도의 표면처리를 실시하거나, 접착층 내지 버퍼층과 같은 중간층을 형성하는 기술들이 있다. 그러나, 이러한 표면처리나 중간층을 형성하는 과정은, 공정 조건을 복잡하게 하고 제품 단가를 상승시키는 원인으로 작용한다.

미국특허공개 제2014-0255724호

본 발명은 자기 세정성 및 내구성이 우수한 수지 피복 강판을 제공하고자 한다.

본 발명은, 하나의 실시예에서,

소지 강판;

소지 강판과 접하도록 일면 또는 양면에 형성되는 도금층; 및

도금층이 소지 강판과 접하는 면의 반대면에 형성되고, 도금층과 접하도록 형성된 수지층을 포함하며,

수지층이 도금층과 접하는 면의 반대면은, 평균 직경이 50 ㎛ 이하인 마이크로 홈으로 패턴화된 구조이고,

수지층이 도금층과 접하는 면의 반대면은, 하기 일반식 1의 조건을 만족하는 수지 피복 강판을 제공한다.

[일반식 1]

Wa ≥ 95°

일반식 1에서, Wa는 수지층의 임의의 3지점에서 측정한 물방울 접촉각의 평균값을 의미한다.

또 다른 하나의 실시예에서, 소지 강판의 일면 또는 양면에 형성된 도금층을 형성하는 단계; 도금층 상에 수지층을 형성하는 단계; 및 수지층 표면에 기계적 방식으로 평균 직경이 50 ㎛ 이하인 마이크로 홈으로 패턴을 형성하는 단계를 포함하며, 수지층이 도금층과 접하는 면의 반대면은, 상기 일반식 1의 조건을 만족하는 수지 피복 강판의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 수지 피복 강판은, 별도의 표면 처리 없이도 우수한 자기 세정성을 구현할 수 있으며, 이를 통해 공정을 단순화하고 제품 단가를 낮출 수 있다.

도 1 및 2는 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 수지 피복 강판의 단면구조를 나타낸 모식도이다.
도 3은 에칭된 도금층이 형성된 강판의 단면 구조를 나타낸 모식도이고, 도 4는 도금층 위에 형성된 수지층에 패턴이 형성된 단면 구조를 나타낸 모식도이다.
도 4는 하나의 실시예에 따른 요철 구조가 형성된 도금층의 표면을 촬영한 전자현미경 사진들이다.
도 는 요철 구조가 형성되지 않은 도금층의 표면을 촬영한 전자현미경 사진들이다.

본 발명의 하나의 실시예에 따른 수지 피복 강판은,

소지 강판;

수지층이 도금층과 접하는 면의 반대면은, 하기 일반식 1의 조건을 만족한다.

[일반식 1]

Wa ≥ 95°

상기 일반식 1에 따른 Wa는 95° 내지 170°, 95° 내지 150°, 또는 100° 내지 130° 범위일 수 있다. 본 발명에 따른 수지 피복 강판은, 표면에 피복된 수지층에 적절한 마이크로 패턴을 형성함으로써, 높은 소수성을 부여한다.

상기 수지층의 표면은, 마이크로 홈으로 이루어진 패턴을 형성함으로써, 강판 표면에 높은 소수성을 부여할 수 있다. 이는 수지층 표면의 패턴 형상에 의한 것으로, 별도의 표면 처리가 요구되지 않는다. 나아가 수지층 표면의 형상으로 인해, 강판의 내오염성과 자기세정성을 높일 수 있다.

하나의 예로서, 수지층에 형성된 마이크로 홈은, 평균 직경이 0.5 ㎛ 내지 20 ㎛ 범위일 수 있다. 마이크로 홈의 평균 직경은, 소수성을 부여할 수 있는 경우라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 0.5 내지 15 ㎛, 1 내지 10 ㎛, 5 내지 20 ㎛, 혹은 5 내지 10 ㎛ 범위일 수 있다.

또한, 수지층이 형성된 마이크로 홈의 평균 깊이는 수지층 평균 두께의 10 내지 80%, 10 내지 60%, 30 내지 70%, 혹은 40 내지 60% 범위일 수 있다. 또한, 마이크로 홈의 직경과 깊이의 비율은 2:1 내지 1:50, 2:1 내지 1:30, 1:1 내지 1:10 또는 1:2 내지 1:5 범위일 수 있다. 수지층에 형성된 마이크로 홈의 평균 깊이를 상기 범위로 제어함으로써, 수지층의 탈리를 방지하면서도, 우수한 소수성을 부여할 수 있다.

또한, 수지층에 형성된 마이크로 홈은 하기 일반식 1을 만족할 수 있다.

[일반식 1]

1.5 ≤ S/D ≤3

일반식 1에서,

D는 제1 마이크로 홈, 및 상기 제1 마이크로 홈과 가장 가까이 형성된 제2 마이크로 홈의 평균 직경을 나타내고,

S는 제1 마이크로 홈의 중심과 제2 마이크로 홈의 중심 사이의 거리를 의미한다.

즉, 인접하는 2개의 마이크로 홈들을 기준으로, 마이크로 홈들의 평균 직경에 대한 각 마이크로 홈의 중심 사이의 거리의 비율은 1.5 내지 3, 1.5 내지 2, 혹은 2 내지 3의 비율을 만족할 수 있다. 이는 홈들 사이의 간격을 정의한 것으로, 수지층 표면에 우수한 소수성을 부여하면서, 수지층의 강도 저하를 방지할 수 있는 비율을 제시한 것이다.

상기 수지층에 형성된 마이크로 홈이, 가로 100 ㎛ 및 세로 100 ㎛ 범위 내의 단위 면적당, 평균 20 개 이상 형성된 영역을 포함할 수 있다. 혹은 단위 면적당 형성된 마이크로 홈의 수는, 100 개 이상, 1000 개 이상일 수 있으며, 그 상한은 특별히 한정되는 것은 아니나, 10000 개 이하, 5000 개 이하, 혹은 1000 개 이하일 수 있다. 상기 수지층에 형성된 마이크로 홈의 수는, 강판 표면에 우수한 소수성을 부여하기 위한 것이며, 원하는 물성 혹은 외관 특성에 따라 다양하게 변경 내지 변형될 수 있다.

상기 수지 피복 강판에서, 강판과 도금층, 그리고 도금층과 수지층 사이에는 별도의 버퍼층 내지 접착층 등의 중간층이 존재하지 않는 구조일 수 있다. 즉, 강판, 도금층 및 수지층은 서로 접하는 구조로 형성될 수 있다.

상기 도금층은 강판 상에 형성되며, 강판과 접하는 면은 평탄면을 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 도금층은 소지 강판 상에 형성되며, 예를 들어, 1 내지 100 g/m²의 도금 부착량으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 도금층은 아연 또는 아연합금, 용융아연 또는 합금 용융아연이 도금된 구조일 수 있다.

나아가, 본 발명에서는 상기 도금층이 수지층과 접하는 면은 평탄면을 형성할 수 있으며, 경우에 따라서는 굴곡이 있는 요철 구조를 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 도금층이 수지층과 접하는 면은, 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.15 ㎛ 이상, 0.5 ㎛ 이상, 혹은 1.5 ㎛ 이상일 수 있다. 또한, 상기 산술 평균 거칠기(Ra)의 상한치는 특별히 제한되지 않으나, 2 ㎛ 이하, 1.5 ㎛ 이하, 1 ㎛ 이하, 혹은 0.5 ㎛ 이하 범위일 수 있다. 혹은, 산술 평균 거칠기(Ra)는 도금층 평균 두께의 90% 이하, 혹은 70% 이하의 범위에서 제어될 수 있다.

또 다른 하나의 예로서, 상기 수지 피복 강판은, 도금층이 소지 강판과 접하는 면의 반대면은 요철이 형성된 구조이고, 가로 10 ㎛, 세로 10 ㎛의 단위 면적당, 요철 구조에 의해 형성된 홈부 중 하나 이상은 하기 수학식 1의 관계를 만족할 수 있다.

[수학식 1]

T_m/T_t ≥ 1.3

상기 수학식 1에서,

T_m은 요철 구조에 의해 형성된 홈부의 수평면적 중 가장 넓은 수평 단면적을 의미하고,

T_t는 요철 구조에 의해 형성된 홈부를 위에서 관찰시 관측된 입구쪽 수평면적 중 가장 작은 수평 단면적을 의미한다.

상기 수학식 1에 의해 정의되는, T_m/T_t 수치는, 1.5 이상, 2 이상일 수 있으며, 예를 들어, 10 이하, 5 이하, 혹은 3 이하인 경우를 포함한다. 상기 수학식 1에 의해 정의되는, T_m/T_t 수치는, 요철 구조 내부에 수지 조성물이 경화되면서 도금층과 수지층의 밀착성을 높일 수 있는 경우라면 특별히 제한되지 않는다. 다만, T_m/T_t 수치가 상기 범위보다 작은 경우에는, 도금층과 수지층의 밀착력 향상 효과가 미미할 수 있다. 반대로 T_m/T_t 수치가 지나치게 큰 경우에는, 요철 구조 내에 수지 조성물의 침투가 충분하지 못하게 되고, 이를 통해 도금층의 강도가 저하되는 문제가 발생될 수 있다.

하나의 예로서, 수지층의 두께는, 경화 도막을 기준으로, 2 ㎛ 내지 30 ㎛, 3 ㎛ 내지 20 ㎛, 혹은 5 ㎛ 내지 15 ㎛ 범위일 수 있다. 수지층이 너무 얇게 형성된 경우에는, 강판이 부식환경에 노출되었을 경우 충분한 내식성을 확보하지 못할 수 있다. 반대로 수지층이 지나치게 두껍게 형성되면 가공 과정에서 수지층의 탈락이 발생할 수 있다.

상기 수지층을 형성하는 조성은, 특별히 제한되지 않으나, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 폴리에스터 수지 및 아크릴 수지 중 1 종 이상의 수지를 주수지로 포함하는 수지 조성물의 경화물일 수 있다.

하나에 예로서, 본 발명은 앞서 설명한 수지 피복 강판을 제조하는 방법을 제공한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 수지 피복 강판의 제조방법은,

소지 강판의 일면 또는 양면에 형성된 도금층을 형성하는 단계;

도금층 상에 수지층을 형성하는 단계; 및

수지층 표면에 기계적 방식으로 평균 직경이 50 ㎛ 이하인 마이크로 홈으로 패턴을 형성하는 단계를 포함하며,

수지층이 도금층과 접하는 면의 반대면은, 하기 일반식 1의 조건을 만족할 수 있다.

[일반식 1]

Wa ≥ 95°

소지 강판의 일면 또는 양면에 형성된 도금층을 형성하는 단계는, 당해 기술분야에서 알려진 다양한 방법으로 수행 가능하다. 상기 도금층은 소지 강판 상에 형성되며, 예를 들어, 1 내지 100 g/m²의 도금 부착량으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 도금층은 아연 또는 아연합금, 용융아연 또는 합금 용융아연이 도금된 구조일 수 있다.

하나의 예로써, 소지 강판의 일면 또는 양면에 형성된 도금층을 형성하는 단계 이후에, 형성된 도금층 상에 에칭액을 가하여 에칭을 실시하는 단계를 더 포함할 수 있다. 도금층의 표면을 에칭액으로 에칭하는 단계는 필수적인 과정은 아니지만, 이를 통해 도금층과 수지층 사이의 밀착성을 높일 수 있다. 에칭액을 가하여 에칭을 실시하는 단계에서는, 도금층 표면에 에칭액을 가하여 도금층 표면을 불규칙적으로 에칭하게 된다. 에칭액은 염산 및 질산 중 1 종 이상의 산을 포함할 수 있다. 에칭액 내에 함유된 산의 농도는, 염산의 경우에는 0.5 내지 5% 혹은 1 내지 4% 범위일 수 있고, 질산의 경우에는 0.2 내지 4% 혹은 0.5 내지 2% 범위일 수 있다. 상기 에칭액은 염산 혹은 질산을 사용하거나, 염산과 질산을 함께 사용하는 경우를 포함한다. 에칭 조건은 특별히 제한되지 않으며, 15 내지 40℃의 온도에서, 0.5 내지 20 V 조건에서, 1 분 내지 3 시간 동안 유지시킨 후, 건조하는 과정을 포함한다. 혹은 상기 에칭 조건은, 20 내지 30℃의 온도에서, 1 내지 10 V 조건에서, 5 분 내지 2 시간 동안 유지시킬 수 있다.

수지층을 형성하는 단계는, 수지 조성물을 도금층 상에 도포하는 단계; 및 도포된 수지 조성물을 경화시켜 도막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 수지층을 형성하는 수지 조성물의 주성분은 특별히 제한되지 않으며, 열경화성 내지 광경화성 수지의 경화물을 모두 포함하며, 유기계 혹은 유-무기계 수지의 경화물일 수 있다. 혹은, 상기 수지 조성물은 주수지로 수성 및 유성 수지 중 1 종 이상을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 수지층을 형성하는 수지 조성물은 왁스계나 에폭시계, 우레탄계에 기타 첨가물이 함유되어 있다.

또한, 도금층에 대한 에칭 이후에 1차로 수지층을 형성한 후 2차로 수지층을 다시 형성할 수도 있고, 1차 수지층만 형성하고 2차 수지층을 형성하지 않을 수도 있다.

상기 수지 조성물은 강판의 일면 또는 양면에 도포하며, 도포는 다양한 통상적인 방법으로 행할 수 있으며, 예를 들어, 바-코터, 롤 코터 혹은 커튼 코터 방법이 사용될 수 있다.

수지 조성물을 강판에 도포하는 과정은 특별히 제한되지 않으며 다양한 방법을 통해 수행할 수 있다. 예를 들어, 강판에 수지 조성물을 도포한 후, 건조하여 수지층을 형성한다. 건조하는 과정은, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 열풍 가열방식, 적외선 가열방식, 유도 가열방식 혹은, 자외선 조사 등으로 행할 수 있다. 예를 들어, 열풍 가열방식은 160 내지 340℃ 온도에서 10 내지 50초 동안 건조를 행할 수 있다. 유도가열 방식은, 주파수 범위 5 내지 50 MHz, 전력 3 내지 15 KW에서 5 내지 20 초 동안 건조를 행할 수 있다. 혹은 강판에 도포된 수지 조성물을 열처리한 후, 물을 이용하여 냉각시킬 수 있다. 예를 들어, 수성 수지의 경우에는 80 내지 180℃ 범위에서 열처리한 후 수냉각 가능하며, 유성 수지의 경우에는 230 내지 240℃ 범위에서 열처리한 후, 수냉각 가능하다.

예를 들어, 수지층을 형성하기 위한 수지 조성물은 유기수지로서 우레탄수지 40%, 무기바인더로서 알루미나 50%, 방청 내식제로서 망간 인산염 10%로 구성될 수 있으며, 바코터를 이용하여 부착량을 조절한 후 120~160℃에서 건조시킨다.

하나의 예로서, 수지층 표면에 기계적 방식으로 마이크로 홈을 형성하는 단계는, 마이크로 돌기가 형성된 표면을 수지층에 대면한 상태로 누르거나 압력을 가함으로써 수행할 수 있다. 예를 들어, 마이크로 돌기가 형성된 롤러, 혹은 마이크로 돌기가 형성된 플레이트를 이용하여 압력을 가함으로써, 수지층에 마이크로 홈 패턴을 형성할 수 있다. 수지층 표면에 형성된 마이크로 홈의 형상이나 패턴은, 롤러 혹은 플레이트 등에 형성된 마이크로 돌기에 의해 결정된다.

상기 소지 강판은 도금층이 형성된 경우라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 냉연강판과 열연강판 등을 포함한다. 보다 구체적으로는, 도금층이 형성된 소지 강판의 예로는, 아연도금강판; 아연계 전기도금강판; 용융아연도금강판; 알루미늄도금강판; 도금층에 코발트, 몰리브덴, 텅스텐, 니켈, 티탄, 알루미늄, 망간, 철 마그네슘, 주석, 동 또는 이들의 혼합물인 불순물 또는 이종금속을 함유한 도금강판; 인산염이 코팅된 아연도금강판; 도금층이 형성된 냉연강판; 및 도금층이 형성된 열연강판 등을 모두 포함한다. 그 외에도 상기 소지 강판은 스테린리스, 크롬프리강판을 포함하며, 판재 뿐만 아니라 선재도 포함하는 의미이다.

예를 들어, 상기 소지 강판을 구성하는 강종의 조성은 C: 0.002~0.1중량%, Si:0.03~1.5중량%, Mn: 0.07~2.5중량%, Al: 0.02~0.1중량%, P:0.005~0.02중량% 그 외 불가피한 불순물로 이루어진 성분계로 구성될 수 있다. 또한, 상기 소지 강판으로는 냉연강판이나 열연강판 등이 있을 수 있으나 냉연강판인 경우가 바람직하다. 예를 들어, Fe-Ni 또는 Fe-Co 합금 도금층을 형성하기 위해서는 고온의 열처리가 필요한데, 냉연강판의 경우에는 재결정을 위한 열처리과정에서 자연적으로 합금 도금층이 형성된다. 반면에, 열연강판의 경우 공정상 이미 재결정이 완료되어 있는 상태임에도 합금 도금층 형성을 위한 부가적인 열처리가 필요하기 때문에 냉연강판에 비해 경제적 손실 및 공정상 추가 부담이 예상된다.

이하에서는 도면을 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명의 범주가 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 수지피복 강판의 단면 구조를 도시하였다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 수지피복 강판은 강판(10)의 표면에 아연 도금층(20)을 형성하고, 그 위에 수지층(30)을 형성한 구조이다. 수지층(30) 표면에는 마이크로 홈(40) 패턴이 형성된 구조임을 알 수 있다. 마이크로 홈(40) 패턴을 통해 강판의 표면에 소수성을 부여하게 된다. 또한, 도 2는 수지층(30) 표면에 서로 다른 직경을 갖는 마이크로 홈들(41, 42)이 형성된 구조이다. 원하는 물성 내지 특성에 따라 다양한 형태의 마이크로 홈을 형성할 수 있다.

도 3은 도금층(20)의 표면을 화학적 에칭을 통해 불규칙한 요철 구조를 형성할 수 있다. 상기 요철 구조는 전체적으로 불규칙한 형상을 가진다. 그리고, 단위 면적당 하나 이상의 요철 구조는, 입구의 단면적(Tt)에 비해 요철 내부의 홈부에 상대적으로 넓은 단면적(Tm)을 가지는 경우를 포함한다.

요철 구조가 형성된 도금층(20) 상에는 수지 조성물이 도포되어 경화도막(30: 수지층)을 형성하게 된다. 도금층(20)에 형성된 입구의 단면적(Tt)에 비해 내부의 단면적(Tm)이 큰 요철 구조는, 요철 구조 내부에 수지 조성물이 침투하여 경화된 후에는, 수지층(30)과의 밀착성을 향상시키는 역할을 하게 된다. 즉, 수지 조성물이 상기 요철 구조 내에 침투된 상태에서 경화되면, 요철 구조 내부의 수지 경화물의 단면적이 요철 구조의 입구보다 커지게 된다. 이를 통해 도금층(20)과 수지층(30) 사이의 밀착성을 높이는 역할을 하게 된다. 따라서, 도금층(20)과 수지층(30) 사이의 밀착력을 부여하기 위한 별도의 버퍼층 내지 접착층이 요구되지 않는다.

도 4는, 도 3에서 설명한 수지 피복 강판의 표면에, 마이크로 홈 패턴을 형성한 구조이다. 이를 통해 도금층과 수지층 사이의 밀착성을 높이고, 동시에 수지층 표면에 소수성을 부하하게 된다.

이하, 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1 내지 3

수지층이 형성된 도금강판 제조

도금용 조성 0.11Al% - 0.05Pb% - Zn으로 용융도금된 용융아연도금 강판의 표면에 경화 도막을 형성하였다.

경화 도막을 형성하기 위해서, 우레탄-아크릴 복합수지 및 실리콘 복합 우레탄 수지가 6: 4의 비율로 혼합된 수지를 주수지(30 중량%)로 사용하고, 에폭시계 실란 화합물 12중량%, 실리카 7 중량%, 감마 글리시독시프로필 트리에톡시실란 12중량%, 트리메톡시비닐실란 화합물 36 중량% 및 기타 첨가제들을 일정량 혼합하여 고형분의 조성물을 제조하였다.

상기 조성물을 용매인 물에 가하여 코팅 용액을 제조하되, 상기 고형분은 전체 용액에 대하여 15 중량%를 차지하도록 조절하였다. 제조된 코팅 용액을 도금층이 형성된 강판 표면에 bar코팅 방식으로 도포하고, 인덕션 히터를 이용하여 180℃로 가열한 뒤, 소부 건조하여 경화 도막을 형성하였다.

제조된 수지 조성물을 이용하여 강판의 도금층 위에 롤코팅 방식으로 코팅한 다음 질소를 투입(O₂ 농도 50PPM 이하)한 후 자외선(2000mJ/cm²)을 조사하여 경화시켰다. 경화후 도막두께 10 ㎛로 조절하였다.

마이크로 홈 패턴 형성

마이크로 돌기가 형성된 롤러를 이용하여, 강판 표면의 경화 도막 상에 마이크로 홈 패턴을 형성하였다. 형성된 마이크로 홈 패턴의 형상은 아래 표 1과 같다.

실시예 No.	마이크로 홈의 직경(㎛)	마이크로 홈의 간격(㎛, 홈의 중심 사이의 거리)	마이크로 홈의 깊이(㎛)
실시예 1	1	1.8	2
실시예 2	5	8	8
실시예 3	7	10	9

비교예 1

소지 강판의 표면에 형성된 수지층에 대해 마이크로 홈을 형성하지 않았다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수지 피복 강판을 제조하였다.

비교예 2

소지 강판의 표면에 형성된 수지층에 대해 마이크로 홈의 간격을 50㎛로 달리하였다는 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수지 피복 강판을 제조하였다.

실험예 1: 소수성 평가

제조된 각 강판의 시편에 대해서, 초순수를 기준으로 접촉각을 측정하였다. 구체적으로, 경화 도막이 형성된 강판의 표면에 초순수를 떨어뜨리고, 물방울의 좌측 및 우측의 각도를 측정한 후 얻어지는 평균값을 측정하였다. 이때, 3회 측정 후, 이의 평균값으로 확인하였다.

실험 결과 실시예 1 내지 3의 경우에는 물방울 접촉각이 95˚ 이상으로 산출되었으나, 비교예 1 및 2은 80˚ 이하인 것으로 산출되었다.

실시예 4 내지 6

도금용 조성 0.11Al% - 0.05Pb% - Zn으로 용융도금된 용융아연도금 강판에 대해서, 2% 염산과 1% 질산이 함유된 산 용액을 이용하여 에칭을 실시하였다. 구체적인 처리 조건은 하기 표 2와 같으며, 강판 시편을 에칭액에 침적 처리한 후, 수세와 건조공정을 거쳐 에칭된 아연도금 강판을 제조하였다.

실시예 No.	에칭 처리 조건
실시예 No.	온도(℃)	처리시간(분)
실시예 4	20	10
실시예 5	30	30
실시예 6	30	60

에칭 결과, 도금층 표면의 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.2 ㎛ 이상인 것을 확인하였다. 도 5는 실시예 5에 따른 에칭된 도금층의 표면을 관찰한 전자현미경 사진이다. 도금층의 표면에 다수의 요철 구조가 형성되었고, 그러한 요철 구조에 의한 홈부를 관찰할 수 있다. 요철구조에 의해 형성된 홈부는, 에칭 용액의 침투로 인해서, 부분적으로 입구 보다 단면적이 넓은 내부 구조를 갖는 구조가 형성된다.

에칭이 완료된 도금층 상에는, 실시예 1과 동일한 방법으로 경화도막과 마이크로 홈 패턴을 형성하여 수지 피복 강판을 제조하였다.

비교예 3

도금층에 대해 에칭을 실시하지 않았다는 점을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법으로 수지 피복 강판을 제조하였다.

도 6은 비교예 3에 따라 제조된 도금층의 표면을 관찰한 전자현미경 사진이다. 도금층의 표면은 상대적으로 매끈한 평탄면을 형성하고 있다.

실험예 2: 수지층의 밀착성 평가

수지 피복 강판의 수지층에 대한 밀착성을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.

실시예 5 및 비교예 3에서 제조된 시편을 대상으로, 수지층의 밀착력을 평가하였다. 이때, 상기 밀착력은 크로스-컷 테이프 테스트 방법으로 평가하였다. 보다 상세하게는, 피복된 수지층에 칼을 이용하여 1 mm 간격의 가로 10선과 세로 10선이 서로 교차되는 커팅한 후, 가로선과 세로선의 교차점에 테이프를 견고하게 붙이고, 빠르게 떼어낼 때의 시편 전체 면적에 대한 박리된 수지층의 면적을 측정하는 방법으로 밀착력을 평가하였다.

그 결과, 실시예 5에 따른 수지 피복 강판의 수지층은, 비교예 3과 비교하여, 2배 이상 향상된 밀착성을 갖는 것으로 확인되었다. 즉, 본 발명에 따른 수지 피복 강판은, 별도의 접착층을 형성하지 않았음에도 불구하고, 우수한 밀착성을 나타내는 것을 확인하였다.

10: 강판
20: 도금층
30: 수지층
40, 41, 42: 마이크로 홈
Tt: 요철 구조에 의해 형성된 홈부의 입구 단면적
Tm: 요철 구조에 의해 형성된 홈부 내부의 가장 넓은 단면적

Claims

소지 강판;
소지 강판과 접하도록 일면 또는 양면에 형성되는 도금층; 및
도금층이 소지 강판과 접하는 면의 반대면에 형성되고, 도금층과 접하도록 형성된 수지층을 포함하며,
수지층이 도금층과 접하는 면의 반대면은, 평균 직경이 50 ㎛ 이하인 마이크로 홈으로 패턴화된 구조이고,
수지층이 도금층과 접하는 면의 반대면은, 하기 일반식 1의 조건을 만족하는 수지 피복 강판:
[일반식 1]
Wa ≥ 95°
일반식 1에서, Wa는 수지층의 임의의 3지점에서 측정한 물방울 접촉각의 평균값을 의미한다.
제 1 항에 있어서,
수지층에 형성된 마이크로 홈은,
마이크로 홈의 평균 직경은 0.5 내지 20 ㎛ 범위이고,
마이크로 홈의 직경과 깊이의 비율이 2:1 내지 1:50 범위인 수지 피복 강판.
제 1 항에 있어서,
수지층에 형성된 마이크로 홈은 하기 일반식 1을 만족하는 수지 피복 강판:
[일반식 1]
1.5 ≤ S/D ≤3
일반식 1에서,
D는 제1 마이크로 홈, 및 상기 제1 마이크로 홈과 가장 가까이 형성된 제2 마이크로 홈의 평균 직경을 나타내고,
S는 제1 마이크로 홈의 중심과 제2 마이크로 홈의 중심 사이의 거리를 의미한다.
제 1 항에 있어서,
수지층에 형성된 마이크로 홈은, 가로 100 ㎛ 및 세로 100 ㎛ 범위 내의 단위 면적당, 평균 20 개 이상 형성된 영역을 포함하는 수지 피복 강판.
제 1 항에 있어서,
마이크로 홈이 형성된 수지층은, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 폴리에스터 수지 및 아크릴 수지 중 1 종 이상의 수지를 주수지로 포함하는 수지 조성물의 경화물인 수지 피복 강판.
제 1 항에 있어서,
도금층이 소지 강판과 접하는 면의 반대면은 산술 평균 거칠기(Ra)가 0.1 내지 2 ㎛ 범위인 수지 피복 강판.
제 6 항에 있어서,
도금층이 소지 강판과 접하는 면의 반대면은 요철이 형성된 구조이고,
가로 10 ㎛, 세로 10 ㎛의 단위 면적당, 요철 구조에 의해 형성된 홈부 중 하나 이상은 하기 수학식 1의 관계를 만족하는 수지 피복 강판:
[수학식 1]
T_m/T_t ≥ 1.3
상기 수학식 1에서,
T_m은 요철 구조에 의해 형성된 홈부의 수평면적 중 가장 넓은 수평 단면적을 의미하고,
T_t는 요철 구조에 의해 형성된 홈부를 위에서 관찰시 관측된 입구쪽 수평면적 중 가장 작은 수평 단면적을 의미한다.
제 1 항에 있어서,
도금층은 아연 또는 아연을 함유하는 합금 도금층인 수지 피복 강판.
소지 강판의 일면 또는 양면에 형성된 도금층을 형성하는 단계;
도금층 상에 수지층을 형성하는 단계; 및
수지층 표면에 기계적 방식으로 평균 직경이 50 ㎛ 이하인 마이크로 홈으로 패턴을 형성하는 단계를 포함하며,
수지층이 도금층과 접하는 면의 반대면은, 하기 일반식 1의 조건을 만족하는 수지 피복 강판의 제조방법:
[일반식 1]
Wa ≥ 95°
일반식 1에서, Wa는 수지층의 임의의 3지점에서 측정한 물방울 접촉각의 평균값을 의미한다.
제 9 항에 있어서,
소지 강판의 일면 또는 양면에 형성된 도금층을 형성하는 단계 이후에,
형성된 도금층 상에 에칭액을 가하여 에칭을 실시하는 단계를 더 포함하는 수지 피복 강판의 제조방법.
제 10 항에 있어서,
에칭액은 염산 및 질산 중 1 종 이상의 산을 포함하는 산 용액인 것을 특징으로 하는 수지 피복 강판의 제조방법.
제 9 항에 있어서,
수지층 표면에 기계적 방식으로 평균 직경이 50 ㎛ 이하인 마이크로 홈으로 패턴을 형성하는 단계는,
마이크로 돌기가 형성된 롤러, 혹은 마이크로 돌기가 형성된 플레이트를 이용하여 압력을 가함으로써, 수지층에 마이크로 홈 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 수지 피복 강판의 제조방법.