KR20180106516A - Electro deposition coating method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전착 도장 방법에 관한 발명이다.The present invention relates to an electrodeposition coating method.
현대 사회가 발전함에 따라 매우 다양한 종류의 전자 제품들이 개발되고 있다. 가전 제품을 예로 들면, 초기의 전자 제품들의 경우 기능이 매우 단순하였고, 제품 외관에 대한 디자인보다는 기능성을 더 중요시했기 때문에 외관 형상이 단순한 제품들이 많았다.As modern society develops, a wide variety of electronic products are being developed. In the case of home appliances, for example, early electronic products had a very simple function and more functional appearance than product design.
하지만 기술이 계속 발전함에 따라 다양한 기능, 용도, 종류의 제품들이 개발되고 있으며, 제품의 외관 형상도 더욱 다양해지고 복잡해지고 있다. 아울러 다양해지고 복잡해지는 제품의 외관 형상의 변화와 함께 제품에 사용되는 소재의 종류도 다양해지고 있다.However, as the technology continues to evolve, various functions, uses, and types of products are being developed, and the appearance of the product is becoming more diverse and complex. In addition, various types of materials used in products have been diversified along with changes in the appearance of various and complicated products.
이렇게 다양한 전자 제품들의 경우 사용 목적과 기능에 따라 각 제품별로 특별히 요구되는 특성을 갖는다.These various electronic products have special characteristics required for each product depending on the purpose and function of use.
예를 들어, 가전 제품 중에서 가스 레인지, 가스 오븐, 전기 오븐 등과 같은 주방용 가전 제품들의 경우 고온에서 작동이 되기 때문에 고내열성의 특성이 요구된다. 또한 주방용 가전 제품의 특성상 음식물이나 기름때와 같은 오염 물질에 노출되기가 쉽기 때문에 내오염성의 특성 또한 요구되고 있다.For example, in household appliances such as gas ranges, gas ovens, electric ovens, etc., household appliances require high heat resistance characteristics because they operate at high temperatures. Also, because of the characteristics of kitchen appliances, it is easy to be exposed to pollutants such as food or oil mist, so that the property of stain resistance is also required.
이렇게 제품별로 다른 사용 목적과 용도에 따라 추가적으로 요구되는 제품의 특성들로 인하여 제품에 사용되는 소재뿐만 아니라 제품의 외관에 행해지는 도장 작업 또한 매우 중요시되고 있다.Due to the characteristics of the product, which is additionally required depending on the purpose of use and application of the product, the painting work performed on the appearance of the product as well as the material used for the product is also very important.
다양한 소재 중에서 일 예로 스테인리스강(stainless steel)의 가공과 도장 공정과 관련해서는 롤투롤(Roll to Roll) 공법이 일반적으로 사용되어 왔다. 롤투롤 공법은 시트 상태의 스테인리스강을 가공하는 경우 롤코팅을 통해 먼저 표면 도장을 행한 후 벤딩(bending)과 같은 방법을 통해 원하는 형상으로 후가공을 하는 공법이다.Among various materials, for example, a roll-to-roll method has been commonly used in the processing and coating of stainless steel. The roll-to-roll method is a method in which a surface is first coated through a roll coating when stainless steel in a sheet state is processed, and then a post-processing is performed to a desired shape through bending.
다만 이러한 롤투롤 공법의 경우 부품의 외관에 도장을 먼저 한 이후에 성형을 하기 때문에, 액압성형(Hydro-forming) 공법과 같이 도장 이후에 성형이 어려운 부품의 가공 방법을 적용하기는 어려웠다. 즉 매우 복잡한 형상의 가공을 위하여 액압성형을 행하거나, 용접이 필요한 부품들의 성형 방법의 경우 부품에 대한 성형을 먼저 한 이후에 도장을 해야 하기 때문에 기존의 롤투롤 공법을 이용하기는 어려운 문제점이 있었다.However, in such a roll-to-roll method, it is difficult to apply a processing method of a component which is difficult to form after coating, such as a hydro-forming method, because the molding is performed after the appearance of the part is first performed. That is, in the case of hydraulic molding for processing of a very complicated shape or molding of parts requiring welding, it is difficult to use the existing roll-to-roll method because the parts must be molded after the parts are firstly formed .
이에 따라 외관 형상이 복잡해지고 다양해지는 최근 전자 제품들의 특성상 제품의 복잡한 형상 가공을 한 이후에도 도장이 안정적으로 잘 될 수 있는 공법의 필요성이 크게 대두되고 있는 실정이다. Accordingly, there is a great need for a method that can stably perform painting after complicated shape processing of a product due to the characteristics of recent electronic products which are complicated and diversified in external appearance.
이러한 실정에 맞추어 최근 전자 제품의 경우 액압 성형이나 용접과 같이 부품 자체에 대한 성형을 먼저 한 이후에 전착 도장(Electro deposition coating)을 이용하여 외부 표면을 도장하는 방법이 많이 이용되고 있다. 전착 도장의 경우 형상에 상관없이 전도성을 가지는 소재의 모든 부위에 균일하게 도장이 가능하기 때문에 다양한 형상의 제품에 적용이 가능하다.In recent years, in the case of electronic products, a method of coating an outer surface by electrodeposition coating has been widely used after forming a component itself such as hydroforming or welding. In the case of electrodeposition coating, it can be applied to various shapes because it can uniformly coat all parts of conductive material regardless of shape.
하지만, 기존의 전착 도장에 사용되는 도료 조성물 및 전착 공법을 이용하여도 스테인리스강(stainless steel)과 같이 특정 소재와의 부착성이 떨어지거나, 고열이 발생되는 가전 제품에 사용되기에는 고내열성 등의 성질이 부족한 문제점이 있어 이에 대한 보완이 요구되고 있다.However, even if a coating composition and an electrodeposition method used in conventional electrodeposition coating are used, adhesion to a specific material such as stainless steel is inferior, or in order to be used in a home appliance in which a high temperature is generated, There is a problem in that it is insufficient in quality, so that it is required to be supplemented.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 제품을 성형한 이후에 도장 작업을 진행할 수 있는 전착 도장 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an electrodeposition coating method capable of performing a coating operation after a product is molded.
또한 본 발명은 전착 도장 공정 중 전해 탈지 공정에 있어서, 최적의 전해 탈지 공정 조건을 통해서 전해 탈지의 최적화를 얻는 것을 다른 목적으로 한다.Another object of the present invention is to obtain electrolytic degreasing optimization through an optimum electrolytic degreasing process condition in an electrolytic degreasing process in an electrodeposition coating process.
아울러 본 발명은 피도장물의 표면의 산화피막을 고르게 형성하여 피도장물의 색상 편차를 최소화시키는 것을 또 다른 목적으로 한다.It is another object of the present invention to minimize the color deviation of an object to be coated by forming an oxide film on the surface of the object to be coated evenly.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 피도장물 표면의 이물질을 제거하여 피도장물의 표면을 균일하게 하는 전해 탈지 단계, 전해 탈지된 피도장물을 외부 공기에 노출시켜 산화피막이 형성되도록 일정 시간 외부에 대기시키는 단계, 외부 공기에 노출된 피도장물의 표면을 수세하는 단계, 수세된 피도장물에 전착 도막을 형성하는 전착 단계를 포함하는 전착 도장 방법을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides an electrolytic degreasing method comprising: an electrolytic degreasing step of removing foreign substances on a surface of an object to be coated to uniform the surface of the object to be coated; a step of exposing the electrolytically degreased object to outside air, A step of washing the surface of the material to be exposed exposed to the outside air, and an electrodeposition step of forming an electrodeposited coating film on the washed coated object.
구체적으로 전해 탈지 단계는, 45℃~55℃ 범위의 탈지 온도, 100sec~140sec 범위의 탈지 시간, 6~8% 범위의 탈지제의 탈지 농도, 6.5V/㎡ ~ 8.5V/㎡ 범위의 탈지 인가 전압의 조건에서 이루어지도록 하여 최적의 전해 탈지 단계를 포함한 전착 도장 방법을 제공한다.Specifically, the electrolytic degreasing step may include a degreasing temperature in the range of 45 ° C to 55 ° C, a degreasing time in the range of 100sec to 140sec, a degreasing concentration in the degreasing agent in the range of 6 to 8%, a degreasing applied voltage in the range of 6.5V / To provide an electrodeposition coating method including an optimal electrolytic degreasing step.
또한 전해 탈지 단계와 수세 단계 사이에 피도장물을 외부에 대기시키는 단계를 포함하고, 구체적으로는 20초~120초 시간 동안 피도장물을 외부 공기에 노출시켜 피도장물의 표면에 산화피막이 균일하게 형성이 될 수 있도록 하는 전착 도장 방법을 제공한다.And a step of allowing the object to be exposed to the outside between the electrolytic degreasing step and the water washing step. More specifically, the object to be coated is exposed to the outside air for 20 seconds to 120 seconds to uniformly form an oxide film on the surface of the object to be coated To form an electrodeposition coating method.
아울러 스테인리스강, 탄소강, 알루미늄으로 이루어진 선택군에서 하나 이상을 소재로 포함하는 전착 도장물을 외관 소재로 포함하는 가전 제품, 예를 들어 가스 오븐, 전기 오븐, 냉장고, 세탁기 및 건조기 등과 같이 전열 기능을 갖는 전자제품에 사용되어 높은 내열성과 내오염성을 갖는 전자 제품을 제공한다.In addition, electric appliances such as gas ovens, electric ovens, refrigerators, washing machines, dryers, etc., which include an electrodeposited coating material containing at least one material selected from the group consisting of stainless steel, carbon steel and aluminum, To provide an electronic product having high heat resistance and stain resistance.
본 발명에 따른 전착 도장 방법은 복잡한 형상의 제품을 성형한 이후에 제품의 모든 부위에 고르게 도장이 가능한 안정적인 전착 도장을 제공하는 효과가 있다.The electrodeposition coating method according to the present invention has an effect of providing a stable electrodeposition coating that can be uniformly coated on all parts of a product after molding a product having a complicated shape.
또한 본 발명에 따른 전착 도장 방법은 전해 탈지 단계에 있어서, 최적의 전해 탈지 공정 조건을 통해서 피도장물 표면의 불순물 제거를 매우 효율적이고 효과적으로 할 수 있게 해주는 효과가 있다.In addition, the electrodeposition coating method according to the present invention has the effect of enabling the removal of impurities on the surface of the object to be coated efficiently and effectively through the optimum electrolytic degreasing process conditions in the electrolytic degreasing step.
아울러 본 발명에 따른 전착 도장 방법은 피도장물 소재의 색상을 일정하게 해주어 색상 편차를 줄여주기 때문에, 투명한 전착 도료를 사용하는 경우 최종 제품의 색상 편차를 최소화하여 색상에 대한 불량율을 최소화해주는 효과가 있다.In addition, since the electrodeposition coating method according to the present invention reduces the color deviation by making the color of the material to be coated constant, when using a transparent electrodeposition coating, the color deviation of the final product is minimized, have.
도 1은 본 발명에 따른 전착 도료 조성물을 사용한 전착 도장 방법에 대한 전체 공정도이다.
도 2는 인가 전압에 따른 소재의 탈지전과 탈지후의 b*값에 대한 측정값을 도시한 그래프이다.
도 3은 인간 전압에 따른 황변 발생 여부를 보여주는 사진이다.
도 4는 내지문성을 측정하기 위한 기준을 보여주는 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 전착 도료 조성물을 사용한 도막과 종래의 도막의 내열성을 비교한 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is an overall process diagram of an electrodeposition coating method using an electrodeposition coating composition according to the present invention. FIG.
FIG. 2 is a graph showing measured values of b * value before and after degreasing of a blank according to an applied voltage.
3 is a photograph showing the occurrence of yellowing according to human voltage.
Fig. 4 is a photograph showing the criteria for measuring the texture. Fig.
5 is a graph comparing the heat resistance of a coating film using the electrodeposition coating composition according to the present invention and a conventional coating film.
전술한 목적, 특징 및 장점은 하기에서 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. The above objects, features, and advantages will be described in detail below, and those skilled in the art will readily understand the technical idea of the present invention. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
본 발명은 액압 성형(Hydro-forming)이나 용접 등의 공정이 필요한 외관 형상이 복잡한 제품에 전착 도장 공법을 적용하여 도막을 형성하기 위한 전착 도료 조성물을 제공한다. 본 발명에 따른 전착 도료가 적용되는 제품은 200℃ 이상의 내열성을 갖는 본 발명의 도료 조성물의 특성상 주방용 조리 장치인 전기 오븐이나 가스 오븐과 같이 고온에서 작동하는 제품에 적용되는 것이 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 냉장고, 세탁기, 건조기와 같이 전열 기능을 포함하는 전자 제품에 적용이 가능하다.The present invention provides an electrodeposition coating composition for forming a coating film by applying an electrodeposition coating method to a product having a complicated outer shape requiring a process such as hydro-forming or welding. The product to which the electrodeposition coating according to the present invention is applied is preferably applied to a product which operates at a high temperature such as an electric oven or a gas oven which is a kitchen cooking apparatus due to the characteristics of the coating composition of the present invention having heat resistance of 200 ° C or higher, no. For example, it can be applied to electronic products including a heat-generating function such as a refrigerator, a washing machine and a dryer.
본 발명에 따른 전착 도료의 조성물을 사용하여 전착 도장을 하는 피도장물의 소재는 전착 도장이 가능한 전도성을 갖는 소재를 사용하면 되는 것으로 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들어, 스테인리스강(stainless steel), 냉간 압연강(cold rolled steel)과 같은 일반 탄소강, 알루미늄 등으로 이루어진 선택군에서 하나 이상의 소재를 선택하여 사용할 수 있다.The material to be coated to be electrodeposited using the electrodeposition coating composition according to the present invention is not particularly limited as long as it is a material having conductivity capable of electrodeposition coating. For example, one or more materials can be selected and used in a selected group of ordinary carbon steel such as stainless steel, cold rolled steel, and aluminum.
이 중에서 스테인리스강의 경우 표면 자체에 크롬 산화물층이 형성되어 있어, 표면에 도장을 하여 도막을 형성하는 것이 어렵지만, 본 발명에 따른 전착 도료 조성물은 스테인리스 강과의 부착성이 매우 우수하기 때문에 스테인리스강을 소재로 하는 제품에서 더욱 우수한 효과를 얻을 수 있다.In the case of stainless steel, a chromium oxide layer is formed on the surface of the stainless steel, so that it is difficult to form a coating film on the surface thereof. However, since the electrodeposition coating composition according to the present invention has excellent adhesion with stainless steel, A more excellent effect can be obtained in the product.
이 때 스테인리스강은 오스테나이트계, 페라이트계, 마르텐사이트계와 같은 모든 종류의 스테인리스강을 포함하는 것으로 특별히 한정되지 않는다.In this case, the stainless steel is not particularly limited as it includes all types of stainless steels such as austenitic, ferritic and martensitic stainless steels.
본 발명에 따른 전착 도장용 도료 조성물은 물을 주용제로 한 수용성 도료 조성물로, 베이스 수지, 경화제, 보조 수지, 첨가제를 포함한다. 이 때 첨가제는 중화제, 조용제, 진용제, 안료, 기타 첨가제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 조성물일 수 있다.The coating composition for electrodeposition coating according to the present invention is a water-soluble coating composition containing water as a main agent and includes a base resin, a curing agent, a secondary resin, and an additive. Here, the additive may be at least one composition selected from the group consisting of a neutralizing agent, a preservative, a retarding agent, a pigment, and other additives.
이하에서는 본 발명에 따른 전착 도장용 도료 조성물의 구체적인 성분에 대해서 기술하도록 한다.Hereinafter, specific components of the coating composition for electrodeposition coating according to the present invention will be described.
베이스 수지Base resin
베이스 수지로는 아크릴 수지를 사용하며, 자외선과 내열성이 확보된 아크릴 변성 수지를 사용하는 것이 바람직하다.As the base resin, an acrylic resin is preferably used, and it is preferable to use an acrylic-modified resin which is secured with ultraviolet rays and heat resistance.
아크릴 수지는 분자 사슬 내 아크릴산 또는 메타크릴산과 같은 카르복실기를 갖는 아크릴 단량체를 이용하여, 말단에 카르복실기를 가지며 킬레이트 생성기를 갖는 단량체가 공중합되어 있는 물질로 구체적으로는 t-부틸아크릴레이트, 메타크릴레이트, 측쇄에 카르복실기 및 하이드록시기를 갖는 아크릴 수지를 예로 들 수 있으며, 이들 수지로 구성된 선택군 중 하나 이상을 포함할 수 있다. The acrylic resin is a material in which a monomer having a carboxyl group at the terminal and having a chelate generating group is copolymerized with an acrylic monomer having a carboxyl group such as acrylic acid or methacrylic acid in the molecular chain. Specific examples thereof include t-butyl acrylate, methacrylate, An acrylic resin having a carboxyl group and a hydroxy group in the side chain, and may include at least one selected from the group consisting of these resins.
또한, 메틸아크릴레이트(methylacrylate), 메틸메타아크릴레이트 (methylmethacrylate, MMA), 아크릴로니트릴 (acrylonitrile, AN), 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트 (2-hydroxyethyl methacrylate, HEMA), 글리시딜-메타크릴레이트 (glycidyl methacrylate, GMA), 및 에틸 메타크릴레이트 (ethyl methacrylate, EMA) 등의 단량체와 메타크릴산 (methacrylic acid, MAA) 및 아크릴산 (acrylic acid, AA) 등을 공중합하여 사용할 수도 있다.Further, it is also possible to use at least one of methylacrylate, methylmethacrylate (MMA), acrylonitrile (AN), 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA), glycidyl methacrylate Methacrylic acid (MAA), acrylic acid (AA), or the like may be copolymerized with monomers such as glycidyl methacrylate (GMA) and ethyl methacrylate (EMA).
이 때 아크릴 수지는 전체 도료 조성물의 중량을 기준으로 25~40 중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다.At this time, the acrylic resin preferably has a range of 25 to 40% by weight based on the weight of the entire coating composition.
아크릴 수지가 25중량% 미만이면 도장 표면의 표면 경도 및 내화학성이 저하될 수 있으며, 40중량%를 초과하면 미반응 아크릴 수지가 많이 남아 가교밀도가 저하되어 가공성, 부착력, 내수성과 같은 다양한 물성들이 저하될 수 있다.When the amount of the acrylic resin is less than 25% by weight, the surface hardness and chemical resistance of the painted surface may be lowered. When the acrylic resin is more than 40% by weight, unreacted acrylic resin is much left to decrease the crosslinking density and various physical properties such as workability, Can be degraded.
본 발명은 높은 투명도를 갖는 아크릴 수지를 베이스 수지로 쓰기 때문에 피도장물에 전착 도료에 의하여 도막이 형성되어도, 피도장물 소재 고유의 질감을 잘 표현해낼 수 있는 장점이 있다. 예를 들어 스테인리스강을 소재를 하는 제품을 본 발명의 전착 도료로 전착 도장을 하는 경우 아크릴 수지의 높은 투명도로 인해 스테인리스강 고유의 질감을 표현해 낼 수 있어 제품의 심미성을 다양하게 표현할 수 있는 장점이 있다.Since the acrylic resin having high transparency is used as the base resin, the present invention has an advantage that the texture unique to the material to be coated can be expressed well even if a coating film is formed by the electrodeposition paint on the object to be coated. For example, when a product made of stainless steel is electrodeposited with the electrodeposition coating of the present invention, the texture of the stainless steel can be expressed due to the high transparency of the acrylic resin, so that the aesthetics of the product can be expressed in various ways have.
경화제Hardener
경화제로 멜라민 수지를 사용하며, 멜라민 수지는 아크릴 수지와 반응하여 아크릴 수지를 경화시켜 매우 견고하고 치밀한 그물망의 구조를 형성한다. 아크릴-멜라민 반응은 120 ℃ 이상의 고온에서 활발하게 반응이 진행되기 때문에 종래의 도막 형성 반응 대비 더욱 견고하고 치밀한 그물망의 도막을 얻을 수 있다.The melamine resin is used as a hardening agent, and the melamine resin reacts with the acrylic resin to cure the acrylic resin to form a very solid and dense network structure. Since the acrylic-melamine reaction is actively carried out at a high temperature of 120 ° C or higher, it is possible to obtain a stronger and more dense network coating film than the conventional film-forming reaction.
따라서 아크릴-멜라민 반응에 의하여 형성되는 매우 견고하고 치밀한 그물망의 도막으로 인하여 본 발명의 전착 도료는 여러가지 다양한 소재, 특히 도막의 형성이 매우 어려운 소재인 스테인리스강에도 높은 부착성을 갖는다.Therefore, the electrodeposition paint of the present invention has high adhesion to various materials, particularly, stainless steel, which is a very difficult material to form a coating film, due to a very solid and dense mesh film formed by an acryl-melamine reaction.
이 때 멜라민 수지는 전체 도료 조성물의 중량을 기준으로 5~20중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 멜라민 수지가 5중량% 미만인 경우에는 도막이 잘 형성되지 않으며, 20중량%를 초과하는 경우 도막 형성에 관여하지 않는 멜라민 수지가 남을 수 있다.In this case, the melamine resin preferably has a range of 5 to 20% by weight based on the weight of the entire coating composition. When the content of the melamine resin is less than 5% by weight, the coating film is not formed well. If the content of the melamine resin is more than 20% by weight, a melamine resin which is not involved in coating film formation may remain.
아울러 아크릴 수지와 멜라민 수지의 배합비는 6:4 ~ 8:2의 범위로 배합되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 대략 7:3의 배합비를 갖는다. 상기 범위의 배합비와 관련하여 멜라민 수지가 상기 하한의 범위 미만인 경우 가교밀도가 낮아져 내수성이 취약해질 수 있으며, 멜라민 수지가 상기 상한의 범위를 초과하는 경우 내충격성이 취약해질 수 있다.The blending ratio of the acrylic resin to the melamine resin is preferably in the range of 6: 4 to 8: 2, more preferably about 7: 3. When the content of the melamine resin is less than the lower limit, crosslinking density may be lowered and water resistance may become weak. When the content of the melamine resin exceeds the upper limit, impact resistance may be weakened.
보조 수지Auxiliary resin
보조 수지는 취성이 강한 아크릴 수지의 물성을 보완하여 내충격성과 가공성을 부여해주는 역할을 해주는 물질로, 본 발명에서는 폴리에스터 수지를 보조 수지로 사용한다. 아울러 폴리에스터 수지는 내열성도 보강해주는 역할을 해준다.Auxiliary resin is a material that plays a role in imparting impact resistance and processability by complementing the physical properties of a brittle acrylic resin. In the present invention, a polyester resin is used as an auxiliary resin. In addition, the polyester resin also serves to reinforce heat resistance.
폴리에스터 수지는 알킬화된 멜라민 포름알데히드 수지를 사용하는 것이 바람직하다.The polyester resin is preferably an alkylated melamine formaldehyde resin.
이 때 폴리에스터 수지는 전체 도료 조성물의 중량을 기준으로 1~5중량% 범위를 갖는 것이 바람직하다. 폴리에스터 수지가 1중량% 미만인 경우 가공성이 부족해 질 수 있으며, 5중량%를 초과하는 경우에는 아크릴 고유의 투명성 및 내지문성이 저해될 수 있다.At this time, the polyester resin preferably has a range of 1 to 5% by weight based on the weight of the entire coating composition. When the amount of the polyester resin is less than 1% by weight, workability may be insufficient. When the amount of the polyester resin is more than 5% by weight, inherent transparency and transparency of the acrylic resin may be deteriorated.
첨가제additive
1) 중화제1) neutralizing agent
중화제는 주용제인 물과 도료를 안정적으로 중화시키는 역할을 하는 것으로, 본 발명에서는 중화제로 트리에틸아민(TEA)을 사용한다.The neutralizing agent serves to stably neutralize the main agent water and the coating material. In the present invention, triethylamine (TEA) is used as a neutralizing agent.
이 때 트리에틸아민은 도료 조성물의 전체 중량을 기준으로 1~5중량% 범위를 갖는 것이 바람직하다. 트리에틸아민의 조성이 상기 범위를 벗어나는 경우 액안정성이 불안해지고 도료 상태에서 겔(gel) 현상이 있을 수 있으며 도장 이후 평활한 도막을 얻기가 어려운 문제점이 있다.It is preferable that triethylamine has a range of 1 to 5 wt% based on the total weight of the coating composition. When the composition of triethylamine is out of the above range, stability of the liquid becomes unstable, there may be a gel phenomenon in the coating state, and it is difficult to obtain a smooth coating film after coating.
2) 2) 조용제A prescription
조용제는 도료가 주용제인 물에 적절히 용해되도록 하여 도료의 안정성과 도장의 작업성을 개선하는 역할을 하는 것으로, 본 발명에서는 조용제로 이소프로판올(IPA)과 에탄올(Ethanol)중 하나 이상을 포함할 수 있다.The preservative agent plays a role of improving the stability of the paint and the workability of coating by allowing the paint to be appropriately dissolved in water as a main agent. In the present invention, the preservative agent may include at least one of isopropanol (IPA) and ethanol .
이소프로판올은 전체 도료 조성물의 중량을 기준으로 15~20 중량% 범위의 조성을 갖는 것이 바람직하다. 이소프로판올이 15 중량% 미만인 경우 도막의 외관이 불량해질 수 있으며, 20 중량%를 초과하는 경우 도막 내 이소프로판올이 잔존하게 되어 연필경도가 불량해질 수 있다.The isopropanol preferably has a composition ranging from 15 to 20% by weight based on the weight of the total coating composition. When the isopropanol content is less than 15% by weight, the appearance of the coated film may be poor. When the isopropanol content exceeds 20% by weight, isopropanol may remain in the coating film, resulting in poor pencil hardness.
에탄올은 전체 도료 조성물의 중량을 기준으로 1~5 중량% 범위를 갖는 것이 바람직하다. 에탄올은 상기 조성 범위내에서 도료를 주용제인 물과 안정적으로 용해시키는 역할을 해준다.The ethanol preferably has a range of 1 to 5 wt% based on the weight of the whole coating composition. Ethanol serves to stably dissolve the coating material with water as a main agent within the above composition range.
3) 3) 진용제Jinjeongje
진용제는 조용제와 같이 도료가 물에 적절히 용해되어 도료의 안정성과 도장의 작업성을 개선하는 역할을 하는 것으로, 본 발명에서는 진용제로 고비점 용제인 부틸셀로솔브를 포함한다.The finishing agent acts to improve the stability of the coating and the workability of painting by appropriately dissolving the coating material in water such as a preservative, and in the present invention, it contains butylcellosolve as a high boiling point solvent for the purpose of the present invention.
부틸셀로솔브는 전체 도료 조성물의 중량을 기준으로 5 중량% 이하의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 부틸셀로솔브가 5중량%를 초과하는 경우, 도료 내 잔존 고형분이 낮아져 도막형성이 늦어질 수 있으며, 도막 형성 후에도 도막 내 잔존할 수 있으므로 도막 표면 경도와 내마모성에 악영향을 끼칠 수 있다.The butyl cellosolve preferably has a range of 5% by weight or less based on the weight of the entire coating composition. If the content of butyl cellosolve exceeds 5% by weight, the remaining solid content in the coating may be lowered and the coating film formation may be delayed, and the coating film may remain in the coating film even after the coating film is formed, which may adversely affect the surface hardness and abrasion resistance of the coating film.
4) 기타 첨가제4) Other additives
기타 첨가제는 물성 및 작업성을 보조해주는 보조제로, 예를 들어 표면의 내지문성과 평활성이 양호한 표면 조절용 첨가제, 액 내 도료의 안정성을 확보하는 분산제 등을 포함할 수 있다.Other additives may be auxiliaries for assisting the physical properties and workability, for example, additives for controlling the surface to surface and smoothness, and dispersants for ensuring the stability of the coating material in the liquid.
기타 첨가제는 도료의 안정성과 표면 외관 품질의 확보를 위하여 전체 도료 조성물의 중량을 기준으로 2 중량% 이하의 범위로 포함하는 것이 바람직하다. 이 때 기타 첨가제가 2중량%를 초과하는 경우에는 도장 작업성이 저하될 수 있다.The other additives are preferably contained in an amount of 2% by weight or less based on the weight of the entire coating composition for securing the stability of the coating and the quality of the surface appearance. At this time, if the amount of the other additives exceeds 2% by weight, the paint workability may be deteriorated.
5) 안료5) Pigment
안료는 제품의 색상 및 광택을 구현하기 위한 것으로, 디자인적인 요소인 심미성의 구현이 가능하도록 색상 또는 광택의 조절이 가능한 성분인 것이 바람직하다.The pigment is intended to realize the color and gloss of the product, and it is preferable that the pigment is a component capable of controlling color or gloss so that a design element, aesthetic, can be realized.
안료는 전체 도료 조성물의 중량을 기준으로 5 중량% 미만의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 안료를 5 중량% 미만으로 투입을 하는 경우 아크릴 수지에 의한 투명성을 거의 유지하면서 약간의 색조를 띄는 정도로 색상 구현이 가능하기 때문에 피도장물, 즉 제품 소재 자체의 질감을 유지할 수 있는 장점이 있다.The pigment preferably has a range of less than 5% by weight based on the weight of the total coating composition. When the pigment is added in an amount of less than 5% by weight, it is possible to maintain the transparency of the acrylic resin and realize a color with a slight hue, thereby maintaining the texture of the object to be coated, that is, the material itself.
따라서 안료가 5 중량%를 초과하는 경우 피도장물 소재의 질감이 은폐될 수 있어 피도장물 소재 자체의 고유 색을 표현하기가 어렵다.Therefore, when the pigment exceeds 5% by weight, the texture of the object to be coated may be concealed and it is difficult to express the inherent color of the object to be coated.
이 때 안료는 3 ㎛ 미만의 크기의 나노 안료를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 전착 도료는 수용성이기 때문에 3 ㎛ 이상의 나노 안료의 경우 수성 도료에는 적합하지 않기 때문이다.At this time, it is preferable to use a nano pigment having a size of less than 3 mu m. The electrodeposition paint according to the present invention is water-soluble and, therefore, is not suitable for water-based paints in the case of nano pigments having a diameter of 3 탆 or more.
아울러 본 발명에 따른 전착 도료는 전체적으로 알카리성을 띄게 되는 바 안료는 산(acid) 성분이 배제된 상태에서 수분산되는 것이 바람직하다.In addition, the electrodeposition paint according to the present invention is generally alkaline, and it is preferable that the pigment is dispersed in water in a state in which an acid component is excluded.
주용제Main solvent
주용제로 물을 사용하며, 물은 증류수나 탈이온수를 사용하는 것이 바람직하다. It is preferable to use distilled water or deionized water as main water.
주용제는 전체 도료 조성물의 중량을 기준으로 10~40 중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 주용제가 10중량% 미만으로 포함되는 경우, 도막의 외관 불량이 발생하고 액안정성이 미흡한 문제점이 발생할 수 있다.It is preferable that the main solvent has a range of 10 to 40% by weight based on the weight of the whole coating composition. When the main agent is contained in an amount of less than 10% by weight, defective appearance of the coating film may occur and liquid stability may be insufficient.
이상과 같이 설명한 본 발명에 따른 전착 도료 조성물은 전착도장성을 용이하게 하기 위하여 추가적으로 1:1 ~ 1:4의 비율로 물과 희석하여 사용할 수도 있다.The electrodeposition coating composition according to the present invention may be further diluted with water at a ratio of 1: 1 to 1: 4 to facilitate electrodeposition coating.
또한 본 발명에 따른 전착 도료는 음이온형 전착 도료인 것이 바람직하다. 음이온형 전착 도료는 양이온형 전착 도료보다 입자가 작기 때문에 높은 평활성을 가질 수 있다. 즉, 음이온형 전착 도료의 경우 작은 콜로이드 입자 형태를 갖기 때문에 낮은 전압에서도 도료가 부착이 가능하여 높은 평활성을 가질 수 있도록 해준다.The electrodeposition coating according to the present invention is preferably an anion-type electrodeposition coating. The anion type electrodeposition paint can have a high smoothness because the particles are smaller than the cation type electrodeposition paint. That is, since the anion type electrodeposition coating has a small colloidal particle shape, the coating can be attached even at a low voltage, so that it can have high smoothness.
전착공정에 사용되는 전착도료가 전기장 하에서 도장이 되기 위해서는 수지가 전하를 띠어야 한다. 본원 발명에서는 이를 위하여 측쇄에 카르복실기를 갖는, 예를 들어 메타크릴산 공중합체, 아크릴산 공중합체, 이타콘산 공중합체, 크로톤산 공중합체, 말레인산 공중합체 및 부분에스테르화 말레인산 공중합체 등을 아크릴 수지로 사용하며, 산기를 트리에틸아민(triethyl amine), 트리에탄올 아민(triethanol amine) 및 N-메틸 에탄올 아민(N-methyl ethanol amine) 등의 아민류로 중화시킬 수 있다. In order for electrodeposition paints used in the electrodeposition process to be painted under an electric field, the resin must be charged. In the present invention, acrylic resins such as methacrylic acid copolymers, acrylic acid copolymers, itaconic acid copolymers, crotonic acid copolymers, maleic acid copolymers and partially esterified maleic acid copolymers having a carboxyl group in the side chain are used And the acid can be neutralized with amines such as triethyl amine, triethanol amine and N-methyl ethanolamine.
즉, 전착 도료는 아크릴 수지 내 카르복실기산이 COO- 상태인 콜로이드 상태로 도료 수용액 내 존재하며, 아민기(NH2+)에 의해 전기적으로 중화되어 존재할 수 있다.That is, the electrodeposition paint exists in a colloidal state in which the carboxylic acid in the acrylic resin is COO-state, and may exist in an electrically neutralized state by an amine group (
본 발명에 따른 음이온형 전착 도료는 특히 스테인리스강과 매우 높은 안정성을 갖는다. 전착 도료를 이용한 전착 도장 공정에서는 양극(Anode)에 피도장물을 두고 전압을 인가하여 전착 도장을 행하게 된다. 하지만 이 때 산화가 쉬운 소재는 양극에서 산화가 활발히 이루어지게 되는데, 스테인리스강은 일반 탄소강 대비 산화 부분에 있어 훨씬 안정적이기 때문에 높은 안정성을 갖는다.The anion-type electrodeposition coating according to the present invention has a very high stability, especially with stainless steel. In the electrodeposition coating process using an electrodeposition paint, electrodeposition is performed by applying a voltage to an anode with an electrodeposited material. However, in this case, oxidized material is actively oxidized in the anode. Stainless steel has high stability because it is much more stable in the oxidized portion than the ordinary carbon steel.
또한 본 발명에 따른 전착 도료는 다양한 소재와 높은 부착성을 갖지만 특히 스테인리스강과 매우 높은 부착성을 갖는다. 통상의 스테인리스강은 표면에 매우 치밀한 크롬 산화물층을 가지고 있어서, 표면 상에 별도의 도막을 형성하는 것이 매우 어렵다. 이는 스테인리스강 표면의 크롬 산화물층이 유기물에 영향을 받지 않는다는 장점을 가지고 있는 대신에, 상호 반응도 잘 일어나지 않아 도막과의 부착력도 좋지 않기 때문이다.In addition, the electrodeposition coating material according to the present invention has various materials and high adhesion, but has particularly high adhesion with stainless steel. Since ordinary stainless steel has a very dense chromium oxide layer on the surface, it is very difficult to form a separate coating film on the surface. This is because the chromium oxide layer on the stainless steel surface is not affected by the organic matter, but the interaction with the chromium oxide layer is not good and the adhesion with the coating film is not good.
하지만 본 발명에 따른 전착 도료는 아크릴 수지를 멜라민 수지로 경화시키는 아크릴-멜라민 반응을 통해 매우 치밀한 그물막의 도막을 형성하기 때문에 스테인리스강과도 매우 높은 부착력을 갖는다.However, since the electrodeposition coating according to the present invention forms a very dense net film through an acryl-melamine reaction in which an acrylic resin is cured with a melamine resin, the electrodeposition paint has a very high adhesion with stainless steel.
본 발명에 따른 전착 도료는 하기의 전착 도장 공정 방법을 이용하여 피도장물에 도막을 형성한다.The electrodeposition paint according to the present invention forms a coating film on an object using the electrodeposition coating method described below.
본 발명에 따른 전착 도장 공정은 도 1에 따른 공정도와 같이 소재 입고, 검사 및 래킹 인(Racking In), 아세톤 침적, 수세, 전해 탈지, 외부 대기, 수세, 전착, 수세, 수절처리, 건조 및 래킹 아웃(Racking Out)의 공정을 포함하여 진행이 되는 것이 바람직하지만 상황에 따라 일부 공정의 생략이나 순서의 변경을 할 수도 있다. 각 공정별 구체적인 설명은 하기에서 기술하도록 한다.The electrodeposition coating process according to the present invention can be applied to various processes such as material wearing, inspection and racking in, acetone deposition, water washing, electrolytic degreasing, external atmosphere, water washing, electrodeposition, It is preferable to proceed with a process including a racking-out process, but it is also possible to omit some processes or change the order depending on the situation. A detailed description of each process will be given later.
전착 도장 준비 단계 - 소재 입고, 검사 및 Electrodeposition coating preparation phase - Material wearing, inspection and 래킹Racking 인(Racking in)(S10) Racking in (S10)
먼저 전착도장을 하고자 하는 피도장물을 마련하여 피도장물이 입고되면, 입고된 제품에 대하여 검사를 수행한다. 검사에 이상이 없는 경우 검사가 완료된 이후에 전착도장을 위한 전착 도장 시스템에 피도장물을 래킹 인(Racking in)하여 전착 도장 공정을 실시한다.First, an object to be electrodeposited is provided, and when the object is received, the object is inspected. If there is no abnormality in the inspection, after the inspection is completed, the electrodeposition coating process is performed by racking in the electrodeposition coating system for electrodeposition coating.
아세톤 침적(S20)Acetone deposition (S20)
피도장물이 전착 도장 시스템으로 래킹 인되면, 먼저 피도장물에 부착되어 있는 보호비닐 점착제나 판금 가공유와 같이 잔존하는 이물질을 제거하기 위한 아세톤 침적 공정을 진행한다.When the object is racked by the electrodeposition coating system, the acetone deposition process is first performed to remove residual foreign substances such as protective vinyl pressure-sensitive adhesive or sheet metal processing oil attached to the object.
수세(S30)Washing (S30)
아세톤 침적 공정을 진행한 피도장물을 전해 탈지하기에 앞서 수세 공정을 통해 아세톤 침적 공정에서의 공정액을 수세하도록 한다. 즉, 수세 공정은 공정간 공정액이나 오염물들이 전이되지 않도록 해주는 것으로, 각각의 공정액과 불순물이 혼입되지 않도록 해준다.The process liquid in the acetone deposition process is washed through the water washing process before the electrolytic degreasing process of the objects subjected to the acetone deposition process. That is, the water washing process prevents the process liquid and contaminants from transferring between the processes, and prevents the impurities from being mixed with the respective process liquids.
전해 탈지(S40)Electrolytic degreasing (S40)
수세 공정이 진행된 피도장물에 전압을 인가하여 산소 또는 수소를 발생시켜 피도장물 표면의 불순물을 제거하는 전해 탈지 공정을 진행한다. 탈지 공정은 피도장물의 표면에 잔존하는 오염물, 유분과 같은 이물질을 제거하고 피도장물의 표면을 균일하게 하여, 피도장물의 표면에 불균일한 표면 처리막이 형성되는 것을 방지하기 위한 공정이다. 전해 탈지에 사용되는 용액은 알카리성을 띄어 계면활성제 역할을 하도록 하는 것이 바람직한 것으로, 이러한 용액을 사용하는 것이 피도장물 표면의 유분 및 이물질 제거에 용이하다.An electrolytic degreasing process is performed in which impurities on the surface of the object to be treated are removed by applying a voltage to the object subjected to the water washing process to generate oxygen or hydrogen. The degreasing process is a process for removing contaminants such as contaminants and oil remaining on the surface of an object to be coated, making the surface of the object to be coated uniform, and preventing a non-uniform surface treatment film from being formed on the surface of the object to be coated. The solution used for electrolytic degreasing is preferably made to act as a surfactant by making the solution alkaline. It is easy to remove oil and foreign matter on the surface of the object to be coated by using such a solution.
특히 본 발명은 하기와 같이 전해 탈지 공정 조건의 설정을 통해 피도장물 자체의 소재 색상에 영향을 주는 유분 등의 이물질 제거를 더욱 용이하게 하고 있다.Particularly, the present invention makes it easier to remove foreign matter such as oil, which affects the color of the material of the object itself, by setting electrolytic degreasing process conditions as described below.
1) 탈지 온도는 45℃~55℃의 범위 내에서 진행하는 것이 바람직하다.1) The degreasing temperature is preferably in the range of 45 ° C to 55 ° C.
탈지 온도가 45℃ 미만인 경우 소재의 탈지(유분 및 산화피막 제거)가 제대로 되지 않아 전착 도장의 부착 불량 및 색상 불량이 발생할 수 있으며, 55℃를 초과하는 경우 탈지가 과처리 되어 색상 불량이 발생할 수 있다.If the degreasing temperature is lower than 45 ° C, the degreasing (removal of oil and oxidation film) of the material is not performed properly. Therefore, the adhesion failure and color defect may occur in the electrodeposition coating. If it exceeds 55 ° C, have.
2) 탈지 시간은 100sec~140sec의 범위 내에서 진행하는 것이 바람직하다.2) The degreasing time is preferably in the range of 100 sec to 140 sec.
탈지 시간이 100 sec 미만인 경우 소재의 탈지(유분 및 산화피막 제거)가 제대로 되지 않아 전착 도장의 부착 불량 및 색상 불량이 발생할 수 있으며, 140sec를 초과하는 경우 탈지가 과처리 되어 색상 불량이 발생할 수 있다.If the degreasing time is less than 100 sec, the degreasing (oil and oxidation film removal) of the material is not performed properly, so that the adhesion failure and color defect of the electrodeposition coating may occur. .
3) 탈지 농도는 6~8%의 범위를 갖는 것이 바람직하며, 탈지제는 수산화나트륨(가성소다), 인산연, 규산나트륨, 탄산나트륨 등을 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 탈지제는 예를 들어 ㈜케이피엠테크의 Puricle C-4를 사용할 수 있다.3) The degreasing concentration is preferably in the range of 6 to 8%, and it is preferable to use the degreasing agent including sodium hydroxide (caustic soda), phosphoric acid, sodium silicate, sodium carbonate and the like. As the degreasing agent, for example, Puricle C-4 of KP M-Tech Co., Ltd. can be used.
탈지 농도가 6% 미만인 경우 소재의 탈지(유분 및 산화피막 제거)가 제대로 되지 않아 전착 도장의 부착 불량 및 색상 불량이 발생할 수 있으며, 8%를 초과하는 경우 탈지가 과처리 되어 색상 불량이 발생할 수 있다.If the degreasing concentration is less than 6%, defatting of the material (removal of oil and oxidation film) is not performed properly, so adhesion failure and color defect may occur. If it exceeds 8% have.
4) 인가 전압은 6.5V/㎡ ~ 8.5V/㎡ (400A)의 범위 내에서 진행하는 것이 바람직하다.4) The applied voltage is preferably in the range of 6.5V / m2 to 8.5V / m2 (400A).
인가 전압이 6.5V/㎡ 미만인 경우 소재의 탈지(유분 및 산화피막 제거)가 제대로 되지 않아 전착 도장의 부착 불량 및 색상 불량이 발생할 수 있으며, 8.5V/㎡ 를 초과하는 경우 탈지가 과처리 되어 색상 불량이 발생할 수 있다.When the applied voltage is less than 6.5V / ㎡, the defatting of the material (removal of oil and oxide film) is not performed properly, and the adhesion failure and color defect of the electrodeposition coating may occur. If it exceeds 8.5V / ㎡, Failure may occur.
도 2는 스테인리스강을 소재로 한 피도장물에 있어서, 탈지 인가 전압에 따른 탈지 전과 탈지 후 색상 변화를 측정한 값이다. b* 값은 황색도를 나타내는 색차계 측정치 값으로 b* 값이 높게 나올수록 높은 황색도를 보여준다.FIG. 2 is a graph showing the change in color before and after degreasing according to the degreasing applied voltage in an object made of stainless steel. The b * value is a colorimetric measurement value indicating the degree of yellowness. The higher the b * value is, the higher the yellowness is.
도 2에서 확인할 수 있는 것처럼 인가 전압이 7.5V/㎡인 경우에 b*가 2.7로 전압이 5V/㎡나 10V/㎡인 경우보다 더 낮은 것을 확인할 수 있다. 인가 전압이 5V/㎡인 경우에는 탈지가 충분히 이루어지지 않으며, 낮은 전압으로 인하여 유분 제거가 부족하여 도막과의 밀착성이 저하되는 문제점이 있다.As can be seen from FIG. 2, b * is 2.7 and the voltage is lower than 5V / m2 or 10V / m2 when the applied voltage is 7.5V / m < 2 >. When the applied voltage is 5 V /
또한 인가 전압이 10V/㎡인 경우에는 b*값이 3.9로 측정이 되어 매우 높은 황색도를 보여주는 것을 확인할 수 있다. 특히 인가 전압이 높을수록 소재 표면에 Fe3O4가 환원되고 용출될 수 있기 때문에 도 3과 같이 황변이 발생하는 것을 확인할 수 있다.When the applied voltage is 10V / m < 2 >, the b * value is measured to be 3.9, which shows a very high yellowness. Especially, as the applied voltage is higher, Fe 3 O 4 can be reduced and eluted on the surface of the material, so that yellowing occurs as shown in FIG.
외부 대기(S50)External standby (S50)
본 발명은 전해탈지 공정 이후에 수세 공정을 하기에 앞서 피도장물을 외부 공기에 노출시켜 산화피막이 형성되도록 일정 시간 대기시키는 단계를 포함한다. 이 때 피도장물을 상온에서 20초~120초의 범위에서 외부 공기에 노출되도록 대기시키는 것이 바람직하다.The present invention includes a step of waiting for a predetermined time to form an oxide film by exposing the object to the outside air before the water washing step after the electrolytic degreasing step. At this time, it is preferable to wait for the object to be exposed to the outside air in the range of 20 seconds to 120 seconds at room temperature.
전해탈지를 하게 되면 피도장물 표면의 이물질과 산화피막이 제거되는데 전해탈지 공정 이후에 피도장물을 공기 중으로 노출이 되면 산화피막이 다시 형성된다. 피도장물이 공기에 노출되어 산화피막이 다시 형성되는 초기 20초 정도까지는 시간 경과에 따라 피도장물의 표면에 산화피막이 형성되는 정도의 차이가 발생하여 피도장물 전체 표면에 균일한 산화피막의 형성이 어렵고, 20초 이상이 되어야 산화피막의 형성 정도가 일정하게 된다.When the electrolytic degreasing is performed, the foreign substances and the oxidation film on the surface of the object to be treated are removed. When the object is exposed to the air after the electrolytic degreasing process, the oxidation film is formed again. There is a difference in the degree of formation of an oxide film on the surface of the object to be coated over time until the initial 20 seconds when the object is exposed to air and the oxide film is formed again so that a uniform oxide film is formed on the surface of the object And the degree of formation of the oxide film becomes constant in at least 20 seconds.
즉, 외부 대기 시간이 20초 미만인 경우 색상간 편차가 생길 수가 있으며, 공정 및 생산성의 측면을 고려하고 지나치게 두꺼운 산화피막의 형성을 방지하기 위하여 120초를 초과하지 않는 것이 바람직하다.That is, when the external waiting time is less than 20 seconds, there may be a deviation between colors. In consideration of process and productivity, it is preferable not to exceed 120 seconds in order to prevent formation of an excessively thick oxide film.
또한 전해탈지 이후 피도장물을 꺼내면 전해탈지액이 묻어 있는 상태이기 때문에 산화피막이 바로 생기기가 어려워 최소 20초 이상을 외부에 대기하는 것이 바람직하다.Further, when the object to be coated is taken out after electrolytic degreasing, the electrolytic degreasing liquid is present, so it is difficult to immediately form an oxide film, and it is preferable to wait at least 20 seconds outside.
본 발명과 같이 전해 탈지 단계 이후에 피도장물을 외부 공기에 노출시키는 대기 단계 없이 바로 다음 단계인 수세를 하게 되면 피도장물 표면의 부분에 따라 산화피막의 형성 정도가 달라 부분별로 색상 편차가 발생하게 되는 문제점이 있다.If the water is washed immediately after the electrolytic degreasing step without the atmospheric step for exposing the object to the outside air as in the present invention, the degree of formation of the oxide film varies depending on the part of the surface of the object to be painted, There is a problem to be done.
본 발명에 따른 전착 도장 공정은 이러한 피도장물의 외부 대기 공정을 통해서 피도장물의 전체 표면에 산화피막이 고르게 생기도록 하여, 투명한 아크릴 수지를 베이스로 한 전착 도료를 사용하여 도막을 형성하여도 도막을 통해서 피도장물 자체 소재의 색상이 고르게 표현될 수 있도록 해주는 효과가 있다.In the electrodeposition coating process according to the present invention, an oxide film is evenly formed on the entire surface of the object to be coated through the external atmosphere process of the object to be coated, so that even if a coat is formed using a transparent acrylic resin- It has the effect of making the color of the material itself evenly expressed.
표 1은 외부 대기 시간에 따른 피도장물의 b*값을 측정한 것이다. 이 때 피도장물은 스테인리스강을 사용하고, 외부 대기 시간에 따른 각각의 비교예, 실시예를 각각 4개씩 실시하여 b*값을 측정하였다.Table 1 shows the b * values of the coatings according to the external waiting time. In this case, stainless steel was used as the object to be coated, and b * value was measured by performing each of the four comparative examples and the example according to the external waiting time.
표 1에서 확인할 수 있는 것처럼, 외부 대기 시간이 10초인 경우에는 비교예 1~4의 b*값의 편차값이 0.4로 비교예들끼리 색상편차가 뚜렷이 발생하는 것을 확인할 수 있다.As shown in Table 1, when the external waiting time is 10 seconds, The deviation value of the b * value of 1 to 4 is 0.4, and it can be confirmed that color deviations are distinctly generated between the comparative examples.
반면 외부 대기 시간이 20초인 경우 측정한 실시예 1~4의 b*값의 편차값은 0.1에 불과해 실시예들끼리의 색상편차가 거의 없는 것을 확인할 수 있다. 즉, 앞선 전해 탈지 이후에 20초의 외부 대기 시간을 갖는 경우 색상이 일정하게 나올 수 다.On the other hand, in the case where the external waiting time is 20 seconds, the deviation value of the b * values in Examples 1 to 4 measured is only 0.1, so that there is almost no color deviation among the embodiments. That is, the color may be uniform when the external waiting time is 20 seconds after the preceding electrolytic degreasing.
또한, 외부 대기 시간이 120초인 경우 측정한 실시예 5~8의 b*값의 편차값은 0.2로 비교예의 편차값과 비교하였을 때 여전히 색상편차가 작고 색상이 일정하게 나오는 것을 확인할 수 있다. In addition, when the external waiting time is 120 seconds, the deviation value of the b * value in Examples 5 to 8 is 0.2, which indicates that the color deviation is still small and the color is constant when compared with the deviation value of the comparative example.
수세(S60)Washing (S60)
외부 공기에 일정 시간 노출된 피도장물의 표면에 잔류할 수 있는 탈지액이나 기타 공정액 등을 제거하는 수세 공정을 진행할 수 있다. It is possible to carry out the water washing process for removing the degreasing liquid or other process liquid which may remain on the surface of the coating material exposed to the outside air for a predetermined time.
이 때 피도장물의 표면에 강한 수압을 분사하여 일반 침적 수세보다도 더욱 효과가 탁월한 샤워 수세 공정을 진행할 수 있다. 또한 전기전도도가 관리되는 정제된 물로 순수 수세 공정을 진행할 수 있으며, 순수 수세의 경우 이온이 거의 없기 때문에 기타 다른 화학반응과 물리반응을 결여시킬 수 있는 효과가 있다.At this time, a strong water pressure is sprayed on the surface of the material to be coated, so that the shower washing process can be more effective than general immersion water washing. In addition, pure water washing process can be performed with purified water in which electric conductivity is controlled. In the case of pure water washing, since there is almost no ion, it is possible to eliminate other chemical reaction and physical reaction.
전착(S70)Electrodeposited (S70)
수세 공정 이후에 피도장물에 전압을 인가하여 수용액 상태의 전착 도료를 피도장물에 전기적으로 부착시키는 도장 공정을 진행한다.After the washing step, a voltage is applied to the object to be painted to conduct a painting process in which the electrodeposited paint in an aqueous solution state is electrically attached to the object to be painted.
본 발명에 따른 음이온형 전착 도료를 사용하는 경우 양극(Anode)에 피도장물을 접촉시켜 전착 공정을 진행하는 것이 바람직하며, 이 때 인가되는 전압은 저전압 구간인 10Volt 내지 고전압 구간인 200Volt까지 인가하여 도막을 형성하도록 한다.In the case of using the anion-type electrodeposition paint according to the present invention, it is preferable to carry out the electrodeposition process by bringing the object to be brought into contact with the anode, and the applied voltage is applied from the low voltage interval of 10 volts to the high voltage interval of 200 volts Thereby forming a coating film.
본 발명에 따른 전착 도료 조성물에 의하여 전착 도장을 진행하는 경우 대략 120℃에서부터 멜라민 경화가 시작되어, 150℃에서부터 180℃ 온도 구간에서 온전한 도막이 형성될 수 있다.When the electrodeposition coating is proceeded by the electrodeposition coating composition according to the present invention, melamine curing starts at about 120 ° C and a complete coating film can be formed at a temperature range of 150 ° C to 180 ° C.
이 때 도막 두께는 5㎛ 내지 20㎛으로 형성이 되어 본 발명에 따른 온전한 물성을 확보할 수 있다. 도막의 두께가 5㎛ 미만일 경우 표면경도, 내화학성 등이 부족할 수 있고, 20㎛를 초과하는 경우 도료 사용량 및 도장 시간이 증가하여 비용적인 손실이 발생할 수 있다. 또한 반투명한 전착 도료를 사용하는 경우 두꺼울수록 색상이 진해지고 불투명해질 수 있기 때문에 두께에 따라 색상 차이가 생겨, 상기 두께 범위를 벗어날 경우 색상 불량이 될 수 있다.At this time, the thickness of the coating film is formed in the range of 5 탆 to 20 탆, whereby the intrinsic physical properties according to the present invention can be secured. When the thickness of the coating film is less than 5 탆, the surface hardness and chemical resistance may be insufficient. When the thickness exceeds 20 탆, the amount of coating material used and the coating time may increase, resulting in a cost loss. Also, when a translucent electrodeposition paint is used, the thicker the color becomes thicker and opaque as the thicker it becomes, the color difference may occur depending on the thickness, and if it exceeds the above thickness range, the color may become defective.
수세(S80)Washing (S80)
전착 공정 이후에 표면에 강한 수압을 분사하여 일반 침적 수세보다도 더욱 효과가 탁월한 샤워 수세 공정을 진행할 수 있다. 또한 전기전도도가 관리되는 정제된 물로 순수 수세 공정을 진행할 수 있으며, 순수 수세의 경우 이온이 거의 없기 때문에 기타 다른 화학반응과 물리반응을 결여시킬 수 있는 효과가 있다.A strong water pressure is sprayed on the surface after the electrodeposition process, so that the shower washing process can be more effective than general immersion water washing. In addition, pure water washing process can be performed with purified water in which electric conductivity is controlled. In the case of pure water washing, since there is almost no ion, it is possible to eliminate other chemical reaction and physical reaction.
수절 처리(S90)(S90)
계면 활성제 역할을 하는 수절제로 물의 표면장력을 낮춰 피도장물의 표면에 부착된 물이 저절로 떨어져 나가 표면에 발생하는 얼룩 불량을 방지하도록 해준다.It is a hydrosecting agent that acts as a surfactant to lower the surface tension of water, so that the water adhered to the surface of the material falls off spontaneously and prevents the occurrence of stain defect on the surface.
건조 및 Drying and 래킹Racking 아웃(Racking out)(S100) Racking out (S100)
수절 처리 이후에 피도장물을 건조시키는 공정을 진행하며, 건조가 완료된 이후에 전착도장시스템에서 피도장물을 빼내는 래킹 아웃 공정을 진행하여 전착 공정을 종료한다.After the dewatering process, a step of drying the object to be coated is carried out, and after the drying is completed, a plating-out process is carried out to remove the object from the electrodeposition coating system to complete the electrodeposition process.
이하에서는 본 발명에 따른 전착 도료 조성물 및 전착 공정에 의하여 형성된 전착 도막에 대한 다양한 물성을 평가한 실험예들에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, experimental examples for evaluating various physical properties of the electrodeposition coating film formed by the electrodeposition coating composition and electrodeposition process according to the present invention will be described.
본 발명에 따른 전착 도료 조성물에 의하여 형성된 도막은 높은 내지문성을 갖는다. 구체적으로 본 발명에 따른 전착 도료는 약 1.5 정도의 굴절률을 갖게 되어 사람의 지문과 매우 유사한 굴절률을 가지며, 30~40 dyne/cm의 표면에너지를 갖기 때문에 지문이 묻어도 잘 보이지 않는 특성을 갖는다.The coating film formed by the electrodeposition coating composition according to the present invention has a high to soft texture. Specifically, the electrodeposition paint according to the present invention has a refractive index of about 1.5, has a refractive index very similar to that of a human fingerprint, and has a surface energy of 30 to 40 dyne / cm.
도막의 표면에너지가 높을수록 액체가 접할 때 더 많은 부분이 접촉이 되어 접촉각이 낮아지게 되며, 지문도 동일하게 작용을 한다. 따라서 표면에너지가 30 dyne/cm 미만인 경우 지문이 동글동글 맺혀서 더욱 진하게 보이고, 표면에너지가 40 dyne/cm 이상인 경우는 지문이 퍼져서 안보일 수는 있으나 지문을 머금고 있으려는 성질이 강해 잘 닦이지 않는다.The higher the surface energy of the coating, the more contact the liquid touches, the lower the contact angle, and the fingerprint works the same. Therefore, when the surface energy is less than 30 dyne / cm, the fingerprint appears to be thicker due to the dongle dongle formation, and when the surface energy is more than 40 dyne / cm, the fingerprint may not be seen because it spreads but the fingerprint is faded.
따라서, 본 발명에 따른 전착 도료 조성물에 의하여 형성된 도막은 지문의 시인성과 닦임성이 우수한 효과가 있다.Therefore, the coating film formed by the electrodeposition coating composition according to the present invention has an excellent effect of visibility and scrubbing of fingerprints.
하기 표 2는 실시예와 비교예에 대하여 표면에너지에 따른 내지문성 및 이지크리닝성을 측정한 값이다.The following Table 2 shows the results of measuring the texture and the easiness of cleaning according to the surface energy for the examples and the comparative examples.
내지문성 및 이지크리닝성의 측정 방법은 도막 상에 dyne tester (표면에너지 측정 pencil)로 측정을 하였으며, 정도에 따라서 우수, 양호, 불량 기준을 나누었다.The method of measuring the smoothness and easiness of cleaning was measured with a dyne tester (surface energy measuring pencil) on the coating film, and the excellent, good and bad criteria were divided according to the degree.
판단 기준: 1000룩스의 조명 아래에서 스테인리스에 해당 코팅을 하여 판단을 하였으며, 기준의 차이 정도는 도 4를 참고할 수 있다.Judgment Criteria: Under the illumination of 1000 lux, the coating was applied to the stainless steel, and the degree of difference between the reference values can be referred to FIG.
우수: 지문이 거의 인지되지 않거나, 인지되더라도 심한 정도는 아니다.Excellent: Fingerprints are hardly recognized, or even perceived, not severe.
양호: 지문이 쉽게 인지된다.Good: fingerprints are easily recognized.
불량: 지문이 현저히 눈에 띈다.Bad: The fingerprints are noticeable.
(지문 시인성)To Moon
(Fingerprint visibility)
(지문 닦임성)Easy cleaning
(Fingerprint cleaning)
상기 표 2에서 확인할 수 있는 것과 같이 아크릴 수지에 멜라민 반응을 시킨 실시예는 내지문성과 이지크리닝성이 모두 우수한 것으로 확인되었다.As can be seen from Table 2 above, it was confirmed that the examples in which the acrylic resin was subjected to the melamine reaction were excellent in both smoothness and ease of cleaning.
이에 반해 아크릴 수지를 사용하지만 우레탄 반응을 시킨 비교예 5는 이지크리닝성에서 실시예 9보다 지문닦임성이 떨어지는 것을 확인할 수 있으며, 나머지 비교예 6, 7, 8 모두 내지문성과 이지크리닝성에서 대부분 불량이 발생하는 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, in Comparative Example 5 using an acrylic resin but undergoing a urethane reaction, it was confirmed that the fingerprints were less in the easy cleaning than in Example 9. In the remaining Comparative Examples 6, 7, and 8, It was confirmed that a defect occurred.
또한 본 발명에 따른 전착 도료 조성물에 의해 형성된 도막은 높은 내열성을 갖는다.Further, the coating film formed by the electrodeposition coating composition according to the present invention has high heat resistance.
도 5는 본 발명에 따른 전착 도료를 이용한 전착 도장 방법에 의하여 형성된 도막(a)과 롤투롤 공법을 이용한 도장 방법에 의하여 형성된 도막(b)에 대하여 열분석을 한 그래프이다. 열분석시 상온에서부터 500℃까지 1분에 5℃씩 승온하여 측정하였으며, 열분석을 위한 장비는 DSC, TG/DTA 를 이용하였다.FIG. 5 is a graph showing a coating film (a) formed by the electrodeposition coating method using the electrodeposition paint according to the present invention and a coating film (b) formed by the coating method using the roll-to-roll method. During the thermal analysis, the temperature was increased from room temperature to 500 ℃ for 1 minute by 5 ℃. DSC and TG / DTA were used for thermal analysis.
도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이 (a)의 경우 350 ℃ 정도까지도 무게감량이 거의 일어나지 않아 도막의 열에 의한 손실이 거의 없는 것을 확인할 수 있다. 하지만 (b)의 경우 200 ℃ 정도부터 무게감량비가 급격히 감소하고 있어 200 ℃ 이상의 고열에 대한 내열성이 부족한 것을 확인할 수 있었다. 특히 도 5에서 (c) 영역을 살펴보면 해당 온도 구간에서 내열성의 차이가 확연히 두드러지는 것을 확인할 수 있다.As can be seen from FIG. 5, in the case of (a), weight loss did not occur even at about 350 ° C., and it was confirmed that there was almost no loss due to heat of the coating film. However, in the case of (b), since the weight loss ratio rapidly decreased from about 200 ° C, it was confirmed that the heat resistance to the high temperature of 200 ° C or more was insufficient. In particular, if the region (c) in FIG. 5 is examined, it can be seen that the difference in heat resistance is conspicuous in the temperature range.
주방에서 사용되는 주방용 조리 장치, 예를 들어 가스 오븐, 전자 오븐과 같이 고온에서의 조리가 필요한 제품의 구성 부품들의 경우 도막에 대한 높은 내열성이 요구된다. 결국 본 발명에 따른 전착 도료를 사용한 전착 도장을 한 가스 오븐 제품의 경우 200 ℃ 이상의 온도에서 100시간 이상 노출되어도 도막의 백화, 연화, 박리, 부풀림 등의 결함이 거의 발생하지 않는 장점을 가지고 있다.Kitchen utensils used in kitchens, such as gas ovens and electronic ovens, require high heat resistance for coatings in the case of components of a product that require cooking at high temperatures. As a result, the gas oven product using electrodeposition coating using the electrodeposition paint according to the present invention is advantageous in that defects such as whitening, softening, peeling, and swelling of the coating film are hardly caused even when exposed to a temperature of 200 ° C or more for 100 hours or more.
이하에서는 본 발명에 따른 전착 도료에 의해 형성된 도막을 실시예로 하고 실시예 대비 베이스 수지와 경화제를 다른 물질로 사용한 비교예들에 대해서 하기와 같은 물성 실험을 하였다.Hereinafter, the coating properties of the coating film formed by the electrodeposition paint according to the present invention are described as examples and the following properties of the base resin and the curing agent are compared with each other.
본 발명의 실시예 10은 음이온타입의 아크릴 수지와 경화제를 멜라민 수지로 하여, 고형분 10%, 전기전도도 800㎲/㎝, pH 7.8 기준으로 25~30 ℃ 온도에서 100volt로 150초간 유지하여 13미크론의 도막을 얻었다.In Example 10 of the present invention, an anionic type acrylic resin and a curing agent were melamine resin and maintained at 25 to 30 DEG C at 100 volts for 150 seconds based on a solid content of 10%, an electric conductivity of 800 mu s / cm and a pH of 7.8, Thereby obtaining a coated film.
비교예 9는 경화제를 이소시아네이트로 사용한 것 이외에 사용된 다른 조건들은 실시예 1과 동일하게 하였다.Comparative Example 9 was the same as Example 1 except that the curing agent was used as an isocyanate.
비교예 10은 비교예 9에서 베이스 수지를 양이온 타입의 아크릴 수지로 사용한 것 이외에 다른 조건들은 비교예 1과 동일하게 하였다.Comparative Example 10 was the same as Comparative Example 1 except that the base resin in Comparative Example 9 was used as the cationic type acrylic resin.
비교예 11은 비교예 9에서 베이스 수지를 양이온 타입의 에폭시 수지로 사용한 것 이외에 다른 조건들은 비교예 9와 동일하게 하였다.Comparative Example 11 was the same as Comparative Example 9 except that the base resin in Comparative Example 9 was used as a cationic type epoxy resin.
내열성 측정: 210 ℃에서 3시간 동안 노출 후 변색 정도를 측색계로 측정하였으며, 측정 기준은 하기와 같다. (미놀타 CM-700D 제품 사용) Measurement of heat resistance : The degree of discoloration after exposure at 210 캜 for 3 hours was measured with a colorimeter, and the measurement standard was as follows. (Using Minolta CM-700D product)
우수 △E: 1.5 이하Excellent ΔE: Not more than 1.5
양호 △E: 3.0 이하Good? E: 3.0 or less
불량 △E: 3.0 이상Defective △ E: 3.0 or more
내자외선성 측정: UVA, UVB 파장 영역의 램프에서 24시간 동안 노출 후 변색 정도를 확인하였으며, 측정 기준은 하기와 같다. Measurement of ultraviolet ray resistance : The degree of discoloration after 24 hours exposure to UVA and UVB lamps was determined.
우수 △E: 1.5 이하Excellent ΔE: Not more than 1.5
양호 △E: 3.0 이하Good? E: 3.0 or less
불량 △E: 3.0 이상Defective △ E: 3.0 or more
내열탕성 측정: 끓는물에 1시간 동안 노출 후 외관 변화 및 부착력, 도막 연화 정도를 종합적으로 판단하였으며, 전착 도장 요구 기본 물성을 측정하였으며 측정 기준은 하기와 같다. Measurement of hot water resistance : After 1 hour exposure to boiling water, changes in appearance, adhesion, and degree of softening of the film were evaluated in a comprehensive manner. Basic properties required for electrodeposition coating were measured.
우수: 외관 변화 없음Excellent: No change in appearance
양호: 백화가 발생하였으나, 부착력은 양호함Good: whitening occurred but adhesion was good
불량: 백화가 발생하고, 부착력도 불량함Poor: Bleeding occurs and adhesion is poor.
연필경도 측정Pencil hardness measurement
끝을 원기둥 모양으로 각지게 만든 미츠비시 연필로 1kg 하중으로 다섯 줄을 그어 두줄 이하의 도막 긁힘 현상이 있는지 육안으로 판단하였음.Five lines were drawn with a 1kg load with a Mitsubishi pencil with a rounded tip, and visually judged whether there were scratches on two or less lines of film.
경도pencil
Hardness
상기 표 3의 결과에서 확인할 수 있는 것처럼, 음이온 타입의 아크릴 수지를 베이스로 하고 멜라민 경화제를 사용한 실시예 10은 내열성, 내자외선성, 내열탕성, 연필경도에서 모두 우수한 결과가 나오는 것을 확인할 수 있었다.As can be seen from the results in Table 3, it was confirmed that Example 10 using an anionic type acrylic resin as a base and a melamine curing agent showed excellent results in heat resistance, ultraviolet ray resistance, resistance to hot water resistance and pencil hardness .
하지만, 비교예 9, 10, 11과 같이 경화제를 멜라민이 아닌 이소시아네이트를 사용하거나, 양이온타입의 아크릴 수지를 쓰거나, 베이스 수지를 에폭시 수지로 쓰는 경우는 모두 내열성, 내자외선성, 내열탕성에서 물성이 실시예보다 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.However, as in Comparative Examples 9, 10, and 11, when a non-melamine isocyanate is used as a curing agent, a cation type acrylic resin is used, or a base resin is used as an epoxy resin, all of the properties such as heat resistance, ultraviolet resistance, It can be confirmed that this is lower than this embodiment.
Claims (8)
상기 전해 탈지된 피도장물을 외부 공기에 노출시켜 산화피막이 형성되도록 일정 시간 외부에 대기시키는 단계;
상기 외부 공기에 노출된 피도장물의 표면을 수세하는 단계; 및
상기 수세된 피도장물에 전착 도막을 형성하는 전착 단계를 포함하는 전착 도장 방법.
An electrolytic degreasing step of removing foreign substances on the surface of the object to be coated to make the surface of the object uniform;
Exposing the electrolytically degreased object to the outside air and waiting the outside for a predetermined time to form an oxide film;
Washing the surface of the object to be exposed exposed to the outside air; And
And an electrodeposition step of forming an electrodeposited coating film on the washed electrodeposit.
상기 전해 탈지 단계는, 45℃~55℃ 범위의 탈지 온도, 100sec~140sec 범위의 탈지 시간, 6~8% 범위의 탈지제의 탈지 농도, 6.5V/㎡ ~ 8.5V/㎡ 범위의 탈지 인가 전압의 조건에서 이루어지는 전착 도장 방법.
The method according to claim 1,
The electrolytic degreasing step may include a degreasing temperature in the range of 45 ° C to 55 ° C, a degreasing time in the range of 100sec to 140sec, a degreasing concentration in the degreasing agent in the range of 6 to 8%, a degreasing voltage in the range of 6.5V / Lt; / RTI >
상기 외부에 대기시키는 단계는, 20초~120초 시간 동안 피도장물을 외부 공기에 노출시키는 전착 도장 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step of waiting the outside atmosphere comprises exposing the object to outside air for 20 seconds to 120 seconds.
상기 수세 단계는 샤워 수세 및 순수 수세 공정을 포함하는 전착 도장 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the water washing step includes a step of washing with water and a step of washing with pure water.
상기 전착 단계는 음이온형 전착 도료를 사용하고, 양극(Anode)에 상기 피도장물을 접촉시키는 전착 도장 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the electrodepositing step uses an anion-type electrodeposition coating material, wherein the electrodeposited material is brought into contact with an anode.
상기 전착 도장 공정에 의하여 형성된 도막의 두께는 5㎛ 내지 20㎛인 전착 도장 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the coating film formed by the electrodeposition coating step has a thickness of 5 to 20 占 퐉.
상기 피도장물은 스테인리스강, 탄소강, 알루미늄으로 이루어진 선택군에서 하나 이상을 선택한 소재로 이루어진 전착 도장 방법.
7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Wherein the object to be coated is made of a material selected from at least one selected from the group consisting of stainless steel, carbon steel and aluminum.
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| KR102368544B1 (en) * | 2021-07-05 | 2022-02-25 | 이웅희 | Electrodeposition method |
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- 2017-03-20 KR KR1020170034932A patent/KR102024564B1/en active IP Right Grant
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