KR20240040864A - 단열성을 갖는 도막 조성물 및 이를 이용한 도장 금속판 - Google Patents

단열성을 갖는 도막 조성물 및 이를 이용한 도장 금속판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고분자수지; 발포 캡슐; 가소제; 및 실리카를 포함하는 도막 조성물로서, 상기 도막 조성물은 상기 고분자수지 100 중량부에 대하여 상기 발포 캡슐을 0.1 내지 10 중량부; 상기 가소제를 5 내지 40 중량부; 상기 실리카를 1 내지 10중량부로 포함하며, 상기 발포 캡슐은 열가소성 플라스틱 셀구조 속에 발포제가 들어있는 발포 캡슐 형태이며, 상기 발포 캡슐 및 실리카의 중량 비율은 1:1 내지 1:10인, 도막 조성물 및 이를 이용한 도장 금속판을 제공한다.

Description

단열성을 갖는 도막 조성물 및 이를 이용한 도장 금속판{A coating film composition having insulation properties and a coated metal plate using the same}
본 발명은 발포로 인해 형성되는 폐쇄기공에 의해 단열성을 갖는 도막 조성물 및 상기 도막 조성물을 모재 금속판에 도포한 것으로서 가전제품의 외판, 주택 또는 공장 건물 등의 지붕재, 벽체 등으로 사용되는, 단열성을 갖는 결로 방지용 강판에 관한 것이다.
결로 현상은 도 1에 나타낸 바와 같이 냉장고나 에어컨 등과 같이 내외부 온도차가 심한 가전제품의 일면 또는 겨울철에 건축물의 내부와 외부의 온도차가 큰 경우에 외부와 면한 실내의 안쪽 벽면 표면 및 지붕재 같은 구조물의 내부면에 물방울이 맺히는 현상을 일컫는다.
가전제품 및 건물이나 구조물에서 결로현상이 발생하면 해당 벽면에 곰팡이가 발생하거나 결빙 등의 현상이 일어나 건축물 구조체를 손상시키는 원인이 되고, 제품 생산 건물의 지붕재와 같은 구조물의 경우 결로현상으로 생긴 물방울이 건물 내부로 떨어지게 되어 제품 손상 등의 원인이 된다.
따라서 거주 공간을 항상 쾌적한 상태로 유지하고, 에너지 손실을 최소화하는 한편, 건축물의 내장재 및 외장재가 습윤에 의하여 부패 및 훼손되거나 제품 생산 공정의 손실을 방지하기 위하여 결로현상을 방지할 필요가 있다.
일반적으로 건축물의 지붕재 및 벽체는 절연성이 큰 석질, 목질 등의 지붕재를 사용하나, 공장이나 기타 축사, 또는 임시 막사용 건물 등의 지붕재는 그 건축 및 보수의 용이성과 신속성 때문에 강판재를 사용하고, 강판재는 금속의 높은 열 전도도로 인해 결로 현상 및 열손실이 빈번하게 발생하므로, 추가적인 단열처리가 필요하다.
종래에는 여러가지 방법으로 결로현상을 막고 있는데, 그 중 접착제를 이용하여 강판재에 두께가 4-6mm인 스폰지 상의 폴리에틸렌(polyethylene)과 같은 단열재를 접착하는 방법이 있으나, 이 경우 접착제가 갖는 접착력의 한계 및 복잡한 공정으로 인해 실용화에 문제가 있다.
고분자 수지 용액 내부에 다공성 무기질 입자 나 유리질 비드를 첨가하여 기공의 효과를 내어 결로 방지의 효과를 발현하는 사례도 있다. 하지만 이런 경우 철강과 같은 연속 생산 방식에서, 제조된 강판이 코일 형태로 감겨지게 되면 무거운 철강의 하중으로 인해 유리질 비드가 깨지게 되어 단열 및 결로 방지 효과를 얻을 수 없게 된다. 그리고 과량의 무기질 입자나 유리질 비드의 첨가로 도막의 경도가 하드(hard)하여 프레스 가공이나 굴곡 가공 시 도막이 부서지는 현상이 발생할 수 있다.
일본 공개특허공보 특개2001-270031호
이에 본 발명의 한 측면은, 상기 과제를 해결하기 위하여, 캡슐 형태의 발포제를 포함하며, 상기 발포제의 발포로 인해 형성되는 폐쇄기공에 의해 단열성을 갖는 도막 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면은 상기와 같은 단열성을 갖는 도막 조성물을 도포한 도장 금속판을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 견지에 의하면, 고분자수지; 발포 캡슐; 가소제; 및 실리카를 포함하는 도막 조성물로서, 상기 도막 조성물은 상기 고분자수지 100 중량부에 대하여 상기 발포 캡슐을 0.1 내지 10 중량부; 상기 가소제를 5 내지 40 중량부; 상기 실리카를 1 내지 10중량부로 포함하며, 상기 발포 캡슐은 열가소성 플라스틱 셀구조 속에 발포제가 들어있는 발포 캡슐 형태이고, 상기 발포 캡슐 및 실리카의 중량 비율은 1:1 내지 1:10인, 도막 조성물이 제공된다.
본 발명의 다른 견지에 의하면, 모재 금속판 및 상기 모재 금속판의 적어도 1면에 결로방지층을 포함하는 도장 금속판으로서, 상기 결로방지층은 다공성 도막층 및 상기 모재 금속판과 다공성 도막층 사이의 전처리층을 포함하고, 상기 다공성 도막층은 상기 도막 조성물을 포함하는 것으로서 폐쇄기공을 포함하는, 도장 금속판이 제공된다.
본 발명의 도막 조성물로 형성된 도막은 발포 캡슐 내부에 포함된 발포제가 발포하여 형성된 폐쇄기공을 포함하므로 외부와 내부의 온도차를 최소화하여 결로 형성을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 외부의 열이나 한기를 차단하고 반대로 내부의 열과 한기가 밖을 빠져나가는 것 또한 막아주는 단열 효과를 가지며, 이로 인해 에너지를 절약할 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명에 의한 도막 조성물이 포함된 결로방지층은 높은 방사율과 강도를 갖는 동시에 모재 금속판이 부식하는 것을 방지하는 내식성을 갖는다.
도 1은 결로현상이 일어나는 원리를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 도막 조성물을 도포한 도장 금속판의 단면을 도식적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 도막 조성물을 도포한 도장 금속판이 단열효과를 나타내는 원리를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 도막 조성물이 갖는 결로현상 방지 효과를 평가하는 방법을 도식적으로 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 견지에 의하면 고분자수지; 발포 캡슐; 가소제; 및 실리카를 포함하는 도막 조성물이 제공된다. 이러한 본 발명의 도막 조성물에 의해 형성된 도막은 발포 캡슐 내부에 포함된 발포제가 발포하여 폐쇄기공을 형성할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 도막 조성물은 고분자수지 100 중량부를 기준으로 상기 발포 캡슐을 0.1 내지 10 중량부; 상기 가소제를 5 내지 40 중량부; 상기 실리카를 1 내지 10중량부로 포함하며, 상기 발포 캡슐은 열가소성 플라스틱 셀구조 속에 발포제가 들어있는 발포 캡슐 형태이고, 상기 발포 캡슐 및 실리카의 함유 중량 비율은 1:1 내지 1:10일 수 있다.
보다 바람직하게는, 본 발명의 도막 조성물은 고분자수지 100중량부를 기준으로 상기 발포 캡슐을 0.1 내지 5 중량부; 상기 가소제를 10 내지 30 중량부; 상기 실리카를 1 내지 10 중량부로 포함하며 상기 발포 캡슐은 열가소성 플라스틱 셀구조 속에 발포제가 들어있는 발포 캡슐 형태이고, 상기 발포 캡슐 및 실리카의 함유 중량 비율은 1:2 내지 1:10일 수 있다.
더욱 바람직하게는, 본 발명의 도막 조성물은 고분자수지 100중량부를 기준으로 상기 발포 캡슐을 0.5 내지 5 중량부; 상기 가소제를 10 내지 30 중량부; 상기 실리카를 1 내지 10 중량부로 포함하며 상기 발포 캡슐은 열가소성 플라스틱 셀구조 속에 발포제가 들어있는 발포 캡슐 형태이고, 상기 발포 캡슐 및 실리카의 함유 중량 비율은 1:2 내지 1:5일 수 있다.
이하, 본 발명의 도막 조성물의 각 성분을 보다 상세하게 설명한다.
<고분자 수지>
본 발명의 고분자수지는 액상의 코팅 용액으로 두꺼운 도막 코팅이 가능한 폴리비닐클로라이드 수지가 사용될 수 있다.
상기 고분자수지는 분자량이 3,000~6,000인 폴리비닐클로라이드 수지를 사용할 수 있다. 상기 고분자 수지는 분자량이 3,000 미만일 경우 도장층의 내후성이 저하될 수 있고, 분자량이 6,000 초과시 점도가 급격히 상승하여 도장 작업성이 저하될 수 있다. 상기 폴리비닐클로라이드 수지 외에 폴리우레탄계 수지를 사용할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
<가소제>
본 발명의 도막 조성물은 폴리비닐클로라이드로 이루어진 상기 고분자 수지의 점도조절 및 작업을 위하여 가소제를 포함한다.
폴리비닐클로라이드 수지에 사용되는 상기 가소제는, 비스 2-프로필헵틸 프탈레이트(DPHP), 비스-2에틸헥실 아디페이트(DEHA), 디메틸 아디페이트(DMAD), 모노메틸 아디페이트(MMAD), 디옥틸 아디페이트(DOA), 디부틸세바케이트(DBS), 디부틸말레에이트(DBM), 디이소부틸말레에이트(DIBM) 및 트리메틸 텐타닐 디이소부틸레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 가소제는 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 5 내지 40 중량부의 함량으로 포함될 수 있고, 보다 바람직하게는 10 내지 30 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 만일 상기 가소제의 함량이 5 중량부 미만이면, 폴리비닐클로라이드 용액의 점도가 너무 높아서 작업성이 떨어질 수 있으며, 반면에 40 중량부를 초과할 경우 점도가 너무 낮거나 도막이 너무 물러져서 결로 방지 강판 도막으로서 유지가 어려울 수 있다.
<발포 캡슐 및 실리카>
본 발명에 따른 도막 조성물은 발포 캡슐을 포함한다. 상기 발포 캡슐은 열가소성 플라스틱 셀 구조 속에 발포제가 들어있는 발포 캡슐일 수 있다.
상기 발포 캡슐 외곽의 플라스틱 셀 구조를 이루는 열 가소성 플라스틱은 아크로니트릴 코폴리머(Acrylonitrile copolymer)계 플라스틱으로, 보다 구체적으로는 스티렌-아크로니트릴 코폴리머(styrene-acrylonitrile copolymer)로 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 발포 캡슐의 내부에 포함된 발포제는 아조디카본아미드(ADCA), p,p'-옥시비스벤젠술포닐히드라지드(OBSH), 하이드라조디카본아미드(HDCA), 지니트로소펜타메치렌테트라민(DPT) 등이 사용될 수 있고, 바람직하게는 아조디카본아마이드(Azodicarbonamide, ADCA)계 발포제가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 발포 캡슐은 발포 공정 후 최소한 200kg/cm2의 하중을 견딜 수 있는 것이 바람직하다. 만일 200kg/cm2 하중을 지탱하지 못할 경우 도막 제조 후 폐쇄기공이 강판의 하중을 지탱하지 못하고 기공의 파괴가 발생하여 단열 성능이 약화될 수 있다.
상기 발포 캡슐의 평균 입경은 1 내지 20㎛일 수 있다. 만일 상기 발포 캡슐의 평균 입경이 1㎛미만이면 발포 후 폐쇄기공의 사이즈가 너무 작아서 기공의 단열효과를 얻기가 어려울 수 있고, 반면에 20㎛를 초과할 경우 발포 후 폐쇄기공의 사이즈가 너무 커서 도막의 강인함이 떨어져 가공 시 도막의 물성 저하 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 도막 조성물에서 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 상기 발포 캡슐은 0.1 내지 10 중량부, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5 중량부, 더욱 바람직하게는 1 내지 5 중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 만일 0.1 중량부 미만으로 포함될 경우 발포에 의한 폐쇄기공 형성이 불충분하여 단열 성능이 약화될 수 있고, 10 중량부를 초과하여 포함될 경우 용액 제조 시 용액의 점도가 상승하여 코팅 작업이 어려운 문제점이 발생할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 도막 조성물은 도막의 강도 및 방사율 향상을 위해 실리카를 포함하여, 이때 실리카는 실리카 분말 형태일 수 있다. 실리카 외에 탄산칼슘(CaCO3), 이산화티탄(TiO2) 및 마그네슘하이드록사이드(Mg(OH)2) 중 적어도 하나를 추가로 사용할 수 있다.
상기 실리카 분말의 평균 입경은 10 내지 25μm인 것이 바람직하다. 상기 실리카의 평균 입경이 10μm 미만인 경우, 원하는 광택도를 맞추기 위해 과도하게 많은 양의 실리카가 투입되므로 점도가 높아지거나, 원가 상승의 문제가 있을 수 있어 바람직하지 않고, 평균 입경이 25μm를 초과한 경우에는 도막의 표면이 너무 거칠어질 수 있으므로 바람직하지 않다.
본 발명의 도막 조성물에서 고분자 수지 100 중량부를 기준으로 상기 실리카는 1 내지 10 중량부로 포함될 수 있다. 만일 1중량부 미만으로 포함될 경우 방사율 향상 및 도막의 강도 향상에 영향을 주지 못할 수 있고, 10 중량부를 초과하여 포함될 경우 도막의 취성(脆性, brittleness)이 증가하여 가공성이 취약해지고 도막의 발포성을 저해할 수 있다.
본 발명의 도막 조성물에 있어서 상기 발포 캡슐과 실리카는 1:1 내지 1:10의 중량 비율로 포함될 수 있으나 1:2 내지 1:10의 중량 비율로 포함될 수 있고, 보다 바람직하게는 1:2 내지 1:8의 중량 비율로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1:2 내지 1:5의 중량 비율로 포함될 수 있다.
만일 발포 캡슐에 대한 실리카의 중량 비율이 1:1 미만일 경우 실리카의 함량이 부족하여 방사율의 향상을 기대하기 어렵고 상대적으로 발포가 효율적으로 이루어지는 장점은 있으나 도막의 경도가 취약해질 수 있다. 1:10을 초과할 경우는 과량의 실리카로 인하여 도막의 경도가 너무 높아 도막의 취성(脆性, brittleness)이 증가하여 가공성이 취약해질 수 있고 또한 폐쇄기공 형성이 제한될 수 있다.
<첨가제>
본 발명의 도막 조성물은 기타 첨가제를 포함할 수 있다. 상기 첨가제에 포함되는 구체적인 물질 및 이들의 함량은 이 기술분야에 일반적으로 알려져 있는 사항으로 도료 제조 시 기술자가 적절하게 선택하여 사용할 수 있으며, 상기 첨가제의 종류 및 함량은 특히 한정되지 않는다.
예를 들어, 상기 첨가제로는, 안료, 소포제, 레벨링제, 분산제, 난연제, 자외선안정제 성분 중 하나 이상이 포함될 수 있으며, 필요에 따라 고분자 수지 100중량부를 기준으로 하여 1.0~10중량부의 함량으로 첨가될 수 있다.
본 발명의 도막 조성물에는 미감을 위해 고유의 색상을 갖는 안료가 첨가제로서 사용될 수 있으며, 상기 안료로는 흑색, 적색, 노란색, 백색안료를 소정의 배합 비율에 의해 배합하여 다양한 색상을 구현할 수 있다. 본 발명의 흑색 안료의 예로는 카본블랙, 카본 나노튜브, 그라파이트, 그라펜 등을 들 수 있으며, 산화제이철(Fe2O3), 이산화티탄(TiO2), 카본블랙, 카본 나노튜브, 그래파이트 및 그라펜으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다. 본 발명에서 적색의 안료는 산화제이철(Fe2O3)을 들 수 있다. 본 발명에서 백색의 안료의 예로는 이산화티탄(TiO2)를 들 수 있다. 본 발명에서 노란색 안료의 예로는 스트론튬 크로메이트(Strontium Chromate)를 들 수 있다.
본 발명의 도막 조성물은 점도 조절을 위해 용제를 포함할 수 있다. 상기 용제는 예를 들어 톨루엔, 자일렌, 이소 프로판올, 솔벤트 나프타, 셀로솔브, 셀로솔브 아세테이트 및 부틸셀로솔브로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상으로 이루어진 용제가 사용될 수 있다. 상기 용제는 일종 혹은 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 조성물에 첨가되는 용제의 함량은 도막 조성물의 점도 조절을 위해 필요에 따라 적절히 조절할 수 있는 것으로서, 여기서는 특별히 한정하지 않는다.
본 발명의 다른 일 견지에 의하면 모재 금속판; 상기 모재 금속판의 적어도 1면에 단열성을 갖는 결로방지층을 포함하는, 도장 금속판이 제공된다. 상기 결로방지층은 다공성 도막층 및 상기 모재 금속판과 다공성 도막층 사이의 전처리층을 포함하고, 상기 다공성 도막층은 본 발명의 도막 조성물에 의해 코팅된 도막으로부터 형성된 것으로, 본 발명 도막 조성물의 발포 캡슐 내부에 포함된 발포제가 발포하여 형성된 폐쇄기공을 포함한다.
본 발명의 도장 금속판은 본 발명의 도막 조성물에 의해 폐쇄기공이 형성된 상기 다공성 도막층을 포함하므로, 도 3에 나타낸 바와 같이 외부와 내부의 온도차를 최소화하여 결로 형성을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 외부의 열이나 한기를 차단하고 반대로 내부의 열과 한기가 밖을 빠져나가는 것 또한 막아주는 단열 효과를 가지며, 이로 인해 에너지를 절약할 수 있는 효과를 갖는다. 또한 본 발명의 도장 금속판은 모재 금속판의 적어도 일면에 형성된, 상기 다공성 도막층을 포함하는 결로방지층에 의해 우수한 내식성과 함께 높은 방사율과 강도를 갖는다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 도장 금속판을 보다 상세하게 설명한다.
<도장 금속판>
본 발명의 도장 금속판은 모재 금속판 및 상기 모재 금속판의 일면 또는 양면에 형성된 결로방지층을 포함한다.
본 발명의 도장 금속판은 모재 금속판에 상기 전처리층을 형성하기 위한 조성물을 도포하고, 건조시킨 후 그 위에 상기 도막 조성물을 도포하여 제조할 수 있다. 이때 기공의 형성은 상기 도막 조성물을 코팅한 후 건조 및 경화 시 발포, 건조 및 경화가 동시에 이루어진다.
상기 모재 금속판은 냉연강판, 열연강판, 아연도금강판, 아연합금도금강판, 및 알루미늄판, 스테인레스로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 모재 금속판의 두께는 0.25 mm 내지 4.5 mm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 결로방지층은 본 발명의 도막 조성물을 포함하는 다공성 도막층과, 상기 모재 금속판의 내식성 및 모재 금속판과 다공성 도막층 사이의 도막 밀착성을 강화하기 위하여 모재 금속판 및 다공성 도막층 사이에 형성된 전처리층을 포함한다.
상기 전처리층을 형성하기 위한 조성물로 아크릴 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 크실렌 수지, 폴리에스테르 수지, 우레탄수지 등이 사용될 수 있고, 바람직하게는 아크릴계 수지가 사용될 수 있으며, 상기 아크릴계 수지로는 우레탄아크릴레이트, 에폭시아크릴레이트 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전처리층의 두께는 0.1 내지 1㎛가 바람직하다. 만일 상기 전처리층의 두께가 0.1㎛ 미만인 경우, 전처리층 위에 도장되는 다공성 도막층과의 밀착성이 부족할 수 있는 반면, 1㎛를 초과할 경우 전처리층 처리를 위해 과도한 수지 조성물이 소요되어 비경제적일 수 있기 때문이다.
상기 다공성 도막층의 두께는 50 내지 400㎛인 것이 바람직하다. 상기 다공성 도막층의 두께가 50㎛ 미만인 경우 단열, 결로 방지 및 에너지 절약 효과가 약해질 수 있고, 반대로 400㎛를 초과할 경우 과량의 도막층 두께로 인하여 도장 금속판의 성형 가공이 어려워지고 생산에 과도한 비용이 소요되어 비경제적일 수 있기 때문이다.
상기 다공성 도막층은 본 발명의 도막 조성물을 도포하고 발포시켜 형성한 폐쇄기공을 포함한다.
상기 폐쇄기공은 그 평균 입경이 5 내지 50㎛인 것이 바람직하다. 만일 그 평균 입경이 5㎛ 미만의 경우 기공의 사이즈가 너무 작아서 기공의 단열효과를 얻기가 어려울 수 있고 50㎛를 초과하면 도막 내 기공의 사이즈가 너무 커서 도막의 강도가 떨어져 가공 시 도막의 물성 저하 문제가 발생할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 폐쇄기공은 본 발명의 도막 조성물에 포함된 발포캡슐로부터 형성된 것이며, 용액을 강판위에 코팅한 후 185 내지 240℃ 조건하에서 건조 및 경화가 이루어질 때 상기 발포캡슐이 발포하여 기공을 형성한다. 건조 및 경화 온도가 185℃ 미만일 경우 발포정도가 약해 폐쇄기공의 평균 입경이 작아지고 이에 따라 기공의 단열효과를 얻기가 어려울 수 있다. 반면 240℃를 초과할 경우 폐쇄기공의 평균 입경이 50㎛를 초과하거나 발포캡슐이 파괴되어 기공의 개방이 일어날 수 있다.
본 발명의 도장 금속판을 제조하기 위하여 상기 모재 금속판에 본 발명의 도막 조성물 및 전처리층을 형성하기 위한 조성물을 도포하는 방법으로는 종래 공지된 방법을 적용할 수 있다. 예를 들면 플로우 코팅, 롤코팅, 커튼코팅, 나이프 코팅, 스핀 코팅, 바 코팅 방법 등을 사용할 수 있다. 또한 분사법, 에어리스 스프레이 법, 에어스프레이법, 솔칠, 등을 사용할 수도 있다. 이들 도포 방법은 자동화해도 좋고 수동으로 도포하는 방법도 가능하다
<실시예>
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예에 관하여 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.
1. 도장 금속판의 제조
실시예 1
고분자수지로서 폴리비닐클로라이드 수지 100g; 가소제로서 비스 2-프로필헵틸 프탈레이트(DPHP)을 20g; 발포 캡슐 1g; 실리카 5g 및 첨가제로서 안료(이산화티탄, TiO2) 5g, 용제(솔벤트 나프타) 10g을 첨가한 뒤 교반하여 도막 조성물을 제조하였다.
상기 발포 캡슐로는 스티렌-아크로니트릴 코폴리머로 이루어진 외피 내부에 아조디카본아마이드 발포제가 포함된 평균입경 10 내지 15 ㎛의 발포 캡슐을 사용하였다.
20 x 20 cm 크기인 아연도금강판을 준비하고, 상기 아연도금강판에 우레탄아크릴레이트 용액을 1㎛ 두께로 도포한 후, 150℃에서 경화시켜 전처리층을 형성하였다.
상기 전처리층 위에 다공성 도막층을 형성하기 위해 상기 제조한 도막 조성물을 50㎛ 두께로 바 코팅 방법에 의해 도포하고 224℃에서 30초 동안 건조하여 도장 금속판을 제조하였다.
실시예 2
상기 도막 조성물을 100㎛두께로 도포한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 도장 금속판을 제조하였다.
실시예 3
상기 도막 조성물을 200㎛두께로 도포한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 도장 금속판을 제조하였다.
실시예 4
상기 도막 조성물을 400㎛두께로 도포한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 도장 금속판을 제조하였다.
실시예 5
도막 조성물을 제조할 때 실리카를 1g 첨가하여 발포 캡슐과 실리카의 중량비가 1:1이 되도록 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 도장 금속판과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 6
도막 조성물을 제조할 때 실리카를 2g 첨가하여 발포 캡슐과 실리카의 중량비가 1:2가 되도록 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 도장 금속판과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 7
도막 조성물을 제조할 때 실리카를 3g 첨가하여 발포 캡슐과 실리카의 중량비가 1:3이 되도록 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 도장 금속판과 동일한 방법으로 제조하였다.
실시예 8
도막 조성물을 제조할 때 실리카를 10g 첨가하여 발포 캡슐과 실리카의 중량비가 1:10이 되도록 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 도장 금속판과 동일한 방법으로 제조하였다.
비교예 1
20 x 20cm 크기의 아연도금강판을 준비하였다.
비교예 2
비교예 2의 경우는 기존의 상업적으로 양산 판매되고 있는 20 x 20cm 크기의 일반적인 칼라도장강판(포스코스틸리온사 제품)을 사용하였는데 그 도막의 구성은 1㎛의 전처리층, 폴리에스터 수지의 5㎛ 프라이머층, 폴리에스터 수지의 20㎛의 칼라 도장층으로 구성된 칼라 도장강판이다.
비교예 3
도막 조성물을 제조할 때 실리카를 11g 첨가하여 발포 캡슐과 실리카의 중량비가 1:11이 되도록 한 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 도장 금속판과 동일한 방법으로 제조하였다.
2. 도장 금속판의 특성 평가 기준
실시예 1 내지 4, 비교예 1 및 2를 대상으로 도막 두께에 따른 도막 특성 평가를 수행하였으며, 실시예 1, 5 내지 8 및 비교예 3을 대상으로 발포제와 실리카의 함량 비율에 따른 도막 특성 평가를 수행하였다. 평가기준은 아래와 같다.
(1) 내식성
내식성 평가는 평가 시편을 35℃온도에서 5%의 염수를 분무하여 720시간 이후 도장 금속판 전체 표면적에 대한 부식된 부분의 표면적을 측정하여 부식의 정도를 평가하였다.
[불량] : 720시간 후, 도장 금속판 전체 표면적의 5% 이상 부식
[양호] : 720시간 후, 도장 금속판 전체 표면적의 5% 미만 부식
(2) 결로방지성
결로방지성 평가는 도 4에 도식적으로 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예 및 비교예로 제조한 도장 금속판을 이용하여 상자를 만들고 상기 상자 안에 얼음을 채워, 바깥면에 맺힌 물방울의 유무를 평가하였다. 상세하게는 실시예 및 비교예로 제조한 도장 금속판을 이용하여 200mm(W) x 200mm(D) x 200mm(H) 크기의 상자를 만든다. 그리고 상자 안에 얼음을 채우고 상온(25℃), 상대습도 50%인 환경에서 30분 방치한 후, 상자 표면의 물방울의 유무를 평가하였다.
[불량] : 상자 표면 전면에 물방울 맺힘
[보통] : 상자 표면 일부에 물방울 맺힘
[양호] : 상자 표면 전면에 물방울 맺힘 없음
(3) 단열성
단열성 평가는 열 평판 법(Guarded hot plate)에 의해 측정하게 되는데 열판(Hot plate)와 냉판(Cold plate) 사이에 도장 금속판을 넣고 밀착시킨 후 강판의 상면(top)에서 후면(back)으로 1시간동안 흐르는 열량을 측정한다. 흐른 열량이 적을수록, 즉 열 전도율이 낮을 수록 단열성능이 우수하다.
(4) 방사율
방사율 평가는 한국건설생활환경시험연구원에서 방사율의 측정 시험 규정인 KS 규격(KS L 2514)에 따라 강판의 방사율을 적외선 파장대인 5~20㎛의 파장대역에서 측정하였다.
(5) 발포성
도막 조성물에 포함된 발포 캡슐에 의한 발포성은 발포 공정 이후에 코팅 도막의 표면을 15배 확대경으로 육안 판별시 1cm2당 미발포 부분의 존재 여부로 확인한다.
[불량] : 코팅 표면에 미발포 부분 10% 이상 존재 (10% ≤ 미발포 부분 면적)
[보통] : 코팅 표면에 미발포 부분 10% 미만 존재 (0% < 미발포 부분 면적 < 10%)
[양호] : 코팅 표면에 미발포 부분 존재하지 않음.(미발포 부분 면적 0%).
(6) 도막 경도
도막 경도는 경화된 도막에 손톱으로 도장 방향과 동일한 방향 그리고 직각인 방향으로 각각 20회 왕복한 후 도막에 남은 스크래치 자국을 관찰하였다. 관찰 결과는 하기의 방법으로 평가하였다.
[양호] : 자국이 나타나지 않음.
[보통] : 자국이 발생하나 60초 이내 복원되어 없어짐.
[불량] : 자국이 나타남.
(7) 도막 가공성
도막 가공성은 코팅한 도막을 180°굴곡 가공한 후, 가공된 도막의 전체 면적에 대한 크랙이 발생여부를 기준으로 평가하였다.
[불량] : 도막 크랙 발생
[양호] : 도막 크랙 발생 없음
3. 도장 금속판의 특성 평가 결과
(1) 도막 두께에 따른 도장 금속판 특성 평가 결과
실시예 1 내지 4, 비교예 1 및 2를 대상으로 도막 두께에 따른 도막 특성 평가를 수행하였다.
1) 내식성 평가 결과
내식성 평가 결과는 하기 표 1과 같다.
비교예1
(아연도금강판)		 비교예2
(도장강판)		 실시예1
(도막 50um)		 실시예2
(도막 100um)		 실시예3
(도막 200um)		 실시예4
(도막 400um)
내식성 100%부식불량 10%부식
불량		 0%
양호		 0%
양호		 0%
양호		 0%
양호
내식성 평가 결과, 비교예 1은 금속판 전체 표면적의 100%가 부식되었고, 비교예 2는 금속판 전체 표면적의 10%가 부식된 데 반해, 본 발명의 실시예 1 내지 4는 부식된 면적이 0%인 것으로 나타났다. 위 결과를 통해 본 발명 도장 금속판의 내식성이 우수한 것을 확인하였다.
2) 결로방지성 평가 결과
결로방지성 평가 결과는 하기 표 2와 같다.
비교예1
(아연도금강판)		 비교예2
(도장강판)		 실시예1
(도막 50um)		 실시예2
(도막 100um)		 실시예3
(도막 200um)		 실시예4
(도막 400um)
결로방지성 불량 불량 양호 양호 양호 양호
결로방지성 평가 결과, 비교예 1 및 2는 도장 금속판으로 만든 상자 전면에서 결로현상이 관찰되었으나, 실시예 1 내지 4는 상자 전면에서 물방울이 맺히지 않은 것으로 나타났다. 아래 결과를 통해 본 발명 도장 금속판의 결로방지성 또한 우수한 것을 확인하였다.
3) 단열성 평가 결과
단열성 평가 결과는 하기 표 3과 같다.

 비교예1
(아연도금강판)		 비교예2
(도장강판)		 실시예1
(도막 50um)		 실시예2
(도막 100um)		 실시예3
(도막 200um)		 실시예4
(도막 400um)
열전도율
(W/mK)		 44 40 2 0.5 0.2 0.2
단열평가 결과 비교예 1 및 2의 금속판은 열전도율이 40 W/mK 이상인 것으로 나타났으나, 본 발명의 실시예 1 내지 4는 열전도율이 2 W/mK 이하인 것이 나타났다. 위 결과를 통해 본 발명 도장 금속판의 단열성능이 우수한 것을 확인하였다.
4) 방사율 평가
방사율 평가 결과는 하기 표 4와 같다.

 비교예1
(아연도금강판)		 비교예2
(도장강판)		 실시예1
(도막 50um)		 실시예2
(도막 100um)		 실시예3
(도막 200um)		 실시예4
(도막 400um)
방사율 0.55 0.80 0.90 0.93 0.93 0.93
방사율 평가 결과 비교예 1은 0.55, 비교예 2는 0.80인데 비해, 본 발명의 실시예 1 내지 4는 모두 0.90 이상의 높은 방사율을 보이는 것으로 나타났다. 위 결과를 통해 본 발명 도장 금속판의 방사율이 우수한 것을 확인하였다.
(2) 발포제 및 실리카의 함량 비율에 따른 도장 금속판 특성 평가 결과
실시예 1, 5 내지 8 및 비교예 3을 대상으로 발포제와 실리카의 함량 비율에 따른 도막 특성 평가를 수행하였다.
평가 결과는 하기 표 5와 같다.
실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 1 실시예 8 비교예
3
발포제:실리카 중량비 1:1 1:2 1:3 1:5 1:10 1:11
내식성 0% 0% 0% 0% 0% 0%
결로방지성 양호 양호 양호 양호 보통 보통
열전도율(W/mK) 2 2 2 2 4 5
방사율 0.83 0.86 0.87 0.90 0.92 0.93
도막 발포 양호 양호 양호 양호 보통 불량
도막 경도 보통 양호 양호 양호 양호 양호
도막 가공성 양호 양호 양호 양호 양호 불량
발포제와 실리카의 함량 비율에 따른 도막 특성 평가 결과, 발포제 및 실리카의 비가 1:11인 비교예 3의 경우 도막 조성물에 포함된 과량의 실리카로 인해 도막의 취성(脆性, brittleness)이 증가하여 크랙이 발생하였고, 또한 실리카에 의해 폐쇄기공 형성이 제한되어 코팅 표면1cm2당 10% 이상의 면적에서 발포 캡슐에 의한 폐쇄기공 형성이 이루어지지 않은 것으로 측정되었다.
반면 발포제 및 실리카의 비가 1:1 내지 1:10인 본 발명 실시예 1, 5 내지 8의 경우 정상적으로 형성된 폐쇄기공에 의해 우수한 내식성, 결로방지성과 함께 낮은 열전도율을 갖고, 보통 이상의 도막 경도와 양호한 도막 가공성을 갖는 것으로 측정되었다.

Claims (12)

  1. 고분자수지; 발포 캡슐; 가소제; 및 실리카를 포함하는 도막 조성물로서,
    상기 도막 조성물은 상기 고분자수지 100 중량부에 대하여 상기 발포 캡슐을 0.1 내지 10 중량부; 상기 가소제를 5 내지 40 중량부; 상기 실리카를 1 내지 10중량부로 포함하며,
    상기 발포 캡슐은 열가소성 플라스틱 셀구조 속에 발포제가 들어있는 발포 캡슐 형태이며,
    상기 발포 캡슐 및 실리카의 중량 비율은 1:1 내지 1:10인, 도막 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 수지는 폴리비닐클로라이드 수지 또는 폴리우리탄 수지인, 도막 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가소제는 비스 2-프로필헵틸 프탈레이트(DPHP), 비스-2에틸헥실 아디페이트(DEHA), 디메틸 아디페이트(DMAD), 모노메틸 아디페이트(MMAD), 디옥틸 아디페이트(DOA), 디부틸세바케이트(DBS), 디부틸말레에이트(DBM), 디이소부틸말레에이트(DIBM) 및 트리메틸 텐타닐 디이소부틸레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인, 도막 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 발포 캡슐은 평균 입경이 1 내지 20㎛인, 도막 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 희석 용제, 안료, 계면활성제, 항균제, 방미제, 무광제, 소포제, 증점제, 침강 방지제, 레벨링제, 분산제, 열 안정제, 왁스 성분 및 자외선 흡수제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 첨가제를 추가로 포함하는, 도막 조성물.
  6. 모재 금속판 및 상기 모재 금속판의 적어도 일면에 결로방지층을 포함하는 도장 금속판으로서,
    상기 결로방지층은 다공성 도막층 및 상기 모재 금속판과 다공성 도막층 사이에 배치되는 전처리층을 포함하고,
    상기 다공성 도막층은 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 도막 조성물을 포함하는 것으로서 폐쇄기공을 포함하는, 도장 금속판.
  7. 제6항에 있어서, 상기 모재 금속판은 냉연강판, 열연강판, 아연도금강판, 아연합금도금강판, 알루미늄판 및 스테인레스판으로 이루어진 군에서 선택되는, 도장 금속판.
  8. 제6항에 있어서, 상기 모재 금속판은 두께가 0.25mm 내지 4.5mm인, 도장 금속판.
  9. 제6항에 있어서, 상기 전처리층은 아크릴 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 크실렌 수지, 폴리에스테르 수지, 및 우레탄수지로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 조성물을 상기 모재 금속판의 적어도 일면에 도포하여 형성한 것인, 도장 금속판.
  10. 제6항에 있어서, 상기 전처리층의 두께가 0.1 내지 1㎛인, 도장 금속판.
  11. 제6항에 있어서, 상기 폐쇄기공의 평균 입경이 5 내지 50㎛인, 도장 금속판.
  12. 제6항에 있어서, 상기 다공성 도막층의 두께가 50 내지 400㎛인, 도장 금속판.
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