KR930001783B1 - S-트리아진 화합물을 함유하는 예비처리 조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

S-트리아진 화합물을 함유하는 예비처리 조성물

본 발명은 금속 예비처리 공정에서 최종 세정액으로서 특히 유용한, 크롬산이 없는 예비처리 조성물에 관한 것이다.

금속 예비처리 공정에서, 보통 최종 세정 또는 봉합 단계가 이어지는 인산처리 전환 코팅(phosphating conversion coating)을 이용하는 것으로 알려져 있다. 세정 조성물은 보통 크롬산을 포함한다. 크롬산은 세정 단계에서 효과적이면서도, 그의 독성 및 부수되는 폐기 문제 때문에 바람직하지 않다.

따라서, 최종 세정 단계에서 크롬산의 대체물을 발견하는데에 상당한 연구가 행해졌다. 본 발명은 본질적으로 크롬산이 없는 예비처리 조성물을 제공한다.

상기 언급한 바에 따라, 본 발명은 철 또는 비철 금속 표면을 예비처리하기 위해 채택되는 트리아진 고리의 탄소원자상에 적어도 하나의 하이드록실 그룹을 갖는 S-트리아진(이후, "S-트리아진 화합물")을 포함하는 수성 조성물을 포함한다. S-트리아진 화합물의 수성 조성물은 pH 약 3.4 내지 6 및 약 30℃ 내지 80℃의 온도에서 조성물의 총 중량을 기준으로 S-트리아진 화합물을 적어도 약 0.1중량 이상 함유한다.

본 발명은 또한 추후 적용되는 코팅에 접착할 수 있는 내부식성 표면을 제조하기 위해서 금속 표면에 S-트리아진 화합물의 효과적인 수성 조성물을 적용시키는 것을 포함하는 금속 표면의 예비처리 방법을 포함한다. S-트리아진 화합물의 수성 조성물이 인산처리 전환 코팅과 같은 전환 코팅을 포함하는 금속 표면상에의 최종 세정으로서 이용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 유용한 S-트리아진 화합물 또는 그의 개질물은 이를 함유하는 수성 조성물을 산성으로 만드는 방법으로 에놀화된 화합물이다. 어떤 특정한 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, S-트리아진 화합물의 에놀화된 형태는 금속 표면과 반응성이라고 믿어진다. 바람직한 S-트리아진 화합물의 에놀 형태는 흔히 시아누르산이라고 언급된다. 본 발명에 따르면, S-트리아진 화합물 또는 본 발명에서 유용한 그의 개질물은 트리아진 고리의 탄소원자상에 적어도 하나의 하이드록실 그룹을 갖는 것으로 특징지워진다.

유용한 S-트리아진 화합물은 수성 매질과 상용성이어야 한다. 즉, 상기 화합물은 추후 적용되는 코팅에 접착할 수 있는 내부식성 표면을 제조하기 위해서 기재에 적용될 수 있는 효과적인 수성 조성물을 제조하기 위해서 혼합가능해야 한다. 전형적으로, 이 화합물은 25℃에서 물 100g당 적어도 약 0.01g의 가용성을 가져야 한다. 본 발명의 수성 조성물은 S-트리아진 화합물과 수성 매질을, 바람직하게는 약 30°내지 80℃의 온도에서, 보다 바람직하게는 약 40°내지 80℃의 온도에서 혼합하여 제조할 수 있다. 수성 매질이란 물, 또는 S-트리아진 화합물의 용해도를 향상시킬 수 있는 보조제와 혼합된 물을 의미한다. 수성 조성물은 또한 pH 완충제인 인산염, 붕산염, 칼륨염 등 또는 그의 혼합물과 같은 첨가제를 함유할 수도 있다.

따라서, 본 발명의 수성 예비처리 조성물은 pH 약 3.4 내지 6 및 바람직하게는 약 4.0 내지 5.0을 가질수 있다. 조성물은 조성물의 총 중량을 기준으로 S-트리아진 화합물의 약 0.01 내지 0.2중량%, 바람직하게는 약 0.05 내지 0.15중량%를 함유할 수 있다. 수성 조성물중에서 보다 많은 양의 S-트리아진 화합물을 이용할 수 있으나 조성물의 성능에는 개선이 있는 것으로 보이지 않는다. 그러나, 특정 환경하에서는, 핸들링의 용이성과 같은 이유로 농축물 형태의 보다 높은 농도가 바람직할 수도 있다.

S-트리아진 화합물의 수성 조성물은 통상적인 코팅 또는 전기 코팅과 같은 추후의 코팅 공정을 받기 쉬운 내부식성 장벽을 제조하는 조건하에서 적용된다. 기재가 처리되는 수성 조성물의 온도는 전형적으로 약 30℃ 내지 80℃, 바람직하게는 약 40℃ 내지 60℃이다. 적용동안 처리 조성물의 pH는 전형적으로 약 3.5 내지 6, 바람직하게는 약 4 내지 5.0이다.

본 발명의 공정에서, S-트리아진 화합물의 수성 조성물은 냉각 롤링된 강철, 아연 도금된 강철 등과 같은 철 또는 비-철 금속을 처리하는데에 이용한다. 수성 조성물을 인산화처리된 전환 코팅과 같은 전환 코팅을 포함하는 금속 표면에 적용시키는 것이 바람직하고, 본 발명에서는 인산아연 처리 전환 코팅이 바람직하다. S-트리아진 화합물을 함유하는 수성 조성물을 분무, 침지 또는 어떤 다른 편리한 수단에 의해 금속 표면에 적용시킨다. 수성 조성물을 적용한 후에, 금속을 보통 탈이온수로 세정하고, 이어서 건조시킨 후에, 표면 코팅으로 코팅시킨다.

전형적인 예비 처리 공정에서, 처리하려는 금속을 그리이스 또는 분진과 같은 표면 오염을 제거하기 위하여 물리적 또는 화학적 수단으로 깨끗이하고, 물세정한다. 이어서 금속 표면을 전환 코팅 조성물과 접촉시키고, 물로 세척한 다음 본 발명의 조성물로 세정한다. 세정 및 건조에 의해 S-트리아진 화합물의 수용액을 적용시킨 후, 철 또는 비철 금속을 어느 통상적인 수단에 의해 코팅시킬 수 있다. 금속을 S-트리아진 화합물의 수성 조성물로 예비처리하는 공정은 코팅된 기재에 개선된 접착력 및 내부식성들을 제공하는 것이 발견되었다.

본 발명을 또한 하기의 비제한적인 실시예들로 보다 예시한다.

[실시예 1]

뜨거운 침지된 아연도금된 강철 패널을 평균 270㎎/ft²의 코팅 중량에서 CHEMFOS 710 아연 니켈 망간 인산 처리 용액(Chemfil Corporation으로 부터)으로 인산화시켰다. 이어서 패널을 잔류 인산처리 화학물질을 제거하기 위해서 물로 세정하고 120°F의 시아누르산의 수용액에 30초간 침지하였다. 시아누르산 용액의 두가지 농도를 이용하였다 : 수도물중에서 0.1 및 0.2%의 시아누르산. 측정된 pH는 각각 4.0, 3.4이었다. 패널을 압축된 공기 제트로 건조시키고, 동일한 날 약 240볼트에서 ED 3150W 전착 초벌칠(피피지 인더스트리즈, 인코포레이티드, 본 명세서에서 "PPG")로 초벌칠하여 약 1.2 내지 1.6밀리의 건조 필름 두께를 만들었다. 이어서 패널을 HUBC 90270 백색 베이스코트(PPG로 부터)로 약 0.9밀리로 상부 코팅시키고, 이어서 URC 1000 투명코트(PPG로 부터)로 약 1.9밀리로 코팅시켰다. 이어서 패널을 하기와 같은 "크리슬러(CHRYSLER)" 치핑(chipping) 스캐브(scab) 시험 공정에 따라 강철 쇼트로 줄을 긋고 문질러서 시험용으로 제조하였다 :

1) 4"×12" 시험 패널을 상기와 같이 코팅하고,

2) 패널의 상부의 반을 12㎝(4.7")의 "X"로 줄을 그어, 당김 테이프의 조각을 "X"의 한쪽에 단단하게 적용시킨 다음, 빠르고 수직적인 동작으로 제거하였다. 이 과정의 반복을 "X"의 다른쪽에 실시하고,

3) 그라블로미터(gravelometer)(Q-패널 캄파니 시판)의 공기 압력을 205 KPa(30psi)로 조정하여,

4) 그라블로미터의 공기 밸브를 잠그고 강철 쇼트(Shot) 200㎖(32온스)를 수집하고,

5) 시험패널을 코팅된 면이 그라블로미터의 그라블 발사 메카니즘을 향하도록 하여 패널 홀더에 위치시킨 다음 이어서 시험 챔버의 뚜껑을 닫으며,

6) 공기 밸브를 열어 압력을 안정시키고, 쇼트의 200㎖를 호퍼에 부은 다음, 모든 쇼트가 소모되었을때 공기를 차단하고,

7) 패널을 최소 15분동안 5% 염 용액에 넣은 다음(pH 약 6.6 내지 7.1),

8) 패널을 제거하여 실험실 조건에서 1시간 15분동안 회복되도록 한 다음 22시간 동안 습도 상자에 두었다. "가속화된"시험은 하기와 같이 수행하였다 :

a) 습도 상자를 85%의 상대습도 및 60℃(140°F)에 고정시키고,

b) 단계 7 내지 8에서 기술된 반복 프로그램을 4일 동안에 걸쳐 실시하여,

c) 이후(5일째), 패널을 습도 상자로 부터 제거하고, 30분내에, 상기 언급한 단계 3 내지 8을 수행하고,

d) 단계 a 내지 c(단계 6 후)의 5주 사이클의 종결시, 패널을 스폰지와 물(약한 세척제를 사용할 수 있다)로 세척하여 과량의 물을 제거하고 패널(들)이 30분동안 회복되도록 하여,

e) 표면 면적을 단계 2에 개시된 대로 당김 테이프로 덮은 다음 제거하고,

f) 표적 면적중의 도료손실%를 측정하였다.

대조용 : 대조 패널을 CHEMSEAL 20 크롬 세정(Chemfil Corporation 시판)과 탈이온수로 제조하였다. 세벌의 패널을 각 시스템에 대해 제조하고 상기 기술된 바와 동일한 CHRYSLER 치핑 스케일 시험을 하였다. 총 시험 기간은 10주였다. 패널을 시험기간 후 #898 3M SCOTCH 테이프로 테이핑하여 제거된 도료의 양에 따라 평가하였다. 시험의 결과가 하기 표I에 보고되어 있다.

[표 I]

[실시예 2]

냉각 롤링된 강철(CRS) 및 뜨거운 침지되고 아연도금된(HDG) 패널을 약 230㎎/ft²에서 CHEMFOS 86 인산 아연 니켈(Chemfil Corporation 시판)으로 인산화시켰다. 물로 세정한 후, 120°F, pH 4.1의 수중 시아누르산 0.1%의 용액중에 30초동안 침지하였다.

비교용의 대조물을 CHEMSEAL 20 크롬 세정 및 탈이온수로 만들었다. 일련의 것을 탈이온수로 세정하고, 압축된 공기 제트로 건조시키며, 240볼트에서 냉각 롤링된 강철상에 UNI-PRIME 전기 코트로 1.2밀리 두께로 초벌칠 하였다. 패널을 HUBC 90270 백색 베이스 코트로 1.0밀리되게 그리고 URC 1000 투명 코트로 1.6밀리되게 상부 코팅시켰다. 세벌의 패널을 제조하고 실시예1에 기술된 CHRYSLER 치핑 스캐브 시험에 따라 시험하였다. 시험의 결과가 하기 표Ⅱ에 보고되어 있다.

[표 Ⅱ]

(1) 뜨거운 침지된 아연 도금된 강철.

(2) 냉각 롤링된 강철.

[실시예 3]

중 게이지의 뜨거운 롤링된 강철 패널을 약 240㎎/ft²에서 CHEMFOS 86 인산 아연 니켈 코팅으로 예비처리하고, 물로 세정하여 120°F의 시아누르산 0.1% 수성 조성물중에서 30초간 침지하였다. 이어서 패널을 다시 물로 세정하고, 압축 공기로 건조시켜, 약 0.8밀리의 건조 두께로 ED 4201 흑색 전기코트 초벌질(피피지로 부터)의 단일 코트로 도장시켰다.

대조용 패널을 CHEMSEAL 20 크롬과 탈이온수 세정으로 제조하였다. 3벌 패널을 각 시스템에 대해 제조하고 상기 기술된 것과 본질적으로 동일한 방법으로 8주 동안 CHRYSLER 스캐브 시험 상자에서 시험하였다. 시험의 결과가 하기 표Ⅲ에 보고되어 있다.

[표 Ⅲ]

* 시험의 상기 태양에 대한 숫자적 등급은 0 내지 10의 등급을 기초로하며, 10은 초기에는 눈으로 확인할 수 있는 녹(rust)으로 입증되지 않는 물집을 수반하는 녹슬음이 완전히 일어나지 않은 것이고, 0은 완전히 일어남을 나타낸다.

발명의 예시적인 태양들이 상기에 기술된 반면에, 본 분야의 숙련된자에게는 다양한 변형이 본 발명의 범주 또는 취지로 부터 벗어남이 없이 명백하고 만들어질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 발명에 관한 특허청구는 본 분야에 숙련된자에게 발명에 속하는 등가물로서 처리되는 발명의 모든 면을 포함하는 것으로 이해되도록 하고자 하는 것이다.

Claims (8)

1. 30℃ 내지 80℃의 온도이며 pH가 3.4 내지 6.0이고, 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01중량% 이상의 시아누르산을 포함하는 수성 조성물을 금속 표면에 적용하는 것을 포함하는 금속 표면의 예비처리 방법.
2. 제1항에 있어서, pH가 4 내지 5.0인 방법.
3. 제1항에 있어서, 시아누르산이 조성물의 총 중량을 기준으로 0.05 내지 0.15중량%의 양으로 존재하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 금속 표면이 인산염 전환 코팅을 포함하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 전환 코팅된 금속 표면이 인산 아연 코팅을 포함하는 방법.
6. 제1항의 방법에 의해서 제조된 예비처리된 금속 표면을 포함하는 제품.
7. 제4항의 방법에 의해서 제조된 예비처리된 금속 표면을 포함하는 제품.
8. 제5항의 방법에 의해서 제조된 예비처리된 금속 표면을 포함하는 제품.