KR100210287B1 - 항균대전방지용 아연도금칼라강판 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 및 아연도금처리한 도금강판에 대전 및 항균성, 고가공성, 내마모성, 내후성을 가진 신기능성의 PCM 도막을 부여하여, 일반 PCM 도장강판과는 전혀 다른 새로운 기능성을 갖는 아연도금칼라강판에 관한 것으로, 그의 주요 구성은, 소지강판(1)과, 그 위에 전기도금 및 용융도금 처리한 아연도금층(2)과, 아연도금층(2) 위에 크롬산염 처리를 한 크롬산염층(3)과, 크롬산염층(3) 상에 하도로 형성시킨 제1 항균대전방지층(4)과, 그 위에 상도로 형성시킨 제2 항균대전방지층(5)으로 이루어지며, 상기한 제1 및 제2 항균대전방지층(4,5)은 유연성의 폴리에스테르 도막층으로 이루어진다. 그의 제조 방법은, 소지강판(1) 상에 전기도금 및 용융아연처리하여 5-25

Description

향균대전방지용 아연도금강판 및 그의 제조방법

본 발명은 강판의 표면에 아연을 전기도금 또는 융용도금 후, 그 상층에 부식방지를 위해 도포형 크롬산염처리를 하고, 그 상층에 기능성을 부여하는 향균대전방지층을 피복처리한 칼라강판 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

우리가 생활하고 있는 주변환경에는 많은 균들이 서식하고 있으며, 그 중에서도 인간의 위생에 직결되어 각종 질병을 유발하는 균들이 인간생활에 직, 간접적으로 영향을 주고 있다.

또한, 주위의 많은 전자기기에서 발생되는 정전기는 인체에 유해하고 그에 따른 기기의 고장이나 기타 사고로 까지 유발되는 원인이 된다.

근래에는 상기한 점들을 감안하여 각종 산업, 건축분야에서 이용되고 있는 아연도금강판 위에 향균성을 일부 부여한 향균용 PCM 칼라 강판제품도 있으나, 일반적으로 사용되어지고 있는 향균제의 문제점, 즉 도료에 적용시 향균성 측면은 우수하나 도장후 형성되어진 도막 표면의 황변성 등으로 인하여 미려한 칼라가 요구되는 칼라강판용으로 사용하기에는 적합치 않은 단점이 있다.

또, 단순히 향균기능만으로는 청정기능 및 향균성기능 등과 같이 복합기능이 요구되는 수술실, 제약회사, 식품공장, 반도체관련공장 등에는 적용할 수 없는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결한 것으로서, 본 발명의 목적은 아연도금강판에 정전기 방지 및 멸균기능을 부여한 향균대전방지층을 강판에 형성시켜 내식성 및 대전향균에 대한 기능성이 우수한 도장처리 강판의 제조를 목적으로 한다.

제1도는 본 발명에 따른 향균대전방지용 칼라강판의 피복상태를 도시하는 단면 구성도.

제2도는 종래 강판의 향균시험 결과 사진물.

제3도는 본 발명에 따른 강판의 향균시험 결과 사진물이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 소자강판층 2 : 아연도금층

3 : 크롬산염층 4,5 : 제1 및 제2 향균대전방지층

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 향균대전방지용 칼라강판의 한 제조방법을 예시하면, 제1도에서 보듯이, 소지강판(1) 상에 전기도금 및 용융아연처리하여 525의 아연도금층(2)을 형성한 아연도금 강판위에 롤코팅 방식으로 크롬산염처리를 하여 표면에 얇은 크로메이트층의 도포형 막이 형성도록 하여, 60 140의 온도조건에서 건조시켜 2080g/의 크롬산염층 (3)을 형성시키고, 그 위에 대전 및 향균막을 구성하는 제1 향균대전방지층 (4) 과 제2 향균대전방지층 (5)을 각각 형성시킨다. 여기서 제1 향균대전방지층 (4) 은 하도를 구성하고, 제2 향균대전방지층 (5) 은 상도를 구성하며, 이들은 건조막 두께 5및 1822이 되도록 각각 롤코팅한 후, 드라이 오븐에서 롤코팅한 강판을 210 240로 가열하여 건조시키면 본 발명의 제품이 완성된다.

상기한 제1 및 제2 향균대전방지층 (4,5) 은 아연도금 강판상에 도포하는 도료에 의하여 형성시키는데, 이 도료는 정전기방지 및 대기중 존재하는 균류의 멸균기능이 있을 뿐만 아니라 종래 PCM 도료를 도장후, 가공시에 나타나는 가공부위의 도막균열(CRACK) 현상이 발생되지 않는 즉, 도막의 연신율이 우수한 기능을 부여한다.

상기한 제1 및 제2 향균대전방지층 (4,5) 을 형성하는 도료는 연합철강공업주식회사와 고려화학에서 공동개발한 PCM 도료로서, 대전방지 및 향균기능을 가질뿐만 아니라 가공시 도막의 연신율을 최대화 할 수 있는 선형 폴리에스테르 수지를 사용하였다.

이와 관련된 원료의 선정 및 상기 도료 조제의 일반적 성질은 다음과 같다.

* 바인더의 선정 *

기존의 PCM 도료 (레귤러 폴리에스터) 에 사용되는 수지는, 수지의 골격 주쇄에 히드록실기, 카르복실기 등과 같은 관능기가 측쇄되어 있어 도막의 가교제로 사용되는 멜라민 (헥사-메톡시-메틸멜라민) 수지와 가교성형시 망상구조를 갖게 됨으로서 도막형성 후에 도막의 연신이 극히 제한적이었다.

이에 반하여, 본 발명에서 향균대전방지층을 형성하기 위해 사용하는 도료로 적용하기 위하여 개발된 유연성 폴리에스테르 수지는 특히, 수지의 골격이 선형구조가 되도록 알콜과 산 모노머를 선정하여 수지를 합성함으로서 가교반응 후, 도막의 연신율과 내구력이 극대화되도록 하였다.

즉, 고분자의 알콜을 사용하여 분지화된 관능기의 형성을 억제시켜 유연성을 부여하고, 자외선에 약한 에스테르기 (COO-) 결합의 단위 체적당 수량을 줄여 내구력이 향상되도록 하였으며, 경질산을 사용하여 유연성 향상에 따른 도막의 경도 저하를 보완하였다.

특히, 후술하는 대전방지성을 위하여 본 발명에서는 대전방지성 필러인 TiO₂(티타늄옥사이드)를 사용하였다.

이를 적용한 PCM 강판의 가공시, 메탈과 도막 표면과의 사이에 메탈마크가 발생되는 점을 방지하기 위하여 아민계 분산제를 사용함으로서 대전방지성 필러에 대한 수지의 습윤력을 극대화시키고, 또한 도막의 경화과정에서 2가지 타입의 산경화제를 사용하여 도막 내부와 표면의 경화속도 차이를 발생시켜, 도막 표면에 마이크로 수지층이 형성되도록 하여 메탈과 대전방지성 필러의 직접 접촉을 방지하여 메탈마크가 발생하지 않도록 하였다.

* 향균제의 조건 *

섬유, 피혁, 플라스틱, 문구류 등의 각 산업분야에서 널리 사용되어지고 있는 향균제는 유기 및 무기 향균제가 있다. 이들 향균제의 장단점을 표 1 에 나타내었다.

상기 표 1에서 알 수 있듯이, 유기계보다 무기계 향균제가 모든점에서 우수한 물성을 나타내나, 일반적인 무기계는 자외선에 약한 단점을 가지고 있는 관계로 도료에 적용시 황변성을 나타내어 미려한 외관이 요구되는 곳에는 사용이 불가능하다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 지르코늄 포스페이트계 소재에 향균성 금속 이온 Ag을 담지시킨 형태의 새로운 향균제를 적용하였다. 이 향균제의 장점은 일반적인 무기계의 장점 외에 내약품성, 내열성, 내후성이 우수하며 특히, 향균제 자체의 착색현상 및 자외선에 의한 변색이 없음을 특징으로 하고 있다.

* 대전방지제 *

일반적으로 사용되는 건축 내장 마감재 및 PCM 용 강판 등의 재료들은 재료 자체의 체적 고유저항 즉, 대전성을 나타내는 수치로서 10¹⁰ .㎝ 이상을 가지고 있어 절연체로 볼 수 있다.

이와 같이 절연성 재료들을 사용한 장소에는 항상 정전기가 발생되어 대기중의 분진 및 먼지가 쉽게 붙을 수 있게 할 뿐만 아니라 정밀기기 및 장비, 설비 등에 대전하여 직, 간접적으로 여러 가지 장애를 발생시킨다.

이를 방지하기 위한 기존의 대전방지체가 있으나, 이는 액상 형태에서 고온 건조가 요구되는 도료에는 적용이 불가능 했을 뿐만 아니라 도막 형성 후, 일정기간이 지나면 서서히 증발되는 단점이 있다.

따라서, 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 PCM 용 도료에 뛰어난 도전성을 나타내는 대전방지용 필러를 가하였다. 즉, 본 발명에서 이용하는 필러는 TiO₂코팅 산화철로, 이는 그의 구조가 섬유상 구조를 하고 있어, 도막상에 존재시 필러와 필러 사이의 효과적인 연결로 도전성의 부여가 효과적이며, TiO₂(티타늄 옥사이드) 로 표면이 코팅되어 있어, 필러 자체의 밝기가 CIE LAB L값 80 이상으로 밝은 색상을 자체적으로 지녀 다양한 색상의 발현이 가능하고 고온 건조시 색상의 변화가 없다.

* 하도의 적용 *

상도의 유연성을 유지시키기 위하여 폴리에스테르/우레탄 수지를 기재로 한 하도 (프라이마)를 사용하는데, 하도 자체의 기본 물성인 일반적인 내식성, 상도와 도금강판과의 부착성 강화 등 외에 충분한 연신율을 부여하여 소재와 상도 사이 계면에서 충분한 완충작용을 하여, 가공시 발생된 소재의 균열이 상도층까지 발전되지 않고 하도층에서 흡수되도록 하였다. 안료는 상, 하도에 관계없이 PCM용 도료에 사용되는 유기, 무기 안료를 제한 없이 사용한다.

상기한 특성의 도료를 이용한 본 발명에 따른 도장강판은 기존의 제품에서는 찾아볼 수 없는 향균성 및 대전방지용 아연도그ㅜㅁ 칼라강판의 향균성 등의 새로운 기능을 갖는 장점이 있다.

본 발명에 따른 향균 대전성 및 대전성 시험 결과 일반 PCM 강판과 대비시, 종래보다 월등히 뛰어난 것으로 판명되었다.

이에 대한 실험적 자료를 다음에 제시한다.

1. 항균성 시험 (제2도, 제3도 참조)

1) 시험 및 평가 방법 : 파라필름 (PARA-FILM) 압착법

-T.S 브로스 (BROTH) 배지에서 24시간 배양한 균주를 인산 완충용액에 각각 100배 희석함.

- 위 균액을 시편에 200㎕ 씩 파라필름을 이용하여 시편 위에 고르게 분산시킨다.

- 24시간 경과 후 5㎖의 안산 완충용액으로 희석하여 TSA 배지에 고르게 분포시킨다.

- 인큐베이터에서 배양하고 48시간 후, 균수를 측정한다. (사멸율로 표시)

2) 사용균주

- 녹농균 : Pseudomonas Aeruginosa ATCC 15442

- 황색 포도상구균 : Staphylococcus Aereus ATCC 06538

- 대장균 : Escherichia Coli ATCC 11229

3) 시험결과 (사멸율)

시험결과, 첨부의 제2도 및 제3도의 향균성 사진물 비교에서 알 수 있듯이, 제2도의 일반 PCM 도막에서는 초기 보다 오히려 균이 증식되었고, 반면 제3도의 향균 대전방지용 PCM 도막에서는 99.9% 이상 사멸율을 보여 균이 거의 없는 상태로 나타났음을 알 수 있다.

사멸율이 90% 이상을 나타낼 경우에는 향균력을 보장할 수 있으며, 99.9% 이상의 결과치는 도막표면에 균의 기생이 거의 100% 억제된다고 볼 수 있는 것이다.

2. 대전성

1) 시험 및 평가 방법 : 도막의 표면 고유저항치의 측정법

(저항 측정용 계기)

- 개회로시 출력 전압 : DC 500 V

- 내부저항 : 200,000옴

- 단락전류 : 2.5mA인 밀폐시스템의 자체 전원형으로 두 개의 건식 전극을 가진 저항계 (메가 옴 테스터)

- 전극구조 : 각 전극 무게가 5 1b(2.27), 직경 2.5 인치 (63.5m/m) 의 금속 전극으로 전극의 바닥 표면은 도전성 도막과 접촉이 잘 되도록 평활하여야 하며, 0.00050.001 인치 두께의 알루미늄 또는 주석박으로 싼다.

- 측정방법

두 전극간의 거리를 임의 도전성 면에서 3ft 간격으로 놓아 5개소 이상을 측정하여 측정치를 평균하여 도전성을 산출하고 측정시 저항치가 시간에 따라 다소 변화가 있으면, 약 5초 경과 후, 측정값을 읽는다.

2) 실험결과

일반 PCM 도막 : 10¹² ㎝10⁸ ㎝

본 발명에 따른 향균대전방지층의 도막 : 10⁶ ㎝10⁸ ㎝

이상과 같이, 상술한 시험들에 의한 비교결과에 의하면, 본 발명에 따른 향균대전방지 도막을 형성한 아연도금 칼라강판은 종래의 비교되는 일반칼라 강판 및 향균강판보다 향균성 및 대전성, 내황변성 그리고 가공성 등의 모든 면에서 모두 우수한 것으로 나타남을 확인할 수 있었다.

Claims (4)

1. 소지강판 (1) 과: 상기 소지강판 (1) 위에 전기도금 및 용융도금 처리한 아연도금층 (2) 과; 상기 아연도금층 (2) 위에 크롬산염을 도포한 크롬산염층 (3) 과; 상기 크롬산염층 (3) 상에 하도로서 형성시킨 제1 향균대전방지층 (4) 과; 상기 제1 향균대전방지층 (4) 위에 상도로서 형성시킨 제2 향균대전방지층 (5) 으로 이루어지며, 상기 제1 및 제2 향균대전방지층 (4,5) 은 대전방지성을 갖도록 하는 필러인 TiO₂와, 향균성을 갖도록 하는 지르코늄포스페이트와 Ag을 포함하는 유연성의 폴리에스테르 도막층으로 이루어지는 향균대전방지용 아연도금 칼라강판.
2. 제1항에 있어서, 상기 크롬산염층 (3) 은 2080/로 도포되며, 제1 향균대전방지층 (4) 은 5의 두께로, 그리고 제2 향균대전방지층 (5)은 1822두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 향균대전방지용 아연도금칼라강판.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 향균대전방지층 (4) 은 하도의 유연성을 위해 폴리에스테르와 우레탄 수지를 포함한 것을 특징으로 하는 향균대전방지용 아연도금 칼라강판.
4. 소지강판 (1) 상에 전기도금 및 용융아연처리하여 525두께의 아연도금층 (2)을 형성한 아연도금강판 위에 롤코팅 방식으로 크롬산염 처리를 하여 표면에 얇은 크로메이트층이 도포형 막으로 형성되도록 하여, 60140의 온도조건에서 건조시켜 크롬산염층 (3)을 형성시키고, 그 위에 대전방지 및 향균도막을 구성하는 유연성 폴리에스테르 도료로써, 제1 향균대전방지층 (4)을 하도로 구성하고, 또 제2 향균대전방지층 (5) 은 상도로서 구성하도록 각각 롤코팅한 후, 드라이 오븐에서 210240로 가열하여 건조시키는 향균대전방지용 아연도금 칼라강판의 제조방법.