KR100395148B1 - 환경친화적 착색 크리어 도장강판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도장강판의 내식성과 도막밀착성 향상물질이나 환경공해물질인 크로메이트 사용없이도 내식성, 내후성, 가공성 및 의장성이 우수한 환경친화적 착색크리어도장강판을 제조하기 위하여 기본적으로 크로메이트가 포함되지 않은 투명크리어프라이머피막층을 도금강판상에 형성하고, 이어 10~20㎛의 착색크리어 상도피막층을 형성한 환경친화적 착색크리어도장강판을 제공한다.

Description

환경친화적 착색 크리어 도장강판 {Environment Affinitive Color Clear Coated Steel Sheet}

본 발명은 환경친화적 착색 크리어 도장강판에 관한 것이다. 더 구체적으로 말하면 도금강판의 미려한 무늬를 그대로 나타내면서 종래의 도장강판의 내식성과 도막의 밀착성을 향상시키고자 사용하는 환경공해물질인 크로메이트 사용없이 내식성, 내후성, 가공성 및 의장성이 우수한 환경친화적 착색 크리어 도장강판에 관한 것이다.

일반적으로 도장강판은 도금강판과 도막층과의 밀착성 및 내식성을 향상시키기 위해 도금강판을 반응형 또는 도포형 크로메이트처리하여 크로메이트피막층을 형성하고, 그 위에 크로메이트가 포함된 프라이머피막층을 피복한 후에 최종적으로상도피막층을 피복형성하여 제조한다. 또한 도금강판의 미려한 무늬를 그대로 나타내기 위한 크리어 도장강판의 경우에도 통상적으로 도금강판과 크리어 도막층과의 밀착성 및 내식성을 향상시키기 위해 도금강판을 반응형 또는 도포형 크로메이트처리하여 크로메이트피막층을 형성하고 그 위에 크리어피막층을 피복하여 제조된다.

그러나 도장강판 제조시에 사용되는 크로메이트는 도장강판을 실제 환경에서 제품으로 사용할 때에 대기중으로 용출되어 환경공해를 발생시킨다는 문제점이 있으며, 크리어 도장강판의 경우에는 내식성과 내후성이 열위하다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 종래의 도장강판의 내식성과 도막의 밀착성을 향상시키기 위해 사용하는 환경공해물질인 크로메이트를 사용하지 않으면서 도금강판의 미려한 무늬 유지 및 다양한 색상의 발현이 가능하면서도 내식성 및 가공성이 우수한 환경친화적 착색 크리어 도장강판을 제공함을 목적으로 한다.

제 1 도는 본 발명에 따라 제조된 환경친화적 착색 크리어 도장강판의 단면설명도

도면에 대한 주요부호 :

1. 도금강판 2. 투명 크리어 프라이머피막층 3. 착색 크리어 상도피막층

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 통상의 도금강판상에 반응형 또는 도포형 크로메이트처리를 생략하고 크로메이트가 포함되지 않고 도금강판과의 밀착력 및 젖음성이 우수한 투명 크리어 프라이머피막층를 피복한 후 착색 크리어 상도피막층을 형성하여 제조하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은, 기본적으로 공지의 도금강판(1) 표면을 알카리 탈지제로 세정하고, 크로메이트 피막처리 없이 크로메이트가 포함되지 않은 3-7㎛ 두께의 투명 크리어 프라이머피막층(2)을 형성한 후, 10-20㎛의 착색 크리어 상도피막층(3)을 형성하는 것을 특징으로 하는 환경친화적 착색 크리어 도장강판으로서, 상기 투명 크리어 프라이머피막층(2)이 선형폴리에스터수지 34-38중량%, 아크릴수지 3-6중량%, 멜라민수지 7-9중량%, 에폭시수지 1-2중량%, 이소시아네이트 3-7중량%, 첨가제 1-3중량%, 방향족탄화소소용제 38-42중량%, 에스테르계용제 3-5중량%, 에테르계용제 3-5중량% 미만인 도료를 도장하여 형성하는 것을 특징으로 하고, 또한 상기 착색 크리어 상도피막층(3)이 선형폴리에스터수지 38-42중량%, 아크릴수지 3-8중량%, 멜라민수지 9-11중량%, 이소시아네이트 3-8중량%, 색상안료 1-3중량%, 첨가제 1-3중량%, 방향족탄화소소용제 36-40중량%, 에스테르계용제 2-4중량%, 에테르계용제 2-4중량%인 도료를 도장하여 형성하는 것을 특징으로 하는 환경친화적 착색 크리어 도장강판에 관한 것이다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명은 통상의 용융도금방법으로 제조된 용융아연도금강판, 아연-55% 알루미늄도금강판 (슈퍼갈륨강판) 및 알루미늄강판을 사용하여 표면에 부착된 이물질제거를 위한 알카리 탈지 후에 크로메이트 처리 없이 투명 크리어 프라이머도료를 건조도막두께 3-7 ㎛ 으로 도장한 후 가열건조하여 투명 크리어 프라이머피막층을 피복한 후 착색 크리어상도도료를 건조도막두께 10-20 ㎛ 으로 도장한 후 가열건조하여 착색 크리어 상도피막층을 피복하여 제조한다.

투명 크리어 프라이머피막층의 두께가 3 ㎛ 이하로 되면 소지도금강판과 밀착성이 불량해지고 또한 프라이머피막층이 소지도금강판 전면을 완벽히 도포하지못해 외관이 불량하게 나타난다. 또한 투명클리어프라이머피막층의 두께가 7 ㎛ 이상이면 밀착성 및 젖음성은 증가하나 경제성이 없는 것으로 나타났다. 한편, 착색 크리어 상도피막층의 경우 두께가 10 ㎛ 이하면 판면색차의 발생 및 불균일성으로 로트별 관리상의 문제점이 발생할 소지가 있으며 또한 20 ㎛ 이상이면 도금강판의 미려한 무늬가 불확실해진다는 문제점이 있다.

투명 크리어 프라이머도료는 크로메이트 처리없이도 도장이 가능하도록 도금강판과의 밀착성 및 젖음성이 우수할 뿐만 아니라 착색 크리어 상도피막과의 밀착성과 내식성이 우수한 도료를 제조하여 적용하며 착색 크리어상도 도료는 내식성, 내후성 (내자외선성),도막경도 및 가공성이 우수한 도료를 제조하여 적용한다.

이하의 도표는 상술한 프라이머와 상도 도료에 대한 본 발명상의 구성성분의 구체적인 무게 함량비를 나타낸 것이다.

표 1

상기 특성을 가진 도료는 환경공해물질인 크로메이트를 사용하지 않으면서 도금강판의 미려한 무늬 유지 및 다양한 색상의 발현이 가능하고 내식성 및 가공성이 우수한 환경친화적 착색 크리어 도장강판에 적합하도록 본 발명 개발과정에서 개발된 것이다.

이에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

수지(Resin)의 특징면에서 볼 때,

본 발명 수지는 고내후성의 코일 코팅 바인더(Coil Coating Binder)로서 특히 장기적으로 외기에 노출되는 건축용 외장재의 도료용 수지를 응용한 고분자의 포화 공중합 폴리에스터(Polyester)수지이다. 열가소성의 특성을 갖는 수지이지만 멜라민 및 다관능성 이소시아네이트 경화제와 병용하면 열경화성의 특성을 갖게 되어 내화학성, 경도 및 가공성이 우수한 도막특성을 발휘하게 한다. 특히 개발수지(Resin)는 고분자량 수지가 가지는 우수한 가공성의 특징을 유지하면서도 자외선에 대해 안정되어 있는 내UV성 및 내가수분해성을 월등히 향상시키므로써 다양한 용도의 고내후성 상도 바인더로 사용될 수 있도록 개발한 것이다.

다음, 프라이머도료의 특징면에서 보면,

일반적으로 적용하는 프라이머와 달리 본 발명에서 개발한 프라이머는 도장 구조상 도금강판의 미려한 표면을 두각시키기 위해 착색안료 사용을 완전히 배제하여 설계하였으며, 크로메이트피막처리없이도 도금강판과의 밀착력 확보를 위해 도금강판 표면의 요철을 완전히 메우기 위하여 소재와의 젖음성을 높일수 있는 아크릴계 호모폴리머 등으로 된 특수 첨가제를 첨가하였으며, 특히 크로메이트피막 처리없이도 높은 내식성을 발휘할 수 있도록 다관능성 이소시아네이트 경화제를 첨가한 우레탄반응도료로 설계되어 소재와의 밀착성이 높은 특징을 갖고 있다.

상도도료의 특징면에서는,

본 발명 착색 크리어 상도도료는 프라이머도료와 동일한 수지계로 설계하여 층간밀착성을 극대화하여 프라이머피막층의 기능을 극대화하면서 상도도료로서 기능성을 최적화하였다. 일반적으로 적용하는 크리어도료와 달리 고분자의 포화 공중합 폴리에스터(Polyester)수지를 기본으로 다관능성 이소시아네이트 경화제 첨가에 의한 반응성이 높은 우레탄반응성 도료를 선택적으로 설계하여 내식성, 밀착성을 향상시키고 내후성이 우수하면서 가공성이 우수한 외장용 칼라강판에 적합하도록 설계하였다.

본 발명에서 개발, 적용한 도료는 다관능성 이소시아네이트 경화제를 첨가한 우레탄 반응도료로 외장용 칼라강판에 적합하도록 설계된 것이다. 상기 배합 설계에서 사용된 우레탄 경화제로서의 이소시아네이트의 사용량은 폴리에스터 폴리올 (Polyester Polyol)과의 반응성 비율을 당량 비율로 산정하여 설계되어 본 발명이 목적으로하는 최적의 물성을 갖도록 결정하였다. 우레탄 경화제인 이소시아네이트가 3중량% 미만으로 설계될 경우에는 우레탄 반응성 부족에 의하여 장기적인 도막 성능저하를 야기시키며, 또한 8중량% 이상으로 과다하게 첨가될 경우에는 우레탄 반응성이 비정상적으로 이루어져 가교제(Crosslinking Agent) 역할을 하는 이소시아네이트가 과잉으로 되어 경화반응에 참여하지 못하게 되므로써 경도와 소재밀착성에서 만족할만한 물성을 얻을 수 없게 된다.

또한, 첨가제의 경우에도 1~3중량%를 첨가하여 소재와의 젖음성 향상, 내식성, 밀착성 등을 향상시킨다. 이 경우에도 1중량% 미만 첨가의 경우 그 효과가 미미하고, 3중량% 초과인 경우에는 효과가 포화되며, 오히려 소재밀착성을 해칠 염려가 있다.

하기 실시예는 본 발명으로 개발된 도료를 아연-55% 알루미늄 도금강판에 적용하여 제조된 착색크리어도장강판으로 그 특성을 평가한 것이다.

특성평가는 내식성, 내후성, 밀착성, 연필경도 및 의장성으로 평가하였다.

- 내식성 : 35℃, 5% NaCl 수용액분위기 중에 시편을 500 시간 유지시킨후 절단부와 평면부에서의 부풀음(Blister) 발생정도로 평가

- 내후성 : 촉진내후성시험인 QUV 시험기에 400 시간 유지시킨후 색상변화 및 광택변화를 측정하여 내후성을 평가

- 밀착성 : T벤딩(T-bending) 절곡시험후 테이프 시험으로 밀착성 평가

- 연필경도 : 미쓰미씨연필로 긁힘이 발생하는 연필경도로 평가

실시예

아연-55% 알루미늄도금강판을 소지도금강판으로 사용하여 도금강판상의 불순물을 알카리 탈지로 제거한 후 크로메이트 피막처리 없이 선형 폴리에스터수지 35중량%, 아크릴수지 3중량%, 멜라민수지 7중량%, 에폭시수지 1중량%, 이소시아네이트 7중량%, 첨가제 2중량%, 방향족 탄화수소용제 39중량%, 에스테르계용제 3중량% 및 에테르계용제 3중량% 성분의 투명 크리어 프라이머피막층을 5 ㎛ 두께로 도장하여 216℃ 로 건조 경화한 후, 선형 폴리에스터수지 38 중량%, 아크릴수지 5 중량%,멜라민수지 9중량%, 이소시아네이트 5중량%, 색상안료 2중량%, 첨가제 1중량%, 방향족 탄화수소용제 36중량%, 에스테르계용제 2중량% 및 에테르계용제 2중량% 성분의 착색 크리어 상도피막층을 15 ㎛ 두께로 도장하여 224℃ 로 건조 경화하여 제조된 총도막두께가 20 ㎛ 인 환경친화적 착색 크리어 도장강판을 제조하였다.

비교예 1

상기 실시예와 동일한 소지도금강판을 알카리탈지한 후, 크로메이트 피막처리를 실시하고, 투명 크리어 프라이머피막층 및 착색 크리어 상도피막층을 도장하여 도장강판을 제조하였다.

비교예 2

아연-55% 알루미늄도금강판을 소지도금강판으로 사용하여 도금강판상의 불순물을 알카리 탈지로 제거한 후 크로메이트 피막처리 없이 이소시아네이트 경화제를 첨가하지 않아서 우레탄반응도료가 아닌 선형 폴리에스터수지 37중량%, 아크릴수지 3중량%, 멜라민수지 7중량%, 에폭시수지 1중량%, 첨가제 2중량%, 방향족 탄화수소용제 42중량%, 에스테르계용제 4중량% 및 에테르계용제 4중량% 성분의 투명 크리어 프라이머피막층을 5 ㎛ 두께로 도장하여 216℃ 로 건조 경화한 후 선형 폴리에스터수지 40 중량%, 아크릴수지 5 중량%, 멜라민수지 9중량%, 색상안료 2중량%, 첨가제 1중량%, 방향족 탄화수소용제 38중량%, 에스테르계용제 3중량% 및 에테르계용제 2중량% 성분의 착색 크리어 상도피막층을 15 ㎛ 두께로 도장하여 224℃ 로 건조 경화하여 제조된 총도막두께가 20 ㎛ 인 도장강판을 제조하였다.

상기와 같이 실시된 실시예와 비교예의 결과를 표 2 에 나타내었다.

표 2

이상과 같이, 상술한 평가결과에 의하면, 본 발명의 환경친화적 착색크리어 도장강판은 크로메이트 사용없이 도장하여도 종래의 크로메이트 피막처리한 도장강판과 동등의 도막특성을 나타내었고, 또 소지도금강판의 미려한 무늬를 그대로 나타내며 다양한 색상의 발현이 가능해짐에 따라 제품으로 가공하여 실제 환경에서 사용할 때에 환경공해를 발생시키는 크로메이트의 용출이 전혀 없으므로 환경보호가 가능한 환경친화적 도장강판을 제조할 수 있게 되었다.

Claims (3)

1. 아연도금강판 또는 알루미늄도금강판등의 도금강판(1) 표면을 알카리 탈지제로 세정하고, 그 위에 크로메이트 피막처리 없이 크로메이트가 포함되지 않은 투명 크리어 프라이머도류를 건조도막두께 3~7㎛으로 도포하여 도장한 후 가열건조하여 투명크리어 프라이머피막층(2)을 피복하고, 다음 착색 크리어 상도도료를 건조도막 두께 10~20㎛으로 도장 및 가열건조하여 착색크리어 상도피막층(3)을 형성하며, 상기 투명 크리어 프라이머피막층(2)은 선형폴리에스터수지 34-38 중량%, 아크릴수지 3-6중량%, 멜라민수지 7-9중량%, 에폭시수지 1-2중량%, 방향족탄화소소용제 38-42중량%, 에테르계용제 3-5중량% 미만으로 구성된 도료에 이소시아네이트 3~8중량%, 아크릴계 호모폴리머 첨가제 1~3중량%를 첨가한 도료를 도장하고, 상기 착색 크리어 상도피막층(3)은 선형폴리에스터수지 38-42 중량%, 아크릴수지 3-8중량%, 멜라민수지 9-11중량%, 색상안료 1-3중량%, 방향족탄화소소용제 36-40중량%, 에스테르계용제 2-4중량%로 구성된 도료에 이소시아네이트 3-8중량%, 아크릴계 호모폴리머 첨가제 1-3중량%를 첨가한 도료를 도장하여서 된 것을 특징으로 하는 환경친화적 착색 크리어 도장강판의 제조방법.
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