KR100413853B1 - Coating Composition Of Metal Surface And Coating Method Utilizing The Same - Google Patents
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Abstract
내마모성이 우수한 금속 표면의 피복제 조성물 및 이를 사용한 피복 방법이 개시되어 있다. 가공시 내마모성이 우수하도록 내부 가교결합이 가능한 아마이드계 아크릭 모노머를 전체 모노머 사용량의 2∼10 중량% 사용하고, 아크릭계 유기수지를 윤활 피복제의 고형분 비율로 40∼80 중량% 사용하고 있다. 또한 내약품성과 내용제성이 강한 우레탄 결합수지를 10∼40 중량%의 비율로 혼합 사용하며, 이와 더불어 금속소재와 윤활 피복제와의 결합력을 증진시키고 윤활피복제 내부의 폴리머의 응집력을 증가시키는 유기 금속 재료인 커플링제를 0.05∼5 중량% 범위에서 첨가하며, 내열 및 가공성이 우수한 윤활제를 고형분비 0.5∼10 중량% 사용하여 제조된다. 상기의 성분으로 제조된 피복제 조성물로 처리된 강판은 저온 경화가 가능하고 소지와의 밀착성과 폴리머 내부의 결합력 향상으로 내마모성 및 윤활성이 크게 향상된다.Disclosed are a coating composition of a metal surface having excellent wear resistance and a coating method using the same. Amide-based acryl monomers capable of internal crosslinking are used in an amount of 2 to 10% by weight based on the total amount of monomers used, and 40 to 80% by weight of an acryl-based organic resin is used as the solid content ratio of the lubricant coating. In addition, the urethane binder resin with strong chemical resistance and solvent resistance is mixed at a ratio of 10 to 40% by weight.In addition, it is an organic material that enhances the cohesion between the metal material and the lubricant coating agent and increases the cohesion force of the polymer inside the lubricant coating agent. A coupling agent, which is a metal material, is added in the range of 0.05 to 5% by weight, and a lubricant having excellent heat resistance and workability is manufactured using a solid content ratio of 0.5 to 10% by weight. The steel sheet treated with the coating composition prepared from the above components can be cured at a low temperature and greatly improves wear resistance and lubricity by improving adhesion to the base and bonding strength within the polymer.
Description
본 발명은 금속 표면의 피복제 조성물 및 이를 사용한 피복 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 각종 아연 도금 강판의 표면 보호 성능과 내식 성능을 향상시키고 윤활성을 크게 향상시킬 수 있는 피복제 조성물 및 이를 사용한 피복 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a coating composition on a metal surface and a coating method using the same, and in detail, a coating composition and a coating method using the same, which can improve the surface protection performance and corrosion resistance of various galvanized steel sheets and greatly improve lubricity. It is about.
아연 도금 강판은 철강회사에서 코일 상태로 도금되어 일반 냉간 및 열간압연 강판보다 매우 우수한 내식성 및 고급스러운 외관을 유지하고 있다. 그런데, 강판의 색상은 아연의 높은 백색도와 미려한 외관으로 상품가치가 매우 높으나, 단점으로는 아연입자의 조도로 인하여 지문에 의한 오염이 매우 확실하게 눈에 띠고, 그로 인한 지문 모양의 부식 현상이 확산 진행된다는 문제가 있다.Galvanized steel is plated in a coil state at a steel company, and maintains excellent corrosion resistance and luxurious appearance than ordinary cold and hot rolled steel. By the way, the color of the steel sheet is very high in the value of the product due to the high whiteness and beautiful appearance of zinc, but the disadvantage is that the contamination by fingerprints is very reliably noticeable due to the roughness of zinc particles, resulting in the spread of fingerprint-like corrosion phenomenon. There is a problem.
이에 따라 아연 합금 도금 강판이나 알루미늄 합금 강판 등과 같은 금속의 표면에는 가공성과 내식성, 내지문성을 향상시키기 위하여 아크릭 에멀젼을 비롯하여 수용성 에폭시의 첨가, 수분산성 우레탄 등과 같은 유기 수지를 도포하여 0.5∼2㎛정도 두께의 박막을 형성하고 있다.Accordingly, in order to improve processability, corrosion resistance and fingerprint resistance, the surface of metals such as zinc alloy coated steel sheet or aluminum alloy steel sheet is coated with organic resin such as acrylic emulsion, water soluble epoxy, water dispersible urethane, etc. A thin film of thickness is formed.
이러한 목적으로 가장 많이 사용하는 수지는 아크릭 에멀젼으로서 이는 적당한 유리 전이온도를 갖는 유기 폴리머인 것으로 알려져 있다.The most commonly used resin for this purpose is an acrylic emulsion, which is known to be an organic polymer having a suitable glass transition temperature.
이러한 유기수지는 높은 Tg를 갖기 때문에 도막을 형성한 후 내지문성이 향상되어 이로인한 오염을 방지할 수 있고 부식을 방지할 수 있다는 장점이 있다.Since the organic resin has a high Tg, anti-fingerprint properties are improved after forming a coating film, thereby preventing contamination and preventing corrosion.
그러나, 장기간 동안 보관시에는 부식 발생이나 가공된 부위의 마모로 인한 상품 가치의 훼손 및 부식성의 취약이 심각한 상태이다. 이에 더하여, 프레스나 몰딩등의 성형 가공을 하는 경우의 가공성은 매우 취약하다는 문제가 있다.However, when stored for a long time, the value of the commodity and the fragility of the corrosion due to the occurrence of corrosion or abrasion of the processed part are serious. In addition, there is a problem in that the workability in the case of forming a press or a molding is very weak.
또한, 상기와 같은 유기 코팅제를 단독으로 사용하는 경우는 도막이 너무 유연하다거나 내식성이 결핍되는 현상 등이 나타나는데, 이를 보완하기 위하여 무기 실리카 졸을 사용하는 경우도 많다.In addition, when the above-described organic coating agent is used alone, a phenomenon in which the coating film is too flexible or lacks in corrosion resistance appears. In some cases, an inorganic silica sol is used to compensate for this.
무기 실리카 졸을 사용하면 내식성 등의 효과는 상당히 향상하는 것으로 보인다. 그러나 내식성 등을 향상 시키기 위하여 무기 실리카 졸을 다량 사용하면 연속 도막의 형성에 어려움이 있으며, 가공성의 향상에는 도움이 되지 않는다. 그리고, 무기 실리카 졸의 입자가 큰 경우는 내식성의 향상에 큰 도움을 주지 않으며, 오히려 윤활성에는 나쁜 영향을 미치게 된다.The use of inorganic silica sol seems to significantly improve the effects such as corrosion resistance. However, when a large amount of inorganic silica sol is used to improve the corrosion resistance, it is difficult to form a continuous coating film and does not help to improve workability. In addition, when the particles of the inorganic silica sol are large, they do not greatly improve the corrosion resistance, but rather adversely affect the lubricity.
자동차, 가전제품등 각종 프레스가 행해지는 강판에 윤활성을 부여하기 위하여 윤활유나 가공유 등을 사용하여 왔는데, 작업후에는 사용한 오일을 제거하는 작업을 행해야 한다. 이러한 공정은 다량의 오일을 강판에 묻혀 가공한 후 다시 용제 및 알칼리 탈지제 등을 이용하여 묻어 있는 오일을 제거한 후 뒷공정으로 이어지는 방식을 취해왔다. 그런데, 이 과정에서 폐수 처리 문제등이 발생하고 탈지 용제가환경 오염을 일으키는 등의 2차적인 문제가 발생한다. 그러므로, 가공유나 윤활유 등의 사용량을 최소화하면서 상도부착성이 양호한 윤활피복강판의 제조가 필요하게 되었다.Lubricating oil and processing oil have been used to give lubricity to steel sheets on which various presses, such as automobiles and home appliances, are made. After work, the used oil must be removed. This process has been applied to a large amount of oil on the steel sheet and then processed again to remove the stained oil using a solvent and an alkali degreasing agent and then proceed to the back process. However, in this process, problems such as waste water treatment occur and secondary problems such as degreasing solvent cause environmental pollution. Therefore, it is necessary to manufacture a lubricated coated steel sheet having good top coat adhesion while minimizing the amount of processing oil or lubricating oil.
종래의 윤활강판용 유기 피복제는 성분이 유기 고분자에 무기 실리카를 일정량 혼합하고 유리전이온도가 70℃ 이상인 폴리에틸렌 왁스를 다량 혼합하는 경우도 있다. 이 경우, 가공성에 문제가 없는 정도의 윤활용 왁스를 사용하면 일반적으로 분체 도장을 많이 하는 전자 제품에 사용되는 경우 상도 도장성에 문제가 있으며, 왁스가 많은 경우는 도료의 상용성이 나빠져 층분리등의 문제가 발생한다.Conventional organic coating agents for lubricating steel sheet may sometimes contain a large amount of inorganic silica mixed with a component in an organic polymer and a large amount of polyethylene wax having a glass transition temperature of 70 ° C or higher. In this case, the use of a lubricating wax of a degree that does not have a problem in workability generally has a problem in the top coatability when used in electronic products that apply a lot of powder coating, and in the case of a lot of wax, the compatibility of the paint deteriorates, resulting in poor layer compatibility. A problem arises.
또한, 윤활성이 양호한 실리콘 윤활제를 사용하는 경우 소량 사용하여도 윤활성은 양호해지지만 도막의 크레타링 등의 현상이 극심해져 도막의 외관이 현저히 나빠진다는 문제가 있다.In addition, in the case of using a silicone lubricant having good lubricity, even if a small amount is used, the lubricity is improved, but there is a problem that the appearance of the coating film becomes severe and the appearance of the coating film is significantly worsened.
한편, 박막형 피복제에서는 수지(바인더)로서 에폭시수지, 아크릴수지, 변성된 에폭시수지, 변성된 아크릴수지 등이 사용되었으나 이들은 소재에 대한 부착 능력과 경화성, 내식성, 연속용접성, 내파우더링, 내알카리성, 전착성능 등의 결함을 지니고 있다. 이들 수지는 단독으로 도막의 강도를 높여 가공시 내마모성을 부여하기 어려우며, 도막의 유기 수지 강도를 너무 높이면 미세 균열을 일으킬 수 있다.Epoxy resin, acrylic resin, modified epoxy resin, modified acrylic resin, etc. were used as thin film type coating material, but they have adhesion ability, hardenability, corrosion resistance, continuous welding, powder resistance, and alkali resistance to materials. It has defects such as electrodeposition performance. These resins alone increase the strength of the coating film, making it difficult to impart wear resistance during processing. If the organic resin strength of the coating film is too high, fine cracking may occur.
또한 박막의 윤활 피복제가 충분히 안정하게 건조되지 못하였을 경우 후공정 중에 시행되는 알카리 탈지과정, 수세과정에서 도막이 박리되거나 전처리된 크롬용액이 용출되어 강판의 내식능력이 크게 저하되거나 중요한 환경 문제를 야기시킬 수도 있다.In addition, if the lubricating coating of the thin film is not sufficiently stable to dry, the coating film may be peeled off or the pretreated chromium solution is eluted during the alkali degreasing process and the washing process during the post process, which may greatly reduce the corrosion resistance of the steel sheet or cause significant environmental problems. It may be.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 바와 같이 종래의 피복제 조성물이 갖는 다양한 결함을 개선하고, 환경 오염이 적은 수용성의 피복제로 강판에 윤활성을 부여하는 유기 피복제를 적용시키기 위하여 연구, 노력을 계속한 결과, 아연 도금 강판에 저온에서 건조가 가능하여 생산 비용이 절감되며, 수용성으로서 내알칼리성, 내식성, 소지부착성, 전착도장성, 내파우더링성, 연속용접성, 도장작업 능력이 우수하여 제반 특성이 우수하고, 환경이나 에너지 문제를 고려한 수용성 박막형 피복제 조성물을 제공하는데 있다.Accordingly, the object of the present invention is to continue research and efforts to improve various defects of the conventional coating composition and to apply an organic coating which gives lubricity to the steel sheet with a water-soluble coating which is less environmentally polluted. As a result, it is possible to dry the galvanized steel sheet at low temperature to reduce the production cost, and it is excellent in general characteristics as it is excellent in alkali resistance, corrosion resistance, base adhesion, electrodeposition coating, powder resistance, continuous welding, and painting work ability. To provide a water-soluble thin film coating composition in consideration of environmental and energy problems.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 고형분 비율로 수용성 유기계 아크릭 또는 비닐계 고분자 수지 40∼80 중량%, 고형분 비율로 수분산성 우레탄 수지 10∼40 중량%, 유기금속계 커플링제 0.05∼5 중량% 및 윤활제 0.5∼10 중량% 포함하는 금속 표면의 피복제 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object of the present invention, in the present invention, 40 to 80% by weight of a water-soluble organic acrylic or vinyl polymer resin in a solid content ratio, 10 to 40% by weight water-dispersible urethane resin in a solid content ratio, and an organic metal coupling agent 0.05 to 5 It provides a coating composition of the metal surface comprising a weight% and 0.5 to 10% by weight of the lubricant.
특히, 상기 피복제 조성물은 아연 도금 강판, 아연 합금 도금 강판, 알루미늄 합금 강판 등에 바람직하게 적용된다.In particular, the coating composition is preferably applied to galvanized steel sheet, zinc alloy plated steel sheet, aluminum alloy steel sheet and the like.
본 발명의 다른 목적은 상기한 피복제 조성물을 금속의 표면에 0.5∼3㎛ 두께로 피복하는 단계 및 피복된 조성물을 110℃ 이하의 온도 범위에서 건조시키는 단계를 포함하는 금속 표면의 피복 방법에 의해 달성된다.Another object of the present invention is to provide a method for coating a metal surface comprising coating the coating composition on the surface of the metal to a thickness of 0.5 to 3 μm and drying the coated composition in a temperature range of 110 ° C. or less. Is achieved.
본 발명에 따른 금속 표면의 피복제 조성물은 윤활 수지의 피복제의 조성을 가공시 내마모성이 우수하도록 내부 가교결합이 가능한 아크릭계 유기수지를 윤활피복제를 사용하고, 내약품성과 내용제성이 강한 우레탄 결합수지를 사용하며, 이와 더불어 금속 소재와 윤활 피복제와의 결합력을 증진시키고 윤활피복제 내부의 폴리머의 응집력을 증가시켜 주는 유기 금속 재료인 커플링제를 사용하고, 내열 및 가공성이 우수한 윤활제를 사용하여 제조된 것이다.The coating composition of the metal surface according to the present invention uses an acrylic organic resin which is capable of internal crosslinking so as to have excellent wear resistance when processing the coating composition of the lubricating resin, and a urethane bond having a strong chemical resistance and solvent resistance. Resin is used. In addition, it uses a coupling agent, which is an organic metal material, which enhances the cohesion between the metal material and the lubricant coating agent and increases the cohesion of the polymer inside the lubricant coating agent. It is manufactured.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
수용성 유기계 고분자 수지의 주요성분은 아크릭 또는 비닐계 원료로 구성되어 있다.The main component of the water-soluble organic polymer resin is composed of an acryl or vinyl-based raw material.
대표적이고 바람직한 아크릭 또는 비닐계 모노머로는 다음과 같은 예를 들 수 있다. 비관능성 모노머들로는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 이소프로필아크릴레이트, N-부틸아크릴레이트, 에틸헥실아크릴레이트, 메틸메타아크릴레이트, 에틸메타아크릴레이트, 부틸메타아크릴레이트, 헥실메타아크릴레이트, 로우릴메타아크릴레이트 등을 사용할 수 있으며, 카복실 관능기 모노머로는 아크릭산, 메타아크릭산, 말레익산, 이타콘산, 크로론산 등을 사용할 수 있고, 수산기 모노머로는 2-하이드록시메타아크릴레이트, 하이드록시프로필아크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트등을 사용할 수 있다. 비닐계 모노머로서는 스티렌, 비닐톨루엔, 아크릴로니트릴, 비닐아세테이트 등을 사용할 수 있다.Representative and preferred acrylic or vinyl monomers include the following examples. Nonfunctional monomers include methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, N-butyl acrylate, ethyl hexyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, hexyl methacrylate, and low reel. Methacrylate may be used, and as the carboxyl functional monomer, acrylic acid, metaacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, croronic acid, etc. may be used, and as the hydroxyl monomer, 2-hydroxymethacrylate, hydroxypropyl Acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate and the like can be used. Styrene, vinyltoluene, acrylonitrile, vinyl acetate, etc. can be used as a vinyl monomer.
기타 내부 가교성 모노머로서 아크릴아마이드, N-메틸올 아크릴아마이드, 부티롤 아크릴아마이드, 글리시딜메타아크릴레이트 등을 사용할 수 있고, 반응 촉매로는 일반적으로 잘 알려진 퍼옥사이드계가 바람직하게 사용될 수 있다.As other internal crosslinkable monomers, acrylamide, N-methylol acrylamide, butyrol acrylamide, glycidyl methacrylate, and the like can be used. As a reaction catalyst, a well-known peroxide system can be preferably used.
이들 모노머들을 적당한 비율로 혼합 사용하는 경우 내부 가교성 아마이드가함유된 모노머를 고형분 중량비로 2∼10 중량% 사용하는 것이 바람직하다. 이들 내부 가교성 아마이드 함유 모노머의 함량이 2 중량% 보다 적으면 사용하는 소기의 목적을 달성하기 어렵고, 10 중량% 보다 많으면 반응시 높은 반응성으로 인한 수지의 안정성이 약해지고 가격이 높아져 경제적인 부담이 커진다. 따라서, 이의 첨가량은 상기한 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다. 또한, N-부틸올 아크릭 아마이드가 내부 가교효과가 크면서 도막형성후 시간이 경과할수록 도막이 강인해지는 특징을 갖기 때문에 특히 바람직하게 사용된다.When using these monomers in an appropriate ratio, it is preferable to use 2-10 weight% of monomers containing internal crosslinkable amide by weight ratio of solid content. When the content of these internal crosslinkable amide-containing monomers is less than 2% by weight, it is difficult to achieve the intended purpose of use. When the content of more than 10% by weight, the stability of the resin due to high reactivity during the reaction is weakened and the price increases, resulting in an economic burden. . Therefore, it is preferable to make the addition amount into the said range. In addition, N-butylol acrylamide is particularly preferably used because it has a large internal crosslinking effect and a feature that the coating film becomes stronger as time passes after the coating film formation.
사용되는 수용성 수지는 아민의 중화를 이용한 수용성 수지이거나 유화제를 이용한 에멀젼으로 합성할 수 있다. 중화제는 건조 조건에 따라 결정되어져야 하는데 일반적으로 윤활성 유기 피복제는 디 메틸 에탄올 아민, 트리 에틸 아민, 암모니아수등을 이용하여 중화한다.The water-soluble resin used may be a water-soluble resin using neutralization of amines or synthesized in an emulsion using an emulsifier. The neutralizing agent should be determined according to the drying conditions. Generally, the lubricity organic coating agent is neutralized with dimethyl ethanol amine, triethyl amine, ammonia water and the like.
수용성 수지의 함량은 고형분 비율로 전체 윤활성 유기 피복제 조성물의 40∼80 중량%를 사용하도록 한다. 만약 이의 사용량이 40 중량% 보다 적으면 표면의 유연성이 저하하고, 피복제의 가격이 상승하기 때문에 경제적이지 못하다. 반면에 이의 사용량이 80 중량%를 초과하면 도막의 강도가 약하고 질긴 정도가 취약해지기 때문에 가공 공정을 거치는 동안 윤활피복의 마모가 심해져 외관 손상이 커지고, 성형 기계에 대한 저항이 커지며 생산성이 저하된다. 따라서, 이의 사용량은 상기한 범위가 되도록 한다.The content of the water-soluble resin is to use 40 to 80% by weight of the total lubricity organic coating composition in solid content ratio. If its amount is less than 40% by weight, it is not economical because the flexibility of the surface is lowered and the price of the coating material is increased. On the other hand, if its amount exceeds 80% by weight, the strength of the coating film is weak and weak, so that the lubrication coating wears heavily during the processing process, resulting in increased appearance damage, greater resistance to the molding machine, and lower productivity. . Therefore, its amount used is in the above range.
상기한 수용성 수지와 혼합 사용되는 수분산성 우레탄 수지로서는 지방족 이소시아네이트 또는 방향족 이소시아네이트중 어느 것을 사용하여도 좋다. 전기, 전자, 자동차용 등에 사용되는 아연 도금 강판은 제품 내부에 사용되는 것이므로 특별한 내후성이 필요하지 않으며, 용도에 따라 폴리올부와 이소시아네이트부의 특성별 선택을 하면 된다.As the water-dispersible urethane resin mixed with the above water-soluble resin, any of aliphatic isocyanates or aromatic isocyanates may be used. Galvanized steel sheet used in electric, electronic, automotive, etc. is used inside the product, so no special weather resistance is required, and the polyol portion and the isocyanate portion may be selected according to the use.
일반적으로, 주제부는 아크릭 폴리올, 폴리 에스터 폴리올, 폴리 이서 폴리올등을 사용하고 이소시아네이트부는 뷰렛 타입, 이소시아누레이트 타입, 트라이머 타입등의 경화제를 사용할 수 있다.In general, the main portion may use an acryl polyol, a polyester polyol, a polyiser polyol, and the like, and the isocyanate portion may use a curing agent such as a burette type, an isocyanurate type, a trimer type, and the like.
본 발명에서 사용된 수분산성 우레탄 수지는 내약품성과 유연성, 도막의 질긴정도를 향상시키기 위하여 사용하였고, 시중에 제품화되어 있는 것을 사용하였다. 더욱 바람직한 성분으로서 주제는 폴리이서 폴리올을, 이소시아네이트는 지방족 이소시아네이트를 사용하도록 한다.The water-dispersible urethane resin used in the present invention was used to improve chemical resistance, flexibility, and toughness of the coating film, and commercially available ones were used. As more preferred components the subject matter is polyis polyols and the isocyanates are aliphatic isocyanates.
우레탄 수분산성 수지의 사용량은 윤활 피복제 조성물의 고형분 비율로 10∼40 중량%가 되도록 하였다. 만약, 이의 사용량이 10 중량% 보다 적으면 사용한 효과가 나타나지 않아서 도막의 강인한 정도가 증가하지 않아 내마모성의 향상에 도움을 주지 못하며, 40 중량% 보다 많으면 우레탄 분산수지 자체의 가격이 높아 경제성이 없고 건조가 늦어져 작업성에 문제가 생길 수 있다. 따라서, 이의 사용량은 상기한 범위가 되도록 한다.The usage-amount of urethane water-dispersible resin was 10 to 40 weight% in solid content ratio of a lubricating coating composition. If the amount is less than 10% by weight, no effect is used, and the strength of the coating film does not increase, which does not help to improve wear resistance.If the amount is more than 40% by weight, the price of the urethane dispersion resin itself is not economical and dry. This can lead to problems with workability. Therefore, its amount used is in the above range.
또한 상기 수용성 수지와 상기 수분산성 아크릭 수지의 혼합비는 고형분 비로 90:10 ∼ 60:40 의 비율이 되도록 하는 것이 바람직하다.The mixing ratio of the water-soluble resin and the water-dispersible acrylic resin is preferably in a ratio of 90:10 to 60:40 in terms of solid content.
본 발명에서는 세 번째 성분으로서, 도금강판의 소지 밀착성을 증가 시키고 폴리머 내부의 커플링을 통한 결합력의 증가로 인해 내마모성을 향상시키기 위해유기금속계 커플링제를 도입하고 있다.In the present invention, as the third component, an organic metal coupling agent is introduced to increase the adhesion of the plated steel sheet and to improve the wear resistance due to the increase in the bonding force through the coupling in the polymer.
커플링제로는 일반적으로 콤플렉스 형상을 하고 있는 금속 착물에 유기물이 결합된 유기 금속화합물이 사용된다. 이들은 알키드, 폴리에스터, 에폭시, 우레탄등의 폴리머에 사용되어 소지와 폴리머의 부착력, 폴리머와 사용된 안료와의 결합력을 등을 향상시켜 도막을 강인하게 해주는 역할을 한다. 구체적으로는 유기 티타네이트, 유기 지르코네이트, 유기 실란제 등이 바람직하게 사용될 수 있다.As a coupling agent, the organic metal compound which the organic substance couple | bonded with the metal complex which has a complex shape generally is used. They are used in polymers such as alkyds, polyesters, epoxies, and urethanes to improve the adhesion between the base and the polymer, and the bond between the polymer and the pigment used, thereby strengthening the coating film. Specifically, organic titanate, organic zirconate, organic silane and the like can be preferably used.
예를 들면 티타늄 스테아레이트 콤플렉스로서는, 티타늄 오가노 포스페이트 콤플렉스, 티타늄 아세틸 아세토네이트, 이소-부톡시 티타늄 에틸 아세토 아세테이트, 디-이소-프로폭시 티타늄 비스 테틸 아세토 아세테이트, 테트라 이소 프로필 티타네이트, 테트라 노말 부틸 티타네이트, 테트라 에틸 티타네이트등이 사용될 수 있다.For example, as a titanium stearate complex, titanium organo phosphate complex, titanium acetyl acetonate, iso-butoxy titanium ethyl aceto acetate, di-iso-propoxy titanium bisethyl aceto acetate, tetra isopropyl titanate, tetra normal butyl Titanate, tetra ethyl titanate and the like can be used.
지르코늄계의 커플링제로서는, 순수한 지르코네이트계인 테트라 노말-프로필 지르코네이트, 테트라 노말-부틸 지르코네이트, 트리 에탄올아민 지르코네이트와 지르코 알루미네이트계인 카르복시 지르코 알루미네이트, 아민기 함유 지르코 알루미네이트 등이 사용될 수 있다. 그외 하이드록시, -SH기등이 함유된 것도 있다.Examples of the zirconium-based coupling agent include pure zirconate-based tetra normal-propyl zirconate, tetra-normal-butyl zirconate, triethanolamine zirconate and zirco aluminate-based carboxy zirco aluminate, and amine group-containing zircones. Nose aluminate and the like can be used. In addition, hydroxy, -SH group, etc. are contained.
유기 실란제로서는 비닐 트리 메톡시 실란, 메타 아크릴록시 프로필 트리 메톡시 실란, 3-글리시독시 트리메톡시 실란, N-(2-아미노 에틸)아미노 프로필 트리 에톡시 실란, 아미노 알킬기 실란, 감마-글리딜 프로필 트리 메톡시 실란등을 사용할 수 있다.Examples of the organic silane include vinyl trimethoxy silane, methacryloxy propyl trimethoxy silane, 3-glycidoxy trimethoxy silane, N- (2-amino ethyl) amino propyl triethoxy silane, amino alkyl group silane, gamma- Glydyl propyl trimethoxy silane and the like can be used.
이러한 커플링제의 사용량은 조성물 총량에 대하여 0.05 ∼ 5 중량% 의 범위내에서 첨가시킨다. 만약 이의 첨가량이 0.05 중량% 보다 적으면 이의 첨가 효과를 얻을 수 없으며 5 중량%를 초과하면 용액의 안정성이 급격히 감소하여 저장중 겔이 되는 현상이 생길 수 있으며, 가격 또한 고가이므로 경제성이 떨어진다. 따라서, 이의 사용량은 상기한 범위가 되도록 한다.The amount of such coupling agent used is added in the range of 0.05 to 5% by weight based on the total amount of the composition. If the addition amount is less than 0.05% by weight it is not possible to obtain the addition effect, if it exceeds 5% by weight, the stability of the solution may be drastically reduced, the gel may occur during storage, and the price is also expensive, so it is economical. Therefore, its amount used is in the above range.
가공성과 윤활성을 부여하기 위한 윤활제로서는 일반적으로 폴리 에틸렌 왁스, 불소계 왁스, 실리콘계 왁스가 사용될 수 있다.Generally as a lubricant for imparting workability and lubricity, polyethylene wax, fluorine wax and silicone wax can be used.
폴리 에틸렌계 왁스는 녹는점이 70℃ 이상인 것을 유화시킨 제품을 사용하고, 불소계 왁스는 폴리 테트라 플루오르 에틸렌을 유화시킨 제품을 사용하며, 마찬가지로 실리콘계 왁스도 유화시킨 제품을 사용하도록 한다.Polyethylene wax is used to emulsify the melting point of more than 70 ℃, fluorine wax is used to emulsify the poly tetra fluorene ethylene, silicone wax is also used as the product.
이의 사용량은 전체 고형분중 0.5 ∼ 10 중량% 범위가 되도록 한다. 만약 사용량이 0.5 중량% 보다 적으면 윤활성의 부여 성능이 저하하여 파우더링 현상이 발생할 수 있고, 10 중량%를 넘으면 전착도장후 크레터링이 발생할 수 있으며 상도 도장후 밀착성에 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이의 사용량은 상기한 범위가 되도록 한다.Its amount is to be in the range of 0.5 to 10% by weight of the total solids. If the amount is less than 0.5% by weight, the performance of imparting lubricity may be reduced, and powdering may occur. If the amount is more than 10% by weight, creering may occur after electrodeposition coating and may cause problems in adhesion after coating. Therefore, its amount used is in the above range.
최종 적용되는 금속 표면의 윤활 피복제 조성물은 용액의 기포를 조정하는 기포방지제, 소지면과 작업성을 위한 표면장력조정제, 필요시 녹발청방지제등을 더 첨가하여 제조할 수 있다.The lubricating coating composition of the metal surface to be finally applied may be prepared by further adding an anti-foaming agent for adjusting the bubble of the solution, a surface tension adjusting agent for the surface and workability, and an antirust agent if necessary.
이와 같이 제조된 피복제 조성물을 금속의 표면에 도막 두께가 약 0.5∼2㎛ 정도 되도록 피복하고, 약 110℃ 이하의 저온에서 건조함으로써 금속에 대한 피복층을 형성할 수 있게 된다.The coating composition thus prepared is coated on the surface of the metal so as to have a coating film thickness of about 0.5 to 2 μm, and dried at a low temperature of about 110 ° C. or less to form a coating layer for the metal.
이하 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명하기로 하는데, 본 발명이 하기의 실시예에 한하는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 및 특허 청구 범위를 기초로 하여 본 발명의 정신 및 범위내에서 다양한 변형 및 응용이 가능하다는 것과 이 변형 및 응용이 본 발명의 범위에 포함된다는 것을 이해해야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples, and various modifications are made within the spirit and scope of the present invention based on the detailed description of the present invention and the claims. It is to be understood that variations and applications are possible and that such variations and applications are within the scope of this invention.
<합성예 1>Synthesis Example 1
교반기와 히터, 온도계, 콘덴서가 장치된 2L 4구 플라스크에 정수를 64.3 중량부 넣고 소듐 퍼설페이트 3.46 중량부, 안정제로서 소듐 비카보네이트 0.2중량부, 개시제로서 포타슘 퍼설페이트 0.36 중량부을 혼합하여 투입한 후 70-75℃까지 승온하였다.64.3 parts by weight of purified water was added to a 2L four-necked flask equipped with a stirrer, a heater, a thermometer and a condenser, 3.46 parts by weight of sodium persulfate, 0.2 parts by weight of sodium bicarbonate as a stabilizer, and 0.36 parts by weight of potassium persulfate as an initiator. It heated up to 70-75 degreeC.
다른 용기에 메틸 메타 아크릴레이트 22.7 중량부, 노말-부틸 아크릴레이트 57 중량부, 2-하이드록시 메타아크릴레이트 5.3 중량부, 아크릴로 니트릴 2.6 중량부, 노말-부틸 메타아크릴레이트 2.6 중량부, 스티렌 모노머 8 중량부, 비닐 아세테이트 모노머 5 중량부를 넣고 균일하게 교반한후 적하 펀넬에 넣고 동일한 온도에서 상기 4구 플라스크에 4 시간 동안 적하하였다.22.7 parts by weight of methyl methacrylate, 57 parts by weight of normal-butyl acrylate, 5.3 parts by weight of 2-hydroxy methacrylate, 2.6 parts by weight of acrylonitrile, 2.6 parts by weight of normal-butyl methacrylate, styrene monomer 8 parts by weight, 5 parts by weight of vinyl acetate monomer was added and stirred uniformly, then placed in a dropping funnel and added dropwise to the four neck flask at the same temperature for 4 hours.
적하가 끝난후 80℃로 승온한 후 2.5 시간 유지하였다. 유지가 끝난 후 50℃이하로 냉각하여 여과하여 포장하였다. 이 유화 중합으로 얻은 아크릭 에멀젼은 고형분 50%, 평균 입자경이 0.15㎛이고, 투명한 필름을 갖는 유백색의 폴리머 상태였다.After dropping, the temperature was raised to 80 ° C. and maintained for 2.5 hours. After the maintenance, the package was cooled by cooling to 50 ° C. or less. The aric emulsion obtained by this emulsion polymerization was a milky white polymer having a solid content of 50% and an average particle diameter of 0.15 µm and having a transparent film.
<합성예 2>Synthesis Example 2
교반기와 히터, 온도계, 콘덴서가 장치된 2L 4구 플라스크에 에틸렌 글리콜모노부틸 이서 39.1 중량부를 넣고 127℃로 승온하였다.In a 2 L four-necked flask equipped with a stirrer, a heater, a thermometer, and a condenser, 39.1 parts by weight of ethylene glycol monobutyl was heated to 127 ° C.
다른 용기에 초산 메타 아크릴레이트 3.76 중량부, 에틸 헥실 아크릴레이트 1.56 중량부, 노말-부틸 메타아크릴레이트 8.06 중량부, 메틸 메타 아크릴레이트 28.26 중량부, 스티렌 모노머 10.4 중량부, 벤죠일 퍼옥사이트(75% 수화물) 2.08 중량부를 넣고 퍼옥사이드 개시제가 완전히 녹을 때 까지 균일하게 교반하였다.In other containers, 3.76 parts by weight of methacrylate acetic acid, 1.56 parts by weight of ethyl hexyl acrylate, 8.06 parts by weight of normal-butyl methacrylate, 28.26 parts by weight of methyl methacrylate, 10.4 parts by weight of styrene monomer, benzyl peroxite (75% Hydrate) 2.08 parts by weight was added and stirred uniformly until the peroxide initiator was completely dissolved.
적하 펀넬에 모노머 혼합액을 넣고 같은 온도에서 3시간 동안 4구 플라스크에 적하 투입하였다. 적하 완료후 130℃에서 1시간 동안 유지하고 벤죠일 퍼옥사이드(75% 수화물) 0.26 중량부를 플라스크 안에 후첨하여 미반응 모노머를 추가 반응시켰다. 다시 1시간 동안 유지후 벤죠일 퍼옥사이드(75%수화물) 0.26 중량부를 첨가하여 미반응 모노머를 더 반응시켰다. 유지 반응이 끝나면 80℃이하로 냉각하고 에틸렌 글리콜 모노 부틸 이서 1.73 중량부와 트리 에틸 아민 4.55 중량부를 투입하고 균일하게 교반하였다.The monomer mixture was added to the dropping funnel and added dropwise to the four neck flask at the same temperature for 3 hours. After completion of the dropping, the mixture was maintained at 130 ° C. for 1 hour, and 0.26 parts by weight of benzyl peroxide (75% hydrate) was added to the flask to further react the unreacted monomer. After further maintaining for 1 hour, 0.26 parts by weight of benzyl peroxide (75% hydrate) was added to further react the unreacted monomer. After the holding reaction was cooled to 80 ℃ or less, 1.73 parts by weight of ethylene glycol monobutyl and 4.55 parts by weight of triethylamine was added and stirred uniformly.
40℃ 까지 냉각시켜 반응을 완료하였다. 얻어진 아크릭 수지는 고형분 53%, 가드너 점도 Z4-Z6, 비중 0.986의 값을 갖는 반투명한 외관의 수지였다. 이 수지에 물을 투입하면 용해력이 매우 우수하고 물의 첨가량에 따른 점도 강하 속도도 빠른 양호한 수용성 수지가 된다.The reaction was completed by cooling to 40 ° C. The obtained acryl resin was a resin with a translucent appearance having a value of 53% solids, Gardner viscosity Z 4 -Z 6 and specific gravity 0.986. When water is added to this resin, it becomes a favorable water-soluble resin which is very excellent in dissolving power and also has a fast rate of viscosity drop according to the amount of water added.
상기 합성예 1 및 2에서 제조된 수지를 사용하여 피복제 조성물을 제조하였는데, 각 성분의 종류 및 함량을 얻어진 조성물의 물성과 함께 다음 표 1에 나타내었다. 표 1에서, 각 성분의 사용량에 대한 단위는 중량부이다.The coating composition was prepared using the resins prepared in Synthesis Examples 1 and 2, and the type and content of each component are shown in Table 1 together with the physical properties of the obtained composition. In Table 1, the unit for the amount of each component used is parts by weight.
주1) ZENECA 제 NeoRez R-961 고형분 34%Note 1) 34% solids made from ZENECA NeoRez R-961
주2) ZENECA 제 NeoRez R-974 고형분 34%Note 2) 34% solid content of ZENECA NeoRez R-974
주3) TIOXIDE 제 티타늄 킬레이트제Note 3) Titanium chelating agent made of TIOXIDE
주4) TIOXIDE 제 티타늄 킬레이트제Note 4) Titanium chelating agent made of TIOXIDE
주5) 신월화학 제 유기 실란 커플링제Note 5) Organic silane coupling agent made by Shinwol Chemical
상기 각 실시예 및 비교예에 따른 조성물을 사용하여 다음과 같은 방법으로 시편을 제작하였다.Specimens were prepared in the following manner using the compositions according to the above Examples and Comparative Examples.
크롬이 20mg/m2처리된 1T의 전기아연도금강판 위에 바코터 4번으로 건조도막두께 1 ㎛가 되도록 도포하고 소지 표면온도가 110℃ 되도록 강제 열풍 순환오븐에서 건조시켰다.이러한 시편을 사용하여 도막 실험한 결과를 다음 표 2에 나타내었다.Chromium was applied on a 1T electrogalvanized steel sheet treated with 20mg / m 2 with a bar coater 4 so as to have a dry coating thickness of 1 μm and dried in a forced hot air circulation oven to have a surface temperature of 110 ° C. The experimental results are shown in Table 2 below.
주1 : 내식성 시험(5%-식염수, 35℃ 120시간 분무후 관찰 )Note 1: corrosion resistance test (5% saline, observed after spraying 120 ° C for 35 hours)
주2 : 시편을 25℃ 물에 24시간 침적 후 아시피로 크롬 용출양을 확인함.Note 2: After dipping the specimen in water at 25 ℃ for 24 hours, the amount of chromium elution was confirmed by the api.
상기 평가 항목에서, ◎는 최량을 의미하고, ○는 우수를 의미하며, △는 보통을 의미하고, ×는 불량을 의미한다.In the above evaluation items, ◎ means the best, ○ means good, △ means normal, × means poor.
상기 표 2의 결과로부터 본 발명에 따른 피복제 조성물을 사용하여 형성된 도막은 제반 물성이 우수한 것임을 확인할 수 있다.It can be seen from the results of Table 2 that the coating film formed using the coating composition according to the present invention has excellent physical properties.
이상과 같은 본 발명에 따른 피복제 조성물로 처리된 강판은 저온 경화가 가능하고 소지와의 밀착성과 폴리머 내부의 결합력 향상으로 내마모성 및 윤활성이 크게 향상되어 프레스등의 가공시 외관의 손상을 방지하여 상품가치가 향상된다.The steel sheet treated with the coating composition according to the present invention as described above can be cured at low temperatures and greatly improves abrasion resistance and lubricity by improving adhesion to the base and bonding strength of the polymer, thereby preventing damage to the appearance during processing of presses. The value is improved.
또한 본 발명에 따른 피복제 조성물을 사용하여 도막을 형성하면 고가의 우수한 각종 아연 도금강판을 내지문에 의한 오염으로부터 방지할 수 있고, 각종 자동차, 전기 분야에서의 제품 성형시 마모에 의한 외관 손상을 방지하여 상품가치를 향상시킬 수 있으며, 작업시 마찰계수를 저하시켜 크랙 현상을 없애고 작업효율을 향상시킬 수 있는 것이다.In addition, by forming a coating film using the coating composition according to the present invention, it is possible to prevent expensive and excellent galvanized steel sheet from contamination by rubbing, and to prevent appearance damage due to abrasion when forming products in various automobile and electrical fields. Product value can be prevented to improve, and the friction coefficient at work can be lowered to eliminate the cracking phenomenon and improve the work efficiency.
이상에서는 본 발명의 실시예에 따라 본 발명이 설명되었지만, 본 발명의 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자라면 명확히 인지할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described above according to an embodiment of the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.
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