KR101842555B1 - 도금 강판의 표면처리용 조성물, 이를 이용하여 표면처리된 강판, 및 이를 이용한 표면처리 방법 - Google Patents

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Abstract

도금 강판의 표면처리용 조성물, 이를 이용하여 표면처리된 강판, 및 이를 이용한 표면처리 방법에 관한 것이다.
구체적으로, 상기 표면처리용 조성물은, 총 중량(100 중량%)에 대해, 0.1 중량% 초과 15 중량% 미만의 금속 나노 입자, 5 중량% 초과 60 중량% 미만의 바인더 수지, 0.5 중량% 초과 15 중량% 미만의 아민계 경화제, 1 중량% 초과 40 중량% 미만의 콜로이달 실리카, 1 중량% 초과 30 중량% 미만의 밀착 증진제, 0.1 중량% 초과 7 중량% 미만의 왁스, 및 잔부의 용매를 포함하는 것이다.

Description

도금 강판의 표면처리용 조성물, 이를 이용하여 표면처리된 강판, 및 이를 이용한 표면처리 방법 {COMPOSITION FOR SURFACE-TREATING A PLATED STEEL SHEET, SURFACE-TREATED STEEL SHEET USING THE SAME COMPOSITION, AND THE METHOD FOR SURFACE-TREATENTING USING THE SAME COMPOSITION}
도금 강판의 표면처리용 조성물, 이를 이용하여 표면처리된 강판, 및 이를 이용한 표면처리 방법에 관한 것이다.
자동차, 모터 사이클 등 차량의 연료 탱크에 이용되는 강판은, 차량의 안전에 직결되는 주요 부품으로, 기본적으로 일정한 강도 및 내구성을 가지면서도, 연료에 대한 내식성과, 연료 탱크와 다른 부자재가 연결되는 이음매 부분에서 연료가 새는 현상(leak)을 방지하기 위한 용접성 등의 품질이 일정 수준 이상으로 확보될 필요가 있다.
일찍이, 강판의 품질을 개선하는 방법 중 하나로, 납(Pb), 주석(Sn), 크롬(Cr) 등 중금속 물질의 도금 방법이 활발히 연구된 바 있다. 그러나, 이들 중금속 물질이 환경 오염 물질로 규제되는 최근 실정에서, 더 이상 연구되기에 부적절하다.
한편, 강판의 품질을 개선하는 다른 방법으로, 납(Pb), 주석(Sn), 크롬(Cr) 등 중금속 물질을 포함하지 않고, 유기 수지 또한 포함하지 않는 조성물에 의한 표면처리가 알려져 있다. 그러나, 이에 따르면 용접성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명의 구현예들에서 제공되는, 도금 강판의 표면처리용 조성물, 이를 이용하여 표면처리된 강판, 및 이를 이용한 표면처리 방법을 통해, 앞서 지적된 문제들을 해소하고자 한다.
도금 강판의 표면처리용 조성물
본 발명의 일 구현예에서는, 총 중량(100 중량%)에 대해,
0.1 중량% 초과 15 중량% 미만의 금속 나노 입자,
5 중량% 초과 60 중량% 미만의 바인더 수지,
0.5 중량% 초과 15 중량% 미만의 아민계 경화제,
1 중량% 초과 40 중량% 미만의 콜로이달 실리카,
1 중량% 초과 30 중량% 미만의 밀착 증진제,
0.1 중량% 초과 7 중량% 미만의 왁스, 및
잔부의 용매를 포함하는,
도금 강판의 표면처리용 조성물을 제공하며, 이하에서 그 구성 요소를 간략히 설명한다.
우선, 상기 금속 나노 입자는, Ni, Zn, Al, Cu, Ag, W, Mo, Co, Pd 및 Au 을 포함하는 군에서 선택되는 1종의 금속 나노 입자, 또는 이들의 혼합물인 것일 수 있다.
또한, 상기 금속 나노 입자의 크기는, 0.1 ㎚ 초과 600 ㎚ 미만인 것일 수 있다.
상기 바인더 수지는, 수평균분자량이 300 초과 2000 미만이고, 중량평균분자량이 500 초과 3000 미만인 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 바인더 수지는, 변성 에폭시 수지, 에폭시 수지, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 이때, 상기 변성 에폭시 수지는, 아민 변성 에폭시 수지일 수 있다.
상기 콜로이달 실리카는, 입경이 5 ㎚ 초과 50 ㎚ 미만인 실리카가, 100 중량부의 물 또는 에탄올 에 5 내지 20 중량부 분산된 것일 수 있다.
상기 밀착 증진제는, 인산 에스테르(Ester phosphate), 인산 암모늄(Ammmonium phosphate), 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 왁스는, 폴리에틸렌계 왁스, 폴리테트라플루오르에틸렌 (PTFE)계 왁스, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
표면처리된 도금 강판
본 발명의 다른 일 구현예에서는,
도금 강판; 및 표면처리층;을 포함하고,
상기 도금 강판은, 냉연 강판 및 상기 냉연 강판의 일면 또는 양면 상에 위치하는 도금층을 포함하고,
상기 표면처리층은, 상기 도금 강판의 도금층 상에 위치하고,
상기 표면처리층의 총 중량(100 중량%)에 대해, 0.1 중량% 초과 15 중량% 미만의 금속 나노 입자, 5 중량% 초과 60 중량% 미만의 바인더 수지, 0.5 중량% 초과 15 중량% 미만의 아민계 경화제, 1 중량% 초과 40 중량% 미만의 콜로이달 실리카, 1 중량% 초과 30 중량% 미만의 밀착 증진제, 및 0.1 중량% 초과 7 중량% 미만의 왁스를 포함하는,
표면처리된 도금 강판을 제공하며, 이하에서는 그 구성 요소를 간략히 설명한다.
우선, 상기 표면처리층(B) 내 상기 금속 나노 입자(A)의 부피 분율(A/B)은, 5 초과 60 미만일 수 있다.
상기 도금 강판의 편면(m2) 당 상기 표면처리층의 부착량(mg )은, 200 mg/m2 초과 3000 mg/m2 미만일 수 있다.
상기 도금층은, 상기 냉연 강판의 양면에 위치하고, 상기 냉연 강판의 양면에서 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로, 아연 도금층, 또는 아연계 합금 도금층일 수 있다.
예를 들어, 상기 도금층은 아연 도금층이고, 상기 냉연 강판의 편면(m2) 당 상기 아연 도금층의 부착량(mg)은, 10 g/m2 초과 120 g/m2 미만인 것일 수 있다.
이와 독립적으로, 상기 도금층은 아연계 합금 도금층이고, 상기 냉연 강판의 편면(m2) 당 상기 아연계 합금 도금층의 질량(mg)은, 5 g/m2 초과 60 g/m2 미만인 것일 수 있다.
도금 강판의 표면처리 방법
본 발명의 또 다른 일 구현예에서는,
냉연 강판 및 상기 냉연 강판의 일면 또는 양면 상에 위치하는 도금층을 포함하는, 도금 강판을 준비하는 단계;
상기 도금 강판의 도금층 상에, 표면처리용 조성물을 도포하는 단계; 및
상기 도포된 표면처리용 조성물을 경화시켜, 표면처리층을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 표면처리용 조성물은, 총 중량(100 중량%)에 대해, 0.1 중량% 초과 15 중량% 미만의 금속 나노 입자, 5 중량% 초과 60 중량% 미만의 바인더 수지, 0.5 중량% 초과 15 중량% 미만의 아민계 경화제, 1 중량% 초과 40 중량% 미만의 콜로이달 실리카, 1 중량% 초과 30 중량% 미만의 밀착 증진제, 0.1 중량% 초과 7 중량% 미만의 왁스, 및 잔부의 용매를 포함하는 것인,
도금 강판의 표면처리 방법을 제공하며, 이하에서는 그 각 단계를 간략히 설명한다.
상기 도금 강판의 도금층 위에, 표면처리용 조성물을 도포하는 단계;는, 롤코팅법, 스프레이법, 또는 침적법으로 수행되는 것일 수 있다.
상기 도포된 표면처리용 조성물을 경화시켜, 표면처리층을 형성하는 단계;는, 강판 온도(MT - Metal Temperature) 기준으로 100 ℃ 초과 230 ℃이하의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있다,
상기 도금 강판을 준비하는 단계;는, 일 측면에 전류 차폐 장치(edge mask)가 위치하는 도금조를 이용하여 수행되는 것일 수 있다.
본 발명의 구현예들에 따라, 도금 강판의 표면처리용 조성물을 이용하여 표면처리된 강판은, 중금속을 포함하지 않아 친환경적이면서도, 내식성 및 용접성이 우수하다.
도 1은, 본 발명의 일 구현예에 따른, 표면처리된 편면 도금 강판을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는, 본 발명의 평가예에서 사용되는, 내연료성 평가장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은, 본 발명의 실시예에서 사용되는, 편면도금 및 표면처리의 전체 공정을 개략적으로 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 구현예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 구현예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 이루어질 수 있으며, 단지 본 구현예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도금 강판의 표면처리용 조성물
본 발명의 일 구현예에서는,
본 발명의 일 구현예에서는, 총 중량(100 중량%)에 대해,
0.1 중량% 초과 15 중량% 미만의 금속 나노 입자,
5 중량% 초과 60 중량% 미만의 바인더 수지,
0.5 중량% 초과 15 중량% 미만의 아민계 경화제,
1 중량% 초과 40 중량% 미만의 콜로이달 실리카,
1 중량% 초과 30 중량% 미만의 밀착 증진제,
0.1 중량% 초과 7 중량% 미만의 왁스, 및
잔부의 용매를 포함하는,
도금 강판의 표면처리용 조성물을 제공한다.
표면처리된 도금 강판
본 발명의 다른 일 구현예에서는,
도금 강판; 및 표면처리층(130);을 포함하고,
상기 도금 강판은, 냉연 강판(110) 및 상기 냉연 강판의 일면 또는 양면 상에 위치하는 도금층(120)을 포함하고,
상기 표면처리층(130)은, 상기 도금 강판의 도금층(120) 상에 위치하고,
상기 표면처리층의 총 중량(100 중량%)에 대해, 0.1 중량% 초과 15 중량% 미만의 금속 나노 입자, 5 중량% 초과 60 중량% 미만의 바인더 수지, 0.5 중량% 초과 15 중량% 미만의 아민계 경화제, 1 중량% 초과 40 중량% 미만의 콜로이달 실리카, 1 중량% 초과 30 중량% 미만의 밀착 증진제, 및 0.1 중량% 초과 7 중량% 미만의 왁스를 포함하는,
표면처리된 도금 강판을 제공한다.
도금 강판의 표면처리 방법
본 발명의 또 다른 일 구현예에서는,
냉연 강판 및 상기 냉연 강판의 일면 또는 양면 상에 위치하는 도금층을 포함하는, 도금 강판을 준비하는 단계;
상기 도금 강판의 도금층 상에, 표면처리용 조성물을 도포하는 단계; 및
상기 도포된 표면처리용 조성물을 경화시켜, 표면처리층을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 표면처리용 조성물은, 총 중량(100 중량%)에 대해, 0.1 중량% 초과 15 중량% 미만의 금속 나노 입자, 5 중량% 초과 60 중량% 미만의 바인더 수지, 0.5 중량% 초과 15 중량% 미만의 아민계 경화제, 1 중량% 초과 40 중량% 미만의 콜로이달 실리카, 1 중량% 초과 30 중량% 미만의 밀착 증진제, 0.1 중량% 초과 7 중량% 미만의 왁스, 및 잔부의 용매를 포함하는 것인,
도금 강판의 표면처리 방법을 제공한다.
구체적으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 표면처리용 조성물은, 본 발명의 또 다른 일 구현예에 따라 도금 강판의 표면처리에 이용될 수 있다. 또한, 그러한 표면처리 결과, 본 발명의 다른 일 구현예에 따라 표면처리된 도금 강판이 수득될 수 있다.
상기 도금층 위에 처리되는 조성물은, 크게 반응형 또는 도포형 중에 선택될 수 있는데, 내식성 측면에서 우수한 도포형 조성물을 선택할 수 있다.
다만, 환경 문제를 고려하여, 납(Pb), 주석(Sn), 크롬(Cr) 등의 중금속 물질을 포함하지 않는 도포형 조성물을 제공할 필요가 있는데, 이 경우, 중금속 물질을 포함하는 도포형 조성물에 비해 부착량이 높아야만 그에 상응하는 내식성을 확보할 수 있는, 또 다른 문제가 야기된다. 이와 더불어, 부착량이 높아질수록, 그 하부의 도금층과의 밀착성이 낮아지거나, 전도성, 용접성, 내연료성, 가공성 등이 낮아지는 등, 전체적으로 품질이 낮아지는 것 또한 문제된다.
따라서, 중금속 물질을 포함하지 않는 도포형 조성물이면서도, 적은 부착량으로도 충분한 내식성이 확보되며, 전체적으로 우수한 품질을 확보할 수 있는 표면처리용 조성물이 요구되는데, 이에 해당되는 것이 본 발명의 일 구현예에 따른 표면처리용 조성물이다.
구체적으로, 상기 표면처리용 조성물은, 납(Pb), 주석(Sn), 크롬(Cr) 등의 중금속 물질은 포함되지 않아 친환경적인 이점이 있고, 금속 나노 입자, 바인더 수지, 아민계 경화제, 콜로이달 실리카, 밀착 증진제, 왁스 등의 다양한 유무기 물질들을 주요 성분으로 포함함에 따라 내식성, 가공성, 용접성, 내연료성, 밀착성 등의 품질이 우수한 표면처리층을 형성할 수 있는 것이다.
구체적으로, 표면처리층의 품질 제어에 있어서, 1) 상기 표면처리용 조성물의 주요 성분 및 각 성분의 함량을 제어하는 것이 가장 중요하며, 이 외, 2) 상기 표면처리용 조성물 내 금속 나노 입자의 크기, 및 이에 따라 형성되는 표면처리층 내 금속 나노 입자의 부피 분율, 3) 상기 표면처리용 조성물이 적용되는 도금 강판의 도금층 부착량, 4) 상기 표면처리용 조성물의 적용에 따른 표면처리층 부착량 및 소부 온도 등 또한 영향을 줄 수 있다.
이하, 상기 1) 내지 4) 항목에 대해 설명하기로 한다. 이후, 이러한 설명의 구체적 근거를, 본 발명의 평가예들로 제시하기로 한다.
1) 상기 표면처리용 조성물의 주요 성분 및 각 성분의 함량
바인더 수지 및 콜로이달 실리카: 우선, 상기 바인더 수지 및 상기 콜로이달 실리카는, 상기 표면처리용 조성물의 소수성을 높여, 이를 사용하여 형성되는 표면처리층 내부에 부식 인자가 침투되는 것을 막는 기능을 한다.
구체적으로, 상기 표면처리용 조성물의 총 중량(100중량%)에 대해, 상기 바인더 수지는 5 중량% 초과 60 중량% 미만, 상기 콜로이달 실리카는 1 중량% 초과 40 중량% 미만으로 포함될 수 있다.
이와 달리, 상기 바인더 수지의 함량이 5 중량% 이하가 되면 바인딩(binding) 기능을 수행하는 구성 요소의 함량이 적어, 수세 시 강판 표면에 얼룩이 생겨 표면불균일이 일어날 수 있다. 이와 달리, 상기 바인딩 수지의 함량이 60 중량% 이상일 경우, 상기 표면처리용 조성물의 소수성이 저하될 뿐만 아니라, 내식성 또한 저하되는 문제가 있다.
이때, 상기 바인더 수지는, 수평균분자량이 300 초과 2000 미만이고, 중량평균분자량이 500 초과 3000 미만인 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 바인더 수지는, 변성 에폭시 수지, 에폭시 수지, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 이때, 상기 변성 에폭시 수지는, 아민 변성 에폭시 수지일 수 있다.
한편, 상기 콜로이달 실리카는, 입경이 5 ㎚ 초과 50 ㎚ 미만인 실리카가, 100 중량부의 물 또는 에탄올 에 5 내지 20 중량부로 분산된 것일 수 있다.
또한, 상기 표면처리용 조성물의 총 중량(100중량%)에 대해, 상기 콜로이달 실리카의 함량이 1 중량% 이하일 경우 충분한 내식성을 발휘할 수 없고, 40 중량% 이상에서는 가공성 열화 및 용액 안정성이 나빠지게 된다.
보다 구체적으로, 상기 표면처리용 조성물의 총 중량(100중량%)에 대해, 상기 바인더 수지는 10 중량% 이상 50 중량% 이하, 상기 콜로이달 실리카는 2 중량% 이상 30 중량% 이하로 포함될 수 있고, 이러한 각 범위를 만족할 경우의 효과가 보다 우수하다.
금속 나노 입자: 나아가, 상기 금속 나노 입자는 그 우수한 전도성에 의해, 연료탱크 제작 공정 중의 스폿, 심 용접 속도 및 적정 용접 전류 범위를 향상시키는 기능을 한다.
즉, 상기 표면처리용 조성물 내 금속 나노 입자는 전도성 향상제로써 기능하며, Ni, Zn, Al, Cu, Ag, W, Mo, Co, Pd 및 Au 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 금속 나노 입자이거나, 2종 이상의 금속 나노 입자가 혼합된 혼합물 형태로 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 표면처리용 조성물의 총 중량(100중량%)에 대해, 상기 전도성 향상제인 금속 나노 입자는 0.1 중량% 초과 15 중량% 미만으로 포함될 수 있다. 이때, 상기 금속 나노 입자의 함량이 0.1 중량% 이하일 경우 전도성 향상 효과가 미흡하며, 15 중량% 이상에서는 내식성 및 밀착성이 떨어지게 된다.
보다 구체적으로, 상기 표면처리용 조성물의 총 중량(100중량%)에 대해, 상기 금속 나노 입자는 0.2 중량% 이상 10 중량% 이하로 포함될 수 있고, 이러한 범위를 만족할 경우의 효과가 보다 우수하다.
아민계 경화제: 한편, 상기 바인더 수지를 경화시켜 견고한 가교결합을 이루도록 해주는 경화제로는, 다이 아민 (di-amine) 또는 트라이 아민 (tri-amine)을 포함하는 아민계 경화제를 선택하였다.
구체적으로, 상기 표면처리용 조성물의 총 중량(100중량%)에 대해, 상기 아민계 경화제는 0.5 중량% 초과 15 중량% 미만으로 포함될 수 있다.
만약 상기 아민계 경화제의 함량이 0.5 중량% 이하가 되면 상기 바인더 수지의 가교 결합이 충분히 형성되지 않으며, 오히려 15 중량% 이상에서는 최종 표면처리층의 안정성이 저하될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 표면처리용 조성물의 총 중량(100중량%)에 대해, 상기 아민계 경화제는 1 중량% 이상 10 중량% 이하로 포함될 수 있고, 이는 상기 바인더 수지의 전체 고형분 100 중량부 대비 5 내지 30 중량부인 바, 이러한 각 범위를 만족할 경우의 효과가 보다 우수하다.
밀착 증진제: 상기 밀착 증진제는, 상기 바인더 수지와 강판의 밀착성을 향상시켜, 연료탱크 제작공정 중의 심가공 조건에서 표면처리층의 박리가 발생하지 않고 우수한 가공 밀착성을 부여하는 기능을 한다. 이러한 밀착 증진제로는 인산 에스테르(Ester phosphate), 인산 암모늄(Ammmonium phosphate), 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 표면처리용 조성물의 총 중량(100중량%)에 대해, 상기 밀착 증진제는 1 중량% 초과 30 중량% 미만으로 포함될 수 있다. 이때, 상기 밀착 증진제의 함량이 1 중량% 이하가 되면 상기 표면처리용 조성물에 의한 가공 밀착성 및 내식성 향상 효과가 미흡하며, 30 중량% 이상이 되면 상기 표면처리용 조성물의 안정성이 떨어지게된다.
보다 구체적으로, 상기 표면처리용 조성물의 총 중량(100중량%)에 대해, 상기 밀착 증진제는 2 중량% 이상 20 중량% 이하로 포함될 수 있고, 이러한 범위를 만족할 경우의 효과가 보다 우수하다.
왁스: 또한, 상기 왁스는, 표면처리층의 가공 시 윤활성을 부여하는 기능을하는 것이다.
상기 표면처리용 조성물의 총 중량(100중량%)에 대해, 상기 왁스는 0.1 중량% 초과 7 중량% 미만으로 포함될 수 있고, 보다 구체적으로 0.2 중량% 이상 5 중량% 이하로 포함될 수 있다.
상기 표면처리용 조성물 내 주요 성분과 관련하여, 각 성분의 임계적 의의는 후술되는 평가예 1에 의해 뒷받침된다.
2) 상기 표면처리용 조성물 내 금속 나노 입자의 크기, 및 이에 따라 형성되는 표면처리층 내 금속 나노 입자의 부피 분율
아울러, 상기 금속 나노 입자로는 그 크기가 0.1 ㎚ 초과 600 ㎚ 미만인 것을 사용할 수 있는데, 0.1 ㎚ 이하의 크기에서는 전도성 향상 효과가 미흡하고, 600 ㎚ 이상일 경우 상기 표면처리용 조성물 내 침전되어 안정성을 저하시키는 요인디 된다.
보다 구체적으로, 상기 금속 나노 입자의 크기가 0.5 ㎚ 이상 500 ㎚ 이하인 것을 사용할 수 있고, 이러한 범위를 만족할 경우의 효과가 보다 우수하다.
한편, 상기 표면처리용 조성물에 의해 형성되는 표면처리층에서, 상기 표면처리층(B) 내 상기 금속 나노 입자(A)의 부피 분율(A/B)이 5 초과 60 미만일 경우, 용접성이 보다 우수해질 수 있다. 여기서, 상기 금속 나노 입자의 부피 분율은, 상기 표면처리층의 단위 부피 당, 상기 금속 나노 입자가 차지하는 부피의 상대적인 비율로 계산될 수 있다.
이때 상기 부피 분율이 5 이하가 되면 용접성이 저하될 수 있고, 60 이상이 되면 가공 공정에서 표면처리층이 박리되어 내식성 등이 저하될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 부피 분율은 10 이상 50 이하일 수 있고, 이러한 범위를 만족할 경우의 효과가 보다 우수하다.
상기 표면처리용 조성물 내 금속 나노 입자와 관련하여, 그 크기, 및 표면처리층 내 부피 분율은, 후술되는 평가예 2에 의해 그 임계적 의의가 뒷받침된다.
또한 이때, 상기 금속 나노 입자는, 상기 표면처리층 내부에, 전체적으로 균일하게 분포된 것일 수 있다. 이는, 상기 표면처리층 내부의 어느 한 부분에 상기 금속 나노 입자가 뭉쳐 있는 상태가 아닌 것을 의미하는 것이다.
3) 상기 표면처리용 조성물이 적용되는 도금 강판의 도금층 부착량
상기 표면처리용 조성물이 적용되는 도금 강판으로는, 냉연 강판의 일면 또는 양면이 아연 또는 아연계 합금으로 도금된 강판을 사용할 수 있다. 만약 양면이 도금된 강판일 경우, 각각의 면이 서로 다른 물질로 도금된 것일 수 있고, 양면에서의 도금 부착량 또한 서로 다를 수 있다.
예를 들어, 냉연 강판의 양면 모두 아연으로만 도금되거나, 아연계 합금으로만 도금된 것을 상기 도금 강판으로 사용할 수 있지만, 냉연 강판의 어느 일면은 아연으로 도금되고 다른 일면은 아연계 합금으로 도금된 것을 상기 도금 강판으로 사용할 수 있다. 물론, 어느 일면만 아연, 아연계 합금, 또는 이들의 조합으로 도금되고, 다른 일면은 도금되지 않은 것 또한 상기 도금 강판으로 사용할 수 있다.
다만, 아연 도금층을 형성하고, 그 위에 상기 표면처리용 조성물로 표면처리층을 형성할 경우, 냉연 강판의 편면(m2) 당 상기 아연 도금층의 부착량(mg)은 10 g/m2 초과 120 g/m2 미만으로 제한될 필요가 있다.
만약 상기 냉연 강판의 편면(m2) 당 상기 아연 도금층의 부착량(mg)이 10 g/m2 이하일 경우 내식성 및 내연료성이 부족한 표면처리층이 형성되며, 120 g/m2 초과하는 아연 도금층 형성 시 파우더링 현상이 유발되며 재료비가 증가하여 경제적이지 않다.
보다 구체적으로, 냉연 강판의 편면(m2) 당 상기 아연 도금층의 부착량(mg)은 30 g/m2 이상 100 g/m2으로 제한될 수 있다.
이와 달리, 아연계 합금 도금층을 형성하고, 그 위에 상기 표면처리용 조성물로 표면처리층을 형성할 경우, 냉연 강판의 편면(m2) 당 상기 아연계 합금 도금층의 부착량(mg)은 5 g/m2 초과 60 g/m2 미만으로 제한될 필요가 있다.
만약 상기 냉연 강판의 편면(m2) 당 상기 아연계 합금 도금층의 부착량(mg)이 5 g/m2 이하일 경우 내식성 및 내연료성이 부족한 표면처리층이 형성되며, 60 g/m2 초과하는 아연계 합금 도금층 형성 시 크랙이 발생하며 재료비가 증가하여 경제적이지 않다.
보다 구체적으로, 냉연 강판의 편면(m2) 당 상기 아연계 합금 도츰층의 부착량(mg)은 20 g/m2 이상 50 g/m2으로 제한될 수 있다.
상기 각 도금층의, 부착량은, 후술되는 평가예 3에 따라 그 임계적 의의가 뒷받침 된다.
한편, 상기 도금 강판은, 편면도금 강판일 수 있다. 즉, 상기 냉연 강판(110)의 어느 일면 상에 제1 도금층(120)이 존재하고, 다른 일면은 도금층이 아예 존재하지 않거나 불가피하게 10 mg/m2 이하(단, 0 mg/m2 제외)의 부착량으로 제2 도금층(미도시)이 존재하는 것일 수 있다.
상기 편면도금은, 일 측면에 전류 차폐 장치(edge mask)가 위치하는 도금조를 이용하여 이루어진 것일 수 있다. 상기 도금조에서, 상기 전류 차폐 장치(edge mask)가 위치하는 일 측면은 전류가 흐르지 않고, 다른 일 측면으로만 전류가 흐를 수 있다. 상기 냉연 간판을 상기 도금조에 투입하고 작동시키면, 전류가 흐르는 일 측면에서만 전기 도금이 유도될 수 있다.
이때, 상기 전류 차폐 장치가 도금하고자 하는 소재 강판(즉, 상기 냉연 강판, 110)과 지나치게 근접하게 되면, 상기 소재 강판 및 상기 전류 차폐 장치를 손상시킬 수 있다. 그 반대로, 지나치게 멀어질 경우, 도금을 목적하지 않는 측면의 모서리 (edge)에 전류가 흘러, 도금이 이루어질 수 있어, 용접 품질이 열화하게 된다. 따라서, 상기 전류 차폐 장치 내 도금하고자 하는 소재 강판(110)의 위치를 적절히 조절할 필요가 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 편면 도금 강판으로 제조할 경우, 상기 냉연 강판의 편면에 제1 도금층(120)을 형성할 때 다른 편면에 상기 제2 도금층(미도시)이 불가피하게 형성될 수 있지만, 의도적으로 형성된 것은 아니다.
4) 상기 표면처리용 조성물의 적용에 따른 표면처리층 부착량 및 소부 온도
상기 표면처리용 조성물은, 이른바 도포형 조성물임은 앞서 설명한 바와 같다. 이에, 상기 도금 강판의 도금층 상에 상기 표면처리용 조성물을 도포하고 경화시키면, 최종 표면처리층이 형성될 수 있다.
이때, 상기 표면처리용 조성물은, 그 제조 방법이 특별히 한정되지 않으며, 전술한 주요 성분을 포함하되, 전술한 바에 따라 각 성분의 함량을 만족하기만 하면 된다. 예를 들어, 물을 용매로 사용하여, 금속 나노 입자, 바인더 수지, 아민계 경화제, 콜로이달 실리카, 밀착 증진제, 및 왁스를 상기 각 함량 범위에 맞추어 투입하고, 충분하게 교반하여 상기 표면처리용 조성물로 사용할 수 있다.
이때, 상기 표면처리용 조성물 내 전체 고형분은, 상기 표면처리용 조성물의 총 중량(100 중량%)에 대해 10 중량% 이상 50 중량% 미만이 되도록 제어할 수 있다. 이는, 전체 고형분 함량이 10 중량% 미만인 경우 충분한 부착량을 확보하기 어렵고, 50 중량% 이상일 경우 조성물의 안정성이 저하되며 표면처리층 표면의 균일성을 확보하기 어려운 문제를 고려한 것이다.
한편, 상기 표면처리층은, 상기 도금 강판의 편면(m2) 당 부착량(mg)이 200 mg/m2 초과 3000 mg/m2 미만이 되도록 제어할 수 있다. 만약 상기 표면처리층의 부착량이 상기 도금 강판의 편면 당 200 mg/m2 이하가 되면 원하는 내식성과 내연료성을 확보하기 어렵고, 그와 반대로 3000 mg/m2 이상이 되면 밀착성과 용접성이 저하되는 문제가 있다.
보다 구체적으로, 상기 표면처리층은, 상기 도금 강판의 편면(m2) 당 부착량(mg)이 300 mg/m2 이상 2500 mg/m2 이하가 되도록 제어할 수 있고, 이 경우의 품질이 보다 우수할 수 있다.
이러한 표면처리층을 형성하기 위해, 상기 표면처리용 조성물을 도포하는 방법은 특별히 제한되지 않지만, 롤코팅법, 스프레이법, 또는 침적법 등의 도포 방법을 이용할 수 있다. 이 중 롤코팅법은, 상기 도금 강판의 일면에만 상기 표면처리층을 형성할수도 있고, 양면에도 상기 표면처리층을 형성할 수 있는 방법이다.
한편, 상기 표면처리층이 형성된 강판을 연료탱크용으로 사용하기 위해, 상기 도금 강판 양면에 대해 구별하지 않고 상기 표면처리용 조성물을 처리할 수 있다. 이 경우, 어느 일면은 연료와 접하는 면이 되고, 다른 일면은 외부로 향하는 면이 되는 것일 뿐이다.
이때, 외부로 향하는 면은 실제 연료탱크의 운행 시 불가피하게 야기되는 칩핑(Chipping)으로 인하여 흠집이 유발될 수 있어, 연료와 접하는 면과 달리 약 100 ㎛ 내외의 두꺼운 상도 도장을 할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
다만, 상기 도포된 표면처리용 조성물을 경화시켜, 표면처리층을 형성하는 온도는, 강판 온도(MT - Metal Temperature) 기준으로 100 ℃ 초과 230 ℃이하의 온도 범위로 제한될 필요가 있다.
만약 100℃ 이하가 되면 상기 도포된 표면처리용 조성물 내 바인더 수지와 무기물의 반응이 잘 일어나지 않을 수 있고, 수세 처리 시 일부 성분이 탈락되어 내식성 확보가 곤란해질 수 있다. 그와 반대로, 230 ℃초과가 되면, 경화 반응은 더 이상 일어나지 않고 열량 손실이 커져 경제성이 떨어질 수 있다.
구체적으로, 상기 표면처리층을 형성하는 온도는, 강판 온도(MT - Metal Temperature) 기준으로 180 ℃이상 230 ℃이하의 범위일 수 있고, 이 경우의 품질이 더욱 우수할 수 있다.
특히, 상기 표면처리층의 부착량 및 표면처리 시 강판의 온도 범위는, 후술되는 평가예 4에 따라 그 임계적 의의가 뒷받침 된다.
.
이하, 본 발명의 구현예들에 관한 실시예, 이에 대비되는 비교예, 및 이들의 평가예를 통해 상세히 설명한다. 단 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 이하의 실시예 및 비교예는 공통적으로, 다음과 같은 과정에 따라 (1) 표면처리용 조성물을 제조하고, (2) 도금 강판을 제조하고, (3) 표면처리하여, (4) 최종 표면처리된 도금 강판을 평가하였다.
이와 관련하여, 도 3은 상기 (2)의 도금, 및 상기 (1)에서 제조된 조성물을 사용한 상기 (3)의 표면처리 공정을 총괄적으로 나타낸 것이다.
도 3을 참고하면, 냉연 강판(110)을 용접기(Welder) 및 레벨러(Leveller)를 통과시킨 뒤, 수세(Cleaning) 및 산세(Pickling) 처리한 뒤, 수평 셀(Horizontal Cell) 형태의 도금조로 이동시켜 상기 (2)의 도금을 수행한다.
이때, 상기 도금조의 양 측면에는 전류가 흐르며(On-current), 이에 따라 상기 냉연 강판(110)의 양면에 도금층(120)이 각각 형성될 수 있다.
이처럼 도금된 강판은, 후처리(Post Treatment) 공정을 거친 뒤, 스트립 방향을 바꾼(Strip reversal) 다음, 롤 코터(Coater)로 이동시켜 상기 (3)의 표면처리 공정을 수행한다. 이때, 상기 (1)에서 제조한 조성물을 사용하여, 상기 도금층(120)의 표면을 처리할 수 있다.
만약 한쪽 면만 처리하고라 할 경우, 상기 제1 도금층(120)이 위치하는 면의 롤을 닫아(Close), 상기 (1)에서 제조한 조성물을 도포할 수 있다. 이와 동시에, 상기 제2 도금층(미도시)이 위치하는 면의 롤은 열어(Open), 상기 (1)에서 제조한 조성물이 도포되지 않도록 할 수 있다.
이후, 오븐(Oven)에서, 상기 도금층(120) 위에 도포된 조성물을 경화시켜 표면처리층(130)을 형성할 수 있다. 최종적으로, 표면 품질을 검사(Inspection)하고, 제품으로 수득할 수 있다.
이하, 도 3을 참고하여 상기 (1) 내지 (4)를 설명하기로 한다.
(1) 표면처리용 조성물의 제조
물을 용매로 사용하여, 금속 나노 입자, 바인더 수지, 아민계 경화제, 콜로이달 실리카, 밀착 증진제, 및 왁스를 상기 각 함량 범위에 맞추어 투입하고, 충분하게 교반하여 각각의 평가예에 따른 표면처리용 조성물로 사용하였다.
이때, 상기 금속 나노 입자로는 니켈 나노 입자를 사용하면서, 입자 크기는 평가예 별로 달리 하였다. 또한, 상기 바인더 수지로는 치환기가 아민으로 치환된 형태의, 아민 변성 에폭시 수지를 사용하였고, 중량평균 분자량은 1500이고 수평균 분자량은 1050인 것이다.
또한, 상기 콜로이달 실리카로는, 입경이 5 ㎚ 초과 50 ㎚n 미만인 실리카가, 100 중량부의 물 또는 에탄올 에 5 내지 20 중량부 분산된 것을 사용하였다. 그리고, 상기 밀착 증진제로는 인산 에스테르를 사용하였고, 상기 왁스로는 폴리에틸렌 왁스를 사용하였다.
이때 사용된 각 원료 물질은, 이미 상업화된 각 제품을 구입하여 사용한 것이다.
(2) 도금 강판의 제조
아연 또는 아연계 합금으로 도금된 강판을 제조하였다.
아연 또는 아연계 합금 도금을 위하여, 순수 아연 또는 아연계 합금도금 조성의 도금 용액을 이용하였다. 보다 구체적으로, 온도가 40 내지 90℃로 제어되고, pH 0.5 내지 2로 제어되는 황산 욕에, 아연 또는 아연계 합금도금 잉곳(ingot)을 농도 40 내지 120g/L로 용융시켜 사용한 것이다.
상기 도금조에 냉연 강판(상온에서 두께 0.4 내지 2.3 ㎜로 압연된 강판)을 투입하고, 상기 도금 용액을 사용하는 도금조에서 10 내지 100 A/dm2의 전류 밀도 조건으로 작동시키면, 상기 냉연 강판의 양면에 도금이 이루어진다.
(3) 도금 강판의 표면처리
롤코팅법을 이용하여, 상기 (1)의 표면처리용 조성물을 상기 (2)의 도금 강판의 연료 접촉면에 도포한 후, 소부 경화시켜, 각각의 표면처리된 도금 강판을 최종 수득하였다.
(4) 표면처리된 도금 강판의 평가
상기 (1)의 표면처리용 조성물 또는 상기 (3)의 표면처리된 도금 강판에 대해, 용액안정성, 내식성, 내연료성, 용접성 등 연료탱크강판에 필요한 물성을 평가하였다. 구체적으로, 각 물성의 평가 조건은 다음과 같다.
- 용액 안정성 : 상기 (1)의 표면처리용 조성물에 대해, 상온에서 60일간 및 50℃ 온도에서 45 일간 보관한 후, 조성물 내부에 침전 발생 또는 겔화 현상 유무를 관찰하여, 양호 ○, 불량 × 기준으로 평가하였다.
- 내식성 : 상기 (3)의 표면처리된 도금 강판에 대해, 평판 상태에서 35 ℃의 염수(농도 5 %), 1kg/cm2의 분무압에서 500 시간이 경과한 후, 다음의 기준으로 부식 면적(표면 전체 면적%에 대해, 발생한 녹의 면적%)를 평가하였다
◎ : 부식 면적이 거의 0에 가까운 경우
○ : 부식 면적이 5이하인 경우
□ : 부식 면적이 5 초과 30 이하인 경우
△ : 부식 면적이 30 초과 50 이하인 경우
× : 부식 면적이 50 초과인 경우
- 내연료성 : 도 2의 내연료성 평가 장치를 이용하여, 고온 조건에서 열화 가솔린 및 바이오디젤 각각에 대한 내연료성을 평가하였다.
구체적으로, 열화가솔린에 대한 내연료성 평가는, 78.58 부피%의 가솔린, 20 부피%의 에탄올, 및 1.42 부피%의 순수를 포함하는 열화가솔린 용액(총 100 부피%)을 제조하고, 상기 열화가솔린 용액의 중량 기준(1kg)으로 100 ppm(= 100 ㎎/㎏)의 개미산 및 100 ppm(= 100 ㎎/㎏)의 아세트산을 첨가하고, 60 ℃에서 3 개월 동안 방치한 다음, 강판의 부식 상태를 점검하였다.
한편, 바이오디젤에 대한 내연료성 평가는, 81 부피%의 경유, 9 부피%의 바이오(BIO) 디젤, 5 부피%의 순수, 및 5 부피%의 메탄올을 포함하는 바이오디젤 용액(총 100 부피%)을 제조하고, 상기 바이오디젤 용액의 중량(1kg 또는 100 중량부) 기준으로 20 ppm(= 20 ㎎/㎏)의 개미산 및 0.3 중량부의 퍼옥사이드(peroxide)를 첨가하고, 85 ℃에서 3 개월 동안 방치한 다음, 강판의 부식 상태를 점검하였다.
각 강판의 부식 상태는, 부식 면적(표면 전체 면적%에 대해, 발생한 녹의 면적%)을 기준으로, 다음과 같이 평가하였다
◎ : 부식 면적이 거의 0에 가까운 경우
○ : 부식 면적이 5이하인 경우
□ : 부식 면적이 5 초과 30 이하인 경우
△ : 부식 면적이 30 초과 50 이하인 경우
× : 부식 면적이 50 초과인 경우
-가공성 : 상기 내연료성 평가를 위한 컵가공 시 파우더링 또는 크랙 발생 유무를 관찰하여, 양호(○) 및 불량(×)의 2가지 기준으로 평가하였다.
-용접성 : 공압식 아크 스팟(AC Spot) 용접기를 이용하여, 통전 전류 7.5kA인 조건에서, 15 사이클(Cycle) 동안 가압력 250kg으로 용접한뒤, Spatter 없이 일정한 강도가 유지되는지 관찰하여, 용접 가능 (◎), 용접 불가능(×) 및 용접품질 불량(r)기준으로 평가하였다.
평가예 1: 상기 표면처리용 조성물의 주요 성분 및 각 성분의 함량 평가
상기 (1) 내지 (3) 과정에 따라, 냉연 강판의 양면에 각각, 편면 당 30g/m2 의 부착량으로 아연-니켈 합금 도금층을 형성한 뒤, 그 위에 표 1의 각 표면처리용 조성물을 1000mg/m2 도포하고, 강판 온도가 210 ℃ 가 되는 조건으로 소부 경화하였다. 이후, 상기 (4)에 따라 품질 평가를 수행하여, 그 결과를 표 1에 기록하였다.
이때, 각 표면처리용 조성물에서, 니켈 나노 입자는 크기가 50 ㎚인 것을 공통적으로 사용하였다.
구분
 표면처리용 조성물 (조성물 전체 100 중량% 기준) 품질 평가 결과
아민 변성 에폭시 수지 아민계 경화제 콜로이달 실리카 인산 에스테르 니켈 금속 입자 PE계 왁스 내식성 밀착성 용접성
비교예 1 5 5



 20








 10














 5



















 2
























 □ △ ◎
실시예 1 10 ○ ○ ◎
실시예 2 30 ◎ ◎ ◎
실시예 3 50 ◎ ◎ ◎
비교예 2 60 △ △ ×
비교예 3 30
























 0.5 △ □ ◎
실시예 4 1 ○ ○ ◎
실시예 5 5 ◎ ◎ ◎
실시예 6 10 ◎ ◎ ◎
비교예 4 15 △ □ ◎
비교예 5 5



















 1 □ ◎ ◎
실시예 7 2 ○ ◎ ◎
실시예 8 10 ◎ ◎ ◎
실시예 9 20 ◎ ◎ ◎
비교예 6 30 ◎ ◎ ◎
비교예 7 40 ◎ □ ◎
비교예 8 20













 1 △ □ ◎
실시예 10 2 ○ ○ ◎
실시예 11 10 ◎ ◎ ◎
실시예 12 20 ○ ◎ ◎
비교예 9 30 □ ◎ ◎
비교예 10 10








 0.1 ○ ○ △
실시예 13 0.2 ◎ ◎ ◎
실시예 14 5 ◎ ◎ ◎
실시예 15 10 ◎ ◎ ◎
비교예 11 15 □ □ ◎
비교예 12 5



 0.1 △ ○ ◎
실시예 16 0.2 ◎ ◎ ◎
실시예 17 2 ◎ ◎ ◎
실시예 18 5 ◎ ◎ ◎
비교예 13 7 □ △ △
주: 표 1에서, 각각의 수치는, 상기 표면처리용 조성물 (조성물 전체 100 중량% 기준) 내 각 성분의 함량에 대해, 그 단위인 중량%를 생각한 것이다.
표 1을 참고하면, 조성물의 총 중량(100 중량%)에 대해, 0.1 중량% 초과 15 중량% 미만의 금속 나노 입자, 5 중량% 초과 60 중량% 미만의 바인더 수지, 0.5 중량% 초과 15 중량% 미만의 아민계 경화제, 1 중량% 초과 40 중량% 미만의 콜로이달 실리카, 1 중량% 초과 30 중량% 미만의 밀착 증진제, 0.1 중량% 초과 7 중량% 미만의 왁스, 및 잔부의 용매를 포함하는 경우 전체적인 품질이 개선될 수 있음을 알 수 있다.
상기 표면처리용 조성물의 총 중량(100중량%)에 대해, 상기 바인더 수지는 10 중량% 이상 50 중량% 이하, 상기 콜로이달 실리카는 2 중량% 이상 30 중량% 이하, 상기 금속 나노 입자는 0.2 중량% 이상 10 중량% 이하, 상기 아민계 경화제는 1 중량% 이상 10 중량% 이하, 상기 밀착 증진제는 2 중량% 이상 20 중량% 이하, 상기 왁스는 0.2 중량% 이상 5 중량% 이하이며, 잔부로 상기 용매가 포함되는 경우, 모든 물성 평가 결과가 더욱 우수해짐을 알 수 있다.
평가예 2: 금속 나노 입자의 크기, 및 표면처리층 내 금속 나노 입자의 부피 분율 평가
상기 (1) 내지 (3) 과정에 따라, 냉연 강판의 양면에 각각, 편면 당 30g/m2 부착량으로 아연 도금층을 형성한 뒤, 그 위에 표 2의 각 표면처리용 조성물을 1000mg/m2 도포하고, 강판 온도가 210 ℃ 가 되는 조건으로 소부 경화하였다.
이때, 각 표면처리용 조성물은, 표 1의 실시예 2에 따른 조성물을 공통적으로 사용하였다.
구분
 니켈 나노 입자 품질 평가 결과
평균 입자 크기 (㎚) 표면처리층 내 부피 분율 (A/B) 내식성 가공성 용접성
비교예 0.1 30





 ◎ ◎ △
실시예 0.5 ◎ ◎ ◎
실시예 50 ◎ ◎ ◎
실시예 100 ◎ ◎ ◎
실시예 300 ◎ ◎ ◎
실시예 500 ◎ ◎ ◎
비교예 600 △ × △
비교예 100




 5 ○ ◎ ×
실시예 10 ◎ ◎ ◎
실시예 20 ◎ ◎ ◎
실시예 30 ◎ ◎ ◎
실시예 50 ◎ ○ ◎
실시예 60 △ × ◎
주: 표 2에서, B는 표면처리층의 단위 부피(1mm3)를 의미하고, A는 상기 단위 부피에 포함된 니켈 나노 입자의 총 부피(mm3)를 의미한다.
표 2를 참고하면, 니켈 나노 입자의 평균 입자 크기가 0.1 ㎚ 초과 600 ㎚미만, 특히 0.5 ㎚ 이상 500 ㎚ 이하일 경우의 품질이 우수함을 알 수 있다.
또한, 최종 표면처리층에 있어서도, 표면처리층의 단위 부피(B) 당 니켈 나노 입자가 차지하는 총 부피(A)의 상대적인 비율(A/B)이 5 초과 60 미만, 구체적으로 10 이상 50 이하일 경우의 모든 물성 평가 결과가 우수함을 알 수 있다.
평가예 3: 표면처리용 조성물이 적용되는 도금 강판의 도금층 부착량 평가
상기 (1) 내지 (3) 과정에 따라, 냉연 강판의 양면에 각각, 편면 당 30g/m2 부착량으로 아연 도금층 또는 아연-니켈 합금 도금층을 형성한 뒤, 그 위에 표면처리용 조성물을 1000mg/m2 도포하고, 강판 온도가 210 ℃ 가 되는 조건으로 소부 경화하였다.
이때, 각 표면처리용 조성물은, 표 1의 실시예 2에 따른 조성물을 공통적으로 사용하였다.
구분
 냉연 강판 편면 당 도금층 부착량 (g/m2) 품질 평가 결과
아연 도금층을 형성한 경우 아연-니켈 합금 도금층을 형성한 경우 내식성 내연료성 가공성
비교예 10 - × × ○
비교예 20 - × △ ○
비교예 120 - ◎ ◎ ×
비교예 - 5 × × ○
비교예 - 10 × △ ○
비교예 - 60 ◎ ◎ ×
실시예 20 - ◎ ◎ ○
실시예 50 - ◎ ◎ ○
실시예 100 - ◎ ◎ ○
실시예 - 20 ◎ ◎ ○
실시예 - 30 ◎ ◎ ○
실시예 - 50 ◎ ◎ ○
표 3을 참고하면, 아연 도금층의 경우 그 부착량이 10 g/m2 초과 120 g/m2 미만, 구체적으로 20 g/m2 이상 100 g/m2 이하, 아연계 합금 도금층의 경우 그 부착량이 5 g/m2 초과 60 g/m2 미만, 구체적으로 20 g/m2 이상 50 g/m2 이하일 때, 모든 물성 평가 결과가 우수함을 알 수 있다.
평가예 4: 표면처리용 조성물의 적용에 따른 표면처리층 부착량 및 소부 온도 평가
상기 (1) 내지 (3) 과정에 따라, 냉연 강판의 양면에각각, 편면 당 30 g/m2의 부착량으로 아연-니켈 합금 도금층을 형성한 뒤, 그 위에 표면처리용 조성물을 1000mg/m2 도포하고, 강판 온도가 210 ℃ 가 되는 조건으로 소부 경화하였다.
이때, 각 표면처리용 조성물은, 표 1의 실시예 2에 따른 조성물을 사용하였다.
구분
 표면처리 조선 품질 평가 결과
표면처리층 부착량 (g/m2) 강판 온도(℃) 밀착성 내식성 내연료성 용접성
비교예 1000 100 □ △ △ ◎
비교예 200 210 ◎ × △ ◎
비교예 3000 210 □ ◎ ◎ ×
실시예 1000 210 ◎ ◎ ◎ ◎
실시예 1200 230 ◎ ◎ ◎ ◎
실시예 800 180 ◎ ◎ ◎ ◎
표 4를 참고하면, 표면처리층 부착량이 200 mg/m2 초과 3000 mg/m2 미만, 구체적으로 800 mg/m2 초과 1000 mg/m2 이하일 때, 모든 물성 평가 결과가 우수함을 알 수 있다.
또한, 표면처리 시 강판 온도는 100 ℃ 초과 230 ℃이하, 구체적으로 180 ℃ 이상 230 ℃ 이하로 제어될 때, 모든 물성 평가 결과가 우수함을 알 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 표면처리된 편면도금 강판
110: 냉연 강판
120: 제1 도금층
130: 표면처리층

Claims (19)

  1. 총 중량(100 중량%)에 대해,
    0.1 중량% 초과 15 중량% 미만의 금속 나노 입자,
    5 중량% 초과 60 중량% 미만의 바인더 수지,
    0.5 중량% 초과 15 중량% 미만의 아민계 경화제,
    1 중량% 초과 40 중량% 미만의 콜로이달 실리카,
    1 중량% 초과 30 중량% 미만의 밀착 증진제,
    0.1 중량% 초과 7 중량% 미만의 왁스, 및
    잔부의 용매를 포함하는,
    도금 강판의 표면처리용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금속 나노 입자는,
    Ni, Zn, Al, Cu, Ag, W, Mo, Co, Pd 및 Au 을 포함하는 군에서 선택되는 1종의 금속 나노 입자, 또는 이들의 혼합물인 것인,
    도금 강판의 표면처리용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속 나노 입자는,
    크기가 0.1 ㎚ 초과 600 ㎚ 미만인 것인,
    도금 강판의 표면처리용 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 바인더 수지는,
    수평균분자량이 300 초과 2000 미만인 것인,
    도금 강판의 표면처리용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 바인더 수지는,
    중량평균분자량이 500 초과 3000 미만인 것인,
    도금 강판의 표면처리용 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 바인더 수지는,
    변성 에폭시 수지, 에폭시 수지, 또는 이들의 혼합물인 것인,
    도금 강판의 표면처리용 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 변성 에폭시 수지는,
    아민 변성 에폭시 수지인 것인,
    도금 강판의 표면처리용 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 콜로이달 실리카는,
    입경이 5 ㎚ 초과 50 ㎚ 미만인 실리카가, 100 중량부의 물 또는 에탄올 에 5 내지 20 중량부 분산된 것인,
    도금 강판의 표면처리용 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 밀착 증진제는,
    인산 에스테르(Ester phosphate), 인산 암모늄(Ammmonium phosphate), 또는 이들의 혼합물인 것인,
    도금 강판의 표면처리용 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 왁스는,
    폴리에틸렌계 왁스, 폴리테트라플루오르에틸렌계 왁스, 또는 이들의 혼합물인 것인,
    도금 강판의 표면처리용 조성물.
  11. 도금 강판; 및
    표면처리층;을 포함하고,
    상기 도금 강판은, 냉연 강판 및 상기 냉연 강판의 일면 또는 양면 상에 위치하는 도금층을 포함하고,
    상기 표면처리층은, 상기 도금 강판의 도금층 상에 위치하고,
    상기 표면처리층의 총 중량(100 중량%)에 대해, 0.1 중량% 초과 15 중량% 미만의 금속 나노 입자, 5 중량% 초과 60 중량% 미만의 바인더 수지, 0.5 중량% 초과 15 중량% 미만의 아민계 경화제, 1 중량% 초과 40 중량% 미만의 콜로이달 실리카, 1 중량% 초과 30 중량% 미만의 밀착 증진제, 및 0.1 중량% 초과 7 중량% 미만의 왁스를 포함하는,
    표면처리된 도금 강판.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 표면처리층(B) 내 상기 금속 나노 입자(A)의 부피 분율(A/B)은,
    5 초과 60 미만인 것인,
    표면처리된 도금 강판.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 도금 강판의 편면(m2) 당 상기 표면처리층의 부착량(mg )은,
    200 mg/m2 초과 3000 mg/m2 미만인 것인,
    표면처리된 도금 강판.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 도금층은, 상기 냉연 강판의 양면에 위치하고, 상기 냉연 강판의 양면에서 동일하거나 상이하고, 서로 독립적으로,
    아연 도금층, 또는 아연계 합금 도금층인 것인,
    표면처리된 도금 강판.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 도금층은 아연 도금층이고,
    상기 냉연 강판의 편면(m2) 당 상기 아연 도금층의 부착량(mg)은, 10 g/m2 초과 120 g/m2 미만인 것인,
    표면처리된 도금 강판.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 도금층은 아연계 합금 도금층이고,
    상기 냉연 강판의 편면(m2) 당 상기 아연계 합금 도금층의 질량(mg)은, 5 g/m2 초과 60 g/m2 미만인 것인,
    표면처리된 도금 강판.
  17. 냉연 강판 및 상기 냉연 강판의 일면 또는 양면 상에 위치하는 도금층을 포함하는, 도금 강판을 준비하는 단계;
    상기 도금 강판의 도금층 상에, 표면처리용 조성물을 도포하는 단계; 및
    상기 도포된 표면처리용 조성물을 경화시켜, 표면처리층을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 표면처리용 조성물은, 총 중량(100 중량%)에 대해, 0.1 중량% 초과 15 중량% 미만의 금속 나노 입자, 5 중량% 초과 60 중량% 미만의 바인더 수지, 0.5 중량% 초과 15 중량% 미만의 아민계 경화제, 1 중량% 초과 40 중량% 미만의 콜로이달 실리카, 1 중량% 초과 30 중량% 미만의 밀착 증진제, 0.1 중량% 초과 7 중량% 미만의 왁스, 및 잔부의 용매를 포함하는 것인,
    도금 강판의 표면처리 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 도금 강판의 도금층 위에, 표면처리용 조성물을 도포하는 단계;는,
    롤코팅법, 스프레이법, 또는 침적법으로 수행되는 것인,
    도금 강판의 표면처리 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 도포된 표면처리용 조성물을 경화시켜, 표면처리층을 형성하는 단계;는,
    강판 온도(MT - Metal Temperature) 기준으로 100 ℃ 초과 230 ℃이하의 온도 범위에서 수행되는 것인,
    도금 강판의 표면처리 방법.
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