KR102130531B1

KR102130531B1 - Cgl 공정을 이용한 착색 도금강판 제조방법

Info

Publication number: KR102130531B1
Application number: KR1020180135877A
Authority: KR
Inventors: 김선진; 최명희; 김갑용; 박영삼; 박명찬
Original assignee: 포스코강판 주식회사
Priority date: 2018-11-07
Filing date: 2018-11-07
Publication date: 2020-07-07
Also published as: KR20200053055A

Abstract

CGL 공정을 이용하는 착색 도금강판 제조방법이 제공된다.
본 발명의 착색 도금강판 제조방법은, CGL(Continuous Galvanized Line) 공정에서, 소지강판을, 욕 온도가 440~465℃이고, 중량%로 Al: 1.1~1.7%, Mg: 1.1 ~1.7%, Zn: 96.6~97.8% 및 불순물을 포함하는 마그네슘이 함유된 용융아연도금욕에 연속적으로 침지한 후 건조함으로써 용융아연 도금강판을 제조하는 공정; 그리고 상기 CGL 공정의 후단에 후처리 장치인 착색 도장장치를 설치하여, 상기 제조된 용융아연합금 도금강판 표면에, 중량%로, Si화합물 0.5~5%, 수용성 음이온 우레탄-아크릴 공중합체 수지 48~58%, 크롬 환원제 0.3~5%, Chromium trioxide 0.2~5%, 불소변성 PE계 왁스 1~5%, 안료 1~10% 및 잔부 물을 포함하는 착색 도장용액을 코팅한 후 건조함으로써 착색 도장층을 형성하는 공정;을 포함한다.

Description

CGL 공정을 이용한 착색 도금강판 제조방법{Method for manufacturing colored Zn-Mg-Al coated steel sheet using CGL}

본 발명은 색상이 부여된 착색 용융아연(Zn-Mg-Al)도금강판 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고내식 용융아연도금강판 상부에 색상을 부여함과 동시에 고내식성을 부여하여 저가형 단색 PCM(Pre Coated Metal)강판과 같은 효과를 부여할 수 있는 CGL 공정을 이용한 착색 도금강판 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 도금강판은 은백색의 메탈감이 있다. 하지만 내식성 강화 및 디자인을 부여하여 외관을 아릅답게 하기 위해 컬러도장을 하여 샌드위치 판넬 등 다양한 건재용도로 사용해 왔다. 그러나 상기 컬러 PCM 강판의 경우, 용융도금강판 생산 후 CCL(Color Coated Line) 공정을 거쳐 제조되어 공정비용이 상승하는 문제가 있다.

한편 CGL(Continous Galvanized Line)의 후단에는 소지 철에 Zn, Al 등 용융금속을 도금하고, 이어, 도금된 강판을 냉각한후 후처리 코팅을 통해 임시방청성 및 윤활성등 기능을 부여하는 후처리 코팅설비를 두고 있다. 하지만 CGL의 후처리는 투명하여 도금강판의 메탈감이 그대로 드러난다.

또한 CCL의 경우 색상 및 물성을 구현하기 위해 도막두께가 두껍고, 건조온도가 높으며, 라인스피드가 CGL대비 느리다. 더욱이 상기 PCM 강판은 상도, 중도, 하도 등 여러 구조로 이루어져 있어 2~4 번의 코팅과 건조를 반복하는 점에서 CGL설비와 큰 차이가 있어 CGL의 후단 즉, 후처리 설비로 PCM 강판처럼 색상, 물성을 구현하는 것은 매우 어렵다.

따라서 본 발명은 Zn-Mg-Al 삼원계 고내식 도금강판 제조 이후 CCL공정을 이용하여 착색 도장강판을 제조하는 종래기술과는 달리, CGL의 후처리 설비 및 후처리용액을 이용하여 색상을 부여할 수 있는 CGL 공정을 이용한 착색도금강판 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.

또한 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들에 한정되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

CGL(Continuous Galvanized Line) 공정에서, 소지강판을, 욕 온도가 440~465℃이고, 중량%로 Al: 1.1~1.7%, Mg: 1.1 ~1.7%, Zn: 96.6~97.8% 및 불순물을 포함하는 마그네슘이 함유된 용융아연도금욕에 연속적으로 침지한 후 건조함으로써 용융아연 도금강판을 제조하는 공정; 그리고

상기 CGL 공정의 후단에 후처리 장치인 착색 도장장치를 설치하여, 상기 제조된 용융아연합금 도금강판 표면에, 중량%로, Si화합물 0.5~5%, 수용성 음이온 우레탄-아크릴 공중합체 수지 48~58%, 크롬 환원제 0.3~5%, Chromium trioxide 0.2~5%, 불소변성 PE계 왁스 1~5%, 안료 1~10% 및 잔부 물을 포함하는 착색 도장용액을 코팅한 후 건조함으로써 착색 도장층을 형성하는 공정;을 포함하는 CGL 공정을 이용한 고내식 착색 도금강판 제조방법에 관한 것이다.

상기 착색 도장층을 형성하는 공정에서, 착색 도장용액을 1100~4000㎎/㎡ 코팅한 후 건조하는 것이 바람직하다.

상기 착색 도장층의 두께가 1~4㎛ 인 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명의 측면에 의하면, 색상을 부여하기 위해 종래의 CCL공정을 거치지 않게 됨으로써, 높은 제조원가문제를 해결할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 착색용액이 코팅된 고내식 착색 도금강판을 보이는 단면 개략도이다.

이하, 본 발명을 설명한다.

본 발명의 고내식 착색 도금강판은 소지 강판 표면위에 도금된 고내식 아연 합금 도금층과, 상기 고내식 마그네슘 아연 합금 도금층의 표면 및/또는 이면에 도장된 착색도장층을 포함한다.

이러한 고내식 착색 도금강판은, CGL(Continuous Galvanized Line) 공정에서, 소지강판을, 욕 온도가 440~465℃이고, 중량%로 Al: 1.1~1.7%, Mg: 1.1 ~1.7%, Zn: 96.6~97.8% 및 불순물을 포함하는 마그네슘이 함유된 용융아연도금욕에 연속적으로 침지한 후 건조함으로써 용융아연 도금강판을 제조하는 공정; 그리고 상기 CGL 공정의 후단에 후처리 장치인 착색 도장장치를 설치하여, 상기 제조된 용융아연합금 도금강판 표면에, 중량%로, Si화합물 0.5~5%, 수용성 음이온 우레탄-아크릴 공중합체 수지 48~58%, 크롬 환원제 0.3~5%, Chromium trioxide 0.2~5%, 불소변성 PE계 왁스 1~5%, 안료 1~10% 및 잔부 물을 포함하는 착색 도장용액을 코팅한 후 건조함으로써 착색 도장층을 형성하는 공정;을 포함하는 제조방법으로 제조될 수 있다.

본 발명에서는 고내식 착색 도장강판을 제조하기 위하여, 용융아연 합금도금강판을 CGL(Continuous Galvanized Line) 공정을 이용하여 제조한다. 그리고 CGL 공정의 후단에 착색 도장 장치를 설치하여 상기 CGL공정으로부터 연속적으로 배출되는 용융아연합금 도금강판 표면에 착색 도장층을 형성한다.

즉, 먼저, 본 발명에서는 소지강판을 준비한다. 이러한 소지강판을 소재의 스케일 제거등 표면청정을 위한 전처리공정과, 도금밀착성을 제고하기 위한 소둔공정을 거친 것이 바람직하다. 또한 본 발명에서는 상기 소지강판의 성분 및 종류 등에 제한되지 않는다.

본 발명에서는 CGL공정에서 상기 소지강판을, 욕 온도가 440~465℃이고, 중량%로 Al: 1.1~1.7%, Mg: 1.1 ~1.7%, Zn: 96.6~97.8% 및 불순물을 포함하는 마그네슘이 함유된 용융아연도금욕에 연속적으로 침지한 후 건조함으로써 용융아연 도금강판을 제조한다. 　　　　　　　　　　

상기 고내식 마그네슘 아연 합금 도금층은, 중량%로, Al: 1.1~1.7%, Mg: 1.1~1.7%, Zn: 96.6~97.8% 포함하는것이 바람직하다.

그리고 상기 소지강판 상에 부착되는 용융 마그네슘 아연 합금 도금층의 부착량 또한 제한되지 아니하나, 90g/㎡(양면 기준, 일면 45 g/㎡) 이상으로 제한함이 바람직하다. 이는, 상기 도금층의 도금량이 90 g/㎡ 미만일 경우, 우수한 내식성의 물성을 만족하기 어렵기 때문이다.

이어, 본 발명에서는 CGL의 후처리 공정에서 상기 고내식 마그네슘 아연 합금 도금층이 형성된 소지강판의 일면 또는 양면에, 중량%로 Si화합물 0.5~5%, 수용성 음이온 우레탄-아크릴 공중합체 수지 48~58%, 크롬 환원제 0.3~5%, Chromium trioxide 0.2~5%, 불소변성 PE계왁스 1~5%, 안료 1~10%, 잔량 물로 이루어진 착색 용액을 코팅한다.

본 발명에서는 상기 Si화합물은 소재와 용액간 부착성을 증진시키며, 내스크래치성을 높여주는 역할을 한다. 만일 Si화합물이 0.5% 미만이 되면 소재와의 부착성이 떨어져 가공시 후처리 박리 되며, 5%를 초과하면 용액 저장 안정성에 문제가 있을 수 있다.

상기 수용성 음이온 우레탄-아크릴 공중합체 수지는 용액의 바인딩 및 응집역할을 하며, 내식성에 영향을 준다.

상기 Chromium trioxide는 내식성 증진 목적으로 첨가하게 되며, 0.2 중량% 이하 함유시 내식성이 저하되어 물성만족이 어려우며, 5%를 초과하면 쇼크 현상이 빌생할 수 있다.

상기 크롬환원제는 Chromium trioxide의 중화작용을 한다.

상기 불소변성 PE계 왁스는 윤활성부여를 통해 가공시 마찰력을 최소로 하여 스크래치가 발생하지 않도록 도와주는 역할을 한다. 상기 왁스 성분이 1중량% 미만시 마찰력이 커져 스크래치가 발생될 위험이 있으며, 이로인해 용액도장층이 박리된다. 또한 5 중량%를 초과 첨가 시 윤활성이 과다하게 증대되어 가공시 가공이 되지 않고, 미끄러지는 현상이 발생한다. 따라서 상기 왁스 성분은 1~5 중량%를 함유시키는 것이 바람직하다.

상기 안료는 수용성 안료를 사용할 수 있다. 색상 투명도를 조정하기 위해 함유량을 조절하며, 1% 미만시 색상이 표출되지 않으며, 10%를 초과하면 불필요하게 과다 첨가하게 되어 비경제적이다.

이때, 상기 착색용액을 코팅할때, 그 도장 부착량은 1100~4000㎎/㎡ 범위로 관리함이 바람직하다. 상기 용액 부착량이 1100㎎/㎡ 미만인 경우 내식성이 저하된다.

이어, 본 발명에서는 상기와 같이 착색용액이 코팅된 아연합금 도금강판은 온도 100℃에서 15초 이상 건조함으로써 최종 도막층을 형성한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 설명한다.

(실시예 1)

CGL공정을 이용하여 0.45T의 냉연강판 표면에 도금부착량 양면 120g/㎡(일면 60g/㎡) 적용하여 중량%로 Al: 1.1~1.7%, Mg: 1.1 ~ 1.7%, Zn: 96.6~97.8% 포함하는 용융아연합금 도금강판을 제조였다. 이어, 연속하는 CGL 후처리 공정에서 상기 용융아연합금 도금강판 표면에 중량%로 Si 화합물 2%, 수용성 음이온 우레탄-아크릴 공중합체 수지 52%, Chromium trioxide 2.5%, 크롬환원제 5%, 왁스 2%, 안료 2%, 잔류 물로 이루어진 착색 용액을 하기 표 1과 같이 그 도포량을 달리하여 코팅하여 그 표면에 착색 도장층이 형성된 고내식 마그네슘 함유하는 용융아연 도금강판을 제조하였다.

이와 같이, 제조된 아래와 같은 평가 기준에 의해 특성을 평가하였으며, 그 결과를 또한 하기 표 1에 나타내었다.

<부착량>

부착량은 XRF 기기를 이용하여 평가하였다.

<외관>

외관은 착색 용액 도장시 사용한 후처리 설비의 롤로 인해 발생한 롤자국의 유무로 평가하였다. 롤자국은 세로 선상으로 발생하는데, 롤자국이 선명하게 발생하면 0점, 롤자국 없이 균일하게 도장 시 5점으로 평가하였다.

<내식성>

내식성 평판은 5% NaCl, 35℃에서 500시간 이후 백청발생 5% 이내 만족시 5점, 10% 이내 4점, 20% 이내 3점, 30% 이내 2점, 40% 이상 1점으로 평가하였다.

가공부의 경우 에릭슨 시험법에 의해 6㎜가공, 5% NaCl, 35℃에서 120 시간 이후 백청발생 5% 이내 만족시 5점, 10% 이내 4점, 20% 이내 3점,30% 이내 2점 40% 이상 1점으로 평가하였다.

<내습성>

내습성 평판은 50℃, 90% 환경에서 120시간 이후 색차계로 실험 전 후 측정값이 ΔE≤3을 만족시 5점, ΔE가 4이하 4점, ΔE가 5이하 3점, ΔE가 6이하 2점, ΔE가 7이상 1점으로 평가하였다.

적층은 50℃, 90%환경에서 20Kg_f.cm^2,하중을 가한 상태에서 120시간 이후 색차계로 실험 전 후 측정값이 ΔE≤3 을 만족시 5점, ΔE가 4이하 4점, ΔE가 5이하 3점, ΔE가 6이하 2점, ΔE가 7이상 1점으로 평가하였다.

<내약품성>

내약품성은 5% 알칼리, 5% 산 각각 착색도장면 표면에 드롭 5분 경화 후 색차계로 실험 전 후 측정값이 ΔE≤3 을 만족시 5점, ΔE가 4이하 4점, ΔE가 5이하 3점, ΔE가 6이하 2점, ΔE가 7이상 1점으로 평가하였다.

<마찰계수>

Alteck Mobility Tester를 이용하여 마찰계수를 측정하였다.

<도막밀착성>

평판 밀착성(Cross Cut Test)은 건조된 착색도장면 표면에 커터칼로 1㎜ 간격으로 교차되게 그어 눈금칸 100개를 만든후 3M 투명 테이프를 압착시켰다가 떼어내어 평가하였다. 100개의 눈금칸 중 투명테이프에 의해 떼어지지 않고 부착되어 있는 칸수를 표기하였다.

가공부 밀착성(Cross Cut Erichsen Test)는 상기 방법과 동일하게 착색 도장면 표면에 100개의 눈금칸을 만든 후 6㎜ Erichsen Test를 진행한 후 3M 투명 테이프를 압착시켰다가 떼어내어 평가하였다. 100개의 눈금칸 중 투명테이프에 의해 떼어지지 않고 부착되어있는 칸수를 표기하였다.

<내지문성>

내지문성은 착색도장면 표면에 바세린 도포 1시간 전 후 색차를 색차계를 이용하여 측정하여 평가하였다. ΔE≤2을 만족시 5점, ΔE가 3이하 4점, ΔE가 4이하 3점, ΔE가 5이하 2점, ΔE가 6이상 1점으로 평가하였다.

<내비등수성>

내비등수성은 순수 100 ± 3℃, 5min 침적후 꺼내어 0T 180˚밴딩한 후 밴딩부위에 3M 투명테이프를 붙였다 떼었을 때, 가공면의 박리 및 크랙여부를 평가하였다. 투명테이프에 묻어나지 않으면 5점, 박리 및 크랙이 발생하여 묻어나면 1점으로 평가하였다.

항목		비교예1	발명예1	발명예2	비교예2
부착량(㎎/㎡)		1000	1500	4000	4500
외관		2점	4점	5점	5점
내식성	평판	2점	5점	5점	5점
내식성	가공부	2점	5점	5점	5점
내습성	낱판	2점	5점	5점	5점
내습성	적층	2점	5점	5점	5점
내약품성	알칼리	2점	5점	5점	3점
내약품성	산	2점	5점	5점	3점
마찰계수		0.03	0.01	0.01	0.02
도막밀착성	평판	100/100	100/100	100/100	100/100
도막밀착성	가공부	100/100	100/100	100/100	50/100
내지문성		3점	5점	5점	4점
내비등수성		1점	5점	5점	1점

상기 표 1의 실험결과에서 알 수 있는 바와 같이, 착색용액 부착량은 물성에 영향을 미치며 최적 부착량은 최소 1000㎎/㎡ 초과, 최대 4500㎎/㎡ 미만인 것을 알 수 있다.

(실시예 2)

고내식 마그네슘 아연 도금강판층상에 CGL 공정에서 직접 색상을 부여한 실시예 1 중 발명예 2의 착색 고내식 도금강판을 종래 CCL공정에서 생산된 저가형 PCM강판과 비교하기 위해 실시예 1과 같은 평가를 실시하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

종래 CCL공정에서 이용한 도금강판은, 중량%로, Zn 98%와 Al 0.2%를 포함하는 용융아연 도금강판이며, CCL 공정에서 상기 용융아연 도금강판 표면에, 중량%로, 세라믹 수지 50%, 폴리에스테르수지 10%, 멜라민 수지 5%, 이소시아네이트수지5%, 소포제 0.5%, 레벨링제 0.5% 　 탄화수소계 용제 10%, ETHER계 용제 2.5%, Alchol계 용제 5%, Ketone계 용제 5% 및 조색제 7%를 포함하는 도료를 도장하여 제조된 도막 두께 3㎛의 실리콘수지 도장강판이다.

항목		종래예	발명예2
외관		5점	4점
내식성	평판	5점	5점
내식성	가공부	5점	5점
내습성	낱판	5점	5점
내습성	적층	5점	5점
내약품성	알칼리	5점	5점
내약품성	산	5점	5점
마찰계수		0.1	0.01
도막밀착성	평판	100/100	100/100
도막밀착성	가공부	100/100	100/100
내지문성		5점	5점
내비등수성		5점	5점

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 마찰계수 외 그 밖의 항목에 대한 평가 결과는 동등 수준임을 보여주고 있다. 마찰계수에 차이가 존재했으나, 이는 실 사용에 영향을 미치지 않는 수치이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

CGL(Continuous Galvanized Line) 공정에서, 소지강판을, 욕 온도가 440~465℃이고, 중량%로 Al: 1.1~1.7%, Mg: 1.1 ~1.7%, Zn: 96.6~97.8% 및 불순물을 포함하는 마그네슘이 함유된 용융아연도금욕에 연속적으로 침지한 후 건조함으로써 용융아연 도금강판을 제조하는 공정; 그리고
상기 CGL 공정의 후단에 후처리 장치인 착색 도장장치를 설치하여, 상기 제조된 용융아연합금 도금강판 표면에, 중량%로, Si화합물 0.5~5%, 수용성 음이온 우레탄-아크릴 공중합체 수지 48~58%, 크롬 환원제 0.3~5%, Chromium trioxide 0.2~5%, 불소변성 PE계 왁스 1~5%, 안료 1~10% 및 잔부 물을 포함하는 착색 도장용액을 코팅한 후 건조함으로써 착색 도장층을 형성하는 공정;을 포함하는 CGL 공정을 이용한 고내식 착색 도금강판 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 착색 도장층을 형성하는 공정에서, 착색 도장용액을 1100~4000㎎/㎡ 범위의 부착량으로 코팅한 후, 건조하는 것을 특징으로 하는 CGL 공정을 이용한 고내식 착색 도금강판 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 착색 도장층의 두께가 1~4㎛ 인 것을 특징으로 하는 CGL 공정을 이용한 고내식 착색 도금강판 제조방법.