KR20180058001A - 논크롬형 클리어 도료가 코팅된 스테인리스 강판 - Google Patents

논크롬형 클리어 도료가 코팅된 스테인리스 강판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스테인리스 강판용 논크롬형 클리어 도료 및 그 도료가 적용된 스테인리스 강판에 관한 것이다.
본 발명에서는 소지층(Stainless Steel sheet) 위에 헤어라인 가공 후 부식방지 및 도료의 부착성 향상을 위한 전처리로서 1액형 플루오로티탄염 전처리를 하여 유기 플루오로티탄염 피막층을 형성하고, 상기 유기 플루오로티탄 피막층 위에 소재강판 간의 부착력이 높으면서 내지문성, 경도, 윤활성, 내용제성, 내약품성, 탁도 등의 전반적인 물성이 우수한 클리어 도장층을 형성하여, 소지가 가지는 헤어라인 질감과 의장성을 부여할 수 있다.

Description

논크롬형 클리어 도료가 코팅된 스테인리스 강판 {Non-chrome type clear paint composition for stainless steel sheet and the paint composition}
본 발명은 스테인리스 강판용 논크롬형 클리어 도료 및 그 도료가 적용된 스테인리스 강판에 관한 것이다.
본 발명에서는 소지층(Stainless Steel sheet) 위에 헤어라인 가공 후 부식방지 및 도료의 부착성 향상을 위한 전처리로서 1액형 플루오로티탄염 전처리를 하여 유기 플루오로티탄염 피막층을 형성하고, 상기 유기 플루오로티탄 피막층 위에 소재강판 간의 부착력이 높으면서 내지문성, 경도, 윤활성, 내용제성, 내약품성, 탁도 등의 전반적인 물성이 우수한 클리어 도장층을 형성하여, 소지가 가지는 헤어라인 질감과 의장성을 부여할 수 있다.
본 발명에 따른 클리어 도장층을 형성하는 TOP 도료는, 헤어라인이 주는 의장성과 나노착색를 사용함으로써 중후한 색상 톤과 고급스러움을 부여하여 클래식한 분위기와 현대적인 감각이 살아있는 도시적인 느낌의 럭셔리한 분위기를 나타낸다.
종래 가정용, 내장재용 강판으로는 도장강판, 프린트 강판, 라미나 강판 등의 도금강판이 주로 사용되어 왔다. 그러나 이러한 도금강판은 내식성이 낮고, 제조공정상 사용되는 유기용매, 소각시 다이옥신 발생 등에 의한 공해유발, 환경오염 등 문제가 있다.
이러한 문제를 해소하기 위한 방안으로서 고내식성의 비철계인 스테인리스 강판(stainless steel, SUS)이 사용되고 있다.
스테인리스 강판은 도금강판에 비해서 녹, 부식에 강하고, 내열성, 금속광택의 광휘성이나 표면 마무리 등에서 미려한 외관성 때문에 다양한 용도에 사용되고 있다. 스테인리스 강판의 우수한 내식성, 미려한 외관성을 살릴 수 있는 용도로서, 예를 들면 건축 재료용도나 주방 가전제품 용도 등이 있다.
그러나 스테인리스 강판은 내지문성이 낮고, 차가운 금속성의 촉감을 나타내어 사용상에 애로를 나타내고 있는 실정이다. 이러한 단점을 해소하기 위해 스테인리스 강판에 화성 피막처리와 불소수지계 및 폴리에스터수지계 등의 도료를 도장하는 방안이 제안된다. 그러나 스테인리스 강판의 특성상 일반적인 도료와의 부착성이 떨어져 기존의 유성계 도료를 도장하는 경우 층간 부착성이 낮아 경시적 박리화가 진행되고, 내용제성 및 열탕성의 문제가 되고 있다.
따라서 본 발명자들은 이를 해결하기 위해 본 발명에 따른 스테인리스용 논크롬 클리어 도료를 개발하게 되었다.
본 발명에서는 스테인리스 강판에의 부착성 및 선영성, 경도가 우수한 도료를 제공하고자 한다.
이를 위해 스테인리스 강판에 아크릴수지계 클리어 도장처리를 통하여 소재 특성인 미려한 외관을 유지하면서도 도막층과 소재강판 간의 부착력이 높으면서 내지문성, 경도, 윤활성, 내용제성, 내약품성, 탁도 등의 전반적인 물성이 우수한 아크릴수지계 클리어의 제조방법을 제시한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 스테인리스 강판용 논크롬형 클리어 도료는,
주수지인 극성 또는 이온성 관능기가 도입된 아크릴 수지 30~40중량부,
도막 내외부를 경화시키기 위한 멜라민 수지 30~40중량부,
피막층과 부착시키기 위한 에폭시 수지 10~15중량부,
색상 조성을 위한 유, 무기 안료 0.1~5중량부,
용제로서 수성계 수지를 사용한 경우에는 이온교환수 또는 다가알콜계열의 용제 10~20중량부, 유성계 수지를 탄화수소계 및 케톤계열의 용제 10~20 중량부 및
소포제와 경화촉진제를 포함하는 첨가제 1~2 중량부로 조성된다.
이때 상기 스테인리스 강판용 논크롬형 클리어 도료에는 나노 착색제, 슬립제 및 불소계 왁스가 더 포함되며,
또한 상기 스테인리스 강판용 논크롬형 클리어 도료가 수계 수지일 경우에는 아민 중화제가 더 포함될 수 있다.
또한 이때, 상기 극성 또는 이온성 관능기가 도입된 아크릴 수지는 유리전이온도(Tg)가 5~30℃인 제1 아크릴수지 및 유리전이온도(Tg)가 60~100℃인 제2 아크릴 수지를 혼합한 수지이고, 제1 아크릴 수지보다 제2 아크릴 수지의 함량이 높은 것을 특징으로 한다.
또한 상기 에폭시 수지는 말단기에 1급 아민이 부가된 비스페놀 A형 수계 에폭시 수지이며 1급 아민/에폭시의 당량비는 0.7~1이며,
상기 멜라민 수지는 아미노기(-NR2)에서 치환기(R)가 탄소수 0~5의 알콕시기이거나 수소(H)이고, 수소의 비율은 25~30%, 메틸올기는 65~70%, 하이드록실기(CH2OH)는 5~10%로 구성되어 있는 멜라민 수지이며,
상기 슬립제는 불소 함유 또는 미함유의 유기변성 폴리실록산계 수계 슬립제인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또한 상기 클리어 도료 도장층이 형성된 스테인리스 강판을 제공하는바, 이러한 스테인리스 강판은,
소지층(Stainless Steel sheet) 위에 부식방지 및 도료의 부착성 향상을 위한 전처리로서 1액형 플루오로티탄염 전처리를 하여 유기 플루오로티탄염 피막층이 형성되고,
상기 유기 플루오로티탄 피막층 위에 소재강판 간의 부착력이 높으면서 내지문성, 경도, 윤활성, 내용제성, 내약품성, 탁도 물성이 우수한 상기 클리어 도료 도장층이 형성된 것을 특징으로 한다.
이때 상기 소지층 위에 헤어라인 패턴, 마블링 패턴, 엠보스, 프린트 중 어느 하나가 형성될 수 있다.
이에 따라, 광택에 의한 눈부심 현상과 지촉 접촉시 지문에 의한 얼룩을 최소화하고 소프트한 느낌을 부여할 수 있다.
또한 상기 유기 플루오로티탄염 피막층과 클리어 도료 도장층 사이에,
극성 또는 이온성 관능기가 도입된 아크릴수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지 및 선택적으로 나노 착색제를 포함하는 프라이머 도료가 도포되어 형성되는 프라이머 도막층이 더 형성될 수 있다.
즉 본 발명에 따른 스테인리스 강판은 프라이머 도막층이 없을 수도 있고(=클리어 도료 단일층) 있을 수도 있다.
전술한 탑클리어 도료는 1회 도장으로 스테인리스 강판의 미려한 외관을 가능케 하며, 스테인리스 강판과의 부착성 및 내지문성 등 전반적인 면에서 우수한 물성을 제공한다.
본 발명에서는 상기 탑클리어 도막의 경도를 높이고 내스크래치성을 강화하기 위해 아크릴수지의 함량은 높게 하고 에폭시 수지의 함량은 낮게 한다.
상기 탑클리어 도막층은 열경화 반응에 의해 3차원 망상구조를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 스테인리스용 클리어로 도장한 스테인리스 강판은 스테인리스 소재의 특성인 우수한 내식성 및 미려한 외관을 유지하면서, 내스크래치성, 내지문성, 가공성, 고경도의 물성 등을 나타낸다.
도 1의 (a)는 본 발명의 베이스도료(프라이머도료)와 TOP 클리어도료가 적용된 칼라도장강판의 모식도이고, 도 1의 (b)는 본 발명의 단일 클리어도료가 적용된 칼라도장강판의 모식도이다.
도 2의 (a)는 KCI의 상품 AFP-098를 2㎛도장 적용한 칼라도장 SUS강판을 상온(25℃)에서 0T, 1T, 2T Bending을 한 후 가공부를 TAPPING한 후 도막의 부착 정도를 확인한 사진이고(비교예 1), 도 2의 (b)는 본 발명의 단일 클리어 도료를 5㎛도장 적용한 칼라도장 SUS강판을 상온(25℃)에서 0T, 1T, 2T Bending을 한 후 가공부를 TAPPING한 후 도막의 부착 정도를 확인한 사진이며(비교예 2), 도 2의 (c)는 본 발명의 베이스 도료(2㎛)와 TOP클리어 도료(5㎛)를 적용한 SUS강판을 상온(25℃)에서 0T, 1T, 2T Bending을 한 후 가공부를 TAPPING한 후 도막의 부착 정도를 확인한 사진이다(실시예).
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
10 : 소지층(강판) 20 : 유기 플루오로티탄 피막층
30 : 베이스 도장층 40 : TOP 클리어 도장층
11 : 소지층(강판) 21 : 유기 플루오로티탄 피막층
31 : 단일 클리어 도장층
이하, 본 발명을 실시예 및 도면과 함께 설명한다. 다만 이 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 본 발명의 범위가 그에 제한되는 것이다.
도 1(a)는 본 발명의 스테인리스용 클리어 도료를 적용하여 제조된 칼라도장강판(2회 도장)의 일예를 나타내는 구성도이다. 도시한 바와 같이, 소지층(10 : 강판) 위에 부식방지 및 도료의 부착성 향상을 위한 전처리로서 1액형 플루오로티탄염 전처리를 하여 유기 플루오로티탄염 피막층이 형성되고, 상기 유기 플루오로티탄 피막층(20) 위에 소재와 부착이 좋은 베이스 도장(30)을 하고 위에 내지문성과 선영성이 우수한 스테인리스용 클리어 도장층(40)을 형성한다.
도 1(b)는 본 발명의 스테인리스용 클리어 도료를 적용하여 제조된 칼라도장강판(1회 도장)의 일예를 나타내는 구성도이다. 도시한 바와 같이, 소지층(11 : 강판) 위에 부식방지 및 도료의 부착성 향상을 위한 전처리로서 1액형 플루오로티탄염 전처리를 하여 유기 플루오로티탄염 피막층이 형성되고, 상기 유기 플루오로티탄 피막층(21) 위에 내지문성과 선영성이 우수한 스테인리스용 클리어 도장층(31)을 형성한다.
본 발명에 따른 스테인리스용 클리어 도료의 성분에 대해 설명한다.
아크릴 수지
아크릴 수지는 크게 유성, 수용성, 수분산성, 수불용성 에멀전 수지를 모두 포함한다.
상기 수분산성 아크릴 수지의 경우 산기 또는 아민기를 갖는 아크릴 수지를 합성 후 중화하여 제조될 수 있다.
본 발명에서 아크릴수지는 극성 또는 이온성 관능기가 도입된 것인바(ex. 카르보닐기, 인산기 등), 아크릴 수지의 반응기는 반응에만 관계하므로 안료 분산성이나 소재 밀착성의 개량을 위한 화학 반응의 촉매기능을 수지에 부가하기 위함이다.
상기 아크릴수지의 분자량이 크면 경도가 저하되므로 비교적 저분자량의 고분자를 포함시켜 저점도가 되도록 하여 도장시 평활성을 얻을 수 있다.
예를 들어, 아크릴수지가 극성이나 이온성을 가지도록 하는 관능기의 합성은 아크릴 모노머 측쇄의 -CH3, -C2H5의 부분에 -CH2OH, -C2H4OH, -C4H8OH를 치환하여 -OH기를 함유하는 모노머, 또는 -C2H4NR2를 치환한 모노머를 도입할 수 있다. 수산기(OH)를 갖는 아크릴 모노머는 히드록시메틸 (메타)아크릴레이트, 히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 히드록시 프로필 (메타)아크릴레이트, 히드록시 부틸 (메타)아크릴레이트, N-메티놀 아크릴 아민 등을 들 수 있다.
상기 아크릴 수지 중 음이온계 아크릴 수지의 경우 아민을 첨가하면 아민 중화가 일어날 수 있다. 아민의 첨가량은 물, 아민, 유기용제 상호간의 밸런스를 고려하여 결정할 수 있다.
상기 아크릴 수지에서 유리전이온도(Tg)는 경도 및 가공성, 도료의 점도, 경화속도, 내열탕성, 내스크래치성에 영향을 미친다. 유리전이온도(Tg)가 높을 경우 경도, 내열탕성, 내스크래치성이 우수하고, 유리전이온도(Tg)가 낮을수록 가공성이 우수하다. 이를 고려하여, 상기 아크릴 수지는 유리전이온도(Tg)가 5~30℃인 제1 아크릴수지 및 유리전이온도(Tg)가 60~100℃인 제2 아크릴 수지를 혼합한 아크릴 혼합 수지일 수 있다. 이와 같이 2종의 아크릴 수지를 혼합함으로써 경도 및 가공성을 상호 보완하여 밸런스를 맞춘 아크릴 수지를 이용할 수 있다.
이들 제1, 2 아크릴 수지의 혼합비는 특별히 제한되지 않으며, 10:90 내지 90:10의 중량비일 수 있으나, 바람직하게는 상대적으로 유리전이온도(Tg)가 낮아 가공성을 발휘하는 제1 아크릴 수지보다 상대적으로 유리전이온도(Tg)가 높아 경도를 발휘하는 제2 아크릴 수지를 많이 포함시킬 수 있다. 상기 제1, 2 아크릴 수지의 산가는 약 30~70 정도일 수 있다.
한편, 용해도 파라미터(SP)는 수지의 용해성, 수지간의 상용성, 도료의 점도, 도막의 내수계/내용제성, 도막의 밀착성과 관계가 깊으며 용해도 파라미터(SP)가 높을 경우 극성이 커져서 친수계가 강하고 비극성 탄화수소계 용제에 용해되지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 수용성 아크릴 수지는 용해도 파라미터(SP)가 높은 것이 유리하다.
에폭시 수지
상기 에폭시 수지는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 수계 도료에 적용하기 위해서는 에폭시 고리가 개환된 것이 좋다. 에폭시기가 남아 있지 않더라도 구조상의 특징으로 도막의 부착성과 내식성을 향상시킬 수 있다. 수계 에폭시 수지의 예로는 말단 에폭시기에 아민을 부가반응시킨 후 유기산으로 중화하는 양이온형(cation type)이 많이 사용된다. 아민기의 도입 방법은 케티민(ketimin)을 이용한 1급 아민 도입법 또는 2급 아민 도입법 등이 있다. 상기 1급 아민이 도입된 에폭시 수지의 경우 분산성이 우수한 장점이 있다. 일 예에서, 상기 수계 에폭시 수지는 말단기에 1급 아민이 부가된 비스페놀 A형 수계 에폭시 수지일 수 있다.
이러한 에폭시 수지는 -O- 부분이 가진 내화학성, 내약품성, 수산기(-OH)기가 가진 접착성, 반응성, 메틸기(-CH3)가 가진 강인성, 내열성을 발휘할 수 있다. 비스페놀 A형 에폭시 수지의 경우 내열성 및 강성을 더욱 제공할 수 있다. 상기에서 1급아민/에폭시의 당량비는 0.7~1 정도일 수 있다.
아미노계 멜라민수지
상기 멜라민 수지는 친수계 멜라민 수지일 수 있다. 예를 들어, 아미노기(-NR2)에서 치환기(R)가 탄소수 0~5의 알콕시기이거나 수소(H)일 수 있고, 탄소수 5이상의 알킬기에 비해 수소(H) 또는 메틸올기(CH2OCH3)가 많게 이루어질 수 있다. 이러한 친수계 멜라민 수지는 내열성, 내수계, 경도를 부여할 수 있다.
아민 중화제
수계 도료에서 중화제 및 pH 조절제로서 N, N-디메틸에타놀 아민(DMEA), 트리에틸아민(TEA), 암모니아 등의 아민계 중화제가 포함될 수 있다.
나노 착색제
상기 스테인리스 강판용 클리어 도료에는 선택적으로 색상을 부여해 주는 나노 착색제가 포함될 수 있다. 나노 착색제의 경우 KCI의 KCA 1000 계열을 사용하여 착색을 하였으며, 도료 100중량%를 기준으로 약 0~10 중량%로 적용할 수 있는바, 10% 이상일 경우 색상이 짙어 스테인리스 강판 고유의 광택성이 저하되거나 강판에 부여한 패턴, 무늬 등이 잘 보이지 않을 수 있다. 착색을 위한 나노 착색제는 유사한 특성의 타사 제품도 적용 가능하다.
슬립제
상기 스테인리스 강판용 클리어 도료에는 경도의 개선과 슬립성을 부여하기 위하여 슬립제를 도입할 수 있다. 슬립제의 예로는 실리콘 계열의 실록산 공중합체를 들 수 있다. 이러한 수용성 슬립제는 예를 들어, 불소 함유 또는 미 함유의 유기변성 폴리실록산계일 수 있다. 이러한 슬립제는 스크래치 방지, 칠벗겨짐 방지, 블록킹 방지, 평활성 및 슬립성이 우수하다.
상기 수계 슬립제는 예컨대 EFKA 3288를 사용한다. 첨가량은 도료 100 중량% 대비 0.1~1.0 중량% 정도일 수 있고, 1.0 중량% 이상 적용시 층간 부착이 떨어지고 도막 외관에 미세한 크레이터(crater)를 유발시킬 수 있다.
불소계 왁스
상기 탑클리어 도료에는 소프트하고 매끄러운 촉감과 스크래치를 방지하기 위하여 불소계 왁스, 예를 들어 CERAFLOUR 998 PTFE계 왁스를 도입할 수 있다.
상기 불소계 왁스의 첨가량은 wet 도료 대비 0~2.0 중량%일 수 있고, 2.0 중량% 이상 적용 시 도막 표면의 평활성이 떨어지고 지촉 접촉시 손에 묻어나는 현상이 일어날 수 있다. 실험에서는 1.3 중량 % 첨가하였다.
첨가제
본 발명에 따른 상기 스테인리스 강판용 클리어 도료에는 필요에 따라 경화 촉매로 산촉매와 소포제, 레벨링제 등의 첨가제가 더 포함될 수 있다.
상기 경화 촉매는 예를 들어, NACURE 2500을 들 수 있고, 전체 도료 100 중량% 대비 0.1 내지 0.5 %로 포함될 수 있다.
상기 소포제는 예를 들어 비실리콘계 폴리머일 수 있고, 레벨링제는 표면 활성을 갖는 저분자 폴리머일 수 있다. 소포제와 레벨링제의 첨가량이 적을수록 ROLL 도장 작업성, PICK UP성이 좋으나, 투입되는 첨가제의 함량이 너무 부족한 경우 소포 부족에 의한 기포끌림, 또는 평활성 부족 등 외관에 악영향을 미치므로 첨가제의 투입량이 중요하다.
본 도료의 경우 소포제는 전체 도료 100중량% 대비 0.5%, 레벨링제는 전체 도료 100중량% 대비 0.4%를 첨가하였다.
용제
용제는 수성계 수지를 사용한 경우 이온교환수 또는 다가알콜계열의 용제를 사용하였으며, 유성계 수지를 사용한 경우는 탄화수소계 및 케톤계열의 용제를 사용하였다.
상기 스테인리스용 클리어 도료(1회 도장)의 바람직한 도막두께로서, 클리어 도장층(30)의 도막두께는 5~7㎛로 하는 것이 바람직하다. TOP 클리어 도장층의 도막두께가 5㎛ 이하인 경우 내식성이 부족하게 나타나게 되며, 7㎛를 초과하는 경우에는 부착성 및 가공성의 불량이 발생할 수 있으며, 외관 불량이 발생하여 광택 저하와 선영성 저하를 가져와 바람직하지 않다.
그리고 스테인리스용 클리어(1회 도장) 도료의 바람직한 가열건조온도(PMT)는 224~232℃이다. 도료의 PMT가 낮을 경우에는 도막의 미경화로 인해 소지와 밀착성이 떨어지게 되고, 도료의 PMT가 높을 경우에는 도료의 PMT가 높을 경우에는 가공성의 저하와 클리어 도막의 황변현상이 일어날 수 있다.
이하, 본 발명의 제조예, 실시예, 및 실험예에 따라 상술한다.
[ 제조예 1]
HAIR LINE 패턴의 SUS430J1L 소재(도막두께: 5~6 ㎛), 수지 고형분 기준 산가 50이고 Tg 10℃인 제1 아크릴 수지와 산가 56, Tg 81℃인 제2 아크릴 수지를 혼합하여 아크릴 혼합 수지를 제조한다.
수계 에폭시 수지는 말단기에 1급 아민이 부가된 비스페놀 A형 수계 에폭시 수지이고, 멜라민 수지는 CYTEC사의 제품명 CYMEL 325를 사용한다.
또한, 아민 중화제는 DMEA를 사용하고, 경화촉매(산촉매)는 NACURE 2500, 소포제는 BYK-057제품, 레벨링제는 DISPALON L-1984-50 제품, 나노 착색제는 KCI 제품을 사용한다.
각 원료를 하기 표 1에서와 같은 함량으로 혼합하여 도료 조성물을 제조하였다.
제조예 1~5의 도료 조성물을 SUS 430J1L 제품의 스테인리스 강판에 4㎛ 두께로 도포한 후 232℃에서 건조하였다.
1
 2
 3
 4
 5
WA-328-LH(제1아크릴수지)
 10.9
 13.4
 16.3
 19.0
 22.1
WA-350-HH(제2아크릴수지)
 17.7
 23.8
 26.0
 14.3
 9.4
EOPXY-1007(에폭시 수지)
 27.4
 17.5
 10.8
 20.7
 24.1
CYMEL 325(멜라민수지)
 2.0
 3.2
 4.1
 3.3
 2.1
DMEA(중화제)
 0.8
 0.8
 1.1
 0.9
 0.9
NACURE 2500(경화촉매)
 0.3
 0.3
 0.3
 0.3
 0.3
BYK-057(소포제)
 0.5
 0.5
 0.5
 0.5
 0.5
DISPALON L-1984-50(레벨링제)
 0.4
 0.4
 0.4
 0.4
 0.4
KCA 1000 흑색(나노착섹제)
 4.8
 4.8
 4.9
 4.8
 5.0
Cyclo Hexanone(용제)
 35.2
 35.3
 35.7
 35.8
 35.2
합계
 100
 100
 100
 100
 100
- 제1 아크릴 수지와 제2 아크릴 수지는 유성계임.
- 제1 아크릴 수지와 제2 아크릴 수지에 도입된 관능기 : 카르보닐기: -C2O4OH
- 제1 아크릴 수지와 제2 아크릴 수지의 유리전이온도 : 제1 아크릴 수지 5-30℃, 제2 아크릴 수지 60-100℃
- 상기 멜라민 수지는 아미노기(-NR2)에서 치환기(R)가 탄소수 0~5의 알콕시기이거나 수소(H)이고, 수소의 비율은 25~30%, 메틸올기는 65~70%, 하이드록실기(CH2OH)는 5~10%로 구성되어 있는 멜라민 수지
- 상기 에폭시 수지는 말단기에 1급 아민이 부가된 비스페놀 A형 수계 에폭시 수지이며 1급 아민/에폭시의 당량비는 0.7~1
- 케톤계열(CYCLOHEXANONE)의 용제
- 유, 무기 안료는 KCA 1000 조색제(유기 나노안료)
[ 실험예 1]
상기 제조예 1 내지 5에 따른 도막을 하기 표 2에서와 같이 다양한 항목에 대해 실험하였고 그 물성 결과를 표 2에 나타내었다.
1
 2
 3
 4
 5
가 공 성
 3
 4
 4
 4
 5
에 릭 슨
 4
 5
 5
 5
 5
연필경도
 3
 4
 4
 4
 4
내열탕성
 5
 5
 5
 5
 5
내산성
 5
 5
 5
 5
 5
내알카리성
 5
 5
 5
 5
 5
내오염성
 5
 5
 5
 5
 5
내용제성
 4
 5
 5
 5
 5
합계
 34
 38
 38
 38
 39
*** 평가지수 : 1~5 (수치가 높은 것이 양호한 것임.)
상기 시험의 결과로 제조예는 전반적으로 연필경도에서 물성이 미흡하여 도료에 슬립성을 주기 위하여 왁스 및 슬립제를 첨가하여 확인하였다.
[ 제조예 2]
도료에 왁스 및 슬립제를 첨가하여 SUS 430J1L 소재에 건조 도막두께 5㎛가 되도록 도장하여 건조하였다. 이때 건조온도는 PMT 232℃를 기준하였다.
표 3의 예로 도료를 제조하여 내지문성과 윤활성, 연필경도, 열탕성, 도막외관을 비교 측정하였다.
1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
WA-328-LH(제1아크릴수지)
 13.8
 13.8
 13.8
 13.8
 13.8
 13.8
 13.8
WA-350-HH(제2아크릴수지)
 24.6
 24.6
 24.6
 24.6
 24.6
 24.6
 24.6
EOPXY-1007(에폭시 수지)
 18.1
 18.1
 18.1
 18.1
 18.1
 18.1
 18.1
CYMEL 325(멜라민수지)
 3.3
 3.3
 3.3
 3.3
 3.3
 3.3
 3.3
DMEA(중화제)
 0.9
 0.9
 0.9
 0.9
 0.9
 0.9
 0.9
NACURE 2500(경화촉매)
 0.3
 0.3
 0.3
 0.3
 0.3
 0.3
 0.3
BYK-057(소포제)
 0.5
 0.5
 0.5
 0.5
 0.5
 0.5
 0.5
DISPALON L-1984-50(레벨링제)
 0.4
 0.4
 0.4
 0.4
 0.4
 0.4
 0.4
KCA 1000 흑색(나노착섹제)
 4.0
 4.0
 4.0
 4.0
 4.0
 4.0
 4.0
CERAFLOUR 998(왁스)
 1
 1.3
 1.5
 1
 1.3
 1.5
 -
EFKA 3288(슬립제)
 0.3
 0.3
 0.3
 0.5
 0.5
 0.5
 -
Cyclo Hexanone(용제)
 32.8
 32.5
 32.3
 32.6
 32.3
 32.1
 34.1
합계
 100
 100
 100
 100
 100
 100
 100
- 추가된 물질 이외는 표 1과 동일
- 왁스는 불소계 왁스
- 슬립제는 불소 미함유의 유기변성 폴리실록산계 수계 슬립제
[ 실험예 2]
상기 제조예 1 내지 7에 따른 도막을 하기 표 4에서와 같이 다양한 항목에 대해 실험하였고, 그 물성 결과를 나타내었다.
1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
내지문성
 5
 5
 5
 5
 5
 5
 3
윤활성
 4
 4
 4
 5
 5
 5
 2
연필경도
 4
 5
 5
 5
 5
 5
 2
내열탕성
 5
 5
 3
 5
 5
 3
 3
도막외관
 5
 5
 4
 2
 2
 2
 5
합계
 23
 24
 21
 22
 22
 20
 15
왁스와 슬립제가 들어가지 않을 경우 도막외관을 제외한 내지문성, 윤활성, 연필경도의 물성이 왁스와 슬립제가 들어간 것에 비해 급격히 부족하게 나타나고 있으며, 왁스 성분이 많을 경우 내열탕성과 도막외관이 떨어지는 결과를 보이고 있고, 슬립제의 성분이 많을 경우 윤활성은 좋아지나 도막외관이 급격히 나빠지는 결과를 나타내고 있으므로 가장 우수한 2항의 배합으로 탑클리어를 선정하였다.
[ 실험예 3]
산가 50이고 Tg 10℃인 제1 아크릴 수지와 산가 56, Tg 81℃인 제2 아크릴 수지를 혼합하여 아크릴 혼합 수지를 제조한다. 에폭시 수지는 말단기에 1급 아민이 부가된 비스페놀 A형 수계 에폭시 수지이고, 멜라민 수지는 Cytec사의 제품명 CYMEL 325를 사용한다. 또한, 아민 중화제는 DMEA 를 사용하고, 경화촉매(산촉매)는 NACURE 2500, 소포제는 BYK-057제품, 레벨링제는 DISPALON L-1984-50 제품, 나노 착색제는 KCI 제품을 사용한다. 클리어 도료에 포함되는 불소계 왁스는 Ceraflour 998 제품을 사용하고, 슬립제는 EFKA 3288 제품을 사용한다.
각 원료를 하기 표 3에서와 같은 함량으로 혼합하여 탑클리어 도료 조성물을 제조하였다.
SUS 430J1L 소재에 본 발명의 베이스도료(2㎛)와 TOP 클리어도료(5㎛)를 도장한 KCA1000 KAAIK를 실시예로 하였다. 이때 건조온도는 PMT 232℃를 기준하였다.
원료명
 탑클리어
주수지
 WA-328-LH(제1아크릴수지)
 13.8
WA-350-HH(제2아크릴수지)
 24.6
보조수지
 EOPXY-1007(에폭시 수지)
 18.1
CYMEL 325(멜라민수지)
 3.3
아민중화제
 Di Methyl Ethanol Amine
 0.9
경화촉매
 nacure 2500
 0.3
소포제
 Byk-057
 0.5
레벨링제
 L-1984-50
 0.4
나노 착색제
 KCA 1000
 4.0
왁스
 Ceraflour 998
 1.3
슬립제
 EFKA 3288
 0.3
용제
 Cyclo Hexanone
 36.5
합 계 100.0
[ 비교예 1]
SUS 강판에 수계 아크릴도료를 단독 2㎛ 도장한 KCI의 상품 AFP-098를 비교예 1로 하였다.
비교 1의 도료는 수계 아크릴도료로 가전 coil coating용 이면 도료로 사용이 되며, 2㎛ 이하의 박막에서 내지문성과 slip성이 우수하고 경도가 좋아 현재 DVD CASE용 이면도료에 사용되고 있는 도료이다.
[ 실시예 1]
SUS 430J1L 소재에 본 발명의 도료(5㎛)를 단독 도장한 KCA1000 HF528I를 비교예 2로 하였다. 이때 건조온도는 PMT 232℃를 기준하였다.
[ 실시예 2]
실시예 및 비교예 1~2에 따른 클리어 도장 스테인리스 강판에 대해 하기 표 6에서와 같은 시험 항목에 대한 시험 결과를 나타내었다.
시험항목
 시험조건
 비교예 1
 실시예 1
 실시예 2
도막두께
ELCOMETER
 2 ㎛
5 ㎛
 2 + 5㎛
광택
 60° GLOSS (정방향)
 138%
 151.0%
 147.0%
60° GLOSS (직각방향)
 -
 89.6%
 90.4%
haze gloss
 -
 303
 244
MEK Rub
 거즈 5겹, 왕복 1회
 10회
150회 이상
 150회 이상
내지문성
 맨손 접촉 시험
 ○
 ○
 ○
윤 활 성
 맨손 접촉 시험
 ○
 ◎
 ◎
가 공 성
 20℃
0T, ○
 0T, ○
 0T, ○
IMPACT
 1 KG * 5CM
 5 점
 5 점
 5 점
에 릭 슨
 Erichen 6mm, 100/100
 ○
 ◎
 ◎
연필경도
 UNI 연필
 H
 H
 H
내열탕성
 100'C X 1hr 열탕
 X
 △
 ◎
내산성
 CH3C00H(5%) * 24hrs
 ◎
 ◎
 ◎
내알카리성
 NaOH (5%) * 24hrs
 X
 ◎
 ◎
내오염성
 적, 청, 흑, 립스틱 * 24hrs
 X
 ◎
 ◎
내용제성
 XYLENE 24hrs
 X
 ◎
 ◎
내자외선성
 15w*20cm*24hrs,ΔE<1.5
 ΔE= 1.34
 ΔE= 0.33
 ΔE= 0.45
비교예 1의 SUS 강판은 내지문성과 윤활성이 양호하나, 내용제성과 내알카리성, 내오염성에서 부족한 것을 알 수 있다.
실시예 1의 강판은 내알카리성, 내오염성은 양호하나 내열탕성에서 다소 부족한 것을 알 수 있다.
실시예 2에 따른 클리어 강판의 경우에는 층간부착성, 내용제성, 내알칼리성 및 내열탕성이 모두 우수한 것으로 나타났다. 더욱이, 수계 수지 도료를 적용했을 때 나타나는 단점으로 지적되는 낮은 도막 경도, 윤활성, 및 탁도가 모두 우수하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
따라서 전체적으로 실시예 1과 2 모두 적용 가능하나, 다만 실시예 2가 실시예 1에 비하여 상대적으로 더 우수함을 알 수 있다.

Claims (7)

  1. 주수지인 극성 또는 이온성 관능기가 도입된 아크릴 수지 30~40중량부,
    도막 내외부를 경화시키기 위한 멜라민 수지 30~40중량부,
    피막층과 부착시키기 위한 에폭시 수지 10~15중량부,
    색상 조성을 위한 유, 무기 안료 0.1~5중량부,
    용제로서 수성계 수지를 사용한 경우에는 이온교환수 또는 다가알콜계열의 용제 10~20중량부, 유성계 수지를 탄화수소계 및 케톤계열의 용제 10~20 중량부 및
    소포제와 경화촉진제를 포함하는 첨가제 1~2 중량부로 조성되는 스테인리스 강판용 논크롬형 클리어 도료.
  2. 제1항에 있어서,
    스테인리스 강판용 논크롬형 클리어 도료에는 나노 착색제, 슬립제 및 불소계 왁스가 더 포함되며,
    또한 상기 스테인리스 강판용 논크롬형 클리어 도료가 수계 수지일 경우에는 아민 중화제가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 스테인리스 강판용 논크롬형 클리어 도료.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 극성 또는 이온성 관능기가 도입된 아크릴 수지는 유리전이온도(Tg)가 5~30℃인 제1 아크릴수지 및 유리전이온도(Tg)가 60~100℃인 제2 아크릴 수지를 혼합한 수지이고, 제1 아크릴 수지보다 제2 아크릴 수지의 함량이 높은 것을 특징으로 하는 스테인리스 강판용 논크롬형 클리어 도료.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 에폭시 수지는 말단기에 1급 아민이 부가된 비스페놀 A형 수계 에폭시 수지이며 1급 아민/에폭시의 당량비는 0.7~1이며,
    상기 멜라민 수지는 아미노기(-NR2)에서 치환기(R)가 탄소수 0~5의 알콕시기이거나 수소(H)이고, 수소의 비율은 25~30%, 메틸올기는 65~70%, 하이드록실기(CH2OH)는 5~10%로 구성되어 있는 멜라민 수지이며,
    상기 슬립제는 불소 함유 또는 미함유의 유기변성 폴리실록산계 수계 슬립제인 것을 특징으로 하는 스테인리스 강판용 논크롬형 클리어 도료.
  5. 소지층(Stainless Steel sheet) 위에 부식방지 및 도료의 부착성 향상을 위한 전처리로서 1액형 플루오로티탄염 전처리를 하여 유기 플루오로티탄염 피막층이 형성되고,
    상기 유기 플루오로티탄 피막층 위에 소재강판 간의 부착력이 높으면서 내지문성, 경도, 윤활성, 내용제성, 내약품성, 탁도 물성이 우수한 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 클리어 도료 도장층이 형성된 것을 특징으로 하는 스테인리스 강판.
  6. 제5항에 있어서,
    소지층 위에 헤어라인 패턴, 마블링 패턴, 엠보스, 프린트 중 어느 하나가 형성된 것을 특징으로 하는 스테인리스 강판.
  7. 제6항에 있어서,
    유기 플루오로티탄염 피막층과 클리어 도료 도장층 사이에,
    극성 또는 이온성 관능기가 도입된 아크릴수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지 및 선택적으로 나노 착색제를 포함하는 프라이머 도료가 도포되어 형성되는 프라이머 도막층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 스테인리스 강판.
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