JP2017538576A - 透明パターンプリント鋼板の製造方法 - Google Patents

透明パターンプリント鋼板の製造方法 Download PDF

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Abstract

鋼板の少なくとも一面に透明インクを噴射して印刷塗膜層を形成する印刷塗膜層形成段階と、上記印刷塗膜層を紫外線硬化させて、硬化した印刷塗膜層を形成する硬化段階とを含む、透明パターンプリント鋼板の製造方法を提供する。また、少なくとも一面にカラー塗膜層が形成された鋼板を準備する段階と、上記カラー塗膜層の上部に透明インクを噴射して印刷塗膜層を形成する印刷塗膜層形成段階と、上記印刷塗膜層を硬化させて、硬化した印刷塗膜層を形成する硬化段階とを含む、透明パターンプリント鋼板の製造方法を提供する。これらの方法により、従来のエッチングパターン工程を簡素化し、工程の運営コストを下げ、塗膜硬度が高く、加工性に優れた透明パターンプリント鋼板を提供する。

Description

本発明は、透明パターンプリント鋼板の製造方法に関する。
鋼板上に酸エッチングでデザインを適用する場合、鋼板上に高分子樹脂でパターン印刷をした後、酸エッチングを通じてパターン印刷のない部分を酸で溶かして素材のエッチングパターンを作り出す。また、素材のエッチング後、再び高分子パターンの印刷部分を溶かして素材を露出させる必要がある。従って、高分子パターンの印刷、乾燥、酸エッチング、洗浄、高分子パターンの除去及び洗浄の段階を順次に経てから製品が生成されるため、工程が複雑であり、運営コストが高い。
一方、溶液を利用して鋼板上にデザインを適用する方法でプリント鋼板を製造する場合、溶液でエッチングの感じを表現するために、上記溶液に消光剤であるシリカ粒子を共に配合する。これにより、溶液の光沢を低くしてエッチングの感じを実現している。しかし、溶液に過量のシリカを添加すれば、塗膜の硬度が高くなり、加工性が脆弱であり、解像度が低下するという問題点がある。また、インクジェットプリントを利用するプリンティング工程は、数マイクロのシリカがインク噴射ノズルを塞ぐ現象が発生するという問題点がある。
カラー塗装鋼板、特に、黒色カラー塗装鋼板は、素材自体にデザインパターンが適用されていないため、製品の高級化及び差別化を実現するためには、高鮮影のカラープリント鋼板を製造する技術が必要である。
本発明の目的は、従来のエッチングパターン工程を簡素化し、工程の運営コストを下げ、消光剤を含まない溶液を使用して、塗膜の硬度が高く、加工性に優れた透明パターンプリント鋼板の製造方法を提供することにある。
本発明の一実施形態によると、鋼板の少なくとも一面に透明インクを噴射して印刷塗膜層を形成する印刷塗膜層形成段階と、上記印刷塗膜層を紫外線硬化させて、硬化した印刷塗膜層を形成する硬化段階とを含む、透明パターンプリント鋼板の製造方法を提供する。
上記印刷塗膜層形成段階以後に、上記印刷塗膜層を常温で乾燥させる段階をさらに含むことができる。
上記乾燥は、０秒間超２秒間以下の間行われ得る。
上記印刷塗膜層形成段階以前に、上記鋼板の表面をプラズマで処理する前処理段階をさらに含むことができる。
上記噴射は、インクジェットプリントまたはレーザープリントによって行われ得る。
上記噴射は、速度が１〜２０ｋＨｚであることができる。
上記硬化された印刷塗膜層は、厚さが１〜２０μｍであり、光沢度は６０°を基準として３〜５０であることができる。
上記硬化された印刷塗膜層は、平均直径が０．５〜３μｍの気泡を含むことができる。
上記鋼板は、ステンレス鋼板；アルミめっき鋼板；亜鉛めっき鋼板；亜鉛合金化めっき鋼板；めっき層にコバルト、モリブデン、タングステン、ニッケル、チタン、アルミニウム、マンガン、鉄マグネシウム、スズ、銅もしくはそれらの混合物である不純物、または異種金属を含有しためっき鋼板；シリコン、銅マグネシウム、鉄、マンガン、チタン、亜鉛またはこれらの混合物を添加したアルミニウム合金板；冷延鋼鈑または熱延鋼板であることができる。
本発明の他の実施例によると、少なくとも一面にカラー塗膜層が形成された鋼板を準備する段階と、上記カラー塗膜層の上部に透明インクを噴射して印刷塗膜層を形成する印刷塗膜層形成段階と、上記印刷塗膜層を硬化させて、硬化した印刷塗膜層を形成する硬化段階とを含む、透明パターンプリント鋼板の製造方法を提供する。
上記印刷塗膜層形成段階以後に、上記印刷塗膜層を常温で乾燥させる段階をさらに含むことができる。
上記乾燥は、５秒間以上の間行われ得る。
上記印刷塗膜層形成段階以前に、上記カラー塗膜層の表面をプラズマで処理する前処理段階をさらに含むことができる。
上記噴射は、インクジェットプリントまたはレーザープリントによって行われ得る。
上記噴射は、速度が１〜２０ｋＨｚであることができる。
上記カラー塗膜層は、乾燥塗膜厚さが１〜３０μｍであり、光沢度は６０°を基準として５〜９０であることができる。
上記硬化された印刷塗膜層は、厚さが０．５〜３０μｍであり、光沢度は６０°を基準として６０〜１１０であることができる。
上記鋼板は、ステンレス鋼板；アルミめっき鋼板；亜鉛めっき鋼板；亜鉛合金化めっき鋼板；めっき層にコバルト、モリブデン、タングステン、ニッケル、チタン、アルミニウム、マンガン、鉄マグネシウム、スズ、銅もしくはそれらの混合物である不純物、または異種金属を含有しためっき鋼板；シリコン、銅マグネシウム、鉄、マンガン、チタン、亜鉛またはこれらの混合物を添加したアルミニウム合金板；冷延鋼鈑または熱延鋼板であることができる。
本発明の透明パターンプリント鋼板を製造する方法は、従来のエッチングパターン工程を簡素化し、工程の運営コストを下げ、塗膜の硬度が高く、加工性に優れた透明パターンプリント鋼板を提供するという効果がある。
図１は、印刷塗膜層を含むステンレス鋼板の断面を示すものである。 図２は、印刷塗膜層を含むカラー塗装鋼板の断面を示すものである。
以下では、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形することができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。
本発明の透明パターンプリント鋼板の製造方法によると、透明インクを利用して鋼板上にエッチング効果を実現することができ、カラー塗装鋼板には、高鮮影パターンの効果を実現することができる。
鋼板上にエッチング効果を付与するための透明パターンプリント鋼板の製造方法は、鋼板の少なくとも一面に透明インクを噴射して印刷塗膜層を形成する印刷塗膜層形成段階と、上記印刷塗膜層を紫外線硬化させて、硬化した印刷塗膜層を形成する硬化段階とを含むことができる。
一方、カラー塗装鋼板に高鮮影パターンの効果を実現するための透明パターンプリント鋼板の製造方法は、少なくとも一面にカラー塗膜層が形成された鋼板を準備する段階と、上記カラー塗膜層の上部に透明インクを噴射して印刷塗膜層を形成する印刷塗膜層形成段階と、上記印刷塗膜層を硬化させて、硬化した印刷塗膜層を形成する硬化段階とを含むことができる。
従来は、酸溶液を利用して鋼板を直接エッチングするか、消光剤を含む溶液を鋼板上部に適用してエッチング効果を表した。しかし、酸溶液を利用した直接的なエッチング方法には、工程が複雑であり、工程の運営コストが高いという問題点がある。また、消光剤を含む溶液を利用する方法には、消光剤と鋼板との副反応により、塗膜の硬度が低く、鋼板の加工性が劣るという問題点があった。
しかし、本発明の透明パターンプリント鋼板の製造方法によると、鋼板の少なくとも一面に透明インクをプリント技法で噴射してマイクロサイズの気泡を生成させれば、エッチング効果を有する透明パターンを表現することができる。上記気泡から光の乱反射が発生すれば、鋼板の光沢が減少して、透明インクが噴射された部分でエッチング効果を極大化させることができる。
鋼板上に形成された上記気泡の平均直径は、０．５〜３μｍであることが好ましい。上記平均直径が０．５μｍ未満であれば、気泡のサイズが小さ過ぎて光の乱反射効果が落ち、３μｍを超えれば、光の乱反射効果は優れるが、気泡の空気層が過度に増加して、塗膜の物性が脆弱になり得る。
一般的に、インクジェット印刷方式は、インクの吸収が容易な紙や布などの素材に適用するため、インク噴射時に生じた気泡が素材に吸収されながら消滅する。しかし、本発明の一実施形態のように、鋼板の表面にインクを噴射すれば、マイクロ気泡は素材に吸収されず残存する。これを維持するために、２秒間以内の短時間でインクを硬化させることが好ましい。
インクジェットの高速噴射により鋼板に発生する気泡の消滅を最小化するためには、上記透明インクが被着体に噴射された後、２秒間以内に急速に硬化されることが好ましい。つまり、気泡の消滅を最小化するためには、インクジェットの高速噴射後、２秒間以内にインクを紫外線硬化させることが好ましい。
透明インクが鋼板に噴射された後、紫外線硬化が始まる前までの時間は、０秒間超〜２秒間以下であることが好ましく、２秒間を超える場合、鋼板に生成された気泡が消滅して、光の乱反射効果が表れず、印刷塗膜層によるエッチング効果が劣る。
一方、鋼板に直接的に印刷塗膜層を形成する時に、塗膜の剥離が発生する恐れがある。従って、プラズマ前処理を通じて前処理を行うことができる。印刷塗膜層を形成する前にプラズマ処理を行うことにより、鋼板の表面特性が改善されて、印刷塗膜層と鋼板表面との接着力を向上させることができる。また、プラズマ処理により鋼板表面の異物質を除去して、印刷塗膜層と鋼板表面の接着力を向上させることができる。
上記透明インクは、ポリエステル、変性ポリエステル、ハイポリマーポリエステルなどのポリマー系、エポキシ系、ウレタン系及びエステル系のアクリレートオリゴマーから選択された一つ以上の樹脂成分が混合されたものであることができるが、これに限定されない。
上記透明インクの噴射は、通常のインク噴射設備であれば特に制限しないが、例えば、インクジェットプリントまたはレーザープリントによって行われ得る。
鋼板上部に透明インクを噴射する時に、噴射速度は１〜２０ｋＨｚであることが好ましい。噴射速度が１ｋＨｚ未満であれば、鋼板の表面に気泡が十分にできないため、印刷塗膜層でエッチング効果が表れず、２０ｋＨｚを超えれば、過度な量が噴射されて所望のデザインが表現されないことがある。
一方、上記硬化された印刷塗膜層は、厚さが１〜２０μｍであることが好ましい。上記厚さが１μｍ未満であれば、消光効果が落ちエッチング鋼板としての効果がなく、２０μｍを超えれば、印刷塗膜の気泡により消光効果は優れるが、塗膜の剥離が発生し得る。
上記硬化された印刷塗膜層は、６０°を基準として表面光沢が３〜５０であることが好ましい。表面光沢が３未満であれば、エッチング効果は優れるが、気泡の数が多くなることにより、相対的に印刷塗膜の物性が脆弱になり得る。また、５０を超えれば、印刷塗膜層でエッチング効果が表れない。
上記鋼板は、ステンレス鋼板；アルミめっき鋼板；亜鉛めっき鋼板；亜鉛合金化めっき鋼板；めっき層にコバルト、モリブデン、タングステン、ニッケル、チタン、アルミニウム、マンガン、鉄マグネシウム、スズ、銅もしくはそれらの混合物である不純物、または異種金属を含有しためっき鋼板；シリコン、銅マグネシウム、鉄、マンガン、チタン、亜鉛またはこれらの混合物を添加したアルミニウム合金板；冷延鋼鈑または熱延鋼板であることができる。
図１は、印刷塗膜層を含むステンレス鋼板の断面を示すものである。上記図１に示すように、印刷塗膜層に含まれた気泡で光の乱反射が起こることにより、印刷塗膜層は、エッチング効果を有することができる。
本発明の一実施形態による透明パターンプリント鋼板の製造方法をカラー塗装鋼板に適用すれば、高鮮影及び高光沢の効果を有するカラー塗装鋼板を製造することができる。具体的には、少なくとも一面にカラー塗膜層が形成された鋼板を準備する段階と、上記カラー塗膜層の上部に透明インクを噴射して印刷塗膜層を形成する印刷塗膜層形成段階と、上記印刷塗膜層を硬化させて、硬化した印刷塗膜層を形成する硬化段階とを含む製造方法を通じて、高鮮影及び高光沢の効果を有するカラー塗装鋼板を製造することができる。
本発明の一実施形態により製造されたカラー塗装鋼板の場合、一般的な黒色などの単色からなる塗装鋼板に、透明インクを利用して高鮮影及び高光沢のパターンを導入し、製品の高級化及び差別化することができる。また、成形加工時に、プリントパターンの損傷と変形がほとんどない透明パターンプリント鋼板を提供することができる。
鋼板の少なくとも一面にクロムフリー系前処理コーティング液を塗布してクロムフリー層を形成した後、上記クロムフリー層の上部にカラー塗膜層を形成することができる。または、上記クロムフリー層を形成せず、鋼板の少なくとも一面に上記カラー塗膜層を直接的に形成することができる。
上記カラー塗膜層に含まれる樹脂は、ポリエステル系高分子樹脂であることができ、上記高分子樹脂の分子量は、１００００〜２５０００であることができる。上記樹脂を含むカラー塗膜層は、黒色を帯びることができる。
一方、上記カラー塗膜層は、乾燥塗膜厚さが１〜３０μｍであることが好ましい。上記厚さが１μｍ未満であれば、塗膜厚さが薄過ぎて物性確保の困難があり、３０μｍを超えれば、物性は安定するが、経済性に問題が発生し得る。また、上記カラー塗膜層は、６０°を基準として表面光沢が５〜９０であることが好ましい。
上記カラー塗膜層を形成した後、上記カラー塗膜層の上部に透明インクを噴射して印刷塗膜層を形成することができる。上記透明インクは、自然乾燥性、熱硬化性及び紫外線硬化性インクの一つであることができる。従って、印刷塗膜層は、透明インクの種類によって、自然乾燥、熱または紫外線の方法で硬化されることができる。また、上記透明インクは、ポリエステル、変性ポリエステル、ハイポリマーポリエステルなどのポリマー系、エポキシ系、ウレタン系及びエステル系のアクリルレートオリゴマーから選択されたいずれか一つ以上の樹脂成分が混合されたものであることができる。
上記透明インクの噴射は、通常インクを噴射する設備であれば特に制限されないが、例えば、インクジェットプリントまたはレーザープリントによって行われ得る。
また、カラー塗膜層の上部に透明インクを噴射する時に、噴射速度は１〜２０ｋＨｚであることが好ましい。噴射速度が１ｋＨｚ未満であれば、噴射されるインクの速度が遅く、印刷塗膜の解像度が低下し得て、２０ｋＨｚを超えれば、カラー塗装鋼板に過度な気泡が生成されて、上記気泡による光の乱反射が起こるため、高光沢及び高鮮影の効果が表れない。
カラー塗装鋼板に透明インクを噴射した後、印刷塗膜層内に気泡が残存しないように５秒間以上の間常温で乾燥させて、気泡を除去するレベリング時間を経た後に硬化させることが好ましい。
即ち、上記印刷塗膜層形成段階以後に、上記印刷塗膜層を常温で乾燥させる段階をさらに含むことが好ましく、上記乾燥は、５秒間以上の間行われることがより好ましい。気泡除去時間が５秒間未満であれば、上記気泡によって光の乱反射が行われるため、高光沢及び高鮮影の透明パターンプリント効果を実現することができず、５秒間以上であれば、気泡が除去され、印刷塗膜のレベリングが自ら行われて、高鮮影及び高光沢の効果を得ることができる。
上記数値範囲のレベリング時間が経過した後、上記印刷塗膜層を硬化させれば、硬化された印刷塗膜層を形成することができ、上記硬化された印刷塗膜層は、厚さが０．５〜３０μｍであることが好ましい。上記厚さが０．５μｍ未満であれば、高光沢及び高鮮影の効果が表れず、３０μｍを超えれば、塗膜が壊れやすく付着力に劣る。
一方、上記硬化された印刷塗膜層は、６０°を基準として表面光沢が６０〜１１０であることが好ましい。表面光沢が６０未満であれば、高光沢及び高鮮影の効果が表れず、１１０以上であれば、高光沢及び高鮮影の実現に問題はないが、屑または塵埃などの表面欠陥の露出が過度に鮮明に表示されるという短所がある。
上記印刷塗膜層形成段階以前に、上記カラー塗膜層の表面をプラズマで処理する前処理段階をさらに含むことができる。カラー塗膜層を前処理することにより、カラー塗膜層の表面を洗浄することができ、カラー塗膜層と印刷塗膜層との結合力を高めることができる。
上記鋼板は、ステンレス鋼板；アルミめっき鋼板；亜鉛めっき鋼板；亜鉛合金化めっき鋼板；めっき層にコバルト、モリブデン、タングステン、ニッケル、チタン、アルミニウム、マンガン、鉄マグネシウム、スズ、銅もしくはそれらの混合物である不純物、または異種金属を含有しためっき鋼板；シリコン、銅マグネシウム、鉄、マンガン、チタン、亜鉛またはこれらの混合物を添加したアルミニウム合金板；冷延鋼鈑または熱延鋼板であることができる。
図２は、印刷塗膜層を含むカラー塗装鋼板の断面を示すものである。上記印刷塗膜層は、図１のステンレス鋼板上に形成された印刷塗膜層と異なり、気泡を含んでいないため、光の乱反射効果が発生せず、高鮮影または高光沢効果を有することができる。
以下では、具体的な実施例を通じて本発明をさらに具体的に説明する。下記の実施例は、本発明の理解を助けるための例示に過ぎず、本発明の範囲がこれに限定されるものではない。
１．ステンレス鋼板上に形成された印刷塗膜層
０．４〜０．５ｍｍ厚さのステンレス鋼板に空気中で８００Ｗのプラズマを１０秒間照射した後、顔料が含まれない透明な紫外線硬化型インクをインクジェットプリントでパターン印刷した。
この時、インクの噴射速度は１２ｋＨｚであり、インク噴射後、紫外線硬化の開始までは２秒間以内に行われるように連続工程を実施した。表１は、塗膜厚さの変化による光沢度及び印刷密着性の結果を示すものである。
Figure 2017538576
表１に示すように、塗膜厚さが１〜２０μｍの実施例１〜５は、印刷塗膜層とステンレス鋼板との密着性が良好であるが、比較例１は、密着性が不良であるということを確認した。
２．カラー塗装鋼板上に形成された印刷塗膜層
０．４〜０．５ｍｍ厚さの亜鉛めっき鋼板に黒色のポリエステル系高分子樹脂を１０μｍの厚さでコーティングした後、乾燥及び硬化させた。その後、黒色高分子樹脂層の乾燥塗膜上に透明高鮮影の紫外線硬化インクをインクジェットプリントでパターン印刷した。
気泡が残存しないように気泡を除去するためのレベリングを実施した後、印刷塗膜層を硬化させた。以下の表２は、レベリング時間による塗膜光沢度の結果を示すものである。
Figure 2017538576
表２に示すように、レベリング時間が５秒間以上の実施例６〜８は、光沢度が８５以上であるため、比較例２及び３に比べて、高光沢及び高鮮影の効果を表すということを確認した。
本発明は、従来のエッチングパターン工程を簡素化し、工程の運営コストを下げ、塗膜の硬度が高く、加工性に優れた透明パターンプリント鋼板を提供するため、産業上に顕著な利用可能性がある。

Claims (18)

  1. 鋼板の少なくとも一面に透明インクを噴射して印刷塗膜層を形成する印刷塗膜層形成段階と、
    前記印刷塗膜層を紫外線硬化させて、硬化した印刷塗膜層を形成する硬化段階
    とを含む、透明パターンプリント鋼板の製造方法。
  2. 前記印刷塗膜層形成段階以後に、前記印刷塗膜層を常温で乾燥させる段階をさらに含む、請求項１に記載の透明パターンプリント鋼板の製造方法。
  3. 前記乾燥は、０秒間超２秒間以下の間行われる、請求項２に記載の透明パターンプリント鋼板の製造方法。
  4. 前記印刷塗膜層形成段階以前に、前記鋼板の表面をプラズマで処理する前処理段階をさらに含む、請求項１に記載の透明パターンプリント鋼板の製造方法。
  5. 前記噴射は、インクジェットプリントまたはレーザープリントによって行われる、請求項１に記載の透明パターンプリント鋼板の製造方法。
  6. 前記噴射は、速度が１〜２０ｋＨｚである、請求項１に記載の透明パターンプリント鋼板の製造方法。
  7. 前記硬化された印刷塗膜層は、厚さが１〜２０μｍであり、光沢度は６０°を基準として３〜５０である、請求項１に記載の透明パターンプリント鋼板の製造方法。
  8. 前記硬化された印刷塗膜層は、平均直径が０．５〜３μｍの気泡を含む、請求項１に記載の透明パターンプリント鋼板の製造方法。
  9. 前記鋼板は、ステンレス鋼板；アルミめっき鋼板；亜鉛めっき鋼板；亜鉛合金化めっき鋼板；めっき層にコバルト、モリブデン、タングステン、ニッケル、チタン、アルミニウム、マンガン、鉄マグネシウム、スズ、銅もしくはそれらの混合物である不純物、または異種金属を含有しためっき鋼板；シリコン、銅マグネシウム、鉄、マンガン、チタン、亜鉛またはこれらの混合物を添加したアルミニウム合金板；冷延鋼鈑または熱延鋼板である、請求項１に記載の透明パターンプリント鋼板の製造方法。
  10. 少なくとも一面にカラー塗膜層が形成された鋼板を準備する段階と、
    前記カラー塗膜層の上部に透明インクを噴射して印刷塗膜層を形成する印刷塗膜層形成段階と、
    前記印刷塗膜層を硬化させて、硬化した印刷塗膜層を形成する硬化段階
    とを含む、透明パターンプリント鋼板の製造方法。
  11. 前記印刷塗膜層形成段階以後に、前記印刷塗膜層を常温で乾燥させる段階をさらに含む、請求項１０に記載の透明パターンプリント鋼板の製造方法。
  12. 前記乾燥は、５秒間以上の間行われる、請求項１１に記載の透明パターンプリント鋼板の製造方法。
  13. 前記印刷塗膜層形成段階以前に、前記カラー塗膜層の表面をプラズマで処理する前処理段階をさらに含む、請求項１０に記載の透明パターンプリント鋼板の製造方法。
  14. 前記噴射は、インクジェットプリントまたはレーザープリントによって行われる、請求項１０に記載の透明パターンプリント鋼板の製造方法。
  15. 前記噴射は、速度が１〜２０ｋＨｚである、請求項１０に記載の透明パターンプリント鋼板の製造方法。
  16. 前記カラー塗膜層は、乾燥塗膜厚さが１〜３０μｍであり、光沢度は６０°を基準として５〜９０である、請求項１０に記載の透明パターンプリント鋼板の製造方法。
  17. 前記硬化された印刷塗膜層は、厚さが０．５〜３０μｍであり、光沢度は６０°を基準として６０〜１１０である、請求項１０に記載の透明パターンプリント鋼板の製造方法。
  18. 前記鋼板は、ステンレス鋼板；アルミめっき鋼板；亜鉛めっき鋼板；亜鉛合金化めっき鋼板；めっき層にコバルト、モリブデン、タングステン、ニッケル、チタン、アルミニウム、マンガン、鉄マグネシウム、スズ、銅もしくはそれらの混合物である不純物、または異種金属を含有しためっき鋼板；シリコン、銅マグネシウム、鉄、マンガン、チタン、亜鉛またはこれらの混合物を添加したアルミニウム合金板；冷延鋼鈑または熱延鋼板である、請求項１０に記載の透明パターンプリント鋼板の製造方法。
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