KR100616060B1 - 칼라 판재의 표면 코팅 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 각종 건축물이나 시설물, 전자 제품 등의 내·외장 마감재로 사용되는 칼라 판재의 소재인 피착판체의 표면에, 염료가 함침된 색상층을 형성시키는, 칼라 판재의 표면 코팅 방법에 관한 것이다.

본 발명 방법에 의해 형성되는 코팅층은, 피착판체(11)의 표면에 피복된 합성수지층(12)에, 염료를 함침시킨 구조로서, 피착판체의 표면을 가공, 세척 및 건조한 후 그 표면에 합성수지층을 피복하고, 합성수지층이 형성된 피착판체를 염료액 속에 침적하거나 합성수지층 표면에 염료액을 스프레이 한 상태에서 일정 시간 경과시킨 다음, 피착판체의 합성수지층 표면에 잔류하는 염료액을 세척 후 건조시키는 일련의 순차적인 공정들에 의해 형성된다.

본 발명 칼라 판재의 표면 코팅 방법은, 피착판체에 피복된 베이스 코팅층 표면에서 그 내부로 염료를 함침시키기 때문에, 피착판체가 가지고 있는 고유의 표면 질감을 살릴 수 있으며, 색상의 균일성이 향상되는 장점이 있다.

함침, 염료, 칼라 판재, 프라이머

Description

칼라 판재의 표면 코팅 방법{The coating method of coating layer on the color board}

도 1은 본 발명 방법에 의한 칼라 판재의 코팅층 구조를 보인 것으로,

(가)는 합성수지층이 단층 구조인 경우를 보인 단면도이고,

(나)는 합성수지층이 2층 구조인 경우를 보인 단면도이다.

도 2는 본 발명 일실시예 코팅 방법의 공정 블록도.

((도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명))

11. 피착판체 12. 합성수지층

12A. 베이스 코팅층 12B. 프라이머층

13. 염료 함침층

본 발명은, 엘리베이터 등을 포함한 각종 건축물이나 시설물 및 전자 제품 등의 내·외장 등에 사용되는 칼라 판재의 색상층을, 도료로서 적층 피복시키지 않고 칼라 판재의 소재가 되는 피착판체의 표면에 투명한 합성수지층을 피복한 후, 이 합성수지층에 염료를 함침시키는 방법을 통하여 합성수지층 내부에 색상층을 형성시킴으로써 피착판체가 가지고 있는 표면 질감을 살릴 수 있도록 한, 칼라 판재의 표면 코팅 방법에 관한 것이다.

건축물 및 건축물에 설치되는 각종 시설물이나 전자 제품 등의 내·외장용으로 사용되는 칼라 판재는, 목재, 합성수지, 세라믹, 금속 등 용도에 따라 다양한 소재를 사용하여 제조되고 있다.

상기와 같은 칼라 판재의 경우, 소재인 피착판체의 표면이 그대로 노출되는 것은, 미관상 바람직하지 못하기 때문에, 각종 피착판체의 표면에는 미관 개선을 위한 각종 표면처리가 실시된다.

특히, 근래에는 각종 표면처리 기술이 발달함에 따라, 강성이 크고 내구성과 형태 안정성이 우수할 뿐 아니라, 다양한 형상으로 자유로운 성형이 가능한 금속 재질의 피착판체, 예를 들어, 스테인레스 강판이나 알루미늄판 등이 내·외장용 칼라 판재의 소재로 널리 사용되고 있으며, 특히, 엘리베이터 등과 같이 건축물에 설치되는 각종 시설물들의 내장용 칼라 판재의 경우에는, 거의 모두 금속 재질의 피착판체가 사용되고 있다.

상기와 같이 금속을 포함한 다양한 재질의 피착판체 모두에 적용이 가능할 뿐 아니라, 색상을 자유롭게 표현할 수 있는 표면처리 방법으로는, 전통적인 도장 방법을 들 수 있다.

각종 피착판체에 대한 가장 기본적인 표면처리 방법인 도장은, 염료가 함유된 도료를 피착판체의 표면에 적층 피복하는 것으로, 산업 현장에서 적용되고 있는 도장 방법은, 롤 코팅식 도장, 스프레이식 도장, 전착 도장, 분체 도장 등이 있으며, 상기와 같은 방법들에 의해 도장 처리된 칼라 판재의 표면 품질 역시 괄목할만큼 향상되었다.

그러나, 칼라 판재의 소재인 피착판체의 표면에 도막층을 적층 피복하게 되는 도장 방법은, 상당한 개선이 이루어지기는 하였으나, 도막 두께의 불균일에 따른 색감 차이, 도료의 흘러내림 등과 같은 문제가 여전히 남아 있는 실정이다.

물론, 금속 재질의 피착판체에 적용되는 전착 도장의 경우, 수용성이나 수분산성의 전도성이 있는 도료가 사용되고, 전기적인 힘을 이용하여 피착판체의 표면에 도료를 부착시키는 방식으로 도막층을 형성시키게 되는 바, 도막 두께의 불균일성이 최소화될 수는 있으나, 초기 설비비가 매우 크기 때문에, 소규모의 생산 설비로는 적합치 않을 뿐 아니라, 도료액 관리가 복잡하여 설비를 운전 관리할 전문가가 필요로 되는 등의 문제가 있다.

그리고, 도장에 사용되는 거의 모든 도료는 은폐력이 매우 크기 때문에, 투명성이 떨어지고, 그에 따라, 피착판체의 표면 질감을 표현하기에는 적합치 않은 문제가 있다.

특히, 근래에는 칼라 판재의 소재로 금속 재질의 피착판체가 널리 사용되고 있으며, 금속 고유의 표면 질감이나 헤어라인 등의 다양한 표면 가공이 실시된 피착판체의 가공 표면 질감과 문양 등이 드러날 수 있도록 하는 경향이 증대되고 있 으나, 종래의 일반적인 도장 방법으로는, 염료의 은폐력 때문에, 금속의 표면 질감을 제대로 표현할 수가 없을 뿐 아니라, 일반적인 도장 공정에서는 도막 편차가 15∼30 미크론 정도에 달하기 때문에, 칼라 판재의 색상 균일성을 확보하기가 쉽지 않은 실정이다.

상기와 같이, 금속 칼라 판재의 경우 피착판체가 가지고 있는 금속 고유의 질감을 거의 살릴 수 없는 도장 방법의 단점을 해소하기 위하여, 도장 외의 표면 처리 방법인, 도금, 진공증착, 아노다이징 등 각종 금속 전용의 표면처리 방법이 적용되기도 하며, 이러한 방법들에 의해 금속 질감이 어느 정도 표현될 수 있기는 하나, 도장 방법과 달리, 다양한 색상을 표현함에 한계가 있으며, 그러한 표면처리 시설에 대한 설비 투자비가 많이 들 뿐 아니라, 생산성이 낮고, 공정 관리도 어려운 문제가 있다.

본 발명은, 종래 칼라 판재의 표면 코팅 방법, 특히, 금속 재질의 피착판체를 소재로 사용한 칼라 판재의 표면 코팅 방법이 가지고 있는 제반 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 금속의 질감을 자연스럽게 살릴 수 있음은 물론, 색상의 한계를 벗어나 다양한 색감을 표현할 수 있는 칼라 판재의 표면 코팅 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은, 투명한 합성수지 코팅층에 대한 염착에 의해 달성된다.

본 발명 칼라 판재의 표면 코팅 방법은, 색감을 표현하는 역할을 하는 도료층을 적층 피복시키지 않고, 합성수지층 표면으로부터 그 내부로 염료가 함침되어 색상층을 형성하도록 하며, 함침되는 염료의 농담 변화를 통하여 염료 함침층의 투명도와 색상이 제어되도록 함으로써, 칼라 판재의 소재인 피착판체가 가지고 있는 그대로의 표면 질감이 드러나는 정도를 자유롭게 조절할 수 있도록 함에 기술적 특징이 있다.

상기와 같은 본 발명 방법에 의해 형성되는 칼라 판재의 표면 코팅층 구조는, 피착판체와; 피착판체의 표면에 피복되는 합성수지층과; 합성수지층 표면에서 그 내부로 침투 형성된 염료 함침층 등으로 이루어진다.

이때, 상기 합성수지층은, 투명한 베이스 코팅층 단독으로 이루어질 수도 있으며, 베이스 코팅층과 피착판체 사이에 하도층인 투명한 프라이머층을 개재시킨 2층의 적층 구조를 가질 수도 있는 바, 이는 피착판체의 재질이나 사용 염료의 종류 등에 따라 달라질 수 있으며, 염료 함침층이 형성된 합성수지층의 표면에는, 염료 함침층의 보호를 위하여, 투명 코팅층, 자외선 경화층 등을 추가적으로 피복 형성시킬 수도 있다.

그리고, 합성수지층은, 염료가 가진 색상과 피착판체 표면의 색상이나 질감에 따라, 투명하게 형성시킬 수도 있으나, 반드시 투명할 필요는 없다.

상기와 같은 구조를 갖는 코팅층 구조에서 가장 중요한 요소인 염료는, 수용성 또는 유용성 중의 어느 하나로서, 수용성 염료를 사용할 경우에는 물을 용제로 사용하게 되며, 유용성 염료를 사용하는 경우에는 알콜계, 탄화수소계, 석유계, 염소계, 에테르계, 에스테르계 또는 케톤계 등의 용제를 사용하게 된다.

그리고, 용제에 용해된 염료는, 예를 들어, 침적식 또는 스프레이식 등의 방법을 통하여 합성수지층 표면과 접촉한 후 합성수지층 내부로 함침될 수 있는 바, 침적식은, 합성수지층이 피복된 피착판체를, 용제에 염료를 용해시킨 염료액 중에 일정 시간 동안 침적시킴으로써, 염료가 합성수지층 내부로 함침되도록 한 후 인출하며, 인출된 피착판체의 합성수지층 표면에 잔류하는 염료액을 세척하는 식으로 합성수지층 내부에 염료 함침층을 형성시키는 방법이다.

그리고, 스프레이식은, 피착판체에 피복된 합성수지층의 표면에 염료액을 스프레인 한 상태에서 일정 시간 경과시킴으로써, 염료가 합성수지층 내부로 함침되도록 한 후 합성수지층 표면에 잔류하는 염료액을 세척하는 식으로 염료 함침층을 형성시키는 방법으로서, 상기의 두가지 방법 이외에도 다양한 방법이 있을 수 있다.

상기와 같은 방법들을 통하여 함침되는 염료의 양은, 염료액의 농도, 침적 시간 등에 따라 달라지게 되며, 그 양에 따라, 일반적으로 불투명한 도료와 달리, 합성수지층의 투명도가 조절될 수 있을 뿐만 아니라, 그 두께가 도료층에 비하여 매우 얇기 때문에, 피착판체의 질감을 자유롭게 표현할 수 있게 된다.

상기 본 발명의 목적과 기술적 구성을 비롯한 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 고안의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 설명에 의해 명확하게 이해될 것이다.

도 1에 본 발명 방법에 의한 칼라 판재의 표면 코팅층 구조를 보인 단면도를, 도 2에 본 발명 코팅 방법의 공정 블록도를 도시하였다.

도시된 바와 같이, 본 발명 방법에 의해 형성된 칼라 판재의 표면 코팅층 구조는,

피착판체(11)와;

상기 피착판체(11)의 표면 위에 피복된 합성수지층(12)과;

상기 합성수지층(12)의 표면에서 그 내부로 함침 형성된 염료 함침층(13)으로 이루어진다.

이때, 상기 합성수지층(12)은, 피착판체의 재질이나 용도 상의 필요에 따라, 베이스 코팅층(12A)만의 단층 구조 또는, 베이스 코팅층(12A)과 피착판체(11) 사이에 하도층인 프라이머층(12B)을 적층 개재시킨 2층 구조 등으로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 피착판체(11)의 표면 질감이나 색상이 가능한 한 잘 드러나도록 하기 위해서는, 합성수지층(12)을 투명하게 형성시키는 것이 가장 바람직하나, 필요에 따라, 함침된 염료와의 색상 조화를 위하여 색상을 가질 수도 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 칼라 판재의 표면 코팅층 구조는,

피착판체의 표면을 세척 건조하거나, 표현하고자 하는 문양 등을 표면에 형성시키는 표면 가공 후 세척 및 건조하는 단계(100)와;

피착판체의 표면에 합성수지층을 피복 형성시키는 단계(200)와;

합성수지층이 형성된 피착판체를 염료액 속에 침적하거나, 피착판체에 피복 된 합성수지층 표면에 염료액을 스프레이 하는 단계(300)와;

일정 시간 경과 후 침적된 피착판체를 인출하여 합성수지층 표면에 잔류하는 염료액을 세척하거나, 스프레이된 후 합성수지층 내부로 스며들지 못하고 그 표면에 잔류하는 염료액을 세척한 후 건조하는 단계(400) 등과 같은 일련의 단계들을 통하여 형성된다.

이때, 상기 합성수지층을 피복 형성시키는 단계(200)는 2가지 방법이 있는 바, 그 하나는, 피착판체의 표면에 베이스 코팅층(12A)만을 단독으로 피복 형성시키는 것이며, 다른 하나는, 피착판체의 표면에 하도층인 프라이머층(12B)을 형성시킨 후 프라이머층(12B) 표면에 베이스 코팅층(12A)을 순차적으로 적층 피복 형성시키는 것이다.

상기와 같이 피착판체의 표면에 코팅층 구조가 형성된 상태에서, 염료 함침층이 형성된 합성수지층을 보호하기 위하여, 그 표면에 투명코팅층, 자외선경화층 등을 추가적으로 피복 형성시키는 것도 바람직하다.

이때, 코팅층 구조가 형성되는 소재로서의 피착판체(11)는, 그 재질에 제한은 없으나, 그 재질에 따라 하도용 프라이머 도료나 베이스 코팅 도료 및 염료의 종류 등이 달라질 수 있는 바, 본 발명의 코팅 방법을 적용시키기에 가장 적합한 피착판체는, 스테인레스 강판, 알루미늄판, 동판 등과 같은 금속 판재이며, 금속 판재를 사용함으로써, 종류에 관계 없이 염료나 도료를 선택 사용할 수도 있다.

그리고, 염료가 함침되는 합성수지층(12)인 베이스 코팅층(12A)을, 일반적인 투명 도료나 잉크, 예를 들어, 우레탄계, 우레탄아크릴레이트계, 실리콘아크릴레이트계, 아크릴계, 에폭시계 및 폴리에스테르계 등의 도료나 잉크를 사용하여 형성시키고, 침적 시간이나 염료액의 온도 등을 조절함으로써, 염료에 의한 착색 작업이 가능하기는 하나, 비교적 직선형의 분자 구조를 가지면서 가교율이 적은 투명 수지 도료를 사용하는 것이 더욱 좋으며, 수용성 또는 유용성 도료 모두를 사용할 수 있다.

또한, 합성수지층이 완전히 형성된 후, 염료액에 의한 염착 방법은 크게 2가지로 구분되는 바, 첫번째는, 유용성 염료를 사용하는 경우로서, 이 경우에는, 알콜계, 탄화수소계, 석유계, 염소계, 에테르계, 에스테르계 또는 케톤계 용제를 사용하며, 용제에 염료를 0.1∼10wt%로 혼합한 염료액을 사용한다.

이때, 염료의 농도가 0.1wt%에 미치지 못하면, 색상에 따라 다소의 차이가 있으나, 염료에 의한 착색 효과가 미미하며, 10wt%를 초과하여도 치명적인 문제는 없으나, 제조 비용이 상승될 뿐 아니라, 염료액의 농도가 높아지면서 작업성이 떨어지게 된다.

두 번째는, 수용성 염료 즉, 분산형 염료를 사용하는 경우로서, 이 경우에는, 물에 수용성 염료를 0.1∼10wt%로 혼합한 염료액을 사용하게 되는데, 수용성 염료를 사용하는 경우 소량의 침투제가 첨가될 수도 있으며, 염료의 혼합 농도 범위에 대한 한정 이유는 유용성 염료의 경우와 동일하다.

상기 침투제는, 케리어 용액이라고도 불리우는 용제로서, 염료가 합성수지층 표면에서 그 내부로 용이하게 침투할 수 있도록 하여 준다.

상기와 같은 염료액을 이용한 합성수지층에 대한 염료의 함침은, 침적 또는 스프레이 방식으로 이루어지며, 침적 시간 또는 스프레이 후 유지 시간은, 필요로 되는 함침 색상의 농담에 따라, 수초에서 수분 정도이나, 그 이상이 될 수도 있고, 수용성 염료를 사용하는 경우에는, 염료액을 30℃ 이상의 온도로 가열하는 것이 균일한 착색 효과 측면에서 바람직한데, 이는, 따뜻한 염료액에 의해 합성수지층의 표면이 이완되면서 염료의 침투에 유리하도록 작용하기 때문이다.

그리고, 염료의 함침 작업이 완료된 후에는, 합성수지층 내부로 침투한 염료를 제외하고 합성수지층 표면에 잔류하는 모든 염료를 제거하여야 하는 바, 유용성의 염료를 사용한 경우에는, 알콜계, 탄화수소계, 석유계, 염소계, 에테르계, 에스테르계 또는 케톤계 용제로 그 표면을 세척하여야 하되, 표면이 건조되기 전에 세척이 이루어져야 하는 바, 이때의 용제는, 증발 속도가 비교적 느린 고비점 용제가 적합하다.

즉, 증발 속도가 빠른 저비점 용제를 사용하는 경우에는 세척이 완료되기 전에 건조됨으로써, 표면에 얼룩이 발생할 수도 있다.

수용성 염료를 시용한 경우에는, 물로 세척하여야 하며, 물이 고비점 용제류로서 건조 속도가 느리기 때문에 세척 작업성이, 상기의 유용성 염료를 사용한 경우에 비하여, 상당히 유리하다.

또한, 유용성 염료를 사용하는 경우에는, 용제가 베이스 코팅층을 파괴함으로써, 베이스 코팅층의 응집력이 떨어지게 될 수도 있는 바, 피착판체와의 부착력이 우수한 프라이머층을 하도층으로 1차 형성시킨 후, 직선형 또는 가교 밀도가 적 은 베이스 코팅층을 하도층인 프라이머층 표면에 추가로 피복 형성시키고, 프라이머층에 의해 응집력이 보강된 베이스 코팅층에 염료를 함침시키는 것이, 코팅층의 물성과 품질 측면에서 바람직하다.

그러나, 수용성 염료를 사용하는 경우에는, 용제가 물이기 때문에 베이스 코팅층 표면에 바로 염료를 함침시켜도 베이스 코팅층의 분자 구조가 파괴되거나, 기타의 영향을 미치지 않게 되는 바, 프라이머층을 생략하고 베이스 코팅층만을 형성시켜도 무방하다.

그리고, 수용성 염료를 사용하는 경우, 염료액의 온도를 30∼100℃로 유지시키는 것이 바람직한데, 염료액의 온도가 30℃에 미치지 못하면 염료 함침 시간이 필요 이상으로 길어지게 되며, 100℃를 초과하면 염료 함침 속도가 필요 이상으로 빨라져 색상 제어가 힘들 뿐 아니라, 에너지 비용이 지나치게 증가하여 생산 비용을 상승시키게 된다.

또한, 수용성 염료를 사용하는 경우, 염료액에 극성용제 그 중에서도 특히, 아세톤이나 알코올 등의 케리어 용액을 1∼20wt% 첨가하면, 30℃ 이하에서의 저온 작업이 가능하고, 함침 시간이 단축되어 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 염료 함침층의 채도를 높일 수 있으며, 염료액 조제시 기능성을 가진 각종 첨가제 즉, 균염제, 내광제, 촉염제 등을 첨가함으로써, 그 기능을 더욱 향상시킬 수도 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명 칼라 판재의 표면 코팅 방법은, 불투명한 도료나 잉크가 적층 피복 형성시키는 종래의 코팅 방법과 달리, 투명한 베이스 코팅층 표면에서 그 내부로 염료를 함침시켜 색상층을 형성하기 때문에, 색상을 가진 염료 함침층이 투명도를 갖게 될 뿐만 아니라, 염료의 함침량을 조절하여 염료 함침층의 투명도를 제어할 수 있기 때문에, 외부로 나타나는 피착판체의 표면 질감 정도를 자유롭게 변화시킬 수 있는 장점이 있다.

그리고, 색상층이 적층 피복되지 않고 함침에 의해 형성되기 때문에 그 두께가 균일하고, 그에 따라 색상의 균일성이 향상됨으로써, 표면 품질이 개선됨은 물론, 종래의 코팅 방법에 비하여 공정이 단순하기 때문에 생산성의 향상될 뿐만 아니라, 생산비용 절감이 가능하며, 고품질이 요구되는 가전 제품의 외장재로도 사용 가능한 칼라 판재를 제공할 수 있는 이점이 있다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 피착판체의 표면을, 세척 건조 또는, 표면 가공 후 세척 및 건조하는 단계(100)와;

   상기 피착판체의 표면에 합성수지층을 피복 형성시키는 단계(200)와;

   합성수지층이 형성된 피착판체를 염료액 속에 침적하거나, 피착판체에 피복된 합성수지층 표면에 염료액을 스프레이 하는 단계(300)와;

   일정 시간 경과 후 침적된 피착판체를 인출하여 합성수지층 표면에 잔류하는 염료액을 세척하거나, 스프레이된 후 합성수지층 내부로 스며들지 못하고 그 표면에 잔류하는 염료를 세척하고 건조하는 단계(400)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 칼라 판재의 표면 코팅 방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 염료액은, 알콜계, 탄화수소계, 석유계, 염소계, 에테르계, 에스테르계 및 케톤계 용제 중의 어느 한 용제에 유용성 염료 0.1∼10wt%를 혼합한 것 또는, 물에 수용성 염료 0.1∼10wt%를 혼합한 것 중의 어느 하나임을 특징으로 하는 칼라 판재의 표면 코팅 방법.
6. 제 5항에 있어서, 상기 수용성 염료액은 30∼100℃의 범위로 가열됨을 특징으로 하는 칼라 판재의 표면 코팅 방법.
7. 제 4항에 있어서, 상기 합성수지층을 피복 형성시키는 단계(200)는, 피착판체의 표면에 베이스 코팅층(12A)을 단독 형성시키는 단계 또는, 피착판체의 표면에 하도층인 프라이머층(12B)과 베이스 코팅층(12A)을 순차적으로 적층 형성시키는 단계 중의 어느 한 단계임을 특징으로 하는 칼라 판재의 표면 코팅 방법.

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