KR100897169B1 - 자력을 이용한 칼라강판의 제조방법 및 이 방법으로 제조된칼라강판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통상의 연속도장공정에 사용되는 기본판(10) 위에 부착된 이물질 제거를 위한 알카리 탈지 후에 크로메이트 피막처리 공정을 거쳐 크롬 도장층(20)을 형성한 후; 상기 크롬 도장층(20) 상에 하도 도료를 도장하여 하도 도장층(30)을 형성한 다음; 상기 하도 도장층(30) 상에 자력에 의해 편향성을 나타내는 철분이 포함된 상도 도료를 도장한 다음, 자력을 가하여 상기 상도 도료에 무늬 패턴을 형성한 후, 210 ~ 250℃로 가열 건조하여 상도 피막층(40)을 형성하는, 자력을 이용한 칼라강판의 제조방법 및 이 방법으로 제조된 칼라강판에 관한 것이며, 종래 칼라강판의 제조방법에 비해 입체감이 살아 있고 화려한 다양한 패턴의 무늬를 간단히 형성할 수 있으므로, 다양한 무늬 패턴을 손쉽게 바꾸며 다양한 곳, 즉 건축용 내, 외장재, 방화문용 등의 칼라강판에 포괄적으로 적용할 수 있다.

Description

자력을 이용한 칼라강판의 제조방법 및 이 방법으로 제조된 칼라강판{process using magnetic force for manufacturing colored-steelsheet and manufactured colored-steelsheet}

도1은 종래 칼라 인쇄강판의 단면 구성도,

도2는 본 발명에 의해 제조된 칼라강판의 일예를 나타내는 단면 구성도,

도3은 본 발명에 의한 제조된 칼라강판의 다른예를 나타내는 단면 구성도,

도4는 본 발명의 상도 피막층을 형성하는 롤 코터 및 자석롤을 나타내는 구성도,

도5의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예 1에서 자석롤 통과 전후의 상도 피막층을 나타내는 그림,

도6의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예 2에서 자석롤 통과 전후의 상도 피막층을 나타내는 그림,

도7의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시예 3에서 자석롤 통과 전후의 상도 피막층을 나타내는 그림이다.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

10 : 기본판 20 : 크롬 도장층

30 : 하도 도장층 40 : 상도 피막층

50 : 클리어층

본 발명은 자력을 이용한 칼라강판의 제조방법 및 이 방법으로 제조된 칼라강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자력에 따라 패턴을 나타내는 상도 도료를 코팅한 후 자력을 가하여 다양한 패턴의 무늬를 형성시키는 칼라강판의 제조방법 및 이 방법으로 제조된 칼라강판에 관한 것이다.

일반적으로 잉크를 이용하여 인쇄하는 프린트 강판의 경우, 도1에 도시한 바와 같이 소지판(1) 위에 크롬 도장층(2), 하도 도장층(3) 및 베이스 도장층(4)을 순차적으로 형성한 후, 자연건조 타입의 인쇄잉크를 이용하여 잉크1도 인쇄층(5), 잉크2도 인쇄층(6) 및 잉크3도 인쇄층(7)을 순차적으로 형성한 다음, 상기 인쇄층을 보호하는 클리어층(8)을 형성하는 방법으로 제조된다.

이와 같이 잉크를 이용하여 인쇄하는 제조방법은 인쇄기라는 별도의 인쇄설비을 이용하여야 하며, 도장횟수가 많고 잉크와 베이스 도장층(4)과의 부착성이 좋지 않아 내후성 등이 떨어지는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 잉크가 아닌 도료를 사용하므로써, 잉크를 사용하는 인쇄강판에 비해 내식성과 내구성을 일층 향상시키고 공정을 줄이며 인쇄강판에서 느낄 수 없는 다양한 무늬를 갖는 표면성과 질감을 나타낼 수 있도록 전사로울을 사용하여 무늬를 전사 피복하는 칼라강판의 제조방법이 등록특허 제10-0535910호로 개시되어 있다.

본 발명은 등록특허 제10-0535910호로 개시된 바와 같은 종래 칼라강판의 제조방법을 더욱 개선한 것으로서, 본 발명의 목적은 입체감이 살아 있는 다양한 패턴의 무늬를 간단히 형성할 수 있는 자력을 이용한 칼라강판의 제조방법 및 이 방법으로 제조된 칼라강판을 제공하는데 있다.

본 발명에 의한 자력을 이용한 칼라강판의 제조방법은, 통상의 연속도장공정에 사용되는 기본판(10) 위에 부착된 이물질 제거를 위한 알카리 탈지후에 크로메이트 피막처리 공정을 거쳐 크롬 도장층(20)을 형성한 후; 상기 크롬 도장층(20) 상에 하도 도료를 도장하여 하도 도장층(30)을 형성한 다음; 상기 하도 도장층(30) 상에 자력에 의한 편향성을 나타내는 철분이 포함된 상도 도료를 도장한 다음, 자력을 가하여 상기 상도 도료에 무늬 패턴을 형성한 후, 210 ~ 250℃로 가열 건조하여 상도 피막층(40)을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 상도 도료에 자력을 가할 때에는, 비자성체로 이루어진 롤에 자석으로 다양한 무늬가 형성된 자석롤을 사용한다.

상기 상도 도료는 선형 폴리에스터 수지 30~35 중량%, 멜라민 수지 7~10 중량%, 카르보닐 철(carbonyl iron)계 안료 5~7 중량%, 실리카계 안료 2~3 중량%, 첨가제 3~5 중량%, 방향족 탄화수소계 용제 25 ~30 중량%, 에스테르계 용제 10 ~ 15 중량%로 구성되는 도료를 사용한다.

상기 상도 피막층(40) 상에는 광택을 주고 피막층을 보호하도록 클리어 도료 를 도장하여 클리어층(50)을 형성할 수도 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.

도1은 본 발명에 의해 제조된 칼라강판의 일예를 나타내는 구성도이다. 도시한 바와 같이, 통상의 연속도장공정에 사용되는 용융아연도금강판, 아연-55% 알루미늄도금강판(수퍼갈륨강판), 전기아연도금강판, 스테인레스강판 등의 기본판(10)을 사용하여, 상기 기본판(10)의 표면에 부착된 이물질을 제거하기 위해 알카리 탈지제로 세정하고 그 위에 크로메이트 피막처리를 하여 크롬 도장층(20)을 형성한다. 상기 크로메이트 피막처리에 의한 크롬 도장층(20)의 형성은 공지의 방법에 의한다.

다음에, 상기 크롬 도장층(20) 상에 하도 도료를 도장하여 3~7㎛ 두께의 하도 도장층(30)을 형성한다. 상기 하도 도료는 강판과의 밀착성 및 내식성이 우수하며 후술하는 상도 도료와의 밀착성이 우수한 도료를 사용해야 하는데, 선형 폴리에스터 수지 20~30 중량%, 멜라민 수지 3~5 중량%, 에폭시 수지 3~5 중량%, 공지의 안료 15~20 중량%, 분산제와 계면활성제 등의 첨가제 2~4 중량%, 방향족 탄화수소계 용제 35 ~40 중량%, 에스테르계 용제 8 ~ 10 중량%로 구성되는 도료를 사용한다.

다음에, 상기 하도 도장층(30)을 폴리에스터 수지의 통상 건조 온도범위보다 10~20℃ 높은 온도범위인 200 ~ 220℃ 에서 가열 건조하여 피복한 후, 자력에 의해 편향성을 나타내는 카르보닐 철계 안료가 포함된 상도 도료를 도장한 다음, 자력을 가하여 상기 상도 도료에 무늬 패턴을 형성한 후, 210 ~ 250℃로 가열 건조하여 10~20㎛ 두께의 상도 피막층(40)을 형성하여 도2에 도시한 바와 같은 칼라강판을 제조한다.

상기 상도 도료는 가공성 및 선영성이 우수한 도료를 사용해야 하는데, 선형 폴리에스터 수지 30~35 중량%, 멜라민 수지 7~10 중량%, 카르보닐 철(carbonyl iron)계 안료 5~7 중량%, 실리카계 안료 2~3 중량%, 분산제와 계면활성제 등의 첨가제 3~5 중량%, 방향족 탄화수소계 용제 25 ~30 중량%, 에스테르계 용제 10 ~ 15 중량%로 구성되는 도료를 사용한다. 상기 카르보닐 철계 중의 철분 함량은 카르보닐 철계 중량의 3 ~ 50%인 것이 바람직한데, 무늬의 형태 및 도장두께 등에 따라 조정된다.

상기 210 ~ 250℃의 온도범위는 상기 상도 도료의 수지 또는 무늬를 나타내기 위한 수지의 건조조건 온도범위인데, 이 온도범위의 하한치(210℃)는 건조효율의 하한치이고, 그 상한치(250℃)를 초과하면 상도 도료의 과도한 건조로 인해 도막층에 균열이 발생하고 밀착성이 저하하는 결함이 생기기 쉽다.

상기 상도 피막층(40)의 두께가 20㎛ 이상이 되면. 무늬형성이 불균일하고 밀착성이 저하하며 부풀음 현상 등이 발생한다는 문제점이 있다.

도4는 상기 상도 피막층을 형성하는 3 롤 코터(3 roll coater) 및 자석롤을 나타낸다. 3 롤 코터는 도시한 바와 같이 도료 공급용기인 도장팬(L)에서 상도 도료를 픽업하는 픽업 롤(P)과, 코일 스트립(S)을 이송시키는 백업 롤(B)과, 상기 픽업 롤(P)과 백업 롤(B)사이에 개재되는 어플리케이션 롤(A)로 이루어진다. 롤 코터는 상기 어플리케이션 롤(A)이 제거된 2 롤 코터(2 roll coater) 또는 커튼 플로우 롤(curtain flow coater) 등을 사용할 수도 있다.

상기 상도 도료가 도장된 후에는 마르지 않은 상태(Wet 상태)로 자석 롤(M)을 통과하면서 무늬 패턴을 형성한 후, 210 ~ 250℃ (바람직하게는 220 ~ 232 ℃)로 30~ 60초간 가열 건조하면 입체감이 있는 살아 있는 무늬패턴이 형성된다.

상기 자석 롤(M)은 비자성체(테프론 등)로 이루어진 롤에 자석으로 다양한 무늬가 형성된 구조이며, 상기 자석 롤(M)에 형성된 무늬에 따라 상기 상도 도료에 포함된 철분에 자력이 가해져 철의 편향성에 의해 무늬패턴을 나타내게 된다.

한편, 도3에 도시한 바와 같이, 상기 상도 피막층(40) 상에는 광택을 주고 피막층을 보호하도록 5~15㎛ 두께로 클리어 도료를 도장하여 가열 건조하여 클리어층(50)을 형성할 수도 있다. 상기 클리어 도료는 선형 폴리에스터 수지 40~45 중량%, 멜라민 수지 7~8 중량%, 분산제와 계면활성제 등의 첨가제 1~2 중량%, 방향족 탄화수소계 용제 40 ~45 중량%, 에스테르계 용제 6 ~ 10 중량%, 에테르계 용제 5 ~10 중량%로 구성되는 도료를 사용하는데, 더욱 광택을 내는 등 필요에 따라 실리카계 안료 2~3 중량% 또는 아크릴 안료 1~2 중량%를 첨가할 수도 있다. 이와 같이 클리어층(50)이 형성된 칼라강판은 내후성, 내식성, 내약품성 등의 물성이 한층 업그레이드된다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따라 제조된 칼라강판의 특성시험결과를 설명한다.

[실시예 1]

통상의 용융도금방법으로 제조된 용융아연도금강판을 사용하여 표면에 부착 된 이물질 제거를 위한 알카리 탈지 후에 크로메이트 피막처리공정을 거치고, 하도 도료를 5㎛ 두께로 도장한 후, 210℃에서 가열건조하여 하도 도장층을 피복한 다음 카르보닐 철계 안료가 포함된 상도 도료를 도포한 후 마르지 않은 상태로 자석롤(5mm 두께의 영구자석)을 통과시켜 자기장(자력)에 따른 무늬를 형성한 후 230℃로 가열건조하여 18㎛로 상도 피막층을 형성하여 도2에 도시한 적층구조의 칼라강판을 제조하였다. 상기 하도 도료와 상도 도료는 상기 조성범위의 중간치로 된 도료를 사용하였다. 도5의 (a)는 상도 도료를 도포한 후 자석롤을 통과하기 전의 상태를 나타낸 그림이며, 도5의 (b)는 자석롤을 통과한 후에 무늬가 형성된 상태를 나타낸 그림이다.

[실시예 2]

통상의 용융도금방법으로 제조된 용융아연도금강판을 사용하여 표면에 부착된 이물질 제거를 위한 알카리 탈지 후에 크로메이트 피막처리공정을 거치고, 하도 도료를 5㎛ 두께로 도장한 후, 카르보닐 철계 안료가 포함된 상도 도료를 도포한 후 마르지 않은 상태로 자석롤(10mm 두께의 영구자석)을 통과시켜 자기장(자력)에 따른 무늬를 형성한 후 230℃로 가열건조하여 18㎛로 상도 피막층을 형성하여 도2에 도시한 적층구조의 칼라강판을 제조하였다. 상기 하도 도료와 상도 도료는 상기 조성범위의 중간치로 된 도료를 사용하였다. 도6의 (a)는 상도 도료를 도포한 후 자석롤을 통과하기 전의 상태를 나타낸 그림이며, 도6의 (b)는 자석롤을 통과한 후에 무늬가 형성된 상태를 나타낸 그림이다.

[실시예 3]

통상의 용융도금방법으로 제조된 용융아연도금강판을 사용하여 표면에 부착된 이물질 제거를 위한 알카리 탈지 후에 크로메이트 피막처리공정을 거치고, 하도 도료를 5㎛ 두께로 도장한 후, 카르보닐 철계 안료가 포함된 상도 도료를 도포한 후 마르지 않은 상태로 자석롤(롤의 폭방향으로 무늬가 형성된 10mm 두께의 영구자석)을 통과시켜 자기장(자력)에 따른 무늬를 형성한 후 230℃로 가열건조하여 18㎛로 상도 피막층을 형성하여 도2에 도시한 적층구조의 칼라강판을 제조하였다. 상기 하도 도료와 상도 도료는 상기 조성범위의 중간치로 된 도료를 사용하였다. 도7의 (a)는 상도 도료를 도포한 후 자석롤을 통과하기 전의 상태를 나타낸 그림이며, 도7의 (b)는 자석롤을 통과한 후에 무늬가 형성된 상태를 나타낸 그림이다.

[실시예 4]

통상의 용융도금방법으로 제조된 용융아연도금강판을 사용하여 표면에 부착된 이물질 제거를 위한 알카리 탈지 후에 크로메이트 피막처리공정을 거치고, 하도 도료를 5㎛ 두께로 도장한 후, 카르보닐 철계 안료가 포함된 상도 도료를 도포한 후 마르지 않은 상태로 자석롤(10mm 두께의 영구자석)을 통과시켜 자기장(자력)에 따른 무늬를 형성한 후 230℃로 가열건조하여 18㎛로 상도 피막층을 형성한 다음, 클리어 도료를 5㎛ 두께로 도장한 후 가열 경화시켜 도3에 도시한 적층구조의 칼라강판을 제조하였다. 상기 하도 도료와 상도 도료 및 클리어 도료는 상기 조성범위의 중간치로 된 도료를 사용하였다.

[실시예 5]

통상의 용융도금방법으로 제조된 용융아연도금강판을 사용하여 표면에 부착 된 이물질 제거를 위한 알카리 탈지 후에 크로메이트 피막처리공정을 거치고, 하도 도료를 5㎛ 두께로 도장한 후, 카르보닐 철계 안료가 포함된 하이폴리머 폴리에스터 수지로 제조된 상도 도료를 도포한 후 마르지 않은 상태로 자석롤(10mm 두께의 영구자석)을 통과시켜 자기장(자력)에 따른 무늬를 형성한 후 230℃로 가열건조하여 15㎛로 상도 피막층을 형성한 다음, 클리어 도료를 5㎛ 두께로 도장한 후 가열 경화시켜 도3에 도시한 적층구조의 칼라강판을 제조하였다. 상기 하도 도료와 상도 도료 및 클리어 도료는 상기 조성범위의 중간치로 된 도료를 사용하였다.

이와 같은 실시예 1 내지 실시예 5로 제조된 칼라강판을 사용하여, 연필경도, 밀착성 및 가공성, 내식성, 내후성, 내약품성을 평가한 결과를 [표 1]에 나타내었다. 평가에 사용된 대표적인 수지는 선형성 고내후성 폴리에스터 수지(실시예 1~4)와 고가공성 하이폴리머 폴리에스터 수지(실시예 5)를 채택하였다.

상기 연필경도는 Mitsubishi Uni Pencil 2kg 으로 수동 테스트(Test)한 결과이다.

상기 밀착성 및 가공성은 25℃에서 T-Bending 절곡시험후 크랙(crack) 발생 여부를 측정한 것이며, 가공후 비등수와 비등수후 가공을 100℃에서 1시간 실시하여 박리여부를 확인한 것이다.

상기 내식성은 5% NaCl로 5시간 방치 시험후 평면 NO Blister 등의 도막 이상 여부를 확인한 것이다.

상기 내후성은 촉진내후성시험기(WOM)를 사용하여 1500시간 시험후 광택 및 색차를 확인한 것이다.

상기 내약품성은 5% HCl과 5% NaOH에 24시간 방치후 도막이상 여부를 확인한 것이다.

[표 1]

		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5
경도	연필경도	2H	2H	3H	H	H
밀착성	가공후 비등수	박리	박리	박리	박리	박리없음
	비등수후 가공	박리	박리	박리	박리	박리없음
가공성	25도 0T	박리없음	박리없음	미세박리	박리없음	No Crack
	90도 1T 15min	No Crack	No Crack	No Crack	No Crack	No Crack
내식성	평면	양호	양호	양호	양호	양호
	단면	양호	양호	양호	양호	양호
내후성	색차(CR300)	ΔE 0.4	ΔE 0.4	ΔE 0.4	ΔE 0.2	ΔE 1.2
내약품성	내산성	6시간후 박리	6시간후 박리	6시간후 박리	양호	양호
	내알카리성	양호	양호	양호	양호	양호

본 발명에 의한 자력을 이용한 칼라강판의 제조방법 및 이 방법으로 제조된 칼라강판에 의하면, 종래 칼라강판의 제조방법에 비해 입체감이 살아 있고 화려한 다양한 패턴의 무늬를 간단히 형성할 수 있으므로, 다양한 무늬 패턴을 손쉽게 바꾸며 다양한 곳, 즉 건축용 내, 외장재, 방화문용 등의 칼라강판에 포괄적으로 적용할 수 있다.

Claims (5)

1. 통상의 연속도장공정에 사용되는 기본판(10) 위에 부착된 이물질 제거를 위한 알카리 탈지후에 크로메이트 피막처리 공정을 거쳐 크롬 도장층(20)을 형성한 후,

   상기 크롬 도장층(20) 상에 하도 도료를 도장하여 하도 도장층(30)을 형성한 다음,

   상기 하도 도장층(30) 상에 자력에 의한 편향성을 나타내는 카르보닐 철이 포함된 상도 도료를 도장한 다음, 자력을 가하여 상기 상도 도료에 무늬 패턴을 형성한 후, 210 ~ 250℃로 가열 건조하여 상도 피막층(40)을 형성하는 것으로,

   상기 상도 도료에 자력을 가할 때에는 비자성체로 이루어진 롤에 자석으로 다양한 무늬가 형성된 자석롤(M)을 사용하고,

   상기 상도 도료는 선형 폴리에스터 수지 30~35 중량%, 멜라민 수지 7~10 중량%, 카르보닐 철(carbonyl iron)계 안료 5~7 중량%, 실리카계 안료 2~3 중량%, 첨가제 3~5 중량%, 방향족 탄화수소계 용제 25 ~30 중량%, 에스테르계 용제 10 ~ 15 중량%로 구성되는 도료를 사용하는 것을 특징으로 하는 자력을 이용한 칼라강판의 제조방법.
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4. 청구항 1에 있어서,

   상기 상도 피막층(40) 상에는 광택을 주고 피막층을 보호하도록 클리어 도료를 도장하여 클리어층(50)을 형성하는 것을 특징으로 하는 자력을 이용한 칼라강판의 제조방법.
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