KR101085551B1 - 자외선 미러 코팅 공정 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자외선 경화형 도료를 이용하여 물품의 표면에 미러감(mirror 感)의 고휘도 금속성 광택을 부여하게 되는 자외선 미러 코팅 공정에 관한 것이다.

본 발명은, 제전 및 제진된 소재의 표면에 하도 도료를 스프레이하고 건조시켜 하도 도막을 형성하는 제1공정과, 상기 제1공정과 동일한 공정 라인에서 상기 하도 도막 상에 자외선 경화형 미러 도료를 도포하고 경화시켜 자외선 미러 도막을 형성하는 제2공정과, 상기 제2공정과 동일한 공정 라인에서 상기 자외선 미러 도막 상에 중도 도료를 스프레이하고 건조시켜 중도 도막을 형성하는 제3공정과, 상기 제3공정과 동일한 공정 라인에서 상기 중도 도막 상에 자외선 경화형 도료를 스프레이하고 경화시켜 상도 도막을 형성하는 제4공정을 포함하여 이루어진 자외선 미러 코팅 공정을 제공한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 동일한 UV 라인 상에서 모든 공정을 완료할 수 있게 됨으로써, 공정의 수행이 쉽고 원활하게 이루어지게 되고, 제품의 제조 단가를 절감할 수 있게 되며, 우수한 품질의 제품을 생산할 수 있게 되는 효과가 있다.

고휘도, 자외선, 코팅, 미러, 알루미늄 페이스트

Description

자외선 미러 코팅 공정{Process for ultraviolet mirror coating}

본 발명은 도료의 코팅 공정에 관한 것으로서, 특히 자외선 경화형 도료를 이용하여 물품의 표면에 미러감(mirror 感)의 고휘도 금속성 광택을 부여하게 되는 자외선 미러 코팅 공정에 관한 것이다.

휴대폰의 외관을 형성하는 케이스의 예에서도 알 수 있듯이 각종 물품의 표면에는 물품의 외관미와 내오염성 및 내스크래치성을 향상시켜 해당 물품의 소비를 촉진하는 성과를 얻기 위해 도장 처리를 하는 경우가 많다. 특히, 요즘에는 플라스틱 소재의 물품 표면에 금속성의 광택을 부여함으로써 고급스러움 느낌을 주는 메탈릭 도료를 사용하기도 한다.

또, 최근에는 자외선(Ultraviolet : UV) 경화형 도료를 이용함과 아울러 주석이나 알루미늄과 같은 금속 소재를 증착시킴으로써 고휘도의 금속성 광택을 부여하는 자외선 코팅 및 진공 증착 기술이 휴대폰과 화장품 용기 등에 두루 적용되고 있다.

예를 들어, 제품 소재의 표면에 고휘도의 펄(pearl) 효과를 구현하기 위한 비전도 주석 증착 공정의 경우, 첨부도면 도 1에 도시된 것처럼, 솔벤트로 제품 소재의 표면에 부착된 이물질과 유분을 세척한 다음, UV 라인에서 소재의 표면에 하도(primer) 도료로서 자외선 경화형 도료를 스프레이 방식으로 코팅하고 건조시킨 다음, 진공 증착기에서 주석을 가열 및 증발시켜 그 증기로써 하도 위에 증착막을 형성하고, 다시 UV 라인에서 펄 효과를 내는 중도 도료와 UV 도료인 상도 도료의 순으로 스프레이 작업하여 제품을 완성하고 있다. 도 2는 이와 같은 공정에 의해 제품 소재의 표면에 형성된 도막의 구조를 보여주고 있는데, 하도와 금속 증착막 및 중도, 상도의 순으로 도막이 형성된 것을 알 수 있다. 그런데, 위와 같은 종래의 증착 공정은 제품을 UV 라인으로부터 증착기로 이동시키고 다시 UV 라인으로 이동시키는 데에 따르는 불편함과 제품 불량 발생(불량률 40% 이상)의 문제가 있고, 제조 단가가 비쌀 뿐만 아니라, 최종 제품의 사용시 증착막이 쉽게 박리되는 문제가 있다.

따라서, 위와 같이 소재의 표면에 금속 증착막을 형성하는 공정을 이용하지 않고 상기와 같은 문제점들을 개선함과 아울러 기술 경쟁력과 제품 경쟁력을 확보할 수 있게 되는 새로운 도료 코팅 공정이 요구되고 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위해 개발된 것으로서, 그 목적은, 종래의 금속 증착막 형성 공정을 대신하여 물품 소재의 표면에 미러감(mirror 感)의 고휘도 금속성 광택을 부여할 수 있는 자외선 미러 코팅 공정을 제공하는 데에 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제전 및 제진된 소재의 표면에 하도 도료를 스프레이하고 건조시켜 하도 도막을 형성하는 제1공정과, 상기 제1공정과 동일한 공정 라인에서 상기 하도 도막 상에 자외선 경화형 미러 도료를 도포하고 경화시켜 자외선 미러 도막을 형성하는 제2공정과, 상기 제2공정과 동일한 공정 라인에서 상기 자외선 미러 도막 상에 중도 도료를 스프레이하고 건조시켜 중도 도막을 형성하는 제3공정과, 상기 제3공정과 동일한 공정 라인에서 상기 중도 도막 상에 자외선 경화형 도료를 스프레이하고 경화시켜 상도 도막을 형성하는 제4공정을 포함하여 이루어진 자외선 미러 코팅 공정을 제공한다.

특히, 상기 제2공정의 자외선 경화형 미러 도료는, 평균 입경 4∼30㎛인 알루미늄 분말을 자외선 경화형 수지와 혼합하여 형성한 알루미늄 페이스트 4∼14중량%와, 다관능 모노머 5∼15중량%와, 우레탄 아크릴레이트 올리고머 5∼25중량%와, 광개시제 1∼5중량%와, 케톤계 용제 5∼20중량%와, 탄화수소계 용제 3∼10중량%와, 아세테이트계 용제 10∼30중량%, 및 광휘도 개선제를 포함한 첨가제 1∼8중량%를 포함하여 이루어진 도료 조성물이 사용될 수 있다.

또, 상기 제1공정과 제3공정에서의 도료 건조는 적외선 건조방법이 이용될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 종래의 증착막 형성 과정을 대신하여 자외선 미러 도막을 형성하는 과정이 수행됨으로써, 소재를 UV 라인으로부터 증착기로 이동시키고 다시 UV 라인으로 이동시킬 필요 없이, UV 라인 상에서 모든 공정을 완료할 수 있게 된다. 따라서 본 발명에 의하면, 공정의 수행이 쉽고 원활하게 이루어지게 되고, 제품의 제조 단가를 절감할 수 있게 되며, 우수한 품질의 제품을 생산할 수 있게 되는 효과가 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 3은 본 발명에 따른 자외선 미러 코팅 공정을 예시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 공정에 따라 제품 소재의 표면에 형성된 도막의 구조를 나타낸 도면이다.

상기 도 3 및 도 4를 전술한 종래 기술에서 설명한 도 1 및 도 2와 비교하여 보면 쉽게 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예는 종래의 증착막 형성 과정을 대신하여 자외선 미러 도막을 형성하는 과정이 수행되는 점에 가장 중요한 특징이 있으며, 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 휴대폰의 외관을 형성하는 케이스와 같은 제품의 소재를 대상으로 본 발명의 공정을 수행하기 위해, 상기 소재의 표면에 묻어 있는 먼지와 이물질을 제거하는 제진 작업과 아울러 소재 표면에서 정전기가 유발되지 않도록 제전 작업을 행한다.

이후, 본 발명의 제1공정에서는, UV 라인 즉, 자외선 공정실(UV booth)에서 소재의 표면에 하도 도료를 스프레이로 도포하고, 적외선 건조 구간으로 통과시키면서 적외선 건조를 실시하여 도료가 순간적으로 건조가 되도록 함으로써 하도(primer) 도막을 형성한다.

제2공정에서는, 상기 자외선 공정실 내에서, 위와 같이 형성된 하도 도막 상에 자외선(UV) 경화형 미러 도료를 도포하고, 도포된 도료에 자외선 램프를 이용하여 자외선을 조사하여 경화시킴으로써, 자외선 미러 도막을 형성한다. 본 실시예에서 상기 자외선 경화형 미러 도료로는, 알루미늄 분말을 자외선 경화형 수지와 혼합한 알루미늄 페이스트(aluminium paste), 다관능 모노머(multi-functional monomer), 우레탄 아크릴레이트 올리고머(Urethane Acrylate Oligomer), 광개시제(photoinitiator), 케톤(Ketone)계 용제, 탄화수소계 용제, 아세테이트(Acetate)계 용제, 그리고 광휘도 개선제를 비롯한 기타 첨가제를 구성 요소로 포함하는 도료 조성물이 사용된다. 이러한 도료 조성물에서는, 자외선 경화형 수지가 광개시제에 의해 중합반응이 개시됨에 따라 활성 래디컬이 모노머 및 올리고머와 반응하고 성장하면서 경화되는 과정에서 광휘도 개선제와 우레탄 아크릴레이트 올리고머 및 아세테이트계 용제가 알루미늄 분말 입자를 감싸게 되어 미러감의 고휘도 금속성 광택을 부여하게 된다.

상기 도료 조성물 총합 100중량%에 대한 구체적인 성분과 조성 및 조성범위의 한정 이유 등은 다음과 같다.

먼저, 상기 알루미늄 페이스트는, 평균 입경이 4∼30㎛인 알루미늄 분말을 자외선 경화형 수지에 혼합하여 형성한 것으로서, 본 발명의 도료 조성물 총합 100중량% 중에 4∼14중량%가 함유된다. 상기 알루미늄 분말은 입경이 4㎛보다 작거나 30㎛보다 클 경우에는 미러감의 금속성 광택을 발현할 수 없게 된다. 또, 알루미늄 페이스트의 함량이 4중량% 미만일 경우에는 상기 광휘도 개선제와 우레탄 아크릴레이트 올리고머 및 아세테이트계 용제에 의한 은폐력이 저하되고, 14중량%를 초과할 경우에는 광휘도가 현저히 떨어진다.

상기 다관능 모노머는 예를 들어 하이드록시 에틸 아크릴레이트(Hydroxy ethyl acrylate :HEA), 하이드록시 에틸 메틸 아크릴레이트(Hydroxy ethyl methacrylate :HEMA), 하이드록시 프로필 아크릴레이트(Hydroxy propyl acrylate :HPA), 트리메틸 올프로판 트리아크릴레이트(Trimethylolpropane ariacrylate : TMPTA) 등으로서, 함량 범위는 5∼15중량%이며, 5중량% 미만일 경우 도막의 강도가 약해지고, 15중량%를 초과할 경우 도막에 균열이 발생할 수 있게 된다.

상기 우레탄 아크릴레이트 올리고머는 알리파틱 우레탄 아크릴레이트(Aliphatic urethane acrylate)를 예로 들 수 있는데, 함량 범위가 5∼25중량%로서, 5중량% 미만일 경우에는 반응성이 느려지며, 25중량%를 초과할 경우에는 도료의 건조가 느려지고 평활성에 나쁜 영향을 미치게 된다.

상기 광개시제는 상기 다관능 모노머와 우레탄 아크릴레이트 올리고머의 반응을 촉진시키는데, 아세토 페논(Aceto phenon)계 등이 적용된다. 광개시제의 함량 범위는 1∼5중량%로서, 1중량% 미만일 경우에는 도료의 건조가 느려지고, 5중량%를 초과할 경우에는 도장면이 부식된 느낌을 주게 되므로, 1∼5중량% 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 케톤계 용제는 예컨대 메틸 에틸 케톤(Methyl Ethyl Ketone)으로서, 접착력을 향상시키는 데에 필요한 유기용제인데, 증발속도가 빠르기 때문에 증발하면서 도막에 미러감 효과를 증가시키게 된다. 케톤계 용제의 함량은 5∼20중량%로서, 5중량% 미만일 경우에는 도료의 접착력이 나빠지고, 20중량%를 초과할 경우에는 도막의 표면이 거칠어지게 된다.

상기 탄화수소계 용제는 톨루엔(Toluene)이 대표적인데, 증발속도가 느리기 때문에 도료의 접착력을 향상시키게 되고, 도료의 퍼짐성을 좋게 하는 유기 용제이다. 탄화수소계 용제의 함량은 3∼10중량%로서, 3중량% 미만일 경우에는 도료의 접착력이 나빠지고, 10중량%를 초과할 경우에는 소지 침식이 일어날 수 있다.

상기 아세테이트계 용제는 에틸 아세트로서 증발하면서 도막에 미러감 효과를 증가시키는 역할을 하며, 도료의 용해력을 높여준다. 그 함량은 10∼30중량%로서, 10중량% 미만일 경우와 30중량%를 초과할 경우에는 모두 광휘도가 나빠지는 문제가 생기므로, 10∼30중량%를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 첨가제로는 광휘도 개선제뿐만 아니라 퍼짐성 개선제와 슬립 에이전트(Slip Agent)를 포함한다. 광휘도 개선제는 도막에 줄무늬 현상이 발생하는 것을 방지하면서 고휘도를 개선하게 되는데, 상표명 'Lactimon' 제품이 사용될 수 있다. 그리고, 퍼짐성 개선제는 열안정성과 재도장성을 향상시키는 첨가제로서 폴리아크릴레이트 용액이 사용될 수 있다. 또, 슬립 에이전트는 도장 소재의 수윤성을 향상시키고 도료의 슬립성을 극대화시키는 첨가제로서, 실리콘계의 슬립 에이전트가 적용될 수 있다. 이들 첨가제는 1∼8중량% 범위 내에서 소량으로 첨가되는 것이 바람직하다.

다음으로, 제3공정 역시 상기 자외선 공정실 내에서 진행되는데, 상기와 같이 제2공정에서 형성된 자외선 미러 도막 상에 중도 도료를 스프레이하고 건조시켜 중도 도막을 형성한다.

또, 제4공정도 상기 자외선 공정실 내에서 수행되는데, 상기 제3공정에서 형성된 중도 도막 상에 자외선 경화형 도료를 스프레이한 다음, 자외선을 조사하여 경화시킴으로써, 상도 도막을 형성한다.

상기 제1공정에서 하도 도막의 건조와 상기 제3공정에서 중도 도료의 건조는, 자외선 공정실 내에서 적외선 건조 구간으로 소재를 통과시킴으로써 도료 에 적외선이 조사되도록 하는 적외선 건조 방법이 이용된다. 즉, 도료에 적외선을 조사하면 광중합 반응에 의해 순간적으로 도막이 건조되므로, 도막의 신속한 건조에 유리하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자외선 미러 코팅 공정에서는, 종래의 증착막 형성 과정을 대신하여 자외선 미러 도막을 형성하는 과정이 수행된다. 이에 따라, 종래의 공정에서는 소재를 UV 라인으로부터 증착기로 이동시키고 다시 UV 라인으로 이동시키야 하지만, 본 발명의 공정에서는 UV 라인 상에서 모든 작업이 이루어지게 된다.

따라서 본 발명에 의하면, 소재의 이동에 따른 작업 수행의 불편함과 제품 불량 발생의 문제가 해소되고, 제조 단가가 절감되며, 최종 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

도 1은 제품 소재의 표면에 고휘도의 펄 효과를 구현하기 위한 종래의 비전도 주석 증착 공정을 예시한 도면이다.

도 2는 도 1의 공정에 따라 제품 소재의 표면에 형성된 도막의 구조를 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 자외선 미러 코팅 공정을 예시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 공정에 따라 제품 소재의 표면에 형성된 도막의 구조를 나타낸 도면이다.

Claims (3)

1. 제전 및 제진된 소재의 표면에 하도 도료를 스프레이하고 건조시켜 하도 도막을 형성하는 제1공정;

   평균 입경 4∼30㎛인 알루미늄 분말을 자외선 경화형 수지와 혼합하여 형성한 알루미늄 페이스트 4∼14중량%와, 다관능 모노머 5∼15중량%와, 우레탄 아크릴레이트 올리고머 5∼25중량%와, 광개시제 1∼5중량%와, 케톤계 용제 5∼20중량%와, 탄화수소계 용제 3∼10중량%와, 아세테이트계 용제 10∼30중량%, 및 광휘도 개선제를 포함한 첨가제 1∼8중량%를 포함하여 이루어진 자외선 경화형 미러 도료를 상기 제1공정과 동일한 공정 라인에서 상기 하도 도막 상에 도포하고 경화시켜 자외선 미러 도막을 형성하는 제2공정;

   상기 제2공정과 동일한 공정 라인에서 상기 자외선 미러 도막 상에 중도 도료를 스프레이하고 건조시켜 중도 도막을 형성하는 제3공정;

   상기 제3공정과 동일한 공정 라인에서 상기 중도 도막 상에 자외선 경화형 도료를 스프레이하고 경화시켜 상도 도막을 형성하는 제4공정을 포함하여 이루어진 자외선 미러 코팅 공정.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 제1공정과 제3공정에서의 도료 건조는 적외선 건조 방법이 이용되는 것을 특징으로 하는 자외선 미러 코팅 공정.

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