KR101370202B1 - 자외선 경화를 통한 필름 라미네이트 강판 제조 방법 및 이를 이용하여 표면처리된 강판 - Google Patents

자외선 경화를 통한 필름 라미네이트 강판 제조 방법 및 이를 이용하여 표면처리된 강판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강판과, 상기 강판 위에 순차 형성된 자외선 경화층 및 광투과성 필름층을 포함하는 표면처리 강판 및 그 표면처리 방법에 관한 것으로, 표면처리에 소요되는 시간을 절감할 수 있으며, 강판 표면의 미려함, 광택성, 경도 및 내약품성 등의 물성을 향상시킬 수 있다.

Description

자외선 경화를 통한 필름 라미네이트 강판 제조 방법 및 이를 이용하여 표면처리된 강판{MANUFACTURING METHOD FOR FILM LAMINATING STEEL PLATE USING UV CURING AND SURFACE TREATED STEEL PLATE USING THE SAME}
본 발명은 자외선 경화를 이용하여 필름 라미네이트 강판을 제조하는 방법 및 필름 라미네이트 표면처리된 강판에 관한 것이다.
강판의 일면 또는 양면에 필름을 라미네이트하는 경우에는 통상적으로 일정온도로 가열된 강판을 필름과 접착시키는 방식을 사용하였다. 이러한 열경화 접착방식은 주로 열경화성 수지에 여러 가지 첨가제를 첨가하고, 이를 금속 표면에 도포한 후 열경화를 거쳐 코팅 도막을 얻는 방법이다.
그러나, 이러한 열에 의한 접착방식은 필름이 열에 취약하기 때문에 완전한 경화가 어렵고, 이로 인해 필름의 접착력이 취약하다는 문제가 발생될 수 있다. 또한, 강판과의 접착에 사용되는 원료 물질 속에 신나 내지 알코올 등의 용제가 사용되며, 용제의 불완전 휘발로 인해서 생산된 제품이 일정 시간이 지난 후에 표면에 합지된 필름이 부푸는 현상이 발생되기도 한다.
본 발명은 자외선 경화 코팅을 이용하여 수지필름을 접착시키는 강판의 표면처리 방법 및 상기 방법으로 표면처리된 강판을 제공하고자 한다.
본 발명은, 하나의 실시예에서, 강판과, 상기 강판 위에 순차 형성된 자외선 경화층 및 광투과성 필름층을 포함하는 표면처리 강판을 제공한다.
또 다른 하나의 실시예에서, 강판 표면에 자외선 경화 용액을 코팅하는 공정; 자외선 경화 용액이 코팅된 면에 광투과성 필름을 합지하는 공정; 및 자외선을 조사하는 공정을 포함하는 강판의 표면처리 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 표면처리 강판 및 그 방법은, 표면처리에 소요되는 시간을 절감할 수 있으며, 강판 표면의 미려함, 광택성, 경도 및 내약품성 등의 물성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 표면처리된 강판의 모식도이다;
도 2 내지 4는 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 광투과성 필름층의 구조를 나타낸 모식도들이다.
본 발명은 자외선 경화 코팅을 표면처리 강판 및 그 표면처리 방법을 제공한다.
기존에는 강판의 표면처리를 위해서 강판에 열경화성 필름을 합지하고 열처리를 하는 방식이 사용되었다. 그러나, 열경화성 접착방식은 경화에 많은 시간이 소요되기 때문에 제품 생산성이 저하된다. 또한, 용제 휘발에 따른 표면 결함이 발생하고, 고온의 경화 과정을 거치야 하기 때문에 적용 가능한 소재의 범위가 제한되는 문제가 있다.
이러한 문제점들을 보완하기 위해서, 본 발명에서는 자외선 경화를 통해 강판을 표면처리 하는 방법을 제안한다. 자외선 경화 방식은 반응 속도가 수초에서 수십초 사이로 매우 빠르며, 형성된 코팅 피막의 물성도 매우 우수하다. 또한, 강판과 필름 사이를 접합하기 위한 용제가 요구되지 않기 때문에, 용제의 불완전 휘발로 인한 사후 불량의 우려도 제거하였다.
하나의 실시예에서, 본 발명은 강판과, 상기 강판 위에 순차 형성된 자외선 경화층 및 광투과성 필름층을 포함하는 표면처리 강판을 제공한다.
상기 광투과성 필름층으로 적용 가능한 필름의 종류는, 자외선 투과가 가능한 경우라면 특별히 제한되지 않는다. 하나의 예로서, 상기 광투과성 필름층으로는 자외선 투과율이 50% 이상인 필름이 사용 가능하다. 구체적으로는, 광투과성 필름층의 자외선 투과율은 50% 이상, 또는 60% 이상일 수 있으며, 경우에 따라서는 50 내지 99.9% 또는 60 내지 95%일 수 있다.
예를 들어, 상기 광투과성 필름층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리염화비닐(PVC), 폴리프로필렌(PP), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 및 폴리스티렌(PS) 중 1 종 이상이 사용될 수 있다.
상기 광투과성 필름층의 두께는 강판의 물성을 저해하지 않으면서 자외선 투과가 가능한 경우라면 특별히 제한되지 않는다. 하나의 예로서, 상기 광투과성 필름층의 두께는 1 내지 300 ㎛, 5 내지 300 ㎛, 10 내지 250 ㎛, 또는 50 내지 150 ㎛ 범위일 수 있다. 상기 범위의 광투과성 필름층은 필름의 두께가 너무 얇지 않아 소재층의 표면이 전사되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 지나친 원가 상승 및 가공의 취약함을 방지할 수 있다.
예를 들어, 상기 광투과성 필름층은 연신율이 50 내지 500%인 필름이 사용될 수 있다. 또한, 강판의 표면을 보호하기 위해서 일정 강도 이상인 필름이 사용될 수 있으며, 예를 들어 연필경도 2B 이상일 수 있다. 경우에 따라서는 상기 필름은 2축 연신 필름이 사용될 수 있다.
상기 광투과성 필름층 아래에는 자외선 경화층이 형성된다. 상기 자외선 경화층은 자외선 조사에 의해 경화되는 다양한 수지들이 사용될 수 있다. 상기 자외선 경화층의 두께는 0.1 내지 30 ㎛, 0.5 내지 20 ㎛, 또는 1 내지 10 ㎛ 범위일 수 있다. 상기 범위에서, 다층 라미네이트 구조에서 발생될 수 있는 레인보우(Rainbow) 현상을 감소 내지 차단하고, 외력에 의한 크랙(Crack)이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 자외선 경화층의 코팅 방법은 롤 코팅, 스프레이 코팅 또는 커튼 코팅 등이 사용될 수 있으며, 이 외에도 당업계에서 사용되는 다양한 방법이 적용될 수 있다.
또한, 상기 강판과 자외선 경화층 사이에는 유색 코팅층을 포함할 수 있다. 상기 유색 코팅층은 흑색, 백색, 청색 또는 1 종 이상이 혼색된 칼라가 인쇄된 층으로 구현할 수 있다. 경우에 따라서는 상기 유색 코팅층은 이미지 형상이 인쇄된 층이거나, 특정 무늬의 패턴 형상으로 구현될 수 있다.
도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 표면처리 강판의 구조를 도시하였다. 도 1을 참조하면, 모재인 강판(400) 위에 유색 코팅층(300), 자외선 경화층(200) 및 광투과성 필름층(100)이 순차 적층된 구조이다. 본 발명에 따른 표면처리된 강판은 기존의 열처리 접착방식의 문제점인 표면결함을 보완하고, 경화시간을 단축하여 생산 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 강판의 표면처리 방법을 제공한다.
하나의 실시예에서, 상기 강판의 표면처리 방법은, 강판 표면에 자외선 경화 용액을 코팅하는 공정; 자외선 경화 용액이 코팅된 면에 광투과성 필름을 합지하는 공정; 및 자외선을 조사하는 공정을 포함할 수 있다.
예를 들어, 강판 표면에 자외선 경화 용액을 코팅한 후, 표면처리된 투명 필름을 액상의 자외선 코팅 용액 위에 밀착시킨다. 그 후, 자외선을 조사하여 자외선 경화 용액을 경화시켜 표면처리된 강판을 제조할 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 강판은 유색층 코팅층이 형성된 강판일 수 있다.
상기 자외선 경화 용액은 자외선 조사에 의해 경화되는 용액을 의미한다. 예를 들어, 자외선 경화성 수지가 사용될 수 있으며, 아크릴레이트 올리고머 및 반응성 아크릴 모노머 중 1 종 이상을 포함할 수 있다.
아크릴레이트 올리고머는, 예를 들어, 에폭시 아크릴레이트계 올리고머, 폴리에스테르 아크릴레이트계 올리고머, 우레탄 아크릴레이트계 올리고머, 폴리부타디엔 아크릴레이트계 올리고머, 실리콘 아크릴레이트계 올리고머 및 알킬 아크릴레이트계 올리고머 중 1 종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 반응성 아크릴 모노머의 예로는, 이소보닐 아크릴레이트(isobonyl acrylate: IBOA), 이소보닐 메타크릴레이트(isobonyl methacrylate), 테트라히드로퓨릴 아크릴레이트(tetrahydrofuryl acrylate: THFA), 2-페녹시에틸 아크릴레이트(2-phenoxyethyl acrylate), 스테아릴 아크릴레이트(stearyl acrylate), 카프로락톤 아크릴레이트(caprolactone acrylate), 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트(tripropyleneglycol diacrylate: TPGDA), 1,6-헥산디올 디아크릴레이트(1, 6-hexane diol diacrylate: HDDA), 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트(trimethylolpropane triacrylate: TMPTA), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(pentaerythritol triacrylate) 및 에톡시레이티드 트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트(ethoxylated trimethylol propanetriacrylate) 중 1 종 이상일 수 있다.
이 외에도, 상기 자외선 경화 용액은 광개시제, 부착 증진제 및 기타 첨가제들을 포함할 수 있다. 광개시제로는 벤조페논(Benzophenone), 1-하이드록시 사이클로 헥실페닐키톤(1-Hydroxy cyclo hexyl phenyl- 2 -ketone), 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐 프로판-1-케톤(2-Hydroxy-2-methyl-1-phenyl propane-1-ketone), 2-클로로티옥산톤(2-Chlorothioxantone) 및 2-이소프로필티옥산톤(2-Isoprppylthioxantone)계 화합물 중 1 종 이상이 포함될 수 있다. 부착 증진제로는, 인산계 아크릴 화합물 및 분자량 10000 내지 20000의 아크릴 레진 중 1 종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 기타 첨가제로는 소포제 및 레벨링제 등을 포함할 수 있다.
상기 강판 표면에 자외선 경화 용액을 코팅하는 공정 이후에, 자외선 경화 용액이 코팅된 면에 광투과성 필름을 합지하는 공정을 거칠 수 있다.
상기 광투과성 필름은 일면이 표면처리된 필름일 수 있다. 필름의 표면처리된 면이 강판 위에 코팅된 자외선 경화 용액과 접촉하도록 합지할 수 있다. 위의 표면처리된 필름은 일면이 프라이머 처리 또는 코로나 처리를 한 경우이거나, 결정성층의 일면에 비결정성층이 합지된 구조일 수 있다.
프라이머 처리는 필름 표면을 접착에 적합한 표면으로 개질하는 것을 의미한다. 예를 들어, 필름의 일면에 실란 커플링제와 같은 반응성 저분자 화합물의 저점도 용액을 접착용 프라이머로써 피착제 표면에 부착하여 접착력을 향상시킬 수 있다. 프라이머로 사용될 수 있는 수지의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 코로나 처리는 필름에 코로나 방전을 통해 기재 표면을 개질하는 것을 의미한다. 일반적으로 코로나 처리를 거친 필름은 표면의 젖음성이 증가되어 접착강도가 증가된다. 상업적으로 입수 가능한 다양한 방법 내지 장치를 통해 처리 가능하다.
또한, 광투과성 필름은 결정성층과 비결정성층을 포함하는 2 층 구조일 수 있다. 예를 들어, 상기 필름은 결정성 수지와 비결정성 수지가 합지된 구조일 수 있다. 결정성 수지는 일정한 분자 배열을 나타내는 수지를 총칭하며, X선 회절을 통해 결정 구조를 확인할 수 있다. 예를 들어, 결정성 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 및 폴리프로필렌(PP) 중 1 종 이상일 수 있다. 이에 대해, 비결정성 수지는 분자 배열이 일정하지 않은 경우를 의미하며, 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리염화비닐(PVC) 및 폴리스티렌(PS) 중 1 종 이상일 수 있다. 상기 비결정성층은 자외선 처리시 경화되어 접착력을 향상시키는 역할을 할 수 있다.
또한, 자외선을 조사하는 공정을 통해, 자외선 경화 용액이 경화되면서 광투과성 필름층이 강판측에 접착된다. 별도의 광개시제가 첨가될 수 있으며, 자외선을 조사하면 자외선 경화층과 필름층이 견고한 접착층을 형성하게 된다.
도 2 내지 4는 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 광경화성 필름층의 단면 구조를 나타낸 모식도들이다. 구체적으로, 도 2는 광투과성 필름(11)의 하부면에 프라이머(21) 처리된 구조이고, 도 3은 광투과성 필름(12)의 하부면에 코로나(22) 처리된 구조이다. 또한, 도 4는 결정성 수지층(13)의 하부면에 비결정성 수지층(23)이 형성된 구조이다.
이하, 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
유색 코팅층이 형성된 강판 위에 40 내지 60중량%의 아크릴레이트 올리고머, 5 내지 35중량%의 반응성 아크릴 모노머, 3 내지 10 중량%의 광개시제, 1 내지 29 중량%의 부착 증진제 및 0.5 내지 3 중량%의 기타 첨가제를 포함하는 자외선 경화 용액을 제조하여 코팅하였다.
그런 다음, 코로나 처리된 PET 필름을 자외선 경화 용액 위에 밀착시켰다. 자외선을 조사하여 자외선 경화 용액을 경화된 것을 확인하였다. 자외선 경화 용액의 경화 후 두께는 5 ㎛이고, PET 필름의 두게는 150 ㎛이다.
실시예 2
유색 코팅층이 형성된 강판 위에 40 내지 60중량%의 아크릴레이트 올리고머, 5 내지 35중량%의 반응성 아크릴 모노머, 3 내지 10 중량%의 광개시제, 1 내지 29 중량%의 부착 증진제 및 0.5 내지 3 중량%의 기타 첨가제를 포함하는 자외선 경화 용액을 제조하여 코팅하였다.
그런 다음, 프라이머 처리된 PET 필름을 자외선 경화 용액 위에 밀착시켰다. 자외선을 조사하여 자외선 경화 용액을 경화된 것을 확인하였다. 자외선 경화 용액의 경화 후 두께는 6 ㎛이고, PET 필름의 두게는 200 ㎛이다.
실시예 3
유색 코팅층이 형성된 강판 위에 40 내지 60중량%의 아크릴레이트 올리고머, 5 내지 35중량%의 반응성 아크릴 모노머, 3 내지 10 중량%의 광개시제, 1 내지 29 중량%의 부착 증진제 및 0.5 내지 3 중량%의 기타 첨가제를 포함하는 자외선 경화 용액을 제조하여 코팅하였다.
그런 다음, 광투과성 필름을 자외선 경화 용액 위에 밀착시켰다. 자외선을 조사하여 자외선 경화 용액을 경화된 것을 확인하였다. 자외선 경화 용액의 경화 후 두께는 8 ㎛이고, 광투과성 필름의 두게는 230 ㎛이다. 상기 광투과성 필름은 PET/PVC 합지된 구조이다.
11, 12: 광투과성 필름 13: 결정성 수지층
21: 프라이머층 22: 코로나층
23: 비결정성 수지층 100: 광투과성 필름층
200: 유색 코팅층 300: 자외선 경화층
400: 강판

Claims (9)

  1. 강판과, 상기 강판 위에 순차 형성된 자외선 경화층 및 광투과성 필름층을 포함하고,
    상기 광투과성 필름층은 결정성 수지와 비결정성 수지가 합지된 2층 구조를 포함하고, 연필경도가 2B 이상이고, 자외선 투과율이 50% 이상이며,
    상기 자외선 경화층의 두께는 0.1 내지 10 ㎛인 표면처리 강판.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    광투과성 필름층은 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트 및 폴리스티렌 중 1 종 이상을 포함하는 표면처리 강판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    광투과성 필름층의 두께는 10 내지 250 ㎛인 표면처리 강판.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    강판과 자외선 경화층 사이에 형성된 유색 코팅층을 포함하는 표면처리 강판.
  7. 강판 표면에 자외선 경화 용액을 코팅하는 공정;
    자외선 경화 용액이 코팅된 면에 광투과성 필름을 합지하는 공정; 및
    자외선을 조사하는 공정을 포함하고,
    상기 광투과성 필름은 결정성 수지와 비결정성 수지가 합지된 2층 구조를 포함하고, 연필경도가 2B 이상이고, 자외선 투과율이 50% 이상이며,
    상기 자외선 경화 용액이 경화된 경화층의 두께는 0.1 내지 10 ㎛인 강판의 표면처리 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
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