KR101440466B1 - 컬러 스테인레스스틸 접합 강판과 그것의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 티타늄(Ti) 코팅된 컬러 스테인레스스틸 접합 강판에 관한 것으로, 고진공챔버 내부에서 롤투롤(roll-to-roll) 공정으로 제작되어 리코일러에 권취된 컬러 스테인레스스틸 박판을 도금강판에 접합하여 절단하기까지의 전 공정을 자동화하여 경제성, 가공성 및 생산성을 높이는 효과가 있다.
Description
본 발명은 컬러 스테인레스스틸 접합 강판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 생산성 및 가공성이 우수한 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 티타늄(Ti) 코팅된 컬러 스테인레스스틸 박판을 도금강판에 접합하는 접합 강판의 제조방법에 관한 것이다.
기존 건축 마감재는 주로 목재, 석재, 타일 등의 소재가 주를 이뤘다. 최근에는 친환경적이고 고급스러운 질감의 스테인레스스틸 제품이 등장해 금속제품을 마감재로 사용하고자 하는 수요가 점차 늘고 있다. 특히 차별화된 스타일을 선호하는 계층이 점점 늘어나면서, 우리나라의 건축문화도 서구화, 고급화되면서 선진국에서 선호하는 스테인레스스틸 마감재의 개발이 요구되고 있다.
예컨데, 스테인레스스틸 마감재는 건물, 엘리베이터, 자동차, 선박 및 항공기 등의 인테리어용 표면 마감재나 각종 가구, 전자제품 등의 표면 마감재로 널리 사용되고 있으며, 용도에 따라서 오버레이(over lay)용, 랩핑(wrapping)용, 멤브레인(membrane)용, 단부(edge)용으로 구분할 수 있으며, 오버레이용은 중밀도 섬유판(MDF: Medium Density Fiberboard), 고밀도 섬유판(HDF: High Density Fiberboard), 파티클 보드(PB: Particle Board) 등의 평평한 상부에 일반적으로 사용되고, 래핑용은 소폭의 샷시나 몰딩부분 등 곡면가공이 필요한 부분에 사용된다. 또한, 멤브레인용은 곡면가공이 많은 일반가구나 문 등에 사용되고, 단부용은 가구나 책상 등의 모서리부분 또는 상판의 측면에 사용되며, 근래에는 전자제품이나 기타 철판의 외부에 철판용 장식시트가 사용되고 있다.
최근에는 장식용 시트에 금속질감을 갖도록 하기 위해 기재시트의 하부 또는 상부에 금속박막을 부착하는 기술이 시도되고 있다. 그러나, 금속박막을 부착하는 방법은 금속질감을 갖게 할 수는 있으나 박막형태로 부착되어 금속 자체에 의한 문자, 도형 등의 다양한 디자인의 구현이 어려우며, 또한 유연성이 저하되고 구김이 발생되어 롤-시트 형태로 제조하기가 어렵기 때문에 포장이나 취급이 어려운 문제점이 있다. 또한, 유연성 저하 및 구김 발생으로 인하여 부착 대상물에 시공시 들뜸현상이 발생되는 문제점이 있다. 특히, 유연성 저하 및 구김 발생으로 인하여 부착 대상물의 요입부분이나 돌출부분 및 곡면부분 등에는 시공하기 어려운 문제점이 있다.
종래에 일반적으로 사용되는 건축용 컬러 스테인레스스틸은 단일강판으로서, 두께가 0.8~2.0mm에 해당하며, 일반적인 제조방법으로서 Batch타입 공정은 고진공 챔버 내부에서 티타늄(Ti)을 포함한 코팅가스를 물리적 증기 증착법 (PVD, Physical Vapor Deposition)을 적용하여 도막(coating)시키는 것이다. 이때 스테인레스스틸의 컬러는 주입되는 코팅가스에 의해 결정된다. 이 과정에서 스테인레스스틸 강판의 길이가 제한적이기 때문에 도막 완성 후 새로운 스테인레스스틸 강판으로 교체하는 작업이 필요하며, 이때마다 진공의 반복설정이 불가피하다. 따라서 공정상의 비용이 높아지고, 생산성이 저하되며, 또한 컬러 스테인레스스틸의 균일한 품질 또한 유지하기 어려운 점이 있었다. 뿐만 아니라 비교적 두꺼운 판재에만 가능한 공정이기 때문에 롤링이 어려워 시트(sheet) 상태의 가공만 가능하며 이로 인해 연속공정으로의 생산이 제한적이라는 문제점이 있다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 첫 번째로 스테인레스스틸 박판을 롤링이 가능한 두께(0.1~0.5mm)로서 이미 표면처리가 완료된 것을 적용하며, 고진공 챔버 내부에서 롤투롤(roll-to-roll) 공정으로 실시한다.
두 번째로 롤투롤(roll-to-roll) 공정으로 제작되어 리코일러에 권취된 컬러 스테인레스스틸 박판을 도금강판에 접합하기까지의 전 공정을 자동화하는 것으로, 먼저 공급롤로부터 권출된 두께가 0.6~1.6mm인 도금강판이 예열존을 통과하고, 상면에 필름형접착제가 접면하여 가열부로 진입하게 되면, 컬러 코팅된 스테인레스스틸 박판이 필름형접착제 상면과 접면함과 동시에 가열부로부터 열을 공급받아 접착력이 발생하여 스테인레스스틸 접합 강판을 소정의 크기로 절단하는 것이다.
종래에 제조방법으로서 Batch타입 공정과 달리, 본 발명의 롤투롤(roll-to-roll) 공정을 적용시,
첫 번째로 진공환경을 한번 조성하면 대량으로 컬러 코팅공정을 실시하는 것이 가능하므로 비용이 절감되고 컬러코팅의 균일성과 재현성이 우수하기 때문에 품질이 향상될 뿐만 아니라 이렇게 제조된 컬러 스테인레스스틸 박판을 접합 강판으로 제조하는 전 공정을 자동화함으로써 생산성이 높아진다.
두 번째로 본 발명의 필름형 접착제의 선적재 후접합 방식을 적용하면 필름형 접착제와 컬러 스테인레스스틸 박판을 동시 접합시 발생하는 접착제 밀림현상으로 인한 접착 불량을 방지하는 것이 가능하다.
세 번째로 본 발명의 컬러 스테인레스스틸 박판 상면에서 100-160℃로 가열되는 가열롤러를 적용하면 상대적으로 두께가 얇은 컬러 스테인레스스틸 박판에만 열을 공급함으로써 보다 효율적으로 필름형 접착제를 용융시킬 수 있기 때문에 접착 후 냉각공정을 생략할 수 있어 공정이 간편하고 가격 경쟁력이 있다.
네 번째로 본 발명의 종방향 상하운동을 통해 위에서 아래로 절단하는 절단부재를 적용하면 절단 과정에서 컬러 스테인레스스틸 박판이 아래쪽으로 자연스럽게 말려 들어가는 효과가 있어 절단된 마감이 매끄럽게 처리되는 효과가 있다.
마지막으로 본 발명의 컬러 코팅공정을 하나의 공간인 진공챔버에서 적용하면 표면 불균일 현상을 방지할 수 있다.
첫 번째로 진공환경을 한번 조성하면 대량으로 컬러 코팅공정을 실시하는 것이 가능하므로 비용이 절감되고 컬러코팅의 균일성과 재현성이 우수하기 때문에 품질이 향상될 뿐만 아니라 이렇게 제조된 컬러 스테인레스스틸 박판을 접합 강판으로 제조하는 전 공정을 자동화함으로써 생산성이 높아진다.
두 번째로 본 발명의 필름형 접착제의 선적재 후접합 방식을 적용하면 필름형 접착제와 컬러 스테인레스스틸 박판을 동시 접합시 발생하는 접착제 밀림현상으로 인한 접착 불량을 방지하는 것이 가능하다.
세 번째로 본 발명의 컬러 스테인레스스틸 박판 상면에서 100-160℃로 가열되는 가열롤러를 적용하면 상대적으로 두께가 얇은 컬러 스테인레스스틸 박판에만 열을 공급함으로써 보다 효율적으로 필름형 접착제를 용융시킬 수 있기 때문에 접착 후 냉각공정을 생략할 수 있어 공정이 간편하고 가격 경쟁력이 있다.
네 번째로 본 발명의 종방향 상하운동을 통해 위에서 아래로 절단하는 절단부재를 적용하면 절단 과정에서 컬러 스테인레스스틸 박판이 아래쪽으로 자연스럽게 말려 들어가는 효과가 있어 절단된 마감이 매끄럽게 처리되는 효과가 있다.
마지막으로 본 발명의 컬러 코팅공정을 하나의 공간인 진공챔버에서 적용하면 표면 불균일 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 스테인레스스틸 박판을 컬러 코팅하는 롤투롤(roll-to-roll) 공정의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 컬러 코팅된 컬러 스테인레스스틸 접합 강판의 제조방법 순서도이다.
도 3은 본 발명의 컬러 코팅된 컬러 스테인레스스틸 접합 강판의 제조공정의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 컬러 코팅된 컬러 스테인레스스틸 접합 강판의 제조방법 순서도이다.
도 3은 본 발명의 컬러 코팅된 컬러 스테인레스스틸 접합 강판의 제조공정의 개략도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 한편, 본 발명을 명확히 하기 위하여 본 발명의 구성과 관련없는 내용은 생략하기로 하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명한다.
한편, 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 「포함」한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 있어서 「공정」이라는 말은, 독립된 공정만이 아니고, 다른 공정과 명확하게 구별할 수 없는 경우라도 그 공정의 소기의 작용이 달성되면, 본 용어에 포함하도록 한다.
또한 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서「~수단」,「~부」,「~부재」,「~모듈」,「~블록」으로 명명된 구성요소들은 적어도 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이들 각각은 소프트웨어 또는 하드웨어, 또는 이들의 결합에 의하여 구현될 수 있다.
본 원에서 사용하는 스테인레스스틸 박판(11)은 롤링이 용이한 0.1~0.5mm의 두께이며, 컬러 코팅 공정 이전에 표면처리가 완료된 것으로, 표면처리 공정으로는 미러(Mirror), 헤어라인(Hair Line), 바이브레이션(Vibration), 비드블라스트(Bead Blast) 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
도 1은 이러한 스테인레스스틸 박판(11)이 고진공챔버(20) 내부에서 언코일러(Uncoiler)(21)로부터 권출된 후 티타늄(Ti)을 포함한 코팅가스(12)가 분사되어 코팅되고 리코일러(Recoiler)(22)로 권취되기까지 일련의 롤투롤(roll-to-roll) 공정을 도식화한 것으로, 상기 진공챔버는 균일한 코팅을 위해서 격벽이 없는 하나의 공간이며, 따라서 코팅가스(12)가 분사되어 증착되는 과정에서 불필요한 누적 증착 현상을 방지할 수 있다. 이때 코팅가스(12)는 다음과 같은 조합으로 구성되며, 발색되는 컬러는 다음과 같다.
질화티타늄(TiN) → 황금색(Gold)
탄화티타늄(TiC) → 검정색(Black)
시안화티타늄(TiCN) → 브론즈(Blonze)
스테인레스스틸 박판(11) 두께가 0.1~0.5mm가 바람직한 이유는 두께가 0.1mm 미만이면 박판 자체의 생산이 어렵고 가격이 고가이며 가공하는데 한계가 있고, 두께가 0.5mm를 초과하면 컬러 코팅 효율이 떨어지게 되어 이를 위해 초대형 장비가 필요하므로 생산성이나 경제성 측면에서 사실상 어렵기 때문이다.
또한 일반적으로 스테인레스스틸 박판(11) 두께 0.1mm를 기준으로 상기 언코일러(Uncoiler)(21)는 스테인레스스틸 박판(11)을 대략적으로 1000m까지 권취하는 것이 가능하므로 고진공챔버(20)의 환경하에서 대량으로 컬러 코팅하는 것이 가능하다.
도 2는 상기 공정을 통해 컬러 코팅된 컬러 스테인레스스틸 접합 강판(10)의 제조방법을 단계별로 설명하였다. 먼저 두께가 0.6~1.6mm인 도금강판(13)이 공급롤로부터 권출되고, 이렇게 권출된 도금강판(13)은 예열존(30)을 진입 및 통과하게 되는데 이것은 소정의 열에너지가 도금강판(13)의 연성을 증대시켜 가공성을 높이기 위함이다.
도 3은 본 발명의 컬러 코팅된 컬러 스테인레스스틸 접합 강판의 제조공정의 개략도로서, 예열존(30)을 통과한 도금강판(13)의 상면은 필름형접착제(14)의 하면과 접하게 되고, 이 접합체가 가열부(40)로 진입하면서 컬러 코팅된 컬러 스테인레스스틸 박판(112)이 필름형접착제(14)의 상면에 접하며 가열부(40)를 통과하게 된다. 이때 가열부(40)의 가열롤러(41)로부터 열을 공급받아 열가소성 수지로 이루어진 필름형접착제(14)가 용융되고 상면부의 컬러 스테인레스스틸 박판(112)과 하면부의 도금강판(13) 간의 접착력이 발생하게 되는 상기 필름형접착제(14)의 선적재 후접합의 방법을 통해, 컬러 스테인레스스틸 접합 강판(10)이 제조되게 된다. 이렇게 제조된 컬러 스테인레스스틸 접합 강판(10)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상하방향으로 움직이는 절단부재(50)를 이용하여 소정의 크기로 절단하는 일련의 공정 개략도가 도 3에 도시되었다.
본 발명의 도금강판(13)은 전기아연도금강판(EGI, Electrolytic Galvanized Iron), 용융아연도금강판(GI, Hot Dipped Galvanized Iron), 알루미늄아연합금도금강판(G/L), 합금화아연도금강판(GA) 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으며, 두께는 0.6~1.6mm인 것을 적용하는 것이 바람직하다.
또한 필름형접착제(14)는 폴리에틸렌계, 폴리아마이드계, 폴리에스테르계, 아크릴계, 반응형의 5가지 중 어느 하나에 해당하는 열가소성 수지로 구성된 것을 사용하되, 이형지가 없는 것을 적용하며, 본 실시예로는 이형지를 접착하는 대신 왁스 에멀젼을 사용하여 접착력을 일시적으로 떨어뜨린 핫-멜트 필름으로 실시하였으나, 이형지가 일면에 부착된 핫-멜트 필름 또한 이형지 수거공정 추가시 가능함은 물론이다. 다만 상기 필름형접착제(14)는 열을 제공받으면 접착력을 회복하는 것이어야 한다.
또한 가열부(40)는 2개 또는 4개의 롤러로 구성되며, 이들 중에서 상기 스테인레스스틸 박판이 접하는 1개 또는 2개의 상부롤러는 100-160℃ 온도범위에서 발열되는 가열롤러(41)로서, 컬러 스테인레스스틸 박판(112)에 열전도를 통하여 필름형접착제(14)가 용융되어 접착력을 발생시키는 역할을 하며 나머지 2개 또는 3개의 롤러는 회전운동을 통해 접합재를 일방향 운동시키고 편평하게 접착될 수 있도록 압력으로부터 지지하는 역할을 한다. 이것은 도금강판(13)의 하면은 가열하지 않고 컬러 스테인레스스틸 박판(112)의 상면만을 가열함으로써 상기 필름형접착제(14)를 용융시키기 위해 필요한 열량만을 공급하여 공정 이후에 추가적인 냉각공정이 필요하지 않다.
본 발명의 컬러 스테인레스스틸 접합 강판의 제조 공정단계는 진공챔버 내부에서의 롤투롤 컬러 코팅 공정까지 포함하여 전 공정을 하나의 공정으로 자동화하여 실시하는 것이 가능하다는데 본 발명의 의의가 있다.
본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.
10. 컬러 스테인레스스틸 접합 강판
11. 스테인레스스틸 박판
12. 코팅가스
112. 컬러 스테인레스스틸 박판
13. 도금강판
14. 필름형접착제
20. 고진공챔버
21. 언코일러(Uncoiler)
22. 리코일러(Recoiler)
30. 예열존
40. 가열부
41. 가열롤러
50. 절단부재
11. 스테인레스스틸 박판
12. 코팅가스
112. 컬러 스테인레스스틸 박판
13. 도금강판
14. 필름형접착제
20. 고진공챔버
21. 언코일러(Uncoiler)
22. 리코일러(Recoiler)
30. 예열존
40. 가열부
41. 가열롤러
50. 절단부재
Claims (9)
- 컬러 스테인레스스틸 접합 강판의 제조방법에 있어서,
ⅰ) 두께가 0.6~1.6mm인 도금강판(13)이 공급롤로부터 권출되는 단계(s100);
ⅱ) 상기 도금강판(13)이 예열존(30)을 통과하는 단계(s200);
ⅲ) 상기 도금강판(13) 상면과 필름형접착제(14)가 접하는 단계(s300);
ⅳ) 상기 필름형접착제(14) 상면에 두께가 0.1~0.5mm인 티타늄(Ti) 코팅된 컬러 스테인레스스틸 박판(112)이 접하며 2개 또는 4개의 롤러로 구성된 가열부(40)를 통과하는 단계(s400);
ⅴ) 상기 가열부(40)로부터 열을 공급받아 상기 필름형접착제(14)가 용융되어 접착력이 발생되는 단계(s500);
ⅵ) 접합 후 제조된 상기 컬러 스테인레스스틸 접합 강판(10)을 절단하는 단계(s600);
를 포함하며,
상기 ⅳ) 단계에서 상기 가열부(40)의 2개 또는 4개의 롤러 중에서 상기 컬러 스테인레스스틸 박판(112)이 접하는 1개 또는 2개의 상부롤러는 100-160℃ 온도범위에서 발열되는 가열롤러(41)이며,
상기 티타늄(Ti) 코팅된 컬러 스테인레스스틸 박판(112)은 고진공챔버(20)에서 티타늄(Ti)을 포함하는 가스로서, 질화티타늄(TiN), 탄화티타늄(TiC), 시안화티타늄(TiCN) 중에서 선택된 어느 하나의 코팅가스(12)를 분사하여 롤투롤(roll to roll) 방식으로 제조되어, 상기 전 단계를 자동화하여 실시하는 것을 특징으로 하는 컬러 스테인레스스틸 접합 강판의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
ⅰ) 두께가 0.6~1.6mm인 도금강판(13)이 공급롤로부터 권출되는 단계(s100)에서,
상기 도금강판(13)은 전기아연도금강판(EGI, Electrolytic Galvanized Iron), 용융아연도금강판(GI, Hot Dipped Galvanized Iron), 알루미늄아연합금도금강판(G/L), 합금화아연도금강판(GA) 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 컬러 스테인레스스틸 접합 강판의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
ⅲ) 상기 도금강판(13) 상면과 필름형접착제(14)가 접하는 단계(s300)에서,
상기 필름형접착제(14)는 열가소성 수지로 구성되고 이형지가 없는 것을 특징으로 하는 컬러 스테인레스스틸 접합 강판의 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
ⅳ) 상기 필름형접착제(14) 상면에 두께가 0.1~0.5mm인 티타늄(Ti) 코팅된 컬러 스테인레스스틸 박판(112)이 접하며 가열부(40)를 통과하는 단계(s400)에서,
상기 티타늄(Ti) 코팅된 컬러 스테인레스스틸 박판은 미러(Mirror), 헤어라인(Hair Line), 바이브레이션(Vibration), 비드블라스트(Bead Blast) 중에서 선택된 어느 하나의 공정으로 표면처리된 것을 특징으로 하는 컬러 스테인레스스틸 접합 강판의 제조방법.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항 내지 제 3항, 및 제 6항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되는 컬러 스테인레스스틸 접합 강판에 있어서,
두께가 0.6~1.6mm인 도금강판(13)층;
상기 도금강판(13)층 상면에 접합된 필름형접착제(14)층; 및
상기 필름형접착제(14)층 상면에 접합되며 두께가 0.1~0.5mm인 컬러 스테인레스스틸(112)층;
을 포함하여 구성되고,
상기 컬러 스테인레스스틸(112)층은 롤투롤(roll to roll) 방식으로 제조된 것을 특징으로 하는 컬러 스테인레스스틸 접합 강판.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140018987A KR101440466B1 (ko) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | 컬러 스테인레스스틸 접합 강판과 그것의 제조방법 |
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| KR1020140018987A KR101440466B1 (ko) | 2014-02-19 | 2014-02-19 | 컬러 스테인레스스틸 접합 강판과 그것의 제조방법 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| KR101440466B1 true KR101440466B1 (ko) | 2014-09-17 |
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