KR101622301B1 - 고기능성 라미나 칼라강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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이연수
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이광기
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본 발명은 고기능성 라미나 칼라강판의 및 제조 방법에 관한 것으로, 소지 강판; 전처리층; 하도 도막층; 우레탄(메타)아크릴레이트 프리폴리머 45~65중량부, (메타)아크릴레이트 모노머 25~40중량부, 카르복실레이티드(메타)아크릴레이트 모노머 20~30중량부, 중량부, 광개시제 3~5중량부, 및 부착증진제 2~5중량부를 포함하는 자외선 경화성 접착층; 및 광 투과성 필름을 순차적으로 포함하는 것인 고기능성 칼라강판 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

고기능성 라미나 칼라강판 및 그 제조 방법{HIGH PERFORMANCE LAMINAR COLOR STEEL SHEET AND METHOD OF THE SAME}
본 발명은 고기능성 라미나 칼라강판의 및 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 칼라 강판에 액상의 자외선 경화형 접착 조성물을 도포하고, 광 투과성이 우수한 PET 필름 또는 PVC 시트를 합지 후 자외선을 조사하여 경화시킴으로써, 우수한 표면 외관을 보유하고 작업성 및 기능성이 향상된 고기능성 라미나 칼라강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
라미나 칼라강판은 냉장고, 세탁기, TV 등 가전제품의 케이스 또는 각종 건축물의 내외장재로 이용되는 등 다양한 용도로 활용되고 있으며, 이와 같은 라미나 칼라강판은 용도상 가공성, 내구성뿐만 아니라, 생산성 및 우수한 심미성이 요구되는바 관련 기술에 대한 연구 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
종래에는 라미나 강판 제조에 있어서, 열경화성 접착제(폴리에스테르계, 우레탄계, 아크릴계, 에폭시계) 또는 열가소성 접착제(핫멜트계, PE계)를 도금강판 상에 적용하여 도금강판과 광 투과성 필름을 합지시켰으나, 이 경우 휘발성 유기 용제의 사용으로 인하여 인체에 유해한 유기화합물(VOCs)이 발생하고, 이로 인한 수질 및 대기 오염이 가속화되었다.
또한, 접착제를 경화시키는 과정에서 필연적으로 가해지는 열에 의해 필름이 수축 및 팽창할 수 있으므로, 사용 가능한 필름 소재의 종류가 한정되거나 생산 효율이 저하 될수 밖에 없었으며, 경화 과정에서 불순물이 침투하거나 열이 고르게 전달되지 않아 기포가 발생하기도 하였으므로, 상대적으로 제품의 불량률이 높고 생산성이 낮은 문제점이 있었다.
따라서, 상기 환경적인 문제점뿐만 아니라 생산성 및 제품의 품질을 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되었으며, 본 발명자들은 상기 문제점을 해결하기 위하여 기존의 제품과 차별화되는 제품을 개발하고자 하였다.
대한민국등록특허 제 10-1265003호 대한민국등록특허 제 10-0264811호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 칼라강판의 제조과정에서 필름층 합지 후 열에 의한 변형을 최소화하기 위하여 자외선 경화성 접착 조성물을 적용하고자 하였으며, 이를 통해 친환경적이고, 내구성이 우수하며 접착층의 기포 발생이 최소화되어 우수한 표면 외관이 구현된 칼라강판 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 소지 강판(110); 전처리층(120); 하도 도막층(130); 우레탄(메타)아크릴레이트 프리폴리머 45~65중량부, (메타)아크릴레이트 모노머 25~40중량부, 카르복실레이티드(메타)아크릴레이트 모노머 20~30중량부, 중량부, 광개시제 3~5중량부, 및 부착증진제 2~5중량부를 포함하는 자외선 경화성 접착층(140); 및 광 투과성 필름(150)을 순차적으로 포함하는 것인 고기능성 칼라강판이 제공된다.
일 실시예에 따르면, 상기 광 투과성 필름(150)은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 또는 폴리스티렌(PS) 필름일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 광 투과성 필름(150)은 표면에 패턴 또는 요철이 형성되어 있을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 광 투과성 필름(150)의 두께는 10㎛ 내지 125㎛ 이고, 자외선 광 투과율이 70% 이상일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 자외선 경화성 접착층(140)의 두께는 3㎛ 내지 50㎛일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 소지 강판(110) 상에 전처리층(120)을 형성하는 단계; 상기 전처리층(120) 상에 하도 도막층(130)을 형성하는 단계; 상기 하도 도막층(130) 상에 우레탄(메타)아크릴레이트 프리폴리머 45~65중량부, (메타)아크릴레이트 모노머 25~40중량부, 카르복실레이티드(메타)아크릴레이트 모노머 20~30중량부, 광개시제 3~5중량부, 및 부착증진제 2~5중량부를 포함하는 자외선 경화성 접착 조성물을 도포하는 단계; 상기 자외선 경화성 접착 조성물 상에 광 투과성 필름(150)을 합지하는 단계; 및 상기 합지된 광 투과성 필름(150) 상에 자외선을 조사하여 상기 자외선 경화성 접착 조성물을 경화시키는 단계;를 포함하는 것인 고기능성 칼라강판의 제조방법이 제공된다.
일 실시예에 따르면, 상기 합지된 광 투과성 필름(150) 상에 조사되는 자외선은 500mJ/cm2 내지 3,000mJ/cm2의 에너지 밀도로 조사되는 것 일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 광 투과성 필름(150)의 두께는 10㎛ 내지 125㎛ 이고, 자외선 광 투과율이 70% 이상일 수 있다.
상기 고기능성 칼라강판은 제조 공정에서 열에 의한 필름층의 변형이 최소화 되므로, 우수한 표면 외관이 구현될 수 있으며, 유기 용제에 의해 발생할 수 있는 환경오염이나 인체에 대한 유해성을 차단할 수 있다.
또한, 상기 고기능성 칼라강판은 열에 의한 경화 공정에서 발생할 수 있는 기포가 발생하지 않으며, 접착층의 경화속도가 빠르므로 생산성이 향상될 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고기능성 라미나 칼라 강판의 단면도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고기능성 라미나 칼라 강판의 제조방법을 흐름도로 나타낸 것이다.
도 3은 일 실시예에 따른 필름 합지 공정을 개략적으로 도식화한 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
고기능성 라미나 칼라강판
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고기능성 라미나 칼라 강판의 단면도를 나타낸 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 소지 강판(110); 전처리층(120); 하도 도막층(130); 우레탄(메타)아크릴레이트 프리폴리머 45~65중량부, (메타)아크릴레이트 모노머 25~40중량부, 카르복실레이티드(메타)아크릴레이트 모노머 20~30중량부, 중량부, 광개시제 3~5중량부, 및 부착증진제 2~5중량부를 포함하는 자외선 경화성 접착층(140); 및 광 투과성 필름(150)을 순차적으로 포함하는 것인 고기능성 칼라강판이 제공된다.
상기 칼라 강판은 소지 강판(110); 전처리층(120); 하도 도막층(130); 상도 도막층; 자외선 경화성 접착층(140) 및 광 투과성 필름(150)을 순차적으로 포함할 수 있다.
상기 소지 강판(110)은 통상의 연속도장공정에 사용되는 용융 아연도금강판으로써, 아연 50~55%에 알루미늄 도금강판(수퍼갈륨강판) 또는 용융도금강판(GI), 크롬(CR), 알루미늄(Al), 스테인리스(Stainless)등 다양한 소지를 사용할 수 있다.
상기 소지층은 아연도금강판으로 입체 무늬 또는 다양한 문양이 형성된 것을 사용할 수 있으며, 필요에 따라 가전 제품의 케이스 또는 건축물 내, 외부 마감재에 사용되는 다양한 강판류가 적용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 소지 강판(110) 상에 전처리층(120)이 형성될 수 있다.
상기 전처리층(120)은 전술한 소지 강판(110)의 표면에 부착된 이물질을 제거함으로써, 상기 소지 강판(110)과 하도 도막층(130)간의 부착성을 높이기 위해 형성할 수 있다.
상기 전처리층(120)은 알칼리 탈지제로 세정하고 그 위에 크로메이트를 피막 처리하여 형성할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 가전용으로 제조시 논크롬(Non-Cr) 처리도 가능하다.
상기 크로메이트 처리를 위하여 크롬산 또는 중크롬산염을 주성분으로 하는 용액 속에 강판을 넣어 방청 피막을 형성할 수 있으며, 크로메이트와 인산염의 대체물질로서 알콕시실란(Alkoxysilane)을 사용할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 소지 강판(110)의 전처리층(120) 상에 하도 도막층(130)이 형성될 수 있다.
상기 하도 도막층(130)은 강판의 내구성을 높이고, 하단의 전처리된 소지 강판(110)과 상단의 상도 도막층의 계면의 결합력을 증가시켜 도장이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다.
상업적으로 구득가능한 폴리에스테르계 하도로서는 고려화학의 YP500 시리즈, 건설화학의 8600시리즈, 삼화페인트의 화인코트 P-331, 시그마 삼성 코팅의 K004 시리즈 등이 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 하도 도막층(130)은 일반적인 내식성, 상도 도막층과의 부착성을 제공할 뿐만 아니라, 소재 강판과 상도 간 계면에서 완충 역할을 하므로 가공시 발생되는 소재의 균열이 상도층까지 전달되지 않고 하도층에서 흡수되도록 할 수 있다.
상기 하도에 사용되는 안료는 내식성을 위하여 방청안료를 일부 사용하고, 상도와 마찬가지로 PCM 도료에 사용하는 유기, 무기 안료를 용도에 맞게 선택적으로 사용할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 도면에 나타나 있지 않으나, 상기 하도 도막층(130) 상에 상도 도막층(미도시)이 형성될 수 있다.
상기 상도 도막층(미도시)은 칼라강판의 마감 표면을 정리하고 원하는 색감이나 광을 부여하기 위해 형성될 수 있다.
다만, 상기 하도 도막층(130) 및 상도 도막층은 반드시 별개의 도막층으로 형성될 필요는 없으며, 필요에 따라 심미성과 기능성을 보유한 하나의 도막층으로 형성할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 하도 도막층(130) 또는 상도 도막층(미도시) 상에는 자외선 경화성 접착층(140)이 형성될 수 있다.
상기 자외선 경화성 접착층(140)은 상기 하도 도막층(130) 상에 자외성 경화성 접착 조성물이 도포된 후, 자외선에 의해 경화되어 형성될 수 있다.
상기 자외선 경화성 접착 조성물은 기존의 열경화성 접착 조성물과 비교하여 부착성, 선영도, 경도 및 가공성이 뛰어나고, 도장 후 열경화 공정이 불필요하므로, 열에 의한 변형이 최소화되며, 경화 속도가 빠르므로 생산성 및 작업성이 우수하다.
상기 자외선 경화성 접착 조성물은 우레탄(메타)아크릴레이트 프리폴리머 45~65중량부, (메타)아크릴레이트 모노머 25~40중량부, 카르복실레이티드(메타)아크릴레이트 모노머 20~30중량부, 광개시제 3~5중량부, 및 부착증진제 2~5중량부를 포함할 수 있다.
상기 자외선 경화성 접착 조성물은 적어도 하나 이상의 디이소시아네이트 화합물, 적어도 하나 이상의 디올 화합물, 폴리올 및 수산기를 갖는 (메타)아크릴레이트의 공중합물인 우레탄(메타)아크릴레이트 프리폴리머, (메타)아크릴레이트 모노머, 및 카르복실레이티드(메타)아크릴레이트 모노머를 포함할 수 있다.
상기 우레탄(메타)아크릴레이트 프리폴리머는 디이소시아네이트 화합물, 디올 화합물, 폴리올, 수산기 함유 (메타)아크릴레이트의 공중합물일 수 있다.
이 때, 상기 우레탄(메타)아크릴레이트 프리폴리머는 중량평균분자량이 3000 내지 20000이고 분자당 평균우레탄 결합이 6내지 25개 존재하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 디올 화합물은 200미만의 분자량을 갖는 단분자 화합물이며, 상기 폴리올은 중량평균분자량이 200내지 3000일 수 있다.
상기 우레탄(메타)아크릴레이트 프리폴리머는 접착 조성물의 총 중량을 기준으로, 35~70중량부, 바람직하게는 45~65중량부가 포함될 수 있다.
상기 우레탄(메타)아크릴레이트 프리폴리머가 35중량부 미만이며, 가공성 내지 부착력이 저하될 수 있으며, 70중량부를 초과하면 도막이 과도하게 유연해져 오히려 부착력이 저하될 수 있다.
또한, 상기 우레탄(메타)아크릴레이트 프리폴리머가 중량 평균 분자량이 3000 미만이면 경화된 도장의 인장강도 및 경도가 과도하게 높아져, 신율이 낮아지고 부착성 및 가공성이 저하되며, 20000 초과이면 그 반대의 결과가 발생할 수 있으므로 적절한 범위 내에서 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 디이소시아네이트 화합물, 중량 평균 분자량 200 미만의 디올 화합물, 중량 평균 분자량 200 내지 3000인 폴리올의 혼합물에 수산기 함유 (메타)아크릴레이트를 공중합시켜 합성된 우레탄(메타)아크릴레이트 프리폴리머를 자외선 경화성 도료 조성물에 사용함으로써, 가공성, 부착력, 및 경도가 향상될 수 있다.
상기 디이소시아네이트 화합물로는 지방족, 지환족 및 방향족 디이소시아네이트 화합물이 모두 사용될 수 있으며, 이 중 이소포론디이소시아네이트, 2,4-톨루엔디이소시아네이트 및 그 이성질체, 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 라이신디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 2,2-비스-4′-프로판이소시아네이트, 6-이소프로필-1,3-페닐디이소시아네이트, 비스(2-이소시아네이트에틸)-퓨마레이트, 1,6-헥산디이소시아네이트, 4,4′-바이페닐렌디이소시아네이트, 3,3′-디메틸페닐렌디이소시아네이트, 3,3′-디메틸-4,4′-디페닐메탄디이소시아네이트, p-페닐렌디이소시아네이트, m-페닐렌디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, 1,4-자일렌디이소시아네이트, 1,3-자일렌디이소시아네이트에서 하나를 선택하거나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 디이소시아네이트 화합물로는 2,4-톨루엔디이소시아네이트 및 그 이성질체, 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트에서 하나를 선택하거나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 디올 화합물은 분자량 200 미만의 단분자를 사용하는 것이 바람직하며, 예컨대, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1.3-부탄디올, 1.4-부탄디올, 1.5-펜탄디올, 1.6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 비스페놀A, 비스페놀F, 디사이크로 펜탄디올, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 폴리올은 중량 평균 분자량이 200 내지 3000 일 수 있으며, 중량 평균 분자량이 200 미만이면 도막의 경도가 높아져 부착성이 저하될 수 있고, 3,000을 초과하면 도막이 과도하게 유연해질 수 있으므로, 적절한 범위 내에서 유지하는 것이 바람직하다.
상기 폴리올로는 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올 또는 폴리카프로락톤 폴리올을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 디이소시아네이트로 치환된 우레탄 프리폴리머(prepolymer)의 양 말단에 이중결합을 도입하는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 우레탄 프리폴리머 1몰에 대해 2몰의 수산기 함유 (메타)아크릴레이트를 반응시키는 프리폴리머법을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 수산기 함유 (메타)아크릴레이트는 알킬기에 2~6개의 탄소를 갖는 것으로, 2-하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트 중에서 하나를 선택하거나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 우레탄(메타)아크릴레이트 프리폴리머에 희석하는 (메타)아크릴레이트 모노머는 단관능성 모노머와 다관능성 모노머를 사용할 수 있다.
상기 단관능성 모노머로는 디에틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, t-옥틸(메타)아크릴레이트, N,N-디메틸(메타)아크릴레이트, N-비닐카프로락탐, N-비닐피롤리돈, 이소부톡시(메타)아크릴아마이드, 디아세톤(메타)아크릴아마이드, 보닐(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트, 트리사이클로데카닐(메타)아크릴레이트, 디사이클로펜타닐(메타)아크릴레이트, 디사이클로펜타디엔(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 에톡시에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 메톡시에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜모노(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 사이크로헥실(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 에폭시디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 부톡시에틸(메타)아크릴레이트, 테트라하이드로퍼퓨릴(메타)아크릴레이트, 스티어릴(메타)아크릴레이트, 옥타데실(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 도데실(메타)아크릴레이트, 이소데실(메타)아크릴레이트, 노닐(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 이소아밀(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 메틸(메타)아크릴레이트 중에서 하나를 선택하거나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
또한, 상기 다관능성 모노머로는 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리옥시에틸(메타)아크릴레이트, 트리사이크로데칸디메탄올디(메타)아크릴레이트 중에서 하나를 선택하거나 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (메타)아크릴레이트 모노머는 20~45중량부 포함될 수 있으며, 바람직하게는 25~40중량부 포함될 수 있다. 25중량부 미만인 경우 도막이 과도하게 유연해져 경도 및 내스크레치성이 저하될 수 있고, 40중량부 초과인 경우 도막의 과도하게 경화되어 가공성 내지 부착력이 저하될 수 있다.
또한, 상기 카르복실레이티드(메타)아크릴레이트 모노머는 2-(메타)아크릴로일옥시에틸석시네이트, 2-(메타)아크릴로일옥시헥사하이드로프탈레이트, 2-(메타)아크릴로일옥시에틸프탈레이트, 2-(메타)아크릴로일옥시에틸-2-하이드록시에틸프탈레이트, 및 β-카르복실에틸(메타)아크릴레이트 중 하나 이상을 사용할 수 있으나 이에 한정되지 아니하며, 바람직하게는 β-카르복실에틸(메타)아크릴레이트를 사용할 수 있다.
상기 카르복실레이티드(메타)아크릴레이트 모노머는 15~35 중량부 포함될 수 있으며, 바람직하게는 20~30중량부 포함될 수 있다. 20중량부 미만인 경우 내구성이 저하될 수 있으며, 30중량부 초과인 경우 도막의 경도가 과도하게 증가하여 가공성이 저하되고 외력에 의해 갈라짐이 발생할 수 있다.
한편, 상기 광개시제는 1-하이드록시사이클로헥실페닐케톤, 2,2-디메톡시-2-페닐-아세토페논, 벤즈알데히드, 안트라퀴논, 3-메틸아세토페논, 4-클로로벤조페논, 4,4′-디메톡시벤조페논, 벤조인프로필에테르, 벤조인에틸에테르, 1-(4-이소프로필-페놀)-2-하이드록시-2-메틸프로판-1-온, 티오잔톤, 벤조페논, 2,4,6-트리메틸벤조일-디페닐포스핀 중에서 적어도 하나 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상업적으로 공급되는 광개시제 제품으로는 Irgacure184, 651,500,819,907,1800(시바가이기사) 등과 Darocure 1116,1173(머크사), Lucirine LR8728(바스프사), Micure HP-8, TPO, CP-4, BK-6(미원상사) 등이 사용 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 광개시제는 상기 자외성 경화성 접착 조성물의 총 중량을 기준으로 1~6중량%, 바람직하게는 3~5중량%로 포함될 수 있으며, 1중량% 미만으로 포함되면 경화성이 떨어지고, 6중량%를 초과하여 포함되면 도막의 황변, 가경화로 인한 부착성 내지 가공성이 저하될 수 있으므로 적절한 범위 내에서 조절하는 것이 바람직하다.
상기 부착증진제로는 인산 에스테르계를 사용할 수 있는데, 상업용으로 공급되는 인산 에스테르계 부착증진제 제품으로는 Lubrizol 2063 (Lubrizol 사), PAM-200 (Rhodia 사) 등을 사용 할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 자외선 경화성 접착 조성물은 필요에 따라 산화방지제, 광흡수제, 광안정제, 실란커플링제, 열중합금지제, 유기안료, 무기안료, 평활제, 분산제, 및 소포제 중 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수도 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 광 투과성 필름(150)은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 또는 폴리스티렌(PS) 필름일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 광 투과성 필름(150)은 표면에 패턴 또는 요철이 형성되어 있을 수 있다.
상기 패턴(pattern)은 특정한 형태를 가지는 유형, 모형 등을 의미하며, 예컨대 생활속에서 쉽게 접할 수 있는 문자, 도형, 숫자, 동물, 꽃, 스트라이프 문양 등일 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 요철은 일정한 무늬를 이루는 필름 외면에 형성된 미세한 양각 또는 음각의 구조를 지칭하는 것으로, 스크래치, 엠보스(emboss) 또는 헤어라인(hair line)과 같은 입체무늬를 형성할 수 있으며, 상기 요철이 형성된 광 투과성 필름(150)을 통해 외관이 더욱 화려한 칼라무늬 강판을 구현할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 광 투과성 필름(150)의 두께는 10㎛ 내지 125㎛ 이고, 자외선 광 투과율이 70% 이상일 수 있다.
상기 광 투과성 필름(150)의 두께가 10㎛ 미만인 경우 압착시 필름의 구김 자국이 하부 도막층에 전이될 수 있고, 상도 도막층 표면의 평활도가 저하되어 고선영성을 구현하기 어려우며, 125㎛ 초과인 경우 상도 도막층의 미경화가 발생할 수 있고, 필름의 가격 상승으로 생산 원가가 상승할 수 있다.
또한, 자외선 광 투과율이 70% 미만인 경우 상도 도막층(20)의 경화 불량으로 표면 외관의 불량이 야기될 수 있으며, 하부 도막층의 문양이나 외관이 명확하게 드러나지 않아 칼라 강판의 미려함이 저하될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 자외선 경화성 접착층(140)의 두께는 3㎛ 내지 50㎛일 수 있다.
상기 자외선 경화성 접착층(140)의 두께가 3㎛ 미만인 경우 접착층의 내구성이 저하되어 외력에 의해 상부의 광 투과성 필름(150)이 쉽게 탈리될 수 있으며, 두께가 50㎛ 초과인 경우 접착층의 유연성 및 가공성이 저하되고, 외력에 의해 접착층에 갈라짐이 발생할 수 있어 강판 표면의 불량률이 증가할 수 있다.
고기능성 라미나 칼라강판 제조 방법
본 발명의 다른 측면에 따르면, 소지 강판(110) 상에 전처리층(120)을 형성하는 단계(S1); 상기 전처리층(120) 상에 하도 도막층(130)을 형성하는 단계(S2); 상기 하도 도막층(130) 상에 우레탄(메타)아크릴레이트 프리폴리머 45~65중량부, (메타)아크릴레이트 모노머 25~40중량부, 카르복실레이티드(메타)아크릴레이트 모노머 20~30중량부, 광개시제 3~5중량부, 및 부착증진제 2~5중량부를 포함하는 자외선 경화성 접착 조성물을 도포하는 단계(S3); 상기 자외선 경화성 접착 조성물 상에 광 투과성 필름(150)을 합지하는 단계(S4); 및 상기 합지된 광 투과성 필름(150) 상에 자외선을 조사하여 상기 자외선 경화성 접착 조성물을 경화시키는 단계(S5);를 포함하는 것인 고기능성 칼라강판의 제조방법이 제공된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고기능성 라미나 칼라 강판의 제조방법을 흐름도로 나타낸 것이다.
상기 고기능성 칼라강판의 제조 방법은 소지 강판(110) 상에 전처리층(120)을 형성하는 단계; 하도 도막층(130)을 형성하는 단계; 자외선 경화성 접착 조성물을 도포하는 단계; 광 투과성 필름(150)을 합지하는 단계; 및 자외선을 조사하여 상기 자외선 경화성 접착 조성물을 경화시키는 단계를 포함할 수 있다.
즉, 상기 칼라 강판은 상기 소지 강판(110) 상에 도막층을 순차적으로 형성한 후, 상기 도막층 상에 광 투과성 필름(150)을 합지하여 제조할 수 있다.
이 때, 상기 도막층 상에 자외선 경화성 접착 조성물을 도포한 후 광 투과성 필름(150)을 합지할 수 있으며, 광 투과성 필름(150)을 합지한 후 자외선을 조사하여 상기 도포된 자외선 접착 조성물을 경화시킬 수 있다.
상기 자외선 접착 조성물을 도포하는 방법을 특별히 한정되지 않으며, 예컨대, 롤 코터(Coater), 바(Bar) 코터, 스프레이 코터를 이용하여 도포할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 필름 합지 공정을 개략적으로 도식화 한 것이다.
통상적으로 칼라 강판은 띠 형태의 소지 강판(110)이 이송 롤러(210)에 의해 이송되며, 연속적으로 도막층이 형성되어 제조된다.
일 실시예에 따르면, 상기 고기능성 칼라강판은 연속 공정을 통해 효과적으로 제조될 수 있으며, 도 3에 나타난 것과 같이 상기 칼라 강판은 하도 도막층(130) 상에 자외선 경화성 접착 조성물이 도포된 후, 광 투과성 필름(150) 합지 공정을 위하여 이송 롤러(210)에 의해 이송될 수 있다.
광 투과성 필름(150)은 필름 공급 롤러(230)에 의해서 연속적으로 공급될 수 있으며, 상기 필름 공급 롤러(230)에 권취된 광 투과성 필름(150)은 합지 롤러(220)에 의하여 칼라강판 상에 위치할 수 있다.
상기 합지 롤러(220)는 광 투과성 필름(150)의 상면과 접촉하여 회전하면서 상기 광 투과성 필름(150) 상면을 아래 방향으로 가압할 수 있고, 하부의 이송 롤러(210)는 강판의 하면과 접촉하여 상기 합지 롤러(220)에 대하여 역방향으로 회전하면서 칼라 강판의 하면을 윗 방향으로 가압할 수 있다.
상기 합지 롤러(220)는 고무 롤 또는 금속 롤일 수 있으나, 상기 합지 롤러(220)가 금속롤인 경우, 가압(압착)시 국부적인 압력 편차에 의하여 도막의 완전 파괴가 일어날 수 있으므로, 고무 롤을 사용하는 것이 바람직하다.
즉, 고무의 탄성에 의하여 가압(압착)시 좌우의 압력편차를 완화할 수 있으므로 표면의 평활도를 균일하게 할 수 있으며, 도막이 파괴되는 것을 방지할 수 있다.
이 때 상기의 합지 롤러(220)는 롤러 형태뿐만 아니라 막대나 판자 등 다양한 형태로 구성할 수 있다.
상기 광 투과성 필름(150)은 칼라강판 상에 위치하여 합지될 수 있으며, 상기 칼라 강판은 이송 롤러(210)에 의해 연속적으로 이송되어 상기 광 투과성 필름(150) 하단의 자외선 경화성 접착 조성물은 자외선에 의해 경화될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 합지된 광 투과성 필름(150) 상에 조사되는 자외선은 500mJ/cm2 내지 3,000mJ/cm2의 에너지 밀도로 조사되는 것 일 수 있다.
상기 자외선의 에너지 밀도가 500mJ/cm2 미만인 경우 도막 표면 외관의 불량이 야기될 수 있고, 3,000mJ/cm2초과인 경우 상도 도막층이 과도하게 경화되어 부착력이 저하되거나 도막이 파괴될 수 있다.
상기 자외선의 에너지 밀도가 500mJ/cm2 미만인 경우 도막 표면 외관이 미경화가 발생하여 불량이 야기될 수 있고, 3,000mJ/cm2를 초과하는 경우 도막층이 과도하게 경화되어 하부와의 부착불량 또는 도막 표면상의 갈라짐 현상을 초래할 수 있다.
상기 자외선은 복수의 행과 열로 배열되는 다수의 자외선 램프(수은, 메탈, 갈륨)를 통해 조사할 수 있으며, 상기 자외선 램프는 강판의 면적, 강판의 이동속도, 자외선 조사량 등의 작업 환경을 고려하여 적절하게 배치할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 광 투과성 필름(150)의 두께는 10㎛ 내지 125㎛ 이고, 자외선 광 투과율이 70% 이상일 수 있다.
상기 광 투과성 필름(150)의 두께가 10㎛ 미만인 경우 압착시 필름의 구김 자국이 하부 도막층에 전이될 수 있고, 상도 도막층 표면의 평활도가 저하되어 고선영성을 구현하기 어려우며, 125㎛ 초과인 경우 상도 도막층의 미경화가 발생할 수 있고, 필름의 가격 상승으로 생산 원가가 상승할 수 있다.
또한, 자외선 광 투과율이 70% 미만인 경우 상도 도막층의 경화 불량으로 표면 외관의 불량이 야기될 수 있으며, 하부 도막층의 문양이나 외관이 명확하게 드러나지 않아 칼라 강판 외면의 미려함이 저하될 수 있다.
상기 자외선 경화성 도료 조성물은 전술한 바와 같이 코팅부에서의 스프레딩 공정을 거쳐 강판 상에 고르게 분산되어 있으므로, 적은 양의 자외선 조사에도 불구하고 균일하고 신속한 경화가 이루어지며, 이에 따라 생산 공정의 비용 절감 및 수율 향상을 도모할 수 있다.
또한, 상기 자외선 조사부는 500mJ/cm² 내지 3,000mJ/cm²의 에너지로 자외선을 조사할 수 있다. 자외선의 에너지 밀도가 500mJ/cm2 미만인 경우 도막 표면 외관이 미경화가 발생하여 불량이 야기될 수 있고, 3,000mJ/cm2를 초과하는 경우 도막층이 과도하게 경화되어 하부와의 부착불량 또는 도막 표면상의 갈라짐 현상을 초래할 수 있다.
이하 실시예를 통해서 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 하기 실시예에 의해 본 발명이 제한되지 않음은 자명하다.
자외선 경화성 접착 조성물 제조예
구분 우레탄
아크릴레이트		 메타
아크릴레이트		 카르복실
레이티드
아크릴레이트		 광개시제 부착증진제 첨가제
실시예1 50 30 25 4 3 5
실시예2 60 40 30 4 3 5
비교예1 50 20 15 4 3 5
비교예2 50 15 10 4 3 5
비교예3 50 45 40 4 3 5
실시예 1
상기 실시예 1에 따른 자외선 경화성 접착 조성물을 롤 코팅을 통해 강판에 5~10㎛ 두께로 코팅한 후 100㎛ 두께의 PET 필름을 강판상에 합지하였다. 이후 자외선을 조사하여 자외성 경화성 접착 조성물을 경화시켰다.
실시예 2
상기 실시예 2에 따른 자외선 경화성 접착 조성물을 롤 코팅을 통해 강판에 5~10㎛ 두께로 코팅한 후 100㎛ 두께의 PET 필름을 강판상에 합지하였다. 이후 자외선을 조사하여 자외성 경화성 접착 조성물을 경화시켰다.
비교예 1 내지 3
상기 비교예 1 내지 3에 따른 자외선 경화성 접착 조성물을 롤 코팅을 통해 강판에 5~10㎛ 두께로 코팅한 후 100㎛ 두께의 PET 필름을 강판상에 합지하였다. 이후 자외선을 조사하여 자외성 경화성 접착 조성물을 경화시켰다.
비교예 4
상기 제조예 1과 동일한 방법으로 칼라 강판을 제조하였으나, 상기 자외선 경화성 접착 조성물 대신 기존의 우레탄계 용제형 접착 조성물을 5~10㎛ 두께로 도포한 후 열풍 건조를 통해 용제를 증발시켜 경화시킨 후 표면이 완전히 냉각되기 전에 투명 PET 필름을 합지하였다.
비교예 5
상기 제조예 1과 동일한 방법으로 칼라 강판을 제조하였으나, 상기 자외선 경화성 접착 조성물 대신 기존의 우레탄/멜라민계 용제형 접착 조성물을 5~10㎛ 두께로 도포한 후 열풍 건조를 통해 용제를 증발시켜 경화시킨 후 표면이 완전히 냉각되기 전에 투명 PET 필름을 합지하였다.
표면외관 및 품질 비교
구분 실시예1 실시예2 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
기포발생여부 ◎ ◎ ○ ○ ◎ X △
티끌침투여부 ◎ ◎ ◎ ◎ ○ X X
부착성 ○ ◎ ○ △ ○ △ △
내열탕성 ◎ ○ △ △ △ △ ○
가공성 ◎ ◎ △ ○ △ △ △
(◎: 우수, ○: 양호, △: 보통, X: 불량)
물성평가 시험조건
1) 외관: 기포의 발생, 도막층 내 티끌 등의 이물질 침투여부 확인(육안판정)
2) 부착성: 1mm 간격 가로 x 세로로 10칸을 칼로 그은 후 스카치 테이프로 완전 밀착 후 순간 박리하여 도막의 박리 유무 확인
3) 내열탕성: CCET(CUT CROSS ERICHEN TEST) 한후 98도 1시간 침지후 박리 유무 확인
4) 가공성: 상온(20℃)에서 T bending하여 가공부위에 크랙 발생여부 평가
상기 표 2와 같이, 실시예 1 및 실시예 2의 자외선 경화성 접착 조성물을 사용하는 경우에는 표면 외관, 부착성, 내열탕성 및 가공성 등 기본 물성이 양호하게 나타났다.
반면, 동일한 자외선 경화성 접착 조성물을 사용함에도 불구하고, 메타아크릴레이트 또는 카르복실레이티드아크릴레이트 모노머의 함량을 달리한 비교예 1 내지 3의 경우, 메타아크릴레이트 또는 카르복실레이티드아크릴레이트의 함량이 과소하거나 과다하여 기본 물성이 다소 저하되었다.
한편, 종래와 같이 자외선 경화성 접착 조성물 대신 열경화성 접착 조성물을 사용한 비교예 4 및 5의 경우 열풍오븐에서 발생하는 타르와 티끌의 발생과 함께 열에 의해 필름이 변형되어 강판 외관의 불량률이 상대적으로 증가하였다.
또한, 실시예에 명확히 나타나지 않았으나, 공정속도를 증가시킨 경우에는 완전한 경화가 이루어지지 않고, 기포가 다량 발생하여 외관의 불량률이 더욱 증가하였으며, 특히 끓인물에 침지하여 부착 강도를 평가하는 내비등성 테스트에서 모두 불량으로 나타났다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 칼라 강판
110: 소지 강판
120: 전처리층
130: 하도 도막층
140: 자외선 경화성 접착층
150: 광 투과성 필름
210: 이송 롤러
220: 합지 롤러
230: 필름 공급 롤러

Claims (8)

  1. 소지 강판;
    전처리층;
    하도 도막층;
    우레탄(메타)아크릴레이트 프리폴리머 45~65중량부, (메타)아크릴레이트 모노머 25~40중량부, 카르복실레이티드(메타)아크릴레이트 모노머 20~30중량부, 광개시제 3~5중량부, 및 부착증진제 2~5중량부를 포함하는 자외선 경화성 접착층; 및
    상기 자외선 경화성 접착층에 의해 상기 하도 도막층 상에 합지되는 광 투과성 필름을 순차적으로 포함하고,
    상기 자외선 경화성 접착층의 두께는 3㎛ 내지 50㎛이고,
    상기 광 투과성 필름의 두께는 10㎛ 내지 125㎛이며, 자외선 광 투과율이 70% 이상인 것인 고기능성 칼라강판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 투과성 필름은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 또는 폴리스티렌(PS) 필름인 것인 고기능성 칼라강판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광 투과성 필름은 표면에 패턴 또는 요철이 형성되어 있는 것인 고기능성 칼라강판.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 소지 강판 상에 전처리층을 형성하는 단계;
    상기 전처리층 상에 하도 도막층을 형성하는 단계;
    상기 하도 도막층 상에 우레탄(메타)아크릴레이트 프리폴리머 45~65중량부, (메타)아크릴레이트 모노머 25~40중량부, 카르복실레이티드(메타)아크릴레이트 모노머 20~30중량부, 광개시제 3~5중량부, 및 부착증진제 2~5중량부를 포함하는 자외선 경화성 접착 조성물을 도포하는 단계;
    상기 자외선 경화성 접착 조성물 상에 광 투과성 필름을 합지하는 단계; 및
    상기 합지된 광 투과성 필름 상에 자외선을 조사하여 상기 자외선 경화성 접착 조성물을 경화시키는 단계;를 포함하고,
    상기 자외선 경화성 접착층의 두께는 3㎛ 내지 50㎛이고,
    상기 광 투과성 필름의 두께는 10㎛ 내지 125㎛이며, 자외선 광 투과율이 70% 이상인 것인 고기능성 칼라강판의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 합지된 광 투과성 필름 상에 조사되는 자외선은 500mJ/cm2 내지 3,000mJ/cm2의 에너지 밀도로 조사되는 것인 고기능성 칼라강판의 제조방법.
  8. 삭제
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