KR101766877B1 - 열팽창성 마이크로 캡슐에 의한 입체 패턴을 가지는 pcm 칼라강판 및 그 제조방법 - Google Patents

열팽창성 마이크로 캡슐에 의한 입체 패턴을 가지는 pcm 칼라강판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면은 소지강판, 전처리층, 하나 이상의 도막층, 미리 정해진 패턴을 가지는 프린트층, 및 클리어층을 순차적으로 포함하고, 상기 프린트층이 열팽창성 마이크로 캡슐 5~15중량% 및 실리콘계 첨가제 1~8중량%를 포함하는 도료 조성물로 이루어진, PCM 칼라강판 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

열팽창성 마이크로 캡슐에 의한 입체 패턴을 가지는 PCM 칼라강판 및 그 제조방법{PCM COLOR STEEL SHEET HAVING THREE DIMENSIONAL PATTERN BY THERMALLY EXPANDABLE MICROCAPSULE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 PCM 칼라강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입체 패턴를 형성하는 프린트층이 열팽창성 마이크로 캡슐를 포함함으로써, 상기 프린트층을 보다 입체적으로 형성시켜, 보다 미려한 입체 패턴을 구현할 수 있고, 실리콘계 첨가제를 포함함으로써 내오염성이 우수한 PCM 칼라강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래의 강판 도장방식에는 포스트코팅(Post-Coating) 방식과 프리코팅(Pre-Coating) 방식이 있는데, 전자인 포스트코팅 방식은 강판을 성형 가공한 후에 도장하는 방식이고, 후자인 프리코팅 방식은 강판을 성형 가공 전에 도장하는 방식이다.
상기 포스트코팅 방식은 설비비가 저렴하고 소량 생산에 유리하나, 균일한 제품의 생산 및 대량 생산이 어렵다는 단점이 있어, 프리코팅 방식으로 도장한 강판, 즉 PCM(Pre-Coated Metal) 강판이 널리 사용되고 있다. 일반적으로 PCM 강판은 건자재나 가전제품 등에 이용되기 때문에 칼라 및 입체질감이 요구되어, 이에 대한 지속적인 연구개발이 이루어지고 있다.
PCM 강판에 입체 패턴을 구현하기 위해, 해머톤 및 스파클링과 같은 패턴을 졸 등을 이용하여 인위적으로 프레스할 수 있으나, 상기와 같은 방법은 정형화된 무늬 외에는 적용할 수 없어, 보다 입체적이면서 고급스러운 제품의 생산이 불가능하다는 단점이 있다.
또한, 원하는 무늬를 구현할 수 있는 실크 스크린(Silk screen) 방법에 의해 PCM 강판에 입체 패턴을 부여하였으나, 상기 실크 스크린 방법은 시트 바이 시트(Sheet by Sheet) 방식이기 때문에, 롤 투 롤(Roll to Roll) 방식인 연속 제조 라인에서는 적합하지 못하여 생산성이 낮고 제조 단가가 높은 문제가 있다.
한편, 입체 패턴을 구현하기 위한 도료의 개발이 활발하게 진행되고 있는데, 최근 많이 개발되고 있는 열경화성 도료는 별도의 클리어층을 생략할 수 있어 생산 공정을 단순화할 수 있으나, 자연 건조형인 열가소성 도료와 마찬가지로 입체 패턴의 두께가 1㎛ 내지 2㎛로 구현될 수 밖에 없어, 향상된 입체 패턴을 구현하기에 한계가 있다.
이에 대해, 입체 패턴을 구현하는 도료 조성물에 열팽창성 마이크로 캡슐을 포함하여, 향상된 입체 패턴을 구현하는 방법이 제시되고 있으나, 공정 시 롤 세척용제에 의한 캡슐 파괴 및 미립자 형태의 캡슐 입자가 코팅롤에서 완벽하게 세척되지 않아 최종 제품에 잔상 불량을 유발할 수 있다. 또한, 우수한 입체 패턴이 형성된 경우라도, 도막의 단차, 즉, 요철로 인해 먼지, 티 등의 오염물질을 제거하기 어려운 문제가 있다.
따라서, 기존 도장 방법을 적용하면서도, 미려한 입체 패턴을 구현할 수 있고, 최종 제품의 불량률을 최소화하여 생산성을 향상할 수 있는 PCM 칼라강판의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보다 미려한 입체 패턴을 구현하면서도, 내오염성이 우수한 PCM 칼라강판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면은 소지강판, 전처리층, 하나 이상의 도막층, 미리 정해진 패턴을 가지는 프린트층, 및 클리어층을 순차적으로 포함하고, 상기 프린트층이 열팽창성 마이크로 캡슐 5~15중량% 및 실리콘계 첨가제 1~8중량%를 포함하는 도료 조성물로 이루어진, PCM 칼라강판을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 열팽창성 마이크로 캡슐의 평균 입경이 5~30㎛일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 실리콘계 첨가제가 아크릴 변성 폴리다이메틸실록산일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 도료 조성물의 주수지가 열경화성 수지일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 열경화성 수지가 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 도료 조성물이 소광제 1~2중량%를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 일 측면은 (a) 소지강판 상에 전처리층을 형성하는 단계; (b) 상기 전처리층 상에 하나 이상의 도막층을 형성하는 단계; (c) 상기 도막층 상에 열팽창성 마이크로 캡슐 5~15중량% 및 실리콘계 첨가제 1~8중량%를 포함하는 도료 조성물을 전사롤, 세척롤, 및 상기 전사롤의 외면에 인접하여 구비된 복수의 세척부를 가지는 세척 수단을 포함하는 코팅 장치로 도포하여 프린트층을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 프린트층 상에 클리어 도료 조성물을 도포하여 클리어층을 형성하는 단계;를 포함하는, PCM 칼라강판의 제조방법을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 열팽창성 마이크로 캡슐의 평균 입경이 5~30㎛일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 실리콘계 첨가제가 아크릴 변성 폴리다이메틸실록산일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 도료 조성물의 주수지가 열경화성 수지일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 열경화성 수지가 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 도료 조성물이 소광제 1~2중량%를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 세척 수단이 제1 및 제2 세척부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 세척부가 다공성 패드 또는 브러시일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 세척부가 나이프일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 PCM 칼라강판은 열팽창성 마이크로 캡슐 및 실리콘계 첨가제를 포함하는 도료 조성물로 이루어진 프린트층을 포함하고, 상기 열팽창성 마이크로 캡슐에 의해 기존 도료 조성물로 구현할 수 없는 미려하고 다양한 입체 패턴을 효과적으로 구현할 수 있다.
또한, 실리콘계 첨가제에 의해 내오염성을 부여함으로써, 최종 제품의 불량률을 최소화하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 특별한 추가 설비 없이 입체 패턴을 구현할 수 있으므로 제조 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 열팽창성 마이크로 캡슐이 포함된 프린트층의 입체 패턴 형성 과정을 도식화한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 PCM 칼라강판의 입체 질감을 촬영한 이미지이다.
도 3은 열팽창성 마이크로 캡슐의 함량에 따른 PCM 칼라강판의 표면을 촬영한 이미지이다.
도 4는 열팽창성 마이크로 캡슐의 평균 입경에 따른 PCM 칼라강판의 표면을 촬영한 이미지이다.
도 5는 실리콘계 첨가제의 함량에 따른 PCM 칼라강판의 표면을 촬영한 이미지이다.
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 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.
PCM 칼라강판
본 발명의 일 측면은 소지강판, 전처리층, 하나 이상의 도막층, 미리 정해진 패턴을 가지는 프린트층, 및 클리어층을 순차적으로 포함하고, 상기 프린트층이 열팽창성 마이크로 캡슐 5~15중량% 및 실리콘계 첨가제 1~8중량%를 포함하는 도료 조성물로 이루어진, PCM 칼라강판을 제공한다.
상기 PCM 칼라강판은 소지강판, 전처리층, 하나 이상의 도막층, 프린트층, 및 클리어층을 순차적으로 포함할 수 있다. 상기 소지강판은 예를 들어, 아연-알루미늄-실리카 합금도금 강판, 전기/용융아연도금 강판 등의 아연 또는 아연합금 도금층이 형성된 도금 강판일 수 있고, 그 외에도 구리판, 알루미늄판, 스테인레스 원판 등도 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 전처리층은 상기 소지강판 상에 형성될 수 있고, 상기 소지강판의 표면에 부착된 이물질을 제거함으로써, 상기 소지강판과 도막층 간의 부착성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 전처리층은 알칼리 탈지제로 세정되고 그 위에 크로메이트를 피막처리하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 논크롬(Non-Cr) 처리할 수 있다.
상기 크로메이트 처리를 위해 크롬산 또는 중크롬산염을 주성분으로 하는 용액 속에 강판을 넣어 방청 피막을 형성할 수 있고, 크로메이트와 인산염의 대체 물질로 알콕시실란(alkoxysilane)을 사용할 수도 있다.
상기 하나 이상의 도막층은 전처리층 상에 형성될 수 있고, 필요 및 역할에 따라, 단일 도막층 또는 복수의 도막층으로 형성될 수 있다.
일반적으로 칼라강판의 도막층을 구성하는 하도 도막층은 강판의 내구성을 높이고, 하부의 전처리된 소지강판과 상부의 상도 도막층의 계면의 결합력을 증가시켜 도장의 용이성을 제고할 수 있으며, 통상적으로 '프라이머'라고 표현되기도 한다.
상기 하도 도막층은 폴리에스테르계 프라이머, 에폭시계 프라이머, 아크릴계 프라이머 또는 이의 변성계를 사용할 수 있고, 상업적으로 구득가능한 폴리에스테르계 프라이머로는 고려화학의 YP500 시리즈, 건설화학의 8600시리즈, 삼화페인트의 화인코트 P-331, 시그마 삼성 코팅의 K004 시리즈가 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 하도 도막층은 일반적인 내식성, 상도 도막층과의 부착성을 제공할 뿐만 아니라, 소지강판과 상도 간 계면에서 완충 역할을 하므로 가공 시 발생되는 소재의 균열이 상도 도막층까지 전달되지 않고, 하도 도막층에서 흡수되도록 할 수 있다.
상기 프린트층은 상기 도막층 상에 미리 정해진 패턴으로 형성될 수 있다. 상기 미리 정해진 패턴, 즉, 입체 패턴은 도료 조성물에 의해 형성될 수 있으며, 상기 도료 조성물의 주수지는 열경화성 수지일 수 있다.
또한, 상기 열경화성 수지가 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나일 수 있고, 바람직하게는 연속 공정에 적합하도록 연질화된 폴리에스테르 수지일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 프린트층은 열팽창성 마이크로 캡슐을 포함하는 도료 조성물로 이루어질 수 있다.
일반적으로 프린트층은 입체 패턴, 입체 질감, 색감을 형성하고, 상기 프린트층 상에 클리어층을 형성시켜 상기 프린트층을 이루는 도료 조성물의 취약성을 개선할 수 있고, 상기 프린트층에 의한 입체 질감과 색감을 더욱 선명하게 구현할 수 있다. 다만, 상기 클리어층이 상기 프린트층 및 상기 도막층에 대해 동일한 높이 또는 두께로 형성되거나 강판의 최외면에서 평면으로 형성되기 때문에 상기 프린트층에 의한 입체 패턴 및 칼라강판의 색감이 저하될 수 있다.
도 1은 열팽창성 마이크로 캡슐이 포함된 프린트층의 입체 패턴 형성 과정을 도식화한 것이다.
일반적으로, 열팽창성 마이크로 캡슐은 고분자 소재의 쉘(shell)과 팽창제로서 탄화수소가 내포되어 있고, 열팽창성 마이크로 캡슐에 열을 가하면, 먼저 쉘이 연화되기 시작한다. 이와 동시에 팽창제로 내포되어 있는 탄화수소가 가스(gas)화되기 시작하여 내압이 높아지면서 마이크로 캡슐이 팽창하게 된다.
팽창 시 내압과 고분자 쉘의 장력, 즉, 외압이 균형을 이루어 팽창 상태가 지속되는 balloon 상태가 되고, 가열 상태가 지속되면 얇아진 쉘의 장력이 커지기 때문에 수축이 일어나게 된다.
상기 프린트층은 상기 열팽창성 마이크로 캡슐을 포함한 도료 조성물이 도포되어 형성될 수 있으며, 상기 도료 조성물의 건조 과정에서 공급된 열로 인해 도료 조성물 내의 상기 마이크로 캡슐이 팽창할 수 있고, 기존의 도료 조성물이 형성할 수 있는 입체 패턴보다 뚜렷하고 높은 입체 패턴을 구현할 수 있으며, 이에 따라 독특한 외관 형성, 슬립 방지, 그립감을 부여할 수 있다.
또한, 상기 열팽창성 마이크로 캡슐은 팽창 후에도 분해되지 않고, 일정한 크기로 팽창되어 자기형상을 유지, 즉, 일정한 크기의 규칙적이고 미세한 독립 셀(close cell)이 형성될 수 있다. 상기 독립 셀은 향상된 입체 패턴을 구현함과 동시에 그 자체로 탄성이 우수하여 입체 패턴의 안정성 및 최종 제품의 기계적 물성 향상에 기여할 수 있다.
한편, 고분자 쉘은 열가소성 수지일 수 있고, 예를 들어, 아크릴로니트릴, 메타아크릴로니트릴, 아크릴아미드, 메타아크릴산, 아크릴레이트, 비닐리덴 클로라이드, 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 도료 조성물 중 상기 열팽창성 마이크로 캡슐의 함량이 5~15중량%일 수 있다. 상기 열팽창성 마이크로 캡슐의 함량이 5중량% 미만이면 입체 패턴을 선명하게 구현할 수 없고, 15중량% 초과이면 작업성이 저하되며 원가가 상승하여 상용화하기 어렵다.
또한, 상기 열팽창성 마이크로 캡슐의 평균 입경이 5~30㎛일 수 있다. 상기 열팽창성 마이크로 캡슐의 평균 입경이 5㎛ 미만이면 독립 셀이 충분히 형성되지 않아 입체 패턴의 구현성이 저하될 수 있고, 30㎛ 초과이면 독립 셀의 크기가 필요 이상으로 커져 최종 제품의 강도 및 표면 질감이 저하될 수 있다.
또한, 상기 프린트층은 실리콘계 첨가제를 포함하는 도료 조성물로 이루어질 수 있다. 상기 실리콘계 첨가제는 실란계, 실록산계 화합물, 이들의 혼합물, 또는 이들의 (공)중합체일 수 있고, 필요에 따라 작용기, 치환기에 의해 변성된 것일 수 있으며, 바람직하게는, 아크릴 변성 폴리다이메틸실록산일 수 있다.
또한, 상기 도료 조성물은 상기 실리콘계 첨가제 1~8중량%를 포함할 수 있다. 상기 실리콘계 첨가제의 함량이 1중량% 미만이면 PCM 칼라강판의 내오염성 효과가 미약할 수 있고, 8중량% 초과이면 제조 공정 시 코팅롤의 슬립이 발생하여 최종 제품의 외관 성능이 저하될 수 있다.
한편, 상기 도료 조성물은 소광제 1~2중량%를 더 포함할 수 있다. 상기 소광제는 도막의 광택을 감소시키고, 상기 열팽창성 마이크로 캡슐의 치밀도를 높여 입체 패턴의 구현성 향상에 기여할 수 있다. 상기 소광제는 실리카, 스테아린산 알루미늄, 폴리에틸렌 왁스 중 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 그 함량이 1중량% 미만이면 구현하고자 하는 효과가 미약할 수 있고, 2중량% 초과이면 도료 조성물의 건조가 필요 이상으로 빠르게 진행되어 가공성이 저하될 수 있다.
한편, 상기 도료 조성물은 안료를 더 포함할 수 있고, 상기 안료는 색상 선택에 따라 세라믹, 메탈릭, 마이카 안료 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 선택되는 하나일 수 있고, 바람직하게는 내열성, 내약품성, 내후성 및 내식성이 우수한 세라믹 착색 안료일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 세라믹 안료는 금속산화물을 고온에서 소성하여 제조된 무기질 안료로서 주수지와 함께 상기 프린트층을 형성하여 색상을 부여할 수 있고, 그 종류로는 티타늄 디옥사이드, 코발트 알루미네이트, 카파 크로마이트, 코발트 크로마이트, 크롬 안티모니 티타늄, 납 크로메이트 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 메탈릭 안료로는 알루미늄 페이스트가 사용될 수 있고, 상기 마이카 안료로는 착색 마이카, 이리오딘 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 필요에 따라 상기 도료 조성물이 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있고, 상기 첨가제는 레벨링제, 소포제, 분산제, 열안정제, UV안정제 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 ㄱ것은 아니다.
PCM 칼라강판의 제조방법
본 발명의 일 측면에 따른 PCM 칼라강판의 제조방법이, (a) 소지강판 상에 전처리층을 형성하는 단계; (b) 상기 전처리층 상에 하나 이상의 도막층을 형성하는 단계; (c) 상기 도막층 상에 열팽창성 마이크로 캡슐 5~15중량% 및 실리콘계 첨가제 1~8중량%를 포함하는 도료 조성물을 전사롤, 세척롤, 및 상기 전사롤의 외면에 인접하여 구비된 복수의 세척부를 가지는 세척 수단을 포함하는 코팅 장치로 도포하여 프린트층을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 프린트층 상에 클리어 도료 조성물을 도포하여 클리어층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 방법에 의해 소지강판, 전처리층, 하나 이상의 도막층, 프린트층, 및 클리어층을 순차적으로 포함하는 PCM 칼라강판을 제조할 수 있고, 상기 전처리층 및 도막층의 역할, 조성, 및 그 종류 등에 관해서는 전술한 것과 같다.
상기 프린트층은 열팽창성 마이크로 캡슐 5~15중량% 및 실리콘계 첨가제 1~8중량%를 포함하는 도료 조성물이 상기 도막층 상에 도포되어 제조될 수 있고, 상기 도료 조성물의 역할, 조성, 및 그 종류 등에 관해서는 전술한 것과 같다.
또한, 상기 PCM 칼라강판의 제조방법이 롤 코팅, 스크린 코팅, 스프레이 코팅, 커튼플로워 코팅 등과 같은 연속식 공정으로 수행될 수 있다.
종래 시트(sheet) 방식과 같은 불연속식 공정에 의할 경우, 일정 크기를 가지는 판형 소지강판을 컨베이어(conveyor) 시스템을 이용한 코팅 공정 라인에 배열하고, 각 공정 단계에서 상기 판형 소지강판을 코팅 및 건조함으로써 시트(Sheet) 형태의 칼라강판을 제조할 수 있다. 다만, 상기 불연속식 공정은, 각 시트간 간격에 비례하여 생산성이 저하될 뿐만 아니라, 제품 보관 시 저장 효율성 및 제품 출하 시 운송 효율성이 저하될 수 있다.
반면, 연속식 공정의 경우, 일정 크기를 가지도록 각각 분리되지 않고 연속적으로 이어지는 형태의 소지강판이 연속 라인의 각 공정 설비 또는 단계를 통과하게 되고, 완성된 제품은 롤(roll) 형태로 권취되어 보관될 수 있다. 따라서, 연속식 공정은 종래 불연속식 공정에 비해 생산성이 우수하고, 저장 효율성 및 운송 효율성 등을 크게 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 (c) 단계에서, 상기 프린트층이 전사롤과 세척롤, 및 상기 전사롤의 외면에 인접하여 구비된 복수의 세척부을 포함하는 코팅 장치에 의해 형성될 수 있다.
상기 프린트층을 구성하는 도료 조성물은 전사롤을 거쳐 피도체의 표면으로 전사될 수 있다. 다만, 상기 전사롤의 표면에 존재하는 도료 조성물이 상기 피도체의 표면에 전부 전사되는 것은 아니며, 상기 전사롤의 표면에 상기 도료 조성물이 일부 잔류하게 되므로 이를 적절히 세척하여 후속되는 코팅 공정에서 도막 두께와 외관 물성을 균일하게 유지할 수 있다.
상기 도료 조성물에 포함된 열팽창성 마이크로 캡슐도 상기 전사롤의 표면에 잔류할 수 있다. 상기 전사롤의 표면에 잔류한 상기 열팽창성 마이크로 캡슐은 그 자체만으로 불필요한 외관 불량을 일으킬 수 있고, 특히, 상기 세척 간 적절한 팽창 및 그에 따른 입체 질감을 유도하기 위한 온도 범위 외로 노출되는 경우 임의로 파손, 파괴되거나, 과도하게 팽창 또는 수축되어 도막 두께를 외관 물성을 저하시키는 요인이 될 수 있다.
종래, 나이프, 공기 분사장치, 초음파 세척장치, 진공 흡입장치 등을 도입하여 전사롤의 외면에 잔류하는 도료 조성물을 세척하기 위한 기술이 제시되었으나, 이러한 종래의 세척 수단을 상기 열팽창성 마이크로 캡슐을 포함하는 도료 조성물에 적용하는 경우 상기의 문제를 해소할 수 없다.
따라서, 상기 전사롤의 표면에 잔류하는 열팽창성 마이크로 캡슐을 효과적으로 세척, 제거하기 위해, 그 표면과 인접한 위치에 상이한 유형을 가지는 2개의 세척부, 즉, 제1 및 제2 세척부를 구비할 수 있다.
먼저, 상기 제1 세척부는 세척 간 상기 도료 조성물 중 열팽창성 마이크로 캡슐에 과도한 압력이 인가되지 않도록 다공성 패드 또는 브러시일 수 있다. 상기 다공성 패드 또는 브러시는 물리적 방식에 의한 세척부이나, 그 소재의 유연성이 높아 도료 조성물에 포함된 열팽창성 마이크로 캡슐을 파괴시키지 않으면서 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 상기 제2 세척부는 나이프일 수 있다. 상기 나이프는 잔류하는 도료 조성물과 직접 접촉하는 방식의 나이프일 수 있고, 필요에 따라 일정 단면적을 가지는 노즐을 통해 고압의 공기를 분사하는 방식의 에어 나이프일 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 세척롤은 물, 알코올, 메틸에틸케톤, 톨루엔 등의 세척용제를 수용하는 세척용제 저장부에서 회전하며 세척용제와 접촉하고, 이와 같이 세척용제를 공급받아 전사롤의 표면에 잔류하는 도료 조성물을 제거할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
실시예 1
공정 라인에 직렬적으로 구비된 복수의 코팅 장치를 이용하여 소지강판 상에 전처리층, 도막층, 프린트층, 및 클리어층을 형성하여 PCM 칼라강판을 제조하였고, 특히, 평균 입경이 5㎛인 열팽창성 마이크로 캡슐 7중량% 및 아크릴 변성 폴리다이메틸실록산 5중량%를 포함하는 열경화성 폴리에스테르 수지를 도포하여 격자 패턴의 프린트층을 형성하였으며, 클리어 도료 조성물을 15㎛ 두께(#28 BAR)로 도포하여 클리어층을 형성하였다.
실시예 2
열팽창성 마이크로 캡슐의 함량을 10중량%로 조절한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 PCM 칼라강판을 제조하였다.
실시예 3
열팽창성 마이크로 캡슐의 함량을 15중량%로 조절한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 PCM 칼라강판을 제조하였다.
실시예 4
열팽창성 마이크로 캡슐의 평균 입경을 10㎛로 조절한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 PCM 칼라강판을 제조하였다.
실시예 5
열팽창성 마이크로 캡슐의 평균 입경을 20㎛로 조절한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 PCM 칼라강판을 제조하였다.
실시예 6
열팽창성 마이크로 캡슐의 평균 입경을 30㎛로 조절한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 PCM 칼라강판을 제조하였다.
실시예 7
열경화성 폴리에스테르 수지 중 아크릴 변성 폴리다이메틸실록산의 함량을 8중량%로 조절한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 PCM 칼라강판을 제조하였다.
비교예 1
열팽창성 마이크로 캡슐의 함량을 2중량%로 조절한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 PCM 칼라강판을 제조하였다.
비교예 2
열팽창성 마이크로 캡슐의 함량을 20중량%로 조절한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 PCM 칼라강판을 제조하였다.
비교예 3
열팽창성 마이크로 캡슐의 평균 입경을 40㎛로 조절한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 PCM 칼라강판을 제조하였다.
비교예 4
열팽창성 마이크로 캡슐의 평균 입경을 50㎛로 조절한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 PCM 칼라강판을 제조하였다.
비교예 5
열경화성 폴리에스테르 수지 중 아크릴 변성 폴리다이메틸실록산의 함량을 10중량%로 조절한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 PCM 칼라강판을 제조하였다.
비교예 6
열경화성 폴리에스테르 수지 중 아크릴 변성 폴리다이메틸실록산을 포함하지 않은 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 PCM 칼라강판을 제조하였다.
실험예 1: 열팽창성 마이크로 캡슐의 함량에 따른 PCM 칼라강판의 물성 평가
도 3은 실시예 1 내지 3, 및 비교예 1 내지 2에 따라 제조된 PCM 칼라강판을 촬영한 이미지이다. 상기 PCM 칼라강판에 대해 아래의 방법에 따라 그 성능을 측정 또는 평가하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
-가공성: 상온(20℃)에서 T banding하여 가공 부위에 크랙 발생 여부를 평가함
-부착성: 1㎜ 간격, 가로X세로로 10칸을 칼로 그은 후, 스카치 테이프로 완전 밀착 후, 순간 박리하여 도막의 박리 유무를 확인함
-내스크래치성: 손톱으로 도막 표면을 긁었을 경우, 표면의 경도 및 slip에 의해 도막 표면의 찰과 마찰이 발생하지 않는 정도를 육안으로 파악함
-작업성: 현장 롤코팅 시 픽업(pick up) 성능으로 파악함
-내식성: 35℃의 5% NaCl에서 240hrs 후, 도막의 녹 발생 정도를 파악함
-색 구현성: 건조된 도막의 색감, 선명도를 육안으로 파악함
-입체감: 시각, 촉각을 통해 건조 도막의 입체 질감을 상대적으로 평가함
-무늬형성: 건조된 도막의 외관을 육안으로 파악함
성능지표 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2
가공성 ◎ ◎ ○ ◎ △
부착성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
내스크래치성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
작업성 ◎ ◎ ○ △ X
내식성 ◎ ◎ ◎ ○ △
색 구현성 ○ △ △ △ △
입체감 ◎ ◎ ◎ × ○
무늬형성(외관) ◎ ◎ ◎ × ×
(상대적 평가기준: ◎ 우수, ○ 양호, △ 보통, × 불량)
상기 표 1과 도 3을 참조하면, 실시예 1 내지 3에 따른 열팽창성 마이크로 캡슐을 일정 량 포함한 도료 조성물로 이루어진 프린트층의 입체감 및 외관 성능이 매우 우수하게 구현되었다.
반면, 캡슐의 함량이 2중량%인 비교예 1의 경우에는 입체감과 무늬형성이 불량한 것으로 나타났으며, 캡슐의 함량이 20중량%인 비교예 2의 경우에는 입체감이 양호하게 구현될 수 있으나, 도료 조성물의 점도 상승으로 인해 작업성 및 가공성이 저하된 것으로 나타났다.
실험예 2: 열팽창성 마이크로 캡슐의 평균 입경에 따른 PCM 칼라강판의 물성 평가
도 4는 실시예 4 내지 6, 및 비교예 3, 4에 따라 제조된 PCM 칼라강판을 촬영한 이미지이다. 상기 PCM 칼라강판에 대해 실험예 1의 평가 방법과 동일하게 그 성능을 측정 또는 평가하였고, 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
성능지표 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 3 비교예 4
가공성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
부착성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
내스크래치성 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
작업성 ◎ ◎ ○ ○ ○
내식성 ◎ ◎ ◎ × ×
색 구현성 ○ △ △ △ △
입체감 ◎ ◎ ◎ × △
무늬형성(외관) ◎ ◎ ◎ × ×
(상대적 평가기준: ◎ 우수, ○ 양호, △ 보통, × 불량)
상기 표 2와 도 4를 참조하면, 열팽창성 마이크로 캡슐의 평균 입경이 10~30㎛인 실시예 4 내지 6의 경우 일정하고 균일한 독립 셀의 형성되어, 이에 따라 입체감과 무늬형성이 우수하게 구현되었다. 반면, 비교예 3, 4의 경우 과도한 독립 셀의 형성으로 인해 외관 물성이 상대적으로 저하된 것으로 나타났다.
실험예 3: 실리콘계 첨가제의 함량에 따른 PCM 칼라강판의 물성 평가
도 5는 실시예 1, 7과 비교예 5, 6에 따라 제조된 PCM 칼라강판을 촬영한 이미지이다. 상기 PCM 칼라강판에 대해 실험예 2의 평가 방법과 동일하게 그 성능을 측정 또는 평가하였고, 내오염성은 아래의 방법에 따라 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
-내오염성: 유성 잉크의 제거 용이성을 육안으로 평가함
성능지표 실시예 1 실시예 7 비교예 5 비교예 6
가공성 ◎ ◎ × ×
부착성 ◎ ◎ ◎ ◎
내스크래치성 ◎ ◎ ◎ ◎
작업성 ◎ ◎ × ×
내식성 ◎ ◎ △ △
색 구현성 ○ △ △ △
입체감 ◎ ◎ ◎ ◎
무늬형성(외관) ◎ ◎ × ×
내오염성 ◎ ◎ × ×
(상대적 평가기준: ◎ 우수, ○ 양호, △ 보통, × 불량)
상기 표 3과 도 5를 참조하면, 상기 PCM 칼라강판은 열경화성 폴리에스테르 수지 중 실리콘계 첨가제의 함량을 달리하여 제조된 것으로, 실시예 1 및 7의 경우 각각 5중량% 및 8중량%의 실리콘계 첨가제를 포함하여 최종 제품의 내오염성 및 외관 물성이 우수하게 구현되었다. 반면, 실리콘계 첨가제를 과도하게 첨가하거나, 포함하지 않은 비교예 5, 6의 경우 내오염성이 저하되거나, 코팅롤의 슬립이 발생하여 외관 물성이 불량한 것으로 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 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 소지강판, 전처리층, 하나 이상의 도막층, 미리 정해진 패턴을 가지는 프린트층, 및 클리어층을 순차적으로 포함하고,
    상기 프린트층이 열팽창성 마이크로 캡슐 5~15중량% 및 실록산계 첨가제 1~8중량%를 포함하는 도료 조성물로 이루어진, PCM 칼라강판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열팽창성 마이크로 캡슐의 평균 입경이 5~30㎛인, PCM 칼라강판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실록산계 첨가제가 아크릴 변성 폴리다이메틸실록산인, PCM 칼라강판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도료 조성물의 주수지가 열경화성 수지인, PCM 칼라강판.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열경화성 수지가 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나인, PCM 칼라강판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 도료 조성물이 소광제 1~2중량%를 더 포함하는, PCM 칼라강판.
  7. (a) 소지강판 상에 전처리층을 형성하는 단계;
    (b) 상기 전처리층 상에 하나 이상의 도막층을 형성하는 단계;
    (c) 상기 도막층 상에 열팽창성 마이크로 캡슐 5~15중량% 및 실록산계 첨가제 1~8중량%를 포함하는 도료 조성물을 전사롤, 세척롤, 및 상기 전사롤의 외면에 인접하여 구비된 복수의 세척부를 가지는 세척 수단을 포함하는 코팅 장치로 도포하여 프린트층을 형성하는 단계; 및
    (d) 상기 프린트층 상에 클리어 도료 조성물을 도포하여 클리어층을 형성하는 단계;를 포함하는, PCM 칼라강판의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 열팽창성 마이크로 캡슐의 평균 입경이 5~30㎛인, PCM 칼라강판의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 실록산계 첨가제가 아크릴 변성 폴리다이메틸실록산인, PCM 칼라강판의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 도료 조성물의 주수지가 열경화성 수지인, PCM 칼라강판의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 열경화성 수지가 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나인, PCM 칼라강판의 제조방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 도료 조성물이 소광제 1~2중량%를 더 포함하는, PCM 칼라강판의 제조방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 세척 수단이 제1 및 제2 세척부를 포함하는, PCM 칼라강판의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 세척부가 다공성 패드 또는 브러시인, PCM 칼라강판의 제조방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제2 세척부가 나이프인, PCM 칼라강판의 제조방법.
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