KR101810350B1 - 프리코트 금속판, 프리코트 금속판의 제조 방법 및 연속 도장 장치 - Google Patents

Abstract

연속 도장 라인에서 제조되는 다층 프리코트 금속판의 광택도와 도막 상호의 밀착성 양쪽을, 높은 레벨로 양립시킨다. 금속판(10)의 편면 또는 양면에 복수의 도막층을 갖는 프리코트 금속판에 있어서, 도막층은, 금속판(10) 측에 배치되고, 착색 안료를 함유하는 착색 도막층(111)과, 착색 도막층(111) 상에 형성되고, 착색 도막층(111) 내의 착색 안료 농도의 평균값보다도 높은 착색 안료 농도를 갖고, 표층측을 향할수록 착색 안료 농도가 증가하는 안료 농화층(123)과, 안료 농화층(123) 상에 형성되고, 표층측을 향할수록 착색 안료 농도가 감소하는 확산층(122)과, 확산층(123) 상에 형성되고, 착색 안료를 함유하지 않는 클리어층(121)을 포함하고, 클리어층(121)의 두께 d1과, 안료 농화층(123)의 두께 d2와의 비 d1/d2가, 1.7≤d1/d2≤4.7이다.

Description

프리코트 금속판, 프리코트 금속판의 제조 방법 및 연속 도장 장치{PRECOATED METAL SHEET, METHOD FOR MANUFACTURING PRECOATED METAL SHEET, AND CONTINUOUS COATING DEVICE}

본 발명은 높은 광택도와, 도막 층간의 높은 밀착성을 양립 가능한, 프리코트 금속판, 프리코트 금속판의 제조 방법 및 연속 도장 장치에 관한 것이다.

가전, 건축재, 토목, 기계, 자동차, 가구, 용기 등의 각종 용도의 도장 금속판으로서, 제철소 등에서 미리 도장되는 프리코트 금속판이 사용되고 있다. 프리코트 금속판은, 강판 또는 도금 강판 등의 금속판의 표면(편면 또는 양면)에, 단층 또는 복수층의 도막을 코팅한 것이다. 예를 들어, 프리코트 강판에서는, 도금 강판의 표면에, 다층의 도막(예를 들어, 프라이머 도막, 착색 도막, 클리어 도막 등)이 코팅된다.

연속 도장 라인을 사용해서 긴 금속판(금속대)을 연속적으로 다층 코팅하는 종래의 연속 도장 방법으로서는, (1) 순차 도포 베이킹 방식이나, (2) 웨트 온 웨트(Wet-On-Wet) 방식, (3) 다층 동시 도포 방식 등이 있다.

(1) 순차 도포 베이킹 방식은, 도막 1층마다 도료의 도포(Coat)와 베이킹(Bake)을 순차적으로 행하는 도장 방식이다(예를 들어, 특허문헌 1 참조.). 예를 들어, 하층 도막의 도포 및 베이킹 후에 상층 도막의 도포 및 베이킹을 행하는 도장 방식은, 2코팅 2베이킹 방식(2C2B)이라고 칭해진다. 또한, (2) 웨트 온 웨트 방식은, 하층 도막의 도포 후에 베이킹 및 건조 등을 행하지 않고, 도료의 표면 장력차 등을 이용하여, 그 하층 도막이 마르기 전에 상층 도막을 도포하는 도장 방식이다(예를 들어, 특허문헌 2 참조.). 이 웨트 온 웨트 방식은, 하층 도막의 층수에 따라, 2코팅 1베이킹 방식(2C1B), 3코팅 1베이킹 방식(3C1B)이라고도 칭해진다. 또한, (3) 다층 동시 도포 방식은, 슬라이드 커튼 코터 등의 다층 코터를 사용하여, 복수층의 도막을 동시에 도포하는 도장 방식이다(예를 들어, 특허문헌 2 참조.).

또한, 상기와 같이 연속 도장 라인을 사용해서 긴 금속대를 연속적으로 도장하는 방식이 아니고, 에어 스프레이 등을 사용해서 자동차 차체의 외판 부품 등을 개별로 도장하는 방식도 있다. 이 개별 도장 방식의 웨트 온 웨트 방식에 있어서는, 예열(Preheat)을 이용하는 것이 알려져 있다. 예열을 이용하는 웨트 온 웨트 방식에서는, 상층과 하층의 도료 혼합을 방지하기 위해서, 하층의 도포 후에, 비교적 낮은 온도에서 하층을 예비 가열(예열)해서 반경화시키고 나서, 상층을 도포한다. 예를 들어, 특허문헌 3, 4에는, 금속제 또는 플라스틱제의 자동차 차체의 외판부에 대하여, 정전도장 또는 에어 스프레이 등에 의해, 하층의 착색 베이스코팅 도료를 도포하고, 계속해서, 하층을 예열(80℃, 10분간)하고 나서, 그 미경화 도면에 상층의 클리어 도료를 도포하고, 그 후, 상하 양층을 동시에 베이킹하는(140℃, 30분간) 것이 기재되어 있다.

일본 특허 공개 제2006-806호 공보 일본 특허 공개 제2009-248378호 공보 일본 특허 공개 제2004-25046호 공보 일본 특허 공개 제2004-8856호 공보

그런데, 다층 프리코트 금속판에서는, 하층으로서, 착색 안료를 포함하는 착색 도료를 도포해서 착색 도막을 형성한 후에, 상층으로서, 착색 안료를 포함하지 않는 클리어 도료를 도포하여, 클리어 도막을 형성하는 것이 일반적이다. 이 경우, 상기 특허문헌 1에 기재된 순차 도포 베이킹 방식(2C2B)에서는, 하층의 착색 도막을 베이킹해서 완전히 건조시키고 나서, 상층의 클리어 도막을 도포 및 베이킹하기 위해서, 각각의 도장 공정이 독립되어 있다. 이로 인해, 상층의 클리어 도막과 하층의 착색 도막이 혼합되지 않고, 착색 안료를 함유하지 않는 클리어 도막의 막 두께를 충분히 확보할 수 있으므로, 클리어 도막의 광택을 확보할 수 있다는 이점이 있다. 그러나, 상층의 도포 시에, 완전히 건조 및 경화한 하층의 착색 도막에 대하여 상층의 클리어 도료가 융화되기 어려워, 상하층간의 밀착성이 저하되기 때문에, 양층의 도막 계면에서 박리되기 쉽다는 문제가 있었다.

한편, 상기 특허문헌 2에 기재된 웨트 온 웨트 방식이나 다층 동시 도포 방식에서는, 도막 계면에 있어서 상층과 하층의 도료끼리가 융화되기 쉬워, 상하층간에서 높은 밀착성이 얻어진다. 그러나, 상층의 도포 부착 시에, 하층의 습윤 상태의 착색 도막층과 상층의 클리어 도료가 혼합되어 혼층이 된다. 이로 인해, 착색 안료를 함유하지 않는 클리어 도막의 두께가 충분히 얻어지지 않아, 프리코트 금속판의 광택이 대폭으로 저하되어 버린다는 문제가 있었다.

이 점, 상기 특허문헌 3, 4에 기재된 예열을 이용한 웨트 온 웨트 방식에서는, 예열에 의해 하층의 착색 도막을 반경화시킴으로써, 그 착색 도막과 상층의 클리어 도막의 혼합을 방지하여, 어느 정도 높은 광택을 얻을 수 있다.

그러나, 예열을 이용한 웨트 온 웨트 방식에 있어서도, 하층의 착색 도막에 포함되는 착색 안료가 상층의 클리어 도막 내에 확산되기 때문에, 베이킹 후의 프리코트 금속판의 광택에 영향을 준다. 본원 발명자가 예의 연구한 바, 예열시의 가열 조건이 적절하지 않은 경우, 하층으로부터 상층으로의 착색 안료의 확산, 대류 등에 의해, 예열된 착색 도막과 클리어 도막과의 경계부에 있어서의 착색 안료의 농도 분포가 부적절해지기 때문에, 프리코트 금속판의 광택이 저하되어 버리는 것을 알았다.

그런데, 종래에는, 예열시의 가열 조건이나, 착색 도막과 클리어 도막과의 경계부에 있어서의 착색 안료의 농도 분포가, 프리코트 금속판의 광택에 끼치는 영향에 대해서는, 전혀 상세하게 해명되어 있지 않았다. 따라서, 예열시의 가열 조건이나, 상기 경계부에 있어서의 착색 안료의 농도 분포를 적절하게 제어할 수 있으면, 프리코트 금속판의 광택도를 향상시킬 수 있는 여지가 충분히 있었다.

나아가서는, 상기 특허문헌 3, 4에 기재된 예열을 이용한 도장 방식은, 연속 도장 라인을 사용한 금속대의 연속 도장의 경우가 아니고, 자동차 차체의 외판 부품 등을 개별로 도장할 경우에 적용되는 것이며, 또한 하층을 예열하는 시간은, 수분 내지 수십분과 같은 장시간이었다. 따라서, 종래에는, 연속 도장 라인을 사용해서 금속대를 연속 도장함으로써 제조되는 다층 프리코트 금속판에 관하여, 예열시의 적절한 가열 조건이나, 착색 도막과 클리어 도막과의 경계부에 있어서의 착색 안료의 적절한 농도 분포에 대해서는, 전혀 명확하게 되어 있지 않았다고 할 수 있다.

그래서, 본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적으로 하는 점은, 연속 도장 라인에서 제조되는 다층 프리코트 금속판의 광택도와 도막 상호의 밀착성 양쪽을, 높은 레벨로 양립시키는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 어느 관점에 의하면,

금속판의 편면 또는 양면에 복수의 도막층을 갖는 프리코트 금속판에 있어서,

상기 도막층은,

상기 금속판측에 배치되고, 착색 안료를 함유하는 착색 도막층과,

상기 착색 도막층 상에 형성되고, 상기 착색 도막층 내의 착색 안료 농도의 평균값 이상의 착색 안료 농도를 갖고, 표층측을 향할수록 상기 착색 안료 농도가 증가하는 안료 농화층과,

상기 안료 농화층 상에 형성되고, 상기 표층측을 향할수록 상기 착색 안료 농도가 감소하는 확산층과,

상기 확산층 상에 형성되고, 상기 착색 안료를 함유하지 않는 클리어층을 포함하고,

상기 클리어층의 두께 d1과, 상기 안료 농화층의 두께 d2와의 비 d1/d2가, 1.7≤d1/d2≤4.7을 만족하는, 프리코트 금속판이 제공된다.

상기 착색 도막층 내의 상기 착색 안료 농도의 평균값을 기준으로 한 상기 안료 농화층 내의 착색 안료 농도비 c의 최댓값 c1과 최솟값 c2의 비 c1/c2가, 1.04≤c1/c2≤2.0을 만족하도록 해도 된다.

상기 비 d1/d2가, 2.0≤d1/d2≤4.7을 만족하도록 해도 된다.

상기 안료 농화층의 두께 d2는, 2.2㎛ 이상, 8.0㎛ 이하이도록 해도 된다.

상기 클리어층의 두께 d1은, 5.0㎛ 이상, 12.3㎛ 이하이도록 해도 된다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 관점에 의하면,

띠 형상의 금속판 표면을 연속적으로 도장함으로써, 상기 프리코트 금속판을 제조하는, 프리코트 금속판의 제조 방법에 있어서,

제1 도포 장치를 사용하여, 상기 금속판의 표면 상 또는 상기 금속판의 표면에 도포된 다른 도막 상에 착색 안료를 함유하는 착색 도료를 도포하여, 착색 도막을 형성하는 제1 도장 공정과,

가열 장치를 사용하여, 60 내지 150℃의 가열 온도, 1 내지 10초의 가열 시간에, 상기 착색 도막을 가열함으로써, 상기 착색 도막을 덜 마름 상태로 하는 예열 공정과,

제2 도포 장치를 사용하여, 상기 덜 마름 상태의 착색 도막 상에 상기 착색 안료를 함유하지 않는 클리어 도료를 도포하여, 클리어 도막을 형성하는 제2 도장 공정과,

베이킹 장치를 사용하여, 상기 착색 도막 및 상기 클리어 도막을 동시에 베이킹하는 베이킹 공정을 포함하는, 프리코트 금속판의 제조 방법이 제공된다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 관점에 의하면,

띠 형상의 금속판 표면을 연속적으로 도장함으로써, 상기 프리코트 금속판을 제조하는, 연속 도장 장치에 있어서,

상기 금속판의 표면 상 또는 상기 금속판의 표면에 도포된 다른 도막 상에, 착색 안료를 함유하는 착색 도료를 도포하여, 착색 도막을 형성하는 제1 도포 장치와,

60 내지 150℃의 가열 온도, 1 내지 10초의 가열 시간에, 상기 착색 도막을 가열함으로써, 상기 착색 도막을 덜 마름 상태로 하는 가열 장치와,

상기 덜 마름 상태의 착색 도막 상에 상기 착색 안료를 함유하지 않는 클리어 도료를 도포하여, 클리어 도막을 형성하는 제2 도포 장치와,

상기 착색 도막 및 상기 클리어 도막을 동시에 베이킹하는 베이킹 장치를 구비하는, 연속 도장 장치가 제공된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 연속 도장 라인에서 제조되는 다층 프리코트 금속판의 광택도와 도막 상호의 밀착성 양쪽을, 높은 레벨로 양립시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 연속 도장 장치의 라인 구성을 도시하는 모식도.
도 2a는 제1 실시 형태에 관한 제1 도장 공정에 있어서의 도막의 적층 상태와 착색 안료 농도 분포를 도시하는 설명도.
도 2b는 제1 실시 형태에 관한 예열 공정에서의 도막의 적층 상태와 착색 안료 농도 분포를 도시하는 설명도.
도 2c는 제1 실시 형태에 관한 제2 도장 공정에 있어서의 도막의 적층 상태와 착색 안료 농도 분포를 도시하는 설명도.
도 2d는 제1 실시 형태에 관한 제2 도장 공정 후에 있어서의 도막의 적층 상태와 착색 안료 농도 분포를 도시하는 설명도.
도 2e는 제1 실시 형태에 관한 베이킹 공정에 있어서의 도막의 적층 상태와 착색 안료 농도 분포를 도시하는 설명도.
도 3a는 종래의 2C2B 방식에 의해 하층 도막 상에 상층 도료를 도포하는 공정을 도시하는 모식도.
도 3b는 종래의 웨트 온 웨트 방식에 의해 하층 도막 상에 상층 도료를 도포하는 공정을 도시하는 모식도.
도 3c는 본 실시 형태에 관한 예열 방식에 의해 하층 도막 상에 상층 도료를 도포하는 공정을 도시하는 모식도.
도 4는 종래의 도장 방식에 의해 제조된 프리코트 강판의 도막 내의 착색 안료 농도 분포의 예를 나타내는 그래프.
도 5는 제1 실시 형태에 관한 프리코트 강판의 도막층 내의 착색 안료 농도의 분포 일례를 나타내는 그래프.
도 6은 제1 실시 형태에 관한 프리코트 강판의 도막층 내의 착색 안료 농도의 분포 변경예를 나타내는 그래프.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 연속 도장 장치의 라인 구성을 도시하는 모식도.
도 8은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 연속 도장 장치의 라인 구성을 도시하는 모식도.
도 9는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 연속 도장 장치의 라인 구성을 도시하는 모식도.
도 10은 프리코트 강판의 절곡 가공 방법을 도시하는 모식도.
도 11은 비교예 1 내지 3의 도막 두께 방향의 Ti 농도비의 분포를 나타내는 그래프.
도 12는 실시예 1 내지 4와 비교예 1의 도막 두께 방향의 Ti 농도비의 분포를 나타내는 그래프.
도 13은 도 12를 부분 확대한 그래프.
도 14는 d1/d2와, 60° 광택의 시험 결과와의 관계를 나타내는 그래프.
도 15는 가열 온도 T와, d1, d2 및 60° 광택의 시험 결과와의 관계를 나타내는 그래프.
도 16a는 비교예의 프리코트 강판의 굽힘 가공부의 확대 사진.
도 16b는 실시예의 프리코트 강판의 굽힘 가공부의 확대 사진.

이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.

[1. 프리코트 금속판의 제조 방법 개요]

먼저, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 프리코트 금속판의 제조 방법 개요에 대해서 설명한다.

상술한 바와 같이, 띠 형상의 긴 금속판(금속대)을 연속 도장하는 종래의 도장 방법으로서는, 순차 도포 베이킹 방식이나, 웨트 온 웨트 방식, 다층 동시 도포 방식 등이 있다. 그러나, 이들 종래의 도장 방식은, 프리코트 금속판의 높은 광택도와, 도막 상호의 높은 밀착성을 양립시킬 수 없다는 문제가 있었다.

그래서, 이러한 문제를 해결하기 위해, 본 실시 형태에서는, 금속판에 복수층의 도막을 도장하는 연속 도장 라인에 있어서, 제1층(하층)의 착색 도료를 도포하는 제1 도포 장치의 후단이며, 제2층(상층)의 클리어 도료를 도포하는 제2 도포 장치의 전단에, 예열용 가열 장치(이하, 예열 장치)를 설치한다. 이 예열 장치는, 종래의 베이킹 장치보다도 출력이나 가열 온도가 낮고, 설치 스페이스도 작은 간소한 가열 장치이다.

본 실시 형태에 관한 프리코트 금속판의 제조 방법에서는, 상기 연속 도장 라인에 의해 띠 형상의 금속판을 연속 도장할 때, 먼저, 금속판에 하층의 착색 도막을 도포한다. 계속해서, 상기 예열 장치에 의해, 착색 도막을 적절한 가열 조건에서 예열해서 덜 마름 상태로 한다. 또한, 상기 덜 마름 상태의 착색 도막을 냉각 및 건조시키지 않고, 상층의 클리어 도료를 도포하여, 클리어 도막을 형성한다. 그 후, 하층의 착색 도막과 상층의 클리어 도막을 동시에 베이킹한다.

이러한 예열을 이용한 웨트 온 웨트 방식의 연속 도장 방법에 의해, 프리코트 금속판의 착색 도막과 클리어 도막 중에, 착색 안료의 농도 분포 특성이 상이한 4개의 특징적인 도막층(클리어층, 확산층, 안료 농화층, 착색 도막층)을 형성할 수 있다. 이에 의해, 높은 광택도를 갖고, 또한 하층의 착색 도막과 상층의 클리어 도막 사이의 밀착성이 우수한 프리코트 금속판을 제조할 수 있다.

이하에서는, 상기 예열을 이용한 웨트 온 웨트 방식(이하, 예열 방식이라고도 칭함.)을 실현하기 위한 연속 도장 장치와, 그 장치를 사용한 프리코트 금속판의 제조 방법에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 이하에서는, 프리코트 금속판으로서, 강판에 대하여 착색 도막과 클리어 도막이라고 하는 상하 2층의 도막을 도장한 프리코트 강판을 제조하는 예에 대해서 설명하겠지만, 본 발명의 프리코트 금속판은, 이러한 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도장 대상의 기재(금속판)로서, 강판 이외의 임의의 재질의 금속판을 사용해도 된다. 또한, 본 발명은 금속판에 대하여 3층 이상의 도막이 도장된 프리코트 금속판을 제조하는 경우에도 적용 가능하다.

[2. 연속 도장 장치의 구성]

이어서, 도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 연속 도장 장치의 전체 구성에 대해서 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 관한 연속 도장 장치의 라인 구성을 도시하는 모식도이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 연속 도장 장치는, 소정 폭의 띠 형상 강판(10)(강대)의 표면을 연속적으로 도장하여, 다층 프리코트 금속판을 제조하기 위한 도장 라인이다. 그 연속 도장 장치는, 강판(10)을 통판 방향으로 일정한 라인 속도로 통판하면서, 그 강판(10)의 적어도 한쪽 표면에 대하여 복수층의 도막(11, 12)을 연속적으로 도포하고, 또한 그 복수층의 도막(11, 12)을 동시에 베이킹, 냉각 및 건조시킨다. 강판(10)을 통판할 때의 라인 속도는, 예를 들어 30 내지 200m/min이다.

이러한 연속 도장 장치는, 롤 코터(13)(본 발명의 제1 도포 장치에 상당함.)와, 예열 장치(14)(본 발명의 가열 장치에 상당함.)와, 커튼 코터(15)(본 발명의 제2 도포 장치에 상당함.)와, 베이킹 장치(16)(본 발명의 베이킹 장치에 상당함.)와, 냉각 장치(17)와, 건조 장치(18)를 구비한다.

롤 코터(13)는 강판(10)의 표면 상에, 착색 안료를 함유하는 착색 도료를 도포하는 제1 도포 장치의 일례이다. 착색 도료는, 하층의 착색 도막(11)을 형성하기 위한 도료이며, 착색 안료를 함유하고 있다. 롤 코터(13)는 착색 도료를 보유 지지하는 롤을 회전시키면서 강판(10)의 표면에 접촉시킴으로써, 강판(10)의 표면에 착색 도료를 도포한다. 이에 의해, 강판(10)의 표면에 제1층(하층)으로서 착색 도막(11)이 형성된다.

이러한 제1 도포 장치로서는, 접촉식 도포 장치(롤 코터 등) 또는 비접촉식 도포 장치(커튼 코터 등) 중 어느 것을 사용해도 되지만, 도 1에 도시하는 바와 같이, 접촉식 롤 코터(13)를 사용하는 편이 바람직하다. 일반적으로 커튼 코터는, 막 두께의 제어가 어렵다. 이에 비해, 롤 코터(13)는 롤 회전 속도나 롤간 갭을 조정함으로써 비교적 용이하게 또한 고정밀도로 막 두께를 제어할 수 있으므로, 하층의 착색 도막(11)의 막 두께를 고정밀도로 제어할 수 있다. 또한, 롤 코터(13)를 사용하면, 도포 가능한 도료의 점도 범위도 넓다.

예열 장치(14)는, 착색 도막(11)을 소정의 가열 온도 T에서 가열하는 가열 장치의 일례이다. 예열 장치(14)는, 도장 라인 상에서, 상기 롤 코터(13)(제1 도포 장치)의 후단이며, 커튼 코터(15)(제2 도포 장치)의 전단에 배치된다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 이들 양쪽 도포 장치 사이의 도장 라인 상에는, 예열 장치(14)만이 설치되어 있고, 착색 도막(11)용 베이킹 장치, 냉각 장치, 건조 장치 등은 설치되어 있지 않다. 이러한 점에서, 본 실시 형태에 관한 연속 도장 라인은, 종래의 2C2B 방식의 연속 도장 라인과는 장치 구성 및 배열이 상이하다.

예열 장치(14)는, 예를 들어 열풍 건조로, 유도 가열로, 적외선 가열로, 또는, 이들을 병용한 로 등으로 구성되지만, 도료를 가열 가능하면 임의의 가열 장치를 사용할 수 있다. 이 예열 장치(14)는, 강판(10) 상의 착색 도막(11)을 높은 온도에서 장시간 가열해서 베이킹하는 것이 아니고, 일반적인 베이킹 장치에 의한 베이킹 온도보다도 낮은 소정의 가열 온도 T(예를 들어 60 내지 150℃)에서, 착색 도막(11)을 단시간 가열한다. 이 가열 온도 T는, 예를 들어 착색 도료의 휘발분의 비점 이하의 온도이다. 또한, 가열 온도 T는, 예열 장치(14)에 의해 가열되는 강판(10)의 메탈 피크 온도(PMT: Peak Metal Temperature)로 표시된다.

이로 인해, 예열 장치(14)는, 종래의 도장 라인에서 일반적으로 사용되는 베이킹 장치보다도, 저출력, 저가열 온도, 소형, 설치 스페이스 절약의 가열 장치로 구성된다. 예를 들어, 종래 일반적인 IH형 베이킹 장치(16)의 출력(강판(10)의 단위 질량당 필요 전력량)은 11 내지 24kWh/ton이다. 이에 비해, 예열 장치(14)의 출력은 3 내지 17kWh/ton으로 하는 것이 가능하여, 일반적인 베이킹 장치(16)의 출력 27 내지 70% 정도로 억제할 수 있다. 또한, 베이킹 장치(16)의 가열 온도는 200℃ 이상인 경우가 많다. 이에 비해, 예열 장치(14)의 가열 온도 T는 60 내지 150℃ 정도로 저감하는 것이 가능하다. 또한, 베이킹 장치(16)의 통판 방향의 전체 길이는 30m 이상인 것이 일반적이다. 이에 비해, 예열 장치(14)의 전체 길이는 1 내지 5m 정도로 하는 것이 가능하다.

이러한 예열 장치(14)를 사용하여, 착색 도료의 휘발분의 비점 이하의 낮은 가열 온도 T까지, 착색 도막(11)을 가열함으로써, 착색 도막(11)은 도료의 휘발분 모두가 휘발해서 완전히 건조되는 것이 아니고(즉, 베이킹되는 것이 아니고), 도료의 휘발분의 일부가 휘발해서 부분적으로 건조된 「덜 마름 상태」가 된다.

커튼 코터(15)는, 착색 도막(11) 상에 클리어 도료를 도포하는 제2 도포 장치의 일례이다. 커튼 코터(15)는, 상기 예열 장치(14)에 의해 가열되어 덜 마름 상태로 되어 있는 착색 도막(11) 상에, 클리어 도료를 도포하여, 클리어 도막(12)을 형성한다.

커튼 코터(15)로서는, 예를 들어 커튼 플로우 코터 또는 롤러 커튼 코터 등의 공지된 커튼 코터를 사용할 수 있다. 이 커튼 코터(15)는, 통판하는 강판(10)의 상방으로부터, 클리어 도료를 강판(10)의 판 폭보다도 폭이 넓은 커튼 형상으로 유하시킴으로써, 착색 도막(11) 상에 클리어 도료를 비접촉식으로 도포한다. 이에 의해, 하층의 착색 도막(11) 상에 상층의 클리어 도막(12)이 형성된다.

이러한 제2 도포 장치로서는, 접촉식 도포 장치(롤 코터 등) 또는 비접촉식 도포 장치(커튼 코터 등) 중 어느 것을 사용해도 되지만, 도 1에 도시하는 바와 같이, 커튼 코터(15) 등의 비접촉식 도포 장치를 사용하는 편이 바람직하다. 이 이유는, 덜 마름 상태의 착색 도막(11)에 대하여 접촉식 롤 코터를 사용해서 클리어 도료를 도포하면, 착색 도막(11)이 박리될 가능성이 있기 때문이다.

제2 도포 장치로서, 커튼 코터(15) 등의 비접촉식 도포 장치를 사용함으로써 착색 도막(11)의 박리를 방지하여, 상층과 하층의 도막을 원하는 막 두께로 안정적으로 도장할 수 있다. 또한, 그 비접촉식 도포 장치를 사용하면, 평활하고 아름다운 외관의 클리어 도막(12)이 얻어진다. 또한, 롤의 전사 불균일이 발생하기 쉬운 도료를 도포할 수 있음과 함께, 고속 도장이 가능하게 된다.

또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 도장 라인 상에서, 커튼 코터(15)는, 상기 예열 장치(14)의 후단에 배치되고, 예열 장치(14)와 커튼 코터(15) 사이에, 착색 도막(11)을 강제 냉각 및 건조시키기 위한 냉각 장치나 건조 장치는 설치하지 않았다. 이로 인해, 커튼 코터(15)는, 예열 장치(14)에 의해 가열된 후에 강제 냉각 및 건조되지 않은 착색 도막(11) 상에 클리어 도료를 도포하게 된다. 이러한 도장 라인 구성에 의해, 예열 장치(14)로부터 배출되는 덜 마름 상태의 착색 도막(11)의 온도가 저하되기 전에, 커튼 코터(15)에 의해 그 착색 도막(11) 상에 클리어 도료를 도포하여, 착색 도막(11)과 클리어 도막(12)을 적절하게 융화시킬 수 있다.

베이킹 장치(16)는, 상기 커튼 코터(15)의 후단에 배치되고, 강판(10) 상에 도포된 착색 도막(11) 및 클리어 도막(12)을 동시에 베이킹한다. 이 베이킹 장치(16)는, 일반적인 도료용 베이킹로, 예를 들어 열풍 건조로, 유도 가열로, 적외선 가열로, 또는, 이들을 병용한 로 등으로 구성된다.

상술한 바와 같이, 도 1에 도시하는 베이킹 장치(16)는, 종래의 도장 라인에서 일반적으로 사용되는 베이킹 장치와 동등하며, 예열 장치(14)보다도 출력이나 가열 온도 등이 대폭으로 높고, 설치 스페이스도 넓다. 또한, 베이킹 장치(16)에 의한 가열 온도는, 상기 착색 도료나 클리어 도료의 휘발분의 비점보다도 높고(예를 들어 200℃ 이상), 베이킹 장치(16)에 의한 가열 시간은, 예열 장치(14)보다도 길다. 따라서, 베이킹 장치(16) 내에 강판(10)을 통판시킴으로써, 착색 도막(11) 및 클리어 도막(12)이 높은 가열 온도까지 가열되어, 양쪽 도막(11, 12)이 동시에 강판(10)에 베이킹된다.

또한, 냉각 장치(17)와 건조 장치(18)는, 상기 베이킹 장치(16)의 후단에 배치된다. 냉각 장치(17)는, 상기 베이킹 장치(16)에 의해 착색 도막(11) 및 클리어 도막(12)이 베이킹된 강판(10)을 수냉한다. 건조 장치(18)는 드라이어 등으로 구성되고, 냉각 장치(17)에 의한 냉각 후의 강판(10)을 건조시킨다.

[3. 도료의 구체예]

이어서, 착색 도막(11)(중도 도막) 및 클리어 도막(12)(톱 코팅 도막)에 사용되는 도료의 정의와 구체예에 대해서 설명한다.

[3.1. 용어의 정의]

먼저, 도료에 관한 용어에 대해서 정의한다.

도료는, 고형분과 휘발분으로 이루어진다. 고형분은, 도료의 성분 중, 베이킹에 의해 피막을 구성하는 성분이며, 도료의 각종 기능을 발휘하기 위해서 사용된다. 이 고형분은, 휘발분에 용해되는 용해 성분과, 휘발분에 용해되지 않고 미세 입자상으로 분산된 상태에서 현탁해지는 현탁 성분을 포함한다. 한편, 도료의 휘발분은, 도료의 성분 중, 베이킹에 의해 휘발되는 성분이며, 상기 고형분에 유동성을 부여해서 도포하기 쉽게 하기 위해서 사용된다. 이 휘발분은, 도포 후의 가열시에 휘발되어, 베이킹 후의 피막을 구성하지 않는다. 또한, 본 명세서에 있어서, 도료의 휘발분 휘발이란, 그 휘발분이 그 비점 미만에서 휘발되는 것뿐만 아니라, 그 비점 이상에서 증발되는 것도 포함한다.

유성 도료는, 휘발분으로서 유기 용제를 사용하는 도료이다. 유성 도료의 고형분은, 각종 수지(용해 성분)와, 왁스, 안료, 가교제, 광택 제거제, 체질 안료, 자외선 흡수제, 경화제 또는 방청제 등의 미세 입자(현탁 성분)를 포함한다. 유성 도료의 휘발분(유기 용제) 중에는, 고형분으로서, 상기 각종 수지(용해 성분)가 용해됨과 함께, 상기 왁스, 안료 등의 미세 입자(현탁 성분)가 분산되어 있다. 유성 도료로서는, 유성 착색 도료나, 유성 클리어 도료 등이 있다.

수성 도료는, 휘발분으로서 물을 주체로 하는 액체를 사용하는 도료이다. 수성 도료의 고형분은, 각종 수지(현탁 성분)와, 왁스, 안료, 가교제, 광택 제거제, 체질 안료, 자외선 흡수제, 경화제 또는 방청제 등의 미세 입자(현탁 성분)를 포함한다. 수성 도료의 휘발분(물을 주체로 하는 액체) 중에는, 고형분으로서, 상기 각종 수지(현탁 성분)의 미세 입자가 용해되지 않고 분산됨과 함께, 상기 왁스, 안료 등의 미세 입자(현탁 성분)도 분산되어 있다. 수성 도료로서는, 수성 착색 도료나, 수성 클리어 도료 등이 있다.

여기서, 수성 도료의 휘발분은, 물만이 아니어도 되고, 또는, 유기 용제와 물의 혼합액(예를 들어 저급 알코올)이어도 된다. 후자의 경우, 수성 도료의 휘발분에 차지하는 물의 질량 비율은, 예를 들어 95질량% 이상이지만, 그 물의 질량 비율이 95질량% 미만인 혼합액에 대해서도, 수성 도료의 휘발분이 될 수 있다.

휘발분 농도란, 도료의 전체 질량(고형분의 질량 A와 휘발분의 질량 B의 합계)에 차지하는 휘발분의 질량 B의 비율이다(휘발분 농도=B/(A+B) [질량%]). 도막을 이루는 도료의 휘발분 농도는, 도료의 도포시가 가장 높고, 도포된 도막이 건조됨에 따라서(즉, 도막 내의 휘발분이 휘발됨에 따라서), 휘발분 농도가 감소된다.

[3.2. 착색 도료의 구체예]

착색 도막(11)은 중간칠 도막이며, 프리코트 강판의 색채 등의 의장성이나, 도막의 경도 향상, 내약품성, 내오염성, 방청 등의 기능성을 실현하기 위해서 사용된다. 착색 도료는, 착색 안료를 함유하는 도료이며, 착색 도막(11)을 형성하기 위해서 사용된다. 착색 도료로서는, 일반적으로 공지된 도료용 수지에 착색 안료 등을 첨가한 것을 사용할 수 있고, 예를 들어 방청 도막용 수지 등, 프리코트용 도료로서 시판되고 있는 것을 사용할 수 있다.

착색 도료의 수지로서는, 예를 들어 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 또는 불소 수지 등의 프리코트용 도료에 사용되는 일반적인 수지를 사용할 수 있다. 또한, 필요에 따라, 이들 수지를 2종 이상 혼합해서 사용하거나, 멜라민 수지 또는 이소시아네이트 수지 등의 가교제를 사용하거나 해도 된다. 특히, 폴리에스테르 수지를 멜라민 수지 또는 이소시아네이트로 가교시킨 타입의 수지는, 가공성이 우수하다.

착색 도료 중에 함유되는 착색 안료로서는, 예를 들어 산화티타늄, 산화아연, 산화철, 산화알루미늄, 황산바륨, 알루미늄, 또는 카본 블랙 등의 일반적인 착색 안료를 사용할 수 있다. 특히, 상기 수지와 굴절률차가 큰 착색 안료를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 착색 도료에는, 필요에 따라, 공지된 레벨링제, 안료 분산제, 왁스, 광택 제거제 등을 첨가할 수 있다. 이들 첨가제의 종류나 첨가량은, 특별 규정되는 것이 아니고, 필요에 따라서 적절히 선정할 수 있다. 또한, 착색 도료는, 유성 도료 또는 수성 도료 중 어느 것이어도 된다.

유성 착색 도료는, 휘발분으로서 유기 용제를 사용하는 착색 도료이다. 유성 착색 도료의 고형분은, 예를 들어 착색 안료, 실리카, 윤활제 등이다. 또한, 유성 도료의 휘발분(유기 용제)은, 예를 들어 크실렌, 시클로헥사논, 메틸에틸케톤 등이다. 유성 도료의 휘발분 농도(즉, 유기 용제의 농도)는, 예를 들어 30 내지 70질량%, 특히 40 내지 65질량%이다. 유성 착색 도료의 구체예로서는, 폴리에스테르 수지와 멜라민 수지와의 혼합 용액(폴리에스테르 수지를 멜라민 수지로 가교한 것)에 산성 촉매를 첨가하고, 교반함으로써 얻어지는 클리어 도료에, 백색 안료(산화티타늄) 또는 흑색 안료(카본 블랙)를 첨가해서 교반한 착색 도료의 예를 들 수 있다.

한편, 수성 착색 도료는, 휘발분으로서 물을 주체로 하는 액체를 사용하는 착색 도료이다. 수성 착색 도료에 차지하는 물의 비율은, 예를 들어 40 내지 90질량%이다. 수성 착색 도료의 구체예로서는, 수성 수지(폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 아크릴 수지 등)에, 경화제(멜라민 수지, 폴리이소시아네이트 화합물 등), 착색 안료(카본 블랙 등), 실리카 입자(구상 실리카 입자 등) 및 윤활제(폴리에틸렌 수지 입자 등)를 첨가한 착색 도료의 예를 들 수 있다.

[3.3. 클리어 도료]

클리어 도막(12)은, 프리코트 강판의 최표층을 이루는 마무리칠 도막이며, 프리코트 강판의 광택 등의 의장성이나, 도막의 경도 향상, 내약품성, 내오염성, 방청 등의 기능성을 실현하기 위해서 사용된다. 클리어 도료는, 착색 안료를 함유하지 않는 도료이며, 클리어 도막(12)을 형성하기 위해서 사용된다. 클리어 도료로서는, 일반적으로 공지된 도료용 수지에, 윤활제 등을 첨가한 것을 사용할 수 있고, 예를 들어 방청 도막용 수지 등, 프리코트용 도료로서 시판되고 있는 것을 사용할 수 있다.

클리어 도료의 수지로서는, 예를 들어 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 불소 수지 등의 프리코트용 도료에 사용되는 일반적인 수지를 사용할 수 있다. 필요에 따라, 이들 수지를 2종 이상 혼합해서 사용하거나, 멜라민 수지나 이소시아네이트 수지 등의 가교제를 사용하거나 해도 된다. 특히, 폴리에스테르 수지를 멜라민 수지 또는 이소시아네이트로 가교시킨 타입의 수지는, 가공성이 우수하다.

클리어 도료에는 필요에 따라서 윤활제를 첨가할 수 있다. 윤활제의 성분은 특별히 한정되는 것이 아니라, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에틸렌, 또는 마이크로크리스타린 등을 사용할 수 있다.

또한, 클리어 도료에는, 필요에 따라, 공지된 레벨링제, 왁스, 광택 소거제 등을 첨가할 수 있다. 이들 첨가제의 종류나 첨가량은, 특별히 규정되는 것이 아니고, 필요에 따라서 적절히 선정할 수 있다. 또한, 클리어 도료는, 유성 도료 또는 수성 도료 중 어느 것이어도 된다.

유성 클리어 도료는, 휘발분으로서 유기 용제를 사용하는 클리어 도료이다. 유성 클리어 도료의 고형분은, 예를 들어 실리카, 윤활제 등이다. 또한, 유성 클리어 도료의 휘발분(유기 용제)은, 예를 들어 크실렌, 시클로헥사논, 메틸에틸케톤 등이다. 유성 도료의 휘발분 농도(즉, 유기 용제의 농도)는, 예를 들어 30 내지 70질량%, 특히 40 내지 65질량%이다. 유성 클리어 도료의 구체예로서는, 폴리에스테르 수지와 멜라민 수지와의 혼합 용액(폴리에스테르 수지를 멜라민 수지로 가교한 것)에 산성 촉매를 첨가하고, 교반함으로써 얻어지는 클리어 도료의 예를 들 수 있다.

한편, 수성 클리어 도료는, 휘발분으로서 물을 주체로 하는 액체를 사용하는 클리어 도료이다. 수성 클리어 도료에 차지하는 물의 비율은, 예를 들어 40 내지 90질량%이다. 수성 클리어 도료의 구체예로서는, 수성 수지(폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 아크릴 수지 등)에, 경화제(멜라민 수지, 폴리이소시아네이트 화합물 등), 실리카 입자(구상 실리카 입자 등) 및 윤활제(폴리에틸렌 수지 입자 등)를 첨가한 클리어 도료의 예를 들 수 있다.

[4. 프리코트 금속판의 제조 방법]

이어서, 본 실시 형태에 관한 프리코트 금속판의 제조 방법에 대해서 설명한다. 이하에서는, 상기 도 1에 도시한 연속 도장 장치(도장 라인)를 사용해서 강판을 연속적으로 다층 코팅하고, 프리코트 강판을 제조하는 방법에 대해서 설명한다. 또한, 도 2를 참조하여, 당해 제조 방법의 각 공정에 있어서의 도막의 적층 상태나, 도막 중의 착색 안료 농도의 분포에 대해서도, 적절히 설명한다.

본 실시 형태에 관한 프리코트 금속판의 제조 방법은, (1) 제1 도장 공정과, (2) 예열 공정과, (3) 제2 도장 공정과, (4) 베이킹 공정과, (5) 냉각 공정과, (6) 건조 공정을 포함한다. 이하에 각 공정에 대해서 설명한다.

(1) 제1 도장 공정

강판(10)은 용융 아연 도금 강판, 전기 아연 도금 강판, 냉연 강판 등이며, 판 두께는 예를 들어 0.3 내지 3.2㎜, 판 폭은 예를 들어 600 내지 1828㎜이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 먼저, 도장 라인 상을 통판하는 띠 형상의 강판(10)은, 롤 코터(13)(제1 도포 장치)에 도입된다. 이 롤 코터(13)에 의해, 강판(10)의 표면에 착색 도료를 도포함으로써, 강판(10)의 표면에 착색 도막(11)(하층 도막)이 형성된다. 이 도포시의 착색 도막(11)의 막 두께 D1은, 예를 들어 5 내지 50㎛이어도 되지만, 이하에서는, D1=24㎛인 예에 대해서 설명한다. 또한, 착색 도료의 도포 전에 미리 도시하지 않은 화성 처리 장치에 의해 강판(10)의 표면에 화성 처리층을 형성해 두고, 그 화성 처리층 상에 착색 도막(11)을 형성해도 된다. 또한, 강판(10) 위 또는 화성 처리층 위에 프라이머 도료를 도포해서 프라이머 도막을 미리 형성해 두고, 그 프라이머 도막 상에 착색 도막(11)을 형성해도 된다.

또한, 상기와 같이 도포된 착색 도막(11)은, 막 두께 방향으로 거의 균일한 농도로 착색 안료를 함유하고 있다. 이로 인해, 도 2a에 도시하는 바와 같이, 착색 도막(11) 내에 있어서, 착색 안료 농도는, 기재(강판(10)) 측으로부터 표층 측에 걸쳐서, 거의 일정하다.

(2) 예열 공정

계속해서, 상기 착색 도막(11)이 형성된 강판(10)은, 예열 장치(14)(가열 장치)에 도입된다. 이 예열 장치(14)에 의해, 강판(10) 상의 착색 도막(11)이 예열된다. 이때, 예열 장치(14)는, 착색 도막(11)을 높은 가열 온도까지 장시간 가열해서 베이킹하는 것이 아니고, 착색 도료의 휘발분의 비점 이하의 낮은 가열 온도 T(예를 들어, 60 내지 150℃)에서 가열한다. 또한, 예열 장치(14)에 의한 강판(10)의 가열 시간 t는, 매우 짧고, 예를 들어 1.0 내지 10초가 바람직하다. 예를 들어, 설비 길이 5m의 예열 장치(14)에 대하여 라인 속도 100m/min으로 강판(10)을 통판한 경우, 예열 장치(14)에 의한 강판(10)의 가열 시간은 3초이다.

이러한 예열 장치(14)에 의한 저온 또한 단시간의 가열(예열)에 의해, 착색 도막(11)으로부터 착색 도료의 휘발분(유기 용제 또는 물 등)의 일부가 휘발되어, 그 착색 도막(11) 중의 휘발분 농도가 저하되고, 착색 도막(11)이 「덜 마름 상태」가 된다.

착색 도료가 유성 착색 도료일 경우, 그 비점은 150 내지 160℃이므로, 예열 장치(14)에 의한 가열 온도 T는, 그 비점 이하인 PMT 60 내지 150℃인 것이 바람직하고, PMT 90 내지 140℃인 것이 보다 바람직하다. 또한, 착색 도료가 수성 착색 도료일 경우, 그 비점은 90 내지 120℃이므로, 예열 장치(14)에 의한 가열 온도 T는, 그 비점 이하인 PMT 50 내지 80℃인 것이 바람직하다. 이와 같이, 예열 장치(14)에 의해 착색 도료의 휘발분의 비점 이하의 적절한 가열 온도 T까지 착색 도막(11)을 가열함으로써, 착색 도막(11)을 적절하게 건조시켜서, 상층 도료의 혼합을 방지 가능한 덜 마름 상태로 할 수 있다. 또한, 이 예열에 의해, 착색 도막(11)의 막 두께 D1은, 약간 감소한다(예를 들어, 24㎛→22㎛).

또한, 상기 예열 공정에서는, 착색 도막(11)을 저온에서 단시간 가열할 뿐이므로, 착색 도막(11) 중에 포함되는 착색 안료는, 착색 도막(11) 내부에서 거의 이동하지 않는다. 이로 인해, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 예열된 착색 도막(11) 내에서, 착색 안료 농도는, 여전히 막 두께 방향으로 거의 일정하다.

(3) 제2 도장 공정

계속해서, 덜 마름 상태의 착색 도막(11)이 도포되어 있는 강판(10)은 커튼 코터(15)(제2 도포 장치)에 도입된다. 이 커튼 코터(15)에 의해, 덜 마름 상태의 착색 도막(11) 상에 클리어 도료를 도포함으로써, 그 착색 도막(11)(하층 도막) 상에 클리어 도막(12)(상층 도막)이 형성된다. 즉, 클리어 도막이란 「클리어 도료를 도포해서 형성된 도막」이며, 후술하는 바와 같이 일부에 착색 안료를 포함한다. 이 도포시의 클리어 도막(12)의 막 두께 D2는, 예를 들어 10 내지 100㎛이면 되지만, 이하에서는, D2=40㎛인 예에 대해서 설명한다.

또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 도장 라인 상에서 커튼 코터(15)는 예열 장치(14)의 바로 다음에 배치되어 있다. 이로 인해, 상기 예열 장치(14)에 의한 가열 공정의 직후에, 커튼 코터(15)에 의한 제2 도장 공정이 행하여지고, 양쪽 공정 사이에서, 냉각 장치나 건조 장치를 사용해서 착색 도막(11)이 강제 냉각 및 건조되는 일은 없다. 따라서, 제2 도장 공정에서는, 덜 마름 상태 그대로의 착색 도막(11) 상에 클리어 도막(12)이 도포된다.

상기와 같이 해서 덜 마름 상태의 착색 도막(11) 상에 클리어 도막(12)이 도포된다. 클리어 도막(12)을 도포한 시점에서는, 도 2c에 도시하는 바와 같이, 착색 도막(11)의 착색 안료 농도는, 도 2b의 경우와 마찬가지로 일정하고, 클리어 도막(12)의 착색 안료 농도는 제로이다. 그러나, 클리어 도막(12)의 도포 후에 시간의 경과와 함께, 착색 도막(11)과 클리어 도막(12)의 계면에서, 물질 이동이 발생하기 때문에, 클리어 도막(12) 내에, 안료 농화층(123)과 확산층(122)이 형성된다. 즉, 하층의 착색 도막(11) 중에 포함되어 있는 착색 안료가, 대류 및 농도 확산에 의해 상층측으로 이동하고, 상층의 클리어 도막(12) 중에 진입해서 확산된다. 이 결과, 도 2d에 도시하는 바와 같이, 착색 도막(11) 내의 착색 안료 농도가 저하됨과 함께, 클리어 도막(12) 내에, 착색 안료를 포함하는 안료 농화층(123) 및 확산층(122)과, 착색 안료를 포함하지 않는 클리어층(121)이 형성된다.

안료 농화층(123)은 클리어 도막(12) 내의 기재측이며, 착색 도막(11)의 바로 위에 형성된다. 이 안료 농화층(123)은 클리어 도막(12)의 표층측을 향할수록 착색 안료 농도가 연속적으로 증가해 가는 부분이다. 안료 농화층(123)의 표층측에서, 착색 안료 농도가 가장 높은 피크로 된다.

또한, 확산층(122)은 클리어 도막(12) 내에서 안료 농화층(123)의 바로 위(표층측)에 형성된다. 이 확산층(122)은 클리어 도막(12) 중, 클리어 도막(12)의 표층측을 향할수록 착색 안료 농도가 연속적으로 감소해 가는 부분이다.

또한, 클리어 도막(12) 내의 최표층측에는, 착색 안료를 실질적으로 포함하지 않는 클리어층(121)이 형성된다. 본 실시 형태에서는, 클리어 도막(12)의 도포 전에 착색 도막(11)을 예열함으로써, 착색 도막(11)이 적절한 덜 마름 상태로 되어 있다. 이에 의해, 착색 도막(11)으로부터 클리어 도막(12)으로 착색 안료가 이동, 확산되지만, 그 확산 범위는 제한되며, 클리어 도막(12)의 최표층 부분까지는 착색 안료가 도달하지 않는다. 따라서, 클리어 도막(12) 내의 최표층 부분에, 착색 안료를 실질적으로 포함하지 않는 클리어층(121)이 형성된다.

또한, 상기와 같이 착색 안료가 착색 도막(11)으로부터 클리어 도막(12)의 안료 농화층(123) 및 확산층(122)으로 이동했기 때문에, 착색 도막(11) 내의 착색 안료 농도는, 전체적으로 저하된다. 특히, 안료 농화층(123)에 인접하는 착색 도막(11)의 표층측 부분에서는, 착색 안료 농도가 크게 저하되어, 착색 도막(11)의 막 두께 방향 중앙부보다도 착색 안료 농도가 낮은 산골짜기가 발생할 일도 있다. 이렇게 상층의 클리어 도막(12)의 도포에 의해, 하층의 착색 도막(11)의 착색 안료 농도가 저하되지만, 그 클리어 도막(12)의 도포 후에 착색 안료 농도가 저하된 착색 도막(11)을 착색 도막층(111)이라고 칭한다.

이상과 같이, 상층의 클리어 도막(12)과 하층의 착색 도막(11) 사이에서, 착색 안료 등의 물질이 대류 및 확산되는 작용에 의해, 클리어 도막(12) 내에, 3개의 층(안료 농화층(123), 확산층(122), 클리어층(121))이 형성된다. 또한, 착색 도막(11)은 클리어 도막(12)의 도포 후에, 착색 안료 농도가 저하된 착색 도막층(111)이 된다. 이상의 결과, 착색 도막(11)과 클리어 도막(12)으로 이루어지는 2층 구조의 도막층이, 4층 구조의 도막층(하층 측부터 순서대로 착색 도막층(111), 안료 농화층(123), 확산층(122), 클리어층(121))으로 변화된다.

(4) 베이킹 공정

그 후, 상기 착색 도막(11) 및 클리어 도막(12)이 형성된 강판(10)은 베이킹 장치(16)에 도입된다. 이 베이킹 장치(16)에 의해, 강판(10) 상의 착색 도막(11) 및 클리어 도막(12)이 도료의 휘발분의 비점보다도 대폭으로 높은 가열 온도(예를 들어 200℃ 이상)까지 가열되어, 그 착색 도막(11) 및 클리어 도막(12)이 동시에 베이킹된다.

이러한 베이킹 장치(16)에 의한 고온 가열(베이킹)에 의해, 착색 도막(11)으로부터 착색 도료의 휘발분이 완전히 휘발되고, 클리어 도막(12)으로부터 클리어 도료의 휘발분이 완전히 휘발된다. 이에 의해, 양쪽 도막(11, 12) 중의 휘발분 농도가 거의 제로로까지 저하되고, 그 양쪽 도막(11, 12)이 완전히 건조되어 경화된 상태로 된다.

이 결과, 도 2e에 도시하는 바와 같이, 착색 도막(11) 및 클리어 도막(12)의 막 두께가 감소한다. 예를 들어, 착색 도막(11)의 막 두께 D1은, 예를 들어 22㎛에서 15㎛로 감소되고, 또한 클리어 도막(12)의 막 두께 D2는, 예를 들어 40㎛에서 15㎛로 감소된다. 이 결과, 상기 클리어층(121), 확산층(122), 안료 농화층(123), 착색 도막층(111)의 두께도 각각 감소된다. 단, 각 층의 착색 안료 농도의 분포는 변화하지 않는다.

(5) 냉각 공정

계속해서, 상기와 같이 착색 도막(11) 및 클리어 도막(12)이 베이킹된 고온의 강판(10)은 냉각 장치(17)에 도입된다. 이 냉각 장치(17)에 의해, 그 강판(10)에 대하여 냉각수를 분사함으로써, 그 강판(10)이 상온 가까이까지 냉각된다.

(6) 건조 공정

그 후, 상기와 같이 냉각된 강판(10)은 건조 장치(18)에 도입된다. 이 건조 장치(18)에 의해, 그 강판(10)의 클리어 도막(12) 표면에 부착된 수분을 증발시켜서, 그 강판(10)을 건조시킨다.

이상의 공정에 의해, 긴 강판(10)에 대하여 착색 도막(11) 및 클리어 도막(12)이 연속적으로 도장되어, 2층 코팅의 프리코트 금속판이 제조된다. 또한, 상기에서는 강판(10)의 표면을 2층 코팅하는 예에 대해서 설명했지만, 강판(10)의 이면도 공지된 도장 방법으로 1층 또는 다층 코팅해도 된다.

이어서, 도 3a 내지 도 3c를 참조하여, 상기 제2 도포 공정에 있어서의 클리어 도료의 재이용과, 하층의 착색 도막(11)과 상층의 클리어 도막(12)과의 밀착성에 대해서 설명한다. 도 3a 내지 도 3c는, 착색 도막(11) 상에 커튼 코터(15)를 사용해서 클리어 도료를 도포하는 공정을 도시하는 모식도이다.

도 3a는, 종래의 2C2B 방식(순차 도포 베이킹 방식)에 의한 클리어 도료의 도포 공정을 나타내고 있다. 도 3a에 도시하는 바와 같이, 하층의 착색 도막(11)을 완전히 베이킹한 후에, 커튼 코터를 사용해서 상층의 클리어 도료를 도포하는 경우, 착색 도막(11)의 도료와, 도포되는 클리어 도료는 혼합되지 않는다. 즉, 유동 상태의 클리어 도료가 커튼 코터로부터 커튼 형상으로 유하되고, 그 하부를 통과하는 강판(10)의 착색 도막(11) 상에 부착되어, 클리어 도막(12)이 형성된다. 이와 함께, 잉여의 클리어 도료(12a)는 강판(10)의 폭 방향 양측보다 아래쪽으로 유하된다. 이때, 착색 도막(11)은 완전히 건조된 상태이므로, 클리어 도료는, 착색 도막(11)의 도료와 혼합되는 일이 없다. 따라서, 강판(10)의 폭 방향 양측보다 유하되는 클리어 도료(12a)를 회수해서 재이용하는 것이 가능하다.

그러나, 도 3a에 도시하는 2C2B 방식에서는, 베이킹되어 완전히 건조 및 고화된 하층의 착색 도막(11)에 대하여 상층의 클리어 도료가 융화되지 않는다. 이로 인해, 클리어 도막(12)을 베이킹한 후에, 착색 도막(11)과 클리어 도막(12)의 밀착성이 저하되고, 양쪽 도막의 계면에서 클리어 도막(12)이 착색 도막(11)으로부터 박리되기 쉬워진다는 문제가 있다.

또한, 도 3b는, 종래의 다층 동시 도포 방식에 의한 클리어 도료의 도포 공정을 나타내고 있다. 도 3b에 도시하는 바와 같이, 다층 커튼 코터를 사용하여, 하층의 착색 도료와 상층의 클리어 도료를 동시에 도포하는 경우, 양쪽 도료는 습윤 상태이므로, 서로 혼합되어 버린다. 따라서, 강판(10)의 폭 방향 양측보다 아래쪽으로 유하되는 잉여의 착색 도료(11a)와 클리어 도료(12a)를 회수했다고 해도, 양자는 혼합되어 있으므로, 재이용할 수 없어, 폐기해야만 한다. 이와 같이, 도 3b에 도시하는 다층 동시 도포 방식에서는, 도료를 회수해서 재이용할 수 없기 때문에, 도료 폐기량이 많아지고, 도료 비용이 증대한다는 문제가 있다.

이에 비해, 도 3c는, 본 실시 형태에 관한 예열을 이용한 웨트 온 웨트 방식(이하, 예열 방식이라고 한다.)에 의한 클리어 도료의 도포 공정을 나타내고 있다. 본 실시 형태에서는, 커튼 코터(15)에 의해, 상기 덜 마름 상태의 하층 착색 도막(11) 상에 상층의 클리어 도료를 도포한다. 도 3c에 도시하는 바와 같이, 커튼 코터(15)로부터 커튼 형상으로 유하되는 클리어 도료는, 착색 도막(11) 상에 부착되어, 클리어 도막(12)을 형성함과 함께, 잉여의 클리어 도료(12a)는 강판(10)의 폭 방향 양측보다 아래쪽으로 유하되어 회수된다. 이때, 착색 도막(11)은 덜 마름 상태이므로, 클리어 도료는, 착색 도막(11)과 혼합되지 않는다. 따라서, 회수되는 잉여의 클리어 도료(12a)는 착색 도료가 혼합되어 있지 않아, 재이용 가능하므로, 도료 폐기량 및 도료 비용을 삭감할 수 있다는 효과가 있다.

또한, 덜 마름 상태의 착색 도막(11)에 습윤 상태의 클리어 도료를 도포함으로써, 착색 도막(11)과 클리어 도막(12)의 계면에서 양쪽 도료가 융화되고, 그 계면의 조도가, 도 3a의 경우보다도 높아진다. 따라서, 착색 도막(11) 및 클리어 도막(12)을 동시에 베이킹한 후에, 착색 도막(11)과 클리어 도막(12)의 밀착성이 향상되어, 양쪽 도막의 계면에서 클리어 도막(12)이 착색 도막(11)으로부터 박리되기 어렵다는 효과가 있다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 관한 프리코트 금속판의 제조 방법에 의하면, 예열 장치(14)에 의해 하층의 착색 도막(11)을 덜 마름 상태로 하고, 냉각 및 건조시키지 않고, 그 착색 도막(11) 상에 상층의 클리어 도료를 도포한다. 이에 의해, 하층의 착색 도막(11)과 상층의 클리어 도막(12)의 밀착성을 향상시킬 수 있고, 또한 하층의 클리어 도료의 재이용률을 향상시켜, 도료 폐기량을 저감할 수 있다.

[5. 덜 마름 상태의 도막 휘발분 농도의 적정 범위]

이어서, 상기 예열 장치(14)에 의해 덜 마름 상태로 되는 착색 도막(11)의 휘발분 농도의 적정 범위에 대해서 설명한다.

상기한 바와 같이 하층의 착색 도막(11)의 휘발분 농도가 높고, 착색 도막(11)이 습윤 상태에 가까운 경우, 상층의 클리어 도료의 도포 시에, 양쪽 도막(11, 12)이 융화되기 쉬워, 그 밀착성이 향상된다. 반면, 습윤 상태에 가까운 착색 도막(11)과 클리어 도막(12)이 혼합되어, 혼층이 되기 때문에, 착색 안료를 포함하지 않는 클리어층(121)이 형성되기 어려워져 버린다.

한편, 하층의 착색 도막(11)의 휘발분 농도가 낮고, 그 도막(11)이 건조 상태에 가까운 경우, 양쪽 도막(11, 12)이 융화되기 어려우므로, 그 밀착성이 저하된다. 또한, 건조 상태에 가까운 착색 도막(11)으로부터 클리어 도막(12)으로 착색 안료가 이동하기 어렵기 때문에, 클리어층(121)은 형성되기 쉽지만, 클리어 도막(12) 내에 안료 농화층(123)이나 확산층(122)이 형성되기 어려워져 버린다.

이상과 같이, 도막 사이의 밀착성과, 클리어층(121)의 형성성과는 상반 관계에 있다. 또한, 클리어층(121)의 형성 용이성과, 안료 농화층(123)이나 확산층(122)의 형성성도, 상반 관계에 있다. 따라서, 클리어 도막(12) 내에 클리어층(121), 확산층(122) 및 안료 농화층(123)의 3층을 적절하게 형성할 수 있고, 또한 도막 사이의 밀착성도 확보 할 수 있도록, 예열시의 가열 조건을 제어하여, 덜 마름 상태의 착색 도막(11)의 휘발분 농도를 적정 범위 내로 조정하는 것이 바람직하다.

그래서, 본 실시 형태에서는, 예열 장치(14)에 의해 착색 도막(11)을 가열해서 덜 마름 상태로 할 때, 착색 도막(11)의 휘발분 농도가 22 내지 64질량%가 되도록, 가열 조건을 제어한다. 또한, 착색 도막(11)의 휘발분 농도란, 착색 도막(11)을 이루는 착색 도료의 휘발분 농도이다.

하층의 착색 도료가, 유성 착색 도료일 경우, 덜 마름 상태의 착색 도막(11)의 휘발분 농도(유기 용제의 농도)는 22 내지 55질량%인 것이 바람직하다. 덜 마름 상태의 착색 도막(11)의 휘발분 농도가 55질량% 이하이면, 그 착색 도막(11)의 유성 착색 도료와, 상층의 클리어 도료가 혼합되지 않는다. 이로 인해, 클리어 도막(12) 내에 클리어층(121)을 적절하게 형성할 수 있다. 한편, 착색 도막(11)의 휘발분 농도가 22질량% 이상이면, 덜 마름 상태의 착색 도막(11)의 유성 착색 도료와 클리어 도료가 융화되기 쉬워져, 양층의 도막의 밀착성이 향상됨과 함께, 클리어 도막(12) 내에 안료 농화층(123) 및 확산층(122)을 적절하게 형성할 수 있다. 또한, 종래의 순차 도포 베이킹 방식에 비하여, 본 실시 형태에 관한 예열 장치(14)의 출력 스펙이나 설치 스페이스를 40 내지 50% 정도 삭감할 수 있으므로, 연속 도장 장치의 스페이스 절약, 에너지 절약화를 실현할 수 있다.

또한, 하층의 착색 도료가 수성 착색 도료일 경우, 덜 마름 상태의 착색 도막(11)의 휘발분 농도(물의 농도 또는 물과 유기 용제의 혼합액의 농도)는 25 내지 64질량%인 것이 바람직하다. 덜 마름 상태의 착색 도막(11)의 휘발분 농도가 64질량% 이하이면, 그 착색 도막(11)의 수성 착색 도료와, 상층의 클리어 도료가 혼합되지 않는다. 이로 인해, 클리어 도막(12) 내에 클리어층(121)을 적절하게 형성할 수 있다. 한편, 덜 마름 상태의 착색 도막(11)의 휘발분 농도가 25질량% 이상이면, 그 착색 도막(11)의 수성 착색 도료와 클리어 도료가 융화되기 쉬워져, 양층의 도막의 밀착성이 향상됨과 함께, 클리어 도막(12) 내에 안료 농화층(123) 및 확산층(122)을 적절하게 형성할 수 있다. 또한, 상기 유성 착색 도료의 경우와 마찬가지로, 예열 장치(14)의 출력 스펙이나 설치 스페이스를 40 내지 50% 정도 삭감할 수 있으므로, 연속 도장 장치의 스페이스 절약, 에너지 절약화를 실현할 수 있다.

[6. 프리코트 강판의 특성]

이어서, 상술한 본 실시 형태에 관한 프리코트 강판의 제조 방법에 의해 제조된 프리코트 강판의 특성에 대해서 설명한다.

프리코트 강판은, 상기 본 실시 형태에 관한 예열 방식(프리코트를 이용한 웨트 온 웨트 방식)에 의해 도장되어 있고, 기재가 되는 강판(10)의 편면 또는 양면에 적어도 2층 이상의 도막을 도장함으로써 제조된다. 본 실시 형태에 관한 프리코트 강판은, 상술한 바와 같이, 강판(10)의 편면에, 하층의 착색 도막(11)과 상층의 클리어 도막(12)을 도장한 것이다.

또한, 본 실시 형태에 관한 프리코트 강판은, 도 2에 도시한 바와 같이, 착색 도막층(111)과 클리어층(121) 사이에, 안료 농화층(123)과, 확산층(122)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 도 2에서 설명한 바와 같이, 착색 도막(11) 상에 도포된 클리어 도막(12)은, 착색 안료 농도의 분포에 따라, 클리어층(121), 확산층(122), 안료 농화층(123)의 3층으로 구분된다. 클리어 도막(12) 중, 착색 안료를 포함하지 않는 최표층 부분이 클리어층(121)이다. 또한, 클리어 도막(12) 중, 착색 안료를 고농도로 포함하는 기재측 부분이 안료 농화층(123)이다. 또한, 클리어 도막(12) 중, 클리어층(121)과 안료 농화층(123) 사이의 부분이 확산층(122)이다. 또한, 클리어 도막(12)의 도포에 의해 착색 안료 농도가 저하된 착색 도막(11)은 착색 도막층(111)이 된다.

이와 같이, 본 실시 형태에 관한 프리코트 강판에서는, 2회의 도장 공정에서 형성된 상하 2층의 도막(착색 도막(11) 및 클리어 도막(12))이 착색 안료 농도의 분포에 따라서 4개의 층(하층 측부터 순서대로 착색 도막층(111), 안료 농화층(123), 확산층(122), 클리어층(121))으로 구분된다.

착색 도막층(111)은 막 두께 방향으로 대략 일정한 농도로 착색 안료를 함유하는 층이다. 그 착색 도막층(111)의 두께 d4는, 예를 들어 8 내지 13㎛이다. 또한, 안료 농화층(123)은 착색 도막(11)으로부터 이동한 착색 안료를 고농도로 함유하는 층이며, 그 안료 농화층(123)의 두께 d2는, 예를 들어 2.2 내지 8㎛이다. 또한, 확산층(122)은 착색 도막(11)으로부터 클리어 도막(12) 중으로 확산된 착색 안료를 함유하는 층이며, 그 확산층(122)의 두께 d3은, 예를 들어 3 내지 12㎛이다. 또한, 클리어층(121)은 착색 안료를 함유하지 않는 투명한 층이며, 그 클리어층(121)의 두께 d1은, 예를 들어 5 내지 12.3㎛이다.

여기서, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 실시 형태에 관한 프리코트 강판의 도막층 내의 착색 안료 농도의 분포에 대해서 상세하게 설명한다. 도 4는, 종래의 2C2B 방식과 웨트 온 웨트 방식으로 제조된 프리코트 강판의 도막층 내의 착색 안료 농도 분포의 예를 나타내는 그래프이다. 도 5, 도 6은, 본 실시 형태에 관한 프리코트 강판의 도막층 내의 착색 안료 농도 분포의 예를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 5, 도 6의 그래프에서는, 착색 도막층(111)에 있어서의 착색 안료 농도의 평균값을 1.0으로 했을 때의 각 층 착색 안료 농도비를 나타내고 있다.

먼저, 도 4를 참조하여, 종래의 도장 방식에 관한 프리코트 강판의 착색 안료 농도의 분포와, 그 문제점에 대해서 설명한다.

종래의 2C2B 방식에서는, 하층의 착색 도막을 베이킹한 후에, 상층의 클리어 도막을 도포하므로, 양쪽 도막 사이에서 착색 안료가 이동하는 일이 없다. 이로 인해, 도 4에 도시하는 바와 같이, 하층의 착색 도막(막 두께 D1)의 착색 안료 농도는 막 두께 방향으로 일정하고, 상층의 클리어 도막(막 두께 D2)의 착색 안료 농도는, 제로이다. 이 2C2B 방식의 경우, 착색 안료를 포함하지 않는 클리어 도막의 막 두께 D2를 크게 할 수 있지만, 본 실시 형태와 같이 착색 안료 농도가 높은 안료 농화층(123)을 형성할 수 없다. 따라서, 착색 도막에서 광을 효율적으로 확산 반사시킬 수 없으므로, 프리코트 강판의 광택에 개선의 여지가 있다. 또한, 2C2B 방식에서는, 착색 도막과 클리어 도막의 밀착성도 매우 낮다.

또한, 종래의 웨트 온 웨트 방식에서는, 하층의 습윤 상태의 착색 도막 상에, 상층의 습윤 상태의 클리어 도막을 도포하므로, 양쪽 도막이 혼합되어 혼층으로 되어 버린다. 이로 인해, 도 4에 도시하는 바와 같이, 하층의 착색 도막(막 두께 D1)으로부터 상층의 클리어 도막(막 두께 D2)까지 막 두께 방향 전체에 걸쳐, 착색 안료가 포함되어 있고, 그 착색 안료의 농도는 표층측을 향함에 따라서 서서히 저하되었다. 이와 같이, 웨트 온 웨트 방식에서는, 착색 안료를 포함하지 않는 클리어층이 형성되지 않는다. 따라서, 입사한 광이 도막 표층부를 적절하게 투과할 수 없을 뿐만 아니라, 그 입사광을 착색 도막에서 적절하게 정반사 및 확산 반사시킬 수도 없으므로, 프리코트 강판의 광택이 대폭으로 저하되어 버린다.

이에 대해, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 실시 형태에 관한 프리코트 강판의 착색 안료 농도의 분포에 대해서 설명한다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 프리코트 강판의 착색 도막층(111)(두께 d4)에서는, 착색 도막층(111)의 막 두께 방향의 중앙부에 있어서는, 착색 안료 농도는 거의 일정하지만, 그 중앙부에서 표층측을 향함에 따라, 착색 안료 농도가 감소된다. 이러한 착색 도막층(111) 내의 착색 안료 농도의 평균값 C_AVE를 기준으로 하여, 다른 각 층의 착색 안료 농도 C의 분포를 상대 평가한다. 이하에서 사용하는 착색 안료 농도비 c는, C와 C_AVE와의 비이다(c=C/C_AVE).

또한, 안료 농화층(123)(두께 d2)은, 상기 착색 도막층(111) 내의 착색 안료 농도의 평균값 C_AVE 이상의 착색 안료 농도를 갖고 있다. 이 안료 농화층(123)에서는, 기재측에서 표층측을 향함에 따라, 그 착색 안료 농도가 연속적으로 증가하였다. 안료 농화층(123)과 착색 도막층(111)과의 계면에서, 착색 안료 농도비 c가 최솟값 c2가 되고, 안료 농화층(123)과 확산층(122)과의 계면에서, 착색 안료 농도비 c가 최댓값 c1이 된다. 이 안료 농화층(123)의 착색 안료 농도비 c는, 예를 들어 1.0 내지 1.2의 범위 내이다. 안료 농화층(123)과 착색 도막층(111)과의 경계부에서는, 그 주위에 비하여 착색 안료 농도가 낮아졌다. 이 이유는, 상기 예열 시에, 착색 도막(11)의 그 경계부에 대응하는 개소에 존재한 착색 안료가 대류 및 농도 확산에 의해 표층측(클리어 도막(12)측)으로 이동하여, 안료 농화층(123)이 형성되었기 때문이다.

또한, 도 5에 도시하는 바와 같이, 확산층(122)(두께 d3)에서는, 기재측에서 표층측을 향함에 따라, 착색 안료 농도가 연속적으로 감소하였고, 확산층(122)과 클리어층(121)과의 경계에서, 착색 안료 농도가 제로가 된다. 이 확산층(122)의 착색 안료 농도비 c는, 예를 들어 0 내지 1.2의 범위 내이다. 그리고, 클리어층(121)(두께 d1)은 착색 안료를 함유하고 있지 않으므로, 착색 안료 농도는 제로이다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 관한 프리코트 강판은, 도막층 내의 4층 구조의 착색 안료 농도 분포에 특징을 갖고 있다. 특히, 클리어 도막(12)의 최표층측에, 착색 안료를 실질적으로 함유하지 않는 클리어층(121)이 형성되고, 또한 클리어 도막(12)의 기재측에, 착색 안료 농도가 현저하게 높은 안료 농화층(123)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 클리어층(121)과 안료 농화층(123)을 겸비함으로써, 프리코트 강판의 광택도를 대폭으로 향상시킬 수 있다. 이 이유는 다음과 같다.

일반적으로, 프리코트 강판에 광이 닿을 때, 최표층의 클리어 도막을 투과한 광은, 하층의 착색 도막에서 반사된다. 여기서, 착색 도막의 착색 안료 농도가 높으면, 반사되는 광의 양도 커진다. 그러나, 착색 도료의 착색 안료 농도를 높게 하면, 착색 도료의 저장 안정성이 저하됨과 함께, 강판의 가공 시의 착색 도막의 밀착성이 열화된다는 문제가 있다.

이에 비해, 본 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이, 프리코트 강판의 제조 시에, 종래 기술에는 없는 단시간에 하층의 착색 도막(11)을 예열한다. 이에 의해, 클리어 도막(12)의 최표층측에, 착색 안료를 함유하지 않는 적정한 두께 d1의 클리어층(121)을 종래의 웨트 온 웨트 방식보다도 안정적으로 형성할 수 있다. 게다가, 클리어 도막(12)의 기재측(착색 도막(11)과의 경계부 부근)에, 착색 안료 농도가 현저하게 높은 안료 농화층(123)을 형성할 수 있다. 따라서, 클리어층(121) 및 확산층(122)을 투과한 광을, 안료 농화층(123)에 의해, 표층측으로 효율적으로 확산 반사시키는 것이 가능하게 된다. 따라서, 본 실시 형태에 따르면, 최종 제품인 프리코트 강판의 광택을 대폭으로 향상시킬 수 있다.

또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 안료 농화층(123)과 착색 도막층(111)과의 경계부에 있어서, 착색 안료 농도가 주위보다도 저하되지 않는 농도 분포의 경우도, 본원 발명의 기술적 범위에 포함된다. 이 경우도, 안료 농화층(123)의 착색 안료 농도가, 착색 도막층(111) 내의 착색 안료 농도의 평균값 C_AVE 이상이고, 또한 표층측을 향함에 따라 착색 안료 농도가 연속적으로 증가하였다. 따라서, 상기 도 6의 안료 농화층(123)은 도 5의 안료 농화층(123)과 동등하게, 입사광을 효율적으로 확산 반사시킬 수 있으므로, 광택도가 높은 프리코트 강판이 얻어진다.

또한, 본 실시 형태에 관한 프리코트 강판의 제조 시에는, 상술한 예열에 의해 하층의 착색 도막(11)을 덜 마름으로 한 상태에서 상층의 클리어 도막(12)을 도포하므로, 착색 도막(11)과 클리어 도막(12)의 계면에서 양쪽 도막이 적절하게 융화되었다. 따라서, 착색 도막(11)과 클리어 도막(12)을 동시에 베이킹한 후에, 착색 도막(11)과 클리어 도막(12) 사이의 밀착성이 대폭으로 향상된다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 프리코트 강판은, 가공(굽힘 가공, 프레스 가공 등)된 막 사이의 밀착성(가공 밀착성)이 충분히 높다.

이상과 같이, 본 실시 형태에 관한 프리코트 강판에 의하면, 상하층의 도막 사이의 밀착성이 높고, 또한 강판 표면의 광택도 높다는 이점이 있다. 또한, 그 프리코트 강판의 제조 시에 있어서, 착색 도막(11)의 예열 가열 조건(가열 시간 t 및 가열 온도 T 등)을 조정함으로써, 착색 안료를 포함하지 않는 클리어층(121)의 두께 d1과, 안료 농화층(123)의 두께 d2를 제어할 수 있다. 그 제어에 의해, 상하층간의 밀착성과, 프리코트 강판의 광택도를, 높은 레벨에서 양립시키는 것이 가능해진다. 이 결과, 본 실시 형태에 관한 예열 방식에서 제조된 프리코트 강판은, 종래의 웨트 온 웨트 방식보다도 높은 광택을 실현할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 관한 프리코트 강판에서는, 예열의 가열 조건이나 d1, d2를 적절하게 제어하면, 순서대로 도장 베이킹 방식(2C2B 등)보다도 높은 광택을 얻는 것도 가능하다.

여기서, 프리코트 강판의 광택을 높이는 관점에서, 본 실시 형태에 관한 클리어층(121)(두께 d1), 확산층(122)(두께 d3), 안료 농화층(123)(두께 d2), 착색 도막층(111)(두께 d4)의 막 두께의 상호 관계에 대해서, 보다 상세하게 설명한다.

(1) d1/d2의 적정 범위

먼저, 본 실시 형태에 관한 클리어층(121)과 안료 농화층(123)의 두께 비 d1/d2의 적정 범위에 대해서 설명한다. 다음 식(1)에 나타내는 바와 같이, d1/d2를, 1.7 이상, 4.7 이하로 제어함으로써, 상하층간의 밀착성과 프리코트 강판의 광택을 높은 레벨로 양립시킬 수 있다.

1.7≤d1/d2≤4.7 … (1)

d1/d2가, 1.7 미만이면, 클리어층(121)의 두께 d1이 충분하지 않기 때문에, 목표로 하는 광택(예를 들어, 웨트 온 웨트 방식과 비교해서 1.7배 이상의 광택)이 얻어지지 않는다. 한편, d1/d2가, 4.7 초과이면, 안료 농화층(123)의 두께 d2가 충분하지 않기 때문에, 도막 사이의 밀착성이 열화되거나, 순차 도포 베이킹 방식(2C2B 등)보다도 높은 광택이 얻어지기 어려워지거나 한다. 따라서, 도막 사이의 높은 밀착성을 확보하고 또한 웨트 온 웨트 방식보다도 충분히 높은 광택을 얻기 위해서는, d1/d2를, 1.7 내지 4.7로 제어하는 것이 바람직하다

또한, 다음 식(2)에 나타내는 바와 같이, d1/d2를, 2.0 이상으로 제어하는 것이 더 바람직하다. 이에 의해, 본 실시 형태에 관한 프리코트 강판의 60° 광택을 100 이상으로 향상시킬 수 있으므로, 순차 도포 베이킹 방식(2C2B 등)의 경우(60°광택: 90 정도)보다도 높은 광택을 얻을 수 있다.

2.0≤d1/d2≤4.7 … (2)

(2) c1/c2의 적정 범위

이어서, 안료 농화층(123) 내의 착색 안료 농도비 c의 최댓값 c1과 최솟값 c2의 비 c1/c2의 적정 범위에 대해서 설명한다. 다음 식(3)에 나타내는 바와 같이, c1/c2는, 1.04 이상, 2.0 이하인 것이 바람직하다.

1.04≤c1/c2≤2.0 … (3)

c1/c2가 1.04 이상인 경우에는, 안료 농화층(123) 및 확산층(122)에 걸치는 착색 안료의 고농도 부분(피크 부분)에서, 입사광의 확산 반사가 일어나 쉬워져, 광택계의 수광기에 입사되는 광량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 프리코트 강판의 60° 광택을 100 이상으로 향상시킬 수 있으므로, 순차 도포 베이킹 방식(2C2B 등)의 경우(60° 광택: 90 정도)보다도 높은 광택을 얻을 수 있다. 한편, c1/c2가 1.04 미만이면, 웨트 온 웨트 방식의 경우보다도 높은 광택이 얻어지지만, 상기 고농도 부분의 피크값이 부족하여, 순차 도포 베이킹 방식(2C2B 등)보다도 높은 광택이 얻어지지 않는 경우가 있다.

또한, c1/c2가 2.0초일 경우에는, 안료 농화층(123)에 있어서의 착색 안료의 농화도가, 과도하게 심해져 버린다. 이로 인해, 안료 농화층(123)이 물러지고, 도막 사이의 가공 밀착성이 열화될 우려가 있다. 따라서, 가공 밀착성을 유지하기 위해서는, c1/c2가 2.0 이하인 것이 바람직하다.

(3) d2의 적정 범위

이어서, 안료 농화층(123)의 두께 d2의 적정 범위에 대해서 설명한다. 다음 식(4)에 나타내는 바와 같이, d2는, 2.2㎛ 이상, 8.0㎛ 이하인 것이 바람직하다.

2.2㎛≤d2≤8.0㎛ …(4)

d2가, 2.2㎛ 이상일 경우에는, 안료 농화층(123)에 의해 입사광을 적절하게 확산 반사시킬 수 있으므로, 종래보다도 높은 광택의 프리코트 강판이 얻어진다. 한편, d2가, 2.2㎛ 미만이면, 안료 농화층(123)에 의한 확산 반사가 불충분해져, 프리코트 강판의 광택이 저하되어 버린다.

또한, d2가, 8.0㎛ 초과이면, 안료 농화층(123)에 의한 광택 향상 효과가 포화되어, 프리코트 강판의 광택이 상한값에 도달함과 함께, 도막 층간의 가공 밀착성이 저하되어 버린다. 따라서, 프리코트 강판의 높은 광택을 얻으면서, 도막 층간의 가공 밀착성을 확보하기 위해서는, d2가 2.2 내지 8.0㎛인 것이 바람직하다.

(4) d1의 적정 범위

이어서, 클리어층(121)의 두께 d1의 적정 범위에 대해서 설명한다. 다음 식(5)에 나타내는 바와 같이, d1은, 5.0㎛ 이상, 12.3㎛ 이하인 것이 바람직하다.

5.0㎛≤d1≤12.3㎛ …(5)

프리코트 강판의 고광택을 실현하기 위해서는, 도막층의 최표층측에, 착색 안료를 포함하지 않는 클리어층(121)이 존재할 필요가 있다. 이 클리어층(121)의 두께 d1이, 5.0㎛ 미만인 경우에는, 입사광을 확산 반사시키기 위해서 필요한 클리어층(121)의 두께가 얻어지지 않으므로, 프리코트 강판의 광택이 부족해져 버린다. 한편, d1이 12.3㎛ 초일 경우에는, 클리어층(121)보다도 하층에 위치하는 안료 농화층(123)에 도달하는 광량이 작아지기 때문에, 충분한 광택이 얻어지지 않게 된다. 따라서, 프리코트 강판의 높은 광택을 얻기 위해서는, d1이 5.0 내지 12.3㎛인 것이 바람직하다.

이상, 본 실시 형태에 관한 d1/d2, c1/c2, d2, d1과 같은 파라미터의 적정 범위에 대해서, 식(1) 내지 (5)를 사용해서 설명하였다. 본 실시 형태에 관한 프리코트 강판의 제조 방법에서는, 상기 예열 공정에 있어서, 착색 도막(11)의 가열 조건(가열 온도 T, 가열 시간 t 등)을 제어함으로써, 상기 파라미터를 제어할 수 있다.

본 실시 형태에 관한 프리코트 강판의 제조 방법에 의하면, 예열 공정에 있어서, 가열 온도 T를 60 내지 150℃, 가열 시간 t를 1 내지 10초로 함으로써, 상기 식(1), (3) 내지 (5)를 만족하는 프리코트 강판을 제조할 수 있다. 또한, 가열 온도 T를 90 내지 150℃, 가열 시간 t를 1.9 내지 10초로 함으로써, 상기 식(1) 내지 (5)를 모두 만족하는 프리코트 강판을 제조할 수 있다.

[7. 정리]

이상, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 프리코트 금속판과, 그 제조 방법 및 연속 도장 장치에 대해서 상세하게 설명하였다. 본 실시 형태에 따르면, 예열 장치(14)에 의해, 하층의 착색 도막(11)을 저온에서 단시간 가열하고, 덜 마름 상태로 한 후에, 상층의 클리어 도료를 도포하여, 상기 덜 마름 상태의 착색 도막(11) 상에 상층의 클리어 도막(12)을 형성한다.

이에 의해, 상하층의 도막 사이의 밀착성과 프리코트 강판의 광택을, 높은 레벨로 양립시킬 수 있다. 즉, 예열시의 가열 조건을 적절하게 제어함으로써, 클리어 도막(12)의 최표층에, 착색 안료를 함유하지 않는 클리어층(121)(두께 d1)을 안정적으로 형성할 수 있음과 함께, 그 하층측에 착색 안료 농도가 현저하게 높은 안료 농화층(123)(두께 d2)을 형성할 수 있다. 또한, 클리어층(121)과 안료 농화층(123)의 두께 비 d1/d2를, 적합한 범위(1.7≤d1/d2≤4.7)로 제어할 수 있다. 따라서, 클리어층(121)을 투과한 입사광을, 안료 농화층(123)에 의해, 표층측에 효율적으로 확산 반사시킬 수 있으므로, 프리코트 강판의 광택을 대폭으로 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 프리코트 강판은, 종래의 웨트 온 웨트 방식에 의해 제조된 프리코트 강판보다도, 대폭으로 높은 광택도를 달성할 수 있다.

또한, 예열시의 가열 조건을 의해 적절하게 제어함으로써, 안료 농화층(123) 내에 있어서의 착색 안료 농도비 c의 최댓값 c1과 최솟값 c2의 비 c1/c2를 적합한 범위(c1/c2≥1.04)로 제어한다. 이에 의해, 상기 안료 농화층(123)에 의해 입사광을 확산 반사시키는 기능을 더 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 프리코트 강판은, 종래의 순차 도포 베이킹 방식(2C2B 방식)에 의해 제조된 프리코트 강판보다도, 높은 광택도를 얻는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 제조 방법에 의해, 상하층의 도막이 서로 융화되기 쉬워져, 양층의 도막 계면의 조도가 높아지므로, 최종 베이킹으로 양층을 완전히 건조시킨 후에, 양쪽 층간의 밀착성이 향상된다. 따라서, 하층의 도막을 완전히 건조시키고 나서 상층의 도료를 도포 및 베이킹하는 종래의 순차 도포 베이킹 방식(2C2B 방식)에 비하여, 상하층의 도막 사이의 밀착성을 대폭으로 향상시킬 수 있으므로, 양층의 도막 계면에서 박리되기 어려워져, 혼층 제어가 용이해진다.

또한, 커튼 코터(15)를 사용한 상층의 클리어 도막(12)의 도포 시에, 하층의 착색 도막(11)(덜 마름 상태)과 상층의 클리어 도료(습윤 상태)가 혼합되지 않으므로, 클리어 도료만을 회수해서 재이용할 수 있다. 이에 의해, 클리어 도료를 순환 이용할 수 있으므로, 클리어 도료의 폐기량과 도료 비용을 삭감할 수 있고, 환경 친화성도 우수하다.

또한, 종래의 순차 도포 베이킹 방식의 베이킹 장치보다도, 예열 장치(14)의 출력 및 설치 스페이스 등을 저감할 수 있음과 함께, 도장 라인에 복수 조의 냉각 장치, 건조 장치를 설치하지 않아도 된다. 따라서, 종래의 순차 도포 베이킹 방식에 비하여, 도장 라인의 설비를 간소화, 스페이스 절약화 및 에너지 절약화할 수 있다. 따라서, 강판(10)의 도금 공정에 있어서, 간소한 연속 도장 라인을 사용해서 강판(10)을 다층 코팅하는 것이 용이해진다.

[8. 다른 실시 형태]

이어서, 본 발명의 다른 실시 형태에 대해서 설명한다. 상기 제1 실시 형태에서는, 2층 코팅의 예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 3층 이상의 도막을 다층 코팅하는 경우에도 적용 가능하다.

[8.1. 제2 실시 형태]

도 7은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 연속 도장 장치의 라인 구성을 도시하는 모식도이다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 제2 실시 형태에 관한 연속 도장 장치는, 상기 제1 실시 형태에 관한 연속 도장 장치의 도장 라인(도 1 참조.)의 후단에, 제3층의 도막을 도장하기 위한 도장 설비(커튼 코터(21), 베이킹 장치(22), 냉각 장치(23) 및 건조 장치(24))를 추가 설치한 라인 구성을 갖는다.

제2 실시 형태에서는, 먼저, 롤 코터(13)(제1 도포 장치)에 의해 강판(10)에 착색 도료가 도포되어, 제1층의 착색 도막(11)이 형성되고, 예열 장치(14)에 의해 착색 도막(11)이 가열되어, 덜 마름 상태로 된다.

계속해서, 커튼 코터(15)(제2 도포 장치)에 의해, 덜 마름 상태의 착색 도막(11) 상에 클리어 도료가 도포되어, 제2층의 클리어 도막(12)이 형성된다. 또한, 베이킹 장치(16)에 의해, 제1층의 도막(11)과 제2층의 도막(12)이 동시에 베이킹된 후에, 그 도막(11, 12)이 베이킹된 강판(10)이 냉각 장치(17)에 의해 수냉되고, 건조 장치(18)에 의해 건조된다.

그 후, 커튼 코터(21)(제3 도포 장치)에 의해, 건조 상태의 클리어 도막(12) 상에 클리어 도료가 도포되어, 제3층의 클리어 도막(20)이 형성된다. 또한, 제3 도포 장치로서는, 커튼 코터(21) 대신에, 롤 코터 또는 기타의 도장 장치를 사용해도 된다. 또한, 베이킹 장치(22)에 의해 제3층의 도막(20)이 베이킹된 후에, 그 도막(20)이 베이킹된 강판(10)이 냉각 장치(23)에 의해 수냉되고, 건조 장치(24)에 의해 건조된다.

이상과 같이 하여, 제2 실시 형태에서는, 3층의 도막(11, 12, 20)이 코팅된 프리코트 강판이 제조된다. 제2 실시 형태에 의하면, 제1층의 착색 도막(11)과 제2층의 클리어 도막(12) 내에, 상기 클리어층(121), 확산층(122), 안료 농화층(123), 착색 도막층(111)이 형성된다. 이 클리어층(121)의 두께 d1'와, 제3층의 클리어 도막(20)의 두께 D2'를 합한 클리어층의 합계 막 두께 d1(=d1'+D2')이 1.7≤d1/d2≤4.7을 만족하도록 제어하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제1 실시 형태의 2층 코팅의 프리코트 강판과 마찬가지로, 3층 코팅된 프리코트 강판에 있어서도, 상기 4층 구조에 의해, 높은 광택도를 얻을 수 있다.

또한, 제2 실시 형태에 의하면, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제1층의 착색 도막(11)과 제2층의 클리어 도막(12)의 밀착성이 우수하다. 또한, 커튼 코터(15)에 의한 제2 도포 공정에 있어서, 제2층의 클리어 도료를 회수해서 재이용 가능하고, 또한 제2 실시 형태에서는, 커튼 코터(21)에 의한 제3 도포 공정에 있어서, 제3층의 클리어 도료를 회수해서 재이용하는 것도 가능하다.

또한, 제2 실시 형태에서는, 제2층의 클리어 도막(12)의 도포 후에, 베이킹 장치(16)에 의해 제1층 및 제2층을 베이킹하고 나서 제3층을 도포했지만, 이러한 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 7에 도시하는 베이킹 장치(16), 냉각 장치(17) 및 건조 장치(18)를 설치하지 않고, 2대의 커튼 코터(15, 21)를 사용하여, 제2층과 제3층의 클리어 도막(12, 20)을 웨트 온 웨트 방식으로 도장해도 된다.

[8.2. 제3 실시 형태]

도 8은, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 연속 도장 장치의 라인 구성을 도시하는 모식도이다. 도 8에 도시하는 바와 같이, 제3 실시 형태에 관한 연속 도장 장치는, 상기 제1 실시 형태에 관한 연속 도장 장치의 도장 라인(도 1 참조.)의 전단에, 하층의 도막을 도장하기 위한 도정 설비(커튼 코터(34), 베이킹 장치(35), 냉각 장치(36) 및 건조 장치(37))를 추가 설치한 라인 구성을 갖는다.

제3 실시 형태에서는, 먼저, 커튼 코터(34)(제3 도포 장치)에 의해, 강판(10)에 프라이머 도료가 도포되어, 제1층의 프라이머 도막(31)이 형성된다. 또한, 제3 도포 장치로서는, 커튼 코터(34) 대신에, 롤 코터 또는 기타의 도포 장치를 사용해도 된다. 또한, 베이킹 장치(35)에 의해 프라이머 도막(31)이 강판(10)에 베이킹된 후에, 그 강판(10)이 냉각 장치(36)에 의해 수냉되고, 건조 장치(37)에 의해 건조된다.

계속해서, 롤 코터(13)(제1 도포 장치)에 의해, 건조 상태의 프라이머 도막(31) 상에 착색 도료가 도포되어, 제2층의 착색 도막(32)이 형성된다. 그리고, 예열 장치(14)에 의해 착색 도막(32)이 가열되어, 덜 마름 상태로 된다.

계속해서, 커튼 코터(15)(제2 도포 장치)에 의해, 덜 마름 상태의 착색 도막(32) 상에 클리어 도료되어 도포되고, 제3층의 클리어 도막(33)이 형성된다. 또한, 베이킹 장치(16)에 의해, 제2층과 제3층의 도막(32, 33)이 동시에 베이킹된다. 그 후에, 그 도막(32, 33)이 베이킹된 강판(10)이 냉각 장치(17)에 의해 수냉되고, 건조 장치(18)에 의해 건조된다.

이상과 같이 하여, 제3 실시 형태에서는, 3층의 도막(31, 32, 33)이 코팅된 프리코트 강판이 제조된다. 제3 실시 형태에 의하면, 제2층의 착색 도막(32)과 제3층의 클리어 도막(33) 내에, 상기 4층 구조(클리어층(121), 확산층(122), 안료 농화층(123), 착색 도막층(111))를 형성할 수 있다. 이 4층 구조에 의해, 광택도가 높은 프리코트 강판을 제조할 수 있다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제2층의 착색 도막(32)과 제3층의 클리어 도막(33)의 밀착성이 우수하고, 또한 제3층의 클리어 도료를 회수해서 재이용 가능함과 함께, 제1층의 프라이머 도료를 회수해서 재이용하는 것도 가능하다.

또한, 제3 실시 형태에서는, 베이킹 장치(35)에 의해 제1층의 프라이머 도막(31)을 베이킹하고 나서 제2층을 도포했지만, 이러한 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 8에 도시하는 베이킹 장치(35), 냉각 장치(36) 및 건조 장치(37)를 설치하지 않고, 커튼 코터(34)와 롤 코터(13)를 사용하여, 제1층의 프라이머 도막(31)과 제2층의 착색 도막(32)을 웨트 온 웨트 방식으로 도장해도 된다.

[8.3. 제4 실시 형태]

도 9는, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 연속 도장 장치의 라인 구성을 도시하는 모식도이다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 제4 실시 형태에 관한 연속 도장 장치는, 상기 제1 실시 형태에 관한 연속 도장 장치의 도장 라인(도 1 참조.)의 도중에, 제2층의 도막을 도장하기 위한 도정 설비(커튼 코터(44), 예열 장치 45)를 추가 설치한 라인 구성을 갖는다.

제4 실시 형태에서는, 먼저, 롤 코터(13)(제3 도포 장치)에 의해 강판(10)에 프라이머 도료가 도포되어, 제1층의 프라이머 도막(41)이 형성되고, 예열 장치(14)에 의해 프라이머 도막(41)이 가열되어, 덜 마름 상태로 된다.

계속해서, 커튼 코터(44)(제1 도포 장치)에 의해, 덜 마름 상태의 프라이머 도막(41) 상에 착색 도료가 도포되어, 제2층의 착색 도막(42)이 형성된다. 또한, 예열 장치(45)에 의해, 제2층의 착색 도막(42)이 가열되어, 덜 마름 상태로 된다.

그 후, 커튼 코터(15)(제2 도포 장치)에 의해, 덜 마름 상태의 착색 도막(42) 상에 클리어 도료가 도포되어, 제3층의 클리어 도막(43)이 형성된다. 또한, 베이킹 장치(16)에 의해, 제1 내지 3층의 도막(41, 42, 43)이 동시에 베이킹된 후에, 그 도막(41, 42, 43)이 베이킹된 강판(10)이 냉각 장치(17)에 의해 수냉되고, 건조 장치(18)에 의해 건조된다.

이상과 같이 하여, 제4 실시 형태에서는, 3층의 도막(41, 42, 43)이 코팅된 프리코트 강판이 제조된다. 제4 실시 형태에 의하면, 제2층의 착색 도막(32)과 제3층의 클리어 도막(33) 중에, 상기 4층 구조(클리어층(121), 확산층(122), 안료 농화층(123), 착색 도막층(111))를 형성할 수 있다. 이 4층 구조에 의해, 광택도가 높은 프리코트 강판을 제조할 수 있다.

또한, 제2층의 착색 도막(42)과 제3층의 클리어 도막(43)의 밀착성이 우수할 뿐만 아니라, 제1층의 프라이머 도막(41)과 제2층의 착색 도막(42)의 밀착성도 우수하다. 또한, 제3층의 클리어 도료뿐만 아니라, 제2층의 착색 도료를 회수해서 재이용 가능하다. 게다가, 최종 베이킹을 행하는 베이킹 장치(16)나, 냉각 장치(17) 및 건조 장치(18)를 각각 1대만 설치하면 되므로, 종래 3코팅 3베이킹 방식의 도장 라인에 비하여, 3층 코팅의 도장 라인의 설비를 대폭으로 간소화 및 스페이스 절약화할 수 있다.

[8.4. 기타 실시 형태]

상기 제1 내지 제4 실시 형태에서는, 강판(10)의 편면을 도장하는 예에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명의 도장 방법은, 강판(10)의 편면 또는 양면 중 어느 쪽의 도장에도 적용 가능하다.

예를 들어, 상기 제1 실시 형태에 관한 연속 도장 장치(도 1 참조.)에 있어서, 상기 강판(10)의 표면(편면)을 도장하기 위한 제1 도포 장치(롤 코터(13)) 및 제2 도포 장치(커튼 코터(15)) 외에, 강판(10)의 타측 면(이면)을 도장하기 위한 제3 도포 장치를 설치해도 된다. 그리고, 강판(10)의 편면에 대하여 제1 도포 장치를 사용해서 제1 도막(착색 도막(11))을 도포하는 제1 도장 공정과, 예열 장치(14)를 사용해서 착색 도막(11)을 덜 마름 상태로 하는 가열 공정과, 제2 도포 장치를 사용해서 제2 도막(클리어 도막(12))을 도포하는 제2 도장 공정과 동시 병행으로, 강판(10)의 타측 면에 대하여 제3 도포 장치를 사용해서 제3 도막을 형성하는 제3 도장 공정을 행해도 된다. 그 후, 강판(10) 양면의 제1 내지 제3 도막을 동시에 베이킹하는 베이킹 공정을 실시해도 된다. 또한, 제2 내지 제4 실시 형태의 경우도(도 7 내지 도 9 참조.), 상술한 강판(10)의 편면 도장과 동시 병행하여, 별도의 도포 장치를 사용해서 강판(10)의 타측 면(이면)을 도장해도 된다.

<실시예>

이어서, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 실시예는, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해서 채용한 조건 예에 불과하며, 본 발명이 이하의 실시예의 조건에 한정되는 것은 아니다.

<1. 시험의 개요>

화성 처리액, 착색 도료 및 클리어 도료를 제작하여, 강판에 2층 코팅을 실시하고, 프리코트 강판의 공시재를 제조하였다. 이때, 상기 본 발명의 실시 형태에 관한 예열 방식으로 강판에 착색 도막과 클리어 도막을 도장한 공시재를, 본 발명의 실시예로 하였다. 또한, 종래의 2C2B 방식, 웨트 온 웨트 방식으로 강판에 착색 도막과 클리어 도막을 도장한 공시재를 비교예로 하였다. 또한, 예열 방식이어도, 적정 범위에서 벗어난 가열 조건(가열 온도 T와 가열 시간 t)에서 예열한 공시재도, 비교예로 하였다.

상기 실시예 및 비교예의 공시재에 관하여, 도막 두께 방향의 원소 분석을 행하고, 클리어층, 확산층, 안료 농화층, 착색 도막층의 두께 d1, d3, d2, d4나, 안료 농화층의 착색 안료 농도비 c의 최댓값 c1과 최솟값 c2를 측정하였다.

또한, 광택계를 사용해서 각 공시재의 60° 광택을 측정하고, 광택도를 평가하였다. 또한, 밀착 180° 절곡(0T 굽힘) 시험에 의해, 각 공시재의 상하층 도막의 밀착성을 평가하였다.

이러한 시험의 시험 조건과 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

<2. 공시재의 제작>

<2.1. 사용 도료의 제작>

(1) 화성 처리액-1

공시재에 사용하는 화성 처리액으로서 이하의 것을 제작하였다.

실란 커플링제로서, 신에쯔 실리콘사제 「3-글리시독시프로필트리메톡시실란」을 5g/L, 수분산 실리카로서, 닛산 가가꾸사제 「스노우텍-N」을 1.0g/L, 지르코늄 화합물로서, 탄산 지르코닐 암모늄을 지르코늄 이온으로 0.5g/L, 수계 아크릴 수지로서, 폴리아크릴산을 25g/L 포함하는 수용액을 제작하고, 화성 처리액-1로 하였다.

(2) 화성 처리액-2

우레탄 수지로서, 아데카(ADEKA)사제 「HUX-320」을 80질량부, 실리카졸로서, 닛산 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 제조 스노 텍스 N을 15질량부, 수계 왁스로서, 미쯔이 가가꾸 가부시끼가이샤 제조 케미 펄(W500)을 5질량부 배합한 후, 이온 교환수를 첨가하여, 배합액의 고형분이 20%로 되도록 조정하고, 이면용 화성 처리액-2를 조제하였다.

(3) 클리어 도료(상층 도료)

먼저, 도요 보세끼사제의 비정질성 폴리에스테르 수지인 「바이런(상표)270」 (이하, PES)을 유기 용제(질량비로 시클로헥사논:솔벳소 150(상품명)=1:1로 혼합한 것을 사용)에 용해시켰다. 이어서, 그 폴리에스테르 수지가 용해된 유기 용제에, 경화제로서, 미쯔이 사이텍사제의 멜라민 수지 「사이멜(상표) 303」을 첨가하였다. 이때, 수지 고형분의 질량비로, 폴리에스테르 수지 고형분:멜라민 수지 고형분=100:35가 되도록, 멜라민 수지를 첨가하였다. 또한, 그 폴리에스테르 수지와 멜라민 수지의 혼합 용액에, 미쯔이 사이텍사제의 산성 촉매 「캐털리스트 600」을 0.5질량% 첨가하였다. 이상과 같이 하여, 착색 안료를 함유하지 않는 클리어 도료로서, 폴리에스테르/멜라민계 도료를 제작하였다.

(4) 착색 도료(하층 도료)

상기 (3)에서 얻은 클리어 도료 중에, 시판되고 있는 윤활제인 폴리테트라플루오로에틸렌(이하, PTFE)을 건조 도막 내에 2질량%가 되도록 첨가하였다. 이어서, 토요컬러사제의 산화티타늄 「멀티랙 106 화이트」를 건조 도막 내에 60질량%가 되도록 첨가하였다. 그 후, 분산기를 사용해서 산화티타늄을 클리어 도료 중에 분산시킴으로써, 백색 도료를 얻었다. 이상과 같이 하여, 착색 도료로서, 폴리에스테르/멜라민계 도료(착색 안료로서 산화티타늄을 함유)를 제작하였다.

<2.2. 프리코트 강판의 공시재 제작>

(1) 기재

도장 대상의 기재(금속판)로서, 전기 도금 강판을 사용하였다.

(2) 도장 및 건조 경화

기재의 표면 및 이면에 상기 화성 처리액-1, 2를 각각 도포해서 화성 처리층을 형성하였다. 계속해서, 기재의 표면에 하층의 착색 도료를, 건조 막 두께 D1이 15㎛이 되는 조건에서 바 코팅 도포하고, 소정의 가열 온도 T(PMT) 및 가열 시간 t에서, 착색 도막을 예열하였다. 또한, 하층의 가열 온도 T와 동일한 온도로 유지한 핫 플레이트 상에, 착색 도막의 예열 후의 강판을 올려 두고, 착색 도막 상에 상층의 클리어 도료를, 건조 막 두께 D2가 15㎛이 되는 조건에서 블레이드 코팅 도포하였다. 그 후, 강판에 도포된 착색 도료 및 클리어 도료를, PMT 230℃에서 베이킹해서(건조 및 경화), 공시재를 제작하였다.

(3) 하층 도막의 가열 조건

상기 표 1에 나타내는 바와 같이, 예열 방식의 실시예 1 내지 7에서는, 하층의 착색 도막의 예열시의 가열 온도 T(PMT)를 60℃(실시예 1), 90℃(실시예 2), 120℃(실시예 3), 150℃(실시예 4), 120℃(실시예 5 내지 7), 150℃(실시예 8)로 하였다. 한편, 예열 방식의 비교예 3 내지 8에서는, 하층의 착색 도막의 예열시의 가열 온도 T(PMT)를 40℃(비교예 3), 50℃(비교예 4), 160℃(비교예 5), 150℃(비교예 6, 7), 60℃(비교예 8)로 하였다.

또한, 2C2B 방식(비교예 1), 웨트 온 웨트 방식(비교예 2)의 공시재도 제작하였다. 2C2B 방식(비교예 1)에서는, 하층의 착색 도막의 가열 온도를 230℃로 하여, 착색 도막을 완전히 건조 및 경화시켰다. 웨트 온 웨트 방식(비교예 2)에서는, 착색 도막의 도포 후에, 착색 도막을 가열하지 않고, 습윤 상태의 착색 도막 상에 클리어 도료를 도포하였다.

<3. 시험 방법>

<3.1. 티타늄 농도비의 측정 시험>

(1) 측정 방법

GDS(글로우 방전 발광 분석)의 아르곤 스퍼터링에 의해, 착색 도막 및 클리어 도막이 도장된 공시재의 최표층으로부터, 도막 및 아연 도금층을 깎으면서, 도막 두께 방향의 원소 분석을 행하였다. 측정 원소는 C, N, O, Si, Ti, Zn, Fe로 하였다. 글로우 방전 발광 분석 장치로서는, 호리바 세이사꾸쇼사제 「GD-PROFILER2」를 사용하였다.

(2) Ti 농도비의 측정

실시예(예열 방식)의 공시재와 마찬가지의 막 두께 구성으로 제작한 비교예 1(2C2B)의 공시재를 베이스로 하여, 상기 4층 구조의 각 층(클리어층, 확산층, 안료 농화층, 착색 도막층)의 두께 d1, d3, d2, d4를 각각 구하였다. 이때, 각 공시재에 대해서, 착색 도막층의 Ti 몰 농도를 1로 했을 때의 Ti 농도비(다음 식을 참조)의 분포를 측정하였다.

Ti 농도비=(Ti몰농도)/(착색 도막층의 최대 Ti 몰 농도)

(3) 막 두께의 측정

산화티타늄은, 백색의 착색 안료이므로, 막 두께 방향의 Ti 농도비를 측정함으로써, 착색 안료 농도의 분포와, 각 층의 두께를 측정 가능하다. 따라서, 도막 최표면으로부터 착색 안료(Ti)를 함유하지 않는 층의 두께를 구하고, 클리어층의 두께 d1로 하였다. 또한, 클리어 도막 내에 있어서의 Ti 농도 분포의 극대값(복수의 극대값이 존재하는 경우에는, 최표층에 가장 가까운 농도 분포의 극대값)으로부터 기재측의 극소값까지의 층의 두께를 구하고, 안료 농화층의 두께 d2로 하였다. 또한, 클리어층과 안료 농화층 사이의 층 두께를 구하고, 확산층의 두께 d3으로 하였다. 또한, 안료 농화층과 기재 사이의 층 두께를 구하고, 착색 도막층의 두께 d4로 하였다.

<3.2. 광택의 측정 시험>

공시재의 표면 광택도를 나타내는 지표로서, "JIS Z 8741"에 기재된 60° 광택을 측정하였다. 60° 광택의 광택계로서는, 스가 시껭끼사제의 광택계 「UGV-6P」를 사용하였다. 측정 시에는, 입사각 및 수광각이 각각 60°로 되도록 조정하였다. 즉, 공시재에 의해 반사되는 모든 반사광(전반사) 중 프리코트 강판의 광택으로서 일반적으로 구해지는 정반사 성분의 강도만을 측정하였다. 또한, 광의 반사율을 측정하는 방법으로서 확산 반사율이나 전반사율이 알려져 있지만, 일반적으로, 「전반사율=정반사율+확산 반사율」이라고 하는 관계이다. 또한, 이들 값은 본원에서 측정한 60° 광택과는 상이하다.

<3.3. 가공 밀착성의 평가 시험>

도 10에 도시하는 바와 같이, 프리코트 강판의 공시재를, 50㎜×100㎜의 직사각형 판상으로 가공하고, 평가면(10a)이 외측이 되도록 절곡 가공하였다. 이 절곡 가공은, 20℃ 분위기 중에서, 강판(10) 사이에 스페이서를 두지 않는 「밀착 굽힘 가공(0T)」으로 하였다. 그 후, 굽힘 가공부의 도막 상에 24㎜ 폭의 니치반사제 「셀로판테이프(등록 상표)」를 부착하고 나서 박리하여, 굽힘 가공부의 도막의 박리를 시도하고, 도막의 잔존 상태를 눈으로 관찰하였다. 그리고, 도막의 잔존 정도를 5단계로 구분해서 평가하고, 도막의 박리가 전혀 발생하지 않는 평점 5 이상인 경우에, 상하층의 도막 가공 밀착성이 적합하다고 판정하였다(표 1의 「Good」). 한편, 평점 4 이하인 경우에는, 가공 밀착성이 부적합하다고 판정하였다(표 1의 「No Good」).

<3.4. 단면 SEM 관찰>

공시재에 금 증착을 실시한 후, 그 공시재를 수지 중에 매립하고, 공시재의 단면을 수지와 함께 연마하였다. 그 후, 공시재의 단면(연마면)의 상태를 FE-SEM으로 관찰하였다.

<4. 평가 결과>

이어서, 표 1을 적절히 참조하면서, 상기 각 시험의 결과에 대해서 설명한다.

<4.1. 티타늄 농도비의 측정 결과>

도 11은, 표 1의 비교예 1 내지 3의 도막 두께 방향의 Ti 농도비의 분포를 나타내고, 도 12는, 표 1의 실시예 1 내지 4와 비교예 1의 도막 두께 방향의 Ti 농도비의 분포를 나타내는 그래프이다. 도 13은, 도 12를 부분 확대한 그래프이다.

도 11에 도시하는 바와 같이, 비교예 1(2C2B 방식)에서는, 표층측에 Ti가 존재하지 않고, 기재측에 Ti 농도가 높은 층이 존재하였다. 즉, 비교예 1에서는, Ti 농도가 제로인 클리어층과, Ti 농도가 높은 착색 도막층이 존재하였지만, 안료 농화층이나 확산층은 존재하지 않았다.

또한, 비교예 2(웨트 온 웨트 방식)에서는, 도막의 표층측에 Ti가 많이 존재하고, 도막의 최표층까지 Ti가 도달하였다. 이 이유는, 습윤 상태의 클리어 도막과 착색 도막이 혼합되어, 혼층이 되었기 때문에, 착색 도막의 Ti가 클리어 도막으로 이동했기 때문이라고 생각된다. 이와 같이, 비교예 2에서는, Ti 농도가 제로인 클리어층이 존재하지 않고, Ti 농도의 분포가 불균일하게 되어 있다.

또한, 비교예 3(예열 방식)에서는, 비교예 2에 비교하면, 도막 두께 방향의 중앙부에 많은 Ti가 분포하고 있지만, 도막의 최표층 부근까지 Ti가 이동해 있고, 명확한 클리어층 및 안료 농화층이 존재하지 않았다. 이 이유는, 다음과 같다고 생각된다. 즉, 비교예 3에서는, 하층의 착색 도막의 예열시의 가열 온도 T가 40℃로 너무 낮고, 또한 가열 시간 t가 0.4초로 너무 짧기 때문에, 예열을 행했다고 해도, 하층의 착색 도막이 적절한 덜 마름 상태로 되지 않았다. 이로 인해, 상층의 클리어 도료의 도포 시에, 착색 도막과 클리어 도막이 혼합되어 버려, 명확한 클리어층이나 안료 농화층이 형성되지 않았다고 할 수 있다.

이에 비해, 실시예 1 내지 4(예열 방식)에서는, 도 12 및 도 13에 도시하는 바와 같이, Ti의 표층측으로의 이동은, 비교예 2, 3보다도 작고, 최표층으로부터 적어도 5㎛ 이상의 범위는, Ti가 존재하지 않고, Ti를 포함하지 않는 클리어층이 형성되었다. 그리고, 도막 두께가 14 내지 17㎛ 부근에는, Ti 농도의 피크가 존재하였다. 그 피크의 표층측에는, 그 피크로부터 표층측을 향함에 따라 Ti 농도가 연속적으로 감소하는 확산층이 형성되었다. 또한, 그 피크의 기재측에는, 표층측을 향함에 따라 Ti 농도가 연속적으로 증가해서 그 피크에 도달하는 안료 농화층이 형성되었다. 그리고, 안료 농화층의 기재측에는, Ti 농도가 거의 일정한 착색 도막층이 형성되었다.

이와 같이, 실시예 1 내지 4에서는, 클리어층, 확산층, 안료 농화층, 착색 도막층의 4층 구조가 명확하게 존재하였다. 특히, 실시예 4(T=150℃)에서는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 도막 두께가 16㎛ 부근에, Ti 농도비가 현저하게 높아지는 피크가 존재함과 함께, 도막 두께가 21㎛ 부근에, Ti 농도비가 현저하게 낮아지는 산골짜기가 존재하였다. 이렇게 실시예 4에서는, 현저한 안료 농화층의 존재가 확인되었다.

또한, 표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 내지 8에서는, 클리어층의 두께 d1과 안료 농화층의 두께 d2의 비 d1/d2는, 1.7 이상, 4.7 이하이고, 전술한 높은 광택을 얻기 위한 d1/d2의 적정 범위 내(1.7≤d1/d2≤4.7)에 수용되어 있다. 이 이유는, 실시예 1 내지 8에서는, 하층의 착색 도막의 예열 시에, 적절한 가열 조건(즉, 가열 온도 T=60 내지 150℃, 가열 시간 t=1.0 내지 10초)에서 가열하고 있으므로, d1/d2를 적정 범위 내에 수용할 수 있었다고 생각된다. 또한, T=90 내지 150℃인 실시예 2 내지 8에서는, d1/d2는, 보다 적합한 d1/d2의 적정 범위 내(2.0≤d1/d2≤4.7)에 수용되어 있다.

이에 비해, 비교예 4, 6 내지 8의 d1/d2는, d1/d2의 상기 적정 범위로부터 벗어나 있다. 비교예 4에서는, 가열 시간 t=0.7초라고 하는 짧은 시간이고, 가열 온도 T가 50℃로 너무 낮기 때문에, 착색 도막의 예열이 불충분했다고 생각된다. 또한, 비교예 6, 7에서는, T=150℃로 적정 범위 내이지만, t=11초, 20초로 너무 길기 때문에, 착색 도막을 너무 예열해 버려, 필요 이상으로 착색 도막을 건조시켜 버렸다고 생각된다. 또한, 비교예 8에서는, T=60℃로 낮은 온도임에도 불구하고, 가열 시간 t가 600초로 현저하게 너무 길기 때문에, 착색 도막을 너무 예열해 버려, 필요 이상으로 착색 도막을 건조시켜 버렸다고 생각된다. 또한, 비교예 5에서는, T=160℃로 너무 높기 때문에, 예열시에 착색 도료로부터 휘발되는 용제량이 과다하게 되어, 시험을 행할 수 없었다.

이상의 결과에 의해, 상기 실시 형태에 관한 프리코트 강판의 제조 방법에 있어서, 예열시에 적절한 가열 조건(T=60 내지 150℃, t=1.0 내지 10초)에서 하층의 착색 도막을 가열함으로써, 최종 베이킹 후의 프리코트 강판의 도막층 중에 상기 4층 구조를 명확하게 형성할 수 있고, 또한 그 d1/d2를 적정 범위 내로 제어할 수 있다는 것이 확인되었다고 할 수 있다.

<4.2. 광택의 평가 결과>

도 14는, 표 1의 d1/d2와, 60° 광택의 시험 결과와의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 15는, 표 1의 가열 온도 T와, d1, d2 및 60° 광택의 시험 결과와의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 15는, 하층 도막의 예열시의 승온 속도 「=(PMT[℃]-25[℃]) / 가열 시간 t[s]」이, 약 35℃/s인 경우의 결과를 나타낸다.

표 1 및 도 14에 도시하는 바와 같이, 1.7≤d1/d2≤4.7을 만족하는 실시예 1 내지 8의 경우에는, 60° 광택이 85 이상이며, 비교예 2(웨트 온 웨트 방식)의 경우에 60° 광택(=50)보다도, 대폭으로 높은 광택(1.7배 이상)이 얻어졌다. 또한, 2.0≤d1/d2≤4.7을 만족하는 실시예 2 내지 8의 경우에는, 60° 광택이 103 이상이며, 비교예 1(2C2B 방식)의 경우에 60° 광택(=90)보다도 높은 광택이 얻어졌다.

또한, 비교예 3, 4(예열 방식)의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 하층의 착색 도막의 가열 온도 T가 60℃보다 낮아질수록, 60° 광택은 저하되고, 비교예 2(웨트 온 웨트 방식)의 경우에 60° 광택에 근접한다. 한편, T≥90℃인 실시예 2 내지 8의 경우에는, 60° 광택은 100 이상으로 거의 일정해진다. 또한, 예열시의 가열 시간 t의 적정 조건(1초≤t≤10초)을 만족하지 않는 비교예 6 내지 8(예열 방식)에서는, 비교예 2(웨트 온 웨트 방식)보다도 높은 광택이 얻어지지만, 비교예 1(2C2B 방식)보다도 광택이 낮아진다. 또한, 이들 비교예 6 내지 8에서는, 후술하는 바와 같이 도막 사이의 밀착성이 낮다는 문제가 있다(표 1 참조.).

이상의 결과에 의해, 1.7≤d1/d2≤4.7을 만족함으로써, 적어도 종래의 웨트 온 웨트 방식보다도 대폭으로 높은 광택을 얻을 수 있고, 또한 2.0≤d1/d2≤4.7을 만족함으로써, 종래의 2C2B 방식보다도 높은 광택을 얻을 수 있다는 것이 확인되었다고 할 수 있다.

또한, 표 1 및 도 15에 도시하는 바와 같이, 실시예 1 내지 8(예열 방식)에 있어서, 「60℃≤T≤150℃」, 「d2≥2.2㎛」 및 「5.0㎛≤d1≤12.3㎛」을 만족시키는 경우에는, 60° 광택이 85 이상이 되어, 비교예 2(웨트 온 웨트 방식)보다도 대폭으로 높은 광택이 얻어지는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 2 내지 8(예열 방식)에 있어서, 「90℃≤T≤150℃」, 「d2≥2.8㎛」 및 「8.0㎛≤d1≤12.3㎛」을 만족시키는 경우에는, 60° 광택이 100 이상이 되어, 비교예 1(2C2B 방식)보다도 높은 광택이 얻어지는 것을 알 수 있다.

<4.3. 가공 밀착성의 평가 결과>

이어서, 상기 도 10에 도시한 「밀착 굽힘 가공(0T)」시험에 의해, 상하층의 도막 가공 밀착성을 평가한 결과에 대해서 설명한다. 도 16a는, 비교예 1(2C2B)에 관한 프리코트 강판의 굽힘 가공부의 확대 사진이다. 도 16b는, 실시예 1(가열 온도 T=60℃)에 관한 프리코트 강판의 굽힘 가공부의 확대 사진이다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 비교예 1(2C2B)에서는, 도 15a에 도시하는 바와 같이, 하층의 착색 도막으로부터 상층의 클리어 도막이 박리되었다. 또한, 비교예 6 내지 8(예열 방식)에서도, 마찬가지로 박리가 발생하였다. 이 이유는, 비교예 1 및 비교예 6 내지 8에서는, 하층 도막의 가열 시에, 하층 도막이 건조 및 경화되고 있으므로, 상층 도막과 하층 도막의 밀착성이 낮은 것이 원인이라고 생각된다.

이에 비해, 실시예 1 내지 8(예열 방식), 비교예 2(웨트 온 웨트 방식) 및 비교예 3, 4(예열 방식)에서는, 도 15b에 도시하는 바와 같이, 상층의 클리어 도막은 하층의 착색 도막으로부터 박리되지 않았다. 이 이유는, 비교예 2에서는, 하층 도막을 예열하지 않으므로, 습윤 상태의 상하 도막의 밀착성이 높기 때문이라고 생각된다. 또한, 실시예 1 내지 8(예열 방식) 및 비교예 3, 4(예열 방식)에서는, 예열에 의해 하층 도막을 적절한 덜 마름 상태로 한 후에, 상층 도막을 도포하므로, 비교예 1, 6 내지 8의 경우보다도, 상하층의 도막 사이의 밀착성을 대폭으로 향상할 수 있기 때문이라고 생각된다.

또한, 상술한 60° 광택의 평가 시험 결과와, 가공 밀착성의 시험 결과의 양쪽을 고려하면, d1/d2의 적정 조건(1.7≤d1/d2≤4.7)을 만족하는 실시예 1 내지 8(예열 방식)에서는, 85 이상의 높은 60° 광택과, 높은 가공 밀착성을 양립시킬 수 있다. 이에 비해, 비교예 2(웨트 온 웨트 방식) 및 1.7≤d1/d2≤4.7을 만족하지 않는 비교예 3, 4(예열 방식)에서는, 가공 밀착성은 높지만, 60° 광택이 50 내지 70 정도로 낮다. 또한, 비교예 6 내지 8(예열 방식)에서는, 어느 정도 높은 60° 광택이 얻어지지만, 도막 사이의 밀착성이 낮다.

이상의 결과에 의하면, 상기 실시 형태에 관한 프리코트 강판의 제조 방법 예열 방식에 의해, 최종 베이킹 후의 프리코트 강판의 도막층 중에 상기 4층 구조를 형성하고, 또한 1.7≤d1/d2≤4.7을 만족함으로써, 높은 광택도와, 도막간의 높은 가공 밀착성을 양립시킬 수 있다는 것이 확인되었다고 할 수 있다.

<4.4. 단면 SEM 관찰의 평가 결과>

이어서, 상기 단면 SEM 관찰 시험에 있어서, 각 공시재의 단면 SEM 화상을 관찰 및 평가한 결과에 대해서 설명한다.

비교예 2(웨트 온 웨트 방식)의 공시재에서는, 하층의 착색 도막과, 상층의 클리어 도막이 혼합되어, 혼층으로 되어 있었다. 또한, 비교예 3(예열 방식, T=40°)에서는, 하층의 착색 도막과 상층의 클리어 도막과의 계면이 크게 만곡되어 있었다. 따라서, 이들 비교예 2, 3에서는, 상기 클리어층이나 안료 농화층이 형성되어 있지 않다고 생각된다. 따라서, 입사광이, 클리어층이 없는 도막 표층 부분을 적절하게 투과할 수 없고, 또한 안료 확산층에서 확산 반사되지 않으므로, 비교예 2, 3의 공시재 60° 광택이 낮았다고 생각된다.

이에 비해, 실시예 1 내지 4(예열 방식)에서는, 층의 착색 도막과 상층의 클리어 도막과의 계면은, 상기 비교예 2, 3과 비교해서 평활하였다. 따라서, 실시예 1 내지 4에서는, 상기 클리어층이나 안료 농화층이 적절하게 형성되어 있다고 생각된다. 따라서, 입사광이, 클리어층을 적절하게 투과하여, 안료 확산층에서 효율적으로 확산 반사되므로, 실시예 1 내지 4의 공시재 60° 광택이, 비교예 2, 3보다도 대폭으로 높았다고 생각된다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술의 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 사람이라면, 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명확하며, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.

10 : 강판 금속판
11, 32, 42 : 착색 도막
12, 20, 33, 43 : 클리어 도막
13 : 롤 코터
14, 45 : 예열 장치
15, 21, 34, 44 : 커튼 코터
16, 22, 35 : 베이킹 장치
17, 23, 36 : 냉각 장치
18, 24, 37 : 건조 장치
31, 41 : 프라이머 도막
111 : 착색 도막층
121 : 클리어층
122 : 확산층
123 : 안료 농화층

Claims (7)

1. 금속판의 편면 또는 양면에 복수의 도막층을 갖는 프리코트 금속판에 있어서,
   상기 도막층은,
   상기 금속판측에 배치되고, 폴리에스테르 수지 및 멜라민 수지를 함유하고, 착색 안료를 함유하는 착색 도막층과,
   상기 착색 도막층 상에 형성되고, 상기 착색 도막층 내의 착색 안료 농도의 평균값 이상의 착색 안료 농도를 갖고, 표층측을 향할수록 상기 착색 안료 농도가 증가하는 안료 농화층과,
   상기 안료 농화층 상에 형성되고, 상기 표층측을 향할수록 상기 착색 안료 농도가 감소하는 확산층과,
   상기 확산층 상에 형성되고, 폴리에스테르 수지 및 멜라민 수지를 함유하고, 상기 착색 안료를 함유하지 않는 클리어층을 포함하고,
   상기 클리어층의 두께 d1과, 상기 안료 농화층의 두께 d2와의 비 d1/d2가, 1.7≤d1/d2≤4.7을 만족하는, 프리코트 금속판.
2. 제1항에 있어서,
   상기 착색 도막층 내의 상기 착색 안료 농도의 평균값을 기준으로 한 상기 안료 농화층 내의 착색 안료 농도비 c의 최댓값 c1과 최솟값 c2의 비 c1/c2가, 1.04≤c1/c2≤2.0을 만족하는, 프리코트 금속판.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 비 d1/d2가, 2.0≤d1/d2≤4.7을 만족하는, 프리코트 금속판.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 안료 농화층의 두께 d2는, 2.2㎛ 이상, 8.0㎛ 이하인, 프리코트 금속판.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 클리어층의 두께 d1은, 5.0㎛ 이상, 12.3㎛ 이하인, 프리코트 금속판.
6. 띠 형상의 금속판 표면을 연속적으로 도장함으로써, 제1항 또는 제2항에 기재된 프리코트 금속판을 제조하는, 프리코트 금속판의 제조 방법에 있어서,
   제1 도포 장치를 사용하여, 상기 금속판의 표면상 또는 상기 금속판의 표면에 도포된 다른 도막 상에, 착색 안료를 함유하는 착색 도료를 도포하여, 착색 도막을 형성하는 제1 도장 공정과,
   가열 장치를 사용하여, 1 내지 10초의 가열 시간으로 상기 금속판의 PMT가 60 내지 150℃로 되도록, 상기 착색 도막을 가열함으로써, 상기 착색 도막을 덜 마름 상태로 하는 예열 공정과,
   비접촉식의 도포 장치를 사용하여, 상기 덜 마름 상태의 착색 도막 상에 상기 착색 안료를 함유하지 않는 클리어 도료를 도포하여, 클리어 도막을 형성하는 제2 도장 공정과,
   베이킹 장치를 사용하여, 상기 착색 도막 및 상기 클리어 도막을 동시에 베이킹하는 베이킹 공정을 포함하는, 프리코트 금속판의 제조 방법.
7. 삭제

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