KR102092022B1 - 복합질감을 나타내는 pcm 컬러 강판 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 투명층에 아민계 주름형성제를 포함하지만 인쇄층의 특정 패턴 또는 무늬에 아민계 주름억제제를 포함시킴으로써, 인쇄층의 특정 패턴 또는 무늬에 따라/대응하여 투명층의 주름부 또는 평탄부를 형성하고, 이에 의해 복합질감을 나타내는 컬러 강판 및 이의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따른 복합질감을 나타내는 컬러 강판은 인쇄층의 특정 패턴 또는 무늬에 대응/일치하게 투명층의 주름부 또는 평탄부를 형성할 수 있으므로 표면질감, 장식성 및 외장미가 수려하고, 투명층의 주름부 및 평탄부의 두께에 차이가 없으므로 도막 내구성이 우수하고, 투명층의 도장을 평판 롤러를 사용하여 수행할 수 있으므로 공정이 간단하고 경제적이다.

Description

복합질감을 나타내는 PCM 컬러 강판 및 이의 제조 방법 {PCM COLOR STEEL SHEET WITH MULTI-TEXTURE SURFACE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 복합질감을 나타내는 PCM 컬러 강판 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 인쇄층의 특정 패턴 또는 무늬와 투명층의 표면 주름을 일치시켜 구현되는 복합질감을 나타내는 PCM 컬러 강판 및 아민계 주름억제제를 함유하는 잉크 조성물 및 아민계 주름형성제를 함유하는 투명층 도료 조성물을 사용하는 이의 제조 방법에 관한 것이다.
금속 도장 방법은 일반적으로 성형가공 후 도장하는 포스트 코팅 (Post-coating) 방식과 성형가공 전에 도장하는 프리 코팅(Pre-coating)방식으로 분류된다. 포스트 코팅방식은 설비비가 저렴하며, 소량 생산에 유리한 반면, 균일한 제품 및 대량 생산이 어렵다는 문제점이 있다. 반면, 프리 코팅방식은 작업의 안정성, 제품의 균일성, 도료 손실 감소 뿐만 아니라 환경오염이 적고, 단시간 내에 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다. 여기서, 성형 가공하려는 금속을 프리 코팅 방식으로 도장한 강판을 PCM(Pre-coated Metal) 컬러 강판이라 하며, 이에 사용되는 도료를 피씨엠 (PCM) 도료라 한다.
이러한 PCM 컬러 강판(이후, 컬러 강판이라고 함)은 색상이 다양하고 무늬가 들어가는 등 외양이 화려하고 재가공의 필요가 없어, 세탁기, 냉장고, TV 등의 가전제품, 건자재, 자동차 등에서 많이 사용되어 왔으며, 최근 들어, 표면에 입체감이나 질감을 부여함으로써 실내외 인테리어 용도로 그 시장이 확대되고 있다.
컬러 강판은 보통 기재 강판 위에 화성처리층, 임의의 방청층, 하도층, 인쇄층 및 투명층으로 구성된다. 구체적으로, 이러한 컬러 강판은 기재 강판의 표면에 강판의 내식성을 향상시키기 위하여 탈지 처리와 같은 화성 처리를 하고, 그 표면에 인쇄층 및/또는 투명층의 부착성, 내식성 및 가공성을 향상시키기 위해 하도 처리하고, 그 표면에 인쇄층을 형성하고, 인쇄층의 보호 및 외관의 미려함을 향상시키는 투명 도료 층인 클리어층(투명층)을 형성하고, 경우에 따라서는 그 표면에 스크래치 방지 및 외부 오염 물질의 부착을 방지하기 위하여 보호 필름층을 형성하여 제조될 수 있다.
일반적으로, 컬러 강판의 표면의 입체감 또는 질감은, 컬러 강판의 인쇄층의 무늬 또는 패턴에 따라 투명층의 두께를 다르게 도장하거나 (참조, 국내 공개특허공보 10-2013-005168호), 컬러 강판의 투명층에 마이크로입자, 비드, 텍스쳐 입자 등과 같이 질감 또는 촉감을 나타내는 물질을 함유시키거나(참고. 특허문헌 2), 컬러 강판의 투명층에 표면장력 조절제, 레올로지 첨가제 또는 주름형성제와 같은 물질을 사용하여 표면 형태를 변형시킴으로써 구현되는 방법들이 개발되어 있다. 그러나, 투명층의 두께를 다르게 도장하여 입체감을 구현하는 방식에서는 두께 차이에 따라 내구성이 차이가 발생하여 전체적인 표면 내구성이 불균질해지는 문제가 있고, 마이크로입자 또는 텍스쳐 입자 등을 사용하여 표면 질감 또는 촉감을 구현하는 방식에서는 이들 입자들이 코팅 롤에서 완벽하게 세척되지 않아 최종 제품에 잔상 불량을 유발할 수 있다.
한편, 아민계 주름형성제를 사용하여 컬러 강판의 투명층에 주름을 구현하는 방식은, 표면 주름에 의해 소광 또는 저광택 효과를 함께 나타내는 등, 여러 가지 이점이 있어 최근들어 널리 사용되고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1(국내 등록특허공보 제10-0349085호)에는, PCM 컬러 강판의 제조 시에, 상도 도막층에 아민을 포함시켜 표면주름을 구현하면서 무기필러에 의해 표면 촉감을 함께 제공하는 컬러 강판이 개시되어 있다.
특허문헌 2(국내 공개실용신안공보 제20-2013-0004167호)에는 강판에 처리된 하도 도막층의 상면에 많은 기공을 갖고 있어 도료 조성물의 레올로지 거동을 조절함으로써 도막 표면의 주름 형성을 향상시키는데 중요한 역할을 하는 레올로지 첨가제를 포함하는 상도 도막층을 도장하여 표면 주름을 구현시킨 컬러 강판이 개시되어 있다.
특허문헌 3(국내 공개특허공보 제10-2009-0027043호)에는 우레탄 변성 폴리에스터 수지, 멜라민 수지, 산 촉매, 아민 촉매 및 유색 유기 입자를 포함하는 PCM 컬러 강판용 투명층 도료 조성물을 사용하여, 색상 안료의 사용 없이 다양한 색상을 구현할 수 있고, 도막 표면에 소정의 주름 패턴을 균일하게 형성시켜 저광택 효과를 도모할 수 있는 것이 개시되어 있다.
주름형성제를 사용하여 표면 주름을 구현하는 방법에 있어서, 아민계 주름형성제를 포함하는 투명층의 두께가 적으면 주름이 잘 형성되지 않고, 어느 정도 이상의 두께를 가져야 주름이 잘 형성된다고 알려져 있다. 예를들면, 상기 특허문헌 2에는, 조성물의 조성 및 주름형성제의 종류에 따라 가변적이지만, 투명층(상도 도막층)이 대략 20㎛ 이상의 두께, 구체적으로 대략 20∼30㎛의 두께를 갖는 경우에는 표면에 주름이 잘 형성되는 반면, 투명층의 두께가 20㎛ 이하이면 표면 주름이 잘 형성되지 않는다고 개시하고 있다.
이러한 문제점을 이용하여 컬러 강판의 표면에 특정 패턴이나 무늬에 따라 주름을 선택적으로 형성시킬 수 있다. 즉, 주름형성제를 함유하는 투명층을 특정 패턴이나 무늬에 따라 상이한 두께를 가지도록 도장함으로써, 컬러 강판의 표면에 주름을 상기 특정 패턴이나 무늬에 따라 선택적으로 형성시킬 수 있다.
반면, 이렇게 형성된 컬러 강판에 있어서, 표면에 주름이 형성된 부위(이후, "주름부"로 칭함)와 표면에 주름이 형성되지 않고 평탄한 부위 (이후, "평탄부"로 칭함)는 필연적으로 두께의 차이를 야기하고, 이에 의해 도막 내구성에 차이가 있다는 문제가 발생한다.
투명층 두께 차이에 따른 표면 내구성이 저하되거나 불균질해진다는 문제점을 해결하기 위하여, 주름형성제를 함유하는 투명층 도료 조성물로 주름부를 선택적으로 구현하고 주름형성제를 함유하지 않는 투명층 도료 조성물로 평탄부를 선택적으로 구현하는 방식은, 상기 도료 조성물을 선택적으로 도장하기 위한 장치를 복잡하게 만들어 공정 비용을 상승시키고 실질적으로 적용하는 것을 어렵게 만든다.
국내 등록특허공보 제10-0349085호(2002.05.18) 국내 공개실용신안공보 제20-2013-0004167호(2013.07.08.) 국내 공개특허공보 제10-2009-0027043호(2009.03.16.)
본 발명자들은 컬러 강판의 표면에 아민계 주름형성제를 사용하여 표면 질감을 구현하고 전술한 문제점을 해결할 수 있는 방법에 대해 예의 연구해왔다.
본 발명자들은 표면에 질감 및 입체감을 갖는 컬러 강판 및 이의 제조방법에 대해 다년간 연구하면서, HALS(Hindered amine light stabilizer)를 함유하는 잉크 조성물로 인쇄층을 형성하고, 그 위에 아민계 주름형성제를 함유하는 투명층 도료 조성물을 도장하여 투명층을 형성시키면, 투명층의 두께와 무관하게 투명층의 표면에 주름이 잘 형성되지 않는 것을 발견하였으며, 더나가서, 인쇄층에 함유도 HALS와 같은 아민계 화합물이 아민계 주름형성제를 함유하는 투명층에 주름억제제로서 작용하는 것을 발견하고 본 발명을 완성하였다.
더 나가서, 이러한 현상을 이용하면, 투명층의 주름부 및 평탄부를 인쇄층의 특정 패턴 또는 무늬에 일치 또는 대응하도록 형성할 수 있고, 이에 의해 컬러 강판의 표면질감, 장식성 및 외장미를 더욱 수려하게 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 투명층의 주름부와 평탄부를 실질적인 두께 차이가 없이 형성할 수 있어, 투명층의 내구성을 균질화시킬 수 있음을 확인하였다.
또한, 투명층 표면에서의 주름부 및 평탄부의 형성을, 그 아래의 인쇄층 및/또는 하도층에 함유된 주름억제제에 의해 조절할 수 있으므로, 롤투롤(roll-to-roll) 방식으로 최종 투명층을 도장함에 있어서, 평판 롤러를 사용하여 수행할 수 있고, 이에 의해 도장 공정이 더욱 간단해지고 공정 비용을 감소시킬 수 있다는 또다른 이점을 확인하였다.
본 발명에 따른 컬러 강판은 투명층의 주름부 또는 평탄부가 인쇄층의 특정 패턴 또는 무늬와 일치하므로 표면질감이 복합적으로 구현되고 그의 장식성 및 외장미가 더욱 수려하며, 투명층의 주름부 및 평탄부의 두께 차이가 없으므로 도막 내구성이 균질화되고, 투명층의 도장을 평판 롤러를 사용하여 롤투롤 옵셋 인쇄 방식으로 수행할 수 있으므로 공정이 간단하고 경제적이다.
도 1은 컬러 강판의 일반적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 일반적인 옵셋 인쇄 공정에 사용되는 롤러 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 종래 기술에 따를 표면주름을 갖는 컬러 강판의 제조 과정에 대한 모식도로서, 투명층의 두께에 따라 주름부 및 평탄부가 형성되는 것을 설명한다.
도 4 및 5는 본 발명에 따른 복합질감을 갖는 컬러 강판의 제조 과정에 대한 모식도로서, 인쇄층의 특정 패턴 또는 무늬에 따라 주름부 및 평탄부가 투명층의 표면에 형성되는 것을 설명한다.
도 6은 종래기술 및 본 발명에 따라 나이테 무늬가 인쇄된 컬러강판의 표면을 보여주는 사진으로서, 그림 (a)는 인쇄층의 패턴 또는 무늬와는 무관하게 표면주름이 구현된 종래기술에 따른 컬러 강판의 표면 사진이고, 그림 (b)는 인쇄층의 패턴 또는 무늬에 일치하도록 투명층의 표면주름이 구현된 본 발명에 따른 컬러 강판의 표면 사진이다.
본 발명의 첫 번째 목적은 화성처리층, 방청층, 하도층 및 베이스층을 하나 이상 포함하는 기재 강판 위에, 인쇄층 및 투명층을 포함하고, 상기 투명층의 표면주름에 의한 복합질감을 나타내는 컬러 강판을 제공하는 것으로;
상기 인쇄층은, 아민계 주름억제제가 함유된 특정 패턴 또는 무늬를 포함하며;
상기 투명층은 아민계 주름형성제를 함유하고, 이의 표면에 표면주름을 갖는 주름부 및 표면주름을 갖지 않는 평탄부를 가지며;
상기 투명층의 주름부 또는 평탄부는, 상기 인쇄층에서 주름억제제를 함유하는 특정 패턴 또는 무늬에 대응하여 나타난다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 전술한 인쇄층은 아민계 주름억제제를 함유하는 잉크 조성물을 사용하여 특정 패턴 또는 무늬를 갖도록 형성될 수 있고, 전술한 투명층은 아민계 주름형성제를 함유하는 투명층 도료 조성물을 사용하여 도장될 수 있다.
본 발명의 두 번째 목적은, 투명층의 표면주름에 의한 복합질감을 나타내는 컬러 강판의 제조 방법에 관한 것으로, 하기 단계 (1) 내지 (3)을 포함하며:
(1) 기재 강판에 화성처리층, 방청층, 하도층 및 베이스층을 하나 이상 차례로 형성시키는 단계,
(2) 상기 베이스층 위에, 아민계 주름억제제를 함유하는 특정 패턴 또는 무늬를 인쇄하여 인쇄층을 형성시키고, 경우에 따라서는 건조시키는 단계, 및
(3) 상기 인쇄층 위에, 아민계 주름형성제를 함유하는 투명층 도료 조성물을 도장하여 투명층을 형성시키고, 경우에 따라서는 가열 및/또는 경화시키는 단계.
상기 제조 방법은 경우에 따라서 하기 단계 (4)를 더욱 포함할 수있다:
(4) 상기 투명층 위에, 보호 필름을 설치하는 단계.
아래에 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
<1> 컬러 강판
본 발명에 있어서, 투명층의 표면주름에 의한 복합질감을 나타내는 컬러 강판은 일반적으로 기재 강판, 화성처리층, 방청층, 하도층, 베이스층, 인쇄층 및 투명층을 포함하며, 필요에 따라 추가의 처리층 및/또는 도막층을 더 포함할 수 있다. 전술한 방청층 및 베이스층은 경우에 따라 설치되지 않을 수도 있다 .
전술한 기재 강판(또는 소지 강판)으로는 금속판 자체 혹은 금속판에 아연이나 알루미늄 등의 비철 금속을 도금한 강판 등을 사용할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들면, 용융아연도금강판, 합금화용융아연도금강판, 전기아연도금강판, 용융알루미늄-아연합금도금강판, 냉간압연강판, 아연 핫디핑 강철, 일렉트로-아연강철, 합금-플레이트강철, 구리 시트, 주석-플레이트 강철 또는 알루미늄판 등이 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 변형예에 따르면, 상기 기재 강판은 타일, 세라믹, 건축 내장재 및 건축 외장재로 대체될 수 있다.
본 발명에 있어서, 기재 강판 위에 방청 프라이머 층의 밀착성 및 기본적인 방청성을 확보하기 위해 공지된 화성 피막 처리된 전처리층을 포함하는 것이 바람직하다.
전술한 방청층(또는 방청 프라이머 도막층)은 경우에 따라 설치될 수 있으며, 보통 기재 강판과 하도층 간의 층간 밀착성 확보 및 일정 시간 이상의 방청성을 발휘할 수 있어야 하는데, 상업적으로 판매되는 PCM용 프라이머 도료를 적절히 선택적으로 적용할 수 있다.
전술한 하도층 (또는 베이스 도막층)은 프린트 잉크의 전사성 및 잉크가 건조된 후 인쇄층과의 밀착성 등의 기술적 측면에서 필요로 하며, 동시에 디자인적 측면에서는 바탕색을 구현하는 역할을 한다. 베이스 도료 또한 상업적으로 판매되는 PCM 프린트용 베이스 도료를 적절히 선택적으로 적용할 수 있다. 하도층 및 베이스층은 결합하여 하나의 층으로 형성되거나, 각각의 층으로 구분하여 설치될 수있다.
본 발명에 따르면, 전술한 인쇄층 및 투명층은, 화성처리층, 방청층, 하도층 및 베이스층을 하나 이상 포함하는 기재 강판 위에, 바람직하게는, 화성처리층, 임의의 방청층, 하도층 및 베이스층을 차례로 포함하는 기재 강판 위에, 더욱 바람직하게는 상기 하도층 또는 베이스층 위에 형성될 수 있다.
전술한 인쇄층(또는 잉크층)은 그라비아 또는 옵셋 방식으로 주로 사용하여 하도층 또는 베이스층 위에 형성되는데, 종래기술에 따르면, 이러한 인쇄층은 투명층의 표면 외관에 영향을 주지 않지만, 본 발명에 따르면, 인쇄층에 함유된 특정 성분(예. 아민계 주름억제제)이 투명층에 함유된 특정 성분(예. 아민계 주름형성제)과 상호작용하여 투명층의 주름 형성이 방해받을 수 있다.
전술한 투명층(또는 클리어층)은 투명층 도료 조성물을 사용하여 그라비아 또는 옵셋 방식에 의해 인쇄층 위에 형성되며, 경우에 따라서는 인쇄층이 형성되지 않는 하도층 위에 형성될 수도 있다. 투명층의 건조 도막 두께는 보통 5∼30㎛, 바람직하게는 10∼20㎛이다.
본 발명의 컬러 강판에 있어서, 전술한 인쇄층에는, 아민계 주름억제제를 함유하는 특정 패턴 또는 무늬가 전체적으로 또는 부분적으로 인쇄되어 있을 수 있으며; 전술한 투명층은 아민계 주름형성제를 함유하고, 이의 표면에 표면주름을 갖는 주름부 및 표면주름을 갖지 않는 평탄부를 가지며; 전술한 투명층의 주름부 또는 평탄부는, 전술한 인쇄층의 특정 패턴 또는 무늬에 따라서/대응하여 나타난다.
구체적으로, 전술한 아민계 주름억제제를 함유하는 특정 패턴 또는 무늬는 아민계 주름억제제를 함유하는 잉크 조성물을 사용하여 인쇄되고; 전술한 투명층은 아민계 주름형성제를 함유하는 투명층 도료 조성물을 사용하여 도장되고, 이의 표면에는 표면주름을 갖는 주름부 및 표면주름을 갖지 않는 평탄부를 가지며; 전술한 투명층의 주름부 또는 평탄부는, 아민계 화합물을 함유하는 잉크 조성물을 사용하여 형성된 전술한 인쇄층의 특정 패턴 또는 무늬에 따라서/대응하여 나타난다.
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본 발명에 있어서, HALS (Hindered amine light stabilizer)는 입체 장애 아민계 광안정제를 의미하는데, 페인트 및 플라스틱, 특히 폴리올레핀 플라스틱에 있어서 노화 현상을 억제하는 데 사용될 수도 있다 (문헌 [Kunststoffe, 74 (1984) 10, pp. 620-623; Farbe + Lack, Volume 96, 9/1990,pp. 689-693]). HALS 화합물 중에 존재하는 테트라메틸피페리딘기는 안정화 효과에 기여한다. 이 화합물의 종류는 피페리딘 질소에 치환기를 갖지 않을 수 있거나, 또는 피페리딘 질소 상에 알킬 또는 아실기로 치환할 수 있다. 입체 장애 아민은 UV 영역에서 흡수하지 않는다. 이들은 형성된 유리 라디칼을 제거하는 반면, UV 흡수제는 이를 하지 못한다. 안정화 효과를 가지고 혼합물의 형태로 또한 사용될 수 있는 HALS 화합물의 비제한적인 예로는 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜) 세바케이트, 8-아세틸-3-도데실-7,7,9,9-테트라메틸-1,3,8-트리아자스피로(4,5)-데칸-2,5-디온, 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜) 숙시네이트, 폴리(N--히드록시에틸-2,2,6,6-테트라메틸-4-히드록시-피페리딘 숙시네이트) 또는 비스(N-메틸-2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜) 세바케이트가 있다.
<2> 인쇄층
본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 상기 인쇄층은 폴리에스터 수지 10∼60중량%, 안료 1∼50중량%, 유기용제 35∼80중량%, 아민계 주름억제제 0.1∼10중량% 및 첨가제 0.1∼5중량%를 포함하는 잉크 조성물을 사용하여 형성될 수 있다. 상기 인쇄층은 예를들면 특정 패턴 또는 무늬를 갖도록 인쇄될 수 있다.
전술한 아민계 주름억제제로서, 2급 아민 화합물 또는 아민계 자외선 안정제로를 사용할 수 있으며, 특별하게는 힌더드 아민계 광안정제(HALS)를 사용할 수 있다.
폴리에스터 수지
전술한 폴리에스터 수지는 조성물 전체 중량을 기준으로 10∼60중량% 포함될 수 있는데, 폴리에스터 수지의 함량이 10중량% 미만인 경우 점도가 너무 낮아 잉크가 번지는 등인쇄 품질이 저하될 수 있고 인쇄 작업시 롤에서 잉크가 비산되는 등 작업성이 저하될 수 있다. 60중량%를 초과하는 경우 잉크의 건조가 지연되거나 점도가 너무 높아 인쇄 작업성이 떨어지는 등의 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 하나의 변형예에 따르면, 전술한 폴리에스터 수지 대신에 다른 수지 (예. 폴리우레탄 수지, 아크릴수지, 실리콘변성 폴리에스터 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 불소 수지 등)을 사용할 수도 있다.
안료
전술한 안료는 20년 이상의 장기 내후성을 보장하기 위해 내열성, 내약품성, 내후성 및 내식성이 우수한 세라믹 계통의 안료가 추천되나 색상 선택에 따라 메탈릭 계통의 안료나 유기 안료 등 2종 이상 혼합 사용할 수 있다. 안료는 잉크 조성물 전체 중량을 기준으로 1∼50중량%를 사용할 수 있는데, 안료의 조성이 1중량% 미만인 경우 은폐력이 떨어지므로 원하는 색상을 구현하기가 어렵고 50중량%를 초과하는 경우 인쇄 작업성이 떨어지는 등의 문제가 있을 수 있다.
유기 용제
전술한 유기 용제는 적정한 점도 저하효과와 표면 외관에 문제가 없는 것이라면, 당 업계에 알려진 통상의 유기용제를 사용할 수 있으나, 끓는점이 100 내지 200℃인 케톤계 유기 용제를 사용하는 것이 바람직하다. 유기 용제의 비제한적인 예를 들면, 하이드로카본류, 방향족계 하이드로카본류, 케톤계, 에스테르계, 아세테이트계 등이 있다. 유기 용제는 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 2종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다. 유기용제는 잉크 조성물 전체 중량을 기준으로 35∼80중량%를 사용할 수 있는데, 유기용제의 조성이 35중량% 미만인 경우 점도가 너무 높이 작업성이 떨어질 수 있고 80중량%를 초과하는 경우 점도가 너무 낮아 인쇄 작업성이 떨어지거나 잉크를 장기간 보관하는 과정에서 안료의 침전이 빨라 지는등 장기 보관성에 문제를 일으킬 수 있다.
자외선 안정제
일반적으로, 컬러강판의 하도층, 인쇄층 및/또는 투명층, 바람직하게는 인쇄층에 자외선 안정제를 포함시켜 자외선을 차단/흡수함으로써 컬러강판의 도막의 내후성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 있어서는 인쇄층의 잉크 조성물에 자외선 안정제를 포함시킬 수 있으며, 이러한 자외선 안정제의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 잉크 조성물의 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 10중량%인 것이 바람직하다. 상기 함량 범위일 경우, 잉크 및 클리어 도막의 내광성, 내구력을 향상됨은 물론, 상기 자외선 안정제의 안정화 효과로 인해 투명층이 소부 경화되는 과정에서 아민의 활성화가 방해되어 투명층에서 의도하는 복합적인 광택과 질감을 구현할 수 있게 된다. 자외선 안정제의 함량이 0.1중량% 미만인 경우 원하는 복합 질감 현상을 기대할 수 없고, 10중량%를 초과하는 경우 원재료비 상승, 작업성 저하 등이 있을 수 있다.
일반적으로, 자외선 안정제는 광안정제 및 자외선 흡수제로 분류될 수 있다.
상기 광안정제의 비제한적인 예로는, Tinuvin 292, Tinuvin 144, Tinuvin 622LD, Tinuvin 5060(BASF, 일본), Sanol LS-770, Sanol LS-765, Sanol LS-292, Sanol LS-744(산쿄, 일본) 등을 언급할 수 있다. 이러한 광안정제는 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 2종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 자외선 흡수제의 비제한적인 예로는, Tinuvin P, Tinuvin 234, Tinuvin 320, Tinuvin 328, Tinuvin 312(BASF, 일본), Sumisorb 110, Sumisorb 130, Sumisorb 140, Sumisorb 220, Sumisorb 250, Sumisorb 320, Sumisorb 400(스미토모, 일본) 등을 언급할 수 있다. 이러한 자외선 흡수제는 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 2종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
첨가제
또한, 본 발명의 잉크 조성물은 첨가제를 0.1 내지 5중량%의 양으로 포함할 수 있으며, 예를 들면, 분산제, 표면보호제 등으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
분산제로는 BYK의 Disperbyk 170, Evonik사의 EFKA 4061 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 표면보호제로는 무정형 실리카 입자나 Wax 상의 유기 물질을 사용할 수 있는데, 무정형 실리카는 예컨데 Syloid C807, Syloid C812, Syloid 622(Grace, 독일), GASIL HP-260, GASIL HP-270(PQ CORPERATION, USA) 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 또한 Wax상의 유기물질은 MPI사의 MP22XF, BYK사의 CERAFLOUR 990 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
첨가제의 함량이 0.1중량% 미만인 경우 잉크의 흐름성이 저하되거나 잉크 표면에 끈적임 또는 안료의 뭉침 등 작업성이나 물성이 저하될 수 있으며, 5중량%를 초과하는 경우 투명층의 부착성이 저하되거나 첨가제의 부상으로 인한 잉크 쏠림 현상 등의 역효과가 발생하여 작업성이나 물성이 저하될 수 있다.
<3> 투명층
본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 상기 투명층은 폴리에스터 수지 20∼60중량%, 멜라민 경화수지 5∼30중량%, 유기 용제 20∼70중량%, 산 촉매 0.1∼5중량%, 아민계 화합물 0.1∼3중량%, 입자 0.1∼10중량%, 첨가제 0.1∼5중량%를 포함하는 투명층 도료 조성물을 사용하여 도장될 수 있으며, 전술한 아민 촉매가 보통 아민계 주름형성제로서 작용할 수 있다.
폴리에스터 수지
전술한 폴리에스터 수지는 조성물 전체 중량을 기준으로 20∼60중량% 포함될 수 있는데, 폴리에스터 수지의 함량이 20중량% 미만인 경우 점도가 너무 낮아 작업성이 저하되거나 주름이 생기지 않는 등 클리어 도료의 기대하는 성능이 나타나지 않을 수 있고 60중량%를 초과하는 경우 점도가 너무 높아 도장 작업성이 작업성이 떨어지거나 경화력이 저하되어 내구력이 떨어지는 등의 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 전술한 폴리에스터 수지는 우레탄 변성 폴리에스터 수지에서 선택되는데, 이는 염기산류와 알코올류의 축합 반응에 의해 얻어진 폴리올(polyol)에 선상의 폴리이소시아네이트 수지를 첨가하여 60 내지 100℃의 범위에서 등온 유지하면서 합성될 수 있다. 보다 상세하게는, 다가 카복실산 및/또는 그의 무수물과 같은 산 성분과 다가 알콜을 반응시켜 하이드록실기 함유 폴리에스터 수지를 형성하고, 이어서 상기 하이드록실기 함유 폴리에스터 수지와 디이소사이아네이트 화합물을 하이드록실기 과잉의 조건에서 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 이러한 우레탄 변성 폴리에스터 수지의 구체적인 예는 특허문헌 3(국내 공개특허공보 제10-2009-0027043호)에 기재된 것을 언급할 수 있다.
본 발명의 하나의 변형예에 따르면, 전술한 폴리에스터 수지 대신에 다른 수지 (예. 폴리우레탄 수지, 아크릴수지, 실리콘변성 폴리에스터 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 불소 수지 등)을 사용할 수도 있다.
멜라민 수지
전술한 멜라민 수지는 도막 내외부에서 주(主) 수지인 폴리에스터 수지와의 경화가 잘 일어나도록 하는 경화제 역할을 한다.
상기 멜라민 경화형 수지는 알코올과 포름알데히드의 중합에 얻어지는 물질로서, 일례로 메톡시 멜라민수지는 메탄올과 포름알데하이드의 중합; 부톡시 멜라민수지는 이소-부탄올 또는 노르말부탄올과 포름알데히드의 중합에 의해 얻어질 수 있다.
본 발명에서 사용 가능한 멜라민 수지의 비제한적인 예로는, CYMEL-303, CYMEL-325, CYMEL-327, CYMEL-350, CYMEL-370 (CYTEC사), RESIMINE-7550, RESIMINE-717, RESIMINE-730, RESIMINE-747, RESIMINE-797 (SOLUTIA사), BE-3717, BE-370, BE-3747 (BIP사), BE-630, BE-692 (BIP사), RESIMINE-7512, RESIMINE-750, RESIMINE-755, RESIMINE-757, RESIMINE-751 (SOLUTIA사), CYMEL-1168, CYMEL-1170, CYMEL-232 (CYTEC사) 등이 있다. 본 발명에서는 고형분이 98%인 헥사메톡시메틸멜라민 수지로 멜라민 제조업체인 미국의 사이텍에서 제조한 수지를 사용하였다.
멜라민 경화 수지는 조성물 전체 중량을 기준으로 5∼30중량% 포함될 수 있는데, 멜라민 경화 수지의 함량이 5중량% 미만인 경화도가 낮아 내구력이 떨어지는 등의 문제가 있고 30중량%를 초과하는 경우 가공성이 저하되거나 주름이 생기지 않는 등 클리어 도료의 기대하는 성능이 나타나지 않는다.
유기 용제
상기 유기용제는 적정한 점도 저하효과와 표면 외관에 문제가 없는 것이라면, 당 업계에 알려진 통상의 유기용제를 사용할 수 있으나, 끓는점이 120 내지 250℃인 유기 용제를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 유기 용제의 비제한적인 예를 들면, 탄소수소계 용제, 방향족 탄화수소계 용제, 케톤계 용제, 에스테르계 용제, 아세테이트계 용제 등이 있다. 상기 유기 용제는 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 2종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.
유기 용제는 도료 조성물 전체 중량을 기준으로 20∼70중량%를 사용할 수 있는데, 유기 용제의 조성이 20중량% 미만인 경우 점도가 너무 높이 작업성이 떨어질 수 있고 70중량%를 초과하는 경우 점도가 너무 낮아 도장 작업성이 떨어지거나 도료를 장기간 보관하는 과정에서 첨가제의 침전이 빨라지는 등 장기 보관성에 문제를 일으킬 수 있다.
산 촉매
상기 산 촉매는 열에 의하여 해리될 수 있는 물질로 차폐된 술폰산이 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 술폰산의 비제한적인 예로는, P-톨루엔술폰산, 도데실벤젠다이술폰산, 디노닐나프탈렌디술폰산, 디노닐나프탈렌술폰산 또는 이들의 혼합물 등이 있다. 바람직하게는 P-톨루엔술폰산 또는 노닐나프날렌술폰산이다. 상기 산 촉매는 열에 의하여 해리될 수 있는 물질로 차폐하는 것이 바람직한데, 이러한 차폐물질로는 아민계 화합물을 사용될 수 있다. 본 발명에 있어서, 산 촉매와 아민 촉매의 휘발성 차이에 의해 경화 시 도막 내부와 표면의 경화 차이를 일으키기 위해, 아민 촉매는 산 촉매 보다 휘발성(揮發性)이 높은 것을 사용하는 것이 적절할 수 있다.
상기 산 촉매는 전체 클리어 도료 조성물에 대하여 0.1 내지 5중량%를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 산 촉매의 사용량이 0.1중량% 미만인 경우 도막의 경화가 작업조건에 따라 불충분하게 이루어져서 도막의 물성을 유지할 수 없으며, 5중량%를 초과하는 경우 도막의 경화가 너무 급격히 일어나 도장 작업시 도막에 파핑(Popping)이 발생하거나 도막의 수축이 발생될 수 있다.
아민계 화합물
상기 아민은 적절하게 주름을 발생시킬 수 있는 것이라면 당업계에 알려진 통상의 아민을 사용할 수 있으며, 활성화도가 높은 것을 사용하는 것이 바람직하다.
아민계 화합물은 암모니아의 수소원자가 치환한 탄화수소기의 수에 따라, 1차 아민(R-NH2), 2차 아민(R-NH-R), 3차 아민(R3-N)으로 구분된다. 이때, 탄화수소기가 모두 알킬기인 경우에는 지방족 아민이며, 탄화수소기 중 1개 이상이 아릴기인 경우를 방향족 아민이라 한다. 사용 가능한 아민계의 비제한적인 예로는, 알킬아민, 알카놀아민, 폴리아민, 히드록시아민 화합물, 고리형 아민 등을 포함할 수 있다.
알킬아민의 예로서 메틸아민, 에틸아민, n-프로필아민, 이소프로필아민, n-부틸아민, sec-부틸아민, 이소부틸아민, t-부틸아민, 펜틸아민, 2-아미노펜탄, 3-아미노펜탄, 1-아미노-2-메틸부탄, 2-아미노-2-메틸부탄, 3-아미노-2-메틸부탄, 4-아미노-2-메틸부탄, 헥실아민, 5-아미노-2-메틸펜탄, 헵틸아민, 옥틸아민, 노닐아민, 데실아민, 운데실아민, 도데실아민, 트리데실아민, 테트라데실아민, 펜타데실아민, 헥사데실아민, 헵타데실아민 및 옥타데실아민 등의 1차 알킬아민; 디메틸아민, 디에틸아민, 디프로필아민, 디이소프로필아민, 디부틸아민, 디이소부틸아민, 디-sec-부틸아민, 디-t-부틸아민, 디펜틸아민, 디헥실아민, 디헵틸아민, 디옥틸아민, 디노닐아민, 디데실아민, 메틸에틸아민, 메틸프로필아민, 메틸이소프로필아민, 메틸부틸아민, 메틸이소부틸아민, 메틸-sec-부틸아민, 메틸-t-부틸아민, 메틸아밀아민, 메틸이소아밀아민, 에틸프로필아민, 에틸이소프로필아민, 에틸부틸아민, 에틸이소부틸아민, 에틸-sec-부틸아민, 에틸아민, 에틸이소아밀아민, 프로필부틸아민 및 프로필이소부틸아민 등의 2차 알킬아민; 또한 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리부틸아민, 트리펜틸아민, 디메틸에틸아민, 메틸디에틸아민 및 메틸디프로필아민 등의 3차 알킬아민을 포함한다.
알카놀아민의 예로서 에탄올아민, N-메틸에탄올아민, N-에틸에탄올아민, N-프로필에탄올아민, N-부틸에탄올아민, 디에탄올아민, 이소프로판올아민, N-메틸이소프로판올아민, N-에틸이소프로판올아민, N-프로필이소프로판올아민, 2-아미노프로판-1-올, N-메틸-2-아미노프로판-1-올, N-에틸-2-아미노프로판-1-올, 1-아미노프로판-3-올, N-메틸-1-아미노프로판-3-올, N-에틸-1-아미노프로판-3-올, 1-아미노부탄-2-올, N-메틸-1-아미노부탄-2-올, N-에틸-1-아미노부탄-2-올, 2-아미노부탄-1-올, N-메틸-2-아미노부탄-1-올, N-에틸-2-아미노부탄-1-올, 3-아미노부탄-1-올, N-메틸-3-아미노부탄-1-올, N-에틸-3-아미노부탄-1-올, 1-아미노부탄-4-올, N-메틸-1-아미노부탄-4-올, N-에틸-1-아미노부탄-4-올, 1-아미노-2-메틸프로판-2-올, 2-아미노-2-메틸프로판-1-올, 1-아미노펜탄-4-올, 2-아미노-4-메틸펜탄-1-올, 2-아미노헥산-1-올, 3-아미노헵탄-4-올, 1-아미노옥탄-2-올, 5-1-아미노옥탄-4-올, 1-아미노프로판-2,3-디올, 2-아미노프로판-1,3-디올, 트리스(옥시메틸)아미노메탄, 1,2-디아미노프로판-3-올, 1,3-디아미노프로판-2-올 및 2-(2-아미노에톡실)에탄올을 포함한다.
폴리아민의 예로서 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 트리메틸렌디아민, 테트라메틸렌디아민, 1,3-디아미노부탄, 2,3-디아미노부탄, 펜타메틸렌디아민, 2,4-디아미노펜탄, 헥사메틸렌디아민, 헵타메틸렌디아민, 옥타메틸렌디아민, 노나메틸렌디아민, N-메틸에틸렌디아민, N,N-디메틸에틸렌디아민, 트리메틸에틸렌디아민, N-에틸에틸렌디아민, N,N-디에틸에틸렌디아민, 트리에틸에틸렌디아민, 1,2,3-트리아미노프로판, 히드라진, 트리스(2-아미노에틸)아민, 테트라(아미노메틸)메탄, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 테트라에틸펜타민, 헵타에틸렌옥타민, 노나에틸렌데카민 및 디아자비시클로운데센을 포함할 수 있다.
히드록실아민 화합물의 예로서 히드록실아민, N-메틸히드록실아민, N-에틸히드록실아민, N,N-디메틸히드록실아민, N,N-디에틸히드록실아민 및 O-메틸히드록실아민을 포함할 수 있다.
고리형 아민의 예로서 피롤, 2-메틸피롤, 3-메틸피롤, 2-에틸피롤, 3-에틸피롤, 2,3-디메틸피롤, 2,4-디메틸피롤, 3,4-디메틸피롤, 2,3,4-트리메틸피롤, 2,3,5-트리메틸피롤, 2-피롤린, 3-피롤린, 피롤리딘, 2-메틸피롤리딘, 3-메틸피롤리딘, 피라졸, 이미다졸, 1,2,3-트리아졸, 1,2,3,4-테트라졸, 피페리딘, 2-피페콜린, 3-피페콜린, 3-피페콜린, 4-피페콜린, 2,4-루페티딘, 2,6-루페티딘, 3,5-루페티딘, 피페라진, 2-메틸피페라진, 2,5-디메틸피페라진, 2,6-메틸피페라진 및 모르폴린을 포함할 수 있다.
아민 화합물은 전체 투명층 도료 조성물에 대하여 0.1 내지 3.0중량%를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 아민 화합물의 함량이 0.1중량% 미만인 경우 주름이 발생하지 않을 수 있으며, 3.0중량%를 초과하는 경우 경화도가 저하되거나 도료의 저장안정성을 해치는 등의 역효과를 초래할 수 있다.
입자
본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 상기 투명층 도료 조성물은 텍스쳐 입자 또는 촉감 입자로서 평균입도가 5 내지 40㎛를 나타내는 무기입자 또는 유기입자를 더욱 포함할 수 있다.
사용 가능한 입자로는 무정형 실리카, PMMA(폴리메틸 메타크릴레이트)입자, 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile) 입자 등으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있이며, 이에 한정되지 않는다. 상기 입자를 포함함으로써, 투명층의 도막표면에 원하는 광택도와 주름 모양을 형성시킬 수 있다.
예들 들면, 무정형 실리카로서 Syloid C807, Syloid C812, Syloid 622(Grace, 독일), GASIL HP-260, GASIL HP-270(PQ CORPERATION, USA), SS-415(S-chemtech, 한국) 등이 사용될 수 있다. PMMA(폴리메틸 메타크릴레이트)입자로서 SUNPMMA-S250, SUNPMMA-S400(선진뷰티사이언스, 한국), MH-15FD®, MH-20FD®, MH-25FD®(코오롱인더스트리,한국) 등이 사용될 수 있다. 폴리아크릴로니트릴 입자로서 TAFTIC™ A-20, TAFTIC™ ASF-7 (TOYOBO, 일본) 등이 사용될 수 있다.
상기 입자들의 평균 입경은 특별히 제한되지 않으나, 5 내지 40㎛인 것이 바람직하다. 상기 입자의 평균 입경이 5 미만인 경우 원하는 광택도를 맞추기 위해 과도하게 많은 량의 입자가 투입되므로 점도가 높아지거나 원가 상승의 문제가 있어 바람직하지 않고 평균 입경이 40㎛를 초과한 경우 도막의 표면이 너무 거칠거나 롤코팅 과정에서 입자가 끌리는 등의 작업성 및 외관품질에 안좋은 영향을 주므로 바람직하지 않다.
상기 입자의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 도료 조성물의 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 10중량%일 경우, 도막 표면의 광택도와 질감, 내스크래치성 등이 더 우수하게 발휘될 수 있다.
바람직하게는, 전술한 입자로서 실리카, PMMA(Poly(methyl methacrylate), 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile) 입자를 언급할 수 있다.
첨가제
전술한 첨가제로는 예를 들면 레벨링제, 표면보호제, 점성조절제, 증점제, 산화방지제, 소포제, 분산제, UV 안정제 등을 예시할 수 있으며, 이들로 한정되지 않는다.
전술한 첨가제는 기술분야에 공지된 양으로 조성물에 첨가될 수 있는데, 예를들면 0.1 내지 5중량% 포함될 수 있다. 첨가제의 함량이 0.1중량% 미만인 경우 도장 작업중 기포가 너무 많이 발생되어 작업성이 저하되거나 도막 표면의 평활성이 저하되어 도막의 외관을 나쁘게 할 수 있고, 5중량%를 초과하는 경우 제품의 원가가 과도하게 상승하거나 과다 사용에 의한 역효과로 물성이 저하되는 등의 현상이 발생할 수 있다.
전술한 레벨링제는 DSM사의 DD27이나 FTC사의 LA-45 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 상기 표면보호제로서 왁스 상의 유기물질을 사용할 수 있는데 MPI사의 MP22XF, BYK사의 CERAFLOUR 990 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
<4> 컬러 강판의 제조
본 발명에 따른 컬러강판은 전술한 잉크 조성물 및 투명층 도료 조성물을 사용하는 것을 제외하고는, 통상적인 프린트 강판 제조 공법에 방법에 따라 제조될 수 있다.
예를 들면, 투명층의 표면주름에 의한 복합질감을 나타내는 본 발명에 따른 컬러 강판은 하기 단계 (1) 내지 (3)을 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다:
(1) 기재 강판에 화성처리층, 임의의 방청층, 하도층 및 베이스층을 하나 이상 차례로 형성시키는 단계,
(2) 상기 베이스층 위에, 아민계 주름억제제를 함유하는 잉크 조성물을 인쇄하여 인쇄층을 형성시키는 단계, 및
(3) 상기 인쇄층 위에, 아민계 주름형성제를 함유하는 투명층 도료 조성물을 도장하여 투명층을 형성시키는 단계.
상기 제조 방법은 경우에 따라서 하기 단계 (4)를 더욱 포함할 수있다:
(4) 상기 투명층 위에, 보호 필름층을 형성 또는 부착하는 단계.
바람직하게는, 본 발명에 따른 컬러 강판은 하기 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다:
(1) 기재 강판에 화성처리층, 방청층, 하도층 및 베이스층을 하나 이상 차례로 형성시키는 단계,
(2a) 상기 하도층 위에, 아민계 주름억제제를 함유하는 잉크 조성물을 인쇄하여 인쇄층을 형성시키는 단계,
(2b) 상기 인쇄층을 건조시키는 단계,
(3a) 상기 인쇄층 위에, 아민계 주름형성제를 함유하는 투명층 도료 조성물을 도장하여 투명층을 형성시키는 단계,
(3b) 상기 투명층을 가열 및 경화시키는 단계, 및
(4) 상기 투명층 위에 임의의 보호 필름층을 형성 또는 부착하는 단계.
본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 상기 인쇄층의 인쇄 및 투명층의 도장은 오프셋 인쇄, 스크린 인쇄, 그라비어 인쇄, 플렉소 인쇄 및 잉크젯 인쇄로 구성된 군에서 선택되는 인쇄 방식에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 하나의 구현예에 따르면, 상기 인쇄층은 하나 이상의 색상을 가지거나 1도 이상, 바람직하게는 2도 이상, 특별하게는 3도 이상으로 인쇄될 수 있다.
예를 들면, 본 발명에 따른 컬러 강판은, 기재 강판-화성처리층의 구성 또는 기재 강판-화성처리층-방청층의 구성을 갖는 기재 강판 위에, 하도층 도료 조성물을 도장한 후 1차 가열, 냉각, 건조하여 하도층을 형성하는 단계; 상기 형성된 하도층 위에, 경우에 따라 추가의 베이스층을 형성시키는 단계; 및 상기 하도층 또는 베이스층 위에, 전술한 잉크 조성물을 1도 이상, 바람직하게는 2도 이상, 특별하게는 3도 이상 그라비아 또는 오프셋 등의 방식으로 롤투롤(roll-to-roll) 인쇄하고, 경우에 따라 건조하여 인쇄층을 형성하는 단계: 및 상기 인쇄층 위에 투명 도료 조성물을 도포하고, 2차 가열, 냉각, 건조하여 투명층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 인쇄층이 베이스층 위에 부분적으로 형성된 경우에는, 상기 투명층을 인쇄층 및 인쇄층이 형성되지 않은 베이스층 위에 전체적으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 투명층의 도장은 당 업계에 알려진 통상적인 도장 방법으로 수행될 수 있으며, 공정 온도 (즉, 가열 및/또는 경화 온도)는 도막이 형성되고 물성에 이상이 없기만 하면 특별한 제한은 없으나, 기재 강판의 최대 온도(PMT Peak Metal Temperature)가 200 내지 250℃의 범위의 온도인 것이 바람직하다. 이러한 공정 온도는 공정 조건에 따라 변경이 가능하다.
본 발명의 하나의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 투명층의 도장은 평판 롤러를 사용한 오프셋 인쇄법에 의해 수행될 수 있다.
도 2는 일반적인 옵셋 인쇄 공정에 사용되는 롤러 구성 및 옵셋 인쇄기를 도시한 개략도이다. 도시된 바와 같이, 옵셋 인쇄기(110)는 잉크(101)가 묻혀지는 패턴롤(111)과, 패턴롤(111)의 표면에 부착된 잉크(101)가 전이됨과 아울러 고무나 실리콘 그 밖의 합성수지 등의 재질로 이루어진 블랭킷(112)이 감겨짐과 아울러 블랭킷(112)을 종이, 직물, 유리판 등의 인쇄대상물(102)에 밀착시키는 트랜스퍼롤(113)을 포함한다.
패턴롤(111)은 인쇄형상이 도안된 인쇄판(114)이 외주면에 감겨져 있고, 트랜스퍼롤(113)과 접촉하여 회전함으로써 블랭킷(112)으로 잉크를 전달한다.
트랜스퍼롤(113)은 모터 등과 같은 별도의 회전수단에 의해 회전하거나 인쇄대상물(102)의 이동에 의해 마찰력으로 회전하게 되며, 이로 인해 외주면에 감겨진 블랭킷(112)에 부착된 잉크(101)를 인쇄대상물(102)로 전달함으로써 인쇄대상물(102)에 원하는 도안 등을 인쇄하게 된다.
종래 기술에서는 평탄부와 주름부에 따라 투명층의 두께를 달리해야 하므로 패턴롤(111)에 평탄부의 음각과 주름부의 음각을 두께를 달리하여 형성시켜야 하며, 따라서 패턴롤을 제조하는 과정이 까다로웠다. 또한, 평탄부/주름부를 인쇄된 무늬/패턴과 일치시켜 나타내고자 하는 경우에는, 패턴롤(111)에서 트랜스퍼롤(113)으로 전사된 잉크를, 인쇄대상물(102)에 인쇄된 무늬 또는 패턴과 일치되게 도포하는 것은 더욱 어렵고 까다로울 뿐만 아니라, 수시로 패턴의 일치 여부를 확인하면서 롤러의 회전속도 및/또는 인쇄대상물의 이동속도를 조절/동조화해야 하는 등, 공정상의 어려움도 적지 않았다. 반면, 본 발명에 있어서는, 평탄부와 주름부에 따른 투명층의 두께를 달리하지 않아도 되므로, 패턴롤(111)에서 평탄부와 주름부의 두께를 동일하게 음각하여도 되고, 더나가서, 음각된 롤러 대신에 간단한 평판 롤러를 사용하여 투명층 도료 조성물을 도포하는 것도 가능하게 되었다.
따라서, 본 발명의 하나의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 인쇄층의 인쇄 및 투명층의 도장은 오프셋 인쇄, 스크린 인쇄, 그라비어 인쇄, 플렉소 인쇄 및 잉크젯 인쇄로 구성된 군에서 선택되는 인쇄 방식에 의해 수행될 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 상기 투명층의 도장은 평판 롤러를 사용한 오프셋 인쇄법에 의해 수행될 수 있다.
도 3은 종래기술에 따라 컬러 강판의 투명층에 표면주름을 형성하는 과정을 설명하는 모식도로서, 투명층의 두께에 따라 투명층의 표면에 주름부 및 평탄부가 형성되는 것을 보여준다. 구체적으로, 도 3의 그림 (a)는 기재 강판에 화성처리층, 임의의 방청층, 하도층 및 임의의 베이스층을 형성시킨 구성을 보여주며, 그림 (b)는 베이스층 위에 특정 패턴 또는 무늬를 인쇄하여 인쇄층이 형성된 것을 보여주며, 그림 (c)는 인쇄층 위에, 주름형성제를 포함하는 투명층이 두께 차이를 갖도록 형성된 것을 보여주며, 그림 (d)는 그렇게 형성된 투명층을 가열, 냉각, 건조시키면 두께가 얇은 부위에는 주름이 생기지 않고 두께가 두꺼운 부분에는 주름이 형성된 것을 보여준다. 참고로, 도 3에서, 마름모꼴 적색 기호는 주름형성제를 나타낸다.
도 4 및 5는 본 발명에 따라 컬러 강판의 투명층에 표면주름을 형성하는 과정을 설명하는 모식도로서, 투명층의 두께가 일정 이상 확보된 경우에, HALS (즉, 아민계 주름억제제)이 존재하면 투명층의 표면에 평탄부가 형성되고, 존재하지 않으면 주름부가 형성되는 것을 보여준다. 참고로, 도 4 및 5에서, 원형 청색 기호는 주름억제제를 나타내고, 마름모꼴 적색 기호는 주름형성제를 나타낸다.
구체적으로, 도 4 및 5에 있어서, 베이스층 위에 주름억제제로서 HALS을 함유하는 인쇄층을 인쇄하고 (그림 (b) 참조), 그 위에 투명층을 형성한 다음 (그림 (c) 참조), 가열 및/또는 경화시키면, 주름억제제를 함유하는 인쇄층 위의 투명층의 표면에는 주름이 형성되지 않아 평탄부가 되고, 주름억제제를 함유하지 않는 인쇄층 위의 투명층 표면에는 주름이 형성되어 주름부가 되는 것을 보여준다 (그림 (d) 참조).
본 발명에 있어서, 전술한 바와 같은 우수한 효과는 도 6의 그림 (a) 및 (b)를 비교하면 더욱 구체적으로 입증될 수 있다.
도 6의 그림 (a)는, 인쇄층의 패턴 또는 무늬와는 무관하게 표면주름이 구현된 종래기술에 따른 컬러 강판의 표면 사진으로서, 나무의 나이테 무늬를 갖도록 형성된 인쇄층의 위에, 주름형성제를 함유하는 투명층을 주름부(보통 높이 7 미크론 이상) 및 평탄부 (높이 5 미크론 이하)로 번갈아 도포하고 경화시켜 제조된다. 상기 컬러강판의 사진에서, 주름부는 소광효과를 가져 내부의 나이테 무늬가 선명하게 보이지만, 평탄부는 소광효과가 없이 번들거려 내부의 나이테 무늬가 잘 보이지 않을 수 있다.
도 6의 그림 (b)는, 인쇄층의 패턴 또는 무늬에 일치하도록 투명층의 표면주름이 구현된 본 발명에 따른 컬러 강판의 표면 사진으로서, 나무의 나이테 무늬를 따라 주름억제제를 함유하는 인쇄층의 위에, 주름형성제를 함유하는 투명층을 일정한 높이로 도포 및 경화하여 제조된다. 상기 사진으로부터, 표면의 주름부/평탄부가 나이테 무늬를 따라 형성되어 있고, 내부의 나이테 무늬 및 색상(농담)이 외부로 섬세하고 선명하게 보여지고 있고, 표면반사 및 표면 번들거림이 내부 나이테 무늬에 따라 조절되어 나타나고, 이에 의해 그라데이션과 같은 심미적 효과가 나타나고 있음을 볼 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 컬러강판은, 인쇄층의 표면에 구현된 무늬, 패턴, 색상, 질감 등이 효과적이고 심미적으로 외부로 보여질 수 있어 시각적, 디자인적 완성도가 높고, 인쇄층을 보호하는 투명층이 종래기술에 비해 두꺼우면서도 균질한 두께로 형성될 수 있어, 표면 내구성이 전체적으로 균질하고 제품 품질이 균질하다.
이하, 실시예를 통하여 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당 업계에 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 실시예에 있어서, 특별한 지시가 없는 한, %는 중량%를 의미한다.
실시예 1∼3 및 비교예 1
기재 강판-화성처리층-방청층으로 된 기재 위에, 하기 표 1에 기재된 조성을 갖는 잉크 조성물로 특정 무늬 또는 패턴을 롤투롤 옵셋 방식으로 인쇄하였다.
잉크 조성물 실시예 1 실시예 2 참고예 1 비교예 1
폴리에스터 수지 20 20 20 20
안료 5 5 5 5
유기 용제 72.95 70 58 73
UV 안정제 0.05 3 15 -
첨가제 2 2 2 2
계(중량%) 100 100 100 100
폴리에스터 수지: SKYBON ES110S (제조사:SK케미칼)
안료: MA 100 (제조사: Mitsubishi)
유기 용제: 시클로헥사논
UV 안정제: 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트 및 메틸 1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜세바케이트의 혼합물
첨가제: MP22 WAX (제조사: Micro Powders, Inc. 미국)
상기 비교예 1 및 실시예 1∼3에서 형성된 인쇄층 위에, 폴리에스터 수지 40중량%, 멜라민 수지 15중량%, 유기 용제 41중량%, 산촉매 1중량%, 아민 1중량%, 입자 1중량%, 첨가제 1중량% 를 포함하는 투명층 도료 조성물(표 3의 실시예 8 참조)을 도포하고, 200 내지 250℃에서 가열-냉각-건조하여 두께 15㎛의 투명층을 제조하였다.
실시예 1∼3 및 비교예 1에서 수득된 컬러 강판의 물성 및 외관을 하기 표 2에 기재한다.
물성 실시예1 실시예2 실시예3 비교예 1
잉크 전사성 양호 양호 불량 양호
부착성 양호 양호 불량 양호
표면 건조성 양호 양호 불량 양호
투명층 외관 변화 없음
(주름생김)		 변화 있음
(주름 안생김)		 변화 있음
(주름 안생김)		 변화 없음
(주름생김)
비교예 1 (종래의 잉크를 사용)에서는 여러 물성은 양호하나 투명층에 표면 주름이 형성되었고, 다른 외관에는 큰 변화가 발생하지 않았다. 반면, 실시예 1에서는 전체적인 물성이 양호하나, 주름억제제인 UV 안정제의 사용량이 작아서 투명층에 외관 변화 없이 표면 주름이 형성되었으며, 실시예 2에서는 전체적인 물성이 양호하였고, 주름억제제인 UV 안정제를 일정 함량 이상 포함하고 있어, 투명층에 외관 변화가 생겨 주름이 형성되지 않았다. 실시예 3에서는 UV 안정제의 과다 사용에 따른 역효과로 인해 여러 물성이 불량하여 사용이 불가함을 알 수 있었다.
따라서, 실시예 1∼2 및 비교예 1의 결과를 종합하면, 주름억제제의 사용량을 적절히 조절함으로써, 원하는 기술적, 디자인적 효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.
실시예 4∼8 및 비교예 2
기재 강판-화성처리층-방청층으로 된 기재 위에, 실시예 2에서와 동일하게 처리하여 인쇄층을 형성한 다음, 하기 표 3에 기재된 조성을 갖는 투명층 도료 조성물을 롤투롤 옵셋 방식으로 도장하고, 200 내지 250℃에서 가열-냉각-건조하여 두께 15㎛의 투명층을 제조하였다.
투명층 도료 조성물 비교예 2 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8
폴리에스터 수지 40 40 40 40 52 40
멜라민 수지 15 15 15 15 3 15
유기 용제 43 40 40 40 40 41
산촉매 1 1 1 - 1 1
아민 - 1 1 1 1 1
입자 1 1 - 1 1 1
첨가제 1 - 1 1 1 1
계(중량%) 100 100 100 100 100 100
폴리에스터 수지:KPE-410-60 (제조사: 삼화페인트)
멜라민 수지: CYMEL-303 (제조사: CYTEC)
유기 용제: KOCOSOL#100 / KOCOSOL #150 (제조사: SK에너지)
산촉매: 디노닐나프탈렌술폰산
아민: 트리에틸아민
입자: SYLOID 622 (제조사: W.R. Grace)
첨가제: LA-45 (제조사: FTC)
실시예 4∼8 및 비교예 2에서 수득된 컬러 강판의 물성과 표면주름 및 표면질감을 하기 표 4에 기재한다.
물성 비교예 2 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8
주름형성제 × ○ ○ × ○ ○
주름억제제 ○ ○ ○ ○ ○ ○
표면 질감 주름 없음 표면 평활성 불량 주름
불균일		 주름없음 주름양호 주름양호
잉크된
부위 무늬		 주름 없음 표면 평활성 불량 주름 형성 불균일 주름없음 주름없음 주름없음
경화도 양호 양호 양호 불량 불량 양호
가공성 양호 양호 양호 불량 양호 양호
밀착성 양호 양호 양호 불량 불량 양호
상기 표 4에서 볼 수 있듯이, 투명층에 주름형성제가 사용되지 않은 경우 (비교예 2)에는 표면 전체에 어떠한 주름도 형성되지 않았다.
반면, 실시예 4∼8에서는, 일부 구성분(즉, 첨가제, 입자 또는 산촉매)을 함유하지 않는 경우에 표면 주름 또는 도막 물성에 불량(즉, 표면 평활성 분량, 주름형성 불균일, 및 표면주름 미형성)이 발생할 수 있는 것을 제외하고는, 인쇄층의 특정 패턴 또는 무늬에 대응하여 표면에 주름을 형성시키고, 이에 의해 표면질감을 섬세하고 효과적으로 나타낼 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 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 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위의 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 PCM 컬러 강판, 도자기, 타일, 가전제품, 건자재, 자동차, 실내외 인테리어 분야에서 산업적으로 사용될 수 있다.
110: 옵셋인쇄기
101: 잉크
102: 컬러 강판
111: 패턴롤
112: 블랭킷
113: 트랜스퍼롤 또는 전사롤
114: 인쇄판

Claims (13)

  1. 기재 강판 위에 화성처리층, 방청층, 하도층, 베이스층, 인쇄층, 투명층이 순차적으로 적층된 적층구조로 이루어지되,
    상기 인쇄층은 아민계 주름억제제로서 힌더드 아민계 광안정제((Hindered Amine Light Stabilizer, HALS)를 포함하는 잉크 조성물을 사용하여 특정 패턴 또는 무늬를 포함하여 형성되며,
    상기 투명층은 아민계 주름형성제로서 1차 알킬아민, 2차 알킬아민 및 3차 알킬아민으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 아민계 화합물을 포함하는 투명층 도료 조성물로 형성되는 것을 특징으로 하는, 복합질감을 나타내는 PCM 컬러 강판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인쇄층은 폴리에스터 수지 10∼60중량%, 안료 1∼50중량%, 유기용제 35∼80중량%, 아민계 주름억제제 0.1∼10중량% 및 첨가제 0.1∼5중량%를 포함하는 잉크 조성물로 형성되는 것을 특징으로 하는, 복합질감을 나타내는 PCM 컬러 강판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명층은 폴리에스터 수지 20∼60중량%, 멜라민 경화수지 5∼30중량%, 유기용제 20∼70중량%, 산 촉매 0.1∼5중량%, 아민계 주름형성제 0.1∼3중량%, 무기입자 또는 유기입자 0.1∼10중량% 및 첨가제 0.1∼5중량%를 포함하는 투명층 도료 조성물로 형성되는 것을 특징으로 하는, 복합질감을 나타내는 PCM 컬러 강판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 힌더드 아민계 광안정제(Hindered Amine Light Stabilizer, HALS)는 비스(1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜)세바케이트 및 메틸 1,2,2,6,6-펜타메틸-4-피페리딜세바케이트의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 복합질감을 나타내는 PCM 컬러 강판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명층은 표면에 표면주름을 갖는 주름부; 및
    표면주름을 갖지 않는 평탄부;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 복합질감을 나타내는 PCM 컬러 강판.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 투명층의 평탄부는 상기 인쇄층에 포함되는 특정 패턴 또는 무늬에 대응하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 복합질감을 나타내는 PCM 컬러 강판.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 아민계 주름억제제는 트리에틸아민인 것을 특징으로 하는, 복합 질감을 나타내는 PCM 컬러 강판.
  8. 하기 단계 (1) 내지 (3)을 포함하는 PCM 컬러 강판의 제조 방법:
    (1) 기재 강판에 화성처리층, 방청층, 하도층, 베이스층을 순차적으로 적층시키는 단계,
    (2) 상기 베이스층 위에, 아민계 주름억제제로서 힌더드 아민계 광안정제(Hindered Amine Light Stabilizer, HALS)를 포함하는 잉크 조성물을 특정 패턴 또는 무늬를 갖도록 인쇄하여 인쇄층을 형성시키는 단계, 및
    (3) 상기 인쇄층 위에, 아민계 주름형성제로서 1차 알킬아민, 2차 알킬아민 및 3차 알킬아민으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 아민계 화합물을 포함하는 투명층 도료 조성물을 도장하여 투명층을 형성시키는 단계.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 잉크 조성물은 폴리에스터 수지 10∼60중량%, 안료 1∼50중량%, 유기용제 35∼80중량%, 아민계 주름억제제 0.1∼10중량% 및 첨가제 0.1∼5중량%를 포함하고,
    상기 투명층 도료 조성물은 폴리에스터 수지 20∼60중량%, 멜라민 경화수지 5∼30중량%, 유기용제 20∼70중량%, 산촉매 0.1∼5중량%, 아민계 주름형성제 0.1∼3중량%, 무기입자 또는 유기입자 0.1∼10중량% 및 첨가제 0.1∼5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 복합질감을 나타내는 PCM 컬러 강판의 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 인쇄층의 인쇄 및 투명층의 도장은 오프셋 인쇄, 스크린 인쇄, 그라비어 인쇄, 플렉소 인쇄 및 잉크젯 인쇄로 구성된 군에서 선택되는 인쇄 방식에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는, 복합질감을 나타내는 PCM 컬러 강판의 제조 방법.
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