KR102177866B1 - 칼라강판 제조방법 및 이에 의해 제조된 칼라강판 - Google Patents

칼라강판 제조방법 및 이에 의해 제조된 칼라강판 Download PDF

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Abstract

칼라강판 제조방법 및 이에 의해 제조된 칼라강판에 대한 발명이 개시된다. 한 구체예에서 상기 칼라강판 제조방법은 베이스 강판 표면에 하도 코팅액을 도포 및 건조하여 하도층을 형성하는 단계; 및 상기 하도층의 표면에, 양각의 무늬가 표면에 형성된 상도층을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 상도층은, 외주면에 음각의 무늬가 형성된 픽업롤(pick up roll)에 상도 코팅액을 공급하고, 상기 픽업롤에 공급된 상도 코팅액을 상기 픽업롤과 인접하여 배치된 어플리케이터롤(applicator roll)에 전이하고, 그리고 상기 어플리케이터롤에 전이된 상도 코팅액을 상기 어플리케이터롤과 인접하여 배치된 백업롤(back up roll)에 의해 이동하는, 베이스 강판의 하도층 표면에 전사하는 단계;를 포함하여 형성된다.

Description

칼라강판 제조방법 및 이에 의해 제조된 칼라강판 {MANUFACTURING METHOD FOR COLOR STEEL SHEET AND COLOR STEEL SHEET THEREOF}
본 발명은 칼라강판 제조방법 및 이에 의해 제조된 칼라강판에 관한 것이다. 보다 상세하게는 디자인 자유도가 우수하면서, 내식성이 우수한 칼라강판 제조방법 및 이에 의해 제조된 칼라강판에 관한 것이다.
내식성 및 미관 특성을 부여하기 위하여, 강판 표면에 도료 조성물로 도장하거나, 라미네이트 필름 등을 부착한 것을 칼라 강판이라고 한다. 최근, 상기 칼라강판은 건축자재, 가전제품 및 자동차 등으로 수요가 증가되고 있다. 이러한 칼라강판은, 베이스 강판 표면에 전처리층, 하도층 및 상도층을 순차적으로 형성하여 제조되며, 상도층에 목표하는 색상을 구현하기 위한 안료를 적용하여 제조된다.
본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2013-0026930호(2013.03.14. 공개, 발명의 명칭: 입체 질감을 갖는 칼라강판 및 이의 제조방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 입체감 및 표면 질감이 우수한 칼라강판 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 디자인 자유도가 우수하며, 우수한 심미감을 구현할 수 있는 칼라강판 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 방청성, 도막 부착성, 내충격성 및 도막경화도가 우수한 칼라강판 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 칼라강판 제조방법에 의해 제조된 칼라강판을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 칼라강판 제조방법에 관한 것이다. 구체예에서 상기 칼라강판 제조방법은 베이스 강판 표면에 하도 코팅액을 도포 및 건조하여 하도층을 형성하는 단계; 및상기 하도층의 표면에, 양각의 무늬가 표면에 형성된 상도층을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 상도층은, 외주면에 음각의 무늬가 형성된 픽업롤(pick up roll)에 상도 코팅액을 공급하고, 상기 픽업롤에 공급된 상도 코팅액을 상기 픽업롤과 인접하여 배치된 어플리케이터롤(applicator roll)에 전이하고, 그리고 상기 어플리케이터롤에 전이된 상도 코팅액을 상기 어플리케이터롤과 인접하여 배치된 백업롤(back up roll)에 의해 이동하는, 베이스 강판의 하도층 표면에 전사하는 단계;를 포함하여 형성되는 것이며, 상기 하도 코팅액은 폴리에스테르 수지 100 중량부, 멜라민 수지 5~35 중량부, 크롬산계 방청안료 20~50 중량부, 제1 안료 0.1~20 중량부 및 제1 용제 10~90 중량부를 포함하고, 상기 상도 코팅액은 폴리에스테르 수지 100 중량부, 멜라민 수지 5~35 중량부, 제2 안료 5~50 중량부 및 제2 용제 30~150 중량부를 포함한다.
한 구체예에서 상기 픽업롤의 외주면에는, 음각의 무늬가 100㎛ 이상의 깊이로 형성될 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 안료 및 제2 안료는, 각각 실리카(silica), 산화철(iron oxide), 산화티타늄(TiO2), 구리-프탈로시아닌(copper-phthalocyanine), 안티몬(Sb), 1,2-디하이드록시안드라퀴논(1,2-dihydroxyanthraquinone), 크롬(Cr), 산화금속이 코팅된 마이카(mica) 및 멀티칼라 안료 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 용제 및 제2 용제는, 각각 지방족 탄화수소계, 케톤계, 에테르계 및 에스테르계 용제 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 하도 코팅액 및 상도 코팅액은, 각각 첨가제를 더 포함하며, 상기 첨가제는 소포제, 산촉매, 색분리방지제, 부착증진제 및 무늬형성제 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 하도 코팅액은 점도: 100~120 m2/sec, 고형분 함량: 56~62 중량% 및 비중: 1.0~1.2 이며, 상기 상도 코팅액은 점도: 100~120 m2/sec, 고형분 함량: 56~65 중량% 및 비중: 1.1~1.3 일 수 있다.
한 구체예에서 상기 상도층은, 상기 하도층 표면에 전사된 상도 코팅액을 PMT(Peak Metal Temperature) 210~240℃에서 20~50초 동안 건조하는 단계;를 더 포함하여 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 칼라강판 제조방법에 의해 제조된 칼라강판을 제공하는 것이다. 상기 칼라강판은 베이스 강판; 상기 베이스 강판 표면에 형성되는 하도층; 및 상기 하도층 표면에 형성되며, 표면에 양각의 무늬가 형성되는 상도층;을 포함하고, 상기 하도층은 폴리에스테르 수지 100 중량부, 멜라민 수지 5~35 중량부, 크롬산계 방청안료 20~50 중량부 및 제1 안료 0.1~20 중량부를 포함하고, 상기 상도층은 폴리에스테르 수지 100 중량부, 멜라민 수지 5~35 중량부 및 제2 안료 5~50 중량부를 포함한다.
본 발명의 칼라강판은 디자인 자유성이 우수하고, 입체감 및 표면 질감을 극대화하여 심미감이 우수하며, 방청성, 도막 부착성, 내충격성, 도막경화도가 우수하며, 종래 라미네이팅 및 프린팅 공법 등으로 제조되는 칼라강판을, 페인팅 공법을 이용하여 제조 가능하며, 건축 외장재뿐만 아니라, 실내 인테리어 소품 및 건축 내장재로도 적용이 가능할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 칼라강판 제조방법을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 상도층 형성 과정을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 칼라강판을 나타낸 것이다.
도 4(a)는 본 발명에 따른 실시예 칼라강판에 구현하려는 무늬와, 외주면에 상기 무늬가 음각으로 형성된 픽업롤을 나타낸 것이며, 도 4(b)는 본 발명에 따른 실시예 칼라강판에 구현하려는 무늬와, 외주면에 상기 무늬가 음각으로 형성된 픽업롤을 나타낸 것이며, 도 4(c)는 본 발명에 대한 비교예 칼라강판에 구현하려는 무늬와, 외주면에 상기 무늬가 음각으로 형성된 픽업롤을 나타낸 것이다.
도 5(a)는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 칼라강판 표면을 나타낸 것이며, 도 5(b)는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 칼라강판 표면을 나타낸 것이며, 도 5(c)는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 칼라강판 표면을 나타낸 것이며, 도 5(d)본 발명의 실시예에 따라 제조된 칼라강판 표면을 나타낸 사진이다.
도 6(a)는 본 발명에 대한 비교예에 따라 제조된 칼라강판 표면을 나타낸 것이며, 도 6(b)는 본 발명에 대한 비교예에 따라 제조된 칼라강판 표면을 나타낸 사진이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
칼라강판 제조방법
본 발명의 하나의 관점은 칼라강판 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 칼라강판 제조방법은 (S10) 하도층 형성단계; 및 (S20) 상도층 형성단계;를 포함한다. 좀 더 구체적으로, 상기 칼라강판 제조방법은 (S10) 베이스 강판 표면에 하도 코팅액을 도포 및 건조하여 하도층을 형성하는 단계; 및 (S20) 상기 하도층의 표면에 양각의 무늬가 표면에 형성된 상도층을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 상도층은, 외주면에 음각의 무늬가 형성된 픽업롤(pick up roll)에 상도 코팅액을 공급하고, 상기 픽업롤에 공급된 상도 코팅액을 상기 픽업롤과 인접하여 배치된 어플리케이터롤(applicator roll)에 전이하고, 그리고 상기 어플리케이터롤에 전이된 상도 코팅액을 상기 어플리케이터롤과 인접하여 배치된 백업롤(back up roll)에 의해 이동하는, 베이스 강판의 하도층 표면에 전사하는 단계;를 포함하여 형성된다.
이하, 본 발명에 따른 칼라강판 제조방법을 단계별로 상세히 설명하도록 한다.
(S10) 하도층 형성단계
상기 단계는 베이스 강판 표면에 하도 코팅액을 도포 및 건조하여 하도층을 형성하는 단계이다.
한 구체예에서 상기 베이스 강판은 0.2~3mm의 두께를 갖는 열연강판 또는 냉연강판을 사용할 수 있다. 한 구체예에서 상기 베이스 강판의 표면에는 내식성 향상을 위하여 도금층이 더 형성될 수 있다. 한 구체예에서 상기 도금층은, 아연(Zn), 알루미늄(Al) 및 니켈(Ni) 중 하나 이상을 포함하여 형성될 수 있다. 한 구체예에서 상기 도금층이 형성된 베이스 강판은 용융아연도금강판(GI 강판), 합금화용융아연도금강판(GA 강판), 및 전기아연도금강판(EG 강판) 등이 있다.
한 구체예에서, 상기 베이스 강판에 형성된 도금층 표면에는, 전처리층이 더 형성될 수 있다. 상기 전처리층은 내식성 향상 및 베이스 강판과 도료와의 부착성을 향상시키는 역할을 한다. 한 구체예에서 상기 전처리층은 베이스 강판 표면에 크롬형 또는 논크롬형 전처리제를 도포한 다음, 상기 베이스 강판 온도를 80~120℃로 가열하고, 3~7초 동안 열풍 건조하여 0.5~2㎛ 두께로 형성시킬 수 있다.
한 구체예에서 상기 전처리층은 크롬형 전처리제를 사용시, 0.1~0.3㎛ 두께로 형성될 수 있다. 다른 구체예에서 상기 전처리층은 논크롬형 전처리제를 사용시, 0.1~1㎛ 두께로 형성될 수 있다. 상기 두께에서 본 발명의 내식성 및 부착성이 우수할 수 있다.
하도 코팅액
상기 하도 코팅액은 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 제1 안료 및 제1 용제를 포함한다. 예를 들면 상기 하도 코팅액은 폴리에스테르 수지 100 중량부, 멜라민 수지 5~35 중량부, 크롬산계 방청안료 20~50 중량부, 제1 안료 0.1~20 중량부 및 제1 용제 10~90 중량부를 포함한다. 이하, 상기 하도 코팅액의 구성 성분을 보다 상세히 설명하도록 한다.
폴리에스테르 수지
상기 폴리에스테르 수지는 상기 하도층을 형성하기 위한 주성분에 해당된다.
멜라민 수지
상기 멜라민 수지는, 상기 폴리에스테르 수지의 경화 및 부착성 등의 물성 확보를 목적으로 포함된다. 한 구체예에서 상기 멜라민 수지는 상기 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 5~35 중량부 포함된다. 상기 멜라민 수지를 5 중량부 미만 포함시, 경화성 및 부착성이 저하되며, 하도층의 기계적 강도가 저하되고, 35 중량부를 초과시, 일부 미반응된 멜라민 수지가 잔존하여, 하도층의 기계적 강도가 저하될 수 있다.
크롬산계 방청안료
상기 크롬산계 방청안료는 본 발명의 내식성 및 방청성을 확보하기 위한 목적으로 포함된다. 구체예에서 상기 크롬산계 방청안료는 크롬산 스트론튬, 크롬산 아연, 크롬산 칼슘, 크롬산 망간 및 크롬산 마그네슘 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 한 구체예에서 상기 크롬산계 방청안료는 상기 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 20~50 중량부 포함된다. 상기 크롬산계 방청안료를 20 중량부 미만으로 포함시 방청성이 저하되며, 50 중량부를 초과하여 포함시 가공성 및 도막 밀착성이 저하될 수 있다.
제1 안료
상기 제1 안료는 본 발명의 칼라강판의 베이스가 되는 색상을 구현하기 위한 목적으로 포함된다. 상기 제1 안료는, 실리카(silica), 산화철(iron oxide), 산화티타늄(TiO2), 구리-프탈로시아닌(copper-phthalocyanine), 안티몬(Sb), 1,2-디하이드록시안드라퀴논(1,2-dihydroxyanthraquinone), 크롬(Cr), 산화금속이 코팅된 마이카(mica) 및 멀티칼라 안료 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한 본 발명에서 상기 산화철은 적색 산화철, 황색 산화철 및 흑색 산화철 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 멀티칼라 안료는, 카멜레온 안료라고도 하며, 광원 및 시각의 각도에 따라, 다양한 칼라를 보여줄 수 있다.
한 구체예에서 상기 멀티칼라 안료는 산화금속이 코팅된 산화규소(SiO2), 산화티타늄(TiO2) 및 산화주석(SnO) 중 하나 이상을 포함한다. 상기 산화금속이 코팅된 산화규소는, 입사 광원 및 시각의 각도에 따라, 다양한 칼라를 구현하여, 제품 품질을 보다 고급화할 수 있고 심미성이 우수할 수 있다. 한 구체예에서 상기 산화금속은, 산화티타늄(TiO2) 및 산화철(Fe2O3) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 산화금속이 코팅된 마이카(mica)는, 본 발명에서 반사광으로 간섭 효과를 만들어 내는, 펄(pearl) 효과를 목적으로 포함된다. 한 구체예에서 상기 산화금속은, 산화티타늄(TiO2) 및 산화철(Fe2O3) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 안료는 상기 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 0.1~20 중량부 포함된다. 상기 제1 안료를 0.1 중량부 미만 포함시 원하는 색상의 구현이 어렵고, 20 중량부를 초과하여 포함시 상기 하도 코팅액의 혼합성 및 작업성이 저하되며, 상기 하도층의 기계적 강도가 저하될 수 있다.
제1 용제
상기 제1 용제는, 상기 하도 코팅액 구성 성분을 균일하게 분산 및 혼합하고, 점도를 조절하여, 작업성을 확보하기 위한 목적으로 포함된다.
한 구체예에서 상기 제1 용제는 지방족 탄화수소계, 케톤계, 에테르계 및 에스테르계 용제 중 하나 이상 포함할 수 있다. 예를 들면 지방족 탄화수소계, 에테르계 및 케톤계 용제를 포함할 수 있다. 상기 종류의 제1 용제를 적용시, 상기 하도 코팅액의 점도 조절, 분산성과 작업성이 우수할 수 있다.
예를 들면, 상기 제1 용제는 지방족 탄화수소계, 에테르계 및 케톤계 용제를 2~20:1~20:1 중량비로 포함할 수 있다. 상기 중량범위로 포함시, 하도 코팅액의 분산성 및 작업성이 우수할 수 있다. 다른 예를 들면 2~10:2~5:1 중량비로 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 지방족 탄화수소계 용제는 2,4-디메틸펜탄, 2,2,3-트리메틸부탄, 3,3-디메틸펜탄, 2-메틸헥산, 2,3-디메틸펜탄, 3-메틸헥산, 노말헵탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산, 2,2-디메틸헥산, 2,3-디메틸헥산, 2,5-디메틸헥산, 2,4-디메틸헥산, 3,3-디메틸헥산, 3,4-디메틸헥산, 2,3,4-트리메틸펜탄, 2,3,3-트리메틸펜탄, 2-메틸-3-에틸펜탄, 2-메틸헵탄, 3-메틸헵탄, 4-메틸헵탄, 2,2,5-트리메틸헥산, 노말옥탄, 시클로옥탄, 노난 및 시클로노난, 헥센 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 케톤계 용제는 아세톤, 아세토나이트릴, 메틸에틸케톤 및 메틸이소부틸케톤 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 에테르계 용제는 부틸에테르, 디부틸에테르, 디이소부틸에테르, 디-sec-부틸에테르, 디-n-펜틸에테르, 디이소펜틸에테르, 디-sec-펜틸에테르, 디-tert-아밀에테르 및 디-n-헥실에테르 중 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 에스테르계 용제로는 트리아세틴, 트리부티린, 부틸프탈릴부틸글리콜레이트, 에틸프탈릴에틸글리콜레이트, 메틸프탈릴에틸글리콜레이트 및 부틸프탈릴부틸글리콜레이트 중에서 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 용제는 상기 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 30~100 중량부 포함된다. 상기 조건으로 포함시 혼합성, 분산성 및 작업성이 우수할 수 있다. 상기 제1 용제를 30 중량부 미만으로 포함시 분산성 및 작업성이 저하되며, 100 중량부를 초과하여 포함시 하도층의 기계적 강도가 저하될 수 있다.
한 구체예에서 상기 하도 코팅액은 고형분 함량이 40~70 중량% 이고, 점도: 100~120 m2/sec, 고형분 함량: 56~62 중량% 및 비중: 1.0~1.2 일 수 있다. 상기 조건에서 작업성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 하도층은, 상기 도포된 하도 코팅액을 PMT(Peak Metal Temperature) 210~240℃에서 20~50초 동안 건조하여 형성될 수 있다. 상기 조건에서, 하도층의 경화가 용이하게 이루어져, 외관성 및 물성이 모두 우수할 수 있다. 한 구체예에서 상기 하도층은 10~20㎛ 두께로 형성될 수 있다. 상기 두께에서 외관성 및 물성이 모두 우수할 수 있다. 예를 들면, 10~15㎛일 수 있다.
(S20) 상도층 형성단계
상기 단계는 상기 하도층의 표면에, 양각의 무늬가 표면에 형성된 상도층을 형성하는 단계이다. 한 구체예에서, 상기 상도층은 상기 하도층의 표면에 상도 코팅액을 롤코팅하여 제조할 수 있다.
하기 도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 상도층 형성 과정을 모식적으로 나타낸 것이다. 상기 도 2를 참조하면, 상도층(130)은 외주면에 음각의 무늬가 형성된 픽업롤(pick up roll)(10)에 상도 코팅액(C)을 공급하고, 픽업롤(10)에 공급된 상도 코팅액(C)을 픽업롤(10)과 인접하여 배치된 어플리케이터롤(applicator roll)(20)에 전이하고, 그리고 어플리케이터롤(20)에 전이된 상도 코팅액(C)을 어플리케이터롤(20)과 인접하여 배치된 백업롤(back up roll)(30)에 의해 이동하는, 베이스 강판(101)의 하도층(120) 표면에 전사하는 단계;를 포함하여 형성된다.
상기 도 2를 참조하면, 픽업롤(10)은 어플리케이터롤(20)과 서로 반대방향으로 회전하며, 어플리케이터롤(20) 및 백업롤(30)은, 동일한 방향으로 회전할 수 있다. 상기 조건에서 픽업롤(10)로부터 형성된 양각의 무늬가 형성된 코팅액이 용이하게 강판 표면으로 전사될 수 있다.
또한 상기 도 2에는 도시되지 않았으나, 베이스 강판(101) 및 하도층 사이에는, 도금층 및 전처리층 중 하나 이상이 더 형성될 수 있다.
상기 도 2를 참조하면, 픽업롤(10)에는 음각의 무늬가 형성되며, 상도 코팅액(C)은, 픽업롤(10)에 공급되고 어플리케이터롤(20)을 통해 백업롤(30)에 의해 이송되는 베이스 강판(101)의 하도층 표면에 상도층(130) 형성시, 상기 음각의 무늬에 대응하는 형상의 양각의 무늬를 형성할 수 있다.
한 구체예에서 상기 음각의 무늬는, 픽업롤 외주면에 금속 및 광물 결정 등의 형상으로 식각하여 형성할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한 구체예에서 픽업롤(10) 외주면에는 음각의 무늬가 100㎛ 이상의 깊이(D)로 형성될 수 있다. 상기 깊이로 음각 무늬가 형성시, 본 발명의 칼라 강판 상도층의 표면에 양각 무늬가 용이하게 형성시킬 수 있다. 다른 예를 들면, 100~150㎛일 수 있다.
상도 코팅액
상기 상도 코팅액은 폴리에스테르 수지, 멜라민 수지, 제2 안료 및 제2 용제를 포함한다. 한 구체예에서 상기 상도 코팅액은 폴리에스테르 수지 100 중량부, 멜라민 수지 5~35 중량부, 제2 안료 5~50 중량부 및 제2 용제 30~150 중량부를 포함한다.
이하, 상기 상도 코팅액의 구성 성분을 보다 상세히 설명하도록 한다.
폴리에스테르 수지
상기 폴리에스테르 수지는 상기 상도층을 형성하기 위한 주성분에 해당된다.
멜라민 수지
상기 멜라민 수지는, 상기 폴리에스테르 수지의 경화 및 부착성 등의 물성 확보를 목적으로 포함된다. 한 구체예에서 상기 멜라민 수지는 상기 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 5~35 중량부 포함된다. 상기 멜라민 수지를 5 중량부 미만 포함시, 경화성 및 부착성이 저하되며, 상도층의 기계적 강도가 저하되고, 35 중량부를 초과시, 일부 미반응된 멜라민 수지가 잔존하여, 상도층의 기계적 강도가 저하될 수 있다.
제2 안료
상기 제2 안료는 상기 상도층에 색상을 구현하고, 하도층의 색상과 혼합되어 우수한 외관을 구현하기 위한 목적으로 포함된다.
한 구체예에서 상기 제2 안료는, 실리카(silica), 산화철(iron oxide), 산화티타늄(TiO2), 구리-프탈로시아닌(copper-phthalocyanine), 안티몬(Sb), 1,2-디하이드록시안드라퀴논(1,2-dihydroxyanthraquinone), 크롬(Cr), 산화금속이 코팅된 마이카(mica) 및 멀티칼라 안료 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한 본 발명에서 상기 산화철은 적색 산화철, 황색 산화철 및 흑색 산화철 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제2 안료는 상기 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 5~50 중량부 포함된다. 상기 제2 안료를 5 중량부 미만 포함시 원하는 색상의 구현이 어렵고, 50 중량부를 초과하여 포함시 상기 상도 코팅액의 혼합성 및 작업성이 저하되며, 상기 상도층의 기계적 강도가 저하될 수 있다.
한 구체예에서 상기 제2 안료는 상기 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 황색 산화철 0~10 중량부, 적색 산화철 0~10 중량부 및 카본블랙 0.1~15 중량부 포함할 수 있다. 상기 조건으로 포함시 블랙(black) 칼라를 구현할 수 있다.
다른 구체예에서 상기 제2 안료는 상기 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 황색 산화철 0.5~12 중량부, 카본블랙 0~10 중량부, 적색 산화철 0.1~10 중량부 및 산화티타늄 0~8 중량부 포함할 수 있다. 상기 조건에서 브라운(brown) 칼라를 구현할 수 있다.
또 다른 구체예에서 상기 제1 안료는 상기 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 산화티타늄 0.5~15 중량부, 카본블랙 1~10 중량부, 황색 산화철 0~8 중량부 및 적색 산화철 0~8 중량부를 포함할 수 있다. 상기 조건에서 그레이(gray) 칼라를 구현할 수 있다.
또 다른 구체예에서 상기 제2 안료는 상기 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 적색 유기안료(1,2-디하이드록시안드라퀴논(1,2-dihydroxyanthraquinone)) 0.5~10 중량부, 산화티타늄 0~8 중량부 및 카본블랙 0~8 중량부 포함할 수 있다. 상기 조건에서 레드(red) 칼라를 구현할 수 있다.
또 다른 구체예에서 상기 제2 안료는 상기 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 산화티타늄 0.5~10 중량부, 구리-프탈로시아닌 0.5~15 중량부, 적색 산화철 0~8 중량부 및 카본블랙 0~8 중량부 포함할 수 있다. 상기 조건에서 블루(blue) 칼라를 구현할 수 있다.
제2 용제
상기 제2 용제는, 상기 상도 코팅액 구성 성분을 균일하게 분산 및 혼합하고, 점도를 조절하여, 작업성을 확보하기 위한 목적으로 포함된다. 한 구체예에서 상기 제2 용제는 지방족 탄화수소계, 케톤계, 에테르계 및 에스테르계 용제 중 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 지방족 탄화수소계, 케톤계, 에테르계 및 에스테르계 용제는, 전술한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다. 예를 들면 지방족 탄화수소계, 에테르계 및 에스테르계 용제를 포함할 수 있다. 상기 종류의 제2 용제를 적용시, 상기 상도 코팅액의 점도 조절, 분산성과 작업성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제2 용제는 상기 상도 코팅액의 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 30~150 중량부 포함된다. 상기 제2 용제를 30 중량부 미만으로 포함시 혼합성 및 작업성이 저하되며, 150 중량부를 초과하여 포함시 경화 속도가 저하되며, 상도층의 외관성 및 기계적 강도가 저하될 수 있다.
한 구체예에서 상기 상도 코팅액은 점도: 100~120 m2/sec, 고형분 함량: 56~65 중량% 및 비중: 1.1~1.3 일 수 있다. 상기 조건에서 작업성이 우수할 수 있다.
상기 상도층은, 상기 하도층 표면에 전사된 상도 코팅액을 PMT(Peak Metal Temperature) 210~240℃에서 20~50초 동안 건조하는 단계;를 더 포함하여 형성될 수 있다. 상기 조건에서, 상도층의 경화가 용이하게 이루어져, 외관성 및 물성이 모두 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 상도층은 10~25㎛ 두께로 형성될 수 있다. 상기 두께에서 외관성 및 물성이 모두 우수할 수 있다. 예를 들면, 10~20㎛일 수 있다.
첨가제
한 구체예에서 상기 하도 코팅액 및 상도 코팅액은, 각각 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체예에서 상기 첨가제는 소포제, 산촉매, 색분리방지제, 부착증진제 및 무늬형성제 중 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 하도 코팅액은, 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 첨가제 0.5~20 중량부를 더 포함할 수 있다. 상기 상도 코팅액은, 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 첨가제 0.5~20 중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 무늬형성제는 상기 음각 무늬가 형성된 픽업롤과 함께, 상기 하도층 또는 상도층 표면에 양각의 무늬를 형성하는 목적으로 포함된다. 한 구체예에서 상기 무늬형성제는 아민계 화합물, 실리카계 화합물, 아크릴레이트계 화합물, 유기술폰산계 화합물, 염화알루미늄(AlCl3), 제올라이트 및 폴리올레핀 왁스 중 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 색분리방지제는 실리콘 오일을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
칼라강판
본 발명의 다른 관점은 상기 칼라강판 제조방법에 의해 제조된 칼라강판에 관한 것이다. 도 3은 본 발명의 한 구체예에 따른 칼라강판을 나타낸 것이다. 상기 도 3을 참조하면, 본 발명의 칼라강판(200)은 베이스 강판(101); 베이스 강판(101) 표면에 형성되는 하도층(120); 및 하도층(120) 표면에 형성되며, 표면에 양각의 무늬(132)가 형성되는 상도층(130);을 포함한다.
한 구체예에서 베이스 강판(101)에 형성된 도금층(102) 표면에는, 전처리층(110)이 더 형성될 수 있다. 전처리층(110)은 내식성 향상 및 베이스 강판과 도료와의 부착성을 향상시키는 역할을 한다. 한 구체예에서 전처리층(110)은 베이스 강판 표면에 크롬형(크로메이트) 또는 논크롬형 전처리제를 도포한 다음, 상기 베이스 강판 온도를 80~120℃로 가열하고, 3~7초 동안 열풍 건조하여 0.5~2㎛ 두께로 형성시킬 수 있다. 예를 들면, 크로메이트 전처리제를 사용하는 경우 0.1~0.3㎛ 두께로 형성할 수 있으며, 논크롬형 전처리제를 사용하는 경우 0.1~1㎛ 두께로 형성할 수 있다.
한 구체예에서 하도층(120)은 폴리에스테르 수지 100 중량부, 멜라민 수지 5~35 중량부, 크롬산계 방청안료 20~50 중량부 및 제1 안료 0.1~20 중량부를 포함하고, 상도층(130)은 폴리에스테르 수지 100 중량부, 멜라민 수지 5~35 중량부 및 제2 안료 5~50 중량부를 포함한다.
하도층(120) 및 상도층(130)의 성분은 전술한 것과 동일한 성분 및 함량을 적용할 수 있으므로, 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한 구체예에서 하도층(120)은 10~20㎛ 두께로 형성될 수 있다. 상기 두께에서 외관성 및 물성이 모두 우수할 수 있다. 예를 들면, 10~15㎛일 수 있다.
한 구체예에서 상도층(130)은 10~25㎛ 두께(T)로 형성될 수 있다. 상기 두께에서 외관성 및 물성이 모두 우수할 수 있다. 예를 들면, 10~20㎛일 수 있다.
하기 도 3을 참조하면, 양각 무늬(132)의 높이(H)는 0.5~20㎛일 수 있다. 또한 양각 무늬(132)의 높이(H)는, 상도층(130) 상부면의 최하부와 최상부 사이의 거리일 수 있다.
본 발명의 칼라강판은 디자인 자유성이 우수하고, 입체감 및 표면 질감을 극대화하여 심미감이 우수하며, 방청성, 도막 부착성, 내충격성, 도막경화도가 우수하며, 종래 라미네이팅 및 프린팅 공법 등으로 제조되는 칼라강판을, 페인팅 공법을 이용하여 제조 가능하며, 건축 외장재뿐만 아니라, 실내 인테리어 소품 및 건축 내장재로도 적용이 가능할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예 1
(a) 하도 코팅액: 폴리에스테르 수지 100 중량부, 멜라민 수지 25 중량부, 크롬산계 방청안료(크롬산 스트론튬) 35 중량부, 제1 안료(블랙 색상: 실리카 4 중량부 및 카본블랙 0.5 중량부) 4.5 중량부 및 제1 용제(지방족 탄화수소계, 에테르계 및 케톤계 용제 10:6:1 중량비 포함) 60~90 중량부를 포함하며, 점도: 110 m2/sec, 고형분 함량: 54.4 중량% 및 비중: 1.17 조건의 하도 코팅액을 준비하였다.
(b) 상도 코팅액: 폴리에스테르 수지 100 중량부, 멜라민 수지 23 중량부, 제2 안료 30 중량부(블랙 색상: 황색 산화철 7 중량부, 적색 산화철 8 중량부 및 카본블랙 15 중량부), 첨가제(소포제, 산촉매, 색분리 방지제 및 무늬형성제(3급 아민) 8 중량부 및 제2 용제(지방족 탄화수소계, 에테르계 및 에스테르계 용제 1.5:1:1 중량비 포함) 80~110 중량부를 포함하며, 점도: 110 m2/sec, 고형분 함량: 63 중량% 및 비중: 1.2 조건의 상도 코팅액을 준비하였다.
베이스 강판(용융아연도금강판) 표면에, 상기 하도 코팅액을 도포하고, MT(Peak Metal Temperature) 224℃에서 20~50초 동안 건조하여 15㎛ 두께의 하도층을 형성하였다.
그 다음에 하기 도 2와 같이, 외주면에 음각의 무늬가 110㎛ 깊이(D)로 형성되며, 시계 반대방향으로 회전하는 픽업롤(10)에 상기 상도 코팅액(C)을 공급하였다. 상기 픽업롤은 하기 도 4(a)와 같이, 외주면에 상기 무늬가 110㎛ 깊이로 음각으로 형성된 픽업롤을 사용하였다. 상기 픽업롤(10)에 공급된 상도 코팅액(C)을 픽업롤(10)과 인접하여 배치되며, 시계 방향으로 회전하는 어플리케이터롤(20)에 전이하고, 어플리케이터롤(20)에 전이된 상도 코팅액(C)을 어플리케이터롤(20)과 인접하여 배치되며, 시계 방향으로 회전하는 백업롤(30)에 의해 이동하는, 베이스 강판(101)의 하도층 표면(120)에 전사하였다.
그 다음에, 상기 도포된 상도 코팅액을 PMT(Peak Metal Temperature) 210~240℃에서 20~50초 동안 건조하여, 표면에 양각 무늬(132)가 형성된, 15㎛ 두께(T)의 상도층을 형성하여 칼라강판 시편을 제조하였다. 또한, 상기 양각 무늬높이(H)(즉, 상도층(130) 상부면의 최하부와 최상부 사이의 거리)는 20㎛로 형성하였다.
실시예 2
상기 상도 코팅액 성분 중 제2 안료(블루 색상: 산화티타늄 8 중량부, 구리-프탈로시아닌 9 중량부, 적색 산화철 7 중량부 및 카본블랙 6 중량부) 30 중량부를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 칼라강판을 제조하였다.
실시예 3
상기 상도 코팅액 성분 중 제2 안료 30 중량부(브라운 색상: 황색 산화철 11 중량부, 카본블랙 6 중량부, 적색 산화철 3 중량부 및 산화티타늄 6 중량부)를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 칼라강판을 제조하였다.
실시예 4
하기 도 4(b)와 같이, 외주면에 상기 무늬가 110㎛ 깊이로 음각으로 형성된 픽업롤을 사용하여 상도 코팅액을 공급한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 칼라강판을 제조하였다.
실시예 5
상기 상도 코팅액 성분 중 제2 안료(블루 색상: 산화티타늄 8 중량부, 구리-프탈로시아닌 9 중량부, 적색 산화철 7 중량부 및 카본블랙 6 중량부) 30 중량부를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 칼라강판을 제조하였다.
실시예 6
상기 상도 코팅액 성분 중 제2 안료 30 중량부(브라운 색상: 황색 산화철 11 중량부, 카본블랙 6 중량부, 적색 산화철 3 중량부 및 산화티타늄 6 중량부)를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 칼라강판을 제조하였다.
비교예 1
외주면에 음각 무늬가 형성되지 않은 픽업롤을 이용하여, 상도층을 형성한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 칼라강판 시편을 제조하였다.
비교예 2
하도 코팅액 중, 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 크롬산계 방청안료(크롬산 스트론튬) 20 중량부 적용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 칼라강판 시편을 제조하였다.
비교예 3
상도 코팅액 중, 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 멜라민 수지를 3 중량부 적용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 칼라강판 시편을 제조하였다.
비교예 4
하기 도 4(c)와 같이, 외주면에 상기 무늬가 70㎛ 깊이로 음각으로 형성된 픽업롤을 사용하여 상도 코팅액을 공급한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 칼라강판을 제조하였다.
비교예 5
상기 상도 코팅액 성분 중 제2 안료(블루 색상: 산화티타늄 8 중량부, 구리-프탈로시아닌 9 중량부, 적색 산화철 7 중량부 및 카본블랙 6 중량부) 30 중량부를 적용한 것을 제외하고, 상기 비교예 4와 동일한 방법으로 칼라강판을 제조하였다.
비교예 6
상기 상도 코팅액 성분 중 제2 안료 30 중량부(브라운 색상: 황색 산화철 11 중량부, 카본블랙 6 중량부, 적색 산화철 3 중량부 및 산화티타늄 6 중량부)를 적용한 것을 제외하고, 상기 비교예 4와 동일한 방법으로 칼라강판을 제조하였다.
시험예
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 칼라강판 시편의 물성평가 방법은 다음과 같다.
(1) 가공성: 가공성은 ASTM D4145 규격에 의거하여, T-bending 테스트를 실시하여 벤딩부위 반경이 시편 두께의 2 배수에서 크랙이 발생하였는지 여부로 다음과 같이 평가하였다.
(양호(O) : 크랙 발생 없음. 불량(X) : 크랙 발생)
(2) 도막 부착성 (밀착성): 도막 부착성은 ASTM D3359 규격에 의거하여, 도료가 도장된 평면 샘플위에 가로x세로 각 1mm의 간격으로 10줄씩 Cross cutting하여 1mm2 의 면적을 가진 정사각형 100점을 만든 후, 추가로 6mm 높이로 Cross cutting 평판부에 구형의 가공(에릭슨 가공)을 하고, 마지막으로 접착 테이프를 붙였다 땔 때 100점의 도막입자에 대한 박리 여부로 다음과 같이 평가하였다.
(양호(O) : Cross cutting부 도막 입자의 박리 없음, 불량(X) : Cross cutting부 도막 입자의 박리 발생)
(3) 내충격성: 내충격성은, ASTM D2794 규격에 의거하여 500g의 추를 50cm 높이에서 낙하하여 표면 충격 후, 크랙이 발생하였는지 여부로 다음과 같이 평가하였다.
(양호(O) : 크랙 발생 없음, 불량(X) : 크랙 발생)
(4) 도막경화도: 도막경화도 평가는 ASTM D 5402-93 규격에 의거하여 실시하였으며, 가제에 메틸에틸케톤(MEK)을 묻힌 후, 1kgf 힘으로 50회 rubbing 왕복한 후, 수지 박리 및 부풀음 발생 여부로 다음과 같이 평가하였다.
(양호(O) : 수지 박리 및 부풀음이 발생되지 않음, 불량(X) : 수지 박리 또는 부풀음 발생)
(5) 내식성: 내식성 평가는 ASTM D-1654 규격에 의거하여 실시하였으며, 시편에 X-cutting 후 500시간 중성 염수(5% Nacl) 분무 시험을 실시한 후 도막 박리 여부, 도금면의 부식 여부, 녹발생 유무, 블리스터 사이즈를 확인하였다. 평가 기준은 다음과 같다.
(양호(O) : 도막 박리, 도금면의 부식 및 녹발생 없음, 블리스터 3mm 이하, 불량(X) : 도막 박리, 들뜸, 도금면의 부식 또는 녹발생 있음, 블리스터 3mm 초과)
(6) 연필경도: 유니펜슬(일본 미쓰비시사 제품)을 이용하여 연필경도를 측정하였다.
상기 실시예 1~6 및 비교예 1~6 시편에 대하여, 상기 평가기준에 의거한 물성 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112018083048871-pat00001
상기 표 1의 결과를 참조하면, 상기 실시예 1~6의 칼라강판 시편은, 음각 무늬 픽업롤을 적용하지 않은, 비교예 1의 칼라강판과 동등한 수준의 내식성, 내충격성, 가공성, 도막경화도, 연필경도 및 도막 밀착성을 확보할 수 있었다.
반면, 본 발명의 크롬산계 방청안료 함량이 미달하는 하도 코팅액을 적용한 비교예 2는 하도층의 밀착성이 실시예 1~6보다 저하되었고, 본 발명의 멜라민 수지 함량에 미달하는 상도 코팅액을 적용한 비교예 3은 상도층의 밀착성, 도막 경화도 및 경도가 실시예 1~6보다 저하되었다.
하기 도 5(a)는 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 칼라강판 표면을 나타낸 것이며, 도 5(b)는 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 칼라강판 표면을 나타낸 것이며, 도 5(c)는 본 발명의 실시예 5에 따라 제조된 칼라강판 표면을 나타낸 것이며, 도 5(d)본 발명의 실시예 6에 따라 제조된 칼라강판 표면을 나타낸 사진이다.
도 6(a)는 본 발명에 대한 비교예 5에 따라 제조된 칼라강판 표면을 나타낸 것이며, 도 6(b)는 본 발명에 대한 비교예 6에 따라 제조된 칼라강판 표면을 나타낸 사진이다.
상기 도 5 및 도 6의 결과를 참조하면, 본 발명의 픽업롤의 음각 무늬 깊이가 100㎛ 이상으로 형성된 실시예 1~6의 경우, 상도층 표면에 양각의 무늬가 형성되었으나, 본 발명의 픽업롤의 음각 무늬 깊이가 70㎛로 형성된 비교예 5 및 6의 경우, 상도층 표면에 양각의 무늬가 선명하게 형성되지 않음을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
10: 픽업롤 20: 어플리케이터롤
30: 백업롤 101: 베이스 강판
102: 도금층 110: 전처리층
120: 하도층 130: 상도층
132: 양각 무늬 200: 칼라 강판
C: 상도 코팅액 D: 무늬 깊이
H: 양각 무늬 높이 T: 상도층 두께

Claims (8)

  1. 베이스 강판(101) 표면에 하도 코팅액을 도포 및 건조하여 하도층(120)을 형성하는 단계; 및
    상기 하도층(120)의 표면에, 양각의 무늬가 표면에 형성된 상도층(130)을 형성하는 단계;를 포함하며,
    상기 상도층(130)은,
    외주면에 음각의 무늬가 형성된 픽업롤(pick up roll)(10)에 상도 코팅액을 공급하고,
    상기 픽업롤(10)에 공급된 상도 코팅액을 상기 픽업롤(10)과 인접하여 배치된 어플리케이터롤(applicator roll)(20)에 전이하고, 그리고
    상기 어플리케이터롤(20)에 전이된 상도 코팅액을 상기 어플리케이터롤(20)과 인접하여 배치된 백업롤(back up roll)(30)에 의해 이동하는, 베이스 강판(101)의 하도층(120) 표면에 전사하는 단계;를 포함하여 형성되는 것이며,
    상기 하도 코팅액은 폴리에스테르 수지 100 중량부, 멜라민 수지 5~35 중량부, 크롬산계 방청안료 20~50 중량부, 제1 안료 0.1~20 중량부 및 제1 용제 10~90 중량부를 포함하고,
    상기 상도 코팅액은 폴리에스테르 수지 100 중량부, 멜라민 수지 5~35 중량부, 제2 안료 5~50 중량부 및 제2 용제 30~150 중량부를 포함하며,
    상기 제1 용제는 지방족 탄화수소계, 에테르계 및 케톤계 용제를 포함하고,
    상기 제2 용제는 지방족 탄화수소계, 에테르계 및 에스테르계 용제를 포함하며,
    상기 하도 코팅액은 점도: 100~120 m2/sec, 고형분 함량: 56~62 중량% 및 비중: 1.0~1.2 이며,
    상기 상도 코팅액은 점도: 100~120 m2/sec, 고형분 함량: 56~65 중량% 및 비중: 1.1~1.3인 것을 특징으로 하는 칼라강판 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 픽업롤(10)의 외주면에는, 음각의 무늬가 100㎛ 이상의 깊이로 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라강판 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 안료 및 제2 안료는, 각각 실리카(silica), 산화철(iron oxide), 산화티타늄(TiO2), 구리-프탈로시아닌(copper-phthalocyanine), 안티몬(Sb), 1,2-디하이드록시안드라퀴논(1,2-dihydroxyanthraquinone), 크롬(Cr), 산화금속이 코팅된 마이카(mica) 및 멀티칼라 안료 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라강판 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하도 코팅액 및 상도 코팅액은, 각각 첨가제를 더 포함하며,
    상기 첨가제는 소포제, 산촉매, 색분리방지제, 부착증진제 및 무늬형성제 중 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라강판 제조방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상도층(130)은, 상기 하도층(120) 표면에 전사된 상도 코팅액을 PMT(Peak Metal Temperature) 210~240℃에서 20~50초 동안 건조하는 단계;를 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 칼라강판 제조방법.


  8. 삭제
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