KR102298984B1

KR102298984B1 - 차열성능을 향상시킨 매트 질감형 피씨엠 컬러강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR102298984B1
Application number: KR1020200079366A
Authority: KR
Inventors: 김인규; 홍문희; 박태열
Original assignee: 포스코강판 주식회사
Priority date: 2020-06-29
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2021-09-06

Abstract

본 발명은 차열성능을 향상시킨 매트 질감형 피씨엠 컬러강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 건축용 외장재에 요구되는 물성을 충족함과 동시에 매트 질감을 그대로 유지하면서 차열성능을 향상시키는 데 그 목적이 있다.
이를 위하여 본 발명에 따른 매트 질감형 피씨엠 컬러강판은, 소지강판(1); 상기 소지강판(1)의 적어도 일면에 형성되는 용융도금층(2); 상기 용융도금층(2)상에 형성되는 전처리층(3); 상기 전처리층(3)상에 형성되는 하도도장층(4); 상기 하도 도장층(4)상에 형성되는 상도도장층(5)을 포함하여 이루어지는 매트 질감형 피씨엠 컬러강판에 있어서, 상기 하도도장층(4)의 도막 두께는 3 ~ 10㎛로 형성되고, 상기 상도도장층(5)의 도막 두께는 15 ~ 30㎛로 형성되며, 상기 상도도장층(5)은, 전체 조성물을 기준으로, 분자량 5,000 ~ 7,000인 폴리에스테르수지 30 ~ 40 중량%, 분자량이 20,000 ~ 25,000인 고분자 폴리에스테르수지 5 ~ 10 중량%, 경화제 3 ~ 10 중량%, 안료 25 ~ 30 중량%, 용제 5 ~ 10 중량%, 첨가제 5 ~ 10 중량%를 포함하는 상도도료에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

차열성능을 향상시킨 매트 질감형 피씨엠 컬러강판 및 그 제조방법{MATT TEXTURE TYPE PRE-COATED COLOR METAL SHEET HAVING IMPROVED HEAT BLOCKING PERFORMANCE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 차열성능을 향상시킨 매트 질감형 피씨엠 컬러강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 지붕개량이나 건축물 외벽에 사용되고 있는 매트(Matt) 질감형 피씨엠 컬러강판에서, 건축용 외장재에 요구되는 물성을 충족함과 동시에 매트 질감을 그대로 유지하면서 차열성능을 향상시킨 매트 질감형 피씨엠 컬러강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

강판 도장 방식에는, 강판을 성형 가공한 후에 도장하는 포스트 코팅(Post- Coating) 방식과, 강판을 성형 가공하기 전에 도장하는 프리 코팅(Pre-Coating) 방식이 있다.

상기 프리 코팅 방식으로 도장한 강판을 통상 피씨엠(Pre-Coated Metal) 강판 또는 컬러강판이라 하고, 여기에 사용되는 도료를 피씨엠 도료라 부르고 있다.

이러한 피씨엠 도료에 의해 도장된 피씨엠 강판은, 코일형태로 제품을 연속적으로 생산할 수 있기 때문에, 품질이 균일하고 생산성이향상되며 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

상기 피씨엠 컬러강판 중 도막 표면에 주름 질감을 형성한 컬러강판(이하, 이를 '매트 질감형'이라 한다)은, 건축물의 지붕이나 벽체 등의 건축용 자재로 널리 사용되고 있다.

한편 기후변화에 따른 대기 온도의 상승, 인구 집중화 및 도시화로 인해, 하절기에 도심지에서 이른바 열섬현상(Heat Island)이 발생하는 사례가 점점 증가하고 있다.

상기 열섬현상은 도심지의 온도가 대기오염이나 인공열 등의 영향으로 주변지역보다 높게 나타나는 현상을 말하며, 도심과 주변지역의 온도를 연결하는 등온선을 그릴 경우 섬의 등고선과 비슷하게 나타난다고 해서 도심의 고온부를 열섬이라 부르고 있다.

상기한 열섬현상에 의해 도심지는 비닐하우스에 둘러싸인 것 같은 온실효과가 나타나게 된다.

이러한 도심지의 열섬현상을 저감하기 위한 방안의 하나로, 건축물 외장재에 차열도료를 도포하여 사용하는 경우가 있다.

상기 차열도료는 통상 롤러를 사용하여 건물 지붕면이나 옥상에 도포되며, 이렇게 차열도료가 도포된 것을 쿨 루프(Cool roof)라 부르기도 한다.

상기 차열도료의 성능을 평가하는 차열성은, 태양광 중 열선으로 작용하는 근적외선(780 ~ 2,500nm)영역의 에너지를 반사시켜 지붕이나 외판의 온도상승을 억제함으로써, 실내온도를 낮게 유지할 수 있도록 하는 기능을 말한다.

상기 차열성은 단열성과 비슷한 개념으로 이해되기도 하지만, 실제로는 그 기능상의 차이가 크다고 할 수 있다.

즉 단열성능은, 외부열의 유입을 적게 하기 위해 열 저항값이 높은 재료를 사용하여 열전달을 막는 수동적 열막음 성능을 말한다.

이에 비해 차열성능은, 상기한 열막음 작용에 더하여 적외선을 반사시키는 열반사 기능도 포함한다.

그런데 종래의 매트 질감형 피씨엠 컬러강판은, 상기한 차열성능을 구비하고 있지 않다는 문제점이 있다.

또한 종래의 매트 질감형 피씨엠 컬러강판은, 특수 첨가제를 첨가하게 되면 매트 질감이 제대로 구현되지 않거나 원하는 성능을 얻기가 힘들다는 문제점이 있다.

한국 공개특허 10-2020-0059364호(2020. 05. 29. 공개) 한국 공개특허 10-2020-0037927호(2020. 04. 10. 공개) 한국 등록특허 10-1778213(2017. 09. 26. 공고)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안하는 것으로서, 매트 질감을 그대로 유지하면서 차열성능을 향상시킬 수 있는 매트 질감형 피씨엠 컬러강판 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 매트 질감형 피씨엠 컬러강판에 특수 첨가제를 첨가하더라도 매트 질감이 저하되지 않도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 피씨엠 컬러강판에 기본적으로 요구되는 가공성및 도막 밀착성 등을 확보하면서 차열성능을 향상시키는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 매트 질감형 피씨엠 컬러강판은, 소지강판; 상기 소지강판의 적어도 일면에 형성되는 용융도금층; 상기 용융도금층상에 형성되는 전처리층; 상기 전처리층상에 형성되는 하도도장층; 상기 하도 도장층상에 형성되는 상도도장층을 포함하여 이루어지는 매트 질감형 피씨엠 컬러강판에 있어서, 상기 하도도장층의 도막 두께는 3 ~ 10㎛로 형성되고, 상기 상도도장층의 도막 두께는 15 ~ 30㎛로 형성되며, 상기 상도도장층은, 전체 조성물을 기준으로, 분자량 5,000 ~ 7,000인 폴리에스테르수지 30 ~ 40 중량%, 분자량이 20,000 ~ 25,000인 고분자 폴리에스테르수지 5 ~ 10 중량%, 경화제 3 ~ 10 중량%, 안료 25 ~ 30 중량%, 용제 5 ~ 10 중량%, 첨가제 5 ~ 10 중량%를 포함하는 상도도료에 의해 형성되고, 상기 상도도료에 포함되는 안료는, 혼합 메탈 옥사이드(MMC: Mixed metal oxide)와 복합 무기 컬러 피그먼트(CICP: Complex inorganic colored pigment)계열의 적외선 반사 차열성 안료로서, 2 이상의 메탈 옥사이드(Oxide)나 하이드록사이드(Hydroxide)를 900 ~ 1,100℃의 고온에서 소성 반응시켜 안정된 형태의 분자 구조로 다시 배열한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 안료는, TiO₂, ZnO, CeO₂, Fe₂O₃, Sb₂O₃, Cr₂O₃, Al₂O₃, V₂O₅, SiO₂, CuCr, FeCr, FeCrNiMn, CoAl, CoCrAl, CoTi, CrSbTi, NiSbTi, NiNbT 으로 이루어진 금속산화물 형태의 안료군에서 2 이상을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 매트 질감형 피씨엠 컬러강판 제조방법은, (a) 소지강판의 적어도 일면에 용융도금층을 형성하는 단계(S10); (b) 상기 용융도금층 상면에 전처리층을 형성하는 단계(S20), (c) 상기 전처리층의 상면에 하도도장층을 형성하는 단계(S30); (d) 상기 하도도장층의 상면에 상도도장층을 형성하는 단계(S40)를 포함하여 이루어지는 피씨엠 컬러강판의 제조방법에 있어서, 상기 상도도장층을 형성하는 상도도료는, 전체 조성물을 기준으로, 분자량 5,000 ~ 7,000인 폴리에스테르수지 30 ~ 40 중량%, 분자량이 20,000 ~ 25,000인 고분자 폴리에스테르수지 5 ~ 10 중량%, 경화제 3 ~ 10 중량%, 안료 25 ~ 30 중량%, 용제 5 ~ 10 중량%, 첨가제 5 ~ 10 중량%를 포함하여 이루어지고, 상기 상도도장층에 포함되는 안료는, 혼합 메탈 옥사이드(MMC: Mixed metal oxide)와 복합 무기 컬러 피그먼트(CICP: Complex inorganic colored pigment)계열의 적외선 반사 차열성 안료로서, 2 이상의 메탈 옥사이드(Oxide)나 하이드록사이드(Hydroxide)를 900 ~ 1,100℃의 고온에서 소성 반응시켜 안정된 형태의 분자 구조로 다시 배열한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 용융도금층은, 아연도금층, 알루미늄도금층, 아연-알루미늄합금 도금층, 아연-알루미늄-마그네슘합금 도금층 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 전처리층은, 인산피막층, 크로메이트 화성피막층, 논(Non)크로메이트 화성피막층 중 어느 하나로 형성되고, 30 ~ 80㎎/㎡의 두께로 도포되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 하도도장층은, 주성분이 폴리에스테르수지 및 방청안료로서, PMT 180 ~ 220℃에서 건조시키는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 상도도장층은, 주성분이 폴리에스테르수지 및 차열성 안료로서, PMT 224 ~ 241℃에서 건조시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 건축용 외장재에서 요구되는 우수한 가공성, 내약품성, 내식성, 내후성, 도장밀착성, 도막경도 등의 물성을 만족하면서, 매트 질감형 피씨엠 컬러강판의 차열성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 특수 첨가제를 첨가하더라도 매트 질감이 저하되지 않도록 하면서 차열성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 피씨엠 컬러강판의 단면도.

이하 본 발명에 따른 피씨엠 도장강판 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명자들은 매트 질감형 피씨엠 컬라강판의 차열성능을 향상시킬 수 있는 상도도료의 개발을 위해 연구 노력한 결과, 2 이상의 메탈 옥사이드(Oxide)나 하이드록사이드(Hydroxide)를 900 ~ 1,100℃의 고온에서 소성 반응시켜 안정된 형태의 분자 구조로 다시 배열한 적외선 반사 차열성 안료를 첨가할 경우, 차열성능을 크게 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.

먼저 본 발명에 따른 매트 질감형 피씨엠 컬러강판은, 도 1에 도시된 바와 같이, 소지강판(1), 상기 소지강판(1)의 적어도 일면에 형성되는 용융도금층(2), 상기 용융도금층(2)상에 형성되는 전처리층(3), 상기 전처리층(3)상에 형성되는 하도도장층(4), 및 상기 하도도장층(4)상에 형성되는 상도도장층(5)이 순차적으로 적층된다.

상기 용융도금층(2)은, 아연도금층, 알루미늄도금층, 아연-알루미늄합금 도금층, 또는 아연-알루미늄-마그네슘합금 도금층일 수 있다.

그리고 상기 용융도금층(2)상에는 소지강판(1)과 하도도장층(4)의 밀착력을 높여주고 제품의 내식성을 향상시키기 위한 전처리층(3)이 형성된다.

상기 전처리층(3)은, 인산피막층, 크로메이트 화성피막층, 또는 논(non)-크로메이트 화성피막층으로 형성될 수 있으며, 도막은 30 ~ 80㎎/㎡로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 전처리층(3)상에는 하도도장층(4)이 형성되는데, 하도도료는, 폴리에스테르 수지 및 기타 수지가 5.0 ~ 20중량%, 나머지는 방청안료 및 혼합 유기용제, 기타 첨가제가 포함된다.

상기 하도도료에 사용되는 폴리에스테르수지는 평균 분자량이 10,000 ~ 15,000, 유리전이온도가 15 ~ 25℃인 것이 바람직하며, 에폭시 수지를 폴리에스테르 수지 함량에 10 중량% 첨가하여 도막의 밀착성을 향상시키는 것이 더욱 바람직하다.

상기 하도도장층(4)은, 소지강판(1)과 상도도장층(3) 사이에서 중간결합제 역할을 하여 도막의 밀착성을 향상시키고 방청안료의 첨가로 내식성 향상에 기여한다.

상기 하도도장층(4)상에는 도막두께 15 ~ 30㎛의 상도도장층(5)이 코팅되는데, 상기 상도도장층(4)은 본 발명의 특징인 차열성능 향상과 매트형 질감을 구현하는 역할을 한다.

상기 상도도장층(5)에 사용되는 상도도료는, 폴리에스테르 수지와 경화제인 멜라민수지, 안료, 용제 및 첨가제를 포함하는데, 이들을 가열 경화시켜 제조하는 것이 바람직하다.

이하 상도도장층(5)을 형성하는 피씨엠 도료 조성물의 각 성분에 대하여 설명한다.

<수지>

상도도장층(5)을 형성하는 상도도료의 수지는 변성 폴리에스테르 수지를 사용한다.

상기 변성 폴리에스테르 수지는, 평균 분자량이 5,000 ~ 7,000인 것이 상도도료 전체 조성물에 대하여 30 ~ 40 중량% 함유되고, 분자량 20,000 ~ 25,000 인 것이 5 ~ 10 중량% 함유되는 것이 바람직하다.

상기 변성 폴리에스테르 수지의 함량이 40%를 초과할 경우에는 도막의 경도가 취약해지는 단점이 있고, 30% 미만이 되면 도막 유연성 및 가공성이 감소되어 선도장 후가공을 하는 피씨엠 컬러강판이 기본적으로 가져야 할 품질을 만족시키기가 어려워진다.

<경화제>

경화제는, 상기 변성 폴리에스테르수지 성분과 함께 도막을 형성하는 것으로, 폴리이소시아네이트(Polyisocyanate)타입 또는 멜라민(Melamine)타입 수지를 사용한다.

상기 멜라민 수지는, 상도도료 전체 조성물에 대하여 3 ~ 10 중량% 첨가되는 것이 바람직하다.

멜라민타입 수지는 폴리에스테르 수지의 OH기와 반응하여 가교 결합을 이루기 때문에, 멜라민 경화수지의 함량이 3% 미만이면 경화 밀도가 낮아져 내용제성, 내약품성, 내구성 등의 품질이 저하된다.

반면에 멜라민 경화수지의 함량이 10%를 초과하게 되면, OH기와 반응 후 잔존하는 멜라민 수지간의 치밀한 결합이 증가하여 가공품질이 저하되는 문제가 있다.

<안료>

안료는 일반적으로 용제에 녹지 않는 고체입자로서, 경화된 후에 수지와 함께 도막을 형성한다.

안료의 주된 기능은 도막층에 착색력과 은폐력을 부여하는 것이며, 내열안료, 발광안료 등과 같이 도막의 물리적 성능을 개선하는 역할도 일부 담당한다.

본 발명에서는 상도도료에 적외선 반사능력이 우수한 안료를 첨가하여 차열성능을 크게 향상시켰다.

상기 상도도료에 포함되는 안료는, TiO₂, ZnO, CeO₂, Fe₂O₃, Sb₂O₃, Cr₂O₃, Al₂O₃, V₂O₅, SiO₂, CuCr, FeCr, FeCrNiMn, CoAl, CoCrAl, CoTi, CrSbTi, NiSbTi, NiNbT 으로 이루어진 금속산화물 형태의 안료군에서 2 이상을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 안료의 함량이 25% 미만이면 충분한 차열성능을 확보하기 힘들며, 30%를 초과하여 사용할 경우에는 도료내 고형분의 함량이 증가되고 상대적으로 수지분의 함량이 적어지게 되어 도막층의 유연성과 도막 밀착성이 저하되는 문제가 발생한다.

따라서 안료는 상도도료 전체 조성물에 대하여 25 ~ 30 중량% 범위로 함유되는 것이 바람직하다.

<용제>

용제는, 도료가 상온에서 유동성이 없거나 점도가 높아 도장하기 어려울 경우에, 도장하기 알맞게 희석하여 점도를 낮추는 역할을 한다.

본 발명의 상도도료 조성물에 첨가되는 용제는 유기용제로서 수지 및 기타 성분을 분산시킨다.

상기 유기용제는, 지방족 탄화수소계, 방향족 탄화수소계, 에스테르계, 케톤계, 알코올계, 에테르계 용제 등을 단독 또는 적절히 혼합하여 사용한다.

상기 지방족 탄화수소계 용제로는, 미네랄 스프리트, 등유 등을 사용할 수 있고, 방향족 탄화수소계 용제로는 톨루엔, 크실렌, 솔벤트나프타 등을 사용할 수 있다.

상기 에스테르계 용제로는, 초산에틸, 초산부틸, 초산아밀 등이 있고, 케톤계 용제로는 아세톤,메틸에틸케톤 등이 있다.

또한, 알코올계 용제로는, 메탄올, 에탄올, 부틸알코올 등이 있고, 에테르계 용제로는 셀로솔브, 부틸셀로솔브 등이 있다.

상기한 용제는, 상도도료 전체 조성물에 대하여 5 ∼10 중량% 범위로 함유시키는 것이 바람직하다.

<첨가제>

도료의 기본적인 구성요소는 수지, 안료, 용제이지만, 이것만으로는 도료에 요구되는 많은 성능을 만족시키기 어렵기 때문에 다양한 첨가제를 추가하여 도료물성을 개선시켜야 한다.

따라서 첨가제는, 그 배합량은 적지만 도료에 있어서 아주 중요한 역할을 하게 된다.

첨가제의 종류는 기능과 용도에 따라 나누어지고 도료의 종류에 따라서도 다른 경우가 있으므로, 도료에 적합한 첨가제를 선택할 필요가 있다.

본 발명의 첨가제로는, 소포제, 산촉매, 아민 왁스(AMINE WAX)계, 아민(AMINE)계, 폴리아미드 파우더(Polyamide Powder)를 사용한다.

상기 소포제는, 도료내 기포를 제어하여 우수한 제품외관이 형성되도록 하며, 상기 산촉매는 멜라민 경화제를 보조하는 역할을 한다.

상기 아민 왁스계, 아민계, 폴리아미드 파우더 첨가제는, 제품의 매트 질감을 형성하는 역할을 한다.

상기 첨가제는, 상도도료 전체 조성물에 대하여 5 ~ 10 중량%로 함유시키는 것이 바람직하다.

이어서 본 발명에 따른 매트 질감형 피씨엠 컬러강판의 제조방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 매트 질감형 피씨엠 컬러강판의 제조방법은, (a) 소지강판(1)의 적어도 일면에 용융도금층(2)을 형성하는 단계(S10); (b) 상기 용융도금층(2) 상면에 전처리층(3)을 형성하는 단계(S20), (c) 상기 전처리층(3)의 상면에 하도도장층(4)을 형성하는 단계(S30); (d) 상기 하도도장층(4)의 상면에 상도도장층(5)을 형성하는 단계(S40)를 포함하여 이루어지는 피씨엠 컬러강판의 제조방법에 있어서, 상기 상도도장층(5)을 형성하는 상도도료는, 전체 조성물을 기준으로, 분자량 5,000 ~ 7,000인 폴리에스테르수지 30 ~ 40 중량%, 분자량이 20,000 ~ 25,000인 고분자 폴리에스테르수지 5 ~ 10 중량%, 경화제 3 ~ 10 중량%, 안료 25 ~ 30 중량%, 용제 5 ~ 10 중량%, 첨가제 5 ~ 10 중량%를 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 상도도료에 포함되는 안료는, 혼합 메탈 옥사이드(MMC:Mixed metal oxide)와 복합 무기 컬러 피그먼트(CICP:Complex inorganic colored pigment)계열의 적외선 반사 차열성 안료로서, 2개 이상의 메탈 옥사이드(Oxide)나 하이드록사이드(Hydroxide)를 900 ~ 1,100℃의 고온에서 소성 반응시켜 안정된 형태의 분자 구조로 다시 배열한 것을 사용한다.

구체적으로 상기 안료는, TiO₂, ZnO, CeO₂, Fe₂O₃, Sb₂O₃, Cr₂O₃, Al₂O₃, V₂O₅, SiO₂, CuCr, FeCr, FeCrNiMn, CoAl, CoCrAl, CoTi, CrSbTi, NiSbTi, NiNbT 으로 이루어진 금속산화물 형태의 안료군에서 2개 이상을 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.

또한 상기 용융도금층(2)은, 아연도금층, 알루미늄도금층, 아연-알루미늄합금 도금층, 아연-알루미늄-마그네슘합금 도금층 중 어느 하나로 형성될 수 있다.

그리고 상기 전처리층(3)은, 인산피막층, 크로메이트 화성피막층, 논(Non)크로메이트 화성피막층 중 어느 하나로 형성되고, 30 ~ 80㎎/㎡의 두께로 도포되는 것이 바람직하다.

상기 용융도금층(2) 표면에 인산피막, 크로메이트 화성피막, 또는 논-크로메이트 화성피막의 전처리층(3)을 형성함으로써, 소지강판(1)과 하도도장층(3)의 밀착력을 높여주고, 제품의 내식성을 향상킬 수 있다.

상기 전처리층(3)의 두께는 30 ~ 80㎎/㎡인 것이 바람직하며, 이 범위를 벗어나게 되면 오히려 도막층의 밀착력이 저하되는 문제가 발생한다.

또한 상기 하도도장층(4)은, 주성분이 폴리에스테르수지 및 방청안료로서, PMT 180 ~ 220℃에서 건조시킨다.

상기 하도도장층(4)은, 폴리에스테르 수지 및 기타 수지가 5.0 ~ 20 중량%, 나머지는 방청안료, 혼합유기용제 및 첨가제로 구성된다.

상기 하도도장층(4)은, PMT 180 ~ 220℃의 조건으로 건조하며 두께는 3 ~ 10㎛가 바람직하다.

상기 PMT(Peak Metal Temperature)는 건조 과정 중 소재가 받는 최고온도를 의미하며, 하도도장층(4)의 건조 온도가 180℃ 미만일 경우에는 완전히 건조되지 아니하여 제품의 물성을 저하시키게 되고, 220℃를 초과할 경우에는 과경화되어 제품 변색이나 가공성 저하의 문제가 있다.

상기 하도도장층(4)상에 형성되는 상도도장층(5)은, 최종 제품의 색상과 광택도를 부여하고, 차열성능을 향상시키며 매트 질감을 구현하는 중요한 역할을 한다. 또한 최종 제품의 가공성, 내구성, 내식성, 내후성 등 물리적 특성을 결정하는 역할을 한다.

상기 상도도장층(5)을 형성하는 상도도료는, 수지, 경화제, 안료, 용제 및 첨가제로 이루어진다.

구체적으로 상기 상도도료는, 상도도료 전체 조성물을 기준으로 분자량이 5,000 ~ 7,000인 폴리에스테르수지 30 ~ 40 중량%, 분자량이 20,000 ~ 25,000인 고분자 폴리에스테르수지 5 ~ 10 중량%, 경화제 3 ~ 10 중량%, 안료 25 ~ 30 중량%, 용제 5 ~ 10 중량%, 첨가제 5 ~ 10 중량%를 포함한다.

여기서 상기 상도도장층(5)의 두께는 15 ~ 30㎛인 것이 바람직하다.

상기 상도도막층(5)의 두께가 15㎛ 미만인 경우에는 매트 질감 형성이 여렵게 되고, 고내식성, 내후성 등 내구성 저하 문제가 발생한다.

또한 상도도막층(5)의 두께가 30㎛을 초과하는 경우에는 도막끓음 현상이 발생하여 외관품질이 저하된다.

그리고 상기 상도도막층(5)은, 도막두께와 도장안정성을 고려하여 2롤 리버스(2 Roll Reverse) 방식의 코팅롤 도장하는 것이 바람직하고, PMT 224 ~ 241℃의 조건으로 건조시키는 것이 바람직하다.

상도도막의 PMT가 224℃ 미만이 되면 도막이 완전히 건조되지 아니하여 제품의 물성을 저하시키고, 241℃를 초과하면 과경화 되어 제품 변색, 가공성 저하의 문제가 발생하게 된다.

이하, 본 발명에 따른 매트 질감형 피씨엠 컬러강판과 종래의 매트 질감형 피씨엠 컬러강판의 각 물성치에 대한 비교 평가 결과를 설명한다.

<태양광 반사율>

태양광 반사율(Total Solar Reflectance)은 차열성능을 평가하는 방법으로서, 태양광의 각 파장별 반사값을 측정하고 에너지 밀도별 가중치를 적용하여 총 반사율로 수치화한 것으로, ASTM C1549 & E903에 의거하여 평가하였다.

태양광 반사율은 수치가 높을수록 차열효과가 우수한 것을 나타내는데, 종래의 매트 질감형 피씨엠 컬러강판은 TSR 값이 평균적으로 10%이하의 수치를 나타내었다.

이에 비해 본 발명에 따른 매트 질감형 피씨엠 컬러강판의 TSR값은 평균 35%이상으로 종래에 비해 크게 향상되었다.

<경화도>

ASTM D5402 시험방법에 따라 시험판을 수평으로 놓고 한 손으로 고정하고, 나머지 한 손으로는 손가락에 거즈 4 ~ 6매를 감아 적당한 양의 용제(METHYL ETHYL KETONE)를 묻혀서 상하로 도막면을 문질러서 소재의 노출이 있을 때 시험을 종료하고, 이때까지의 횟수를 측정하였다.

경화도는 종래의 매트 질감형 피씨엠 컬러강판과 본 발명에 따른 매트 질감형 피씨엠 컬러강판이 동등한 결과를 나타내었다.

<가공성>

KS D 3520 굽힘시험 방법에 따라 테스트 시편을 제조한 후, 바이스를 이용하 여 180도 T-Bending을 하였다.

투명 점착 테이프를 이용하여 75mm의 길이의 테이프를 가공 부위에 붙였다가, 0.5 ~ 1초 사이에 균일한 속도로 60도 각도로 떼어내는 방식으로 가공성을 평가하였다.

가공성은 종래의 매트 질감형 피씨엠 컬러강판과 본 발명에 따른 매트 질감형 피씨엠 컬러강판 모두 양호한 결과를 나타내었다.

<도막밀착성>

ASTM D3359 시험방법에 따라 평가하였다.

즉 시험편을 1mm간격으로 100칸 크로스 컷(Cross-cut)한 후, 에릭슨 시험기(Ericksen tester)에 놓고 반지름 형상의 펀치를 인접시킨후 6mm 깊이로 밀어내어 성형부위의 테이프 밀착시험을 진행하였다.

도막밀착성은 종래의 매트 질감형 피씨엠 컬러강판과 본 발명에 따른 매트 질감형 피씨엠 컬러강판 모두 우수한 결과를 나타내었다.

<내산성>

KS M ISO 2812-1 시험방법에 따라 평가하였다.

절단면을 시약 및 시험기간에 견딜 수 있는 테이프로 완전히 보호하고, 비이커에 5% HCl 시약을 넣고 시험판을 비이커와 접촉하지 않도록 완전히 침적시킨 후, 24시간 후 꺼내어 물로 씻어 건조시켜 이상 유무를 관찰하였다.

내산성은 종래의 매트 질감형 피씨엠 컬러강판과 본 발명에 따른 매트 질감형 피씨엠 컬러강판 모두 양호한 결과를 나타내었다.

<내알카리성>

KS M ISO 2812-1 시헙방법에 따라 평가하였다.

절단면을 시약 및 시험기간에 견딜 수 있는 테이프로 완전히 보호하고, 비이커에 5% NaOH 시약을 넣고 시험판을 비이커와 접촉하지 않도록 완전히 침적시킨 후, 24시간 후 꺼내어 물로 씻어 건조시켜 이상 유무를 관찰하였다.

내알카리성은 종래의 매트 질감형 피씨엠 컬러강판과 본 발명에 따른 매트 질감형 피씨엠 컬러강판 모두 양호한 결과를 나타내었다.

<연필경도>

KS D 3520 연필경도시험 시험방법에 따라 평가하였다.

연필경도 시험기에 시험판을 고정하고, 연필은 심이 3㎜ 노출되도록 끝부분이 평활하고 각이 날카롭게 되도록 깎은 후, 경도시험기에 45도 각도로 결속하였다. 이어서 1㎏의 하중을 가하여 길이가 20㎜이상 되도록 선을 5회 반복하여 긋고, 시험부위를 지우개로 지운 후 육안으로 관찰하였다.

본 발명에 따른 매트 질감형 피씨엠 컬러강판의 표면 연필경도는 종래의 매트 질감형 피씨엠 컬러강판보다 더 우수한 것으로 확인되었다.

<내식성>

ASTM D B1117 에 의거하여 시험을 실시하였다.

시험편의 절단면을 테이프로 봉하여 보호하고 평면부에 커터로 X자 흠을 낸 다음, 500시간 경과 후 시험편 평면부의 백청 및 블리스터(Blister) 발생 정도를 관찰하였다.

종래의 매트 질감형 피씨엠 컬러강판과 본 발명에 따른 매트 질감형 피씨엠 컬러강판 모두 건축용 외장재 수준에 적합한 결과를 나타내었다.

<내습성>

ASTM D 2247에 의거하여 평가하였다.

습윤 시험기의 조건을 온도 49±1℃, 상대습도 95% 이상으로 맞추어 놓고, 시험편을 시료 고정대에 고정하여 1000시간 동안 유지시킨 후, 블리스터(Blister) 발생 정도를 관찰하였다.

종래의 매트 질감형 피씨엠 컬러강판과 본 발명에 따른 매트 질감형 피씨엠 컬러강판 모두 건축용 외장재에 적합한 결과를 나타내었다.

<내후성>

ASTM G 154에 의거하여 평가하였다.

Q-LAB사의 QUV 촉진내후성 시험기기를 이용하고, UV-B (313nm) 형광 LAMP을 사용하여, UV 조사 4시간(60±3℃)과 응결(Condensation) 4시간(50±3℃)을 반복 진행하였으며, 표준 샘플대비 색차값을 측정하여 평가하였다.

아래의 [표 1]은 위 실험결과를 정리한 것이다.

구 분	종래의 매트 질감형 피씨엠 컬러강판	본 발명에 따른 매트 질감형 피씨엠 컬러강판
태양열반사율	평균 10% 이하	평균 35%
도막두께	30㎛	30㎛
경화도	50회	50회
가공성	△	△
내비등수성	○	○
부착성	◎	◎
내산성	24시간 양호	24시간 양호
내알카리성	24시간 양호	24시간 양호
연필경도	2H	2H
내식성	500시간 양호	500시간 양호
내습성	1,000시간 양호	1,000시간 양호
내후성	500시간 양호	500시간 양호
△보통, ○양호, ◎우수

종래의 매트 질감형 피씨엠 컬러강판과 본 발명에 따른 매트 질감형 피씨엠 컬러강판의 실험 결과

위 [표 1]에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 매트 질감형 피씨엠 컬러강판은 종래의 매트 질감형 피씨엠 컬러강판과 비교해 볼 때, 동등한 물성을 확보하면서, 차열성능이 크게 향상된 것을 확인할 수 있다.

특히 차열성능을 나타내는 태양열반사율이 종래에는 평균 10%이하였으나, 본 발명에 의하면 평균 35%로 크게 향상되었음을 알 수 있다.

또한 종래의 매트 질감형 피씨엠 컬러강판에서 특수 첨가제를 첨가하게 되면 매트 질감의 구현이 어려웠지만, 본 발명에 따른 상도도료를 도포하게 되면 매트 질감을 그대로 유지하면서도 차열성능을 향상시킬 수가 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것으로서 본 발명의 범위는 상기한 특정 실시예에 한정되지 아니한다. 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어남이 없이 다양한 변경 및 수정이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

1: 소지강판
2: 용융도금층
3: 전처리층
4: 하도도장층
5: 상도도장층

Claims

소지강판(1); 상기 소지강판(1)의 적어도 일면에 형성되는 용융도금층(2); 상기 용융도금층(2)상에 형성되는 전처리층(3); 상기 전처리층(3)상에 형성되는 하도도장층(4); 상기 하도 도장층(4)상에 형성되는 상도도장층(5)을 포함하여 이루어지는 매트 질감형 피씨엠 컬러강판에 있어서,
상기 하도도장층(4)의 도막 두께는 3 ~ 10㎛로 형성되고,
상기 상도도장층(5)의 도막 두께는 15 ~ 30㎛로 형성되며,
상기 상도도장층(5)은,
전체 조성물을 기준으로, 분자량 5,000 ~ 7,000인 폴리에스테르수지 30 ~ 40 중량%, 분자량이 20,000 ~ 25,000인 고분자 폴리에스테르수지 5 ~ 10 중량%, 경화제 3 ~ 10 중량%, 안료 25 ~ 30 중량%, 용제 5 ~ 10 중량%, 첨가제 5 ~ 10 중량%를 포함하는 상도도료에 의해 형성되고,
상기 상도도료에 포함되는 안료는,
혼합 메탈 옥사이드(MMC:Mixed metal oxide)와 복합 무기 컬러 피그먼트(CICP:Complex inorganic colored pigment)계열의 적외선 반사 차열성 안료로서, 2개 이상의 메탈 옥사이드(Oxide)나 하이드록사이드(Hydroxide)를 900 ~ 1,100℃의 고온에서 소성 반응시켜 안정된 형태의 분자 구조로 다시 배열한 것을 특징으로 하는 매트 질감형 피씨엠 컬러강판.
제 1 항에 있어서,
상기 안료는,
TiO₂, ZnO, CeO₂, Fe₂O₃, Sb₂O₃, Cr₂O₃, Al₂O₃, V₂O₅, SiO₂, CuCr, FeCr, FeCrNiMn, CoAl, CoCrAl, CoTi, CrSbTi, NiSbTi, NiNbT 으로 이루어진 금속산화물 형태의 안료군에서 2개 이상을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 매트 질감형 피씨엠 컬러강판.
(a) 소지강판(1)의 적어도 일면에 용융도금층(2)을 형성하는 단계(S10);
(b) 상기 용융도금층(2) 상면에 전처리층(3)을 형성하는 단계(S20),
(c) 상기 전처리층(3)의 상면에 하도도장층(4)을 형성하는 단계(S30);
(d) 상기 하도도장층(4)의 상면에 상도도장층(5)을 형성하는 단계(S40)를 포함하여 이루어지는 매트 질감형 피씨엠 컬러강판의 제조방법에 있어서,
상기 상도도장층(5)을 형성하는 상도도료는,
전체 조성물을 기준으로, 분자량 5,000 ~ 7,000인 폴리에스테르수지 30 ~ 40 중량%, 분자량이 20,000 ~ 25,000인 고분자 폴리에스테르수지 5 ~ 10 중량%, 경화제 3 ~ 10 중량%, 안료 25 ~ 30 중량%, 용제 5 ~ 10 중량%, 첨가제 5 ~ 10 중량%를 포함하여 이루어지고,
상기 상도도장층(5)에 포함되는 안료는,
혼합 메탈 옥사이드(MMC:Mixed metal oxide)와 복합 무기 컬러 피그먼트(CICP:Complex inorganic colored pigment)계열의 적외선 반사 차열성 안료로서, 2개 이상의 메탈 옥사이드(Oxide)나 하이드록사이드(Hydroxide)를 900 ~ 1,100℃의 고온에서 소성 반응시켜 안정된 형태의 분자 구조로 배열한 것을 특징으로 하는 매트 질감형 피씨엠 컬러강판의 제조방법.
제 3 항에 있어서,
상기 안료는,
TiO₂, ZnO, CeO₂, Fe₂O₃, Sb₂O₃, Cr₂O₃, Al₂O₃, V₂O₅, SiO₂, CuCr, FeCr, FeCrNiMn, CoAl, CoCrAl, CoTi, CrSbTi, NiSbTi, NiNbT 으로 이루어진 금속산화물 형태의 안료군에서 2개 이상을 선택하여 사용하는 것을 특징으로 하는 매트 질감형 피씨엠 컬러강판의 제조방법.
제 3 항에 있어서,
상기 용융도금층(2)은,
아연도금층, 알루미늄도금층, 아연-알루미늄합금 도금층, 아연-알루미늄-마그네슘합금 도금층 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 매트 질감형 피씨엠 컬러강판의 제조방법.
제 3 항에 있어서,
상기 전처리층(3)은,
인산피막층, 크로메이트 화성피막층, 논(Non)크로메이트 화성피막층 중 어느하나로 형성되고, 30 ~ 80㎎/㎡의 두께로 도포되는 것을 특징으로 하는 매트 질감형 피씨엠 컬러강판의 제조방법.
제 3 항에 있어서,
상기 하도도장층(4)은,
주성분이 폴리에스테르수지 및 방청안료로서, PMT 180 ~ 220℃에서 건조시키는 것을 특징으로 하는 매트 질감형 피씨엠 컬러강판의 제조방법.
제 3 항에 있어서,
상기 상도도장층(5)은,
주성분이 폴리에스테르수지 및 차열성 안료로서, PMT 224 ~ 241℃에서 건조시키는 것을 특징으로 하는 매트 질감형 피씨엠 컬러강판의 제조방법.