KR20000026504A - 금속판체 적층용 폴리에스테르 필름 및 이를이용한 폴리에스테르 적층 금속판체의 제조 방법 - Google Patents

금속판체 적층용 폴리에스테르 필름 및 이를이용한 폴리에스테르 적층 금속판체의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

(목적) 본 발명은 비교적 저렴한 가격으로 모든 색상의 표면이 가능하고 표면성 및 의장성이 매우 우수할 뿐만 아니라 2차 가공시에 광택저하, 미세균열 발생 및 필름의 박리가 전혀 없어 우수한 표면성 및 의장성이 요구되는 전기 부품, 수납장용재, 가구 및 가정용품재, 내장건재로서 사용할 수 있는 폴리에스테르 적층 금속판체 제조에 이용할 수 있는 금속판체 적층용 폴리에스테르 필름 및 이를 이용한 폴리에스테르 필름 적층금속판체를 연속도장라인에서 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
(구성) 투명한 폴리에스테르필름이 융점이 150℃ 초과 250℃ 미만의 비결정성 선형 폴리에스테르 내부층과, 융점이 250℃를 초과하고 30% 이상의 결정성을 갖는 쌍축배향 폴리에스테르의 외부층으로 구성되는 공압출 복합 폴리에스테르 필름의 비결정성 폴리에스테르쪽면에 인쇄를 행하여 제조된 금속판체 적층용 폴리에스테르 필름 및 이를 이용하여 연속도장라인에서 크로메이트 및 도장처리된 고온의 금속판체에 압착롤을 이용하여 접착제 도포없이 단순 열접착으로 적층하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 필름 적층 금속판체의 제조 방법

Description

금속판체 적층용 폴리에스테르 필름 및 이를 이용한 폴리에스테르 적층 금속판체의 제조 방법
본 발명은 금속판체 적층용 폴리에스테르 필름 및 이를 이용한 폴리에스테르 적층 금속판체의 제조 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로는 이축배향 폴리에스테르와 비결정성 선형 폴리에스테르로 구성된 복합 폴리에스테르필름의 비결정성 폴리에스테르쪽면에 안료가 첨가된 잉크로 인쇄를 행하여 적층용 필름을 제조한 후 연속도장라인에서 복합 폴리에스테르필름의 인쇄면쪽을 크로메이트 및 도장 처리된 고온의 금속판체에 압착롤을 이용하여 적층시켜 표면성 및 의장성이 우수한 폴리에스테르 필름 적층 금속판체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
금속 스트립과 같은 금속판체에 합성수지 필름을 적층시키는 것은 공지의 기술이다. 폴리에스테르 필름은 금속판체에 우수한 특성을 부여하기 위해 금속판체에 적층하는 데 빈번히 이용되고 있다. 대개 결정성이면서 배향구조를 갖는 폴리에스테르 필름을 금속판체에 적층하는데 그 이유는 결정성이면서 배향성을 갖는 폴리에스테르 필름이 우수한 화학적, 열적, 물리적 및 기계적 특성을 동시에 갖고 있기 때문이다. 그러나 이러한 결정성이면서 쌍축 배향된 폴리에스테르 필름을 금속판체에 적층시키기란 쉽지 않음이 알려져 있다.
일반적으로 금속판체에 배향성 수지 필름을 연속적으로 적층하는 2가지 방법이 잘 알려져 있다. 제 1 방법은 접착제가 도포된 금속판체를 사용하는 방법이다. 즉, 처음에는 용매속에 열경화수지가 주로 분산되어 있는 접착제가 금속판체의 표면에 도포된다. 다음에는 접착제를 경화시킨 후에 합성수지 필름을 금속판체에 적층시키고 수분 동안 큰 용량의 오븐에서 가열처리 한다. 그후 합성수지 필름이 적층된 금속판체가 냉각된다. 제 2 방법은 접착제가 도포된 합성수지 필름을 사용하는 방법이다. 이 경우에는 합성수지 필름이 금속판체에 적층되고 제 1 방법에서와 같이 큰 용량의 오븐내에서 장시간 가열된다. 그러나, 이 방법들은 접착제를 경화시키고 합성수지 필름을 적층한 후 가열하는 데 긴 시간을 필요로 한다는 문제점이 있다. 또한 어떤 경우에는 접착제로 사용하는 열경화 수지의 성형성이 좋지 않기 때문에 적층된 합성수지 필름이 가공시에 금속판체의 표면으로부터 벗겨지기도 한다. 특히 의장성을 부여하기 위해 인쇄를 행한 배향성 필름을 적층할 경우 배향성 수지 필름과 인쇄층간의 접착력이 약하여 금속판체로 부터 합성수지 필름이 쉽게 떨어지는 문제점이 있다. 최근 이와 같은 문제점 없이 단순열접착에 의해 폴리에스테르필름을 금속판체에 적층하는 방법이 개발되었다.(한특개10-1998-019424) 그러나, 한특개 10-1998-019424는 이축배향 폴리에스테르와 비결정성 선형 폴리에스테르로 구성된 복합 폴리에스테르필름의 비결정성 폴리에스테르쪽면에 안료가 첨가된 폴리에스테르수지를 기본으로 한 잉크로 인쇄를 행하여 적층용 필름을 제조한 후 이를 연속도장라인에서 크로메이트 및 도장 처리된 고온의 금속판체에 압착롤을 이용, 적층하여 표면성 및 의장성이 우수한 폴리에스테르 필름 적층 금속판체를 제조하는 것을 특징으로 하고 있으나 도장된 금속판체의 우수한 접착력을 위해 폴리에스테르 필름 제조에 사용한 잉크가 전체 고형분중에 안료가 15% 미만으로 첨가되어 실제 적용시에 표현할 수 있는 색상에 한계가 있으며, 또한 인쇄용 잉크 및 복합폴리에스테르의 비결정성 폴리에스테르쪽면과 우수한 밀착력을 나타내는 접착성 도료를 사용하여야만 한다는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 비교적 저렴한 가격으로 모든 색상의 표면이 가능하고 표면성 및 의장성이 매우 우수할 뿐만 아니라 2차 가공시에 광택저하, 미세균열 발생 및 필름의 박리가 전혀 없어 우수한 표면성 및 의장성이 요구되는 전기 부품, 수납장용재, 가구 및 가정용품재, 내장건재로서 사용할 수 있는 폴리에스테르 적층 금속판체 제조에 이용할 수 있는 금속판체 적층용 폴리에스테르 필름 및 이를 이용한 폴리에스테르 필름 적층금속판체를 연속도장라인에서 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
도1은 연속도장라인의 개략도 이다.
도2는 본 발명에 의해 제조된 폴리에스테르 필름 적층 금속판체의 단면도이다.
부호의 설명
1 --- 강판공급장치 2 --- 입측루퍼 3 --- 전처리장치
4 --- 롤 도장기 5 --- 오븐 6 --- 라미네이트롤
7 --- 필름공급장치 8 --- 출측루퍼 9 --- 강판감김장치
10 --- 이축배향폴리에스테르 필름층 11 --- 비결정질폴리에스테르필름층
12 --- 인쇄층 13 --- 도장층 14 --- 크로메이트층
15 --- 금속판체 16 --- 이면도장
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 이축배향 폴리에스테르와 비결정성 선형 폴리에스테르로 구성된 복합 폴리에스테르필름의 비결정성 폴리에스테르쪽면에 안료가 첨가된 잉크로 인쇄를 행하여 적층용 필름을 제조한 후 이를 연속도장라인에서 크로메이트 및 도장 처리된 고온의 금속판체에 압착롤을 이용, 적층하여 표면성 및 의장성이 우수한 폴리에스테르 필름 적층 금속판체를 제조하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 자세히 설명한다.
본 발명에서 사용한 폴리에스테르 필름은 융점이 150℃ 초과 250℃ 미만이며 실제로 비결정성 선형 폴리에스테르인 내부층과 융점이 250℃를 초과하고 30% 이상의 결정성을 갖는 쌍축배향된 선형 폴리에스테르의 외부층으로 구성된 복합 폴리에스테르 필름으로 공압출에 의해 제조되는 것이 바람직하다. 접착층으로서의 역할을 수행하는 비결정성 선형 폴리에스테르인 내부층의 융점은 200℃ 부근인 것이 바람직하며 내부층의 두께는 전체 필름 두께의 20-30% 범위인 것이 바람직하다. 복합 폴리에스테르 필름의 전체 두께는 15-100um 이어야 하고, 바람직하기로는 15-50um 이나 그러한 범위에 한정되는 것은 아니다. 두께가 15um 이하가 되면 제조 및 물성상에 문제가 발생하며 두께가 100um 이상이 되면 경제적으로 부적당하다. 폴리에스테르 필름은 내스크래치성등을 향상시킬 목적으로 쌍축배향 선형 폴리에스테르인 외부층의 표면에 하드코팅을 수행 할 수도 있다.
본 발명의 중요한 특징은 금속판체에 도장된 도료와 복합 폴리에스테르 필름의 내부층인 비결정성 선형 폴리에스테르와의 접착성이 우수할 뿐만 아니라 첨가할 수 있는 안료의 한계가 없어서 다양한 색상의 표현이 가능하며 또한 단순열첩착에 의해 도료가 도장된 금속판체와 우수한 접착력을 나타내는 잉크의 사용이다. 본 발명에서는 목적 달성을 위해 여러 종류의 잉크를 검토한 결과, 염화비닐(vinyl chloride) 85%이상, 비닐아세테이트(vinyl acetate) 3%이상, 비닐알코올(vinyl alcohol) 5%이상 및 기타 첨가제가 첨가된 수평균분자량이 20,000 이상인 수지에 안료가 50% 미만으로 첨가된 잉크가 이러한 물성을 모두 만족시킴을 알 수 있었다. 본 잉크를 사용하여 이축배향 폴리에스테르와 비결정성 선형 폴리에스테르로 구성된 복합 폴리에스테르필름의 비결정성 폴리에스테르쪽면에 인쇄를 행하여 색상에 제한 없이 인쇄가 가능하고 또한 다양한 도료가 도장된 금속판체에 단순 열접착만으로 적층이 가능한 금속판체 적층용 폴리에스테르 필름을 얻게 되었으며 이를 이용하여 폴리에스테르 필름 적층 금속판체의 제조가 가능하게 되었다. 안료가 첨가된 잉크만을 사용하여 인쇄를 행한 금속판체 적층용 폴리에스테르 필름이 도장된 금속판체와 밀착력이 낮을 경우에는 원하는 모양을 인쇄한 후에 다시 안료가 첨가되지 않은 수지만으로 구성된 투명잉크를 사용하여 전체 인쇄를 행할 수도 있다.
본 발명에서 사용되는 금속판체는 표면처리가 되거나 또는 되지 않은 강판 또는 알루미늄판이다. 금속판체와 도료와의 밀착성 향상을 위해 금속판체 상에 먼저 크로메이트 처리를 행하는 것이 좋으며 또한 방청성을 더욱 향상시키기 위해서 크로메이트 처리 후에 프라이머 처리를 하는 것도 좋다. 따라서 한쪽면에 인쇄된 폴리에스테르 필름이 금속판체위에 직접 적층되는 것은 아니고 금속판체상에 도장된 도료위에 적층되는 것이므로 사용 가능한 금속판체에는 제한은 없다.
본 발명에서 폴리에스테르 필름 적층에 요구되는 금속판체의 가열은 별도의 공정을 통해서 행하지 않고 금속판체의 표면에 도장된 도료를 경화시키기 위한 가열을 이용한다. 금속판체의 가열온도는 200-250℃ 이어야 하고, 바람직하게는 210-230℃ 인 것이 좋다. 금속판체의 온도가 200℃ 미만이면 복합 폴리에스테르 필름 내부층의 용융이 불충분하여 접착력이 불량하며 250℃ 이상이 되면 복합 폴리에스테르 필름의 외부층의 결정배향성이 저하되어 내식성, 가공성등이 저하된다는 문제점이 있다.
본 발명을 제조 공정에 따라서 설명하면 다음과 같다.
제 1 도의 연속도장라인의 금속판체 공급장치에 코일 형태의 금속판체를 장입한 후 금속판체의 표면에 존재하는 불순물을 제거하기 위해서 전처리를 행한다. 전처리가 된 금속판체에 크로메이트 처리 및 건조 과정을 행한 후 도료를 통상의 롤코팅방법으로 도장한다. 도장 된 도료의 건조를 위해 고온으로 가열된 오븐으로 금속판체를 통과시켜서 금속판체를 가열하여 도료를 경화시킴과 동시에 크로메이트와 도료가 도장 처리 된 고온의 금속판체에 비결정성 폴리에스테르쪽면에 염화비닐 85%이상, 비닐아세테이트 3%이상, 비닐알코올 5%이상 및 기타 첨가제가 첨가된 수평균분자량 20,000 이상의 수지에 안료가 전체 고형분중 50% 미만 첨가된 잉크를 사용하여 인쇄되어 제조된 폴리에스테르 필름을 압착롤로 압착하여 금속판체에 폴리에스테르 필름을 적층 시킨다. 적층후 냉각을 행한 다음 금속판체감김장치에 감음으로써 코일 형태의 표면성 및 의장성이 매우 우수한 폴리에스테르 필름 적층 금속판체가 저렴한 가격으로 제조되게 된다.
실시예 1
30um의 두께를 갖는 투명한 복합 폴리에스테르 필름의 비결정성 선형 폴리에스테르 쪽면에 염화비닐 85% 이상, 비닐아세테이트 3% 이상, 비닐알코올 5% 이상 및 첨가제가 첨가된 수평균분자량 20,000 이상의 수지에 안료가 전체 고형분중 35wt% 첨가된 잉크로 인쇄를 하여 제조된 폴리에스테르 필름을 도1의 연속도장라인에서 전처리, 크로메이트 처리 및 도료가 도장 처리된 두께 0.5mm의 용융아연도금강판에 아래와 같은 조건에서 적층하여 폴리에스테르필름 적층 금속판체를 제조하였다.
적층 조건 :
라인 속도 : 40mpm
적층 직전의 강판의 온도 : 224℃
제조된 폴리에스테르 금속판체의 물성을 표에 나타내었다.
실시예 2
실시예 1에 있어서 금속판체를 접착성 도료 도장처리전에 프라이머 처리를 하는 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일하게 실시했다.
실시예 3
실시예 1에서 용융아연도금강판 대신에 알루미늄판을 사용한 이외에는 실시예 1 과 동일하게 실시했다.
표
시 험 항 목 시 험 방 법
광 택 Glossmeter, 60° 105 이상
연 필 경 도 Pencil H 이상
접착성 및 가공성 Cross-hatched Erichsen(6㎜) 100/100
Dupont impact(1/2”×1Kg×50㎝) 균열발생 없음
180°Bending(0T) 균열발생 없음
내 부 식 성 염수분무시험(35℃, 5%NaCl,500시간) Erichsen(6㎜) 변화 없음
Cross-hatched 변화 없음
OT Bending 변화 없음
내습시험(70℃, 100%RH,500시간) Erichsen(6㎜) 변화 없음
Cross-hatched 변화 없음
평판부 변화 없음
내 화 학 성 25℃, 188시간 10% H2SO4 변화 없음
10% HCl 변화 없음
10% NaOH 변화 없음
내 용 제 성 25℃, 28시간 Toluene 변화 없음
MEK 변화 없음
Ethyl alcohol 변화 없음
내 오 염 성 25℃, 168시간 Lip stick(Red) 제거가 용이
Ketchap 제거가 용이
Magic ink 제거가 용이
내 세 제 성 25℃, 192시간 5% 합성세제 변화 없음
10% 중성세제 변화 없음
내 열 성 150℃, 1시간 변화 없음
저렴한 가격으로 표면성 및 의장성이 우수한 폴리에스테르필름 적층금속판체가 본 발명에서 얻어지는 이유는 본 발명에서 사용한 적층 필름이 단지 투명한 복합 폴리에스테르필름에 인쇄를 행하여 제조되기 때문에 저렴한 가격으로 적층필름의 제조가 가능하기 때문이다.

Claims (11)

  1. 쌍축배향 폴리에스테르의 외부층과 비결정성 선형 폴리에스테르의 내부층으로 구성된 복합 폴리에스테르 필름의 비결정성 폴리에스테르 내부층면에 안료가 첨가된 잉크로 인쇄를 행하여 제조된 금속판체 적층용 필름.
  2. 제1항에 있어서, 폴리에스테르 필름이 융점이 150℃ 초과 250℃ 미만의 비결정성 선형 폴리에스테르인 내부층과 융점이 250℃를 초과하고 30% 이상의 결정성을 갖는 쌍축배향 폴리에스테르의 외부층으로 구성되는 공압출 복합 폴리에스테르 필름인 것을 특징으로 하는 금속판체 적층용 폴리에스테르 필름.
  3. 제2항에 있어서, 비결정성 선형 폴리에스테르인 내부층의 두께가 전체 복합 폴리에스테르 필름 두께의 20-30% 이며 필름 전체 두께가 15­100um 인 것을 특징으로 하는 금속판체 적층용 폴리에스테르 필름.
  4. 제1항에 있어서, 인쇄용 잉크가 염화비닐(viny chloride) 85% 이상, 비닐아세테이트(vinyl acetate) 3% 이상, 비닐알코올(vinyl alcohol) 5% 이상 및 기타 첨가제가 첨가된 수지를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 금속판체 적층용 폴리에스테르 필름.
  5. 제4항에 있어서, 잉크 수지의 수평균분자량이 20,000 이상인 것을 특징으로 하는 금속판체 적층용 폴리에스테르 필름.
  6. 쌍축배향 폴리에스테르의 외부층과 비결정성 선형 폴리에스테르의 내부층으로 구성된 복합 폴리에스테르 필름의 비결정성 폴리에스테르 내부층면에 안료가 첨가된 잉크로 인쇄를 행하여 제조된 적층용 필름을 연속도장라인에서 크로메이트 및 도장 처리된 고온의 금속판체에 압착롤을 이용하여 접착제 도포없이 단순 열접착으로 적층하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 필름 적층 금속판체의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 폴리에스테르 필름이 융점이 150℃ 초과 250℃ 미만의 비결정성 선형 폴리에스테르인 내부층과 융점이 250℃를 초과하고 30% 이상의 결정성을 갖는 쌍축배향 폴리에스테르의 외부층으로 구성되는 공압출 복합 폴리에스테르 필름인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 필름 적층 금속판체의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 비결정성 선형 폴리에스테르인 내부층의 두께가 전체 복합 폴리에스테르 필름 두께의 20-30%이며 필름 전체 두께가 15­100um인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 필름 적층 금속판체의 제조 방법.
  9. 제6항에 있어서, 인쇄용 잉크가 염화비닐(viny chloride) 85% 이상, 비닐아세테이트(vinyl acetate) 3% 이상, 비닐알코올(vinyl alcohol) 5% 이상 및 기타 첨가제가 첨가된 수지를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 필름 적층 금속판체의 제조 방법.
  10. 제6항에 있어서, 도장된 금속판체의 가열온도가 200-250℃인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 필름 적층 금속판체의 제조 방법.
  11. 제6항에 있어서, 금속판체가 표면처리가 되거나 또는 않된 강판 또는 알루미늄 판인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 필름 적층 금속판체의 제조 방법.
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