KR20000049764A - 유사 스텐레스 폴리에스테르 필름 적층 금속판체의 제조방법 - Google Patents

Abstract

이축배향 폴리에스테르 필름에 스텐레스 강판의 고품질 및 의장성 효과를 무늬복제와 진공증착 및 인쇄기법 등을 활용하여 그대로 또는 훨씬 더 다양하게 표현할 수 있는 제조방법과, 이를 이용하여 비교적 가격이 저렴하면서도 고품질(표면성 및 의장성이 매우 우수하고 2차 가공시에 광택저하, 미세균열 발생 및 필름이 박리가 전혀 없음)을 확보하여, 가전제품 외장재, 조명기구, 가구, 가정용품재, 건축내외장재 및 선박용 내장재 등으로서 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 의장 목적으로 사용되는 고가의 스텐레스 강판을 대체함으로써 자원절약에 기여할 수 있는 환경친화적인 유사 스텐레스 폴리에스테르 필름 적층 금속판체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 융점이 250℃를 초과하고, 30% 이상의 결정성을 갖는 이축배향 폴리에스테르 필름에 스텐레스 효과를 구현할 수 있도록 자외선 경화 수지층에 헤어라인 등의 무늬를 복제하고 알미늄, 은, 닉켈, 크롬 등 및 그 합금을 진공증착한 후 유색인쇄 및 코팅을 행하여 유사 스텐레스 적층용 필름을 제조한 후, 연속라미라인 또는 연속 도장라인에서, 크로메이트 처리후 페인트 또는 접착제로 도장처리된 고온의 금속판체에 압착롤로 적층하는 것을 특징으로 하는 유사 스텐레스 폴리에스테르 필름 적층 금속판체의 제조방법이 제공된다.

Description

유사 스텐레스 폴리에스테르 필름 적층 금속판체의 제조방법{A producing method of similiar stainless polyester film laminating metal screen}

본 발명은 스텐레스 강판과 같은 외관을 가지는 유사 스텐레스 이축배향 폴리에스테르 필름 적층 금속판체의 제조방법에 관한 것이다. 이하 편의상 스텐레스강판의 효과를 "스텐룩(Stain-look")이라 하고, 그 효과를 가지는 이축배향 폴리에스터르 필름을 "스텐룩 필름(Stain-look film")이라 한다.

보다 구체적으로는 비교적 저렴한 제조 비용으로 단층구조의 일반 이축배향 폴리에스테르 필름에 헤어라인 등의 스텐룩 무늬를 엠보싱롤로 복제하여 적층용 필름을 제조한 후, 연속라미라인 또는 연속도장라인에서, 크로메이트처리 후 페인트 또는 접착제로 도장 처리된 고온의 금속판체에 압착롤로 적층하여 고품질(표면성, 의장성)의 스텐레스 강판과 유사한 의장성을 가지는 적층 금속판체의 제조방법에 관한 것이다.

현재 금속판체에 적층하는 스텐룩 필름은 다음과 같은 방법으로 제조되고 있다.

투명한 이축배향 폴리에스테르 필름을 사포(Sand paper)가 감겨진 회전하지 않거나 일부 회전하는 롤을 수 단계에 걸쳐 통과시키면 필름 표면이 사포의 연삭입자(Emery)에 깍여 나감으로 인해 헤어라인 무늬가 생성되며, 여기에 알미늄 진공증착을 시켜 스텐레스 강판의 효과를 내고 있다. 이 필름을 금속판체 적층용으로 사용하기 위해 표면성과 의장성을 높일 수 있도록 염화비닐(PVC)필름으로 합지하여 제조한다.

이를 금속판체에 적층시키는 방법은 연속라미라인 또는 연속도장라인에서 금속판체를 크로메이트 처리한 다음, 접착제로 도장한 후 가열 건조된 고온의 금속판체에 압착롤을 이용하여 적층하고 냉각시켜 제조한다.

그러나 문제점으로는 첫째, 사포의 입자가 마모되거나 탈락이 쉽고, 깍여진 폴리에스테르 칩이 연삭 입자의 사이에 퇴적되며, 이로 인해 폭방향 및 길이방향으로 균일한 효과를 내기가 극히 어려워 지고, 둘째, 필름의 일부를 깍아 내므로 인해 고품질 의장성 제품 특성상 필수적으로 요구되는 청정작업이 매우 어려우며, 셋째, 190∼260℃의 고온 금속판체에 적층롤로 압력을 가하면 헤어라인 무늬가 상당히 소멸되고, 이축배향 폴리에스테르 필름의 우수한 특성도 일부 손상을 입게 된다. 넷째, 염화비닐을 사용하기 때문에 금속판체의 폐기 및 소각시에 염소 및 다이옥신 가스가 발생되어 환경공해를 일으키며, 다섯째, 여러 공정을 통해 제조되기 때문에 가격이 고가로 될 수 밖에 없는 등 상기한 여러가지의 문제점 등으로 고품질의 스텐룩 제품이 양산화 되지 않고 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 비교적 저렴한 가격으로 표면성 및 의장성이 스텐레스 강판과 매우 유사할 뿐만 아니라 2차 가공시에 광택저하, 미세균열 발생 및 필름의 박리가 전혀 없어 우수한 표면성 및 의장성이 요구되는 냉장고 등 가전제품의 외장재, 조명기구, 가구, 가정용품재, 건축내외장재 및 선박용 내장재 등으로 사용할 수 있는 폴리에스테르 필름 적층 금속판체를 연속라인에서 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 융점이 250℃를 초과하고 30% 이상의 결정성을 갖는 투명하거나 반투명(매트처리)한 이축배향 폴리에스테르 필름의 한 쪽 면에 도포한 자외선 경화형 수지층에 엠보싱 로라의 헤어라인 등의 무늬를 복제하여 알미늄, 은, 닉켈, 크롬 등 그 합금을 은폐력이 0∼100%가 되도록 진공증착한 후 열융착수지를 기본으로 하는 잉크로 인쇄를 하거나, 투명 열융착수지만으로 코팅하여 제조한 스텐룩 필름을 연속라미라인 또는 연속도장라인에서 크로메이트 및 열융착성 도료로 도장처리된 고온의 금속판체에 적층롤을 이용하여 적층하는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.

도 1 은 본 발명을 구성하는 폴리에스테르 필름과 금속판체의 분리 단면도

도 2 는 본 발명의 적층 금속판체의 단면도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 폴리에스테르 필름 2 : 자외선 경화형 수지

3 : 진공증착층 4 : 바탕 인쇄층

5 : 금속판체 6 : 열용착수지층

7 : 표면코팅층 8 : 크로메이트층

9 : 접착성 도료층 10 : 이면도장층

이와같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 먼저 이축배향 폴리에스테르 필름의 내면에 자외선 경화형 투명수지를 도포한 후 이 수지층에 헤어라인 등의 스텐룩 무늬를 조각한 롤로 복제하고 경화시킨다. 스텐레스의 금속광택 효과를 위해 복제된 엠보면에 알미늄, 은, 닉켈, 크롬 등 및 그 합금으로 진공증착시키고, 용도 및 효과에 따라 열융착수지를 기본수지로 하는 안료가 첨가된 잉크로 인쇄를 행하여 스텐룩 필름을 제조한다.

필요에 따라 추가로 열용융 변성폴리에스테르, 폴리우레탄, 비닐수지 등을 코팅하여 필름 및 금속판체의 표면조도를 완하시키는 등 표면성과 의장성을 높일 수 있다. 또한 이축배향 폴리에스테르 필름의 바깥면에서도 전체 또는 부분적으로 불변수지, 하드코팅, 문양인쇄 등을 실시할 수 있다.

이어서 연속라미라인 또는 연속도장라인에서 크로메이트 처리를 한 다음, 도료(열융착수지를 기본으로 한), 또는 접착제로 도장한 후 가열 건조시킨 고온의 금속판체에 압착롤을 이용하여 상기한 스텐룩 필름을 적층함으로서 표면성 및 의장성이 우수한 폴리에스테르 필름 적층 금속판체를 제조하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 첨부도면에 의거 상술하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 스텐룩 필름과 금속판체를 분리하여 도시한 단면도이고, 도 2 는 스텐룩 필름과 금속판체를 적층한 상태의 단면도이다.

본 발명을 편의상 스텐룩 필름의 제조방법과 금속판체와의 적층방법을 구분하여 설명한다.

스텐룩 필름의 제조방법

본 발명에 사용되는 폴리에스테르 필름(1)은 융점이 250℃를 초과하고 30% 이상의 결정성을 갖는 이축배향된 선형 폴리에스테르 필름이 바람직하다. 폴리에스터르 필름의 두께는 10∼100㎛ 이어야 하고, 바람직하기로는 15∼50㎛이나 그러한 범위에 한정되는 것은 아니다. 두께가 15㎛ 이하가 되면 제조 및 물성상에 문제가 발생되며 두께가 100㎛ 이상이 되면 경제적으로 불리하다. 필요에 따라 필름은 고광택용 또는 맷트(반투명) 이축배향 폴리에스테르 필름 등을 사용할 수 있다.

본 발명은 헤어라인 가공된 스텐레스 강판과 같은 우수한 고급질감과 표면성 및 의장성을 특징으로 하므로, 이를 위하여 이축배향 폴리에스테르 필름(1)의 내면에 자외선 경화형 수지(2)를 1∼30㎛ 도포한 후 이를 엠보싱롤에 통과시키는 동안 복제된 효과무늬가 자외선에 의해 수지가 경화되므로, 모재필름의 손상이나 롤의 마모 없이 무한복제될 수 있고, 이물발생이 전혀 없기 때문에 청정작업이 가능하며, 자외선에 의해 경화된 수지는 400℃의 내열성을 가지며, 또한 거의 모든 용제에 충분한 내성을 가지게 된다. 엠보싱용 롤은 철로라의 표면에 동(Cu)도금을 한 후, 헤어라인 등의 효과무늬를 기계적인 방법 또는 레이저에 의한 방법 등으로 조각하여 만든다.

스텐룩 무늬는 헤어라인 뿐만 아리라 어떠한 무늬라도 가능하며, 철로라의 표면은 필요에 따라 닉켈도금, 크롬도금 등도 할 수 있으며, 롤의 재질도 세라믹 등 다양할 수 있고, 조작방법도 수조각, 샌딩, 부식 등 다양하게 실시할 수 있다.

스텐레스 강판 고유의 금속광택 효과를 내기 위해 상기 필름의 엠보면에 알미늄 등의 금속 진공증착층(3)을 층착하며, 이때 증착량의 변화에 따라 반사율과 투명도를 조절할 수 있다. 다양한 질감과 색상을 위하여 증착층(3)위에 열용착성 수지를 기본수지로 하는 안료가 첨가된 잉크로 바탕 인쇄층(4)을 형성하면 증착층 (3)의 투명도와 인쇄색상의 조화에 의하여 스텐레스 강판을 다양한 질감과 색상으로 염색한 효과를 얻을 수 있다. 그리고 바탕 인쇄층(4)의 상면에는 금속판체(5)와의 적층을 위해 열용융 변성 폴리에스터 수지 등으로 된 열용착수지층(6)을 층착하며, 필요에 따라 추가로 10∼100㎛의 폴리우레탄, 비닐수지 등을 코팅하여 필름 및 금속판체의 표면조도를 완화시키는 등 표면성과 의장성을 높일 수 있다. 접착층으로서의 역할을 수행하기 위하여 열융착수지를 기본으로 한 수지로 제조된 투명수지를 인쇄하고자하는 면에 코팅을 한다. 본 수지는 폴리에스테르 변성으로 점도는 500∼60,000 cps, 고형분은 10∼35%이며, 적정 도포량은 건조도막으로 3∼20 g/m²이며, 건조조건은 60∼150℃이다. 필름과 인쇄층, 인쇄층과 도장처리된 금속판체와의 우수한 접착성은 상기의 열융착수지에 의해 확보된다. 열융착수지 종료는 반드시 폴리에스테르 변성수지로 제한하지는 않으며, 고분자 아크릴수지 등을 사용할 수도 있고, MDF 등의 목재와의 적층을 위해서는 핫멜트수지를 도포할 수 있다.

또한 이축배향 폴리에스테르 필름(1)의 바깥면에도 전체 또는 부분적으로 불변수지, 하드코팅, 문양인쇄 등의 표면코팅층(7)을 층착함으로써 의장성, 내스크랫치성, 내오염성 등을 향상시킬 수 있다.

스텐룩 필름과 금속판체의 적층방법

본 발명의 중요한 특징의 하나는 인쇄된 폴리에스테르 필름(1)과 금속판체 (5)의 우수한 접착력을 나타내는 접착성 도료의 사용이다. 종래의 하이그로시필름 등의 적층방법에서와 같이 접착제를 사용하여 적층한 금속판체 제품은 외장재로 사용할 경우 내후성이 부족하여 필름층과 금속층간의 박리현상이 일어난다. 따라서 본 발명에서는 스텐룩 필름과 금속판체와의 우수한 접착성을 만족하는 도료를 개발하여 사용하였다. 접착성 도료의 수지에는 제한이 없으나, 우수한 가공성 및 접착성을 확보하기 위해 고분자 폴리에스테르 수지를 기본으로 하고 멜라민 가교제로 경화시키는 열경화성 도료로서 특히 폴리에스테르 필름과의 접착성이 양호하도록 특수 수지를 소량 첨가하여 제조하였다. 금속판체상에 도장되는 접착성 도료의 두께는 제한이 없으나 건조도막 3∼50㎛ 범위인 것이 바람직하며, 도장 방법에도 제한은 없으나 롤코팅 방법이 가장 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 금속판체(5)는 표면처리가 되거나 또는 되지 않은 강판(CR, EGI, GI), 또는 알루미늄판이다. 금속판체(5)와 접착성 도료와의 밀착성 향상을 위해 금속판체 상에 먼저 크로메이트 처리를 행하여 크로메이트층(8)을 층착하고 이의 상면에 접착성 도료에 의한 접착성 도료층(9)을 도포하며, 또한 방청성을 더욱 향상시키기 위해서 크로메이트 처리 후에 프라이머 처리를 하는 것도 좋다. 따라서 한쪽면에 인쇄된 폴리에스테르 필름(1)이 금속판체(5) 위에 직접 적층되는 것은 아니고 금속판체(5) 위에 도장된 접착성 도료층(9)의 상면에 적층되는 것이므로 사용 가능한 금속판체의 종류는 제한이 없다.

본 발명에서 폴리에스테르 필름(1)의 적층에 요구되는 금속판체(5)의 가열은 별도의 공정을 통해서 행하지 않고, 금속판체(5)의 표면에 도장된 접착성 도료를 경화시키기 위한 가열을 이용한다. 금속판체(5)의 가열온도는 190∼260℃(PMT)이어야 하고, 바람직하게는 210∼230℃ 인 것이 좋다. 금속판체(5)의 온도가 190℃ 미만이면 열융착수지의 용융이 불충분하여 접착력이 불량하며, 260℃ 이상이 되면 이축배향 폴리에스테르 필름의 결정성 및 배향성에 나쁜 영향을 미치게 되어 내식성, 가공성 등 물성이 저하된다는 문제점이 있다.

본 발명에서 폴리에스테르 필름(1)의 적층에 사용하는 라미네이팅롤의 재질 및 종류에는 특별한 제한이 없으며, 경면 가공된 스틸롤, 또는 고무 코팅롤을 사용할 수 있고, 또 1차로 고무롤로 적층한 후 2차로 경면 가공된 스틸롤로 압하하여 보다 선영성을 높이는 것이 가능하다. 인쇄된 필름에 코팅된 열융착성 수지층(6)의 수지와, 금속판체(5)의 표면에 도장된 접착성 도료층(9)의 도료가 소정의 열에 의하여 용융됨과 동시에 소정의 압력으로 강력한 접착력이 확보됨과 동시에 금속판체(5)의 요철, 도장층의 요철 및 인쇄층의 요철을 완화시켜 표면성이 우수한 고선영성 적층 금속판체를 얻을 수 있다. 열융착이 아닌 통상적인 적층방법으로 이축배향 폴리에스테르 필름을 사용하는 경우에는 경면가공 된 스틸롤을 사용하더라도 금속판체의 요철, 도장층의 요철 및 인쇄층의 요철이 폴리에스테르 필름 적층 금속판체의 표면에 그대로 나타나서 표면성이 우수한 고선영성 적층 금속판체를 얻을 수 없다. 은폐력과 고선영성을 확보하기 위하여 인쇄후 추가로 열용융 변성폴리에스터, 폴리우레탄, 또는 비닐수지 등을 코팅한 필름을 사용할 경우에는 도료 대신 접착제를 도포할 수도 있다.

연속라인의 금속판체 공급 장치에 코일 형태의 금속판체를 장입한 후 표면에 존재하는 불순물을 제거하기 위해서 전처리를 행한다. 전처리가 된 금속판체에 크로메이트 처리 및 건조 과정을 행한 후, 열용착성 도료를 통상의 롤코팅 방법으로 도장하고, 도료의 건조를 위해 고온으로 가열된 오븐으로 금속판체를 통과시켜서 적정온도(190∼260℃)및 적정압력으로 미리 제조된 스텐룩 필름을 압착(라미네이팅)롤을 이용하여 금속판체에 적층시킨다. 적층후 냉각을 행한 다음 금속판체 감김장치에 감음으로써 코일 형태의 표면성 및 의장성이 매우 우수한 스텐룩 필름 적층 금속판체를 비교적 저렴한 가격으로 제조할 수 있게 된다.

실시예 1

25㎛의 두께를 갖는 투명한 폴리에스테르 필름의 내면에 자외선 경화형 수지를 5㎛의 두께로 도포한 후, 200멧쉬의 헤어라인 무늬의 엠보롤을 사용하고 100% 증착한 후, 열용착성 수지를 기본으로 한 투명수지로 코팅하여 제조된 스텐룩 필름을 연속라인에서 크로메이트 처리 및 접착성 도료가 도장 처리된 두께 0.5㎛의 냉연강판(CR)에 아래와 같은 조건으로 적층하여 폴리에스테르 필름 적층 금속판체를 제조하였다.

적층조건:

라인속도 12 mpm

적층 직전의 강판의 온도 : 220℃

제조된 스텐룩 필름 금속판체의 물성은 아래의 물성 테스트의 결과표에 나타내었다.

실시예 2

25㎛의 두께를 갖는 투명한 폴리에스테르 필름의 내면에 자외선 경화형 수지를 5㎛의 두께로 도포한 후, 200멧쉬의 헤어라인 무늬의 엠보롤을 사용하고 60% 증착한 후, 열융착수지를 기본으로 한 진회색 잉크로 인쇄한 후 열융착수지를 기본으로 한 투명수지로 코팅하여 제조된 스텐룩 필름을 실시예 1과 같은 조건으로 실시했다.

실시예3

금속판체를 두께 0.5mm 전기아연도강판(EGI)으로 하고, 나머지 조건은 실시예 2와 동일하게 하여 실시했다.

비교실시예1

25㎛의 두께를 갖는 투명한 폴리에스테르 필름의 내면에 120멧쉬의 사포로 헤어라인 효과를 내어 100% 증착한 후, 열융착성 수지를 기본으로 한 투명수지로 코팅하여 제조된 스텐룩 필름을 연속라인에서 크로메이트 처리 및 접착성 도료가 도장 처리된 두께 0.5mm의 냉연강판(CR)에 아래와 같은 조건으로 적층하여 폴리에스테르 필름 적층 금속판체를 제조하였다.

실시예 1과 비교하여 헤어라인 효과가 감쇄되고, 표면성 및 의장성이 떨어지며, 에릭션 및 충격 시험결과 미흡하였다.

상기 실시예와 비교실시예에 대한 물성 테스트의 결과표는 다음과 같다.

이와같이 된 본 발명은 일반적인 단층 이축배향 폴리에스테르 필름에 헤어라인 가공된 스텐레스강판과 같은 우수한 고급질감과 표면성 및 다양한 의장성을 그대로 또는 훨씬 더 다양하게 표현할 수 있는 스텐룩 필름 적층 금속판체를 경제적으로 제조할 수 있게 되었으며, 자외선 경화형 수지의 특성을 잘살려 내열, 내산성이 탁월하며, 적층방법에서도 열융착성 도료를 사용함으로 인해 표면성과 내후성을 높였고, 염화비닐 필름을 합지하지 않으므로 다이옥신을 원천적으로 제거한 환경친화형으로 제조할 수 있게 되었으며, 또한, 미려하고 다양한 의장성으로 가전제품 외장재, 조명기구, 가구, 가정용품재, 건축내외장재 및 선박용 내장재 등으로서 널리 사용할 수 있을 뿐만 아니라 의장목적으로 사용되는 고가의 스텐레스강판을 스텐룩 적층판으로 대체함에 따라 자원절약에 크게 기여할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 융점이 250℃를 초과하고 30% 이상의 결정성을 갖는 투명하거나 반투명(매트처리)한 이축배향 폴리에스터필름의 한 쪽 면에 도포한 자외선 경화형 수지층에 엠보싱 로라의 헤어라인 등의 무늬를 복제하여 알미늄, 은, 닉켈, 크롬 등 그 합금을 은폐력이 0∼100%가 되도록 진공 증착한 후 열융착수지를 기본으로하는 잉크로 인쇄를 하거나, 투명 열용착수지 만으로 코팅한 스텐룩 필름을 연속라미라인 또는 연속도장라인에서 크로메이트 및 열용착성 도료로 도장 처리하고 190∼260℃의 온도로 가열시킨 고온의 금속판체에 적층롤을 이용하여 적층하는 것을 기본으로 하는 유사 스텐레스 폴리에스테르 필름 적층 금속판체의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 헤어라인 이외에도 어떠한 디자인이든, 도 기계조각, 수조각, 레이져조각, 부식 등 어떠한 방법의 조각의 무늬라도 자외선 경화형 수지층에 그 무늬를 복제하여 제조한 필름을 이용하여, 금속판체에 적층하는 것을 특징으로 하는 유사 스텐레스 폴리에스테르 필름 적층 금속판체의 제조방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 적층을 위해 사용하는 도료가 고분자 폴리에스터를 기본으로 하는 열용착성 도료인 것을 특징으로 하는 유사 스텐레스 폴리에스테르 필름 적층 금속판체의 제조방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 하나에 있어서, 적층용 스텐룩 필름에 인쇄하는 잉크가 열융착성 폴리에스터수지 또는 아크릴수지를 기본으로 하는 것을 특징으로 하는 유사 스텐레스 폴리에스테르 필름 적층 금속판체의 제조방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 하나에 있어서, 적층용 금속판체가 표면처리 되거나 또는 되지 않은 강판 또는 알미늄판인 것을 특징으로 하는 유사 스텐레스 폴리에스테르 필름 적층 금속판체의 제조방법.
6. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 하나에 있어서, 적층용 이축배향 폴리에스테르 필름 두께가 10∼100㎛인 것으로 특징으로 하는 유사 스텐레스 폴리에스테르 필름 적층 금속판체의 제조방법.