KR20010056458A

KR20010056458A - 복합폴리에스테르필름이 적층된 백색칠판용 금속판체 및그 제조방법

Info

Publication number: KR20010056458A
Application number: KR1019990057921A
Authority: KR
Inventors: 김영호; 전성수
Original assignee: 이철우; 연합철강공업 주식회사
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2001-07-04
Also published as: KR100349471B1

Abstract

크로메이트처리된 공지의 금속판체(1) 또는 도금층이 형성된 경우에는 도금층(2)위에 고분자량의 선형 폴리에스테르 수지를 주수지로 하는 백색 프라이머도막층(4)을 형성하고, 백색 프라이머도막층(4)위에 주수지가 고분자량의 폴리에스테르수지 또는 폴리우레탄수지이고 부가수지가 비닐수지이며 안료등으로 구성되는 암선인쇄층(5)을 형성하며, 암선인쇄층(5)위에 복합폴리에스테르필름층(6)을 형성하고, 복합폴리에스테르필름층(6)위에 광중합성 투명UV코팅층(7)을 순차적으로 형성하여 접착제 처리없이 단순 롤압착 접착하여 접착제을 사용하지 않으면서도 비교적 저렴한 가격으로 환경친화성이 뛰어날 뿐만아니라 내스크래치성, 내열성, 내UV성, 가공성 등의 제반물성이 매우 우수하고, 작업상의 공정단축 및 작업수율이 향상된 복합폴리에스테르필름이 적층된 백색칠판용 금속판체 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

복합폴리에스테르필름이 적층된 백색칠판용 금속판체 및 그 제조방법{Steel plate coated with CO-PET for white board}

본 발명은 백색칠판(화이트보드)의 제조에 사용되는 금속판체 및 그 제법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복합폴리에스테르필름이 적층된 백색칠판용 금속판체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 교육용 또는 의사전달을 위한 칠판은 녹색칠판과 백색칠판(화이트보드)으로 구분되며, 사용되는 재질에 따라 합판등을 사용하는 목재칠판과 PCM도료가 도장된 강판등을 사용하는 철재칠판으로 분류되며, 다시 사용되는 필기구에 따라 분필용과 마커펜용으로 분류할 수 있다.

목재칠판은 도료를 사용하여 제조되므로 수분, 온도 등의 변화에 저항성이 약하여 쉽게 변형되고 일정기간 사용할 경우 칠판면의 균열 및 분필의 미끄럼성등이 떨어지며, 보수가 필요한 경우 소요기간이 길며 여러가지 번거로운 점을 가지고 있다. 또한 틀목조립, 합판접착프레스, 합판이음매충전, 그라프트지 도포, 하도칠, 상도칠 및 착색등의 제조공정을 거쳐야 하므로 생산성이 크게 떨어지고 있는 실정이다.

한편 목재소재에 도료를 도포하여 제조되는 마커펜용 화이트보드의 경우는 도포된 건조도막 두께가 500㎛정도로 형성되어야 하므로 경제성에 문제가 있고, 자성을 가지는 글자나 숫자모형은 사용할 수가 없는 사용상의 제한이 있었다.

녹새칠판의 경우는 소재로서 목재와 철재 모두 사용가능하나, 필기구는 반드시 분필로 사용하지 않으면 안되므로 분진에 의한 인체내의 호흡기 장애유발등 환경적인 문제가 발생한다. 이러한 문제점을 극복하고자 마커펜이 사용가능하도록 판체에 투명PET/백색PVC필름을 코팅하는 기술이 사용되고 있으나 이 경우에는 시간이 흐를수록 암선이 희미해지고, PVC를 베이스필름으로 사용하는 관계로 금속판체의 재활용을 위한 용융시 염소 및 다이옥신 등의 가스가 발생되어 환경공해를 일으키는 문제점이 있으며, 그 제조공정이 접착제를 도장하고 1단계 오븐에서 건조시킨 후 필름을 부착하고 2단계 오븐에서 저속으로 통과시킨 후에 냉각하는 등 복잡한 작업공정으로 제조단가가 높아지는 단점이 지적되고 있다.

본 발명의 발명자들은 이상 서술한 기존의 칠판의 문제점을 인식하고, 이에 기초해 본 발명에 이르게 된 것으로 본 발명의 목적은 내스크래치성, 가공성, 마커펜적용가능성 등 칠판으로서의 제반물성이 우수하고 작업상의 제조공정을 단축하여 제조단가를 감소시킬 수 있으며 환경친화적인 복합폴리에스테르필름이 적층된 백색칠판용 금속판체 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

도1은 본 발명의 복합폴리에스테르필름이 적층된 백색칠판용 금속판체의 단면구성도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1. 소지금속판체 2. 도금층

3. 크로메이트 전처리층 4. 백색 프라이머 도막층

5. 암선인쇄층 6. 투명복합폴리에스테르필름층

7. 광중합성 투명UV코팅층

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 크로메이트처리된 공지의 금속판체또는 도금층이 형성된 경우에는 도금층위에 고분자량의 선형 폴리에스테르 수지를 주수지로 하는 백색 프라이머도막층이 형성되고, 백색 프라이머도막층위에 주수지가 폴리에스테르수지 또는 폴리우레탄수지이고 부가수지가 비닐수지로 구성되는 암선인쇄층이 형성되며, 암선인쇄층위에 복합폴리에스테르필름층이 형성되고, 복합폴리에스테르필름층위에 광중합성 투명UV코팅층이 순차적으로 형성된 복합폴리에스테르필름이 적층된 백색칠판용 금속판체를 제공한다. 상기 암선인쇄층의 주수지로 사용되는 폴리에스테르수지 또는 폴리우레탄수지는 분자량이 각각 14,000-25,000 및 15,000-130,000인 것이 적당하다.

또한 본 발명은 크로메이트처리된 공지의 금속판체 또는 도금층이 형성된 경우에는 도금층위에 연속도장라인에서, 고분자량의 선형 폴리에스테르 수지를 주수지로 하는 백색 프라이머도료를 롤코팅하는 단계, 백색 프라이머도료로 롤코팅된 금속판체를 PMT 160-230℃로 가열, 건조시키는 단계, 표면에 광중합성 투명UV코팅층을 형성하고 이면에 주수지가 폴리에스테르수지 또는 폴리우레탄수지이고 부가수지가 비닐수지로 구성되는 암선인쇄층이 그라비아 인쇄처리된 복합폴리에스테르필름을 연속공정으로 접착제 처리없이 단순 롤압착하여 접착하는 단계를 포함함을 특징으로하는 복합폴리에스테르필름이 적층된 백색칠판용 금속판체의 제조방법을 제공한다.

이하 본 발명이 구성요소로 채용하고 있는 것들을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명의 명세서에서 사용하는 복합폴리에스테르필름(일명 CO-PET이라 칭함)의 의미는 비결정성 선형 폴리에스테필름을 베이스로 하고 표면에 대략 30%이상의 결정성을 가진 쌍축배향 폴리에스테르필름을 공압출방식으로 접합시킨 열융착형복합폴리에스테르필름이다.

본 발명의 중요한 특징중의 하나는 연속도장라인에서 금속판체의 요철부에 완전한 레벨링성이 요구되어지고 요철에 따른 필름과의 기공발생이나 기타 요철에 따른 필름과의 접착 불량이 발생되지 않도록 한 백색 프라이머도료이다.

종래에 사용된 PCM(Pre-coated metal) 도료에 사용되는 일반수지는 적층필름과의 특성 차이로 인하여 도장 처리후, 열풍 건조시 포핑(Poping) 발생 및 필름과도막 상호간의 미부착성, 표면레벨링성, 가공시의 도막균열의 문제가 발생되었다. 그러나 본 발명에서는 상기의 문제점을 해결하기 위해 백색프라이머도료에 사용되는 주수지를 고분자량의 선형 폴리에스테르수지로 사용하였다. 상기의 플렉서블 폴리에스테르수지로 적당한 것으로는 5,000 ~ 10,000의 분자량, 10 ~ 20℃의 유리전이온도(Tg)값을 갖는 것을 들 수 있다. 또한 연신율을 최대한 부여하기 위하여 수지합성시 수지의 주쇄에 일반적으로 가지로 되어 있는 히드록시기(-OH), 카르복실기(-COOH) 등과 같은 관능기를 선형구조가 되도록 에틸렌글리콜 같은 다가알콜을 사용하여 관능기의 형성을 최대한 억제시킬 필요가 있다.

상기의 백색 프라이머도료에서 도막형성을 위하여 사용되는 가교수지(경화제)는 메틸화 및 부틸화의 혼합형 멜라민수지이다. 이의 예를 들면, RESIMINE 755, RESIMINE 757, RESIMINE 751(이상 SOOLUTIA사 제품), CYMEL 1168, CYMEL 1170, CYMEL 232(이상 CYTEL사 제품) 등이 있다.

경화촉진제는 에폭시 수지로 마스킹(masking)된 P-Toluene Sulfonic Acid, Dinonyl Naphthalene Solfonic Acid 등의 sulfonic acid을 사용한다.

사용된 경화촉진제는 전체 도료에 대하여 바람직하게는 0.3 내지 3중량비로 사용하며, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 2중량비로 사용한다. 경화촉진제를 0.3중량비 이하이면 도막의 경화가 작업조건에 따라 불충분하게 일어나고, 3중량비 이상이면 도막의 경화가 급격히 일어나서 도장작업시 도막에 포핑 또는 수축(Shrinkage)현상을 발생시킨다.

또한, 접착성을 향상시키기 위하여 백색 프라이머 도료에 보조 가교수지를사용할 수도 있다. 여기에는 마스킹된(masking)된 헥사메틸렌 디이소시아네이트 등의 무황변 형태의 이소시아네이트가 사용된다.(이는 주수지인 폴리에스테르수지와 축합반응하여 폴리우레탄결합을 형성한다.)

상기 보조가교수지는 전체 도료에 대하여 1 내지 10중량비로 사용하며, 더욱 바람직하게는 3 내지 7중량비를 사용한다. 보조 가교수지를 1중량비 이하로 사용하면 도막의 부착성 향상 효과가 떨어지고, 10중량비 이상을 사용하면 도료의 원재료비가 상승하는 효과가 있다.

보조가교수지의 촉매로는 Tin계 촉매를 전체 도료에 대하여 0.1내지 2중량비를 사용하고, 바람직하게는 0.5 내지 1중량비를 사용한다. 촉매를 0.1중량비 이하로 사용하면 촉매로서의 효과가 떨어져 접착성 향상의 효과가 저하되고, 2중량비 이상으로 사용하면 황변 현상이 발생하며 도료 원재료비가 상승한다.

백색 프라이머 도료에는 유기 또는 무기안료를 제한없이 사용할 수 있다. 또한 내자외선성을 향상시키기 위해 UV필러를 첨가 할 수 있다.

백색 프라이머 도료는 다음과 같은 조성비를 갖는 것이 바람직하다.

구 분	성 분	함량(중량)%
수 지	폴리에스테르 수지	20~40
	멜라민 수지	4~15
	우레탄 수지	1~10
	보조수지	0.3~3
안 료	ORGANIC PIGMENT	2~5
안 료	INORGANIC PIGMENT	5~35
첨가제	DEFORMING AGENT	0.5~1.0
첨가제	LEVELLING AGENT	0.5~1.0
용 제	히드로카본 계	15~25
용 제	에스테르 계	15~25

이상 설명한 백색프라이머도료(4)는 금속판체(1)와 복합폴리에스테르필름(6)사이의 계면에서 상호 접착성과 충분한 완충작용을 하여 가공시 발생되는 판체의 군열이 복합폴리에스테르필름층(6)까지 발전되지 않고 프라이머 도막층(4)에서 흡수하는 역할을 하게된다.

본 발명의 또 다른 중요한 특징은 복합폴리에스테르필름층(6)의 표면 및 이면에 형성되는 투명UV코팅층(7) 및 암선인쇄층(5)이다. UV코팅층(7)은 복합폴리에스테르필름층(6) 표면에 내스크래치성(Scratch resistance), 마커펜성, 내용제성 및 내구성 등을 부여하고, 암선인쇄층(5)은 복합폴리에스테르필름층(6)과 백색프라이머도료(4)의 계면사이에서 완전한 상호 접착성, 내UV성 및 내열성 등의 물성을 나타내게 된다.

이하 상기한 투명UV코팅층(7) 및 암선인쇄층(5)에 대해 상세히 설명한다.

투명UV코팅층(7)

종래의 내스크래치성처리는 주로 아크릴수지를 주수지로 하여 그라비어 인쇄처리하여 사용하였으나, 이 경우 내구성, 내그크래치성 및 부착성 등이 떨어져 수명이 짧은 단점이 있었다.

이러한 점을 보완하기 위하여 본 발명에서는 고경도, 내용제성, 내구성 및 부착성 등이 우수한 자외선 경화방식의 수지를 복합폴리에스테르필름층(6) 표면에 처리한 것이다. 이러한 목적으로 사용된 투명UV코팅층(7)은 광중합성 프레폴리머(Premolymer)(이하 올리고머(Olygomer)로 표시한다.)와 광개시제, 광중합성모노머에 의해 형성된다. 베이스 경화수지로 사용되는 올리고머로는 고경도, 내약품성 및 부착성 등이 뛰어난 라디칼 중합형 에폭시아크릴레이트(Epoxyacrylate)계중 일본의 소화고분자사의 비스페놀A형 수지인 SP 또는 VR시리즈 제품(이상 상품명)이 사용될 수 있다.

광개시제는 외부의 자외선을 받으면 그 자신이 베이스경화수지중의 불포화기 성분을 활성화 시겨 중합개시 역할을 하는데 일반적으로는 경화도 안정하고 저가인 벤조페논계(Benzophenon)를 사용하는데 이의 단점으로는 황변의 위험이 있기 때문에 경화도 및 내후성이 양호한 아세토페논계(Acetophenon)인 1-하이드록시 사이클로 헥실 페닐 케톤(1-Hydroxy cyclo hexyl phenyl ketone)을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 광개시제로는 시바가이(Ciba-geigy)사의 상품명 Irgacure 184C 등을 예로 들 수있다.

광중합성 모노머는 중합성분인데(용제역할도 한다.)기존 용제는 휘발하거나대기중에 혼입되어 대기의 공해원인이 되나 그러한 휘발성분이 없이 중합이 가능하다는 점에서 환경친화적이라고 볼 수 있다. 주로 2관능기중 저점도로서 용해성이 양호하고 유연성을 부여하는 HDDA(1,6-Hexane diol diacrylate)와 3관능기중 가교밀도 및 반응성이 크고, 저점도인 TMPTA(Trimethylol propane triacrylate), 가교밀도가 크고 속경화성인 DPHA(Dipentaerithritol hexacrylate)를 적절히 혼합 사용한다.

기타 첨가제로는 자기 단독으로는 자외선 조사에 의해 활성화되지 않으나 광개시제와 같이 사용하면 중합효과가 뛰어난 증감제와 암소저장안정성을 개선하기 위한 저장안정제가 사용된다. 증감제로는 주로 경화속도가 빠른 지방산 아민류등을 사용하고, 저장안정제로는 제4급암모늄크로라이드, 디에틸디옥시아민(diethyldioxy amine), 환상아미드, 니트릴화합물 등이 사용된다.

암선인쇄층(5)

암선인쇄층(5)은 복합폴리에스테르필름층(6)과 백색 프라이머도막층(4)과의 상호 접착력 향상 및 선명성을 도모하기 위하여 형성된다. 암선인쇄층(5)은 주수지가 고분자량의 폴리에스테르수지 또는 폴리우레탄수지이고 부가수지가 비닐수지이며 안료등으로 구성된다.

상기의 폴리에스테르수지는 분자량이 14,000-25,000이고 유리전이온도가 45-65℃인 것이 적당하다. 또한 폴리우레탄수지는 분자량이 15,000-130,000, 바람직하게는 30,000-100,000인 것이 적당하다. 이때 폴리우레탄수지의 분자량이 15,000미만인 경우는 블록킹이 발생하기 쉽고, 130,000 이상에서는 접착성 저하 및 안료에 대한 친화력이 감소한다.

이들 주수지에 대해 부가수지로 사용되는 비닐수지는 인쇄도막의 유연성 및 부착성, 블록킹(Blocking)성 개선을 위하여 사용되는데, 예를 들면, 미국 유니온카바이드사 제품인 VAGH, VMCH, VYHH, VMCC등이 있다. 이때, 비닐수지는 염기성 안료에 대하여 겔화 되려는 특성이 있으므로 주의가 필요하며, 저장안정성을 위하여 산화프로필렌, n-부틸산 포스페이트, 디페닐 구아닌, 암모니아 등을 선택적으로 소량 첨가할 필요가있다.

또한 수지 상호간의 상용성을 위하여 방향족계 및 케톤계 용제를 사용하며, 바람직하게는 케톤게 용제를 사용한다.

안료는 내열 및 내자외선성, 내용제성을 갖는 카본계열을 사용하는 것이 바람직하다. 블록킹방지를 위하여 실리카 계열의 퓸드(FUMED) SILICA 인 syloid (GRACE DAVISON사 제품)를 암선인쇄층(5) 100중량비를 기준으로 0.3~1.5중량비로 사용될 수 있다.

암선인쇄층(5)위에는 보호막으로서 투명한 복합폴리에스테르필름층(6)이 형성되므로 칠판의 사용에 의한 최초의 암선의 선명도가 그대로 유지된다.

본 발명의 복합폴리에스테르필름이 적층된 백색칠판용 금속판체는 상기 투명UV코팅층(7), 암선인쇄층(5)을 복합폴리에스테르필름(6)에 처리하고 이렇게 완성된 복합폴리에스테르필름을 접착제를 사용하지 않고 연속도장라인에서 단순 롤압착하여 금속판체에 적층시킨 것이다,

본 발명에 따른 복합폴리에스테르필름이 적층된 백색칠판용 금속판체(10)의 도막구성은 도1에서 보는 바아 같이 크게 복합폴리에스테르필름층(5,6,7), 프라이머도막층(4) 및 금속판체(1)의 3가지 층구조로 구성된다. 즉 내열성, 인쇄성, 내용제성 등이 우수한 투명 복합폴리에스테르필름층(6)의 표면에 내스크래치성 및 마커펜성, 내용제성, 내구성 등을 부여하기 위하여 투명UV코팅층(7)과 이면에 복합폴리에스테르필름층(6)과 백색프라이머도료와의 계면사이에서 완전한 상호 접착성 및 내UV성 및 내열성 등의 물성을 가진 암선인쇄층(5)을 처리한다. 이렇게 형성된 복합폴리에스테르필름(5,6,7)을 백색프라이머도료가 코팅된 일반적인 CR 및 아연도강판(EG, Gl), G/L, G/A, Al판 표면에 열풍건조후 압하시켜 그 자체의 융착력을 이용하여 접착시킨 구조이다

[실시예]

제1도와 같이 연속도장라인에서 롤코팅 방식으로 금속판체(1)의 도금층(2) 위에 도포형 크롬산염을 라인속도 20~80MPM으로 얇은 박막으로 롤코팅으로 도포하여 PMT(peak metal temperature) 60~140℃의 온도조건에서 열풍으로 건조시켜 20~80mg/㎡의 크롬산염층(3)을 형성시켰다.

그 위에 복합폴리에스테르필름 전용 PCM(pre-coated metal) 도료로서 플렉서블 폴리에스테르 수지를 주수지로하는 백색 프라이머도료를 7~17㎛가 되도록 롤 코팅한 후, 열풍건조 오븐에서 PMT 160~230℃로 가열하여 건조시켜 프라이머 도막층(4)을 형성시켰다.

연속공정으로 160~230℃로 가열된 프라이머 도막층(4)의 표면 위에 투명UV코팅층(7), 암선인쇄층(5)이 처리된 투명 복합폴리에스테르필름(5,6,7)을 유압 4.5㎏/㎡인 상ㆍ하 탄성고무롤 또는 상탄성 고무롤 하스틸롤을 사용하여 압착 접착(라미네이팅)하였다.

본 발명의 복합폴리에스테르필름이 적층된 백색칠판용 금속판체의 각 층의 두께는 바람직하게 2-3㎛의 투명UV코팅층(7), 30-40㎛의 투명 복합폴리에스테르필름층(6), 약 1㎛의 흑색암선인쇄층(5) 및 7~17㎛의 백색프라이머도막층(4)으로 이루어진다

[실시예 1]에 따라 제조된 복합폴리에스테르필름이 적층된 백색칠판용 금속판체와 종래기술과의 물성을 비교 평가한 시험 결과를 다음 표1에 나타내었다.

분류	소재	표면재질	펜타입	환경친화성	내구성	제조공정
녹색보드	합판	페인트도막	분필	×(분진)	×	×
녹색보드	철재	페인트도막	분필	×(분진)	×	△
백색보드	합판	페인트도막	분필	×(분진)	×	×
	철재	PET/PVC	마커펜	×(PVC)	△	×
	철재	CO-PET	마커펜	○	○	○

○: 우수 △: 보통 ×: 나쁨

환경친화성: 분진 및 재활용시 공해발생 문제점

내구성: 2,000시간 사용후 표면상태 및 암선의 선명정도

제조공정: 제조공정의 단순 및 복잡한 정도

상기한 구성에 의한 본 발명에 의한 복합폴리에스테르필름이 적층된 백색칠판용 금속판체는 종래의 것 보다 내스크래치성, 가공성, 마커펜성 등의 제반물성이 우수하고, 비교적 저렴한 제조단가로 제조할 수 있는 장점이 있으며 그 제조방법 또한 작업상의 공정이 단축되고 작업수율이 향상되는 효과가 있다.

Claims

크로메이트처리된 공지의 금속판체(1) 또는 도금층이 형성된 경우에는 도금층(2)위에 고분자량의 선형 폴리에스테르 수지를 주수지로 하는 백색 프라이머도막층(4)이 형성되고, 상기 백색 프라이머도막층(4)위에 주수지가 고분자량의 폴리에스테르수지 또는 폴리우레탄수지이고 부가수지가 비닐수지로 구성되는 암선인쇄층(5)이 형성되며, 상기 암선인쇄층(5)위에 복합폴리에스테르필름층(6)이 형성되고, 상기 복합폴리에스테르필름층(6)위에 광중합성 투명UV코팅층(7)이 순차적으로 형성된 복합폴리에스테르필름이 적층된 백색칠판용 금속판체.
제1항에 있어서, 각층의 두께가 하기의 범위인 것을 특징으로하는 복합폴리에스테르필름이 적층된 백색칠판용 금속판체.

도금층이 형성되는 경우 도금층(2)의 두께: 15-23㎛

크로메이트처리층(3)의 두께: 20-80mg/㎡,

백색 프라이머 도료(4)의 건조막두께: 7-17㎛ 바람직하게는 15㎛,

암선인쇄층(5)의 두께: 1㎛

투명복합폴리에스테르필름층(6)의 두께: 30-40㎛

투명UV코팅층(7)의 두께: 2-3㎛
크로메이트처리된 공지의 금속판체(1) 또는 도금층이 형성된 경우에는 도금층(2)위에 연속도장라인에서,

(a) 고분자량의 선형 폴리에스테르 수지를 주수지로 하는 백색 프라이머도료(4)를 롤코팅하는 단계

(b) 상기 백색 프라이머도료(4)로 롤코팅된 금속판체를 PMT 160-230℃로 가열, 건조시키는 단계 및

(c) 표면에 광중합성 투명UV코팅층(7)이 형성되고 이면에 주수지가 고분자량의 폴리에스테르수지 또는 폴리우레탄수지이고 부가수지가 비닐수로 구성되는 암선인쇄층(5)이 그라비아 인쇄처리된 복합폴리에스테르필름(5,6,7)을 연속공정으로 접착제 처리없이 단순 롤압착하여 접착하는 단계를 포함함을 특징으로하는 복합폴리에스테르필름이 적층된 백색칠판용 금속판체의 제조방법.