KR20040035282A - 향기나는 텍스츄어 도장강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 향을 발산하는 코일코팅용으로 도장되는 가전용도의 텍스츄어 도장강판의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 코일코팅용 도장강판으로 사용되는 전기아연도금강판, 용융아연도금강판, 합금화 아연도금강판, 또는 용융알루미늄-아연합금도장강판 위에 내식성이 우수한 프라이머 도료를 건조도막두께가 통상 3~10마이크론 되게 도장한 후, 향을 발산하는 상도도료를 건조도막두께를 20~35마이크론 도장하여 실내환경을 개선하고, 향기치료효과를 줄 수있는 텍스츄어 도장강판을 제공하기 위한 것이다..

Description

향기나는 텍스츄어 도장강판의 제조방법 {Manufacturing method of the coating grater which has a scent}

소부도료의 도장방식에는 가공 성형한 소재 위에 도장하여 건조시키는 포스트 도장 방식과 미리 도장한 다음 필요한 용도에 따라 도장된 강판을 성형 가공하여 사용하는 프리코팅 코일도장방식이 있다.

포스트 도장 방식은 도장설비비가 저렴하고, 소량 생산에 유리한 점이 있지만 균일한 제품의 생산 및 대량 생산이 어렵다는 단점이 있다. 반면, 프리코팅 코일 도장 방식은 균일한 품질의 제품을 단시간 내에 대량 생산할 수 있으며, 도료의 손실이나 작업자의 위생 안정성, 환경 오염을 적게 한다는 장점이 있어 점차 수요가 증가 하고 있다.

프리코팅 코일으로 도장된 강판은 도장 후 별도의 가공성형 공정을 거치기 때문에, 도장에 있어서 가공성, 부착성, 내구성, 내식성, 내수성 등 일반적인 도막특성 이외에도 고속 작업성, 속경화성, 고온에서의 도료의 안정성, 등이 요구된다.

프리코팅메탈(PCM)용 도장강판의 주용도는 건물의 지붕재, 벽재로 사용되는

건축 외장재와 가전용도로 사용되고 있는 냉장고 도어, 측판, 이면부의 외곽케이스용, 전자레인지의 외곽케이스용, 세탁기, 에어콘실외기 외곽케이스용, VTR 및 DVD 외곽케이스용으로 구분되며, 가전용도로 사용되고 있는 도장강판중에서 VTR 및 DVD 외관케이스용은 주로 PVC 필름(film)을 부착하여 사용하여 왔으나, 기존에 사용되어 오던 코일코팅용 가전용 PVC 필름피복강판은 환경문제로 사용이 규제됨에 따라 PVC 필름(film)부착에서 고분자 폴리에스테르계 수지와 단량체로 된 멜라민 경화형 주수지에 유기 및 무기필러가 첨가된 가전용 텍스츄어 도료가 개발되어 종래의 PVC 필름을 대체해 가고 있다. 텍스츄어 도료는 PVC 필름에 비하여 열에 안정하며, 건조도막두께를 얇게 한 박막으로도 도장이 가능하기 때문에 비용이 절감되고, 내후성과 내오염성이 우수하다는 장점을 가지고 있다.

본 발명에 사용되는 텍스츄어 도료는 가공성 및 내마모성을 부여해주는 선상및 망상의 고분자 폴리에스테르 수지를 포함하며, 경화수지로서는 단량체(monomer)로 된 멜라민 경화형 수지를 포함한다. 이에 포함되는 안료로는 유기 및 무기 안료를 제한없이 사용할 수 있으며. 텍스츄어 도료에 사용되는 필러(filler)는 유기와 무기필러가 사용되고 있다, 사용되는 필러의 종류와 품질등급에 따라, 도막의 입자감과 외관에 차이를 발생하게 하여 원하는 형태의 도막외관을 얻을 수가 있다.

상기 고분자 폴리에스테르수지는 염기산과 알콜류의 축합반응에 의하여 이루어지며, 대표적인 염기산으로는 프탈산, 무수프탈산, 벤조산, 이소프탈산, 텔레프탈산, 테트라하이드로 무수프탈산, 헥사하이드로 무수프탈산, 시클로 헥사디카르복실산, 아디프산, 아젤라산, 시트로산 톨유(Tall Oil) 지방산으로부터 제조된 다이머 및 무수트리멜리트산 등이 포함되며, 불포화 유기산으로는 말레인산, 무수말레인산, 프말산, 무수숙신산 등이 포함된다.

또한, 고내후성 폴리에스테르수지의 제조에 사용될 수 있는 대표적인 폴리올류에는 에틸렌글리콜, 플로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 1.6-펜탄디올, 디에틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 디메틸하이드로프로필, 디메틸하이드록,시프로피오네이트, 트리메탄올프로판, 트리에탄올 프로판 등이 포함된다.

상기의 염기산과 알콜류로 합성된 폴리올에 선상의 폴리이소시아네이트의 수지를 첨가하여 80∼100℃사이에서 등온 유지하면서 재합성을 시킨다.

이렇게 제조된 수지는 일반의 고내후성 폴리에스테르에 비하여 내약품성, 가공성, 내후성, 기계적 물성등이 향상되어 있다. 수평균 분자량이 10000∼30000이고, 평균관능기가 2내지 4범위로 조절되어 있다.

따라서, 본 발명상의 텍스츄어 도장강판은 도료 내부에 향료가 포함된 마이크로캡슐을 첨가하고, 첨가된 도료를 도장한 후 건조시킨 도막에서 마이크로캡슐이 가벼운 마찰이나 자극에 의해 터지고 외부로 확산되어 실내의 불쾌한 냄새를 중화하고 마이크로캡슐의 향에 따라 스트레스해소, 긴장완화, 우울증해소 등의 향기치료가 가능하도록 하는 향기나는 텍스츄어 도장강판에 관한 내용을 기본요지로 한다.

본 발명에서의 향기나는 텍스츄어 도장강판은 도료를 도장 후 200℃이상의 고온으로 단시간에 건조시켜 도막을 형성하기 때문에, 통상 도료 내에 함유되는 일반적인 형태의 향은 도장 후 고온 건조시에 휘발하여 도막에서 그 성능을 발휘할 수 없지만, 본 발명상의 마아크로캡슐형의 향기나는 텍스츄어 도장강판은 고온에서 건조된 도막내에서도 향기를 지속적으로 발산해 내도록 하므로써 고기능성의 향기나는 텍스츄어 도장강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명상의 향기나는 텍스츄어 도장강판의 도막표면(120배 확대표면)을 나타낸 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 열에 안정되며, 건조도막두께 20~40㎛의 박막으로 도장이 가능하고, 비용이 절감되며, 내후성과 내오염성이 우수한 장점을 가진 코일코팅용 텍스츄어 도료를, 코일코팅용 도장강판으로 사용되는 전기아연도금강판, 용융아연도금강판, 합금화 아연도금강판, 또는 용융알루미늄-아연합금도장강판 위에 내식성이 우수한 프라이머 도료를 건조도막두께가 4-8마이크론 되게 도장한 후, 향을 발산하는 상도도료를 건조도막두께를 10~40마이크론, 특히 그 중에서도 20~35마이크론(㎛) 도장하여 도막을 건조시킨다.

즉, 본 발명은 건조된 도막에서는 향의 기능을 가진 마이크로캡슐로부터 향료가 휘발하여 실내의 불쾌한 냄새를 중화하고 마이크로캡슐의 향에 따라 스트레스해소, 긴장완화, 우울증해소 등의 향기치료가 가능하도록 하는 향기나는 텍스츄어도장강판을 제공하기 위한 것이다.

즉, 본 발명은 프리코팅메탈(PCM), 코일코팅용 도료에 그 내부에 향료를 포함하는 1～50㎛의 크기로 된 마이크로캡슐을 0.1～10중량부를 사용하고, 혼합기로200～700 RPM에서 약 10분간 혼합 후, 도장 건조된 도막에서 마이크로캡슐로부터 향료가 휘발하여 실내의 불쾌한 냄새를 중화하고 마이크로캡슐의 향에 따라 스트레스해소, 긴장완화, 우울증해소 등의 향기치료가 가능하도록 한 기능성 도장강판 제조방법에 관한 내용을 주요지로 한다.

여기에서 도료의 기능을 부여하는 본 발명상의 마이크로캡슐로서는 기능성을 보유한 액체(향오일, 비타민, 농약 등)를 용도에 맞는 고분자 물질로 피막을 형성시켜 기능성 물질을 외부환경으로부터 보호하고 지속적인 성능을 발휘할수 있도록만든 직경 1∼50㎛의 미세입자로서 가벼운 마찰이나 자극에 의해 터지고 외부로 확산되어 실내를 쾌적하게하거나 향기치료 효과를 줄수있는 것이어야한다. 이 마이크로캡슐은 향을 방출함으로서 공기중의 세균을 억제하며 인체의 혈액순환을 촉진하고 면역체계를 강화한다. 향치료에 가장 많이 쓰이는 향은 라벤더, 유칼립튜스, 페퍼민트,캐모마일, 로즈메리, 제라늄, 오렌지, 장미, 티트리 등이며 이들 향료를 내부물질로 한, 마이크로캡슐을 사용할 경우 향치료 효과가 가능하다. 이들 외에도 사람의 후각을 자극하여 좋은 감정을 일으킬수 있는 천연의 향을 사용할 수 있으며, 천연의 향이라도 과도한 노출은 부작용을 초래할 수 있으므로 주의를 해야 한다. 본 발명에서는 천연의 향을 내부물질로 하는 1∼50㎛의 크기로 된 마이크로캡슐을 0.1∼10중량부 사용하는 것이 바람직하다. 0.1중량부 이하를 사용할 경우에는 향기발산의 농도가 낮아 실내공기를 중화하거나 스트레스, 긴장완화, 우울증해소 등의 치료효과를 줄 수없고, 10중량부 이상을 사용할 경우에는 진한 향 농도로 인해 두통이나 알레르기를 유발할 수 있어 바람직하지 않다.

본 발명에서 사용된 향 마이크로캡슐은 향의 방출속도를 제어함으로서 발향의 지속성을 강화하고, 액체상태의 향을 미립자상태(5∼10㎛)의 고체형태로 변환시킴으로서 적용을 확대하였고, 벽재료의 역할로 향의 내열성을 증대시킨 제품이다.

또한, 본 발명의 핵심원료인 유기, 무기필터, 마이크로캡슐에 대하여 이를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 유기필터에 대해 설명한다.

유기필러에는 나일론파우더, 폴리아크릴니트릴파우더, 메틸메타아크릴이 주성분인 아크릴파우더, 폴리테트라 플루오르에틸렌파우더 등이 사용되어지고 있다.

나일론파우더를 도막중에 첨가하여 가열 경화시키면, 도막의 표면에 독특한 요철모양을 부여할 수 있다. 특히, 나일론은 융점이 36℃정도로 낮기 때문에 소부 과정에서 용융하여 미끄러운 외관을 가진 소프트한 요철모양이 얻어진다.

나일론파우더는 용융 시에 각각의 파우더 입자가 상호 융착하고 네트구조를 형성하여 도막전체의 가공성을 향상케한다. 단, 나일론의 네트구조에 의한 가공성의 개량효과를 기대하기 위해서는 10%이상을 첨가해야한다.

폴리아크릴니트릴파우더는 프리코팅메탈의 소부 조건에서는 용융하지 않기 때문에 비교적 거친 요철외관을 가진 도막을 얻을 수 있다.

폴리아크릴니트릴파우더는 동일한 크기의 무기파우더에 비해 마찰에 대한 저항력이 강해 도막에 미끄럼성질(slip)을 부여하여 도막의 흠발생를 방지하는데 효과가 있다.

폴리테트라플로오르에틸렌파우더는 윤활성, 흠발생방지 블록킹방지등에 효과가 있다.

다음, 무기필터에 대한 설명이다.

무기필러는 도막의 광택을 저하시키기 위하여 사용하는 소광의 역할을 하는 소광제로 대부분 사용되고 있으나, 본 발명에서 사용되는 무기필러는 도막의 표면에 요철을 주고, 도막표면의 경도 및 마모성을 향상시키는 목적으로 사용된다.

도료용에 사용되는 무기필러는 크게 3가지로 나누어 사용된다. 첫째는 도료의 고형분을 높이고, 원가의 절감을 위하여 사용하는 체질안료이며, 둘째는 도료의 광택을 저하시키기 위하여 사용하는 소광의 역할을 하는 소광제이며, 셋째는 도막의 표면에 요철을 주는 의장을 부여하기 위한 필러로 그 역할을 달리하여 사용되어지고 있다. 본 발명에서 사용된 무기필러는 도막의 표면에 요철을 주고, 도막표면의 경도 및 마모성을 향상시키는 목적으로 사용되어졌다.

한편, 전술한 바와 같이 제조된 도료에 마이크로캡슐을 0.1~10중량부 첨가한 후 무기필터와 유기필터를 1.0~5.0 중량부 첨가한 후 각각 따로, 또는 혼합하여 흑색 색상의 도료 조성물을 얻는다. 다음 상기 도료를 소재 자체의 이 물질을 탈지, 수세, 건조한 후 용융아연도금 강판에 크로메이트하도 처리한 다음, 연속롤 도장공정에서 용융아연도금강판, 합금화 용융아연도금강판, 전기아연도금강판, 용융아연도금강판, 용융알루미늄-아연합금도금강판, 또는 알루미늄판에 프라이머도료를 건조도막 두께가 약 2~10㎛되게 도장하고, 다음 소재의 표면 도달온도가 200~250℃되도록 가열, 냉각, 건조 후 상기 상도 도료를 건조도막 두께 약 20~35㎛되게 도장한 다음, 이를 다시 소재표면 도달온도가 200~250℃되도록 가열, 냉각, 건조하여 본발명상의 텍스츄어도료 피복된 도장강판을 제조한다.

여기에서 소재의 각 표면도달온도가 하한치를 밑돌 경우 도료의 건조상태 부착력이 약화되어 피복상태가 부실하게 되고, 반대로 각 표면도달온도가 상한치를 초과할 경우 도료 소착의 염려가 있고, 특히 변색의 염려가 있으므로 이 처리 온도 범위에 유의하여야 한다.

텍스츄어 도장강판은 일반 솔리드 도장강판과 달리 도료내에 입자가 큰 유기필러와 무기필러가 함유되어 있기에 도장시에 유의하지 않으면 도막에 줄무늬가 생기거나 입자가 골로루 퍼지지 않아 외관을 균일하게 도장할수 없게 된다. 또한, 도장방법과 도장점도에 따라서도 롤마크, 채트링마크, 광택얼룩 픽업얼룩 등이 발생되기도 한다.

코일코팅에서 사용되어지는 도장방법은 네츄럴도장방식과 네츄럴리버스도장방식, 3롤풀리버스도장방식의 3가지가 주로 사용되어지고 있으며, 이중 네츄럴도장방식은 도장되는 소재와 도장하는 코팅롤의 방향이 같은 방향인 것을 말하는데 이 도장방법은 롤의 마모가 적다는 장점이 있으나, 도막외관이 균일하지 않아 대부분 하도도장, 이면도료의 도장방식으로 많이 사용되고 있다.

네츄럴리버스도장방식은 코일코팅도장에서 가장 많이 적용되는 도장 방식이며, 이 방식은 네츄럴도장방식에 비하여 비교적 양호한 도막외관을 얻을수 있으며 두터운 도막을 올리는 작업에 유리하다. 네츄럴리버스도장방식은 도장시 도료를 소재면에 도장하기위하여 도료를 도장판에서 도료를 공급해 주는 픽업롤과 픽업롤로부터 도료를 공급받아 소재에 도장하는 코팅롤의 2개의 롤로서 도장하는 것이 일반적이며 이때에는 픽업롤과 코팅롤 사이의 압력이 많이 작용하지 않기 때문에 도료에 응력을 많이 주지 않지만, 3롤풀리버스도장방식은 기존의 픽업롤과 코팅롤외에 미터링롤이 있어 픽업롤에 의해 도장판에서 공급된 도료가 코팅롤로 바로 전달되지 않고 미터링롤을 통하여 코팅롤로 전달되고 이때 픽업롤과 미터링, 미터링과 코팅롤의 주속비가 약 10배 이상의 차이가 생겨 전단응력이 발생하고 이 응력에 의해 도료가 도장될 때 순간적으로 평활해지는 원리를 이용한 것이다.

상기 3롤풀리버스도장방식은 도막외관을 중요시하는 가전용 도장강판에 주로 사용되며 상기의 롤마크, 채트링마크, 광택얼룩 픽업얼룩 등의 불량을 해결하기 위하여 이 도장방식을 도입하고 있다. 공정라인속도를 50m/min으로 할 때, 픽업속도는 통상 65~100m/min이며 일반적으로 픽업속도가 65m/min 이하이면 도료의 공급이 부족하여 정상적인 도장이 되지않고, 100m/min이상이면 도료가 주위로 튀어 도장이 어렵게 된다. 또한 도료의 점도가 25℃를 기준으로 포드컵#4로 점도를 측정했을시 80～120초가 적당하며, 점도가 80초보다 낮으면 도막을 올리기 어렵고, 점도가 너무 높으면 도막외관이 평활하지 않는 문제점이 있다. 유기 및 무기필러가 1.0이하인 경우에는 도막 외관의 입자감이 적고, 내마모성이 떨어지고, 5.0이상인 경우에는 도막이 딱딱해져 가공성이 저하되기도 한다. 마이크로캡슐은 전술한 바와 같이 0.1~10중량부 사용하는 것이 바람직하다. 이하 실시 예를 들어 상세히 설명한다. 단 이 실시예로 인해 이 발명을 한정하는 것으로 해석해서는 안됨은 물론이다.

실시예

제조된 도료에 마이크로캡슐 1중량부, 무기필러와 유기필러를 2중량부 첨가한 후 혼합하여 흑색 색상의 도료의 조성물을 얻었다.상기 도료를 소재 자체의 이물질을 탈지, 수세, 건조한 용융아연 도금강판에 크로메이트 하도 처리한 다음 연속 롤 도장공정에서 프라이머 도료를 건조도막두께가 약 5㎛되게 도장한 다음 소재의 표면 도달온도가 220℃되도록 가열, 냉각, 건조 후 상기 상도 도료를 건조도막두께가 약 20㎛되게 도장한 다음 이를 소재표면 도달온도가 240℃가 되도록 가열, 냉각, 건조하여 본 발명의 향기나는 텍스츄어도료와 도장 강판을 제조하였다.

(내마모성시험)

향기나는 텍스츄어 도장강판의 특성중의 하나가 내마모성이 좋다는 것이다. 내마모성을 시험하는 방법으로서는 내마모성 시험기기인 터브시험기(TABER)로서 마모자를 CS-10을 사용하여 500회 회전을 시킨 후, 감량된 도막의 량으로서 도막의 마모상태를 측정하는 방법이다. 비교예는 가전용 흑색도료와 비교하였다. 그 결과는 표1과 같았다.

(의장성시험)

향기나는 텍스츄어 도장강판의 특성중의 하나가 도막표면에 요철과 질감을 가지도록하는 것이다 도막표면의 요철과 질감은 확대경에 의한 표면상태의 확인으로 쉽게 확인할 수 있으며 그림 1과 같이 향기나는 텍스츄어 도막이 아름다운 무늬로 형성되어 있음을 확인할 수 있다.

실시예 2

실시예 1에서 향기나는 향료의 원료를 일반형과 마이크로캡슐형으로 동일하게 대체했을 시 도막에서의 향기 지속성을 시험하였다. 그 결과는 표2와 같았다.

실시예 3

실시예 1에서 도장방법을 2롤네츄럴리버스 도장방식과 3롤풀리버스 도장방식으로 도장했을시의 도막의 외관 상태를 측정하였으며, 그외 도장조건은 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과는 표4와 같았다.

실시예 4

실시예 3에서 3롤 풀리버스 도장에서 코팅롤의 조도에 따른 도막외관 변화와 냉각역(cooling section)가동에 따른 냉각얼룩을 분석하였으며, 도장조건은 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 그 결과는 표5와 같았다.

-상기 배합된 텍스츄어도료에 마이크로캡슐향료, 일반향료를 별도의 용기에 각각 넣고, 믹서기로 200～700 RPM에서 약 10분간 믹싱후, 실시예1에 준하여 도장시편을 제작하여 시험하였다. 그 결과는 다음 표3과 같았다.

- BYK광택기로서 60도 경면반사값을 측정한 결과치임.

- 거즈를 4겹으로 하여 엄지손가락에 감고 왕복을 1회로하여 도막이 박리될때까지의 마모횟수를 측정한다.

- 경도는 연필에 나타난 수치를 기준으로 하여 총5개의 선을 긋고 4개선의 선에 기즈발생이 없는 연필의 수치임.

- 부착성 측정기기로서 1mm의 직사각형을 100개 만들고, 그 100개의 직사각형의 도막을 테이프로 당겼을 시 도막박리가 되지않는 갯수

- 20℃에서 시편을 절곡했을시의 도막의 박리상태로 0T는 시편을 구부린 후, 그대로 바이스에 물려 시편이 접히게 한 후 도막의 박리상태를 측정한 것.

- 볼의 직경이 1/2인치짜리 볼을 시편위에 놓고, 1Kg하중으로 50센티미터높이에서 떨어뜨렸을때 도막박리가 없는 상태

본 발명은 프리코팅메탈, 코일코팅용으로 도장되는 가전용 도장강판으로 도막외관에 특수한 입자감을 부여한 텍스츄어도료에 마이크로캡슐을 적용함으로써, 마이크로캡슐이 가지는 향과 텍스츄어 도료에 함유되어 있는 유기필러와 무기필러가 같이 혼합되므로써, 외관의 질감을 좋게하고, 마이크로캡슐에 함유되어 있는 향료가 지속적 방출하여, 실내의 불쾌한 냄새를 중화하고 마이크로캡슐의 향에 따라 스트레스해소, 긴장완화, 우울증해소 등의 향기치료가 가능하도록 한다.

Claims (4)

1. 제조된 도료에 마이크로캡슐을 0.1~10중량부 첨가한 후 혼합하여 도료의 조성물을 얻는 한편, 연속 롤 도장공정에서 용융아연도금강판, 합금화 용융아연도금강판, 또는 전기 아연도금강판, 용융아연도금강판, 용융알루미늄-아연합금도금강판, 또는 알루미늄판에 내식성이 우수한 프라이머 도료를 건조도막두께가 2~10㎛되게 도장한 후 이를 소재 표면도달온도가 200~250℃가 되도록 가열, 냉각, 건조 등의 공정을 거친 후, 상기 도료의 조성물을 도포 후 다시 소재 표면도달온도가 200~250℃가 되도록 가열, 냉각, 건조하여서 된 롤 도장용 텍스츄어 도장강판의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 프라이머도료의 도장 3롤 풀리버스도장으로 하는 것을 특징으로 하는 향기나는 텍스츄어 도장강판의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 도료에 마이크로캡슐을 첨가한 유ㆍ무기필러와 유기필러를 각각, 따로 또는 두가지를 모두 혼합하여서 제조되는 것을 특징으로 하는 향기나는 텍스츄어 도장강판의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 전기 도료 조성물을 도포한 도막의 두께는 건조도막두께가 약20~35㎛임을 특징으로 하는 향기나는 텍스츄어 도장강판 제조방법.