KR20050073790A - 다양한 무늬를 나타내는 칼라강판용 도료 및 이 도료를이용한 칼라강판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

열차폐형 도료를 이용하여 그라비아 옵셋 방식으로 도장한 다양한 무늬를 나타내는 칼라강판용 도료 및 이 도료를 이용한 칼라강판의 제조방법에 관한 것이다.

Description

다양한 무늬를 나타내는 칼라강판용 도료 및 이 도료를 이용한 칼라강판의 제조방법{Coating material for representing diverse patterned design and process for manufacturing colored steel sheet coated therwith}

본 발명은 열 차폐형 도료를 이용하여 그라비아 옵셋 방식으로 도장한 다양한 무늬를 나타내는 칼라강판용 도료 및 이 도료를 이용한 칼라 강판의 제조방법에 관한 것이다. 더 구체적으로 말하면 잉크를 사용하는 그라비아 옵셋 타입의 프린트 강판에 도료를 이용하여, 종래의 다양한 무늬를 그대로 나타내면서 잉크를 사용한 것보다는 그 내식성과 내구성을 월등히 개선한 칼라 강판의 제조 방법 및 그 칼라강판용 도료에 관한 것이다.

일반적으로 잉크를 이용한 종래의 프린트 강판의 경우 소지층위에 하도, 베이스, 첨부도면 도 3에서 나타나 있는 바의 인쇄(1도 ~ 3도), 클리어 등으로 구성되는 통상 7단계(도 4참조)이며 인쇄기라는 별도의 인쇄설비를 사용해야 한다. 그러나 본 발명은 잉크가 아닌 도료를 사용하므로써, 잉크를 사용하는 종래의 인쇄강판에 비해 내식성과, 내구성을 일층 향상시키고, 그 구성 역시 소지층, 하도도장층, 베이스도장층,인쇄층의 4단계로 줄여 구성되도록 한 데에 특징이 있다.

이러한 도장 방식은 종래의 잉크를 이용한 인쇄강판에서 느낄수 없는 다양한 무늬를 갖는 표면성과 질감을 나타낼수 있으며(종래의 잉크를 사용한 인쇄강판의 경우 인쇄층 두께는 1-2㎛이며, 그 위에 클리어(clear) 도장하도록 되어 있음) 또한 본 발명은 별도의 인쇄기를 사용하지 않고, 일반 도장강판을 생산 할 때 사용하는 도장기를 이용하여 제조하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 종래의 프린트강판이 안고 있는 문제점을 해소하고 아울러 잉크와 인쇄기를 사용하지 않고 도장기에서 도료를 사용하므로써, 다양한 무늬를 표현하는 데에 특징이 있다. 무늬층을 형성하기 위한 제조기술 및 도료에 대해서는 특별한 설계가 필요하다.

본 발명은 특히 고내후성 폴리에스터 수지 및 불소 수지 도료를 사용하여 강판의 내구성을 증대시키는데 주 목적이 있고, 아울러 열 차폐형 안료를 사용한 도료를 사용하여 태양열의 반사율을 제어하므로써, 궁국적으로 건물의 냉,난방에 필요한 에너지를 절감하는 데에도 그 목적이 있다

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전술한 바의 도료를 개발하였다. 이 도료는 칼라강판의 무늬층 형성에 사용되는 것으로, 바인더로서 주수지 30~40중량부, 보조수지 10~20중량부, 착색인조마이카 3중량부 이하, 코발트-페라이트-크롬계 흑색안료 1~4중량부, 아연-철계 청색안료 2~4중량부, 크롬-철계 갈색안료 2~4중량부, 세라믹 옐로우 안료 1~3중량부와 실리카소포제 0.2중량부 이하, 특수아크릴소포제 0.2중량부 이하, 식소트로픽(thixotropic)조절제 0.3중량부 이하, 방향족 용제 4~6중량부, 지방족 용제 2~3중량부, 케톤 용제 30~35중량부로 된 도료이다. 이 도료는 무늬층을 형성하기 위한 도료로서 5-10㎛을 도장하기 위하여 인쇄로울(Roll)에 무늬 패턴에 따라 깊이를 100 - 300㎛ 정도로 설계할 수 있다.

도 2는 본 발명상의 도장기의 일례를 나타낸 것으로 인쇄로울이 도료를 도료 공급용기인 도장팬에서 픽업하여 전사로울 또는 애플리케이터로울에 전달하면, 이때 블레이드(B)에서 픽업된 도료를 일정하게 깎아 전달되는 도료의 면을 일정하게 한다.

블레이드를 통과하면서 표면이 매끄럽게 정리된 인쇄로울은 음각부분에 갖고 있는 도료를 전사로울에 전달한다. 전사로울은 무늬 등을 백업로울에 전사하며, 결국 칼라강판 표면에 무늬층을 전사 피복하게 되는 것이다.

또한 무늬를 도장하는 방법으로는 작업성과 도료의 표면을 고려하여 정전 (Natural), 역전(Reverse), 풀역전(Full-reverse) 방식 중 택일하여 도장한다. 도 3에서 보는 바오아 같이 Natural방식은 코일 스트립(Coil strip)이 진행방향과 같은 방향으로 어플리케이터 로울(Applicator roll) 또는 전사로울이 회전하는 방식으로 캐이터 로울(Cator roll)이 회전하는 방식이며, Reverse방식은 Coil strip의 진행방향과 Applicator롤이 반대로 회전하는 방식이며, Full-reverse방식은 3개의 Roll을 이용하여 도장하는 방식으로, 무늬의 형태, 두께 등을 고려하여 적합한 도장로울(Roll) 방식을 채택한다.

본 발명은 도장기를 이용한 무늬패턴의 도장시 인쇄롤의 깊이에 따른 도료의 전사률을 극대화하여 도장하는 도장기술이 특징이며 본 발명에서는 무늬층에 사용되는 도료의 전사률을 5-20%까지 나타 낼 수 있는 도장롤의 경도, 압하력, 주속비의 설정이 중요하다.

본 발명은, 기본적으로 공지의 소지층(1) 표면을 알카리 탈지제로 세정하고 그 위에 크로메이트(2) 피막처리를 한 후 5-15㎛ 두께의 하도층(3)을 형성 후 15-25㎛의 베이스층(4)을 형성하며, 그 위에 5-10㎛의 무늬층(5)을 형성하는 도료를 사용한 인쇄형 칼라강판의 제조방법에 관한 것으로 인쇄기를 사용하지 않고 도장기를 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기 베이스 도료로 사용되는 주수지는 폴리에스터수지, 실리콘풀리에스터수지, 불소수지 등을 들 수 있는데, 3가지 중 어느 한가지로 선택하여 사용할 수 있으며, 그 구성은 수지로 조성된 바인더 40-60% 중량 %의 전색제를 조성물의 바탕으로 하여 종래의 무기계 또는 유기계 착색 안료와 금속 산화물을 복합화하고 적외선 반사율이 우수한 코발트, 철, 크롬계등의 특수 착색 안료를 분산시켜 내후성과 적외선 반사의 기능을 극대화하므로써 어두운 색상에서 태양빛에 의한 실내 온도의 상승을 최소화할수 있는 기능성을 부여하는 것을 특징으로 한다.

무늬층을 형성하는 도료는 베이층과의 밀착성 향상을 위하여 동종의 수지를 사용하는 것을 근간으로하여 로울 패턴(Roll pattern)의 형상화를 위하여 도료의 프린트 작업성 향상 효과를 나타내는 특수 아크릴 소포제를 사용하여 도료의 식소트로피(Thixotrophy)가 유지되면서 고속 롤(Roll) 작업시 발생될수 있는 고점도, 소포불량의 조절이 가능하도록 하였다.

아울러 무늬 패턴이 도장 후 건조되기 전까지 형태를 유지될 수 있도록 점도를 포드 컵(Ford Cup)#4 기준으로 고체(Solid)와 운모(Mica) 어떠한 색상에서도 동일한 작업 조건을 유지하도록 설계하여 요구되는 다양한 무늬를 나타낼수 있는 도료로 제조하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명은 통상의 연속도장공정에 사용되는 소지, 알루미늄,용융아연도금강판,전기아연도금강판, 아연-55%알루미늄도금강판,스테레인스강판 등의 표면에 부착된 이물질 제거를 위한 알카리 탈지 후에 크로메이트 피막처리 공정을 거치고 5-15㎛두께의 하도층(3)을 도장한 후 수지로 사용되는 폴리에스테르수지의 통상의 건조 온도범위 보다 10 ~ 20℃ 높은 온도범위인 200 ~ 220℃에서 가열 건조하여 하도층을 피복한다. 다음 표 1에서 나타나 있는 바와 같이 구성된 도료, 즉 열 차폐형 안료를 사용한 베이스 도료를 210 ~ 250℃로 가열건조하여 15~25㎛의 건조 도막층을 피복하고, 베이스도료 피복 후에 무늬층 형성에 적합하게 설계된 무늬층 형성용 도료를 사용하여 210 ~ 250℃로 가열건조하여 5~10㎛ 의 무늬 도막층을 피복하여 도 1에서와 같은 칼라강판을 제조한다.

상기 210 ~ 250℃의 온도범위는 베이스 수지 또는 무늬를 나타내기 위한 수지의 건조조건 온도범위이다. 이 온도범위의 하한치는 건조효율의 하한치이고, 그 상한치를 초과하면 베이스 도료의 과도한 건조로 인해 도막층에 균열, 밀착성 저하 등의 결함이 생기기 쉽다.

무늬층 형성에 사용되는 도료는 바인더로서 주수지 30~40중량부, 보조수지 10~20중량부, 착색인조마이카 3중량부 이하, 코발트-페라이트-크롬계 흑색안료 1~4중량부, 아연-철계 청색안료 2~4중량부, 크롬-철계 갈색안료 2~4중량부, 세라믹 옐로우 안료 1~3중량부와 실리카소포제 0.2중량부 이하, 특수아크릴소포제 0.2중량부 이하, 식소트로픽(thixotropic)조절제 0.3중량부 이하, 방향족 용제 4~6중량부, 지방족 용제 2~3중량부, 케톤 용제 30~35중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는 다양한 무늬를 나타내는 칼라강판용 도료이다.

무늬를 형성하는 무늬층의 도막두께가 5㎛ 미만이 되면 태양빛의 자외선 투과에 의한 안료의 패이딩(Fading) 발생을 억제 할 수 없어 외장형 칼라강판으로서의 적합한 물성을 나타내지 못한다.

반대로 10㎛을 초과하게되면 무늬형성의 불균일, 밀착성 저하 등의 문제가 나타난다.

다음 표 1은 상술한 베이스 도료와 무늬층 도료에 대한 본 발명상의 구성성성분의 구체적인 무게 함량비를 나타낸 것이다.

특성평가로는 내식성,내후성,내약품성,밀착성,열차폐 온도차,에 한하여 실시하였으며 대표수지로서 고내후성폴리에스터수지와 불소 수지를 채택하여 평가하였다

◇내식성 : 35℃, 5% NaCl 수용액 분위기 중 시편을 500 ~ 2000 시간 유지시킨 후 절단면과 평면에서의 부풀음 발생정도로 평가한 결과는 표 2와 같았다.

◇내후성 : 촉진 내후성 시험기인 QUV에 500 ~ 2000 시간 유지시킨후 색상 변화 및 광택 변화를 측정하여 내후성을 평가한 결과는 표3과 같았다.

◇내약품성 : NaOH 5% 수용액과 HCl 5% 수용액에 각각 스폴이드로 시편에 한 두방울 떨어 뜨린후 24 - 72 시간 후에 시편 도막 표면의 색상 변화로 평가한 결과는 표 4와 같았다.

◇밀착성 : 20℃, T-벤딩(T-Bending) 절곡 시험 후 테이프 시험으로 밀착성 평가온도가 80℃가 되는 시점까지 앞면과 뒷면의 온도를 측정하여 그 차이로 평가하였고, 그 결과는 표 5와 같았다.

◇열차폐온도차 : 열차폐형 안료를 사용한 도료의 앞면에 250W 적외선 전구를 이용하여 빛을 조사 후 상면의 온도가 더 올라가지 않을때까지의 온도에서 앞면과 뒷면의 온도 차이빛 초기값과 최종값의 차이로 평가하였다.

HBU = 총종 앞면온도 - 초기앞면온도

본 발명에 의한 도료를 이용한 도장무늬강판은 전술한 바와 같이 종래의 방법과는 전혀 다른, 잉크인쇄가 아닌 도장도료 방법과 도장기를 이용하여 입체감 있는 다양하고 화려한 표면을 제공할 수 있게 되어 종래의 인쇄강판에 비해 일층 내식성, 내구성을 향상시키므로써, 또한 다양한 무늬를 표현할 수 있게 되어 건축용 내,외장재등에 포괄적으로 적용 가능하게 되었다.

도 1은 본 발명제품의 단면을 나타낸 모식도.

도 2은 본 발명상의 사용 도장기 로울을 간단히 설명한 설명도이다.

도 3는 잉크를 공급하여 인쇄를 할 경우의 그라비아 옵셋 타입의 인쇄용 로울의 배치설명도이다.

도 4는 종래의 칼라 인쇄강판의 단면을 나타낸 모식도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

1. 소지층 2. 크롬도장층 3. 하도도장층

4. 베이스도장층 5. 다양한 무늬층

Claims (3)

1. 통상의 연속도장공정에 사용되는 소지, 알루미늄,용융아연도금강판,전기아연도금강판, 아연-55%알루미늄도금강판,스테레인스강판 등을 사용하여 표면에 부착된 이물질 제거를 위한 알카리 탈지 후에 크로메이트 피막처리 공정을 거치고 5-15㎛ 두께의 하도층(3)을 도장한 후 200 ~ 220℃에서 가열 건조하여 하도층을 피복한 후 밀차폐형 안료를 사용한 베이스 도료를 210 ~ 250℃로 가열건조하여 15~25㎛의 건조 도막층을 피복하고, 베이스 피복 후에 무늬층 형성에 적합하게 설계되도록 전사율을 극대화하고 전사된 무늬의 패턴이 건조되기까지 형태를 일정시간 유지할 목적으로 제조되는 무늬층 형성 도료를 사용하여 210 ~ 250℃로 가열건조하고 5~10㎛의 무늬 도막층을 피복하며, 도장기를 이용한 전사 방식을 사용하여 다양한 무늬의 칼라 강판을 제조하는 것을 특징으로 하는 칼라 강판의 제조방법
2. 제 1항에 있어서, 상기 강판은 잉크를 사용하여 온 그라바아 옵셋타입의 프린트강판 대신 도료를 사용하여 강판 소지층의 크로메이트 도장, 하도층 피복, 베이스도료 피복, 무늬인쇄층 피복의 4단계 피복으로 구성되도록 구성되도록 한 것을 특징으로 하는 칼라강판의 제조방법.
3. 상기 제 1항의 무늬층 형성에 사용되는 도료는 바인더로서 주수지 30~40중량부, 보조수지 10~20중량부, 착색인조마이카 3중량부 이하, 코발트-페라이트-크롬계 흑색안료 1~4중량부, 아연-철계 청색안료 2~4중량부, 크롬-철계 갈색안료 2~4중량부, 세라믹 옐로우 안료 1~3중량부와 실리카소포제 0.2중량부 이하, 특수아크릴소포제 0.2중량부 이하, 식소트로픽(thixotropic)조절제 0.3중량부 이하, 방향족 용제 4~6중량부, 지방족 용제 2~3중량부, 케톤 용제 30~35중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는 다양한 무늬를 나타내는 칼라강판용 도료.