KR20060080451A - 프린트성이 가미된 편면 엠보스 칼라강판 및 그 제조방법 - Google Patents

프린트성이 가미된 편면 엠보스 칼라강판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 소지강판상(1)에 아연 또는 아연합금도금층(2), non-크로메이트층(3) 및 에폭시변성 또는 폴리에스테르변성 프라이머 하도도막층(4)이 순차적으로 형성되고 주수지가 폴리에스테르수지이고 가교수지가 멜라민 수지이며 수지의 가교를 촉진시키는 경화촉진제, 기타 첨가제, 용제 등을 포함하는 유색 베이스(base) 도막층(5)을 형성하고 다양한 색감 및 입체감을 나타내는 프린트 인쇄층(6)과 그 상층에 표면의 오염물질로부터 보호하는 클리어층(7)을 추가하는 공정을 포함하는 기능성 및 의장성이 향상된 편면 엠보스 칼라강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 편면 엠보스에 프린트 공정을 가함으로써 기존의 엠보스 칼라강판보다 다양한 질감 및 색감을 나타낼 수 있고, 이로 인한 상승효과로서 요철부분의 입체감이 더욱 선명하게 표현되어지며, 더불어 표면 오염성 개선 및 친환경 개념을 도입함으로써 기능성과 의장성을 동시에 가진 편면 엠보스 칼라강판에 관한 것이다.
엠보스 칼라강판

Description

프린트성이 가미된 편면 엠보스 칼라강판 및 그 제조방법{Single side embossed color steel sheet with printing and manufacturing method thereof}
도1은 본 발명의 편면 엠보스 칼라강판의 단면도이다.
도2는 본 발명의 편면 엠보스 칼라강판의 제조 공정도이다.
도3은 3-롤 리버스(3-roll reverse)도장방법의 개략도이다.
도4는 3-롤 내쳐럴(3-roll natural)도장방법의 개략도이다.
도5, 도6, 도7 및 도8은 각각 본 발명의 실시예 1, 실시예2 및 실시예3과 비교예의 편면 엠보스 칼라강판의 실제표면사진이다.
본 발명은 프린트성이 가미된 편면 엠보스 칼라강판에 관한 것으로 편면 엠보스에 프린트 공정을 가함으로써 기존의 엠보스 칼라강판보다 다양한 질감 및 색감을 나타낼 수 있고, 이로 인한 상승효과로서 요철부분의 입체감이 더욱 선명하게 표현되어지며, 더불어 표면 오염성 개선 및 친환경 개념을 도입함으로써 기능성과 의장성을 동시에 가진 편면 엠보스 칼라강판에 관한 것이다.
근래의 수요자 층은 가전제품의 선택에 있어서 기본적인 기능성 외에 외관을 중요한 선택기준으로 하고 있어 생산자는 제품의 디자인이나 제품 표면의 색감 및 질감 등의 다양화 및 고급화 개발에 지속적인 노력을 행하고 있다. 또한 이러한 기본적인 기능성 및 표면외관의 다양화 외에 향후의 환경규제에 대비하여 인체에 무해한 물질로 제조되어진 친환경적 개념의 제품을 동시에 개발하여야 하는 어려운 점이 대두되고 있는 실정이다.
종래의 엠보스 칼라강판은 소정의 무늬가 새겨진 금속롤(엠보스롤)을 이용하여 냉간압연의 조질 압연시 한쪽 편면에 압하처리하여 엠보스를 부여한 후, 그 표면에 전기도금 및 용융도금 처리한 아연도금 또는 공지의 도금을 행하고, 크롬산 처리등의 일반적인 전저리 공정을 거친 후, 시트방식으로 스프레이 도장을 행하는 편면엠보스 제품이 있었으며, 이와 유사한 외관을 가진 제품으로는 PCM(pre-coated metal)용 도료를 도장처리한 후, 양면 엠보스롤로 압하처리한 양면엠보스 제품이 있었다.
종래의 기술로는 특허 제197932호(편면엠보스 칼라강판 및 그 제조방법)가 있었으며 이는 양면 요철의 접합에 의하여 나타나는 면밀착성 불량 해결 및 PCM도장을 처리하기 위한 편면엠보스 강판의 엠보스 부위에서 기공/기포가 없는 도장기술과 요철에 따른 여러가지 불량을 방지하는 도료의 개발, 즉, 이에 따른 처리조건 및 그의 제조방법을 개선하였으나, 개시하고 있는 수지(특히 상도)는 표면 요철이 형성된 각진 부분에서의 색상차이(불균일한 은폐력) 발생 및 심가공성이 양호하지 못하여 최적 품질의 강판을 얻을 수 없었으며, 표면 외관도 엠보스한 요철무늬에만 의존하여 비교적 단순하다는 단점이 있었다.
종래 기술 특허 제442192호(편면 엠보스 칼라강판)은 편면 엠보스에 공지의 크로메이트층을 형성하고 이 층상에 고가공성의 폴리에스테르 하도를 형성하며 폴리에스테르 수지를 주수지로 하고 기타 수지 등을 첨가하여 상도를 코팅한 편면엠보스 칼라강판으로 종래의 도장공정에 따른 환경문제를 해결하고 강판표면에 요철 또는 주름을 형성시켜 자연스런 외관을 가지도록 하였다. 그러나, 이러한 외관의 요철 및 주름 등은 단일의 색으로만 표현될 뿐이어서 색감의 단조로움으로 수요가의 앞선 감각을 만족시키지 못하였고, 또한 제품을 제조함에 있어 인체에 유해한 환경규제 물질을 일부 사용하여 세계적인 친환경개선 흐름에 부응하지 못한 단점을 지니고 있었다.
그리고 PCM 칼라강판을 생산하는 도장방식 측면에서 살펴보면 그다지 표면외관을 중요시 하지 않는 건재용에는 2-롤 내쳐럴(2-roll natural) 또는 2-롤 리버스(2-roll reverse)의 롤코팅 방식을 사용하고 있으나, 섬세한 도막조정이 어렵고, 롤메 및 포핑(popping) 발생이 쉬웠다.
그러므로 표면외관을 중요시 하는 가전용 칼라강판에서는 이러한 단점을 보완한 3-롤 풀 리버스(3-roll full reverse) 방식을 통상적으로 적용하고 있으나, 이역시 생산속도 저하 외에 엠보스 소지의 특성인 요철로 인하여 도막두께의 자유로운 콘트롤이 어려웠다.
따라서, 본 발명의 목적은 이러한 종래 기술의 문제점을 극복하고 엠보스 칼라강판의 표면에 프린트 공정을 추가함에 따라 다양한 질감 및 색감 표현이 가능하며, 좀 더 입체적이고 특색 있는 최적의 우수한 외관을 가진 멀티플한 친환경적 편면 엠보스 칼라강판 및 그 제조방법을 제공함에 있다. 또한 본 발명은 기존의 롤코팅 도장방법 개선을 통하여 불균일한 요철부위의 은폐력 개선, 풍부한 질감의 도막 형성을 가능하게 함으로써 한층 더 우수한 색감 및 질감이 느껴지는 엠보스 외관을 가지도록 제공함에 있다.
본 발명의 구성은 소지강판(1); 아연 또는 아연합금 도금층(2); 논(non)-크롬산염 또는 크롬산염 전처리층(3); 수평균 분자량이 15,000-25,000이고, 유리전이온도(Tg)가 10~30℃이고 OH값은 5-20인 오일프리 폴리에스테르, 폴리이소시아네이트, 에폭시, 안료, 첨가제, 용제를 포함하는 하도 도막층(4); 수평균 분자량이 8,000-20,000이고, 유리전이온도(Tg)가 20-45℃이고 OH값은 15-40인 오일프리 폴리에스테르와 멜라민을 반응시킨 변성 오일프리 폴리에스테르화합물, 안료, 첨가제, 용제 을 포함하는 유색 베이스 도막층(5); 프린트 인쇄층(6); 및 상도 클리어층(7)을 포함하는 편면 엠보스 칼라강판에 의하여 달성된다.
상기의 베이스(base) 및 클리어(clear) 도막층을 구성하는 도료의 주수지는 수평균 분자량이 8,000~20,000이고, 유리전이온도(Tg)가 20~45℃이고 OH값은 15~40 인 오일프리 폴리에스테르와 가공성이 우수한 멜라민을 반응시킨 변성 오일프리 폴리에스테르화합물이다.
또한, 친환경성을 부여하기 위하여 논-크롬(non-Cr) 전처리층, 환경규제물질(6가 크롬, 납, 카드늄)의 안료사용을 배제한 베이스 도료 및 하도 도료를 포함하는 칼라도장강판을 말한다.
또한 프린트 인쇄층을 구성하는 프린트 잉크는 공지의 PCM용 프린트 잉크는 모두 사용가능하나, 엠보스 요철부위에서의 인쇄성 및 그에 따른 경계면의 포핑(POPPING)성을 감안할 필요가 있다.
본 발명에 사용되는 도금처리된 소지강판(1)으로는 아연-알루미늄-실리카 합금도금강판, 전기 및 용융아연도금처리한 도금강판 등 공지된 대부분의 도금이 적용가능하며, 그외에 구리판, 알루미늄판, 스테인레스 원판 등도 사용이 가능하다.
논(non)-크로메이트층(3)은 강판에 내식성, 프라이머(하도) 도료의 부착성 향상 등을 위한 것으로 친환경적인 도포형 논(non) 크로메이트층이 바람직하나, 기존 크로메이트 피막 대비 내식성이 약간 떨어지는 단점이 있어 수요가의 요구에 따라 공지의 크로메이트 또는 크롬 3가의 전처리제를 사용할 수도 있다.
본 발명의 칼라도장강판의 최상부 도막층(7)을 형성하는 클리어(CLEAR) 도료는 도막의 표면에서 양호한 질감 및 우수한 내오염성을 나타내는 PCM도료로서, 우수한 가스켓성 및 PE bag 침식성을 유지시키도록 설계된 폴리에스테르수지와 가공성이 우수한 멜라민 수지를 기본으로 사용하여 도막치밀도를 통한 내오염성 및 내식성을 부여하였다. 상도 클리어 도막층(7)에 이러한 물성을 부여하기 위해서는 CLEAR 도료의 필수적인 성분으로서 저온 경화촉진제인 피-톨루엔설포닉 산(p-toluenesulfonic acid, PTSA)를 도입하였고, 가공성이 우수한 메톡시 또는 메톡시 부톡시 부분치환 멜라민의 함량을 증가시켰다.
이하 아래에 상세 설명한다.
일반적으로 건자재용으로 사용되고 있는 PCM도료(Regular Polyester)용수지는 수지의 주쇄(Backbone)에 하이드록실 그룹(Hydroxyl Group), 카르복실 그룹(Carboxyl Group)등과 같은 관능기가 가지(Branch)를 이루고 있어 도막의 가교수지(경화제)로 사용되는 멜라민(예를 들어, Hexa-Methoxymethyl melamine)수지와 가교형성시 망상구조를 갖게 됨으로서 도막형성 후에 도막의 연신(Elongation)이 극히 제한적이었다. 이에 반하여, 가전용으로 사용되는 Flexible Polyester도료용 폴리에스테르수지는 수지의 주쇄가 선형구조(linear Structure)이므로 도막의 연신율은 매우 우수하나 내식성, 내오염성 부문에 취약한 단점을 지녀왔다.
이와 같은 단점을 보완하기 위하여 클리어(CLEAR) 도료의 건조도막 유리전이온도(Tg) 55-65를 기준으로 폴리에스테르 주수지는 도막의 유연성 등과 같은 가전에 요구되어지는 일반적인 물성부여 외 우수한 내오염성을 부여하기 위하여 평균 분자량이 8,000~20,000이고, 수지 유리전이온도(Tg)가 20~45℃이고 OH값은 15~40인 오일프리 폴리에스테르와 가공성이 우수한 멜라민을 반응시킨 변성 오일프리 폴리에스테르화합물이 바람직하다.
상기 가교수지로 사용되는 멜라민은 수평균 분자량이 300 내지 1,000인 알킬화된 형(highly alkylated type)인 헥사 메톡시 메틸 멜라민(hexa methoxy methyl melamine)과 약간 알킬화된 형(partially alkylated type)의 메톡시 부톡시형 멜라민이 추천되어진다.
만약 부톡시 멜라민 단독이나 메톡시 멜라민과 부톡시 멜라민의 혼합물을 사용할 때에는 상기 폴리에스테르수지와의 사용성이 급격히 떨어져, 멜라민이 도료의 상층부로 이전되어 롤메 등의 작업성 불량을 야기시킬 수 있기 때문이다.
상업적으로 구득가능한 것으로 RESIMINE 755(SOLUTIA사), RESIMINE 757(SOLUTIA사), RESIMINE 751(SOLUTIA사), CYMEL 1168(CYTEL사), CYMEL 1170(CYTEL사), CYMEL 232(CYTEL사) 등이 있다.
경화촉진제는 주수지인 폴리에스테르와 가교수지인 멜라민과의 가교를 촉진시켜 도막치밀도및 내오염성을 높여주기 위한 것으로, 아민으로 블로킹시켜 마스크된 산으로서 p-톨루엔 설폰산(Toluene Sulfonic Acid), 디니노닐나프탈렌설폰산(Dinonylnaphthalene Sulfonic Acid), 도데실벤젠설폰산(DDBSA, Dodesyl Benzene Sulfonic Acid)등을 포함한다.
이외에도 에폭시로 마스킹된 설폰산(Epoxy Masking Sulfonic Acid)이나, 유기수지로 마스킹된 설폰산을 사용할 수 있으나 정해진 짧은 소부시간에 최대한의 도막치밀도를 유도하기 위하여 저온해리도가 높은 PTSA가 추천되어진다.
사용 용제로는 엠보스 요철부위에서의 포핑(POPPING)성 외에 프린트 잉크 도막과의 상호연계 포핑(POPPING)성, 잉크도막 침투성, 롤마크 방지 등을 감안하여 탄화수소계 및 에스테르계, 에테르계, 아세테이트계에서 선택 사용한다.
이하에서는 유색 베이스(BASE) 도료에 대하여 알아본다.
본 발명의 유색 BASE 도료는 탑 클리어(TOP CLEAR) 도료의 수지를 기본 베이스로 하도 및 상도 CLEAR와의 부착성, 프린트 잉크와의 부착성 등을 고려하여 건조도막 유리전이온도(Tg) 50-55를 기준으로 경화촉진제로는 디엔엔에스에이(dinonylnaphthalene sulfonic acid, DNNSA)가 추천되어지며, 나머지 기타 첨가제 및 용제 종류는 대동소이하나 사용량은 적절하게 조정할 필요가 있다.
안료는 PCM용 도료에 사용되는 유기, 무기 안료를 제한없이 사용할 수 있으나, 환경규제 물질을 사용하는 안료는 배제하되 수요가의 요구에 따라 사용할 수 있다.
본 발명의 클리어(CLEAR) 및 베이스(BASE) 도료는 다음과 같은 조성비를 가지는 것이 바람직하다.
구분 성분 클리어 도료 베이스 도료
함량(무게비) %
수지 폴리에스테르 수지A(Polyester resin) 30-45 25-40
멜라민 수지(Melamine resin) 5-15 4-10
안료 유기 안료 0 2-5
무기 안료 0 5-35
첨가제 디포밍제 0.1-1.0 0.1-1.0
레벨링제 0.1-1.0 0.1-1.0
경화촉진제 0.5-2.0 0.5-2.0
색분리방지제 0 1-3
블록킹 방지제 0.1-1.0 0.1-0.5
칙소제 0 0.1-1.0
용제 탄화수소(Hydrocarbon 계) 10-20 10-20
에스터(Ester 계) 10-20 10-20
에테르(Ether계) 10-20 10-20
아세테이트(Acetate계) 10-20 10-20
기타 용제 1-5 1-5
이하에서는 하도에 관하여 살펴본다.
소재밀착을 위하여 사용되는 하도는 폴리에스테르계 하도, 에폭시계 하도, 아크릴계 하도, 아크릴계 프라이머 또는 이를 변성한 계의 하도를 사용할 수 있는데, 소지 및 베이스(base) 도막과의 밀착성, 도막 포핑(popping), 요철부위의 살오름성, 작업성, 가공성, 내식성, 내약품성 등을 고려하여 건조도막 유리전이온도(Tg) 40-45를 기준으로 주수지는 수평균 분자량이 15,000-25,000이고, 유리전이온도(Tg)가 10~30℃이고 OH값은 5~20인 오일프리 폴리에스테르를 사용하고, 가교수지로서는 살오름성 및 포핑(popping)성 개선을 위한 폴리이소시아네이트와 내식성 및 부착성을 위한 에폭시가 추천되어진다.
폴리이소시아네이트는 폴리에스테르의 주쇄에 가지로 치환된 OH기와 일정부분 반응하여(우레탄 결합) 수지자체에 살오름성, 포핑(popping)성, 내식성, 가공성 등의 물성을 보완하는 역활을 한다.
사용가능한 이소시아네이트 화합물로는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene Diisocyanate), 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone Diisocyanate), 자일렌 디이소시아네이트(Xylene Diisocyanate), 2,4,6-트리이소시아네이트톨루엔(triisocyanatetoluene)과 이와 유사한 성질의 것을 적용할 수 있으며, 주로 이소시아네이트기를 마스킹하여 열에 의해 해리되는 제품을 사용한다.
에폭시는 내식성, 내약품성, 수지와의 상용성, 부착력을 고려하여 볼 때 비스페놀-에이(Bisphenol-A,BPA)형이 바람직하다. 변성 BPA형은 폴리에스테르 주수지와의 상용성이 떨어져 사용이 제한되어 진다.
사용가능한 제품으로는 국도화학 YD-011, 128, 금호 EPICOAT 828, 1001 등이 있다.
경화촉진제는 주수지인 폴리에스테르와 가교수지와의 가교를 촉진시켜 소지 및 도막과의 부착성을 높여주기 위한 것으로, 아민으로 블로킹시켜 마스크된 산으로서 p-톨루엔 설폰산(Toluene Sulfonic Acid), 디니노닐나프탈렌설폰산(Dinonylnaphthalene Sulfonic Acid), 도데실벤젠설폰산(DDBSA, Dodesyl Benzene Sulfonic Acid)등을 포함한다. 이외에도 에폭시로 마스킹된 설폰산(Epoxy Masking Sulfonic Acid)이나, 유기수지로 마스킹된 설폰산을 사용할 수 있다.
사용 용제로는 엠보스 요철부위에서의 포핑(POPPING)성 및 살오름성 등을 감안하여 고비점 위주의 탄화수소계 및 에스테르계, 아세테이트계에서 선택 사용한다.
이때 요철부위에서의 포핑(Popping)성 및 살오름성, 롤 픽업(pick up)성 개선을 위하여 무정형 실리카를 일부 사용하는데 syloid #161(GRACE davison사)이 추천되어진다.
또한 하도는 그 기본 물성인 일반적인 내식성 외에 소지 및 도막과의 부착성 강화 등 이외에도 연신율을 부여하여 소지와 상층도막 사이 계면에서 충분한 완충작용을 하게 함으로써 가공시 발생되는 소재의 균열이 상부층까지 발전되지 않고 하도층에서 흡수되도록 하는 역할을 한다.
하도에 사용되는 안료는 내식성을 위하여 방청안료를 사용하여야 하나,
세계적인 추세인 환경물질 규제의 흐름에 부응하여 납이나 크롬이 배제된 무독성 방청안료를 기본으로 수요가의 요구에 따라 기존의 방청안료를 사용할 수도 있다.
기존의 방청안료는 납 및 크롬이 함유된 레드 리드(Red Leed), 징크 포타슘 크로메이트(Zinc Potassium Chremate), 징크 테트라옥시 크로메이트(Zinc Tetra Chromate), 스트론티움 크로메이트(strontium Chromate)가 있으며, 무독성 방청안료로는 대표적인 Borate계는 바륨 메타보레이트(Barium Metaborate), Molybdate계는 징크몰리브데이트(Zinc Molybdate), 칼슘징크몰리브데이트(Calcium Zinc Molybdate), Phosphate계는 징크 포스페이트(Zinc Phosphate), 알루미늄 트리포스페이트(Aluminum Triphosphate), silicate계는 칼슘 보로실리케이트(Calcium Borosilicate), 포스포실리케이트(Phosphosilicate), 칼슘 이온-교환 실리케이트(Calcium Ion-exchanged Silicate), 마그네슘 이온-교환 실리케이트(Magnecium Ion-exchanged Silicate) 등이 있다.
본 발명의 하도 도료는 다음과 같은 조성비를 가지는 것이 바람직하다.
구분 성분 함량(무게비)%
수지 폴리에스테르 수지(Polyester resin) 20-30
폴리 이소시아네이트 수지 2-10
에폭시 수지 2-6
안료 방청 안료 1-10
유색 안료 20-40
첨가제 디포밍제 0.1-1.0
레벨링제 0.1-1.0
경화촉진제 0.5-2.0
색분리 방지제 0
블록킹 방지제 0.1-1.0
칙소제 0.1-1.0
용제 탄화수소계(Hydrocarbon 계) 15-25
에스테르계(Ester 계) 5-20
에테르계(Eter 계) 1-10
아세테이트계(acetate 계) 1-10
기타 용제 1-5
이하에서는 본 발명의 의장성에 있어서 중요한 역할을 하는 PCM용 프린트 잉 크에 대하여 살펴본다. 일반적으로 사용되어지는 PCM용 프린트 잉크는 모두 적용 가능하나, 편면 엠보스의 경우 일반적인 잉크의 특성인 속건성, 상·하도와의 부착성 외에 요철 경계면에서의 인쇄성 및 포핑(POPPING)성이 추가 요구되어 진다.
이때 프린트 잉크에 사용되는 안료중에 펄, 메탈릭의 경우 입자 사이즈가 최대 60㎛이내의 것이 추천되어진다. 60㎛ 초과한 사이즈를 사용할 경우 입자의 돌출로 인한 표면 선영성이 떨어질 뿐만 아니라 메쉬(mesh) 경계면의 인쇄성 불량, 인쇄층 위에 클리어 도료를 롤코팅 할 때 롤사이의 경계면에 끼여 도장불량을 야기시킨다.
이러한 물성이 갖추어진 프린트 잉크를 연속 공정상에서 적용하여 엠보스 소지의 기본 요철로 인한 입체감 외에 추가로 다양한 질감 및 색감을 표현함으로써 불균일한 요철부분의 색상차이(은폐력)를 경감시킬 수 있으며 좀 더 입체적이고 특색 있는 최적의 우수한 외관을 가진 멀티플한 친환경적 편면 엠보스 칼라강판을 제공할 수 있게 된다.
상기 본 발명의 칼라도장강판의 단면구성은 도 1에 나타낸다.
또한, 본 발명은 편면에만 엠보스를 부여한 공지의 소지강판(1)에 전기도금 또는 용융도금 처리한 아연 또는 아연합금 도금층(2)을 형성하는 단계; 20 ~ 80mpm의 라인스피드(line speed)로 논(non)-크롬산염 또는 크롬산염을 처리하고 50 ~ 150℃에서 건조시켜 전처리층(3)을 형성시키는 단계; 상기 전처리층에 수평균 분자량이 15,000-25,000이고, 유리전이온도(Tg)가 10~30℃이고 OH값은 5~20인 오일프리 폴리에스테르, 폴리이소시아네이트, 에폭시, 안료, 첨가제 및 용제를 포함하는 하 도 도막층(4)를 형성하는 단계; 수평균 분자량이 8,000~20,000이고, 유리전이온도(Tg)가 20~45℃이고 OH값은 15~40인 오일프리 폴리에스테르와 멜라민을 반응시킨 변성 오일프리 폴리에스테르화합물, 경화촉진제, 기타 첨가제, 용제을 포함하는 상도 도료를 코팅하고 PMT 190 ~ 240℃로 가열 및 건조시켜 상도도막층(5)을 형성하는 단계; 프린트층(6)을 형성하는 단계; 및 상도 클리어층(7)을 형성하는 단계를 포함하는 편면 엠보스 칼라강판의 제조방법에 관한 것이다.
이러한 공정은 도2에 자세히 나타내어 진다.
상기의 도장강판의 제조에 있어서, 편면엠보스 강판의 소지는 소둔을 마친 냉간압연강판을 조질압연하는 공정에서 2단(1세트)의 조질압연작업롤 중에서 상단 또는 하단의 한곳에 편면엠보스된 작업롤을 설치하여 조질압연을 행함으로써 편면엠보스 무늬를 형성시킨다. 엠보스된 냉연강판을 탈지공정을 거쳐 그 표면위에 전기도금 또는 용융도금 처리한 아연도금 강판을 용도에 맞추어 선택하여 행한다. 그러나, 소지에 조질압연을 행한 후 도금하는 기존의 방법 이외에 공정단축 및 수요가의 긴급납기 요청에 대응하기 위하여 도금처리한 후 보관된 도금강판을 이용하여 긴급 압연 처리한 소지도 사용 가능하다.
물론 상기의 도금 처리된 소지 이외에 통상의 냉연강판, 구리 또는 스테인레스 등의 소지도 사용할 수 있다. 이러한 소지위에는 도장라인에서 20~80mpm의 라인스피드로 논(non)-크롬산염 처리를 롤코팅 방식으로 표면에 얇은 막으로 도포하여, 50~150℃ 온도에서 건조시켜 논(non)-크로메이트층을 형성시키고 그 위에 친환경적인 폴리에스테르 하도 및 유색의 폴리에스테르계 베이스를 형성시킨다.
그리고 연속공정으로 유색 베이스 도막위에 본 발명의 의장성을 한층 더 부여하기 위한 프린트 인쇄공정을 행한다.
이때 사용되는 인쇄롤로서는 다양한 패턴(pattern) 롤 외에 전면 인쇄가 가능한 메쉬(mesh) 롤이 있으며, 메쉬롤의 사용범위는 100-200 메쉬로서 100 메쉬 이하는 잉크 건조성이 느려지며, 200 메쉬 이상은 잉크의 특성인 속건성으로 인하여 인쇄성이 조잡하게 된다. 엠보스 소지상의 작업성, 인쇄성, 속건성을 고려하여 130-170 메쉬가 추천되어 진다.
인쇄도수는 디자인 패턴 및 색에 따라 1-4도 사이에서 적절하게 적용 가능하다.
본 발명의 칼라강판은 도막단면을 구성하는 각층의 건조도막두께(D.F.T)가
상도 클리어 도막 5~20㎛. 프린트 잉크도막 1~3㎛, 베이스 도막 10-20㎛, 하도도막 4~10 ㎛, non-크로메이트층 100~250㎎/㎡(크로메이트층 20-80㎎/㎡), 도금층 15~23 ㎛인것이 바람직하다. 상도 클리어 도막의 두께가 5 ㎛미만에서는 가공성 및 광택 저하 및 표면 오염물질 불량을 야기하고, 20㎛초과에서는 도막 popping성, 도막경도 저하 및 경제성 측면에서 불리하므로 8~15㎛가 되도록 롤코팅한 후, 드라이오븐에서 롤코팅한 강판을 PMT(peak metal temperature) 190~240℃로 가열하여 건조시킨다. 도장방법은 롤(roll)코팅하는 방법 이외에 기존의 플로어(floor) 코팅방법을 포함한다.
기존의 평판소지에 가전용 칼라강판을 생산하는 롤코팅 방식은 통상적으로 V형 3-롤 풀 리버스(3-roll full reverse) 방식을 적용하고 있으나, 엠보스 소지의 특성으로 인하여 도막의 자유로운 콘트롤이 어려운 실정이다. 도3에 3-롤 풀 리버스 방법의 개략도를 나타내었다.
또한 기존 롤코팅에서 도료가 소지에 코팅되는 부분공정을 살펴보며 먼저 저장팬(CATCH PAN)에 도료를 일정 이상 높이가 되도록 공급한 후, 이 저장된 도료를 픽업롤(P/R, pick-up roll)의 회전력을 이용하여 끌어 올린다. 끌어 올려진 도료를 미터링롤(M/R, metering roll)에서 역방향으로 회전하여 픽업롤(P/R)에 묻은 도료의 두께를 조절하고, 조절된 습도막을 코팅롤(C/R, coating roll)에 전이시킨다. 이 전이된 습도막을 최종적으로 소지 진행방향과 반대로 코팅롤(C/R)을 회전시키면서 소지에 접촉시켜 롤코팅을 처리하고는 있으나, 저장팬에는 항상 일정이상의 도료가 있는 관계로 색분리, 안료 침전, 발생된 거품의 축적으로 포핑(POPPING) 불량이 야기된다.
이러한 점을 일부라도 개선시키기 위하여 사용중인 도료를 강제 배출시킨후, 다시 교반시킨 도료를 공급하는 순환방식을 적용하고 있으나, 이 역시 엠보스 소지라는 특성 때문에 근본적인 문제점을 해결하지는 못하였다.
따라서 이러한 문제점을 보완하고 도막의 살오름성을 보완하기 위하여 롤의 회전방향이 3-롤 리버스(3-roll reverse) 방식과 반대로 회전하는 3-롤 내쳐럴(3-roll natural) 방식이되 롤의 배치가 기존의 V형이 아닌 도 4와 같이 픽업롤(pick-up roll, P/R), 미터링롤(metering roll, M/R), 코팅롤(coating roll, C/R)이 일자로 경사지게 구성한 후, 탱크에서 교반된 신선한 도료를 M/R(metering roll)과 P/R(pick-up roll)의 사이에 직접 공급하는 탑 피드(Top feed) 방식으로 코팅 처리되게 함으로써 풍부한 질감의 도막을 얻을 수 있다.
본 발명의 중요 특징은 편면엠보스 칼라강판에 프린트 인쇄공정을 추가하는 것으로 편면 엠보스 소지의 볼록 부분에 다양한 색감 및 질감을 가진 프린트 인쇄를 가함으로써 엠보스 무늬의 골을 더욱 선명하게 한다. 이러한 프린트는 수요가의 요구에 따라 인쇄도수를 1-4도 범위에서 2가지 이상의 색상을 자유롭게 표현할 수 있으며, 메쉬롤(mesh roll)와 패턴롤(pattern roll)을 이용하여 디자인을 다양하게 나타낼 수 있어 기존의 엠보스 무늬와 함께 더욱 입체감 있는 미감을 연출할 수가 있다.
본 발명의 하도 도막층, 유색 베이스층, 클리어층을 도장하는 3C3B 강판 뿐 아니라 라인 공정단축 및 제조 원가적인 문제 등을 고려하여 하도를 제외한 공정 형태로 제조될 수도 있다. 즉 전처리된 소지에 유색 베이스만 도장한 후, 프린트 인쇄, 상도 클리어를 순차적으로연속처리한 단축 2C2B, 프린트 공정도 가능하다.
이하, 본 발명은 실시예 및 비교예에 의하여 명확하게 설명되나 본 발명은 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예에 사용된 시편규격 및 도장 조건은 아래와 같으며 %는 중량%를 의미한다.
-코일규격:W(넓이)1040×T(두께)0.5mm EGI(전기아연도금강판)
-건조도막두께 : 하도 5㎛, 베이스 15㎛, 프린트 3㎛, 클리어 10㎛
-전처리제 대한파카라이징 203P(non-크롬 type)
-하도 도료 작업점도 (25℃. ＃4 Ford cup 기준) 170초
-베이스 유색 도료 작업점도 (25℃. ＃4 Ford cup 기준) 140초
-프린트 잉크 작업점도 (25℃. ＃4 Ford cup 기준) 100초
-상도 클리어 도료 작업점도 (25℃. ＃4 Ford cup 기준) 100초
-롤코팅 방식 : 내쳐럴 리버스(natural revers)
기존 편면 엠보스 대비 프린트 인쇄공정 추가 실시예 비교실험
공정별 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예
전처리 논-크롬(Non-Cr) 논-크롬(Non-Cr) 논-크롬(Non-Cr) 크로메이트
하도 - 무독성 무독성 독성
유색 베이스 ○ ○ ○ -
프린트 메쉬 패턴 메쉬 -
상도 클리어 ○ ○ ○ -
상도 유색 - - - ○
표4는 상기 본 발명의 실시예와 비교예의 도막물성을 비교실험한 결과이다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예
1. 광택(60도) 69 72 70 67
2. 가스켓성 0.9 1.0 0.8 0.8
3. 내습성 ◎ ◎ ◎ ◎
4. 내용제성 30 30 30 40
5. 가공성 T-bending 2T 1T 1T 2T
s-cupping ○ ◎ ◎ ○
6. 부착성 ◎ ◎ ◎ ◎
7. IMPACT ◎ ◎ ◎ ◎
8. 내약품성 5% NaOH △ ○ ○ ◎
5% HCl ○ ○ ○ ◎
9.내식성 △ ○ ○ ◎
10. 내UV성 ◎ ◎ ◎ ◎
◎: 매우 양호, ○: 양호, △: 보통, ×: 불량
-1의 60도 조사각도 조건의 광택기로 표면 측정
-2의 가스켓성 : 가스켓 부착후 70℃ 95% 습윤 8Hr조건에서 △E값 측정
-3의 95% 습윤, 40 ℃ 8Hr 조건에서 외관 관찰
-4의 내용제성: M.E.K 러빙(Rubbing)
-5의 가공성: T 굽힘, Square cupping 후 균열상태
-6의 부착성: 6mm cross cut
-7의 Impact:1/2φ×1 ㎏×50㎝
-8의 내약품성: 시험전 시편과 5% NaOH, 5% HCl 용액에 24hr 침지후 시편의 변색관찰
-9의 내식성: S.S.T(salt spray test) 35℃ 5% NaCl, 240hr 경과후 외관 관찰
-10의 내UV성: 20w×20㎝×48hr 측정후 △E=1.5이내 일 것
상기의 표에서 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 환경친화적 프린트 편면엠보스 칼라강판은 보다 뚜렷하고 선명한 입체감을 나타내며, 그 기능적인 측면에서도 우수한 내식성을 나타내는 환경규제물질을 사용하지 않음에도 불구하고 가전제품의 기본적인 물성의 시험규격치에 들고, 더불어 내오염성, 가공성 등의 측면에서 종전의 제품과 동등 또는 그 이상의 효과를 나타냄을 알 수 있다.
본 발명의 프린트성 엠보스 칼라강판은 종래의 단색 또는 기본 무늬만을 띈 칼라강판에 비하여 다양한 질감 또는 색감을 가지고 보다 입체감을 줌으로써 전혀 새로운 미감을 나타낸다. 또한 표면오염성 개선 및 친환경적 성상을 가짐으로써 기능성은 물론 외관 및 디자인 등의 외관도 중요시하는 수요가의 구매조건을 충족하여 새로운 수요를 창출할 수 있다.

Claims (9)

  1. 소지강판(1); 아연 또는 아연합금 도금층(2); 논(non)-크롬산염 또는 크롬산염 전처리층(3); 수평균 분자량이 15,000-25,000이고, 유리전이온도(Tg)가 10~30℃이고 OH값은 5-20인 오일프리 폴리에스테르, 폴리이소시아네이트, 에폭시, 안료, 첨가제, 용제를 포함하는 하도 도막층(4); 수평균 분자량이 8,000-20,000이고, 유리전이온도(Tg)가 20-45℃이고 OH값은 15-40인 오일프리 폴리에스테르와 멜라민을 반응시킨 변성 오일프리 폴리에스테르화합물, 안료, 첨가제, 용제을 포함하는 유색 베이스 도막층(5); 프린트 인쇄층(6); 및 상도 클리어층(7)을 포함하는 편면 엠보스 칼라강판
  2. 제1항에 있어서, 상기의 하도 도막층의 안료는 논-크롬(Non-Cr) 무독성 방청안료인 것은 특징으로 하는 편면 엠보스 칼라강판
  3. 제1항에 있어서, 상도 클리어층의 도료는 수평균 분자량이 8,000-20,000이고, 유리전이온도(Tg)가 20-45℃이고 OH값은 15-40인 오일프리 폴리에스테르와 멜라민을 반응시킨 변성 오일프리 폴리에스테르화합물, 첨가제, 용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 편면 엠보스 칼라강판
  4. 제3항에 있어서, 첨가제는 p-톨루엔 설폰산(PTSA)인 경화촉진제를 포함하는 것을 특징으로 하는 편면 엠보스 칼라강판
  5. 제1항에 있어서, 상기 프린트층의 잉크가 입자크기 60 ㎛ 이하인 펄 및 메탈릭을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 편면 엠보스 칼라강판
  6. 소지강판(1)에 전기도금 또는 용융도금 처리한 아연 또는 아연합금 도금층(2)을 형성하는 단계; 20 ~ 80mpm의 라인스피드(line speed)로 논(non)-크롬산염 또는 크롬산염을 처리하고 50 ~ 150℃에서 건조시켜 전처리층(3)을 형성시키는 단계; 상기 전처리층에 수평균 분자량이 15,000-25,000이고, 유리전이온도(Tg)가 10~30℃이고 OH값은 5~20인 오일프리 폴리에스테르, 폴리이소시아네이트, 에폭시, 안료, 첨가제 및 용제를 포함하는 하도 도막층(4)를 형성하는 단계; 수평균 분자량이 8,000~20,000이고, 유리전이온도(Tg)가 20~45℃이고 OH값은 15~40인 오일프리 폴리에스테르와 멜라민을 반응시킨 변성 오일프리 폴리에스테르화합물, 경화촉진제, 기타 첨가제, 용제을 포함하는 상도 도료를 코팅하고 PMT 190 ~ 240℃로 가열 및 건조시켜 상도도막층(5)을 형성하는 단계; 프린트층(6)을 형성하는 단계; 및 상도 클리어층(7)을 형성하는 단계를 포함하는 편면 엠보스 칼라강판의 제조방법
  7. 제6항에 있어서, 프린트층은 메쉬롤로 인쇄되는 것을 특징으로 하는 편면 엠보스 칼라강판의 제조방법
  8. 제7항에 있어서, 메쉬롤은 100~200메쉬인 롤인 것을 특징으로 하는 편면 엠보스 칼라강판의 제조방법
  9. 제6항에 있어서, 각 도료의 도장은 픽업롤(pick-up roll, P/R), 미터링롤(metering roll, M/R), 코팅롤(coating roll, C/R)이 일자로 경사지게 배치된 3-롤 내쳐럴(3-roll natural) 방법에 의하는 것을 특징으로 하는 편면 엠보스 칼라강판의 제조방법
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