KR20070026618A - 건식 전사에 의한 사진 품질의 장식 형성용 코팅된알루미늄 합금 스트립의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 임시 캐리어로부터 승화 가능한 장식을 전사하기 위한 알루미늄 합금 스트립을 연속적으로 제조하는 방법에 관한 것으로, 광택 및 고광택 특성을 갖는 알루미늄 합금 스트립을 사용하고, 상기 스트립을 양극 산화 및 실링하고, 상기 양극 산화된 스트립을 폴리에스테르 및 폴리우레탄 혼합물로 이루어지는 투명 래커로 코팅하는 것으로 이루어지는 방법에 관한 것이다. 상기 양극 산화 및 실링은, 140 내지 200nm 범위의 두께를 갖는 조밀한 산화 장벽을 형성하기 위하여, 유럽특허 0 745 703에 근거한 HELIA법에 의해 대체 가능하다. 이렇게 제조된 승화 전사용 알루미늄 합금 스트립 및 임시 캐리어로부터 전사된 후 장식된 스트립 또는 시트 또한 개시된다.

Description

건식 전사에 의한 사진 품질의 장식 형성용 코팅된 알루미늄 합금 스트립의 제조방법{METHOD FOR PRODUCING COATED ALUMINIUM ALLOY STRIPS FOR PRODUCING PHOTOGRAPHIC QUALITY DECORATIONS BY DRY TRANSFER}
본 발명은 바니시로 코팅된 알루미늄 합금 스트립의 연속적 산업적 제조방법으로서, 특히 임시 캐리어로부터 승화를 통한 건식 전사 기법을 사용한 사진 품질의 장식을 얻기에 적합한 제조방법, 및 이 방법에 따라 제조된 스트립에 관한 것이다.
임시 캐리어로부터 승화를 통한 장식의 건식 전사는 천연 그리고 합성섬유 산업에서 제1의 중요한 용도를 발견하였다.
본 방법에 따르면, 대다수의 경우, 전사될 이미지는 전통적인 인쇄기법을 사용하여 종이 캐리어 위에 인쇄된다. 전사를 하기 위해, 상기 캐리어는 프레스 동안 상기 승화 가능한 이미지가 전사될 물질에 약 30초 동안, 일반적으로 200 내지 230℃의 온도에서 프레스 된다. 그때 상기 이미지를 구성하는 잉크의 성분은 즉시 고체 상태에서 기제 상태로 변화하고, 인쇄될 캐리어를 향하여 이동하고, 그 위에서 응축되어 흡수된다. 냉각되는 동안, 상기 잉크 증기는 즉시 고체 상태로 돌아온다.
상기 용도는 중합체 및 금속을 포함하는 다른 물질에까지 확장되었다.
알루미늄 합금의 경우, 전사될 장식을 고정할 목적으로, 예비 전사 양극 산화(pre-transfer anodising) 처리가 일반적으로 행해진다.
1966년에 출원된 미국특허 제3,484,342호(마틴-마리에타 주식회사)는, 임시 기재(청구항 6에 따르면, 종이)로부터 다양한 안료가 구멍으로 침투 가능하도록 다공성인 양극 산화층으로 코팅된 합금 위로 승화를 통해 장식을 전사하고, 전사 후에, 상기 안료가 새로운 기재에 고정되도록 실링하는(청구항 6에 따르면, 끓는 물로 처리, 또는 베마이팅(boehmiting)에 의함) 방법을 개시한다.
청구항 4는 특히 황화 매질 내의 양극 산화를 개시한다; 컬럼 4, 63 내지 66행에서, 베마이팅이란 명칭으로 알려진 작업인, 끓는 물에서 30분 동안 실링한 후, 상기 염료의 품질과 선명도가 "허용 가능하게" 유지됨을 구체적으로 개시한다.
이 방법의 단점 중에서, 크기에 따라 모든 안료가 구멍으로 똑같이 침투하지 않고, 일부 그 표면에 뭉쳐 초킹현상(chalking effect)을 형성하고, 이는 이미지의 선명도에 불리한 영향을 주며, 또한 무엇보다도 실링 후 색의 변화, 심지어 탈색을 야기한다는 것이 확실히 지적될 수 있다.
또한, 장식의 이미지뿐 아니라, 다른 바람직하지 않은 성분(종이의 결 등)까지도 실링되지 않은 층에 전사되는 것도 자주 관찰된다.
또한, 구멍이 쉽게 손상되는 것을 방지하기 위하여, 양극 산화와 전사간 뿐만 아니라 전사와 실링간에 행해지는 조작 작업은 최상의 주의를 기울여서 행해져야 한다.
한편, 전사는 양극 산화 후에(바람직하게는 양극 산화 직후에) 단시간 또한 비교적 고정된 시간 동안 행해져야 하고, 구멍은 히드록시 알루미늄(Al2O3, (H2O)x)의 형성에 의해 자연적으로 실링된다.
결국, 허용 가능한 정도의 색 강도, 즉, 충분한 크기의 구멍을 얻기 위해서는, 양극 산화층의 두께가 상대적으로 커져야 하고(청색 및 흑색의 경우 2 내지 3㎛ 이상, 또는 더욱 7㎛ 이상), 열 승화 작동중에, 이런 종류의 층의 크레징(crazing)이 흔히 관찰된다.
1974년에 출원된 프랑스 특허출원 제2 230 794호(서브리스태틱 홀딩 에스에이)는, 투명하거나 착색된 에폭시 수지로 이루어지거나, 또는 사전 코팅된 단단한 물질에 대하여, 140 내지 300℃의 온도, 바람직하게는 180 내지 230℃의 온도에서의 이 방법의 적용을 개시한다.
가전제품, 가구, 자동차 시트 금속에 관하여, 다수의 기타 물질 중에서 알루미늄이 언급되나, 상기 에폭시 수지가 부착 가능하도록 상기 표면을 사전 처리하는 것에 대하여는 어떠한 언급도 없다. 알루미늄의 경우 부착이 어려운 것으로 알려져 있기 때문에, 적어도 상기 표면에 기공층을 얻어, 이 종류의 표면에 대하여 상기에 언급한 단점을 모두 지닌 상기 수지에 부착 되도록, 문제의 처리는 전통적인 양극 산화 또는 화학적 전환으로 이루어진다.
또한, 수 nm의 두께를 갖는 자연적으로 산화 코팅된 또는 "무처리(bare)" 알루미늄 합금 표면은 본래 평평하지 않고, 다른 처리 없이 바니시 칠했을 때, 약하고 특히 긁힘에 매우 민감한 것으로 알려져 있다.
1979년에 출원된 유럽특허 0 012 831 B1(프롬슨, 하워드 에이)은 실링되지 않고 투명 또는 착색된 중합체로 코팅된 다공성 산화물층을 포함하는 알루미늄 기판 위에, 바람직하게는 121 내지 218℃ 사이의 온도에서 승화 전사하는 방법을 개시한다.
상기 안료는 중합체 물질을 통과하여 양극 산화층의 구멍 속뿐 아니라 코팅 내에도 응축된다.
어느 점으로 보아도, 상기 지적한 단점들이 존재하고, 이는 양극 산화층의 구멍 내에 안료의 고정 및 그들의 통상의 두께와 연결된다.
본 출원인은 이에, 안료의 종류 상관없이 색 및 전사되는 이미지의 선명도에 크래징 또는 눈에 띄는 변형이 없는(소위 사진 품질) 승화 전사를 가능하게 하고, 또한 눈에 띄는 파괴 없이, 이후의 폴딩 또는 성형 작업을 가능하게 하는, 내구성 기판(특히 부식 및 노화뿐 아니라 긁힘에 대하여)을 얻고자 했다.
발명의 목적
본 발명의 목적은, 임시 캐리어로부터 승화 가능한 장식을 전사하기에 최적화된 표면을 갖는 알루미늄 합금 스트립의 연속 제조방법으로서,
a. "광택" 또는 "고광택" 특성을 갖는 고 반사성 알루미늄 합금 스트립의 제조단계;
b. 필요에 따라 상기 스트립의 그리스 제거 및 화학 연마 또는 바람직하게는 전해 연마단계;
c. 1㎛ 이하의 두께를 갖는 산화물층을 형성하기 위하여, 전통적 양극 산화 및 이후 특히 베마이팅에 의한 실링 작업, 또는 바람직하게는 140 내지 200nm 범위의 두께를 갖는 조밀한 장벽형(barrier-type) 층을 형성하기 위하여, 바람직하게는 전해 슈퍼피니싱(superfinishing), 즉, 무기산, 유기산 또는 복합산 내에서의 양극 산화에 의한 비-다공성 표면층의 형성단계;
d. 실링되고 양극 산화된 스트립 또는 장벽형 스트립의 폴리에스테르 및 폴리우레탄 혼합물 베이스를 갖는 투명 바니시로의 코팅단계
를 포함하는 제조방법이다.
장벽형 층을 형성하는 경우, 이 단계는 인산/크롬산 용액 내에서 사전에 형성된 산화물층의 선택적 스트리핑이라고도 하는 탈산화에 의해 수행될 수 있다.
바람직하게는, 상기 선택적 스트리핑 및 전해 슈퍼피니싱 단계가 반복될 수 있다.
바니시는 BASF CI490-0005형의 광택 또는 BASF CI49-0004형의 무광택인 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 방법 또는 그 대체법에 따라 처리 및 코팅된, 따라서 임시 캐리어로부터 전사된 후 장식된 스트립 또는 시트뿐만 아니라, 필요에 따라 상기 스트립이 시트로 잘려진 후 승화 전사하는 용도로 제조된 스트립이다.
발명의 개시
본 발명은 "광택" 또는 "고광택" 특성의 알루미늄 합금 스트립을 사용하고, 연속적으로 필요에 따라 그리스 제거 및 화학 연마 또는 전해 연마 후, 1㎛ 이하의 두께를 갖는 박층 위에 양극 산화 처리한 후, 코팅에 앞서 바람직하게는 베마이팅이란 이름으로 알려진 작업인 끓는 물에 연속적으로 담가 구멍을 실링하는 작업 후, 바람직하게는 연속적으로 폴리에스테르 및 폴리우레탄 혼합물 베이스를 갖는 바니시로, 본 기술분야의 기술자에게 "코일 코팅"으로 알려진 코팅 기술의 형태에 따라 코팅시키는 것으로 이루어진다.
최종 바니싱 전에 얻어진 비-다공성 표면의 양극 산화층은, 바람직하게는 본 출원인의 유럽특허 0 745 703의 목적인 HELIA®법으로 얻어진 조밀한 장벽형 층일 수 있으며, 상기 특허는 "광택" 또는 "고광택" 특성의 스트립 및 필요에 따라 그리스 제거 후의 주된 단계를 출원한 것으로, 상기 단계는 이하에 다시 기술된다:
화학 연마 또는 바람직하게는 전해 연마를 사용한 제1 전통적 연마 후, 물로 세척하는 단계,
예를 들면 인산/크롬산 매질(H3PO4 + CrO3) 내에서 필요에 따라 탈산화 또는 선택적 스트리핑 후, 물로 세척하는 단계,
바람직하게는 100 내지 500nm, 더욱 바람직하게는 140 내지 200nm 범위의 두께를 갖는 장벽층을 형성하기 위하여, 무기산, 유기산 또는 복합산 내에서의 양극 산화에 의한 전해 슈퍼피니싱하는 유럽특허 0 745 703에 상세히 기술된 최종 단계.
상기의 최종 두 단계는, 최적의 광 반사도(간섭하는 무지개빛 또는 눈에 띄는 색변화 없이 80% 이상)을 얻기 위해 필요에 따라 반복될 수 있다.
본 출원인은, 이렇게 형성된 장벽층은 비록 조밀하고 실링되지 않은 층에 대하여 이해되는 조건 면에서 볼 때 구멍을 포함하지 않지만, 바니시의 부착 및 연속되는 폴딩 또는 성형 작업 동안 부식 및 긁힘에 대한 내성에 대하여는 미세 양극 산화층(1㎛ 이하)과 같이 행동하는 것을 관찰하였다.
바니시는 최종 제품에 거울마감(mirror finish)을 유지하기 위한 BASF CI49-0005형과 같은 광택이거나, 또는 새틴마감(satin finish)된 외관을 위한 BASF CI49-0004형과 같은 무광택일 수 있다.
결과적으로, 모든 실험적인 이미지의 승화 전사 동안, 본 출원인은 또한 색의 복원뿐 아니라 선명도의 양면에서 사진품질로 기재가능한 이미지 품질을 관찰하였고, 이는 특히 유리하게는 거울마감 기재에 행해졌다.
이에 대한 설명은 거의 대개는 HELIA®법의 장벽형 층뿐 아니라 실링된 양극 산화층 모두에 구멍이 없다는 것에 있다: 다공성 층의 경우로서, 크기가 너무 큰 안료의 표면 축적 및 구멍으로의 타성분의 확산 현상의 발생 없이, 안료 모두가 양극 산화된 표면 및 바니시 내로 고르게 분포되고; 이러한 특성은 이미지의 선명도 및 대비도(경계의 선명도)뿐 아니라, 최초 기재와 비교하여 복원된 색의 정밀도에도 영향을 주며; 출발 기재에 있을 수 있는 결이 최종 이미지상에 나타나지 않는다.
이러한 특성은 또한 사용 가능한 잉크 또는 안료의 종류를 확장시킨다. 또한, 상기 얇은 (전통적 실링된 또는 장벽의) 양극 산화층은 승화 작업 동안 눈에 띄는 크래징의 부재를 보장하고, 또한 최종 제품의 폴딩 및 성형 특성에도 매우 긍정적인 영향을 갖는다.
상기한 최종 제품은 또한 염 스프레이(salt spray) 실험시 부식에 매우 강한 것으로 나타난다.
마지막으로, 바니싱 및 승화 전사 작업에 앞서, 스트립 코일의 취급이 전적으로 전통적인 방법으로, 적용된 후 전사 작업 전에 행해지는데, 이는 실링되어야 할 구멍의 부재 및 바니시의 높은 정도의 내성 때문이고; 바니싱 및 전사 잡업의 사이뿐 아니라 상기 스트립 코일의 양극 산화 처리 및 바니싱 사이에 있을 수 있는 대기 시간은 제품의 최종 품질에 영향을 주지 않으며, 이는 상기 방법의 산업적 강도의 면에서 일련의 이점을 구성한다.
1) 압연된 알칸-싱엔의 "1085 Surface 310"형 및 아맥의 "1085 126.2"형 "고광택" 특성의 알루미늄 합금 코일을 그리스 제거한 후, HELIA®법, 유럽특허 0 745 703의 대안 1(즉, 전해 연마, 인산/크롬산 탈산화, 장벽층으로 슈퍼피니싱)에 따라 처리하였다.
그 후 연속적으로 소위 "코일 코팅" 라인 600mm 폭 위에, 25m/min의 속도, 240℃의 바니시 경화 오븐의 온도로 광택 바니시 BASF CI49-0005로 코팅하고; 약 15 내지 20㎛의 "건조 두께"를 갖는 바니시의 "젖음 두께"는 약 50㎛이다.
특성은 광학적 측정, 바니시의 흡착 측정 및 염 스프레이에서의 내부식성 측정으로 구성된다.
a. 광학적 측정: 표준 DIN 67530에 따른 길이 및 가로 압연 방향으로 60도에 서의 정 반사도, Rs60L 및 Rs60T뿐 아니라, 표준 DIN 5036에 따른 울브리히트 구(Ulbricht sphere)를 사용한 총 반사도 Rt 및 확산 반사도 Rd로 처리하였다.
b. 바니시의 흡착: 수행된 흡착 시험은 표준 ISO 2409(1992)에 의해 정의된 크로스-컷(cross-cut) 테스트이다.
c. 염 스프레이: 이는 중성염 스프레이 챔버내에서 1,000시간 이상의 보유, 하기의 파라미터로 표준 ASTM B117, ASTM G85 A1 및 ISO/DP 9227에 따른 테스트를 포함한다:
스프레이 온도: 35℃
용액의 NaCl 농도: 50g/l
용액의 pH: 7
샘플의 수직 기울기: 15도
스프레이의 유속: 10cm 직경 펀넬로 집결된 1.5㎤/hour
이 경우에서 무광택 BASF CI49-0004를 사용한 것을 제외하고 동일한 테스트가 수행되었다.
결과
a. 광학적 측정:
광택 바니시: Rt=85, Rd=9, Rs60L=76, Rs60T=75
무광택 바니시: Rt=83, Rd=69, Rs60L=35, Rs60T=35
광택 바니시 작업 후, 표면은 거울마감의 모든 특성, 즉 낮은 확산 반사도 값과 함께 높은 총 반사도 및 정 반사도 값을 갖는다.
무광택 바니시는 높은 총 반사도 값을 지닌 새틴마감에 해당하는 흥미로운 반대결과를 제공한다.
b. 바니시의 흡착:
두 경우 모두 표준 ISO 2409(1992)의 Class 0에 해당하는 기재에 코팅의 흡착: 완전히 매끄러운 절개 가장자리, 그리드의 어떤 직사각형도 분리되지 않는다.
c. 염 스프레이:
샘플은 1,000시간 이상 후, 완전하게 복귀되었다.
2) 그리스 제거 및 연속적인 전기화학적 연마 후, 다른 압연된 알칸-싱엔의 "1085 Surface 210"형 "고광택" 특성의 알루미늄 합금 스트립은 또한 황산-베이스의 용액기(bath) 내에서 연속적인 양극 산화 처리되고, 약 0.8㎛의 두께를 갖는 박층에 대하여 베마이팅으로 알려진 작업인, 끓는 물에 담구어 계속 연속적인 구멍-실링 작업이 이어졌다.
연속적으로 소위 "코일 코팅" 라인 600mm 폭 위에, 25m/min의 속도, 240℃의 바니시 경화 오븐의 온도로, 그들 중 반은 그 후 광택 바니시 BASF CI49-0005로 코팅되고, 나머지 반은 무광택 바니시 BASF CI49-0004로 코팅되었다; 약 15 내지 20㎛의 "건조 두께"를 갖는 바니시의 "젖음 두께"는 약 50㎛였다.
특성은 동일한 광학적 측정, 바니시의 흡착 측정 및 염 스프레이에서의 내부식성 측정으로 구성된다.
결과
a. 광학적 측정:
광택 바니시: Rt=85, Rd=13, Rs60L=76, Rs60T=76
무광택 바니시: Rt=84, Rd=77, Rs60L=27, Rs60T=26
앞의 것과 같이, 광택 바니시 작업 후, 표면은 거울마감의 모든 특성, 즉 낮은 확산 반사도 값과 함께 높은 총 반사도 및 정 반사도 값을 갖는다.
앞의 테스트에서와 동일하게, 무광택 바니시는 높은 총 반사도 값을 지닌 새틴마감에 해당하는 흥미로운 반대결과를 제공한다.
b. 바니시의 흡착:
두 경우 모두 표준 ISO 2409(1992)의 Class 0에 해당하는 기재에 코팅의 흡착: 완전히 매끄러운 절개 가장자리, 그리드의 어떤 직사각형도 분리되지 않는다.
c. 염 스프레이:
샘플은 1,000시간 이상 후, 완전하게 복귀되었다.
결론적으로, 상기 테스트는 215℃에서 30 내지 40초 동안 다양한 승화 전사가 행해진 것으로서, 완전히 긍정적인 것으로 판명되었다: 패턴 및 색상의 성질 및 농도가 다른 다수의 이미지가 완벽하게 우수한 정도의 대비도와 선명도로 재생되었다.

Claims (7)

  1. 임시 캐리어로부터 승화 가능한 장식을 전사하기에 최적화된 표면을 갖는 알루미늄 합금 스트립의 연속 제조방법으로서,
    a. "광택" 또는 "고광택" 특성을 갖는 고 반사성 알루미늄 합금 스트립의 제조단계;
    b. 필요에 따라 상기 스트립의 그리스 제거 및 화학 연마 또는 바람직하게는 전해 연마단계;
    c. 1㎛ 이하의 두께를 갖는 산화물층을 형성하기 위한 전통적 양극 산화 및 이후 특히 베마이팅에 의한 실링 작업, 또는 바람직하게는 140 내지 200nm 범위의 두께를 갖는 조밀한 장벽형(barrier-type) 층을 형성하기 위한, 바람직하게는 전해 슈퍼피니싱(superfinishing), 즉, 무기산, 유기산 또는 복합산 내에서의 양극 산화에 의한 비-다공성 표면층의 형성단계;
    d. 실링되고 양극 산화된 스트립 또는 장벽형 스트립의 폴리에스테르 및 폴리우레탄 혼합물 베이스를 갖는 투명 바니시로의 코팅단계
    를 포함하는 연속 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 장벽형 층을 형성하는 방법으로서, 전해 마이크로피니싱(microfinishing) 단계는 선택적 스트리핑이라고도 하는, 인산/크롬산 매질 내에서 화학 연마 또는 전해 연마 동안 사전에 형성된 산화물층의 탈산화 후에 수행하 는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 선택적 스트리핑 및 전해 마이크로피니싱 단계는 반복하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바니시는 BASF CI49-0005형의 광택인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바니시는 BASF CI49-0004형의 무광택인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 코팅된 알루미늄 합금 스트립.
  7. a. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 청구된 스트립의 제조단계;
    b. 필요에 따라 이렇게 제조된 스트립의 시트로의 커팅단계;
    c. 임시 캐리어로부터 승화 가능한 장식의 건식 전사단계
    를 포함하는 장식된 스트립 또는 시트의 제조방법.
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