KR20140049308A

KR20140049308A - 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법

Info

Publication number: KR20140049308A
Application number: KR1020120115418A
Authority: KR
Inventors: 박성호; 김윤석; 서현용
Original assignee: 포스코강판 주식회사
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2014-04-25
Also published as: KR101459358B1

Abstract

본 발명의 일측면인 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법은, 금속 판재를 준비하는 단계; 상기 금속 판재의 양면에 화성처리층(364, 364')을 형성하는 단계; 상기 화성처리층이 형성된 금속 판재의 상면에 하도 도막층(363)을 형성하는 단계; 상기 하도 도막층의 상부로 상도 도막층(362)을 형성하는 단계; 및 상기 상도 도막층의 상부로 혼합 잉크가 잉크젯 프린트 코팅방식에 의해 노즐 헤드에서 분사되어 의도한 무늬가 직접 인쇄되고 건조되어 인쇄 도막층(361)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법 {METHOD FOR MANUFACTURING DIRECT INK-JET COLORED STEEL SHEET PLATE}

본 발명은 가전제품의 외형 판재 및 건축용 내외장재에 사용되는 컬러강판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 잉크젯 프린트 코팅방식에 의해 화려한 디자인을 형성하는 것이 가능한 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법에 관한 것이다.

종래부터 가전제품 및 건축용 내외장재에는, 상도 및 하도 도막층을 포함하는 컬러강판이 주로 사용되어 왔다. 그러나, 최근의 심미적 가치를 중시하는 산업의 전반적인 경향에 발맞추어, 표면에 도색 필름을 부착하거나 물리적, 화학적 방법을 통하여 다양한 무늬를 부여하는 등 다양한 색상의 여러 가지 패턴 및 문양이 형성된 컬러 강판의 제조방법에 대한 연구 및 활용이 증가하고 있다.

상기의 패턴 및 문양이 형성된 컬러강판을 제조하기 위한 기존의 기술로는, 실크스크린을 이용한 도장방식, 그라비아옵셋 도장방식 및 로터리스크린 도장방식 등이 사용되고 있었다. 상기의 도장방식들은, 일반적인 컬러도장강판의 제조공정에서 사용되던 롤코터 장치로는 구현할 수 없던 강판 표면의 화려한 외관을 확보할 수 있는 장점이 있었다.

그러나 한편으로는, 상기 기술들을 컬러강판 제조과정에 적용하는 과정에서 각각 뚜렷한 단점들이 발생하였다. 실크스크린 도장방식은, 평판의 시트에 적당량의 잉크를 스크린으로 통과시켜 인쇄하는 방식으로서, 시트가 지니는 한계로 인해 생산성이 현저히 낮은 문제점이 발생하였다. 또한, 2도 이상을 중복하여 도장할 경우, 잉크의 겹침현상을 피해야 하는 까닭에 작업공정이 복잡화되는 문제도 존재하였다. 그리고, 그라비아옵셋 도장방식과 로터리스크린 도장방식은 연속 공정을 통해 수행되는 점에서 상기 실크스크린 도장방식에 비해 생산성이 비약적으로 향상되는 장점이 존재함에도 불구하고, 제품마다 상이한 외관 디자인을 구현하는 과정에서 그 패턴과 무늬를 바꾸기 위해 인쇄 롤, 스크린, 도료탱크 등의 설비 교체가 수반되는 문제가 발생하였다. 즉, 스크린 설비와 같이 특정 구멍 사이로 잉크가 밀려나오도록 설계된 인쇄 롤의 경우, 무늬 패턴이 변경되면 그 패턴을 전사하는 스크린의 교체가 필수적으로 수반되고, 색상 변경에 따라서도 스크린을 청소하고 신규 도료를 사용해야 하는 등의 공정상의 문제점이 발생하여, 산업 현장에서 그 이용이 어려운 측면이 존재하였다.

본 발명의 일 측면은, 표면 외관이 미려한 컬러도장강판을 제공하는 과정에서, 종래의 도장방식에 따를 경우 발생하는 생산성 및 디자인 교체시 발생하는 작업공정상의 문제점이 해결되면서도, 디자인의 교체가 용이한 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일측면인 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법은, 금속 판재를 준비하는 단계; 상기 금속 판재의 양면에 화성처리층(364, 264')을 형성하는 단계; 상기 화성처리층이 형성된 금속 판재의 상면에 하도 도막층(363)을 형성하는 단계; 상기 하도 도막층의 상부로 상도 도막층(362)을 형성하는 단계; 및 상기 상도 도막층의 상부로 혼합 잉크가 잉크젯 프린트 코팅방식에 의해 노즐 헤드에서 분사되어 의도한 무늬가 직접 인쇄되고 건조되어 인쇄 도막층(361)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

덧붙여 상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시 형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.

이와 같은 본 발명의 일 측면에서 제공하는 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법에 의하면, 강판을 생산하는 연속공정 중에도 그 디자인의 변경이 가능해지고, 상기 디자인의 변경을 위해 설비교환 및 부가 공정이 필요하지 않게 되므로, 비용 및 시간에 대한 효율의 측면에서 탁월한 효과가 존재하여 산업현장에의 적용이 용이해지는 장점이 있다. 또한, 종래의 방식에 비해 보다 정밀하면서도 미려한 표면외관을 구현할 수 있는 효과도 있다.

도 1은, 본 발명의 일 측면에서 제공하는 직접 잉크 분사 컬러강판의 제조방법에 적용 가능한 장치의 일례들을, 본 발명의 일 측면에서 제공하는 공정의 순서에 맞추어 간단한 도형을 사용해 나열한 모식도이다.
도 2는, 본 발명의 일 측면에서 제공하는 직접 잉크 분사 컬러강판의 제조방법에 적용 가능한 잉크젯 프린트 장치의 일례를 통해, 상도 도장된 컬러강판이 다단 프린트되는 과정을 도시한 그림이다.
도 3은, 본 발명의 일 측면에서 제공하는 잉크젯 프린트 코팅방식에 따라, 강판의 표면에 잉크가 분사되는 모양을 구체적으로 도시한 그림이다.
도 4는, 본 발명의 일 측면에서 제공하는 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법을 통해 구현된 컬러강판의 일례를 도시한 그림이다.

본 발명자들은, 종래의 컬러코팅 강판의 제조과정에 있어서 상술한 표면 도장방식의 문제점을 인식하고 그를 대체할 수 있는 방식에 대하여 지속적으로 연구하였다. 그 과정에서, 잉크젯 프린트 코팅방식을 이용하여 연속공정으로 이루어지는 컬러강판의 제조방법과 결합시킴으로써, 본 발명에서 제공하는 구성을 도출낼 수 있었다.

본 발명자들은, 본 발명의 일 측면에서 제공하는 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법에 따르면, 종래의 실크스크린을 이용한 도장방식, 그라비아옵셋 도장방식 및 로터리스크린 도장방식등의 도장방식에 비해 하기와 같은 탁월한 장점이 발생한다는 결론을 도출하게 되었다.

ⅰ) 분사 노즐에 연결된 제어장치에 변형된 디자인 패턴을 입력하는 간단한 과정만으로, 연속적으로 생산되는 공정 중에도 실시간으로 금속 판재 표면에 형성되는 디자인의 변경이 가능해지므로, 고객사의 제품 디자인 변경 요구에 즉각적인 대응이 가능해진다.

ⅱ) 기존의 도장 매개 설비(스크린 등)을 통해 간접적으로 그 무늬 또는 형상이 전사되던 방식에 비해, 잉크젯 프린트 코팅방식은 제어장치를 통해 노즐 헤드의 잉크 분사가 직접적으로 제어되는 방식이기 때문에, 간단한 설비로도 형성 가능한 디자인의 다양성 및 정밀도가 한층 향상된다.

또한, 본 발명의 일 측면에서 제공하는 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법은 잉크젯 프린트 코팅방식을 적용한 것이긴 하나, 종래의 잉크젯 프린트 인쇄방식과는 분명히 차별화된 구성을 형성하는 것이다. 종래의 잉크젯 방식에 따르면, 고정된 피인쇄 판재에 단일 또는 복수의 분사 노즐이 위치를 이동해가며 잉크를 분사함으로써, 의도한 디자인을 형성하는 것이 일반적이었다. 그러나, 본 발명에서 제공하는 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법의 일 측면에 따르면, 컬러강판의 연속 도장방식과 같이 권취되어 있는 피인쇄 판재를 일정한 속도로 연속 진행시키면서, 상기 피인쇄 판재의 표면에 위치가 고정된 복수개의 분사 노즐에서 잉크를 분사하는 방법으로 의도한 디자인을 구현하게 된다. 이로써, 단일의 판재마다 절단 후 개별적으로 잉크젯 프린트 단계를 수행해야 하는 종래의 방식에 비해, 공정의 단계가 생략되고 연속 제조가 가능해 짐으로써, 제품의 생산 효율이 크게 향상되어 산업 현장에 적용이 용이한 장점이 있다.

이하, 본 발명의 일 측면인 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법에 대해서, 그를 통해 구현된 컬러강판 일례의 구조를 도시하고 있는 도 4와 더불어 상세히 설명한다.

본 발명의 일 측면에서 제공하는 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법은, 권취된 금속 판재를 준비하는 단계, 상기 금속 판재의 양면에 화성처리층(364, 364')을 형성하는 단계, 상기 화성처리층이 형성된 금속 판재의 일면에 하도 도막층(363)을 형성하는 단계, 상기 하도 도막층의 상부로 상도 도막층(362)을 형성하는 단계 및 상기 상도 도막층의 상부로 혼합 잉크가 고정된 노즐 헤드에서 분사되어 의도한 무늬가 직접 인쇄되고 건조되는 잉크젯 프린트 코팅방식에 의해 인쇄 도막층(361)을 형성하는 단계를 포함하고, 상기의 각 단계는 권취된 금속 판재가 연속적으로 진행하는 과정에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

먼저, 권취된 금속 판재를 준비하는 단계에 있어서, 상기 금속 판재는 본 발명에서는 그 소재를 특별히 한정하지 아니하며, STS강판, 탄소강판 및 비탄소강판 등을 포함할 수 있다.

다만, 탄소강판의 경우 중량%로, C: 0.002~0.300%, Si: 0.02~1.00%, Mn: 0.1~2.0%, P: 0.008~0.060%, S: 0.01~0.03%, Cr: 11.0~26.0%, Ni: 6.0~22.0%, Mo: 0.75~3.0%, Sol-Al: 0.008~0.060%, N: 0.002~0.030%, Ti: 0.01~0.5%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 열연강판, 냉연강판 중 하나인 것이 바람직하다.

또한, 상기 금속 판재는 탄소강판에 내식성 및 도장성 측면을 고려하여 금속 도금층을 형성시킨 도금강판을 사용하는 것도 바람직하다.

이때, 상기 도금강판이 전기도금 방식에 의해 제조된 경우, 상기 전기도금 방식에 의해 형성된 도금층은 Zn, Al, Mg, Sn, Ti, Cr, Cu, Pb, W, Zr 중 하나 이상의 성분을 포함하며 강판의 양면 또는 편면에 형성된 것이 바람직하다. 상기 전기도금 방식에 의한 도금강판의 경우, 미려한 표면품질을 확보할 수 있는 효과가 있다.

이때, 상기 도금강판이 용융금속도금 방식에 의해 제조된 경우, 상기 용융금속도금 방식은 중량%로, Al: 0.17~0.22%, 잔부 Zn 및 불가피한 불순물을 포함하는 용융아연욕, Si: 8.7~9.3%, Fe: 2.0~3.0%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 용융알루미늄욕, Zn: 41.4~45.4%, Si: 1.2~2.0%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 용융알루미늄-아연욕, Al: 2.0~20.0%, Mg: 2.0~10.0%, Si: 0.01~2.0%, 잔부 Zn 및 불가피한 불순물을 포함하는 용융아연합금욕, Si: 8.0~10.0%, Mg: 3.0~5.0%, Fe: 0.5~1.5%, Sr: 0.01~0.04%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 용융알루미늄합금욕 중 하나인 도금욕에 강판이 침지되는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 금속 판재는 경량화 및 고강도, 고가공성 측면을 고려하여 비탄소강판을 사용할 수도 있으며, 상기 비탄소강판은 알루미늄, 마그네슘, 구리 성분 중 하나 이상의 성분을 주로 함유하는 것이 바람직하다.

상기 금속 판재의 양면에 화성처리층(364, 364')을 형성하는 단계는 중량%로, Cr(+6): 10~15%, 산화규소: 5~15% 및 잔부 물을 포함하는 화성처리액 또는 암모늄 지르코닐 탄산염 1~5%, 바나듐 화합물 1~5%, 이산화규소: 1~10% 및 잔부 물을 포함하는 화성처리액을 도포하는 단계 및 건조하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 건조하는 단계에 적용 가능한 수단은 본 발명에서 특별히 한정하지 아니하나, 열풍건조기(베이킹 오븐장치)를 사용하는 것도 바람직하다. 또한, 건조 후 형성된 화성처리층의 두께는, 도포된 화성처리액의 건조 및 형성되는 적층 구조의 상 하부층과의 밀착성을 고려할 때 1.0~4.0㎛인 것이 바람직하다.

이때, 상기 화성처리층을 금속 판재의 양면(364, 364')에 형성하는 이유는, 상면은 후술할 하도 도막층과의 밀착성을 높이기 위함이며, 하면은 역시 후술할 기본도막(박코팅)층과의 밀착성을 높이기 위함이다.

상기 화성처리층이 형성된 금속판재의 상면에 하도 도막층(363)을 형성하는 단계는, 중량%로, 폴리에스테르 수지 5.0~20.0% 및 잔부 혼합유기용제를 포함하는 하도 도막 형성 베이스 도료를 도포하는 단계 및 건조하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 건조하는 단계에 적용 가능한 수단은 본 발명에서 특별히 한정하지 아니하나, 열풍건조기(베이킹 오븐장치)를 사용하는 것도 바람직하다. 또한, 건조 후 형성된 하도 도막층의 두께는, 도포된 하도 도막 형성 베이스 도료의 건조 및 형성되는 적층 구조의 상 하부층과의 밀착성을 고려할 때 4.0~10.0㎛인 것이 바람직하다.

상기 하도 도막층의 상부로 상도 도막층(362)을 형성하는 단계는, 폴리에스테르, 변성 폴리에스테르, 하이폴리머 폴리에스테르, 실리콘, 불소, 아크릴 우레탄 중 선택된 하나 이상의 수지 성분을 포함하는 상도 도막 형성 베이스 도료를 도포하는 단계 및 180~260℃에서 건조되는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 건조하는 단계에 적용 가능한 수단은 온도를 제어할 수 있는 건조장치라면 본 발명에서 특별히 한정하지 아니하나, 열풍건조기(베이킹 오븐장치)를 사용하는 것도 바람직하다. 또한, 건조 후 형성된 상도 도막층의 두께는, 도포된 상도 도막 형성 베이스 도료의 건조 및 형성되는 적층 구조의 하부층과의 밀착성을 고려할 때 1~60㎛인 것이 바람직하다.

이때, 상기 건조온도를 한정한 이유는, 그 온도가 180℃ 미만의 경우 상기 상도 도막층이 완전히 건조되지 아니할 수 있기 때문이며, 그 온도가 260℃ 초과의 경우 상기 수지 성분이 변형된 상태로 도막층을 형성할 우려가 있기 때문이다.

상기 상도 도막층의 상부로 혼합 잉크가 잉크젯 프린트 코팅방식에 의해 노즐 헤드에서 분사되어 의도한 무늬가 직접 인쇄되고 건조되어 인쇄 도막층(261)을 형성하는 단계는, 본 발명의 가장 핵심적인 구성에 해당하는 단계이다. 이는, 기존의 실크스크린을 이용한 도장방식, 그라비아옵셋 도장방식 및 로터리스크린 도장방식을 잉크젯 프린트 코팅방식으로 대체함으로써, 상술한 본원발명 기술 특유의 우수한 효과가 구현되는 측면에서 그 의미가 있는 것이다.

이때, 상기 노즐 헤드에서 분사되는 혼합 잉크는 자연건조성, 열경화성, 자외선경화성 잉크 중 하나와 폴리에스테르, 변성 폴리에스테르, 하이폴리머 폴리에스테르, 실리콘, 불소, 아크릴 우레탄 중 선택된 하나 이상의 수지 성분이 혼합된 것이 바람직하다. 또한, 건조 후 형성된 인쇄 도막층의 두께는 1.0~30.0㎛인 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 일 측면에서 제공하는 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법에 따르면, 상기 인쇄 도막층의 상부로 투명(클리어) 도막층(360)을 형성하는 단계를 추가적으로 포함하는 것도 바람직하다. 상기 투명(클리어) 도막층의 형성은, 인쇄표면의 보호 및 내측 성분의 물성 확보가 가능토록 하기 위함이다.

이때, 상기 투명(클리어)도막층을 형성하는 단계는, 유광 또는 무광 도료가 도포되고 건조되는 단계를 포함하며, 상기 유광 도료는 광택계로 60° 입사각 기준 광택도가 70% 이상이며, 상기 무광 도료는 광택계로 60° 입사각 기준 광택도가 10~30%인 것이 바람직하다. 이때의 광택도는 현재 시판 중인 제품의 표준치나 그 이상으로 얻는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 일 측면에서 제공하는 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법에 따르면, 상기 화성처리층이 형성된 금속판재의 하면에 기본도막(박코팅)층(367)을 형성하는 단계를 추가적으로 포함하는 것도 바람직하다. 상기 기본도막(박코팅)층의 형성은, 컬러코팅강판 하면의 미관 형성 및 긁힘 방지를 위함이다.

한편, 상기의 본 발명의 일 측면에서 제공하는 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법을 구현하는 하나의 바람직한 수단으로서, 하기 설명하는 제조장치를 적용할 수도 있다. 하기에서 제공하는 제조장치에 대한 설명을 통해, 본 발명의 사상은 더욱 구체화될 수 있을 것이다. 단, 하기의 제조장치는 본 발명에 적용 가능한 수단 중 하나의 예시에 불과한 것일 뿐, 그에 의해 상술한 제조방법이 결코 한정되는 것은 아니다.

도 1은, 본 발명의 일 측면에서 제공하는 직접 잉크 분사 컬러강판의 제조방법에 적용 가능한 장치의 일례들을, 본 발명의 일 측면에서 제공하는 공정의 순서에 맞추어 간단한 도형을 사용해 나열한 모식도이다. 상기의 장치들이 적용되어 실시되는, 본 발명의 일 측면에서 제공하는 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법은 하기와 같다.

먼저, 코일형 판재 스트립(1)을 페이오프릴(2, 3)에 장입하는 단계를 통해 연속적으로 피도장강판을 공급할 수 있는 환경이 조성된다. 그 후, 상기 코일형 판재 스트립은 용접기 또는 조이너(4)로 연속적으로 이송되고, 선행 스트립과 물리적으로 결합시켜 연결되도록 한다. 선행 스트립과 후행스트립은 일정시간 정지되어 결합되도록 스트립을 저장하는 기능을 수행하는 입측루퍼(5)를 통과한 후, 표면에 이물질이나 유지등의 오염된 부분을 제거하는 전처리장치(6)를 통과한다. 그 후, 상기 스트립은 도료와의 밀착성 및 내식성을 향상시키기 위한 화성처리 구간인, 케미컬코터(7)로 인입되어 수요자에 따라 Cr 또는 Non-Cr 약품처리를 하고 표면을 열풍건조기(8)에 통과시켜 표면을 건조시킨다. 이후 하도 도장을 위해 하도 코터(9)를 거쳐 베이킹(10)시키고 상도 도장을 위해 상도 코터(11)를 거쳐 베이킹(12)하여 직접 잉크 분사 인쇄하기 위한 상도 도장강판이 완성된다.

그 다음, 잉크젯 프린터(13)에서 제어장치로부터 전송받은 원하는 디자인과 무늬를 인쇄한 후, 인쇄표면의 보호 및 물성확보를 위해 최종 크리어 도장을 위해 피니쉬 코터(14)와 베이킹(15) 단계를 거치게 된다. 추가적으로, 크리어층(1160)의 표면 경화를 위해 자외선 경화처리(16)를 선택할 수 있다. 또한, 최종 베이킹(15)단계와 자외선 경화처리(16) 단계는 치환되어 적용될 수도 있다. 이후, 표면형상 교정을 위해 텐션레벨러(17) 처리 후, 제품의 분할을 위해 일정 시간 제조단계가 정지되더라도 연속적인 생산이 가능하도록 하는 출측루퍼(18)을 통과시키고 표면검사(19)후 최종적인 컬러코팅강판 제품이 생산되는 것이다. 상기의 과정들은 모두 스트립의 연속적인 진행에 따라 수행되는 공정들로서, 직접 잉크분사 컬러강판의 연속적인 생산이 가능하도록 하는, 본 발명에서 제공하는 특징적인 구성에 해당하는 것이다.

도 2는, 본 발명의 일 측면에서 제공하는 직접 잉크 분사 컬러강판의 제조방법에 적용 가능한 잉크젯 프린트 장치의 일례를 통해, 상도 도장된 컬러강판이 다단 프린트되는 과정을 도시한 그림이다. 상기 도 2를 통해, 상도 도장된 스트립(110)이 잉크를 직접 분사하는 다수의 노즐 헤드가 부착된 프린터기로 진입 및 배출되는 과정에서, 의도한 디자인이 다단 프린트됨으로써 컬러코팅강판의 미려한 외관이 형성되는 과정을 확인할 수 있다.

상기 장치에 따르면, 잉크 저장탱크(111)에는 자연건조성, 열경화성, 자외선경화성 잉크 중 하나와 폴리에스테르, 변성 폴리에스테르, 하이폴리머 폴리에스테르, 실리콘, 불소, 아크릴 우레탄 중 선택된 하나 이상의 수지 성분이 혼합된 혼합 잉크가 적재될 수 있다. 상기 혼합 잉크는 잉크 공급호스(112)를 통해 잉크 배출 탱크(113)로 전달되고, 적정량이 제어되며 잉크를 분사하는 잉크 분사 장치(114)로 다시 전달된다.

상기 잉크 분사 장치(114)는, 연속 도장을 가능하게 하는 백업롤(115)에 의해 일정한 속도로 진입되는 상도 도장된 스트립(110)의 상면에 직접 잉크를 분사하는 과정을 통하여 의도한 디자인을 구현하게 된다. 잉크 분사 시간 및 분사된 잉크의 건조 속도를 고려할 때, 상기 백업롤에 의한 적절한 스트립 진입속도는 1~150mpm 정도인 것이 바람직하다.

이때, 상기 잉크 분사 장치(114)는 강판의 폭 방향으로 복수개 나열된 구조를 형성할 수 있다. 고객사의 요구에 부합하는 보다 정밀한 디자인의 형성을 위한 노즐 헤드당 노즐수는, 128~65,536개 정도인 것이 바람직하다. 또한, 상기 노즐 헤드는 강판의 길이방향으로도 다단 설치됨으로써, 다층 인쇄구조를 형성하는 것도 바람직하다. 상기 도 2에서는, 4단에 걸쳐 강판의 길이방향으로 노즐 헤드를 배치함으로써, 복잡한 디자인의 구현도 가능하도록 구현된 잉크젯 프린트 장치를 확인할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 측면에 적용가능한 상기 잉크젯 프린트 장치는, 공지의 잉크젯 장치에 비교할 때, 분사 노즐이 고정된 상태로도 원하는 디자인을 신속하고 정밀하게 구현할 수 있는 특징을 가지는 것이다.

도 3은 상기 잉크 분사 장치(114)에서 잉크가 분사되는 과정을 좀 더 구체적으로 도시한 그림이다.

제어장치에 입력된 디자인의 형상은, 전자 신호로 변환되어 신호변환기(242)로 전달된다. 상기 신호변환기는 상기 전자 신호를 압력파로 전환시키고 이를 노즐 헤드(243)에 다시 전달한다. 한편, 혼합 잉크는 도 2의 상기 잉크 배출 탱크(113)에 연결된 잉크 공급 장치(240)를 통해 적절량이 상기 노즐 헤드로 전달된다. 그 후, 상기 노즐헤드가 전달된 혼합 잉크를 압력파에 따라 적절한 액적량 분사하게 되는 것이다. 이 때, 정밀한 디자인 구현 및 연속 제조공정의 스트립 진입 속도를 고려한 액적량은 0.5~30.0picoliter 정도인 것이 바람직하다. 이로써, 고객사 측에서 의도한대로 컬러강판의 표면에 정밀한 디자인의 구현이 가능하게 된다.

상기의 과정 이후, 고객사의 요구사항에 따라, 추가적으로 투명(클리어) 도막층 또는 기본도막(박코팅)층을 형성하는 단계가 포함될 수도 있다.

도 4는, 본 발명의 일 측면에서 제공하는 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법을 통해 구현된 컬러강판의 일례를 도시하고 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서 제공하는 제조방법에 의할 경우, 금속판재가 길이 방향으로 이동되므로 인쇄물에 대한 크기 제한이 없으며, 따라서 기존 평판 인쇄물과는 달리 인쇄하고자 하는 무늬의 이음매가 없기에 고객사별 특성에 맞는 제품생산이 가능할 것이다. 또한, 폭 방향으로 병렬로 연결된 노즐은 이미지 분할 조직에 의해 노즐헤드당 해당 폭 영역에만 잉크가 분사되는 기술이므로, 기존의 한 개 내지 두 개의 노즐을 이용한 좌우왕복이동에 의한 인쇄 대비 10배 이상의 생산성 향상을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 판재와 노즐헤드의 간격조정으로 인쇄물의 해상도 조정도 가능할 것이다.

1. 스트립(Strip)
2. 제1 페이오프릴(#1 Pay Off Reel)
3. 제2 페이오프릴(#2 Pay Off Reel)
4. 용접기/조이너(Welder/Joiner)
5. 입측루퍼(Entry Looper)
6. 전처리(Pre-Treatment)
7. 화성처리코터(Chemical Coater)
8. 열풍건조기(Dryer)
9. 하도코터(Primer Coater)
10. 제1 오븐(#1 Oven)
11. 상도코터(Base Coater)
12. 제2 오븐(#2 Oven)
13. 잉크젯 프린터(Ink-Jet Printer)
14. 크리어코터(Finish Coater)
15. 제3 오븐(#3 Oven)
16. 자외선 경화 오븐(UV Oven)
17. 텐션레벨러(Tension Leveler)
18. 출측루퍼(Delivery Looper)
19. 검사대(Inspection)
20. 텐션릴(Tension Reel)
110. 상도 도장된 스트립(Base Coated Strip)
111. 잉크 저장 탱크(Ink Storage Tank)
112. 잉크 공급호스 & 전원공급 케이블(Ink Hose & Cable)
113. 잉크 혼합 탱크(Ink Mixing Tank)
114. 잉크 분사 장치(Ink Spray part)
115. 백업롤(Backup Roll)
116. 인쇄강판(Printed Strip)
117. 프린트본체(Print Body)
240. 잉크공급(Ink Supply)
241. 압력파(Pressure wave)
242. 신호변환기(Transducer)
243. 노즐(Nozzle)
244. 잉크 액적(Ink droplets)
360. 크리어도막(Clear Coating)
361. 인쇄된 도막(Printed Color)
362. 상도 도막(Base Coating)
363. 하도 도막(Primer Coating)
364, 364'. 화성처리피막(Chemical Coating)
365. 금속 판재(Substrate)
366. 기본도막(Service Coating)

Claims

권취된 금속 판재를 준비하는 단계;
상기 금속 판재의 양면에 화성처리층(364, 364')을 형성하는 단계;
상기 화성처리층이 형성된 금속 판재의 일면에 하도 도막층(363)을 형성하는 단계;
상기 하도 도막층의 상부로 상도 도막층(362)을 형성하는 단계; 및
상기 상도 도막층의 상부로 혼합 잉크가 고정된 노즐 헤드에서 분사되어 의도한 무늬가 직접 인쇄되고 건조되는 잉크젯 프린트 코팅방식에 의해 인쇄 도막층(361)을 형성하는 단계를 포함하고,
상기의 각 단계는 권취된 금속 판재가 연속적으로 진행하는 과정에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 인쇄 도막층의 상부로 투명(클리어) 도막층(360)을 형성하는 단계를 추가적으로 포함하는 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 화성처리층이 형성된 금속 판재의 하도 도막층이 형성된 면의 반대쪽 면에 기본도막(박코팅)층(367)을 형성하는 단계를 추가적으로 포함하는 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 금속 판재는 열연강판, 냉연강판 및 도금강판 중의 하나이고,
상기 강판은 중량%로, C: 0.002~0.300%, Si: 0.02~1.00%, Mn: 0.1~2.0%, P: 0.008~0.060%, S: 0.01~0.03%, Cr: 11.0~26.0%, Ni: 6.0~22.0%, Mo: 0.75~3.0%, Sol-Al: 0.008~0.060%, N: 0.002~0.030%, Ti: 0.01~0.5%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법.
청구항 4에 있어서,
상기 도금 강판은 전기도금 방식에 의해 제조된 것이고,
상기 전기도금 방식에 의해 형성된 도금층은 Zn, Al, Mg, Sn, Ti, Cr, Cu, Pb, W, Zr 중 하나 이상의 성분을 포함하며 강판의 양면 또는 편면에 형성된 것을 포함하는 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법.
청구항 4에 있어서,
상기 도금 강판은 용융금속도금 방식에 의해 제조된 것이고,
상기 용융금속도금 방식은 중량%로, Al: 0.17~0.22%, 잔부 Zn 및 불가피한 불순물을 포함하는 용융아연욕, Si: 8.7~9.3%, Fe: 2.0~3.0%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 용융알루미늄욕, Zn: 41.4~45.4%, Si: 1.2~2.0%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 용융알루미늄-아연욕, Al: 2.0~20.0%, Mg: 2.0~10.0%, Si: 0.01~2.0%, 잔부 Zn 및 불가피한 불순물을 포함하는 용융아연합금욕, Si: 8.0~10.0%, Mg: 3.0~5.0%, Fe: 0.5~1.5%, Sr: 0.01~0.04%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 용융알루미늄합금욕 중 하나인 도금욕에 강판이 침지되는 단계를 포함하는 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 화성처리층을 형성하는 단계는 중량%로, Cr(+6): 10~15%, 산화규소: 5~15% 및 잔부 물을 포함하는 화성처리액 또는 암모늄 지르코닐 탄산염: 1~5%, 바나듐 화합물: 1~5%, 이산화규소: 1~10% 및 잔부 물을 포함하는 화성처리액을 도포하는 단계 및 건조하는 단계를 포함하고,
건조 후 형성된 화성처리층의 두께는 1.0~4.0㎛인 것을 포함하는 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 하도 도막층을 형성하는 단계는 중량%로, 폴리에스테르 수지 5.0~20.0%, 잔부 방청안료 및 잔부 혼합유기용제를 포함하는 하도 도막 형성 베이스 도료를 도포하는 단계 및 건조하는 단계를 포함하고,
건조 후 형성된 하도 도막층의 두께는 4.0~10.0㎛인 것을 포함하는 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 상도 도막층을 형성하는 단계는 폴리에스테르, 변성 폴리에스테르, 하이폴리머 폴리에스테르, 실리콘, 불소, 아크릴 우레탄 중 선택된 하나 이상의 수지 성분을 포함하는 상도 도막 형성 베이스 도료를 도포하는 단계 및 180~260℃에서 건조되는 단계를 포함하고,
건조 후 형성된 상도 도막층의 두께는 1~60㎛인 것을 포함하는 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 혼합 잉크는 자연건조성, 열경화성, 자외선경화성 잉크 중 하나와 폴리에스테르, 변성 폴리에스테르, 하이폴리머 폴리에스테르, 실리콘, 불소, 아크릴 우레탄 중 선택된 하나 이상의 수지 성분이 혼합된 것이고,
건조 후 형성된 인쇄 도막층의 두께는 1.0~30.0㎛인 것을 포함하는 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법.
청구항 2에 있어서,
투명(클리어) 도막층을 형성하는 단계는 유광 또는 무광 도료가 도포되고 건조되는 단계를 포함하며,
상기 유광 도료는 광택계로 60° 입사각 기준 광택도가 70% 이상이며,
상기 무광 도료는 광택계로 60° 입사각 기준 광택도가 10~30%인 직접 잉크분사 컬러강판의 제조방법.