KR20140123850A - 액적코팅 컬러강판의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 건축용 내외장재 등에 사용되는 액적코팅 컬러강판의 제조방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명에서는 동일한 생산 공정에서 2번째 베이킹 공정을 분할하고 그 사이에 액적 코팅기를 설치하여 액적코팅을 실시함으로써, 3코팅-3베이킹 공정에서와 동급의 컬러강판을 생산할 수 있다.

Description

액적코팅 컬러강판의 제조방법 {METHOD FOR MANUFACTURING DROPLET COATING COLORED STEEL SHEET}
본 발명은 건축용 내외장재 등에 사용되는 액적코팅 컬러강판의 제조방법에 관한 것이다.
건축용 내외장재에 사용되는 컬러강판은 하도와 상도로 이루어져 있고, 이를 이용하여 표면에 필름을 부탁하거나 인쇄기법을 이용하여 여러가지 패턴과 디자인을 적용하여 제품사양을 충족시키고 있다.
기존에는 화성처리된 강판표면을 건조시킨 후 하도를 코팅하여 오븐으로 베이킹한 후, 다시 상도를 코팅하여 오븐으로 베이킹하여 그 자체로 단색 컬러강판으로 활용하거나, 여기에 추가적인 인쇄 기법 등을 통해 디자인을 부여한 후 클리어층을 코팅하여 오븐에 통과시키는 방법을 통해 균일한 무늬를 갖는 컬러강판을 확보 할 수 있었다.
그러나, 하도, 상도, 인쇄, 클리어 등의 처리를 위해서는 인쇄기법의 활용이 필수적으로 요구되며, 이는 다양한 무늬를 부여할 수는 있으나, 다양한 무늬의 중첩정밀도를 향상시키기 위해서는 저속생산이 필수여야 하므로 생산성이 낮고, 인쇄를 위한 공간의 확보도 병행되어야 하고, 연속적으로 동일한 무늬가 반복됨에 따라 적용되는 소재가 한정되는 문제점이 있다.
본 발명의 일 측면은, 표면 외관이 미려한 컬러강판을 제공함에 있어서 역속적으로 동일한 무늬가 반복됨에 따라 기존 단색 컬러강판의 적용 소재의 한계점을 해결하면서, 단순한 공정으로도 독창적인 무늬를 갖는 컬러강판을 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 측면은, 금속 판재를 준비하는 단계;
상기 금속 판재의 양면에 화성처리층을 형성하는 단계;
상기 화성처리층이 형성된 금속 판재의 일면에 하도 도막층을 형성하는 단계;
상기 하도 도막층의 상부에 상도 도막층을 형성한 후 오븐에서 제1 베이킹 처리하는 단계;
상기 경화된 상도 도막층의 상부로 액적코팅 베이스 도료가 액적 코팅기의 노즐로부터 분사되어 비접촉 코팅방식에 의해 액적 코팅 무늬를 형성하는 단계; 및
상기 액적 코팅 무늬가 형성된 판재를 오븐에서 제2 베이킹 처리하는 단계를 포함하고,
상기의 각 단계는 금속 판재가 연속적으로 진행하는 과정에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 액적코팅 컬러강판의 제조방법을 제공한다.
이와 같은 본 발명의 일 측면에서 제공하는 액적코팅 컬러강판의 제조방법에 의하면, 공정의 단순화에 의한 경제적인 효과가 있고, 액적 코팅기 특성상 다채롭고 독창적인 무늬를 구현할 수 있어 건축 내외장재로서 그 활용도가 높아 경쟁력 향상이 기대된다. 또한, 비접촉식 방식에 의한 액적 코팅으로서 고품질의 미려한 제품을 대량 생산할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 측면에서 제공하는 액적코팅 컬러강판의 제조방법에 적용 가능한 액적코팅 장치의 일예를 통해, 코일형 판재 스트립이 다단 코팅되는 과정을 도시한 그림이다.
도 2는 본 발명의 일 측면에서 제공하는 액적코팅 컬러강판의 제조방법을 통해 구현된 컬러강판의 일예를 도시한 그림이다.
도 3은 본 발명의 일 측면에서 제공하는 액적코팅 컬러강판의 제조방법을 통해 구현된 컬러강판을 나타낸 것이다.
다채무늬를 갖는 컬러강판을 제조함에 있어서, 일반적인 2코팅-2베이킹 공정에서 생산되는 단색의 단조로운 컬러강판에 미려한 무늬가 부여된 제품이 지속적으로 요구되고 있으며, 이에 부응하기 위해 깊이 연구한 결과 동일한 생산 공정에서 2번째 베이킹 공정을 분할하고 그 사이에 액적 코팅기를 설치하여 액적코팅을 실시하는 경우, 3코팅-3베이킹 공정에서와 동급의 컬러강판을 생산할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이하, 본 발명의 일 측면인 액적코팅 컬러강판의 제조방법에 대해서, 그를 통해 구현된 컬러강판 일례의 구조를 도시하고 있는 도 2와 더불어 상세히 설명한다.
본 발명의 일 측면에서 제공하는 액적코팅 컬러강판의 제조방법은, 금속 판재를 준비하는 단계; 상기 금속 판재의 일면에 화성처리층을 형성하는 단계; 상기 화성처리층이 형성된 금속 판재의 일면에 하도 도막층을 형성하는 단계; 상기 하도 도막층의 상부에 상도 도막층을 형성한 후 오븐에서 제1 베이킹 처리하는 단계; 상기 경화된 상도 도막층의 상부로 액적코팅 베이스 도료가 액적 코팅기의 노즐로부터 분사되어 비접촉 코팅방식에 의해 액적 코팅 무늬를 형성하는 단계; 및 상기 액적 코팅층이 형성된 판재를 오븐에서 제2 베이킹 처리하는 단계를 포함하고, 상기의 각 단계는 금속 판재가 연속적으로 진행하는 과정에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.
먼저, 금속 판재(101)를 준비하는 단계에 있어서, 상기 금속 판재는 본 발명에서는 그 소재를 특별히 한정하지 아니하며, 탄소 강판, 비탄소 강판 및 스테인리스 강판 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 금속 판재는 강판의 내식성 및 도장성 측면을 고려하여 금속 코팅층을 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.
또한, 상기 금속 판재는 경량화 및 고강도, 고가공성 측면을 고려하여 비탄소 강판을 사용할 수도 있는데, 이때 상기 비탄소 강판은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 구리(Cu) 성분 중 하나 이상의 성분을 주로 함유하는 강판인 것이 바람직하다.
상기 금속 판재의 양면에 화성처리층(102, 102')을 형성하는 단계는 크롬(Cr) 또는 크롬-프리(Cr-free) 고내식성 화성처리액을 도포하는 단계 및 건조하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 건조시 적용 가능한 수단은 본 발명에서 특별히 한정하지 아니하나, 예컨대 열풍건조기(베이킹 오븐장치)를 사용할 수 있다. 또한, 건조 후 형성되는 화성처리층의 두께는, 도포된 화성처리액의 건조 및 형성되는 적층 구조의 상·하부층과의 밀착성을 고려할 때 1.0~4.0μm인 것이 바람직하다.
이때, 상기 화성처리층을 금속 판재의 양면에 형성하는 이유는, 상면은 후술할 하도 도막층과의 밀착성을 높이기 위함이며, 하면은 역시 후술한 기본도막(박코팅)층과의 밀착성을 높이기 위함이다.
상기 화성처리층이 형성된 금속 판재의 일면에 하도 도막층(103)을 형성하는 단계는 폴리에스테르 수지 5.0~20중량%, 잔부 방청안료 및 잔부 혼합유기용제를 포함하는 하도 도막 형성 베이스 도료를 도포하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
이후, 형성된 하도 도막층의 두께는 적층 구조의 상·하부층과의 밀착성을 고려할 때 4.0~10.0μm인 것이 바람직하다.
상기 하도 도막층의 상부에 상도 도막층(104)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 제1 베이킹 처리하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 베이킹 처리 단계에서 적용 가능한 수단은 온도를 제어할 수 있는 건조장치라면 특별히 한정하지 아니하나, 예컨대 열풍건조기(베이킹 오븐장치)를 사용할 수 있다.
또한, 건조 후 형성된 상도 도막층의 두께는 도포된 상도 도막 형성 베이스 도료의 건조 및 형성되는 적층 구조의 하부층과의 밀착성을 고려할 때 5~30μm인 것이 바람직하다.
또한, 베이킹시 온도가 180℃ 미만이면 상기 상도 도막층이 완전히 건조되지 아니할 우려가 있으며, 반면 260℃를 초과하게 되면 도포된 수지 성분이 고온에 의해 변형된 형태로 도막층을 형성할 우려가 있으므로 바람직하지 못하다.
상기 상도 도막층의 형성이 완료되면, 상기 상도 도막층의 상부에 액적코팅 베이스 도료를 액적 코팅기의 노즐로부터 분사시켜 비접촉 코팅방식에 의해 액적 코팅 무늬(4)를 형성하는 단계를 실시할 수 있는데, 이는 단조롭지 않은 독창적인 무늬를 부여함으로써 미려한 표면을 얻을 수 있는 측면에서 특별한 의의가 있는 것이다.
상기 액적 코팅기를 이용하여 액적 코팅 무늬의 형성은, 노즐로부터 도료를 흩뿌려서 다채로운 불규칙 점상 무늬가 되도록 하는 것으로, 롤코터와 같이 접촉식 코팅이 아닌 비접촉 코팅기법을 이용한 것이다.
이때, 액적 코팅기의 노즐로부터 비접촉 방식으로 분사되는 액적코팅 베이스 도료는 폴리에스테르, 변성 폴리에스테르, 하이폴리머 폴리에스테르, 실리콘, 불소, 아크릴 우레탄, 졸라톤, 루베스톤, 탄성코트, 펄코트, 무늬코트 중에서 선택된 하나 이상의 수지 성분을 하나 이상의 색상으로 혼합된 것이 바람직하다.
상기 액적 코팅 무늬의 형성이 완료되면 오븐에서 제2 베이킹 처리하는 단계를 실시함이 바람직하다. 이때, 베이킹 온도는 180~260℃에서 실시함이 바람직하다. 베이킹 온도가 180℃ 미만이면 상기 액적 코팅 무늬가 완전히 건조되지 아니할 우려가 있으며, 반면 260℃를 초과하게 되면 도포된 수지 성분이 고온에 의해 변형된 형태로 무늬를 형성할 우려가 있으므로 바람직하지 못하다.
그리고, 본 발명의 일 측면에서 제공하는 액적코팅 컬러강판의 제조방법에 따르면, 상기 액적 코팅 무늬의 상부에 투명(클리어) 도막층을 형성하는 단계를 추가적으로 포함하는 것도 바람직하다. 상기 투명(클리어) 도막층의 형성은, 코팅 무늬 표면의 보호 및 내측 성분의 물성 확보가 가능토록 하기 위함이다.
이때, 상기 투명(클리어)도막층의 형성은 롤코팅 방법을 이용하여 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 액적코팅 컬러강판의 제조방법에 따르면, 상기 화성처리층이 형성된 금속 판재의 하면에 기본도막(박코팅)층(105)을 형성하는 단계를 추가적으로 포함하는 것도 바람직하다. 상기 기본도막(박코팅)층의 형성은, 컬러강판 하면의 미관 형성 및 긁힘 방지를 위함이다.
한편, 상기의 본 발명의 일 측면에서 제공하는 액적코팅 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 액적코팅 컬러강판의 제조방법에 적용 가능한 액적코팅 장치의 일예를 통해, 코일형 판재 스트립이 다단 코팅되는 과정을 도시한 그림이다.
상기 도 1을 통해, 코일형 판재 스트립이 도료와의 밀착성 및 내식성을 향상시키기 위한 목적으로 화성처리 구간인 케미컬 코터로 인입되어 수요가에 따라 크롬(Cr) 또는 크롬-프리(Cr-free) 약품처리를 실시한 후, 화성처리된 표면을 열풍건조기에 통과시켜 표면을 건조시킨다. 이후, 하도 도장공정을 거쳐 하도 즉, 프라이머를 코팅한다. 이후, 오븐을 통해 곧바로 경화처리된 후 하도 도장된 강판(1)은 상도 도장 공정으로 인입되어 상도 픽업롤(11)에 의해 상도 캐치팬(14)에 담겨있는 도료가 묻혀지고, 상도 전사롤(12)로 전이되어 하도 도장 강판(1) 표면에 도장되면 상도 도장 강판(2)이 되어 제1 오븐(15)에서 열경화처리된다. 이후, 액적 코팅기(16)로 도료를 액적 형태(액적 코팅 무늬, 4)로 흩뿌린 후 다시 제2 오븐(15')에서 경화처리하여 최종 제품(액적 코팅 강판, 3)으로 생성되거나, 추가적인 코팅장치를 통해 클리어 층을 적층하여 내구성을 확보할 수 있다.
상기 액적 코팅은 1~150mpm으로 이송되는 코일형 판재에 상기 판재의 길이방향으로 1개 이상 설치된 액적 코팅기의 노즐로부터 도료가 비접촉 분사 방식으로 흩부려짐에 따라 액적 코팅 무늬(4)를 형성하고, 이때 무늬의 크기는 액적 코팅기 노즐의 직경 및 압력에 의해 조절된다. 한편, 생산되는 제품의 요구사양에 따라 다수의 색이 필요한 경우 액적 코팅기를 추가로 설치하거나 액적 코팅기 1대에 다수의 분사노즐을 설치하여 중첩효과를 나타낼 수도 있다.
도 3은, 상술한 바에 따라 구현된 액적코팅 컬러강판의 일예를 나타낸 것으로서, 강판 표면에 미려한 액적 코팅 무늬가 독창적으로 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다.
본 발명은 액적 코팅기를 이용함으로써 독창적인 무늬를 부여할 수 있으며, 이로부터 제조된 컬러강판을 건축 내외장재로 활용하는 경우 단순 반복에 의한 단조로움 없이 단색의 컬러강판 위에 다채로운 색상과 질감이 부여됨에 따라 시각적인 효과와 더불어 미려한 디자인의 색상의 표현이 가능하므로, 다변화되어 가는 판재 시장에서의 경쟁력 향상이 기대된다.
특히, 본 발명에서 이용되는 액적 코팅기는 도료의 특성에 구애 받지 않으므로, 그 활용도가 높으며, 외부와 단절된 폐순환구조로 공급되므로 이물질 또는 미세먼지가 혼입되는 불량을 최소화할 수 있고, 기존 롤코팅기와 달리 물리적 접촉에 의한 품질저하가 없어 고품질의 미려한 제품을 대량 생산할 수 있을 뿐 아니라, 다양한 종류의 도료를 한번에 사용할 수 있어 다양한 형태의 점상무늬도 간편하게 형성시킬 수 있다.
본 발명은 코일형 판재에 단독 혹은 다수의 액적 코팅기를 적용한 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 액적 코팅 기법이 포함된 연속 컬러 도장 공정을 활용할 경우 기술적 사상의 범위 내에서 변형이나 변경하는 것은 본 발명에 속한다 할 것이다.
1. 하도 도장 강판 (bottom coated strip)
2. 상도 도장 강판 (top coated strip
3. 액적코팅 강판 (droplet coated strip)
4. 액적 코팅 무늬 (droplet)
11. 상도 픽업롤 (top pickup roll)
12. 상도 전사롤 (top applicator roll)
13. 상도 백업롤 (top backup roll)
14. 상도 캐치팬 (top catch pan)
15. 제1 오븐 (No.1 oven)
15'. 제2 오븐 (No.2 oven)
100. 액적코팅 컬러강판 (droplet coating colored steel sheet)
101. 금속 판재 (substrate)
102, 102'. 화성 코팅층 (chemical coating)
103. 하도 도장층 (bottom, primer coating)
104. 상도 도장층 (top, base coating)
105. 박코팅층 (service coating)

Claims (9)

  1. 금속 판재를 준비하는 단계;
    상기 금속 판재의 양면에 화성처리층을 형성하는 단계;
    상기 화성처리층이 형성된 금속 판재의 일면에 하도 도막층을 형성하는 단계;
    상기 하도 도막층의 상부에 상도 도막층을 형성한 후 오븐에서 제1 베이킹 처리하는 단계;
    상기 경화된 상도 도막층의 상부로 액적코팅 베이스 도료가 액적 코팅기의 노즐로부터 분사되어 비접촉 코팅방식에 의해 액적 코팅 무늬를 형성하는 단계; 및
    상기 액적 코팅 무늬가 형성된 판재를 오븐에서 제2 베이킹 처리하는 단계를 포함하고,
    상기의 각 단계는 금속 판재가 연속적으로 진행하는 과정에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 액적코팅 컬러강판의 제조방법.
  2. 제 1항에 었어서,
    상기 액적 코팅층의 상부로 투명(클리어) 도막층을 형성하는 단계를 추가적으로 포함하는 액적코팅 컬러강판의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 화성처리층이 형성된 금속 판재의 하도 도막층이 형성된 면의 반대쪽면에 기본도막(박코팅)층을 형성하는 단계를 추가적으로 포함하는 액적코팅 컬러강판의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 금속 판재는 열연강판, 냉연강판 및 도금강판 중의 하나이고,
    상기 강판의 소재는 탄소 강판, 비탄소 강판 또는 스테인리스 강판인 액적코팅 컬러강판의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 도금강판은 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 것인 액적코팅 컬러강판의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 화성처리층을 형성하는 단계는 크롬(Cr) 또는 크롬-프리(Cr-free) 고내식성 화성처리액을 도포하는 단계 및 건조하는 단계를 포함하고,
    건조 후 형성된 화성처리층의 두께는 1.0~4.0μm인 액적코팅 컬러강판의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 하도 도막층을 형성하는 단계는 폴리에스테르 수지 5.0~20중량%, 잔부 방청안료 및 잔부 혼합유기용제를 포함하는 하도 도막 형성 베이스 도료를 도포하는 단계를 포함하고,
    형성된 하도 도막층의 두께는 4.0~10.0μm인 액적코팅 컬러강판의 제조방법.
  8. 제 1항에 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 5~30μm인 액적코팅 컬러강판의 제조방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 액적코팅 베이스 도료는 폴리에스테르, 변성 폴리에스테르, 하이폴리머 폴리에스테르, 실리콘, 불소, 아크릴 우레탄, 졸라톤, 루베스톤, 탄성코트, 펄코트, 무늬코트 중에서 선택된 하나 이상의 수지 성분을 하나 이상의 색상으로 혼합된 것인 액적코팅 컬러강판의 제조방법.




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