KR20150093040A - 다중 무늬 컬러강판의 제조 방법 및 장치 - Google Patents

다중 무늬 컬러강판의 제조 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 무늬 컬러강판의 제조방법에 관한 것으로서, 소지강판을 준비하는 단계; 상기 소지강판의 상면 또는 상?하면에 화성처리층을 형성하고 건조하는 단계; 상기 화성처리된 소지강판의 상면에 하도 도막층을 형성한 후, 제 1 베이킹 처리하는 단계; 상기 하도 도막층 상에 상도 도막층을 형성한 후, 제 2 베이킹 처리하는 단계; 상기 상도 도막층 상에 다중 무늬를 갖는 인쇄 도막층을 형성하고 건조하는 단계; 및 상기 인쇄 도막층 상에 투명 도막층을 형성한 후, 제 3 베이킹 처리하는 단계를 포함하는 다중 무늬 컬러강판의 제조방 법 및 다중 무늬 컬러강판의 제조 장치를 제공한다.

Description

다중 무늬 컬러강판의 제조 방법 및 장치 {METHOD FOR MANUFACTURING MULTI-PATTERNED COLOR STEEL PLATE AND APPARATUS FOR MANUFACTURE THEREOF}
본 발명은 다중 무늬 컬러강판의 제조 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 가전제품의 외형 판재 및 건축용 내외장재 등에 사용되는 다중 무늬 컬러강판의 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래부터, 가전제품 및 건축용 내외장재 등의 소재로서, 상도 및 하도 도막층을 포함하는 컬러강판이 주로 사용되어 왔다. 그러나, 최근의 심미적 가치를 중시하는 산업의 전반적인 경향이 대두됨에 따라, 표면에 도색 필름을 부착하거나 물리적, 화학적 방법을 통하여 다양한 무늬를 부여하는 (특허문헌 1) 등 다양한 색상의 여러 가지 패턴 또는 문양이 형성된 컬러강판의 제조방법에 대한 연구가 증가하고 있다.
상기한 패턴 또는 문양이 형성된 컬러강판을 제조하기 위한 기술로서, 최근에는 실크스크린을 이용한 도장방식이나, 그라비아옵셋 도장방식 (특허문헌 2) 또는 로터리스크린 도장방식 등이 사용되었다. 이와 같은 도장방식들은, 일반적인 컬러 도장강판의 제조공정에서 사용되던 롤코터 장치로는 구현할 수 없었던, 강판 표면의 화려한 외관을 확보할 수 있는 장점이 있었다.
그러나, 인쇄색상은 코일당 한가지 색으로 코팅하여야 하며 다른 색상을 코팅하여야 할 경우 2차, 3차 단계의 중첩인쇄를 통하여 색감이 부여됨에 따라 제한된 색상으로 디자인된 제품들이 생산되는 문제점이 있다.
또한, 인쇄 도수와 색상수가 1:1로 대응이 되므로 다양한 색상을 표현하기 위해서는 인쇄설비의 단수가 늘어나게 되며 그에 따라 설비 투자비의 증가와 더불어 제조비용이 증대되므로 제품 경쟁력의 저하가 발생한다.
대한민국 공개특허공보 제2006-0027104호 대한민국 공개특허공보 제2005-0073790호
본 발명은 간단한 공정으로 다양한 무늬 및 선명한 색상을 가질 수 있는 다중 무늬 컬러강판의 제조 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 다양한 무늬 및 선명한 색상을 가질 수 있는 다중 무늬 컬러강판의 제조 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 소지강판을 준비하는 단계; 상기 소지강판의 상면 또는 상·하면에 화성처리층을 형성하고 건조하는 단계; 상기 화성처리된 소지강판의 상면에 하도 도막층을 형성한 후, 제 1 베이킹 처리하는 단계; 상기 하도 도막층 상에 상도 도막층을 형성한 후, 제 2 베이킹 처리하는 단계; 상기 상도 도막층 상에 다중 무늬를 갖는 인쇄 도막층을 형성하고 건조하는 단계; 및 상기 인쇄 도막층 상에 투명 도막층을 형성한 후, 제 3 베이킹 처리하는 단계를 포함하는 다중 무늬 컬러강판의 제조방법에 의하여 달성된다.
여기에서, 바람직하게는 상기 소지강판은 Zn, Al, Mg, Sn, Ti, Cr, Cu, Pb, W 및 Zr로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 성분으로 도금된 도금강판이다.
바람직하게는, 상기 화성처리층은 크롬(Cr) 또는 크롬-프리(Cr-free) 고내식성 화성처리액을 도포하여 형성한다.
바람직하게는, 상기 화성처리층의 두께는 1.0~4.0μm이다.
바람직하게는, 상기 하도 도막층은 폴리에스테르 수지 5.0~20중량%, 나머지 방청안료 및 혼합유기용제를 포함하는 하도 도막 베이스 도료를 도포하여 형성한다.
바람직하게는, 상기 하도 도막층의 두께는 4.0~10.0μm이다.
바람직하게는, 상기 상도 도막층은 폴리에스테르, 변성 폴리에스테르, 하이 폴리머 폴리에스테르, 실리콘, 불소 및 아크릴 우레탄으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 성분을 포함하는 상도 도막 베이스 도료를 도포하여 형성한다.
바람직하게는, 상기 상도 도막층의 두께는 5~30μm이다.
바람직하게는, 상기 제 2 베이킹 처리는 100~400℃의 온도에서 실시한다.
바람직하게는, 상기 인쇄 도막층은 상기 상도 도막층 상에 간격변경이 가능하고 좌우로 주기적으로 진동(Oscillation)하는 다수의 잉크 분배관을 통하여 다양한 색상의 잉크가 공급되어 형성한다.
바람직하게는, 상기 잉크는 자연건조성 잉크, 열경화성 잉크 및 자외선경화성 잉크 중 하나와 폴리에스테르, 변성 폴리에스테르, 하이폴리머 폴리에스테르, 실리콘, 불소 및 아크릴 우레탄으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 수지 성분을 포함한다.
바람직하게는, 상기 인쇄 도막층의 두께는 1.0~30.0㎛이다.
바람직하게는, 상기 투명 도막층은 유광 또는 무광 도료를 도포하여 형성하고, 상기 유광 도료는 광택계로 60° 입사각 기준 광택도가 70% 이상이고, 상기 무광 도료는 광택계로 60° 입사각 기준 광택도가 10~30%이다.
바람직하게는, 상기 소지강판의 하면에 화상처리층을 형성하고, 상기 하면의 화상처리층 상에 하도 또는 기본 도막층을 형성하고 건조하는 단계를 추가적으로 포함한다.
또한, 본 발명은 강판에 다중 무늬 칼라를 형성하는 인쇄 도막층 형성 수단을 포함하는 다중 무늬 컬러강판의 제조 장치에 있어서, 상기 인쇄 도막층 형성 수단은 잉크 공급원에 연결되는 다수의 잉크 분배관; 상기 잉크 공급원의 맞은편의 상기 잉크 분배관의 단부에 위치하는 유량조절 밸브; 및 상기 유량조절 밸브 아래에 위치하는 패턴롤을 포함하고, 상기 잉크 분배관 및 상기 유량조절 밸브를 통해 잉크의 양을 조절하면서 상기 패턴롤에 잉크를 공급하도록 구성되는 다중 무늬 컬러강판의 제조 장치에 의하여 달성된다.
여기에서, 바람직하게는 상기 패턴롤에는 양각 또는 음각으로 무늬가 형성되어 있고, 추가적으로, 상기 패턴롤에 공급된 잉크를 제거 및 보관하는 스크래퍼; 및 상기 패턴롤과 접촉하여 회전하면서 상기 패턴롤에 형성된 무늬 형태로 잉크가 전사되는 어플리케이터롤을 포함하고, 상기 어플리케이터롤에 전사된 무늬 형태의 잉크를 강판에 전사시킨다.
바람직하게는, 상기 다수의 잉크 분배관 중에서 적어도 하나의 잉크 분배관은 다른 잉크 분배관과 다른 색상의 잉크를 공급한다.
바람직하게는, 상기 다수의 잉크 분배관은 좌우로 진동한다.
바람직하게는, 상기 다수의 잉크 분배관은 진동하는 잉크 분배관 거치대에 고정되어 좌우로 진동한다.
본 발명에 따르면, 종래에 다양한 색상과 무늬 변화 처리를 위해 발생되는 잉크 교체시간이 없어짐에 따라 생산성 저하를 막을 수 있어 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. 또한, 다양한 색상을 연출할 수 있으며, 오실레이션 기능과 잉크 분배관의 위치변경과 교체가 가능하여 제품 안에서도 다양한 색상 교체가 가능하므로 독창적인 색상을 표현할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 다중 무늬 기법을 이용한 코팅은 여러 잉크가 혼합되어 섞이게 되더라도 비정형 무늬 특성상 색상변경에 의한 이질감이 없고, 종래의 정형화된 인쇄물의 경우 인쇄도수간 중첩정밀도 관리가 중요하나, 본 발명은 이와 관계없이 생산이 가능하므로 제품 생산시 발생되는 불량부가 적어 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 다중 무늬 컬러강판을 제조하는 공정의 일 실시예를 나타내는 공정도이다.
도 2는 본 발명에서 다중 무늬를 가지도록 인쇄 도막층을 형성하는 인쇄 도막층 형성 수단의 측면의 일 실시예를 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명에서 다중 무늬를 가지도록 인쇄 도막층을 형성하는 인쇄 도막층 형성 수단의 정면의 일 실시예를 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 다중 무늬 컬러강판의 일 실시예를 나타내는 사시도이다.
본 발명은 다중 무늬의 컬러를 가지는 컬러강판을 제조하는 방법 및 그 제조 장치에 관한 것이다.
종래에의 컬러강판의 제조방법에서는 컬러를 인쇄 시 각 도수별 1종류의 잉크색상만을 사용할 수 있으므로, 다양한 색상을 표현해야 하는 제품을 구현하는 것은 한계가 있었다. 그러나 본 발명의 다중 무늬 컬러강판의 제조방법에 따라 컬러강판을 제조함으로써, 무한한 색상 표현이 가능할 뿐만 아니라, 간단한 공정으로 이질감 없는 선명한 색상을 갖는 다중 무늬 컬러강판을 제공할 수 있다.
본 발명의 다중 무늬 컬러강판의 제조방법은 소지강판을 준비하는 단계; 상기 소지강판의 상면 또는 상·하면에 화성처리층을 형성하고 건조하는 단계; 상기 화성처리된 소지강판의 상면에 하도 도막층을 형성한 후, 제 1 베이킹 처리하는 단계; 상기 하도 도막층 상에 상도 도막층을 형성한 후, 제 2 베이킹 처리하는 단계; 상기 상도 도막층 상에 다중 무늬를 갖는 인쇄 도막층을 형성하고 건조하는 단계; 및 상기 인쇄 도막층 상에 투명 도막층을 형성한 후, 제 3 베이킹 처리하는 단계로 이루어진다.
이하, 본 발명의 다중 무늬 컬러강판의 제조방법을 각 단계별로 상세히 설명한다.
소지강판을 준비하는 단계
본 발명에서 사용되는 소지강판은 그 재질을 특별히 한정하지 아니하며, 통상의 연속 컬러도장공정에서 사용되는 어떠한 소재라도 적용이 가능하다. 예를 들어, 탄소 강판, 비탄소 강판 및 스테인리스 강판 등을 사용할 수 있으며, 강판의 내식성 및 도장성 측면을 고려하여 금속 코팅층을 형성시킨 도금강판을 사용하는 것도 바람직하다.
여기에서, 상기 도금강판이 전기도금 방식에 의해 제조된 경우, Zn, Al, Mg, Sn, Ti, Cr, Cu, Pb, W 및 Zr 중에서 선택된 하나 이상의 성분을 포함하는 도금층이 전기도금 방식에 의하여 강판의 양면 또는 편면에 형성된 것이 바람직하다. 이러한 도금층을 전기도금 방식에 의하여 형성함으로써, 미려한 표면품질을 확보할 수 있다.
또한, 상기 소지강판은 경량화 및 고강도, 고가공성 측면을 고려하여 비탄소 강판을 사용할 수도 있는데, 이때 상기 비탄소 강판은 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg) 및 구리(Cu) 중 하나 이상의 성분을 그 이외의 성분보다 많이 함유하는 강판인 것이 바람직하다.
화성처리층을 형성하는 단계
화성처리층을 형성하는 단계는 상기 소지강판의 상면 및/또는 하면에 화성처리액을 도포 및 건조함으로써 형성할 수 있다. 상기 화성처리액의 종류는 특별히 한정하지 아니하나, 크롬(Cr) 또는 크롬-프리(Cr-free) 고내식성 화성처리액을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 건조 수단은 본 발명에서 특별히 한정하지 아니하나, 적외선을 이용한 IR 히터(Infrared Ray Heater), 인덕션 히터(Induction Heater) 및 열풍오븐(Dry Oven) 등의 열원을 제어할 수 있는 장치인 것이 바람직하다.
건조 후 형성되는 화성처리층의 두께는, 도포된 화성처리액의 건조 및 형성되는 적층 구조의 상하부층과의 밀착성을 고려할 때 1.0~4.0㎛인 것이 바람직하다. 상기 화성처리층의 두께가 1.0㎛ 미만인 경우, 하도 도막층이나 상도 도막층의 손상 발생 시, 소지강판이 외부에 노출되어 부식이 발생할 수 있는 문제점이 있다. 반면에, 상기 화성처리층의 두께가 4.0㎛를 초과하는 경우, 화성처리제의 사용이 증가하여 비용이 증가하며, 두께 대비 내식성 효과를 더 이상 기대하기 어렵다.
이때, 상기 화성처리층을 소지강판에 형성하는 이유는, 상면의 경우 후술할 하도 도막층과의 밀착성을 높이기 위함이며, 하면의 경우 후술할 하도 또는 기본 도막층과의 밀착성을 높이기 위함이다.
하도 도막층을 형성하는 단계
상기 하도 도막층을 형성하는 단계는 상기 화성처리층이 형성된 소지강판의 상면에 하도 도막 형성 베이스 도료를 도포한 후, 제 1 베이킹 처리함으로써 형성할 수 있다. 상기 하도 도막 형성 베이스 도료는 폴리에스테르 수지 5.0~20중량%, 나머지 방청안료 및 혼합유기용제를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 하도 도막 형성 베이스 도료를 도포하는 방식은 특별히 한정하지 아니하나, 접촉식인 경우 롤 코팅 방식으로, 비접촉식인 경우 플로우 코팅 또는 다이코팅 방식으로 형성하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 제 1 베이킹 처리 수단은 본 발명에서 특별히 한정하지 아니하나, 적외선을 이용한 IR 히터(Infrared Ray Heater), 인덕션 히터(Induction Heater) 및 열풍오븐(Dry Oven) 등의 열원을 제어할 수 있는 장치인 것이 바람직하다.
또한, 제 1 베이킹 처리 후 건조되어 형성된 상기 하도 도막층의 두께는, 도포된 하도 도막 형성 베이스 도료의 건조 및 형성되는 적층 구조의 상하부 층과의 밀착성을 고려할 때 4.0~10.0μm인 것이 바람직하다. 상기 하도 도막층의 두께가 4.0μm 미만인 경우, 상도 도막층과의 밀착성이 저하되고, 소재의 색상이 외부에 비치게 되므로 색편차에 의한 불량이 발생될 수 있는 문제점이 있다. 반면, 상기 하도 도막층의 두께가 10.0μm를 초과하는 경우, 필요 이상의 도료 사용으로 인해 경제성이 저하되는 문제점이 있다.
상도 도막층을 형성하는 단계
상기 상도 도막층을 형성하는 단계는 상기 하도 도막층 상에 상도 도막 형성 베이스 도료를 도포한 후 제 2 베이킹 처리함으로써 형성할 수 있다. 상기 상도 도막 형성 베이스 도료는 폴리에스테르, 변성 폴리에스테르, 하이폴리머 폴리에스테르, 실리콘, 불소 및 아크릴 우레탄으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 성분을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 상도 도막 형성 베이스 도료를 도포하는 방식은 특별히 한정하지 아니하나, 접촉식인 경우 롤 코팅 방식으로, 비접촉식인 경우 플로우 코팅 또는 다이코팅 방식으로 형성할 수 있다.
상기 상도 도막층의 두께는 도포된 상도 도막층 형성 베이스 도료의 건조 및 형성되는 적층구조의 하부층과의 밀착성을 고려할 때 5~30μm인 것이 바람직하다.
상기 제 2 베이킹 처리 수단은 본 발명에서 특별히 한정하지 아니하나, 적외선을 이용한 IR 히터(Infrared Ray Heater), 인덕션 히터(Induction Heater) 및 열풍오븐(Dry Oven) 등의 열원을 제어할 수 있는 장치인 것이 바람직하다.
상기 제 2 베이킹 처리는 상도 도막 형성 베이스 도료가 도포된 소지강판의 출구측 온도가 100~400℃가 되도록 함이 바람직하다. 상기 출구측 온도가 100℃ 미만인 경우 도료가 완벽하게 경화되지 않아 이어지는 연속공정에 해당되는 설비를 오염시킬 수 있는 문제점이 있으며, 반면 상기 출구측 온도가 400℃를 초과할 경우, 도료가 끓거나 타버리게 되어 변색되는 문제점이 있다.
인쇄 도막층을 형성하는 단계
상기 상도 도막층 상에 혼합 다중 잉크가 다수의 잉크 분배관을 통해 디자인된 제품에 필요한 유량만큼 공급되고, 그라비아 옵셋 인쇄방식에 의해 음각 또는 양각된 패턴롤에서 어플리케이터롤로 전사되어 의도한 무늬가 간접적으로 인쇄되고 건조되어 인쇄 도막층을 형성하는 것이 바람직하다. 다층 무늬 형성 방법은 본 발명의 가장 핵심적인 구성으로서, 종래의 실크스크린을 이용한 도장방식, 단색 그라비아옵셋 도장방식 및 로터리스크린 도장방식과는 달리 다양한 색상을 간소화된 인쇄방식으로 대체함으로써, 본 발명의 특유의 우수한 효과가 구현될 수 있다.
상기 건조 수단은 본 발명에서 특별히 한정하지 아니하나, 적외선을 이용한 IR 히터(Infrared Ray Heater), 인덕션 히터(Induction Heater) 및 열풍오븐(Dry Oven) 등의 열원을 제어할 수 있는 장치인 것이 바람직하다.
이때, 공급되는 상기 잉크는 자연건조성 잉크, 열경화성 잉크 및 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.
투명 도막층을 형성하는 단계
투명 도막층은 상기 인쇄 도막층에 클리어 도료를 도포한 후, 제 3 베이킹 처리함으로써 형성할 수 있다. 상기 투명 도막층의 형성은 인쇄표면의 보호 및 내측 성분의 물성 확보를 가능토록 하기 위함이다.
상기 클리어 도료는 상기 상도 도막층의 형성에 사용된 도료와 동일하게 폴리에스테르, 변성 폴리에스테르, 하이폴리머 폴리에스테르, 실리콘, 불소, 아크릴 우레탄으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나 이상의 성분을 포함하되 색감을 띄게 하는 안료가 포함되지 않은 투명한 수지상태의 도료를 선정할 수 있다.
상기 클리어 도료를 도포하는 방식은 특별히 한정하지 아니하나, 접촉식인 경우 롤 코팅 방식으로, 비접촉식인 경우 플로우 코팅 또는 다이코팅 방식으로 형성할 수 있다.
상기 제 3 베이킹 처리 수단은 본 발명에서 특별히 한정하지 아니하나, 적외선을 이용한 IR 히터(Infrared Ray Heater), 인덕션 히터(Induction Heater) 및 열풍오븐(Dry Oven) 등의 열원을 제어할 수 있는 장치인 것이 바람직하다.
상기 제 3 베이킹 처리는 상도 도막 형성 베이스 도료가 도포된 소지강판의 출구측 온도가 100~400℃가 되도록 함이 바람직하다. 상기 출구측 온도가 100℃ 미만인 경우 도료가 완벽하게 경화되지 않아 이어지는 연속공정에 해당되는 설비를 오염시킬 수 있는 문제점이 있으며, 반면 상기 출구측 온도가 400℃를 초과할 경우, 도료가 끓거나 타버리게 되어 변색되는 문제점이 있다.
상기 투명 도막층의 두께는 도포된 상도 도막층 형성 베이스 도료의 건조 및 형성되는 적층구조의 하부층과의 밀착성을 고려할 때 5~30μm인 것이 바람직하다.
이때, 상기 투명 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.
기본 도막층을 형성하는 단계
본 발명의 일 측면에서 제공하는 컬러강판의 제조방법에 따르면, 상기 화성처리층이 형성된 소지강판의 하면에 기본 도막층을 형성하는 단계를 추가적으로 포함하는 것도 바람직하다. 상기 기본 도막층의 형성은, 컬러강판 하면의 미관 형성 및 긁힘 방지를 위함이다.
상기 하면 기본 도막층을 형성하는 단계는 상면의 하도 또는 상도 도막층을 형성하는 단계와 마찬가지로 상기 하면의 화성처리층 상에 기본 도막 형성 베이스 도료를 도포한 후 제 1 베이킹 구간에서 하도 도막층과 동시에 베이킹 처리하거나, 제 2 베이킹 구간에서 상도 도막층과 동시에 베이킹 처리함으로써 형성할 수 있다.
상기 하면 기본 도막 형성 베이스 도료는 상면 하도 형성 베이스 도료 또는 상면 상도 형성 베이스 도료와 동일하게 하는 것이 바람직하다.
상기 하면 기본 도막 형성 베이스 도료를 도포하는 방식은 특별히 한정하지 아니하나, 접촉식인 경우 롤 코팅 방식으로, 비접촉식인 경우 플로우 코팅 또는 다이코팅 방식으로 형성할 수 있다.
이하, 본 발명의 다중 무늬 컬러강판을 제조하는 제조 장치에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명의 다중 무늬 컬러강판의 제조 장치는 강판에 다중 무늬 칼라를 형성하는 인쇄 도막층 형성 수단의 구성이 핵심적인 사항이며, 이외의 화성처리층 형성 수단, 하도 도막층 형성 수단, 상도 도막층 형성 수단, 투명 도막층 형성 수단 및 기본 도막층 형성 수단 등의 구성에 관해서는 제한되지 않으며, 어떠한 수단으로 제조되어도 가능하다.
본 발명의 다중 무늬 컬러강판의 제조 장치에 있어서, 강판에 다중 무늬 칼라를 형성하는 인쇄 도막층 형성 수단은 잉크 공급원에 연결되는 다수의 잉크 분배관, 상기 잉크 공급원의 맞은편의 상기 잉크 분배관의 단부에 위치하는 유량조절 밸브 및 상기 유량조절 밸브 아래에 위치하는 패턴롤을 포함하고, 상기 잉크 분배관 및 상기 유량조절 밸브를 통해 잉크의 양을 조절하면서 상기 패턴롤에 잉크를 공급하도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 패턴롤에는 양각 또는 음각으로 무늬가 형성되어 있고, 추가적으로, 상기 패턴롤에 공급된 잉크를 제거 및 보관하는 스크래퍼; 및 상기 패턴롤과 접촉하여 회전하면서 상기 패턴롤에 형성된 무늬 형태로 잉크가 전사되는 어플리케이터롤을 포함하고, 상기 어플리케이터롤에 전사된 무늬 형태의 잉크를 강판에 전사시킴으로써, 다양한 무늬 및 색상을 갖는 다중 무늬 컬러강판을 얻을 수 있다.
바람직하게는, 상기 다수의 잉크 분배관 중에서 적어도 하나의 잉크 분배관은 다른 잉크 분배관과 다른 색상의 잉크를 공급한다. 각 잉크 분배관 마다 다른색을 공급되거나, 중복되어 공급되는 것에는 제한되지 않고, 다양한 색상의 잉크를 사용하여 다수의 잉크 분배관으로 공급함으로써, 다양한 다중 무늬 컬러강판을 얻을 수 있다. 또한, 바람직하게는, 상기 다수의 잉크 분배관은 서로의 위치를 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 상기 잉크 공급원에서 공급되는 색상을 띄는 잉크가 서로 위치변경이 가능한 잉크 분배관을 통하여 이동함으로 해서, 원하는 곳에 잉크를 공급하는 것이 가능하므로 다양한 디자인을 구현할 수 있다.
상기 잉크 분배관은 필요에 따라 좌우로 진동할 수 있다. 상기 잉크 분배관이 고정되어 잉크를 공급하면서 생산되는 제품표면에 길이방향으로 일정한 색상이 표현할 수도 있고, 또한, 상기 잉크 분배관을 좌우로 진동시킬 수도 있어, 잉크의 색상이 지속적으로 바뀌게 되면서 생산되는 제품표면의 길이방향에서 주기적으로 색상이 바뀌게 하여 원하는 다양한 무늬 및 색상을 갖는 제품의 디자인을 가능하게 한다. 또한, 상기 잉크 분배관이 좌우로 진동하는 속도도 조절할 수 있어, 속도의 변화에 따라 길이방향의 색상의 변화를 줄 수 있다.
상기 유량조절 밸브는 상기 잉크 분배관의 단부에 위치하여 공급되는 잉크의 양을 조절한다. 연속적으로 공급하기보다 한 방울씩 떨어트리는 방식으로 공급하는 것이 바람직하며, 이렇게 상기 유량조절 밸브로 공급되는 잉크 방울과 상기 잉크 분배관이 좌우로 진동하는 주기를 정밀하게 조정하면 원하는 곳에 원하는 색상의 잉크를 공급할 수 있어, 무한한 종류의 디자인의 표현이 가능하다. 상기 잉크 분배관이 좌우로 진동하는 속도는 제한이 없으나, 10~100mm/s의 속도로 진동하는 것이 바람직하다. 또한, 잉크 분배관이 좌우로 진동하는 폭은 상기 유량조절 밸브의 위치를 기준으로 100mm 이하인 것이 바람직하다. 너무 빠르거나 너무 넓은 범위로 진동하면, 상기 패턴롤 외부로 잉크가 튀어 다른 장치를 오염시킬 가능성을 방지하기 위함이다.
상기 패턴롤은 상기 잉크 분배관처럼 좌우로 움직이지 않고 고정된 자리에서 회전을 하는 것이 바람직하다. 상기 패턴롤에 공급된 잉크가 강판에 공급되는 방식에는 제한이 없으며, 바람직하게는, 그라비아 옵셋 인쇄방식으로 강판에 다양한 무늬의 색상을 인쇄하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 다수의 잉크 분배관은 진동되는 잉크 분배관 거치대에 고정되어 좌우로 진동하는 것이 바람직하다. 각각의 잉크 분배관의 좌우진동을 조절하기 위해서는 복잡한 설비가 필요하므로, 잉크 분배관 거치대에 고정시켜 좌우로 진동시킴으로써, 간단하게 다양한 다중 무늬 컬러강판을 얻을 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
도 1은 본 발명의 다중 무늬 컬러강판을 제조하는데 적용 가능한 장치의 일례들을, 공정의 순서에 맞추어 간단한 도형을 사용해 나열한 공정도이다. 상기의 장치들이 적용되어 실시되는, 본 발명의 일 실시예에서 제공하는 다중 무늬 컬러강판의 제조방법은 하기와 같다.
먼저, 코일형 판재 스트립(1)을 제 1 페이오프릴(2)과 제 2 페이오프릴(3)에 장입하는 단계를 통해 연속적으로 스트립(1)을 공급할 수 있는 환경이 조성된다. 그 후, 제 1 페이오프릴(2)과 제 2 페이오프릴(3)에 장입된 두 개의 스트립(1)은 용접기 또는 접합기(4)로 연속적으로 이송되고, 두 개의 스트립(1)을 물리적으로 결합시켜 연결되도록 한다. 그리고 상기 두 개의 스트립(1)을 일정시간 정지되어 결합되도록 스트립(1)을 저장하는 기능을 수행하는 입측 루퍼(5)를 통과한 후, 표면에 이물질이나 유지등의 오염된 부분을 제거하는 전처리 탈지(6)를 통과한다. 그 후, 상기 스트립(1)은 도료와의 밀착성 및 내식성을 향상시키기 위한 화성처리 구간인 화성처리 코터(7)로 인입되어 수요자에 따라 Cr 또는 Non-Cr 약품처리를 하여 화성처리층(405)을 형성하고 표면을 열풍건조기(8)에 통과시켜 표면을 건조시킨다. 이후 하도 도막층(404)을 형성하기 위해 하도 코터(9)를 거쳐 제 1 오븐(10)에서 제 1 베이킹시키고, 상도 도막층(403)을 형성하기 위해 상도 코터(11)를 거쳐 제 2 오븐(12)에서 제 2 베이킹시킴으로써, 다중 무늬를 인쇄하기 위한 상도 도장 스트립(201)이 완성된다.
이후, 다중 무늬 인쇄기(13)에서 원하는 다중 무늬를 인쇄한 후, 인쇄표면의 보호 및 물성확보를 위하여 최종적으로 투명 도막층(408)을 형성하는데, 이를 위하여 클리어 코터(14)와 제 3 오븐(15)에서 제 3 베이킹 단계를 거치게 된다. 추가적으로, 투명 도막층 (408)의 표면 경화를 위해 자외선 오븐(16)에서의 경화처리를 선택할 수 있다. 또한, 제 3 오븐(15)에서의 제 3 베이킹 단계와 자외선 오븐(16)에서의 경화처리 단계는 치환되어 적용될 수도 있다. 이후, 표면형상 교정을 위해 텐션레벨러(17) 처리 후, 제품의 분할을 위해 일정 시간 제조단계가 정지되더라도 연속적인 생산이 가능하도록 하는 출측 루퍼(18)를 통과시키고, 검사대(19)에서 표면검사 후 최종적인 컬러코팅강판 제품이 생산되는 것이다. 상기의 과정들은 모두 스트립의 연속적인 진행에 따라 수행되는 공정들로서, 다중 무늬 컬러강판의 연속적인 생산이 가능하도록 하는 구성에 해당하는 것이다.
도 2 및 도 3은 상기 도 1에서 다중 무늬 인쇄기(13)에 해당하는 장치의 일 실시예를 나타내는 것으로, 다중 무늬를 가지도록 인쇄 도막층 (402)을 형성하는 일 실시예의 다중 무늬 인쇄기(13)의 모식도를 나타내고 있다. 여기에서, 도 2와 도 3은 각각 일 실시예의 다중 무늬 인쇄기(13)의 측면과 정면을 나타내고 있다.
상기 도 2의 잉크 공급 스테이션(209)에서 공급된 여러 종류의 잉크가 잉크 분배관(208)을 통해 패턴롤(202)과 스크래퍼(207)사이에 공급되면 패턴롤(202)의 양각 또는 음각으로 디자인된 표면에 잉크가 침투되고 나머지 잉크는 스크래퍼(207)에 의해 제거되면서 패턴롤(202)과 스크래퍼(207)사이에서 잉크가 다 소진될 때까지 머물게 된다. 패턴롤(202)속에 침투된 잉크는 접촉된 어플리케이터롤(203)로 옮겨지게 되고, 어플리케이터롤(203) 표면으로 옮겨진 잉크는 다시 상도 도장 스트립(201)의 표면 위로 전사되어 다양한 무늬와 색상이 나타나게 된다. 상도 도장 스트립(201)에 전사되고 남은 어플리케이터롤(203) 표면의 잔부 잉크는 사이클로헥사논(Cyclohexaone)이 담겨있는 캐치팬(206)에서 워싱롤(205)이 회전하면서 사이클로헥사논으로 어플리케이터롤(203) 표면을 씻어내고, 잔부는 사이클로헥사논을 스크래퍼(207`)로 제거하여 어플리케이터롤(203) 표면의 잔류 잉크를 깨끗하게 하여 연속적인 생산이 가능하도록 한다. 이후 각 1도, 2도, 3도 및 4도의 후단에 설치된 열풍건조기(212)로 잉크를 건조시켜 후 공정을 오염시키지 않도록 하여, 한번의 공정으로 다양한 무늬 및 선명한 색상을 갖는 다중 무늬 컬러강판을 얻을 수 있다.
상기 도 3을 참조하여 설명하면, 잉크 분배관 (208)이 위치한 잉크 분배관 거치대(302)는 보다 잉크 공급 스테이션(209)이 상부에 설치되어 있어 중력에 의해 공급되도록 구비되어 있으며, 상기 잉크 분배관의 끝 부분에 유량조절 밸브(301)가 달려있어, 작업자가 임의로 밸브를 조절하여 잉크의 공급량을 조절할 수 있다. 여기에서, 잉크 소요량과 공급량이 같을 필요는 없으며, 일반적으로　공급량이 초과되도록 하는 것이 바람직하다. 패턴롤(202)과 스크래퍼(207) 사이에 적정 잉크가 잔류되도록 하여 음각된 패턴롤(202) 무늬에 부족하지 않도록 지속적으로 잉크를 공급하여야 하기 때문이다. 다양한 색상의 잉크가 패턴롤(202)과 스크래퍼(207) 사이에 고여 있더라도 색상이 완전하게 섞이지 않으므로 여러색상의 잉크가 자연스럽게 배합되도록 하는 것이 오히려 다양한 무늬를 나타냄에 있어 더욱 효과적이다.　　
　
상기 잉크 분배관 거치대(302)가 오실레이션 될 수 있는데, 이러한 진동은 유압실린더 또는　LM Guide로 작동될 수 있다. 상기 잉크 분배관 (208)이 좌우 진동하는 속도는 10mm/sec~100mm/sec인 것이 바람직하며, 이러한 속도조절로 인하여 독특하고 다양한 디자인의 무늬 및 색상을 표현할 수 있다.
도 4는 상기와 같은 본 발명의 다중 무늬 컬러강판의 제조 방법에 의하여 제조될 수 있는 본 발명의 다중 무늬 컬러강판의 일 실시예를 나타내고 있다.
소지강판(406) 상에 상면 화상처리층(405)을 형성함으로써, 하도 도막층(404)과의 밀착성을 높일 수 있고, 상기 소지강판(406)의 하면에 화상처리층(407)을 형성할 경우에는 기본 도막층(408)과의 밀착성을 높일 수 있다. 상기 화상처리층(407) 상에 하도 도막층(404)을 형성하고, 상기 하도 도막층(404) 상에 상도 도막층(403)을 형성하여, 다중 무늬의 칼라를 가질 수 있는 준비를 한다. 그리고 상기 상도 도막층(403) 상에 인쇄 도막층(402)을 형성하여, 원하는 디자인의 다양한 무늬의 컬러를 가질 수 있도록 한다. 가장 상단에 상기 인쇄 도막층(402)을 형성하여 상기 인쇄 도막층(402)을 보호하고 인쇄 성분의 물성을 확보한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도면을 참조하여 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
(1)... 스트립(Strip)
(2)... 제 1 페이오프릴(#1 Pay Off Reel)
(3)... 제 2 페이오프릴(#2 Pay Off Reel)
(4)... 용접기/접합기(Welder, Joiner)
(5)... 입측 루퍼(Entry Looper)
(6)... 전처리 탈지(Pre-treatment)
(7)... 화성처리층 코팅기 (Chemical Coater)
(8)... 열풍건조기(Hot Air Dryer)
(9)... 하도 코터(Primer Coater)
(10)... 제 1 오븐(#1 Baking Oven)
(11)... 상도 코터(Top Coater)
(12)... 제 2 오븐(#2 Baking Oven)
(13)... 다중 무늬 인쇄기(Multi Color Printer)
(14)... 클리어 코터(Clear Coater)
(15)... 제 3 오븐(#3 Baking Oven)
(16)... 자외선 오븐(UV Oven)
(17)... 텐션레벨러(Tension Leveler)
(18)... 출측 루퍼(Delivery Looper)
(19)... 검사대(Inspection)
(20)... 텐션릴(Tension Reel)
(201)... 상도 도장 스트립 (Top Coated Strip)
(202)... 패턴롤(Pattern Roll)
(203)... 어플리케이터롤(Applicator Roll)
(204)... 백업롤(Backup Roll)
(205)... 워싱롤(Washing Roll)
(206)... 캐치팬(Catch Pan)
(207), (207`)... 스크래퍼(Scraper)
(208)... 잉크 분배관(Ink Distributing Pipe)
(209)... 잉크 공급 스테이션(Ink Supply Station)
(210)... 사이클로헥사논 공급탱크(Cyclohexanone Supply Tank)
(211)... 폐 사이클로헥사논 탱크(Waste Cyclohexanone Tank)
(212)... 열풍건조기(Hot Air Dryer)
(301)... 유량조절밸브(Flow Control Valve)
(302)... 잉크 분배관 거치대(Base Frame)
(401)... 투명 도막층(Clear Coating)
(402)... 인쇄 도막층(Print Coating)
(403)... 상도 도막층(Top Coating)
(404)... 하도 도막층(Primer Coating)
(405)... 상면 화성처리층(Chemical Coating)
(406)... 소지강판(Substrate)
(407)... 하면 화성처리층(Chemical Coating)
(408)... 기본 도막층(Service Coating)

Claims (19)

  1. 소지강판을 준비하는 단계;
    상기 소지강판의 상면 또는 상·하면에 화성처리층을 형성하고 건조하는 단계;
    상기 화성처리된 소지강판의 상면에 하도 도막층을 형성한 후, 제 1 베이킹 처리하는 단계;
    상기 하도 도막층 상에 상도 도막층을 형성한 후, 제 2 베이킹 처리하는 단계;
    상기 상도 도막층 상에 다중 무늬를 갖는 인쇄 도막층을 형성하고 건조하는 단계; 및
    상기 인쇄 도막층 상에 투명 도막층을 형성한 후, 제 3 베이킹 처리하는 단계를 포함하는 다중 무늬 컬러강판의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 소지강판은 Zn, Al, Mg, Sn, Ti, Cr, Cu, Pb, W 및 Zr로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 성분으로 도금된 도금강판인 다중 무늬 컬러강판의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 화성처리층은 크롬(Cr) 또는 크롬-프리(Cr-free) 고내식성 화성처리액을 도포하여 형성하는 다중 무늬 컬러강판의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 화성처리층의 두께는 1.0~4.0μm인 다중 무늬 컬러강판의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 하도 도막층은 폴리에스테르 수지 5.0~20중량%, 나머지 방청안료 및 혼합유기용제를 포함하는 하도 도막 베이스 도료를 도포하여 형성하는 다중 무늬 컬러강판의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 하도 도막층의 두께는 4.0~10.0μm인 다중 무늬 컬러강판의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 상도 도막층은 폴리에스테르, 변성 폴리에스테르, 하이 폴리머 폴리에스테르, 실리콘, 불소 및 아크릴 우레탄으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 성분을 포함하는 상도 도막 베이스 도료를 도포하여 형성하는 다중 무늬 컬러강판의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 상도 도막층의 두께는 5~30μm인 다중 무늬 컬러강판의 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 베이킹 처리는 100~400℃의 온도에서 실시하는 다중 무늬 컬러강판의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 인쇄 도막층은 상기 상도 도막층 상에 간격변경이 가능하고 좌우로 주기적으로 진동(Oscillation)하는 다수의 잉크 분배관을 통하여 다양한 색상의 잉크가 공급되어 형성하는 다중 무늬 컬러강판의 제조방법
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 잉크는 자연건조성 잉크, 열경화성 잉크 및 자외선경화성 잉크 중 하나와 폴리에스테르, 변성 폴리에스테르, 하이폴리머 폴리에스테르, 실리콘, 불소 및 아크릴 우레탄으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 수지 성분을 포함하는 다중 무늬 컬러강판의 제조방법
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 인쇄 도막층의 두께는 1.0~30.0㎛인 다중 무늬 컬러강판의 제조방법.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 투명 도막층은 유광 또는 무광 도료를 도포하여 형성하고, 상기 유광 도료는 광택계로 60° 입사각 기준 광택도가 70% 이상이고, 상기 무광 도료는 광택계로 60° 입사각 기준 광택도가 10~30%인 다중 무늬 컬러강판의 제조방법.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 소지강판의 하면에 화상처리층을 형성하고, 상기 하면의 화상처리층 상에 하도 또는 기본 도막층을 형성하고 건조하는 단계를 추가적으로 포함하는 다중 무늬 컬러강판의 제조방법.
  15. 강판에 다중 무늬 칼라를 형성하는 인쇄 도막층 형성 수단을 포함하는 다중 무늬 컬러강판의 제조 장치에 있어서,
    상기 인쇄 도막층 형성 수단은 잉크 공급원에 연결되는 다수의 잉크 분배관;
    상기 잉크 공급원의 맞은편의 상기 잉크 분배관의 단부에 위치하는 유량조절 밸브; 및
    상기 유량조절 밸브 아래에 위치하는 패턴롤을 포함하고,
    상기 잉크 분배관 및 상기 유량조절 밸브를 통해 잉크의 양을 조절하면서 상기 패턴롤에 잉크를 공급하도록 구성되는 다중 무늬 컬러강판의 제조 장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 패턴롤에는 양각 또는 음각으로 무늬가 형성되어 있고,
    추가적으로, 상기 패턴롤에 공급된 잉크를 제거 및 보관하는 스크래퍼; 및
    상기 패턴롤과 접촉하여 회전하면서 상기 패턴롤에 형성된 무늬 형태로 잉크가 전사되는 어플리케이터롤을 포함하고,
    상기 어플리케이터롤에 전사된 무늬 형태의 잉크를 강판에 전사시키는 다중 무늬 컬러강판의 제조 장치.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 다수의 잉크 분배관 중에서 적어도 하나의 잉크 분배관은 다른 잉크 분배관과 다른 색상의 잉크를 공급하는 다중 무늬 컬러강판의 제조 장치.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 다수의 잉크 분배관은 좌우로 진동하는 다중 무늬 컬러강판의 제조 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 다수의 잉크 분배관은 진동하는 잉크 분배관 거치대에 고정되어 좌우로 진동하는 다중 무늬 컬러강판의 제조 장치.
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