KR20180068811A - 전사 불소코팅층을 갖는 알루미늄 패널형 내외장재 및 그 제조 방법 - Google Patents

전사 불소코팅층을 갖는 알루미늄 패널형 내외장재 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비닐필름 상에 형성된 이형제층과 잉크층 사이에 불소코팅층을 형성한 전사필름을 제공하고, 알루미늄 판재에 전사필름을 전사하고, UV도장을 수행함으로써 높은 생산효율로 대량생산을 가능하게 하고, 불소코팅층에 의해 잉크도막의 열화를 막아 장기간 색상 소실이 없는 전사 불소코팅층을 갖는 알루미늄 패널형 내외장재를 제공한다.

Description

전사 불소코팅층을 갖는 알루미늄 패널형 내외장재 및 그 제조 방법{Aluminum Panel for Interior or Exterior Material Having Transfer Fluoropolymer Coating Layer and Manufacturing Method Thereof}
본 발명은 전사 불소코팅층을 갖는 알루미늄 패널형 내외장재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
불소 수지는 수지를 구성하는 탄소의 주 사슬에 불소를 함유한 합성 고분자로서 내열성, 전기절연성, 내화학성 등의 우수한 물성으로 인해 자동차, 통신, 반도체 분야에 이르기까지 광범위하게 이용되고 있다.
불소 수지는 건축 및 가전 외장재로서 장기간 사용해도 내후성, 내식성 등 기본 물성이 우수하고, 색상 및 광택의 소실이 없는 장점이 있는 반면, 불소 수지 고유의 화학적 불활성 및 비점착성 등으로 인해 도막 접착성에 한계가 있기 때문에 아직 열전사지에는 적용되지 못하고 있는 실정이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 비닐필름 상에 형성된 이형제층과 잉크층 사이에 불소코팅층을 포함함으로써 잉크도막의 열화를 막아 장기간 색상 소실이 방지되는 전사필름을 제공하는데 주된 목적이 있다. 또한, 알루미늄 판재 등에 문양이 인쇄된 잉크층을 포함하는 전사필름을 전사하고 UV도장을 수행하여 인쇄코팅 제작을 완료함으로써, 제작공정 및 시간을 크게 줄여 대량생산이 가능하고, 패널 원판 크기 그대로의 작업이 가능하여 생산효율을 향상시키는데 주된 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전사 불소코팅층을 갖는 알루미늄 패널형 내외장재는, 알루미늄 패널; 알루미늄 패널 상에 배치된 전사필름 전사층; 전사필름 전사층 상에 배치된 UV 코팅층을 포함하되, 전사필름 전사층은 알루미늄 패널 상에 배치된 접착제층; 접착제층 상에 배치된 인쇄층; 및 인쇄층 상에 배치된 불소코팅층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 전사필름 전사층과 UV 코팅층 사이에 잔류 이형재층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 불소코팅층은 폴리아미드-이미드, 폴리아민산 및 폴리이미드 중 어느 하나의 고분자 바인더 수지가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전사 불소코팅층을 갖는 알루미늄 패널형 내외장재 제조 방법은, 알루미늄 패널을 제공하는 패널준비 단계; 불소코팅층을 포함하는 전사필름을 알루미늄 패널에 열전사하여 전사필름 전사층을 형성하는 열전사 단계; 전사필름 전사층 상에 UV도장 및 건조하여 UV코팅층을 형성하는 UV도장 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, UV도장 단계는 전사필름 전사층 상에 UV도료가 도포되는 도포 단계; 도포 단계로 도포된 UV도료를 안정화 시켜주는 안정화 단계; 안정화 단계를 거친 UV도료를 일정한 온도에서 평활도를 구축하는 1차 평활 단계; 1차 평활 단계를 거친 UV도료를 제1 UV램프로 화학반응을 일으켜 추가로 평활도를 구축하는 2차 평활 단계; 2차 평활 단계를 거친 UV도료를 제2 UV램프로 건조하는 1차 건조 단계; 1차 건조 단계를 거친 UV도료를 제3 UV램프로 완전 건조하는 2차 건조 단계; 및 2차 건조 단계를 거친 알루미늄 패널을 상온으로 냉각하는 냉각 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1 UV램프, 제2 UV램프 및 제3 UV램프는, 파장 365 nm의 수은 UV램프 및 파장 420 nm의 갈륨 UV램프로 구성되되, 제1 UV램프는 140 W의 저압이고, 제2 UV램프는 1 kW의 고압이며, 제3 UV램프는 13~16.8 kW의 초고압인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전사필름을 알루미늄 패널형 내외장재에 열전사함으로써 패널의 제작공정 및 시간을 크게 줄여 대량생산이 가능하고, 패널 사이즈 그대로의 작업이 가능하며, 특히, 전사필름에 불소코팅층이 포함되어 인쇄층의 잉크도막의 열화를 막아 장기간 색상 소실이 방지되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 인쇄할 패널 표면에 접착제를 도포하는 과정을 없애고, 접착제층이 형성된 전사필름을 이용하여 전사를 수행함과 동시에 UV도장을 실시함으로써 인쇄 코팅 제작시간을 크게 단축하는 효과를 제공한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전사 불소코팅층을 갖는 알루미늄 패널형 내외장재의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전사 불소코팅층을 갖는 알루미늄 패널형 내외장재의 제조공정 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패널을 제공하는 단계의 세부적인 공정 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전사필름의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전사필름이 멤브레인 프레스기를 이용하여 열전사 되는 공정을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 UV도장 단계의 세부적인 공정 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 전사 불소코팅층을 갖는 알루미늄 패널형 내외장재의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전사 불소코팅층(130)을 갖는 알루미늄 패널형 내외장재는 알루미늄 패널(14), 알루미늄 패널(14) 상에 배치된 전사필름 전사층(11), 전사필름 전사층(11) 상에 배치된 UV 코팅층(100)을 포함한다.
전사필름 전사층(11)은 알루미늄 패널(14) 상에 배치된 접착제층(150), 접착제층(150) 상에 배치된 인쇄층(140) 및 인쇄층(140) 상에 배치된 불소코팅층(130)을 포함한다. 또한, 전사필름 전사층(11)과 UV 코팅층(100) 사이에는 전사필름(10)을 전사하고 비닐층(110)을 제거한 후 남는 잔류 이형재층(122)을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전사 불소코팅층을 갖는 알루미늄 패널형 내외장재의 제조공정 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전사 불소코팅층(130)을 갖는 알루미늄 패널형 내외장재의 제조 공정은, 알루미늄 패널(14)을 제공하는 패널준비 단계(S11), 전사필름(10)을 알루미늄 패널(14)에 부착하는 필름부착 단계(S12), 전사필름(10)이 부착된 알루미늄 패널(14)을 멤브레인 전사하는 전사 단계(S13), 전사필름(10)의 비닐층(110)을 알루미늄 패널(14)로부터 분리하는 필름분리 단계(S14) 및 전사된 알루미늄 패널(14)을 UV도장 및 건조하여 제품을 완성하는 UV도장 단계(S15)를 포함한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 패널을 제공하는 단계의 세부적인 공정 순서도이다.
도 3을 참조하면, 알루미늄 패널(14)을 제공하는 가공 단계(S11)는 세부적으로 알루미늄 패널(14)을 소정의 크기로 가공하는 가공 단계(S21), 알루미늄 패널(14)의 표면을 세정하는 세정 단계(S22), 알루미늄 패널(14)의 표면을 아노다이징 하는 표면처리 단계(S23) 및 아노다이징 된 패널의 기공을 매립하는 봉공 단계(S24)를 포함한다.
표면처리 이전의 알루미늄 패널(14)은 공기, 수분 등의 환경에서 쉽게 부식 또는 산화된다. 소정의 크기로 준비된 알루미늄 패널(14)은 인쇄 전 상술한 단계를 거쳐 전사에 적합한 상태로 처리될 필요가 있다.
가공 단계(S11)는 알루미늄 패널(14)을 소정의 크기로 절단하는 단계로, 절삭 과정에서 사용되는 절삭유에 의한 국부적인 부식이 발생하지 않도록 절삭유의 선정 및 관리에 주의하여 가공이 이루어져야 한다. 원소재의 준비 과정에서 입자의 과도한 변형이나 불순물 유입이 있으면 아노다이징된 표면에 얼룩이 발생할 수 있어 인쇄층이 전사된 후 품질 문제가 발생할 수 있다.
세정 단계(S22)는 가공, 이동 및 보관 단계에서 알루미늄 패널(14)의 이물질을 제거하는 단계로, 약 90℃의 세정액에 침지시켜 이물질, 국부 산화막 및 유막을 제거하고 건조로에서 건조시키는 단계를 포함한다. 세정액은 가성소다 또는 탄산칼슘에다 불화암모늄을 혼합한 것으로, 단백질, 유분, 오염물 등을 부식시키고 알루미늄 합금 입자를 표면에 노출시키는 역할을 한다. 이외에도 인산에 초산을 혼합하여 사용할 수도 있다.
표면처리 단계(S23)는 세정 단계에 이어 곧바로 진행하며, 아노다이징 처리를 하여 알루미늄 패널(14)의 표면에 산화피막을 형성하는 공정이다. 알루미늄 표면의 산화피막은 표면 입자로부터 중공형 육각 기둥이 성장된 형태를 가지며 통상은 이들 기공을 메우는 염료에 의해 산화피막의 색상이 결정된다.
다공질인 산화피막은 기공을 통해 공기 중의 수분, 이물질 등이 흡착되면 부식 가능성이 높아질 뿐만 아니라 전사 단계(S13)에서 잉크가 균일하게 전사되지 않을 수 있다. 따라서 이들 기공을 사전에 막아 전사에 적합한 표면 상태를 확보할 필요가 있다.
봉공 단계(S24)는 산화피막이 형성된 알루미늄 패널(14)을 비등수 또는 가압증기를 이용하는 수화봉공법, 금속염 수용액이 기공에 침투하도록 한 후 가수분해하여 수산화물로 봉공하는 금속염 봉공법, 유지 또는 유기물을 도포 또는 침지하는 유기물 봉공법 및 스프레이건 도장 또는 전착 도장에 의한 도장 봉공법 등 알려진 방법 중의 하나로 수행될 수 있다.
일 실시예에서는 단일 알루미늄 패널에 대해 서술하였으나, 사이에 수지층이 형성되고 알루미늄 패널이 양측에 접합된 샌드위치 구조의 패널도 본 발명의 범위에 포함될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전사필름의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 전사필름(10)은 비닐층(110), 비닐층(110) 상에 형성되는 이형제층(120), 이형제층(120) 상에 형성되는 불소코팅층(130), 불소코팅층(130) 상에 형성되는 전사될 문양이 인쇄되는 인쇄층(140), 인쇄층(140) 상에 형성되어 알루미늄 패널(14)과 전사필름(10)을 부착하는 접착제층(150)을 포함한다.
비닐층(110)은 투명하고 신축성을 갖는 폴리염화비닐 재질로 이루어질 수 있으며, 전사 후 제거되는 층이다.
이형제층(120)은 이형제 성분의 수지와 각종 유기용제를 합성하여 구성된다.
이형제층(120) 상에는 불소코팅층(130)이 형성된다. 불소코팅층(130)을 형성하기 위한 불소코팅제는 이형제층(120)과의 접착력을 높이기 위한 고분자 바인더 수지가 혼합될 수 있다. 고분자 바인더 수지로는 폴리아미드-이미드, 폴리이미드의 전구체인 폴리아민산 및 폴리이미드 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
인쇄층(140)은 우레탄용 수지와 유기용제를 배합한 염료를 인쇄하여 문양막을 형성한 층으로, 열전사에 의해 알루미늄 패널(14) 표면으로 전사 인쇄된다.
접착제층(150)은 인쇄층(140)의 타측에 형성되어 전사할 알루미늄 패널(14) 부위에 부착되는 층으로, 유성본드 또는 수성본드로 구성될 수 있으며, 수성본드의 경우, 예컨대 다이클로로메티인 60~70 중량부, 아세톤 1~10 중량부, 파라-3차-부틸페놀-포름알데하이드 수지(para-tertiary-buthylphenol-formaldehyde) 10~20 중량부 및 폴리우레탄 10~20 중량부로 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전사필름이 멤브레인 프레스기를 이용하여 열전사되는 공정을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 필름부착 단계(S12)에서 전사필름(10)은 접착제층(150)에 의해 알루미늄 패널(14)에 부착되고, 전사 단계(S13)에서 멤브레인 프레스기(12)로 가압 및 가열하여 전사필름(10)의 인쇄층(140)은 알루미늄 패널(14) 위로 전사된다. 이후 필름분리 단계(S14)에서 비닐층(110)을 제거한다.
멤브레인 프레스기(12)를 이용한 멤브레인 전사는 제품별로120~180 ℃ 온도, 1.8~2.5 kg/cm2의 압력으로 약 50~110 초간 가열 및 가압함으로써 인쇄층(140)이 접착제층(150)을 통해 알루미늄 패널(14)의 표면으로 전사되도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 UV도장 단계의 세부적인 공정 순서도이다.
UV도장은 살오름성, 평활성, 은폐력, 백색도, 고광택 및 경도가 우수한 도장 방법으로서, 자외선(UV)을 이용하여 도료 성분 중 자외선에 감광하는 물질이 경화되어 도장이 완성된다.
도 6을 참조하면, 필름분리 단계(S14)를 거친 인쇄층(140)이 전사된 알루미늄 패널(14)에는 UV도료가 도포되는 도포 단계(S31), 도포된 직후 도료를 안정화 시켜주는 안정화 단계(S32), 일정한 온도로 초기 UV도료의 평활도를 구축하는 1차 평활 단계(S33), 작은 광량의 UV램프로 UV도료의 화학반응을 일으켜 추가로 평활도를 구축하는 2차 평활 단계(S34), UV램프로 UV도료를 건조하는 1차 건조 단계(S35), 고압의 UV램프로 UV도료를 완전 건조하는 2차 건조 단계(S36) 및 알루미늄 패널(14)을 상온으로 냉각하는 냉각 단계(S37)를 포함한다.
UV도장은 컨베이어 이송 등 라인(자동화)을 이용한 도장으로 전체 구간이 무진룸에서 이루어지며, 소재를 이송하는 컨베이어는 5~10 m/min의 속도인 것이 바람직하다. 도장 방법은 커튼코트(Curtain Coat) 방식 또는 오토스프레이를 기계를 이용하여 도포하는 방식이 적용된다.
도포 단계(S31)는 전사가 완료된 알루미늄 패널(14)에 UV도료를 도포하는 단계로, 멤브레인 프레스기(12)를 통해 전사된 알루미늄 패널(14) 위에 DS(Direct Shining) 커튼기계 또는 오토스프레이 기계를 이용하여 UV도료를 도포하여 주는 공정이다.
안정화 단계(S32)는 UV도료 도포 직후 도료를 안정화 시켜주는 단계로, UV도료 도포 직후에 일정 구간 컨베이어 이송시간을 가짐으로써 도포된 도료가 안정화되도록 하는 공정이다.
1차 평활 단계(S33)는 온도를 일정하게 유지하여 초기 UV도료의 평활도를 구축하는 단계로, 스팀보일러 또는 전기히터를 이용하여 무진룸 전체 구간의 온도를 일정하게 유지하여 초기 UV도료의 평활도를 구축하여 주는 공정이다.
2차 평활 단계(S34)는 작은 광량의 UV램프를 이용하여 UV도료의 화학반응을 일으켜 2차 평활도를 구축하는 단계로, 저압(140 W)의 TL(탈륨, thalium)램프 구간이며, UV램프는 365 nm 파장을 가진 수은 UV램프와 420 nm 파장을 가진 갈륨 UV램프로 구성된다.
1차 건조 단계(S35)는 UV램프를 이용하여 UV도료의 화학반응을 일으켜 패널에 도포된 UV도료를 1차 건조하는 단계로, 고압(1 kW 이상)의 TL램프 구간이며, UV램프는 365 nm 파장을 가진 수은 UV램프와 420 nm 파장을 가진 갈륨 UV램프로 구성된다.
2차 건조 단계(S36)는 고압의 UV램프의 광량을 이용하여 패널에 도포된 UV도료를 완전히 건조하는 단계로, 고압의 13 kW의 갈륨 UV램프와, 16.8 kW의 갈륨 UV램프와, 13 kW의 수은 UV램프의 광량을 이용하여 패널 위에 도포된 UV도료를 완전 건조하는 공정이다.
냉각 단계(S37)는 건조된 알루미늄 패널(14)을 상온으로 냉각하는 단계로, 냉각존을 통과시켜 알루미늄 패널(14)을 냉각하여 제품의 제작을 완료하는 공정이다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 알루미늄 패널;
    상기 알루미늄 패널 상에 배치된 전사필름 전사층;
    상기 전사필름 전사층 상에 배치된 UV 코팅층을 포함하되,
    상기 전사필름 전사층은,
    상기 알루미늄 패널 상에 배치된 접착제층;
    상기 접착제층 상에 배치된 인쇄층; 및
    상기 인쇄층 상에 배치된 불소코팅층
    을 포함하는 전사 불소코팅층을 갖는 알루미늄 패널형 내외장재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전사필름 전사층과 상기 UV 코팅층 사이에 잔류 이형재층을 포함하는 전사 불소코팅층을 갖는 알루미늄 패널형 내외장재.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 불소코팅층은,
    폴리아미드-이미드, 폴리아민산 및 폴리이미드 중 어느 하나의 고분자 바인더 수지가 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 전사 불소코팅층을 갖는 알루미늄 패널형 내외장재.
  4. 알루미늄 패널을 제공하는 패널준비 단계;
    불소코팅층을 포함하는 전사필름을 상기 알루미늄 패널에 열전사하여 전사필름 전사층을 형성하는 열전사 단계;
    상기 전사필름 전사층 상에 UV도장 및 건조하여 UV코팅층을 형성하는 UV도장 단계
    를 포함하는 전사 불소코팅층을 갖는 알루미늄 패널형 내외장재 제조 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 UV도장 단계는,
    상기 전사필름 전사층 상에 UV도료가 도포되는 도포 단계;
    상기 도포 단계로 도포된 상기 UV도료를 안정화 시켜주는 안정화 단계;
    상기 안정화 단계를 거친 상기 UV도료를 일정한 온도에서 평활도를 구축하는 1차 평활 단계;
    상기 1차 평활 단계를 거친 상기 UV도료를 제1 UV램프로 화학반응을 일으켜 추가로 평활도를 구축하는 2차 평활 단계;
    상기 2차 평활 단계를 거친 상기 UV도료를 제2 UV램프로 건조하는 1차 건조 단계;
    상기 1차 건조 단계를 거친 상기 UV도료를 제3 UV램프로 완전 건조하는 2차 건조 단계; 및
    상기 2차 건조 단계를 거친 상기 알루미늄 패널을 상온으로 냉각하는 냉각 단계
    를 포함하는 전사 불소코팅층을 갖는 알루미늄 패널형 내외장재 제조 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제1 UV램프, 상기 제2 UV램프 및 상기 제3 UV램프는,
    파장 365 nm의 수은 UV램프 및 파장 420 nm의 갈륨 UV램프로 구성되되,
    상기 제1 UV램프는 140 W의 저압이고,
    상기 제2 UV램프는 1 kW의 고압이며,
    상기 제3 UV램프는 13~16.8 kW의 초고압인 것을 특징으로 하는 전사 불소코팅층을 갖는 알루미늄 패널형 내외장재 제조 방법.
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