KR20190074000A - 화염처리에 의한 나노코팅 전처리 공정을 포함하는 컬러강판 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 컬러강판 - Google Patents

화염처리에 의한 나노코팅 전처리 공정을 포함하는 컬러강판 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 컬러강판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화염처리에 의한 나노코팅 전처리 공정을 포함하는 컬러강판 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 컬러강판에 관한 것으로서, 화염처리에 의한 나노코팅(Nano Coating by Flame) 전처리 공정을 적용하여, 원가를 절감하고 부착성을 향상시키는 데 그 목적이 있다.
이를 위하여 본 발명은, 연속 제조라인에서 컬러강판을 제조하는 컬러강판 제조방법에 있어서, 강판의 표면에 컬러층을 형성하기 전에, 화염처리에 의한 나노코팅을 하여 컬러층의 부착성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

Description

화염처리에 의한 나노코팅 전처리 공정을 포함하는 컬러강판 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 컬러강판{MANUFACTURING METHOD OF COLOR STEEL SHEET INCLUDING PRETREATMENT PROCESS OF NANO COATING BY FLAME AND COLOR STEEL SHEET USING THE SAME}
본 발명은 컬러강판의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 컬러강판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 화염처리에 의한 나노코팅 전처리 공정에 의해 컬러강판을 제조하여, 기존의 CCL(Color Coating Line) 라인에서는 공정을 단축하여 원가를 절감하고, 기존의 실크스크린 라인에서는 후처리된 코일 대신 무처리 코일을 사용하여 원가를 절감하며, 기존의 하이브리드(Hybrid) 잉크젯 프린팅 공정에서는 컬러층의 부착성을 향상시켜, 전체적인 품질향상에 의해 제품 경쟁력을 강화시킬 수 있는 화염처리에 의한 나노코팅 전처리 공정을 포함하는 컬러강판 제조방법에 관한 것이다.
강판은 강도가 우수하고 가공이 용이하여 가전제품 및 각종 건자재용으로 널리 사용되고 있다.
그러나 강판은 쉽게 부식된다는 취약점을 지니고 있어, 이를 보완하기 위해 강판 표면에 아연이나 알루미늄을 도금하고, 크롬산 염 처리를 하여 내식성을 향상시키고 있다.
또한 강판의 내식성을 향상시킴과 동시에 도료가 가지고 있는 다양한 색상을 이용하여 장식 효과를 높이고 있으며, 최근에는 수요자의 요구에 따라 강판에 일정한 형태의 인쇄를 실시하거나 특수한 질감을 부여하고 있다.
특히 건물의 내외장재나, TV, 오디오 및 컴퓨터를 비롯한 가전제품의 외장 케이스 등에 사용되는 강판은, 색상이 아름답고 입체 질감을 갖도록 하는 등 미려한 외관이 요구되고 있다.
종래의 컬러강판의 제조공정 중에서 VCL(Vinyl Coated Metal) 방식은, 원자재인 전기아연도금강판(EG)의 탈지 및 세정 ⇒ 논 크롬 처리 ⇒ 접착제 도포 ⇒ 오븐 경화 ⇒ 필름 합지 ⇒ 접착제 도포 ⇒ PET(배면 AL 증착) ⇒ 보호비닐 부착 ⇒ 슬리팅 ⇒ 검사 ⇒ 포장(출하)의 공정을 포함한다.
또한 PCM(Pre Coated Metal) 방식은, 전기아연도금강판(EG)의 탈지 및 세정 ⇒ 논 크롬처리 ⇒ 접착제 도포 ⇒ 오븐 경화 ⇒ 베이스 코팅 ⇒ 오븐 경화 ⇒ 탑코팅 ⇒ 오븐 경화 ⇒ 보호비닐 부착 ⇒ 슬리팅 ⇒ 검사 ⇒ 포장(출하)의 공정을 포함한다.
또한 CCL(Color Coating Line) 공정은, 코일을 평탄하게 풀어주는 페이오프 릴(Pay-Off Reel) 단계 ⇒ 입측에서 작업 전의 코일을 축적하는 단계 ⇒ 판재의 오염물질을 제거하는 탈지 및 수세단계 ⇒ 접착력을 향상시키기 위해 케미컬(Chemical)액을 코팅하는 전처리 도장단계 ⇒ 오븐 경화단계 ⇒ 페인트를 도포하는 피니시(Finish) 도장단계 ⇒ 피니시 오븐 경화단계 ⇒ 수냉단계 ⇒ 출측에서 작업이 완료된 코일을 축적하는 단계 ⇒ 코일을 감는 단계를 포함한다.
또한 실크스크린 방식은, 무처리된 EG 소재 코일의 시트절단 ⇒ 시트 실크스크린 코팅 ⇒ 오븐 경화 공정을 포함한다.
또한 하이브리드 잉크젯 코팅방식은, PCM 자재 ⇒ 하이브리드 잉크젯 프린터 (UV인쇄) ⇒ 클리어코팅 공정을 포함한다.
그런데 상기한 종래의 컬러강판 제조방법에서는, 원소재인 판재에 시트나 페인팅 또는 프린팅 방식으로 컬러층을 형성할 때, 상기 판재의 전처리 상태에 따라 컬러층의 부착성능이 좌우된다는 문제점이 있다.
이에 따라 컬러층에 대한 부착성을 향상시키기 위해 오븐에 굽거나 또는 UV인쇄 처리하는 공정이 추가되어, 제조단가가 상승하고 제조시간이 증가하여 제품 경쟁력이 저하된다는 문제점이 지적되고 있다.
대한민국 특허공보 제10-935915호(2010.01.06. 공고) 대한민국 특허공보 제10-1101802호(2012.01.05. 공고) 대한민국 특허공보 제10-1775994호(2017.09.07. 공고)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안하는 것으로서, 컬러강판의 제조시 화염처리에 의한 나노코팅(Nano Coating by Flame) 전처리 공정을 적용하여, 전체적인 품질 향상에 의해 제품의 경쟁력을 향상시키는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 기존의 CCL(Color Coating Line) 라인에서 제조공정을 단축하여 원가를 절감하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 기존의 실크스크린 라인에서 후처리된 코일 대신무처리 코일을 사용하여 원가를 절감하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 기존의 하이브리드(Hybrid) 잉크젯 프린팅 공정에서 컬러층의 부착성을 향상시키는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 컬러강판을 제조하는 컬러강판 제조방법에 있어서, 강판의 표면에 컬러층을 형성하기 전에 화염처리에 의한 나노코팅 전처리 단계를 포함하여 컬러층의 부착성이 향상되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 화염처리에 의한 나노코팅 전처리 단계는, CCL 제조라인, 실크스크린 라인 또는 하이브리드 잉크젯 프린팅 라인 중 어느 하나에 적용되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 화염처리에 의한 나노코팅 전처리 단계는, 나노코팅기에 의해 판재를 개질시키고; 나노코팅기는 일단에 판재의 폭 길이와 동일 또는 유사한 길이를 가지는 선형토출구가 형성되는 챔버와; 상기 챔버의 중앙에 위치되어, 코팅 전에 상기 챔버의 선형토출구를 폐쇄시키고, 코팅작업시 일정높이 상승하여 상기 챔버의 선형토출구가 개방되도록 하는 화염공급부; 및 상기 챔버의 내측 공간에 수용되어 상기 화염공급부에서 제공되는 화염에 의해 강판의 표면을 개질시키는 재료를 투입하는 재료투입부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 재료투입부에 투입되는 재료는, 5 ~ 100nm의 산화규소인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 컬러강판을 제조시 화염처리에 의한 나노코팅 전처리 공정을 포함함으로써, 전체적인 품질 향상에 의해 제품의 경쟁력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 CCL(Color Coating Line) 라인에서는, 탈지, 수세 공정을 생략할 수 있으므로, 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한 실크스크린 라인에서는, 후처리된 코일을 대신하여 무처리된 코일을 사용함으로써, 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한 하이브리드(Hybrid) 잉크젯 프린팅 공정에서는, 컬러층의 부착성을 향상시켜 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 컬러강판의 제조공정도.
도 2는 본 발명에 따른 나노코팅기의 개략적인 도면.
도 3은 본 발명에 따라 나노코팅을 실시한 강판의 표면 확대 사진.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 컬러강판 제조방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 코일을 풀어내는 페이오프 릴(Pay-Off Reel) 단계(S1) ⇒ 작업 전 코일 축적 단계(S2) ⇒ 화염처리에 의한 나노코팅 단계(S3) ⇒ 컬러층 도장(Finish 도장) 단계(S4) ⇒ 건조(Finish 오븐) 단계(S5) ⇒ 수냉 단계(S6) ⇒ 작업 후 코일 축적 단계(S7) ⇒ 코일 감김 단계(S8)를 포함하여 구성된다.
상기 화염처리에 의한 나노코팅(Nano Coating by Flame) 단계는, 고온의 열원인 연료와 산소를 이용하여 코팅재를 용융 또는 반용융 입자상태로 만들어 소재의 표면에 고속으로 분사하여 충돌시키킨다. 즉 열에너지 및 기계적 충돌에너지에 의하여 소재의 표면을 개질시킨다.
상기 나노코팅은 용융점이 낮은 금속을 코팅하는데 유용하며, 상기 코팅재로는 와이어와 파우더를 모두 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 화염처리에 의한 나노코팅 방식은, 비정질 이산화규소의 화염 열분해 증착을 기반으로 하므로 일종의 규산염 코팅이라 할 수 있다. 상기 코팅재는 규소 함유 물질로 가스 불꽃을 통해 공급된다.
즉 밀도가 높고 단단한 직경 5 ~ 100nm의 산화규소 입자를 소재의 표면에 충돌시킴으로써, 소재 표면의 부착성을 향상시킬 수가 있다.
상기 화염처리에 의한 나노코팅에 의하면, 육안으로 식별되지 않을 정도의 요철을 형성하게 되므로 컬러층 색상 형성에는 아무런 영향을 미치지 않는다.
상기 화염처리에 의한 나노코팅 단계(S3)는, 강판 전용의 나노코팅기(10)에 의해 강판의 표면을 전처리한다.
상기 나노코팅기(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버(110)와, 상기 챔버(110)의 중앙에 위치되는 화염공급부(120) 및 상기 챔버(110) 내에 재료를 투입하는 재료투입부(130)를 포함하여 구성된다.
상기 챔버(110)는, 일단에 판재의 폭 길이와 동일 또는 유사한 길이로 형성되고, 화염이 선형으로 형성되도록 하는 선형토출구를 구비한다.
또한, 상기 챔버(110)의 내부에는 전구체 재료가 투입되어 저장될 수 있도록 하는 공간이 형성된다.
상기 화염공급부(120)는, 상기 챔버(110)의 중앙 내부 측에 구성되어, 소재에 나노코팅이 가능하도록 화염을 분출하는 분출구를 구비한다.
또한 상기 화염공급부(120)는, 승강수단에 의해 상기 챔버(110)의 중앙에서 일정거리 승강함으로써, 코팅 전일 경우에는 상기 챔버(110)의 선형토출구를 폐쇄시켜 재료의 임의 방출을 방지한다.
또한 나노코팅 작업을 수행할 경우에는, 상기 화염공급부(120)가 일정높이 상승하여 상기 챔버(110)의 선형토출구를 통해 화염과 재료가 함께 배출되도록 한다.
상기 재료투입부(130)는, 상기 챔버(110)의 내부에 일정량의 재료가 유지되도록 계속적으로 재료를 공급한다.
작업 전 코일축적 단계(S2)를 통해 강판이 공급되면, 챔버(110)의 선형토출구를 개방시키도록 화염공급부(120)가 일정높이 상승하게 되고, 이때, 상기 화염공급부(120)의 분출구를 통해 화염이 계속적으로 분출하게 된다.
상기 화염공급부(120)의 상승으로 챔버(110)의 선형토출구가 개방되면, 상기 챔버(110)의 내부에 저장된 전구체 재료가 방출되면서, 상기 화염에 의해 전구체 재료가 강판의 표면에 나노코팅된다.
도 3의 왼쪽은 화염처리에 의한 나노코팅 전의 강판의 표면을 확대한 것이고, 오른쪽은 나노코팅 후 강판의 표면을 확대한 것이다.
도 3에 의하면 본 발명에 따른 나노코팅에 의해 강판의 표면이 개질되어 표면적이 확대되었음을 확인할 수 있고, 이러한 표면적 확대로 인해 컬러층의 부착성을 향상시킬 수가 있다.
상기한 나노코팅에 의한 컬러강판의 제조방법은, 실크스크린 라인에도 적용될 수 있다.
즉 전처리 되지 않은 무처리 EG 소재 코일 입고 ⇒ 시트절단 ⇒ 화염처리에 의한 나노코팅 ⇒ 시트 실크스크린 코팅 ⇒ 오븐 경화의 과정을 통해 컬러강판을 제조할 수 있다.
종래의 실크스크린 라인에 의하면, 후처리된 EG 코일을 입고 받아 실크스크린 공정을 수행하기 때문에 고가의 코일을 사용하여야 한다.
그러나 본 발명과 같이 화염처리에 의한 나노코팅 방식을 적용하게 되면, 무처리된 코일을 사용할 수 있으므로 제조 원가를 절감할 수가 있다.
또한 본 발명은 하이브리드 잉크젯 코팅 공정에서도 적용이 가능하다.
즉 PCM(Pre Coated Metal) 자재 입고 ⇒ 화염처리에 의한 나노코팅 단계 ⇒ 하이브리드 잉크젯 프린터(UV인쇄) ⇒ 클리어 코팅의 공정을 통해 컬러강판을 제조할 수 있다.
종래의 하이브리드 잉크젯 코팅 공정에서는, PCM 자재에 하이브리드 잉크젯 프린터(UV인쇄)로 프린팅 작업을 수행하기 때문에, 부착성이 저하되는 문제점이 있다.
그러나 본 발명과 같이 PCM 자재의 표면에 화염처리에 의한 나노코팅을 수행하게 되면, 상기 PCM 자재의 표면적이 확대되어, 하이브리드 잉크젯 프린터에 의해 프린팅되는 컬러층을 용이하게 형성할 수 있다.
즉 본 발명에 의하면 컬러강판의 제조시 화염처리에 의한 나노코팅 전처리 공정을 적용함으로써, 강판의 전처리 공정을 생략하여 제조원가를 절감하고 제조시간을 단축시킬 수 있으며, 부착성을 향상시킬 수가 있다.
이상에서 설명한 것은 컬러강판의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 컬러강판를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니한다. 본 발명에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변경실시가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
10: 나노코팅기
110: 챔버(Chamber)
120: 화염공급부
130: 재료투입부

Claims (5)

  1. 연속 제조라인에서 컬러강판을 제조하는 컬러강판 제조방법에 있어서,
    강판의 표면에 컬러층을 형성하기 전에, 화염처리에 의한 나노코팅을 하여 컬러층의 부착성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 컬러강판의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 화염처리에 의한 나노코팅(Nano Coating by Flame) 공정은,
    CCL(Color Coating Line) 라인, 실크스크린(Silkscreen) 라인 또는 하이브리드(Hybrid) 잉크젯 프린팅 라인 중 어느 하나에 적용되는 것을 특징으로 하는 컬러강판의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 화염처리에 의한 나노코팅은,
    나노코팅기(10)에 의해 강판의 표면에 요철을 형성하여 표면적을 증대시키고,
    상기 나노코팅기(10)는, 일단에 강판의 폭 길이와 동일 또는 유사한 길이를 가지는 선형토출구가 형성되는 챔버(110)와;
    상기 챔버(110)의 중앙에 위치되어, 코팅 전에는 상기 챔버(110)의 선형토출구를 폐쇄시키고, 코팅작업 시에는 일정높이 상승하여 상기 챔버(110)의 선형토출구가 개방되도록 하는 화염공급부(120); 및
    상기 챔버(110)의 내측 공간에 수용되어, 상기 화염공급부(120)에서 제공되는 화염에 의해 강판의 표면을 개질시키는 재료를 투입하는 재료투입부(130);를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러강판의 제조방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 재료투입부(130)에 투입되는 재료는 직경 5 ~ 100nm의 산화규소인 것을 특징으로 하는 컬러강판의 제조방법.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 컬러강판.
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