KR20200010696A - 기능성 필름, 및 이를 이용한 라미네이트 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

기능성 필름, 및 이를 이용한 라미네이트 강판 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

강판 모재에 대하여 우수한 접착성을 가진 기능성 필름에 대하여 개시한다.
냉장고, 세탁기, 에어컨 등의 가전제품의 외장재, 가구의 외장재로 적용 가능한 라미네이트 강판 및 이의 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 라미네이트 강판은 강판 모재; 상기 강판 모재의 상부에 위치하는 기능성 필름; 및 상기 강판 모재와 상기 기능성 필름 사이에 도포되어 상기 강판 모재와 기능성 필름을 접착시키는 핫멜트 접착층;을 포함하고, 상기 기능성 필름은 염화비닐계 수지, 아크릴계 수지 및 안료를 포함하며, 상기 핫멜트 접착층의 상부에 위치하는 기능성 수지층; 상기 기능성 수지층의 상부에 위치하는 프라이머층; 및 상기 프라이머층의 상부에 위치하는 PET 층; 및 상기 PET 층의 상부에 위치하고, 폴리우레탄계 표면처리제로부터 형성되는 표면처리층;을 포함하며, 상기 프라이머층과 접촉하는 PET 층의 일면은 코로나 처리된 것을 특징으로 한다.

Description

기능성 필름, 및 이를 이용한 라미네이트 강판 및 그 제조 방법{FUNCTIONAL FILM, AND LAMINATED STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 기능성 필름을 이용한 라미네이트 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
강판의 일면 또는 양면에 필름을 접착시킨 라미네이트 강판은 식품 용기, 오일관, 전자부품 등에 주로 사용된다. 라미네이트 강판은 일정한 온도에서 강판을 가열시킨 후, 강판의 일면 또는 양면에 필름을 접착시키는 방식으로 제조된다. 이러한 접착 방식에서, 강판과 필름 사이의 접착력을 향상시키기 위해, 필름 표면에 프라이머 용도로서 클로로페놀을 도포한다. 클로로페놀은 접착력을 증가시키지만, 환경 규제가 따르기 때문에, 작업 환경에 제한적이다. 또한, 클로로페놀은 단가가 높은 단점이 있다.
한편, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 각 종 기능성 첨가제를 포함하는 접착제를 이용하여 라미네이트 강판을 제조하는 연구가 진행되고 있다.
하지만, 습도나 온도에 의해, 접착력이 지속적으로 유지되지 못하고, 일정 시간이 지난 후에 강판과 필름 사이가 들뜨는 현상이 발생되기도 한다.
따라서, 기존의 클로로페놀을 대체할 수 있으면서, 라미네이트 강판의 제조 방법을 개선하기 위한 프라이머의 개발이 필요하다.
본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 공개특허공보 특2000-0038815호(2000.07.05. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 엠보스 처리된 융착라미나강판 및 그 제조방법이 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 PET 층과 접착력이 우수한 프라이머층을 포함하는 기능성 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 가전제품의 외장용 라미네이트 강판 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에서는 강판 모재에 접착되는 기능성 필름에 있어서, 염화비닐계 수지, 아크릴계 수지 및 안료를 포함하며, 상기 강판 모재의 상부에 위치하는 기능성 수지층; 상기 기능성 수지층의 상부에 위치하고, 고분자 수지와 가교제를 포함하는 프라이머층; 및 상기 프라이머층의 상부에 위치하는 PET 층; 및 상기 PET 층의 상부에 위치하고, 폴리우레탄계 표면처리제로부터 형성되는 표면처리층;을 포함하고, 상기 프라이머층과 접촉하는 PET 층의 일면은 코로나 처리된 것을 특징으로 하는 기능성 필름이 제공된다.
또한, 본 발명에서는 (a) 코로나 방전을 이용하여, PET 층의 일면을 표면 처리하는 단계; (b) 상기 PET 층의 다른 일면에 폴리우레탄계 표면처리제를 도포하여, 표면처리층을 형성하는 단계; (c) 상기 코로나 방전으로 표면 처리된 PET 층의 일면에 고분자 수지와 가교제를 포함하는 프라이머 조성물을 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 프라이머층 상에 염화비닐계 수지, 아크릴계 수지 및 안료를 포함하는 기능성 수지 조성물을 도포하여 기능성 수지층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 필름의 제조 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에서는 강판 모재; 상기 강판 모재의 상부에 위치하는 기능성 필름; 및 상기 강판 모재와 상기 기능성 필름 사이에 도포되어 상기 강판 모재와 기능성 필름을 접착시키는 핫멜트 접착층;을 포함하고, 상기 기능성 필름은 염화비닐계 수지, 아크릴계 수지 및 안료를 포함하며, 상기 핫멜트 접착층의 상부에 위치하는 기능성 수지층; 상기 기능성 수지층의 상부에 위치하고, 고분자 수지와 가교제를 포함하는 프라이머층; 및 상기 프라이머층의 상부에 위치하는 PET 층; 및 상기 PET 층의 상부에 위치하고, 폴리우레탄계 표면처리제로부터 형성되는 표면처리층;을 포함하며, 상기 프라이머층과 접촉하는 PET 층의 일면은 코로나 처리된 것을 특징으로 하는 라미네이트 강판이 제공된다.
또한, 본 발명에서는 (a) 강판 모재를 마련하는 단계; 및 (b) 상기 강판 모재 상에 핫멜트 접착제를 도포하여 기능성 필름을 접착하되, 기능성 필름에 포함되는 기능성 수지층이 상기 강판 모재에 인접하도록 접착하는 단계;를 포함하고, 상기 기능성 필름의 제조 방법은 (b1) 코로나 방전을 이용하여, PET 층의 일면을 표면 처리하는 단계; (b2) 상기 PET 층의 다른 일면에 폴리우레탄계 표면처리제를 도포하여, 표면처리층을 형성하는 단계; (b3) 상기 코로나 방전으로 표면 처리된 PET 층의 일면에 고분자 수지와 가교제를 포함하는 프라이머 조성물을 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계; 및 (b4) 상기 프라이머층 상에 염화비닐계 수지, 아크릴계 수지 및 안료를 포함하는 기능성 수지 조성물을 도포하여 기능성 수지층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 라미네이트 강판의 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 기능성 필름은 고분자 수지와 가교제로 형성된 프라이머층을 포함함으로써, PET 층과 기능성 수지층 사이의 접착력이 우수하다.
본 발명에 따른 라미네이트 강판은 강판 모재 상에 핫멜트 접착제를 도포한 후 기능성 필름을 접착시켜 제조되는 것이다. 상기 라미네이트 강판은 강판 모재와 기능성 필름 간의 접착성, 프라이머층, 기능성 수지층의 밀착성, 라미네이트 강판의 내열성 등이 우수하다.
아울러, 본 발명에 따른 라미네이트 강판은 일반적인 도장강판에 비하여 미려한 외관 특성을 가지므로, 냉장고, 세탁기, 에어컨 등의 가전제품의 외장재, 가구의 외장재로 적용 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 기능성 필름의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 기능성 필름의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 라미네이트 강판의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 라미네이트 강판의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기능성 필름, 및 이를 이용한 라미네이트 강판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 기능성 필름의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 기능성 필름은 기능성 수지층(10), 프라이머층(20), PET 층(30) 및 표면처리층(40)을 포함한다. 상기 기능성 필름은 강판 모재(50)에 접착되어 라미네이트 강판을 형성한다.
상기 기능성 필름에 포함되는 기능성 수지층(10)은 강판 모재(50)의 상부에 위치하게 된다. 상기 기능성 수지층(10)은 고분자 수지와 안료를 포함하여, 라미네이트 강판에 다양한 색상 구현을 가능하게 한다. 또한, 상기 기능성 수지층(10)은 라미네이트 강판의 선영성을 높이는 역할을 한다. 상기 선영성은 평활성(고광택성)이라고도 하며, 표면에 물체를 비추었을 때, 물체의 윤곽이 왜곡 없이 뚜렷하게 보이는 정도이다.
상기 기능성 수지층(10)은 염화비닐계 수지, 아크릴계 수지 및 안료를 포함한다. 상기 염화비닐계 수지와 아크릴계 수지의 혼합비는 대략 1 : 1 ~ 2 : 1일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 염화비닐계 수지는 염화비닐, 불포화 카르복실산, 비닐아세테이트를 단량체로 사용한다. 상기 염화비닐계 수지는 철 소재에 대한 접착력이 우수하여 잉크 바인더, 접착제 용도로 사용될 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 구조적 특성상 내후성이 우수하다. 상기 아크릴계 수지는 메틸 아크릴레이트(methyl acrylate), 에틸 아크릴레이트(ethyl acrylate), 부틸 아크릴레이트(butyl acrylate), 이소부틸 아크릴레이트(isobutyl acrylate), 하이드록시에틸 아크릴레이트(hydroxyehtyl acrylate), 메틸 메타크릴레이트 (methyl methacrylate), 에틸 메타크릴레이트(ethyl methacrylate), 부틸 메타크릴레이트(butyl methacrylate), 이소부틸 메타크릴레이트(isobutyl methacrylate), 알릴 메타크릴레이트(allyl methacrylate), 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate), 하이드록시에틸 메타크릴레이트(hydroxyethyl methacrylate), 글리시딜 메타크릴레이트(glycidyl methacrylate), 헥산디올 디아크릴레이트(hexandiol diacrylate), 헥산디올 디메타크릴레이트(hexandiol dimethacrylate), 트리메틸로프로판 트리메타크릴레이트(trimethylopropane trimethacrylate), 에틸렌-3-에톡시 아크릴레이트(ethyl-3-ethoxy acrylate), 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트(triethylene glycol dimethacrylate), 하이드록시프로필 아크릴레이트(hydroxypropyl acrylate), 하이드록시프로필 메타크릴레이트(hydroxypropyl methacrylate), 하이드록시부틸 아크릴레이트(hydroxybutyl acrylate), 에톡시에틸 아크릴레이트(ethoxyethyl acrylate), 에톡시에틸 메타크릴레이트(ethoxyethyl methacrylate), 에틸헥실 아크릴레이트(ethylhexyl acrylate), 에틸헥실 메타크릴레이트(ethylhexyl methacrylate), 라우릴 아크릴레이트(lauryl acrylate), 라우릴 메타크릴레이트(lauryl methacrylate), 에틸렌 디아크릴레이트(ethylene diacrylate), 에틸-3-아미노-3-에톡시 아크릴레이트(ethyl-3-amino-3-ethoxy acrylate), 3차부틸 아크릴레이트(tertbutyl acrylate), 트리메틸시릴 메타크릴레이트(trimethylsilyl methacrylate), 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트(tripropylene glycol diacrylate), 헥사플루오로이소프로필 아크릴레이트(hexafluoroisopropyl acrylate), 헥스플루오로이소프로필 메타크릴레이트(hexafluoroisopropyl methacrylate), 페닐 메타크릴레이트(phenyl methacrylate), 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(tetraethylene glycol diacrylate), 폴리에틸렌 글리콜 페닐 에테르 아크릴레이트(polyehtylene glycol phenyl ether acrylate), 2-하이드록시-3-페녹시프로필 아크릴레이트(2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate), 에틸렌 글리콜 디시클로펜테닐 에테르 아크릴레이트(ethylene glycol dicyclopentenyl ether acrylate), 에틸렌 글리콜 디시클로펜테닐 에테르 메타크릴레이트(ethylene glycol dicyclopentenyl ether methacrylate), 소디움 아크릴레이트(sodium acrylate), 소디움 메타크릴레이트(sodium methacrylate), 트리데실 메타크릴레이트(tridecyl methacrylate), 헥실 아크릴레이트(hexyl acrylate), 헥실 메타크릴레이트(hexyl methacrylate), 이소데실 아크릴레이트(isodecyl acrylate), 이소데실 메타크릴레이트(isodecyl methacrylate), 시클로헥실 메타크릴레이트(cyclohexyl methacrylate), 벤질 메타크릴레이트(benzyl methacrylate), 벤질 2-에틸 아크릴레이트(benzyl 2-ethyl acrylate), 에틸 2-N-프로필 아크릴레이트(ethyl 2-N-propyl acrylate), 징크 아크릴레이트(zinc acrylate), 부탄디올 디아크릴레이트(butanediol diacrylate), 부탄디올 디메타크릴레이트(butanediol dimethacrylate), 비닐 아크릴레이트(vinyl acrylate), 비닐 메타크릴레이트(vinyl methacrylate) 등을 사용한다.
상기 안료는 착색, 은폐 등의 기능을 구현할 수 있고, 다양한 색상을 발휘하고 도포면의 내구성을 나타내기 위한 목적에서 포함된다. 상기 안료는 원하는 색상에 따라 TiO2, Al2O3, CaO, 카본블랙, 세라믹 무기 안료 등에서 다양하게 선택될 수 있다. 백색 안료로는 TiO2를 이용할 수 있고, 노란색 안료로는 크롬(Cr)을 이용할 수 있다. 또한, 흑색 안료로는 카본 블랙을 이용할 수 있고, 적색 안료로는 산화철을 이용할 수 있다.
상기 기능성 수지층(10)에는 발림성, 밀착성 등을 부여하기 위한 첨가제가 더 포함될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 기능성 수지층(10)의 두께는 5~10㎛인 것이 바람직하다. 두께가 5㎛ 미만인 경우, 두께가 얇아지면서 색상 구현이 충분하지 못할 수 있다. 반대로, 두께가 10㎛를 초과하는 경우, 두께가 두꺼워지면서 기능성 필름의 두께가 두꺼워지고, 기능성 필름에서 틈 벌어짐 현상이 발생하게 된다.
상기 프라이머층(20)은 기능성 수지층(10)의 상부에 위치한다. 상기 프라이머층(20)은 상기 기능성 수지층(10)과 PET 층(30) 사이에 형성된다. 상기 프라이머층(20)은 기능성 수지층(10)과 PET 층(30) 간의 접착력을 높이는 역할을 한다. 또한, 상기 프라이머층(20)은 고분자 수지와 가교제를 포함하며, 내열성, 경화성이 우수하다.
상기 고분자 수지는 에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 염화비닐계 수지 및 우레탄계 수지 중 1종 이상을 포함한다.
상기 에스테르계 수지는 각종 식품용 용기, 음료용 용기 등의 포장재료로 널리 사용되고 있다. 상기 에스테르계 수지는 성형성, 기계적 특성, 투명성이 우수하다. 상기 에스테르계 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리헥사메틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌-2,6-나프탈레이트, 폴리트리메틸렌-2,6-나프탈레이트, 폴리부틸렌-2,6-나프탈레이트, 폴리헥사메틸렌-2,6-나프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리트리메틸렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌이소프탈레이트, 폴리헥사메틸렌이소프탈레이트, 폴리부틸렌아디페이트테레프탈레이트 등의 방향족 폴리에스테르를 사용한다. 그 중에서도 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 아크릴계 수지는 전술한 바와 같이, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트 등을 사용할 수 있다.
상기 염화비닐계 수지는 전술한 바와 같이, 염화비닐 등을 사용한다.
상기 우레탄계 수지는 적어도 하나의 우레탄 결합을 포함하는 공중합체를 지칭한다. 또는 상기 우레탄계 수지는 세그먼트화 된 공중합체를 지칭한다. 예를 들어, 폴리우레탄 수지는 하나 이상의 폴리올 세그먼트와 하나 이상의 디이소시아네이트 세그먼트의 반응 생성물이다. 폴리올은 폴리에스테르 폴리올, 폴리카르보네이트 폴리올 중 1종 이상을 포함한다.
상기 가교제는 이소시아네이트계 화합물이다. 상기 이소시아네이트계 화합물은 2개 이상의 이소시아네이트 기(디이소시아네이트, 트라이아이소시아네이트, 테트라아이소시아네이트 등)를 포함한다. 예를 들어, 상기 이소시아네이트계 화합물은 방향족, 지방족, 지환족의 디이소시아네이트를 포함한다.
상기 이소시아네이트계 화합물은 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 2,5-톨루엔 디이소시아네이트, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, m-페닐렌 디이소시아네이트, p-페닐렌 디이소시아네이트, 메틸렌 비스(o-클로로페닐 디이소시아네이트), 메틸렌다이페닐렌-4,4'-디이소시아네이트, 폴리카르보다이이미드-개질된 메틸렌다이페닐렌 디이소시아네이트, 4,4'-디이소시아나토-3,3'-다이메톡시바이페닐, 5-클로로-2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 1-클로로메틸-2,4-디이소시아나토 벤젠 중 1종 이상을 포함하는 방향족 디이소시아네이트를 포함한다. 상기 이소시아네이트계 화합물은 m-자일릴렌 디이소시아네이트, 테트라메틸-m-자일릴렌 디이소시아네이트 중 1종 이상을 포함하는 방향족-지방족 디이소시아네이트를 포함한다. 또한, 상기 이소시아네이트계 화합물은 1,4-디이소시아네이토부탄, 1,6-디이소시아나토헥산, 1,12-디이소시아나토도데칸, 2-메틸-1,5디이소시아나토펜탄 중 1종 이상을 포함하는 지방족 디이소시아네이트를 포함한다. 또한, 상기 이소시아네이트계 화합물은 메틸렌-다이사이클로헥실렌-4,4'-디이소시아네이트, 3-아이소시아나토메틸-3,5,5-트라이메틸-사이클로헥실, 아이소시아네이트(아이소포론 디이소시아네이트) 중 1종 이상을 포함하는 지환족 디이소시아네이트를 포함한다.
한편, 상기 프라이머층(20)에는 테트라에틸포스포늄 벤즈이미다졸 (tetraethylphosphonium benzimidazolide)을 더 포함한다. 상기 테트라에틸포스포늄 벤즈이미다졸을 더 포함하는 경우, 프라이머층(20)의 접착력을 보다 증가시킬 수 있다. 상기 테트라에틸포스포늄 벤즈이미다졸은 고분자 수지 100중량부에 대하여 5~10중량부를 포함할 수 있다.
상기 프라이머층(20)의 두께는 0.5~1㎛인 것이 바람직하다. 두께가 0.5㎛ 미만인 경우, 기능성 수지층(10)과 PET 층(30) 간의 접착력이 낮아진다. 반대로, 두께가 1㎛를 초과하는 경우, 기능성 필름의 두께가 두꺼워지고, 기능성 수지층(10)과 PET 층(30) 사이에 들뜸 현상이 발생할 수 있다.
상기 PET 층(30)은 프라이머층(20)의 상부에 위치한다. 상기 PET 층(30)은 투명 또는 반투명을 나타낸다. 상기 PET 층(30)은 프라이머층(20)과 접촉하게 되는데, 상기 프라이머층(20)과 접촉하는 PET 층(30)의 일면은 코로나 처리되는 것이 바람직하다.
코로나 처리는 코로나 방전을 통해 PET 층(30)의 일면을 개질하는 것이다. 코로나 자체의 물리적인 표면 개질과 극성 관능기 생성에 의한 화학적인 표면 개질이 발생하게 된다. 화학적인 표면 개질은 고에너지의 전자나 이온이 충돌하여 표면에 라디칼이나 이온이 생성되고, 이들 주위의 오존, 산소, 질소, 수분 등이 반응하여 카르보닐기, 카르복실기, 히드록시기 등의 극성 관능기가 도입되어 화학적 표면 개질을 일으킨다. 코로나 처리를 거친 PET 층(30)의 일면은 표면의 젖음성이 증가되어 접착강도가 증가된다. 따라서, 상기 PTE 층(30)의 일면에 접착되는 프라이머층(20)의 밀착성이 향상된다. 상기 PET 층(30)과 프라이머층(20)과의 접착력 또한 증가하게 된다.
상기 표면처리층(40)은 상기 PET 층(30)의 상부에 위치한다. 상기 표면처리층(40)은 기능성 필름의 표면 물성 강화 및 방오 등의 기능성을 제공한다. 상기 표면처리층(40)은 폴리우레탄계 표면처리제로부터 형성되는데, 콤마코팅, 롤코팅 또는 메쉬롤로 코팅하여 형성될 수 있다. 폴리우레탄계 재질의 표면처리층(40)은 외관을 미려하게 할 수 있고, 기능성 필름의 내오염성, 내마노성 및 내열성 등을 부여할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 기능성 필름의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2를 참조하면, 코로나 방전을 이용하여, PET 층의 일면을 표면 처리하는 단계(S110), PET 층의 다른 일면에 표면처리층을 형성하는 단계(S120), 프라이머층을 형성하는 단계(S130) 및 기능성 수지층을 형성하는 단계(S140)를 포함한다.
먼저, 코로나 방전을 이용하여, PET 층(30)의 일면을 표면 처리한다.
코로나 처리된 PET 층(30)의 일면은 젖음성이 증가하게 되면서 우수한 접착력을 나타낸다.
이어서, PET 층(30)의 다른 일면에 폴리우레탄계 표면처리제를 도포하여, 표면처리층(40)을 형성한다. 도포는 롤코팅 또는 메쉬롤을 이용하여 수행된다.
이어서, 상기 표면 처리된 PET 층(30)의 일면에 프라이머 조성물을 도포하여 프라이머층(20)을 형성한다. 상기 프라이머 조성물은 고분자 수지와 가교제, 유기용매를 포함한다. 고분자 수지, 가교제에 대한 사항은 전술한 바와 같다.
여기서, 상기 프라이머 조성물은 고형분 10~30%가 되도록 유기용매를 포함한다. 상기 유기용매는 상기 고분자 수지가 용해되는 것으로, 휘발성이 있는 액체이다. 예를 들어, 상기 유기용매는 탄화수소, 알코올, 에테르, 케톤 등을 포함한다.
상기 프라이머 조성물은 스핀 코팅 공정, 바 코팅 공정 등을 이용하여 도포가 이루어진다. 상기 프라이머 조성물은 0.5~1㎛의 두께로 도포된다. 상기 프라이머 조성물은 도포된 후, 50~150℃에서 건조된다. 건조 온도가 이 범위를 벗어나는 경우, 프라이머층(20)의 경화가 불충분해지면서 접착력이 낮아질 수 있다.
이어서, 상기 프라이머층(20) 상에 염화비닐계 수지, 아크릴계 수지 및 안료를 포함하는 기능성 수지 조성물을 도포하여 기능성 수지층(10)을 형성한다. 상기 기능성 수지 조성물은 염화비닐계 수지, 아크릴계 수지, 안료와 유기용매를 포함한다. 상기 기능성 수지 조성물은 고형분 10~30%가 되도록 유기용매를 포함한다. 유기용매는 상기 염화비닐계 수지와 아크릴계 수지가 용해되는 것이라면 제한없이 사용될 수 있다.
상기 기능성 수지 조성물은 스핀 코팅 공정, 바 코팅 공정 등을 이용하여 도포가 이루어진다. 상기 기능성 수지 조성물은 5~10㎛의 두께로 도포된다. 상기 기능성 수지 조성물은 도포된 후, 50~150℃에서 건조된다. 건조 온도가 이 범위를 벗어나는 경우, 기능성 수지층(10)의 경화가 불충분해지면서 색상 구현, 선영성 등의 물성을 나타내기 어려울 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 라미네이트 강판의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 라미네이트 강판은 강판 모재(50), 기능성 필름 및 핫멜트 접착층(60)을 포함한다. 상기 기능성 필름은 강판 모재(50)의 상부에 위치한다. 상기 강판 모재(50)와 상기 기능성 필름 사이에는 핫멜트 접착제가 도포되어 핫멜트 접착층(60)이 형성된다. 상기 핫멜트 접착층(60)에 의해 상기 강판 모재(50)와 기능성 필름이 접착된다.
상기 강판 모재(50)로는 통상의 라미네이트 강판 제조공정에서 사용되는 어떠한 소재도 적용 가능하다. 예를 들면, 강판 모재(50)은 아연도금강판, 갈바륨강판, 알루미늄도금강판 또는 전기아연도금강판을 포함하는 강판일 수 있다.
상기 핫멜트 접착층(60)은 열에 의해 용융되어 강판 모재(50)와 기능성 필름 간의 우수한 접착력을 제공한다. 상기 핫멜트 접착층(60)은 용융 온도가 100~300℃인 핫멜트 접착제로부터 형성된다.
상기 핫멜트 접착층(60)은 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 접착제, 에틸렌비닐아세테이트 접착제, 폴리이소부틸렌 접착제, 폴리프로필렌 접착제, 폴리에스터 접착제, 폴리우레탄 접착제, 폴리이미드 접착제 및 폴리에틸렌 접착제 중 1종 이상을 포함한다.
상기 핫멜트 접착층(60)에는 테트라에틸포스포늄 벤즈이미다졸을 더 포함한다. 상기 테트라에틸포스포늄 벤즈이미다졸을 더 포함하는 경우, 핫멜트 접착층(60)의 접착력을 보다 증가시킬 수 있다. 상기 테트라에틸포스포늄 벤즈이미다졸은 접착제 100중량부에 대하여 0.1~1중량부를 포함할 수 있다.
상기 핫멜트 접착층(60)의 두께는 대략 1~10㎛일 수 있다. 두께가 1㎛ 미만인 경우에는 강판 모재(50)와 기능성 수지층(10)과의 접착력이 충분하지 않아 강판 모재(50)로부터 기능성 필름이 쉽게 박리될 우려가 있다. 반대로, 10㎛를 초과하는 경우에는 핫멜트 접착층(60)의 경도가 지나치게 높아져 라미네이트 강판의 가공성이 저하될 우려가 있다.
상기 기능성 필름에 대한 사항은 전술한 바와 같다.
도 4는 본 발명에 따른 라미네이트 강판의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 라미네이트 강판은 강판 모재를 마련하는 단계(S210), 및 강판 모재 상에 핫멜트 접착제를 도포하여 기능성 필름을 접착하는 단계(S220)를 포함한다.
먼저, 강판 모재(40)를 마련한다. 강판 모재에 대한 사항은 전술한 바와 같다.
이어서, 상기 강판 모재(40) 상에 핫멜트 접착제를 도포하여 기능성 필름을 접착한다. 이때, 기능성 필름에 포함되는 기능성 수지층(10)이 상기 강판 모재(40)에 인접하도록 접착한다. 핫멜트 접착제를 도포한 후에는 200~300℃에서 가열하여 핫멜트 접착제를 용융시킨다. 용융된 핫멜트 접착제에 의해, 상기 강판 모재와 기능성 필름이 견고하게 접착될 수 있다.
이처럼, 라미네이트 강판은 강판 모재(40)에 기능성 필름이 접착된 구조이다. 상기 라미네이트 강판은 층과 층 사이의 접착성이 우수하기 때문에, 층과 층 사이의 들뜸 현상을 최소화할 수 있다. 또한, 상기 라미네이트 강판은 기존의 클로로페놀을 이용한 프라이머층 대신, 고분자 수지와 가교제를 포함하는 프라이머층(20)을 사용함으로써, 작업성이 향상되고, 공정 비용을 절감할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 라미네이트 강판의 제조 방법은 코로나 처리와 프라이머층(20) 형성에 의해, 제조 공정을 개선하는 효과가 있다.
아울러, 본 발명에 따른 라미네이트 강판은 다양한 색감을 나타내는 기능성 수지층(10)을 포함함으로써, 미려한 외관 특성을 가지므로, 냉장고, 세탁기, 에어컨 등의 가전제품의 외장재, 가구의 외장재로 적용 가능하다.
이와 같이 기능성 필름, 및 이를 이용한 라미네이트 강판에 대하여 그 구체적인 실시예를 살펴보면 다음과 같다.
1. 라미네이트 강판의 제조
1) 폴리에틸렌테레프탈레이트와 메틸 아크릴레이트를 1 : 1로 혼합한 수지 100중량부에 대하여, 가교제로서 2,6-톨루엔 디이소시아네이트 10중량부를 첨가하고, 알코올과 에테르를 1 : 1로 혼합한 유기용매 500중량부를 첨가하여 프라이머 조성물을 준비하였다.
2) 염화비닐과 비닐메타크릴레이트를 1 : 1로 혼합한 수지 100중량부에 대하여, 카본 블랙 안료 10중량부, 산화철 안료 5중량부, 알코올과 에테르를 1 : 1로 혼합한 유기용매 500중량부를 첨가하여 기능성 수지 조성물을 준비하였다.
실시예
30㎛ 두께의 PET 필름(XP153)을 준비한 후, PET 필름의 일면에 코로나 처리를 수행하였다. PET 필름의 다른 일면에는 폴리우레탄 수지를 롤 코팅하여 표면처리층을 형성하였다.
코로나로 표면 처리된 PET 필름의 일면에 바코터 #3을 이용하여 상기 프라이머 조성물을 도포하였다. 도포 후, 100℃에서 1분 동안 건조하여 프라이머층을 형성하였다.
이어서, 상기 프라이머층 상에 바코터 #28을 이용하여 상기 기능성 수지 조성물을 도포하였다. 도포 후, 110℃에서 1분 30초 동안 건조하여 기능성 수지층을 형성하였다.
이어서, 삼양스틸사의 GI 강판을 준비하였다. 상기 GI 강판 표면에 바코터 #28을 이용하여 삼화 핫멜트 접착제(폴리프로필렌 접착제)를 도포하였다. 도포 후, 300℃에서 1분 30초 동안 가열하고, 핫멜트 접착제가 도포된 부위에 상기 기능성 필름을 접착하여, 라미네이트 강판을 제조하였다.
상기 실시예와 [표 1]에 기재된 조건으로 실시예 1 ~ 7의 라미네이트 강판을 제조하였다.
[표 1]
Figure pat00001
실시예 8 내지 11
프라이머층에 테트라에틸포스포늄 벤즈이미다졸을 더 포함하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 라미네이트 강판을 제조하였다.
하기 [표 2]의 중량부는 프라이머 조성물에 포함되는 수지 100중량부에 대한 중량부 값이다.
[표 2]
Figure pat00002
실시예 12 내지 15
핫멜트 접착층에 테트라에틸포스포늄 벤즈이미다졸을 더 포함하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 라미네이트 강판을 제조하였다.
하기 [표 3]의 중량부는 폴리프로필렌 접착제 100중량부에 대한 중량부 값이다.
[표 3]
Figure pat00003
비교예 1
PET 필름의 일면에 코로나 처리를 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 라미네이트 강판을 제조하였다.
2. 물성 평가 방법 및 그 결과
1) 밀착성 평가
CCET(Cross Cutting Erichsen Test/Erichen(4mm) taping)에 의하였으며, 박리가 전혀 발생하지 않은 경우, "우수", 박리가 발생한 경우, "불량"으로 평가하였다.
2) 선영성 평가
DOI meter에 의하였으며, DOI 지수가 85 이상인 경우, "우수", 85 미만 내지 70 이상인 경우, "보통", 70 미만인 경우, "불량"으로 평가하였다.
3) 부착열탕성 평가
내열탕 항온수조를 100℃로 유지시키고, 항온수조에 샘플을 넣고 30분 경과 후, 샘플을 꺼내어 씻은 후 이상 유무를 관찰하였다. 육안으로 관찰하였을 때, 기능성 수지층과 PET 층 사이, GI강판과 기능성 수지층 사이 모두 견고하게 접착되어 있으면 "우수", 둘 중 한 곳이라도 박리가 발생한 경우, "보통", 두 곳 모두 박리가 발생한 경우, "불량"으로 평가하였다.
4) 접착력 : GI 강판에 기능성 필름을 접착 후, 30분이 경과된 시점에서 TA.XT_Plus Texture Analyzer(Stable Micro System(제))를 사용하여, 50㎜/분의 속도로 90° 접착력을 측정하였다(상온 25℃ 접착력).
상대적 평가기준: ◎ 우수, △ 보통, × 불량
[표 4]
Figure pat00004
a) 기능성 수지층과 PET 층 사이의 접착력(gf/in), b) GI강판과 기능성 수지층 사이의 접착력(gf/in)
표 4를 참조하면, 본 발명에 따른 기능성 필름, 이를 이용한 라미네이트 강판에서 밀착성, 선영성, 부착열탕성 면에서 모두 보통 이상의 효과를 나타냄을 확인할 수 있다.
특히, 프라이머층에 테트라에틸포스포늄 벤즈이미다졸을 더 포함한 실시예 8, 9는 기능성 수지층과 PET 층 사이의 접착력이 매우 높은 값을 나타낸다. 또한, 핫멜트 접착층에 테트라에틸포스포늄 벤즈이미다졸을 더 포함한 실시예 12, 13은 GI강판과 기능성 필름 사이의 접착력이 매우 높은 값을 나타낸다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10 : 기능성 수지층
20 : 프라이머층
30 : PET 층
40 : 표면처리층
50 : 강판 모재
60 : 핫멜트 접착층

Claims (10)

  1. 강판 모재에 접착되는 기능성 필름에 있어서,
    상기 기능성 필름은
    염화비닐계 수지, 아크릴계 수지 및 안료를 포함하며, 상기 강판 모재의 상부에 위치하는 기능성 수지층;
    상기 기능성 수지층의 상부에 위치하고, 고분자 수지와 가교제를 포함하는 프라이머층;
    상기 프라이머층의 상부에 위치하는 PET 층; 및
    상기 PET 층의 상부에 위치하고, 폴리우레탄계 표면처리제로부터 형성되는 표면처리층;을 포함하고,
    상기 프라이머층과 접촉하는 PET 층의 일면은 코로나 처리된 것을 특징으로 하는 기능성 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기능성 수지층의 두께는 5~10㎛인 것을 특징으로 하는 기능성 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프라이머층의 두께는 0.5~1㎛인 것을 특징으로 하는 기능성 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 수지는 에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 염화비닐계 수지 및 우레탄계 수지 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가교제는 이소시아네이트계 화합물인 것을 특징으로 하는 기능성 필름.
  6. (a) 코로나 방전을 이용하여, PET 층의 일면을 표면 처리하는 단계;
    (b) 상기 PET 층의 다른 일면에 폴리우레탄계 표면처리제를 도포하여, 표면처리층을 형성하는 단계;
    (c) 상기 코로나 방전으로 표면 처리된 PET 층의 일면에 고분자 수지와 가교제를 포함하는 프라이머 조성물을 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계; 및
    (d) 상기 프라이머층 상에 염화비닐계 수지, 아크릴계 수지 및 안료를 포함하는 기능성 수지 조성물을 도포하여 기능성 수지층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 필름의 제조 방법.
  7. 강판 모재; 상기 강판 모재의 상부에 위치하는 기능성 필름; 및 상기 강판 모재와 상기 기능성 필름 사이에 도포되어 상기 강판 모재와 기능성 필름을 접착시키는 핫멜트 접착층;을 포함하고,
    상기 기능성 필름은
    염화비닐계 수지, 아크릴계 수지 및 안료를 포함하며, 상기 핫멜트 접착층의 상부에 위치하는 기능성 수지층;
    상기 기능성 수지층의 상부에 위치하고, 고분자 수지와 가교제를 포함하는 프라이머층; 및
    상기 프라이머층의 상부에 위치하는 PET 층; 및
    상기 PET 층의 상부에 위치하고, 폴리우레탄계 표면처리제로부터 형성되는 표면처리층;을 포함하며,
    상기 프라이머층과 접촉하는 PET 층의 일면은 코로나 처리된 것을 특징으로 하는 라미네이트 강판.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 핫멜트 접착층은 폴리에틸렌테레프탈레이트 접착제, 에틸렌비닐아세테이트 접착제, 폴리이소부틸렌 접착제, 폴리프로필렌 접착제, 폴리에스터 접착제, 폴리우레탄 접착제, 폴리이미드 접착제 및 폴리에틸렌 접착제 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 라미네이트 강판.
  9. (a) 강판 모재를 마련하는 단계; 및
    (b) 상기 강판 모재 상에 핫멜트 접착제를 도포하여 기능성 필름을 접착하되, 기능성 필름에 포함되는 기능성 수지층이 상기 강판 모재에 인접하도록 접착하는 단계;를 포함하고,
    상기 기능성 필름의 제조 방법은
    (b1) 코로나 방전을 이용하여, PET 층의 일면을 표면 처리하는 단계;
    (b2) 상기 PET 층의 다른 일면에 폴리우레탄계 표면처리제를 도포하여, 표면처리층을 형성하는 단계;
    (b3) 상기 코로나 방전으로 표면 처리된 PET 층의 일면에 고분자 수지와 가교제를 포함하는 프라이머 조성물을 도포하여 프라이머층을 형성하는 단계; 및
    (b4) 상기 프라이머층 상에 염화비닐계 수지, 아크릴계 수지 및 안료를 포함하는 기능성 수지 조성물을 도포하여 기능성 수지층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 라미네이트 강판의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 핫멜트 접착제를 도포하여 200~300℃에서 가열한 후 기능성 필름을 부착하는 것을 특징으로 하는 라미네이트 강판의 제조 방법.

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