KR20200117658A - 불연성 칼라강판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 불연성 칼라강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상기 불연성 칼라강판은 강판과, 상기 강판의 적어도 일면에 형성된 도금층과, 상기 도금층 상에 형성된 전처리층과, 상기 전처리층 상에 제1 불연성 도료를 도포하여 형성된 제1 불연성 코팅층, 그리고 상기 제1 불연성 코팅층의 적어도 일면에 제2 불연성 도료를 도포하여 형성된 제2 불연성 코팅층을 포함한다. 이러한 구성으로, 종래의 건축자재용 일반 칼라강판과 동등한 수준의 색상, 물성, 고속 도장 작업성 및 성형 가공성을 구현함과 동시에 불연재료 성능시험(KS F ISO 1182 및 KS F 2271)의 요건을 만족할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

불연성 칼라강판 및 그 제조방법{UNCOMBUSTIBLE COLOR STEEL SHEET AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 불연성 칼라강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존 건재용 PCM 칼라강판의 기본 물성인 우수한 가공성, 내오염성, 도장밀착성, 내식성, 내후성 및 경도를 만족할 뿐만 아니라 불연 성능까지 확보된 불연성 칼라강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

금속을 도장하는 방법에는 성형가공 전에 도장하는 프리 코팅(Pre-coating) 방식과 성형가공 후에 도장하는 포스트 코팅(Post-coating) 방식이 있다. 프리 코팅 방식으로 도장한 강판을 PCM(Pre-coated Metal) 또는 칼라강판이라 하며, 이에 사용되는 도료를 PCM 도료라 한다.

칼라강판에 사용되는 금속판은 일정 크기로 절단된 시트 형태와 감겨져 있는 코일 형태의 두 종류가 있다. 대부분의 칼라강판 생산공정에서는 금속 코일을 자동 연속적으로 도장하는 코일 코팅 방식을 채택하고 있다. 이러한 칼라강판은 공정합리화, 품질안정, 자원절약, 공해대책, 에너지 절감, 공사기간 단축 및 원가절감 등을 도모할 수 있는 이점을 지니고 있다.

칼라강판은 전면에 하도와 상도가 도장되거나, 하도와 중도를 도장 후 상도로 투명을 마감하는 것이 일반적인 제조 방법이다. 칼라강판에는 그라비아 오프셋 방식의 인쇄 공정을 통해 패턴이 형성된 인쇄롤 및 전사롤을 이용하여 무늬를 전사한 프린트 강판이 있을 수 있다. 또한, 필요에 따라 이면용 도료를 도장한 강판이 있을 수 있다.

건축 자재용으로 사용되는 칼라강판은 화성 전처리가 되어 있는 금속 소지면 전면에 하도를 평균 5㎛, 상도를 평균 15~20㎛ 도장하고, 뒷면에 이면용 도료를 5~10㎛로 도장하는 것이 가장 일반적이다.

이러한 칼라강판은 색상이 다양하고 무늬가 들어가는 등 외양이 화려하고 재가공의 필요가 없어, 세탁기, 냉장고, TV 등의 가전제품, 건축 자재, 상용차 등에서 많이 사용되어 왔으며, 실내외 인테리어 용도로 그 시장이 확대되고 있다.

칼라강판용 도료의 주성분은 유기 수지와 경화제, 용제가 혼합된 바인더에 안료와 첨가제를 혼합 분산한 형태로 제공된다. 도료를 소지면에 도장한 후 소부시키면 용제는 휘발되고 유기수지가 열반응에 의해 경화되어 도막화되며, 이 때 칼라강판 본연의 성능을 나타내게 된다.

한편, 근래 화재 및 소방 안전에 대한 사회적 관심 증가와 함께 칼라강판 업계에서는 불연성 칼라강판에 대한 요구가 증가하고 있다. 국토교통부 고시 제2018-771호 제2조에 따른 성능시험 기준에 따르면 KS F ISO 1182에 해당하는 불연성 시험과 KS F 2271에 해당하는 가스유해성 시험을 모두 합격해야 불연재료로 인정받을 수 있다. 칼라강판의 경우 성형가공성이 매우 중요한 물성 요구 조건이며, 이를 만족시키기 위해서는 도막이 유연해야 하기 때문에 앞서 언급한 바와 같이 대부분의 PCM 도료는 유기 수지에 안료를 배합하여 도막화하는 형태로 설계된다. 그런데 KS F ISO 1182에 해당하는 불연성 시험 시, 유기 수지 또는 안료 성분이 발화되어 해당 성능시험을 통과하지 못한다. 따라서 불연재로서는 그 성능을 인정받지 못하며 불연재료를 시공해야 하는 현장에는 사용하지 못하는 제한이 있었다.

또한, 칼라강판으로서 필요한 색상, 광택도, 내구력 등의 물성과 도장 작업성 및 성형 품질을 유지하면서 불연재료 시험방법에 따른 불연성능을 만족시키기에는 그 기술적 난이도가 매우 높아 상업화된 사례가 많지 않으며, 특히 내/외장재로 범용적으로 사용중인 화이트 및 베이지 색상은 국내 PCM 칼라강판 업계에 상업화된 사례가 아직 없다.

상기 문제점을 극복하기 위해 업계에서는 많은 연구 개발을 진행하고 있으며, 최근 공개특허 제10-2018-0002136호(이하 '특허문헌 1'이라 지칭)에서 불연성 또는 난연성 칼라강판, 및 그 제조방법이 소개되고 있다. 그러나 해당 특허문헌 1에서 제공되는 조성물은 수용성 계통의 세라믹 도료로서 유성 도료에 맞게 설계 및 운영중인 기존 PCM 칼라강판 제조라인에 적용하기에는 부적합한 측면이 많다. 예를 들면, 기존 내장재 시장에 범용적으로 유통되는 칼라강판의 색상(화이트, 베이지, 실버 등)과 물성을 구현하는데 한계가 있으며, 도료의 가격이 비싸고 고속 도장 작업성이 확보되지 않아 제조원가가 일반 칼라강판 대비 매우 높다. 이와 같은 한계로 인해 종래의 불연성 칼라강판은 기술적으로 불연성능이 확보되었더라도 범용적으로 상업화되지는 못하고 있는 실정이다.

대한민국 공개특허 제10-2018-0002136호(2018.01.08)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 종래의 PCM 도료의 기술적 한계를 극복하기 위한 것으로, 기존 건재용 PCM 칼라강판의 기본 물성인 우수한 가공성, 내오염성, 도장밀착성, 내식성, 내후성 및 경도를 만족할 뿐만 아니라 불연 성능까지 확보된 불연성 칼라강판 및 그 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 불연성 칼라강판은, 강판; 상기 강판의 적어도 일면에 형성된 도금층; 상기 도금층 상에 형성된 전처리층; 상기 전처리층 상에 제1 불연성 도료를 도포하여 형성된 제1 불연성 코팅층; 및 상기 제1 불연성 코팅층의 적어도 일면에 제2 불연성 도료를 도포하여 형성된 제2 불연성 코팅층;을 포함한다.

여기서, 상기 도금층은, 아연도금층, 아연-알루미늄 합금 도금층, 아연-마그네?? 합금 도금층, 알루미늄-마그네슘 합금 도금층 또는 아연-알루미늄-마그네슘 합금 도금층으로 마련될 수 있다.

그리고, 상기 전처리층은, 인산 피막층, 크로메이트 화성 피막층 또는 논크로메이트 화성 피막층으로 마련될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 제1 불연성 도료는, 폴리에스터 수지 10~50중량%, 블록이소시아네이트 수지 1~20중량%, 안료 1~30중량%, 난연제 1~40중량%, 유기용제 30~80중량%, 첨가제 0.1~5중량%를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2 불연성 도료는, 실리콘 변성 폴리에스터 수지 5~40중량%, 멜라민 수지 1~20중량%, 안료 5~40중량%, 난연제 5~40중량%, 유기용제 30~80중량%, 첨가제 1~10중량%를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 실리콘 변성 폴리에스터 수지는, 실리콘 중간체와 폴리에스터 수지의 반응 생성물이며, 상기 실리콘 중간체와 상기 폴리에스터 수지의 질량비가 30:70~80:20으로 마련될 수 있다.

그리고, 상기 안료는, 세라믹 무기안료, 이산화티탄, 황색산화철, 산화철 및 이의 혼합물 중 선택된 1종 이상을 포함하여 마련될 수 있다.

그리고, 상기 난연제는, 금속수산화물계 무기 난연제로 마련될 수 있다.

그리고, 상기 유기용제는, 지방족 탄화수소계 용제, 방향족 탄화수소계 용제, 케톤계 용제, 에스테르계 용제, 에테르계 용제, 아세테이트계 용제 및 이의 혼합물 중 선택된 1종 이상을 포함하여 마련될 수 있다.

그리고, 상기 첨가제는, 레벨링제, 부착증진제, 산촉매, 왁스, 소광제 및 이의 혼합물 중 선택된 1종 이상을 포함하여 마련될 수 있다.

나아가, 상기 소광제는, 무정형실리카, PMMA, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아마이드 입자 및 이들의 혼합물 중 선택된 1종 이상을 포함하여 마련될 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 불연성 칼라강판의 제조방법은, 강판의 적어도 일면에 도금층을 형성하는 도금층 형성단계; 상기 도금층 상에 전처리층을 형성하는 전처리층 형성단계; 상기 전처리층 상에 제1 불연성 도료를 도포하여 제1 불연성 코팅층을 형성하는 제1 불연성 코팅층 형성단계; 및 상기 제1 불연성 코팅층 상에 제2 불연성 도료를 도포하여 제2 불연성 코팅층을 형성하는 제2 불연성 코팅층 형성단계;를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 도금층 형성단계는, 아연, 아연-알루미늄 합금, 아연-마그네?? 합금, 알루미늄-마그네슘 합금 또는 아연-알루미늄-마그네슘을 도금하여 도금층을 형성하도록 마련될 수 있다.

그리고, 상기 전처리층 형성단계는, 인산 피막층, 크로메이트 화성 피막층 또는 논크로메이트 화성 피막층을 형성하도록 마련될 수 있다.

그리고, 상기 제1 불연성 코팅층 형성단계는, 상기 제1 불연성 도료를 도포한 후 상기 강판의 최대 온도가 180~250℃ 범위가 되도록 가열 건조하여 형성하도록 마련될 수 있다.

또한, 상기 제2 불연성 코팅층 형성단계는, 상기 제2 불연성 도료를 도포한 후 상기 강판의 최대 온도가 200~260℃ 범위가 되도록 가열 건조하여 형성하도록 마련될 수 있다.

여기서, 상기 제1 불연성 도료는, 폴리에스터 수지 10~50중량%, 블록이소시아네이트 수지 1~20중량%, 안료 1~30중량%, 난연제 1~40중량%, 유기용제 30~80중량%, 첨가제 0.1~5중량%를 포함하여 마련될 수 있다.

또한, 상기 제2 불연성 도료는, 실리콘 변성 폴리에스터 수지 5~40중량%, 멜라민 수지 1~20중량%, 안료 5~40중량%, 난연제 5~40중량%, 유기용제 30~80중량%, 첨가제 1~10중량%를 포함하여 마련될 수 있다.

그리고, 상기 실리콘 변성 폴리에스터 수지는, 실리콘 중간체와 폴리에스터 수지의 반응 생성물이며, 상기 실리콘 중간체와 상기 폴리에스터 수지의 질량비가 30:70~80:20로 마련될 수 있다.

나아가, 상기 제1 불연성 코팅층 형성단계와 상기 제2 불연성 코팅층 형성단계는, 연속 롤 코팅 방식으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 의한 불연성 칼라강판 및 그 제조방법에 따르면, 종래의 PCM 도료의 기술적 한계를 극복한 것으로, 종래의 건축자재용 일반 칼라강판과 동등한 수준의 색상, 물성, 고속 도장 작업성 및 성형 가공성을 구현함과 동시에 국토교통부 고시 제2018-771호 제2조에 명시된 불연재료 성능시험의 요건을 만족할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 불연성 도료를 기존 PCM 칼라강판 라인에 맞게 유성, 1액형 도료로 구성되어 실라인에 상시적으로 사용하는데 문제가 없으며, 기존 칼라강판과 대등한 수준의 색상 및 광택도의 다양성, 장기간 사용에 대한 내구력 등의 물성과 우수한 도장 작업성 및 성형 품질을 제공하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 불연성 칼라강판을 개략적으로 도시해 보인 단면도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 불연성 칼라강판을 개략적으로 도시해 보인 단면도,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 불연성 칼라강판을 개략적으로 도시해 보인 단면도이다.

본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 불연성 칼라강판 및 그 제조방법에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 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.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 불연성 칼라강판을 개략적으로 도시해 보인 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 불연성 칼라강판은 강판(10)과, 상기 강판(10)의 적어도 일면에 형성된 도금층(20)과, 상기 도금층(20) 상에 형성된 전처리층(30)과, 상기 전처리층(30) 상에 제1 불연성 도료를 도포하여 형성된 제1 불연성 코팅층(40), 그리고 상기 제1 불연성 코팅층(40)의 적어도 일면에 제2 불연성 도료를 도포하여 형성된 제2 불연성 코팅층(50)을 포함한다.

즉, 상기 불연성 칼라강판은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 강판(10)의 상측면에 상기 도금층(20), 상기 전처리층(30), 상기 제1 불연성 코팅층(40), 그리고 상기 제2 불연성 코팅층(50)이 차례로 적층되어 마련될 수 있다.

또는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 불연성 칼라강판은 상기 강판(10)의 양측면에 상기 도금층(20), 상기 전처리층(30), 그리고 상기 제1 불연성 코팅층(40)이 차례로 적층되고, 어느 하나의 상기 제1 불연성 코팅층(40)에만 상기 제2 불연성 코팅층(50)이 적층되어 마련될 수도 있다.

또는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 불연성 칼라강판은 상기 강판(10)의 양측면에 상기 도금층(20), 상기 전처리층(30), 상기 제1 불연성 코팅층(40), 그리고 상기 제2 불연성 코팅층(50)이 차례로 적층되어 마련될 수도 있다.

즉, 상기 불연성 칼라강판은 사용되는 용도에 따라 적층되는 층을 달리할 수 있다.

상기 도금층(20)은 아연도금층, 알루미늄도금층, 아연-알루미늄 합금 도금층, 아연-마그네슘 합금, 알루미늄-마그네슘 합금 또는 아연-알루미늄-마그네슘 합금 도금층일 수 있다. 특히, 상기 아연-마그네슘 합금 도금층, 상기 알루미늄-마그네슘 합금 도금층, 상기 아연-알루미늄-마그네슘 합금 도금층은 고내식성의 특성을 갖는 것으로 절단면과 가공부의 내식성이 우수한 특징을 갖고 있다.

상기 전처리층(30)은 상기 도금층(20) 상에 전처리하는 방법에 의해 형성되는 통상적인 전처리층이라면 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, 인산 피막층, 크로메이트 화성 피막층, 또는 논(non)-크로메이트 화성 피막층일 수 있다. 상기 도금층(20) 표면에 인산 피막, 크로메이트 화성 피막, 또는 논-크로메이트 화성 피막을 형성함으로써 상기 제1 불연성 코팅층(40)과의 밀착력과 내식성을 확보할 수 있다.

상기 제1 불연성 코팅층(40)은 상기 전처리층(30) 상에 제1 불연성 도료를 도포하여 형성된다.

여기서, 상기 제1 불연성 도료는 폴리에스터 수지 10~50중량%, 블록이소시아네이트 수지 1~20중량%, 안료 1~30중량%, 난연제 1~40중량%, 유기용제 30~80중량%, 첨가제 0.1~5중량%를 포함한다.

상기 폴리에스터 수지는 필요에 따라 폴리우레탄 수지, 아크릴수지, 알키드 수지, 에폭시 수지 등으로 바람직하게 변형하여 사용할 수 있다.

상기 폴리에스터 수지는 조성물 전체 중량을 기준으로 10~50중량% 포함될 수 있는데, 상기 폴리에스터 수지의 함량이 10중량% 미만인 경우에는 가공성이 저하되는 문제가 있고, 50중량%를 초과하는 경우에는 불연 성능을 달성할 수 없는 문제가 있다.

상기 블록이소시아네이트 수지는 블록제의 종류 및 이소시아네이트 형태에 따라 다양하게 선택하여 사용할 수 있다. 통상 PCM 도료를 제조할 때에는 시판되는 블록이소시나네이트 중에서 선택적으로 사용할 수 있으며, 사용 가능한 블록이소시아네이트 수지의 예로는 BL3165, BL3175, BL3272, BL3475, BL4265(BAYER사), BI7951, BI7981, BI7984, BI7990(BAXENDEN사) 등을 들 수 있다.

상기 블록이소시아네이트 수지는 조성물 전체 중량을 기준으로 1~20중량% 포함될 수 있는데, 상기 블록이소시아네이트 수지의 함량이 1중량% 미만인 경우에는 도막의 경화도를 충분히 얻을 수 없어 작업성이나 물성이 나빠지는 문제가 있고, 20중량%를 초과하는 경우에는 불연 성능을 달성할 수 없는 문제가 있다.

상기 안료는 국토교통부 고시 제2018-771호 제2조의 명시된 불연재료 품질 기준에 합당한 성능을 발휘하기 위해 750℃ 이상의 온도에서 발화되지 않아야 한다. 따라서, 내열성과 내식성, 내약품성 등이 우수한 세라믹 계통의 무기안료가 바람직하다.

상기 무기안료는 산화아연, 이산화티탄, 리토폰(Lithopone), 염기성탄산납, 산화철, 카본블랙, 크롬산납, 황색산화철, 광명탄, 염기성탄산납, 옥시염화비스무스, 운모티탄, 안산화동 및 아연 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 안료는 내식성 구현을 위해 방청 안료를 추가적으로 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 방청 안료의 예로서 크롬산계 방청 안료를 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 안료는 조성물 전체 중량을 기준으로 1~30중량%를 사용할 수 있는데, 안료의 조성이 1중량% 미만인 경우에는 은폐력이 떨어지므로 상도인 상기 제2 불연성 도료를 도장했을 때 원하는 색상을 구현하기가 어렵고, 원하는 수준의 내식성을 구현할 수 없는 문제가 있고, 30중량%를 초과하는 경우에는 가공성이 떨어지고, 제품의 가격이 상승하는 문제가 있다.

상기 난연제는 비할로겐계로서 불연성능과 도료의 품질에 문제가 없다면 인계 화합물, 황계 화합물, 마그네슘계 화합물, 알루미늄계 화합물 등을 1종 이상 선택적으로 사용할 수 있다. 바람직하게는 금속 수산화물 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 금속 수산화물의 분말 형태를 사용할 수 있다.

상기 난연제는 도료 조성물 전체 중량을 기준으로 1~40 중량% 포함될 수 있는데, 상기 난연제의 함량이 1중량% 미만인 경우에는 불연성능이 저하되는 문제가 있고, 40중량%를 초과하는 경우에는 도료의 점도가 너무 높아 작업성에 문제를 일으키고, 도막의 가공성이 저하되는 문제가 있다.

상기 유기용제는 적정한 점도 저하효과와 표면 외관에 문제가 없는 것이라면, 당업계에 알려진 통상의 유기용제를 사용할 수 있으나, 끓는점이 120~250℃인 유기용제를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 유기용제의 비제한적인 예를 들면, 지방족 탄화수소계 용제, 방향족 탄화수소계 용제, 케톤계 용제, 에스테르계 용제, 에테르계 용제 아세테이트계 용제 등을 들 수 있다. 상기 유기용제는 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 2종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.

상기 방향족 탄화수소계 용제는, 예를 들어, 톨루엔, 자일렌, SK에너지 주식회사의 코코졸(제품명: #100 또는 #150) 등을 들 수 있다.

상기 에스테르계 용제 또는 아세테이트계 용제는, 예를 들어, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 셀로솔브 아세테이트, 프로필렌글리콜 모노메틸아세테이트, 에틸렌글리콜 디아세테이트, 에틸렌글리콜 디에틸에테르, 에틸렌글리콜 디메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 3-메톡시부틸 아세테이트 등을 들 수 있다.

상기 글리콜 에테르계 용제는, 예를 들어, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 에틸렌글리콜 부틸에테르, 디에틸렌글리콜 메틸에테르, 디에틸렌글리콜 에틸에테르, 디에틸렌글리콜 부틸에테르 등을 들 수 있다.

상기 케톤계 용제는, 예를 들어, 아세톤, 아세토나이트릴, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 사이클로헥사논 등을 들 수 있다. 상기 알코올계 용제는, 예를 들어, 에탄올, 이소프로판올, n-부탄올, 아밀알콜, 사이클로 헥산올 등을 들 수 있다.

또한, 상기 유기용제로서 클로로포름, 크레졸, 헥산, 테트라하이드로퓨란, 이소포론, 디베이직 에스테르(dibasic ester) 등도 사용할 수 있다.

상기 유기용제는 도료 조성물 전체 중량을 기준으로 30~80중량%를 사용할 수 있는데, 상기 유기용제의 조성이 30중량% 미만인 경우에는 점도가 너무 높이 작업성이 떨어지는 문제가 있고, 80중량%를 초과하는 경우에는 점도가 너무 낮아 도장 작업성이 떨어지거나 도료를 장기간 보관하는 과정에서 첨가제의 침전이 빨라지는 등 장기 보관성에 문제가 있다.

상기 첨가제는 부착증진제, 레벨링제, 금속촉매로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 부착증진제는 인산염에폭시(Phosphoric acid epoxy ester) 화합물 및 이의 유도체 등으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 레벨링제는 아크릴레이트(acrylic polymer) 계통의 DSM사 DD27이나 FTC사의 LA-45, 실록산 및 이의 유도체, 바람직하게는 폴리실록산(Poly siloxane)으로 이루어진 BYK사의 BYK-322, TECH POLYMER사의 TECH-2080 등의 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 금속촉매는 주석계 또는 비주석계 촉매를 포함할 수 있다. 주석계 촉매는 대표적으로 디부틸주석디라우레이트(DBTDL)가 있고 비주석계 촉매로는 XC-8212, XK-601, XC-9213(KING사) 등이 있을 수 있다.

상기 제2 불연성 코팅층(50)은 상기 제1 불연성 코팅층(40)의 적어도 일면에 제2 불연성 도료를 도포하여 형성된다.

여기서, 상기 제2 불연성 도료는 실리콘 변성 폴리에스터 수지 5~40중량%, 멜라민 수지 1~20중량%, 안료 5~40중량%, 난연제 5~40중량%, 유기용제 30~80중량%, 첨가제 1~10중량%를 포함한다.

상기 실리콘 변성 폴리에스터 수지는 실리콘 중간체와 폴리에스터 수지의 반응 생성물로서, 상기 실리콘 중간체와 상기 폴리에스터 수지의 질량비는 30:70~80:20인 것이 바람직하다.

상기 제2 불연성 코팅층(50)을 구성하는 실리콘 변성 폴리에스터 수지는 도막구성의 주요소로서 경화제인 멜라민 수지와 상호 반응하여 도막을 형성하는 주요 구성 성분이다.

상기 실리콘 변성 폴리에스터 수지는 실리콘 중간체와 폴리에스터 수지의 공중합에 의해 얻어지는 물질로서, 상기 실리콘 중간체는 통상 약 400~10,000의 평균분자량을 갖고, 분자 내에 히드록실기 또는 알콕시기와 같은 반응기를 갖는 폴리실록산 수지이다. 또한, 상기 실리콘 중간체는 상업적으로 입수 가능한 제품을 1종 이상 사용할 수도 있다. 상기 상업적으로 입수 가능한 제품의 비제한적인 예로는 다우코닝사의 DC Z-3074, DC Z-3037, DC Z-6188, DC Z-6018, 또는 WACKER사의 SILRES SY-231 등이 있다.

상기 실리콘 중간체와 상기 폴리에스터 수지의 질량비는 30:70~80:20인 것이 바람직하며, 50:50~70:30인 것이 더욱 바람직하며, 60:40~70:30인 것이 가장 바람직하다. 구체적으로, 상기 실리콘 변성 폴리에스터 수지에 있어서, 실리콘 중간체의 비율이 30~80중량% 포함될 수 있고, 50~70중량%인 것이 더욱 바람직하며, 60~70중량%인 것이 가장 바람직하다. 상기 실리콘 중간체의 함량비가 30중량% 미만인 경우 가공성은 좋아지지만 내열성이 저하되어 불연성능을 잃어버리므로 도료의 기대하는 성능이 나타나지 않는 문제가 있고, 상기 실리콘 중간체의 함량비가 80중량%를 초과하는 경우 불연성능은 좋아지지만 경화도가 낮고 부착성이나 가공성이 저하되므로 고속 도장 작업 및 성형가공성에 문제가 발생된다.

상기 실리콘 변성 폴리에스터 수지는 조성물 전체 중량을 기준으로 5~40 중량% 포함될 수 있는데, 상기 실리콘 변성 폴리에스터 수지의 함량이 5중량% 미만인 경우 경화도가 낮고 가공성이 떨어지는 등의 문제가 있고, 40중량%를 초과하는 경우 불연성능을 잃어버리므로 도료의 기대하는 성능이 나타나지 않는다.

상기 멜라민 수지는 도막 내외부에서 주(主) 수지인 상기 실리콘 변성 폴리에스터 수지와의 경화가 잘 일어나도록 하는 경화제 역할을 한다.

상기 멜라민 수지는 알코올과 포름알데히드의 중합에 얻어지는 물질로서, 일례로 메탄올과 포름알데하이드의 중합으로 얻어지는 메톡시 멜라민 수지, 이소-부탄올 또는 노르말부탄올과 포름알데히드의 중합에 의해 얻어지는 부톡시 멜라민 수지를 들 수 있다. 또한, 상기 멜라민 수지는 상업적으로 입수 가능한 제품을 1종 이상 사용할 수도 있다. 본 발명에서 사용 가능한 멜라민 수지의 비제한적인 예로는, CYMEL-303, CYMEL-325, CYMEL-327, CYMEL-350, CYMEL-370(CYTEC사), RESIMINE-7550, RESIMINE-717, RESIMINE-730, RESIMINE-747, RESIMINE-797(SOLUTIA사), BE-3717, BE-370, BE-3747(BIP사), BE-630, BE-692(BIP사), RESIMINE-7512, RESIMINE-750(SOLUTIA사), RESIMINE-755, RESIMINE-757, RESIMINE-751(SOLUTIA사), CYMEL-1168, CYMEL-1170, CYMEL-232(CYTEC사) 등을 들 수 있다.

상기 멜라민 수지는 조성물 전체 중량을 기준으로 1~20중량% 포함될 수 있는데, 상기 멜라민 수지의 함량이 1중량% 미만인 경우 경화도가 낮아 내구력이 떨어지는 등의 문제가 있고, 20중량%를 초과하는 경우 가공성이 저하되고 불연 성능을 잃어버리므로 도료의 기대하는 성능이 나타나지 않는 문제가 있다.

상기 안료는 국토교통부 고시 제2018-771호 제2조에 명시된 불연재료 품질 기준에 합당한 성능을 발휘하기 위해 750℃ 이상의 온도에서 발화되지 않아야 한다. 따라서, 내열성과 내식성, 내약품성 등이 우수한 세라믹 계통의 무기안료가 바람직하다.

상기 무기안료는 산화아연, 이산화티탄, 리토폰(Lithopone), 염기성탄산납, 산화철, 카본블랙, 크롬산납, 황색산화철, 광명탄, 염기성탄산납, 옥시염화비스무스, 운모티탄, 안산화동, 및 아연 등을 1종 이상 선택적으로 사용할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 안료는 조성물 전체 중량을 기준으로 5~40중량%를 사용할 수 있는데, 상기 안료의 조성이 5중량% 미만인 경우에는 은폐력이 떨어지므로 원하는 색상을 구현하기가 어렵고, 40중량%를 초과하는 경우에는 가공성이 떨어지고 제품의 가격이 상승하는 등의 문제가 있다.

상기 난연제는 비할로겐계로서 불연성능과 도료의 품질에 문제가 없다면 인계 화합물, 황계 화합물, 마그네슘계 화합물, 알루미늄계 화합물 등을 1종 이상 선택적으로 사용할 수 있다. 바람직하게는, 금속수산화물 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 또한, 상기 난연제는 분말 형태로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 수산화알루미늄 분말, 수산화마그네슘 분말 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 난연제는 조성물 전체 중량을 기준으로 5~40중량% 포함될 수 있는데, 상기 난연제의 함량이 5중량% 미만인 경우에는 불연성능이 저하되고, 40중량%를 초과하는 경우에는 도료의 점도가 너무 높아 작업성에 문제가 있거나 도막의 가공성이 저하되는 등의 문제가 있다.

상기 유기용제는 적정한 점도 저하 효과와 표면 외관에 문제가 없는 것이라면, 당 업계에 알려진 통상의 유기용제를 사용할 수 있으나, 끓는점이 120~250℃인 유기용제를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 유기용제의 비제한적인 예를 들면, 지방족 탄화수소계 용제, 방향족 탄화수소계 용제, 케톤계 용제, 에스테르계 용제, 에테르계 용제 아세테이트계 용제 등을 들 수 있다. 상기 유기용제는 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 2종 이상을 혼합하여 사용될 수 있다.

상기 방향족 탄화수소계 용제는, 예를 들어, 톨루엔, 자일렌, SK에너지 주식회사의 코코졸(제품명: #100 또는 #150) 등을 들 수 있다.

상기 에스테르계 용제 또는 아세테이트계 용제는, 예를 들어, 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 셀로솔브 아세테이트, 프로필렌글리콜 모노메틸아세테이트, 에틸렌글리콜 디아세테이트, 에틸렌글리콜 디에틸에테르, 에틸렌글리콜 디메틸에테르, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르, 에틸렌글리콜 모노에틸에테르, 3-메톡시부틸 아세테이트 등을 들 수 있다.

상기 글리콜 에테르계 용제는, 예를 들어, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 에틸렌글리콜 부틸에테르, 디에틸렌글리콜 메틸에테르, 디에틸렌글리콜 에틸에테르, 디에틸렌글리콜 부틸에테르 등을 들 수 있다.

상기 케톤계 용제는, 예를 들어, 아세톤, 아세토나이트릴, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 사이클로헥사논 등을 들 수 있다.

상기 알코올계 용제는, 예를 들어, 에탄올, 이소프로판올, n-부탄올, 아밀알콜, 사이클로 헥산올 등을 들 수 있다.

또한, 상기 유기용제로서 클로로포름, 크레졸, 헥산, 테트라하이드로퓨란, 이소포론, 디베이직 에스테르(dibasic ester) 등도 사용할 수 있다.

이러한, 상기 유기용제는 조성물 전체 중량을 기준으로 30~80중량%를 사용할 수 있는데, 상기 유기용제의 조성이 30중량% 미만인 경우에는 점도가 너무 높이 작업성이 떨어질 수 있고, 80중량%를 초과하는 경우 점도가 너무 낮아 도장 작업성이 떨어지거나 도료를 장기간 보관하는 과정에서 첨가제의 침전이 빨라지는 등 장기 보관성에 문제가 있다.

상기 첨가제는 레벨링제, 부착증진제, 소광제, 산촉매, 왁스, 소광제 및 이의 혼합물 중 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.

상기 레벨링제는 실록산 및 이의 유도체, 폴리아크릴레이트，폴리실록산 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 폴리아크릴레이트(acrylic polymer) 계통의 DSM사 DD27이나 FTC사의 LA-45 등을 포함할 수 있고, 폴리실록산(Poly siloxane)으로 이루어진 BYK사의 BYK-322, TECH POLYMER사의 TECH-2080 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

원하는 불연성능을 나타내기 위해 실리콘 함량이 높은 실리콘 변성 폴리에스터 수지를 채택하는 경우에는 수지 함량이 일반 도료 대비 낮아 성형가공성이 취약해질 수 있다. 이러한 경우에는 폴리실록산계 레벨링제를 바람직하게 사용할 수 있으며, 이로써 내열성, 윤활성이 우수해지고, 성형가공성을 보완할 수 있다.

상기 레벨링제의 함량은 작업성이나 도막의 물성에 문제가 없는 범위 내에서 사용할 수 있으나 많이 사용할수록 도료의 제조 원가가 상승하므로 가급적 적게 사용하는 것이 바람직하다.

상기 부착증진제는 인산염에폭시(Phosphoric acid epoxy ester) 화합물 및 이의 유도체 등으로부터 선택될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 부착증진제의 함량은 불연성능이나 도막의 물성에 문제가 없는 범위 내에서 사용할 수 있으나 많이 사용할수록 도료의 제조 원가가 상승하므로 가급적 적게 사용하는 것이 바람직하다.

상기 소광제는 도막 표면에 원하는 광택도를 구현할 목적으로 사용할 수 있으며, 무정형 실리카, PMMA(Poly(methylmethacrylate)), 폴리아크릴로니트릴(Polyacrylonitrile), 폴리아마이드(Polyamide) 입자 및 이들의 혼합물 등을 바람직하게 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 입자들을 포함함으로써, 상도층인 상기 제2 불연성 코팅층의 도막표면에 원하는 광택도를 형성시킬 수 있다.

예를 들어, 상기 무정형 실리카로서 Syloid C807, Syloid C812, Syloid 622(Grace, 독일), GASIL HP-260, GASIL HP-270(PQ CORPERATION, USA), SS-415(S-chemtech, 한국) 등이 사용될 수 있다.

상기 PMMA 입자로서 SUNPMMA-S250, SUNPMMA-S400(선진뷰티사이언스, 한국), Diasphere® MH-15FD, Diasphere® MH-20FD, Diasphere® MH-25FD(코오롱인더스트리, 한국) 등이 사용될 수 있다.

상기 폴리아크릴로니트릴 입자로서 TAFTIC™ A-20, TAFTIC™ ASF-7(TOYOBO, 일본) 등이 사용될 수 있다.

상기 폴리아마이드 입자로서 Orgasol 2002 ES5 NAT 3(아케마, 미국) 등이 사용될 수 있다.

상기 입자들의 평균 입경은 특별히 제한되지 않으나, 5~40㎛인 것이 바람직하다. 상기 입자의 평균 입경이 5㎛ 미만인 경우에는 원하는 광택도를 맞추기 위해 과도하게 많은 양의 입자가 투입되므로 점도가 높아지거나 원가가 상승하는 문제가 있고, 평균 입경이 40㎛를 초과한 경우 도막의 표면이 너무 거칠게 된다. 즉, 롤코팅 과정에서 입자가 끌리게 되어 작업성 및 외관품질에 악영향을 미치는 문제가 있다.

상기 입자의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 도료 조성물의 전체 중량을 기준으로 0.1~5중량%일 경우 도막 표면의 광택도와 질감, 내스크래치성 등이 더 우수하게 발휘될 수 있다.

상기 산촉매는 주수지인 실리콘 변성 폴리에스터 수지와 멜라민 수지의 가교 촉진역할을 위해 사용되는데 열에 의하여 해리될 수 있는 물질로 차폐된 술폰산 및 이의 유도체가 사용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 술폰산의 비제한적인 예로는, P-톨루엔술폰산, 도데실벤젠다이술폰산, 디노닐나프탈렌디술폰산, 디노닐나프탈렌술폰산 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다.

상기 왁스는 지방족 탄화수소계, 불소계, 혼합계 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 왁스는 상기 제2 불연성 코팅층의 표면에 윤활성을 부여하여 최종 칼라강판을 성형 가공할 때 발생되는 프레스기 금형에 의한 표면 얼룩 및 도막 박리 등을 방지하기 위한 목적으로 사용된다.

상기 지방족 탄화수소계 왁스의 비제한적인 예로는 MP-22, MP-22XF, MP-22VF(미국 MPI사), CERAFLOUR 913, CERAFLOUR 914, CERAFLOUR 990, CERAFLOUR 991(독일 BYK사) 등을 바람직하게 사용할 수 있다.

상기 불소계 왁스의 비제한적인 예로는 Fluo HT, Fluo 300(미국 MPI사), SST-1, SST-2, SST-3, SST-4(미국 SHAMROCK사), CERAFLOUR 981, CERAFLOUR 965(독일 BYK사) 등을 바람직하게 사용할 수 있다.

상기 혼합계 형태 왁스의 비제한적인 예로는 Polyfluo 150, Polyfluo 523XF, Polyfluo 535(미국 MPI사), CERAFLOUR 969, CERAFLOUR 996, CERAFLOUR 997, CERAFLOUR 998(독일 BYK사) 등을 바람직하게 사용할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의한 불연성 칼라강판의 제조방법은 강판의 적어도 일면에 도금층을 형성하는 도금층 형성단계와, 상기 도금층 상에 전처리층을 형성하는 전처리층 형성단계와, 상기 전처리층 상에 제1 불연성 도료를 도포하여 제1 불연성 코팅층을 형성하는 제1 불연성 코팅층 형성단계, 그리고 상기 제1 불연성 코팅층 상에 제2 불연성 도료를 도포하여 제2 불연성 코팅층을 형성하는 제2 불연성 코팅층 형성단계를 포함한다.

여기서, 상기 도금층 형성단계는 아연, 아연-알루미늄 합금, 아연-마그네슘 합금, 알루미늄-마그네슘 합금 또는 아연-알루미늄-마그네슘 합금을 도금하여 도금층을 형성한다. 그리고, 상기 전처리층 형성단계는 인산 피막층, 크로메이트 화성 피막층 또는 논크로메이트 화성 피막층을 형성한다.

상기 제1 및 제2 불연성 도료는 당해 기술분야에 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다. 일례로 도료의 성분을 샌드밀, 바스켓밀, 링밀 등에 의해 혼합, 분산시키는 방법을 들 수 있다.

상기 제1 및 제2 불연성 도료는 PCM 칼라강판에 사용되어 국토교통부 고시 제2018-771호 제2조에 따른 불연재료 성능 시험기준을 만족하는 것이다.

여기서 상기 제1 불연성 도료가 도포되어 형성된 제1 불연성 코팅층은 상기 강판의 하도층으로 사용할 수 있으며, 상기 제2 불연성 도료가 도포되어 형성된 제2 불연성 코팅층은 상도층으로서 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

또한, 상기 제1 및 제2 불연성 도료의 코팅 방법으로는, 당업계에 알려진 통상적인 코팅 방법이 적용 가능하다. 예를 들어, 연속식 롤 코팅 방식을 이용하여 형성할 수 있다. 이때 가열 온도는 도막이 형성되고 물성에 이상이 없기만 하면 특별한 제한은 없다.

보다 구체적으로, 상기 제1 불연성 코팅층은 상기 제1 불연성 도료를 도포한 후 상기 강판의 최대 온도 즉, 소재 금속판면의 최대 온도(Peak Metal Temperature; PMT)가 180~250℃ 범위가 되도록 가열 건조하여 형성되고, 상기 제2 불연성 코팅층은 상기 제2 불연성 도료를 도포한 후 상기 강판의 최대 온도(PMT)가 200~260℃ 범위가 되도록 가열 건조하여 형성된다. 여기서, 상기 가열 건조는 열풍가열 방식, 근적외선 가열방식, 유도가열방식 중 1종 이상의 방식으로 실시할 수 있다.

또한, 소부 시간은 소부 조건에 따라 변경이 가능하다.

이렇게 제조된 불연성 칼라강판은 하도층인 제1 불연성 코팅층의 도막두께는 바람직하게는 2~5㎛인 것이 바람직하고, 상도층인 제2 불연성 코팅층의 도막두께는 10~15㎛로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 제1 및 제2 불연성 코팅층 모두를 합한 총 두께가 12~20㎛로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 실시예에 의한 불연성 칼라강판은 국토교통부 고시 제2018-771호 제2조에 명시된 불연재료 품질 기준에 합당한 성능을 발휘하고, 본 발명의 실시예에 의한 제1 및 제2 불연성 도료를 연속 도장식 칼라강판 도장라인에 적용하여 작업했을 때, 종래의 건축자재용 PCM 도료의 도장 작업 조건과 동일한 라인스피드인 130m/min 이상의 고속도장 조건에서도 안정적으로 작업성을 발휘하는 것을 확인하였다.

이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

실시예

1. 제1 불연성 도료의 제조

(1) 실시예

폴리에스터 수지는 삼화페인트공업㈜의 CERASTER 431을 사용하였다. 블록이소시아네이트 수지는 삼화페인트공업㈜의 SUPER RESIN 1129(고형분 62중량%, HDI TRIMER 타입, MEKO 블록제)를 사용하였다. 무기안료는 이산화티탄을 사용하였다. 방청안료는 스트론튬크로메이트를 사용하였다. 난연제는 미립자 분말형태의 수산화마그네슘과 수산화알루미늄을 1:1 중량비로 혼합하여 사용하였다. 유기용제는 사이클로헥사논, SK에너지사의 코코졸#100, 자일렌 및 부탄올의 혼합물을 사용하였다. 그리고, 첨가제는 인산염에폭시, DBTDL, TECH POLYMER사의 TECH-2080의 혼합물을 사용하였다.

이러한 재료들을 아래 표 1과 같은 조성비로 혼합하여 제1 불연성 도료를 제조하였다.

(2) 참고예

종래 당업계에서 사용하고 있는 PCM 폴리에스터 도료의 조성을 아래 표 1에 나타내었다. 참고예의 조성물의 제조에 사용한 재료는 실시예와 동일하게 하였다.

구분	참고예	실시예
폴리에스터 수지	30	20
멜라민 수지	10
블록이소시아네이트 수지		5
무기안료	10	5
방청안료	5	5
난연제		20
유기용제	40	40
첨가제	5	5

(단위 : 중량%)

2. 제2 불연성 도료의 제조

(1) 실시예 1

실리콘 변성 폴리에스터 수지는 미국 다우코닝사에서 제조한 DC Z-3074를 실리콘 중간체로 사용하고, 실리콘 중간체와 폴리에스터 수지의 함량비가 65:35가 되도록 삼화페인트공업㈜에서 제조한 CERASTER 796 수지를 사용하였다. 멜라민 수지는 고형분이 98%인 헥사메톡시메틸멜라민 수지인 미국 사이텍사의 CYMEL-303를 사용하였다. 안료는 원하는 색상을 구현하기 위해 이산화티탄, 황색산화철, 산화철을 조합하여 사용하였다. 난연제는 미립자 분말형태의 수산화알루미늄을 사용하였다. 유기용제는 사이클로헥사논, SK에너지사의 코코졸#100, 자일렌 및 부탄올의 혼합물을 사용하였다. 그리고, 첨가제인 레벨링제는 TECH POLYMER사의 TECH-2080를 사용하였고, 부착증진제는 CFC사의 TANPOL 9000S를 사용하였고, 산촉매는 디노닐나프날렌술폰산을 사용하였고, 왁스는 미국 MPI사의 Polyfluo 523XF를 사용하였고, 소광제는 미국 아케마사 Orgasol 2002 ES5 NAT 3을 사용하였다.

이러한 재료들을 아래 표 2와 같은 조성비로 혼합하여 제2 불연성 도료를 제조하였다.

(2) 비교예 1-6

비교예 1-6은 실시예 1과 동일한 재료 및 방법으로 제조하되 실시예 1과 조성비만 달리하였다. 다만, 비교예 5의 경우 레벨링제로서 참고예 1에서 사용한 폴리아크릴레이트(LA-45, FTC사(한국))를 사용하였다.

(3) 참고예 1

종래 당업계에서 사용하고 있는 PCM 건재용 상도의 조성을 참고예 1로서 아래 표 2에 나타내었다. 참고예 1에 사용된 실리콘 변성 폴리에스터 수지는 실시예 1에서 사용된 실리콘 변성 폴리에스터 수지와 동일한 소재가 사용되었지만 실리콘 중간체와 폴리에스터 수지의 함량비가 25:75인 것이다. 그리고, 첨가제인 레벨링제로는 폴리아크릴레이트(LA-45, FTC사(한국))를 사용하였다. 나머지 재료 및 방법은 실시예 1과 동일하게 하여 참고예 1의 수지 조성물을 제조하였다.

아래 표 2에서 참고예 1에 사용된 실리콘 변성 폴리에스터 수지 1은 실리콘 중간체와 폴리에스터 수지의 함량비가 25:75인 것이고, 실시예 1에 사용된 실리콘 변성 폴리에스터 수지 2는 실리콘 중간체와 폴리에스터 수지의 함량비가 65:35인 것이다.

그리고, 참고예 1에 사용된 레벨링제 1은 폴리아크릴레이트(LA-45, FTC사(한국))이고, 실시예 1에 사용된 레벨링제 2는 TECH POLYMER사의 TECH-2080이다.

구분	참고예 1	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5	비교예 6
실리콘변성폴리에스터 수지1	25
실리콘변성폴리에스터 수지2		15	45	15	15	15	15	15
멜라민 수지	5	3	3	25	3	3	3	3
안료	40	25	25	25	3	25	25	25
난연제		15	15	15	15	3	15	15
유기용제	27	36	6	14	58	48	38	37
레벨링제1	1						1
레벨링제2		3	3	3	3	3		3
부착증진제		1	1	1	1	1	1
산촉매	1	1	1	1	1	1	1	1
왁스		0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
소광제	1	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5

(단위 : 중량%)

3. 물성 평가

불연성 도료를 도장하기 위해 사용되었던 강판은 일반적인 냉간압연 강판으로 CQ재질을 갖는 강판이며, 상기 강판에 아연을 용융도금방식으로 도금하였고, 아연 도금량은 편면 기준으로 35~45g/㎡이며, 도금층 두께는 편면 기준으로 5~7㎛인 것을 사용하였다. 상기 강판의 두께는 용융아연도금층을 포함하여 0.4~0.5mm인 것을 사용하였다. 전처리층은 상기 용융아연도금강판에 대한파카라이징에서 제조된 크로메이트 용액(ZM-1300A&D)을 40~60mg/㎡의 도포량이 되도록 연속 롤 코팅 방식으로 도포하였다.

상기 표 1의 실시예에 따른 제1 불연성 도료를 상기 전처리층 표면에 바코터(WIRE ROD BAR COATER)로 도포한 후 건조하여 두께 3㎛의 하도층인 제1 불연성 코팅층을 형성한다.

그리고, 상기 제1 불연성 코팅층 표면에 표 2의 실시예 1에 따른 제2 불연성 도료를 바코터로 도포한 후 건조하여 두께 12㎛의 상도층인 제2 불연성 코팅층을 형성한 후 형성된 도막의 물성을 평가하여 아래 표 3에 나타내었다.

또한, 비교예 1 내지 6에 따른 도료 조성물도 제1 불연성 코팅층의 표면에 각각 바코터로 도포한 후 건조하여 두께 12㎛의 상도층을 형성한 후 형성된 도막의 물성을 평가하여 아래 표 3에 나타내었다.

마찬가지로, 종래 당업계에서 사용하는 표 1의 참고예에 따른 일반 PCM 건재용 하도를 기재 강판 표면에 바코터(WIRE ROD BAR COATER)로 도포하고 건조하여 두께 5㎛의 하도층을 형성한 후, 표 2의 참고예 1에 따른 도료 조성물을 바코터로 도포하고 건조하여 두께 15㎛의 상도층을 형성한 후, 형성된 도막의 물성을 평가하여 아래 표 3에 나타내었다.

4. 성능시험 평가 방법

(1) 불연성 시험: 국토교통부 고시 제2018-771호 제2조제1호 불연재료 성능시험 방법에 따른 것으로, 「산업표준화법」제4조의 규정에 따라 제정한 한국산업규격(이하 "한국산업규격"이라 한다) KS F ISO 1182(건축 재료의 불연성 시험 방법)에 따른 시험결과, 가열시험 개시 후 20분간 가열로 내의 최고온도가 최종평형온도를 20K 초과 상승하지 않아야 하며(단, 20분 동안 평형에 도달하지 않으면 최종 1분간 평균온도를 최종평형온도로 한다), 가열종료 후 시험체의 질량 감소율이 30% 이하여야 한다.

(2) 가스 유해성 시험: 국토교통부 고시 제2018-771호 제2조제2호 불연재료 성능시험 방법에 따른 한국산업규격 KS F 2271(건축물의 내장 재료 및 구조의 난연성 시험방법)에 해당하는 가스유해성 시험 결과, 실험용 쥐의 평균행동정지 시간이 9분 이상이어야 한다.

(3) 도장작업성: 업계에서 통상적으로 사용되는 연속식 롤도장 방식에 의한 도장공정에서 130m/min 이상 고속 라인스피드 작업시 도료의 픽업성, 도막의 외관 등을 평가하여 결함이 없어야 한다.

(4) 성형가공성: 내장재용 프레스 금형에서 프레스 작업시 상도 도막면에 결함이 발생하지 않아야 한다.

(5) 색상: 원하는 색상이 구현되는지 CR400, CM700D(Minolta, 일본) 또는 Color-Eye® 7000A(X-Rite, 미국) 등의 색차계를 이용하여 기준판 대비 측정한다.

(6) T-벤딩성: 실온에서 T-벤딩 후 도막의 크랙 발생 정도 수준으로서, 실온에서 2T-벤딩후 스카치테이프로 붙여 도막의 박리 발생 유무를 확인한다. (평가: 일부라도 도막이 박리되면 불량, 도막이 벗겨지지 않으면 양호)

(7) 내용제성: MEK 러빙법으로서, 일반적인 의학용 거즈에 MEK를 흥건히 적셔 1kg의 하중으로 왕복 마찰을 실시하여 하도 도막이 벗겨져 나가는 순간까지의 횟수를 측정한다. (평가: 50회 이상 러빙 했을 때 도막이 벗겨져서 소재가 보이지 않거나 도막이 벗겨지지 않으면 양호, 일부라도 도막이 박리되면 불량)

(8) CET(6mm): 도장된 강판에 1mm 간격으로 각각 11개씩의 눈금을 커터칼로 종횡으로 그어 100개의 모눈금을 만든 후 강판의 뒷면에서 에릭슨 시험기로 전면부 쪽으로 6mm를 압출시킨 다음 눈금 부위를 접착 테이프로 강하게 부착하여 문지른 후, 테이프를 위로 잡아당긴 후 도막의 부풀음이나 벗겨짐을 측정하여 평가하였다. (평가: 일부라도 도막이 박리되면 불량, 도막이 벗겨지지 않으면 양호)

(9) 연필경도: 일본 미쯔비시 제품인 '유니 펜슬'을 사용하고 750g의 하중을 준 상태에서 일정한 속도로 도막 표면을 긁은 후 지우개로 지워 도막에 잔흔이 남아 있는 정도를 측정한다. 통상적으로 낮은 경도에서 높은 경도의 순서는 2B, B, HB, F, H, 2H, 3H이다. (평가: 연필경도가 H 보다 높으면 양호, H 보다 낮으면 불량)

(10) 내비등수성: 도포된 도료의 내수성을 측정하기 위해, 도포된 강판을 끓는 물에 침적시킨 후 1시간 방치한 다음 꺼내어 물기를 제거한다. 이후 도막 외관의 부풀음, 변색 현상 등 이상이 없는지 평가하였다.

구분	참고예 1	실시예1	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5	비교예6
불연성 시험	불량	양호	불량	불량	불량	불량	양호	양호
가스 유해성 시험	양호	양호	불량	불량	양호	양호	양호	양호
도장작업성	양호	양호	불량	불량	양호	양호	양호	양호
성형가공성	양호	양호	-	불량	양호	양호	불량	양호
색상	양호	양호	양호	양호	불량	양호	양호	양호
T-벤딩성	양호	양호	불량	불량	양호	양호	양호	불량
내용제성	양호	양호	불량	양호	양호	양호	양호	불량
CET(6mm)	양호	양호	-	양호	양호	양호	양호	양호
연필경도	양호	양호	불량	불량	양호	양호	양호	양호
내비등수성	양호	양호	불량	불량	양호	양호	양호	양호

상기 표 3에서 확인할 수 있듯이, 도막의 상도로서 종래 당업계에서 사용하고 있는 실리콘 변성 폴리에스터 수지 1을 사용한 참고예 1에 따른 종래의 PCM 도료를 사용하여 제조된 종래의 PCM 칼라강판은 불연성능을 전혀 만족하지 못하고 있다.

또한, 비교예 1 내지 6에서와 같이, 본 발명의 제1 불연성 도료 조성물의 조성 범위를 벗어나는 경우, 불연성 칼라강판용 PCM 도료로서 사용하기 위한 물성을 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 반면, 본 발명의 제1 및 제2 불연성 도료를 도장한 도막인 실시예 1의 경우에서는 불연성 칼라강판용 PCM 도료로서 사용하기 위한 물성이 모두 만족되는 것을 확인하였다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

10 : 강판
20 : 도금층
30 : 전처리층
40 : 제1 불연성 코팅층
50 : 제2 불연성 코팅층

Claims (20)

1. 강판;
   상기 강판의 적어도 일면에 형성된 도금층;
   상기 도금층 상에 형성된 전처리층;
   상기 전처리층 상에 제1 불연성 도료를 도포하여 형성된 제1 불연성 코팅층; 및
   상기 제1 불연성 코팅층의 적어도 일면에 제2 불연성 도료를 도포하여 형성된 제2 불연성 코팅층;
   을 포함하는 불연성 칼라강판.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 도금층은,
   아연도금층, 아연-알루미늄 합금 도금층, 아연-마그네슘 합금, 알루미늄-마그네슘 합금 또는 아연-알루미늄-마그네슘 합금 도금층인 것을 특징으로 하는 불연성 칼라강판.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 전처리층은,
   인산 피막층, 크로메이트 화성 피막층 또는 논크로메이트 화성 피막층인 것을 특징으로 하는 불연성 칼라강판.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 불연성 도료는,
   폴리에스터 수지 10~50중량%, 블록이소시아네이트 수지 1~20중량%, 안료 1~30중량%, 난연제 1~40중량%, 유기용제 30~80중량%, 첨가제 0.1~5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 칼라강판.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2 불연성 도료는,
   실리콘 변성 폴리에스터 수지 5~40중량%, 멜라민 수지 1~20중량%, 안료 5~40중량%, 난연제 5~40중량%, 유기용제 30~80중량%, 첨가제 1~10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 칼라강판.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 실리콘 변성 폴리에스터 수지는,
   실리콘 중간체와 폴리에스터 수지의 반응 생성물이며, 상기 실리콘 중간체와 상기 폴리에스터 수지의 질량비가 30:70~80:20인 것을 특징으로 하는 불연성 칼라강판.
   
7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 안료는,
   세라믹 무기안료, 이산화티탄, 황색산화철, 산화철 및 이의 혼합물 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 칼라강판.
   
8. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 난연제는,
   금속수산화물계 무기 난연제인 것을 특징으로 하는 불연성 칼라강판.
   
9. 제4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 유기용제는,
   지방족 탄화수소계 용제, 방향족 탄화수소계 용제, 케톤계 용제, 에스테르계 용제, 에테르계 용제, 아세테이트계 용제 및 이의 혼합물 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 칼라강판.
   
10. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 첨가제는,
    레벨링제, 부착증진제, 산촉매, 왁스, 소광제 및 이의 혼합물 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 칼라강판.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 소광제는,
    무정형실리카, PMMA, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아마이드 입자 및 이들의 혼합물 중 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 칼라강판.
    
12. 강판의 적어도 일면에 도금층을 형성하는 도금층 형성단계;
    상기 도금층 상에 전처리층을 형성하는 전처리층 형성단계;
    상기 전처리층 상에 제1 불연성 도료를 도포하여 제1 불연성 코팅층을 형성하는 제1 불연성 코팅층 형성단계; 및
    상기 제1 불연성 코팅층 상에 제2 불연성 도료를 도포하여 제2 불연성 코팅층을 형성하는 제2 불연성 코팅층 형성단계;
    를 포함하는 불연성 칼라강판의 제조방법.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 도금층 형성단계는,
    아연, 아연-알루미늄 합금, 아연-마그네슘 합금, 알루미늄-마그네슘 합금 또는 아연-알루미늄-마그네슘 합금을 도금하여 도금층을 형성하는 것을 특징으로 하는 불연성 칼라강판의 제조방법.
    
14. 제12항에 있어서,
    상기 전처리층 형성단계는,
    인산 피막층, 크로메이트 화성 피막층 또는 논크로메이트 화성 피막층을 형성하는 것을 특징으로 하는 불연성 칼라강판의 제조방법.
    
15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 불연성 코팅층 형성단계는,
    상기 제1 불연성 도료를 도포한 후 상기 강판의 최대 온도가 180~250℃ 범위가 되도록 가열 건조하여 형성하는 것을 특징으로 하는 불연성 칼라강판의 제조방법.
    
16. 제12항에 있어서,
    상기 제2 불연성 코팅층 형성단계는,
    상기 제2 불연성 도료를 도포한 후 상기 강판의 최대 온도가 200~260℃ 범위가 되도록 가열 건조하여 형성하는 것을 특징으로 하는 불연성 칼라강판의 제조방법.
    
17. 제12항에 있어서,
    상기 제1 불연성 도료는,
    폴리에스터 수지 10~50중량%, 블록이소시아네이트 수지 1~20중량%, 안료 1~30중량%, 난연제 1~40중량%, 유기용제 30~80중량%, 첨가제 0.1~5중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 칼라강판의 제조방법.
    
18. 제12항에 있어서,
    상기 제2 불연성 도료는,
    실리콘 변성 폴리에스터 수지 5~40중량%, 멜라민 수지 1~20중량%, 안료 5~40중량%, 난연제 5~40중량%, 유기용제 30~80중량%, 첨가제 1~10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 불연성 칼라강판의 제조방법.
    
19. 제18항에 있어서,
    상기 실리콘 변성 폴리에스터 수지는,
    실리콘 중간체와 폴리에스터 수지의 반응 생성물이며, 상기 실리콘 중간체와 상기 폴리에스터 수지의 질량비가 30:70~80:20인 것을 특징으로 하는 불연성 칼라강판의 제조방법.
    
20. 제12항에 있어서,
    상기 제2 불연성 코팅층 형성단계와 상기 제2 불연성 코팅층 형성단계는,
    연속 롤 코팅 방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 불연성 칼라강판의 제조방법.
    

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