WO2017095067A1 - 광택도 조절이 용이한 표면처리 금속재 및 그 제조방법 - Google Patents

광택도 조절이 용이한 표면처리 금속재 및 그 제조방법 Download PDF

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WO2017095067A1
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최하나
김진태
송연균
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Definitions

  • the present invention relates to a surface-treated metal material and a method of manufacturing the same that is easy to adjust the gloss.
  • UV-curable paints do not contain solvents, unlike thermosetting paints, and contain a material having a low molecular weight, such as monomers and oligomers, and are paints capable of rapid curing using ultraviolet light.
  • Thermosetting polymer coatings containing solvents are characterized by low intermolecular bonding density (i.e. crosslinking degree), low hardness of coating, and easy damage by external friction.
  • UV-curable paints that do not use solvents have a high crosslinking degree, so the hardness of the coating film is high, the scratch resistance and the screening property are very excellent, and the gloss is very high.
  • UV curable paint is a coating paint that meets these requirements, but it is difficult to meet various conditions for appearance.
  • home appliances such as washing machines, refrigerators, and TVs require high gloss and clarity compared to conventional thermosetting paints, while indoor panels, building exteriors, and some home appliances have very low gloss. It requires a product having excellent scratch resistance.
  • a matting agent and a dispersant such as silica, alumina or synthetic polymer particles were added to adjust the gloss.
  • the content of the matting agent and the dispersant must be adjusted every time, thereby increasing the test cost.
  • the basic properties of the coating film such as corrosion resistance, coating adhesion, workability affects the problem that the variation of the physical properties for each product.
  • a metal material and formed on at least one surface of the metal material the ultraviolet curable coating composition comprises a cured coating layer, the coating layer is composed of a plurality of projections, the projections are 3 to 16 volumes It is a pico liter, the projection provides a surface-treated metal material with easy gloss control, arranged at a density of 5 to 610 per 1 mm 2 of the metal material.
  • the UV curable coating composition may include 40 to 70% by weight of the oligomer, 20 to 59% by weight of the photopolymerizable monomer and 1 to 10% by weight of the photoinitiator.
  • the oligomer may be at least one selected from the group consisting of urethane acrylate, epoxy acrylate and polyester acrylate.
  • the metal material may be one selected from the group consisting of a cold rolled steel sheet, a hot dip galvanized steel sheet, an electric zinc plated steel sheet, an aluminum plated steel sheet, an aluminum alloy plated steel sheet, a stainless steel sheet, an aluminum sheet, a magnesium sheet, a zinc sheet, and a titanium zinc sheet.
  • the spraying may use one or more selected from the group consisting of an inkjet head, a spray gun and a droplet ejection apparatus.
  • the UV curable coating composition may include 40 to 70% by weight of the oligomer, 20 to 59% by weight of the photopolymerizable monomer and 1 to 10% by weight of the photoinitiator.
  • the oligomer may be at least one selected from the group consisting of urethane acrylate, epoxy acrylate and polyester acrylate.
  • the metal material may be one selected from the group consisting of a cold rolled steel sheet, a hot dip galvanized steel sheet, an electric zinc plated steel sheet, an aluminum plated steel sheet, an aluminum alloy plated steel sheet, a stainless steel sheet, an aluminum sheet, a magnesium sheet, a zinc sheet, and a titanium zinc sheet.
  • the surface treated steel sheet of the present invention has excellent adhesion, scratch resistance and corrosion resistance, and has an effect of easily controlling glossiness.
  • the method of manufacturing the surface treated steel sheet of the present invention provides a surface treated steel sheet having excellent adhesion, scratch resistance, and corrosion resistance. At the same time providing a manufacturing method, there is an effect that can easily adjust the glossiness of the steel sheet.
  • Figure 2 is a photograph of the coating layer of the surface-treated metal material of an embodiment of the present invention.
  • the glossiness was adjusted by including a matting agent in the coating composition, but the content of the matting agent should be adjusted every time because the required glossiness varies according to the type of product. There was a problem that the test cost increases.
  • a method of controlling the glossiness of metal materials by attaching a film having irregularities on the surface to the coating layer was used, but the film should be selected according to the required glossiness according to the type of product, and the film used once cannot be reused. There is an uneconomic problem.
  • the present invention can provide a surface-treated metal material and a method of manufacturing the same, which is easy to control the glossiness without using the coating composition and the uneven film formed with a matting agent.
  • a metal material and formed on at least one surface of the metal material the ultraviolet curable coating composition comprises a cured coating layer, the coating layer is composed of a plurality of projections, the projections are 3 to 16 volumes It is a pico liter, the protrusions can provide a surface-treated metal material that is easy to adjust the gloss, arranged at a density of 5 to 610 per 1 mm 2 of the metal material.
  • the surface treated gold material of the present invention includes a metal material and a coating layer formed on one surface of the metal material, it can be seen that the coating layer is composed of a plurality of projections.
  • the coating layer formed of the plurality of protrusions even diffused light reflected from various directions may cause diffuse reflection. The more diffused reflection occurs in the coating layer, the better the matting effect of the coating layer.
  • the plurality of protrusions formed after the coating composition lands on the surface of the steel sheet in the form of droplets has a volume of 3 to 16 pico liters, and is arranged at a density of 5 to 610 per 1 mm 2 of the metal to control the glossiness of the surface treated metal. It is preferable to the effect which makes it easy.
  • the volume of the protrusions may be 3 to 16 pico liters, preferably 3 to 13 pico liters, and more preferably 3 to 5 pico liters. If the volume of the protrusions is less than 3 pico liters, the droplets are too small to interfere with external airflow during spraying, making it difficult to form the protrusions. On the other hand, if it exceeds 16 pico liters, the projections are coarse in size, so there is little quenching effect due to diffuse reflection of light.
  • the density of the protrusions is preferably 5 to 610 per 1 mm 2 of the metal material, more preferably 57 to 608 densities per 1 mm 2 of the metal material.
  • the density of the protrusions is less than 5, the number of the protrusions is too small to exhibit the diffuse reflection effect of light, and when it exceeds 610, the diffuse reflection effect is deteriorated due to the overlapping phenomenon of the protrusion period due to the increase in the number of the protrusions.
  • the coating layer formed on at least one surface of the metal material may be a cured UV curable coating composition
  • the UV curable coating composition may include an oligomer, a photopolymerizable monomer, and a photoinitiator, but preferably does not include a matting agent for controlling gloss.
  • the glossiness has been adjusted by using an ultraviolet curable paint containing a matting agent, but the content of the matting agent must be adjusted every time due to the required glossiness according to the type of product, which increases test cost.
  • the ultraviolet curable coating composition of the present invention does not usually include a matting agent such as silica, alumina, synthetic polymer powder, ceramic powder, and the like, which is included in the ultraviolet curable paint, and therefore, it is necessary to adjust the content of the matting agent according to the type of product. There is no, it is possible to prevent the problem that the deviation of the physical properties due to the matting agent content control occurs.
  • the present invention uses an ultraviolet curable coating composition that does not contain a matting agent, and by controlling the volume and density of the protrusions in the coating layer consisting of a plurality of protrusions, by adjusting the glossiness, due to the conventional glossiness control method Problems that occur can be prevented.
  • the ultraviolet curable coating composition of the present invention may include an oligomer, a photopolymerizable monomer and a photoinitiator.
  • the oligomer is preferably at least one selected from the group consisting of urethane acrylate, epoxy acrylate and polyester acrylate. It is preferable that the content of the oligomer is 40 to 70% by weight, the content of the oligomer is less than 40% by weight does not satisfy the basic physical properties required by the surface-treated steel sheet, when the content exceeds 70% by weight the viscosity increases to inhibit workability In particular, droplet injection is not easy.
  • the photopolymerizable monomer may be a monofunctional monomer, a bifunctional monomer or a polyfunctional monomer
  • the content of the photopolymerizable monomer is preferably 20 to 59% by weight.
  • the content of the photopolymerizable monomer is less than 20% by weight, it is not easy to spray droplets with a high viscosity solution, and when it exceeds 59% by weight, it is difficult to realize the overall physical properties.
  • the photoinitiator may be a photoinitiator for short or long wavelengths, such as epoxy ketones, phenyl esters, etc., the content is preferably 1 to 10% by weight. If the content of the photoinitiator is less than 1% by weight, there is a high possibility of uncured due to the slight initiation by ultraviolet rays, which does not occur the overall curing reaction, and if it exceeds 10% by weight, overcuring occurs, causing cracks in the coating or a large amount of expensive initiator. It is economically disadvantageous by using.
  • polymerization initiator examples include compounds such as benzophenone series, benzoin, benzoin ether series, benzyl ketal series, acetophenone series, anthraquinone series, and thioxoxanthone series. These may be used alone or in combination of two or more, but are not limited thereto.
  • examples of commercially available polymerization initiators include Irgacure 184 TM, 754 TM, 819 TM, Darocur 1173 TM, TPO TM (CIBA GEIGY), Micure CP-4 TM, MP-8 TM, BP TM, TPO TM (Miwon Corporation). One or more of them may be selected and used, but is not limited thereto.
  • the metal material is preferably one selected from the group consisting of cold rolled steel sheet, hot dip galvanized steel sheet, electrogalvanized steel sheet, aluminum plated steel sheet, aluminum alloy plated steel sheet, stainless steel sheet, aluminum sheet, magnesium sheet, zinc sheet and titanium zinc sheet. .
  • the method for manufacturing the surface-treated metal material includes forming a coating layer made of a plurality of protrusions by spraying a coating composition for ultraviolet curing on top of the metal material, wherein the protrusions have a volume of 3 to 16 pico liters, and the protrusions have a thickness of 1 mm. per second may be characterized in that an array of 5 to 610 of the density.
  • the present invention can form a coating layer by using a method of spraying a coating composition for UV curing on top of the metal material.
  • the spraying may be performed using one or more selected from the group consisting of an inkjet head, a spray gun, and an ultrasonic spraying device.
  • the UV curable coating composition When spraying the UV curable coating composition on the metal material using the inkjet head, first, the UV curable coating composition may be injected into a nozzle connected to each head of the inkjet printing apparatus including one or more heads. Thereafter, the coating composition for UV curing injected into the nozzle may be sprayed onto the surface of the steel sheet through the head.
  • the coating composition for UV curing in the present invention the coating composition lands on the surface of the steel sheet in the form of droplets, thereby forming a coating layer consisting of a plurality of projections.
  • the ultraviolet curable coating composition does not contain a solvent, and thus rapid curing is possible using ultraviolet light.
  • the ultraviolet curable coating composition since it contains a material having a lower molecular weight than a thermosetting paint, it is combined with a high crosslinking degree, so that the hardness of the coating film is high, the scratch resistance is excellent, the gloss is very high, and the screenability is excellent.
  • UV curable coating compositions are used in products requiring high gloss and linearity compared to thermosetting paints.
  • the present invention can control the glossiness by adjusting the volume and density of the protrusions in the coating layer consisting of a plurality of protrusions.
  • the plurality of protrusions formed after the coating composition lands on the surface of the steel sheet in the form of droplets has a volume of 3 to 16 pico liters, and is arranged at a density of 5 to 610 per 1 mm 2 of the metal to control the glossiness of the surface treated metal. It is preferable to the effect which makes it easy.
  • the volume of the protrusions may be 3 to 16 pico liters, preferably 3 to 13 pico liters, and more preferably 3 to 5 pico liters. If the volume of the protrusions is less than 3 pico liters, the droplets are too small to interfere with external airflow during spraying, making it difficult to form the protrusions. On the other hand, if it exceeds 16 pico liters, the projections are coarse in size, so there is little quenching effect due to diffuse reflection of light.
  • the density of the protrusions is preferably 5 to 610 per 1 mm 2 of the metal material, more preferably 57 to 608 densities per 1 mm 2 of the metal material.
  • the density of the protrusions is less than 5, the number of the protrusions is too small to exhibit the diffuse reflection effect of light, and when it exceeds 610, the diffuse reflection effect is deteriorated due to the overlapping phenomenon of the protrusion period due to the increase in the number of the protrusions.
  • the coating layer may be ultraviolet curing.
  • the ultraviolet curing is preferably made for 0.1 to 60 seconds. If the UV curing time is less than 0.1 seconds may not be sufficient ultraviolet irradiation to the photoinitiator may cause uncured coating layer may be uncured, if exceeding 60 seconds may result in a decrease in coating properties due to over-curing and overheating.
  • UV coating composition sprayed on the metal material preferably comprises 40 to 70% by weight oligomer, 20 to 59% by weight photopolymerizable monomer and 1 to 10% by weight photoinitiator.
  • the oligomer is preferably at least one selected from the group consisting of urethane acrylate, epoxy acrylate and polyester acrylate. It is preferable that the content of the oligomer is 40 to 70% by weight, the content of the oligomer is less than 40% by weight does not satisfy the basic physical properties required by the surface-treated steel sheet, when the content exceeds 70% by weight the viscosity increases to inhibit workability In particular, droplet injection is not easy.
  • the photopolymerizable monomer may be a monofunctional monomer, a bifunctional monomer or a polyfunctional monomer
  • the content of the photopolymerizable monomer is preferably 20 to 59% by weight.
  • the content of the photopolymerizable monomer is less than 20% by weight, it is not easy to spray droplets with a high viscosity solution, and when it exceeds 59% by weight, it is difficult to realize the overall physical properties.
  • the photoinitiator may be a photoinitiator for short or long wavelengths, such as epoxy ketones, phenyl esters, etc., the content is preferably 1 to 10% by weight. If the content of the photoinitiator is less than 1% by weight, there is a high possibility of uncured due to the slight initiation by ultraviolet rays, which does not occur the overall curing reaction, and if it exceeds 10% by weight, overcuring occurs, causing cracks in the coating or a large amount of expensive initiator. It is economically disadvantageous by using.
  • the type of metal material to which the UV-curable coating composition is sprayed is not particularly limited, but for example, cold rolled steel sheet, hot dip galvanized steel sheet, electrogalvanized steel sheet, aluminum plated steel sheet, aluminum alloy plated steel sheet, stainless steel sheet, aluminum sheet, magnesium It is preferable that it is one selected from the group consisting of a plate, a zinc plate and a titanium zinc plate.
  • Examples 15 to 19 having a volume of 13 pico liter of the protrusion can adjust the glossiness from a minimum of 108 to 128, and Examples 20 to 24 having a volume of the protrusion of 16 pico liter of the gloss of at least 110 to 126 It was confirmed that the degree can be adjusted. In other words, the smaller the volume of the projections, the easier it is to adjust the glossiness of a wide range, especially when the volume of the projections 3 to 5 pico liter it was confirmed that the most easy to adjust the glossiness.
  • Comparative Examples 2 to 10 which are not included in the volume of 3 to 16 pico liters of the protrusions and the density of 5 to 610 pieces / mm 2 of the protrusions, are similar in glossiness to Comparative Example 1 in which the coating layer is not formed and exhibit a matting effect. Not confirmed.
  • Figure 2 is a photograph of the coating layer of the surface-treated metal material of an embodiment of the present invention, it was confirmed that the coating layer having a plurality of protrusions formed on the metal material.
  • the glossiness can be adjusted by controlling the silica content and the average particle size, but Comparative Examples 27 to 29 confirmed that the adhesion of the coating film is very low. That is, since the silica content and the average particle size correspond to factors affecting the basic physical properties of the coating layer, when the coating layer is formed of an ultraviolet curable coating composition containing silica as a matting agent, it is confirmed that the variation of the physical properties of the surface-treated metal material is severe. did.

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Abstract

본원발명은 금속재 및 상기 금속재의 적어도 일면에 형성되고, 자외선 경화형 코팅 조성물이 경화된 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층은 복수의 돌기로 이루어지고, 상기 돌기는 부피가 3 내지 16 pico liter이고, 상기 돌기는 상기 금속재 1mm2 당 5 내지 610개의 밀도로 배열된, 광택도 조절이 용이한 표면처리 금속재 및 그 제조방법을 제공하며, 이로 인해, 상기 표면처리 강판은 밀착성, 내스크래치성 및 내식성이 우수하며, 광택도 조절이 용이하다는 효과가 있으며, 본원발명의 표면처리 강판 제조방법은 밀착성, 내스크래치성 및 내식성이 우수한 표면처리 강판을 제조하는 방법을 제공하는 동시에, 상기 강판의 광택도를 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다.

Description

광택도 조절이 용이한 표면처리 금속재 및 그 제조방법
본원발명은 광택도 조절이 용이한 표면처리 금속재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 자외선 경화형 도료는 열경화형 도료와 달리 용제를 함유하지 않으며, 모노머 및 올리고머와 같은 분자량이 작은 물질을 함유하며, 자외선을 이용하여 급속 경화가 가능한 도료이다. 용제를 함유한 열경화형 고분자 도료는 분자간 결합밀도(즉, 가교도)가 낮아서 도막의 경도가 낮고, 외부 마찰에 의해 쉽게 손상이 되는 특징이 있다. 반면, 용제를 사용하지 않는 자외선 경화형 도료는 높은 가교도로 결합하므로 도막의 경도가 높고, 내스크래치성 및 선영성이 매우 우수하며, 광택이 매우 높다는 특징이 있다.
최근 가전 및 건재 분야에 있어서 제품이 고급화됨에 따라 도료가 코팅된 강판의 내식성, 가공성, 내화학성 등의 기본적인 요구 특성뿐만 아니라 광택, 선영성과 같은 심미적인 특성을 요구한다. 또한, 운송, 제품 설치 후 내구성을 보장하기 위한 내스크래치성 등이 동시에 요구되고 있다. 자외선 경화형 도료는 이러한 요구에 부합되는 코팅 도료이지만, 외관에 대한 다양한 조건을 충족시키기 어려운 실정이다. 예를 들면, 세탁기, 냉장고 및 TV 등의 가전 제품은 종래의 열경화형 도료에 비해 높은 광택과 선영성이 요구되는 제품인 반면, 실내용 판넬, 건축 외장재 및 일부 가전제품의 경우에는 광택도가 매우 낮고 내스크래치성이 우수한 제품을 요구한다.
종래의 자외선 경화형 도료로 표면처리한 강판의 광택을 조절하기 위해 실리카, 알루미나 또는 합성고분자 입자 등의 소광제 및 분산제를 첨가하여 광택을 조절하였다. 그러나, 제품의 종류에 따라 요구되는 광택도가 다르므로, 소광제와 분산제의 함량을 매번 조절해야 하며, 이에 따른 테스트 비용 증가하는 문제점이 있다. 또한, 내식성, 도막밀착력, 가공성과 같은 도막의 기본 물성에 영향을 주어 제품마다 물성의 편차가 심해지는 문제가 발생하였다.
한편, 표면에 요철이 있는 필름을 코팅층 상부에 부착하고 자외선 경화한 후 필름을 떼어내는 방법을 이용하여, 상기 필름의 요철을 통해 강판의 광택도를 조절하는 방법도 제안되었다. 하지만, 소광 효과에 따른 필름을 선정해야 하며, 한번 사용된 필름의 경우에는 재사용이 불가하여 경제적이지 않다.
밀착성, 내스크래치성 및 내식성이 우수하며, 광택도 조절이 용이한 표면처리 금속재 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
본원발명의 일 실시예에 따르면, 금속재 및 상기 금속재의 적어도 일면에 형성되고, 자외선 경화형 코팅 조성물이 경화된 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층은 복수의 돌기로 이루어지고, 상기 돌기는 부피가 3 내지 16 pico liter이고, 상기 돌기는 상기 금속재 1mm2 당 5 내지 610개의 밀도로 배열된, 광택도 조절이 용이한 표면처리 금속재를 제공한다.
상기 자외선 경화형 코팅 조성물은 올리고머 40 내지 70 중량%, 광중합성 모노머 20 내지 59 중량% 및 광개시제 1 내지 10 중량%를 포함할 수 있다.
상기 올리고머는 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 및 폴리에스테르 아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 금속재는 냉연강판, 용융아연도금강판, 전기아연도금강판, 알루미늄도금강판, 알루미늄합금도금강판, 스테인리스강판, 알루미늄 판재, 마그네슘 판재, 아연 판재 및 티타늄아연 판재로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.
본원발명의 다른 실시예에 따르면, 금속재 상부에 자외선 경화용 코팅 조성물을 분사하여 복수의 돌기로 이루어진 코팅층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 돌기는 부피가 3 내지 16 pico liter이고, 상기 돌기는 상기 금속재 1mm2 당 5 내지 610개의 밀도로 배열된, 광택도 조절이 용이한 표면처리 금속재 제조방법을 제공한다.
상기 코팅층을 자외선 경화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 자외선 경화는 0.1 내지 60 초 동안 이루어질 수 있다.
상기 분사는 잉크젯 헤드, 스프레이 건 및 액적 분사 장치로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 이용할 수 있다.
상기 자외선 경화형 코팅 조성물은 올리고머 40 내지 70 중량%, 광중합성 모노머 20 내지 59 중량% 및 광개시제 1 내지 10 중량%를 포함할 수 있다.
상기 올리고머는 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 및 폴리에스테르 아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
상기 금속재는 냉연강판, 용융아연도금강판, 전기아연도금강판, 알루미늄도금강판, 알루미늄합금도금강판, 스테인리스강판, 알루미늄 판재, 마그네슘 판재, 아연 판재 및 티타늄아연 판재로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.
본원발명의 표면처리 강판은 밀착성, 내스크래치성 및 내식성이 우수하며, 광택도 조절이 용이한 효과가 있으며, 본원발명의 표면처리 강판 제조방법은 밀착성, 내스크래치성 및 내식성이 우수한 표면처리 강판을 제조하는 방법을 제공하는 동시에, 상기 강판의 광택도를 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본원발명의 일 실시예인 표면처리 금속재의 단면을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본원발명의 일 실시예인 표면처리 금속재의 코팅층을 촬영한 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
종래에는 표면처리한 금속재의 광택을 조절하기 위하여 코팅 조성물에 소광제를 포함하여 광택도를 조절하였으나, 제품의 종류에 따라 요구되는 광택도가 다름으로 인하여 소광제의 함량을 매번 조절해야 하며, 이에 따른 테스트 비용이 증가하는 문제점이 있었다. 또한, 표면에 요철이 있는 필름을 코팅층에 부착하여 금속재의 광택을 조절하는 방법을 사용하였으나, 제품의 종류에 따라 요구되는 광택도에 따라 필름을 선정해야 하며, 한번 사용된 필름은 재사용이 불가하여 비경제적인 문제점이 있다.
반면, 본원발명은 소광제를 포함한 코팅 조성물 및 요철이 형성된 필름을 사용하지 않고도, 광택도의 조절이 용이한 표면처리 금속재 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
본원발명의 일 실시예에 따르면, 금속재 및 상기 금속재의 적어도 일면에 형성되고, 자외선 경화형 코팅 조성물이 경화된 코팅층을 포함하며, 상기 코팅층은 복수의 돌기로 이루어지고, 상기 돌기는 부피가 3 내지 16 pico liter이고, 상기 돌기는 상기 금속재 1mm2 당 5 내지 610개의 밀도로 배열된, 광택도 조절이 용이한 표면처리 금속재를 제공할 수 있다.
도 1은 본원발명의 일 실시예인 표면처리 금속재의 단면을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 1에 나타난 바에 따르면, 본원발명의 표면처리 금소재는 금속재 및 상기 금속재의 일면에 형성된 코팅층을 포함하고 있으며, 상기 코팅층은 복수의 돌기로 이루어져있음을 확인할 수 있다. 상기 복수의 돌기로 이루어진 코팅층에서는 한 방향에서 입사한 빛이라도 여러 방향으로 반사하여 흩어지는 난반사가 일어날 수 있다. 상기 코팅층에서 난반사가 많이 일어날수록 코팅층의 소광 효과는 우수해질 수 있다.
상기 코팅 조성물이 액적의 형태로 강판 표면에 착지한 후 형성된 복수의 돌기는 부피가 3 내지 16 pico liter이고, 상기 금속재 1mm2 당 5 내지 610개의 밀도로 배열되는 것이 표면처리 금속재의 광택도 조절을 용이하게 하는 효과에 바람직하다.
상기 돌기의 부피는 3 내지 16 pico liter일 수 있으며, 부피가 3 내지 13 pico liter인 것이 바람직하며, 부피가 3 내지 5 pico liter인 것이 더욱 바람직하다. 상기 돌기의 부피가 3 pico liter 미만이면 액적의 크기가 너무 작아 분사 시 외부 기류에 간섭이 심하여 돌기를 형성하기 어려우며, 만일 돌기를 형성하더라도 빛의 난반사 효과가 적다. 한편, 16 pico liter 초과하면 돌기의 크기가 조대하여 빛의 난반사로 인한 소광 효과가 적으며, 일정 수 이상의 액적이 분사하게 되면 돌기간의 뭉침 현상이 발생하여 난반사 효과를 기대하기 어렵다.
한편, 상기 돌기의 밀도는 상기 금속재 1mm2 당 5 내지 610개인 것이 바람직하며, 상기 금속재 1mm2 당 57 내지 608 개의 밀도로 배열된 것이 더욱 바람직하다. 상기 돌기의 밀도가 5 미만이면 돌기의 수가 너무 작아 빛의 난반사 효과를 발휘하기 어려우며, 610 초과하면 돌기의 수가 많아짐으로 인하여 돌기간의 겹침 현상에 의해 난반사 효과가 떨어진다.
금속재의 적어도 일면에 형성된 코팅층은 자외선 경화형 코팅 조성물이 경화된 것일 수 있으며, 상기 자외선 경화형 코팅 조성물은 올리고머, 광중합성 모노머 및 광개시제를 포함하는 반면, 광택을 조절하는 소광제를 포함하지 않는 것이 바람직하다.
종래에는 소광제를 포함하는 자외선 경화형 도료를 사용하여 광택도를 조절하여 왔으나, 제품의 종류에 따라 요구되는 광택도가 다름으로 인하여 소광제의 함량을 매번 조절해야 하며, 이에 따른 테스트 비용이 증가하는 문제점이 있다. 그러나, 본원발명의 자외선 경화형 코팅 조성물은 통상적으로 자외선 경화형 도료에 포함되는 실리카, 알루미나, 합성 고분자 분말, 세라믹 분말 등의 소광제를 포함하고 있지 않으므로, 제품의 종류에 따라 소광제의 함량을 조절할 필요가 없으며, 소광제 함량 조절로 인한 물성의 편차가 발생하는 문제점을 방지할 수 있다.
즉, 본원발명은 소광제를 포함하지 않는 자외선 경화형 코팅 조성물을 사용하며, 다수의 돌기로 이루어진 코팅층에서 상기 돌기의 부피 및 밀도를 제어하여 광택도를 조절함으로 인하여, 종래의 광택도 조절 방법으로 인하여 발생하는 문제점을 방지할 수 있다.
본원발명의 자외선 경화형 코팅 조성물은 올리고머, 광중합성 모노머 및 광개시제를 포함할 수 있다. 상기 올리고머는 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 및 폴리에스테르 아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다. 상기 올리고머의 함량은 40 내지 70 중량%인 것이 바람직하며, 올리고머의 함량이 40 중량% 미만이면 표면처리강판에서 요구하는 기본 물성을 만족하지 못하며, 70 중량% 초과하면 점도가 높아져 작업성을 저해하며, 특히, 액적분사가 용이하지 못하다.
한편, 광중합성 모노머는 1관능 모노머, 2관능 모노머 또는 다관능 모노머일 수 있으며, 상기 광중합성 모노머의 함량은 20 내지 59 중량%인 것이 바람직하다. 광중합성 모노머의 함량이 20 중량% 미만이면 고점도 용액으로 액적 분사가 용이하지 못하며, 59 중량% 초과하면 전체적인 물성구현에 어려움이 있다.
상기 광개시제는 에폭시 케톤계, 페닐 에스테르계 등의 단파장 또는 장파장용 광개시제를 사용할 수 있으며, 그 함량은 1 내지 10 중량%인 것이 바람직하다. 광개시제의 함량이 1 중량% 미만이면 자외선에 의한 개시가 미약하여 전체적인 경화반응이 일어나지 않아 미경화될 가능성이 높으며, 10 중량% 초과하면 과경화가 발생하여 도막의 크랙을 야기하거나, 고가의 개시제를 다량 사용함으로 인하여 경제적으로 불리하다. 상기 중합개시제의 예로서는 벤조페논계, 벤조인, 벤조인에테르계, 벤질케탈계, 아세토페논계, 안트라퀴논계, 티옥소잔톤계 등의 화합물을 들 수 있다. 이들은 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용될 수 있으나 이로 한정되지 않는다. 상업적으로 시판되고 중합개시제의 예로서는 Irgacure 184™, 754™, 819™,Darocur 1173™, TPO™ (CIBA GEIGY 社), Micure CP-4™, MP-8™, BP™, TPO™ (미원상사) 중 1개 이상을 선택하여 사용할 수 있으나 이로 한정되지 않는다.
상기 금속재는 냉연강판, 용융아연도금강판, 전기아연도금강판, 알루미늄도금강판, 알루미늄합금도금강판, 스테인리스강판, 알루미늄 판재, 마그네슘 판재, 아연 판재 및 티타늄아연 판재로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것이 바람직하다.
본원발명의 다른 실시예에 따르면, 광택도 조절이 용이한 표면처리 금속재 제조방법을 제공할 수 있다.
상기 표면처리 금속재 제조방법은 금속재 상부에 자외선 경화용 코팅 조성물을 분사하여 복수의 돌기로 이루어진 코팅층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 돌기는 부피가 3 내지 16 pico liter이고, 상기 돌기는 상기 금속재 1mm2 당 5 내지 610개의 밀도로 배열된 것을 특징으로 할 수 있다.
본원발명은 상기 금속재 상부에 자외선 경화용 코팅 조성물을 분사하는 방법을 이용하여 코팅층을 형성할 수 있다. 상기 분사는 잉크젯 헤드, 스프레이 건 및 초음파 분사 장치로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 이용하여 수행될 수 있다
잉크젯 헤드를 이용하여 자외선 경화용 코팅 조성물을 금속재 상부에 분사하는 경우, 먼저, 상기 자외선 경화용 코팅 조성물을 하나 이상의 헤드를 포함하는 잉크젯 프린팅 장치의 각 헤드에 연결된 노즐에 주입할 수 있다. 그 후, 상기 노즐에 주입된 자외선 경화용 코팅 조성물을 헤드를 통해 강판 표면에 분사할 수 있다. 본원발명에서 자외선 경화용 코팅 조성물을 분사 시 상기 코팅 조성물은 액적의 형태로 강판 표면에 착지하며, 이로 인해, 복수의 돌기로 이루어진 코팅층을 형성할 수 있다.
자외선 경화형 코팅 조성물은 열경화형 도료와 달리 용제를 함유하고 있지 않으므로, 자외선을 이용하여 급속 경화가 가능하다. 또한, 열경화형 도료에 비하여 분자량이 작은 물질을 포함하고 있으므로, 높은 가교도로 결합되어 도막의 경도가 높고, 내스크래체성이 우수하며, 광택이 매우 높고 선영성이 우수한 효과가 있다.
따라서, 자외선 경화형 코팅 조성물은 열경화형 도료에 비해 높은 광택과 선형성이 요구되는 제품에 사용되고 있다. 그러나, 제품의 종류에 따라 요구되는 광택도가 다르므로, 본원발명은 복수의 돌기로 이루어진 코팅층에서 상기 돌기의 부피 및 밀도를 조절하여 광택도를 조절할 수 있다.
상기 코팅 조성물이 액적의 형태로 강판 표면에 착지한 후 형성된 복수의 돌기는 부피가 3 내지 16 pico liter이고, 상기 금속재 1mm2 당 5 내지 610개의 밀도로 배열되는 것이 표면처리 금속재의 광택도 조절을 용이하게 하는 효과에 바람직하다.
상기 돌기의 부피는 3 내지 16 pico liter일 수 있으며, 부피가 3 내지 13 pico liter인 것이 바람직하며, 부피가 3 내지 5 pico liter인 것이 더욱 바람직하다. 상기 돌기의 부피가 3 pico liter 미만이면 액적의 크기가 너무 작아 분사 시 외부 기류에 간섭이 심하여 돌기를 형성하기 어려우며, 만일 돌기를 형성하더라도 빛의 난반사 효과가 적다. 한편, 16 pico liter 초과하면 돌기의 크기가 조대하여 빛의 난반사로 인한 소광 효과가 적으며, 일정 수 이상의 액적이 분사하게 되면 돌기간의 뭉침 현상이 발생하여 난반사 효과를 기대하기 어렵다.
한편, 상기 돌기의 밀도는 상기 금속재 1mm2 당 5 내지 610개인 것이 바람직하며, 상기 금속재 1mm2 당 57 내지 608 개의 밀도로 배열된 것이 더욱 바람직하다. 상기 돌기의 밀도가 5 미만이면 돌기의 수가 너무 작아 빛의 난반사 효과를 발휘하기 어려우며, 610 초과하면 돌기의 수가 많아짐으로 인하여 돌기간의 겹침 현상에 의해 난반사 효과가 떨어진다.
상기 금속재 상부에 자외선 경화용 코팅 조성물을 분사하여 코팅층을 형성한 후, 상기 코팅층을 자외선 경화시킬 수 있다. 상기 자외선 경화는 0.1 내지 60 초 동안 이루어지는 것이 바람직하다. 자외선 경화가 이루어지는 시간이 0.1초 미만이면 광개시제에 충분한 자외선 조사되지 않아 미경화를 발생하여 코팅층이 미경화될 수 있으며, 60초 초과하면 과경화 및 과열로 인한 도막 물성 저하를 초래할 수 있다.
금속재 상부에 분사되는 자외선 코팅 조성물은 올리고머 40 내지 70 중량%, 광중합성 모노머 20 내지 59 중량% 및 광개시제 1 내지 10 중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 올리고머는 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 및 폴리에스테르 아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다. 상기 올리고머의 함량은 40 내지 70 중량%인 것이 바람직하며, 올리고머의 함량이 40 중량% 미만이면 표면처리강판에서 요구하는 기본 물성을 만족하지 못하며, 70 중량% 초과하면 점도가 높아져 작업성을 저해하며, 특히, 액적 분사가 용이하지 못하다.
한편, 광중합성 모노머는 1관능 모노머, 2관능 모노머 또는 다관능 모노머일 수 있으며, 상기 광중합성 모노머의 함량은 20 내지 59 중량%인 것이 바람직하다. 광중합성 모노머의 함량이 20 중량% 미만이면 고점도 용액으로 액적 분사가 용이하지 못하며, 59 중량% 초과하면 전체적인 물성구현에 어려움이 있다.
상기 광개시제는 에폭시 케톤계, 페닐 에스테르계 등의 단파장 또는 장파장용 광개시제를 사용할 수 있으며, 그 함량은 1 내지 10 중량%인 것이 바람직하다. 광개시제의 함량이 1 중량% 미만이면 자외선에 의한 개시가 미약하여 전체적인 경화반응이 일어나지 않아 미경화될 가능성이 높으며, 10 중량% 초과하면 과경화가 발생하여 도막의 크랙을 야기하거나, 고가의 개시제를 다량 사용함으로 인하여 경제적으로 불리하다.
상기 자외선 경화형 코팅 조성물이 분사되는 금속재의 종류는 특별히 한정하지 않으나, 예를 들어, 냉연강판, 용융아연도금강판, 전기아연도금강판, 알루미늄도금강판, 알루미늄합금도금강판, 스테인리스강판, 알루미늄 판재, 마그네슘 판재, 아연 판재 및 티타늄아연 판재로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것이 바람직하다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실험예
6관능기 폴리에스테르 아크릴레이트 올리고머 20 중량%, 2관능기 우레탄 아크릴레이트 올리고머 25 중량%, 테트라하이드로퍼퓨릴 아크릴레이트(THFA) 20 중량%, 아이소보닐아크릴레이트 30 중량%, RUNTECURE 1103 5 중량%로 이루어진 자외선 경화형 코팅 조성물을 잉크젯 프린팅 장치의 각 헤드에 연결된 노즐에 주입하였다. 상기 노즐에 주입된 코팅 조성물을 헤드를 통해 스테인리스 강판 상부에 분사하였다. 상기 강판 상부에 분사된 코팅 조성물은 액적으로 강판 표면에 착지하여 복수의 돌기로 이루어진 코팅층을 형성하였다. 상기 코팅층을 30초 동안 자외선 경화한 후 60도 기준의 광택 측정계로 광택도를 측정하고 도막 밀착력을 시험하였다. 상기 돌기의 부피, 밀도, 도막 밀착력 및 광택도는 하기 표 1에 기재하였다.
돌기의 부피(pico liter) 돌기의 밀도(개/mm2) 도막 밀착력 광택도(60도 기준)
비교예1 0 0 ○ 177
비교예2 3 3 ○ 170
실시예1 3 57 ○ 145
실시예2 3 123 ○ 132
실시예3 3 186 ○ 116
실시예4 3 238 ◎ 108
실시예5 3 295 ◎ 96
실시예6 3 366 ◎ 91
실시예7 3 423 ◎ 101
실시예8 3 486 ◎ 110
실시예9 3 551 ◎ 122
실시예10 3 608 ◎ 125
비교예3 3 705 ◎ 163
비교예4 5 3 ○ 168
실시예11 5 63 ◎ 142
실시예12 5 124 ◎ 130
실시예13 5 268 ◎ 95
실시예14 5 486 ◎ 120
비교예5 5 680 ◎ 171
비교예6 13 3 ○ 175
실시예15 13 62 ○ 128
실시예16 13 132 ◎ 121
실시예17 13 179 ◎ 116
실시예18 13 235 ◎ 108
실시예19 13 302 ◎ 125
비교예7 13 620 ◎ 175
비교예8 16 3 ○ 153
실시예20 16 5 ○ 116
실시예21 16 10 ◎ 120
실시예22 16 20 ◎ 116
실시예23 16 10 ◎ 110
표 1에 기재된 바에 따르면, 돌기의 부피 3 내지 16 pico liter 및 돌기의 밀도 5 내지 610 개/mm2에 포함되는 실시예 1 내지 24는 도막 밀착성이 우수한 동시에 조절 가능한 광택도 범위가 넓다는 것을 확인했다.
특히, 돌기의 부피가 3 내지 5 pico liter이고, 돌기의 밀도가 57 내지 608 개/mm2인 경우에는 조절 가능한 광택도의 범위가 더욱 넓음을 확인했다. 돌기의 부피가 3 pico liter인 실시예 1 내지 10은 최소 91에서 최대 145까지 광택도를 조절할 수 있으며, 돌기의 부피가 5 pico liter인 실시예 11 내지 14는 최소 95에서 최대 142까지 광택도를 조절할 수 있음을 확인했다.
한편, 돌기의 부피가 13 pico liter인 실시예 15 내지 19는 최소 108에서 최대 128까지 광택도를 조절할 수 있으며, 돌기의 부피가 16 pico liter인 실시예 20 내지 24는 최소 110에서 최대 126까지 광택도를 조절할 수 있음을 확인했다. 즉, 돌기의 부피가 작을수록 넓은 범위의 광택도를 조절하기 용이하며, 특히 돌기의 부피가 3 내지 5 pico liter인 경우 가장 광택도를 조절하기 용이함을 확인했다.
반면, 돌기의 부피 3 내지 16 pico liter 및 돌기의 밀도 5 내지 610 개/mm2에 포함되는 않는 비교예 2 내지 10은, 코팅층이 형성되지 않은 비교예 1과 광택도가 유사하며 소광 효과가 나타나지 않음을 확인했다.
도 2는 본원발명의 일 실시예인 표면처리 금속재의 코팅층을 촬영한 사진으로, 금속재 상부에 복수의 돌기 형상을 가지는 코팅층이 형성되어 있음을 확인했다.
비교예
6관능기 폴리에스테르 아크릴레이트 올리고머 20 중량%; 2관능기 우레탄 아크릴레이트 올리고머 25 중량%; 테트라하이드로퍼퓨릴 아크릴레이트(THFA) 20 중량%; RUNTECURE 1103 5 중량%; 아이소보닐아크릴레이트 및 소광제인 실리카 30 중량%를 포함하는 자외선 경화형 도료를 제조한 후, 스테인리스 강판 상부에 롤코팅 법을 이용하여 코팅층을 형성하였다. 상기 코팅층을 30초 동안 자외선 경화한 후 60도 기준의 광택 측정계로 광택도를 측정하고 도막 밀착력을 시험하였다. 상기 실리카의 함량, 평균입도, 도막 밀착력 및 광택도는 하기 표 2에 기재하였다.
실리카 함량(중량%) 실리카 평균입도(㎛) 도막 밀착력 광택도(60도 기준)
비교예11 0 - ◎ 157
비교예12 0 - ◎ 154
비교예13 0 - ◎ 161
비교예14 0 - ◎ 158
비교예15 1 2 ◎ 148
비교예16 1 2 ◎ 150
비교예17 1 2 ◎ 150
비교예18 1 8 ○ 89
비교예19 1 8 ○ 92
비교예20 1 8 ◎ 92
비교예21 2 2 ◎ 145
비교예22 2 2 ◎ 147
비교예23 2 8 ○ 91
비교예24 2 8 ◎ 89
비교예25 4 2 ◎ 148
비교예26 4 8 ◎ 92
비교예27 10 2 × 41
비교예28 10 5 × 43
비교예29 10 8 × 43
표 2에 나타난 바에 따르면, 실리카 함량 및 평균입도를 제어하여 광택도를 조절할 수 있으나, 비교예 27 내지 29는 도막 밀착력이 매우 저하됨을 확인했다. 즉, 상기 실리카 함량 및 평균입도는 코팅층의 기본 물성에 영향을 주는 요인에 해당하므로, 소광제인 실리카를 포함하는 자외선 경화형 코팅 조성물으로 코팅층을 형성하는 경우 표면처리 금속재의 물성의 편차가 심하다는 것을 확인했다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

Claims (10)

  1. 금속재; 및
    상기 금속재의 적어도 일면에 형성되고, 자외선 경화형 코팅 조성물이 경화된 코팅층을 포함하며,
    상기 코팅층은 복수의 돌기로 이루어지고,
    상기 돌기는 부피가 3 내지 16 pico liter이고,
    상기 돌기는 상기 금속재 1mm2 당 5 내지 610개의 밀도로 배열된, 광택도 조절이 용이한 표면처리 금속재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 자외선 경화형 코팅 조성물은 올리고머 40 내지 70 중량%, 광중합성 모노머 20 내지 59 중량% 및 광개시제 1 내지 10 중량%를 포함하는, 광택도 조절이 용이한 표면처리 금속재.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 올리고머는 우레탄 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트 및 폴리에스테르 아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인, 광택도 조절이 용이한 표면처리 금속재.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 금속재는 냉연강판, 용융아연도금강판, 전기아연도금강판, 알루미늄도금강판, 알루미늄합금도금강판, 스테인리스강판, 알루미늄 판재, 마그네슘 판재, 아연 판재 및 티타늄아연 판재로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 광택도 조절이 용이한 표면처리 금속재.
  5. 금속재 상부에 자외선 경화용 코팅 조성물을 분사하여 복수의 돌기로 이루어진 코팅층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 돌기는 부피가 3 내지 16 pico liter이고,
    상기 돌기는 상기 금속재 1mm2 당 5 내지 610개의 밀도로 배열된, 광택도 조절이 용이한 표면처리 금속재 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 코팅층을 자외선 경화하는 단계를 더 포함하는, 광택도 조절이 용이한 표면처리 금속재 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 자외선 경화는 0.1 내지 60초 동안 이루어지는, 광택도 조절이 용이한 표면처리 금속재 제조방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 분사는 잉크젯 헤드, 스프레이건 및 초음파 분사 장치로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 이용하는, 광택도 조절이 용이한 표면처리 금속재 제조방법.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 자외선 경화형 코팅 조성물은 올리고머 40 내지 70 중량%, 광중합성 모노머 20 내지 59 중량% 및 광개시제 1 내지 10 중량%를 포함하는, 광택도 조절이 용이한 표면처리 금속재 제조방법.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 금속재는 냉연강판, 용융아연도금강판, 전기아연도금강판, 알루미늄도금강판, 알루미늄합금도금강판, 스테인리스강판, 알루미늄 판재, 마그네슘 판재, 아연 판재 및 티타늄아연 판재로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 광택도 조절이 용이한 표면처리 금속재 제조방법.
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