KR101586979B1 - 칼라강판 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR101586979B1 KR1020150101083A KR20150101083A KR101586979B1 KR 101586979 B1 KR101586979 B1 KR 101586979B1 KR 1020150101083 A KR1020150101083 A KR 1020150101083A KR 20150101083 A KR20150101083 A KR 20150101083A KR 101586979 B1 KR101586979 B1 KR 101586979B1
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Abstract

칼라강판 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 칼라강판 및 그 제조방법은 강판 모재, 상기 강판 모재 표면에 형성된 전처리층, 상기 전처리층 표면에 형성된 하도층 및 상기 하도층 표면에 형성된 클리어상도층을 포함하고 ,상기 클리어상도층은 클리어상도 도료조성물의 경화물로 형성되고, 상기 클리어상도 도료조성물은 폴리에스테르수지, 멜라민수지, 펄안료, 아민계화합물, 이산화규소(SiO2), 아크릴계수지, 용제 및 잔부의 물을 포함한다.

Description

칼라강판 및 그 제조방법{COLOR STEEL SHEETAND MEHTOD OF MAMUFACTURING THE SAME}
본 발명은 칼라강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 색상은 하도층에서 질감은 클리어상도층에서 각각 2원화되게 구현한 칼라강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
칼라강판은 강판 소재에 내식성, 미관 등을 부여하기 위해 도료조성물로 도장하거나 라미필름 등을 부착한 강판으로, 건축자재용 또는 가전용으로 많이 사용된다. 이러한 칼라강판은 강판 상에 도료 조성물을 도포한 후 경화시킨 도료층을 형성함으로써 구현된다.
최근 고품질을 확보하면서 제조원가를 절감하고 다양한 기능성을 지닌 칼라강판에 대한 수요가 증대되고 있다. 예를들어, 동색상 갈바륨(GL) 칼라강판은 도금층의 스팽글 무늬를 살려 동색상 반투명 클리어 코팅처리되어 건축물 물받이용으로 사용되고 있다.
이러한 건축자재용 칼라강판은 그 색상과 질감 등의 구현 형태가 중요한 바 최근 이에 대한 연구가 늘고 있다. 관련 선행기술로 한국 특허공개공보 제1282570호(2013.06.28. 칼라강판 제조방법)가 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면 색상은 하도층에서 질감은 클리어상도층에서 각각 2원화되게 구현한 칼라강판을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면에 의하면 펄안료를 클리어상도층에 포함함으로써 질감 개선 등 우수한 심미적 디자인 효과를 구현한, 칼라강판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면 용융아연도금을 사용함으로써 생산원가 저감 및 비용절감 효과가 우수한, 칼라강판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면 표면질감, 가공성, 밀착성(도막부착성), 내충격성, 도막경화도 및 내식성이 우수한, 칼라강판을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면 생산코일별 롯(Lot) 색상 차이가 현저하게 감소된, 칼라강판의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면 시공후 우천시 클리어상도층의 보호효과로 코팅층내 염료 누수 및 색 변화가 없는, 칼라강판의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면 GL 제품에서만 볼 수 있는 갈바륨 무늬와 유사한 디자인을 GI에서 구현하고 나아가 표면질감까지 보강하는, 칼라강판의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 기타 해결하고자 하는 과제들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 칼라강판은 강판 모재; 상기 강판 모재 표면에 형성된 전처리층; 상기 전처리층 표면에 형성된 하도층; 및 상기 하도층 표면에 형성된 클리어상도층;을 포함하고, 상기 클리어상도층은 클리어상도 도료조성물의 경화물로 형성되고, 상기 클리어상도 도료조성물은 폴리에스테르 수지, 멜라민 수지, 펄안료, 아민계 화합물, 이산화규소(SiO2), 아크릴계 수지, 용제 및 잔부의 물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 구체예에서, 상기 클리어상도 도료조성물은, 폴리에스테르 수지 44 내지 58중량%; 멜라민 수지 2 내지 6중량%;펄안료 0.1 내지 0.2중량%; 아민계 화합물 0.1 내지 1.0중량%; 이산화규소(SiO2) 0.1 내지 1.0중량%; 아크릴계 수지 0.1 내지 1중량%; 용제 20 내지 30중량%; 및 잔부의 물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 구체예에서, 상기 펄안료는 평균입경이 5 내지 15㎛이고, 무기입자에 금속, 금속 산화물 또는 비금속 산화물을 피복한 것을 특징으로 한다.
일 구체예에서, 상기 무기입자는 마이카, 유리, 알루미나, 규회석, 실리카 또는 이들의 혼합물이고, 상기 금속 또는 금속 산화물은 금, 은, 백금, 팔라듐, 티타늄, 철, 크롬, 알루미늄, 주석, 아연, 마그네슘, 지르코늄, 세륨 또는 리튬인 금속 또는 그 산화물이고, 상기 비금속 산화물은 이산화규소인 것을 특징으로 한다.
일 구체예에서, 상기 하도층은 하도 도료조성물의 경화물로 형성되고, 상기 하도 도료조성물은 폴리에스테르 수지, 멜라민 수지, 안료, 술폰산, 이산화규소(SiO2), 아크릴계 수지, 용제 및 잔부의 물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 구체예에서, 상기 하도 도료조성물은, a)폴리에스테르 수지 53 내지 67중량%; b) 멜라민 수지 3 내지 7중량%; c) 안료 1 내지 2중량%; d) 술폰산 1 내지 2중량%; e) 이산화규소(SiO2) 1 내지 2중량%; f) 아크릴계 수지 1 내지 2중량%; g) 용제 25 내지 35중량%; 및 h) 잔부의 물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 칼라강판의 제조방법은 a) 강판 모재의 표면에 도장하지제를 도포 후 가열건조하여 전처리층을 형성하고; b) 상기 전처리층 표면에 하도 도료조성물을 도포 후 가열건조하여 하도층을 형성하고; 그리고 c) 상기 하도층 표면에 클리어상도 도료조성물을 도포 후 가열건조하여 클리어상도층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 클리어상도 도료조성물은, 폴리에스테르 수지, 멜라민 수지, 펄안료, 아민계 화합물, 이산화규소(SiO2), 아크릴계 수지, 용제 및 잔부의 물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 구체예에서, 상기 전처리층은 80 내지 120℃에서 건조하여 0.1 내지 2㎛ 두께로 형성되고, 상기 하도층은 210 내지 240℃에서 건조하여 10 내지 20㎛ 두께로 형성되고, 상기 클리어상도층은 210 내지 240℃에서 건조하여 10 내지 20㎛ 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 칼라강판 및 그 제조방법은 색상은 하도층에서 질감은 클리어상도층에서 각각 2원화되게 구현하고, 펄안료를 클리어상도층에 포함함으로써 질감 개선 등 우수한 심미적 디자인 효과를 구현하고, 용융아연도금을 사용함으로써 생산원가 저감 및 비용절감 효과가 우수하고, 표면질감, 가공성, 밀착성(도막 부착성), 내충격성, 도막경화도 및 내식성이 우수하고, 생산코일별 롯(Lot) 색상 차이가 현저하게 감소되고, 시공후 우천시 클리어상도층의 보호효과로 코팅층내 염료 누수 및 색 변화가 없고, GL 제품에서만 볼 수 있는 갈바륨 무늬와 유사한 디자인을 GI에서 구현하고 나아가 표면질감까지 보강하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 의한 칼라강판의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 의한 칼라강판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 구체예에 의한 칼라강판의 제조방법에 따라, 공정별 형성 코팅층 변화를 나타낸 공정도이다.
도 4는 본 발명의 비교예 1에 의한 강판 시편의 표면질감 및 제품 가공상태를 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명의 비교예 1에 의한 강판 시편의 부식방지 특성을 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 의한 강판 시편의 표면질감 및 제품 가공상태를 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에 의한 강판 시편의 부식방지 특성을 나타낸 사진이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1에 의한 강판 시편의 물성(가공성, 밀착성, 내충격성, 도막경화도, 내식성) 특성을 나타낸 사진이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 출원의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 본 출원에 개시된 기술은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.단지 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해 질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 출원의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 출원에서 서술되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 기술되는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 방법 또는 제조방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
칼라강판
본 발명의 하나의 관점은 강판 모재; 상기 강판 모재 표면에 형성된 전처리층; 상기 전처리층 표면에 형성된 하도층; 및 상기 하도층 표면에 형성된 클리어상도층;을 포함하고, 상기 클리어상도층은 클리어상도 도료조성물의 경화물로 형성되고, 상기 클리어상도 도료조성물은 폴리에스테르 수지, 멜라민 수지, 펄안료, 아민계 화합물, 이산화규소(SiO2), 아크릴계 수지, 용제 및 잔부의 물을 포함하는 칼라강판에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 일 구체예에 의한 칼라강판에 대하여 상술한다.
도 1은 본 발명의 일 구체예에 의한 칼라강판의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 구체예에 의한 칼라강판(100)은 강판 모재(110), 전처리층(130), 하도층(150) 및 클리어상도층(170)을 포함한다.
(강판 모재)
상기 강판 모재(110)는 열연강판 또는 냉연강판 중 어느 것이라도 이용할 수 있으며, 그 표면에는 내식성 향상을 위하여 아연, 니켈 등을 포함하는 도금층이 형성되어 있을 수 있다.
상기 강판 모재(110)는 아연도금강판, 갈바륨강판, 알루미늄도금강판 또는 전기아연도금강판 등에서 선택된 어느 하나를 이용할 수 있고, 예를들어, 바람직하게는, 용융아연도금강판(GI)을 이용할 수 있다. 그러나, 본 발명의 목적을 구현하기 위한 것이면 그 종류가 이에 제한되지 않는다.
상기 강판 모재(110)는 그 두께가 0.2 내지 1mm, 예를들어, 0.3 내지 0.8mm, 예를들어, 0.5 내지 0.6mm 일 수 있다. 상기 두께 범위에서 본 발명에 의한 칼라강판의 건축자재용 사용시, 층 형성을 위한 색상 및 질감의 이원화가 용이한 장점이 있다.
(전처리층)
상기 전처리층(130)은 도장을 수행하기 전에 산세 및 탈지 공정 등을 통해 강판 모재(110)의 표면을 깨끗이 처리하기 위한 목적에서, 상기 강판 모재(110)의 표면 상에 형성된다.
상기 전처리층(130)은 도장하지제를 도포한 후 가열 건조하는 것에 의해 형성될 수 있고, 도면으로 도시하지는 않았지만 강판 모재(110)의 양면에 코팅될 수도 있다.
상기 전처리층(130)은 층두께가 0.1 내지 2㎛로, 예를들어, 0.5 내지 1.5㎛로, 예를들어, 0.8 내지 1.2㎛로 형성될 수 있다. 상기 층두께 범위에서, 상기 강판 모재(110)의 표면처리 후 하도 도료조성물의 코팅이 용이하게 수행되어 후술하는 하도층(150)이 최적조건에서 형성될 수 있다.
(하도층)
상기 하도층(150)은 상기 칼라강판(100)의 내식성을 향상시키고 후술하는 클리어상도층(170)의 밀착성을 향상시키기 위한 목적에서, 상기 전처리층(130) 표면 상에 형성된다.
상기 본 발명의 일 구체예에 의한 하도층(150)은, 본 발명의 목적 구현을 위하여 내충격성, 부착성 및 밀착성 등 기본물성 뿐만 아니라, 통상적으로 상도층에서 구현되던 일반 색상 또는 특수 색상 등을 상기 하도층(150)에서 함께 구현하는 특징이 있다. 또한, 이와 더불어 후술하는 클리어상도층(170)에서는 질감(texture)만을 구현함으로써, 색상은 하도층(150)에서 질감은 클리어상도층(170)에서 각각 2원화되게 구현하는 우수한 효과가 있다.
상기 하도층(150)은 층두께가 10 내지 20㎛ 두께로, 예를들어, 12 내지 18㎛ 두께로, 예를들어, 14 내지 16㎛ 두께로 형성될 수 있다. 상기 하도층(150)의 층두께가 10㎛ 미만일 경우, 후술하는 클리어상도층(170)과의 밀착성이 저하되는 문제가 있고, 반면에, 상기 층두께가 20㎛ 초과일 경우, 더 이상의 도료 코팅 효과없이 도료 사용량만 증가되어 비용증대 및 생산 효율성 저하의 문제가 있다.
상기 하도층(150)은 폴리에스테르 수지, 멜라민 수지, 안료, 술폰산,이산화규소(SiO2), 아크릴계 수지, 용제 및 잔부의 물을 포함하는 하도 도료조성물의 경화물로 형성될 수 있다.
이하에서, 상기 하도층(150)을 형성하는 하도 도료조성물에 대하여 상술한다.
a) 폴리에스테르 수지
상기 폴리에스테르(polyester) 수지는 본 발명의 일 구체예에 의한 칼라강판(100)에서 전처리층(130), 하도층(150) 및 클리어상도층(170)의 주 수지가 되며, 칼라강판(100)의 내식성 및 가공성을 향상시키기 위한 목적에서 포함될 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지는 결정성이 높고 내열성도 크며 내약품성이 강하고 열변형 온도는 약 235℃ 정도로 상대적으로 높다. 상기 폴리에스테르 수지는 다양한 형태의 폴리에스테르 수지를 포함할 수 있다. 예를들어, 불포화기를 가진 폴리에스테르 수지를 같은 이중결합을 지닌 중합성 모노머에 용해시킨 후 개시제 및 촉진제를 혼합하여 상온에서 중합하여 포함할 수 있다. 또한, 예를들어, 실리콘 변성 폴리에스테르(Silicon Modified Polyester)를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 목적을 구현하기 위한 것이라면 그 종류가 이에 제한되지 않는다.
상기 폴리에스테르 수지는 하도 도료조성물 전체 100중량%에 대하여, 53 내지 67중량%, 예를들어, 55 내지 65중량%, 예를들어, 57 내지 63중량% 포함될 수 있다. 상기 폴리에스테르 수지의 첨가 함량이 53중량% 미만일 경우, 하도층 형성시 도포를 위한 하도 도료조성물이 묽게 형성될 수 있으며 건조 및 사용이 용이하지 않을 수 있다. 반면에, 상기 폴리에스테르 수지의 첨가 함량이 67중량% 초과일 경우, 경화특성이 떨어지거나 전처리층 상부에 균일하게 도포되지 못하는 문제가 있다.
b) 멜라민 수지
상기 멜라민(melamine) 수지는 아미노기(-NH2)를 갖는 열경화성 수지로서 하도층(150)의 밀착성을 증대시키고 우수한 착색과 광택을 구현하기 위한 목적에서 포함될 수 있다.
상기 멜라민 수지는, 예를들어, 약알칼리성으로 한 포름알데히드로부터 메틸멜라민을 거쳐 탈수축합하여 형성될 수 있다. 상기 멜라민 수지는 무색 투명하여 아름답게 착색할 수 있으며 열, 산, 용제에 대하여 내성이 강하고 절기절연성도 우수하다.
상기 멜라민 수지는 하도 도료조성물 전체 100중량%에 대하여, 3 내지 7중량%, 예를들어, 4 내지 6중량%, 예를들어, 4.5 내지 5.5중량% 포함될 수 있다. 상기 폴리에스테르 수지의 첨가 함량이 3중량% 미만일 경우, 하도 도료조성물이 묽게 형성될 수 있으며 건조 및 사용이 용이하지 않을 수 있고, 반면에, 상기 멜라민 수지의 첨가 함량이 7중량% 초과일 경우, 그 첨가 효과가 더이상 나타나지 않아 비용증대 및 생산 효율성 저하의 문제가 있다.
c) 안료
상기 안료는 상기 하도층(150)의 형성에 있어서, 착색, 은폐 및 방청 등의 기능을 구현할 수 있으며 나아가 다양한 색상을 발휘하고 도포면의 내구력을 유지, 보호하기 위한 목적에서 포함될 수 있다.
상기 안료는 원하는 색상에 따라 TiO2, P2O5, Al2O3, CaO, 카본블랙(carbon black), 세라믹 무기 안료 등에서 다양하게 선택될 수 있다. 보다 구체적으로, 예를들어, 백색 안료로는 이산화티타늄(TiO2)를 이용할 수 있고, 노란색 안료로는 크롬(Cr)을 이용할 수 있다. 또한 흑색 안료로는 카본 블랙을 이용할 수 있으며, 적색 안료로는 산화철을 이용할 수 있다. 따라서, 이들 안료들을 1종 단독으로 또는 2종이상 조합하여 포함함으로써 다양한 색상을 발휘할 수 있다.
상기 안료는 하도 도료조성물 전체 100중량%에 대하여, 1 내지 2중량%, 예를들어, 1.2 내지 1.8중량%, 예를들어, 1.4 내지 1.6중량% 포함될 수 있다. 상기 안료의 첨가 함량이 1중량% 미만일 경우, 방청 특성이 저하되고 원하는 칼라를 충분히 구현할 수 없으며, 반면에, 상기 안료의 첨가 함량이 2중량% 초과일 경우, 색감을 오히려 방해하여 칼라강판으로서의 특성이 더 떨어질 수 있고 내식성 등 물성이 저하되는 문제가 있다.
d) 술폰산
상기 술폰산(Sulfonic acid)은 하도층(150) 형성을 위해, 하도 도료조성물을 도포 건조시킨 후 도장되는 피막(코팅층)에서 수산기 함유 수지와 경화제와의 반응을 촉진하기 위한 목적에서 포함될 수 있다.
상기 술폰산은, 예를들어, p-톨루엔 술폰산, 도데실 벤젠술폰산, 디노닐나프탈렌술폰산, 디노닐나프탈렌디술폰산 등의 술폰산 화합물 또는 이들의 술폰산 화합물의 아민 중합물 등을 포함할 수 있다. 이중 예를들어, p-톨루엔 술폰산, 도데실 벤젠술폰산, 또는 이들의 아민 중합물이 반응촉진 효과가 좋고 수득되는 코팅층 물성이 우수하여 바람직하다.
상기 술폰산은 하도 도료조성물 전체 100중량%에 대하여, 1 내지 2중량%, 예를들어, 1.2 내지 1.8중량%, 예를들어, 1.4 내지 1.6중량% 포함될 수 있다. 상기 술폰산의 첨가 함량이 1중량% 미만일 경우, 방청 특성이 저하되고 원하는 칼라를 충분히 구현할 수 없으며, 반면에, 상기 술폰산의 첨가 함량이 2중량% 초과일 경우, 피막(코팅층) 형성시 반응을 촉진하기 어렵고 내식성, 내충격성, 밀착성, 가공성 등 물성이 저하되는 문제가 있다.
e) 이산화규소
상기 이산화규소(SiO2))는 본 발명의 일 구체예에 의한 하도층(150) 형성시 방청성 향상 및 가공성 증대의 목적에서 포함될 수 있다.
상기 이산화규소는 하도 도료조성물 전체 100중량%에 대하여, 1 내지 2중량%, 예를들어, 1.2 내지 1.8중량%, 예를들어, 1.4 내지 1.6중량% 포함될 수 있다. 상기 이산화규소의 첨가 함량이 1중량% 미만일 경우, 그 첨가효과가 불충분하고 방청 특성 등이 저하되며, 반면에, 상기 이산화규소의 첨가 함량이 2중량% 초과일 경우, 코팅층 강도 저하 등 물성 하락의 문제가 발생할 수 있다.
f) 아크릴계 수지
상기 아크릴계 수지는 상기 하도층(150)의 내용제성, 내알카리성 등 내화학성을 향상시키기 위한 목적에서 포함될 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 아크릴아미드, 디아세톤아크릴아미드, 그리시딜메타크릴레이트, 비닐아세테이트 및 아크릴로니트릴 등에서 1종 단독 또는 2종 이상 혼합하여 포함될 수 있다. 그러나, 본 발명의 목적을 구현할 수 있는 것이라면, 그 종류가 이에 제한되지 않는다.
상기 아크릴계 수지는 하도 도료조성물 전체 100중량%에 대하여, 1 내지 2중량%, 예를들어, 1.2 내지 1.8중량%, 예를들어, 1.4 내지 1.6중량% 포함될 수 있다. 상기 아크릴계 수지의 첨가 함량이 1중량% 미만일 경우, 상기 하도층(150)의 가공성이 저하될 수 있고, 반면에, 상기 아크릴계 수지의 첨가 함량이 2중량% 초과일 경우, 제조된 칼라강판(100)의 내식성이 크게 저하될 수 있다.
g) 용제
상기 용제는 상기 하도층(150) 구현을 위한 하도 도료조성물 형성시, 작업성, 점도조절, 상용성, 가수분해성, 각종 처리제의 강판 젖음(Wetting)성을 향상시키고 칼라강판 코팅 후 건조속도를 빠르게 수행하기 위한 목적에서 포함될 수 있다.
상기 용제는 그 종류가 특별히 제한되지 않는다. 바람직하게는 예를들어, 에테르류, 방향족 탄화 수소류, 케톤류, 알콜류, 에스테르류 또는 아미드류 등이 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 용제는 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 에테르류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소류; 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류; 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥사놀, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알코올류; 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 아밀아세테이트, 메틸락테이트, 에틸락테이트, 부틸락테이트, 3-메톡시부틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시-1-부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트, 에틸렌글리콜모노아세테이트, 에틸렌글리콜디아세테이트, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노아세테이트, 디에틸렌글리콜디아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트 또는 γ-부티로락톤 등의 에스테르류 등을 1종 단독 또는 2종 이상 혼합하여 포함될 수 있다. 상기 용제 중 도포성 및 건조성면에서 바람직하게는, 예를들어, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 에틸락테이트, 부탈락테이트, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등을 포함할 수 있다.
상기 용제는 하도 도료조성물 전체 100중량%에 대하여, 25 내지 35중량%, 예를들어, 27 내지 33중량%, 예를들어 29 내지 31중량% 포함될 수 있다. 상기 용제의 첨가 함량이 25중량% 미만일 경우, 도료의 점도가 너무 높아 도장 공정이 어렵고 물에 대한 상용성이 저하되며 저장안정성에 영향을 미칠 우려가 있고, 반면에, 상기 용제의 첨가 함량이 35중량% 초과일 경우, 도료의 점도가 너무 낮아 도장 공정이 어렵고 도포시 휘발성분 증가 등에 따라 화재 및 폭발 위험이 있으며 하도층의 내후성 및 외관에 문제가 발생할 수 있다.
h) 물
상기 물은 본 발명의 일 구체예에 의한 하도 도료조성물의 다른 성분들의 함량 정도에 따라, 하도 도료조성물 전체 100중량%에 대하여, 그 잔부 만큼 포함되는 방식으로 적절히 조절될 수 있다.
(클리어상도층)
상기 클리어상도층(170)은 상기 칼라강판(100)의 심미적 디자인 및 미려한 질감을 구현하기 위한 목적에서, 펄안료 입자 등을 포함하며 상기 하도층(150) 표면 상에 형성된다.
상기 본 발명의 일 구체예에 의한 클리어상도층(170)은 본 발명의 목적 구현을 위하여 통상적으로 상도층에서 구현되던 일반 색상 또는 특수 색상 등을 일체 배제하고 질감(texture)만을 구현함으로써, 색상은 하도층(150)에서 질감은 클리어상도층(170)에서 각각 2원화되게 구현하는 우수한 효과가 있다.
상기 클리어상도층(170)은 층두께가 10 내지 20㎛ 두께로, 예를들어, 12 내지 18㎛ 두께로, 예를들어, 14 내지 16㎛ 두께로 형성될 수 있다. 상기 클리어상도층(170)의 층두께가 10㎛ 미만일 경우, 상기 전술한 하도층(150)과의 밀착성이 저하되는 문제가 있고, 반면에, 상기 층두께가 20㎛ 초과일 경우, 더 이상의 도료 코팅 효과없이 도료 사용량만 증가되어 비용증대 및 생산 효율성 저하의 문제가 있다.
상기 클리어상도층(170)은 폴리에스테르 수지, 멜라민 수지, 펄안료, 아민계 화합물, 이산화규소(SiO2), 아크릴계 수지, 용제 및 잔부의 물을 포함하는 클리어상도 도료조성물의 경화물로 형성될 수 있다.
이하에서, 상기 클리어상도층(170)을 형성하는 클리어상도 도료조성물에 대하여 상술한다.
a) 폴리에스테르 수지
상기 폴리에스테르(polyester) 수지는 본 발명의 일 구체예에 의한 칼라강판(100)에서 전처리층(130), 하도층(150) 및 클리어상도층(170)의 주 수지가 되며, 칼라강판(100)의 내식성 및 가공성을 향상시키기 위한 목적에서 포함된다.
상기 폴리에스테르 수지는 결정성이 높고 내열성도 크며 내약품성이 강하고 열변형 온도는 약 235℃ 정도로 상대적으로 높다. 상기 폴리에스테르 수지는 다양한 형태의 폴리에스테르 수지를 포함할 수 있다. 예를들어, 불포화기를 가진 폴리에스테르 수지를 같은 이중결합을 지닌 중합성 모노머에 용해시킨 후 개시제 및 촉진제를 혼합하여 상온에서 중합하여 포함할 수 있다. 또한, 예를들어, 실리콘 변성 폴리에스테르(Silicon Modified Polyester)를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 목적을 구현하기 위한 것이라면 그 종류가 이에 제한되지 않는다.
상기 폴리에스테르 수지는 클리어상도 도료조성물 전체 100중량%에 대하여, 44 내지 58중량%, 예를들어, 46 내지 56중량%, 예를들어, 48 내지 54중량% 포함될 수 있다. 상기 폴리에스테르 수지의 첨가 함량이 44중량% 미만일 경우, 클리어상도층 형성시 도포를 위한 클리어상도 도료조성물이 묽게 형성될 수 있으며 건조 및 사용이 용이하지 않을 수 있다. 반면에, 상기 폴리에스테르 수지의 첨가 함량이 58중량% 초과일 경우, 경화특성이 떨어지거나 하도층 상부에 균일하게 도포되지 못하는 문제가 있다.
b) 멜라민 수지
상기 멜라민(melamine) 수지는 아미노기(-NH2)를 갖는 열경화성 수지로서 클리어상도층(170)의 밀착성을 증대시키고 우수한 착색과 광택을 구현하기 위한 목적에서 포함된다.
상기 멜라민 수지는, 예를들어, 약알칼리성으로 한 포름알데히드로부터 메틸멜라민을 거쳐 탈수축합하여 형성될 수 있다. 상기 멜라민 수지는 무색 투명하여 아름답게 착색할 수 있으며 열, 산, 용제에 대하여 내성이 강하고 절기절연성도 우수하다.
상기 멜라민 수지는 클리어상도 도료조성물 전체 100중량%에 대하여, 2 내지 6중량%, 예를들어, 3 내지 5중량%, 예를들어, 3.5 내지 4.5중량% 포함될 수 있다. 상기 멜라민 수지의 첨가 함량이 2중량% 미만일 경우, 클리어상도 도료조성물이 묽게 형성될 수 있으며 건조 및 사용이 용이하지 않을 수 있고, 반면에, 상기 멜라민 수지의 첨가 함량이 6중량% 초과일 경우, 그 첨가 효과가 더이상 나타나지 않아 비용증대 및 생산 효율성 저하의 문제가 있다.
c) 펄안료
상기 펄안료는 본 발명의 클리어상도층(170) 형성시 도포되는 클리어상도 도료조성물의 성분으로, 통상적으로 상도층에서 구현되던 일반 색상 또는 특수 색상 등을 일체 배제하고 질감(texture)만을 구현하기 위한 목적에서 포함된다.
상기 펄안료의 첨가를 통해 본 발명은 색상은 하도층(150)에서 질감은 클리어상도층(170)에서 각각 2원화되게 구현하는 우수한 효과가 있다. 이를 위해, 본 발명에서 상기 펄안료는 입자감인 펄 효과를 통해 고급 질감(texture)을 가진 칼라강판을 구현할 수 있다.
상기 펄안료로는 무기 입자에 금속, 금속 산화물 또는 비금속 산화물 등을 피복하여 펄(Pearl) 광택 효과를 낸 것이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 무기 입자로는 마이카(mica), 유리, 알루미나, 규회석, 실리카 또는 이들의 혼합물과 같이 펄안료에 통상 사용되는 무기 입자라면 특별한 제한없이 포함될 수 있다. 바람직하게는, 예를들어, 마이카 입자를 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 플레이크 형태의 판상 마이카 입자를 포함할 수 있다.
상기 무기 입자의 크기, 두께 등에도 특별한 제한이 없으나, 바람직하게는 그 평균입경이 5 내지 15㎛의 크기를, 예를들어, 6 내지 10㎛의 크기를, 예를들어, 7 내지 9㎛의 크기를 갖는 것이 보다 바람직하다. 상기 평균입경이 5㎛ 미만일 경우, 시인성이 저하될 수 있고, 반면에, 상기 평균입경이 15㎛ 초과일 경우, 클리어상도 도료조성물의 도포시 노즐이 막히거나 도포면의 균일성이 저하되어 질감 패턴형성이 용이하지 못할 수 있다. 즉, 상기 평균 입경 범위에서, 저장안정성 및 작업성이 우수하고 질감 등 펄 효과가 증대되는 특징이 있다.
상기 무기 입자의 피복에 사용되는 금속, 금속 산화물 또는 비금속 산화물로는, 펄안료의 제조에 통상 사용되는 것이라면 특별한 제한없이 사용 가능하다. 그 종류가 이에 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 금속 또는 금속 산화물로는, 금, 은, 백금, 팔라듐, 티타늄, 철, 크롬, 알루미늄, 주석, 아연, 마그네슘, 지르코늄, 세륨, 리튬 등의 금속 또는 그 산화물이 하나 이상 사용 가능하고, 보다 구체적으로는 금, 은, 백금, 팔라듐, 산화티타늄(TiO2), 산화철(Fe2O3), 산화크롬(Cr2O3), 산화알루미늄(Al2O3), 산화주석(SnO3), 산화아연(ZnO), 산화마그네슘(MgO), 산화지르코늄(ZrO3), 산화세륨(CeO3), 산화리튬(Li2O), 산화은(AgO) 및 이들의 조합으로부터 선택된 1종 단독 또는 2종 이상 혼합하여 포함될 수 있고, 비금속 산화물로는 이산화규소(SiO2)가 포함될 수 있다.
상기 펄안료는 클리어상도 도료조성물 전체 100중량%에 대하여, 0.1 내지 0.2중량%, 예를들어, 0.01 내지 0.09중량%, 예를들어, 0.03 내지 0.07중량% 포함될 수 있다. 상기 펄안료의 첨가 함량이 0.1중량% 미만일 경우, 첨가 효과가 미미하여 입자감을 통한 펄 효과의 구현이 어렵고, 반면에, 상기 펄안료의 첨가 함량이 0.2중량% 초과일 경우, 그 첨가 효과가 더 이상 나타나지 않아 비용증대 및 생산 효율성 저하의 문제가 있다.
d) 아민계 화합물
상기 아민계 화합물은 산(acid) 성분의 중화를 통하여 도금층의 에칭을 억제하고 도금층의 에칭에 의해 코팅층의 아연(Zn)에 의한 내식성이 열화될 경우, 상기 도금층 에칭 억제를 통해 코팅층의 내식성 열화를 방지하기 위한 목적에서 포함된다.
상기 아민계 화합물은 트리에탄올아민(Triethanolamine), 디에탄올아민(Diethanolamine), 디메틸에탄올아민(Diemthylethanolamine) 및 모노에탄올아민(Monoethanolamine) 등에서 1종 단독 또는 2종 이상 혼합하여 포함될 수 있다.
상기 아민계 화합물은 클리어상도 도료조성물 전체 100중량%에 대하여, 0.1 내지 1.0중량%, 예를들어, 0.2 내지 0.8중량%, 예를들어, 0.4 내지 0.6중량% 포함될 수 있다. 상기 아민계 화합물의 첨가 함량이 0.1중량% 미만일 경우, 첨가효과가 미미하고, 반면에, 상기 아민계 화합물의 첨가 함량이 1.0중량% 초과일 경우, 용액안정성이 저하되고 첨가 효과가 더이상 나타나지 않아 비용증대 및 생산 효율성 저하의 문제가 있다.
e) 이산화규소
상기 이산화규소(SiO2))는 본 발명의 일 구체예에 의한 클리어상도층(170) 형성시 방청성 향상 및 가공성 증대의 목적에서 포함된다.
상기 이산화규소는 클리어상도 도료조성물 전체 100중량%에 대하여, 0.1 내지 1.0중량%, 예를들어, 0.2 내지 0.8중량%, 예를들어, 0.4 내지 0.6중량% 포함될 수 있다. 상기 이산화규소의 첨가 함량이 0.1중량% 미만일 경우, 그 첨가효과가 불충분하고 방청 특성 등이 저하되며, 반면에, 상기 이산화규소의 첨가 함량이 1.0중량% 초과일 경우, 코팅층 강도 저하 등 물성 하락의 문제가 발생할 수 있다.
f) 아크릴계 수지
상기 아크릴계 수지는 상기 클리어상도층(170)의 내용제성, 내알카리성 등 내화학성을 향상시키기 위한 목적에서 포함된다.
상기 아크릴계 수지는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 히드록시프로필메타크릴레이트, 아크릴아미드, 디아세톤아크릴아미드, 그리시딜메타크릴레이트, 비닐아세테이트 및 아크릴로니트릴 등에서 1종 단독 또는 2종 이상 혼합하여 포함될 수 있다. 그러나, 본 발명의 목적을 구현할 수 있는 것이라면, 그 종류가 이에 제한되지 않는다.
상기 아크릴계 수지는 클리어상도 도료조성물 전체 100중량%에 대하여, 0.1 내지 1.0중량%, 예를들어, 0.2 내지 0.8중량%, 예를들어, 0.4 내지 0.6중량% 포함될 수 있다. 상기 아크릴계 수지의 첨가 함량이 0.1중량% 미만일 경우, 클리어상도층(170)의 가공성이 저하될 수 있고, 반면에, 상기 아크릴계 수지의 첨가 함량이 1.0중량% 초과일 경우, 제조된 칼라강판(100)의 내식성이 크게 저하될 수 있다.
g) 용제
상기 용제는 상기 클리어상도층(170) 구현을 위한 클리어상도 도료조성물 형성시, 작업성, 점도조절, 상용성, 가수분해성, 각종 처리제의 강판 젖음(Wetting)성을 향상시키고 칼라강판 코팅 후 건조속도를 빠르게 수행하기 위한 목적에서 포함된다.
상기 용제는 그 종류가 특별히 제한되지 않는다. 바람직하게는 예를들어, 에테르류, 방향족 탄화 수소류, 케톤류, 알콜류, 에스테르류 또는 아미드류 등이 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 용제는 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디프로필에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르 등의 에테르류; 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 메시틸렌 등의 방향족 탄화수소류; 메틸에틸케톤, 아세톤, 메틸아밀케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류; 에탄올, 프로판올, 부탄올, 헥사놀, 시클로헥산올, 에틸렌글리콜, 글리세린 등의 알코올류; 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸, 메틸셀로솔브아세테이트, 에틸셀로솔브아세테이트, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 아밀아세테이트, 메틸락테이트, 에틸락테이트, 부틸락테이트, 3-메톡시부틸아세테이트, 3-메틸-3-메톡시-1-부틸아세테이트, 메톡시펜틸아세테이트, 에틸렌글리콜모노아세테이트, 에틸렌글리콜디아세테이트, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노아세테이트, 디에틸렌글리콜디아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노아세테이트, 프로필렌글리콜디아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트 또는 γ-부티로락톤 등의 에스테르류 등을 1종 단독 또는 2종 이상 혼합하여 포함될 수 있다. 상기 용제 중 도포성 및 건조성면에서 바람직하게는, 예를들어, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 시클로헥사논, 에틸락테이트, 부탈락테이트, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메톡시프로피온산메틸 등을 포함할 수 있다.
상기 용제는 클리어 도료조성물 전체 100중량%에 대하여, 20 내지 30중량%, 예를들어, 22 내지 28중량%, 예를들어 24 내지 26중량% 포함될 수 있다. 상기 용제의 첨가 함량이 20중량% 미만일 경우, 도료의 점도가 너무 높아 도장 공정이 어렵고 물에 대한 상용성이 저하되며 저장안정성에 영향을 미칠 우려가 있고, 반면에, 상기 용제의 첨가 함량이 30중량% 초과일 경우, 도료의 점도가 너무 낮아 도장 공정이 어렵고 도포시 휘발성분 증가 등에 따라 화재 및 폭발 위험이 있으며 클리어상도층의 내후성 및 외관에 문제가 발생할 수 있다.
h) 물
상기 물은 본 발명의 일 구체예에 의한 하도 도료조성물의 다른 성분들의 함량 정도에 따라, 하도 도료조성물 전체 100중량%에 대하여, 그 잔부 만큼 포함되는 방식으로 적절히 조절될 수 있다.
상기 본 발명에 의한 칼라강판은 색상은 하도층에서 질감은 클리어상도층에서 각각 2원화되게 구현하고, 펄안료를 클리어상도층에 포함함으로써 질감 개선 등 우수한 심미적 디자인 효과를 구현하고, 용융아연도금을 사용함으로써 생산원가 저감 및 비용절감 효과가 우수하고, 표면질감, 가공성, 밀착성(도막 부착성), 내충격성, 도막경화도 및 내식성이 우수하고, 생산코일별 롯(Lot) 색상 차이가 현저하게 감소되고, 시공후 우천시 클리어상도층의 보호효과로 코팅층내 염료 누수 및 색 변화가 없고, GL 제품에서만 볼 수 있는 갈바륨 무늬와 유사한 디자인을 GI에서 구현하고 나아가 표면질감까지 보강하는 효과가 있다.
칼라강판의 제조방법
본 발명의 다른 하나의 관점은 a) 강판 모재의 표면에 도장하지제를 도포 후 가열건조하여 전처리층을 형성하고; b) 상기 전처리층 표면에 하도 도료조성물을 도포 후 가열건조하여 하도층을 형성하고; 그리고 c) 상기 하도층 표면에 클리어상도 도료조성물을 도포 후 가열건조하여 클리어상도층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 클리어상도 도료조성물은, 폴리에스테르 수지, 멜라민 수지, 펄안료, 아민계 화합물, 이산화규소(SiO2), 아크릴계 수지, 용제 및 잔부의 물을 포함하는 칼라강판의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 일 구체예에 의한 칼라강판의 제조방법에 대하여 상술한다.
도 2는 본 발명의 일 구체예에 의한 칼라강판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정순서도이고, 도 3은 본 발명의 일 구체예에 의한 칼라강판의 제조방법에 따라 공정별 코팅층 변화를 나타낸 공정도이다.
도 2 내지 3을 참조하면, 본 발명의 일 구체예에 의한 칼라강판(100)의 제조방법은 전처리층 형성단계(S100), 하도층 형성단계(S200) 및 클리어상도층 형성단계(S300)를 포함한다.
(전처리층 형성)
상기 전처리층 형성단계(S100)는 상기 강판 모재(110)의 표면 상에 도장하지제를 도포한 후 가열 건조하여 전처리층(130)을 형성하기 위한 목적에서 수행된다.
상기 전처리층(130)은 도장(코팅)을 수행하기 전에 강판 모재(110)의 표면처리를 실시하여 형성된 것으로, 이때 상기 강판은 용융아연도금강판, 전기아연도금강판 등에서 선택된 어느 하나가 이용될 수 있다. 그러나, 본 발명의 목적을 구현하기 위한 것이라면 그 종류가 이에 제한되지 않는다.
상기 전처리층(130)은 강판 표면에 크로메이트(Chromate) 또는 크롬프리(Non-Cr) 전처리용 하지제를 도포한 후, 바람직하게는, 크롬프리 전처리용 하지제를 도포한 후, 강판온도 80 내지 120℃에서 3 내지 7초간 열풍 건조하여 형성될 수 있다. 예를들어, 강판온도 90 내지 110℃에서 4 내지 6초간 열풍 건조하여 형성될 수 있다. 상기 건조 조건 범위에서, 짧은 시간 동안에도 우수한 고내식성 특성을 구현할 수 있는 장점이 있다.
상기 전처리층(130)은 층두께가 0.1 내지 2㎛ 두께로, 예를들어, 0.5 내지 1.5㎛ 두께로, 예를들어, 0.8 내지 1.2㎛ 두께로 형성될 수 있다. 상기 층두께 범위에서, 상기 강판 모재(110)의 표면처리 후 하도 도료조성물의 코팅이 용이하게 수행되어 후술하는 하도층(150)이 최적조건에서 형성될 수 있다.
(하도층 형성)
상기 하도층 형성단계(S200)는 전처리층(130) 표면 상에 하도 도료조성물을 도포한 후 가열 건조하여 하도층을 형성하기 위한 목적에서 수행된다.
상기 하도층(150) 형성시, 코팅은 스프레이-스퀴징(Spray Squeezing) 방식, 롤 코팅(Roll coating) 방식 및 침지(dipping) 방식 등에서 1종 이상의 방식으로 수행될 수 있다.
상기 하도층(150)은 제1 가열건조 온도(Peak Metal Temperture, PMT) 210 내지 240℃에서 20 내지 50초간, 예를들어 215 내지 235℃에서 25 내지 45초간, 예를들어, 220 내지 230℃에서 30 내지 40초간 건조되는 것이 바람직하다. 상기 1차 가열건조 온도가 210℃ 미만일 경우, 건조가 완벽하게 이루어지지 않아 작업성이 저하될 수 있고, 반면에, 상기 1차 가열건조 온도가 240℃ 초과일 경우, 이상 건조로 인하여 전처리층(130)과 강판 모재(110)의 밀착성이 저하되어 전체적인 표면 특성 저하를 가져올 수 있다.
상기 하도층(150)은 층두께가 10 내지 20㎛ 두께로, 예를들어, 12 내지 18㎛ 두께로, 예를들어, 14 내지 16㎛ 두께로 형성될 수 있다. 상기 하도층(150)의 층두께가 10㎛ 미만일 경우, 후술하는 클리어상도층(170)과의 밀착성이 저하되는 문제가 있고, 반면에, 상기 층두께가 20㎛ 초과일 경우, 더 이상의 도료 코팅 효과없이 도료 사용량만 증가되어 비용증대 및 생산 효율성 저하의 문제가 있다.
상기 하도층(150)은 폴리에스테르 수지, 멜라민 수지, 안료, 술폰산, 이산화규소(SiO2), 아크릴계 수지, 용제 및 잔부의 물을 포함하는 하도 도료조성물의 경화물로 형성될 수 있다. 이때, 상기 하도 도료조성물을 형성하는 각 성분 및 함량비는 전술한 바와 같으므로, 그 설명을 생략한다.
(클리어상도층 형성)
상기 클리어상도층 형성단계(S300)는 클리어상도 도료조성물을 도포한 후 건조 및 경화하여 클리어상도층(170)을 형성하기 위한 목적에서 수행된다.
상기 클리어상도층(170) 형성시, 코팅은 스프레이-스퀴징(Spray Squeezing) 방식, 롤 코팅(Roll coating) 방식 및 침지(dipping) 방식 등에서 1종 이상의 방식으로 수행될 수 있다.
상기 클리어상도층(170)은 제2 가열건조 온도(Peak Metal Temperture, PMT) 210 내지 240℃에서 20 내지 50초간, 예를들어 215 내지 235℃에서 25 내지 45초간, 예를들어, 220 내지 230℃에서 30 내지 40초간 건조되는 것이 바람직하다. 상기 2차 가열건조 온도가 210℃ 미만일 경우, 충분한 경화 반응이 이루어지지 못하여 물성저하를 초래할 수 있고, 반면에, 상기 2차 가열건조 온도가 240℃ 초과일 경우, 이상 건조로 인하여 도막 밀착성의 저하 및 표면 품질의 저하를 가져올 수 있다.
상기 클리어상도층(170)은 층두께가 10 내지 20㎛로, 예를들어, 12 내지 18㎛로, 예를들어, 14 내지 16㎛로 형성될 수 있다. 상기 클리어상도층(170)의 층두께가 10㎛ 미만일 경우, 전술한 하도층(150)과의 밀착성이 저하되는 문제가 있고, 반면에, 상기 층두께가 20㎛ 초과일 경우, 더 이상의 도료 코팅 효과없이 도료 사용량만 증가되어 비용증대 및 생산 효율성 저하의 문제가 있다.
상기 클리어상도층(170)은 폴리에스테르 수지, 멜라민 수지, 펄안료, 아민계 화합물, 이산화규소(SiO2), 아크릴계 수지, 용제 및 잔부의 물을 포함하는 클리어상도 도료조성물의 경화물로 형성될 수 있다. 이때, 상기 클리어상도 도료조성물을 형성하는 각 성분 및 함량비는 전술한 바와 같으므로, 그 설명을 생략한다.
상기 본 발명의 일 구체예에 의한, 칼라강판의 제조방법은 색상은 하도층에서 질감은 클리어상도층에서 각각 2원화되게 구현하고 펄안료를 클리어상도층에 포함하여 질감 개선 등 우수한 심미적 디자인 효과를 구현하고 용융아연도금을 사용함으로써 생산원가 저감 및 비용절감 효과가 우수하고 표면질감, 가공성, 밀착성(도막 부착성), 내충격성, 도막경화도 및 내식성이 우수하고 생산코일별 롯(Lot) 색상 차이가 현저하게 감소되고 시공후 우천시 클리어상도층의 보호효과로 코팅층내 염료 누수 및 색 변화가 없고 GL 제품에서만 볼 수 있는 갈바륨 무늬와 유사한 디자인을 GI에서 구현하고 나아가 표면질감까지 보강하는 효과가 있다.
이하, 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.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예
실시예 1
하기 표 1과 같이, 아연도금강판 상에, 1.5㎛ 두께로 전처리층을 형성한 후, 폴리에스테르 수지 55중량%, 멜라민 수지 5중량%, 안료 1.5중량%, 술폰산 1.5중량, 이산화규소(SiO2) 1.5중량%, 아크릴계 수지 1.5중량%, 용제30중량% 및 잔부인 물 4중량%로 이루어진 하도 도료조성물을 15㎛ 두께로 도포한 후, 224℃에서 1차 가열건조하여 하도층을 형성하였다.
이후, 상기 하도층 상에 폴리에스테르 수지 45중량%, 멜라민 수지 3중량%, 펄안료 0.2중량%, 아민계 화합물 0.8중량, 이산화규소(SiO2) 0.5중량%, 아크릴계 수지 0.5중량%, 용제 25중량% 및 잔부인 물 25중량%로 이루어진 클리어상도 도료조성물을 15㎛ 두께로 도포한 후, 224℃에서 2차 가열건조하여 클리어상도층을 형성하여 칼라강판 시편을 제조하였다.
실시예 2 내지 3
하기 표 1의 함량범위로 도료조성물을 완성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 칼라강판 시편을 제조하였다.
비교예 1
하기 표 1의 함량범위로 도료조성물을 완성하고, 갈바륨 강판에 도장하며 클리어상도 도료조성물에서 펄안료를 사용하지 않은 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 칼라강판 시편을 제조하였다.
비교예 2
하기 표 1의 함량범위로 도료조성물을 완성하고, 클리어상도 도료조성물에서 펄안료를 하도 도료조성물에서 안료를 각각 과량 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 칼라강판 시편을 제조하였다.
　 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예1 비교예2
하
도

도
료
조
성
물		 폴리에스테르 수지 55 60 65 55 55
멜라민 수지 5 4 6 4.5 5.2
안료 1.5 1.2 1.6 0.5 10
술폰산 1.5 1.6 1.2 1.5 1.6
SiO2 1.5 1.2 1.2 1.5 1.2
아크릴계 수지 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
용제 30 30 22.5 30 25
물 4 0.5 1 5.5 0.5
총함량
(중량%)		 100 100 100 100 100
클
리
어
상
도

도
료
조
성
물		 폴리에스테르 수지 45 49 55 46 49
멜라민 수지 3 4 5 2.9 3.6
펄안료 0.2 0.1 0.1 0 5
아민계 화합물 0.8 0.5 0.5 0.1 0.5
SiO2 0.5 0.5 0.5 0.5 0.2
아크릴계 수지 0.5 0.5 0.5 0.5 0.3
용제 25 25.4 29.4 25 25.4
물 25 20 9 25 16
총함량
(중량%)		 100 100 100 100 100
(성분: 중량%)
시험예
상기 실시예 1 내지 3 및, 비교예 1, 2에 의한 칼라강판 시편의 표면질감, 가공성, 도막부착성(밀착성), 내충격성, 도막경화도 및 내식성 등의 물성을 하기와 같이 평가하여 표 2에 나타내었다.
(1) 가공성
가공성은 T-bending 테스트를 실시하여 벤딩부위 반경이 시편 두께의 2배수에서 크랙이 발생하였는지 여부로 다음과 같이 평가하였다.
양호(O) : 크랙 발생 없음
불량(X) : 크랙 발생 있음
(2) 도막 부착성(밀착성)
도막 부착성은 도료가 도장된 평면 샘플 위에 가로x세로 각 1mm의 간격으로 10줄씩 Cross cutting하여 1mm2의 면적을 가진 정사각형 100점을 만든 후, 추가로 6mm 높이로 Cross cutting 평판부에 구형의 가공(에릭슨 가공)을 하고, 마지막으로 접착 테이프를 붙였다땔때 100점의 도막입자에 대한 박리 여부로 다음과 같이 평가 하였다.
양호(O) : Cross cutting부 도막 입자의 박리 없음
불량(X) : Cross cutting부 도막 입자의 박리 발생
(3) 내충격성
내충격성은 1/2Φ x 1kg x 500mm 조건으로 추를 낙하하여 표면충격 후 크랙이 발생하였는지 여부로 다음과 같이 평가하였다.
양호(O) : 크랙 발생 없음
(4) 도막경화도
도막경화도 평가는 가제에 MEK를 묻힌 후, 1kgf 힘으로 50회 rubbing 왕복 한 후, 수지 박리 및 부풀음 발생 여부로 다음과 같이 평가하였다.
양호(O) : 수지 박리 및 부풀음 발생 여부 없음
불량(X) : 수지 박리 또는 부풀음 발생
(5) 내식성
내식성 평가는 500시간 중성 염수분무시험을 실시한 후 도막 박리, 들뜸, 도금면의 부식, 녹발생 유무 등을 확인하였다. 평가 기준은 다음과 같다.
양호(O) : 도막 박리, 들뜸, 도금면의 부식 및 녹발생 없음
불량(X) : 도막 박리, 들뜸, 도금면의 부식 또는 녹발생 있음
실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
가공성 ◎ ○ ◎ X X
도막부착성 ○ ◎ ○ △ △
내충격성 ◎ ○ ◎ ○ △
도막경화도 ○ ○ ○ △ ○
내식성 ○ ○ ○ ○ △
물성평가 결과
도 4는 본 발명의 비교예 1에 의한 강판 시편의 표면질감 및 제품 가공상태를 나타낸 사진이고, 도 5는 본 발명의 비교예 1에 의한 강판 시편의 부식방지 특성을 나타낸 사진이다.
도 4 내지 5를 참조하면, 비교예 2와 같이, 클리어상도 도료조성물에서 펄안료를 하도 도료조성물에서 안료를 각각 과량 사용한 경우, 가공성(도 4-b))이 좋지 않고 도막부착성, 내충격성 및 내식성 등이 모두 열위함을 알 수 있다.
특히, 비교예 1과 같이, 갈바륨 강판에 도장하며 클리어상도 도료조성물에서 펄안료를 사용하지 않은 경우, 표면질감이 좋지 않고(도 4-a)), 가공성(도 4-b))이 열위하며, 코팅된 도막 전체가 벗겨지는 등 부착성 및 도막경화도가 약화됨을 알 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예 1에 의한 강판 시편의 표면질감 및 제품 가공상태를 나타낸 사진이고, 도 7은 부식방지 특성을 나타낸 사진이고, 도 8은 강판 시편의 물성(가공성, 밀착성, 내충격성, 도막경화도, 내식성) 특성을 나타낸 사진이고, 도 9는 강판 시편의 물받이용 건축자재로 사용되는 예시를 나타낸 사진이다.
도 6 내지 9를 참조하면, 실시예 1 내지 3과 같이, 본원발명에 의할 경우, 표면질감이 뛰어나고, 가공성, 밀착성, 내충격성, 도막경화도 및 내식성 등 기본물성이 우수하여, 건축자재용 물받이 등 다양한 용도에서 활용가능한 특징이 있음을 알 수 있다. 특히, 이는 통상적으로 상도층에서 구현되던 일반 색상 또는 특수 색상 등을 하도층에서 함께 구현하고, 동시에 클리어상도층에서는 질감 만을 구현함으로써, 색상은 하도층(150)에서 질감은 클리어상도층(170)에서 각각 2원화되게 구현할 수 있는 우수한 효과가 있음을 알 수 있다.
따라서, 상기 실험결과를 통해, 본 발명에 따른 칼라강판 및 그 제조방법은 색상은 하도층에서 질감은 클리어상도층에서 각각 2원화되게 구현하고 펄안료를 클리어상도층에 포함하여 질감 개선 등 우수한 심미적 디자인 효과를 구현하고 용융아연도금을 사용함으로써 생산원가 저감 및 비용절감 효과가 우수하고 표면질감, 가공성, 밀착성(도막 부착성), 내충격성, 도막경화도 및 내식성이 우수하고 생산코일별 롯(Lot) 색상 차이가 현저하게 감소되고 시공후 우천시 클리어상도층의 보호효과로 코팅층내 염료 누수 및 색 변화가 없고 GL 제품에서만 볼 수 있는 갈바륨 무늬와 유사한 디자인을 GI에서 구현하고 나아가 표면질감까지 보강하는 효과가 있음을 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 칼라강판 110 강판 모재
130 전처리층 150 하도층
170 클리어상도층

Claims (8)

  1. 강판 모재;
    상기 강판 모재 표면에 형성된 전처리층;
    상기 전처리층 표면에 형성된 하도층; 및
    상기 하도층 표면에 형성된 클리어상도층;
    을 포함하고,
    상기 클리어상도층은 클리어상도 도료조성물의 경화물로 형성되고,
    상기 클리어상도 도료조성물은, a) 폴리에스테르 수지 44 내지 58중량%; b) 멜라민 수지 2 내지 6중량%; c) 펄안료 0.1 내지 0.2중량%; d) 아민계 화합물 0.1 내지 1.0중량%; e) 이산화규소(SiO2) 0.1 내지 1.0중량%; f) 아크릴계 수지 0.1 내지 1중량%; g) 용제 20 내지 30중량%; 및 h) 잔부의 물;을 포함하고,
    상기 하도층은 하도 도료조성물의 경화물로 형성되고,
    상기 하도 도료조성물은, a) 폴리에스테르 수지 53 내지 67중량%; b) 멜라민 수지 3 내지 7중량%; c) 안료 1 내지 2중량%; d) 술폰산 1 내지 2중량%; e) 이산화규소(SiO2) 1 내지 2중량%; f) 아크릴계 수지 1 내지 2중량%; g) 용제 25 내지 35중량%; 및 h) 잔부의 물;을 포함하는, 칼라강판.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 펄안료는 평균입경이 5 내지 15㎛이고,
    무기입자에 금속, 금속 산화물 또는 비금속 산화물을 피복한 것을 특징으로 하는, 칼라강판.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 무기입자는 마이카, 유리, 알루미나, 규회석, 실리카 또는 이들의 혼합물이고,
    상기 금속 또는 금속 산화물은 금, 은, 백금, 팔라듐, 티타늄, 철, 크롬, 알루미늄, 주석, 아연, 마그네슘, 지르코늄, 세륨 또는 리튬인 금속 또는 그 산화물이고,
    상기 비금속 산화물은 이산화규소인 것을 특징으로 하는, 칼라강판.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. a) 강판 모재의 표면에 도장하지제를 도포 후 가열건조하여 전처리층을 형성하고;
    b) 상기 전처리층 표면에 하도 도료조성물을 도포 후 가열건조하여 하도층을 형성하고; 그리고
    c) 상기 하도층 표면에 클리어상도 도료조성물을 도포 후 가열건조하여 클리어상도층을 형성하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 클리어상도 도료조성물은, a) 폴리에스테르 수지 44 내지 58중량%; b) 멜라민 수지 2 내지 6중량%; c) 펄안료 0.1 내지 0.2중량%; d) 아민계 화합물 0.1 내지 1.0중량%; e) 이산화규소(SiO2) 0.1 내지 1.0중량%; f) 아크릴계 수지 0.1 내지 1중량%; g) 용제 20 내지 30중량%; 및 h) 잔부의 물;을 포함하고,
    상기 하도 도료조성물은, a) 폴리에스테르 수지 53 내지 67중량%; b) 멜라민 수지 3 내지 7중량%; c) 안료 1 내지 2중량%; d) 술폰산 1 내지 2중량%; e) 이산화규소(SiO2) 1 내지 2중량%; f) 아크릴계 수지 1 내지 2중량%; g) 용제 25 내지 35중량%; 및 h) 잔부의 물;을 포함하는, 칼라강판의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전처리층은 80 내지 120℃에서 건조하여 0.1 내지 2㎛ 두께로 형성되고,
    상기 하도층은 210 내지 240℃에서 건조하여 10 내지 20㎛ 두께로 형성되고,
    상기 클리어상도층은 210 내지 240℃에서 건조하여 10 내지 20㎛ 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는, 칼라강판의 제조방법.
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