KR20110067497A - 수지피복 금속판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 수지피복 금속판 제조방법은 금속판을 마련하는 단계; 금속판 표면에 수지피막을 코팅시키는 단계; 및 수지피막이 코팅된 금속판을 가열장치에 인입하여 수지피막을 건조시키는 단계;를 포함하며, 건조단계는 금속판을 가열하여 금속판으로부터 수지피막으로 열이 전달되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면 수지피막을 유도 가열로로 가열하여 가공성과 윤활성이 우수하고, 광택도가 높은 수지피복 금속판을 제조할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 수지피막의 건조시간을 단축시켜 수지피복 금속판의 생산효율을 높일 수 있다.
수지피복, 강판, 유도 가열로

Description

수지피복 금속판 및 그 제조방법{RESIN COATED METAL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 수지피복 금속판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 가공성, 마찰특성 및 광택성이 우수한 수지피복 금속판과 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
수지피복 금속판은 내구성, 내식성이 요구되는 가정용, 건축용 소재로 널리 사용되는 금속판으로서, 금속판의 내식성과 윤활성을 향상시키고 금속판 표면에 오염물질이 부착되는 것을 방지하기 위해 금속판 위에 수지피복을 행한다.
수지피복 금속판은 금속판의 표면에 수지 피막을 코팅한 후 강판의 표면에 열을 가하고, 그 열을 이용하여 코팅된 수지피막을 건조 및 경화시킴으로써 제조된다.
종래에는 수지피복을 가열하여 건조 및 경화시키기 위해 열풍을 이용하는 열풍로 경화법이 사용되었는데, 도 1에 도시된 바와 같이 수지피막(20)을 금속판(10) 위에 코팅하고, 수지피막(20)이 코팅된 금속판(10) 표면 위로 열풍을 불어 넣어 수지피막(20)을 건조시키는 방법이다.
이러한 열풍로 경화법은 열이 금속판 외부로부터 유입되므로 수지피막(20)의 최상부에서부터 건조가 진행되는 것이 특징이다. 수지피막(20)이 가열되면, 수지피막에 존재하는 휘발성 물질은 기포를 형성하여 수지피막(20)을 빠져나간다.
그런데 수지피막(20)의 최상부에서부터 건조가 시작되어 경화가 일어나면, 건조되지 않은 하단부 수지피막(20)에 존재하는 휘발성 물질의 기포(40)는 수지피막(20) 외부로 미처 빠져나가지 못하고, 수지피막(20) 내에 그대로 갇히게 된다. 수지피막(20) 내에 갇힌 기포(40)로 인해 금속판의 가공성과 금속판 표면의 미관이 떨어지는 문제점이 발생하였다.
또한 열풍로 경화법은 일정한 온도로 열풍이 공급되기 때문에 온도 제어가 용이하지 않다는 단점이 있다.
본 발명은 가공성과 윤활성이 우수한 수지피복 금속판 및 그 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 광택도가 높고 표면 외관이 우수한 수지피복 금속판 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 수지피복 금속판 제조방법은 금속판을 마련하는 단계; 금속판 표면에 수지피막을 코팅시키는 코팅단계; 및 수지피막이 코팅된 금속판을 가열장치에 인입하여 수지피막을 건조시키는 건조단계;를 포함하며, 건조단계는 금속판을 가열하여 금속판으로부터 수지피막으로 열이 전달되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수지피복 금속판 제조방법에 있어서, 건조단계의 가열장치는 유도 가열로인 것이 바람직하다. 또한 가열장치는 복수개로 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 수지피복 금속판 제조방법에 있어서, 복수개의 가열장치는 연속적으로 배치되며, 배치된 순서대로 가열온도가 높아지거나 낮아지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 수지피복 금속판 제조방법에 있어서, 가열장치의 가열온도는 100 ~ 260 ℃인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 수지피복 금속판 제조방법에 있어서, 제1 가열장치는 100 ~ 120 ℃, 제2 가열장치는 140 ~ 200 ℃, 제3 가열장치는 200 ~ 260 ℃의 가열온도인 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면 수지피막 내의 휘발성 용제를 충분히 증발제거할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따르면 수지피막을 유도 가열로로 가열하여 가공성과 윤활성이 우수하고, 광택도가 높은 수지피복 금속판을 제조할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면 수지피막의 건조시간을 단축시켜 수지피복 금속판의 생산효율을 높일 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 수지피복 금속판 및 그 제조방법에 관하여 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 수지피막이 건조 및 경화되는 것을 나타낸 개념도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수지피복 금속판의 제조방법의 순서도이다.
본 발명에 따른 수지피복 금속판의 제조방법은 금속판을 마련하는 단계(S 1); 금속판 표면에 수지피막을 코팅시키는 코팅단계(S 2); 및 수지피막이 코팅된 금속판을 가열장치에 인입하여 수지피막을 건조시키는 건조단계(S 3);를 포함하여 구성된다. 건조단계(S 3)는 금속판을 가열하여 금속판으로부터 수지피막으로 열이 전달되도록 한다.
도 3에 도시된 S 1단계는 금속판을 마련하는 단계이다. 본 발명의 수지 조성물이 피복되는 금속판은 특별히 한정하지 않으나, 아연도금강판, 아연계 합금도금 강판, 스테인레스 강판, 냉연강판 등을 들 수 있다.
도 3에 도시된 S 2단계는 금속판 표면에 수지피막을 코팅시키는 단계로서, 종래의 공지된 수지피막 코팅기술에서 사용되는 방법과 동일하다. 예를 들면 롤 코터(roll coater), 바 코터(bar coater)등 코팅장치를 이용해 소정 두께의 수지피막을 금속판 위에 코팅한다. 예를 들어 10 ~ 100 μm의 두께로 수지피막을 코팅할 수 있다.
금속판 위에 코팅되는 수지피막의 조성물은 수지가 유기용제에 분산되어 있는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 폴리머 수지, 유기용제 및 기타 첨가제를 포함하여 구성된다.
폴리머 수지는 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 페놀 수지, 아크릴 수지, 불소 수지, 폴리올레핀 수지 등 중에 선택되는 1종 이상의 수지를 포함하는 물질을 이루어지며, 이에 한정되는 것이 아니라 금속판에 내식성, 가공성, 광택성 등의 물성을 개선시키기 위해 금속판 위에 피복될 수 있는 다양한 물질 중에서 선택될 수 있다.
유기용제는 상온·상압하에서 휘발성이 있는 액체로, 다른 물질을 녹이는 성질이 있는 유기 화합물이다. 섬유 소, 고무, 지방 등을 녹이며, 용해하는 물질과는 반응하지 않는 것으로, 용액에서 용제가 제거되면 용해되어 있던 것이 본래의 성질로 회수된다. 유기용제로는 알코올, 케톤, 에테르, 방향족 화합물, 지방족 탄화수소 또는 아민을 들 수 있다. 본 발명에서는 폴리머 수지와 혼합되어 사용되며, 수지피막이 건조되는 과정에서 휘발된다.
또한, 본 발명의 기타 첨가제로서 웨팅제, 가교제, 윤활제, 소포제 등의 첨가제를 1종 이상 포함하는 표면처리 조성물을 더 첨가할 수 있다. 웨팅제는 줄무늬 및 밀착성을 향상시키고, 가교제는 내식성 및 내알칼리성을 강화시키며, 윤활제는 마찰계수 및 가공성을 향상시키고, 소포제는 작업성을 더욱 향상시키는 효과가 있다.
수지피막은 용이하게 금속판에 코팅하기 위해 상기와 같은 물질을 혼합하여 습윤상태로 제조하는 것이 바람직하다.
도 3에 도시된 S 3단계는 수지피막이 코팅된 금속판을 가열장치에 인입하여 수지피막을 건조시키는 건조단계로서, 본 단계에서는 금속판을 가열하여 금속판으로부터 수지피막으로 열이 전달되도록 한다.
건조단계(S 1)의 가열장치는 유도 가열로로 구성될 수 있다. 일반적으로 금속 판재의 가열에 이용되는 유도가열은 가열을 원하는 금속 주위에 구리코일(1차코일)을 감아 자기장을 변화시키면, 금속에 2차 전류(유도전류)가 흐르게 되고, 이 유도전류가 금속에 흐르면 금속의 자체 저항 때문에 열이 발생하여 금속이 가열되 는 원리를 이용한 것이다.
유도 가열을 이용한 방법은 열전도율이 높은 금속을 국부적으로 가열 또는 용해할 수 있다. 또한 1차 교류전류의 주파수를 조절하여 가열온도를 조절할 수 있다.
다만 스테인레스 강판 또는 알루미늄 판과 같이 자성이 없거나, 전기저항이 부족한 금속판의 경우에는 유도 가열로로 가열시에 저항열이 발생하지 않으므로, 이러한 금속판을 가열하는 경우에는 유도 가열로로 가열하지 않는다.
본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이 가열하고자 하는 금속판(10) 아래에 유도코일(30)을 구비한 가열장치를 배치한다. 본 발명에 이용되는 유도 가열장치는 가열장치의 일 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니며, 금속판을 가열할 수 있고 온도조절이 용이한 다양한 가열장치 중에서 선택될 수 있다.
유도코일(30)을 전류를 인가하여 금속판(10)을 가열한다. 금속판(10)이 가열되면 금속판(10)을 통해 금속판(10) 표면 위에 코팅된 수지피막(20)에 열이 전도된다. 그 열에 의해 금속판(20)에 접해 있는 가장 안쪽의 수지피막(20)부터 건조되기 시작하고, 경화된다.
열이 전달됨에 따라 수지피막(20)의 건조 및 경화가 가장 안쪽 부분의 수지피막(20)에서부터 일어나고, 외부방향으로 건조 및 경화가 진행된다. 도 2에 도시된 바와 같이 건조 및 경화가 진행됨에 따라 휘발성 유기용제에 의해 생성된 기포(40)들이 중력에 의해 상부로 이동한다.
건조가 더 진행되면 기포(40)는 수지피막(20) 표면을 통해 외부로 완전히 빠 져나간다. 기포(40)가 수지피막(20)에 거의 포획되지 않기 때문에, 수지피막의 막질이 우수하여 광택도, 마찰특성 등이 더 좋아지게 된다.
건조단계(S 3)는 서로 다른 가열온도의 복수 과정으로 이루어지거나 또는 복수개의 가열장치를 이용하여 금속판을 가열할 수 있다. 즉 하나의 가열장치에서 서로 다른 가열단계를 복수회 수행할 수도 있고, 복수개의 가열장치에 의해 1회의 가열을 수행할 수도 있다.
온도를 달리하여 가열하는 경우 효율적으로 수지피막을 건조하여 건조시간을 단축할 수 있고, 보다 우수한 물성을 갖는 수지피막을 형성할 수 있다. 상세한 설명은 실시예와 함께 후술한다.
복수개의 가열장치를 구비하는 경우, 복수개의 가열장치를 연속적으로 배치하며, 가열온도가 높거나 낮은 순서대로 배치하는 것이 바람직하다.
예를 들어 3개의 가열장치가 구비되고 첫번째 통과하는 가열장치부터 제1 가열장치, 제2 가열장치, 제3 가열장치라고 하면, 제1 가열장치에서 먼저 수지피막을 가열건조한 후 제2 가열장치 및 제3 가열장치에 연속적으로 통과시켜 수지피막을 가열건조한다.
그리고 각 가열장치의 가열온도를 T1, T2, T3라고 하면, T1 < T2 < T3, 또는 T1 > T2 > T3가 되도록 가열장치를 배치하는 것이다. 그 효과에 대해서는 실시예를 통하여 후술한다.
수지피막을 건조시키기 위한 가열장치의 가열온도는 100 ~ 260 ℃로 하는 것 이 바람직하다.
상술한 수지피막을 구성하는 수지 조성물은 100 ℃ 미만의 온도에서는 원활하게 건조가 일어나지 않아 경화반응이 충분하지 못하고, 피막의 물성이 저하된다. 또한 260 ℃를 초과하는 온도에서는 수지가 연소하거나 소지금속판의 재질상의 변화와 함께 수지의 경화반응이 더 이상 진행하지 않고 열량만 소비하거나 또는 오히려 과경화반응이 진행되어 가공시 박리를 촉진하게 되므로 바람직하지 않다.
3개의 가열장치가 구비되고, 첫번째 통과하는 가열장치부터 제1 가열장치, 제2 가열장치, 제3 가열장치라고 하는 경우, 제1 가열장치는 100 ~ 120 ℃, 제2 가열장치는 140 ~ 200 ℃, 제3 가열장치는 200 ~ 260 ℃의 가열온도인 것이 바람직하다. 그 효과에 대해서는 실시예를 통하여 후술한다.
또한 본 발명에 따른 수지피복 금속판은 상기 설명한 바와 같은 제조방법에 의해 제조된다.
즉 금속판 표면에 수지피막을 코팅시킨 후, 수지피막이 코팅된 금속판을 가열장치에 인입하고, 금속판을 가열하여 금속판으로부터 수지피막으로 열이 전달되도록 하여 수지피막을 경화시킨다.
상기 건조단계는 서로 다른 가열온도의 복수 과정으로 이루어지거나 또는 복수개의 가열장치로써 금속판을 가열하여 수지피막을 건조 및 경화할 수 있다. 복수개의 가열장치를 연속적으로 배치하며, 가열온도가 높거나 낮은 순서대로 배치하여 제조할 수도 있다.
본 발명에 따른 수지피복 금속판은 상기와 같은 제조방법으로 제조하여 수지 피막이 마찰계수 0.19 이하, 가공성 평가 70 mm 이상의 물성을 갖을 수 이다.
이하, 비교예와 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 한다. 단, 이 실시예는 본 발명의 실시예일 뿐, 본 발명의 범위가 이것으로 한정되는 것은 아니다.
[비교예]
전기아연 도금강판(아연 피막두께 3 μm, 강판 두께 0.5 mm) 표면에 수지습윤피막(폴리에스테르 수지 30 %, 케톤형 유기휘발성 용제 60 %, 기타 첨가제 10 %)을 롤 코터(roll coater)를 이용해 30 μm로 형성시킨 후, 열풍로(분위기 온도 350 ℃)에서 48초간 건조하였다.
수지피막이 건조된 후 강판에 피복된 수지의 마찰계수, 가공성(LDH : Limit Dome Height) 및 광택도를 측정하여 표 1 및 표 2에 표시하였다.
마찰계수는 저점도 윤활제를 사용하고, 하중 650 kgf, 속도 : 20 mm/s 조건으로 드로비드 테스트기를 이용하여 측정하였다. 마찰계수 값이 낮을수록 윤활성이 좋은 것을 의미한다.
가공성평가(LDH)는 강판을 직사각형으로 절단하여 시편을 제작한 후, 50 mm 원형 펀치를 시편 중앙부로 진입시켜 시편의 표면에 크랙이 발생할 때까지의 깊이를 측정한다. 측정값이 높을수록 크랙없이 펀치부가 깊이 들어간다는 의미이므로 가공성이 좋은 것을 의미한다.
마찰계수와 가공성평가는 각각 5회 측정하여 최소값과 최대값을 버리고 3회 측정값의 평균치로 평가하였다.
광택도는 글로스 미터를 사용하여 65° 입사각도 조건으로 백색광의 반사광량을 입사광량으로 나눈 값을 표시하였다. 광택도가 높다는 것은 표면 외관이 미려하다는 것을 의미한다.
[실시예 1]
전기아연 도금강판(아연 피막두께 3 μm, 강판 두께 0.5 mm) 표면에 수지습윤피막(폴리에스테르 수지 30 %, 케톤형 유기휘발성 용제 60 %, 기타 첨가제 10 %)을 롤 코터(roll coater)를 이용해 30 μm로 형성시킨 후, 유도 가열로(온도 240 ℃)에서 9초간 건조하였다.
수지피막이 건조된 후 강판에 피복된 수지의 마찰계수, 가공성(LDH : Limit Dome Height) 및 광택도를 위와 같은 방법으로 측정하여 표 1에 표시하였다.
[실시예 2 내지 5]
전기아연 도금강판(아연 피막두께 3 μm, 강판 두께 0.5 mm) 표면에 수지습윤피막(폴리에스테르 수지 30 %, 케톤형 유기휘발성 용제 60 %, 기타 첨가제 10 %)을 롤 코터(roll coater)를 이용해 30 μm로 형성시킨 후, 연속적으로 배치된 3개의 유도 가열로(제1 내지 제3 가열로)를 50 mpm(meter per minute)로 통과시키면서 각각 3초간 건조하였다.
제1 내지 제3 가열로의 가열온도를 각각 T1, T2, T3라고 하면, T1 < T2 < T3 또는 T1 > T2 > T3 가 되도록 실시예 2는 T1 = 120 ℃, T2 = 200 ℃, T3 = 240 ℃에서 건조하고, 실시예 3의 경우 T1 = 240 ℃, T2 = 200 ℃, T3 = 120 ℃에서 건조하 였다. 또한 실시예 4는 T1 = 100 ℃, T2 = 160 ℃, T3 = 240 ℃에서 건조하고, 실시예 5는 T1 = 100 ℃, T2 = 180 ℃, T3 = 240 ℃에서 건조하였다.
수지피막이 건조된 후 강판에 피복된 수지의 마찰계수, 가공성(LDH : Limit Dome Height) 및 광택도를 위와 같은 방법으로 측정하여 표 2에 표시하였다.
<표 1> 실시예 1과 비교예의 물성 비교

 수지피막
건조방법		 물성
광택도 마찰계수 가공성(mm)


비교예

열풍로(350 ℃)
48초간 가열

6		 0.2345 65
0.2341 64
0.1987 58
0.2124 63
0.2265 60
평균 : 0.2243 평균 : 62.3


실시예 1

유도 가열로(240 ℃)
9초간 가열

7		 0.2545 68
0.1932 59
0.2045 61
0.2112 64
0.2398 63
평균 : 0.2185 평균 : 62.7
표 1에서 비교예와 본 발명에 따라 제조된 실시예 1의 물성을 비교해보면, 실시예 1이 비교예보다 광택도, 마찰계수 및 가공성에서 더 우수한 것을 알 수 있다. 또한 수지피막을 건조하는데 걸리는 시간이 48초에서 9초로 단축되어 실시예 1의 생산 효율이 휠씬 높은 것을 알 수 있다.
<표 2> 실시예 2 내지 5와 비교예의 물성 비교
수지피막 건조방법
광택도
마찰계수
 가공성
평가
(mm)
제1 유도
가열로		 제2 유도
가열로		 제3 유도
가열로
비교예 1 열풍로(350 ℃)
48초간 가열		 6 0.2243 62.3
실시예 2 120 ℃
3초		 200 ℃
3초		 240 ℃
3초		 5 0.1874 72.4
실시예 3 240 ℃
초		 200 ℃
3초		 120 ℃
3초		 5 0.1745 75.6
실시예 4 100 ℃
3초		 160 ℃
3초		 240 ℃
3초		 8 0.1543 81.4
실시예 5 100 ℃
3초		 180 ℃
3초		 240 ℃
3초		 7 0.1456 85.6
표 2에서 비교예와 본 발명에 따라 제조된 실시예 2 내지 5의 물성을 비교해보면, 실시예 2 및 실시예 3의 경우 마찰계수가 대략 16 ~ 22 % 감소하고, 가공성평가가 16 ~ 22 % 정도 증가되었음을 알 수 있다. 실시예 2 및 실시예 3은 마찰계수가 감소하였으므로 윤활성이 더 향상되었으며, 가공성도 향상되었다.
또한 실시예 4 및 실시예 5의 경우 광택도가 향상되었으며, 마찰계수가 31 ~ 35 % 정도 감소하고, 가공성 평가가 31 ~ 37 % 증가되었음을 알 수 있다. 실시예 4 및 실시예 5는 윤활성 및 가공성이 현저하게 향상되었음을 알 수 있다.
실시예 2 내지 5에서 알 수 있듯이 건조된 수지피막은 마찰계수가 0.19 이하, 가공성 평가 측정값이 70 mm 이상의 물성을 나타내며, 윤활성 및 가공성이 현저히 우수하다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
도 1은 종래기술에 따라 열풍에 의해 건조 및 경화되는 수지피막을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 수지피막이 건조 및 경화되는 것을 나타낸 개념도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수지피복 금속판의 제조방법의 순서도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 금속판
20 : 수지피막
30 : 유도 코일
40 : 기포

Claims (9)

  1. 금속판을 마련하는 단계;
    상기 금속판 표면에 수지피막을 코팅시키는 단계; 및
    상기 수지피막이 코팅된 금속판을 가열장치에 인입하여 수지피막을 건조시키는 단계;
    를 포함하며,
    상기 건조단계는 금속판을 가열하여 금속판으로부터 수지피막으로 열이 전달되도록 하는 수지피복 금속판의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 건조단계는 서로 다른 가열온도의 복수 과정으로 이루어지는 수지피복 금속판의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 건조단계의 가열장치는 유도 가열로인 수지피복 금속판의 제조방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 가열장치는 복수개로 구비되는 수지피복 금속판의 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수개의 가열장치는 연속적으로 배치되며,
    배치된 순서대로 가열온도가 높아지거나 낮아지는 수지피복 금속판의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 건조단계의 가열온도는 100 ~ 260 ℃인 수지피복 금속판의 제조방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 가열장치가 제1 내지 3 가열장치로 구성되는 경우,
    제1 가열장치는 100 ~ 120 ℃, 제2 가열장치는 140 ~ 200 ℃, 제3 가열장치는 200 ~ 260 ℃의 가열온도인 것을 특징으로 하는 수지피복 금속판의 제조방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조되는 수지피복 금속판.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 건조된 수지피막은 마찰계수가 0.19 이하, 가공성 평가 측정값이 70 mm 이상인 수지피복 금속판.
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