KR101426834B1

KR101426834B1 - 판재에의 친환경적 uv 도료 도장 방법

Info

Publication number: KR101426834B1
Application number: KR1020140009941A
Authority: KR
Inventors: 한상담
Original assignee: 한상담
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2014-08-05
Anticipated expiration: 2034-01-27

Abstract

본 발명의 목적은 판재에 자외선 경화형 도료를 친환경적으로 도장하는 방법을 제공하는 것이다. 이를 위해, 본 발명에 따른 판재에의 친환경적 UV 도료 도장 방법은, 판재 표면에 UV 도료를 소정 두께로 도포하는 UV 도료 도포 단계(S3); 상기 도포된 UV 도료 상에 폴리 필름을 부착하는 폴리 필름 부착 단계(S4); 상기 폴리 필름 상에서 표면을 평탄화함으로써 상기 UV 도료를 균일한 두께로 펴는 표면 평탄화 단계(S5); 상기 도포된 UV 도료를 UV경화하기 위한 제1 자외선 조사단계(S6); 및 상기 부착된 폴리 필름을 제거하는 폴리 필름 제거 단계(S7); 를 포함하되, 상기 UV 도료는, 53~94 중량% 반응성 올리고머, 5~40 중량%의 아크릴계 모노머 및 1~7 중량%의 광개시제가 혼합되어진 도료인 것을 특징으로 한다.

Description

판재에의 친환경적 UV 도료 도장 방법{METHOD FOR COATING A UV COATING MATERIAL ON A BOARD}

본 발명은 MDF와 같은 목 재질의 판재에 UV 경화성 도료를 도장하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 MDF와 같은 목 재질의 판재에 자외선 경화형 도료를 친환경적으로 도장하는 방법에 관한 것이다.

MDF(Medium Density Fiberboard)란, 목질재료를 주원료로 하여 고온에서 해섬하여 얻은 목섬유(Wood Fiber)를 합성수지 접착제로 결합시켜 성형, 열압하여 만든 밀도 0.4-0.8g/cm³의 목질판상 제품이며 3.0mm에서 30mm두께까지 생산이 가능하다.

이는 전 두께에 걸쳐 섬유분배가 균일하고 조직이 치밀하여 복잡한 기계가공작업을 면이나 측면의 파열없이 수행할 수 있으며, 따라서 MDF는 측면 모울딩이나 표면가공을 하는 테이블상판, 문짝, 서랍정면 등에 사용된다. 또한 면이 평활하고 견고하며 장식용필름이나 베니어 등을 오버레이 하거나 페인팅하는 데에도 매우 적합하다. 뛰어난 안정성과 기계가공성, 높은 강도 때문에 서랍측면이나 케비넷레일, 거울틀, 모울딩 등에 일반목재 대신 사용할 수 있다.

다만, 습기에 약하므로 필름 접착이나 도막 코팅 등의 방법으로 표면처리를 해 주어야 할 필요가 있다.

일반적으로, 이러한 MDF 판재의 표면도장방법으로는 폴리 필름을 코팅하는 방법과 커튼 코터 방식이 있으며, 최근에는 환경적인 요인 및 시간 경제적인 이유로 자외선 감응 도료를 사용하여 자외선 경화하는 방식이 주로 사용되고 있다.

먼저, 자외선 경화 커튼 코터 방식은, 자외선 감응 도료를 커튼식으로 판재에 흘려 보내고 자외선을 조사하여 경화하는 방식이며, 친환경적이기는 하나, 용융된 도료가 계속해서 흘러 나와야 하며 중단될 시에는 굳어져서 작업을 다시 재개하기에는 많은 시간이 소요되고, 따라서 소량다품종의 생산에는 적합하지 않다는 한계를 갖는다.

반면, 폴리 필름 코팅 방식은, 판재에 불포화폴리에스터, 촉진재 및 경화재가 적절히 혼합된 도료를 바르고, 그 위에 폴리 필름을 얹은 다음, 롤러로 밀어서 평활화한 후, 가열 혹은 자외선으로 경화시키는 방식이다.

종래의 이러한 MDF 판재의 표면도장방법으로 대한민국 특허 제733606호와 같은 것이 개시되어 있다. 이는 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 목재, 철재, 아크릴, 유리 등의 자재(14)에 투명한 우레탄도료를 칠하는 하도칠단계 이후, 지지대(11)에 고정된 폴리필름(12)과 롤러(R)를 이용하여 자외선도료(13)를 자재(14)의 표면을 도장하는 표면도장방법으로서, 상기 하도칠단계가 이루어진 이후에, 목재, 철재, 아크릴, 유리의 자재표면에 부분적으로 자외선도료를 붓는 도료주입단계(S10); 상기 자외선도료가 부어진 상기 자재표면 상측으로 폴리필름을 덮는 필름준비단계(S20); 상기 필름준비단계 이후, 폴리필름의 상측으로 롤러를 위치시키고 상기 롤러를 롤링시키면서 자재표면에 부분적으로 부어진 자외선도료를 전체적으로 도장하는 자외선도료도장단계(S30); 상기 자외선도료도장단계 이후, 자외선도료가 도장된 자재표면에 자외선방출장치를 이용하여 자외선도료를 경화시키는 도료경화단계(S40); 상기 도료경화단계 이후, 폴리필름을 제거하여 표면도장을 완료시키는 표면도장완성단계(S50)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 제1 종래기술의 방법에 의하면, 커튼식 도장방식과 같은 설치비용이 비싼 방식을 사용하지 않아도 되면서, 자재에 자외선도료를 부은 후, 폴리필름을 자외선도료 상측으로 위치시키고 롤러를 롤링하는 작업만으로도 외부에 힘에 의해 받는 충격과 자재의 자체 상처에 의해 생성되는 홈에 자외선도료가 메워지며, 또한 롤러의 롤링에 의해 자외선도료가 압력을 받게 되어 자재표면에 도장되는 자외선도료가 일정한 높이로 도장됨으로써, 자재의 표면이 매끄러우면서도 광택이 나타나며 평평한 평면을 나타내는 장점이 있다. 아울러, 자외선도료의 낭비를 줄이고, 비교적 편평한 표면의 표면처리가 가능하다는 장점이 있다.

그러나, 목재에 색상 안료가 함유된 유색의 자외선도료를 도장하고 자외선에 노출시켜 자외선도료를 경화시킬 때, 상기 방법은 자외선을 투과시키지 않기 때문에 자외선도료가 쉽게 경화되지 않음은 물론, 자외선도료를 유색으로 도장할 경우에는 상기 유색의 자외선도료가 색상에 따라 자외선을 투과시키는 투과율이 다르게 나타나기 때문에, 목재에 도장되는 자외선도료의 두께가 두껍게 도장되게 되면, 상기 유색의 자외선도료가 표면 경화만 이루어지고 내부가 경화되지 않아, 목재에 다양한 유색의 자외선도료를 도장하지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 상기 방법은 경화 후에 폴리 필름을 제거하게 되는바, 주로 사용되는 스타이렌을 비롯한 단량체 모노머가 100% 가교 결합이 형성되지 못하고 미반응한 모노머가 대기 중으로 방출되면서 휘발성 유기화합물 및 방향족 유기화합물이 방출되고, 경화제로서의 과산화물에 의한 포름알데히드의 방출로 인하여, 친환경적이지 못하다는 문제점이 있었다.

즉, 현재 사용중인 불포화 폴리에스테르 도료는 가격이 저렴하고 상온에서 2~3시간에 경화가 가능하여 가구 마감재로 사용되어 왔다. 그러나 반응성 희석제로 사용되어진 스틸렌(STYRENE)이 미 반응 모노머로 도막 중에 잔존하여 완전 경화 후에도 미량씩 휘발하여 악취 및 독성으로 주택의 실내 공기 질을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 또한 촉진제로 사용된 나프텐산 코발트 와 경화제로 사용된 과산화물이 경화 반응을 하면서 반응 부산물로 인체에 치명적인 포름알데히드(FORM ALDEHYDE)를 방출하여 환경을 오염시키는 문제를 갖고 있다.

대한민국 특허 제733606호(명칭 : 표면도장방법)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 판재에 자외선 경화형 도료를 친환경적으로 도장하는 방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 판재에의 친환경적 UV 도료 도장 방법은, 목 재질의 판재 표면에 UV 도료를 소정 두께로 도포하는 UV 도료 도포 단계(S3); 상기 도포된 UV 도료 상에 폴리 필름을 부착하는 폴리 필름 부착 단계(S4); 상기 폴리 필름 상에서 표면을 평탄화함으로써 상기 UV 도료를 75~250 ㎛ 정도의 균일한 두께로 펴는 표면 평탄화 단계(S5); 상기 도포된 UV 도료를 UV경화하기 위한 제1 자외선 조사단계(S6); 및 상기 부착된 폴리 필름을 제거하는 폴리 필름 제거 단계(S7); 를 포함하되, 상기 UV 도료는, 53~94 중량% 반응성 올리고머, 5~40 중량%의 아크릴계 모노머 및 1~7 중량%의 광개시제가 혼합되어진 도료이며, 상기 아크릴계 모노머는, TMPTA (Trimethylopropane Triacrylate), HDDA (1.6 Hexanediol Diacrylate), PETA (Pentaerythritol Triacrylate) 및 TPGDA (Tripropyleneglycol Diacrylate)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 모노머 혹은 2 이상의 모노머의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

삭제

더욱 바람직하게는, 상기 아크릴계 모노머는, TPGDA (Tripropyleneglycol Diacrylate)인 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 UV 도료는, 70~82 중량% 반응성 올리고머, 15~25 중량%의 아크릴계 모노머 및 3~5 중량%의 액상의 광개시제가 혼합되어진 도료인 것을 특징으로 한다.

더욱이, 상기 광 개시제는, 액상의 광개시제 혹은 분말상의 광개시제를 휘발성이 낮은 2관능 이상의 모노머에 용해한 것이 좋다.

또한 바람직하게는, 상기 제1 자외선 조사단계(S6)에서의 제1 자외선 조사는 360~420 nm의 파장에서 UV경화를 일으키며 단위 길이당 10~20 W/cm의 출력을 발하는 저압 램프에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 판재에의 친환경적 UV 도료 도장 방법에 따르면, 휘발성 유기화합물 및 방향족 유기화합물과 포름알데히드와 같은 공해물질이 대기 중으로 방출되지 않고도 MDF 판재를 제조할 수 있다.

더욱이, 본 발명의 추가적인 특징에 의하면, 저압의 램프 사용으로 필름이 열 변형이 없으므로 사용된 폴리 필름을 벗겨낸 후 이를 재활용할 수 있어, 자원 재활용 측면에서도 바람직한 판재에의 친환경적 UV 도료 도장 방법이 가능하다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예에 대한 상세한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

도 1은 종래의 판재 표면도장방법을 설명하는 순서도.
도 2는 종래의 판재 표면도장방법을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 판재에의 친환경적 UV 도료 도장 방법을 나타내는 순서도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 판재에의 친환경적 UV 도료 도장 방법을 나타내는 순서도.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 최적 실시예에 따른 시험성적서.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도 3 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 판재에의 친환경적 UV 도료 도장 방법을 나타내는 순서도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 판재에의 친환경적 UV 도료 도장 방법을 나타내는 순서도이다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

참고로, 본 발명자는 2012년 7월 2일자로 발명의 명칭이 "판재에 자외선 경화형 도료를 이용한 전처리 후 필름을 접착하는 방법"인 특허출원 제2012-71841호를 출원한바 있으며, 상기 선출원 내용은 본 명세서에 보충적으로 편입되어 진다.

( 제1 실시예 )

먼저, 본 발명에 적용되는 MDF와 같은 목 재질의 판재에의 친환경적 UV 도료를 도장하는 제1 방법은, 도 3에서 보는 바와 같이, UV 도료 도포 단계(S3), 폴리 필름 부착 단계(S4), 표면 평탄화 단계(S5), 제1 자외선 조사 단계(S6), 폴리 필름 제거 단계(S7) 및 제2 자외선 조사단계(S8)을 포함하는바, 이하에서 각 단계별로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

< 제 1 단계 : UV 도료 도포 단계>

전처리 공정을 거친 후, 처음 공정인 UV 경화형 도료 도포 단계(S3)는, 선 처리된 MDF 판재 상에 UV 경화형 도료를 도포하는 공정인바, 도포 방법은 주로 코팅 롤 방식이 사용되나 이외에도 커튼 코팅 방식이나 (단, 이때는 종래의 커튼 코팅 방식과 같이 정밀하게 도포할 필요는 없음), 붓칠 방식 혹은 도료를 용기에 담아서 붓는 방식도 가능하다.

한편, 이에 사용되는 UV 도료는, 53~94 중량% 반응성 올리고머, 5~40 중량%의 가교제로서의 아크릴계 모노머 및 1~7 중량%의 광개시제가 혼합되어진 도료이며, 여기에 소량의 체질안료가 및 기타 첨가제가 첨가될 수 있다. 바람직하게는, 70~82 중량% 반응성 올리고머, 15~25 중량%의 아크릴계 모노머 및 3~5 중량%의 상의 광개시제가 혼합되어진 도료이며, 가장 바람직하게는, 76~80 중량% 반응성 올리고머, 16~20 중량%의 아크릴계 모노머 및 4 중량%의 광개시제가 혼합되어진 도료이다.

만약 상기 아크릴계 모노머가 5 중량%를 넘지 못하게 되면 도료의 점도가 너무 높아져서 평활화가 불가능할 수 있으며, 반대로 40 중량%를 초과하면 UV 경화 후에도 미반응 모노머가 많이 남아서 휘발성 유기화합물을 발산하게 되므로 친환경적이지 못하다는 문제점이 있게 된다. 한편, 광 개시제는 7 중량%를 넘지 않는 것이 바람직한바, 7 중량%를 초과하게 되면 자연상태의 자외선에 의해 경화될 가능성이 있어 저장성도 좋지 않고 원하는 경화 단계 전에 미리 경화가 진행될 가능성이 있어 바람직하지 못하다. 광 개시제는 적어도 360~420 nm 의 파장을 흡수하여 반응하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 아크릴계 모노머로는, 2-HEA (2-Hydroxyethyl Acrylate), IBOA (Isobornyl Acrylate), DPHA (Dipentaerythritol Hexylacrylate), TMPTA (Trimethylopropane Triacrylate), HDDA (1.6 Hexanediol Diacrylate), PETA (Pentaerythritol Triacrylate) 및 TPGDA (Tripropyleneglycol Diacrylate)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 모노머 혹은 하나 이상의 모노머의 혼합물이다. 참고로, 아크릴계 모노머 이외의 모노머를 사용하는 경우, 휘발성 혹은 방향성 유기화합물의 발생으로 인하여 친환경적이지 못하나, 약간의 스타이렌계 모노머(SM: Styrene)는 허용될 수 있다.

그 중에서, 특히 TPGDA (Tripropyleneglycol Diacrylate)가 친환경적이다.

더욱이, 상기 반응성 올리고머는, 에폭시 아크릴레이트 성분을 함유하고 불포화 다염기산을 함유한 다염기산과 다가 알콜의 축합 반응에 의해 얻어지는 불포화 폴리에스테르수지가 바람직하며, 반응성 희석제로서의 아크릴계 모노머는, 휘발성이 극히 낮은 2관능 이상의 작용기를 지닌 아크릴계 모노머가 바람직하다.

상기 2관능 이상의 아크릴계 모노머로는, TMPTA (Trimethylopropane Triacrylate), HDDA (1.6 Hexanediol Diacrylate), PETA (Pentaerythritol Triacrylate) 및 TPGDA (Tripropyleneglycol Diacrylate) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하는 아크릴계 모노머가 바람직하다.

그리고, 일반적인 UV경화 방식에 사용되는 광 개시제는 분말상의 개시제를 Acetone, Methylene Cloride, Ethyl Acetate, 등의 유기용제에 40~60% 의 농도로 녹여 사용되고 있으나, 이때 사용된 유기용제는 전량 휘발하지 못하고 차후 미량씩 방출되어 공기 질 오염의 원인을 제공하였다. 따라서 본 발명에서의 광 개시제는, 유기용제를 함유하지 않는 100% 액상의 개시제를 사용하거나, 분말상의 광개시제를 휘발성이 낮은 2관능 이상의 모노머(ex. TPGDA)에 용해하여 사용하였다. 유기 용제와 달리 2관능 모노머에는 상온에서 분말상 개시제가 용해되지 않으며, 60~80℃ 가온 범위에서 용해시킬 수 있다. 단관능 모노머를 사용할 경우 60~80℃에서 겔화할 수 있으며 도료의 저장 안정성 기간이 현저히 감소된다.

본 발명의 UV 도료는, 상기 혼합물 100중량%에 대해, 색상에 따라 1~25중량%의 유색 안료 및 첨가제 1~2중량%를 추가로 배합할 수 있다.

< 제 2 단계 : 폴리 필름 부착 단계>

다음, 폴리 필름 부착 단계(S4)는, 상기 MDF 판재에 UV 경화형 도료가 도포된 상태에서, PET 필름과 같은 폴리 필름을 부착하게 된다. PET 필름이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 도료의 경화 후 제거하여 재사용하여야 하므로 자외선 투과성과 어느 정도의 내열성을 갖는 폴리 필름이면 가능하다.

< 제 3 단계 : 표면 평탄화 단계>

표면 평탄화 단계(S5)는 상기 도포된 도료를 얇고 균일하게 펴기 위한 공정인바, 상기 폴리 필름 위로 롤러를 굴림으로써 이루어질 수 있다. 대략 상기 UV 도료 도포 단계에서 도포량을 ㎡ 당 120~250g 정도를 사용하는바, 따라서 본 공정에서 평탄화시 도막의 두께 역시 120~250 ㎛ 정도이면 바람직하다.

상기 도막의 두께가 너무 두꺼우면, 다음 공정에서 UV 경화시 자외선이 충분히 아래까지 침투하지 못하여 경화가 이루어질 수 없으므로, 바람직하지 않다.

한편, 롤 코팅 후 필름을 얹어 프레스 롤을 이용하여 도료가 균일하게 도포되게 누르고 저압UV 램프로 경화시키는 방식으로 롤 작업 시, 점도가 중요 요소인바, 롤 펌핑 작업성 및 필름 부착면의 가장자리로 흐르는 문제점을 보완할 수 있는 본 도료의 점도 기준은, 25℃에서 80~130 KU (KREB'S UNIT), 바람직하게는 90~100 KU 정도의 배합이 적정하다.

< 제 4 단계 : 제1 자외선 조사 단계>

이후, 상술한 바와 같이, 도포된 UV 경화형 도료를 UV경화하기 위한 자외선 조사단계(S6)가 행하여지는바, 대략 320~450nm 파장 (바람직하게는, 360~420nm 파장)의 자외선을 바람직하게 30~120초간 조사한다.

바람직하게는, 본 제1 자외선 조사 단계에서의 조사는, 360~420 nm의 파장대에서 UV경화를 일으키는 필립스 사의 'TL 램프'가 바람직한바, 이는 바형 UV 램프의 단위 길이당 출력이 10~20 W/cm 정도인 (더 바람직하게는, 10 W/cm 정도인) 저압 램프이면 좋다.

특히, 일반적으로 UV는 320 nm에서 460nm 영역의 파장을 이야기하지만, 본 발명의 uv조사장치는 석영관 안에 수은을 넣어서 전기적 자극을 주면 발생되는 360nm 파장을 이용해서 도료를 경화시키며, 더욱이 본 발명의 램프는 420 nm의 장 파장을 같이 이용하는 방법인데 파장이 길면 에너지는 약하나 투과력이 좋아지므로, 투명의 도료 경화는 물론, 단번에 경화가 이루어지면서 유색의 알갱이가 있는 유색의 도료에도 적용가능하다는 추가적인 장점을 지니게 된다.

참고로, 장파장을 얻기 위해선 석영관 속에 할로겐 원소를 주입하여 전기적 자극을 주면 되며, 인듐과 갈륨을 함께 넣은 인듐갈륨 램프도 사용가능한바, 이것은 360nm영역과 420nm 영역이 동시에 나와서 효율이 높다는 잇점이 있다.

추가적으로, 본 발명의 UV 도막층은 상기 표면 평탄화 단계에 의해, 커튼 코터 방식에 비해 비교적 얇고 균일하게 형성할 수 있어 단일 공정으로도 경화가 가능하며, 한편으로는 UV 도료가 경화 전 공기와 만나면 산소와 반응하여 찐득찐득해지는 현상이 생기므로 종래에는 고압 램프를 사용하여 표면을 순간적으로 경화시켰다. 본 발명에서는 UV 도료가 경화되기 전에 필름이 부착되므로 공기와 차단되어 저압 램프만 사용하더라도 이러한 'Tacky'해지는 현상을 방지할 수 있다.

더욱이, 저압 램프는 30~50℃ 정도의 상대적으로 저온에서도 경화되므로, 고가인 폴리 필름이 열에 손상되지 않으므로, 다음 공정에서 필름을 떼내어 재사용할 수 있게 된다는 장점도 지닌다.

< 제 5 단계 : 폴리 필름 제거 단계>

상술한 바와 같이, 이후 행하여지는 폴리 필름 제거 단계(S7)에서는, 폴리 필름을 도막층으로부터 떼어낸다.

< 제 6 단계 : 제2 자외선 조사 단계>

이후, 상술한 바와 같이, 필름이 벗겨진 상태에서 잔존하는 유기용매를 발산시키기 위하여 제2 자외선 조사단계(S8)가 행하여지는바, 대략 320~450nm 파장 (바람직하게는, 360~420nm 파장)의 자외선을 바람직하게 3~5초간 조사한다.

한편, 본 제2 자외선 조사 단계에서의 조사는, 중압 램프 내지 고압 램프를 사용하여도 되며, 주로 손톱에 바른 UV 도료를 미용실에서 겔화하는데 사용되는 소위 'Gel 램프' 가 중압 램프(30W/cm)에 해당하며, 고압 램프(80~120W/cm)는 '세명백트론' 사의 '고압수은 램프' 및 '인듐갈륨 램프'를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

이로써, 기존의 방식에 의하면 단위 시간당 단위 면적에서 4~6 mg/㎡·h 정도의 환경위해물질(t_VOC)이 방출되었으나, 본 발명에 의하면 0.05 mg/㎡·h 미만의 환경위해물질(t_VOC)이 방출되면서, 평활도 및 균질성과 경화성이 뛰어난 MDF 표면처리가 가능하게 된다.

이후, 포장을 거친 표면처리된 MDF를 포장 및 출하한다.

<실험예>

이상의 본 발명의 제1 실시예에 따른 여러가지 실험예들을 <표 1>에 나타내었으며, 그 결과를 <표 2>에 나타내었다.

상기 <표 2>에서, 실험예 1의 경우가 건조성이나 도막경도 및 TVOC와 같은 대부분의 면에서 가장 우수하였으며, 이에 대한 '국가가구시험연구원'의 시험성적서를 도 5a 내지 도 5c에 첨부하였다. 타 실험예의 경우에도, 실험예 1의 경우와 비숫하게, TVOC가 종래의 4~6 mg/㎡·h 경우보다 월등히 적게 배출되었다.
참고로, 상기 실험예3 및 실험예5에서는 정해진 시간 내에 미경화였으나, 본 발명이 TVOC의 발생을 억제하는 친환경적인 도장방법의 제공에 목적이 있는 만큼, 경화시간을 길게 하면 적정한 경화가 가능하므로, 본 발명에서는 문제가 되지 않는다. 아울러, 실험예2, 4 및 6에서는 정해진 시간만큼 경화시 과경화였으나, 반대로 경화시간을 짧게 하면 적정한 경화가 가능하므로, 역시 본 발명에서는 문제가 되지 않는다.
참고로, 도 5a 내지 도 5c의 '국가가구시험연구원'의 시험성적서에 사용된 시료는, MDF 판재 상에 UV 도료층(도막)의 두께를 75㎛으로 형성한 것을 대상으로 하였으며, UV 도료의 성분은 상기 실험예1을 적용한 것이었다.

( 제2 실시예 )

다음, 본 발명에 적용되는 판재에의 친환경적 UV 도료를 도장하는 제2 방법이 도 4를 참조하여 설명된다.

본 실시예의 친환경적 UV 도료를 도장하는 방법은, 다이렉트 롤링 단계(S1), 제3 자외선 조사 단계(S2), 콤비네이션 롤링 단계(S3'), 폴리 필름 부착 단계(S4), 표면 평탄화 단계(S5), 제1 자외선 조사 단계(S6), 폴리 필름 제거 단계(S7) 및 제2 자외선 조사단계(S8)을 포함하는바, 이하에서 각 단계별로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

< 제 1 단계 : 다이렉트 롤링 단계>

전처리 공정 중의 하나인 UV 경화형 도료를 도포하는 제1 단계(S1)는, 다이렉트 방향의 코팅 롤을 사용하여 판재 상에 40~60g/㎡ 정도의 UV 도료를 도포하는바, 순방향으로 회전하는 코팅 롤을 사용하여 도포한다는 점을 제외하면, 제1 실시예의 제1 단계(S3)와 유사하다.

< 제 2 단계 : 제3 자외선 조사 단계>

이후, 상술한 바와 같이, 전처리 과정의 코팅된 UV 도료를 UV경화하기 위한 자외선 조사단계(S2)가 행하여지는바, 도포된 도막을 가건조시키는 중압에 GEL 램프를 사용하여 후속 도막과 혼화(부착)할 수 있도록 여지를 둔다.

이상의 제1 및 제2 단계는 전반적으로는 생략가능하나, 있음으로써 여러 겹으로 도막을 형성하게 되며, 결국 코팅된 도막의 두께를 두텁게 할 수 있다는 장점이 있다.

또한, UV 도료가 부착이 되지 않는 소재의 패턴지, 예를 들면 LPM (Low Pressure Melamine)이나 HPM (High Pressure Melamine) 과 같은 소재의 시트지에 패턴이 형성된 패턴지를 MDF에 부착하기 위해, 부착력이 강한 프라이머를 사용한 도료를 제1 단계에서 도포 및 상기 패턴지를 부착 후 제2 단계에서 경화시킨 다음, 다음의 제3 단계 이후를 진행하는 것이 가능하게 된다.

< 제 3 단계 : 콤비네이션 롤링 단계>

다음 본 처리 공정인 콤비네이션 롤링 단계(S3')는, 제1 실시예의 UV 경화형 도료 도포 단계(S3)와 유사하다.

다만, 본 콤비네이션 롤링 단계에서는, MDF 표면의 평활도를 더욱 증진시키기 위하여, 코팅 롤의 진행방향 (즉 코팅 방향) 을 판재 이동 방향과 동일한 방향으로 하는 다이렉트 롤링 후, 다시 코팅 롤의 진행방향 (즉 코팅 방향) 을 반대로 행하는 리버스 롤링을 함으로써, 양방향으로 UV 도료의 도포가 이루어지도록 하는 것이다.

이때, 다이렉트 롤링은 제1 실시예에서와 같은 UV 경화형 도료 80~150 g/㎡ 정도를 롤링 도포하며, 리버스 롤링은 UV 경화형 도료 40~100 g/㎡ 정도를 (총 120~250 g/㎡ 정도를) 롤링 도포한다.

< 제 4 단계 : 폴리 필름 부착 단계> ~ < 제 8 단계 : 제2 자외선 조사 단계>

다음, 폴리 필름 부착 단계(S4), 표면 평탄화 단계(S5), 제1 자외선 조사 단계(S6), 폴리 필름 제거 단계(S7) 및 제2 자외선 조사단계(S8)는, 제1 실시예의 그것들과 동일하다.

이와 같은 본 발명의 제2 실시예에 따른 판재에의 친환경적 UV 도료 도장 방법에 의하면, 제1 실시예에 비해 더욱 균일하고 두터운 도막층의 형성이 가능하여진다.

이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.

Claims

목 재질의 판재 표면에 UV 도료를 소정 두께로 도포하는 UV 도료 도포 단계(S3);
상기 도포된 UV 도료 상에 폴리 필름을 부착하는 폴리 필름 부착 단계(S4);
상기 폴리 필름 상에서 표면을 평탄화함으로써 상기 UV 도료를 75~250 ㎛ 정도의 균일한 두께로 펴는 표면 평탄화 단계(S5);
상기 도포된 UV 도료를 UV경화하기 위한 제1 자외선 조사단계(S6); 및
상기 부착된 폴리 필름을 제거하는 폴리 필름 제거 단계(S7);
를 포함하되,
상기 UV 도료는, 53~94 중량% 반응성 올리고머, 5~40 중량%의 아크릴계 모노머 및 1~7 중량%의 광개시제가 혼합되어진 도료이며,
상기 아크릴계 모노머는, TMPTA (Trimethylopropane Triacrylate), HDDA (1.6 Hexanediol Diacrylate), PETA (Pentaerythritol Triacrylate) 및 TPGDA (Tripropyleneglycol Diacrylate)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 모노머 혹은 2 이상의 모노머의 혼합물인 것을 특징으로 하는 판재에의 친환경적 UV 도료 도장 방법.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 아크릴계 모노머는, TPGDA (Tripropyleneglycol Diacrylate)인 것을 특징으로 하는 판재에의 친환경적 UV 도료 도장 방법.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,
상기 UV 도료는, 70~82 중량% 반응성 올리고머, 15~25 중량%의 아크릴계 모노머 및 3~5 중량%의 액상의 광개시제가 혼합되어진 도료인 것을 특징으로 하는 판재에의 친환경적 UV 도료 도장 방법.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,
상기 광 개시제는, 액상의 광개시제 혹은 분말상의 광개시제를 휘발성이 낮은 2관능 이상의 모노머에 용해한 것을 특징으로 하는 판재에의 친환경적 UV 도료 도장 방법.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,
상기 제1 자외선 조사단계(S6)에서의 제1 자외선 조사는 360~420 nm의 파장에서 UV경화를 일으키며 단위 길이당 10~20 W/cm의 출력을 발하는 저압 램프에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 판재에의 친환경적 UV 도료 도장 방법.