KR101628083B1

KR101628083B1 - 핫멜트형 라미네이팅 강판 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR101628083B1
Application number: KR1020140112615A
Authority: KR
Inventors: 안찬호
Original assignee: 포스코강판 주식회사
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2016-06-09
Anticipated expiration: 2034-08-27
Also published as: KR20160025708A

Abstract

핫멜트형 라미네이팅 강판 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면인 핫멜트형 라미네이팅 강판은, 금속 판재; 및 상기 금속 판재 상에 형성된 핫멜트(hot-melt)형 라미네이트 필름;을 포함하고, 상기 핫멜트형 라미네이트 필름은, 유리전이온도(Tg)가 80~150℃인 결정성 열가소성 수지를 포함하는 열용융 접착층; 상기 열용융 접착층 상에 형성된 바탕색 도막층; 및 상기 바탕색 도막층 상에 형성되고, 무늬가 투영된 폴리에틸렌 프탈레이트(PET) 필름;을 포함한다.

Description

핫멜트형 라미네이팅 강판 및 그의 제조방법{HOT-MELT TYPE LAMINATED STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 핫멜트형 라미네이팅 강판 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

라미네이팅 강판은 전기아연도금강판, 용융아연도금강판, 냉연강판 등을 소재로 하여 표면에 각종 필름을 입힌 것으로써, 주로 냉장고, 세탁기, 에어컨, 김치냉장고 등의 가전제품의 외장으로 사용하기 위하여 개발된 강판이다. 한편, 일반 도장강판에 비하여 미려한 외관 특성과 뛰어난 가공성으로 인하여 선박내장패널재, 건축내외장재, 가구재, 주방 싱크재 등 산업제반 분야에서 고급 소재로 널리 사용되고 있다.

도 1에 통상적인 라이네이팅 강판의 모식도를 나타내었다. 일반적으로 라미네이팅 강판은, 그 소지가 되는 금속 판재(10)의 상에 접착제층(12)이 형성되고, 상기 접착제층 상에 선영성 및 가공성을 부여하기 위한 PVC 필름(14)이 형성되며, 상기 PVC 필름 상에 심미감을 불러일으키기 위한 라미네이트 필름(20)이 형성된다.

그런데, 상기와 같은 PVC 필름(14)은 그 자체로는 가공이 어렵기 때문에 일반적으로 열가소성을 향상시키기 위하여 프탈레이트계 가소제를 첨가하여 사용하게 되는데, 이러한 프탈레이트계 가소제는 연소시 다이옥신(dioxin)과 같은 발암 물질을 유발하는 등의 문제가 있다.

따라서, PVC 필름을 사용하지 않으면서도, 라미네이팅 강판에 선영성 및 가공성을 부여할 수 있는 기술의 개발이 시급히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명의 일 측면은, PVC 필름을 사용하지 않아 친환경적이면서도, 가공성 및 선영성이 우수한 핫멜트형 라미네이팅 강판 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면인 핫멜트형 라미네이팅 강판은, 금속 판재; 및 상기 금속 판재 상에 형성된 핫멜트(hot-melt)형 라미네이트 필름;을 포함하고, 상기 핫멜트형 라미네이트 필름은, 유리전이온도(Tg)가 80~150℃인 결정성 열가소성 수지를 포함하는 열용융 접착층; 상기 열용융 접착층 상에 형성된 바탕색 도막층; 및 상기 바탕색 도막층 상에 형성되고, 무늬가 투영된 폴리에틸렌 프탈레이트(PET) 필름;을 포함한다.

본 발명의 다른 일 측면인 핫멜트형 라미네이팅 강판의 제조방법은, 금속 판재를 준비한 후, 190~250℃의 온도로 예열하는 단계; 핫멜트형 라미네이트 필름을 준비한 후, 70~100℃의 온도로 예열하는 단계; 상기 핫멜트형 라미네이트 필름에 열과 압력을 부여하여, 상기 예열된 금속 판재 상에 압착하여 라미네이팅 강판을 얻는 단계를 포함한다.

덧붙여, 상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점 및 효과는 하기의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면, PVC 필름을 사용하지 않아 친환경적이면서도, 선영성 및 가공성이 매우 우수한 라미네이팅 강판을 제공할 수 있다.

도 1은 통상적인 라미네이팅 강판의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫멜트형 라미네이팅 강판의 모식도이다.

이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 측면인 핫멜트형 라미네이팅 강판에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 일 측면인 핫멜트형 라미네이팅 강판은 금속 판재(10); 및 상기 금속 판재 상에 형성된 핫멜트(hot-melt)형 라미네이트 필름(20);을 포함한다.

금속 판재(10)의 종류는 특별히 한정하지 않으며, 통상의 라미네이팅 강판 제조공정에서 사용되는 어떠한 소재도 적용이 가능하다. 예를 들면, 탄소 강판, 비탄소 강판, 스테인리스 강판일 수 있다. 이때, 상기 비탄소 강판은 라미네이팅 강판의 경량화, 고강도화 및 고가공성화 측면을 고려하여 Al, Mg 및 Cu로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 성분을 주성분으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 판재와 후술할 라미네이트 필름 사이에는 베이스 도막층(16)이 형성될 수 있다. 베이스 도막층(16)은 금속 판재와 라미네이트 필름간 부착력을 보다 증진시키고, 라미네이팅 강판의 선영성을 보다 증진시키는 역할을 할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 베이스 도막층은 폴리에스테르 수지 35~60중량%, 안료 0.1~30중량% 및 잔부 가교제를 포함할 수 있다. 이때, 상기 안료의 종류는 특별히 한정하지 않으며, 예를 들면, 유기 안료, 무기 안료, 유무기 혼합 안료일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 베이스 도막층에 포함되는 폴리에스테르 수지의 수평균 분자량(Mn)은 10,000~30,000이고, 유리전이온도(Tg)는 0~60℃일 수 있다.

상기 폴리에스테르 수지의 수평균 분자량(Mn)이 10,000 미만인 경우에는 금속 판재 및 라미네이트 필름과의 부착력이 충분하지 않아 라미네이트 필름이 쉽게 박리될 우려가 있으며, 반면, 30,000을 초과하는 경우에는 경화 및 고형분을 높일 우려가 있다. 또한, 상기 폴리에스테르 수지의 유리전이온도(Tg)가 0℃ 미만인 경우에는 금속 판재 및 라미네이트 필름과의 부착력이 충분하지 않아 라미네이트 필름이 쉽게 박리될 우려가 있으며, 반면, 60℃를 초과하는 경우에는 경도가 지나치게 높아져 라미네이팅 강판의 가공성이 저하될 우려가 있다.

핫멜트형 라미네이트 필름(20)은, 열용융 접착층(22); 상기 열용융 접착층 상에 형성된 바탕색 도막층(24); 및 상기 바탕색 도막층 상에 형성되고, 무늬가 투영된 폴리에틸렌 프탈레이트(PET) 필름(26);을 포함한다.

열용융 접착층(22)은, 결정성 열가소성 수지를 포함하며, 열에 의해 용융되어 하부의 금속 판재(10)와 상부의 바탕색 도막층(24) 간 우수한 부착력을 제공한다.

열용융 접착층(22)에 포함된 결정성 열가소성 수지의 유리전이온도(Tg)는 80~150℃일 수 있다. 만약, 상기 열가소성 수지의 유리전이온도(Tg)가 80℃ 미만인 경우에는 금속 판재와의 부착력이 충분하지 않아 라미네이트 필름이 쉽게 박리될 우려가 있으며, 반면, 150℃를 초과하는 경우에는 열용융 접착층의 수축이 발생하여 라미네이팅 강판의 표면 외관이 열화될 우려가 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 결정성 열가소성 수지는 폴리에스테르(Polyester) 수지 및 폴리에테르(Polyether) 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 열용융 접착층의 두께는 10~80㎛일 수 있다. 상기 열용융 접착층의 두께가 10㎛ 미만인 경우에는 하부의 금속 판재 및 상부의 바탕색 도막층과의 부착력이 충분하지 않아 라미네이트 필름이 쉽게 박리될 우려가 있으며, 반면, 80㎛를 초과하는 경우에는 경도가 지나치게 높아져 라미네이팅 강판의 가공성이 저하될 우려가 있다.

바탕색 도막층(24)은, 다양한 색상 구현을 가능하게 할 뿐만 아니라 라미네이팅 강판의 선영성을 극대화하는 역할을 하며, 후술할 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalte, PET) 필름의 무늬 혹은 패턴과의 조합에 의해 심미감을 증대시키는 역할을 한다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 바탕색 도막층은 폴리에스테르 수지 20~70중량%, 안료 0.5~7중량% 및 잔부 가교제를 포함할 수 있다. 이때, 상기 안료의 종류는 무관하며, 예를 들면, 유기 안료, 무기 안료, 유무기 혼합 안료를 사용할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 바탕색 도막층에 포함되는 폴리에스테르 수지의 수평균 분자량(Mn)은 5,000~40,000이고, 유리전이온도(Tg)는 0~80℃일 수 있다.

상기 폴리에스테르 수지의 수평균 분자량(Mn)이 5,000 미만인 경우에는 열용융 접착층 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름과의 부착력이 충분하지 않아 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름이 쉽게 박리될 우려가 있으며, 반면, 40,000을 초과하는 경우에는 경화 및 고형분을 높일 우려가 있다. 또한, 상기 폴리에스테르 수지의 유리전이온도(Tg)가 0℃ 미만인 경우에는 열용융 접착층 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름과의 부착력이 충분하지 않아 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 필름이 쉽게 박리될 우려가 있으며, 반면, 80℃를 초과하는 경우에는 경도가 지나치게 높아져 라미네이팅 강판의 가공성이 저하될 우려가 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 바탕색 접착층의 두께는 1~5㎛일 수 있다. 상기 열용융 접착층의 두께가 1㎛ 미만인 경우에는 라미네이팅 강판의 선영성이 저하될 우려가 있으며, 반면, 5㎛를 초과하는 경우에는 라미네이팅 강판의 가공성이 저하될 우려가 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 폴리에틸렌 프탈레이트(PET) 필름의 내마모성을 보강하고, 광택을 조정하기 위하여, 무늬가 투영된 폴리에틸렌 프탈레이트(PET) 필름(26) 상에는 클리어 도막층(28)이 형성될 수 있다. 상기 클리어 도막층은 UV 경화형 도료의 경화물로 이루어질 수 있다.

이하, 본 발명의 핫멜트형 라미네이팅 강판을 제조하는 한가지 바람직한 실시예를 통하여 상기 핫멜트형 라미네이팅 강판의 추가적인 특징에 대하여 상세히 설명한다. 다만, 후술하는 핫멜트형 라미네이팅 강판을 제조하는 방법은 한가지 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 핫멜트형 라미네이팅 강판이 반드시 이와 같은 과정에 의해 제조되는 것으로 한정된다는 의미는 아니라는 것에 유의할 필요가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 핫멜트형 라미네이팅 강판의 제조방법은, 금속 판재를 준비한 후, 190~250℃의 온도로 예열하는 단계; 핫멜트형 라미네이트 필름을 준비한 후, 70~100℃의 온도로 예열하는 단계; 상기 핫멜트형 라미네이트 필름에 열과 압력을 부여하여, 상기 예열된 금속 판재 상에 압착하여 핫멜트형 라미네이팅 강판을 얻는 단계를 포함한다.

금속 판재의 준비에는 금속 판재의 표면에 잔존하는 스케일이나 먼지 등의 이물질을 제거하는 것을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 금속 판재의 준비에는 금속 판재의 일면에 베이스 도막 형성 도료를 도포한 후, 건조시켜 베이스 도막층을 형성하는 것을 포함할 수 있다.

이때, 베이스 도막 형성 도료를 도포하는 방식은 특별히 한정하지 않으나, 접촉식인 경우 롤 코팅 방식으로, 비접촉식인 경우 다이코팅 방식으로 형성할 수 있다.

핫멜트형 라미네이트 필름을 금속 판재 상에 압착하기에 앞서, 상기의 금속 판재를 190~250℃의 온도로 예열할 수 있다. 만약, 금속 판재의 예열 온도가 190℃ 미만인 경우에는 금속 판재와 핫멜트형 라미네이트 필름 간 접착력이 나오지 않을 우려가 있으며, 반면, 250℃를 초과하는 경우에는 지나치게 높은 온도로 인하여 폴리에틸렌 프탈레이트(PET) 필름 자체의 손상이 일어날 우려가 있다.

이때, 금속 판재의 예열에 적용 가능한 수단은 온도를 제어할 수 있는 가열장치라면 특별히 한정하지 아니하나, 예컨대 적외선을 이용한 IR 히터(Infrared Ray Heater), 스팀 히팅롤(Steam Heating Roll), 전기 히팅롤 (Electrical Heating Roll) 등의 열원을 제어할 수 있는 장치일 수 있다.

핫멜트형 라미네이트 필름의 준비는, 무늬가 투영된 폴리에틸렌 프탈레이트(PET) 필름의 일면에 바탕색 도막 형성 도료를 도포한 후, 건조시켜 바탕색 도막층을 형성하는 단계; 및 상기 바탕색 도막층 상에 유리전이온도(Tg)가 80~150℃인 결정성 열가소성 수지를 포함하는 열용융 접착층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

이때, 바탕색 도막 형성 도료를 도포하는 방식은 특별히 한정하지 않으나, 접촉식인 경우 롤 코팅 방식으로, 비접촉식인 경우 다이코팅 방식으로 형성할 수 있다. 또한, 바탕색 도막층 상에 열용융 접착층을 형성하는 방법은 특별히 한정하지 않으나, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 티-다이(T-die) 압출 성형방법에 의할 수 있다.

핫멜트형 라미네이트 필름을 금속 판재 상에 압착하기에 앞서, 상기의 핫멜트형 라미네이트 필름을 70~100℃의 온도로 예열할 수 있다. 만약, 핫멜트형 라미네이트 필름의 예열 온도가 70℃ 미만인 경우에는 열용융 접착층의 수축이 발생하여 라미네이팅 강판의 표면 외관이 열화될 우려가 있으며, 반면, 100℃를 초과하는 경우에는 예열 온도가 열용융 접착층 내 포함되어 있는 결정성 열가소성 수지의 Tg에 근접하기 때문에 반응할 우려가 있다.

이후, 핫멜트형 라미네이트 필름에 열과 압력을 부여하여, 상기 예열된 금속 판재 상에 압착하여 핫멜트형 라미네이팅 강판을 얻는다.

핫멜트형 라미네이트 필름에 열과 압력을 부여하는 방식은 특별히 한정하지 아니하나, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 가열된 압착롤에 의해 열과 압력을 부여할 수 있다. 이 경우, 압착롤에 압력을 부여하는 엑추에이터(Actuator) 장치로는 공압실린더, 유압실린더 또는 전기모터 등을 사용할 수 있다.

상기 압착롤의 가열 온도는 70~140℃일 수 있다. 만약 70℃ 미만인 경우에는 금속 판재와 핫멜트형 라미네이트 필름 간 접착력이 나오지 않을 우려가 있으며, 반면, 140℃를 초과하는 경우에는 핫멜트형 라미네이트 필름의 부분적 용융이 일어나 상기 압착롤의 표면에 달라붙을 우려가 있다.

상기 압착롤에 의해 부여되는 압력은 20~80kg/m²일 수 있다. 만약, 20kg/m² 미만인 경우에는 금속 판재과 핫멜트형 라미네이트 필름 간 충분한 밀착력이 부여되지 않을 우려가 있으며, 반면, 80kg/m²를 초과하는 경우, 지나치게 높은 압력으로 인해 라미네이팅 강판의 파단이 일어날 우려가 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.

( 실시예 )

폴리에틸렌 프탈레이트(PET) 필름의 일면에 2.5㎛ 두께의 바탕색 도막층을 형성한 후, 상기 바탕색 도막층 상에 티-다이(T-die) 압출성형 방법에 의해 25㎛ 두께의 열용융 접착층을 형성하여, 핫멜트형 라미네이트 필름을 준비하였다. 이후, 상기 핫멜트형 라미네이트 필름을 70℃의 온도로 예열한 후, 90℃로 가열된 압착롤에 의해 열과 압력을 부여하여, 소지강판(예열 온도: 210℃) 상에 압착하여 라미네이팅 강판을 제조하였다(발명예 1). 이때, 상기 압착롤에 의해 부여되는 압력은 40kg/m²이었다.

한편, 비교를 위해, PVC 필름을 포함하는 통상의 라미네이팅 강판을 준비하였다(종래예 1). 종래예 1은 주식회사 포스코강판의 '고광탱 POS-LAMI 강판'으로써, 소지강판 상에 접착제층, PVC 필름 및 PET 필름이 순차로 형성되어 있는 라미네이팅 강판이다.

이후, 상기 발명예 1과 종래예 1에 따른 라미네이팅 강판의 밀착성, 선영성 및 가공성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

밀착성 평가는 CCET(Cross Cutting Erichsen Test/Erichen(4mm) taping)에 의하였으며, 박리가 전혀 발생하지 않은 경우 밀착성이 우수한 것으로 평가하였다. 또한, 선영성 평가는 DOI meter에 의하였으며, DOI 지수가 85 이상인 경우 선영성이 우수한 것으로 평가하였다. 또한, 가공성 평가는 T-벤딩 평가에 의하였으며, 0T 기준 크랙이 발생하지 않은 경우 가공성이 우수한 것으로 평가하였다.

비고	밀착성	선영성	가공성
발명예 1	우수	우수	우수
종래예 1	우수	우수	우수

실험 결과, 본 발명에 따른 라미네이팅 강판(발명예 1)은 종래의 PVC 필름이 형성된 통상의 라미네이팅 강판(종래예 1)과 비교할 때, 부착성, 선영성 및 가공성 면에서 동등한 수준의 효과를 가짐을 알 수 있었다.

본 발명은 상술한 기술내용만으로 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다.

10: 금속 판재 12: 접착제층
14: PVC 필름 20: 라미네이트 필름
22: 열용융 접착층 24: 바탕색 도막층
26: 폴리에틸렌 프탈레이트(PET) 필름

Claims

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금속 판재를 준비한 후, 190~250℃의 온도로 예열하는 단계;
무늬가 투영된 폴리에틸렌 프탈레이트(PET) 필름의 일면에 바탕색 도막 형성 도료를 도포한 후, 건조시켜 상기 폴리에틸렌 프탈레이트(PET) 필름의 일면에 바탕색 도막층을 형성하는 단계;
상기 바탕색 도막층 상에 유리전이온도(Tg)가 80~150℃인 결정성 열가소성 수지를 포함하는 열용융 접착층을 형성함으로써 핫멜트형 라미네이트 필름을 제조한 후, 70~100℃의 온도로 상기 필름을 예열하는 단계; 및
상기 핫멜트형 라미네이트 필름에 열과 압력을 부여하여, 상기 예열된 금속 판재 상에 압착하여 핫멜트형 라미네이팅 강판을 얻는 단계;를 포함하고,
상기 결정성 열가소성 수지는 폴리에스테르(Polyester) 수지 및 폴리에테르(Polyether) 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 핫멜트형 라미네이팅 강판의 제조방법.
제 11항에 있어서,
상기 금속 판재의 준비는, 금속 판재의 일면에 베이스 도막 형성 도료를 도포한 후, 건조시켜 금속 판재의 일면에 베이스 도막층을 형성하는 것을 포함하는 핫멜트형 라미네이팅 강판의 제조방법.
삭제
제 11항에 있어서,
상기 열과 압력은 70~140℃로 가열된 압착롤에 의해 부여되며, 상기 압착롤에 의해 부여되는 압력은 20~80kg/m²인 핫멜트형 라미네이팅 강판의 제조방법.