KR101467091B1 - 원적외선 바이오 칼라강판 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
원적외선 방사 효과가 있어 건축용 내장재용으로 활용하기 적합한 원적외선 바이오 칼라강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 원적외선 바이오 칼라강판 제조 방법은 베이스 강판 일면에, 전처리층을 형성하는 단계; 상기 전처리층 상에 하도층을 형성하는 단계; 및 상기 하도층 상에, 안료를 포함하는 상도층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 상도층을 형성하기 위한 상도 도료에 원적외선 방사능을 갖는 세라믹 파우더가 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 원적외선 바이오 칼라강판 제조 방법은 베이스 강판 일면에, 전처리층을 형성하는 단계; 상기 전처리층 상에 하도층을 형성하는 단계; 및 상기 하도층 상에, 안료를 포함하는 상도층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 상도층을 형성하기 위한 상도 도료에 원적외선 방사능을 갖는 세라믹 파우더가 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 주로 건재용으로 사용되는 칼라강판 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원적외선 방사가 가능한 원적외선 바이오 칼라강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
칼라강판은 베이스 강판에 유색의 코팅층이 형성된 것으로, 건재용, 가전용 등 용도로 많이 이용되고 있다.
이중 건재용 칼라강판은 건축 자재, 에어컨 실외기 등에 적용되는 것으로, 재료적으로 외장성을 발휘하고 있다.
건축 자재 중에서 내장재로 사용되는 칼라강판의 경우, 인체에 노출된다. 이에 최근에는 건축용 내장재로 사용되는 칼라강판의 경우, 인체에 무해한 무독성 칼라강판이 적용되고 있다. 그러나, 이러한 무독성 칼라강판의 경우, 주로 상도층이나 하도층에 사용되는 사용되는 물질에 크롬 등의 유독성 성분을 배제한 것에 불과하다.
본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 실용신안등록공보 제20-0407060호(2006.01.18. 등록)다. 상기 문헌에는 원적외선 발생 패널 구조가 개시되어 있으며, 외벽부재로 칼라강판을 이용하고, 그 내측에 별도의 원적외선 발생층을 구비하고 있다.
본 발명의 목적은 인체에 유익한 원적외선 방사가 가능하여 건축용 내장재로 활용하기 적합한 원적외선 바이오 칼라강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 원적외선 바이오 칼라강판 제조 방법은 베이스 강판 일면에, 전처리층을 형성하는 단계; 상기 전처리층 상에 하도층을 형성하는 단계; 및 상기 하도층 상에, 안료를 포함하는 상도층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 상도층을 형성하기 위한 상도 도료에 원적외선 방사능을 갖는 세라믹 파우더가 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 원적외선 바이오 칼라강판 제조 방법은 베이스 강판 일면에, 하도층을 형성하는 단계; 및 상기 하도층 상에, 안료를 포함하는 상도층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 상도층을 형성하기 위한 상도 도료에 원적외선 방사능을 갖는 세라믹 파우더가 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 상도층을 형성하기 위한 도료는 수지, 안료, 용제 및 세라믹 파우더를 포함할 수 있다. 상기 세라믹 파우더는 상기 수지 100중량부에 대하여, 2~8중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 상기 상도층을 형성하기 위한 도료는 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 안료 20~55중량부, 용제 5~50중량부, 경 방향족 용제 나프타 5~30중량부, 중 방향족 용제 나프타 5~30중량부 및 세라믹 파우더 2~8중량부를 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 원적외선 바이오 칼라강판은 베이스 강판; 상기 베이스 강판 일면에 형성되는 전처리층; 상기 전처리층 상에 형성되는 하도층; 및 상기 하도층 상에, 안료를 포함하여 형성되는 상도층을;을 포함하고, 상기 상도층에는 원적외선 방사능을 갖는 세라믹 파우더가 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 원적외선 바이오 칼라강판은 베이스 강판; 상기 베이스 강판 일면에 형성되는 하도층; 및 상기 하도층 상에, 안료를 포함하여 형성되는 상도층을;을 포함하고, 상기 상도층에는 원적외선 방사능을 갖는 세라믹 파우더가 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 원적외선 바이오 칼라강판은, 상도층 내에 원적외선방사가 가능한 세라믹 파우더가 포함됨으로써, 강판 자체에서 원적외선 방사가 가능한 장점이 있다.
따라서, 본 발명에 따른 원적외선 바이오 칼라강판은 건축용 내장재 등의 소재로 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원적외선 바이오 칼라강판 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원적외선 바이오 칼라강판을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원적외선 바이오 칼라강판을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원적외선 바이오 칼라강판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원적외선 바이오 칼라강판 제조방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원적외선 바이오 칼라강판을 개략적으로 나타낸 단면도로서, 도 1을 설명함에 있어, 도 2를 참조하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 원적외선 바이오 칼라강판 제조 방법은 전처리층 형성 단계(S110), 하도층 형성 단계(S120) 및 상도층 형성 단계(S130)를 포함한다.
우선, 전처리층 형성 단계(S110)에서는 베이스 강판(201) 일면에, 전처리제를 도포한 후 건조하여 전처리층(210)을 형성한다. 물론, 베이스 강판(201) 타면에 전처리층이 형성될 수 있다.
베이스 강판(201)은 대략 0.2~1mm 정도의 두께를 갖는 강판이 이용될 수 있다. 베이스 강판(201)은 열연강판, 냉연강판 어느 것이라도 이용할 수 있다. 베이스 강판(201) 표면에는 도금층(202)이 형성되어 있을 수 있다. 도금층(202)은 용융아연도금층, 합금화용융아연도금층, 전기아연도금층 등과 같은 아연을 포함하는 도금층인 것이 내식성 및 부착성 측면에서 바람직하다.
전처리층은 공지된 전처리제라면 제한없이 사용가능하고, 바람직하게는 물 100 중량부에 대하여, 수분산 변성폴리에스테르 1 ~ 3 중량부, 무기화합물 1 ~ 8 중량부, 나노실리카졸 10 ~ 20 중량부 질소함유 화합물 1 중량부 이하, 가교제 0.5 ~3 중량부, 표면장력조정제 0.01 ~ 0.1 중량부 및 기포방지제 0.01 ~ 0.1 중량부를 포함하는 크롬프리(Cr-free) 전처리제를 이용하여 형성할 수 있다.
다음으로, 하도층 형성 단계(S120)에서는 전처리층(210) 상에 하도 도료를 도포한 후 소부건조하여, 하도층(220)을 형성한다.
하도층(220)은 칼라강판의 내식성을 향상시키고, 상도층(230)의 밀착성을 향상시키는 역할을 한다.
이러한 하도층은 공지된 하도 도료를 이용하여 형성할 수 있다. 바람직하게는 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 디하이드로전 헥사플루오로 티타네이트 2~15중량부, 아연 비스(이수소화 포스페이트) 5~30중량부, 인산수소망간 2~10중량부, SiO2 20~60중량부 및 용제 5~50중량부를 포함하는 하도 도료를 제시할 수 있다. 상기 하도 도료의 경우, 베이스 강판과의 젖음성이 우수하여 전처리층(210) 생략이 가능하다.
다음으로, 상도층 형성 단계(S130)에서는 하도층(220) 상에 안료를 포함하는 상도 도료를 도포한 후 소부건조하여, 유색의 상도층(230)을 형성한다. 상도층(220)은 5~20㎛ 정도로 형성될 수 있다.
이때, 본 발명에서는 상도층(230)을 형성하기 위한 상도 도료에 원적외선 방사능을 갖는 세라믹 파우더가 포함된다.
세라믹 파우더는 입경이 대략 10~200nm 정도이고, 패트라이트, 겔라이트, 일라이트, 코디어라이트 등의 천연광물의 파우더나, 알루미나(Al2O3)를 주성분으로 하는 복합 세라믹 재질의 파우더로 형성될 수 있다.
이러한 상도층(230)을 형성하기 위한 상도 도료는 수지, 안료, 용제 및 세라믹 파우더를 포함할 수 있다.
이때, 세라믹 파우더는 수지 100중량부에 대하여, 2~8중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 세라믹 파우더의 첨가량이 수지 100중량부 대비 2중량부 미만일 경우 원적외선 방사 효과가 불충분하다. 반대로, 세라믹 파우더의 첨가량이 수지 100중량부 대비 8중량부를 초과하는 경우, 세라믹 파우더가 상도층의 컬러에 영향을 미치게 되어 안료를 통하여 원하는 컬러가 제대도 나타나지 않을 수 있다.
상도층(230)을 형성하기 위한 도료는 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 안료 20~55중량부, 용제 5~50중량부, 경 방향족 용제 나프타 5~30중량부, 중 방향족 용제 나프타 5~30중량부 및 세라믹 파우더 2~8중량부를 포함하는 것을 제시할 수 있다.
폴리에스테르 수지는 본 발명에 따른 칼라강판에서 상도 도료의 주 수지가 되며, 칼라강판의 내식성 및 가공성을 향상시키는 역할을 한다. 이러한, 폴리에스테르 수지는 다양한 것을 제한없이 이용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 실리콘 변성 폴리에스테르(Silicon Modified Polyester)를 제시할 수 있다.
안료는 원하는 색상에 따라 다양하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 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 단독으로 혹은 조합하여 사용함으로써 다양한 색상을 발휘할 수 있다. 안료는 폴리에스테르 수지 100중량부에 대하여, 20~55중량부로 첨가되는 것이 바람직하다. 안료의 첨가량이 폴리에스테르 수지 100중량부 대비 20중량부 미만일 경우, 세라믹 파우더의 영향에 의하여 원하는 컬러를 충분히 나타내지 못할 수 있다. 반대로, 안료의 첨가량이 폴리에스테르 수지 100중량부 대비 55중량부를 초과하는 경우, 내식성 등의 물성이 저하될 수 있다.
용제는 각 물질들을 용해하고, 도료의 점도를 조절하는 역할을 한다. 이러한 용제는 하이드로카본계 용매, 사이클로 헥사논, N-부틸 알콜, 2-에톡시에탄올아세테이트, 부틸 셀로솔브 등을 이용할 수 있다. 상도 도료의 경우, 여러 성분이 포함되므로, 이에 포함되는 용제의 경우, 여러 성분이 쉽게 용해되도록 혼합 용제를 이용하는 것이 보다 바람직하다. 상기 용제는 폴리 에스테르 수지 100 중량부에 대하여 5~50중량부로 첨가되는 것이 바람직하다. 용제가 폴리 에스테르 수지 100 중량부 대비 5중량부 미만으로 첨가되거나 50중량부를 초과하여 첨가되면 도료의 점도가 너무 높거나 또는 점도가 너무 낮아, 상도 도료의 도포 공정이 어려워질 수 있다.
경 방향족 용제 나프타(light aromatic solvent naphtha)와 중 방향족용제 나프타(heavy aromatic solvent naphtha)는 상도 도료의 저장 안정성을 향상시키는 역할을 한다. 경 방향족 용제 나프타 및 중 방향족 용제 나프타는 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 각각 5~30중량부로 첨가되는 것이 바람직하다. 이들 방향족 용제 나프타들은 폴리에스테르 수지 100 중량부 대비 각각 5 중량부 이상 첨가될 때, 그 효과를 충분히 발휘한다. 다만, 경 방향족 용제 나프타 또는 중 방향족 용제 나프타가 폴리에스테르 수지 폴리에스테르 수지 100 중량부 대비 30중량부를 초과하는 경우, 도막의 내후성 및 도장 외관에 문제가 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 원적외선 바이오 칼라강판을 제조하기 위하여, 하도층을 형성하기 위한 하도 도료, 상도층을 형성하기 위한 상도 도료 각각의 도포 후에는 대략 180~250℃에서 소부 건조할 수 있다.
상기와 같은 방법에 의해, 베이스 강판, 전처리층, 하도층, 상도층으로 이루어지거나 베이스 강판, 하도층, 상도층으로 이루어지며, 상도층에 원적외선 방사능을 갖는 세라믹 파우더가 포함된다.
한편, 본 발명에 따른 원적외선 바이오 칼라강판 제조 방법은 베이스 강판(201) 후면에 후면 도료를 이용하여 후면 코팅층(240)을 더 형성할 수 있다.
후면 도료는 에폭시 30 ~ 40 중량%, 우레아(Urea) 경화수지 15 ~ 20 중량%, 안료 20 ~ 30 중량%, 용제 10 ~ 20 중량% 및 아크릴릭, 우레탄 및 에폭시 중 하나 이상을 포함하는 첨가제 10 ~ 20 중량%를 포함하는 것을 제시할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 공지된 다양한 후면 도료, 바람직하게는 크롬성분이 포함되지 않은 후면 도료를 이용할 수 있다.
실시예
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.
1. 시편의 제조
실시예 1
두께 0.4mm 용융아연도금강판(coil No. B04787Z, 현대하이스코 제조) 양면에, 물 100 중량부, 수분산 변성폴리에스테르 2중량부, 지르코늄불화암모늄 5중량부, 나노실리카졸 15중량부, 에틸렌티오우레아 0.5중량부, 멜라민 2중량부, 디메틸폴리실록산 0.05중량부 및 트리메틸실록시실리케이트 0.05중량부로 이루어진 전처리제를 를 포함하는 크롬프리(Cr-free) 전처리제를 이용하여 2㎛ 두께로 도포한 후, 90℃에서 가열 건조하였다.
이후, 하도 도료(HDP-610, 노루코일코팅)를 이용하여 5㎛ 두께로 도포한 후 205℃에서 소부 건조하여, 하도층을 형성하였다.
이후, 폴리에스테르 수지 100 중량부, 안료로서 이산화티타늄(TiO2) 40중량부 및 사이클로 헥사논 10중량부, 부틸 셀로솔브 5중량부, 경 방향족 용제 나프타 10중량부, 중 방향족 용제 나프타 15중량부 및 일라이트 파우더 5중량부로 이루어진 상도 도료를 15㎛ 두께로 도포한 후, 224℃에서 소부건조하여 상도층을 형성하여, 실시예 1에 따른 칼라강판 시편을 제조하였다.
실시예 2
상도 도료에 포함되는 원적외선 방사능을 갖는 세라믹 파우더로서, 일라이트 대신에, 복합 세라믹 전체 중량에 대하여 실리카 5중량%, 산화마그네슘 5중량% 및 나머지 알루미나로 이루어진 복합 세라믹 파우더를 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2에 따른 칼라강판 시편을 제조하였다.
비교예 1
상도 도료에 세라믹 파우더가 포함되지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 비교예 1에 따른 칼라강판 시편을 제조하였다.
2. 물성 평가 방법
실시예 1~2 및 비교예 1에 따라 제조된 칼라강판 시편의 물성평가 방법은 다음과 같다.
(1) 내식성
내식성 평가는 480시간 중성 염수분무시험을 실시한 후 도막 표면으로부터 3mm 이내에 블리스터(blister)가 생겼는지 여부를 확인하였다. 평가 기준은 다음과 같다.
양호(O) : 블리스터 발생하지 않음
불량(X) : 블리스터 발생
(2) 내충격성
내충격성은 1/2Φ x 1kg x 500mm 조건으로 표면 충격 후 크랙이 발생하였는지 여부로 다음과 같이 평가하였다.
양호(O) : 크랙 발생 없음
불량(X) : 크랙 발생
(3) 가공성
가공성은 T-bending 테스트를 실시하여 벤딩 반경 2mm에서 크랙이 발생하였는지 여부로 다음과 같이 평가하였다.
양호(O) : 크랙 발생 없음
불량(X) : 크랙 발생
(4) 내화학성
내화학성 평가는 가제에 MEK를 묻힌 후, 1kgf 힘으로 100회 rubbing 왕복한 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) 원적외선 방사율
원적외선 방사율은 적외선 분광기를 이용하여, 흑체(black body)의 방사율 1.000을 기준으로 상대적인 값으로 측정하였다.
3. 물성 평가 결과
상기 평가기준에 의거한 물성 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
[표 1]
표 1을 참조하면, 본 발명에서 제시한 조건을 만족하는 실시예 1~2에 따른 시편의 경우, 내식성, 가공성 등이 우수하였으며, 특히, 원적외선 방사율이 매우 우수하였다.
그러나, 원적외선 방사능을 갖는 세라믹 파우더가 포함되지 않은 비교예 1에 따른 시편의 경우, 원적외선 방사율이 실시예 1~2에 비하여 50%에도 미치지 못하였다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
201 : 베이스 강판 202 : 도금층
210 : 전처리층 220 : 하도층
230 : 상도층 240 : 후면 코팅층
210 : 전처리층 220 : 하도층
230 : 상도층 240 : 후면 코팅층
Claims (12)
- 베이스 강판 일면에, 전처리층을 형성하는 단계;
상기 전처리층 상에 하도층을 형성하는 단계; 및
상기 하도층 상에, 안료를 포함하는 상도층을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 상도층을 형성하기 위한 상도 도료는 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 안료 20~55중량부, 용제 5~50중량부, 경 방향족 용제 나프타 5~30중량부, 중 방향족 용제 나프타 5~30중량부 및 원적외선 방사능을 갖는 세라믹 파우더 2~8중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원적외선 바이오 칼라강판 제조 방법.
- 베이스 강판 일면에, 하도층을 형성하는 단계; 및
상기 하도층 상에, 안료를 포함하는 상도층을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 상도층을 형성하기 위한 상도 도료는 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 안료 20~55중량부, 용제 5~50중량부, 경 방향족 용제 나프타 5~30중량부, 중 방향족 용제 나프타 5~30중량부 및 원적외선 방사능을 갖는 세라믹 파우더 2~8중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원적외선 바이오 칼라강판 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 베이스 강판은
아연을 포함하는 도금층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원적외선 바이오 칼라강판 제조 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 베이스 강판;
상기 베이스 강판 일면에 형성되는 전처리층;
상기 전처리층 상에 형성되는 하도층; 및
상기 하도층 상에, 안료를 포함하여 형성되는 상도층을;을 포함하고,
상기 상도층은 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 안료 20~55중량부, 용제 5~50중량부, 경 방향족 용제 나프타 5~30중량부, 중 방향족 용제 나프타 5~30중량부 및 원적외선 방사능을 갖는 세라믹 파우더 2~8중량부를 포함하는 상도 도료의 건조물로 형성된 것을 특징으로 하는 원적외선 바이오 칼라강판.
- 베이스 강판;
상기 베이스 강판 일면에 형성되는 하도층; 및
상기 하도층 상에, 안료를 포함하여 형성되는 상도층을;을 포함하고,
상기 상도층은 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 안료 20~55중량부, 용제 5~50중량부, 경 방향족 용제 나프타 5~30중량부, 중 방향족 용제 나프타 5~30중량부 및 원적외선 방사능을 갖는 세라믹 파우더 2~8중량부를 포함하는 상도 도료의 건조물로 형성된 것을 특징으로 하는 원적외선 바이오 칼라강판.
- 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 베이스 강판은
아연을 포함하는 도금층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 원적외선 바이오 칼라강판.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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