KR100279327B1

KR100279327B1 - 니켈전주에 의한 엠보로울러의 제조방법 및 그 니켈 전주장치

Info

Publication number: KR100279327B1
Application number: KR1019990005590A
Authority: KR
Inventors: 유명철; 이순권
Original assignee: 강대운; 대우벽지주식회사
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 1999-02-19
Publication date: 2001-01-15
Also published as: KR19990037910A

Abstract

본 발명은 합성수지 시트나 벽지등의 표면에 요철무늬를 엠보싱하기 위한 엠보싱 로울러의 제조방법에 관한 것으로, 특히 로울러의 표면에 니켈이 전주된 엠보로울러에 있어서, 니켈 전주시 그 니켈도금 방식과, 니켈파이프의 샤프트 결합방식을 개선하여 무늬가 정교하면서도 제작이 용이하고, 비교적 경도가 높아 마모율이 적은 엠보로울러를 제공되게 한 것으로,

요철무늬를 형성하는 실리콘판 제조공정과, 그 실리콘판을 원통형으로 형성하는 튜브제작공정과, 그 튜브의 내표면에 니켈을 도금하는 전주공정과, 이를 회전축심에 고정하는 결합공정으로 되는 엠보로울러 제조방법에 있어서, 니켈도금 전주공정시 실리콘 튜브의 내측 엠보면에 은경처리후 그 도금면에 도금전해액을 계속 순환유동되게 하여 동일 조건이 유지되게 하면서 니켈과 은경면에 전류를 가하여 은경면에 전주되게 하고, 이 공정에서 얻어진 니켈 파이프의 외주면에 부착되어 있던 실리콘을 제거한 후, 그 니켈 파이프와 철심을 간격 유지용 지지턱이 형성된 지그에 의해 결합하고, 그 사이 공간에 세라믹 접착제와 감수제, 유동화제, 지연제를 혼합 조성한 충전물을 충전하여 경화시켜 되는 결합 공정으로 되게 한 것이다.

Description

니켈전주에 의한 엠보로울러의 제조방법 및 그 니켈 전주장치{Method for Manufacturing Embossing Roller by Electroforming of Nickel and Device thereof}

본 발명은 합성수지 시트나 벽지 등의 표면에 요철무늬를 엠보싱하기 위한 엠보 로울러의 제조방법에 관한 것으로, 특히 로울러의 표면에 니켈이 전주된 엠보 로울러에 있어서, 니켈 전주시 그 니켈도금 방식과, 니켈파이프의 샤프트 결합방식을 개선하여 무늬가 정교하면서도 제작이 용이하고, 비교적 경도가 높아 마모율이 적은 엠보 로울러 및 그 니켈 전주장치를 제공하는데 있다.

종래에는 합성수지 시트나 비닐지, 벽지 등에 요철무늬를 엠보싱시키기 위해 사용하는 로울러에서는 그 표면에 천연 가죽이나 나무 등의 천연무늬나 조각 형성한 샘플로부터 그 요철무늬를 전사시키기 위해 샘플의 표면에 실리콘을 도포하여 경화시킨 후, 이를 분리하여 얻은 평판상의 실리콘 표면에 다시 니켈 도금을 하고, 이 니켈도금된 실리콘 평판의 표면에 전사액을 도포하고 그 전사무늬를 로울러에 전사한 후 부식시켜 요철무늬를 형성한다. 그 후 이를 다시 대형로울러에 전사하여 부식시키므로서 최종적으로 엠보 로울러를 제조하였다.

그러나 이러한 전사에 의한 부식방식은 여러 단계의 부식 성형 과정을 거치면서 그 무늬가 견본에 비해 선명하지 못하므로 섬세한 무늬의 표현이 거의 불가능하였을 뿐 아니라 여러 단계의 작업공정으로 많은 인력과 시간 낭비를 소모하여 원가상승의 원인이 되는 문제가 있었다.

본 발명자는 상기한 바와 같은 문제점을 해결하고자 공개특허공보(공개번호 특허원제93-16227호)에 개시된 바와 같이 와 같이 표면을 니켈 도금층으로 형성한 무늬성형용 로울러의 제조방법을 개발한 바 있었다.

그 제조방법은 요철무늬를 형성하는 실리콘판의 제조공정과, 그 실리콘판을 원통형 튜브로 형성하는 튜브제작공정과, 이렇게 형성된 튜브의 내표면에 니켈을 도금하는 전주공정과, 이를 회전축심에 에폭시와 함께 고정하는 결합공정과, 겉표면의 실리콘판을 제거하는 공정으로 되어 있다.

그러나 상기한 제조방법 역시 그 전주공정시 정체된 도금액으로 도금하기 때문에 그 온도와 PH의 변화에 따른 도금액 변질로 불량이 발생하고, 회전축심의 결합시 정확한 세팅이 매우 어려운 문제가 있고, 그 내부에 충전되는 충전제가 수축되어 사용중 변형되기 쉬운 문제가 발생하였다.

본 발명은 니켈 전주에 의한 엠보로울러에 있어서, 상기한 바와 같은 문제점을 해소하여 무늬가 정교하면서도 제작이 용이하고 사용중 변형이 적은 엠보 로울러 및 그 니켈 전주장치를 제공함에 그 발명의 목적이 있다.

도 1 은 실리콘 튜브 제조공정도로서

1a는 샘플에 대한 실리콘 부착공정

1b는 샘플로부터의 실리콘 박리공정

1c는 박리된 실리콘판의 튜브 제조공정

도 2 는 실리콘 튜브의 몰딩 및 경화작업 설명도로서

2a는 테프론 코팅 철심의 삽입공정

2b는 실리콘 튜브의 금형틀 결합공정

2c는 실리콘 튜브에 대한 액상 실리콘의 몰딩공정2d는 실리콘 튜브 내측의 테프론 코팅 철심의 분리공정

도 3 은 본 발명의 니켈 도금 공정을 위한 장치 설명도로서,

3a는 전체 설명도

3b는 요부 설명도

도 4 는 본 발명 니켈 파이프와 철심의 결합공정 설명도로서

4a는 니켈파이프로부터 실리콘과 금형틀의 분리공정도

4b는 지그에 의한 니켈파이프와 철심의 결합설명도

4c는 공간에 대한 충전물 충전설명도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 모형 2 : 실리콘

3 : 엠보면 4 : 실리콘 튜브

5 : 테프론 코팅 철심 6 : 원통형 금형틀

7 : 조립 스탠드 8 : 주입구

9 : 압력탱크 10 : 실리콘 충전액

11 : 도금탱크 12 : 전해액 공급탱크

13 : 환류관 14 : 펌프

15 : 공급관 16 : 주입 파이프

17 : 티타늄 바스켓 18 : 정류기

19 : 니켈 파이프 20 : 철심 지지턱

21 : 파이프 지지턱 22 : 지그

23 : 철심 24 : 파이프

25 : 충전탱크

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단을 본 발명 제조방법의 공정별 실시예에 의하여 상세히 설명한다.

도 1 은 실리콘 튜브의 제작공정을 도시한 것이다.

성형하고자 하는 엠보싱 무늬를 갖는 모형(1)에 상온에서 경화되는 액상의 실리콘(2)을 도 1a의 도시한 바와 같이 도포하여 경화시킨 후 이를 도 1b에 도시한 바와같이 박리시켜 그 양단을 서로 부착시켜 도 1c의 도시와 같이 엠보면(3)이 내측으로 향한 원통상의 실리콘 튜브(4)를 형성한다.

도 2 는 실리콘 튜브의 몰딩 및 경화작업공정을 설명한다.

실리콘 튜브(4)의 내측에 도 2a에 도시한 바와같이 테프론 코팅 철심(5)을 끼우고, 이를 다시 도 2b에 도시한 바와 같이 반으로 분리되는 원형 금형틀(6) 내에 5-10mm의 간격을 두고 내입한다.

다음에 상기 원형 금형틀(6)내에 내입된 튜브(4)를 도 2c의 도시와 같이 조립 스탠드(7)에 고정하고, 상기 실리콘 튜브(4)와 원형 금형틀(6) 사이에 형성되어 있는 공간에 금형틀(6) 하단에 구비된 주입구(8)를 통해 압력탱크(9)에 내입되어 있는 액상의 충전액(10)을 공기압에 의해 하측에서 상측으로 주입 충전한다.

이렇게 충전된 상태로 1∼3일을 경과시키면 액상의 실리콘 고무(충전액)는 상온에서 완전하게 경화된다.

실리콘 고무가 완전히 경화된 후 도2d에 도시한 바와같이 실리콘 튜브(4) 내측에 내입되어 있던 테프론 코팅 철심(5)을 분리한다.

이때 철심(5)의 표면에 비교적 마찰저항이 적은 테프론으로 코팅되어 있기 때문에 철심과 실리콘 고무의 분리는 용이하게 이루어진다.

도 3 은 본 발명 니켈 도금 공정 설명도이다.

실리콘 고무 자체는 부도체이므로 도전성이 없어 직접적인 전기도금이 불가능하므로 적절한 전처리와 도전성 부여를 해주어야 한다.

도전성 부여를 위해서는 은경처리를 실시하여야 되므로 그 전처리로서 알칼리 탈지제에 의해 깨끗이 세척한 후 염화제일주석(SnCl₂)30-40g/ℓ과 염산(HCl)30-40g/ℓ희석액을 혼합한 감수성부여액을 전기도금하고자 하는 주형 내부면과 접촉시켜 은경이 부착될 수 있는 상태로 처리한다.

이와 같이 전처리 공정이 끝난 후 암모니아성 질산은액과, 포도당, 로셀염등 환원성을 갖는 환원액을 각기 별도의 용기에 저장한 후 이를 하나의 분무기에 의해 혼합과 동시에 실리콘 튜브의 내부주면의 은경처리면에 분무하면 그 표면에 은도금막이 얇게 도포된다.

그러므로 다음 공정에서 실시되는 전기도금시에 그 표면에 전기도금이 가능해지는 것이다.

이와 같이 은경처리가 완료된 실리콘 튜브의 내주면에 니켈 도금을 실시한다.

니켈 도금을 실시하기 위한 도금 전해액의 조성비는 다음과 같다.

설파민산 니켈 300-600 g/ℓ

염화니켈 0-20 g/ℓ

붕산 30-50 g/ℓ

핏트방지제 1-5 g/ℓ

상기와 같은 도금 전해액을 준비한 후 PH는 3-4, 온도는 30∼50℃, 전류밀도는 2-7A/dm²의 도금조건을 조성한 후 도금을 실시하는 것이다.

도2a에 도시한 바와같이 도금장치로서 도금 전해액 탱크를 도금탱크(11)와 전해액 공급탱크(12)로 구분 형성하되, 두 탱크(11)(12)를 환류관(13)과 펌프(14)에 의한 공급관(15)으로 연결하고 공급관(15) 선단에 장치된 주입 파이프(16)를 니켈 수장용 티타늄 바스켓(17) 내부에 내입구성한다.

이와 같이 된 도금장치는 먼저 전해액을 두 탱크(11)(12)내에 내입한다.

그 환류관(13)에 의해 상기 두탱크(11,12)의 액면이 동일하게 되도록 유지한다.

전해액이 충전된 도금탱크(11)내에는 상기 공정에서 제작된 은경처리된 실리콘 튜브(4)를 내입하고, 그 내측에는 니켈이 담겨진 티타늄 바스켓(17)을 내입한 후 펌프(14)에 의해 전해액을 순환시킨다.

도3a 및 도3b에 도시한 바와 같이 순환되는 전해액은 공급관(15) 선단의 주입 파이프(16) 하단으로 토출되면서 이것이 실리콘 튜브(4)의 상단으로 넘쳐 흐르게 된다.

넘쳐 흐른 전해액은 도금탱크(11)와 공급탱크(12)의 하측에 연결된 환류관(13)에 의해 동일한 액면을 유지하려는 액체의 성질에 의해 도금탱크(11)의 전해액이 공급탱크(12)측으로 환류되고 이는 다시 펌프(14)에 의해 공급관(15)을 통해 다시 공급되는 흐름에 의해 계속 순환되는 것이다.

이렇게 실리콘 튜브(4)의 내면을 도금 전해액이 유동되는 상태에서 정류기(18)를 통한 전류의 양극(+)을 티타늄바스켓(17)에 연결하고, 음극(-)을 실리콘 튜브(4)의 은경면에 연결하여 전류를 인가시키므로서 니켈이 실리콘 튜브(4)의 은경면에 도금이 행해지는 것이며, 그 두께가 1∼5㎜정도 되게 끔 지속적으로 실시하는 것이다.

상기한 도금장치가 반드시 필요한 이유는 도금할 물체의 내부 표면적이 비교적 넓고 길기 때문에 중앙부를 관통하는 주입 파이프(16)로 도금전해액이 유동되도록 주입 공급하지 않으면 도금이 진행됨에 따라 실리콘 튜브 내측의 도금 전해액이 급속하게 변질된다.

즉 도금액의 온도가 올라가고 PH가 변하며 조성물이 변질되기 때문에 도금상태가 변화되며 계속 약품에 의해 새로운 조건으로 맞추어 주어야 계속적인 도금이 가능해지므로 상기 전해액의 유동방법에 의해 계속적으로 일정한 조건이 유지되게 하므로 양질의 전기도금을 실시 할 수 있는 것이다.

도 4 는 전기한 공정에서 얻어진 니켈파이프를 철심롤러에 결합하는 공정 설명도이다.

상기한 공정에서 내면에 니켈이 비교적 두껍게(2∼5㎜) 도금된 실리콘 튜브를 도 4a에 도시와 같이 그 도금에 의해 형성된 니켈파이프(19)로부터 실리콘튜브(4)와 금형틀(6)을 분리해낸다.

이와 같이 얻어진 니켈파이프(19)를 도 4b의 도시와 같이 철심지지턱(20)과, 파이프지지턱(21)을 갖는 지그(22)를 이용하여 철심(23)과 니켈파이프(19)사이에 균일한 간격의 공간이 형성되도록 결합한다.

이와 같이 상기 철심(23)의 외주면과 니켈파이프(19)의 내주면 사이에 일정한 공간이 형성되게 결합시킨 후 니켈파이프(19)와 철심(23)을 도 4c의 도시와 같이 니켈파이프(19)의 하단에 구멍을 뚫고 충전제 공급을 위하여 파이프(24)를 용접하여 설치하고, 이를 충전탱크(25)와 연결한다.

상기 충전탱크(25)에는 세라믹 접착제 95중량%, 감수제 2중량%, 유동화제 1.5중량%, 지연제 1.5중량%를 혼합 조성된 충전제를 내입하며, 그 충전제의 조성물중 세라믹 접착제(Porrok)는 탄화수소(SiC), 규불화 소다(Na₂SiF₆), 규소소다를 주성분으로 하고, 경화시 수축이 잘 되지 않는 그라우트제이며, 여기에 유동성을 개선하고 물의 양을 줄이기 위해 알킬황산계 계면활성제로 된 유동화제와 감수제가 투입되며 경화속도를 다소 늦추기 위해 규연상 종류의 지연제가 첨가한다.

이와 같은 충전제를 공기압에 의해 철심과 니켈파이프 사이에 형성된 공간에 상기 파이프(24)을 거쳐서 하부에서 상부측으로 충전한다.

따라서 니켈파이프(19) 내주면과 철심(23) 외주면 사이에 형성된 공간에 충전된 충전제는 약 1시간∼24시간 동안 실온에서 방치된 상태에서 완전 경화시킴으로써 니켈파이프(19)와 철심(23)이 견고하게 결합되어 최종의 니켈전주에 의한 엠보싱 로울러를 얻게 된다.이러한 엠보싱 로울러는 경화시 수축이 없고, 액상 충전물의 우수한 유동성으로 좁은 틈새까지 완전 충전되며 열전도성과 기계적 강도가 비교적 우수하여 외부 압력에 의해 손상이 되지 않는다.

이상과 같은 본 발명 제조공정에 의해 제조된 엠보싱 로울러는 비교적 견고한 니켈에 세밀하고 정교한 무늬의 전사가 가능하여 합성수지 시트등에 고품위의 무늬를 성형할 수 있는 동시에 마모율이 적어 사용 수명을 연장시킬 수 있으면서도 전기도금방식의 개선으로 엠보싱면이 더욱 정교한 성형무늬를 얻을 수 있는 효과가 있고, 충전제의 개선으로 더욱 견고하면서도 변형을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 지그에 의한 철심의 결합으로 정확한 세팅을 용이하게 실시할 수 있어 제작이 용이하여 그 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims

요철무늬를 형성하는 실리콘판 제조공정과, 그 실리콘판을 원통형으로 형성하는 튜브제작공정과, 그 튜브의 내표면에 니켈을 도금하는 전주공정과, 이를 회전축심에 고정하는 결합공정으로 되는 엠보싱 로울러 제조방법에 있어서,

니켈도금 전주공정시 실리콘 튜브의 내측 엠보싱면에 은경처리 후 그 도금면에 도금전해액을 계속 순환 유동시키면서 전해액의 조건으로 PH는 3∼4, 온도는 30∼50℃, 전류밀도는 2∼7A/dm²가 되게 일정하게 유지시키면서 니켈과 은경면에 전류를 가하여 상기 은경면에 니켈이 전주되게 하고,

이 공정에서 얻어진 니켈 파이프의 외주면에 부착되어 있던 실리콘을 제거한 후, 그 니켈 파이프와 철심을 간격 유지용 지지턱이 형성된 지그에 의해 결합하고,

상기 니켈파이프의 내주면과 철심외주면 사이에 형성되어 있는 공간에 세라믹 접착제 95중량%, 감수제 2중량%, 유동화제 1.5중량%, 지연제 1.5중량%를 혼합 조성한 충전제를 충전하여 경화시켜 되는 공정으로 이루어 진 것을 특징으로 하는 니켈 전주에 의한 엠보싱 로울러의 제조방법.
도금전해액 탱크를 도금탱크(11)와, 전해액공급탱크(12)로 구분 형성하되, 두 탱크(11)(12)를 환류관(13)과, 펌프(14)에 의한 공급관으로 연결하여 공급관(15) 선단에 장치된 주입파이프(16)를 니켈 수장용 티타늄 바스켓(17) 내부에 내입 구성함을 특징으로 하는 니켈 전주에 의한 엠보로울러의 니켈 전주장치.