KR100390533B1 - 스테인레스 주방용품의 요철면 전사인쇄 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테인레스 재질의 주방용품의 요철표면에 세라믹 전사인쇄를 하여 입체감을 부여토록 한 스테인레스 주방용품의 요철면 전사인쇄 방법에 관한 것이다.

본 발명의 방법은, 평판상 스테인레스 소재를 재단 및 가공하여 성형가공하는 단계와, 성형된 스테인레스 피착체의 인쇄대상면에 대하여 소성가공을 통해 요철면으로 가공하는 단계와, 요철면에 대하여 샌딩을 행하여 표면이 거친면으로 되도록 하는 표면 조대화 단계와, 수분이 개재된 상태로 인쇄 대상면상에 소정의 무늬나 문양이 인쇄된 전사지를 접착시키는 단계와, 실리콘 고무패드가 구비된 에어 프레스와 고무 스케치를 이용하여 전사지와 피착체 인쇄대상면 사이의 수분을 제거하는 단계와, 35 ∼ 45℃의 열풍건조에 이은 6시간 이상의 자연건조로 잔류 수분을 제거하는 건조단계와, 760 ∼ 780℃에서 35 ∼ 45분간 열처리하는 단계로 이루어짐에 기술적 특징이 있다.

본 발명의 방법은 스텐레스 재질의 주방용품 표면을 요철표면으로 성형하여 그 위에 전사인쇄가 행해지도록 함으로써 그 인쇄된 모양이나 문양에 입체감이 부여되어 제품의 외관품질을 한층 돋보이게 하는 효과와 함께 종래의 복잡한 여러 공정을 통해서 세라믹 전사인쇄를 행하는 방법에 비해서 그 공정이 단순화됨은 물론 전체 공정을 수행하는 데 소요되는 시간도 줄어들어 생산성이 높다는 장점도 아울러 기대되고 있다.

Description

스테인레스 주방용품의 요철면 전사인쇄 방법{Method for transferring on uneven surface of stainless kitchenware}

본 발명은 스테인레스 재질로 이루어진 수저나 각종 주방용품의 요철표면에 전사인쇄를 행하는 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 요철표면을 구비한 스테인레스 피착체의 인쇄대상면에 샌딩을 하고 그 위에 인쇄된 전사지를 부착한 후 자연건조에 이은 특정 온도범위에서의 열처리를 통해서 요철표면에 인쇄가 이루어지도록 함으로써 인쇄무늬에 입체감을 부여하도록 한 스테인레스 주방용품의 요철면 전사인쇄 방법에 관한 것이다.

일반적으로 수저를 비롯한 스테인레스 재질의 주방용품은 재질 자체의 고유한 색상과 광택 및 우수한 내식성에 기인하여 표면에 대한 별다른 처리를 행하지 않은 상태로 소정 형태로 성형제작되어 사용되어 왔다.

한편, 스테인레스 주방용품에 대한 수요자들의 디자인에 대한 욕구가 다양해짐과 아울러 제품 메이커들간의 자사제품 차별화의 경향에 따라 스테인레스 주방용품의 표면에 대한 디자인 개선을 추구하려는 여러 형태의 시도가 행해지고 있는 바, 이러한 시도의 대표적인 예로는 수저의 경우 손잡이 부분에 세라믹 코팅과 전사지를 이용한 독특한 문양의 인쇄를 행하거나 소성가공을 통해 요철무늬가 형성되도록 하는 형태를 들 수 있다.

이들 중에서 후자의 소성가공에 의한 요철무늬 형성방식은 주로 음각에 의해 특정 형태의 요철부가 형성되도록 하는 형태로서, 제조공정이 비교적 단순하다는장점을 지니고 있긴 하나 스테인레스 재질 자체의 색상을 벗어나지 못하기 때문에 소비자의 디자인 욕구를 충족시키는 데에는 한계가 따르고 있다.

다음, 전사 인쇄방식을 이용한 세라믹 인쇄층은 형성하는 방법을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

종래의 세라믹 코팅방법중 국내 공개특허공보 특2000-847호에 개시된 바에 따르면, 소정의 형태로 재단하여 소성가공된 수저등의 피착체를 약 750℃의 고온에서 열처리하여 표면에 산화피막을 형성하는 단계와, 피착체중의 인쇄대상 부위에 안료가 포함된 세라믹을 도포하여 다시 고온에서 일정시간 동안 열처리하는 단계와 , 상기 열처리를 통해 세라믹이 접착된 표면에 그림이나 문양이 인쇄된 전사지를 부착한 상태에서 다시 고온에서 열처리하는 단계 및 전사처리된 인쇄면 위에 투명세라믹을 코팅하여 열처리하는 단계로 이루어져 있다.

상기 공정중에서 일차적으로 스테인레스 피착체를 열처리하여 산화피막이 형성되도록 하는 이유는, 니켈(Ni)과 크롬(Cr)을 함유하고 있는 스테인레스의 재질특성상 그 표면에 직접 다른 재질의 코팅피막을 형성하는 것이 어렵기 때문에 고온 열처리를 통해서 다공성의 산화막을 생성시켜 세라믹 코팅층과 스테인레스간의 완충층으로 작용하도록 함으로써 접착력의 강화가 이루어지도록 하기 위함이다.

이와 같은 종래의 세라믹 코팅방법에 의해서 얻어지는 스테인레스 주방용품은 세라믹층을 포함한 인쇄면의 내마모성이 우수하고 중금속이 외부로 용출되어 나오지 않는다는 점에서 나름대로의 유용한 면이 있기는 하나 그 제조공정이 복잡하고 수회에 걸쳐 고온의 열처리를 거쳐야만 하기 때문에 주방용품의 제조비용이 증가되고 생산성이 떨어지는 단점이 지적되고 있다.

본 발명의 발명자는 수저를 비롯한 스테인레스 주방용품에 인쇄무늬를 형성함에 있어서 피착체의 인쇄대상면을 기존의 평탄면이 아닌 요철면으로 성형한 후 그 위에 인쇄층을 형성하는 경우 인쇄되어 나오는 무늬나 문양에 입체감이 부여되도록 할 수 있는 것이라는 착안에서 출발하여 수많은 반복실험을 행하였다.

이에, 본 발명은 종래의 세라믹 코팅방법에서와 같이 수회에 걸친 열처리를 포함하는 복잡한 제조공정을 수행하지 않고 간단한 공정을 통해서 접착성과 내구성이 우수한 입체적인 전사 인쇄층을 형성할 수 있는 스테인레스 주방용품의 요철면 전사인쇄 방법을 제공하는 데 목적을 두고 있다.

도1은 본 발명의 방법에 대한 공정도.

도2의 (가),(나)는 본 발명의 방법중 전사지와 피착체 사이의 물빼기 과정을 보인 것으로,

(가)는 에어 프레스를 이용한 1단계 물빼기 과정이고,

(나)는 고무 스케치를 이용한 2단계 물빼기 과정이다

도3의 (가) 내지 (라)는 전사인쇄된 숟가락의 표면에 대한 사진으로서,

(가)는 본 발명의 실시예에 관한 것이고,

(나) 내지 (라)는 비교실시예에 관한 것이다.

(( 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ))

1. 실리콘 고무패드 2. 에어프레스

3. 피착체 3a. 접촉이형포

4. 전사지 5. 고무스케치

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스테인레스 주방용품의 요철면 전사인쇄 방법은, 평판체로 이루어진 스테인레스 소재를 재단 및 가공하여 소정형태로 성형하는 단계와, 성형된 스테인레스 피착체의 인쇄대상면에 대하여 소성가공을 통해 요철면으로 가공하는 단계와, 요철면에 대하여 샌딩을 행하여 표면이 거친면으로 되도록 하는 표면조대화 단계와, 수분이 개재된 상태로 인쇄대상면상에 소정의 무늬나 문양이 인쇄된 전사지를 접착시키는 단계와, 실리콘 고무패드가 구비된 에어 프레스와 고무 스케치를 이용하여 전사지와 피착체 인쇄대상면 사이의 수분을 제거하는 단계와, 35 ∼ 45℃의 열풍건조에 이은 6시간 이상의 자연건조로 잔류 수분을 제거하는 건조단계와, 760 ∼ 780℃에서 35 ∼ 45분간 열처리하는 단계로 이루어진다.

상기 본 발명의 각 단계별 공정에 대한 구체적인 설명과 수치한정 이유는 다음과 같다.

먼저, 스테인레스 소재를 이용하여 성형하는 공정과 성형체에 대하여 프레스 가공을 통해서 요철면을 가공하는 공정은 기존에 알려진 가공방법을 통해서 수행되며 특별한 제한은 없다. 다만, 요철면 가공시에는 이에 접착될 전사지에 인쇄되어 있는 무늬나 문양과 부합될 수 있는 위치에 요철면이 형성될 수 있도록 하여야 한다. 상기 요철면 가공은 일반적인 프레스 가공이나 연삭 가공등을 통해서 수행되어질 수 있을 것이다.

다음, 스테인레스 재질의 제품 표면은 그 위에 직접 코팅층을 형성하는 경우 접착성이 불량하기 때문에 종래에는 열처리에 의한 산화피막을 생성시킨 다음에 소정의 코팅층이 피복되도록 하였던 바, 본 발명에서는 산화피막을 형성하는 대신에 샌드 블래스트(sand blast) 등을 이용하여 코팅층 형성면에 대하여 직접 샌딩을 행함을 기술적 특징의 하나로 하고 있다.

즉, 본 발명에서는 일예로 120메쉬의 연마입자를 이용하여 피착체의 인쇄대상면을 샌딩함으로써 인쇄대상면이 거친(coarse) 표면상태가 되도록 하는 데, 이와 같은 거친면은 종래의 열처리에 의해 생성되는 미세기공을 갖는 산화피막과 동일한 특성을 나타내게 된다.

이어서, 샌딩이 완료된 피착체의 인쇄대상면상에는 소정의 무늬가 인쇄된 전사지를 부착시키게 되는 데, 이때에는 전사지의 접착면 또는 피착체의 인쇄대상면에 물을 뭍힌 상태에서 두 부재간의 접착이 이루어지도록 한다. 본 발명에서는 세라믹 인쇄층과 투명코팅층이 동시에 인쇄된 전사지가 사용된다.

한편, 피착체와 전사지 사이에 개재된 물은 도구를 이용하여 제거해 내야 하는 데, 피착체의 인쇄대상면이 평활한 평탄면인 경우에는 통상적인 고무 스케치만으로도 물기의 제거가 가능하나 본 발명에서는 인쇄대상면이 요철면을 이루고 있음에 따라 고무스케치만을 이용하여 물빼기를 하는 경우 전사지가 찢어질 우려가 높기 때문에 다음과 같은 과정을 통해서 물빼기가 이루어지도록 하고 있다.

도2의 (가),(나)는 본 발명의 방법중 전사지와 피착체 사이의 물빼기 과정을 보인 것으로, (가)는 에어 프레스를 이용한 1단계 물빼기 과정이고, (나)는 고무 스케치를 이용한 2단계 물빼기 과정이다.

본 발명에 따른 물빼기 공정에서는 먼저 도2의 (가)에서와 같이 하부에 고탄성의 유연성 재질로 이루어진 대략 반구형의 실리콘 고무패드(1)가 구비된 에어프레스(2)를 이용하여 피착체(3)의 요철면(3a)과 이에 부착된 전사지(4) 사이에 개재된 물을 제거해 내게 되는 데, 이는 도시된 바와 같이 피착체(3)의 전사지 부착면이 에어프레스(2)의 수직 하부에 위치되도록 한 상태에서 실리콘 고무패드(1)를 서서히 하강시켜 그 외주면이 전사지(4)의 표면을 탄성적으로 압착하면서 그 압착면을 늘려가는 과정에서 전사지(4)와 피착체(3) 사이의 물이 가장자리부로 빠져나오도록 하는 형태를 취한다.

한편, 실리콘 고무패드(1)는 약간의 점착성을 지니고 있음에 따라 전사지(4)가 함께 뭍어나오게 되는 현상이 발생할 수도 있어 실리콘 고무패드(1)의 외주면은 융과 같은 부드러운 재질의 접촉이형포(1a)로 피복하는 것이 요구된다.

상기와 같이 에어프레스(2)를 이용하여 1차 물빼기가 완료되면 도2의 (나)에서와 같이 통상적인 고무스케치(5)를 이용하여 가볍게 밀어서 남아 있는 물기를 제거해 내게 된다.

다음, 상기의 물빼기 작업에 의해서도 전사지와 피착체 사이에는 수분이 잔존하게 마련이므로, 이러한 잔류수분의 완전한 제거를 위해서 약 40℃의 열풍을 이용한 건조에 이어서 약 6시간에 걸친 자연건조 과정을 거치게 된다. 열풍건조와 자연건조 시간은 계절에 따라서 다소의 차이가 있는 데, 하절기에는 열풍건조시간을 10분 이하로 하고 자연건조시간은 4시간 이상으로 하며, 동절기에는 열풍건조 시간을 90분 이상으로 하고 자연건조 시간을 12시간 이상으로 유지하는 것이 바람직하다.

경우에 따라서는 열풍건조 후 자연건조를 행하기 전에 전사지 위에 석유나 경유를 도포하여 자연건조시 석유나 경유의 휘발시에 아크릴 수지로 이루어진 전사지가 부분적으로 녹아서 수분의 완전한 제거가 이루어 지도록 할 수도 있을 것이다.

마지막으로 열처리 공정에서는 열처리 온도가 760℃ 미만으로 되거나 유지시간이 35분 미만으로 되는 경우에는 세라믹 인쇄층의 충분한 소성접착이 이루어지지 못함에 따라 인쇄표면이 거칠어 연마작업시 때가 끼게되는 문제점이 있으며, 반대로 열처리 온도가 780℃를 초과하거나 유지시간이 45분을 초과하게 되면 요철부위중 돌출부위의 세라믹 인쇄층에서 터짐현상이 발생하게 되므로 열처리 조건은 760∼ 780℃의 온도에서 35 ∼ 45 분간 행해지도록 하는 것이 요구된다.

열처리에 의한 요철 인쇄면이 형성된 스테인레스 피착체는 최종적으로 래핑, 연삭, 다듬질 등의 경면가공 등으로 마무리 가공되어 제품화된다.

본 발명의 실시예는 다음과 같다.

먼저, 스테인레스 소재를 재단하고 프레스 가공하여 피착체로서의 숟가락 시편을 다수개 마련하였다.

숟가락의 손잡이 부위를 인쇄대상면으로 하여 이에 프레스 작업을 통해서 소정의 요철표면으로 가공한 후, 그 요철면상에 120메쉬의 연마사를 샌드 블래스트하여 샌딩을 하였다.

다음, 투명코팅층이 구비되고 사슴모양의 무늬가 인쇄된 전사지를 상기 샌딩된 피착체 인쇄대상면상에 붙인 다음 도2의 (가),(나)에 도시된 것과 같은 물빼기 과정을 수행하여 일차적인 물빼기 작업을 하였다.

다음, 잔류수분의 건조를 위한 공정은 본 발명의 범위 이내 및 범위 밖에서 온도와 시간을 변화시켜 가면서 열풍건조와 자연건조를 행하였다. 이때, 몇개의 시편에 대하여는 열풍건조 후 석유 및 경유를 도포한 후에 자연건조를 행하였다.

건조가 완료된 피착체 시편들은 본 발명의 범위 이내에서 열처리 하여 실시예 시편을 얻음과 아울러 본 발명의 범위를 벗어나는 열처리 온도에서도 열처리를 행하여 비교예 시편을 마련하였다.

도3의 (가)내지 (라)는 실시예 시편 및 비교예 시편의 인쇄부에 대한 사진으로서, (가)는 본 발명의 방법에 따라(열처리 조건: 770℃에서 42분간 유지) 제조된 실시예 시편에 대한 것이고, (나)는 (가)에 비해 열처리 조건에서 온도가 755℃인 것을 제외한 나머지 공정은 동일하게 하여 제조된 비교예 시편이며, (다)는 (가)에 비해 열풍건조 공정을 거치지 않은 시편이고, (라)는 열처리 온도를 793℃로 하여 40분간 유지시켜 얻어진 시편에 대한 것이다.

상기 도3의 사진들을 통해서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예 시편인 (가)의 경우에는 요철면에 형성된 인쇄면이 깨끗하면서도 전체 영역에 걸쳐 아무런 흠이나 터진 부위가 없이 양호한 외관 상태를 유지하고 있다.

반면에, 열처리 온도가 낮았던 비교예 시편인 (나)의 경우에는 요철 인쇄면중 특히 돌출부위와 상부의 원형 무늬부에서 때가 끼어 있음을 알 수 있고, 열풍 건조를 거치지 않은 비교예 시편에 대한 (다)의 경우 상부의 달 부위와 구름 부위에서 인쇄층의 터짐현상이 관찰되었다. 그리고, 열처리 온도가 높았던 (라)의 경우 역시도 군데 군데 인쇄층의 터짐 현상이 관찰되고 있다.

한편, 상기 도3의 (가)에 나타난 실시예 시편에 대하여 내화학성을 알아보기 위해서 각각 50℃로 유지된 10%의 염산용액 및 10%의 NaOH 용액에 5시간 동안 담군 후 꺼내어 감량여부를 관찰하였던 바, 중량의 감소가 전혀 일어나지 않은 것으로 나타나서 내산성과 내알칼리성이 우수한 것으로 판명되었다.

그리고, 상기 실시예 시편을 한국화학시험연구소에 의뢰하여 납용출 여부에 대한 시험을 행하였던 바 납의 검출이 안된다는 결과를 얻었다.

이에 더하여, 본 발명의 방법을 구성하는 각 단계별 공정에서 특정하고 있는 조건의 범위 이내 및 범위를 벗어난 각각의 경우에 대하여 시험을 행하였는 바, 그 결과는 아래의 표1과 같다. 표1은 한번 시험시에 20개의 숟가락 시편을 만들어 5회에 걸쳐 얻어진 결과이며, 각각의 관찰 대상공정에서 나머지 공정들은 본 발명의 방법에서 특정되고 있는 조건을 따랐다.

공 정	조 건	불 량 율
샌 딩	120＃	0
	하지않음	40%
열풍건조	하지않음	32%
	1시간 이상	17%
	2시간 이상	2%
석유, 경유도포	하지않음	4%
	석유	1%
	경유	2%
열처리(40분)	760℃미만	23%
	760∼769℃	2%
	770∼780℃	1%
	781∼800℃	14%
	800℃초과	41%

상기 표1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 방법에서 각 단계별 공정에서 한정하고 있는 특정 조건을 벗어나는 경우 인쇄피막의 특성이 악화되거나 파손되어 불량율이 현저하게 증가하게 된다.

본 발명은 상기의 실시예에 국한되지 않으며, 뒤따르는 특허청구의 범위에 기재된 기술적 범위 이내에서 변형 또는 수정되어 실시되어질 수 있을 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명의 방법은 스테인레스 재질의 주방용품 표면을 요철표면으로 성형하여 그 위에 전사인쇄가 행해지도록 함으로써 그 인쇄된 모양이나 문양에 입체감이 부여되어 제품의 외관품질을 한층 돋보이게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 방법은 종래의 복잡한 여러 공정을 통해서 세라믹 전사인쇄를 행하는 방법에 비해서 그 공정이 단순화됨은 물론 전체 공정을 수행하는 데 소요되는 시간도 줄어들어 생산성이 높다는 장점도 기대되고 있다.

Claims (2)

1. 평판상 스테인레스 소재를 재단 및 가공하여 성형가공하는 단계와, 성형된 스테인레스 피착체의 인쇄대상면에 대하여 소성가공을 통해 요철면으로 가공하는 단계와, 요철면에 대하여 샌딩을 행하여 표면이 거친면으로 되도록 하는 표면 조대화 단계와, 수분이 개재된 상태로 인쇄 대상면상에 소정의 무늬나 문양이 인쇄된 전사지를 접착시키는 단계와, 실리콘 고무패드가 구비된 에어 프레스와 고무 스케치를 이용하여 전사지와 피착체 인쇄대상면 사이의 수분을 제거하는 단계와, 35 ∼ 45℃의 열풍건조에 이은 6시간 이상의 자연건조로 잔류 수분을 제거하는 건조단계와, 760 ∼ 780℃에서 35 ∼ 45분간 열처리하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 스테인레스 주방용품의 요철면 전사인쇄 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 건조단계에서 열풍건조 후 자연건조를 행하기 전에 전사지 위에 석유나 경유를 도포하여 자연건조시 석유나 경유의 휘발시에 아크릴 수지로 이루어진 전사지가 부분적으로 녹아서 수분의 완전한 제거가 이루어 지도록 함을 특징으로 하는 스테인레스 주방용품의 요철면 전사인쇄 방법.