KR100676402B1 - 알루미늄평판의 패턴형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 알루미늄평판의 패턴형성 방법은 감광성수지필름(150)을 사용하여 소다회현상액으로 현상 공정을 거치므로 가열공정이 생략되며, 에칭 공정을 2단계로 처리할 뿐만 아니라, 물과 과산화수소(H₂O₂)가 혼합된 염화제이철(FeCl₂)을 에칭액으로 사용함으로써 알루미늄평판(100)의 열적변형 없이 정교한 패턴(170)의 성형이 가능하고, 패턴(170)에 염료막(140)을 형성하여 색조의 표현이 가능하며, 전체면에 피막(180)을 형성하여 스크래치가 방지되는 알루미늄평판의 패턴형성 방법에 관한 것이다.

에칭, 감광성수지필름, 알루미늄평판, 노광, 피막

Description

알루미늄평판의 패턴형성 방법{Process to form patterns of a aluminum plate}

도 1은 종래의 기술이 적용된 알루미늄평판의 패턴형성 방법을 도시한 공정도

도 2는 종래의 기술이 적용된 알루미늄평판의 패턴형성 방법을 도시한 블럭도

도 3은 본 발명의 기술이 적용된 알루미늄평판의 패턴형성 방법을 도시한 것으로서 P1공정에서 P3공정까지의 과정을 도시한 공정도

도 4는 본 발명의 기술이 적용된 알루미늄평판의 패턴형성 방법을 도시한 것으로서 P4공정에서 P6공정까지의 과정을 도시한 공정도

도 5는 본 발명의 기술이 적용된 알루미늄평판의 패턴형성 방법을 도시한 것으로서 P7공정에서 P9공정까지의 과정을 도시한 공정도

도 6은 본 발명의 기술이 적용된 알루미늄평판의 패턴형성 방법을 도시한 것으로서 P10공정에서 P13공정까지의 과정을 도시한 공정도

도 7은 본 발명의 기술이 적용된 알루미늄평판의 패턴형성 방법을 도시한 블럭도

도 8은 본 발명이 기술이 적용된 알루미늄평판의 패턴형성 방법에 의해 최종 적으로 공정이 완료된 알루미늄평판을 도시한 사시도

*도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명*

100: 알루미늄평판 110: 테이프

120: 요부 130, 180: 피막

140: 염료막 150: 감광성수지필름

160: 필름 170: 패턴

본 발명은 알루미늄평판의 패턴형성 방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 알루미늄평판의 열적변형이 방지되고, 정확한 치수의 패턴 형성이 가능하며, 패턴의 매끄러운 부식면 형성이 가능하고, 패턴에 염료막을 형성하여 더욱 미려하며, 전면에 피막을 형성하여 스크래치(scratch)를 방지할 수 있는 알루미늄평판의 패턴형성 방법에 관한 것이다.

도 1은 종래의 기술이 적용된 알루미늄평판의 패턴형성 방법을 도시한 공정도, 도 2는 종래의 기술이 적용된 알루미늄평판의 패턴형성 방법을 도시한 블럭도로서 함께 설명한다.

일반적으로 다양한 음각 또는 관통형의 패턴이 형성된 금속평판은 도어사이드스텝(차량의 내장을 목적으로 차량의 문틀 하단에 부착하는 평판으로 탑승자가 승하차 시, 밟는 것임), 핸드폰의 키패드 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.

이러한 금속평판으로는 스테인리스가 주로 사용되는 데, 그 이유는 방청성질이 우수하기 때문이다. 그러나, 상기 재질은 고가이므로, 저가이면서 역시 방청성질을 구비한 알루미늄을 대신 활용하고 있는 실정이다.

일반적으로 금속판에 다양한 음각 또는 관통형의 패턴을 형성하기 위해서는 화학적 부식을 이용한 에칭이 주로 사용되고 있는데, 상기 화학적 부식을 위해서는 염화제이철(FeCl₂)이 사용되고 있다.

그런데, 알루미늄평판(10)의 경우 염화제이철(FeCl₂)과 반응이 활발하여 정교한 패턴(40)의 형성이 불가능한 데, 이러한 종래의 알루미늄평판의 패턴형성 방법을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 알루미늄평판(10)을 깨끗하게 세정하여 준비한 후(S1), 상기 알루미늄 평판(10)의 양면 또는 일면에 감광성수성막(20)을 도포하는 데, 패턴(40)이 관통형일 경우에는 알루미늄평판(10)의 양면에 감광성수성막(20)을 도포하고 음각으로 성형할 때에는 일면에만 도포한다(S2).

상기 감광성수성막(20)의 표면에 패턴(40)이 흑백으로 인쇄된 필름(30)을 밀착하고(S3), 상기 필름(30)이 밀착된 알루미늄평판(10)을 노광촬영(자연광을 이용할 수도 있고 실내에서 자외선을 조사할 수도 있음)하여(S4), 필름(30)의 투명한 부분에만 자외선이 투과되어 감광성수성막(20)이 반응하여 견고하게 변화되도록 하며, 필름(30)의 검은 부분에는 자외선이 투과되지 않으므로 감광성수성막(20)이 자외선에 반응하지 않고 그대로 유지되도록 하며, 패턴(40)이 관통형일 경우에는 양면에 대칭되도록 상기 공정을 실행한다.

상기 노광촬영 후 필름(30)이 제거된 알루미늄평판(10)을 물에 침수시켜 현상하도록 하는 데, 이 때 필름(30)의 검은 부분에 가려서 반응하지 않은 감광성수성막(20)은 물에 용해되어 제거되고 자외선으로 견고하게 변화된 감광성수성막(20)은 용해되지 않게 된다(S5).

상기 잔류 감광성수성막(20)을 에칭하기 전에 더욱 강도를 높이기 위해 알루미늄평판(10)을 고열로서 가열하게 되며(S6), 상기 공정을 거친 알루미늄평판(10)을 염화제이철(FeCl₂)로 구성된 에칭액에 침수시켜 감광성수성막(20)이 용해되어 노출된 부분(50)만 음각 또는 관통형으로 부식되어 패턴이 형성되며(S7), 상기 알루미늄평판(10)에 잔류하는 감광성수성막(20)을 제거함으로써 공정이 완성된다.

상기 종래의 기술은 스테인리스 등의 고강도의 중금속에 사용되는 방법으로서 알루미늄과 같은 경금속에는 부적합한 면이 많은 데, 상기 감광성수성막(20)은 수용성이어서 현상 시, 노광촬영으로 견고하게 변화된 부분도 용이하게 용해됨으로써 필름(30)에 인쇄된 패턴(40)의 형상이 정확하게 촬영될 수 없고, 염화제이철(FeCl₂) 자체가 알루미늄과 고열을 일으키며 활발하게 반응하므로써, 정교한 패턴(40)의 성형이 불가능하였다. 일례로 부식면이 거칠고 패턴의 라인이 매끄럽지 못하며, 정확한 치수의 패턴(40)을 형성할 수 없었다.

아울러, 에칭공정 시, 알루미늄평판(10)이 노출된 부분(50)에 이물질이 묻어 있어 제대로 부식이 될 수 없었고, 에칭으로 알루미늄평판(10)의 표면에 형성되는 산화물질을 염화제이철(FeCl₂)로 구성되는 에칭액은 제거할 수 없어, 산화된 물질 하부의 알루미늄평판(10)을 부식시킬 수 없는 문제점이 있었다. 따라서, 부식되는 부분은 많이 부식되고, 안되는 부분은 제대로 부식되지 않아 패턴의 부식면이 거칠고 정교하지 못한 문제점이 있었다.

또한, 상기 알루미늄평판(10)의 가열 공정으로 알루미늄평판(10)이 열적변형되어 제품으로서의 가치가 상실되는 문제점이 있었고, 경도가 낮으므로 스크래치가 생기기 쉬워 도어사이드스텝 등 마찰이 빈번한 곳에 부착하여 사용하기에는 부적합할 뿐만 아니라, 패턴(40)을 다양한 색조로 표현할 수 없어 단조로운 이미지의 표현만 가능하였다.

상기 문제점 때문에, 고가의 스테인리스를 상기 공정에 의해 가공하여 사용하고 있는 실정인 데, 상기 스테인리스 또한 패턴을 다양한 칼라로 표현하는 방법이 개발되지 않은 실정이다.

이에 본 발명에서는 상기 문제점을 해결하기 위해, 감광성수지필름을 사용하여 소다회현상액으로 현상 공정을 거치므로, 가열공정이 생략되며, 에칭 공정을 2단계로 처리할 뿐만 아니라, 개선된 에칭액을 사용함으로써 알루미늄평판에 정교한 패턴의 성형이 가능하며, 패턴에 염료막을 형성하므로 색조의 표현이 가능하고, 전체면에 피막을 형성하므로 스크래치를 방지하여 마찰이 빈번한 곳에도 사용할 수 있도록 알루미늄평판을 가공하는 알루미늄평판의 패턴형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하, 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공정 과 효과를 살펴보면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 기술이 적용된 알루미늄평판의 패턴형성 방법을 도시한 것으로서 P1공정에서 P3공정까지의 과정을 도시한 공정도, 도 4는 본 발명의 기술이 적용된 알루미늄평판의 패턴형성 방법을 도시한 것으로서 P4공정에서 P6공정까지의 과정을 도시한 공정도, 도 5는 본 발명의 기술이 적용된 알루미늄평판의 패턴형성 방법을 도시한 것으로서 P7공정에서 P9공정까지의 과정을 도시한 공정도, 도 6은 본 발명의 기술이 적용된 알루미늄평판의 패턴형성 방법을 도시한 것으로서 P10공정에서 P13공정까지의 과정을 도시한 공정도, 도 7은 본 발명의 기술이 적용된 알루미늄평판의 패턴형성 방법을 도시한 블럭도, 도 8은 본 발명이 기술이 적용된 알루미늄평판의 패턴형성 방법에 의해 최종적으로 공정이 완료된 알루미늄평판을 도시한 사시도로서 함께 설명한다.

일반적으로 도어사이드스텝(차량의 내장을 목적으로 차량의 문틀 하단에 부착하는 평판으로 탑승자가 승하차 시, 밟는 것임), 핸드폰의 키패드 등은 금속평판에 음각 또는 관통형으로 패턴을 형성하여 사용하는 것으로서, 상기 패턴이 형성된 금속평판은 상기예 외에도 다양한 분야에서 활용되고 있다.

본 발명에서는 상기 금속평판을 알루미늄평판(100)으로 사용하여 음각 또는 관통형의 패턴(170)을 형성하며, 알루미늄평판(100)에 열적변형 없이 정교한 패턴(170) 즉, 치수가 정확하고 부식면이 매끄러운 패턴(170)의 형성이 가능하고, 상기 패턴(170)이 음각일 경우에는 염료막(140)을 형성하여 색조의 표현이 가능하고, 전체면에 피막(180)을 형성하여 마찰이 잦은 부분에도 사용이 가능하도록 알루미늄평 판(100)을 가공할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이를 위하여 본 발명에서는 알루미늄평판의 패턴형성 방법을 다음과 같은 공정이 되도록 한다.

알루미늄평판(100)을 깨끗하게 세정하여 오물을 제거한 후(P1), 상기 알루미늄평판(100)에 패턴(170)을 형성하고자 하는 요부(120)만 노출시키고 나머지 부분은 테이프(110)를 부착하는 데, 패턴(170)이 관통형일 경우에는 상기 요부(120)가 양면에 대칭되어 노출되도록 하고, 음각형일 경우에는 상기 요부(120)가 일면에만 들어나도록 한다(P2).

상기 요부(120)에 피막(130)이 형성되도록 인산과 물이 혼합된 수용액에 알루미늄평판(100)을 침수시킨 후, 알루미늄평판(100)에 전기를 도통하여 상기 요부(120)에 피막(130)이 형성되도록 하는 데, 이렇게 피막(130)을 형성시키는 이유는 매끄러운 알루미늄평판(100)의 표면에는 염료막(140)이 형성되지 않기 때문이다(P3).

상기 요부(120)에 피막(130)이 형성된 알루미늄평판(100)을 수성염료에 침수시켜 상기 피막(130) 상면에 염료막(140)이 형성되도록 하는 데, 상기 수성염료는 금색, 은색 등 다양한 색조의 가변이 가능함으로써 여러가지 색상의 염료막(140) 형성이 가능하다(P4).

상기 염료막(140)의 상면에 감광성수지필름(150)을 접착제를 이용하여 부착하는 데, 패턴(170)이 관통형일 경우에는 알루미늄평판(100)의 양면에 부착하도록 함은 물론이다(P5).

상기 감광성수지필름(150) 상면에 흑백으로 패턴(170)이 인쇄된 필름(160)을 밀착한 후(P6), 노광촬영을 통해 자외선이 조사되도록 함으로써, 필름(160)의 투명한 부분에만 자외선이 투과되어 감광선수지필름(150)을 견고하게 변형시키고, 상기 필름(160)의 검은 부분에 접한 감광성수지필름(150)의 부분에는 감광성수지필름(150)이 반응하지 않고 그대로 유지된다(P7).

상기 노광촬영을 거친 알루미늄평판(100)을 소다회현상액에 침수시켜 현상한 후, 건조하게 되는 데, 이 때 자외선에 반응하지 않은 감광성수지필름(150)의 부분은 용해되어 제거되고 그렇지 않은 부분은 그대로 잔류하게 된다(P8). 상기에서 자외선에 반응한 부분은 재질의 특성 상, 소다회현상액에 용해되지 않는 이점이 있다.

상기 노광촬영을 거친 알루미늄평판(100)은 감광성수지필름(150)이 제거된 부분에 염료막(140)이 노출되는 데, 상기 염료막(140) 하단에는 피막(130)이 형성되어 있다. 상기 염료막(140)과 피막(130)은 에칭 공정에 방해가 되므로 제거되어야 한다. 따라서, 가성소다와 물이 혼합된 수용액에 알루미늄평판(100)을 침지한 후, 20℃ 내지 40℃ 사이의 온도로 가열하면 염료막(140)과 피막(130)이 탈지된다(P9).

이 때, 알루미늄평판(100)의 일면에만 요부(120)가 노출되어 상기 공정들을 거친 경우에는 일면에만 염료막(140)과 피막(130)이 탈지되고, 알루미늄평판(100)의 양면에 대칭되게 요부(120)가 노출되어 상기 공정들을 거친 경우에는 양면에서 염료막(140)과 피막(130)이 탈지된다.

상기 피막 탈지 공정(P9)을 거친 알루미늄평판(100)은 염료막(140)과 피막(130)이 제거되어 알루미늄평판(100)이 노출된 부분의 이물질을 제거하기 위해, 묽은 농도의 에칭액으로 에칭과정을 거치게 되는 데, 이 공정을 쇼트에칭공정(P10)이라고 하며, 상기 쇼트에칭공정(P10)을 거친 알루미늄평판(100)을 적합한 농도의 에칭액으로 본격적으로 메인에칭하게 된다(P11).

이 때, 상기에서 언급한 것처럼 알루미늄평판(100)의 일면만 탈지된 경우에는 쇼트에칭공정(P10)과 메인에칭공정(P11)을 통해 음각형의 패턴(170)이 형성되는 데, 이것을 하프에칭이라고 하며, 양면이 탈지된 경우에는 쇼트에칭공정(P10)과 메인에칭공정(P11)을 통해 양면에서 부식되므로 관통형의 패턴(170)이 성형된다.

상기에서 음각형의 패턴(170)은 도면8에서처럼 요부(120)에서 탈지된 부분만 음각으로 부식되고 그렇지 않은 부분은 염료막(140)이 형성되어 패턴(170)의 일부를 나타내게 되고, 관통형의 패턴(170)은 요부에서 양쪽 탈지된 부분만 관통되어 부식되므로 요부(120)에서 부식되지 않은 부분은 염료막(140)이 형성되어 패턴(170)의 일부를 나타내게 됨은 물론이다.

상기 쇼트에칭공정(P10)과 메인에칭공정(P11)에서 사용하는 에칭액은 염화제이철(FeCl₂)10%에 물60%와 과산화수소(H₂O₂)30%를 섞어서 사용하게 되는 데, 상기 물은 염화제이철(FeCl₂)의 반응 속도를 지연시키는 역할을 하게 되고, 과산화수소(H₂O₂)는 부식된 알루미늄을 이탈시키는 기능을 하게 됨으로써, 신속하고 원활한 부식반응이 가능하도록 한다.

상기에서 염화제이철(FeCl₂)과 물 그리고 과산화수소(H₂O₂)의 농도는 필 요에 따라 사용자가 임의로 조정하여 사용할 수 있음은 물론이며 과산화수소(H₂O₂)는 표백제로 사용되는 것으로서 상기 기능이 이미 입증되어 있는 실정이다.

상기 에칭을 거친 알루미늄평판(100)은 표면에 잔류하는 감광성수지필름(150) 및 테이프(110)를 수세박리한 후 건조하게 된다(P12).

상기 수세박리된 알루미늄평판(100)을 인산과 물이 혼합된 수용액에 침수시킨 후 상기 알루미늄평판(100)에 전기를 도통하여 전체면에 피막(180)이 형성되도록 하는 데, 상기 피막(180)은 투명하므로 염료막(140)이 그대로 표현됨은 물론이다(P13).

보다 상세히는 상기 염료막(140)은 부식되는 부분에 의해 상대적으로 돌출되는 부분에만 형성된다.

상기 공정에 의한 본 발명에 의하면, 감광성수지필름(150)이 노광촬영만으로 견고한 막을 형성하게 되고, 현상 시 용해되지 않으므로 가열공정을 생략할 수 있다. 따라서, 필름(160)에 인쇄된 대로 정교한 패턴(170)을 형성할 수 있고, 알루미늄평판(100)의 열적변형이 발생하지 않게 된다.

또한, 쇼트에칭공정(P10) 후, 메인에칭 공정(P11)을 거치게 되므로 알루미늄평판(100)의 노출된 부분의 이물질이 제거되며, 아울러, 상기 에칭액은 급격하게 알루미늄에 반응하지 않도록 지연제로 물을 섞고, 과산화수소(H₂O₂)를 혼합하여 부식된 알루미늄을 제거하여 에칭액이 골고루 침투되게 함으로써 원활한 부식이 가능하도록 함으로써, 정교한 패턴(170) 즉, 치수가 정확하고 부식면이 매끄러운 패턴(170)이 가능하다.

아울러, 패턴(170)에 염료막(140)을 형성하여 다양한 색조의 표현이 가능하여 보다 미려한 디자인이 가능하고, 전체면에 피막(180)을 형성하므로 스크래치의 방지가 가능하여 마찰이 잦은 곳에 사용되는 도어사이드스텝 등도 용이하게 제작할 수 있어, 종래처럼 스테인리스를 사용할 필요가 없는 이점이 있다.

상기 본 발명에 의하면, 감광성수지필름을 사용하여 소다회현상액으로 현상 공정을 거치므로 가열공정이 생략되며, 에칭 공정을 2단계로 처리할 뿐만 아니라, 물과 과산화수소(H₂O₂)가 혼합된 염화제이철(FeCl₂)을 에칭액으로 사용함으로써 알루미늄평판의 열적변형 없이 정교한 패턴의 성형이 가능하고, 패턴부분에 염료막을 형성하여 색조의 표현이 가능하고, 전체면에 피막을 형성하여 스크래치가 방지되는 알루미늄평판을 가공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 알루미늄평판의 패턴형성 방법에 있어서,

   알루미늄평판(100)을 깨끗하게 세정하고 오물을 제거하여 알루미늄평판(100)을 준비하는 공정(P1)과,

   상기 알루미늄평판(100)에 패턴(170)을 형성하고자 하는 요부(120)만 노출시키고 나머지 부분은 테이프(110)로 부착하는 공정(P2)과,

   상기 요부(120)에 피막(130)을 형성하는 공정(P3)과,

   상기 피막(130)이 형성된 알루미늄평판(100)을 수성염료에 침수시켜, 피막(130) 상면에 염료막(140)을 형성하는 공정(P4)과,

   상기 염료막(140) 상면에 감광성수지필름(150)을 부착하는 공정(P5)과,

   상기 감광성수지필름(150) 상면에 패턴이 인쇄된 필름(160)을 밀착하는 공정(P6)과,

   상기 필름(160)으로 자외선을 조사하는 노광촬영공정(P7)과,

   상기 노광촬영(P7) 후, 필름(160)을 제거하여 소다회현상액에 침수시켜 현상 한 후 건조하는 공정(P8)과,

   상기 현상 및 건조 공정을 통해 노출된 염료막(140)과 피막(130)을 탈지하는 공정(P9)과,

   상기 피막(130)이 탈지된 요부(120)에 이물질을 제거하기 위해 저농도의 에칭액에 알루미늄평판(100)을 침수시켜 에칭하는 쇼트에칭 공정(P10)과,

   상기 쇼트에칭 공정(P10)을 거친 알루미늄평판(100)을 에칭액에 침수시켜 패턴(170)이 형성되도록 에칭하는 메인에칭 공정(P11)과,

   상기 메인에칭 공정(P11)을 거친 알루미늄평판(100)에 잔류하는 감광성수지필름(150)과 테이프(110)를 수세박리하여 건조하는 공정(P12)과,

   상기 수세박리된 알루미늄평판(100)의 전면에 피막(180)을 형성하는 공정(P13)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 알루미늄평판의 패턴형성 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 피막(130, 180)은 인산과 물이 혼합된 수용액에 침수시킨 후, 알루미늄평판(100)에 전기가 도통되도록 하여 형성하는 것을 특징으로 하는 알루미늄평판의 패턴형성 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 피막(130)을 탈지하기 위해 가성소다에 물을 혼합한 수용액에 알루미늄평판(100)을 침수시킨 후 50℃에서 60℃ 사이의 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 알루미늄평판의 패턴형성 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 에칭액은 염화제이철(FeCl)10%와 물60% 그리고 과산화수소(H₂O₂)30%가 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 알루미늄평판의 패턴형성 방법.

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