KR100801957B1 - 에칭 키트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에칭장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부식액을 이용해 유리나 크리스탈 등과 같은 피가공물 상에 원하는 형태의 로고 등을 새겨 넣음으로써, 기존 분말형태의 연마재를 사용하는 방식에 비해 작업환경을 개선할 수 있고, 작업속도 및 그에 따른 비용절감효과를 얻을 수 있는 에칭장치에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은 피가공물이 설치되고 가공이 이루어지는 가공부와, 상기 가공부가 설치됨과 동시에 가공부 내로 부식액을 공급하기 위한 본체로 이루어진 것을 특징으로 한다.

에칭장치, 부식, 문자에칭, 로고에칭, 그림에칭

Description

에칭 키트 {Etching Kit}

도 1 - 종래의 샌드블라스트방식을 이용한 에칭장치

도 2 - 본 발명에 의한 에칭장치의 단면도

도 3 - 본 발명에 의한 절개 사시도

도 4 - 본 발명에 의한 에칭장치 가공부의 결합도

일반적으로 유리나 금속으로 이루어진 제품에는 제작회사의 로고나 제품의 상표 등이 표시되는데,

이러한 표시방법은 제품표면에 로고 등을 인쇄하는 방식과, 제품표면을 직접 가공하여 음각이나 양각형태로 표현하는 에칭(etching) 방식이 있다.

그 중 상기 에칭방식은 다양하게 제안되어 있으나 그중 모래 등을 이용한 샌드블라스트(Sand Blast)방식이 가장 널리 사용되고 있다.

이러한 샌드블라스트방식에 의한 에칭 방식은 강한 압력으로 분사되는 모래가 피가공물에 직접 부딪히도록 하여 원하는 모양으로 표면을 다듬는 방식이다.

이때 사용되는 샌드블라스트 장치는 [도 1]에 도시된 바와 같이 케이스(10)의 내부 공간부에 분사노즐(12)이 구비되고, 상기 분사노즐(12)은 별도의 연마재 공급부(15)와 연결되어, 모래와 같은 분말형태의 연마재가 분사노즐을 통해 분사되며,

상기 분사노즐은 더불어 공기압축수단(14)과도 연결되어 연마재의 분사 시, 압축공기에 의해 고압으로 분사될 수 있게 된다.

또한 케이스의 일측면에는 공구(孔口)(16)가 있고, 이 공구(16)에는 작업장갑(18)이 구비되어, 상기 작업장갑을 통해 손을 케이스의 공간부 내에 위치시킨 상태에서 작업을 수행 한다.

그리고 케이스 중 공구(孔口)(16)의 위쪽에는 작업자가 상기 공간부 내에서의 작업과정을 육안으로 확인 할 수 있도록 투명창(20)이 구비된다.

이렇게 구성된 샌드블라스트장치를 이용한 에칭과정은, 먼저 피가공물 중 에칭이 이루어질 표면에 보호시트(22)를 붙이고 상기 시트(22)위에 원하는 모양이나 로고 등을 새겨 그 부분을 커팅 한 후에 수용부내에 위치시킨다.

그리고 작업장갑(18)에 손을 넣어 공간부 내에서 물품을 잡은 상태에서 분사노즐을 시트(22)에 근접시킨 후 연마재를 분사시키면 고압으로 분사된 연마재가 시트표면을 때리게 된다.

이때 시트(22)상에 커팅되어 있는 부분만 피가공물의 표면이 드라나 있으므로 커팅부분에 해당하는 피가공물 표면만 때리게 되므로, 시트(22)를 떼어냈을 때에는 결국 해당 모양의 로고가 피가공물 표면에 새겨지게 된다.

그런데 이러한 샌드블라스트장치(10)는 연마재가 모두 모래와 같은 분말형태이고, 더구나 고압으로 분사되기에 작업과정에서 많은 먼지가 발생하여 작업 환경에 악영향을 미친다.

그러므로 반드시 작업이 이루어지는 공간부를 밀폐해야만 한다.

따라서 이렇게 밀폐된 공간 안에 손만 넣은 상태로 작업을 해야 하기 때문에 작업의 정밀도가 현저하게 낮을 수밖에 없다. 물론 투명창(20)으로 내부를 확인 할 수는 있지만 시야확보에 한계가 있기 때문에 작업에 애를 먹을 수밖에 없다.

또한 일일이 수작업을 통해 가공이 이루어지기 때문에 대량 가공이 어렵고 작업시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.

더구나 대부분의 로고는 그 모양이 정밀하게 표현되어야 하기 때문에 이렇게 수작업을 통해 작업이 이루어질 경우 가공의 정밀도가 저하될 뿐만 아니라, 가공 상태가 불규칙적일 수밖에 없다.

따라서 이러한 에칭작업은 대부분 오랜 경험을 갖고 있는 능숙자가 전담하여 실시하고 있는 실정이므로 높은 인건비나 인력확보에 어려움이 있다.

더불어 분말형태의 연마재를 이용해 에칭하게 되면 에칭부위의 표면은 요철이 심하게 형성되어 요철내부에 먼지 등의 이물질이 침투할 경우 외관 장식성이 요구되는 유리와 같은 경우 제품성에 영향을 받게 된다.

본 고안은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로써,

첫째, 분말형태가 아닌 액상의 연마재를 사용함에 따라 분말형태의 연마재를 통해 사용할 때 나타나는 문제점, 즉 분말가루에 의한 작업환경 및 건강상의 문제점을 해결할 수 있는 에칭 키트를 제공함을 목적으로 한다.

둘째, 수작업이 아닌 자동화 가공을 통해 작업이 이루어지고, 동시에 여러 개의 에칭가공이 동시에 이루어질 수 있도록 함에 따라 작업시간을 단축하여 대량생산이 가능한 에칭키트를 제공함을 목적으로 한다.

셋째, 자동화를 통해 에칭작업이 이루어지기 때문에 가공 상태가 일정하고, 에칭의 정밀도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 인력확보에 따른 어려움을 해결 할 수 있는 에칭키트를 제공함을 목적으로 한다.

넷째, 에칭 시에 에칭부위 표면이 매끄럽게 형성될 수 있도록 하여 물품의 외관을 오손시킴을 방지하는 에칭키트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 에칭(etching)장치는,

피가공물(300)의 에칭이 이루어지는 가공부(100)와 상기 가공부를 고정시키고 부식액이 수용되는 본체(200)로 구성된 것을 특징적 구성으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 에칭장치는 [도 2], [도 3]에서 도시된 바와 같이 기본적으로 가공부(100)와 본체(200)로 이루어져 있다.

상기 가공부(100)는 다시 피가공물(300)을 올려놓을 수 있는 홀더(110)와 가 공하고자 하는 모양이나 글자 등이 새겨져 있는 가공막(130)과 홀더를 본체에 결합시키기 위한 설치부(150)로 이루어져 있다.

홀더(110)는 상측에 피가공물(300)의 고정과 부식액의 수용을 위한 거치부(112)가 구비되고 상기 거치부의 하단 면에는 본체와의 결합을 위한 체결부(114)가 일체로 구비된 형태이다.

거치부(112)는 피가공물(300)이 끼워지는 부분으로써, 윗면으로부터 아래면 까지 일정형태로 관통되어져 있으며 이 관통공(貫通孔)(116)은 아래쪽으로 갈수록 일정형태가 작아져 관통공(116)의 폭은 점차 좁아진다.

이렇게 만들어진 관통공(116)의 최소 폭은 후술할 가공막(130)의 폭보다 작게 이루어져, 가공막(130)이 거치부(112)에 놓여 졌을 때 관통공(116) 아래로 빠지지 않게 한다.

그리고 상기 관통공(116)의 최소 폭에 해당하는 지점의 위치는 후술할 체결부(114)에 위치한 부식액출입로(118)보다는 위쪽에 위치하여 홀더(110) 내부로 들어오는 부식액이 직접 가공막(130)에 닿지 않도록 한다.

더하여 피가공물(300)은 각각의 형상이 다를 수 있으므로, 피가공물(300)의 형상과 같게 관통공(116)의 모양을 바꾸어 구현하면, 홀더(110)와 가공막(130)만을 바꾸어 교체함으로써 편리하게 여러 가지 형상의 피가공물(300)을 에칭 할 수 있다.

상기 관통공(116) 내부에는 피가공물(300)의 가공하고자 하는 부분과 대응되는 형상의 가공막(130)이 있고, 이는 관통공(116)내의 일정 위치에서 관통공(116) 을 막는 형태로 위치한다.

이 가공막(130) 상에는 표시하고자 하는 문자나 글자 등을 따라 커팅 되어 있으며, 피가공물(300)이 이 가공막(130) 위에 놓여진다.

더하여 가공막(130)의 재료로는 후술할 에칭장치의 재료와 마찬가지로 부식액에 반응하지 않도록 하는 재료를 이용한다.

그리고 피가공물(300)과 가공막(130) 사이에는 공간이 존재하지 않도록 피가공물 가공부위의 형상과 같게 가공막(130)을 제작하여, 후술할 부식액에서 발생하는 기체가 피가공물(300)의 표면에 직접 닿아 원치 않는 부분이 에칭이 되는 것을 막는다.

체결부(114)는 후술할 설치부(150)와 홀더(110)를 연결하는 역할을 하는 부분으로써, 상기 거치부(112)로부터 이어진 관통공(120)이 있다. 하지만 체결부의 관통공(120)은 거치부의 관통공(116)과는 달리 상하직경이 동일하며, 내주면의 하단부에는 나사부가 형성되어 있다.

그리고 상기 나사부 위쪽에는 부식액출입로(118)가 횡(橫) 방향으로 나있다.

더하여 거치부(112)와 체결부(114)의 중심축이 일치하고, 체결부(114)의 외부직경이 거치부(112)보다 더 작기 때문에 거치부(112) 아랫면에는 단턱(122)이 형성된다.

이러한 구성으로 이루어진 홀더(110)를 후술할 본체(200)에 연결하는 역할을 하는 설치부(150)는 홀더(110)의 아래에 위치하며, 원기둥 형태이다.

설치부(150) 상측 외주면에는 나사가공이 되어 있으며 [도 4]에 도시된 바와 같이 홀더(110)와 나사결합방식을 통하여 연결 된다.

상기 설치부(150)의 아랫면에는 후술할 본체(200)와 연결시키기 위한 고정홈(152)이 파져있다.

이러한 가공부(100)는 별도의 본체(200)에 설치되는데, 이 본체(200)는 부식액을 수용함과 동시에 가공부(100)내에 넣어줌으로써 가공부에서 에칭이 이루어지도록 하는 역할을 한다.

본체(200)는 밀폐된 직육면체의 형태이며, 이 내부에는 부식액이 수용되는 부식액수용공간(210)이 형성 된다.

본체(200)의 일측면과 타측면에는 본체내의 부식액 수위를 조절하기 위한 부식액수위조절장치가 구비된다. 상기 부식액수위조절장치는 부식액이 본체내로 들어오고 나갈 수 있도록 본체의 특정 부분에 입ㅇ출구(220)(230)가 있고, 각각은 배관과 연결 되어 있으며, 각 배관에는 부식액의 흐름을 통제하기 위한 제1밸브(222), 제2밸브(232)가 있다.

본체(200)의 내부 바닥면에는 가공부(100)와의 연결을 위한 고정봉(240)이 솟아 있고, 본체의 윗면에 고정봉(240)의 수직선상 위치에는 앞에서 언급한 체결부()의 외부직경과 같은 크기의 수납홀(hole)(245)이 위치한다.

본체 내부 부식액수용공간(210)의 수납홀(245) 주변에는 수개의 지지봉(250)이 구비되어 있다. 이 지지봉(250)은 가공부(100)가 본체(200)에 결합될 때 가공부(100)를 지탱하는 역할을 한다. 상기 가공부(100)와 본체(200)간의 결합에 관하여는 아래에 설명되어 있다.

전술한 가공부(100)는 본체(200)의 윗면에 위치한 수납홀(245)로 들어가며 설치부의 고정홈(152)에 본체 아랫면에 위치한 고정봉(240)이 끼워져 가공부(100)의 아랫부분을 고정시키고, 앞에서 언급한 거치부(112) 아랫면에 위치한 단턱(122)이 본체의 윗면에 결려 가공부(100)의 윗부분을 고정시킨다.

이때, 앞에서 언급한 지지봉(250)에 의하여 가공부(100)는 보다 안정적으로 본체(200)와 결합된다.

즉, 수납홀(245)에 의해 본체(200)의 일부가 절개되어 지고, 상기 본체(200)에 가공부(100)가 설치되기 때문에 본체(200) 상부의 휨 우려가 생긴다. 이를 지지봉(250)이 받치고 있기에 더욱 안정적인 결합이 가능한 것이다.

이 지지봉(250)은 반드시 봉의 형태가 아닌 판재의 형태로도 가능하다.

더하여 상기 가공부(100)와 본체(200)와의 결합은 설치부(150) 없이도 홀더(110)의 외주면과 수납홀(245) 내주면에 나사를 형성하여 나사결합으로도 이루어 질 수 있다.

이와 같이 홀더(110)와 본체(200)를 결합할 때, 수납홀(245)에 오링(oring)과 같은 방수 부재를 이용하여 본체(200)내의 부식액이 밖으로 새는 것을 차단시키는 것이 좋다.

지금까지 언급한 부식액과 상기 에칭장치의 재료로는 피가공물(300)의 재료가 무엇이냐에 따라 달라 질 수 있다.

피가공물(300)을 유리로 예를 들어 설명하면, 부식액으로는 플루오르화수소, 황산, 염산 등이 있다. 이러한 것들은 강한 산성을 띠기 때문에 본 발명에 따른 장 치는 이들과 반응하지 않는 재료로 만들어야 한다.

만약 부식액이 플루오르화수소(HF)인 경우는 장치의 재료로 아크릴(Acryl)이나 엔지니어링플라스틱(engineering plastic) 또는 내산성(耐酸性)수지와 같은 재료 등을 사용한다.

본 발명에 의한 에칭장치를 이용한 에칭과정을 하나의 실시 예로써 피가공물(300)의 재료를 유리, 부식액을 플루오르화수소(HF)로 정하여 다음에서 서술 하겠다.

유리로 이루어진 피가공물(300)에 따라 거치부의 관통공(116)과 가공막(130)의 형상이 결정되어지고, 이에 의해 제작된 거치부(112)는 설치부(150)에 의해 본체와 연결된다.

상기 피가공물(300)에 새기고자 하는 모양이나 글자와 같게 가공막(130)을 커팅하고, 이 가공막(130)을 거치부의 관통공(116)에 넣은 뒤, 그 위에 피가공물을 올린다. 이 때 가공막(130)과 피가공물(300)은 완전 밀착 상태이다.

제1밸브(222)를 열고, 제2밸브(232)는 닫아두면 본체의 부식액수용공간(210)으로 부식액인 플루오르화수소액이 들어와 차게 되고, 이 플루오르화수소는 부식액출입로(118)를 통하여 거치부(112)의 관통공으로 들어온다. 이 때 들어온 부식액과 가공막(130)이 닿지 않도록 제2밸브(232)를 통하여 수위를 조절한다. 부식액의 장치 내 흐름에 관하여는 [도 2]에 표시되어 있다.

이처럼 본체(200)를 통하여 부식액을 수용 하는 것은 바로 거치부(112)로 부식액이 곧바로 들어가게 되는 것보다 수위조절이 훨씬 쉽고, 정확하기 때문이다.

플루오르화수소는 끓는점이 19.54℃이며 작업장의 온도를 이 끓는점 이상으로 유지한다. 이에 의하여 생성된 플루오르화수소 기체는 가공막(130)에 새겨진 모양대로만 피가공물(30)인 유리에 닿아 부식이 일어나 원하는 모양 또는 글자를 새길 수 있다.

이때 부식액이 산성을 띠기 때문에 작업 후 바로 관통공(116)을 막을 수 있도록 거치부(112) 윗면에 덮개 등이 필요하다.

더하여 본체(200)의 사이즈를 넓히고, 가공부(100)의 수납을 위한 수납홀(245)의 개수를 늘린다면 한번에 많은 양의 피가공물(300) 에칭이 가능하다. 뿐만 아니라 피가공물(300)을 거치부(112)에 놓거나 빼낼 수 있게 에어실린더(Air Cylinder)등을 이용한 리프트 장치를 에칭장치의 위쪽에 더 장착 할 수 있다.

이처럼 작업자가 샌드블라스트장치처럼 직접 작업을 하는 것이 아니고, 동시에 대량생산이 가능하기 때문에 작업시간을 줄일 수 있고, 각각의 피가공물에 문자나 그림 등이 새겨져 있는 시트를 붙여야 하는 번거로움이 없고, 피가공물의 모양과 크기, 원하는 모양이나 글자 등에 따라서 홀더와 홀더내의 가공막을 바꾸기만 하면 되는 것이기에 경제적이다.

그리고 샌드블라스트장치와 달리 기체에 의한 에칭을 하기 때문에 보다 섬세한 작업이 가능하고, 이물질 등의 침투가 없기 때문에 가공된 표면이 깨끗하다는 장점이 있다.

첫째, 본 발명에 따른 장치는 플루오르화수소와 같은 액체형태의 부식액을 이용하기 때문에 작업환경 및 건강상의 문제점을 해결하는 효과가 있다.

둘째, 작업자가 하나하나 수작업을 통하여 가공하는 것이 아닌 자동화 가공을 통해 작업이 이루어지고, 동시에 여러 개의 에칭가공이 동시에 이루어질 수 있도록 함에 따라 작업시간을 단축하여 대량생산이 가능하다는 효과가 있다.

셋째, 자동화를 통해 에칭작업이 이루어지기 때문에 가공 상태가 일정하고, 에칭의 정밀도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 인력확보에 따른 어려움을 해결 할 수 있는 효과가 있다.

넷째, 에칭 시에 부식액, 특히 부식액에서 발생된 기체를 이용하기 때문에 분말 형태의 연마재를 사용 하는 것과는 달리 에칭부위 표면의 요철 발생을 막음으로써 에칭부위가 미려하게 형성될 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 내부에 수용부가 구비되고, 상기 수용부 내에는 부식액이 수용되는 본체와,

   상기 본체 상에 설치되되, 피가공물이 설치되고, 상기 본체내의 부식액이 유입되어 수용되는 관통공이 구비된 가공부를 포함하여 구성된 에칭장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 관통공에는 일부가 특정 모양이나 문자를 따라 절개되어 있는 가공막이 관통공을 막는 형태로 더 구비되고, 상기 가공막 상에 피가공물이 안착되는 것을 특징으로 하는 에칭장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 관통공은 아래로 갈수록 단면적이 좁아지되, 관통공의 최소 면적은 적어도 피가공물의 가공표면적 이하로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에칭장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 가공부에는 본체 부식액 수용부와 관통공을 연통시키기 위한 부식액출 입로가 구비된 것을 특징으로 하는 에칭장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 부식액은 산성을 띠며, 부식액의 끓는점을 이용하여 기체 상태로 피가공물의 표면에 닿아 에칭이 되는 것을 특징으로 하는 에칭장치.
6. 제1항 또는 제5항에 있어서,

   상기 부식액은 플루오르화수소로 이루어진 것을 특징으로 하는 에칭장치.

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