KR100959907B1 - 표면이 미세 음각된 입체 박판금속 성형물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면이 미세 음각된 입체 박판금속 성형물의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 입체 금속박판은 수지필름의 앞면만 패턴대로 음각ㆍ각인시키고, 다시 음각ㆍ각인된 수지필름을 입체금형을 통해 진공 성형기나 유압 프레스를 사용하여 입체 성형시키고, 그 표면에 도전성 물질을 도포한 후, 필요한 두께만큼 전주도금으로 성장시켜서 수지필름과 분리시킨다. 이때 성장된 입체모양의 금속층을 마스터로 삼고 마스터 뒷면을 절연물질로 충진 코팅한 후 앞면에 다시 전주도금을 하여 계속적으로 반복 생산할 수 있는 제조방법이다.

음각ㆍ각인된 수지필름, 진공 성형된 수지필름, 도전성 물질이 도포된 수지필름, 성장된 금속층, 이형층, 에폭시 수지, 도전성 물질, 나무액자, 암수 금형, 실리콘 고무, 입체 금속박판 성형물

Description

표면이 미세 음각된 입체 박판금속 성형물의 제조방법{Surface with Micro Pattern for Dimensional structure for Method of Manufacture}

본 발명은 건축물의 내외장재나 인테리어 구조물에서 바깥표면을 미세패턴으로 표현하고, 다시 전체를 입체 구조물로 만드는 것에 관한 것이며, 상세하게는 금속벽지와 같은 경우 음각ㆍ각인된 수지필름에, 도전성 물질을 도포하여 그 표면에 전주도금을 하여 필요한 두께만큼 금속을 성장시키고 분리하여 제품을 만드는 방법이며, 다른 방법으로는 음각ㆍ각인된 수지필름을 진공성형이나 유압 프레스를 사용하여 실 형성물과 똑같은 입체 구조물로 만들고, 그 표면에 도전성 물질을 도포한 후 필요한 만큼 전주도금으로 금속을 성장시키고 이를 수지필름으로부터 분리하여 제품을 만드는 방법이다. 한편, 성장된 박판 금속층은 속이 빈 수십 ㎛두께를 갖는 금속층으로 뒷부분은 다른 물질로 채우거나 합체하여 사용하는 제조방법이다.

건축물의 내외장재나 인테리어 구조물 제조방법에서는 대표적으로 나무를 가공하여 사용하는 방법과 인조목재에 무늬목을 씌워서 사용하는 방법과 시멘트 몰탈로 성형시키고 벽지를 부쳐서 마감하는 방법과 석재나 주물을 다듬고 조각하여 형상을 만드는 방법 등이 있다. 또한 금속재료에서는 금속판을 노광, 현상하고 에칭하여 표 면을 입체화시키는 방법이 주류를 이루고 있다.

상기 방법에서 에칭은 친환경적이지 못하고 또한 에칭된 표면은 식각된 부분과 원래 표면으로 구분되어 두가지 질감만을 갖게된다. 한편으로 벽지에도 다양한 종류의 기능성 벽지가 있으며 그 중에는 전자파를 차단하는 벽지도 있다. 그러나 전자파 차폐기능이 우수하지 못하며 불연자재도 아니고 또한 조각물은 기계를 사용하거나 사람이 조각해야만 완성품으로 만들 수가 있는 것이다.

이러한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 입체 금속박판 성형물 제조방법은 먼저 수지필름을 롤러금형을 사용하여 앞면을 미세 음각ㆍ각인하는 단계와, 상기 음각ㆍ각인된 수지필름을 진공성형하는 단계와 상기 입체 진공성형된 앞 표면에 도전성 물질을 도포하는 단계와 상기 도전성 물질이 도포된 표면에 전주도금을 하여 금속층을 성장시키는 단계를 포함하여 이때에 음각ㆍ각인되고 진공성형된 수지필름으로부터 성장된 금속층을 분리시키는 단계와 성장된 금속층 뒷면을 절연물질로 충진시키는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 입체 금속박판 성형물은 표면에 도전성 물질을 도포하는 단계에서 은페이스트를 도포하는 방법과 스퍼터링하는 방법으로 나눌 수가 있으며, 또한 성장된 금속층 뒷면을 절연물질로 충진시키는 방법에서 에폭시 접착제를 사용하여 만들고자 하는 제품에 바로 부착시킬 수 있다. 또한 상기 미세패턴 형성단계, 상기 진공성형 단계, 상기 도전성 물질 도포단계, 상기 전주도금 후 금속층 형성단계는 Roll to Roll 공정으로 연속하여 진행될 수 있다.

본 발명은 이러한 제조방법에 의해 제조되는 입체 금속박판 성형물을 제공한다.

이러한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 입체 박판금속 성형물 제조방법은 수지필름을 롤러금형을 사용하여 음각ㆍ각인하는 단계(제 1 단계)와 상기 음각ㆍ각인된 수지필름을 진공 성형기나 압착 프레스를 사용하여 입체 성형시키는 단계(제 2 단계)와 상기 입체 성형된 수지필름 표면에 도전성 물질을 도포하는 단계(제 3 단계)와, 상기 도전성 물질이 도포된 표면에 전주도금하여 금속층을 성장시키는 단계(제 4 단계)와, 상기 도전성 물질에서 성장된 금속층을 분리하는 단계(제 5 단계) 및 상기 성장되고 분리된 금속층 뒷면에 절연물질을 충진시켜서 이를 마스터로 하여 그 앞면에 이형층을 부여하고 전주도금하여 다시 금속층을 성장시키고 분리하여 입체 박판금속 성형물을 생산하는 단계(제 6 단계)를 포함하며, 상기 입체 박판금속 성형물은 상기 제 6 단계의 마스터를 사용하여 반복 생산한다.

이와 같이 본 발명은 금속 판재에서 기계조각으로나 에칭으로서 가공할 수 없는 미세 패턴도 가공될 수 있으며, 아울러 어떻한 구조물에도 덧씌워서 표면을 미세한 패턴과 컬러를 가질 수 있고 금속 질감으로 표현할 수가 있다.

따라서, 불연자재로써 제품의 표면에 섬세함과 실물과 같은 입체형상을 구현함으로써 건축물의 내외장재 및 인테리어 구조물에까지 새롭게 사용될 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.

한편, 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되어 각 구성의 크기는 실제 크기를 반영하는 것이 아니다. 아울러 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여한다.
본 발명의 실시예에 따른 입체 박판금속 성형물 제조방법은 수지필름을 롤러금형을 사용하여 음각ㆍ각인하는 단계(제 1 단계)와 상기 음각ㆍ각인된 수지필름을 진공 성형기나 압착 프레스를 사용하여 입체 성형시키는 단계(제 2 단계)와 상기 입체 성형된 수지필름 표면에 도전성 물질을 도포하는 단계(제 3 단계)와, 상기 도전성 물질이 도포된 표면에 전주도금하여 금속층을 성장시키는 단계(제 4 단계)와, 상기 도전성 물질에서 성장된 금속층을 분리하는 단계(제 5 단계) 및 상기 성장되고 분리된 금속층 뒷면에 절연물질을 충진시켜서 이를 마스터로 하여 그 앞면에 이형층을 부여하고 전주도금하여 다시 금속층을 성장시키고 분리하여 입체 박판금속 성형물을 생산하는 단계(제 6 단계)를 포함하며, 상기 입체 박판금속 성형물은 상기 제 6 단계의 마스터를 사용하여 반복 생산하게 된다.
이하, 상기 각 단계에 대하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 1은 수지필름 앞 표면을 음각ㆍ각인하는 상태를 나타내는 예시도로서, 수지필름을 롤러(13)금형을 장착한 Roll to Roll 기계에서 110℃로 수지필름 앞면을 연속으로 음각ㆍ각인시킨다.
이때에 설계된 롤러(13)금형의패턴(Pattern)대로 음각ㆍ각인되는데, 필요에 따라서는 연속으로 음각ㆍ각인하는 방법과 일정한 간격으로 다르게 설계된 패턴(Pattern)을 2차 롤러(13-1)금형을 사용하여 음각ㆍ각인시킬 수 있으며, 이같은 방법으로 3차ㆍ4차의 다른 패턴(Pattern)을 원하는 위치에 음각ㆍ각인시킬 수가 있다.

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예를 들어, 전체 15미터의 수지필름에 4종류의 다른 음각패턴을 각인하고자 할 경우, 첫번째 롤러(13)금형의 무늬를 5미터만 음각ㆍ각인시키고 두번째 롤러(13-1)금형의 무늬는 3미터만 음각ㆍ각인시키고 이어서 세번째 롤러(미도시)금형에서 다시 2미터만 음각ㆍ각인시키고 나머지 네번째 롤러(미도시)금형에서 5미터를 음각ㆍ각인시킬때 전체길이는 15미터이고 각각 다른 4종류의 연속 무늬가 음각되어진다. 상기 방법으로 수지필름을 음각ㆍ각인시키면 다양한 패턴과 여러 종류의 크기와 디자인된 무늬를 음각ㆍ각인시킬 수 있다.
여기서, 상기 수지필름은 테프론 수지, 나일론 수지, PET, PE, PP 수지 중에 어느 하나를 사용할 수 있다.
도 2 및 도 3은 음각ㆍ각인된 수지필름(1)을 진공성형기계(2)를 사용하여 음각ㆍ각인된 수지필름(1)을 입체 성형시키는 도면이며, 이때에 입체 성형은 필요한 형상대로 만들어야 하기에 진공성형기계(2)에 성형시키기 위해서는 먼저 입체금형(3)이 준비되고 다시 음각ㆍ각인된 필름을 진공성형시키면 입체모양이 형성된다.
다른 방법으로는 진공성형기계(2) 대신 유압 프레스(미도시) 암수금형을 사용하여 음각ㆍ각인된 수지필름(1)을 가운데 장착한 후 프레스로 압착시키면 금형 모양대로 수지필름이 입체 성형 되어진다. 한편 상기 공법에서는 금형이 필수 기자재가 된다. 고가의 금형을 본 발명에서는 니켈 전주금형으로 만들고자 하는 형상을 암수의 형태로 용이하게 만들수가 있다.

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도 4는 입체 성형된 수지필름(1) 표면에 도전성 물질을 도포하는 예시도로서, 상기 입체 성형된 음각·각인된 수지필름(1) 앞표면에 도전성 물질(7)인 은페이스트를 도포하거나 스퍼터링한다.
그러면, 도 5와 같이, 상기 도전성 물질(7)이 도포된 표면에 전주도금하여 금속층(14)을 성장시키고, 도 6과 같이 상기 성장된 금속층(14)을 분리시킨다.

다음으로, 도 7을 참조하면, 도 6에서 분리된 금속층(14) 뒷부분을 절연물질을 충진하는데 충진시 사용되는 절연물질은 에폭시 수지나 실리콘 고무 접착제 등을 100㎛ 내로 도포하여 탄성을 갖게되고 다음 재사용시 전주도금에서 뒷부분은 절연되어 금속층(14-1)이 성장되지 않고 앞부분만 금속층(14-1)이 성장하여 입체 박판금속 성형물로 사용될 수가 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 뒷면이 절연된 금속층을 마스터로 사용하여 그 표면(앞면)에 이형층(9)을 구현한다. 상기 이형층(9)을 구현하는 방법으로는 중크롬산소오다 용액을 물 1L에 약 30g 정도 용해시켜서 상온에서 수 분간 마스터(17)를 침지시키고 세척 후 전주도금을 하게된다.
이때에 마스터(17) 표면에는 두께도 없는 산화피막이 생성되어 다음 금속층(14-1)의 밀착을 방해하여 성장된 금속층(14-1)이 쉽게 분리되는 방법이다. 음각ㆍ각인된 표면에 다시 입체 형상으로 성형되기 때문에 이형층(9)의 중요성은 확실하며 이 공정에서 산화피막이 올바르게 생성되지 못하며 이형에서 불량이 생길 수 있다.

도 8은 마스터에 성장된 금속층을 분리하여 만들어진 제품 예시도로서, 상기 도 7에서와 같이 이형층이 부여된 마스터 상부에 전주도금으로 다시 금속층(14-1)을 성장시키고 분리하여 입체 박판금속 성형물을 생산한다.
여기서, 성장된 금속층(14-1)은 Ni 금속, Ni + Fe 금속, Ni + Co 금속, Cu 금속 중 어느 하나를 사용하여 성장된다.
상기 입체 박판금속 성형물은 도 7에서 생산된 마스터를 사용하여 반복 생산할 수 있게 된다.
이후, 생산된 마스터로부터 성장되고 분리된 금속층인 입체 박판금속 성형물을 동일한 합체면을 가지는 물체에 접착하여 합체시킴으로써 원하는 패턴을 구현할 수 있다.
도 9는 Roll to Roll 기계에 롤러금형이 여러개로 장착된 기계사진으로서, 한 개의 롤러금형을 사용하여 연속무늬를 음각ㆍ각인할 필요가 있고 또한 다른 롤러금형으로 부분적으로 위치를 달리하면서 여러개의 무늬를 음각ㆍ각인시킬 수도 있다. 따라서 한 폭의 예술적인 표현도 가능한 방법이다.

도. 1은 수지필름 앞 표면을 음각ㆍ각인하는 상태를 나타내는 예시도

도. 2는 음각ㆍ각인된 수지필름에 입체금형을 진공성형하여 입체 성형물로 준비한 예시도.

도. 3은 수지필름이 입체 성형물로 가공된 예시도.

도. 4는 입체 성형된 표면에 도전성 물질을 도포하는 예시도.

도. 5는 도전성 물질이 도포된 입체 성형된 수지위에 성장된 금속층의 예시도.

도. 6은 음각ㆍ각인된 수지필름으로부터 분리 성장된 금속층의 예시도.

도. 7은 마스터 금형에 이형층을 구현하는 예시도.

도. 8은 마스터에 성장된 금속층을 분리하여 만들어진 제품 예시도.

도. 9는 Roll to Roll 기계에 롤러금형이 여러개로 장착된 기계사진.

Claims (8)

1. 제 1 단계: 수지필름을 롤러금형을 사용하여 음각ㆍ각인하는 단계;

   제 2 단계: 상기 음각ㆍ각인된 수지필름을 진공 성형기나 압착 프레스를 사용하여 입체 성형시키는 단계;

   제 3 단계: 상기 입체 성형된 수지필름 표면에 도전성 물질을 도포하는 단계;

   제 4 단계: 상기 도전성 물질이 도포된 수지필름 표면에 전주도금하여 금속층을 성장시키는 단계;

   제 5 단계: 상기 도전성 물질에서 성장된 금속층을 분리하는 단계;

   제 6 단계: 상기 성장되고 분리된 금속층 뒷면에 절연물질을 충진시켜서 이를 마스터로 하여 그 앞면에 이형층을 부여하고 전주도금하여 다시 금속층을 성장시키고 이를 분리하여 입체 박판금속 성형물을 생산하는 단계;를 포함하며,

   상기 입체 박판금속 성형물은 상기 마스터를 사용하여 반복 생산하는 것을 특징으로 하는 입체 박판금속 성형물 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 수지필름은 테프론 수지, 나일론 수지, PET, PE, PP 수지 중에 어느 하나를 음각ㆍ각인하는 것을 특징으로 하는 입체 금속박판 성형물의 제조방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 음각ㆍ각인하는 제 1 단계에서 상기 롤러금형을 각기 다른 패턴이 새겨진 금형을 부위별로 다르게 구성하여 여러개의 모양이 대면적 위치가 다르게 음각ㆍ각인된 것을 특징으로 하는 입체 금속박판 성형물의 제조방법.
4. 청구항 3에 있어서,

   대면적에서 각기 다른 패턴이 음각ㆍ각인된 수지필름을 여러개의 금형을 사용하여 진공 성형기나 압착 프레스를 사용하여 부위마다 각각 입체 성형물이 성형되어 대면적에 여러개의 입체 성형물을 표시하는 것을 특징으로 하는 입체 금속박판 성형물의 제조방법.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 6 단계에서 성장된 금속층에는 Ni 금속, Ni + Fe 금속, Ni + Co 금속, Cu 금속 중 어느 하나를 사용하여 성장된 것을 특징으로 하는 입체 금속박판 성형물의 제조방법.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 6 단계에서, 상기 성장된 금속층 뒷부분에 절연물질을 충진할 때 에폭시 수지와 실리콘 고무 접착제 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하고 이를 마스터로 하여 반복 생산하는 입체 금속박판 성형물의 제조방법.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 6 단계에서, 상기 마스터 표면에 이형층을 부여할 때 이형약품은 중크롬산소오다 용액을 물 1L에 30g을 첨가하여 용해시키고 상온에서 마스터를 2에서 3분간 침지시키는 것을 특징으로 하는 입체 금속박판 성형물의 제조방법.
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 6 단계 이후, 마스터로부터 성장되고 분리된 금속층인 입체 금속박판 성형물을 동일한 함체면을 가지는 물체에 접착하여 합체하는 것을 특징으로 하는 입체 금속박판 성형물의 제조방법.

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