KR101084337B1 - 금속 표면 무늬 형성 방법 및 금속 외장 패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 표면 무늬 형성 방법 및 금속 외장 패널에 관한 것으로, 기초층, 상기 기초층의 표면을 산화시켜, 상기 기초층의 상부에 복수의 구멍을 가지는 산화 피막층을 형성하는 단계, 산화 피막층위에 잉크를 분사하여 무늬층을 형성하는 단계, 상기 무늬층이 형성된 상기 기초층을 보호용제에 침지시키는 단계, 상기 기초층을 보호 용제 속에 기설정 시간 침지시키고, 상기 보호용제가 상기 무늬층 위에 결정화되어 보호층이 형성되는 단계, 그리고 상기 보호층을 가공하는 단계를 포함하며, 상기 잉크는 상기 산화 피막층 내부로 침투하여 상기 구멍과 산화 피막층 표면에 형성되고, 상기 보호층은 상기 무늬층을 덮는다.

Description

금속 표면 무늬 형성 방법 및 금속 외장 패널{making method of pattern on metal surface and exterior panel for metal}

본 발명은 금속 표면 무늬 형성 방법 및 금속 외장 패널 에 관한 이다.

일반적으로, 금속 성형물의 가치나 품격의 유부 판단의 기준에 있어서는 금속 성형물의 표면처리 상태의 양부에 따라 그 성형물의 품격과 가치를 결정하고 있어 금속성형물의 표면처리, 표면의 디자인에 따라 금속성형물의 부가가치를 평가하는 매우 중요한 요소 중 하나이다.

이에 따라 금속 표면의 미적 심미감을 상승시키기 위해 표면에 여러 가지무늬를 형성하게 되며, 금속 표면에 무늬를 형성하기 위해서는 실크 스크린 인쇄 또는 스프레이 인쇄가 주종을 이루고 있다. 이러한, 인쇄 방식은 시간이 흐름에 따라 인쇄 부분의 응집력이 약하여 벗겨지고, 특히 외부 영향 즉, 긁힘, 찍힘 등으로 인하여 인쇄부분이 쉽게 손상되는 문제가 발생하였다.

특히, 실크 스크린 인쇄는 노광 → 제판 → 감광수지도포 → 건조 → 노광 → 수세 → 잉크선택 → 프린팅 → 건조→ 제판세척 등의 공정이 색상별로 진행되어 인쇄 시간이 오래 걸리는 문제가 있다.

즉, 실크 스크린 인쇄는 스크린부의 비화선부(非畵線部)가 되는 부분을 형지(型紙) 또는 아교재(材)로 덮어씌운 다음, 그 위에서 잉크를 부여하면 화선부(畵線部)에만 잉크가 스크린을 통하여 인쇄되는 형태이므로, 색상 별로 형지를 준비해야 하는 불편한 문제점이 있으며, 특히 무늬에 5가지 색상이 있다면 색상 별로 인쇄를 5번해야 함으로 불편하고, 그 인쇄 공정이 증가하는 문제가 발생하였다.

본 발명은 산화 피막층 위에 두 색상 이상의 잉크를 프린트 장치로 동시에 분사하여 무늬를 형성하며, 상기 무늬가 프린트 장치의 한번의 구동으로 형성되도록 하여 제조 공정을 최소화하는 금속 표면 무늬 형성 방법 및 금속 외장 패널을 제공한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 금속 표면 무늬 형성 방법은, 기초층, 상기 기초층의 표면을 산화시켜, 상기 기초층의 상부에 복수의 구멍을 가지는 산화 피막층을 형성하는 단계, 잉크 프린트 장치를 이용하여 적어도 두 색상 이상의 잉크를 상기 산화 피막층 위에 동시에 분사하여 다양한 색상을 갖는 무늬층을 형성하는 단계, 상기 무늬층이 형성된 상기 기초층을 보호용제에 침지시키는 단계, 그리고 상기 기초층을 보호 용제 속에 기설정 시간 침지시키고, 상기 보호용제가 상기 무늬층 위에 결정화되어 보호층이 형성되는 단계, 상기 보호층을 가공하는 단계를 포함하며, 상기 다양한 색상을 갖는 무늬층은, 상기 잉크 프린트의 한번의 구동으로 상기 색상들이 동시에 분사되어 형성되고, 상기 잉크는 상기 산화 피막층 내부로 침투하여 상기 구멍과 산화 피막층 표면에 형성된다.

상기 산화 피막층은 아노다이징 방법으로 형성될 수 있다.

상기 기초층은 알루미늄, 티타늄, 그리고 마그네슘 중 선택된 어느 하나일 수 있다.

상기 잉크는, 솔벤트 잉크일 수 있다.

상기 구멍은 200nm 내지 350nm일 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 따른 금속 외장 패널은 기초층, 상기 기초층 일면에 아노다이징 방법으로 형성되고, 복수의 구멍을 가지는 산화 피막층, 상기 피막층 위에 프린트 장치가 적어도 두 색상 이상의 잉크를 분사하여 형성된 무늬층, 그리고 상기 무늬층을 덮고 있는 보호층을 포함하며, 상기 무늬층과 상기 보호층은 그 일부가 상기 구멍 내부로 유입되어 있다.

상기 구멍은 200nm 내지 350nm일 수 있다.

상기 잉크는 솔벤트 잉크이며, 상기 솔벤트 잉크는 상기 산화 피막층을 침투 할수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 무늬층은 프린트 장치를 통하여 두 가지 이상의 색상 잉크가 산회 피막층 위에 동시에 분사되어 무늬층이 형성됨으로 무늬 형성 시간을 단축시키는 효과가 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 솔벤트 잉크로 형성되어 자외선, 바람, 비, 눈 등의 자연현상에 영향을 받지 않아 변색, 벗겨짐 등이 발생하지 않아 오래 동안 본래의 상태를 유지할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 보호층이 구멍을 메우고 보호층 가공 공정을 통하여 보호층의 표면이 매끄럽게 형성되어 무늬층의 안전성 긁힘 등에 의한 손상을 방지한다.

도 1 내지 도 6은 금속 무늬 패널 공정도.
도 7은 본 발명의 금속 무늬 패널 공정 구성도.
도 8은 도 1 내지 도 6의 방법으로 제조된 금속 외장 패널 확대 단면도.
도 9는 도 1내지 도 6의 방법으로 제조된 금속 외장 패널 실물 사진.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

그러면 본 발명의 한 실시예에 따른 금속 표면 무늬 형성 방법에 대하여 도 1 내지 도 7을 참고하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 금속 표면 무늬 형성 방법 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 기초층을 나타낸 기초층 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시한 피막층 형성단계를 나타낸 단면도이며, 도 4은 도 3에 도시한 A 확대도이고, 도 5는 도 1에 도시한 무늬층 형성단계를 나타낸 일부 확대 단면도이며, 도 6는 도 1에 도시한 침지 단계 및 보호층 형성단계를 나타낸 일부 확대단면도이며, 도 7은 도 1에 도시한 보호층 가공단계를 나타낸 일부 확대 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 금속 표면 무늬 형성 방법은, 산화 피막층 형성단계(S10), 무늬층 형성단계(S20), 침지단계(S30), 보호층 형성단계(S30), 그리고 보호층 가공단계(S50)를 포함한다.

도 2을 참조하면, 기초층(10)은 휴대폰, 휴대 단말기, 엠피쓰리 플레이어 따위의 외장 패널로서 금속 따위로 만들어질 수 있다. 본 실시예에서 기초층(10)을 알루미늄으로 설명하나, 알루미늄으로 한정하지 않으며, 티타늄, 마그네슘 따위로 형성될 수 있다. 기초층(10)은 적용되는 제품에 따라 그 모양, 크기, 두께가 달라질 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 피막층 형성단계(S10)에 대하여 설명한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 피막층 형성단계(S10)는 기초층(10)의 일면에 복수의 구멍을 가지는 산화 피막층(20)을 형성하는 것으로, 아노다이징(양극산화법)으로 형성된다. 아노다이징은 전해액에서 양극으로 하고 통전하면 양극에 발생하는 산소에 의해서 기초층(10)의 면이 산화되어 산화 알루미늄(Al2O3)의 피막 즉, 산화 피막층(20)이 생긴다. 이렇게 생긴 산화 피막층(20)은 내식성이 크며 극히 작은 구멍(21)들을 갖는다. 구멍(21)은 200nm 내지 350nm의 크기로 형성된다. 구멍(21)의 크기가 200nm 이하인 경우, 고른 면을 얻을 수 있으나, 이후 공정인 무늬층(30)을 형성하는 잉크의 침투가 어렵고, 구멍(21)의 크기가 350nm 이상인 경우산화 피막층(20)의 표면이 고르지 못하며, 이후 진행되는 무늬를 정확하게 형성할 수 없다.

다음으로 도 5를 참조하여 무늬층 형성단계(S20)에 대하여 설명한다.

도 5를 참조하면, 기초층(10) 위에 산화 피막층(20)이 형성되면 프린트 장치(도시하지 않음)가 산화 피막층(20) 위에 잉크를 분사하여 무늬층(30)을 형성한다. 프린트 장치를 통해 분사되는 잉크는 적어도 두 가지 이상의 색상이며, 솔벤트 잉크로 이루어져 있다. 솔벤트 잉크는 침투성 및 건조성이 좋다. 그 침투성에 의하여 솔벤트 잉크는 산화 피막층(20) 내부로 침투하게 되고, 산화 피막층(20) 표면과 구멍(21)에 무늬층(30)을 형성한다.

솔벤트 잉크로 형성된 무늬층(30)은 자외선, 바람, 비, 눈 등의 자연현상에 영향을 받지 않아 변색, 벗겨짐 등이 발생하지 않아 오래 동안 본래의 상태를 유지할 수 있다.

이와 같이, 무늬층(30)을 형성하는 잉크가 프린트 장치 즉, 솔벤트 잉크 전용 잉크젯 프린트기로 이용됨으로써, 다양한 색상의 잉크가 프린트 장치의 한번 구동으로 산화 피막층(20) 위에 분사 되면서 무늬층(30)이 형성되어 실크 스크린 인쇄로 무늬를 형성하는 시간 보다 시간을 더욱 단축할 수 있다.

또한, 솔벤트 잉크 전용 프린트 장치에서 잉크가 분사되어 무늬층(30)이 형성됨으로 색상 별로 인쇄를 하는 실크 스크린 인쇄 보다 무늬층(30)을 더욱 선명하게 연출할 수 있다.

더욱이, 프린트 장치는 제공된 이미지를 가지고 잉크를 분사하면서 바로 무늬층(30)을 형성할 수 있어 형지를 만들어 인쇄하는 실크 스크린 인쇄보다 필요 인력을 최소화 할 수 있다.

다음으로 도 6을 참조하여, 침지단계(S30) 및 보호층 형성단계(S30)에 대하여 설명한다.

도 6을 참조하면, 무늬층(30)을 보호 하기 위하여 무늬층(30) 위에 형성되는 것으로, 산화 피막층(20)의 구멍(21)을 메워 내식성 등의 여러 성질을 바꾸는 것으로, 방법으로는 비등수, 가압 증기에 의한 방법인 수화봉공, 금속염을 포함한 금속염 봉공, 오일 등을 도포하거나 여기에 침적하는 방법인 유기물봉공, 양극산화 피막의 표면에 도장하는 방법인 도장에 의한 봉공 방법 따위가 있다.

본 실시예에서는 마감층이 수화봉공으로 이루어져 무늬층(30)이 형성된 기초층(10)을 침지단계(S30)에서 보호 용제가 수용된 처리조(도시하지 않음)에 침지단계(S30)에서 침지시킨다. 처리조에 있는 보호 용제는 물일 수 있으며, 80℃ 내지 100 ℃의 온도를 유지한다. 그리고, 보호층 형성단계(S30)에서, 무늬층(30)을 갖는 기초층(10)을 보호 용제 속에서 5분 내지 20분 동안 유지시켜 무늬층(30) 위에 겔이 석출(액체 속에서 고체가 생기는 현상)되도록 한다. 이때, 음이온이 보호 용제에서 확산을 계속하게 되면서, 겔이 구멍(21)에 머물기 때문에 베마이트를 형성하게 된다. 산화피막층(20)이 베마이트로 변화하는 반응식이다. (Al₂O₃ + H₂0 →2AlO(OH) + Al₂O₃H₂O) 이러한 비등수 봉공을 행하는 경우 가장 중요한 조건은 수질, 온도, 처리 기간이다. 이렇게 무늬층(30) 위에 수화봉공으로 보호층(40)이 형성되어 무늬층(30)의 손상방지, 안정성, 내광(내후)성 향상과 더불어 내식성을 갖는다.

다음으로 도 7을 참조하여 보호층 가공단계(S50)에 대하여 설명한다.

도 7을 참조하면, 보호층 가공단계(S50)는 표면가공으로, 보호층(40)의 표면을 매끄럽게 가공하는 것이다. 이러한 보호층 가공은 버핑장치(도시하지 않음)에 의해 이루어진다. 즉, 보호층(40) 표면에 용제를 도포한 후 버핑장치에 의해 회전하는 연마포(융)와 보호층(40)의 표면이 접촉되면 연마포와 보호층(40)의 표면이 마찰되면서 보호층(40)이 평탄화 되어 균일한 면을 얻게 되면서 매끄럽게 형성되어 고품질의 균일한 광택면을 얻을 수 있다.

다음으로 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 금속 외장 패널(1)에 대하여 설명한다.

도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 금속 외장 패널을 나타낸 확대 단면도이고, 도 8에 도시한 금속 외장 패널 실물 사진이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 금속 외장 패널(1)은 기초층(10), 산화 피막층(20), 무늬층(30), 그리고 보호층(40)을 포함한다.

기초층(10)은 알루미늄 따위로 형성될 수 있으며, 휴대폰, 휴대 단말기, 엠피쓰리 플레이어의 외장 패널로 사용될 수 있다.

기초층(10)의 일면에는 아노다이징법에 의하여 산화 피막층(20)이 형성되어 있다. 산화 피막층(20)에는 극히 작은 구멍(21)들이 형성되어 있으며, 구멍(21)의 크기는 200nm 내지 350nm일 수 있다. 구멍(21)이 200nm 이하이면, 산화 피막층(20) 위에 형성되는 무늬층(30)을 보호할 수 없으며, 구멍(21)의 크기가 350nm이상이면, 구멍(21)이 커져 균일한 표면을 얻을 수 없어 이후 진행되는 연마 시간이 증가되는 문제가 발생한다.

산화 피막층(20) 위에는 프린트 장치에서 솔벤트 잉크가 분사되어 무늬층(30)이 형성되어 있다. 이때 분사되는 잉크는 여러 가지 색상이 동시에 분사되어 산화 피막층(20)의 내부로 침투하여 구멍(21)와 산화 피막층(20) 표면에 무늬가 형성된다. 무늬층(30)을 형성한 잉크는 솔벤트를 용제로 사용하는 것으로, 솔벤트의 특성에 의하여 자외선, 바람, 비, 눈 등의 자연현상에 영향을 받지 않아 변색, 벗겨짐 등이 발생하지 않아 오래 동안 본래의 상태를 유지할 수 있다.

보호층(40)은 무늬층(30)에 융착되어 무늬층(30)을 전체적으로 덮고 있다. 이에 따라 ??힘 등의 외부 영향에 의해 무늬층(30)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1: 금속 외장 패널 10: 기초층
20: 산화 피막층 21: 구멍
30: 무늬층 40: 보호층

Claims (8)

1. 기초층,
   상기 기초층의 표면을 산화시켜, 상기 기초층의 상부에 복수의 구멍을 가지는 산화 피막층을 형성하는 단계,
   잉크 프린트 장치를 이용하여 적어도 두 색상 이상의 잉크를 상기 산화 피막층 위에 동시에 분사하여 다양한 색상으로 이루어진 무늬층을 형성하는 단계,
   상기 무늬층이 형성된 상기 기초층을 보호용제에 침지시키는 단계, 그리고
   상기 기초층을 보호 용제 속에 기설정 시간 침지시키고, 상기 보호용제가 상기 무늬층 위에 결정화되어 보호층이 형성되는 단계,
   상기 보호층을 가공하는 단계,
   를 포함하며,
   상기 다양한 색상의 무늬층은, 상기 잉크 프린트의 한번의 구동으로 상기 색상들이 동시에 분사되어 형성되고, 상기 분사되는 잉크가 상기 산화 피막층 내부로 침투하여 상기 구멍과 산화 피막층 표면에 상기 무늬층이 형성되는
   금속 표면 무늬 형성 방법.
2. 제1항에서,
   상기 산화 피막층은 아노다이징 방법으로 형성되는 금속 표면 무늬 형성 방법.
3. 제1항에서,
   상기 기초층은 알루미늄, 티타늄, 그리고 마그네슘 중 선택된 어느 하나인 금속 표면 무늬 형성 방법.
4. 제1항에서,
   상기 잉크는, 솔벤트 잉크인 금속 표면 무늬 형성 방법.
5. 제1항에서,
   상기 구멍은 200nm 내지 350nm인 금속 표면 무늬 형성 방법.
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