KR101251013B1 - Patterned reproduction metal panel - Google Patents
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Abstract
패턴 복제 금속 패널이 제공된다. 패턴 복제 금속 패널은 몰드 표면의 패턴이 복제된 것으로서, 십점 평균거칠기(Rz)가 10㎛ 내지 40㎛이고, 중심선 평균거칠기(Ra)가 3㎛ 내지 8㎛이고, 광반사량이 10000 내지 45000 사이의 값을 가진다.A pattern replica metal panel is provided. Pattern Duplicate Metal Panel is a duplicated pattern on the mold surface, and has a ten point average roughness (Rz) of 10 μm to 40 μm, a centerline average roughness (Ra) of 3 μm to 8 μm, and an amount of light reflection between 10000 and 45000. Has a value.
Description
본 발명은 패턴 복제 금속 패널에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 몰드 표면의 패턴 또는 문양이 복제된 패턴 복제 금속 패널에 관한 것이다.The present invention relates to a pattern replica metal panel, and more particularly, to a pattern replica metal panel in which a pattern or pattern on a mold surface is replicated.
자연 상태에 존재하는 문양이나 창작한 무늬 또는 패턴을 연속적으로 복제하기 위해 다양한 시도가 행해지고 있다. 특히, 자연 상태에 존재하는 미려한 패턴 예를 들어, 실크 또는 가죽 표면의 패턴을 금속 패널의 표면에 복제하여 자연 상태의 질감 및 광택을 금속 표면에 구현하게 되면, 일반적인 금속 패널에 비해 디자인적으로 뛰어나고 부가가치가 높으면서도 일정한 강도 내지 경도는 유지되는 활용도 높은 금속 패널이 제공될 수 있다. 예를 들어, 건축용 내외장재 등의 금속 패널이 적용되는 모든 분야에 사용될 수 있다. 이 경우 별도의 표면 처리 없이 원하는 패턴 또는 문양이 형성되어 있으므로, 기존의 금속 패널을 대체하여 사용하는 것만으로도 디자인 측면에서 향상된 외관을 제공한다.Various attempts have been made to continuously reproduce patterns, creative patterns or patterns existing in the natural state. In particular, when a beautiful pattern existing in the natural state, for example, a silk or leather surface pattern is replicated on the surface of the metal panel to realize the natural texture and gloss on the metal surface, the design is superior to the general metal panel. A high utilization metal panel with high added value but maintaining a constant strength or hardness may be provided. For example, it can be used in all fields where metal panels, such as interior and exterior building materials, are applied. In this case, since a desired pattern or pattern is formed without a separate surface treatment, it is possible to provide an improved appearance in terms of design simply by replacing an existing metal panel.
일반적으로 이와 같은 무늬 또는 문양과 같은 패턴을 연속적으로 복제하기 위해서는 그 외면에 원하는 패턴의 양각 또는 음각이 형성된 엠보 롤러를 사용하고 있다. 엠보 롤러에 대한 패턴은 기계적 가공이나 에칭 또는 무늬나 문양을 직접 롤러에 조각함으로써 형성하였다. 그러나, 기계적 가공을 통해 엠보 롤러에 패턴을 형성하는 경우, 기계 가공의 작업 어려움과 장시간 가공에 따른 비용 증가 및 생산성 저하의 문제가 있다. 또는 패턴을 직접 피가공재에 조각을 하여 패턴을 형성하는 경우 장시간이 소요되고, 원본과 동일한 형상을 다수 복제하지 못하게 된다. 특히, 엠보 롤러 또는 피가공재 모두 나노 사이즈나 마이크로 사이즈의 패턴을 복제하는 것 자체가 불가능하였다.In general, in order to continuously reproduce such a pattern or pattern, an emboss roller having an embossed or engraved pattern of a desired pattern is used on its outer surface. The pattern for the emboss roller was formed by mechanical machining or etching or by engraving a pattern or pattern directly on the roller. However, in the case of forming a pattern on the emboss roller through mechanical processing, there is a problem of the difficulty of the machining and the increase in cost and productivity decrease due to the long time processing. Alternatively, if the pattern is directly sculpted on the workpiece, it takes a long time, it is impossible to duplicate many of the same shape as the original. In particular, it was not possible to replicate the nano-sized or micro-sized patterns for both the emboss roller or the workpiece.
본 발명은 이러한 점들에 근거해 착안된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 피가공재의 표면에 원하는 패턴이 형성된 패턴 복제 금속 패널을 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been conceived based on these points, and the problem to be solved by the present invention is to provide a pattern replica metal panel in which a desired pattern is formed on the surface of the workpiece.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 피가공재의 표면에 나노 사이즈 또는 마이크로 사이즈의 패턴이 복제된 패턴 복제 금속 패널을 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a pattern replica metal panel in which nano- or micro-sized patterns are replicated on the surface of the workpiece.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 피가공재의 표면에 원하는 패턴이 형성되어 부가가치 및 활용도가 높은 패턴 복제 금속 패널을 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a pattern replica metal panel having a high value-added value and high utilization by forming a desired pattern on the surface of the workpiece.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 복제 금속 패널은 몰드 표면의 패턴이 복제된 것으로, 십점 평균거칠기(Rz)가 10㎛ 내지 40㎛이고, 중심선 평균거칠기(Ra)가 3㎛ 내지 8㎛이고, 몰드 표면의 패턴과 복제된 패턴의 복제율이 40% 이상이고, 광반사량이 10000 내지 30000 사이의 값을 가진다.Pattern replica metal panel according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is that the pattern of the mold surface is duplicated, the ten point average roughness (Rz) is 10㎛ to 40㎛, the centerline average roughness (Ra) is 3 It is 8 micrometers-8 micrometers, the replication rate of the pattern of the mold surface and the replicated pattern is 40% or more, and the amount of light reflection has a value between 10000 and 30000.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 패턴 복제 금속 패널은 마스터 표면의 패턴이 복제된 것으로서, 십점 평균거칠기(Rz)가 19㎛ 내지 36㎛이고, 중심선 평균거칠기(Ra)가 3㎛ 내지 8㎛이고, 마스터 표면의 패턴과 복제된 패턴의 복제율이 65% 이상이고, 광반사량이 13000 내지 25000 사이의 값을 가진다.The pattern replica metal panel according to another embodiment of the present invention for solving the above problems is that the pattern of the master surface is duplicated, the ten-point average roughness (Rz) is 19㎛ to 36㎛, the centerline average roughness (Ra) is 3 It is 8 micrometers-8 micrometers, the replication rate of the pattern of the master surface and the replicated pattern is 65% or more, and the amount of light reflection has a value between 13000 and 25000.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.According to embodiments of the present invention has at least the following effects.
본 발명의 실시예들에 의해 피가공재의 표면에 원하는 패턴이 형성된 패턴 복제 금속 패널을 제공할 수 있고, 보다 구체적으로 피가공재의 표면에 나노 사이즈 또는 마이크로 사이즈의 패턴이 복제된 패턴 복제 금속 패널을 제공할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, it is possible to provide a pattern replica metal panel in which a desired pattern is formed on a surface of a workpiece, and more specifically, a pattern replica metal panel in which nano or micro size patterns are replicated on a surface of a workpiece. Can provide.
또한, 본 발명의 실시예들에 의해 피가공재의 표면에 원하는 패턴이 형성되어 부가가치 및 활용도가 높은 패턴 복제 금속 패널을 제공할 수 있다.In addition, according to the embodiments of the present invention, a desired pattern is formed on the surface of the workpiece to provide a pattern replica metal panel with high added value and high utilization.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.The effects according to the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 패턴 복제 금속 패널을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 복제 금속 패널을 제작하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 3은 도 2의 몰드 제작 과정을 구체적으로 나타낸 순서도이다.
도 4는 예시적인 중심선 평균 거칠기 곡선(Ra)을 도시한 도면이다.
도 5는 예시적인 십점 평균 거칠기 곡선(Rz)을 도시한 도면이다.
도 6은 예시적인 광반사 분포를 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 패턴 복제 금속 패널을 압연하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예들 중 목재 표면의 패턴을 복제한 패턴 복제 금속 패널의 실제 사진이다.
도 9는 본 발명의 실시예들 중 가죽 표면의 패턴을 복제한 패턴 복제 금속 패널의 실제 사진이다.
도 10은 본 발명의 실시예들 중 실크 표면의 패턴을 복제한 패턴 복제 금속 패널의 실제 사진이다.1 illustrates a pattern replica metal panel according to embodiments of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a process of manufacturing a pattern replica metal panel according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a mold manufacturing process of FIG. 2 in detail.
4 shows an exemplary centerline average roughness curve Ra.
5 shows an exemplary ten point average roughness curve Rz.
6 is a graph illustrating an exemplary light reflection distribution.
7 is a view showing a process of rolling a pattern replica metal panel according to embodiments of the present invention.
8 is an actual photograph of a pattern replica metal panel replicating a pattern of a wood surface in embodiments of the present invention.
9 is an actual photograph of a pattern replica metal panel replicating a pattern of a leather surface in embodiments of the present invention.
10 is an actual photograph of a pattern replica metal panel replicating a pattern of a silk surface in embodiments of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다.The terms spatially relative, "below", "beneath", "lower", "above", "upper" And can be used to easily describe a correlation between an element and other elements. Spatially relative terms should be understood in terms of the directions shown in the drawings, including the different directions of components at the time of use or operation. For example, when inverting an element shown in the figures, an element described as "below" or "beneath" of another element may be placed "above" another element . Thus, the exemplary term "below" can include both downward and upward directions.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described embodiments of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 복제물(10), 몰드(20) 및 복제 대상물(30)을 도시한 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 복제물(10)은 몰드(20) 표면의 패턴이 복제된 것으로서, 십점 평균거칠기(Rz)가 10㎛ 내지 40㎛이고, 중심선 평균거칠기(Ra)가 3㎛ 내지 8㎛이고, 몰드 표면의 패턴과 복제된 패턴의 복제율이 40% 이상이고, 광반사량이 10000 내지 30000 사이의 값을 가진다.1 is a diagram illustrating a
복제하고자 하는 패턴(31)이 형성되어 있는 복제 대상물(30) 원본으로부터 몰드(20)를 제작하고, 패턴(21)이 형성된 몰드(20)를 이용하여, 패턴(11)이 복제된 최종 결과물인 패턴 복제물(10)을 얻게 된다. 이와 같은 일련의 과정은 해당 도면을 참조하여 상세히 후술한다. 패턴 복제물(10)의 표면에 형성된 패턴(11)은 몰드(20)의 표면에 형성된 패턴(21)이 양각이면 음각으로 복제되고, 몰드(20)의 패턴(21)이 음각이면 양각으로 복제되어, 몰드(20)의 패턴(21)을 그대로 패턴 복제물(10)의 표면으로 복제하게 된다. 복제하고자 하는 패턴(31)은 자연 상태에 존재하는 문양이나 창작한 무늬 또는 인위적인 패턴이 될 수 있으며 이에 제한되지 않는다. 후술하는 것처럼, 패턴(21)이 형성된 몰드(20)를 제작함에 있어서, 전주 도금 방식을 사용하여 몰드(20)를 제작할 수 있기 때문에, 피대상체인 패턴(31)의 문양이나 크기, 복제 대상물(30)의 재질과 무방하게 모든 패턴이 복제 대상이 될 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 패턴 복제물(10)을 제작하는 과정이 도 2에 도시되어 있다. 먼저, 복제 대상 패턴이 형성된 몰드를 제작한다(S100). 몰드를 제작하는 방법에는 제한이 없으며, 바람직하게는 도 3에 도시된 전주 도금 공정을 거쳐서 표면에 패턴(21)이 형성된 몰드(20)를 제작할 수 있다. 몰드(20)의 재질에는 제한이 없으나, 반복적으로 가압하는 작업이 수행되기 때문에, 내마모성 및 내구성이 뛰어나고 경도가 높은 니켈 또는 니켈 합금 예를 들어 니켈-코발트 합금, 니켈-철 합금 등이 사용될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 경도가 높은 다른 금속으로 대체될 수 있음은 자명하다.A process of manufacturing the
복제하려는 패턴이 표면에 형성된 몰드(20)가 제작되면, 몰드(20)에 패턴 복제물(10)로 가공될 피가공물을 정렬한다(S200). 피가공물 즉, 패턴 복제물(10)의 재질에는 제한이 없으나, 몰드(20)의 양각(돌출부)에 의해 가압되어 패턴(11)이 복제되므로, 몰드(20)를 이루는 금속 보다 경도가 낮은 금속이 바람직하며, 구체적으로 패턴 복제물(10)은 알루미늄 또는 마그네슘 등의 금속 또는 이들의 합금으로 제작될 수 있다. 정렬 작업이 끝나면, 몰드(20)를 피가공물 측으로 가압하여 패턴(11)을 복제한다(S300). 상기의 가압 과정은 몰드(20)의 제작형태에 따라 다를 수 있다. 즉, 몰드(20)가 평판 형태로 제작된 몰드인 경우에는 프레스 장치에 의해 몰드(20)와 지지대 사이에 피가공물을 위치시키고 상하로 눌러서 피가공물의 제한된 면적에 패턴(11)을 형성하여 패턴 복제물(10)을 제작하고, 몰드(20)가 원통 형태로 제작된 경우에는 일반적인 압연공정에서와 같이 대략 완성품의 두께만큼 서로 이격된 두 개의 롤러 사이로 피가공물이 통과하여 패턴(11)이 전사되는 형태로 패턴 복제물(10)을 제작할 수 있다. 가압 과정을 마친 후 압연 공정 또는 프레스 공정에 의해 표면에 굴곡이 형성된 패턴 복제물(10)을 평탄화 시키는 평탄화 작업 등의 마무리 작업을 수행하고(S400), 패턴 복제물(10)을 완성한다(S500). 상기의 과정에 따라 제작된 패턴 복제물(10)의 표면에는 원하는 패턴(11)이 형성되며, 구체적으로 패턴(11)은 나노 사이즈 또는 마이크로 사이즈일 수 있다.When the
다음으로, 도 3을 참조하여, 구체적인 몰드 제작 과정(S100)에 대해 설명한다. 후술하는 구체적인 몰드 제작 과정(S100)의 각 단계는 예시적인 것에 불과하며, 후술하는 방법 이외에 다른 방법으로도 몰드(20)의 제작이 가능하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드(20)의 제조 방법은 복제 대상물(30)을 전처리하는 단계(S110), 상기 전처리된 복제 대상물(30)을 폴리머 시트에 나노 임프린팅 하는 단계(S120), 상기 나노임프린팅된 폴리머 시트의 표면을 금속화 하는 단계(S130), 상기 표면에 금속화된 폴리머 시트를 도금하여 원시 몰드를 제조하는 단계(S140) 및 상기 원시 몰드를 도금하는 단계(S150)를 포함한다.Next, with reference to Figure 3, a specific mold manufacturing process (S100) will be described. Each step of the specific mold fabrication process (S100) to be described later is merely exemplary, it is possible to manufacture the
먼저, 복제 대상물(30)을 전처리하는 단계(S110)는 복제 대상물(30)을 선정하고 전처리하는 과정을 포함한다. 복제 대상물(30)로는 인공물이나 천연물 등 미세한 패턴이나 특정한 문양을 표면에 가지는 모든 사물을 특별한 제한없이 선정하여 사용할 수 있다. 다만, 패턴 복제시에 일정한 열과 압력을 가하기 때문에 열이나 압력에 의하여 쉽게 변형되어 그 미세 패턴이나 특정하 문양이 훼손되기 쉬운 것 보다는 열과 압력에도 미세 패턴이나 문양이 손상되지 않는 Au, Pt, Ni, Cu, Co, Pd 등의 금속이나, Si, Ge, C, Ga, Sn, In, SiGe, GaAs, AlGaP 등의 반도체 또는 천연가죽이나 인조가죽, 목재, 패턴이나 문양이 형성되어 있는 합성 섬유나 인조 섬유를 사용하는 것이 바람직하다.First, the step (S110) of preprocessing the object to be replicated (S110) includes a process of selecting and preprocessing the object to be replicated (30). As the object to be reproduced 30, all objects having a fine pattern or a specific pattern on the surface, such as artificial or natural objects, can be selected and used without particular limitation. However, due to the application of constant heat and pressure during pattern duplication, it is easily deformed by heat or pressure, so that the fine patterns or patterns are not damaged by heat or pressure, rather than Au, Pt, Ni, Metals such as Cu, Co, Pd, semiconductors such as Si, Ge, C, Ga, Sn, In, SiGe, GaAs, AlGaP, or natural or artificial leather, wood, synthetic fibers or artificial fabrics in which patterns or patterns are formed Preference is given to using fibers.
구체적인 전처리 과정은 선정된 복제 대상물(30)에 따라 달라질 수 있다. 먼저, 복제 대상물(30)이 금속인 경우에는 먼저 금속 표면의 먼지나 이물질을 제거하기 위한 탈지 및 세척을 한다. 탈지할 때에는 금속 탈지제를 사용하여 25℃ 이상 50℃ 이하에서 10분간 침적 탈지를 한다. 탈지 효과를 높이기 위하여 탈지제를 여과하고 펌프 교반을 한다. 한편, 탈지 후 상온(20℃ 이상)의 순수로 30초씩 3단 스프레이 세척을 하고 60℃ 이상의 고온 공기로 5분간 건조한다.The specific pretreatment may vary depending on the selected
복제 대상물(30)이 가죽인 경우에는 박리가 용이하도록 전처리를 수행하며, 우선적으로 가죽 표면의 먼지나 이물질을 제거하기 위해 건조공기로 에어 세척한다. 세척 후에는 이형제 처리를 한다. 이형제로는 실리콘 이형제 예를 들어 KF96-SPRAY 신에츠社 제품을 사용하고, 가죽 표면에 이형제를 골고루 분사하여 가죽의 표면 전체에 도포되도록 한다. 이후 실리콘 이형제가 가죽 표면에 스며들도록 5분간 대기 중에 방치한다. 5분간 방치 후 실리콘 이형제를 다시 가죽 표면 전체에 골고루 도포한다. 이 후 5분간 대기 중에 방치하여 실리콘 이형제가 스며들도록 함으로서 전처리를 마무리한다.When the object to be replicated 30 is leather, pretreatment is performed to facilitate peeling, and air is first washed with dry air to remove dust or foreign matter on the surface of the leather. After washing, the release agent is treated. As a release agent, a silicone release agent such as KF96-SPRAY Shin-Etsu Co., Ltd. is used, and the release agent is evenly sprayed on the leather surface to be applied to the entire surface of the leather. The silicone release agent is then left in the air for 5 minutes to penetrate the leather surface. After 5 minutes, the silicone release agent is evenly applied to the entire leather surface. After that, it is left in the air for 5 minutes to finish the pretreatment by infiltrating the silicone mold release agent.
한편, 복제 대상물(30)이 섬유인 경우에는 상기 가죽의 경우와 마찬가지로 박리가 용이하도록 전처리를 하게 되는데, 먼저, 섬유 표면의 먼지나 이물질을 제거하기 위해 섬유 제품을 세탁하여 건조한다. 섬유 제품을 건조한 후 다림질을 하여 구김을 펴준다. 구김을 펴주지 않을 경우 임프린팅 후 구김 자국이 폴리머 시트에 복제될 수도 있다. 다름질 후에는 섬유의 각 올이 눌려서 임프린팅 시 패턴 복제가 잘 되지 않을 수도 있다. 그러므로 순수를 분무하여 각 올을 원 상태로 회복시켜 준다. 순수 분무 후 10분간 방치하면 각 올이 원상태로 회복된다. 후에는 이형제 처리를 한다. 이형제로는 실리콘 이형제 예를 들어 KF96-SPRAY 신에츠社 제품을 사용하고, 섬유 표면에 이형제를 골고루 분사하여 섬유의 표면 전체에 도포되도록 한다. 실리콘 이형제가 섬유 표면에 스며들도록 2분간 대기 중에 방치한다. 이후 실리콘 이형제를 다시 면 전체에 골고루 도포한다. 이후 5분간 대기 중에 방치하여 실리콘 이형제가 스며들도록 하여 전처리를 마무리한다.On the other hand, when the object to be replicated 30 is a fiber is subjected to pre-treatment so as to be easily peeled, as in the case of the leather, first, the fiber product is washed and dried to remove dust or foreign matter on the surface of the fiber. Dry the textiles and iron them to make them wrinkled. If the wrinkles are not straightened, the wrinkles may be duplicated on the polymer sheet after imprinting. After ironing, each layer of the fiber may be pressed, resulting in poor pattern replication during imprinting. Therefore, pure water is sprayed to restore each ol to its original state. If left for 10 minutes after pure spray, each oar is restored to its original state. After the release agent treatment. As the release agent, a silicone release agent such as KF96-SPRAY Shin-Etsu Co., Ltd. is used, and the release agent is evenly sprayed on the fiber surface to be applied to the entire surface of the fiber. Leave in air for 2 minutes to allow the silicone release agent to penetrate the fiber surface. After that, the silicone release agent is evenly applied to the entire surface again. After that, it is left in the air for 5 minutes to let the silicone release agent soak in to finish the pretreatment.
다음으로, 복제 대상물(30)이 목재인 경우에는 상기 가죽 및 섬유와 마찬가지로 박리가 용이하도록 전처리를 하게 도는데, 먼저, 목재 표면의 먼지나 이물질을 제거하기 위해 건조 공기로 표면을 에어 세척한다. 세척 후에는 이형제 처리를 한다. 이형제로는 실리콘 이형제 예를 들어 KF96-SPRAY 신에츠社 제품을 사용하고, 목재 표면에 이형제를 골고루 분사하여 목재의 표면 전체에 도포되도록 한다. 이후 실리콘 이형제가 목재 표면에 스며들도록 10분간 대기 중에 방치한다. 10분간 방치 후 실리콘 이형제를 다시 목재 표면에 전체적으로 골고루 도포한다. 이후 10분간 대기 중에 방치하여 실리콘 이형제가 스며들도록 하여 전처리를 마무리한다.Next, when the object to be replicated 30 is made of wood to facilitate the pre-treatment similar to the leather and fibers to facilitate peeling, first, the surface is air-washed with dry air to remove dust or foreign matter on the surface of the wood. After washing, the release agent is treated. As the release agent, a silicone release agent such as KF96-SPRAY Shin-Etsu Co., Ltd. is used, and the release agent is evenly sprayed on the wood surface to be applied to the entire surface of the wood. The silicone release agent is then left in the air for 10 minutes to seep into the wood surface. After 10 minutes, the silicone release agent is evenly applied to the entire wood surface. After that, it is left in the air for 10 minutes to let the silicone release agent soak in to finish the pretreatment.
이와 같이 전처리된 복제 대상물(30)을 폴리머 시트에 나노 임프린팅 하는 단계(S120)는 복제 대상물(30)의 패턴(31)을 폴리머 시트에 복제하는 단계이다.Nano-imprinting the
이때 폴리머로는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 플라스틱, 폴리아세테이트, 폴리설폰, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리아미드, 폴리프로필렌, 폴리비닐옥사이드, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌-테레프탈레이트, 셀룰로우스-아세테이트 등을 사용할 수 있으며, 형상 등은 구체적으로 한정되지 않으나, 바람직하게는 두께 2㎜ 이상 5㎜ 이하인 폴리머 시트를 이용하는 것이 좋다.The polymer may be acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) plastic, polyacetate, polysulfone, polycarbonate, polystyrene, polyamide, polypropylene, polyvinyloxide, polyvinylchloride, polyethylene-terephthalate, cellulose- Although acetate etc. can be used, A shape etc. are not specifically limited, It is preferable to use the polymer sheet which is preferably 2 mm or more and 5 mm or less in thickness.
본 단계에서는 통상적인 나노 임프린팅 장치를 이용할 수 있으며 예를 들면 다음과 같은 공정을 거칠 수 있다.In this step, a conventional nanoimprinting apparatus may be used, for example, the following process may be performed.
우선, 나노 임프린팅 장치 하판 위에 테프론 시트를 안착 후 복제 대상물을 테프론 시트 위에 올려 놓는다. 이 복제 대상물 위에 폴리머 시트를 올려 놓은 후, 나노 임프린팅 장치의 상판을 닫고 열과 압력을 가하여 복제 대상물 표면의 미세패턴 또는 문양을 폴리머 시트에 나노 임프린팅한다.First, the Teflon sheet is placed on the bottom plate of the nanoimprinting apparatus, and then the replication object is placed on the Teflon sheet. After placing the polymer sheet on the replica, the top plate of the nanoimprinting apparatus is closed, and heat and pressure are applied to nanoimprint the micropattern or pattern on the surface of the replica to the polymer sheet.
나노 임프린팅 공정은 압력 5atm 이상 20atm 이하, 온도 50℃ 이상 150℃ 이하에서 실시할 수 있다. 한편, 나노 임프린팅 공정은 두 단계로 이루어질 수도 있다. 1차 임프린팅 단계는 초기압을 1atm 이상 2 atm 이하, 바람직하게는 1atm으로 하여 복제 대상물과 폴리머 시트가 밀리지 않게 고정한 후, 가열판의 온도를 50℃ 이하로 가열하는 단계이다. 2차 임프린팅 단계는 압력을 5atm 이상 20atm 이하로 하고 1시간 이상 4시간 이내로 50℃ 이상 150℃ 이하로 가열하는 단계이다. 다음으로, 압력을 제거하고 냉각수를 이용하여 가열판의 온도가 25℃ 이하가 될 때까지 냉각한다. 이후 나노 임프린팅 장치 상판을 열고 복제 대상물과 복제물을 꺼내어 분리한다.The nanoimprinting process can be carried out at a pressure of 5 atm or more and 20 atm or less and a temperature of 50 ° C. or more and 150 ° C. or less. On the other hand, the nanoimprinting process may be made in two steps. In the first imprinting step, the initial pressure is set to 1 atm or more and 2 atm or less, preferably 1 atm, and the replication object and the polymer sheet are fixed so as not to be pushed, and then the temperature of the heating plate is heated to 50 ° C. or less. The second imprinting step is a step in which the pressure is set to 5 atm or more and 20 atm or less and heated to 50 ° C or more and 150 ° C or less within 1 hour or more and 4 hours or less. Next, the pressure is removed and cooled using a cooling water until the temperature of the heating plate becomes 25 ° C or lower. Then open the top of the nano imprinting apparatus and take out the object and the duplicate to separate.
다음으로, 나노임프린팅된 폴리머 시트의 표면을 금속화 하는 단계(S130)는 시트의 표면에 금속층을 형성하는 단계이다. 본 단계에서는, 나노 임프린팅 완료 후 분리된 폴리머 시트의 복제면에 표면 에칭제를 사용하여 에칭한다. 이어서 표면 활성화제를 이용하여 표면 활성화한 후 은(Ag) 용액과 환원제를 분사하여 복제면 표면에 은 표면층을 형성한다.Next, metallization of the surface of the nanoimprinted polymer sheet (S130) is a step of forming a metal layer on the surface of the sheet. In this step, after completion of nanoimprinting, the surface of the separated polymer sheet is etched using a surface etchant. Subsequently, after surface activation using a surface activator, a silver (Ag) solution and a reducing agent are sprayed to form a silver surface layer on the surface of the replica.
에칭 처리는 폴리머 시트의 표면에 형성되는 은 표면층과 폴리머와의 접착이 용이하도록 폴리머 표면을 조면화(roughening)하거나 화학적으로 변성시키는 공정이다. 에칭제는 플루오르화수소(HF), 질산(HNO3), 인산, 아세트산(CH3COOH), 옥살산, 황산, 과산화수소, 등의 무기산; 크롬산; 크롬황산(chromosulfuric acid); 산성이나 알칼리성 과망간산염 용액; 및 이들의 혼합용액으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 에칭제를 폴리머의 복제면에 5 내지 10초간 분사한다. 에칭 후 순수를 5 내지 10 초간 폴리머 시트에 분사하여 세척한다.The etching process is a process of roughening or chemically modifying the surface of the polymer to facilitate adhesion between the silver surface layer formed on the surface of the polymer sheet and the polymer. Etching agents include inorganic acids such as hydrogen fluoride (HF), nitric acid (HNO 3), phosphoric acid, acetic acid (CH 3 COOH), oxalic acid, sulfuric acid, hydrogen peroxide, and the like; Chromic acid; Chromosulfuric acid; Acidic or alkaline permanganate solutions; And it may be selected from the group consisting of a mixed solution thereof. The etchant is sprayed on the replica surface of the polymer for 5-10 seconds. After etching, pure water is sprayed onto the polymer sheet for 5 to 10 seconds to wash.
이어서 에칭된 폴리머에 대해 콜로이드 팔라듐, 이온성 팔라듐, 은 콜로이드, 부분 용해성 황화물, 폴리황화물(polysulfide) 등 활성화제(activator)를 5 내지 10초간 분사하여 폴리머 표면을 활성화시킨 후, 순수를 5 내지 10초간 분사하여 세척한다.Subsequently, an activator such as colloidal palladium, ionic palladium, silver colloid, partially soluble sulfide, and polysulfide is sprayed on the etched polymer for 5 to 10 seconds to activate the surface of the polymer, and then 5 to 10 pure water is used. Spray by cleaning for a second.
표면 활성화된 폴리머에 은 용액과 환원제를 5 내지 10초간 순차적으로 분사하여 폴리머의 복제면 표면에 은 표면층을 형성시킨다. The silver solution and the reducing agent are sequentially sprayed onto the surface-activated polymer for 5 to 10 seconds to form a silver surface layer on the surface of the replica surface of the polymer.
이때 상기 은 용액으로는 질산은을 용매인 초순수에 용해시켜 제조된 것을 사용할 수 있으며, 상기 환원제로는 차아인산염 나트륨, 디메틸아미노 붕산염, 하이드라진, 하이드라진 수화물, 황산하이드록실암모늄, 아황산염 또는 포름산염, 등을 사용할 수 있다.In this case, the silver solution may be prepared by dissolving silver nitrate in ultrapure water as a solvent, and the reducing agent may be sodium hypophosphite, dimethylamino borate, hydrazine, hydrazine hydrate, hydroxylammonium sulfate, sulfite or formate, and the like. Can be used.
은 표면층이 형성된 폴리머 시트에 대해 순수를 5 내지 10초간 분무하여 표면을 세척하고 건조한다. 이 건조 단계는 55℃ 이상 60℃ 이하에서 10분 이상 15분 이내로 실시할 수 있다.Pure water is sprayed on the polymer sheet on which the silver surface layer is formed for 5 to 10 seconds to wash and dry the surface. This drying step can be performed in 55 minutes or more and 60 degrees C or less in 10 minutes or more and 15 minutes or less.
다음으로, 표면이 금속화된 폴리머 시트를 도금하여 원시 몰드를 제조하는 단계(S140)는 표면이 금속화된 폴리머 시트를 도금하여 원시 몰드를 제조하는 단계이다.Next, the step of preparing the raw mold by plating the polymer sheet metallized surface (S140) is a step of manufacturing the raw mold by plating the polymer sheet of the metal surface.
우선, 은 표면층이 형성된 폴리머 시트를 통전이 잘되는 황동판에 부착한다. 이때, 통전이 잘 되도록 폴리머 시트의 은 표면층과 황동판을 동테이프를 이용하여 연결할 수 있다. 다음으로, 도금할 필요가 없는 부분은 마스킹 테이프를 이용하여 마스킹한다. 폴리머 시트가 부착된 황동판을 가성소다, 탄산소다, 규산소다, 인산소다 당의 알칼리성염 등 금속 탈지제로 탈지한 후 순수로 세척한다. 다음으로, 은 표면층이 형성된 폴리머 시트를 전해 도금조에 넣고 전해 도금을 한다. 전해 도금은, 형성되는 금속 도금층이 원시 몰드로 사용될 수 있는 두께인 500㎛ 이상 1000㎛ 이하가 될 때까지 실시할 수 있다.First, the polymer sheet on which the silver surface layer is formed is attached to a brass plate which is well energized. At this time, the silver surface layer of the polymer sheet and the brass plate may be connected to each other using copper tape so that the current flows well. Next, the part which does not need to plate is masked using masking tape. The brass plate with the polymer sheet is degreased with a metal degreasing agent such as caustic soda, sodium carbonate, sodium silicate and alkaline salt of sodium phosphate and then washed with pure water. Next, the polymer sheet on which the silver surface layer is formed is placed in an electrolytic plating bath and subjected to electroplating. Electrolytic plating can be performed until the metal plating layer formed becomes 500 micrometers or more and 1000 micrometers or less which is the thickness which can be used as a raw mold.
전해 도금이 완료되면, 도금된 황동판을 도금조에서 꺼내어 순수로 세척한 후 건조한다. 또한, 폴리머 시트의 복제면과 도금층을 분리하여, 분리된 도금층을 평판 압연 몰드의 원시 몰드로서 사용한다. 이때 도금욕으로는, 형성하고자 하는 도금 금속의 종류에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있으며, 구체적으로는 산성 구리욕 또는 니켈욕 등을 사용할 수 있다.When the electroplating is completed, the plated brass plate is taken out of the plating bath, washed with pure water and dried. In addition, the replica surface of a polymer sheet and a plating layer are isolate | separated, and the separated plating layer is used as a raw mold of a flat rolling mold. In this case, the plating bath may be appropriately selected and used depending on the type of plating metal to be formed, and specifically, an acidic copper bath or a nickel bath may be used.
마지막으로, 원시 몰드를 도금하는 단계(S150)는 원시 몰드를 도금하여 최종적인 몰드(20)를 제조하는 단계이다. 본 단계에서는 전해 도금이나 무전해 도금을 실시할 수 있다. Finally, the step (S150) of plating the raw mold is a step of manufacturing the
전해 도금의 경우를 먼저 살펴보면, 본 단계에서는, 몰드(20)를 제조하기 위한 전처리로, 원시 몰드의 가장자리를 일부 잘라내고 황동판에 부착한다. 이때, 통전이 잘 되도록 원시 몰드와 황동판을 동테이프를 이용하여 연결시킨다. 도금할 필요가 없는 부분은 마스킹 테이프를 이용하여 마스킹하고, 원시 몰드 표면을 금속 탈지제로 탈지한 후 순수로 세척한다. 세척 후 선택적 공정으로서 원시몰드와 도금층이 쉽게 분리되도록 원시 몰드를 이형제에 담가 원시 몰드 표면에 이형층을 형성시킬 수 있다. 이형층 형성 후 원시 몰드를 순수로 세척하고 건조한다. 이형제로는 위에서 설명한 것과 동일한 것을 사용할 수 있다. 다음으로, 이형층이 형성된 원시 몰드를 전해 도금조에 넣고 전해 도금을 실시한다. 전해 도금은, 금속 도금층이 몰드(20)로 사용될 수 있는 두께인 200㎛ 이상 500㎛ 이하가 될 때까지 실시한다. 도금이 완료되면 도금된 원시 몰드를 도금조에서 꺼내어 순수로 세척하고, 원시 몰드와 도금층을 분리한다. 분리된 금속 도금층이 완성된 몰드(20)로 제공된다.Looking at the case of electroplating first, in this step, as a pretreatment for manufacturing the
본 단계에서 몰드(20)를 제조하기 위한 또 다른 방법으로, 전해 도금 후 무전해 도금을 추가로 실시하는 방법이 있다. 우선, 원시 몰드의 가장자리를 일부 잘라내고 동 테이프를 이용하여 황동판에 부착시킨 후 도금할 필요가 없는 부분은 마스킹 테이프를 이용하여 마스킹한다. 마스킹 후 원시 몰드 표면을 금속 탈지제 예를 들어, 신풍금속社의 전 금속용 알카리 탈지제 1090으로 탈지하고 순수로 세척한 후 원시 몰드를 이형제 예를 들어, 3~5% 중크롬산나트륨 용액에 담가 원시 몰드의 표면에 이형층을 형성시킨다. 이형층 형성 후 순수로 세척하고 원시 몰드를 전해 도금조에 넣고 전원을 연결하여 얇게, 예를 들어 두께 1㎛ 이상 2㎛ 이하로 전해 도금한다. 이 경우 도금욕은 설파민산니켈 도금욕으로서, 설파민산니켈 320g/L 이상 480g/L 이하, 염화니켈 0.5g/L 이상 3g/L 이하, 붕산 35g/L 이상 60g/L 이하를 포함하고 pH는 3.5 이상 4.5 이하일 수 있다. 다음으로, 원시 몰드를 도금조에서 꺼내어 순수로 세척하고 무전해 도금조에 넣어서 무전해 도금을 실시한다. 무전해 도금은 장시간 실시하여 몰드로 사용할 수 있는 두께, 예를 들어 200㎛ 이상 500㎛ 이하가 될 때까지 한다. 무전해 도금이 완료되면 원시 몰드를 도금조에서 꺼내어 순수로 세척한다. 세척 후 원시 몰드와 최종적으로 완성된 몰드(20)를 분리한다. 분리 후 원시 몰드와 완성된 몰드(20)를 순수로 세척하고 건조한다. 건조된 몰드(20)를 복제 몰드로 사용할 수 있다.As another method for manufacturing the
이때 사용하는 무전해 도금욕은 시판중인 유신테크노피아의 YSH-3000시리즈를 사용하며, YSH-3000시리즈는 건욕액인 YSH-3000M, Ni 건욕 및 보급액인 YSH-3000A, 환원제 보급액인 YSH-3000B, pH 조정제인 YSH-3000C로 구성될 수 있다. 무전해 도금욕 1리터를 건욕하기 위하여 순수 500㎖에 건욕액인 YSH-3000M 200ml와 Ni 건욕 및 보급액인 YSH-3000A 50㎖를 첨가하여 순수를 추가하여 1리터가 되게 한다. 이때 무전해 도금욕의 Ni 농도는 5.0g/L가 된다. 황산이나 가성소다를 사용하여 pH를 4.5로 조정하고 온도를 90℃로 유지하면서 도금한다. 이 경우 도금 속도는 약 10~12㎛/hr이고 생성된 도금층의 경도는 약 500Hv(마이크로 비커스 경도)이며 전해 도금 경도(약 200~250Hv)의 약 2배이다.The electroless plating bath used here uses YSH-3000 series from Yushin Technopia, and YSH-3000 series is YSH-3000M (dry bath), YSH-3000A (Ni bath) and replenishment solution, and YSH-3000B (reducing agent supply). It may be composed of YSH-3000C, a pH adjuster. To dry 1 liter of electroless plating bath, 200 ml of dry bath YSH-3000M and 50 ml of Ni dry bath and replenishment YSH-3000A are added to 500 ml of pure water to make 1 liter of pure water. At this time, the Ni concentration of the electroless plating bath is 5.0 g / L. Use sulfuric acid or caustic soda to adjust the pH to 4.5 and plate while maintaining the temperature at 90 ° C. In this case, the plating rate is about 10-12 μm / hr, and the hardness of the resulting plated layer is about 500 Hv (micro Vickers hardness) and about twice the electroplating hardness (about 200-250 Hv).
따라서 무전해 도금으로 제조된 복제 몰드는 전해 도금으로 제조된 몰드보다 단단하여 압연 시 변형율이 작고 수명이 길다. 도금욕 온도는 85℃ 초과 95℃ 미만으로 유지할 수 있다. 도금욕 온도가 85℃ 이하이면 도금 속도가 약 5~7㎛/hr로 떨어져 생산성이 저하되는 문제가 있다. 도금욕 온도가 95℃ 이상이면 도금 속도가 약 15~17㎛/hr로 빨라지기는 하나 도금욕의 안정성이 떨어지므로 장시간 도금을 할 수 없다.Therefore, the replica mold made of electroless plating is harder than the mold made of electrolytic plating, so the deformation rate is small and the service life is long when rolling. The plating bath temperature can be maintained above 85 ° C and below 95 ° C. If the plating bath temperature is 85 ° C. or lower, there is a problem that the plating rate drops to about 5 to 7 μm / hr and productivity is lowered. If the plating bath temperature is 95 ℃ or more, the plating speed is increased to about 15 ~ 17㎛ / hr, but the plating bath is not stable, so the plating is not possible for a long time.
pH를 4.0 초과 5.0 미만으로 유지할 수 있다. pH가 4.0 이하이면 도금 속도가 6~8㎛/hr로 떨어져 생산성이 저하되고, pH가 5.0 이상이면 도금 속도는 18~20㎛/hr로 크게 증가하나 도금욕의 안정성이 떨어져 도금욕이 분해하는 현상이 발생할 수 있다. 나아가, 장시간 도금을 할 수 없는 문제점도 있다. 따라서, 위 수치 범위를 유지해야 한다. 예를 들어, pH4.5, 도금욕 온도 90℃에서 무전해 도금을 하면 전해 도금으로 제조한 것보다 변형율이 낮고 수명이 긴 몰드(20)를 제작할 수 있다.The pH can be maintained above 4.0 and below 5.0. If the pH is 4.0 or less, the plating rate decreases to 6-8 μm / hr, and the productivity decreases. If the pH is 5.0 or more, the plating rate greatly increases to 18-20 μm / hr. Symptoms may occur. Furthermore, there is a problem that plating cannot be performed for a long time. Therefore, the above numerical range must be maintained. For example, electroless plating at a pH of 4.5 and a plating bath temperature of 90 ° C. can produce a
다시 도 2를 참조하면, 이와 같이 제작된 몰드(20)를 피가공물에 가압하여 패턴을 전사시켜 패턴 복제물(10)을 완성하게 된다. 이와 같이, 몰드(20)의 패턴(21)이 복제된 패턴 복제물(10)의 패턴(11)은 표면거칠기, 복제율 및 광반사량으로 정의될 수 있다. 먼저, 표면거칠기는 검사 대상체의 표면의 요철 정도를 나타내는 수치로서, 중심선 평균 거칠기(Ra)와 십점 평균 거칠기(Rz)로 표시된다.Referring to FIG. 2 again, the
먼저, 중심선 평균 거칠기(Ra)는 도 4에 도시된 바와 같이, 검사 대상체의 단면을 xy좌표에 대응시켜서 검사 대상체의 요철 방향(두께 방향)을 y축으로 설정하고 임의의 길이 구간(L)에서의 표면의 요철 형상과 대응되는 표면거칠기 곡선(f(x))을 도시한다. 표면 거칠기 곡선(f(x))의 중심선(y=0)을 임의로 결정한 후 중심선을 기준으로 위아래로 커브를 그리는 곡선 그래프가 도시된다. 곡선과 중심선이 이루는 영역의 넓이를 구하기 위해 표면 거칠기 곡선의 절대값을 0부터 L구간까지 적분하고, 적분값을 L로 나눠서 평균값을 구하게 된다. 이렇게 구한 평균값이 중심선 평균 거칠기(Ra)에 해당한다.First, as shown in FIG. 4, the center line average roughness Ra corresponds to the xy coordinate of the cross section of the test object to set the concave-convex direction (thickness direction) of the test object to the y-axis, and in any length section L. The surface roughness curve f (x) corresponding to the uneven shape of the surface of is shown. A curve graph is shown, which arbitrarily determines the centerline (y = 0) of the surface roughness curve f (x) and then curves up and down relative to the centerline. In order to find the area of the curve and the center line, the absolute value of the surface roughness curve is integrated from 0 to L and the integral is divided by L to find the average value. The average value thus obtained corresponds to the center line average roughness Ra.
십점 평균 거칠기(Rz)는 도 5에 도시된 바와 같이, 검사 대상체의 단면을 xy 좌표에 대응시켜서 검사 대상체의 요철 방향(두께 방향)을 y축으로 설정하고 임의의 길이 구간(L)에서의 표면의 요철형상과 대응되는 표면거칠기 곡선(g(x))을 도시하되, 도 4의 그래프와 달리, y=0이 되는 중심선은 검사 대상체의 저면이 된다. 따라서, 검사 대상체의 단면을 그대로 xy 좌표에 대응시킨 그래프가 사용된다. 상기 그래프의 평균 높이를 구하여 평균선을 도시하고, 평균선을 기준으로 가장 높은 좌표 5개의 평균선과의 거리의 평균값(S)과 평균선보다 낮은 좌표 중에서 가장 낮은 좌표 5개의 평균선과의 거리의 평균값(V)을 합하여 십점 평균 거칠기(Rz)를 구하게 된다.As shown in FIG. 5, the ten-point average roughness Rz corresponds to the xy coordinate of the cross section of the test object to set the concave-convex direction (thickness direction) of the test object to the y-axis and the surface in an arbitrary length section L. The surface roughness curve g (x) corresponding to the concave-convex shape of is shown. Unlike the graph of FIG. 4, the centerline at y = 0 is the bottom of the test object. Therefore, a graph in which the cross section of the test object is directly corresponded to the xy coordinate is used. The average height of the graph is obtained to show the average line, and the average value (S) of the distance between the average line of the five highest coordinates and the average value of the distance between the average line of the five lowest coordinates among the coordinates lower than the average line (V). The sum is obtained to obtain the ten-point average roughness Rz.
위와 같은 중심선 평균 거칠기(Ra)와 십점 평균 거칠기(Rz)는 검사 대상체의 서로 다른 영역에서 반복적으로 수행된 후 측정된 값들의 평균치로 계산한다. 이와 같은 표면거칠기는 시중에서 판매되는 표면거칠기 측정장치를 통해 손쉽게 측정할 수 있다.The center line average roughness Ra and the ten point average roughness Rz are calculated as average values of the measured values after repeatedly performing in different areas of the test object. Such surface roughness can be easily measured through a commercially available surface roughness measuring device.
복제율은 몰드(20)의 패턴(21)이 얼마만큼 패턴 복제물(10)에 복제되었는지를 나타내는 수치로서, 몰드(20)의 십점 평균 거칠기(Rz)와 패턴 복제물(10)의 십점 평균 거칠기(Rz)의 백분율로 표시된다. 즉, 몰드(20)의 패턴(21)이 완벽하게 복제된 경우 패턴 복제물(10)의 십점 평균 거칠기(Rz)와 몰드(20)의 십점 평균 거칠기(Rz)는 동일할 것이므로 복제율은 100%를 나타낸다.The replication rate is a numerical value indicating how much the
광반사량은 배광측정기(Goniophotometer)를 이용하여 측정하는 광학특성으로서, 광반사량은 검사 대상체의 광택이 어느 정도인지를 측정한 결과를 수치화하여 표현된다. 구체적으로, 빛을 검사 대상체에 조사하여 반사되어 나온 세기를 측정하는데 이때 빛을 조사할 때 각도를 -90°에서 90°까지 변경하면서 조사한다. 따라서 각 각도에서 반사된 빛의 세기를 측정할 수 있고 이를 도 6에 도시된 것과 같은 광반사 분포 그래프를 얻을 수 있다. 반사된 빛의 세기는 최대반사에 대한 상대비율로 표시된다. 이와 같은 분포를 합산하여 전체 광반사량을 도출할 수 있다. 도 6의 그래프를 통해 광반사 분포를 개략적으로 파악할 수 있으며, 구체적으로 그래프 면적이 넓고 크면 그만큼 반사가 균일하여 광택값이 크다는 것을 의미하게 된다. 또한, 복제하고자 하는 패턴의 광반사 분포 그래프와 복제된 패턴 복제물의 광반사 분포 그래프가 일치하면 유사한 광택 정도를 나타내는 것으로 이해될 수 있다.The light reflection amount is an optical characteristic measured using a photonometer, and the light reflection amount is expressed by quantifying a result of measuring the degree of gloss of the test object. Specifically, the light is irradiated to the test object to measure the intensity reflected by the irradiation at this time when the light irradiation while changing the angle from -90 ° to 90 °. Therefore, the intensity of light reflected from each angle can be measured and a light reflection distribution graph as shown in FIG. 6 can be obtained. The intensity of the reflected light is expressed as a relative ratio to maximum reflection. This distribution can be summed to derive the total amount of light reflection. 6, the light reflection distribution can be roughly understood. Specifically, when the graph area is wide and large, the reflection is uniform, which means that the gloss value is large. In addition, it can be understood that the light reflection distribution graph of the pattern to be duplicated and the light reflection distribution graph of the duplicated pattern replica show similar glossiness.
이하에서는 구체적인 실험예 및 실험결과를 바탕으로 본 발명의 실시예들에 따른 패턴 복제물(10)을 정의하는 물성에 대해 설명한다. 앞서 설명한 바와 같이 몰드(20)는 평판 형태 또는 롤 형태로 제작될 수 있는데, 이하에서는 설명의 편의를 위해 롤 형태로 제작되어 압연 공정에 의해 패턴을 형성하는 방법을 예로 들어 설명한다.Hereinafter, the physical properties defining the
원하는 복제 대상물의 패턴 예를 들어 실크 패턴을 상기 방법에 의해 복제하여 제작된 몰드(20)를 준비한다. 제조한 압연 몰드(20)의 폭은 약 150mm 이고, 압연 몰드(20)의 두께는 300㎛이다. 아래 표 1에 도시된 바와 같이 패턴 복제물(10)이 되는 압연 재료는 알루미늄으로 하되 실험예 1 내지 실험예 7에 따라서 알루미늄의 종류를 달리 준비한다.A
즉, 실험예 1에서 패턴 복제물(10)로 800㎛ 두께의 Al 5052를 사용하고, 실험예 2 내지 4에서는 Al 3003을 사용하되 서로 두께를 400㎛, 560㎛, 700㎛으로 달리한다. 실험예 5에서는 500㎛ 두께의 Al 1050을 사용하고, 실험예 6에서는 700㎛ 두께의 Al 8079를 사용하며, 실험예 7에서는 800㎛ 두께의 Al 1235를 사용한다.That is, in Experimental Example 1, Al 5052 having a thickness of 800 µm was used as the
압연 공정을 수행할 때, 몰드와 압연재료의 폭이 일치해야 하므로, 몰드(20)와 상기 실험예 1 내지 7에 사용된 알루미늄 판재의 폭이 일치하도록 몰드(20) 또는 알루미늄 판재를 절삭한다.When performing the rolling process, the width of the mold and the rolled material should match, so that the
다음으로 도 7에 도시된 바와 같이, 폭을 일치시킨 후 압연재료를 압연롤(100) 사이로 삽입하고 상하부 롤(110, 120)의 폭을 조절한다. 폭을 조절하는 방법은 압연 몰드(20)와 압연 재료(10) 전체 두께를 합산한 값의 50% 이하의 값으로 압연롤(100)의 간극으로 설정하며, 압연 재료의 경도를 고려하여 간극을 수정할 수 있다. 예를 들어, 실험예 1에서 압연재료의 두께는 800㎛이고, 몰드의 두께는 300㎛ 이며 따라서 전체두께는 1100㎛이므로, 이 값의 40%인 440㎛를 압연롤(100)의 간극으로 결정하고 압연롤(100)의 스크루(미도시)를 돌려서 하부롤(120)과 압연 몰드(20)가 개재된 상부롤(110)의 간극이 440㎛가 되게 한다. 압연롤(100) 간극을 전체 두께의 50% 이상으로 하게 되면, 충분히 가압되지 않기 때문에 패턴 복제율이 낮아지게 된다.Next, as shown in Figure 7, after matching the width, the rolling material is inserted between the rolling
압연롤(100)의 간극 설정이 완료되면 압연 재료를 압연 몰드(20)와 하부롤(120) 사이로 삽입한다. 압연롤(100)을 동력으로 구동시키고 압연 판재가 압연되는 선속도를 90㎝/분 또는 압연 몰드(20)의 분당회전수(RPM)를 250으로 조절한다. 압연 속도는 재질 및 복제 패턴에 따라 조절이 가능하다. 압연롤(100)이 구동되면서 압연 판재(10)에 연속적으로 실크 섬유의 미세패턴 및 입체 무늬가 형성된다. 이때 롤(100)과 압연 판재(10) 사이에 가해지는 압하력은 압연롤(100) 간극, 압연 판재(10) 및 압연 몰드(20)의 폭에 따라 차이가 있으나 1ton 내지 10ton 정도로 일반적인 압연 공정보다 낮다. 이어서 평탄화롤을 통과하면서 압연 시 휘어졌던 압연 판재가 평평하게 평탄화가 된다. 평탄화가 완료되면 압연 몰드의 미세패턴 및 입체 무늬가 형성된 평탄한 패턴 복제물(10)을 얻을 수 있다.When the gap setting of the rolling
이와 같이 얻어진 패턴 복제물(10)의 실제 사진은 도 8 내지 도 10에 나타나있다. 도 8은 복제 대상물(30)인 목재의 표면 패턴(31)이 복제된 패턴 복제물(10)을 나타내며, 도 9는 복제 대상물(30)인 가죽의 표면 패턴(31)이 복제된 패턴 복제물(10)을 나타내며, 도 10은 복제 대상물(30)인 실크의 표면 패턴(31)이 복제된 패턴 복제물(10)을 나타낸다. 도 8 내지 10의 패턴 복제물(10)에 형성된 나노 단위 또는 마이크로 단위의 패턴(11)으로 인해 복제 대상물(30)과 동일한 질감과 광택이 구현되어, 부가가치 및 활용도가 높은 패턴 복제 금속 패널을 제공할 수 있다.The actual photograph of the
상기 실험예 1 내지 7의 조건에 의해서 얻어진 패턴 복제물(10)의 십점 평균거칠기(Rz)는 19.08 내지 35.60 범위의 값을 가진다. 특히 실험예 7에서 십점 평균거칠기 값이 높게 측정되었는데, 이는 Al 1235의 경도가 다른 실험예에 사용된 알루미늄의 경도에 비해 낮기 때문인 것으로 판단된다. 패턴 복제율은 몰드(20)의 패턴(21)의 십점 평균거칠기와의 백분율을 나타낸 것으로서, 복제율이 100%이면 몰드 패턴(21)이 완전히 패턴 복제물(10)에 복제된 것을 나타낸다. 상기 실험예 1 내지 7에 사용된 몰드 패턴(21)의 십점 평균거칠기는 45.95 이므로, 이를 바탕으로 복제율을 계산한 결과 41.52% 내지 77.47% 사이의 범위를 가지는 것으로 나타났다.The ten-point average roughness Rz of the
한편 실험예 1 내지 7의 광반사량은 14638 내지 24981 범위를 가지는데, 본 실험예들의 대상이 된 실크 직물의 광반사량은 아래 표 2와 같이 40000 이상의 광반사량을 가진다.Meanwhile, the light reflection amounts of Experimental Examples 1 to 7 range from 14638 to 24981. The light reflection amount of the silk fabric, which is the target of the present experimental examples, has a light reflection amount of 40000 or more as shown in Table 2 below.
패턴 복제물(10)은 복제 대상물(30)의 광반사량에 비해 31.7% 내지 54.1%의 광반사량을 나타낸다. 광반사량은 앞서 살펴본 것처럼, 실제 복제 대상물(30)의 패턴(31)의 고유 광택을 객관적으로 수치화 한 것으로, 복제 대상물(30)에 비해 광반사량이 절반 이하의 값을 가지지만 금속 고유의 광택으로 인해 소실된 광반사량이 보상되어 실제 복제 대상물(30)의 광택을 패턴 복제물(10)의 표면에 동일하게 또는 그 이상으로 재현할 수 있게 된다.The
다음으로 아래 표 3에 도시된 바와 같이, 패턴 복제물(10)이 되는 압연 재료가 마그네슘인 경우의 실험예들을 살펴본다. 마그네슘의 경우는 AZ31B-O 사용하였으며, 두께를 1000㎛와 2000㎛의 두 종류를 가지고 실험하였다.Next, as shown in Table 3 below, looks at the experimental example when the rolling material to be the
상기 실험예 8 내지 11에 사용된 몰드(20)의 두께는 400㎛이며, 압연 간극은 앞서 살펴본 바와 같이 몰드(20)의 두께와 압연 재료의 두께를 합한 전체 두께 대비 압연 간극의 비를 나타낸 것이다. 예를 들어, 실험예 8에서 마그네슘 패널의 두께는 1000㎛이고, 몰드의 두께는 400㎛이므로 전체 1400㎛이며 이의 40%이므로, 결국 실험예 8에서의 압연롤(100) 간극은 560㎛로 설정된다. 상기 표 3에서 살펴볼 수 있는 것과 같이 압연간극이 전체 두께에 비해 좁아질수록 압연재료에 가해지는 압연압력은 높아지는 것을 알 수 있다.The thickness of the
실험예 8 내지 10에서 중심선 평균거칠기(Ra)의 범위는 4.06 내지 4.80이며, 십점 평균거칠기(Rz)의 범위는 17.31 내지 19.97이다.In Experimental Examples 8 to 10, the range of the centerline average roughness Ra is 4.06 to 4.80, and the range of the ten-point average roughness Rz is 17.31 to 19.97.
즉 대체로, 압연롤(100)의 간극이 좁을수록 압연 압력이 높아지기 때문에 결국 십점 평균거칠기와 중심선 평균거칠기의 값도 이에 비례하여 높아지는 것을 알 수 있으며 결국 복제율도 향상되는 것을 확인할 수 있다. 다만, 압연롤(100) 간극을 좁게할 경우 압연롤(100)에 가해지는 압력이 크게 증가하므로 압력을 유지하는데 투입되는 에너지가 증가하게 되어 생산비용이 증가될 수 있을 뿐 아니라, 이와 같이 가해지는 외력이 임계치를 넘어서면 패턴 복제물(10)이 파손될 가능성이 있으므로, 패턴 복제물(10)의 패턴이 원하는 광택을 나타내는 범위 내에서 압연재료의 경도를 고려하여 적절한 압연롤(100) 간극을 설정하는 것이 바람직하다.That is, generally, the narrower the gap between the rolling rolls 100, the higher the rolling pressure, and thus, the values of the ten-point average roughness and the centerline average roughness also increase in proportion to this, and thus, the replication rate is improved. However, when the gap between the rolling rolls 100 is narrowed, the pressure applied to the rolling rolls 100 is greatly increased, thereby increasing the energy input to maintain the pressure, thereby increasing the production cost. Since the
도 8 내지 도 10에서와 같이, 이와 같은 특성을 가지는 패턴 복제 금속 패널(10)은 표면에 원하는 패턴, 구체적으로 나노 사이즈 또는 마이크로 사이즈의 패턴이 형성되어 부가가치 및 활용도가 높으며, 몰드(20)를 이용하여 반복적으로 복제가 가능하므로, 저렴한 비용으로 다수의 복제물을 제작할 수 있는 이점이 있다. 또한, 복제 대상물(30)의 패턴이 정밀도 높게 복제될 수 있으므로, 정교한 패턴 복제가 가능하다.As shown in FIGS. 8 to 10, the pattern
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
10 : 패턴 복제 금속 패널
11 : 패턴 복제 금속 패널의 패턴
20 : 몰드
21 : 몰드의 패턴
30 : 복제 대상물
31 : 복제 대상물의 패턴10: Pattern Replica Metal Panel
11: Pattern of Pattern Replica Metal Panel
20: Mold
21: pattern of mold
30: replication target
31: pattern of the object to be replicated
Claims (8)
상기 표면의 미세 문양 또는 패턴의 십점 평균거칠기(Rz)가 10㎛ 내지 40㎛이고,
상기 금속패널의 미세 문양 또는 패턴은 몰드의 표면에 형성된 미세 문양 또는 패턴이 복제되어 형성되고,
상기 금속패널의 미세 문양 또는 패턴에서의 십점 평균거칠기(Rz)는 상기 몰드의 미세 문양 또는 패턴에서의 십점 평균거칠기(Rz)의 40% 이상인, 금속패널.A metal panel comprising a fine pattern or pattern on the surface,
Ten-point average roughness (Rz) of the fine pattern or pattern of the surface is 10㎛ to 40㎛,
The fine pattern or pattern of the metal panel is formed by duplicating the fine pattern or pattern formed on the surface of the mold,
The ten point average roughness (Rz) in the fine pattern or pattern of the metal panel is 40% or more of the ten point average roughness (Rz) in the fine pattern or pattern of the mold.
상기 표면의 미세 문양 또는 패턴의 중심선 평균거칠기(Ra)가 3㎛ 내지 8㎛이고,
상기 금속패널의 미세 문양 또는 패턴은 몰드의 표면에 형성된 미세 문양 또는 패턴이 복제되어 형성되고,
상기 금속패널의 미세 문양 또는 패턴에서의 중심선 평균거칠기(Ra)는 상기 몰드의 미세 문양 또는 패턴에서의 중심선 평균거칠기(Ra)의 40% 이상인, 금속패널.A metal panel comprising a fine pattern or pattern on the surface,
The center line average roughness Ra of the fine pattern or pattern on the surface is 3 μm to 8 μm,
The fine pattern or pattern of the metal panel is formed by duplicating the fine pattern or pattern formed on the surface of the mold,
The center line average roughness (Ra) in the fine pattern or pattern of the metal panel is 40% or more of the center line average roughness (Ra) in the fine pattern or pattern of the mold.
상기 표면의 미세 문양 또는 패턴의 십점 평균거칠기(Rz)가 10㎛ 내지 40㎛이고,
상기 표면의 미세 문양 또는 패턴의 중심선 평균거칠기(Ra)가 3㎛ 내지 8㎛ 이고,
상기 금속패널의 미세 문양 또는 패턴은 몰드의 표면에 형성된 미세 문양 또는 패턴이 복제되어 형성되고,
상기 금속패널의 미세 문양 또는 패턴에서의 십점 평균거칠기(Rz)는 상기 몰드의 미세 문양 또는 패턴에서의 십점 평균거칠기(Rz)의 40% 이상인, 금속패널.A metal panel having fine patterns or patterns formed on the surface thereof with curved irregularities.
Ten-point average roughness (Rz) of the fine pattern or pattern of the surface is 10㎛ to 40㎛,
The center line average roughness Ra of the fine pattern or pattern on the surface is 3 μm to 8 μm,
The fine pattern or pattern of the metal panel is formed by duplicating the fine pattern or pattern formed on the surface of the mold,
The ten point average roughness (Rz) in the fine pattern or pattern of the metal panel is 40% or more of the ten point average roughness (Rz) in the fine pattern or pattern of the mold.
상기 표면의 미세 문양 또는 패턴에서의 광반사량이 10000 내지 45000 사이의 값을 가지는 금속패널.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The metal panel having a light reflection amount in the fine pattern or pattern of the surface between 10000 and 45000.
상기 금속패널은 마그네슘 또는 알루미늄으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속 또는 이들의 합금인 금속패널.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The metal panel is one or more metals or alloys thereof selected from the group consisting of magnesium or aluminum.
상기 표면의 미세 문양 또는 패턴은 음각과 양각이 혼합된 미세 요철 형상인 금속패널.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The fine pattern or pattern of the surface is a metal panel having a fine concave-convex shape of the intaglio and embossed.
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