KR101483966B1 - 내외장재 금속판의 레이저 마킹 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내외장재 금속판의 레이저 마킹 방법에 관한 것으로서, 특히 레이저를 이용하여 금속판을 식각하여 문양 등을 형성하는 내외장재 금속판의 레이저 마킹 방법에 관한 것이다.
본 발명의 내외장재 금속판의 레이저 마킹 방법은, 알루미늄 또는 스테인레스스틸로 이루어진 금속판의 표면에 상기 금속판과 서로 다른 재질을 갖는 코팅액을 도포하여 코팅층을 형성하는 코팅단계와; 상기 코팅층을 건조하는 건조단계와; 레이저를 이용하여 상기 코팅층이 형성된 상기 금속판을 식각하는 마킹단계를 포함하여 이루어지되, 상기 코팅액은 상기 마킹단계에서 사용되는 상기 레이저에 의해 손상되지 않는 내열성 재질로 이루어지고, 상기 마킹단계에서는 상기 레이저가 상기 코팅층을 식각함이 없이 투과한 후 상기 금속판의 표면을 식각하여 문양을 형성하고, 상기 문양이 상기 코팅층에 의해 외부로 노출되지 않는 것을 특징으로 한다.

Description

내외장재 금속판의 레이저 마킹 방법 { LASER MARKING METHOD OF METAL PANEL }

본 발명은 내외장재 금속판의 레이저 마킹 방법에 관한 것으로서, 특히 레이저를 이용하여 금속판을 식각하여 문양 등을 형성하는 내외장재 금속판의 레이저 마킹 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 은백색의 가볍고 무른 금속인 알루미늄과 알루미늄을 주성분으로 하여 구리, 마그네슘, 니켈, 망간, 규소, 아연 등을 첨가하여 제조한 알루미늄합금은 연신성 및 인발성이 우수하고 가벼우며, 튼튼하고 미관이 수려하여 건축 자재용 내외장재, 외장용 패널, 내장용 케이스, 음향기기의 프론트 판넬, 카메라 외장패널, 휴대폰 외장패널, 전자부품 및 자동차용 구조물 등으로 광범위하게 사용되고 있다.

이와 같이, 알루미늄재(즉, 알루미늄 및 알루미늄 합금)는 다른 금속재에 비해 가볍고 가공성이 우수해 여러 용도에 쓰여지고 있는 바, 특히 건재 등으로 사용되는 예가 대단히 많다.

이렇게 건재 등의 용도로 쓰이는 알루미늄의 표면은 양극산화처리 등에 의해 강화되어 시장에 공급되고 있으며, 최근 이 양극산화처리로 표면처리한 알루미늄재 중에는 양극산화처리 시에 착색(着色, 색깔을 냄)시켜 칼라(color) 알루미늄재로 시장에 공급되는 것도 있게 되었다.

상기 알루미늄 또는 그 합금의 양극산화처리라 함은, 알루미늄 또는 그 합금을 여러 종류의 전해액속에서 직류전기 또는 교류전기의 사용으로 전해 처리하여 알루미늄 또는 그 합금의 표면에 다공성의 양극산화피막을 형성시키도록 한 처리방법을 지칭한 것이다.

그리고, 상기 양극산화처리방법은 그 기술적 내용이 공지이므로 이 공지의 기술내용에 관하여는 상세한 설명을 생략한다.

상기와 같이 양극산화처리방법을 통해 도금 처리된 알루미늄의 표면에 문자나 도형을 각인하기 위해서는, 도금처리된 알루미늄의 표면상에 마스킹 인쇄를 하는 것이 전부였다.

즉, 알루미늄이나 스테인레스 스틸로 이루어진 금속 소재를 양극산화처리하면 그 표면에 산화피막이 형성된다.

그 후에, 상기 산화피막의 표면 상에 필요한 문자나 도형을 마스킹 인쇄하여 표기하는 방법으로서 상기와 같은 마스킹 인쇄부를 갖는 금속 소재를 제조할 수 있었다.

그러나, 금속 소재의 산화피막 표면 상에 인쇄된 문자나 도형이 장기간의 사용에 의해 벗겨지거나 지워지는 문제점이 있었고, 마스킹 인쇄 시에 인쇄 잉크의 흐름 또는 번짐에 의해 제품 불량률이 대량 발생하는 문제점이 있었다.

이에 따라 대한민국 등록특허공보 제10-0733478호에는, 알루미늄 소재에 1차 산화피막층을 형성하는 단계; 레이저를 통해 문자나 도형을 마킹하여 산화피막층의 표면에 레이저처리기공을 형성하는 단계; 상기 레이저처리기공을 통해 노출된 알루미늄 소재에 2차 산화피막층을 형성하는 단계; 및 상기 2차 산화피막층에 원하는 칼라를 부분착색하여 착색층을 형성하는 단계;를 포함하여 된 알루미늄 소재에 문자나 도형의 마킹방법이 나타나 있다.

그러나, 상기와 같은 금속 소재에 대한 컬러 마킹방법은, 금속 소재의 표면에 1차 산화피막층을 형성한 후 원하는 도안에 따라 레이저를 조사하여 1차 산화피막층을 제거한 상태에서, 1차 산화피막층이 제거되어 노출되는 금속 소재의 표면에 2차 산화피막층을 형성한 후 상기 2차 산화피막층의 표면에 착색층을 형성하는 과정을 거쳐야 하므로 과정이 매우 복잡하고 높은 정밀도를 요구하는 문제점을 갖고 있는 것이다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 금속판의 표면에 먼저 코팅층을 형성한 후 금속판의 표면을 레이저를 통해 식각하여 문양을 형성하도록 할 수 있는 내외장재 금속판의 레이저 마킹 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 내외장재 금속판의 레이저 마킹 방법은, 알루미늄 또는 스테인레스스틸로 이루어진 금속판의 표면에 상기 금속판과 서로 다른 재질을 갖는 코팅액을 도포하여 코팅층을 형성하는 코팅단계와; 상기 코팅층을 건조하는 건조단계와; 레이저를 이용하여 상기 코팅층이 형성된 상기 금속판을 식각하는 마킹단계를 포함하여 이루어지되, 상기 코팅액은 상기 마킹단계에서 사용되는 상기 레이저에 의해 손상되지 않는 내열성 재질로 이루어지고, 상기 마킹단계에서는 상기 레이저가 상기 코팅층을 식각함이 없이 투과한 후 상기 금속판의 표면을 식각하여 문양을 형성하고, 상기 문양이 상기 코팅층에 의해 외부로 노출되지 않는 것을 특징으로 한다.

상기 코팅단계 이전에 코일 형태로 권취되어 있는 상기 금속판을 권출(捲出)하여 전개하는 제1권출단계와; 상기 건조단계와 상기 마킹단계 사이에서 상기 코팅층이 형성된 금속판을 일정한 크기로 절단하는 절단단계를 더 포함하여 이루어진다.

상기 코팅층이 건조된 상기 금속판을 코일 형태로 권취하는 권취단계와; 상기 권취단계에 의해 권취된 상기 금속판을 권출하여 전개하는 제2권출단계를 더 포함하여 이루어지되, 상기 권취단계와 제2권출단계는 상기 건조단계와 상기 절단단계 사이에서 이루어진다.

상기 코팅층은 투명한 재질로 이루어진다.

상기 코팅층은 세라믹 또는 열경화성수지로 이루어진다.

상기 건조단계는, 상기 금속판의 표면에 도포된 코팅액을 가열하여 전개시키는 예열단계와; 상기 예열단계보다 높은 온도로 상기 코팅층을 가열하여 수분을 제거하는 승온단계와; 상기 승온단계보다 높은 온도로 상기 코팅층을 가열하여 상기 코팅층을 경화시키는 경화단계와; 상기 예열단계보다 높고 상기 경화단계보다 낮은 온도로 상기 코팅층을 가열하는 감온단계로 이루어진다.

상기 마킹단계에서는 상기 레이저에서 발생되는 레이저빔의 촛점이 상기 금속판에 위치하도록 한다.

상기 마킹단계에서는 상기 레이저의 강도, 레이저빔의 크기, 상기 금속판에서 식각되는 식각점의 분포밀도를 조절하여 상기 문양의 명암을 조절한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 내외장재 금속판의 레이저 마킹 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

금속판의 표면에 먼저 코팅층을 형성한 후 코팅층의 식각없이 금속판의 표면만을 레이저를 통해 식각하여 문양을 형성하도록 할 수 있는바, 문양이 외부로 노출되지 않도록 할 수 있다.

또한, 코팅층이 형성된 금속판이 코일 형태로 권취되어 있기 때문에, 보관 및 이동이 용이하고, 필요에 따라 이를 절단하여 사용할 수 있어 생산성이 좋다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 금속판의 레이저 마킹 방법의 순서도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제1권출단계, 코팅단계, 건조단계 및 권취단계를 도시한 과정도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 건조단계를 도시한 과정도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마킹단계를 도시한 과정도,

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 금속판의 레이저 마킹 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제1권출단계, 코팅단계, 건조단계 및 권취단계를 도시한 과정도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 건조단계를 도시한 과정도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마킹단계를 도시한 과정도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 내외장재 금속판의 레이저 마킹 방법은, 제1권출단계(S1)와, 코팅단계(S2)와, 건조단계(S3)와, 권취단계(S4)와, 제2권출단계(S5)와, 절단단계(S6)와, 마킹단계(S7)를 포함하여 이루어진다.

상기 제1권출단계(S1)는 도 2에 도시된 바와 같이 코일 형태로 권취되어 있는 금속판(10)을 권출(捲出)하여 전개하는 단계이다.

상기 금속판(10)은 알루미늄 또는 스테인레스스틸로 이루어지고, 가전제품용, 외장용 또는 건축용의 내외장재로 사용되는 것으로 한정한다.

상기 코팅단계(S2)는 상기 제1권출단계(S1)에 의해 전개된 상기 금속판(10)의 표면에 잉크노즐(51) 등을 통해 코팅액을 도포하여 코팅층(20)을 형성하는 단계이다.

이때, 상기 코팅액은 상기 금속판(10)과 서로 다른 재질로 이루어진다.

이러한 상기 코팅액은 투명한 재질로 이루어져 외부에서 상기 금속판(10)의 표면이 보이도록 한다.

보다 구체적으로 상기 코팅층(20)을 형성하는 상기 코팅액은 세라믹 또는 열경화성수지로 이루어진다.

그리고, 상기 코팅액은 상기 마킹단계(S7)에서 사용되는 상기 레이저에 의해 손상되지 않는 내열성 재질로 이루어지도록 한다.

상기 코팅액의 재질로 사용되는 상기 세라믹은 Sol-Gel법에 의해 제조된 무기질 성분의 실리카계 세라믹으로 이루어지도록 하고, 상기 열경화성수지는 우레탄, 아크릴, 멜라민 또는 이들의 혼합물로 이루어지도록 한다.

위와 같은 상기 코팅단계(S2)는 스프레이 코팅, 플로우 코팅, 롤 코팅 방식 중 어느 하나를 이용하면 되고, 코팅층(20)의 두께는 요구조건에 따라 건조 후 약 1~10㎛ 정도가 되도록 한다.

상기 건조단계(S3)는 상기 코팅단계(S2)에 의해 상기 금속판(10)에 표면에 코팅된 상기 코팅층(20)을 건조하는 단계이다.

건조방법으로는 적외선 히터, 열풍 히터, 근적외선 히터 등의 가열장치(52)를 사용하면 된다.

구체적으로 상기 건조단계(S3)는 도 3에 도시된 바와 같이, 예열단계(S31)와, 승온단계(S32)와, 경화단계(S33)와, 감온단계(S34)로 이루어진다.

상기 예열단계(S31)는 상기 금속판(10)의 표면에 도포된 상기 코팅액을 가열하여 전개시키는 단계이다.

상기 예열단계(S31)에서는 약 60~80℃로 약 5~8분 정도 상기 코팅층(20)을 가열한다.

상기 코팅단계(S2)에 의해 도포된 상기 코팅액은 상기 금속판(10)의 표면에 울퉁불퉁하게 도포될 수 있는데, 상기 예열단계(S31)에서 상기 코팅액을 예열함으로써 상기 코팅액은 평평하게 전개된다.

상기 승온단계(S32)는 상기 예열단계(S31)보다 높은 온도로 상기 코팅층(20)을 가열하여 수분을 제거하는 단계이다.

상기 승온단계(S32)에서는 약 100~150℃로 약 5~8분 정도 상기 코팅층(20)을 가열한다.

위와 같은 상기 승온단계(S32)에서의 가열온도는 상기 코팅층(20)의 경화온도보다 낮은 온도로 가열한다.

상기 경화단계(S33)는 상기 승온단계(S32)보다 높은 온도로 상기 코팅층(20)을 가열하여 상기 코팅층(20)을 경화시키는 단계이다.

상기 경화단계(S33)에서는 약 200~250℃로 약 5~8분 정도 상기 코팅층(20)을 가열한다.

상기 감온단계(S34)는 상기 경화단계(S33)에 의해 상기 코팅층(20)의 경화 이후에, 상기 예열단계(S31)보다 높고 상기 경화단계(S33)보다 낮은 온도로 상기 코팅층(20)을 가열하는 단계이다.

상기 감온단계(S34)에서는 약 100~150℃로 약 5~8분 정도 상기 코팅층(20)을 가열한다.

상기 예열단계(S31), 승온단계(S32), 경화단계(S33) 및 감온단계(S34)는 각각 가열시간 동안 일정한 온도를 유지하도록 한다.

위와 같이 상기 건조단계(S3)에서 상기 예열단계(S31) 후 곧바로 고온의 상기 경화단계(S33)의 온도로 상승시키지 않고, 상기 코팅층(20)의 경화온도보다 낮은 온도로 가열하는 상기 승온단계(S32)를 거치도록 함으로써, 급격한 온도변화에 의해 상기 코팅층(20)에 기공 또는 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 경화단계(S33) 이후에 곧바로 급냉 또는 자연냉각 하지 않고, 상기 감온단계(S34)를 통해 가열하도록 함으로써, 급격한 온도변화에 의해 상기 코팅층(20)에 기공 또는 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

상기 건조단계(S3)는 상기 금속판(10)이 온도가 서로 다른 다수개의 히터를 이동하면서 수행되도록 할 수도 있고, 상기 금속판(10)을 정지시간 상태에서 하나의 히터를 이용하여 가열온도를 증감시켜 수행되도록 할 수도 있다.

그리고, 도 2에 도시된 바와 같이 코일 형태로 감겨진 금속판(10)을 절단하지 않고 권출하면서 코팅 및 건조를 함으로써, 금속판(10)을 일정한 크기로 절단한 후 코팅하는 종래의 기술보다 코팅층(20)의 형성속도가 빨라져 생산성을 향상시킬 수 있다.

상기 권취단계(S4)는 상기 건조단계(S3)에 의해 상기 코팅층(20)이 건조된 상기 금속판(10)을 코일 형태로 다시 권취하는 단계이다.

이러한 상기 권취단계(S4)는 상기 코팅층(20)이 형성된 상기 금속판(10)을 코일 형태로 감아 보관 및 이동이 용이하게 이루어지도록 하기 위함이다.

상기 제2권출단계(S5)는 상기 권취단계(S4)에 의해 권취된 상기 금속판(10)을 권출하여 전개하는 단계이다.

따라서, 상기 건조단계(S3) 이후에 상기 금속판(10)을 곧바로 절단하는 경우에는, 상기 권취단계(S4) 및 제2권출단계(S5)를 생략하고, 상기 절단단계(S6)를 수행하도록 할 수 있다.

상기 절단단계(S6)는 상기 코팅층(20)이 형성된 금속판(10)을 일정한 크기로 절단하는 단계이다.

상기 마킹단계(S7)는 도 4에 도시된 바와 같이 레이저를 이용하여 상기 코팅층(20)이 형성된 상기 금속판(10)을 식각하는 단계이다.

이러한 상기 마킹단계(S7)에서는 상기 레이저가 상기 코팅층(20)을 식각함이 없이 투과한 후 상기 금속판(10)의 표면을 식각하여 텍스트, 그래픽, 이미지 등의 문양(40)을 형성하도록 한다.

상기 마킹단계(S7)에서 사용되는 레이저는 fiber레이저, 나노초레이저, 야그레이저, CO₂레이저 등을 사용하면 된다.

그리고, 식각되는 깊이는 상기 금속판(10)의 표면으로부터 약 1~30㎛정도가 되도록 한다.

또한 레이저의 속도는 1500~1600mm/s로 하고, 100W~35KW의 파워로 점 또는 선, 면으로 조사한다.

위와 같이 상기 레이저가 상기 코팅층(20)을 식각함이 없이 투과되도록 함으로써, 상기 금속판(10)에 식각된 상기 문양(40)이 상기 코팅층(20)에 의해 외부로 노출되지 않게 된다.

이를 위해, 상기 마킹단계(S7)에서는 상기 레이저빔(30)의 촛점이 상기 금속판(10)에 위치하도록 한다.

이러한 상기 마킹단계(S7)에서는 상기 레이저의 강도, 레이저빔(30)의 크기, 상기 금속판(10)에서 식각되는 식각점의 분포밀도 등을 조절하여 상기 문양(40)의 명암을 조절할 수 있다.

위와 같은 본 발명에 의해, 투명한 코팅층(20) 형성 후 상기 금속판(10)의 표면에 식각을 통해 문양(40)을 형성할 수 있어, 영구적인 문양(40) 형성 및 문양(40)의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 종래의 기술 즉 금속판(10)에 레이저 마킹 후 코팅층(20)을 형성하는 것보다 생선성 및 품질성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 건축자재 및 가전제품 등의 내외장재에 사용되어, 미려함 및 제품의 우수성을 외부로 연출시킬 수 있다.

본 발명인 내외장재 금속판의 레이저 마킹 방법은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

S1 : 제1권출단계, S2 :코팅단계, S3 : 건조단계, S31 : 예열단계, S32 : 승온단계, S33 : 경화단계, S34 : 감온단계, S4 : 권취단계, S5 : 제2권출단계, S6 : 절단단계, S7 : 마킹단계,
10 : 금속판, 20 : 코팅층, 30 : 레이저빔, 40 : 문양, 51 : 잉크노즐, 52 : 가열장치,

Claims (8)

1. 알루미늄 또는 스테인레스스틸로 이루어진 금속판의 표면에 상기 금속판과 서로 다른 재질을 갖는 코팅액을 도포하여 코팅층을 형성하는 코팅단계와;
   상기 코팅층을 건조하는 건조단계와;
   레이저를 이용하여 상기 코팅층이 형성된 상기 금속판을 식각하는 마킹단계를 포함하여 이루어지되,
   상기 코팅액은 상기 마킹단계에서 사용되는 상기 레이저에 의해 손상되지 않는 내열성의 투명한 세라믹 또는 투명한 열경화성수지로 이루어지고,
   상기 마킹단계에서는 상기 레이저에서 발산되는 레이저빔의 촛점이 상기 금속판에 위치하도록 하여 상기 레이저가 상기 코팅층을 식각함이 없이 투과한 후 상기 금속판의 표면을 식각하여 문양을 형성하고, 상기 문양이 상기 코팅층에 의해 외부로 노출되지 않으며,
   상기 건조단계는,
   상기 금속판의 표면에 도포된 코팅액을 60~80℃로 가열하여 전개시키는 예열단계와;
   상기 예열단계보다 높은 100~150℃의 온도로 상기 코팅층을 가열하여 수분을 제거하는 승온단계와;
   상기 승온단계보다 높은 200~250℃의 온도로 상기 코팅층을 가열하여 상기 코팅층을 경화시키는 경화단계와;
   상기 예열단계보다 높고 상기 경화단계보다 낮은 100~150℃의 온도로 상기 코팅층을 가열하는 감온단계;로 이루어지며,
   상기 마킹단계에서는 상기 레이저의 강도, 레이저빔의 크기, 상기 금속판에서 식각되는 식각점의 분포밀도를 조절하여 상기 문양의 명암을 조절하는 것을 특징으로 하는 내외장재 금속판의 레이저 마킹 방법.
2. 청구항1에 있어서,
   상기 코팅단계 이전에 코일 형태로 권취되어 있는 상기 금속판을 권출(捲出)하여 전개하는 제1권출단계와;
   상기 건조단계와 상기 마킹단계 사이에서 상기 코팅층이 형성된 금속판을 일정한 크기로 절단하는 절단단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 내외장재 금속판의 레이저 마킹 방법.
3. 청구항2에 있어서,
   상기 코팅층이 건조된 상기 금속판을 코일 형태로 권취하는 권취단계와;
   상기 권취단계에 의해 권취된 상기 금속판을 권출하여 전개하는 제2권출단계를 더 포함하여 이루어지되,
   상기 권취단계와 제2권출단계는 상기 건조단계와 상기 절단단계 사이에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 내외장재 금속판의 레이저 마킹 방법.
4. 청구항1에 있어서,
   상기 코팅층은 Sol-Gel법에 의해 제조된 무기질 성분의 실리카계 세라믹으로 이루어진 것을 특징으로 하는 내외장재 금속판의 레이저 마킹 방법.
5. 청구항1에 있어서,
   상기 코팅층은 우레탄수지, 아크릴수지, 메라민수지 또는 이들의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 내외장재 금속판의 레이저 마킹 방법.
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