KR101587402B1 - 금속피막을 부분 형성한 합성수지프레임 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속피막을 부분 형성한 합성수지 프레임 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 a) 지정 형태의 합성수지프레임을 성형하여 준비하는 단계와, b) 준비된 합성수지프레임 중 일부분에 동도금층을 형성하는 단계 및 c) 합성수지프레임의 일부분에 형성된 동도금층에 금속피막층을 형성하는 단계를 포함하여, 상기 합성수지프레임 중 금속피막층이 형성된 일부분은 금속의 강도 및 질감을 갖고, 클리어 도장을 통한 다양한 색상 구현 및 표면경도가 향상되며, 대량생산이 용이한 금속피막을 부분 형성한 합성수지프레임 제조방법을 제공한다.

Description

금속피막을 부분 형성한 합성수지프레임 제조방법{Resin frame is formed in metal surface synthetic part production method}

본 발명은 금속피막을 부분 형성한 합성수지프레임 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 합성수지재로 이루어진 프레임의 표면에 부분적으로 금속피막층을 형성하여, 금속피막층이 형성된 프레임의 일부분이 금속성의 강도 및 질감을 갖고, 기계적/화학적 내구성이 뛰어난 금속피막을 부분 형성한 합성수지프레임 제조방법에 관한 것이다.

근래에 제조되는 공산품은 디자인 및 색상이 구매자의 제품 선택에 있어서 매우 중요한 역할을 한다.

이에 따라 공산품의 색상을 미려하게 하기 위해 공산품의 케이스의 표면을 마그네슘, 티타늄 등의 다양한 금속 재질로 도금시킨 제품이 다양하게 출시되고 있다.

이러한 일례로 차량에는 외부의 공기를 차량 실내로 유입시킬 수 있는 공조시스템은 외부공기나 가열 및 냉각된 공기를 차량 실내로 송풍하여 실내를 따뜻하게 하거나 냉각시키게 되는데, 이때 상기 에어 시스템으로부터 실내로 송풍되는 공기는 그 송풍방향을 조절할 수 있도록 통상 크러시패드 부위에 형성된 송풍구에 손으로 조작할 수 있는 에어밴트를 장착하게 된다.

상기한 에어밴트는 크러시패널의 공조시스템 송풍구에 장착되어 공기를 실내로 송풍하도록 개구된 개구부를 형성한 에어밴트 프레임과, 이 에어밴트 프레임의 개구부의 안쪽 상·하부위에 일정 간격으로 형성된 고정홀에 세로 방향으로 결합되는 세로윙, 이 세로윙에 대해 수평한 방향으로 상기 에어밴트 프레임의 개구부의 안쪽 좌·우부위에 일정 간격으로 형성된 고정홀에 결합되는 가로윙 및 이 가로윙에 삽입 결합되어 상기 윙을 이동시키는 노브로 구성된다.

최근 산업이 발달함에 따라 금속과 유사한 물리적 특성 및 화학적 특성을 갖는 합성수지를 이용하여 생산한 제품으로 차량의 실내를 연출하고 있다.

그러나 대부분의 합성수지를 이용한 제품은 금속의 고유한 광택을 갖지 못하기 때문에, 합성수지를 이용한 제품으로부터 금속 질감을 갖도록 하기 위해서는 합성수지 제품의 표면에 특수한 도금층을 형성함으로써 합성수지 제품은 금속과 유사한 광택을 갖는다.

등록특허 제10-0690936호(2007.02.27)에서는 합성 수지를 성형하여 합성수지 성형품을 제조하는 단계; 상기 합성수지 성형품의 표면을 세정하는 단계; 상기 합성수지 성형품의 표면으로부터 기체가 발생하는 것을 억제 및 상기 합성수지 성형품의 표면 경도를 향상시키기 위해 단량체를 고분자 중합 공정에 의하여 중합한 중합체를 상기 합성수지 성형품의 표면에 코팅하여 중합체 코팅층을 형성하는 단계; 및 금속 질감을 얻기 위해 금속을 포함하는 반응가스를 반응시켜 형성된 금속 화합물을 상기 중합체 코팅층의 표면에 증착하여 금속 질감 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 합성수지 제품의 코팅 방법을 제공하였다.

그러나 종래 코팅방법은 금속과 같은 기계적 내구성 및 내마멸성 등이 우수한 제품을 생산하기에 어려운 문제점을 갖는다.

또한 최근에는 진공 증착과 같은 건식 도금법이 많이 사용되고 있지만, 합성수지 제품으로부터 발생된 수분, 이산화탄소 암모니아 등의 가스로 인해 도금을 형성하기 위한 진공압을 정확하게 설정하기 어렵고 합성수지 성형품에 금속 질감의 효과를 위해서는 제품으로부터 발생하는 가스로 인해 원하고자 하는 막을 정밀하게 형성하기 어려운 문제점을 갖는다.

이러한 문제로 기존의 건식 도금법은 생산성이 낮기 때문에 제조 가격이 높은 문제점도 함께 갖고, 이에 더하여 진공 증착 방법에 따라 합성수지 제품에 코팅된 도금층은 모재료인 합성수지 성형품과의 밀착력이 낮아 합성수지 성형품에 코팅된 도금층이 쉽게 박리 또는 파손되는 문제점을 갖는다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 기술들을 가진 문제점을 극복함은 물론, 원재에 전처리용 도료를 도포하여 합성수지인 원재와 금속피막층의 밀착력이 향상되고, 높은 밀착력으로 프레임이 금속의 강도 및 질감을 갖으며, 급격한 온도 변화에도 금속피막층이 박리되지 않는 신뢰성을 갖고, 고품질의 프레임 생산성 향상과 원가를 절감할 수 있는 금속피막을 부분 형성한 합성수지프레임 제조방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 금속피막을 부분 형성한 합성수지프레임 제조방법은 a)지정 형태의 합성수지프레임을 사출 성형하여 준비하는 단계와, b)준비된 상기 합성수지프레임의 표면 전체에 무전해 Cu도금법을 실시하여 동박층을 형성한 후, 동박층이 형성된 합성수지프레임 표면 중 금속피막을 입히지 않을 부분과, 금속피막을 입힐 부분을 레이저로 식각하여 경계를 구획하고, Cu전기도금법을 실시하여 금속피막을 입히지 않을 부분의 동박층을 박리하면서, 금속피막을 입힐 부분의 동박층에는 동도금층을 형성하는 단계와, c)합성수지프레임 중 일부분에 형성된 동도금층에 크롬(Cr), 팔라듐(Pd), 주석(Sn), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 코발트(Co) 또는 알루미늄(Al) 금속이온 중 어느 하나의 금속이온을 포함하는 전해질용액을 이용하여 전해도금법으로 금속피막층을 형성하는 단계 및 d)금속피막층이 부분 형성된 합성수지프레임을 수세, 건조한 후, 상기 합성수지프레임의 전체면에 마감도료를 도포해 마감도료층을 형성하여 마감하는 단계를 포함한다.

이때 본 발명에 따른 상기 a)단계인 지정 형태의 합성수지프레임을 성형하여 준비한 후, a-1) 준비된 합성수지프레임의 표면을 전처리하여 준비하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서 본 발명에 따른 상기 a-1)단계인 준비된 합성수지프레임의 표면을 전처리하여 준비하는 단계는, 합성수지프레임의 표면에 전처리용 도료를 지정 두께로 도포하여 도료층을 형성할 수 있다.

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본 발명에 따른 금속피막을 부분 형성한 합성수지프레임 제조방법은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 합성수지인 원재에 부분 형성된 금속피막층의 높은 밀착력으로 합성수지프레임이 금속의 강도 및 질감을 갖고, 급격한 온도 변화에도 금속 피막이 박리되지 않는 신뢰성을 갖는 효과를 가진다.

둘째, 고품질의 합성수지프레임 생산성 향상과 원가를 절감할 수 있는 효과를 가진다.

셋째, 종래에는 합성수지재의 프레임에 금속재의 부재가 결합하던 것을 하나의 합성수지프레임에 부분적으로 금속피막층을 형성하여, 부품수를 줄이는 것은 물론, 조립공정이 불필요해 공정이 단순해짐에 따라 제조원가가 절감되는 효과를 가진다.

넷째, 합성수지인 원재에 부분 형성된 금속피막층으로 로고 또는 문양 및 문자 등을 형성할 수 있어 부품수를 줄이는 것은 물론, 제품을 모방을 방지할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 금속피막을 부분 형성한 합성수지프레임 제조방법의 간략하게 보인 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 합성수지프레임에 금속피막을 형성하는 과정을 나타낸 블록도이다.
도 3는 본 발명 금속피막을 부분 형성한 합성수지프레임 제조방법의 일 실시 상태를 간략하게 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속피막을 부분 형성한 에어밴트 프레임을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시에 따라 금속피막의 문자가 형성된 합성수지프레임을 보인 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 금속피막을 부분 형성한 합성수지프레임 제조방법의 간략하게 보인 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 합성수지프레임에 금속피막을 형성하는 과정을 나타낸 블록도이며, 도 3는 본 발명 금속피막을 부분 형성한 합성수지프레임 제조방법의 일 실시 상태를 간략하게 보인 예시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속피막을 부분 형성한 에어밴트 프레임을 나타낸 예시도이며, 도 5는 본 발명의 실시에 따라 금속피막의 문자가 형성된 합성수지프레임을 보인 예시도이다.

본 발명은 합성수지재로 이루어진 프레임에 부분적으로 금속피막층을 형성하여, 금속피막층이 형성된 프레임의 표면이 금속성의 강도 및 질감을 갖고, 금속 피막이 외부에서 가해지는 물리적 충격 및 급격한 온도변화, 화학적 요소에도 쉽게 박리되지 않는 금속피막을 부분 형성한 합성수지프레임 제조방법에 관한 것으로, 도면을 참조하여 더욱 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

도 1을 참조하여 본 발명에 따른 금속피막을 부분 형성한 합성수지프레임 제조방법은 a) 지정 형태의 합성수지프레임을 사출 성형하여 준비하는 단계(S100); b) 준비된 합성수지프레임 중 일부분에 동도금층을 형성하는 단계(S200); 및 c) 합성수지프레임의 일부분에 형성된 동도금층에 금속피막층을 형성하는 단계(S300)를 포함한다.

본 발명에 따른 상기한 단계들을 도 1 및 도 3을 참조하여 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저 a)단계는, 지정 형태의 합성수지프레임(10)을 사출 성형하여 준비한다.(S100)

이때, 준비되는 합성수지프레임(10)은 폴리카보네이트, ABS 등의 레진으로, 이를 지정 형태의 금형을 이용하여 사출성형 또는 압출성형법으로 지정 형태로 제조되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 a)단계(S100)인 지정 형태의 합성수지프레임을 사출 성형하여 준비한 후, a-1) 준비된 합성수지프레임의 표면을 전처리하여 준비한다.(S110)

상기 a-1)단계(S110)는, 화학도금층이 직접 형성될 수 없는 합성수지의 재질에 따라 선택적으로 상기 a)단계(S100)에 의해 준비된 합성수지프레임(10)을 전처리한다.

이때, 상기한 전처리는 합성수지프레임(10)의 표면에 전처리용 도료를 지정 두께로 도포하여 도료층(11)을 형성하는 것으로, 상기 전처리용 도료를 합성수지 프레임(10)의 표면에 도포하는 두께는 6㎛∼16㎛를 이루도록 형성하는 것이 바람직하나 필요에 따라 가감될 수도 있으며, 도포된 도료층(11)은 60℃∼80℃의 열풍으로 강제건조하는 것이 바람직하다.

상기 도료층(11)은 별도의 공정 없이 마감처리나 클리어 코팅으로 색상(컬러)의 구현이 가능하다.

다음으로 b)단계는, 상기 a)단계(S100) 또는 a-1)단계(S110)를 실시한 후 준비된 합성수지프레임(10) 중 일부에 동도금층(30)을 형성한다.(S200)

이때 상기 합성수지프레임(10)의 표면에 형성되는 동도금층(30)은 합성수지 프레임(10) 중 지정 위치 일부에만 형성되는데, 이러한 과정을 도 2를 참조하여 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저 b-1)단계로, 상기 a)단계(S100) 또는 a-1)단계(S110)에 의해 준비된 상기 합성수지프레임(10)의 표면 전체에 무전해 Cu도금법을 실시하여 동박층(20)을 형성한다.(S210)

이때 실시되는 무전해 Cu도금법은 외부로부터 전기에너지를 공급받지 않고 금속염 수용액 중의 금속이온을 환원제의 힘에 의해 자기 촉매적으로 환원시켜 피처리물의 표면 위에 동박을 석출시키는 것으로, 구리(銅)도금제를 이용하여 전기전도를 위한 동박층(20)을 부도체인 합성수지프레임(10) 표면 전체에 0.1㎛∼0.5㎛ 두께로 형성한다.

그리고 b-2)단계로, 상기 b-1)단계(S210)에 의해 표면 전체에 동박층(20)이 형성된 합성수지프레임(10) 중 금속피막을 입히지 않을 부분과 금속피막을 입힐 부분을 구획하도록 경계를 레이저로 식각한다.(S220)

이때 레이저로 식각할 시, 상기 합성수지프레임(10)에 전처리용으로 도포되어 형성된 도료층(11)의 식각이 발생하지 않도록 레이저의 출력이 조절되어, 동박층(20)의 경계만 식각되어 제거되도록 하는 것이 바람직하다.

또한 b-3)단계로, 상기 b-2)단계(S220)에 의해 합성수지프레임(10) 중, 금속피막을 입히지 않을 부분과 금속피막을 입힐 부분으로 구획되면, 상기 합성수지프레임(10) 중 금속피막을 입히지 않을 부분의 동박층(20)을 박리하여 제거한다.(S230)

이때 상기 합성수지프레임(10)에 전처리용으로 도포되어 형성된 도료층(11)은 박리되지 않고, 상기 도료층(11)을 마감처리나 클리어 코팅으로 상기 합성수지 프레임(10)의 표면으로 구현될 수 있다.

더불어 b-4)단계로, 상기 b-3)단계(S230)에 의해 합성수지프레임(10) 중, 금속피막을 입히지 않을 부분의 동박층(20)이 박리되면, 부분적으로 동박층(20)이 형성된 합성수지프레임(10)에 Cu전기도금법을 실시하여 합성수지프레임(10)에 남아 있는 상기 동박층(20)의 표면에 동도금층(30)을 형성한다.(S240)

이때 Cu전기도금법을 실시하여 금속피막을 입히지 않을 부분의 동박층이 박리되면서, 금속피막을 입힐 부분의 동박층에는 동도금층이 도금 형성된다.
또한 형성되는 동도금층(30)의 두께는 0.5㎛∼2㎛로 두께를 조절하기 위해 연속반복으로 제2,제3의 Cu전기도금법을 실시할 수도 있다.

다음으로 c)단계는 합성수지프레임(10)의 일부분에 형성된 동도금층(30)에 금속피막층(40)을 형성한다.(S300)

상기 c)단계(S300)는 b)단계(S200)에 의해 동도금층(30)이 형성된 합성수지프레임(10)에 전기도금법을 실시하여 금속피막층(40)을 형성한다.

이때 합성수지프레임(10)의 표면에 형성되는 금속피막층(40)은 상기 동도금층(30)을 부분적으로 형성한 합성수지프레임(10)를 금속이온을 포함하는 전해질용액에 침지한 후, 전해도금법으로 상기 합성수지프레임(10)의 동도금층(30)에 금속피막층(40)을 형성한다.

여기서 상기 금속피막층(40)은 전해질용액을 이용하여 전해도금법으로 실시하는 바람직한 실시예를 살펴보면, 우선 전해질용액의 온도를 60 ~ 70℃로 유지하고, 수소이온농도(PH)는 12.3~12.7이며, 전류밀도 1 ~ 3A/dm2로 1 ~ 40분(min) 동안 정전류로 전해도금법으로 진행하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 금속피막도금을 실시함에 있어서는 흑연판을 양극으로 하고, 음극에 상기 동도금층(30)이 적층된 상기 합성수지프레임(10)을 연결하여, 전해질액을 교반 해주면서 진행하는 것이 바람직하다.

이와 같은 조건으로 금속피막층(40)이 상기 동도금층(30) 표면에 형성된다.

상기 전해질에 포함되는 금속이온으로는 니켈(Ni), 은(Ag), 크롬(Cr), 팔라듐(Pd), 주석(Sn), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 코발트(Co) 또는 알루미늄(Al) 금속이온 중 어느 하나의 금속이온을 포함하는 것이 바람직하다.

상기한 과정을 완료 후 상기 합성수지프레임(10)은 수세, 건조하여, 도 4에 도시한 바와 같이 금속피막을 부분 형성한 합성수지프레임을 완성하는데, 상기 합성수지프레임(10)의 테두리는 금속피막층(40)이 형성되어, 금속성의 강도 및 질감을 갖고, 기계적/화학적 내구성이 뛰어나며, 상기 금속피막층(40)이 형성되지 않은 부분에는 전처리용 도료층에 의해 상기 합성수지프레임(10)의 표면을 이루고, 상기 도료층을 별도의 공정 없이 마감처리나 클리어 코팅으로 다양한 색상을 구현한다.

또한 상기 c)단계(S300)에 의해 부분적으로 금속피막층(40)이 형성된 합성수지프레임(10)의 전체면에 마감도료를 도포해 마감도료층을 형성하여 마감할 수도 있다.

도 4에서와 같이 본 발명을 차량용 에어밴트 프레임을 기준으로 기재하나, 이에 한정하지 않고, 부분적으로 금속피막층을 형성할 수 있는 차량 내장재(데코, 스위치, 전조등, 비상등, 라디에이터 그릴 등) 전반에 적용될 수 있다.

또한 합성수지프레임을 사용하는 가전제품에도 적용이 될 수도 있습니다.

더불어 도 5에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시에 따라 합성수지프레임에 금속피막으로 이루어진 로고 또는 문양 및 문자 등을 형성할 수도 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 합성수지 프레임
11: 도료층
20: 동(Cu)박층
30: 동(Cu)도금층
40: 금속피막층

Claims (6)

1. a)지정 형태의 합성수지프레임을 사출 성형하여 준비하는 단계;
   b)준비된 상기 합성수지프레임의 표면 전체에 무전해 Cu도금법을 실시하여 동박층을 형성한 후, 동박층이 형성된 합성수지프레임 표면 중 금속피막을 입히지 않을 부분과, 금속피막을 입힐 부분을 레이저로 식각하여 경계를 구획하고, Cu전기도금법을 실시하여 금속피막을 입히지 않을 부분의 동박층을 박리하면서, 금속피막을 입힐 부분의 동박층에는 동도금층을 형성하는 단계;
   c)합성수지프레임 중 일부분에 형성된 동도금층에 크롬(Cr), 팔라듐(Pd), 주석(Sn), 이리듐(Ir), 로듐(Rh), 코발트(Co) 또는 알루미늄(Al) 금속이온 중 어느 하나의 금속이온을 포함하는 전해질용액을 이용하여 전해도금법으로 금속피막층을 형성하는 단계; 및
   d)금속피막층이 부분 형성된 합성수지프레임을 수세, 건조한 후, 상기 합성수지프레임의 전체면에 마감도료를 도포해 마감도료층을 형성하여 마감하는 단계를 포함하는 금속피막을 부분 형성한 합성수지프레임 제조방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 a)단계인 지정 형태의 합성수지프레임을 성형 준비한 후,
   a-1) 준비된 합성수지프레임의 표면을 전처리하여 준비하는 단계를 더 포함하는 금속피막을 부분 형성한 합성수지프레임 제조방법.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 a-1)단계인 준비된 합성수지프레임의 표면을 전처리하여 준비하는 단계는,
   합성수지프레임의 표면에 전처리용 도료를 지정 두께로 도포하여 도료층을 형성하는 금속피막을 부분 형성한 합성수지프레임 제조방법.
   
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