KR101828210B1 - 알루미늄 휠의 다중 컬러 형성 방법 - Google Patents

알루미늄 휠의 다중 컬러 형성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 알루미늄 휠의 다중 컬러 형성 방법에 관한 것으로, 본 발명은 알루미늄 휠을 세척하고 건조하는 전처리 단계, 세척 후 건조된 알루미늄 휠의 표면에 유색 도료를 이용하여 프라이머 도장층을 형성하는 1차 도장을 하는 단계, 1차 도장시 형성된 프라이머 도장층의 상부에 무채색 도료를 이용하여 무채색 도료층을 형성하는 2차 도장을 하는 단계, 2차 도장된 알루미늄 휠을 수전사하여 패턴필름층을 형성하는 단계, 패턴필름층이 형성된 알루미늄 휠에 설정된 영역을 커팅하여 1차 도장시 형성된 프라이머 도장층 또는 2차 도장시 형성된 무채색 도료층을 노출시키도록 알루미늄 휠을 전면 가공하는 단계; 및 전면 가공된 알루미늄 휠에 투명 도막층을 형성하는 상도 단계를 포함하는 알루미늄 휠의 다중 컬러 형성 방법을 제공할 수 있다.

Description

알루미늄 휠의 다중 컬러 형성 방법{MULT-COLOR FORMONG METHOD OF ALLOY WHEEL}
본 발명은 알루미늄 휠의 다중 컬러 형성 방법에 관한 것으로, 특히 알루미늄 휠에 다중 컬러를 구현한 알루미늄 휠의 다중 컬러 형성 방법에 관한 것이다.
일반적으로 알루미늄이나 알루미늄합금(이하 총칭하여 알루미늄이라 함)은 내식성이 우수하며, 열전도성이 우수하고 가벼워 각종 판재나 용기, 자동차용 휠 등의 소재로 널리 사용되고 있다. 그러나, 알루미늄은 활성이 높아 금속으로 공기 중에 노출되면 금속표면이 산화물(자연적 산화피막)로 덮이게 되어 순수한 금속표면이 생기지 않는데, 이 산화물로 인해 알루미늄 표면을 도금하거나 다른 금속으로 코팅하는 것이 어려우며, 이렇게 자연적으로 생성된 산화피막은 두께가 얇아 이용가치가 떨어진다.
그리고, 알루미늄의 표면에 양극산화처리를 실시하여 산화피막을 형성하는 과정에서는 시간의 변화에 따라 색조를 조절할 수 있는데, 이와 같은 색조는 단일계통의 색상만 얻어지는 단점이 있어 양극산화처리 후에는, 전해착색이나 염료착색 등을 적용하여 색상을 도입하는 것이 일반적이다.
대한민국등록특허 "제10-0695530호"와 같이 알루미늄 표면의 다중칼라 형성방법이 개시되어 있다.
종래 다중 컬러 형성 방법은 알루미늄 휠의 표면 굴곡에 의해 도장이 이루어지지 않는 부분들이 발생하여 염화칼륨 등에 의해 표면 부식이 진행되는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 알루미늄 휠에 다양한 컬러 및 패턴을 형성하여 알루미늄 휠의 내식성을 강화하고, 심미성을 높인 알루미늄 휠의 다중 컬러 형성 방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 (a) 알루미늄 휠을 세척하고 건조하는 전처리 단계; (b) 상기 세척 후 건조된 알루미늄 휠의 표면에 유색 도료를 이용하여 프라이머 도장층을 형성하는 1차 도장을 하는 단계; (c) 상기 1차 도장시 형성된 프라이머 도장층의 상부에 무채색 도료를 이용하여 2차 도장을 하는 단계; (d) 상기 2차 도장된 알루미늄 휠을 수전사하여 패턴필름층을 형성하는 단계; (e) 상기 패턴필름층이 형성된 알루미늄 휠에 설정된 영역을 커팅하여 상기 1차 도장시 형성된 프라이머 도장층 또는 상기 2차 도장시 형성된 무채색 도료층을 노출시키도록 알루미늄 휠을 전면 가공하는 단계; 및 (f) 상기 전면 가공된 알루미늄 휠에 투명 도막층을 형성하는 상도 단계를 포함하는 알루미늄 휠의 다중 컬러 형성 방법을 제공할 수 있다.
상기 단계(e)는 상기 패턴필름층과 플라이머 도장층이 노출되도록 80 내지 120um의 두께로 커팅하나, 상기 무채색 도료층을 노출시키도록 20 내지 40um의 두께로 커팅할 수 있다.
상기 알루미늄 휠의 다중 컬러 형성 방법은 상기 단계(f)에서, 상기 투명 도막층은 열건조 또는 UV 건조되는 수지로 형성될 수 있다.
상기 단계 (c)는 유체 도장 또는 분체 도장을 이용하여 상기 무채색 도료층을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 알루미늄 휘의 멀티 컬러 형성 방법은 다양한 컬러 및 패턴을 구현하여 외관의 미려함을 높일 수 있다.
또한, 알루미늄 휠의 기저면 노출을 억제하여 염화 칼슘 등과 같은 부식성 물질의 침투를 방지하여 내식성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 알루미늄 휠의 다중 컬러 형성 방법을 순착적으로 도시한 흐름도.
도 2는 1차 도장 단계 이후의 알루미늄 휠의 일부를 절단한 단면을 도시한 단면도.
도 3은 2차 도장 단계 이후의 알루미늄 휠의 일부를 절단한 단면을 도시한 단면도.
도 4는 수전사 단계를 도시한 공정 설명도.
도 5는 수전사 단계 이후의 알루미늄 휠의 단면을 도시한 단면도.
도 6은 전면 가공 단계 이후의 알루미늄 휠의 단면을 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 알루미늄 휠의 단면을 도시한 단면도.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도 1 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 알루미늄 휠의 다중 컬러 형성 방법을 순착적으로 도시한 흐름도이고, 도 2는 1차 도장 단계 이후의 알루미늄 휠의 일부를 절단한 단면을 도시한 단면도이며, 도 3은 2차 도장 단계 이후의 알루미늄 휠의 일부를 절단한 단면을 도시한 단면도이고, 도 4는 수전사 단계를 도시한 공정 설명도이며, 도 5는 수전사 단계 이후의 알루미늄 휠의 단면을 도시한 단면도이고, 도 6은 전면 가공 단계 이후의 알루미늄 휠의 단면을 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 알루미늄 휠의 단면을 도시한 단면도이다. 이하 도 1을 설명하기 위하여 도 2 내지 도 7 참조하여 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 알루미늄 휠의 다중 컬러 형성 방법은 알루미늄 휠을 전처리하는 단계(S110), 알루미늄 휠에 1차 도장을 하는 단계(S200), 2차 도장을 하는 단계(S300), 도장된 알루미늄 휠을 수전사 하는 단계(S400), 수전사된 알루미늄 휠을 세척하고 건조하는 단계(S500), 커팅을 통한 전면 가공 단계(S600), 상도 단계(S700) 및 건조하는 단계(S800)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 알루미늄 휠을 전처리 하는 단계(S110)는 원재료 휠(도장전 알루미늄 휠)을 더운 물로 세척하여, 원재료 휠 표면의 유분 또는 이물질들을 탈지하기 쉬운 상태로 세척한다. 이후, 1차적으로 탈지제인 트리클로로에탄, 트리클로로에틸렌 등을 이용하여 원재료 휠의 표면에 부착된 유지류를 제거하는 예비 탈지 공정을 수행한다. 이이서, 본탈지 공정을 통해 알루미늄 표면에 유지류를 완벽히 제거하여 원재료 휠의 처음 제조상태로 만든다. 이때, 본탈지 공정에서 중알카리 또는 강알카리 등의 알카리성을 띄는 실리케이트 염료 또는 가성소다를 이용할 수 있다.
이어서, 수세공정을 통해 원재료 휠의 표면을 물로 씻어 알칼리를 제거한다. 이후, 황산 또는 염산을 이용하여 수세공정이후 잔류하는 알카리 성분을 중화시켜 후처리 공정에서 원재료 휠의 표면에 잔류하는 알카리성분에 의해 도장시 중화되는 작용을 방지한다. 또한, 원재료 휠의 표면에 탈지 공정시 발생되는 산화피막을 제거한다.
다음으로, 수세공정을 통해 원재료 휠을 물로 세척한다. 다음으로, 원재료 휠의 표면에 피막처리를 수행한다. 피막 처리는 방청성, 내식성, 내고온 산화성 등의 화학적 성질을 향상시킬 수 있으며, 동시에 내마모성을 향상시킬 수 있다. 이를 위하여, 크롬산염, 인산염 등을 사용하여 피막 처리를 수행한다.
피막처리가 완료되면, 수세 공정을 거치고 탈이온수를 이용하여 다시 수세공정을 수행한다. 이어서, 140~150도의 온도에서 건조시킨다.
이어서, 1차 도장 단계(S200)는 원재료 휠의 표면에 하도에 사용하는 부틸 수지, 알코올, 인사, 앙청 안료 등을 원료로 하거나, 유색 도료를 원료로 하여 1차 도장한다. 1차 도장을 통해 원재료 휠의 표면 녹을 방지할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 다색 컬러를 내기 위하여 유색 도료를 혼합하여 사용한다.
1차 도장 단계(S200)에서 프라이머 도장층(120)은 도 2에 도시된 바와 같이 약 150um 정도의 두께로 형성될 수 있다. 이때, 프라이머 도장층(120)의 두께가 110um이하일 경우 추후 전면 가공 시 도장의 일부가 제거된 후 남겨진 도료의 두께가 얇아질 수 있다.
또한, 1차 도장시 녹방지를 위하여 녹방지 안료가 더 첨가될 수 있다.
이어서, 1차 도장된 휠을 건조시킨다. 건조 시 온도는 80~90도 정도를 유지한다.
이어서, 2차 도장 단계(S300)는 블랙, 실버, 다크 그레이 등의 무채색을 가진 무채색 도료층(130)이 프라이머 도장층(120)의 상부면을 덮도록 형성한다. 2차 도장 단계(S300)는 액체 도료를 스프레이건으로 분사하거나, 롤 코터 또는 커튼 플로 코터 등의 유체 도장 방식으로 도장층을 도 3에 도시된 바와 같이 약 15~30um의 두께로 형성한다. 이때, 유체 도료는 에폭시계, 폴리에스테르계, 에폭시-폴리에스테르계, 아크릴계 또는 폴리우레탄계 등의 도료가 사용될 수 있다.
또한, 유체 도장 대신 분체 도장을 할 수도 있다. 분체 도장은 정전분체 도장법, 유동 침적법, 정전 유동 침적법 등을 이용하여 도료의 두께를 약 15~30um로 형성한다. 분체 도료로는 에폭시계열, 폴리에스테르계, 에폭시-폴리에스테르계, 아크릴계 또는 폴리우레탄계열이 사용될 수 있다.
이어서, 도장된 알루미늄 휠을 건조한다. 이때, 도장된 알루미늄 휠을 180도에서 약 10분간 유지시켜 알루미늄 휠에 도장된 도료를 서서히 경화시킨다.
다음으로, 알루미늄 휠을 수전사 시킨다(S400). 알루미늄 휠을 수전사 하기 위하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 수조(10)에 수전사를 위한 패턴필름(20)을 형성한다. 이때, 수조(10)에 패턴필름(20)을 안착시키고, 패턴필름(20)을 액화시킨다. 이어서, 알루미늄 휠(110)을 패턴필름(20)이 형성된 수조(10)에 가라앉혀 표면에 패턴필름층(140)을 전사 시킨다. 이때, 알루미늄 휠(110)은 도 4에 도시된 바와 같이 소정의 각도로 경사지게 침수시켜 표면 진동을 최소화시켜 패턴필름(20)의 패턴이 변형되지 않고 알루미늄 휠(110)에 전사되도록 한다. 경사 각도는 약 10~50도 정도가 바람직하다. 도 5에 도시된 바와 같이, 수전사된 패턴필름층(140)은 2차 도장층 상부를 덮도록 형성된다. 이에 따라, 알루미늄 휠의 전면의 융기된 부분 또는 측면, 또는 연결부에 막을 형성할 수 있다.
이어서, 패턴이 수전사된 알루미늄 휠을 세척한 후 건조한다(S500). 세척시 패턴필름의 지지체를 제거하기 위하여 온수를 약 10~20분간 고압살포하여 제거하는 것이 바람직하다.
이후, 알루미늄 휠을 전면가공한다(S600). 도 6에 도시된 바와 같이, 알루미늄 휠의 전면 가공 단계(S600)에서는 다이아몬드 커팅법을 이용하여, 수전사된 패턴필름층(140)과, 2차 도장된 무채색 도료층(130)의 일부를 제거하고, 1차 도장시 도장된 프라이머 도장층(120)이 노출되도록 한다. 이에 따라, 알루미늄 휠의 일부분은 1차 도장시 도장된 프라이머 도장층(120)이 노출되며, 나머지 부분은 패턴필름층(140)이 노출되므로 멀티 컬러가 구현될 수 있다. 다이아몬드 커팅을 통해 표면 일부 제거시 약 80 내지 120um의 두께로 커팅을 한다. 커팅 두께가 80um 이하일 경우, 1차 도장시 형성된 프라이머 도료층이 노출되지 않아 설정한 다중 컬러가 구현되지 않아 불량이 발생될 수 있으며, 커팅 두께가 120um 이상일 경우 프라이머 도료층이 너무 많이 제거되어 외부 손상으로 표면 노출 가능성이 높아질 수 있다.
다음으로, 상도 단계(S700)는 도 7에 도시된 바와 같이 투명한 투명 도막층(150)을 형성한다. 알루미늄 휠의 경우 사용 환경이 좋지 않은 상태에서 장시간 노출되므로, 상도 단계를 통해 하부의 도장층의 색상을 유지하고, 외부 손상으로부터 보호한다. 투명 도막층(150)은 경화 수지 등을 사용하여 형성할 수 있다. 투명 도막층(150)은 열건조 또는 UV 건조될 수 있는 물질이 사용되는 것이 바람직하다.
이후, 상도 단계(S700)에서 형성된 투명 도막층을 열건조 또는 UV 건조하여 다중 컬러 알루미늄 휠의 제조를 완료한다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따르면, 알루미늄 휠의 전면가공 단계(S600)에서 다이아몬드 커팅시 커팅 두께를 알루미늄 휠의 부위별로 각각 다르게 할 수 있다. 예를 들면, 2가지 색상을 가지는 알루미늄 휠을 제조하기 위하여 일부 영역을 다이아몬드 커팅시 두께를 80 내지 120um 사이로 하여 1차 도장시 형성된 프라이머 도장층(120)을 노출시킨다.
또한, 3가지 색상을 가지는 알루미늄 휠을 제조하기 위하여 일부 영역은 다이아몬드 커팅시 두께를 80 내지 120um 사이로 하고, 또 다른 영역은 약 20 ~40um로 커팅하여 프라이머 도장층(120)과 2차 도장된 무채색 도료층(130)을 노출시킨다.
한편, 본 발명에 따르면, 상도 단계(S700) 이전에 2차 전처리를 수행할 수 있다. 2차 전처리는 상술한 1차 전처리와 동일한 단계를 거친다.
상기와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 알루미늄 휘의 멀티 컬러 형성 방법은 다양한 컬러 및 패턴을 구현하여 외관의 미려함을 높일 수 있다.
또한, 알루미늄 휠의 기저면 노출을 억제하여 염화 칼슘 등과 같은 부식성 물질의 침투를 방지하여 내식성이 향상될 수 있다.
10: 수조
20: 패턴필름
110: 알루미늄 휠
120: 프라이머 도장층
130: 무채색 도료층
140: 패턴필름층
150: 투명 도막층

Claims (1)

  1. (a) 알루미늄 휠을 세척하고 건조하는 전처리 단계;
    (b) 상기 세척 후 건조된 알루미늄 휠의 표면에 유색 도료를 이용하여 110um 내지 150um의 두께로 프라이머 도장층을 형성하는 1차 도장을 하는 단계;
    (c) 상기 1차 도장시 형성된 프라이머 도장층의 상부에 무채색 도료를 이용하여 15 내지 30um의 두께로 무채색 도료층을 형성하는 2차 도장을 하는 단계;
    (d) 상기 2차 도장된 알루미늄 휠을 수전사하여 패턴필름층을 형성하는 단계;
    (e) 상기 패턴필름층이 형성된 알루미늄 휠에 설정된 영역을 커팅하여 상기 1차 도장시 형성된 프라이머 도장층과 상기 2차 도장시 형성된 무채색 도료층을 노출시키도록 알루미늄 휠을 전면 가공하는 단계; 및
    (f) 상기 전면 가공된 알루미늄 휠에 투명 도막층을 형성하는 상도 단계를 포함하되,
    상기 단계(d)는
    수조에 수전사를 위한 패턴필름을 형성하고, 상기 2차 도장된 알루미늄 휠을 소정의 각도로 침수시켜 표면진동을 최소화시켜 상기 패턴필름의 패턴이 변형되지 않고 전사되도록 하고,
    상기 단계(e)는
    일부 설정된 영역을 상기 패턴필름층과 프라이머 도장층이 노출되도록 80um 내지 120um의 깊이로 커팅하고, 또 다른 영역을 상기 무채색 도료층을 노출시키도록 20um 내지 40um의 깊이로 커팅하고,
    상기 단계(f)에서
    상기 투명 도막층은 열건조 또는 UV 건조되는 수지로 형성되며,
    상기 단계 (c)는
    유체 도장 또는 분체 도장을 이용하여 상기 무채색 도료층을 형성하고,
    상기 단계 (b)는
    상기 1차 도장시 녹방지 안료를 더 첨가하고,
    상기 단계 (f) 전에
    세척하고 건조하는 2차 전처리 단계를 더 포함하며,
    상기 커팅 방향은 상기 프라이머 도장층, 무채색 도료층 및 패턴필름층에 대해 수직 방향이며, 상기 프라이머 도장층, 무채색 도료층 및 패턴필름층의 두께 합보다 작은 두께만큼 커팅되어 상기 프라이머 도장층, 무채색 도료층 및 패턴필름층이 수평으로 노출됨으로써 다중 컬러가 보이게 되고, 상기 프라이머 도장층, 무채색 도료층 및 패턴필름층에 단차가 존재하게 되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 휠의 다중 컬러 형성 방법.
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