KR101894851B1 - 스테인리스 스틸 몰딩용 부품 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테인리스 스틸 몰딩용 부품 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 스테인리스 스틸 위에 PVD코팅층과 유-무기 하이브리드 코팅층을 형성되는 것에 의해 내구성이 향상될 뿐만 아니라 다양한 칼라를 적용할 수 있는 스테인리스 스틸 몰딩용 부품 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 스테인리스 스틸 강판 위에 PVD코팅층이 적층되며, 상기 PVD코팅층 위에 유-무기 하이브리드 코팅층이 되는 스테인리스 스틸 몰딩용 부품을 제공한다.

Description

스테인리스 스틸 몰딩용 부품 및 그의 제조방법{the stainless moilding parts and manufacturing thereof}

본 발명은 스테인리스 스틸 몰딩용 부품 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 스테인리스 스틸 위에 PVD코팅층과 유-무기 하이브리드 코팅층을 형성되는 것에 의해 내구성이 향상될 뿐만 아니라 다양한 칼라를 적용할 수 있는 스테인리스 스틸 몰딩용 부품 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

최근 수요자의 요구에 따른 차량의 고급화와 관련하여 차량에 적용되는 외장용 금속부품에 다양한 색상을 부여하는 기술이 개발 중에 있다. 차량의 외장용 부품에 적용되는 금속재질로는 장식성 및 방청성능이 우수한 스테인리스 스틸 부품이나 크롬도금된 부품이 대다수를 이루고 있다. 그러나, 종래기술인 스테인리스 스틸로 제작된 부품의 경우 상기 부품의 광택을 조절하는 것 외에는 부품에 색상을 부여하기 어려운 문제가 있었다.

종래기술은 일부 유럽 또는 미국 자동차 제조사의 경우, 알루미늄 압출 방식 몰딩 제작품에 한하여 단품 상태로 칼라 표면처리(아노다이징)를 통해 블랙색상 등을 적용하고 있었다. 하지만 이러한 종래기술은 스테인리스 소재를 적용하는 몰딩류의 제조 방법, 즉 연속적인 롤 포밍단계 이후 PVC압출단계나 프레스 가공단계 이후 PVC사출단계를 적용하는 제조방법에는 적용할 수 없는 표면처리 방식이다. 특히 롤포밍에 의하여 제작되는 도어벨트나 도어프레임 몰딩류는 롤포밍과 동시에 PVC가 스테인리스 스틸 소재에 압출(접착)된 상태로 제조되는 연속적인 공정이기 때문에 표면처리 중 PVC코팅층의 열화되거나 오염되는 문제 및 장비와 라인의 오염에 의한 품질 문제 등이 발생하여 단품상태에서 도장을 하거나 습식/건식 방식의 표면처리가 불가능한 문제점이 존재하였다. 나아가, 강판에 도장을 하거나 칼라 테이프를 부착하는 방식은 롤포밍 및 프레스 가공 공정 중 제품의 성형 부위에 스크래치 발생, 균열 또는 백화가 발생하는 등으로 적용이 어려운 문제가 있었다. 상기 문제들을 해결하기 위해서는 상기 공정에 적합한 스테인리스 스틸 소재의 적용이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 ?결하기 위한 것으로 차량 외장용 스테인리스 도어 몰딩류에 다양한 장식용 색상을 부여하기 위한 소재 및 공법에 관한 것이다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 표면에에 색상이 적용될 뿐만 아니라 내구성을 향상시키는 스테인리스 몰딩용 부품을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 롤 투 롤 코팅과 PVD 코팅을 동시에 이루어짐으로써, 제조방법을 간편화하고 그 제조비용을 절감하며 표면에 다양한 색상이 적용될 수 있는 스테인리스 몰딩용 부품의 제조방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 스테인리스 스틸 강판 위에 PVD코팅층; 및 상기 PVD코팅층 위에 유-무기 하이브리드 코팅층;을 포함하는 스테인리스 스틸 몰딩용 부품을 제공한다.

본 발명에서 상기 PVD코팅층은 0.2 ~ 1.0μm인 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 유-무기 하이브리드 코팅층은 1 ~ 5μm인 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 PVD코팅층은 ZrN, TiZrN, ZrCN, TiN, TiCN, CrN, TiC, TiCrN, AlTiN, TiAlN 중 적어도 어느 하나 이상을 가지고 코팅되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 PVD코팅층은 롤 투 롤 방식으로 코팅되는 것이 바람직하다.

나아가, 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 냉연코일인 스테인리스 스틸에 PVD코팅층을 형성하는 PVD코팅단계; 상기 PVD코팅층 위에 유-무기 하이브리드 코팅층을 형성하는 유-무기 하이브리드 코팅단계;를 포함하는 스테인리스 스틸 몰딩용 부품의 제조방법을 제공한다.

본 발명에서 상기 PVD코팅단계는 롤 투 롤 방식인 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 유-무기 하이브리드 코팅단계 이후 롤 포밍단계; 상기 롤 포밍된 것을 고주파로 가열하는 고주파가열단계; 상기 고주파 가열된 것을 PVC 압출하는 PVC압출단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 롤 포밍단계는 120도 이상의 굴곡성을 갖으며, 상기 고주파가열단계와 PVC압축단계는 150 ~ 180℃인 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 유-무기 하이브리드 코팅단계 이후 프레스 포밍단계; 상기 프레스 포밍된 것을 건조하는 건조가열단계; 상기 건조 가열된 것을 PVC 사출하는 PVC 사출단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 프레스 포밍단계는 90도 이상의 굽힘각도를 갖으며, 상기 건조가열단계와 PVC 사출단계는 160 ~ 200℃인 것이 바람직하다.

본 발명의 스테인리스 스틸 몰딩용 부품에 하면, 차량의 몰딩용 부품 표면에 색상을 적용할 뿐만 아니라 내구성을 향상 시키는 스테인리스 몰딩용 부품을 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 스테인리스 스틸 몰딩용 부품의 제조방법에 의하면, 롤 투 롤 코팅과 PVD 코팅을 동시에 이루어짐으로써, 제조방법을 간편화하고 그 제조비용을 절감하며 표면에 다양한 색상이 적용될 수 있는 스테인리스 스틸 몰딩용 부품의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.

도 1은 차량의 몰딩 위치를 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 롤 투 롤 PVD 코팅장치의 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유-무기 하이브리드 코팅의 일 단면을 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩의 단면을 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스테인레스 스틸 몰딩 중 롤포밍에 의하여 제조되는 공정을 나타낸 순서도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 스테인레스 스틸 몰딩 중 프레스에 의하여 제조되는 공정을 나타낸 순서도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 도어 벨드 몰딩의 단면을 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 도어 프레임 몰딩의 외관을 나타낸 사진도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 도어 벨트 몰딩의 외관을 나타낸 사진도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 쿼터픽스드글라스 몰딩의 외관을 나타낸 사진도.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 프론트 도어 부위의 도어 프레임 몰딩 및 도어 벨트 몰딩과 차량의 조립상태를 나타낸 사진도.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 리어 도어 부위의 도어 프레임 몰딩 및 도어 벨트 몰딩과 차량의 조립상태를 나타낸 사진도.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 쿼터픽스드글라스 몰딩과 차량의 조립상태를 나타낸 사진도.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩의 밀착성 시험 결과를 나타낸 사진도.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩의 내수성 시험 결과를 나타낸 사진도.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩의 내염수성 시험 결과를 나타낸 사진도.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩의 스크래치성 시험 결과를 나타낸 사진도.
도 18는 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩의 연필 경도 시험 결과를 나타낸 사진도.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩의 내충격성 시험 결과를 나타낸 사진도.
도 20는 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩의 내산성 시험 결과를 나타낸 사진도.
도 21는 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩의 내알카리성 시험 결과를 나타낸 사진도.
도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩의 촉진내후성 시험 결과를 나타낸 사진도.
도 23는 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩의 내스크래치성 시험 결과를 나타낸 사진도.
도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩 단품의 부식 시험 결과를 나타낸 사진도.
도 25는 본 발명의 일실시예에 따른 차량에 조립된 스테인리스 스틸 몰딩의 부식 시험 결과를 나타낸 사진도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 일 관점에서 차량에 적용되는 스테인리스 스틸 몰딩용 부품에 관한 것이다. 도 1은 차량의 몰딩 위치를 나타낸 구성도이다. 차량에 적용되는 몰딩은 휀다 부분에 적용되는 휀더가니쉬몰딩(11), 텔다 부위에 적용되는 델타가니쉬몰딩(13), 도어와 유리의 경계선에 적용되는 도어벨트몰딩(15), 차량의 전정과 도어의 경계선에 적용되는 도어프레임몰딩(17) 및 리어도어와 트렁크 사이에 적용되는 쿼터픽스드글라스몰딩(19)가 있다.

종래기술인 차량에 적용되는 몰딩용 부품은 주로 알루미늄 압출방식에 의하여 제작되었으며 상기와 같은 알루미늄 몰딩용 부품은 아노다이징을 통하여 블랙 색상등 한정된 색상만을 몰딩용 부품의 표면에 적용되는 한계가 있었다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명은 스테인리스 스틸 강판 위에 PVD코팅층; 및 상기 PVD코팅층 위에 유-무기 하이브리드 코팅층을 포함하는 스테인리스 스틸 몰딩용 부품을 제공한다. 상기 PVD코팅층은 0.2 ~ 1.0μm인 것이 바람직하며, 상기 유-무기 하이브리드 코팅층은 1 ~ 5μm인 것이 바람직하다. 나아가, 상기 PVD코팅층은 ZrN, TiZrN, ZrCN, TiN, TiCN, CrN, TiC, TiCrN, AlTiN, TiAlN 중 적어도 어느 하나 이상을 가지고 코팅되는 것이 바람직하며, 상기 PVD코팅층은 롤 투 롤 방식으로 코팅되는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로 살펴보면, PVD (Physical Vapor Deposition) 코팅은 코팅하고자 하는 금속물질을 아크, 열 또는 전자빔에 의해 증발시켜 고진공의 플라즈마 분위기(atmosphere) 내에서 활성화(activation) 시킨 후, 반응가스와 함께 수십에서 수천 ev의 가속에너지로 코팅될 소재에 충돌시켜 피막층을 형성하는 기술을 말한다. 또한, 롤투롤 (roll to roll) 코팅은 종래기술의 단품 또는 소량에 한정된 PVD코팅을 원소재 즉, 코일 상태에서 코팅하는 기술을 말하며, 상기 롤투롤 코팅은 코일상태에서 코팅함으로써 균일한 외관품질을 형성할 수 있으며, 코팅 이후 추가적인 가공이 필요한 부품에 적용할 수 있는 장점이 있다 또한, 제조가 연속적으로 진행되어 코팅비용이 감소된다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 롤 투 롤 PVD 코팅장치의 구성도이다. 언와인드 롤(21)에서 코일상태의 스테인리스 스틸이 풀린다. 그 후, 전처리를 위한 이온 발생 장치(22)에 의하여 전처리가 된다. 전처리된 스테인리스 스틸은 이중 마그네트론 스퍼터(23)에 의하여 처리되며 주 롤러(24)에 의하여 온도가 조절된다. 이후, UBMS(unbalanced magnetron sputter, 25)에 의하여 처리된 후, 리와인드 롤(26)에 의하여 코팅된 스테인리스 스틸이 코일상태로 감긴다.

또한, 상기의 롤투롤 PVD코팅장치에 의하여 코팅된 스테인리스 스틸은 유-무기 하이브리드(나노세라믹) 코팅층을 형성한다. 보다 구체적으로 살펴보면, 유무기 하이브리드 코팅은 졸겔법을 통하여 아크릴(유기)과 실리케이트(무기) 하이브리드 코팅을 형성하는 것이다. 상기 졸겔법은 무기 실리카미립자 또는 10~50nm크기의 세라믹 미립자 등을 액상 유기 도료에 분산시켜 가수분해 및 축합반응을 이용하여 콜로이드를 겔 입자로의 응집 또는 응결을 유도하는 반응을 말한다. 상기 반응 즉, 졸을 겔로 변형시키는 반응으로 유-무기 성분들이 공유결합을 이루어 균일한 망목구조를 형성하며, 저온가열(aging) 후 세라믹 코팅으로 적용이 가능하다. 상기 유무기 하이브리드 코팅은 전처리단계, 상기 전처리단계 후 디핑이나 스프레이를 통한 도장단계, 상기 도장단계 후 180℃의 경화단계를 포함한다. 본 유-무기 하이브리드 코팅은 외관적인 측면에서 종래기술의 도료에 비하여 박막 및 소재 투영성이 우수하여 금속의 고유광택을 유지할 수 있다. 나아가, 내구성적인 측명에서는 종래기술의 일반 도료에 비하여 금속소재와의 밀착성, 200℃이하에서의 내열성, 성형성, 내부식성 등 향상되는 특징이 있다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유-무기 하이브리드 코팅의 일 단면을 나타낸 단면도이다. 코팅 세라믹 화합물층(31)을 M`으로 하며 소재(33)를 M으로 할 때, 상기 코팅 세라믹 화합물층(31)과 소재(33) 간은 M`-O-M으로 연결된다. 보다 구체적으로 살펴보면, 세라믹 입자 미립자와 유기도료를 혼합하여 졸겔 반응을 진행한다. 상기의 졸겔 반응은 하기의 가수 분해 반응과 수 축합 반응에 의하여 일어난다.

상기의 졸겔 반응에 의하여 생성되는 유-무기 복합체는 하기 화학식 3의 구조와 같다.

상기의 M`은 Si, Al, Ti 또는 Zr등의 금속일 수 있다. 이후 상기 유-무기 복합체를 스프레이를 하거나 디핑에 의하여 소재(33)의 표면에 적층 시킨다. 이후 180℃에서 경화하여 유-무기 하이브리드 코팅을 실시한다.

본 발명은 차량용 스테인리스 스틸 몰딩용 부품의 표면에 색상을 적용하기 위하여 스테인리스 스틸 강판 즉, 냉연코일에 롤 투 롤 PVD코팅된 소재를 사용한다. PVD코팅의 경우 몰딩용 부품 제조시 가공성을 고려하여 0.2 ~ 1㎛ 범위의 두께를 가지는 PVD코팅을 실시한다. PVD코팅의 두께가 1㎛ 초과하는 경우 스테인리스 스틸 몰딩용 부품 가공 시 크랙 발생 우려가 있으며, 0.2㎛ 미만인 경우 스테인리스 스틸 몰딩용 부품에 충분한 색상이 적용되지 않는 문제가 있다. 추가적으로 차량 외장용 내구성 확보를 위해 PVD코팅 후 유-무기 하이브리드 코팅을 실시한다. PVD코팅만을 단독으로 적용하는 것에 비하여 유-무기 하이브리드 코팅을 실시할 경우 PVD코팅의 문제점인 오염, 내후성, 내부식성, 내스크래치성 등이 향상되어 차량 외장용으로 적합할 뿐 아니라 박막의 코팅 세라믹 화합물층(31)에 의하여 투영성이 우수하여 외관상 금속질감을 유지할 수 있다. 또한, 소재와의 밀착성과 가공성이 우수하여 스테인리스 스틸 몰딩용 롤포밍 및 프레스 성형 공정에 적합하며, 코팅층의 내열성이 200℃수준으로 스테인리스 스틸에 압출 및 사출 온도가 약 150 ~ 200℃인 PVC를 접합하는 공정 중에도 외관 및 물성 변화가 없는 장점이 존재한다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩의 단면을 나타낸 단면도이다. 상기 도 4와 같이 냉연코일 형태의 스테인레스 스틸 소재(41) 위에 PVD코팅층(43)이 적층되며, 상기 PVD코팅층(43) 위에 유-무기 하이브리드 코팅층(45)이 적층된다. 상기 PVD코팅층(43)은 스테인리스 스틸 소재에 색상을 부여하는 기능을 하는 것으로 Ti계이며 두께가 0.2 ~ 1㎛인 것이 바람직하다. 나아가, 상기 유-무기 하이브리드 코팅층(45)은 PVD코팅층의 내구성을 향상시키는 역할을 하는 것으로 Si계이며 두께는 1 ~ 5㎛인 것이 바람직하다. 상기 유-무기 하이브리드 코팅층(45)은 내열성이 200℃이상이며, 굴곡성이 90도 이상이다. 또한, 상기 유-무기 하이브리드 코팅층(45)의 코팅으로 인하여 내화학성, 내부식성, 내후성, 내오염성 및 내스크레치성이 향상되는 효과가 있다.

상기와 같은 PVD코팅층과 유-무기 하이브리드 코팅층이 적층된 스테인리스 스틸 몰딩용 부품은 내열성 및 굴곡성이 뛰어 날 뿐 아니라 롤투롤 코팅을 적용할 수 있어 공정상 스테인리스 스틸 몰딩용 부품을 제조하는데 적합할 뿐만 아니라 외관상으로는 고급스러운 금속성 질감을 형성할 수 있다. 또한, 유-무기 하이브리드 코팅층에 의한 PVD 코팅층을 보완혀여 내구성을 확보할 수 있다. 또한, 상기 스테인리스 스틸 소재는 종래의 몰딩용 소재를 그대로 이용할 수 있는 장점이 있다.

상기 PVD 코팅층에 적용되는 소재에 따라 하기 표 1과 같은 색상을 적용할 수 있다.

PVD 코팅층의 소재	색상
ZrN	황동색(brass-colored)
TiZrN	황동색(brass-colored)
ZrCN	금색(gold-colors)
TiN	금황색(gold-yellow)
TiCN	연한 등색에서 보라색 (reddish yellow to violet)
CrN	메탈 그레이색(metallic grey)
TiC	회색에서 진회색(grey to anthracite)
TiCrN	진회색(anthracite grey)
AlTiN	남색(bluish-violet-black)
TiAlN	붉은 보라색(reddish-violet)

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩 중 롤포밍에 의하여 제조되는 공정을 나타낸 순서도이다. 우선 스테인리스 스틸 코일을 준비하는 코일 준비 단계(S11), 이후 상기 준비된 스테인리스 스틸 코일을 롤포밍하는 롤포밍단계(S12), 상기 롤포밍된 스테인리스 스틸을 본드를 도포하는 본드 도포단계(S13), 상기 본드가 도포된 스테인리스 스틸을 고주파 가열하는 고주파 가열 단계(S14), 상기 고주파 가열된 스테인리스 스틸을 PVC 압출하는 압출 단계(S15), 상기 PVC 압출된 스테인리스 스틸을 절단 하는 절단 단계(S16), 상기 절단된 스테인리스 스틸을 스트레치 벤딩하는 벤딩단계(S17), 상기 벤딩된 스테인리스 스틸에 end cap와 clip을 조립하는 조립단계(S18), 이후 조립된 스테인리스 스틸을 검사 및 조립하는 검사 및 조립단계를 포함한다. 상기 롤포밍 단계(S12)는 굽힙각도가 120도 이상인 것이 바람직하다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 도어 벨드 몰딩의 단면을 나타낸 단면도이다. 도 7과 같이 도어 벨트 몰딩이 120도 이상으로 굽혀져 있는 것을 화인 할 수 있다. 나아가, 상기 고주파 가열단계(S14)와 압출단계(S15)는 공정온도가 150 ~ 180℃인 것이 바람직하다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 스테인레스 스틸 몰딩 중 프레스에 의하여 제조되는 공정을 나타낸 순서도이다. 우선 스테인리스 스틸 코일을 준비하는 코일 준비 단계(S21), 이후 상기 준비된 스테인리스 스틸 코일을 프레스 블랭킹하는 프레스 블랜킹단계(S22), 상기 프레스블랭킹된 스테인리스 프레스 포밍하는 프레스 포밍단계(S23), 상기 프레스 포밍된 스테인리스 스틸을 캠밴딩하는 캠밴딩 단계(S24), 상기 캠밴딩된 스테인리스 스틸을 본드 도포하는 본드 도포 단계(S25), 상기 본드 도포된 스테인리스 스틸을 건조하는 건조 가열 단계(S26), 상기 건조 가열된 스테인리스 스틸을 PVC사출하는 사출단계(S27), 상기 PVC사출된 스테인리스 스틸을 조립하는 조립단계(S18), 이후 조립된 스테인리스 스틸을 검사 및 조립하는 검사 및 조립단계를 포함한다. 상기 프레스 포밍 (S23)는 굽힙각도가 90도 이상인 것이 바람직하다. 나아가, 상기 건조 가열 단계(S26)와 사출단계(S15)는 공정온도가 160 ~ 200℃인 것이 바람직하다.

본 발명은 차량에 적용되는 스테인리스 스틸 몰딩용 부품으로 외관상 스테인리스 스틸의 금속질감을 구현 가능하며, 공법상 성형성과 제조방법에 적합하다. 즉, 도어 벨트 몰딩아나 도어 프레임 몰딩에는 롤포밍과 PVC 압출을 이용하여 120도 이상의 굴곡성을 확보할 수 있으며, 내열성이 180℃이상으로 상기의 롤포밍과 PVC 압출 조건을 모두 만족 할 수 있다. 또한 델타가니쉬 몰딩이나 퀴터 글라스 몰딩은 프레스 포밍과 PVC사출을 이용하여 90도 이상의 굴곡성을 확보할 수 있으며, 내열성이 200℃이상으로 상기 프레스 포밍과 PVC사출 조건을 모두 만족할 수 있다. 또한, 외장용으로 적용가능한 조건 즉, 내화학성, 부착성, 내염수성, 내수성, 촉진내후성, 내스크레치성, 스크레치성 및 단품/실차부식성의 조건을 만족한다. 그러나 종래기술에 의하여 제조된 몰딩 단품에 습식으로 표면처리된 몰딩은 PVC 압출연속공정에 적용이 불가능 즉, 롤포밍으로 제조할 수 있는 문제점이 있다. 또한, 칼라 테이프를 부착하는 방식으로 제조된 몰딩은 가공부의 표면 손상으로 프레스 부품에는 적용하지 못하는 문제점이 있다. 나아가, 스테인리스 스틸을 아크릴계-우레탄계 도료로 칼라 도장한 강판으로 제조된 몰딩은 가공에 의하여 형성된 굴곡부에 크랙이 발생하여 성형성이 만족스럽지 못하며, 성형성을 증가시키는 경우 경도저하로 스크래치가 증가하는 문제점이 있다. 나아가, 칼라 유-무기 하이브리드 코팅만을 한 것은 안료 첨가로 인한 물성저하가 일어나 성형성이 만족스럽지 못한 문제가 있다. 추가적으로, 칼라 PVD코팅만을 적용한 경우 내후성 및 내부식성 등의 저하로 인하여 외장용 몰딩으로는 부적합한 문제가 있었다.

한편, 본 발명은 다른 일 관점에서 차량에 적용되는 스테인리스 스틸 몰딩용 부품의 제조방법에 관한 것이다. 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 냉연코일인 스테인리스 스틸에 PVD코팅층을 형성하는 PVD코팅단계; 상기 PVD코팅층 위에 유-무기 하이브리드 코팅층을 형성하는 유-무기 하이브리드 코팅단계;를 포함하는 스테인리스 스틸 몰딩용 부품의 제조방법을 제공한다. 나아가, 본 발명에서 상기 PVD코팅단계는 롤 투 롤 방식인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서 상기 유-무기 하이브리드 코팅단계 이후 롤 포밍단계; 상기 롤 포밍된 것을 고주파로 가열하는 고주파가열단계; 상기 고주파 가열된 것을 PVC 압출하는 PVC압출단계;를 포함하는 것이 바람직하다. 더불어, 본 발명에서 상기 롤 포밍단계는 120도 이상의 굴곡성을 갖으며, 상기 고주파가열단계와 PVC압축단계는 150 ~ 180℃인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서 상기 유-무기 하이브리드 코팅단계 이후 프레스 포밍단계; 상기 프레스 포밍된 것을 건조하는 건조가열단계; 상기 건조 가열된 것을 PVC 사출하는 PVC 사출단계;를 포함하는 것이 바람직며, 본 발명에서 상기 프레스 포밍단계는 90도 이상의 굽힘각도를 갖으며, 상기 건조가열단계와 PVC 사출단계는 160 ~ 200℃인 것이 바람직하다.

본 발명은 PVD코팅층과 유-무기 하이브리드 코팅층을 롤 투 롤 PVD코팅 적용함에 따라 종래기술에서는 구현할 수 없었던 스테인리스 스틸 몰딩에 색상을 구현함으로써 차량의 상품성 향상 및 고급화를 이룰 수 있다. 또한, PVD 코팅층의 소재 종류 및 스테인리스 스틸 표면에 따른 다양한 외관 색상 및 질감 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 유-무기 하이브리드 코팅층의 추가로 PVD 코팅층의 내구성 보완에 의한 차량의 내/외장용 타 부품에 확대 적용할 수 있는 장점이 있다.

[실시예]

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

본 발명의 일실시예에 따라 스테인리스 스틸 소재인 SUS304BA로 차량의 도어 몰딩 부품을 제조하였으며, 블랙생상으로 PVD코팅층을 형성한 후 투명한 유-무기 하이브리드 코팅층을 적층하였다. 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 도어 프레임 몰딩의 외관을 나타낸 사진도이며, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 도어 벨트 몰딩의 외관을 나타낸 사진도이고, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 쿼터 픽스드 글라스 몰딩의 외관을 나타낸 사진도이다. 상기 도어 프레임 몰딩, 도어 벨트 몰딩 및 쿼터 픽스드 글라스 몰딩 모두 외관이 양호한 것을 확인할 수 있다. 나아가, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 프론트 도어 부위의 도어 프레임 몰딩 및 도어 벨트 몰딩과 차량의 조립상태를 나타낸 사진도이며, 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 리어 도어 부위의 도어 프레임 몰딩 및 도어 벨트 몰딩과 차량의 조립상태를 나타낸 사진도이고, 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 쿼터픽스드글라스 몰딩과 차량의 조립상태를 나타낸 사진도이다. 상기 도 11내지 13에서와 같이 도어 프레임 몰딩, 도어 벨트 몰딩 및 쿼터 픽스드 글라스 몰딩 모두 차량에 양호하게 조립되어 있는 것을 확인할 수 있다.

상기 블랙색상으로 PVD코팅층을 형성한 후 투명한 유-무기 하이브리드 코팅층이 형성된 스테인리스 스틸 소재인 SUS304BA로 제조된 차량의 도어 몰딩 부품에 대하여 내구성 실험을 진행하였다.

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩의 밀착성 시험 결과를 나타낸 사진도이다. 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩의 표면에 바둑판 눈금으로 상처를 내어 표면의 코팅이 벗겨지 여부로 밀착성을 판단한다. 상기 도14와 같이 바둑판 눈금으로 상처를 내어 표면이 벗겨지지 않고 양호한 것을 확인 할 수 있다.

도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩의 내수성 시험 결과를 나타낸 사진도이다. 상기 밀착성 시험을 한 후 상처가 난 스테인리스 스틸 몰딩을 240시간 동안 침수시켜 내수성 시험을 하였다. 상기 도 15와 같이 스테인리스 스틸 몰딩 표면의 상처가 난 부위가 별다른 변화를 보이지 않는 것을 확인할 수 있다.

도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩의 내염수성 시험 결과를 나타낸 사진도이다. 상기 내염수성 시험은 본 발명의 스테인리스 스틸 몰딩 표면에 X자로 상처를 낸 후 240시간 동안 염수에 노출시켜 표면의 변화를 관할하였다. 상기 도16과 같이 본 발명의 스테인리스 스틸 몰딩 표면의 상처가 난 부위가 별다른 변화를 보이지 않는 것을 확인할 수 있다.

도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩의 스크래치성 시험 결과를 나타낸 사진도이다. 본 발명의 스테인리스 스틸 몰딩 표면이 3.5급 이상 가져 본 발명의 요건을 만족하는 것을 확인할 수 있다.

도 18는 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩의 연필경도 시험 결과를 나타낸 사진도이다. 연필 경도 시험은 표면에 연필로 선을 그었을 때 표면에 상처가 나는지 여부를 판단 하는 것이다. 상기 도 18과 같이 HB나 2H에서는 상처가 나지 않으나 4H에서는 상처가 나는 것을 확인할 수 있어 본 발명의 스테인리스 스틸 몰딩 표면이 3H이상을 갖는 것을 확인할 수 있다.

도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩의 내충격성 시험 결과를 나타낸 사진도이다. 내충격성 시험은 듀퐁식 충격기를 이용하여 표면에 충격을 가하여 표면이 깨지거나 벗겨지는 지를 확인하는 것이다. 도19와 같이 본 발명의 스테인리스 스틸 몰딩 표면에 충격을 가하였을 때 표면이 깨지거나 벗겨지지 않는 것을 확인할 수 있다.

도 20는 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩의 내산성 시험 결과를 나타낸 사진도이다. 내산성 시험은 표면에 원형의 모양으로 산을 노출시켜 부풀음이나 변색이 있는지로 확인 하는 것이다. 상기의 내산성 시험은 0.5% H₂SO₄수용액으로 24시간 노출시켰다. 상기 도20과 같이 본 발명의 스테인리스 스틸 몰딩 표면에 부풀음이나 변색이 없는 것을 확인할 수 있다.

도 21는 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩의 내알카리성 시험 결과를 나타낸 사진도이다. 내알칼리성 시험은 0.1N NaOH 수용액으로 24시간동안 노출시켜 부풀음이나 변색이 발생하는 지로 확인하는 것이다. 상기 도21과 같이 본 발명의 스테인리스 스틸 몰딩 표면에 부풀음이나 변색이 없는 것을 확인할 수 있다.

도 22는 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩의 촉진내후성 시험 결과를 나타낸 사진도이다. 촉진내후성 시험에 의하여 탑코팅이 되지 않은 부위는 변색되었지만 본 발명인 스테인리스 스틸 몰딩인 탑코팅을 한 부위는 변색이 없어 양호한 것을 도22를 통하여 확인할 수 있다.

도 23는 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩의 내스크래치성 시험 결과를 나타낸 사진도이다. 본 발명의 냇크래치성을 카워셔법에 의하여 평가 하였다. 도23과 같이 광택도 저하가 55%미만 인 것으로 보아 좌측의 본 발명의 스테인리스 스틸 몰딩 표면의 내스크래치성이 향상된 것을 확인할 수 있다.

도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 스테인리스 스틸 몰딩 단품의 부식 시험 결과를 나타낸 사진도이다. 도24(a)는 스테인리스 스틸 몰딩 단품의 표면 부식을 나타낸 것이고, 도24(b)는 스테인리스 스틸 몰딩 단품의 표면 부식을 나타낸 것이다. 상기 도 24(a)와 도24(b)와 같이 본 발명의 스테인리스 스틸 몰딩 단품의 표면과 틈새에 부식 양호 한 것을 확인할 수 있다.

도 25는 본 발명의 일실시예에 따른 차량에 조립된 스테인리스 스틸 몰딩의 부식 시험 결과를 나타낸 사진도이다. 하측의 몰딩 표면은 종래기술의 모딩 포면으로 부식이 발생한 반면 본 발명의 일실시예인 스테인리스 스틸 몰딩 표면은 부식이 발생하지 않음을 확인할 수 있다.

본 발명은 스테인리스 스틸 표면의에 PVD코팅층과 유-무기 하이브리드 코팅층을 갖춤으로써, 차량의 몰딩용 부품 표면에 다양한 색상을 적용할 뿐만 아니라 내구성을 향상시키는 스테인리스 몰딩용 부품을 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 스테인리스 스틸 몰딩용 부품의 제조방법에 의하면, 롤 투 롤 코팅과 PVD 코팅을 동시에 이루어짐으로써, 제조방법을 간편화하고 그 제조비용을 절감하며 표면에 다양한 색상이 적용될 수 있는 스테인리스 몰딩용 부품의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

11 : 휀더가니쉬몰딩
13 : 델타가니쉬몰딩
15 : 도어벨트몰딩
17 : 도어프레임몰딩
19 : 쿼터픽스드글라스몰딩
21 : 언와인드 롤
22 : 전처리를 위한 이온 발생 장치
23 : 이중 마그네트론 스퍼터
24 : 주 롤러
25 : UBMS
26 : 리와인드 롤
31 : 코팅 세라믹 화합물층
33 : 소재
41 : 스테인리스 강판
43 : PVD코팅층
45 : 유-무기 하이브리드 코팅층
S11 : 코일 준비 단계
S12 : 롤포밍 단계
S13 : 본드 도포 단계
S14 : 고주파 가열 단계
S15 : 압출 단계
S16 : 절단 단계
S17 : 벤딩 단계
S18 : 조립 단계
S19 : 검사 및 포장 단계
S21 : 코일 준비 단계
S22 : 프레스 블랭킹 단계
S23 : 프레스 포밍 단계
S24 : 캠밴딩 단계
S25 : 본드 도포 단계
S26 : 건조 가열 단계
S27 : 사출 단계
S28 : 조립 단계
S29 : 검사 및 포장 단계

Claims (11)

1. 스테인리스 스틸 강판 위에 코팅되고 두께가 0.2 ~ 1.0μm인 PVD코팅층; 및
   상기 PVD코팅층 위에 코팅되고 졸겔법을 통해 생성된 유-무기 성분으로 구성되되 두께가 1 ~ 5μm인 유-무기 하이브리드 코팅층;을 포함하며,
   상기 유-무기 하이브리드 코팅층은 망목 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 스테인리스 스틸 몰딩용 부품.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 PVD코팅층은 ZrN, TiZrN, ZrCN, TiN, TiCN, CrN, TiC, TiCrN, AlTiN, TiAlN 중 적어도 어느 하나 이상을 가지고 코팅되는 것을 특징으로 하는 스테인리스 스틸 몰딩용 부품.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 PVD코팅층은 롤 투 롤 방식으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 스테인리스 스틸 몰딩용 부품.
   
6. 스테인리스 스틸 몰딩용 부품의 제조방법에 있어서,
   냉연코일인 상기 스테인리스 스틸에 PVD코팅층을 형성하는 PVD코팅단계; 및
   상기 PVD 코팅층 위에 유-무기 하이브리드 코팅층을 형성하는 유-무기 하이브리드 코팅단계;를 포함하며,
   상기 유-무기 하이브리드 코팅단계는,
   졸겔법을 통해 생성되되 망목 구조로 형성된 유-무기 성분을 상기 PVD코팅층 위에 도장하는 유-무기 성분 도장단계; 및
   도장된 상기 유-무기 성분을 경화하는 경화단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 스틸 몰딩용 부품의 제조방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 PVD코팅단계는 롤 투 롤 방식인 것을 특징으로 하는 스테인리스 스틸 몰딩용 부품의 제조방법.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 유-무기 하이브리드 코팅단계 이후 롤 포밍단계;
   상기 롤 포밍된 것을 고주파로 가열하는 고주파가열단계;
   상기 고주파 가열된 것을 PVC 압출하는 PVC압출단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 스틸 몰딩용 부품의 제조방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 롤 포밍단계는 굽힘각도가 120도 이상의 굴곡성을 갖으며, 상기 고주파가열단계와 PVC압축단계는 공정온도가 150 ~ 180℃인 것을 특징으로 하는 스테인리스 스틸 몰딩용 부품의 제조방법.
   
10. 제7항에 있어서,
    상기 유-무기 하이브리드 코팅단계 이후 프레스 포밍단계;
    상기 프레스 포밍된 것을 건조하는 건조가열단계;
    상기 건조 가열된 것을 PVC 사출하는 PVC 사출단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테인리스 스틸 몰딩용 부품의 제조방법.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 프레스 포밍단계는 90도 이상의 굽힘각도를 갖으며, 상기 건조가열단계와 PVC 사출단계는 공정온도가 160 ~ 200℃인 것을 특징으로 하는 스테인리스 스틸 몰딩용 부품의 제조방법.
    

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