KR102196294B1 - 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법은 알루미늄 또는 알루미늄합금을 양극 산화처리하여 다공질형 산화 피막층 형성 단계; 상기 다공질형 산화 피막층이 형성된 알루미늄 또는 알루미늄합금을 천연염료중 항균 재료로 착색하는 항균 천연염료 착색 단계; 및 상기 항균 재료로 착색처리된 알루미늄 또는 알루미늄합금을 봉공처리하는 봉공처리 단계를 포함한다.
상기한 구성에 의해 본 발명에 따른 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법은 아노다이징 처리된 알루미늄 제품을 염료로 착색할 때 무기화학염료 대신 식용 또는 약용으로 사용되는 천연염료 중 항균 재료를 이용함으로써 인체에 무해하고 대기 및 수질 오염의 염려없이 친환경적으로 알루미늄 제품을 제조할 수 있으며 전세계적으로 이슈화되고 있는 항균 제품을 생산할 수 있다.

Description

항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법{ANTIBACTERIAL ALUMINUM ANODIZING COLORING TREATMENT METHOD}

본 발명은 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아노다이징 처리된 알루미늄 제품을 염료로 착색할 때 무기화학염료 대신 식용 또는 약용으로 사용되는 천연염료 중 항균 재료를 이용함으로써 인체에 무해하고 대기 및 수질 오염의 염려없이 친환경적으로 알루미늄 제품을 제조할 수 있으며 전세계적으로 이슈화되고 있는 항균 제품을 생산할 수 있는 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법에 관한 것이다.

일반적으로 알루미늄합금, 티타늄합금, 마그네슘합금 등과 같은 금속은 대기 중에서 공기와의 높은 반응성에 의해 높은 부식 저항성을 가진 얇은 산화막이 자연적으로 형성되나, 자연적으로 형성되는 산화막은 균일성과 부식 저항성에 한계가 있으므로 균일성과 더 높은 부식 저항성을 가진 산화막을 인위적으로 형성하기 위하여 아노다이징 표면처리방법이 많이 사용된다.

이러한 아노다이징이란 양극(Anode)과 산화(Oxidizing)의 합성어(Ano-dizing)로, 상기 아노다이징 공정에 의해 녹스는 것을 방지하고, 외형, 내마모성, 내열성, 밀착성을 향상시킬 수 있는데, 상기 아노다이징 표면처리방법에서는 알루미늄합금, 티타늄합금, 마그네슘합금 등과 같은 금속의 표면에 산화막을 인위적으로 만들어서 그 금속의 내부를 보호하는 것이며, 수산법, 황산법 등이 있다.

이러한 아노다이징 표면 처리에 사용되는 장치는 황산 또는 수산화나트륨이 주로 함유된 전해액에 표면 처리 대상물인 금속을 담그며, 전해액은 캐소드 측이 됨과 아울러 표면 처리 대상물인 금속을 애노드 측이 되어 직류전기를 흐르게 하면 표면 처리 대상물인 금속의 표면에 산화막이 형성되는 것이다.

예를 들면, 금속(부품)을 양극에 걸고 희석된 산 용액에서 전해하면, 양극에서 발생하는 산소에 의해서 소지금속과 대단한 밀착력을 갖는 산화피막(산화알루미늄; Al₂O₃)이 형성된다. 전기도금에서 부품을 음극에 걸고 도금하는 것과는 차이가 있는데, 이러한 아노다이징의 가장 대표적인 소재는 알루미늄(Al)이고, 그 외에 Mg, Zn, Ti, Ta의 금속 소재 상에도 아노다이징 처리를 하고 있다.

한편, 현재 가장 많이 사용되고 있는 방법은 황산법이며, 다음은 수산법이 이용되고 있다. 아노다이징의 공정에는 전처리(탈지->에칭->디스머트->화학연마)와 양극산화피막, 그리고 후처리(착색->봉공처리->건조)로 이루어지며 전공정이 중요하나 주된 양극산화피막 단계에서 충분한 다공질의 기공을 생성시켜 줌으로 내식성이나 착색성, 내후성 등이 양호하게 된다.

황산법 아노다이징 공법은 전해액을 H₂SO₄ 20%(^W/_V)으로 사용하며 피도금체를 양극에 걸고 교류전류를 1.1 ^A/_dm2 로 흐르게 하므로 단단한 피막을 형성할 수 있으며 가격이 저렴하기에 가장 널리 사용되고 있다.

수산법 아노다이징 공법은 전해액을 H₂C₂O₄(oxalic acid) 30~100 ^g/_l 로 사용하고 황산법과는 달리 직류로 전압을 50V로 사용하여 통상 50um까지의 두꺼운 피막을 생성할 수 있다.

상기한 방법들로 알루미늄 합금 표면에 양극산화(Anodizing)처리를 실시하여 산화알루미늄을 형성하는 과정에서 시간·온도·농도의 조절에 의해 얇은 피막두께의 색상은 엷은 색조를 띠며 두꺼운 피막두께는 아이보리색상의 색조를 띠게 하여 양극산화피막 자체의 자연발색의 색상은 단일 계통의 색상만을 얻을 수 밖에 없는 한계가 존재한다.

이러한 단점을 극복하고 다양한 색상을 구현하기 위해 양극산화로 형성된 다공질층에 염료를 침적시키게 되면 사용 염료의 색상으로 제품이 생산되게 된다.

그러나 현재 사용되고 있는 유기·무기 화학염료는 작업자의 피부나 눈에 접촉시 화상의 위험이 있으며 누출물은 하천을 오염시키며 가열시 분해되어 유독성 가스를 발생시켜 부식성의 원인이 되며 독성흄이 발생되기도 하며 생산된 제품 표면에는 세균들이 상시 존재하여 위생상 문제의 소지가 다분하다.

또한, 일부 화학염료는 결합구조가 이중 벤젠고리로 형성되어 있어 두개의 고리 중 1개가 외부 층격에 의해 절단되면 즉시 발암 물질화되어 인체에 치명적일 수 있다.

국내공개특허 제10-2020-0081108호(2020년 07월 07일 공개) 국내등록특허 제10-0822355호(2008년 04월 08일 등록) 국내등록특허 제10-1861108호(2018년 05월 18일 등록)

본 발명은 아노다이징 처리된 알루미늄 제품을 염료로 착색할 때 무기화학염료 대신 식용 또는 약용으로 사용되는 천연염료 중 항균 재료를 이용함으로써 인체에 무해하고 대기 및 수질 오염의 염려없이 친환경적으로 알루미늄 제품을 제조할 수 있으며 전세계적으로 이슈화되고 있는 항균 제품을 생산할 수 있는 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법은 알루미늄 또는 알루미늄합금을 양극 산화처리하여 다공질형 산화 피막층 형성 단계; 상기 다공질형 산화 피막층이 형성된 알루미늄 또는 알루미늄합금을 천연염료중 항균 재료로 착색하는 항균 천연염료 착색 단계; 및 상기 항균 재료로 착색처리된 알루미늄 또는 알루미늄합금을 봉공처리하는 봉공처리 단계를 포함한다.

상기 항균 천연염료 착색 단계는 천연 동·식물 중 항균 재료를 이용하여 추출하는 단계; 건욕액을 확보하는 단계; 및 침적 단계로 이루어질 수 있다.

상기 천연 동·식물 중 항균 재료를 이용하여 추출하는 단계는 물과 천연 동·식물 중 항균 재료를 2:1의 중량 비율로 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물을 1~2시간 동안 유지하여 상기 천연 동·식물 중 항균 재료를 불리며, 상기 불려진 천연 동·식물 중 항균 재료 100 중량부에 대해 물 50 내지 100 중량부의 중량 비율로 혼합한 후, 95 내지 100℃ 온도에서 30 내지 50분 동안 가열하고, 이후 75 내지 85℃의 온도에서 50 내지 100분 동안 가열하며, 이후, 고형물을 분리하여 제거함으로써 천연 동·식물 항균 재료 추출물을 제조하는 단계일 수 있다.

상기 건욕액을 확보하는 단계는 상기 천연 동·식물 항균 재료 추출물에 대해 40~50℃의 온도로 가열하여 건욕액을 제조하는 단계일 수 있다.

상기 건욕액을 확보하는 단계에서 상기 건욕액의 침적시간은 10~15분 동안 진행될 수 있다.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.

본 발명에 따른 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법은 아노다이징 처리된 알루미늄 제품을 염료로 착색할 때 무기화학염료 대신 식용 또는 약용으로 사용되는 천연염료 중 항균 재료를 이용함으로써 인체에 무해하고 대기 및 수질 오염의 염려없이 친환경적으로 알루미늄 제품을 제조할 수 있으며 전세계적으로 이슈화되고 있는 항균 제품을 생산할 수 있다.

본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법에서 양극산화피막이 형성된 알루미늄 표면에 다공질의 기공이 형성된 상태를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법에서 천연염료 침적 후 착색된 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법에서 봉공처리한 후의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4a는 실시예 1에 따라 항균 천연염료 재료인 소목 추출물로 착색을 한 시료를 보여주는 사진이다.
도 4b 및 도 4c는 도 4a의 시료와 접촉 또는 미접촉한 균 배양의 결과를 보여주는 사진이다.
도 4d는 실시예 1에 따라 항균 천연염료 재료인 소목 추출물로 착색을 한 시료의 시험성적서이다.
도 5a는 실시예 2에 따라 항균 천연염료 재료인 황백 추출물로 착색을 한 시료를 보여주는 사진이다.
도 5b 및 도 5c는 도 5a의 시료와 접촉 또는 미접촉한 균 배양의 결과를 보여주는 사진이다.
도 5d는 실시예 2에 따라 항균 천연염료 재료인 황백 추출물로 착색을 한 시료의 시험성적서이다.
도 6a는 실시예 3에 따라 항균 천연염료 재료인 타라 추출물로 착색을 한 시료를 보여주는 사진이다.
도 6b 및 도 6c는 도 6a의 시료와 접촉 또는 미접촉한 균 배양의 결과를 보여주는 사진이다.
도 6d는 실시예 3에 따라 항균 천연염료 재료인 타라 추출물로 착색을 한 시료의 시험성적서이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법에서 양극산화피막이 형성된 알루미늄 표면에 다공질의 기공이 형성된 상태를 개략적으로 보여주는 도면이고, 2는 본 발명에 따른 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법에서 천연염료 침적 후 착색된 구조를 개략적으로 보여주는 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법에서 봉공처리한 후의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법은 알루미늄 또는 알루미늄합금을 양극 산화처리하여 다공질형 산화 피막층 형성 단계; 상기 다공질형 산화 피막층이 형성된 알루미늄 또는 알루미늄합금을 천연염료중 항균 재료를 이용해 착색하는 항균 천연염료 착색 단계; 및 상기 염색 및 착색처리된 알루미늄 또는 알루미늄합금의 내구성 향상을 위한 봉공처리하는 봉공처리 단계로 이루어진다.

또한, 상기 항균 천연염료 착색 단계는 천연 동·식물 중 항균 재료를 이용하여 추출하는 단계; 건욕액을 확보하는 단계; 및 침적 단계로 이루어진다.

더욱 구체적으로, 상기 천연 동·식물 중 항균 재료를 이용하여 추출하는 단계는 물과 천연 동·식물 중에서 항균 재료를 2:1의 중량 비율로 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물을 1~2시간 동안 유지하여 상기 천연 동·식물을 불리며, 상기 불려진 천연 동·식물 중에서 항균 재료 100 중량부에 대해 물 50 내지 100 중량부의 중량 비율로 혼합한 후, 95 내지 100℃ 온도에서 30 내지 50분 동안 가열하고, 이후 75 내지 85℃의 온도에서 50 내지 100분 동안 가열하며, 이후, 상기 천연 동·식물 중에서 항균 재료와 같은 고형물을 분리하여 제거함으로써 항균 천연 동·식물 추출물을 제조할 수 있다.

상기 건욕액을 확보하는 단계는 상기 항균 천연 동·식물 추출물에 대해 40~50℃의 온도로 가열하여 건욕액을 제조할 수 있다.

상기 침적 단계는 양극산화 처리된 알루미늄 또는 알루미늄합금을 착색할 색상에 따라 침적시간을 달리하여 건욕액에 침적할 수 있는데, 여기서, 상기 건욕액의 침적시간은 10~15분 동안 진행될 수 있다.

또한, 상기 침적 단계에서 침적 시간은 5~20분 사이로 원하는 색상을 구현할 수 있으며 건욕액의 온도는 40~50℃이며 pH는 약산성인 5~6인데 적색계열(코치닐, 소목 등)은 약산성일 때는 적색, 약알카리 일때는 보라색을 구현할 수 있다.

또한, 상기 항균 천연 동·식물 추출물을 제조하기 위한 천연 동·식물로는 인체에 무해한 식용 또는 약용으로 사용 가능한 것이 사용될 수 있는데, 예를 들어, 모든 곤충 또는 식물의 잎, 열매, 줄기, 뿌리 등 다양한 종류가 사용될 수 있다

이하, 본 발명에 따른 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법에 대하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.

1. 다공질형 산화 피막층 형성 단계

상기 다공질형 산화 피막층 형성 단계는 알루미늄 또는 알루미늄합금을 황산, 수산, 크롬산 및 인산으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 산성 수용액 속에서 양극산화 처리하여 다수의 다공질형 기공이 형성된 산화피막층을 형성할 수 있다.

상기 다공질형 기공은 흡착력이 강해 염료를 쉽게 침작할 수 있다. 상기 다공질형 기공은 염료의 흡착량과 흡착력을 증대시키기 위해 충분한 다공질형 기공을 형성해야 하기에 상기 산화피막층의 피막 두께는 10 내지 100㎛로 형성되는 것이 바람직하다.

더욱 구체적으로, 황산법에 수산을 첨가하는 황상-수산법을 사용하여 다공질형 산화 피막층을 형성할 수 있다.

(1) 액조성

순수황산(비중 1.84) 100mL/L

수산 50g/L

건욕시 사용하는 물은 염소가 함유되어서는 안된다.

(2) 건욕법

우선 황산을 건욕하고, 최종 물로 액수위를 맞추기 전에 필요량의 수산을 넣고, 교반하여 완전히 녹인다. 그리고 냉각한 다음에, 냉수로 최종의 용량까지 채운다.

(3) 작업조건

양극전류밀도(A/dm²)

- 일반 아노다이징은 1 ~ 1.5A/dm²

^- 하드 아노다이징은 2 ~ 3A/dm²

전압(V)

- 일반 아노다이징은 ~16V

- 하드 아노다이징은 두께에 따라 다르나 25V에서 올려 80V까지

온도(℃)

- 통상 30℃까지, 특별한 경우에는 황산의 농도를 6%(V)로 떨어트리고 32℃에서 처리한다.

- 하드 아노다이징은 7~10℃

교반

- 균일한 품질을 위해 격렬하고 분산이 잘되는 공기 교반이 필수이다.

- 또한, 고전류를 사용하여 큰 용량의 펌프로 액을 순환시킨다.

시간

- 두께의 규격에 따름

(4) 피막속도

합금조성에 따라 다르나 1.5A/dm²에서 시간당 약 25㎛ 정도 상승한다. 처리전에 시편을 미리 시험하여, 두께와 치수의 변화를 점검하여 두면 좋다. 경질피막을 혼닝할 경우에는 혼닝치수의 여유를 주기 위해 처리시간을 충분하게 한다.

(5) 액관리

정기적으로 황산과 수산을 넣어 주어 농도를 일정하게 유지하여야 한다. 수산은 1000Ah당 200g의 비율로 보충한다. 알루미늄의 농도도 정기적으로 분석하여, 폐기기준 이상이 되지 않게 한다.

알루미늄 산화 피막층을 염색 처리시 미세공을 갖지 않은 베리어형 보다는 다수의 미세공을 갖는 다공질형 산화피막층이 염료 흡착량 및 흡착력이 증가하여 염색 염료의 흡착 내구성이 우수하다.

따라서, 본 발명에서는 알루미늄과 염색 염료간의 양호한 흡착 내구성을 얻기 위하여 알루미늄을 다공질형 산화피막층으로 양극산화 처리한다.

2. 항균 천연염료 착색 단계

상기 다공질형 산화 피막층 형성 단계에서 제조된 알루미늄 양극산화 처리로 다공질형 기공을 형성한 알루미늄 제품을 준비하고 천연 동·식물 중 항균 재료에서 추출한 유효 성분을 물 20~25(v/v)%로 희석하여 건욕한 후, 액의 온도를 40~50℃로 가열하고 pH는 약산성인 5~6으로 조절한다.

상기 pH의 조절은, 상기 pH를 증가시키기 위해서는 암모니아수를, 상기 pH를 감소시키기 위해서는 아세트산을 첨가하여 pH를 조절할 수 있다. 코치닐과 소목과 같은 적색 계열의 색상은 pH에 따라 다르게 구현되는데 pH가 낮은 산성에서는 적색을, pH가 높은 알카리성에서는 보라색이 발현된다.

진한 색상을 구현하고자 할 경우에는 양극산화 피막의 두께를 두껍게(예를 들어, 10~15㎛) 생성되도록 구성하고 염료 침적 시간도 15~20분으로 작업하며 연한 색상을 구현하고자 할 경우에는 양극산화 두께를 얇게(예를 들어, 5~8㎛) 생성하고 항균 천연염료 침적 시간도 5~10분으로 작업하여 제품을 생산한다.

3. 봉공처리 단계

시링법	액조성	처리온도(℃)	시간(분)	외 관	비 고
니켈-코발트	아세트산니켈 5g/L 아세트산코발트 1g/L 붕산 8g/L	98~100	15~30	무색	아세트산이나 아세트산나트륨으로 pH를 5.5~6.5로 완충시키면 내식성이 우수하다.
아세트산니켈	니켈 1.4~1.8g/L 붕산 5g/L 첨가제 5~15g/L	85~95	15~25	-	황산니켈시 5g/L와 같고, pH범위는 5.5 ∼ 6.0이다. 첨가제는 분산제, 착색제, 계면활성제 등이 있다.
중크롬산	5%(w) 중크롬산나트륨	98~100	30	황산	황색으로 착색되기 때문에 다른색으로 착색할 수 없음. 장식용이 아님.

상기 [표 1]을 참조하면, 상기 항균 천연염료 착색 단계에서 염색 및 착색 처리된 알루미늄 제품의 내구성 및 내식성, 내광성을 향상시키기 위해 상기 알루미늄 제품을 침적하여 봉공(실링)처리를 하는 것으로, 세부적인 내용은 다음과 같다.

상기와 같이 봉공처리가 유해화학 물질들로 구성되어 있기에 천연염색의 의미가 퇴색할 수 있어 본 출원인의 선등록특허 제10-1143639호(콩을 이용한 알루미늄 양극산화 봉공 처리방법)을 접목함으로써 친환경 알루미늄 제품의 생산에 적용할 수 있다.

본 발명에 따른 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법에서 양극산화피막이 형성된 알루미늄은 하기의 방법으로 제조되어 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법에서 양극산화피막이 형성된 알루미늄은 착색 공정을 포함하는 후처리 공정 전에 전처리 공정 및 아노다이징 공정을 포함하여 제조될 수 있다.

예를 들어, 상기 전처리 공정은 탈지 공정, 에칭 공정 및 디스머트 공정을 포함하고, 상기 아노다이징 표면 처리 공정은 장벽층(Barrier layer) 형성 공정, 기공(Pore) 형성 공정 및 다공질층(Porous layer) 형성 공정을 포함하여 피막을 형성하며, 상기 후처리 공정은 산화 피막에 색상을 입히는 착색 공정, 산화피막에 형성된 기공(Pore)을 실링(sealing)하는 봉공 공정, 및 물로 세척하는 수세 공정을 포함한다.

본 발명에 따른 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법에서 양극산화피막이 형성된 알루미늄을 제조하기 위하여, 먼저, 아노다이징을 수행할 원재료 금속, 예를 들어, 알루미늄(Al)을 준비하고, 기계적 가공을 통해 소정의 크기 및 형상으로 가공하여 알루미늄 베이스 플레이트를 형성할 수 있다.

상기 알루미늄(Al)은 자연적으로 표면에 산화알루미늄 층이 생성되어 내면을 보호하므로 내식성이 우수하고, 연전성이 우수하여 성형, 절삭가공이 용이하다. 상기 알루미늄의 전기전도도는 동의 약 60%로 양호하고, 열전도도 우수한데, 아노다이징 표면 처리 공정을 거친 후 반도체 부속제품으로 사용될 수 있다.

다음으로, 상기 가공된 알루미늄 베이스 플레이트를 랙킹(Racking)할 수 있다.

상기 단계에서 상기 랙킹(Racking)은 도금 제품, 즉, 알루미늄 베이스 플레이트를 랙(Rack)에 고정하는 공정으로서, 이때, 랙(Rack)은 전기도금시 제품에 통전을 시키고 고정시키기 위한 지그걸이를 말한다.

그 다음으로, 상기 랙킹된 알루미늄(Al) 베이스 플레이트 상에 화학적 전처리를 수행할 수 있다.

상기 단계에서 상기 화학적 전처리는 불순물 제거, 스크래치 감소 및 균일한 면을 얻기 위한 공정을 말한다. 여기서, 금속 표면의 먼지나 유지성 물질 등의 불순물을 제거하는 공정을 탈지 공정이라 하며, 금속 표면을 용해시키지 않는 논-에칭(Non-Etching) 방식과 금속 표면을 용해시키는 에칭(Etching) 방식이 있다. 또한, 전처리 공정으로서, 에칭(Etching) 공정은 알루미늄 플레이트 상에 균일만 면을 형성하기 위해 실시될 수 있다.

이어서, 상기 화학적 전처리가 수행된 알루미늄(Al) 베이스 플레이트를 수세하여 화학적 약품을 세정할 수 있다.

상기 단계에서는 상기 화학적 전처리가 수행된 알루미늄(Al) 베이스 플레이트를 수세하여 화학적 약품을 세정함으로써, 추후 공정의 밸런스 유지와 약품 처리가 효과적으로 이루어지게 할 수 있다.

다음으로, 상기 세정된 알루미늄 베이스 플레이트의 표면을 활성화(Desmut)시킬 수 있다.

상기 단계에서 상기 활성화(디스머트(Desmut)) 공정은 에칭이나 세정 후에 남아 있는 스머트(Smut)를 제거하기 위해 실시되며, 이전 공정에서 생긴 검고 결집력이 없는 푸석한 표면 피막을 제거하여 알루미늄 플레이트 표면을 활성화시키는 공정일 수 있는데, 예를 들어, 상기 활성화(디스머트(Desmut))은 크롬산을 이용하여 수행될 수 있다.

그 다음으로, 상기 활성화된 알루미늄 베이스 플레이트를 양극(Anode)에 연결하고, 전해액에 침지한 후 전기장을 인가하여 아노다이징시킴으로써 상기 알루미늄 베이스 플레이트의 표면에 산화알루미늄(Al₂O₃) 피막을 형성할 수 있다.

상기 단계에서는 내열성이 우수한 산화피막을 형성하기 위하여, 상기 전해액은 황산 2 내지 4 중량%, 수산 8 내지 12 중량%, 옥살산 10 내지 20 중량%, 전도성염인 황산수소나트륨(NaHSO₄)H₂O 3 내지 7 중량%, 정전기 방지용 첨가제 0.1 내지 1 중량% 및 잔량의 정제수로 이루어진 혼합액이 이용될 수 있으며, 상기 정전기 방지용 첨가제로는 폴리(2,3-디하이드로티에노-1,4-디옥신)-폴리(스티렌설포네이트)[Poly(2,3-dihydrothieno-1,4-dioxin)-poly(styrenesulfonate)]가 사용될 수 있다. 상기 정전기 방지용 첨가제는 짙은 청색 액체로서, pH는 1.7 내지 2.3이고, 인화점 100℃ 이상이며, 증기밀도는 0.98±0.1(25℃)일 수 있다.

또한, 상기 단계에서는 상기 전해액은 25 내지 26℃의 온도를 유지하고, 정전류 3.2A 및 12~20V의 전압 조건하에서 50 내지 100초 동안 아노다이징을 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법은 상기와 같은 공정을 거친 후 착색 공정, 봉공 공정 및 수세 공정을 포함하는 후처리 공정으로 진행될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법에 대하여 바람직한 실시예를 들어 더욱 상세하게 설명한다.

< 실시 예 1 >

삼성 Q-LED TV용 studio stand 알루미늄 제품을 20% 황산 수용액에서 액온도 25℃, 15V 교류전류로 50분 동안 아노다이징 처리하여 피막두께 12㎛로 다공질의 산화막을 형성하고, 항균 천연염료 재료인 소목 추출물로 착색을 하여, 본 출원인의 선등록특허 제10-1143639호(콩을 이용한 알루미늄 양극산화 봉공 처리방법) 기술로 건욕된 10% 콩 추출물에 80℃에서 10분간 침적 봉공처리 하였다.

도 4a는 실시예 1에 따라 항균 천연염료 재료인 소목 추출물로 착색을 한 시료를 보여주는 사진이고, 도 4b 및 도 4c는 도 4a의 시료와 접촉 또는 미접촉한 균 배양의 결과를 보여주는 사진이며, 도 4d는 실시예 1에 따라 항균 천연염료 재료인 소목 추출물로 착색을 한 시료의 시험성적서이다.

도 4a 내지 도 4b를 참조하면, 실시예 1에 따라 항균 천연염료 재료인 소목 추출물로 착색을 한 시료는 염수 분무시험 1000시간 이상의 내식성과 90일 이상의 자연방치 상태에서도 우수한 내구성을 보였으며, 표준필름 sterilized stomacher film, 접종균핵의 양을 0.4ml로 항균 테스트 결과 24hr후 항균 활성치가 Staphylococcus aureus(황색포도상구균)은 99.9% 이상, Escherichia coli(대장균)의 항균활성치 역시 99.9% 이상 나타나 대단한 항균력을 보였다.

< 실시예 2 >

사람 손의 접촉이 많은 충전식 리모콘 제품으로 20% 황산 수용액에서 액온도 25℃, 15V 교류전류로 60분동안 아노다이징 처리하여 피막두께 15㎛로 다공질의 산화막을 형성하고, 항균 천연염료 재료인 황백 추출물로 착색을 한 후, 80℃에서 10분간 침적 봉공처리 하였다.

도 5a는 실시예 2에 따라 항균 천연염료 재료인 황백 추출물로 착색을 한 시료를 보여주는 사진이고, 도 5b 및 도 5c는 도 5a의 시료와 접촉 또는 미접촉한 균 배양의 결과를 보여주는 사진이며, 도 5d는 실시예 2에 따라 항균 천연염료 재료인 황백 추출물로 착색을 한 시료의 시험성적서이다.

도 5a 내지 도 5b를 참조하면, 실시예 2에 따라 항균 천연염료 재료인 황백 추출물로 착색을 한 시료는 염수 분무시험 1000시간 이상의 내식성과 90일 이상의 자연방치 상태에서도 우수한 내구성을 보였으며, 표준필름 sterilized stomacher film, 접종균핵의 양을 0.4ml로 항균 테스트 결과 24hr후 항균 활성치가 Staphylococcus aureus(황색포도상구균)은 99.8%, Escherichia coli(대장균)의 항균활성치는 98.1% 로 나타나 높은 항균력을 보였다.

< 실시예 3 >

상기 실시예 2와 동일한 제품으로 20% 황산 수용액에서 액온도 25℃, 15V 교류전류로 60분 동안 아노다이징 처리하여 피막두께 15㎛로 다공질의 산화막을 형성하고, 항균 천연 염료 재료인 타라 추출물로 착색 처리한 후 80℃에서 10분간 침적 봉공처리 하였다.

도 6a는 실시예 3에 따라 항균 천연염료 재료인 타라 추출물로 착색을 한 시료를 보여주는 사진이고, 도 6b 및 도 6c는 도 6a의 시료와 접촉 또는 미접촉한 균 배양의 결과를 보여주는 사진이며, 도 6d는 실시예 3에 따라 항균 천연염료 재료인 타라 추출물로 착색을 한 시료의 시험성적서이다.

도 6a 내지 도 6b를 참조하면, 실시예 3에 따라 항균 천연염료 재료인 타라 추출물로 착색을 한 시료는 염수 분무시험 1000시간 이상의 내식성과 90일 이상의 자연방치 상태에서도 우수한 내구성을 보였으며, 표준필름 sterilized stomacher film, 접종균핵의 양을 0.4ml로 항균 테스트 결과 24hr후 항균 활성치가 Staphylococcus aureus(황색포도상구균)은 99.9% 이상, Escherichia coli(대장균)의 항균활성치 역시 99.9% 이상 나타나 대단한 항균력을 보였다.

이상, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (4)

1. 알루미늄 또는 알루미늄합금을 양극 산화처리하여 다공질형 산화 피막층 형성 단계;
   상기 다공질형 산화 피막층이 형성된 알루미늄 또는 알루미늄합금을 천연염료중 항균 재료로 착색하는 항균 천연염료 착색 단계; 및
   상기 항균 재료로 착색처리된 알루미늄 또는 알루미늄합금을 봉공처리하는 봉공처리 단계를 포함하고,
   상기 항균 천연염료 착색 단계는 천연 동·식물 중 항균 재료를 이용하여 추출하는 단계; 건욕액을 확보하는 단계; 및 침적 단계로 이루어지며,
   상기 천연 동·식물 중 항균 재료를 이용하여 추출하는 단계는 물과 천연 동·식물 중 항균 재료를 2:1의 중량 비율로 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물을 1~2시간 동안 유지하여 상기 천연 동·식물 중 항균 재료를 불리며, 상기 불려진 천연 동·식물 중 항균 재료 100 중량부에 대해 물 50 내지 100 중량부의 중량 비율로 혼합한 후, 95 내지 100℃ 온도에서 30 내지 50분 동안 가열하고, 이후 75 내지 85℃의 온도에서 50 내지 100분 동안 가열하며, 이후, 고형물을 분리하여 제거함으로써 천연 동·식물 항균 재료 추출물을 제조하는 단계이고,
   상기 건욕액을 확보하는 단계는 상기 천연 동·식물 항균 재료 추출물에 대해 40~50℃의 온도로 가열하여 건욕액을 제조하는 단계이며,
   상기 침적 단계에서 침적 시간은 5~20분이고 건욕액의 온도는 40~50℃이며 pH는 5~6이고,
   상기 다공질형 산화 피막층 형성 단계는 알루미늄(Al)을 준비하고, 상기 알루미늄을 가공하여 알루미늄 베이스 플레이트를 형성하며, 상기 가공된 알루미늄 베이스 플레이트를 랙킹(Racking)하고, 상기 랙킹된 알루미늄(Al) 베이스 플레이트 상에 화학적 전처리를 수행하며, 상기 화학적 전처리가 수행된 알루미늄(Al) 베이스 플레이트를 수세하여 화학적 약품을 세정하고, 상기 세정된 알루미늄 베이스 플레이트의 표면을 활성화(Desmut)시키며, 상기 활성화된 알루미늄 베이스 플레이트를 양극(Anode)에 연결하고, 전해액에 침지한 후 전기장을 인가하여 아노다이징시킴으로써 상기 알루미늄 베이스 플레이트의 표면에 산화알루미늄(Al₂O₃) 피막을 형성하는 과정으로 진행되되, 상기 전해액은 황산 2 내지 4 중량%, 수산 8 내지 12 중량%, 옥살산 10 내지 20 중량%, 전도성염인 황산수소나트륨(NaHSO₄)H₂O 3 내지 7 중량%, 정전기 방지용 첨가제 0.1 내지 1 중량% 및 잔량의 정제수로 이루어진 혼합액이 이용되며, 상기 정전기 방지용 첨가제로는 폴리(2,3-디하이드로티에노-1,4-디옥신)-폴리(스티렌설포네이트)[Poly(2,3-dihydrothieno-1,4-dioxin)-poly(styrenesulfonate)]가 사용되고, 상기 정전기 방지용 첨가제는 pH는 1.7 내지 2.3이고, 인화점 100℃ 이상이며, 증기밀도는 0.98±0.1(25℃)이고, 상기 전해액은 25 내지 26℃의 온도를 유지하고, 정전류 3.2A 및 12~20V의 전압 조건하에서 50 내지 100초 동안 아노다이징을 수행하는 것을 특징으로 하는 항균 알루미늄 아노다이징 착색 처리방법.
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