KR102491038B1 - 티타늄 증착을 이용한 다색 금속 플레이트 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다색 금속 플레이트 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 색상을 부여하기 위한 금속 플레이트 표면 처리기술에 있어서, 색상의 변형이나 경계면의 손상 없이 다색의 구현이 가능하도록 하는, 티타늄 증착을 이용한 다색 금속 플레이트 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 다색 금속 플레이트 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 색상을 부여하기 위한 금속 플레이트 표면 처리기술에 있어서, 색상의 변형이나 경계면의 손상 없이 다색의 구현이 가능하도록 하는, 티타늄 증착을 이용한 다색 금속 플레이트 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 스테인리스판은 뛰어난 내식성과 금속 자체가 지니는 광택으로 인하여 내식성이 요구되는 곳 뿐만 아니라 건축 내외장재로 많이 이용되고 있다.
그러나, 스테인리스 판(stainless plate)이 지니고 있는 색감이 한가지 색으로 단조로움과 태양의 반사도에 의한 문제점이 지적되고 있었다. 이에 최근에는 스테인리스 판의 내식성 기능 외에도 미려한 표면 색상을 얻기 위한 방편으로, 스테인리스 판 표면에 피막을 형성하여 여러 가지 간섭색을 발현시킴에 따라 다양한 칼라를 표면에 형성한 칼라 스테인리스 판의 사용이 증가하고 있으며, 큰 수요시장이 형성되어 있다.
이러한 칼라 스테인리스판을 제조하는 방법에는 현재 대표적 두 가지가 있는데 스테인리스 판을 화학적으로 표면을 산화시켜 산화피막을 형성하고 그 피막을 빛의 간섭현상을 이용해 간섭색으로 칼라를 구현하는 착색칼라가 있다.
다른 칼라제조방법으로는 진공증착 방식으로 스테인레스 판 표면 위에 티타늄 타켓과 아크소스의 이온화 작용을 이용해 컬러를 내는 방식이 있다.
이러한 다양한 방식으로 제조되는 칼라 스테인리스 판은 모두 스테인레스 판을 원소재로 하여 각각 별개의 제품으로 생산되고 있다.
하지만, 1차 칼라피막을 제조하는데 원소재의 영향 등 여러 요인으로 원하는 칼라의 범위 내에서 칼라 구현이 되지 않는 불량 칼라 스테인리스 판이 제조되는 경우 이에 대한 재생가공법이 존재치 않아 고철이나 스크랩 등으로 폐기하게 되어 전체적인 칼라 스테인리스판의 제조단가가 상승하고 후처리 시 환경오염이 증가하는 문제까지 발생된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 색상을 부여하기 위한 금속 플레이트 표면 처리기술에 있어서, 색상의 변형이나 경계면의 손상 없이 고품질로 다색 구현이 가능하도록 하는, 티타늄 증착을 이용한 다색 금속 플레이트 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 모재를 준비하는 단계; 상기 모재의 일면을 1차 가공하여 베이스 색상이 증착된 제1 증착층을 형성하는 단계; 상기 제1 증착층의 전면에 보호필름을 부착하는 단계; 상기 보호필름의 일부를 커팅하여 상기 제1 증착층의 표면의 일부를 노출시키는 단계; 노출된 표면에 내열 테이프를 부착하여 마스킹부를 형성하고, 상기 보호필름을 제거하여 타겟부를 형성하는 단계; 상기 타겟부, 상기 마스킹부, 마스킹부의 주변부를 구비하는 플레이트를 중간 증착하는 단계; 중간 증착된 플레이트를 2차 가공하여 상기 타겟부에 목표 색상이 증착된 제2 증착층을 형성하는 단계; 및 상기 2차 가공을 1회 더 수행한 다음, 상기 내열 테이프를 제거하는 단계; 를 포함하는, 다색 금속 플레이트 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
상기 모재는, 원소재인 스테인리스강(Stainless Steels)을 판재 형상으로 만든 금속 플레이트인 것을 특징으로 한다. 상기 1차 가공은, 물리적 기상 증착법(Physical vapor deposition, PVD)을 사용하여 상기 금속 플레이트의 표면 상에 티타늄 이온 증착을 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 중간 증착은 티타늄 증착 설비 내에서 티타늄 타겟 증착(반응)을 1.2분 내지 1.7분 동안 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 2차 가공은 진공 챔버 내에서 티타늄 타켓 증착을 2.2분 내지 2.7분 동안 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 물리적 기상 증착(Physical vapor deposition, PVD) 방식으로 금속 플레이트에 티타늄 이온 증착을 수행하되, 내열 테이프를 통한 마스킹 및 중간 처리 공정 등을 포함함으로써, 색상의 변형이나 경계면의 손상 없이 고품질로 다색 구현이 가능한 금속 플레이트를 제조할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 다색 금속 플레이트 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2 내지 도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 다색 금속 플레이트 제조방법의 각 단계에 따른 각각의 사진들이다.
도 2 내지 도 10은, 본 발명의 일 실시예에 따른 다색 금속 플레이트 제조방법의 각 단계에 따른 각각의 사진들이다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원의 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.
본원의 일 측면은, 모재를 준비하는 단계; 상기 모재의 일면을 1차 가공하여 베이스 색상이 증착된 제1 증착층을 형성하는 단계; 상기 제1 증착층의 전면에 보호필름을 부착하는 단계; 상기 보호필름의 일부를 커팅하여 상기 제1 증착층의 표면의 일부를 노출시키는 단계; 노출된 표면에 내열 테이프를 부착하여 마스킹부를 형성하고, 상기 보호필름을 제거하여 타겟부를 형성하는 단계; 상기 타겟부, 상기 마스킹부, 마스킹부의 주변부를 구비하는 플레이트를 중간 증착하는 단계; 중간 증착된 플레이트를 2차 가공하여 상기 타겟부에 목표 색상이 증착된 제2 증착층을 형성하는 단계; 및 상기 2차 가공을 1회 더 수행한 다음, 상기 내열 테이프를 제거하는 단계; 를 포함하는, 다색 금속 플레이트 제조방법을 제공한다.
도 1 내지 도 10을 함께 참조하여, 본원의 일 실시예에 따른 다색 금속 플레이트 제조방법을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 모재가 준비될 수 있다. 상기 모재란 금속 플레이트로서, 원소재인 스테인리스강(Stainless Steels)을 판재 형상으로 만든 것일 수 있다.
스테인리스강 (Stainless Steels)은 내식성을 향상시키기 위해 크롬 또는 크롬과 니켈을 함유시킨 합금강을 의미한다. 일반적으로는 크롬 함유율이 11% 이상의 강을 스테인리스강이라고 하며, 주로 그 조직에 따라 마르텐사이트계, 페라이트계, 오스테나이트계, 오스테나이트/페라이트계, 석출경화계의 5종으로 분류된다. 크롬을 함유한 강은 표면에 밀착된 얇고 투명한 크롬의 산화물 피막에 의해 내부가 부식으로부터 보호된다.
상기 모재는, 예를 들어, 두께가 0.5 내지 2mm, 가로길이 또는 세로길이가 2000 내지 4000mm 등으로 다양한 사이즈를 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
상기 모재를 밀러나 연마재 등을 이용하여 표면을 다듬고, 아세톤 등을 사용하여 수세하여 준비할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 모재의 일면을 1차 가공하여 베이스 색상이 증착된 제1 증착층(10)을 형성할 수 있다. 상기 제1 증착층(10)은, 구체적으로, 상기 모재의 일면의 전면 상에 티타늄을 증착하여 베이스 색상이 구현된 칼라막이 밀착 형성된 것일 수 있다.
상기 티타늄은 가볍고 내구성이 우수한 특징을 가지고 있어 항공기와 레져 등의 공업적 제품 뿐만 아니라 장식품, 건축재료, 가전제품, 스포츠 용품 등의 일반용품에도 널리 이용되고 있으며 특히, 표면을 착색시킬 수 있어 한층 더 높은 색상의 미려함과 광택성을 부여할 수 있을 뿐만 아니라 다른 착색금속재에 비해 극히 채도가 높고 색조가 풍부하기 때문에 그 이용범위가 광범위한 원소이다.
상기 베이스 색상으로는, 예를 들어, 블랙, 브라운, 골드, 퍼플 등으로 구현될 수 있으며, 색상의 종류에 대하여는 특별히 한정되지는 않는다.
상기 1차 가공은 물리적 기상 증착법(Physical vapor deposition, PVD), 구체적으로는 진공 증착법을 사용하여 금속 플레이트 표면 상에 티타늄 이온 증착을 수행하는 것일 수 있다.
상기 진공 증착법은, 진공 챔버를 고 진공상태로 형성한 후 방전을 일으켜 진공챔버에 부착된 아크소스에서 아크를 발생시켜, 티타늄 타켓과 반응하여 이온화 작용이 발생하게 됨과 동시에 가스투입 등 조건을 형성하여 칼라막을 형성하는 방법일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 행해지는 진공 증착의 구체적인 방법에 대하여는 통상의 기술을 따를 수 있으며, 원하는 색상의 종류에 따라 가스의 종류 및 가스주입 양 등의 조건을 다르게 설정할 수 있다.
일례로, 진공 챔버에 상기 모재를 배치한 다음, N2-50CCM C2H2-80CCM O2-150CCM 을 투입하고 초기 진공도(Pa) 2.5-2 로 가스주입 후 진공 시작하여 4.5-1 의 진공도(Pa)로 마무리될 수 있다.
이때, 티타늄 타겟과의 반응(증착) 시간은 2.2분 내지 2.7분, 일례로, 2.5분 동안 수행되는 것이 바람직하다.
도 3을 참조하면, 상기 제1 증착층의 전면에 보호필름(20)을 부착할 수 있다. 상기 보호 필름(20)은 추후 수행될 마스킹 작업의 품질과 효율을 높이고, 추가되는 목표 색상이 입혀질 타겟부에 대한 불필요한 오염을 방지하기 위한 전처리 작업일 수 있다. 상기 보호 필름(20)은 탈,부착이 용이한 통상의 보호 테이프를 사용할 수 있으며, 크게 한정되지 않는다.
도 4를 참조하면, 전면에 부착된 보호필름(20)의 일부를 커팅하여 상기 제1 증착층(10)의 표면의 일부를 노출시킬 수 있다. 커팅되어 노출된 표면(21)은 추후 마스킹 작업이 수행되는 부분일 수 있다.
상기 커팅의 방법은 칼 등의 도구를 사용한 통상의 방법을 따를 수 있으며, 커팅되는 모양은 예를 들어, 서로 이격배치되는 라인(line) 형상일 수 있으나, 특별히 제한되지는 않는다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 노출된 표면에는 내열 테이프(31)를 부착하여 마스킹부(30)를 형성하고, 상기 보호필름(20)은 모두 제거하여 타겟부(32)를 형성할 수 있다.
다시 말해서, 상기 타겟부(32)는 베이스 색상 이외에 다른 목표 색상을 추가적으로 구현하기 위한 부위일 수 있으며, 상기 마스킹부(30)는 목표 색상을 추가하지 않고 앞서 형성된 베이스 색상, 즉, 제1 증착층(10)의 색상만을 갖도록 하기 위한 부위일 수 있다. 이로써, 하나의 금속 플레이트에 2종 이상의 다른 색상을 동시에 구현될 수 있도록 한다.
이때, 상기 마스킹부(30)의 주변부(사이드), 즉, 마스킹부(30)와 타겟부(32)가 접하는 부분의 색상이 변형되거나, 마스킹에 사용된 내열 테이프의 들뜸 현상이 발생되는 기존의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예가 하기에서 보다 구체적으로 서술될 것이다.
상기 내열 테이프(31)는 마스킹(masking)을 위한 것으로, 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 내열 테이프라면 어느 것이든 가능하다. 일례로, 상기 내열 테이프(31)는 시판되는 내열용 테이프(상품명 : 캡톤테이프 / 국산)를 사용할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 타겟부(32), 상기 마스킹부(30) 그리고, 마스킹부의 주변부를 구비하는 플레이트를 증착 설비 내에 설치한 다음, 중간 증착할 수 있다.
상기 중간 증착이란, 상기 마스킹부(30)의 주변부(사이드), 즉, 마스킹부(30)와 타겟부(32)가 접하는 부분의 색상이 변형 또는 오염되거나, 마스킹에 사용된 내열 테이프(310)의 들뜸이 발생되어 그 부분의 색상이 고르지 못하거나 품질이 떨어지는 문제를 방지하기 위하여 수행되는 중간 작업일 수 있다.
만약, 제1 증착층(10)에 내열 테이프(31)를 부착, 즉, 마스킹한 다음에 바로 2차 가공, 즉, 추가 색상을 입히는 증착을 수행하게 되면, 마스킹부(30)의 주변부가 목표했던 추가 색상과는 다른 색상으로 변형되는 현상이 발생하게 된다.
이에 본 발명의 일 실시예에서는, 마스킹부(30)의 주변부의 색상을 2차 가공에 의해 목표하는 색상 그대로의 품질을 나타낼 수 있도록 하기 위하여, 2차 가공 전에 중간 증착, 즉, 밝은 톤의 색상(ex. 실버) 또는 거의 무색에 가까운 바탕색을 형성하는 선작업 과정을 수행함으로써, 기존의 문제점을 해결할 수 있다.
일례로, 상기 중간 증착은 티타늄 증착 설비 내에 플레이트를 고정시킨 다음 N2-10CCM C2H2-20CCM O2-50CCM 가스를 투입하고 초기 진공도(Pa) 2.5-2 로 가스주입 후 진공 시작하여 3.5-1 의 진공도(Pa)로 마무리될 수 있다.
상기 중간 증착 시 티타늄 타겟 증착(반응) 시간은 1차 가공 시보다는 단시간으로 수행되며, 예를 들어, 1.2분 내지 1.7분, 일례로, 1.5분 동안 수행되는 것이 바람직하다.
상기 중간 증착을 수행한 후에는 플레이트를 아세톤 등으로 세척할 수 있다.
도 8을 참조하면, 중간 증착된 표면 전체를 2차 가공하여 상기 타겟부(32)에 목표 색상이 증착된 제2 증착층(40)을 형성할 수 있다.
상기 2차 가공은, 상기 제1 증착층(10)이 형성된 타겟부(32)에 목표하는 추가 색상을 형성하도록 하는 작업일 수 있다. 이로써, 원소재의 금속 플레이트에 2종 이상의 다양한 색상이 동시에 구현될 수 있도록 한다. 상기 목표하는 추가 색상은 상기 베이스 색상과 다른 색상이라면 어느 것이든 가능하며, 크게 한정되지 않는다.
상기 2차 가공은, 중간 증착이 완료된 후 세척된 플레이트를 진공챔버에 설치한 다음, N2-300CCM C2H2-450CCM 가스를 투입하고 초기 진공도(Pa) 1.5-1로 진공시작하여 2.5-1 로 마무리 할 수 있다. 이때, 티타늄 타켓 증착 시간은 2.2분 내지 2.7분, 일례로, 2.5분 동안 수행되는 것이 바람직하다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 목표 색상 구현의 품질을 높이기 위하여 상기 2차 가공을 1회 더 수행한 다음에 상기 내열 테이프(31)를 제거하여 다색 금속 플레이트(100) 제품을 완성할 수 있다.
상기 다색 금속 플레이트(100)는 제1 증착층(10) 및 제2 증착층(40)이 정교하게 구획 분리되어 나타나는 두 가지의 다른 색상이 각각 선명하게 구현된 것을 확인할 수 있다.
이는, 본 발명의 일 실시예에 따른 중간 증착 공정을 통하여 마스킹부의 주변부의 색상 변이와 내열테이프의 들뜸에 의한 색상 변형 및 손상을 효과적으로 방지함으로써, 경계선의 색상 구분을 명확히하는 디테일한 작업으로 목표 색상 구현의 품질을 기존 대비 현저히 향상시킬 수 있음을 보여준다.
상기 다색 금속 플레이트는, 예컨대, 건축 내/외장재, 회전문, 자동문, 방화문, 천장재, 지붕재, 엘리베이터, 가전, 주방기구, 기타인테리어 등 각종 산업 분야에서 적용 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 물리적 기상 증착(Physical vapor deposition, PVD) 방식으로 금속 플레이트에 티타늄 이온 증착을 수행하되, 내열 테이프를 통한 마스킹 및 중간 처리 공정 등을 포함함으로써, 색상의 변형이나 경계면의 손상 없이 고품질로 다색 구현이 가능한 금속 플레이트를 제조할 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
10: 제1 증착층 20: 보호필름
21: 커팅되어 노출된 면 30: 마스킹부
31: 내열 테이프 32: 타겟부
40: 제2 증착층 100: 다색 금속 플레이트
21: 커팅되어 노출된 면 30: 마스킹부
31: 내열 테이프 32: 타겟부
40: 제2 증착층 100: 다색 금속 플레이트
Claims (5)
- 모재를 준비하는 단계;
상기 모재의 일면을 1차 가공하여 베이스 색상이 증착된 제1 증착층을 형성하는 단계;
상기 제1 증착층의 전면에 보호필름을 부착하는 단계;
상기 보호필름의 일부를 커팅하여 상기 제1 증착층의 표면의 일부를 노출시키는 단계;
노출된 표면에 내열 테이프를 부착하여 마스킹부를 형성하고, 상기 보호필름을 제거하여 타겟부를 형성하는 단계;
상기 타겟부, 상기 마스킹부, 마스킹부의 주변부를 구비하는 플레이트를 중간 증착하는 단계;
중간 증착된 플레이트를 2차 가공하여 상기 타겟부에 목표 색상이 증착된 제2 증착층을 형성하는 단계; 및
상기 2차 가공을 1회 더 수행한 다음, 상기 내열 테이프를 제거하는 단계; 를 포함하고,
상기 1차 가공은, 물리적 기상 증착법(Physical vapor deposition, PVD)을 사용하여 상기 모재인 금속 플레이트의 표면 상에 티타늄 이온 증착을 수행하되,
진공 챔버에 상기 모재를 배치한 다음, N2-50CCM C2H2-80CCM O2-150CCM 을 투입하고 초기 진공도 2.5-2 로 가스주입 후 진공 시작하여 4.5-1 의 진공도로 마무리되는 것이고, 티타늄 타겟과의 반응(증착) 시간은 2.2분 내지 2.7분으로 수행되고,
상기 중간 증착은 티타늄 증착 설비 내에 상기 플레이트를 고정시킨 다음 N2-10CCM C2H2-20CCM O2-50CCM 가스를 투입하고, 초기 진공도 2.5-2 로 가스주입 후 진공 시작하여 3.5-1 의 진공도로 마무리되는 것이고, 상기 중간 증착 시 티타늄 타겟 증착(반응) 시간은 1차 가공 시보다는 짧은 시간인 1.2분 내지 1.7분으로 수행되는 것을 특징으로 하고,
상기 2차 가공은, 상기 중간 증착이 완료된 후 세척된 플레이트를 진공챔버에 설치한 다음, N2-300CCM C2H2-450CCM 가스를 투입하고 초기 진공도 1.5-1로 진공시작하여 2.5-1 로 마무리하는 것이되, 티타늄 타켓 증착 시간은 2.2분 내지 2.7분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는, 다색 금속 플레이트 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 모재는, 원소재인 스테인리스강(Stainless Steels)을 판재 형상으로 만든 금속 플레이트인 것을 특징으로 하는, 다색 금속 플레이트 제조방법. - 삭제
- 삭제
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2022
- 2022-09-23 KR KR1020220120536A patent/KR102491038B1/ko active IP Right Grant
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