KR102628252B1 - 장식 및/또는 기능적 목적을 위해서 금속 패턴을 기재 상에 생성하기 위한 방법 및 장치, 그러한 생성물을 포함하는 물체의 제조 및 사용되는 소모품 세트 - Google Patents

장식 및/또는 기능적 목적을 위해서 금속 패턴을 기재 상에 생성하기 위한 방법 및 장치, 그러한 생성물을 포함하는 물체의 제조 및 사용되는 소모품 세트 Download PDF

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아르노 쟈메
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Abstract

본 발명의 목적은 미세하고, 정확하며 복잡할 수 있는 금속 패턴을 임의 유형의 기재 상에 생성하기 위한 방법을 제공하는 것이고, 그러한 방법은 산업적인 규모로 용이하게 실행할 수 있고, 자동화될 수 있으며, 실시가 용이하다. 이러한 목적을 위해서 본 발명에 따른 방법은 이하의 본질적인 단계; A. 선택적인, 금속 패턴을 수용하도록 의도된 기재의 표면을 준비하는 단계; B. 생성하고자 하는 패턴의 음화에 상응하는 절개부를 가지는 스크린 인쇄 마스크/스텐실에 의해서; 및/또는 바람직하게 잉크 젯에 의한 직접적인 인쇄에 의해서, 생성하고자 하는 패턴의 음화에 상응하는 기재 표면 상에 일시적 보호부를 피착하는 단계; C. 선택적인, 기재의 표면, 특히 생성하고자 하는 패턴에 상응하는 지역을 활성화시키는 단계; D. 생성하고자 하는 패턴에 상응하는 지역 상에서, 적어도 하나의 금속을 피착시키는 것에 의한 금속화 단계; E. 단계 B로부터 일시적인 보호부를 제거하는 단계; F. 선택적인, 금속 패턴을 수반하는 기재의 표면을 세척하는 단계; G. 선택적인, 금속 패턴을 수반하는 기재의 표면을 건조하는 단계; H. 선택적인, 금속 패턴을 수반하는 기재의 표면에 대해서 마무리 처리를 적용하는 단계를 포함하는 것; 그리고 단계 D 중에, 또는 적어도 부분적으로 단계 D 중에, 및/또는 단계 D 이후에, 또는 적어도 부분적으로 금속화 단계 D 중에 및/또는 이후에 그리고 부분적으로 금속화 단계 D 이전에, 일시적인 보호부를 제거하는 단계 E가 실행되는 것을 특징으로 한다. 이러한 금속 패턴의 생성물을 포함하여, 인쇄 회로, 집적 회로, RFID 칩, 전자-판독기가 판독할 수 있는 인코딩 그림 문자 등과 같은, 장식적 물체 또는 기능적 물체를 생성하기 위한 방법이 또한, 그러한 생성을 실시하기 위해서 이용되는 소모품의 세트에 더하여, 본 발명의 일부가 된다.

Description

장식 및/또는 기능적 목적을 위해서 금속 패턴을 기재 상에 생성하기 위한 방법 및 장치, 그러한 생성물을 포함하는 물체의 제조 및 사용되는 소모품 세트
본 발명의 기술 분야는, 단일- 또는 다중-층 금속 막에 의한, 기재 상의 표면 코팅의 기술 분야에 관한 것이다.
본 발명은, 장식을 위한 기재의 금속화(metallization) 방법에 관한 것으로, 예컨대 중공형 유리 물품, 작은 병의 제조, 화장품 물품, 항공, 자동차 및 가정 자동화 구성요소에 적용될 수 있다. 본 발명은 또한 기능적 목적을 위한, 예컨대, 전자기기의 기재, 특히 인쇄 회로, 반도체 기재 상의 집적 회로, 무선 주파수 식별(RFID) 칩, 전자 판독기에 의해서 판독될 수 있는 코딩 아이콘, 등의 제조를 위한 금속화에 관한 것이다. 일부 경우에, 이러한 금속화는 인쇄와 유사할 수 있다.
일반적으로, 보다 특별하게 금속화와 관련이 있는 기재는 모든 종류의 재료, 특히 비전도체, 예를 들어 유리, 플라스틱 재료(폴리올레핀-폴리프로필렌-, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 스티렌-아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌-), 세라믹, 목재, 직물, 광물, 석고 또는 시멘트 물품, 반도체, 전도체이다.
통상적으로, 기재의 표면 금속화에 대해서 크게 두가지 유형의 프로세스가 있다: 전해 금속화 프로세스 및 비-전해 금속화 프로세스.
전기판술(galvanoplasty) 프로세스로도 지칭되는 전해 금속화 프로세스는 전류를 이용한 산화환원 반응을 기초로 한다. 금속이 수성 매체 내의 양이온 형태로 제공된다. 전류가 금속화하고자 하는 기재와 반대-전극 사이에 인가된다. 이어서, 금속 양이온이 기재의 표면에서 환원된다. 전해 피착의 주요 단점 중 하나는, 금속화하고자 하는 기재가 반드시 전도체이어야 한다는 것이다. 그에 따라, 이러한 유형의 금속화는 중합체, 유리, 등의 기재에 대해서는 가능하지 않다.
비-전해 금속화 프로세스는 전류를 이용하지 않는다. 금속은 다른 수단, 건식 경로 또는 습식 경로에 의해서 피착된다. "건식 경로"로 지칭되는 프로세스 중에, PVD(물리적 증착) 및 CVD(화학적 증착)를 언급할 수 있고, 이러한 증착은 금속화 실행을 위해서 기재를 진공 하에 위치시켜야 한다는 요건을 주요 단점으로 갖는다.
기술적으로 더 단순하게 실시되는 "습식 경로"로 지칭되는 프로세스가 더 널리 확산되어 있고, 그 중에서 특히 "무전해 방법"으로 지칭되는 액침에 의한 비-전해 금속화를 언급할 수 있다.
액침에 의한 비-전해 금속화 프로세스에서, 금속은 또한 수성 매체 내의 양이온 형태로 제공된다. 일반적으로 착화제뿐만 아니라, 환원제가 또한 매체 내에 존재한다. 비록 금속 염 및 환원제 모두가 욕(bath) 내에 존재하지만, 직접적인 산화환원 반응이 방지되도록, 욕이 준비된다. 산화환원 반응은 촉매의 존재 하에서만 가능하다. 이는, 금속화하고자 하는 기재의 표면이, 표면을 촉매화시키는 증감화제(sensitizing agent) 및 선택적인 활성화제로 미리 처리되어야 하는 이유이다. 촉매적 표면의 존재 하에서, 금속 염이 매체 내에 존재하는 환원제와의 직접적인 반응에 의해서 환원된다.
액침에 의한 비-전해 금속화를 위한 이러한 기술은 표면 처리 산업에서 통상적으로 이용된다.
여기에서 다시, 많은 단점이 주목되며, 특히:
- 도금 용액이 불안정할 수 있고, 금속 염이 기재의 도입 전에 석출될 수 있다.
- 피착 속도가 느리다.
- 화학적 촉매의 이용이 고가이다.
- 처리 범위가 수 많은 단계를 포함한다.
- 용액의 규칙적인 유지작업(maintenance)이 요구된다.
- 몇 개의 금속을 동시에 피착하는 것을 실시하기가 어렵다.
- 기재에 대한 금속 피착물의 접착이 약하고, 이는 피착물을 매우 취약하게 만든다.
이러한 습식 경로에 의한 비-전해 금속화 프로세스는, 에어로졸 분무의 원리를 기초로, 최근에 기술적으로 진보되었다. 이는, 본 출원인에 의해서 개발되고 개선된 "Jet Metal®" 프로세스이며, 그러한 프로세스에서 금속화하고자 하는 기재 상으로 하나 이상의 수성 산화환원 용액이 에어로졸 형태로 분무된다. 이어서, 용액 내의 금속 염의 형태로 존재하는 금속이 환원제와 접촉되고, 금속은 기재 상으로 직접적으로 즉시 피착된다. 그에 따라, "Jet Metal®" 프로세스에 따른 금속화의 종료시에 얻어지는 금속 막은 피착된 금속 원자에 의해서 형성된다. 이어서, 이러한 피착물을 통상적으로 세척하고 건조할 수 있다. 기재 상의 균질하고 연속적인 금속 피착물을 획득하기 위한 열처리는 필요치 않다.
이러한 "Jet Metal®" 에어로졸 금속화 프로세스는 특히 문헌 FR2763962B1, EP2326747B1, EP2318564B1에서 설명되어 있다. 그러한 프로세스는 다른 기존의 비-전해 금속화 프로세스와 관련하여 현저한 장점을 갖는다. Jet Metal®은 특히, 상온에서 그리고 대기압에서, 오염이 없는 또는 거의 오염이 없는 방식으로, 산업적인 규모로, 균질하고 연속적인 막으로 금속화된 기재를 획득할 수 있게 한다.
또한, 장식 목적 또는 기능적 목적(인쇄 회로, RFID 안테나, 등)을 위해서 기재 상에 금속 패턴을 부착시키기 위한 몇몇 기술이 공지되어 있다.
이러한 기술은:
→ 첨가적(금속의 피착): 은-기반의 잉크 인쇄, 일시적인 마스킹; 또는
→ 차감적(subtractive)(이미 존재하는 금속의 식각): 포토식각(포토리소그래피), 레이저 식각이다.
첨가적 기술:
은-기반의 잉크 인쇄에서, 은 입자가 충진진 잉크를 이용하여, 전도성 패턴이 직접 인쇄(스크린 인쇄 또는 잉크젯 인쇄)에 의해서 생성된다. 잉크 내에 포함된 용매를 증발시키기 위해서 그리고 전도성 패턴을 획득하기 위해서 열처리가 필요하다. 이러한 방식으로 형성되는 패턴의 전기 전도도는 다른 금속 피착 기술에 의해서 획득되는 연속적인 금속 막의 전도도 보다 더 나쁘다.
일시적 마스킹은 일부 지역의 금속화를 방지하기 위해서 보호하고자 하는 표면에 마스크(접착제, 박리형 코팅, 스텐실, 등)를 도포하는 것으로 이루어지고; 이러한 기술은 복잡한 패턴을 획득하기 위해서 적용하기 어렵고 대량 생산에 거의 적합하지 않은 기계적 작용을 필요로 한다.
차감적 기술:
포토식각은 인쇄 회로의 생산을 위해서 전자 산업에서 널리 이용된다. 기본 기재는 에폭시/유리 섬유 층 위에 구리의 층을 포함하는 조립체에 의해서 구성된다. 구리는 타이푼(typon)(패턴을 가지는 인쇄된 마스크)을 통해서 광에 노출되는 감광성 수지("포토레지스트")로 덮인다: 이러한 것이 노광 단계이다. 노광된 수지는 광의 영향 하에서 중합체화된다. 이어서, 비-중합체화 수지를 용해하기 위해서 적합한 현상 용액이 이용된다. 이어서, 중합체화된 수지에 의해서 보호되지 않는 구리를 공격하기 위해서 화학적 식각 용액이 도포된다(식각 단계). 마지막으로, 중합체화된 수지의 모든 흔적을 제거하기 위해서, 추출 용액에 접촉되게 기재를 배치한다(박리 단계). (첨부된 도 1 참조)
레이저 식각은, 기재 상에 이미 존재하는 금속을 선택적으로 추출하기 위해서 레이저를 이용하는 것으로 이루어진다. 비록 매우 정확하지만, 이러한 프로세스는 고가이고 광범위한 패턴에는 실시하기 어려운 것으로 입증되었다.
그에 따라, 패턴으로 코팅된 기재 표면의 평면 내에서 그리고 패턴의 두께 내에서, 미세하고, 정확하며 복잡할 수 있는 금속 패턴(아라베스크, 트레이서리(tracery), 칼리그래피(calligraphy), 등)을 내구성 있게 피착할 수 있게 하는 산업적인 표면 처리 기술이 현재 요구되고 있다는 것이 분명하다.
기술적 문제-본 발명의 목적
본 발명이 기초로 하는 기술적 문제 중 하나는 종래 기술의 이러한 결점을 개선하는 것이다.
그에 따라, 본 발명의 목적은 이하의 목적 중 적어도 하나를 만족시키는 것이다:
추구하고자 하는 개선은 이하의 분야 중 적어도 하나에 포함된다.
→ 용이하게 생산될 수 있고 자동화될 수 있는, 미세하고, 정확하고 복잡할 수 있는 금속 패턴을 임의 유형의 기재 상에 생성하기 위한 프로세스를 제공하고;
→ 단순하게 실시할 수 있는, 미세하고, 정확하고 복잡할 수 있는 금속 패턴을 임의 유형의 기재 상에 생성하기 위한 프로세스를 제공하고;
→ 경제적인, 미세하고, 정확하고 복잡할 수 있는 금속 패턴을 임의 유형의 기재 상에 생성하기 위한 프로세스를 제공하고;
→ 각각의 단계 사이의 중단 시간이 없이 인-라인을 이용할 수 있고 통상적인 코팅 라인 내로 통합될 수 있는, 미세하고, 정확하고 복잡할 수 있는 금속 패턴을 임의 유형의 기재 상에 생성하기 위한 프로세스를 제공하며;
→ 완벽하게 그리고 내구적으로 기재에 부착된 금속 패턴을 초래하는, 미세하고, 정확하고 복잡할 수 있는 금속 패턴을 임의 유형의 기재 상에 생성하기 위한 프로세스를 제공하고;
→ 표면 및 두께와 관련하여 균질하고 규칙적인 금속 패턴을 초래하는, 미세하고, 정확하고 복잡할 수 있는 금속 패턴을 임의 유형의 기재 상에 생성하기 위한 프로세스를 제공하고;
→ 특히 전기 전도성 적용예를 위해서, 충분히 두꺼운 금속 패턴을 초래하는, 미세하고, 정확하고 복잡할 수 있는 금속 패턴을 임의 유형의 기재 상에 생성하기 위한 프로세스를 제공하고;
→ 경질이고 모든 유형의 공격에 대해서 내성을 가지는 금속 패턴을 초래하는, 미세하고, 정확하고 복잡할 수 있는 금속 패턴을 임의 유형의 기재 상에 생성하기 위한 프로세스를 제공하며;
→ 소모품이, 형성이 용이한, 일반적이고, 단순하며, 저렴한 재료를 기초로 하는, 미세하고, 정확하고 복잡할 수 있는 금속 패턴을 임의 유형의 기재 상에 생성하기 위한 프로세스를 제공하고;
→ "청정하거나" 환경-적합적인, 즉 비독성이거나 단지 약간의 독성을 가지거나 매우 소량인 용액을 이용하고 프로세스로부터 기원하는 유출물의 재활용을 가능하게 하는, 미세하고, 정확하고 복잡할 수 있는 금속 패턴을 임의 유형의 기재 상에 생성하기 위한 프로세스를 제공하며;
→ 장식적인 금속 패턴(패턴의 거울 효과)을 편평한 또는 3D 물품 상에 생성할 수 있게 하는, 미세하고, 정확하고 복잡할 수 있는 금속 패턴을 임의 유형의 기재 상에 생성하기 위한 프로세스를 제공하고;
→ 프로세스를 실시하는 산업 설비에 대한 융통성: 단순화된 설비, 필요 없는 제조 단계, 증가된 생선성 등을 제공하는, 미세하고, 정확하고 복잡할 수 있는 금속 패턴을 임의 유형의 기재 상에 생성하기 위한 프로세스를 제공하고;
→ 통상적인 산업적 코팅 및/또는 습식 금속화 설비에서, 다양한 금속 패턴(은, 구리, 니켈, 등)을 인-라인으로 획득할 수 있게 하는, 미세하고, 정확하고 복잡할 수 있는 금속 패턴을 임의 유형의 기재 상에 생성하기 위한 프로세스를 제공하고;
→ 전술한 목적 중 적어도 하나에서 고려되는 바와 같은 프로세스를 실시하는데 있어서 경제적이고 고성능인 산업적 장치를 제공하고;
→ 전술한 목적 중 적어도 하나에서 고려되는 바와 같은 프로세스에서 이용될 수 있는, 경제적이고 고성능인 소모품(들)(의 세트)을 제공한다.
본 발명의 제1 양태에서, 기재 상에 금속 패턴을 생성하기 위한 프로세스와 관련되는 본 발명에 의해서 전술한 목적의 전부 또는 일부가 달성되고, 그러한 프로세스는 이하의 단계를 본질적으로 포함하는 것을 특징으로 한다:
A. 선택적인, 금속 패턴을 수용하도록 의도된 기재의 표면을 준비하는 단계;
B. 생성하고자 하는 패턴의 음화(nagative)에 상응하는 절개부를 가지는 스크린 인쇄 마스크/스텐실에 의해서; 및/또는 바람직하게 잉크 젯에 의한 직접적인 인쇄에 의해서, 생성하고자 하는 패턴의 음화에 상응하는 기재 표면 상에 일시적 보호부를 피착하는 단계;
C. 선택적인, 기재의 표면, 특히 생성하고자 하는 패턴에 상응하는 지역을 활성화시키는 단계;
D. 특히 생성하고자 하는 패턴에 상응하는 지역 상에서, 적어도 하나의 금속을 피착시키는 것에 의해서 기재를 금속화화는 단계;
E. 단계 B의 일시적인 보호부를 제거하는 단계;
F. 선택적인, 금속 패턴을 수반하는 기재의 표면을 세척하는 단계;
G. 선택적인, 금속 패턴을 수반하는 기재의 표면을 건조하는 단계;
H. 선택적인, 금속 패턴을 수반하는 기재의 표면에 마무리 처리를 적용하는 단계; 및
● 단계 D 중에, 또는 적어도 부분적으로 단계 D 중에, 및/또는 단계 D 이후에, 또는 적어도 부분적으로 금속화 단계 D 중에 및/또는 이후에 그리고 부분적으로 금속화 단계 D 이전에, 일시적인 보호부를 제거하는 단계 E가 실행된다.
본 발명자들은, 특히, 수정된 금속화 패턴의 음화를 형성하는 기재 표면의 특정 지역 상에서 일시적인 보호부를 이용하는 것에 의존하는, 인-라인으로 이용될 수 있는 이러한 선택적인 금속화 기술을 개발하였다. 이러한 일시적인 보호부의 특징은 금속 패턴을 수용하도록 의도된 기재의 표면으로부터 용이하고 깨끗하게 제거될 수 있는 능력을 가지며, 그에 따라 복잡할 때에도, 금속 패턴의 섬세함(fineness) 및 정확도가 이러한 제거 동작 중에 손상되지 않는다. 특히, 본 발명자들은, 적어도 부분적으로 금속 패턴을 생성하기 위한 프로세스의 과정에서 또는 그 도중에 및/또는 이러한 금속화 단계 D 이후에, 또는 적어도 부분적으로 금속화 단계 D 중에 및/또는 이후에 그리고 부분적으로 금속화 단계 D 이전에, 특히 비-기계적 수단에 의해서, 예를 들어 추후의 프로세스 단계에서 사용되는 용매 내에서의 용해에 의해서 일시적인 보호부를 제거하는 것을 제시한다.
실제로, 일시적인 보호부를 제거하는 단계 E 전체가 금속화 중에 실행될 수 있다. 이러한 경우에, 이러한 제거 단계 E의 지속시간은 금속화 단계 D의 지속시간과 같거나 그보다 짧다.
대안에 따라서, 이러한 제거 단계 E는 부분적으로 금속화 단계 D 중에 그리고 적어도 이러한 금속화 단계 D 이후 및/또는 이전에 이루어진다.
다른 대안에 따라서, 이러한 제거 단계 E는 부분적으로 이러한 금속화 단계 D 이전에 그리고 부분적으로 그 이후에 이루어진다.
다른 대안에 따라서, 이러한 제거 단계 E는 전체적으로 이러한 금속화 단계 D 이후에 이루어진다.
특히, 이러한 프로세스는 이하의 장점을 갖는다:
i) 프로세스는, 복잡한 형상, 특히 매우 미세하게 기록된 요소를 가지는 장식적 및/또는 기능적 금속 패턴에 대한 접근을 제공하고;
ii) 프로세스는, 특히 경도 및 기재에 대한 접착과 관련하여, 산업적 생산성 및 품질 요건을 만족시키고;
iii) 프로세스는 실시가 단순하고 경제적이며;
iv) 프로세스는 전도성 또는 비-전도성의 다양한 기재에 적용될 수 있고;
v) 피착될 수 있는 금속이나 합금의 범위가 매우 넓고;
vi) 사용되는 소모품, 특히 용액이 안정적이고;
vii) 패턴의 섬세함 및 피착물의 두께가 용이하게 제어될 수 있고;
viii) 합금 또는 복합 금속 패턴을 생성할 수 있다.
본 발명의 주목할 만한 특징에 따라서, 단계 E는 본질적으로 이하의 동작 중 적어도 하나로 이루어진다:
● 프로세스에서 이용되는 적어도 하나의 용매에 의한 일시적인 보호부의 용해로서, 그러한 일시적인 보호부는 바람직하게 알칼리-용해 가능하고, 그에 따라 일시적인 보호부는 프로세스에서 구현되는 알칼리성 용매에 의해서 용해될 수 있다.
● 액체 상 내의 혼입;
● 기체, 바람직하게 공기에 의한 기계적 혼입.
구현예의 제1 모드에 따라서, 금속 피착 단계 D는 에어로졸(들)의 형태의 하나 이상의 산화환원 용액의 분무에 의한 비-전해 금속화이다.
또한, 이러한 구현예의 제1 모드는, 금속화 단계 D 이전에, 이하의 단계 중 적어도 하나를, 바람직하게 이하의 순서로, 선택적으로 포함한다:
I. 프로세스가 활성화 단계 C를 포함하는 경우에, 기재의 표면 에너지를 증가시키는 단계 I가 선택적으로 활성화 단계 C 이전에 제공될 수 있다는 것을 알 때, 기재의 표면 에너지를 증가시키는 처리 단계.
J. 기재의 표면을 습윤시키는 단계;
K. 기재의 표면을 세척하는 단계.
바람직하게, 단계 D의 금속은 이하의 금속 군으로부터 선택된다: 은, 니켈, 구리, 주석, 철, 금, 코발트, 그 산화물, 합금 및 조합.
프로세스가 금속 패턴을 수용하도록 의도된 기재의 표면을 준비하는 단계 A를 포함하는 경우에, 단계 A는 바니시(varnish)의 적어도 하나의 층을 피착시키는 것 및/또는 표면을 탈지하는 것을 포함한다. 유리하게, 피착된 바니시는, 안료/착색제(예를 들어, 수용성 분말의 형태로 존재하는 것과 같은 폴리우레탄)를 포함하거나 포함하지 않고 및/또는 화학 복사선, 예를 들어 UV에 노광된 적어도 하나의 열-가교-결합된 유기 층에 의해서 구성될 수 있다.
기재의 표면 준비 단계 A에 통합될 수 있는, 단계 I에 따른 기재의 표면 에너지를 증가시키기 위한 선택적인 처리는 물리적 처리, 바람직하게 이하의 물리적 처리: 화염 처리(flame treatment), 플라즈마 처리 및 그 조합, 및/또는 화학적 처리, 바람직하게 이하의 화학적 처리: 실란-계 용액의 도포, 하나 이상의 산 용액을 이용한 표면의 탈부동태화(depassivation), 희토류 산화물을 기초로 하는 폴리싱, 불소화 및 그 조합으로부터 선택된다.
구현예의 제2 모드에 따라서, 금속 피착 단계 D는, 하나(또는 그 이상)의 적합한 금속화 용액(들) 내의 액침에 의한, (무전해 유형의) 자가촉매적 화학적 금속화 또는 전치(displacement)에 의한 금속화이고, 이는 활성화 단계 C 그리고 선택적으로 활성화 단계 C 이전에, 이하의 단계 중 적어도 하나를 바람직하게 이하의 순서로 포함한다:
L. 바람직하게 단계 B와 단계 C 사이에 실시되는 새틴 식각 단계(satin etching);
M. 단계 L에 따른 새틴 식각의 경우에 기재의 표면을 세척하는 단계.
구현예의 제3 모드에 따라서, 기재는 자체적으로 전도성인 재료이거나 그렇게 되도록 처리되며(즉, 당업계의 기술에 의해서 미리 전도성이 되며), 금속 피착 단계 D는 전해 금속화이다.
본 발명의 유리한 실시예에 따라서, 관련되는 금속화 프로세스가 전술한 구현예의 제1 모드 및/또는 제2 모드 및/또는 제3 모드를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 따라서, 일시적인 보호부의 용해를 가능하게 하는 용매가 금속화 단계 D를 위해서 이용된 액체 중 적어도 하나 내에 및/또는 적어도 하나의 세척 단계에서 이용된 액체 내에 포함될 수 있고, 이러한 금속화 단계 D의 지속시간은 제한되지 않고, 바람직하게, 일시적인 보호부의 용해 지속시간과 같거나 그보다 짧다.
유리하게, 획득된 금속 패턴은 장식적 및/또는 기능적이고, 바람직하게 인쇄 회로, 반도체 기재 상의 집적 회로, 무선 주파수 식별(RFID) 칩, 전자 장치에 의해 판독될 수 있는 코딩 아이콘, 제품을 식별하는 표현 및/또는 기록된 정보, 특히 화장품 및/또는 자동차 제품 상의 장식적인 시각적 표현 또는 디자인과 같은 상업적인 제품을 포함하는 - 바람직하게 그에 의해서 구성되는 - 군에 포함된다.
본 발명의 주목할 만한 특징에 따라서, 본 발명에 따른 프로세스는, 예를 들어, 래커링(lacquering) 및/또는 금속화를 위해서, 산업적인 시설에서 연속적으로/인-라인으로 실시된다.
제2 양태에 따라서, 본 발명은 바람직하게 장식적 및/또는 기능적인 금속 패턴을 포함하는 물체의 제조를 위한 프로세스에 관한 것으로서, 앞서서 설명된 청구항 중 적어도 하나에 따른 프로세스를 실시하는 것을 특징으로 한다.
제3 양태에 따라, 본 발명은 본 발명에 따른 프로세스를 실시하기 위한 장치에 관한 것으로서, 이하를 포함하는 것을 특징으로 한다:
i. 기재의 표면 상에 일시적인 보호부를 피착하기 위한 모듈;
ii. 금속화 모듈;
iii. 선택적인, 상단부 코트를 생성하기 위한 모듈, 및/또는;
iv. 선택적인, 금속 패턴을 수용하도록 의도된 기재의 표면을 준비하기 위한 모듈; 및/또는;
v. 선택적인, 단계 B의 변형예 중 하나에서 유용한 적어도 하나의 스크린 인쇄 마스크/스탠실; 및/또는;
vi. 선택적인, 단계 C의 기재의 표면을 활성화시키기 위한 모듈; 및/또는;
vii. 선택적인, 단계 E에 따라 단계 B의 일시적인 보호부를 제거하기 위한 모듈; 및/또는;
viii. 선택적인, 단계 F에 따른 세척을 위한 모듈; 및/또는;
ix. 선택적인, 단계 H에 따라 적어도 하나의 상단부 코트를 피착하기 위한 모듈.
유리한 실시예에 따라서, 이러한 장치는 산업적인 설비 내에서, 예를 들어 래커링 및/또는 습식 금속화 라인 상에서 인-라인일 수 있다.
제4 양태에 따라, 본 발명은 본 발명에 따른 프로세스를 실시하기 위한 소모품에 관한 것으로서, 이하를 포함하는 것을 특징으로 한다:
a. 단계 B의 일시적인 보호를 실행하기 위한 소모품(들);
b. 단계 D의 금속화를 위한 소모품(들);
c. 선택적인, 단계 A의 금속 패턴을 수용하도록 의도된 기재의 표면을 준비하기 위한 소모품(들); 및/또는;
d. 선택적인, 단계 B의 변형예 중 하나에서 유용한 적어도 하나의 스크린 인쇄 마스크/스탠실; 및/또는;
e. 선택적인, 단계 C의 기재의 표면을 활성화시키기 위한 소모품(들); 및/또는;
f. 선택적인, 단계 E에 따라 단계 B의 일시적인 보호부를 제거하기 위한 소모품(들); 및/또는;
g. 선택적인, 단계 F에 따른 세척을 위한 소모품(들); 및/또는;
h. 선택적인, 단계 H에 따라 적어도 하나의 상단부 코트를 피착하기 위한 소모품(들).
정의
본 개시 내용 전반을 통해서, 단수형은 단수형 또는 복수형을 나타낸다.
이하에서 예로서 주어진 정의는 본 개시 내용의 해석을 위해서 이용될 수 있다.
"에어로졸"은, 용액(들) 및/또는 분산액(들)의 연무화 및/또는 원자화에 의해서 생성된, 예를 들어 크기가 100 ㎛ 미만인, 바람직하게 60 ㎛ 미만인, 그리고 보다 더 바람직하게 0.1 내지 50 ㎛인 액적(droplet)의 분무체(mist)를 의미한다.
"비-전해 금속화"라는 용어는 특히 FR2763962B1, EP2326747B1, 또는 EP2318564B1에서 설명된 프로세스와 관련된다.
기재:
기재는 비-전도성 재료, 반도체 재료 또는 전도성 재료일 수 있다.
비-전도성 재료와 관련된 경우에, 이는 유리, 플라스틱/(공)중합체 재료(폴리올레핀-폴리프로필렌-, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 스티렌-아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌-), 복합 재료, 세라믹, 직물, 목재, 광물, 석고 또는 시멘트 물품을 포함하거나 이상적으로 그러한 것으로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다.
전도성 재료가 기재로서 고려된다면, 이는 금속일 수 있다.
기재가 될 수 있는 반도체 재료는 반도체 산업에서 일반적으로 이용되는 것 중 하나이다.
본원에서 설명된 프로세스의 구현예의 특정 조건 하에서, 기재는, 전술한 바와 같은 전도성 또는 비-전도성의 강성 기재이다. 강성 중공형 유리 기재 및 강성 중합체 기재가 특히 바람직하다.
본 발명의 의미 내에서, 중공형 유리 기재는 비-평면형 유리, 특히 유리 플라스크 또는 병과 같은 유리 용기의 기재이다.
본 발명의 프로세스의 구현예의 다른 바람직한 조건 하에서, 기재는 가요성 기재이다. 기재는 예를 들어 이하의 화합물로부터 선택된다: 중합체, 금속, 직물, 시트 금속 및 종이. 바람직하게, 가요성 기재가 직물 또는 중합체 막이다. 예를 들어, 가요성 기재는 두께가 100 ㎛ 내지 5 mm인 중합체 막, 밀도가 50 내지 600 g/m2인 섬유 또는 종이 시트이다.
본 개시 내용에서, "가요성 기재"는 파괴나 손상 없이 인간의 힘 만으로 굽혀지거나 접혀질 수 있는 기재를 의미한다.
반대로, "강성 기재"는 파괴나 손상 없이 인간의 힘 만으로 굽혀지거나 접혀질 수 없는 기재를 의미한다.
단계 A; 금속 패턴을 수용하도록 의도된 기재의 표면을 준비하는 단계
이러한 표면 준비 단계는 일시적인 보호부의 도포 이전 또는 이후에 이루어질 수 있다.
특정 경우에, 일시적인 보호부의 도포 전의 기재의 준비는, 기재 상에 고정되도록 유도하여 일시적인 보호부의 제거(바람직하게 용해)를 더 어렵게 만들 수 있는, 이러한 층에 대한 물리-화학적 변경을 피할 수 있게 한다.
다른 경우에, 점착을 보강하기 위해서 그리고 그 제거(바람직하게 용해)를 감속하기 위해서, 표면 준비가 의도적으로 일시적인 보호부의 도포 이후에 이루어질 수 있다.
그러한 준비는, 자체적으로 공지된 임의의 적합한 제품에 의해서, 표면을 세척/탈지하는 것을 포함할 수 있다.
이러한 세척/탈지에 더하여 또는 그 대신에, 기재의 표면 상에 바니시를 피착시킬 수 있고, 예를 들어 압축-공기 분무 건(예를 들어, HVLP: 큰 부피 낮은 압력)과 같은 임의의 적합한 공지된 수단에 의한, 분무에 의해서 도포된 UV-가교-결합된 바니시를 피착시킬 수 있다.
변형예에 따라서, 단계 A는 표면 에너지를 증가시키기 위한 적어도 하나의 처리(단계 I)를 포함할 수 있다.
단계 B: 생성하고자 하는 패턴의 음화에 상응하는 일시적인 보호부를 기재 표면 상에 피착하는 단계
일시적인 보호부
본 발명의 주목할만한 배열에 따라서, 이러한 일시적인 보호부는 희망 패턴의 음화에 상응하는 코팅이다. 이러한 코팅은, 기재의 표면 상에 도포된 후에 건조 및/또는 경화되는 및/또는 화학 복사선, 예를 들어 UV 하에서 가교-결합되는 액체 제품으로부터 얻어진다.
이러한 액체 제품은 본 발명에 따른 프로세스에서 추후에 이용되는 용매 중 적어도 하나 내에서 용해될 수 있는 특징을 갖는다. 특히, 이는, 알칼리성 용매 내에서 용해될 수 있는 제품일 수 있다.
이러한 일시적인 보호부 제품은 예를 들어 적합한 용매 내에서 높은 용해도를 가지는 잉크 및/또는 임의의 다른 유기 제품을 포함할 수 있다.
변형예에 따라서, 보호 코팅을 생성하기 위해서 이용되는 액체 제품은, 코팅에 대한 화학 복사선, 예를 들어 UV 하에서의 건조 및/또는 경화 및/또는 가교-결합 이후에, 발생되는 제품일 수 있고, 그러한 코팅의 기재에 대한 접착은 본 발명에 따른 프로세스에서 추후에 이용되는 - 바람직하게 액체인 - 물질, 특히 용매 중 적어도 하나에 의해서 감소될 수 있다. 그러한 보호 제품의 예로서, 알칼리성-증감형 잉크가 언급될 수 있다.
물론, 통상적인 인쇄에서와 같이 잉크를 착색할 필요는 없다. 그러나, 착색제를 포함하는 잉크는 기재의 표면에 도포된 일시적인 보호부가 보여질 수 있게 하며, 이는 실용적일 수 있다.
B.1: 일시적인 보호부의 피착은 임의의 공지된 도포 기술, 예를 들어 스크린 인쇄 마스크/스텐실, 오프셋, 플렉소그래피(flexography), 패드-인쇄 또는 임의의 다른 전사 기술을 통해서 실행될 수 있다.
스크린 인쇄 마스크/스텐실은 예를 들어 중합체 재료에 의해서 구성되고 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 통상적으로 공지된 물질로부터 제조된다.
B.2: 다른 경우에, 일시적인 보호부 재료의 피착은 기재 상에서의 미세하고, 정확하며 깨끗한 인쇄를 허용하는 기술에 의해서 실행될 수 있다. 적합한 잉크를 포함하는 스타일러스에 의한 잉크젯 인쇄 또는 피착은 이러한 요건을 충족시키는 예이다.
단계 C: 기재의 표면, 특히 생성하고자 하는 패턴에 상응하는 지역을 활성화시키는 단계;
C.1: 단계 D가 에어로졸 형태로 하나 이상의 산화환원 용액을 분무하는 것에 의한 비-전해 금속화일 때, 일부 금속에서 활성화 단계 C가 필요하다. 활성화 단계는 이러한 단계 D에서 발생되는 산화환원 반응을 가속하도록 의도된다.
이러한 단계 C 중에, 적어도 하나의 증감화 화학적 종이 재료의 표면 상에 흡착되고 그에 따라 금속화 반응을 가속한다.
만약 일시적인 보호부가 존재한다면, 바람직하게 그러한 경우와 같이, 하나 이상의 증감화 화학적 종은 보호되지 않은 기재 상에 그리고 보호 층 상에 흡착된다.
이러한 단계 C를 실행하기 위해서, 증감화 용액이 바람직하게 분무에 의해서 기재의 표면 상에 도포되고, 바람직하게 일시적인 보호부로 코팅된다. 이러한 분무는 압축 공기 분무 건(예를 들어, HVLP: 큰 부피 낮은 압력)과 같은 임의의 적합한 공지된 수단에 의해서 실행된다. 변형예에 따라, 이러한 것이 액침일 수 있다.
예를 들어, 염화제1주석(SnC12) 또는 SnSO4/H2SO4/퀴놀/알코올을 기초로 하는 제1 증감화 용액이 분무 또는 액침에 의해서 도포된다. 기재의 표면에서 핵생성 중심을 형성하기 위해서 Sn2+ 와 반응할 수 있는 팔라듐 또는 은의 용액, 또는 외부에서 형성된 PdSn의 콜로이드 용액이 이어서 피착된다. 추가적인 상세 내용을 위해서, "Metal Finishing Guidebook and Directory Issue", 1996 Metal Finishing publication, 354, 356 및 357 면. H. Narcus "Metallizing of Plastics", Reinhold Publishing Corporation, 1960, Chapter 2, 21 면. F. Lowenheim, "Modern electroplating", John Wiley & Sons 1974 년 발행, Chapter 28, 636 면을 참조할 수 있다.
유리하게, 기재의 표면을 증감화하는 단계는, 예를 들어 FR-A-2 763 962에서 설명된 구현예의 모드에 따라, 염화제1주석을 기초로 하는 증감화 용액에 의해서 실시된다. 이러한 경우에, 이하에서 설명되는 바와 같은 세척 액체를 이용한 세척 단계는 증감화 단계 직후에, 중간 단계가 없이, 실행된다.
변형예에 따라, 기재의 표면을 활성화하는 단계는, 예를 들어 FR2763962B1에서 설명된 구현예의 모드에 따라, 증감화 용액, 특히 염화팔라듐에 의해서 실시된다. 이러한 경우에, 이하의 예에서 설명되는 바와 같은 세척 액체를 이용한 세척 단계는 활성화 단계 직후에, 중간 단계가 없이, 실행된다.
C.2: 단계 D가, 하나(또는 그 초과)의 적합한 금속화 용액(들) 내의 액침에 의한, 전류/자가-촉매가 없는, 화학적 금속화("무전해"로 지칭됨)일 때, 이러한 단계 D에서 발생되는 촉매 산화환원 반응을 가속하도록 의도된 활성화 단계 C는 일반적으로 필수적이다.
이는, 전류가 없이, 화학적 금속화 촉매, 예를 들어 Sn/Pd 유형의 촉매를, 일시적인 보호부로 코팅된, 기재의 표면 상에 피착하는 것으로 이루어진다. 촉매는 기재의 전체 표면(부착하고자 하는 패턴에 상응하는 미보호 지역 및 일시적인 보호부 층) 위에 흡착된다.
단계 L(새틴-식각) 및 후속되는 단계 M(세척)가 바람직하게 이러한 활성화 단계 C에 선행된다.
단계 L:
이러한 새틴-식각 단계는 사실상, 단계 I를 위한 이하에서 규정된 유형일 수 있는, 기재의 표면 에너지를 증가시키기 위한 및/또는 기재의 조도를 증가시키기 위한 처리이다.
전류가 없는 금속화의 경우에, 피착하고자 하는 금속 패턴에 충분한 접착력을 부여하기 위해서, 새틴-식각은 바람직하게 물리적 처리(코로나 방전, 플라즈마 처리) 또는 화학적 처리(예를 들어, 황-크롬 처리 또는 기타)에 의해서 실행된다.
단계 M:
이는 단계 K를 위한 이하에서 규정된 유형의 세척이다.
단계 D: 금속화
D.1: 에어로졸 분무에 의한 금속화
이하의 단계: 단계 C 또는 단계 D에 선행할 수 있는, 단계 I(기재의 표면 에너지를 증가시키기 위한 처리), 단계 J(기재 표면의 습윤), 단계 K(기재의 표면의 세척)가, D1에 대한 설명에 앞서서, 이하에서 설명된다.
단계 I:
단계 I에 따른 기재의 표면 에너지를 증가시키기 위한 처리는 물리적 처리, 바람직하게 이하의 물리적 처리: 화염 처리, 플라즈마 처리 및 그 조합, 및/또는 화학적 처리, 바람직하게 이하의 화학적 처리: 실란-계 용액의 도포, 하나 이상의 산 용액을 이용한 표면의 탈부동태화, 희토류 산화물을 기초로 하는 폴리싱, 불소화 및 그 조합으로부터 선택된다.
바람직하게, 단계 I의 물리적 처리는 화염 처리이다.
또한, 기재가 플라스틱 재료, 복합 재료, 중합체로 제조된 강성 기재 또는 중합체, 금속 시트와 같은 금속, 직물 또는 종이로 제조된 가요성 지지부일 때, 물리적 처리는 유리하게 화염 처리 및/또는 플라즈마 처리이다.
화염 처리는, 예를 들어, 금속화하기 위한 기재를 1200 ℃ 내지 1700 ℃ 온도의 화염 하에서 통과시키는 것이다. 화염 처리의 지속시간은 일반적으로 4 내지 50초이다. 화염은 바람직하게 산소와 같은 산화제의 존재 하에서 프로판 가스(또는 도시 가스)와 같은 연료를 연소시키는 것에 의해서 얻어진다.
플라즈마 처리는 예를 들어 플라즈마 토치, 예를 들어 ACXYS® 또는 PLASMATREAT®에 의해서 판매되는 플라즈마 토치를 통해서, 금속화하고자 하는 기재를 통과시키는 것에 상응한다.
단계 I에서, 화학적 처리가 바람직하게 이하의 처리로부터 선택된다: 실란-계 용액의 도포, 하나 이상의 산 용액을 이용한 표면 부동태화, 희토류 산화물을 기반으로 하는 폴리싱, 불소화 및 그 조합.
보다 더 바람직하게, 화학적 처리는 실란-계 용액의 도포, 하나 이상의 산 용액의 방출에 의한 부동태화, 불소화 및 그 조합이다.
또한, 이러한 화학적 처리는, 기재가 중공형 유리, 금속 또는 합금의 강성 기재일 때, 더 구체적으로 실시된다.
부동태화는, 예를 들어, 질산, 구연산, 황산 및 그 혼합물을 기초로 하는 강산 용액과 같은, 기재 상으로 분무된 부식성 물질의 작용에 의해서, 덮고 있는 산소 층이 제거될 때까지 기재의 표면이 부식되는 것을 예를 들어 의미한다.
"희토류 산화물을 기초로 하는 폴리싱"은 희토류 산화물을 기초로 하는 용액을 금속화하고자 하는 기재 상에 도포하는 것 그리고, 예를 들어, 표면 상에 존재하는 임의의 산소 층의 제거가 얻어지고 표면이 매끄러워질 때까지, 특히 패드를 기재의 표면에 대해서 문지르는 것에 의해서, 기재의 표면을 패드 폴리싱하는 것을 의미한다. 바람직하게, 희토류 산화물을 기초로 하는 용액은, 예를 들어 GLASS POLISHING®라는 명칭으로 회사 POLIR-MALIN®이 판매하는 유형인, 산화세륨을 기초로 하는 용액이다. 바람직하게, 희토류 산화물을 기초로 하는 폴리싱은 이러한 방식으로 폴리싱된 표면을, 특히 증류수로, 세척하는 단계를 포함한다.
불소화는 예를 들어 금속화하고자 하는 기재를, 감압하의 외장 내에서, 불소화된 첨가제를 포함하는 불활성 기체(아르곤)를 기초로 하는 기체상의 용액과 접촉시켜 배치하는 것에 상응한다. 본 발명에 따라서, 불소화는 예를 들어 AIR LIQUIDE®가 판매하는 유형의 장치로 실행된다.
기재의 표면 에너지가 50 또는 55 다인 이상, 바람직하게 60 또는 65 다인 이상, 그리고 보다 더 바람직하게 70 다인 이상이 되도록, 기재의 표면 에너지를 증가시키기 위한 이러한 물리적 또는 화학적 처리가 실행되어야 한다. 이러한 값 미만에서, 기재의 습윤이 불충분하게 되고, 금속화 이후에 얻어진 금속 코팅은 만족스럽지 못한 접착, 광택 및 반사도 특성을 갖는다. 표면 에너지의 값은, 예를 들어, 브러시 또는 펠트를 이용하여 특정 용액을 기재 상에 도포하는 것, 그리고 이러한 방식으로 도포된 용액의 수축 시간을 측정하는 것으로 이루어진, 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 공지된 기술에 의해서 측정될 수 있다.
단계 J:
습윤 단계 J는 산화환원 용액의 확산을 촉진하기 위해서 액체 막으로 기재의 표면을 코팅하는 것으로 이루어진다. 습윤 액체는 이하의 군으로부터 선택된다: 물, 선택적으로 하나 이상의 음이온성, 양이온성, 또는 중성 계면활성제가 첨가된, 탈이온된 또는 탈이온되지 않은 물, 하나 이상의 알코올(예를 들어, 이소프로판올, 에탄올 및 그 혼합물)을 포함하는 알코올 용액, 및 그 혼합물. 특히, 습윤 액체로서, 음이온성 계면활성제 및 알코올이 첨가된 탈이온수가 선택될 것이다. 증기가 상부에서 응축되는 기재 상으로 분무되는 증기로 습윤 액체가 변환되는 습윤 변형예에서, 명백한 산업상 적합성을 이유로 액체가 본질적으로 수성인 것이 바람직하다. 습윤의 지속시간은 해당 기재의 표면 및 습윤 에어로졸의 분무 유량에 따라 달라진다.
습윤 단계는 선택적으로 기재 활성화의 단계 C를 대체할 수 있다.
단계 K:
유리하게, 이러한 세척 단계 K는, 단계 F 또는 단계 M과 같은, 프로세스의 스테이지를 나타내는 다른 세척 단계에서와 같이, 본 발명의 프로세스의 다른 스테이지에서 실행되는, 기재의 표면의 전부 또는 일부를 세척 액체의 하나 이상의 공급원(들)과 접촉시키는 것이 바람직하게 탈염수로 이루어진 세척 액체의 에어로졸 분무에 의해서 실행된다.
D.1은 에어로졸 분무에 의한 비-전해 금속화이고 특히 FR2763962B1, EP2326747B1, 또는 EP2318564B1에서 설명된 프로세스와 관련된다.
에어로졸(또는 에어로졸들)은 예를 들어:
- 동시에 하나 이상의 산화제(들) 및 하나 이상의 환원제(들)를 포함하는 단일 용액, 또는
- 2개의 용액: 하나 이상의 산화제(들)를 포함하는 제1 용액 및 하나 이상의 환원제(들)를 포함하는 제2 용액, 또는
- 복수의 용액으로서, 적어도 하나의 산화제 용액 및 적어도 하나의 환원제 용액이 존재하기만 한다면, 각각의 용액이 하나 이상의 산화제(들) 또는 하나 이상의 환원제(들)을 포함할 수 있는, 복수의 용액이다.
환원제는 유리하게 금속 양이온을 금속으로 환원시킬 수 있을 정도로 충분히 강력하고 즉, 환원제의 산화제-환원제 쌍의 표준 산화환원 전위가 산화제의 산화제-환원제 쌍의 표준 산화환원 전위 보다 작아야 한다(감마 법칙).
비-전해 금속화 단계 중에 사용되는 산화/환원 용액이 에어로졸 형태로 기재 상으로 분무되고 바람직하게 하나 이상의 산화제 금속 양이온 및 하나 이상의 환원 화합물의, 유리하게 수성인, 용액으로부터 획득된다. 이러한 산화환원 용액은 바람직하게 농축된 원액의 희석에 의해서 획득된다. 희석제는 바람직하게 탈염수이다.
결과적으로, 본 발명의 바람직한 특징에 따라서, 에어로졸(들)의 분무는 용액(들) 및/또는 분산액(들)의 연무화 및/또는 원자화에 의해서 실행되고, 그에 따라 100 ㎛ 미만의, 바람직하게 60 ㎛ 미만의, 그리고 더 바람직하게 0.1 내지 50 ㎛의 크기를 가지는 액적의 분무체가 얻어진다.
본 발명에 따른 프로세스에서, 금속 용액의 분무는 바람직하게 연속적으로 이루어지며, 기재가 이동되고 분무 처리된다. 예를 들어, 금속 피착물이 은을 기초로 할 때, 분무는 바람직하게 연속적이다. 예를 들어 니켈을 기초로 하는 금속 피착의 경우에, 분무는 바람직하게 휴지 기간과 교번적으로 실시된다.
본 발명의 프로세스에서, 1 dm2의 금속화하고자 하는 표면의 경우에 분무는 0.5 내지 200 초, 바람직하게 1 내지 50 초 및 보다 더 바람직하게 2 내지 30 초의 지속시간을 갖는다. 분무의 지속시간은 금속 피착물의 두께에 영향을 미치고 그에 따라 이러한 피착의 불투명도에 영향을 미친다. 대부분의 금속에서, 분무의 지속시간이 15 초 미만인 경우에, 피착물이 반-투명으로 분류되고, 분무의 지속시간이 60 초 보다 긴 경우에, 피착물이 불투명으로 분류된다. 기재는 금속화 분무 중에 적어도 부분적으로 회전될 수 있다.
제1 분무 방법에 따라서, 금속 양이온의 하나 이상의 용액(들) 및 환원제의 하나 이상의 용액(들)이, 하나 이상의 에어로졸로, 연속적인 방식으로, 처리하고자 하는 표면 상으로 동시에 분무된다. 문제의 경우에, 산화제 용액과 환원제 용액의 혼합은 에어로졸 분무의 형성 직전에 실행될 수 있거나, 또한 바람직하게 금속화하고자 하는 기재의 표면과 접촉되기 전에, 산화제 용액으로부터 생성된 에어로졸과 환원제 용액으로부터 생성되는 에어로졸을 병합하는 것에 의해서 실행될 수 있다.
제2 분무 방법에 따라서, 금속 양이온의 하나 이상의 용액(들) 및 환원제(들)의 하나 이상의 용액(들)이, 하나 이상의 에어로졸을 통해서, 연속적으로 분무된다. 다시 말해서, 산화환원 용액의 분무는 하나 이상의 금속 산화제의 하나 이상의 용액 및 하나 이상의 환원제의 하나 이상의 용액의 하나 이상의 별개의 분무(들)에 의해서 실행된다. 이러한 제2 가능성은 환원제 용액(들) 및 금속 염(들)의 교번적인 분무에 상응한다.
제2 분무 방법의 체제 내에서, 바람직하게 상이한 염들이 자연스럽게 환원제로부터 별개로 그러나 또한 서로 별개로 그리고 연속적으로 분무되도록, 상이한 금속 또는 합금의 다중-층을 형성하기 위한 몇몇 산화제 금속 양이온이 조합된다. 당연히, 금속 양이온의 상이한 성질과 별개로, 서로 상이한 반대-이온을 이용하는 것을 생각할 수 있다.
분무 단계의 변형예에 따라서, 산화제(들) 및 환원제(들)의 혼합물이 준안정적이 되도록 배열이 이루어지고, 혼합물의 분무 이후에, 바람직하게, 반응 혼합물의 분무 이전에, 도중에 또는 이후에 하나 이상의 에어로졸을 통해서 유리하게 제공된, 개시제와 접촉되는 것에 의해서 금속으로의 변환이 격발되도록, 혼합물이 활성화된다. 이러한 변형예는, 분무 이후에 기재의 표면을 덮을 때까지 산화제와 환원제의 반응을 늦추면서, 산화제와 환원제의 예비-혼합을 가능하게 한다. 이어서, 반응의 개시 또는 활성화가 임의의 적합한 물리적 수단(온도, UV, 등) 또는 화학적 수단에 의해서 획득된다.
전술한 그리고 예에서 후술되는 방법론적 고려 사항 이외에, 본 발명에 따른 프로세스에서 구현되는 제품에 관한 더 구체적인 일부 정보를 제공하는 것이 적절할 것이다.
분무되는 에어로졸을 생성하는 용액의 생산을 위해서, 물이 가장 적합한 용매로 생각되나, 유기 용매의 이용 가능성을 배제하지는 않는다.
기재의 금속화의 단계 중에 분무되는 산화환원 용액은 금속 산화제의 하나 이상의 용액 및 환원제의 하나 이상의 용액이다.
분무되는 산화제 용액 내의 금속 염의 농도는 0.1 g/l 내지 100 g/l 그리고 바람직하게 1 내지 60 g/l이고, 원액의 금속 염의 농도는 0.5 g/l 내지 500 g/l이고, 또는 용액의 희석 계수는 5 내지 5000이다. 유리하게, 금속 염은 질산은, 황산 니켈, 황산 구리, 염화주석, 염화금산, 염화제2철, 염화코발트 및 그 혼합물로부터 선택된다.
환원제는 바람직하게는 이하의 화합물로부터 선택된다: 보로하이드라이드, 디메틸아미노보란, 히드라진, 하이포아인산나트륨, 포르몰, 리튬 알루미늄 하이드 라이드, 글루코스 또는 나트륨 에리토르베이트의 유도체와 같은 환원 당 및 그 혼합물. 환원제의 선택은 금속화 막에서 요구되는 pH 및 성질을 고려할 것을 요구한다. 이러한 일상적인 조정은 관련 기술 분야의 통상의 기술자의 범위에 포함된다. 분무되는 환원 용액 내의 환원제의 농도는 0.1 g/l 내지 100 g/l 그리고 바람직하게 1 내지 60 g/l이고, 원액의 환원제의 농도는 0.5 g/l 내지 250 g/l이고, 또는 용액의 희석 계수는 5 내지 2500이다.
본 발명의 특별한 특징에 따라서, 금속화의 시간에 분무되도록, 입자가 산화환원 용액 중 적어도 하나 내로 통합된다. 그에 따라, 입자는 금속 피착물 내에 포획된다. 이러한 경질 입자는 예를 들어 다이아몬드, 세라믹, 탄소 나노튜브, 금속 입자, 희토류 산화물, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌), 흑연, 금속 산화물 및 그 혼합물이다. 금속 막에 이러한 입자를 통합하는 것은, 특별한 기계적, 마찰적, 전기적, 기능적 및 미적 특성을 금속화된 기재 상에 부여한다.
D.2: 전류 없는 액침에 의한 금속화(무전해)
이하의 단계 중 적어도 하나가 이러한 단계 D에 선행할 수 있다: 단계 L (기재의 표면의 새틴-식각 처리) 및 단계 M(기재의 표면의 세척).
이러한 단계 L는, 에어로졸의 분무에 의한 비-전해 금속화와 관련된 항목 D.1에서 전술한 바와 같은 단계 I에 따른 것이다.
동일한 것이 세척 표 M에 대해서 적용된다.
이러한 금속화 D.2는, 바람직하게 일시적인 보호부의 제거 후에, 산화 종, 환원제 뿐만 아니라 안정화제 및 계면활성제를 포함하는 "무전해" 욕 내에서, 바람직하게 기재의 액침에 의해서 실행된다.
이러한 단계 중에, 금속화는 흡착된 촉매 그레인(grain)(예를 들어, 팔라듐)에 의해서 촉매화된 모든 지역 상에서 발생된다. (바람직하게 단계 E 중에 제거되는) 일시적인 보호부에 의해서 보호되는 표면은 촉매화되지 않고 그에 따라 금속화의 장소가 될 수 없다.
일시적인 보호부 층이 제거되지 않는 경우에, 그 오염 방지를 위해서, 촉매가 흡착될 수 없고 무전해 욕을 견딜 수 있는 일시적인 보호부를 구현하는 것이 바람직할 수 있다.
전류가 없는 액침에 의한 금속화에 관한 추가적인 상세 내용으로서, 전기판술에 관한 문헌과 같은, 이러한 기술을 설명하는 많은 문헌뿐만 아니라 이하의 예를 참조할 수 있을 것이다.
D.3: 기재가 전도성 재료인 경우의 전해 금속화
이러한 금속화에 관한 추가적인 상세 내용을 위해서, 이러한 기술을 설명하는 많은 문헌을 참조할 수 있을 것이다.
단계 E: 일시적인 보호부의 제거
일시적인 보호부의 제거는 금속화 단계 D 도중에, 또는 적어도 부분적으로 도중에, 및/또는 그 이후에, 또는 부분적으로 금속화 단계 D 중에 및/또는 그 이후에, 그리고 부분적으로 금속화 단계 D 이전에 실시될 수 있다.
적어도 부분적으로 금속화 중의 일시적인 보호부의 제거는, 그러한 금속화에서 이용되는 수단이 이러한 것을 허용한다는 것, 그리고 이러한 제거에 의해서 생성된 잔류물이 금속화와 간섭하는 유형이 아니라는 것을 가정한다. 이는 특히 에어로졸의 분무에 의한 금속화의 경우이다.
금속화 이후의 일시적인 보호부의 제거는, 특정 금속, 예를 들어 니켈을 가지는 에어로졸의 분무에 의한 금속화에서와 같이, 금속화 수단, 예를 들어 금속화 용액이 일시적인 보호부를 용해할 수 없는 경우에 이용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예의 모드에 따라서, 이러한 제거는 프로세스에서 이용되는 용매 내에서의 용해이다.
본 발명의 다른 가능성에 따라서, 프로세스는 세척 단계 F를 포함하고, 일시적인 보호부의 제거 단계 E는 부분적으로 단계 D 중에 그리고 적어도 부분적으로 단계 F 중에 실행된다.
본 발명의 다른 가능성에 따라서, 프로세스는 건조 단계 G를 포함하고, 일시적인 보호부의 제거 단계 E는 부분적으로 단계 D 중에 그리고 적어도 부분적으로 단계 G 중에 실행된다.
E.1: 에어로졸 분무에 의한 금속화
이러한 구현예의 모드에서, 일시적인 보호부의 제거는 금속화 단계 중에 발생될 수 있다. 그러한 경우에, 금속화 용액 중 적어도 하나가 일시적인 보호부의 용매를 포함하는 것이 중요하다.
사실상, 그리고 보다 더 바람직하게, 일시적인 보호부는 알칼리-용해 가능하고(예를 들어, 잉크), 금속화 용액은, 금속화 용액이 이러한 일시적인 보호부를 용해할 수 있게 하는, 강한 알칼리성 pH를 갖는다.
금속화 용액의 분무 중에, 보호되지 않는 지역이 금속화되는 반면, 보호 층은 용해되고 유출물로 배출되며, 그에 따라 금속 패턴이 나타나게 한다.
일시적인 보호부에 의해서 초기에 덮여진 지역 상의 어떠한 금속화 가능성도 방지하기 위해서, 금속화의 지속시간을 제한하는 것이 바람직하다.
이러한 구현예의 모드에서, 활성화를 필요로 하지 않는 금속(예를 들어, 니켈)의 경우에, 예를 들어 분무에 의해서, 이러한 일시적인 보호부의 용매를 이용하여, 해당 금속 패턴을 포함하는 기재의 표면 및 금속의 층으로 덮여진 일시적인 보호부 자체를 세척할 수 있다. 일시적인 보호부의 용해는 덮고 있는 금속 층의 배출을 수반한다.
E.2: 전류 없는 액침에 의한 금속화
그에 따라, 금속화 이전에, 적합한 용액, 즉 일시적인 보호부의 용매를 포함하는 적합한 용액이 기재의 표면 상으로 도포된다. 이는 예를 들어 세척이 후속되는 액침에 의해서 실행될 수 있다. 이러한 용해는 생성하고자 하는 금속 패턴의 음화에 상응하는 기재의 표면의 지역을 드러낸다.
표면의 보호부 제거 지역이 활성화(촉매의 흡착)되지 않음에 따라, 그러한 지역은 금속 패턴을 형성하기 위한 충분한 지속시간 동안 금속화의 개시를 허용하지 않는다. 충분한 지속시간은 기재 표면의 활성화된 지역 상의 금속 패턴의 형성에 필수적인 지속시간을 의미한다.
단계 F: 세척 단계
본 발명에 따라, 프로세스에 포함된 상이한 피착물들 사이의 분리를 나타내는 세척이, 예를 들어 세척 액체의 분무/방출 또는 세척 액체 내의 액침에 의해서 적합한 공지된 방식으로 실행된다. 세척 액체는 유리하게 그리고 바람직하게 물이고, 보다 특히 탈염수이다.
단계 G: 건조/송풍 단계
특히 각각의 세척 단계 이후에 실시될 수 있는 건조 또는 송풍은 세척수의 배출로 이루어진다. 그러한 배출은, 예를 들어, 20 내지 60 ℃의 온도에서, 예를 들어 5 바아/펄스화된 공기로 펄스화된 압축 공기 시스템을 이용하여, 유리하게 실행될 수 있다. 개방 공기 내에서의 또는 오븐 내에서의 건조가 또한 고려될 수 있다.
단계 H. 금속 패턴을 수반하는 기재의 표면에 대한 마무리 처리
공격적인 외부 작용제에 대한 금속 패턴의 보호를 향상시키기 위해서 및/또는 금속 패턴의 전기 전도도를 향상시키기 위해서, 본 발명에 따라, 바람직하게 전해 후박화(electrolytic thickening)에 의해서, 금속화 단계 D의 금속과 동일한 또는 상이한 적어도 하나의 금속을 이용한 금속화("사후-금속화")를 실시하는 것이 제공될 수 있다.
다양한 마무리 처리는, 가교-결합 가능한 액체 조성물의 적어도 하나의 상단부 코트를, 금속 패턴을 수반하는 기재의 표면 상에 피착하는 것일 수 있다. 보호 층 상의 이러한 가교-결합 가능 액체 조성물은 예를 들어 페인트 또는 바니시, 바람직하게 처리 바니시이다. 이러한 바니시는 수용성 또는 유기물 기반의, 바람직하게 유기물을 가질 수 있다. 이는 이하의 군의 페인트로부터 선택된다: 알키드, 폴리우레탄, 에폭시, 비닐, 아크릴 및 그 혼합물. 바람직하게, 이는 에폭시, 알키드 및 아크릴의 화합물로부터 선택되고, 보다 더 바람직하게 이는 알키드 바니시이다. 가교-결합 가능 액체 마무리 조성물이 UV 또는 가열에 의해서 가교-결합될 수 있고, 채색을 위한 안료 또는 착색제를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스에서, 프로세스에서의 재사용을 위해서, 그리고 환경적 영향을 감소시키기 위해서, 프로세스의 상이한 단계들로부터 기원하는 유출물이 바람직하게 재프로세스되고 재활용된다.
본 발명에 따른 프로세스의 장점은 다양하다:
이는, 오랜 기간에 걸친 우수한 접착 및 외부 공격에 대한 금속 패턴의 매우 큰 내성을 허용하면서, 높은 생산성으로 산업적인 규모로, 미세하고 복잡할 수 있는 금속 패턴을 선택적으로 피착하는 것과 관련된다.
임의 유형의 기재 상에 금속 패턴을 생성하기 위한 이러한 프로세스에 의해서 제공되는 유연성 및 그래픽, 장식적 및 기능적 가능성은 매우 중요하다.
또한, 본 발명에 따른 프로세스는 이하를 위한 새로운 산업적 프로세스에 대한 접근을 제공한다:
● 조형적인 또는 기록된 식별 정보를 가지는 물체의 장식 또는 금속화된 마킹을 위한 프로세스, 그리고
● 반도체 기재 상의 집적 회로의 인쇄 회로, 무선 주파수 식별 칩, 전자적 판독기에 의해서 판독될 수 있는 코딩 아이콘, 등과 같은 전자 장치 내의 기능적 요소의 제조를 위한 프로세스.
그에 따라, 이러한 방식으로, 본 발명은, 본원에서 설명되고 청구된 금속 패턴의 선택적인 피착 기술을 포함하여, 이러한 새롭고 유리한 산업적 프로세스를 제공한다.
본 발명은, 첨부 도면을 참조한, 상이한 지지부들 상에 금속 패턴을 제조하는 것에 관한 예에 대한 이하의 설명으로부터 보다 잘 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 인쇄 회로의 제조를 위한 공지된 포토그래피 프로세스를 설명하는 도면을 도시한다.
도 2는 에어로졸 분무에 의한 금속화를 이용하는 본 발명에 따른 프로세스를 구현하는 예 1 및 2의 프로토콜을 설명하는 도면을 도시한다.
도 3은 예 1의 스크린 인쇄 마스크를 도시한다.
도 4는 예 1에서 획득된 금속 패턴을 도시한다.
도 5는 예 2의 스크린 인쇄 마스크를 도시한다.
도 6은 예 2에서 획득된 금속 패턴을 도시한다.
예 1: 장식 목적을 위한 바니시 처리된 플라스틱 기재 상에서의 금속(은) 패턴의 생성
● -A- 표면 준비:
Jet Metal Technologies®라는 회사가 개발한 UV-가교-결합 바니시 참조 VB330R가, 공기 압력이 3 내지 4 바아인 공압식 HVLP 건을 이용하여, 미리 탈지된 25 cm x 20 cm 치수의 ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌) 판 상으로 도포되었다.
UV 외장(0.7 내지 1.2 J/cm²UVA) 내에서, 중합체화에 앞서서, 도포된 판에 대해서 5분 동안 60 ℃의 오븐에서 탈용매화를 실시한다.
● -B- 일시적인 보호부의 피착:
알칼리-용해 가능 결합제를 포함하는, SOCOMORE라는 회사가 판매하는 신속-건조 알칼리-용해 가능 제품, Propaco SC의 막을, 생성하고자 하는 금속 패턴의 음화에 상응하는 스크린 인쇄 마스크를 통해서 바니시 처리된 판 상에 부착하였다. 이러한 마스크가 첨부된 도 3에 도시되어 있다. 가장 밝은 지역은 일시적인 보호부를 형성하도록 의도된 알칼리-용해 가능 제품/잉크가 통과할 수 있게 한다.
● -I- 표면 에너지 증가를 위한 처리:
화염의 온도가 1400 ℃로 조정된 화염 분무 건을 이용한 총 5 초의 지속시간 동안의 신속 통과 화염 처리. (화염 처리 후에, 기재의 표면 에너지는 50 다인 보다 커야 한다).
화염 처리 단계 이후에, 보호되지 않은 표면은 그 전체가 습윤되어야 한다(표면 상으로의 물의 분무는 연속적인 액체 막의 형성을 초래한다).
● -C-활성화/증감화:
HVLP 건을 이용한 10 초 동안의, 염화제1주석을 기초로 하는 증감화 용액의 분무.
● -K-세척:
HVLP 건을 이용한 10 초 동안의 탈염수 분무에 의한 증감화 용액 세척.
● -D-금속화 / -E-일시적인 보호부의 제거:
HVLP 건을 이용하여 40 초 동안, 11.2 +/- 0.2의 알칼리성 pH를 가지는 2g/L의 농도의 질산은을 기초로 하는 수성 용액 및 글루코스를 기초로 하는 수성 용액을 동시에 분무.
- 금속화는 비-잉크 지역에서 발생된다.
- 잉크 막은 금속화 용액과 접촉시에 배출된다.
● -F-세척:
HVLP 건을 이용하여 분무에 의해서 10 초 동안 탈염수로 세척.
● -G-: 건조/송풍:
상온에서 5 바아의 펄스화된 압축 공기의 교번에 의한 건조/송풍
● -H- 마무리
그렇게 금속화된 판은, Jet Metal Technologies®이라는 회사가 개발한 바니시 참조 VM112 및 HVLP 건을 이용한 분무에 의해서 바니시 처리된다.
UV 외장(0.7 내지 1.2 J/cm²UVA) 내에서, 중합체화에 앞서서, 판에 대해서 5분 동안 60 ℃의 오븐에서 탈용매화를 실시한다.
초기에 피착된 잉크의 음화에 상응하여, 금속 은 패턴이 그에 따라 얻어진다 - 첨부된 도 4 참조. (비-금속화 부분은 스크린 인쇄 잉크에 의해서 덮인 지역에 상응한다).
예 2: 강성 중합체 기재 상의 전자 패턴의 생성
● -B- 일시적인 보호부의 피착:
알칼리-용해 가능 결합제를 포함하는, SOCOMORE라는 회사가 판매하는 신속-건조 알칼리-용해 가능 제품, Propaco SC의 막을, 생성하고자 하는 금속 패턴의 음화에 상응하는 스크린 인쇄 마스크를 통해서 25 cm x 20 cm 치수의 ABS 판 상에 부착하였다. 이러한 마스크가, 첨부된 도 5에서 도시되어 있고, 여기에서 가장 밝은 지역은 일시적인 보호부를 형성하도록 의도된 알칼리-용해 가능 제품/잉크가 통과할 수 있게 한다.
● -I- 표면 에너지 증가를 위한 처리:
화염의 온도가 1400 ℃로 조정된 화염 분무 건을 이용한 총 5 초의 지속시간 동안의 신속 통과를 통해서, 표면의 화염 처리가 실행되었다. (화염 처리 후에, 기재의 표면 에너지는 50 다인 보다 커야 한다).
화염 처리 단계 이후에, 보호되지 않은 표면은 그 전체가 습윤되어야 한다(표면 상으로의 물의 분무는 연속적인 액체 막의 형성을 초래한다).
● -C-활성화/증감화:
HVLP 건을 이용한 10 초 동안의, 염화제1주석을 기초로 하는 증감화 용액의 분무.
● -K-세척:
HVLP 건을 이용하여 분무에 의해서 10 초 동안 탈염수로 세척.
● -D-금속화 / -E-일시적인 보호부의 제거:
HVLP 건을 이용하여 25 초 동안, 11.5 +/- 0.2의 알칼리성 pH를 가지는 2g/L의 농도의 질산은을 기초로 하는 수성 용액 및 글루코스를 기초로 하는 수성 용액을 동시에 분무.
- 금속화는 비-잉크 지역에서 발생된다.
- 잉크 막은 금속화 용액과 접촉시에 배출된다.
● -F-세척:
HVLP 건을 이용하여 분무에 의해서 10 초 동안 탈염수로 세척.
● -G-: 건조/송풍:
상온에서 5 바아의 펄스화된 압축 공기의 교번에 의한 건조
초기에 피착된 잉크의 음화에 상응하여, 전도성 회로가 그에 따라 얻어진다 - 첨부된 도 6 참조. (비-금속화 부분은 스크린 인쇄 잉크에 의해서 덮인 지역에 상응한다).
은 피착물은, 황산 구리 및 황산을 기초로 하는 통상적인 구리 산 욕을 이용하여 구리로 전해 후박화를 생성할 정도로 충분히 전도성이다.
예 3: 잉크젯 인쇄에 의한 장식적 금속 패턴의 인-라인 생성
● 폴리프로필렌 플라스틱으로 제조된 물품(2.5 cm 직경 및 8 cm 높이의 원통체)이 컨베이어 상에 뒤집혀 고정된다.
컨베이어는 3 m/분의 일정 속력으로 이동되도록 설정되고, 물품은 350 rpm으로 회전된다.
● -A- 표면 준비:
물품을 이소프로판올 알코올에 문질러 탈지시키고, 이어서 Jet Metal Technologies라는 회사로부터의 3% 적색 착색제 함량을 포함하는 UV-가교-결합 바니시 참조 VB330R가 3개의 HVLP 건에 의해서 부착되었다. PP 물품은 4 분 동안 탈용매화 단계를 위해서 50°의 열 오븐 내로 이동되었고, 이어서 UV 오븐으로 진입되었고, 그러한 오븐 내에서 물품의 표면은 0.9 J/cm²의 파워로 조사되었다(irradiated).
● -I- 표면 에너지 증가를 위한 처리:
화염의 온도가 1400 ℃로 조정된 화염 분무 건을 이용한 총 5 초의 지속시간 동안의 신속 통과를 통해서, 회전 물품의 화염 처리가 컨베이어 상에서 실행되었다. (화염 처리 후에, 기재의 표면 에너지는 50 다인 보다 커야 한다).
화염 처리 단계 이후에, 보호되지 않은 표면은 그 전체가 습윤되어야 한다(표면 상으로의 물의 분무는 연속적인 액체 막의 형성을 초래한다).
● -B- 일시적인 보호부의 피착:
(컨베이어로부터의 물품의 하역이 없이) 알칼리-증감형 결합제를 포함하는 알칼리-증감형 TIGER 잉크 참조 Heavy Duty Ink를 이용한 Ricoh Gen4 인쇄 헤드에 의한 잉크젯 인쇄가 회전 물품 상에서 인-라인으로 실행된다. 이러한 잉크는, 파워가 40 mJ/cm²인 수은 전구에 의한 UV 노광에 의해서 가교-결합된다.
이러한 인쇄는 희망 패턴의 음화에 상응한다.
잉크 내에 포함된 막-형성제는 표면의 마스킹을 보장하고; 안료는 프로세스의 정확한 동작에 필수적인 것은 아니다.
● -C-활성화/증감화:
HVLP 건을 이용한 5 초 동안의, 염화제1주석을 기초로 하는 증감화 용액의 분무.
● -K-세척:
HVLP 건을 이용한 10 초 동안의 탈염수 분무에 의한 증감화 용액 세척.
● -D-금속화
HVLP 건을 이용하여 20 초 동안, 11.2 +/- 0.2의 알칼리성 pH를 가지는 2g/L의 농도의 질산은을 기초로 하는 수성 용액 및 글루코스를 기초로 하는 수성 용액을 동시에 분무.
금속화는 비-잉크 지역에서 발생된다.
알칼리-증감형 잉크 막의 접착은 금속화 중에 용액과의 접촉시에 발생된다.
● -F-세척 / -E-일시적인 보호부의 제거:
HVLP 건을 이용한 분무에 의해서 20 초 동안 탈염수로 세척.
금속화 단계 중에 그 접착에 영향을 받은 잉크가 이러한 세척 중에 배출된다.
● -G-: 건조:
공기 블레이드를 이용한 상온에서의 5 바아의 펄스화된 압축 공기의 교번에 의한 건조.
● -H- 마무리
그렇게 금속화된 판은, Jet Metal Technologies®이라는 회사가 개발한 바니시 참조 VM112 및 HVLP 건을 이용한 분무에 의해서 바니시 처리된다.
UV 외장(0.7 내지 1.2 J/cm²UVA) 내에서, 중합체화에 앞서서, 판에 대해서 5분 동안 60 ℃의 오븐에서 탈용매화를 실시한다.
초기에 피착된 잉크의 음화에 상응하여, 거울-효과 금속 은 장식적 패턴이 그에 따라 얻어진다. 비-금속화 지역은 적색 기반의 바니시의 색채가 나타날 수 있게 한다. 상표의 명칭 또는 로고가 나타날 수 있게 하기 위해서, 그림 문자가 생성될 수 있다.
예 4: 구리를 이용한 전해 후박화로 은 패턴을 인-라인으로 생성
● -B- 일시적인 보호부의 피착:
신속-건조 알칼리-용해 가능 잉크 막 LINX, 참조 1070은, 잉크젯 분무(Seiko 헤드)에 의해서 권선기/풀림기(unwinder)를 구비한 컨베이어 상에 편평하게 놓인 75 ㎛ 두께의 가요성 폴리아미드 막 상에 부착된다.
잉크화된 패턴은 생성하고자 하는 패턴의 음화에 상응한다.
● -I- 표면 에너지 증가를 위한 처리:
금속 피착물과 기재의 접착 증가를 위해서, 대기 플라즈마 처리(회전식 플라즈마 헤드)를 적용하였다(플라즈마 처리 후에, 기재의 표면 에너지는 50 다인 보다 커야 한다).
화염 처리 단계 이후에, 표면은 그 전체가 습윤되어야 한다(표면 상으로의 물의 분무는 연속적인 액체 막의 형성을 초래한다).
● -C-활성화/증감화:
HVLP 건을 이용한 5 초 동안의, 염화제1주석을 기초로 하는 증감화 용액의 분무.
● -K-세척:
HVLP 건을 이용한 10 초 동안의 탈염수 분무에 의한 증감화 용액 세척.
● -D-금속화 / -E-일시적인 보호부의 제거:
HVLP 건을 이용하여 20 초 동안, 11.2 +/- 0.2의 알칼리성 pH를 가지는 2g/L의 농도의 질산은을 기초로 하는 수성 용액 및 글루코스를 기초로 하는 수성 용액을 동시에 분무.
금속화는 비-잉크 지역에서 발생된다.
잉크 막은 용액과 접촉시에 금속화 동안 용해되고 배출된다.
● -F-세척:
HVLP 건을 이용하여 분무에 의해서 10 초 동안 탈염수로 세척.
● -H- 마무리
이어서, 10 ㎛의 전해 구리 후박화를 실시하기 위해서, 은으로 처리된 패턴을 가지는 막이, 컨베이어에 의해서, 20 ℃의 황산구리 및 황산을 기초로 하는 산 구리 욕을 포함하는 탱크로 안내된다.
폴리아미드 막은 은으로 처리된 지역 중 하나 상에서 용해 가능한 구리 애노드에 대향 배치된 캐소드 접촉부에 결합된다.
3A/dm²의 전류 밀도는 20분 이내에 10 ㎛의 구리 피착물을 생성할 수 있게 한다.
● -F-세척:
30 초 동안의 액침에 의한 탈염수 세척.
● -G-: 건조:
상온의 5 바아의 펄스화된 압축 공기의 교번에 의한 건조
전체 프로세스 전반을 통해서, 폴리아미드 막은 처리의 시작시에 롤링 풀림되고, 각각의 단계를 거치며, 이어서 프로세스의 종료시에 다시-롤링된다.

Claims (15)

  1. 기재 상에 금속 패턴을 생성하기 위한 방법에 있어서
    ● 이하의 단계:
    A. 선택적인, 금속 패턴을 수용하기 위한 기재의 표면을 준비하는 단계;
    B. 생성하고자 하는 패턴의 음화에 상응하는 절개부를 가지는 스크린 인쇄 마스크 또는 스텐실에 의해서; 또는 직접적인 인쇄에 의해서, 생성하고자 하는 패턴의 음화에 상응하는 기재 표면 상에 일시적 보호부를 피착하는 단계;
    C. 선택적인, 기재의 표면을 활성화시키는 단계;
    D. 생성하고자 하는 패턴에 상응하는 지역 상에서, 적어도 하나의 금속을 피착시키는 것에 의한 금속화 단계;
    E. 단계 B의 일시적인 보호부를 제거하는 단계;
    F. 선택적인, 금속 패턴을 수반하는 기재의 표면을 세척하는 단계;
    G. 선택적인, 금속 패턴을 수반하는 기재의 표면을 건조하는 단계;
    H. 선택적인, 금속 패턴을 수반하는 기재의 표면을 마무리 처리하는 단계;를 포함하는 것,
    ● 단계 D 중에, 또는 적어도 부분적으로 단계 D 중에 및 단계 D 이후에, 또는 적어도 부분적으로 금속화 단계 D 중에 및 이후에 그리고 부분적으로 금속화 단계 D 이전에, 일시적인 보호부를 제거하는 단계 E가 실행되는 것,
    ● 단계 E는 상기 금속화 단계 D를 위해서 이용되는 액체 중 적어도 하나 내에 포함된 적어도 하나의 용매로 일시적인 보호부를 용해하는 것을 포함하는 것, 그리고
    ● 상기 금속화 단계 D는 에어로졸의 형태의 하나 이상의 산화환원 용액의 분무에 의한 비-전해 금속화인 것을 특징으로 하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    ● 상기 금속화 단계 D 이전에, 이하의 단계:
    I. 방법이 활성화 단계 C를 포함하는 경우에, 기재의 표면 에너지를 증가시키는 단계 I가 선택적으로 활성화 단계 C 이전에 제공될 수 있다는 것을 알 때, 기재의 표면 에너지를 증가시키는 처리 단계;
    J. 기재의 표면을 습윤시키는 단계;
    K. 기재의 표면을 세척하는 단계; 중 적어도 하나를 선택적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단계 D의 금속은: 은, 니켈, 주석, 철, 금, 코발트, 구리; 그 산화물, 합금 및 조합의, 금속의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적어도 하나의 바니시 층의 피착 및/또는 금속 패턴을 수용하기 위한 기재의 표면의 탈지를 포함하는, 단계 A를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 단계 I에 따른 기재의 표면 에너지를 증가시키기 위한 처리는 물리적 처리, 화학적 처리, 및 그 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 마무리 처리 단계 H가 바니시의 하나 이상의 코트의 생성 및/또는 하나 이상의 금속으로 이루어진 전해 후박화인 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 일시적인 보호부의 용해를 가능하게 하는 용매가 상기 금속화 단계 D를 위해서 이용되는 액체 중 적어도 하나 내에 및 선택적으로 적어도 하나의 세척 단계에서 이용되는 액체 내에 포함될 수 있는 것 그리고,
    이러한 금속화 단계 D의 지속시간은 상기 일시적인 보호부의 용해 지속시간과 같거나 그보다 짧은 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 획득된 금속 패턴이 장식적 및/또는 기능적인 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    산업적인 시설에서 연속적으로 또는 인-라인으로 실시되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 금속 패턴을 포함하는 물체의 제조를 위한 방법에 있어서,
    제1항 또는 제2항에 따른 방법을 실시하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 따른 방법을 실시하기 위한 장치에 있어서:
    i. 기재의 표면 상에 일시적인 보호부를 피착하기 위한 모듈;
    ii. 금속화 모듈;
    iii. 선택적인, 상단부 코트를 생성하기 위한 모듈;
    iv. 선택적인, 금속 패턴을 수용하기 위한 기재의 표면을 준비하기 위한 모듈;
    v. 선택적인, 단계 B의 변형예 중 하나에서 유용한 적어도 하나의 스크린 인쇄 마스크 또는 스탠실;
    vi. 선택적인, 단계 C의 기재의 표면을 활성화시키기 위한 모듈;
    vii. 선택적인, 단계 E에 따라 단계 B의 일시적인 보호부를 제거하기 위한 모듈;
    viii. 선택적인, 단계 F에 따른 세척을 위한 모듈;
    ix. 선택적인, 단계 H에 따라 적어도 하나의 상단부 코트를 피착하기 위한 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장치.
  12. 제1항 또는 제2항에 따른 방법을 실시하기 위한 소모품의 세트에 있어서:
    a. 단계 B의 일시적인 보호를 실행하기 위한 소모품;
    b. 단계 D의 금속화를 위한 소모품;
    c. 선택적인, 단계 A의 금속 패턴을 수용하기 위한 기재의 표면을 준비하기 위한 소모품;
    d. 선택적인, 단계 B의 변형예 중 하나에서 유용한 적어도 하나의 스크린 인쇄 마스크 또는 스탠실;
    e. 선택적인, 단계 C의 기재의 표면을 활성화시키기 위한 소모품;
    f. 선택적인, 단계 E에 따라 단계 B의 일시적인 보호부를 제거하기 위한 소모품;
    g. 선택적인, 단계 F에 따른 세척을 위한 소모품;
    h. 선택적인, 단계 H에 따라 적어도 하나의 상단부 코트를 피착하기 위한 소모품을 포함하는 것을 특징으로 하는, 소모품의 세트.
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