KR20030029754A - 금속판에 도안을 형성하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판상에 코팅되는 산화물의 두께를 정확하고 간단하게 조절하여 다양한 색상을 자유롭게 표현할 수 있는 금속판에 도안을 형성하는 방법을 제공한다. 그 도안 형성 방법은 진공챔버에 금속판을 형성하는 기판과 그 기판에 코팅될 산화물을 장입하는 단계; 산화물을 용융 및 증발시켜 기판 전체에 일정한 두께 및 다른 색상의 산화물 피막을 도포하는 단계; 기판상에 하나의 마스킹판을 고착 유지시킨 후, 마스킹되지 않은 부분에 일정한 두께의 산화물을 추가로 도포하여 다른 두께 및 다른 색상을 갖는 다른 하나의 산화물 도포단계; 및 기판상에 디자인 및 색상에 따라 하나 이상의 다른 하나의 마스킹판을 본체에 고정 유지시킨 후, 각각의 마스킹판에 의해 마스킹되지 않은 부분에 일정한 두께의 산화물을 추가로 도포하여 다른 두께 및 색상을 갖는 하나 이상의 산화물 도포단계로 구성된다.

Description

금속판에 도안을 형성하는 방법{Method for forming shapes on substrate}

본 발명은 금속판에 도안을 형성하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물, 티타늄 산화물, 크롬 산화물 등을 진공증착법이나 스퍼터링법 등의 건식도금법으로 기판에 코팅하여 발생하는 여러 가지 다양한간섭색을 이용하여, 일반 강판, 스테인레스 강판, 알루미늄, 유리 등의 기판에 다양한 도안을 형성하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 실용화된 스테인레스 강판의 제조방법은 크게 화학발색법과 반응성 스퍼터링 방법이 있다. 화학발색법은 스테인레스 강판 위에 크롬산화물과 크롬수산화물 피막을 형성하는 방법으로서 산성산화법과 전해산화법이 있다. 산성산화법은 1927년 햇필드(Hatfield)와 그린(Green)이 처음 개발한 방법으로 이 방법은 황산과 30%정도의 고농도 CrO₃용액을 70℃ 이상의 고온에서 사용하기 때문에 작업환경이 나쁘고 공해문제를 유발하며, 폐수처리의 문제가 남게된다. 또한 채도 및 광택도 등의 색감측면에서도 단점을 가지고 있다. 이와 같은 종래의 기술이 영국특허 제275851호 및 한국 특허출원 제1997-00599가 있다. 그리고 전해산화법은 1972년 영국의 인코(INCO)사에서 개발한 대표적 스테인레스 제조법이지만, 전해산화법은 피막색상에 따른 피막고유의 형성전위가 존재하기 때문에 원하고자 하는 색상을 얻기 위해서는 피막의 형성전위를 정밀하게 조절해야하는 곤란함이 있다.

또한, 반응성 스퍼터링 방법은 일본의 철강회사에서 개발하였는데, 그 대표적인 예가 TiN코팅에 의한 금색의 스테인레스강판이다. 그러나 이 공정은 진공중에서 질소 등의 가스를 유입하면서 피막을 얻기 때문에 작업조건이 매우 까다로우며, 가격이 매우 비싼 단점을 가지고 있다. 더욱이, 이러한 종래의 기술들은 본 발명에서 이루고자 하는 다양한 색과 다양한 모양을 가지는 도안이나 그림을 기판에 표현하기가 곤란한 문제점이 있다.

한편, 최근 널리 공지되어 있음은 물론 본 발명의 기초적인 기술을 살펴보면, 전재호 등에 의한 한국 출원 제1993-18020호에는 Cr₂O₃를 진공증착법으로 코팅하여 다양한 간섭색을 제조하는 방법이 공지되어 있다. 그리고, 최창현등에 의해 출원된 한국 특허출원 제1992-17073호에는 TiO₂를 진공증착법으로 코팅하여 다양한 간섭색을 제조하는 방식이 공지되어 있다. 또한, 이호종 등에 의해 출원된 한국 특허 제1992-24263호에는 Al₂O₃를 진공증착법으로 코팅하여 다양한 간섭색을 제조하는 방식이 제공되어 있다. 이와 같은 종래의 특허들의 기술적 사상에 의하면, 진공중에서 전자빔을 가지고 산화물을 녹인 후, 증발시켜 스테인레스강판에 얇은 두께의 산화물 피막을 형성하는 것이다. 산화물 피막의 두께에 따라 빛에 의한 다양한 간섭색이 나타나기 때문에 이를 이용하여 칼라 스테인레스강판을 제조하는 기술이다.

그러나, 이와 같은 종래의 특허들은 하나의 기판 위에 한가지 색만을 나타낼 수 있을 뿐이며, 다양한 색을 동일한 기판 위에 적용하여 그림이나 도안을 표현할 수 없는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상술된 문제점들을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 장식성 및 미관이 우수한 표면처리 제품을 생산할 수 있는, 금속판에 도안을 형성하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 다양한 간섭색을 조합하여 하나의 기판에 다양한 그림을 표현할 수 있는, 금속판에 도안을 형성하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 원하는 간섭색을 조합하여 동일한 기판에 여러 가지 색으로 다양한 도안을 표현할 수 있는, 금속판에 도안을 형성하는 방법을 제공하는데 있다.

도 1a 내지 1e는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 금속판에 도안 형성방법을 보여주는 도면.

도 2a 내지 2f는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 금속판에 도안 형성방법을 보여주는 도면.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

10, 100 : 기판12, 101 : 제1피막

14, 102 : 제2피막16, 103 : 제3피막

18, 104 : 제4피막20, 110 : 제1마스킹 판

30,120 : 제2마스킹 판40, 130 : 제3마스킹 판

50, 200 : 금속판105 : 제5피막

이 같은 목적들은, 금속판에 도안을 형성하는 방법에 있어서, 진공챔버에 금속판을 형성하는 기판과 그 기판에 코팅될 산화물을 장입하는 단계; 산화물을 용융 및 증발시켜 기판 전체에 일정한 두께 및 다른 색상의 산화물 피막을 도포하는 단계; 기판상에 하나의 마스킹판을 고착 유지시킨 후, 마스킹되지 않은 부분에 일정한 두께의 산화물을 추가로 도포하여 다른 두께 및 다른 색상을 갖는 다른 하나의 산화물 도포단계; 및 기판상에 디자인 및 색상에 따라 하나 이상의 다른 하나의 마스킹판을 본체에 고정 유지시킨 후, 각각의 마스킹판에 의해 마스킹되지 않은 부분에 일정한 두께의 산화물을 추가로 도포하여 다른 두께 및 색상을 갖는 하나 이상의 산화물 도포단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속판에 도안을 형성하는 방법에 의해 달성될 수 있다.

먼저, 본 발명에 따른 기술적 사상을 다소 명확하고 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 진공챔버를 준비한 후 그 진공챔버안에 도안 또는 무늬를 형성할 대상인 기판과, 그 기판에 코팅할 물질인 산화물을 장입한다. 여기서, 기판은 스테인레스강판, 알루미늄 판 등과 같은 금속판뿐 아니라, 유리 등과 같은 플레이트형 재료들은 모두 적용할 수 있다. 즉, 기판의 종류에는 무관하게 본 발명을 적용시킬수 있다.

기판에 대한 산화물의 코팅방법의 하나로 진공증착법이 있다. 진공증착법은 산화물 과립(grain)을 도가니 내에 장입하여 전자빔을 이용하여 용융시킨 후 이를 증발시켜서 기판 위에 산화피막을 형성하게 하는 방식이다. 다른 코팅방법의 하나인 스퍼터링법을 이용한다면 산화물 타겟(target)을 이용하여 원하는 산하피막을 획득할 수 있다. 한편, 전술된 바와 같은 코팅방법에 이용되는 산화물로는 주로 Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, Cr₂O₃등이 이용되고 있으나, 이외의 다른 종류의 산화물도 사용할 수 있다. 즉, 진공증착법 또는 스퍼터링법에서 코팅이 이루어질 수 있는 산화물은 모두 가능하다.

기판에 코팅된 산화피막은 산화물의 종류 및 산화피막의 두께에 따라 다양한 간섭색을 나타내는 바, 이러한 다양한 간섭색을 동일한 기판위에 표현함과 동시에 다양한 모양을 갖는 그림 또는 도안을 표현하기 위해서는 마스킹 판을 이용하여야 한다. 마스킹 판의 재질로는 일반적으로 구입가능한 강판 또는 기타 다른 재질의 플레이트도 효과적으로 사용할 수 있다.

한편, 다양한 모양의 그림 또는 도안을 하나의 기판에 표현하려면, 1개 이상의 마스킹 판이 필요하다. 예를 들어, 3개의 색상을 가진 그림을 기판 위에 만들기 위해서는 3개의 마스킹 판이 필요하다. 만일 첫 번째 색이 1000Å의 두께에서 형성된다면, 그 모양에 맞게 디자인되어 만들어진 마스킹 판을 사용하여 산화피막이 1000Å이 될 때까지 코팅을 함으로써, 원하는 모양과 색상을 가지는 첫 번째 그림또는 도안이 획득된다. 다음으로 원하는 두 번째 색이 1500Å의 두께에서 형성된다면, 그 모양에 맞게 디자인되어 만들어진 마스킹 판을 사용하여 산화피막을 500Å까지 추가로 코팅하여, 원하는 부위만을 선택적으로 1500Å이 되도록 코팅을 하면, 두 번째로 원하는 모양과 색상을 가지는 그림 또는 도안이 형성되는 것이다.

이와 같은 코팅 방법들을 이용함으로써, 원하는 색상과 원하는 모양을 가지는 다양한 그림 또는 도안을 기판에 표현할 수 있게 되는 것이다. 또한 간섭색은 산화물 피막의 두께가 증가하면, 다시 동일한 순서대로 색이 반복되기 때문에 색깔 조절이 용이한 장점이 있다.

이하, 본 발명에 따른 구체적이고 바람직한 실시예들을 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 제1실시예에 따른 도안 형성 방법을 보여주는 도 1을 참조하여 설명한다. 먼저 일정 체적을 갖는 진공챔버(도시 안됨)를 준비하여 그 진공챔버에 코팅시키고자 하는 스테인레스강판과 같은 금속판(10) 과 알루미늄 산화물과 같은 산화물 과립(grain)을 동시에 장입한다.

이후, 알루미늄 산화물을 전자빔을 이용하여 용융시킨 후 증발시켜 금속판(10) 전체에 Al₂O₃피막을 도포하여 제1피막(12)을 형성한다. 예컨대, 제1피막(12)은 도1에 도시된 바와 같이 Al₂O₃피막을 약 400Å두께로 도포함으로써 짙은 파란색을 획득할 수 있다.

다음으로, 도 1에 도시된 바와 같은 형태의 제1마스킹 판(20)을 기판(10)에고정하여 밀착시킨 후, 다시 400Å두께로 알루미늄 산화물을 코팅한다. 이와 같은 코팅공정을 거치면, 마스킹 되지 않은 부분만 800Å의 두께로 코팅되어 유지될 것이다. 그 결과, 도1에서와 같이 기판(10)상에는 가장 큰 4각형의 제2피막(14)이 각각 분리되어 12개 형성된다. 이들 각각의 제2피막(14)은 녹색을 나타낸다.

그 다음, 제1마스킹판(20)을 제거한 후, 제2마스킹판(30)을 기판(10)에 고정하여 밀착시킨 후, 다시 약 200Å 두께로 알루미늄 산화물을 코팅한다. 이와 같은 코팅공정을 거치면, 마스킹 되지 않은 부분만 1000Å의 두께로 코팅되어 유지될 것이다. 그 결과, 도1에서와 같이 기판(10)상에는 상대적으로 중간크기인 12개의 제3피막(16)이 형성되며, 이들 각각의 제3피막은 예컨대, 금색을 나타낸다.

이후, 제2마스킹판(30)을 제거하고 제3마스킹판(40)을 기판(10)에 고정하여 밀착시킨 후, 다시 200Å 두께로 알루미늄 산화물을 코팅한다. 이와 같은 코팅공정을 거치면, 마스킹 되지 않은 부분만 약 1200Å의 두께가 코팅되어 유지될 것이다. 그 결과, 도1에서와 같이 기판(10)상에는 상대적으로 가장 작은 사각형 모양의 제4피막(18)이 형성되며, 이들 각각의 제3피막은 예컨대, 자주색을 나타낸다.

전술된 바와 같은, 4번의 도포공정을 통해 기판(10)에 각각 서로 다른 4가지색의 피막(12,14,16,18)이 형성된 금속판, 즉, 도안이 형성된 금속판(50)을 획득할 수 있는 것이다.

물론, 마스킹 판의 디자인에 따라 또한 Al₂O₃의 피막두께에 따라 다양한 모양을 가지는 도안이 가능하다. 그리고, 기판으로는 스테인레스강판뿐 아니라, 다른금속판이나 유리 등에도 적용이 가능하다. 또한 간섭색은 산화물 피막의 두께가 증가하면, 다시 동일한 순서대로 색이 반복되기 때문에 색깔 조절이 용이하다.

한편, 도 2를 참조로 하여 본 발명의 제2실시예에 따른 도안 형성 방법에 대해 설명하면, 작업자 또는 주문자는 예컨대 화분에 꽃 그림의 도안이 형성된 스테인레스강판을 제작하려함을 그 예시로 한다.

먼저, 작업자는 진공챔버를 준비하여 스테인레스강판과 같은 기판(60)과 코팅물질인 실리콘 산화물과 같은 산화물 타겟(target)을 동시에 장입한다. 이후, 스퍼터링법으로 기판(100) 위에 SiO₂피막이 형성된다. 이와 같은 코팅공정을 거치면, 기판(100)의 전체면에 예컨대, 탄색(tan)의 SiO₂피막, 즉, 제1피막(101)이 약1000Å두께로 코팅되는 것이다.

다음으로, 제1마스킹판(110)을 기판(100)에 고정하여 밀착시킨 후, 다시 약 1000Å의 두께로 코팅한다. 이와 같은 코팅공정을 거치면, 제1마스킹판(110)에 의해 마스킹 되지 않은 부분만 2000Å의 두께로 코팅되어 예컨대, 녹색의 잎모양의 제2피막(102)이 형성된다.

이후, 제1마스킹판(110)을 제거한 후 제2마스킹판(120)을 기판(100)에 고정하여 밀착시킨 후, 다시 약 1000Å의 두께로 코팅한다. 이와 같은 코팅공정을 거치면, 제2마스킹판(110)에 의해 마스킹 되지 않은 부분만 전체적으로 3000Å의 두께로 코팅되어 예컨대, 노란색의 5개의 꽃술모양의 제3피막(103)이 형성된다.

다음으로, 제2마스킹판(120)을 제거한 후 제3마스킹판(130)을 고정하여 밀착시킨 후, 다시 약500Å 코팅한다. 이와 같은 코팅공정을 거치면, 제3마스킹판(130)에 의해 마스킹 되지 않은 부분만 전체적으로 약 3500Å의 두께가 코팅되어 예컨대, 빨간색의 꽃잎모양의 제4피막(104)이 형성된다.

최종적으로, 제3마스킹판(120)을 제거한 후 제4마스킹판(140)을 고정하여 밀착시켜 다시 약500Å의 두께로 코팅한다. 이와 같은 코팅 공정을 거치면, 제4마스킹판(140)에 의해 마스킹 되지 않은 부분만 전체적으로 약4000Å의 두께가 코팅되어 예컨대, 파란색의 화분모양의 제5피막(105)이 형성된다.

전술된 바와 같은 연속적인 코팅공정에 의해, 도 2a에 도시된 바와 같이, 5번의 도포공정을 통해 기판(100)에 각각 서로 다른 모양 및 5가지색의 피막(101, 102, 103, 104, 105)이 형성된 금속판, 즉, 예컨대 화분모양의 도안이 형성된 금속판(200)을 획득할 수 있는 것이다.

물론, 마스킹 판의 디자인에 따라 또한 SiO₂의 피막두께에 따라 다양한 모양을 가지는 도안이 가능하다. 그리고, 기판으로는 스테인레스강판뿐 아니라, 다른 금속판이나 유리 등에도 적용이 가능하다. 또한 간섭색은 산화물 피막의 두께가 증가하면, 다시 동일한 순서대로 색이 반복되기 때문에 색깔 조절이 용이하다.

결과적으로, 본 발명에 따른 금속판에 도안을 형성하는 방법에 의하면, 기판상에 코팅되는 산화물의 두께를 정확하고 간단하게 조절하여 다양한 색상을 자유롭게 표현할 수 있으므로 제품성 및 생산성이 향상되는 효과가 있다.

그리고, 사람들의 미적, 문화적 욕구를 만족시키기 위해 다양한 색과 무늬가 표현될 수 있어 사람들의 다양한 미적 및 문화적 감성을 만족시킬 수 있을 분 아니라 다양한 제품으로 구현할 수 있으므로 그 적용성 및 상품성이 향상되는 장점이 있다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술분야의 당업자라면 첨부된 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

Claims (3)

1. 금속판에 도안을 형성하는 방법에 있어서,

   진공챔버에 금속판을 형성하는 기판과 그 기판에 코팅될 산화물을 장입하는 단계;

   상기 산화물을 용융 및 증발시켜 기판 전체에 일정한 두께 및 다른 색상의 산화물 피막을 도포하는 단계;

   상기 기판상에 하나의 마스킹판을 고착 유지시킨 후, 마스킹되지 않은 부분에 일정한 두께의 산화물을 추가로 도포하여 다른 두께 및 다른 색상을 갖는 다른 하나의 산화물 도포단계; 및

   상기 기판상에 디자인 및 색상에 따라 하나 이상의 다른 하나의 마스킹판을 본체에 고정 유지시킨 후, 각각의 마스킹판에 의해 마스킹되지 않은 부분에 일정한 두께의 산화물을 추가로 도포하여 다른 두께 및 색상을 갖는 하나 이상의 산화물 도포단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속판에 도안을 형성하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 산화물은 알루미늄 산화물, 실리콘 산화물, 티타늄 산화물, 크롬 산화물 중 하나로 선택되는 것을 특징으로 하는 금속판에 도안을 형성하는 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 기판에 산화물을 피복하는 공정은 진공증착 공정 및스퍼터링 공정 중 하나의 공정인 것을 특징으로 하는 방법.