KR20060017074A - 레이저가공 장식품 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저가공 장식품 및 그 제조방법에 관한 것으로써, 특히, 코팅층을 형성하여 피가공재의 밀도 및 물성을 강화시켜 장기간 보존과 원래의 색감 유지가 가능한 레이저가공 장식품 및 그 제조방법에 관한 것이다.

석재, 레이저가공, 코팅

Description

레이저가공 장식품 및 그 제조방법{laser beam machining ornament and laser beam machining ornament manufacturing method}

도 1은 종래의 석재에 레이저가공하는 구조도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저가공 장식품 제조방법 플로우차트.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저가공공정후 피가공재 표면 단면도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 채색공정후 피가공재 표면 단면도.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고분자폴리머층 형성 후 피가공재 표면 단면도.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무기질탄성층 형성 후 피가공재 표면 단면도.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저가공 장식품 표면 작용 단면도.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저가공 장식품 완성도.

도 9은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 채색한 레이저가공 장식품 완성 도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 석재 11 : 문양부

30 : 채색도료층 40a : 고분자폴리머층

40b : 무기질탄성코팅층 100 : 레이저가공공정

200 : 표면정리공정 300 : 채색공정

400 : 코팅공정

본 발명은 레이저가공 장식품 및 그 제조방법에 관한 것으로써, 특히, 코팅층을 형성하여 피가공재의 밀도 및 물성을 강화시켜 장기간 보존과 원래의 색감 유지가 가능한 레이저가공 장식품 및 그 제조방법에 관한 것이다.

레이저가공은, 최대 1200dpi 해상도의 그림파일(디지털사진, 필름사진, 그림, 출력물 등 형태/종류불문)을, 25와트의 CO2레이저를 장착한 CNC장비를 이용하여, 레이저를 Bitmap(1bit)방식에 따라 반복적으로 On/Off 시키면서 원자재 표면을 태워내 그림을 새겨넣는 형태의 가공이므로, 일종의 음각 가공에 속한다.

음각으로 새겨들어가는 적정한 깊이는 약 0.5mm 가량이며, 레이저의 강도를 조정하면 깊이는 조절할 수 있다.

이렇게 새겨진 이미지는 2가지 색이 대비되면서 나타나게 되는데, 예를 들어 까만 화강암/대리석의 경우에는 흑백형태, 유리의 경우에는 투명/불투명, 목재는 태운 모습 등으로 흑백형태로 나타난다.

이렇게, 레이저가공은 프린트 방식으로 표면에 잉크를 입히거나 하는 방식이 아니라, 소재 자체를 태워내서 이미지를 나타내는 음각방식이므로, 풍화작용 등에 훨씬 강하여 거의 반영구적인 수명을 지니게 된다.

기존의 수작업 형태의 음각가공 방식과는, 가공속도 및 이미지 해상도에서 비교할 수 없는 우월성을 지니고 있으며, 여타 프린트 방식과 비교시는 수명 및 표현 톤(자연미)에서 월등하여 많이 사용되고 있다.

이렇게 레이저가공된 석재로써, 한국 공개특허 제2001-0054712호의 공보에 제시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 석재판의 표면을 매끄럽고 평평하게 가공하여 작업대(4)에 설치한 다음, 이 석재판에 조각해야 할사진 등의 그림을 선정하여 스캐너(2)로 스캐닝한다.

상기 스캐닝된 그림등은 컴퓨터(1)에 전송되고 이 전송된 그림을 바탕으로 명암 상태와 그림의 형태에 따라 조각할 수 있도록 위치와 깊이를 설정하게 되고 이 설정된 데이터를 레이저 가공기(3)로 전달하게 된다.

레이저 가공기(3)는 입력된 가공데이터에 의해 석재판에 원하는 이미지를 조각 할 수 있게 되는 것이다.

상기 레이저 가공기(3)는 통상 로봇기술과 함께 사용되어 가공대상물과 가공내용의 데이터를 입력하므로서 로봇기술에 의해 레이저 가공수단으로 조작 등의 가 공이 이루어 지는 것으로, 이와 같은 레이저 가공기(3)와 함께 사용되는 로봇기술 등의 구성과 작용은 극히 일반적인 것이며, 본 발명은 전술한 레이저 가공기술을 이용하여 석재에 사진 등의 이미지를 새기는 제작방법에 특징이 있는 것이다.

그러나, 이러한 제작방법시 레이저로 가공하기 때문에 가공부가 미세한 선으로 표현될 수 있다. 또한, 그림이 가공된 석재표면은 거칠고 흡수성이 높아 가공전에 비해 강도가 약해지고 미세한 균열 등으로 손상되기 쉬운 문제점이 있다.

또한, 디자인 효과를 더 주기위해 상기 가공부에 채색하는 경우에는, 채색된 표면은 오염되기 쉽고 쉽게 변색 및 탈색되며, 재연마가 불가능하다는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 코팅층을 형성하여 피가공재의 밀도 및 물성을 강화시켜 장기간 보존과 원래의 색감 유지가 가능한 레이저가공 장식품 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저가공 장식품 제조방법은 피가공재에 문양을 레이저로 새기는 레이저가공공정과, 상기 레이저가공공정중 상기 피가공재에 생긴 불순물을 제거하는 표면정리공정과, 상기 표면정리공정 후 상기 문양부에 코팅재를 도포하는 코팅공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 장식품의 장기간 보존이 가능하다.

전술한 구성에서, 상기 피가공재는 석재로 하여 미적효과를 더 높일 수 있 다.

또한, 상기 코팅재는 고분자폴리머재로 하여, 장식품의 문양부의 내구성을 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 고분자폴리머재 위에 무기질탄성코팅재가 더 도포되도록 하여, 코팅재와 석재가 반영구적으로 접착을 유지할 수 있다.

나아가, 상기 레이저가공공정 후 상기 문양부에 채색하는 채색공정이 추가하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

참고적으로, 이하에서 설명될 본 발명의 구성들 중 종래기술과 동일한 구성에 대해서는 전술한 종래기술을 참조하기로 하고 별도의 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저가공 장식품 제조방법 플로우차트이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 레이저가공 장식품 제조방법은 피가공재에 문양을 레이저로 새기는 레이저가공공정(100)과, 상기 레이저가공공정(100)중 상기 피가공재에 생긴 불순물을 제거하는 표면정리공정(200)과, 상기 표면정리공정(200) 후 상기 문양부(11)에 코팅재를 도포하는 코팅공정(400)을 포함한다.

레이저가공공정(100)을 위한 준비과정으로써, 새기고자 하는 그림 및 이미지를 일반적인 사진편집프로그램(포토샵, 코렐드로 등)으로 원하는 효과를 내도록 편집을 완료한 후, 특수 레이저 장비로 가공할 수 있는 형태의 파일(흑백형태의 Bitmap(1bit) 파일)로 전환한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 전환된 파일을 장비 컴퓨터에 입력시켜준 후, 정확한 위치에 피가공재를 놓고, 적정한 레이저 강도로 레이저가공공정(100)을 완료한다.

한편, 상기 피가공재는 석재(화강암, 대리석, 슬레이트석 등), 금속류(스테인리스, 산화알루미늄 등), 플라스틱류(아크릴, 기타복합소재), 목재류, 유리 등이 될 수 있다.

피가공재를 석재(10)로 함으로써, 석재(10)는 레이저가공시 미적효과가 뛰어나고, 레이저로 가공한 부분과 가공되지 않은 부분의 색의 대비만으로도 충분한 장식효과를 줄 수 있다는 이점이 있다.

레이저가공공정(100)이 완료되면, 샌딩기 또는 광택기로 표면을 문질러준 후, 압축공기로 표면에 붙어있는 먼지 등 레이저가공중 발생한 분진을 깨끗이 불어내주면서 표면에 레이저로 음각을 하면서 생긴 크레이트(Crate) 역시 부드럽게 제거하는 표면정리공정(200)을 추가하여, 채색이나 코팅이 용이하도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 석재(10)와 같은 피가공재를 레이저로 가공하기 때문에 문양부(11)가 미세한 점으로 표현된다. 이렇게, 문양이 새겨진 석재(10) 표면은 거칠고 흡수성이 높아 가공전에 비해 강도가 약해지고 미세한 균열 등으로 손상되기 쉽다.

따라서, 문양부(11)에 코팅재를 도포하여 코팅층을 형성하는 코팅공정(400)을 포함하는 것이 바람직하다.

문양부(11)의 미세굴곡부 사이에 코팅재를 분사하는 코팅공정(400)에 의해 코팅층을 형성하면, 상기 코팅층은 레이저가공에 의해 깊게 패인 부분을 채워줌으로써, 내구성을 강화하여, 피가공재의 미세한 균열을 막게된다.

코팅공정(400)시, 기존 일반 석재보호제나 도포제를 이용할 경우 석재(10)와 열팽창계수, 탄성계수의 차이 등으로 인해 장기접착강도가 떨어지고 통기성 부족으로 인한 결로현상, 들뜸현상, 코팅재료 자체의 균열 등 여러가지 문제가 있어 가공된 표면 그대로를 장기 보호 유지하는데 문제점이 있다.

따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 코팅층은 기존의 열가소성 아크릴계 폴리머 보다는 당업계에 공지된 재료인 고분자폴리머재를 도포하여 고분자폴리머층(40a)으로 형성하여 표면을 더욱 강화시켜 내구성을 향상시키는 것이 바람직하다.

이때, 고분자폴리머층(40a)은 물과 같은 비중과 점도를 갖고있어 석재(10) 내부에 깊숙히 침투하고 조직이 치밀해서 강도 증진 및 내구성의 향상을 꾀할 수 있다.

나아가, 고분자폴리머층(40a)은 석재(10) 내부에 염분 및 수분이 침투하는 것을 방지하는 동시에 통기성이 뛰어나다는 이점이 있다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 코팅층 형성시 고분자폴리머층(40a) 위에 무기질탄성코팅층(40b)을 형성하여 석재(10)의 밀도를 증가시킬 수 있다.

무기질탄성코팅층(40b)은 무기질파우더와 개질된 합성고분자를 물과 혼합하여 제조된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 이러한 무기질탄성코팅층(40b)은 고압 초미립분무 코팅해주어, 석재(10)와 반영구적 접착을 유지하고 물, 이산화탄소, 염이온등을 차단하여 열화방지 및 들뜸현상을 방지할 수 있다.

한편, 도 8은 석재(10)에 레이저가공을 한 후 코팅공정(400)을 거쳐 제작된 레이저가공 장식품이다.

이와 같이, 레이저가공 장식품은 채색공정(300)을 거치지 않아도 피가공재에 새겨진 음각부의 색의 대비에 의해 그 자체만으로도 장식효과를 가진 장식품으로 완성될 수 있다.

이와 같은 고분자폴리머재 및 무기질탄성코팅재의 성분 및 제조법은 한국 실용 출원번호 제1999-0022677호 및 특허 출원번호 제1999-0020745호와 특허 출원번호 제1991-0017772호에 제시되어 있으며, 우지스사(http://www.sgri.co.kr)에서 WGS-Real, WGS-Eco라는 제품명으로 공지되어 사용되고 있는 바, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 다른 실시예로써, 본 실시예의 레이저가공 장식품 제조방법은 피가공재에 문양을 레이저로 새기는 레이저가공공정(100)과, 상기 레이저가공공정(100)중 상기 피가공재에 생긴 불순물을 제거하는 표면정리공정(200)과, 상기 표면정리공정(200) 후 상기 문양부(11)에 채색을 하는 채색공정(300)과, 상기 채색공정(300) 후 상기 문양부(11)에 코팅재를 도포하는 코팅공정(400)을 포함한다.

전술한 실시예와 중복되는 부분은 전 실시예를 참고하기로 하고, 본 실시예의 특징적인 부분만 설명하기로 한다.

레이저로 음각가공이 완료된 상태(흑백이미지)에서, 별도로 파스텔톤의 칼라 이미지 효과를 얻을 수 있도록 채색공정(300)을 더 추가할 수 있다.

이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 0.2~0.5mm 깊이/ 0.008mm 너비의 미세한 점으로 이루어진 문양부(11)를 물감류(아크릴, 유화, 잉크 등), 페인트 등으로 채워주면, 이미 완성된 흑백이미지와 음영에 어우러져 칼라가 나타나게 되는데, 이때 역시 표면위에 채색도료가 도포되는 것이 아니라, 음각가공이 된 부분으로 색조가 흡수되어 채워진 후, 깨끗하게 닦아내는 형태로 채색도료층(30)을 형성하면, 채색도료층(30)은 여타 프린트 방식으로 도포된 방식보다 훨씬 긴 수명을 갖게 되는 이점이 있다.

이때, 채색도료층(30)을 완전히 건조시킨 후, 표면광택기 등으로 도료 자국이나 불분명한 선 등을 보수하며 채색공정(300)을 마무리 한다.

한편, 석재(10)를 레이저로 가공하기 때문에 문양부(11)가 미세한 점으로 표현된다. 이렇게, 그림이 가공된 석재(10) 표면은 거칠고 흡수성이 높아 가공전에 비해 강도가 약해지고 미세한 균열 등으로 손상되기 쉽다.

따라서, 채색된 문양부(11)에 코팅재를 도포하는 코팅공정(400)을 포함하는 것이 바람직하다.

문양부(11)의 미세굴곡부 사이에 코팅재를 분사하는 코팅공정(400)에 의해 코팅층을 형성하면, 상기 코팅층은 레이저가공에 의해 깊게 패인 부분을 채워줌으로써, 내구성을 강화하여, 피가공재의 미세한 균열을 막게된다.

코팅공정(400)시, 기존 일반 석재보호제나 도포제를 이용할 경우 석재(10)와 열팽창계수, 탄성계수의 차이 등으로 인해 장기접착강도가 떨어지고 통기성 부족으 로 인한 결로현상, 들뜸현상, 코팅재료 자체의 균열 등 여러가지 문제가 있어 채색된 색감을 유지하고 가공된 표면 그대로를 장기 보호 유지하는데 문제점이 있다.

따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 코팅층은 기존의 열가소성 아크릴계 폴리머 보다는 당업계에 공지된 재료인 고분자폴리머재로 고분자폴리머층(40a)을 형성하여, 표면을 더욱 강화시켜 내구성을 향상시키는 것이 바람직하다.

또한, 고분자폴리머층(40a)은 물과 같은 비중과 점도를 갖고있어 석재(10) 내부에 깊숙히 침투하고 조직이 치밀해서 강도 증진 및 내구성의 향상을 꾀할 수 있다.

나아가, 고분자폴리머층(40a)은 석재(10) 내부에 염분 및 수분이 침투하는 것을 방지하는 동시에 통기성이 뛰어나다는 이점이 있다.

한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 코팅층 형성시 고분자폴리머층(40a) 위에 무기질탄성코팅층(40b)을 도포하여 석재(10)의 밀도를 증가시킬 수 있다.

무기질탄성코팅층(40b)은 무기질파우더와 개질된 합성고분자를 물과 혼합하여 제조된다.

이러한, 도 7에 도시된 바와 같이, 무기질탄성코팅층(40b)은 고압 초미립분무코팅해주어, 석재(10)와 반영구적 접착을 유지하고 물, 이산화탄소, 염이온등을 차단하여 열화방지 및 들뜸현상을 방지하여 특히, 채색의 선명도를 장기적으로 유지하여 줄 수 있다.

한편, 도 9는 석재(10)에 레이저가공을 한 후 채색공정(300)과 코팅공정(400)을 거쳐 제작된 레이저가공 장식품이다.

이와 같이, 레이저가공 장식품은 채색공정(300)을 추가하여 더욱 다양한 디자인의 장식품으로 완성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 레이저가공 장식품 및 그 제조방법에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 레이저로 새겨진 문양부에 코팅재를 도포하는 코팅공정을 포함하여, 피가공재 가공부의 내구성을 향상되고, 먼지나 습기로부터 차단됨으로써, 가공된 피가공재를 장기간 보관 할 수 있는 이점이 있다. 또한, 상기 코팅공정은 상기 가공부에 채색시 변색 및 탈색을 방지하여, 색채를 오래도록 보존할 수 있도록 한다.

둘째, 상기 피가공재는 석재로 함으로써, 미적효과를 더 높일 수 있다.

셋째, 상기 코팅재는 고분자폴리머재로 하여, 코팅재는 석재 내부에 깊숙이 침투하여 가공부의 강도가 증진되어 내구성이 향상된다. 또한, 상기 고분자폴리머재는 염분 및 수분의 침투를 방지하는 방수효과를 달성하는 동시에 통기성을 주는 이점이 있다.

넷째, 레이저가공된 석재는 상기 고분자폴리머재 위에 무기질탄성코팅재가 더 도포되어, 코팅재와 석재가 반영구적으로 접착을 유지할 수 있게 되고, 물이나 이산화탄소 및 염이온 등을 이중으로 차단하여 열화방지 및 들뜸현상을 방지하여, 채색의 선명도를 장기적으로 유지할 수 있다.

또한, 상기 고분자폴리머재와 상기 무기질탄성코팅재는 자극적이지 않고 친환경적이어서, 공정시 인체에 위험하지 않은 이점이 있다.

다섯째, 상기 표면정리공정 후 상기 가공부에 채색하는 채색공정이 추가되어, 더 큰 장식효과를 줄 수 있다.

Claims (7)

1. 피가공재에 문양을 레이저로 새기는 레이저가공공정과;

   상기 레이저가공공정중 상기 피가공재에 생긴 불순물을 제거하는 표면정리공정과;

   상기 표면정리공정 후 상기 문양부에 코팅재를 도포하는 코팅공정을 포함하여 이루어진 레이저가공 장식품 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 피가공재는 석재인 것을 특징으로 하는 레이저가공 장식품 제조방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 코팅재는 고분자폴리머재인 것을 특징으로 하는 레이저가공 장식품 제조방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 고분자폴리머재 위에 무기질탄성코팅재가 더 도포되는 것을 특징으로 하는 레이저가공 장식품 제조방법.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 표면정리공정 후 상기 문양부에 채색하는 채색공정이 추가되는 것을 특징으로 하는 레이저가공 장식품 제조방법.
6. 레이저로 문양을 새기는 레이저가공 장식품에 있어서,

   상기 레이저가공의 피가공재는 석재이며, 상기 석재의 문양부에는 채색도료층이 형성되며, 상기 채색도료층 위에는 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 레이저가공 장식품.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 코팅층은 고분자폴리머층과 그 위에 형성된 무기질탄성코팅층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저가공 장식품.

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