KR20090119353A - 플라스틱성형품의 파스텔톤 표면코팅방법 및 이를 이용한코팅층 - Google Patents

플라스틱성형품의 파스텔톤 표면코팅방법 및 이를 이용한코팅층 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라스틱성형품의 파스텔톤 표면코팅방법 및 이를 이용한 코팅층에 관련되며, 이때 플라스틱성형품의 파스텔톤 표면코팅방법 및 이를 이용한 코팅층은 휴대폰, 노트북, 디스플레이장치, PDA 케이스를 포함한 플라스틱 재질로 형성된 플라스틱성형품(P)의 접촉 질감을 향상시키면서 파스텔톤을 포함한 다양한 색상으로 표현하기 위해 블라스트단계(S1), 금속코팅단계(S2), 컬러코팅단계(S3)를 거쳐 블라스트처리층(10), 금속박막층(20), 컬러코팅층(30)으로 이루어진 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명은 블라스트처리에 의한 표면 요철부가공 및 금속박막코팅 후, 컬러코팅을 이용한 색상표현으로 기존의 코팅방법으로 표현이 어려운 접촉 질감 및 광택, 그리고 파스텔톤을 포함한 다양한 컬러의 표현이 용이하고, 또 색의 재현성(再現性)이 우수하여 일정한 금속코팅층의 조도값에 대한 컬러코팅이 안정화되는 효과가 있다.
플라스틱성형품, 블라스트, 용사, 도장, 파스텔톤, 표면코팅

Description

플라스틱성형품의 파스텔톤 표면코팅방법 및 이를 이용한 코팅층{The method of pastel ton surface coating for plastic form and itsusing coating layer}
본 발명은 플라스틱성형품의 파스텔톤 표면코팅방법 및 이를 이용한 코팅층에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스틱 성형품의 표면을 다양한 색상의 파스텔 톤 색감으로 표현하는 플라스틱성형품의 파스텔톤 표면코팅방법 및 이를 이용한 코팅층에 관한 것이다.
기계·전자산업분야의 기술 고도화로 다양한 기능 및 편의성이 제공되는 기계·전자제품들이 급속도록 업그레이드되어 시판됨과 동시에 성능에 부합하는 상품성을 갖추도록 디자인 개발이 꾸준히 이루어지고 있다. 특히 외관의 색감 디자인을 보다 독특하고 고급스럽게 표현하기 위한 연구가 꾸준히 이루어지고 있다.
예컨대, 당 업계에서는 제품의 사용용도, 사용자 취향 등과 같은 다양한 구매자의 욕구를 충족하기 위해 도장코팅, 도금코팅, 아노다지징 코팅, 금속코팅 등과 같은 여러 가지 코팅방법을 적용하고 있지만, 사용상에 있어 다음과 같은 많은 문제점 및 색상표현에 한계가 따랐다.
첫째, 도장코팅은 플라스틱 성형품의 표면에 도장을 여러 번 실시하여 원하 는 색상을 나타내는 일반적인 도장코팅방법으로서, 코팅비용이 싸고 원하는 색상을 표현하기가 쉬운 장점이 있지만, 플라스틱의 재질의 특성상 고급질감의 표현이 어렵고, 도장코팅의 부분이 쉽게 벗겨지므로 일정사용기간이 지나면 외관이 지저분하게 변하는 단점이 따랐다.
둘째, 도금코팅은 코팅된 도금박막이 독특하고 고급스러운 금속의 광택 표현이 가능하지만, 도금의 과정에서 사용되는 6가 크롬이 인체에 악영향을 끼치면서 환경오염의 주원인으로 규명되어 사용이 금지된 실정이다.
셋째, 상기한 도장코팅 및 도금코팅 외에 아노다이징 코팅, 금속코팅 등이 있으나 상당히 고가의 도장공법이므로 고급 도장으로 구분되어 고급제품에 한하여 일부 적용되거나 선택된 부분에 국부적으로 적용되므로 적용분야가 극히 한정되는 문제점이 따랐다.
한편, 근자에까지 제시된 플라스틱 성형품에 대한 코팅방법이 상기한 방법에 한정됨에 따라 신제품이 출시되더라도 외관상 색감디자인이 기존제품과 비교하여 볼때 차별화를 두지 못하여 소비자들로부터 큰 호응을 얻지 못하고, 이에 원가절감으로 시장경쟁력을 도모하다 보니 기업경영에 많은 어려움이 따르는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출한 것으로, 플라스틱성형품 표면을 기존과 차별화된 광택과 색감으로 표현하면서 사용자의 접촉 질감을 향상시키고, 또 색의 재현성(再現性)을 향상시켜 양산성이 개선된 플라스틱성형품의 파스 텔톤 표면코팅방법 및 이를 이용한 코팅층을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 플라스틱성형품(P) 표면에 연마재를 고압 분사하여 3~10㎛의 조도로 가공하는 블라스트단계(S1); 상기 블라스트단계(S1)를 수행한 플라스틱성형품(P) 표면에 용사처리하여 금속박막층(20)을 형성하는 금속코팅단계(S2); 상기 금속코팅단계(S2)를 수행한 플라스틱성형품(P)의 금속박막층(20) 표면에 컬러도장을 실시하는 컬러코팅단계(S3);를 통하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 금속코팅단계(S2)는 프레임 용사(Flame Spraying)방법을 통하여 금속박막층(20)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금속코팅단계(S2)를 수행하는 중에 플라스틱성형품(P)은 지그(J)상에 안착고정되거나 표면에 냉각가스, 압축공기를 포함한 냉각제가 분사되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 컬러코팅단계(S3)에서 플라스틱성형품(P)은 45℃~90℃의 온도하에서 4~15초 동안 예열된 상태로 컬러도장처리되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 컬러코팅단계(S3)는 금속박막층(20)과 컬러코팅제와의 밀착력을 유지시키기 위해 프라이머 도포하는 하지코팅과, 원하는 색상으로 조합된 컬러코팅제를 도포하는 중도코팅과, 중도코팅층을 보호하기 위해 투명코팅제를 도포하는 상도코팅으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또, 플라스틱성형품(P)은 표면에 3~10㎛의 조도로 형성되는 블라스트처리 층(10)과, 상기 블라스트처리층(10)상에 10~13㎛의 조도로 코팅되는 금속박막층(20)과, 상기 금속박막층(20)의 거친 조도를 가진 표면으로 침투 코팅되는 컬러코팅층(30);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 블라스트처리에 의한 표면 요철부가공 및 금속박막코팅 후, 컬러코팅을 이용한 색상표현으로 기존의 코팅방법으로 표현이 어려운 접촉 질감 및 광택, 그리고 파스텔톤을 포함한 다양한 컬러의 표현이 용이하고, 또 색의 재현성(再現性)이 우수하여 일정한 금속박막층의 조도값에 대한 컬러코팅이 안정화되는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 플라스틱성형품의 파스텔톤 표면코팅방법을 계략적으로 나타내는 블록도이고, 도 2a 내지 2c는 본 발명에 따른 플라스틱성형품의 파스텔톤 표면코팅방법으로 형성된 코팅층형성과정을 나타내는 구성도이다.
본 발명은 플라스틱성형품의 파스텔톤 표면코팅방법 및 이를 이용한 코팅층에 관련되며, 이때 플라스틱성형품의 파스텔톤 표면코팅방법 및 이를 이용한 코팅층은 휴대폰, 노트북, 디스플레이장치, PDA 케이스를 포함한 플라스틱 재질로 형성된 플라스틱성형품(P)의 접촉 질감을 향상시키면서 파스텔톤을 포함한 다양한 색상으로 표현하기 위해 블라스트단계(S1), 금속코팅단계(S2), 컬러코팅단계(S3)를 거 쳐 블라스트처리층(10), 금속박막층(20), 컬러코팅층(30)으로 이루어진 코팅층을 형성하는바, 이에 따른 상세한 설명은 후술하는 실시예를 통하여 상세하게 설명한다.
1. 블라스트단계
블라스트단계(S1)는 플라스틱성형품(P) 표면에 연마재를 고압 분사하여 3~10㎛의 조도로 가공한다. 블라스트단계(S1)는 플라스틱성형품(P)의 표면에 후술하는 금속코팅단계(S2)를 통하여 금속박막을 코팅하기 위한 준비단계로써, 블라스트처리는 압축공기를 이용하여 경질의 연마재를 고압 분사하여 표면 거칠기를 개선하는 가공법이다.
즉, 블라스트단계(S1)는 플라스틱성형품(P) 표면에 이물질을 제거하고, 얇게 표면을 절삭하여 비광택의 깨끗한 표면을 형성하며, 또 금속박막의 밀착력을 향상시킬 목적으로 도 2a의 확대도와 같이 블라스트처리를 실시하고, 실시후 표면조도는 3~10㎛로 가공되되, 이때 표면조도가 3㎛보다 낮게 형성되면, 금속코팅층의 밀착력이 낮아지면서 이물질의 미제거로 블라스트처리 특유의 광택효과가 저하되고, 10㎛보다 높게 형성될 경우, 금속코팅층의 밀착력이 낮아짐은 물론 표면의 열발생으로 열변형이 발생되어 불량률상승 및 내구성이 저하되는 문제점이 따름으로 상기한 조도값에 따른 문제점을 고려하여 플라스틱성형품(P) 표면을 5~7㎛의 조도로 가공되는 것이 바람직하다.
한편, 블라스트단계(S1)는 연마재의 종류나 입자 크기 및 분사 압력에 따라 조도값이 달라짐에 따라 후술하는 금속코팅단계(S2)에 사용되는 금속박막의 원 료(Al, Cu, 청동, Ti 등)에 따른 밀착력을 고려하여 연마재의 입자 크기와 분사압력을 설정하게 된다.
상기한 블라스트단계(S1)를 보다 상세하게 설명하자면, 코팅을 필요로 하는 플라스틱성형물(P)의 성분(예컨대, PC제품에도 GF의 함유량(%)에 따라 경도차가 발생하며, 기타 함유물의 성분에 의해서도 경도차와 밀착력의 차이발생)의 확인, 이물질 부착유무 확인, 탈지작업의 필요성 확인, 비코팅 부분에 대한 마스킹 작업, 변형방지를 위한 대책(예컨대, 후술하는 냉각가스나 압축공기 분사, JIG설치 등)등의 준비과정을 거친 후 쇼트볼를 포함한 연마재를 분사하여 플라스틱성형물의 상면(코팅을 실시할 부위)을 평면가공하는 단계로써, 이때 연마재는 알루미나를 사용하는 것이 바람직하고, 입자크기 및 분사압력은 코팅을 할 플라스틱성형물의 재질 및 모양을 고려하여 설정된다.
그리고, 블라스트단계(S1)가 완료되면, 플라스틱성형물의 표면 조도를 육안으로 검사함과 동시에 조도검사기 등의 측정기기를 이용하여 블라스트처리층(10)의 조도 및 변형상태를 검사한다. 이때 블라스트처리층의 변형도 및 조도는 금속박막층의 밀착성과 코팅두께, 코팅조도와 직결되므로 정밀하게 수행된다.
2. 금속코팅단계
금속코팅단계(S2)는 블라스트단계(S1)를 수행한 플라스틱성형품(P) 표면에 용사처리하여 금속박막층(20)을 형성한다. 금속코팅단계(S2)는 프레임 용사(Flame Spraying)방법을 통하여 도 2b의 확대와 같이 금속박막층(20)이 형성되되, 프레임 용사는 대표적인 가스식 용사법의 일종으로 산소-아세틸렌 또는 산소-프로판등의 가스의 연소불꽃(FLAEE)속에 WIRE상태의 용사 재료를 연속적으로 송급하여 용융시켜 압축공기로 용융된 재료를 분사하여 피막을 형성하는 통상의 용사법으로, 산소와 연료가스를 1:1～1:1.1의 비율로 하며, 불꽃온도는 3000～3350K 정도, 분사 속도는 80～100E/s 정도이다. 용사재료는 선ㆍ봉형ㆍ분말의 형태로 공급할 수 있다. 이때 금속박막층(20)을 형성하는 용사재료는 알루미늄, 청동, 구리, 티타늄을 포함한 와이어타입의 금속재료는 모두 적용이 가능하다.
이때, 금속박막층(20)의 조도값을 낮게 할 경우 분사거리가 짧아 모재의 열변형이 발생되면서 증착량 및 기공율이 낮아지는 반면, 조도값이 높으면 분사거리가 길어져 모재표면의 열부담 및 밀착력, 경도가 낮아지고, 기공율이 높아진다.
또, 금속박막층의 조도는 후술하는 컬러코팅층에 영향을 미치는바, 금속박막층의 조도값이 낮을시 두께가 낮고 일정한 컬러코팅층의 형성이 가능하면서 컬러코팅층의 표면 거칠기가 낮아짐은 물론 도장액의 퍼짐이 균일하여 색이 고르게 표현되는 반면, 조도값이 높으면 높은 컬러코팅층의 형성이 필요함은 물론 전체적으로 컬러코팅층의 두께 편차 및 거칠기가 크며, 색의 퍼짐과 부분적인 분포로 파스텔톤과 같은 독특한 색 표현이 가능하다.
이처럼, 상기한 금속박막층의 조도값에 따른 금속박막층 및 컬러코팅층의 특성, 작업조건을 감안하여 금속박막층을 10~13㎛의 조도로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속코팅단계(S2)를 수행하는 중에 플라스틱성형품(P)은 도 2b와 같이 지그(J)상에 안착고정되거나 표면에 냉각가스, 압축공기를 포함한 냉각제가 분사된다. 이는 얇은 플라스틱성형품(P)에 대한 금속박막의 코팅시 발생되는 문제점인 열 변형을 방지하기 위해서 플라스틱성형품(P)이 받은 온도를 강제적으로 냉각시켜주기 위하여 냉각가스나 압축공기를 금속박막층(20)에 분사하여 급격한 냉각을 통하여 열 변형을 방지거나 플라스틱성형품(P)과 긴밀하게 맞물려 지지하는 지그(J)상에 고정하여 열변형을 방지하게 된다.
그리고, 금속코팅단계(S2)를 통하여 금속박막층(20)의 형성이 완료되면, 금속박막층(20)의 모양, 두께, 조도, 변형유무를 육안 혹은 조도측정기 및 필요에 따라서는 3차원측정기를 포함한 정밀측정기를 사용하여 정밀하게 검사를 수행하여 불량 여부를 판단하게 된다. 이때 불량이 검출시 이전의 단계에 대한 작업의 문제점을 파악하고 작업방법을 수정하게 된다.
한편, 상기한 금속코팅단계(S2)는 파스텔톤의 색상을 표현하기 위한 준비단계이고, 적절한 조도를 가진 금속박막층(20) 형성이 완료되면, 후술하는 컬러코팅단계(S3)의 과정을 거쳐 파스텔톤의 색감을 표현한 새로운 컬러코팅층(30)을 형성하게 된다.
3. 컬러코팅단계
컬러코팅단계(S3)는 금속코팅단계를 수행한 플라스틱성형품(P)의 금속박막층(20) 표면에 컬러도장을 실시한다. 컬러코팅단계(S3)는 금속박막층(20)이 코팅된 플라스틱성형품(P) 표면에 색을 입히기 위한 과정으로, 도장에 의한 새로운 코팅막이 금속박막층(20)의 거친 표면을 메워줌으로 표면 거칠기가 낮아지고, 원하는 색 을 도장하여 여러 가지 색의 표현이 가능하다.
즉, 금속박막층(20)의 거친 표면조도에 도장코팅이 이루어지면서 도장액의 퍼짐이 확산되고, 금속박막층(20)의 기공속과 거친 조도로 만들어진 골 사이사이로 도장코팅액이 침투해 들어가므로 도장액 자체의 색상과는 다르게 파스텔톤의 색감으로 표현된다. 이때 컬러코팅단계(S3)에서 플라스틱성형품(P)은 도장액의 퍼짐이 보다 원활하면서 밀착력 및 금속박막층(20) 기공속에 미증발된 잔류수분이 제거되도록 45℃~90℃의 온도하에서 4~15초 동안 예열된 상태로 컬러도장처리는바, 바람직하게는 도장액의 건조속도 및 두께를 고려하여 후술하는 컬러코팅단계별로 즉, 하지코팅은 55±10℃ x 15초, 중도코팅은 85±5℃ x 4초, 상도코팅은 65±5℃ x 9초로 예열된다.
여기서, 컬러코팅단계(S3)는 플라스틱성형품(P)과 컬러코팅제와의 밀착력을 유지시키기 위해 프라이머를 도포하는 하지코팅과, 원하는 색상으로 조합된 컬러코팅제를 도포하는 중도코팅과, 중도코팅층을 보호하기 위해 투명코팅제를 도포하는 상도코팅으로 이루어진다.
컬러코팅단계(S3)를 보다 상세하게 설펴보면, 먼저 컬러코팅단계(S3)를 수행하기 전에 표면에 잔류하는 오염물질을 제거하는 세정작업을 수행하고, 이어서 정전기로 인한 미세먼지나 이물질의 흡착이 방지되도록 제전작업을 실시한 후, 하지코팅 및 중도코팅, 상도코팅을 순차적으로 수행하되, 여기서 하지코팅은 프라이머코팅으로 금속박막층과 컬러코팅층의 부착력을 향상시키기 위한 공정으로 컬러코팅을 위한 준비코팅단계이다. 하지코팅이 완료되면 IR건조하면서 중도코팅을 위한 예 열작업도 겸하여 실시한다. 중도코팅은 상도코팅을 위하여 제품의 색상 구현과 코팅층의 신뢰성을 향상시킬 목적으로 실시하며, 중도코팅이 완료된 후에는 IR건조를 실시하여 코팅층의 경화 및 상도코팅의 밀착력 확보시키는 예열작업을 실시한다.
마지막으로, 상도코팅은 니스를 포함한 투명코팅제를 도포하여 컬러코팅층을 장기간 보호유지하는 단계이다. 상도코팅이 완료되면 제품을 지그(J)로부터 탈착시킬시 제품에 손상을 주지 않기 위하여 밀착력 및 표면코팅층의 강도를 얻기 위해 IR건조를 실시한다.
이처럼, 상기한 블라스트단계(S1), 금속코팅단계(S2), 컬러코팅단계(S3)를 거치면 플라스틱성형품(P) 표면에 3~10㎛의 조도로 형성되는 블라스트처리층(10)과, 상기 블라스트처리층(10)상에 10~13㎛의 조도로 코팅되는 금속박막층(20)과, 상기 금속박막층(20)의 거친 조도를 가진 표면으로 침투 코팅되는 컬러코팅층(30)이 형성된다.
이에 블라스트처리층(10)의 거친 조도로 인해 금속표면에 가까운 접촉 질감이 표현됨은 물론 컬러코팅층(30)이 금속박막층(20)의 거친 표면에 메워지는 형태로 침투 도장코팅되어 금속박막층(20)의 조도에 따라 컬러도장층이 색 번짐으로 파스텔톤을 포함한 독특한 표면 색감이 표현된다.
도 1은 본 발명에 따른 플라스틱성형품의 파스텔톤 표면코팅방법을 계략적으로 나타내는 블록도.
도 2a 내지 2c는 본 발명에 따른 플라스틱성형품의 파스텔톤 표면코팅방법으로 형성된 코팅층형성과정을 나타내는 구성도.

Claims (6)

  1. 플라스틱성형품(P) 표면에 연마재를 고압 분사하여 3~10㎛의 조도로 가공하는 블라스트단계(S1);
    상기 블라스트단계(S1)를 수행한 플라스틱성형품(P) 표면에 용사처리하여 10~13㎛의 조도로 금속박막층(20)을 형성하는 금속코팅단계(S2);
    상기 금속코팅단계(S2)를 수행한 플라스틱성형품(P)의 금속박막층(20) 표면에 컬러도장을 실시하는 컬러코팅단계(S3);를 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라스틱성형품의 파스텔톤 표면코팅방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 금속코팅단계(S2)는 프레임 용사(Flame Spraying)방법을 통하여 금속박막층(20)을 형성하는 것을 특징으로 하는 플라스틱성형품의 파스텔톤 표면코팅방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 금속코팅단계(S2)를 수행하는 중에 플라스틱성형품(P)은 뒤틀림이 방지되도록 지그(J)상에 밀착고정되거나 표면에 냉각가스, 압축공기를 포함한 냉각제가 분사되는 것을 특징으로 하는 플라스틱성형품의 파스텔톤 표면코팅방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 컬러코팅단계(S3)에서 플라스틱성형품(P)은 45℃~90℃의 온도하에서 4~15초 동안 예열·건조되는 것을 특징으로 하는 플라스틱성형품의 파스텔톤 표면코팅방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 컬러코팅단계(S3)는 금속박막층(20)과 컬러코팅제와의 밀착력을 유지시키기 위해 프라이머 도포하는 하지코팅과, 원하는 색상으로 조합된 컬러코팅제를 도포하는 중도코팅과, 중도코팅층을 보호하기 위해 투명코팅제를 도포하는 상도코팅으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라스틱성형품의 파스텔톤 표면코팅방법.
  6. 플라스틱성형품(P)은 표면에 3~10㎛의 조도로 형성되는 블라스트처리층(10)과, 상기 블라스트처리층(10)상에 10~13㎛의 조도로 코팅되는 금속박막층(20)과, 상기 금속박막층(20)의 거친 조도를 가진 표면으로 침투 코팅되는 컬러코팅층(30);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라스틱성형품의 파스텔톤 코팅층.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102123779B1 (ko) * 2020-03-23 2020-06-17 구준모 금속이 증착된 가공품 및 이의 제조방법

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