KR20180115161A - 비철금속 도장-건식 도금 방법 및 비철금속 도장-건식 도금 제품 - Google Patents

비철금속 도장-건식 도금 방법 및 비철금속 도장-건식 도금 제품 Download PDF

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KR20180115161A
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Abstract

본발명의 일실시예는 비철금속의 소재를 도료로 하도 도장하는 하도 도장 단계; 상기 소재를 증착용 UV 도료로 중도 도장하는 중도 도장 단계; 상기 중도 도장 단계를 마친 소재에 금속을 진공 증착시키는 진공 증착 단계; 및 상기 진공 증착 단계를 마친 소재에 투명 도료를 도장하는 상도 도장 단계;를 포함하는 비철금속 도장-건식 도금 방법을 제공한다.

Description

비철금속 도장-건식 도금 방법 및 비철금속 도장-건식 도금 제품{Painting-dry plating method of nonferrous metal and Painting-dry plating product of nonferrous metal}
본 발명은 비철금속 도장-건식 도금 방법 및 비철금속 도장-건식 도금 제품에 대한 것으로, 구체적으로는 도금 비철금속을 제품 표면이 미려하고 친환경적인 방법으로 제작하는 비철금속 도장-건식 도금 방법 및 비철금속 도장-건식 도금 제품에 대한 것이다.
패션 아이템이 발달하면서, 악세서리 류의 제품이 급증하였다. 이러한 악세서리 류의 제품은 주로 경량의 비철금속이 사용된다.
경량의 비철금속의 경우에 표면의 품질(예를 들면 평활도)을 잡는 것이 용이하지 않아서, 불가피하게 습식도금공법을 통하여 표면 처리 도금을 수행하고 있다.
하지만, 이러한 습식도금공법은 유해물질이 배출되는 공해산업이어서 환경 규제가 많으며, 유해물질 배출의 저감을 위한 부대 설비가 필연적일 뿐만 아니라, 노동력이 많이 요구되어 제조 비용이 높아진다는 문제가 있다.
특히, 아연 합금 소재의 경우에 경량의 비철금속으로 수요가 많으나, 아연의 용융 및 도금 시에 가스가 타소재 대비 다량으로 발생하여 습식 도금 후에 광택을 내는 방식으로 현재 적용이 되고 있다.
본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 비철금속 제품을 도장으로 표면 평활을 잡은 후, 그 위에 건식 도금하여 비용이 절약되면서도 품질이 우수한 비철금속 건식 도금 제품을 제작하는 방법 및 그에 따라 제작된 제품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 위와 같은 목적을 달설하기 위하여, 다음과 같은 비철금속 도장-건식 도금 방법 및 비철금속 도장-건식 도금 제품을 제공한다.
본발명의 일실시예는 비철금속의 소재를 표면 세척 및 피막 처리 공정을 거쳐 도료로 하도 도장하는 하도 도장 단계; 상기 소재를 증착용 UV 도료로 중도 도장하는 중도 도장 단계; 상기 중도 도장 단계를 마친 소재에 금속을 진공 증착시키는 진공 증착 단계; 및 상기 진공 증착 단계를 마친 소재에 투명 도료를 도장하는 상도 도장 단계;를 포함하는 비철금속 도장-건식 도금 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 하도 도장 단계에서 상기 도료는 주제와 경화제를 포함하며, 경화온도가 100℃ 이하인 이액형 도료일 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 상기 비철금속의 소재는 알루미늄 합금 혹은 아연 합금일 수 있으며, 기타 철류 및 플라스틱 소재일 수도 있다.
본 발명의 일실시예는 상기 하도 도장 단계 이전에 수행되며, 도료를 집어 넣은 탱크 속에 상기 소재를 넣고 상기 소재에 전류를 흘려 도막을 형성하는 전착 도장 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예는 상기 하도 도장 단계 이전에 수행되며, 상기 소재에 프라이머 서페이스를 도포하는 프라이머 서페이스 도포 단계;를 더 포함할 수 있으며, 상기 하도 도장 단계 이전에 수행되며, 상기 소재를 진공 챔버에 넣은 후 수지를 함침시키는 함침 단계;를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 일실시예에서 상기 진공 증착 단계에서는 스퍼터링과 아크 이온 플레이팅이 동시에 혹은 번갈아 수행될 수 있다.
본 발명의 일실시예의 상기 진공 증착 단계에서 상기 소재에 증착되는 금속은 알루미늄, 주석, 지르코늄, 티타늄 및 동의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예는 상기 진공 증착 단계 이후 상기 상도 도장 단계 이전에 수행되며, 진공 증착된 소재 표면에 색을 입히는 칼라 도장 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 상기 하도 도장 단계, 상기 중도 도장 단계, 및 상기 상도 도장 단계 중 적어도 한 단계는 도료를 질소, 산소 아세틸렌, 알곤 등의 가스를 통하여 도착시킬 수 있다.
본 발명은 일실시예로 비철금속의 코어; 상기 코어 외측에 위치한 내측 수지층; 상기 내측 수지층 외측에 위치한 건식 도금층; 및 상기 도금층 외측에 위치한 외측 수지층;을 포함하며, 상기 건식 도금층은 알루미늄, 주석, 지르코늄, 티타늄 및 동의 합금 중 적어도 하나를 포함하며, 1㎛ 이하의 두께를 가지는 비철금속 도장-건식 도금 제품을 제공한다.
본 발명에서 상기 내측 수지층과 코어 사이에는 프라이머 서페이스 층이 위치할 수 있으며, 상기 외측 수지층은 경화된 투명 유브이(UV)이며, 15~20㎛의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 상기 코어는 아연 합금일 수 있다.
본 발명은 상술한 비철금속 도장-건식 도금 제품으로 제조된 악세서리를 포함한다.
본 발명은 위와같은 구성을 통하여 비철금속 제품을 도장으로 표편을 잡은 후, 그 위에 도금하여 비용이 절약되면서도 품질이 우수한 비철금속 도금 제품을 제작하는 방법 및 그에 따라 제작된 제품을 제공할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 비철금속 도장-건식 도금 방법의 일실시예를 보이는 순서도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 비철금속 도장-건식 도금 방법의 다른 실시예를 보이는 순서도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 비철금속 도장-건식 도금 제품의 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 구체적인 실시예를 중심으로 본 발명을 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예는 본 발명이 구현된 한 형태일 뿐, 본 발명이 후술하는 실시예로 제한되는 것은 아니다.
도 1 에는 본 발명에 따른 비철금속 도장-건식 도금 방법의 일실시예가 도시되어 있다.
도 1 에서 보이듯이, 본 발명의 비철금속 도장-건식 도금 방법의 일실시예는 비철 금속 소재의 소재 입고 단계(S100), 도장 전 비철금속 소재의 세척등을 수행하는 전처리 단계(S110), 비철금속 소재에 수지를 함침시키는 함침 단계(S120), 도장 전 비철금속 소재의 표면을 잡아주는 전착 도장 단계(S130), 상대적으로 낮은 온도에서 경화되는 수지를 활용하여 비철금속 소재를 도장하는 하도 도장 단계(S140), 하도 도장된 비철금속 소재에 증착용 UV 도료를 도장하는 중도 도장 단계(S150), 상기 증착용 UV 도료가 증착된 비철금속 소재에 도금 금속을 진공 스퍼터링 및/또는 아크 이온 플레이팅하는 진공 증착 단계(S160), 도금된 비철금속 소재에 색을 입히는 색 도장 단계(S170) 및 도금될 비철금속 소재에 투명 UV 도료로 도장하여 표면 경도를 개선하는 상도 도장 단계(S180)를 거쳐서 수행된다.
구체적으로 살펴보면, 소재 입고 단계(S100)에서는 예를 들어 알루미늄 합금, 혹은 아연 합금과 같은 비철금속 소재가 악세사리 형태로 입고된다. 소재 입고 단계(S100)에서 입고된 비철금속 소재는 바렐 연마, 탈지, 세척, 초음파 세척 및 도장 부착력 향상을 위한 피막 표면 처리 등이 번갈아 혹은 연속적으로 수행되는 전처리 단계(S110)가 수행되어, 도장 및 도금이 용이한 재료로 준비된다. 전처리 단계(S110)는 입고되는 소재의 품질이 확보된 경우에 생략될 수도 있다.
전처리 단계(S110)가 수행된 혹은 품질이 확보된 비철금속 소재는 함침 단계(S120)가 수행된다. 함침 단계(S120)는 비철금속 소재를 진공 챔버에 넣어 소재 내부에 존재하는 가스를 빼내고, 그 자리에 수지, 예를 들면 아크릴계 잉크를 채우게 된다. 비철금속 소재의 경우에 주조로 형성되는 경우가 대부분인데, 소재에 가스가 있게 되면, 후속하는 도장 혹은 도금 공정에서 기포가 형성되어 불량이 발생할 수 있으므로, 도장-건식 도금 작업 전에 비철금속 소재 내부의 가스를 제거하는 것이 필요하다. 비철금속 소재에 따라서 함침 단계(S120)는 생략될 수도 있지만, 아연 합금 소재의 경우에는 소재에 가스가 포함되어 있는 경우가 많으므로, 함침 단계(S120)를 수행하는 것이 바람직하다.
함침 단계(S120) 이후에는 전착 도장 단계(S130)나 프라이머 서페이스를 도포하는 프라이머 서페이스 도포 단계가 수행될 수 있다. 전착 도장 단계(S130)는 도료를 집어넣은 탱크 속에 상기 비철금속 소재를 넣고 상기 비철금속 소재에 전류를 흘려 도막을 형성하는 방식으로 수행된다. 프라이머 서페이스 도포 단계는 방청 효과가 있고, 부착력이 있으며 연마서 및 평활성이 우수한 프라이머 서페이스, 예를 들면 레커계, 우레탄계, 합성수지계, 에폭시계 등을 하도 도장 전의 소재에 도포하는 것으로, 전착 도장 단계(S130)나 프라이머 서페이스 도포 단계는 하도 도장 단계(S140) 전에 비철금속의 소재 표면과 도료 부착력을 통하 내식성을 잡아주는 역할을 수행하게 된다. 상기 전착 도장 단계(S130)나 프라이머 서페이스 도포 단계에서는 상기 비철금속 소재에 15~20㎛ 정도의 두께로 도료를 도포하는 것이 바람직하다.
전착 도장 단계(S130)나 프라이머 서페이스 도포 단계의 경우에도 비철금속의 소재에 따라서 선택적으로 수행될 수 있으며 전착 도장 단계(S130)나 프라이머 서페이스 도포 단계 후에는 표면의 검사를 수행할 수도 있다.
표면이 정리된 비철금속 소재는 하도 도장 단계(S140)로 공급되며, 하도 도장 단계(S140)에서는 주제와 경화제가 따로 있는 이액형 도료를 비철금속 소재 표면에 도포하여 하도 도장을 수행한다. 이때, 비철금속 소재, 특히, 아연 합금의 경우에 150~160℃가 되면 표면에 기포가 발생하므로, 경화제의 경우에 경화되는 온도가 100℃ 이하인 도료를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 하도 도장 단계(S140)에서는 공기 대신에 질소를 사용하여 도료를 비철금속 소재에 도포하는 것이 바람직하다. 공기 대신에 질소를 사용하는 경우에 공기를 사용하는 경우보다 도착 효율이 좋을 수 있으며, 특히 이온화된 질소를 사용하는 경우에 평활도가 개선될 수 있다.
하도 도장 단계(S140)에서는 도료는 비철금속 소재에 3~5㎛정도로 도포되는 것이 바람직하다. 3㎛ 미만의 두께로는 도장된 표면을 잡지 못하여, 5㎛를 초과하는 경우에는 두께가 두꺼워져 최종 제품의 품질을 떨어트리게 된다.
하도 도장 단계(S140)이 수행된 비철금속 소재는 중도 도장 단계(S150)로 공급된다. 중도 도장 단계(S150)는 증착용 UV 도료를 질소를 사용하여 비철금속 소재에 도포함으로써 수행된다.
중도 도장 단계(S150)에서 증착되는 도료의 두께는 10~15㎛ 정도로 하도 도장보다 두꺼운 것이 바람직하다.
중도 도장 단계(S150)이 완료되면, 상기 비철금속 소재는 진공 증착 단계(S160)가 수행된다. 진공 증착 단계(S160)에서는 건식 도금하고자 하는 금속의 스퍼터링과 아크 이온 플레이팅을 단독 혹은 함께 수행함으로써 비철금속 소재를 원하는 금속으로 도금하게 된다. 도금하는 금속의 예로는 주석, 지르코늄, 티타늄, 동 등의 합금이 있으며, 도금층은 1㎛이하의 두께로 하는 것이 바람직하다. 진공 증착 단계(S160)는 상기 스퍼터링 혹은 아크 이온 플레이팅이 진공 챔버 내에서 수행된다.
진공 증착 단계(S160)가 완료되면, 도금된 비철금속 소재는 색 도장 단계(S170)가 수행된다. 도금된 금속의 고유의 색 외에 다른 색이 필요한 경우에 색 도장 단계(S170)가 수행되며, 금속 고유의 색을 활용하는 경우에는 색 도장 단계(S170)를 수행하지 않는 것도 가능함은 물론이다. 색 도장 단계(S170)에서도 공기보다는 질소를 사용하여 색 도료를 도포하는 것이 바람직하다.
색 도장 단계(S170)까지 완료된 비철금속 소재는 도금층을 보호하는 투명 UV 도료를 도포하는 상도 도장 단계(S180)가 수행된다.
상도 도장 단계(S180)에서도 공기보다는 질소를 이용하여 투명 UV 도료를 도포하는 것이 바람직하여, 투명 UV 도료를 도포함으로써, 경도를 확보하여 도금층이 벗겨지는 것을 방지할 수 있다. 투명 UV 도료는 15~20㎛ 정도의 두께로 도포하는 것이 바람직한데, 15㎛ 미만으로 도포하는 경우에 도금층의 보호가 되지 않을 수 있다.
본 발명의 비철금속 도장-건식 도금 방법의 경우에, 종래의 습식 도금에 비하여 금속 도금량 자체가 적고, 금속에 비하여 상대적으로 비용이 저렴한 수지를 사용함으로써, 전체적이 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 예를 들어 습식 도금의 경우에 동도금과 니켈도금이 수행되는 것이 일반적인데, 이 경우에 동도금이 적어도 25㎛ 정도의 두께를, 니켈 도금이 15㎛이 두께를 차지하게 되는데, 본 발명의 경우에 1㎛정도의 얇은 두께의 금속이 사용된다는 점에서 금속량의 차이가 크다.
또한, 인적 자원이 많이 필요하며, 환경 오염이 큰 습식 도금 대신에 건식 도금을 채택함으로써, 환경의 보호에도 용이하며, 인건비를 절감하는 것도 가능하다. 나아가, 습식 도금의 경우에 동+Ni을 주로 사용하게 되는데, 건식으로 수행됨으로써, Ni의 사용을 피할 수 있으며, 사람에게 많이 접촉하는 악세사리에 적용됨으로써 사용자의 Ni로 인한 알러지의 문제를 해결할 수 있다.
본 발명에서는 아연 합금과 같이 온도에 따라서 표면결함이 발생될 수 있는 비철금속을 추가의 단계 또는 경화 온도가 낮은 경화제를 활용하여 표면 결함 없이 도장으로 표면을 잡는 것이 가능하다는 장점이 있다.
한편, 도 2 에는 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다. 전반적인 공정의 경우에 도 1 의 실시예와 유사하나, 전착 도장 단계(S130)나 색 도장 단계(S170)가 수행되지 않는다는 점에서 도 1 의 실시예와 도 2 의 실시예는 상이하다.
또한, 앞서 말한 바와 같이, 전처리 단계(S110)나 함침 단계(S120)의 경우에도 소재의 상태에 따라서 선택적으로 적용하는 것이 가능하다.
도 3 에는 본 발명에 따라서 도장-건식 도금된 비철금속 제품(100)이 도시되어 있다.
도 3 에서 보이듯이, 비철금속 도장-건식 도금 제품(100)은 비철금속의 코어(10); 상기 코어 외측에 위치한 내측 수지층(30, 40); 상기 내측 수지층 외측에 위치한 도금층(50); 및 상기 도금층 외측에 위치한 외측 수지층(60);을 포함하며, 상기 도금층은 1㎛ 이하의 두께를 가지는 알루미늄, 주석, 지르코늄, 티타늄 및 동의 합금 중 적어도 하나로 구성된다.
상기 내측 수지층(30, 40)은 하도 도장 단계(S140)에서 도포된 이액형 도료가 굳은 제1 내측 수지층(30)과 중도 도장 단계(S150)에서 도포된 증착용 UV 도료가 굳은 제2 내측 수지층(40)을 포함하며, 상기 내측 수지층(30, 40)과 비철금속의 코어(10) 사이에는 전착 도장층(미도시)이나, 프라이머 서페이스(90)가 배치될 수 있다.
프라이먼 서페이스(90)나, 제2 내측 수지층(40)의 경우에 도금층(50) 혹은 제1 내측 수지층(30)이 얇은 두께로 형성될 수 있도록 제1 내측 수지층(30)보다는 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 외측 수지층(60)의 경우에 15~20㎛의 두께의 경화된 투명 유브이(UV)로 비철금속 도장-건식 도금 제품(100)의 표면 광택 및 경도를 잡아주는 것이 바람직하다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 본 발명에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 위의 실시예로 제한되는 것은 아니며, 청구범위에 기재된 사항을 중심으로 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 물론이다.
S100: 소재 입고 단계
S110: 전처리 단계
S120: 함침 단계
S130: 전착 도장 단계
S140: 하도 도장 단계
S150: 중도 도장 단계
S160: 진공 증착 단계
S170: 색 도장 단계
S180: 상도 도장 단계

Claims (15)

  1. 비철금속의 소재를 도료로 하도 도장하는 하도 도장 단계;
    상기 소재를 증착용 UV 도료로 중도 도장하는 중도 도장 단계;
    상기 중도 도장 단계를 마친 소재에 금속을 진공 증착시키는 진공 증착 단계; 및
    상기 진공 증착 단계를 마친 소재에 투명 도료를 도장하는 상도 도장 단계;를 포함하는 비철금속 도장-건식 도금 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하도 도장 단계에서 상기 도료는 주제와 경화제를 포함하며, 경화온도가 100℃ 이하인 이액형 도료인 것을 특징으로 하는 비철금속 도장-건식 도금 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 비철금속의 소재는 알루미늄 합금 혹은 아연 합금인 것을 특징으로 하는 비철금속 도장-건식 도금 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하도 도장 단계 이전에 수행되며, 도료를 집어 넣은 탱크 속에 상기 소재를 넣고 상기 소재에 전류를 흘려 도막을 형성하는 전착 도장 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비철금속 도장-건식 도금 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 하도 도장 단계 이전에 수행되며, 상기 소재에 프라이머 서페이스를 도포하는 프라이머 서페이스 도포 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비철금속 도장-건식 도금 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 하도 도장 단계 이전에 수행되며, 상기 소재를 진공 챔버에 넣은 후 수지를 함침시키는 함침 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비철금속 도장-건식 도금 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공 증착 단계에서는 스퍼터링과 아크 이온 플레이팅이 동시에 혹은 번갈아 수행되는 것을 특징으로 하는 비철금속 도장-건식 도금 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 진공 증착 단계에서 상기 소재에 증착되는 금속은 알루미늄, 주석, 지르코늄 및 동 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 비철금속 도장-건식 도금 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 진공 증착 단계 이후 상기 상도 도장 단계 이전에 수행되며, 진공 증착된 소재 표면에 색을 입히는 색 도장 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비철금속 도장-건식 도금 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하도 도장 단계, 상기 중도 도장 단계, 및 상기 상도 도장 단계 중 적어도 한 단계는 도료를 질소를 통하여 도착시키는 것을 특징으로 하는 비철금속 도장-건식 도금 방법.
  11. 비철금속의 코어;
    상기 코어 외측에 위치한 내측 수지층;
    상기 내측 수지층 외측에 위치한 건식 도금층; 및
    상기 건식 도금층 외측에 위치한 외측 수지층; 을 포함하며,
    상기 도금층은 알루미늄, 주석, 지르코늄, 티타늄 및 동의 합금 중 적어도 하나를 포함하며, 1㎛ 이하의 두께를 가지는 비철금속 도장-건식 도금 제품.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 내측 수지층과 코어 사이에는 프라이머 서페이스 층이 위치하는 것을 특징으로 하는 비철금속 도장-건식 도금 제품.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 외측 수지층은 경화된 투명 유브이(UV)이며, 15~20㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 비철금속 도장-건식 도금 제품.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 코어는 아연 합금인 것을 특징으로 하는 비철금속 도장-건식 도금 제품.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항의 비철금속 도장-건식 도금 제품으로 제조된 악세서리.
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