KR810001012B1 - 기질의 표면을 금속화시키는 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음

Description

기질의 표면을 금속화시키는 방법

제1도는 본 발명에 따라 기질을 금속화시키는 방법을 설명하는 공정도.

제2도는 금속입자를 전사체에 진공 침착(沈着)시키는 장치의 설명도.

제3a, 3b 및 3c도는 기질의 표면을 매끄럽게 하기 위하여 바니쉬를 사용함에 있어서, 사용될 바니쉬의 양을 측정하는 방법의 설명도.

제4a, 4b 및 4c도는 적층방법 및 로울러 압력과 직경사이의 관계를 나타내는 설명도.

제5도는 금속화된 기질을 전사체로부터 분리하는 방법의 설명도.

본 발명은 종이, 마분지, 목재, 합성수지 및 기타 많은 물질들의 쉬이트(sheet)형태의 기질(基質)을 반사성이 있도록 금속화시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 기질을 특별히 처리하거나 또는 연마하지 않고도 광택이 좋으며, 매끄럽고, 윤이나는 반사성 금속과 같은 외관을 갖는 기질을 만들 수 있다.

쉬이트 형태의 기질의 표면을 금속화시키는 방법은 여러가지가 있다. 그 중 한 방법은 용제를 포함하거나 또는 중합 가능한 접착제를 사용하여 금속박(箔)을 기질에 적층시키는 방법이다. 이 방법은 통상 가요성 물질의 금속화에 사용되며, 이때의 금속박으로서는 알루미늄박이 주로 사용된다. 이때의 금속박의 두께는 1미크론 이상이어야 한다. 이보다 얇은 금속박을 사용하면 대량 생산이 불가능하므로 단지 소량생산 체계에서만 가능하다. 원하는 반사성의 외관을 얻기 위해서는 연마 처리된 금속박을 사용해야만 한다. 최종 제품의 광택과 외관은 기질에 의해 좌우되는 것이 아니라, 사용된 금속박의 광택과 처리상태에 의해 결정된다.

또 다른 공지된 방법으로는 매우 고운 금속분말을 고착제에 분산시키고, 이와 같은 금속 분말을 포함하는 고착제를 금속화시키려는 표면에 분무시키는 방법이 있다. 화학적 침전법 및 전기분해 방법도 또한 공지되어 있으나, 이러한 공정에 의해 금속화된 표면의 광택과 외관은 기질의 광택과 처리상태에 의해 결정된다. 즉, 합성수지 필름또는 연마된 표면과 같이 광택이 있는 기질을 사용한 경우에만 우수한 광택과 좋은 외관의 제품이 얻어질 수 있는 것이다. 기질이 매끄럽지 못한 경우에는 매끄러운 완성품이 얻어질 수 없다. 따라서 이러한 방법들에서의 광택 및 외관은 사용된 금속보다는 기질의 처리상태에 의해 결정되는 것이다.

통상 사용되는 또 다른 공지의 방법은 기화(氣化)된 금속을 금속화시키려는 기질에 응축시키는 진공 금속화 방법이다. 이 방법에서는 기질을 10^-3내지 10^-4torr 정도의 높은 진공하에서 반응실에 넣어두어야 한다. 따라서 탈기체화되지 않는 물질 또는 수분, 가소제 및 수지류 같은 휘발성 물질을 포함하지 않는 물질에만 이 방법을 사용할 수 있을 뿐이다. 그러나, 기화된 금속은 응축될 표면의 거칠음을 평평하게 할 수 없기 때문에 이 방법에 의하면 완성품의 표면이 거칠게 되는 결점이 있다. 예컨대 종이와 같은 기질의 외관을 개선시키기 위해서는 종이기질을 예비 연마처리 또는 예비 바니쉬 처리하여야만 한다. 어떤 경우에는 이러한 예비처리로서도 좋은 외관을 얻기에 충분치 못하여 기질 표면을 고온에서 압착로울링(calendering)시키는 또 다른 공정이 필요한 때도 있다. 이러한 부가 공정의 증가는 최종 제품의 원가를 상승시키는 요소가 된다.

또한 , 종이 또는 마분지와 같이 탈기체화되는 물질에 대하여 이러한 방법을 사용하는 경우에는, 종이 또는 마분지내에 함유되어 있는 공기 및 수분에 의해 반응실내의 진공도가 손실되는 것을 극복하기 위하여, 고도의 진공도가 유지될 수 있는 진공 금속화 장비가 필요하게 된다. 어떤 경우에는, 금속화에 앞서 물질을 탈기체화 시킬 필요가 있다.

본 발명의 방법에 의하면 기질 또는 금속의 매끄러운 정도와 관계없이 기질을 예비처리할 필요없이, 또한 기질을 진공에 노출시킬 필요없이, 매끄러우면서도 반사성이 있는 외관을 기질에 부여하는 방법이 제공된다.

본 발명에서는 금속입자로 된 매우 얇은 피막(被膜)을 미세하게 가공된 전사체에 침착(沈着)시킨다. 바니쉬의 얇은 피막을 기질 또는 전사제에 가하여 준 후, 바니쉬가 경화되기 전에 전사제와 기질을 함께 적층시킨다. 이때 금속입자들이 바니쉬 피막에 흡수됨으로써 기질은 반사성이 있는 금속과 같은 외관을 갖게 된다. 바니쉬를 경화시킨 후에 전사제와 기질을 분리해 낸다. 전사제는 차후 작업에 재사용될 수 있다.

따라서 본 발명의 목적은 금속박으로 적층되는 것보다 얇고 상당히 가벼운 금속 피막을 기질에 부여함으로써 금속으로 피복된 기질의 생산성을 향상시키고 원가를 감소시키려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 금속박 적층방법에 비해 경제적이면 금속박과 동등한 반사광택을 갖도록 금속 피복된 기질의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 시간이 경과해도 외관이 누렇게 되거나 변하지 않는 금속박과 유사한 정도의 내화학 약품성을 갖고 있으며, 여러가지 제조 및 프린트 공정에 견딜 수 있도록 내마모성, 가요성 및 강성을 갖고 있고, 프린트가 가능한 금속피복 기질을 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른목적은 식품보관에 적합하도록 적외선을 반사시키고 가시광선 및 자외선의 차단이 가능하며 금속박과 같이 불투과성이고, 프린트 기계류로 연속 생산될 수 있는 금속피복 기질을 제공하려는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 구부려도 균열이 발생하지 않는 금속피복 기질을 제공하려는 것이다.

이하, 첨부 도면을 참조하며 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 제1도는 본 발명에 따른 금속피복 기질의 제조방법을 설명하는 공정도이다. 광택이 있으며 연마된 표면을 갖고 있는 전사제(20)는 금속화 된다. 전사제는 제품의 최종표면을 결정해주기 때문에 미세하게 처리되어 있어야 하며, 금속입자에 대한 전사제의 접착력은 금속입자에 대한 바니쉬의 접착력보다 약하여야만 한다. 전사제(20)로 적합한 물질로서는 처리되지 않은 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리아미드, 공압출물 및 재생셀룰로우즈 등이 있다. 예컨대 진공금속화법, 화학적 침전법 및 기타의 피복법 등과 같은 공지의 방법에 의하여 단계(22)에서 금속입자들을 침착시키면 전사제(20)이 금속화된다. 침착용 금속으로는 알루미늄, 구리, 은, 니켈, 주석, 플라티늄, 금 이들의 합금류, 기체화될 수 있는 금속들이 적합하다. 침착(deposition)되는 금속의 양은 침착후의 금속입자가 매우 얇은 층을 형성하도록 조정된다. 침착된 입자는 빛의 파장보다 적은 두께, 예를들면 1000Å이하, 보는 적합하게는 500Å이하의 두께로 갖도록 하고, 공간(층이 얇기 때문에 발생되는 공간 또는 금속필름의 틈)의 크기는 가시광선의 파장보다 작도록 한다. 따라서 빛은 금속표면으로부터 반사되며, 금속표면은 연속적으로 보이며 충분한 반사성을 나타낸다.

전사제(20)가 단계(22)에서 금속 침착공정을 거치는 동안 기질(24)이 준비된다(이들 공정이 동시에 일어나야 할 필요는 없다). 이 기질은 금속입자로 피복되어질 것이므로 웨브 또는 쉬이트 형태이면 되고, 표면이 거칠거나 매끄럽거나 관계없다. 기질로서는 종이, 마분지, 목재, 가죽, 플라스틱 등이 적합하지만, 바니쉬로 피복될 수 있는 물질이면 모두 가능하다. 기질(24)은 단계(26)에서 바니쉬로 얇게 피복된다. 이 공정에서의 바니쉬는 폴리우레탄 바니쉬가 적합하다. 바니쉬는 전사제와 결합되어 매끄럽고 반사성이 있는 표면을 만들어주는 매개체로서 또한 단계(22)에서 침착된 금속입자들을 전사제(20)로부터 기질(24)로 전사시키고 그들을 흡수하는 접착제로서의 2가지 작용을 한다. 바니쉬는 또한 기질(24)의 표면의 높이를 조절하고 이들을 매끄럽게 하여주는 역할을 한다. 바니쉬는 기질에는 접착되지만 전사제(20)에는 접착되지 않는 것이 본 발명의 특징이다.

다른 방법으로서는, 전사제(20)상에 침착된 금속입자들 위에 바니쉬 피복을 행할 수도 있다. 이러한 방법을 택하더라도 제품의 상태는 기질(24)을 피복하여 제조한 경우와 거의 같으며, 바니쉬 및 기질의 종류에 따라 경험적으로 판단하여 선택하면 된다. 이 방법은 제1도의 단계(22)로부터 단계(22)로의 유동선으로 표시되어 있다.

전사제(20)에 금속입자를 침착시키는 단계(22) 다음에는 기질(24) 또는 전사제(20)를 피복하는 단계(26)와 이들을 적층시키는 단계(28)가 수행된다. 적층 단계(28)는 바나쉬가 경화되기 전에 수행된다. 적층단계(28)에서는 금속 피복된 전사제(20)의 표면을 기질(24)과 접촉시킨다. 이와 같은 접촉공정은 기질(24)과 전사제(20)를 1개 로울러에서 약한 압력으로 로울링시킴으로써 수행될 수 있으며, 이 방버은 종래의 적층공정과 유사하다. 바니쉬는 금속입자들을 전사제(20)로부터 기질(24)로 전사시켜 준다. 바니쉬는 금속입자들을 흡착하며, 이 바니쉬가 일단 제거된 후에도 전사제(20)가 매끄러운 표면 특성을 보유하도록 하여 준다.

적층된 기질(24)과 전사제(20)는 공기 건조 또는 종래의 기타 경화방법에 의해 단계(30)에서 경화된다. 일단 바니쉬가 경화, 건조 또는 중합되면, 바니쉬는 전사제(20)에 접착되지 않으나 기질(24)에는 강력하게 접착된다. 경화단계(30)는 자연적으로 수행되기도 하며, 열에 의해 또는 방사선에 노출시킴으로써 가속화될 수도 있다. 단계(30)에서 경화가 완료되면 분리단계(32)가 수행된다.

전사제(20)과 기질(24)은 2개의 분리 로울러로 분리되며, 바니쉬 및 이 바니쉬에는 흡수 또는 함유된 금속입자들은 이 지점에서 기질(24)에 접착된다. 단계(32)에서 분리가 완료되면 전사제(20)를 여러 차례 재사용할 수 있으므로, 엄청난 경제적 잇점을 얻을 수 있다.

금속입자들 사이의 틈 또는 공간의 빛의 전달을 거의 억제하기 때문에(즉, 30%이하, 바람직하게는 20%이하), 최종제품(34)에서의 기질(24)은 매끄럽고 반사성이 있는 금속피복을 지니게 되며, 연속적이며 매끄럽게 보이게 된다. 바니쉬는 기질(24)의 전체표면에 분무시킬 필요가 없으며, 각종 형태로 일부분에만 분산시켜 주면 된다. 따라서, 기질(24)은 단지 특정 부분에서만 금속광택을 갖게된다. 최종제품(34)은 절단, 양각세공, 다이스탬핑 및 슬릿팅공정, 그리고 옵셋트, 사진요판, 굴곡사진판, 실크스크린 등의 프린팅 기술로서 금속화된 표면을 프린팅하는 공정과 같은 여러가지 공정을 더욱 거칠수도 있다.

이상에서는 기질을 금속피복시키는 방법에 있어서의 각 단계 및 이들의 상호관계를 설명였으며, 이후로는 각 단계의 장치 및 공정에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

제2도는 전사제(20)에 금속 입자들을 침착시키는 단계(22)를 수행함에 있어서의 바람직한 방법을 설명하는 개략도이다. 전사제(20)가 로울러 장치에 의해 공급 가능한 기다란 웨브 형태의 물질일 경우, 금속피복 표면을 가장 효율적으로 제조할 수 있다. 전사제(20)는 공지 형태의 진공실(36)로 공급된다. 진공실(36)내에는 기질(24)에 침착될 금속(예컨대 알루미늄)을 보관하는 용기(38)가 다수 위치하고 있다. 이때, 균일한 피복이 이루어지기에 충분한 수의 용기가 위치하여야 하는데, 예를들어 웨브의 폭이 75㎝이면 폭이 1㎝이고 길이가 7.5㎝인 용기가 10개 필요하다. 각각의 용기(38)는 용해점(예컨대 알루미늄은 1500˚)까지 가열되며, 웨브는 용기의 약 15㎝ 상방을 통과하는 수냉식 로울러(40)에 의해 실온으로 유지된다. 전사제(20)가 진공실(36)을 통과하면, 액화금속에 의해 발생된 금속증기(39)가 전사제(20)에 옮겨지게 되며, 그후 온도 차이에 의해 지점(39')에서 응축된다. 웨브형태 전사제(20)의 속도는, 응축에 의해 기질(20)에 침착되는 금속의 두께가 바람직하게는 500옹스트롬 이하로 되도록, 용기의 온도를 고려하여 연속적으로 조절되어야 한다. 이와 같이 필름의 두께를 최대한 얇게 함으로써 금속자재의 사용을 최소로 할 수 있으며, 더우기 본 발명의 방법에 따른 바니쉬 처리에 의하여 완전하게 금속화된 연속적은 금속표면을 얻을 수 있다. 진공 침적 공정은 적당한 전기적 또는 기계적 수단에 의해 조절되는데, 즉 각종 적극의 가열 상태 및 웨브 형태 전사제(20)의 공급속도가 제어되도록 침착속도를 조정하는 방법이 이용된다.

제3a도 및 3b도에는 바니쉬 피복공정(26)이 설명되어 있다. 상술한 바와 같이, 기질(24)로서는 적당한 임의의 물질을 사용할 수 있으며, 그 표면의 거칠고 매끄러운 정도는 문제가 되지 않는다. 바니쉬 피복에 의하면 모든 형태의 표면을 균일하고 매끄러우며 반사성이 있도록 피복시킬 수 있으며 또한 기질(24)의 표면에 존재하는 모든 공간을 채울 수 있으므로, 예비조절이 전혀 필요하지 않다. 이와 같은 상태는 제3a도에 도시되어 있는데, 기질(24)은 바니쉬(42)로 피복되어 그 불규칙한 표면이 완전히 매끄럽게 되어 있다. 제3b도 및 3c도는 기질(24)을 매끄럽게 피복시키기 위하여 필요한 바니쉬의 양을 측정하는 방법이 설명되어 있다. 일반적으로 기질(24)의 표면이 거칠 수록, 또 흡수성이 강할수록, 바니쉬(42)가 다량 소모된다. 필요한 바니쉬의 양을 측정하려면, 기질(24)의 샘플을 경사지게 위치시키고, 경사진 기질(24)위에 바니쉬(42)를 1방울 떨어뜨려 흘러내린거리(도면에서 (A)로 표시)를 측정하고, 그후 기질(24)대신 유리조각(44)에 대해 동일한 시험을 행하여 흘러내린 길이(B)를 측정한다. 유리(44)를 적절하게 피복시키는데 필요한 바니쉬(42)의 양은 이미 공지되어 있으므로, 기질(24)의 피복에 필요한 바니쉬(42)의 양은 공지되어 있으므로, 기질(24)의 피복에 필요한 바니쉬(42)의 양을 이에 따라 결정하면 된다. 바니쉬(42)는 공지된 어떠한 방법에 의하여서도 기질(24) 또는 전사제(20)상에 피복될 수 있으나, 보다 바람직한 방법은 욕조를 이용한 침지법(bath dipping)이다. 바니쉬 피복은 요부(凹部)를 메꾸어 주고 철부(凸部)(24')를 덮을 수 있는 정도이면 충분하다.

제4a 및 4b도는 금속이 침착된 전사제(20)와 기질(24)과의 적층을 설명하는 그림이다. 웨브형태의 기질(24)과 금속이 침착된 전사제(20)는 면과 면이 겹쳐지는 방식으로 한쌍의 로울러(46)(48)로 이동된다. 로울러(46)는 예컨대 경도가 75 쇼어 정도인 고무 로울러이며, 로울러(48)는 예컨대 크롬으로 피복되었거나 스테인레스강으로 제조된 것과 같이 적당한 경도를 가진 로울러이면 된다. 기질(24)과 금속 침착 전사제(20)를 적층시키기 위해서는 로울러(46)와 로울러(48)사이에 압력을 가해야 한다. 적층 단계는 바니쉬(42)가 경화되기 전에 수행되도록 침착단계(22) 및 피복단계(26)에 이어 연속적으로 수행되어야 한다. 로울러(46)과 로울러(48) 사이에 가해지는 압력은 제4b도에 도시된 바와같이 로울러의 직경에 반비례 한다.

압력과 직경사이의 관계에 있어서의 한가지 예를들면, 로울러(46)의 직경이 약 110㎝일때 5-6㎏의 압력이 가해지는 것이다. 로울러(46)(48)를 통과한 기질(24)과 전사제(20)는 권취로울러(50)에 감기며, 그후 이를 방치하여 경화시킨다.

경화단계(30)는 권취 상태에서 약 24시간 동안 진행되는데, 이때 다른 종류의 바니쉬사용, 가열, 방사선 노출에 의하여 경화를 가속화시킬 수도 있다. 상술한 바와 같이, 전사제(20)에 침착된 금속입자(39')는 바니쉬(42)에 의해 바니쉬(42)와 함께 기질(24)로 완전히 옮겨지게 된다(제4c도 참조). 이때 중요한 것은 바니쉬(42)가 전사제(20)의 매끄러운 표면에 위치하게 된다는 것이며, 이것이 바로 본 발명의 방법에 의하여 반사성 표면을 얻게되는 비결이다. 그러나 바니쉬(42)는 전사제(20)에 절대로 접착되지 않으며, 전사제는 40회 이상 재사용할 수 있으므로 본 발명의 방법은 매우 경제적으로 수행될 수 있다.

다음에는 분리, 즉 탈적층 단계(32)가 수행된다. 로울러(50)를 그 접선방향으로 나란히 놓여진 한쌍의 로울러(52)(54)와 접촉하도록 위치시킨다. 이때 상술한 바와 같이 바니쉬층은 완전히 기질(24)로 전사되므로, 접선 로울러(52)는 이와 같이 금속피막이 전혀 없는 전사제(20)를 벗겨내게 된다. 따라서 접선 로울러(54)는 바니쉬 층에 포함되어 있는 금속입자들을 갖고 있는, 즉 매끄러운 반사성이 있는 금속성 외관을 갖는 기질(24)(39')(42)을 벗겨내게 된다. 로울러(52)로부터 분리된 전사제(20)는 여러차례 재사용되며, 로울러(54)로부터 분리된 최종제품은 상술한 바와 같이 프린팅 또는 절단과 같은 차후의 공정으로 보내어진다. 기질(24)과 전사제(20)는 약하게 점착(粘着)되어 있으며, 곧 분리될 수가 있다. 이 점착력은 5-10g/cm²정도이며, 이것이 사용된 바니쉬의 흡인력보다 작은 한도내에서는 본 발명의 공정이 충분히 수행될 수 있다.

다음 실시예들은 본 발명의 공정과 이에 의해 제조된 제품에 관한 것으로서, 이 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 것이고 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

실시예 1

미처리된 폴리에틸렌필름(두께 20미크론)을 전사제로 사용하여 예비피복을 시킴이 없이 진공금속화시켰다. 0.03g/m²정도의 아주 고운 알루미늄층을 필름에 침착시켰다. 이 층은 폴리프로필렌 필름 전사제의 표면에 약 105옹스트롬 정도의 얇은 알루미늄 피막을 침착시켰다. 이때의 두께는 50-250 옹스트롬인 것이 바람직하다. 이 과정은 이하나의 리일(reel)에서 연속적으로 진행되었다.

본 실시예에서는 기질에 바니쉬 피복을 행한 것이 아니라, 필름 전사제상의 금속 피막에 바니쉬 피복을 가하였다. 이때 사용된 바니쉬는 폴리우레탄 형으로서, 피복이 이루어진 후에는 예컨대 배기팬(fan)하에서 일련의 로울러상으로 통과시켜 필름으로부터 증발시키고, 이어서 금속화될 기질에 적층시켰다. 이때의 기질은 약 80g/m²의 무게를 갖는 종이었다. 적층작업은 사진 요판 또는 굴곡사진판 프린팅기(도시되지 않았음)에서 연속적으로 진행되었다. 적층은 실온에서 실시되었다.

적층된 전사제와 기질을 충분한 시간동안 리일에 방치함으로써 바니쉬가 경화됨과 동시에 전사제로부터 쉽게 분리될 수 있도록 하였다. 이것은 경험적으로 측정되며, 바니쉬의 종류 및 두께, 그리고 기질의 종류에 의해 좌우된다. 전사제와 기질은 도면에서와 같은 분리기에서 서로 분리되었다. 전사제는 재사용하였다.

실시예 2

본 실시예에서, 전사제는 실시예 1에서와 같이 금속화되었다. 그후, 금속화된 전사제의 면을 용제가 포함되지 않은 폴리우레탄형의 바나쉬로 피복하였다. 앞서의 실시예와는 달리, 이 경우에는 용제의 증발이 필요하지 않다. 바니쉬 처리가 끝난후, 80g/m²의 기질에 적층시켰다. 앞서의 실시예 에서와 마찬가지로 충분한 시간(예컨대 24시간)동안 방치시켜 바니쉬를 경화시키고, 전사제와 기질을 분리시켰다.

실시예 3

이번에도 역시 전사제를 진공공정에 의해 금속화시켰다. 그후 자외선 조사법으로 가교 결합이 가능한 광중합성 수지를 사용하여, 전사제의 금속화된 면을 기질 표면에 접착시켰다. 용제를 증발에 의해 제거하고, 전사제를 기질에 적층시켰다. 이 실시예에서 바니쉬를 전사체 또는 기질에 각각 적용시켰으나, 결과는 마찬가지였다. 적층 후 자외선 조사법에 의하여 전사제를 통해 중합성 수지를 조사시켰다. 수지는 순간적으로 경화되었고, 다음에 같은 기계에서 연속작동으로 기질을 전사제로부터 분리해냈다. 이 결과 기질은 고도의 광택 및 반사성을 가진 금속 표면을 갖게 되었으며, 이 표면은 내열성도 갖고 있었다.

Claims (1)

1. 거의 1000옹스트롬 이하의 두께를 갖는 금속입자들의 필름을 전사제에 침착(沈着)시키고, 기질 또는 상기 금속화된 전사제중 최소한 어느 하나의 한면을 바니쉬로 피복시키고, 상기 기질과 상기 전사제를 바니쉬가 경화되기 전에 함께 적층시킴으로써 상기 금속입자들이 상기 바니쉬에 흡착되도록 하고, 바니쉬를 경화시키고, 상기 전사제를 상기 기질로부터 분리시킴으로써 광전달성이 있으며 연속적이고도 매끄럽게 보이고 반사성이 있는 금속성 외관을 가진 상기 금속입자들의 필른이 상기 기질에 고착되도록 하여주고, 그후 상기 전사제를 금속화공정에서 재사용하는 것을 특징으로 하는, 기질의 표면을 금속화시키는 방법.

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