KR950012426B1 - 알루미늄재의 나뭇결 무늬 형성법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

알루미늄재의 나뭇결 무늬 형성법

제1도는 종래방법 및 본 발명의 방법에 의해 동일전해틀에 다른 형상의 알루미늄재 틀을 매달은 상태를 비교하여 도시하는 도면이다.

제2도는 본 발명에 관계되는 피처리물의 표면반응 상태의 변화를 도시하는 도면이다.

제3도는 본 발명의 나뭇결 무늬 형성공정을 넣은 알루미늄 표면처리 라인을 도시하는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 탈지조 3 : 에칭조

4 : 스마트 5 : 고류전해조

6 : 탈막조 7 : 양극산화조

8 : 전해착색조 9 : 봉공처리조

10 : 전착도장조 11 : 건조로

본 발명은 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 판재 및 압출형재 등(이하 단순히 알루미늄재라고 한다)에 나뭇결무늬를 형성하는 방법에 관한 것으로서, 특히 형상이나 폭, 길이, 표면적 등이 다른 소위 이종형상의 일루미늄재를 동일의 전해틀에 매다는 전기 화학적 수단에 의해 나뭇결 무늬를 형성하는 경우에, 이종형상간에 나뭇결 무늬가 불균일하게 되는 것을 효과적으로 방지하고저 하는 것이다.

근년, 샷시, 실내창호, 실내문, 현관 미닫이, 현관문, 문짝, 울타리, 발코니, 차문, 계단 난간 및 현관기둥 등의 창호, 건재 더욱더 가구 등의 분야에 있어서, 표면피막을 여러 가지 방법으로 황색이나 다갈색으로 착색하고 목재와 닮게한 알루미늄재가 광범위하게 이용된다.

그러나, 종래의 목재조 착색 알루미늄재는, 그 표면이 균일하게 착색되어 있기 때문에, 멀리서 보거나 가까이서 보거나 간에 목재의 감촉과는 거리가 먼 감촉 밖에 얻어지지 않았다.

여기서, 알루미늄재의 표면에 나뭇결 무늬 등의 무늬 붙이기를 하는 것에 관한 여러 가지 연구가 진행되어, 지금까지도 이하에서 설명하는 것과 같은 수많은 제안이 행해진다.

(A) 전압롤 또는 프레스 성형틀을 사용하여 알루미늄재의 표면에 소정의 각선을 새기는 방법.

(B) 사진제판의 방법으로 알루미늄재의 표면을 약품으로 에칭하여 원화를 식각하는 방법.

(C) 알루미늄재의 표면을 적당한 보호재료로 부분적으로 마스킹(masking)하고 도료의 뿜어칠하기 및 구워 붙이기, 혹은 화학적인 염색처리 또는 산화피막의 착색처리를 수행하는 방법.

(D) 스크린 인쇄 또는 전사인쇄 등의 방법에 의해 도료 기타의 착색료를 알루미늄재의 표면에 인쇄하는 방법.

(E) 나뭇결 무늬를 인쇄하여 어떤 무늬인지 또는 무늬필름을 알루미늄재의 표면에 점착하는 방법.

그러나, (A)의 엠보싱법은, 한쌍의 다이스 또는 성형틀로 알루미늄재를 강하게 끼워누르는 방법이기 때문에, 평판상의 알루미늄재에만 적용되며, 또한, 다이스나 성형틀의 제작에 고액의 경비를 요하는 난점이 있고, 또, (B)의 식각법, (C)의 마스킹법 및 (D)의 인쇄법은, 마스킹가공 및 나뭇결 무늬의 제판에 수고와 시간이 걸릴 뿐만 아니라, 그 후의 2차처리도 대단히 번잡하고, 또한 무늬형성 피막의 내구성에도 문제가 있고, 더우기 (E)의 무늬지 점착법을 포함해서 이들의 각 방법은 모두 특수한 기계설비가 필요하므로, 가공경비가 대단히 높아지고, 더구나 복잡한 형상을 갖는 건축재료나 창호재료로서의 알루미늄 압출형재등에는 사용할 수가 없다는 문제점이 있었다.

상기의 문제를 해결하는 방법으로서, 출원인 회사는 먼저, 통상의 전기 화학적 처리를 하는 알루미늄재의 표면처리라인(탈지-에칭-스마트(smut)제거- 양극산화처리-착색-봉공-도장-건조)에 짜넣는 것이 가능하며, 더구나 종래방법과는 전혀 다른 원리에 의거한 전기화학적 처리에 의하여 알루미늄재에 나뭇결 무늬를 형성하는 방법을 개발하고(예를 들면, 특공소 54-39224호, 동 55-9959호 및 동 62-15640호 각 공보), 이 방법에 의하여, 천연목재의 나뭇결과 동일한 자연미로 선명하고 내식성이 풍부한 나뭇결 무늬를 갖는 알루미늄재를 고생산성으로 얻게 된다.

그러나, 크기나 형상이 여러 가지로 상이한 복수개의 알루미늄재를 하나의 전해틀에 매달아서 처리하는 경우, 알루미늄재 상호간에서 나뭇결 무늬가 불균일하게 되는 경우가 나타났다.

오늘날의 시장에서는 다품종 소량생산의 경향이 농후하므로 이종형상의 알루미늄재를 동시에 처리하는 경우라도 균일하고, 가지런한 나뭇결 무늬를 안정되게 형성하는 것이 급선무이다.

본 발명은 상기의 요청에 유리하게 부응하는 것으로 이종형상을 동시에 생산하는데 있어서도 균일한 나뭇결 무늬를 안정되게 얻을 수 있는 알루미늄재에 나뭇결 무늬를 형성하는 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.

발명자들은 상기의 목적을 달성하기 위하여 연구를 거듭한 결과, 이종형상의 알루미늄재를 동일의 틀에 매달아서 처리한 경우에 불균일한 나뭇결 무늬가 형되는 원인, 알루미늄재의 피처리면적에 대한 극 면적의 비(이하, 단순히 극비라고 한다)가 각 피처리재마다 상위함에 따른 것이라는 것을 밝혔다.

즉, 종래방법은 이종형상의 알루미늄재를 동시에 처리하는 경우 등피치로 틀을 매다는 것이나 동일의 전해틀에 이종형상의 알루미늄재를 등피치로 매달면 각 알루미늄재의 극비에 차이가 생기며 이에 따라 형성되는 나뭇결 무늬에 조밀의 차가 발생한다.

본 발명은 상기의 사실에 입각한 것이다.

즉, 본 발명은 알루미늄재를 틀에 매달아서 산 또는 알칼리의 수용액을 전해욕으로써 교류 또는 이것과 동등의 효과를 갖는 전원파형에 의해 전해처리하고, 이 전해처리중에 분석하는 수소가스의 기포를 알루미늄재의 표면에 따라 상승시킴으로써 나뭇결 무늬를 형성하는 방법에 관한 것으로서, 이종형상의 알루미늄재를 동일전해를 매달때에 각 알루미늄재의 피처리 면적에 따라 극비가 같아지도록 각 알루미늄재의 매다는 피치를 조정하는 알루미늄재의 나뭇결 무늬 형성법이다.

본 발명에 있어서 매다는 피치란, 일정길이의 전해틀에 일정간격으로 래킹(racking)하는 형재의 갯수를 말하는 것으로서 예를 들면 매다는 피치 42란, 42개의 알루미늄 형재를 같은 간격으로 래킹하였을 때의 형재간의 간격을 말한다.

통상 매다는 피치란, 통상의 지정된 복수개의 동일형재를 래킹하는 경우에 같은 간격으로 매다는 피치이며, 한편, 보정된 매다는 피치란, 본 발명에 관계되는 이종형상의 형재를 래킹하는 경우의 보정된 매다는 피치이다.

제1a도는 종래법에 따라 이종형상의 알루미늄재를 동일의 전해틀에 매달은 상태를 도시한다. 종래는, 동도면에 도시한 바와 같이, 등피치로 틀을 매달고 있기 때문에 각 알루미늄재의 극비가 상이함에 따라, 이종형상의 형재중 한편(예를 들면 형재 A)의 나뭇결 무늬 형성 상태는 양호하다고 할지라도 다른편의 형재가 반드시 양호하다고는 말할 수 없다.

제1b도는 본 발명에 따라 이종형상의 알루미늄재를 동일전해틀에 매달은 상태를 도시한다. 이와 같이 각 알루미늄재에 대한 극비가 같아지도록 각 알루미늄재의 단위표면적에 반비례하게 매다는 피치를 조정함으로써, 균일하고 가지런한 나뭇결 무늬가 얻어진다.

여기서 매다는 피치의 산출요령에 관하여 설명한다. 제1b도에 도시하는 바와 같이 형제 A의 단위표면적을 a, 형재 B의 단위표면적을 b로 하고, 형재 A의 매다는 피치를 X로 하면, 형재 B에 적합한 매다는 피치 Y는 다음식으로 표시된다.

Y=(a.X)/b

본 발명의 나뭇결 무늬형성을 위한 전해욕으로서는, 상기 특공소 54-39224호 공보등에 개시된 공지의 욕 어느 것이나 적합하다. 일예를 나타내면, 황산, 인산, 크롬산, 술파민산, 붕산, 텅스텐산, 아셀레나이드산, 인몰리브덴산, 포름산, 초산, 프로피온산, 부탄산, 옥살산, 숙신산, 아디핀산, 말레산, 말로산, 젖산, 말산, 시트르산, 프탈산, 타르타르산, 벤졸술폰산, 페놀술폰산, 술포살리실산, 클레졸술폰산 및 티몰술폰산에 의해 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상의 산이 희박한 수용액 또는 이 수용액에 수산화나트륨, 메타규산나트륨, 인산 3나트륨, 탄산수소나트륨, 메타붕산나트륨, 황산나트륨, 탄산나트륨, 붕산 및 황산수소나트륨 혹은 상기 각 산의 암모늄염, 칼슘염, 바륨염, 리튬염 및 칼륨염으로 이루어지는 군에서 선택된 알칼리성 전해질 1종을 가한 수용액 등이다.

또 전해전류로서는, 교류 또는 이것과 동일한 전원파형에 의해 수소가스의 발생을 수반하는 것과 같은 전류를 사용하는 것이 긴요하다. 여기에 교류와 동일한 전원 파형을 갖는 것으로는 펄스나 불완전 정류 등을 들수 있다.

상기와 같은 처리를 하여, 알루미늄재의 표면에서 발생한 수소가스의 기포를 그대로 표면에 따라 상승시키면, 제2도에 도시하는 바와 같이, 이 표면에는 알루미늄재의 매다는 아래방향(상하방향)에 긴 은회색의 나뭇결무늬가 나타난다.

이 처리에 의해 은회색의 미려한 나뭇결 무늬가 나타나는 것은, 전해처리중에 발생하는 크고 작은 다수의 수소가스의 기포가 알루미늄재의 표면의 좌우에 미묘하게 요동하면서 하편에서 수면을 향해 상승할 때, 알루미늄재의 표면에는 이 기포에 의해 흔적이 남겨진 부분과 다른 부분과의 사이에 큰 전해작용의 차가 생기고 기포의 통과부분에는 다른 부분 보다도 훨씬 많이 가는 구멍이 생성되어 은회색으로 빛나기 때문이라고 생각되며, 실제 처리후의 알루미늄재를 현미경으로 관찰한 경우, 기포로 흔적이 남겨진 부분에는 다른 부분보다도 가는 구멍의 수가 상당히 많이 발견되고, 더구나 다른 부분보다도 표면에서 명백히 오목한 상태를 나타낸다.

본 발명에 의한 처리를 실시한 알루미늄재는 그 표면이 상술한 바와 같은 불균일한 구조의 것이므로, 이것에 전기 화학적인 착색 산화 피막형성처리를 실시하면 저절로 나뭇결상의 농담착색 무늬가 형성된다. 즉, 가는 구멍이 집중적으로 존재하는 은회색의 요부에 있어서, 세공분포밀도가 낮은 다른 부분보다도 훨씬 상기 밀도가 높은 금속염이나 염료 등의 착색제가 침착 또는 부착되기 위하여는 한결같은 전해산화처리 및 착색처리를 하여도 착색에 농담이 발생하여 선명한 나뭇결상 착색 무늬가 형성된다.

본 발명에 의하여 전처리를 실시한 알루미늄재의 표면특성을 살려서 착색 나뭇결 무늬를 형성하는데 적합한 착색산화 피막 형성방법은 다음과 같다.

(가) 피처리물은 착색공정으로 금속염을 함유하는 무기착색액중에서 교류전해한다.

(나) 탈막공정에 수산화나트륨, 수산화나트륨, 탄산나트륨 등의 알칼리의 수용액을 사용하여 가볍게 에칭하고, 양극산화공정에서 무기산 및 유기산을 함유하는 전해액중에서 양극산화처리한 후, 다시 착색공정에서 금속염을 첨가한 착색염중에서 교류전해한다.

(다) 양극산화공정에서 무기한 및 유기산을 함유하는 전해액중에서 양극 산화처리한 후, 다시 착색공정에서 금속염을 첨가한 무기 착색액 또는 염료의 용액중에 담근다. 제3도는 본 발명의 나뭇결무늬 형성공정과 짜넣은 알루미늄 표면처리라인을 도시한다.

도면번호 1은 틀 부착장소, 2는 탈지조, 3은 에칭조, 4는 스마트 제거조, 그리고 5가 나뭇결 무늬 형성을 위한 교류전해조이다. 또 6은 탈막조, 7은 양극산하조, 8은 전해착색조, 9는 봉공처리조, 10은 전착도장조, 11은 구워붙이기 건조로, 그리고 12는 틀 떼는 장소이다.

[실시예]

[실시예 1]

단위 표면적(m²/m)이 상이한 알루미늄 형재 A(6063S-T5)와 알루미늄 형재 V(6063S-T5)의 2종류를 하기표 1에 도시하는 조건으로 틀을 매달고, 이어서 통상법에 의해 전처리를 한후, 메타붕산나트륨 1mol/ℓ, 붕산, 3g/ℓ의 욕중에서 대응하는 극에 스테인레스강을 사용하여 30V로 교류전해한 바, 형재 A 및 형재 B도와 같이 무늬가 가지런한 은회색의 나무결 무늬가 형성된다.

[표 1]

이어서, 이것을 수산화나트륨욕(3g/ℓ, 액온 40℃) 중에 2분간 담그고, 수세후, 황산욕중에서 양극 산화처리를 실시하여 약 10㎛의 양극산화피막을 형성한 후, 옥살산제 2철 암모늄을 함유하는 무기착색욕(60℃) 중에 수분간 담그고, 최후에 비등수처리를 행한 바, 담황색으로 상기 나뭇결 무늬의 나뭇결 부분이 특히 짙게 착색된 백목 무늬의 미려한 알루미늄 형재가 얻어졌다.

[비교예 1]

실시예 1에서 사용된 것과 같은 이종형상의 알루미늄 형재 A및 알루미늄 형재 B의 2종류를 같은 매다는 피치 42로 틀에 매달고, 실시예 1과 동일한 처리를 실시한 바 나뭇결무늬를 실시예 1의 형제 A와 균일하게 되었지만, 형재 B는 무늬간격이 좁고 불균일하게 되었다.

[실시예 2]

단위면적(m²/m)이 다른 알루미늄형재 C(6063S-T5), 알루미늄 형재 D(6 063S-T5) 및 알루미늄 형재 E(6063S-T5)의 3종류를 하기표 2에 나타내는 조건으로 틀에 매달고, 이어서 통상법에 의해 전처리를 한후, 시트르산 0.3mol/ℓ수산화나트륨 5g/ℓ의 수용액으로 이루어지는 욕중에서 대응하는 극에 스테인레스강을 사용하여 30V로 5분간의 교류전해를 한 바 형재, C, D 및 E는 어느 것이나 무늬가 가지런히 은회색의 나뭇결 무늬가 형성되었다.

[표 2]

이어서, 이것을 수산화나트륨욕(3g/ℓ, 욕온도 50℃)중에 1분간 담그고, 수세후 황산욕중에서 양극산화처리를 실시하는 약 10㎛의 양극산화피막을 형성한 후, 황산구리를 함유하는 전해착색욕중에서 16V로 3분간의 전해처리를 하고, 그 후 비등수 처리를 한바, 적갈색으로 나뭇결 무늬의 나뭇결 부분이 짙게 착색된 미려한 알루미늄 형재가 얻어졌다.

[비교예 2]

실시예 2에서 사용한 것과 같은 알루미늄형재 C, D 및 E의 3종류를 같은 매달기 피치로 틀에 매달고 실시예 2와 동일한 처리를 실시한 바 나뭇결무늬는 3종류 모두가 가지런하게 되지는 않았다.

[실시예 3]

단위 표면적(m²/m)이 다른 알루미늄형재 F(6063S-T5)와 알루미늄형재 G(6063S-T5) 의 2종류를 하기표 3에 나타내는 조건으로 틀에 매달고, 이어서 통상법에 의해 전처리를 한 후, 인산 3나트륨 0.3mol/ℓ, 부탄산 5g/ℓ의 욕중에서 대응하는 극에 스테인레스강을 사용하여 30V로 10분간의 교류전해를 행한 바 양자는 동일하게 가지런한 은회색의 나뭇결 무늬가 형성되었다.

[표 3]

이어서, 이것을 수산화나트륨용액(3g/ℓ,50℃)중에 1분간 담그고, 수세후, 황산욕중에서 양극산화 처리를 실시하여 약 10㎛의 양극산화피막을 형성한 후, 초산니켈(30g/ℓ,붕산 (5g/ℓ)을 함유하는 욕중에서 교류전해하고, 최후에 비등수처리를 한 바, 다갈색의 미려한 나뭇결 무늬의 알루미늄형재가 얻어졌다.

[비교예 3]

실시예 3에서 사용한 것과 같은 이종형상의 알루미늄형재 F 및 G의 2종류를, 같은 매다는 피치(30)로 틀에 매달고 실시예 3과 동일하게 처리한 바, 나뭇결 무늬는 형재 F로는 균일하게 되었으나, 형재 G로는 무늬 간격이 좁고 나뭇결 무늬와는 먼 불균일한 무늬 밖에 얻지 못하였다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 이종형상의 알루미늄재를 동일 전해틀에 매달고 나뭇결무늬 형성을 위한 교류전해처리를 하여도 무늬의 형이나 밀도가 가지런하지 않은 것이 발생하지 않고 선명하고 내구성이 있는 나뭇결 무늬가 얻어진다.

또, 본 발명에 의해 다품종 소량 생산이 가능하게 됨에 따라서 여러 가지의 창호, 건재, 특히 가구 등에 이르기까지 미려한 나뭇결 무늬가 있는 알루미늄재가 얻어진다.

Claims (1)

1. 알루미늄재를 틀에 매달고, 산 또는 알칼리의 수용액을 전해욕으로서, 교류 또는 이것과 동등의 효과를 갖는 전원파형에 의해 전해처리하고, 이 전해 처리중에 발생하는 수소가스의 기포를 알루미늄재의 표면을 따라서 상승시킴으로써 나뭇결 무늬를 형성하는 방법에 있어서, 이종 형상의 알루미늄재를 동일 전해틀에 매달때에, 각 알루미늄재의 피처리 면적에 따라서 이 면적에 대한 극면적인 비(극비)가 같도록 각 알루미늄재의 단위표면적에 반비례하게 매다는 피치를 조정하는 것을 특징으로 하는 알루미늄재의 나뭇결 무늬 형성법.