KR101373677B1 - 필름을 이용한 금속 표면의 가공 방법 및 그 가공 방법에 의해 가공된 금속 재질의 내외장재 - Google Patents

필름을 이용한 금속 표면의 가공 방법 및 그 가공 방법에 의해 가공된 금속 재질의 내외장재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 필름을 이용한 금속 표면의 가공 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 필름을 이용한 금속 표면의 가공 방법으로서, 금속 소재의 평판을 준비하는 제1 단계; 상기 금속 표면에 필름을 부착하는 제2 단계; 및 상기 필름이 부착된 상기 금속 표면을 향하여 레이저 빔을 조사하여 금속 표면에 이미지 패턴을 인쇄하는 제3 단계;를 포함하는 금속 표면의 가공 방법이 제공된다.

Description

필름을 이용한 금속 표면의 가공 방법 및 그 가공 방법에 의해 가공된 금속 재질의 내외장재 {METHOD FOR PROCESSING METAL MATERIAL USING FILM AND METALLIC INTERIOR AND EXTERIOR PANEL PRODUCTS MADE THEREFROM}
본 발명은 필름을 이용한 금속 표면의 가공 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 필름을 이용하여 금속 표면에 보다 선명하고 뚜렷한 이미지 패턴을 인쇄할 수 있고, 아울러 후속 표면 패턴을 용이하게 연속 형성하는 것이 가능한 금속 표면의 가공 방법에 관한 것이다.
엘레베이터, 자동차 또는 각종 가전 제품의 내외장재 및 각종 도어를 구성하는 금속 소재의 평판 표면에 고급스러운 미감을 부여하기 위해 각종 이미지 패턴의 인쇄 및 표면 패턴을 형성할 필요가 있다.
종래, 스테인레스, 알루미늄 또는 티탄늄 등과 같은 금속 소재의 판재의 표면 가공에서는 화학적 에칭(chemical etching) 또는 실크 스크린(silk screen) 기법을 통해 여러 가지 이미지 패턴을 인쇄하였다. 화학적 에칭 또는 실크 스크린과 같은 종래의 기법에 의해서는 수십 밀리미터(mm) 단위 이하의 이미지 패턴을 정밀하게 구현하는 것이 불가능할 뿐만 아니라 환경 오염을 유발하는 단점이 있었다.
최근, 레이저를 이용한 금속 표면 처리 기법이 개발되었다. 이와 같은 기법은 레이저 빔을 광원으로 이용하여 금속 표면의 일부를 용융 제거하거나 변색시킴으로써 금속 소재의 표면에 원하는 이미지 패턴을 구현하는 방식이다. 그러나, 이와 같은 레이저를 이용한 금속 표면 처리 기법에 의하더라도, 색상의 변화와 같은 그라데이션(Gradation) 또는 투톤(Two-tone) 등의 이미지 패턴을 고정밀도로 선명하게 인쇄하는 데는 한계가 있었다. 또한, 바이브레이션(vibration) 연마에 의한 바이브레이션 패턴 또는 비드 블라스트(bead blast) 가공에 의한 비드 블라스트 패턴 등을 포함하는 후속 표면 패턴을 연속 공정으로 효율적으로 가공하는 것이 매우 곤란해 작업 효율성이 저하되었고, 이는 제품의 대량 생산성의 저하 및 제품 단가의 상승으로 이어진다는 문제가 있었다.
따라서, 레이져 마킹 공정에 의한 이미지 패턴(특히, 그라데이션 및/또는 투톤) 인쇄, 바이브레이션 연마에 의한 바이브레이션 패턴 또는 비드 블라스트 가공에 의한 비드 블라스트 패턴을 고정밀도로 인쇄하는 것이 가능하면서도, 여러 가지 패턴 형성 공정들을 연속 공정으로 수행할 수 있으며, 그에 따라 제품의 대량 생산 및 원가 절감을 도모할 수 있는 금속 표면의 가공 방법의 개발이 시급한 실정이다.
본 발명의 상기한 문제점을 해결하기 위해 제공되는 것으로, 본 발명의 목적은 더욱 선명하고 뚜렷한 이미지 패턴을 고정밀도로 인쇄하여 제품의 품질을 획기적으로 개선하면서, 동시에 후속 표면 패턴 형성 공정을 연속 공정으로 처리하는 것을 가능하게 함으로써 제품의 대량 생산 및 원가 절감을 도모할 수 있는 금속 표면의 가공 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면,
필름을 이용한 금속 표면의 가공 방법으로서, 금속 소재의 평판을 준비하는 제1 단계; 상기 금속 표면에 필름을 부착하는 제2 단계; 및 상기 필름이 부착된 상기 금속 표면을 향하여 레이저 빔을 조사하여 금속 표면에 이미지 패턴을 인쇄하는 제3 단계;를 포함하는 금속 표면의 가공 방법이 제공된다.
상기 제3 단계는 상기 금속 표면을 상기 이미지 패턴이 인쇄되는 제1 패턴 영역과 표면 패턴이 형성되는 제2 패턴 영역으로 분할하고, 레이저 빔을 조사하여 상기 제1 및 제2 패턴 영역의 경계를 따라 상기 금속 표면에 부착된 필름을 절단하고, 절단된 필름 중 제2 패턴 영역에 해당하는 부분을 제거하는 공정을 포함할 수 있다.
상기 제3 단계 이후에 상기 제2 패턴 영역의 금속 표면에 표면 패턴을 형성하는 제4 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 표면 패턴은 바이브레이션 연마에 의해 형성되는 바이브레이션 패턴 및 비드 블라스트 가공에 의해 형성되는 비드 블라스트 패턴 중 적어도 하나인 것이 바람직하다.
상기 필름은 블루 계열(blue serise)의 색상을 가지는 반투명 소재인 것이 바람직하다.
상기 필름의 재질은 LDPE인 것이 바람직하다.
상기 필름의 두께는 48㎛ 및 52㎛의 사이의 치수를 가지는 것이 바람직하다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면,
상기 금속 표면의 가공 방법에 의해 가공된 제품이 제공된다.
본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다.
첫째, 금속 표면의 이미지 패턴이 보다 선명하고 뚜렷하게 인쇄된다.
둘째, 금속 표면을 복수의 패턴 영역으로 분할함으로써 여러 다양한 패턴들이 상호 간섭 없이 형성될 수 있으며, 후속 표면 패턴 가공이 연속 공정으로 이루어져 제품의 대량 생산 및 원가 절감을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 표면의 가공 방법의 공정 순서도.
도 2는 금속 표면에 필름을 부착하는 공정을 개략 도시한 도면.
도 3은 제1 표면 패턴 영역의 필름 부분에 레이저 빔을 조사하여 금속 표면에 이미지 패턴을 인쇄하는 공정을 도시한 도면.
도 4는 제2 표면 패턴 영역의 필름 부분을 금속 표면으로부터 제거하는 공정을 개략 도시한 도면.
도 5는 제2 표면 패턴 영역의 금속 표면에 대해 바이브레이션 연마에 의해 바이브레이션 패턴을 형성하는 공정을 개략 도시한 도면.
도 6은 제2 표면 패턴 영역의 금속 표면에 대해 비드 블라스트 가공에 의해 비드 블라스트 패턴을 형성하는 공정을 개략 도시한 도면.
도 7은 레이저 마킹에 의해 이미지 패턴이 인쇄되고 바이브레이션 연마에 의해 바이브레이션 패턴이 형성된 실제 제품의 사진.
도 8은 레이저 마킹에 의해 이미지 패턴이 인쇄되고 비드 블라스트 가공에 의해 비드 블라스트 패턴이 형성된 실제 제품의 사진.
도 9는 레이저 마킹에 의해 이미지 패턴, 바이브레이션 연마에 의해 바이브레이션 패턴 및 비드 블라스트 가공에 의해 비드 블라스트 패턴이 각각 형성된 실제 제품의 사진.
본 발명의 특징 및 장점은 이하에서 상세하게 설명되는 실시예를 통해 명료하게 이해될 수 있을 것이다. 다만, 본 발명에 따른 실시예는 본 발명의 기술사상을 더욱 명확하게 설명하기 위해서 제공되는 것이며, 본 발명의 권리범위가 이하의 특정 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명을 설명함에 있어서, 각 도면의 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하여 설명하고 동일한 구성에 대한 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 공지 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 필름을 이용한 금속 표면의 가공 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 표면의 가공 방법의 공정 순서도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 금속 표면의 가공 방법은 금속 소재 준비 단계(S10), 필름 부착 단계(S20), 이미지 패턴 인쇄 단계(S30), 후속 표면 가공 단계 40), 제품 완성 단계(S50)를 포함한다.
금속 소재 준비 단계(S10)는 피 가공대상이 되는 금속 재질의 평판(또는 판재)을 준비하는 공정을 말한다. 이 단계는 후술하는 필름(20, 도 2 참조)을 그 표면에 부착하기 전에 평판의 표면에서 먼지와 같은 이물질을 제거하는 세척 공정을 포함한다.
도 2는 금속 표면에 필름을 부착하는 공정을 개략 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 필름 부착 단계(S20)는 준비된 금속 재질의 평판 표면(10) 위에 필름(20)을 부착하는 공정을 포함한다. 필름(20) 부착은 롤러(미도시)를 이용하여 필름(20)을 금속 재질의 평판 표면(10)에 압착하는 방식으로 이루어질 수 있다.
한편, 필름(20)은 블루 계열(blue serise)의 색상을 가지는 반투명으로 형성되고, 그 재질은 LDPE(Low Density Polyethylene)로 이루어지며, 금속 표면(10)에 용이하게 탈부착 가능하도록 필름(20)의 일면에는 접착제가 도포된 테이프 형태로 구성될 수 있다. 필름(20)의 두께는 48㎛와 52㎛의 사이의 치수를 가지는 것이 바람직하다. 이와 같은 필름을 이용할 경우에 레이저 마킹에 의해 금속 표면(10)에 형성되는 이미지 패턴은 더욱 선명하게 인쇄될 수 있다.
도 3은 제1 표면 패턴 영역의 필름 부분에 레이저 빔을 조사하여 금속 표면에 이미지 패턴을 인쇄하는 공정을 도시한 도면이고, 도 4는 제2 표면 패턴 영역의 필름 부분을 금속 표면으로부터 제거하는 공정을 개략 도시한 도면이다.
먼저, 도 3을 참조하면 이미지 패턴 인쇄 단계(S30)는 레이저 빔을 금속 표면(10) 위의 필름(20)이 부착된 면을 향해 조사하여 금속 표면(10)의 일부를 용융시키거나 변색시킴으로써 다양한 이미지 패턴을 인쇄하는 레이저 마킹 공정을 말한다. 이미지 패턴은 기호, 문자, 도형, 입체적 형상 또는 이들의 결합의 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 특히, 이러한 이미지 패턴은 그라데이션(Gradation, 색상의 변화) 및 투톤(Two-tone) 등으로 구현될 수 있다. 레이저 빔(30)은 블루 계열의 어두운 색상을 가지는 필름(20)을 투과하여 금속 표면(10)에 도달하게 되는데, 어두운 색상의 필름(20)을 투과한 레이저 빔이 금속 표면(10)을 마킹하여 이미지 패턴을 인쇄하기 때문에, 레이저 빔(30)이 직접 금속 표면(10)에 도달하여 이미지 패턴을 형성하는 경우와 비교할 때, 더욱 선명한 이미지 패턴을 금속 표면(10)에 형성할 수 있으며, 특히 블루 계열의 어두운 색상을 가진 LDPE 필름(20)은 그라데이션 및/또는 투톤의 표현 효과를 더욱 극대화시킬 수 있다.
한편, 금속 표면(10)은 레이저 마킹에 의해 이미지 패턴이 인쇄되는 영역(30, 도 4 참조, 이하, '제1 패턴 영역'이라 함)과 후술하는 표면 패턴이 형성되는 영역(40, 도 4 참조, 이하, '제2 패턴 영역'이라 함)으로 분할될 수 있다. 이미지 패턴 인쇄 단계(S30)는 레이저 마킹에 의해 금속 표면(10)에 이미지 패턴을 인쇄하는 공정 뿐만 아니라, 레이저 컷팅에 의해 금속 표면(10)에 부착된 필름(20)을 제1 패턴 영역(30)과 제2 패턴 영역(40) 사이의 경계를 따라 절단하고 제2 패턴 영역(40)으로 절단된 필름(20)을 제거하는 공정을 포함할 수 있다. 여기서, 레이저 마킹과 레이저 커팅은 동시에 진행되거나 다른 시점에 진행될 수 있다.
도 5는 제2 표면 패턴 영역의 금속 표면에 대해 바이브레이션 연마에 의해 바이브레이션 패턴을 형성하는 공정을 개략 도시한 도면이고, 도 6은 제2 표면 패턴 영역의 금속 표면에 대해 비드 블라스트 가공에 의해 비드 블라스트 패턴을 형성하는 공정을 개략 도시한 도면이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 표면 패턴 형성 단계(S50)는 바이브레이션 연마 및/또는 비드 블라스트 가공을 의해 금속 표면(10)의 일부 또는 전부에 바이브레이션 패턴 및/또는 비드 블라스트 패턴을 형성하는 공정을 말한다.
레이저 마킹에 의해 제1 패턴 영역(30)의 금속 표면(10)에 이미지 패턴이 형성되고 레이저 커팅에 의해 필름이 절단된 이후에, 필름 제거 장치(미도시)에 의해 절단된 필름 부분 즉, 제2 패턴 영역(40)의 필름 부분이 제거된다(도 3 참조). 즉, 제1 패턴 영역(30)의 필름 부분이 금속 표면에 부착된 상태에서 제2 패턴 영역(40)의 필름 부분이 제거된다. 그에 따라, 제2 패턴 영역(40)의 금속 표면(10)이 외부로 노출되고, 제2 패턴 영역(40)의 금속 표면(10)의 일부 또는 전부에 직접 바이브레이션 연마 및/또는 비드 블라스트 가공이 행해질 수 있다.
바이브레이션 연마는 자전과 공전에 의해 금속 표면에 무방향성의 동심원 무늬를 연속적으로 전사시켜 나타내는 공정으로, 그 연마 방법에 따라 반(半)광택 표면의 다양한 마무리(finish)를 연출할 수 있다. 이와 같은 바이브레이션 연마는 공지 기술로서 이에 대한 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
비드 블라스트 가공은 금속 표면(10)에 균일한 크기의 유리 구슬(glass bead)을 소정의 압력과 분포로 분사시켜 금속 표면에 비드 블라스트 패턴을 형성하여 금속 표면의 광택을 조절하는 공정을 말한다. 이를 통해, 비드 블라스트 가공은 금속 표면의 반사율을 감소시켜 시각적인 피로감을 줄여주는 효과가 있다. 이와 같은 비드 블라스트 가공은 공지 기술로서 이에 대한 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
표면 패턴의 일 예로서 바이브레이션 연마 및/또는 블라스트 패턴을 예시로 설명하였으나 본 발명의 권리범위가 이들에 한정되는 것은 아니다. 즉, 이와 유사한 표면 처리 공정에 의해 다양한 표면 패턴 형상이 형성될 수 있으며, 이러한 표면 패턴을 제2 표면 패턴 영역의 금속 표면에 직접 형성하는 것도 본 발명의 권리범위에 속한다.
표면 패턴 형성 과정에서, 이미지 패턴이 인쇄되는 제1 패턴 영역(30)의 금속 표면(10)은 부착된 필름(10)에 의해 보호되기 때문에 바이브레이션 연마 및/또는 비드 블라스트 가공 과정에서 바이브레이션 패턴 및/또는 비드 블라스트 패턴이 형성될 수 없다. 결과적으로, 제1 패턴 영역(30)의 이미지 패턴 인쇄와 제2 패턴 영역(40)의 표면 패턴 형성은 서로 완전히 분리되어 실행됨으로써 상호 영향을 받지 않게 되며, 그에 따라 각각의 패턴이 더욱 선명하게 구현될 수 있고 제품의 고급스러운 미감이 배가된다. 또한, 금속 표면(10)을 제1 패턴 영역(30)과 제2 패턴 영역(40)으로 분할하고, 금속 표면(10)에 필름(20)을 부착하고, 절단된 필름 부분 즉, 제2 패턴 영역(40)의 필름 부분을 제거하는 간단한 방식에 의해, 금속 표면(10)에 대한 레이저 마킹에 의한 이미지 패턴 인쇄 공정 및 바이브레이션 연마 또는 비드 블라스트 가공에 의한 표면 패턴 형성 공정이 연속적으로 행해질 수 있으며, 그에 따라 제품의 대량 생산 및 원가 절감이 가능해진다. 이러한 가공 방법에 따라 가공된 실제 제품들(도 7 내지 도 9 참조)을 통해 본 발명에 따른 금속 표면의 가공 방법의 장점 및 효과를 확인할 수 있었다.
이상 실시예를 들어 본 발명을 설명하였으나 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위 안에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있으며, 이러한 수정과 변형도 본 발명의 권리범위에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
S10 : 금속 소재 준비 단계(제1 단계)
S20 : 필름 부착 단계(제2 단계)
S30 : 이미지 패턴 인쇄 단계(제3 단계)
S40 : 표면 패턴 형성 단계(제4 단계)

Claims (8)

  1. 필름을 이용한 금속 표면의 가공 방법으로서,
    금속 소재의 평판을 준비하는 제1 단계;
    상기 금속 표면에 필름을 부착하는 제2 단계; 및
    상기 필름이 부착된 상기 금속 표면을 향하여 레이저 빔을 조사하여, 상기 필름을 투과한 레이저 빔이 금속 표면을 용융시키거나 변색시킴으로써 금속 표면에 이미지 패턴을 인쇄하는 제3 단계;
    를 포함하는
    금속 표면의 가공 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 단계는,
    상기 금속 표면을 상기 이미지 패턴이 인쇄되는 제1 패턴 영역과 표면 패턴이 형성되는 제2 패턴 영역으로 분할하고, 레이저 빔을 조사하여 상기 제1 및 제2 패턴 영역의 경계를 따라 상기 금속 표면에 부착된 필름을 절단하고, 절단된 필름 중 제2 패턴 영역에 해당하는 부분을 제거하는 공정을 포함하는
    금속 표면의 가공 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제3 단계 이후에,
    상기 제2 패턴 영역의 금속 표면에 표면 패턴을 형성하는 제4 단계를 더 포함하는
    금속 표면의 가공 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 표면 패턴은 바이브레이션 연마에 의해 형성되는 바이브레이션 패턴 및 비드 블라스트 가공에 의해 형성되는 비드 블라스트 패턴 중 적어도 하나인
    금속 표면의 가공 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 필름은 블루 계열(blue serise)의 색상을 가지는 반투명 소재인
    금속 표면의 가공 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 필름의 재질은 LDPE인
    금속 표면의 가공 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 필름의 두께는 48㎛ 및 52㎛의 사이의 치수를 가지는
    금속 표면의 가공 방법.
  8. 삭제
KR1020130084768A 2013-07-18 2013-07-18 필름을 이용한 금속 표면의 가공 방법 및 그 가공 방법에 의해 가공된 금속 재질의 내외장재 KR101373677B1 (ko)

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