KR101800436B1 - 플라스틱의 전착도장 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 플라스틱의 전착도장 방법에 관한 것으로, 플라스틱의 표면을 표면처리하여 표면거칠기를 증가시키는 단계와; 표면거칠기가 증가된 플라스틱의 표면에 팔라듐층을 형성하는 활성화 단계; 활성화 후에 니켈을 화학도금하여 상기 플라스틱에 전도성을 부여하는 단계; 상기 니켈 화학도금 후 니켈을 전기도금하는 단계; 및 상기 니켈 전기도금 후에 전착 도료를 전착도장하여 전착도장층을 형성 단계를 포함한다.

Description

플라스틱의 전착도장 방법{Method for electrodeposition painting of plastic}
본 발명은 플라스틱의 전착도장 방법에 관한 것이다.
전착 도장은 통상 금속 등의 전기가 통하는 제품을 대상으로 수행된다.
최근 가벼우면서도 다양한 형상 구현이 가능한 플라스틱 소재가 생활가전 제품 및 자동차 산업 등에 많이 사용되면서 플라스틱 소재에 대한 금속 질감과 고급스러운 외장품 및 친환경적인 표면처리 공법 개발이 시장에서 요구되고 있다.
그러나 기존 플라스틱 소재를 활용한 표면 처리 방법으로는 시장에서 요구하는 친환경, 대량 생산 체계 및 수율 관리상 많은 어려움 및 기술적 한계가 있다.
일본특허공개 제9-12975호(1997년 1월 1일 공개)
본 발명의 목적은 플라스틱의 전착도장 방법을 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은 플라스틱의 전착도장 방법에 있어서, 플라스틱의 표면을 표면처리하여 표면거칠기를 증가시키는 단계와; 표면거칠기가 증가된 플라스틱의 표면에 팔라듐층을 형성하는 활성화 단계; 활성화 후에 니켈을 화학도금하여 상기 플라스틱에 전도성을 부여하는 단계; 상기 니켈 화학도금 후 니켈을 전기도금하는 단계; 및 상기 니켈 전기도금 후에 전착 도료를 전착도장하여 전착도장층을 형성 단계를 포함하는 것에 의해 달성된다.
상기 플라스틱은 에이비에스 수지, 피씨-에이비에스 수지 및 피씨 수지 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 플라스틱은 부타디엔 성분을 포함할 수 있다.
상기 표면거칠기 증가는 에칭 방법으로 수행될 수 있다.
상기 에칭은 황산 및 무수크롬산을 포함하는 에칭액을 이용하여 수행하며, 상기 에칭액의 온도는 62℃ 내지 68℃로 유지하고, 3가 크롬의 농도는 35g/L이하로 관리할 수 있다.
상기 전기도금 니켈층은 화학도금에 의해 형성된 화학도금 니켈층과 직접 접촉할 수 있다.
상기 전기도금 니켈층은 무광택 니켈층일 수 있다.
상기 전기도금 니켈층 형성 후 상기 전착도장층 형성 사이에, 탈지 및 피막 공정은 수행하는 않을 수 있다.
상기 활성화에 사용되는 용액의 팔라듐 농도는 80 내지 150ppm일 수 있다.
상기 니켈 화학도금은 10분 내지 30분 동안 수행될 수 있다.
본 발명에 따르면 플라스틱의 전착도장 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 플라스틱의 전착도장 방법을 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명에 따라 제조된 전착도장된 플라스틱을 나타낸 것이다.
본 발명은 플라스틱 소재를 사용함으로써 디자인 성형성이 양호하며, 소재의 경량화, 저렴한 비용으로 필요한 색상을 다양하게 표현할 수 있는 고부가가치의 플라스틱 소재의 표면처리기술에 관한 것이다.
플라스틱 소재는 에이비에스(ABS) 수지, 피씨(PC)-에이비에스(ABS) 수지 및 피씨(PC) 수지 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 에비에스 수지는 아크릴로니트릴(A), 부타디엔(B), 스티렌(S)의 세 가지의 성분으로 되어 있으며, 스티렌-아크릴로니트릴의 공중합체를 에스비알(SBR)과 엔비알(NBR) 같은 고무나 부타티엔과 그래프트 중합시켜 제조하는 열가소성 수지로 내충격성, 내약품성, 내후성이 뛰어나고, 사출 성형성이 우수하며, 다른 수지와의 상용성이 우수하여 현재 널리 사용되고 있다.
피씨 수지는 일명 폴리카보네이트라고도 하며, 비스페놀(bisphenol) 에이(A)와 포스켄(phosgen) 등을 반응시켜 제조하는 열가소성 수지로 현재 널리 사용되고 있다.
피씨-에이비에스 수지는 피씨 수지와 에이비에스 수지를 혼합한 것으로서 널리 사용되고 있다.
도 1은 플라스틱의 전착도장 방법을 나타낸 것이다.
전착도장은 크게 화학 도금 공정, 전기 도금 공정 및 전착 도장 공정으로 나누어진다.
화학 도금 공정의 탈지 단계에서는 플라스틱 표면을 친수성화시키며, 오염물 제거, 지문 제거, 유지 제거 및 변형 표면 제거를 통해 균일한 에칭 효과를 증대시킨다.
표면거칠기 증가 단계는 에칭으로 실시될 수 있다.
표면거칠기 증가는 플라스틱 표면을 거치게 만들어 니켈 도금 시 계면박리를 최소화하기 위한 공정이다.
에칭에서는 플라스틱에 있는 부타디엔 등을 녹여 제품표면에 많은 홀을 생성 시켜, 플라스틱 표면의 표면 장력을 낮추어 이후 공정의 효과를 증대시킨다.
에칭에서는 황산 및 무수크롬산을 포함하는 에칭액을 사용할 수 있으며, 무수크롬산의 농도는 300 내지 400g/L 또는 360 내지 400g/L일 수 있다. 에칭시 에칭액의 온도는 62℃ 내지 68℃일 수 있으며, 에칭시간(침적시간)은 5분 내지 15분일 수 있다.
균일한 에칭품질을 얻기 위해 에칭액 중의 3가 크롬의 농도는 35g/L이하 또는 40g/L이하로 관리될 수 있다.
환원단계는 플라스틱 표면 및 렉크에 잔존하는 에칭액 즉 육가크롬을 삼가크롬으로 환원시킨다. 이후 활성화단계에 사용되는 팔라듐과 육가크롬이 만나면 팔라듐입자를 분해하기 때문에 불량이 증가되기 때문에 환원단계가 필요하다.
활성화단계는 에칭단계 후에 생성된 홀에 팔라듐과 주석을 침투, 흡착시킨다. 활성화단계에서는 이후 팔라듐을 감싸고 있는 주석을 제거하여 제품 표면에 팔라듐만 남게 하여 화학도금 시 반응 핵으로 작용 시키게 한다. 팔라듐은 홀 및 거칠어진 표면의 골을 중심으로 형성되고 플라스틱 전체 표면을 덮지는 않는다.
활성화는 팔라듐 기존 농도 30~50ppm 보다 높은 60~80ppm 으로 수행하며, 높은 팔라듐 함량은 다음 공정인 화학니켈공정의 활성화에 도움이 된다.
이후에 수행되는 화학도금의 목적은 플라스틱 표면을 도체화시켜 다음의 전기도금을 가능케 하는 것이다. 화학도금에서는 플라스틱 표면에 니켈을 형성시키며 화학도금니켈층의 두께는 1um이하로, 0.01um 내지 1um, 0.05 내지 1um일 수 있다.
화학니켈은 팔라듐 핵을 중심으로 반응이 시작되어 각각의 핵에서 형성된 니켈 도금입자가 점점 클러스터를 형성하여 각각의 클러스터가 이어지면서 니켈도금 레이어를 형성한다.
전기도금에서는 화학도금니켈층 상에 전기도금니켈층을 형성하며, 전기도금니켈층은 무광택 니켈층(satin 니켈층)일 수 있다. 전기도금니켈층은 내식성 강화 역할을 한다.
이상 설명한 본 발명에서의 화학도금에서는 화학도금 이후에 치환동 형성 단계가 생략된다. 또한, 전기 도금에서는 니켈 전기도금 전에 동도금이 생략되고 니켈 전기도금 후에 크롬 도금이 생략된다.
이상의 본 발명에서는 유산동 공정을 생략하고 니켈을 단독 처리하여 자연 메탈 질감을 구현한다.
또한, 니켈 처리시 밀착성 강화를 위해 활성화, 화학니켈의 처리를 강화하였다.
무전해 도금되는 니켈의 입자의 크기에 따라 반사정도의 차이로 무광 유광이 결정되며, 니켈 도금 조건으로 제어할 수 있다. 무광니켈은 표면 난반사로 무광 효과를 나타내며, 무광니켈 첨가제에 따라 광택, 반광 및 무광 등 다양한 광택 구현이 가능하다.
이후 플라스틱에 고부가가치의 고급스러운 표면 선형성을 구현하기 위하여 전착도장 공정을 행한다.
전착도장 공정은 피도물 및 도료에 양극과 음극 전류를 흘려 이온입자가 이동하는 현상을 이용한 것이다. 전착도장 공정은 피도물과 그 대극을 도료로 사용하여 직류전류를 통하게 하여 피도물 표면에 전기적으로 도막을 형성하게 하는 도장 방법이다.
전착단계는 수용성 도료에 피도물을 침적시키고, 피도물과 그 대극 사이에 직류전류를 통하여 피도물 표면에 전기적으로 도막을 석출시킨다.
이후 여액단계, 후처리단계 등을 거친 후 건조를 수행한다.
여액단계는 전착도장에서 발생되는 잔류도료를 회수하여, 폐기처분에 의한 도료 비용 증가 문제를 해결하기 위한 단계이다. 특히 대용량 설비에서의 원가절감 효과가 크다.
후처리단계는 제품의 표면안정화를 위하여 부여되는 구역이다.
건조단계는 상온 ~ 140℃ 이하에서의 공정으로 제품에 내식성, 경도가 부여한다. 특히 본 발명에서는 저온소부형 전착 도료를 사용하여, 저온에서의 건조가 가능하다. 저온소부형 전착 도료를 사용하여 건조는 상온 ~ 140℃ 이하 수행될 수 있다.
도 2를 참조하여 본 발명에 따라 제조된 전착도장된 플라스틱을 설명한다.
에칭공정을 통해 플라스틱(10)의 표면에는 홀(11)이 형성되어 있다. 팔라듐층(20)은 홀(11) 내부를 중심으로 플라스틱(10) 표면에 산점되어 있다.
화학도금 니켈층(30)은 플라스틱(10) 전체 표면에 형성되어 있으며 팔라듐층(20)과 직접 접촉한다.
전기도금 니켈층(40)은 플라스틱(10) 전체 표면에 형성되어 있으며 화학도금 니켈층(30)과 직접 접촉한다.
전기도금 니켈층(40)의 두께는 화학도금 니켈층(30)의 두께의 5배 내지 20배, 5배 내지 15배, 7배 내지 13배일 수 있다.
전착도장층(50)은 플라스틱(10) 전체 표면에 형성되어 있으며 전기도금 니켈층(40)과 직접 접촉한다.
본 발명에 속하는 기술 분야에 통상적인 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상기 설명적인 관점에서 그와 동등한 범위 내에 있는 내용을 본 발명에 포한된 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 플라스틱의 전착도장 방법에 있어서,
    플라스틱의 표면을 표면처리하여 표면거칠기를 증가시키는 단계와;
    표면거칠기가 증가된 플라스틱의 표면에 팔라듐층을 형성하는 활성화 단계;
    활성화 후에 니켈을 화학도금하여 상기 플라스틱에 전도성을 부여하는 단계;
    상기 니켈 화학도금 후 니켈을 전기도금하는 단계; 및
    상기 니켈 전기도금 후에 전착 도료를 전착도장하여 전착도장층을 형성 단계를 포함하며,
    상기 활성화 단계는,
    상기 표면거칠기가 증가된 플라스틱의 표면에 팔라듐과 주석을 침투 및 흡착시키는 단계;및
    상기 주석을 제거하여 상기 팔라듐층을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 전기도금에 의해 형성된 전기도금 니켈층의 두께는 상기 화학도금에 의해 형성된 화학도금 니켈층의 두께의 5배 내지 20배이며,
    상기 전기도금 니켈층은 상기 화학도금 니켈층과 직접 접촉하는 플라스틱의 전착도장 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플라스틱은 에이비에스 수지, 피씨-에이비에스 수지 및 피씨 수지 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱의 전착도장 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 플라스틱은 부타디엔 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱의 전착도장 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 표면거칠기 증가는 에칭 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 플라스틱의 전착도장 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 에칭은 황산 및 무수크롬산을 포함하는 에칭액을 이용하여 수행하며,
    상기 에칭액의 온도는 62℃ 내지 68℃로 유지하고, 3가 크롬의 농도는 35g/L이하로 관리하는 것을 특징으로 하는 플라스틱의 전착도장방법.
  6. 삭제
  7. 제4항에 있어서,
    상기 전기도금 니켈층은 무광택 니켈층인 것을 특징으로 하는 플라스틱의 전착도장방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 전기도금 니켈층 형성 후 상기 전착도장층 형성 사이에, 탈지 및 피막 공정은 수행하는 않는 것을 특징으로 하는 플라스틱의 전착도장방법.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 활성화에 사용되는 용액의 팔라듐 농도는 80 내지 150ppm인 것을 특징으로 하는 플라스틱의 전착도장방법.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 니켈 화학도금은 10분 내지 30분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 화플라스틱의 전착도장방법.
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