KR102290886B1 - 컬러문양을 갖는 불투명 판유리의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컬러문양을 갖는 불투명 판유리의 제조방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게 설명하자면, 유리기판의 표면에 제1 세라믹 안료를 도포하여 베이스층을 형성하는 단계와, 상기 베이스층 위에 소정의 문양에 따라 제2 세라믹 안료를 도포하여 패턴층을 형성하는 단계와, 상기 유리기판을 600~700℃의 온도로 열처리하여 상기 베이스층과 패턴층을 유리기판의 표면에 융착시키고 동시에 상기 베이스층과 패턴층에 미세기공을 형성하는 단계와, 상기 베이스층과 패턴층을 유리에칭액에 노출시켜서 상기 미세기공을 통해서 유리기판의 표면을 부식하는 단계를 포함하는, 컬러문양을 갖는 불투명 판유리의 제조방법에 관한 것이다.

Description

컬러문양을 갖는 불투명 판유리의 제조방법{Manufacturing process of opaque glass plate with color pattern}

본 발명은 컬러문양을 갖는 불투명 판유리의 제조방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게 설명하자면, 유리기판의 표면에 제1 세라믹 안료를 도포하여 베이스층을 형성하는 단계와, 상기 베이스층 위에 소정의 문양에 따라 제2 세라믹 안료를 도포하여 패턴층을 형성하는 단계와, 상기 유리기판을 600~700℃의 온도로 열처리하여 상기 베이스층과 패턴층을 유리기판의 표면에 융착시키고 동시에 상기 베이스층과 패턴층에 미세기공을 형성하는 단계와, 상기 베이스층과 패턴층을 유리에칭액에 노출시켜서 상기 미세기공을 통해서 유리기판의 표면을 부식하는 단계를 포함하는, 컬러문양을 갖는 불투명 판유리의 제조방법에 관한 것이다.

컬러 판유리는 중세시대부터 사원이나 성당 등 특수한 건물의 건축 소재로 주로 사용되어 왔으나, 최근에는 실내 인테리어 소재나 가구, 가전제품, 조명기구 등에 대한 장식용으로 널리 사용되고 있다. 또한 불투명 유리는 유리기판 표면을 거칠게 무광택 처리한 것으로, 긁힘에 대한 저항성이 높고 자국이 생기지 않으며, 부드러운 질감을 연출하는 장점이 있다. 이러한 불투명 유리의 제조방법으로는, 유리 표면에 압축공기로 모래를 분사하는 샌드 블라스트(sand blast) 기법이나, 식각액을 이용하여 유리 표면을 부식시키는 에칭(etching) 기법 등이 알려져 있다.

종래에도 국내 특허 제10-0520799호(2005년 10월 05일)에는 판유리 표면을 샌딩(sanding) 한 후 다시 에칭(etching) 처리 하는 저반사 반투명 판유리의 제조방법이 개시되어 있고, 특허 제10-1536001호(2015년 07월 06일)에는 자동화 설비를 이용한 실크 스크린 인쇄방식으로 유리 표면을 에칭하여 반투명 또는 불투명 판유리를 제조하는 방법이 개시되어 있다.

한편, 공개특허 제20-2002-0042546호(2002년 06월 05일)에는, 판유리의 표면에, 밀가루, 아교, 감자, 고구마 등의 천연재를 혼합한 수성약품을 이용하여 특정 문양의 에칭면을 형성하고, 상기 에칭면 위에 다양한 색상의 안료를 도포하여 안료층을 형성하는 칼라 무늬가 형성된 판유리의 제조방법이 소개되어 있다.

또한, 특허 제10-0889229호(2009년 03월 10일)에는, 무늬 홀을 지닌 무늬시트를 활용하여 판유리에 미세요철을 부여하고, 동시에 펄 무늬 페인트, 홀로그램 무늬 페인트, 야광 페인트 또는 형광 페인트를 복합적으로 적용하여 착색 판유리를 제조하는 방법이 소개되어 있다.

마지막으로 특허 제10-1049835호(2011년 07월 11일)에는, 판유리의 표면에는 색채 페인트 및 차광 페인트층의 색감이 직접 표출되도록 하고, 판유리의 이면은 색채 판유리의 색감과 색채 페인트의 색감을 서로 합체시켜 복합 색감이 표출되도록 하는 한편, 색채 판유리의 색감이 반사성 금속 피막층에 의해 반사 표출되도록 한 착색 판유리의 제조방법이 소개되어 있다.

특허 제10-0520799호(2005년 10월 05일) 특허 제10-1536001호(2015년 07월 06일) 공개특허 제20-2002-0042546호(2002년 06월 05일) 특허 제10-0889229호(2009년 03월 10일) 특허 제10-1049835호(2011년 07월 11일)

상기와 같은 종래의 방법으로 제조된 컬러문양 판유리는, 강한 자외선이나 빗물 또는 계절의 변화에 따라 많은 온도 차이가 발생하는 가혹한 기후 조건에 장시간 노출되면, 컬러층이 유리기판에서 박리되거나, 색상이 변하는 등 내후성이 다소 부족한 단점이 있었다.

이에 본 발명의 목적은 내후성이 우수하고 유리기판에서 컬러층이 박리될 우려가 없으며, 컬러층 표면에 스크래치(scratch)나 크랙(crack)이 발생할 우려가 없는 컬러문양을 갖는 불투명 판유리의 제조방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 전체적인 제조공정이 간편, 용이하여 생산성을 향상시킬 수 있고, 특히 투명도 및 컬러 조절이 용이한 컬러문양을 갖는 불투명 판유리의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 컬러문양을 갖는 불투명 판유리의 제조방법은, A) 유리기판의 일면 또는 양면 전면(全面)에 제1 세라믹 안료를 5~50㎛의 두께로 도포하여 베이스층을 형성하고, 이를 120~180℃의 온도로 가열 건조하는 베이스층 도포단계와, B) 상기 베이스층 위에 미리 설정된 문양에 따라 제2 세라믹 안료를 5~50㎛의 두께로 도포하여 상기 문양을 표현하는 패턴층을 형성하고, 이를 120~180℃의 온도로 가열 건조하는 패턴층 도포단계와, C) 상기 유리기판을 600~700℃의 온도에서 동안 열처리한 후 냉각하여 상기 베이스층과 패턴층을 상기 유리기판의 표면에 융착시키고, 동시에 상기 베이스층과 패턴층에 미세기공을 형성하는 열처리 단계와, D) 상기 베이스층과 패턴층을 불화수소산에 5~10분 동안 노출시켜서 상기 패턴층의 문양에 따라 유리기판의 표면에 미세한 요철을 형성하는 판유리 에칭단계; 를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라 제조된 컬러문양을 갖는 불투명 판유리는, 색상을 제공하는 베이스층과 문양을 제공하는 패턴층이 상기 C) 단계의 열처리 과정에서 유리기판의 표면에 완전히 한몸으로 융착되기 때문에 가혹한 기후조건에 장기간 동안 노출되더라도 색상이나 문양이 박리 또는 변색될 우려가 없고, 상기 베이스층이나 패턴층의 표면에 스크래치(scratch)나 크랙(crack)이 발생할 우려가 없는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따라 제조된 컬러문양을 갖는 불투명 판유리는, 상기 A) 단계 및 B) 단계에서 베이스층과 패턴층의 두께와 색상을 조절하고, 또한 상기 D) 단계에서 상기 베이스층과 패턴층을 불화수소산에 노출시키는 시간을 조절함으로써, 판유리의 투명도와 컬러를 용이하게 조절할 수 있기 때문에 제조공정이 용이하고 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 불투명 판유리의 제조방법에서, 패턴층 도포단계(B)가 끝난 상태를 촬영한 사진이고,
도 2는 본 발명에 따른 불투명 판유리의 제조방법에서, 판유리 에칭단계(D) 가 끝난 상태를 촬영한 사진이다.

이하, 바람직한 실시예를 이용하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 실시하는데 꼭 필요한 구성이라 하더라도 종래기술에 소개되어 있거나, 통상의 기술자가 공지기술로부터 용이하게 실시할 수 있는 사항에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.

본 발명에 따른 컬러문양을 갖는 불투명 판유리의 제조방법은, 베이스층 도포단계(A)와, 패턴층 도포단계(B), 열처리 단계(C), 그리고 판유리 에칭단계(D)를 포함하여 이루어진다.

먼저 베이스층 도포단계(A)에서는, 소정의 규격으로 절단된 통상적인 유리기판의 일면 또는 양면 전면(全面)에 제1 세라믹 안료를 도포한 후 건조시켜서 베이스층을 형성한다. 상기 베이스층은 마지막 판유리 에칭단계(D)를 통해서 상기 유리기판에 바탕 색상과 불투명도를 제공하는 기능을 한다.

상기 베이스층은 유리기판의 일면 전체에 도포될 수도 있고, 양면 전체에 도포될 수도 있으나, 일면에만 도포되는 것이 바람직하다. 상기 유리기판의 일면에만 베이스층이 도포되어도 그 베이스층이 반대면으로 그대로 투시되기 때문이다. 상기 베이스층을 도포하는 방법은 통상적인 스크린 인쇄나 디지털 프린팅 또는 전사 방식 등으로 도포할 수 있다.

상기 베이스층을 형성하는 제1 세라믹 안료는, 통상적인 세라믹 안료 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 참고로 세라믹 안료(ceramic pigment)는 유리나 도자기, 법랑 등에 착색제로 사용되는 무기안료의 일종으로서, 고온에서 소성되어 여러 가지 색상을 발현한다. 세라믹 안료의 구성성분으로는 주로 금속 산화물이 사용되지만, 여기에 융제, 유약, 소지 등이 첨가되기도 한다. 세라믹 안료의 색상은 구성성분은 물론, 소성 온도나 불꽃의 성질에 따라서도 변하기도 하는데, 주로 검은색, 흰색, 노란색, 다갈색, 녹색, 청색, 분홍색으로 발현된다.

상기 제1 세라믹 안료에 포함되는 금속 산화물로는 철이나 코발트, 망간, 니켈, 구리 등과 같은 전이원소의 산화물이나 탄산염을 사용할 수 있다. 이들 금속 산화물들은 고온에서 유약과 반응하여 발색한다. 상기 제1 세라믹 안료로는 예컨대 중국 ZIBOTECH 사의 ‘OPAL CERAMIC’ 제품을 사용할 수 있다.

상기 베이스층을 형성하는 제1 세라믹 안료의 도포 두께는 5~50㎛인 것이 바람직하다. 만일 상기 도포 두께가 5㎛ 미만이면, 마지막 판유리 에칭단계(D)에서 상기 베이스층이 대부분 식각되어 원하는 색상이 거의 나타나지 않을 우려가 있고, 반대로 상기 두께가 50㎛를 초과하면, 상기 판유리 에칭단계(D)에서 불화수소산이 상기 베이스층을 침투하지 못하여 상기 유리기판의 표면이 충분히 식각되지 않아서 결과적으로 원하는 불투명도가 나타나지 못할 우려가 있다.

또한 상기 베이스층을 형성하기 위하여 상기 제1 세라믹 안료는 120~180℃의 온도에서 15~20분 동안 가열 건조시키는 것이 바람직하다. 만일 건조온도가 120℃ 미만이면 건조가 불충분하여 패턴층 도포단계(B)에서 원하는 패턴을 구현하지 못하는 문제가 발생할 수 있고, 반대로 180℃를 초과하면 건조과정에서 베이스층에 크랙이 발생할 우려가 있다. 상기 건조시간은 건조온도에 따라 조절될 수 있다.

다음으로 패턴층 도포단계(B)에서는, 상기 베이스층 위에 미리 설정된 문양에 따라 제2 세라믹 안료를 도포하여 상기 문양을 표현하는 패턴층을 형성하고, 이를 상기 베이스층과 동일한 조건으로 120~180℃의 온도에서 가열 건조한다. 상기 패턴층은 유리기판 위에 다양한 문양과 색상을 표현하는 것으로, 상기 문양은 통상적인 사물이나 꽃, 동물 등을 나타내는 그림일 수도 있고, 기호나 문자일 수도 있으며, 반복 문양일 수도 있다.

상기 패턴층을 도포하는 방법은 통상적인 스크린 인쇄나 디지털 프린팅 또는 전사 방식 등으로 도포할 수 있다. 첨부 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 패턴층이 도포된 유리기판의 상태를 촬영한 사진이다.

본 발명에서 상기 베이스층을 형성하는 제1 세라믹 안료와 상기 패턴층을 형성하는 제2 세라믹 안료는 구성성분이나 색상이 같은 것일 수도 있고, 다른 것일 수도 있다. 상기 제1 세라믹 안료와 제2 세라믹 안료가 같은 재료일 경우, 상기 세라믹 안료의 두께에 의해서 원하는 문양이 발현되고, 상기 제1 세라믹 안료와 제2 세라믹 안료가 다른 재료일 경우에는 상기 세라믹 안료의 두께와 색상에 의해서 원하는 문양이 발현된다.

또한 상기 패턴층을 형성하는 제2 세라믹 안료로는 1종의 세라믹 안료만 사용할 수도 있으나, 필요에 따라 성분과 색상이 서로 다른 2~3종의 세라믹 안료를 사용할 수도 있다. 상기 제2 세라믹 안료가 2종 또는 3종일 경우, 상기 패턴층에 의해서 표현되는 문양이 2도 또는 3도 색상으로 이루어질 수도 있고, 또한 상기 패턴층이 2층 또는 3층 구조로 이루어질 수도 있다. 상기 패턴층을 형성하는 제2 세라믹 안료는 각각 5~50㎛의 두께로 도포되는 것이 바람직하다.

다음으로 열처리 단계(C)에서는, 베이스층과 패턴층이 형성된 유리기판을 강화로 또는 소성로에서 600~700℃의 온도로 열처리한 후 실온에서 냉각한다. 이때, 상기 열처리에 소요되는 시간은 상기 유리기판의 두께에 따라 달라지는데 예컨대 상기 유리기판의 두께가 4mm일 경우, 10분 내외로 열처리 하는 것이 바람직하다. 이렇게 열처리를 하면, 상기 유리기판의 표면에 베이스층과 패턴층이 일체로 융착되고, 동시에 상기 베이스층과 패턴층에는 미세한 기공이 형성된다.

마지막으로 판유리 에칭단계(D)에서는 상기 베이스층과 패턴층을 유리에칭액, 바람직하기로는 불화수소산에 노출시킨다. 이렇게 하면, 상기 베이스층과 패턴층에 형성된 미세기공을 통해서 유리에칭액이 침투하게 되고, 미세기공이 있는 위치에는 상기 유리기판의 표면을 부식하여 미세한 요철이 형성된다.

따라서 상기 베이스층과 패턴층이 도포된 부분에는 상기 유리기판의 표면에 미세한 요철이 형성되고, 이러한 요철이 미처 식각되지 않고 남아있는 세라믹 안료들과 결합하여 무광택 컬러 판유리가 형성된다. 상기 베이스층과 패턴층을 유리에칭액에 노출시키는 방법으로서는, 열처리된 유리기판을 유리에칭액에 침지할 수도 있고, 상기 베이스층과 패턴층 위에 유리에칭액을 스프레이 방식 또는 스크린 인쇄 방식으로 도포할 수도 있다.

이때 상기 베이스층과 패턴층의 두께에 따라 상기 유리기판 표면에는 상기 요철 부분이 많이 드러날 수도 있고, 상대적으로 세라믹 안료가 많이 남아 있을 수도 있다. 상기 베이스층과 패턴층을 형성하는 세라믹 안료의 색상과 두께에 따라 다양한 문양과 불투명도를 나타내게 되는 것이다. 상기 판유리 에칭단계(D)에서 유리에칭액에 대한 노출이 완료한 유리기판은 바로 필터링 된 세척수로 세척한 다음, 스펀지 롤러 및 열풍 건조기로 건조하는 것이 바람직하다.

참고로, 상기 베이스층 도포단계(A)에서 유리기판의 일면에만 베이스층이 도포되고, 상기 판유리 에칭단계(D)에서 열처리된 유리기판을 불화수소산에 침지할 경우, 베이스층이 도포되지 않은 타면도 불화수소산에 노출되어 침식이 발생하게 된다. 그러나 베이스층이 도포되지 않은 타면에서는 침식이 균일하게 진행되기 때문에 유리기판의 표면에 요철이 발생하지 않고, 원래의 투명도를 그대로 유지하게 된다.

상기 판유리 에칭단계(D)에서 베이스층과 패턴층을 불화수소산에 노출시키는 시간은 5~10분이 바람직하다. 상기 노출시간이 5분 미만이면, 상기 베이스층 및 패턴층에 대한 식각이 충분히 진행되지 않아서 유리기판 표면에 충분한 요철이 형성되지 못하는 문제가 있고, 반대로 10분을 초과하면 상기 베이스층 및 패턴층에 대한 식각이 과도하게 진행되어 남아있는 세라믹 안료들이 너무 적어져서 원하는 색상이나 문양을 발현하지 못하는 문제가 있다.

한편, 상기 패턴층 도포단계(B)에서는, 상기 패턴층을 형성하기 위하여 상기 문양 내에만 제2 세라믹 안료를 도포 할 수도 있고, 상기 문양을 제외한 부분에만 제2 세라믹 안료를 도포 할 수도 있다. 예컨대, 상기 문양이 꽃 문양일 경우, 꽃 문양 내에만 제2 세라믹 안료를 도포 할 수도 있고, 상기 꽃 문양을 제외한 부분에만 제2 세라믹 안료를 도포 할 수도 있다.

상기 꽃 문양 내에만 제2 세라믹 안료를 도포하여 패턴층을 형성할 경우, 상기 꽃 문양은 베이스층 위에 패턴층이 도포된 2층 구조로 이루어지고, 상기 꽃 문양을 제외한 나머지 부분은 베이스층 만으로 이루어진다. 그래서 마지막 판유리 에칭단계(D)에서 유리기판을 에칭할 때 상기 꽃 문양이 상대적으로 적게 부식됨으로써 결과적으로 양각 구조의 꽃 문양이 발현된다.

반대로 상기 패턴층을 형성할 때 꽃 문양을 제외한 부분에만 제2 세라믹 안료를 도포 할 경우, 상기 꽃 문양은 베이스층 만으로 이루어고, 상기 꽃 문양을 제외한 나머지 부분은 베이스층 위에 패턴층이 도포된 2층 구조로 이루어진다. 그래서 마지막 판유리 에칭단계(D)에서 유리기판을 에칭할 때 상기 꽃 문양이 상대적으로 많이 부식됨으로써 결과적으로 음각 구조의 꽃 문양이 발현된다.

첨부 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 판유리 에칭단계(D)가 끝난 불투명 판유리의 상태를 촬영한 실물 사진이다.

Claims (5)

1. A) 유리기판의 일면 또는 양면 전면(全面)에 제1 세라믹 안료를 5~50㎛의 두께로 도포하여 베이스층을 형성하고, 이를 120~180℃의 온도로 가열 건조하는 베이스층 도포단계와;
   B) 상기 베이스층 위에 미리 설정된 문양에 따라 제2 세라믹 안료를 5~50㎛의 두께로 도포하여 상기 문양을 표현하는 패턴층을 형성하고, 이를 120~180℃의 온도로 가열 건조하는 패턴층 도포단계와;
   C) 상기 유리기판을 600~700℃의 온도에서 동안 열처리한 후 냉각하여 상기 베이스층과 패턴층을 상기 유리기판의 표면에 융착시키고, 동시에 상기 베이스층과 패턴층에 미세기공을 형성하는 열처리 단계와;
   D) 상기 베이스층과 패턴층을 불화수소산에 5~10분 동안 노출시켜서 상기 패턴층의 문양에 따라 유리기판의 표면에 미세한 요철을 형성하는 판유리 에칭단계;
   를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는, 컬러문양을 갖는 불투명 판유리의 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 패턴층 도포단계에서는, 서로 다른 2~3종의 제2 세라믹 안료를 미리 설정된 문양에 따라 도포하여서 패턴층을 형성하는 것을 특징으로 하는, 컬러문양을 갖는 불투명 판유리의 제조방법.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 패턴층 도포단계에서는, 상기 문양 내에만 제2 세라믹 안료를 도포하여서 패턴층을 형성하는 것을 특징으로 하는, 컬러문양을 갖는 불투명 판유리의 제조방법.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 패턴층 도포단계에서는, 상기 문양을 제외한 부분에만 제2 세라믹 안료를 도포하여서 패턴층을 형성하는 것을 특징으로 하는, 컬러문양을 갖는 불투명 판유리의 제조방법.
   
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