[논문]전주가공을 이용한 로터리스크린의 후막제작에 관한 연구

권혁홍; 박상호; 범민욱

doi:10.5228/kstp.2011.20.2.93

전주가공을 이용한 로터리스크린의 후막제작에 관한 연구
A Study on the Manufacturing of Thick Film for Rotary Screen using Electroforming 원문보기

소성가공 = Transactions of materials processing : Journal of the Korean society for technology of plastics, v.20 no.2, 2011년, pp.93 - 98

권혁홍 (대진대학교 컴퓨터응용기계설계공학과) , 박상호 (대진대학교 대학원 기계설계공학과) , 범민욱 (대진대학교 대학원 기계설계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Electroforming is a kind of metal molding technology. After gilding on the possession object(conductivity, nonconductivity) separate it with possession object and produce a part or duplicate. This process has an excellent ability of duplicating detailed figure. To simplify the manufacturing process of a rotary screen, this study was adopted electroforming technology and produced silicon rubber mandrel. Furthermore, to indicate the optimal condition for the acquisition of high-qualified rotary screen product, the experiment was executed with pH, time, sulfamate nickel solution according to density which were the main factors to decide the condition, then compared it with the product made by original "S" company in Holland. As a result, the figure of hole was more obvious and correct. Also the open size increased by more than 2-3%.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서, 본 논문에서는 전주가공을 이용하여 로터리스크린의 후막(thick film)을 연구 개발함으로써 외국의 제품보다 형상이 더욱 뚜렷하고 정확하며, 개구도 또한 증가 되도록 하였다. 이러한 전주가공의 특징은 전해조건이나 욕조성 및 첨가제등에 의해 다른 어떠한 방법보다도 광범위하게 전착금속의 물리적, 기계적 성질을 광범위하게 조절할 수 있다는 것이다.
본 실험에서는 욕조 내의 pH 조성이 실리콘고무 맨드렐을 이용한 로터리스크린 후막 제조에 미치는 영향을 실험하였다.
본 연구에서는 국내에서 전량을 수입하고 있는 로터리스크린의 박막을 대체하기 위하여 연구 개발하였다. 이러한 우수 제품의 로터리스크린의 후 막을 얻기 위한 최적의 조건을 조사하기 위하여 이를 결정짓는 중요한 요인인 pH, 시간, 농도에 따른 설파민산니켈 용액 첨가를 변수로 실험한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

제안 방법

2-4절의 실리콘고무 맨드렐 제작공정을 이용하여 Fig. 6과 같이 로터리스크린의 후막을 제작하였다. 이상적인 전주가공을 위하여 pH값과 설파민산니켈 용액의 첨가량을 실험 후 선정하여 욕조의 조성은 pH 4와 설파민산니켈 용액 200g을 첨가하였다.
본 연구에서는 개발대상으로 한 제품은 로터리스크린 분야에서 세계적으로 독보적인 Stork사의 제품으로 Table 1과 같다. 로터리스크린 박막의 개구 형상이 막힘과 편심 없이 원형 및 육각의 균일한 형상모양으로 제품을 제작하기 위하여 전류 밀도, 온도, 피트 방지제, 광택제 1차, 2차는 일정 하게 유지하였으며, pH, 설파민산 니켈 용액 첨가, 시간의 변화를 변수로 하였다. 연구의 수행을 위하여 맨드렐의 재료는 스테인리스강으로 규격은 직사각형 의 모형(가로400mm, 세로600mm, 두께 2mm)을 사용하였으며, 패턴을 형성하기 위하여 실리콘 고무 맨드렐을 사용하였다[5].
본 실험에서는 실리콘고무 맨드렐을 사용하여 30분 동안 전주가공을 실시한 후 맨드렐에서 분리해서 pH 4와 시간은 180분으로 일정하게 유지하여 Fig. 4와 같이 전주가공 실시 후 설파민산니켈 용액 첨가량이 로터리스크린의 후막에 미치는 영향을 실험하였다.
본 연구에서는 전주가공(electroforming)을 이용한 로터리스크린의 후막을 제작하였다. 제작공정은 실리콘고무 맨드렐(silicon rubber mandrel)을 이용하므로 낮은 단가, 양산성, 공정단순, 공정결함을 최소화 할 수 있다.
실험 후 로터리스크린의 후막에 대한 개구형상의 측정은 미세한 시편형상 및 성분 분석을 위하여 SEM(Philips, XL30 ESEM) 장비를 사용하였다.
본 연구에서는 국내에서 전량을 수입하고 있는 로터리스크린의 박막을 대체하기 위하여 연구 개발하였다. 이러한 우수 제품의 로터리스크린의 후 막을 얻기 위한 최적의 조건을 조사하기 위하여 이를 결정짓는 중요한 요인인 pH, 시간, 농도에 따른 설파민산니켈 용액 첨가를 변수로 실험한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
6과 같이 로터리스크린의 후막을 제작하였다. 이상적인 전주가공을 위하여 pH값과 설파민산니켈 용액의 첨가량을 실험 후 선정하여 욕조의 조성은 pH 4와 설파민산니켈 용액 200g을 첨가하였다. Fig.

대상 데이터

본 연구에 사용한 도금액은 염화니켈과 붕산이 첨가된 설파민산 니켈 용액으로 조성과 함유량은 Table 2와 같다.
본 연구에서는 개발대상으로 한 제품은 로터리스크린 분야에서 세계적으로 독보적인 Stork사의 제품으로 Table 1과 같다. 로터리스크린 박막의 개구 형상이 막힘과 편심 없이 원형 및 육각의 균일한 형상모양으로 제품을 제작하기 위하여 전류 밀도, 온도, 피트 방지제, 광택제 1차, 2차는 일정 하게 유지하였으며, pH, 설파민산 니켈 용액 첨가, 시간의 변화를 변수로 하였다.
실험을 하기 위한 도금 탱크로서 용량이 330ℓ 인 스테인리스강 탱크를 이용하여 실험을 하였다. 이 도금 탱크는 전주액의 교반을 위하여 기계 적인 교반이 가능하고, 전류공급은 40A까지 전류 를 공급해 줄 수 있는 정류기를 갖추고 있으며, 가열 방식은 국부적 가열이 아닌 균일한 열 교환 방식으로서 테프론 코팅의 전기 투입식 히터로 직접 가열할 수 있는 방식으로 되어있다.
로터리스크린 박막의 개구 형상이 막힘과 편심 없이 원형 및 육각의 균일한 형상모양으로 제품을 제작하기 위하여 전류 밀도, 온도, 피트 방지제, 광택제 1차, 2차는 일정 하게 유지하였으며, pH, 설파민산 니켈 용액 첨가, 시간의 변화를 변수로 하였다. 연구의 수행을 위하여 맨드렐의 재료는 스테인리스강으로 규격은 직사각형 의 모형(가로400mm, 세로600mm, 두께 2mm)을 사용하였으며, 패턴을 형성하기 위하여 실리콘 고무 맨드렐을 사용하였다[5].

성능/효과

(1) pH의 조성은 개구부의 표면형상을 일정하기 유지하기 위하여 30분 동안 실리콘고무 맨드렐을 이용하여 전주가공을 한 결과 pH 3~4가 적당함을 알 수 있었으며, pH가 낮을 수록 두께가 두꺼워지나 표면형상은 일그러짐을 알 수 있었다.
(2) 설파민산니켈 용액 첨가 실험에서는 Ni(NHSO)․4HO : 600g/ℓ, NiCl : 18g/ℓ, HBO : 40g/ℓ의 농도가 함유된 욕조에서의 최적의 첨가량으로는 200g 를 첨가하였을 경우에 로터리스크린 후막의 표면 형상이 진원임을 알 수 있었다.
(3) 로터리스크린의 후막을 제작할 경우 전주가공 시간을 180분으로 하였을 때 개구율과 표면형상의 진원이 월등히 좋으며 개구직경은 77㎛로 목표 직경인 79㎛은 170분 정도의 전주시간에 도달할 수가 있다.
(4) 설파민산니켈 용액을 이용하여 로터리스크린 의 후막을 제작한 결과 실험범위 내에서 단일 공정으로 제품을 생산할 경우 미세형상의 제작은 물론 수 ㎛에서 수십 ㎛까지의 박막형태와 두께 제어가 가능함을 알 수 있었다.
pH 조성에 따른 박막의 두께 및 표면형상을 관찰하기 위하여 조성을 5단계로 나눈 다음 시간을 30분으로 일정하게 유지하고 두께변화와 표면현상을 측정한 결과, Fig. 2에서 보는 바와 같이 1단계 pH 2로 조성하였을 경우, Fig. 2(a)는 개구부의 표면형상이 일정한 모양으로 이루어지지 않았으며, 두께를 측정한 결과 30㎛되었음을 알 수 있다.

후속연구

앞으로 인쇄방법에 있어서 고속, 고정밀도의 인쇄기술이 발전함에 따라 로터리스크린의 수요는 급격히 증가될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	항공기 부품 등의 대형 제품에 대한 전주 복제품의 치수오차는 어떠한가?	5㎛ 이내로 조절이 가능하다. 항공기 부품 등의 대형 제품에 대하여서도 4~5m에 이르는 전주제품의 뒤틀림이 2~3mm정도로 조절이 가능하고 전착방식 및 보강구조 등을 적당히 선택하면 0.1mm정도로 억제가 가능하다. 전주는 전사성이 뛰어나 표면 상태를 정확히 복제할 수 있으며 0.
	처음 로터리 스크린을 만든 방법은 무엇인가?	로터리 스크린(rotary screen)은 1960 년경에 포르투칼인 A.J.C. De Oliveita Barros 가 금속제의 망을 원통상으로 용접한 후 니켈도금 하여 스크린의지지용(wire mesh support screen)으로 사용하고, 그 위에 폴리에스테로 사에 무늬를 조형한 것을 밀착시키고, 용접부위는 무늬의 구성에 따라 커버하는 방식으로 사용하는 날염(textile printing)을 만드는 방법이 처음이었다[1].
	로터리 스크린은 어떻게 사용되는가?	로터리 스크린의 용도는 화학 섬유 등의 원단에 고속으로 정밀하게 인쇄를 하는 원통형의 스크린으로 사용된다. 미세공으로 형성된 로터리스크린의 표면위에 감광제를 도포를 한 후 인쇄하고자 하는 사진의 필름을 감광제위에 투사하면 로터리스크린 미세공에 묻은 감광제는 사진의 내용에 따라 미세공의 개폐여부와 그 개폐정도가 결정되며, 이에 따라 미세공을 통한 염료의 통과 여부와 그 양이 결정된다.

참고문헌 (13)

G. K. Shin, 2003, Textile printing technologies, Heongsul printing co.
D. Y. Jang, G. H. Lee, M. Kim, 1971, Theory and application of electroforming, Machine and Material, Vol.7, No.4, pp. 138-155.
V. Wilmer, 1995, Electroforming.
http://www.pejakorea.com/products/products_06.asp
H. C. Lee, 1994, Electroplating and electroforming for designers, Sungjin-sa, pp. 138-139.
C. M. Rodia, 1995, Electroforming, Metal Finishing, Volume 93, Issue, Supplement, pp. 369-378.
Metal surface treatment manual committee, 1990, Metal surface treatment manual, Sehwa.
T. Hart and A. Waston, 1983, Electroforming, Appl. Physiol. Vol. 55, pp. 1-8.

상세보기
R. C. Barrett, Plating of nickel cobalt, iron and cadmium from sulfamate solutions, 47th Annual proceedings of the American electroplaters society Inc.
D. Baudrand, Nickel sulfamate plating, its mystique and practicality, Metal Finishing, pp. 15-18.
I. Kim, 2004, Study on the mechanical properties and microstructure of nickel sulfamate electroform, J. Kor. Inst. Surf. Eng. Vol. 37, No. 1, pp. 40-48.
J. G. Oh, J. S. Kim, J. J. Kang, J. D. Kim, K. H. Yoon, C. J. Hwang, 2010, A Study on the fabricaton of nano-pattern mold using anodic aluminum oxide membrane, Transactions of Materials Processing, Vol. 19, No. 2, pp. 73-78.

원문보기 상세보기
T. H. Yim, H. Y. Lee, 2005, Electroforming and properties of fe-ni alloy thin foils, Transactions of Materials Processing, Vol. 14, No. 2, pp. 121-125.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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