유리코팅방법 및 이에 의한 유리코팅부재, 유리코팅을 이용한 본딩방법 및 이에 의한 이종 부재 제작물

유리코팅방법 및 이에 의한 유리코팅부재, 유리코팅을 이용한 본딩방법 및 이에 의한 이종 부재 제작물{Method for glass coating and the member thereby, method for bonding two kind of members using the glass coating, and the product thereby}

본 발명은 유리코팅방법 및 이에 의한 유리코팅부재, 유리코팅을 이용한 본딩방법 및 이에 의한 이종 부재 제작물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 임의의 부재 표면에 유리를 코팅할 수 있고, 코팅된 유리를 이용하여 서로 상이한 물질로 이루어진 이종의 부재를 영구적으로 접착시킬 수 있는 유리코팅방법 및 이에 의한 유리코팅부재, 유리코팅을 이용한 본딩방법 및 이에 의한 이종 부재 제작물에 관한 것이다.

종래에는 임의의 부재에 상기 부재보다 경도가 높은 물질을 코팅하기가 매우 어려웠다. 특히 경도가 높은 물질 중에서도 유리를 코팅하기가 가장 어려웠으며, 유리를 코팅하기 위한 공정도 매우 복잡하고 까다로워 소요 시간 및 비용이 많이 드는 문제점이 있었다. 이에 따라 임의의 부재에 유리코팅이 되더라도 다른 부재와 본딩이 필요한 경우 본딩 작업이 쉽지 않은 문제점이 있었고, 불가피하게 유리코팅을 삭제하고 다른 방법을 통해 서로 상이한 이종의 부재를 본딩할 수밖에 없었다.

이종의 부재, 예를 들어 스테인리스 스틸이나 알루미늄과 같은 재료로 이루어진 금속과 폴리카보네이트(PC)와 같은 소재로 이루어진 수지를 결합할 경우에는 인서트 사출법을 많이 사용해왔다. 그러나 이렇게 서로 상이한 물질로 이루어진 이종의 부재는 결합되는 재료의 이질성으로 인해 사출공정 후 시간이 지나면 서로 분리되는 경우가 많았다.

이를 방지하기 위해서, 금속과 수지 사출물을 결합시키는 방법으로 열융착 테이프를 이용하여 금속과 수지를 접합하는 이중 접합 방법이 도입되었다. 이중 접합 방법에 대해 간략히 설명하면, 금속을 프레스를 통한 성형가공이나 선반을 통한 절삭가공을 통해 소정의 형상으로 성형한 뒤, 열융착 테이프를 붙이고, 사출을 통해 제작된 수지 사출물을 열융착 테이프에 접촉시킨 후 열을 가해 압접한다.

그런데 이와 같이 열융착 테이프를 이용하여 접착하는 경우, 공정수와 인력 및 비용이 증가하는 문제가 있으며, 형상이 다소 복잡한 경우에는 열융착 테이프를 균일하게 적용하기 곤란한 문제도 있었다. 또한, 열융착 테이프의 경우 금속과 수지를 접합시키는 데에만 제한적으로 이용되기 때문에 금속과 수지 외에 더 다양한 이종 소재를 접착시키는 데에는 한계가 있다.

따라서 종래와 같이 금속 소재와 수지에 한정되지 않고 보다 다양한 물질들로 이루어진 이종 소재를 접착시킬 수 있으며, 상호 간 박리되는 것을 방지하여 영구적으로 접착시킬 수 있는 접착방법의 개발이 필요하다.

본 발명은 임의의 부재 표면에 단순한 공정으로 유리를 코팅시킬 수 있으며, 코팅된 유리를 이용하여 서로 상이한 물질로 이루어지는 이 종의 부재를 영구적으로 접착시킬 수 있는 유리코팅방법 및 이에 의한 유리코팅부재, 유리코팅을 이용한 본딩방법 및 이에 의한 이종 부재 제작물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 유리분말을 물과 혼합하여, 페이스트(paste)를 제조하는 단계; 상기 페이스트를 코팅 대상물의 표면에 도포하는 단계; 및 상기 페이스트를 소결하여 유리 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 유리코팅방법을 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 유리분말을 물과 혼합하여, 페이스트(paste)를 제조하는 단계; 상기 페이스트를 코팅 대상물의 표면에 도포시키는 단계; 상기 코팅 대상물에 도포된 상기 페이스트를 소결시켜서 유리 코팅층을 형성하는 단계; 및 접착 대상물을 상기 유리 코팅층에 밀착시켜 고정한 후, 상기 유리 코팅층을 가열하여 재소결함으로 인하여 유리 본딩층을 형성하여, 상기 코팅 대상물과 상기 접착 대상물을 본딩하는 단계를 포함하는 유리코팅을 이용한 본딩방법을 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 유리분말을 물과 혼합하여, 페이스트(paste)를 제조하는 단계; 상기 페이스트를 코팅 대상물의 표면에 도포시키는 단계; 및 접착 대상물에 상기 코팅 대상물에서 상기 페이스트가 도포된 면을 밀착시켜 고정한 후, 상기 페이스트를 가열하여 소결함으로 인하여 유리 본딩층을 형성하여, 상기 코팅 대상물과 상기 접착 대상물을 본딩하는 단계를 포함하는 유리코팅을 이용한 본딩방법을 제공한다.

본 발명에 따른 유리코팅방법 및 이에 의한 유리코팅부재, 유리코팅을 이용한 본딩방법 및 이에 의한 이종 부재 제작물은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 유리분말과 물을 혼합한 페이스트를 이용하여 도포 및 소결 공정을 거치는 것만으로도 임의의 부재에 경도가 높은 유리를 코팅시킬 수 있다. 특히, 겔 상태의 페이스트를 이용하기 때문에 부재의 형상이 복잡하더라도 부재의 표면에 빠짐없이 페이스트를 도포하여 유리를 코팅할 수 있다.

둘째, 페이스트의 도포, 소결 과정을 반복하면 임의의 부재에 도포되는 페이스트의 두께를 ㎛부터 ㎜까지 다양하게 조절할 수 있다.

셋째, 유리코팅방법을 이용하여 서로 상이한 물질로 이루어지는 이종의 부재를 간단하게 접착시킬 수 있다. 특히, 유리분말 페이스트는 소결시키면 유리분말 입자간 간격이 치밀해져 도포면이 균일해지고 접착력이 향상되어 이종의 부재를 영구적으로 접착시킬 수 있는 효과가 있다.

넷째, 유리분말과 물만을 이용하여 페이스트를 제조하기 때문에, 전체 공정이 매우 간단하다.

도 1은 본 발명에 따른 이종 소재의 유리코팅 과정이 개략적으로 도시된 개략도이다.
도 2는 도 1에 따른 유리코팅 방법이 도시된 블록도이다.
도 3은 도 1의 유리코팅방법을 이용하여 본딩된 이종 부재 제작물의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유리코팅방법을 이용한 이종의 부재를 본딩하는 방법이 도시된 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유리코팅방법을 이용한 이종의 부재를 본딩하는 방법이 도시된 블록도이다.

도 1 및 도 2에는 본 발명에 따른 유리코팅방법이 개시되어 있다. 상기 유리코팅방법을 통해 유리가 코팅될 임의의 부재(이하, 코팅 대상물)는 예를 들어 금속 부재일 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것이므로 이에 한정되지 않고 다양한 부재일 수 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 유리코팅방법은, 먼저, 페이스트(paste)를 제조하는 단계가 이루어진다.(S105 단계) 이 단계에서는 유리분말과 물을 혼합하여 점성이 있는 겔 상태의 페이스트(310`)를 제조한다. 이때 상기 페이스트(310`)의 점성은 유리분말과 물의 혼합비율에 따라 달라지는데, 유리분말의 비율이 물의 비율보다 상대적으로 더 많으면 되직한 상태의 상기 페이스트(310`)가 제조되고, 유리분말의 비율이 물의 비율보다 상대적으로 더 적으면 묽은 상태의 상기 페이스트(310`)가 제조된다. 여기에서, 상기 유리분말의 크기는 시멘트분말 입자 크기 정도이며, 이는 당업자라면 자명한 것이다.

상기 페이스트(310`)가 되직한 상태로 제조되면 이후의 공정에서 코팅 대상물(320)에 상기 페이스트(310`)를 도포하기가 쉽지 않고, 반대로 상기 페이스트(310`)가 묽은 상태로 제조되면 상기 코팅 대상물(320)에 상기 페이스트(310`)를 도포하였을 때, 상기 페이스트(310`)가 상기 코팅 대상물(320)에서 흘러내려 상기 페이스트(310`)가 잘 도포되지 않을 수 있다.

따라서 본 실시예에서는 상기 페이스트(310`)를 상기 코팅 대상물(320)에 도포하기 쉬운 상태로 제조되도록 상기 페이스트(310`)의 전체 중량에 대해 상기 유리분말이 70wt% 내지 90wt%의 비율로 혼합된다. 그러나 이러한 혼합비율은 본 실시예에서만 한정되는 것이므로, 상기 유리분말과 상기 물이 혼합비율은 작업자에 의해 전술한 비율과 상이할 수 있다.

상기 페이스트(310`)가 제조된 후에는, 상기 페이스트(310`)를 상기 코팅 대상물(320)에 도포하는 단계가 이루어진다.(S110 단계) 상기 코팅 대상물(320)에 상기 페이스트(310`)를 도포하는 방법으로는 예시적으로 두 가지가 있다. 하나는 용기에 담겨 있는 상기 페이스트(310`)에 상기 코팅 대상물(320) 전체를 담갔다가 꺼내어 상기 페이스트(310`)를 상기 코팅 대상물(320)에 도포시키는 방법이다.

이 방법은 상기 페이스트(310`)를 상기 코팅 대상물(320)에 빠르게 도포시킬 수 있는 장점이 있어 공정 시간을 단축시키는 효과를 가질 수 있다. 그러나 상기 코팅 대상물(320)을 상기 페이스트(310`)에 담갔다가 꺼내는 과정에서 상기 페이스트(310`)가 흐르면서 도포되는 면이 얼룩지고 균일하지 못할 수 있고, 상기 페이스트(310`)가 상기 코팅 대상물(320) 전체면에 도포되기 때문에 상기 페이스트(310`)가 낭비될 수 있다. 따라서 상기의 방법은 상기 페이스트(310`) 도포면이 균일하지 않아도 되거나, 공정이 빨리 진행되어야 할 때, 또는 상기 코팅 대상물(320)의 크기가 작고 형상이 복잡한 경우에 이용될 수 있다.

상기 페이스트(310`)를 도포하는 다른 방법으로는 도포수단을 이용하여 상기 코팅 대상물(320)에 상기 페이스트(310`)를 펴 바르는 방법이다. 상기 페이스트(310`)를 도포하는 도포수단은 예시적으로 붓일 수 있으나, 이외에도 다양한 도포수단이 이용될 수 있다. 도포수단을 이용하는 방법은 전술한 도포 방법 보다 상기 페이스트(310`)를 도포하는 데에 더 많은 시간이 소요될 수 있지만, 상기 페이스트(310`)의 도포를 균일하게 할 수 있다. 따라서 상기 페이스트(310`)의 도포면이 균일할 필요가 있을 때에는 도포수단을 이용하여 상기 페이스트(310`)를 도포시키는 것이 좋다. 한편, 상기 페이스트(310`)를 도포하는 방법은 전술한 두 가지 방법에 한정될 필요가 없으며, 작업자의 편의에 따라 다양한 방법으로 도포될 수 있다.

상기 코팅 대상물(320)에 상기 페이스트(310`)가 도포된 후에는, 상기 페이스트(320)를 소결하여 유리 코팅층(310)을 형성하는 단계가 이루어진다.(S115 단계) 상기 유리 코팅층(310)을 형성하기 위해 상기 코팅 대상물(320)에 도포된 상기 페이스트(310`)는 먼저 상기 페이스트(310`)를 건조시키는 과정이 진행된다. 상기 페이스트(310`)는 전술한 바와 같이 점성이 있는 상태이기 때문에 상기 페이스트(310`)가 도포된 상기 코팅 대상물(320)을 이동시키는 과정에서 후술될 접착 대상물(330, 도 3 참조)이 아닌 다른 물체가 접착될 수 있거나, 상기 코팅 대상물(320)에 도포된 상기 페이스트(310`)가 제거될 수 있다.

따라서 상기 코팅 대상물(320)에 접착 대상물(330)이 아닌 물체가 접착되거나, 상기 코팅 대상물(320)에 도포된 상기 페이스트(310`)가 제거되는 것을 방지하기 위해 상기 페이스트(310`)를 건조시키는 과정이 진행된다. 상기 페이스트(310`)를 건조시키면, 상기 페이스트(310`)의 표면이 살짝 굳게 되는데, 이는 외부로부터의 충격에 의해 상기 페이스트(310`)가 제거되거나, 상기 접착 대상물(330)이 아닌 다른 물체가 접착되는 것을 방지할 수 있다. 상기 페이스트(310`)를 건조시키는 데에는 대략 5분 이상이 소요되며, 이는 예시적일 것일 뿐이므로 상기 페이스트(310`)를 건조시키는 시간은 작업자에 의해 얼마든지 변경될 수 있다.

상기 페이스트(310`)를 건조시킨 후, 상기 페이스트(320)를 소결시킬 때에는, 상기 페이스트(310`)를 800℃ 내지 1000℃의 고온에서 소결시키는데, 상기 페이스트(320)가 소결되면 상기 페이스트(320)가 상기 코팅 대상물(320)로부터 박리되지 않고 영구적으로 고정될 수 있는 유리 코팅층(310)으로 형성된다. 이는 상기 페이스트(310`)가 소결될 때, 상기 페이스트(310`)를 구성하는 상기 유리분말 입자들의 간격이 치밀해지기 때문인데, 상기 유리분말 입자들의 간격이 치밀해지면 상기 페이스트(310`) 도포면이 균일해지고, 접착성이 생겨 후술에서와 같이 상기 유리 코팅층(310)을 이용하여 접착 대상물(330)과 본딩할 수 있다.

한편, 본 실시예에서 상기 코팅 대상물(320)에 도포되는 상기 유리 코팅층(310)의 두께를 두껍게 하고자 할 때에는, 상기 페이스트(310`)를 도포하는 단계(S110 단계)와 상기 유리 코팅층(310)을 형성하는 단계(S115 단계)를 반복할 수 있다. 상기 S110 단계와 상기 S115 단계를 반복하면, 상기 페이스트(310`)가 상기 코팅 대상물(320)에 여러 차례 도포되어 상기 유리 코팅층(310)이 형성되는 두께가 두꺼워진다. 따라서 작업자는 S110 단계와 S115 단계를 반복하여 도포되는 상기 유리 코팅층(310)의 두께를 ㎛부터 ㎜까지 조절할 수 있다.

한편, 도 3에는 도 1에 도시된 유리코팅방법으로 코팅된 유리 코팅층(310)을 이용하여 본딩된 이종 부재 제작물이 도시되고, 도 4에는 본 발명에 따른 유리코팅방법을 이용하여 이종의 부재를 본딩하는 방법이 도시되어있다. 상세한 설명에 앞서, 전술한 유리코팅방법과 동일한 기재에 대해서는 도면에서 동일한 도면부호를 사용하고 상세한 설명은 생략하기로 한다. 그리고 후술될 접착 대상물(330)은 상기 코팅 대상물(320)과 상이한 물질로 이루어지는 것이며, 예를 들어 세라믹 부재일 수 있다. 그러나 이외에도 상기 코팅 대상물(320)과 상이한 물질로 이루어진 다양한 접착 대상물(330)이 이용될 수 있다.

도 4를 참조하여 보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유리코팅을 이용한 본딩방법은, 먼저, 페이스트(paste)를 제조하는 단계가 이루어진다.(S205 단계) 이 단계에서 유리분말과 물을 혼합하여 점성이 있는 겔 상태의 페이스트(310`)가 제조된 후에는, 상기 페이스트(310`)를 상기 코팅 대상물(320)에 도포하는 단계가 이루어진다.(S210 단계) 상기 페이스트(310`)의 도포는, 상기 페이스트(310`)에 상기 코팅 대상물(320) 전체를 담갔다가 꺼내거나, 도포수단을 이용하여 상기 코팅 대상물(320)에 상기 페이스트(310`)를 펴 바른다. 상기 페이스트(310`)의 도포 방법은 전술한 두 가지에 한정되는 것은 아니므로, 상기 페이스트(310`)를 도포하는 작업자에 의해 다른 방법으로 도포될 수 있다.

상기 페이스트(310`)가 도포된 후에는, 상기 페이스트(320)를 소결하여 유리 코팅층(310)을 형성하는 단계가 이루어진다.(S215 단계) 상기 유리 코팅층(310)을 형성할 때에는, 상기 페이스트(320)를 소결하기 전에 도포된 상기 페이스트(320)를 먼저 건조시킬 수도 있고, 상기 페이스트(320)의 건조과정을 생략할 수도 있다. 다만, 상기 페이스트(320)를 소결하기 전에 건조하면, 공정시간은 증가하나 도포된 상기 페이스트(320)가 다른 물체와의 접촉으로 제거되는 것을 방지할 수 있다. 상기 페이스트(320)는 800℃ 내지 1000℃의 고온에서 소결시키는데, 상기 페이스트(320)를 소결시키면 상기 페이스트(320)를 구성하는 상기 유리분말 입자들이 간격이 치밀해지면서 상기 페이스트(320)의 도포면이 균일해지고 접착성이 생긴다. 그리고 상기 페이스트(320)가 상기 코팅 대상물(320)로부터 박리되지 않고 영구적으로 고정되는 유리 코팅층(310)이 형성된다. 여기서, 상기 유리 코팅층(310)은 후술에서 상기 코팅 대상물(320)과 접착 대상물(330)을 본딩하는 역할을 하므로, 유리 본딩층(310)도 될 수 있다.

마지막으로 상기 유리 코팅층(310)이 형성되면, 상기 코팅 대상물(320)과 접착 대상물을 본딩하는 단계가 이루어진다.(S220 단계) 상기 코팅 대상물(320)에 형성된 유리 코팅층(310) 상에 상기 코팅 대상물(320)과 본딩시킬 상기 접착 대상물(330)을 구비하고 상기 접착 대상물(320)을 밀착하여 상기 접착 대상물(320)이 움직이지 않도록 고정시킨다. 이때, 상기 유리 코팅층(310)을 가열하면 상기 유리 코팅층(310)은 다시 점성이 생기게 되고, 상기 유리 코팅층(310)이 상기 접착 대상물(330)에도 접착된다. 그리고 상기 유리 코팅층(310)을 재소결하면 전술한 바와 같이 상기 유리 코팅층(310)을 구성하는 상기 유리분말 입자들의 간격이 치밀해지면서 점착성이 생겨 상기 접착 대상물(330)로부터 박리되지 않고 영구적으로 고정되고, 이에 따라 상기 코팅 대상물(320)과 상기 접착 대상물(330)이 본딩되는 것이다.

한편, 전술한 바와 같이, 상기 페이스트(310`)를 소결하여 상기 유리 코팅층(310)을 형성하고 상기 접착 대상물(330)을 본딩하면, 상기 접착 대상물(330)과 상기 코팅 대상물(320)의 위치 정렬을 쉽게할 수 있는 효과를 가질 수 있다.

한편, 도 5에는 본 발명에 따른 유리코팅방법을 이용하여 이종의 부재를 본딩하는 다른 실시예가 도시되어있다. 도 5를 참조하여 보면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 유리코팅을 이용한 본딩방법은, 페이스트(paste)를 제조하는 단계가 이루어진다.(S305 단계) 이 단계에서 유리분말과 물을 혼합하여 점성이 있는 겔 상태의 페이스트(310`)를 제조하고, 상기 페이스트(310`)가 제조된 후에는, 상기 페이스트(310`)를 상기 코팅 대상물(320)에 도포하는 단계가 이루어진다.(S310 단계) 이 단계에서는 용기에 담겨 있는 상기 페이스트(310`)에 상기 코팅 대상물(320) 전체를 담갔다가 꺼내어 상기 페이스트(310`)를 상기 코팅 대상물(320)에 도포하거나, 도포수단을 이용하여 상기 코팅 대상물(320)에 상기 페이스트(310`)를 펴 발라 도포한다. 상기 페이스트(310`)의 도포 방법은 전술한 두 가지에 한정되는 것은 아니므로, 상기 페이스트(310`)를 도포하는 작업자에 의해 다른 방법으로 도포될 수 있다.

본 실시예에서는 전술한 실시예에서와 달리, 도포된 상기 페이스트(310`)를 소결하지 않고, 상기 코팅 대상물(320)과 접착 대상물(330)을 본딩하는 단계가 이루어진다.(S315 단계) 즉, 상기 코팅 대상물(320)에 도포된 상기 페이스트(310`) 상에 상기 접착 대상물(330)을 구비하여 밀착시키고 움직이지 않게 고정한다. 이 때, 상기 페이스트(310`)에는 점성이 있는 상태이기 때문에 상기 페이스트(310`)에 밀착된 상기 접착 대상물(330)은 쉽게 움직이지 않는다. 다만, 상기 접착 대상물(330)을 구비할 때, 상기 코팅 대상물(320)과의 위치 정렬이 한 번에 바르게 되도록 주의하여야 한다.

상기 접착 대상물(330)을 밀착 고정시킨 후, 상기 페이스트(310`)를 800℃ 내지 1000℃의 고온에서 소결시키면, 상기 페이스트(310`)를 구성하는 상기 유리분말 입자들의 간격이 치밀해져 접착성이 생기기 때문에 상기 코팅 대상물(320)과 상기 접착 대상물(330)로부터 박리되지 않게 영구적으로 고정되도록 유리 코팅층(310)으로 형성되면서 상기 코팅 대상물(320)과 상기 접착 대상물(330)을 본딩한다. 본 실시예에서는 상기 코팅 대상물(320)에 도시된 상기 페이스트(310`)를 소결하는 단계를 생략하기 때문에 이종 부재의 본딩 공정 시간을 단축하는 효과를 가질 수 있다. 여기서에서도, 상기 유리 코팅층(310)은 상기 코팅 대상물(320)과 상기 접착 대상물(330)을 본딩하는 역할을 하므로, 유리 본딩층(310)도 될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

310`: 페이스트 310: 유리 코팅층
320: 코팅 대상물 330: 접착 대상물