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안경테의 표면처리 기술
  • 강현식 교수
  • 등록 2015-06-30 15:40:54

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  • 한국 안경산업에서 취약한 도금… 제품의 세계화 위해 신기술 개발 등 연구 활성화 시급
1. 이온도금 개발의 필요성
우리나라의 안경테 제조업에서 가장 취약한 기술 분야는 도금이다.

현재 안경테의 도금은 주로 습식 도금방법(전기분해식 도금)에 의존하고 있다. 습식 도금방법은 유독성 화공약품을 많이 사용하기 때문에 폐수 중에 유독성 물질(청산가리계)과 중금속 성분이 배출되고 있어서 공해유발로 인한 생태환경을 악화시키고 있다.

또 폐수처리 고비용과 다량의 공업용수 및 전력사용으로 도금 원가에도 직접적으로 큰 영향을 미치고 있다. 그럼에도 불구하고 공해를 유발시키지 않고 금(gold) 대신 티탄(Ti)을 이용해서 골드컬러를 얻을 수 있는 이온도금(또는 스퍼터링 도금)은 아직도 안경테 도금에 적용하지 못하고 있다.

이온도금이 우리나라에 도입된 것이 1980년대 초엽인데 다른 제품분야에서는 이 기술이 이미 보편화되어 널리 활용되고 있는데도 불구하고 유독 장신구인 안경테에는 이 기술을 적용하지 못하고 있는 실정이다.

안경테 제조업의 활성화를 위하여 반드시 해결해야 할 기술과제의 하나이다.
 
2. 표면처리 방법과 도금의 종류
표면처리는 최종 제품이 되기 직전의 화장과 같다. 안경테의 재질에 따라 표면처리 방법을 생각해야 한다.

대단히 신경을 써야하는 공정으로 도금공정에 진입하기 전에 금속구조의 분석은 대단히 중요하다.

안경테의 표면처리 방법은 전기도금, 이온도금, 전착도장, 분사도장의 네 종류로 분류 한다<그림 1>.

전기도금과 이온도금에서 전기도금은 전형적인 습식 도금방법이고, 이온도금은 건식 도금방법이다. 올 티탄제 안경테 이외에는 방식(防蝕)과 광택을 내기 위하여 하지도금을 한다.

최근에 니켈이 들어 있지 않은 하지도금약품이 증가하고 있는데 니켈은 코스트가 낮고, 광택이 좋아서 하지도금에 사용한다. 전기도금은 금속면에 직류 전류를 흘려서 금속막을 만들어서 색깔을 낸다.

색조(色調)는 골드, 실버, 그레이의 3가지 타입의 색깔로 되어 있어 바리에이션(variation)은 적다.

주요 공정은 세정(연마분, 유지분 등을 제거)→탈지(때를 완전히 떨어뜨림)→활성화(금속표면의 산화물 등을 용해시켜 소재가 활성면을 갖도록 만듦, 산세)→스트라이크 도금(이후의 공정에서 행하는 도금의 밀착을 강고하게 한다)→하지도금(광택표면 및 부식방지를 하기 위하여 한다)→마무리 도금(외관을 아름답게 만든다)→육안검사, 각종 측정 및 시험) 등이다.

도금의 품질은 막압(膜壓;밀착력, 부풀음, 균열, 엷은 소지금속의 왜곡, 피로강도의 감소 등과 관계함)에 크게 좌우된다. 막압 측정 및 내식성 시험, 경도시험 등으로 도금품질의 수준을 평가한다<그림 2>.

이온도금<그림 3>은 도금하는 금속을 고진공의 단지(jar) 중에서 가열 증발시키고, 증발된 금속을 이온화 시켜서 증착한다. 밀착성이 강하고 부식되지 않고 내마모성이 큰 견고한 막을 만든다.

전자빔(electron beam;레이저 광선)으로 피복 시키려는 금속(예를 글면 순수 티탄 솜)을 용해시켜 이온도금을 하든가 또는 아르곤가스와 같은 불활성 가스의 충격을 이용해서 스퍼터링(sputtering)을 한다. 업계에서는 이 두 가지 방법을 이온도금이라고 부른다.

이온도금은 회색, 밤 갈색(marron brown), 블루, 핑크, 골드 등의 색깔을 띤다.
 
3. 표면처리 방법-도장의 종류
약 10년 전에 유행했던 표면처리법은 도장(塗裝)으로 안경테에 바리에이션이 풍부한 색깔을 입히는데 좋았다.

그 한 예로 전착도장은 수용성 수지가 들어있는 탱크 중에서 전기화학적으로 도료를 부착시키는 방법이다. 도장막압은 균일해서 생산성이 좋은 강점이 있다. 반면 색조의 수만큼 탱크가 필요하기 때문에 설비의 상황에 따라 색조에 제한을 받게 된다.

10년 전만 하더라도 도장이라고 하면 거의가 습식 전착도장이었으나 현재는 분사(噴射) 도장이 주류를 이루고 있다. 스프레이 건(spray gun)으로 용제를 분사시켜 도장한 다음 열로써 경화시킨다.

안료와 염료를 혼합해서 가공하기 때문에 색조는 전혀 제한 받지 않는다. 분사도장에서 품질에 문제를 일으키는 것으로 로트 사이에 색깔의 차이가 있어서는 안 된다. 한 장의 안경테에서도 색깔의 차가 있어서는 안 된다.

특히 앤드피스 후면 바닥에 도막을 균일하게 입하는 것이 어렵다. 숙련공의 기술이 요구되는 중요한 부분이다.

도장막의 밀착성은 극히 중요해서 도장의 전처리, 도장 조건, 경화 조건 등에 따라 그 품질이 결정된다.

도장피막의 품질시험으로는 막압측정과 밀착성 시험, 내식성 시험, 내기후성 시험, 내약품 시험, 경도 시험 등이 있다.
 
4. 신기술의 개발
신 표면처리방법인 파일 하프 컬러(pile half color)는 색깔에 그라데이션(gradation)을 붙인 것이다.

종래의 하프 그라데이션(half gradation) 처리는 용제도장(溶劑塗裝)을 하였으나 앤드피스 뒤쪽에 색 입히기가 힘든 것과 색 관리가 어려운 것이 문제였다.

그러나 파일 하프 컬러로는 이러한 문제를 해소하기 위하여 전착도장에 의한 베이스 컬러에 특수가공을 이용해서 다른 색을 그라데이션 하면서 쌓아 올린다.

탈색하기 어려운 피막구조 때문에 동질의 안정된 품질을 확보하게 된다. 이것으로 종래와 다른 미묘한 색깔의 변화를 표현할 수 있고, 풀 림(full rim)의 안경테도 나일론 프레임과 같은 가벼움을 연출할 수 있다.

더욱이 UV전착도장은 전착도장의 한 종류로 따로 열처리를 하지 않기 때문에 금속과 플라스틱이 일체화된 안경테와 연마한 칠보에도 색깔을 입힐 수 있게 되었다.
 
지금까지는 구조상 표면처리 가공이 불가능했기 때문에 금속 부분의 컬러는 도금된 골드, 실버, 그레이계의 3종류였다.

그러나 전착도장의 경화방법에 착안해서 자외선 에너지를 사용하고, 도막을 경화•건조할 수 있게 되었다.

열경화형과 같이 170~180℃로 가열할 필요가 없기 때문에 일체 성형(成型)의 안경테에도 플라스틱 재료 부분에 악영향을 주지 않고, 금속 부분에만 색깔을 입힐 수 있다.

티탄과 플라스틱이 조합된 안경테에서는 티탄과 직접 UV전착이 가능하고, 합금과 플라스틱의 경우는 합금하지도금과 UV전착을 한다. 여러 가지 품질 시험에도 합격함으로 보석 디자인 안경테에도 채용이 가능하다.

이 기술은 이미 휴대전화 등의 양산품에도 사용하고 있으며, 안경테에 새로 도입함으로써 이 획기적인 신기술을 바탕으로 새로운 제품생산도 기획할 수 있다.

금속테의 고부가가치는 디자인과 기능성 이외에 고도의 새로운 표면처리 기술과 컬러링 기술에 의해서 결정된다.<끝>
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