JP5775585B2 - ３次元パターン形成用成形モールド及びそれを用いた家電製品外装材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、家電製品外装材等の製造技術に関するものであり、より詳しくは、家電製品外装材等の表面にエンボパターン（ｅｍｂｏ ｐａｔｔｅｒｎ）のような３次元パターンの形成のために用いられる成形モールド及びそれを用いた家電製品外装材の製造方法に関する。

人造大理石や家電製品外装材等の表面へのエンボパターンのような３次元の型パターンの形成は、モールド内でのパターン転写方式が主に利用される。
パターン転写方式は、形成しようとするパターンと反対の３次元パターンをモールド内部表面に形成して、モールド内で製造される成形品の表面に３次元パターンが転写されるようにする。

このとき、主に利用されるモールドはガラス材質のモールドである。ガラス材質のモールドは、モールド変形が少ないため再利用が容易だという長所がある。

しかし、ガラス材質のモールドは、精密なエンボ模様パターンの形成が難しく、成形品の製造後、モールドの脱型がし難いという問題点がある。

特開平０５−０５０４１３号公報

本発明の目的は、成形品にエンボパターンのような３次元パターンを容易に付与でき、変形を最小化できる３次元パターン形成用成形モールドを提供することにある。

本発明の他の目的は、３次元パターン形成用成形モールドを利用して表面に３次元パターンを容易に形成できる家電製品外装材の製造方法に提供することにある。

前記の一目的を達成するための本発明の実施例にかかる３次元パターン形成用成形モールドは、成形面に成形品の表面形状を付与するための３次元パターンが形成された鋳型部；及び前記鋳型部の外部面に付着して前記鋳型部の強度を補強するフレーム部；を含むことを特徴とする。

このとき、前記鋳型部は、メタル（ｍｅｔａｌ）、テフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）、及びゴム中の１種以上の材質で形成でき、前記フレーム部はガラス又はメタルハニカム（ｍｅｔａｌ ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）板材で形成できる。

前記の一目的を達成するための本発明の他の実施例にかかる３次元パターン形成用成形モールドは、成形面に成形品の表面形状を付与するための３次元パターンが形成されており、３〜２０ｍｍの厚さを有する金属材質で形成されていることを特徴とする。

前記の一目的を達成するための本発明のまた別の実施例にかかる３次元パターン形成用成形モールドは、それぞれ成形面を有する下部モールドと上部モールドを含むが、前記下部モールド及び上部モールドのうち一つの成形面には成形品の表面形状を付与するための３次元パターンが形成されており、前記下部モールド及び上部モールドのもう一つの成形面には前記３次元パターンと反対のパターンが形成されていることを特徴とする。

前記の他の目的を達成するための本発明の実施例にかかる家電製品外装材の製造方法は、（ａ）成形面に３次元パターンが形成された前記提示の成形モールドを準備すること；（ｂ）前記成形モールドに家電製品外装材製造用樹脂組成物を提供すること；（ｃ）前記樹脂組成物を硬化させながら前記成形面の３次元パターンを転写すること；及び（ｄ）前記成形モールドを脱型すること；を含むことを特徴とする。

前記の他の目的を達成するための本発明の他の実施例にかかる家電製品外装材の製造方法は、（ａ）成形面に３次元パターンが形成された前記提示の成形モールドを準備すること；（ｂ）前記成形モールドに家電製品外装材製造用樹脂溶融物を提供すること；（ｃ）前記樹脂溶融物を冷却して固化（ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）させながら前記成形面の３次元パターンを転写すること；及び（ｄ）前記成形モールドを脱型すること；を含むことを特徴とする。

本発明にかかる３次元パターン形成用成形モールドは、二重構造を有するモールドを利用するが、内部の鋳型部を、ステンレススチール、テフロン（登録商標）、ゴム等のような材質で形成することにより、３次元パターンの形成が容易で、且つ成形後のモールドの脱型が容易だという長所がある。

また、外部のフレーム部を、ガラス、アルミニウムハニカム板材等のような材質で形成して鋳型部の強度を補強することにより、内部の鋳型部の変形を防止できる。

また、本発明にかかる３次元パターン形成用成形モールドは、前記の二重構造以外に厚い金属材を用いたり、上部モールド及び下部モールドに相互反対のパターンを適用することにより、モールドの変形を最小化できるという長所がある。

よって、本発明にかかる３次元パターン形成用成形モールドを用いた家電製品外装材の製造方法は、成形しようとする家電製品外装材の表面にエンボパターンのような３次元パターンを容易に形成できるという長所がある。

本発明の実施例にかかる３次元パターン形成用成形モールドを概略的に示したものである。 本発明の実施例にかかる家電製品外装材の製造方法を概略的に示したものである。 本発明の他の実施例にかかる家電製品外装材の製造方法を概略的に示したものである。 本発明の他の実施例にかかる３次元パターン形成用成形モールドを概略的に示したものである。 本発明のまた別の実施例にかかる３次元パターン形成用成形モールドを概略的に示したものである。

本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付の図面と併せて詳しく後述してある実施例を参照すると明確になる。しかし、本発明は以下にて開示している実施例に限定されるものではなく、相違する多様な形態で具現でき、但し、本実施例は本発明の開示が完全になるようにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供するものであり、本発明は請求項の範疇によって定義されるだけである。

明細書全般に亘り同一参照符号は同一構成要素を指す。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施例にかかる３次元パターン形成用成形モールド及びそれを用いた家電製品外装材の製造方法について詳しく説明する。

図１は、本発明の実施例にかかる３次元パターン形成用成形モールドを概略的に示したものであり、二重構造を有する成形モールドを概略的に示したものである。

図１を参照すると、図示した３次元パターン形成用成形モールドは、鋳型部１１０とフレーム部１２０を含む。

鋳型部１１０は、家電製品外装材のような成形品を製造するための樹脂組成物、或いは樹脂溶融物が提供される内部成形空間を備える。また、鋳型部１１０は内部の成形面に成形品の表面形状を付与するために、エンボパターン（ｅｍｂｏ ｐａｔｔｅｒｎ）のような３次元パターン１１５が形成される。

鋳型部１１０の成形面、つまり、鋳型部の内部面に形成された３次元パターンによって、製造される成形品の表面には鋳型部１１０の成形面に形成されている３次元パターンと反対のパターンが形成できる。

鋳型部１１０は、スチール、アルミニウム、ステンレススチールのようなメタル（ｍｅｔａｌ）、テフロン（登録商標）（Ｔｅｆｌｏｎ）、ゴム等の材質であって、パターン１１５の形成が容易で、成形後の脱型が容易に行われる材質で形成することができる。

鋳型部１１０は、特に、耐食性及び強度に優れたステンレススチール（ｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌ）で形成されることが好ましい。

鋳型部１１０成形面の３次元パターン１１５は、多様な方式で形成でき、具体的には、化学的エッチング、彫刻、スタンピング（ｓｔａｍｐｉｎｇ）等によって形成できる。

フレーム部１２０は、鋳型部１１０の外部面に付着して、前記鋳型部１１０の強度を補強する役割をする。

本発明においてフレーム部１２０は、反りに強く変形を抑えることができるガラス（ｇｌａｓｓ）材質で形成でき、また、アルミニウムハニカム板材のような平坦性を維持できるメタルハニカム（ｍｅｔａｌ ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）板材を利用できる。

前記のように図１に示した実施例では、内部材がメタル等の３次元パターン形成が容易で且つ脱型が容易な材質で、外部材がガラス等の変形が生じ難い材質からなる３次元パターン形成用成形モールドを提供する。

このような本発明にかかる３次元パターン形成用成形モールドは、メタル等の内部材を通じて従来の精密な３次元パターンの付与が難しく、成形後の脱型がし難いガラス材質モールドの短所を補完できる。

また、本発明にかかる３次元パターン形成用成形モールドは、ガラス等の外部材を通じてモールド変形に脆弱なメタル材質モールドの短所まで補完できる。

よって、本発明にかかる３次元パターン形成用成形モールドを利用すると、冷蔵庫、エアコン等の家電製品の外装材のような成形品の表面に、エンボパターンのような３次元パターンを容易に形成できる。

以下では、図１に示した成形モールドを用いて、冷蔵庫、エアコン等の家電製品外装材を製造する方法について説明する。

図２は、本発明の実施例にかかる家電製品外装材の製造方法を概略的に示したものである。

図２を参照すると、本発明にかかる家電製品外装材の製造方法は、成形モールド準備段階（Ｓ２１０）、樹脂組成物提供段階（Ｓ２２０）、樹脂組成物硬化段階（Ｓ２３０）及び脱型段階（Ｓ２４０）を含む。

成形モールド準備段階（Ｓ２１０）では、図１に示した通り、成形面にエンボパターンのような３次元パターンが形成された鋳型部と、前記鋳型部の外部面に付着して鋳型部の強度を補強するフレーム部を含む３次元パターン形成用成形モールドを準備する。

鋳型部は、メタル、テフロン（登録商標）、ゴム等の材質で形成することができ、フレーム部はガラス材質またはメタルハニカム板材で形成できる。

このとき、成形モールドにおいて鋳型部成形面の３次元パターンは、化学的エッチング、彫刻、スタンピング（ｓｔａｍｐｉｎｇ）等によって形成できる。

樹脂組成物提供段階（Ｓ２２０）では、成形モールドに家電製品外装材製造用樹脂組成物を提供する。このとき、樹脂組成物はゾル（ｓｏｌ）状態あるいは溶液状態になり得る。

樹脂組成物は、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン樹脂、オレフィン系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂等の熱硬化型透明樹脂（ｒｅｓｉｎ）、及び光硬化型透明樹脂（ｒｅｓｉｎ）の一つ以上の樹脂を含み得る。樹脂は、１種単独でもよく、２種以上用いてもよい。

樹脂組成物には、必要に応じて、重合開始剤、架橋剤、消泡剤等の添加剤をさらに含んでもよい。

重合開始剤は、ベンゾイルパーオキシド、アセチルパーオキシド等の多様な重合開始剤が利用できる。架橋剤は、エチレングリコールジメタクリレート（ＥＤＭＡ）系列化合物のような多感応性アクリレートが利用できる。消泡剤は、シリコン系消泡剤が利用でき、これ以外にも他の種類の消泡剤が制限なく利用できる。

一方、成形モールドには、樹脂組成物以外にパール（ｐｅａｒｌ）、顔料、チップ（ｃｈｉｐ）等をさらに提供できる。このようなチップ等は、樹脂組成物と同時に提供でき、樹脂組成物が成形モールドに提供される前、或いは提供された後に別途に成形モールドに提供することもできる。

顔料は、有機系顔料または無機系顔料が利用でき、染料も使用できる。

チップが提供される場合、チップは樹脂組成物１００重量部に対して５〜１００重量部の含量比で添加されることが好ましい。チップの含量が樹脂組成物１００重量部に対して５重量部未満だとチップの添加によるデザイン付与効果が十分でなくなり得、チップの含量が樹脂１００重量部に対して１００重量部を超えると、樹脂組成物硬化時にベンディング、チップの偏り現象等が発生し得る。

このようなチップは、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等で形成される樹脂チップや、天然石、貝、ガラス、木粉等が粉砕されて形成される天然素材チップになり得、これらを単独あるいは２種以上混合して用いることができる。また、チップは前記の樹脂チップ、天然素材チップが着色された着色チップになり得る。

次に、樹脂組成物硬化段階（Ｓ２３０）では、成形モールド内の樹脂組成物を硬化させる。

樹脂組成物の硬化方法は、樹脂の硬化タイプによって異なる。樹脂が熱硬化型の場合は５０℃程度の熱を加えて樹脂組成物を硬化させることができ、樹脂が光硬化型の場合は紫外線等のような光を加えて樹脂組成物を硬化させることができる。

樹脂組成物硬化過程で、鋳型部成形面の３次元パターンが転写され、硬化物の表面には鋳型部成形面の３次元パターンに対応するパターンが形成される。

勿論、樹脂組成物の硬化前に乾燥過程が別途に更に遂行されてもよい。

最後に、脱型段階（Ｓ２４０）では、樹脂組成物硬化によって製造された硬化物、つまり、家電製品外装材から成形モールドを脱型する。

本発明では、３次元パターン形成用成形モールドの内部材がステンレススチールのような材質からなっており、従来のガラス材質のモールドを利用する場合よりも脱型が容易だという長所がある。

モールド脱型以降は、製造された家電製品外装材の表面を処理したり、デザイン的な面を強化するためにシルク印刷をさらに行うことができる。

図３は、本発明の他の実施例にかかる家電製品外装材の製造方法を概略的に示したものであり、具体的には、樹脂溶融物を利用して家電製品外装材を製造する例を示したものである。

図３を参照すると、図示した家電製品外装材の製造方法は、成形モールド準備段階（Ｓ３１０）、樹脂溶融物提供段階（Ｓ３２０）、樹脂溶融物冷却段階（Ｓ３３０）及び脱型段階（Ｓ３４０）を含む。

成形モールド準備段階（Ｓ３１０）では、図１に示した例のように成形面に３次元パターンが形成された鋳型部と、前記鋳型部の外部面に付着して前記鋳型部の強度を補強するフレーム部を含む３次元パターン形成用成形モールドを準備する。

成形モールドの鋳型部は、メタル、テフロン（登録商標）、ゴム等の材質で形成でき、成形モールドのフレーム部は、ガラス又はメタルハニカム板材等の材質で形成できる。

鋳型部成形面の３次元パターンは、化学的エッチング、彫刻、スタンピング等の方法で形成できる。

樹脂溶融物提供段階（Ｓ３２０）では、成形モールドに家電製品外装材製造用樹脂溶融物を提供する。

樹脂溶融物は、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン樹脂、オレフィン系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂等の溶融物を用いることができ、これ以外にも多様な樹脂溶融物を用いることができる。

このとき、成形モールドには、パール、顔料及びチップの一つ以上をさらに提供することができる。

樹脂溶融物冷却段階（Ｓ３３０）では、成形モールド内に提供された樹脂溶融物を冷却して固化（ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）させる。さらに、この過程で鋳型部成形面の３次元パターンが固化物として転写される。

脱型段階（Ｓ３４０）では、成形モールドを前記樹脂溶融物冷却段階（Ｓ３３０）によって形成された固化物を脱型する。

脱型後、必要に応じて、製造された固化物、つまり家電製品外装材を表面処理したりシルク印刷等をさらに行うことができる。

図１は、二重構造を有する３次元パターン形成用成形モールドを示し、図２及び図３は、それを用いた家電製品外装材の製造方法を示しているが、本発明にかかる成形モールドはこれに限定されなく、単一構造を有する３次元パターン形成用成形モールドも適用することができる。

図４は、本発明の他の実施例にかかる３次元パターン形成用成形モールドを概略的に示したものであり、単一構造だがモールドの厚さを厚くした例を示したものである。

図４を参照すると、図示した成形モールド４１０は、成形面に成形品の表面形状を付与するための３次元パターン４１５が形成されており、３〜２０ｍｍの厚さを有する金属材質で形成される。

本実施例において、成形モールド４１０は０．５ｍｍ以下の微細な線幅を有する３次元パターンまで容易に形成でき、適当な樹脂との付着力を有するステンレススチール、アルミニウム、スチール等のような金属材質で形成される。

樹脂との付着力がよくないシリコンゴム等を成形モールドの材質として使用する場合は、樹脂の硬化時に部分的な表面光沢の異色現象が発生し得、樹脂との付着力が良すぎるガラス、サンドブラスティング等は、樹脂硬化後に成形モールドと製品の剥離が上手くできないという制約がある。

本実施例において、成形モールド４１０の厚さは３〜２０ｍｍであることが好ましい。成形モールドの厚さが３ｍｍ未満だと成形モールドの反り現象が生じ得る。逆に、成形モールドの厚さが２０ｍｍを超えると取扱いが困難になるという問題点がある。

本実施例の成形モールド４１０を用いる場合、適用される樹脂はアクリル樹脂、ウレタン樹脂等になり得、また、人造大理石用樹脂、例えばＭＭＡ（ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔａｃｒｙｌａｔｅ）とＡＴＨ（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｔｒｉｈｙｄｒａｔｅ）が混合された樹脂も適用できる。

図５は、本発明のまた別の実施例にかかる３次元パターン形成用成形モールドを概略的に示したものである。

図５を参照すると、図示された３次元パターン形成用成形モールドは、下部モールド５１０ａ及び上部モールド５１０ｂを含む。

下部モールド５１０ａの成形面には、成形品の表面形状を付与するための３次元パターン５１５ａが形成されている。また、上部モールド５１０ｂの成形面には、前記３次元パターン５１５ａと反対のパターン５１５ｂが形成されている。

例えば、下部モールド５１０ａの成形面に凹部が形成されている場合は、その部分に対応する上部モールド５１０ｂの成形面に突部が形成されている。逆に、下部モールド５１０ａの成形面に突部が形成されている場合は、その部分に対応する上部モールド５１０ｂの成形面に凹部が形成されている。

勿論、上部モールド５１０ｂの成形面に成形品の表面形状を付与するための３次元パターン５１５ｂが形成され、下部モールド５１０ａの成形面にその反対のパターン５１５ａが形成されていてもよい。

下部モールド５１０ａ及び上部モールド５１０ｂは、精密な３次元パターンを容易に形成でき、樹脂製品硬化後の脱型が容易なステンレススチール、アルミニウム、スチール等のような金属材質で形成されることが好ましい。

このとき、下部モールド５１０ａと上部モールド５１０ｂのそれぞれの厚さは、３〜２０ｍｍであることが好ましい。それぞれのモールドの厚さ５１０ａ，５１０ｂが３ｍｍ未満の場合は、モールドの反り現象が発生し得る。逆に、それぞれのモールド５１０ａ，５１０ｂの厚さが２０ｍｍを超える場合は、取扱いが困難になるという問題点がある。

また、本実施例の場合も、図１に示したフレーム部（図１の１２０）のように、下部モールド５１０ａ及び上部モールド５１０ｂの外部面に付着され、下部モールド５１０ａ及び上部モールド５１０ｂの強度を補強するフレーム部を更に含むことができる。フレーム部は、ガラス（ｇｌａｓｓ）、メタルハニカム（ｍｅｔａｌ ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）板材等を利用できる。

前記図５に示した実施例のように、相互反対の３次元パターンを有する下部モールド５１０ａと上部モールド５１０ｂからなる成形モールド構造は、樹脂製品硬化によって、冷蔵庫、エアコン等の外装材のような樹脂製品が収縮する程度を均一にできる。よって、樹脂製品の３次元パターン形状の厚さ均一度を確保できる。

その結果、樹脂製品の硬化後、樹脂製品の変形を防止でき、樹脂製品の表面または内部のボイド（ｖｏｉｄ）が発生する現象を減らすことができる。

上述のように、本発明は３次元パターン形成用成形モールドを用いて、冷蔵庫、エアコン等のような家電製品の外装材を製造することにより精密な３次元パターンを付与することができ、また製造される家電製品外装材の変形あるいはボイド発生現象を抑制できる。

以上では、本発明の実施例を中心に説明したが、これは例示的なものに過ぎなく、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する技術者であれば、これにより多様な変形及び均等な他実施例が可能だという点を理解できると考える。よって、本発明の真正な技術的保護範囲は、以下に記載する特許請求の範囲によって判断されなければならない。

Claims (13)

1. 成形面に成形品の表面形状を付与するための３次元パターンが形成されたメタル（ｍｅｔａｌ）材質である鋳型部；及び
   前記鋳型部の外部面に付着して前記鋳型部の強度を補強するメタルハニカム（ｍｅｔａｌ ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）板材で形成されたフレーム部；を含むことを特徴とする３次元パターン形成用成形モールド。
2. それぞれ成形面を有する下部モールドと上部モールドを含むが、
   下部モールドと上部モールドは金属材質で形成され、
   前記成形モールドは、前記下部モールド及び上部モールドそれぞれの外部面に付着され、前記下部モールド及び上部モールドの強度を補強するメタルハニカム（ｍｅｔａｌ ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）板材で形成されたフレーム部をさらに含み、
   前記下部モールド及び上部モールド中の一つの成形面には成形品の表面形状を付与するための３次元パターンが形成されており、
   前記下部モールド及び上部モールド中のもう一つの成形面には前記３次元パターンと反対のパターンが形成されていることを特徴とする３次元パターン形成用成形モールド。
3. ３〜２０ｍｍの厚さを有する金属材質で形成されたことを特徴とする請求項２に記載の３次元パターン形成用成形モールド。
4. 前記下部モールド及び上部モールドは、ステンレススチール、アルミニウム及びスチールから選ばれる材質で形成されることを特徴とする請求項３に記載の３次元パターン形成用成形モールド。
5. （ａ）成形面に３次元パターンが形成された請求項１〜４のいずれかに記載の成形モールドを準備すること；
   （ｂ）前記成形モールドに家電製品外装材製造用樹脂組成物を提供すること；
   （ｃ）前記樹脂組成物を硬化させながら前記成形面の３次元パターンを転写すること；及び
   （ｄ）前記成形モールドを脱型すること；を含むことを特徴とする家電製品外装材の製造方法。
6. 前記樹脂組成物は、光硬化型透明樹脂または熱硬化型透明樹脂を含むことを特徴とする請求項５に記載の家電製品外装材の製造方法。
7. 前記(ｂ)において、前記成形モールドにパール（ｐｅａｒｌ）、顔料及びチップ（ｃｈｉｐ）中の一つ以上をさらに提供することを特徴とする請求項５に記載の家電製品外装材の製造方法。
8. 前記（ｄ）以降、硬化物の表面をシルク印刷すること；をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の家電製品外装材の製造方法。
9. 前記成形面の３次元パターンは、化学的エッチング、彫刻及びスタンピング中の一つ以上の方法で形成されることを特徴とする請求項５に記載の家電製品外装材の製造方法。
10. （ａ）成形面に３次元パターンが形成された請求項１〜４のいずれかに記載の成形モールドを準備すること；
    （ｂ）前記成形モールドに家電製品外装材製造用樹脂溶融物を提供すること；
    （ｃ）前記樹脂溶融物を冷却して固化（ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ）させながら前記成形面の３次元パターンを転写すること；及び
    （ｄ）前記成形モールドを脱型すること；を含むことを特徴とする家電製品外装材の製造方法。
11. 前記（ｂ）において、前記成形モールドにパール、顔料及びチップ中の一つ以上をさらに提供することを特徴とする請求項１０に記載の家電製品外装材の製造方法。
12. 前記（ｄ）以降、固化物の表面をシルク印刷すること；をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の家電製品外装材の製造方法。
13. 前記成形面の３次元パターンは、化学的エッチング、彫刻及びスタンピング中の一つ以上の方法で形成されることを特徴とする請求項１０に記載の家電製品外装材の製造方法。
    

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