KR100390272B1 - 인-몰드 성형 금형내에서의 전사 필름 인쇄 방법 및 그제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제품 성형 과정에서 전사 필름을 사출 성형품 표면에 전사하여 사출 성형품 표면을 인쇄하는 공정을 포함하는 인-몰드(In-Mold) 성형 금형에서 파팅 라인에 나타나는 에지를 보다 유리한 사출 조건을 유지하면서 억제하기 위한 전사 필름 인쇄 및 제어 방법에 관한 것이다.

본 발명의 인-몰드 성형 금형의 전사 필름 인쇄 방법은, 고정측 코어와 가동측 코어를 합형시켜 그 코어 캐비티 내에서 융해재를 소성시켜 성형 제품을 성형하는 과정에서 그 성형 제품 표면에 전사 필름을 인쇄하는 단계; 상기 전사 필름 인쇄가 종료되면 가동측 코어를 고정측 코어로부터 이형 시키는 단계; 상기 단계로부터 가동측 코어와 고정측 코어의 이형이 완료되면, 가동측 코어를 고정측 코어와 합형 가능한 전단 다이로 바꿔주는 1교체 단계; 상기 단계에서 선택된 전단 다이를 고정측 코어와 합형 시키고 그 전단 다이의 합형으로부터 제품 표면에 전사 인쇄된 전사층을 제외한 나머지 부분을 절단하는 단계; 상기 단계를 통해 제품 표면의 전사층을 제외한 나머지 전사 필름의 절단이 완료되면 가동측을 가동시켜 전단 다이를 고정측 코어로부터 분리 시키는 단계; 상기 단계에서 전단 다이와 고정측 코어의 분리가 끝나면 전단 다이와 고정측 코어로부터 제품을 취출하는 단계; 제품 취출이 끝나면 전단 다이를 가동측 코어로 바꿔주는 2교체 단계; 상기 2교체 단계가 끝나면 가동측 코어를 고정측 코어와 합형시켜 제품 성형 과정에서 제품 표면에 전사 필름을 인쇄하는 초기 성형으로 복귀하는 단계로 이루어지고, 그 제어방법은, 가동측원판에 회전 가능하도록 결합된 회전판에 있는 코어 캐비티를 선택하는 1단계, 회전판의 코어 캐비티와 고청측의 코어를 합형시켜 전사층을 이루는 제품을 성형하는 2단계, 제품이 성형되면 고정측 코어에서 코어 캐비티를 분리하고 회전판을 돌리는 모터의 위상각을 제어하여 회전판에 있는 전단 다이로 교체하는 3단계, 전단 다이를 가동측 코어에 합형 시켜 제품의 전사층을 제외한 가장자리 전사 필름을 절단이 완료되면 전단 다이를 고정측 코어로부터 분리 시키는 4단계, 전단 다이를 통해 전사 필름이 절단된 성형 제품을 취출한 뒤 모터를 정해진 회전각 만큼 회전시켜 회전판의 코어 캐비티가 고정측 코어와 일치 하도록 하는 5단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 고속 생산이 가능하며, 전사 인쇄된 파팅라인 에지를 최대한 줄여 후가공 없이 바로 제품화 할 수 있어 인-라인 생산방식에 연동되는 제품 생산이 가능하며, 양질의 제품 생산이 가능하다.

Description

인-몰드 성형 금형내에서의 전사 필름 인쇄 방법 및 그 제어 방법{Printing method of printing film of in-mold forming mold and Controlling method thereof}

본 발명은 제품 성형 과정에서 전사 필름을 사출 성형품 표면에 전사하여 사출 성형품 표면을 인쇄하는 공정을 포함하는 인-몰드(In-Mold) 성형 금형에서 파팅 라인에 나타나는 에지를 보다 유리한 사출 조건을 유지하면서 억제하기 위한 전사 필름 인쇄 방법에 관한 것이다.

사출성형은 플라스틱 성형재료를 실린더안에서 가열하여 부드럽게 한 뒤 이것을 차가운 금형안으로 밀어넣어 성형하는 방법으로서 열 가소성 수지를 성형하는 방법의 중심이다.

금형의 상.하형은 액화된 가소성 재료로 채워지는 동안 서로 맞물려 고정되어 있다가 내부가 채워지면 자동으로 열린다.

공정은, 먼저 플라스틱에 안료, 안정제, 가소재, 충전재 등의 컴파운드를 넣어서 수 ㎜의 칩으로 만들어 호퍼에 넣어둔다. 호퍼 바로 앞에 열을 가하는 가열실 있어 여기를 전열이나 고압 수증기를 이용하여 가열하면 그 열에 의해 플라스틱을 액상의 융해상태로 만들게 되는데 이것을 실린더를 이용하여 금형 안으로 밀어 넣는다.

융해재가 금형 형판의 구석까지 충분히 흘러들어 가게 되면 융해재를 밀고 있었던 피스톤은 리턴(Return)되고 금형의 서로 다른 형판은 두짝으로 갈라져서 금형속에서 굳은 플라스틱(제품)을 밖으로 꺼낸다. 금형에서 꺼낸 굳은 플라스틱은 곧 반가공 제품이 되며 공구 및 수작업 그리고 검사를 거쳐 완제품으로 양산된다.

사출성형(법)은 작고 가벼운 것부터 무게가 10㎏ 정도까지 나가는 크고 무거운 것까지 성형할 수 있기 대문에 성형 범위가 압출, 압축, 주형, 적층, 취입 성형 등에 비해 성형 영역이 넓고, 많은 양을 손쉽게 생산할 수 있으므로 작업 능률도 좋은 성형법으로 알려져 있으며, 일반적으로 성형온도가 높으므로 열에 안정하며, 점도가 그다지 크지 않은 플라스틱 성형에 알맞은 방법이다.

사출성형을 효과적으로 하기 위해 한쌍의 상.하형(鑄型.Mold)을 고정측과 가동측에 각각 내장형으로 갖는 금형의 형식으로 인-몰드 성형용 금형이 알려져 있으며, 그 구조는 형식 마다 약간씩 차이가 있으나 상.하형(고정측코어.가동측코어)의 분리면(이형면.파팅라인)을 기준으로 고정측과 가동측으로 구분되며 이를 도식적으로 나타나면 도 1과 같이 표현된다.

고정측(10)은, 임의의 구조물에 고정된 고정판(11), 외부 호퍼에 들어있는컴파운드를 가열실에서 액화시켜 적당한 압력으로 고정측코어(12)와 가동측코어(13)로 액상의 융해재를 보내는 런너시스템(14), 고정측코어(12)와 가동측코어(22)를 분리하는 이젝팅 핀(15)을 고정하기 위해 고정판(11)에 설치된 이젝팅 플레이트(16), 이젝팅 플레이트(16) 앞에서 고정측코어(12)를 고정하는 고정측원판(17)이 있고, 가동측(20)은, 고정판(11)과 대응되는 위치에서 이젝팅 로드(21)에 의해 가동되는 가동판(24), 이젝팅 핀을 안내하는 이젝팅 플레이트(23), 이젝팅 플레이트(23) 앞에서 가동측코어(22)를 고정하는 가동측원판(25)으로 되어 있다.

인-몰드 성형 금형의 작동은, 고정측코어(12)와 가동측코어(22)가 서로 닿아 합쳐진 상태에서 런너시스템(14)을 통해 액상의 융해재를 가동측코어(22)와 고정측코어(12) 사이에 보내 일정한 냉각기를 거쳐 굳은 프라스틱으로 성형되면 이젝팅 로드(21)에 의해 가동판(24)이 고정판(11)과 반대 방향으로 움직이고 그 스트로크 만큼 고정측코어(12)와 가동측코어(22)는 이형된다. 연속적으로 굳은 프라스틱 성형품을 꺼내면 다시 이젝팅 로드에 의해 가동판(24)이 움직여 가동측코어(22)가 고정측코어(12)와 합쳐져 똑같은 사출성형 과정을 반복한다.

인-몰드 성형 금형에 의한 사출성형에서는 제품 성형중에 전사 필름의 인쇄가 가능하다. 사출 성형품 표면에 전사 필름을 대서 이를 사출 성형품 제조에 한 공정으로 포함 시키는 장치와 방법 그리고 그 전사재(필름)에 관하여 알려져 있다.

국내 공개실용신안공보 공개번호 96-4273호의 '인-몰드 금형의 전사 필름 가이드장치'는 사출성형중 전사 필름을 금형 형판으로 끊김없이 안전하게 보낼 수 있도록 하는 기술로 소개되었다.

일본 특허공보 평6-18695호는, 인몰드 성형용 금형에서 전사재(필름)의 텐션(tension) 조정과 관련된 기술이며, 일본 특허공보 평7-29334호는, 인몰드성형용금형에서 전사필름의 클팸핑 기술로 소개되었다.

일본 특허공보 평5-42937호는, 인몰드 성형품과 그 제조방법으로서 인몰드에 의해 성형되는 성형품 표면 처리에 있어서 전사재(필름) 또는 그 전사재의 성형품 접착과 관련되며 이 기술은 전사재를 희망하는 대로 제품 표면에 전사하는 기술이다.

국내 공개특허 공개번호 1999-0082937호는 인몰드 라벨재에 관한 것으로 특히 인몰드 성형법에 사용하기 위한 라벨에 관한 기술이다.

인-몰드 성형용 금형에서 제품 표면에 전사 인쇄를 하는 장치들은 도 2와 같이 고정측코어(12)와 가동측코어(22) 사이에 전사 필름(30)이 지나가도록 일정한 경로를 지정해 놓고 성형 제품 표면을 전사 인쇄 하는 것으로, 인-몰드 성형 금형 주위에 전사필름피더(31)와 회수장치(32) 그리고 수개의 전사필름 가이드 롤러(33)를 구비하여, 전사필름피더(31)를 통해 고정측코어(12)와 가동측코어(22) 사이로 전사 필름(30)을 공급하면서 플라스틱 융해재를 런너시스템(14)을 통해 고정측코어(12)와 가동측코어(22)의 캐비티에 넣을 때 플라스틱 융해재가 사출 성형 제품으로 소성되는 과정에서 그 표면에 전사 필름이 지나가도록 하여 전사 인쇄하는 것이다.

도 3은 종전의 전사 필름 인쇄 방법으로서, 고정측과 가동측 사이로 전사 필름을 공급하고(S10), 고정측코어와 가동측코어를 합형하여(S11), 각 코어 캐비티에서 제품을 성형하며(S12), 제품 성형이 완료되면 가동측코어를 고정측코어로부터 분리하고(S13), 코어캐비티로부터 제품을 취출한다(S14). 이렇게 제품 취출이 끝나면 가동측 코어 캐비티를 고정측 코어 캐비티와 합형하고(S15), 초기 제품 성형 과정을 반복한다(S16).

도 4는 종래의 인-몰드 성형 금형의 성형법 그리고 전사 인쇄 기법이 적용된 사출 성형 제품의 표면(a)과 그 확대 표면(b)의 예이다.

그림의 성형 제품(40)을 보면 액상의 수지가 형판(12)(22)에서 경화되어 굳어진 플라스틱 수지층(41)과 그 위에 전사 필름(30)이 코팅된 전사층(42)을 이루고 있다. 특히, 전사층(42)의 영역들 중 파팅라인(e1)(e2)을 중심으로 하는 에지에서 집중적인 찢어진 비균일 형상 으로 나타나며, 이 부분은 후 가공을 통해 다듬는다.

전사 필름(30)의 전사성이나 증착 균일성 등은 전사재의 선택과 성형 조건 등에 의해 영향을 받지만 이러한 파팅라인 에지의 형상은 전사재의 물리적 조건과는 관계없이 인쇄 공정에서 나타난다.

즉 종래의 일반적인 인-몰드 성형 금형을 이용하여 전사 필름을 표면에 인쇄하는 경우 도 3과 같이 금형의 파팅라인의 에지부분의 전사층(42)의 가장자리면은 금형의 이형시 인-몰드 사출 파팅면의 떨림(찢어짐) 절단면을 반드시 형성하는데, 그 원인은 전사 필름의 텐션이나 융융수지 온도와 직접 관련이 있다. 특히 전사 필름(30)을 제품에 증착 하는 공정을 공정의 하나로 하는 인-몰드 성형 금형내에서의 전사 필름 인쇄기법의 경우는 핫런너를 사용을 제한 한다. 핫런너의 사용 자체가 양호한 사출 조건의 하나이지만 핫런너를 쓰면 전사 필름의 증착과 절단성의 문제가 있기 때문에 고온의 핫런너를 사용하지 않고 실험적으로 얻어진 적당한 온도대에서 전사 필름의 증착과 절단을 실시하고 있으며, 그 절단 기법은 형판(12)(22)의 합형과 이형에 의존되어 있으므로 인위적인 절단 기법이 아닌 제품 성형 공정상의 하나에 이미 포함되어 있는 것이다. 만약 이러한 절단 기법이 성형 조건이나 품질 그리고 생산성에서 만족할만큼 적절하다면 굳이 절단 기법을 변경하거나 수정을 요구하지 않는다. 따라서 전사 필름을 사용하는 인몰드 성형 금형은 전사필름의 절단 문제와 이러한 핫런너를 사용하는데 따르는 생산성 문제를 고려하여 적당한 금형의 온도 분위기를 유지하여 전사필름 절단의 문제를 해결하는 방안으로 제품을 생산하고 있는 것이다. 그러나, 이렇게 생산된 제품은 도 3과 같이 전사 필름의 파팅라인 에지(절단면)를 완벽하게 처리할 수 없었으며 보통 제품이 굳은 뒤 재가공을 통해 절단면을 다듬는 작업을 한다. 그 만큼 고정도의 제품 품질을 유지할 수 없고 양질의 제품 생산이 불가능할 뿐만아니라 성형 제품을 바로 사용하지 못하고 2차가공을 필요로 하기 때문에 인-라인 생산방식의 적용 자체가 어렵다. 또한 인몰드성형 금형의 형판은 성형 제품이 바뀌면 이에 따라 가동측과 고정측을 분리하여 금형 전체를 재배치하거나 바꿔야 했기 때문에 제품 생산을 위한 사전 준비 작업 부담도 많았다.

따라서 본 발명의 목적은 금형의 파팅라인 에지 부분의 전사층 가장자리 떨림면 없이 원하는 전사층을 제품 표면에 형성하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전사 필름을 증착하는 공정을 하나로 하는 인-몰드 성형 금형에서 핫런너를 사용하여 성형 조건을 양호한 상태로 유지할 수 있게 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전사 필름이 전사된 제품을 인-몰드 성형 금형을 통해 성형 하는데 있어서 전사 필름의 파팅라인 에지의 재가공 없이 바로 제품으로 성형하게 함으로서 인-몰드 성형 금형을 통한 제품 생산에 있어서 인-라인 생산방식의 적용과 같은 생산공정의 유연성을 제공하는 것이다.

이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,

인-몰드 성형 금형의 호퍼에 있는 프라스틱을 액상의 융해재로 조성하여 그 프라스틱 융해재를 금형의 안으로 넣어 융해재가 준비된 형판 캐비티의 구석까지 흘러들어 가게 하여 형판의 코어 캐비티에서 융해재를 소성 시키고, 그 과정에서 고정측 코어와 가동측 코어 사이에 전사 필름이 캐비티 표면을 지나가도록 일정한 경로를 지정해 놓고 전사 필름을 성형 제품 표면에 전사 인쇄 하는 인-몰드 성형 금형의 전사 필름 인쇄 방법에 있어서,

상기 전사 필름 인쇄 방법은,

고정측 코어와 가동측 코어를 합형시켜 그 코어 캐비티 내에서 융해재를 소성시켜 성형 제품을 성형하는 과정에서 그 성형 제품 표면에 전사 필름을 인쇄하는 단계;

상기 전사 필름 인쇄가 종료되면 가동측 코어를 고정측 코어로부터 이형 시키는 단계;

상기 단계로부터 가동측 코어와 고정측 코어의 이형이 완료되면, 가동측 코어를 고정측 코어와 합형 가능한 전단 다이로 바꿔주는 1교체 단계;

상기 단계에서 선택된 전단 다이를 고정측 코어와 합형 시키고 그 전단 다이의 합형으로부터 제품 표면에 전사 인쇄된 전사층을 제외한 나머지 부분을 절단하는 단계;

상기 단계를 통해 제품 표면의 전사층을 제외한 나머지 전사 필름의 절단이 완료되면 가동측을 가동시켜 전단 다이를 고정측 코어로부터 분리 시키는 단계;

상기 단계에서 전단 다이와 고정측 코어의 분리가 끝나면 전단 다이와 고정측 코어로부터 제품을 취출하는 단계;

제품 취출이 끝나면 전단 다이를 가동측 코어로 바꿔주는 2교체 단계;

상기 2교체 단계가 끝나면 가동측 코어를 고정측 코어와 합형시켜 제품 성형 과정에서 제품 표면에 전사 필름을 인쇄하는 초기 성형으로 복귀하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은,

전사 필름 이송 시스템을 포함하는 인-몰드 금형의 가동측원판에 모터에 의해 회전 가능하고 코어 캐비티와 전단 다이를 고정측 코어에 선택적으로 마주보고 합형 되도록 회전판을 장착하여, 상기 가동측원판에 회전 가능하도록 결합된 회전판에 있는 코어 캐비티를 선택하는 단계,

상기 회전판의 코어 캐비티와 고청측의 코어를 합형시켜 전사층을 이루는 제품을 성형하는 단계,

제품이 성형되면 고정측 코어에서 코어 캐비티를 분리하고 회전판을 돌리는 모터의 위상각을 제어하여 회전판에 있는 전단 다이로 교체하는3단계,

전단 다이를 가동측 코어에 합형 시켜 제품의 전사층을 제외한 가장자리 전사 필름을 절단이 완료되면 전단 다이를 고정측 코어로부터 분리 시키는 단계,

전단 다이를 통해 전사 필름이 절단된 성형 제품을 취출한 뒤 모터를 정해진 회전각 만큼 회전시켜 회전판의 코어 캐비티가 고정측 코어와 일치 하도록 하는 5단계로 이루어지는 인-몰드 성형 금형내에서의 전사 필름 인쇄 제어 방법을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 인-몰드 성형 금형을 나타낸 도면

도 2는 종래의 인-몰드 설형용 금형의 다른 예를 나타낸 도면

도 3은 종래의 인-몰드 성형 금형에 의한 인쇄 방법의 순서도

도 4는 종래의 인쇄 기법에 따라 성형된 제품의 전사 인쇄면을 도식적으로 나타낸 것으로

(a)는 표면 (b)는 확대면

도 5는 본 발명의 적용과 관련된 인-몰드 성형 금형의 예를 보인 도면

도 6은 본 발명의 인쇄 기법 적용과 관련된 회전판의 구조의 예로서,

(a)는 전면 (b)는 그 반대면의 구조

도 7은 본 발명의 전사 필름 인쇄 방법의 예를 보인 순서도

도 8의 (a)~(h)는 각각 제품 성형 전사 필름 절단과 관련된 코어 캐비티 또는 전단 다이가 고정측형판과의 형합되는 상태를 순서적으로 나타낸 동작도

도 9는 본 발명에 따른 제어 방법의 예를 보인 흐름도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

50:회전판 51:가동측 코어(캐비티)

52:전단 다이 54:고정측 코어

55:고정판 56:가동측 원판

57:핫런너 58:고정측 원판

59:고정측 60:가동판

61:가동측

본 발명에 따르면, 성형 제품 표면에 전사 인쇄를 조건으로 하는 인-몰드 성형용 금형의 가동측과 고정측 코어의 이형과 합형을 제품 성형 시기를 통해 조절하고 그 과정에서 전사 필름을 절단하는 공정을 부가 함으로서 성형 제품 표면에 정밀하고 깨끗한 전사 필름의 파팅라인 에지를 형성할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참고로 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명과 관련되는 인-몰드 성형용 금형의 구조이다. 도 6은 본 발명의 적용에 유리한 회전판 구조로서 (a)는 회전판의 전면이고 (b)는 회전판 전면에 대한 반대면을 보인 것이다. 도 7은 본 발명에 따른 전사 필름 인쇄 방법의 블록도이고, 도 8의 (a)~(h)는 각각 제품 성형과 전사 필름 절단과 관련된 코어 캐비티 및 고정측 코어측과의 합형 단계를 도식적으로 보인 것이며, 도 9는 본 발명에 따른 제어 방법의 예를 흐름도로 보인 것이다.

본 발명의 적용과 관련된 인-몰드 성형 금형은 도 5에 보인 대로 임의의 구조물에 고정된 고정판(55), 컴파운드를 가열실에서 액화시켜 고정측 코어(54)와 가동측 코어(51)에 액상의 융해재를 보내는 핫런너(57), 고정측 코어(54)와 가동측 코어(51)를 분리하는 이젝팅 핀 그리고 고정판(55)에 설치된 이젝팅 플레이트, 이젝팅 플레이트 앞에서 고정측 코어(54)를 고정하는 고정측원판(57)이 있는 고정측(59)과, 고정측(59)의 고정판(55)과 상대 위치에서 이젝팅 로드에 의해 가동되는 가동판(60), 이젝팅 핀을 안내하는 이젝팅 플레이트, 이젝팅 플레이트 앞에서 가동측 코어(51)를 고정하는 가동측원판(56)으로 된 가동측(61)과, 이들 고정측(59)과 가동측(61)의 각 형판 사이로 전사 필름(30)을 보내 제품 표면에 전사 필름(30)을 인쇄하는 전사 필름 이송 시스템(62)으로 이루어지는 일반적인 형태이다.

만약, 도 6의 (a)(b)로 나타나는 바와 같이 고정측 코어(54)에 대응되는 가동측 코어(51) 캐비티와 고정측 코어(54)에 대응되는 전단 다이(52)가 배열되어 있는 회전판(50)을 가동측(61)과 고정측(59) 사이에 배치하는 경우(특히 가동측원판(56)에 회전판(50)을 회전 가능하게 설치하는 경우) 회전판(50)을 돌려줌으로서 고정측 코어(54)와 합형 시킬 때 가동측 코어(51) 캐비티와 전단 다이(52)의 선택이 가능하다.

본 발명에 있어서 가동측 코어(51) 캐비티와 전단 다이(52)의 선택과 교체에 관련된 공정을 수작업 교체가 가능한 것으로 본다면 반드시 회전판(50)에 의한가동측 코어 캐비티와 전단 다이의 선택에 의존하는 것은 아니다. 따라서 이와 같은 구성물들 즉 회전판(50)에 의한 전단 다이(52)와 가동측 코어(51) 캐비티의 선택과 교체에 관련된 구성물은 본 발명의 구현에 있어서 최적화된 구조물로 제시될 수 있는 것 뿐이다.

마찬가지로 가동측 코어(51) 캐비티와 전단 다이(52)를 제품 성형 중에 고정측 코어(54)에 번갈아 가면서 합형 시키는 회전장치(53)도 반드시 필요한 구성물은 아니다.

만약, 본 발명의 적용에서 가동측 코어 캐비티와 전단 다이를 수작업으로 필요에 따라 선택 하고 이를 교체 한다면 회전판(50)이나 그 회전장치(53)를 둘 필요는 없다.

회전판(50)은 도 6에 보인 대로 가동측원판(56)을 중심으로 설치하거나 또는 다른 판을 이용하여 설치할 수 있는데, 회전판(50)을 반드시 가동측(61)에 설치할 이유는 없다. 그러나, 가동측(61)과 고정측(59)으로 이루어지는 인-몰드 성형용 금형의 성형 시스템상으로는 고정측(59)보다는 가동측(61)에 적용하기가 용이한데 따라 가동측원판(56)에 지지부를 홈 형태로 가공하여 그 안에서 회전되게 설치한 것이다. 이 경우 도 8의 (f)와 같이 전단 다이(52)에 에어홀(63)을 두고 이와 통하는 유로(64)를 형성하여 그 유로(64)를 흡입장치(65)와 연결함으로서 전단 다이(52)를 통해 성형 제품의 흡착하여 취출할 수 있다.

이렇게 구성되는 회전판(50)은 가동측 코어(51) 캐비티와 전단 다이(52)로 구분되는 형판을 배열한 것으로, 원래 가동측원판(56)에 부착되는 기존의 가동측코어를 옮겨 놓은 것과 같은 것이다.

회전판(50)이 적용된 인몰드 성형 금형의 작동은, 고정측 코어(54)와 가동측원판(56)에 있는 회전판(50)의 가동측 코어(51) 캐비티가 서로 닿아 합쳐진 상태에서 핫런너(57)를 통해 액상의 융해재를 고정측 코어(54)와 회전판(50)의 가동측 코어(51) 캐비티 사이에 보내 일정한 냉각기를 거쳐 굳은 프라스틱으로 성형되면 이젝팅 로드에 의해 가동판(60)이 고정판(55)과 반대 방향으로 움직이고 그 스트로크 만큼 고정측 코어(54)와 회전판(50)을 고정하고 있는 가동측원판(56)이 이형된다. 연속적으로 굳은 프라스틱 성형품을 꺼내면 다시 이젝팅 로드에 의해 가동판(60)이 움직여 회전판(50)의 가동측 코어(51) 캐비티가 고정측 코어(54)와 합쳐져 똑같은 사출성형 과정을 반복한다.

사출성형이 끝나면 전단 다이(52)가 고정측 코어(54)와 합형되어 제품 표면에 인쇄된 전사층(42)을 제외한 전사 필름(30)의 가장자리 부분을 절단한다.

종전의 인-몰드 금형의 전사 인쇄 기법은 이러한 전사 필름의 절단 공정 없이 곧바로 고정측코어와 가동측코어의 합형만으로 전사 필름을 절단했기 때문에 전사 필름의 제대로된 절단을 기대하기 어려웠다.

본 발명에 따른 인-몰드 성형 금형의 전사 필름 인쇄 방법의 예는, 도 7과 같이 인-몰드 성형 금형의 호퍼에 있는 프라스틱을 액상의 융해재로 조성하여 그 프라스틱 융해재를 금형의 안으로 넣어 융해재가 준비된 코어 캐비티의 구석까지 흘러들어 가게 하여 코어 캐비티에서 융해재를 소성 시키고, 그 과정에서 고정측 코어와 가동측 코어 사이에 전사 필름이 캐비티 표면을 지나가도록 일정한 경로를 지정해 놓고 전사 필름을 성형 제품 표면에 전사 인쇄 하는 인-몰드 성형 금형의 전사 필름 인쇄 방법에 있어서, 고정측 코어와 가동측 코어를 합형시켜 그 코어 캐비티 내에서 융해재를 소성시켜 성형 제품을 성형하는 과정에서 성형 제품 표면에 전사 필름을 인쇄하는 단계(S100), 전사 필름의 인쇄가 종료되면 가동측 코어를 고정측 코어로부터 이형 시키는 단계(S101), 단계S101로부터 가동측 코어와 고정측 코어의 이형이 완료되면, 가동측 코어를 고정측 코어와 합형 가능한 전단 다이로 바꿔주는 교체 단계(S102), 단계S102에서 선택된 전단 다이를 고정측 코어와 합형 시키고 그 전단 다이의 합형으로부터 제품 표면에 전사 인쇄된 전사층을 제외한 나머지 부분을 절단하는 단계(S103), 단계S103을 통해 제품 표면의 전사층을 제외한 나머지 전사 필름의 절단이 완료되면 가동측을 가동시켜 전단 다이를 고정측 코어로부터 분리 시키는 단계(S104), 단계S104에서 전단 다이와 고정측 코어의 분리가 끝나면 전단 다이와 고정측 코어로부터 제품을 취출하는 단계(S105), 제품 취출이 끝나면 전단 다이를 가동측 코어로 바꿔주는 교체 단계(S106), 단계S106이 끝나면 가동측 코어를 고정측 코어와 합형시켜 제품 성형 과정에서 제품 표면에 전사 필름을 인쇄하는 초기 성형으로 복귀하는 단계(S107)로 이루어 진다.

본 발명의 인쇄 방법의 적용에 있어서 전단 다이 및 가동측 코어의 선택과 교체는, 회전판(50)에 가동측 코어(51)와 전단 다이(52)를 미리 배치하여 이를 선택하는 것외에 다른 교체 및 선택 방법(예를들면, 회전장치가 아닌 평면 교체 구조인 것)의 적용으로 해결할 수 있다.

가동측 코어(51)와 전단 다이(52)를 회전판(50)에 배치하여 이를 선택하는도 5 및 도 6의 구조인 경우 회전판(50)을 모터(53) 구동에 의한 위상각 제어로 제어할 수 있다.

인-몰드 성형 금형의 구조가 도 5 및 6과 같이 가동측 코어(51) 캐비티와 고정측 코어(54)의 관계로 구체화 되는 경우 그 제어 방법의 예는 도 9의 흐름도와 같이 전사 필름 이송 시스템(62)을 포함하는 인-몰드 금형의 가동측원판(56)에 모터(53)에 의해 회전 가능하고 가동측 코어(51) 캐비티와 전단 다이(52)를 고정측 코어(54)에 선택적으로 마주보고 합형 되도록 회전판(50)을 장착하여, 상기 가동측원판(56)에 회전 가능하도록 결합된 회전판(50)에 있는 코어(52) 캐비티를 선택하는 1단계, 회전판(50)의 코어 캐비티와 고청측 코어(54)를 합형시켜 전사층을 이루는 제품을 성형하는 2단계, 제품이 성형되면 고정측 코어(54)에서 코어(52) 캐비티를 분리하고 회전판(54)을 돌려 모터(53)의 위상각을 제어하여 회전판에 있는 전단 다이(51)로 교체하는 3단계, 전단 다이(52)를 고정측 코어(54)에 합형 시켜 제품의 전사층을 제외한 가장자리 전사 필름(30)의 절단이 완료되면 전단 다이(52)를 고정측 코어로부터 분리 시키는 4단계, 전단 다이(52)를 통해 전사 필름이 절단된 성형 제품을 취출한 뒤 모터(53)를 정해진 회전각 만큼 회전시켜 회전판의 코어 캐비티가 고정측 코어(54)와 일치 하도록 하는 5단계로 전사 필름 인쇄를 제어할 수 있다.

본 발명은 가동측 코어와 고정측 코어의 합형으로 이루어지는 제품 성형 공정상에서 전단 다이에 의한 전사 필름 전단 공정을 둠으로서 전사 필름을 제품 표면에 인쇄하는 제품에 대해서 필름 절단 면의 흐트러짐, 찌그러짐, 찢어짐 등과 같은 문제 없이 정밀하게 절단할 수 있도록 하는데, 그 인쇄 과정을 도 8의 (a)~(h)로 나타낼 수 있다.

(a)는 고정측 코어(54)와 가동측 코어(51)가 합형되어 전사 필름을 성형 제품 표면에 인쇄 하는 경우로서, 일반적인 금형의 코어 형합 상태와 같다.

(b)는 제품 표면에 전사층(42) 형성을 완료하고 가동측 코어(51) 캐비티가 이형되는 상태이다.

(c)는 릴 타입 전사 필름이 절단되지 않은 채로 성형 제품 표면에 증착되어 고정측 코어(54)에 놓인 방향으로 코어 캐비티 대신 전단 다이(52)를 형합 시키는 과정이다.

(d)는 고정측 코어(54)에 전단 다이(52)가 형합되어 전사 필름의 절단을 진행하는 과정이다.

(e)는 형합력의 증가와 같이 직접 전단력을 가해 전사 필름의 절단이 진행되는 도식적 그림이다.

(f)는 절단이 완료되어 전사층(42)만을 성형 제품 증착시켜 전단 다이(52)를 통해 제품을 취출하는 과정이다.

(g)는 완성된 제품 취출을 마치고 고정측 코어(54)와 일치하는 가동측 코어(51) 캐비티를 'A'방향으로 형합 시키는 도면이다.

(h)는 제품 초기 성형 과정으로 위 (a)와 같다.

한편, 가동측 코어(51) 캐비티와 전단 다이(52)를 배열하여 이를 가동측에서 회전 가능하게 하는 회전판(50)과 그 회전장치로서 모터를 적용하는 본 발명의 인쇄 기법에 적용될 수 있는 제어 방법의 예는 도 9의 흐름도(S201)~(S214)와 같이 실행 될 수 있다.

가동측에 코어 및 전단 다이가 있는 회전 가능한 회전판을 설치하는 경우(S200), 회전판에서 코어 캐비티를 선택한다(S201). 그후 가동측 코어와 고정측 코어가 합형되고, 이로 인해 제품이 성형되며 전사층이 있는 제품 성형이 완료되었는가(S203)에 따라 전사층 성형이 완료되었으면 가동측 코어와 고정측 코어를 분리한다(S204). 가동측 코어와 코정측 코어의 분리가 완료되면 회전판을 모터의 위상각으로 제어하는 동작을 실행 시켜 전단 다이를 코정측 코어와 일치하게 세팅하고(S205), 이를 통해 전단 다이를 고정측 코어에 합형한다(S206). 전단 다이의 합형으로 전사층을 제외한 전사 필름의 나머지 부분이 절단되고 가동측이 리턴되어 전단 다이가 고정측 코어로부터 빠져 나온다. 이때 전단 다이에 흡입장치의 흡입력을 전달하면(S209), 전단 다이를 통해 전사 필름이 절단되어 전사층만이 남은 완성된 제품 취출이 가능하며(S210), 제품 취출이 끝났는가에 따라(S211), 끝났으면 회전판 제어용 구동용 모터를 구동하여 회전판의 코어 캐비티를 선택한다(S212). 그뒤 가동측 코어와 고정측 코어가 합형되고(S213), 다시 새로운 제품 성형 과정인 S202단계로 진행시킨다(S214).

이같은 제어 방법의 예는, 인-몰드 성형 금형의 가동측에 회전판을 설치하고 그 구동을 모터에 의해 제어하는 것으로, 고정측과 가동측의 합형과 이형에 따른 시기 검출과 전단 다이 및 코어 캐비티의 선택 시기 등이 통합적으로 관리되는 경우에 적용될 수 있는 제어 방법들 중의 하나이다.

이와 같이 전사 인쇄 공정을 포함하는 인-몰드 성형 금형에 의한 제품 성형에서 전사 필름을 절단하는 공정을 별도로 적용하는 본 발명의 경우 기존의 금형에서 얻을 수 없는 몇 가지의 특징적 작용을 금형 시스템상에서 얻을수 있다. 즉 금형의 파팅라인의 에지부분의 전사층의 가장자리면은 금형의 이형시 인몰드 사출 파팅면의 떨림 절단면을 형성하는데 떨림 절단면의 형성 원인은 전사 필름의 텐션이나 융융수지 온도와 관련이 있다. 특히 전사 인쇄 기법을 적용하기 위해 전사 필름을 코팅하는 공정을 공정의 하나로 하는 인몰드 성형 금형의 경우는 핫런너를 사용하면 성형 조건을 양호한 상태로 유지할 수 있지만 핫런너를 쓰면 전사필름의 절단의 문제가 있기 때문에 핫런너를 사용하지 못하는 것으로 알려져 있다. 본 발명을 적용하는 경우 전사 필름을 절단 할 수 있는 전단 다이에 의한 필름 전단 공정을 추가 함으로서 이로 인해 전사 필름의 고른 절단면을 얻을 수 있어 필름 텐션이나 온도 분위기에 영향을 덜 받고 보다 고속으로 제품 성형이 가능하고, 후 가공으로 전사 필름의 파팅라인 에지 연마 작업을 거치지 않기 때문에 양질의 양질의 제품 생산이 가능하고 뿐만아니라 연마 공정을 없애 인-라인 생산방식의 적용이 가능하도록 한 점과 같은 것이다.

이와 같이 본 발명은 전사 필름 인쇄 공정을 포함하는 인몰드 성형용 금형에서 별도의 전사 필름 절단 공정을 거치도록 함으로서 핫런너의 사용이 가능하여 고속 생산이 가능하며, 전사 인쇄된 파팅라인 에지를 최대한 줄여 후가공 없이 바로제품화 할 수 있어 인-라인 생산방식에 연동되는 제품 생산이 가능하며, 양질의 제품 생산을 가능하게 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 인-몰드 성형 금형의 호퍼에 있는 프라스틱을 액상의 융해재로 조성하여 그 프라스틱 융해재를 금형의 안으로 넣어 융해재가 준비된 형판 캐비티의 구석까지 흘러들어 가게 하여 형판의 코어 캐비티에서 융해재를 소성 시키고, 그 과정에서 고정측 코어와 가동측 코어 사이에 전사 필름이 캐비티 표면을 지나가도록 일정한 경로를 지정해 놓고 전사 필름을 성형 제품 표면에 전사 인쇄 하는 인-몰드 성형 금형의 전사 필름 인쇄 방법에 있어서,

   상기 전사 필름 인쇄 방법은,

   고정측 코어와 가동측 코어를 합형시켜 그 코어 캐비티 내에서 융해재를 소성시켜 성형 제품을 성형하는 과정에서 그 성형 제품 표면에 전사 필름을 인쇄하는 단계;

   상기 전사 필름 인쇄가 종료되면 가동측 코어를 고정측 코어로부터 이형 시키는 단계;

   상기 단계로부터 가동측 코어와 고정측 코어의 이형이 완료되면, 가동측 코어를 고정측 코어와 합형 가능한 전단 다이로 바꿔주는 1교체 단계;

   상기 단계에서 선택된 전단 다이를 고정측 코어와 합형 시키고 그 전단 다이의 합형으로부터 제품 표면에 전사 인쇄된 전사층을 제외한 나머지 부분을 절단하는 단계;

   상기 단계를 통해 제품 표면의 전사층을 제외한 나머지 전사 필름의 절단이완료되면 가동측을 가동시켜 전단 다이를 고정측 코어로부터 분리 시키는 단계;

   상기 단계에서 전단 다이와 고정측 코어의 분리가 끝나면 전단 다이와 고정측 코어로부터 제품을 취출하는 단계;

   제품 취출이 끝나면 전단 다이를 가동측 코어로 바꿔주는 2교체 단계;

   상기 2교체 단계가 끝나면 가동측 코어를 고정측 코어와 합형시켜 제품 성형 과정에서 제품 표면에 전사 필름을 인쇄하는 초기 성형으로 복귀하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인-몰드 성형 금형내에서의 전사 필름 인쇄 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전단 다이 및 가동측 코어의 교체는 회전판에 가동측 코어와 전단 다이를 배치하고 이를 선택하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인-몰드 성형 금형내에서의 전사 필름 인쇄 방법.
3. 전사 필름 이송 시스템을 포함하는 인-몰드 금형의 가동측원판에 모터에 의해 회전 가능하고 코어 캐비티와 전단 다이를 고정측 코어에 선택적으로 마주보고 합형되도록 회전판을 장착하여, 상기 가동측원판에 회전 가능하도록 결합된 회전판에 있는 코어 캐비티를 선택하는 1단계,

   상기 회전판의 코어 캐비티와 고청측의 코어를 합형시켜 전사층을 이루는 제품을 성형하는 2단계,

   제품이 성형되면 고정측 코어에서 코어 캐비티를 분리하고 회전판을 돌리는모터의 위상각을 제어하여 회전판에 있는 전단 다이로 교체하는 3단계,

   전단 다이를 가동측 코어에 합형 시켜 제품의 전사층을 제외한 가장자리 전사 필름을 절단이 완료되면 전단 다이를 고정측 코어로부터 분리 시키는 4단계,

   전단 다이를 통해 전사 필름이 절단된 성형 제품을 취출한 뒤 모터를 정해진 회전각 만큼 회전시켜 회전판의 코어 캐비티가 고정측 코어와 일치 하도록 하는 5단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인-몰드 성형 금형내에서의 전사 필름 인쇄 제어 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 가동측 코어와 전단 다이를 회전판에 배치하여 선택하는 경우 회전판을 모터 구동에 의한 위상각 제어로 제어하는 것을 특징으로 하는 인-몰드 성형 금형내에서의 전사 필름 인쇄 제어 방법.