KR100510786B1

KR100510786B1 - 사출 금형의 화학적 부식방법

Info

Publication number: KR100510786B1
Application number: KR10-2002-0042254A
Authority: KR
Inventors: 김용선
Original assignee: 김용선
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2005-08-31
Also published as: KR20040008590A

Abstract

본 발명은 사출 금형에 의해 성형되는 자동차의 내장물, 범퍼 및 플라스틱 제품 등의 표면에 엠보(embo)를 성형하여 제품의 미관 및 질감을 향상시키고, 빛반사를 감소시킬 수 있도록, 사출 금형을 화학적으로 부식시켜 사출 금형에 엠보를 성형하는 방법에 관한 것으로서, 1차 디자인 전사단계(ST1), 1차 에칭단계(SE1), 1차 산처리 단계(SA1)를 거쳐 1차 엠보를 성형하고, 상기 1차 엠보에 다시 2차 디자인을 전사하는 2차 디자인 전사단계(ST2), 2차 에칭단계(SE2), 2차 산처리 단계 (SA2)를 거쳐 2차 엠보를 성형하고, 3차 디자인 전사단계(ST3), 3차 에칭단계 (SE3), 3차 산처리 단계(SA3)를 통해 3차 엠보를 성형하는 것을 특징으로 한다.

Description

사출 금형의 화학적 부식방법{Method of etching a surface of injection mold}

본 발명은 사출 금형에 의해 성형되는 자동차의 내장물, 범퍼 및 플라스틱 제품 등의 표면에 엠보(embo)를 성형하여 제품의 미관 및 질감을 향상시키고, 빛반사를 감소시킬 수 있도록, 사출 금형을 화학적으로 부식시켜 사출 금형에 엠보를 성형하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엠보 성형을 여러번 반복 수행하므로서 사출 금형의 표면에 자연스러운 엠보를 성형할 수 있는 사출 금형의 화학적 부식방법에 관한 것이다.

종래의 사출 금형의 화학적 부식방법은 에칭단계를 1회만 수행하므로서 사출 금형의 베이스면에 형성된 엠보가 자연스런 멋을 표현하지 못하였다.

본 발명의 목적은 필름전사단계와 에칭단계를 반복수행하므로서 사출 금형의 표면에 자연스러운 엠보를 성형할 수 있는 사출 금형의 화학적 부식방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 사출 그혐의 화학적 부식방법은 엠보를 성형하고자 하는 금형의 표면을 검사하는 단계와, 금형 표면의 이물질 및 오일을 제거하는 세정단계와, 폴리에스터 필름 및 바니쉬를 금형에 도포하여 엠보를 가공하고자 하는 부위와 가공하지 않는 부위를 선별하는 마스킹 단계와, 염산(HCl), 물 및 계면활성제를 금형의 베이스에 분사하여 금형의 베이스면을 활성화시키는 전처리 단계와, 원하는 패턴의 디자인을 금형에 전사하는 단계와, 상기 전사된 디자인 패턴으로 부식액을 이용하여 금형에 무늬를 성형하는 에칭단계와, 상기 에칭단계에서 발생된 산화피막과 이물질을 제거하고 금형표면의 광택을 조절하는 샌딩단계와, 위와 같이 성형된 제품을 최종적으로 마무리 작업을 수행하는 단계로 구성된 사출 그혐의 화학적 부식방법에 있어서, 디자인 전사 단계와 에칭단계를 수회 반복하여 엠보를 형성시키는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 일반적으로, 사출 금형의 화학적 부식방법은 엠보를 성형하고자 하는 금형의 표면을 검사하는 단계(SI)와, 금형 표면의 이물질 및 오일을 제거하는 세정단계(SC)와, 폴리에스터 필름 및 바니쉬(속건성 도료 또는 내산도료; varnish)를 금형에 도포하여 엠보를 가공하고자 하는 부위와 가공하지 않는 부위를 선별하는 마스킹 단계(SM)와, 염산(HCl), 물 및 계면활성제를 금형의 베이스에 분사하여 금형의 베이스면을 활성화시키는 전처리 단계(SP)와, 원하는 패턴의 디자인을 금형에 전사하는 단계(ST)와, 상기 전사된 디자인 패턴으로 부식액을 이용하여 금형에 무늬를 성형하는 에칭단계(SE)와, 상기 에칭단계에서 발생된 산화피막과 이물질을 제거하고 금형표면의 광택을 조절하는 샌딩단계(SS)와, 위와 같이 성형된 제품을 최종적으로 마무리 작업을 수행하는 단계(SF)로 구성된다.

상기 금형의 표면을 검사하는 단계(SI)에서는 금형소재의 조직 및 금형의 표면상태 즉 파팅라인의 유무, 용접부위, 방전층 가공여부 등을 검사한다.

상기 세정단계(SC)에서는 트리롤로에틸렌(trichloroethylene; T.C.E), 퍼클로로에틸렌(perchloroethylene ; P.C.E) 용제를 사용한다.

도 2를 참조하면, 상기 마스킹 단계(SM)는 거꾸로 뒤집혀진 금형(1)의 상부면 및 둘레면을 바니쉬(3)로 도포하고, 상기 금형(1)의 베이스면(5)에서 엠보가공을 하지 않는 둘레를 폴리에스터 필름(5)으로 도포한다.

상기 전처리 단계(SP)는 묽은 염산(HCl), 물, 계면활성제가 혼합된 용액을 금형(1)의 베이스면(7)에 분사하여 금형(1)의 베이스면(7)을 약 2㎛ 거칠기로 활성화시키며, 검사후 암모니아수로 중화시킨다.

여기서, 본 발명에 따른 사출 금형의 화학적 부식방법은 디자인 전사 단계 (ST) 및 에칭단계(SE)를 여러번 반복(통상적으로 4번)하여 엠보를 형성한다. 즉, 도 3에 도시된 바와같이, 1차 디자인 전사단계(ST1), 1차 에칭단계(SE1), 1차 산처리 단계(SA1)를 거쳐 1차 엠보를 성형하고, 상기 1차 엠보에 다시 2차 디자인을 전사하는 2차 디자인 전사단계(ST2), 2차 에칭단계(SE2), 2차 산처리 단계(SA2)를 거쳐 2차 엠보를 성형하고, 3차 디자인 전사단계(ST3), 3차 에칭단계(SE3), 3차 산처리 단계(SA3)를 통해 3차 엠보를 성형한 후, 강조선이 필요한 경우, 4차 디자인 전사단계(ST4), 4차 에칭단계(SE4), 및 산처리 단계(SA4)를 추가하므로서, 도 4에 도시된 것과 같이 금형의 표면에 강조선을 형성시킬 수 있다.

도 5a 내지 도 5c를 참조하여, 상기 1차 디자인 전사 단계(SD1)를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 5a에 도시된 바와같이, 금형(1)의 베이스면(7)에 감광성의 내열수지로 이루어진 포토 레지스트를 분무하여 금형(1)의 베이스면(7)에 포토 레지스트(9)를 균일하게 도포하고, 도 5b에 도시된 바와같이, 상기 포토 레지스트(9)에 원하는 패턴이 디자인된 1차 포토 마스크 필름(11)을 부착시킨 후 노광처리하고, 1차 포토 마스크 필름(11)을 제거한 후 현상액을 상기 포토 레지스트(9)에 도포하면, 도 5c에 도시된 바와같이, 상기 포토 레지스트(9)의 노광부위(9b)는 광경화 반응에 의해 경화되고, 비노광부위(9a)는 현상액 침투에 의해 금형(1)의 베이스면(7)이 노출되므로서, 원하는 패턴의 디자인이 금형(1)의 베이스면(7)에 형성된다.

이후, 상기 1차 에칭단계(SE1)는, 도 5d에 도시된 바와같이, 상기 디자인 전사 단계(SD1)를 거친 금형(1)을 산합성 용액(부식액)이 담겨진 탱크(11)에 넣는다. 이것에 의해, 포토 레지스트(9)가 남은 금형(1)의 베이스면은 부식되지 않고, 노출된 금형의 베이스면이 부식되어, 금형의 베이스면에 1차 부식홈(13)들이 형성되어 1차 엠보가 형성된다. 이후, 포토 레지스트(9)를 제거하고, 금형의 베이스면을 산처리하여, 1차 부식홈(13)의 에지부분(15)을 라운딩 처리한다(도 5e 참조).

위에서 설명한 공정을 반복하여 2차 엠보(25)를 성형한다. 즉, 도 6a에 도시된 바와같이, 1차 엠보가 형성된 금형(1)의 베이스면에 포토 레지스트(9)를 고르게 분무하고, 도 6b에 도시된 바와같이, 2차 포토 마스크 필름(21)을 부착시킨다. 이 때 상기 2차 포토 마스크 필름(21)의 불투명부분(22)은 1차 부식홈(13)의 폭보다 작다. 상기 2차 포토 마스크 필름(21)이 도포된 금형을 노광처리한 후 상기 2차 포토 마스크 필름(21)을 제거하고, 2차 포토마스크 필름(21) 위로 현상액을 분무하면, 도 6c에 도시된 바와같이, 상기 2차 포토 마스크 필름(21)의 불투명 부분(22)에 해당하는 포토 레지스트(9)의 비노광부분이 현상액에 의해 제거되므로서 금형 (1)의 1차 부식홈의 바닥면중 일부가 노출된다.

이후 1차 에칭단계와 같은 방법으로 상기 금형(1)의 베이스면을 부식시키면, 도 6d에 도시된 바와같이, 상기 1차 부식홈(13)에 2차 부식홈(23)이 형성된 2차 엠보가 형성된다. 이후, 포토 레지스트(9)를 제거하고, 상기 2차 엠보가 형성된 금형의 베이스면을 산처리하므로서, 2차 부식홈(23)의 에지부분(25)을 라운딩 처리한다 (도 6e 참조).

이 후 상기 2차 엠보가 형성된 금형의 베이스면에 3차 토포 마스크 필름을 부착시켜 2차 엠보의 성형과정을 반복하므로서, 도 7에 도시된 것과 같은 3차 부식홈(33)이 형성된 3차 엠보를 성형한 후 산처리를 수행한다.

마지막으로, 강조선 작업을 위해 강조선이 들어가야 하는 상기 3차 엠보가 형성된 금형의 베이스면에 4차 토포 마스크 필름을 부착시켜 디자인 전사 단계(SD) 및 에칭단계(SE)를 수행한다. 이 때 도 4에 도시된 강조선 작업을 위해 금형의 베이스면에서 강조선이 형성되어야 할 4차 부식면(43)을 도 8에 도시된 바와같이, 1차, 2차, 3차 에칭과정에서 부식되지 않았던 금형의 표면을 부식시키고, 산처리를 수행하므로서, 도 4에 도시된 바와같이 자연스러운 강조선이 형성된 최종 엠보가 금형의 베이스면에 형성된다.

본 발명에 따른 사출 금형의 화학적 부식방법을 수행하는 구체적인 실시예를 설명하기로 한다.

[실시예]

부식액은 HNO : NK : H₂O의 조성비가 2:2:8, 2:2:16, 또는 2:2:24일 수 있다. 이와같은 본 발명은 위 부식액들 중 어느 하나를 선택할 수 있다.

일반금형강 SKD61, S45C, KP-1, KP-4 등은 부식액(2:2:8)의 반응시간별 깊이평균은 15초일 때 5㎛, 30초일 때 10㎛, 45초일 때 15㎛, 60초일 때 20㎛의 데이타를 같는다.

따라서, 1차 디자인 전사 단계(SD1) 및 에칭단계(SE1)에서 금형의 베이스면에 40㎛ 부식홈이 형성된 1차 엠보를 형성시키고, 같은 방법으로 1차 부식홈보다 좁은 폭으로 35㎛ 정도의 깊이를 갖는 2차 부식홈을 형성시키고, 같은 방법으로 2차 부식홈보다 좁은 폭으로 50㎛ 정도의 깊이를 갖는 3차 부식홈을 형성시킨다. 이후 다시 산처리한 후, 강조선 작업을 위해 금형의 베이스면에서 강조선이 형성되어야 할 부분을 부식시켜 본 발명이 추구하는 자연스러운 질감을 표현할 수 있다. 여기서 1차 내지 4차 엠보를 성형하는 과정에서 산처리를 하여 부식홈의 에지부분을 라운딩 처리하는 것은 당연하다.

위에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 사출 금형의 화학적 부식방법은 엠보 성형을 여러번 반복 수행하므로서 사출 금형의 표면에 자연스러운 질감을 표현할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 화학적 부식방법을 도시한 플로우 챠트

도 2는 도 1의 전처리 공정을 도시한 개략도

도 3은 본 발명에 따른 사출 금형의 화학적 부식방법을 도시한 플로우 챠트

도 4는 도 3의 사출 금형의 화학적 부식방법에 의해 엠보가 형성된 사출 금형의 표면을 좔영한 사진

도 5a 내지 도 5e는 1차 엠보 성형과정을 나타내는 공정도

도 6a 내지 도 6e는 2차 엠보 성형과정을 나타내는 공정도

도 7은 3차 엠보에서 어느 한 부식홈을 확대 도시한 상세도

도 8은 강조선이 지나가는 사출 금형의 표면을 확대 도시한 상세도

Claims

1차 디자인 전사단계(ST1), 1차 에칭단계(SE1), 1차 산처리 단계(SA1)를 거쳐 1차 엠보를 성형하고, 상기 1차 엠보에 다시 2차 디자인을 전사하는 2차 디자인 전사단계(ST2), 2차 에칭단계(SE2), 2차 산처리 단계(SA2)를 거쳐 2차 엠보를 성형하고, 3차 디자인 전사단계(ST3), 3차 에칭단계(SE3), 3차 산처리 단계(SA3)를 통해 3차 엠보를 성형하는 것을 특징으로 하는 사출 금형의 화학적 부식방법.

제 1 항에 있어서,

상기 2차 엠보 성형 후, 강조선이 필요한 경우, 4차 디자인 전사단계(ST4), 4차 에칭단계(SE4), 및 산처리 단계(SA4)를 추가할 수 있는 것을 특징으로 하는 사출 금형의 화학적 부식방법.

제 1 항에 있어서,

상기 2차 엠보의 부식홈은 1차 엠보의 부식홈보다 폭이 좁고 깊으며, 3차 엠보의 부식홈은 2차 엠보의 부식홈보다 폭이 좁고 깊게 형성되는 것을 특징으로 하는 사출 금형의 화학적 부식방법.

제 2 항에 있어서,

상기 강조선은 강조선이 형성되어야 하는 금형의 베이스면을 부식시키며, 상기 부식면은 4차 부식면(43)으로써 1차, 2차, 3차 에칭과정에서 부식되지 않았던 금형의 표면이 부식되는 것을 특징으로 하는 사출 금형의 화학적 부식방법.