KR100927457B1 - 금형의 제조 방법과 금형을 이용한 플라스틱 필름의 제조방법 - Google Patents

금형의 제조 방법과 금형을 이용한 플라스틱 필름의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라스틱 필름에 장식 문양을 형성하기 위한 금형에 있어서, 몸체; 상기 몸체의 상부 표면에 형성된 제 1 미세 패턴; 및 상기 제 1 미세 패턴과 단차지도록 상기 제 2 미세 패턴 사이에 형성된 제 2 미세 패턴을 포함하여 구성되는 금형의 제조방법 및 상기 금형을 이용한 플라스틱 필름의 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면 다양한 미세 패턴을 가지는 금형을 용이하게 제작할 수 있으며, 플라스틱 필름에 다양한 미세 패턴을 용이하게 형성할 수 있는 효과를 제공한다.
금형, 미세 패턴, 플라스틱 필름, 전기 주조, 헤어 라인

Description

금형의 제조 방법과 금형을 이용한 플라스틱 필름의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF MOLD, AND MANUFACTURING METHOD OF PLASTIC FILM USING THE MOLD}
본 발명은 다양한 형태의 미세 패턴을 가지는 플라스틱 필름의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 플라스틱 필름에 다양한 형태의 미세 패턴을 형성할 수 있는 금형의 제조 방법과 금형을 이용한 플라스틱 필름의 제조방법에 관한 것이다.
최근에는 자동차 인테리어, 각종 전자제품의 하우징, 스위치 또는 휴대용 단말기의 키 패드 등에 사용되는 플라스틱 필름의 장식적인 미를 부여하기 위하여, 플라스틱 필름의 표면에 보는 각도에 따라 서로 다른 문양이 연출되는 미세 패턴을 형성하게 된다. 이때, 미세 패턴은 샌드 페이퍼(Sand Paper) 또는 브러쉬 등을 사용하여 플라스틱 필름의 표면에 스크래치(Scratch) 처리에 의해 형성되는 규칙적인 또는 불규칙적인 헤어 라인의 형태를 가질 수 있다.
그러나, 금형 압착 방식 또는 레이져 가공 방식에 의한 미세 패턴의 형성방법은 다양한 형태의 문양을 자유로이 표현할 수 없으며, 문양을 형성하는 공정이 난해하고 제조 비용이 비싸다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플라스틱 필름에 다양한 형태의 미세 패턴을 형성할 수 있는 금형의 제조 방법과 금형을 이용한 플라스틱 필름의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 플라스틱 필름에 장식 문양을 형성하기 위한 금형에 있어서, 몸체; 상기 몸체의 상부 표면에 형성된 제 1 미세 패턴; 및 상기 제 1 미세 패턴과 단차지도록 상기 제 2 미세 패턴 사이에 형성된 제 2 미세 패턴을 포함하여 구성되는 금형을 제공한다.
이때, 상기 제 1 미세 패턴은 규칙적인 형태 및 불규칙적인 형태 중 어느 한 형태를 가지며, 상기 제 2 미세 패턴은 상기 제 1 미세 패턴과 동일 형태를 가지거나 다른 형태를 가지는 것으로, 상기 제 1 및 제 2 미세 패턴 각각은 문자, 스핀 라인, 헤어 라인, 입체 윤곽, 폰트 윤곽, 직물, 종이, 돌결, 나무결, 나뭇잎, 꽃잎, 패각, 피혁 및 홀로그램 형태 중 어느 하나의 형태를 가질 수 있다.
또한, 본 발명은 모재의 표면에 코팅층을 형성하는 단계; 성형 패턴이 형성된 스탬프를 이용하여 상기 성형 패턴에 대응되는 제 1 미세 패턴을 상기 코팅층에 형성하는 단계; 포토리소그라피 공정을 이용하여 상기 제 1 미세 패턴 상에 제 2 미세 패턴을 형성하는 단계; 전기 주조(Electroforming) 공정을 이용하여 금속을 석출시켜 상기 제 1 및 제 2 미세 패턴이 전사된 금형을 형성하는 단계; 및 상기 금형과 상기 모재를 분리하는 단계를 포함하여 이루어지는 금형의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제 2 미세 패턴이 형성될 영역의 제 1 미세 패턴 상에 평탄화층을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 금형의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 평탄화층과 동시에 상기 제 1 미세 패턴 상에 정렬 마크를 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 금형의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 제 1 미세 패턴은 규칙적인 형태 및 불규칙적인 형태 중 어느 한 형태를 가지며, 상기 제 2 미세 패턴은 상기 제 1 미세 패턴과 동일 형태를 가지거나 다른 형태를 가지는 것으로, 상기 제 1 및 제 2 미세 패턴 각각은 문자, 스핀 라인, 헤어 라인, 입체 윤곽, 폰트 윤곽, 직물, 종이, 돌결, 나무결, 나뭇잎, 꽃잎, 패각, 피혁 및 홀로그램 형태 중 어느 하나의 형태를 가질 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 금형의 제조방법에 의해 제조된 금형을 마련하는 단계; 상기 금형 상에 코팅층을 형성하는 단계; 상기 코팅층이 형성된 상기 금형 상에 플라스틱 필름을 위치시키는 단계; 상기 플라스틱 필름과 상기 금형을 압착하는 단계; 상기 플라스틱 필름과 접촉된 상기 코팅층을 경화시키는 단계; 및 상기 플라스틱 필름과 상기 금형을 분리하는 단계를 포함하여 이루어지는 플라스틱 필름의 제조방법을 제공한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 모재 상에 스탬프를 이용한 제 1 미세 패턴과 포토리소그라피 공정을 이용한 제 2 미세 패턴을 형성하고, 전기 주조 공정을 통해 금형을 제작함으로써 다양한 미세 패턴을 가지는 금형을 용이하게 제작할 수 있다.
둘째, 다양한 미세 패턴을 가지는 금형에 코팅층을 형성한 후 코팅층을 플라스틱 필름에 결합시킴으로써 플라스틱 필름에 다양한 미세 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 필름에 다양한 형태의 미세 패턴을 형성할 수 있는 금형을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 필름 제조용 금형(300)은 몸체(302); 제 1 미세 패턴(310); 및 제 1 미세 패턴(310) 사이에 형성된 제 2 미세 패턴(340)을 포함하여 구성된다.
몸체(302)는 금속 재질로써, 예를 들어, 니켈, 동, 철 등의 금속재질이거나 이들의 합금 재질일 수 있다.
제 1 미세 패턴(310)은 몸체(302)의 상부 표면에 형성된다. 제 2 미세 패턴(340)은 몸체(302)의 상부 표면에 형성된 제 1 미세 패턴(310)과 단차지도록 제 1 미세 패턴(340) 사이에 형성된다.
제 1 및 제 2 미세 패턴(310, 340) 각각은 빛을 회절, 굴절 및/또는 산란시킴으로써 무지개 빛 등과 같이 현란함과 홀로그램(Hologram) 효과를 연출할 수 있 는 수 ∼ 수십 ㎛ 이하의 미세한 요철이 될 수 있다. 이를 위해, 제 1 및 제 2 미세 패턴(310, 340) 각각은 문자, 스핀 라인(회전형 무늬), 헤어 라인(일자형 무늬), 입체윤곽(Cubic Contour), 폰트 윤곽(Font Contour), 직물, 종이, 돌결, 나무결, 나뭇잎, 꽃잎, 패각, 피혁 및 홀로그램 형태 중 어느 하나의 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 미세 패턴(310)은 불규칙적인 헤어 라인 형태이고, 제 2 미세 패턴(340)은 규칙적인 스핀 라인 형태가 될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 금형(300)은 몸체(302)의 상부 표면에 형성된 제 1 미세 패턴(310) 사이에 제 2 미세 패턴(340)을 형성함으로써 다양한 형태(복합적인 형태)의 미세 패턴을 플라스틱 필름 상에 형성할 수 있다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 실시 예에 따른 금형 제조방법을 단계적으로 나타내는 단면도이다.
도 2a 내지 도 2f를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 금형 제조방법을 단계적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 모재(100)의 표면에 코팅액을 형성한 후 경화시켜 코팅층(105)을 형성한다. 이때, 코팅층(105)은 슬릿 인쇄 장치, 스크린인쇄 장치, 또는 롤 인쇄 장치에 의해 형성될 수 있다. 그리고, 모재(100)는 플라스틱 재질로써 폴리카보네이트(PolyCarbonate), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PolyEthyleneTerephthalate), 폴리우레탄(PolyUrethan) 및 액상 실리콘 재질 중 어느 하나의 필름이 될 수 있다.
다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 성형 패턴(210)이 형성된 스탬프(200) 를 이용하여 모재(100)의 코팅층(105)에 성형 패턴(210)과 동일한 제 1 미세 패턴(110)을 형성한다. 이때, 성형 패턴(210)은 문자, 스핀 라인(회전형 무늬), 헤어 라인(일자형 무늬), 입체 윤곽, 폰트 윤곽, 직물, 종이, 돌결, 나무결, 나뭇잎, 꽃잎, 패각, 피혁 및 홀로그램 형태 중 어느 하나의 형태를 가질 수 있다. 이러한, 제 1 미세 패턴(110)의 형성 방법은 먼저, 성형 패턴(210)이 형성된 스탬프(200)를 코팅층(105)이 형성된 모재(100) 상에 위치시켜 정렬한다. 그리고, 정렬된 스탬프(200)를 코팅층(105) 쪽으로 하강시켜 코팅층(105)에 압착한 후, 일정 시간이 경과 후 스탬프(200)를 상승시킨다. 이에 따라, 코팅층(105)에는 스탬프(200)의 성형 패턴(210)과 동일한 형태의 제 1 미세 패턴(110)이 형성된다.
다음으로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 제 1 미세 패턴(110) 상의 원하는 부분에 평탄화층(120) 및 정렬 마크(130)를 동시에 형성한다. 이때, 평탄화층(120) 및 정렬 마크(130)는 슬릿 인쇄 장치, 스크린 인쇄 장치, 또는 롤 인쇄 장치에 의해 형성될 수 있다.
다음으로, 도 2d에 도시된 바와 같이, 포토리소그라피 공정을 이용하여 평탄화층(120) 상에 제 2 미세 패턴(140)을 형성한다. 즉, 포토리소그라피 공정은 평탄화층(120) 상에 포토 레지스트를 형성하고, 정렬 마크(130)와 노광 마스크(미도시)를 정렬한 후, 포토 레지스트를 선택적으로 노광 및 현상함으로써 포토 레지스트를 원하는 형태로 패터닝하여 평탄화층(120) 상에 제 2 미세 패턴(140)을 형성한다. 이때, 제 1 미세 패턴(110)에 형성된 정렬 마크(130)는 포토 레지스트의 현상시 제거된다. 여기서, 제 2 미세 패턴(140)은 문자, 스핀 라인, 헤어 라인, 입체 윤곽, 폰트 윤곽, 직물, 종이, 돌결, 나무결, 나뭇잎, 꽃잎, 패각, 피혁 및 홀로그램 형태 중 어느 하나의 형태를 가질 수 있으며, 제 1 미세 패턴(110)과 동일한 형태를 가지거나 다른 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 미세 패턴(110)은 불규칙적인 헤어 라인 형태이고, 제 2 미세 패턴(140)은 규칙적인 스핀 라인 형태가 될 수 있다.
다음으로, 도 2e에 도시된 바와 같이, 전기 주조(Electroforming) 공정을 이용하여 금속을 석출시켜 모재(100)에 형성된 제 1 및 제 2 미세 패턴(110, 140)이 전사된 금형(300)을 형성한다. 이때, 금형(300)은 전기 주조 공정이 가능한 여러 가지 금속재질로써 예를 들어, 니켈, 동, 철 등의 금속재질이거나 이들의 합금 재질일 수 있다.
마지막으로, 도 2f에 도시된 바와 같이, 금형(300)과 모재(100)를 분리함으로써, 도 1에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2 미세 패턴(310, 340)을 가지는 금형(150)의 제작을 완료한다.
이와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 금형의 제조방법은 스탬프(200)를 이용하여 모재(100) 상에 제 1 미세 패턴(110)을 형성한 후, 포토리소그라피 공정을 통해 제 1 미세 패턴(110) 상에 제 2 미세 패턴(140)을 부분적으로 형성함으로써 다양한 형태의 미세 패턴을 가지는 금형(300)을 제작할 수 있다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 필름의 제조방법을 단계적으로 나타내는 단면도이다.
도 3a 내지 도 3f를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 필름의 제 조방법을 단계적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 도 2a 내지 도 2f의 금형 제조방법에 의해 제작된 금형(300)을 준비한다.
다음으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 금형(300)의 제 1 및 제 2 미세 패턴(310, 340) 상에 코팅층(400)을 형성한다. 이때, 코팅층(400)은 슬릿 인쇄 장치, 스크린인쇄 장치, 또는 롤 인쇄 장치를 이용하여 유색의 코팅액을 금형(300) 상에 도포함으로써 형성될 수 있다.
다음으로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 코팅층(400)이 형성된 금형(300) 상에 플라스틱 필름(500)을 위치시킨다. 이때, 플라스틱 필름(500)은 폴리카보네이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리우레탄 및 액상 실리콘 재질 중 어느 하나의 필름이 될 수 있다. 또한, 플라스틱 필름(500)은 유색 필름이 사용될 수 있다.
다음으로, 도 3d에 도시된 바와 같이, 플라스틱 필름(500)과 금형(300)을 압착하여 플라스틱 필름(500)을 금형(300)에 형성된 코팅층(400)에 접촉시킨다. 즉, 플라스틱 필름(500) 상에 위치한 가압장치(600)를 이용하여 플라스틱 필름(500)을 금형(300) 쪽으로 하강시킴으로써 플라스틱 필름(500)을 금형(300)에 압착시킬 수 있다. 여기서, 가압장치(600)를 하강시킴과 동시에 금형(300)을 상승시킴으로써 플라스틱 필름(500)을 금형(300)에 압착시킬 수도 있다.
다음으로, 도 3e에 도시된 바와 같이, 플라스틱 필름(500)이 금형(300)에 압착된 상태에서, UV 조사장치(미도시)를 이용하여 UV를 조사함으로써 플라스틱 필름(500)과 접촉된 코팅층(400)을 경화시킨다. 이때, 가압장치(600)는 UV가 코팅 층(400)에 조사될 수 있도록 투광성 재질로 형성된다. 한편, 플라스틱 필름(500)과 접촉된 코팅층(400)은 UV가 아닌 가열장치(미도시)로부터의 열에 의해 경화될 수 있다.
마지막으로, 도 3f에 도시된 바와 같이, UV에 의해 코팅층(400)이 경화되면, 플라스틱 필름(500)과 금형(300)을 분리한다. 여기서, 플라스틱 필름(500)은 가압장치(600)의 상승에 의해 금형(300)으로부터 분리되거나, 가압장치(600)의 상승과 금형(300)의 하강에 의해 금형(300)으로부터 분리될 수 있다.
이와 같이 제 1 및 제 2 미세 패턴(310, 340)이 형성된 금형(300)을 플라스틱 필름(500)으로부터 분리시킴으로써, 제 1 및 제 2 미세 패턴(310, 340) 각각에 대응되는 미세 패턴(510, 540)들을 포함하는 코팅층(400)이 플라스틱 필름(500)에 결합되어 다양한 미세 패턴(510, 540)을 가지는 플라스틱 필름(500)이 완성된다.
상술한 바와 같은 과정을 통하여 플라스틱 필름(500)에 형성된 다양한 미세 패턴(510, 540) 각각은 빛을 회절, 굴절 및/또는 산란시킴으로써 무지개 빛 등과 같이 현란함과 홀로그램 효과를 연출한다.
한편, 본 발명에 따른 플라스틱 필름의 제조방법은 코팅층(400)이 결합된 플라스틱 필름(500)의 배면에 무색 및/또는 유색의 색상층(미도시)을 도포하는 공정을 추가로 포함함으로써 플라스틱 필름(500)이 특유의 색상을 가지도록 할 수도 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 필름에 다양한 형태의 미세 패턴을 형성할 수 있는 금형을 개략적으로 나타내는 단면도이고;
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 실시 예에 따른 금형 제조방법을 단계적으로 나타내는 단면도이고; 및
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시 예에 따른 플라스틱 필름의 제조방법을 단계적으로 나타내는 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 >
100: 모재 105, 400: 코팅층
110, 310, 510: 제 1 미세 패턴 120: 평탄화층
130: 정렬 마크 140, 340, 540: 제 2 미세 패턴
200: 스탬프 210: 성형 패턴
300: 금형 302: 몸체
500: 플라스틱 필름 600: 가압장치

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 모재의 표면에 코팅층을 형성하는 단계;
    성형 패턴이 형성된 스탬프를 이용하여 상기 성형 패턴에 대응되는 제 1 미세 패턴을 상기 코팅층에 형성하는 단계;
    상기 제 1 미세 패턴 상의 소정 영역에 평탄화층을 형성하는 단계;
    포토리소그라피 공정을 이용하여 상기 평탄화층 상에 제 2 미세 패턴을 형성하는 단계;
    전기 주조(Electroforming) 공정을 이용하여 금속을 석출시켜 상기 제 1 및 제 2 미세 패턴이 전사된 금형을 형성하는 단계; 및
    상기 금형과 상기 모재를 분리하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 금형의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 평탄화층과 동시에 상기 제 1 미세 패턴 상에 정렬 마크를 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 금형의 제조방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 미세 패턴은 규칙적인 형태 및 불규칙적인 형태 중 어느 한 형태를 가지며, 상기 제 2 미세 패턴은 상기 제 1 미세 패턴과 동일 형태를 가지거나 다른 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 금형의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 미세 패턴 각각은 문자, 스핀 라인, 헤어 라인, 입체 윤곽, 폰트 윤곽, 직물, 종이, 돌결, 나무결, 나뭇잎, 꽃잎, 패각, 피혁 및 홀로그램 형태 중 어느 하나의 형태인 것을 특징으로 하는 금형의 제조방법.
  9. 제 4 항, 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 의해 제조된 금형을 마련하는 단계;
    상기 금형 상에 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 코팅층이 형성된 상기 금형 상에 플라스틱 필름을 위치시키는 단계;
    상기 플라스틱 필름과 상기 금형을 압착하는 단계;
    상기 플라스틱 필름과 접촉된 상기 코팅층을 경화시키는 단계; 및
    상기 플라스틱 필름과 상기 금형을 분리하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 제조방법.
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