KR101278664B1 - 자외선 경화 수지 성형장치 - Google Patents

자외선 경화 수지 성형장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자외선 경화 수지를 경화시켜 소정 형상의 성형물을 성형하는 자외선 경화 수지 성형장치에 관한 것으로서, 본 발명의 자외선 경화 수지 성형장치는, 자외선을 조사하는 자외선 조사기; 상기 자외선 조사기의 하부에 위치하며 자외선이 투과되는 투광창을 구비한 상부 몰드; 상기 상부 몰드의 하부에 승강 가능하게 위치하며 상부 몰드에 결합되는 하부 몰드; 상기 하부 몰드를 승강 구동하며 상부 몰드측으로 기계적 압력을 가하는 승강구동수단을 포함하여 구성된다. 본 발명의 자외선 경화 수지 성형장치에 따르면, 하부 몰드를 승강 구동하여 상부 몰드측으로 기계적 압력을 가하여 자외선 경화 수지에 1차적으로 물리적인 수축을 발생시킨 후에, 자외선 조사기로 자외선을 조사하여 수지를 경화시킴으로써, 경화 단계에서 발생되는 2차적인 수축률이 최소화되도록 하고, 경화 수축에 기인한 공차를 줄이고 제품 불량률을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

자외선 경화 수지 성형장치{Forming apparatus for ultraviolet curable resin}
본 발명은 자외선 경화 수지를 몰드 내에 수용하여 경화시키는 자외선 경화 수지 성형장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 경화시 수지의 수축률을 보상하여 성형물의 공차를 최소화할 수 있는 자외선 경화 수지 성형장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자외선 경화 수지는 수지 분자 구조 내에 Vinyl기 등과 같은 불포화기 성분을 가지고 있어 자외선을 받으면 자유 라디칼의 개시 반응을 통해 가교 결합과 고분자화를 일으켜 경화가 이루어지는 수지를 의미한다. 통상 열경화 방식은 고온에서 변형되는 소재를 사용할 수 없는 문제점과 경화 공정에서 에너지 소비가 커서 고비용이 소요되는 문제점이 있는데 반해, 자외선 경화 방식은 고온에 취약한 소재나 구조 등에 적합하고 경화 시간이 매우 짧아 생산성이 우수한 장점을 갖는다.
도 1은 종래 자외선 경화 수지 성형장치를 개략적으로 보인 것이다. 도 1을 참조하면, 투광창(1)이 형성된 몰드(3) 내에 성형물의 형상에 대응하는 캐비티(5)가 형성되며, 몰드(3) 상부에는 자외선 조사기(7)가 위치한다. 자외선 조사기(7)는 종 모양의 후드(8) 내에 위치하며, 후드(8)에는 불활성 가스 등을 공급하는 가스 공급관(9)이 연결된다. 도시하지 않았지만, 몰드(3)가 거치되는 다이 또는 챔버, 몰드(3)를 고정시키기 위한 척, 자외선 조사기(7)를 수직방향 및 수평방향으로 이동시키기 위한 이동수단 등이 더 부가될 수 있다.
위와 같은 자외선 경화 수지 성형장치에서, 몰드(3) 내에 액상의 자외선 경화 수지를 주입한 후, 자외선 조사기(7)에서 적절한 광량의 자외선을 정해진 시간동안 조사하면 캐비티(5)의 형상에 대응하는 수지 성형물이 성형된다.
그런데, 자외선 경화 수지가 경화되는 과정에서 수축이 발생되며, 이러한 경화 수축에 의해 최종 성형물의 치수 공차가 유발된다. 이러한 치수 공차는 초소형 촬상모듈에 탑재되는 렌즈 등과 같은 부품들의 불량률을 높이는 원인이 되며, 수율을 저하시키는 문제점으로 작용한다.
본 발명은 자외선 경화 수지의 경화 전에 수지가 수용되는 몰드에 기계적인 압력을 가하여 물리적인 수축을 발생시킴으로써, 경화에 의한 수축률을 최소화하고 경화 수축에 의한 공차를 크게 감소시키며 제품 불량률을 저감시킬 수 있는 자외선 경화 수지 성형장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 자외선 경화 수지 성형장치는, 몰드 내부에 수용된 자외선 경화 수지를 성형하는 자외선 경화 수지 성형장치에 있어서, 자외선을 조사하는 자외선 조사기; 상기 자외선 조사기의 하부에 위치하며 자외선이 투과되는 투광창을 구비한 상부 몰드; 상기 상부 몰드의 하부에 승강 가능하게 위치하며 상부 몰드에 결합되는 하부 몰드; 상기 하부 몰드를 승강 구동하며 상부 몰드측으로 기계적 압력을 가하는 승강구동수단을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 자외선 경화 수지 성형장치는, 상기 상부 몰드는 광 투과성 재질의 상부 플레이트에 고정 설치된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자외선 경화 수지 성형장치는, 상기 상부 몰드와 하부 몰드는 광 차단성 재질로 형성된 챔버 내부에 위치한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자외선 경화 수지 성형장치는, 상기 상부 몰드와 하부 몰드는 각각 서로 다른 재질의 외부 몰드와 내부 몰드로 형성된 이중 구조를 갖는다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자외선 경화 수지 성형장치는, 상기 내부 몰드는 상기 외부 몰드에 비해 연성의 재질로 형성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자외선 경화 수지 성형장치는, 상기 상부 몰드와 하부 몰드 중 적어도 어느 하나의 몰드는 상기 외부 몰드의 단부에 비해 상기 내부 몰드의 단부가 돌출되어 단턱을 형성한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자외선 경화 수지 성형장치는, 상기 상부 몰드와 하부 몰드는 모두 상기 외부 몰드의 단부에 비해 상기 내부 몰드의 단부가 돌출되어 단턱을 형성한다.
본 발명의 자외선 경화 수지 성형장치에 따르면, 고정된 상부 몰드에 대하여 하부 몰드를 승강 가능하게 위치시키고 하부 몰드에 기계적 압력을 가하여 자외선 경화 수지에 1차적으로 물리적인 수축을 발생시킨 후에, 자외선 조사기로 자외선을 조사하여 수지를 경화시킴으로써, 경화 단계에서의 2차적인 수축인 경화 수축에 의한 수축률을 최소화 할 수 있고, 경화 수축에 기인한 부품 공차를 줄이고 제품 불량률을 저감시켜 수율을 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 자외선 경화 수지 성형장치를 개략적으로 보인 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 자외선 경화 수지 성형장치를 개략적으로 보인 단면도, 및
도 3a 및 3b는 몰드에 기계적인 압력이 가해지는 예를 보인 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 자외선 경화 수지 성형장치를 개략적으로 보인 단면도이다. 도 2를 참조하면, 챔버(20)의 상부에는 자외선 조사기(10)가 설치된다. 자외선 조사기(10)는 일예로서 종 모양의 후드(12) 내에 위치하며, 후드(12)에는 불활성 가스 등을 공급하는 가스 공급관(14)이 연결된다. 후드(12) 내로 공급되는 가스의 종류는 자외선 경화 수지의 조성에 따라 선택된다. 도시하지 않았지만, 자외선 조사기(10)를 수평방향 및 수직방향으로 이동시키는 이동기구가 더 포함될 수 있다.
챔버(20)는 내부로 자외선 광을 인입하도록 상부가 개구된 박스 형태를 가지며, 자외선 조사기(10)에서 방사된 광을 내부에 가두기 위해 챔버(20)의 벽면은 광 차단성 재질로 형성된다. 그리고 챔버(20)의 내벽면에는 광반사 물질 등이 코팅될 수 있다. 챔버(20)의 상부에는 자외선 조사기(10)로부터의 광을 투과할 수 있도록 광 투과성 재질의 상부 플레이트(22)가 설치된다. 상부 플레이트(22)는 예컨대, 글래스 판넬 또는 아크릴 판넬이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상부 플레이트(22)에는 상부 몰드(30)가 고정 설치된다. 상부 몰드(30)는 고정 금구 등에 의해 상부 플레이트(22)에 고정되거나 도시 안된 진공 흡입 장치에 의해 고정될 수도 있다.
상부 몰드(30)의 하부에는 상부 몰드(30)와 이격되어 하부 몰드(40)가 위치한다. 하부 몰드(40)는 고정척(24) 상에 고정 설치되며, 이 고정척(24)은 챔버(20) 내에서 승강구동수단(26)에 의해 승강 구동된다. 승강구동수단(26)은 예컨대 유압실린더 또는 공압실린더이다. 다른 예로서 승강구동수단(26)은 리니어 모터에 의해 직선 왕복운동을 하는 로드일 수 있다.
도시된 예에서는 상부 몰드(30) 및 하부 몰드(40) 내부의 캐비티(50)가 장방형인 것으로 묘사하였다. 하지만, 렌즈 등과 같이 입체적인 형상의 성형물을 성형할 경우 상부 몰드(30)는 성형물의 상면 형상에 대응되도록 오목하게 형성되며, 하부 몰드(40)는 성형물의 하면 형상에 대응되도록 오목하게 형성된다.
도 2를 참조하면, 상부 몰드(30)는 내부에 수용되는 액상의 자외선 경화 수지에 자외선이 조사될 수 있도록 투광창(31)을 구비한다. 그리고, 바람직한 실시예에 따르면, 상부 몰드(30)는 각기 서로 다른 재질의 외부 몰드(32)와 내부 몰드(34)로 형성된 이중 구조를 갖는다. 이때, 내부 몰드(34)는 외부 몰드(32)에 비해 연성의 재질로 형성된다. 예컨대, 외부 몰드(32)는 금속으로 형성되며, 내부 몰드(34)는 연성 플라스틱으로 형성될 수 있다.
투광창(31)은 외부 몰드(32)와 내부 몰드(34) 전체에 걸쳐 형성될 수 있다. 다른 예로서, 도 2에서와 같이 외부 몰드(32)의 일부가 투명하게 형성되거나 글래스나 아크릴 등으로 구성되어 투광창(31)을 형성하고, 내부 몰드(34)는 광 투과성의 연성 플라스틱으로 형성될 수도 있다.
하부 몰드(40) 역시 상부 몰드(30)와 마찬가지로 서로 다른 재질의 외부 몰드(42)와 내부 몰드(44)가 이중 구조를 형성한다. 하부 몰드(40)의 외부 몰드(42)와 내부 몰드(44)의 재질에 대해서는 상부 몰드(30)에 관해 설명한 부분과 동일하다.
바람직하게는, 상부 몰드(30)와 하부 몰드(40) 중 적어도 어느 하나의 몰드는 외부 몰드(32, 42)의 단부에 비해 내부 몰드(34, 44)의 단부가 돌출되어, 도 2에서 묘사하고 있는 바와 같이 단턱(36, 46)을 형성한다. 또는, 도시한 바와 같이 상부 몰드(30)와 하부 몰드(40) 모두 내부 몰드(34, 44) 단부에 단턱(36, 46)이 형성될 수도 있다.
이와 같이 단턱(36, 46)을 형성하면, 도 3a에 도시한 바와 같이 내부 몰드(34, 44)가 상호 치합되어 자외선 경화 수지의 외부 유출을 방지한 상태에서, 도 3b에 도시한 바와 같이 외부 몰드(32, 42)를 치합시켜 내부 몰드(34, 44)에 대하여 기계적인 압력을 가하고 자외선 경화 수지의 경화 전에 물리적인 수축을 가할 수 있다.
여기서, 도시된 예시에서는 발명의 이해를 돕기 위해 단턱(36, 46)들의 사이에서 발생되는 외부 몰드(32, 42)간 갭이 시인 가능한 정도로 크게 도시하였다. 하지만, 실제로 이 갭은 도 3b와 같은 공정에 의해 내부 몰드(34, 44)의 탄성 변형이 발생될 때, 이러한 탄성 변형이 성형물의 외형에 영향을 미치지 않을 정도로 작다.
한편, 도시된 장치 구성에서는 자외선 조사기(10)가 상부에 위치하고 그 아래로 챔버(20)가 위치한 것을 예로 들었으나, 이러한 위치관계 예시는 본 발명의 이해를 돕기 위한 실시예일 뿐이다. 예를 들어, 도 2의 구성과 반대로 자외선 조사기(10)가 하부에 위치하고 챔버(20)가 상부에 위치할 수도 있으며, 이 경우 몰드의 투광창이 형성된 몰드가 하부에 위치하는 등 몰드의 상하 관계는 반대로 구성될 것이다.
이하에서는 도시된 예시들을 참조하여, 본 발명의 장치 구성에서 자외선 경화 수지를 경화시켜 성형하는 과정에 대하여 설명한다.
우선, 하부 몰드(40) 내에 액상의 자외선 경화 수지를 주입하거나 도포한다. 이때, 자외선 경화 수지의 부피는 내부 몰드(34, 44)의 탄성 변형에 의한 1차적인 물리적 수축을 고려하여 목적하는 성형물의 부피에 비해 크게 한다.
다음으로, 승강구동수단(26)을 동작시켜 도 3a에서와 같이 상하의 내부 몰드(34, 44)를 상호 치합한다. 여기서, 자외선 경화 수지의 주입은 도 3a에서와 같은 내부 몰드(34, 44)간 치합 이후에 진행될 수도 있다. 이 경우, 도시하지 않았지만, 몰드 내부로 자외선 경화 수지를 주입하기 위한 주입관이 사용된다.
다음으로, 승강구동수단(26)을 동작시켜 도 3b에서와 같이 상하의 외부 몰드(32, 42)를 상호 치합한다. 이때, 승강구동수단(26)의 기계적인 압력에 의하여 내부 몰드(34, 44)의 단턱(36, 46) 부위에서 탄성 변형이 일어나면서 내부의 자외선 경화 수지에 물리적인 수축이 가해진다.
이후에, 자외선 조사기(10)에서 적절한 광량의 자외선을 정해진 시간동안 조사하면, 최종 수지 성형물이 성형된다. 그리고, 이 수지 성형물은 1차적인 물리적 수축 이후에 경화가 진행됨으로써, 경화에 의한 수축률을 최소화 할 수 있다. 즉, 1차적인 물리적 수축에 의한 수지의 부피에 대비하여 최종 수지 성형물의 부피의 수축이 미미하게 발생되는 것을 의미한다.
여기서, 도 3b에서와 같은 기계적인 압력을 가하는 것은 경화 전에 발생되는데, '경화 전'이라 함은 완전하게 경화가 끝나는 시점 이전을 의미한다. 예컨대, 자외선의 조사가 시작되는 경화 개시 시점 이후에 승강구동수단(26)을 상승시켜 몰드에 기계적인 압력을 가하여 1차 수축을 진행할 수도 있다. 즉, 경화 공정이 진행되는 도중에 물리적인 수축을 진행할 수도 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10 : 자외선 조사기 12 : 후드
14 : 가스 공급관 20 : 챔버
22 : 상부 플레이트 24 : 고정척
26 : 승강구동수단 30 : 상부 몰드
31 : 투광창 32 : 외부 몰드
34 : 내부 몰드 36 : 단턱
40 : 하부 몰드 42 : 외부 몰드
44 : 내부 몰드 46 : 단턱
50 : 캐비티

Claims (7)

  1. 몰드 내부에 수용된 자외선 경화 수지를 성형하는 자외선 경화 수지 성형장치에 있어서,
    자외선을 조사하는 자외선 조사기;
    상기 자외선 조사기의 하부에 위치하며 자외선이 투과되는 투광창을 구비한 상부 몰드;
    상기 상부 몰드의 하부에 승강 가능하게 위치하고, 상기 상부 몰드에 결합되는 하부 몰드;
    상기 상부 몰드 및 상기 하부 몰드가 결합된 몰드 내부로 상기 자외선 경화 수지를 주입하는 주입관; 및
    상기 하부 몰드를 승강 구동하며 상부 몰드측으로 기계적 압력을 가하는 승강구동수단을 포함하고,
    상기 상부 몰드 및 상기 하부 몰드는 각각 외부 몰드, 및 상기 외부 몰드에 비해 연성의 재질로 형성된 내부 몰드로 형성된 이중 구조를 가지며,
    상기 상부 몰드 및 상기 하부 몰드 중 적어도 어느 하나의 몰드는 상기 외부 몰드의 단부에 비해 상기 내부 몰드의 단부가 돌출되어 단턱을 형성하는 자외선 경화 수지 성형장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 몰드는 광 투과성 재질의 상부 플레이트에 고정 설치되는 자외선 경화 수지 성형장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상부 몰드와 하부 몰드는 광 차단성 재질로 형성된 챔버 내부에 위치하는 자외선 경화 수지 성형장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 몰드 및 상기 하부 몰드는 모두 상기 외부 몰드의 단부에 비해 상기 내부 몰드의 단부가 돌출되어 단턱을 형성하는 자외선 경화 수지 성형장치.
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KR100436699B1 (ko) * 2003-09-23 2004-06-22 주식회사 엘지에스 복제몰드
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