KR101794285B1 - 큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일체로된 금형용부재에 패턴을 직접가공하여 큐브코너 구조를 갖는 재귀반사물을 성형할 수 있는 큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형 제조방법은 재조립 정렬과정을 거치지 않게 되므로 다수의 박판 조립시 발생되는 오차가 발생되지 않아 재귀반사효율이 높은 재귀반사물을 성형할 수 있는 금형을 제조할 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명의 큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형 제조방법은 제조과정의 단순화로 인하여 작업효율을 높일 수 있는 이점도 있다.

Description

큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형 제조방법{Producing method for forming mold with pattern of coner-cube}

본 발명은 큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일체로된 금형용부재에 패턴을 직접 가공하여 큐브코너 구조를 갖는 재귀반사물을 성형할 수 있는 큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형제조방법에 관한 것이다.

입사된 광을 광원을 향하여 반사하는 재귀 반사물은 잘 알려져 있다. 재귀반사란 반사경로와 입사경로가 평행한 경우를 말하고, 재귀반사체(또는 재귀반사물)은 입사광을 재귀반사키는 것을 말한다. 재귀반사물은 도로표식 이나 공사표식 등의 표식류, 자동차나 오토바이등의 시인 테이프, 의료나 구명구 등의 안전자재류, 간판 등의 마킹, 가시광, 레이저광 또는 적외광 반사형 센서류 등의 이용분야에서 널리 이용되고 있다.

일반적으로, 재귀반사물은 글래스비드를 이용한 것과 큐브코너를 구비한 것으로 분류된다. 큐브코너란 한 꼭지점에서 만나는 상호 수직관계인 3개의 삼각형을 3개의 측면으로 가진 삼각뿔을 말한다.

이러한 재귀반사물들은 입사광의 입사각에 따라 재귀반사특성이 달라 서로 다른 장단점들을 가지고 있다. 예를 들어 글래스 비드를 이용한 재귀반사물은 재귀반사효율이 입사각에 관계없이 고르지만 전반적으로 재귀반사효율이 낮고 표면에 물이 묻는 경우 반사기능을 상실하는 단점이 있다. 반면 큐브 코너를 이용한 재귀반사체의 경우는 정면측에서 입사되는 정면광에 대해서는 재귀반사율이 매우 높지만, 비스듬히 입사되는 입사각이 큰 측면광에 대해서는 재귀반사율이 매우 낮아 재귀반사가 가능한 입사각의 범위 즉 재귀반사시계(再歸反射視界)가 매우 협소하다는 단점이 있다. 또한 큐브코너형 재귀반사체는 재귀반사시계의 방향을 바꾸기도 매우 어려워 입사각이 큰 광에 대해서는 사실상 재귀반사가 불가능하다. 이러한 문제점을 개선하기 위한 방안이 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0124116호와, 대한민국 등록특허공보 제10-0909386호에 개시되어 있다.

하지만, 일반적으로 큐브코너를 구비한 재귀반사물는 큐브코너의 소망하는 기하학적 형태에 대한 음각형상 또는 양각 형상으로 조형된 마스터 금형을 통해 제조되는데, 마스터금형을 제조하는 데 있어서 몇가지 문제점이 있었다.

일반적인 마스터 금형은 다수의 박판을 조립하여 패턴을 가공함으로써 제조된다. 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0030002호와, 대한민국 등록특허공보 제10-0573526호에는 다수의 박판을 정렬 및 조립하고 가공면에 재귀반사 가능한 큐브코너를 갖는 금형을 제조하는 방법이 게시되어 있다.

이러한 다수의 박판을 이용한 마스터 금형 제조방법은 균일한 두께로 제작이 어렵고, 박판 조립시 공극이 발생되어 조립 오차가 발생되며 비용이 많이 드는 문제점이 있었다. 또한, 이러한 마스터금형을 통한 재귀반사체는 표면에 얼룩이 발생되기 쉬워 반사율을 감소시키는 단점도 가지고 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0030002호 : 재귀반사체 제조용 마스터 금형 제조방법 대한민국 등록특허공보 제10-0573526호 : 큐브 코너형 시트 성형 몰드와 그것의 제조방법

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 일체로 된 금형용 부재에 패턴을 직접가공하여 일체화된 마스터 금형을 제작하여 재귀반사 오차를 최소화 할 수 있는 큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형 제작방법은 소정의 두께를 가지며 상면인 가공면이 평평한 일체로 형성된 금형용 부재를 고정하는 금형용부재 고정단계와; 상기 금형용 부재의 상기 가공면에 하방으로 인입되는 V홈을 상호 인접하면서 나란한 방향으로 다수개 형성하는 V홈 가공단계와; 상기 V홈의 일면에 상기 V홈의 길이방향에 대해 직교하는 방향으로 상기 V홈의 일면의 폭 만큼 연장되되 상기 V홈의 일면에 대해 하방으로 인입되는 마이크로V홈을 상기 V홈의 일면의 길이방향을 따라 인접하면서 나란하게 다수 개 형성하는 마이크로V홈 가공단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 V홈과, 상기 마이크로V홈이 형성된 상기 금형용부재를 전주하여 제조된 제1전주금형을 이용하여 상기 금형용부재를 복제하여 상기 금형용부재가 반복적으로 배열되어 패턴이 형성된 일체형 제1금형을 제작하는 제1금형제작단계와; 상기 제1금형을 전주하여 상기 제1금형의 상기 패턴이 형성된 면에 대응되는 제2전주금형을 제작하는 제2전주금형제작단계와; 상기 제2전주금형을 다시 전주하여 마스터금형을 제작하는 마스터금형제작단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 V홈은 상단에서 하방으로 갈수록 상호 가까워지며 각 단부가 상호 접하는 제1 및 제2V홈경사면을 포함하며, 상기 마이크로V홈은 상기 제1V홈경사면에 형성되며, 상단에서 하방으로 갈수록 상호 가까워지면 각 단부가 상호 접하며 상기 제1 및 제2V홈경사면에 직교하는 방향으로 각각 형성된 제1 및 제2마이크로V홈경사면을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형제조방법은 재조립 정렬과정을 거치지 않게 되므로 다수의 박판 조립시 발생되는 오차가 발생되지 않아 재귀반사효율이 높은 재귀반사물을 성형할 수 있는 금형을 제조할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형제조방법은 제조과정의 단순화로 인하여 작업효율을 높일 수 있는 이점도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형제조방법의 금형용 부재에 대한 사시도이고,
도 2 은 도 1의 금형용 부재에 V홈이 형성된 상태에 대한 사시도이고,
도 3 및 4는 도 1의 금형용부재에 형성된 V홈의 일면에 마이크로V홈이 형성된 상태에 대한 사시도이고,
도 5은 도 3 및 도 4의 마이크로V홈이 형성된 상태의 금형용 부재에 대한 측면도이고,
도 6는 도 1의 큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형 제작 방법에 대한 블록도이고,
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 큐브코너를 갖는 성형용 금형제조방법에 대한 블록도이고,
도 8은 도 7의 제1전주금형을 이용해 제1금형을 제조하는 방법을 도시한 개략적인 도면이고,
도 9는 도 7의 제1금형을 이용해 제2전주금형을 제조하는 방법을 도시한 개략적인 도면이고,
도 10은 도 7의 제2전주금형을 이용하여 마스터금형을 제조하는 방법을 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 재귀반사물 성형용 패턴 금형 제조방법을 더욱 상세하게 설명한다.

재귀반사란 반사경로와 입사경로가 평행한 경우를 말하고, 재귀반사체(또는 재귀반사물)은 입사광을 재귀반사키는 것을 말한다.

재귀반사를 일으키는 구조는 글래스비드(Glass bead)를 이용한 구조와 큐브코너(Coner-Cube)의 기하학적 형상을 이용한 구조가 있다. 본 발명에 따른 재귀반사물 성형용 금형 제조방법은 큐브코너를 갖는 재귀반사물을 제조하는데 사용되는 성형용 금형, 즉, 마스터금형을 제조하는 방법이다.

기존의 마스터금형을 형성하는데 재귀반사율을 높이기 위해 일반적으로 사용되는 라미네이트법(laminate technique)은 다수의 박판(lamina)을 조립하여 패턴을 가공한 후 분해 후 세정한다. 세정이 완료되면 다수의 박판이 상호 상충되게 배열 후 재조립하는 방법으로 금형을 제작한다. 하지만, 라이네이트법은 다수의 박판 재조립시 정렬 오차가 발생될 수 있으며, 다수 박판을 균일한 두께로 제작이 어려워 조립시 공극이 발생될 수 있는 단점이 있다. 공극 발생에 따라 가공성이 저하되어 최종 성형물인 재귀반사물의 재귀반사효율을 떨어뜨릴 수 있는 단점이 있다.

본 발명에 따른 큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형제조방법은 일체로 형성된 금형용 부재를 패턴을 직접 가공하므로 라이네이트법에서 다수의 박판 사용시 발생되는 공극이나 정렬오차가 발생 될 우려가 없는 이점을 가지고 있다.

도 1 내지 도 6에는 본 발명에 따른 큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형 제조방법에 대한 도면이 도시되어 있다.

본 발명에 따른 재귀반사물 성형용 패턴 금형 제조방법은 도 7을 참조하면, 금형용부재고정단계(S1), V홈가공단계(S2), 마이크로V홈가공단계(S3)를 포함한다.

금형용 부재고정단계(S1)은 소정의 두께를 가지며 상면인 가공면(14)이 평평한 일체로 형성된 금형용 부재(10)를 고정하는 단계이다.

금형용부재(10)는 제1측면(11)과 제2측면(13)이 나란하며 제1측면(11)과 제2측면(13)을 상호 연결하는 상면에 가공면을 갖는 사각형상이다. 금형용부재(10)는 니켈, 구리 그리고 알류미늄 등의 금속소재가 주로 사용되나, 폴리에틸린 테레프탈레이트, 폴리메틸 메타크릴레이트 및 폴리카보네이트와 같은 기계 가공성 플라스틱 소재가 적용될 수 있다. 금형용부재(10)의 연장된 길이는 최종적으로 성형하려는 재귀반사물에 따라 달라질 수 있으므로 한정되지 않는다. 도시되지는 않았지만, 제1측면과 제2측면과 접촉되어 후술되는 V홈가공단계(S2), 마이크로V홈가공단계(S3)에서 금형용부재(20)가 이동되는 것을 방지하는 지그가 구비되는 것이 바람직하다.

V홈 가공단계(S2)는 금형용 부재(10)의 가공면(14)에 하방으로 인입되는 V홈(15)을 상호 인접하면서 나란한 방향으로 다수 개 형성하는 단계이다. V홈(15)은 상단에서 하방으로 갈수록 상호 가까워지면 각 단부가 상호 접하는 제1 및 제2V홈경사면(16,17)으로 구비된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 V홈경사면(16,17)은 상호 대칭되는 기울기를 갖는다. V홈 가공단계(S2)는 다수의 V홈(15)이 V홈(15)의 길이방향에 직교하는 방향으로 나란하게 배열되게 가공면(14)을 가공한다.

도 2에 도시된 바와 같이 금형용 부재의 제1측면(11)에 인접하는 가공면(14)의 가장자리 일측은 V홈(15)의 제1 V홈경사면(16)에 대응되는 기울기를 갖도록 형성된다. 즉, 제2 V홈경사면(17)의 상단에서 하향경사지는 우측가장자리경사면(18)이 형성된다. 또한, 금형용 부재의 제2측면(13)에 인접하는 가공면(14)의 가장자리 타측은 V홈(15)의 제2 V홈경사면(17)에 대응되는 기울기를 갖도록 형성된다. 즉, 제1V홈 경사면(16)의 상단에서 하향경사지는 좌측가장자리경사면(19)이 형성된다.

마이크로V홈 가공단계(S3)는 V홈(15)의 일면에 V홈(15)의 길이방향(a)에 대해 직교하는 방향으로 V홈(15)의 일면의 폭 만큼 연장되되 V홈의 일면에 대해 하방(b)으로 인입되는 마이크로V홈(20)을 형성하는 단계이다. 마이크로V홈 가공단계(S3)는 마이크로V홈(20)이 V홈(15)의 일면의 길이방향을 따라 인접하면서 나란하게 다수 개 형성되도록 V홈(15)의 일면을 가공한다. 즉, 도3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 마이크로V홈(20)은 V홈(15)의 일면인 제1 V홈경사면(16)에 형성된다. 마이크로V홈(20)은 상단에서 하방으로 갈수록 상호 가까워지면 각 단부가 상호 접하며 상기 제1 및 제2홈경사면에 직교하는 방향으로 각각 형성된 제1 및 제2마이크로V홈경사면(21,22)을 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 마이크로 V홈경사면(21,22)은 상호 대칭되는 기울기를 갖는다. 마이크로 V홈 가공단계(S3)는 다수의 마이크로 V홈(20)이 V홈(15)의 길이방향에 방향으로 나란하게 배열되게 제1 V홈경사면(16)을 가공한다.

V홈 가공단계(S2)에서 가공면(14)에 형성된 V홈과, 마이크로 V홈 가공단계(S3)에서 제1V홈 경사면(16)에 마이크로V홈은 미세하고 초정밀하게 가공되어야 하므로 다이아몬드 공구를 이용한 가공방법이 적용될 수 있다. 하지만, V홈(15) 과 마이크로V홈(20)이 함께 재귀반사를 일으킬 수 있는 큐브코너 구조가 성형될 수 있는 형상이 정밀하게 형성될 수 있으면 가공방법은 한정되지 않는다. 마이크로V홈(20) 가공이 완료되면 금형용 성형부재(10)는 V홈(15)과, 제1V홈경사면(16)에 형성된 마이크로V홈(20)에 의해 재귀반사가 가능한 큐브코너 구조를 갖는 재귀반사물을 제작할 수 있는 마스터금형이 된다.

본 발명에 따른 큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형 제조방법은 재조립 정렬과정을 거치지 않게 되므로 다수의 박판 조립시 발생되는 오차가 발생되지 않아 재귀반사효율이 높은 재귀반사물을 성형할 수 있는 금형을 제조할 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명의 큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형 제조방법은 제조과정의 단순화로 인하여 작업효율을 높일 수 있는 이점도 있다.

한편, 도 7 내지 도 10에는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형 제조방법이 도시되어 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형제조방법은 제1금형제작단계(S4), 제2전주금형제작단계(S5), 마스터금형제작단계(S6)를 더 포함한다. 본 발명의 다른 실시 예의 큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형제조방법은 제작하려는 재귀반사물이 큰 사이즈일 경우 재귀반사물에 대응하는 마스터금형을 제조하는 방법이다.

제1금형제작단계(S4)는 V홈(15)과, 마이크로V홈(20)이 형성된 금형용부재(10)를 전주하여 제조된 제1전주금형(30)을 이용하여 금형용부재(10)를 복제하여 금형용부재(10)가 반복적으로 배열되어 패턴이 형성된 일체형 제1금형(40)을 제작하는 단계이다. 전주란, 전기 도금을 응용해서 원형과 동일한 금속 거푸집을 복제하는 것을 말한다. 금형용부재(10) 표면 위, 즉 V홈(15)과, 마이크로V홈(20)이 형성된 가상면(14)의 상방으로 니켈과 코발트 등의 합금 등의 금속으로 전기주조를 행하여 제1전주금형(30)을 형성한다. 그러므로, 제1전주금형(30)은 금형용부재의 가공면에 형성된 패턴에 대응되어 패턴에 맞물릴 수 있는 입체적인 면이 형성된다. 이렇게 전주작업에 의해 복제된 다수의 금형용 부재(10)를 상호 결합시키거나, 지그(미도시)를 이용해 고정되게 배열시켜 제1금형(40)을 형성한다.

금형용 부재가 부도체일 경우에는 전주 작업 전 금형용부재(10) 표면에 전도성물질을 증착하는 것이 바람직하다. 전도성 물질의 증착 방법으로는 진공증착 ROLL TO ROLL 방식과 스퍼터링 ROLL TO ROLL 방식에 있어서 적합한 증착방법은 융점이 낮은 금속에서는 진공 증착 ROLL TO ROLL 방식으로 이루어지고, 융점이 높은 금속에서는 스퍼터링 ROLL TO ROLL방식으로 이루어진다. 금속은 Ag, Cu, Au, Sus, Ni, Al, Fe-Ni, ZN 등을 사용하면 금속층을 단층 또는 필요에 따라 다측으로 이루어지게 적용될 수도 있다.

제1금형제작단계(S4)가 완료되면 제2전주금형제작단계(S5)가 진행된다. 제2전주금형제작단계(S5)는 도 9를 참조하면, 제1금형(10)의 패턴이 형성된 면을 전주하여 일체로된 제2전주금형(50)을 제작하는 단계이다. 마스터금형제작단계(S6)는 도 10을 참조하면, 제2전주금형(50)을 다시 전주하여 재귀반사물을 성형할 수 있는 마스터금형(60)을 제작하는 단계이다. 제2전주금형제작단계(S5)와 마스터금형제작단계(S6)의 전주작업은 앞에서 서술한 동일한 방법이 적용될 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형제조방법은 대규모의 재귀반사물을 제조할 수 있으며, 라이네이트법에 비해 조립오차를 줄일 수 있는 이점을 가지고 있다.

지금까지 본 발명에 따른 큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형 제조방법은 재조립 정렬과정을 거치지 않게 되므로 다수의 박판 조립시 발생되는 오차가 발생되지 않아 재귀반사효율이 높은 재귀반사물을 성형할 수 있는 금형을 제조할 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명의 큐브코너 패턴을 갖는 성형용 금형 제조방법은 제조과정의 단순화로 인하여 작업효율을 높일 수 있는 이점도 있다.

이상에서 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10 : 금형용 부재 11 : 제1측면
13 : 제2측면 14 : 가공면
15 : V홈 16 : 제1V홈경사면
17 : 제2V홈경사면 18 : 우측가장자리경사면
19 : 좌측가장자리경사면 20 : 마이크로V홈
30 : 제1전주금형 40 : 제1금형
50 : 제2전주금형 60 : 마스터금형
21 : 제1마이크로V홈경사면 22 : 제2마이크로V홈경사면
S1 : 금형용 부재고정단계 S2 : V홈 가공단계
S3 : 마이크로V홈 가공단계 S4 : 제1금형제작단계
S5 : 제2전주금형제작단계 S6 : 마스터금형제작단계

Claims (3)

1. 소정의 두께를 가지며 상면인 가공면이 평평한 일체로 형성된 금형용 부재를 고정하는 금형용부재 고정단계와;
   다이아몬드 공구를 이용해 상기 금형용 부재의 상기 가공면을 가공하여 상기 가공면에 하방으로 인입되는 V홈을 상호 인접하면서 나란한 방향으로 다수 개 형성하는 V홈 가공단계와;
   상기 다이아몬드 공구를 이용해 상기 V홈의 일면을 가공하여 상기 V홈의 일면에 상기 V홈의 길이방향에 대해 직교하는 방향으로 상기 V홈의 일면의 폭 만큼 연장되되 상기 V홈의 일면에 대해 하방으로 인입되는 마이크로V홈을 상기 V홈의 일면의 길이방향을 따라 인접하면서 나란하게 다수 개 형성하는 마이크로V홈 가공단계와;
   상기 V홈과, 상기 마이크로V홈이 형성된 상기 금형용부재를 전주하여 제조된 제1전주금형을 이용하여 상기 금형용부재를 복제하여 상기 금형용부재가 반복적으로 배열되어 패턴이 형성된 제1금형을 제작하는 제1금형제작단계와;
   상기 제1금형을 전주하여 상기 제1금형의 상기 패턴이 형성된 면에 대응되는 일체형 제2전주금형을 제작하는 제2전주금형제작단계와;
   상기 제2전주금형을 다시 전주하여 재귀반사물을 성형할 수 있는 마스터금형을 제작하는 마스터금형제작단계를 포함하며,
   상기 V홈은
   상단에서 하방으로 갈수록 상호 가까워지며 각 단부가 상호 접하는 제1 및 제2V홈경사면을 포함하며,
   상기 마이크로V홈은
   상기 제1V홈경사면에 형성되며, 상단에서 하방으로 갈수록 상호 가까워지면 각 단부가 상호 접하며 상기 제1 및 제2V홈경사면에 직교하는 방향으로 각각 형성된 제1 및 제2마이크로V홈경사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 큐브코너패턴을 갖는 성형용 금형제조방법.
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