KR101837601B1 - 인몰드 사출용 마스터 시편 및 이를 제작하기 위한 금형 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인몰드 사출용 마스터 시편 및 이를 제작하기 위한 금형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인몰드 사출시 발생하는 필름의 터짐 현상을 사전에 확인할 수 있는 인몰드 사출용 마스터 시편 및 이를 제작하기 위한 금형에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 인몰드 사출용 마스터 시편은 상판과 하판으로 구성된 금형 내부로 주입된 수지에 의해 제조되며, 일정 두께를 갖는 적어도 4개의 모서리를 갖는 박판 형상을 가지며, 상기 모서리의 곡률은 서로 중첩되지 않으며, 제1 측면은 동일한 파팅라인을 가지며, 적어도 두 개의 곡률을 가지며, 제2 측면은 동일한 곡률을 가지며, 파팅라인이 경사지게 형성되며, 제3 측면은 동일한 곡률을 가지며, 호의 길이가 서로 상이하며, 제4 측면은 동일한 곡률을 가지며, 모따기 각도가 상이함을 특징으로 한다.

Description

인몰드 사출용 마스터 시편 및 이를 제작하기 위한 금형{Specimen for IMD and Specimen mold for forming}

본 발명은 인몰드 사출용 마스터 시편 및 이를 제작하기 위한 금형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인몰드 사출시 발생하는 필름의 터짐 현상을 사전에 확인할 수 있는 인몰드 사출용 마스터 시편 및 이를 제작하기 위한 금형에 관한 것이다.

일반적으로 IMD(In Mold Decoration) 필름은 사출성형과 동시에 표면에 다양한 디자인과 색상표현이 가능하여 휴대전화는 물론이고 PC 외장재나 가전제품 또는 자동차 내외장재 등 여러 분야에 널리 사용되고 있는 필름이다.

부연하여 설명하면, IMD는 플라스틱 사출 및 도장, 인쇄, 코팅 공정을 사출 공정 하나로 압축시킨 것이며, 사출과 동시에 패턴 및 컬러, 글씨 등을 처리하는 첨단 표면처리 기법이다.

또한, IMD는 복잡한 형상의 수지 제품에 인쇄를 가능하게 하는 기술이며, 단순한 평면 가공이 아닌 복잡한 3차원 가공에서 질감이나 감촉까지도 재현이 가능하다.

도 1은 일반적인 IMD 사출 공정을 도시하고 있다. 이하 도 1을 이용하여 일반적인 IMD 사출 공정에 대해 알아보기로 한다.

먼저 IMD 사출 공정을 수행하기 위해 상판과 하판으로 구성된 금형이 열리며, 이후 금형 내로 인쇄가 된 필름이 공급된다. 이후 진공 흡착 공정을 통해 필름을 일측의 금형으로 흡착하며, 이 상태에서 금형이 닫힌다.

닫힌 금형 내부로 수지가 주입(사출)되며, 일정 시간 냉각한 후 닫힌 금형을 열고, 제품을 취출한다.

도 2는 IMD 사출 공정에 사용되는 필름의 구조를 도시하고 있다.

도 2에 의하여 IMD 사출 공정에 사용되는 필름은 베이스 필름, 박리층, 인쇄층, 접착층으로 구성된다. 접착층은 금형 내부로 주입된 수지에 접착되며, 인쇄층은 패턴 및 컬러, 글씨 등이 인쇄된다.

이와 같이 필름을 이용하여 IMD 사출 공정을 수행하는 과정에서 필름이 터지는 경우가 발생한다. 일반적으로 굴곡 부분이나 깊게 파인 부분에서 필름이 자주 터지며, 이는 필름이 가지고 연신률에 의해 크게 좌우된다.

일반적으로 IMD 필름의 경우, 상술한 바와 같이 여러 층으로 이루어져 있기 때문에 연신률이 좋은 경우에도 인쇄층의 성질로 인하여 굴곡 부분에서 인쇄층이 같이 늘어나지 않는 경우 필름이 터지는 현상이 발생한다.

실제 제품이 양산된 이후에 IMD 사출 공정에 필름이 터지는 현상이 발생하는 경우, 해당 금형을 새로 제작해야 하는 문제점이 발생하며, 이는 금형 제작비용의 증가 및 사출제품 생산에 소요되는 시간이 늘어나는 문제점이 발생한다.

따라서 실제 사출제품이 양산되기 이전에 IMD 사출 공정에서 필름의 터짐 현상이 발생하지 않도록 금형을 설계할 수 있는 방안이 필요하다.

한국공개특허 제10-2014-0038475호(인몰드 성형용 전사 필름 및 그 제조 방법) 한국등록특허 제10-1052999호(IMD필름의 제조방법 및 그 제품)

본 발명이 해결하려는 과제는 IMD 양산 이전에 IMD 사출 공정 시 필름의 터짐 현상이 발생하는 지 여부를 확인하는 방안을 제안함에 있다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는 필름의 터짐 현상이 발생하지 않는 IMD 성형 금형을 제안함에 있다.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 사출제품을 양산하는데 소요되는 시간과 비용을 절감하는 방안을 제안함에 있다.

이를 위해 본 발명의 인몰드 사출용 마스터 시편은 상판과 하판으로 구성된 금형 내부로 주입된 수지에 의해 제조되며, 일정 두께를 갖는 적어도 4개의 모서리를 갖는 박판 형상을 가지며, 상기 모서리의 곡률은 서로 중첩되지 않으며, 제1 측면은 동일한 파팅라인을 가지며, 적어도 두 개의 곡률을 가지며, 제2 측면은 동일한 곡률을 가지며, 파팅라인이 경사지게 형성되며, 제3 측면은 동일한 곡률을 가지며, 호의 길이가 서로 상이하며, 제4 측면은 동일한 곡률을 가지며, 모따기 각도가 상이함을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 인몰드 사출용 마스터 시편 및 이를 제작하기 위한 금형은 양상 금형을 제작하기 이전에 필름의 터짐 현상이 발생하는 형상을 미리 확인함으로써, 이를 이용하여 인몰드 사출시 필름의 터짐 현상이 발생하지 않는 금형을 제작할 수 있다.

또한, 인몰드 사출시 필름의 터짐 현상이 발생하지 않는 금형을 제작함으로써, 양산에 소요되는 시간을 줄일 수 있으며, 금형 제작 시 시행착오를 줄일 수 있으므로 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 IMD 사출 공정을 도시하고 있다.
도 2는 IMD 사출 공정에 사용되는 필름의 구조를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 IMD 마스터 시편의 구조를 도시한 도면이다.
도 4 내지 도 12는 본 발명의 일실시 예에 다른 IMD 마스터 시편의 형상을 구체적으로 도시한 도면이다.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 다양한 형상을 갖는 IMD 마스터 시편을 제안한다. 물론 IMD 마스터 시편은 대응되는 형상을 갖는 금형에 의해 제작된다. 즉, 본 발명에서 제안하는 IMD 마스터 시편을 제작할 수 있는 금형을 준비하며, 해당 금형과 필름을 이용하여 IMD 사출 공정을 수행한다.

다양한 형상을 제작할 수 있는 금형과 필름을 이용하여 IMD 사출 공정을 수행함으로써, 해당 필름으로 IMD 사출 공정시 발생하는 필름의 터짐 현상 발생 여부 및 필름의 터짐 현상이 발생하는 형상을 사전에 미리 확인할 수 있게 된다. 또한, 확인된 내용을 기반으로 필름의 터짐 현상이 발생하지 않는 형상만으로 실제 양산에 적용할 금형을 제작한다. 이와 같이 IMD 사출 공정에 사용할 특정 필름을 적용할 경우, 해당 필름 적용시 필름의 터짐 현상이 발생하는 형상을 사전이 미리 확인하고, 확인된 형상을 제외하고 실제 양산에 사용할 금형을 제작함으로써, 실제 양산 과정에서 발생하는 필름의 터짐 현상을 사전에 미리 예방할 수 있다.

이하에서 본 발명에서 제안하는 IMD 마스터 시편에 대해 알아보기로 한다.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 IMD 마스터 시편의 구조를 도시한 도면이다. 이하 도 3을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 IMD 마스터 시편의 구조에 대해 알아보기로 한다.

도 3에 의하면, IMD 마스터 시편은 일정 두께를 갖는 사각형 형상을 가지며, 내측에 다수의 통공이 형성된다. 이외에도 IMD 마스터 시편은 설정된 깊이로 파인 다수의 형상을 갖는다. 이하에서는 IMD 마스터 시편의 형상에 대해 구체적으로 알아보기로 한다.

도 4는 IMD 마스터 시편의 모서리를 나타내고 있다.

도 4에 의하면, IMD 마스터 시편은 4개의 모서리를 가지고 있으며, 각 모서리는 상이한 곡률을 갖는다. 즉, IMD 마스터 시편은 4개의 상이한 곡률을 갖도록 설계된다. 이와 같이 IMD 마스터 시편의 4개의 모서리를 상이한 곡률을 갖도록 설계함으로써, 어떤 곡률을 갖는 모서리에서 필름의 터짐이 발생하는 지 확인하고, 추후 양산 금형 설계시 이를 고려하여 설계한다. 즉, IMD 마스터 시편의 4개의 각 모서리는 R1 내지 R4 중 중첩되지 않도록 어느 하나의 곡률을 갖도록 설계된다. 물론 R1 내지 R4는 서로 상이한 곡률을 의미한다.

도 5는 IMD 마스터 시편의 4개의 측면 중 어느 하나의 면을 나타내고 있다. 도 5에 의하면, IMD 마스터 시편은 동일한 파팅라인일 때 측면 모서리의 곡률을 상이하도록 설계한다. 도 5에 의하면, 노란색 부분으로 표현된 영역이 곡률이 상이한 측면 모서리이며, 노란색으로 표현된 측면 모서리는 상이한 곡률을 가짐을 알 수 있다. 특히 도 5는 측면 모서리 중 좌측 부분의 곡률이 우측 부분의 곡률보다 상대적으로 큰 곡률을 갖는다.

이와 같이 IMD 마스터 시편은 측면 모서리가 상이한 곡률을 갖도록 설계하며, IMD 사출 공정 시 상이한 곡률을 갖는 측면 모서리에서 필름의 터짐 현상이 발생하는 지 확인하며, 추후 양산 금형 설계시 이를 고려하여 설계한다.

도 6은 IMD 마스터 시편 4개의 측면 중 어느 하나의 면을 나타내고 있다. 도 6은 측면 모서리가 동일한 곡률을 갖는 반면 파팅라인의 깊이가 상이하게 설계한다. 도 6에 의하면, 파팅라인이 사선 방향으로 경사지게 설계되어 있음을 알 수 있다. 이와 같이 깊이가 상이한 파팅라인 중 어느 부분에서 IMD 사출 공정 중 필름의 터짐 현상이 발생하는 지 확인하며, 추후 양산 금형 설계시 이를 고려하여 설계한다.

도 7은 IMD 마스터 시편의 4개의 측면 중 어느 하나의 면을 나타내고 있다. 도 7은 동일한 곡률을 갖는 측면 모서리를 나타내고 있다. 다만, 도 7에서 나타내고 있는 측면 모서리는 동일한 곡률을 갖는 반면, 호의 길이가 상이하도록 설계한다. 도 7에 의하면, 노란색 부분으로 표현된 영역이 호의 길이가 상이한 측면 모서리이며, 노란색으로 표현된 측면 모서리는 호의 길이가 상이함을 알 수 있다. 부연하여 설명하면, 우측 부분의 호의 길이가 좌측 부분의 호의 길이에 비해 상대적으로 길게 설계되어 있음을 알 수 있다. 이와 같이 상이한 호의 길이를 갖는 측면 모서리에서 IMD 사출 공정 중 필름의 터짐 현상이 발생하는 지 확인하며, 추후 양산 금형 설계시 이를 고려하여 설계한다.

도 8은 IMD 마스터 시편의 4개의 측면 중 어느 하나의 면을 나타내고 있다. 특히 도 8은 동일한 곡률을 갖는 측면 모서리를 나타내고 있다. 다만, 도 8에서 나타내고 있는 측면 모서리는 동일한 곡률을 갖는 반면, 호의 길이가 상이하도록 설계한다. 도 8에 의하면, 노란색 부분으로 표현된 영역이 호의 길이가 상이한 측면 모서리이며, 노란색으로 표현된 측면 모서리는 호의 길이가 상이함을 알 수 있다. 또한, 도 8은 도 7과 달리 Chamfer(챔퍼, 모따기)의 각도가 상이함을 알 수 있다. 이와 같이 상이한 모따기 각도는 갖는 측면 모서리에서 IMD 사출 공정 중 필름의 터짐 현상이 발생하는 지 확인하며, 추후 양산 금형 설계시 이를 고려하여 설계한다.

도 9는 IMD 마스터 시편의 중앙에 형성된 통공을 나타내고 있다. 도 9에 의하면, IMD 마스터 시편의 중앙에 형성된 통공의 테두리는 동일한 형상을 갖는 것이 아니라 통공의 두께 방향(IMD 마스터 시편의 두께 방향)으로 상이한 곡률을 갖도록 설계되며, 필요한 경우 호의 길이 역시 상이하게 설계된다.

이와 같이 상이한 호의 길이와 곡률을 갖는 IMD 마스터 시편의 중앙에 형성된 통공에서 IMD 사출 공정 중 필름의 터짐 현상이 발생하는 지 확인하며, 추후 양산 금형 설계시 이를 고려하여 설계한다.

도 10은 IMD 마스터 시편에 형성된 설정된 깊이로 파인 형상을 나타내고 있다. 도 10에 의하면, IMD 마스터 시편은 2개의 파인 형상을 나타내고 있으며, 하나는 원 형상을 가지며, 다른 하나는 막대 형상을 갖는다.

도 10에 도시된 바와 같이 원 형상과 막대 형상은 동일한 깊이로 파인 것이 아니라, 일측에서 타측으로 갈수록 파인 깊이가 깊어진다. 이와 도 10은 깊이와 형상에 따라 IMD 사출 공정 중 필름의 터짐 현상이 발생하는 지 확인하며, 추후 양산 금형 설계시 이를 고려하여 설계한다.

이외에도 수지가 주입되는 부분에서 필름의 터짐 현상이 발생하는지 확인한다. 수지가 주입되는 부분은 수지가 주입될 때 발생하는 압력에 의해 필름이 신장(늘어)되며, 이로 인해 IMD 사출 공정 중 필름의 터짐 현상이 발생할 가능성이 있다. 따라서 IMD 사출 공정 중 필름의 터짐 현상이 발생하는 지 확인하며, 추후 양산 금형 설계시 이를 고려하여 설계한다.

도 11은 수지가 주입되는 부분에 필름의 터짐 현상이 발생하는 지 확인하는 예를 나타내고 있다.

도 12는 IMD 마스터 시편의 수지가 주입되는 방향을 도시하고 있다. 도 12에 의하면, 수지가 주입되는 방향의 IMD 마스터 시편의 특정 부분에 일정 길이 돌출된 영역이 형성된다. 물론 도12에 도시되어 있는 바와 같이 돌출된 길이는 모두 동일한 것이 아니라, 상이한 길이를 갖도록 설계된다. 상술한 바와 같이 IMD 마스터 시편에 일정 길이 돌출된 영역이 형성되기 위해서는 수지가 주입되는 방향에 위치한 금형에 파인 형상을 형성하며, 금형의 파인 형상에 의해 IMD 마스터 시편에 돌출된 형상이 형성된다.

이외에도 IMD 마스터 시편에 리브(RIB)가 형성된다. IMD 마스터 시편을 기준으로 리브는 외부로 돌출된 형상을 가지며, 도 12에 도시되어 있는 바와 같이 리브는 상이한 폭을 갖도록 설계되거나, 돌출된 높이가 상이하도록 설계된다.

본원 발명에서 제안하는 시편에서, 모따기를 한 부분, 수지가 몰리는 부분, 파인 형상 부분, 통공을 형성한 부분, IMD 마스터 시편의 반대편에 돌출된 형상을 갖는 부분 및 파팅라인의 깊이가 상이한 부분에서 필름의 터짐 현상이 발생하였다고 가정하면, 필름의 터짐 현상이 발생한 부분의 곡률이나 파팅 깊이, 돌출된 높이를 필름의 터짐 현상이 발생하지 않은 부분의 곡률이나 파팅 깊이,돌출된 높이를 갖도록 수정한 후 양산에 사용되는 금형을 설계한다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

Claims (5)

1. 상판과 하판으로 구성된 금형 내부로 주입된 수지에 의해 제조되며, 일정 두께를 갖는 적어도 4개의 모서리를 갖는 박판 형상을 가지며,
   상기 모서리의 곡률은 서로 중첩되지 않으며,
   제1 측면은 동일한 파팅라인을 가지며, 적어도 두 개의 곡률을 가지며,
   제2 측면은 동일한 곡률을 가지며, 파팅라인이 경사지게 형성되며,
   제3 측면은 동일한 곡률을 가지며, 호의 길이가 서로 상이하며,
   제4 측면은 동일한 곡률을 가지며, 모따기 각도가 상이함을 특징으로 하는 인몰드 사출용 마스터 시편.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 내부에 통공이 형성되며,
   상기 통공의 일부는 중심 방향으로 라운드 형상으로 돌출되며,
   돌출된 형상의 적어도 일부는 상이함을 특징으로 하는 인몰드 사출용 마스터 시편.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 인몰드 사출용 마스터 시편은,
   필름이 접착되는 제1 면과 제1 면에 맞은편인 제2 면으로 구성되며,
   상기 제1 면은 설정된 깊이에 파인 형상을 가지며,
   상기 파인 형상의 폭은 동일하지 않으며,
   상기 파인 형상은 길이는 동일하지 않음을 특징으로 하는 인몰드 사출용 마스터 시편.
   
4. 제 3항에 있어서, 상기 제2면은,
   일정 길이로 돌출된 제1 돌출부를 가지며, 상기 제1 돌출부의 돌출된 길이는 동일하지 않으며,
   일정 길이로 돌출된 제2 돌출부를 가지며, 상기 제2 돌출부의 폭은 동일하지 않음을 특징으로 하는 인몰드 사출용 마스터 시편.
   
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 인몰드 사출용 마스터 시편을 제조하기 위한 상판과 하판으로 구성된 금형.

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