KR102034605B1 - 인몰드 사출용 제품의 제조방법 - Google Patents

인몰드 사출용 제품의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인몰드 사출용 제품에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인몰드 사출시 필름의 크랙 혹은 터짐 현상이 발생하지 않는 인몰드 사출용 제품의 제조방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 금형 상판과 하판 사이에 필름을 공급하며, 금형 내부로 주입된 수지에 상기 필름이 전사되는 인몰드 사출용 제품 제조방법은 상기 금형 상판과 하판 사이에 필름을 공급한 상태에서 상기 금형을 닫는 단계; 닫힌 상기 금형 내부에 수지를 주입하는 단계 및 닫힌 상기 금형을 열고 인몰드 사출용 제품을 꺼내는 단계를 포함하며, 상기 인몰드 사출용 제품은 곡면을 포함하며, 상기 곡면의 상단과 하단을 연결한 최단 거리에 대한 상기 곡면의 상단과 하단을 연결한 곡률상의 거리의 비가 120%이하임을 특징으로 한다.

Description

인몰드 사출용 제품의 제조방법{Method for Manufacturing of IMD product}
본 발명은 인몰드 사출용 제품에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인몰드 사출시 필름의 크랙 혹은 터짐 현상이 발생하지 않는 인몰드 사출용 제품의 제조방법에 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 꺼낸다.
도 2는 IMD 사출 공정에 사용되는 필름의 구조를 도시하고 있다.
도 2에 의하여 IMD 사출 공정에 사용되는 필름은 베이스 필름(PET), 박리층(이형층), Hard 코팅층, 인쇄층(금속증착 포함), 접착층으로 구성된다. 접착층은 금형 내부로 주입된 수지에 접착되며, 인쇄층은 패턴 및 컬러, 글씨 등이 인쇄된다.
이와 같이 필름을 이용하여 IMD 사출 공정을 수행하는 과정에서 필름에 크랙 혹은 터지는 경우가 발생한다. 일반적으로 굴곡 부분이나 깊게 파인 부분에서 필름이 크랙이 발생하거나 자주 터지며, 이는 필름이 가지고 연신율에 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 필름에 크랙 혹은 터지는 현상이 발생한다.
따라서, IMD 사출 공정에서 필름의 크랙 혹은 터짐 현상이 발생하지 않도록 제품을 설계하는 방안이 요구된다.
따라서 실제 사출제품이 양산되기 이전에 IMD 사출 공정에서 필름에 크랙 혹은 터짐 현상이 발생하지 않도록 제품을 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 인몰드 사출 시 필름에 크랙 혹은 터짐 현상이 발생하지 않는 IMD 사출용 제품의 제조방법을 제안함에 있다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는 인몰드 사출용 제품을 양산하는 데 소요되는 시간과 비용을 절감하는 방안을 제안함에 있다.
이를 위해 본 발명의 금형 상판과 하판 사이에 필름을 공급하며, 금형 내부로 주입된 수지에 상기 필름이 전사되는 인몰드 사출용 제품 제조방법은 상기 금형 상판과 하판 사이에 필름을 공급한 상태에서 상기 금형을 닫는 단계; 닫힌 상기 금형 내부에 수지를 주입하는 단계 및 닫힌 상기 금형을 열고 인몰드 사출용 제품을 꺼내는 단계를 포함하며, 상기 인몰드 사출용 제품은 곡면을 포함하며, 상기 곡면의 상단과 하단을 연결한 최단 거리에 대한 상기 곡면의 상단과 하단을 연결한 곡률상의 거리의 비가 120%이하임을 특징으로 한다.
이를 위해 본 발명의 금형 상판과 하판 사이에 필름을 공급하며, 금형 내부로 주입된 수지에 상기 필름이 전사되는 인몰드 사출용 제품 제조방법은 상기 금형 상판과 하판 사이에 필름을 공급한 상태에서 상기 금형을 닫는 단계; 닫힌 상기 금형 내부에 수지를 주입하는 단계 및 닫힌 상기 금형을 열고 인몰드 사출용 제품을 꺼내는 단계를 포함하며, 상기 인몰드 사출용 제품은 그루브 라인을 포함하며, 상기 그루브 라인의 폭이 최소 0.5㎜인 경우, 상기 그루브 라인의 높이는 0.8㎜ 이하임을 특징으로 한다.
이를 위해 본 발명의 금형 상판과 하판 사이에 필름을 공급하며, 금형 내부로 주입된 수지에 상기 필름이 전사되는 인몰드 사출용 제품 제조방법은 상기 금형 상판과 하판 사이에 필름을 공급한 상태에서 상기 금형을 닫는 단계; 닫힌 상기 금형 내부에 수지를 주입하는 단계 및 닫힌 상기 금형을 열고 인몰드 사출용 제품을 꺼내는 단계를 포함하며, 상기 인몰드 사출용 제품의 표면은 상기 필름이 전사되며, 곡선구간과 상기 곡선구간에서 연장된 직선구간을 포함하는 파팅구간을 포함하며, 상기 곡선구간의 시점부터 종점은 곡선의 중심축을 기준으로 90°이하이며, 상기 곡선구간의 길이와 상기 직선구간의 길이는 반비례함을 특징으로 한다.
이를 위해 본 발명의 금형 상판과 하판 사이에 필름을 공급하며, 금형 내부로 주입된 수지에 상기 필름이 전사되는 인몰드 사출용 제품 제조방법은 상기 금형 상판과 하판 사이에 필름을 공급한 상태에서 상기 금형을 닫는 단계; 닫힌 상기 금형 내부에 수지를 주입하는 단계 및 닫힌 상기 금형을 열고 인몰드 사출용 제품을 꺼내는 단계를 포함하며, 상기 인몰드 사출용 제품의 표면은 상기 필름이 전사되며, 곡선구간과 상기 곡선구간에서 연장된 직선구간을 포함하는 파팅구간을 포함하며, 상기 곡선구간의 시점부터 종점은 곡선의 중심축을 기준으로 90°이하이며, 상기 파팅구간의 높이는 상기 곡선구간의 길이에 비례하며, 상기 파팅구간의 높이는 상기 직선구간의 방향과 수직방향 사이의 각도인 구배각에 비례함을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 인몰드 사출용 금형은 인몰드 사출시 필름의 크랙 혹은 터짐 현상이 발생하는 조건을 사전에 확인하여 인몰드 사출시 필름의 크랙 혹은 터짐 현상이 발생하지 않는 제품을 제작할 수 있다.
또한, 인몰드 사출시 필름의 크랙 혹은 터짐 현상이 발생하지 않는 제품을 제작함으로써, 실제 양산시 필름의 크랙 혹은 터짐 현상이 발생하지 않으므로 양산에 소요되는 시간을 줄어들며, 금형 제작비용을 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 필름이 전사되는 인몰드 사출용 제품 제조시 그루브 부분에 대한 제약조건을 도시하고 있다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 'B/A' 에 대한 다양한 경우를 도시하고 있다.
도 5는 해당 영역에서 전사된 필름의 크랙 혹은 터짐 현상이 발생하는지 여부를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 필름이 전사되는 인몰드 사출용 제품의 제2 제약조건 및 제3 제약조건을 도시하고 있다.
도 7은 필름이 전사되는 인몰드 사출용 제품 제작시 파팅 구간에 대한 제약조건을 도시하고 있다.
도 8은 필름이 전사되는 인몰드 사출용 제품 제작시 파팅 구간에 대한 다른 제약조건을 도시하고 있다.
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 필름이 전사되는 IMD 사출 공정시, 필름의 크랙 혹은 터짐 현상이 발생하는 제품의 형상을 미리 확인하고, 확인된 형상을 고려하여 실제 양산에 사용할 제품을 제작함으로써, 실제 사출 성형품 양산 과정에서 발생하는 필름의 크랙 혹은 터짐 현상을 사전에 미리 예방할 수 있다.
도 3은 필름이 전사되는 인몰드 사출용 제품 제조시 그루브 라인에 대한 제약조건을 도시하고 있다. 이하 도 3을 이용하여 본 발명의 필름이 전사되는 인몰드 사출용 제품 제조시 그루브 라인에 대한 제약조건에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 3에 의하면, 필름이 전사되는 그루브 라인에 대한 제약조건은 크게 3가지로 구분된다. 제1 제약조건은 그루브 라인의 상단에서 하단까지의 직선거리에 대한 실제 필름이 전사되는 부분의 비율이며, 제2 제약조건은 그루브 부분의 넓이이며, 제3 제약조건은 그루브 부분의 상단에서 하단까지의 높이이다.
도 3에 의하면, 제1 제약조건인 그루브 라인의 상단에서 하단까지의 직선거리에 대한 실제 필름이 전사되는 부분의 비율에 대해 알아보면, 그루브 라인에서 곡률을 갖는 상단에서 하단까지의 직선거리를 'A'라고 하며, 해당 부분의 실제 곡률길이를 'B'라고 하면, 'B/A'는 120%보다 작거나 같아야 한다. 이에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 'B/A' 에 대한 다양한 경우를 도시하고 있으며, 도 5는 해당 영역에서 전사된 필름의 크랙 혹은 터짐 현상이 발생하는 지 여부를 나타낸 그래프이다.
도 4에 의하면, 상단에 기재된 숫자는 'B'를 의미하며, 하단에 기재된 숫자는 'A'를 의미한다. 또한, 적색으로 표현된 부분은 전사된 필름의 크랙 혹은 터짐 현상이 발생한 시작 구간이다. 즉, B/A'가 120%보다 작거나 같은 구간(적색으로 표현된 영역의 좌측 영역)에서는 전사된 필름의 크랙 혹은 터짐 현상이 발생하지 않았으나, 'B/A'가 120%보다 큰 구간(적색으로 표현된 영역의 우측 영역)에서는 전사된 필름의 크랙 혹은 터짐 현상이 발생하였다.
B(㎜) 4.646 7.59 9.732 11.53 13.13
A(㎜) 4.57 7.265 9.053 10.414 11.498
B/A 101.7 104.5 107.5 110.7 114.2
B(㎜) 14.6 15.308 15.978 17.291
A(㎜) 12.38 12.7 13.101 13.685
B/A 117.9 120.0 121.9 126.4
따라서, 본 발명에서 제안하는 제품의 제1 제약조건은 'B/A'가 120%보다 작거나 같아야 함을 알 수 있다. 즉, 도 5에 의하면, 청색 실선 그래프의 하단 영역인 'B/A'가 120%보다 작거나 같은 영역에서 사출 성형시 전사된 필름의 크랙 혹은 터짐 현상이 발생하지 않았으나, 'B/A'가 120%보다 큰 영역에서는 사출 성형시 전사된 필름의 크랙 혹은 터짐 현상이 발생하였다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 필름이 전사되는 인몰드 사출용 제품 제조방법의 제2 제약조건 및 제3 제약조건을 도시하고 있다. 이하 도 6을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 필름이 전사되는 인몰드 사출용 제품 제조방법의 제2 제약조건 및 제3 제약조건에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
상술한 바와 같이 그루브 부분에 대한 제2 제약조건은 그루브 부분이 시작하는 지점과 종료하는 지점 사이의 거리인 넓이이며, 제3 제약조건은 그루브 부분에 대한 상단에서 하단까지의 거리인 높이이다.
특히 본 발명은 그루브 부분에 대한 제2 제약조건인 넓이가 최소 0.5㎜ 이상인 상태에서, 제3 제약조건인 그루브의 높이에 대해 살펴보기로 한다. 상술한 제2 제약조건에서 제3 제약조건인 그루브 부분의 높이가 0.8㎜ 이하 이어야 한다.
도 6에 의하면, 전사된 필름의 크랙 혹은 터짐 현상이 발생하는 형상을 확인하기 위한 시편을 제작하였으며, 제작한 시편은 다양한 형태의 그루브 형상을 포함한다. 특히 도 6은 길이 100㎜이며, 높이(깊이)가 0.5㎜ 내지 1㎜이며, 넓이가 0.5㎜ 내지 1㎜인 그루브 형상을 나타내고 있다.
도 6에 의하면, 전사된 필름이 크랙 혹은 터짐 현상이 발생하는 그루브 형상은 그루브 넓이(폭)가 0.5㎜인 경우, 높이(깊이)가 0.8㎜에서 전사된 필름의 크랙 혹은 터짐 현상이 발생하였다. 따라서 그루브 형상의 넓이가 0.5㎜인 경우 높이는 0.8㎜ 이하가 되어야 한다. 즉, 그루브 형상의 넓이가 최소 0.5㎜인 경우 그루브 형상의 높이는 최대 0.8㎜임을 알 수 있다.
도 3 내지 도 6은 그루브 형태(라인)의 곡면에 대해 언급하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그루브 형태의 곡면 이외에 후술할 곡면 형태의 파팅 라인 역시 동일하게 적용된다.
도 7은 필름이 전사되는 인몰드 사출용 제품 제작시 파팅구간에 대한 제약조건을 도시하고 있다. 이하 도 7을 이용하여 필름이 전사되는 인몰드 사출용 제품 제작시 파팅구간에 대한 제약조건에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 7a에 의하면, 파팅구간은 파팅구간 시점부터 파팅구간 종점을 포함하며, 특히 곡선 구간인 제1 구간과 제1 구간으로부터 연장된 직선 구간인 제2 구간으로 구분된다. 특히, 제2 구간은 제1 구간의 종점으로부터 수직 방향으로 연장되도록 제1 구간의 시점과 종점은 곡선의 중심축을 기준으로 90° 이하를 유지한다. 특히 본 발명은 곡선 구간의 방향이 수직 방향인 구배각이 0°이다.
또한, 도 7a에 의하면, 곡선구간의 제1 구간의 길이를 'Y'라고 정의하며, 직선구간인 제2 구간의 길이를 'X'라고 정의한다.
도 7b은 사출 성형시 전사된 필름의 크랙 혹은 터짐 현상이 발생하는 파인구간을 도시하고 있다. 즉, 도 7b는 다양한 형태의 파팅 구간을 도시하고 있으며, 해당 파팅 구간에서 전사된 필름의 크랙 혹은 터짐 현상이 발생하는지 여부를 실험한 실험 데이터이다. 또한, 도 7c는 해당 실험 데이터를 그래프하고 있다. 도 7c에 의하면, 제1 구간의 길이와 제2 구간의 길이는 반비례함을 할 수 있다. 즉, 제1 구간의 길이가 1.5㎜인 경우, 제2 구간의 길이는 최대 1㎜이며, 제1 구간의 길이가 1.25㎜인 경우, 제2 구간의 길이는 최대 1.25㎜임을 알 수 있다.
이와 같은 도 7은 시편을 이용하여 사출 성형시 전사된 필름의 크랙 혹은 터짐 현상이 발생하는 파팅 구간을 도시하고 있다.
도 8은 필름이 전사되는 인몰드 사출용 제품 제작시 파팅구간에 대한 제약조건을 도시한 다른 도면이다. 이하 도 8을 이용하여 필름이 전사되는 인몰드 사출용 제품 제작시 파팅구간에 대한 제약조건에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 8a에 의하면, 파팅구간은 파팅구간 시점부터 파팅구간 종점을 포함하며, 특히 곡선 구간인 제1 구간과 제1 구간으로부터 연장된 직선 구간인 제2 구간으로 구분된다. 특히, 제2 구간은 제1 구간의 종점으로부터 경사지게 연장되도록 제1 구간의 시점과 종점은 곡선의 중심축을 기준으로 90° 이내를 유지한다.
또한, 도 8a에 의하면, 곡선 형상을 갖는 제1 구간의 길이를 'Y'라고 정의하며, 수직방향을 기준으로 제2 구간이 경사진 정도인 구배각을 'Z'라 정의하며, 곡선 형상이 시작되는 시점과 필름이 전사되는 종점(파팅구간) 사이의 높이를 'K' 정의한다.
도 8b에 의하면, 'K'와 'Y'는 비례함을 알 수 있으며, 도 8c에 의하면, 'K'와 'Z' 역시 비례함을 알 수 있다. 이와 같이 본 발명은 전사된 필름의 크랙 혹은 터짐 현상이 발생하지 않는 파팅구간의 제한조건을 제안하고 있다. 특히 'K'가 0.5㎜인 경우 'Y'는 0.4㎜ 이하이어야 하며, 'K'가 1㎜인 경우 'Y'는 0.7㎜ 이하이어야 하며, 'K'가 1.5인 경우 'Y'는 1㎜이하이어야 한다. 또한, 특히 'K'가 0.5㎜인 경우 'Z'는 10°이하이어야 하며, 'K'가 1㎜인 경우 'Z'는 15°이하이어야 하며, 'K'가 2㎜인 경우 'Z'는 20°이하이어야 한다.
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. 금형 상판과 하판 사이에 필름을 공급하며, 금형 내부로 주입된 수지에 상기 필름이 전사되는 인몰드 사출용 제품 제조방법에 있어서,
    상기 금형 상판과 하판 사이에 필름을 공급한 상태에서 상기 금형을 닫는 단계;
    닫힌 상기 금형 내부에 수지를 주입하는 단계; 및
    상기 닫힌 금형을 열고 인몰드 사출용 제품을 꺼내는 단계를 포함하며,
    상기 인몰드 사출용 제품은 그루브 라인을 포함하며,
    상기 그루브 라인의 폭이 최소 0.5㎜인 경우, 상기 그루브 라인의 높이는 0.8㎜ 이하이며,
    상기 인몰드 사출용 제품의 표면은 상기 필름이 전사되며, 곡선구간과 상기 곡선구간에서 연장된 직선구간을 포함하는 파팅구간을 포함하며,
    상기 곡선구간의 시점부터 종점은 곡선의 중심축을 기준으로 90°이하이며,
    상기 직선구간의 방향이 수직방향인 구배각이 0°이며, 상기 곡선구간의 길이와 상기 직선구간의 길이는 반비례함을 특징으로 하는 인몰드 사출용 제품 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 인몰드 사출용 제품은 곡면을 포함하며,
    상기 곡면의 상단과 하단을 연결한 최단 거리에 대한 상기 곡면 라인의 상단과 하단을 연결한 곡률사이의 거리의 비가 120% 이하임을 특징으로 하는 인몰드 사출용 제품 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 금형 상판과 하판 사이에 필름을 공급하며, 금형 내부로 주입된 수지에 상기 필름이 전사되는 인몰드 사출용 제품 제조방법에 있어서,
    상기 금형 상판과 하판 사이에 필름을 공급한 상태에서 상기 금형을 닫는 단계;
    닫힌 상기 금형 내부에 수지를 주입하는 단계; 및
    상기 닫힌 금형을 열고 인몰드 사출용 제품을 꺼내는 단계를 포함하며,
    상기 인몰드 사출용 제품은 그루브 라인을 포함하며,
    상기 그루브 라인의 폭이 최소 0.5㎜인 경우, 상기 그루브 라인의 높이는 0.8㎜ 이하이며,
    상기 인몰드 사출용 제품의 표면은 상기 필름이 전사되며, 곡선구간과 상기 곡선구간에서 연장된 직선구간을 포함하는 파팅구간을 포함하며,
    상기 곡선구간의 시점부터 종점은 곡선의 중심축을 기준으로 90°이하이며,
    상기 파팅구간의 높이는 상기 곡선구간의 길이에 비례하며,
    상기 파팅구간의 높이는 상기 직선구간의 방향과 수직방향 사이의 각도인 구배각에 비례함을 특징으로 하는 인몰드 사출용 제품의 제조 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 인몰드 사출용 제품은 곡면을 포함하며,
    상기 곡면의 상단과 하단을 연결한 최단 거리에 대한 상기 곡면 라인의 상단과 하단을 연결한 곡률사이의 거리의 비가 120% 이하임을 특징으로 하는 인몰드 사출용 제품 제조 방법.
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