KR102046169B1 - 글래스 성형용 유리질 탄소 금형, 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형 및 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조방법 - Google Patents

글래스 성형용 유리질 탄소 금형, 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형 및 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제조시 균일한 수축이 가능하고 뒤틀림 현상을 방지할 수 있는 형상으로 이루어져 정밀한 유리질 탄소 금형 제조가 가능한 글래스 성형용 유리질 탄소 금형과, 상기 유리질 탄소 금형을 제조하기 위한 마스터 코어 금형과, 제조시 균일한 수축이 가능하도록 가이드 하여 정밀한 유리질 탄소 금형 제조가 가능하도록 하는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 경화체 장착 지그와, 상기 글래스 성형용 유리질 탄소 금형을 제조할 수 있는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 제조방법에 관한 것이다.

Description

글래스 성형용 유리질 탄소 금형, 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형 및 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조방법 {GLASSY CARBON MOLD FOR GLASS MOLDING, MASTER CORE MOLD FOR FABRICATING GLASSY CARBON MOLD FOR GLASS MOLDING AND METHOD OF FABRICATING GLASSY CARBON MOLD FOR GLASS MOLDING}
본 발명은 글래스 성형용 유리질 탄소 금형, 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형 및 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 제조시 균일한 수축이 가능하며 뒤틀림 현상을 방지할 수 있는 형상으로 이루어져 정밀한 유리질 탄소 금형 제조가 가능한 글래스 성형용 유리질 탄소 금형과, 상기 유리질 탄소 금형을 제조하기 위한 마스터 코어 금형과, 상기 유리질 탄소 금형을 제조할 수 있는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 제조방법에 관한 것이다.
근래 휴대용 단말기 및 스마트폰이나 태블릿과 같은 터치패널을 이용하는 스마트기기에 대한 이용이 증가하고 있다. 상대적으로 작은 사이즈의 터치패널을 구비하는 스마트폰으로부터 시작하여 대형 사이즈의 태블릿까지 생산되는 스마트 기기도 다양하다. 최근에는 소위 3D 터치패널로 불리우는 곡면 터치패널에 대한 관심도가 높아지고 있다. 이러한 곡면 터치패널은 심미감은 물론 실질적으로 패널의 터치 면적을 증가시킬 수 있다.
이와 같은 곡면 터치패널을 제조하기 위해서는 터치패널에 커버 글래스로 사용되는 글래스를 곡면으로 성형하여야 한다. 이러한 글라스 곡면 성형방법으로는, 글라인드 등으로 글라스 면을 연마하여 곡면으로 제조하는 방법이 많이 이용되었다. 그러나 이러한 연마 방법은 글라스의 표면 조도 및 투과율을 맞추기 위한 노력이 필요하고, 연마 시 주어지는 큰 저항으로 인해 스크래치나 글래스의 파손율이 높고, 성형 시간이 많이 소요되어 생산성이 떨어지는 문제가 있었다.
위와 같은 문제로 인하여, 최근에는 디스플레이용 3D 형상의 커버 글래스를 성형하기 위한 방법으로 상부금형과 하부금형을 이용하여 글래스를 부분 또는 전체를 직접 열 성형하여 곡면을 형성하는 방법이 주로 사용된다.
이와 같은 상부금형과 하부금형을 이용하여 3D 글래스를 형성하는 방법은 재질인 글래스를 외력에 의하여 소성 변형 가능한 온도까지 가열한 상태에서, 상부금형과 하부금형을 이용하여 압력을 가함으로써, 원하는 형상을 가지는 커브드 글래스를 형성하는 방법이다.
그러나 이와 같은 상부금형과 하부금형을 이용하여 3D 글래스를 형성하는 경우에는, 가공되는 글래스가 외력에 의하여 소성 변형이 가능한 온도까지 가열된 상태이기 때문에, 외력이 전달되는 금형의 표면에 있는 무늬 및 모양 등이 가공되는 글래스 표면에 그대로 전사되는 문제가 있다.
일반적으로 유리 성형에 사용되는 금형은 그라파이트(Graphite)라는 탄소소재로 만들어지는데, 그라파이트는 물질 고유의 특성으로 인해 열 성형된 글래스 면에 요구되는 수준의 경면 가공이 불가능하며, 그에 따라 고온 분위기하에서 일정한 힘이 그라파이트 금형을 통하여 터치 윈도우 글래스에 전달되면 금형 표면의 무늬 또는 모양이 그대로 터치 윈도우 글래스에 전달될 수밖에 없다.
따라서, 그라파이트 금형을 이용하고 있는 종래기술에서는 상부금형과 하부금형 사이에서 커브드 글래스로 성형될 때 그라파이트 금형 표면의 모양 또는 무늬가 글래스에 그대로 전사되기 때문에, 이를 제거하기 위해 비용과 시간이 많이 소요되는 후속 연마공정이 반드시 필요하다는 문제가 있다.
한편, 상기와 같은 그라파이트 금형을 이용하여 커브드 글래스 열 성형 시 발생하는 문제를 해결하기 위한 대안으로 유리질 탄소 금형을 이용한 방법이 제시될 수 있는데, 유리질 탄소란 셀룰로오즈, 퓨란수지, 폴리카보이미드 수지와 같은 열경화성 수지를 전구체로 1차 성형 후 1,000~3,000℃의 고온 환경에서 이루어지는 탄화과정을 통해서 얻어지는 순수 탄소 소재로, 흑연화가 되지 않는(Non-graphitizable) 탄소 재료를 의미한다.
한국공개특허번호 제10-2012-0067409호(공개일: 2012. 6. 26)(이하, '선행문헌'이라 한다)에는 열결화성 수지의 탄화공정으로 제작되며, 높은 고온 경도 및 내 부식성 등의 특성으로 글래스 몰딩 프레스 공정의 몰드 재료로 사용이 가능한 유리질 탄소 금형를 제조하는 방법이 제안된 바 있다.
그러나 선행문헌에 개시된 방법에 의하더라도 유리질 탄소 금형를 제작하는 과정에서 유리질 탄소 금형 표면에 발생하는 다양한 결함(주름, 기포, 크랙) 등에 의해 글래스와 동등 수준의 표면 조도 품질을 갖는 유리질 탄소 금형을 제작하기는 매우 어렵다.
특히, 커브드 글래스 열 성형을 위한 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 경우에는 그 형상이 균일한 수축이 일어날 정도로 전 방향이 완전 대칭인 구조를 가질 수 없기 때문에, 유리질 탄소 금형 제조 과정에서 불균일한 수축과 뒤틀림 현상에 의해 정밀한 유리질 탄소 금형을 제조하기는 매우 어렵다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 제조시 균일한 수축이 가능하며 뒤틀림 현상을 방지할 수 있는 형상으로 이루어져 정밀한 유리질 탄소 금형 제조가 가능한 글래스 성형용 유리질 탄소 금형을 제공함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 글래스 성형용 유리질 탄소 금형을 제조하기 위한 마스터 코어 금형을 제공함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 글래스 성형용 유리질 탄소 금형을 제조할 수 있는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형은, 글래스의 일면에 전사시킬 패턴이 형성된 패턴형성면; 상기 패턴형성면으로부터 외측으로 연장되어 상기 유리질 탄소 금형의 외곽 형상이 원형을 이루도록 하는 수축제어부; 및 상기 수축제어부의 가장자리에 상하측으로 돌출되어 원형의 띠 형상을 이루는 리브부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형은, 상기 패턴형성면과 상기 수축제어부 사이에 형성되어 글래스 성형시 상기 패턴형성면의 위치를 가이드 하는 가이드부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형은, 상기 가이드부는 상기 패턴형성면과 상기 수축제어부 사이에 돌출형성되거나 상기 패턴형성면이 돌출되도록 단차질 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형은, 상기 가이드부와 상기 리브부 사이에는 커팅홈이 형성될 수 있다.
한편, 다른 측면에서의 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형은, 상기 하부금형은, 글래스의 일면에 전사시킬 제1 패턴이 형성된 제1 패턴형성면; 상기 제1 패턴형성면 테두리에 상측으로 돌출형성되어 상기 글래스가 안착하는 안착부를 형성하는 가이드부; 상기 가이드부로부터 연장되어 상기 하부금형의 외곽 형상이 원형을 이루도록 하는 제1 수축제어부; 및 상기 제1 수축제어부의 가장자리에 상하측으로 돌출되어 원형의 띠 형상을 이루는 제1 리브부;를 포함하고, 상기 상부금형은, 글래스 성형시 상기 안착부에 삽입되어 상기 안착부에 안착된 글래스를 압착하는 돌출부; 상기 돌출부의 돌출면에 글래스의 다른 일면에 전사시킬 제2 패턴이 형성된 제2 패턴형성면; 상기 돌출부로부터 외측으로 연장되어 상기 상부금형의 외곽 형상이 원형을 이루도록 하는 제2 수축제어부; 및 상기 제2 수축제어부의 가장자리에 상하측으로 돌출되어 원형의 띠 형상을 이루는 제2 리브부;를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형은, 유리질 탄소 금형 제조를 위한 액상의 열경화성 수지 혼합액이 주입되는 공간을 내부에 가지되, 상기 공간은, 상면과 밑면 중 적어도 어느 일면에 글래스에 전사시킬 패턴이 형성된 패턴형성면형성 영역; 상기 패턴형성면영역 테두리에 형성되는 가이드부형성 영역; 상기 가이드부형성 영역으로부터 외측으로 연장되어 상기 공간의 외곽 형상이 원형을 이루도록 하는 수축제어부형성 영역; 및 상기 수축제어부형성 영역의 가장자리에 상하측으로 돌출되어 원형의 띠 형상을 이루는 리브부형성 영역;을 포함하고, 상기 공간 일측에는 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액을 상기 공간으로 주입하기 위한 주입구가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형은, 내측에 상기 공간을 형성하기 위한 홀이 형성되는 바디 금형; 상기 홀의 일측을 덮는 제1 덮개 금형; 상기 홀의 타측을 덮어 상기 공간을 형성하는 제2 덮개 금형; 및 상기 패턴형성면형성 영역의 상면과 밑면 중 적어도 어느 일면에 형성되도록 상기 제1 덮개 금형과 상기 제2 덮개 금형 중 적어도 어느 하나의 단부에 결합하며, 상기 어느 하나의 단부에 결합하는 결합면의 반대면에 상기 글래스에 전사시킬 패턴이 형성된 패턴형성부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형은, 내측에 상기 공간을 형성하기 위한 홈이 형성되는 바디 금형; 상기 홈을 덮어 상기 공간을 형성하는 덮개 금형; 및 상기 패턴형성면형성 영역의 상면과 밑면 중 적어도 어느 일면에 형성되도록 상기 홈의 밑면과 상기 덮개 금형의 단부 중 적어도 어느 하나에 결합하며, 상기 덮개 금형의 단부에 결합하는 결합면의 반대면에 상기 글래스에 전사시킬 패턴이 형성된 패턴형성부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형은, 상기 패턴형성부는 실리콘 재질로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조 방법은, 유리질 탄소 금형 제조를 위한 액상의 열경화성 수지 혼합액이 주입되는 공간을 내부에 가지는 마스터 코어 금형를 준비하는 마스터 코어 금형 준비 단계; 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액을 상기 마스터 코어 금형의 내부 공간으로 주입하는 열경화성 수지 혼합액 주입 단계; 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액이 주입된 상기 마스터 코어 금형을 가열하여 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액을 1차 경화시키는 1차 경화 단계; 상기 1차 경화된 경화체를 상기 마스터 코어 금형에서 분리하는 경화체 분리 단계; 상기 분리된 경화체를 가열하여 상기 1차 경화된 경화체를 2차 경화시키는 2차 경화 단계; 및 상기 2차 경화된 경화체를 가열하여 탄화시키는 탄화공정 수행 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조 방법은, 상기 1차 경화 단계는 30 ~ 80℃ 범위에서 이루어지고, 상기 2차 경화 단계는 상기 분리된 경화체를 70 ~ 200℃까지 승온하며 수행되고, 상기 탄화공정 수행 단계는 상기 2차 경화된 경화체를 1,000℃ ~ 3,000℃까지 승온하며 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조 방법은, 상기 탄화공정 수행 단계 이후, 상기 탄화된 유리질 탄소 금형을 커팅하는 커팅단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조 방법은, 상기 공간은, 상면과 밑면 중 적어도 어느 일면에 글래스에 전사시킬 패턴이 형성된 패턴형성 영역; 상기 패턴형성영역 테두리에 형성되는 테두리형성 영역; 상기 테두리형성 영역으로부터 외측으로 연장되어 상기 공간의 외곽 형상이 원형을 이루도록 하는 수축제어형성 영역; 및 상기 수축제어형성 영역의 가장자리에 상하측으로 돌출되어 원형의 띠 형상을 이루는 리브형성 영역;을 포함하고, 상기 공간 일측에는 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액을 상기 공간으로 주입하기 위한 주입구가 형성될 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형에 의하면, 패턴형성면 주변에 수축제어부와 리브부를 더 형성함으로써 유리질 탄소 금형 제조시 균일한 수축이 가능하며 뒤틀림 현상을 방지할 수 있어서, 정밀한 유리질 탄소 금형 제조가 가능하다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형을 제조하기 위한 마스터 코어 금형에 의하면, 유리질 탄소 금형 제조시 균일한 수축이 가능하며 뒤틀림 현상을 방지할 수 있는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조가 가능하다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 경화체 장착용 지그에 의하면, 1차 경화 이후 경화체가 탄화되기까지 발생하는 수축이 균일하게 이루어질 수 있도록 가이드 될 수 있으며, 나아가 상기 경화체의 중심부가 하방으로 쳐지는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 효과들은 이상에서 언급된 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위와 상세한 설명의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형을 개략적으로 나타내는 사시도이고,
도 2는 도 1의 A-A' 단면도이고,
도 3은 본 발명의 다른 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형을 개략적으로 나타내는 사시도이고,
도 4는 도 3의 B-B' 단면도이고,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형을 이용하여 글래스 몰딩 프레스 공정으로 글래스를 성형하고 있는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형을 이용하여 글래스 몰딩 프레스 공정으로 글래스를 성형하고 있는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 제조방법을 나타내는 흐름도이고,
도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형을 나타내는 도면이고,
도 10은 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조시 액상의 열경화성 수지 혼합액이 1차 경화된 경화체를 도 9에 따른 마스터 코어 금형으로부터 분리하는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고,
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형을 나타내는 도면이고,
도 12 내지 도 17은 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 경화체 장착용 지그를 설명하기 위한 도면으로서, 도 12는 제1 지그를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 13은 제2 지그를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 14는 도 12의 제1 지그와 도 13의 제2 지그가 결합된 상태의 개략적인 단면도이고, 도 15는 경화체의 일 형태를 나타내는 도면이고, 도 16은 도 15의 C-C' 단면도이고, 도 17은 도 15의 경화체가 장착된 지그의 개략적인 단면도이고,
도 18 내지 도 21은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 경화체 장착 지그를 설명하기 위한 도면으로서, 도 18은 본 발명의 일실시 예에 따른 지지대를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 19는 제1 지그와 제2 지그가 결합된 결합체가 도 19에 따른 지지대에 의해 수직으로 세워진 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 20은 도 19의 결합체 내부 공간에 경화체가 장착된 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 21은 제1 지그와 제2 지그가 결합된 결합체가 2개의 지지대에 의해 수직으로 세워진 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시 예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
또한, 첨부 도면에서, 두께 및 크기는 명세서의 명확성을 위해 과장되어진 것이며, 따라서 본 발명은 첨부도면에 도시된 상대적인 크기나 두께에 의해 제한되지 않는다.
본 발명은 제조시 균일한 수축이 가능하고 뒤틀림 현상을 방지할 수 있는 형상으로 이루어져 정밀한 유리질 탄소 금형 제조가 가능한 글래스 성형용 유리질 탄소 금형과, 상기 유리질 탄소 금형을 제조하기 위한 마스터 코어 금형과, 제조시 균일한 수축이 가능하도록 가이드 하여 정밀한 유리질 탄소 금형 제조가 가능하도록 하는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 경화체 장착 지그와, 상기 글래스 성형용 유리질 탄소 금형을 제조할 수 있는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 제조방법에 관한 것이다.
유리질 탄소(Glassy Carbon 또는 Vitreous Carbon; VC) 금형은 높은 고온 경도 및 내 부식성 등의 특성으로 글래스 몰딩 프레스 공정의 몰드 재료로 사용 가능한 금형으로서, 정밀한 유리질 탄소 금형을 제조하기 위해서는 경화촉매제가 용해되어 있는 유기용제와 열경화성 수지를 포함하는 액상의 열경화성 수지 혼합액을 가열하여 유리질 탄소 금형으로 만드는 과정에서 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액에 포함되어 있는 수분과 유기용제 배출시 발생하는 수축이 균일하게 발생하도록 할 필요가 있다. 특히, 유리질 탄소 금형 제조 과정 중 수축이 불균일하게 일어나거나 뒤틀림 등이 발생하게 되면, 유리질 탄소 금형에 형성된 패턴의 크기나 표면 품질 등은 높은 정밀도를 가질 수 없다.
본 발명자는 커브드 글래스 열 성형을 위한 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 경우에는 그 형상이 균일한 수축이 일어날 정도로 전 방향이 완전 대칭인 구조를 가질 수 없기 때문에, 유리질 탄소 금형 제조 과정에서 불균일한 수축과 뒤틀림 현상 발생에 의해 정밀한 유리질 탄소 금형을 제조하기가 매우 어려움을 확인하였다.
또한, 본 발명자는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조시 글래스에 전사시킬 패턴이 형성된 영역 주변에 균일한 수축이 일어나도록 하기 위한 추가적인 형상을 부가하거나 경화체가 균일하게 수축될 수 있도록 가이드 하는 지그를 사용하면, 상기와 같은 문제 예를 들어, 불균일한 수축과 뒤틀림 현상이 발생하는 문제를 해결할 수 있게 됨으로써, 본 발명에 이르게 되었다.
이하 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A' 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10)은, 글래스 일면에 전사시킬 패턴이 형성된 패턴형성면(12), 패턴형성면(12)으로부터 외측으로 연장되어 유리질 탄소 금형(10)의 외곽형상이 원형을 이루도록 하는 수축제어부(14), 수축제어부(14)의 가장자리에 상하측으로 돌출되어 원형의 띠 형상을 이루는 리브부(15)를 포함할 수 있다.
패턴형성면(12)에 형성된 상기 글래스 일면에 전사시킬 패턴은 볼록 또는 오목한 형상의 곡면일 수 있으며, 또는 중심부는 평면이고 가장자리가 곡면형상을 가지는 형태일 수도 있으며, 또는 일정한 모양이 규칙적으로 반복되는 형태일 수도 있으며, 본 발명은 그에 한정하지 않는다.
또한, 도면에는 패턴형성면(12)의 전체적인 형상이 대략 직사각형의 형상을 가지는 것이 도시되지만, 본 발명은 그에 한정하는 것은 아니며, 원형, 타원형 또는 다각형일 수도 있다.
이와 같이, 패턴형성면(12)과 패턴형성면(12)에 형성되는 상기 글래스 일면에 전사시킬 패턴의 형상은, 균일한 수축이 일어날 정도로 전 방향이 완전 대칭인 구조를 가질 수 없기 때문에, 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조 과정에서 불균일한 수축과 뒤틀림 현상에 의해 정밀한 유리질 탄소 금형을 제조하기는 매우 어렵다.
본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10)은, 패턴형성면(12) 주변 영역에 수축제어부(14)를 더 형성하여 상기 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10)의 외곽형상이 대략 원형을 이루도록 함으로써, 패턴형성면(12)과 패턴형성면(12)에 형성되는 상기 글래스 일면에 전사시킬 패턴의 형상이 균일한 수축이 일어날 정도로 전 방향이 완전 대칭인 구조를 가질 수 없다고 하더라도, 상기 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10) 제조 과정에서 수축이 균일하게 일어날 수 있도록 한 것이다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10)은, 수축제어부(14)의 가장자리에 상하측으로 돌출되어 원형의 띠 형상을 이루는 리브부(15)를 더 형성함으로써, 더욱 균일한 수축이 일어나도록 함과 동시에 뒤틀림이 발생하는 것을 최소화시킨 것이다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10)은, 리브부(15)에 의해 패턴형성면(12)의 양면이 소정 간격 떠 있는 상태를 유지할 수 있어서 상기 패턴형성면(12)의 양면 모두 공기와 접촉한 상태에서 경화가 이루어질 수 있으며, 그에 따라 다른 부재와의 접촉으로 인한 수축률 차이가 발생하지 않게 되어 상기 패턴형성면(12)의 양면 모두 균일한 수축이 가능해질 수 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10)은 패턴형성면(12)과 수축제어부(14) 사이에 형성되어 글래스 성형시 패턴형성면(12)의 위치를 가이드하는 가이드부(17)를 더 포함할 수 있다.
상기 가이드부(17)는 패턴형성면(12)과 수축제어부(14) 사이에 돌출형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3의 B-B' 단면도이다.
본 실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(20)은 상기 실시 예에 따른 유리질 탄소 금형(10)과 비교하여, 가이드부(27)가 패턴형성면(22)이 돌출되도록 단차진다는 점에서만 차이가 있다.
즉, 본 실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(20)은, 대략 중심부에 하방으로 돌출형성되는 돌출부(21), 돌출부(21)의 돌출면에 글래스의 일면에 전사시킬 패턴이 형성된 패턴형성면(22), 돌출부(21)로부터 외측으로 연장되어 상기 유리질 탄소 금형(20)의 외곽 형상이 원형을 이루도록 하는 수축제어부(24), 수축제어부(24)의 가장자리에 상하측으로 돌출되어 원형의 띠 형상을 이루는 리브부(25)와, 돌출부(21)를 형성하도록 단차져 글래스 성형시 패턴형성면(22)의 위치를 가이드 하는 가이드부(27)를 포함할 수 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않지만, 본 발명에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10,20)은, 가이드부(17,27)와 패턴형성면(12,22) 사이에 형성되는 커팅홈(미도시)을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 수축제어부(14,24)와 리브부(15,25)는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10,20) 제조시 균일한 수축이 일어나도록 하고 뒤틀림 등이 발생하는 것을 방지하기 위하여 패턴형성면(12,22)과 가이드부(17,27) 주변 영역에 부가된 구성으로서, 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10,20) 제조 완료시에는 절단되어 제거될 수 있는데, 이때 커팅홈(미도시)을 기준으로 절단할 수 있다.
다만, 수축제어부(14,24)와 리브부(15,25)는 글래스 성형시 불필요한 부분이어서 제거될 필요가 있는 경우에 절단하여 제거하는 것이며, 수축제어부(14,24)와 리브부(15,25)가 글래스 성형시 필요한 부분이거나 제거할 필요가 없는 경우에는 절단되지 않을 수도 있으며, 본 발명은 그에 한정하지 않는다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형을 이용하여 글래스 몰딩 프레스 공정으로 글래스를 성형하고 있는 상태를 개략적으로 나타내는 도면으로써, 도 5는 글래스가 변형 가능할 정도의 온도분위기 상태에서 하부금형에 안착된 글래스 위로 상부금형이 하강하고 있는 상태를 나타내는 도면이고, 도 6은 상부금형이 하강하여 하부금형에 안착된 글래스를 압착하고 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(30)은 하부금형(40)과, 하부금형(40)에 안착된 글래스(34)를 압착하는 상부금형(50)을 포함할 수 있다.
하부금형(40)은 도 1 및 2에 따른 형태로 이루어질 수 있으며, 상부금형(50)은 도 3 및 4에 따른 형태로 이루어질 수 있다.
또한, 하부금형(40)과 상부금형(50)은 각각 별도로 제조되는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형일 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(30)을 이용하여 글래스 몰딩 프레스 공정으로 소정의 패턴이 전사된 글래스를 성형하기 위해서는, 각각 유리질 탄소 금형인 하부금형(40)과 상부금형(50)을 이용할 수 있다.
하부금형(40)은 글래스(34)의 일면에 전사시킬 제1 패턴이 형성된 제1 패턴형성면(42), 제1 패턴형성면(42) 테두리에 상측으로 돌출형성되어 글래스(34)가 안착하는 안착부를 형성하는 가이드부(47), 가이드부(47)로부터 연장되어 하부금형(40)의 외곽 형상이 원형을 이루도록 하는 제1 수축제어부(44), 제1 수축제어부(44)의 가장자리에 상하측으로 돌출되어 원형의 띠 형상을 이루는 제1 리브부(45)를 포함할 수 있다.
상부금형(50)은 글래스 성형시 상기 가이드부(47)에 의해 형성된 안착부에 삽입되어 상기 안착부에 안착된 글래스(34)를 압착하는 돌출부(51), 돌출부(51)의 돌출면에 글래스(34)의 다른 일면에 전사시킬 제2 패턴이 형성된 제2 패턴형성면(52), 돌출부(51)로부터 외측으로 연장되어 상부금형(50)의 외곽 형상이 원형을 이루도록 하는 제2 수축제어부(54), 제2 수축제어부(54)의 가장자리에 상하측으로 돌출되어 원형의 띠 형상을 이루는 제2 리브부(55)를 포함할 수 있다.
따라서, 도 6에서 보이는 바와 같이, 상부금형(50)이 하강하여 하부금형(40)에 안착된 글래스(34)를 압착하면, 글래스(34)의 일면인 하면은 하부금형(40) 제1 패턴형성면(42)의 제1 패턴이 전사되고, 글래스(34)의 다른 일면인 상면은 상부금형(50)의 제2 패턴형성면(52)의 제2 패턴이 전사될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형을 이용하여 글래스 몰딩 프레스 공정으로 글래스를 성형하고 있는 상태를 개략적으로 나타내는 도면으로써, 상부금형(50)이 하강하여 하부금형(40)에 안착된 글래스(34)를 압착하고 있는 상태를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 실시 예에 따른 하부금형(40)과 상부금형(50) 각각은, 제조 완료 후 수축제어부(44,54) 일부와 리브부(45,55)가 절단면(37)을 기준으로 절단되어 제거될 수 있다.
수축제어부(44,54)와 리브부(45,55)는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조시 균일한 수축이 일어나도록 하고 뒤틀림 등이 발생하는 것을 방지하기 위하여 부가된 구성으로서, 제조 완료시에는 절단되어 제거될 수 있음은 전술한 바와 같다.
이하 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 제조방법에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 제조방법은, 마스터 코어 금형 준비 단계(S7), 열경화성 혼합액 주입 단계(S10), 1차 경화 단계(S20), 경화체 분리 단계(S30), 2차 경화 단계(S40), 탄화공정 수행 단계(S50)를 포함할 수 있다.
상기 마스터 코어 금형 준비 단계(S7)는 상술한 바와 같은 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10,20)을 제조하기 위한 마스터 코어 금형을 준비하는 단계로서, 상기 마스터 코어 금형은 유리질 탄소 금형(10,20) 제조를 위한 액상의 열경화성 혼합액이 주입되는 공간을 내부에 가질 수 있다. 상기 마스터 코어 금형에 대한 상세한 설명은 후술한다.
상기 열경화성 혼합액 주입 단계(S10)는 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액을 상기 마스터 코어 금형 내부 공간으로 주입하는 단계이다.
상기 유리질 탄소 금형(10,20) 제조를 위한 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액은, 경화촉매제가 용해되어 있는 유기용제와 열경화성 수지를 포함하는 액상의 열경화성 수지 혼합액일 수 있다.
상기 열경화성 수지는 셀룰로오즈, 퓨란 수지, 페놀 수지, 폴리카보디이미드 수지와 같이 중합, 경화, 탄화 공정으로 유리질 탄소를 형성할 수 있는 열경화성 수지를 포함할 수 있다.
상기 촉매경화체는 파라-톨루엔 설폰산 일수화물(p-toluenesulfonic acid monohydrate, CH3C6H4SO3HH2O, PTSA), ZnCl2, 시트르산(citric acid) 등과 같은 산 촉매를 포함할 수 있다. 다른 실시예로서, 상기 경화체는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 암모니아, 아민류 등의 염기 촉매를 포함할 수 있다. 상기 촉매경화체는 상기 열경화성 수지 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 0.6 중량부를 포함할 수 있다.
상기 유기용제는 메탄올, 에탄올 등과 같은 알코올류, 아세톤 등의 케톤류, 톨루엔 등의 방향족류 등의 용매를 포함할 수 있다.
상기 1차 경화 단계(S20)는 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액이 주입된 마스터 코어 금형을 가열하여 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액을 1차 경화시키는 단계이고, 상기 경화체 분리 단계(S30)는 상기 1차 경화된 경화체를 상기 마스터 코어 금형으로부터 분리하는 단계이다.
상기 1차 경화 단계(S20)는 상온보다 높은 대략 30 ~ 80℃ 범위에서 이루어질 수 있다.
여기서, 상온(常溫, ordinary temperature)은 일상생활에서의 보통 온도로서, 우리나라의 경우 여름철에는 대략 30℃, 겨울철에는 대략 15℃를 의미할 수 있다. 즉, 본 발명에 있어서 상온은 대략 15 ~ 30℃를 의미하는 것으로 정의할 수 있다. 다만, 본 발명은 그에 한정하지 않으며, 가열과 냉각을 가하지 않은 일상생활에서의 보통 온도이면 모두 본 발명에 따른 상온의 범위에 포함될 수 있다.
상기 2차 경화 단계(S40)는 상기 경화체 분리 단계(S30)에서 분리된 상기 1차 경화된 경화체를 가열하여 상기 분리된 경화체를 2차 경화시키는 단계이고, 상기 탄화공정 수행 단계(S50)는 상기 2차 경화된 경화체를 탄화가능온도(유기물의 경우 대략 300 ~ 400℃) 이상으로 가열하여 탄화시키는 단계이다.
상기 2차 경화 단계(S40)는 상기 분리된 경화체를 탄화시키기 전에 미리 가열하는 단계로서, 상기 분리된 경화체를 대략 70 ~ 200℃까지 승온하며 수행될 수 있다.
상기 탄화공정 수행 단계(S50)는 상기 2차 경화된 경화체를 탄화가능온도 이상으로 대략 1,000℃ ~ 3,000℃까지 승온하며 수행될 수 있다.
이와 같이, 상기 2차 경화된 경화체가 상기 탄화공정 수행 단계(S50)를 통해 탄화가 이루어지면, 상술한 바와 같은 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10,20)의 제작이 완료될 수 있다.
한편, 상기 1차 경화 단계(S20)는 대략 30 ~ 80℃까지 쉽게 가열이 가능한 오븐기에서 수행될 수 있으며, 상기 탄화공정 수행 단계(S50)는 대략 1,000℃ 이상까지 가열이 가능한 퍼니스에서 수행될 수 있다.
반면, 상기 2차 경화 단계(S40)는 상기 1차 경화 단계(S20)가 수행되는 온도와 상기 탄화공정 수행 단계(S50)가 수행되는 온도의 대략 중간 범위의 온도로 가열하는 단계로서, 상기 1차 경화 단계(S20)가 수행되는 오븐기에서도 수행될 수도 있으며, 상기 탄화공정 수행 단계(S50)가 수행되는 퍼니스에서 수행될 수도 있으며, 본 발명은 그에 한정하지 않는다.
예를 들어, 상기 2차 경화 단계(S40)가 오븐기에서 수행되는 경우에는 상기 2차 경화된 경화체는 상기 2차 경화 단계(S40) 이후 상기 탄화공정 수행 단계(S50)을 위해 퍼니스로 옮겨질 수 있으며, 상기 2차 경화 단계(S40)가 퍼니스에서 수행되는 경우에는 상기 2차 경화된 경화체는 별도로 다른 곳으로 옮겨질 필요없이 연속해서 상기 탄화공정 수행 단계(S50)가 수행될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조방법은, 상기 경화체 분리 단계(S30) 이후, 상기 분리된 경화체를 건조시키는 경화체 건조 단계(S60)를 더 포함할 수 있다.
그러면, 상기 분리된 경화체에 포함된 수분을 상기 2차 경화 단계(S40)를 수행하기 전에 상기 경화체 건조 단계(S60)를 통해 원활하게 배출시킬 수 있게 됨에 따라, 상기 2차 경화 단계(S40) 수행시 상기 분리된 경화체 내부와 외부 간 수축편차 유발인자를 사전에 제거하거나 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조방법은, 상기 2차 경화 단계(S40) 이후, 상기 2차 경화된 경화체를 가공하는 경화체 가공 단계(S70)를 더 포함할 수 있다.
상기 경화체 가공 단계(S70)는 상기 탄화가 진행된 유리질 탄소 금형이 유리와 같은 깨지는 성질로 인해 가공이 쉽지 않다는 점에 착안하여, 상기 유리질 탄소 금형 형성 전에 즉, 상기 탄화공정 수행 단계(S50) 전에 상기 2차 경화된 경화체를 원하는 형상으로 가공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조방법은, 상기 분리된 경화체를 상기 1차 경화된 경화체가 균일한 수축이 가능하도록 가이드 하는 경화체 장착 지그에 장착하는 경화체 지그 장착 단계(S80)을 더 포함할 수 있으며, 이후 진행되는 상기 경화체 건조 단계(S60), 상기 2차 경화 단계(S40) 및 상기 탄화공정 수행 단계(S50)는 상기 경화체 장착 지그에 상기 분리된 경화체가 장착된 상태로 이루어질 수 있다.
상기 경화체 장착 지그는 상술한 바와 같은 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10,20) 제조시 경화체가 균일한 수축이 가능하도록 가이드 하여 정밀한 유리질 탄소 금형(10,20) 제조가 가능하도록 하는 지그로서, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조방법은, 상기 탄화공정 수행 단계(S50) 이후, 상기 탄화된 유리질 탄소 금형을 상기 경화체 장착 지그로부터 분리한 후 상기 분리된 탄화된 유리질 탄소 금형을 커팅하는 커팅 단계(S90)를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10,20)의 수축제어부(14,24)와 리브부(15,25)는 글래스 성형시 불필요한 부분이어서 제거될 필요가 있는 경우에 절단하여 제거할 수 있는데, 상기 커팅 단계(S90)는 상기 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10,20)의 수축제어부(14,24)와 리브부(15,25)가 글래스 성형시 불필요한 부분인 경우에, 상기 수축제어부(14,24)와 리브부(15,25)를 커팅하여 절단하는 단계이다.
이때, 상기 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10,20)의 가이드부(17,27)와 리브부(15,25) 사이에 형성되는 커팅홈(미도시)을 기준으로 절단할 수 있음은 전술한 바와 같다.
이하 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형을 나타내는 도면이고, 도 10은 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조시 액상의 열경화성 수지 혼합액이 1차 경화된 경화체를 도 9에 따른 마스터 코어 금형으로부터 분리하는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형(100)은, 유리질 탄소 금형(10,20) 제조를 위한 액상의 열경화성 수지 혼합액이 주입되는 공간(102)을 내부에 가질 수 있다.
상기 공간(102)은 상면과 밑면 중 적어도 어느 일면에 글래스에 전사시킬 패턴이 형성된 패턴형성면형성 영역(104), 상기 패턴형성면형성 영역(104) 테두리에 형성되는 가이드부형성 영역(105), 상기 가이드부형성 영역(105)으로부터 외측으로 연장되어 상기 공간(102)의 외곽 형상이 원형을 이루도록 하는 수축제어부형성 영역(107), 상기 수축제어부형성 영역(107)의 가장자리에 상하측으로 돌출되어 원형의 띠 형상을 이루는 리브부형성 영역(109)을 포함할 수 있다.
상기 공간(102) 일측에는 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액을 상기 공간(102)으로 주입하기 위한 주입구(108)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 공간(102)을 가지는 마스터 코어 금형(100)은, 내측에 상기 공간(102)을 형성하기 위한 홀(112)이 형성되는 바디 금형(110), 상기 홀(112)의 일측을 덮는 제1 덮개 금형(120), 상기 홀(112)의 타측을 덮어 상기 공간(102)을 형성하는 제2 덮개 금형(130), 상기 패턴형성면형성 영역(104)의 상면과 밑면 중 적어도 어느 일면에 형성되도록 상기 제1 덮개 금형(120)과 상기 제2 덮개 금형(130) 중 적어도 어느 하나의 단부에 결합하는 패턴형성부(140)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 바디 금형(110)의 일측에는 상기 공간(102)으로 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액을 주입하기 위한 주입구(108)가 형성될 수 있다. 다만, 본 발명은 주입구(108)의 설치 위치에 한정하지 않으며, 상기 주입구(108)는 도면에 도시된 것과 다른 위치에 형성될 수도 있으며, 제1 덮개 금형(120) 또는/및 제2 덮개 금형(130)에 형성될 수도 있으며, 바디 금형(110)과 제1 덮개 금형(120) 사이 또는/및 바디 금형(110)과 제2 덮개 금형(130) 사이에도 형성될 수도 있다.
또한, 상기 패턴형성부(140)는 상기 어느 하나의 단부에 결합하는 결합면의 반대면에 상기 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10,20)에 형성하고자 하는 패턴이 형성될 수 있다.
그러면, 도 10에서 보이는 바와 같이, 상기 1차 경화된 경화체(150)를 상기 마스터 코어 금형(100)으로부터 쉽게 분리시킬 수 있으며, 특히 상기 1차 경화된 경화체(150)에 전사된 패턴형성면(152)의 표면을 가장 먼저 상기 마스터 코어 금형(100)의 표면으로부터 분리시키기가 용이하다.
예를 들어, 도 10에서 보이는 바와 같이, 가장 먼저 패턴형성부(140)가 결합된 제1 덮개 금형(120)을 분리시킴으로써, 패턴형성부(140)의 패턴이 전사된 상기 1차 경화된 경화체(150)의 패턴형성면(152)을 상기 마스터 코어 금형(100)의 표면으로부터 가장 먼저 쉽게 분리시킬 수 있으며, 이후 순차적으로 제2 덮개 금형(130)과 바디 금형(110)을 상기 1차 경화된 경화체로부터 쉽게 분리시킬 수 있다.
또한, 상기 패턴형성부(140)는 실리콘 재질로 이루어질 수 있다. 이때, 바디 금형(110), 제1 덮개 금형(120) 및 제2 덮개 금형(130)은 실리콘 재질보다 경도가 큰 플라스틱 등의 상기 1차 경화된 경화체(150)와 이형성이 좋은 재질로 이루어질 수 있다.
그러면, 상기 패턴이 형성된 패턴형성부(140)만을 실리콘 재질로 쉽게 제조할 수 있으며, 나아가 상기 마스터 코어 금형(100) 사용 후에는 패턴형성부(140)만을 제1 덮개 금형(120)에서 분리하여 제거하고, 새로운 패턴형성부(140)를 다시 제1 덮개 금형(120)에 부착 결합시킴으로써, 상기 마스터 코어 금형(100)의 재사용이 가능해질 수 있다.
일반적으로 마스터 코어 금형(100)은 패턴 형성이 용이한 실리콘 재질로 제작되기 때문에, 상기 패턴은 재사용시 표면오염이 심화되고 손상이 잘 일어나서 재사용이 어렵다.
따라서, 본 실시 예에 따른 마스터 코어 금형(100)과 같이, 상기 패턴이 형성된 패턴형성부(140)를 제1 덮개 금형(120)에 결합시켜 사용하면, 사용한 이후에는 새로운 패턴형성부(140)로 교체하여 재사용이 가능해지기 때문에, 비용 절감이 가능하다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형을 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 실시 예에 따른 마스터 코어 금형(170)은 내측에 상기 공간(102)을 형성하기 위한 홈(171)이 형성되는 바디 금형(172), 상기 홈(171)을 덮어 상기 공간(102)을 형성하는 덮개 금형(174), 상기 패턴형성면형성 영역(104)의 상면과 밑면 중 적어도 어느 일면에 형성되도록 상기 홈(171)의 밑면과 상기 덮개 금형(174)의 단부 중 적어도 어느 하나에 결합하는 패턴형성부(177)를 포함할 수 있다.
상기 패턴형성부(177)는 상기 실시 예에서의 패턴형성부(140)와 동일한 구성으로써, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 실시 예에 따른 마스터 코어 금형(170)은 상기 실시 예에 따른 마스터 코어 금형(100)과 비교하여 바디 금형(172)에 홀(112)이 아닌 홈(171)이 형성되고, 하나의 덮개 금형(174)으로 이루어진다는 점에서만 차이가 있을 뿐이므로, 본 실시 예에 대한 상세한 설명은 상기 실시 예에서의 상세한 설명을 원용한다.
이하 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 경화체 장착 지그에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 12 내지 도 17은 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 경화체 장착용 지그를 설명하기 위한 도면으로서, 도 12는 제1 지그를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 13은 제2 지그를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 14는 도 12의 제1 지그와 도 13의 제2 지그가 결합된 상태의 개략적인 단면도이고, 도 15는 1차 경화된 경화체의 일 형태를 나타내는 도면이고, 도 16은 도 15의 C-C' 단면도이고, 도 17은 도 15의 1차 경화된 경화체가 장착된 지그의 개략적인 단면도이다.
도 12 내지 도 17을 참조하면, 본 실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 경화체 장착용 지그(200)는, 서로 결합하여 상기 1차 경화된 경화체(150)가 장착되는 공간(202)을 형성하는 제1 지그(210)와 제2 지그(220)를 포함할 수 있다.
상기 1차 경화된 경화체(150)는 제1 경화 단계(S20) 이후 상기 마스터 코어 금형(100)으로부터 분리된 경화체로서(도 8 및 도 10 참조), 그 형상은 상기 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10,20)의 형상과 동일할 수 있다(도 1 내지 도 6 참조).
도 15 및 도 16을 참조하여 상기 1차 경화된 경화체(150)의 일 형태에 대하여 상세히 설명하면, 상기 1차 경화된 경화체(150)는 글래스의 일면에 전사시킬 패턴이 형성된 패턴형성면(152), 패턴형성면(152)으로부터 외측으로 연장되어 상기 1차 경화된 경화체(150)의 외곽 형상이 원형을 이루도록 하는 수축제어부(154), 수축제어부(154)의 가장자리에 상하측으로 돌출되어 원형의 띠 형상을 이루는 리브부(155)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 1차 경화된 경화체(150)는 패턴형성면(152)과 수축제어부(154) 사이의 패턴형성면(152) 테두리에 상측으로 돌출형성되는 가이드부(157)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 제1 지그(210)는 대략 중심부에 형성되는 원형의 형상을 가지는 제1 홈(213)과, 제1 홈(213)의 바닥면에 원주방향으로 형성되되 상기 제1 홈(213)의 중심방향으로 갈수록 상방으로 소정각도 경사지는 제1 경사면(215)을 포함할 수 있다.
상기 제2 지그(220)는 대략 중심부에 형성되는 원형의 형상을 가지는 제2 홈과(223)과, 제2 홈(223)의 바닥면에 원주방향으로 형성되되 상기 제2 홈(223)의 중심방향으로 갈수록 상방으로 소정각도 경사지는 제2 경사면(225)을 포함할 수 있다.
상기 제2 홈(223)은 제2 지그(220)가 제1 지그(210)에 결합한 경우에 제1 홈(213)과 함께 상기 1차 경화된 경화체(150)가 장착되는 공간(202)을 형성할 수 있다.
그러면, 상기 공간(202)에 장착된 1차 경화된 경화체(150)가 경화됨에 따라 수축이 발생하는 경우에, 상기 리브부(155)의 수축은 제1 경사면(215)과 제2 경사면(225) 사이에 걸림된 상태에서 상기 제1 경사면(215)과 상기 제2 경사면(225)을 따라 상기 1차 경화된 경화체(150)의 중심부 방향으로 균일하게 가이드 될 수 있다.
이때, 도 14에서 보이는 바와 같이, 제1 지그(210)와 제2 지그(220)가 결합하여 상기 공간(202)을 형성한 경우에, 제1 경사면(215)과 제2 경사면(225) 사이의 간격(d)은, 중심부로 갈수록 좁아질 수 있다.
또한, 도 17에서 보이는 바와 같이, 제1 지그(210)와 제2 지그(220)가 결합하여 상기 공간(202)을 형성한 경우에, 제1 경사면(215)과 제2 경사면(225)의 최소 간격(d')은, 상기 1차 경화된 경화체(150)의 수축제어부(154) 두께(t)보다 클 수 있다.
그러면, 상기 공간(202)에 장착된 1차 경화된 경화체(150)의 리브부(155)가 제1 경사면(215)과 제2 경사면(225) 사이에 걸림된 상태에서 상기 수축제어부(154)는 제1 경사면(215)과 제2 경사면(225)에 접촉되지 않게 됨에 따라, 상기 1차 경화된 경화체(150)는 균일한 수축이 가능해질 수 있다.
또한, 제1 홈(213)의 바닥면과 제2 홈(223)의 바닥면 각각의 대략 중심부에는 배출홀(217,227)이 형성될 수 있다.
그러면, 상기 공간(202)에 장착된 1차 경화된 경화체(150)가 경화됨에 따라 발생하는 가스는 상기 배출홀(217,227)을 통해 외부로 배출될 수 있으며, 나아가 상기 1차 경화된 경화체(150)의 패턴형성면(152)은 상기 배출홀(217,227)을 통해 외기와 접촉한 상태에서 경화가 이루어질 수 있으며, 그에 따라 다른 부재와의 접촉으로 인한 수축률 차이가 발생하지 않게 되어 패턴형성면(152)은 균일한 수축이 가능해질 수 있다.
도 18 내지 도 21은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 경화체 장착 지그를 설명하기 위한 도면으로서, 도 18은 본 발명의 일실시 예에 따른 지지대를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 19는 제1 지그와 제2 지그가 결합된 결합체가 도 19에 따른 지지대에 의해 수직으로 세워진 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 20은 도 19의 결합체 내부 공간에 1차 경화된 경화체가 장착된 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 21은 제1 지그와 제2 지그가 결합된 결합체가 2개의 지지대에 의해 수직으로 세워진 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 18 내지 도 21을 참조하면, 본 실시 예에 따른 경화체 장착 지그(200)는, 제1 지그(210)와 제2 지그(220)가 결합된 결합체(230)가 수직으로 세워진 상태를 유지할 수 있도록 지지하는 지지대(240)를 더 포함할 수 있다.
상기 지지대(240)는 상기 결합체(230)의 일 측면부(234)가 삽입되는 삽입홈(243)이 길이방향으로 길게 형성될 수 있다.
그러면, 상기 결합체(230) 내부 공간(202)에 장착된 상기 1차 경화된 경화체(150)가 수평으로 누워져 있는 상태에서 경화가 진행되는 경우에 발생하는 상기 1차 경화된 경화체(150)의 중심부가 하방으로 처지는 현상를 방지할 수 있다.
상기 1차 경화된 경화체(150)는 소정의 탄성을 가지는 경화체 상태이기 때문에, 상기 1차 경화된 경화체(150)가 수평으로 누워져 있는 상태에서 경화가 진행되면, 상기 1차 경화된 경화체(150)의 중심부가 자체 하중에 의해 하방으로 처지는 현상이 발생하게 된다.
그러나, 도 20에서 보이는 바와 같이, 상기 결합체(230)가 지지대(240)에 의해 수직으로 세워진 상태가 되면, 상기 결합체(230) 내부 공간(202)에 장착된 상기 1차 경화된 경화체(150)도 수직으로 세워진 상태로 경화가 진행될 수 있기 때문에, 위와 같이 상기 1차 경화된 경화체(150)의 중심부가 하방으로 처지는 현상을 방지할 수 있다.
나아가, 상기 결합체(230)가 수직으로 세워진 상태로 경화가 진행되면, 상부에 위치하는 상기 1차 경화된 경화체(150)의 리브부(155)가 상기 1차 경화된 경화체(150)의 자체 하중에 의해 제1 경사면(215)과 제2 경사면(225) 사이에 걸림된 상태를 유지할 수 있어서, 상기 1차 경화된 경화체(150)의 리브부(155)의 수축은 제1 경사면(215)과 제2 경사면(225)의 경사면을 따라 더욱 균일하게 가이드 될 수 있다.
또한, 상기 결합체(230)의 일 측면부(234)는 지지대(240)의 삽입홈(243)에 억지끼움될 수 있다. 그러면, 상기 결합체(230)는 제1 지그(210)와 제2 지그(220)의 결합이 서로 압착된 상태를 유지할 수 있다.
또한, 도 21에서 보이는 바와 같이, 상기 지지대(240)는 결합체(230)의 하측 측면부(234)가 삽입되는 하측 지지대(245)와, 결합체(230)의 상측 측면부(237)가 삽입되는 상측 지지대(247)을 포함할 수 있다.
그러면, 상기 결합체(230)의 상부와 하부는 더욱 압착된 상태로 수직한 상태를 유지할 수 있어서, 상기 경화체 장착 지그(200)는 결합체(230) 내부 공간(202)에 장착된 상기 1차 경화된 경화체(150)의 수축이 더욱 균일하게 이루어지도록 가이드 할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 제조시 균일한 수축이 가능하고 뒤틀림 현상을 방지할 수 있는 형상으로 이루어져 정밀한 유리질 탄소 금형 제조가 가능한 글래스 성형용 유리질 탄소 금형과, 상기 유리질 탄소 금형을 제조하기 위한 마스터 코어 금형과, 제조시 균일한 수축이 가능하도록 가이드 하여 정밀한 유리질 탄소 금형 제조가 가능하도록 하는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 경화체 장착 지그와, 상기 글래스 성형용 유리질 탄소 금형을 제조할 수 있는 유리질 탄소 금형의 제조방법에 관한 것으로서, 그 실시 형태는 다양한 형태로 변경가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명은 본 명세서에서 개시된 실시 예에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 변경 가능한 모든 형태도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.
10, 20 : 글래스 성형용 유리질 탄소 금형
100, 170 : 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형
200 : 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 경화체 장착 지그

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 글래스 성형용 유리질 탄소 금형에 있어서,
    글래스의 일면에 전사시킬 패턴이 형성된 패턴형성면;
    상기 패턴형성면으로부터 외측으로 연장되어 상기 유리질 탄소 금형의 외곽 형상이 원형을 이루도록 하는 수축제어부; 및
    상기 수축제어부의 가장자리에 상하측으로 돌출되어 원형의 띠 형상을 이루는 리브부;를 포함하고,
    상기 글래스 성형용 유리질 탄소 금형는, 상기 패턴형성면과 상기 수축제어부 사이에 형성되어 글래스 성형시 상기 패턴형성면의 위치를 가이드 하는 가이드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가이드부는 상기 패턴형성면과 상기 수축제어부 사이에 돌출형성되거나 상기 패턴형성면이 돌출되도록 단차지는 것을 특징으로 하는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가이드부와 상기 리브부 사이에는 커팅홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형.
  5. 글래스가 안착되는 하부금형과, 상기 하부금형에 안착된 글래스를 압착하는 상부금형을 포함하는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형에 있어서,
    상기 하부금형은,
    글래스의 일면에 전사시킬 제1 패턴이 형성된 제1 패턴형성면;
    상기 제1 패턴형성면 테두리에 상측으로 돌출형성되어 상기 글래스가 안착하는 안착부를 형성하는 가이드부;
    상기 가이드부로부터 연장되어 상기 하부금형의 외곽 형상이 원형을 이루도록 하는 제1 수축제어부; 및
    상기 제1 수축제어부의 가장자리에 상하측으로 돌출되어 원형의 띠 형상을 이루는 제1 리브부;를 포함하고,
    상기 상부금형은,
    글래스 성형시 상기 안착부에 삽입되어 상기 안착부에 안착된 글래스를 압착하는 돌출부;
    상기 돌출부의 돌출면에 글래스의 다른 일면에 전사시킬 제2 패턴이 형성된 제2 패턴형성면;
    상기 돌출부로부터 외측으로 연장되어 상기 상부금형의 외곽 형상이 원형을 이루도록 하는 제2 수축제어부; 및
    상기 제2 수축제어부의 가장자리에 상하측으로 돌출되어 원형의 띠 형상을 이루는 제2 리브부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형.
  6. 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형에 있어서,
    유리질 탄소 금형 제조를 위한 액상의 열경화성 수지 혼합액이 주입되는 공간을 내부에 가지되, 상기 공간은,
    상면과 밑면 중 적어도 어느 일면에 글래스에 전사시킬 패턴이 형성된 패턴형성면 형성 영역;
    상기 패턴형성면 형성 영역 테두리에 형성되는 가이드부 형성 영역;
    상기 가이드부 형성 영역으로부터 외측으로 연장되어 상기 공간의 외곽 형상이 원형을 이루도록 하는 수축제어부 형성 영역; 및
    상기 수축제어부 형성 영역의 가장자리에 상하측으로 돌출되어 상기 공간의 외곽이 원형의 띠 형상을 이루도록 하는 리브부 형성 영역;을 포함하고,
    상기 공간 일측에는 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액을 상기 공간으로 주입하기 위한 주입구가 형성되는 것을 특징으로 하는 마스터 코어 금형.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 마스터 코어 금형는,
    내측에 상기 공간을 형성하기 위한 홀이 형성되는 바디 금형;
    상기 홀의 일측을 덮는 제1 덮개 금형;
    상기 홀의 타측을 덮어 상기 공간을 형성하는 제2 덮개 금형; 및
    상기 패턴형성면형성 영역의 상면과 밑면 중 적어도 어느 일면에 형성되도록 상기 제1 덮개 금형과 상기 제2 덮개 금형 중 적어도 어느 하나의 단부에 결합하며, 상기 어느 하나의 단부에 결합하는 결합면의 반대면에 상기 글래스에 전사시킬 패턴이 형성된 패턴형성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스터 코어 금형.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 마스터 코어 금형는,
    내측에 상기 공간을 형성하기 위한 홈이 형성되는 바디 금형;
    상기 홈을 덮어 상기 공간을 형성하는 덮개 금형; 및
    상기 패턴형성면형성 영역의 상면과 밑면 중 적어도 어느 일면에 형성되도록 상기 홈의 밑면과 상기 덮개 금형의 단부 중 적어도 어느 하나에 결합하며, 상기 덮개 금형의 단부에 결합하는 결합면의 반대면에 상기 글래스에 전사시킬 패턴이 형성된 패턴형성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스터 코어 금형.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 패턴형성부는 실리콘 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 마스터 코어 금형.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
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