KR102659260B1 - 프레싱 툴 및 프레스 판 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프레싱 면(2)을 갖는 워크피스 제조하기 위한 프레싱 툴에 관한 것이다. 프레싱 툴은 베이스 구조물(10)과, 표면(31) 위에서 서로의 위에 배열되고 프레싱 면(2)을 형성하는 적어도 2개의 세라믹 층(11, 12)을 포함하되, 세라믹 층들 중 하나의 층은 하나의 광택도를 갖는 전면 세라믹 층(12)이고, 다른 하나의 세라믹 층은 전면 세라믹 층(12)의 광택도와 다른 추가 광택도를 갖는 부분 세라믹 층(11)이다.
Description
본 발명은 프레싱 면을 갖는 프레싱 툴 및 프레싱 툴을 제조하는 방법에 관한 것이다.
예를 들어 프레스 판, 무한 벨트 또는 엠보싱 롤러 형태의 프레스 툴은 특히 목공 산업에서 예를 들어 가구, 라미네이트 또는 패널, 즉 일반적인 워크피스를 생산하는 데 사용된다. 프레싱 툴의 프레싱 면으로 워크피스(workpiece)를 압박하여, 워크피스에 프레싱 면에 대응하는 표면이 생성된다.
WO 2009/062488 A2호는 엠보싱 툴의 구조화된 프레싱 면을 가공하기 위한 방법을 개시한다. 표면에는 전면에 걸쳐 제1 크롬 층이 제공되며, 그 위에 적어도 하나의 추가 크롬 층이 소정의 영역에 배열된다. 두 크롬 층의 광택도(degree of gloss)는 다르다. 프레싱 면을 이용하여, 서로 다른 광택도를 갖는 구조화된 표면을 갖는 소재 보드로 성형된 워크피스가 제작될 수 있다. 크롬 층을 사용하기 때문에, 이 프레싱 툴의 생산은 상대적으로 환경적으로 유해하다.
US 6,190,514 B1호는 수지-함침 종이로부터 장식용 라미네이트를 만들기 위해 편평한 프레싱 면을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 이는 평면 프레싱 면에 원하는 마감을 생성하고, 평탄 표면에서 불순물을 제거하고, 표면 마그네트론 스퍼터 코팅 시스템에서 스퍼터 헤드와 평탄 표면을 서로에 대해 평면 프레싱 면에서 27.78℃ 이하의 열 구배가 생성되기에 충분한 스캔 속도로 상대 이동시킴으로써, 평탄 표면을 이붕화 하프늄(hafnium diboride), 이붕화 몰리브덴, 이붕화 탄탈륨, 이붕화 티타늄, 이붕화 텅스텐, 이붕화 바나듐, 이붕화 지르코늄 또는 이들 재료의 혼합물로 코팅하여 비커스 경도가 적어도 2000HV로 함으로써 달성된다.
본 발명의 목적은 특정 영역에서 광택도가 서로 다른 프레싱 면을 갖는 프레싱 툴을 지정하는 것으로, 그 제조는 상대적으로 환경 친화적이다.
본 발명의 목적은 프레싱 면, 베이스 구조물 및 상기 프레싱 면 위에 서로의 위에 배치되어 프레싱 면을 형성하는 적어도 2개의 세라믹 층을 포함하며, 상기 세라믹 층들 중 하나는 하나의 광택도를 갖는 전면 세라믹 층(full-surface ceramic layer)이고, 다른 세라믹 층은 전면 세라믹 층의 광택도와 다른 추가의 광택도를 갖는 부분 세라믹 층(partial ceramic layer)인 것을 특징으로 하는, 워크피스를 제조하기 위한 프레싱 툴에 의해 달성된다.
본 발명에 따른 프레싱 툴은 예를 들어 무한 벨트 또는 엠보싱 롤러이다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 프레싱 툴은 프레스 판(press plate)이다.
프레싱 면(pressing surface)은 예를 들어 매끈(smooth)하지만 구조화된 프레싱 면으로 구성될 수도 있다. 특히, 프레싱 면은 요철 구조를 가질 수 있고, 베이스 구조물은 프레싱 면의 구조에 대응하는 구조화된 표면을 가질 수 있다.
본 발명의 추가 측면은 하기 방법 단계를 포함하는 본 발명에 따른 프레싱 툴을 제조하는 방법이다.
- 베이스 구조물을 제공하는 단계,
- 베이스 구조물의 표면에 세라믹 층들 중 하나를 적용하는 단계, 및
- 구조화된 표면 상에 도포된 세라믹 층 상에 세라믹 층 중 다른 하나를 적용하는 단계. 여기서, 2개의 세라믹 층의 광택도는 서로 상이하다.
따라서 본 발명에 따른 프레싱 툴은 베이스 구조물을 포함하며, 변형 예에 따르면, 이는 선택적으로 구조화된 프레싱 면으로서 형성된 프레싱 면에 대응하는 구조화된 표면을 갖는다. 베이스 구조물은 예를 들어 하나가 다른 하나 위에 배열된 다수의 부분 금속층을 포함하며, 이는 예를 들어 도입부에 언급된 WO 2009/062488 A2호로부터 공지된 바와 같은 베이스 구조물의 표면을 형성한다.
그러나 본 발명에 따르면 상대적으로 경질의 프레싱 면을 얻기 위해, 이 표면에는 크롬 층이 제공되지 않고 세라믹 층들이 제공된다. 세라믹은 또한 상대적으로 경질로 구성될 수 있으며, 예를 들어 적어도 2000HV의 비커스 경도를 가질 수 있다. 세라믹 층들의 적합한 세라믹 재료는 예를 들어 이붕화 하프늄, 이붕화 몰리브덴, 이붕화 탄탈륨, 이붕화 티타늄, 이붕화 텅스텐, 이붕화 바나듐, 이붕화 지르코늄 또는 이들 세라믹 재료의 혼합물이다. 세라믹 층의 적용 및/또는 코팅은 크롬 층을 사용하는 도포 및/또는 코팅에 비해 훨씬 더 환경 친화적이다.
또한, 본 발명에 따른 프레싱 툴은 하나가 다른 하나 위에 배열되는, 바람직하게는 정확하게 2개의 세라믹 층들이 서로의 위에 배치되는 적어도 2개의 세라믹 층을 포함한다. 세라믹 층들 중 하나는 부분 세라믹 층이고, 다른 하나는 전면 세라믹 층이다. 본 발명에 따르면, 전면 세라믹 층의 광택도가 부분 세라믹 층의 광택도와 다르기 때문에, 프레싱 면은 다른 영역에서 다른 광택도를 가지며, 그 결과 프레스 판으로 제조된 워크피스의 표면은 특정 영역에서 광택도가 다르게 된다. 이는 프레싱 면으로 프레싱하여 생산되는 워크피스의 품질을 향상시킬 수 있다. 워크피스는 예를 들어 재료 보드, 특히 라미네이트 또는 패널이다.
특히, 베이스 구조물에 새로운 세라믹 층을 제공하기 위해 베이스 구조물로부터 마모되거나 손상된 세라믹 층을 비교적 쉽게 제거할 수 있다. 이로 인해 마모되거나 손상된 프레싱 툴을 상대적으로 저렴하게 수리할 수 있다.
세라믹 층들은 예를 들어 표면 마그네트론 스퍼터링 코팅 시스템을 사용하여 적용될 수 있다.
2개의 세라믹 층들의 두께는 바람직하게는 1㎛ 내지 2㎛ 범위이다.
전면 세라믹 층과 부분 세라믹 층의 광택도를 서로 다르게 하기 위해서는, 전면 세라믹 층의 두께와 부분 세라믹 층의 두께가 다른 것이 바람직하다. 이는 두께에 따라 해당 세라믹 층의 광택도를 조절할 수 있기 때문이다. 이 경우, 2개의 세라믹 층은 동일한 세라믹 재료로 구성되는 것이 바람직하며, 이는 본 발명에 따른 프레싱 툴의 제조 비용에 긍정적인 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어 표면 마그네트론 스퍼터 코팅 시스템을 적절하게 제어함으로써, 프레스 판의 제조 중에 필요한 세라믹 층의 두께를 달성할 수 있다.
부분 및 전면 세라믹 층에 서로 다른 세라믹 재료를 사용하여, 두 세라믹 층의 광택도를 조정할 수도 있다. 본 발명에 따른 프레스 판의 변형 예에 따르면, 전면 세라믹 층과 부분 세라믹 층에 대해 상이한 광택도를 얻기 위해, 2개의 세라믹층의 세라믹 재료가 상이할 수 있다. 이 경우, 특히 전면 세라믹 층의 두께가 부분 세라믹 층의 두께와 동일하다.
바람직하게는, 부분 세라믹 층이 전면 세라믹 층과 베이스 구조물의 표면 사이에 배열된다. 본 발명에 따른 프레스 판의 이 실시형태는 예를 들어,
- 베이스 구조물의 표면에 부분 마스크를 적용하는 단계,
- 마스크에 의해 덮이지 않는 영역에서 마스크가 제공된 표면 상에 세라믹 층을 적용하는 단계,
- 부분 세라믹 층이 구조화된 표면 상에 배열되도록 마스크를 제거하는 단계, 및
- 부분 세라믹 층에 전면 세라믹 층을 적용하는 단계에 의해 제조될 수 있다.
그러나, 예를 들어 표면 마그네트론 스퍼터 코팅 시스템을 적절하게 제어함으로써 부분적인 세라믹층이 또한 생성될 수 있다.
프레싱 툴의 이 변형 예에 따르면, 전면 세라믹 층이 부분 세라믹 층에 적용되기 때문에, 비교적 간단한 방식으로 상대적으로 매끄러운 프레싱 면이 생성될 수 있다. 그러나 이 경우 전면 세라믹층은 아래에 있는 부분 세라믹 층의 광택도를 완전히 커버하지 않도록 구성되어야 한다. 특히, 이 경우 전면 세라믹 층이 부분 세라믹 층보다 얇다. 즉, 전면 세라믹 층의 두께가 부분 세라믹 층의 두께보다 작다.
그러나, 본 발명에 따른 프레싱 툴은 전면 세라믹 층이 부분 세라믹 층과 베이스 구조물의 구조화된 표면 사이에 배열되도록, 즉 부분 세라믹 층이 전면 세라믹 층에 도포되도록 구성될 수도 있다. 본 발명에 따른 프레싱 툴의 이러한 실시형태는 예를 들어,
- 베이스 구조물의 표면에 전면 세라믹 층을 적용하는 단계,
- 전면 세라믹 층 위에 부분 마스크를 적용하는 단계,
- 마스크로 덮이지 않는 영역에서 마스크가 제공된 전면 세라믹 층에 세라믹 층을 도포하는 단계,
- 부분 세라믹 층이 전면 세라믹 층 상에 배열되도록 마스크를 제거하는 단계에 의해 제조될 수 있다.
그러나, 예를 들어 표면 마그네트론 스퍼터 코팅 시스템을 적절하게 제어함으로써 부분 세라믹 층이 또한 생성될 수 있다.
부분 및 전면 세라믹 층의 광택도는 해당 세라믹 층의 소정의 광택도를 얻기 위해 적용된 해당 세라믹 층의 후처리에 의해 달성될 수 있다. 후처리는 예를 들어 상응하는 세라믹 층의 연마(polishing) 또는 레이저 처리를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 프레싱 툴의 실시형태에 따르면, 베이스 구조물의 표면은 상이한 영역에서 상이한 광택도를 가질 수 있으며, 이는 특히 전면 세라믹 층 및 부분 세라믹 층의 광택도와 상이하다. 베이스 구조물의 표면의 상이한 광택도의 조정은 예를 들어 레이저에 의해 수행될 수 있다. 또는, 서로 위에 배열된 다층의 베이스 구조물의 경우 WO 2009/062488 A2호로부터 공지되어 있다. .
본 발명의 예시적인 실시형태들이 예로서 동봉된 개략적인 도면들에 도시되어 있다.
도 1은 프레싱 면을 갖는 프레스 판의 사시도이다.
도 2는 프레스 판의 측면으로부터 절개한 단면도이다.
도 3은 프레스 판의 생산 중에 있는 프레스 판의 중간 상태를 나타낸다.
도 1은 프레싱 면을 갖는 프레스 판의 사시도이다.
도 2는 프레스 판의 측면으로부터 절개한 단면도이다.
도 3은 프레스 판의 생산 중에 있는 프레스 판의 중간 상태를 나타낸다.
도 1은, 본 예시적인 실시형태의 경우에서, 프레스 판(1)으로 구성된 프레싱 툴의 사시도를 도시한다. 프레스 판은 프레싱 면(2)을 포함한다. 도 2는 프레스 판의 측면으로부터 절개한 단면도이다.
프레싱 면(2)은 매끄럽게 구성될 수 있으나, 본 실시형태의 경우, 돌출부(4)와 오목부(3)의 구조를 포함한다.
프레싱 면(2)의 구조는 특히 본 예시적인 실시형태의 경우에 목재인 천연 재료에 할당된다.
프레스 판(1)에 의해, 워크피스, 예를 들어 프레스 판, 예를 들어 라미네이트가 프레스에 의해 제작될 수 있다. 프레싱 후, 워크피스는 프레싱 면(2)의 구조에 대응하는 구조화된 표면을 갖는다.
본 예시적인 실시형태의 경우에, 프레스 판(1)은 구조화된 표면(31)이 프레싱 면(2)의 구조에 할당된 도 3a에 도시된 베이스 구조물(10)을 포함한다.
본 예시적인 실시형태의 경우, 프레스 판(1)은 베이스 구조물(10)의 구조화된 표면(31) 상에 배치된 부분 세라믹층(11) 및 부분 세라믹층(11) 상에 배치되어 프레싱 면(2)을 형성하는 전면 세라믹층(12)을 포함한다.
본 실시형태의 경우, 베이스 구조물(10)은 금속으로 제작된다.
본 예시적인 실시형태의 경우에, 프레스 판(1)은 베이스 캐리어, 특히 금속재 베이스 캐리어 판(14)을 포함하며, 그 위헤 베이스 구조물(10)이 배열된다.
본 예시적인 실시형태의 경우, 베이스 구조물(10)은 서로의 상부에 위치하는 다수의 베이스 금속 층(15)을 포함한다. 베이스 금속 층(15)은 바람직하게는 니켈로 제조되고, 적어도 일부가 부분적으로 구성된다.
베이스 구조물(10)은 예를 들어 영역을 덮기 위해 구조화된 프레싱 면(2)의 구조에 할당된 이미지 데이터에 따라 베이스 금속 층(15)에 적어도 한 번 더 자세히 도시되지 않은 마스크를 적용하고, 이어서 상기 마스크에 의해 덮이지 않은 영역 상에 추가 베이스 금속 층(15)을 도포함으로써 생성될 수 있다. 베이스 구조물(10)이 형성될 때까지 이를 반복한다. 프레싱 면(2)의 구조에 할당된 이미지 데이터에 따라 마스크 및 베이스 금속 층(15)을 적용하고, 이어서 예를 들어 갈바닉 또는 화학적 방법을 사용하여, 베이스 구조물(10)은 특히 프레싱 면(2)의 구조에 할당된 이미지 데이터에 따라, 즉 돌출부(4) 및 오목부(5)에 따라 생성된다.
이어서, 본 예시적 실시형태의 경우, 베이스 구조물(10)의 구조화된 표면(31)에 도 3b에 도시된 마스크(32)를 도포하여 베이스 구조물(10)의 구조화된 표면(31)을 부분적으로 덮는다.
이어서, 본 실시형태의 경우, 표면 마그네트론 스퍼터 코팅 시스템(33)에 의해, 마스크(32)에 의해 덮이지 않은 베이스 구조물(10)의 구조화된 표면(31)의 영역에 세라믹 층이 도포된다. 이어서, 마스크(32)에 의해 덮이지 않은 베이스 구조물(10)의 구조화된 표면(31)의 영역만이 세라믹 층으로 덮이도록 마스크가 제거되어 부분적인 세라믹 층(11)이 생성된다(도 3c 참조). 표면 마그네트론 스퍼터 코팅 시스템(33)을 적절하게 제어함으로써, 세라믹 부분 층(11)이 소정의 두께로 형성되어 소정의 광택도를 얻는다.
이어서, 본 예시적 실시형태의 경우 표면 마그네트론 스퍼터 코팅 시스템(33)을 이용하여 부분 세라믹 층(11)에 전면 세라믹 층(12)을 도포한다. 전면 세라믹 층(12)의 광택도를 조절하기 위해, 전면 세라믹 층에는 표면 마그네트론 스퍼터 코팅 시스템(33)에 의해 제어되는 소정의 두께가 제공된다.
본 예시적인 실시형태의 경우, 2개의 세라믹 층(11, 12)은 동일한 세라믹 재료, 예를 들어 하프늄 이붕화물, 몰리브덴 이붕화물, 탄탈륨 이붕화물, 티타늄 이붕화물, 텅스텐 이붕화물, 바나듐 이붕화물, 지르코늄 이붕화물 또는 이들 세라믹 재료의 혼합물로 제조된다.
세라믹 층들(11, 12)의 광택도를 다르게 하기 위해, 본 예시적 실시형태의 경우에서는 두 세라믹 층의 두께를 다르게 한다. 특히, 전면 세라믹 층(12)은 부분 세라믹 층(11)보다 얇다. 특히, 2개의 세라믹 층들(11, 12)은 동일한 세라믹 재료로 구성된다.
2개의 세라믹 층(11, 12)의 두께는 바람직하게는 1㎛ 내지 2㎛ 범위이다.
세라믹 층들의 비커스 경도는 적어도 2000HV인 것이 바람직하다.
세라믹 층들(11, 12)의 광택도를 다르게 설정하기 위해, 이들은 또한 다른 세라믹 재료를 가질 수 있다.
세라믹 층들(11, 12)의 광택 정도를 설정하기 위해, 이들은 또한 예를 들어 연마 또는 레이저 처리와 같은 후속 처리를 거칠 수 있다.
먼저 베이스 구조물(10)의 구조화된 표면(31)에 전면 세라믹 층(12)을 제공하고, 이어서 부분 세라믹 층(11)을 전면 세라믹 층 위에 적용하는 것도 또한 가능하다.
표면 마그네트론 스퍼터 코팅 시스템(33)을 적절하게 제어함으로써 부분 세라믹 층(11)을 생성할 수도 있다.
Claims (12)
- 워크피스 제조를 위한 프레싱 툴로, 상기 프레싱 툴은,
프레싱 면(2),
표면(31)을 포함하는 베이스 구조물(10), 및
표면(31) 위에서 서로의 상부에 배열되고, 프레싱 면(2)을 형성하는 적어도 2개의 세라믹 층(11, 12)을 포함하며,
세라믹 층들 중 하나는 하나의 광택도를 갖는 전면 세라믹 층(12)이고, 다른 세라믹 층은 상기 전면 세라믹 층(12)의 광택도와 다른 추가의 광택도를 갖는 부분 세라믹 층(11)인 것을 특징으로 하는 프레싱 툴. - 제1항에 있어서, 프레싱 면(2)은 돌출부(4) 및 오목부(3)의 구조를 갖고, 베이스 구조물(10)은 프레싱 면(2)의 구조에 대응하는 구조화된 표면(31)을 포함하며, 베이스 구조물(10)은 베이스 구조물(10)의 구조화된 표면(31)을 형성하는, 하나가 다른 하나 위에 배열된 다수의 부분 금속 층(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레싱 툴.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 전면 세라믹 층(12)과 부분 세라믹 층(11)의 광택도를 다르게 하기 위해, 전면 세라믹 층(12)과 부분 세라믹 층(11)의 두께가 다르고, 두 세라믹 층들(11, 12)은 동일한 세라믹 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 프레싱 툴.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 전면 세라믹 층(12)과 부분 세라믹 층(11)의 광택도를 다르게 하기 위해, 두 세라믹 층들(11, 12)의 재료가 상이하고, 전면 세라믹 층(12)과 부분 세라믹 층(11)의 두께가 동일한 것을 특징으로 하는 프레싱 툴.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 부분 세라믹 층(11)이 전면 세라믹 층(12)과 베이스 구조물(10)의 구조화된 표면(31) 사이에 배치되고, 또는 부분 세라믹 층(11)이 전면 세라믹 층(12) 위에 배치되는 것을 특징으로 하는 프레싱 툴.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 두 세라믹 층들(11, 12)의 두께가 1㎛ 내지 2㎛ 사이이고, 및/또는 두 세라믹 층들(11, 12)의 재료는 이붕화 하프늄, 이붕화 몰리브덴, 이붕화 탄탈륨, 이붕화 티타늄, 이붕화 텅스텐, 이붕화 바나듐, 이붕화 지르코늄 또는 이들 세라믹 재료의 혼합물인 것을 특징으로 하는 프레싱 툴.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 베이스 구조물(10)의 구조화된 표면(31)은 다른 영역에서 다른 광택도를 갖고, 부분 세라믹 층(11)과 전면 세라믹 층(12)의 광택도가 다른 것을 특징으로 하는 프레싱 툴.
- 제1항 또는 제2항에 따른 프레싱 툴 제조 방법으로,
- 베이스 구조물(10)을 제공하는 단계,
- 베이스 구조물(10)의 표면(31)에 세라믹 층들(11, 12) 중 하나를 적용하는 단계, 및
- 구조화된 표면(31) 상에 도포된 세라믹 층 상에 세라믹 층들(11, 12) 중 다른 하나를 적용하는 단계를 포함하며. 2개의 세라믹 층들(11, 12)의 광택도는 서로 다른 것을 특징으로 하는 프레싱 툴 제조 방법. - 제8항에 있어서,
- 베이스 구조물(10)의 표면(31)에 부분 마스크를 적용하는 단계,
- 마스크에 의해 덮이지 않는 영역에서 마스크가 제공된 표면(31) 상에 세라믹 층을 도포하는 단계,
- 부분 세라믹 층(11)이 구조화된 표면(31) 상에 배열되도록 마스크를 제거하는 단계, 및
- 전면 세라믹 층(12)을 부분 세라믹 층(11)에 도포하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레싱 툴 제조 방법. - 제8항에 있어서,
- 베이스 구조물(10)의 표면(31)에 전면 세라믹 층(12)을 적용하는 단계,
- 전면 세라믹 층(12) 위에 부분 마스크를 적용하는 단계,
- 마스크로 덮이지 않는 영역에서 마스크가 제공된 전면 세라믹 층(12)에 세라믹 층을 도포하는 단계,
- 부분 세라믹 층(11)이 전면 세라믹 층(12) 상에 배열되도록 마스크를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레싱 툴 제조 방법. - 제8항에 있어서, 세라믹 층에 사전에 결정된 광택도를 얻기 위해, 상응하게 적용된 세라믹 층을 후처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레싱 툴 제조 방법.
- 제8항에 있어서, 표면 마그네트론 스퍼터 코팅 시스템(33)으로 세라믹 층들(11, 12)을 적용하는 단계를 포함하고, 표면 마그네트론 스퍼터 코팅 시스템(33)을 적절하게 제어하여 부분 세라믹 층(11)을 제조하는 것을 특징으로 하는 프레싱 툴 제조 방법.
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