KR20020078686A - 입체성형품 표면 인쇄용 실리콘금형 - Google Patents

Abstract

내측으로 형성되는 수용홈에 입체성형품의 하부 표면형상에 대응하는 조각문양이 형성되고 실리콘으로 이루어지는 하부실리콘금형과; 상기 수용홈에 대응하는 돌출부의 저면에 입체성형품의 상부 표면형상에 대응하는 조각문양이 형성되고 실리콘으로 이루어지는 상부실리콘금형과; 상기 돌출부의 내부에 설치되고 돌출부의 저면을 통해 외부로 열을 전달하게 되는 가열수단; 그리고 상기 열전달수단과 연결되어 발열을 유도하는 열매체공급수단; 으로 구성되어 상기 하부실리콘금형의 내측 조각문양에 입체성형품을 설치하고 그 상부에 도안이 인쇄된 인쇄시트를 설치하고 상부실리콘금형을 설치한 후, 가압 열전달에 의해 인쇄시트에 인쇄된 도안이 상기 입체성형품의 표면에 인쇄되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이에따라, 다품종 소량생산 또는 시제품 등 제품의 수량이 적은 경우에 저렴한 비용으로 금형을 제작하게 되어, 제품의 원가를 절감하게 되는 이점이 있다.

Description

입체성형품 표면 인쇄용 실리콘금형 {silicon mold for surface printing}

본 발명은 입체성형품의 표면 인쇄용 실리콘금형에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기 제작된 입체성형품에 다양한 인쇄무늬를 형성하여 다품종 소량생산이 가능하도록 사출성형된 입체성형품의 표면에 가압 열전달을 통해 도안을 인쇄하기 위한 간이 실리콘금형에 관한 것이다.

일반적으로 종래에 사출성형에 의해 제조된 입체성형품의 표면에 도안이 인쇄되는 방법으로 여러가지 기술이 알려져 있다. 이러한 기술들은 입체성형품의 형상에 대응하는 금형을 제작하여, 제작된 금형 내부에 도안이 인쇄된 인쇄시트를 설치하고, 용융사출액의 주입으로 입체성형품의 성형과 동시에 표면에 도안을 인쇄하게 된다. 이때 기존의 사출성형용 금형은 금속재를 절삭가공하여 제작하게 되는 것이 대부분이다.

이러한 방식에 의한 성형품 표면 인쇄방식은 소품종 다량 생산에는 적합하다. 그러나, 최근의 추세에 부응하는 다품종 소량생산 즉, 동일한 성형품이라 할지라도 외면에 인쇄된 인쇄무늬에 따라 다양한 종류의 제품 생산이 가능해진다. 그러나, 대량생산에 적합한 성형품 형성과 동시에 표면인쇄가 이루어지는 종래 방법에서는 이러한 작업을 수행할 수가 없다.

또한, 기 제작된 성형품에 다양한 컬러무늬를 인쇄하기 위해서는 별도의 인쇄용 금형을 제작하여야 하고, 이러한 금형을 제작하는 데 비용이 많이 들게 된다. 대량생산의 경우 금형비가 원가에서 차지한 비율이 적지만, 다품종 소량생산의 경우 또는 시제품을 생산하는 경우에는 기존의 방식으로 금형을 제작하게 되면 비용이 많이 들어 제품의 원가가 높아지는 문제점이 있다. 이 뿐만 아니라 기 제작된 성형품의 인쇄를 위해서는 기존의 동시 성형 및 인쇄를 위해 사용되는 금속 재질의 금형을 사용할 수가 없는 문제점이 있다. 이는 사출 성형후, 재차 금속금형에 투입된 후, 인쇄를 위해 금형에 열을 가함에 따라 상기 기 성형된 성형품의 물성이 변하게 될 뿐만 아니라 설사 인쇄가 이루어졌다 할지라도 열에 의한 물성저하에 따라 금형면에 합성수지재가 접착되어 쉽게 꺼낼 수가 없으며, 불량품이 발생이 많이 생긴다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 기 제작된 입체성형품의 외면에 다양한 컬러무늬를 간단하게 인쇄할 수 있도록 상부와 하부금형을 실리콘으로 제작하여, 금형제작에 소요되는 비용을 절감하게 되는 금형을 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고, 이형성이 좋은 실리콘 재질을 사용하여 금형이 제작되어, 기 제작된 입체성형품의 외면에 컬러무늬 인쇄시 열에 의한 물성저하와 그에 따른 불량품의 발생을 감소시키는 금형을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

도1 : 본 발명의 일실시예에 따른 금형장치의 단면도

도2 : 본 발명의 일실시예에 따른 인쇄시트 고정장치의 구성도

도3 : 내부의 가열수단이 파이프인 상부실리콘금형의 단면도

도4 : 내부의 가열수단이 금속재틀인 상부실리콘금형의 단면도

도5 : 본 발명의 일실시예에 따른 하부실리콘금형의 제작단계 단면도

도6 : 본 발명의 일실시예에 따른 상부실리콘금형의 제작단계 단면도

도7a,도7b,도7c,도7d,도7e : 내부의 가열수단이 금속재들인 상부실리콘금형의 제작단계 단면도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 하부실리콘금형11 : 제1분할면

12 : 입체성형품의 하부에 대응하는 조각문양

20 : 상부실리콘금형22 : 제2분할면

23 : 입체성형품의 상부에 대응하는 조각문양

30 : 가열수단31 : 코일

32 : 파이프33 : 금속재틀

40 : 열매체전달수단50 : 입체성형품

60 : 인쇄시트 고정구70 : 인쇄시트

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해, 내측으로 형성되는 수용홈에 입체성형품의 하부 표면형상에 대응하는 조각문양이 형성되고 실리콘으로 이루어지는 하부실리콘금형과; 상기 수용홈에 대응하는 돌출부의 저면에 입체성형품의 상부 표면형상에 대응하는 조각문양이 형성되고 실리콘으로 이루어지는 상부실리콘금형과; 상기 돌출부의 내부에 설치되고 돌출부의 저면을 통해 외부로 열을 전달하게 되는 열전달수단; 그리고 상기 열전달수단과 연결되어 열을 제공하는 가열수단; 으로 구성되어 상기 하부실리콘금형의 내측 조각문양에 입체성형품을 설치하고 그 상부에 도안이 인쇄된 인쇄시트를 설치하고 상부실리콘금형을 설치한 후, 가압 열전달에 의해 인쇄시트에 인쇄된 도안이 상기 입체성형품의 표면에 인쇄되도록 하는 실리콘금형을 제공하는 것을 기술적 요지로 하고 있다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 기 제작된 입체성형품의 외면에 다양한 인쇄무늬를 인쇄할 수 있도록 하는 금형장치를 제공하는 것이 주목적임을 알 수 있다. 이를 위하여, 도1에 도시된 것과 같이, 본 발명에 사용되는 금형은 금속 재질이 아닌 실리콘 재질로 이루어지도록 한다. 상기와 같이 금형 재질을 실리콘으로 사용하는 이유는 무엇보다도 금형의 제작이 간편할 뿐만 아니라 기 제작된 입체성형품의 인쇄작업 완료 후, 이형성을 좋게 하여 불량품의 발생이 저지되도록 하기 위함이다. 즉 실리콘은 그 재질 자체가 다른 합성수지재와 상용성이 없어 결합력이 거의 없다. 따라서 실리콘금형 내부에 투입된 합성수지재는 실리콘금형내에서 쉽게 분리가 이루어질 수 있게 된다. 이하 이러한 실리콘금형을 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 하부실리콘금형(10)은 실리콘재질로 형성되며, 상부에 평평한 제1분할면(11)이 형성되어 있으며, 상기 제1분할면(11)에 하부실리콘금형(10)의 내부로 형성되는 수용홈을 형성하게 되며, 상기 수용홈에 입체성형품(50)의 하부 표면형상에 대응하는 조각문양(12)이 형성되어 있다.

이러한 하부실리콘금형(10)의 저면에는 경도가 큰 금속재질 또는 합성수지재로 이루어진 평평한 하부금형저면판(13)이 위치되도록 한다. 그리고, 바람직 하기로는 실리콘금형의 측면에 하부금형지지틀(14)이 설치되도록 한다. 상기와 같이 금형판 및 지지틀이 필요한 이유는 하부실리콘금형이 경도 때문이다. 상기 실리콘금형은 그 경도가 비교적 약하므로 후술하는 인쇄작업시 실리콘금형의 변형발생을 저지하기 위하여 고정된 지지틀 및 금형판에 지지되어 설치되도록 하는 것이다.

한편, 상기 하부금형저면판(13)에는 실리콘금형이 고정되는 하부금형고정걸이(15)가 설치되어 실리콘금형이 하부금형저면판(13)에서 분리되는 것을 방지되도록 하는 것이 바람직하다. 물론 단순히 지지되도록 하고 고정걸이가 없는 구조도 가능함은 물론이다.

다음, 상부실리콘금형(20)을 설명하기로 한다. 상부실리콘금형(20)은 상부금형틀(21)에 상기 제1분할면에 대응하는 평평한 제2분할면(22)이 형성되고, 상기 제2분할면(22)에 상기 하부실리콘금형(10)의 수용홈에 대응하는 실리콘재질의 돌출부가 형성되고, 상기 돌출부의 저면에 상기 입체성형품(50)의 상부표면형상에 대응하는 조각문양(23)이 형성된다. 상기 상부실리콘금형 역시 상부면 또는 측면에 상술한 지지틀과 지지판이 설치되도록 할 수 있음은 물론이다. 또한 상기제2분할면(22)이 형성된 상부금형틀(21)과 상기 실리콘재질의 돌출부를 결합시키기 위해 상부금형고정걸이(24)를 상부금형틀(21)과 일체형으로 구비하는 것 역시 가능하다.

그리고, 상기 하부실리콘금형(10)의 하부금형지지틀(14) 상부에는 입체성형품(50)의 표면에 인쇄할 도안이 있는 인쇄시트(70)를 정해진 위치에 설치하여 고정시키는 고정구(60)가 구비되는 것이 바람직하다. 도2에 도시된 바와 같이 상기 고정구(60)는 'ㄷ'자 형태를 지니게 되며, 인쇄시트(70)위에 위치된후 하부로 압력을 가해 상기 인쇄시트(70)를 고정시켜, 인쇄시 가해지는 압력에 의해 인쇄시트(70)가 이동하여 부적절한 위치에 인쇄되는 것을 방지하게 된다. 상기 고정구(60)의 형태는 상기 실시예와 달리 여러가지 다양하게 이루어질 수 있음은 물론이다.

다음, 상기 상부실리콘금형(20) 돌출부 내부에는 가열수단(30)이 형성된다. 상기 가열수단(30)은 돌출부 외면으로 열을 전달하여 돌출부면에 접하는 인쇄시트(70) 표면을 가열하여 상기 인쇄시트(70)가 성형품(50) 표면에 접착되도록 하는 것이다. 즉, 상기 인쇄시트(70)는 성형품(50)의 일면에만 부착되므로 상기 가열수단(30)은 인쇄시트(70)면과 접촉하는 상부돌출부 내면에 설치하게 되는 것이다. 그리고, 바람직하기로는 상기 가열수단(30)은 돌출부외면과 가까이에 위치될 수록 좋다. 이는 상기 실리콘은 재질 특성상 열전도성이 약하므로 돌출부 외면으로 열전도성의 효율의 향상을 위해서이다. 그리고, 이러한 가열수단의 열 발생을 위하여 상기 가열수단은 외부 열매체공급수단(40)과 연결되도록 하고 상기 열매체공급수단(40)에 의해 공급되는 열매체에 의해 가열되도록 한다.

상기 가열수단(30)은 여러가지로 구성할 수 있을 것이다. 일 예를 들어 상기 가열수단(30)은 전류가 흐르게되면 발열이 되는 코일(31)을 상부실리콘금형(30)의 내부에 설치하고, 열매체공급수단(40)으로는 외부에서 공급되는 전류면 족할 것이다. 따라서 상기 열매체공급수단(40)에 의해 공급되는 전류에 의해 가열수단(30)인 코일(31)이 발열되고, 상기 발열된 열이 돌출부 외면으로 전달이 이루어질 수 있게 된다.

즉, 상기 열매체공급수단(40)은 상기 가열수단(30)이 발열할 수 있도록 열매체를 공급하는 역할을 하게 되므로 상기 실시예에서는 상기 가열수단(30)의 발열을 위해 상기 열매체공급수단(40)은 외부로부터 전기를 공급받아 상기 가열수단(30)에 적절한 전압으로 변압하여 제공하면 되는 것이다. 이 경우 상기 가열수단(30)에 의해 발열되는 온도는 열매체공급수단(40)에서 공급되는 전류와 전압 그리고 가열수단으로 사용된 코일(31)의 저항계수 등을 통하여 조절할 수 있으며, 이러한 조절은 당업계에 공지된 사항이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. 그리고 바람직 하기로는 상기 상부실리콘금형(20) 외면 돌출부에 온도감지센서를 설치하여 가열수단에 의한 금형의 온도를 감지하여, 항상 적절한 온도가 유지하도록 하여 인쇄시트(70)의 인쇄작업이 일정하게 이루어지게 하는 것이 좋다.

또한 상기 가열수단(30)은 상기한 코일(31)에 전류를 흘려 발열하는 방법외에도 도3과 같이, 상기 상부실리콘금형(20) 내부에 파이프(32)를 삽입하고, 파이프(32) 내부에 고온의 액체 또는 기체를 흘려 인쇄시트(70)를 가열하는 방법도 가능하다. 이경우 열매체공급수단(40)은 상기한 전기를 공급하는 대신 보일러 등을사용하여 액체 또는 기체를 가열하고, 가열된 액체 또는 기체를 상기 가열수단(30)의 파이프(32)로 흘려보내게 된다.

또한, 도4에 도시된 것과 같이 상기 상부실리콘금형(20)의 내부에 열 전도성이 좋은 금속재틀(33)를 설치하고, 열매체공급수단(40)을 통해 상기 금속재틀(33)에 열을 가하게 되어, 상기 물질에서 하방으로 열을 전달하여, 상기 인쇄시트(70)를 가열하는 것도 가능하며, 여러가지의 구성으로 가열수단(30)과 열매체공급수단(40)을 구성할 수 있음을 알 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여, 상기 상하부금형의 제작방법에 대해서 설명하기로 한다.

먼저, 하부실리콘금형(10)의 제작방법에 대해 설명하기로 한다.

도5에 도시된 바와 같이, 바닥에 평평한 유리판(16)을 위치시키고, 그 위에 인쇄하고자 하는 입체성형품(50)의 면적보다 넓게 점토층(17)을 쌓고, 상기 점토층(17) 위에 인쇄작업이 필요한 기 제작된 입체성형품(50)을 위치시킨후 점토층(17)위에 위치한 입체성형품(50)에 하방으로 압력을 가해 점토층(17)과 입체성형품(50)의 하부가 밀착되도록 한다.

입체성형품(50)의 설치 후, 상기 점토층(17)과 입체성형품(50) 주위에 하부금형지지틀(14)을 설치하게 되며, 상기 하부금형지지틀(14)위에, 하부금형저면판(13)을 설치한다. 상기 하부금형저면판(13)에는 하부금형고정걸이(15)가 일체로 형성되어, 하방으로 향하게 하여 설치된다.

하부금형지지틀(14)과 하부금형저면판(13)으로 하부금형틀을 구성한후 그 내부에 실리콘(18)을 주입하게 된다. 상기 주입된 실리콘(18)이 냉각되어 고형화되면, 상기 하부금형틀을 뒤집고, 유리판(16)과 점토층(17) 및 입체성형품(50)을 제거하게 되면 하부실리콘금형(10)이 완성된다.

다음으로, 상부실리콘금형(20)은 다음과 같은 공정을 거쳐 제작된다.

먼저, 도6에 도시된 바와 같이, 완성된 하부실리콘금형(10)을 위치시키고, 인쇄작업이 필요한 입체성형품(50)을 설치한 후 상부에 코일(31)이 입체성형품(50)과 일정한 거리를 두고 설치된다. 상부에 상부금형지지판(21)을 설치한 후, 상기 하부실리콘금형(10)과 상부금형지지판(21) 사이의 내부 공간에 실리콘(25)을 주입하게 된다. 이때 상부금형지지판(21)에는 상부금형고정걸이(24)가 하방으로 구비되어 상기 주입된 실리콘(25)과 상부금형지지판(21)의 탈락을 방지하게 된다. 실리콘(25)이 고형화된 후, 하부실리콘금형(10)과 분리되어 상부실리콘금형(20)이 완성된다.

여기서, 도3에 도시된 바와 같이, 상기 코일(31) 대신 파이프(32)를 설치하고 실리콘(25)을 주입하여 금형을 제작하는 것도 가능하다.

또한, 상기의 코일(31) 또는 파이프(32)를 가열수단(30)으로 하는 대신 상부실리콘금형(20)의 내부를 열전도율이 높은 금속재틀(33)을 설치하여 가열수단(30)으로 할 경우에는 다음과 같은 공정을 거쳐 제작하는 것이 가능하다.

먼저, 도7a에 도시된 바와 같이 완성된 하부실리콘금형(10)을 위치시키고 입체성형품(50)을 설치한 후, 실리콘(25)을 하부실리콘금형(10)의 내부에 주입하게 된다.

도7b에 도시된 바와 같이, 주입된 실리콘(25)이 고형화 되면 하부실리콘금형(10)에서 분리하게 되며, 분리된 실리콘고형체(25)의 표면을 26처럼 6~8mm 두께로 제거한다. 상기 표면을 제거한 실리콘고형체(26)를, 도7c에 도시된 바와 같이, 유리판(27)위에 두고 주위를 판(28)으로 막은 후 석고를 부어 석고틀(29)을 만들게 된다. 도7d와 같이, 상기 석고틀위에 열전도율이 높은 금속을 용융시켜 주입하고, 상기 금속을 냉각하여 금속재틀(33)을 만들게 된다.

다음, 도7e처럼 완성된 하부실리콘금형을 다시 설치한 후, 내부에 이형제를 도포한다. 그 위에 이형제가 도포된 입체성형품(50)을 설치하고 상부에 상기 금속재틀(33)을 설치하고, 하부금형과 상부의 금속재틀(33)사이의 공간에 실리콘(25)을 주입하게 된다. 상기 금속재틀(33)을 하부실리콘금형(10)에서 분리하면, 내부가 열전도율이 높은 금속재틀(33)로 채워진 상부실리콘금형(20)이 완성된다.

다음, 상기와 같은 본 발명에 의한 실리콘 금형을 이용하여 입체성형품의 표면에 인쇄무늬를 형성하는 과정을 설명하기로 한다.

먼저, 하부실리콘금형(10)을 설치하게 된다. 상기 하부실리콘금형(10)의 수용홈 내부에 조각문양(12)에 맞춰 인쇄를 하고자 하는 기 제작된 입체성형품(50)을 위치시키게 된다.

상기 하부실리콘금형(10)의 상부에 인쇄하고자 하는 도안이 부착된 인쇄시트(70)를 도안이 인쇄된 인쇄부(71)를 하부실리콘금형측을 향하도록 설치하고, 상기 고정구(60)로 고정하게 된다.

열매체공급수단(40)으로 부터 전류가 공급되어, 상기 상부실리콘금형(20)내에 설치된 코일(31)에서 발열이 이루어지고, 상기 상부실리콘금형(20)은 수직으로 하강된다.

이때 상기 인쇄시트(70)은 상기 상부실리콘금형(20)이 하강함에 따라 발생하는 압력에 의해 변형되어, 상기 인쇄시트(70)은 상부실리콘금형(20)의 저면에 밀착된다.

상기 상부실리콘금형(20)이 상기 하부실리콘금형(10)과 결합되고, 상기 상부실리콘금형(20)은 상기 인쇄시트(70)가 금형내부에 설치된 상기 기 제작된 입체성형품에 결합부착되도록 압력과 열을 가하게 된다. 상기 압력과 열에 의해 상기 인쇄시트는 상기 입체성형품(50)에 결합부착된다.

소정의 시간이 경과한 후 상기 상부실리콘금형(20)을 상승시키고, 금형내의 입체성형품(50)을 취출하게 되면, 입체성형품(50)의 표면에 인쇄무늬를 형성하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 기 제작된 입체성형품의 외면에 다양한 컬러무늬를 인쇄하기위해 제작이 간단한 실리콘 재질의 금형을 제작하여, 다품종 소량생산 또는 시제품의 생산시 금형제작에 필요한 비용을 절감하는 효과가 있다.

또한, 실리콘재질의 금형은 이형성이 좋아, 입체성형품이 열에의한 물성저하로 금형에 접착되어 불량품이 발생하는 것을 감소시키는 효과도 있다.

Claims (1)

1. 내측으로 형성되는 수용홈에 입체성형품의 하부 표면형상에 대응하는 조각문양이 형성되고 실리콘으로 이루어지는 하부실리콘금형과;

   상기 수용홈에 대응하는 돌출부의 저면에 입체성형품의 상부 표면형상에 대응하는 조각문양이 형성되고 실리콘으로 이루어지는 상부실리콘금형과;

   상기 돌출부의 내부에 설치되고 돌출부의 저면을 통해 외부로 열을 전달하게 되는 가열수단; 그리고

   상기 열전달수단과 연결되어 발열을 유도하는 열매체공급수단; 으로 구성되어

   상기 하부실리콘금형의 내측 조각문양에 입체성형품을 설치하고 그 상부에 도안이 인쇄된 인쇄시트를 설치하고 상부실리콘금형을 설치한 후, 가압 열전달에 의해 인쇄시트에 인쇄된 도안이 상기 입체성형품의 표면에 인쇄되도록 하는 것을 특징으로 하는 입체성형품 표면 인쇄용 실리콘금형.