KR20060011814A - 금형표면장식방법 및 금형 - Google Patents

Abstract

3차원의 형상을 가지는 금형전체 또는 일부에 포토마스크의 이음매 없이 간단하게 패턴을 전사할 수 있도록 하기 위해, 포토마스크(2)로서 범용의 폴리에스테르 필름상에 감광성재료를 도포한 것을 이용하고, 패턴형성 후, 진공형성등으로 금형(1)과 같은 형상으로 성형하여 포토레지스트를 도포한 금형(1')과 밀착, 노광, 현상하도록 했다.

Description

금형표면장식방법 및 금형{Method of decorating surface of mold and mold}

본 발명은, 사출성형을 비롯하는 수지성형에 이용하는 금형 및 금형표면장식방법에 관한 것이다.

근년, 자동차나 가전에서 사용되는 플라스틱성형품은, 그 상품의 고급감이나 부가가치를 높일 수 있기 때문에, 성형품의 외관이나 마무리는 특히 중요시되고 있다. 특히 사출성형등에 의하여 성형되는 수지성형품은, 금형의 표면장식에 의하여 여러 가지 얼굴을 가질 수 있다. 종래로부터, 이들 성형에 있어서의 금형의 표면장식에는 금형을 화학약품의 작용에 의하여 부식하게 하는 에칭법이 있고, 표면에 금 은가루를 뿌려 우툴두툴한 배껍질처럼 만든 무늬·가죽·결·무늬·선 주름등, 기하학모양등, 여러 가지 패턴을 새겨 넣는 것이 가능하다. 또, 물리적으로 대상물의 표면에, 모래나 유리비즈등을 뿜어서 칠하고, 작은 모양을 붙이는 샌드블라스트(호닝)처리가 있다

한편, 액상의 포토레지스트를 금형전체에 스프레이하고, 사진제판한 필름형의 포토마스크를 금형에 밀착하게 하고, 노광, 현상하여 에칭등 필요한 부분의 금속부분을 노출시키는 방법이 있다.

이하, 도 3을 이용하여 종래의 필름형의 포토마스크를 이용한 방법에 대하여 설명한다.

우선, 도 3a에 나타내는 바와 같이, 사진제판한 필름형의 포토마스크를, 금형의 형상을 기초로 전개한 평면도에 맞추어 잘라 내고, 포토마스크(11, 12, 13)를 작성한다. 다음에 도 3b와 같이 잘라낸 포토마스크(11, 12, 13)를 포토레지스트를 도포한 금형(20)에 맞추어 밀착시키고, 포토마스크의 이음매를 테이프등으로 접착하고, 노광, 현상한다. 다음에, 포토레지스트의 현상상태를 에칭하고, 포토마스크의 이음매부분의 비연속부분을 수정한 후, 에칭하여 금형(20)에 패턴을 새겨 넣었다.

또, 금형에 도포한 포토레지스트에, 레이저를 이용하여 직접 노광시키는 방법도 있다.

일본국 특허청 발행의 특개 소 51-63866호 공보에는, 출사성형용 금형의 코어측의 표면에 에칭가공에 의해 요철을 형성하는 방법에 대해서의 개시가 있다.

그러나, 에칭법이나, 샌드블라스트(호닝)처리에 의한 장식은 금형 전체에 실시하는 것은 드물고, 실시할 필요가 없는 부분에는 마스킹용의 접착테이프등으로 덮어 숨길 필요가 있다. 이들은 금형이 복잡한 3차원의 형상을 가지는 경우나, 작은 부분이 있던 경우는 수작업으로 부탁하는 것이 많고, 수고가 드는 처리에는 한계가 있었다.

한편, 포토레지스트를 사용하여 마스킹하는 방법은, 상기 마스킹에 비하면, 정밀도 좋은 패턴을 형성할 수 있는 가능성이 높다. 그렇지만, 3차원상의 금형에 패턴을 새겨 넣고 싶은 경우등, 포토마스크를 3차원 금형상에 잘라 연결할 필요가 있고, 어느 부분에서는 포토마스크의 이음매가 발생하게 되며, 완전하게 전사를 실시하는 것은 불가능하다. 그 때문에, 도 3c에 나타내는 바와 같이 금형표면의 패턴에 이음매(20a)가 남고, 외관적으로 문제가 있었다. 또, 이들 포토마스크를 연결하는 것은 사람 손에 부탁할 수 밖에 없고, 대단한 수고가 드는 작업이였다.

또, 레이저를 이용하여 직접 노광시키는 방법은 비용이 들고, 3차원형상으로 되면 노광에도 한계가 있었다.

본 발명의 목적은, 3차원의 형상을 가지는 금형전체, 또는 일부에 포토마스크의 이음새 없이 간단하게 패턴을 전사하는 것이다.

제 1의 발명은, 금형의 표면에 포토레지스트를 도포하고,

상기 금형의 형상과 동일한 형상으로 필름형의 포토마스크를 성형하고,

상기 형상에 성형된 포토마스크를, 상기 포토레지스트가 도포된 금형에 밀착시키고, 노광 및 현상을 행하고,

상기 현상된 금형에 에칭으로, 상기 포토마스크에 형성된 패턴을 새겨 넣는 것을 특징으로 하는 금형표면장식방법이다.

제 2의 발명은, 제 1의 발명의 금형표면장식방법에 있어서,

상기 금형의 형상과 동일한 형상으로 필름형의 포토마스크를 성형하는 처리는, 가열된 포토마스크를 소정의 형으로 밀착시키는 처리로 한 것이다.

제 3의 발명은, 수지성형용의 금형에 있어서,

상기 금형의 표면에 도포된 포토레지스트상에, 상기 금형의 형상과 동일한 형상으로 형성된 필름형의 포토마스크를 밀착시키고, 에칭을 위한 노광 및 현상을 행하고, 상기 포토마스크에 형성된 패턴이 새겨진 형상으로 한 금형으로 한 것이다.

이와 같이 한 것으로, 3차원 곡면을 가지는 금형의 표면에 균일하고 또한 간단하게 패턴을 새기는 것이 가능하게 되며, 외관이 뛰어난 성형품을 실현할 수 있다. 이 때문에, 종래까지 불가능했던 3차원상의 디자인폭이 넓어지고, 부가가치를 향상시킨 제품을 제공하는 것이 가능하게 된다.

도 1은, 금형의 형상의 일예를 나타낸 사시도이다.

도 2는, 본 발명의 실시형태에 의한 금형표면의 장식공정을 나타내는 설명도이다.

도 3은, 종래 기술에 의한 금형표면의 장식공정을 나타내는 설명도이다.

*부호의 설명

1. 금형 1a. 금형의 3차원 곡면부

1'. 포토레지스트를 도포한 금형

1". 에칭이 끝난 금형

2. 포토마스크

2'. 성형이 끝난 포토마스크 3. 원적외선 히터

4. 진공성형용의 형

11, 12, 13. 포토마스크

20. 포토레지스트를 도포한 금형

20a. 금형표면상의 이음매

이하 본 발명의 일실시형태를, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.

도 1은 본 예를 적용한 금형의 예를 나타낸 사시도이다. 금형(1)은, 스피커에 이용하는 진동판을 성형하기 위한 금형이다. 원추형상의 3차원 곡면부(1a)를 가지고 있고, 본 예의 경우에는, 디자인상등의 이유에서, 3차원 곡면부(1a)를 포함하는 진동판 표면전체에 기하학적인 모양등의 모양을 형성한다.

도 2는 본 예에 의한 금형표면장식처리의 작업공정의 예를 나타내고 있다.

우선, 도 2a에 나타내는 포토마스크(2)를 작성한다. 패턴의 디자인은 이 예에서는 격자형으로 하고 있다. 이 디자인을 CAD(Computer Aided Design)에서 작성하고, 두께 100,,m의 폴리에스테르제 필름에 사진제판한다. 이것이 패턴형성이 끝난 포토마스크(2)이다.

다음으로, 도 2b에서 포토마스크(2)를 금형과 같은 형상으로 형성하기 위해, 원적외선 히터(3)를 이용하여 가열한다. 그 때의 온도 및 시간은 170∼180℃, 20∼30초 정도로 하고, 형성된 패턴을 파괴하지 않는 온도로 한다. 온도와 시간은 포토마스크(2)에 이용하는 필름의 두께에 의존하기 때문에, 제시한 조건에 한정되는 것은 아니다.

다음으로, 도 2c에 나타내는 바와 같이, 가열된 포토마스크(2)를 금형(1)과 동일 형상으로 형성하기 때문에, 성형용의 형(4)으로 진공형성법을 이용하여 밀착 시켜 형성한다.

이상의 방법에 의해 도 2d에 나타내는 바와 같이, 금형과 같은 형상의 포토마스크(2')를 작성한다.

다음으로 도 2e에 나타낸 금형(1)의 몰드 베이스의 삽입부분등, 가공에 무관계인 부분을 마스킹테이프등으로 처리후, 탈지처리, 건조시켜, 액상포토레지스트를 스프레이도포후, 예를 들면 80℃에서 15분 건조시킨다. 도 2f에 나타낸다.

다음으로 도 2g에 나타내는 바와 같이, 금형과 같은 형상으로 성형된 포토마스크(2')를, 포토레지스트를 도포, 건조시킨 금형(1')에 밀착시키고, 포토레지스트에 소정의 에너지를 노광후, 예를 들면 20℃ 탄산나트륨 1%수용액으로 스프레이 현상한다. 이것에 의해, 금형(1')상에 이음매 없는 패턴을 전사할 수 있다. 또, 포토마스크의 이음매의 수정작업이 필요없게 되므로, 순서를 간략화 할 수 있다.

이와 같이 하여 패턴을 전사된 금형(1')에 염화 제 2철수용액을 스프레이하고, 수세후, 예를 들면 50℃ 2%의 수산화나트륨 수용액으로 포토레지스트를 박리하고, 도 2h에 나타낸다. 소정의 패턴을 벗겨진 에칭이 끝난 금형(1")이 된다.

이상 설명한 처리에 의해 작성된 금형(1")을 이용하여 진동판의 사출성형을 행하는 것으로, 성형된 진동판은, 원추형 표면상 및 전체에 균일한 패턴이 그려지며, 외관적으로도 양호한 상태로 된다. 즉, 종래예로서 도 3c에 나타낸 바와 같이 이음매(20a)가 남지 않고, 포토마스크(2)에 그려진 대로의 모양이 성형부품에 그려지게 된다.

또한, 본 실시의 형태에 관계되는 포토마스크에 이용하는 필름은, 범용의 폴 리에스테르필름상에 감광성 재료를 도포한 것이며, 두께는 100㎛이상 250㎛이하가 바람직하고, 진공성형등의 성형기술에 의하여 성형 가능한 것이 필요하게 된다. 물론, 이 이외의 재질, 두께에서도, 진공성형되면 이것에 한정되는 것은 아니다. 도포되어 있는 감광재는 특히 한정되지 않지만, 패턴성형이 끝난 필름을 진공성형 할 때, 베이스의 폴리에스테르필름의 늘어남에 추종하고, 성형시의 열에 대하여 성형한 패턴을 파괴하지 않는 내열성을 가지고 있는 것이 바람직하다.

또, 본 실시의 형태에서 이용할 수 있는 포토레지스트는, 3차원곡면에 코팅할 필요가 있기 때문에 스프레이 코팅 가능한 것이며, 건조시키는 것으로 턱프리로 되면, 부정형, 긍정형 어느쪽이라도 좋다.

레지스트의 노광시에 이용하는 광원은, 광원방향에 대하여 금형의 수직면의 노광량이 부족하기 때문에, 다소라도 각도를 변경할 수 있는 장치가 바람직하고, 레지스트의 흡수파장에 있던 광원이면 특히 한정되는 것은 아니다.

또, 상술한 실시의 형태에서는, 스피커에 이용하는 진동판을 성형하기 위해 금형에 적용했지만, 그 외의 수지부품을 성형하기 위한 금형에도 적용할 수 있는 것은 물론이다. 또, 금형의 표면에 형성시키는 모양에 대해서도, 상술한 균일한 패턴이 아니더라도 좋고, 문자나 기호등을 모양으로서 표면에 그리도록 해도 좋다.

본 발명에 의하면, 3차원 곡면을 가지는 금형의 표면에 균일하고 또한, 간단히 패턴을 새기는 것이 가능하게 되며, 외관이 뛰어난 성형품을 실현할 수 있다. 이 때문에, 종래까지 불가능했던 3차원상의 디자인폭이 넓어지며, 부가가치를 향상 시킨 제품을 제공하는 것이 가능하게 된다.

Claims (3)

1. 금형의 표면에 포토레지스트를 도포하고,

   상기 금형의 형상과 동일한 형상으로 필름형의 포토마스크를 성형하고,

   상기 형상으로 성형된 포토마스크를, 상기 포토레지스트가 도포된 금형으로 밀착시키고, 노광 및 현상을 행하고,

   상기 현상된 금형에 에칭으로, 상기 포토마스크에 형성된 패턴을 새기는 것을 특징으로 하는 금형표면장식방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 금형의 형상과 동일한 형상으로 필름형의 포토마스크를 성형하는 처리는, 가열된 포토마스크를 소정의 형에 밀착시키는 처리로 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 금형표면장식방법.
3. 수지성형용의 금형에 있어서,

   상기 금형의 표면에 도포된 포토레지스트상에, 상기 금형의 형상과 동일한 형상으로 성형된 필름형의 포토마스크를 밀착시키고, 에칭을 위한 노광 및 현상을 행하고, 상기 포토마스크에 형성된 패턴이 새겨진 형상으로 한 금형.

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