KR20080012297A - 디스크 성형용 금형, 경면반 및 디스크 성형용 금형의제조방법 - Google Patents

디스크 성형용 금형, 경면반 및 디스크 성형용 금형의제조방법 Download PDF

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KR20080012297A
KR20080012297A KR1020077026681A KR20077026681A KR20080012297A KR 20080012297 A KR20080012297 A KR 20080012297A KR 1020077026681 A KR1020077026681 A KR 1020077026681A KR 20077026681 A KR20077026681 A KR 20077026681A KR 20080012297 A KR20080012297 A KR 20080012297A
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유지 시부타니
유이치 이나다
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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
가부시키가이샤 세이코기켄
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Abstract

금형의 내구성을 향상시킬 수 있어, 금형의 비용을 낮출 수 있도록 한다.
제1 금형과, 이 제1 금형과 대향시켜 진퇴 가능하게 설치된 제2 금형을 가진다. 제1, 제2 금형 중 일방의 금형은, 표면에 조면화(粗面化) 처리가 시행된 모재(母材, base material), 및 이 모재의 표면에 코팅 처리를 시행함으로써 피복된 코팅층을 구비한다. 코팅층의 표면에 스탬퍼 장착면이 형성된다.
조면화 처리가 시행된 모재의 표면에 코팅 처리를 시행함으로써 코팅층이 피복되므로, 모재와 코팅층의 접촉면적을 크게 할 수 있다. 모재와 코팅층 사이의 밀착력을 크게 할 수 있기 때문에, 코팅층이 벗겨지기 어려워져, 금형의 내구성(耐久性)을 향상시킬 수 있어, 금형의 비용을 낮출 수 있다.

Description

디스크 성형용 금형, 경면반 및 디스크 성형용 금형의 제조방법{Mold for disc molding, mirror plate, and process for producing mold for disc molding}
본 발명은, 디스크 성형용 금형, 경면반(鏡面盤) 및 디스크 성형용 금형의 제조방법에 관한 것이다.
종래, 성형기, 예컨대, 디스크 기판을 성형하기 위한 사출성형기에 있어서는, 가열실린더 내에 있어서 용융된 수지를, 디스크 성형용 금형 내의 캐비티(cavity) 공간에 충전하여, 이 캐비티 공간 내에 있어서 냉각하고, 고화(固化)시킴으로써 디스크 기판을 얻도록 하고 있다.
이를 위하여, 상기 사출성형기는, 제1 금형으로서의 고정(固定)측 금형 조립체, 및 제2 금형으로서의 가동(可動)측 금형 조립체로 이루어지는 디스크 성형용 금형, 상기 수지를 캐비티 공간에 충전하기 위한 사출장치, 및 상기 가동측 금형 조립체를 고정측 금형 조립체에 대하여 접근 분리시키기 위한 형체(型締)장치를 구비한다. 그리고, 이 형체장치에 의하여 상기 가동측 금형 조립체를 진퇴시켜서, 디스크 성형용 금형의 형폐(型閉), 형체 및 형개(型開)를 행하며, 형체시에, 고정측 금형 조립체의 경면반과 가동측 금형 조립체의 경면반 사이에 캐비티 공간이 형성된다.
또한, 상기 사출장치는, 가열실린더, 이 가열실린더의 전단에 장착된 사출노즐, 및 상기 가열실린더 내에 있어서 회전 가능하게, 또한, 진퇴 가능하게 설치된 스크루(screw)를 구비한다.
그리고, 계량 공정에 있어서, 상기 스크루가 회전되고, 수지가 용융되어 스크루의 전방에 축적되고, 그에 수반하여, 스크루가 후퇴되며, 그동안에, 디스크 성형용 금형의 형폐 및 형체가 행하여진다. 이어서, 사출 공정에 있어서, 상기 스크루가 전진되어, 상기 스크루의 전방에 축적된 수지가 사출노즐로부터 사출되어, 캐비티 공간에 충전된다. 그리고, 냉각 공정에 있어서, 상기 캐비티 공간 내의 수지가 냉각되고, 홀 펀칭(hole punching) 가공이 시행되어, 디스크 기판이 성형된다. 이어서, 형개가 행하여져, 상기 디스크 기판이 인출된다.
여기서, 고정측 및 가동측의 각 경면반 중 일방(一方)의 경면반에, 디스크 기판의 정보면(面)에 요철을 형성하기 위한 스탬퍼(stamper)가 장착됨과 함께, 타방(他方)의 경면반에 캐비티 링이 장착되며, 이 캐비티 링에 의하여 캐비티 공간의 외주 가장자리가 형성된다.
그런데, 스탬퍼가 장착된 경면반의 스탬퍼 장착면의 평면도가 낮아지면, 디스크 기판의 정밀도가 낮아져 버린다. 따라서, 경면반의 표면에 박막으로 이루어지는 코팅층을 피복하도록 되어 있다.
[발명의 개시]
[발명이 해결하고자 하는 과제]
그러나, 상기 종래의 사출성형기에 있어서는, 코팅층의 내구성이 경면반의 내구성이 되기 때문에, 경면반이 열화되었을 경우, 경면반을 수선 복원하기 위하여, 코팅층을 벗긴 후, 경면반의 표면에 래핑(lapping) 처리를 시행하고, 그 후, 다시 코팅층을 피복할 필요가 생긴다. 따라서, 경면반을 수선 복원함에 필요한 시간이 길어지고, 작업이 번거로워, 경면반의 비용이 높아져 버린다.
본 발명은, 상기 종래의 사출성형기의 문제점을 해결하여, 금형의 내구성을 향상시킬 수 있어, 금형의 비용을 낮출 수 있는 디스크 성형용 금형, 경면반 및 디스크 성형용 금형의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
이를 위하여, 본 발명의 디스크 성형용 금형에 있어서는, 제1 금형과, 이 제1 금형과 대향시켜 진퇴 가능하게 설치된 제2 금형을 가진다.
그리고, 상기 제1, 제2 금형 중 일방의 금형은, 표면에 조면화(粗面化) 처리가 시행된 모재(母材, base material), 및 이 모재의 표면에 코팅 처리를 시행함으로써 피복된 코팅층을 구비한다. 또한, 이 코팅층의 표면에 스탬퍼 장착면이 형성된다.
[발명의 효과]
본 발명에 의하면, 디스크 성형용 금형에 있어서는, 제1 금형과, 이 제1 금형과 대향시켜 진퇴 가능하게 설치된 제2 금형을 가진다.
그리고, 상기 제1, 제2 금형 중 일방의 금형은, 표면에 조면화 처리가 시행된 모재, 및 이 모재의 표면에 코팅 처리를 시행함으로써 피복된 코팅층을 구비한다. 또한, 이 코팅층의 표면에 스탬퍼 장착면이 형성된다.
이 경우, 조면화 처리가 시행된 모재의 표면에 코팅 처리를 시행함으로써 코팅층이 피복되므로, 모재와 코팅층의 접촉면적을 크게 할 수 있다. 따라서, 모재와 코팅층 사이의 밀착력을 크게 할 수 있기 때문에, 코팅층이 벗겨지기 어려워져, 금형의 내구성을 향상시킬 수 있어, 금형의 비용을 낮출 수 있다.
또한, 스탬퍼 장착면에 다수의 미세한 요철이 형성되므로, 금형과 스탬퍼와의 접촉면적이 작게 되어, 마찰 계수가 작아지므로, 스탬퍼가 마모되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 스탬퍼의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 있어서의 디스크 성형용 금형의 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 실시예에 있어서의 가동측 금형 조립체의 요부를 나타내는 단면도이다.
*부호의 설명*
12, 32 : 금형 조립체
36 : 제2 경면반
62 : 모재(母材, base material)
63 : 코팅층
s : 스탬퍼 장착면
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 이 경우, 성형기로서의 사출성형기에 설치되는 금형장치로서의 디스크 성형용 금형에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 있어서의 디스크 성형용 금형의 단면도이다.
도면에 있어서, 12는 도시되지 않은 고정 플래튼에, 도시되지 않은 장착판을 통하여 장착된 제1 금형으로서의 고정측 금형 조립체이며, 이 금형 조립체(12)는, 제1 지지 플레이트로서의 베이스 플레이트(15), 이 베이스 플레이트(15)에 장착된 제1 경면반(16), 상기 베이스 플레이트(15) 내에 있어서 고정 플래튼 측으로 향하게 하여 설치되고, 베이스 플레이트(15)를 고정 플래튼에 대하여 위치 결정하는 로케이트 링(23), 및 이 로케이트 링(23)에 인접시켜서 설치된 스프루 부시(sprue bush)(24)를 구비한다. 이 스프루 부시(24)의 전단에, 캐비티 공간(C)으로 향하게 하여 다이(die)(28)가 형성되고, 이 다이(28)와 연결시켜, 도시되지 않은 사출장치 의 사출노즐로부터 사출된 성형재료로서의 수지를 통과시키기 위한 스프루(sprue)(26)가 형성된다. 다만, 상기 사출장치는, 도시되지 않은 가열실린더, 이 가열실린더의 전단에 장착된 사출노즐, 및 상기 가열실린더 내에 있어서 회전 가능하게, 또한, 진퇴 가능하게 설치된 스크루를 구비한다.
또한, 상기 제1 경면반(16)의 외주 가장자리에 링 형상의 도시되지 않은 제1 가이드 링이 베이스 플레이트(15)에 장착된다.
한편, 32는 도시되지 않은 가동 플래튼에, 도시되지 않은 장착판을 통하여 장착된 제2 금형으로서의 가동측 금형 조립체이며, 이 금형 조립체(32)는, 베이스 플레이트(35), 이 베이스 플레이트(35)에 장착된 제2 경면반(36), 상기 베이스 플레이트(35) 및 제2 경면반(36) 내에 있어서, 후단을 가동 플래튼에, 전단을 금형 조립체(12)와 대향시켜 설치된 실린더(44), 및 이 실린더(44)를 따라서 진퇴되고, 전단이 상기 다이(28)에 대응하는 형상을 가지는 컷 펀치(48)를 구비한다. 다만, 상기 베이스 플레이트(35)와 제2 경면반(36) 사이에, 제2 지지 플레이트로서의 중간 플레이트를 설치할 수 있다.
그리고, 상기 제2 경면반(36)에는, 성형품으로서의 도시되지 않은 디스크 기판의 정보면에 요철을 형성하기 위한 스탬퍼(61)가 장착되고, 상기 실린더(44) 전단부(前端部)의 지름방향 바깥쪽에는, 상기 스탬퍼(61)의 내주 가장자리를 가압하기 위한 스탬퍼 홀딩 부시(38)가 설치된다. 본 실시예에 있어서는, 스탬퍼(61)가 제2 경면반(36)에 장착되도록 되어 있지만, 제1 경면반(16)에 스탬퍼(61)를 장착할 수 있다. 그 경우, 스프루 부시(24)의 전단부의 지름방향 바깥쪽에 이너(inner) 스 탬퍼 홀더가 설치된다.
또한, 상기 제2 경면반(36)의 외주 가장자리부에 있어서, 제2 경면반(36)에 대하여 소정 거리만큼 이동 가능하게, 또한, 제1 경면반(16)과 대향시켜 링 형상의 캐비티 링(37)이 설치되고, 상기 제2 경면반(36) 및 캐비티 링(37)보다 직경방향 바깥쪽에 있어서 상기 제1 가이드 링과 대향시켜 링 형상의 도시되지 않은 제2 가이드 링이 베이스 플레이트(35)에 장착된다. 그리고, 상기 캐비티 링(37)은 제2 경면반(36)의 전단면(前端面)보다 돌출되며, 캐비티 링(37)의 내주면에 의하여, 디스크 기판의 외주 가장자리가 형성된다.
상기 실린더(44)의 후단부 내에는, 상기 컷 펀치(48)와 일체로 형성된 플랜지(flange)(51)가 진퇴 가능하게 설치된다. 또한, 플랜지(51)의 전방에 도시되지 않은 컷 펀치 복귀용 스프링이 설치되고, 이 컷 펀치 복귀용 스프링에 의하여 상기 플랜지(51)가 후방으로 바이어싱된다.
여기서, 상기 금형 조립체(12, 32)에 의하여 디스크 성형용 금형이 구성되며, 금형 조립체(32)를 금형 조립체(12)에 대하여 접근 분리시키기 위하여 도시되지 않은 형체장치가 설치된다. 이 형체장치의 형체실린더를 구동하여, 상기 금형 조립체(32)를 진퇴시킴으로써, 디스크 성형용 금형의 형폐, 형체 및 형개를 행할 수 있으며, 형체시에, 제1, 제2 경면반(16, 36) 사이에 상기 캐비티 공간(C)이 형성된다.
또한, 형체시에, 도시되지 않은 구동실린더를 구동함으로써 플랜지(51)를 전진시키면, 상기 컷 펀치(48)가 전진되어, 전단이 다이(28) 내에 진입한다. 그 결 과, 상기 캐비티 공간(C) 내의 수지에 홀 펀칭 가공을 시행할 수 있다. 상기 금형 조립체(32)에는 도시되지 않은 이젝터 핀 등도 설치된다.
계량 공정에 있어서, 상기 스크루가 회전되어, 수지가 용융되어 스크루의 전방에 축적되고, 그에 수반하여, 스크루가 후퇴되며, 그동안에, 디스크 성형용 금형의 형폐 및 형체가 행하여진다. 이어서, 사출 공정에 있어서, 상기 스크루가 전진되어, 상기 스크루의 전방에 축적된 수지가 사출노즐로부터 사출되어, 캐비티 공간(C)에 충전된다. 그리고, 냉각 공정에 있어서, 상기 캐비티 공간(C) 내의 수지가 냉각되고, 컷 펀치(48)가 전진되어, 홀 펀칭 가공이 시행되어, 디스크 기판이 성형된다. 이어서, 형개가 행하여져, 상기 디스크 기판이 인출된다.
그런데, 스탬퍼(61)가 장착된 제2 경면반(36)의 스탬퍼 장착면의 평면도가 낮아지면, 디스크 기판의 정밀도가 낮아져 버린다. 따라서, 제2 경면반(36)의 표면에 박막으로 이루어지는 코팅층을 피복하도록 되어 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 있어서의 가동측 금형 조립체의 요부를 나타내는 단면도이다.
도면에 있어서, 35는 베이스 플레이트, 36은 제2 경면반, 61은 스탬퍼, 62는 모재, 63은 이 모재(62) 위에 형성된 박막으로 이루어지는 코팅층이다.
상기 모재(62) 위에 코팅층(63)을 형성함에 있어서, 전(前)가공으로서, 상기 모재(62)의 표면에 샷 피닝(shot peening) 가공이 시행되며, 그 결과, 모재(62)의 표면에 경화 처리 및 조면화 처리가 시행되어, 표면의 경도가 높아짐과 함께, 모재(62)의 표면에 다수의 미세한 요철이 형성된다.
이를 위하여, 상기 모재(62)는, 강철, 스테인리스, 특수강(鋼) 등의 재료로 이루어지며, 주조, 단조 등에 의하여 형성된다. 또한, 샷 피닝 가공은, 입경(粒徑)이 20〔㎛〕 이상, 또한, 200〔㎛〕 이하 범위의 카보런덤(carborundum), 글래스비즈(glass beads), 세라믹스, 스틸(steal) 구(球) 등의 미세입자를 샷 재료로서 사용하여, 고속으로, 본 실시예에 있어서는, 50〔m/s〕 이상의 분사 속도로 모재(62)의 표면에 분출하여, 미세입자의 충돌에 의하여 모재(62)의 표면에 압축 응력(應力)을 가함으로써 행하여진다.
이어서, 본(本) 가공으로서, 모재(62)의 표면에 코팅 처리가 시행되어, DLC(diamond-like carbon) 등의 경도(硬度)가 높은 재료로 이루어지는 코팅층(63)이 형성되며, 이 코팅층(63)의 표면에 스탬퍼(61)의 스탬퍼 장착면(s)이 형성된다. 이 경우, 코팅층(63)의 두께는, 충분히 얇아, 0.5〔㎛〕 이상, 또한, 3〔㎛〕 이하의 범위가 된다. 따라서, 스탬퍼 장착면(s)에는, 모재(62)의 요철이 거의 투영되어 형성되어, 스탬퍼 장착면(s)의 표면 거칠기(Ra)는, 산술평균 거칠기로 0.02〔㎛〕 이상, 또한, 0.30〔㎛〕 이하의 범위 내가 된다. 이 경우, 표면 거칠기(Ra)는, JIS B0601에 규정되는 중심선 평균 거칠기의 측정방법에 따라 측정하였다.
다만, 상기 코팅층(63)을 DLC 대신에, 질화 티타늄(TiN)에 의하여 형성할 수 있다.
이 경우, 전(前) 가공에 있어서 모재(62)의 표면에 다수의 미세한 요철이 형성되므로, 모재(62)와 코팅층(63)의 접촉면적을 크게 할 수 있다. 더욱이, 상술된 바와 같이, 모재(62)의 표면은, 경도가 높게 되어, 용이하게 변형되지 않으므로, 모재(62)와 코팅층(63)의 접촉면을 안정시킬 수 있다. 따라서, 모재(62)와 코팅층(63) 사이의 밀착력을 크게 할 수 있기 때문에, 코팅층(63)이 벗겨지기 어려워져, 제2 경면반(36)의 내구성을 향상시킬 수 있고, 그 결과, 금형 조립체(32)의 내구성을 향상시킬 수 있어, 금형 조립체(32)의 비용을 낮출 수 있다.
더욱이, 모재(62)에 샷 피닝 가공이 시행됨으로써, 모재(62)의 표면이 활성화되므로, 그 후의 코팅 처리에 있어서, 모재(62)와 코팅층(63)의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
그런데, 상기 스탬퍼 장착면(s)에 다수의 미세한 요철이 형성되므로, 코팅층(63)과 스탬퍼(61)의 접촉면적이 작게 된다. 또한, 스탬퍼 장착면(s)의 경도가 높아, 코팅층(63)과 스탬퍼(61)의 경도차가 커지게 되므로, 마찰계수를 작게 할 수 있다. 따라서, 캐비티 공간(C)에 수지가 충전되거나, 캐비티 공간(C) 내의 수지가 냉각되거나 함에 수반하여, 스탬퍼(61)의 온도가 변동되면, 스탬퍼(61)가 팽창 및 수축하는데, 코팅층(63)과 스탬퍼(61) 사이의 마찰계수가 작으므로, 스탬퍼(61)가 마모되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 스탬퍼(61)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지에 근거하여 다양하게 변형시키는 것이 가능하며, 그들을 본 발명의 범위에서 배제하는 것은 아니다.
본 발명을 디스크 기판을 성형하기 위한 디스크 성형용 금형에 적용할 수 있다.

Claims (6)

  1. （a）제1 금형과,
    （b）이 제1 금형과 대향시켜 진퇴 가능하게 설치된 제2 금형을 가짐과 함께,
    （c）상기 제1, 제2 금형 중 일방(一方)의 금형은, 표면에 조면화(粗面化) 처리가 시행된 모재(母材), 및 이 모재의 표면에 코팅 처리를 시행함으로써 피복된 코팅층을 구비하고,
    （d）이 코팅층의 표면에 스탬퍼 장착면이 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 성형용 금형.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스탬퍼 장착면의 표면 거칠기(Ra)가 0.02〔㎛〕 이상, 또한, 0.30〔㎛〕 이하의 범위 내가 되는 디스크 성형용 금형.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 조면화 처리는 샷 피닝(shot peening) 가공에 의하여 시행되는 디스크 성형용 금형.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 코팅층은 DLC를 피복함으로써 형성되는 디스크 성형용 금형.
  5. （a）표면에 조면화 처리가 시행된 모재와,
    （b）조면화 처리가 시행된 모재의 표면에 코팅 처리를 시행함으로써 피복된 코팅층을 가짐과 함께,
    （c）이 코팅층의 표면에 스탬퍼 장착면이 형성되는 것을 특징으로 하는 경면반.
  6. （a）금형 모재의 표면에 조면화 처리를 시행하고,
    （b）조면화 처리가 시행된 모재의 표면에 코팅 처리를 시행함으로써 코팅층을 피복하여, 스탬퍼 장착면을 형성하는 것을 특징으로 하는 디스크 성형용 금형의 제조방법.
KR1020077026681A 2005-05-23 2006-05-17 디스크 성형용 금형, 경면반 및 디스크 성형용 금형의제조방법 KR20080012297A (ko)

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