KR20080026298A

KR20080026298A - 사출물

Info

Publication number: KR20080026298A
Application number: KR1020060091100A
Authority: KR
Inventors: 이문희; 박종만
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-09-20
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2008-03-25
Also published as: EP2064044A4; EP2064044B1; US20100021724A1; EP2064044A1; US8349243B2; CN101516596A; CN101516596B; WO2008035871A1

Abstract

본 발명은, 사출성형 후 별도의 공정을 필요로 하지 않으면서도 표면에 미려한 패턴이 형성된 사출물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은: 고평탄도 표면; 및 상기 고평탄도 표면의 산술평균거칠기보다 큰 산술평균거칠기를 갖는 불규칙 미세요철 표면;을 구비하고, 상기 고평탄도 표면 및 불규칙 미세요철 표면 간의 산술평균거칠기 차이에 의한 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 사출물을 제공한다.

Description

사출물 {Injection molded product}

도 1 은 패턴이 표시된 종래의 사출물을 도시하는 사진이고,

도 2 는 종래의 굵은 요철이 형성된 사출물을 도시하는 사진이고,

도 3 은 사출성형용 시스템의 일 예를 도시하는 개략도이고,

도 4 는 본 발명에 따른 사출물의 제작에 사용되는 사출성형용 금형을 도시하는 단면도이고,

도 5 는 본 발명에 따른 사출물의 제작에 사용되는 사출성형용 금형의 제작공정을 도시하는 개략도이고,

도 6 은 본 발명에 따른 사출물의 일 예를 도시하는 사진이고,

도 7 은 본 발명에 따른 사출물의 다른 일 예를 도시하는 사진이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

ss2: 고평탄도 표면

s2: 불규칙 미세요철 표면

H2: 불규칙 미세요철 표면과 고평탄도 표면의 높이차

a2: 불규칙 미세요철 표면의 평균선

t2: 경계

본 발명은 사출물에 관한 것으로서, 더 상세하게는 플라스틱과 같은 합성수지의 사출성형에 의하여 제작되는 사출물에 관한 것이다.

도 1 에는 종래의 사출물이 도시되어 있는바, 도 1 (a)에 도시된 것은 사출물에 잉크로 인쇄를 함으로써 소정의 패턴(본 명세서에는 글자로 패턴의 일 예로 본다)이 형성된 사출물이다. 그러나 이 경우에는 사출성형 후 인쇄의 공정을 추가하여야 하므로, 각종 영상표시기기 등에 사용되는 캐비넷 등을 제작함에 있어서는 그 공정의 추가로 인한 비용과 시간의 소모가 크다는 문제가 있다.

도 1 (b) 에는 종래의 다른 사출물이 도시되어 있는데, 도시된 바와 같이 "Canon"이라는 음각 패턴이 형성되어 있다. 이와 같은 음각 또는 양각의 패턴이 형성된 사출물은 도 1 (a)에 도시된 사출물과는 달리 별도의 인쇄공정을 필요로 하지 않는다. 그러나, 이와 같은 음각 또는 양각 패턴은 미려하지 못할 뿐만 아니라, 이미 상당히 오랜동안 사용되어 왔기 때문에 수요자들이 이에 식상해 있으며, 이로 인하여 관계업계에서는 새로운 형태의 패턴이 형성된 사출물에 대한 요구가 대두되어 왔다.

상기와 같은 요구에서 출발하여, 동일 평면 상에 인쇄 외의 방법으로 패턴을 형성해야 한다는 과제가 부상되었으며, 종래의 부식에 의한 패턴 형성이 검토되었다. 도 2 에는 부식에 의하여 표면처리된 금형에 의하여 사출성형된 사출물이 도시되어 있다.

도 2 (a)는 실물크기로 촬영된 사진이고, 도 2 (b)는 도 2 (a)의 일부분(r1)이 600배로 확대되어 촬영된 사진이며, 도 2 (c)는 도 2 (a)의 선(c1)을 따라 취하여 요철을 측정(측정을 위한 기기의 진행속도는 0.3mm/s, 측정 컷오프(Cut off)는 0.8mm)한 결과이다. 참고적으로, 'a1'으로서 표시된 선은 상기 대표적 부분(w1)의 요철의 평균높이에 해당되는 선이다.

상기 사출물의 요철이 있는 표면(s1) 중 대표성을 확보할 수 있도록 충분히 넓은 부분(w1)을 측정한 결과, 요철의 산술평균거칠기는 9.154㎛ 정도이고, 그 평균적 굵기는 대략 200㎛에 달하였다.

그러나 상기와 같이 굵은 요철이 형성된 표면과 최근에 각광받고 있는 고평탄도 표면(거울과 같이 사물의 형상이 비치는 정도의 표면)에 의하여 사출물 표면의 패턴 경계가 형성되면, 그 요철의 굵기로 인하여 상기 경계의 직선성이 저하되고, 따라서 사출물의 외관이 미려하게 되지 않는다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여, 사출성형 후 별도의 공정을 필요로 하지 않으면서도 표면에 미려한 패턴이 형성된 사출물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은: 고평탄도 표면; 및 상기 고평탄도 표면의 산술평균거칠기보다 큰 산술평균거칠기를 갖는 불규칙 미세요철 표면;을 구비하고, 상기 고평탄도 표면 및 불규칙 미세요철 표면 간의 산술평균거 칠기 차이에 의한 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 사출물을 제공한다.

상기 고평탄도 표면의 산술평균거칠기는 0.012㎛ 내지 0.073㎛ 이고, 상기 불규칙 미세요철 표면의 산술평균거칠기는 0.158㎛ 내지 1.374㎛ 인 것이 바람직하다.

상기 고평탄도 표면과 불규칙 미세요철 표면의 경계에서 고평탄도 표면의 평균선을 기준으로 한 불규칙 미세요철 표면의 평균선의 높이는 1㎛ 내지 100㎛ 인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 사출물은 사출성형용 금형에 의하여 제작되는바, 이하에서는 먼저 도 3 내지 도 5 을 참조하여 사출성형용 금형을 상세히 설명한다. 도 3 에는 사출성형용 금형이 사용될 수 있는 사출성형용 시스템의 주요부분들이 도시되어 있다.

용융액공급부(11)는 용융액(11a)을 저장했다가 금형 측으로 공급하는 수단인데, 상기 용융액(11a)으로서는 폴리카보네이트(polycarbonate), HIPS(High-Impact Polystyrene), ABS수지 등과 같은 합성수지가 사용될 수 있다.

상측 금형코어(14)와 하측 금형코어(16)는 사출물의 외형을 결정하는 것으로서, 이들 사이에 상기 용융액이 공급된다. 상측 금형(13)과 하측 금형(17)은 상기 상측 금형코어(14)와 하측 금형코어(16)를 가열 및 냉각시키기 위한 것으로서, 이들 내부에는 공급관(13a, 17a)이 각각 형성되어 있는데, 이를 통하여 공기 및 기체연료 공급장치(18)로부터 공기와 기체연료가 주입된다.

도시된 바와 같이 분사된 공기 및 기체연료가 점화됨으로써 상기 상측 금형코어 (14)과 하측 금형코어(16)가 가열될 수 있고, 이에 의하여 사출성형의 공정시간이 크게 단축될 수 있다. 도 3 에는 도시되지 않았으나, 상기 상측 금형코어(14)와 하측 금형코어(16) 내부에는 냉각유로가 형성될 수 있는데, 여기에 냉각용 유체(공기가 포함된다)가 흐르면 신속한 냉각도 가능하게 되며, 이로 인하여 사출성형의 공정시간이 크게 단축될 뿐만 아니라 사출물(15)의 표면이 전술된 고평탄도 표면으로 형성될 수 있다. 설명되지 않은 도면부호(15a)는 용융액의 통로에서 굳은 사출물의 일부분으로서, 이것의 제거는 사출성형에서 일반적으로 행해지는 것이다.

위에서는 도면부호 13, 14, 16, 및 17 로서 표시된 것들을 각각 상측 금형, 상측 금형코어, 하측 금형코어, 하측 금형으로 각각 설명하였으나, 이하에서는 사출물의 외형, 특히 표면을 직접 결정하는 것을 '금형'으로 칭하기로 한다. 따라서 도 3 의 상측 금형코어(14)와 하측 금형코어(16)가 '금형'에 해당되며, 아래에서는 도 3 의 하측 금형코어(16)를 예로 들어 설명한다.

한편 본 발명에 따른 사출물이 전술된 구성을 갖는 사출성형용 시스템에 의하여만 제작될 수 있는 것은 아니며, 다른 사출성형용 시스템에 의하여도 제작될 수 있음을 명확히 하여둔다.

도 4 에는 본 발명에 따른 사출물을 제작하는 데에 사용되는 금형(100)이 도시되어 있는데, 이는 도 3 의 하측 금형코어(16)에 해당되는 것이다. 도 4 에 도 시된 바와 같이, 상기 금형(100)은 주입되는 용융액과 접촉하는 접촉면(101) 및 용융액과 접촉하지 않는 비접촉면(102)을 포함하며, 상기 접촉면(101)은 고평탄도 접촉면(ss)과 불규칙 미세요철 접촉면(s)을 포함한다. 참고적으로 도 4 에 확대되어 도시된 부분은 x 방향의 길이에 비하여 y 방향의 길이가 100배 확장된 것으로서, 실제로는 고평탄도 접촉면(ss)과 불규칙 미세요철 접촉면(s) 간의 높이(H)가 눈에 보이지 않을 뿐만 아니라, 촉각에 의하여도 감지되지 않는다.

상기 고평탄도 접촉면(ss)은 이에 대응되는 사출물의 표면이 전술된 고평탄도 표면으로 형성되도록 하기 위한 부분으로서, 그 산술평균거칠기는 0.012㎛ 내지 0.073㎛ 에 해당된다. 상기 고평탄도 접촉면(ss)에 의하여 사출물에 고평탄도 표면, 즉 거울과 같이 사물의 형상이 비치는 정도의 표면이 형성되기 위해서는 0.073㎛ 이하의 산술평균거칠기가 확보되어야 하는데, 이 산술평균거칠기 값은 작으면 작을 수록 좋으나 0.012㎛보다 더 작게 하는 것은 기술적으로 곤란할 뿐만 아니라 육안에 의하여 그 차이가 식별되지 않아서 그 필요가 적다.

또한 불규칙 미세요철 접촉면(s)은 후술되는 샌드블라스팅(sand blasting) 공법에 의하여 형성되는 표면으로서, 그 산술평균거칠기는 0.158㎛ 내지 1.374㎛ 에 해당된다. 불규칙 미세요철 접촉면(s)의 산술평균거칠기는 상기 샌드블라스팅 공법에 사용되는 입자의 크기에 의하여 큰 영향을 받는데, 본 실시예에서 사용되는 입자의 크기는 0.05㎛ 내지 0.3㎛ 이다. 상기 불규칙 미세요철 접촉면(s)의 산술평균거칠기가 0.158㎛ 미만이 되도록 하기위해서는 샌드블라스팅에 필요한 비용과 시간이 많이 소요되고, 산술평균거칠기를 1.374㎛ 보다 크게 하면 요철이 미세하게 되기 어렵다.

상기 산술평균거칠기(Ra; arithmetic mean deviation of the profile)에 대하여는 대한민국 표준인 KS B 0161 에 규정되어 있는데, 이는 거칠기곡선(표면의 단면곡선)의 모든 산과 골의 면적합과 동일한 면적을 가진 직사각형의 높이에 상당하며, 통계학적으로는 그 높이에 해당되는 평균선에 대한 거칠기곡선의 편차의 산술 평균이다.

상기 고평탄도 접촉면(ss)과 불규칙 미세요철 접촉면(s)의 표면거칠기 차이로 인하여 이들 사이에 경계(t)가 형성되고, 이 경계로 인하여 상기 접촉면(101)에 소정의 패턴이 형성될 수 있으며, 이는 곧 상기 금형(100)에 의하여 제작된 사출물에도 그대로 표현된다.

불규칙 미세요철 접촉면의 평균선(a)을 기준으로 한 고평탄도 접촉면의 평균선(고평탄도 접촉면(ss)으로부터 분리하여 표시할 수 없을 정도로 평탄하여 따로 표시되지 않았다)의 높이(H)는 1㎛ 내지 100㎛ 인데, 여기서 1㎛는 금형의 제작공정상 더 낮추기가 곤란한 수치이고, 100㎛는 사람의 시각에 의하여 그 높이차를 느끼지 못하는 높이의 상한에 해당된다.

상기 불규칙 미세요철 접촉면의 평균선(a)을 기준으로 한 고평탄도 접촉면의 평균선의 높이(H)가 고평탄도 접촉면(ss)과 불규칙 미세요철 접촉면(s)의 표면거칠기보다 현저히 큼에도 불구하고 고평탄도 접촉면(ss)과 불규칙 미세요철 접촉면(s)의 경계(t)가 상기 표면거칠기 차에 의하여 형성되는 것은, 그 표면거칠기의 차에 의하여 빛의 반사성질이 현저히 다르게 되기 때문이다.

도 5 의 (a) 내지 (g)를 참조하여 상기 금형(100)의 제작공정에 대해 설명하되, 도 5 (a) 에 도시된 금형(100)의 상측면이 추후에 접촉면(101)이 될 부분이므로 이 부분에 대하여 중점적으로 설명한다.

금형(100)의 상측면은 먼저 전체적으로 고평탄도 접촉면(ss)으로서 가공되는데, 구체적으로는 먼저 NC, 엔드 밀링(end miling), 등과 같은 기계가공을 행한 후, 그 표면을 기름숫돌(Oil Stone)로 연마하되 기름숫돌의 입자가 큰 것으로부터 작은 것으로 연마하고, 그 후에는 연마재(compound)가 발라진 고운 탈지면으로 그 표면을 닦는다. 상기 연마재로 닦는 것 또한 입자가 고운 것으로부터 작은 것으로 닦아가며, 적어도 최종 단계에서는 숙련자가 표면을 느끼면서 직접 손으로 닦는다. 이와 같이 가공된 금형의 상측면은 0.012㎛ 내지 0.073㎛의 산술평균거칠기를 갖게 되는데, 도 5 (a)에는 본 단계가 완료된 금형(100)의 단면이 도시되어 있다.

상기와 같이 전체적으로 형성된 고평탄도 접촉면(ss) 상에, 전사물질(120)이 소정의 패턴(고평탄도 접촉면(ss)으로 남을 부분)으로 부착되어 있는 필름(110)을 밀착시킨다 (도5 (b)). 그 후 상기 전사물질에 대해 소정 파장의 빛을 가하거나, 전사물질을 소정의 온도로 가열함으로써, 전사물질(120)이 고평탄도 접촉면(ss) 상에 도포 및 고착되도록 하고 필름을 분리한다 (도 5 (c)). 상기 전사물질로서는 예를 들어 'Viasol'이 사용될 수 있는데, 이는 자외선의 조사에 의하여 전사될 수 있다.

그 후 상기 금형(100)의 상측면에 대해 샌드블라스팅을 수행하면, 마스 크(mask) 기능을 수행하는 전사물질(120)에 의하여 덮이지 않은 부분이 고르게 파이게 되고, 그 결과로 불규칙 미세요철 접촉면(s)이 형성된다 (도 5 (d)). 상기 고평탄도 접촉면(ss)과 불규칙 미세요철 접촉면(s)의 간의 평균선 높이차(H)는 상기 샌드블라스팅을 어떻게 하는가에 의하여 조절될 수 있다.

상기 샌드블라스팅 후에 전사물질(120)를 세정액 등으로 씻어내면 고평탄도 접촉면(ss)과 불규칙 미세요철 접촉면(s)의 경계에 의한 패턴이 형성된 금형(100)이 완성된다.

이하에서는 도 6 을 참조하여, 상기 금형(100)에 의하여 제작된 본 발명의 제1실시예에 따른 사출물을 설명한다.

도 6 (a)는 사출물의 표면이 실물크기로 촬영된 사진이고, 도 6 (b)는 도 6 (a)의 일부분(r2)이 20배로 확대되어 촬영된 사진이며, 도 6 (c)는 도 6 (b)의 일부분(r2')이 30배로 확대되어 촬영된 사진이고, 도 6 (d)는 도 6 (b)의 선(c2)을 따라 취하여 요철을 측정(측정을 위한 기기의 진행속도는 0.3mm/s, 측정 컷오프(Cut off)는 0.8mm)한 결과이며, 도 6 (e)는 설명을 위하여 도 6 (d)의 일부분(r2")를 확대하여 도시한 도면이다.

금형의 고평탄도 접촉면(ss)에 의해 형성된 사출물의 고평탄도 표면(ss2)의 산술평균거칠기는 0.012㎛인 것으로 나타났고, 금형의 불규칙 미세요철 접촉면(s)에 의해 형성된 사출물의 불규칙 미세요철 표면(s2)의 산술평균거칠기는 0.158㎛인 것으로 나타났다. 참고적으로, 'a2'로서 표시된 선은 사출물의 불규칙 미세요철 표면(s2)의 평균선, 즉 미세요철들의 평균높이에 해당되는 선이고, 't2'로서 표시된 선은 고평탄도 표면(ss2)과 불규칙 미세요철 표면(s2)의 경계이며, 'H2'는 고평탄도 표면(ss2)과 불규칙 미세요철 표면(s2)의 높이차로서 대략 4㎛ 정도이다.

이하에서는 도 7 을 참조하여, 본 발명의 제2실시예에 따른 사출물을 설명한다.

도 7 (a)는 사출물의 표면이 실물크기로 촬영된 사진이고, 도 7 (b)는 도 7 (a)의 일부분(r3)이 8배로 확대되어 촬영된 사진이며, 도 7 (c)는 도 7 (b)의 일부분(r3')이 75배로 확대되어 촬영된 사진이고, 도 7 (d)는 도 7 (b)의 선(c3)을 따라 취하여 요철을 측정(측정을 위한 기기의 진행속도는 0.3mm/s, 측정 컷오프(Cut off)는 0.8mm)한 결과이며, 도 7 (e)는 설명을 위하여 도 7 (d)의 일부분(r3")를 확대하여 도시한 도면이다.

금형의 고평탄도 접촉면(ss)에 의해 형성된 사출물의 고평탄도 표면(ss3)의 산술평균거칠기는 0.073㎛인 것으로 나타났고, 금형의 불규칙 미세요철 접촉면(s)에 의해 형성된 사출물의 불규칙 미세요철 표면(s3)의 산술평균거칠기는 1.374㎛인 것으로 나타났다. 참고적으로, 'a3'로서 표시된 선은 사출물의 불규칙 미세요철 표면(s3)의 평균선, 즉 미세요철들의 평균높이에 해당되는 선이고, 't3'로서 표시된 선은 고평탄도 표면(ss3)과 불규칙 미세요철 표면(s3)의 경계이며, 'H3'는 고평탄도 표면(ss3)과 불규칙 미세요철 표면(s3)의 높이차이로서 대략 22㎛ 정도이다.

도 7 로부터, 사출물의 표면이 전체적으로 휘어져 있음을 알 수 있는데, 이는 전술된 금형(100)의 고평탄도 접촉면(ss)과 불규칙 미세요철 접촉면(s)이 곡면 으로도 형성될 수 있음을 보이는 것이다.

본 명세서에서 ㎛단위로 표시된 수치들은 측정상의 편의를 위하여 모두 사출물을 기준으로 측정된 것이고, 따라서 금형의 실제 수치와는 미미한 차이가 있을 수 있다. 이러한 차이로서는, 사출성형 후 냉각수축에 의한 수축율 0.3%과 같이 사출성형공정에 관련된 오차를 예로 들 수 있다.

본 발명에 의하여, 사출성형 후 별도의 공정을 필요로 하지 않으면서도 표면에 미려한 패턴이 형성된 사출물이 제공된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims

고평탄도 표면; 및

상기 고평탄도 표면의 산술평균거칠기보다 큰 산술평균거칠기를 갖는 불규칙 미세요철 표면;을 구비하고,

상기 고평탄도 표면 및 불규칙 미세요철 표면 간의 산술평균거칠기 차이에 의한 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 사출물.
제 1 항에 있어서,

상기 고평탄도 표면의 산술평균거칠기는 0.012㎛ 내지 0.073㎛ 이고,

상기 불규칙 미세요철 표면의 산술평균거칠기는 0.158㎛ 내지 1.374㎛ 인 것을 특징으로 하는 사출물.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 고평탄도 표면과 불규칙 미세요철 표면의 경계에서 고평탄도 표면의 평균선을 기준으로 한 불규칙 미세요철 표면의 평균선의 높이는 1㎛ 내지 100㎛ 인 것을 특징으로 하는 사출물.