KR20090040567A - 실리콘 엠보싱 롤의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실리콘 엠보싱 롤의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 레이저(laser)에 의하여 스틸판(steel pate)에 무늬를 부여하고, 실리콘 금형에 의한 캐스팅(casting) 기술로서 생산 공정의 자동화 및 단축화가 가능한 실리콘 엠보싱 롤의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 실리콘 엠보싱 롤의 제조방법은 레이저 가공기로 스틸판에 양각의 요철무늬를 형성시키는 단계; 무늬가 형성된 스틸판을 연속형 프레스에 장착하고, 유압프레스에 의하여 실리콘 패드를 열압착하여 음각의 요철무늬가 형성된 실리콘 금형을 제작하는 단계; 및 무늬가 형성된 실리콘 금형을 사출 성형기의 원통형 틀의 내부 표면에 부착하고 스틸롤을 원통형 틀 내부에 고정시킨 다음 액상의 실리콘을 주입시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 제조방법에 의하여 신속하게 실리콘 엠보싱 롤러의 제조가 가능하며, 제품생산에 따른 노동인력, 생산시간, 재료손실 등을 최소화할 수 있고 가공소재에 다양하고 섬세한 무늬부여가 가능하여 엠보싱 가공에 따른 제품의 만족도를 극대화 할 수 있다.

실리콘 엠보싱 롤, 레이저 가공기, 실리콘 금형, 캐스팅, 연속형 프레스

Description

실리콘 엠보싱 롤의 제조방법{Method for producing a silicon embossing roll}

본 발명은 실리콘 엠보싱 롤(silicone embossing roll)의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래 수작업에 의한 생산방법을 레이저(laser)에 의한 스틸판(steel pate)의 무늬부여 기술과 실리콘 금형에 의한 캐스팅(casting) 기술로서 생산 공정의 자동화 및 단축화가 가능한 실리콘 엠보싱 롤의 제조방법에 관한 것이다.

실리콘 엠보싱 롤은 가구, 의류, 자동차 시트, 액세서리 등에 사용되는 직물 및 피혁 소재표면에 요철가공을 수행하기 위하여 사용되는 것으로서 다양한 시각적, 촉각적 효과를 구현하기 위해 사용된다. 특히 의류와 액세서리에 적용되는 패션 디자인 원단의 경우 디자인 변화에 따른 실리콘 엠보싱 롤의 신속한 생산이 절실히 요구된다. 하지만 종래에는 롤(Roll) 1개당 제작기간이 약 1주일 이상 소요되므로 증가하는 수요에 대한 대응이 힘든 실정이다. 또한 섬유업계에서는 신속하게 롤을 공급받을 수 없으므로 다양한 제품개발에 어려움이 있으며 의류업계의 수요에 대한 대응력 또한 매우 부족한 실정이다. 따라서 국내 섬유산업의 패션화, 고급화 에 한계가 있다.

도 5는 종래의 실리콘 엠보싱 롤 생산에 따른 공정을 개략적으로 나타낸 것이다.

도 5를 보면, 실리콘 피복용 패드(pad) 생산 시, 부식에 의하여 스틸판(steel plate)에 무늬를 형성하고, 무늬가 형성된 스틸판을 사용하여 수십 장의 실리콘 패드(silicone pad)를 압착 가공한 후 이것을 무늬에 따라 수작업으로 연결하여 붙인다. 이렇게 접합한 실리콘 패드(silicone pad)를 스틸롤(steel roll)의 표면에 압착하여 감는 공정으로 이루어진다. 따라서 1개의 실리콘 엠보싱 롤을 제작하는 공정이 복잡하고 1주일 이상의 시간이 요구되는 실정이다.

엠보싱 실리콘 롤과 관련된 선행기술을 살펴보면, 한국공개특허 제1990-0000189호 “열가소성 합성수지용 엠보싱 로울러의 제조방법”에서는 2회 이상 반복되는 무늬를 가진 실물원형의 판상에 액상 실리콘을 점착 경화시켜 실리콘 엘라스토머 판 및 에폭시수지판을 제조하고, 상기 실리콘 엘라스토머 판과 에폭시수지판의 무늬를 일치시킨 다음 에폭시 수지판을 기본단위판으로 하여 다시 액상의 실리콘을 점착 탈리시키는 과정을 반복하여 튜브형 실리콘 엘라스토머판을 제조하고, 이를 로울러에 부착하여 엠보싱 로울러를 제조하는 방법이 기술되어 있다.

또한 한국등록특허 제742,043호 “열가소성 필름의 표면을 연속적으로 엠보싱 가공하기 위한 실리콘 고무로부터 엠보싱롤러를 제조하기 위한 방법”에서는 레이저 빔을 사용하여 보조롤러에 패턴을 형성한 다음 균일한 두께의 실리콘 고무층을 원주표면에 붓거나 피막을 형성하는 방법으로 엠보싱 롤러를 제조하는 방법이 기술되어 있다.

그러나 상기와 같은 엠보싱 롤을 제조하는 종래 기술은 제품생산에 따른 시간적인 문제뿐만 아니라, 부식에 의한 스틸판(steel plate)에 무늬를 형성함에 있어서 부식상태에 따른 무늬부여나 실리콘 패드(pad)나 실리콘 판의 접합시 수작업에 따른 정교함이 부족하여 섬세한 무늬를 나타내기에는 한계가 있다. 또한 피막 형성과정에서 실리콘 고무층을 균일한 두께로 도포하기 어렵다는 단점도 있다. 부식작업과 실리콘 패드 접착시 작업자가 유해한 화학약품에 직접적으로 노출이 되어 작업환경 대한 어려움이 있어 이를 개선할 필요가 있다.

본 발명은 실리콘 금형을 이용한 캐스팅(casting) 공정에 의하여 실리콘 엠보싱 롤을 제조함으로써, 10개/일 수준으로 대량 생산이 가능하고 수작업에 따른 유해 화학약품에 대한 노출을 최소화 하여 작업자의 생산환경을 최적화할 수 있는 실리콘 엠보싱 롤의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 레이저 빔으로 조각된 스틸판(steel plate)과 연속형 프레스(press)를 이용하여 실리콘 금형을 제작하고, 제조된 실리콘 금형을 실리콘 엠보싱 롤(silicone embossing roll) 자동생산기계에 장착한 다음 액상 실리콘을 주입하여 실리콘 엠보싱 롤을 제조함으로써 다양하고 섬세한 무늬의 디자인이 가능한 실리콘 엠보싱 롤의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 의하면 실리콘 엠보싱 롤을 대량 생산할 수 있으므로, 생산성을 10개/일 수준으로 높일 수 있으며, 이에 따라 주문업체의 납기를 단축시킬 수 있고 의류업계의 원단 디자인 개발에 빠른 대응이 가능하다. 또한 실리콘 엠보싱 롤의 제작에 따른 생산비용을 절감할 수 있고 다양하고 섬세한 무늬를 가진 실로콘 엠보싱 롤을 제조할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 레이저 가공기로 스틸판에 양각의 요 철무늬를 형성시키는 단계; 무늬가 형성된 스틸판을 연속형 프레스에 장착하고, 유압프레스에 의하여 실리콘 패드를 열압착하여 음각의 요철무늬가 형성된 실리콘 금형을 제작하는 단계; 및 무늬가 형성된 실리콘 금형을 사출 성형기의 원통형 틀의 내부 표면에 부착하고 스틸롤을 원통형 틀 내부에 고정시킨 다음 액상의 실리콘을 주입하여 실리콘 엠보싱 롤을 제조하는 단계를 포함하는 실리콘 엠보싱 롤의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 스틸판은 알루미늄과 구리의 합금인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 상기 실리콘 금형과 상기 액상의 실리콘은 서로 다른 종류인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 사출 성형기의 기울기를 조절하여 실리콘 압출에 따른 기포 발생을 최소화하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 실리콘 금형에 의한 실리콘 엠보싱 롤의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 개략도이다. 도 2는 본 발명에 따른 실리콘 엠보싱 롤의 제조 단계를 개략적으로 나타낸 참고도이다.

도 3은 실리콘 금형에 무늬를 형성하는 연속형 프레스의 개략도이고, 도 4는 실리콘 엠보싱롤 자동생산 기계의 개략도이다.

본 발명에 따른 실리콘 엠보싱 롤의 제조 방법은, 도 1에 나타낸 바와 같이 크게 4가지 단계를 포함한다.

첫째 레이저(laser)에 의하여 스틸판(steel plate)에 요철무늬를 부여하는 단계(S11), 둘째 연속형 프레스(press)를 이용하여 실리콘 패드에 요철무늬를 부여하여 실리콘 금형을 만드는 단계(S12), 셋째 실리콘 금형을 사출성형기에 장착하여 액상 실리콘을 주입하여 캐스팅(casting)하는 단계(S13), 실리콘 엠보싱 롤이 완성되는 단계를 포함한다(S14). 완성된 실리콘 엠보싱 롤은 직물이나 피혁 소재의 표면의 엠보싱 가공에 이용될 수 있다.

도 2를 참조하여 전체 공정을 설명한다.

먼저, 디자인된 무늬가 입력된 레이저 가공기(21)로 스틸판(steel plate, 22)에 양각요철무늬를 형성시킨다. 양각요철무늬가 형성된 스틸판을 도 3에 도시된 연속형 프레스(30)에 장착한 다음 실리콘 패드와 열 압착시켜 음각의 무늬가 형성된 실리콘 금형(23)을 제조한다. 다음으로 실리콘 금형(23)을 사출 성형기(24)의 원통형 틀 내부 표면에 부착시키고 원통형 틀의 내부에 스틸롤(25, steel roll)을 고정시킨다. 스틸롤(25)과 실리콘 금형(23) 사이에 액상 실리콘을 주입하고 이를 자연냉각시킨 다음 실리콘 금형을 분리하여 실리콘 엠보싱 롤(27)을 완성한다.

각 단계에서의 구체적인 공정은 다음과 같다.

1. 레이저로 스틸판에 요철무늬를 부여하는 단계( S11 )

레이저(laser) 가공기(21)에 디자인된 무늬를 입력하고 레이저 가공기 작업대에 무늬형성용 스틸판(22)을 장착한다. 레이저빔을 스틸판(22)에 직접 주사하여 레이저 가공기(21)에 입력된 디자인이 스틸판 표면에 양각요철형태로 형성되도록 한다. 이때 레이저 가공기(21)는 최소 0.3mm의 미세무늬 요철구조 가공이 가능하도록 제어하는 것이 바람직하다.

레이저 빔이 스틸판(22)에 주사될 때 스틸판이 장착된 작업대는 레이저 가공기(21)에 입력된 디자인의 모양에 따라 전후 또는 좌우의 방향으로 이동하는 것을 특징으로 한다. 작업대가 전후 또는 좌우 방향으로 이동할 수 있으므로 무늬 형성에 제한을 받지 않고 원하는 무늬로 가공할 수 있다.

또한 스틸판(22)은 알루미늄(Al)과 구리(Cu)의 합금인 것이 바람직하다. 알루미늄과 구리의 합금으로 이루어진 스틸판은 레이저에 의한 가공성이 뛰어나고, 반복 작업에 따른 내구성이 우수하며 열전도율이 높은 것을 특징으로 한다.

2. 연속형 프레스에 의한 실리콘 금형 제작 단계( S12 )

도 3에는 실리콘 금형의 제조공정에 사용되는 연속형 프레스(30)를 도시하였다. 도 3을 보면, 연속형 프레스는 유압 프레스(31), 인코더(33), 송출용 서보모터(32), 권취용 서보모터(34) 및 실리콘 패드 공급용 서보모터(35)를 포함한다. 상기 S11단계에서 제조된 무늬가 형성된 스틸판(22)을 유압 프레스(31) 하단의 홀더에 고정시킨다. 실리콘 패드는 실리콘 패드 공급용 서보모터(35)와 인코더(33, encoder)에 의하여 일정한 간격으로 공급되어 유압 프레스(31)의 상하운동에 의하여 스틸판과 열 압착됨으로써, 스틸판(22)의 무늬가 실리콘 패드의 표면에 음각요철형태로 부여된다. 서보모터와 인코더는 실리콘 패드의 이동간격과 프레스의 상하 운동을 제어하여 스틸판의 무늬가 실리콘 패드에 연속적으로 부여되므로 음각의 요철무늬를 가진 실리콘 금형(23)을 제조한다. 이와 같은 연속형 프레스의 특징은 실리콘 금형(23)의 제조에 필요한 실제면적을 일체형으로 가공할 수 있도록 하여 패드의 접착부위를 최소화하는 것을 특징으로 한다.

실리콘 금형을 제작하기 위하여 사용되는 실리콘 패드는 두께가 3~5mm 정도인 것이 바람직하고, 사용되는 실리콘 패드는 다우코닝사의 B-6650 또는 B-6680 등의 실리콘 소재로 제조된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

3. 실리콘 캐스팅에 의한 실리콘 성형 단계( S13 )

S12단계에서 제조된 음각요철형태의 압착무늬가 디자인된 실리콘 금형을 도 4에 도시한 실리콘 엠보싱롤 자동생산기계(40)의 사출성형기(24) 내부에 장착한다. 도 4는 실리콘 엠보싱롤 자동생산 기계(40)를 개략적으로 도시한 것이다. 실리콘 엠보싱롤 자동생산 기계(40)는 액상 실리콘 주입방식으로 이루어지는데, 이를 이용한 실리콘 성형 공정은 다음과 같다.

연속형 프레스(30)에서 제작된 실리콘 금형(23)을 사출성형기(24)의 원통형 틀의 내부 표면에 부착시키고 원통형 틀의 내부에는 스틸롤(25, steel roll)을 고정시킨다. 그 후 스틸롤(25)의 표면과 실리콘 금형(23) 사이에 실리콘 공급부(41)를 통하여 액상의 실리콘(26)을 주입하여 실리콘 엠보싱 롤을 제조한다. 이러한 제조공정은 같은 디자인의 엠보싱 롤을 대량생산할 수 있으며 일정한 디자인의 롤을 안정적으로 생산할 수 있다는 장점이 있다.

캐스팅(casting) 공정에서 주입되는 액상의 실리콘의 성분(B 6650, 6680 외)은 실리콘 금형의 성분과 동일하거나 다른 것을 사용할 수 있다. 액상의 실리콘 성분이 실리콘 금형의 성분과 동일한 경우에는 실리콘 금형 표면에 이형제(DC 45, 다우코닝사 제조) 또는 이형 개질제(release modifier)를 처리하는 것이 바람직하다. 실리콘 금형 표면에 이형제를 처리하여 완성된 실리콘 롤이 냉각된 후 실리콘 금형과 용이하게 분리될 수 있다.

[예 1] 실리콘 금형(B-6650) + 이형제(DC 45) + 캐스팅 실리콘(B-6680)

[예 2] 실리콘 금형(B-6680) + 이형제(DC 45) + 캐스팅 실리콘(B-6680)

[예 3] 실리콘 금형(B-6680) + 이형제(DC 45) + 캐스팅 실리콘(B-6650)

실리콘 성형단계에서는 사출성형기의 기울기(tilting) 제어 및 실리콘 압출에 의한 기포검사를 통하여 실리콘 사출시 액상제 내부에 발생될 수 있는 기포를 최소할 수 있다. 이를 통하여 실리콘 롤의 완성도를 높여서 무늬 가공에 따른 재현성을 극대화시킬 수 있고, 1~2mm 정도의 실리콘 두께를 가지는 실리콘 엠보싱 롤을 생산할 수 있다.

사출 성형기의 기울기 제어는 액상실리콘이 사출성형기 내부로 주입될 때 사출성형기에 액상실리콘 주입구를 기준으로 최대 45°의 경사를 부여하여 액상실리콘이 실리콘금형의 요철무늬에 빈틈없이 완전히 점착될 수 있도록 한다. 이때 사출성형기 내부의 공기를 압출시켜 뽑아냄과 동시에 일정시간 동안 액상실리콘의 일부를 압출구로 유출시켜 관측경으로 기포잔존 여부를 관찰한다.

4. 실리콘 엠보싱 롤의 완성 단계( S14 )

사출성형 공정 후 자연냉각 시킨 다음, 사출성형기의 금형과 완성된 실리콘 엠보싱 롤을 분리하여 본 발명의 실리콘 엠보싱 롤을 완성한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 실리콘 엠보싱 롤의 제조 방법은 실리콘 엠보싱 롤을 대량 생산할 수 있으므로, 생산성을 10개/일 수준으로 높일 수 있으며, 이에 따라 주문업체의 납기를 단축시킬 수 있고 의류업계의 원단 디자인 개발에 빠른 대응이 가능하다. 또한 실리콘 엠보싱 롤의 제작에 따른 생산비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 실리콘 금형에 의한 실리콘 엠보싱 롤의 제조 공정을 나타낸 공정도이다.

도 2는 본 발명에 따른 실리콘 엠보싱 롤의 제조 공정을 전체적으로 나타낸 개략도이다.

도 3은 실리콘 금형에 무늬를 형성하는 연속형 프레스의 개략도이다

도 4는 캐스팅에 의한 실리콘 엠보싱 롤 생산설비를 나타낸 개략도이다.

도 5는 기존의 실리콘 엠보싱 롤 생산 공정을 나타낸 공정도이다.

Claims (4)

1. 실리콘 엠보싱 롤의 제조방법에 있어서,

   레이저 가공기로 스틸판에 양각의 요철무늬를 형성시키는 단계;

   무늬가 형성된 스틸판을 연속형 프레스에 장착하고, 유압프레스에 의하여 실리콘 패드를 열압착하여 음각의 요철무늬가 형성된 실리콘 금형을 제작하는 단계; 및

   무늬가 형성된 실리콘 금형을 사출 성형기의 원통형 틀의 내부 표면에 부착하고 스틸롤을 원통형 틀 내부에 고정시킨 다음 액상 실리콘을 주입하여 실리콘 엠보싱 롤을 제조하는 단계를 포함하는 실리콘 엠보싱 롤의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 스틸판은 알루미늄과 구리의 합금인 것을 특징으로 하는 실리콘 엠보싱 롤의 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 실리콘 금형과 사출 성형기에 주입되는 액상 실리콘은 서로 다른 종류인 것을 특징으로 하는 실리콘 엠보싱 롤의 제조방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 사출 성형기의 기울기를 조절하여 실리콘 압출에 따른 기포 발생을 최소화하는 것을 특징으로 하는 실리콘 엠보싱 롤의 제조방법.

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