KR20100007959A

KR20100007959A - 사출물 및 사출 성형 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20100007959A
Application number: KR20097025326A
Authority: KR
Inventors: 김영배; 윤형표; 정석재; 전현우; 정창일
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2010-01-22
Also published as: WO2009028745A1; CN101765489A; US9007670B2; EP2193015A4; US20110069361A1; KR101258089B1; CN101765489B; EP2193015A1; EP2193015B1

Abstract

본 발명의 사출물 및 사출 성형 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명은 캐버티가 구비된 캐버티 금형과, 상기 캐버티 금형과 형합시 그 캐버티와 함께 사출물이 성형되는 성형 공간을 형성하는 코어면이 구비된 코어 금형과, 상기 캐버티 금형 또는 코어 금형을 가열하는 가열 유닛과, 상기 캐버티 금형 또는 코어 금형을 냉각시키는 냉각 유닛과, 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈 구조의 패턴이 형성되며 상기 성형 공간의 내면에 구비되는 패터닝 스탬프를 포함한다. 이로 인하여, 사출물의 표면에 초소수성 및 광특성 등을 갖도록 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈 구조의 패턴 형성을 간단하게 하고 또한 복잡한 구조의 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈 구조의 패턴 형성을 가능하게 할 수 있도록 한 것이다.

Description

사출물 및 사출 성형 장치 및 그 방법{INJECTION MOLDINGS, INJECTION-MOLDING APPARATUS AND METHOD THEREOF}

본 발명은 사출물 성형에 관한 것으로, 사출물의 표면에 초소수성 및 광특성 등을 갖도록 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈 구조의 패턴 형성을 간단하게 할 뿐만 아니라 복잡한 구조의 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈 구조의 패턴 형성을 가능하게 할 수 있도록 한 사출물 및 사출 성형 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 냉장고나 에어컨 등에 냉동사이클 장치가 구비되며, 그 냉동사이클 장치는 응축기와 증발기를 포함한다. 응축기는 외부로 열을 방출하면서 응축기 주변의 공기와 열교환하게 되고, 상기 증발기는 외부의 열을 흡수하면서 증발기 주변의 공기와 열교환하게 된다. 상기 응축기와 증발기를 열교환기라고도 한다.

상기 증발기용 열교환기는 외부의 열을 흡수하면서 그 열교환기의 표면에 수분이 응결되어 작은 물방울들이 맺히게 됨과 함께 그 물방울들이 결빙되어 성에가 형성된다. 이와 같은 성에는 열교환기의 열교환 효율을 저하시키게 되므로 제상 장치에 의해 주기적으로 제상된다.

한편, 상기 열교환기는 열교환 효율을 높이기 위하여 그 열교환기의 표면에 초소수성(superhydrophobic)을 갖도록 표면 처리를 하게 된다. 이와 같은 초소수성을 갖는 표면은 마이크로 미터(micro meter) 또는 나노 미터(nano meter) 사이즈의 구조 표면을 갖게 되어 유체로 인한 표면 마찰을 감소시키게 됨으로써 물방울을 효과적으로 제거시키게 된다.

열교환기의 표면 처리를 하기 위한 방법으로는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD), 플라즈마 중합(plasma polymerization), 폴리프로필렌 코팅(polypropylene), 나노구조화 카본 필름(nanostructured carbon film) 등이 있다.

이와 같은 대부분의 방법들은 복잡한 화학 공정을 통해 표면의 형상을 바꾸거나, 물질 자체가 지니고 있는 표면 에너지를 변화시켜 소수성 표면을 제작하는 방법이다. 따라서, 이와 같은 방법들은 공정 자체의 가격이 바싸거나, 또는 공정 시간이 길게 되어 대량 생산이 어려운 단점이 있다.

한편, 플라스틱 재질의 사출물로 이루어진 제품 또는 플라스틱 재질의 부품의 표면에 초소수성 또는 광특성을 갖도록 하기 위하여 그 플라스틱 재질의 제품 또는 부품의 표면에 마이크로/나노 사이즈의 패턴을 형성하게 된다. 이와 같이 플라스틱 재질의 제품 또는 플라스틱 재질의 부품 표면에 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈의 패턴을 형성하기 위한 방법으로 플라스틱 재질의 제품을 금형으로 사출한 다음 그 플라스틱 사출물에 프린팅(printing) 또는 스탬핑(stamping) 또는 표면 가공(surface machinning) 등의 후 가공을 진행하게 된다.

그러나 이와 같은 후 가공들은 그 가공 단가가 고가인 단점이 있다. 특히, 핫 스탬핑(hot-stamping) 방법은 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈 구조의 패 턴을 형성하는 방법으로 많이 사용되고 있으나, 그 방법은 단순한 패턴 구조에만 적용 가능하고 초소수성 등의 특징을 갖는 복잡한 구조의 제작이 불가능하다.

기술적 과제

상기한 바와 같은 점들을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 사출물의 표면에 초소수성 및 광특성 등을 갖도록 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈 구조의 패턴 형성을 간단하게 할 뿐만 아니라 복잡한 구조의 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈 구조의 패턴 형성을 가능하게 할 수 있도록 한 사출물 및 그 사출 성형 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

기술적 해결방법

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 용융된 캐버티(cavity)가 구비된 캐버티 금형(cavity mould)과; 상기 캐버티 금형과 형합시 그 캐버티와 함께 사출물을 성형하는 성형 공간을 형성하는 코어면(core face)이 구비된 코어 금형(core mould)과; 상기 캐버티 금형 또는 코어 금형을 가열하는 가열 유닛과; 상기 캐버티 금형 또는 코어 금형을 냉각시키는 냉각 유닛과; 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈 구조의 패턴이 형성되며 상기 성형 공간의 내면에 구비되는 패터닝 스탬프(patterning stamp)를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치가 제공된다.

상기 패터닝 스탬프는 상기 캐버티 금형의 캐버티 내면과 상기 코어 금형의 코어면에 모두 구비될 수 있다.

상기 패터닝 스탬프는 스탬프 고정유닛에 의해 캐버티 금형 또는 코어 금형에 장착된다.

상기 패터닝 스탬프는 버큠(vacuum)을 이용하여 금형에 고정할 수 있다.

또한, 캐버티가 구비된 캐버티 금형과; 상기 캐버티 금형과 형합시 그 캐버티와 함께 사출물을 성형하는 성형 공간을 형성하는 코어면이 구비된 코어 금형과; 상기 캐버티 금형 또는 코어 금형을 가열하는 가열 유닛과; 상기 캐버티 금형 또는 코어 금형을 냉각시키는 냉각 유닛과; 상기 성형 공간 내면에 형성되는 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈 구조의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치가 제공된다.

상기 패턴은 캐버티 금형의 캐버티 내면 또는 코어 금형의 코어면에 형성된다.

상기 캐버티 금형의 캐버티와 상기 코어 금형의 코어면에 의해 형성되는 성형 공간에서 성형되는 사출물의 표면 일부 또는 전체에서 홀로그램의 광특성을 나타낸다.

상기 캐버티 금형의 캐버티와 상기 코어 금형의 코어면에 의해 형성되는 성형 공간에서 성형되는 사출물의 표면 일부 또는 전체에 초소수성을 갖는다.

또한, 캐버티 금형을 설정된 온도로 가열하는 단계와; 상기 캐버티 금형이 설정된 온도 상태로 가열되면 그 캐버티 금형과 코어 금형을 형합하는 단계와; 상기 캐버티 금형의 캐버티와 상기 코어 금형의 코어면에 의해 형성되는 성형 공간에 용융된 사출 재료를 주입하는 단계와; 상기 성형 공간에 용융 사출 재료를 주입 직후부터 금형을 냉각시키는 단계와; 상기 캐버티 금형과 코어 금형을 분리하여 사출물을 취출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출물 성형 방법이 제공된다.

또한, 무늬가 형성된 패터닝 스탬프가 성형 공간내에 구비된 사출 성형 장치에 의해 성형된 사출물에서; 그 사출물의 표면에 마이크로미터 또는 나노미터 사이즈 구조의 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 사출물이 제공된다.

유리한 효과

본 발명은 금형의 성형 공간 내면에 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈 구조의 패턴을 형성하거나 그 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈 구조의 패턴이 형성된 패터닝 스탬프를 금형의 성형 공간 내면에 구비하고, 그 금형의 성형 공간으로 주입되는 용융된 사출물 재료의 흐름성 및 전사성을 좋게 할 뿐만 아니라 그 점도를 낮추게 된다.

이로 인하여, 그 금형의 성형 공간에서 성형된 사출물의 표면에 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈 구조의 패턴이 형성되며 그 패턴이 형성된 사출물의 표면은 광특성, 초소수성 등을 갖게 된다.

또한, 용융된 사출물 재료의 흐름성 및 전사성이 좋게 되고 점도가 낮게 되어 그 용융된 사출물의 재료가 금형의 성형 공간에 빠르게 채워질 뿐만 아니라 그 채워진 용융된 사출물 재료를 바로 냉각하게 되어 표면에 패턴이 형성된 사출물의 성형 시간을 단축시키게 됨으로써 생산성을 높일 수 있게 된다.

상기 사출물의 표면에 광특성, 초소수성 등을 갖게 되므로 그 사출물이 열교환기를 구성하는 핀(fin)일 경우 그 핀들에 의해 구성되는 열교환기는 초소수성을 갖게 되어 열교환기에 맺히는 물방울들이 바로 배출시키게 됨으로써 그 열교환기의 열전달 효율을 극대화할 수 있게 된다.

또한, 사출물이 냉장고 도어일 경우 그 냉장고 도어 표면에 무지개 색깔의 홀로그램 광특성을 내는 무늬를 구비할 수 있게 된다. 이로 인하여 냉장고 도어의 외관을 미려하게 하여 사용자로 하여금 신비감을 주게 됨으로써 제품에 대한 사용자의 만족감을 높일 수 있게 된다.

상기 사출물이 냉장고 도어 뿐만 아니라 에어컨, 세탁기 등의 가전 제품의 외곽 케이스일 경우 외곽 케이스의 표면 일부분 또는 전체에 무지개 색깔의 홀로그램 광특성을 내는 무늬를 구비하게 되어 그 가전 제품들의 외관을 미려하게 할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 사출 성형 장치의 제1 실시예를 도시한 정단면도.

도 2는 상기 사출 성형 장치를 구성하는 스탬프 고정유닛의 다른 실시예를 도시한 단면도,

도 3은 상기 사출 성형 장치가 구비된 사출 성형기의 정면도,

도 4는 본 발명의 사출 성형 장치의 제2 실시예를 도시한 정단면도,

도 5는 본 발명의 사출물 성형 방법을 도시한 순서도,

도 6,7은 본 발명의 사출 성형 장치 제1 실시예의 작동 상태를 각각 도시한 정단면도.

발명의 실시를 위한 형태

이하, 본 발명의 사출 성형 장치 및 그 방법을 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 사출 성형 장치의 제1 실시예를 도시한 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 상기 사출 성형 장치는 캐버티(C1)가 구비된 캐버티 금형(100)과, 상기 캐버티 금형(100)과 형합시 그 캐버티(C1)와 함께 사출물을 성형하는 성형 공간(C)을 형성하는 코어면(C2)이 구비된 코어 금형(200)이 구비된다.

상기 캐버티 금형(100)은 베이스 부재(110)와, 일측에 캐버티(C1)가 형성되고 그 캐버티(C1)의 반대편에 수용 공간(121)이 구비되어 상기 베이스 부재(110)에 고정 결합되는 바디 부재(120)와, 상기 캐버티(C1)에 연통되도록 상기 바디 부재(120)에 결합되어 용융 사출 재료가 유입되는 주입관(130)을 포함한다.

상기 베이스 부재(110)는 일정 면적을 갖도록 형성된다.

상기 바디 부재(120)는 소정 형상을 갖는 몸체부(122)와 상기 몸체부(122)의 일면에 일측이 개구되도록 형성되는 캐버티(C1)와, 상기 캐버티(C1)의 둘레에 위치하도록 몸체부(122)의 일면에 형성되는 결합홈(123)과 상기 캐버티(C1)의 반대편에 위치하도록 그 몸체부(122)에 형성되는 수용 공간(121)을 포함하여 이루어진다. 상기 수용 공간(121)은 바디 부재(120)의 몸체부(122)에 일정 크기와 깊이를 갖도록 형성되며 그 일측은 개구된다. 사기 수용 공간(121)과 캐버티(C1)에 의해 그 사이에 격벽이 형성된다.

상기 코어 금형(200)은 베이스 부재(210)와 일정 길이를 갖도록 형성되며 상기 베이스 부재(210)에 결합되는 복수 개의 연결 부재(220)들과, 코어면(C2)이 구 비되며 상기 복수 개의 연결 부재(220)들에 결합되는 코어 바디(230)를 포함한다.

상기 코어 바디(230)는 소정 형상을 갖는 몸체부(231)와, 상기 캐버티(C1)와 함께 성형 공간(C)을 형성하는 코어면(C2)과, 상기 코어면(C2)의 둘레에 돌출 형성되어 상기 캐버티 금형(100)의 결합홈(123)에 삽입되는 결합 돌기(232)를 포함하여 이루어진다.

상기 캐버티 금형(100)의 캐버티(C1)와 코어 금형(200)의 코어면(C2)에 의해 형성되는 성형 공간(C)은 사출할 사출물, 즉 요구되는 제품의 형상에 따라 따라 다양하게 형성될 수 있다.

상기 캐버티 금형(100)에 그 캐버티 금형(100)을 가열하는 가열 유닛(300)이 구비된다.

상기 가열 유닛(300)은 캐버티(C1)의 둘레에 위치하도록 캐버티 금형(100)의 바디 부재(120)에 배열되는 전열선과 그 전열선에 전기를 공급하는 와이어를 포함하여 구성된다.

상기 가열 유닛(300)은 상기 코어 금형(200)에 구비될 수 있다.

상기 캐버티 금형(100)에 그 캐버티 금형(100)을 선택적으로 냉각시키는 냉각 유닛(400)이 구비된다.

상기 냉각 유닛(400)은 상기 캐버티 금형(100)의 바디 부재(120)의 수용 공간(121)에 움직임 가능하게 위치하는 냉각판(410)과, 상기 냉각판(410)을 왕복 운동시키면서 그 냉각판(410)이 캐버티(C1)의 내면에 접촉되게 하거나 그 접촉을 떨어뜨리는 구동유닛(420)을 포함하여 구성된다.

상기 냉각판(410)은 소정 면적을 갖도록 형성되는 판(411)과, 그 판(411)의 내부에 냉각 매체가 유동하는 유로(412)가 형성되어 이루어진다. 상기 냉각판(410)은 그 재질이 동(銅)으로 이루어진 것이 바람직하다.

상기 구동 유닛(420)을 상기 냉각판(410)에 연결되어 그 냉각판(410)을 직선 왕복 운동시키는 유압 실린더를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 구동 유닛(420)은 다양한 기구로 구현될 수 있다.

상기 냉각 유닛(400)은 상기 캐버티 금형(100)을 냉각시 상기 구동 유닛(420)의 작동에 의해 냉각판(410)이 움직이면서 수용 공간(121)의 내면에 접촉되며 그 수용 공간(121)의 내면은 상기 캐버티(C1)와 가장 가깝다. 상기 냉각판(410)이 수용 공간(121)의 내면에 접촉됨에 따라 그 냉각판(410)의 냉기가 캐버티 금형(100)의 바디 부재 몸체부(122)를 통해 전달되면서 그 캐버티(C1)를 냉각시키게 된다. 그리고 캐버티 금형(100)의 냉각을 정지시 구동 유닛(420)의 작동에 의해 냉각판(410)이 움직이면서 그 냉각판(410)이 수용 공간(121)의 내면과의 접촉이 떨어지게 된다.

상기 냉각 유닛(400)은 상기 코어 금형(200)측에 구비될 수 있다.

상기 캐버티 금형(100)에 캐버티(C1) 내면에 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈의 구조의 패턴이 형성된 패터닝 스탬프(500)가 구비된다.

상기 패터닝 스탬프(500)는 스탬프 고정유닛(600)에 의해 캐버티 금형(100)에 고정된다.

상기 스탬프 고정유닛(600)은 버큠을 이용하여 패터닝 스탬프(500)를 고정할 수 있다. 그 스탬프 고정유닛(600)은 상기 캐버티 금형(100)의 캐버티(C1)와 연통되게 그 캐버티 금형(100)에 형성되는 흡입 유로(610)와, 상기 흡입 유로(610)에 버큠을 작용시켜 캐버터 내부에 위치하는 패터닝 스탬프(500)를 캐버티(C1) 내면에 흡착시키는 버큠 발생유닛(620)을 포함하여 구성된다.

상기 패터닝 스탬프(500)를 캐버티 금형(100)의 캐버티(C1) 내면에 위치시킨 다음 버큠 발생유닛의 작동에 의해 버큠이 흡입 유로에 작용하게 되면 그 버큠에 의해 패터닝 스탬프(500)가 캐버티(C1)의 내면에 고정된다. 이와 같은 구조에 상기 패터닝 스탬프(500)를 지지 고정하는 클램프(clamp)를 더 추가할 수 있다.

상기 스탬프 고정유닛(600)의 다른 실시예로 상기 스탬프 고정유닛은 클램프이다. 즉, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 스탬프 고정유닛(600)은 상기 패터닝 스탬프(500)를 지지하는 지지부재(630)와, 상기 지지부재(630)와 캐버티 금형(100)에 체결되어 그 지지부재(630)를 가압/해제함에 의해 그 지지부재(630)가 패터닝 스탬프(500)를 고정 해제하는 체결부재(640)를 포함하여 구성된다.

상기 코어 금형(200)의 일측에 상기 캐버티 금형(100)과 형합시 상기 스탬프 고정유닛(600)이 수용되는 수용홈(233)이 구비된다.

상기 패터닝 스탬프(500)는 일정 면적을 갖는 스탬프(510)의 일면에 소정 형상의 패턴(520)이 형성되어 이루어진다. 상기 패턴(520)은 스탬프(510)의 일면 전체 또는 일부분의 영역에 형성될 수 있다. 상기 스탬프(510)에 형성되는 패턴(520)은 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈의 구조로 이루어진다.

상기 스탬프(510)에 패턴(520)을 형성하는 방법은 Biomimetics 방법이 적용 될 수 있으며, 그 Biomimetics 방법은 출원번호 10-2005-0063692에 개시되어 있는 바와 같이, Sputtering - Adhesive bonding - Gold coating - Nickel electroforming - stripping 등의 공정을 포함하여 진행된다.

이와 같은 Biomimetics 방법을 적용하여 스탬프에 원하는 복잡한 형태의 패턴을 형성할 수 있다.

또한 상기 패터닝 스탬프(500)를 가공하는 방법으로 기계 가공, 레이져 가공, LIGA, 반도체 제조공정, 멤스 공정 등이 적용될 수 있다.

상기 스탬프(510)에 패턴(520)을 형성하는 것은 위에서 열거한 방법 이외에도 다양한 방법이 적용될 수 있다.

상기 패터닝 스탬프(500)는 니켈 재질로 이루어짐이 바람직하다.

상기 패터닝 스탬프(500)는 평면 형태의 판으로 형성될 수 있고, 또한 곡면 형태의 판으로 형성될 수 있다.

상기 가열 유닛(600)과 냉각 유닛(400)과 패터닝 스탬프(500)가 구비된 캐버티 금형(100)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 사출 성형기(INJECTION MOLDING MACHINE)(M)의 고정부(10)에 고정되고, 상기 코어 금형(200)은 상기 사출 성형기(M)의 가동부(20)에 장착됨이 바람직하다. 따라서, 상기 가동부(20)의 작동에 의해 코어 금형(200)이 움직이면서 그 캐버티 금형(100)과 코어 금형(200)이 서로 형합되거나 그 형합된 상태가 분리된다.

한편, 상기 패터닝 스탬프(500)는 상기 캐버티 금형(100)의 캐버티(C1) 내면에 장착되지 않고 상기 코어 금형(200)의 코어면(C2)에 구비될 수 있다.

상기 패터닝 스탬프(500)가 상기 코어 금형(200)의 코어면(C2)에 구비될 경우 상기 패너팅 스탬프는 스탬프 고정유닛에 의해 상기 코어 금형(200)의 코어면(C2)에 고정된다. 상기 스탬프 고정유닛은 위에서 설명한 바와 같은 구성으로 구현될 수 있다.

또한, 상기 패터닝 스탬프(500)는 상기 캐버티 금형(100)의 캐버티(C1) 내면과 코어 금형(200)의 코어면(C2)에 각각 구비될 수 있다. 상기 패터닝 스탬프(500)가 캐버티 금형(100)과 코어 금형(200)의 코어면(C2)에 구비될 경우 그 각각의 패너팅 스탬프는 스탬프 고정유닛에 의해 캐버티 금형(100)의 캐버티(C1) 내면과 코어 금형(200)의 코어면(C2)에 고정된다.

도 4는 본 발명의 사출 성형 장치의 제2 실시예를 도시한 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 상기 사출 성형 장치는 캐버티(C1)가 구비된 캐버티 금형(100)과, 상기 캐버티 금형(100)과 형합시 그 캐버티(C1)와 함께 성형 공간(C)을 형성하는 코어면(C2)이 구비된 코어 금형(200)과, 상기 캐버티 금형(100) 또는 코어 금형(200)을 가열하는 가열 유닛(300)과, 상기 캐버티 금형(100) 또는 코어 금형(200)을 냉각시키는 냉각 유닛(400)과, 상기 성형 공간(C)의 내면에 직접 형성되는 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈 구조의 패턴(520')을 포함하여 구성된다.

상기 캐버티 금형(100), 코어 금형(200), 가열 유닛(300) 그리고 냉각 유닛(400)은 상기 제1 실시예를 구성하는 캐버티 금형(100), 코어 금형(200), 가열 유닛(300) 그리고 냉각 유닛(400)과 같은 형태로 이루어진다.

상기 패턴(520')은 캐버티 금형(100)의 캐버티(C1) 내면 전체에 형성될 수 있고, 캐버티 금형(100)의 캐버티(C1) 내면 일부분에 형성될 수 있다.

상기 캐버티 금형(100)의 캐버티(C1) 내면에 형성되는 패턴(520')은 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈의 구조로 이루어진다.

상기 캐버티 금형(100)의 캐버티(C1) 내면에 패턴(520')을 형성하는 방법은 기계 가공, 레이져 가공, 반도체 제조공정, 멤스 공정 등이 적용될 수 있다.

상기 기계 가공은 현재 1 마이크로 미터 정도의 사이즈 구조를 갖는 패턴 가공이 가능하며, 레이져 가공도 수 마이크로 미터의 사이즈 구조를 갖는 패턴의 가공이 가능하다. 반도체 제조공정을 적용할 경우 캐버티 금형(100)에 코팅, 식각 등의 공정이 진행되면서 그 캐버티 금형(100)의 캐버티(C1) 내면에 패턴이 형성된다.

한편, 상기 패턴(520')은 캐버티 금형(100)의 캐버티(C1) 내면에 형성되지 않고, 상기 코어 금형(200)의 코어면(C2)에 형성될 수 있다.

또한 상기 패턴(520')은 캐버티 금형(100)의 캐버티(C1) 내면과 상기 코어 금형(200)의 코어면(C2)에 각각 형성될 수 있다.

이상에서 사출 성형 장치의 제1 실시예와 제2 실시예를 설명하였으나, 그 기술적 사상은 다양하게 구현될 수 있다.

도 5는 본 발명의 사출물 성형 방법의 일실시예를 도시한 순서도이다.

이에 도시한 바와 같이, 상기 사출물 성형 방법은 캐버티 금형(100)을 설정된 온도로 가열하는 단계가 진행되고, 상기 캐버티 금형(100)이 설정된 온도 상태로 가열되면 그 캐버티 금형(100)과 코어 금형(200)을 형합하는 단계가 진행된다.

상기 캐버티 금형(100)은 120도에서 사출물 용융 온도 미만인 온도 범위로 가열하는 것이 바람직하다.

상기 금형의 온도를 고온으로 상승시키게 되면 수지등의 용융 사출 재료의 흐름과 전사성이 크게 향상되고 그 점도가 감소된다. 이로 인하여, 용융 사출 재료가 패터닝 스탬프(500)의 패턴에 잘 스며들어 그 패턴이 사출물의 표면에 그대로 패턴된다.

그리고 상기 캐버티 금형(100)의 캐버티(C1)와 상기 코어 금형(200)의 코어면(C2)에 의해 형성되는 성형 공간에 용융된 사출 재료를 주입하는 단계가 진행되고, 상기 성형 공간에 용융 사출 재료를 주입 직후부터 금형을 냉각시키는 단계가 진행된다.

그리고 캐버티 금형(100)과 코어 금형(200)을 분리하여 성형 공간에 위치하는 사출물, 즉 제품을 취출하는 단계가 진행된다.

상기 캐버티 금형만을 가열하여 온도를 높게할 수 뿐만 아니라 코어 금형을 가열하여 온도를 높게 할 수 있다.

이하, 본 발명의 사출 성형 장치 및 그 방법의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 사출 성형 장치의 제1 실시예의 경우, 사출 성형기(M)의 고정부(10)에 장착된 캐버티 금형(100)과 사출 성형기(M)의 가동부(20)에 장착된 코어 금형(200)을 일정 간격으로 유지시킨 상태에서 가열 유닛(300)의 와이어에 전원을 인가하면 전열선에 열이 발생되면서 캐버티 금형(100)을 가열시키게 된다.

상기 가열 유닛(300)이 캐버티(C1)의 둘레에 위치하게 되므로 그 캐버티(C1) 부분이 다른 부분보다 상대적으로 빨리 가열된다. 이때, 냉각 유닛(400)은 캐버티 금형(100)이 접촉되지 않은 상태이다.

상기 캐버티 금형(100)의 캐버티(C1) 부분이 설정된 온도로 가열되면 상기 사출 성형기 가동부(20)의 작동에 의해 코어 금형(200)을 움직이면서, 도 6에 도시한 바와 같이, 그 코어 금형(200)과 상기 캐버티 금형(100)이 형합된다. 상기 캐버티 금형(100)의 온도가 설정된 온도 상태가 되면 상기 가열 유닛(400)에 공급된 전원을 정지시킨다.

상기 캐버티 금형(100)의 주입관(130)에 용융된 사출 재료를 주입하게 되면 그 용융된 사출 재료는 주입관(130)을 통해 성형 공간(C)에 유입되면서 그 성형 공간(C)을 채우게 된다. 이때, 상기 금형 및 성형 공간의 내부 온도가 고온 상태이므로 용융 사출 재료의 흐름성과 전사성이 우수하고 점도가 낮게 되어 그 용융 사출 재료가 성형 공간에 빠른 시간내에 채워지게 될 뿐만 아니라 패터닝 스탬프(500)에 형성된 패턴(520)에 충분히 유입된다.

상기 용융 사출 재료가 성형 공간(C)에 주입되면서 냉각 유닛(400)의 구동 유닛(420)을 작동시켜 냉각판(410)을 캐버티 금형(100)의 수용 공간(121) 내면에 접촉시키게 된다. 상기 냉각판(410)이 캐버티 금형(100)의 수용 공간(121) 내면에 접촉됨에 따라 그 캐버티 금형(100)이 냉각되면서 그 성형 공간(C)에 채워진 용융 사출 재료가 굳어지게 된다.

상기 코어 금형(200)을 이동시켜, 도 7에 도시한 바와 같이, 그 코어 금형 (200)과 캐버티 금형(100)을 분리시킨 다음 그 성형 공간(C)에 성형된 사출물을 취출시키게 된다. 그리고 상기 코어 금형(200)과 캐버티 금형(100)을 분리시키면서 그 캐버티 금형(100)을 설정된 온도로 가열시키게 된다.

이와 같은 과정을 반복하면서 사출물을 생산하게 된다.

그리고 상기 패터닝 스탬프(500)의 패턴(520)이 손상될 경우 새로운 패터닝 스탬프(500)로 교체하게 되며, 또한 사출물의 표면에 다른 패턴을 패터닝할 경우 그 패터닝 스탬프(500)를 교체하게 된다. 이와 같이 패터팅 스탬프(500)의 교체가 가능하게 되므로 사출물의 표면에 다양한 형태의 특성을 나타나도록 할 수 있고, 또한 패터닝 스탬프(500)의 패턴 손상시 그 패터닝 스탬프(500)의 교체가 수월하게 된다.

상기 캐버티 금형(100)을 가열하여 용융된 사출물 재료의 흐름성과 전사성을 좋게 함과 동시에 점도를 낮게 하여 사출물 표면에 복잡한 형태의 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈 구조의 패턴 형성이 가능하게 된다.

상기 사출물 표면의 일부 또는 전부에 형성된 패턴은 마이크로/나노 사이즈 구조의 패턴이다. 따라서 패턴이 형성된 사출물의 표면은 무지개 색깔을 나타내는 홀로그램의 광특성, 초소수성 특성, 스테인레스 헤어 라인 피니싱(stainless hair line finshing) 특성 등을 지니게 된다.

상기 사출물의 재료는 사출이 가능한 수지 계열(합성 수지 계열)의 재료는 모두 포함될 수 있을 뿐만 아니라 알류미늄 등과 같은 다양한 재료를 포함될 수 있다.

본 발명의 사출 성형 장치의 제2 실시예의 작동을 설명하면 다음과 같다.

사출 성형 장치의 제2 실시예의 작동은 상기 사출 성형 장치 제1 실시예의 작동과 같다. 단지, 성형 공간에서 취출되는 사출물의 표면에 형성되는 패턴은 성형 공간의 내면, 즉 캐버티 금형(100)의 캐버티(C1) 내면에 형성된 패턴, 또는 코어 금형(200)의 코어면(C2)에 형성된 패턴에 의해 패터닝된 것이다.

상기 사출물의 표면에 형성된 패턴은 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈 구조의 패턴이며, 그 패턴이 형성된 사출물의 표면은 무지개 색깔을 나타내는 홀로그램의 광특성, 초소수성 특성, 스테인레스 헤어 라인 피니싱(stainless hair line finshing) 특성 등을 지니게 된다. 상기 사출물에 형성된 패턴이 소수성을 갖기 위해서는 패턴의 표면과 물의 접촉각이 90도이상이며, 초소수성을 갖기 위해서는 패턴의 표면과 물의 접촉각이 150도 이상이되어야 한다.

상기 캐버티 금형(100) 또는 코어 금형(200)에 형성된 패턴이 손상될 경우 그 캐버티 금형(100)이나 코어 금형(200)을 교체하게 된다.

한편, 본 발명의 제1 실시예 또는 제2 실시예에 의해 생산되는 상기 사출물에서 그 사출물의 표면에 형성된 패턴이 무지개 색깔 홀로그램의 광특성을 나타내도록 할 경우 그 사출물의 재료는 폴리카보나이트(polycarbonate) 계열의 프라스틱 재질인 것이 바람직하다. 상기 사출물의 재질은 폴리카보나이트 계열의 플라스틱 재질을 사용하게 될 경우 홀로그램 효과를 최대화할 수 있다.

한편, 상기 사출물의 표면에 형성된 패턴이 초소수성을 갖게할 경우 ABS계열의 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 금형의 성형 공간 내면에 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈 구조의 패턴을 형성하거나 그 패턴이 형성된 패터닝 스탬프(500)를 성형 공간 내면에 구비하고 그 금형의 성형 공간으로 주입되는 용융된 사출물 재료의 흐름성 및 전사성을 좋게 할 뿐만 아니라 그 점도를 낮추게 된다.

상기 사출물의 패턴은 위조방지를 목적으로 제품에 적용될 수 있다.

상기 패턴을 이루는 구조의 사이즈는 홀로그램을 형성할 수 있는 사이즈이며, 그 홀로그램이 형성된 사출물은 냉장고 외관을 구성하는 부품일 수 있고, 또한 그 사출물이 냉장고 외관에 부착될 수 있다. 상기 홀로그램을 나타내는 패턴이 냉장고 도어에 구비되거나 냉장고 본체에 구비되면 그 냉장고의 외관을 미려하게 할 수 있다.

상기 패턴을 이루는 구조의 사이즈는 초소수성을 갖는 사이즈이며, 그 초소수성을 갖는 사출물은 냉장고 내부에 구비되는 부품일 수 있다. 그 초소수성을 갖는 사출물이 냉장고를 구성하는 응축기용 열교환기나 증발기용 열교환기에 적용되면 그 응축기용 열교환기나 증발기용 열교환기의 열교환 효율을 높일 수 있게 된다.

또한, 용융된 사출물 재료의 흐름성 및 전사성이 좋게 되고 점도가 낮게 되어 그 용융된 사출물의 재료가 금형의 성형 공간에 빠르게 채워질 뿐만 아니라 그 채워진 용융된 사출물 재료를 바로 냉각하게 되어 표면에 패턴이 형성된 사출물의 성형 시간을 단축시키게 된다.

Claims

캐버티가 구비된 캐버티 금형;

상기 캐버티 금형과 형합시 그 캐버티와 함께 사출물이 성형되는 성형 공간을 형성하는 코어면이 구비된 코어 금형;

상기 캐버티 금형 또는 코어 금형을 가열하는 가열 유닛;

상기 캐버티 금형 또는 코어 금형을 냉각시키는 냉각 유닛; 및

마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈 구조의 패턴이 형성되며 상기 성형 공간의 내면에 구비되는 패터닝 스탬프를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 패터닝 스탬프는 상기 캐버티 금형의 캐버티 내면 또는 상기 코어 금형의 코어면에 구비되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 패터닝 스탬프는 스탬프 고정유닛에 의해 캐버티 금형 또는 코어 금형에 고정되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 스탬프 고정유닛은 상기 스탬프를 지지하는 지지부재와, 상기 지지부재와 캐버티 금형에 체결되어 그 지지부재를 가압/해제함에 의해 그 지지부재가 패터닝 스탬프를 고정 해제하는 체결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 스탬프 고정유닛은 버큠을 이용하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 스탬프 고정유닛은 상기 캐버터 금형의 캐버티 또는 코어 금형의 코어면과 연통되게 그 캐버티 금형 또는 코어 금형에 형성되는 흡입 유로와, 상기 흡입 유로에 버큠을 작용시켜 패터닝 스탬프를 캐버티 내면 또는 코어면에 흡착 고정시키는 버큠 발생유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 패터닝 스탬프는 평면판 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 패터닝 스탬프는 곡면판 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
캐버티가 구비된 캐버티 금형;

상기 캐버티 금형과 형합시 그 캐버티와 함께 사출물을 성형하는 성형 공간을 형성하는 코어면이 구비된 코어 금형;

상기 성형 공간을 가열하는 가열 유닛;

상기 성형 공간을 냉각시키는 냉각 유닛; 및

상기 성형 공간의 내면에 형성되는 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈 구조의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 패턴은 캐버티 금형의 캐버티 내면 일부분 또는 전체에 형성되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 패턴은 코어 금형의 코어면 일부분 또는 전체에 형성되는 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
제 1 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 가열 유닛은 상기 캐버티의 둘레에 위치하도록 캐버티 금형에 배열되는 전열선과, 그 전열선에 전기를 공급하는 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
제 1 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 냉각 유닛은 상기 캐버티의 반대편에 위치하도록 캐버티 금형에 형성되는 수용 공간에 움직임 가능하게 위치하는 냉각판과, 상기 냉각판을 왕복 운동시키면서 그 냉각판이 캐버티의 내면에 접촉되게 하거나 그 접촉을 떨어뜨리게 하는 구동유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
제 13 항에 있어서, 상기 구동 유닛을 유압 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
제 1 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 캐버티 금형은 베이스 부재와, 일측에 캐버티가 형성되고 그 캐버티의 반대편에 상기 냉각 유닛이 위치하는 수용 공간이 구비되어 상기 베이스 부재에 고정 결합되는 바디 부재와, 상기 캐버티에 연통되도록 상기 바디 부재에 결합되어 용융 사출물 재료가 유입되는 주입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
제 1 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 캐버터 금형이 사출 성형기의 고정부에 고정되고, 상기 코어 금형이 상기 사출 성형기의 가동부에 장착되어 상기 코어 금형이 움직이는 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 캐버티 금형의 캐버티와 상기 코어 금형의 코어면에 의해 형성되는 성형 공간에서 성형되는 사출물의 표면은 상기 패터닝 스탬프의 패턴에 의해 홀로그램의 광특성을 나타내는 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 캐버티 금형의 캐버티와 상기 코어 금형의 코어면에 의해 형성되는 성형 공간에서 성형되는 사출물의 표면은 상기 패터닝 스탬프의 패 턴에 의해 초소수성을 갖는 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 캐버티 금형의 캐버티와 상기 코어 금형의 코어면에 의해 형성되는 성형 공간에서 성형되는 사출물의 표면은 상기 패턴에 의해 홀로그램의 광특성을 나타내는 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
제 9 항에 있어서, 상기 캐버티 금형의 캐버티와 상기 코어 금형의 코어면에 의해 형성되는 성형 공간에서 성형되는 사출물의 표면은 상기 패턴에 의해 초소수성을 갖는 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
용융된 사출물 재료가 채워지는 성형 공간의 내벽에 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈 구조의 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
용융된 사출 재료가 채워지는 성형 공간의 내벽에 마이크로 미터 또는 나노 미터 사이즈 구조의 패턴이 형성된 패터닝 스탬프가 구비된 것을 특징으로 하는 사출 성형 장치.
캐버티 금형을 설정된 온도로 가열하는 단계;

상기 캐버티 금형이 설정된 온도 상태로 가열되면 그 캐버티 금형과 코어 금형을 형합하는 단계;

상기 캐버티 금형의 캐버티와 상기 코어 금형의 코어면에 의해 형성되는 성형 공간에 용융된 사출 재료를 주입하는 단계;

상기 성형 공간에 용융 사출 재료를 주입 직후부터 금형을 냉각시키는 단계; 및

캐버티 금형과 코어 금형을 분리하여 사출물을 취출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출물 성형 방법.
제 23 항에 있어서, 상기 캐버티 금형은 120도에서 사출물 용융 온도 미만 범위에서 가열되는 것을 특징으로 하는 사출물 성형 방법.
무늬가 형성된 패터닝 스탬프가 성형 공간내에 구비된 사출 성형 장치에 의해 성형된 사출물에서;

그 사출물의 표면에 마이크로미터 또는 나노미터 사이즈 구조의 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 사출물.
무늬가 형성된 패터닝 스탬프가 설치된 금형을 고온으로 가열한 상태에서,

합성수지를 용융하여 사출 성형으로 제작된 사출물에 있어서,

그 사출물의 표면 일측에 마이크로미터 또는 나노미터 사이즈 구조의 패턴을 형성한 것을 특징으로 하는 사출물.
제 25 항 또는 제 26 항에 있어서, 상기 패턴을 이루는 구조의 사이즈는 홀로그램을 형성할 수 있는 사이즈인 것을 특징으로 하는 사출물.
제 25 항 또는 제 26 항에 있어서, 상기 패턴을 이루는 구조의 사이즈는 초소수성을 갖는 사이즈인 것을 특징으로 하는 사출물.
제 25 항 또는 제 26 항에 있어서, 상기 패턴은 위조방지목적으로 제품에 적용한 것을 특징으로 하는 사출물.
제 25 항 또는 제 26 항에 있어서, 상기 패턴을 이루는 구조의 사이즈는 홀로그램을 형성할 수 있는 사이즈이며, 그 홀로그램이 형성된 사출물은 냉장고 외관에 구비되는 것을 특징으로 하는 사출물.
제 25 항 또는 제 26 항에 있어서, 상기 패턴을 이루는 구조의 사이즈는 물의 접촉각이 90도이상으로 초소수성을 갖으며, 그 초소수성을 갖는 사출물은 냉장고 내부에 구비되는 것을 특징으로 하는 사출물.
제 25 항 또는 제 26 항에 있어서, 상기 패턴을 이루는 구조의 사이즈는 홀로그램을 형성할 수 있는 사이즈이며, 그 패턴은 사출물의 일부분에 형성된 것을 특징으로 하는 사출물.