KR20130060167A

KR20130060167A - 수지 성형용 몰드 부품 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20130060167A
Application number: KR1020127022852A
Authority: KR
Inventors: 사다유키 요네시마; 미쓰시 소가베
Original assignee: 가부시끼가이샤 다나자와 핫꼬오샤
Priority date: 2010-04-16
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2013-06-07
Also published as: WO2011129385A1; JP5677412B2; DE112011100708T5; CN102834234B; DE112011100708B4; US9174365B2; JPWO2011129385A1; US20130026675A1; KR101821641B1; CN102834234A

Abstract

많은 노력과 비용을 요하지 않고 제품 표면 측의 디자인을 간편하게 변경할 수 있고, 상기 디자인 표면에 대한 후 가공의 선택도 다양하게 되며, 각종 성형 몰드에 장착되어 바람직한 수지 성형용 몰드 부품 및 그 제조 방법을 제공한다.
수지 성형용 몰드 부품(10)은, 기재층(基材層)(12)과, 디자인부(14)와, 성형 몰드 M의 내면 m과 맞닿고, 내면 m과의 사이에 통기부(20)를 형성하는 요철부(凹凸部)(18)를 포함하고, 디자인부(14)는, 요철형면을 가지는 반전용(反轉用) 마스터에 의해 전사(轉寫)된 장식부(14a)를 포함하고, 기재층(12)과 디자인부(14) 중, 적어도 디자인부(14)가 내열성을 가지는 재료로 형성되고, 수지 성형용 몰드 부품(10)은, 성형품의 성형 시에 요철부(18)가 성형 몰드 M의 내면 m으로 가압하는 방향으로 성형 압력이 작용하도록, 성형 몰드 M에 교환 가능하게 장착된다.

Description

수지 성형용 몰드 부품 및 그 제조 방법{MOLD PART FOR MOLDING RESIN AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}

본원 발명은, 수지 성형용 몰드 부품 및 그 제조 방법에 관한 것이며, 특히, 제품으로 되는 성형품의 디자인을 향상시키기 위하여, 그레인(grain) 무늬[가죽 그레인 무늬, 텍스처(texture) 무늬나 나뭇결 무늬, 칠공예 무늬, 엽맥(葉脈) 무늬, 비늘 무늬, 대리석 무늬, 도장(塗裝) 무늬, 기하학 무늬 등] 및 경면(鏡面) 무늬 등의 장식부(디자인 면)를 그 표면 측에 가지는 수지 성형품을 제작하는 성형 몰드에 장착하여 사용하기에 바람직한, 수지 성형용 몰드 부품 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 그 표면에 요철(凹凸) 무늬를 가지는 수지 성형품을 제작하기 위한 수지 성형용 몰드의 일례로서는, 요철 무늬를 형성하기 위한 요철형 몰드면을, 기체(基體)에 부착한 수지층에 형성하고, 상기 수지층을, 길이가 10∼300 ㎛의 휘스커(whisker)가 혼입되어 있는 수지 성형용 몰드가 있다(예를 들면, 특허 문헌 1). 이 수지 성형용 몰드에서는, 열이나 외력에 의한 수지층의 변형이나 변질이 없으며, 미세한 요철 무늬를 수지 성형품의 표면에 형성할 수 있고, 또한, 수지층의 단열 효과에 의한 성형 시의 웰드라인(weld line)의 저감도 바랄 수 있다.

그런데, 이 수지 성형용 몰드에서는, 배기공을 확보할 필요가 있는 진공 성형의 몰드에 이용하고자 할 경우, 몰드 상에 그레인이 형성된 수지층을 설치함으로써 배기공이 보이지 않기 때문에, 이 상태로는 진공 성형의 몰드로서 사용할 수 없는 것이었다. 몰드에 천공된 배기공을 확보하기 위하여, 몰드 면에 그레인이 형성된 수지층을 설치한 후, 이 경우에, 몰드의 배면으로부터 배기공을 통과한 선재에 의해 수지층에 구멍을 천공함으로써, 배기공과 동일한 위치에 구멍을 뚫는 가공(이하, 천공 작업이라고 함)을 행하는 것을 고려할 수 있으나, 진공 성형의 몰드는, 배기공의 수가 많기 때문에, 상기 천공 작업을 하기 위해서는 시간과 노력이 많이 필요하였다. 또한, 진공 성형 시에, 배기공이 막히는 문제가 발생하는 경우가 있으며, 그 경우에, 구멍의 청소가 필수적이지만, 거기에도 많은 시간과 노력이 필요하였다.

이에, 시간과 노력을 요하지 않으며 통기성을 가지는 수지 성형용 몰드가 제안되어 있다. 즉, 이 수지 성형용 몰드는, 성형 몰드와, 성형 몰드의 내측에 형성되는 디자인 층과, 성형 몰드의 내측면에 디자인 층을 설치하기 위한 통기성 개재층을 포함하고, 성형 몰드는, 통기용 관통공이 형성되고, 디자인 층은, 표면에 요철 형상이 형성된 수지로 형성되고, 또한 통기용 관통공에 연통되도록 통기용 관통공이 천설되고, 통기성 개재층은, 디자인 층의 내측면과 디자인 층의 통기용 관통공 및 성형 몰드의 통기용 관통공과는 연통되도록, 성형 몰드의 내측면으로 연장되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조).

이 수지 성형용 몰드에서는, 수지제 그레인층에, 진공형으로 미리 형성된 배기공에 연통되는 배기공을 천공하지 않고도, 원하는 위치에 배기공을 간단하게 형성할 수 있도록 되었다. 이 수지 성형용 몰드에서는, 수지제 그레인층을 직접 금형에 부착·고착시키는 것이 아니라 「통기성 개재층」을 설치하여, 금형에 부착하고·고착함으로써, 간편하게 배기공을 천공할 수 있도록 된 것이다.

즉, 이 수지 성형용 몰드에서는, 통기성 개재층을 설치하고 있으므로, 사전에 몰드에 형성된 통기용 관통공, 즉 배기공과 동일한 장소에 천공할 필요성을 없애고, 비교적 용이하게 통기용 관통공, 즉 배기용 구멍을 가공할 수 있다. 그러므로, 디자인 층을 설치한 후에 행하는 통기용 관통공의 천공 작업에서는, 통기성 개재층에 도달할 정도의 깊이가 있으면, 임의의 장소에 천공할 수 있으므로, 성형 중에 통기용 관통공이 막힐 경우, 구멍의 청소를 행하지 않아도, 다른 장소에 용이하게 천공할 수 있다.

일본 특허출원 공고번호 평 2-14173호 공보 일본 특허출원 재공표번호 2008/065946호 공보

그러나, 전술한 종래의 어느 수지 성형용 몰드도, 그레인 무늬를 형성하기 위한 요철형 몰드면을, 기체에 접착한 수지층에 형성하고 있는 수지 성형용 몰드로 되어 있다. 이들 수지 성형용 몰드에서는, 제품으로 성형되는 디자인을 변경하기 위해서는, 상기 수지 성형용 몰드로부터 수지층을 박리 내지 연마하여 제거하거나, 또는 상기 수지 성형용 몰드를 다시 만들 필요가 있으며, 제품 디자인을 변경하기 위해 많은 노력과 비용을 필요로 하고 있었다.

또한, 상기한 전자(특허 문헌 1)에 나타낸 바와 같은 수지 성형용 몰드에서는, 열경화형의 수지를 사용한, 그레인이 형성된 수지층을 고착하여 부착하므로, 내열 온도가 그레인이 형성된 수지층의 경화 온도보다 낮은 재료에 의한 성형 몰드나 그레인이 형성된 수지층이 접착되기 어려운 재질의 성형 몰드에는 적용할 수 없었다. 또한, 상기 그레인이 형성된 수지층을 금속제의 성형 몰드로 가공하는 경우에는, 가온에 의한 몰드 변형이 생겨 불편한 면이 있었다.

한편, 상기한 후자(특허 문헌 2)에 나타낸 바와 같은 수지 성형용 몰드에서는, 수지제 그레인층과 통기성 개재층을 몰드에 부착하고·고착시키고 있으므로, 배기공을 천공하는 위치에 따라서는, 무리한 자세로 천공 작업을 행하는 것을 회피할 수 없었다. 이 경우에, 진공 성형에 있어서 성형 제품 표면에 배기공흔(排氣孔痕)을 발생시키지 않고, 또한 고품질의 그레인을 반전(反轉)시키기 위해서는, 디자인 면에 천공된 배기공은, 그 직경이 150∼220 ㎛인 것이 바람직하다. 예를 들면, 자동차의 도어 정도의 성형 몰드이면, 그 개수는 1500개 이상으로 늘어나므로, 무리한 자세로 배기공을 천공하게 되면, 생산성이 매우 좋지 못하게 된다. 그리고, 상기 배기공을 드릴로 천공할 경우, 무리한 자세로 천공하면, 드릴의 날이 부러질 우려가 많았다.

그러므로, 본원 발명의 주된 목적은, 많은 노력과 비용을 요하지 않고 제품 표면 측의 디자인을 간편하게 변경할 수 있고, 상기 디자인 표면에 대한 후 가공의 선택도 다양하게 행할 수 있는, 수지 성형용 몰드 부품 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

청구항 1에 따른 본원 발명은, 성형 몰드에 장착되고, 제품 표면 측에 디자인이 형성된 수지 성형품을 성형하는 수지 성형용 몰드 부품으로서, 수지 성형용 몰드 부품은, 기재층(基材層)과, 기재층의 한쪽 주면(主面) 측에서 제품 표면 측이 되는 면에 형성되는 디자인부와, 기재층의 다른 쪽 주면 측에서 성형 몰드의 내면과 맞닿는 면에 형성되고, 성형 몰드의 내면과의 사이에 통기부를 형성하는 요철부를 포함하고, 디자인부는, 요철형면을 가지는 반전용 마스터에 의해 전사(轉寫)된 디자인 면을 포함하고, 기재층과 디자인부 중, 적어도 디자인부가 내열성을 가지는 재료로 형성되고, 수지 성형용 몰드 부품은, 수지 성형품의 성형 시에 요철부가 성형 몰드의 내면으로 가압하는 방향으로 성형 압력이 작용하도록, 성형 몰드에 교환 가능하게 장착되는, 수지 성형용 몰드 부품이다.

청구항 2에 따른 본원 발명은, 청구항 1에 따른 발명에 종속되는 발명으로서, 디자인부는, 요철형면을 가지는 반전용 마스터에 의해 전사된 디자인 면을 포함하는, 수지 성형용 몰드 부품이다.

청구항 3에 따른 본원 발명은, 청구항 1 또는 청구항 2에 따른 발명에 종속되는 발명으로서, 디자인부를 지지하여 보강하는 보강층을 추가로 포함하고, 보강층은, 내열성을 가지는 수지 재료, 섬유 재료, 세라믹 재료, 금속 재료 중 어느 하나의 재료 또는 복수의 재료로 형성되는, 수지 성형용 몰드 부품이다.

청구항 4에 따른 본원 발명은, 청구항 1에 따른 발명에 종속되는 발명으로서, 수지 성형용 몰드 부품은, 진공 흡인공을 구비한 진공 성형 몰드에 교환 가능하게 장착되는 수지 성형용 몰드 부품을 포함하고, 수지 성형용 몰드 부품은, 수지 성형용 몰드 부품을 관통하는 진공 흡인용 관통공을 추가로 포함하고, 요철부는, 서로 연통되는 오목부를 포함하고, 요철부와 성형 몰드의 내면과의 사이에 통기부가 설치되도록 형성되고, 통기부는, 진공 성형 몰드의 진공 흡인공과 연통 가능하게 되고, 또한 관통공과 연통 가능하게 되는, 수지 성형용 몰드 부품이다.

청구항 5에 따른 본원 발명은, 청구항 1 또는 청구항 3에 따른 발명에 종속되는 발명으로서, 성형 몰드의 몰드면을 따라 기재층 또는 보강층에 내장되는 가열 수단 및/또는 냉각 수단을 추가로 포함하는, 수지 성형용 몰드 부품이다.

청구항 1∼청구항 5에 따른 수지 성형용 몰드 부품에서는, 상기 수지 성형용 몰드 부품이 성형 몰드에 대하여 착탈 가능하도록 구성되어 있으므로, 매번 성형 몰드를 다시 만들지 않고도, 제품의 디자인을 용이하게 변경할 수 있게 된다. 즉, 제품 디자인의 변경에 따른 다양한 성형 몰드를 제작하기 위해 많은 노력과 비용을 요하지 않고, 제품 표면 측에 형성되는 디자인부를 간편하게 변경할 수 있다.

이 수지 성형용 몰드 부품은, 내열성을 가지는 재료로 형성되고, 부품 단체(單體)로서 취급할 수 있을 뿐만 아니라, 성형 몰드에 장착했을 때, 설치 상대(相對)의 성형 몰드가 소정의 성형 방법에 견딜 수 있는 물성(특히, 기계적 성질 및 열적 성질 등)을 가지고 있으므로, 상기 수지 성형용 몰드 부품이 부품 단체로서의 상기 물성을 가지고 있지 않아도, 설치 상대의 성형 몰드에 상기 수지 성형용 몰드 부품을 끼워넣은 상태에서, 성형 시에 걸리는 성형 압력에 견딜 수 있도록 되어 있다. 그러므로, 이 수지 성형용 몰드 부품에서는, 교환 가능하게 장착되는 상대측의 성형 몰드의 종류(즉, 성형 방법의 종류) 및 성형 몰드의 재질의 여하를 불문하고 그 범용성이 높은 것이다. 이 경우에, 이 수지 성형용 몰드 부품의 설치 상대가 되는 성형 몰드로서는, 진공 성형 몰드, 사출 성형 몰드, 압축 성형 몰드, 압출 성형 몰드, 블로우 성형 몰드 등의 각종 성형 몰드가 적용될 수 있다. 또한, 성형 몰드의 재질로서는, 금속, 수지, 복합 재료 및 목질 재료 등의 각종 재료의 성형 몰드나, 양산 성형에 사용하기 위해서는 내구성이 부족한 재료로 제작된 간이형에 적용될 수 있다.

또한, 기재층의 다른 쪽 주면에서 성형 몰드의 내면과 맞닿도록 배치되는 요철부는, 상기 성형 몰드의 내면과의 사이에 통기부를 형성하는 기능을 가지는 것이다. 이 수지 성형용 몰드 부품을, 예를 들면, 사출 성형용 몰드에 적용한 경우, 성형 시에 통기부가 감압됨으로써, 성형 수지의 냉각 속도를 완만하게 하고, 반전용 마스터에 의해 디자인 면이 보다 정확하게 전사될 뿐만 아니라, 외관 불량도 감소한다. 그리고, 성형 종료 시에는, 통기부에 냉각용 기체를 불어 넣음으로써, 성형품은 순간적으로 냉각되어 생산성의 향상이 도모된다. 요철부의 오목부는, 연통되어 있어도 되고, 또한 연통되어 있지 않아도 된다.

전술한 바와 같이, 이 수지 성형용 몰드 부품은, 부품 단체로서 취급할 수 있으므로, 예를 들면, 수지 성형품의 성형 시의 가스 소부(燒付) 등의 오염물이 부착되었을 때, 제거하여 용이하게 세정할 수도 있다. 또한, 디자인 면에 흠이 발생하는 등의 문제가 생긴 경우에, 상기 수지 성형용 몰드 부품을 교환할 수 있으므로, 종래처럼 생산을 중단하여 성형 몰드를 수리할 필요도 없다.

또한, 이 수지 성형용 몰드 부품이 성형 몰드에 대하여 착탈 가능한 구조를 가지고, 또한 상기 부품이 내열 재료로 형성되어 있으므로, 성형 시의 이형성을 향상시킬 목적으로 디자인부 표면에 대하여 행해지는 후 가공의 선택 사항이 넓어지게 된다. 이 경우에, 이형 코팅, 오염 방지 코팅을 행하는 것이 용이하게 된다. 또한, 종래의 성형 몰드에는 적용하는 것이 곤란하였던, 고온 소성을 전제로 한 코팅 등도 가능하게 된다. 코팅예로서는, 불소 수지계, 실리콘 수지계, 유리 코팅 등이 적용될 수 있다.

청구항 2에 따른 수지 성형용 몰드 부품에서는, 특히 기재층의 한쪽 주면에서 제품 표면 측에 배치되는 디자인부가, 요철형면을 가지는 반전용 마스터로 전사된 디자인 면을 구비하고 있다. 그러므로, 예를 들면, 에칭에 의해 형성된 요철형면에 비해, 그 형상이 매우 정교하고 치밀하게 되어 있다. 또한, 예를 들면, 광 조형법에 따라 제작된 성형 몰드와 같이, 종래, 에칭에 의한 그레인 가공이 곤란한 재질의 성형 몰드 등에 대해서도, 이 수지 성형용 몰드 부품에 의하면, 그레인 가공이 가능하게 된다.

청구항 3에 따른 수지 성형용 몰드 부품에서는, 특히 디자인부가 주로 보강층에 의해 지지·보강되어 있으므로, 특히, 디자인부의 강도가 보강·보완된다. 이 보강층은, 디자인부와는 반대측의 요철부의 강도도 보강·보완하는 기능도 겸비하는 것이다.

청구항 4에 따른 수지 성형용 몰드 부품에서는, 특히, 수지 성형용 몰드 부품이 진공 흡인공을 구비한 진공 성형 몰드에 교환 가능하게 장착된다. 이 경우에, 서로 연통되는 오목부를 포함하는 요철부는, 성형 몰드의 내면과의 사이에 통기부를 구성하고, 통기부가, 진공 성형 몰드의 진공 흡인공과 연통되고, 또한 상기 수지 성형용 몰드 부품을 관통하는 진공 흡인용 관통공과 연통되므로, 종래와 같이, 설치 상대의 진공 성형용 몰드에 처음부터 설치된 진공 흡인공을 겨냥하여 이 수지 성형용 몰드 부품에 상기 진공 흡인용 관통공을 천공할 필요가 없다. 또한, 이 수지 성형용 몰드 부품은, 성형 몰드에 착탈 가능하게 되는 부품 단체로서 취급할 수 있으므로, 상기 관통공의 천공 작업에 있어서도, 하기 특허 문헌 2에 나타내는 종래 기술에 기재된 바와 같이, 무리한 자세로 천공 작업을 행하지 않으므로, 간편하게 천공 작업을 행할 수 있다.

즉, 이 수지 성형용 몰드 부품을 진공 성형 몰드의 부품으로서 사용하는 경우에는, 상기 수지 성형용 몰드 부품에 진공 흡인용 관통공을 천공한 후 진공 성형 몰드에 끼워넣어 간단하게 사용할 수 있으므로, 하기 특허 문헌 1 및 하기 특허 문헌 2 등에 나타내는 종래 기술과 같이 성형 몰드에 부착된, 그레인이 형성된 수지층에 진공 흡인용 관통공을 천공하는 것보다 간편하게 천공 작업을 행할 수 있게 되어 있다.

또한, 이 수지 성형용 몰드 부품에서는, 성형 시에 통기부가 감압됨으로써, 성형 수지의 냉각 속도를 완만하게 하고, 반전용 마스터로 디자인 면이 보다 정확하게 전사될 뿐만 아니라, 외관 불량도 감소한다. 그리고, 성형 종료 시에는, 통기부에 냉각용 기체를 불어넣음으로써, 성형품은 순간적으로 냉각되어 생산성의 향상이 도모된다.

청구항 5에 따른 수지 성형용 몰드 부품에서는, 특히, 성형 몰드의 몰드면을 따라 가열 수단 및/또는 냉각 수단을, 기재층 또는 보강층에 내장함으로써, 상기 가열 수단의 일례로서, 예를 들면, 가열 히터 및 가열관, 및/또는, 냉각 수단의 일례로서, 예를 들면, 냉각관을 상기 수지 성형용 몰드 부품 내부에 간단하게 매설할 수 있게 된다. 이에 비해, 종래의 성형 몰드에서는, 성형 몰드의 몰드면을 따라 가열관 및/또는 냉각관을 설치하기 위해서는, 상기 성형 몰드를 분할하여 제작하는 등, 시간과 노력이 많이 드는 복잡한 구조를 가지는 것이었다.

청구항 6에 따른 본원 발명은, 성형 몰드에 교환 가능하게 장착되고, 제품 표면 측에 디자인이 형성된 수지 성형품을 성형하는 수지 성형용 몰드 부품의 제조 방법으로서, 기재층을 형성하는 공정과, 기재층의 한쪽 주면 측에서 제품 표면 측이 되는 면에 디자인부를 구성하는 공정과, 기재층의 다른 쪽 주면 측에서 성형 몰드의 내면과 맞닿는 면에, 성형 몰드의 내면과의 사이에 통기부를 형성하는 요철부를 형성하는 공정을 포함하고, 기재층과 디자인부 중, 적어도 디자인부가 내열성을 가지는 재료로 형성되는, 수지 성형용 몰드 부품의 제조 방법이다.

청구항 7에 따른 본원 발명은, 청구항 6에 따른 발명에 종속되는 발명으로서, 수지 성형품을 성형하기 위한 몰드를 준비하는 공정(몰드 준비 공정)과, 가요성을 가지는 재료로 형성되고, 제품 표면의 디자인 면을 형성하는 전사면으로서의 요철형면을 가지는 반전용 마스터를 준비하는 공정(반전용 마스터 준비 공정)과, 몰드를 사용하여, 기재층과, 기재층의 한쪽 주면 측이면서 또한 전사면 측에 설치되어 제품 표면 측이 되는 디자인부를 포함하는 복합층을, 반전용 마스터의 표면에 형성하는 공정(복합층 형성 공정)과, 적층체로부터 반전용 마스터를 박리시키는 공정(반전용 마스터 박리 공정)과, 기재층의 다른 쪽 주면 측에 요철부를 형성하는 공정(요철부 형성 공정)을 포함하는, 수지 성형용 몰드 부품의 제조 방법이다.

청구항 8에 따른 본원 발명은, 청구항 7에 따른 발명에 종속되는 발명으로서, 몰드는, 수지 성형품의 모형(母型)을 포함하고, 수지 성형품의 모형을 준비하는 공정(모형 준비 공정)과, 가요성을 가지는 재료로 형성되고, 제품 표면의 디자인 면을 형성하는 전사면으로서의 요철형면을 가지는 반전용 마스터를 준비하는 공정(반전용 마스터 준비 공정)과, 전사면의 반대측 면을 모형의 표면을 따라 부착하여 가고정(假固定)시키고, 모형의 형상을 본뜨는 공정(몰딩 공정)과, 모형에 가고정된 반전용 마스터의 전사면의 표면에 내열성을 가지는 재료를 도포하고, 기재층 및 기재층의 한쪽 주면이면서 전사면 측에 설치되어 제품 표면 측이 되는 디자인부를 포함하는 복합층을, 반전용 마스터의 표면에 형성하는 공정(복합층 형성 공정)과, 반전용 마스터로부터 모형을 탈형(脫型)하는 공정(탈형 공정)과, 탈형 공정 후, 복합층으로부터 반전용 마스터를 박리시키는 공정(반전용 마스터 박리 공정)과, 기재층의 다른 쪽 주면에 요철부를 형성하는 공정(요철부 형성 공정)을 포함하는, 수지 성형용 몰드 부품의 제조 방법이다.

청구항 9에 따른 본원 발명은, 청구항 7에 따른 발명에 종속되는 발명으로서, 몰드는, 수지 성형품의 모형이 되는 볼록형 및 오목형을 포함하는 주형용 몰드를 포함하고, 볼록형을 준비하는 공정(볼록형 준비 공정)과, 가요성을 가지는 재료로 형성되고, 제품 표면의 디자인 면을 형성하는 전사면으로서의 요철형면을 가지는 반전용 마스터를 준비하는 공정(반전용 마스터 준비 공정)과, 전사면의 반대측 면을 볼록형의 표면을 따라 부착하여 가고정시키고, 볼록형의 형상을 본뜨는 공정(몰딩 공정)과, 볼록형과 소정 간격을 두고 오목형을 볼록형과 대향하여 배치하는 공정과, 볼록형과 오목형과의 사이에 내열성을 가지는 재료를 주입하고, 볼록형에 가고정된 반전용 마스터의 전사면의 표면에 기재층과, 기재층의 한쪽 주면이면서 전사면 측에 설치되어 제품 표면 측이 되는 디자인부를 포함하는 복합층을, 반전용 마스터의 표면에 형성하는 공정(복합층 형성 공정)과, 복합층으로부터 오목형을 탈형하는 공정(오목형 탈형 공정)과, 복합층으로부터 볼록형을 탈형하는 공정(볼록형 탈형 공정)과, 복합층으로부터 반전용 마스터를 박리시키는 공정(반전용 마스터 박리 공정)과, 기재층의 다른 쪽 주면에 요철부를 형성하는 공정(요철부 형성 공정)을 포함하는, 수지 성형용 몰드 부품의 제조 방법이다.

청구항 10에 따른 본원 발명은, 청구항 6∼청구항 9 중 어느 한 항에 따른 발명에 종속되는 발명으로서, 디자인부를 지지 보강하는 보강층을 형성하는 공정(보강층 형성 공정)을 추가로 포함하는, 수지 성형용 몰드 부품의 제조 방법이다.

청구항 11에 따른 본원 발명은, 청구항 6∼청구항 10 중 어느 한 항에 따른 발명에 종속되는 발명으로서, 수지 성형용 몰드 부품에 대하여, 상기 수지 성형용 몰드 부품의 두께 방향으로 관통하는 관통공을 형성하는 공정(관통공 형성 공정)을 추가로 포함하는, 수지 성형용 몰드 부품의 제조 방법이다.

본원 발명에 따른 수지 성형용 몰드 부품 및 그 제조 방법에 의하면, 많은 노력과 비용을 요하지 않고도 제품 표면 측의 디자인을 간편하게 변경할 수 있으므로, 상기 디자인 표면에 대한 후 가공의 선택도 다양하게 되어, 각종 성형 몰드에 장착되어 매우 양호한 효과를 가진다.

본원 발명의 전술한 목적, 그 외의 목적, 특징 및 이점은, 도면을 참조하여 행하는 이하의 실시예의 설명에 의해 더욱 명백해진다.

도 1은 본원 발명에 따른 수지 성형용 몰드 부품의 실시형태의 일례를 나타낸 단면 도해도이다.
도 2는 도 1의 수지 성형용 몰드 부품을 성형 몰드에 교환 가능하게 장착하는 상태를 설명하기 위한 분해 단면 도해도이다.
도 3은 도 1의 수지 성형용 몰드 부품을 성형 몰드의 몰드면에 장착한 상태를 설명하기 위한 단면 도해도이다.
도 4는 도 3의 주요부 확대도이다.
도 5는 도 4의 주요부 확대도이다.
도 6은 본원 발명에 따른 수지 성형용 몰드 부품의 실시형태의 다른 예를 나타내는 단면 도해도이다.
도 7은 도 6의 수지 성형용 몰드 부품을 성형 몰드에 교환 가능하게 장착하는 상태를 설명하기 위한 분해 단면 도해도이다.
도 8은 도 6의 수지 성형용 몰드 부품을 성형 몰드의 몰드면에 장착한 상태를 설명하기 위한 단면 도해도이다.
도 9는 도 8의 주요부 확대도이다.
도 10은 도 9의 주요부 확대도이다.
도 11은 본원 발명의 실시형태에 따른 수지 성형용 몰드 부품의 제조 방법의 일례를 나타낸 주요부 공정도로서, (A)∼(D)는 그 제조 방법의 주요부를 나타내는 단면 도해도이다.
도 12는 본원 발명의 실시형태에 따른 수지 성형용 몰드 부품의 제조 방법의 일례를 나타낸 다른 주요부 공정도로서, (A), (B)는 그 제조 방법의 다른 주요부를 나타내는 단면 도해도이다.
도 13은 도 11 및 도 12에 나타내는 제조 방법에서 사용되는 반전용 마스터의 일례를 나타낸 단면 도해도이다.
도 14는 본원 발명에 따른 일실시예(실시예 1)의 제조 방법의 일례를 나타낸 주요부 공정도로서, (A)∼(E)는 그 제조 방법의 주요부를 나타내는 단면 도해도이다.
도 15는 본원 발명에 따른 일실시예(실시예 1)의 제조 방법의 일례를 나타낸 다른 주요부 공정도로서, (A)∼(C)는 그 제조 방법의 다른 주요부를 나타내는 단면 도해도이다.
도 16은 본원 발명에 따른 일실시예(실시예 2)의 제조 방법의 일례를 나타낸 주요부 공정도로서, (A)∼(E)는 그 제조 방법의 주요부를 나타내는 단면 도해도이다.
도 17은 본원 발명에 따른 일실시예(실시예 2)의 제조 방법의 일례를 나타낸 다른 주요부 공정도로서, (A)∼(C)는 그 제조 방법의 다른 주요부를 나타내는 단면 도해도이다.
도 18은 본원 발명에 따른 일실시예(실시예 3)의 제조 방법의 일례를 나타낸 주요부 공정도로서, (A)∼(E)는 그 제조 방법의 주요부를 나타내는 단면 도해도이다.
도 19는 본원 발명에 따른 일실시예(실시예 3)의 제조 방법의 일례를 나타낸 다른 주요부 공정도로서, (A)∼(C)는 그 제조 방법의 다른 주요부를 나타내는 단면 도해도이다.
도 20은 보강층의 일례를 설명하기 위한 단면 도해도이다.
도 21은 보강층의 다른 예를 설명하기 위한 단면 도해도이다.
도 22는 보강층의 또 다른 예를 설명하기 위한 단면 도해도이다.

도 1은, 본원 발명에 따른 수지 성형용 몰드 부품의 실시형태의 일례를 나타낸 단면 도해도이며, 도 2는, 도 1의 수지 성형용 몰드 부품을 성형 몰드에 교환 가능하게 장착하는 상태를 설명하기 위한 분해 단면 도해도이다. 도 3은, 도 1의 수지 성형용 몰드 부품을 성형 몰드의 몰드면에 장착한 상태를 설명하기 위한 단면 도해도이다. 도 4는, 도 3의 주요부 확대도이며, 도 5는, 도 4의 주요부 확대도이다.

수지 성형용 몰드 부품(10)은, 제품이 되는 성형품의 디자인을 향상시키기 위하여, 그레인 무늬(가죽 그레인 무늬, 텍스처 무늬나 나뭇결 무늬, 칠공예 무늬, 엽맥 무늬, 비늘 무늬, 대리석 무늬, 도장 무늬, 기하학 무늬 등) 등의 장식부를 그 표면 측에 가지는 수지 성형품을 제작하기 위한 성형 몰드에 교환 가능하게 장착되어 사용되는 것이다(예를 들면, 도 2, 도 3 참조).

수지 성형용 몰드 부품(10)(이하, 「몰드 부품(10)」이라고 함)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 기재층(12)을 포함한다. 기재층(12)의 한쪽 주면 측에서 제품 표면 측이 되는 면에는, 디자인부(14)가 형성되어 있다. 디자인부(14)는, 그레인 무늬(가죽 그레인 무늬, 텍스처 무늬나 나뭇결 무늬, 칠공예 무늬, 엽맥 무늬, 비늘 무늬, 대리석 무늬, 도장 무늬, 기하학 무늬 등) 등의 장식부(14a)를 포함한다.

본 실시예에서는, 장식부(14a)가, 미세한 요철형면을 가지는 반전용 마스터에 의해 전사된 미세한 요철형의 그레인 무늬로 형성된 디자인 면을 포함한다. 반전용 마스터는, 예를 들면, 두께가 약 0.1∼1000 ㎛의 그레인 무늬를 디자인부(14)의 표면 측에 전사키는 것이 가능한 전성(展性)·연성·가요성을 가지는 재료로 형성되어 있다. 몰드 부품(10)의 제품 성형면이 되는 디자인부(14)의 디자인 면은, 성형 시에 원하는 요철형의 그레인 무늬가 이형하는 재료로 형성되어 있다.

디자인부(14)에는, 유리 코팅 등의 표면 처리에 의해 장식부(14a)의 표면에 형성될 수 있는 경면상부(鏡面狀部)(도시하지 않음)가 포함될 수도 있다.

기재층(12)의 다른 쪽 주면측에는, 복수의 볼록부(16a) 및 오목부(16b)를 가지는 요철부(18)가 형성되어 있다. 요철부(18)는, 예를 들면, 도 2, 도 3, 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 성형 몰드 M의 내면 m과 맞닿는 면에 형성되어 있다. 요철부(18)는, 도 1의 일점쇄선으로 둘러싼 화살표 A의 부위에 나타낸 바와 같이, 복수의 볼록부(16a) 및 오목부(16b)가 평면에서 볼 때, 예를 들면 바둑판 눈금형으로 배열되어 있다. 요철부(18)의 복수의 오목부(16b)는, 서로 연통되는 태양으로 되어 있다. 그러므로, 몰드 부품(10)이 성형 몰드 M의 내면 m을 따라 끼워넣어져 장착되었을 때, 예를 들면, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 성형 몰드 M의 내면 m과의 사이에 연통되는 통기부(20)가 형성되게 된다.

본 실시예에서는, 기재층(12), 디자인부(14) 및 요철부(18)가, 내열성을 가지는 재료로 형성되고, 기재층(12), 디자인부(14) 및 요철부(18)를 포함하는 몰드 부품(10)의 두께는 얇게 형성되어 있다. 상기 몰드 부품(10)의 두께는, 기재층(12), 디자인부(14) 및 요철부(18)를 포함하여, 예를 들면, 약 3∼30 mm 정도로 얇게 형성되어 있다. 이 경우에, 디자인부(14)의 장식부(디자인 면)(14a)의 두께는, 약 1mm 정도로 형성되고, 디자인부(14)의 표면에 형성되는 장식부(디자인 면)(14a)의 그레인 무늬는, 그 「그레인 볼록부의 높이」나 「그레인 오목부의 깊이」가, 예를 들면, 약 0.1∼1000 ㎛로 형성되어 있다. 또한, 요철부(18)의 오목부(16b)의 깊이가, 예를 들면, 약 0.01∼1000 ㎛로 형성되고, 볼록부(16a)와 볼록부(16a)와의 사이의 거리가, 예를 들면, 약 10∼1000 ㎛로 형성되어 있다.

본 실시형태에 따른 몰드 부품(10)은, 기재층(12)에 디자인부(14)를 지지·보강하는 보강층(도 1∼도 6에서는 도시하지 않음)을 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 상기 보강층을 가지는 것이 더욱 바람직하다. 이 보강층은, 유리 클로스(glass cloth)를 기재층(12)에 내재시키는 방법, 내열성을 가지는 재료로 기재층(12), 디자인부(14) 및 요철부(18)를 포함하는 몰드 부품(10)의 두께를 두껍게 하는 방법, 및 내열성을 가지는 수지 재료, 섬유 재료, 세라믹 재료, 및 금속 재료 중 어느 하나의 재료 또는 복수의 재료를 기재층(12)에 내재시키는 방법이 채용될 수 있다. 이 보강층은, 디자인부(14)와는 반대측의 요철부(18)의 강도도 보강·보완하는 기능도 겸비하는 것이다.

본 실시형태에 따른 몰드 부품(10)은, 내열성을 가지는 재료로 박육(薄肉)·경량으로 형성되고, 몰드 부품(10) 그 자체를 단체로서 취급하기에 적합하도록 되어 있으므로, 예를 들면, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 수지 성형품의 성형 시에 상기 요철부(18)가 성형 몰드 M의 내면 m으로 가압하는 방향으로 성형 압력이 작용하도록, 상기 성형 몰드 M에 교환 가능하게 간편하게 장착할 수 있다. 몰드 부품(10)은, 성형 몰드 M에 착탈할 수 있는 강도를 가지는 동시에, 상기 성형 몰드 M에 장착된 상태에서 성형 시에 상기 몰드 부품(10)에 작용하는 성형 압력에 견디는 내압 강도를 가지고, 수지 성형품을 양산 성형할 수 있는 강도를 가지는 것이다.

본 실시형태에 따른 몰드 부품(10)은, 내열성을 가지는 수지 재료, 섬유 재료, 세라믹 재료, 및 금속 재료 중 어느 하나의 재료 또는 복수의 재료로 형성될 수 있다. 본 실시형태에서는, 몰드 부품(10)을 구성하는 기재층(12), 디자인부(14) 및 요철부(18)의 재료가, 상온 경화, 가열 경화, 광 경화 등의 경화형 수지 재료, 세라믹스, 금속의 단체, 금속 분말의 소결체, 용사(溶射) 피막, 또는 전술한 각 재료와 섬유 또는 분립체(粉粒體)를 혼입한 복합 재료로 형성될 수 있다.

상기 수지 재료로서는, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리프로필렌 수지, 규소 수지, 불소 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 페놀 수지, 프탈산계 수지, 합성수지계 수지, 섬유소계 수지, 염화 비닐 수지, 아세트산 비닐 수지 등의 수지를 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상 혼합하여 사용해도 된다.

상기 세라믹스 재료로서는, 자기(磁氣) 재료, 유리, 시멘트, 석고, 법랑, 파인 세라믹스(fine ceramics) 등이 사용될 수 있다.

상기 섬유 재료로서는, 폴리아미드 섬유(아라미드 섬유나 케브라 섬유) 등의 유기 섬유 재료, 또는 유리 섬유, 탄소 섬유, 탄화규소 섬유 등의 무기 섬유 재료가 사용되고, 이들 섬유 재료를, 수지 재료에 혼입시키는 경우에는, 단섬유로서 섬유의 길이가, 예를 들면, 약 10∼300 ㎛인 것이 사용되는 것이 바람직하다.

상기 분립체로서는, 세라믹스 재료나 금속 재료로 이루어지는 분립체가 사용되며, 입자의 직경이, 예를 들면, 약 10∼300 ㎛로 형성되어 있는 것이 사용되는 것이 바람직하다.

본 실시형태에서는, 보강층을, 전술한 수지 재료, 세라믹 재료, 섬유 재료 및 분립체 재료 중 어느 하나 또는 복수의 재료를 복합시킨 재료로 형성하도록 해도 된다.

전술한 본 실시형태에 따른 몰드 부품(10)에서는, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 몰드 부품(10)이 성형 몰드 M에 대하여 착탈 가능하도록 구성되어 있으므로, 매번, 성형 몰드 M을 다시 만들지 않고도, 제품 표면 측에 형성되는 디자인부를 간편하게 변경할 수 있다. 그러므로, 제품 디자인의 변경에 따른 다양한 성형 몰드 M을 제작하기 위한 많은 노력과 비용을 감소시킬 수 있다.

이 몰드 부품(10)은, 내열성을 가지는 재료로 형성되고, 부품 단체로서 취급할 수 있을 뿐만 아니라, 성형 몰드 M에 장착했을 때, 성형 몰드 M이 소정의 성형 방법에 견딜 수 있는 물성, 특히, 예를 들면, 기계적 성질 및 열적 성질 등을 구비하고 있으므로, 상기 몰드 부품(10)이 부품 단체로서의 상기 물성을 가지고 있지 않아도, 설치 상대의 성형 몰드 M에 상기 몰드 부품(10)을 끼워넣은 상태에서, 성형 시에 걸리는 성형 압력에 견딜 수 있도록 되어 있다. 따라서, 이 몰드 부품(10)은, 교환 가능하게 장착되는 상대측의 성형 몰드 M의 종류, 즉 성형 방법의 종류 및 성형 몰드 M의 재질의 여하를 불문하고, 각종 성형 몰드 M에 착탈 가능하게 장착할 수 있어, 그 범용성이 높은 것이다. 이 경우에, 이 몰드 부품(10)의 설치 상대가 되는 성형 몰드 M으로서는, 진공 성형 몰드, 사출 성형 몰드, 압축 성형 몰드, 압출 성형 몰드, 블로우 성형 몰드 등의 각종 성형 몰드가 적용될 수 있다. 또한, 성형 몰드 M의 재질로서는, 금속, 수지, 복합 재료 및 목질 재료 등의 각종 재료의 성형 몰드나 양산 성형에 사용하기 위해서는 내구성이 부족한 재료로 제작된 간이형에 적용될 수 있다.

또한, 본 실시형태에 따른 몰드 부품(10)에서는, 특히, 기재층(12)의 한쪽 주면에서 제품 표면 측에 배치되는 디자인부(14)가, 요철형면을 가지는 반전용 마스터로 전사된 디자인 면을 포함하고 있으므로, 상기 디자인 면은, 예를 들면, 에칭에 의해 형성된 요철형면에 비해, 그 형상이 매우 정교하고 치밀하게 되어 있다. 또한, 예를 들면, 광 조형법에 따라 제작된 성형 몰드와 같이, 종래에는 에칭에 의한 그레인 가공이 곤란했던 재질의 성형 몰드 등에 대해서도, 이 몰드 부품(10)에 의하면, 그레인 가공을 용이하게 행할 수 있다.

또한, 기재층(12)의 다른 쪽 주면에서 성형 몰드 M의 내면 m과 맞닿도록 형성되는 요철부(18)는, 예를 들면, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 성형 몰드 M의 내면 m과의 사이에 통기부(20)를 형성하기 위하여, 이 몰드 부품(10)을, 예를 들면, 사출 성형용 몰드에 적용한 경우, 성형 시에 통기부(20)가 감압됨으로써, 성형 수지의 냉각 속도를 완만하게 하고, 반전용 마스터에 의해 디자인 면을 보다 정확하게 전사할 수 있고, 또한 외관 불량의 발생율도 감소시킬 수 있다. 또한, 성형 종료 시에는, 통기부(20)에 냉각용 기체를 불어넣음으로써, 수지 성형품은 순간적으로 냉각되어 생산성을 높일 수 있다. 이 경우에, 요철부(18)의 오목부(16b)는, 연통되도록 구성되어도 되지만, 연통되어 있지 않아도 된다.

전술한 바와 같이, 이 몰드 부품(10)은, 부품 단체로서 취급할 수 있으므로, 예를 들면, 수지 성형품의 성형 시의 가스 소부 등의 오염물이 부착된 경우에, 상기 몰드 부품(10)을 떼어내어 용이하게 세정할 수 있다. 또한, 디자인 면에 흠이 생기는 등의 문제가 발생할 경우에는, 상기 몰드 부품(10)을 교환할 수 있으므로, 종래와 같이 생산을 중단하여 성형 몰드를 수리할 필요도 없어진다.

또한, 이 몰드 부품(10)이 성형 몰드 M에 대하여 착탈 가능한 구조를 가지고, 또한 상기 몰드 부품(10)이 내열 재료로 형성되어 있으므로, 성형 시의 이형 성을 향상시킬 목적으로 디자인부 표면에 대하여 행해지는 후 가공의 선택 사항이 넓어진다. 이 경우에, 이형 코팅, 오염 방지 코팅을 행하는 것이 용이하게 된다. 또한, 종래의 성형 몰드 M에는 적용하는 것이 곤란했던, 고온 소성을 전제로 한 코팅 등의 후 가공도 행할 수 있다. 코팅예로서는, 불소 수지계, 실리콘 수지계, 유리 코팅 등이 적용될 수 있다.

도 6은, 본원 발명에 따른 수지 성형용 몰드 부품의 실시형태의 다른 예를 나타내는 단면 도해도이며, 도 7은, 도 6의 수지 성형용 몰드 부품을 성형 몰드에 교환 가능하게 장착하는 상태를 설명하기 위한 분해 단면 도해도이다. 도 8은, 도 6의 수지 성형용 몰드 부품을 성형 몰드의 몰드면에 장착한 상태를 설명하기 위한 단면 도해도이다. 도 9는, 도 8의 주요부 확대도이며, 도 10은, 도 9의 주요부 확대도이다.

본 실시형태에 따른 몰드 부품(10)은, 전술한 실시형태에 비해, 상기 몰드 부품(10)의 두께 방향으로 관통하는 관통공(21)을 가지고 있는 점에서 상이하다. 즉, 도 6∼도 10에 나타내는 실시형태에 따른 몰드 부품(10)에는, 기재층(12), 디자인부(14) 및 요철부(18)를 관통하는 복수의 관통공(21)이 형성되어 있다. 관통공(21)은, 상기 몰드 부품(10)에 대하여, 그 직경이, 예를 들면, 150∼220 ㎛의 원통형으로 형성되어 있다. 이 관통공(21)은, 설치하는 상대의 성형 몰드 M을 향해 공경(孔徑)이 점차 커지는 단면 원추대형(圓錐臺形)으로 형성될 수도 있다.

관통공(21)은, 드릴 등의 절삭 가공에 의해 천공하는 방법, 레이저에 의해 기재층(12), 디자인부(14) 및 요철부(18)를 가열 용융시켜 천공하는 방법, 또는 몰드 부품(10)의 제작 도중에, 내열성을 가지는 수지 재료 등이 반경화 상태일 때, 원하는 공경이 되도록 피아노선 등의 선재를 매설하여 관통공 부위를 확보해 두고, 관통공(21)을 형성하는 부분에 수지 재료 등이 퍼지지 않도록 하여, 수지 재료를 경화시킨 후, 또는 경화 도중에, 제거 또는 소멸시켜 상기 관통공(21)을 형성하는 방법 등에 의해 형성된다.

본 실시형태에 따른 몰드 부품(10)은, 예를 들면, 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 진공 흡인공 h를 구비한 진공 성형 몰드 M에 교환 가능하게 끼워넣어져 장착되는 것이다. 이 몰드 부품(10)에서는, 단체 그 자체로서 간편하게 취급할 수 있으므로, 임의의 위치에 적절하게 관통공(21)을 천공할 수 있다. 또한, 그 천공 작업에 있어서도, 특허 문헌 2의 종래 기술에 기재된 바와 같이 무리한 자세로 천공 작업을 행하지 않아도 된다. 그리고, 처음에 천공한 관통공(21)이 자르고 남은 부스러기 등에 의해 막혔을 경우에는, 몰드 부품(10)을 설치 상대의 성형 몰드 M으로부터 적절하게 떼어내어 세정하거나, 상기 몰드 부품(10)의 다른 부위에 관통공(21)을 천공하면 된다.

즉, 이 몰드 부품(10)을 진공 성형 몰드 M의 부품으로서 사용하는 경우에는, 상기 몰드 부품(10)에 진공 흡인용 관통공(21)을 천공한 후 진공 성형 몰드 M에 끼워넣어 용이하게 사용할 수 있으므로, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2 등에 기재된 종래 기술과 같이 성형 몰드에 부착한, 그레인이 형성된 수지층에 진공 흡인용 관통공을 천공하는 것보다 간편한 천공 작업이 된다.

본 실시형태에서는, 상기 몰드 부품(10)을 진공 성형 몰드 M에 장착시키면, 도 8, 도 9, 도 10 등에 나타낸 바와 같이, 몰드 부품(10)의 요철부(18)가 진공 성형 몰드 M의 내면 m에 맞닿고, 상기 몰드 부품(10)의 요철부(18)와 진공 성형 몰드 M의 내면 m과의 사이에 통기부(20)가 형성되고, 또한 상기 통기부(20)와 관통공(21)이 연통된다. 그러므로, 본 실시형태에서는, 설치 상대의 진공 성형용 몰드 M에 처음부터 설치된 진공 흡인공 h를 겨냥해서 진공 흡인용 관통공(21)을 천공할 필요가 없다.

또한, 본 실시형태에서는, 성형 시에 상기 몰드 부품(10)의 통기부(20)가 감압됨으로써, 성형 수지의 냉각 속도를 완만하게 하고, 반전용 마스터로 디자인 면을 보다 정확하게 전사할 수 있고, 또한 외관 불량의 발생도 감소시킬 수 있다. 또한, 성형 종료 시에는, 통기부(20)에 냉각용 기체를 불어넣음으로써, 수지 성형품은 순간적으로 냉각되어 생산성을 높일 수 있다.

도 11은, 본원 발명의 실시형태에 따른 수지 성형용 몰드 부품의 제조 방법의 일례를 나타낸 주요부 공정도로서, (A)∼(D)는 그 제조 방법의 주요부를 나타내는 단면 도해도이며, 도 12는, 본원 발명의 실시형태에 따른 수지 성형용 몰드 부품의 제조 방법의 일례를 나타낸 다른 주요부 공정도로서, (A), (B)는 그 제조 방법의 다른 주요부를 나타내는 단면 도해도이다. 도 13은, 도 11 및 도 12에 나타내는 제조 방법에서 사용되는 반전용 마스터의 일례를 나타낸 단면 도해도이다.

이 제조 방법은, 성형 몰드에 교환 가능하게 장착되고, 제품 표면 측에 디자인이 형성된 수지 성형품을 성형하는 수지 성형용 몰드 부품의 제조 방법으로서, 이하에서 나타내는 (1)∼(5)의 공정을 포함한다.

(1) 몰드 준비 공정

도 11의 (A)에 나타낸 바와 같이, 수지 성형품을 성형하기 위한 몰드로서, 예를 들면, 모형(100)을 준비한다. 모형은, 수지 재료, 복합 재료, 석고 재료 및 목질 재료 등으로 형성되어 있다. 모형(100)은, 몰드 부품(10)의 몰드면을 제작하기 위한 것이며, 상기 몰드면은 수지 성형품(제품)의 외각(外殼) 형상이 된다. 모형(100)은, CAD 데이터 등으로부터 제작해도 되고, 반전하여 제작해도 된다.

(2) 반전용 마스터 준비 공정

반전용 마스터(22)는, 예를 들면, 도 13에 나타낸 바와 같이, 가요성을 가지는, 예를 들면, 수지 재료로 형성된 반전용 수지 시트체(28)를 포함하고, 상기 반전용 수지 시트체(28)의 표면에는, 상기 수지 성형품(제품) 표면의 디자인 면을 형성하는, 전사면으로서의, 예를 들면, 요철형면(28a)이 형성되어 있다.

(3) 몰딩 공정

반전용 마스터(22)는, 도 11의 (B)에 나타낸 바와 같이, 그 전사면이 되는 요철형면(28a)의 반대측의 평탄면을 모형(100)의 표면을 따라 부착하여 가고정함으로써, 모형(100)의 형상을 본뜬다. 이 경우에, 반전용 마스터(22)는, 진공 흡인력(VC)에 의해 모형(100)의 표면에 밀착된다. 반전용 마스터(22)는, 접착제로 부착될 수도 있다.

(4) 복합층 형성 공정

모형(100)에 가고정된 반전용 마스터(22)의 전사면의 표면에, 도 11의 (B)에 나타낸 바와 같이, 내열성을 가지는 재료로서, 예를 들면, 수지 재료 내지 복합 재료를 도포하고, 상기 기재층(12)과, 기재층(12)의 한쪽 주면이면서 전사면 측에 설치되어 제품 표면의 디자인이 되는 디자인부(14)를 포함하는 복합층(24)을, 반전용 마스터(22)의 표면에 형성한다. 이 경우에, 복합층(24)이 되는 내열성을 가지는 재료는, 예를 들면, 솔로 도포하거나, 손으로 도포하거나, 분사 등의 도포에 의한 방법, 또는 일단 반경화 시트형으로 만든 것을 적층하는 방법 등에 의해, 반전용 마스터(22)의 표면에 형성된다.

(5) 보강층 형성 공정

복합층(24)의 표면에, 도 11의 (C)에 나타낸 바와 같이, 디자인부(14)를 지지 보강하는 보강층(26)을 형성한다. 이 경우에, 보강층(26)은, 내열성을 가지는 수지 재료, 섬유 재료, 세라믹 재료, 금속 재료 중 어느 하나의 재료 또는 복수의 재료를, 복합층(24)의 표면에, 전술한 도포 방법 등으로 도포함으로써 형성된다.

이 보강층 형성 공정에 있어서, 보강층(26)에, 상기 성형 몰드 M의 내면 m을 따라, 기재층(12) 또는 보강층(26)에 가열 수단 및/또는 냉각 수단을 내장시키는 공정을 포함할 수 있다.

이 경우에, 가열 수단으로서, 예를 들면, 가요성을 가지는 가열용 면히터(시트 히터)가, 기재층(12) 또는 보강층(26)에 매설된다. 상기 면히터(시트 히터)의 두께는, 예를 들면, 약 3mm 이하로 형성되는 것이 바람직하다. 가열 수단으로서는, 면히터(시트 히터) 이외에도, 그 내부로 가열용 유체를 통과시키는 가열용 관(이하, 가열관이라고 함)을 기재층(12) 또는 보강층(26)에 매립할 수도 있다. 가열관의 직경은, 예를 들면, 약 3∼30 mm로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 냉각 수단으로서는, 그 내부로 냉각용 유체를 통과시키는 냉각용 관(이하, 냉각관이라고 함)이 기재층(12) 또는 보강층(26)에 매설된다. 냉각관의 직경은, 예를 들면, 약 3∼30 mm로 형성되는 것이 바람직하다.

종래의 성형 몰드 M에서는, 성형 몰드 M의 내면 m을 따라 가열관 및/또는 냉각관을 설치하기 위해서는, 상기 성형 몰드 M을 분할하여 제작해야 하는 등, 시간과 노력이 많이 들고 복잡한 구조를 가지는 것에 비해, 상기 가열 수단 및/또는 냉각 수단을 내장시키는 공정에 의해, 성형 몰드 M의 내면 m을 따라 가열 히터, 가열관 및/또는 냉각관을 상기 몰드 부품(10)의 내부에 간단하게 매설할 수 있다.

(6) 탈형 공정

상기 복합층(24), 보강층(26) 및 반전용 마스터(22)의 적층체로부터, 예를 들면, 도 11의 (D)에 나타낸 바와 같이, 모형(100)이 탈형됨으로써, 복합층(24), 보강층(26) 및 반전용 마스터(22)의 적층체를 얻을 수 있다.

(7) 반전용 마스터 박리 공정

상기 탈형 공정 후, 예를 들면, 도 12의 (A)에 나타낸 바와 같이, 상기 적층체로부터 반전용 마스터(22)가 박리됨으로써, 복합층(24)을 얻을 수 있다. 그리고, 복합층(24)의 불필요한 부분이 트리밍(trimming)된다.

(8) 요철부 형성 공정

복합층(24)에는, 도 12의 (B)에 나타낸 바와 같이, 기재층(12)의 다른 쪽 주면(하면)에, 볼록부(30a) 및 오목부(30b)를 가지는 요철부(30)가 형성된다. 이 경우에, 기계 가공 등의 방법에 의해, 그레인 무늬 등의 홈부로 이루어지는 요철부(30)가 형성된다.

(9) 또한, 필요에 따라 상기 복합층(24)에는, 관통공[도 12의 (B)에는, 도시하지 않음]이 천공된다. 이 경우에, 관통공은, 드릴 가공 및 레이저 가공 등에 의해 적절하게 형성된다.

[실시예 1]

도 14는, 본원 발명에 따른 일실시예(실시예 1)의 제조 방법의 일례를 나타낸 주요부 공정도로서, (A)∼(E)는 그 제조 방법의 주요부를 나타내는 단면 도해도이다. 도 15는, 본원 발명에 따른 일실시예(실시예 1)의 제조 방법의 일례를 나타낸 다른 주요부 공정도로서, (A)∼(C)는 그 제조 방법의 다른 주요부를 나타내는 단면 도해도이다.

(1) 몰딩을 위한 모형(100)을 준비한다(모형 준비 공정)[도 14의 (A) 참조].

(2) 두께 0.1∼50 mm의 그레인 반전용 마스터(22)를 모형(100)에 진공 흡인력을 이용하면서 손으로 부착하는 등에 의해 설치한다(몰딩 공정)[도 14의 (B) 참조].

(3) 그레인 반전용 마스터(22) 상에 내열성 재료를 3∼30 mm의 두께로 도포하여, 그레인이 형성된 복합층(24)을 형성한다(복합층 형성 공정)[도 14의 (C) 참조].

(4) 내열성 재료(복합층(24)) 상에, 두께가 3∼30 mm인 보강층(26)을 형성한다(보강층 형성 공정)[도 14의 (D) 참조].

(5) 모형(100) 만을 떼어낸다(탈형 공정)[도 14의 (E) 참조].

(6) 불필요한 부분을 트리밍하고, 성형 몰드와 접하는 면이 되는 보강층(26)에, 기계 가공으로 통기용 그레인 무늬(홈)를 조각함으로써, 볼록부(30a) 및 오목부(30b)를 가지는 요철부(30)가 형성된다(요철부 형성 공정)[도 15의 (A) 참조].

(7) 그레인 반전용 마스터(22)를 박리시킨다(반전용 마스터 박리 공정)[도 15의 (B) 참조].

(8) 필요하다면, 보강층(26)을 가지는 그레인 복합층(24)에 성형 몰드에 끼워넣기 위한 금속 프레임(32)을 설치하고, 레이저 가공기로 진공 흡인용 직경이 150∼220 ㎛인 관통공(34)을 천공한다(관통공 형성 공정)[도 15의 (C) 참조].

[실시예 2]

도 16은, 본원 발명에 따른 일실시예(실시예 2)의 제조 방법의 일례를 나타낸 주요부 공정도로서, (A)∼(E)는 그 제조 방법의 주요부를 나타내는 단면 도해도이다. 도 17은, 본원 발명에 따른 일실시예(실시예 2)의 제조 방법의 일례를 나타낸 다른 주요부 공정도로서, (A)∼(C)는 그 제조 방법의 다른 주요부를 나타내는 단면 도해도이다.

이 실시예 2에서는, 수지 성형품의 모형이 되는 볼록형(110) 및 오목형(120)을 포함하는 주형용 몰드와, 그레인 반전용 마스터(22)가 준비된다(볼록형 준비 공정, 오목형 준비 공정 및 반전용 마스터 준비 공정).

(1) 오목형(120)에 네트(36)를 설치한 후, 불소 코팅이나 실리콘계 이형제 등을 분사하여 이형 처리를 행한다. 또한, 두께 0.1∼50 mm의 그레인 반전용 마스터(22)를 진공 흡인력을 이용하면서 손으로 부착하는 등에 의해, 모형이 되는 볼록형(110)에 설치한다(몰딩 공정)[도 16의 (A) 참조].

(2) 볼록형(110)과 오목형(120)을 대향 배치하고, 5∼40 mm의 클리어런스를 확보한 상태에서 조립한다[도 16의 (B) 참조].

(3) 확보된 클리어런스의 부분에 내열성 수지 재료를 진공 주형하여, 그레인이 형성된 복합층(38)을 형성한다(복합층 형성 공정)[도 16의 (C) 참조].

(4) 오목형(120)만을 탈형한다(오목형 탈형 공정)[도 16의 (D) 참조].

(5) 그레인 반전용 마스터(22)를 그레인이 형성된 복합층(38)으로부터 박리시키고, 볼록형(110)을 탈형한다(볼록형 탈형 공정 및 반전용 마스터 박리 공정)[도 16의 (D), (E) 참조].

(6) 그레인이 형성된 복합층(38)에 부착되어 있던 네트(36)를 박리시켜, 그레인이 형성된 복합층(38)의 하면에, 볼록부(40a) 및 오목부(40b)를 가지는 요철부(40)를 형성한다(요철부 형성 공정)[도 17의 (A) 참조].

(7) 불필요한 부분을 트리밍하고, 필요하다면, 그레인이 형성된 복합층(38)에, 레이저 가공으로 직경 150∼220 ㎛의 진공 흡인용 관통공(44)을 천공한다(관통공 형성 공정)[도 17의 (B) 참조].

[실시예 3]

도 18은, 본원 발명에 따른 일실시예(실시예 3)의 제조 방법의 일례를 나타낸 주요부 공정도로서, (A)∼(E)는 그 제조 방법의 주요부를 나타내는 단면 도해도이다. 도 19는, 본원 발명에 따른 일실시예(실시예 3)의 제조 방법의 일례를 나타낸 다른 주요부 공정도로서, (A)∼(C)는 그 제조 방법의 다른 주요부를 나타내는 단면 도해도이다.

(1) 모형(100)을 준비한다(모형 준비 공정)[도 18의 (A) 참조].

(2) 모형(100)에 두께 0.1∼50 mm의 그레인 반전용 마스터(22)를 진공 흡인력을 이용하면서 손으로 부착하는 등에 의해 설치한다(몰딩 공정)[도 18의 (B) 참조].

(3) 그레인 반전용 마스터(22) 상에 내열성 재료를, 두께가 약 3∼30 mm로 되도록 도포하여, 그레인이 형성된 복합층(24)을 형성한다(복합층 형성 공정)[도 18의 (C) 참조].

(4) 두께가 3∼30 mm인 보강층(46)을 설치하고, 상기 보강층(46)에 냉각용 파이프나 히터 등의 관(48)을 매설한다(보강층 형성 공정)[도 18의 (D) 참조].

(5) 모형만을 제거한다(탈형)[도 18의 (E) 참조].

(6) 불필요한 부분을 트리밍하고, 성형 몰드와 접하는 면이 되는 보강층(46)에, 기계 가공으로 통기용 그레인 무늬(홈)를 조각함으로써, 볼록부(50a) 및 오목부(50b)를 가지는 요철부(50)가 형성된다(요철부 형성 공정)[도 19의 (A) 참조].

(7) 그레인 반전용 마스터(22)를 박리시킨다(반전용 마스터 박리 공정)[도 19의 (B) 참조].

(8) 필요하다면, 보강층(46)을 가지는, 그레인이 형성된 복합층(24)에 성형 몰드에 끼워넣기 위한 금속 프레임(56)을 설치하고, 레이저 가공기로 진공 흡인용 직경이 150∼220 ㎛인 관통공(54)을 천공한다(관통공 형성 공정)[도 19의 (C) 참조].

전술한 각 실시예 및 실시예 1∼실시예 3에 적용될 수 있는 보강층은, 예를 들면, 도 20, 도 21 및 도 22에 나타내는 층 구조를 가지는 것이 바람직하다.

즉, 도 20에 나타내는 보강층에서는, 유리 클로스 등의 보강 섬유를 보강층에 내재시켜 강도를 보충하도록 구성하고 있다.

또한, 도 21에 나타내는 보강층에서는, 내구성이 높은 재료로서, 예를 들면, 내열성을 가지는 수지 재료, 섬유 재료, 세라믹 재료, 금속 재료 중 어느 하나의 재료 또는 복수의 재료로 형성된 보강층에 의해 강도를 보충하도록 구성하고 있다. 이 경우에, 유리 클로스 등의 보강 섬유는 있어도 되고 없어도 된다.

또한, 도 22에 나타내는 보강층에서는, 도 21에 나타낸 보강층을 형성하는 내열성 재료로 상기 보강층의 두께를 두껍게 하여 내구성을 높임으로써, 강도를 보충하도록 구성하고 있다.

10: 수지 성형용 몰드 부품(몰드 부품) 12: 기재층
14: 디자인부 14a: 장식부
16a, 30a, 40a, 50a: 볼록부 16b, 30b, 40b, 50b: 오목부
18, 30, 42, 52: 요철부 20: 통기부
21, 34, 44, 54: 관통공 22: 반전용 마스터
24: 복합층 26: 보강층
28: 반전용 수지 시트체 28a: 요철형면
32, 38, 56: 지지 프레임 36: 네트
48: 냉각관 100: 모형
110: 볼록형 120: 오목형
M: 성형 몰드 m: 성형 몰드의 내면
h: 진공 성형 몰드의 진공 흡인공

Claims

성형 몰드에 장착되고, 제품 표면 측에 디자인이 형성된 수지 성형품을 성형하는 수지 성형용 몰드 부품으로서,
상기 수지 성형용 몰드 부품은,
기재층(基材層);
상기 기재층의 한쪽 주면(主面) 측에서 상기 제품 표면 측이 되는 면에 형성되는 디자인부; 및
상기 기재층의 다른 쪽 주면 측에서 상기 성형 몰드의 내면과 맞닿는 면에 형성되고, 상기 성형 몰드의 내면과의 사이에 통기부를 형성하는 요철부
를 포함하고,
상기 기재층과 상기 디자인부 중, 적어도 상기 디자인부가 내열성을 가지는 재료로 형성되고,
상기 수지 성형용 몰드 부품은, 상기 수지 성형품의 성형 시에 상기 요철부가 상기 성형 몰드의 내면으로 가압하는 방향으로 성형 압력이 작용하도록, 상기 성형 몰드에 교환 가능하게 장착되는, 수지 성형용 몰드 부품.
제1항에 있어서,
상기 디자인부는, 요철형면을 가지는 반전용(反轉用) 마스터에 의해 전사(轉寫)된 디자인 면을 포함하는, 수지 성형용 몰드 부품.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 기재층은, 상기 디자인부를 지지하여 보강하는 보강층을 추가로 포함하고,
상기 보강층은, 내열성을 가지는 수지 재료, 섬유 재료, 세라믹 재료, 및 금속 재료 중 어느 하나의 재료 또는 복수의 재료로 형성되는, 수지 성형용 몰드 부품.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수지 성형용 몰드 부품은, 진공 흡인공을 구비한 진공 성형 몰드에 교환 가능하게 장착되는 수지 성형용 몰드 부품을 포함하고,
상기 수지 성형용 몰드 부품은, 상기 수지 성형용 몰드 부품을 관통하는 진공 흡인용 관통공을 추가로 포함하고,
상기 요철부는, 서로 연통되는 오목부를 포함하고, 상기 요철부와 상기 성형 몰드의 내면과의 사이에 통기부가 설치되도록 형성되고,
상기 통기부는, 상기 진공 성형 몰드의 상기 진공 흡인공과 연통 가능하게 되고, 또한 상기 관통공과 연통 가능하게 되는, 수지 성형용 몰드 부품.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 성형 몰드의 몰드면을 따라, 상기 기재층 또는 상기 보강층에 내장되는 가열 수단 및/또는 냉각 수단을 추가로 포함하는, 수지 성형용 몰드 부품.
성형 몰드에 교환 가능하게 장착되고, 제품 표면 측에 디자인이 형성된 수지 성형품을 성형하는 수지 성형용 몰드 부품의 제조 방법으로서,
기재층을 형성하는 공정;
상기 기재층의 한쪽 주면 측에서 상기 제품 표면 측이 되는 면에 디자인부를 구성하는 공정; 및
상기 기재층의 다른 쪽 주면 측에서 상기 성형 몰드의 내면과 맞닿는 면에, 상기 성형 몰드의 내면과의 사이에 통기부를 형성하는 요철부를 형성하는 공정
을 포함하고,
상기 기재층과 상기 디자인부 중, 적어도 상기 디자인부가 내열성을 가지는 재료로 형성되는, 수지 성형용 몰드 부품의 제조 방법.
성형 몰드에 교환 가능하게 장착되고, 제품 표면 측에 디자인이 형성된 수지 성형품을 성형하는 수지 성형용 몰드 부품의 제조 방법으로서,
상기 수지 성형품을 성형하기 위한 몰드를 준비하는 공정(몰드 준비 공정);
가요성을 가지는 재료로 형성되고, 상기 제품 표면의 디자인 면을 형성하는 전사면으로서의 요철형면을 가지는 반전용 마스터를 준비하는 공정(반전용 마스터 준비 공정);
상기 몰드를 사용하여, 기재층과, 상기 기재층의 한쪽 주면 측이면서 상기 전사면 측에 설치되어 상기 제품 표면의 디자인이 되는 디자인부를 포함하는 복합층을, 상기 반전용 마스터의 표면에 형성하는 공정(복합층 형성 공정);
상기 적층체로부터 상기 반전용 마스터를 박리시키는 공정(반전용 마스터 박리 공정); 및
상기 기재층의 다른 쪽 주면에 요철부를 형성하는 공정(요철부 형성 공정)
을 포함하는 수지 성형용 몰드 부품의 제조 방법.
제7항에 있어서,
상기 몰드는, 상기 수지 성형품의 모형(母型)을 포함하고,
상기 수지 성형품의 모형을 준비하는 공정(모형 준비 공정);
가요성을 가지는 재료로 형성되고, 상기 제품 표면의 디자인 면을 형성하는 전사면으로서의 요철형면을 가지는 반전용 마스터를 준비하는 공정(반전용 마스터 준비 공정);
상기 전사면의 반대측 면을 상기 모형의 표면을 따라 부착하여 가고정(假固定)시키고, 상기 모형의 형상을 본뜨는 공정(몰딩 공정);
상기 모형에 가고정된 상기 반전용 마스터의 상기 전사면의 표면에 내열성을 가지는 재료를 도포하고, 기재층과, 상기 기재층의 한쪽 주면이면서 상기 전사면 측에 설치되어 상기 제품 표면 측이 되는 디자인부를 포함하는 복합층을, 상기 반전용 마스터의 표면에 형성하는 공정(복합층 형성 공정);
상기 반전용 마스터로부터 상기 모형을 탈형하는 공정(탈형 공정);
상기 탈형 공정 후, 상기 복합층으로부터 상기 반전용 마스터를 박리시키는 공정(반전용 마스터 박리 공정); 및
상기 기재층의 다른 쪽 주면에 요철부를 형성하는 공정(요철부 형성 공정)
을 포함하는 수지 성형용 몰드 부품의 제조 방법.
제7항에 있어서,
상기 몰드는, 상기 수지 성형품의 모형이 되는 볼록형 및 오목형을 포함하는 주형용 몰드를 포함하고,
상기 볼록형을 준비하는 공정(볼록형 준비 공정);
가요성을 가지는 재료로 형성되고, 상기 제품 표면의 디자인 면을 형성하는 전사면으로서의 요철형면을 가지는 반전용 마스터를 준비하는 공정(반전용 마스터 준비 공정);
상기 전사면의 반대측 면을 상기 볼록형의 표면을 따라 부착하여 가고정시키고, 상기 볼록형의 형상을 본뜨는 공정(몰딩 공정);
상기 볼록형과 소정 간격을 두고 상기 오목형을 상기 볼록형과 대향하여 배치하는 공정;
상기 볼록형과 상기 오목형과의 사이에 내열성을 가지는 재료를 주입하고, 상기 볼록형에 가고정된 상기 반전용 마스터의 상기 전사면의 표면에 기재층과, 상기 기재층의 한쪽 주면이면서 상기 전사면 측에 설치되어 상기 제품 표면 측이 되는 디자인부를 포함하는 복합층을, 상기 반전용 마스터의 표면에 형성하는 공정(복합층 형성 공정);
상기 복합층으로부터 상기 오목형을 탈형하는 공정(오목형 탈형 공정);
상기 복합층으로부터 상기 볼록형을 탈형하는 공정(볼록형 탈형 공정);
상기 복합층으로부터 상기 반전용 마스터를 박리시키는 공정(반전용 마스터 박리 공정); 및
상기 기재층의 다른 쪽 주면에 요철부를 형성하는 공정(요철부 형성 공정)
을 포함하는 수지 성형용 몰드 부품의 제조 방법.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디자인부를 지지 보강하는 보강층을 형성하는 공정(보강층 형성 공정)을 추가로 포함하는 수지 성형용 몰드 부품의 제조 방법.
제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수지 성형용 몰드 부품에 대하여, 상기 수지 성형용 몰드 부품의 두께 방향으로 관통하는 관통공을 형성하는 공정(관통공 형성 공정)을 추가로 포함하는 수지 성형용 몰드 부품의 제조 방법.