KR20150102585A - 입체 인쇄면을 가지는 제품의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 외피를 준비하는 단계와; 외피 일면에 임의 모양으로 이루어지는 인쇄면을 형성하는 단계와; 외피에 형성된 인쇄면에 대응하는 음각공동이 마련되는 금형을 준비하는 단계와; 외피의 인쇄면이 음각공동과 대면하도록 외피의 일면을 금형에 위치시키는 단계와; 금형에 안치된 외피의 타면에 일정두께의 성형판을 안치하는 단계와; 성형판 상면에 외력을 가하여 외피의 인쇄면을 금형의 음각공동 형상으로 성형하는 단계를; 포함하여 이루어지는 입체 인쇄면을 가지는 제품의 제조방법을 제공한다.

Description

입체 인쇄면을 가지는 제품의 제조방법{A manufacturing method of product with three-dimensional printed face}

본 발명은 입체 인쇄면을 가지는 제품을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 별도의 복잡한 장치나 설비를 사용하지 않고도 다양한 색상의 모양과 무늬로 이루어지는 인쇄면 자체가 입체감 있게 표현된 제품을 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.

의류나 신발, 벽지 등과 같은 다양한 종류의 제품 일면에는 심미감을 더하기 위한 수단으로서 다양한 색상으로 이루어지는 모양이나 무늬가 표현된다. 제품 일면에 다양한 모양이나 무늬를 표현하기 위한 전통적인 방식 중의 하나가 인쇄이다. 인쇄는 잉크를 이용하여 표현하고자 하는 모양이나 무늬를 제품 일면에 옮겨 찍어내는 방식으로서, 그 구체적인 실행 방식에 따라 그라비아(gravure), 전사(decal comania), 스크린(screen) 등으로 나뉜다.

이러한 인쇄는 다양한 색상으로 이루어지는 모양이나 무늬를 제품 일면에 용이하게 표현할 수 있음은 물론, 동일한 모양이나 무늬를 연속해서 제품에 표현할 수 있다는 장점으로 인해 오랜시간 동안 다양한 산업분야에 접목되어 왔다. 하지만, 현재까지 알려진 인쇄기법들 대부분은 그 특성상 평면으로 이루어지는 제품 일면에 평탄한 인쇄면을 형성할 수 있을 뿐, 제품 일면에 입체적인 인쇄면을 형성하는 것이 현실적으로 불가능하다.

이를 위해, 대한민국 등록특허 제1121976호와 같이 롤러의 일면에 일정깊이의 무늬를 음각한 다음, 이들 각 음각 무늬에 잉크를 채워넣어 제품 일면에 전이함으로써 입체 무늬를 표현하는 다양한 방법들이 제안되고 있다. 그런데, 이들 기술들에 의해 제품 일면에 표현되는 것은 입체 형상으로의 무늬 자체가 아니라 일정두께의 잉크라는 점에서 종래 전통적인 인쇄기법의 경우와 별반 다르지 않다. 더욱이, 이들 기술에 의해 구현 가능한 것들 대부분은 일정 모양이나 무늬가 연속하여 반복되는 단순 패턴들 뿐이어서 소비자의 다양한 욕구를 충족시키기에는 한계가 있다.

입체 인쇄면이 구비되는 제품을 구현하는 다른 기술의 예가 대한민국 공개특허 제2002-0078686호로서, 이 기술의 기본적인 특징은 입체 형상으로 이루어지는 제품의 일면에 인쇄면을 직접 결합하는 방식으로 입체 인쇄면을 가지는 제품을 구현함에 있다. 종래 인쇄기법들이 제품의 일면에 임의 모양이나 무늬를 직접 전사하는 방식을 취함에 비해, 이 기술은 기본적으로 입체 형상으로 만들어진 제품에 평면 인쇄면을 결합하여 최종적으로 입체 인쇄면이 구비되는 제품을 완성한다는 점에서 차이가 있다. 그런데, 이 기술은 제품의 일면에 입체 형상으로 이루어지는 무늬나 모양을 형성하는 것이 아니라, 입체 형상으로 이루어지는 제품의 일면에 평면 인쇄면을 단순히 결합하는 방식이라는 점에서 진정한 의미의 입체 인쇄면을 가지는 제품으로 보기는 힘들다.

대한민국 등록특허 제1121976호, 대한민국 공개특허 제2002-0078686호

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 별도의 복잡한 설비를 사용하지 않고 다양한 색상의 모양이나 무늬로 이루어지는 인쇄면 자체가 입체 형상으로 표현되는 제품을 제조하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 외피를 준비하는 단계와; 외피 일면에 임의 모양으로 이루어지는 인쇄면을 형성하는 단계와; 외피에 형성된 인쇄면에 대응하는 음각공동이 마련되는 금형을 준비하는 단계와; 외피의 인쇄면이 음각공동과 대면하도록 외피의 일면을 금형에 위치시키는 단계와; 금형에 안치된 외피의 타면에 일정두께의 성형판을 안치하는 단계와; 성형판 상면에 외력을 가하여 외피의 인쇄면을 금형의 음각공동 형상으로 성형하는 단계를; 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

상기 외피는 직물 또는 합성수지 시트 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다.

상기 인쇄면은 스크린에 의해 인쇄되어 형성되거나, 또는 임의 모양의 인쇄면이 마련되는 전사지를 전사시켜 형성될 수 있다.

이때, 외피의 인쇄면이 금형의 음각공동 형상으로 성형되면, 외피를 금형으로부터 분리하는 단계와; 금형에 음각공동 체적보다 많은 양의 비발포성 합성수지를 투입하는 단계와; 금형이 가압된 상태에서 합성수지 용융체가 금형의 음각공동 모두에 충전되어 성형되면, 금형의 가압을 해제하고 개방하여 음각공동 형상의 성형부가 형성된 합성수지 성형체를 금형으로부터 탈형하는 단계와; 금형의 음각공동에 외피의 인쇄면 및 합성수지 성형체의 성형부가 위치하도록 금형에 외피와 합성수지 성형체를 안치하는 단계와; 금형을 가압한 상태로 냉각성형하여 합성수지 성형체의 일면 부위를 외피와 일체화시키는 단계가; 이어질 수 있다.

상기 외피의 상면에 안치되는 합성수지 성형체의 타면에는, 내피가 더 안치될 수 있다.

이때, 합성수지 성형체는 금형의 음각공동으로 형성된 성형부만으로 이루어질 수 있다.

또한, 외피의 인쇄면이 금형의 음각공동 형상으로 성형되면, 외피를 금형으로부터 분리하는 단계와; 금형에 음각공동 체적보다 많은 양의 발포성 합성수지를 투입하는 단계와; 금형이 가압된 상태에서 합성수지가 연화점을 지나 가교되기 시작하는 시점 사이에 금형의 가압을 해제하고 금형을 개방하여, 음각공동 형상으로 성형된 합성수지 성형체를 탈형하는 단계와; 금형의 음각공동에 외피의 인쇄면 및 합성수지 성형체의 성형부가 위치하도록 금형에 외피와 합성수지 성형체를 안치하는 단계와; 금형을 가압한 상태로 가열하여 합성수지 성형체를 가교시키는 단계와; 가압을 해제하고 금형을 개방하여 외피 및 내피 각각과 접한 상태로 가교된 합성수지 성형체를 발포시키는 단계가; 이어질 수 있다.

상기 외피의 상면에 안치되는 합성수지 성형체의 타면에는, 내피가 더 안치될 수 있다.

상기 내피와 일체화된 합성수지 성형체는 금형의 음각공동으로 형성된 성형부만으로 이루어질 수 있다.

본 발명은 종래 인쇄기법을 이용하여 제품의 일면에 다양한 색상의 임의 모양이나 무늬로 이루어지는 디자인을 평면으로 인쇄면을 형성한 다음, 금형을 이용하여 평면의 인쇄면을 일정한 윤곽을 가지는 입체 형상으로 변환시키는 방법을 제안함으로써 종래 인쇄기법으로는 구현이 불가능한 입체 인쇄면의 제품을 용이하게 제조할 수 있도록 해준다.

또한, 본 발명은 입체 인쇄면이 가지는 제품의 내부에 일정 경도를 가지는 성형체나 발포체를 제품자체와 일체화시키는 방법을 제안함으로써, 장시간 사용하더라도 입체 인쇄면의 윤곽을 안정적으로 유지할 수 있는 내구성이 강화된 제품을 제조할 수 있다는 이점이 기대된다.

도 1a 내지 도 1d 각각은 본 발명에 따른 일 실시예로서 입체 인쇄면을 가지는 제품을 제조하는 개략적인 공정도.
도 2a 내지 도 2d 각각은 도 1의 실시예에 부가될 수 있는 실시예들의 개략적인 공정도.
도 3a 내지 도 3b 각각은 도 1의 제1실시예에 부가될 수 있는 다른 실시예의 개략적인 공정도.
도 4a 내지 도 4c 각각은 도 1의 실시예에 부가될 수 있는 또 다른 실시예의 개략적인 공정도.
도 5는 도 1의 실시예에 부가될 수 있는 또 다른 실시예의 개략적인 공정도.
도 6a 내지 도 6d 각각은 도 1의 실시예에 부가될 수 있는 또 다른 실시예의 개략적인 공정도.
도 7a 내지 도 7b 각각은 도 1의 실시예에 부가될 수 있는 또 다른 실시예의 개략적인 공정도.
도 8a 내지 도 8c 각각은 도 1의 실시예에 부가될 수 있는 또 다른 실시예의 개략적인 공정도.
도 9는 도 1의 실시예에 부가될 수 있는 또 다른 실시예의 개략적인 공정도.

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 1a 내지 도 1d 각각은 본 발명에 따른 입체 인쇄면을 가지는 제품을 제조하는 개략적인 공정도를 보여준다. 이하 이를 참조하여 입체 인쇄면을 가지는 제품의 각 제조단계를 구체적으로 살펴본다.

먼저, 외피(10)를 준비한다(도 1a). 외피(10)는 후술할 인쇄면이 구비되어 최종 제품에 있어 외부로 드러나는 부분으로서, 직물 또는 합성수지 시트 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다. 직물은 후술할 공정에서 용융된 합성수지가 침투(penetration) 가능하거나, 함침(impregnation) 가능한 구조와 조직으로 이루어지기만 하면 무방하다. 합성수지 시트는 직물과 같이 일정두께를 가지는 필름 구조로 이루어질 수 있다.

외피가 준비되면, 도 1b와 같이, 외피(10) 일면에 임의 모양으로 이루어지는 인쇄면(20)을 형성한다. 이 인쇄면은 스크린에 의해 인쇄되어 형성되거나, 또는 임의 모양의 인쇄면이 마련되는 전사지를 전사시켜 형성될 수 있다. 외피 자체가 평면으로 이루어지기 때문에 인쇄면은 다양한 색상으로 이루어질 수 있음은 물론, 모양이나 무늬를 의도하는 디자인으로 형성할 수 있다. 스크린 인쇄 및 전사지를 이용한 전사는 관련 업계에 널리 알려져 있는 공지 기술인바 상세한 설명은 생략한다.

외피 일면에 인쇄면이 형성되면, 도 1c와 같이 외피에 형성된 인쇄면(20)에 대응하는 음각공동(3)이 마련되는 금형(1)을 준비한다(도 1c). 금형(1)의 음각공동(3)은 외피의 인쇄면(20)을 돌출시켜 입체 형상으로 만들기 위한 것으로서, 금형(1)의 음각공동(3) 테두리는 외피의 인쇄면(20) 테두리와 일치할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

금형이 준비되면, 외피의 인쇄면(20)이 금형의 음각공동(3)과 대면하도록 외피(10)의 일면을 금형에 위치시키고, 금형(1)에 안치된 외피(10)의 타면에 일정두께의 성형판(7)을 안치한다. 성형판이 외피 상면에 위치하면 이 상태에서, 성형판(7) 상면에 외력을 가하여 외피(10)의 인쇄면(20)을 금형(1)의 음각공동(30) 형상으로 성형한다. 미설명도면부호 2는 금형 덮개로서 프레스를 포함하여 이루어질 수 있다.

성형판(7)은 작용하는 외력에 의해 외피(10)의 인쇄면(20)을 금형의 음각공동(3) 내부로 밀어넣기 위한 수단이다. 이 성형판은 일정한 탄성을 가지는 합성수지 재질로 이루어질 수 있는데, 외부에서 가해지는 압력에 의해 외피(10)의 인쇄면(20)을 금형(1)의 음각공동(3) 내부로 용이하게 밀어넣기 위해서는 적어도 그 두께가 음각공동(3) 중에 가장 깊은 음각공동의 깊이보다 크게 이루어지는 것이 바람직하다.

다만, 이는 성형판의 단지 일례로서, 금형의 음각공동에 대응되는 별도의 양각 돌출부가 마련되는 가압금형을 준비한 다음, 외피를 안치한 상태에서 양각 돌출부가 마련되는 가압금형을 이용하여 외피의 인쇄면을 음각공동 형상으로 입체화하는 방식으로 이루어질 수도 있는바, 본 발명은 외피의 인쇄면을 금형의 음각공동 형상으로 입체화하는 성형판을 어느 하나의 구체적인 구성으로 제한하지는 않는다.

성형판의 작용으로 인해 외피의 인쇄면이 금형의 음각공동 형상으로 성형되면, 외피의 인쇄면은 도 1d와 같이 입체 형상으로 변환된다. 즉, 외피(10)에는 금형의 음각공동(3) 형상으로 입체화된 성형면(12)이 형성되며, 당초 외피(10)에 평면으로 인쇄된 인쇄면(20)은 입체화된 성형면(12)의 형상에 대응하여 입체 구조의 성형인쇄면(22)으로 변환되는 것이다. 외피에 평면으로 인쇄된 면이 입체 구조의 성형인쇄면으로 구현되면 본 발명에 따른 기본 공정이 완료된다.

즉, 본 발명은 입체 인쇄면을 형성함에 있어 입체 구조를 가지는 제품에 직접 인쇄하거나 또는 평면 제품에 입체 구조의 인쇄를 하는 방식이 아니라, 평면 제품에 통상적인 평면 인쇄를 한 다음에 인쇄 모양에 대응하는 공동이 마련되는 금형을 이용하여 인쇄면을 입체화하는 방법을 사용함으로써, 종래에는 쉽게 구현할 수 없었던 입체 인쇄를 보다 편리하게 수행할 수 있음은 물론 인쇄면의 형태에 제한없이 광범위하게 적용할 수 있다는 이점이 있다.

한편, 금형에 의한 성형 작업에 의해 입체 인쇄면이 형성되면, 외력이 작용하더라도 이 입체 인쇄면에 의해 구현되는 디자인을 장시간 안정적으로 지지하면서 그 형태를 유지시킬 수 있는 수단이 필요하다. 도 1d에 도면부호 9로 표시되어 있는 것이 이러한 수단 중의 하나인 충전재이다. 이는 외피(10)의 성형면(12) 내부에 채워지는 것으로, 가압성형 단계에 사용된 성형판을 적절하게 재단하여 사용할 수도 있을 것이나, 본 발명은 충전재를 구성하는 다른 방식으로서 전술한 실시예에 부가될 수 있는 아래와 같은 각 실시예들을 제안한다.

부가 실시예 중의 하나는 비발포성 합성수지 성형체를 이용하는 것으로서, 이에 대한 개략적인 일례가 도 2a 내지 도 2d 각각에 개시되어 있다. 먼저, 도 2a와 같은 구성의 금형(1)을 준비한다. 이 금형(1)에는 음각공동(3)이 마련되며, 이 음각공동(3)은 외피(10)의 성형면(12)을 형성할 때(즉, 평면 인쇄면(20)을 입체 구조의 성형인쇄면(22)으로 성형) 사용된 금형의 음각공동과 동일한 구성으로 이루어지는 것이 바람직하다.

다음으로, 임의 색상 및 재질로 이루어지는 합성수지를 금형 내부로 투입한다. 금형에 투입되는 합성수지는 비발포성 합성수지로서 열가소성 합성수지로 이루어지는 것이 바람직하다. 금형을 이용하여 일정 형상으로 성형할 수 있는 이러한 비발포성 열가소성 합성수지는 관련업계에서 널리 알려져 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

금형에의 합성수지 투입 방법은 다음과 같은 두 가지 방식을 상정할 수 있다. 그중 하나는, 금형을 개방한 상태에서 합성수지를 음각공동에 직접 안치시키는 것이며, 이 경우에 사용되는 합성수지는 펠릿, 시트 등과 같은 고상으로 이루어진다. 다른 하나는, 금형을 밀폐시킨 상태에서 재료 주입기 등과 같은 장치를 사용하여 음각공동에 액상의 합성수지를 채워 넣는 것이다.

다만, 어느 방식을 사용하여 금형 내부에 합성수지를 투입하더라도, 투입되는 합성수지의 양은 금형 전체 음각공동의 체적보다 크게 이루어지는 것이 바람직하다. 본 발명이 이러한 구성을 제안하는 이유는 음각공동 모두에 합성수지가 빠짐없이 채워질 수 있도록 하기 위함이며, 특히 음각공동의 깊이가 얇거나 복잡한 구조로 이루어지는 경우에는 더욱 의미가 있다.

금형의 공동공간 체적보다 많은 양의 합성수지가 금형에 투입되면, 투입된 합성수지가 금형 외부로 흘러 넘치지 않도록 금형을 밀폐한 다음, 일정 압력으로 가압한 상태에서 금형을 가열하여 합성수지를 성형한다. 이는 고상의 합성수지를 안치하는 경우이나, 금형이 밀폐된 상태에서 액상의 합성수지가 주입되는 경우에도 합성수지의 경화시간을 단축시키기 위해서는 밀폐된 금형은 일정 온도로 가열된 상태를 유지하는 것이 바람직하다.

금형에 지속적으로 열이 가해지면, 그 열에 의해 합성수지는 연화점(softening temp.)을 지나 용융되면서 일정한 깊이를 가지는 금형의 음각공동에 먼저 충전되어 음각공동 형상으로 성형되고, 나머지 과잉 공급되어 용융된 합성수지는 음각공동 이외의 공간인 음각공동 주변부 및 표면에 자리하게 된다. 즉, 공동의 체적을 상회하여 공급된 합성수지의 잉여분은 금형의 음각공동 경계를 벗어나게 된다.

합성수지가 연화점을 지나 용융되는 임의 시점에 진입하게 되면, 금형의 가압을 해제하고 금형을 일시 개방한다. 금형의 개방시점은 합성수지가 열에 의해 연화점을 지나 용융되기 시작하는 점성체로의 변화 시점 또는, 용융점(melting temp.)을 지나 용융액체로 변화하는 시점 사이, 또는 완전히 용융액체 상태 중에서 임의로 선택하여 이루어질 수 있다.

만일, 금형에 투입되는 합성수지가 고상이 아닌 액상으로 이루어지는 경우에는 합성수지가 일정 점도를 가지는 액체 상태이기 때문에 금형의 개방 시점은 합성수지가 고상으로 이루어지는 경우와 달라져야 함은 자명하다. 이때는 금형 내부로 투입되는 액상의 합성수지의 개별 특성 및 금형의 온도 등을 적절하게 감안하여 적절하게 결정할 일이다.

이 단계를 거쳐 금형이 개방되면, 금형에 투입된 합성수지는 금형의 음각공동(3) 형상으로 형성된 성형부(31)가 마련되는 합성수지 성형체(30)로 성형된다. 즉, 금형의 음각공동 체적보다 많은 양의 합성수지를 투입하였기 때문에 금형의 모든 음각공동을 채우고 남은 잉여 합성수지가 음각공동 주위를 범람하여 성형부(31) 주위에 잔존하게 되는 것이다. 이 상태의 개략적인 상태는 전술한 도 2b와 대동소이하다.

합성수지 성형체가 성형되면, 합성수지 성형체를 금형으로부터 탈형한 다음, 도 2c와 같이 금형(1)에 외피(10) 및 합성수지 성형체(30)를 안치한다. 금형의 음각공동에는 성형인쇄면(22), 외피 성형면(12), 합성수지 성형체의 성형부(31)가 순서대로 위치하게 된다.

다음으로, 금형을 가압한 상태로 냉각성형한다. 이 단계가 완료되면, 도 2d와 같이 합성수지 성형체(30)에 있어 성형부(31)를 포함하는 일면 부위는 외피(10)와 일체화되며, 외피(10)의 성형면(12) 일면에 마련되는 성형인쇄면(22)은 일정 경도를 가지는 합성수지 성형체의 성형부(31)에 의해 매우 안정적으로 지지됨은 물론 입체감을 더욱 두드러지게 표현할 수 있게 된다. 냉각성형 단계에서 필요한 시간 및 냉각정도는 합성수지 성형체 및 외피의 특성 등을 감안해서 결정하는 것이 바람직하다.

비발포성 합성수지로 충전재를 구성하는 부가 실시예의 다른 예는 별도의 내피를 더 준비하여, 충전재로 사용되는 합성수지 성형체의 타면 부위를 내피로 감싸는 구성이다. 이에 대한 일례가 도 3a 및 도 3b에 개시되어 있다. 이 실시예는 합성수지 성형체가 내피와 일체화되어 충전재로 이루어진다는 점에서 전술한 부가 실시예와 차이점이 있다.

즉, 전술한 부가 실시예에서 합성수지 성형체가 성형되면(도 2b), 합성수지 성형체를 금형으로부터 탈형하지 않고 별도의 내피를 준비한 다음 이를 합성수지 성형체 상면에 안치한다. 이럴 경우, 도 3a와 같이, 합성수지 성형체(30)에 있어 성형부(31)를 포함하는 합성수지 성형체의 일면 부위는 금형의 음각공동(3) 부위와 대면하고, 합성수지 성형체(30)의 타면 부위는 내피(40) 일면과 대면하게 된다.

내피는 직물 또는 합성수지 시트 중의 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 전술한 외피에 대한 설명 부분이 그대로 적용될 수 있을 것이다. 이 상태에서, 금형을 가압하여 냉각성형하면 도 3b와 같이, 합성수지 성형체(30)의 일면 부위는 외피(10)와 일체화되고, 합성수지 성형체(30)의 타면 부위는 내피(40)와 일체화된다.

따라서, 합성수지 성형체는 외부 환경으로부터 완전히 격리되어 안전하게 보호될 수 있음은 물론, 합성수지 성형체 자체에 일부 훼손이 있더라도 외부로 드러나지 않게 된다. 냉각성형을 어느 정도 진행할지 여부는 일률적으로 결정할 일이 아니라 사용된 합성수지 및 내피의 각 특성을 감안해서 이루어지는 것이 바람직하다.

비발포성 합성수지의 충전재를 구성하는 부가 실시예로서의 또 다른 하나는 전술한 도 2c의 단계에서, 금형(1)에 외피(10) 및 합성수지 성형체(30)를 안치하고, 합성수지 성형체(30) 상면에 내피를 단순히 더 부가한 다음, 이들 모두를 동시에 냉각성형하는 것이다. 냉각성형 과정에서 합성수지 성형체의 일면 부위 및 타면 부위 각각은 외피 및 내피와 일체화되어 최종적으로 도 3b와 같은 구조의 제품이 만들어진다.

비발포성 합성수지로 이루어지는 충전재를 구성하는 부가 실시예로서의 또 다른 하나는 내피와 일체화되는 합성수지 성형체를 이용하여 충전재를 구성함에 있어, 내피와 일체화되는 합성수지 성형체는 금형의 음각공동 형상으로 형성된 성형부만으로 이루어지는 경우로서, 이에 대한 일례가 도 4a 내지 도 4c 각각에 개시되어 있다.

먼저, 도 4a에 개시된 것과 같이, 금형(1)을 일정 온도로 유지하면서 별도의 제거수단(5)을 이용하여 용융 상태에 있는 합성수지 성형체(30) 중에서 성형부(31)를 제외한 나머지 부위(32)를 제거한다. 제거수단(5)은 일정한 폭을 가지는 칼과 같은 수단으로 이루어질 수 있다. 불필요한 부분의 제거는, 금형을 냉각시켜 용융 상태의 합성수지 성형체를 고체 상태로 변환시킨 다음 가열된 제거수단으로서 제거할 수도 있을 것이다. 이럴 경우, 제거수단의 단부에는 재료의 최저 연화점 이상의 온도로 가열 가능한 장치가 부가될 수 있다.

합성수지 성형체에서 불필요한 부분이 제거되어 성형부만이 남게되면, 도 4b와 같이 내피(40)를 안치한 다음 냉각성형하여 합성수지 성형체의 성형부(31)를 내피(40)와 일체화시켜 탈형한다. 다음으로, 금형에 외피, 합성수지 성형체의 성형부와 일체화된 내피를 순서대로 안치하고 냉각성형하면, 도 4c와 같은 제품이 만들어진다. 도 4c에서 알 수 있듯이, 이에 따라 구현되는 제품은 외피(10)의 성형면(12)에 합성수지 성형체의 성형부(31)만이 일체화되기 때문에 외피(10)를 통해 외부로 드러나는 성형인쇄면(22)의 입체감이 더욱 두드러질 수 있게 된다.

이 부가 실시예에 있어, 본 발명은 합성수지 성형체에서 불필요한 부분이 제거되어 성형부만이 남게되면, 이들 성형부를 금형으로부터 탈형하고, 금형에 외피, 합성수지 성형체의 성형부, 내피를 순서대로 안치한 다음, 금형을 밀폐하여 이들 모두를 동시에 냉각성형하는 경우도 배제하지 않는다. 이에 따라 구현되는 제품의 구조는 도 4c와 동일함은 자명하다.

다만, 이 부가 실시예들의 경우 합성수지 성형체의 성형부만이 사용되는 관계로 내피와 외피가 직접 접하는 부위가 존재한다. 이럴 경우, 내피 및 외피 중에 선택되는 적어도 어느 하나의 일면에 접착처리를 하면 냉각성형 과정에서 내피와 외피는 더욱 긴밀하게 결합될 수 있을 것이다. 후술할 다른 부가 실시예에 있어서도 내피와 외피가 직접 접하는 경우에는 이러한 사전 접착처리 단계가 부가될 수 있을 것이다.

비발포성 합성수지로 이루어지는 충전재를 내피를 포함하는 합성수지 성형체로 구성함에 있어, 내피와 일체화되는 합성수지 성형체 중에서 금형의 음각공동 형상으로 형성된 성형부만을 이용하는 다른 부가 실시예는 도 5와 같이 이루어질 수 있다.

이 부가 실시예는, 전술한 도 2b와 같이, 금형에 투입되어 용융된 합성수지 성형체(30)에 금형의 음각공동에 대응하는 성형부(31)가 성형되면, 합성수지 성형체(30)를 탈형하여 내피(40) 일면에 위치시킨 다음, 합성수지 성형체의 성형부(31)는 내피(40)와 일체화시키되 합성수지 성형체의 나머지 부위(32)를 제거하는 방식으로 이루어진다.

이와 관련된 작업은 고주파 금형 등과 같은 절단 금형을 사용하면 용이하게 구현할 수 있으며, 이는 관련 업계에 널리 알려져 있는 사항인바 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이 단계 이후의 작업은 전술한 부가 실시예에서 설명한 과정이 그대로 또는 일부 변경되어 적용될 수 있을 것이며, 이 부가 실시예에 따라 구현되는 제품의 구조는 도 4c와 동양이다.

한편, 본 발명은 충전재를 구성함에 있어 발포성 합성수지를 성형하여 충전재로 사용하는 경우를 배제하지 않는데, 이러한 부가 실시예들은 전술한 부가 실시예들이 비발포성 합성수지를 성형하여 만들어지는 충전재를 사용하는 점과 차이가 있다. 아래에서는 발포성 합성수지를 사용하여 충전재를 구성하는 부가 실시예들을 살펴본다.

발포성 합성수지를 사용하여 충전재를 구성하는 부가 실시예의 구체적인 일례가 도 6a 내지 도 6d 각각에 개시되어 있다. 먼저, 도 6a와 같이 내면에 임의 형상의 음각공동(3)이 마련되는 금형(1)을 준비한다. 이 부가 실시예에 사용되는 금형은 전술한 부가 실시예들의 경우와 대동소이하다. 금형이 준비되면, 금형의 전체 음각공동의 체적보다 많은 양의 합성수지를 투입한다. 금형에의 합성수지 투입은 전술한 부가 실시예들의 경우와 대동소이하게 이루어질 수 있다.

다만, 이 부가 실시예에 투입되는 합성수지는 발포성 합성수지이기 때문에, 금형에 투입되는 합성수지는 기재수지, 가교제, 발포제, 그리고 발포 제품의 용도와 목적에 따라 첨가되는 안료, 충진재, 기타 첨가제 등을 포함하는 혼합물 형태로 이루어질 수 있다. 여기서, 기재수지는 관련 업계에서 사용하거나 그 목적으로 사용될 수 있는 다양한 종류의 합성수지(polymer) 가운데 선택되는 어느 하나로 이루어질 수 있다. 즉, 후술할 가교 및 발포를 통해 발포체(foam)를 형성할 수 있는 재료 중의 어느 하나로 이루어지기만 하면 무방하다.

합성수지가 금형에 투입되면, 금형을 밀폐한 다음, 일정 압력으로 가압한 상태에서 금형을 가열한다. 금형에 지속적으로 열이 가해지면, 그 열에 의해 합성수지는 연화점을 지나 용융되면서 일정한 깊이를 가지는 금형의 음각공동에 먼저 충전되고, 나머지 과잉 공급되어 용융된 성형재료는 음각공동 이외의 공간인 음각공동 주변부 및 표면에 자리하게 된다.

성형재료가 연화점을 지나 용융되는 임의 시점에 진입하게 되면, 금형의 가압을 해제하고 금형을 일시 개방한다. 금형의 개방시점은 금형에 투입된 성형재료의 특성에 따라 달라질 수 있으며, 성형재료가 열에 의해 연화점을 지나 용융되기 시작하는 점성체로의 변화 시점 또는, 용융점을 지나 용융액체로 변화하는 시점 사이, 또는 가교되기 이전 단계의 완전히 용융된 액체 상태 중에서 임의로 선택하여 이루어질 수 있다. 다만, 이 실시예에서 금형에 투입되는 것은 발포성 합성수지이기 때문에 금형의 개방시점은 전술한 실시예와 달리 이루어질 수 있다.

전술한 부가 실시예에서 설명한 것과 유사하게, 금형에 투입되는 합성수지가 고상이 아닌 액상으로 이루어지는 경우에는 합성수지가 일정 점도를 가지는 액체 상태이기 때문에 금형의 개방 시점은 합성수지가 고상으로 이루어지는 경우와 달라져야 함은 자명하다. 이때는 금형 내부로 투입되는 액상의 합성수지의 개별 특성 및 금형의 온도 등을 적절하게 감안하여 적절하게 결정할 일이다.

금형이 개방되면 도 6b와 같이, 금형에 투입된 합성수지는 금형의 음각공동(3) 형상으로 형성된 성형부(36)가 마련되는 합성수지 성형체(35)로 성형된다. 금형의 음각공동 체적보다 많은 양의 합성수지를 투입하였기 때문에 금형의 모든 음각공동을 채우고 남은 잉여 합성수지가 음각공동 주위를 범람하여 성형부(36) 주위에 잔존하게 된다.

합성수지 성형체가 금형의 음각공동 형상으로 성형되면 합성수지 성형체를 금형으로부터 탈형하고, 도 6c와 같이 금형(1)에 외피(10), 합성수지 성형체(35)를 안치하여 안치하고 금형을 밀폐한다. 금형의 음각공동(3)에는 외피(10)의 성형면(12) 및 성형인쇄면(22), 그리고 합성수지 성형체(35)의 성형부(36)가 위치한다.

금형에 외피 및 합성수지 성형체가 안치되면, 금형을 밀폐하고 그 상태에서 열을 가한다. 열이 가해지면, 합성수지 성형체는 가교되기 시작하는데 이때, 합성수지 성형체는 그 자체가 가교됨은 물론, 외피와 접하고 있는 합성수지 성형체 각 부위는 외피의 표면과 조직 내부로 침투하여 외피와 일체화되면서 가교된다.

합성수지 성형체의 해당 부위가 외피의 표면 및 내부 조직에 침투하여 일체화되면, 가교가 완료되는 시점에 가압을 해제하고 금형을 신속히 개방한다. 금형의 개방에 따라 합성수지 성형체는 당초 예정된 발포율에 따라 발포하면서 도 6d에 개시된 것과 같이 발포체(350)의 일면 부위는 외피(10)와 일체화되되, 음각공동 형상으로 성형되어 발포된 부위(360)는 성형인쇄면(22)를 지지하게 된다.

이 부가 실시예에 따라 구현되는 최종 제품은 전술한 부가 실시예에 의해 구현되는 제품에서 기대되는 효과를 그대로 가진다. 즉, 보호수단으로서 외피(10)에 의해 임의 형상이나 모양으로 이루어지는 발포체(350)의 훼손이나 변형을 방지할 수 있음은 물론, 발포체(350) 중에서 금형의 음각공동 형상으로 성형되어 발포된 부위(360)에 의해 외피 일면에 마련되는 성형인쇄면(22)이 가지는 입체감을 그대로 살릴 수 있다. 또한 이에 부가하여, 이 부가 실시예는 발포성 합성수지를 사용한다는 점에서 전술한 부가 실시예에 비해 성형인쇄면(22)의 입체감을 더욱 부각시킬 수 있다는 장점이 있다.

발포성 합성수지로 이루어지는 충전재를 구성하는 부가 실시예로서의 다른 예는 별도의 내피를 더 준비하여, 충전재로 사용되는 합성수지 성형체의 타면 부위를 내피로 감싸는 구성이다. 이에 대한 일례가 도 7a 및 도 7b에 개시되어 있다. 이 부가 실시예는 발포성 합성수지 성형체가 내피에 의해 감싸지는 구성이라는 점에서 전술한 도 3a에 개시된 부가 실시예와 유사하다.

즉, 전술한 부가 실시예에서 합성수지 성형체가 성형되면(도 6b), 합성수지 성형체를 금형으로부터 탈형하지 않고 별도의 내피를 준비한 다음 이를 합성수지 성형체 상면에 안치한다. 이럴 경우, 도 7a와 같이, 합성수지 성형체(35)에 있어 성형부(36)를 포함하는 합성수지 성형체의 일면 부위는 금형의 음각공동(3) 부위와 대면하고, 합성수지 성형체(35)의 타면 부위는 내피(40) 일면과 대면하게 된다.

내피는 직물 또는 합성수지 시트 중의 어느 하나로 이루어질 수 있다. 이 상태에서, 금형을 가압하여 내피와 합성수지 성형체를 일체화시켜 탈형하고, 금형에 외피와 합성수지 성형체와 일체화된 내피를 안치한다. 금형의 음각공동에는 성형인쇄면, 외피 성형면, 합성수지 성형체의 성형부가 위치한다. 이 상태에서, 금형을 밀폐하고 열을 가하면, 가해지는 열에 의해 합성수지 성형체는 자체가 가교됨은 물론, 외피 및 내피 각각과 접하고 있는 합성수지 성형체 일면 부위 및 타면 부위 각각은 외피 및 내피의 표면과 조직 내부로 침투하여 외피 및 내피와 일체화되면서 가교된다.

합성수지 성형체의 각 부위가 외피 및 내피의 표면 및 내부 조직에 침투하여 일체화되면, 가교가 완료되는 시점에 가압을 해제하고 금형을 신속히 개방한다. 금형의 개방에 따라 합성수지 성형체는 당초 예정된 발포율에 따라 발포하면서 도 7b에 개시된 것과 같이 발포체(350)의 일면 부위는 외피(10)와 일체화되고, 발포체(360)의 타면 부위는 내피(40)와 일체화된 제품이 만들어진다.

발포성 합성수지로 이루어지는 충전재를 구성하는 부가 실시예로서의 또 다른 하나는 전술한 도 6c의 단계에서, 금형(1)에 외피(10) 및 합성수지 성형체(35)를 안치하고, 합성수지 성형체(35) 상면에 내피(40)를 단순히 더 부가한 다음, 금형을 밀폐하고 가열하는 것이다. 즉, 별도로 내피와 합성수지 성형체를 일체화시키는 단계를 생략하고, 이들을 금형에 동시에 안치하여 가교 및 발포시키는 것이며, 이에 따라 구현되는 제품의 구조는 도 7b와 같다.

발포성 합성수지로 이루어지는 충전재를 구성하는 부가 실시예로서의 또 다른 하나는 내피와 일체화되는 합성수지 성형체는 금형의 음각공동 형상으로 형성된 성형부만으로 이루어지는 경우로서, 이에 대한 일례가 도 8a 내지 도 8c 각각에 개시되어 있다.

먼저, 도 8a와 같이, 금형(1)을 일정 온도로 유지하면서 별도의 제거수단(5)을 이용하여 용융 상태에 있는 합성수지 성형체(35) 중에서 성형부(36)를 제외한 나머지 부위(37)를 제거한다. 제거수단(5)은 일정한 폭을 가지는 칼과 같은 수단으로 이루어질 수 있다. 불필요한 부분의 제거는, 금형을 냉각시켜 용융 상태의 합성수지 성형체를 고체 상태로 변환시킨 다음 가열된 제거수단으로서 제거할 수도 있을 것이다. 이럴 경우, 제거수단의 단부에는 재료의 최저 연화점 이상의 온도로 가열 가능한 장치가 부가될 수 있다.

합성수지 성형체에서 불필요한 부분이 제거되어 성형부만이 남게되면, 도 8b와 같이 내피(40)를 안치한 금형을 가압하여 합성수지 성형체의 성형부(36)를 내피(40)와 일체화시켜 탈형한다. 다음으로, 금형에 외피, 합성수지 성형체의 성형부와 일체화된 내피를 순서대로 안치하고 금형을 밀폐한다. 이때, 금형의 음각공동에는 성형인쇄면, 외피의 성형면, 합성수지 성형체의 성형부가 위치한다.

이 상태에서 일정시간 가열한 다음 일정 시점에 금형을 급속하게 개방하면 도 8c와 같은 구조의 제품이 만들어진다. 이 부가 실시예는 전술한 부가 실시예와 달리, 외피(10)의 성형면(12) 내부에는 합성수지 성형체의 성형부(36)만이 일체화되어 발포되기 때문에 외피(10)를 통해 외부로 드러나는 성형인쇄면(22)의 입체감이 더욱 두드러질 수 있다.

이 부가 실시예에 있어, 본 발명은 합성수지 성형체에서 불필요한 부분이 제거되어 성형부만이 남게되면, 이들 성형부를 금형으로부터 탈형하고, 금형에 외피, 합성수지 성형체의 성형부, 내피를 순서대로 안치한 다음, 금형을 밀폐하여 이들 모두를 동시에 냉각성형하는 경우도 배제하지 않는다. 이에 따라 구현되는 제품의 구조는 도 8c와 동일함은 자명하다.

한편, 충전재를 내피를 포함하는 발포성 합성수지 성형체로 구성함에 있어, 내피와 일체화되는 합성수지 성형체 중에서 금형의 음각공동 형상으로 형성된 성형부만을 이용하는 다른 부가 실시예가 도 9에 개시되어 있다.

이 부가 실시예는, 전술한 부가 실시예 도 6b와 같이, 금형에 투입되어 용융된 합성수지 성형체(35)에 금형의 음각공동에 대응하는 성형부(36)가 성형되면, 합성수지 성형체(35)를 탈형하여 내피(40) 일면에 위치시킨 다음, 합성수지 성형체의 성형부(36)만을 내피(40)와 일체화시키고 합성수지 성형체의 나머지 부위(37)를 제거하는 방식이다.

이와 관련된 작업은 전술한 부가 실시예인 도 5에서 설명한 바 있듯이, 고주파 금형 등과 같은 절단 금형을 사용하면 용이하게 구현할 수 있을 것이다. 이 실시예에 따라 구현되는 구체적인 제품의 형태는 도 8c와 대동소이하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

10 : 외피 12 : 외피 성형면
20 : 인쇄면 22 : 성형인쇄면
30 : 비발포성 합성수지 성형체 35 : 발포성 합성수지 성형체
40 : 내피 350 : 발포체

Claims (9)

1. 외피를 준비하는 단계와;
   외피 일면에 임의 모양으로 이루어지는 인쇄면을 형성하는 단계와;
   외피에 형성된 인쇄면에 대응하는 음각공동이 마련되는 금형을 준비하는 단계와;
   외피의 인쇄면이 음각공동과 대면하도록 외피의 일면을 금형에 위치시키는 단계와;
   금형에 안치된 외피의 타면에 일정두께의 성형판을 안치하는 단계와;
   성형판 상면에 외력을 가하여 외피의 인쇄면을 금형의 음각공동 형상으로 성형하는 단계를;
   포함하여 이루어지는 입체 인쇄면을 가지는 제품의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   외피는 직물 또는 합성수지 시트 중의 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄면을 가지는 제품의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   인쇄면은 스크린에 의해 인쇄되어 형성되거나, 또는 임의 모양의 인쇄면이 마련되는 전사지를 전사시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄면을 가지는 제품의 제조방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   외피의 인쇄면이 금형의 음각공동 형상으로 성형되면, 외피를 금형으로부터 분리하는 단계와;
   금형에 음각공동 체적보다 많은 양의 비발포성 합성수지를 투입하는 단계와;
   금형이 가압된 상태에서 합성수지 용융체가 금형의 음각공동 모두에 충전되어 성형되면, 금형의 가압을 해제하고 개방하여 음각공동 형상의 성형부가 형성된 합성수지 성형체를 금형으로부터 탈형하는 단계와;
   금형의 음각공동에 외피의 인쇄면 및 합성수지 성형체의 성형부가 위치하도록 금형에 외피와 합성수지 성형체를 안치하는 단계와;
   금형을 가압한 상태로 냉각성형하여 합성수지 성형체의 일면 부위를 외피와 일체화시키는 단계가;
   이어지는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄면을 가지는 제품의 제조방법.
5. 제4항에 있어서,
   외피의 상면에 안치되는 합성수지 성형체의 타면에는, 내피가 더 안치되는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄면을 가지는 제품의 제조방법.
6. 제5항에 있어서,
   합성수지 성형체는 금형의 음각공동으로 형성된 성형부만으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄면을 가지는 제품의 제조방법.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   외피의 인쇄면이 금형의 음각공동 형상으로 성형되면, 외피를 금형으로부터 분리하는 단계와;
   금형에 음각공동 체적보다 많은 양의 발포성 합성수지를 투입하는 단계와;
   금형이 가압된 상태에서 합성수지가 연화점을 지나 가교되기 시작하는 시점 사이에 금형의 가압을 해제하고 금형을 개방하여, 음각공동 형상으로 성형된 합성수지 성형체를 탈형하는 단계와;
   금형의 음각공동에 외피의 인쇄면 및 합성수지 성형체의 성형부가 위치하도록 금형에 외피와 합성수지 성형체를 안치하는 단계와;
   금형을 가압한 상태로 가열하여 합성수지 성형체를 가교시키는 단계와;
   가압을 해제하고 금형을 개방하여 외피 및 내피 각각과 접한 상태로 가교된 합성수지 성형체를 발포시키는 단계가;
   이어지는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄면을 가지는 제품의 제조방법.
8. 제7항에 있어서,
   외피의 상면에 안치되는 합성수지 성형체의 타면에는, 내피가 더 안치되는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄면을 가지는 제품의 제조방법.
9. 제8항에 있어서,
   내피와 일체화된 합성수지 성형체는 금형의 음각공동으로 형성된 성형부만으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 인쇄면을 가지는 제품의 제조방법.
   

Images