KR950015120B1 - 수축성 물질의 성형 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

수축성 물질의 성형 방법 및 그 장치

제1도는 성형틀에 응고수단을 차등적으로 노출시킬 수 있는 장치의 단면도.

제2도는 응고수단이 없는 상태에서의 제1도의 사시도.

제3도는 본 발명에 의한 또다른 실시예를 나타낸 예시도.

제4도는 종래의 성형틀에서 중합반응이 일어나는 경우를 나타낸 예시도.

제5도는 휘발성분의 제거반응 또는 응고반응시 사용되는 본 발명의 또다른 실시예를 나타낸 예시도.

제6도는 제5도의 6-6선을 나타낸 단면도.

제7도는 휘발성분의 제거반응으로 곡선을 지닌 제품을 제조하는 또다른 실시예의 예시도. 그리고,

제8도는 제8도의 8-8선을 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10,10',10",110 : 성형틀 12,12',12",112 : 제1금형

14,14'14",114 : 제2금형 16,16',16",116 : 내부성형공간

18,18',18",118 : 협로(개구단부) 20,20',20",120 : 저장용기

21 : 배출구멍 22,22',112 : 에너지원

23 : 개구부 24 : 집광장치

26,126 : 폐쇄단부 28 : 모터

34,134 : 냉각수 통로

본 발명은 정밀한 치수의 한정된 공간에서 전중합체(prepolymer) 혼합물의 응고작용을 조절하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 통상의 중합반응 또는 용해된 중합체 혼합물의 휘발성분의 제거반응이나 응고반응에 의해, 정밀한 치수를 가진 제한된 공간내에서 고분자 중합체로 구성된 무응력의 제품을 제조하는 방법과 그 장치에 관한 것이다.

중합체들로 구성된 성형 플라스틱 부품들을 제조하는 것은 두가지의 독특한 단계들로 일어난다고 할 수 있다. 중합체를 만드는데 사용되는 단량체 물질은 통상 플라스틱 부품이 형성되기 전에 개별적으로 중합되기도 한다 : 단, 예외는 있다. 그러나, 일반적으로 중합체에 관하여 말하자면, 중합체는 일단 만들어지면, 비교적 미세한 입자들을 분쇄되거나 펠렛트와 된 후 가열하여 중합체를 액화시키거나 또는 그 대신 용매를 첨가하여 중합체를 용해시킨다. 그 후에 액화된 중합체를 성형기속으로 사출시키거나, 압축시키거나, 압축시켜 회전시키거나, 어떤 경우에는 중공성형하기도 한다. 한편, 직접 성형시키는 경우도 있다 ; 그러나, 주조하거나 사출성형한 경우에는, 매우 정밀한 치수의 부품에 허용될 수 없을 정도의 수축현상이 유체유입으로 야기된 분자의 오리엔테이션 현상이 일어난다. 용매를 사용하여 중합체를 액화시킬 때에는, 자중에 무응력의 기하학적 형상의 부품을 얻으려고 시도할 경우 용매의 증발로 인하여 수축현상이 일어나고 이와 동시에 굳은 중합체에 틈이 갈라지고 허용할 수 없는 응력이 발생하게 된다. 이와 마찬가지로, 통상적인 방법으로 중합반응 시키면 중합체를 구성하게 될 전중합체 또는 그 원료는 중합반응시 20%까지 수축될 수 있다. 따라서, 통상의 중합방법이나 중합체의 성형방법으로서는 무응력의 정교한 플라스틱 제품을 제조하는데 성공적이지 못하였다. 성형품이 어떠한 두께를 초과할 때의 발생되는 문제점을 고려해본다면, 수축현상 때문에 발생한 공동현상(cavitation)은 성형폼에 허용할 수 없는 기포를 남겨두게 된다. 이러한 기포들을 내부응력의 존재를 나타내는 것이다.

중합체가 적절하게 사용되는 세가지 좋은 예가 있다. 그런, 그 한계는 상기에서 설명하였는바, 성형시 또는 중합시에 중합체들이 수축현상 때문에 정밀제품의 제조용으로 중합체의 사용이 제한되어 있다. 마찬가지로, 용해된 중합체의 휘발성분 제거시 수축현상 때문에 이 방법으로 형성된 제품의 사용이 제한되어 왔다.

성형제품이 광학적인 이용, 예컨대 확대렌즈등으로 사용될 때에는 정밀성 이외에 두번째 조건이 필요하다. 즉, 내부 응력들이 복굴절이 일으키기 때문에 성형 제품내에는 어떠한 내부 응력도 존재하지 않아야 한다는 것이다. 이러한 조건은 거대한 플라스틱 렌즈의 사출성형과, 오늘날 컴팩트 디스크 레코더와 개인용 컴퓨터에 통용되고 있거나 다른 컴퓨터 시스템의 데이타 저장매체로 사용이 예상되는 광학적, 자기적 데이타 저장용 디스크의 사출성형에도 적용된다. 상기의 제품들은 모두 사출성형할 수 없다는 제약이 따르며, 이는 상기와 같은 제한 조건이 있기 때문이다. 렌즈의 경우에는 다소 작은 평편한 유리를 사용하는 것이 보통이지만, 최종 제품에 요구되는 곡률을 가진 렌즈형상으로 형성시키기도 한다. 상기 경우에, 단량체는 비교적 가느다른 필름형상의 평편한 유리로 적절하게 중합된다. 렌즈 전체를 노출시키면 기포들 및 내부 응력등이 어느 곳에서나 발생할 수 있지만, 좁은 부분에서 더욱 더 자주 발생하게 된다. 이러한 결점은 만약 렌즈가 완전히 플라스틱 재료로 만들어질 경우에는, 렌즈의 중앙 또는 가장 두꺼운 부분에서 자주 나타난다. 본 발명은 그와 같은 문제들을 두가지 유형의 구조에서 찾기 시작한다.

디스크 제조의 경우, 사출성형은 유체의 유동화 및 열가소성에 의한 내부 응력을 발생시키게 된다. 그러한 응력들은 복굴절을 일으켜서 디스크의 저장능력과 데이타 탐지의 확실성을 제한시키는 요인이 된다.

세번째 실시예로서, 평편하거나 곡선적인 지지체 위에서 액화된 중합체로부터 표면전체에 걸쳐 휘발성분을 제거하거나 응고시키면, 액화된 중합체의 얇은 판은 휘어지거나 갈라지는 것은 용매 손실로 이한 수축현상 때문에 발생한다.

본 발명은 직접 중합방법이나 차등적인 휘발성분 제거 또는 응고방법을 사용함으로써 중합체로부터 매우 정밀성을 갖는 플라스틱 제품을 성형하는 방법 그 그 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 목적은 중합체들로 형성된 제품를 내부응력이 없이 성형하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다. 또한, 본 발명의 목적은 정밀한 성형기내에서 차등적으로 중합 반응시킴으로써 수축 현상 때문에 발생한 내부공간을 제거하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다. 또한, 본 발명의 목적은 필름의 표면이 갈라지는 것을 방지하는 휘발성분의 제거 또는 응고작용에 의하여 중합체의 얇은 판을 주조하는 방법을 제공하는데 있다. 또한, 본 발명의 목적은 비교적 두껍고 큰 정밀 제품들을 내부에 기포를 발생시키지 않고 중합시키는 방법 및 그 장치를 제공하는데 있다. 또한, 본 발명의 목적은 두께가 아주 다양하게 변화되면서도 정말한 중합체 제품을 주조하는 장치를 제공하는데 있다. 또한, 본 발명은 다양한 두께를 지닌 정밀제품들을 차등적으로 중합반응시키기 위한 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다. 본 발명은 응고수단에 노출시켰을 때 수축되어지는 액화물질을 정밀한 치수의 성형기내에서 응고시킴으로써 정밀한 제품을 형성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

상기 방법은 첫번째의 폐쇄단부와 두번째의 개구단부가 있고 정밀한 치수로 마무리된 제품에 상응하는 성형공간을 가지고 있는 성형틀을 제공하는 단계들로 구성된다. 상기의 성형틀은 응고수단이 폐쇄단부로부터 시작하여 개구단부로 제어된 방법으로 이동함으로써 상기 응고수단에 차등적으로(differentially) 노출되어지도록 구성되어 있다. 상기의 방법은 또한 성형틀내에 있는 액상물질에 조사되어지는 응고수단의 발원체를 제공하는 단계를 포함한다. 상기의 방법은 또한, 응고수단이 폐쇄단부로부터 시작하여 개구단부로 진행하는 동안 액상물질을 계속적으로 개구단부쪽으로 공급하는 액상물질 공급수단을 제공하는 단계를 포함한다.

본 발명은 또한 응고수단에 노출되었을 때 수축되어지는 물질의 제품을 제조하는 장치를 제공한다. 이 장치는 성형품의 형상에 맞는 내부성형공간을 가지고 있고, 상기 성형공간은 응고수단에 차등적으로 노출되도록 되어 있는 성형틀로 구성되어 있으며, 상기 성형틀은 폐쇄단부와, 개구단부 및 성형폼의 외부형상을 형성하는 내부 성형 공간으로 구성되어 있고, 또한 상기 폐쇄단부 협조(gate)가 있으며, 상기 협로는 상기의 내부성형공간에 연통되어 있다. 이 장치는 또한, 응고수단의 발원체와 액상물질의 선택적인 부위에만 상기 응고수단이 맞추어지도록 해주는 수단을 포함하고 있으며, 이로 인하여 응고수단이 성형공간내에 액상물질에 차등적으로 조사되어 질 수 있도록 되어있다. 이때, 상기의 수단은 내부성형공간에 있는 액상물질에 조사되어지는 응고수단을 폐쇄단부로부터 개구단부가지 제어된 속도로 움직이도록 해주는 수단을 의미한다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 제1도에 의하면, 성형틀(mold body)(10)은 단면으로 나타나있다. 제1도의 성형틀(10)은 텔레비젼 수상기의 영사렌즈와 같은 렌즈 모양의 정밀한 제품을 위해 특별히 고안된 것이다. 상기의 성형틀(10)은 적어도 제1금형(12)과 제2금형(14)으로 구성되는데, 이들은 함께 성형공간(16)을 형성한다. 성형공간(16)은 성형하고자하는 정밀제품의 형상에 맞추어 만들어진다. 보통, 협로(18)는 제1금형(12)와 제2금형(14)이 서로 결합될 때 성형틀(10)에 좁은 통로를 형성하며, 개구단부에 포함된다. 협로(18)는 저장용기(20)와 상호 연통되어 있고, 상기 저장용기(20)는 원료물질을 협로(18)를 거쳐 성형공간(16)으로 주입시키는데 사용된다. 제1도에서는 상기 저장용기(20)가 호퍼형으로 도시되어 있다. 배출구멍(21)을 형성하면 성형공간(16)을 충진시키는데 도움을 줄 수 있다. 원료를 협로(18)를 통해 성형공간(16)으로 공급하는 다른 수단이 유리하게 이용될 수 있다는 사실을 유념하여야만 한다. 예를들면, 원료를 성형공간(16)으로 압력을 주어 적절히 공급할 수 있다.

제1도에 보인 바와같이 성형틀(10)은 반드시 한부분, 즉 서술한 경우와 같이, 에너지원(22)에 대하여 투명한 제2금형(14)을 포함하고 있다. 에너지원(22)은 성형틀(10)에 대해 이동이 가능하며, 집광장치(24)와 같이 촛점을 맞추는 장치를 포함한다. 에너지원(22)은 양방향 모터(28) 장치에 의하여 제2금형(14)을 가로질러 이동되어질 수 있다. 에너지원(22)은 성형되는 물질에 의하여 결정된다. 예를들면, 만약 저장용기(20)로부터 성형공간(16)으로 공급되는 단량체들(때로는 반응 혼합물 또는 중합체 전구물질로서 언급되기도함)이 열에 의해 중합되어진다면, 에너지원(22)은 촛점을 맞추는 집광장치(24)의 개구부(23)를 통하여 조사 또는 방사되어지는 적절한 열원이다. 개구부(23)는 제2금형(14)에 에너지를 조사시키도록 고안되는 것이 바람직하다. 에너지의 조사부위는 촛점을 맞추는 집광장치(24)의 이동에 대해 실제로 일치한다. 또한, 성형공간(16)에 사용되는 단량체들이 만약 자외선 또는 기타광원에 의해 중합된다면, 에너지원(22)은 적절한 파장을 가진 빛이 된다. 다시 말하면, 제2금형(14)은 광원을 조사하여 중합과정이 일어나는 경우에 에너지원(22)으로 사용되는 빛의 파장에 투과적이어야 한다. 열을 가한 결과로 중합과정이 일어나는 경우에, 제2금형(14)은 적절히 얇으면서, 절연체 성질이 거의 없거나 전혀 물질로 구성된다. 또한 냉각하기 위한 통로(34)들을 가질 수 있다. 도시된 바와같이, 상기 통로(34)들은 시간에 따라 온도 구배가 유지될 수 있도록 선택적으로 사용될 수 있다. 이러한 통로를 제1금형(12)에도 동일하게 대칭적으로 형성될 수 이다.

본 발명은 성형공간(16)에서 액화된 물질의 응고반응이, 그 물질이 중합될 단량체이건 용매에 의해 액호된 중합체이건, 성형공간(16)에 있는 물질을 응고수단에 대하여 서로 차등적으로 노출시켰다는 사실때문에 중요하다.

중합반응의 경우에는 응고수단이 에너지원(22)인 반면, 제5도에 가장 잘 나타내었듯 이 용해된 액화 중합체 혼합물이 휘발성분 제거 또는 응고반응의 경우에는 순환하면서 조절되는 공기 또는 비용매 추출탕(extraction bath)이 응고수단이며, 이것은 장치(10')의 제1금형(12')으로부터 제2금형(14')을 미끄러지듯이 제거함으로써 성형공간(16')내에 있는 물질을 대기로 노출시키도록 구성되어 있다.

성형틀(10)에 대한 집광장치(24)의 움직임은 제어되므로, 에너지원(22)이 성형공간(16)의 폐쇄단부(26)에서 시작하여 협로(18)쪽으로 이동하면서 조사되어진다. 만약, 성형공간(16)이 전체적으로 한꺼번에 에너지원(22)에 노출된다면(단, 이는 중합반응에 이루어지는 정상적인 과정임), 성형틀에는 상당한 수축이 있을 것이며, 형성된 중합체 중 특히 매우 큰 응력을 받는 부위에 기포가 형성되는 경향이 클 것이다. 제4도가 그 참고도면이며, 여기서는 성형틀 내에서 중합반응이 어떻게 동시에 일어날것인가에 관한 실례를 보여준다. 제4도에서는 제2금형(14)이 도시되어 있지 않으며, 성형된 형물(28)이 협로(18)에 근접한 윗쪽 끝부분에 빈공간(30-)을 가지고 있음을 알 수 있다. 또한, 성형된 형물(28)에는 중합반응시 공동화현상 때문에 기포들(32)이 종종 발생되기도 한다. 상기의 빈공간(30)과 기포들(32)은 중합반응 도중에 화학적인 사슬형성에 기여하기도 한다. 이 문제를 해결하기 위하여, 저장용기(20)에서 중합될 단량체 또는 반응 혼합물의 원천을 계속 공급하고, 그후 협로(18)로 공급시키면, 바람직스럽지 못한 기포들 및 공간들의 형성을 방지할 수 있게 된다.

일반적으로 단량체들은 비교적 점도가 낮기 때문에, 그들의 협로(18)를 지나 성형공간(16)으로 쉽게 흘러들어간 반응혼합물이 수축되는 것 때문에 줄어든 부피를 채우게 된다.

본 발명에서 저장용기(20)에 함유되어 있는 반응혼합물은 협로(18)를 지나 성형공간(16)으로 일정하게 계속적으로 재공급된다. 따라서, 중합반응이 성형틀(10)의 하단부 또는 폐쇄단부(26)에서 진행될 때 수축되어지고, 제4도에 나타낸 바와같이 공간(30)이 형성되지만 저장용기(20)에 포함되어있는 중합체들의 혼합물 또는 반응 혼합물에 의해 직접 다시 충진되어진다. 물론 반응혼합물이 매우 이동성이 높고, 쉽게 유동하기 때문에 이미 행한 반응의 혼합물의 일부가 수축됨으로써 상실한 부피를 채운다는 사실을 유념해야 할 것이다. 반응하지 않은 물질은 수축되면서 형성된 공간을 즉각 보충함으로써, 최종제품의 확실하게 결점이 없고 뒤틀림도 없도록 한다. 성형틀(10)에 대한 에너지원(22)의 이동은 촛점을 맞추는 집광장치(24)의 개구부(23)를 중합반응이 진행되는 속도에 맞추어 폐쇄단부(26)로부터 협로(18)까지 일정한 속도로 이동시킴으로서 이루어져야 한다. 에너지원(22)이 단량체의 특성상 열원인 경우에, 성형틀(10)에 대한 열원의 이동속도는 중합반응이 일어나는 것보다 더 빨리 제2금형(14)을 경유하여 열전달되는 것을 허용하지 않을 정도의 속도이다. 즉, 에너지(22)의 열원이 상층부로 이동할 때, 제2금형(14)은 열을 흡수하여 성형공간(16)쪽으로 전도하게 된다. 이때, 개구부(23)는 냉각되어야 하고, 이것은 냉각수를 통로(34)를 통해 계속 순환시킴으로 가능하며, 제2금형(14)의 상층부는 제2금형(14)의 하층부에 비하여 냉각되어지기 때문에 성형공간(16)에 차등적으로 열을 가할 수 있게 된다.

이와 동일한 냉각통로들(도시되지 않음)을 제1금형(12)의 상층부에도 적절히 설치할 수도 있다. 특히, 제1도 및 제2도에서는 성형제품(36)의 예가 볼록-볼록렌즈일 경우이다.

제3도는 또 하나의 구체적인 예를 도시하고 있다. 에너지원(122)이 고정되어 있으며, 성형틀(11)은 에너지원(122)에 대해 움직일 수 있고, 성형공간(116)은 좀 더 다른 유형으로 도시되어 있다. 성형공간(116)은 음악등을 기록하는데 현재 통용되는 광학적 또는 마그네틱 디스크용으로 사용되거나 컴퓨터 시스템들의 데이타 저장용으로 사용되는 평편한 디스크형의 공간으로 되어있다. 현재 이들 광학적 또는 마그네틱 디스크들은 사출성형되며, 잔류응력이 존재하여 시간의 경과에 따라 제품이 휘어지기도 한다. 사출성형된 광학적 데이타-기록 회로기판에서 발생하는 복굴절은 아주 바람직하지 못하다. 따라서, 본 발명에서는 사출성형시 필연적으로 발생되는 응력을 제거하기 위하여 협로(118)를 경유하여 반응 혼합물을 성형공간(116)에 계속적으로 공급한다.(사출성형공정에 있어서, 성형틀의 성형공간에 공급되는 물질은 사전에 중합되어 펠렛트화된 다음 용융되는 고변형온도의 열가소성 물질이다. 사출성형은 매우 고압하에 이루어지고 상대적으로 빨리 냉각되기 때문에, 광학 또는 마그네틱 디스크의 제조용으로 허용될 수 없는 잔류응력이 필연적으로 발생하게 된다.)

제3도에서, 제1금형(112)와 에너지원(122)에 투명한 제2금형(114)으로 구성된 성형틀(110)은 중합반응이 일어나는 동안 에너지원(122)에 대하여 폐쇄단부(126)로부터 시작하여 성형공간(116)을 지나 협로(118)까지 상대적으로 이동하게 된다. 이때, 제2금형(114)은 에너지원이 열이거나 또는 특수한 형태의 빛이라고 할지라도 그것에 투명하다.

상기의 경우 통상의 중합반응은 성형물(136)이 일정한 두께를 가진 성형공간(1167)에서 열의 조절범위를 더욱 쉽게 조작할 수 있을 때, 열에 의한 반응에 더욱더 적절하게 된다. 또한, 저장용기(120)에 있는 반응 하지 않은 혼합물은 협로(118)을 경유하여 성형공간(116)으로 전달된 후 수축되어 줄어든 부피를 채움으로서 디스크에서 수축된 것을 보완하게 된다. 최종제품은 모두 부분이 응력이 없는 상태로 어떠한 내부공간도 없는 완전한 형태의 디스크이다. 상기 제품은 복굴절 및 여분의 뒤틀림 없고 치수상으로도 성형공간(116)에 꼭들어 맞게 된다.

이와같은 중합체 제품의 정밀한 성형 제조방법은 모든 단량체, 단량체 혼합물 및 단량체/교차결합 혼합물에 적용할 수 있다. 그 결과 상기 방법은 필요로 하는 기계적, 열적, 광학적, 마찰학적, 마그네틱, 습도 감수성 및 절연체적 성질을 가진 정밀제품들을 얻기 위하여 반응화학 중 가장 넓은 선택이 가능하다. 따라서, 단량체들, 단량 혼합물들 및 단량체/교차 결합 혼합물은 그와 같은 공지의 모든 물질들 또는 합성될 새로운 단량체들을 포함하고 있다. 또한 이미 언급한 바와같이, 성형공간(116)은 성형품으로서 사용될 수 있는 어떠한 형태도 가능하다. 차등적인 중합방법의 잇점은 누구나 무응력이고 홈이 없는 정밀 제품들을 얻을 수있다는 것이다. 제5도는 응고수단을 사용함으로서 액상 중합체 혼합물을 응고시키기 위한 장치를 보여준다. 서술한 구체예에서와 같이, 성형틀(10')은 제1금형(12')과 그것으로부터 미끄러지듯 제거시킬 수 있는 제2금형(14')을 가지고 있다. 그 구체예에서, 액상의 중합체 혼합물은 고체의 중합체와 용매에 용해되어 있는 다른 충전재들로 이루어져 저장용기(20')에 담겨 있고, 이 저장용기(20')는 성형공간(16')에 연결되어 있다. 제2금형(14')이 성형공간(16')을 완전히 폐쇄시킬 때, 성형공간(16')은 액상 중합체로 가득 채워진다. 제5도에 나타난 성형구조에서 평편한 판과 같은 구조 또는 얇은 판은 주조과정의 결과일 것이다. 평편한 판 또는 얇은 전체에 걸쳐 건조 또는 휘발성붐의 제거가 동시에 일어난다면, 그 얇은 판은 용매에 증발로 인해 수축현상이 발생하여 뒤틀리거나 틈이 갈라지게 될 것이다. 마찬가지로, 응고반응에서 용매를 여과시키기 위하여 비용매 추출물이 사용될 때 수축의 정도는 혼합물을 떠난 용매와 혼합물에 첨가된 비용매의 상대적 비율에 의존하여 그 결과가 나타날 것이다. 그렇지만, 만약에 제2금형(14')을 성형틀(10')로부터 천천히 제거하여 휘발성분의 제거 및/또는 응고 반응을 상기에서 언급한 중합반응과 같이 차등적으로 일어나게 한다면, 저장용기(20)에 들어있는 용해된 원료 중합체가 성형공간(16')속으로 흘러들어가 수축현상 때문에 발생한 빈 공간을 채우게 된다. 액상중합체의 응거반응이나 휘발성분의 제거반응에 있어서는 수축현상이 중합반응에서처럼 큰 문제가 되지는 않지만, 마무리된 얇은 판에서 틈이 갈라지는 현상이 큰 문제가 되고 있다. 성형틀의 성형공간(16')위의 공간을 비우거나 대기 기타 순환하는 공기를 이용하거나 액상 비용매 또는 비용매 증기를 사용하는 것이 필요하다면, 진공펌프 또는 응고수단의 발원체(22')를 성형틀(10')의 주위에 있는 방(chamber)에 첨가할 수도 있다.

제7도는 액상 중합체의 휘발성분을 제거하여 곡선을 지닌 부분을 형성하는데 사용하는 장치를 보여준다. 특히 성형틀(10")은 제1금형(12")과 곡선으로 된 성형공간(16")을 형성하는 제2금형(14")으로 구성되어 있다. 이 구체예에서, 제2금형(14")은 성형공간(16")을 대기중에 차등적으로 노출시키기 위해 회전축(52)에 의해 진동하게 된다. 저장용기(20")눈 액상중합체로 가득 채워지며 도관(54)을 지나 협로(56)와 연결되어 성형공간(16")이 계속 액상 중합체로 채워지도록 한다. 액상 중합체는 결국 상기에 기재된 방법으로 제 2금형(14")을 이동시킴으로써 연속해서 또는 차등적으로 휘발성분을 제거시킬 수 있게 된다.

통상의 중합반응이나 먼저 응고된 중합체의 휘발성분 제거반응 또는 응고반응에 어떠한 형태 또는 주형을 가진 정밀 제품을 형성하려는 본 발명의 시도는 오로지 금형 제작자의 능력에 의해 제한되는 것을 유의해야 한다. 예컨데, 정밀제품으로서 렌즈와 콤팩트 디스크 및 구조적으로 가벼운 제품을 예로 설명한 것은 그것을 특별히 강조한 것일뿐 그에 한정되는 것은 아니며, 무응력 제품이 얻어진다는 점이 강조되어야 한다는 것이다.

상기에서 설명한 본 발명의 조작은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진자들에게는 명백하다. 그렇지만 간단히 살펴보면 다음과 같다. 제1도에 관하여 언급한다면, 성형틀(10)은 종래 방법대로 도시된 위치에서 저장용기(20)와 함께 고정된다. 저자용기(20)는 반응혼합물로 가득 채워져 있는데, 이때 개시제 및/또는 다른 촉매들과 함께 용해된 단량체, 단량체들의 혼합물 또는 단량체/교차 결합제 혼합물과 같은 물질들은 성형공간(16)으로 쉽게 흘러 들어가게 된다. 중합반응을 시작하기 전에 성형공간(16)이 반응 혼합물로 가득 채워져 있다는 것을 확인하는 것이 중요하다. 따라서, 배출구멍(21)을 형성하는 것이 바람직하다. 배출구멍(21)을 형성한 경우에는, 중합반응이 일어나기 전에 상기 배출구멍(21)을 꽉 닫아야 하고, 마개로 막아야 한다. 배출구멍(21)을 꽉 닫게 되면, 중합반응 중에 공기가 성형틀 안으로 들어가는 것 보다는 추가적인 반응혼합물이 성형들 안으로 들어가는 것을 도와주기 때문이다.

일단 성형들 성형공간(16)이 채워지면, 에너지원(22)을 활성화시키고, 촛점을 맞추는 집광장치(24)를 성형틀(10)에 대하여 이동시킴으로써 열 또는 빛이 차등적으로 성형틀(10)에 조사되어지도록 한다. 열이 에너지원인 경우에는 성형틀(10)의 상층부에 있는 냉각통로(34)를 활성화시켜 성형틀(10)을 지니는 열전도에의해 성형틀(10)의 상층부에서 중합반응이 일어나지 않도록 해야하며, 이것은 촛점을 맞추는 집광장치(24)가 성형틀의 전 표면을 횡단하여 지나가기 전에 실시되어야 한다. 일단 촛점을 맞추는 집광장치(24)를 이동시켜 중합반응을 성형틀(10)에서 끝내면, 성형틀(10)을 분해시키고, 성형된 정밀제품을 제거시킨다. 제3도에 보인 실시예 조작은 상기에 설명한 바와 동일한 방식을 따르게 되고 더 이상 여기에서는 설명하지 않을 것이다. 휘발성분의 차등적 제거방법이나 차등적인 응고방법은 제5, 6, 7 및 8도에 도시되어 있다. 이 경우, 저장용기(20') 또는 (20")에 있는 액상 중합체 혼합물은 성형공간(16') 또는 (16")으로 적절히 흘러 들어가 성형공간을 완전히 채우게 된다. 일단 성형공간이 완전히 채워지면, 액상 중합체를 차등적으로 응고시키는 대기 또는 비용매에 노출시키기 위해 제2금형(14')을 미끄러지듯이 제거하게 된다.

제2금형(14')의 제거속도는 응고될 액상 중합체에 의해 좌우된다. 물론 이 속도는 서로 다른 물질을 사용하면 달라지게 되며, 부분적으로 물질의 두께에 좌우될 수도 있다. 제7도와 제8도에서는 제2금형(14")이 연속적으로 흔들려서 지시된 대로 곡선형을 만든다는 것을 제외하고는 동일한 절차가 행하여 진다.

본 발명을 특정한 구체예에 관하여 기술하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 단지, 본 발명은 첨부된 특허청구 범위에 한정될 뿐이다.

Claims (22)

1. 응고수단에 노출되었을 때 수축되는 액상물질을 정밀한 치수의 성형틀 속에서 통상의 응고반응을 시킴으로써 정밀한 제품을 제조하는 방법으로서, 이는, (a) 제1금형과 제2금형 및 그 사이에 한정되는 내부 성형공간으로 되어있고, 상기 성형공간은 정밀제품의 외부형상(치수)과 일치되고 폐쇄단부와 개구단부를 서로의 반대편에 가지고 있으며, 상기의 제1금형과 제2금형은 그중 최소한 어느 하나가 상기 성형공간내에 있는 액상물질을 공지의 응고수단에 차등적이고 연속적인 방법으로 노출시키도록 구성된 성형틀을 제공하는 단계 ; (b) 차등적이고 연속적인 방법으로 액상 물질의 표면에 조사시키기 위한 공지의 응고수단의 발원체를 제공하는 단계 ; (c) 상기 성형틀에 개구단부에 액상물질을 제공하는 단계 ; (d) 내부성형공간에 액상물질을 충진시키는 단계 ; 그리고 (e) 상기의 액상물질을 상기 개구단부에 게속 공급하는 동안에 상기의 폐쇄단부로부터 시작하여 상기의 개구단부까지 상기 응고수단에 차등적으로 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기의 액상물질이 중합체 선구물질(precursor)이며, 응고수단은 에너지원이고, 그리고 상기 (e) 단계가 상기 개구단부에 대하여 액상의 중합체 선구물질을 연속적으로 공급하는 동안에 폐쇄단부에서 시작하여 개구단부까지 진행되는 성형틀과 비례하여 에너지원을 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기의 중합체 선구물질은 전자기선의 발원체에 의해 활성화되고, 상기 (b) 단계에서 응고수단의 발원체가 전자기선인 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제2항에 있어서, 상기의 응고수단이 열원이고 상기의 액상물질은 열을 가하여 중합하는 중합체 선구물질인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 반응혼합물에 에너지를 가함으로써 성형제품을 제조하는 중합방법으로서, 이는 (a) 최소한 2개의 금형으로 되어있고 그 중 최소한 하나는 일종의 에너지에 투과될 수 있으며, 폐쇄단부와 개구단부가 있는 내부 성형공간을 가지고 있으며, 상기 성형공간은 성형제품의 외부치수와 일치하며 그리고 상기 성형공간의 폐쇄단부에는 협로가 있는 성형틀을 제공하는 단계 ; (b) 성형틀의 투과시킬 수 있는 부위 중 제한된 부위만을 투과시키기 위하여 일종의 에너지를 공급하는 단계 ; (c) 일종의 에너지를 조사시킴으로써 중합될 수 있는 반응혼합물의 공급원을 제공하는 단계 ; (d) 상기 내부성형공간에 상기의 반응 혼합물을 충진시키는 단계 ; 그리고 (e) 상기 반응혼합물을 일종의 에너지에 대하여 상기 성형공간의 폐쇄단부로부터 시작하여 시간이 지남에 따라 개구단부쪽까지 진행시키면서 노출시키고, 이때 상기 반응혼합물은 상기 폐쇄단부에서 상기 개구단부쪽으로 중합되어지는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기의 (e) 단계 이후에, 상기 내부 성형공간에 추가적인 반응혼합물을 협로를 통해 부가하고, 이와 동이에 차등적으로 노출시킴으로써, 상기의 내부성형공간이 상기의 일종의 에너지에 완전 노출되었을때 상기 성형공간내에는 중합된 반응 혼합물이 완전히 충진되는 (f) 단계를 추가한 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기의 (a) 단계의 제공된 성형틀이 최소한 2개의 금형을 가지고 있고, 차등적인 노출단계 이후에 상기의 금형을 서로 분리시켜서 성형된 제품을 얻는 단계가 추가된 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제5항에 있어서, 에너지의 한 형태로 사용하기 위하여 열원을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제5항에 있어서, 전자기선을 에너지의 한 형태로 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제5항에 있어서, 상기의 반응혼합물을 에너지의 한 형태로 차등적으로 노출시키는 단계가 성형틀을 이동시키는 단계를 포함하고 에너지원이 성형틀에 대해 상대적으로 이동시키는 것을 포함하는 방법.
11. 제5항에 있어서, 상기의 에너지원을 제공하는 단계에서 에너지가 발원체로부터 일반적으로 에너지원의 성형틀의 이동에 대해 직각을 이루도록 하는 면상으로 조사토록 하는 에너지원을 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 전중합체 반응 혼합물에 에너지를 조사시킴으로써 고분자 중합체 제품을 제조하는 장치로서, 이는 성형틀, 에너지원, 에너지 조사수단, 그리고 에너지 이동수단으로 구성되어 있으며, (a) 상기의 성형틀은 에너지가 투과할 수 있는 물질로 된 최소한 하나의 금형으로 되어 있고, 폐쇄단가 개구단부가 있는 내부성형 공간을 가지고 있으며, 상기 내부성형공간은 성형제품의 외부치수와 일치하며, 상기 성형틀은 또한, 상기 성형공간의 개구단부에 협로를 가지고 있으며, 상기의 협로는 상기의 성형공간과 연통하고 있으며 ; (b) 상기 에너지 조사수단은 에너지를 면으로 조사시킴으로써 면상의 에너지가 성형공간 근처의 성형틀에 투과되어지며 ; 그리고 (c) 상기의 에너지 이동수단은 면으로 조사된 에너지를 상기 성형공간에 대하여 폐쇄단부로부터 개구단부쪽으로 제어된 속도로 이동시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제12항에 있어서, 에너지의 면이 폐쇄단부로부터 개구단부쪽으로 이동할 때 상기의 협로를 지나 상기 내부성형공간으로 전중합체 반응혼합물을 공급시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 응고수단에 노출시켰을 때 수축되는 액상물질로부터 제품을 형성하는 장치로서, 이는 성형틀과 응고수단 및 저장수단으로 되어 있으며, (a) 상기의 성형틀은 제1금형과 제2금형 및 그 사이에 한정되는 내부성형공간으로 되어있고, 상기 성형공간은 폐쇄단부와 개구단부를 서로의 반대편에 가지고 있으며, 상기의 성형틀은 상기 성형공간과 연통하고 개구단부쪽에 위치하는 협로를 가지고 있으며, 상기의 제1금형과 제2금형 중 최소한 어느 하나는 상기의 성형공간내에 있는 액상물질을 에너지원에 차등적인 방법으로 노출되어지도록 되어 있으며 ; (b) 상기 응고수단은 상기의 에너지원을 상기 성형공간내의 액상물질에 차등적으로 조사시키며 ; (c) 상기 평면상의 방사에너지원을 상기 내부성형공간에 대하여 폐쇄단부로부터 개구단부까지 이동시키는 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기의 응고수단이 방사에너지원, 폐쇄단부 또는 개구단부 중 하나를 투과시킬 복사에너지면속으로 복사에너지의 촛점을 맞추어 조사시키는 수단 그리고 상기의 복사에너지면이 상기 성형공간에 대하여 폐쇄단부로부터 개구단부까지 이동시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
16. 제15항에 있어서, 상기의 액상물질이 중합반응시 열에 반응성을 가진 전중합체 혼합물이며, 상기의 방사에너지원이 열원인 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 제1금형 또는 제2금형중 최소한 하나를 성형공간내에서 액상물질을 방자에너지원에 노출시키고 협로 근처의 최소한 한 부위에 냉각수단을 포함시키는 것을 특징으로 하는 장치.
18. 제15항에 있어서, 상기의 액상물질이 응고수단에 노출시키는 최소한 하나의 제2금형은 제1금형으로부터 미끄러지듯 제거되고, 이로써 내부성형공간은 폐쇄단부로부터 시작하여 개구단부로 진행하면서 응고수단에 차등적으로 노출되어지는 것을 특징으로 하는 장치.
19. 제15항에 있어서, 상기의 액상물질이 중합반응시 빛에 반응성이 있는 전중합체이며, 상기의 에너지원이 광원임을 특징으로 하는 장치.
20. 제18항에 있어서, 상기의 응고수단이 용매의 증기압이 포화상태 미만인 진공상태에 있는 것을 특징으로 하는 장치.
21. 제18항에 있어서, 상기의 응고수단이 용매의 증기압이 포화상태 미만으로 조절된 대기인 것을 특징으로 하는 장치.
22. 제18항에 있어서, 상기의 응고수단이 비용매 액체 또는 증기인 것을 특징으로 하는 장치.