WO2019078564A2 - 열가소성 플라스틱 시트 및 플라스틱 시트 성형 장치 - Google Patents

열가소성 플라스틱 시트 및 플라스틱 시트 성형 장치 Download PDF

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WO2019078564A2
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김준민
정민관
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엘지전자 주식회사
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    • B29K2069/00—Use of PC, i.e. polycarbonates or derivatives thereof, as moulding material

Definitions

  • the present invention relates to a thermoplastic plastic sheet and a molding apparatus for curved surface molding of the plastic sheet.
  • thermoplastic plastics When heat is applied to plastic, it melts, and when it cools down, it has resolidified properties. Plastics with such properties are called thermoplastic plastics. Compared to thermoplastic plastics, thermosetting plastics are thermosetting plastics that do not dissolve when heated. Thermoplastics have the advantage of being easier to recycle than thermosetting plastics.
  • a method of forming a thermoplastic plastic by vacuum molding together with heating, a molding method using a plastic self-load, and the like are utilized.
  • a method using a plastic self-load is mainly used as a method of processing a plastic sheet in a flat plate shape.
  • uneven residual stress is generated due to excessive stretching of the plastic sheet.
  • the birefringence can be increased and the surface is transferred to the mold by physical force, There is a problem.
  • An object of the present invention is to provide a molding apparatus for minimizing uneven residual stress applied to a plastic sheet during molding and preventing post-deformation during cooling in molding a plastic sheet.
  • the present invention provides a molding apparatus for a plastic sheet.
  • the molding apparatus of the plastic sheet includes a lower mold in which the plastic sheet is disposed, a heating section for heating the plastic sheet, and a plurality of holes, and the upper mold, which is aligned with the lower mold, A guide portion disposed in the upper mold so as to be positioned at an edge of the plastic sheet in a state where the upper mold is aligned with the lower mold; Wherein the upper mold is spaced apart from the plastic sheet by a predetermined distance in a state where the upper mold is aligned with the lower mold.
  • the upper mold may be spaced apart from the plastic sheet by a predetermined distance in a state where the upper mold is aligned with the lower mold.
  • the guide portion may be disposed in contact with the lower mold while the upper mold is aligned with the lower mold.
  • the guide portion may surround the plastic sheet in a state where the upper mold is not aligned with the lower mold, so that the gas injected through the plurality of holes may not flow out between the upper and lower molds. have.
  • the plurality of holes may be arranged to overlap with the plastic sheet in a state where the upper mold is aligned with the lower mold.
  • the heating portion may be arranged to heat the plastic sheet without contacting the plastic sheet.
  • the gas injecting portion injects gas through the holes until the plastic sheet heated by the heating portion is cooled to a predetermined temperature or less.
  • the lower mold may further include a recess portion in which both ends of the plastic sheet are disposed.
  • the gas injected through the holes may be air or nitrogen.
  • the present invention also provides a method of molding a plastic sheet using a plastic molding apparatus including a lower mold, an upper mold including a plurality of holes, a guide disposed in the upper mold, a heating unit, and a gas injection unit.
  • the molding method includes the steps of placing a flat plastic sheet in the lower mold, heating the plastic sheet through the heating portion, vertically moving the upper mold to align with the lower mold, Wherein the step of vertically moving the upper mold and aligning the upper mold with the lower mold can be performed until the guide part disposed on the upper mold is brought into close contact with the lower mold, have.
  • the upper mold and the plastic sheet may be separated by a predetermined distance in a state where the upper mold is vertically moved and aligned with the lower mold.
  • the gas injection unit may inject gas so as to increase the pressure of the space enclosed by the lower mold, the upper mold, and the guide.
  • the guide portion may surround the plastic sheet in a state where the upper mold is not aligned with the lower mold, so that the gas injected through the plurality of holes may not flow out between the upper and lower molds. have.
  • the present invention can improve the plastic surface quality.
  • the present invention can reduce the birefringence generated in the plastic sheet by reducing the uneven residual stress applied to the plastic sheet.
  • the upper mold since the upper mold does not contact the plastic sheet, a part of the plastic sheet can be prevented from being transferred to the upper mold.
  • the present invention can achieve rapid cooling effect of the plastic sheet by continuously injecting the gas through the plurality of holes.
  • FIG. 1 and 2 are conceptual diagrams showing a plastic sheet molding apparatus according to the present invention.
  • FIG 3 is a conceptual diagram showing a state in which the upper mold is aligned with the lower mold.
  • FIG. 4 is a conceptual view showing a section of a plastic sheet according to the present invention.
  • FIGS. 1 and 2 are conceptual diagrams showing a plastic sheet forming apparatus according to the present invention
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing a state in which an upper mold is aligned with a lower mold.
  • the molding apparatus includes a lower mold 110, an upper mold 120, a guide unit 130, a heating unit 140, and a gas injection unit.
  • a lower mold 110 an upper mold 120
  • a guide unit 130 a guide unit 130
  • a heating unit 140 a heating unit 140
  • a gas injection unit a gas injection unit
  • the lower mold 110 may be provided with a first forming region having a predetermined shape.
  • the flat plate-shaped plastic sheet 200 to be formed is arranged to overlap with the first forming region.
  • the plastic sheet 200 disposed on the lower mold 110 is heated by a heating unit 140 to be described later, and has fluidity.
  • the shape of the plastic sheet 200 is deformed by the load of the plastic sheet 200 '.
  • the plastic sheet 200 ' is brought into contact with the first forming region of the lower mold 110 and deformed into the surface shape of the first forming region.
  • the heating unit 140 heats the plastic sheet 200 in a state where the plastic sheet 200 is aligned with the lower mold 110.
  • the heating unit 140 is movable upward or downward of the lower mold 110 after the plastic sheet 200 is aligned with the lower mold 110. 1, the heating unit 140 moves from the initial position to the upper side of the lower mold 110 after the plastic sheet 200 is aligned, and contacts the plastic sheet 200
  • the plastic sheet 200 can be heated.
  • the heating unit 140 heats the plastic sheet 200 until the plastic sheet 200 has fluidity, and then moves to the initial position.
  • the present invention relates to a molding method using the principle that the plastic sheet is deformed by the load of the plastic sheet when heated.
  • the lower mold may be provided with a recess portion in which a plate-shaped plastic sheet is arranged at a designated position.
  • the lower mold can be disposed at both ends of a flat plate-shaped plastic sheet, and a recess portion can be formed at a position where the both ends are disposed, so that the plastic sheet can be accurately positioned at a specified position.
  • the upper mold 120 is aligned with the lower mold 110 after the plastic sheet is thermally deformed.
  • the upper mold 120 includes a second forming region having a shape corresponding to the first forming region. After the plastic sheet is thermally deformed, the upper mold 120 moves vertically such that the second forming region is close to the first forming region by a predetermined distance.
  • the preset distance is larger than the thickness of the plastic sheet. That is, although the upper mold 120 is aligned with the lower mold 110, the upper mold 120 does not contact the plastic sheet.
  • the first forming region may have a predetermined curvature and may have a concave shape
  • the second forming region may have the predetermined curvature and may have a convex shape
  • first shaping area and the second shaping area are aligned at regular intervals, a space of a predetermined shape is formed between the first and second shaping areas.
  • the plastic sheet is cooled between the first and second forming regions.
  • the upper mold 120 includes a plurality of holes 121.
  • the plurality of holes 121 are formed to overlap with the second molding area. Specifically, as shown in FIG. 3, the plurality of holes 121 are arranged to overlap with the plastic sheet in a state where the upper and lower dies 110 and 120 are aligned with each other.
  • the gas injection unit injects gas through each of the plurality of holes 121. Accordingly, a constant pressure is applied between the first and second molding regions, and a uniform pressure is applied to the plastic sheet.
  • the gas injected into the gas injecting unit may be air or nitrogen.
  • the gas injection unit may inject air through the plurality of holes primarily, and may further introduce nitrogen gas when the pressure applied between the first and second molding regions is reduced .
  • the guide part 130 may be disposed on the upper mold 120.
  • the guide part 130 is disposed on the rim of the plastic sheet in a state where the upper metal mold 120 is aligned with the lower metal mold 110 and surrounds the plastic sheet.
  • the guide part 130 is in close contact with the lower mold 110 in a state where the upper mold 120 is aligned with the lower mold 110.
  • the gas can be introduced only through the plurality of holes 121, and between the upper and lower molds 110 and 120, Is almost not achieved.
  • gas is injected through the plurality of holes 121 in a state where the upper and lower dies 110 and 120 are aligned with each other, the pressure between the upper and lower dies 110 and 120 increases.
  • the guide portion 130 fixes the rim of the plastic sheet to prevent the plastic sheet from being deformed after cooling.
  • the plastic molding method using the above-described plastic sheet molding apparatus is as follows.
  • a step of arranging a flat sheet-like plastic sheet in the lower mold 110 is performed.
  • the plastic sheet may be disposed so as to overlap with a first forming region formed on the lower mold 110.
  • the step of heating the plastic sheet proceeds.
  • the heating section 140 moves to the position adjacent to the plastic sheet at the initial position, the plastic sheet is heated until the plastic sheet has fluidity.
  • the heating unit 140 does not directly contact the plastic sheet.
  • the step of vertically moving the upper metal mold 120 and aligning the upper metal mold 120 with the lower metal mold 110 proceeds.
  • the guide unit 130 disposed on the upper mold 120 is disposed at the rim of the plastic sheet, and is in close contact with the lower mold 110. Accordingly, a closed space is formed between the lower mold 110 and the upper mold 120.
  • the pressure of the space surrounded by the lower mold 110, the upper mold 120, and the guide 130 increases, and uniform pressure is applied to the plastic sheet Respectively.
  • the step of injecting the gas may proceed until the plastic sheet is cooled to a predetermined temperature or less.
  • the guide unit 130 fixes the plastic sheet and seals a space between the upper and lower molds 110 and 120 so that a uniform pressure is applied between the plastic sheets.
  • the present invention solves the problem of surface quality deterioration of the plastic sheet.
  • the present invention can reduce the birefringence generated in the plastic sheet by reducing the uneven residual stress applied to the plastic sheet.
  • the upper mold since the upper mold does not contact the plastic sheet, a part of the plastic sheet can be prevented from being transferred to the upper mold.
  • the present invention can achieve rapid cooling effect by continuously injecting gas through the plurality of holes.
  • the plastic sheet 300 described above includes a first layer 310 made of polycarbonate, a second layer 310 formed of polycarbonate and laminated on the first layer 310, And a hard coat layer 330 stacked on the second layer 320 and having a hardness higher than that of the second layer 320.
  • the hard coat layer 330 may have a hardness higher than that of the second layer 320.
  • the first layer 310 is made of polycarbonate. When the plastic sheet according to the present invention is used as a cover window of a touch display, the first layer 310 mitigates impact resistance.
  • the second layer 320 is made of polycarbonate and plays a role of maximizing the hardness while supporting the surface hardness of the hard coat layer described later.
  • the hardness of the second layer 320 may be greater than that of the first layer 310 by 1 H.
  • the hard coating layer 330 maximizes the scratch resistance of the plastic sheet according to the present invention.
  • the hard coating layer 330 may be formed of a siloxane-based material, but is not limited thereto.
  • Table 1 shows the results of comparing the performance of the plastic sheet made of the above-described structure with the conventional plastic sheet.

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Abstract

본 발명은 플라스틱 시트의 성형 장치를 제공한다. 상기 플라스틱 시트의 성형 장치는 상기 플라스틱 시트가 배치되는 하부 금형, 상기 플라스틱 시트를 가열하는 히팅부, 복수의 홀을 포함하고, 상기 플라스틱 시트가 가열된 상태에서, 상기 하부 금형과 얼라인 되는 상부 금형, 상기 상부 금형이 상기 하부 금형에 얼라인 된 상태에서, 상기 플라스틱 시트의 테두리에 위치하도록 상기 상부 금형에 배치되는 가이드부, 상기 상부 금형이 상기 하부 금형에 얼라인 된 상태에서, 상기 복수의 홀을 통해 상기 플라스틱 시트로 소정 압력의 기체를 주입하는 기체 주입부를 포함한다.

Description

열가소성 플라스틱 시트 및 플라스틱 시트 성형 장치
본 발명은 열가소성 플라스틱 시트 및 플라스틱 시트의 곡면 성형을 위한 성형 장치에 관한 것이다.
플라스틱에 열을 가하면 어떤 것은 녹았다가 식히면 다시 굳는 성질을 가졌는데, 이러한 성질을 가진 플라스틱을 열가소성 플라스틱이라 한다. 열가소성 플라스틱과 대비되는 것이 열경화성 플라스틱(thermosetting plastic)으로 열경화성 플라스틱은 열을 가해도 녹지 않는 성질을 가지고 있다. 열가소성 플라스틱은 열경화성 플라스틱에 비해 재활용이 쉽다는 장점이 있다.
열가소성 플라스틱의 성형 방식으로 가열과 함께 진공성형 하는 방식, 플라스틱 자체 하중을 이용한 성형 방식 등이 활용되고 있다. 특히, 평판 형태의 플라스틱 시트의 가공 방식으로 플라스틱 자체 하중을 이용한 방식이 주로 활용되고 있다. 하지만, 플라스틱 자체 하중을 이용한 방식은 플라스틱 시트의 과도한 연신에 의해 불균일한 잔류응력이 발생되고 이는 투명시트의 경우 복굴절 증가를 보일 수 있고, 물리적 힘에 의해서 표면이 금형에 전사되어 표면품질이 저하되는 문제점이 존재한다.
본 발명은 플라스틱 시트를 성형함에 있어서, 성형 중 플라스틱 시트에 가해지는 불균일한 잔류응력을 최소화하고, 냉각 중 후 변형을 방지하기 위한 성형 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 플라스틱 시트의 성형 장치를 제공한다. 상기 플라스틱 시트의 성형 장치는 상기 플라스틱 시트가 배치되는 하부 금형, 상기 플라스틱 시트를 가열하는 히팅부, 복수의 홀을 포함하고, 상기 플라스틱 시트가 가열된 상태에서, 상기 하부 금형과 얼라인 되는 상부 금형, 상기 상부 금형이 상기 하부 금형에 얼라인 된 상태에서, 상기 플라스틱 시트의 테두리에 위치하도록 상기 상부 금형에 배치되는 가이드부, 상기 상부 금형이 상기 하부 금형에 얼라인 된 상태에서, 상기 복수의 홀을 통해 상기 플라스틱 시트로 소정 압력의 기체를 주입하는 기체 주입부를 포함하고, 상기 상부 금형이 상기 하부 금형에 얼라인 된 상태에서 상기 상부 금형은 상기 플라스틱 시트와 소정 거리 이격되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 상부 금형이 상기 하부 금형에 얼라인 된 상태에서 상기 상부 금형은 상기 플라스틱 시트와 소정 거리 이격될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 가이드부는 상기 상부 금형이 상기 하부 금형에 얼라인 된 상태에서, 상기 하부 금형에 접하도록 배치될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 가이드부는 상기 복수의 홀을 통해 주입된 기체가 상기 상부 및 하부 금형 사이로 유출되지 않도록, 상기 상부 금형이 상기 하부 금형에 얼라인 된 상태에서, 상기 플라스틱 시트를 에워쌀 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 복수의 홀은 상기 상부 금형이 상기 하부 금형에 얼라인 된 상태에서, 상기 플라스틱 시트와 오버랩 되도록 배치될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 히팅부는 상기 플라스틱 시트와 접촉하지 않고, 상기 플라스틱 시트를 가열하도록 배치될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기체 주입부는 상기 히팅부에 의해 가열된 상기 플라스틱 시트가 소정 온도 이하로 냉각될 때까지 상기 홀을 통해 기체를 주입할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 하부 금형은 플라스틱 시트의 양끝단이 배치되는 리세스부를 더 구비할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기체 주입부가 상기 홀을 통해 주입하는 기체는 공기 또는 질소일 수 있다.
또한, 본 발명은 하부 금형, 복수의 홀을 포함하는 상부 금형, 상기 상부 금형에 배치되는 가이드부, 히팅부 및 기체 주입부를 포함하는 플라스틱 성형 장치를 이용한 플라스틱 시트의 성형 방법을 제공한다. 상기 성형 방법은 평판 형태의 플라스틱 시트를 상기 하부 금형에 배치하는 단계, 상기 히팅부를 통해 상기 플라스틱 시트를 가열하는 단계, 상기 상부 금형을 수직 이동 시켜 상기 하부 금형과 얼라인하는 단계, 상기 기체 주입부가 상기 복수의 홀을 통해 기체를 주입하는 단계를 포함하고, 상기 상부 금형을 수직 이동 시켜 상기 하부 금형과 얼라인하는 단계는 상기 상부 금형에 배치된 가이드부가 상기 하부 금형에 밀착될 때까지 수행될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 상부 금형을 수직 이동 시켜 상기 하부 금형과 얼라인된 상태에서 상기 상부 금형과 상기 플라스틱 시트는 소정 거리 이격될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기체 주입부는 상기 하부 금형, 상기 상부 금형 및 상기 가이드부로 에워싸인 공간의 압력이 증가하도록 기체를 주입할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 가이드부는 상기 복수의 홀을 통해 주입된 기체가 상기 상부 및 하부 금형 사이로 유출되지 않도록, 상기 상부 금형이 상기 하부 금형에 얼라인 된 상태에서, 상기 플라스틱 시트를 에워쌀 수 있다.
본 발명에 따르면, 상부 및 하부 금형 사이 공간이 밀폐된 상태에서 가열된 플라스틱 시트에 균일한 압력이 가해지기 때문에 플라스틱 시트에 불균일한 잔류 응력이 발생되는 것을 방지한다. 이를 통해, 본 발명은 플라스틱 표면품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 플라스틱 시트가 투명 플라스틱 시트일 경우, 플라스틱 시트에 가해지는 불균일한 잔류응력을 감소시킴으로써, 플라스틱 시트에서 발생되는 복굴절을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상부 금형이 플라스틱 시트에 접촉하지 않기 때문에 플라스틱 시트의 일부가 상부 금형에 전사되는 것을 막을 수 있다.
또한, 본 발명은 복수의 홀을 통해 기체를 지속적으로 주입함으로써, 플라스틱 시트의 빠른 냉각효과를 얻을 수 있다.
도 1 및 2는 본 발명에 따른 플라스틱 시트 성형장치를 나타내는 개념도이다.
도 3은 상부 금형이 하부 금형에 얼라인 된 상태를 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 플라스틱 시트의 단면을 나타내는 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
또한, 층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
이하, 본 발명에 따른 플라스틱 성형 장치에 대하여 설명한다.
도 1 및 2는 본 발명에 따른 플라스틱 시트 성형장치를 나타내는 개념도이고, 도 3은 상부 금형이 하부 금형에 얼라인 된 상태를 나타내는 개념도이다.
본 발명에 따른 성형 장치는 하부 금형(110), 상부 금형(120), 가이드부(130), 히팅부(140), 기체 주입부를 포함한다. 이하, 상술한 구성요소들에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 상기 하부 금형(110)에는 소정 형상을 가지는 제1성형 영역이 구비될 수 있다. 성형하고자 하는 평판 형태의 플라스틱 시트(200)는 상기 제1성형 영역과 오버랩 되도록 배치된다. 상기 하부 금형(110)에 배치된 플라스틱 시트(200)는 후술할 히팅부(140)에 의하여 가열된 후, 유동성을 가지게 된다. 상기 플라스틱 시트(200)가 유동성을 가지게 되면, 도 2와 같이, 플라스틱 시트(200')의 하중에 의하여 형상이 변형된다. 이때, 상기 플라스틱 시트(200')는 상기 하부 금형(110)의 제1성형 영역과 접하게 되며, 상기 제1성형 영역의 표면 형상대로 변형된다.
한편, 상기 히팅부(140)는 상기 하부 금형(110)에 플라스틱 시트(200)가 얼라인 된 상태에서 상기 플라스틱 시트(200)를 가열한다. 상기 히팅부(140)는 상기 플라스틱 시트(200)가 상기 하부 금형(110)에 얼라인 된 후 상기 하부 금형(110) 상측 또는 하측으로 이동가능 하도록 이루어진다. 일 실시 예에 있어서, 도 1과 같이, 상기 히팅부(140)는 상기 플라스틱 시트(200)가 얼라인된 후 초기 위치에서 상기 하부 금형(110) 상측으로 이동하여 상기 플라스틱 시트(200)와 접촉되지 않은 상태에서 상기 플라스틱 시트(200)를 가열할 수 있다. 상기 히팅부(140)는 상기 플라스틱 시트(200)가 유동성을 가져 변형될 때까지 플라스틱 시트(200)를 가열한 후, 상기 초기 위치로 이동한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 상기 플라스틱 시트가 가열되었을 때, 플라스틱 시트의 하중에 의하여 변형되는 원리를 이용한 성형방법에 관한 것이다.
한편, 도시되지 않았지만, 상기 하부 금형에는 평판 형태의 플라스틱 시트가 지정된 위치에 배치되도록 하는 리세스부가 형성될 수 있다. 구체적으로, 평판 형태의 플라스틱 시트의 양 끝단인 상기 하부 금형에 배치될 수 있는데, 상기 양 끝단이 배치되는 위치에 리세스부가 형성되어, 플라스틱 시트가 지정된 위치에 정확하게 배치되도록 할 수 있다.
한편, 상기 상부 금형(120)은 상기 플라스틱 시트가 열 변형된 후, 상기 하부 금형(110)과 얼라인 된다. 구체적으로, 상기 상부 금형(120)은 상기 제1성형 영역에 대응되는 형상을 가지는 제2성형 영역을 포함한다. 상기 플라스틱 시트가 열 변형된 후, 상기 상부 금형(120)은 상기 제2성형 영역이 상기 제1성형 영역과 기설정된 거리까지 근접하도록 수직이동 한다. 여기서, 상기 기설정된 거리는 상기 플라스틱 시트의 두께보다 크다. 즉, 상기 상부 금형(120)은 상기 하부 금형(110)과 얼라인 되더라도 상기 플라스틱 시트와 접촉하지 않는다.
예를 들어, 상기 제1성형 영역은 소정 곡률을 가지며, 오목한 형태로 이루어지고, 상기 제2성형 영역은 상기 소정 곡률을 가지며, 볼록한 형태로 이루어질 수 있다.
상기 제1성형 영역과 제2성형 영역이 일정한 간격을 두고 얼라인 되는 경우, 상기 제1 및 제2성형 영역 사이에는 소정 형태의 공간이 형성된다. 상기 플라스틱 시트는 상기 제1 및 제2성형 영역 사이에서 냉각된다.
한편, 상기 상부 금형(120)은 복수의 홀(121)을 포함한다. 상기 복수의 홀(121)은 상기 제2성형 영역과 오버랩되도록 형성된다. 구체적으로, 도 3과 같이, 상기 복수의 홀(121)은 상기 상부 및 하부 금형(110 및 120)이 서로 얼라인 된 상태에서 상기 플라스틱 시트와 오버랩되도록 배치된다. 상기 기체 주입부는 상기 복수의 홀(121) 각각을 통해 기체를 주입시킨다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2성형 영역 사이에 일정한 압력이 가해지며, 상기 플라스틱 시트에는 균일한 압력이 가해지게 된다.
한편, 상기 기체 주입부가 주입하는 기체는 공기 또는 질소 일 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 기체 주입부는 1차적으로 상기 복수의 홀을 통해 공기를 주입하고, 상기 제1 및 제2성형 영역 사이에 가해지는 압력이 감소하는 경우 질소 기체를 추가로 투입할 수 있다.
한편, 상부 금형(120)에는 가이드부(130)가 배치될 수 있다. 상기 가이드부(130)는 상기 상부 금형(120)이 상기 하부 금형(110)에 얼라인 된 상태에서 상기 플라스틱 시트의 테두리에 배치되며, 상기 플라스틱 시트를 에워싼다.
상기 가이드부(130)는 상기 상부 금형(120)이 상기 하부 금형(110)에 얼라인 된 상태에서 상기 하부 금형(110)에 밀착된다. 상기 가이드부(130)가 상기 하부 금형(110)에 밀착된 상태에서는 기체의 출입이 상기 복수의 홀(121)들을 통해서만 이루어질 수 있으며, 상기 상부 및 하부 금형(110 및 120) 사이로는 기체의 출입이 거의 이루어지지 않게 된다. 상기 상부 및 하부 금형(110 및 120)이 서로 얼라인 된 상태에서 상기 복수의 홀(121)들을 통해 기체가 주입되는 경우, 상기 상부 및 하부 금형(110 및 120) 사이의 압력이 증가하게 된다.
상기 복수의 홀(121)들을 통해 기체를 주입하면서 상기 상부 및 하부 금형(110 및 120)을 냉각시킬 경우, 상기 플라스틱 시트에 가해지는 균일한 압력으로 인하여 상기 플라스틱 시트에 불균일한 잔류응력이 발생되는 것을 방지한다. 이와 더불어, 상기 가이드부(130)는 플라스틱 시트의 테두리를 고정시켜 플라스틱 시트가 냉각 중 후변형 되는 것을 방지한다.
상술한 플라스틱 시트의 성형장치를 이용한 플라스틱 성형방법은 아래와 같다.
먼저, 평판 형태의 플라스틱 시트를 상기 하부 금형(110)에 배치하는 단계가 진행된다. 여기서, 상기 플라스틱 시트는 상기 하부 금형(110)에 형성된 제1성형 영역과 오버랩되도록 배치될 수 있다.
이후, 상기 플라스틱 시트를 가열하는 단계가 진행된다. 히팅부(140)가 초기 위치에서 상기 플라스틱 시트와 인접한 위치로 이동한 후, 플라스틱 시트가 유동성을 가질 때까지, 상기 플라스틱 시트를 가열한다. 여기서, 상기 히팅부(140)는 상기 플라스틱 시트와 직접적으로 접촉하지 않는다.
상기 플라스틱 시트가 유동성을 가지게 되면, 상기 상부 금형(120)을 수직 이동 시켜 상기 하부 금형(110)과 얼라인하는 단계가 진행된다. 이때, 상기 상부 금형(120)에 배치된 가이드부(130)는 상기 플라스틱 시트의 테두리에 배치되며, 상기 하부 금형(110)과 밀착한다. 이에 따라, 상기 하부 금형(110) 및 상기 상부 금형(120) 사이에 밀폐된 공간이 형성된다.
마지막으로, 상기 상부 금형(120)에 형성된 복수의 홀들을 통해 기체를 주입하는 단계가 진행된다.
상기 복수의 홀들을 통해 기체를 주입하는 경우, 상기 하부 금형(110), 상기 상부 금형(120) 및 상기 가이드부(130)로 에워싸인 공간의 압력이 증가하며, 상기 플라스틱 시트에 균일한 압력이 가해지게 된다. 상기 기체를 주입하는 단계는 상기 플라스틱 시트가 소정 온도 이하로 냉각될 때까지 진행될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 가이드부(130)는 상기 플라스틱 시트를 고정시킴과 동시에 상기 상부 및 하부 금형(110 및 120) 사이 공간을 밀폐시켜 플라스틱 시트 사이에 균일한 압력이 가해지도록 한다. 이를 통해, 본 발명은 플라스틱 시트의 표면 품질 저하문제를 해결한다.
한편, 본 발명은 상기 플라스틱 시트가 투명 플라스틱 시트일 경우, 플라스틱 시트에 가해지는 불균일한 잔류응력을 감소시킴으로써, 플라스틱 시트에서 발생되는 복굴절을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상부 금형이 플라스틱 시트에 접촉하지 않기 때문에 플라스틱 시트의 일부가 상부 금형에 전사되는 것을 막을 수 있다.
이와 더불어, 본 발명은 상기 복수의 홀을 통해 기체를 지속적으로 주입함으로써, 빠른 냉각효과를 얻을 수 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 상술한 플라스틱 시트(300)는 폴리카보네이트로 구성된 제1층(310), 상기 제1층(310) 상에 적층되고, 폴리카보네이트로 구성되며 상기 제1층(310)보다 높은 경도를 가지는 제2층(320) 및 상기 제2층(320) 상에 적층되고, 상기 제2층(320)보다 높은 경도를 가지는 하드 코팅층(330)을 포함할 수 있다.
상기 제1층(310)은 폴리카보네이트로 이루어지며, 본 발명에 따른 플라스틱 시트가 터치 디스플레이의 커버 윈도우로 활용되었을 때 내충격을 완화시키는 역할을 한다.
상기 제2층(320)은 폴리카보네이트로 이루어지며, 후술한 하드 코팅층의 표면경도를 받쳐주면서 경도를 극대화하는 역할을 한다. 일 실시 예에 있어서, 상기 제2층(320)의 경도는 상기 제1층(310)보다 1H 크도록 이루어질 수 있다.
한편, 상기 하드 코팅층(330)은 본 발명에 따른 플라스틱 시트의 스크래치 내성을 극대화한다. 상기 하드 코팅층(330)은 실록산 계 소재로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상술한 구조로 이루어진 플라스틱 시트와 종래 플라스틱 시트의 성능을 비교한 결과는 아래 표 1과 같다.
제품 특성 자사개발 제품 기존제품
Layer 구성 제1층, 제2층 및 하드 코팅층 일반 PC 및 하드 코팅층 PMMA 및 하드 코팅층 일반 PC, PMMA 및 하드 코팅층
표면경도 9H↑ 2~3H 6H 6H
충격(Izod Impact) 50↑ 50↑ 10↓ 30↑
Crack 및 비산 無 無 Crack에 취약 표면 비산(PMMA층 Crack)
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
또한, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (15)

  1. 플라스틱 시트의 성형 장치에 있어서,
    상기 플라스틱 시트가 배치되는 하부 금형;
    상기 플라스틱 시트를 가열하는 히팅부;
    복수의 홀을 포함하고, 상기 플라스틱 시트가 가열된 상태에서, 상기 하부 금형과 얼라인 되는 상부 금형;
    상기 상부 금형이 상기 하부 금형에 얼라인 된 상태에서, 상기 플라스틱 시트의 테두리에 위치하도록 상기 상부 금형에 배치되는 가이드부;
    상기 상부 금형이 상기 하부 금형에 얼라인 된 상태에서, 상기 복수의 홀을 통해 상기 플라스틱 시트로 소정 압력의 기체를 주입하는 기체 주입부를 포함하는 플라스틱 시트의 성형 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 금형이 상기 하부 금형에 얼라인 된 상태에서 상기 상부 금형은 상기 플라스틱 시트와 소정 거리 이격되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 시트의 성형 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가이드부는,
    상기 상부 금형이 상기 하부 금형에 얼라인 된 상태에서, 상기 하부 금형에 접하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 시트의 성형 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가이드부는,
    상기 복수의 홀을 통해 주입된 기체가 상기 상부 및 하부 금형 사이로 유출되지 않도록, 상기 상부 금형이 상기 하부 금형에 얼라인 된 상태에서, 상기 플라스틱 시트를 에워싸는 것을 특징으로 하는 플라스틱 시트의 성형 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 홀은,
    상기 상부 금형이 상기 하부 금형에 얼라인 된 상태에서, 상기 플라스틱 시트와 오버랩 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 시트의 성형 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 히팅부는,
    상기 플라스틱 시트와 접촉하지 않고, 상기 플라스틱 시트를 가열하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 시트의 성형 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기체 주입부는 상기 히팅부에 의해 가열된 상기 플라스틱 시트가 소정 온도 이하로 냉각될 때까지 상기 홀을 통해 기체를 주입하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 시트의 성형 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 하부 금형은 플라스틱 시트의 양끝단이 배치되는 리세스부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 시트의 성형 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기체 주입부가 상기 홀을 통해 주입하는 기체는 공기 또는 질소 인 것을 특징으로 하는 플라스틱 시트의 성형 장치.
  10. 하부 금형, 복수의 홀을 포함하는 상부 금형, 상기 상부 금형에 배치되는 가이드부, 히팅부 및 기체 주입부를 포함하는 플라스틱 성형 장치를 이용한 플라스틱 시트의 성형 방법에 있어서,
    평판 형태의 플라스틱 시트를 상기 하부 금형에 배치하는 단계;
    상기 히팅부를 통해 상기 플라스틱 시트를 가열하는 단계;
    상기 상부 금형을 수직 이동 시켜 상기 하부 금형과 얼라인하는 단계;
    상기 기체 주입부가 상기 복수의 홀을 통해 기체를 주입하는 단계를 포함하고,
    상기 상부 금형을 수직 이동 시켜 상기 하부 금형과 얼라인하는 단계는,
    상기 상부 금형에 배치된 가이드부가 상기 하부 금형에 밀착될 때까지 수행되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 시트의 성형 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 상부 금형을 수직 이동 시켜 상기 하부 금형과 얼라인된 상태에서 상기 상부 금형과 상기 플라스틱 시트는 소정 거리 이격되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 시트의 성형 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 기체 주입부는,
    상기 하부 금형, 상기 상부 금형 및 상기 가이드부로 에워싸인 공간의 압력이 증가하도록 기체를 주입하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 시트의 성형 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 가이드부는,
    상기 복수의 홀을 통해 주입된 기체가 상기 상부 및 하부 금형 사이로 유출되지 않도록, 상기 상부 금형이 상기 하부 금형에 얼라인 된 상태에서, 상기 플라스틱 시트를 에워싸는 것을 특징으로 하는 플라스틱 시트의 성형 방법.
  14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 플라스틱 시트.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 플라스틱 시트는,
    폴리카보네이트로 구성된 제1층;
    상기 제1층 상에 적층되고, 폴리카보네이트로 구성되며 상기 제1층보다 높은 경도를 가지는 제2층; 및
    상기 제2층 상에 적층되고, 상기 제2층보다 높은 경도를 가지는 하드 코팅층을 포함하는 플라스틱 시트.
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