KR101481454B1

KR101481454B1 - 전자기기 케이스의 커버 내부재 사출 성형 금형 및 이를 이용한 커버 내부재 형성 방법

Info

Publication number: KR101481454B1
Application number: KR1020140088622A
Authority: KR
Inventors: 김학권; 김승재; 김대진
Original assignee: 재영솔루텍 주식회사
Priority date: 2014-07-14
Filing date: 2014-07-14
Publication date: 2015-01-12
Also published as: CN105269759B; CN105269759A

Abstract

특정 위치에 자석이 고정된 전자기기 케이스의 커버 내부재를 성형하기 위한 커버 내부재 사출 성형 금형, 및 이를 구비한 커버 내부재 형성 방법이 개시된다. 개시된 커버 내부재 사출 성형 금형은, 제1 코어 및 제2 코어가 닫혀서 형성되는 캐비티에 투명창이 안착된 상태에서 투명창을 둘러싸며 결합되는 보강부를 사출 성형하여 커버 내부재를 제조하는 것으로서, 캐비티는, 투명창의 중심부에 대응되는 부분과, 투명창의 중심부보다 얇은 두께로 단차져서 외측으로 돌출된, 투명창의 외주부에 대응되는 부분과, 보강부에 대응되는 부분을 포함하고, 보강부에 대응되는 제2 코어의 상측면에는 자석(magnet)을 캐비티 내에서 위치 고정하기 위해 돌출된 복수의 자석 지지 돌기가 구비되고, 복수의 자석 지지 돌기는 서로 이격되어 복수의 자석 지지 돌기의 사이로 캐비티 내의 용융 수지가 침투하여 복수의 자석 지지 돌기에 의해 위치 고정된 자석을 덮도록 구성된다.

Description

전자기기 케이스의 커버 내부재 사출 성형 금형 및 이를 이용한 커버 내부재 형성 방법{Injection mold for inner cover member of electronic device and method for forming inner cover member using the same}

본 발명은 스마트폰과 같은 전자기기의 케이스의 커버 내부재를 사출 성형하는 장치와 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금형의 캐비티 내에 자석을 삽입하여 인서트 사출하는 커버 내부재 사출 성형 금형과, 이를 이용한 커버 내부재 형성 방법에 관한 것이다.

사출 성형(injection molding)은 용융 상태의 수지를 금형의 내부에 주입 후 냉각하여 제품을 형성하는 공법으로, 압축성형(compression molding), 압출성형(extrusion molding) 등의 다른 성형 공법에 비해 제품의 형태 및 사이즈에 제한이 적으며 생산성 및 작업 능률이 우수하여 플라스틱 제품의 성형에 폭넓게 사용되고 있다.

도 1은 스마트폰 케이스의 일 예를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 S1-S1을 따라 절개하여 도시한 단면도이다. 근래에 휴대용 통신기기로 많이 사용되는 스마트폰(smart phone)은 디스플레이 패널(display panel)이 대형화되고, 낙하, 충돌 등으로 인한 스마트폰 손상 가능성이 높아지게 되어 스마트폰 케이스(1)가 출시되고 있다. 도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 스마트폰 케이스(1)는 스마트폰(미도시)이 끼워져 탑재되도록 오목한 홈이 형성된 베이스(base)(2)와, 베이스(2)의 개방된 전면(前面)을 여닫는 방식으로 개폐하도록 부착된 커버(cover)(4)를 구비한다.

커버(4)는 얇은 가죽, 부직포, 또는 천으로 된 외피(6)와, 커버(4)의 강성을 유지하기 위해 상기 외피(6)의 내부에 내재된 커버 내부재(10)를 구비한다. 커버 내부재(10)는 커버(4)가 닫힌 상태에서도 스마트폰의 디스플레이 패널의 일부분을 관찰할 수 있도록 투명하게 형성된 투명창(11)과, 투명창(11) 바깥에 보강부(20)를 구비한다. 보강부(20)에는 외피가 덮여지나, 투명창(11)에는 외피가 덮여지지 않으며, 외피가 덮여진 보강부(20)와, 투명창(11)의 두께가 대략 같아지도록 보강부(20)의 두께는 투명창(11)의 두께보다 약간 작게 형성된다.

커버 내부재(10) 중 투명창(11) 부분은 외피가 덮여지지 않으므로 스크래치(scratch)가 억제될 수 있게 통상적으로 4H 이상의 경도가 요구되며, 예를 들어, 소위 아크릴 수지로도 불리는 PMMA(polymethylmethacrylate) 수지로 형성된다. 그러나, 보강부(20) 부분까지도 PMMA로 형성되면 PMMA는 취성(brittleness)이 강하여 부러지기 쉬우므로, 예를 들어, PC(polycarbonate)　수지로 형성된다.

상기 커버 내부재(10)를 형성하기 위하여 PC 수지로 된 시트(sheet)의 양 측면에 PMMA 수지로 된 시트를 압착하고 보강부(20) 부분을 PC 수지 시트만 남고 PMMA 수지 시트는 제거되도록 수치제어(numerical control) 가공하는 방법이 사용되거나, 투명창(11) 부분을 PMMA 수지로 먼저 사출하고, 연이어 보강부(20) 부분을 PC 수지로 사출하는 이중 사출 방법이 사용되었다.

그런데, 전자(前者)인 수치제어 가공 방법은 수치제어 가공 면적이 커서 가공 비용 상승과 가공 시간 지연으로 생산성이 떨어지는 문제가 있고, 후자(後者)인 이중 사출 방법은 투명창(11) 부분이 충분히 경화되기 전에 보강부(20) 부분의 성형이 진행되어 투명창(11) 부분의 경도와 투명도가 저하되는 문제가 있다. 상기 경도와 투명도 저하 문제를 해소하기 위해 추가 작업을 진행하게 되면 생산성이 떨어지고 비용이 상승하는 문제가 수반된다.

한편, 상기 스마트폰 케이스(1)는 베이스(2)에 대해 커버(4)를 열면 스마트폰의 디스플레이 패널이 자동으로 켜지고, 반대로 커버(4)를 닫으면 디스플레이 패널이 자동으로 꺼지는 기능을 구비하는데, 이 기능의 구현을 위하여 커버 내부재(10)에 자석(25)이 구비된다. 자석(25)은 상기 보강부(20)에 형성된 자석 안착 홈에 접착제 또는 접착 테이프로 이루어진 접착층(27)을 매개로 고정 부착된다. 따라서, 자석(25)을 부착하기 위한 추가적인 공정과 인력이 요구되어 생산성이 떨어지고 비용이 상승하는 문제가 수반된다.

대한민국 등록특허공보 제10-0787735호

본 발명은, 특정 위치에 자석이 고정된 전자기기 케이스의 커버 내부재를 성형하기 위한 커버 내부재 사출 성형 금형, 및 이를 구비한 커버 내부재 형성 방법을 제공한다.

또한 본 발명은, 금형 내에 삽입되는 투명창 부분과 사출 성형되는 부분 간의 단차가 작은 전자기기 케이스의 커버 내부재를 제조하기 위한 커버 내부재 사출 성형 금형, 및 이를 이용한 커버 내부재 형성 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 투명창 부분을 금형 내에 배치하고 사출 성형하여 전자기기 케이스의 커버 내부재를 제조함에 있어서, 완성된 커버 내부재에 불필요한 통공이 형성되지 않도록 하는 커버 내부재 사출 성형 금형 및 이를 이용한 커버 내부재 형성 방법을 제공한다.

본 발명은, 제1 코어 및 제2 코어가 닫혀서 형성되는 캐비티에 투명창이 안착된 상태에서 상기 투명창을 둘러싸며 결합되는 보강부를 사출 성형하여 커버 내부재를 제조하는 것으로서, 상기 캐비티는, 상기 투명창의 중심부에 대응되는 부분과, 상기 투명창의 상기 중심부보다 얇은 두께로 단차져서 외측으로 돌출된, 상기 투명창의 외주부에 대응되는 부분과, 상기 보강부에 대응되는 부분을 포함하고, 상기 보강부에 대응되는 상기 제2 코어의 상측면에는 자석(magnet)을 상기 캐비티 내에서 위치 고정하기 위해 돌출된 복수의 자석 지지 돌기가 구비되고, 상기 복수의 자석 지지 돌기는 서로 이격되어 상기 복수의 자석 지지 돌기의 사이로 상기 캐비티 내의 용융 수지가 침투하여 상기 복수의 자석 지지 돌기에 의해 위치 고정된 자석을 덮도록 구성된 커버 내부재 사출 성형 금형을 제공한다.

상기 자석을 상기 제2 코어의 상측면에서 이격되게 지지하도록 상기 복수의 자석 지지 돌기는 서로 같은 높이로 단차지게 형성된 자석 지지면을 구비할 수 있다.

상기 투명창의 외주부에는 적어도 하나의 가이드 핀 홀(guide pin hole)이 형성되고, 상기 캐비티의 상기 투명창의 중심부에 대응되는 부분은, 상기 투명창의 중심부와 동일 두께를 가지도록 배치되어, 상기 캐비티 내의 용융 수지가 상기 투명창의 중심부를 덮지 않도록 하고, 상기 캐비티의 상기 투명창의 외주부 및 상기 보강부에 대응되는 부분은, 상기 외주부보다 큰 두께를 가지도록 하여, 상기 캐비티 내의 용융 수지가 상기 투명창의 외주부를 덮도록 배치되며, 상기 제1 코어 및 상기 제2 코어 중 하나에는, 승강 가능하도록 배치되어서 상승하여 상기 가이드 핀 홀이 끼워지는 제1 위치와, 하강하여 상기 캐비티 면을 이루는 제2 위치에 위치 가능한 가이드 핀이 배치될 수 있다.

상기 제2 코어의 상측면에는 상기 투명창의 중심부가 안착되는 하부 안착 홈과, 상기 중심부 이외의 부분의 커버 내부재의 하부 형상을 한정하는 하부 형상 한정 홈이 형성되며, 상기 제1 위치에 위치한 상기 적어도 하나의 가이드 핀이 상기 적어도 하나의 가이드 핀 홀에 끼워지고 상기 투명창이 상기 제2 코어의 상측면으로 내려지면, 상기 투명창의 중심부가 상기 하부 안착홈에 안착되고, 상기 제1 코어가 상기 제2 코어에 밀착되고 상기 적어도 하나의 가이드 핀이 제2 위치로 하강된 후 상기 캐비티에 상기 용융 수지가 주입되면, 상기 적어도 하나의 가이드 핀 홀에 상기 용융 수지가 채워지도록 구성될 수 있다.

상기 투명창의 중심부가 상기 하부 안착홈에 안착되면, 상기 하부 형상 한정 홈의 바닥면과 상기 투명창의 외주부 사이에는 상기 용융 수지가 침투하는 틈이 형성되도록 구성될 수 있다.

상기 하부 안착 홈과 상기 하부 형상 한정 홈의 높이 차는 0.1 내지 1mm 일 수 있다.

본 발명의 커버 내부재 사출 성형 금형은, 상기 적어도 하나의 가이드 핀을 제1 위치 및 제2 위치로 승강시키는 것으로, 상기 적어도 하나의 가이드 핀의 개수와 같은 개수인 적어도 하나의 공압 실린더(air pressure cylinder)를 더 구비할 수 있다.

상기 캐비티의 단면이 곡선 형상일 수 있다.

상기 커버 내부재의 일 측변에 대응되는 상기 제2 코어의 상측면에는 상기 용융 수지보다 비중이 큰 소재로 형성된 웨이트(weight)를 상기 캐비티 내에서 위치 고정하기 위해 돌출된 복수의 웨이트 지지 돌기가 구비되고, 상기 복수의 웨이트 지지 돌기는 서로 이격되어 상기 복수의 웨이트 지지 돌기의 사이로 상기 캐비티 내의 용융 수지가 침투하여 상기 복수의 웨이트 지지 돌기에 의해 위치 고정된 웨이트를 덮도록 구성될 수 있다.

또한 본 발명은, 본 발명의 커버 내출재 사출 성형 금형을 이용한 커버 내부재 형성 방법으로서, 상기 복수의 자석 지지 돌기에 상기 자석을 끼워 위치 고정시키는 자석 탑재 단계, 상기 투명창을 상기 제2 코어의 상측면에 안착시키는 투명창 탑재 단계, 상기 제1 코어와 상기 제2 코어를 밀착하여 양 자 사이에 캐비티(cavity)를 형성하는 형폐 단계, 상기 캐비티에 용융 수지를 주입하는 수지 사출 단계, 상기 용융 수지를 냉각하여 제품으로 경화시키는 경화 단계, 및 상기 제1 코어와 상기 제2 코어를 분리하고 상기 제2 코어의 상측면에서 상기 제품을 취출하는 취출 단계를 구비하고, 상기 수지 사출 단계에서, 상기 복수의 자석 지지 돌기의 사이로 상기 용융 수지가 침투하여 상기 자석을 덮는 커버 내부재 형성 방법을 제공한다.

또한 본 발명은, 본 발명의 커버 내출재 사출 성형 금형을 이용한 커버 내부재 형성 방법으로서, 상기 복수의 자석 지지 돌기에 상기 자석을 끼워 위치 고정시키는 자석 탑재 단계, 수지로 이루어진 시트(sheet)인 내층과, 상기 내층보다 우수한 투명도를 가지는 수지로 이루어진 것으로 상기 내층의 양면에 압착된 제1 및 제2 외층으로 이루어진 중심부, 및 상기 내층이 상기 제1 및 제2 외층보다 바깥으로 돌출되어 형성된 외주부를 포함하고, 상기 외주부에는 적어도 하나 이상의 가이드 핀 홀이 형성된 투명창을 준비하는 투명창 준비 단계, 상기 제1 코어 및 상기 제2 코어 사이가 이격된 상태에서, 상기 캐비티의 상기 투명창의 중심부에 대응되는 부분에 상기 투명창의 중심부를 접하도록 안착시키는 동시에, 상기 가이드 핀을 제1 위치에 위치시켜서 상기 가이드 핀 홀에 끼워지도록 하는 투명창 탑재 단계, 상기 제1 코어 및 상기 제2 코어를 밀착하여 양 자 사이에 캐비티(cavity)를 형성하는 형폐 단계, 상기 가이드 핀을 상기 제2 위치로 하강시키는 가이드 핀 하강 단계, 용융 수지를 상기 캐비티 내로 주입하는 수지 사출 단계, 상기 용융 수지를 냉각하여 제품으로 경화시키는 경화 단계, 및 상기 제1 코어와 상기 제2 코어를 분리하고 상기 제2 코어의 상측면에서 상기 제품을 취출하는 취출 단계를 구비하고,, 상기 수지 사출 단계에서, 상기 복수의 자석 지지 돌기 사이로 상기 용융 수지가 침투하여 상기 자석을 덮고, 상기 적어도 하나의 가이드 핀 홀에 상기 용융 수지가 채워지는 커버 내부재 형성 방법을 제공한다.

상기 투명창의 외주부의 길이는 0.5 내지 1mm 일 수 있다.

상기 용융 수지에는 상기 보강부를 덮는 외피와 동일한 색을 띠도록 하는 착색 첨가제가 첨가될 수 있다.

본 발명에 의하면, 금형 캐비티 내의 특정 위치에서 자석이 고정 지지되도록 자석을 삽입하고 인서트 사출하여 특정 위치에 자석이 고정된 커버 내부재를 성형할 수 있다. 따라서, 자석을 추가적 공정을 통해 사출 성형 제품에 접착하는 경우보다 생산성이 향상되고 비용이 절감된다.

또한 본 발명에 의하면, 삽입물인 투명창을 제2 코어의 상측면에 안착시킬 때 가이드 핀으로 투명창을 체결하도록 구성되어 투명창을 상기 상측면에 빠르고 정확하게 안착시킬 수 있다. 따라서, 인서트 사출 성형되는 커버 내부재의 생산성이 향상되고, 작업 불량을 줄일 수 있으며, 생산 원가를 절감할 수 있다. 이러한 효과는 제2 코어 상측면의 하부 안착 홈과 하부 형상 한정 홈 간의 높이 차가 미세한 경우에 더욱 두드러진다.

또한, 본 발명의 사출 성형 금형에서는 제1 코어와 제2 코어가 밀착된 후 용융 수지가 주입되기 전에 가이드 핀이 하강하므로, 가이드 핀 홀이 용융 수지로 채워져 경화된다. 따라서, 사출 성형된 커버 내부재에 가이드 핀 홀이 남아있는 경우 야기되는 크랙(crack) 및 이로 인한 내구성 약화를 방지할 수 있다.

도 1은 스마트폰 케이스의 일 예를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 S1-S1을 따라 절개하여 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커버 내부재 사출 성형 금형을 이용하여 형성된 사출 성형 제품을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커버 내부재 사출 성형 금형을 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4의 제2 코어의 상측면을 도시한 평면도이다.
도 6은 도 5의 자석 지지 돌기를 도시한 사시도이고, 도 7은 도 5의 자석 지지 돌기의 변형예를 도시한 사시도이다.
도 8 내지 도 10은 도 4의 커버 내부재 사출 성형 금형을 이용한 커버 내부재 형성 방법을 순차적으로 도시한 단면도로서, 도 5의 S2-S2를 따라 절개하여 도시한 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 커버 내부재 사출 성형 금형의 다른 실시예들을 도시한 단면도로서, 제1 코어와 제2 코어만을 발췌 도시한 단면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 커버 내부재 사출 성형 금형의 또 다른 실시예를 도시한 단면도로서, 제1 코어와 제2 코어만을 발췌 도시한 단면도이다.
도 14는 도 13의 커버 내부재 사출 성형 금형을 이용하여 형성된 커버 내부재가 포함된 스마트폰 케이스의 일 예를 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 커버 내부재 사출 성형 금형, 및 이를 이용한 커버 내부재 형성 방법을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 커버 내부재 사출 성형 금형을 이용하여 형성된 사출 성형 제품을 도시한 단면도로서, 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 커버 내부재 사출 성형 금형(100)(도 4 참조)을 이용하여 형성된 사출 성형 제품(32)은 도 2에 도시된 것과 같은 커버 내부재(10)와, 그 주변의 게이트 웨이스트(gate waste)(30)를 구비한다. 커버 내부재(10)는 투명창(11)과 그 주변의 보강부(20)를 구비한다. 투명창(11)은 내층(12)과, 내층(12)의 양 측면에 적층된 제1 외층(13) 및 제2 외층(14)을 구비한다.

이 경우, 내층(12), 제1 외층(13) 및 제2 외층(14)은 모두 투명성이 우수한 동일 수지 소재로 이루어질 수도 있으나, 내층(12)은 상대적으로 경도가 우수한 소재로 이루어지고, 제1 및 제2 외층(13, 14)은 상대적으로 투명도가 우수한 소재로 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 투명도가 우수한 수지 소재는 일반적으로 필요한 수준의 경도, 예를 들어 4H의 경도를 가지지 못하는 경우가 발생하게 되고, 따라서 투명창(11)을 전부 투명도가 우수한 수지 소재로 이루어진다면 취성으로 인하여 잘 부러지거나 변형이 발생할 가능성이 크기 때문이다. 따라서 내층(12)에는 상대적으로 경도가 우수한 수지 소재를 사용하여 경도를 유지하고, 내층(12) 양면에 투명도가 우수한 수지로 된 제1 및 제2 외층(13, 14)을 접착하여서 투명성 또한 향상시키는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 내층(12)은 예컨대, PC(polycarbonate), ABS, 글래스 파이바(glass fiber)가 함유된 수지 제품 등이 적용될 수 있고, 상기 제1 및 제2 외층(13, 14)은 예컨대, PMMA(polymethylmethacrylate) 등의 투명도가 우수한 수지로 이루어질 수 있다.

본 실시예에서는, 내층(12)은 PC(polycarbonate) 수지로 이루어진 시트(sheet)이고, 제1 외층(13) 및 제2 외층(14)은 PMMA(polymethylmethacrylate) 수지로 이루어진 시트이며, 이들을 압착하여 투명창(11)을 형성할 수 있다. 내층(12), 제1 외층(13), 및 제2 외층(14)의 두께(T2, T3, T4)는 각각 0.5mm 이고, 투명창(11)의 두께(T1)는 1.5mm 이다.

또한, 투명창(11)은 내층(12), 제1 외층(13), 및 제2 외층(14)이 적층되어 형성된 중심부의 외주변에, 상기 중심부의 두께(T1)보다 얇고 상기 중심부의 상측면 및 하측면과 단차지게 수평 방향으로 돌출된 외주부(17)를 구비한다. 외주부(17)는 투명창(11)과 보강부(20)의 경계 부분에 존재하며, 내층(12)이 제1 외층(13) 및 제2 외층(14)의 외주 경계를 넘어 주변으로 확장된 것이다. 제2 외층(14)의 외주 경계와 비교하여 외주부(17)가 돌출된 길이(P1)는 0.5 내지 1mm 이다. 한편, 제1 외층(13)의 외주 경계는 제2 외층(14)의 외주 경계보다 주변으로 더 확장되며, 확장된 길이(P2)는 0.2 내지 0.4 mm 이다. 이와 같이 차이를 줌으로써 커버(4)(도 2 참조)의 외피(6)(도 2 참조)를 보강부(20)에 덮었을 때 투명창(11)을 통해 외피(6)의 경계선이 보이지 않아 깨끗하고 고급스러운 심미감이 형성된다.

상기 투명창(11)의 외주부(17)는 NC 가공에 의하여 제작될 수 있다. 즉, 동일 단면적의 제1 및 제2 외층(13, 14)과, 내층(12)을 먼저 제작하고 난 뒤, NC 가공을 통하여 외주부(17) 부분의 제1 및 제2 외층(13, 14)을 제거함으로써 외주부(17)를 형성할 수 있다. 이에 따라서 NC 가공면적이 작게 되고, 자재 소요량이 작게 되어서 구매비가 절감된다.

보강부(20)는 PC(polycarbonate) 수지로 형성되며 그 두께(T5)는 1mm 이다. 외피(6)(도 6 참조) 두께를 고려하여 투명창(11)의 두께(T1)보다 얇게 형성된 것인데, 이로 인해 제1 외층(13)의 하측면과 보강부(20)의 하측면 사이에 단차지게 형성된 높이 차(T6)는 0.25mm 이고, 제2 외층(14)의 상측면과 보강부(20)의 상측면 사이에 단차지게 형성된 높이 차(T7)는 0.25mm 이다.

투명창(11)의 외주부(17)에는 복수의 가이드 핀 홀(guide pin hole)(15)(도 8 참조)이 위아래로 관통하도록 형성된다. 인서트 사출 성형 과정에서 가이드 핀(140)(도 8 참조)의 상단부가 가이드 핀 홀(15)에 일대일 대응되게 끼워져, 투명창(11)을 캐비티(CAV)(도 4) 내에서 올바른 위치에 놓여지도록 정렬한다. 상술한 바와 같이 외주부(17)가 돌출된 길이(P1)는 0.5 내지 1mm 인데, P1이 0.5mm 보다 작으면 외주부(17)에 가이드 핀 홀(15)을 형성하기도 어렵고, 투명창(11)과 보강부(20) 사이의 결합력이 약해져 불량율이 높아질 수 있다. 한편, 인서트 사출 성형 과정에서 고온의 용융 수지가 외주부(17)를 에워싸게 되는데 P1이 1mm 보다 크면 외주부(17)가 변형되거나 용융될 수 있다.

투명창(11)에 가까운 보강부(20)의 일 측 단부에는 스마트폰(미도시)의 스피커(speaker)(미도시)에서 생성되는 소리가 전달될 수 있게 개방된 소리 전달 통공(22)이 형성되고, 투명창(12)에서 먼 보강부(20)의 타 측 단부에는 스마트폰 케이스 커버(4)(도 1 참조)를 닫았을 때 스마트폰(미도시) 전면(前面) 하단부의 돌출 버튼(미도시)이 수용될 수 있게 오목하게 파여진 돌출 버튼 수용 홈(23)이 형성된다.

보강부(20)에는 커버(4)(도 1 참조)를 베이스(2)(도 1 참조)에 대해 열고 닫을 때 스마트폰의 디스플레이 패널이 자동으로 켜지고 꺼지는 기능이 구현되도록 자석(25)이 구비된다. 자석(25)은 커버 내부재 사출 성형 금형(100)(도 4 참조)에 삽입 고정하고 용융 수지를 사출하는, 소위 인서트 사출(insert injection)에 의해, 접착제 또는 접착 테이프와 같은 매개 없이 보강부(20)에 일체로 형성된다. 참조 번호 26은 금형(100)의 캐비티(CAV)(도 9 참조) 내에서 자석(25)을 움직이지 않게 고정 지지하는 자석 지지 돌기(145)(도 9 참조)에 용융 수지가 채워지지 않아 형성되는 자석 지지 돌기 대응 홈이다.

게이트 웨이스트(gate waste)(30)는 보강부(20)의 주변에 보강부(20)와 동일한 소재로 형성된다. 게이트 웨이스트(30)는 캐비티(CAV)(도 9 참조)에 용융 수지를 균일하고 빠르게 주입하기 위해 형성된 게이트(143)(도 5 참조)에 용융 수지가 채워지고 경화되어 형성된다. 보강부(20)와 게이트 웨이스트(30) 사이의 절단선(cutting line)(31)을 따라 게이트 웨이스트(30)를 절단 제거하여 커버 내부재(10)를 얻을 수 있다. 게이트 웨이스트(30)의 하단부는 이젝트 핀(114)(도 4 참조)과의 경계면일 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커버 내부재 사출 성형 금형을 도시한 단면도이고, 도 5는 도 4의 제2 코어의 상측면을 도시한 평면도이며, 도 6은 도 5의 자석 지지 돌기를 도시한 사시도이고, 도 7은 도 5의 자석 지지 돌기의 변형예를 도시한 사시도이다. 도 4 및 도 5를 함께 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 커버 내부재 사출 성형 금형(100)은 승강 가능한 상부 금형(150)과 그 아래의 하부 금형(101)을 구비한다. 상부 금형(150)은 상부 금형 베이스(170)와 그에 지지된 상부 원판(165)과, 상부 원판(165)에 고정 지지된 제1 코어(upper core)(151)를 구비한다. 상부 금형 베이스(170) 중앙에는 용융 수지가 사출 성형 금형(100)의 외부에서 내부로 사출 주입되는 입구인 스프루 부시(sprue bush)(미도시)가 구비된다. 상기 스프루 부시(43)를 통해 금형(100) 내부로 유입된 용융 수지는 러너(runner)(미도시)를 통해 제1 코어(151) 내부로 유입된다.

하부 금형(101)은 바닥에 지지되는 하부 금형 베이스(102)와, 사이에 스페이서(spacer)(110)가 개재된 채 상기 하부 금형 베이스(102)에 지지되는 하부 원판(128)과, 하부 원판(128)에 고정 지지된 제2 코어(lower core)(130)를 구비한다. 제2 코어(130)와 제1 코어(151)가 서로 밀착되면 양 자 사이에 용융 수지가 주입되어 사출 성형 제품(32)(도 3 참조)의 형상을 한정하는 캐비티(CAV)가 형성된다.

캐비티(CAV)는 제2 코어(130)의 상측면과 제1 코어(151)의 하측면에 의해 한정된다. 제2 코어(130)의 상측면에는 삽입물인 투명창(11)(도 3 참조)의 중심부가 안착되는 하부 안착 홈(133)과, 하부 안착 홈(133) 주변에 보강부(20)(도 3 참조)의 하부 형상을 한정하는 하부 형상 한정 홈(135)이 형성된다. 구체적으로, 하부 안착 홈(133)에는 제1 외층(13)(도 3 참조)의 하측면이 안착되며, 하부 안착 홈(133)이 하부 형상 한정 홈(135)보다 더 오목하게 파여져 있다. 하부 안착 홈(133)과 하부 형상 한정 홈(135) 사이에는 미세하게 단차가 형성되어 있고, 그 높이 차는 제1 외층(13)의 하측면과 보강부(20)의 하측면 사이의 높이 차(T6)(도 3 참조)와 실질적으로 같다. 도 3에 도시된 실시예에서는 상기 높이 차(T6)가 0.25mm 이나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 더 작거나 더 클 수 있다. 예를 들어, 하부 안착 홈(133)과 하부 형상 한정 홈(135) 사이의 높이 차는 0.1 내지 1mm 일 수 있다.

도 3과 도 9를 함께 참조하면, 캐비티(CAV)는, 투명창(11)의 중심부에 대응되는 부분과, 투명창(11)의 외주부(17)에 대응되는 부분과, 보강부(20)에 대응되는 부분을 포함한다. 상기 캐비티(CAV)에서 상기 투명창(11)의 중심부에 대응되는 부분은, 투명창(11)의 중심부와 동일 두께를 가지도록 배치되어 캐비티(CAV) 내의 용융 수지가 상기 투명창(11)의 중심부를 덮지 않게 된다. 반면, 캐비티(CAV)에서 상기 투명창(11)의 외주부(17)에 대응되는 부분 및 상기 보강부(20)에 대응되는 부분은, 상기 투명창(11)의 외주부(17)보다 큰 두께를 가지도록 하여서, 캐비티(CAV) 내의 용융 수지가 상기 외주부(17)를 덮게 된다.

도 5 및 도 6을 함께 참조하면, 제2 코어(130)의 상측면, 구체적으로는 하부 형상 한정 홈(135)에는 자석(25)을 캐비티(CAV) 내에서 위치 고정하기 위해 상향 돌출된 3개의 자석 지지 돌기(145)가 마련된다. 3개의 자석 지지 돌기(145)는 위에서 볼 때 정삼각형의 3개의 꼭지점에 대응되는 지점에 마련되어 서로 이격되어 있다. 상기 정삼각형의 중심과 원반형 자석(25)의 중심이 일치하도록 상기 자석(25)을 정렬하고 아래로 내려 상기 자석(25)을 3개의 자석 지지 돌기(145) 사이의 공간에 끼울 수 있고, 이로써 자석(25)은 하부 형상 한정 홈(135)의 바닥면에 접촉되어 수평 방향으로 이동하지 않고 위치 고정된다. 하부 형상 한정 홈(135)으로 유입된 용융 수지가 3개의 자석 지지 돌기(145) 사이로 침투하여 자석 지지 돌기들(145)에 의해 지지된 자석(25)을 덮게 된다.

도 7에 도시된 3개의 자석 지지 돌기(146)가 도 6에 도시된 3개의 자석 지지 돌기(145)를 대체하여 도 5의 하부 형상 한정 홈(135)에 마련될 수도 있다. 도 7에 도시된 3개의 자석 지지 돌기(146)는 같은 높이로 단차지게 형성된 자석 지지면(147)을 구비한다. 상기 3개의 자석 지지면(147)이 원반형 자석(25)의 외주부 하측면을 3점 지지한다. 이와 같은 구성으로, 3개의 자석 지지 돌기(146)가 형성하는 정삼각형의 중심과 원반형 자석(25)의 중심이 일치하도록 상기 자석(25)을 정렬하고 아래로 내리면, 자석(25)이 자석 지지 돌기들(146) 사이의 공간에 끼워져 수평으로 이동되지 않게 되며, 자석(25)의 외주부 하측면이 자석 지지면들(147)에 접촉 지지되어 자석(25)이 제2 코어(130)의 상측면, 구체적으로는 하부 형상 한정 홈(135)의 바닥면에서 이격된다. 다만, 도 5 내지 도 7에 도시된 3개의 자석 지지 돌기(145, 146)와 원반형 자석(25)은 예시에 불과하며, 예컨대, 4개의 자석 지지 돌기와 사각형의 자석도 적용 가능하다.

한편, 하부 형상 한정 홈(135)의 일 측 단부에는 소리 전달 통공(22)(도 3 참조)을 한정하기 위해 상측으로 돌출된 소리 전달 통공 형성 돌기(137)가 마련되고, 하부 형상 한정 홈(135)의 타 측 단부에는 돌출 버튼 수용 홈(23)(도 3 참조)을 한정하기 위해 상측으로 돌출된 돌출 버튼 수용 홈 형성 돌기(138)가 마련된다.

도 4 및 도 5를 다시 함께 참조하면, 제1 코어(151)의 하측면에는 투명창(11)(도 3 참조)의 중심부가 안착되는 상부 안착 홈(153)(도 9 참조)과, 상부 안착 홈(153) 주변에 보강부(20)(도 3 참조)의 상부 형상을 한정하는 상부 형상 한정 홈(155)(도 9 참조)이 형성된다. 상부 안착 홈(153)과 상부 형상 한정 홈(155)은 하부 안착 홈(133)과 하부 형상 한정 홈(135)에 각각 대응된다. 상부 안착 홈(153)에는 제2 외층(14)(도 3 참조)의 상측면이 안착되며, 상부 안착 홈(153)이 상부 형상 한정 홈(155)보다 더 오목하게 파여져 있다. 상부 안착 홈(153)과 상부 형상 한정 홈(155) 사이에는 미세하게 단차가 형성되어 있고, 그 높이 차는 제2 외층(14)의 상측면과 보강부(20)의 상측면 사이의 높이 차(T7)(도 3 참조)와 실질적으로 같다.

하부 형상 한정 홈(135)의 주변에는 오목하게 게이트(gate)(143)가 형성되고, 게이트(143)는 하부 형상 한정 홈(135)에 연결된다. 상부 금형(150)이 하부 금형(101)과 밀착되면 러너(미도시)의 하단이 게이트(143)에 연결된다. 따라서, 스프루 부시(미도시)를 통해 금형(100) 내부로 유입된 용융 수지는 상기 러너와 게이트(143)를 거쳐 캐비티(CAV)로 주입된다.

커버 내부재 사출 성형 금형(100)은 사출 성형 제품(32)을 들어 올려 제2 코어(130)의 상측면에서 분리하는 복수의 이젝트 핀(eject pin)(114)을 더 구비한다. 이젝트 핀(114)의 상단은 게이트(143) 또는 하부 형상 한정 홈(135)과 연결되고, 이젝트 핀(114)의 하단부는 하부 금형 베이스(102)와 하부 원판(128) 사이의 밀판(112)에 고정 지지된다. 캐비티(CAV) 내에 주입된 용융 수지가 경화되고, 상부 금형(150)이 상승하여 하부 금형(101)으로부터 분리된 후에 사출 성형 제품(32)(도 3 참조)이 제2 코어(130)의 상측면에 들러 붙어 있는데, 밀판(112)이 상승하여 복수의 이젝트 핀(114)이 상승하고 사출 성형 제품(32)이 들어 올려져 제2 코어(130) 상측면으로부터 분리된다.

커버 내부재 사출 성형 금형(100)은 투명창(11)(도 8 참조)이 하부 안착 홈(133)에 안착되도록 안내하는 4개의 가이드 핀(guide pin)(140)을 더 구비한다. 가이드 핀(140)은 제2 코어(130)와 하부 원판(128)을 위아래로 가로질러 하부 금형 베이스(121)까지 연장되며, 그 상단부는 하부 안착 홈(133)에 근접한 하부 형상 한정 홈(135)의 특정 지점에서 위로 돌출되거나 하부 형상 한정 홈(135)보다 낮거나 같은 높이가 되도록 삽입된다. 구체적으로, 가이드 핀(140)은 그 상단이 하부 형상 한정 홈(135)의 바닥면보다 높게 돌출되는 제1 위치(도 8 참조)와, 가이드 핀(140)의 상단이 하부 형상 한정 홈(135)의 바닥면보다 낮거나 같은 높이가 되는 제2 위치(도 10 참조) 사이에서 승강 가능하다.

복수의 가이드 핀(140)은 투명창(11)(도 8 참조)에 형성된 복수의 가이드 핀 홀(hole)(15)(도 8 참조)에 대응된다. 복수의 가이드 핀 홀(15)에 복수의 가이드 핀(140)의 상단부를 끼워 체결하면 투명창(11)(도 8)이 하부 안착 홈(133)의 위에 정확하게 정렬되고, 그 상태로 투명창(11)을 아래로 내리면 투명창(11)이 하부 안착 홈(133)에 정확하게 안착된다. 만약 가이드 핀(140)이 없다면 하부 안착 홈(133)과 하부 형상 한정 홈(135)의 미세한 높이 차(T6)(도 3 참조)로 인해 작업자가 투명창(11)을 하부 안착 홈(133)에 정확하게 안착시키는 데 어려움을 느낄 것이고, 이로 인해 작업 에러(error)가 빈번히 발생하고, 커버 내부재(10)의 생산성도 저하될 수 있다.

하부 금형 베이스(102)에는 가이드 핀(140)과 일대일(一對一)로 대응되고 복수의 가이드 핀(140)을 상기 제1 위치와 상기 제2 위치 사이에서 승강시키는 복수의 공압 실린더(air pressure cylinder)(104)가 내재되며, 복수의 공압 실린더(104)는 실린더 지지대(103)에 고정 지지된다. 가이드 핀(140)의 하단부는 밀판(112)을 관통하여 공압 실린더(104)에 결합된다. 하부 금형 베이스(102) 내부에는 공압 실린더(104)의 내부로 하부 금형 베이스(102) 외부의 공기를 공급하거나 공압 실린더(104) 내부의 공기를 하부 금형 베이스(102) 외부로 배출하기 위한 제1 및 제2 공기 출입 유로(107, 108)가 형성된다.

제1 공기 출입 유로(107)는 공압 실린더(104)의 상측과 연결되고, 제2 공기 출입 유로(108)는 공압 실린더(104)의 하측과 연결된다. 제1 공기 출입 유로(107)를 통해 공압 실린더(104) 내부로 공기가 공급되고 제2 공기 출입 유로(108)를 통해 공압 실린더(104) 내부의 공기가 하부 금형 베이스(102) 외부로 배출되면, 가이드 핀(140)이 제2 위치로 하강한다(도 10 참조). 반대로, 제2 공기 출입 유로(108)를 통해 공압 실린더(104) 내부로 공기가 공급되고 제1 공기 출입 유로(107)를 통해 공압 실린더(104) 내부의 공기가 하부 금형 베이스(103) 외부로 배출되면, 가이드 핀(140)이 제1 위치로 상승한다(도 8 참조).

커버 내부재 사출 성형 금형(100)은 캐비티(CAV)에 주입된 용융 수지가 경화되도록 냉각하는 냉각 수단을 더 구비한다. 구체적으로, 상기 냉각 수단은 냉각수와 같은 냉매가 제2 코어(130) 및 제1 코어(151)를 관통하도록 형성된 냉매 유로(149, 159)를 포함할 수 있다. 냉매가 상기 냉매 유로(149, 159)를 통과하며 제2 코어(130) 및 제1 코어(151)를 냉각시켜 캐비티(CAV)에 주입된 용융 수지를 경화시킨다.

도 8 내지 도 10은 도 4의 커버 내부재 사출 성형 금형을 이용한 커버 내부재 형성 방법을 순차적으로 도시한 단면도로서, 도 5의 S2-S2를 따라 절개하여 도시한 도면이다. 이하에서는 도 8 내지 도 10을 순차적으로 참조하여 도 4에 도시된 커버 내부재 사출 성형 금형(100)을 이용한 커버 내부재 형성 방법을 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 커버 내부재 형성 방법은, 자석 탑재 단계, 투명창 준비 단계, 투명창 탑재 단계, 형폐 단계, 가이드 핀 하강 단계, 수지 사출 단계, 경화 단계, 및 취출 단계를 구비한다.

도 8을 참조하면, 상기 자석 탑재 단계는, 제1 코어(130)와 제2 코어(151)(도 9 참조)가 이격된 상태에서 복수의 자석 지지 돌기(145)에 자석(25)을 끼워 자석(25)이 하부 형상 한정 홈(135) 내에서 수평 방향으로 움직이지 못하도록 위치 고정시키는 단계이다. 자석(25)을 복수의 자석 지지 돌기(145)에 끼우는 방식에 대해서는 도 5 및 도 6을 참조하여 앞서 설명하였으므로 중복된 설명은 생략한다. 자석 탑재 단계에서 자석 지지 돌기(145)가 도 7의 자석 지지 돌기(146)로 대체될 수 있다.

상기 투명창 준비 단계는 도 3을 참조하여 앞서 설명한 투명창(11)을 준비하는 단계로서 투명창(11)에 대한 중복된 설명은 생략한다. 상기 투명창 탑재 단계는, 제1 코어(130)와 제2 코어(151)(도 9 참조)가 이격된 상태에서 투명창(11)을 제2 코어(130)의 상측면에 안착시키는 단계이다. 부연하면, 캐비티(CAV)(도 9 참조)의 투명창(11)의 중심부에 대응되는 부분에, 투명창(11)의 중심부를 접하도록 안착시키고, 동시에 복수의 가이드 핀(140)을 제1 위치에 위치시켜 복수의 가이드 핀 홀(15)에 끼워지도록 한다.

투명창(11)의 외주부(17)에 형성된 복수의 가이드 핀 홀(15)에 복수의 가이드 핀(140)의 상단부를 끼우고, 투명창(11)을 아래로 내려 투명창(11)의 중심부를 하부 안착홈(133)에 안착시키게 된다. 구체적으로, 투명창(11)의 제1 외층(13)의 하측면이 제2 코어(130)의 상측면에 닿도록 투명창(11)을 아래로 내리면 투명창(11)의 중심부가 하부 안착 홈(133)에 정확하게 정렬되어 안착된다. 투명창(11)의 중심부가 하부 안착 홈(133)에 안착된 때 투명창(11)의 외주부(17)는 하부 형상 한정 홈(135)의 영역을 침범한다. 하부 형상 한정 홈(135)의 바닥면과 외주부(17) 사이에는 용융 수지가 침투할 수 있는 틈이 형성된다.

다음으로 도 9를 참조하면, 상기 형폐 단계는, 제1 코어(151)와 제2 코어(130)를 밀착하여 양 자(130, 151) 사이에 캐비티(CAV)를 형성하는 단계이다. 부연하면, 상부 금형(150)(도 4 참조)을 아래로 내려 제1 코어(151)와 제2 코어(131)를 밀착하여 캐비티(CAV)를 형성한다. 제1 코어(151)와 제2 코어(131)가 밀착되면 제1 코어(151) 하측면의 상부 안착 홈(153)에 투명창(11)의 제2 외층(14)이 끼워져 안착되고, 상부 형상 한정 홈(155)과 하부 형상 한정 홈(135)이 함께 보강부(20)(도 10 참조)의 형상을 한정한다. 이때 투명창(11)의 외주부(17)는 상부 형상 한정 홈(155)의 영역을 침범하게 되며, 상부 형상 한정 홈(155)의 천장면과 상기 외주부(17) 사이에는 용융 수지가 침투할 수 있는 틈이 형성된다. 제2 코어(130)와 제1 코어(151)의 소리 전달 통공 형성 돌기(137, 157)도 서로 밀착된다.

복수의 가이드 핀(140)의 상단부는 제1 코어(151)의 상측면에 의해 아래로 밀려 내려간다. 가이드 핀(140)은 공압 실린더(104)(도 4 참조)에 의해 지지되므로, 하강하는 제1 코어(151)와 가이드 핀(140)의 상단이 충돌하더라도 가이드 핀(140)이 하강하면서 댐핑(damping)되어 제1 코어(151)나 가이드 핀(140)에 손상 또는 고장이 발생하지 않는다.

다음으로, 도 10을 참조하면, 상기 가이드 핀 하강 단계는, 복수의 가이드 핀(140)을 제2 위치로 하강시켜 상기 복수의 가이드 핀(140)의 상단부를 복수의 가이드 핀 홀(15)(도 8 참조)로부터 이격시키는 단계이다. 이로 인해 복수의 가이드 핀 홀(15)은 개방된다. 도 10에서 제2 위치의 가이드 핀(140)의 상단은 그 높이가 하부 형상 한정 홈(135)의 높이와 같아진다. 상술한 바와 같이 공압 실린더(104)(도 4 참조)의 작동으로 복수의 가이드 핀(140)이 하강한다.

다음으로, 상기 수지 사출 단계는, 캐비티(CAV)에 예컨대, 용융된 PC 수지와 같은 용융 수지를 캐비티(CAV)(도 9 참조)에 주입하는 단계이다. 용융 수지는 게이트(143)(도 5 수정)에도 채워지고, 개방된 가이드 핀 홀(15)(도 8 참조) 내부에도 채워져 가이드 핀 홀(15)이 사라진다. 또한, 용융 수지는 복수의 자석 지지 돌기(145) 사이로 침투하여 자석(25)을 덮고 자석(25)에 들러붙는다.

다음으로, 상기 경화 단계는, 용융 수지를 냉각하여 사출 성형 제품(32)(도 3 참조)으로 경화시키는 단계이다. 냉매 유로(149, 159)를 통해 냉매를 흘려 열 교환을 촉진함으로써 신속하게 용융 수지를 경화할 수 있다. 사출 성형 제품(32)은 일체로 형성된, 투명창(11)과, 보강부(20)와, 자석(25)과, 게이트 웨이스트(30)(도 3 참조)를 구비한다. 이 경우, 상기 용융 수지에는 착색용 첨가제가 포함될 수 있다. 상기 첨가제의 색깔은 외피(6)(도 2 참조)의 색깔과 동일한 색상이거나 상기 외피(6) 색상과 맞출 수 있는 색상을 가질 수 있으며, 이에 따라서 상기 외피(6)의 일부분이 제거되더라도 보강부(20)가 외피(6)와 동일한 색 또는 외피(6)의 색상과 맞는 색이 외부로 노출되므로 외부에서 관찰시에 미관상 우수할 수 있다.

상기 용융 수지는 휨 강도가 우수한 소재가 적용 가능하다. 상기 용융 수지 소재의 예로서는 PC, 글래스 파이바가 함유된 PC 나 PA, 나일론이 15% 내지 30% 함유된 수지를 들 수 있다. 그러나, 본 발명은 상기 소재에 한정되지 않는 것은 명확하다.

상기 취출 단계는 상부 금형(150)(도 4 참조)을 상승시켜 제1 코어(151)와 제2 코어(130)를 분리하고, 제2 코어(130) 상측면에 들러붙어 있는 사출 성형 제품(32)(도 3 참조)을 취출하는 단계이다. 상부 금형(150)이 상승된 상태에서 밀판(112)(도 4 참조)을 상승시키면 이젝트 핀(114)의 상단이 게이트 웨이스트(30)(도 3 참조)와 보강부(20)를 밀어 올려 사출 성형 제품(32)이 제2 코어(130)의 상측면에서 분리된다.

작업자는 제2 코어(130) 상측면에서 분리된 사출 성형 제품(32)(도 3 참조)을 집어 금형(100)(도 4 참조)에서 취출한다. 취출된 사출 성형 제품(32)에는 자석 지지 돌기 대응 홈(26)(도 3 참조)이 자석(25) 주변에 형성된다. 자석 지지 돌기 대응 홈(26)은 상기 수지 사출 단계에서 자석 지지 돌기(145)로 인해 그 부분에 용융 수지가 채워지지 못하여 형성된다.

사출 성형 제품(32) 취출 후 절단선(31)(도 3 참조)을 따라 절개하여 사출 성형 제품(32)에서 게이트 웨이스트(30)(도 3 참조)를 제거함으로써 커버 내부재(10)가 완성된다. 작업자는 빈 제2 코어(130) 상측면에 새로운 투명창(11)과 새로운 자석(25)을 탑재함으로써 새로운 사출 성형 제품(32)의 성형 과정을 진행할 수 있다. 이와 같은 방법으로 제조된 사출 성형 제품(32)은 가이드 핀 홀(15)(도 8 참조)이 용융 수지로 채워져 경화된다. 따라서, 가이드 핀 홀(15)에 크랙(crack)이 형성되는 불량을 막을 수 있고, 내구성이 향상된다. 또한, 용융 수지가 자석(25)에 들러붙어 경화되어 보강부(20)(도 3 참조)와 자석(25)이 일체로 형성되며, 접착제 또는 접착 테이프와 같은 접착 매개체가 불필요하고 접착 과정이 불필요하게 된다.

한편, 상기 금형(100)(도 4 참조)에 의하여 제조된 커버 내부재(10)(도 3 참조)는 금형 유압장치로 재 압력될 수 있다. 이에 따라서 레진(resin)의 밀도가 증가하게 되고, 커버 내부재(10)의 휨 방지 및 충격 강도가 증가하게 된다.

도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 커버 내부재 사출 성형 금형의 다른 실시예들을 도시한 단면도로서, 제1 코어와 제2 코어만을 발췌 도시한 단면도이다. 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 커버 내부재 사출 성형 금형은, 서로 밀착하여 캐비티(CAV_2)를 형성하는 제1 코어(151_2)와 제2 코어(130_2)를 제외한 다른 구성요소들은 도 4의 커버 내부재 사출 성형 금형(100)의 그것들과 동일하다. 캐비티(CAV_2)를 형성하는 제1 코어(151_2)의 하측면은 아래로 볼록하게 곡선 형태로 돌출되고, 캐비티(CAV_2)를 형성하는 제2 코어(130_2)의 상측면은 아래로 오목하게 곡선 형태로 후퇴되어, 캐비티의 단면은 곡선 형상이 된다. 이에 따라, 도 11에 도시된 금형에 의해 사출 성형된 커버 내부재의 중앙 부분을 횡방향으로 절단하면, 단면이 곡선 형상이 된다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 커버 내부재 사출 성형 금형은, 서로 밀착하여 캐비티(CAV_3)를 형성하는 제1 코어(151_3)와 제2 코어(130_3)를 제외한 다른 구성요소들은 도 4의 커버 내부재 사출 성형 금형(100)의 그것들과 동일하다. 캐비티(CAV_3)를 형성하는 제1 코어(151_3)의 하측면은 아래로 볼록하게 곡선 형태로 돌출되고, 캐비티(CAV_3)를 형성하는 제2 코어(130_3)의 상측면은 아래로 오목하게 곡선 형태로 후퇴되어, 캐비티의 단면은 곡선 형상이 된다. 이에 따라, 도 12에 도시된 금형에 의해 사출 성형된 커버 내부재의 중앙 부분을 종방향으로 절단하면, 단면이 곡선 형상이 된다.

도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 캐비티의 단면이 곡선인 금형을 적용하면 종(縱) 방향으로 휘거나 횡(橫) 방향으로 휜 커버 내부재를 사출 성형할 수 있고, 캐비티 단면 곡선의 곡률을 다양하게 적용하여 휨 정도에 따라 다양한 종류의 커버 내부재를 제조할 수 있다.

도 13은 본 발명에 따른 커버 내부재 사출 성형 금형의 또 다른 실시예를 도시한 단면도로서, 제1 코어와 제2 코어만을 발췌 도시한 단면도이고, 도 14는 도 13의 커버 내부재 사출 성형 금형을 이용하여 형성된 커버 내부재가 포함된 스마트폰 케이스의 일 예를 도시한 사시도이다. 도 13을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 커버 내부재 사출 성형 금형은, 서로 밀착하여 캐비티(CAV_4)를 형성하는 제1 코어(151_4)와 제2 코어(130_4)를 제외한 다른 구성요소들은 도 4의 커버 내부재 사출 성형 금형(100)의 그것들과 동일하다. 제1 코어(151_4)와 제2 코어(130_4)를 밀착하여 캐비티(CAV_4)를 형성하고 그 캐비티(CAV_4)에 용융 수지를 사출하기에 앞서서, 투명창(11) 및 자석(25)(도 8 참조)과 함께 웨이트(weight)(28)가 제2 코어(130_4)의 상측면에 안착된다. 구체적으로, 투명창(11)은 제2 코어(130_4)의 하부 안착 홈(133_4)에 안착되고, 자석(25)은 제2 코어(130_4)의 하부 형상 한정 홈(135_4)에 안착되며, 웨이트(28)는 상기 하부 형상 한정 홈(135_4)의 일 측변에 안착된다. 이 위치가 도 13에 도시된 금형을 통해 사출 성형된 커버 내부재(10_4)(도 14 참조)의 일 측변에 대응되는 위치이다.

도 13에 도시되진 않았으나, 제2 코어(130_4)의 하부 형상 한정 홈(135_4)에는 웨이트(28)를 캐비티(CAV_4) 내에서 위치 고정하기 위해 돌출된 복수의 웨이트 지지 돌기가 구비된다. 상기 복수의 웨이트 지지 돌기는 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한 복수의 자석 지지 돌기(145, 146)와 유사하게 서로 이격되고, 복수의 웨이트 지지 돌기 내부에 형성된 공간에 웨이트(28)가 끼워지도록 구성된다. 다만, 복수의 웨이트 지지 돌기의 개수 및 각각의 배치는 웨이트(28)의 형상과 크기에 따라 달라질 수 있다.

제1 코어(151_4)와 제2 코어(130_4)가 밀착되어 형성된 캐비티(CAV_4)에 용융 수지가 사출되면, 상기 복수의 웨이트 지지 돌기의 사이로 용융 수지가 침투하여 상기 복수의 웨이트 지지 돌기에 의해 위치 고정된 웨이트(28)를 덮는다. 도 14를 참조하면, 용융 수지가 경화되어 형성된 커버 내부재(10_4)에는 투명창(11) 및 자석(25)과 함께 웨이트(28)도 일체로 형성되어 있다. 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 마찬가지로, 스마트폰 케이스(1_4)는 스마트폰(미도시)이 안착 고정되는 베이스(2)와, 베이스(2)에 대해 여닫을 수 있는 커버(4_4)를 구비하며, 커버(4_4)는 커버 내부재(10_4)와, 커버 내부재(10_4)를 감싸며 부착된 외피(6)를 구비한다.

웨이트(28)는, 베이스(2)에 대해 커버(4_4)를 닫았을 때 커버(4_4)와 베이스(2)가 이어진 연결부(미도시)의 탄성에 의해 커버(4_4)가 의도하지 않게 열리는 현상을 억제하기 위한 것으로, 커버(4_4)를 닫으면 베이스(2)에 가까워지고 커버(4-4)를 열면 베이스(2)에서 멀어지는 커버 내부재(10_4)의 일 측변에 구비된다. 웨이트(28)는 무게를 무겁게 하여 상기 연결부의 탄성을 상쇄하고자 하는 것이므로, 보강부(20_4)를 구성하는 수지, 즉 용융 수지의 비중보다 무거운 소재로 형성된다. 예컨대, 강철, 스테인레스스틸 등이 적용될 수 있다. 도 13 및 도 14에서 웨이트(28)는 길고 얇은 하나의 플레이트(plate)로 구성되어 있으나, 복수의 조각이 이격되게 배치될 수도 있다. 또한, 웨이트의 형상도 길고 얇은 플레이트에 한정되는 것은 아니다.

한편, 상기 웨이트(28)를 영구 자석 또는 강자성체 금속을 소재로 형성하고, 커버(4_4)를 닫았을 때 웨이트(28)와 마주보게 되는 베이스(2) 측변의 대응되는 위치에 영구 자석 또는 강자성체 금속을 소재로 대응물(미도시)을 마련할 수도 있다. 그리하면, 상기 웨이트(28)와 상기 베이스(2)의 대응물 사이에 자기적 인력(引力)이 작용하여 커버(4_4)가 베이스(2)에 대해 의도하지 않게 열리는 현상을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 커버 내부재 25: 자석
100: 커버 내부재 사출 성형 금형 101: 하부 금형
102: 하부 금형 베이스 145, 146: 자석 지지 돌기
128: 하부 원판 130: 제2 코어
140: 가이드 핀 150: 상부 금형
151: 제1 코어 165: 상부 원판

Claims

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제1 코어 및 제2 코어가 닫혀서 형성되는 캐비티에 투명창이 안착된 상태에서 상기 투명창을 둘러싸며 결합되는 보강부를 사출 성형하여 커버 내부재를 제조하는 것으로서,
상기 캐비티는, 상기 투명창의 중심부에 대응되는 부분과, 상기 투명창의 상기 중심부보다 얇은 두께로 단차져서 외측으로 돌출된, 상기 투명창의 외주부에 대응되는 부분과, 상기 보강부에 대응되는 부분을 포함하고,
상기 보강부에 대응되는 상기 제2 코어의 상측면에는 자석(magnet)을 상기 캐비티 내에서 위치 고정하기 위해 돌출된 복수의 자석 지지 돌기가 구비되고,
상기 복수의 자석 지지 돌기는 서로 이격되어 상기 복수의 자석 지지 돌기의 사이로 상기 캐비티 내의 용융 수지가 침투하여 상기 복수의 자석 지지 돌기에 의해 위치 고정된 자석을 덮도록 구성되고,
상기 투명창의 외주부에는 적어도 하나의 가이드 핀 홀(guide pin hole)이 형성되고,
상기 캐비티의 상기 투명창의 중심부에 대응되는 부분은, 상기 투명창의 중심부와 동일 두께를 가지도록 배치되어, 상기 캐비티 내의 용융 수지가 상기 투명창의 중심부를 덮지 않도록 하고,
상기 캐비티의 상기 투명창의 외주부 및 상기 보강부에 대응되는 부분은, 상기 외주부보다 큰 두께를 가지도록 하여, 상기 캐비티 내의 용융 수지가 상기 투명창의 외주부를 덮도록 배치되며,
상기 제1 코어 및 상기 제2 코어 중 하나에는, 승강 가능하도록 배치되어서 상승하여 상기 가이드 핀 홀이 끼워지는 제1 위치와, 하강하여 상기 캐비티 면을 이루는 제2 위치에 위치 가능한 가이드 핀이 배치되는 것을 특징으로 하는 커버 내부재 사출 성형 금형.
제3 항에 있어서,
상기 제2 코어의 상측면에는 상기 투명창의 중심부가 안착되는 하부 안착 홈과, 상기 중심부 이외의 부분의 커버 내부재의 하부 형상을 한정하는 하부 형상 한정 홈이 형성되며,
상기 제1 위치에 위치한 상기 적어도 하나의 가이드 핀이 상기 적어도 하나의 가이드 핀 홀에 끼워지고 상기 투명창이 상기 제2 코어의 상측면으로 내려지면, 상기 투명창의 중심부가 상기 하부 안착홈에 안착되고,
상기 제1 코어가 상기 제2 코어에 밀착되고 상기 적어도 하나의 가이드 핀이 제2 위치로 하강된 후 상기 캐비티에 상기 용융 수지가 주입되면, 상기 적어도 하나의 가이드 핀 홀에 상기 용융 수지가 채워지도록 구성된 것을 특징으로 하는 커버 내부재 사출 성형 금형.
제4 항에 있어서,
상기 투명창의 중심부가 상기 하부 안착홈에 안착되면, 상기 하부 형상 한정 홈의 바닥면과 상기 투명창의 외주부 사이에는 상기 용융 수지가 침투하는 틈이 형성되도록 구성된 것을 특징으로 하는 커버 내부재 사출 성형 금형.
제4 항에 있어서,
상기 하부 안착 홈과 상기 하부 형상 한정 홈의 높이 차는 0.1 내지 1mm 인 것을 특징으로 하는 커버 내부재 사출 성형 금형.
제4 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 가이드 핀을 제1 위치 및 제2 위치로 승강시키는 것으로, 상기 적어도 하나의 가이드 핀의 개수와 같은 개수인 적어도 하나의 공압 실린더(air pressure cylinder)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 커버 내부재 사출 성형 금형.
제3 항에 있어서,
상기 캐비티의 단면이 곡선 형상인 것을 특징으로 하는 커버 내부재 사출 성형 금형.
제1 코어 및 제2 코어가 닫혀서 형성되는 캐비티에 투명창이 안착된 상태에서 상기 투명창을 둘러싸며 결합되는 보강부를 사출 성형하여 커버 내부재를 제조하는 것으로서,
상기 캐비티는, 상기 투명창의 중심부에 대응되는 부분과, 상기 투명창의 상기 중심부보다 얇은 두께로 단차져서 외측으로 돌출된, 상기 투명창의 외주부에 대응되는 부분과, 상기 보강부에 대응되는 부분을 포함하고,
상기 보강부에 대응되는 상기 제2 코어의 상측면에는 자석(magnet)을 상기 캐비티 내에서 위치 고정하기 위해 돌출된 복수의 자석 지지 돌기가 구비되고,
상기 복수의 자석 지지 돌기는 서로 이격되어 상기 복수의 자석 지지 돌기의 사이로 상기 캐비티 내의 용융 수지가 침투하여 상기 복수의 자석 지지 돌기에 의해 위치 고정된 자석을 덮도록 구성되고,
상기 커버 내부재의 일 측변에 대응되는 상기 제2 코어의 상측면에는 상기 용융 수지보다 비중이 큰 소재로 형성된 웨이트(weight)를 상기 캐비티 내에서 위치 고정하기 위해 돌출된 복수의 웨이트 지지 돌기가 구비되고,
상기 복수의 웨이트 지지 돌기는 서로 이격되어 상기 복수의 웨이트 지지 돌기의 사이로 상기 캐비티 내의 용융 수지가 침투하여 상기 복수의 웨이트 지지 돌기에 의해 위치 고정된 웨이트를 덮도록 구성된 것을 특징으로 하는 커버 내부재 사출 성형 금형.
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제3 항의 커버 내부재 사출 성형 금형을 이용한 커버 내부재 형성 방법으로서,
상기 복수의 자석 지지 돌기에 상기 자석을 끼워 위치 고정시키는 자석 탑재 단계;
수지로 이루어진 시트(sheet)인 내층과, 상기 내층보다 우수한 투명도를 가지는 수지로 이루어진 것으로 상기 내층의 양면에 압착된 제1 및 제2 외층으로 이루어진 중심부, 및 상기 내층이 상기 제1 및 제2 외층보다 바깥으로 돌출되어 형성된 외주부를 포함하고, 상기 외주부에는 적어도 하나 이상의 가이드 핀 홀이 형성된 투명창을 준비하는 투명창 준비 단계;
상기 제1 코어 및 상기 제2 코어 사이가 이격된 상태에서, 상기 캐비티의 상기 투명창의 중심부에 대응되는 부분에 상기 투명창의 중심부를 접하도록 안착시키는 동시에, 상기 가이드 핀을 제1 위치에 위치시켜서 상기 가이드 핀 홀에 끼워지도록 하는 투명창 탑재 단계;
상기 제1 코어 및 상기 제2 코어를 밀착하여 양 자 사이에 캐비티(cavity)를 형성하는 형폐 단계;
상기 가이드 핀을 상기 제2 위치로 하강시키는 가이드 핀 하강 단계;
용융 수지를 상기 캐비티 내로 주입하는 수지 사출 단계;
상기 용융 수지를 냉각하여 제품으로 경화시키는 경화 단계; 및,
상기 제1 코어와 상기 제2 코어를 분리하고 상기 제2 코어의 상측면에서 상기 제품을 취출하는 취출 단계;를 구비하고,
상기 수지 사출 단계에서, 상기 복수의 자석 지지 돌기 사이로 상기 용융 수지가 침투하여 상기 자석을 덮고, 상기 적어도 하나의 가이드 핀 홀에 상기 용융 수지가 채워지는 것을 특징으로 하는 커버 내부재 형성 방법.
제11 항에 있어서,
상기 투명창의 외주부의 길이는 0.5 내지 1mm 인 것을 특징으로 하는 커버 내부재 형성 방법.
제11 항에 있어서,
상기 용융 수지에는 상기 보강부를 덮는 외피와 동일한 색을 띠도록 하는 착색 첨가제가 첨가된 것을 특징을 하는 커버 내부재 형성 방법.