KR20230004541A - 몰딩 장치 및 원재료를 엠보싱하기 위한 방법 - Google Patents

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니콜라 자몽
제레미 로랑
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아스트라베우스
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Abstract

이 몰딩 장치는 몰딩 장치의 엠보싱 챔버(41)의 제 1 영역에 배열되도록 의도된 원재료로부터 몰드된 제품을 제조하기 위한 것이다. 상기 엠보싱 챔버(41)는 몰드(21) 및 상대-몰드(22)를 포함하고, 상기 몰드(21, 22)는 제 1 영역의 2개의 대향 면 상에 배열된다. 몰딩 장치는 엠보싱 챔버(41)와 공통 벽(7)을 갖는 제 2 챔버(5) 및 엠보싱 챔버(41)와 제 2 챔버(5) 사이에 미리 정의된 압력차를 생성하도록 구성된 가압 시스템을 더 포함하고, 상기 공통 벽(7)은 적어도 하나의 엠보싱 액추에이터를 포함하고, 상기 엠보싱 액추에이터는 미리 정의된 압력차가 인가될 때 원재료를 몰드하기 위해 몰드(21, 22) 중 적어도 하나의 이동을 생성하도록 구성된다.

Description

몰딩 장치 및 원재료를 엠보싱하기 위한 방법
본 발명은 마이크로 엠보싱 장치 및 방법의 분야에 관한 것이다. 보다 정확하게는, 본 발명의 분야는 플레이트-대-플레이트 마이크로 핫-엠보싱 기술(plate-to-plate micro hot-embossing techniques) 및 장치와 같은 마이크로 열몰드(microthermoforming), 또는 보다 구체적으로 압력 증가 및 자동 레벨링 피쳐(feature)를 갖는 진공 보조 플레이트-대-플레이트 마이크로 핫-엠보싱에 관한 것이다.
"열몰드(thermoforming)"은 3차원 스트레칭에 의해 에지가 고정된 열몰드 폴리머 필름 또는 플레이트의 형태의 반제품을 가열하여 연화하는 쉐이핑(shaping)을 의미한다. "마이크로 열몰드(microthermoforming)"은 마이크로스코픽(microscopic) 또는 마이크로스케일(microscale) 열몰드, 더 정확하게는 미세 제품 또는 미세구조 제품의 열몰드의 약어이다. "미세구조 제품(Microstructure products)"이라 함은 마이크로미터 범위의 구조를 가지며, 미세 구조물의 형상에 의하여 그 기술적 기능을 제공하는 제품을 의미한다.
이러한 열몰드 기술에서, 쉐이핑은 주로 필름이나 플레이트를 암 몰드 내로(네거티브 몰드) 또는 수 몰드 위에(포지티브 몰드) 몰드하여 수행된다.
다른 기술도 존재한다. 예를 들어, 폴리머 마이크로 복제는 가열된 폴리머 재료의 용융 액상에서 이미 몰드가 일어나는 마이크로 사출 몰드 1차 몰드 공정과 같은 공정에 의해 얻어질 수 있다.
마이크로 열몰드는 가열된 폴리머가 심하게 연화되었지만 여전히 고체 상태에서 몰드가 일어나는 몰드 공정이다.
마이크로 열몰드 공정의 한 가지 장점은 열몰드된 마이크로 부품이 마이크로스케일 크기로만 나타나고 특이한 형태로 인해 추가적인 특정 특성을 가진다는 것이다. 특히, 열몰드된 마이크로 유체 구조는 수 마이크로미터만큼 얇은 두께를 갖는 얇은 벽을 갖는 채널 및 저장소와 같은 마이크로 공동을 나타낼 수 있다. 열몰드 마이크로 부품의 특정 특성은 무엇보다도 높은 가요성, 작은 부피와 질량, 낮은 열 저항 및 열용량, 낮은 흡광도 및 배경 형광성이다.
마이크로 열몰드 공정의 다른 장점은 형성될 필름의 변형이 재료 일관성으로 인해 몰드 단계 이후에도 보존 상태로 유지된다는 것이다. 이를 통해 3차원으로 형성된 필름 또는 멤브레인의 표면 및 덩어리 개량 및 기능화, 즉 고도로 분해된 마이크로 패턴 및 나노 패턴을 가능하게 한다. 또 다른 이점은 3차원으로 형성된 필름의 모든 면, 즉 접근하기 어려운 측벽과 심지어 언더컷 뒤에도 패턴이 생성될 수 있다는 것이다. 따라서 예를 들어 3차원 세포 배양을 위한 열몰드 칩에는 기공, 세포 접착 패턴, 표면 토폴로지 및 전극이 제공될 수 있다.
일반적으로 폴리머 마이크로 복제, 특히 마이크로 열몰드용 몰드는 기계적 마이크로 가공, 'LIGA' 공정이라고도 하는 전기도금과 결합된 리소그래피 기반 방법, 및 습식 또는 건식 에칭과 같은 다양한 방법으로 제조할 수 있다.
폴리머 시트에 적용된 마이크로 열몰드 공정을 수행하는 한 가지 방법은 폴리머 시트의 온도를 유리 전이 온도 바로 위로 높이고 가열된 마스터 플레이트를 폴리머에 가압하고 재료의 국부적 흐름을 유발하여 복제할 공동을 채우는, "핫-엠보싱(hot embossing)" 공정이다. 이 기술은 다른 복제 기술에 비해 상대적으로 간단한 설정과 구현과 관련된 저렴한 비용으로 인해 최근 몇 년 동안 특히 주목을 받았다. 상대적으로 높은 종횡비 피쳐(feature)는 수백 마이크로미터에서 수 나노미터에 이르는 광범위한 구조 크기에서 핫-엠보싱으로 복제될 수 있다.
다양한 핫-엠보싱 기술이 존재한다. 대면적 패턴 폴리메릭 필름(polymeric film)에 대한 증가하는 수요를 충족시키기 위해 플레이트-대 플레이트(plate-to-plate), 롤-대-플레이트(roll-to-plate), 및 롤-대-롤(roll-to-roll)을 포함한 세 가지 유형의 마이크로 핫-엠보싱이 연속적으로 개발되었다.
플레이트-대-플레이트 핫-엠보싱과 관련하여, 이 기술은 고정된 플레이트를 마주하는 가동 플레이트로 압력을 가하여 핫-엠보싱을 수행하는 데 의존한다. 그러나 이 기술은 상업적으로 이용 가능하고 산업계에서 매일 일상적으로 사용되는 특정 장치를 사용하는 것을 포함한다. 또한 마이크로 핫-엠보싱에서 고무-보조, 초음파-보조 및 가스-보조와 같은 몇 가지 혁신이 제안되어 기존의 플레이트-대-플레이트 방법을 기반으로 효율성, 균일성, 및 복제 속도를 개선하였다.
이러한 기존의 핫-엠보싱 기술에 남아 있는 한 가지 문제는 시스템의 정밀도가 생성된 구조의 몰딩된 피쳐의 불균질성 및 왜곡으로 이어질 수 있다는 것이다. 실제로, 핫-엠보싱이 수행될 때 상부/하부 몰드는 고정된 위치에 사용하는 것이 일반적이기 때문에, 설치시 정렬과 병렬(parallelism)이 설정된다. 그러나 마이크로미터 범위에서는, 정렬 및 병렬의 영향이 중요해졌다. 고정된 몰드가 있는 구성에서, 몰딩 부품은 설치 시 몰드의 오정렬로 인해 불리한 위치에 놓일 수 있다.
또한, 기존의 핫-엠보싱은 일반적으로 엠보싱에 필요한 힘을 전달하기 위해 유압 시스템 및 견고하고 부피가 큰 요소를 사용한다. 그 결과 상대적으로 무겁고 부피가 큰 장비가 된다. 또한, 기존의 핫-엠보싱은 수 톤에 달하는 높은 힘을 발생시키는 유압 시스템을 사용하므로 이러한 종류의 장비는 이동부에 신체 일부가 끼여 사용자가 부상을 입을 본질적인 위험이 있다.
또한, 기존의 핫-엠보싱을 사용하면 일부 가스 포켓이 몰드 피쳐와 열가소성 층 사이에 갇힐 수 있다. 엠보싱 중에 가스 포켓이 배출되지 않아 부적절하게 몰드된 형상이나 엠보싱 부품에 가스 기포가 포함될 수 있다.
그럼에도 불구하고, 진공 보조 핫-엠보싱은 플레이트를 이동하는 것이 아니라 열가소성 기판에 직접 정수압에 의해 힘이 가해지는 플레이트-대-플레이트 핫-엠보싱의 대안이다. 일반적으로 열가소성 기판은 복사에 의해 열적으로 연화되고 측면 클램프에 의해 몰드 위에 고정되는 얇은 층일 수 있다. 이 기술에서, 몰드 영역에서 열가소성 기판의 한 면에 진공이 만들어지고, 예를 들어 열가소성 기판의 다른 면에 대기압 또는 더 높은 압력이 설정된다.
진공 보조 핫-엠보싱 기술을 사용하는 일부 해법은 예를 들어 특허 출원 CN1624586A 또는 EP 1 244 939 A1에 설명되어 있다.
이러한 진공 보조 핫-엠보싱 기술의 한 가지 문제는 부품의 양면에 피쳐를 형성하기 위해 단단한 상대-몰드를 사용하는 것과 호환되지 않는다는 것이다. 실제로, 먼저 형성된 피쳐를 손상시키지 않고 양호한 정렬로 부품의 양면에 피쳐를 순차적으로 형성하는 것은 어렵다. 이 문제는 중요한 제한 사항이다. 이러한 진공 보조 핫-엠보싱 기술의 또 다른 문제는 높은 엠보싱 압력에 도달할 수 없기 때문에 엠보싱 시간이 증가하고 제조할 수 있는 부품의 두께가 감소한다는 것이다. 진공 보조 핫-엠보싱 기술은 일반적으로 압력차 사이의 경계면으로 엠보싱될 비교적 얇은 열가소성 층을 사용한다. 그러면, 엠보싱 층에 가해지는 최대 압력은 열가소성 층의 한 면에 발생하는 진공과 열가소성 층의 다른 면에 가해지는 압력차와 같다. 따라서, 대기압을 이용한 기존의 진공 엠보싱은 엠보싱 압력이 약 1bar로 제한되어 엠보싱 시간을 증가시키고 두꺼운 열가소성 층의 엠보싱을 방지한다.
따라서, 콤팩트한 용액을 이용하여 다양한 종류의 원재료에 대한 엠보싱 기술이 필요하고, 가스 포켓 및 몰드의 오정렬을 제거할 수 있는 기술이 필요하다.
이를 위해, 본 발명의 요지는 몰딩 장치로서, 상기 몰딩 장치의 엠보싱 챔버의 제 1 영역에 배열되도록 의도된 원재료로부터 몰드된 제품을 제조하기 위한, 몰딩 장치로서, 상기 엠보싱 챔버는 상기 제 1 영역의 두 개의 대향 면에 배열되는 몰드 및 상대-몰드를 포함하고, 상기 몰드는 상기 엠보싱 챔버 내에서 엠보싱 축선을 따라 이동가능하고, 상기 몰딩 장치는 상기 엠보싱 챔버와 공통 벽을 갖는 작동 챔버를 포함하고, 상기 엠보싱 챔버 및 작동 챔버는 기밀이고, 모두 동시에, 낮은 내부 압력 및/또는 내부 진공을 지탱 및 유지할 수 있고, 상기 몰딩 장치는 상기 엠보싱 챔버와 상기 작동 챔버 사이에 미리 정의된 압력차를 생성하도록 구성된 가압 시스템을 더 포함하고, 상기 공통 벽은 적어도 하나의 엠보싱 액추에이터를 포함하고, 상기 엠보싱 액추에이터는 이동 부재를 포함하고, 상기 이동 부재는 상기 엠보싱 챔버의 부분이고 상기 몰드에 연결되는 제 1 표면 및 상기 제 1 표면에 대향되고 상기 작동 챔버의 부분인 제 2 표면을 표시하는 강성 플레이트이고, 미리 정의된 압력차가 상기 엠보싱 챔버와 상기 작동 챔버 사이에 인가될 때 상기 원재료를 몰드하기 위하여 상기 엠보싱 액추에이터는 상기 몰드를 이동시키도록 구성되고, 상기 몰드는 상기 원재료의 몰딩 동안 상기 상대-몰드와 협력하기 위한 몰드 표면 및 상기 엠보싱 요소의 제 1 표면에 연결된 연결 표면을 표시하고, 상기 엠보싱 축선을 따라 돌출된 상기 몰드의 몰드 표면은 동일한 엠보싱 축선을 따라 돌출된 상기 엠보싱 액추에이터의 제 2 표면보다 작다.
일 구체예에 따라, 상기 몰딩 장치는 상기 작동 챔버 내부의 압력이 상기 엠보싱 챔버 내부의 압력보다 높은 동안 상기 장치를 폐쇄 상태로 유지하기 위한 기계적 잠금 및 밀봉 수단을 포함한다.
상기 밀봉 수단은 팽창 가능한 조인트를 포함할 수 있다.
다른 구체예에 따라, 엠보싱 동안 상기 몰드에 의해 상기 상대-몰드에 가해지는 엠보싱 압력은 5바(bar)를 초과하고 바람직하게는 20바를 초과하고, 더욱 바람직하게는 50바를 초과한다.
다른 구체예에 따라, 작동 시스템은 상기 몰드가 엠보싱 방향을 따라 상대-몰드를 향하지 않는 위치로 상기 작동 챔버의 이동을 가능하게 하고 이에 따라 상기 엠보싱 방향을 따른 접근에 의해 상기 몰드된 제품의 더 용이한 회수를 가능하게 한다.
또한, 상기 엠보싱 액추에이터는 적어도 하나의 변형 가능 부분을 포함할 수 있고, 상기 변형 가능 부분은 미리 정의된 압력차의 인가에 의해 변형되고 상기 이동 부재의 이동을 허용하고, 상기 적어도 하나의 변형 가능 부분은 상기 몰드 중 적어도 하나의 병렬 자체 수정 기능을 제공하도록 배열된다.
상기 엠보싱 액추에이터는 상기 몰드를 상기 이동 부재와 일체로 유지하도록 허용하는 클램핑 수단을 포함할 수 있다.
추가 구체예에 따라, 상기 몰딩 장치는 열 에너지를 상기 원재료에 전달하도록 구성된 가열 요소; 및 상기 원재료로부터 열 에너지를 흡수하도록 구성된 냉각 요소를 포함한다.
엠보싱 챔버는 제 1 프레임을 표시할 수 있고 작동 챔버는 제 2 프레임을 표시할 수 있으며, 몰드는 제 1 프레임에 부착되고 상대-몰드는 제 2 프레임에 부착되며, 이 장치는 몰드와 상대-몰드와 이들이 각각 부착되는 프레임 사이에 단열재를 포함한다.
상기 장치는 제 1 및 제 2 가열 요소를 포함할 수 있고, 상기 제 1 가열 요소는 상기 몰드에 결합되고 상기 제 2 가열 요소는 상기 상대-몰드에 결합된다.
상기 장치는 제 1 및 제 2 냉각 요소를 포함할 수 있고, 상기 제 1 냉각 요소는 상기 몰드에 결합되고 상기 제 2 냉각 요소는 상기 상대-몰드에 결합된다.
일 구체예에서, 가열 열 에너지는 상기 몰드와 상기 상대-몰드를 통한 전도에 의해 동시에 전달될 수 있고 냉각 열 에너지는 상기 몰드 및 상기 상대-몰드를 통한 전도에 의해 전달될 수 있다.
일 구체예에 따르면, 엠보싱 액추에이터는 엠보싱 축선을 따라 미리 정의된 방향으로 이동하는 적어도 하나의 이동 부재를 포함하고, 상기 엠보싱 축선은 공통 벽의 평면에 수직이다.
일 구체예에 따르면, 엠보싱 액추에이터는 미리 정의된 압력차의 인가에 의해 변형되고 이동 부재의 이동을 유도하는 적어도 하나의 변형 가능 부분을 포함하고, 상기 적어도 하나의 변형 가능 부분은 상기 몰드 중 적어도 하나의 병렬 자체 수정 기능(parallelism self-correction function)을 보장하도록 배열된다.
일 구체예에 따르면, 변형 가능 부분은 적어도 가요성 멤브레인 또는 가요성 힌지를 포함한다.
일 구체예에 따르면, 엠보싱 액추에이터는 몰드를 이동 부재와 일체로 유지하는 것을 허용하는 클램핑 또는 고정 수단을 포함한다.
일 구체예에 따르면, 몰딩 장치는 챔버에 배열된 적어도 하나의 압력 측정 디바이스를 포함한다.
일 구체예에 따르면, 상기 가압 시스템은 엠보싱 챔버 내부에 대기압을 생성하도록 구성된 대기 조절기; 작동 챔버 내부에 대기압을 생성하도록 구성된 대기 조절기; 엠보싱 챔버 내부의 압력을 조절하도록 구성된 압력 조절기; 작동 챔버 내부의 압력을 조절하도록 구성된 압력 조절기; 및/또는 전자 밸브에 연결되고 적어도 하나의 챔버 내부에 진공 또는 진공 압력에 가까운 압력을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 진공 펌프를 포함한다.
일 구체예에 따르면, 상기 가압 시스템은 엠보싱 챔버를 압력 소스에 연결하는 밸브; 엠보싱 챔버를 진공 소스에 연결하는 밸브: 작동 챔버를 진공 소스에 연결하는 밸브; 작동 챔버를 압력 소스에 연결하는 밸브를 포함한다.
일 구체예에 따르면, 가열 열 에너지는 몰드를 통한 전도에 의해 전달되고 냉각 열 에너지는 상대-몰드를 통한 전도에 의해 전달된다.
본 발명의 다른 요지는 전술한 피쳐들 중 어느 하나를 표시할 수 있는 몰딩 장치에 의해 원재료를 엠보싱하는 방법으로서, 상기 방법은 제 1 몰드의 표면의 상부에 원재료를 로딩시키는 단계(LOAD)로서, 상기 제 1 몰드는 작동 챔버에 배열되고, 상기 작동 챔버는 엠보싱 챔버와 공통 벽을 포함하는, 단계; 상기 작동 챔버의 압력이 미리 정의된 문턱값보다 클 때 상기 작동 챔버를 감압시키는 단계(DEPRES), 상기 엠보싱 챔버의 압력이 미리 정의된 문턱값보다 클 때 상기 엠보싱 챔버를 감압시키는 단계(DEPRES); 상기 작동 챔버의 압력이 미리 정의된 한계에 도달할 때까지 증가시키는 단계(INCREA)로서, 상기 미리 정의된 한계는 상기 엠보싱 챔버 내의 압력보다 크고, 상기 미리 정의된 한계는 미리 정의된 엠보싱력을 생성하도록 구성되는, 단계; 상기 작동 챔버의 압력을 상기 엠보싱 챔버의 압력과 같거나 낮은 값으로 감소시키는 단계(DECREA); 주변 압력에 도달할 때까지 상기 엠보싱 챔버의 압력을 증가시키는 단계; 선택적으로, 주변 압력에 도달할 때까지 상기 작동 챔버의 압력을 증가시키는 단계; 상기 제 1 몰드에서 몰드된 재료를 언로딩시키는 단계(UNLOAD)를 포함한다.
일 구체예에 따라, 상기 방법은 미리 정의된 한계를 100mbar와 1bar의 제 1 범위 또는 100mbar와 주변 압력 사이의 제 2 범위로 설정하는 단계를 포함한다.
추가 구체예에 따라, 상기 방법은 상기 엠보싱 챔버의 감압 단계 전에 상기 원재료를 가열하는 가열 단계; 상기 가열 단계 후에 상기 원재료를 냉각시키는 냉각 단계를 포함한다.
본 발명의 특징 및 이점은 본 발명에 따른 몰딩 장치 및 엠보싱 방법의 구체예에 대한 하기 설명으로부터 명백해질 것이며, 이 설명은 단지 예로서 그리고 첨부된 도면을 참조하여 제공된다:
도 1a는 본 발명의 장치의 일 구체예에 따라 배열된 몰드 및 상대-몰드의 개략도이다.
도 1b는 엠보싱 작업 동안 도 1a의 몰드 및 상대-몰드의 개략도이다.
도 2a는 본 발명의 일 구체예에 따른 장치의 2개의 챔버를 분리하는 공통 벽의 개략도이다.
도 2b는 몰딩의 정렬을 개선하기 위한 변형 가능한 요소를 포함하는 도 3a의 구체예의 변형이다.
도 3a는 엠보싱 챔버에 접근하기 위한 측면 도어를 포함하는 본 발명의 장치의 예이다.
도 3b는 도 3a의 측면 도어를 통해 원재료를 조작하기 위한 처리 디바이스와 관련된 장치의 예이다.
도 4a는 엠보싱 작업 전후에 원재료를 로딩 및 언로딩하는 것을 가능하게 하는 가동 작동 챔버를 포함하는 본 발명의 장치의 예이다.
도 4b는 원재료 처리 도구가 장착된 선형 및/또는 회전식 액추에이터를 포함하는 전기기계 시스템과 결합된 도 4a의 장치의 예이다.
도 5a는 2개의 챔버가 접합부에 의해 분리되어 상기 챔버가 함께 밀봉되는 것을 보장하는 본 발명의 장치의 예이다.
도 5b는 엠보싱 챔버에서 원재료를 로딩 및 언로딩하기 위한 적어도 하나의 선형 가이드 및/또는 액추에이터와 결합된 도 5a의 장치의 예이다.
도 6은 가압 시스템을 나타내는 본 발명의 장치의 예이다.
도 7a는 개방 구성에서 재료 로딩 및 언로딩을 위한 용이한 접근을 유지하면서 높은 엠보싱 압력을 허용하도록 구성된 본 발명에 따른 장치의 예시의 개략적인 단면도이다.
도 7b는 폐쇄 구성의 도 7a 예시의 장치 예이다.
도 8은 본 발명에 따른 방법에 의해 구현되는 단계들의 예이다.
장치
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 몰딩 장치(100)의 일부를 도시하고 원재료(1)가 배치되도록 의도된 영역에 초점을 맞춘 개략도이다. "원재료(raw material)"는 "기판 재료(substrate material)"이라고도 한다.
원재료(1)는 열가소성 기판일 수 있다. 이는 엠보싱하는 재료에 해당한다. 본 발명의 장치는 COC, PMMA, LDPE, HDPE 등과 같은 임의의 열가소성 재료를 엠보싱할 수 있다.
이들 개략도에서, 상부 몰드(22)는 하부 몰드(21)를 향한다. 상부 몰드(22) 및 하부 몰드(21)는 원재료(1)를 몰드(molding)하기 위해 협력하는 2개의 몰드를 형성한다. 이들은 또한 몰드(21) 및 상대-몰드(22)으로 함께 기술될 수 있다. 도 1a는 2개의 몰드(21, 22)이 원재료(1)를 가압하기 위해 맞물리지 않을 때의 몰딩 장치를 도시한다.
몰드(21)는 몰드 엠보싱 표면(210)을 포함하고 상대-몰드(22)는 원재료(1)를 몰드하기 위해 협력하는 것을 목표로 하는 상대-몰드 엠보싱 표면(220)을 포함한다.
원재료(1)의 일 면만 엠보싱 처리되어야 하는 장비의 경우, 기판의 뒤틀림(warping) 또는 거칠어짐을 방지하기 위해 상부 몰드(22)가 평평하고 연마된다.
하부 몰드(21)는 예를 들어 열가소성 기판을 엠보싱하기 위해 엠보싱 표면(210)에서 3차원 피쳐를 나타낸다. 일 구체예에 따르면, 하부 몰드(21)는 3차원 피쳐를 갖는 것이다. 대부분의 폴리머는 금속보다 열 계수가 더 높기 때문에 가열된 기판이 몰드(21)에서 아래로 흘러내리면 얻어진 엠보싱 기판이 냉각 후 몰드의 피쳐 상에 "붙어(stuck)" 있을 가능성이 있다.
다른 구체예에서, 두 몰드(21, 22)는 원재료(1)의 양면을 각인하도록 구성된 피쳐를 포함한다. 이러한 상황에서, 일 예에 따르면, 엠보싱된 부피는 상부 몰드(22) 상에서 보다 하부 몰드(21) 상에서 더 높다. 한 이점은 하부 몰드(21) 상에 원재료(1)가 우선적으로 부착되도록 하는 것을 보장하는 것이다.
일 구체예에서, 몰드(21, 22)는 마이크로 가공, 리소그래피 또는 전기도금에 의해 제조된다. 한 가지 장점은 마이크로 핫-엠보싱 장비에 이러한 몰드를 사용하는 것이다. 예를 들어 이들은 구리, 황동 또는 강철과 같은 금속으로 만들어진다. 핫-엠보싱 장비를 위하여, 열전도율이 높은 합금이 바람직하다.
도 1b는 2개의 몰드(21, 22)가 몰드된 제품을 생성하도록 쉐이핑하기 위해 원재료(1)를 가압할 때 도 1a에 나타낸 몰딩 장치(100)의 개략도이다.
일 구체예에서, 몰드(21) 및 상대-몰드(22)의 표면은 자동 정렬 기하학적 피쳐를 포함한다. 상보적인 포지티브 및 네거티브 피라미드는 두 몰드(21, 22)의 엠보싱 표면(210) 상에 배열될 수 있다. 정렬된 포지티브 및 네거티브 피라미드의 각각의 쌍은 상호 보완적인 기하학적 형태로서 협력한다.
대안적으로 또는 조합하여, 몰드(21) 및 상대-몰드(22)는 엠보싱 방향(620)을 따라 정렬된 기하학적 자체 정렬 피쳐를 가질 수 있다. 이러한 자체 정렬 피쳐는 원재료(1)의 윤곽 외부에 설계되거나 원재료(1)가 배열되는 영역에 설계된 구멍을 통하여 엠보싱 방향(620)을 따라 정렬될 수 있다.
공통 벽(7)은 작동 챔버(5)로 불리는 제 2 챔버로부터 엠보싱 챔버(4)로 불리는 상부 챔버를 분리한다. 따라서, 본 발명의 장치(100)는 작동 챔버(5), 엠보싱 챔버(4) 및 두 개의 챔버(4, 5)에 의해 공유되고 두 개의 챔버를 분리하는 공통 벽(7)을 포함한다. 엠보싱 챔버(4)는 몰드(21) 및 상대-몰드(22)를 포함한다. 상대-몰드(22)는 엠보싱 챔버(4) 내에서 고정되고 몰드(21)는 엠보싱 챔버(4) 내에서 엠보싱 축선(620)을 따라 이동 가능하다.
엠보싱 챔버(4)는 작동 챔버(5)보다 낮은 깊이를 가질 수 있다.
각각의 챔버(4, 5)는 금속 합금, 강한 플라스틱, 복합 재료과 같은 단단하고 견고한 재료로 만들어진다.
공통 벽(7)은 엠보싱 축선(620)을 따라 미리 정의된 방향으로 몰드(21)와 맞물리기 위해 공통 벽(7)의 적어도 하나의 요소의 이동 및/또는 변형을 생성하는 엠보싱 액추에이터(6)를 포함하며, 상기 방향은 "엠보싱 방향(embossing direction)"이라 불린다. 이 엠보싱 방향(620)은 상부 몰드(22)를 포함하는 평면에 수직이다. 엠보싱 액추에이터(6)는 작동 챔버(5) 내에 미리 정의된 압력차가 가해질 때 원재료(1)를 몰드하기 위해 몰드(21)의 이동을 생성하도록 구성된다.
따라서, 본 발명의 장치는 2개의 챔버, 즉 엠보싱 챔버(4) 및 작동 챔버(5)를 포함한다. 이러한 챔버의 일부 예는 도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4b, 도 5a, 도 5b에 나타나 있다.
엠보싱 챔버(4)는 원재료 엠보싱이 수행되는 장치의 일부이다. 일 예에 따르면, 엠보싱은 진공 하에서 실현된다. 이러한 방식의 엠보싱은 엠보싱 공정 중 가스 간섭의 위험을 줄인다.
도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4b, 도 5a 및 도 5b에 도시된 여러 구체예에서, 이러한 공통 벽(7)은 엠보싱 액추에이터(6)가 위치되는 개구(71)를 포함한다.
엠보싱 액추에이터(6)는 2개의 챔버(4, 5) 사이의 압력차의 영향으로 이동하거나 변형하도록 설계된다. 목적은 엠보싱을 수행하기 위해 몰드(21), 원재료(1) 및 상대-몰드(22)를 포함하는 스택(stack)을 가압하는 것이다. 챔버(4, 5) 사이의 압력차의 변화로 인한 엠보싱 액추에이터(6)의 이동을 엠보싱 이동이라고 하며, 그 평균 방향은 엠보싱 축선(620)을 따라, 엠보싱 방향(620)에 대응한다.
작동 챔버(5)와 엠보싱 챔버(4) 사이의 압력차가 미리 정의된 한계를 초과할 때, 따라서 몰드(21)는 상대-몰드(22)에 대해 원재료(1)를 가압하도록 작동된다. 자동 정력 기하학적 피쳐, 만일 있다면, 그리고 원재료(1)의 변형성은 몰드(21)와 상대-몰드(22) 사이의 정렬된 가압을 보장한다.
각 예시에서 알 수 있는 바와 같이, 구체예에 관계없이, 엠보싱 액추에이터(6)는 이동 부재(600)를 포함한다. 이러한 구체예에서, 상기 이동 부재(600)는 강성 플레이트이다.
플레이트(plate)라는 용어는 넓은 의미로 사용되며, 이동 부재(600)는 예를 들어, 피라미드 형태 또는 곡면 형태와 같은 모든 형태를 나타낼 수 있다. 예시된 구체예에서, 이동 부재(600)는 엠보싱 방향을 따라 엠보싱 챔버로부터 관찰될 때 제 1 표면(600A) 및 엠보싱 방향을 따라 작동 챔버(5)로부터 관찰될 때 제 2 표면(600B)을 표시하고 있다. 따라서 2개의 표면(600A, 600B)은 서로 대향한다. 두 개의 표면(600A, 600B)은 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 제 1 표면(600A)은 엠보싱 챔버(4)의 일부이고 몰드(21)에 연결된다. 제 2 표면(600B)은 제 2 챔버(5)의 일부이다.
이동 부재(600)는 몰드(21)를 지지한다. 이동 부재(600)는 공통 벽(7)에 수직인 엠보싱 방향(620)으로 엠보싱 축선(620)을 따라 이동한다. 주어진 예에서, 엠보싱 방향(620)은 수직 방향과 일치한다.
이동 부재(600)는 상당한 변형 및 파손 없이 압력차로부터 생성된 힘을 전달할 만큼 충분히 강성이다. 이동 부재의 두께는 그 표면(600A, 600B)에 가해지는 압력차 및 그것이 만들어지는 재료의 기계적 특성에 따라 구성된다. 일 예에 따르면, 이동 부재(600)는 스테인리스 강, 알루미늄 합금, 티타늄 합금 등의 재질로 이루어질 수 있다. 보다 구체적인 구체예에서, 이동 부재(600)는 최소 중량으로 사용되는 구성에서 하중 지지 및 힘 전달을 위해 최적화된 기하학적 구조 및 구성을 가질 수 있다. 또한, 가요성 멤브레인(610)에 부착된 이동 부재(600)를 이용함으로써, 몰드(21, 22)에 가해지는 압력은 압력차보다 상위일 수 있다.
따라서, 공통 벽(7)은 이동 부재(600)의 변위를 허용하는 조인트(610)와 같은 적어도 하나의 변형 가능한 요소를 포함한다.
이미 언급된 바와 같이, 몰드(21)는 원재료의 몰딩 동안 상대-몰드(22)와 협력하는 것을 목표로 하는 몰드 표면(210)을 표시한다. 몰드(21)는 또한 이동 요소(600)의 제 1 표면(600A)에 연결된 연결 표면(211)을 표시한다. 엠보싱 축선(620)을 따라 돌출될 때, 몰드(21)의 몰드 표면(210)이 엠보싱 액추에이터(600)의 제 2 표면(600B)의 동일한 엠보싱 축선(620)을 따른 돌출부보다 더 작아서, 압력차보다 더 큰 엠보싱 압력을 유도한다.
이동 부재(600)의 질량과 제 1 면(600A)의 비는 100g/cm²미만인 것이 바람직하고, 50g/cm²미만인 것이 보다 바람직하다. 제 1 표면(600A)은 엠보싱 액추에이터(6)의 표면에 의해 정의된다. 일 예에서, 엠보싱 액추에이터(6)의 표면은 엠보싱 방향(620)을 따라 돌출된 이동 부재(600)의 표면이다. 한 가지 장점은 이러한 비율이 무게를 고려하여, 높은 효과적인 압력 증가(multiplication)를 허용한다는 것이다.
조립체는 두 챔버(4, 5) 사이의 가스 누출을 방지하여 두 챔버 사이의 압력차를 설정하고 변경할 수 있다.
엠보싱 챔버(4) 및 작동 챔버(5)는 기밀이며 주변 압력과의 음압 차이를 지탱 및 유지하고 낮은 압력을 지속 및 유지하여 엠보싱 챔버(4) 및 작동 챔버(5)에서 동시에 진공을 설정할 수 있도록 고안되었다.
엠보싱 챔버(4)는 주변 압력으로 음압을 받을 수 있으며; 엠보싱 챔버(4)의 내부가 중간 진공 하에 있을 때 그 외부 표면 상에 분포된 대기압으로서, 상기 중간 진공은 대략 3×103 내지 1×10-1 Pa의 범위에 있다.
엠보싱 챔버(4)의 프레임은 압력차(P대기 - P4)를 지탱할 수 있도록 구성되고, P4는 엠보싱 챔버(4) 내부의 압력이다.
또한, 엠보싱 챔버(4)의 프레임은 몰드(21, 22)를 통해 엠보싱 챔버(4)의 벽에 가해지는 압력의 집중을 지탱하도록 구성된다. 더욱 상세하게는, 작동 챔버(5)와 엠보싱 챔버(4) 사이의 최대 압력차에 의해 엠보싱 단계 동안 상대-몰드(22) 상의 엠보싱 압력이 엠보싱 챔버(4)의 벽에 위험한 변형 및 응력을 초래해서는 안된다. 특히, 본 발명의 장치(100)는 조정된 기계적 설계를 가져, 엠보싱 챔버(4)의 벽에 국부적인 과도한 압력을 피하기 위해, 최소 크기보다 작지 않은 몰드(21, 22)와 사용되어야 한다. 안전한 작동을 위해, 본 발명의 장치(100)는 엠보싱 챔버(4)의 벽에 엠보싱 압력을 분배하기 위한 기계적 보강재 및/또는 수단을 전형적으로 포함한다. 전형적인 수단은 몰드(22)와 엠보싱 챔버(4)의 프레임(41) 사이에 플레이트를 위치시키는 것을 포함한다(도시안됨).
작동 챔버(5)는 엠보싱 챔버(4)에 포함된 내부, 외부 표면, 및 주변 공기에 노출된 외부 표면 사이의 양압 및 음압 차 모두를 받을 수 있다. 상기 내부 압력은 대기압과 중간 진공 사이의 압력일 수 있다.
따라서, 작동 챔버(5)의 프레임은 적어도 다음을 지탱할 수 있도록 구성된다:
- 음압차(P대기 - P5), P5는 외부 표면이 대기압에 노출된 작동 챔버(5) 내부의 압력,
- 압력(P5)이 주변 압력 또는 그 초과일 수 있고 P4가 엠보싱 챔버(4)의 압력에 외부 표면이 노출된 중간 진공 압력인 양압차(P5 - P4).
엠보싱 챔버(4) 및 작동 챔버(5)는 전술한 압력차를 견디도록 기계적으로 보강될 수 있다. 이러한 기계적 보강 수단에는 프레임 프로파일과 두꺼운 금속 플레이트의 사용이 포함될 수 있다.
또한, 몰딩 장치(100)는 작동 챔버(5) 내부의 압력이 엠보싱 챔버(4) 내부의 압력보다 높은 동안 기밀을 유지하기 위한 기계적 잠금 및 밀봉 수단(81, 82)을 포함할 수 있다.
기계적 잠금 수단(81, 82)은 바람직하게 가볍고 저전력 액추에이터를 필요로 하도록 구성된다.
이동 부재(600) 및 몰드 조립체는 주변 압력보다 높은 압력에서 유체를 사용하지 않고, 비교적 높은 엠보싱 압력에 도달할 수 있는 특정 강성을 갖는다. 실제로 두 챔버 사이의 압력차는 몰드 엠보싱 표면에 집중되어, 두 챔버 사이의 압력차를 크게 증가시킨다(multiplying).
일 구체예에서, 몰드(21) 및 엠보싱 액추에이터(6), 특히 이동 부재(600)는 미리 정의된 한계 미만의 중량을 갖는다. 예를 들어, 이들은 도달 가능한 엠보싱 압력을 최대화하는 데 필요한 압력에 비해 가벼운 중량를 갖도록 구성된다. 이는 비례하여, 결합될 때 이들 부품의 단위 면적당 중량이 두 챔버 사이의 압력차가 0.9 bar와 같을 때 엠보싱 액추에이터(6)에 가해지는 압력의 30% 미만, 바람직하게는 10% 미만임을 의미한다.
엠보싱 액추에이터(6)의 강성 부분 또는 이동 부재(600)는 회전 및 병진의 6개의 강성 이동 축선 각각을 따라 유연성의 정도를 가질 수 있다.
엠보싱 챔버(4)와 작동 챔버(5)에서 동시에 진공을 설정하는 것은 엠보싱의 예비 단계이며, 아직 압력차를 가하지 않고도 엠보싱 챔버(4)를 탈기할 수 있어 몰드(21), 원재료(1) 및 상대-몰드(22)에 압력을 가할 수 있다. 이러한 가압은 엠보싱 공정을 방해할 수 있는 갇힌 기포의 존재를 피할 수 있게 한다. 변형으로서, 작동 챔버(5)는 엠보싱 챔버(4)로부터 가스가 제거되기 전에 엠보싱이 시작되는 것을 피하기 위해 엠보싱 챔버(4) 전에 감압될 수 있다.
챔버(4, 5)는 무엇보다도 나사 또는 리벳이 있는 고정구, 브래킷, 용접, 및 이들의 조합을 포함하는 임의의 적절한 수단에 의해 조립된 금속 또는 합금 빔 및 플레이트와 같은 구조적 요소를 포함한다. 한 가지 장점은 주변 압력(ambient pressure)에서 감압 저항을 달성하는 것이다.
2개의 챔버(4, 5)의 기밀성은 용접, 토로이드 조인트(toroidal joint)와 같은 조인트의 추가, 또는 조인트 재료 및 임의의 유사한 수단의 침착(deposition)을 포함하는 이 기능에 적합한 임의의 수단에 의해 달성될 수 있다.
양 챔버(4, 5)는 바람직하게는 가스, 압력 또는 진공 소스 및/또는 센서와의 연결을 허용하는 포트를 포함하여 엠보싱 작업을 허용한다. 포트는 각각의 챔버(4, 5)의 프레임에 있는 개구 및 상기 개구와 협력하는 연결 수단을 통해 실현될 수 있다.
일 예에 따르면, 본 발명의 장치는 100mbar보다 낮은 압력으로 동시에 감압되고 900mbar와 1100mbar 사이에 포함된 주변 압력으로 재가압되는 두 챔버(4, 5)의 적어도 100 사이클을 견디도록 구성될 수 있다.
도 2a는 엠보싱 액추에이터(6)가, 제 1 클램핑 수단(72)에 의해 공통 벽(7)에 그리고 제 2 클램핑 수단(612)에 의해 이동 부재(600)에 클램핑된 탄성중합체(elastomer) 멤브레인으로 제조된 조인트(610) 및 이동 부재(600)를 포함하는 구체예의 단면을 도시한다. 멤브레인(610)은 대칭적으로 변형되며, 적절한 배열(arrangement), 예를 들어 압력차 하에서 이동 부재(600)의 방향 이동(엠보싱 방향(620))이 공통 벽의 평면에 수직인 것을 보장하기 위해 공통 벽의 평면에 대해 그리고 서로 수직인 두 개의 대칭 평면을 갖는 배열을 제공한다
이 예에서, 조인트(610)는 클램핑 수단에 의해 생성된 클램핑력에 의해 클램핑된다. 일 예에서, 클램핑 수단은 이동 부재(600)에 나사로 고정될 수 있다.
다른 구체예(도시되지 않음)에 따르면, 변형 가능 부분은 공통 벽(7)의 고정 부분에 부착된 제 1 면 및 이동 부재(600)에 부착된 제 2 면을 갖는 가요성 힌지를 포함할 수 있다. 이러한 가요성 힌지는 엠보싱 방향(620)으로의 이동 부품(610)의 이동을 생성하기 위해 2개의 챔버(4, 5) 사이의 압력차에 의해 대칭적으로 변형되도록 구성된다.
이 예에서, 몰드(21)는 제 3 클램핑 수단(23)에 의해 이동 부재(600)에 부착된다.
가요성 조인트(610)는 350℃까지의 핫-엠보싱 작업에 충분한 탄성 및 연성을 가질 수 있다. 실리콘 고무 또는 폴리우레탄과 같은 내열성 탄성중합체를 사용할 수 있다. 조인트(610)의 폭과 두께는 목표 수직 변위와 소재의 탄성에 따라 설정된다.
도 2b는 탄성중합체 시트와 같은 변형 가능한 부품(601)이 몰드 에지에서 압력 집중을 피하기 위해 몰드(21)의 연결 표면과 이동 부재(600) 사이에 배치되는 도 2a의 구체예의 변형을 도시한다. 이러한 변형 가능한 요소(601)는 또한 본 발명의 병렬 자체 수정(parallelism self-correction) 기능에도 기여할 수 있다. 이 구체예의 한 가지 이점은 몰드(21)와 상대-몰드(22)의 정렬 또는 병렬의 수정에 대한 필요성을 줄이거나 억제하는 것이다.
변형 가능한 요소(601)의 존재와 양립가능하고 도시되지 않은 일 구체예에 따르면, 엠보싱 액추에이터(6)는 엠보싱 방향에 수직인 임의의 축선을 따라 회전 가요성(rotational flexibility)을 포함한다. 이러한 구성에서, 두 개의 챔버(4, 5) 사이에 압력차가 가해지면 엠보싱 액추에이터(6)는 몰드(21)의 회전을 발생시켜 양면(210, 220)이 본질적으로 평행이 되도록 할 수 있다. 압력차의 적용은 각 몰드의 두 표면(210, 220) 사이의 임의의 잔류 각도를 삭제하는 것을 목표로 한다. 한 예에 따르면, 200mbar보다 낮은 두 챔버(4, 5) 사이의 압력차는 두 표면(210, 220) 사이가 병렬되게 하는 것을 가능하게 한다. 직접 접촉으로 인해 몰드가 서로 손상되는 것을 방지하기 위해 변형 가능한 재료의 층, 예를 들어 엠보싱 재료 시트(1)로 이러한 테스트를 수행하는 것이 바람직하다는 점이 주목된다.
일부 구체예에 따르면, 엠보싱 액추에이터(6)는 2개의 챔버(4, 5) 사이에 보통의(moderate) 압력차로 큰 엠보싱 운동 크기을 생성하도록 구성된다. 또한, 한편으로, 가요성 조인트와 같은 엠보싱 액추에이터(6)의 재료과 강성 플레이트와 다른 한편으로는 그들 사이의 부품 배열이 선택되고 구성될 수 있어 엠보싱 액추에이터(6)가 유지보수의 필요성을 줄이기 위해 이러한 큰 엠보싱 운동 크기의 반복을 지속하도록 할 수 있다.
본 발명의 장치(100)와 함께 사용될 수 있는 구성은 엠보싱 챔버(4)가 10mbar보다 낮은 압력으로 설정되는 크기 2mm의 최소 엠보싱 순환 운동을 생성하는 엠보싱 액추에이터(6)이다. 이러한 예에서, 작동 챔버 압력은 초당 1mbar보다 낮은 속도로 엠보싱 챔버 압력과 상기 압력보다 높은 500mbar 사이가 포함된 범위에서 변경된다. 이 구성의 한 가지 장점은 높거나 깊은 피쳐를 가진 부품을 제조할 때 충분한 엠보싱 거리를 얻을 수 있다는 것이다.
본 발명의 한 가지 이점은 몰드(21)와 상대-몰드(22)의 정렬 또는 병렬의 수정에 대한 필요성을 감소시키거나 억제하는 것이다.
도 3a 및 도 5a는 각각의 제 1 및 제 2 프레임(41, 51)을 갖는 챔버(4 및 5)를 나타낸다. 보다 정확하게는, 엠보싱 챔버(4)는 제 1 프레임(41)을 표시하고 작동 챔버(5)는 제 2 프레임(51)을 표시한다. 이 구성에서, 상부 몰드(22)는 프레임(41)과 일체화되고 하부 몰드(21)는 엠보싱 액추에이터(6)와 일체화되고, 연결면(211)에 의해 이동 요소(600)의 제 1 표면(600A)에 연결된다.
이러한 구성에서, 본 발명의 장치(100)는 엠보싱 액추에이터(6)가 원재료(1)를 엠보싱한 후에 그의 위치로 돌아갈 때 엠보싱 액추에이터(6)의 이동을 제한하는 것을 목표로 하는 적어도 하나의 기계적 정지부(52)를 포함할 수 있다. 이것은 작동 챔버(5)의 제 2 프레임(51)에 부착된 접촉 패드로 수행될 수 있다. 접촉 패드는 엠보싱 이동 제한 부분(52)으로서 작용한다.
기계적 정지 없이, 압력에 대한 엠보싱 액추에이터(6)의 낮은 정적 저항의 경우, 과도한 변형으로 인해 엠보싱 액추에이터(6), 특히 조인트(610)에 잠재적으로 손상을 야기하는 방식으로 그것은 또한 매우 크게 움직일 수 있다. 엠보싱 액추에이터(6)와 엠보싱 액추에이터(6)에 부착된 몰드 및 기타 액세서리의 무게로 인해 손상이 발생할 수 있다. 따라서 엠보싱 액추에이터(6)의 이동 중에 노출된 부품을 보호하기 위해 도 3a 및 도 5a에 표시된 것처럼 기계적 정지부를 배치하는 것이 유리하다.
작동 챔버(5)의 기계적 정지 배열체와 결합될 수 있는 일 구체예에 따르면, 정지 압력차(rest pressure difference)가 유지되어 이러한 하중에 대응하고 작동 챔버(5)를 향한 엠보싱 액추에이터(6)의 변위를 제한할 수 있다.
도 3a의 예 및 도 5a의 예에서, 몰드(22)는 클램핑 수단(23)에 의해 엠보싱 챔버(4)의 프레임에 부착된다.
도 3a 및 도 5a는 도어(42)에 의해 폐쇄될 수 있는 개구를 포함하는 작동 챔버(5)의 예를 도시한다. 도 3a 및 도 5a의 예에서, 개구는 엠보싱 챔버(4)의 프레임의 측면에 설계되어 원재료(1)는 상부 몰드(22)와 하부 몰드(21) 사이에 포함된 제 1 영역에 배열될 수 있다.
이러한 구성은 원재료(1)를 로딩하고 엠보싱 공정 후에 엠보싱된 재료를 언로딩할 수 있도록 한다. 엠보싱 작업 전후에 도어가 개방되고 엠보싱 작업 중에는 도어가 폐쇄된다. 일 구체예에 따르면, 도어(42)는 단순한 회전 및/또는 병진 이동 도어이다. 바람직한 구체예에서, 개구는 엠보싱 챔버(4)의 프레임(41)의 일부에서 실현되고, 상기 부분은 공통 벽(7)에서 실현되지 않는다.
도어(42) 및 개구는 기밀성을 보장하도록 설계된다. 밀봉 또는 조인트(45)는 가스 누출을 최소화하기 위해 도어(42)와 협력하도록 개구 주위에 배열될 수 있다. 엠보싱 챔버(4)의 기밀을 가능하게 하는 기밀 조인트(45)는 예를 들어 실리콘, 또는 폴리우레탄 폼으로 만들어진 변형 가능한 멤브레인, 또는 도어(42)와 엠보싱 챔버 벽 사이에 위치된 O-링 일 수 있다.
이 구체예에서, 개구는 바람직하게는 엠보싱 챔버(4)에서 원재료(1)를 로딩 및 언로딩하기에 충분히 크다. 원재료(1)의 로딩 및 언로딩은 수동 조작에 의해 수행될 수 있다.
도 3b 및 도 5b는 로딩 및 언로딩 작업이 원재료(1) 처리 도구가 장착된 선형 및/또는 회전 액추에이터를 포함하는 전기기계 시스템(11)에 의해 수행되는 도 3a 및 도 5a의 발명의 장치(100)의 예를 나타낸다.
도 4a는 본 발명의 구체예의 다른 예를 도시한다. 이 예에서, 작동 챔버(5)는 도어(42)와 일체이다. 이러한 구성에서, 작동 챔버(5) 및 제 2 프레임(51)은 도어(42)에 부착될 수 있거나 도어(42)의 일부일 수 있다. 여기서도 조인트(45)가 프레임(51)과의 도어 접합부에서 기밀성을 보장한다.
도 4a에서, 작동 챔버(5) 및 도어(42)는 엠보싱 전후에 각각 원재료(1)를 배치 또는 언로딩하기 위해 몰드(21)에 대한 접근을 용이하게 하는 엠보싱 챔버(4) 공동 밖으로 완전히 또는 부분적으로 이동할 수 있다. 작동 챔버(5)의 제 2 프레임(51)과 일체인 공통 벽(7)은 엠보싱 챔버(4)에 의해 형성된 공동 외부로 작동 챔버(5)와 함께 슬라이딩된다.
작동 챔버(5)가 하부 몰드(21)를 지지하고 엠보싱 챔버(4)가 상부 몰드(22)를 지지할 때, 상기 상부 몰드(22)는 장치 프레임에 부착되고, 엠보싱 작업 후에, 몰딩된 기판은 이동하는 하부 몰드(21)에 부착되고, 따라서, 다른 단계에서 하부 몰드에서 분리될 수 있다. 도 4b는 작동 챔버(5)가 엠보싱 챔버(4)에 의해 형성된 공동으로부터 추출되는 구성을 도시한다. 대응하는 이동을 엠보싱 챔버 로딩 이동(43)이라고 한다.
이러한 구성에서, 도어(42) 및 작동 챔버 조립체의 이동은 바람직하게는 선형 가이드에 의해 안내되는 선형 이동이다. 이동은 작동 챔버(5)가 수평으로 병진 이동되도록 한다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 구체예 중 하나에서, 이동(43)은 엠보싱 방향(620)에 수직인 방향을 따른 선형 이동이다.
그러한 경우에, 이동(43) 크기이 엠보싱 방향(620)을 따라 몰드 표면에 대한 완전한 접근을 허용하기에 충분히 큰 것이 유리하다는 것을 발견할 수 있다. 한 가지 이점은 도 4b에 도시된 바와 같이 원재료(1)의 로딩 및 언로딩을 용이하게 하는 것이다.
선형 가이딩 또는 액추에이터(44)는 텔레스코픽 유형일 수 있다.
도어(42) 및 작동 챔버(5)가 엠보싱 챔버(4) 내에 위치하는 구성은 작동 챔버(5) 및 도어(42)의 고정구 또는 가이드(44)에 너무 높은 토크 또는 이동 부품에 너무 높은 기계적 응력 집중을 초래하지 않고 작동 챔버(5) 상에 엠보싱력의 반작용을 보내는 것을 허용한다. 액추에이터(44)는 제 2 프레임(51)과 협력한다.
도 3b 및 도 5b에 기술된 것보다 더 간단한 전기기계 시스템(11)이 원재료/몰드된 재료의 로딩/언로딩 및 조작에 사용될 수 있다. 이 예에서, 원재료 처리 도구(111)는 몰드(21)로부터 몰드된 재료(1)을 추출하도록 배열된다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 장치(100)의 다른 구체예를 도시한다. 2개의 챔버(4, 5)는 접합부(48), 즉 기밀 조인트를 형성하는 연결 요소에 의해 분리되며, 엠보싱 방향을 따라 액추에이터 또는 모터에 의해 분리될 수 있다. 접합부는 엠보싱 챔버(4) 및 작동 챔버(5)의 기하학적 섹션과 협력할 수 있다. 접합부는 예를 들어 가요성 멤브레인 또는 O-링(48)일 수 있다.
이 예에서, 엠보싱 방향(620)을 따른 작동 챔버(5)의 예비 이동(43')은 엠보싱 작업 후 또는 전에 실현된다. 이 이동은 일반적으로 선형 가이드 및/또는 액추에이터를 사용하여 생성된다. 이동(43')은 유리하게는 기계적 정지부에 의해 한 방향 또는 양방향으로 제한된다. 이 예비 이동은 접합부(48)에서 엠보싱 챔버를 조립/분해한다. 추가로 이는 상대-몰드(22)와의 정렬 및 근접에 의해 정의된 엠보싱 위치로 또는 멀리 몰드 및 원재료를 가져온다. 이 구체예에서, 엠보싱 챔버(5)가 분해되고 상대-몰드(22)가 제 2 몰드(22)로부터 멀어지는 이동(43')에 따라 하강되면, 액추에이터(44)는 선형 가이드 및/또는 액추에이터에 의해 촉진될 수 있는 엠보싱 방향에 수직인 제 2 선형 이동(43)과 맞물릴 수 있다. 이동(43)은 또한 유리하게는 기계적 정지부에 의해 한 방향 또는 양방향으로 제한된다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 구성의 장점은 생성된 엠보싱력이 작동 챔버(5)의 표면 상의 압력에 의해 직접 보상된다는 것이다.
이 구성의 다른 이점은 액추에이터 및/또는 가이드가 도 4a 및 도 4b의 구성과 비교하여 엠보싱 챔버(4) 외부에 위치될 수 있다는 점이다.
이러한 배열은 엠보싱 챔버(4)의 부피를 감소시키는 것을 허용한다. 결과적으로, 이는 엠보싱 사이클을 수행하는 데 필요한 전력 소비를 감소시킨다. 이동(43')의 크기은 작동 챔버(5)가 엠보싱 방향으로 분리될 때 몰드(21)가 엠보싱 챔버(4) 밖으로 완전히 나오도록 구성된다.
또한, 이러한 배열은 엠보싱 챔버 내부의 구성 요소 수가 감소하고 필요한 케이블 통로의 관련 수가 감소한다는 사실 덕분에 신속한 탈기 및 기밀성을 확립하는 어려움을 줄인다.
더욱이, 더 뻣뻣하고(stiffer) 그에 따라 더 정확한 액추에이터(44)가 이러한 구성에서 더 쉽고 더 낮은 비용으로 달성될 수 있다.
일 구체예에서, 도어(42), 작동 챔버(5) 및 그의 선형 액추에이터 및/또는 가이드는 도 5b에 도시된 바와 같이 레일 상에서 이동하는 트롤리에 장착된다. 다른 예에서, 선형으로 이동 가능한 장치가 트롤리로 사용될 수 있다. 트롤리의 이동은 엠보싱 방향(620)에 수직 방향으로 작동 챔버(5)를 이동시키는 것을 허용한다. 바람직하게는, 이 이동은 몰드(21)에 대한 접근을 허용하는 크기을 갖는다. 하나의 장점은, 작동 챔버(5)가 엠보싱 챔버(4)와의 접촉으로부터 이동될 때, 엠보싱된 재료의 로딩 및 언로딩을 용이하게 한다는 것이다.
주의할 점은, 작동 중에 엠보싱 챔버(4) 및 작동 챔버(5)의 압력이 주변 압력과 같거나 낮은 상태로 유지되면 조립체 및 특히 엠보싱 챔버(4)는 자체적으로 폐쇄된 상태로 유지된다는 점이다. 따라서 전체 섀시 및 액추에이터(44)는 일반 프레스 셋업만큼 견고할 필요가 없으며, 작동 챔버(5)에 부착된 조립체를 들어 올리고 접합부(48)를 기밀 조인트를 설정하도록 가압하는 힘을 가할 수 있기만 하면 된다.
일 구체예에 따르면, 원재료(1)를 엠보싱하는 방법은 원재료(1)가 엠보싱 작업의 종료 시에 몰드(21)에 부착된 채로 남아 있는 단계를 포함한다. 하나의 목적은 몰드(21, 22)에 대한 몰드된 재료의 접착을 감소시키는 것이다. 그 목적에서, 장치는 임의의 접착 문제를 극복하도록 구성될 수 있다. 실제로 한 가지 문제는 몰드된 재료가 몰드와 반대 몰드 표면 모두에 유사한 강도로 접착되지 않는다는 것이다. 몰드된 재료(1)의 분리를 개선하고 분리 시 손상 위험을 줄이고 엠보싱된 재료(1)의 회수를 용이하게 하기 위해, 하나의 몰드(21 또는 22)는 바람직하게는 더 높은 종횡비(aspect ratio)의 기하학적 피쳐(geometric features) 및/또는 원재료(1)와의 더 높은 접촉 표면(surface of contact) 및/또는 다른 몰드(21 또는 22)보다 원재료(1)와의 더 높은 마찰 계수를 갖는다.
일 구체예에 따르면, 원재료(1)는 클램프, 글루잉(gluing), 흡입 컵 또는 패드와 같은 고정구를 포함하는 임의의 수단에 의해 엠보싱 기간 동안 몰드(21) 상에 유지될 수 있다. 이러한 수단은 2개의 몰드의 기하학적 구조에 따라 비대칭적으로 배열되어 몰드(들)에 부착된 원재료(1)를 유지하는 힘의 균형을 맞출 수 있다.
한 가지 이점은 몰드(21)가 상대-몰드(22)로부터 분리될 때 변형을 피하는 것이다.
더욱이, 상대-몰드에 대한 원재료(1)의 부착은 그것의 기하학적 피쳐를 매끄럽게 하는 것, 수직 표면을 위한 드래프트 각도를 사용하는 것, 비부착(non-fouling) 표면 미세 구조를 연마 또는 생성하는 것, 윤활 및 기타 수단을 포함하는 임의의 적절한 수단에 의해 감소될 수 있으며, 이들은 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 장치(100)는 고성능 및 저비용 핫-엠보싱을 수행하는 데 특히 적합한 구체예를 포함한다. 일 예에 따르면, 원재료(1)는 점성 흐름을 따라서 특정 정확도(fidelity)로 몰드 구조적 피쳐의 재생을 전형적으로 포함하는 원하는 형상으로 몰드(21) 및 상대-몰드(22)에 의한 변형을 용이하게 하기 위해 COC, PMMA, LDPE, HDPE와 같은 열가소성 재료를 포함할 수 있다.
이러한 작업을 위한 핫-엠보싱의 한 가지 이점은 미리 정의된 재현 가능한 정확도로 광범위한 치수를 특징으로 하는 피쳐를 재현할 수 있는 능력이다. 본 발명에 따른 폴리머의 고온 엠보싱은 전형적인 사출 몰딩 수단보다 더 높은 종횡비 및/또는 더 낮은 드래프트 각도를 갖는 폴리머 부품의 제조를 가능하게 한다.
일 구체예에 따르면, 각각의 챔버(4, 5)의 프레임, 특히 엠보싱 챔버(4)는 광학적으로 투명한 창을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 창과 함께, 가시광 또는 적외선과 같은 원격 시각적 피드백 수단이 챔버(4, 5)의 내부 또는 외부에 배치되어 엠보싱 공정을 시각적으로 모니터링할 수 있다.
도 6은 양 챔버 내부의 가스 압력을 조종하고 제어할 수 있는 가압 시스템(9)을 보여주는 구체예를 나타낸다. 가압 시스템(9)은 도 3a 및 도 5a의 예를 통해 예시되지만, 이 가압 시스템(9)은 본 발명의 임의의 다른 구체예에 결합될 수 있다.
가압 시스템(9)은 특히 본 발명의 장치의 모드에 따라 다음과 같은 가압 기능을 허용한다:
- 엠보싱 작업 전에 잔류 기포를 제거하기 위해, 엠보싱 챔버가 진공 상태일 때까지 엠보싱 챔버(4)의 감압을 발생시키는 단계;
- 엠보싱 액추에이터(6)를 작동시키기 위해 엠보싱 챔버(4)와 작동 챔버(5) 사이에 압력차를 발생시키는 단계;
- 상기 적어도 하나의 챔버가 원재료(1)를 로딩 또는 언로딩하기 위해 다른 챔버로부터 분리되도록 의도될 때 적어도 하나의 챔버에서 대기압에 가까운 압력을 생성시키는 단계.
도 6은 가압 시스템(9)의 일 예에 따른 일부 요소를 도시한다. 가압 시스템(9)은 적어도 엠보싱 챔버(4)와 가스 교환을 허용하는 제 1 유입구 및 작동 챔버(5)와 가스 교환을 허용하는 제 2 유입구를 포함한다. 가압 시스템(9)은 공압 회로 역할을 한다. 엠보싱 챔버(4) 및 작동 챔버(5)는 2개의 유입구에 의해 상기 공압 회로에 의해 연결된다.
가스 유입구는 일반적으로 푸시-인, 미늘(barbed) 단부, 수나사 또는 암나사 또는 신속 커플러 유형의 어댑터와 같이 어댑터가 배치되는 테이퍼 구멍으로 만들어진다. 어댑터의 나사산과 테이퍼 구멍 사이에 위치한 PTFE 리본 또는 테이프와 같은 밀봉 요소를 통해 기밀성이 용이해질 수 있다.
가압 시스템(9)은 압력 조절기 및 본 발명의 장치의 여러 가압 기능을 보장하기 위한 전자 밸브(들)의 조합을 포함한다.
도 6의 예에서, 가압 시스템(9)은 적어도 4개의 밸브를 포함한다:
- 엠보싱 챔버(4)의 압력을 증가시키도록 하는 압력 소스에 엠보싱 챔버(4)를 연결하는 밸브(90);
- 엠보싱 챔버(4)를 진공 소스에 연결하여 엠보싱 챔버의 압력을 감소시키는 밸브(91);
- 작동 챔버(5)를 압력 소스에 연결하는 밸브(92);
- 작동 챔버(5)를 진공 소스에 연결하는 밸브(93).
밸브(90, 91, 92, 93)는 시스템이 자동화될 수 있도록 전자 밸브 또는 다른 유형의 원격 제어 가능한 밸브인 것이 바람직하다.
밸브(90, 91, 92, 93)는 바람직하게는 엠보싱 공정을 방해하지 않도록 진공을 유지한다.
밸브(91, 92)는 전체 시스템의 복잡성을 줄이기 위해 바람직하게는 진공 펌프와 같은, 동일한 진공 소스에 연결된다.
밸브(90 및 93)는 일반적으로 대기에 연결되어 압력 소스의 역할을 한다. 이것은 한편으로 작동 및 엠보싱 챔버 사이의 양의 압력차의 위험 부재 및 단순성, 다른 한편으로 요구되는 섀시의 견고성과 작동 위험을 줄이는 주변 압력을 포함하여 몇 가지 장점이 있다. 대안적인 구체예에서, 밸브(93)는 더 높은 압력 엠보싱을 허용하기 위해 더 높은 압력 소스에 연결될 수 있다.
모든 밸브(90, 91, 92, 93)는 바람직하게는 유량을 조절하기 위한 조절 수단과 연관되어 있다. 이는 관성 효과, 특히 장치의 구성요소 사이의 고속 충돌 위험뿐만 아니라 고속 가압 또는 감압 체계 또는 관련 음향 효과와 관련된 특히 높은 응력을 피하기 위해 요구된다. 예를 들어, 하나 또는 여러 개의 유량 조절기가 챔버와 가스, 압력 또는 진공 소스 사이에 설치되어 챔버 부피로의 흐름을 제한할 수 있다. 일부 구체예에서, 이들 유량 조절기는 파이프, 라인, 밸브 및 기타 가스 순환 구성요소의 고유 수력(hydraulic) 저항으로 인해 필요하지 않으며, 물론 단면 치수 및 포함할 수 있는 수축부(constrictions)의 단면 치수에 따라 다르다.
진공 소스 또는 소스들은 중요한 엠보싱 압력을 제공하기 위해 바람직하게는 진공 펌프 또는 100mbar 미만의 압력에 도달할 수 있는 다른 유형의 진공 소스이다. 일 예에 따르면, 베인(vane) 펌프 또는 멤브레인 펌프와 같은 1차 진공 펌프가 사용될 수 있다. 낮음, 중간, 높음, UHV 등과 같은 진공 수준은 엠보싱력 크기(amplitude) 및 균질성에 대한 영향이 낮다. 그러나 진공 수준을 통해 몰드 피쳐에 갇힐 수 있는 가스의 양을 구성할 수 있으므로 몰딩 정확도에 영향을 줄 수 있다. 밀리미터 또는 마이크로미터 기능을 엠보싱하려면 중간 진공으로 충분할 수 있다. 나노 피쳐 임프린팅의 경우 고진공이 바람직할 수 있다. 1차 펌프에 이어 터보 분자 펌프와 같은 2차 펌프를 사용하여 고진공을 얻을 수 있다. 특히 낮은 압력은 가스 압력으로 인한 화학적 손상(예: 핫-엠보싱의 산화)이 발생할 수 있는 경우 일반적으로 필요하다.
다른 구체예에 따르면, 압력 조절기는 동시에 또는 연속적으로 작동하도록 파일럿될 수 있다.
도 6의 구체예에 따르면, 가압 시스템(9)은 엠보싱 챔버(4) 및 작동 챔버(5) 내부에 각각 배열되는 압력 센서(98, 99)를 포함한다. 대부분의 응용 분야에서 1.10-1Pa까지, 나노 피쳐 임프린팅의 경우 1.10-7Pa까지 압력을 측정하도록 선택하는 것이 바람직하다. 일 예에 따르면, 압력 센서는 조절 기능의 자동화를 허용하는 디지털 또는 아날로그 출력을 포함한다.
일 구체예에 따르면, 본 발명의 장치는 핫-엠보싱을 수행하도록 용이하게 구성될 수 있고, 더 낮은 비용에서 더 가볍고 더 컴팩트한 장비로, 더 높은 정확도로 몰드 및 상대-몰드의 정렬 및 병렬의 수정이 덜 필요하게 핫-엠보싱을 수행할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 장치는 외부에서 가열된 유체를 위한 회로를 포함하는 전기 저항성 히터 또는 고체 교환기와 같은 전자적으로 제어되는 가열 요소를 구비할 수 있다. 이 저항성 히터는 몰드(21) 또는 상대-몰드(22) 중 하나인 패턴화 부분(patterning part;2)에 부착된다. 상기 가열 요소는 바람직하게는 부착되는 패턴화 부분(2)에 비교적 균일한 가열을 전달한다. 열 전도성 변형 가능한 층("열 패드")은 열 접촉 및 전도를 개선하기 위해 가열 요소와 그것이 부착되는 패턴화 부분 사이에 배치될 수 있다. 가열 요소가 전기 저항성 히터인 구체예에서 전기 절연이 보장되어야 한다.
발열 요소는 엠보싱 압력이 가해질 때 원재료(1)를 50℃의 온도까지 가열할 수 있어야 한다. 처리할 수 있는 폴리머의 범위를 확장하려면 더 높은 온도에 도달할 수 있어야 한다. 100℃에 도달하는 능력은 많은 폴리머에서 최소이지만 150℃, 200℃ 또는 250℃까지 온도에 도달하는 능력은 장치의 다용성을 증가시킨다. 많은 폴리머가 134℃에서 그것들의 기계적 저항으로 인해 관심을 받고 있으며, 이로 인해 증기로 살균(sterilization)할 수 있다. 그러한 폴리머의 경우, 합리적인 엠보싱 압력과 합리적으로 짧은 엠보싱 시간에 만족스러운 엠보싱 결과를 얻으려면 150℃와 250℃ 사이의 온도가 필요할 수 있다.
장치(100)는 제 1 및 제 2 가열 요소를 포함할 수 있고, 제 1 가열 요소는 몰드(21)에 결합되고 제 2 가열 요소는 상대-몰드(22)에 결합된다.
실제로, 최대 200℃ 또는 250℃의 온도를 달성할 수 있는 장치는 비용 대비 다양성 측면에서 좋은 절충안이다. 최대 300℃ 또는 350℃까지의 온도에 도달할 수 있는 기능은 특히 고온 애플리케이션용 부품 제조에 관심이 있는 특히 내열성 폴리머의 가공을 허용한다. 따라서, 본 발명의 장치는 일부 구체예에서 원재료(1)를 300℃ 초과 또는 350℃ 초과의 온도까지 가열하는 것을 가능하게 할 수 있다.
단열 부품은 열 손실을 줄이고 몰드 온도 균일성을 증가시키기 위해 가열 요소의 다른 면에 더 바람직하게 배치된다. 열 손실을 더욱 줄이고 목표 온도로 균질하게 원재료를 보다 쉽게 가열하기 위해 다른 패턴화 부분, 즉 발열체에 직접 부착되지 않은 부품을 분리(isolate)하기 위해 다른 단열 부품이 제공되는 것이 바람직하다고 일반적으로 알려져 있다. 단열 부품은 열 응력, 열 변형, 및 온도 관련 에이징 가속을 비롯한 열 관련 문제로부터 장치의 다른 부품을 추가로 보호한다.
이러한 구체예에서, 바람직하게는 전자 아날로그 또는 디지털 출력을 갖는 온도 센서가 엠보싱 온도를 모니터링하기 위해 몰드에 또는 몰드 근처에 부착된다. 상기 센서는 클로즈 루프 방식으로 가열 요소를 제어하는 컨트롤러에 유리하게 연결된다.
예를 들어 유리 또는 금속을 고온 엠보싱하기 위해 극도로 높은 온도에서 고온 엠보싱이 필요한 일부 구체예에서, 본 발명의 장치의 특정 구체예는 원재료를 500℃, 750℃, 또는 1000℃ 보다 높은 온도까지 가열할 수 있으며, 적절한 단열재를 사용하여 장치 부품의 손상을 방지한다. 이러한 구체예에서, 본 발명은 진공 펌프 소스 및 주변 공기같은 더 높은 압력의 소스인 엠보싱 압력 소스와 엠보싱된 재료 사이에 쉽게 얻어진 단열의 이점을 제공한다. 또한, 엠보싱이 본 발명의 장치를 사용하여 진공 하에 수행된다는 사실은 가스 및 특히 O2에 노출될 때 이러한 고온에서의 산화를 포함하는 화학적 변화와 관련된 재료, 특히 원재료(1), 몰드(21) 및 상대-몰드(22)의 열화를 감소시키고 잠재적으로 억제할 수 있다.
고온 엠보싱 능력을 개선하고 특히 엠보싱 사이클 지속 시간을 감소시키기 위해, 본 발명의 장치에는 바람직하게는 원재료를 냉각하기 위한 수단이 더 구비된다. 가열 요소가 외부 가열 유체용 회로를 포함하는 교환기인 구체예에서, 냉각 요소는 교환기를 순환하는 유체를 냉각시키는 수단을 추가함으로써 얻어질 수 있다. 그러한 일부 구체예에서, 하나는 고온이고 하나는 저온인, 2개의 개별 유체 순환 루프가, 유체 순환을 허용하는 적어도 하나의 펌프가 구비된 교환기에 대안적으로 연결될 수 있다.
가열 열에너지는 몰드(21)를 통한 전도에 의해 원재료(1)로 전달될 수 있고 냉각 열에너지는 상대-몰드(22)를 통한 전도에 의해 전달될 수 있다.
다른 구체예에서, 별도의 냉각 요소가 몰드(21)와 상대-몰드(22) 사이의 임의의 패턴화 부분(2)에 부착된다. 냉각 요소(들)는 바람직하게는 적어도: 수동적으로 또는 능동적으로 냉각된 저장소 또는 유체를 냉각하기 위한 교환기; 및 펌프를 포함하는 냉각 유체 루프에 연결된 교환기이다. 이러한 경우에, 장치(100)는 제 1 및 제 2 냉각 요소를 포함하고, 제 1 냉각 요소는 몰드(21)에 결합되고 제 2 냉각 요소는 상대-몰드(22)에 결합된다.
일 구체예에 따르면, 몰딩 장치(100)는 뒤틀림을 감소시키기 위해 원재료(1)의 더 빠른 가열 및 엠보싱된 재료의 양측 상의 냉각의 더 나은 제어에 적합하다. 이들 구체예에서, 몰딩 장치(100)는 2개의 가열 요소 및 2개의 냉각 요소를 포함하고, 각각의 하나는 몰드(21)에 결합되고 각각의 하나는 상대-몰드(22)에 결합된다. 이러한 구체예에서, 몰드(21) 및 상대-몰드(22) 모두는 냉각 요소 및 가열 요소에 결합된다. 이러한 방식으로 가열이 가속화될 수 있으며, 즉 몰드(21) 및 상대-몰드(22)가 엠보싱된 재료를 과열하지 않고 더 빠르게 가열될 수 있다. 이러한 방식으로, 엠보싱 재료의 양면, 즉 몰드(21)와 엠보싱 재료 사이의 접촉 표면(210) 및 상대-몰드(22)와 엠보싱 재료 사이의 접촉 표면에서의 냉각 온도 프로파일이 제어될 수 있다. 특히, 대칭 또는 비대칭 방식으로 엠보싱된 재료의 양면을 동시에 냉각하면 원하는 결과에 따라 더 잘 제어할 수 있고 일반적으로 냉각 후 재료 뒤틀림을 줄이거나 억제할 수 있다.
가열 열에너지는 몰드(21) 및 상대-몰드(22)를 통한 전도에 의해 동시에 전달될 수 있고 냉각 열에너지는 전도에 의해 몰드(21) 및 상대-몰드(22)를 통해 전달될 수 있다.
유체가 원재료를 냉각 또는 가열하는 데 사용되는 구체예에서, 유체는 바람직하게는 기체, 초임계 유체, 또는 핫-엠보싱 작업을 위한 목표 범위의 더 높은 온도에서 그것의 증기압보다 더 높은 압력의 액체여야 한다. 저점도 실리콘 오일은 상대적으로 높은 온도에서 사용 가능한 유체의 한 예로서 독성이 낮다는 장점이 있다. Arkema에서 상용화한 Jarytherm BT06과 같은 다른 고온 유체는 더 높은 온도에서 작동하는 데 사용할 수 있다. 가열 및/또는 가압 유체 처리을 위한 적합한 피쳐는 사고 위험을 줄이기 위해 이러한 구체예에서 구현되어야 한다.
특히, 장치의 자동화된 자율(unsupervised) 사용 전에 온도 및 압력 저항을 특별한 예방 조치로 테스트해야 한다. 유체 회로의 모든 재료는 바람직하게는 적어도 최대 엠보싱 온도 이상, 바람직하게는 더 높은 온도를 견뎌야 한다. 특히 유체 가열 요소 근처의 뜨거운 지점은 피하거나 신중하게 평가해야 한다. 예를 들어 스파클(sparkles)에 의한 유체 또는 증기 점화를 방지하는 전기 보호 및 기타 보호 장치를 사용해야 한다. 액체 및 일부 유체의 경우 팽창 부피(expansion volumes)가 필요하며 그것들의 충진 상태를 모니터링해야 한다. 증기 점화를 피하기 위해 수동 또는 능동적으로 환기 또는 냉각해야 할 수도 있다. 증기가 유독할 수 있는 경우 적절한 필터를 통풍구에 연결하여 대기 및 작업자 오염을 방지해야 한다. 모든 경우에, 작동 중에 본 발명의 장치 내의 임의의 유체 또는 원재료가 해당되는 경우, 자체 발화 온도에 국부적으로 근접한 온도가 되지 않도록 주의해야 한다.
추가적으로, 유체가 원재료를 냉각 또는 가열하기 위해 사용되는 구체예에서, 알람 및 가능하게는 장치 가열 요소 및 펌프를 차단할 수 있는 비상 스위치에 연결된 하나 또는 여러 개의 온도 및/또는 압력 센서는 유리하게 주요 위치에서 유체 압력 및/또는 온도를 모니터링하도록 설정된다.
모든 구체예에서, 위에서 설명한 조립체의 설계는 목표로 하는 엠보싱 압력을 유지해야 한다. 특히, 몰드, 상대-몰드, 가열 요소, 냉각 요소 및 열 및 전기 절연 부품으로 구성된 완전한 엠보싱 스택은 장치의 엠보싱 압력 범위의 상한까지 압력의 반복 주기를 견뎌야 한다. 일반적으로, 상기 완전한 스택은 10 bar의 엠보싱 압력을 지원하도록 구성되어야 한다.
도 7a 및 도 7b는 더 높은 엠보싱 압력 및 더 빠른 가열 및 냉각 덕분에 빠른 엠보싱 사이클의 연속을 가능하게 하는 장치(100)의 구체예를 도시한다. 이 구체예에서 접합부(48)는 공통 벽(7)과 엠보싱 챔버 프레임(41) 사이에 위치된 팽창 가능한 조인트(48)이며, 폐쇄 구성에서 엠보싱 챔버(4)의 기밀성을 보장한다.
2개의 챔버(4, 5)는 작동 챔버(5)의 프레임(51)의 일부인 공통 벽(7)에 의해 분리된다. 작동 챔버(5)는 엠보싱 방향을 따라 액추에이터(44)에 의해 엠보싱 챔버(4)로부터 멀어지게 이동된다.
도 7a는 챔버(4 및 5)가 분리된 재료 로딩 및 언로딩 구성인 개방 구성의 이 구체예를 도시한다. 도 7b는 폐쇄된 구성의 동일한 구체예: 챔버(4, 5)가 결합되고 팽창 가능한 조인트(48)가 팽창되고 챔버(4)의 기밀성을 보장하는 엠보싱 구성을 도시한다.
이 구체예는 작동 챔버 프레임(51)에 부착된 제 1 세트의 작동 잠금 수단(81)과 엠보싱 챔버 프레임(41)에 부착된 제 2 세트의 엠보싱 잠금 수단(82)을 기계적으로 표시한다. 이러한 기계적 잠금 수단(81, 82)은 구조적 잠금에 의해 폐쇄 구성에서 엠보싱 챔버(4)로부터 멀어지는 작동 챔버(5)의 이동을 차단한다. 이러한 기계적 잠금 수단(81, 82)은 도 7b에 도시된 엠보싱 구성으로 전개되어 작동 챔버 압력이 대기압보다 큰 압력일 때에도 작동 및 엠보싱 챔버(4, 5)가 결합된 상태를 유지한다. 이것은 더 높은 엠보싱 압력을 사용할 수 있게 하고 핫-엠보싱에서 재료의 더 빠른 흐름을 허용한다.
예를 들어, 작동 잠금 수단(81)은 환형 플레이트일 수 있고 엠보싱 잠금 수단(82)은 잠금 구성에서 환형 플레이트(81)를 결합하기 위해 반경 방향 외측으로 연장하도록 작동되는 반경 방향으로 배열된 핀 세트일 수 있다(도 7b 참조).
대안적으로, 작동 잠금 수단(81)은 내향 톱니를 갖는 환형 톱니 플레이트일 수 있고 엠보싱 잠금 수단(82)은 외향 톱니를 갖는 환형 톱니 플레이트일 수 있으며, 둘 다 도면에 도시된 두 플레이트 사이의 각도 구성에서 81 및 82의 기어 톱니는 엠보싱 방향(620)을 따른 돌출에서 중첩되지 않으며, 따라서 81 및 82의 기어 톱니는 도 7b에 도시된 두 플레이트 사이의 각도적 구성에서 엠보싱 동안 압력을 전달하도록 상당히 중첩된다. 이 대안에서 바람직하게는 양쪽 구성 사이에서 작은 각도만큼 엠보싱 방향 주위로 회전하도록 작동되는 톱니 플레이트(82)이다.
이 구체예에서, 잠금 수단(81, 82) 요건은 도 7b에 도시된 구성에서 엠보싱 챔버(4)를 밀봉하기 위한 접합부로서 팽창 가능한 조인트(48)를 사용함으로써 감소된다. 팽창식 조인트의 사용은 기밀성을 얻기 위해 챔버(4, 5) 사이의 조인트를 추가로 누르기 위한 잠금 수단의 필요성을 제거한다. 추가로, 팽창 가능한 조인트는 제 1 프레임(41)과 공통 벽(7) 사이의 거리 및 기하학적 결함을 더 잘 보상하여 잠금 수단(81, 82) 및 일반적으로 장치(100) 제조를 위한 기하학적 허용오차 요건을 더욱 감소시킨다. 사용시에, 팽창 가능한 조인트는 잠금 수단(81, 82)이 잠금 구성에 있는 후에 팽창되고 잠금 수단이 잠금 해제 구성으로 이동하기 전에 수축된다.
이 구체예는 또한 이동 부재(600)의 반경방향 연장부와 협력하는 엠보싱 챔버 프레임(41)의 돌출부에 의해 형성된 기계적 정지부를 표시한다. 이러한 반경방향 연장부는 몰드(21) 및 상대-몰드(22)의, 변형 가능 부분(610)의 우발적인 열화를 피하기 위해 이동 부재(600)의 가능한 이동을 제한하는 것을 목표로 한다.
몰드(21)와 상대-몰드(22)는 각각 온도 제어 모듈(24)에 부착되어 몰드(21)의 온도와 상대-몰드(22)의 온도를 개별적으로 제어할 수 있다. 이 구성은 엠보싱된 재료를 과열하지 않고 (원재료(1)의 양면을 가열함으로써) 더 빠른 가열을 허용한다. 또한 엠보싱 후 더 나은 재료 뒤틀림 제어가 가능하다. 몰드(21)의 온도 제어 모듈(24)에 연결되고 외부 열 교환 유닛에 연결된 열교환 유체 배관(도시되지 않음)은 이동 부재(600)와 작동 챔버 프레임(51)을 통해 보내지며 이동 부재의 이동성을 유지하기 위해 이 두 통로 사이에 가요적인 섹션이 있다.
엠보싱 챔버 프레임(41)의 상부는 상대-몰드(22)를 교체하거나 시스템을 보수하기 위해 분해될 수 있다.
이 구체예는 힘 분포와 기계적 강도를 최적화하기 위해 회전 모양을 기반으로 하는 설계를 표시한다. 특히, 장치(100)는 작동 챔버(5) 내부의 압력이 10bar 및 10mbar 내에 포함된 대기압보다 큰 엠보싱 구성에서 사용을 지탱하도록 구성된다.
플레이트(600)의 강성 및 엠보싱 축선(620)을 따라 돌출된 몰드(21) 및 상대-몰드(22) 표면에 대한 그것의 표면 비율은 높은 엠보싱 압력을 허용한다. 예를 들어, 표면비가 5 또는 10이고 작동 챔버(5)의 압력이 10 bar이고 엠보싱 챔버(4)의 압력이 거의 0바인 경우, 약 50 또는 100 bar의 엠보싱 압력이 몰드(21)와 상대-몰드(22) 사이에 도달될 수 있다.
방법
본 발명은 또한 몰드된 재료를 제조하기 위해 원재료(1)를 엠보싱하기 위한 본 발명에 따른 장치를 사용하는 방법에 관한 것이다. 도 8은 본 발명에 따른 방법의 예의 주요 단계를 나타낸다. 본 발명에 따른 방법은 엠보싱 액추에이터(6)를 갖는 공통 벽(7)을 공유하는 2개의 챔버를 사용함으로써 본 발명의 장치의 피쳐를 이용한다.
일 구체예에 따르면, 본 발명에 따른 방법은 다음 단계를 포함하며, 단계는 연속적인 단계 또는 동시 단계일 수 있고 중간 단계에 의해 분리될 수 있다.
이 방법은 원재료(1)가 몰드(21)의 상부에 로딩되는 단계를 포함하며, 이 단계는 도 8에 LOAD로 표시되어 있다. 일 예에서 원재료(1)는 열가소성 기판일 수 있다. 로딩 단계는 몰드(21) 상의 열가소성 재료의 특정 정렬을 포함할 수 있다. 이 단계는 예를 들어 2개의 챔버(4, 5)를 함께 밀봉하기 위한 수단에 의해 하부 및 상부 챔버(4, 5)의 결합을 초래해야 한다.
작동 챔버 압력이 50mbar보다 큰 경우 하나의 선택적 감압 단계가 구현될 수 있다. 이 단계는 도 8에서 DEPRES로 표시되어 있다. 이 경우, 작동 챔버(5)의 압력은 50mbar보다 낮은 값으로 감소된다.
유리하게는, 방법은 엠보싱 챔버(4) 내의 압력이 50mbar보다 낮은 값으로 감소되는 단계를 포함한다.
일 예에 따르면, 이들의 압력을 동일하게 하기 위해 이 단계에서 엠보싱 챔버(4)와 작동 챔버(5) 사이의 가스 연통이 설정된다. 이것은 이들이 링크된 구성에서 밸브(91, 92)가 동시에 개방함으로써 수행될 수 있다. 일 구체예에 따르면, 엠보싱 챔버(4)와 작동 챔버(5)가 밀봉될 때, 원재료(1)의 상면은 엠보싱 액추에이터(6)에 의해 허용되는 수직 변위보다 상부 몰드(22)의 하면에 상당히 가깝게 배치된다.
이 방법은 작동 챔버 압력이 엠보싱 챔버의 압력보다 더 높은 값으로 증가되는 단계를 포함하며, 상기 값은 다소 중요한 엠보싱력에 도달하도록 선택된다. 이 단계는 도 8에 INCREA로 표시되어 있다. 전형적인 값은 100mbar와 1bar 또는 주변 압력보다 낮은 상기 압력 사이에 포함된다.
다른 구체예에서, 작동 챔버(5)의 내부가 INCREA 단계 동안 도달하는 압력의 값은 예를 들어 1 내지 10 bar 사이에 포함된 주변 압력(ambient pressure)보다 크다.
예를 들어, 압력 제어 시스템(9)의 압력 소스, 전자 밸브 및 다른 구성요소는 엠보싱 챔버(4)에서 공기를 펌핑하고 작동 챔버(5)를 격리하도록 구성될 수 있다. 특히, 밸브(93)는 상기 작동 챔버(5)의 대기압을 천천히 설정하기 위해 개방될 수 있다. 이 방법은 설정점에 도달할 때까지 미리 정의된 압력차를 적용시키는 단계를 포함한다. 이 방법은 몰드에 의해 원재료 기판에 압축력을 천천히 인가시키는 단계를 포함한다. 이 단계 동안 선택적 가열 절차로, 방법은 원재료(1)를 천천히 엠보싱 처리하게 된다. 이 단계는 원재료(1)를 가열하는 동안 수행할 수 있다.
일부 구체예에서, 미리 정의된 압력차는 원재료(1)가 가열되는 주어진 시간 동안 인가된다. 따라서, 원재료(1)의 폴리머가 몰드 피쳐에서 흐른다.
핫-엠보싱 공정의 경우, 원재료(1)를 가열하는 가열 단계는 바람직하게는 INCREA 단계에서 엠보싱력이 발생한 후에 실현된다.
이 단계에서, 열가소성 기판을 설정 온도로 만들기 위해 가열 디바이스가 켜질 수 있다. 원재료(1)가 몰드(21) 및 상대-몰드(22)의 피쳐 내부로 유입되면 가열 디바이스가 중지되고 냉각 디바이스가 시작된다. 따라서, 방법은 냉각 단계를 포함한다. 그 경우, 원재료(1)는 감압 전에 냉각하는 것이 바람직하다. 이 방법은 열가소성 기판을 실온 또는 적어도 열 변형 온도로 냉각할 수 있다. 열가소성 기판이 충분히 냉각되면, 예를 들어 엠보싱 액추에이터(6)에 의해 하부 및 상부 챔버가 분리된다.
일부 구체예에서, 냉각 디바이스, 및 선택적으로 가열 디바이스는 각 측면에 특정 온도 프로파일을 적용하기 위해 그리고 궁극적으로는 냉각 단계 동안 엠보싱 재료의, 훨씬 더 공간 분해 방식(even more spatially resolved manner)으로 피드백 루프로 금형(21) 및 상대-몰드(22) 온도 측정에 기초하여 활성화될 수 있다. 이 제어는 제어 재료 뒤틀림을 허용할 수 있다.
이 방법은 작동 챔버 압력이 엠보싱 챔버(4)의 압력과 같거나 더 낮은 값으로 감소되는 단계를 포함한다. 이 단계는 DECREA로 표시된다. 방법은 또한 엠보싱 챔버 압력이 주변 압력으로 증가되는 단계를 포함한다. 이 방법은 작동 챔버가 주변 압력으로 증가되는 선택적 단계를 포함한다. 한 가지 이점은 외부 압력이 대략 대기압인 조건에서 두 개의 챔버(4, 5)를 분리할 수 있게 하여 필요한 개방력을 제한하는 것이다. 이러한 구성은 외부 압력과 엠보싱 챔버(4) 또는 작동 챔버(5) 중 하나의 내부 압력 사이의 큰 압력차로 인한 압력 서지(surge)로 인한 충격을 제한하는 것을 목적으로 한다.
전술한 예에 따르면, 열가소성 기판(1)은 예를 들어 본 발명의 장치의 제 2 스테이지 상의 흡입 패드 어레이에 의해 몰드 해제될 준비가 되어 있다. 이 단계는 도 8에서 UNLOAD로 표시된다.
따라서, 원재료(1)를 회수하는 최종 단계가 수행될 수 있다.
부분적으로 또는 완전히 자동화된 구체예에서, 이들 단계의 일부 또는 전부는 전자적으로 제어될 수 있다.
본 발명은
- 기체가 기체 기포 포획 또는 산화에 의해 몰드를 교란시키지 않는 것, 특히 몰드 재료와 몰드 사이의 가압 개시 전에 탈기 기능을 갖는 것,
- 특히 이동 부재의 병렬 자체 수정(self-correction of parallelism) 덕분에 기판의 온도 및 압력 측면에서 균일한 공정,
- 보통의 프레스 설정보다 훨씬 간단하고, 작고, 저렴한 시스템으로 몰드된 재료의 용이한 로딩 및 언로딩을 유지하면서 충분히 높은 엠보싱 압력에 도달하여 처리량을 개선하고 비용을 줄이며 자동화를 완료할 수 있는 것을 보장함으로써 마이크로-디바이스의 제조와 관련된 기술적 문제를 해결한다.
결과적으로, 본 발명은 일관되고 고품질의 출력, 높은 처리량 및 최소화된 초기 및 운영 비용을 갖는 마이크로 디바이스의 고성능 제조를 위한 장치를 제공한다.

Claims (15)

  1. 몰딩 장치(100)의 엠보싱 챔버(4)의 제 1 영역에 배열되도록 의도된 원재료(1)로부터 몰드된 제품을 제조하기 위한, 상기 몰딩 장치(100)로서,
    상기 엠보싱 챔버(4)는 상기 제 1 영역의 두 개의 대향 면에 배열되는 몰드(21) 및 상대-몰드(22)를 포함하고, 상기 몰드(21)는 상기 엠보싱 챔버(4) 내에서 엠보싱 축선(620)을 따라 이동가능하고,
    상기 몰딩 장치(100)는 상기 엠보싱 챔버(4)와 공통 벽(7)을 갖는 작동 챔버(actuation chamber;5)를 포함하고, 상기 엠보싱 챔버(4) 및 작동 챔버(5)는 기밀(gas tight)이고, 모두 동시에, 낮은 내부 압력 및/또는 내부 진공을 지탱 및 유지할 수 있고,
    상기 몰딩 장치(100)는 상기 엠보싱 챔버(4)와 상기 작동 챔버(5) 사이에 미리 정의된 압력차를 생성하도록 구성된 가압 시스템(9)을 더 포함하고,
    상기 공통 벽(7)은 적어도 하나의 엠보싱 액추에이터(6)를 포함하고, 상기 엠보싱 액추에이터(6)는 이동 부재(600)를 포함하고, 상기 이동 부재(600)는 상기 엠보싱 챔버(4)의 부분이고 상기 몰드(21)에 연결되는 제 1 표면 및 상기 제 1 표면에 대향되고 상기 작동 챔버(5)의 부분인 제 2 표면을 표시하는 강성 플레이트이고, 미리 정의된 압력차가 상기 엠보싱 챔버(4)와 상기 작동 챔버(5) 사이에 인가될 때 상기 원재료(1)를 몰드하기 위하여 상기 엠보싱 액추에이터(6)는 상기 몰드(21)를 이동시키도록 구성되고,
    상기 몰드(21)는 상기 원재료의 몰딩 동안 상기 상대-몰드(22)와 협력하기 위한 몰드 표면(210) 및 상기 엠보싱 요소(6)의 제 1 표면(600A)에 연결된 연결 표면(211)을 표시하고, 상기 엠보싱 축선(620)을 따라 돌출된 상기 몰드(21)의 몰드 표면(210)은 동일한 엠보싱 축선(620)을 따라 돌출된 상기 엠보싱 액추에이터(6)의 제 2 표면(600B)보다 작은, 몰딩 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 몰딩 장치(100)는 상기 작동 챔버(5) 내부의 압력이 상기 엠보싱 챔버(4) 내부의 압력보다 높은 동안 상기 장치(100)를 폐쇄 상태로 유지하기 위한 기계적 잠금 및 밀봉 수단을 포함하는, 몰딩 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 밀봉 수단은 팽창 가능한 조인트를 포함하는, 몰딩 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    엠보싱 동안 상기 몰드(21)에 의해 상기 상대-몰드(22)에 가해지는 엠보싱 압력은 5바(bar)를 초과하고, 바람직하게는 20바를 초과하고, 더욱 바람직하게는 50바를 초과하는, 몰딩 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    작동 시스템(44)이, 상기 몰드(21)가 엠보싱 방향(620)을 따라 상대-몰드(22)를 향하지 않는 위치로 상기 작동 챔버의 이동을 가능하게 하고, 이에 따라 상기 엠보싱 방향(620)을 따른 접근에 의해 상기 몰드된 제품의 더 용이한 회수를 가능하게 하는, 몰딩 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엠보싱 액추에이터(6)는 적어도 하나의 변형 가능 부분(601, 610, 611)을 포함하고, 상기 변형 가능 부분(601, 610, 611)은 미리 정의된 압력차의 인가에 의해 변형되고 상기 이동 부재(600)의 이동을 허용하고, 상기 적어도 하나의 변형 가능 부분(601, 610, 611)은 상기 몰드(21, 22) 중 적어도 하나의 병렬 자체 수정 기능을 제공하도록 배열되는, 몰딩 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엠보싱 액추에이터(6)는 상기 몰드(21)를 상기 이동 부재(600)와 일체로 유지하도록 허용하는 클램핑 수단(23)을 포함하는, 몰딩 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 열 에너지를 상기 원재료(1)에 전달하도록 구성된 가열 요소; 및
    - 상기 원재료(1)로부터 열 에너지를 흡수하도록 구성된 냉각 요소를 포함하는, 몰딩 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 장치(100)는 제 1 및 제 2 가열 요소를 포함하고, 상기 제 1 가열 요소는 상기 몰드(21)에 결합되고 상기 제 2 가열 요소는 상기 상대-몰드(22)에 결합되는, 몰딩 장치.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 장치(100)는 제 1 및 제 2 냉각 요소를 포함하고, 상기 제 1 냉각 요소는 상기 몰드(21)에 결합되고 상기 제 2 냉각 요소는 상기 상대-몰드(22)에 결합되는, 몰딩 장치.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가열 열 에너지는 상기 몰드(21)와 상기 상대-몰드(22)를 통한 전도에 의해 동시에 전달되고 냉각 열 에너지는 상기 몰드(21) 및 상기 상대-몰드(22)를 통한 전도에 의해 전달되는, 몰딩 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엠보싱 챔버(4)는 제 1 프레임(41)을 표시하고 상기 작동 챔버(5)는 제 2 프레임(51)을 표시하며, 상기 몰드(21)는 상기 제 1 프레임(41)에 부착되고 상기 상대-몰드(22)는 상기 제 2 프레임(51)에 부착되고, 상기 장치는 상기 몰드(21)와 상기 상대-몰드(22)와 이들이 각각 부착되는 프레임(41, 51) 사이에 단열재를 포함하는, 몰딩 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 몰딩 장치(100)에 의해 원재료(1)를 엠보싱하는 방법으로서,
    - 제 1 몰드(21)의 표면의 상부에 원재료(1)를 로딩하는 단계(LOAD)로서, 상기 제 1 몰드(21)는 작동 챔버(5)에 배열되고, 상기 작동 챔버는 엠보싱 챔버(4)와 공통 벽(7)을 포함하는, 단계;
    - 상기 작동 챔버(5)의 압력이 미리 정의된 문턱값(threshold)보다 클 때 상기 작동 챔버(5)를 감압하는 단계(DEPRES),
    - 상기 엠보싱 챔버(4)의 압력이 미리 정의된 문턱값보다 클 때 상기 엠보싱 챔버(4)를 감압하는 단계(DEPRES);
    - 상기 작동 챔버(5)의 압력이 미리 정의된 한계에 도달할 때까지 압력을 증가하는 단계(INCREA)로서, 상기 미리 정의된 한계는 상기 엠보싱 챔버(4) 내의 압력보다 크고, 상기 미리 정의된 한계는 미리 정의된 엠보싱력을 생성하도록 구성되는, 단계;
    - 상기 작동 챔버(5)의 압력을 상기 엠보싱 챔버(4)의 압력과 같거나 낮은 값으로 감소하는 단계(DECREA);
    - 주변 압력에 도달할 때까지 상기 엠보싱 챔버(4)의 압력을 증가하는 단계;
    - 선택적으로, 주변 압력에 도달할 때까지 상기 작동 챔버(5)의 압력을 증가하는 단계;
    - 상기 제 1 몰드(21)에서 몰드된 재료(1)을 언로딩하는 단계(UNLOAD)를 포함하는, 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 미리 정의된 한계를 100mbar와 1bar 사이의 제 1 범위 또는 100mbar와 주변 압력 사이의 제 2 범위로 설정하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    - 상기 엠보싱 챔버(4)의 감압 단계 전에 상기 원재료(1)를 가열하는 가열 단계;
    - 상기 가열 단계 후에 상기 원재료(1)를 냉각하는 냉각 단계를 포함하는, 방법.
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