WO2019151554A1 - 글래스 성형용 유리질 탄소 금형, 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형 및 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조방법 - Google Patents

글래스 성형용 유리질 탄소 금형, 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형 및 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조방법 Download PDF

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glassy carbon
carbon mold
glass
forming
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PCT/KR2018/001489
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English (en)
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Inventor
김장균
Original Assignee
주식회사 이톰
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B23/00—Re-forming shaped glass

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing a glassy carbon mold for glass molding, a master core mold for manufacturing a glassy carbon mold for glass molding, and a glassy carbon mold for glass molding.
  • the glass used as the cover glass in the touch panel must be molded into a curved surface.
  • a method of grinding the glass surface with a blind or the like to produce a curved surface has been frequently used.
  • such a polishing method requires efforts to match the surface roughness and transmittance of the glass, and has a problem of high scratch or glass breakage rate due to a large resistance given during polishing, and a large amount of molding time.
  • the method of forming the 3D glass using the upper mold and the lower mold is a method of forming a desired shape by applying pressure using the upper mold and the lower mold while the glass is heated to a temperature capable of plastic deformation by external force.
  • Eggplant is a method of forming curved glass.
  • the mold used for glass forming is made of a carbon material called graphite, which is inherently incapable of mirror processing at the level required for thermoformed glass surfaces due to its inherent properties.
  • graphite a carbon material
  • the pattern or shape of the mold surface is inevitably transmitted to the touch window glass.
  • glassy carbon cellulose furan resin, polycarbide resin and It is a pure carbon material obtained through a carbonization process performed in a high temperature environment of 1,000 to 3,000 ° C. after primary molding of the same thermosetting resin as a precursor, and refers to a non-graphitizable carbon material.
  • Korean Patent Publication No. 10-2012-0067409 (published: June 26, 2012) (hereinafter referred to as 'prior document 1') is manufactured by the carbonization process of the thermosetting resin, such as high temperature hardness and corrosion resistance
  • 'prior document 1' A method for producing a glassy carbon mold that can be used as a mold material of a glass molding press process has been proposed.
  • thermosetting resin is carbonized.
  • Main gases generated include, for example, water (vapor), CO 2, CO, CH 4 (methane), C 2 H 4 (ethylene) and H 2 (hydrogen) from the low temperature side.
  • This gas component is inevitably generated during the curing reaction, polycondensation reaction or pyrolysis reaction of the resin, which is a precursor of free carbon. Since the diffusion rate of these gases in the molded body during carbonization is not necessarily high, the internal pressure of the thermosetting resin molded body becomes high due to the generation of gas during carbonization.
  • the internal pressure exceeds a predetermined range, sometimes cracking may occur in the thermosetting resin molded body during carbonization, or the material itself may sometimes be broken.
  • carbonization is usually carried out at very low rate of temperature increase, for example 0.5 to 5 ° C./hour.
  • the material tends to break easily in the temperature range of about 400 ° C to 600 ° C. In this temperature range, the rate of temperature increase needs to be set carefully.
  • thermosetting resin molded article can be processed at a relatively high temperature increase rate, while a thick thermoset resin molded article must be carbonized at a lower temperature increase rate.
  • rate of temperature increase is considerably lowered, the productivity is markedly reduced, so that the maximum thickness of the thermosetting resin molded body carbonized is limited to about 7 mm.
  • the production of the glassy carbon mold has a problem that the thickness of the resin molded body cannot be arbitrarily selected to a larger value. That is, the thickness of the resin molding is limited as long as industrially practical temperature increase rate is adopted in consideration of productivity.
  • the upper limit of the thickness of a thermosetting resin molded object depends to some extent on a resin material and a manufacturing method, even if a specific method is used, it is about 10 mm and is usually about 7 mm.
  • Korean Patent Laid-Open No. 10-2007--0012242 (published date: January 25, 2007) (hereinafter referred to as 'prior document 2') is used to manufacture a glassy carbon molded body.
  • the thermosetting resin having a thickness greater than 10 mm is thick, for example, in contrast to the conventional method in which the upper limit of the resin molded article is, for example, 7 mm.
  • Prior Document 2 discloses only the distance condition between the vent holes formed on the surface of the thermosetting resin molded article without considering the problems such as warpage and warpage occurring during shrinkage of the thermosetting resin molded article. Even with the disclosed method, there is a problem that it is difficult to produce an excellent glassy carbon mold free from cracks and breakage from a thick thermosetting resin molded body of more than approximately 10 mm.
  • the present invention is to solve the above problems, by forming a slot-type vent hole to facilitate the discharge of gas generated during the production of glass carbon mold in the form of minimizing the occurrence of distortion and warpage due to shrinkage, cracks And a glassy carbon mold for glass molding capable of producing excellent glassy carbon mold with a thick thickness without damage, a master core mold for producing the glassy carbon mold, and a glassy carbon mold for glass molding for producing the glassy carbon mold.
  • An object of the present invention is to provide a manufacturing method.
  • the present invention is a glassy carbon mold for glass molding, which can be made precisely glassy carbon mold is made of a shape capable of improving the problem that the uniform shrinkage and warpage, warpage, etc. occur when manufacturing the glassy carbon mold, and the glassy carbon
  • An object of the present invention is to provide a master core mold for producing a mold and a method for producing a glassy carbon mold for glass molding capable of manufacturing the glassy carbon mold.
  • Glassy carbon mold for glass molding according to an embodiment of the present invention, the pattern forming surface on which a pattern to be transferred to the glass is formed; A contraction control unit extending outwardly of the pattern forming surface so that the outer shape of the glassy carbon mold has a circular shape; And a plurality of slot-type vent holes formed on the surface opposite to the pattern forming surface in a center direction from an edge of the glassy carbon mold.
  • the master core mold for manufacturing a glassy carbon mold for glass molding has a space in which the liquid thermosetting resin mixture liquid is injected for manufacturing the glassy carbon mold, the space is, A pattern forming surface forming region for forming a pattern forming surface on which a pattern to be transferred to glass is formed on an upper surface of the glassy carbon mold; A contraction control part forming area for forming a contraction control part extending outwardly from the pattern forming surface forming area to form a circular shape of the outer space of the space; And a slot-type ventilation hole forming area for forming a plurality of slot-type ventilation holes formed on the bottom surface of the glassy carbon mold in a center direction from an edge of the glassy carbon mold.
  • the slot type to smoothly discharge the gas generated during the manufacturing of the glassy carbon mold
  • the vent hole long in the center direction (or shrinkage direction) of the cured body, it is possible to minimize the occurrence of warpage and warpage caused by the shrinkage of the cured body generated during the production of the glassy carbon mold, thereby reducing the thickness of cracks and damage
  • the thick glass has an effect that can be made of excellent glassy carbon mold.
  • the master core mold and the glassy carbon mold manufacturing method according to an embodiment of the present invention by further forming a shrinkage control unit and a rib around the pattern forming surface, uniformity during the manufacturing of glassy carbon mold One shrinkage is possible, and problems such as warpage and warpage may be improved, and thus, an accurate glassy carbon mold may be manufactured.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a glassy carbon mold for glass molding according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a plan view schematically illustrating a slot-type vent hole forming surface of the glassy carbon mold for glass molding according to FIG. 1;
  • FIG. 6 is a photograph showing a glassy carbon mold half-broken when a slotted vent hole is formed across the central region of the glassy carbon mold.
  • FIG. 7 to 9 are views showing whether wrinkles occur in the pattern forming surface according to the distance between the bottom surface of the slot-type vent hole and the surface of the glassy carbon mold according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a glassy carbon mold for glass molding according to an embodiment of the present invention.
  • 11 and 12 are views showing a master core mold for manufacturing a glassy carbon mold for glass molding according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 13 and 14 are views showing a master core mold for manufacturing a glassy carbon mold for glass molding according to another embodiment of the present invention.
  • Glass molds are molds that can be used as mold materials for glass molding presses due to their high temperature hardness and corrosion resistance.
  • shrinkage is generated uniformly when the gas is discharged by water and organic solvents contained in the liquid thermosetting resin mixture. Needs to be.
  • shrinkage occurs unevenly or warps during the manufacturing process of the glassy carbon mold, the size or surface quality of the pattern formed on the glassy carbon mold may not have high precision.
  • the present invention is formed in a slot-type vent hole to minimize the distortion and warpage due to the shrinkage of the slot-type vent hole to facilitate the discharge of gas generated during the production of glass carbon mold, uniform shrinkage is possible and the distortion and warpage
  • a glass carbon mold for glass molding which has a shape capable of improving the problem, a master core mold for producing the glassy carbon mold, and a glass carbon mold for manufacturing the glass carbon mold for manufacturing the glassy carbon mold will be.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a glassy carbon mold for glass molding according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1
  • FIG. 3 is a slot of the glassy carbon mold for glass molding according to FIG. 1.
  • 4 and 5 are plan views schematically illustrating various embodiments of the slot type vent holes.
  • the glassy carbon mold 10 for glass molding has a pattern forming surface 12 and a pattern forming surface 12 on which a pattern to be transferred to glass is formed. It may include a shrinkage control unit 14 to extend to the outer shape of the glassy carbon mold 10 to form a circular shape, ribs 15 protruding upward and downward to the edge of the shrinkage control unit 14 to form a circular band shape. have.
  • the pattern to be transferred to the glass formed on the pattern forming surface 12 may be a convex or concave curved surface, or the central portion may be a flat shape and the edge is curved, or a certain shape is regularly repeated It may also be in the form, the present invention is not limited thereto.
  • the overall shape of the pattern forming surface 12 is shown to have a substantially rectangular shape, the present invention is not limited thereto, and may be circular, elliptical or polygonal.
  • the shape of the pattern forming surface 12 and the pattern to be transferred to the glass may not have a structure that is fully symmetrical in all directions such that uniform shrinkage occurs. Due to the shrinkage and warpage, it is very difficult to produce a precise glassy carbon mold.
  • the shrinkage control unit 14 is further extended to the area around the pattern forming surface 12 to form an outer portion of the glass-molded glass carbon mold 10.
  • the glass forming glass material may be formed even if the shape of the pattern to be transferred to the pattern forming surface 12 and the glass surface cannot have a structure that is completely symmetric in all directions so that uniform shrinkage occurs. In the manufacturing process of the carbon mold 10, the shrinkage may occur uniformly.
  • the glass shaping carbonaceous mold 10 according to the embodiment of the present invention further protrudes upward and downward on the edge of the shrinkage control part 14 to further form a rib 15 having a circular band shape.
  • the uniform shrinkage occurs and at the same time improves the problem of distortion and warpage.
  • the pattern forming surface 12 and the shrinkage control unit 14 may be kept at a predetermined interval by the rib 15. Both the pattern forming surface 12 and the shrinkage control unit 14 may be cured in contact with air, and thus, the difference in shrinkage rate due to contact with other members does not occur, so that the pattern forming surface 12 and the shrinkage control unit All 14 can be made uniform contraction.
  • the glassy carbon mold 10 for glass molding is formed between the pattern forming surface 12 and the shrinkage control unit 14 to guide the position of the pattern forming surface 12 during glass molding. It may further include (17).
  • the guide part 17 may be protruded between the pattern forming surface 12 and the contraction control part 14, or may be stepped so that the pattern forming surface 12 protrudes.
  • the glassy carbon mold 10 for glass molding according to the present invention may further include a cutting groove (not shown) formed between the guide portion 17 and the pattern forming surface 12. have.
  • the shrinkage control portion 14 and the rib portion 15 is a pattern forming surface 12 in order to cause a uniform shrinkage and to prevent distortion, etc. during the manufacturing of glass-forming glassy carbon mold 10 And as a configuration added to the region around the guide portion 17, the glass forming the glassy carbon mold 10 can be cut and removed when the manufacturing is completed, it can be cut based on the cutting groove (not shown).
  • the shrinkage control unit 14 and the rib 15 are cut and removed when the glass molding is unnecessary and need to be removed, and the shrinkage control unit 14 and the rib 15 are necessary for glass molding. If not or need not be removed may not be cut, the present invention is not limited thereto.
  • the glass-forming carbon mold 10 for glass molding may further include a plurality of slot-type vent holes 20 formed on the surface 11 opposite to the pattern forming surface 12.
  • the slot-type vent hole 20 is formed on the surface 11 opposite the pattern forming surface 12 to smoothly discharge the gas generated during the manufacturing of the glassy carbon mold 10, and is approximately 10 mm without cracks and damages. It is for the manufacture of excellent glassy carbon mold 10 with a thickness exceeding that.
  • the slot-type vent hole 20 is the glassy carbon mold 10. To be long in the center direction from the edge of the parallel to the contraction direction should be formed to minimize the occurrence of distortion or warpage occurs during contraction.
  • the plurality of slot-type vent holes 20 may be arranged in the circumferential direction so as to be symmetrical with respect to the center of the glassy carbon mold 10.
  • the slot-type vent hole 20 may be formed so as not to cross the center region 13 of the glassy carbon mold 10, and for this purpose, the length of the slot-type vent hole 20 may be a glassy carbon mold 10. It may be formed smaller than the radius of).
  • FIG. 6 is a photograph showing a glassy carbon mold in a split state in half when a slotted vent hole is formed across the central region of the glassy carbon mold.
  • the glassy carbon mold 10 may be deformed due to warpage and warpage generated during contraction. It can be split in half about the slot-type vent hole 20 formed across.
  • the slotted vent hole 20 may be formed so as not to cross the central region 13 of the glassy carbon mold 10.
  • the length of the slotted vent hole 20 is a glassy carbon mold 10. It is preferably formed smaller than the radius of).
  • FIG. 7 to 9 are views showing whether wrinkles occur in the pattern forming surface according to the distance between the bottom surface of the slot-type vent hole and the surface of the glassy carbon mold according to an embodiment of the present invention
  • Figure 7 is a present invention 8 is a partially enlarged cross-sectional view of a slotted vent hole according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a photograph showing a surface opposite to the pattern forming surface of the glassy carbon mold having the slotted vent hole
  • FIG. 9 is a pattern forming surface side surface of the glassy carbon mold. It is a photograph showing.
  • the inventors found that the distance d between the bottom surface 21 of the slot-shaped vent hole 20 and the surface 19 of the patterned surface 12 side of the glassy carbon mold 10 is different. Depth w (depth from the surface 11 opposite the pattern forming surface 12 of the glassy carbon mold 10) in order to check whether wrinkles occur on the surface 19 of the pattern forming surface 12 according to the present invention. , A total of seven slots (A, B, C, D, E, F, G) slot-shaped vent holes 20 different in length and position were formed, wherein the thickness t of the glassy carbon mold 10 was 10 mm. Formed.
  • each of the seven slot-type vent holes 20 is the bottom surface 21 of each of the slot-type vent holes 20 and the surface of the pattern forming surface 12 of the glassy carbon mold 10.
  • the distance (d) from (19) was 4 mm (A, B, G), 3.5 mm (C, D, F), and 3 mm (E).
  • the appearance of wrinkles on the surface 19 is as follows.
  • the distance d between the bottom surface 21 of the slotted vent hole 20 and the surface 19 of the pattern forming surface 12 side of the glassy carbon mold 10 d (E) is 3 mm, the slot on the pattern forming surface 12 side surface 19 facing the surface 11 opposite the pattern forming surface 12 on which the slotted vent hole E is formed It can be seen that wrinkles are generated by digging as a whole along the type vent hole (E 'region in FIG. 9).
  • the pattern forming surface 12 side facing the surface 11 opposite to the pattern forming surface 12 on which the slotted vent hole D is formed It can be seen on the surface 19 that wrinkles occur by locally denting along the slotted vent hole D (region D 'in FIG. 9).
  • the glassy carbon mold There is a problem that wrinkles may occur in the surface 19 on the pattern forming surface 12 side (10).
  • the surface forming side of the patterned surface 12 of the glassy carbon mold 20 is formed by forming the slotted vent hole 20 on the surface 11 opposite the patterning surface 12 of the glassy carbon mold 20.
  • the distance d between the bottom surface 21 of the slot-type vent hole 20 and the surface 19 on the pattern-forming surface 12 side of the glassy carbon mold 20 is 4 mm or more. It will be preferable to form.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a glassy carbon mold for glass molding according to an embodiment of the present invention.
  • the method for manufacturing a glassy carbon mold for glass molding may include preparing a master core mold (S7), a thermosetting liquid injection step (S10), a first curing step (S20), Curing body separation step (S30), secondary curing step (S40), slot-type vent hole forming step (S70), a carbonization process performing step (S50), may include a cutting step (S60).
  • the master core mold preparation step (S7) is a step of preparing a master core mold for manufacturing the glassy carbon mold 10 for glass molding as described above, wherein the master core mold is for manufacturing the glassy carbon mold 10. It may have a space inside the liquid thermosetting liquid mixture is injected. Detailed description of the master core mold will be described later.
  • thermosetting mixed liquid injection step (S10) is a step of injecting the liquid thermosetting resin mixed liquid into the inner space of the master core mold.
  • the liquid thermosetting resin mixture for preparing the glassy carbon mold 10 may be a liquid thermosetting resin mixture containing an organic solvent in which a curing catalyst is dissolved and a thermosetting resin.
  • the thermosetting resin may include a thermosetting resin capable of forming glassy carbon in a polymerization, curing, and carbonization process such as cellulose, furan resin, phenol resin, and polycarbodiimide resin.
  • the catalyst hardener may include an acid catalyst such as para-toluenesulfonic acid monohydrate (CH 3 C 6 H 4 SO 3 HH 2 O, PTSA), ZnCl 2, citric acid, and the like.
  • the cured body may include a base catalyst such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, amines, and the like.
  • the catalyst cured body may include 0.1 parts by weight to 0.6 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermosetting resin.
  • the organic solvent may include solvents such as alcohols such as methanol and ethanol, ketones such as acetone, and aromatics such as toluene.
  • the primary curing step (S20) is a step of first curing the liquid thermosetting resin mixture liquid by heating the master core mold in which the liquid thermosetting resin mixture is injected, and the separation of the cured body (S30) is the primary curing Separating the cured body from the master core mold.
  • the primary curing step (S20) may be made in the range of approximately 30 ⁇ 80 °C higher than room temperature.
  • the normal temperature is the normal temperature in daily life, in the case of Korea may mean about 30 °C in summer, about 15 °C in winter. That is, in the present invention, the normal temperature may be defined to mean approximately 15 to 30 °C. However, the present invention is not limited thereto, and all of them may be included in the range of room temperature according to the present invention as long as it is a normal temperature in daily life without heating and cooling.
  • the secondary curing step (S40) is a step of secondary curing the separated cured body by heating the first cured cured body separated in the cured body separation step (S30), the carbonization process performing step (S50)
  • the second hardened cured product is carbonized by heating to a carbonization temperature (about 300 to 400 ° C. or higher).
  • the secondary curing step (S40) is a step of heating in advance before the carbonized the separated cured, it can be carried out by heating the separated cured to about 70 ⁇ 200 °C.
  • the carbonization process performing step (S50) may be performed by raising the secondary cured cured body to approximately 1,000 ° C. to 3,000 ° C. above a carbonizable temperature.
  • the glass-forming carbon mold 10 and 20 for glass molding as described above may be completed.
  • the cutting step (S60) is a step of cutting the carbonized glassy carbon mold after the carbonization process performing step (S50).
  • Step S60 may be performed when the shrinkage control unit 14 and the rib unit 15 of the glassy carbon mold 10 for glass molding are unnecessary parts during glass molding, and the shrinkage control unit 14 and the rib unit 15 may be removed. It is a step of cutting by cutting.
  • the glass groove may be cut based on a cutting groove (not shown) formed between the guide part 17 and the rib part 15 of the glassy carbon mold 10.
  • a method of manufacturing a glass-forming carbonaceous carbon mold includes processing a plurality of slot-type vent holes 20 formed in the secondary cured cured body elongated in the center direction from an edge of the cured body. Slot type through-hole processing step (S70) may be further included.
  • the slot-type vent hole processing step (S70), the slot-type vent hole 20 is arranged in the circumferential direction in a symmetrical state with respect to the center of the glassy carbon mold 20 Plural can be processed.
  • the length of the slot-type vent hole 20 is glassy so that the slot-type vent hole 20 does not cross the central region 13 of the glassy carbon mold 10. It can process smaller than the radius of the carbon die 10.
  • the slot-type vent hole processing step (S70) is a distance d between the bottom surface 21 of the slot-type vent hole 20 and the surface 19 of the pattern forming surface 12 side of the glassy carbon mold 10 d. ) Can be processed to the slot-type vent hole 20 to be 4mm or more.
  • FIG. 11 is a view showing a master core mold for manufacturing a glassy carbon mold for glass molding according to an embodiment of the present invention
  • Figure 12 is a cured body of the liquid thermosetting resin mixture is first cured when manufacturing a glassy carbon mold for glass molding Is a view schematically showing a state of separating from the master core mold according to FIG.
  • the master core mold 100 for manufacturing a glassy carbon mold for glass molding according to an embodiment of the present invention is injected with a liquid thermosetting resin mixture solution for manufacturing the glassy carbon mold 10. It can have a space 102 to be inside.
  • the space 102 includes a pattern forming surface forming region 104 for forming a pattern forming surface 12 having a pattern to be transferred to glass on at least one of an upper surface and a bottom surface, and an edge of the pattern forming surface forming region 104.
  • An injection hole 108 may be formed at one side of the space 102 to inject the liquid thermosetting resin mixture into the space 102.
  • the master core mold 100 having the space 102 covers the body mold 110 and one side of the hole 112 in which holes 112 for forming the space 102 are formed. At least one of an upper surface and a bottom surface of the first cover mold 120, the second cover mold 130 covering the other side of the hole 112 to form the space 102, and the pattern forming surface forming region 104. It may include a pattern forming unit 140 to be coupled to at least one end of the first cover mold 120 and the second cover mold 130 to be formed in.
  • an injection hole 108 for injecting the liquid thermosetting resin mixture into the space 102 may be formed at one side of the body mold 110.
  • the present invention is not limited to the installation position of the injection hole 108, the injection hole 108 may be formed at a position different from that shown in the drawings, the first cover mold 120 or / and the second cover mold 130 may be formed between the body mold 110 and the first cover mold 120 and / or between the body mold 110 and the second cover mold 130.
  • the pattern forming unit 140 may be a pattern to be formed on the glass-forming glassy carbon mold 10 on the opposite surface of the coupling surface to be coupled to any one end.
  • the primary cured cured body 150 may be easily separated from the master core mold 100, and in particular, the pattern forming surface transferred to the primary cured cured body 150 ( It is easy to separate the surface of 152 from the surface of the master core mold 100 first.
  • the first cured cured body to which the pattern of the pattern forming unit 140 is transferred by first separating the first cover mold 120 to which the pattern forming unit 140 is coupled, the first cured cured body to which the pattern of the pattern forming unit 140 is transferred.
  • the pattern forming surface 152 of 150 may be easily separated from the surface of the master core mold 100 first and then the second cover mold 130 and the body mold 110 are sequentially cured. It can be easily separated from the cured body.
  • the pattern forming unit 140 may be made of a silicon material.
  • the body mold 110, the first cover mold 120, and the second cover mold 130 may be made of a material having good releasability and the first cured cured body 150, such as a plastic having a hardness greater than that of a silicon material. have.
  • the pattern forming unit 140 in which the pattern is formed may be easily manufactured using a silicon material. Furthermore, after using the master core mold 100, only the pattern forming unit 140 may be separated from the first cover mold 120. By removing and attaching the new pattern forming unit 140 to the first cover mold 120 again, the master core mold 100 may be reused.
  • the master core mold 100 is made of a silicon material that is easy to form a pattern, the pattern is difficult to reuse because the surface contamination is deepened and damage occurs during reuse.
  • the pattern forming unit 140 in which the pattern is formed is used in combination with the first cover mold 120, a new pattern forming unit 140 is used after use. It is possible to reduce the cost because it can be reused.
  • the slot-type vent hole 20 is formed by a separate machining operation in the slot-type vent hole processing step (S70) after the secondary curing step (S40)
  • the slot-type vent hole 20 may be directly formed without additional processing in the thermosetting resin mixture injection step S10 of injecting the thermosetting resin mixture into the master core mold 100.
  • FIG. 13 is a view showing a master core mold for manufacturing a glassy carbon mold for glass molding according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 14 is a cured body in which a liquid thermosetting resin mixture is first cured when preparing a glassy carbon mold for glass molding. Is a view schematically showing a state of separating from the master core mold according to FIG. 13.
  • the master core mold 100 according to the present embodiment is to allow the slot-type vent hole 20 to be directly formed in the thermosetting resin mixture solution injection step S10 without additional processing.
  • the master core mold according to the embodiment Since the difference is only in that it has a configuration for forming the slotted vent hole 20 compared to the 100, reference numerals and detailed descriptions for other components used reference numerals and detailed description in the above embodiment do.
  • the space 102 of the master core mold 100 is elongated in the center direction from the edge of the glassy carbon mold 10 to the bottom surface of the glassy carbon mold 10.
  • the apparatus may further include a slotted vent hole forming area 106 for forming a plurality of slotted vent holes 20 to be formed.
  • the master core mold 100 having the space 102 includes a body mold 110 having a hole 112 formed therein for forming the space 102 and one side of the hole 112.
  • a first cover mold 120 having a pattern forming unit 140 for forming a pattern forming surface 12 on the bottom thereof, and covering the other side of the hole 112 to form the space 102.
  • the second cover mold 130 is provided with a plurality of protrusions 134 for forming the plurality of slot-type ventilation holes 20 in the.
  • the present invention is formed in a slot-type vent hole to minimize the distortion and warpage due to the shrinkage of the slot-type vent hole to facilitate the discharge of gas generated during the production of glassy carbon mold, uniform shrinkage and distortion Glass carbon mold for glass molding, and a master core mold for producing the glassy carbon mold, and glassy carbon for glass molding for producing the glassy carbon mold.
  • the present invention relates to a method for manufacturing a mold, and the embodiment may be modified in various forms. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments disclosed in the present specification, and all forms changeable by those skilled in the art to which the present invention pertains will belong to the scope of the present invention.

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Abstract

본 발명은 글래스 성형용 유리질 탄소 금형, 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형 및 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 유리질 탄소 금형 제조시 발생하는 가스 배출이 원활하게 이루어질 수 있도록 표면에 슬롯형 통기홀이 형성된 글래스 성형용 유리질 탄소 금형과, 상기 유리질 탄소 금형을 제조하기 위한 마스터 코어 금형과, 상기 유리질 탄소 금형을 제조할 수 있는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 제조방법에 관한 것이다.

Description

글래스 성형용 유리질 탄소 금형, 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형 및 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조방법
본 발명은 글래스 성형용 유리질 탄소 금형, 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형 및 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 유리질 탄소 금형 제조시 발생하는 가스 배출이 원활하게 이루어질 수 있도록 표면에 슬롯형 통기홀이 형성된 글래스 성형용 유리질 탄소 금형과, 상기 유리질 탄소 금형을 제조하기 위한 마스터 코어 금형과, 상기 유리질 탄소 금형을 제조할 수 있는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 제조방법에 관한 것이다.
근래 휴대용 단말기 및 스마트폰이나 태블릿과 같은 터치패널을 이용하는 스마트기기에 대한 이용이 증가하고 있다. 상대적으로 작은 사이즈의 터치패널을 구비하는 스마트폰으로부터 시작하여 대형 사이즈의 태블릿까지 생산되는 스마트 기기도 다양하다. 최근에는 소위 3D 터치패널로 불리우는 곡면 터치패널에 대한 관심도가 높아지고 있다. 이러한 곡면 터치패널은 심미감은 물론 실질적으로 패널의 터치 면적을 증가시킬 수 있다.
이와 같은 곡면 터치패널을 제조하기 위해서는 터치패널에 커버 글래스로 사용되는 글래스를 곡면으로 성형하여야 한다. 이러한 글라스 곡면 성형방법으로는, 글라인드 등으로 글라스 면을 연마하여 곡면으로 제조하는 방법이 많이 이용되었다. 그러나 이러한 연마 방법은 글라스의 표면 조도 및 투과율을 맞추기 위한 노력이 필요하고, 연마 시 주어지는 큰 저항으로 인해 스크래치나 글래스의 파손율이 높고, 성형 시간이 많이 소요되어 생산성이 떨어지는 문제가 있었다.
위와 같은 문제로 인하여, 최근에는 디스플레이용 3D 형상의 커버 글래스를 성형하기 위한 방법으로 상부금형과 하부금형을 이용하여 글래스를 부분 또는 전체를 직접 열 성형하여 곡면을 형성하는 방법이 주로 사용된다.
이와 같은 상부금형과 하부금형을 이용하여 3D 글래스를 형성하는 방법은 재질인 글래스를 외력에 의하여 소성 변형 가능한 온도까지 가열한 상태에서, 상부금형과 하부금형을 이용하여 압력을 가함으로써, 원하는 형상을 가지는 커브드 글래스를 형성하는 방법이다.
그러나 이와 같은 상부금형과 하부금형을 이용하여 3D 글래스를 형성하는 경우에는, 가공되는 글래스가 외력에 의하여 소성 변형이 가능한 온도까지 가열된 상태이기 때문에, 외력이 전달되는 금형의 표면에 있는 무늬 및 모양 등이 가공되는 글래스 표면에 그대로 전사되는 문제가 있다.
일반적으로 유리 성형에 사용되는 금형은 그라파이트(Graphite)라는 탄소소재로 만들어지는데, 그라파이트는 물질 고유의 특성으로 인해 열 성형된 글래스 면에 요구되는 수준의 경면 가공이 불가능하며, 그에 따라 고온 분위기하에서 일정한 힘이 그라파이트 금형을 통하여 터치 윈도우 글래스에 전달되면 금형 표면의 무늬 또는 모양이 그대로 터치 윈도우 글래스에 전달될 수밖에 없다.
따라서, 그라파이트 금형을 이용하고 있는 종래기술에서는 상부금형과 하부금형 사이에서 커브드 글래스로 성형될 때 그라파이트 금형 표면의 모양 또는 무늬가 글래스에 그대로 전사되기 때문에, 이를 제거하기 위해 비용과 시간이 많이 소요되는 후속 연마공정이 반드시 필요하다는 문제가 있다.
한편, 상기와 같은 그라파이트 금형을 이용하여 커브드 글래스 열 성형 시 발생하는 문제를 해결하기 위한 대안으로 유리질 탄소 금형을 이용한 방법이 제시될 수 있는데, 유리질 탄소란 셀룰로오즈, 퓨란수지, 폴리카보이미드 수지와 같은 열경화성 수지를 전구체로 1차 성형 후 1,000~3,000℃의 고온 환경에서 이루어지는 탄화과정을 통해서 얻어지는 순수 탄소 소재로, 흑연화가 되지 않는(Non-graphitizable) 탄소 재료를 의미한다.
한국공개특허번호 제10-2012-0067409호(공개일: 2012. 6. 26)(이하, '선행문헌 1'이라 한다)에는 열경화성 수지의 탄화공정으로 제조되며, 높은 고온 경도 및 내 부식성 등의 특성으로 글래스 몰딩 프레스 공정의 몰드 재료로 사용이 가능한 유리질 탄소 금형를 제조하는 방법이 제안된 바 있다.
그러나 선행문헌 1에 개시된 방법에 의하더라도 유리질 탄소 금형을 제조하는 과정에서 유리질 탄소 금형 표면에 발생하는 다양한 결함(주름, 기포, 크랙) 등에 의해 글래스와 동등 수준의 표면 조도 품질을 갖는 유리질 탄소 금형을 제조하기는 매우 어렵다.
특히, 커브드 글래스 열 성형을 위한 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 경우에는 그 형상이 균일한 수축이 일어날 정도로 전 방향이 완전 대칭인 구조를 가질 수 없기 때문에, 유리질 탄소 금형 제조 과정에서 불균일한 수축과 뒤틀림 현상에 의해 정밀한 유리질 탄소 금형을 제조하기는 매우 어렵다.
또한, 유리질 탄소 금형 제조에 있어서 주요한 제약은 열경화성 수지가 탄화될 때 여러 가지 가스 성분이 발생된다는 것이다. 발생되는 주요 가스는 저온 측으로부터 예를 들어 물(수증기), CO2, CO, CH4(메탄), C2H4(에틸렌) 및 H2(수소)를 포함한다. 이러한 가스 성분은 유리상 탄소의 전구체(precursor)인 수지의 경화 반응, 중축합 반응 또는 열분해 반응 동안에 필연적으로 발생된다. 탄화시 성형체내에서의 이들 가스의 확산 속도는 반드시 높지는 않기 때문에, 열경화성 수지 성형체의 내부 압력은 탄화 동안에 가스의 발생으로 인해 높아진다. 내부 압력이 소정의 범위를 초과하면, 때로는 탄화 동안에 열경화성 수지 성형체내에서 균열이 발생될 수 있거나, 또는 재료 자체가 종종 파손될 수도 있다. 이러한 현상을 피하기 위해, 탄화는 통상적으로 매우 낮은 온도 증가율, 예를 들어 0.5 내지 5℃/시간으로 수행된다. 특히, 재료는 약 400℃ 내지 600℃의 온도 범위에서 쉽게 파손되는 경향이 있다. 이러한 온도 범위에서, 온도 증가율은 신중하게 설정될 필요가 있다.
이러한 이유 때문에, 두께가 얇은 열경화성 수지 성형체는 비교적 높은 온도 증가율로 처리될 수 있는 반면, 두께가 두꺼운 열경화성 수지 성형체는 보다 낮은 온도 증가율로 탄화되어야 한다. 산업적인 관점에서, 온도 증가율이 상당히 낮아짐에 따라, 생산성이 현저하게 저감되며, 그에 따라 탄화되는 열경화성 수지 성형체의 최대 두께는 약 7㎜로 제한된다. 다시 말하면, 유리질 탄소 금형의 제조은 수지 성형체의 두께가 보다 큰 값으로 임의적으로 선택될 수 없다는 문제를 갖는다. 즉, 생산성을 고려하여 산업적으로 실용적인 온도 증가율이 채용되는 한, 수지 성형체의 두께는 제한된다. 열경화성 수지 성형체의 두께의 상한은 수지 재료 및 제조 방법에 어느 정도 의존하지만, 특정 방법을 이용하더라도 약 10㎜이고 통상 약 7㎜이다.
이와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 한국공개특허번호 제10-2007--0012242호(공개일: 2007. 1. 25)(이하, '선행문헌 2'라 한다)에는 유리상 탄소 성형체의 제조시에 열경화성 수지 성형체를 가열하는 탄화 단계에서 생산성을 고려하여 산업적으로 실용적인 온도 증가율에서도, 수지 성형체의 상한이 예를 들어 7㎜인 종래의 방법에서와 달리, 예를 들어 10㎜를 초과하는 두께가 두꺼운 열경화성 수지 성형체로부터 균열 및 파손이 없는 우수한 유리상 탄소 성형체를 얻을 수 있는 유리상 탄소 성형체의 제조 방법이 제안된 바 있다.
그러나 선행문헌 2에 개시된 방법은 열경화성 수지 성형체의 수축시 발생하는 뒤틀림과 휨 등의 문제를 고려함이 없이 열경화성 수지 성형체 표면상에 형성되는 통기홀 간의 거리 조건만이 개시될 뿐이어서, 선행문헌 2에 개시된 방법에 의하더라도 대략 10mm를 초과하는 두께가 두꺼운 열경화성 수지 성형체로부터 균열 및 파손이 없는 우수한 유리질 탄소 몰드를 제조하기는 어렵다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유리질 탄소 금형 제조시 발생하는 가스 배출이 원활히 이루어지도록 하는 슬롯형 통기홀을 수축에 따른 뒤틀림과 휨 등의 발생을 최소화하는 형태로 형성함으로써, 균열 및 파손이 없는 두께가 두꺼운 우수한 유리질 탄소 금형 제조가 가능한 글래스 성형용 유리질 탄소 금형과, 상기 유리질 탄소 금형을 제조하기 위한 마스터 코어 금형과, 상기 유리질 탄소 금형을 제조할 수 있는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 유리질 탄소 금형 제조시 균일한 수축이 가능하며 뒤틀림과 휨 등이 발생하는 문제를 개선할 수 있는 형상으로 이루어져 정밀한 유리질 탄소 금형 제조가 가능한 글래스 성형용 유리질 탄소 금형과, 상기 유리질 탄소 금형을 제조하기 위한 마스터 코어 금형과, 상기 유리질 탄소 금형을 제조할 수 있는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형은, 글래스에 전사시킬 패턴이 형성된 패턴형성면; 상기 패턴형성면 외측으로 연장되어 상기 유리질 탄소 금형의 외곽 형상이 원형을 이루도록 하는 수축제어부; 및 상기 패턴형성면의 반대측 표면에 상기 유리질 탄소 금형의 가장자리로부터 중심방향으로 길게 형성되는 복수의 슬롯형 통기홀;을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형은, 유리질 탄소 금형 제조를 위한 액상의 열경화성 수지 혼합액이 주입되는 공간을 내부에 가지되, 상기 공간은, 상기 유리질 탄소 금형의 상면에 글래스에 전사시킬 패턴이 형성된 패턴형성면을 형성하기 위한 패턴형성면형성 영역; 상기 패턴형성면형성 영역으로부터 외측으로 연장되어 상기 공간의 외곽 형상이 원형을 이루도록 하는 수축제어부를 형성하기 위한 수축제어부형성 영역; 및 상기 유리질 탄소 금형의 밑면에 상기 유리질 탄소 금형의 가장자리로부터 중심방향으로 길게 형성되는 복수의 슬롯형 통기홀을 형성하기 위한 슬롯형통기구멍형성 영역;을 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조 방법은, 유리질 탄소 금형 제조를 위한 액상의 열경화성 수지 혼합액이 주입되는 공간을 내부에 가지는 마스터 코어 금형를 준비하는 마스터 코어 금형 준비 단계; 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액을 상기 마스터 코어 금형의 내부 공간으로 주입하는 열경화성 수지 혼합액 주입 단계; 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액이 주입된 상기 마스터 코어 금형를 가열하여 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액을 1차 경화시키는 1차 경화 단계; 상기 1차 경화된 경화체를 상기 마스터 코어 금형에서 분리하는 경화체 분리 단계; 상기 분리된 경화체를 가열하여 상기 1차 경화된 경화체를 2차 경화시키는 2차 경화 단계; 상기 2차 경화된 경화체의 패턴형성면 반대측 표면에 상기 경화체의 가장자리로부터 중심방향으로 길게 슬롯형 통기홀을 가공하는 슬롯형 통기홀 가공 단계; 및 상기 슬롯형 통기홀이 형성된 경화체를 가열하여 탄화시키는 탄화공정 수행 단계;를 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형, 마스터 코어 금형 및 상기 유리질 탄소 금형 제조방법에 의하면, 유리질 탄소 금형 제조시 발생하는 가스 배출이 원활히 이루어지도록 하는 슬롯형 통기홀을 경화체의 중심방향(또는, 수축 방향)으로 길게 형성함으로써, 유리질 탄소 금형 제조시 발생하는 경화체의 수축에 따른 뒤틀림과 휨 등의 발생을 최소화시킬 수 있으며, 그에 따라 균열 및 파손이 없는 두께가 두꺼운 우수한 유리질 탄소 금형 제조가 가능해질 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형, 마스터 코어 금형 및 상기 유리질 탄소 금형 제조방법에 의하면, 패턴형성면 주변에 수축제어부와 리브부를 더 형성함으로써, 유리질 탄소 금형 제조시 균일한 수축이 가능하며 뒤틀림과 휨 등이 발생하는 문제를 개선할 수 있으며, 그에 따라 정밀한 유리질 탄소 금형 제조가 가능해질 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 효과들은 이상에서 언급된 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위와 상세한 설명의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형을 개략적으로 나타내는 사시도이고,
도 2는 도 1의 A-A' 단면도이고,
도 3은 도 1에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 슬롯형 통기홀 형성면을 개략적으로 나타내는 평면도이고,
도 4 및 도 5는 슬롯형 통기홀의 다양한 실시 형태를 개략적으로 나타내는 평면도이고,
도 6은 슬롯형 통기홀이 유리질 탄소 금형의 중심영역으로 가로질러 형성된 경우에 발생한 반으로 쪼개진 상태의 유리질 탄소 금형을 나타내는 사진이고,
도 7은 내지 도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 슬롯형 통기홀의 밑면과 유리질 탄소 금형의 표면과의 거리 차이에 따른 패턴형성면에서의 주름 발생 여부를 나타내는 도면이고,
도 10은 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 제조방법을 나타내는 흐름도이고,
도 11 및 도 12는 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형을 나타내는 도면이고,
도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시 예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
또한, 첨부 도면에서, 두께 및 크기는 명세서의 명확성을 위해 과장되어진 것이며, 따라서 본 발명은 첨부도면에 도시된 상대적인 크기나 두께에 의해 제한되지 않는다.
유리질 탄소(Glassy Carbon 또는 Vitreous Carbon; VC) 금형은 높은 고온 경도 및 내 부식성 등의 특성으로 글래스 몰딩 프레스 공정의 몰드 재료로 사용 가능한 금형으로서, 정밀한 유리질 탄소 금형을 제조하기 위해서는 경화촉매제가 용해되어 있는 유기용제와 열경화성 수지를 포함하는 액상의 열경화성 수지 혼합액을 가열하여 유리질 탄소 금형으로 만드는 과정에서 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액에 포함되어 있는 수분과 유기용제 등에 의한 가스 배출시 발생하는 수축이 균일하게 발생하도록 할 필요가 있다. 특히, 유리질 탄소 금형 제조 과정 중 수축이 불균일하게 일어나거나 뒤틀림 등이 발생하게 되면, 유리질 탄소 금형에 형성된 패턴의 크기나 표면 품질 등은 높은 정밀도를 가질 수 없다.
또한, 선행문헌 2에 개시되어 있는 바와 같이, 대략 10mm를 초과하는 두께가 두꺼운 균열 및 파손이 없는 우수한 유리질 탄소 금형을 얻기 위해서는, 표면상에 액상의 열경화성 수지 혼합액에 포함되어 있는 수분과 유기용제 등에 의한 가스 배출이 원활하게 이루어지도록 하는 통기홀을 형성시킬 필요가 있으며, 특히 표면상에 통기홀을 형성하는 경우 수축에 따른 뒤틀림과 휨 등이 발생하는 문제를 최소화시키는 형태로 형성할 필요가 있다.
본 발명은 유리질 탄소 금형 제조시 발생하는 가스 배출이 원활히 이루어지도록 하는 슬롯형 통기홀이 수축에 따른 뒤틀림과 휨 등이 최소화되는 형태로 형성되며, 균일한 수축이 가능하고 뒤틀림과 휨 등이 발생하는 문제를 개선할 수 있는 형상으로 이루어진 글래스 성형용 유리질 탄소 금형과, 상기 유리질 탄소 금형을 제조하기 위한 마스터 코어 금형과, 상기 유리질 탄소 금형을 제조할 수 있는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 제조방법에 관한 것이다.
이하 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A' 단면도이고, 도 3은 도 1에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 슬롯형 통기홀 형성면을 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 4 및 도 5는 슬롯형 통기홀의 다양한 실시 형태를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10)은, 글래스에 전사시킬 패턴이 형성된 패턴형성면(12), 패턴형성면(12)으로부터 외측으로 연장되어 유리질 탄소 금형(10)의 외곽형상이 원형을 이루도록 하는 수축제어부(14), 수축제어부(14)의 가장자리에 상하측으로 돌출되어 원형의 띠 형상을 이루는 리브부(15)를 포함할 수 있다.
상기 패턴형성면(12)에 형성된 상기 글래스에 전사시킬 패턴은 볼록 또는 오목한 형상의 곡면일 수 있으며, 또는 중심부는 평면이고 가장자리가 곡면형상을 가지는 형태일 수도 있으며, 또는 일정한 모양이 규칙적으로 반복되는 형태일 수도 있으며, 본 발명은 그에 한정하지 않는다.
또한, 도면에는 패턴형성면(12)의 전체적인 형상이 대략 직사각형의 형상을 가지는 것이 도시되지만, 본 발명은 그에 한정하는 것은 아니며, 원형, 타원형 또는 다각형일 수도 있다.
이와 같이, 상기 패턴형성면(12)과 상기 글래스에 전사시킬 패턴의 형상은, 균일한 수축이 일어날 정도로 전 방향이 완전 대칭인 구조를 가질 수 없기 때문에, 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조 과정에서 불균일한 수축과 뒤틀림 현상에 의해 정밀한 유리질 탄소 금형을 제조하기는 매우 어렵다.
본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10)은, 패턴형성면(12) 주변 영역에 수축제어부(14)를 더 연장형성하여 상기 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10)의 외곽형상이 대략 원형을 이루도록 함으로써, 상기 패턴형성면(12)과 상기 글래스 일면에 전사시킬 패턴의 형상이 균일한 수축이 일어날 정도로 전 방향이 완전 대칭인 구조를 가질 수 없다고 하더라도, 상기 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10) 제조 과정에서 수축이 균일하게 일어날 수 있도록 한 것이다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10)은, 수축제어부(14)의 가장자리에 상하측으로 돌출되어 원형의 띠 형상을 이루는 리브부(15)를 더 형성함으로써, 더욱 균일한 수축이 일어나도록 함과 동시에 뒤틀림과 휨 등이 발생하는 문제를 개선한 것이다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10)은, 리브부(15)에 의해 패턴형성면(12)과 수축제어부(14)가 소정 간격 떠 있는 상태를 유지할 수 있어서 패턴형성면(12)과 수축제어부(14) 모두 공기와 접촉한 상태에서 경화가 이루어질 수 있으며, 그에 따라 다른 부재와의 접촉으로 인한 수축률 차이가 발생하지 않게 되어 패턴형성면(12)과 수축제어부(14) 모두 균일한 수축이 가능해질 수 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10)은 패턴형성면(12)과 수축제어부(14) 사이에 형성되어 글래스 성형시 패턴형성면(12)의 위치를 가이드하는 가이드부(17)를 더 포함할 수 있다.
상기 가이드부(17)는 패턴형성면(12)과 수축제어부(14) 사이에 돌출형성되거나 상기 패턴형성면(12)이 돌출되도록 단차질 수 있다.
또한, 도면에는 도시되지 않지만, 본 발명에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10)은, 가이드부(17)와 패턴형성면(12) 사이에 형성되는 커팅홈(미도시)을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 수축제어부(14)와 리브부(15)는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10) 제조시 균일한 수축이 일어나도록 하고 뒤틀림 등이 발생하는 것을 방지하기 위하여 패턴형성면(12)과 가이드부(17) 주변 영역에 부가된 구성으로서, 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10) 제조 완료시에는 절단되어 제거될 수 있는데, 이때 커팅홈(미도시)을 기준으로 절단할 수 있다.
다만, 수축제어부(14)와 리브부(15)는 글래스 성형시 불필요한 부분이어서 제거될 필요가 있는 경우에 절단하여 제거하는 것이며, 수축제어부(14)와 리브부(15)가 글래스 성형시 필요한 부분이거나 제거할 필요가 없는 경우에는 절단되지 않을 수도 있으며, 본 발명은 그에 한정하지 않는다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10)은 패턴형성면(12) 반대측 표면(11)에 형성되는 복수의 슬롯형 통기홀(20)을 더 포함할 수 있다.
상기 슬롯형 통기홀(20)은 유리질 탄소 금형(10) 제조시 발생하는 가스 배출이 원활하게 이루어질 수 있도록 패턴형성면(12) 반대측 표면(11)에 형성되는 것으로, 균열 및 파손이 없는 대략 10mm를 초과하는 두께가 두꺼운 우수한 유리질 탄소 금형(10) 제조를 위한 것이다.
또한, 상기 슬롯형 통기홀(20)은, 도 3 내지 도 5에서 보이는 바와 같이, 유리질 탄소 금형(10) 제조시 발생하는 수축에 따른 뒤틀림 또는 휨 등의 발생이 최소화되도록, 유리질 탄소 금형(10)의 가장자리로부터 중심방향으로 길게 형성될 수 있다.
상기 유리질 탄소 금형(10) 제조시 발생하는 수축은 유리질 탄소 금형(10)의 가장자리로부터 중심방향(도면상 화살표 방향)으로 발생하기 때문에, 상기 슬롯형 통기홀(20)은 유리질 탄소 금형(10)의 가장자리로부터 중심방향으로 길게 즉, 수축방향과 평행하게 형성되어야 수축시 발생하는 뒤틀림이나 휨 발생을 최소화시킬 수 있다.
또한, 도 3 내지 도 5에서 보이는 바와 같이, 상기 복수의 슬롯형 통기홀(20)은 유리질 탄소 금형(10)의 중심을 기준으로 서로 대칭되도록 원주방향으로 배열될 수 있다.
또한, 상기 슬롯형 통기홀(20)은 유리질 탄소 금형(10)의 중심영역(13)을 가로지르지 않도록 형성될 수 있으며, 이를 위해 상기 슬롯형 통기홀(20)의 길이는 유리질 탄소 금형(10)의 반지름보다 작게 형성될 수 있다.
도 6은 슬롯형 통기홀이 유리질 탄소 금형의 중심영역으로 가로질러 형성된 경우에 발생한 반으로 쪼개진 상태의 유리질 탄소 금형을 나타내는 사진이다.
도 6에서 보이는 바와 같이, 상기 슬롯형 통기홀(20)이 유리질 탄소 금형(10)의 중심영역을 가로질러 형성되면, 상기 유리질 탄소 금형(10)은 수축시 발생하는 뒤틀어짐과 휨 등에 의해 상기 가로질러 형성된 슬롯형 통기홀(20)을 중심으로 반으로 쪼개질 수 있다.
따라서, 상기 슬롯형 통기홀(20)은 유리질 탄소 금형(10)의 중심영역(13)을 가로지르지 않도록 형성될 수 있으며, 이를 위해 상기 슬롯형 통기홀(20)의 길이는 유리질 탄소 금형(10)의 반지름보다 작게 형성됨이 바람직하다.
도 7은 내지 도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 슬롯형 통기홀의 밑면과 유리질 탄소 금형의 표면과의 거리 차이에 따른 패턴형성면에서의 주름 발생 여부를 나타내는 도면으로서, 도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 슬롯형 통기홀의 부분 확대 단면도이고, 도 8은 슬롯형 통기홀이 형성된 유리질 탄소 금형의 패턴형성면의 반대측 표면을 나타내는 사진이고, 도 9는 유리질 탄소 금형의 패턴형성면측 표면을 나타내는 사진이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 본 발명자는 슬롯형 통기홀(20)의 밑면(21)과 유리질 탄소 금형(10)의 패턴형성면(12)측 표면(19)과의 거리(d) 차이에 따른 패턴형성면(12)측 표면(19)에서의 주름 발생 여부를 확인하기 위하여, 깊이(w)(유리질 탄소 금형(10)의 패턴형성면(12) 반대측 표면(11)으로부터의 깊이), 길이 및 위치가 다른 슬롯형 통기홀(20)을 총 7개(A, B, C, D, E, F, G) 형성하였으며, 이때 상기 유리질 탄소 금형(10)의 두께(t)는 10mm로 형성하였다.
또한, 총 7개의 슬롯형 통기홀(20) 각각의 깊이(w)는, 상기 슬롯형 통기홀(20) 각각의 밑면(21)과 유리질 탄소 금형(10)의 패턴형성면(12)측 표면(19)과의 거리(d)가 4mm인 것(A, B, G), 3.5mm인 것(C, D, F), 3mm인 것(E)으로 형성하였다.
이때, 상기 슬롯형 통기홀(20)의 밑면(21)과 유리질 탄소 금형(10)의 패턴형성면(12)측 표면(19)과의 거리(d) 차이에 따른 패턴형성면(12)측 표면(19)에서의 주름 발생 여부를 표로 나타내면 다음과 같다.
< 표 1 >
Figure PCTKR2018001489-appb-I000001
도 9 및 < 표 1 >에서 알 수 있는 바와 같이, 슬롯형 통기홀(20)의 밑면(21)과 유리질 탄소 금형(10)의 패턴형성면(12)측 표면(19)과의 거리(d)가 3mm인 경우에(E), 상기 슬롯형 통기홀(E)이 형성된 패턴형성면(12)의 반대측 표면(11)과 마주하는 상기 패턴형성면(12)측 표면(19)에는 상기 슬롯형 통기홀(E)을 따라 전체적으로 움푹 패임으로써 주름이 발생하는 것을 확인할 수 있다(도 9에서 E'영역).
또한, 상기 거리(d)가 3.5mm인 경우에도(D), 상기 슬롯형 통기홀(D)이 형성된 패턴형성면(12)의 반대측 표면(11)과 마주하는 상기 패턴형성면(12)측 표면(19)에는 상기 슬롯형 통기홀(D)을 따라 국부적으로 움푹 패임으로써 주름이 발생하는 것을 확인할 수 있다(도 9에서 D'영역).
위와 같이, 상기 슬롯형 통기홀(20)의 깊이(w)를 유리질 탄소 금형(10)의 두께(t)와 비교하여 너무 깊게 형성하여 상기 거리(d)가 4mm 이하로 형성되면, 유리질 탄소 금형(10)의 패턴형성면(12)측 표면(19)에 주름이 발생할 수 있는 문제가 있다.
따라서, 유리질 탄소 금형(20)의 패턴형성면(12) 반대측 표면(11)에 슬롯형 통기홀(20)을 형성함에 따른 상기 유리질 탄소 금형(20)의 패턴형성면(12)측 표면(19)에서의 주름 발생을 방지하기 위해서는, 슬롯형 통기홀(20)의 밑면(21)과 유리질 탄소 금형(20)의 패턴형성면(12)측 표면(19)과의 거리(d)는 4mm 이상으로 형성하는 것이 바람직하다 할 것이다.
이하 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 제조방법에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 10은 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 제조방법은, 마스터 코어 금형 준비 단계(S7), 열경화성 혼합액 주입 단계(S10), 1차 경화 단계(S20), 경화체 분리 단계(S30), 2차 경화 단계(S40), 슬롯형 통기홀 형성 단계(S70), 탄화공정 수행 단계(S50), 커팅 단계(S60)를 포함할 수 있다.
상기 마스터 코어 금형 준비 단계(S7)는 상술한 바와 같은 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10)을 제조하기 위한 마스터 코어 금형을 준비하는 단계로서, 상기 마스터 코어 금형은 유리질 탄소 금형(10) 제조를 위한 액상의 열경화성 혼합액이 주입되는 공간을 내부에 가질 수 있다. 상기 마스터 코어 금형에 대한 상세한 설명은 후술한다.
상기 열경화성 혼합액 주입 단계(S10)는 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액을 상기 마스터 코어 금형 내부 공간으로 주입하는 단계이다.
상기 유리질 탄소 금형(10) 제조를 위한 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액은, 경화촉매제가 용해되어 있는 유기용제와 열경화성 수지를 포함하는 액상의 열경화성 수지 혼합액일 수 있다.
상기 열경화성 수지는 셀룰로오즈, 퓨란 수지, 페놀 수지, 폴리카보디이미드 수지와 같이 중합, 경화, 탄화 공정으로 유리질 탄소를 형성할 수 있는 열경화성 수지를 포함할 수 있다.
상기 촉매경화체는 파라-톨루엔 설폰산 일수화물(p-toluenesulfonic acid monohydrate, CH3C6H4SO3HH2O, PTSA), ZnCl2, 시트르산(citric acid) 등과 같은 산 촉매를 포함할 수 있다. 다른 실시예로서, 상기 경화체는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 암모니아, 아민류 등의 염기 촉매를 포함할 수 있다. 상기 촉매경화체는 상기 열경화성 수지 100 중량부에 대하여 0.1 중량부 내지 0.6 중량부를 포함할 수 있다.
상기 유기용제는 메탄올, 에탄올 등과 같은 알코올류, 아세톤 등의 케톤류, 톨루엔 등의 방향족류 등의 용매를 포함할 수 있다.
상기 1차 경화 단계(S20)는 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액이 주입된 마스터 코어 금형을 가열하여 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액을 1차 경화시키는 단계이고, 상기 경화체 분리 단계(S30)는 상기 1차 경화된 경화체를 상기 마스터 코어 금형으로부터 분리하는 단계이다.
상기 1차 경화 단계(S20)는 상온보다 높은 대략 30 ~ 80℃ 범위에서 이루어질 수 있다.
여기서, 상온(ordinary temperature)은 일상생활에서의 보통 온도로서, 우리나라의 경우 여름철에는 대략 30℃, 겨울철에는 대략 15℃를 의미할 수 있다. 즉, 본 발명에 있어서 상온은 대략 15 ~ 30℃를 의미하는 것으로 정의할 수 있다. 다만, 본 발명은 그에 한정하지 않으며, 가열과 냉각을 가하지 않은 일상생활에서의 보통 온도이면 모두 본 발명에 따른 상온의 범위에 포함될 수 있다.
상기 2차 경화 단계(S40)는 상기 경화체 분리 단계(S30)에서 분리된 상기 1차 경화된 경화체를 가열하여 상기 분리된 경화체를 2차 경화시키는 단계이고, 상기 탄화공정 수행 단계(S50)는 상기 2차 경화된 경화체를 탄화가능온도(유기물의 경우 대략 300 ~ 400℃) 이상으로 가열하여 탄화시키는 단계이다.
상기 2차 경화 단계(S40)는 상기 분리된 경화체를 탄화시키기 전에 미리 가열하는 단계로서, 상기 분리된 경화체를 대략 70 ~ 200℃까지 승온하며 수행될 수 있다.
상기 탄화공정 수행 단계(S50)는 상기 2차 경화된 경화체를 탄화가능온도 이상으로 대략 1,000℃ ~ 3,000℃까지 승온하며 수행될 수 있다.
이와 같이, 상기 2차 경화된 경화체가 상기 탄화공정 수행 단계(S50)를 통해 탄화가 이루어지면, 상술한 바와 같은 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10,20)의 제조이 완료될 수 있다.
상기 커팅 단계(S60)는 상기 탄화공정 수행 단계(S50) 이후, 상기 탄화된 유리질 탄소 금형을 커팅하는 단계이다.
상술한 바와 같이, 상기 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10)의 수축제어부(14)와 리브부(15)는 글래스 성형시 불필요한 부분이어서 제거될 필요가 있는 경우에 절단하여 제거할 수 있는데, 상기 커팅 단계(S60)는 상기 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10)의 수축제어부(14)와 리브부(15)가 글래스 성형시 불필요한 부분인 경우에, 상기 수축제어부(14)와 리브부(15)를 커팅하여 절단하는 단계이다.
이때, 상기 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10)의 가이드부(17)와 리브부(15) 사이에 형성되는 커팅홈(미도시)을 기준으로 절단할 수 있음은 전술한 바와 같다.
또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 제조방법은, 상기 2차 경화된 경화체에 상기 경화체의 가장자리로부터 중심방향으로 길게 형성되는 복수의 슬롯형 통기홀(20)을 가공하는 슬롯형 통기홀 가공 단계(S70)를 더 포함할 수 있다.
상기 슬롯형 통기홀 가공 단계(S70)는, 슬롯형 통기홀(20)이 유리질 탄소 금형(20)의 중심을 기준으로 서로 대칭된 상태로 원주방향으로 배열되도록 상기 슬롯형 통기홀(20)을 복수개 가공할 수 있다.
또한, 상기 슬롯형 통기홀 가공 단계(S70)는, 슬롯형 통기홀(20)이 유리질 탄소 금형(10)의 중심영역(13)을 가로지르지 않도록 상기 슬롯형 통기홀(20)의 길이를 유리질 탄소 금형(10)의 반지름보다 작게 가공할 수 있다.
또한, 상기 슬롯형 통기홀 가공 단계(S70)는, 슬롯형 통기홀(20)의 밑면(21)과 유리질 탄소 금형(10)의 패턴형성면(12)측 표면(19)과의 거리(d)가 4mm 이상이 되도록 상기 슬롯형 통기홀(20)을 가공할 수 있다.
이하 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 11은 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형을 나타내는 도면이고, 도 12는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조시 액상의 열경화성 수지 혼합액이 1차 경화된 경화체를 도 11에 따른 마스터 코어 금형으로부터 분리하는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형(100)은, 유리질 탄소 금형(10) 제조를 위한 액상의 열경화성 수지 혼합액이 주입되는 공간(102)을 내부에 가질 수 있다.
상기 공간(102)은 상면과 밑면 중 적어도 어느 일면에 글래스에 전사시킬 패턴이 형성된 패턴형성면(12)을 형성하기 위한 패턴형성면형성 영역(104), 상기 패턴형성면형성 영역(104) 테두리에 형성되는 가이드부(17) 형성을 위한 가이드부형성 영역(105), 상기 가이드부형성 영역(105)으로부터 외측으로 연장되어 상기 공간(102)의 외곽 형상이 원형을 이루도록 하는 수축제어부(14)를 형성하기 위한 수축제어부형성 영역(107), 상기 수축제어부형성 영역(107)의 가장자리에 상하측으로 돌출되어 원형의 띠 형상을 이루는 리브부(15)를 형성하기 위한 리브부형성 영역(109)을 포함할 수 있다.
상기 공간(102) 일측에는 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액을 상기 공간(102)으로 주입하기 위한 주입구(108)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 공간(102)을 가지는 마스터 코어 금형(100)은, 내측에 상기 공간(102)을 형성하기 위한 홀(112)이 형성되는 바디 금형(110), 상기 홀(112)의 일측을 덮는 제1 덮개 금형(120), 상기 홀(112)의 타측을 덮어 상기 공간(102)을 형성하는 제2 덮개 금형(130), 상기 패턴형성면형성 영역(104)의 상면과 밑면 중 적어도 어느 일면에 형성되도록 상기 제1 덮개 금형(120)과 상기 제2 덮개 금형(130) 중 적어도 어느 하나의 단부에 결합하는 패턴형성부(140)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 바디 금형(110)의 일측에는 상기 공간(102)으로 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액을 주입하기 위한 주입구(108)가 형성될 수 있다. 다만, 본 발명은 주입구(108)의 설치 위치에 한정하지 않으며, 상기 주입구(108)는 도면에 도시된 것과 다른 위치에 형성될 수도 있으며, 제1 덮개 금형(120) 또는/및 제2 덮개 금형(130)에 형성될 수도 있으며, 바디 금형(110)과 제1 덮개 금형(120) 사이 또는/및 바디 금형(110)과 제2 덮개 금형(130) 사이에도 형성될 수도 있다.
또한, 상기 패턴형성부(140)는 상기 어느 하나의 단부에 결합하는 결합면의 반대면에 상기 글래스 성형용 유리질 탄소 금형(10)에 형성하고자 하는 패턴이 형성될 수 있다.
그러면, 도 12에서 보이는 바와 같이, 상기 1차 경화된 경화체(150)를 상기 마스터 코어 금형(100)으로부터 쉽게 분리시킬 수 있으며, 특히 상기 1차 경화된 경화체(150)에 전사된 패턴형성면(152)의 표면을 가장 먼저 상기 마스터 코어 금형(100)의 표면으로부터 분리시키기가 용이하다.
예를 들어, 도 12에서 보이는 바와 같이, 가장 먼저 패턴형성부(140)가 결합된 제1 덮개 금형(120)을 분리시킴으로써, 패턴형성부(140)의 패턴이 전사된 상기 1차 경화된 경화체(150)의 패턴형성면(152)을 상기 마스터 코어 금형(100)의 표면으로부터 가장 먼저 쉽게 분리시킬 수 있으며, 이후 순차적으로 제2 덮개 금형(130)과 바디 금형(110)을 상기 1차 경화된 경화체로부터 쉽게 분리시킬 수 있다.
또한, 상기 패턴형성부(140)는 실리콘 재질로 이루어질 수 있다. 이때, 바디 금형(110), 제1 덮개 금형(120) 및 제2 덮개 금형(130)은 실리콘 재질보다 경도가 큰 플라스틱 등의 상기 1차 경화된 경화체(150)와 이형성이 좋은 재질로 이루어질 수 있다.
그러면, 상기 패턴이 형성된 패턴형성부(140)만을 실리콘 재질로 쉽게 제조할 수 있으며, 나아가 상기 마스터 코어 금형(100) 사용 후에는 패턴형성부(140)만을 제1 덮개 금형(120)에서 분리하여 제거하고, 새로운 패턴형성부(140)를 다시 제1 덮개 금형(120)에 부착 결합시킴으로써, 상기 마스터 코어 금형(100)의 재사용이 가능해질 수 있다.
일반적으로 마스터 코어 금형(100)은 패턴 형성이 용이한 실리콘 재질로 제조되기 때문에, 상기 패턴은 재사용시 표면오염이 심화되고 손상이 잘 일어나서 재사용이 어렵다.
따라서, 본 실시 예에 따른 마스터 코어 금형(100)과 같이, 상기 패턴이 형성된 패턴형성부(140)를 제1 덮개 금형(120)에 결합시켜 사용하면, 사용한 이후에는 새로운 패턴형성부(140)로 교체하여 재사용이 가능해지기 때문에, 비용 절감이 가능하다.
한편, 상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 슬롯형 통기홀(20)은 상기 2차 경화 단계(S40) 이후 상기 슬롯형 통기홀 가공 단계(S70)에서 별도의 가공 작업에 의해 형성될 수도 있지만, 다른 실시 예로 열경화성 수지 혼합액을 마스터 코어 금형(100)으로 주입하는 열경화성 수지 혼합액 주입 단계(S10)에서 별도의 가공작업 없이 직접 슬롯형 통기홀(20)이 형성되도록 할 수도 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형을 나타내는 도면이고, 도 14는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조시 액상의 열경화성 수지 혼합액이 1차 경화된 경화체를 도 13에 따른 마스터 코어 금형으로부터 분리하는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 실시 예에 따른 마스터 코어 금형(100)은 상기 열경화성 수지 혼합액 주입 단계(S10)에서 별도의 가공작업 없이 직접 슬롯형 통기홀(20)이 형성되도록 하기 위한 것으로서, 상기 실시 예에 따른 마스터 코어 금형(100)과 비교하여 상기 슬롯형 통기홀(20)을 형성하기 위한 구성을 가진다는 점에서만 차이가 있으므로, 다른 구성에 대한 도면부호와 상세한 설명은 상기 실시 예에서의 도면부호와 상세한 설명을 원용한다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 본 실시 예에 따른 마스터 코어 금형(100)의 공간(102)은, 유리질 탄소 금형(10)의 밑면에 상기 유리질 탄소 금형(10)의 가장자리로부터 중심방향으로 길게 형성되는 복수의 슬롯형 통기홀(20)을 형성하기 위한 슬롯형통기구멍형성 영역(106)을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 공간(102)을 가지는 마스터 코어 금형(100)은, 내측에 상기 공간(102)을 형성하기 위한 홀(112)이 형성되는 바디 금형(110)과, 상기 홀(112)의 일측을 덮으며 밑면에 패턴형성면(12)을 형성하기 위한 패턴형성부(140)가 구비되는 제1 덮개 금형(120)과, 상기 홀(112)의 타측을 덮어 상기 공간(102)을 형성하며 상면에 상기 복수의 슬롯형 통기홀(20)을 형성하기 위한 복수의 돌기부(134)가 구비되는 제2 덮개 금형(130)을 포함할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 유리질 탄소 금형 제조시 발생하는 가스 배출이 원활히 이루어지도록 하는 슬롯형 통기홀이 수축에 따른 뒤틀림과 휨 등이 최소화되는 형태로 형성되며, 균일한 수축이 가능하고 뒤틀림과 휨 등이 발생하는 문제를 개선할 수 있는 형상으로 이루어진 글래스 성형용 유리질 탄소 금형과, 상기 유리질 탄소 금형을 제조하기 위한 마스터 코어 금형과, 상기 유리질 탄소 금형을 제조할 수 있는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형의 제조방법에 관한 것으로서, 그 실시 형태는 다양한 형태로 변경가능하다 할 것이다. 따라서 본 발명은 본 명세서에서 개시된 실시 예에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 변경 가능한 모든 형태도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

Claims (14)

  1. 글래스 성형용 유리질 탄소 금형에 있어서,
    글래스에 전사시킬 패턴이 형성된 패턴형성면;
    상기 패턴형성면 외측으로 연장되어 상기 유리질 탄소 금형의 외곽 형상이 원형을 이루도록 하는 수축제어부; 및
    상기 패턴형성면의 반대측 표면에 상기 유리질 탄소 금형의 가장자리로부터 중심방향으로 길게 형성되는 복수의 슬롯형 통기홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 슬롯형 통기홀은 상기 유리질 탄소 금형의 중심을 기준으로 서로 대칭되도록 원주방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 슬롯형 통기홀의 길이는 상기 유리질 탄소 금형의 중심영역을 가로지르지 않도록 상기 유리질 탄소 금형의 반지름보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 슬롯형 통기홀의 밑면과 상기 유리질 탄소 금형의 패턴형성면측 표면과의 거리는 4mm 이상인 것을 특징으로 하는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 유리질 탄소 금형은,
    상기 수축제어부의 가장자리에 상하측으로 돌출되어 원형의 띠 형상을 이루는 리브부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형.
  6. 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조를 위한 마스터 코어 금형에 있어서,
    유리질 탄소 금형 제조를 위한 액상의 열경화성 수지 혼합액이 주입되는 공간을 내부에 가지되, 상기 공간은, 상기 유리질 탄소 금형의 상면에 글래스에 전사시킬 패턴이 형성된 패턴형성면을 형성하기 위한 패턴형성면형성 영역;
    상기 패턴형성면형성 영역으로부터 외측으로 연장되어 상기 공간의 외곽 형상이 원형을 이루도록 하는 수축제어부를 형성하기 위한 수축제어부형성 영역; 및
    상기 유리질 탄소 금형의 밑면에 상기 유리질 탄소 금형의 가장자리로부터 중심방향으로 길게 형성되는 복수의 슬롯형 통기홀을 형성하기 위한 슬롯형통기구멍형성 영역;을 포함하는 것을 특징으로 하는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조을 위한 마스터 코어 금형.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 공간은 상기 수축제어부형성 영역의 가장자리에 상하측으로 돌출되어 원형의 띠 형상을 이루는 리브부를 형성하기 위한 리브부형성 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조을 위한 마스터 코어 금형.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 마스터 코어 금형은,
    내측에 상기 공간을 형성하기 위한 홀이 형성되는 바디 금형;
    상기 홀의 일측을 덮으며, 밑면에 상기 패턴형성면을 형성하기 위한 패턴형성부가 구비되는 제1 덮개 금형; 및
    상기 홀의 타측을 덮어 상기 공간을 형성하며, 상면에 상기 복수의 슬롯형 통기홀을 형성하기 위한 복수의 돌기부가 구비되는 제2 덮개 금형;을 포함하는 것을 특징으로 하는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조을 위한 마스터 코어 금형.
  9. 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조 방법에 있어서,
    유리질 탄소 금형 제조를 위한 액상의 열경화성 수지 혼합액이 주입되는 공간을 내부에 가지는 마스터 코어 금형를 준비하는 마스터 코어 금형 준비 단계;
    상기 액상의 열경화성 수지 혼합액을 상기 마스터 코어 금형의 내부 공간으로 주입하는 열경화성 수지 혼합액 주입 단계;
    상기 액상의 열경화성 수지 혼합액이 주입된 상기 마스터 코어 금형를 가열하여 상기 액상의 열경화성 수지 혼합액을 1차 경화시키는 1차 경화 단계;
    상기 1차 경화된 경화체를 상기 마스터 코어 금형에서 분리하는 경화체 분리 단계;
    상기 분리된 경화체를 가열하여 상기 1차 경화된 경화체를 2차 경화시키는 2차 경화 단계;
    상기 2차 경화된 경화체의 패턴형성면 반대측 표면에 상기 경화체의 가장자리로부터 중심방향으로 길게 슬롯형 통기홀을 가공하는 슬롯형 통기홀 가공 단계; 및
    상기 슬롯형 통기홀이 형성된 경화체를 가열하여 탄화시키는 탄화공정 수행 단계;를 포함하는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 슬롯형 통기홀 가공 단계는, 상기 슬롯형 통기홀이 상기 유리질 탄소 금형의 중심을 기준으로 서로 대칭된 상태로 원주방향으로 배열되도록 상기 슬롯형 통기홀을 복수개 가공하는 것을 특징으로 하는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 슬롯형 통기홀 가공 단계는, 상기 슬롯형 통기홀이 상기 유리질 탄소 금형의 중심영역을 가로지르지 않도록 상기 슬롯형 통기홀의 길이를 상기 유리질 탄소 금형의 반지름보다 작게 가공하는 것을 특징으로 하는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조방법.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 슬롯형 통기홀 가공 단계는, 상기 슬롯형 통기홀의 밑면과 상기 유리질 탄소 금형의 패턴형성면측 표면과의 거리가 4mm 이상이 되도록 상기 슬롯형 통기홀을 가공하는 것을 특징으로 하는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 1차 경화 단계는 30 ~ 80℃ 범위에서 이루어지고,
    상기 2차 경화 단계는 상기 분리된 경화체를 70 ~ 200℃까지 승온하며 수행되고,
    상기 탄화공정 수행 단계는 상기 2차 경화된 경화체를 1,000℃ ~ 3,000℃까지 승온하며 수행되는 것을 특징으로 하는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 공간은,
    상기 유리질 탄소 금형의 상면에 글래스에 전사시킬 패턴이 형성된 패턴형성면을 형성하기 위한 패턴형성면형성 영역;
    상기 패턴형성면형성 영역으로부터 외측으로 연장되어 상기 공간의 외곽 형상이 원형을 이루도록 하는 수축제어부를 형성하기 위한 수축제어부형성 영역; 및
    상기 수축제어부형성 영역의 가장자리에 상하측으로 돌출되어 원형의 띠 형상을 이루는 리브부를 형성하기 위한 리브부형성 영역;을 포함하는 것을 특징으로 하는 글래스 성형용 유리질 탄소 금형 제조방법.
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