KR102552116B1

KR102552116B1 - Uv 반사경화를 이용한 uv성형 인쇄시트

Info

Publication number: KR102552116B1
Application number: KR1020220064419A
Authority: KR
Inventors: 이근형; 정현인
Original assignee: 이근형
Priority date: 2022-05-26
Filing date: 2022-05-26
Publication date: 2023-07-05

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 UV 반사경화를 이용한 UV성형 인쇄시트 제작 방법은 금속 몰드를 이용하여 몰드의 음각요철 두께를 포함한 제1경화레진층을 형성하는 단계; 투명기재층의 일면에 상기 금속 몰드의 상기 음각요철에 대응하여 인쇄부가 인쇄된 인쇄시트를 형성하는 단계; 및 상기 인쇄시트와 상기 제1경화레진층이 서로 접착되도록 제2경화레진층을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

UV 반사경화를 이용한 UV성형 인쇄시트{UV molding printing sheet using UV reflection curing}

본 발명은 인쇄시트위에 두꺼운 UV수지가 성형된 인쇄물 제작에 관한 것으로써 대량생산에 적합한 제작방법 및 UV성형 방법에 관한 것이다.

종래기술로써 대량생산 복제성형 방법으로는 소프트몰드를 이용한 성형기법을 주로 사용하고 있다. 마스터몰드를 복제하여 소프트몰드를 제작하게 되는데 주로 리소그래피(LITHOGRAPHY)기술을 응용하고 있다.

소프트몰드는 반도체소자패턴, 평판디스플레이 액정소자, 표면디자인을 위한 미세패턴 등을 생산하게 되는데 이것들을 대량생산하기 위한방법으로 소프트몰드를 사용하게 되며, 이것은 주로 투명소재로 이루어져, 몰드복제(Duplicate mold)가 용이한 장점이 있다. 이것은 UV광원이 소프트몰드를 투과하여 UV액상수지를 경화시킬 수 있어서, 일면 UV노광방법 뿐만 아니라 양면 UV노광이 가능한 장점이 있다.

그러나 최근에는 인쇄기술이 발전하고, 디자인적 요소로써 UV몰딩성형이 새롭게 요구되는 추세이다. 따라서 디자인소재 경우에는 인쇄된 필름자재 일면에 UV패턴을 성형하는 방식을 선호하고 있는데, 다양한 인쇄공법을 응용할 수 있어서 폭넓은 개발이 가능한 것이다.

한국 출원번호 10-2017-0093839 가고정형 접착소재를 이용한 전사 회로기판의 제조 방법 한국 출원번호 10-2014-7006841 두께가 감소된 선택적으로 전사 가능한 광학적 시스템 한국 출원번호 10-2009-0088061 평판 표시 소자의 제조 장치 및 방법

그런데 종래방식에서는 주로 필름에 UV성형을 먼저하고 증착 또는 실크스크린 같은 인쇄를 수차례 시행해야만 했었다. 그러나 다양한 표현방식에 있어서 문양디자인 인쇄를 먼저하고, 그 상면에 UV성형물을 제작함으로써 다양한 디자인 적용이 가능하며, 옵V(OFFSET)인쇄 또는 디지털인쇄 등을 이용한다면 인쇄비용을 현저히 줄일 수 있는 방법이 되는 것이다.

그런데 여기서 문제가 발생한다. 그 이유는 소프트몰드는 사용상 한계가 있는데, 성형되는 요철모양(패턴)의 깊이(DEPTH)와 면적에 따라 그 수명을 가름한다. 따라서 두껍고 면적이 다소 넓은 요철모양의 경우에는 UV액상수지가 UV빛에 의해 경화되는 과정에서 고열이 발생하므로, 소프트몰드의 경우에는 반복되는 몰드의 수축 및 팽창으로 인한 치명적 손상이 발생하기 때문이다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 금속몰드를 사용할 수밖에 없는데, 인쇄시트의 인쇄영역이 불투명하므로 투사되는 빛이 금속몰드의 음각요철부분을 차단하는 또 다른 문제를 일으키게 한다. 즉, 금속몰드는 당연히 불투명하므로 반드시 인쇄시트가 놓인 상측 방향에서 UV광원이 투사되어야 하는데 인쇄부위가 빛을 차단하여 도포된 레진이 미경화 되는 문제를 일으키는 것이다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로써 본 발명에서 제시된 일실시예에 의해 해결할 수 있는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 UV 반사경화를 이용한 UV성형 인쇄시트 제작 방법은 금속 몰드를 이용하여 몰드의 음각요철 두께를 포함한 제1경화레진층을 형성하는 단계; 투명기재층의 일면에 상기 금속 몰드의 상기 음각요철에 대응하여 인쇄부가 인쇄된 인쇄시트를 형성하는 단계; 및 상기 인쇄시트와 상기 제1경화레진층이 서로 접착되도록 제2경화레진층을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 인쇄시트의 상기 인쇄부는 상기 금속몰드의 상기 음각요철의 크기보다 작은 면적으로 형성될 수 있다.

상기 금속몰드의 상기 음각요철의 면적과 상기 인쇄시트의 상기 인쇄부가 오버랩되지 않는 영역인 엣지투광부는 상기 금속몰드의 상기 음각요철의 면적의 5% 이상 20% 이하로 형성될 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 UV 반사경화를 이용한 UV성형 인쇄시트는 금속으로 이루어진 몰드를 이용하여 몰드의 음각요철 두께를 포함하여 성형된 제1경화레진층; 투명기재층의 일면에 상기 금속몰드의 상기 음각요철에 대응하여 인쇄부가 인쇄된 인쇄시트; 및 상기 인쇄시트와 상기 제1경화레진층이 서로 접착되도록 배치되는 제2경화레진층을 포함한다.

상기 금속몰드의 상기 음각요철의 깊이가 20um 이상일 수 있다.

본 발명은 인쇄시트에 있어서, 인쇄된 부분에 맞춰 두꺼운 UV레진이 성형되어 종래기술로는 양산이 불가능 했었던 문제점을 해결한 것이다.

물리적으로는 종래기술에서 적용하기 어려운 약 2mm 두께의 UV성형이 인쇄물에 적용하여 몰딩이 가능하게 하며,

디자인적으로는 투명 돌출두께층에 의한 키패드, 인조손톱, 다이얼패드, 휴대폰케이스, 의류 및 신발용 돌출라벨 등에 다양한 디자인을 응용할 수 있으며,

양산방법에 있어서는 저가의 인쇄공법 적용이 가능하고, 인쇄된 디자인필름을 금속금형에 적용하여 몰딩 함으로써 수명 및 생산원가를 줄이면서 하나의 몰드로 여러 가지의 디자인시트를 번갈아가며 적용 할 수 있게 하므로 사용자의 선택의 폭을 넓힐 수 있는 장점이 있다.

도 1은 인쇄시트의 일면에 두꺼운 UV레진이 성형될 수 있도록 종래 기술을 적용시켜 예시한 단면도
도 2는 본 발명의 일실시예로써 ‘두꺼운 UV경화수지가 성형된 인쇄시트’를 예시하고 설명하는 단면도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 제1경화레진층을 형성하는 단계를 예시한 단면도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 인쇄된 각각의 인쇄된 면적크기와 음각요철부의 면적크기를 비교하여 예시한 평면도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 금속몰드에 성형된 UV수지층 위에 인쇄시트가 정렬되어 배치됨을 예시하고 설명하는 사시도
도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 제2경화레진층이 형성되는 단계를 예시한 단면도
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 ‘두꺼운 UV경화수지가 성형된 인쇄시트’가 적층되고 최종 UV성형 후 금속몰드에서 이격됨을 예시한 단면도

도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 인쇄시트의 일면에 두꺼운 UV레진이 성형될 수 있도록 종래 기술을 적용시켜 예시한 도면이다

본 발명은 디자인소재로써 버튼 또는 인조손톱, 키패드, 다이얼레버, 휴대폰케이스, 의류 및 신발용 돌출라벨 등 다양한 목적으로 사용될 수 있으며, 인쇄시트(10) 상에 인쇄된 각각 낱개의 인쇄부(15)에 투명한 돌출두께 층이 형성되도록 제작된다.

그런데 상기에서 언급하였듯이 인쇄시트(10)의 인쇄부(15)가 빛을 차단하는 마스크 현상이 있으므로 이것을 피하기 위해서는 종래방식으로써 투명한 소재의 소프트몰드를 사용하고 몰드쪽 방향에서 UV광원을 투사할 수밖에 없는 것이다. 그런데 UV성형 두께가 두껍기 때문에 열에 의한 수축 및 팽창 현상이 발생하고, 이것은 결국 몰드의 음각요철부(45)가 깨져나가는 폐단을 불러오게 한다. 심하게는 겨우 1회~2회 정도의 몰딩공정에서 몰드가 망가지는 상황이 발생되기도 한다.

따라서 도 1에서 예시한 바와 같이 금속몰드(40)를 이용할 수밖에 없는데, 인쇄부(15)와 음각요철부(45)의 면적비율이 1:1이었을 때는 ‘마스크현상’으로 미경화 될 것이 당연하므로, 인쇄부(15)의 면적이 음각요철부(45)의 면적보다 약 10% ~30% 작은 크기의 면적으로 UV광을 투사시켰으나 미경화레진(33)현상이 발생하였다. 심지어 광량을 높이고 심지어는 인쇄면적을 50% 수준으로 축소하여 그 틈새사이로 UV광을 노출시켰는데도 미경화레진(34) 현상으로 인한 폐단은 사라지지 않았다.

결국 인쇄부와 음각요철부의 틈새사이로 UV광원이 투사되기는 하지만, 액상매질 내에 투사되는 빛이 금속몰드의 음각요철부(45) 바닥에 반사되어 투사되더라도 마스크로 가려진 틈새광량만으로는 100um 이상두께가 완벽하게 성형될 정도의 광량에 도달하지 못하는 것이다.

도 2 내지 도 6는 본 발명의 일실시예를 설명하고 있다.

도면에서 보는바와 같이 금속몰드(40)에 음각요철부(45) 식각되어있다. 음각요철부의 깊이에 따라 UV레진의 성형두께가 결정되는데 약 20um ~ 2mm 이내 두께를 제작하게 된다. 기존에는 미경화레진 현상을 방지하기 위하여 UV 레진의 성형 두께를 10um로 하는 것이 통상적이었으나, 본 발명의 실시예에 따르면 UV광의 광량이 충분히 투사될 수 있으므로 20um 이상의 두께로 UV레진을 성형할 수 있다.

최상단에는 인쇄시트(10)가 위치하게 되는데, 기재층(11)은 투명한 소재로써 필름 또는 시트형태를 이룬다. 인쇄시트 일면에 인쇄부(15)가 인쇄되어 있고 나머지 면적에는 인쇄되지 않는는다. 또한 인쇄부(15)는 사용자의 의도에 따라 인쇄시트(10)의 상면 또는 하면에 위치할 수 있다.

그런데 상기에서 언급하였듯이 인쇄시트(10)의 와 금속몰드(40) 사이에 UV액상수지가 도포되어 경화되는 과정을 거치는데, 인쇄부(15)면적에 음각요철부(45)두께의 UV레진이 성형되는 것이므로 상기에서 언급한 미경화레진(33) 문제점을 해결해야만 한다.

따라서 두꺼운 음각요철부(45)에 도포되고 담기는 UV액상레진은 충분한 광량이 투사되어야 경화되는 것이고, 이것은 인쇄시트(10)와 밀착되어 금속몰드와 이격될 수 있어야한다. 그러므로 인쇄부(15)가 가려진 상태로는 완벽하게 경화될 없기 때문에 다음과 같은 방법으로 해결할 수 있다.

즉, UV액상레진 2차례로 나누어 도포 및 경화시키되 인쇄부(15)의 마스크현상을 제거할 수 도록 하고, 음각요철부(45)의 내부반사에 의해 경화될 수 있도록 성형되는 방법이다.

그 원리는 첫째 이미 경화된 투명소재는 액상일 때보다 광속이 훨씬 빨라지기 때문에 동일한 경화조건이라 하더라도 더 빠르고 견고하게 경화시킬 수 있고, 둘째 몰드자체가 금속이므로 경면수준의 몰드가 표면 반사율이 높기 때문에 측면광원에 의한 반사경화가 수월해 지기 때문이다.

따라서 먼저 제1경화레진층(30)을 형성하게 하고, 여기에 더하여 제2경화레진층(20)을 추가 성형함으로써 인쇄부(15)하단에 빛이 차단되어 UV액상레진의 미경화되는 현상을 제거할 수 있는 것이다.

따라서 도 3 에서 보는바와 같이 일실시예에 의한 진행방법은 먼저 제1경화레진층(30)을 형성하기 위해 금속몰드(40)와 이형필름(31)사이에 UV액상레진을 도포하는데 그림과같이 롤 장치에 의해 평평하게 도포하게 된다. 이어서 1차 경화시킴으로 제1경화레진층(30)이 완성된다.

이때 액상수지 위에 올려진 이형필름(31)이 투명하므로 전체면적에 충분히 UV광이 투사되는 것이며, 두꺼운 음각요철부(45)에 담긴 UV레진 역시 완벽하게 경화될 수 있는 것이다. 그러나 경화된 제1경화레진층(30)은 금속몰드(40)와 이격되지 않은 상태로 이형필름(31)만 제거하고 UV레진이 금속몰드 또는 음각요철부(45)에 담겨져 있는 상태로 제2경화레진층(20) 성형단계를 준비하게 된다.

그런데 도4 내지 도 5에서 보는바와 같이 인쇄시트(10)의 '인쇄부(15)'는 음각요철부(45)의 평편 크기보다 약간 작은 사이즈로써 제작되며, 엣지투광부(51)가 생성될 수 있는 크기로 제작된다.

엣지투광부(51)의 크기(간격)는 음각요철(45) 면적의 약 5% ~ 10% 정도의 테두리간격 만으로도 충분한 경화조건을 만족시킬 수 있는데, 그 이유는 1차 경화되어 완성된 제1경화레진층(30) 및 음각요철부(45) 내부로 빛이 침투될 때, 경화된 UV수지는 액상일 때 보다 굴절률이 높아진 상태이므로 빛을 충분히 전달할 수 있기 때문이다.

또한 도 5 에서 보는바와 같이 인쇄시트(10)는 제1경화레진층(30)이 음각요철부(45) 및 금속금형(40)에 성형된 상태 위로 정렬하여 배치되어야 하는데, 이 때 당연히 에지투광부(51)가 형성되어야 하므로 음각요철부(45)의 위치에 맞춰서 각각 인쇄부(15)의 위치가 음각요철부(45)의 중앙에 위치하도록 조절 되어야한다. 인쇄시트자체에 핀홀 또는 센서마크등을 생성하게 하고 금형외곽 핀 위치에 핀홀을 삽입시켜 정렬될 수 있도록 함이 바람직할 것이다. 그러나 본 발명에서는 그 정렬방법을 한정하지는 않는다.

따라서 도 6에서 보는바와 같이 정렬된 인쇄시트(10)와 제1경화레진층(30) 사이에 제2경화레진층(20)이 형성될 수 있도록 UV액상레진을 도포하는데, 롤 장치에 의해 평평하게 만든 다음 UV빛을 투사하여 경화시킴으로서 적층구조를 완성하게 한다. 이 때 도 2에서 예시된 바와 같이 UV빛은 엣지투광부(51)로 침투되도 반사되어 인쇄부(15)의 하면까지도 경화작용을 일으키게 한다.

따라서 제2경화레진층(20)이 충분히 경화됨으로써, 인쇄시트(10)와 제1경화레진층(30)이 서로 접착될 수 있도록 한다. 따라서 이것은 접착강도가 도 7 에서 보는바와 같이 제1경화레진층(30)이 금속몰드로부터 이격될 수 있을 정도를 의미하는데, 사용자가 완전경화를 위해 금속몰드에서 이격시킨 후, 추가로 UV광을 투사시킬 수도 있게 제작할 수 있는 것이다.

이상에서, 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지 만, 이는 본 발명의 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것이 아니고, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실 이며 이러한 변형 및 모방은 본 발명의 시술 사상의 범위에 포함된다.

1. UV 반사경화를 이용한 UV성형 인쇄시트
10. 인쇄시트
11. 기재층(투명필름 또는 투명시트)
15. 인쇄부
20. 제2경화레진층
30. 제1경화레진층
31. 이형필름
33(34). 미경화 레진
40. 금속금형
45. 음각요철부
50. UV광
51. 엣지투광부

Claims

금속 몰드를 이용하여 몰드의 음각요철 두께를 포함한 제1경화레진층을 형성하는 단계;
투명기재층의 일면에 상기 금속 몰드의 상기 음각요철에 대응하여 인쇄부가 인쇄된 인쇄시트를 형성하는 단계; 및
상기 인쇄시트와 상기 제1경화레진층이 서로 접착되도록 제2경화레진층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 인쇄시트의 상기 인쇄부는 상기 금속몰드의 상기 음각요철의 크기보다 작은 면적으로 형성되고,
상기 금속몰드의 상기 음각요철의 면적과 상기 인쇄시트의 상기 인쇄부가 오버랩되지 않는 영역인 엣지투광부는 상기 금속몰드의 상기 음각요철의 면적의 5% 이상 20% 이하로 형성되는 UV 반사경화를 이용한 UV성형 인쇄시트 제작 방법.
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금속으로 이루어진 몰드를 이용하여 몰드의 음각요철 두께를 포함하여 성형된 제1경화레진층;
투명기재층의 일면에 상기 금속몰드의 상기 음각요철에 대응하여 인쇄부가 인쇄된 인쇄시트; 및
상기 인쇄시트와 상기 제1경화레진층이 서로 접착되도록 배치되는 제2경화레진층을 포함하고,
상기 인쇄시트의 상기 인쇄부는 상기 금속몰드의 상기 음각요철의 크기보다 작은 면적으로 형성되고,
상기 금속몰드의 상기 음각요철의 면적과 상기 인쇄시트의 상기 인쇄부가 오버랩되지 않는 영역인 엣지투광부는 상기 금속몰드의 상기 음각요철의 면적의 5% 이상 20% 이하로 형성되는 UV 반사경화를 이용한 UV성형 인쇄시트.
삭제
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제4항에 있어서,
상기 금속몰드의 상기 음각요철의 깊이가 20um 이상인 UV 반사경화를 이용한 UV성형 인쇄시트.