KR100189386B1 - 다층 성형품의 제조방법과, 그 방법에 의해 제조된 다층 성형품 - Google Patents

Abstract

1쌍의 상부 및 하부금형 사이에 표피재를 형성하고, 상기 표피재와 일방의 금형 사이에 열가소성의 용융수지를 공급하고, 상기 금형을 닫아 가압하며, 상기 상부 및 하부금형중의 일방의 외주벽을 따라 이동하는 표피재 고정틀 상에 설치된 핀에 의해 상기 표피재의 주연부를 유지하면서 상기 용융수지를 성형하며, 상기 금형을 냉각하여 금형으로부터 다층 성형품을 제거함으로써 코어층과, 그 위에 적층된 표피재를 갖는 다층 성형품을 제조할 수 있다.

Description

다층 성형품의 제조방법과, 그 방법에 의해 제조된 다층 성형품

제1a 및 1b도는 본 발명의 방법에 사용되는 금형의 일 실시예의 종단면도.

제2도는 본 발명에 따른, 핀을 갖는 표피재 고정틀의 일실시예의 평면도.

제3도는 본 발명의 방법에 의해 제조되는 다층 성형품의 일실시예의 종단면도.

제4a 및 4b도는 본 발명의 방법에 사용되는 금형의 또다른 실시예의 종단면도.

제5도는 본 발명에 따른, 핀을 갖는 표피재 고정틀의 다른 실시예의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 상부 금형 2 : 하부 금형

3 : 수지 통로 4 : 표피재 고정틀

5 : 핀 6 : 신축 장치

7 : 표피재 8 : 용융수지(수지 용융물)

9 : 바아 10 : 스프링

11 : 바아 통과 구멍

본 발명은 열가소성 수지의 코어층과, 코어층상에 적층된 표피재로 구성된 다층 성형품의 제조방법에 관한 것이다.

플라스틱 성형품은 가격의 저렴성, 자유로운 성형성 및 경량으로 인해, 자동차 및 가전업체 등의 제반분야에서 대량으로 사용되고 있다. 그러나, 이들은 외관이 좋치 않고, 차가운 느낌을 주며, 용이하게 손상되기 쉬운 결점을 갖는다. 따라서, 플라스틱 성형품에 장식성과 부드러운 촉감을 부여하는 것이 상당히 요망되고 있다. 지금까지, 그러한 요망을 충족시켜 주는 콤파운드를 제공키 위한 다양한 시도가 행해지고 있다. 그러나, 단일물질로부터 자유로운 성형성과 강도를 유지하면서도 개량된 표면 성질을 갖는 수지 성형품을 제조하는 것이 용이치 않아, 현재로서는, 상이한 기능을 갖는 복합물질을 조합시킨 다층 성형품이 일반적으로 사용되고 있다.

이들 다층 성형품의 제조방법으로서는 여러 가지가 공지되어 있다. 일예로, 일본국 특허 공개 공보 제 13859/1976 호에는, 표피재를 예컨대 열성형에 의해 예비성형하고, 이 예비성형된 표피재를 금형내에 놓고, 용융된 코어 수지를 공급한 후 이를 일체로하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 많은 성형 단계와 장치를 필요로 하고 있다. 또한, 각각의 장치와 각각의 성형 방법마다 자체의 기술적 문제를 갖고 있어, 최종 제품을 제공하기 위해서는 많은 노력과 비용이 요구된다.

한편, 일본국 특허 공고 공보 제 19132/1975 호에는, 진공 성형 기능과 코어 수지 공급 수단을 갖는 단일의 금형을 사용한 다층 성형품의 또다른 제조 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법 역시 전술한 방법보다 크게 개선된 것은 아니다.

전술한 2가지 방법의 단점을 극복하기 위하여, 일본국 특허 공개 공보 제 63461/1978 호에는, 예비성형되지 않은 표피재를 금형내에 놓고, 이어서 표피재와 코어수지를 일체로 하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 경제적이나, 표피재의 장력제어가 일방향으로만 행해지고, 다른 방향으로는 행해지지 않아, 표피재가 주름이 생기기 쉬운 결과, 복잡한 형상의 성형품이 아닌 단순한 형상의 성형품만을 제조할 수 있을뿐이다.

또한, 일본국 특허 공고 공보 제 24807/1988 호에 제안된 바와 같이, 예비 성형된 표피재의 주연부를 암(female) 금형과 표피재 고정틀 사이에 클램프 하고, 열가소성 수지의 용융물을 코어재로서 공급하여 수지를 성형하여, 다층 성형품을 제조할 수도 있으나, 이 방법은 대형의 성형품 특히 복잡한 형상의 성형품에 대해 항상 만족되는 것은 아니다.

본 발명의 일목적은, 종래의 성형 방법의 문제점을 해소하는, 다층 성형품의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 표피재에 주름이나 균열이 없는 뛰어난 외관을 갖는 다층 성형품의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따라서, 코어층과 그위에 적층된 표피재를 갖는 다층 성형품의 제조방법에 있어서, 1쌍의 상부 및 하부 금형 사이에 표피재를 형성하고, 상기 표피재와, 상기 금형중의 일방 사이에 열가소성 수지 용융물을 공급하고, 상기 금형을 닫아 가압하여, 상기 상부 및 하부 금형중의 일방의 외주벽을 따라 이동하는 표피재 고정틀상에 설치된 핀에 의해 상기 표피재의 주연부를 유지하면서 상기 수지 용융물을 성형하고, 상기 상부 및 하부 금형을 냉각하여, 금형으로부터 상기 다층 성형물을 제거하는 단계로 이루어진 제조방법이 제공된다.

본 발명의 방법에 사용되는 표피재의 일예로는, 직포, 부직포 또는 열가소성 수지 (예컨대, 폴리올레핀, 염화비닐, 폴리마이드 등) 및 열가소성 엘라스토머 (예컨대, 폴리올레핀계, 폴리예스터계; 폴리우레탄계 및 염화비닐계 열가소성 엘라스토머)의 시트 또는 필름 등을 들수 있다. 이들 표피재는 단독으로 사용될 수도, 2 또는 그 이상이 적층된 형태로 사용될 수도 있다. 또한, 부드러운 감촉을 부여하기 위해 표피재의 이면에, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 폴리우레탄의 발포시트를 적층시킬 수도 있고, 열가소성 수지 용융물의 열로부터 표피재를 보호하거나, 표피재와 코어층간의 접착력을 높여주기 위해, 섬유 또는 시트를 적층시킬 수도 있다. 표피재를 금형내에 놓기전에, 표피재의 탄성 응력 또는 신율을 조정하기 위해 예열할 수도 있다.

코어층재로서 사용되는 열가소성 수지로서는, 압축성형, 사출성형 및 압출성형시 사용되는 종래의 열가소성 수지중의 어느 하나를 사용할 수 있다. 동물질의 특정 예로서는, 열가소성 수지 (예를들어, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 - 스티렌 - 부타디엔 공중합체, 폴리아미드 등)와, 열가소성 엘라스토머(예를들어, 에틸렌 - 프로필렌 블록 공중합체, 스티렌 - 부타디엔 블록 공중합체 등)를 들 수 있다.

열가소성 수지는 종래의 1 이상의 첨가제 예를들어, 무기질 충전제 및 유리섬유 등의 충전제, 안료, 윤활유 및 정전 방지제 등을 포함할 수도 있다.

본 발명의 방법에서는, 상부 금형 또는 하부 금형의 외주벽을 따라 운동하는 표피재 고정틀을 형성하고, 이 고정틀의 상면 또는 하면상에 핀을 다수 형성한다. 핀은, 직경 3∼6mm의 것을, 표피재 고정틀 표면으로부터 20mm 정도 수직으로 돌출해 있도록 형성하는 것이 바람직하다.

표피재 고정틀은 상부 또는 하부 금형에, 스프링, 공기 실린더, 유압 실린더 등의 신축장치를 통해서 장착되는데, 표피재 고정틀을 신축장치에 고정하여 장착해 놓아도 좋고, 착탈자재하게 접속시켜도 무방하다. 착탈 자재한 표피재 고정틀인 경우에는, 이를 복수개 준비해 놓고, 그중 하나의 표피재 고정틀을 성형중에 사용하고, 다른 돌피재 고정틀 상에는, 표피재를 세트하여 다음 성형에 대비할 수 있게 하여, 성형사이클을 단축시킬 수 있다.

본 발명에 있어서는, 표피재 고정틀에 형성된 핀에 표피재의 주연부를 꽂아 세트하거나 또는, 표피재 주연부의 소정위치에 미리 뚫어 놓은 구멍에 핀을 통하여서, 표피재를 표피재 고정틀에 세트할 수가 있다.

이어서, 표피재 주연부를 핀으로 유지하면서 금형을 닫고 열가소성 수지를 압축성형 함으로써, 표면에 표피재가 첨합된 다층 성형품을 얻는다. 이러한 성형시, 표피재에 장력이 걸리고 핀으로 유지되어 있는 표피재는 핀에 의하여 핀의 위치로부터 금형 중심방향으로 절단되기 때문에, 표피재 고정틀의 핀의 직경과 설치밀도를 조정하여, 표피재의 유지력을 부분적으로 조정함으로써, 표피재의 금형내의 이동량을 조절할 수 있다. 동일직경의 핀을 사용할때는, 핀의 설치 밀도가 큰 부분에서는 표피재의 유지력이 커지고, 표피재의 이동량은 작아지며, 또 핀의 설치밀도가 작은 부분에서는 유지력이 작아지므로 이동량은 커진다.

예를들어, 상자형 성형품의 전면에 표피재를 적층할 경우, 각 코우너의 표피재의 일부분에서는 표피재에 주름이 생기기 쉬우므로, 이와같이 주름이 생기기 쉬운 부분에는, 핀을 많이 형성하여서 표피재 주연부의 유지력을 크게 해놓으면 좋다. 또, 표피재가 성형중에 절단되거나, 과도하게 인장되거나 할 경우에는, 미리 표피재를 약간 느슨하게 여유를 둔 상태에서 표피재 고정틀상의 핀에 장착한다.

직경이 큰 핀을 사용한 경우에는, 직경이 작은 핀에 비하여, 표피재 유지력은 커지며 따라서 표피재의 이동량은 작아지므로, 핀의 직경을 변화시킴으로써 표피재의 활입량을 조절할 수도 있다.

핀으로 유지되어 있는 부분의 표피재는 금형의 중심방향으로 절단되므로, 이 표피재의 절단선이 성형품 표면에 적층하는 일이 없도록, 성형품 단부의 금형상 위치로부터 10mm 이상 외측에 핀을 형성해 두는 것이 바람직하다. 또, 표피재 고정틀 상에 표피재를 세트할때의 작업성과, 핀의 내구성의 견지에서 핀의 직경은 3∼6mm 인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 열가소성 수지의 용융물은 금형밖에 설치된 용융수지 공급 장치에 의하여 공급하여도 좋고, 상부 또는 하부 금형내에 형성한 수지통로를 통하여 공급해도 좋다. 이때, 상기 수지 용융물은 금형의 닫힘 속도를 30mm/초 이하로 하여, 상부 및 하부금형간의 간극이 (C + 5) 내지 (C + 100) mm (여기서, C는 완료시의 간극을 의미)의 사이일 때 공급을 행하는 것이 바람직하다. 수지 용융물의 공급후, 금형을 간극이 C mm 될 때까지 닫고, 소정시간동안 가압 및 냉각하여, 소망하는 다층 성형품을 얻는다.

이제, 하기 실시예에 의하여 본 발명을 좀더 상세히 설명키로 한다.

(실시예 1)

400톤의 클램프력을 갖는 프레스기에, 제3도에 나타낸 성형품을 성형하는 금형을 장착한다. 금형과 표면재 고정틀은 제1도와 같이 배치된다. 표피재 고정틀에는, 제2도에 나타낸 바와 같이, 직경 5mm, 길이 20mm 인 펜을, 고정틀의 각변에서는 230mm의 간격으로 형성하고, 고정틀의 각 코우너부에서는 50mm의 간격으로 형성한다.

표피재로서는, 요철 가공한 염화비닐시트에 신축성 있는 섬유포가 적층된 두께 0.7mm의 것(교와 레더 주식회사 제: Kyowa leather Co., Ltd)을 사용하고, 열가소성 수지로서는, 탈크 15% 첨가의 폴리프로필렌(스미또모 화학 공업주식회사 제, 스미또모 노믈렌 BPZ 5077, 멜트 프로우 인덱스 : 40g/10분)을 사용하며, 상부금형 및 하부금형을 각각 50℃, 60℃로 유지 한다.

표피재(7)를 표피재 고정틀(4)에 형성한 핀(5)으로 찔러 유지하고, 하부금형을 상승시켜, 표피재 고정틀(4)과 상부금형(1)을 표피재(7)를 통하여 당접시킨다. 또한 하부금형을 더욱 상승시켜, 하부금형의 상승력에 의해 신축장치(6)를 수축하며, 상부금형의 외측면과 하부금형의 내측면이 표피재(7)를 통해 서로 접하여, 닫혀지고 공동부를 구성한다.

하부금형이 더욱 상승하여, 공동부의 간극이 50mm로 되었을 때, 하부금형 상승속도를 7mm/초로 낮추고, 상기 열가소성 수지를 220℃로 가열 용융한 용융수지를 상부금형내에 형성된 수지통로(3)를 통하여 상부금형과 표피재 사이에 공급한다(제1a도). 간극이 20mm에 달할 때 공급을 완료한다.

하부금형(2)이 더욱 상승되면, 용융수지는 가압되어 표피재(7)를 하부금형면에 가압하고, 또 표피재(7)를 인장하면서 공동부의 말단까지 유동하여서 금형내에 충전된다(제1b도).

간극이 3.1mm로 되었을 때, 표피재 고정틀(4)은 상부금형(1)의 수평부에 당접하고, 하부금형(2)의 상승은 정지한다. 이 상태에서, 40초 동안 가압, 냉각한 후, 하부금형(2)을 강하시켜, 목적하는 성형품을 취출하면, 표면에 주름 또는 균열이 없는 미려한 전면 요철 가공의 두께 2.5mm 의 코어층으로 이루어진 성형품을 얻을 수 있다.

(실시예 2)

400톤의 크램프력을 갖는 프레스기에 제3도에 나타낸 성형품을 성형하는 금형을 장착한다. 금형과 표면재 고정틀은 제4도와 같이 배치된다. 표피재 고정틀에는, 제5도에 나타낸 바와같이, 직격 5mm, 길이 20mm인 핀을, 고정틀의 각변에서는 230mm의 간격으로 형성하고, 고정틀의 각 코우너 부에서는 50mm의 간격으로 형성하고, 또 각변의 중앙부에는 바아 통과구멍(11)을 형성한다.

표피재로서는, 요철가공한 두께 0.5mm의 염화비닐시트에 두께 3.0mm의 발포 폴리프로필렌(도레이 주식회사 제, 팽창비 15)이 적층된 것을 사용하고, 열가소성수지로서는, 탈크 15% 첨가의 폴리프로필렌 (스미또모 화학공업 주식회사 제, 스미또모 노블렌 BPZ 5077, 멜트 프로우 인덱스: 40g/10분)을 사용하며, 상부금형 및 하부금형을 각각 20℃와 30℃로 유지한다.

표피재(7)를 표피재 고정틀(4)에 형성한 핀(5)으로 찔러 유지하고, 상부금형(1)을 강하시켜, 표피재 고정틀(4)과 상부금형(1)을 당접시킨다. 또한 상부금형(1)을 더욱 하강시켜, 상부금형의 하강력에 의해 신축장치(6)를 수축하며, 상부금형의 외측면과, 하부금형의 내측면이 표피재(7)를 통해 서로 접하여 닫혀진 공동부를 구성한다.

상부금형(1)이 더욱 강하하여, 공동부의 간극이 50mm로 되었을 때, 상부 금형 강하속도를 7mm/초로 낮추고, 상기 열가소성 수지를 190℃로 가열 용융한 용융수지를 하부금형 내에 형성된 수지통로(3)를 통하여 하부금형과 표피재 사이에 공급한다(제4a도). 간극이 20mm에 달할 때 공급을 완료한다.

상부금형(1)을 더욱 하강시키면, 용융수지는 가압되어 표피재(7)를 상부 금형면에 가압하고, 또 표피재(7)를 인장하면서, 공동부의 말단까지 유동하여서 금형내에 충전된다(제4b도).

간극이 2.7mm로 되었을 때, 표피재 고정틀(4)은, 하부금형의 수평부에 당접하고, 상부금형(1)의 강하는 정지한다. 이 상태에서, 40초 동안 가압, 냉각한 후, 상부금형(1)을 상승시켜, 목적하는 성형품을 취출하면, 표면에 주름 또는 균열이 없는 미려한 전면 요철 가공의 두께 2.0mm의 코어층으로 이루어진 성형품을 얻을 수 있다.

Claims (5)

1. 코어층과, 그 위에 적층된 표피재를 갖는 다층 성형품의 제조방법에 있어서, 상기 제조방법이, 1쌍의 상부 및 하부금형 사이에 표피재를 형성하고, 상기 표피재와 상기 금형중의 일방 사이에 열가소성 수지 용융물을 공급하고, 상기 금형을 닫아 가압하여, 상기 상부 및 하부금형중의 일방의 외주벽을 따라 이동하는 표피재 고정틀상에 설치된 핀에 의해 상기 표피재의 주연부를 유지하면서 상기 수지 용융물을 성형하고, 상기 금형을 냉각하여, 금형으로부터 상기 다층 성형품을 제거하는 단계로 이루어진 다층 성형품의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 핀은 각각 3내지 6mm의 직경을 가지고, 상기 표피재 고정틀의 표면으로부터 20mm 정도 수직으로 돌출해 있는 것을 특징으로 하는 다층 성형품의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 표피재는 각각의 핀의 위치에 대응하는 위치에 구멍을 가지며, 상기 핀이 각각의 구멍을 통과하여 상기 표피재를 상기 표피재 고정틀 상에 세트하는 것을 특징으로 하는 다층 성형품의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 핀은 각각 성형품의 단부에 대응하는 금형 위치로부터 10mm 이상 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 다층 성형품의 제조방법.
5. 제1항의 제조방법에 의해 제조된 다층 성형품.