KR100207865B1 - 다층 성형품의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
섬유-강화 수지 시트 및 그 위에 적층된 표피재를 함유하며 외관이 개선된 다층 성형품은 하부 금형의 외부면 부근을 수직 이동하는 슬라이딩 프레임을 갖는 압축 성형기의 하부 금형상에 예열된 섬유-강화 수지 시트를 놓고, 이렇게 놓여진 섬유-강화 수지 시트 및 슬라이딩 프레임 표면에 표피재를 놓은 후, 압축 성형기의 상부 금형을 내려 표피재의 외면을 슬라이딩 프레임과 상부 금형 사이에 보유하고, 상부 금형을 더 내려 상기 섬유-강화 수지 시트 및 표피재를 압축 접합시킴으로써 제조된다.
Description
제1a도, 제1b도 및 제1c도는 본 발명의 방법의 각종 공정에 사용되는 성형장치의 수직 단면도이다.
제2도는 본 발명의 방법에 의해 제조된 다층 성형품의 투시도이다.
본 발명은 섬유-강화 열가소성 수지체 및 열가소성 수지체 표면에 적층된 표피재를 함유하는 다층 성형품의 제조방법에 관한 것이다.
섬유-강화 수지 시트를 압축 성형하여 제조한 성형품은 강도가 우수하다. 특히, 유리섬유-강화수지 시트는 강화효과가 크고 경제적 이점이 있으며 자동차 부품과 같이 강도가 큰 것이 필요한 분야에 사용된다. 그러나, 일반적으로 섬유-강화 수지 시트는 외관이 불량하고 유연감이 없다. 이런 결점을 극복하기 위해 섬유-강화 수지 시트상에 표피재를 적층시킨 다층 성형품을 제공하는 것이 제안되었다. 통상적으로 이런 다층 성형품은 접착제를 사용하여 표피층을 섬유-강화 수지 시트에 접착시키거나 섬유-강화 수지시트로 이루어진 중심재 및 표피재를 이들 사이 및 그 밑에 폴리우레탄 수지 같은 발포성 수지를 공급하여 통합시킴으로써 제조된다.
그러나, 섬유-강화 수지 시트 및 표피재를 함유하는 다층 성형품의 제조방법은 통상 다수의 반응공정을 포함하며 비용이 많이든다.
본 발명의 목적은 외관이 양호하고 유연감이 좋은 다층 성형품의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 하나의 목적은 보다 소수의 반응 공정으로 다층 성형품을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 섬유-강화 수지 시트 상에 표피재를 적층시킨 다층 성형품의 제조방법에 있어서, 압축성형용 금형에서 하부 금형(2)의 외면(periphery) 주변을 수직 이동하는 슬라이딩 프레임(3)을 갖는 압축성형용 금형의 하부 금형(2)상에 예열된 섬유-강화 수지 시트(6)를 놓고, 상기 놓여진 섬유-강화 수지 시트(6) 및 상기 슬라이딩 프레임(3)의 표면에 표피재(7)를 놓고, 상기 압축성형용 금형의 상부 금형(1)을 내려 상기 슬라이딩 프레임(3)과 상부 금형(1) 사이에 상기 표피재(7)의 외면이 놓이도록 하고, 상기 상부 금형(1)을 더 내려 상기 섬유-강화 수지 시트(6) 및 상기 표피재(7)를 압축 접착시킴으로써 상기 다층 성형품을 형성함을 특징으로 하는 방법이 제공된다.
본 발명에 사용되는 섬유-강화 수지 시트의 구체예는 섬유-강화 열가소성 수지(예. 폴리프로필렌, 폴리아미드 등)이다. 강화 섬유의 예로는 무기 섬유(예. 유리섬유, 탄소섬유, 스테인레스강 섬유 등), 유기 섬유(예. 폴리아미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 아르아미드 섬유 등) 및 무기 및 유기 섬유의 혼합물이 있다. 통상 섬유의 직경은 1~50이다.
이들 중에서 유리 섬유가 염가로 고강화효과를 달성하므로 바람직하다.
섬유-강화 수지 시트중에서 바람직한 것은 폴리프로필렌 또는 폴리아미드 같은 용융 열가소성 수지를 사용하여 긴 유리섬유의 부직포 또는 매트형 물질을 주입시켜 수득한 시트, 폴리프로필렌 같은 분말성 열가소성 수지 및 중간길이의 유리섬유(수~50)를 혼합하고, 혼합물을 가열 용융 가공처리하여 수득한 시트, 및 중간길이의 유리 섬유 및 분말성 열가소성 수지를 혼합하고 혼합물에 접착제를 가하여 이들을 함께 접착함으로써 수득한 매트형 시트이다.
표피재의 구체예로는 올레핀 기재 열가소성 탄성 중합체 또는 스티렌 기재 열가소성 탄성중합체 같은 열가소성 탄성중합체 시트, 소프트 비닐 클로라이드 수지 시트, 및 저밀도 폴리에틸렌 시트가 있다. 이들 중에서는 올레핀 기재 열가소성 탄성 중합체 시트가 쉽게 엠보싱되고 유연감을 주며 내열성이 양호하므로 바람직하다.
표피재는 그 표면을 엠보싱하거나 그 위에 직포 또는 부직포를 적층하여 장식할 수 있다. 표피재의 이면에 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 폴리우레탄의 포말시트를 적층하여 성형품에 유연감을 부여할 수 있다. 또한, 표피재를 직포로 도금하여 표피재를 강화하고/강화하거나 표피재의 섬유-강화 수지 시트로의 접착을 개선할 수 있다.
이하, 본 발명의 방법을 첨부된 도면을 참고로 하여 설명한다.
제1a도에서 보는 바와같이, 금형 외부에서 예열된 섬유-강화 수지 시트(6)를 하부 금형(2) 위에 놓는다. 예열온도는 섬유-강화 수지 시트(6)가 쉽게 조작되고 수지가 압축성형시 금형 공동(cavity)의 가장자리로 흘러 채우도록 선택된다.
본 발명에 사용되는 섬유-강화 수지 시트는 성형에 적합한 온도로 가열시 팽창되고 그 두께가 증가하는 경우도 있다. 예를 들면, 두께 2의 유리섬유-강화 폴리프로필렌 수지 시트가 중간 길이의 유리섬유 및 분말성 폴리프로필렌을 혼합하고 습지 제조법으로 시트를 형성함으로써 제조되어 235로 가열되는 경우 그 두께는 6이상으로 증대된다. 예열온도는 섬유-강화 수지 시트에 사용되는 수지 종류에 따라 다르다. 섬유-강화 폴리프로필렌 수지 시트의 경우에는 통상 200~250이다. 200미만일 경우는 그 성형이 곤란하고, 250초과일 경우는 시트의 취급이 어려우며 수지 시트가 변색되거나 표피재가 손상될 수 있다.
섬유-강화 수지 시트는 가열시 팽창하지만 압축에 의해 원래 두께로 수축될 수 있으며 성형시 유동성이 작다. 따라서, 비가열 섬유-강화 수지 시트보다 부피가 큰 성형품을 제조하기 위해서는 섬유-강화 수지시트를 하부 금형 표면의 거의 전부에 놓아야 한다. 그렇지 않으면 수지로 채워지지 않은 부분이 보이기 쉽다.
섬유-강화 수지 시트(6)상에 표피재(7)를 놓은 후 상부 금형(1)을 내려서 상부 금형(1)과 슬라이딩 프레임(3) 사이에 표피재(7) 외면을 보유하도록 한다(제1a도). 상부 금형(1)을 더 내리면(제1b도) 상부 금형(1)과 하부 금형(2) 사이의 공동 가장자리에 존재하는 시트(6) 수지는 공동에서 유출되는 경향이 있다. 이것을 방지하기 위해서는 하부 금형(2)과 슬라이딩 프레임(3) 사이의 수평 방향의 간격을 수지 유출 및 버어(burr) 형성을 방지하기 위한 수지 점도에 따라 0.05~0.5만큼 작게 한다.
상부 금형(1)을 더 내리면 표피재의 외면이 하부 금형(2)의 외부면과 상부 금형(1)의 내부면 사이에 위치한다(제1c도). 이 공정에서, 하부 금형(2)의 외부면과 상부 금형(1)의 내부면 사이의 클리어런스는 표피재(7)가 균열되지 않고 섬유-강화 수지 시트의 수지가 유출되지 않으며 표피재(7)의 적당한 면적이 공동에서 슬라이딩될 수 있는 표피재 두께를 고려하여 선택해야 한다. 통상 하부 금형(2)의 외부면과 상부 금형(1)의 내부면 사이의 클리어런스는 0.05~0.5이다.
표피재(7)를 주름형성 또는 파손 없이 섬유-강화 수지 시트(6) 상에 적층하기 위해서는 표피재를 연신하고 표피재의 일부를 공동내에 슬라이딩 한다. 표피재의 슬라이딩 부분이 너무 많으면 표피재상에 주름이 형성되고, 너무 적으면 표피재가 찢어지거나 과도 연신된다. 결과로, 표피재가 엠보싱된 피혁 시트일 경우 엠보스는 사라진다. 표피재의 슬라이딩 부분의 양은 상부 금형(1)과 이동장치(4)에 의해 움직이는 슬라이딩 프레임(3) 사이에 표피재를 보유할 수 있는 힘을 조절함으로써 조정될 수 있다. 보유력은 통상 0.1~10/이다.
상부 금형(1)을 더 내려 금형기를 폐쇄함으로써 섬유-강화 수지 시트를 유동시켜 공동 가장자리를 채우고 성형을 완료한다.
팽창비는 예열전 섬유-강화 수지 시트 부피(A)에 대한 성형후 섬유-강화 수지 시트 부피(B)의 비로 정의하며, 제지기(5)의 높이를 조정함으로써 조절될 수 있다.
본 발명의 방법은 하기 실시예에 의해 설명되나 이들 실시예로 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
성형 제동력 100톤의 수직 압축 성형기를 사용하고, 상부 및 하부 금형을 수직 이동전에 상부 및 하부 플래튼에 부착시킨다. 제2도의 상자형 성형품(길이 300, 폭 300, 높이 10)을 하기 조건하에 성형한다 :
섬유-강화 수지 시트로는 길이 10~50의 중간-길이 유리 섬유 30중량%로 강화시킨 두께 2의, 습지 제조법으로 제조된 폴리프로필렌 수지 시트(K-P1a Sheet Co., Lted. 제)를 사용한다.
이 시트를 340로 유지된 오븐에서 2 분 40 초간 가열하여 235로 예열하고 제1a도와 같이 하부 금형(2) 상에 놓는다. 시트(6) 상에 표피재(7)로서 연신성 직물로 도금된 두께 0.7의 엠보싱된 비닐 클로라이드 수지 시트를 놓고 상부 금형(1)을 내려 상부 금형(1)과 슬라이딩 프레임(3) 사이에 표피재 외면을 보유력 3/로 보유한다(제1a도). 이 공정중 상부 및 하부 금형의 온도는 각각 80및 60로 유지한다. 하부 금형(2)과 슬라이딩 프레임(3) 사이의 수평 간격은 0.08이다.
상부 금형(1)을 더 내리고 상부 및 하부 금형 사이의 클리어런스가 5.7로 되면 중지한다. 이 클리어런스에 이르면 금형을 100 톤으로 150초간 압축 냉각하여 성형을 완료하고 상자형 성형품을 수득한다.
성형품의 편평한 밑바닥 부분의 두께는 5.7이고, 유리섬유-강화 폴리프로필렌 시트(6)의 팽창비는 약 2.5이었다. 아름답게 엠보싱된 표면을 갖는 표피재가 적층된 성형품이 제조되었다.
[실시예 2]
클리어런스가 2.7로 될때 상부 금형을 내리기를 중지하는 것 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 상자형 성형품을 제조한다.
성형품의 편평한 밑바닥 부분의 두께는 2.7이고 유리 섬유-강화 폴리프로필렌 시트(6)는 실질상 발포되지 않았다. 아름답게 엠보싱된 표면을 갖는 표피재가 적층된 성형품이 제조되었다.
[실시예 3]
클리어런스가 3.7로 될때 상부 금형을 내리기를 중지하는 것 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 상자형 성형품을 제조한다.
성형품의 편평한 밑바닥 부분의 두께는 3.7이고, 유리 섬유-강화 폴리프로필렌 시트(6)의 팽창은 약 1.5이었다. 아름답게 엠보싱된 표면을 갖는 표피재가 적층된 성형품이 제조되었다.
[실시예 4]
길이 10~50의 중간-길이 유리섬유 60중량%로 강화시킨 두께 2.0의, 습지 제조법으로 제조된 폴리프로필렌 수지 시트(K-P1a Sheet Co., Ltd. 제)를 사용하는 것 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 상자형 성형품을 제조한다.
성형품의 편평한 밑바닥 부분의 두께는 5.7이고, 유리섬유-강화 폴리프로필렌 시트(6)의 팽창비는 약 2.5이었다. 아름답게 엠보싱된 표면을 갖는 표피재가 적층된 성형품이 제조되었다.
[실시예 5]
폴리프로필렌 유리섬유를 긴 유리섬유의 유리 매트에 주입시킴으로써 제조되며 유리섬유 30중량%를 함유하는 두께 3.0의 유리섬유-강화 폴리프로필렌 수지 시트를 사용하는 것 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 상자형 성형품을 제조한다.
성형품의 편평한 밑바닥 부분의 두께는 5.7이고 유리섬유-강화 폴리프로필렌 시트(6)의 팽창비는 약1.7이었다. 아름답게 엠보싱된 표면을 갖는 표피재가 적층된 성형품이 제조되었다.
[실시예 6]
클리어런스가 2.2로 될때 상부 금형을 내리기를 중지하는 것 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 상자형 성형품을 제조한다.
이 성형품은 실시예 1 에서와 같이 외관이 양호하다.
[비교예 1]
표피재의 외면 가장자리가 30/의 힘 하에 상부 금형(1)과 슬라이딩 프레임(3) 사이에 보유되는 것 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 상자형 성형품을 제조한다.
코너에 엠보싱된 깊이는 얕다.
[비교예 2]
하부 금형(2)과 슬라이딩 프레임(3) 사이의 수평방향 간격이 0.7인 것 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 상자형 성형품을 제조한다.
이 성형품은 가장자리에 버어를 갖는다.
[비교예 3]
슬라이딩 프레임을 제거하는 것 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 상자형 성형품을 제조한다.
코너의 표피재 부분에 주름이 형성된다.
본 발명의 방법에 따르면, 주름 또는 파손이 없는 표피재가 적층된 성형품이 제조될 수 있다. 이런 성형품은 자동차 부품 또는 광전장치의 케이싱으로 유용하다.
Claims (4)
- 섬유-강화 수지 시트 상에 표피재를 적층시킨 다층 성형품의 제조방법에 있어서, 하부 금형(2)의 외면 부근을 수직 이동하는 슬라이딩 프레임(3)을 갖는 압축 성형기의 하부 금형(2) 상에, 예열된 섬유-강화 수지 시트(6)를 놓고, 상기 섬유-강화 수지 시트(6) 및 슬라이딩 프레임(3)의 표면에 표피재(7)를 놓은 후, 상기 압축 성형기의 상부 금형(1)을 내려 슬라이딩 프레임(3)과 상부 금형(1) 사이에 표피재(7)의 테두리를 눌러잡고, 상기 상부 금형(1)을 더 내려 섬유-강화 수지 시트(6)과 표피재(7)를 압축 접합시켜서 다층 성형품을 형성함을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 표피재의 테두리를 슬라이딩 프레임(3)과 상부 금형(1)사이에서 0.1~10/의 압력으로 눌러잡는 방법.
- 제1항에 있어서, 하부 금형(2)과 슬라이딩 프레임(3) 사이의 수평 방향의 간격이 0.05~0.5인 방법.
- 제1항에 있어서, 섬유-강화 수지 시트(6)가 길이 5~50의 유리 섬유 15~60중량%를 함유함을 특징으로 하는 방법.
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