KR100343862B1 - 성형 중합체 프레임을 구비한 판유리 제조방법 및 장치 - Google Patents

성형 중합체 프레임을 구비한 판유리 제조방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 판유리(1)의 에지 위로 형성되는 중합체 프레임(2)을 갖는 자동차판유리(1)의 제조 방법에 관한 것이다. 프레임(52)은 판유리(1) 위로 압출되며, 상기 판유리의 에지가 지지 장치의 지지면(4, 5) 위로 자유로이 돌출하는 방식으로 판유리(1)의 형상에 대응하는 지지 장치에 의해 수동 공정 또는 로보트의 작동 공정에서 정지 방식으로 판유리가 유지된다. 로보트에 의해 판유리의 에지 위에 결합하는 압출다이(40)는 판유리의 에지를 따라서 관통 마우스형 슬롯(41)을 통해 이동된다. 다이 마우스(41)의 두개의 죠오의 전방 단부에는 압출 공정시에 판유리상에 지지되며 판유리 표면에 대해 직각으로 이동 가능한 밀봉 리지(42, 43)가 제공된다.

Description

성형 중합체 프레임을 구비한 판유리 제조 방법 및 장치
발명분야
본 발명은 성형 중합체 프레임(shaped polymer frame)을 구비한 판유리 등과 같은 판재를 제조하기 위한 방법에 관한 것이며, 또한, 그러한 방법의 수행에 적합 한 장치에 관한 것이다.
적절한 프레임 형태에 대응하는 주형 캐비티(mould cavity)가 형성된 두개의주형 절반부(mould half) 사이에 판유리를 배치하고, 그러한 주형 절반부를 폐쉐한 후에 주형 캐비티가 용융된 열가소성 중합체나 중합체 반응물질로 충진됨으로써 판유리의 에지를 둘러싸는 중합체 프레임을 판유리에 제공하는 것은 공지되어 있다. 이러한 형태의 방법은 광범위하게 이용되며, 예를 들어 EP 0,127,546, EP 0,145,443, EP 0,333,538, DE 1,945,291, DE 3,714,176, DE 3,920,925, US 4,732,553 및 US 4,830,804호에 개시되어 있다. 이러한 방법은 복잡한 주형을 필요로 한다. 고가인 주형으로 인하여 그것들은 소량제조에는 비경제적이다.
또 다른 공지 방법에 의하면, 중합체로 이루어진 프레임 형태, 즉, 프레임 부분이 압출 공정(extrusion process)에 의해 판유리상에 형성된다. 여기에서도 습기 경화식 폴리우레탄 물질 등과 같은 반응 물질이나 열가소성 중합체를 이용할 수 있다. 이러한 방법은 예를 들어, 유럽특허 즉, 특허출원 제 0,121,481호, 제 0,258,128호, 제 0,345,134호, 제 0,421,833호, 제 0,444,998호, 제 0,479,677호, 제 0,494,824호, 제 0,524,060호, 제 0,524,092호, 제 0,531,201호 및 제0,537,067호에 공지되어 있다. 이러한 방법들에서는 압출다이(extrusion die)에 의해 압출되는 중합체 스트랜드(polymer strand)가 판유리의 주면(main surface)중의 하나에 판유리의 둘레를 따라 배치된다.
또한, 판유리가 그 에지 부분에서 판유리의 저면상에 결합하며 판유리 표면의 연장부를 형성하는 판유리 주위면의 위아래로 결합하는 주형 베드(mould bed)상에 배치되고, 압출다이에 의해 판유리의 에지상에 판유리의 외주면 너머로 돌출하는 외곽 스트랜드(profile strand)가 압출되어 주형면(mould face)에 의해 경계를 이루는 중합체 프레임이 제공되는 판유리를 제조하는 것이 제안되어 있다(DE-B-4,232,554). 따라서, 판유리상에 형성된 중합체 프레임은 판유리의 내부 주면 및 주위면상에 L-형으로 형성되며, 외부 주면, 즉, 판유리의 외측부상에서는 상기 판유리의 외면과 동일한 높이로 종결된다.
본 발명의 목적은 두개 이상의 측부상에서 즉, 하나 이상의 주면과 주위면상에서 판유리의 에지 위로 형성되는 중합체 프레임을 구비한 판유리를 제조하는 소량제조에 적합한 방법을 제공하는 것이다.
그러므로, 본 발명에 따른 방법은 판유리의 에지가 프레임이 제공될 판유리의 주위부분을 따라 지지 장치의 지지면 위로 자유롭게 돌출되고, 판유리의 에지를 따라 안내되어 압출다이에 의해 판유리의 에지 위로 압출 공정 후에 중합체가 성형되는 방식으로 지지 장치에 의해 고정식으로 유지되며, 압출된 외곽 스트랜드가 판 유리의 하나 이상의 주면 및 외주면상에 접착식으로 부착되는 방식으로 판유리의 에지 위로 결합되어 판유리의 주면과 함께 폐쇄형 다이단면(closed die cross-section)을 현성하는 판유리를 포함한다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은 크고 복잡한 주형을 이용하는 사출 성형 (injection moulding) 등과 같은 방법으로만 제조할 수 있었던 성형 중합체 프레임을 구비한 판유리를 제공하기 위해 압출 공정의 공지된 장점을 이용한다. 현재의 자동화 장비, 즉, 로보트에 의해 판유리의 둘레로 압출헤드의 경로제어를 정확히 수행할 수 있으므로, 극소의 공차를 갖는 프레임을 구비한 판유리를 제조할 수 있다. 이러한 방식으로 판유리의 불가피한 치수공차를 보정할 수 있으므로, 프레임을구비한 판유리의 치수 정확도는 판유리 자체의 치수 정확도보다 더 양호하다. 다소큰 치수공차를 갖는 판유리를 이용할지라도 프레임을 구비한 판유리의 최종 치수에는 영향을 주지 않는다. 그러나, 특히 중요한 본 발명에 따른 방법의 장점은 압출 다이에 대한 임의의 변경 없이 성형된 프레임을 구비한 다양한 형태 및 크기를 갖는 판유리를 제공하는 것이고, 이를 위해서 단지 판유리의 특정 형태에 대해 로봇경로 프로그램을 적용시키는 것만이 필요하다.
본 발명에 따른 방법에 있어서는, 적어도 프레임이 제공될 부분상에서의 판유리의 에지가 압출헤드에 자유롭게 접근하는 방식으로, 프레임이 제공될 판유리는압출다이의 작업 구역에 매우 주의깊게 배치되어 판유리의 형태에 적합한 지지부상에 유지되어야만 한다. 양호하게는 판유리에는 그 주위면 전체에 걸쳐 프레임이 제공된다. 압출다이는 판유리와 함께 압출 단면을 형성하도록 둘러싸야 한다. 이는 판유리의 양측면상에서 압출다이가 밀봉면을 가져야만 하며, 그것은 판유리의 주면상에서 미끄럼 이동하고 판유리의 표면에 대해 다이 단면의 양호한 밀봉을 보장해야 한다는 것을 의미한다. 이것은 예를 들어, 스프링 장착식 밀봉 리지(sealing ledge)에 의해 이루어질 수 있으며, 판유리 에지상의 압출다이의 위치는 밀봉 위치로 배치될 수 있다.
그러나, 견고하게 위치되는 밀봉면을 구비한 압출다이를 선택적으로 이용할수도 있다. 그러나, 이는 프레임이 제공될 판유리가 극소의 두께 공차를 갖고 다이 마우스(die mouth)의 내부치수가 판유리의 두께와 매우 정확히 맞춰져야 한다는 것 을 선결 조건으로 한다. 중합체 덩어리의 점성 및 잔류 특성이 사용될 때, 압출다 이의 밀봉면과 판유리의 표면 사이의 홈은 약 0.1 내지 0.5mm에서 변동될 수 있다. 압출 공정의 마지막 단계에서 판유리로부터 압출다이를 제거할 때 강성 다이 마우 스를 갖는 압출다이의 경우에는, 이 지점에서 압출된 중합체 스트랜드는 압출다이 의 운동에 의해 제거되지만, 이 지점에서의 프레임 형태는 공지된 방법에 따라 문제 없이 재성형될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 의해, 판유리 위로 거의 L-형 단면을 갖는 중합체 프레임을 압출하고, 판유리의 일측면상의 중합체 프레임은 판유리의 주면과 동일한 평면에 형성될 수 있다. 그러한 프레임은 예를 들어, 차체에서 외피-수평 방식으로 바람 미끄럼 장치가 설치되어야 할 자동차용 판유리 등에 적합하다. 이러한 경우에 , 압출다이는 압출중에 압출다이의 대응 경계면이 주위 에지까지 판유리의 가장 자리 구역과 접촉하고 판유리의 주면을 방사상 외향으로 연장시키는 방식으로 설계되어 안내되어야만 한다.
본 발명에 따른 방법을 이용함으로써, 판유리의 에지의 3면을 둘러싸는 프레임을 구비한 판유리를 제공할 수 있다. 압출된 프레임은 임의의 단면을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징 및 장점은 첨부도면과 관련한 하기의 설명과 특허청구범위로부터 명백해진다.
본 발명은 특히, 자동차용 판유리 위로의 프레임의 앞출과 관련하여 설명된다. 그러나, 본 발명에 따른 방법에 의해 대응 프레밈 또는 밀봉부를 구비한 문 또는 판형 부품 등의 판재를 제공하는 것도 가능하다.
만곡형 자동차용 판유리로 구성된 경우와 외곽 중합체 프레임(2)이 제공되는경우의 판유리는 가동식 지지부(3)상에 설치되며, 외곽 프레임(2)이 압출되는 처리단계 내로 연속적으로 이동된다. 상기 판유리(1)는 도시되지 않은 초기 작업 단계에서 주의 깊게 준비되며, 그 표면은 적절한 초기 시스템에서 압출될 중합체에 맞춰지는 구역이 세정된다.
상기와 같이 준비된 판유리(1)는 지지부(3)상에 정확하게 위치되는 방식으로배치된 후, 대응 진공 수단에 의해 고정된다. 이를 위해 각각의 지지부(3)는 판유리(1)의 형태에 대응하는 지지 프레임(4)을 가지며, 상기 지지부에는 탄성 지지층(5)과 판유리가 지지 프레임(4)의 탄성 지지층(5)에 대해 가압되는 몇개의 흡수판(6)이 제공된다. 변위 가능한 지지부(3)는 판유리의 처리 위치를 로보트(9)에 대해 정확하게 추정하는 방식으로 지지부(3)가 주의 깊게 위치되는 압출 스테이션 내로 일정한 주기로 이동된다. 판유리(1)가 그 압출 위치에 도달할 때, 로보트(9)는 작동을 개시한다. 압출다이(11)는 먼저, 판유리(1)의 에지 위로 화살표(F) 방향으로 이동한 후, 판유리(1)의 에지를 따라 화살표(F') 방향으로 안내되어 그 작업 위치로 옮겨진다. 동시에, 압출헤드(10)는 중앙제어장치(12)의 제어라인(18)에 의해 제어되므로, 다이의 추가 기능은 중합체 체적 유량의 스위치 온 및 스위치 오프, 다이 구멍에 대한 변화 또는 다른 기능 등의 작업을 수행한다.
판유리의 경계를 따라 압출다이를 구동시키는 로보트를 사용하는 제 1 도의 장치는 인력 다이에 적용될 수도 있다. 이러한 경무에, 중합체 유동은 비이드 (bead)가 외관을 형성하는 방식으로 경계를 따라 다이 속도에 의해 제어되어야만 한다.
상기 경우에 있어서, 열가소성 중합체는 판유리(1) 위로 성형된다. 열가소성중합체는 압출기(15) 내에서 용융되어, 가열된 압력 호스(16)에 의해 압출헤드(10)로 공급된다. 적합한 열가소성 중합체는 예를 들어, 이소택틱 폴리프로필렌 (isotactic potipropyleme) 및 에틸렌-프로필렌-다인 고무(ethylene-propylene-diene-rubber)로 구성되는 열가소성 폴리올레핀 탄성체이다. 열가소성 중합체를 사용할 경우, 판유리는 약 150 ℃로 적절하게 예열된다. 그러나, 열가소성 중합체 대신에, 습기 경화식 폴리우레탄 물질 등의 반응 물질을 사용하는 것도 가능하다. 이러한 경우에, 압출기(15)는 적절한 펌프로 대체되며, 그 펌프는 호스(16)에 의해 압출될 물질을 압출헤드(10)로 공급한다.
압출헤드(10)가 판유리 에지를 통과한 후 다시 시작 위치에 도달될 때, 중합체 체적 유동은 중단되며, 압출헤드(10)는 화살표(F) 방향의 반대 방향으로 다시 판유리(1)로부터 제거되며, 프레임(2)이 제공된 판유리는 후속 처리 단계로 이동됨과 동시에 다음 판유리(1)가 압출 장치 내로 통과되어, 압출 사이클이 재개된다.
압출된 중합체 스트랜드의 초기와 말기 사이의 전이점은 압출 공정의 끝에서 다이의 방사상 이동에 의해 필요한 변형을 가진다. 따라서, 상기 전이점은 후속 처 리 단계에서 재생되어야만 한다. 상기 전이점의 재생 또는 재처리(reprocessing)는유럽특허 제 421,833 A2호 또는 제 524,060 A1호에 개시된 바와 같은 방법에 따라발생된다. 상기 전이 영역의 재처리는 열가소성 중합채가 압출되는 경우에 특히 간단하다. 이는 가열된 주형으로 인해 단지 재성형만이 필요하기 때문이다.
판유리의 일측부상에 즉, 주면(21)의 측부상에서 상기 주면(21)에 수평하게제공되고, 횡단면이 L-형상이고, 프레임 외곽의 한 레그가 주면(22)상에 결합되고,다른 레그는 판유리의 외주면(23)상에 결합하여 판유리 표면에 견고하게 접속되는중합체 프레임(20)이 제공되는 판유리(1)가 사용되는 형태의 압출다이의 기본 구조가 제 2 도에 도시된다.
상기 압출다이(25)는 운동 방향으로 관통 마우스형 리세스(26: mouth-like recess)를 가지고, 이 리세스에 의해 판유리(1)의 에지 위로 결합한다, 상기 마우스형 리세스(26)의 하측부에는 상부면(28)을 구비한 죠오(jaw : 27)가 위치되어, 압출 공정 중에는 판유리(1)의 주면(21)과 접촉된다. 상기 다이의 마우스형 리세스 (26)의 다른 측부상에는 죠오(29)가 위치된다.
상기 다이(25)의 운동 방향에서의 다이의 후방벽 상에는 보정 다이 구멍이 제공되는데, 이것은 상기 압출된 중합체 스트랜드의 횡단면을 형성한다. 상기 다이의 마우스형 개구는 수직으로 이동할 수 있도록 장착된 가동식 리지(31: ledge)의벽(30)에 의해 경계가 형성된다. 로드(32)에 의하여, 상기 리지는 공압 또는 유압실린더(33)에 의해 상승될 수 있다. 상기 리지(31)는 헬리컬 스프링(34) 또는 상기판유리(1)의 표면(22)에 대하여 동일하게 작용하는 다른 수단에 의해 그 하부 위치로 가압된다. 상기 스프링(34)에 의해 가해지는 접촉력은 판유리(1)의 양측부상에서 미끄럼 이동하는 다이(25) 면의 양호한 밀봉이 보장되도록 조절된다. 그러나, 압출 공정시, 상기 접촉 압력은 상기 다이 운동을 방해하고 다이의 미끄럼 이동면에 마모를 초래할 수 있는 과도한 마찰력을 발생시키지 않도록 너무 높지 않아야 한다.
상기 밀봉 리지(31)를 작동하는 실린더(33)는 중앙제어장치(12)에 의해 제어된다. 상기 다이(25)가 비작동 위치로부터 판유리 에지상의 작동 위치로 움직인 후, 압출 공정의 말미에 상기 다이가 판유리의 측부를 따라 비작동 위치로 복귀될 때, 밀봉 리지(31)는 실린더(33)에 의해 그 상단부 위치로 옮겨진다.
다이(25)의 미끄럼 이동면 즉, 리세스(15)의 죠오(27)와 리지(31)의 하측부상에는, 각각의 경우에 유리상에서 양호한 미끄럼 이동 특성을 갖는 탄성 재료 지지층(35, 36)이 제공된다. 상기 지지층(35, 36)은 미끄럼 이동을 용이하게 하며 판유리에 대한 다이 구멍의 보다 양호한 밀봉을 제공한다. 양호하게는, 이들 지지층 (35, 35)은 그 신속한 교체가 가능하도록 설치된다.
제 3 도에 도시된 다이(40)는 제 2 도에 도시된 다이(25)와 유사한 구조를 갖지만, 마우스형 리세스(41)의 양측부상에 변위 가능한 밀봉 리지(42, 43)가 제공된다는 점이 상이하다. 상기 밀봉 리지(42, 43)는 판유리(1)의 2개의 주면에 대하여 헬리컬 스프링(44)에 의하여 교대로 가압된다. 다이가 그 대기 위치로부터 판유리의 에지상의 작동 위치로 이동될 때, 및 압출 공정의 말기에 다시 판유리로부터 제거될 때, 공압 또는 유압 실린더(45, 46)에 의해 밀봉 리지는 그 개방 단부 위치에서 로드(47, 48)에 의해 이동된다. 2개의 밀봉 리지(42, 43)의 미끄럼 이동면상에는 유리상에서의 양호한 미끄럼 이동 특성을 갖는 탄성 재료로 제조된 교환 가능한 지지층(49)이 제공된다.
상기 다이(40)는 판유리의 경계 구역에서 3개의 모든 측부상에 접경하는 U-형상 프레임(52)의 압출용으로 적합하다.
제 4 도는 작업 위치에서 상술된 원리에 따라 제조된 다이(55)를 도시하고,여기에서 보정 다이 구멍(56)에는 분리 채널(57, 58)에 의해 압출될 중합체가 공급된다. 상기 채널 내의 또는 채널에 중합체를 공급하는 라인 내의 적절한 차단 장치에 의해, 상기 2개의 채널 내에서의 중합체 체적 유동을 분리식으로 조절하는 것이가능하다. 이것은 다이 구멍(56)의 다이 단면적의 다른 부분에 상이한 체적 유동양을 공급하는 것을 가능하게 하고, 만약, 프레임 외곽(60)의 단면이 상기 경우에서와 같은 대칭이 아니고 결과적으로 다이 구멍의 일부분이라면, 다른 부분에서보다 더 많은 재료의 양이 요구된다.
또한 상기 경우에서, 다이(55)를 운반하는 압출헤드상에는 브라켓(63: bracket)에 의해 지지휠(62)이 위치된다. 상기 지지휠(62)은 판유리 표면에 수직인방향으로 판유리(1) 특히, 만곡된 판유리의 경우에 형상 공차를 보정한다. 상기 목적을 위하여, 상기 압출헤드는 수직 방향으로 수 밀리미터 정도 이동되게 장착되므로, 필요한 공차 보정은 상기 지지휠(62)을 통해 발생한다.
제 1 도는 처리를 수행하기 위한 장치를 도시한 도면.
제 2 도는 L-형 중합체 프레임을 압출하기 위한 압출헤드의 한 실시예를 도시한 도면.
제 3 도는 판유리 에지 주위에 결합하기 위한 U-형 프레임을 압출하기 위한 압출헤드의 한 실시예를 도시한 도면.
제 4 도는 처리를 수행하기에 적합한 압출헤드의 상세도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 판유리 2, 20, 52, 60 : 중합체 프레임
3 : 지지 장치 4 : 지지 프레임
5 : 탄성 지지층 6 : 흡수판
9 : 로봇 10 : 압출헤드
11, 25, 40, 55 : 압출다이 12 : 중앙제어장치
18 : 제어라인 26 : 리세스
31, 42, 43 : 밀봉리지 62 : 지지휠

Claims (8)

  1. 압출에 의해 적어도 두 개의 측부(22, 23)에서 판유리를 에워싸는 위치에 위치되는 중합체 프레임을 구비한 판유리 제조 방법에 있어서,
    a) 판유리(1)의 에지가 지지 장치(3)의 지지면 넘어로 자유로이 돌출하는 방식으로, 지지 장치(3)에 의해 고정식으로 유지되는 작업 위치에 상기 판유리(1)를 제공하는 단계와,
    b) U-형상 단면을 가지며 판유리의 에지에 맞물리는 리세스(20)를 구비한 압출 다이(25)를 상기 판유리(1)의 에지 쪽으로 이동시키는 단계와,
    c) 압출된 폴리머 비드의 단면을 결정하는 계량된 구멍을 후방벽에 구비 하는 상기 압출 다이의 개구를 U-형상으로 한정하는 벽(30)을 갖는 가동식 리지(31)를 판유리의 적어도 하나의 표면(22)에 대해 가압하는 단계와,
    d) 중합체의 유동을 개시한 후에, 판유리(1)의 에지를 따라 상기 압출 다이 를 이동시키는 단계와,
    e) 압출 작업 중에, 상기 가동식 리지(31)를 그 최종 이격 위치로 옮기고 상기 압출 다이를 판유리에 대해 정지 위치로 옮기는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 판유리 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    단일 가동식 리지(31)가 상기 압출 다이(25)에 장착될 때, 상기 U-형상 리세스(26)의 죠오(27)는 상기 c)단계 및 d)단계 중에 판유리의 표면(21)에 접촉하는 표면(28)을 구비하는 것을 특징으로 하는 판유리 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    두 개의 가동식 리지(42, 43)가 상기 압출 다이(25)에 장착될 때, 상기 두개의 리지는 상기 c)단계 및 d)단계 중에 판유리의 두 표면(21, 22)상으로 가압되고 상기 b)단계 및 e)단계 중에는 그 최종 개방 위치에 위치되는 것을 특징으로 하는 판유리 제조 방법.
  4. 처리용 로보트(9)와,
    판유리(1)를 작업 위치에 유지하는 지지 및 변위 시스템(3, 4, 5, 6)과, 압출될 중합체를 공급하는 기구(15, 16)와,
    압출 다이의 변위 방향에서 보았을 때 U-형상 리세스(26, 41)의 전체 길이에걸쳐 그 후방벽에 계량된 다이 구멍이 제공된 판유리(1)의 에지를 에워싸는 압출다이(11, 25, 40, 55)를 구비하는 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 판유리 제조 장치에 있어서,
    상기 압출 다이의 U-형상 리세스의 두 개의 죠오 중 적어도 하나는 판유리의대응 주면에 대해 수직하게 이동할 수 있으며 상기 압출 다이의 작업 위치에서 상 기 판유리 표면상에 지지되는 밀봉 리지(31)를 그 전방 단부에 구비하는 것을 특징 으로 하는 판유리 제조 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 압출다이(25)는 그 전체 길이에 걸쳐 상기 H-형상 리세스(26)의 일측부상에 가동식 밀봉 리지(31)를 가지며, 상기 H-형상 리세스(26)의 다른 측부상에 판 유리의 주면(21)과의 미끄럼 접촉을 위한 편평한 미끄럼면(28)을 가지는 것을 특징 으로 하는 판유리 제조 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 압출 작업 중에 판유리(1)상에서 미끄럼 이동하는 압출다이(35, 40)의표면에는 유리 표면상에서 양오한 미끄럼 특성을 가지는 탄성 지지층(35, 30)이 제공되는 것을 특징으로 하는 판유리 제조 장치.
  7. 상기 압출다이(55)는 각 경우에 다이 구멍(56)의 다이 단면의 다른 부분에 압출될 중합체를 공급하는 두 개의 채널(57, 58)을 가지며, 상기 채널들 내에서 압출될 중합체의 체적 유량은 서로 독립적으로 조절되는 것을 특징으로 하는 판유리제조 장치.
  8. 상기 압출다이(55)를 지지하는 압출헤드는 판유리(1)에 대해 수직한 방향으로 이동 가능하게 장착되며 상기 판유리(1)의 형상 공차를 보정하기 위해 판유리 (1)상에 지지되는 지지휠(62)을 구비하는 것을 특징으로 하는 판유리 제조 장치.
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