KR100497174B1 - Manufacturing method of steering wheel and reaction injection mole for vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차용 스티어링 휠의 제조방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 금형 내 카운터 압력 제어를 통하여 오버플로우와 버어의 발생을 억제하고 싸이클 타임의 감소로 생산성을 향상시키는 데 있고, 이에 따른 반응사출 금형은, 내부에 형성된 캐비티와 연통되는 수지주입구 및 가스밴트가 형성되는 금형에서, 상기 가스밴트에 연통되는 공기채널; 상기 공기채널에 연통되는 밸브; 및 상기 밸브와 연결되고 상기 캐비티의 압력을 측정하는 압력변환기를 포함한다.The present invention relates to a method for manufacturing a steering wheel for a vehicle. In particular, the present invention is to suppress the occurrence of overflow and burr through the counter pressure control in the mold and to improve the productivity by reducing the cycle time, the reaction injection mold, the resin inlet and gas in communication with the cavity formed therein An air channel communicating with the gas vent in a mold in which a vent is formed; A valve in communication with the air channel; And a pressure transducer connected to the valve and measuring the pressure of the cavity.
Description
[발명이 속하는 기술분야][TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION]
본 발명은 자동차용 스티어링 휠의 제조에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 반응사출성형의 오버플로우 방지를 위한 자동차용 스티어링 휠 금형 및 자동차용 스티어링 휠의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to the manufacture of steering wheels for automobiles, and more particularly to a method for manufacturing a steering wheel mold for automobiles and a steering wheel for automobiles for preventing overflow of reaction injection molding.
[종래기술][Private Technology]
일반적으로 자동차용 스티어링 휠은 자동차 주행 시 방향을 제어하는 조향 역할, 사고 발생 시 승객을 보호하는 안전장치 역할을 동시에 수행하고 있다. 또한 내장재 부품으로 운전자가 손으로 잡을 때 터치감이 좋아야 하는 등 감성 품질 문제도 중요시 되는 부품이다.In general, a steering wheel for a vehicle performs a steering role to control a direction while driving a vehicle and a safety device to protect a passenger in case of an accident. In addition, as the interior parts, the touch quality should be good when the driver grabs it by hand.
이러한 스티어링 휠을 제작하기 위하여 종래에는 사출성형 공법에 의한 PP, PVC 재질을 사용하였고, 근래에는 반응사출성형공법(Reaction Injection Molding;RIM)을 통한 폴리우레탄 재질을 사용하고 있다.In order to manufacture such a steering wheel, conventionally, PP and PVC materials using an injection molding method have been used, and recently, polyurethane materials using Reaction Injection Molding (RIM) are used.
반응사출성형이란 금형 내에서 단량체(Monomer)로부터 고분자로의 중합과 동시에 성형이 이루어지는 플라스틱 가공 방법을 말한다. 예로서 폴리올(Polyol)과 이소시아네이트(Isocyanate)등의 단량체로부터 폴리우레탄 폼을 제조하는 방법으로 액상의 단량체 반응액 원료를 정량적으로 계량한 후 강력 혼합하여 금형 내에 사출하고 중합, 경화과정을 거쳐 제품을 탈형하는 순으로 진행된다.Reaction injection molding refers to a plastic processing method in which molding is performed simultaneously with polymerization of monomers to polymers in a mold. For example, a method of producing polyurethane foam from monomers such as polyol and isocyanate. Quantitatively quantitatively measure the liquid monomer reaction liquid raw materials, and then strongly mix them, inject them into a mold, polymerize and cure the product. In order to demould.
도 1은 종래 반응사출성형 공법을 이용하여 제작된 스티어링 휠을 도시한 평면도이다.1 is a plan view showing a steering wheel manufactured using a conventional reaction injection molding method.
스티어링 휠은 금형(10) 내부에서 형성되는 데, 금형(10)의 내부에 스티어링 휠에 대응되는 캐비티(cavity)(12)가 형성되고, 금형(10)의 하부에 수지를 주입할 수 있는 수지주입구(14)가 형성된다. 금형(10)의 중심부에는 스티어링 휠의 허브코어(16)가 위치한다.The steering wheel is formed in the mold 10, a cavity 12 corresponding to the steering wheel is formed in the mold 10, and a resin capable of injecting resin into the lower portion of the mold 10. The injection port 14 is formed. The hub core 16 of the steering wheel is located at the center of the mold 10.
이러한 금형(10)의 수지주입구(14)를 통해 수지를 주입하게 되면 스킨층 외부에서 발생하는 버와 기포 발생을 억제하기 위하여 인위적으로 오버플로우(18)를 발생시키고 있다.When resin is injected through the resin inlet 14 of the mold 10, an overflow 18 is artificially generated to suppress the generation of burrs and bubbles generated outside the skin layer.
도 2는 종래 반응사출성형 공정에 관한 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a conventional reaction injection molding process.
먼저 금형에 이형제와 페인트를 도포하고, 허브코아(hub core)(16)를 인서트 한 후, 폴리올(Polyol)과 이소시아네이트(Isocyanate) 원료를 주입하고 계량펌프를 통하여 믹싱헤드에서 원료의 중합반응에 의한 반응열로 형성된 폴리우레탄을 수지 주입구를 통하여 캐비티 내부로 주입한다. 주입된 폴리우레탄 폼(Foam)은 해압 및 경화과정을 거쳐 탈형 후 성형품으로 완성된다.First, a mold release agent and a paint are applied to the mold, a hub core 16 is inserted, a polyol and an isocyanate raw material are injected, and a polymerization pump is used to mix the raw materials in the mixing head through a metering pump. Polyurethane formed by the reaction heat is injected into the cavity through the resin inlet. Injected polyurethane foam (Foam) is demolized after the decompression and curing process to complete the molded product.
그러나 일반적인 반응사출성형은 해압 및 경화과정 중 내부의 높은 온도와 발포압에 의하여 기포가 제품 표면으로 터져나오는 현상이 발생하는데 이를 방지하기 위하여 인위적으로 오버플로우(18)를 발생시킨다.However, in general reaction injection molding, bubbles are blown out to the surface of the product due to high temperature and foaming pressure inside during depressurization and curing process, and artificially generate an overflow 18 to prevent this.
또한, 스킨층 외부에 발생하는 버어(burr)(20)로 인하여 2차 가공이 힘들고 재생이 불가능하여 원재료의 낭비가 크고, 일반 사출성형에 비하여 싸이클 타임이 과다한 문제점이 있다.In addition, due to the burr 20 generated outside the skin layer, secondary processing is difficult and regeneration is not possible, resulting in large waste of raw materials and excessive cycle time compared to general injection molding.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 그 목적은 금형 내 카운터 압력 제어를 통하여 오버플로우와 버어의 발생을 억제하고 싸이클 타임의 감소로 생산성을 향상시키는 자동차용 반응사출 금형 및 자동차용 스티어링 휠의 제조방법을 제공하는 데 있다.The present invention has been proposed to solve the problems described above, the object is to suppress the occurrence of overflow and burr through the counter pressure control in the mold and to increase the productivity by reducing the cycle time of the automotive reaction injection mold and The present invention provides a method for manufacturing a steering wheel for an automobile.
상술한 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 반응사출 금형은, 내부에 형성된 캐비티와 연통되는 수지주입구 및 가스밴트가 형성되는 금형에서, 상기 가스밴트에 연통되는 공기채널; 상기 공기채널에 연통되는 밸브; 및 상기 밸브와 연결되고 상기 캐비티의 압력을 측정하는 압력변환기를 포함한다.In order to achieve the above object, the reaction injection mold of the present invention comprises: an air channel communicating with the gas vent in a mold in which a resin inlet and a gas vent communicating with a cavity formed therein are formed; A valve in communication with the air channel; And a pressure transducer connected to the valve and measuring the pressure of the cavity.
그리고, 상기 금형을 이루는 복수의 본체가 맞닿는 면에 실링이 설치되는 것이 바람직하다.And it is preferable that a sealing is provided in the surface which the several main body which comprises the said mold abuts.
또한, 상기 캐비티와 연통되고 금형에 설치되는 안전밸브를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to further include a safety valve in communication with the cavity and installed in the mold.
그리고, 상기 밸브에 연통되는 가스를 주입하기 위한 가스주입수단을 더 포함하며, 이 가스주입수단으로는 가스가 채워진 가스실린더가 사용되는 것이 바람직하다.In addition, the gas injection means for injecting the gas communicated to the valve further comprises, it is preferable that a gas cylinder filled with gas is used as the gas injection means.
그리고 본 발명의 제조방법은, 금형의 내부에 형성된 캐비티의 표면에 이형제를 도포하고, 도포된 상기 이형제의 표면 위에 페인트를 도포한 후, 상기 캐비티에 허브코어를 안착시킨 후 금형을 결합하여 수지를 주입하고, 해압 및 경화를 거쳐 탈형하는 과정을 거쳐 자동차용 스티어링 휠을 제조하는 방법에서, 상기 금형의 내부로 미리 설정된 압력까지 압축공기를 주입하고, 주입되는 수지의 발포로 인해 형성된 압력과 상기 압축공기에 의해 형성된 압력편차를 최소화하면서 반응사출을 실시한다.In the manufacturing method of the present invention, a release agent is applied to the surface of the cavity formed inside the mold, the paint is applied on the surface of the applied release agent, and then the hub core is seated on the cavity, and then the mold is bonded to the resin. In the method of manufacturing a steering wheel for a vehicle by injecting, depressurizing and curing and demolding, injecting compressed air to a predetermined pressure into the inside of the mold, and the pressure formed by the foaming of the injected resin and the compression The reaction injection is performed while minimizing the pressure deviation formed by the air.
여기서, 상기 주입되는 수지로 인하여 압축되어지는 금형 내부의 공기를 압력변환기를 이용하여 금형의 외부로 배출시킴으로써 성형이 완성될 때까지 일정한 압력차이를 유지토록 하는 것이 바람직하다.Here, it is preferable to maintain a constant pressure difference until the molding is completed by discharging the air inside the mold to be compressed by the resin injected into the outside of the mold using a pressure transducer.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 개선된 스티어링 휠 금형을 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3에 도시한 금형의 일부를 도시한 부분 단면도이다.3 is a plan view showing an improved steering wheel mold according to the present invention, and FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a part of the mold shown in FIG.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 금형(21)은 상부본체와 하부본체가 결합되어 형성되는 것으로, 금형(21)의 내부에는 허브코어(23)가 안치될 공간이 형성되고, 이 허브코어 공간과 연통되는 폼이 주입될 공간인 캐비티(25)가 형성되며, 이 캐비티(25)에 가스밴트(27)를 통해 연통되는 공기채널(29)이 형성되고, 공기채널(29)은 하부본체의 일측에 복수개로 형성된 공기주입구(31)와 연통된다. 금형(21)에는 캐비티(25)와 연통되는 수지주입구(33)가 형성되어 금형(21)의 내부로 수지를 주입할 수 있도록 한다.3 and 4, the mold 21 is formed by combining the upper body and the lower body, a space in which the hub core 23 is placed is formed in the mold 21, the hub A cavity 25, which is a space into which a foam communicating with the core space is to be injected, is formed, and an air channel 29 is formed in the cavity 25 to communicate with the gas vent 27, and the air channel 29 has a lower portion. It is in communication with the air inlet 31 formed in plurality on one side of the main body. The mold 21 is provided with a resin injection hole 33 communicating with the cavity 25 to inject resin into the mold 21.
그리고 상부본체와 하부본체(35)가 맞닿아 결합되어 있을 때 공기가 새는 것을 방지하기 위해서 두 본체가 맞닿은 면에 실링(37)이 설치된다.And when the upper body and the lower body 35 is in contact with each other in order to prevent the leakage of air, the sealing 37 is installed on the surface where the two main body abuts.
또한 금형(21)에는 캐비티(25)와 연통되는 안전밸브(39)가 설치됨으로써 공기주입구(31)를 통해 주입되는 공기압이 적정한 수준이 되도록 한다.In addition, the mold 21 is provided with a safety valve 39 in communication with the cavity 25 so that the air pressure injected through the air inlet 31 is at an appropriate level.
상기한 복수개의 공기주입구(31)에는 각각 제1밸브(41)와 제2밸브(43)가 연결 설치되는 데, 그 중에서 일측의 공기주입구(31)에 설치된 제1밸브에는 가스주입수단이 연결되며, 가스주입수단으로 가스실린더(45)가 사용되는 것이 바람직하다.The first valve 41 and the second valve 43 are connected to the plurality of air inlets 31, respectively, and a gas injection unit is connected to the first valve installed at the one side of the air inlet 31. Preferably, the gas cylinder 45 is used as the gas injection means.
그리고 제1밸브(41)와 제2밸브(43)에는 금형(21) 내부의 압력을 측정하는 압력변환기(47)가 접속된다. 압력변환기(47)는 금형(21) 내부의 압력을 측정하여 제1밸브(41) 및 제2밸브(43)의 개폐정도를 조절하여 금형(21) 내부로 공급되는 공기압을 조절하게 된다.A pressure transducer 47 for measuring the pressure inside the mold 21 is connected to the first valve 41 and the second valve 43. The pressure transducer 47 measures the pressure in the mold 21 to adjust the opening and closing degree of the first valve 41 and the second valve 43 to adjust the air pressure supplied into the mold 21.
도 5는 본 발명에 따른 스티어링 휠의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a steering wheel according to the present invention.
먼저 허브코어(23)를 금형(21)의 공간에 안착하기 전 금형(21)의 내부에 형성된 캐비티 표면에 이형제를 도포하여 금형(21)에서 완성될 제품이 용이하게 분리 가능토록 한다.First, a release agent is applied to the cavity surface formed inside the mold 21 before the hub core 23 is seated in the space of the mold 21 so that the product to be completed in the mold 21 can be easily separated.
이형제의 도포 후에는 제품의 외관을 형성할 페인트를 도포한다.After application of the release agent, paint is applied to form the appearance of the product.
그리고 허브코아를 금형(21)의 하부본체의 공간에 먼저 안착시킨 후 상부본체를 하부본체(35)에 결합하여 금형(21)을 완성한다.The hub core is first seated in the space of the lower body of the mold 21, and then the upper body is coupled to the lower body 35 to complete the mold 21.
다음으로, 압력변환기(47)를 통해 금형(21) 내부의 압력을 측정하면서 압력변환기(47)를 통해 제1밸브(41)를 개방하여 가스실린더(45)로부터 금형(21)의 내부로 압축공기를 주입하고, 금형(21) 내부의 압력이 미리 설정한 압력(20bar)에 도달하면 제1밸브(41) 및 제2밸브(43)를 닫고 믹싱헤드로부터 원료를 주입하여 반응사출을 실시한다.Next, while measuring the pressure inside the mold 21 through the pressure transducer 47, the first valve 41 is opened through the pressure transducer 47 and compressed into the mold 21 from the gas cylinder 45. When the air is injected and the pressure inside the mold 21 reaches the preset pressure (20 bar), the first valve 41 and the second valve 43 are closed and raw materials are injected from the mixing head to inject the reaction. .
믹싱헤드로로부터 주입되는 원료는 종래 공지된 방식과 동일하게 폴리올(Polyol)과 이소시아네이트(Isocyanate) 원료를 주입하고 계량펌프를 통하여 믹싱헤드에서 원료의 중합반응에 의한 반응열로 형성된 폴리우레탄을 수지 주입구를 통하여 캐비티 내부로 주입한다. 주입된 폴리우레탄의 양은 전체 성형품의 30%만 주입하게 된다.As the raw material injected from the mixing head, a polyol and isocyanate raw material is injected in the same manner as the conventionally known method, and a polyurethane formed by the reaction heat by the polymerization reaction of the raw material in the mixing head through a metering pump is used. Inject through the cavity. The amount of polyurethane injected is only 30% of the total molded article.
주입된 폴리우레탄은 화학적 발포제(H2O)를 통하여 발포를 시작하게 되는 데 이때 카운터 압력 제어가 시작된다. 즉, 주입된 폴리우레탄 폼이 발포를 시작하게 되면 미리 주입된 공기압과의 압력차이가 발생하게 되고 미리 주입된 공기는 폴리우레탄 폼으로 인하여 더욱 압축이 되므로 발포시간이 경과할수록 압력차이는 변하게 된다. 그러므로 미리 설정한 공기압(50bar)을 유지하기 위해 압력변환기(47)의 제어에 따라 제2밸브(43)를 조절하여 폴리우레탄 폼으로 인하여 압축되어지는 일부분의 공기를 가스밴트(27) 및 제2밸브(43)를 통해 외부로 배출시킴으로써 성형이 완성될 때까지 일정한 압력차이를 유지할 수 있게 된다.The injected polyurethane starts foaming through the chemical blowing agent (H 2 O) at which time counter pressure control begins. That is, when the injected polyurethane foam starts foaming, a pressure difference occurs with the pre-injected air pressure, and the pre-injected air is further compressed due to the polyurethane foam, so the pressure difference changes as the foaming time elapses. Therefore, in order to maintain a predetermined air pressure (50 bar) by adjusting the second valve 43 in accordance with the control of the pressure transducer 47, a part of the air compressed by the polyurethane foam gas vent 27 and the second By discharging to the outside through the valve 43, it is possible to maintain a constant pressure difference until the molding is completed.
반응사출작업이 종료되면 제1밸브(41)와 제2밸브(43)를 닫고 해압 및 경화공정을 포함하는 냉각과정을 거치게 되고, 탈형 후 성형품으로 완성된다.When the reaction injection operation is completed, the first valve 41 and the second valve 43 are closed and subjected to a cooling process including a depressurization and curing process, and finished with a molded product after demolding.
아래의 표 1은 종래 대비 본 발명의 개선된 반응사출성형 공법에 대한 비교 물성치이다.Table 1 below is a comparative physical properties for the improved reaction injection molding method of the present invention compared to the prior art.
표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명에서 사용된 금형 내 카운터 압력으로 인하여 오버플로우의 발생률을 크게 개선할 수 있어 원재료의 소비를 줄일 수 있고, 제품의 경화시간 감소로 인하여 싸이클 타임을 개선할 수 있다.As can be seen from Table 1, due to the counter pressure in the mold used in the present invention can greatly improve the incidence of overflow can reduce the consumption of raw materials, and can improve the cycle time due to the reduction of the curing time of the product .
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 금형 내 압축공기를 주입하고, 폴리우레탄을 주입하는 과정에서 금형 내부의 압력을 조절하면서 주입함으로써 오버플로우가 억제되고 경화과정이 촉진되어 싸이클 타임을 개선할 수 있다. As described above, according to the present invention, by injecting compressed air in the mold and injecting polyurethane while adjusting the pressure inside the mold, overflow is suppressed and the curing process is accelerated, thereby improving cycle time. have.
또한 스티어링 휠의 스킨층 밀도를 증가시켜 허브코어와 폴리우레탄의 밀착성을 향상시키는 효과가 있다.In addition, the skin layer density of the steering wheel is increased to improve the adhesion between the hub core and the polyurethane.
도 1은 종래 반응사출성형 공법을 이용하여 제작된 스티어링 휠을 도시한 평면도.1 is a plan view showing a steering wheel manufactured using a conventional reaction injection molding method.
도 2는 종래 반응사출성형 공법의 생산 공정을 보여주는 순서도.Figure 2 is a flow chart showing the production process of the conventional reaction injection molding method.
도 3은 본 발명에 따른 개선된 반응사출 금형을 도시한 평면도.3 is a plan view showing an improved reaction injection mold according to the present invention.
도 4는 도 3에 도시한 반응사출 금형의 일부를 도시한 부분 단면도.4 is a partial cross-sectional view showing a part of the reaction injection mold shown in FIG.
도 5는 본 발명에 따른 개선된 반응사출방법을 설명하기 위한 순서도.5 is a flow chart for explaining the improved reaction injection method according to the present invention.
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