KR100513620B1 - 폴리카보네이트 수지를 이용한 시작차용 윈도우의성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리카보네이트 수지를 이용한 시작차용 윈도우의 성형방법에 관한 것으로서, 폴리카보네이트(PolyCarbonate) 시트를 일정온도 이상으로 가열한 후 하형만으로 이루어진 간이금형을 이용하여 성형한 다음, 이를 양산차 개발을 위한 검토 목적의 시작차에 적용함으로써, 기존의 유리재에 비하여 경량화를 이룰 수 있어 파워윈도우에 사용되는 레귤레이터 모터의 용량을 저감시킬 수 있으며, 더불어 기존의 상하금형이 적용된 성형에 비하여 금형 제작비용을 줄일 수 있는 폴리카보네이트 수지를 이용한 시작차용 윈도우의 성형방법에 관한 것이다.

Description

폴리카보네이트 수지를 이용한 시작차용 윈도우의 성형방법{Method for molding of window for proto-car using PolyCarbonate resin}

본 발명은 폴리카보네이트 수지를 이용한 시작차용 윈도우의 성형방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리카보네이트(PolyCarbonate) 시트를 일정온도 이상으로 가열한 후 하형만으로 이루어진 간이금형을 이용하여 성형한 다음, 이를 양산차 개발을 위한 검토 목적의 시작차에 적용함으로써, 기존의 유리재에 비하여 경량화를 이룰 수 있어 파워윈도우에 사용되는 레귤레이터 모터의 용량을 저감시킬 수 있으며, 더불어 기존의 상하금형이 적용된 성형에 비하여 금형 제작비용을 줄일 수 있는 폴리카보네이트 수지를 이용한 시작차용 윈도우의 성형방법에 관한 것이다.

일반적으로, 연비 향상의 요구가 증대되고 있는 자동차 산업을 중심으로 차체 및 부품 등의 경량화에 대한 조치가 확대되고 있으며, 현재 자동차에서 주를 이루고 있는 차체의 경량화에 대한 연구는 활발히 진행되고 있는 추세에 있다.

상기 경량화에 적용되는 차체로는 알루미늄 소재가 이용되고 있으며, 일본 혼다社가 90년에 세계 최초의 양산 알루미늄 차체를 NSX에 채용하여 일찍부터 알루미늄 차체의 실용화가 진행되고 소재 특성에 집중 연구를 거듭하여 왔다.

따라서, 이제는 기술을 더욱 발전시키고，가볍고 컴팩트한 알루미늄 차체이면서 높은 수준의 강성과 안전성을 확보하는 새로운 골격의 경량 알루미늄 차체를 완성, 초저연비에 공헌하고 새로운 가치를 포함하는 고성능 차체 개발을 실현하고 있다.

그러나, 이러한 차체의 개발 외에 다른 부품에 대한 경량화 개발은 다소 뒤처져 있는 실정에 있다.

특히, 자동차에서 밖을 내다볼 수 있으며, 비 또는 눈과 유동공기의 침입을 막기위한 기능을 갖는 도어윈도우 및 윈드실드에 대한 연구개발은 거의 없는 실정에 있으며, 현재 상기 도어윈도우 및 윈드실드에 적용되고 있는 유리재는 강성 및 투명성과 내구성 등이 뛰어난 장점이 있으나, 중량면에서는 상기와 같은 장점에 비하여 다소 떨어지는 단점이 있다.

따라서, 유리재에 비하여 그 중량이 가벼운 소재의 개발이 더욱 요구된다.

한편, 도 3은 종래의 일반적인 도어윈도우 및 윈드실드에 적용되는 윈도우의 성형공정 중, 금형공정을 나타내는 공정도로서, 도어윈도우 및 윈드실드에 대한 성형공정은 판유리(100)를 온도 600℃ 이상으로 가열한 후 금형(200)을 통한 성형과정을 거친 다음, 고압의 공기로 급속 냉각시켜 성형하는 바, 이때 금형공정 중에 적용되는 금형(200)은 일반적으로 사용하는 상하형(210,220)으로써, 상기 상하형(210,220) 사이에 상기 판유리(100)를 밀착한 후, 정해진 형상으로 압축하는 주로 금속재로 이루어진 형(型)이다.

이와 같은 기존의 복잡한 설비에 의해 제작되는 상기 금형(200)에 있어서, 그 제작공정 및 제작비용과 금형을 이용하여 제품을 성형하는 성형공정을 줄이기 위한 노력도 상기 윈도우 소재의 경량화 못지 않게 요구된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 폴리카보네이트(PolyCarbonate) 시트를 일정온도 이상으로 가열하여 상하 및 좌우 틀의 곡률을 달리하여 곡면 재현이 가능한 하형만으로 이루어진 간이금형에 밀착시킨 후, 밑에서 위로 고압의 공기를 분사시켜 성형하여 양산차 개발을 위한 검토 목적의 시작차에 적용함으로써, 기존의 유리재에 비하여 40%이상의 경량화를 이룰 수 있어 파워윈도우에 사용되는 레귤레이터 모터의 용량을 저감시킬 수 있으며, 더불어 기존의 상하금형이 적용된 성형에 비하여 금형 제작비용을 줄일 수 있는 폴리카보네이트 수지를 이용한 시작차용 윈도우의 성형방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 시작차용 윈도우를 성형함에 있어서,

시트형태의 폴리카보네이트 수지(10)를 온도 100℃ 이상으로 가열하여 용융상태보다 고상인 상태로 만드는 단계와; 폴리카보네이트 수지(10)의 테두리에 외곽틀(11)을 끼운 다음 하형만으로 이루어진 간이금형(20)에 가압하여 밀착시키는 단계와; 상기 간이금형(20)의 중간 관통부분을 통해 공기분사장치(23)가 저부에서 상방으로 고압의 공기를 분사시켜 정해진 형상으로 성형하는 단계와; 실제제품 형상과 동일한 형상으로 절단하는 단계와; 윈도우 홀더용 홀(31)을 뚫고 절단면을 사상처리하여 최종적인 제품을 완성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 간이금형(20)은 상하 및 좌우 틀의 곡률을 달리한 곡면으로 이루어진 판부재(21)가 사각형태로 서로 조립형성되고, 그 판부재(21)의 내측부(22)는 관통형성된 판상으로 형성하되, 상기 내측부(22)의 저부에 공기분사장치(23)가 장착된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 완성된 최종 윈도우제품에는 필름타입의 코팅재(32)를 부착하는 코팅재 부착단계가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지를 이용한 시작차용 윈도우의 성형공정 중, 금형공정을 나타내는 공정도이며, 도 2는 가공완료된 윈도우제품에 코팅재가 부착된 상태를 나타내는 도면이다.

본 발명은 양산차 적용을 위해서가 아닌, 상기 양산차 개발을 위한 검토 목적의 시작차의 윈도우에 폴리카보네이트(PolyCarbonate) 수지를 적용하며, 이 폴리카보네이트 수지를 적용하기 위한 성형공정 중, 금형공정에서 상하 및 좌우 틀의 곡률을 달리하여 곡면 재현이 가능한 하형만으로 이루어진 간이금형을 이용하여 성형 가능하도록 한 것이다.

여기서, 상기 폴리카보네이트 수지는 일반적으로 투명하고 뛰어난 내충격성, 내열성, 내한성, 전기적 성질을 균형 있게 갖추고 있으며, 무독하고 자기소화성(自己消火性)도 있는 엔지니어링 플라스틱이다.

아울러, 잘 변형되지 않기 때문에 각종 스위치, 헤어드라이어, 선풍기 부품 등의 전기부품, 각종 팬, 헬멧, 카메라케이스, 소화기 커버 등의 기계부품에 사용되며, 기존의 유리재에 비해 가벼운 장점이 있다.

한편, 도 1은 본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지를 이용한 시작차용 윈도우의 성형공정 중, 금형공정을 나타내는 공정도로서, 본 발명에 따라 실시되는 금형공정에서의 금형의 구조는 다음과 같다.

본 발명에 따른 성형공정 중, 금형공정에서 사용되는 금형은 하형으로만 이루어진 간이금형(20)으로써, 상기 간이금형(20)은 각각의 모서리에 다리부가 구비된 일정한 크기의 판상으로 형성되어 있다.

한편, 상기 간이금형(20)의 중간부분에는 상하 및 좌우 틀의 곡률을 달리한 곡면으로 이루어진 일정높이의 판부재(21)가 사각형태로 서로 수직으로 조립형성되어 있고, 그 판부재(21)의 내측부(22)는 관통형성되어 있다.

이때, 상기 내측부(22)의 하단부에는 이 내측부(22)를 통해 저부에서 상방으로 공기를 분사시키는 공기분사장치(23)가 장착되어 있다.

이하, 이와 같은 간이금형을 이용한 자동차의 도어윈도우 및 윈드실드에 적용되는 윈도우의 성형공정에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 기존의 진공성형 방법을 개량한 성형방법으로서, 시트(sheet)형태의 폴리카보네이트 수지(10)를 온도 100℃ 이상으로 가열하여 용융상태보다 고상인 상태로 만든 후 이를 사각형상의 외곽틀(11)에 끼운다.

상기 폴리카보네이트 수지(10)가 끼워진 외곽틀(11)을 하형만으로 이루어진 간이금형(20)의 테두리에 정확하게 맞춘 다음, 폴리카보네이트 수지(11)를 위에서 가압하여 서로 밀착시킨다.

그런 다음에, 상기 내측부(22)의 하단부에 설치된 공기분사장치(23)가 저부에서 상방으로 고압의 공기를 분사시켜 상기 폴리카보네이트 수지(10) 정해진 형상으로 성형한 후, 폴리카보네이트 수지(10)를 간이금형(20)으로부터 분리한다.

이후, 성형된 상기 폴리카보네이트 수지(10)에 절단공정을 실시하여 실제제품 형상과 동일한 형상으로 절단하게 되면 제품이 완성되며, 마지막으로 윈도우 홀더를 위한 홀(31)을 뚫고 그 절단면 등을 매끄럽게 가공하는 사상처리를 하면 최종적인 윈도우(30)가 완성된다.

이때, 상기 폴리카보네이트 수지(10)는 상기와 같은 성형방법으로 정밀한 곡률을 구현하기가 어려우나 그 특성상 유연성이 유리에 비하여 훨씬 우수하므로 상기 윈도우(30)를 도어윈도우로 가공하여 상기 도어윈도우를 상하작동 시, 도어틀을 따라 움직이는데 전혀 문제가 없으며, 윈드실드는 주행 시, 공기유체 흐름에 따라 적당히 변형되어 크랙이 발생할 소지가 전혀 없다.

더 나아가, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 윈도우(30)에는 일정수준의 내(耐) 스크래치(scratch)성을 향상시키기 위하여 최종제품이 완성된 단계이후에 필름타입의 코팅재(32)를 완성된 최종 윈도우제품에 부착하는 코팅재 부착단계가 더 포함되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기와 같은 폴리카보네이트 수지(10)에 의하여 생산한 자동차의 윈도우(30)는 기존의 제조방법에 의해 생산한 윈도우보다 40% 이상 경량화를 이루게 되므로 그 결과, 파워윈도우를 구동시키는데 사용되는 구동수단인 레귤레이터 모터의 용량도 저감시킬 수 있는 새로운 윈도우를 제조할 수 있음을 확인하게 되었다.

다른 한편, 폴리카보네이트 수지(10)를 이용하여 윈도우(30)를 성형하는 성형공정은 양산품이 아닌 시작품 용도에만 사용 가능한 공정으로써, 양산품 제작에 앞서 시험용으로 큰 비용을 들이지 않고 사용할 수 있는 장점이 있으며, 간단한 금형의 변경으로 여러형태 및 차종에 대한 시작품 생산이 가능한 장점이 있는 우수한 성형방법인 것을 알 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지를 이용한 시작차용 윈도우의 성형방법은 다음과 같은 효과가 있다.

1) 폴리카보네이트 수지를 적용하여 기존의 유리재에 비하여 40%이상의 경량화를 이룰 수 있으며, 파워윈도우에 사용되는 레귤레이터 모터의 용량을 저감시킬 수 있는 장점이 있다.

2) 시작차용 윈도우를 성형함에 있어서, 하형만으로 이루어진 간이금형을 이용하므로 기존의 상하금형을 적용하여 성형함에 비하여 금형 제작비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

3) 가열공정 시, 폴리카보네이트 수지에 가하는 온도가 기존 공정에 비하여 약 500℃이상 낮출 수 있어 가열에너지를 절약할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폴리카보네이트 수지를 이용한 시작차용 윈도우의 성형공정 중, 금형공정을 나타내는 공정도,

도 2는 가공완료된 윈도우제품에 코팅재가 부착된 상태를 나타내는 도면,

도 3은 종래의 일반적인 윈도우의 성형공정 중, 금형공정을 나타내는 공정도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 폴리카보네이트 수지 11 : 외곽틀

20 : 간이금형 21 : 판부재

22 : 내측부 23 : 공기분사장치

30 : 윈도우 31 : 홀

32 : 코팅재

Claims (3)

1. 시작차용 윈도우를 성형함에 있어서,

   시트형태의 폴리카보네이트 수지(10)를 온도 100℃ 이상으로 가열하여 용융상태보다 고상인 상태로 만드는 단계와; 폴리카보네이트 수지(10)의 테두리에 외곽틀(11)을 끼운 다음 하형만으로 이루어진 간이금형(20)에 가압하여 밀착시키는 단계와; 상기 간이금형(20)의 중간 관통부분을 통해 공기분사장치(23)가 저부에서 상방으로 고압의 공기를 분사시켜 정해진 형상으로 성형하는 단계와; 실제제품 형상과 동일한 형상으로 절단하는 단계와; 윈도우 홀더용 홀(31)을 뚫고 절단면을 사상처리하여 최종적인 제품을 완성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지를 이용한 시작차용 윈도우의 성형방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 간이금형(20)은 상하 및 좌우 틀의 곡률을 달리한 곡면으로 이루어진 판부재(21)가 사각형태로 서로 조립형성되고, 그 판부재(21)의 내측부(22)는 관통형성된 판상으로 형성하되, 상기 내측부(22)의 저부에 공기분사장치(23)가 장착된 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지를 이용한 시작차용 윈도우의 성형방법.
3. 제1항에 있어서, 완성된 최종 윈도우제품에는 필름타입의 코팅재(32)를 부착하는 코팅재 부착단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리카보네이트 수지를 이용한 시작차용 윈도우의 성형방법.