KR100536499B1 - 복합 성형품 제조용 금형 - Google Patents

Abstract

제품의 성형 불량율을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 금형의 일체화에 따른 제품의 제작단가 및 제작기간을 크게 절감시킬 수 있는 복합 성형품 제조용 금형이 개시되어 있다. 이에 따른 본 발명은 하부금형과; 하부금형 내에 수용되고, 상부에 스킨이 안착되는 수지금형; 및 내부에 상기 스킨 위로 용융수지를 주입시키기 위한 주입부가 형성되고, 상기 용융수지가 주입될 공간부를 두고서 수지금형의 상부에 배치되는 상부금형을 포함하여 이루어지되, 상기 하부금형은 상하로 관통되는 다수의 공기통로가 형성된 바닥부 및 상기 바닥부의 외곽에 직립하여 연결된 측벽부로 구성되고, 상기 수지금형은 상기 공기통로를 통한 진공형성이 가능하도록 내부에 다수의 미세한 기공들이 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

복합 성형품 제조용 금형{Mold for manufacturing a complex formed product}

본 발명은 복합 성형품 제조용 금형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 완성품의 성형 불량율을 최소화할 수 있고, 동시에 금형의 일체화에 따른 제품의 제작 단가 및 제작 소요기간을 크게 절감시킬 수 있는 복합 성형품 제조용 금형에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차에 장착되는 수지 성형품은 디자인의 자유도, 일체화에 의한 부품수의 감소, 경량화, 방청 등의 장점을 지니고 있으며, 부품이 요구하는 특성이나 사용장소, 환경에 따른 공법, 재료, 형상 등을 고려하여 채용하고 있다.

한편, 이와 같은 수지 성형품을 제조하기 위한 수지 성형 방법에는 캘린더 성형, 압출 성형, 진공 성형, 사출 성형, 블로 성형, RIM 성형, 슬러시 성형, SMC 성형, 스탬핑 성형 등이 있다

이 중에서, 진공성형은 자동차의 인스트루먼트 패널 패드, 도어트림, 펜더실드, 시트 표피 등의 가공에 사용되며, 일반적으로 재료에 열을 가한 후, 형에 씌우고 형에 뚫린 구멍으로 공기를 흡입하여 형상을 만들고, 그 후 냉각, 탈형, 여분의 부분을 트리밍하여 성형품을 만드는 방법이다.

또한, RIM(Reaction Injection Molding) 성형은 범퍼 페이스, 범퍼 코아, 스포일러 등의 외장부품이나 인스트루먼트 패드, 도어트림, 스티어링휠 등의 소프트감이 있는 내장부품에 많이 쓰이고 있는 공법으로서, 반응성이 높은 2종 이상의 재료(액체)를 10∼18MPa 의 고압에서 혼합 헤드(믹싱헤드) 내에 사출하여 충돌 혼합시켜 금형에 주입한 후, 반응 경화시켜 성형품을 만드는 공법이다.

한편, 자동차의 내장재로 사용되는 복합 수지 성형품은 일반적으로 표피층을 구성하는 스킨(Skin)과 다수의 발포 또는 중공 입자를 함유하는 합성 수지상으로 제조되는 발포 심으로 이루어지며, 이와 같은 복합 수지 성형품은 진공성형을 통해 스킨층을 성형한 후, 다시 림성형 과정을 거쳐 완성품인 복합 수지 성형품으로 제조된다.

도 1a는 종래의 스킨 성형을 위한 진공 성형용 금형 및 이를 이용한 스킨 성형 과정을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 1b는 도 1a의 진공성형 이후의 공정으로서, 림성형용 금형 및 이를 이용한 완성제품의 개략적인 성형과정을 도시한 도면이다.

먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 진공성형용 금형(60)은 진공 베이스(10)와, 상면에 스킨(40) 성형을 위한 소정의 윤곽형태를 갖지며 상기 진공 베이스(10) 위에 장착되는 성형몰드(20)를 포함하여 구성된다.

상기 성형몰드(20) 및 진공 베이스(10)에는 상기 성형몰드(20) 위에 안착되는 스킨(40)에 소정의 진공력을 형성하기 위한 다수의 공기통로(30)가 형성되어 있으며, 이 공기통로(30)는 진공펌프(도시안됨)와 연결되어 있다.

이와 같은 구성을 갖는 진공성형용 금형을 이용한 스킨 성형 방법은 다음과 같다.

먼저, 스킨(40)을 성형몰드(20) 위에 안착시켜 그 양단을 클램프(50)를 통해 고정시킨다.(a)

다음으로, 진공펌프(도시안됨)를 작동시켜 공기통로(30)를 통해 상부의 공기를 아래로 빼내게 되면, 상기 공기통로(30)에는 진공이 형성되고, 이로부터 발생되는 진공 흡착력에 의해 스킨(40)이 성형몰드(20)의 상면에 흡착됨으로써 성형이 이루어진다.(b)

이후, 성형 완료된 스킨(40)은 소정의 취출수단에 의해 성형몰드(20)로부터 탈거되어 트리밍(Trimming) 작업을 거쳐 완성된다.(c)

한편, 림성형용 금형(90)은 도 1b에 도시된 바와 같이, 상면에 스킨(40)의 형상에 대응하는 소정의 윤곽형태가 형성된 하형(70)과, 상기 하형(70)의 상부에 대향하여 배치되는 상형(80)을 포함하여 구성된다.

상기 상형(80)에는 외부로부터 공급되는 용융상태의 수지를 상기 스킨(40) 위에 주입시키기 위한 수지 주입부(82)가 형성되어 있다.

이와 같은 구성을 갖는 림성형용 금형을 이용한 스킨 일체형 수지 성형방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전술한 도 1a의 진공성형 과정을 통해 일정 형상으로 성형되어진 스킨(40)을 하형(70)의 상면에 안착시키고, 수지가 주입될 공간부를 두고서 상형(80)을 하형(70)쪽으로 이동시켜 형합한다.(d)

다음으로, 상형(80) 내의 주입부(82)를 통해 일정온도로 예열된 액체상태의 수지(84)를 스킨(40) 위에 주입하여 충진시키게 된다.(e)

이후, 일정시간이 경과하여 수지(84)가 완전히 경화되면 상형(80)을 열고 소정의 취출수단을 통해 성형된 제품을 탈거하여 최종적으로 트리밍함으로써 제품을 완성하게 된다.(f)

그러나, 상술한 종래의 복합 성형품 제조방법은, 먼저 진공성형용 금형(60)을 이용하여 스킨(40)의 성형을 수행한 후, 이 성형된 스킨(40)을 다시 림성형용 금형(90)에 투입하여 최종적인 복합 성형품을 완성하는 2 단계의 공정을 거치므로, 완성품의 제작기간이 상당시간 소요되고, 별개의 금형을 사용하게 되어 금형 제작비용의 상승을 가져오게 되는 단점이 있었다.

또한, 스킨(40)의 진공성형 과정에 있어서, 공기통로(30)에 의한 진공 형성시 성형몰드(20)의 상면에서는 공기통로(30)가 위치한 부위에만 국부적으로 진공 흡착력이 발생되기 때문에, 스킨(40)이 성형몰드(20)의 상면에 고르게 밀착되지 못하여, 특히, 스킨(40)의 끝단이나 또는 절곡된 모서리 부위 등에서 성형불량이 발생되는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 진공성형용 금형과 림성형용 금형을 일체화하여 완제품의 생산단가 및 제작기간을 현저하게 감소시킬 수 있으며, 또한, 스킨의 진공성형 과정에서 전체적으로 고른 진공 흡착력을 발생시켜 제품의 성형성을 보다 증대시킬 수 있는 복합 성형품 제조용 금형을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하부금형과; 상기 하부금형 내에 수용되고, 상부에 스킨이 안착되는 수지금형; 및 내부에 상기 스킨 위로 용융수지를 주입시키기 위한 주입부가 형성되고, 상기 용융수지가 주입될 공간부를 두고서 상기 수지금형의 상부에 배치되는 상부금형을 포함하여 이루어지되, 상기 하부금형은 상하로 관통되는 다수의 공기통로가 형성된 바닥부 및 상기 바닥부의 외곽에 직립하여 연결된 측벽부로 구성되고, 상기 수지금형은 상기 공기통로를 통한 진공형성이 가능하도록 내부에 다수의 미세한 기공들이 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 복합 성형제품 제조용 금형을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 하부금형(100)과, 상기 하부금형(100) 위에 대향하여 배치되는 상부금형(200) 및 상기 하부금형(100) 내에 수용되는 수지금형(300)을 포함하여 구성된다.

상기 하부금형(100)은 바닥부(110)와, 상기 바닥부(110)의 측면에 직립되며 연결된 측벽부(120)로 이루어져 있으며, 상기 바닥부(110)에는 상하로 관통되는 다수의 공기통로(130)가 형성되어 있다.

상기 공기통로(130)는 도시되지 않은 진공펌프와 연결되어 있으며, 상기 진공펌프의 작동에 의해 상부의 공기가 하부로 강제적으로 인출되어 내부에 진공이 형성되도록 하고 있다.

또한, 도면에서 보는바와 같이, 상기 바닥부(110) 및 측벽부(120)로 둘러싸인 하부금형(100) 내에는 수지금형(300)이 장착된다.

이때, 상기 수지금형(300)의 측면은 상기 하부금형(100)의 측벽부를 통해 감싸져 밀폐된 상태로 유지되지만, 상기 수지금형(300)의 저면부는 상기 바닥부(110)에 형성된 공기통로(130)에 의해 부분적인 개방상태를 유지한다.

상기 수지금형(300)은, 일반적으로 열경화성 수지인 에폭시(Epoxy)수지로 이루어지며, 그 몸체는 예컨대, 필터(Filter)나 활성탄 등과 같이 통기가 가능하도록 다수의 미세한 기공(도시안됨)들이 형성된 다공성 수지체로 구성된다.

또한, 상기 수지금형(300)의 상면에는 소정의 윤곽형태를 갖는 성형면이 형성되어 상면에 안착되는 스킨(Skin;400)을 요구되는 형상으로 성형할 수 있도록 되어 있다.

이에 따라, 수지금형(300) 위에 스킨(400)을 올려 놓고 진공펌프(도시안됨)를 이용하여 공기통로(130)로 공기를 빼내게 되면, 수지금형(300) 내의 미세한 기공들이 또하나의 공기통로의 역할을 하여 스킨(400)을 수지금형(300)의 상면에 진공 흡착함으로써 스킨(400)의 진공성형 작업이 이루어지게 되는 것이다.

한편, 상기 수지금형(300)의 상부에는 용융수지가 주입될 공간부를 두고서 상부금형(200)이 설치된다.

상기 상부금형(200)은 가동측 금형으로서, 상기 하부금형(100)에 대하여 상하로 이동되며 개폐가능하도록 설치되고, 저면부 형상은 상기 수지금형(300)의 상면부 형상과 대응하는 소정의 윤곽형태를 이루고 있다.

또한, 상기 상부금형(200)의 내부에는 용융상태의 수지가 주입되는 수지 주입부(220)가 형성되어, 외부로부터 용융수지가 상기 주입부(220)를 통해 스킨(400) 위로 충진된다.

이하, 상술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 복합 성형품 제조방법을 공정별로 구분하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 복합 성형품 제조방법을 단계별로 구분하여 예시한 공정도이다.

먼저, 도시된 바와 같이 일정온도로 예열된 스킨(400)을 하부금형(100)의 수지금형(300) 위에 안착시킨다.(A)

다음으로, 상기 스킨(400)의 양 끝단을 클램프(Clamp;600)를 이용하여 수지금형(300)에 고정시킨 후, 진공펌프(도시안됨)를 이용하여 공기통로(130)로 공기를 빼냄으로써, 진공 흡착력에 의해 스킨(400)을 성형한다.(B)

이때, 상기 수지금형(300)은 측면부가 상기 하부금형(100)의 측벽부(120)에 의해 밀폐되어진 상태에서, 상기 공기통로(130)와 몸체 내의 다수의 미세한 기공들이 서로 연통되어진 상태로 유지되므로, 상면에 안착된 스킨(400)에 대하여 대체적으로 균일한 진공 흡착력을 인가하여 성형시킬 수 있다.

상기와 같이 스킨(400)의 진공성형 작업이 완료되면, 상부금형(200)의 저면부가 상기 수지금형(300)의 상면부로부터 용융수지가 주입될 소정 폭 만큼 이격되도록 상기 상부금형(200)을 하부금형(100)측으로 이동시켜 형합한다.(C)

다음으로, 상부금형(200) 내의 수지 주입부(220)를 통해 용융상태의 수지를 스킨(400) 위에 충진시킨 다음, 일정시간 동안 숙성하여 경화시킨다.(D)

이후, 상부금형(200)을 하부금형(100)으로부터 개방하여 성형이 완료된 제품을 탈거하고 트리밍(Trimming)과정을 거쳐 최종적인 제품(700)을 완성한다.(E)

상술한 본 발명에 의하면, 스킨의 진공성형시 수지금형에 형성된 미세한 기공들을 통해 스킨의 전면적에 걸쳐 균일한 진공 흡착력이 작용하기 때문에, 스킨의 모서리부나 끝단부위 등에서의 성형성이 증대되어 완성품의 성형 불량율을 최소화시킬 수 있다.

또한, 종래의 진공성형용 금형 및 림(RIM)성형용 금형을 일체화된 하나의 금형으로 대체하여 제품을 제조할 수 있게 되어, 금형의 제작비용이 절감되고, 공정의 축소에 따른 완성품의 제작기간이 줄어들어 제품의 경쟁력을 향상시킬 수 있다

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1a는 종래의 진공성형에 의한 스킨 성형과정을 나타낸 도면.

도 1b는 도 1a의 후 공정으로서, 림(RIM)성형 과정을 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 복합 성형품 제조용 금형을 개략적으로 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 복합 성형품의 제조과정을 예시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 하부금형 110 : 바닥부

120 : 측벽부 130 : 공기통로

200 : 상부금형 220 : (수지)주입부

300 : 수지금형 400 ; 스킨

500 : 수지 600 : 클램프

Claims (1)

1. 하부금형;

   상기 하부금형 내에 수용되고, 상부에 스킨이 안착되는 수지금형; 및

   내부에 상기 스킨 위로 용융수지를 주입시키기 위한 주입부가 형성되고, 상기 용융수지가 주입될 공간부를 두고서 상기 수지금형의 상부에 배치되는 상부금형을 포함하여 이루어지되,

   상기 하부금형은 상하로 관통되는 다수의 공기통로가 형성된 바닥부 및 상기 바닥부의 외곽에 직립하여 연결된 측벽부로 구성되고,

   상기 수지금형은 상기 공기통로를 통한 진공형성이 가능하도록 내부에 다수의 미세한 기공들이 형성된 다공성 수지체로 구성하되;

   상기 수지체 내부에 형성된 기공들은 서로 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 복합 성형품 제조용 금형.