KR100548868B1 - 압출된 열가소성 플라스틱 재료로부터 자동차용 트림 스트립을 형성하는 방법 - Google Patents

Abstract

자동차용 압출 열가소성 플라스틱 재료의 특정 길이를 성형하는 방법은 압출물(22)의 배출 속도에 맞는 속도로 이동하는 무한 캐리어 벨트(24) 위로 직접 스트립을 압출하는 단계를 포함한다. 따라서, 압출물(22)은 냉각시 예측할 수 없는 길이의 변경을 발생하는 응력에 덜 영향을 받는다. 그러므로, 냉각되고 성숙된 스트립의 최종 길이를 결정하고 온 라인(on-line)식으로 성형 단부들을 제공할 수 있다.

압출물, 무한 캐리어 벨트, 스트립, 성형 단부, 압출 다이

Description

압출된 열가소성 플라스틱 재료로부터 자동차용 트림 스트립을 형성하는 방법 {METHOD OF FORMING AUTOMOTIVE TRIM STRIP FROM EXTRUDED THERMOPLASTIC MATERIALS}

본 발명은 자동차의 측부 및 기타 목적을 위해 사용된 압출 성형 트림 스트립(trim strip)을 위한 제조 방법에 관한 것이다.

자동차 측부의 트림 스트립은 종래 장식 목적을 위해서, 그리고, 차체를 위한 보호물로서 작용하도록 부가되었다. 스트립들은 전방 및 후방의 쿼터 패널과 측면 도어들을 위한 본체 측부의 성형을 위해 사용될 수 있다. 이들은 칼라의 통일과 조화를 위한 매우 높은 기준을 만족시켜야 한다. 더욱이, 이들은 고객의 주문에 부합하는 제조 요건을 만족시키도록 독특한 단부 형상을 가져야 한다.

이러한 스트립들은 사출 성형이나 압출에 의해 제조되었다. 이들 공정은 모두 특정한 단점을 가진다. 사출 성형은 시간이 오래 걸리고 고가이다. 그러나, 이는 요구된 길이에 대해 정확하게 계산된 길이로 형성된 성형 단부를 갖는 사출 성형 스트립을 제공할 수 있다.

압출 성형은 생산하는 데에 덜 고가이고 캐리어 스트립(carrier strip)상에 압출될 수 있거나 어떠한 캐리어 스트립도 없이 압출될 수 있다. 캐리어 스트립이 사용될 때, 이는 주로 알루미늄 스트립이다.

압출된 트림 스트립은 소정 길이로 절단될 수 있거나 장식 단부를 제조하기 위해 다양한 수단으로 성형될 수 있다. 스트립이 소정 길이로 절단되면, 그 절단 단부는 성형물의 단면부 전체를 노출한다. 이는 미려하지 않고 미완성된 외관을 제공한다.

완성된 성형 단부를 갖는 압출 트림 스트립을 제공하기 위해 업계에서는 상당한 양의 노력을 하였다. 이러한 단부를 제공하기 위한 방법 및 장치는 다음의 예에서 기재되어 있다.

미국 특허 제5,171,499호 (1992.12.15) 체헬니크 등

미국 특허 제5,226,998호 (1993.07.13) 퓨우

미국 특허 제5,227,108호 (1993.07.13) 레이드, 주니어 등

미국 특허 제5,395,575호 (1995.03.07) 스트리벨 등

미국 특허 제5,409,653호 (1995.04.25) 말름

미국 특허 제5,478,516호 (1995.12.26) 말름 등

참조 특허들은 압출 트림 스트립의 단부 성형에 관한 다수의 특허들의 예시이다.

상당한 노력과 생각이 단부 성형에 주어졌지만, 중대한 문제가 남아 있다. 일체형 캐리어 스트립 상에 압출되지 않는 압출 스트립은 자동차용 트림 스트립으로서의 사용을 위해 충분히 정밀한 길이로 제조될 수 없다. 그 이유는 압출 공정 자체에 있다. 사출 성형의 경우 스트립의 길이는 냉각시 수축할 것이나 이 수축은 정확하게 예측될 수 있다. 압출 스트립의 성형시에는, 압출중의 플라스틱에 응력이 가해진다는 추가의 요인이 있다. 플라스틱이 다이를 떠날 때, 후방에서 다이를 통해 플라스틱을 밀어내는 힘이 존재할 것이다. 압출된 아직 연질의 플라스틱이 전방으로 이동하면, 연신력 또는 인장력이, 플라스틱 자체 중량에 의해, 및/또는 다양한 장치를 통해 인장하는 취출 컨베이어뿐만 아니라 핀치(pinch)되거나 성형된 단부를 제공하기 위해 플라스틱이 그 주위를 통과하는 성형 휠 또는 드럼의 운반 작동에 의해, 플라스틱에 가해질 것이다. 이러한 영향은 압출물이 고형체가 되도록 충분히 냉각되는 시간까지 계속될 것이다. 트림의 최종 길이에 대한 영향은 개입된 여러개의 변수, 예를 들어, 플라스틱 재료의 종류, 압출 온도, 요구된 다른 길이, 성형 휠의 속도 조정 등에 의해 예측할 수 없다. 이러한 문제는 극단적이어서 트림의 일단부만을 성형하거나 핀치하고, 단부의 길이가 일단 안정화되면 그 길이의 최종 조절을 위한 냉각 및/또는 어닐링 후, 절단될 수 있는 부분적으로 성형된 타단부를 제공하는 것이 유리할 수 있다.

일체형 캐리어 스트립들이 사용되어지나 그러한 일체형 캐리어 스트립들이 불리한 점을 가진다는 것은 압출 트림 스트립의 정확한 길이를 제공하는 데에 있어서 적어도 부분적으로는 곤란한 점에 기인한다. 하나의 명백한 불리한 점은 트림 스트립의 원가가 상승한다는 것이다. 다른 불리한 점은 캐리어 스트립이 최종의 합성 스트립에 경화성을 부여하여 단부들에서 외향으로 둥글게 감기는 경향이 있을 수 있다는 것이다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점들을 해결하여, 일체형 캐리어 스트립을 요구하지 않고 정확하게 계산된 길이로 제조할 수 있는 성형 단부를 갖는 압출 트림 스트립을 제공하는 것이다.

본 발명은 압출 트림 스트립을 성형하는 방법과 압출 트림 스트립과 압출 트림 스트립 그 자체를 성형하는 장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 성형 단부들을 갖는 미리 선택된 길이의 압출된 플라스틱 재료의 트림 스트립을 제공하기 위한 방법이며, 압출 다이의 압출 노즐로부터 무한 캐리어 벨트상에, 이 벨트가 이동하는 벨트 속도와 일치하는 배출 속도로 배출하도록 플라스틱 재료를 압출하는 단계와, 트림 스트립의 성형 대향 단부를 성형하도록, 압출된 플라스틱 재료를 이송하는 무한 캐리어 벨트를 성형 수단에 지속적으로 통과시키는 단계와, 성형 단부들을 갖는 압출된 플라스틱 재료 스트립들을 이송하는 캐리어 벨트를 냉각하고 냉각된 플라스틱 재료 스트립들을 분리시키는 단계를 포함하고, 상기 압출 노즐은 사전 선택된 단면의 트림 스트립을 제공하도록 형성되고, 상기 트림 스트립의 성형 대향 단부는 플라스틱 재료의 냉각시 상기 선택된 길이를 제공하도록 일정 거리만큼 타단부로부터 이격된다.

바람직하게는 무한 벨트는 스테인레스강이다. 이 무한 벨트는 압출 다이를 통과하여 압출 중의 플라스틱 재료와 함께 압출 노즐에서 나올 수 있다. 벨트 속도는 컴퓨터 제어에 의해 상기 배출 속도에 맞춰질 수 있다.

배출 속도는 센서들에 의해 압출 노즐에서 감지될 수 있고, 배출 속도에 대응하는 신호들은 다음에 컴퓨터로 전송되고, 컴퓨터에 의해 발생된 제어 신호들은 무한 벨트의 구동 속도를 위해 조정기에 전송된다.

본 발명의 실시예는 다음의 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도1a, 도1b 및 도1c는 성형 단부 및 길이를 조정하도록 절단될 수 있는 부분 성형 단부를 갖는 압출 트림 스트립과, 일체형 캐리어를 구비한 트림 스트립 및 사출 성형 트림 스트립을 각각 도시한 종래의 트림 스트립을 도시한 도면.

도2는 본 발명에 따른 장치의 개략도.

도3은 무한 컨베이어상에 운반되는 본 발명에 따라 성형된 압출물을 도시한 도면.

도4는 도3의 대체안으로서의 성형 휠을 도시한 도면.

도5는 장식용 외피에 스트립을 적용하기 위한 수단을 구비한 본 발명에 따른 장치의 개략도.

도1a는 성형 단부(12A)와 부분적인 성형 단부(14A)를 갖는 트림 스트립(10A)을 도시한 것이다. 성형 단부(12A)는 예를 들어 전술한 미국 특허 제5,395,575호에 기재된 성형 롤러들 사이에서 성형될 수 있다. 어떠한 일체형 캐리어 스트립도 사용되지 않는다. 스트립(10A)의 단부(12A)는 곡선, 뾰족한 끝, 또는 다양한 다른 장식 단부로서 성형될 수 있는 한편, 단부(14A)는 트림의 길이를 조절하기 위해 다양한 지점에서, 예를 들어, A 지점 또는 B 지점 또는 그 사이에의 지점들에서 절단될 수 있는 유한 길이의 협소 부분으로서 적절하게 성형된다. 협소 부분의 긴 형상에 기인하여 길이에서의 어떤 미소한 편차가 관찰자에게는 눈에 띄지 않을 수 있다. 종래의 기술에서, 트림 스트립(10A)이 성형 롤러들을 떠날 때, 사용하기에 거의 정확한 길이로 절단될 수 있으나, 그 위에서의 응력에 의해, 가소성 기억(plastic memory)에 따라 길이의 예측할 수 없는 변화를 허용하고, 발생하기 위해 되돌아 오는 데에 적어도 70 시간 동안 보통 저장된다. 그 이후가 되어야만 조정 절단이 최종적인 정확한 길이를 제공하도록 이루어진다. 단부 절단 조정을 위한 요구는 부분적인 성형 단부상에 특정 형상, 예를 들어 도시된 바와 같은 긴 협소 부분을 강요한다.

도1b는 일체형 지지 스트립(11)상의 압출 스트립(10B)을 도시한 것이다. 이러한 경우, 지지 스트립(11)은 압출된 플라스틱이 성숙할 때의 변형으로부터 스트립의 길이를 유지하기 때문에 스트립(10B)의 양측 단부(12B, 14B)는 성형 휠에 의해 성형될 수 있다. 그러나, 도1b는 차체의 표면에서 스트립을 들어 올리는 경향이 있는 트림 단부에서의 명백한 말아올림을 도시하고 있다. 더욱이, 일체형 지지 스트립을 갖는 이러한 형태의 트림 스트립은 차량에 견고하게 부착하기에 덜 용이할 수 있고 차체와 스트립의 사이에 삽입된 물질에 의해 탈거될 수 있다. 예를 들어, 이는 차량 세척의 브러쉬의 섬유에 기인하여 발생될 수 있다.

도1c는 사출 성형된 트림 스트립을 도시한 것이다. 이러한 스트립은 사출 성형 장치에 의해 고품질의 연마 광택면을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 방식으로 두껍게 장식적으로 성형될 수 있다. 이는 냉각시 측정가능한 수축량에 따르 는 한편, 성숙시 예측할 수 없는 길이의 변화에 따르는 것은 아니다. 현재의 발명자들이 스트립(10C)보다 지속적으로 그리고 보다 저가로 생산할려고 하였던 것이 이러한 유형의 스트립이다. 사출 성형에 의해 성형된 스트립(10C)과 같은 스트립의 원가는 너무 고가여서 손상에 대한 보호로서 스트립을 적용하는 것보다 차량으로의 손상을 수선하는 것이 보다 경제적일 것이다.

도2는 연화된 플라스틱 재료 상의 응력을 최소화하기 위해 일정 속도에서 지속적으로 이동하는 캐리어 콘베이어상에 형성된 본 발명에 따른 압출 트림 스트립을 성형하는 방법을 도시한 것이다.

도2에 도시한 바와 같이, 플라스틱 재료, 예를 들어, 폴리비닐클로라이드는 압출 다이(20)에서 압출 성형된다. 압출 다이(20)는 트림 스트립의 선택된 형상으로 설계된 형상을 가질 수 있다. 압출물(22)은 다이의 내부 압력하에 다이(20)의 압출 노즐(21)에서 배출된다. 압출 노즐(21)은 소정 형상을 갖는 트림 스트립을 제조하도록 형상을 가질 수 있다. 스테인레스강으로 적절하게 제조된 무한 캐리어 콘베이어 벨트(24)는 압출물(22)과 함께 나오고, 지지 아이들러 휠(26)과 성형 휠(28)의 성형 주연부(27)의 사이에서 압출물(22)과 함께 통과하기 위해 압출 다이(20)를 통해 통과한다. 성형 휠(28)은 그 주연부의 실질적인 성형 공동부 또는 채널(30)을 가질 수 있다.(도3 참조) 이러한 경우에, 공동부 또는 채널(30)에서 전체 트림 스트립을 성형할 수 있기 때문에, 압출 노즐(21)의 형상은 큰 중요성을 가지지 않는다. 대안으로, 성형 휠(28)은 트림 스트립의 중간 부분에서 지지하지 않고 지지 아이들러 휠(26)에 대해 형상 무한 부분을 핀치하기 위해 돌출부(48)를 가질 수 있다.(도4 참조) 압출물(22)과 콘베이어 벨트(24)가 압출 다이(20)에서 나올 때, 압출물(22)은 콘베이어 벨트(24)상에 놓여져 이송된다. 콘베이어 벨트(24)는 그 외측 반경 방향으로 압출물(22)을 이송하면서 아이들러 휠(26)의 주연부를 따라 통과하여 압출물(22)은 아이들러 휠(26)의 주연부에 대해 놓여져 있는 콘베이어 벨트(24)와 성형 주연부(27) 또는 성형 휠(28)의 사이에 개입한다. 아이들러 휠(26)과 성형 휠(28)의 작동은 도3에서 더 잘 알 수 있다.

도3에 도시된 바와 같이, 성형 휠(28)은 그 주위를 따라 형성되어진 채널(30)을 갖는다. 채널(30)은 소정 형태의 트림 스트립(32)을 제공하도록 형성되어 있다. 채널(30)은 수축을 허용하도록 산정된 양에 의해 냉각된 트림 스트립(32)의 최종 길이보다 더 긴 길이를 갖는다. 이러한 양은 융용 플라스틱 재료의 팽창 계수를 사용하여 비교적 용이하게 산정된다. 무한 콘베이어 벨트(24)는 압출물이 압출 다이(20)의 외부로 가압되는 속도에서 이동하도록 구동되고 전체 무한 길이에 걸쳐 동일한 속도로 지속됨으로써, 성형 휠(28) 등의 하류측 장치에 의해 처리될 때 연질의 압출물(22)상에 하류측의 응력을 최소화 또는 제거한다.

아직 연질인 트림 스트립(32)을 이송하는 무한 콘베이어 벨트(24)는 성형 휠(28)의 채널에서 나와 냉각 탱크(34)를 통과한다. 다양한 롤러들(36)들이 무한 콘베이어 벨트(24)의 경로를 한정한다.

트림 스트립(32)을 이송 중인 콘베이어 벨트(24)가 냉각 탱크(34)에서 나올 때, 콘베이어 벨트(24)의 경로는 냉각된 트림 스트립(32)을 이탈하도록 하는 롤러(36A) 위에 예각으로 하강한다. 압출 다이(20)에서 압출물(22)이 나올 때부터 롤러(36A)에서 트림 스트립(32)이 이탈할 때까지 걸린 시간은 5분 이하이다. 트림 스트립들(32)이 최종적으로 성숙하는 데에 여전히 시간이 필요하지만 이들이 성형 휠에 의해 연신력과 인장력의 영향을 전혀 받지 않고 콘베이어를 떠나고, 콘베이어 벨트(24)는 이들을 압출 다이에서 배출 속도로 이송하는 사실에 기인하여, 길이에서 예측할 수 없는 변화가 더 이상 일어나지 않는다.

무한 콘베이어 벨트(24)는 더 많은 압출물을 수용하여 압출 다이(20)를 통하여 이동하도록 압출 다이(20)로 복귀하기 위해 장력 롤러(38)와 구동 휠(40)을 통해 더 이상의 롤러들(36) 위로 계속한다. 구동 휠(40)은 임의의 편리한 구동 수단에 의해 구동될 수 있고 압출 다이로부터의 압출물의 배출 속도에 따라 조정될 수 있다. 속도 센서(42)는 압출 다이(20)의 노즐에 제공될 수 있다. 속도 센서들로부터의 신호들은 구동 롤러(40)를 조정하기 위해 제어 신호를 공급하는 컴퓨터(44)로 공급될 수 있다.

광택이 나는 플라스틱 재료의 표면 코팅을 적용하고자 할 경우, 이는 표면 코팅으로서 적용하기 위해 테이프(52)의 롤(50)을 도시한 도5에서 개략적으로 도시한 공정 및 장치의 수단에 의해 실행될 수 있다. 표면 코팅을 적용하는 단계는 미국 특허 제5,395,575호에 기재된 대로 일반적일 수 있다.

Claims (9)

1. 성형 단부들을 갖는 미리 선택된 길이의 압출된 플라스틱 재료의 트림 스트립의 제공하기 위한 방법이며,

   압출 다이의 압출 노즐로부터 무한 캐리어 벨트상에, 이 벨트가 이동하는 벨트 속도와 일치하는 배출 속도로 배출하도록 플라스틱 재료를 압출하는 단계와,

   트림 스트립의 성형 대향 단부를 성형하도록, 압출된 플라스틱 재료를 이송하는 무한 캐리어 벨트를 성형 수단에 지속적으로 통과시키는 단계와,

   성형 단부들을 갖는 압출된 플라스틱 재료 스트립들을 이송하는 캐리어 벨트를 냉각하고, 냉각된 플라스틱 재료의 스트립들을 분리시키는 단계를 포함하고,

   상기 압출 노즐은 사전 선택된 단면의 트림 스트립을 제공하도록 형성되고, 상기 트림 스트립의 성형 대향 단부는 플라스틱 재료의 냉각시 상기 선택된 길이를 제공하도록 일정 거리만큼 타단부로부터 이격된 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 무한 벨트는 스테인레스강으로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 무한 벨트는 압출 성형 다이를 통과하여 압출 중의 플라스틱 재료와 함께 압출 노즐에서 나오는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 벨트 속도는 컴퓨터 제어에 의해 배출 속도에 맞춰지는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 배출 속도는 센서들에 의해 압출 노즐에서 감지되고, 이 배출 속도에 대응하는 신호들은 컴퓨터로 전송되고, 제어 신호들은 컴퓨터에 의해 발생되고 무한 벨트의 구동 속도를 위한 조정기에 전송되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 압출된 플라스틱 재료를 이송하는 무한 벨트는 성형 휠의 성형 주연부와 이 성형 주연부에 인접한 압출된 플라스틱 재료의 지지부의 사이를 통과하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 지지부는 아이들러 휠인 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제6항에 있어서, 성형 주연부는 그 안에 성형 공동부를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제6항에 있어서, 성형 주연부는 단부를 위해 돌출한 성형부를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.

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