KR100548876B1 - In-mold forming process and the form structure - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인 몰드 성형공정에서 성형 실린더 내의 수지를 가소화 할 때 수지와 초임계 유체(질소 혹은 이산화탄소 가스 사용)를 혼련하여 합성수지의 점도를 최대 약 절반으로 줄이는 공법을 사용하되 그 수지와 융착되어야 하는 표피재에 망사타입의 백크로스나 PP, PS, PE 등의 소재로 되는 코팅층을 형성하여 그 백크로스나 코팅층이 게이트로 주입되는 고열, 고압의 수지와 먼저 접촉하도록 함으로써 게이트를 통해 주입되는 용융 수지의 압력과 열이 백크로스나 코팅층에서 1차 차단되어 표피재가 녹는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 그로 인하여 표피재가 수지의 주입압력에 의해 눌리면서 열변형 되어 쿠션이 상실되는 것을 방지할 수 있도록 하는 인 몰드 성형방법 및 그 성형물에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 표피재의 일측면에 백크로스나 박막 필름을 열융착 시키거나 수지 코팅을 하여 코팅층을 형성하는 단계와, 상기 백크로스나 코팅층을 가지는 표피재를 금형에 삽입하여 진공 흡착하는 단계와, 상기 표피재가 흡착된 금형으로 초임계 유체가 혼련된 수지를 게이트 감압 구조물을 통해 저압으로 주입함으로써 표피재와 게이트 부위의 표피재에 눌림이나 열변형 현상 없이 일체 사출 성형을 하는 단계로 인 몰드 성형 방식의 양산화를 가능케 하는 발명이다.When plasticizing the resin in the molding cylinder in the in-mold molding process, the present invention uses a method of kneading the resin with a supercritical fluid (using nitrogen or carbon dioxide gas) to reduce the viscosity of the synthetic resin up to about half, but must be fused with the resin. Melting injected through the gate by forming a coating layer made of a mesh type backcross or PP, PS, PE, etc. on the outer skin material so that the backcross or coating layer first comes into contact with the high-temperature and high-pressure resin injected into the gate. Not only can the pressure and heat of the resin be blocked first in the backcross or coating layer to prevent the skin from melting, but also the skin is deformed by being pressed by the injection pressure of the resin, thereby preventing the cushion from being lost. The present invention relates to an in-mold molding method and a molded article thereof, and the present invention relates to a backcross or Forming a coating layer by heat-sealing the membrane film or resin coating; inserting a skin material having the backcross or coating layer into the mold and vacuum-sucking; and supercritical fluid kneading into the mold to which the skin material is adsorbed. By injecting the resin at a low pressure through the gate decompression structure is an invention that enables the mass production of the in-mold molding method by the step of integral injection molding without pressing or heat deformation phenomenon on the skin material and the skin material of the gate portion.
표피재, 코팅층, 인몰드, 성형방법, 성형물Skin material, coating layer, in mold, molding method, molding
Description
도 1은 본 발명에 의한 성형물의 요부를 보인 확대 종단면도1 is an enlarged longitudinal sectional view showing the main part of a molding according to the present invention;
도 2는 종래의 성형물을 보인 확대 종단면도Figure 2 is an enlarged longitudinal cross-sectional view showing a conventional molding.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 표피재 11 : 백크로스나 코팅층10: skin material 11: backcross or coating layer
20 : 성형물 21 : 게이트부20: molding 21: gate portion
22 : 공간22: space
본 발명은 성형물의 표면에 연질의 표피재가 일체로 부착되도록 성형하는 인 몰드 성형방법 및 그 성형물에 관한 것으로,The present invention relates to an in-mold molding method for molding a soft skin material to be integrally attached to the surface of the molded product, and a molded product thereof.
특히, 합성수지 제품을 사출 성형하면서 그 표면에 표피재를 일체로 인 몰드(In-mold) 성형할 때 표피재에 망사타입의 백크로스나 PP, PS, PE 등의 소재로 되는 코팅층을 형성함으로써 합성수지를 주입하는 열과 압력으로 인하여 주입구 주변의 표피재가 녹아 얇아지면서 쿠션이 감소하는 것을 방지할 수 있도록 하는 인 몰드 성형방법 및 그 성형물에 관한 것이다.In particular, when injecting a synthetic resin product and forming the skin material integrally on the surface thereof, the synthetic resin is formed by forming a coating layer made of a mesh type backcross or PP, PS, PE, etc. on the surface material. It relates to an in-mold molding method and its molding to prevent the cushioning is reduced while the skin material around the inlet is melted and thinned due to the heat and pressure to inject.
일반적으로 자동차의 내장재 등과 같이 합성수지 제품을 조립하여 사용하는 경우에는 합성수지 제품이 노출되는 것을 방지하면서 자동차 실내의 분위기를 한층 더 고급스럽게 하기 위하여 합성수지 제품의 표면에 연질의 표피재를 부착하여 사용하고 있다.In general, when assembling synthetic resin products such as automobile interior materials, soft skin materials are attached to the surface of synthetic resin products to prevent the exposure of synthetic resin products and to enhance the atmosphere inside the automobile. .
종래의 상기와 같은 표피재가 구비된 자동차 등의 내장재를 성형하는 방법으로는 고압성형과 저압성형으로 크게 나누어진다.Conventional methods for molding interior materials, such as automobiles provided with the skin material, are divided into high pressure molding and low pressure molding.
먼저, 종래의 고압사출성형방법은 필요한 형상의 합성수지 제품을 먼저 사출 성형한 후, 그 사출 성형된 합성수지 제품의 표면에 준비된 표피재를 접착제로 부 착하는 방법을 사용하는 것이다.First, the conventional high pressure injection molding method is to use a method of first injection molding the synthetic resin product of the required shape, and then attaching the skin material prepared on the surface of the injection molded synthetic resin product with an adhesive.
즉, 고압사출성형방법은 금형에서 합성수지 제품을 먼저 성형시키고, 그 사출 성형된 합성수지 제품을 표피재 접착 및 트리밍 기계장치로 옮긴 후, 표피재를 진공 흡착하여 본드를 접착하여 표피재를 사출 성형품 표면에 씌우고 고압의 프레스로 가압하여 사출 성형품과 표피재를 접착하는 방식이었다.That is, the high pressure injection molding method first molded the synthetic resin product in the mold, transfers the injection-molded synthetic resin product to the skin material adhesion and trimming machine, and then vacuum-adsorbs the skin material to adhere the bond to the surface of the injection molded product. It was a method of adhering the injection molded article and the skin material by putting it on and pressing it with a high pressure press.
그러나, 상기와 같은 고압사출성형방법은 자동차용 내장제품이 완성되기까지 여러 공정 즉 플라스틱사출, 플라스틱 성형물 이송, 플라스틱 성형물과 표피재를 진공흡착 혹은 본드접착으로 내장재 성형품 완성과 같은 일련의 여러 공정을 거침으로 인해 생산성과 작업성이 떨어져 원가 상승의 원인이 되고 또한 본드의 접착성 불균일로 인한 불량 발생이 높다.However, the high-pressure injection molding method as described above performs a series of processes such as plastic injection, plastic molding transfer, plastic molding and skin material completion by vacuum adsorption or bond bonding until the interior products for automobiles are completed. Due to the roughness, productivity and workability are reduced, which causes cost increase, and defects due to adhesive non-uniformity of the bond are high.
그리고 고압사출성형방법은 단턱 부위나 모서리 부위가 매끈하지 못하면서도 이들 부위의 폼층 두께가 다른 부위의 두께보다 얇아져 품질이 떨어지는 문제점도 있었다.In addition, the high pressure injection molding method has a problem in that the stepped portion or the corner portion is not smooth but the foam layer thickness of these portions is thinner than the thickness of the other portions, thereby degrading the quality.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 합성수지 제품을 사출 성형하면서 표피재가 합성수지 제품의 표면에 일체형으로 융착되도록 한 인 몰드 성형방법의 저압사출성형방법이 사용되고 있었다.In order to solve the above problems, a low pressure injection molding method of the in-mold molding method in which the skin material is integrally fused to the surface of the synthetic resin product while injection molding the synthetic resin product has been used.
즉, 저압사출성형방법은 하측 금형에 있는 다수의 게이트로부터 성형물의 용융된 수지가 주입되면 상측금형이 하강하여 표피재의 저면부위에 접촉되는 용융수지를 눌러서 원하는 형태의 플라스틱 성형물을 성형하면서 그 표면에 표피재를 부착하는 방식을 말한다.That is, in the low pressure injection molding method, when molten resin of a molding is injected from a plurality of gates in a lower mold, the upper mold is lowered, and the molten resin that is in contact with the bottom part of the skin material is pressed to form a plastic molding of a desired shape on the surface thereof. The method of attaching the skin material.
이러한 저압사출성형방법은 금형구조가 복잡하여 금형비가 비싼 문제점이 있으며 또한 저압사출을 위해서는 수직형 특수 사출기가 필요함에 따라 사출기의 가격도 또한 비싸서 특수한 용도를 제외하고는 이런 공법을 대량으로 사출성형 하는 것은 많은 어려움이 있다. This low pressure injection molding method has a problem in that the mold cost is high due to the complicated mold structure. Also, since a vertical special injection machine is required for low pressure injection, the cost of the injection machine is also high. There are many difficulties.
상기와 같이 저압 사출하는 방법은 게이트가 다수개 구비됨에 따라 표피재와 성형물 성형용 용융수지 사이에 있는 공기가 완전히 빠져나가지 못하면서 성형시에 발생되는 가스가 상당량 남아있어 표피재가 볼록하게 튀어나오게 되므로 품질이 균일하지 못하고 다수의 게이트로 주입된 용융수지들이 서로 퍼지면서 만날 때 그 만난 부위가 서로 겹쳐질 때의 자국으로 인해 표피재가 주름이 생기는 등의 손상이 발생하였다.As described above, the low pressure injection method has a large number of gates, so that the gas generated during molding does not completely escape the air between the skin material and the molten resin for molding the molding, so that the skin material is convexly protruding. When the molten resins injected into a plurality of gates are not uniform and meet each other while spreading with each other, damages such as wrinkles of the skin material occur due to marks when the met portions overlap each other.
그리고 코너 부위는 상측 부위의 표피재가 늘어나서 표피재의 무늬인 엠보가 퍼져 없어져 외관품질 불량이 발생하기 쉬운 문제점이 있었고, 또한 그 이면의 폼층 두께가 얇아져 촉감이 균일하지 못함에 따라 품질저하의 문제점도 있었으며, 특히 굴곡이 많은 제품의 경우 이 부위에 폼층이 얇아지는 외에도 서로 용융 수지가 만나는 부위에 주름이 많이 생겨 품질저하의 문제점이 발생되었다.In addition, there was a problem in that the surface area of the upper part increased the skin material of the upper part, and the embossment of the skin material spreaded and disappeared, so that the appearance quality defect was easy to occur. In addition, the thickness of the foam layer on the back was thinned, which resulted in a problem of quality deterioration. In particular, in the case of many curved products, the foam layer becomes thinner in this area, and a lot of wrinkles are generated in the areas where the molten resin meets each other, causing a problem of deterioration of quality.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 표피재(51)를 융착시켜 일체로 고압사출 성형하는 종래의 성형물(52)은 게이트부(54)의 대향측인 표면쪽에 사출압력 및 전달열 등으로 인해 돌출부(53)가 형성되므로 표피재(51)가 눌리면서 그 돌출부(53) 부분에 눌린 표피재(51) 부분이 다른 부분보다 쿠션이 감소하거나 변형되어 제품의 품질을 저하시키는 문제점이 있었던 것이다.That is, as shown in FIG. 2, the
특히 상기와 같이 표피재(51)를 융착시켜 사출 성형하는 성형물(52)은 상기 성형물(52)의 수지를 성형 실린더 내에서 가소화 할 때 수지와 초임계 유체(질소 혹은 이산화탄소 가스 사용)를 혼련하여 합성수지의 점도를 최대 약 절반으로 줄여서 사출 성형하는 공법을 사용하여도 게이트부(54)의 사출압력으로 인해 표피재(51)가 눌릴 뿐만 아니라, 전달열로 인해 조금씩 녹아 내리게 되어 결국은 상품성을 저하시키고, 이로 인하여 아직 실용화를 하지 못하고 있는 현실적인 문제점이 발생되었다.In particular, the
따라서, 본 발명의 목적은 인 몰드 성형공정에서 성형 실린더 내의 수지를 가소화 할 때 수지와 초임계 유체(질소 혹은 이산화탄소 가스 사용)를 혼련하여 합성수지의 점도를 최대 약 절반으로 줄이는 공법과 주입되는 용융 수지가 캐버티 내에 안치된 표피재와 최초 접촉하게 되는 게이트 말단에 사출 압력을 풀어 줄 수 있는 감압 구조물을 설치한 금형을 사용하되 그 용융 수지와 융착되어야 하는 표피재에 백크로스나 PP, PS, PE 등의 코팅층을 형성하여 그 백크로스나 코팅층이 게이트로 주입되는 수지와 1차 접촉하도록 함으로써 게이트의 감압 구조물을 통해 가해지는 수지의 주입 압력과 용융 수지의 열이 백크로스나 코팅층에서 차단되도록 함으로써 표피재가 수지의 주입압력에 의해 눌림과 동시에 열 변형 되어 쿠션이 상실되는 것을 방지할 수 있도록 한 인 몰드 성형방법 및 그 성형물을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to melt and inject a process to reduce the viscosity of the synthetic resin by up to about half by kneading the resin with a supercritical fluid (using nitrogen or carbon dioxide gas) when plasticizing the resin in the molding cylinder in the in-mold molding process. Use a mold equipped with a pressure-sensitive structure to release the injection pressure at the gate end where the resin comes into contact with the skin material initially placed in the cavity, but the back material, PP, PS, By forming a coating layer such as PE so that the backcross or the coating layer is in primary contact with the resin injected into the gate, the injection pressure of the resin applied through the pressure reducing structure of the gate and the heat of the molten resin are blocked from the backcross or the coating layer. It is possible to prevent the cushion material from being lost due to thermal deformation as the skin material is pressed by the injection pressure of the resin. It is to provide an in-mold molding method and its molding.
이러한 본 발명의 목적은 표피재의 일측면에 백크로스를 열융착하거나 박막 코팅하여 코팅층을 형성하는 단계와, 상기 백크로스나 코팅층을 가지는 표피재를 금형에 삽입하여 흡착하는 단계와, 상기 표피재가 흡착된 금형으로 초임계 유체가 혼련된 수지를 저압으로 주입하여 표피재의 백크로스나 코팅층 면에 융착된 성형물을 사출성형하는 단계로 인 몰드 성형물을 성형함으로써 달성될 수 있다.
The object of the present invention is to form a coating layer by heat-sealing or thin-film coating the back cross on one side of the skin material, and inserting the skin material having the back cross or coating layer into the mold to adsorb, and the skin material is adsorbed It can be achieved by molding the in-mold molding in a step of injecting the resin kneaded in the supercritical fluid at a low pressure by injection molding the molded product fused to the back cross or the coating layer surface of the skin material.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
합성수지재질로 필요한 형상의 성형물(20)을 사출할 수 있도록 상하측금형을 제작하여 연질이 사용되는 표피재(10)를 일체로 사출 성형함에 있어서, 상기 성형물(20)과 상기 표피재(10)의 사이에 백크로스나 코팅층(11)이 마련되도록 표피재(10)에 코팅층을 코팅하거나 백크로스를 부착한 재료를 사용하여 성형물(20)을 일체로 사출성형한다.In forming the upper and lower molds so as to inject a
이때 상기 표피재(10)는 백크로스나 코팅층(11)에 의해 성형물(20)의 표면에 간접 융착되어 일체화되도록 하는 것이다.In this case, the
또한 상기 게이트(21) 부근의 두꺼운 부분에서는 합성수지에 혼련된 질소 또는 이산화탄소 등의 초임계 유체가 냉각 성형되는 과정에서 발포가 이루어져 두꺼운 부분의 수축 발생하지 않게 하여 표피제 외관 품질을 저하시키지 않게 한다.In addition, in the thick portion near the
이와 같이 구성되는 본 발명은 상측금형과 하측금형을 원하는 성형물(20)의 형상을 사출할 수 있도록 만들고, 그 제작된 상측금형에는 백크로스나 코팅층(10)이 부착된 표피재(10)가 공급되면 표피재(10)를 흡착할 수 있도록 하며, 하측금형에는 용융된 합성수지를 주입하는 게이트를 형성한다.The present invention configured as described above allows the upper mold and the lower mold to inject the shape of the desired
이때 상기 표피재(10)의 백크로스나 코팅층(11)이 하측금형의 게이트를 향하도록 상측금형에 흡착시킨다.At this time, the back cross of the
상기와 같이 상측금형과 하측금형을 제작한 상태에서 합성수지의 재료를 공급하면서 주입 실린더 내의 합성수지를 가소화할 때 수지와 초임계 유체를 혼련하여 합성수지의 점도를 최대 약 절반정도로 줄여줌으로써 합성수지를 금형의 게이트를 통해 금형 캐버티 내로 주입하기 위한 압력을 낮출 수 있게 된다.When plasticizing the synthetic resin in the injection cylinder while supplying the material of the upper and lower molds as described above, the resin and the supercritical fluid are kneaded to reduce the viscosity of the synthetic resin to about half by at least about half of the gate of the mold. This allows the pressure to be injected into the mold cavity to be lowered.
상기와 같이 주입되는 합성수지의 점도를 낮추어 주입 압력을 낮출 수 있으므로 합성수지를 주입하는 과정에서 게이트 끝에서 발생하는 전달열로 인해 표피재(10)가 녹는 것을 최소화하고, 또한 게이트에서 분출되는 높은 압력 발생으로 인해 표피재(10)가 손상되는 것을 차단할 수 있으며, 높은 주입 압력에 의해 표피재(10)가 눌리는 것 역시 최소화할 수 있게 된다.Since the injection pressure can be lowered by lowering the viscosity of the synthetic resin injected as described above, minimizing melting of the
또한 상기와 같이 수지의 주입압력에 의한 표피재(10)의 변형을 최소화한 상태에서 주입된 수지가 냉각되면서 표피재(10)와 성형물(20)이 일체화되므로 표피재(10)와 성형물(20)의 부착불량 등이 발생될 염려가 없는 것이다.In addition, since the resin injected in a state in which the deformation of the
특히, 본 발명은 상기와 같이 수지의 주입 압력을 낮추어 게이트를 통해 주입하면 주입되는 용융 합성수지는 표피재(10)에 직접 접촉되지 않고 표피재(10)에 부착 및 코팅된 백크로스나 코팅층(11)에 접촉하게 된다.In particular, the present invention is to reduce the injection pressure of the resin as described above is injected into the molten synthetic resin is injected backcloth or
따라서 백크로스나 코팅층(11)은 용융된 합성수지의 열과 압력이 표피재(10)에 전달되는 것을 차단하게 되므로 표피재(10)가 합성수지 열과 압력에 의해 녹는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 표피재(10)의 열 변형 역시 방지하여 표피재(10)의 쿠션이 약해지는 것을 방지할 수 있게 된다.Therefore, the back cross or the
또한 상기와 같이 표피재(10)에 부착 및 코팅된 백크로스나 코팅층(11)은 게이트를 통한 용융 합성수지의 주입시간이 길어지면 코팅층(11)이 조금 녹게 되지만 이는 표피재(10)가 녹는 것을 방지할 수 있는 충분한 시간동안 진행되는 것이므로 표피재(10)는 녹거나 눌리는 현상 없이 보호된다.In addition, as described above, the backcross or
이때 상기 표피재(10)에 코팅되는 코팅층(11)은 성형품(20)의 재질과 같은 수지재질로 코팅을 함으로써 성형물(20)과의 융착성을 향상시킬 수 있으며 이로 인하여 표피재(10)와 성형물(20)의 융착은 코팅층(11)에 의한 간접 융착이지만 안정된 융착을 이룰 수 있게 된다.In this case, the
한편 상기와 같이 성형된 표피재(10)를 가지는 성형물(20)은 게이트부(21) 위치의 코팅층(11)이 약간 녹거나 눌리는 현상이 발생될 수 있지만, 이와 같이 코팅층(11)의 일부분이 녹거나 눌려서 성형물(20)의 두께에 변화가 발생되면 그 다른 부분보다 두껍게 형성된 부분은 수축작용을 일으키게 되지만, 냉각되는 과정에서 수축 압력이 작용하는 부분에는 초임계 유체가 기포로 성장되면서 자연스럽게 모여지면서 하나 이상의 공간(22)을 형성하게 되므로 성형물(20)의 수축 변형도 방지할 수 있게 된다.On the other hand, the
상기에서와 같이 본 발명은 인 몰드 성형공정에서 성형 실린더 내의 수지를 가소화 할 때 수지와 초임계 유체를 혼련하여 합성수지의 점도를 최대 약 절반으로 줄이는 공법을 사용하되 그 수지와 융착되어야 하는 표피재에 백크로스나 코팅층을 형성하여 그 백크로스나 코팅층이 게이트로 주입되는 수지와 접촉하도록 함으로써 게이트를 통한 수지의 주입압력을 낮추면서 주입되는 용융 수지의 열이 백크로스나 코팅층에서 차단되어 표피재가 녹는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 그로 인하여 표피재가 수지의 주입압력에 의해 눌리면서 열변형 되어 쿠션이 상실되는 것을 방지할 수 있도록 하는 효과가 제공되는 것이다.As described above, the present invention uses a method of kneading the resin and the supercritical fluid when plasticizing the resin in the molding cylinder in the in-mold molding process to reduce the viscosity of the synthetic resin up to about half, but to be fused with the resin. By forming a backcross or coating layer on the back contact, the backcross or coating layer is brought into contact with the resin injected into the gate, thereby lowering the injection pressure of the resin through the gate. Not only can it be prevented, thereby the effect is provided that the skin material is pressed by the injection pressure of the resin and the heat deformation to prevent the cushion is lost.
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