KR100704406B1 - 금형내 피복성형용 금형 및 그 금형을 사용한 금형내피복성형방법 - Google Patents

Abstract

금형내에서 형성한 수지성형품의 표면과 금형의 캐비티면 사이에 도료주입기(injector)를 사용하여 도료를 주입한 후 도료를 금형내에서 경화시켜, 표면에 도막이 밀착한 일체형 수지성형품을 제조하기 위해 사용되는 금형내 피복성형용 금형과 그 금형을 사용한 금형내 피복성형방법을 제공한다.

금형내 피복성형용 금형은 금형을 사용하여 형성된 수지성형품의 표면에 금형내부에서 표면 피복을 실시하기 위하여, 금형 캐비티내에 도료를 주입하기 위한 도료주입기를 구비한다.

금형의 개폐방향으로 형성하는 보조캐비티를 금형캐비티의 전체둘레에 걸쳐 금형캐비티에 연통하여 설정한다.

금형내 피복성형용 금형, 금형캐비티, 금형, 수지성형품, 캐비티면, 금형내 피복성형방법

Description

금형내 피복성형용 금형 및 그 금형을 사용한 금형내 피복성형방법{In-mold coating formation mold and in-mold coating formation method utilizing said mold}

도 1(a)는 본 발명에 의한 금형내 피복성형 금형의 일양태에 있어서의 형닫음 후의 상태를 보이는 단면도이고, (b)는 (a)중의 기호 A로 나타내는 영역의 확대도이다.

도 2는 본 발명에 의한 금형내 피복성형 금형의 다른 양태를 보이는 도면이다.

도 3은 본 발명에 의한 금형내 피복성형 금형의 또 다른 양태를 보이는 도면이다.

도 4는 종래의 보조 캐비티 붙임 금형내 피복성형용 금형의 일례를 보이는 도면이다.

도 5(a)~(c)는 본 발명에 의한 금형내 피복성형 금형을 이용하여 성형한 성형체를 개략적으로 나타내는 설명도로서, (a)는 도 1에 보이는 금형내 피복성형 금형을 이용하여 성형한 성형체의 예를 보이는 설명도이고, (b)는 성형체의 측면의 단면 B의 측부 부분 확대도이며, (c)는 성형체의 저부 코너부의 부분 확대도이다.

본 발명은, 열가소성 수지 성형재료를 금형내에서 성형하고, 이와 같이하여 얻어진 열가소성 수지 성형품의 표면을 그 금형 내에서, 도료를 주입함으로써 피복하는 금형내 피복성형용 금형 및 그 금형을 사용한 금형내 피복성형방법에 관한 것이다.

자동차, 가전기기, 건축재료 등에 사용되는 열가소성 수지 성형품에 장식성등의 부가가치를 더하여 품질을 높이기도 하며, 성형공정의 공정생략화에 의한 코스트다운을 목적으로 하여, 금형내에서 성형한 열가소성 수지 성형품의 표면과 금형의 캐비티 표면과의 사이에 도료를 주입한 다음, 도료를 금형내에서 경화시켜 열가소성 성형품 표면에 도막을 밀착시킨 일체성형품을 제조하는 금형내 피복성형방법이 제안되었다. 특히 외관 및 품질에 대한 요구도가 높은 자동차 용의 각종 부품, 예를 들어, 범퍼, 도어미러 커버, 펜더, 도어 패널, 백 도어 패널, 오버 펜더, 도어 핸들, 사이드 가니시, 사이드 프로텍터, 휠 캡이나 2륜차 용의 사이드 커버와 카울(cowl) 등의 성형에 일부 이용되고 있다.

이 금형내 피복성형방법(아래에서는 IMC라 함)은 근래, 환경문제에 큰 관심이 모아지는 가운데, 각종 공장으로부터 유해 유기물질의 대기방출을 엄격하게 제한하는 경향이 있으며, 또 종업원의 건강보호를 중시하는 관점에서, 종래의 스프레이 도장에 대신하는 기술로서도 주목을 끌고 있다.

그러나, 위에서 설명한 바와 같이, 이 IMC는 오로지 SMC와 BMC의 열경화성 수지의 성형품의 제조를 대상으로 하여 일부 실시되고 있으나, 열가소성 수지의 사출성형에 있어서는 아직 널리 이용되지 않고 있다. 그 큰 이유중의 하나로서, 금형으로부터의 도료누설의 문제를 들 수가 있다. 특히, 금형으로부터 누설한 도료를 닦아 제거하는 작업이 용이하지 않고, 또 도료가 누설할 때마다 성형장치를 정지하지 않으면 아니 되기 때문에, 성형 사이클이 길어져 생산성이 저하되는 문제를 발생한다. 또, 누설한 도료가 금형의 형닫음에 쓸 데 없는 부하를 걸어 소정의 형닫음력이 걸리지 않게 되기도 하고, 다음 사이클의 성형품에 부착하는 등, 품질의 유지에도 문제가 발생하는 불합리한 점이 있다.

이와 같은 도료의 누설대책으로서, 일본국 특개평 6-328505호 공보에서는 파팅면(parting surfac)을 가지는 금형을 이용하여 사출성형을 행하나, 동시에 금형에 셰어 에지 부(shear edge portion)를 형성하여, 이 셰어 에지 부로 도료의 누설을 방지하는 사출성형용 금형이 개시돼 있다. 그러나, 이 금형을 사용한 경우에도 도료의 누설을 완전하게는 방지할 수가 없기 때문에, 누설한 도료를 모으는 공간을 금형에 마련하고 있어, 결과적으로, 셰어 에지 부와 이 공간에 축적된 도료를 제거하는 작업이 필요하여, 생산성을 저하하는 원인이 된다고 생각된다.

또, 일본국 특개평 9-48044호 공보에서는 파팅 면을 가지는 금형으로서, 도료의 누설을 방지하기 위해 파팅 면과 평행하게 보조 캐비티가 형성된 금형이 개시돼 있다. 이 금형을 사용하는 경우에는 금형을 닫은 상태에서 도료를 주입하는 방법밖에 이용할 수가 없다.

또, 동 공보에서는 보조 캐비티내에 또한 홈줄(grooves)을 마련한 금형이 개시돼 있으나, 성형수지의 고화수축에 의해 발생하는 클리어런스(clearance)(홈줄 성형체와 홈줄의 부분에서의 금형 캐비티 면과의 간극)를 도료가 누설하지 않을 정도로 하려면, 홈줄의 두께를 0.1~0.5mm 정도로 할 필요가 있다. 그러나, 이와 같이 얇은 홈줄로는 금형의 움직임에 대한 강도상의 요청으로 높이를 충분하게 가질 수가 없어, 금형을 소정량 열어 도료를 주입하는 경우에는 도료가 새어버리게 된다. 또, 설사, 형개량 보다 높은 홈줄로 한 경우라 하더라도, 강도적으로 주입압력에 견디어 낼 수 없게 된다.

또한, 일본국 특개평 9-52262호 공보에서는 용융수지 사출부의 개구부(스프루 부(sprue portion))로부터 떨어진 부분에서, 스프루 부에 도료의 유입을 방지하기 위한 요부(凹部)가 형성된 금형이 개시돼 있다. 그러나, 일본국 특개평 9-48044호 공보에 개시된 발명과 마찬가지로, 금형을 소정량 열어 도료를 주입하는 경우에는, 도료누설을 방지하는 효과가 적을 것으로 생각된다.

즉, 금형으로부터 도료의 누설을 방지하여, 성형 사이클을 단축시킴과 동시에 품질의 안정화를 가능하게 하는 금형내 피복성형용 금형과, 이 금형을 이용한 금형내 피복성형 방법의 출현이 현시점에서 필요로 한다.

또한, 열경화성 수지의 IMC에는 금형으로서, 일반적으로 셰어에지형으로 불리는 것이 주로 사용된다. 이는, 성형의 초기단계에서 열경화성 수지가 양호한 유동성을 나타내어, 셰어에지부분내의 공극에 성형재료가 충전되어 밀봉할 수가 있어, 나중의 도료충전 때 도료의 캐비티 밖 유출을 방지할 수 있기 때문이다.

본 발명은 위에서 설명한 종래 기술의 문제점을 감안한 것으로, 도료의 금형으로부터의 누설을 방지하여, 성형 사이클을 단축시킴과 동시에 품질의 안정화를 가능하게 하는 금형내 피복성형용 금형과, 그 금형을 이용한 금형내 피복성형방법을 제공하는데 있다.

본 발명자 들은 상기의 과제를 해결하기 위하여 예의 연구한 결과, 본 발명에 의하면, 금형을 이용하여 성형된 열가소성 수지 성형품의 표면에 당해 금형 내부에서 표면피복을 행하기 위해, 금형 캐비티 내에 도료를 주입하기 위한 도료주입기를 구비한 금형내 피복성형용 금형으로서, 당해 금형의 개폐방향으로 형성되는 보조 캐비티가 당해 금형 캐비티의 전주(全周)에 걸쳐 당해 금형 캐비티에 연통하여 마련된 금형내 피복성형용 금형 및 동 금형을 사용한 IMC에 의해 상기 과제가 해결되는 것을 발견한 것이다.

본 발명에 의한 실시예에 있어서 사용가능한 금형으로는 셰어에지부를 가져, 보조 캐비티가 셰어에지부에 형성돼 있는 셰어에지형 금형 및 파팅면(parting surfaces)을 가지며, 보조 캐비티의 길이방향의 일단이 파팅 면에 접하여 있는 파팅 구조(parting structures)의 금형을 들 수 있다.

즉, 이와 같은 금형에는 열가소성 수지 성형품의 표면에 당해 금형 내부에서 표면피복을 행하기 위해, 금형 캐비티 내에 도료를 주입하기 위한 도료주입기를 구비한 금형내 피복성형 용 금형에 있어서,

당해 금형의 개폐방향으로 형성하는 보조 캐비티가 당해 금형 캐비티의 전주에 걸쳐 당해 금형 캐비티에 연통하여 마련돼 있으며, 보조 캐비티의 두께가 0.1~2mm의 범위에 있고, 또한 길이가 0.5~30mm의 범위에 있는 금형내 피복성형 용 금형을 들 수 있다. 또, 상기 보조 캐비티의 도료주입측 캐비티 면을 가열하기 위해 히터가 마련돼 있는 것이 바람직하다.

또, 본 발명에 있어서는 금형을 사용하여 성형된 열가소성 수지 성형품의 표면에 당해 금형 내부에서 표면피복을 행하기 위해, 금형 캐비티 내에 도료를 주입하기 위한 도료주입기를 구비하고, 당해 금형 캐비티의 전주에 걸쳐, 당해 금형 캐비티에 연통하도록 보조 캐비티가 형성된 금형내 피복성형 용 금형을 이용한 금형내 피복성형 방법으로서, 당해 보조 캐비티 내에 충전된 성형수지에 의해 보조 성형체가 형성되고, 당해 보조 성형체의 미소수축에 의해서 당해 보조 성형체와 당해 보조 캐비티의 금형표면과의 사이에서 생기는 미소간극에 의해, 당해 도료가 당해 금형 밖으로 유출을 방지하게 되는 금형내 피복성형 방법이 제공된다.

여기서, 보조 캐비티의 도료주입측 캐비티 면의 표면온도를 다른 금형부분 보다 높혀, 금형 캐비티 면에서 분산된 도료를 보조캐비티 내에서 경화시켜, 금형밖으로 도료의 유출을 방지하는 것도 바람직하다. 또, 보조 캐비티가 형성되어 있지 않은 금형을 사용한 경우에, 성형가능한 형닫음력 보다도 높은 형닫음력을 가하여, 그 상태에서 통상보다 높은 사출충전압으로, 보조 캐비티에 성형수지를 충전하도록, 형닫음력을 제어하는 것이 바람직하다.

(사용 합성수지)

본 발명에 있어서 사용되는 성형재료로서는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 변성 폴리페닐렌 에테르 등의 열가소성 수지 성형재료 또는 이들의 알로이 재(材), 게다가 이들에 섬유상 또는 인편상의 필러를 배합한 것을 들 수 있다.

(사용 도료)

본 발명에 있어서 사용되는 도료는 종래부터 공지의 각종 형내피복용 도료를 사용할 수 있어, 예를 들어, 일본국 특개소 54-36369호 공보, 일본국 특개소 54-139962호 공보, 일본국 특개소 55-65511호 공보, 일본국 특개소 57-140호 공보, 일본국 특개소 60-212467호 공보, 일본국 특개소 60-221437호 공보, 일본국 특개평1-229605호 공보, 일본국 특개평 5-70712호 공보, 일본국 특개평 5-148375호 공보, 일본국 특개평 6-107750호 공보, 일본국 특개평 8-113761호 공보 등에 기재된 도료를 대표적인 것으로 들 수 있다.

특히 알맞는 것으로는 적어도 2개 이상의 (메타)아크릴레이드 기를 가지는 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 에폭시 아크릴레이트 올리고머 등의 올리고머 또는 그의 수지, 또는 불포화 폴리에스테르 수지 20~70 중량%와 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, 프로필 (메타)아크릴레이트, 부틸 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, (메타)아크릴 산, 초산 비닐, 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 스티렌 등의 공중합 가능한 에틸렌성 불포화 모노머 80~30% 중량%로 이루어지는 비히클 성분, 안료 및 종합 개시제 등으로 이루어지는 도료이 다. 또, 에폭시 수지/폴리아민 경화계, 폴리올 수지/폴리이소시아네이트 경화계 등의 형내주입 직전에 주제/경화제를 혼합하는 2액형 도료도 적용가능하다.

(실시예)

이하, 도면을 토대로 본 발명을 상세히 설명한다.

또한, 이하의 도면에서는 동일기능을 가지는 부재와 부품에 대해서는 원칙적으로 동일한 부호를 표시하기로 한다.

본 발명에 있어서 사용하는 금형내 피복성형 용 금형 및 이것을 사용한 금형내 피복성형 방법(IMC)의 실시에 대하여, 도면을 참조하여 설명하나, 본 발명은 아래의 실시에 한정되는 것이 아님은 말할 것도 없다.

도 1(a)(좌측 도)는 본 발명에 있어서 사용가능한 금형내 피복성형 용 금형(아래에서는,「IMC 용 금형」이라 한다.)의 하나의 형태를 나타낸 단면도이며, 형닫음 후의 상태를 나타낸다. IMC 용 금형(50)은 고정금형(51)과 가동금형(52)으로 구성되며, 양자는 셰어에지부(3)에 의해 맞물려서 금형 캐비티(4)가 형성된다. 고정금형(51)에는 용융수지를 사출하기 위한 홋 러너(hot runner)가 구비되어 있으며, 일방의 가동금형(52)에는 IMC 용 금형(50)을 이용하여 성형된 열가소성수지 성형품의 표면에 IMC 용 금형(50) 내부에서 표면피복을 시행하기 위해, 금형 캐비티 내에 도료를 주입하기 위한 도료주입기(55)가 구비돼 있다.

도 1(a)에 있어서, 가동금형(52)의 가동장치는 도시하고 있지 않으나, 가동금형(52)의 개폐방향은 도 1중의 화살표 M으로 표시된다.

도 1 (b)(우측 도)는 셰어에지부(3)의 근방, 즉, 도 1 (a) 중의 기호 A로 표 시되는 영역의 확대도이다. 보조 캐비티(7)가 가동금형(52)의 개폐방향으로 형성하도록, 또, 금형 캐비티(4)의 둘레전체에 걸쳐 금형 캐비티(4)에 연통하여 마련되도록, 고정금형(51)의 셰어에지부(3)에 가공이 행해져 있다. 따라서, 보조 캐비티(7) 내에 충전된 성형수지는 금형 캐비티(4)에 충전되어 성형품과 일체적으로 「보조 성형체」로서 형성된다.

또, 다음에 설명하는 본 발명에 의한 실시예에서 사용한 금형인 도 3의 금형(150)에 나타낸 바와 같이, 보조 캐비티(7)는 수지성형체의 형상이나 성형수지의 스프루 부(sprue portion)의 위치, 도료주입기의 위치를 고려하여, 가동금형의 셰어에지부에서 가공을 행함으로써, 형성하는 것도 가능하다. 결국, 어느 금형이 가동인가 고정인가에 의존하지 않고, 금형을 웅형(male mold)(雄型)과 자형(雌型)으로 나눌 경우에는, 웅형의 셰어에지부에서 가공을 행함으로써 보조 캐비티를 형성하여, 보조 성형체를 형성하도록 한다. 자웅의 구별이 되지 않은 금형의 경우에는 도장면이 아닌 금형의 쪽에 보조 캐비티를 형성하도록 한다.

도 1 (a)에 있어서, 도료주입기(55)로부터 도료가 주입된 경우 도료는 가동금형(52)의 캐비티 면과 성형체와의 사이에서 분산되어 셰어에지부(3)에 도달한다. 도료가 셰어에지부(3)로부터 외부로 유출하는 간극(gap)은 금형 캐비티(4) 내에 있는 성형체 및 보조 캐비티(7) 내에 있는 보조 성형체의 두께방향(도 1 (a)에서는 상하방향)의 수축에 의해 형성된다. 또, 도료의 주입압을 높게 할 경우에는 고화한 수지가 압축됨으로써 수축하여 간극이 형성되기도 한다. 어느 것이든 수지의 수축의 크기는 성형체의 두께에 비례한다.

따라서, 보조 캐비티(7)가 형성돼 있지 않은 경우에는 성형체의 두께방향의 수축이 크기 때문에, 도료는 성형체와 가동금형(52)의 캐비티 면과의 사이에 형성된 간극을 확대시킨 다음, 용이하게 셰어에지부(3)로 유입되어 외부로 유출하게 된다. 이것은 셰어에지부(3)에서 소정의 압력하에 점도가 높은 성형수지가 유출하지 않으나, 점도가 낮은 도료는 유출할 수 있는 정도의 간극을 가지고 있기 때문이다.

한편, 보조 캐비티(7)가 형성되어 얇은 보조 성형체가 형성돼 있는 경우에는 보조 성형체의 두께방향의 수축량의 절대치가 작아지나, 형성되는 극간은 도료유출을 발생하지 않는 정도의 것으로 된다. 따라서, 도료유출을 방지하는 것이 가능하다. 이와 같은 성형체 및 보조 성형체의 수축에 의해서 형성되는 간극은 가동금형(52)을 약간 열어 도료를 주입한 경우라도, 가동금형(52)의 개폐방향에서 분명한 바와 같이, 변동하지 않는다. 따라서, 본 발명에 의한 IMC 용 금형(50)을 사용한 경우에는, 가동금형(52)을 약간 연 경우라도 도료를 주입하여 경화할 수 있다.

보조 캐비티(7)의 두께 D는 0.1∼2㎜의 범위로 하며, 또한, 길이(가동금형(

52)의 개폐방향의 길이를 말한다.) L은 0.5∼30㎜의 범위로 하는 것이 바람직하다. 두께 D가 너무 얇으면 성형수지의 충전, 말하자면 보조 성형체의 형성이 용이하지 않게 되는 문제가 생기고, 한편 너무 두꺼우면 수축에 의해 생기는 간극이 넓어지기 때문에 도료의 흐름을 방지하는 효과가 없어진다. 길이 L이 너무 짧으면 도료의 유출을 방지하는 효과가 적고, 한편 너무 길면 성형수지의 완전한 충전이 어렵게 되고, 또 불필요하게 원료를 사용하게 된다.

한편, 본 발명에 의한 금형으로는 위에서 설명한 셰어에지형 금형의 IMC 용 금형(50)에 한정되지 않으며, 도 2에 보이는 바와 같이, 고정금형(51)과 가동금형(52)으로 이루어지고, 파팅면을 가지며, 보조 캐비티(7)의 길이방향의 일단이 파팅 면에 접하여 있는 파팅 구조를 가지는 IMC 용 금형(50)도 사용할 수 있다. 도 2는 형닫음 상태를 나타낸 개략도이며, 두께가 얇은 보조 캐비티(7)에 충전된 성형수지는 두께방향의 수축량이 적기 때문에, 도료는 파팅면(123)에 유출하는 일 없이, 보조 캐비티(7)의 부분에서 경화된다.

또, IMC 용 금형(50)에서는 보조 캐비티(7)에서 도료의 경화를 촉진하여 금형 밖으로 도료의 유출방지를 보다 확실히 행하기 위해, 예를 들어, 도 1 (b)에서 나타낸 바와 같이, 보조 캐비티(7)의 도료주입측 캐비티 면, 즉, 보조 캐비키(7)에서 도료가 유입하는 가동금형(52) 측의 표면을 부분적으로 고온으로 유지하기 위해, 히터(131)를 마련하여 가열 블록(132)을 형성하는 것도 바람직하다. 이 경우, 열경화성 도료가 보조 캐비티(7)에 형성된 보조 성형체와 가열 블록(132) 사이의 간극을 흐를 때, 열경화성 도료의 점도가 증가하여 경화가 촉진되어, 금형 밖으로의 유출이 보다 확실하게 방지된다. 더욱이, 도 2에서는 히터가 도시되어 있지 않으나, 도 1 (b)와 마찬가지로 가열 불록 내에 마련할 수도 있다. 또, 어느 타입의 금형에 있어서도, 이 가열 블록은 금형과 분리시킬 필요가 없고, 금형내에 히터(131)를 직접 매설(bury)할 수도 있다.

또, 이 발명에 의한 IMC 용 금형(50)을 사용한 경우 열가소성 수지 성형품에는 항상 불필요한 보조 성형체가 형성되기 때문에, 성형후에 보조 성형체를 제거하는 추가공정이 필요하다. 그러나, 이 보조 성형체를 없애는 공정이 증가하는 경 우라도, 도료의 유출을 일으키는 경우와 비교하여 아래의 효과를 가진다. 즉, 사출성형의 시점에서 도료의 유출이 발생한 경우는, 차례로 금형등의 청소와 손질을 행함으로써 성형 사이클이 길어지고, 또 불규칙하게 되어 품질도 일정하지 않게 돼 생산효율과 품질이 함께 큰폭으로 저하한다. 이와 같이 본 발명에 의한 IMC 용 금형(50)을 사용함으로써, 생산성이 현저히 향상되고 또, 품질도 안정성이 있는 현저한 효과가 얻어진다.

다음은 본 발명에 의한 IMC 용 금형을 사용한 금형내 피복성형 방법(IMC)의 알맞는 조건에 대하여 설명한다.

도료의 누설을 방지하는 관점에서, 본 발명에 의한 IMC에 있어서는 보조 캐비티의 도료주입측 캐비티 면의 표면온도를 다른 금형부분보다 높혀, 금형 캐비티 면으로부터 분산된 도료를 보조 캐비티 내에서 경화시킨다. 이와 같은 금형 내에서의 온도분포를 마련하는 하나의 방법은 앞서 도 1 및 도 2에서 나타낸 바와 같이, 보조 캐비티의 도료주입측 캐비티 면의 금형표면 근방에 히터를 매설한 가열 불록을 마련하여, 온도제어를 행하는 방법이다. 이 온도제어는 도료의 경화조건(온도, 시간)과 성형수지의 열가소성을 고려하여, 알맞는 값으로 할 수 있다.

또, 도료의 밖에서 도료의 누설을 방지하는 데는 보조 캐비티 내에 성형수지를 완전히 충전시키는 것이 필요하다. 보조 캐비티 내에 성형수지를 완전히 충전시키기 위해서는, 성형수지가 금형 캐비티에 충전되는 데 요하는 압력보다 높은 압력을 용융수지에 가하는 것이 바람직하다. 결국, 보조 캐비티가 형성되지 않은 금형을 사용한 경우에 성형가능한 형닫음력보다 높은 형닫음력을 가하여, 그 상태 에서 통상상태보다 높은 사출충전압으로 보조 캐비키에 성형수지를 충전하도록 형닫음력을 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 IMC에는 금형내 피복성형 장치를 사용하는 것이 바람직하다는 것은 말할 것도 없다.

본 발명에 의한 IMC의 적용범위, 즉 제품범위에 한정이 없음은 물론이며, 알맞은 적용예로는 자동차의 범퍼, 도어미러 커버, 펜더, 도어 패널, 백 도어 패널, 오버 펜더, 도어 핸들, 사이드 가니시, 사이드 프로텍터, 휠 캡이나 2륜차의 사이드 커버와 카울 등의 성형을 들 수가 있다.

아래에서, 실시예를 들어 본 발명을 더 상세히 설명하나, 본 발명은 실시예에 의해 그 범위를 한정하는 것은 아니다.

실시예 및 비교예

세로(높이) 300㎜, 가로(폭) 210㎜, 깊이 50㎜의 상자형상 제품이 얻어지는 셰어 에지(shear edge) 구조의 금형으로서, 소정량의 도료를 주입할 수 있는 도료주입기를 구비한 금형과, 형닫음력을 임의로 바꿀 수 있는 토글 형닫음 방식(toggle mold closing type)의 350t 사출성형기를 사용하여, ABS 수지를 사출성형한 후에 금형내에 다음 표 1에 기재된 성분으로 이루어지는 겔화 시간이 7초인 도료를 주입함으로써, 열가소성 수지 성형품의 표면에 도막(coating layer)을 일체적으로 형성하였다. 성형조건은 기본적으로 다른 실시예와 마찬가지이나, 도 3에 나타낸 금형을 사용하고, 가열 블록(132)에 있어서 온도는 히터(도시하지 않음)에 의해 가열하여 120℃로 하였으며, 그 밖의 금형부분은 전체적으로 90℃로 유지하였 다.

성 분	중 량 부
우레탄 아크릴레이트 올리고머 *1 에폭시 아크릴레이트 올리고머 *2 스티렌 산 스테아린산 아연 산화 티탄 카본 블랙 8% 코발트 옥토에이트 t-부틸페록시-2-에틸헥사노에이트	16.0 16.0 22.0 0.3 45.0 0.1 0.6 1.0
*1 우레탄 아크릴레이트 올리고머: 분자량; 2,500 2 에폭시 아크릴레이트 올리고머: 분자량; 540

여기서, 실시예에 의한 금형의 개략구조는 도 3에 나타낸 바와 같으며, IMC 용 금형(150)은 수지를 사출하기 위한 스프루 부(sprue portion)(154)와 도료를 주입하기 위한 도료주입기(55) 및 가열 블록(132)를 구비한 고정금형(51)과, 보조 캐비티(7)가 형성되도록 가공이 행하여지는 가동금형(52)으로 이루어지고, 금형 캐비티 내에 형성되는 제품부분(43)에 일체적으로 보조 성형체(44)가 형성되는 구조로 되어 있다.

보조 캐비티(7)는 금형 캐비티의 둘레전체에 걸쳐 금형 캐비티에 연통하도록 길이 10㎜, 두께 0.3㎜로 되게 형성돼 있다. 다만, 다음에 설명하는 바와 같이, 보조 캐비티(7)에는 가공정도(精度)상의 문제로 코너 부에 있어서 최대 0.6㎜의 두께를 가지는 부분이 있다. 또, 보조 캐비티(7)의 길이의 가공정도는 ±0.2㎜의 범위내에서 조절하였다.

한편, 비교예에서 사용한 금형(160)은 도 4에 나타낸 바와 같으며, 그 고정금형(51)은 도 3에 나타낸 IMC 용 금형(150)의 고정금형(51)과 같은 것이다. 그리고, 가동금형(52)은 종래의 것과 동일한 셰어 에지부를 가지며, 보조 캐비티는 형성되어 있지 않다.

비교예에 있어서는, 보조 캐비티를 가지지 않은 IMC 용 금형(160)을 사용하는 것 이외에는 , 실시예와 같은 조건에서 성형체를 성형하였다. 즉, 가열 블록(132)의 온도를 120℃로 하고, 그 밖의 금형부분은 전체적으로 90℃로 유지된 상태로 시험하였다.

도료경화 후에 금형을 열어 성형품을 탈형하여, 금형내에서 도료의 유동 상태와 형밖으로의 도료 유출을 검사하였다.

도 5는 실시예에 의한 IMC 용 금형(50)을 이용하여 성형한 성형품(40)의 설명도이며, 도 5중 단면 B는 성형품(40)의 측면부에 있어서의 단면도를 나타내고, 또, 코너 부의 도막(42)의 형성상태를 확대하여 나타내었다. 성형품(40)은 성형수지 부분(41)과 도막(42)으로 이루어지고, 성형수지 부분(41)은 제품부분(43)과 보조 성형체(44)로 구성돼 있다. 도 5에서 나타낸 바와 같이, 성형품(40)에 형성된 보조 성형체(44)의 부분에서 도료가 정지되어 있어, 형밖으로의 도료누설은 관찰되지 않았다. 또, 보조 성형체(44)의 코너 부는 두께가 0.6㎜로 두껍게 형성되어, 다른 부분보다 도료가 깊이 유입되었으나, 형밖으로 유출하는 일은 없었다.

본 발명에 의한 IMC 용 금형(150)을 이용하여, 또, 가열 블록(132)의 온도를 90℃와 다른 금형부분과 같게 하여 성형체를 성형한바, 보조 성형체의 두꺼운 코너 부에서만 도료유출이 관찰되었다. 따라서, 보조 캐비티의 가공정도를 고려하여, 보조 캐비티가 두껍게 형성된 부분에 대해서는 보조 캐비티의 길이를 도료유출이 일어나지 않을 정도로 길게 하는 등의 대책을 실행할 수 있다. 또 보조 캐비티의 가공정도가 양호한 경우에는 가열 블록을 마련할 필요가 없음을 알 수 있다.

한편, 비교예에서 사용한 종래기술에 속하는 IMC 용 금형(160)의 경우에는 가열 블록(132)의 온도를 120℃로 하여도, 셰어에지부로부터의 도료유출이 관찰되어, 유출된 도료를 닦아낼 필요가 있었다. 위에서 설명한 IMC 용 금형(150)을 사용하여 가열 블록(132)의 온도를 바꾸어 시험한 결과를 고려하면, 비교예에서 사용한 IMC 용 금형(160)을 이용하여, 가열 블록(132)의 온도를 다른 금형부분과 같은 90℃로 하면, 가열 블록(132)을 120℃로 한 경우 보다 더 많은 도료누설의 발생이 예상되며, 또, 실제로 시험에 의해 도료누설이 확인되었다.

본 발명에 의한 금형내 피복성형 용 금형과 이 금형을 이용한 금형내 피복성형 방법에 의하면, 형밖에서의 도료누설이 방지되어, 성형 사이클을 일정하게 하여 생산성을 향상시키고, 또, 폼질을 일정하게 유지할 수 있는 극히 현저한 효과가 얻어진다. 이 효과는 성형품에 일체적으로 형성되는 보조 성형체 부분을 제거하는 공정이 증가되는 마이너스 효과보다 효과가 훨씬 크다.

Claims (4)

1. 열가소성 수지 성형품의 표면에, 당해 금형 내부에 있어서 표면피복을 실시하기 위해, 금형 캐비티 내에 도료를 주입하기 위한 도료주입기를 구비한 금형내 피복성형 용 금형에 있어서,

   당해 금형의 개폐방향으로 형성하는 보조 캐비티가 당해 금형 캐비티의 전 둘레에 걸쳐 당해 금형 캐비티에 연통하여 마련돼 있고, 상기 보조 캐비티의 두께가 0.1~2mm의 범위에 있으며, 또한 길이가 0.5~30mm의 범위에 있는 금형내 피복성형 용 금형.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 보조 캐비티의 도료주입측 캐비티 면을 가열할 수 있는 위치에 히터가 더 마련돼 있는 금형내 피복성형 용 금형.
3. 금형을 사용하여 성형된 열가소성 수지 성형품의 표면에, 당해 금형 내부에 있어서 표면피복을 실시하기 위하여, 금형 캐비티 내에 도료를 주입하기 위한 도료 주입기를 구비하고, 당해 금형 캐비티의 전 둘레에 걸쳐 당해 금형 캐비티에 연통하도록 보조 캐비티가 형성된 제 1항에 의한 금형내 피복성형 용 금형을 이용한 금형내 피복성형 방법으로서,

   당해 보조 캐비티 내에 충전된 성형수지에 의해 보조 성형체가 형성되고, 당해 보조 성형체의 미소수축에 의해서 당해 보조 성형체와 당해 보조 캐비티의 금형 표면과의 사이에 생기는 미소간극에 의해 당해 금형 밖으로 당해 도료의 유출을 방지하는 것으로 이루어지는 금형내 피복성형 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 보조 캐비티의 도료주입측 캐비티 면의 표면온도를 다른 금형부분보다 높혀, 상기 금형 캐비티 면에서 분산된 도료를 당해 보조 캐비티 내에서 경화시켜, 당해 금형 밖으로 당해 도료의 유출을 방지하는 것으로 이루어지는 금형내 피복성형 방법

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