KR100751179B1

KR100751179B1 - 요철모양표면을 가지는 플라스틱 성형체의 제조방법

Info

Publication number: KR100751179B1
Application number: KR1020037003685A
Authority: KR
Inventors: 가토도모히사; 오카노다카시
Original assignee: 사카에리켄 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2001-10-10
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2007-08-22
Also published as: KR100807470B1; US7887741B2; EP1435285A4; EP1435285A1; KR20070049228A; WO2003033234A1; US20030067100A1; KR20040047731A

Abstract

본 발명은, 열가소성 플라스틱재로 이루어지는 시트형상의 표피재를 소정의 온도로 가열하는 예열공정과, 이 예열공정에서 소정의 온도로 가열된 표피재를, 암의 금형측에는 소정의 요철모양패턴 및 진공흡인용 미세구멍을 가지는 금형 내에, 상기 가열된 표피재의 그 표면측이 상기 암의 금형측에 오도록 설치함과 동시에, 이러한 상태에서 상기 금형을 조이는 금형조임공정과, 이와 같이 조여진 상태에서, 상기 암의 금형측에서 진공흡인을 하여 상기 표피재의 표면측에 요철모양을 형성시키는 요철모양형성공정과, 표면측에 요철모양이 형성된 표피재의 이면측에 존재하는 캐비티 공간내에 소정의 열가소성 플라스틱재를 주입함으로써 요철모양표면을 가지는 표피재와 플라스틱제 기반을 일체화시키는 일체화성형공정으로 이루어지는 것이다.

Description

요철모양표면을 가지는 플라스틱 성형체의 제조방법{METHOD FOR PRODUCING PLASTIC PRODUCTS HAVING GRAINED SURFACE THEREON}

본 발명은, 표면에 요철모양을 가지는 플라스틱 성형체의 제조방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명에 있어서는 금형의 일부에 요철모양패턴 및 진공흡인용의 미세구멍을 미리 형성하여 놓고, 이러한 금형을 사용하는 것에 의해 상기 요철모양의 형성과 플라스틱 성형체의 성형을 동일 금형세트를 사용하는 것에 의해 연속적으로 할 수 있도록 하는 것이다.

종래의, 표면에 요철모양을 가지는 플라스틱 성형체의 제조방법으로서는, 표피재의 표면층에 미리 요철모양을 가지는 시트형상부재를 준비하고, 이러한 표피재의 이면측에, 예를 들면 인젝션 성형수단 등, 소정의 성형수단을 사용하여 열가소성 플라스틱재를 설치하며, 이것에 의해서 소정의 형태로 이루어지는 플라스틱 성형체를 형성시키도록 하고 있는 것이 있다. 이 종래의 방법에 있어서는, 표면에 요철모양을 가지는 표피재를 미리 준비해 두고, 이러한 표피재를 금형내에 설치함과 동시에, 그 이면측에 소정의 플라스틱재를 주입하는 것 등에 의해서 요철모양표면을 가지는 플라스틱 성형체를 제조하도록 하고 있는 것으로서, 제조공정이 크게 2공정으로 나누어지는 등, 그 전체의 효율, 즉 생산성이 좋지 않다고 하는 문제점 을 갖는다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 성형공정에 사용되는 금형에, 그 안쪽표면에 미리 요철모양패턴이 설치된 것을 준비하여, 이러한 금형을 사용하는 것에 의해, 표피재의 표면층으로의 요철모양의 형성과 플라스틱 성형체의 성형을, 일련의 공정에서 행하게 하도록 함과 동시에, 요철모양 형성면에 모양의 흐트러짐, 혹은 늘어짐 등이 생기게 하지 않도록 한 요철모양표면을 가지는 플라스틱 성형체의 제조방법을 제공하고자 하는 것이 본 발명의 목적이다.

[발명의 개시]

본 발명은, 표피재를 소정의 온도로 가열하는 예열공정과, 소정의 온도로 가열된 표피재를, 암의 금형측에 소정의 요철모양패턴 및 진공흡인용의 미세구멍을 무수히 가지는 금형내에 설치하고, 이 금형을 조이는 금형조임공정과, 이러한 금형세트의 암의 금형측으로부터 진공흡인을 행하여 표피재의 표면에 요철모양을 형성시키는 요철모양형성공정과, 표피재의 이면측에 존재하는 캐비티 공간내에 소정의 플라스틱재를 주입함으로써 요철모양표면을 가지는 표피재와 플라스틱제 기반(基盤)을 일체화시키는 일체성형공정으로 이루어지는 것이다. 또한, 본 발명에 있어서는 상기 표피재와 플라스틱제 기반과의 일체화에 관하여, 표피재의 이면측에 형성된 캐비티 공간 내에 상기 플라스틱제 기반을 형성하는 것으로 되는 플라스틱재를 직접 주입함으로써 양자의 일체화를 하게 하는 인젝션성형방법과, 상기 표피재 이면측에 형성된 캐비티 공간내에, 우선 저압으로 플라스틱재를 주입한 후에, 이 저압으로 주입된 플라스틱재를 양 금형을 가압함으로써 소정의 형태로 압축성형함 과 동시에 상기 표피재와 플라스틱제 기반을 일체화하도록 한 인젝션 프레스 성형방법의 두 가지의 방법이 채용된다. 전자의 방법은 플라스틱재의 인젝션과 동시에 일체화가 행하여지는 것으로부터, 성형공정의 간략화를 꾀하여, 생산성의 향상을 꾀할 수 있게 된다. 또한, 후자의 방법은 표피재의 이면측에 발포층을 가지는 것과 같은 경우에 있어서, 코너부 등에 있어서 발포층이 과도하게 찌그러지고 탄력성을 잃어버린다고 하는 것과 같은 것을 회피할 수가 있게 된다.

도 1은 본 발명에 있어서의 제 1 실시형태에 따른 그 전체공정을 나타내는 공정설명도이다.

도 2는 본 발명에 있어서의 진공흡인공정의 상세내용을 나타내는 설명도이다.

도 3은 본 발명에 있어서의 제 2 실시형태에 따른 그 전체공정을 나타내는 공정설명도이다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시형태로 제조된 플라스틱 성형체의 그 구조를 나타내는 단면도이다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

본 발명의 제 1 실시형태에 관해서 설명한다. 이것은 도 1에 나타낸 바와 같이, 표면에 요철모양을 가지는 플라스틱 성형체의 제조방법에 관한 것이다. 즉, 본 실시형태에 관한 것은, 열가소성 플라스틱재로 이루어지는 표피재(1)를 소정의 온도로 가열하는 예열공정(A)과, 이와 같이 가열된 표피재(1)를, 소정의 형태로 성형하는 것으로서 소정의 요철모양패턴(91) 및 진공흡인용의 미세구멍(92)을 무수히 가지는 암의 금형(9) 및 인젝션용 주입포트(81)를 가지는 수의 금형(8)으로 이루어지는 금형내에, 상기 예열된 표피재(1)의 표면측이 상기 암의 금형(9)측에 오도록 설치하는 표피재설치공정(B)과, 이와 같이 표피재(1)가 설치된 상태에서 상기 금형 (9,8)을 조임과 동시에, 이와 같이 조여진 상태에서 상기 암의 금형(9)측에서 진공흡인을 행하는 것에 의해 상기 표피재(1)의 표면측에 상기 암의 금형(9)측에 설치된 요철모양패턴(91)을 전사시키는 요철모양형성공정(C)과, 해당 요철모양이 형성된 표피재(1)의 이면측에, 수의 금형(8)에 설치된 주입포트(81)를 통해 소정의 플라스틱재를 주입하는 인젝션공정(D)과, 상기 진공흡인공정 및 인젝션공정이 행하여진 후, 상기 양 금형(9,8)을 개방하여 소정의 형태로 형성된 요철모양표면을 가지는 플라스틱 성형체(10)를 꺼내는 금형개방공정(E)으로 이루어지는 것이다.

이러한 공정으로 이루어지는 것에 있어서, 상기 표피재(1)는, 본 실시형태에 있어서는, 요철모양의 전사가 비교적 용이하게 행하여지는 올레핀계 엘라스토머 (TPO)가 사용된다.

다음에, 상기 표피재(1)로의 요철모양의 형성공정에 대하여 이하에 설명한다. 우선, 상기 표피재(1)를 도 1의 예열공정(A)에서, 그 표면온도가 약 140℃∼ l70℃의 범위내가 되도록 가열한다. 그리고, 이러한 표면온도를 가지도록 가열된 표피재(1)를 다음 공정[도 1의 (B)]에서 암의 금형(9)과 수의 금형(8)과의 사이에, 표피재(1)의 표면측이 암의 금형(9)측에 오도록 설치한다. 또, 이 때 상기 각 금 형(9,8)은, 그 표면온도가 약 25℃∼50℃의 값을 가지도록 가열되어 있다. 또한, 상기 각 금형 중, 암의 금형(9)의 안쪽표면에는, 소정의 형태로 이루어지는 요철모양패턴(91)이 에칭수단으로써 형성되어 있다.

이러한 상태의 금형(9,8)을 조임과 동시에, 다음의 진공흡인공정[도 1의 (C)]에서 상기 암의 금형(9)측에 설치되는 것으로서 무수한 진공흡인용 미세구멍 (92)을 통해, 상기 표피재(1)를 암의 금형(9)측으로 흡인한다. 또, 이 진공흡인에 있어서는, 본 실시형태에 있어서는 특수한 방법을 채용하도록 하고 있다. 구체적으로는 도 2에 나타낸 바와 같이, 진공펌프(7)를 작동시키는 것에 의해 생성되는 소정의 진공압을 소정의 용량을 가지는 진공탱크(3)내에 미리 저장해두도록 한다. 그리고, 이와 같이 소정량의 진공압이 저장된 상태의 것을, 도 2에 나타내는 밸브 (33)를 신속히 개방함으로써 소정의 진공압을 상기 진공흡인용 미세구멍(92) 부분에 단숨에 공급하도록 한다. 그 결과, 표피재(1)는 암의 금형(9)측으로 순간적으로 흡인하게 되어, 표피재(1)의 표면측에는 암의 금형(9)측에 설치되어 있는 요철모양패턴(91)이 선명한 상태로 전사된다. 또, 이러한 진공흡인 공정에서 사용되는 진공상태로서는, 본 실시형태에 있어서는, -680mmHg∼-760mmHg의 진공도(진공압)를 채용한다. 또한, 상기 진공탱크(3)에 있어서는, 금형(9,8)내에서 진공흡인될 용량이고, 대부분의 경우에는 암의 금형(9)의 부피에 해당하는 값의, 그 12배에서 15배의 값의 것을 채용하는 것으로 한다. 본 실시형태에 있어서는, 300L의 용량을 가지는 진공탱크(3)를 사용하는 것으로 하고 있다.

다음에, 이렇게 하여 표피재(1)의 표면측에 소정의 요철모양이 형성된 상태 의 것을, 그대로 암의 금형(9)내에 남긴 상태에 있어서, 상기 표피재(1)의 이면측에 형성되는 캐비티 공간내에, 즉시 소정의 플라스틱재를 주입하여 인젝션성형을 행한다[도 1의 (D)참조]. 이에 따라, 표면에는 암의 금형(9)에 설치된 요철모양패턴(91)이 전사된 요철모양표면을 가지는 플라스틱 성형체(10)가 인젝션성형수단을 통해 효율적으로 형성되는 것이 되고, 요철모양표면을 가지는 표피재(1)와 플라스틱제 기반(基盤)과의 일체화가 신속히 행하여지게 된다. 즉, 요철모양표면을 가지는 플라스틱 성형체(10)의 제조가 효율적으로 진행된다.

다음에, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해서 도 3 및 도 4를 기초로 설명한다. 이것도, 기본적으로는 제 1 실시형태의 것과 동일하다. 즉, 본 실시형태에 관한 것은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 내부에 발포 플라스틱재로 이루어지는 발포체층(12)을 가지는 것으로서 그 표면측에는 표면층(11)을 형성하는 열가소성 플라스틱층을 가지는 시트형상의 표피재(1)를 소정의 온도로 가열하는 예열공정(A')과, 이 예열공정(A')에서 소정의 온도로 가열된 표피재(1)를, 암의 금형(9)측에는 소정의 요철모양패턴(91) 및 진공흡인용 미세구멍(92)을 가지는 금형(9,8)내에, 상기 예열된 표피재(1)의 그 표면층(11)이 상기 암의 금형(9)측에 오도록 설치[도 3의 (B') 참조]함과 동시에, 이러한 상태에 있어서 상기 금형(9,8)을 조이는 금형조임공정(C')과, 이와 같이 조여진 상태에서, 상기 암의 금형(9)측에서 진공흡인을 행하여 상기 표피재(1)의 표면층(11)에 요철모양을 형성시키는 요철모양형성공정(D')과, 표면층(11)에 요철모양이 형성된 표피재(1)의 이면측에 존재하는 수의 금형(8)을 소정거리 후퇴시켜, 이들 금형(9,8)내로서 상기 요철모양이 형성된 표피재(1)의 이면측에 소정의 캐비티 공간을 형성시킴과[도 3의 (E') 참조] 동시에, 이 캐비티 공간내에 소정의 열가소성 플라스틱재(2)를 저압으로 주입하는 저압 인젝션공정 (F')과, 상기 후퇴시켰던 수의 금형(8)을 소정의 속도로 전진시키면서 다시 조이는 것에 의해 상기 저압 인젝션공정(F')에서 주입된 열가소성 플라스틱재(2)를 소정의 형태로 성형함과 동시에, 상기 표피재(1)와 일체화시키는 압축성형공정(G')으로 이루어지는 것을 기본으로 하는 것이다. 그리고, 이렇게 하여 소정의 형태를 가지는 플라스틱 성형체가 형성된 상태에서, 도 3의 (H')에 나타내는 바와 같이, 금형(9, 8)을 개방하여, 상기 플라스틱 성형체를 꺼낸다. 이것에 의해서, 표면에 요철모양을 가지는 플라스틱 성형체가 형성되는 것으로 된다.

이러한 공정을 채용하는 것에 있어서, 상기 표피재(1)는, 본 실시형태에 있어서는, 표면층(11)을 형성하는 소재로서, 요철모양의 전사가 비교적 용이하게 행하여지는 올레핀계 엘라스토머(TPO)가 사용된다. 그리고, 발포체를 형성하는 발포 플라스틱층(발포체층)(12)으로서는 폴리프로필렌폼재(PP폼)가 사용된다. 또, 표피재(1)에 대한 다른 예로서는, 표면층(11)에, 상기와 같이 올레핀계 엘라스토머 (TPO)를 사용함과 동시에, 발포체층(12)을 형성하는 것으로서 폴리우레탄폼재를 사용한 것 등을 들 수 있다. 그리고, 플라스틱 성형체의 기반(2)을 형성하는 소재로서는, 원재료비의 저렴한 폴리프로필렌(PP)이 사용된다.

또, 이러한 구성으로 이루어지는 표피재(1)의 표면으로의 요철모양형성공정에 있어서는, 상기 제 1 실시형태의 부분에서 서술한 것과, 거의 같은 상태, 예를 들면 표피재(1)의 예열온도, 금형의 표면온도 등이 채용된다. 또한, 금형세트 중, 암의 금형(9)의 구조, 특히, 내표면측에 형성되는 요철모양패턴(91) 혹은 진공흡인용 미세구멍(92)등에 대해서도, 거의 같은 것이 채용된다.

그리고, 이러한 금형(9,8)을, 다음의 금형조임공정[도 3의 (C')]에서 조임과 동시에, 다음의 진공흡인공정[도 3의 (D')]에서 상기 암의 금형(9)측에 설치된 무수한 진공흡인용 미세구멍(92)을 통해, 상기 표피재(1)를 암의 금형(9)측으로 흡인한다. 이 진공흡인에 있어서, 본 실시형태에 있어서는, 상기 제 1 실시형태에 있어서와 같이, 특수한 방법을 채용하는 것으로 하고 있다. 즉, 도 2에 나타낸 바와 같이, 진공펌프(7)를 작동시키는 것에 의해 생성되는 소정의 진공압을 소정의 용량을 가지는 진공탱크(3)내에 미리 저장해 두도록 한다. 그리고, 이와 같이 소정량의 진공압이 저장된 상태의 것을, 도 2에 나타내는 밸브(33)를 신속히 개방함으로써 소정의 진공압을 상기 진공흡인용 미세구멍(92)의 부분으로 단숨에 공급하도록 한다. 그 결과, 표피재(1)는 암의 금형(9)측으로 순간적으로 흡인되고, 표피재(1)의 표면층(11)에는 암의 금형(9)측에 설치되는 요철모양패턴(91)이 선명한 상태로 전사된다. 또, 이러한 진공흡인공정에서 사용되는 진공상태는, 상기 제 1 실시형태와 같은 값의 것이 채용된다.

다음에, 이러한 진공흡인공정[도 3의 (D')]을 거치는 것에 의해 표면층(11)에 요철모양이 형성된 상태에서 도 3의 (E')에 나타낸 바와 같이, 수의 금형(8)을 소정거리 후퇴시켜, 상기 표면층(11)에 요철모양이 형성된 표피재(1)의 이면측에 소정량의 캐비티 공간을 형성시키도록 한다. 그리고, 이 캐비티 공간내에, 도 3의 (F')에 나타내는 바와 같이 후에 본 플라스틱 성형체의 기반(2)을 형성하는 것으로 되는 소정의 열가소성 플라스틱재를 수의 금형(8)측에 설치된 주입구(81)로부터 저압으로 주입한다.

이러한 상태에서 다음에, 도 3의 (G')에 나타내는 바와 같이, 수의 금형(8)을 소정의 속도로 전진시켜 다시 조인다. 이에 따라, 상기 주입된 열가소성 플라스틱재는, 상기 양 금형(9,8)내에서 압축성형 된다. 또, 이 압축성형가공은, 적절한 속도로 행한다. 즉, 상기 표피재(1)의 이면측에 설치되는 발포체층(12)이 과도하게 찌그러져, 그 탄력성을 잃어버리는 일이 없도록, 서서히 상기 수의 금형(8)을 전진시키도록 한다.

이러한 일련의 공정을 거치는 것에 의해, 도 4에 나타내는 바와 같이, 표면에 요철모양을 가지는 플라스틱 성형체가 형성된다. 또한, 이렇게 하여 형성된 플라스틱 성형체는, 다음의 금형개방공정[도 3의 (H') 참조]에서, 양 금형(9,8)으로부터 꺼내진다. 이것에 의해서, 요철모양표면을 가지는 플라스틱 성형체의 제조공정이 완료하게 된다.

이러한 공정을 채용하는 것에 의해, 본 실시형태의 것에 있어서는, 같은 금형(9,8)세트를 사용하는 것에 의해, 요철모양의 형성에 연속하여 플라스틱 성형체의 성형가공을 할 수 있게 되어, 본 요철모양표면을 가지는 플라스틱 성형체의 제조공정 전체를 단축화할 수가 있게 된다. 따라서, 생산성의 향상을 꾀할 수 있게 된다. 또한, 상기 성형체 기반의 형성에 있어서는, 소정량의 플라스틱재가 캐비티 내에 저압으로 주입된 후에 수의 금형(8)을 이동시키는 것에 의해 소정의 형태로 성형가공을 하도록 한 압축성형가공공정을 채용하는 것으로 하였기 때문에, 요철모 양이 형성된 표피재(1)의 이면측에 존재하는 발포체층(12)이 과도하게 압축되는 것을 억제할 수가 있게 되어, 본 플라스틱 성형체(10)의 코너부 혹은 곡면부 등에 있어서도, 부드러운 감각, 혹은 부드러움을 유지할 수가 있게 된다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 제조방법은, 표면에 요철모양을 가지는 플라스틱 성형체의 제조에 이용할 수가 있다. 특히, 본 발명에 이러한 제조방법은, 자동차용 내장재의 효율적인 제조에 채용할 수가 있다.

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내부에 발포 플라스틱재를 가지는 것으로서 그 표면측에는 열가소성 플라스틱층을 가지는 시트형상의 표피재를 소정의 온도로 가열하는 예열공정과, 이 예열공정에서 소정의 온도로 가열된 표피재를, 암의 금형측에는 소정의 요철모양패턴 및 진공흡인용 미세구멍을 가지는 금형내에, 상기 예열된 표피재의 그 표면측이 상기 암의 금형측에 오도록 설치함과 동시에, 이러한 상태에 있어서 상기 금형을 조이는 금형조임공정과, 이와 같이 조여진 상태에서, 상기 암의 금형측에서 진공흡인을 행하여 상기 표피재의 표면측에 요철모양을 형성시키는 요철모양형성공정과, 표면측에 요철모양이 형성된 표피재의 이면측에 존재하는 금형을 소정거리 후퇴시켜, 상기 요철모양이 형성된 표피재의 이면측에 소정의 캐비티 공간을 형성시킴과 동시에, 이 캐비티 공간내에 소정의 열가소성 플라스틱재를 주입하는 인젝션공정과, 상기 후퇴되어 있던 금형을 소정의 속도로 전진시키면서 다시 조이는 것에 의해 상기 인젝션공정에서 주입된 열가소성 플라스틱재를 소정의 형태로 성형함과 동시에, 표면측에 요철모양이 형성된 표피재와 일체화시키는 압축성형공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 요철모양표면을 가지는 플라스틱 성형체의 제조방법.
제 3 항에 있어서, 상기 요철모양형성공정 중에 행하여지는 상기 진공흡인용 미세구멍으로의 진공압의 공급을, 소정의 용량을 가지는 진공탱크를 통해 순식간에 행하게 한 것을 특징으로 하는 요철모양표면을 가지는 플라스틱 성형체의 제조방법.