KR100968823B1

KR100968823B1 - 수지 제품 제조장치 및 방법

Info

Publication number: KR100968823B1
Application number: KR1020080058293A
Authority: KR
Inventors: 공병석
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2008-06-20
Publication date: 2010-07-08
Also published as: US20090317648A1; DE102008059222B4; US20100090367A1; DE102008059222A1; CN101607431A; CN101607431B; KR20090132169A; US8017049B2

Abstract

내층(제1 수지층)의 일부 영역에 외층(제2 수지층)이 덮여져 외관상 내층 영역과 외층 영역 간의 경계가 관찰되는 수지 제품 제조장치 및 방법이 소개된다. 제조장치의 슬라이드 코어는, 제2 금형 측으로 전진 배치되어 제1 캐비티(11)를 형성하며 제1 캐비티에 제1 수지가 충전된 후 후퇴 배치되어 제2 캐비티(21)를 형성할 수 있도록, 제1 금형 홈부 내에 이동 가능하게 설치된다. 이러한 슬라이드 코어의 전면에는 댐(40)이 돌출 형성되며, 제2 금형에는 파단 라인의 형성을 위한 쐐기(50)가 돌출 형성된다. 이러한 금형을 이용하여 제조된 수지 제품은 외관이 우수하며 파단 라인의 형성을 위한 후공정을 필요로 하지 않는다.

이종 재질, 수지, 크래시 패드, 금형

Description

수지 제품 제조장치 및 방법{Apparatus And Method For Producing Resin Products}

본 발명은 내층과 외층을 갖는 수지 제품 제조장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 내층(제1 수지층)의 일부 영역에 외층(제2 수지층)이 덮여져 있어 외관상 내층 영역과 외층 영역 간의 경계가 관찰되는 수지 제품 제조장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 들어, 수지 제품의 표면 일부에 이종 재질의 외층을 형성하여 미감이나 촉감을 향상시키고자 하는 시도가 이루어지고 있다. 일례로 차량 크래시 패드의 경우, 도 1에서 보듯이, 조수석 에어백(Passenger Air Bag: PAB) 도어 부위(2)에 크래시 패드(1)와는 재질(특히, 크래시 패드 보다 소프트한 재질) 및 색상이 다른 외층을 형성하여, 고급스러운 느낌이 표현되도록 하고 있다.

이러한 크래시 패드는 종래에는 도 2에 도시된 바와 같이 별도 제작된 부품을 크래시 패드(1) 상에 조립하는 방식으로 제작되었으나, 최근 들어서는 크래시 패드 사출 성형시 PAB 도어 부위(2)에 상기 이종 재질의 외층이 함께 구현되도록 하기 위한 기술이 개발되고 있다. 2개의 서로 다른 금형이 필요하고 상기 부품을 조립하는 공정이 필요한 전자의 방법보다, 후자의 방법이 비용면에서 우수하며 제조된 크래시 패드의 외관, 특히, PAB 도어 부위(2)의 경계 라인이 깔끔하다.

도 3a 및 도 3d를 참조하면, 상기 후자 방법에 의한 크래시 패드 제조과정을 살펴본다.

먼저, 상기 크래시 패드의 제조장치는, 금형과 금형 내부로 수지를 공급하기 위한 제1 및 제2 수지 공급부(10,20)를 포함한다. 금형은 홈부(30)를 갖는 제1 금형, 제2 금형 및 홈부(30)에 이동 가능하게 설치된 슬라이드 코어를 구비한다. 크래시 패드의 경우, 보통, 제1 수지로는 강성이 좋은 PPF수지(Polypropylene Fiber Resin), 제2 수지로는 연질의 TPO수지(Thermoplastic Olefin Resin)가 사용된다.

상기 크래시 패드의 제조과정은, 슬라이드 코어를 전진 배치시켜 제1 캐비티(11)를 형성(도 3a 참조)하고, 제1 수지를 공급하여 제1 수지층을 형성(도 3b 참조)한 후, 슬라이드 코어를 후진 배치시켜 제2 캐비티(21)를 형성(도 3c 참조)하고, 제1 수지 고화 전에 제2 수지를 공급하여 제1 수지층 상에 제2 수지층을 형성(도 3d 참조)하는 과정으로 이루어진다. 이렇게 제조된 크래시 패드의 제1 및 제2 수지층(1a,2a) 간의 경계(B)는 상당히 깔끔한 편이다.

그러나, 위와 같은 크래시 패드 제조장치 및 방법은 다음과 같은 문제가 있다.

도 4에서 보듯이, 제2 수지(PPF)는 제1 수지(TPO)가 아직 고화되기 이전에 사출되기 때문에 제1 금형과 제2 수지층 사이에 갭이 형성될 수 있는데, 이 갭을 통해 제2 수지가 제1 수지층 영역으로 누출되어 상기 경계가 깔끔하지 못하고 불량 하게 된다.

또한, 도 5에서 보듯이, 위와 같이 제조된 크래시 패드는 후가공을 통해 후면에 파단 라인(Tear Line: L)이 형성되며, 에어백 모듈의 슈트(Chute: 3)가 그 후면에 융착된다. 슈트(3)에는 폴딩된 쿠션(5)이 수용되는 에어백 하우징(4)이 조립된다. 그러나, 위와 같은 파단 라인(L)의 후가공은 크래시 패드 제조비용을 상승시킬 뿐만 아니라, 후가공의 자유도가 높지 않고 가공의 정확도가 떨어지는 경우 파단 라인(L)의 파단 강도가 과다하게 될 우려가 있다.

이상, 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안될 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 외관이 우수하며 파단 라인의 형성을 위한 후공정을 필요로 하지 않는, 제1 수지층의 일부 영역에 제2 수지층이 형성된, 수지 제품 제조장치 및 방법을 제공함을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수지 제품 제조장치는, 홈부가 형성된 제1 금형; 상기 제1 금형과 합형되어 상기 홈부에 의해 규정되는 밀폐 공간을 형성하는 제2 금형; 상기 홈부 내에 이동 가능하게 설치된 슬라이드 코어; 상기 제1 캐비티에 제1 수지를 충전하기 위한 제1 수지 공급부; 및 상기 제2 캐비티에 제2 수지를 충전하기 위한 제2 수지 공급부;를 포함한다.

상기 슬라이드 코어는, 상기 제2 금형 측으로 전진 배치되어 제1 캐비티를 형성하며 제1 캐비티에 제1 수지가 충전된 후 후퇴 배치되어 제2 캐비티를 형성할 수 있으며, 슬라이드 코어에는, 제1 수지층 형성과정에서 상기 경계를 따라 제1 수지층 상에 그루브를 형성한 다음 제2 수지층 형성과정에서 상기 그루브에 부분 삽입될 수 있도록 댐이 돌출 형성된다.

상기 홈부는 제1 홈부와 이 보다 깊이가 깊은 제 2홈부를 갖는 계단형으로 이루어지며, 상기 슬라이드 코어는 제2 홈부에 설치될 수 있다.

상기 댐은 슬라이드 코어의 가장자리를 따라 형성될 수 있다.

상기 제2 금형에는 제1 수지층에 파단 라인을 형성하기 위한 쐐기가 파단 라인을 따라 돌출 형성될 수 있다.

상기 슬라이드 코어에는 상기 쐐기 부근에서의 수지 압력 측정을 위한 압력 센서가 설치될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 수지 제품 제조방법은, 홈부가 형성된 제1 금형과 제2 금형을 합형하는 과정; 상기 홈부 내에 이동 가능하게 설치되는 슬라이드 코어를 제2 금형 측으로 전진 배치하여 상기 제1 캐비티를 형성하는 과정, 여기서, 슬라이드 코어에는 상기 경계를 따라 제1 수지층 상에 그루브가 형성되도록 돌출된 댐이 마련됨; 제1 캐비티에 제1 수지를 충전하여 제1 수지층을 형성하는 과정; 및 상기 제1 수지 충전 후 상기 슬라이드 코어를 후퇴시켜 제2 캐비티를 형성하는 과정, 여기서, 상기 댐은 제1 수지층의 그루브에 부분 삽입됨; 상기 제2 캐비티에 제2 수지를 충전하여 제2 수지층을 형성하는 과정;을 포함한다.

상기 홈부는 제1 홈부와 이 보다 깊이가 깊은 제2 홈부를 갖는 계단형 형상으로 이루어지며, 상기 슬라이드 코어는 제2 홈부에 설치될 수 있다. 그리고, 상기 제1 수지층을 형성하는 과정 과정에서, 제1 홈부 영역에는 제1 수지로 가득 채워지며, 상기 제2 홈부 영역에서의 제1 수지 높이는 상기 제1 홈부 영역에서의 제1 수지 높이 보다 낮을 수 있다.

상기 제2 금형에는 제1 수지층에 파단 라인을 형성하기 위한 쐐기가 파단 라인을 따라 돌출 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2 수지 충전 시, 상기 쐐기 부근에서의 제2 수지의 압력을 측정하여 그 압력이 일정 범위 내로 유지될 수 있도록 제2 수지 사출압을 조절할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 다른 수지 제품 제조방법은, 홈부가 형성된 제1 금형과 제2 금형을 합형하는 과정, 여기서, 제2 금형에는 1 수지층에 파단 라인을 형성하기 위한 쐐기가 파단 라인을 따라 돌출 형성됨; 상기 홈부 내에 이동 가능하게 설치되는 슬라이드 코어를 제2 금형 측으로 전진 배치하여 상기 제1 캐비티를 형성하는 과정; 제1 캐비티에 제1 수지를 충전하여 제1 수지층을 형성하는 과정; 상기 제1 수지 충전 후 상기 슬라이드 코어를 후퇴시켜 제2 캐비티를 형성하는 과정; 및 상기 제2 캐비티에 제2 수지를 충전하여 제2 수지층을 형성하는 과정, 여기서, 상기 쐐기 부근에서의 제2 수지의 압력을 측정하여 그 압력이 일정 범위 내에 유지될 수 있도록 제2 수지 사출압을 조절함;을 포함한다.

여기서, 제1 수지와 제2 수지는 종류 또는 색상이 서로 다른 것이거나, 종류 및 색상이 모두 다른 것일 수 있다.

상술한 바와 같은 수지 제품 제조장치 및 방법에 따르면, 제조된 수지제품의 외관이 우수하며 파단 라인의 형성을 위한 후공정을 필요로 하지 않는다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수지 제품, 특히, 크래시 패드 제조장치 및 방법에 대하여 살펴본다.

먼저, 도 6a 내지 도 6d를 참조하여 제조장치에 대하여 살펴본다. 배경기술에서 설명된 바와 같이 제조장치는 금형, 제1 및 제2 수지 공급부(10,20)를 구비하 며, 금형은 제1 금형, 제2 금형 및 슬라이드 코어를 포함한다.

제1 금형은 홈부를 갖는데, 홈부는 제1 홈부(31)와 이 보다 깊이가 깊은 제2 홈부(32)를 갖는 계단형으로 형성된다. 제1 홈부(31)는, 도 6a 내지 도 6d에 도시된 것처럼 제2 홈부(32)의 어느 한 편에만 형성될 수도 있고, 왼편과 오른편 모두에 형성될 수도 있다. 후자의 경우, 수지 제품에 구현된 외층 내지 제2 수지층은 후라이드된 계란 처럼 내층 내지 제1 수지층에 의해 고립된 영역을 갖게 될 것이다.

제2 금형은 제1 금형과 합형되어 상기 홈부(31,32)에 의해 규정되는 밀폐 공간을 형성하게 되며, 제1 금형의 홈부와 마주하는 제2 금형의 면 상에는 쐐기(50)가 형성된다. 이 쐐기(50)는 제조되는 크래시 패드의 후면에 파단 라인을 형성하기 위한 것이다.

슬라이드 코어는 제2 홈부(32)에 이동 가능하게 설치되는데, 슬라이드 코어가 제2 금형 측으로 전진 배치되면 제1 캐비티(11)를 형성(도 6a 참조)되며, 제1 캐비티(11)에 제1 수지가 충전된 후 후퇴 배치되면 제2 캐비티(21)를 형성(도 6c 참조)된다. 이러한 슬라이드 코어의 전면(제2 금형을 향하는 면)에는 댐(40)과 압력 센서(60)가 설치된다. 댐(40)은 전면 가장자리를 따라 돌출 형성되며, 압력 센서(60)는 제2 금형의 쐐기(50)에 대응하는 부위에 설치된다.

제1 수지 공급부(10)는 제1 캐비티(11)로 제1 수지, 일례로, PPF 수지를 공급하며, 제2 수지 공급부(20)는 제2 캐비티(21)로 제2 수지, 일례로, TPO 수지를 공급한다. 한편, 도 6d에서 보듯이 제2 수지 공급부(20)로부터 공급되는 제2 수지 사출압은 제어부에 의해 적극적으로 조절되는데, 이에 대해서는 후술한다.

다음으로, 도 6a 내지 도 8을 참조하여 제조방법에 대하여 살펴본다.

[제1 수지층 형성 공정]

제1 금형과 제2 금형을 합형하고 슬라이드 코어를 제2 금형 측으로 전진 배치하여 제1 캐비티(11)를 형성(도 6a 참조)한다. 제1 캐비티(11)는 제1 홈부 영역과 제2 홈부 영역의 일부로 구성되는데, 제2 홈부 영역의 두께가 제1 홈부 영역의 두께 보다 얇도록 슬라이드 코어의 전진량을 조절한다. 이러한 제1 캐비티(11) 내부로 제1 수지를 사출(도 6b 참조)하면, 제1 홈부 영역은 제1 수지로 가득 채워지며, 슬라이드 코어 측 보다 제1 홈부(31) 측의 두께 보다 얇은 제1 수지층이 형성된다.

상기 제1 수지층에는 슬라이드 코어의 댐(40)에 의해 그루브(10b: 도 6e 참조)가 형성된다. 이러한 그루브(10b)의 너비는 1~2mm, 바람직하게는 1~1.5mm 정도인 것이 좋다. 그리고, 제1 금형에 돌출된 쐐기(50)가 형성되어 있음으로 인해, 쐐기 부근의 제1 수지층에 굴곡이 발생된다. 쐐기(50) 부위에 병목현상이 발생되어 이 부위의 제1 수지 압력이 증가하는데, 이렇게 국부적으로 증가한 수지압력은, 제1 수지 고화 전 슬라이드 코어가 후퇴할 때, 쐐기 부위에서 제1 수지가 솟아올라 돌출부(10c: 도 6e 참조)를 발생시킨다.

[제2 수지층 형성 공정]

상기 제1 수지가 고화되기 전, 슬라이드 코어를 후퇴시켜 제2 캐비티(21)를 형성(도 6c 참조)하는데, 이때, 제1 수지층의 그루브(10b)에 슬라이드 코어의 댐(40)이 일부 삽입(도 7 참조)하여 그루브(10b)가 밀폐되도록 한다. 이러한 제2 캐비티(21)에 제2 수지를 사출하면, 도 7에서 보듯이, 제2 수지는 댐(40)에 의해 가로막혀 제2 홈부 영역으로 누출되지 못하게 된다. 일부의 유출이 발생되더라도, 유출된 제2 수지는 그루브(10b)에 갇히게 될 뿐, 제1 금형과 제1 수지층의 사이로 스며들지 못한다. 그루브(10b)의 너비가 1~2mm, 바람직하게는 1~1.5mm 정도일 경우, 그루브(10b) 내의 제2 수지는 잘 보이지 않는다. 따라서, 외관상, 제1 수지층 영역과 제2 수지층 영역 간의 경계가 매우 깔끔하게 보이게 된다.

한편, 도 6e을 참조하면, 파단 라인을 따라 형성된 제1 수지층(10a)의 돌출부(10c)는 제2 수지 공급과정에서 제2 수지층(20a)에도 돌출부를 발생시킬 수 있다. 그 원인은 앞서 설명한 바와 같은데, 이의 방지를 위해서는 돌출부(10c) 부근에서의 제2 수지 압력이 조절될 필요가 있다. 즉, 도 6d 및 도 8에서 보듯이, 압력 센서(60)를 이용하여 돌출부(10c) 부위에서의 제2 수지의 압력을 측정하여, 이 부위에서의 제2 수지의 압력이 일정 범위 이내로 유지될 수 있도록, 사출압 제어부가 제2 수지 공급부(20)를 통한 제2 수지 사출압을 조절한다. 도 8을 참조하면, 상기 압력 센서에서 측정된 제2 수지의 압력이 ①곡선과 같이 나타난다면 현재의 제2 수지 사출압을 그대로 유지하여도 되나, 만일 ②곡선과 같이 나타난다면 제2 수지 사출압을 낮출 필요가 있으며, ③곡선과 같이 나타난다면 제2 사출압을 높일 필요가 있다. 제2 수지의 적정 사출압 구간은 반복 실험을 통해 구해질 수 있을 것이다. 제1 수지 공급과정에서 쐐기(50) 부위의 제1 수지 압력을 조절하여 돌출부(10c)의 높이를 조절할 수 있음은 당연하다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음이 이해될 필요가 있다.

도 1은 종래의 크래시 패드를 도시한 도면,

도 2는 도 1의 A-A선을 따라서 절개된 단면의 일례,

도 3a 내지 도 3e는 종래의 크래시 패드 제조공정을 순차적으로 도시한 도면들,

도 4는 도 3d에 도시된 2차 수지층 형성과정에서 2차 수지층 영역의 경계에서 나타나는 문제점의 설명을 위한 도면,

도 5는 도 3a 내지 도 3e의 공정을 통해 제조된 크래시 패드에 파단 라인이 후가공됨을 나타내기 위한 도면,

도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 실시예에 따른 크래시 패드 제조공정을 순차적으로 도시한 도면들,

도 7은 도 6d에 도시된 2차 수지층 형성과정에서 2차 수지층 영역의 경계가 깔끔하게 형성됨을 설명하기 위한 도면,

도 8은 도 6d에 도시된 2차 수지층 형성과정에서 1차 수지층에 형성된 쐐기로 인하여 2차 수지층의 표면에 굴곡이 발생되는 것을 방지하기 위한 방법의 설명을 위한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 크래시 패드 1a,10a: 제1 수지층

2a, 20a: 제2 수지층 3: 슈트

10: 제1 수지 공급부 11: 제1 캐비티

10b: 그루브 10c: 돌출부

20: 제2 수지 공급부 30: 홈부

31: 제1 홈부 32: 제2 홈부

40: 댐 50: 쐐기

L: 파단 라인

Claims

제1 수지층의 일부 영역에 제2 수지층이 덮여져 외관상 이들 수지층 간의 경계가 관찰되는 수지 제품 제조장치로서,

홈부가 형성된 제1 금형;

상기 제1 금형과 합형되어 상기 홈부에 의해 규정되는 밀폐 공간을 형성하는 제2 금형;

상기 제2 금형 측으로 전진 배치되어 제1 캐비티를 형성하며 제1 캐비티에 제1 수지가 충전된 후 후퇴 배치되어 제2 캐비티를 형성할 수 있도록, 상기 홈부 내에 이동 가능하게 설치된 슬라이드 코어, 여기서, 슬라이드 코어에는, 제1 수지층 형성과정에서 상기 경계를 따라 제1 수지층 상에 그루브를 형성한 다음 제2 수지층 형성과정에서 상기 그루브에 부분 삽입될 수 있도록 댐이 돌출 형성됨; 및

상기 제1 캐비티에 제1 수지를 충전하기 위한 제1 수지 공급부; 및

상기 제2 캐비티에 제2 수지를 충전하기 위한 제2 수지 공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 제품 제조장치.
청구항 1에 있어서, 상기 홈부는 제1 홈부와 이 보다 깊이가 깊은 제2 홈부를 갖는 계단형으로 이루어지며, 상기 슬라이드 코어는 제2 홈부에 설치된 것을 특징으로 하는 수지 제품 제조장치.
청구항 1에 있어서, 상기 댐은 슬라이드 코어의 가장자리를 따라 형성된 것을 특징으로 하는 수지 제품 제조장치.
청구항 1에 있어서, 상기 제2 금형에는 제1 수지층에 파단 라인을 형성하기 위한 쐐기가 파단 라인을 따라 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 수지 제품 제조장치.
청구항 4에 있어서, 슬라이드 코어에는 상기 쐐기 부근에서의 수지 압력 측정을 위한 압력 센서가 설치된 것을 특징으로 하는 수지 제품 제조장치.
제1 수지층의 일부 영역에 제2 수지층이 덮여져 외관상 이들 수지층 간의 경계가 관찰되는 수지 제품 제조방법으로서,

홈부가 형성된 제1 금형과 제2 금형을 합형하는 과정;

상기 홈부 내에 이동 가능하게 설치되는 슬라이드 코어를 제2 금형 측으로 전진 배치하여 상기 제1 캐비티를 형성하는 과정, 여기서, 슬라이드 코어에는 상기 경계를 따라 제1 수지층 상에 그루브가 형성되도록 돌출된 댐이 마련됨;

제1 캐비티에 제1 수지를 충전하여 제1 수지층을 형성하는 과정; 및

상기 제1 수지 충전 후 상기 슬라이드 코어를 후퇴시켜 제2 캐비티를 형성하는 과정, 여기서, 상기 댐은 제1 수지층의 그루브에 부분 삽입됨;

상기 제2 캐비티에 제2 수지를 충전하여 제2 수지층을 형성하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수지 제품 제조방법.
청구항 6에 있어서, 상기 홈부는 제1 홈부와 이 보다 깊이가 깊은 제2 홈부를 갖는 계단형 형상으로 이루어지며, 상기 슬라이드 코어는 제2 홈부에 설치되고,

상기 제1 수지층을 형성하는 과정 과정에서, 제1 홈부 영역에는 제1 수지로 가득 채워지며, 상기 제2 홈부 영역에서의 제1 수지 높이는 제1 홈부 영역에서의 제1 수지 높이 보다 낮은 것을 특징으로 하는 수지 제품 제조방법.
청구항 6에 있어서, 상기 제2 금형에는 제1 수지층에 파단 라인을 형성하기 위한 쐐기가 파단 라인을 따라 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 수지 제품 제조방법.
청구항 8에 있어서, 상기 제2 수지 충전 시, 상기 쐐기 부근에서의 제2 수지의 압력을 측정하여 그 압력이 일정 범위 내로 유지될 수 있도록 제2 수지 사출압을 조절하는 것을 특징으로 하는 수지 제품 제조방법.
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