KR101386933B1 - 플라스틱 프레스 성형 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라스틱 프레스 성형물의 제작 시 싱크마크(sink mark)가 생성되지 않도록 하는 플라스틱 프레스 성형 방법 및 플라스틱 프레스 성형물에 관한 것으로,
상기 플라스틱 프레스 성형 방법은, 금형의 코어 또는 캐비티 상에 1차 플라스틱 소재를 투입한 후 1차 프레스 성형물층을 형성하는 1차 프레스성형과정;과, 상기 금형을 분리한 후 1차 프레스 성형물층의 상부에 2차 플라스틱 소재를 투입한 후 2차 프레스 성형물을 형성하는 2차 프레스성형과정;을 포함하여 이루어져,
성형 완료된 프레스 성형물 상에 싱크마크가 형성되는 것을 억제하거나 방지하는 효과를 제공한다.

Description

플라스틱 프레스 성형 방법{PLASTIC PRESS FORMING METHOD}

본 발명은 플라스틱 프레스 성형물의 제작 시 싱크마크(sink mark)가 생성되지 않도록 하는 플라스틱 프레스 성형 방법에 관한 것이다.

일반적으로 경량을 요구하며, 충분한 강성이 필요한 부품들의 경우 고강성의 조건을 충족시키기 위하여 종래에는 금속 재료를 이용하여 제작되었으나, 플라스틱 소재 기술의 발달에 의하여 플라스틱 소재로도 원하는 강도를 가짐은 물론, 경량이고 고탄성을 가지는 제품의 프레스 성형이 가능해져, 고강성이 요구되는 부품들이 플라스틱 프레스 성형 방법에 의해 제작되고 있다.

플라스틱 프레스 성형은 열 가소성, 열 경화성 플라스틱 소재를 금형의 캐비티 또는 코어에 투입한 후 금형을 압착하여 캐비티와 코어에 대응하는 형상을 가지는 프레스 제품을 제작하게 된다.

이러한 플라스틱 프레스 성형물의 예로는 자동차 시트백 등 고강도를 필요로 하면서도 중량을 최소화시키는 것이 필요한 제품들에 적용된다.

도 1은 일반적인 플라스틱 프레스 성형 과정을 나타내는 도면이고, 도 2는 싱크마크(50)를 표시하기 위한 프레스 성형물(40)의 부분 사시도이며, 도 3 및 도 4는 플라스틱 프레스 성형물(40)의 일 예로서 시트부재(60a, 60b)를 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 4와 같이, 플라스틱 프레스 성형 제품을 제작하고자 하는 경우에는 원재료인 플라스틱 소재(1)를 준비하고(도 1의 (a)), 준비된 플라스틱 소재(1)를 가열(도 1의 (b))한 후 연화된 상태 또는 수지 상태로 하여 상부금형(10)과 하부금형(20)으로 이루어진 금형의 캐비티(30) 또는 코어(35) 상에 투입한다(도 1의 (c)). 이 후 상부금형(10)과 하부금형(20)을 압착하면 투입된 플라스틱 소재가 캐비티(30)와 코어(35)가 형성하는 형상을 가지는 제품으로 성형되며, 이렇게 성형된 성형물을 취출(도 1의 (d))하여 냉각시키면 프레스 성형물(또는 프레스 제품)(40)의 성형이 완료된다(도 1의 (e)).

그러나 상술한 바와 같이 제작된 종래기술의 플라스틱 프레스 성형물(40)은 가열에 의해 연화 또는 수지화된 플라스틱 소재를 이용하여 성형한 후 냉각시키는 과정에서, 제품의 두께 차이로 인해 부위별 냉각속도가 달라지며, 이에 의해 제품 표면에 도 2 내지 도 4와 같이 싱크마크(50)가 발생하게 된다.

상술한 플라스틱 프레스 성형물(40)에 발생하는 싱크마크(50)는 제품의 미관을 손상시키게 되며, 별도의 커버부재 등을 부착시키는 경우 부착력을 저하시키는 원인으로 작용하게 되므로, 가능한 싱크마크(50)가 생성되지 않도록 하는 것이 필요한 경우가 많다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 플라스틱 프레스 성형물에 싱크마크가 발생하는 것을 방지할 수 있도록 하는 플라스틱 프레스 성형 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플라스틱 프레스 성형 방법은, 금형의 코어 또는 캐비티 상에 1차 플라스틱 소재를 투입한 후 1차 프레스 성형물층을 형성하는 1차 프레스성형과정; 상기 금형을 분리한 후 1차 프레스 성형물층의 상부에 2차 플라스틱 소재를 투입한 후 2차 프레스 성형물을 형성하는 2차 프레스성형과정;을 포함하되, 상기 1차 프레스성형과정은, 준비된 1차 플라스틱 소재를 가열하여 연화시키거나 수지상으로 하여 코어 또는 캐비티 상에 투입하는 1차 플라스틱소재투입단계와, 1차 플라스틱 소재가 투입된 후에 상부 금형과 하부 금형을 압착시켜 투입된 1차 플라스틱 소재를 가압하는 1차 금형가압단계와, 상기 1차 금형가압과정이 수행된 후에는 가압된 상태를 일정 시간 유지하여 프레스 성형물이 원하는 형상을 가지도록 하는 1차성형단계로 이루어지고; 상기 2차 프레스성형과정은, 준비된 2차 플라스틱 소재를 가열하여 연화시키거나 수지상으로 하여 상기 1차 프레스 성형물층 상에 투입하는 2차 플라스틱소재투입단계와, 2차 플라스틱 소재가 투입된 후에 상부 금형과 하부 금형을 압착시켜 1차 프레스 성형물층과 상기 2차 플라스틱 소재를 가압하는 2차 금형가압단계와, 상기 2차 금형가압단계가 수행된 후에는 가압된 상태를 일정 시간 유지하여 프레스 성형물이 원하는 형상을 가지도록 하는 2차 성형단계로 이루어지며; 상기 2차 플라스틱소재투입단계는 프레스 성형이 완료된 프레스 성형물의 두께 또는 가압 두께를 조절하기 위하여 가이드 핀에 스토퍼를 부가하는 스토퍼부가단계;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 프레스 성형 방법을 제공한다.

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상술한 구성을 가지는 본 발명은 플라스틱 프레스 성형물의 프레스 성형시 2단계의 성형 공정을 수행하고, 2차 프레스 성형 과정에서 프레스 성형물의 두께를 조절하는 것에 의해 프레스 성형물의 싱크마크 생성 표면을 보강하여, 냉각 과정에서의 프레스 성형물의 부위별 냉각율의 차이가 최소화되고 변형 저항력이 증가하여 싱크마크의 생성을 감소시키거나 싱크마크가 생성되지 않도록 하는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 프레스 성형에 의해 생성된 프레스 성형물의 표면 품질이 개선되어 유려한 외관 확보를 가능하게 하며, 이로 인해 제품의 상품성을 향상시키는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명은 성형 완료된 프레스 성형물에 발생한 싱크마크 개선을 위한 별도의 도색 또는 부직포 부착이 필요하지 않게 되는 등, 프레스 성형물의 표면 품질 개선을 위한 추가적인 비용 및 시간 발생을 방지할 수 있어 프레스 성형물 제작을 위한 직접 또는 시간 일정 등의 간접 비용을 절감시키는 효과를 제공한다.

도 1은 일반적인 플라스틱 프레스 성형 과정을 나타내는 도면,
도 2는 싱크마크(50)를 표시하기 위한 프레스 성형물(40)의 부분 사시도,
도 3 및 도 4는 플라스틱 프레스 성형물(40)의 일 예로서 시트부재(60a, 60b)를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따르는 플라스틱 프레스 성형 방법의 처리과정을 나타내는 공정도,
도 6은 플라스틱 프레스 성형 금형의 압축된 상태의 단면도,
도 7은 프레스 성형이 완료된 플라스틱 프레스 성형물(80)의 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따르는 플라스틱 프레스 성형 방법의 처리과정을 나타내는 공정도이고, 도 6은 플라스틱 프레스 성형 금형의 압축된 상태의 단면도이다.

도 5와 같이 본 발명의 플라스틱 프레스 성형 방법은 1차 프레스 성형과정(S10)과 2차 프레스 성형과정(S20)을 포함하여 이루어진다.

상기 1차 프레스 성형과정(S10)은 준비된 플라스틱 소재를 가열하여 연화시키거나 수지상으로 하여 코어(35)의 상부에 안착시키는 1차 플라스틱소재투입단계(S11)를 수행한다.

이 후 1차 플라스틱 소재(2)가 투입된 후에는 상부 금형(10)과 하부 금형(20)을 압착시켜 투입된 1차 플라스틱 소재(2)를 가압하는 1차 금형가압단계(S13)를 수행한다.

1차 금형가압단계(S13)가 수행된 후에는 가압된 상태를 일정 시간 유지하여 프레스 성형물이 원하는 형상을 가지도록 하는 1차 성형단계(S15)를 수행한다.

상술한 1차 플라스틱소재투입단계(S11), 1차 금형가압단계(S13), 1차성형단계(S15)가 상기 1차 프레스 성형과정(S10)의 처리 공정을 이룬다.

상술한 바와 같이 1차 프레스 성형과정(S10)이 수행되어 형성되는 프레스 성형물이 본 발명의 1차 프레스 성형물층(81)이 된다.

1차 프레스 성형물층(81)의 성형이 완료된 후에는 2차 프레스 성형과정(S20)을 수행한다.

먼저, 1차 프레스 성형물층(81)의 성형이 완료되면 상부 금형(10)과 하부 금형(20)을 개방한 후 1차 프레스 성형물층(81)의 상부 표면에 2차 플라스틱 소재(3)를 투입하는 2차 플라스틱소재투입단계(S21)를 수행한다.

상기 2차 플라스틱소재투입단계(S21) 후에는 프레스 성형이 완료된 프레스 성형물(80)의 두께 또는 가압 두께를 조절하기 위하여 가이드 핀(25)에 스토퍼(70)를 부가하는 스토퍼부가단계(도면 부호 미 부여)를 더 수행할 수 있다. 이는 금형의 가압 두께를 조절하는 것에 의해, 지나치게 가압되어 프레스 성형물의 두께가 싱크마크(50)의 형성을 방지하지 못하는 얇은 두께를 가지는 것을 방지하고, 또한, 원하는 두께의 프레스 성형물을 얻을 수 있도록 하기 위한 것이다.

2차 플라스틱소재(3)의 투입이 완료된 후에는 상부금형(10)과 하부금형(20)을 다시 가압하는 2차 가압단계(S23)를 수행한다.

이 후 2차 가압단계(S23)를 일정 시간 유지하는 것에 의해 1차 프레스 성형물층(81) 위에 2차 프레스 성형물층(83)이 결합되어 프레스 성형물(80)을 형성하는 2차 성형단계(S25)를 수행한다. 상술한 2차 성형단계(S25)에서는 1차 프레스 성형물층(81)과 2차 프레스 성형물층(83)의 접합면이 서로 혼합 결합되는 것에 의해 일체형의 프레스 성형물(80)의 프레스 성형이 완료된다.

상술한 플라스틱 프레스 성형 방법에서 금형으로 투입되는 플라스틱 소재(2, 3)는 상부 금형(10)과 하부 금형(20)의 상하 위치에 따라 캐비티(30)가 하부에 위치하는 경우에는 캐비티(30)로 투입되고, 코어(35)가 하부에 위치하는 경우에는 코어(35)로 투입된다.

또한, 상기 1차 플라스틱 소재(2)와 2차 플라스틱 소재(3)는 동일한 특성을 가지는 열 가소성 또는 열 경화성 소재를 사용하거나, 서로 유사한 특성을 가지는 열 가소성 또는 열 경화성 소재를 사용할 수 있다. 이는 상기 프레스 성형물(80)의 성형이 완료된 후에는 냉각지그(미도시)에 장입하여 냉각을 수행하는 것에 의해 용융점 등의 특성 차이로 인한 형상 변화가 발생하지 않기 때문이다.

도 7은 프레스 성형이 완료된 플라스틱 프레스 성형물(80)의 단면도이다.

상술한 바의 본 발명의 실시예에 따르는 플라스틱 프레스 성형 방법에 의해 형성된 플라스틱 프레스 성형물(80)은 금형의 코어(35) 또는 캐비티(30) 상에 1차 플라스틱 소재(2)를 투입하여 1차 프레스성형과정(S10)에 의해 성형된 1차 프레스 성형물층(81)과, 상기 금형을 분리한 후 1차 프레스 성형물층(81)의 상부에 2차 플라스틱 소재(3)를 투입하여 2차 프레스 성형과정(S20)에 의해 형성된 2차 프레스 성형물층(83);을 포함하여 구성된다.

이때 상기 2차 프레스 성형물층(83)은 프레스 성형물(80)의 전체 두께 조절이 필요한 경우에는 상술한 바와 같이 프레스 금형의 가이드 핀(25)에 스토퍼(70)를 부가하여 수행된다.

상술한 구성을 가지는 본 발명의 플라스틱 프레스 성형 방법에 의해 형성된 상기 프레스 성형물(80)은 2차 프레스 성형물층(83)에 의해 프레스 성형물(80) 전체의 냉각 과정에서의 열변형이 방지되는 것에 의해 싱크마크(50)의 발생이 현저히 감소하거나, 최적의 조건에서는 싱크마크(50)가 생성되지 않게 된다.

1: 플라스틱 소재, 2: 1차 플라스틱 소재, 3: 2차 플라스틱소재
10: 상부금형, 20: 하부금형, 25: 가이드핀, 30: 캐비티, 35: 코어
40, 80: 프레스 성형물, 50: 싱크마크, 60a, 60b: 시트부재
81: 1차 프레스 성형물층, 83: 2차 프레스 성형물층
S10: 1차 프레스 성형 과정
S11: 1차 플라스틱소재투입단계, S13: 1차 금형가압과정, S15: 1차 성형과정
S20: 2차 프레스 성형 과정
S21: 2차 플라스틱소재투입단계, S23: 2차 금형가압과정, S25: 2차 성형과정

Claims (6)

1. 금형의 코어 또는 캐비티 상에 1차 플라스틱 소재를 투입한 후 1차 프레스 성형물층을 형성하는 1차 프레스성형과정; 상기 금형을 분리한 후 1차 프레스 성형물층의 상부에 2차 플라스틱 소재를 투입한 후 2차 프레스 성형물을 형성하는 2차 프레스성형과정;을 포함하되,
   상기 1차 프레스성형과정은,
   준비된 1차 플라스틱 소재를 가열하여 연화시키거나 수지상으로 하여 코어 또는 캐비티 상에 투입하는 1차 플라스틱소재투입단계와, 1차 플라스틱 소재가 투입된 후에 상부 금형과 하부 금형을 압착시켜 투입된 1차 플라스틱 소재를 가압하는 1차 금형가압단계와, 상기 1차 금형가압과정이 수행된 후에는 가압된 상태를 일정 시간 유지하여 프레스 성형물이 원하는 형상을 가지도록 하는 1차성형단계로 이루어지고;
   상기 2차 프레스성형과정은,
   준비된 2차 플라스틱 소재를 가열하여 연화시키거나 수지상으로 하여 상기 1차 프레스 성형물층 상에 투입하는 2차 플라스틱소재투입단계와, 2차 플라스틱 소재가 투입된 후에 상부 금형과 하부 금형을 압착시켜 1차 프레스 성형물층과 상기 2차 플라스틱 소재를 가압하는 2차 금형가압단계와, 상기 2차 금형가압단계가 수행된 후에는 가압된 상태를 일정 시간 유지하여 프레스 성형물이 원하는 형상을 가지도록 하는 2차 성형단계로 이루어지며; 상기 2차 플라스틱소재투입단계는 프레스 성형이 완료된 프레스 성형물의 두께 또는 가압 두께를 조절하기 위하여 가이드 핀에 스토퍼를 부가하는 스토퍼부가단계;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 프레스 성형 방법.
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