KR101474316B1 - 몰드 진공 시스템을 위한 장치 및 상기 시스템을 이용한 중합체 시트의 형성 방법 - Google Patents

Abstract

중합체 물질의 시트를 형성하기 위한 방법과 장치는, 함께 맞물려 중합체 시트를 성형하는 제1 및 제2 몰드 반부들을 포함한다. 진공 유닛은 시트를 내부 공간으로 흡입한다. 진공 유닛은 시트의 특정 부위들로 진공 소스를 향하게 하기 위하여 내부 공간에 배치되는 복수의 조절 가능한 진공 포트들을 포함한다. 또한, 센싱 유닛은 시트의 흡입 깊이를 측정한다.

Description

몰드 진공 시스템을 위한 장치 및 상기 시스템을 이용한 중합체 시트의 형성 방법{APPARATUS FOR A MOLD VACUUM SYSTEM AND METHOD OF FORMING A POLYMERIC SHEET UTILIZING THE SYSTEM}

도 1은 성형 몰드의 사시도이다.

도 2는 진공 시스템을 갖는 몰드 반부의 평면도이다.

도 3은 도 2의 3-3 선을 따라 절단한 몰드 반부들의 단면도이다.

도 4는 도 2의 4-4 선을 따라 절단한 단면도이다.

도 5는 도 2의 5-5 선을 따라 절단한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10：성형 몰드 12：상부 반부

140：하부 반부 16：시트

18：프레임 25：냉각 유닛

30：진공 유닛 32：센싱 유닛

92, 94, 96：매니폴드 98：포트

100：밸브

본 발명은 중합체 물질(polymeric material)을 형성하는 것에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 몰드에서 중합체 물질들을 형성하기 위한 진공 시스템에 관한 것이다.

중합체 물질들은 매우 다양한 응용 분야에서 사용된다. 전형적으로, 중합체 물질들은 항공기, 자동차, 모터사이클 및 보트 등을 포함하는 다양한 응용 분야들에서 윈도우나 윈드실드(windshield)와 같은 투명 패널들을 제조하는 데 사용된다. 특히, 항공기에서의 투명 패널들과 같은 응용 분야에서는 극도로 투명하고, 비틀림이 없는 투명 패널을 요구하며, 이러한 패널은 긁힘(scratching)과 충격에 강해야 한다.

일반적으로, 아크릴 플라스틱(acrylic plastic)은 투명 패널을 형성하기 위해 사용된다. 아크릴 플라스틱은 뛰어난 광학적 특성들과 내후성(weatherability)으로 유명하며, 장시간의 햇빛과 노출의 영향에도 뛰어난 저항성을 갖는다. 아크릴 플라스틱은 장시간 노출에도 현저하게 황화(yellowing)되거나 물리적으로 현저한 변화를 일으키지 않는다. 그러나, 아크릴 플라스틱은 다른 중합체 물질처럼 높은 충격 강도를 보유하지 않으므로, 충격 강도가 중요한 응용 분야에는 다소 덜 선호되는 편이다.

폴리카보네이트(polycarbonate)는 높은 충격 강도, 광학 투명도, 열저항 및 치수 안정성을 갖는 고성능의 열가소성 수지이다. 반면에, 폴리카보네이트는 아크릴 플라스틱과 같은 내후성을 갖지는 않는다. 그러나, 아크릴 플라스틱 또는 폴리 카보네이트를 이용하여 제조된 투명 패널들은 유효 수명을 감소시킬 수 있는 스크래칭, 마모 또는 기타 흔적을 방지하는 단단한 보호 코팅을 포함한다. 더욱이, 아크릴 플라스틱 또는 폴리카보네이트 어느 것이든지 간에 상기 단단한 보호 코팅은 자외선 열화로부터 모재 시트(base sheet)를 보호한다. 이로 인해, 코팅되지 않은 상태에서는 상기 모재 시트(예를 들면, 폴리카보네이트)가 그러한 노출로부터 열화 될지라도, 상기 투명 패널들은 황화 혹은 뒤틀림 등과 같은 열화로부터 보호된다. 그러므로, 관련 업계에서는 투명 패널들을 제조하기 위해 높은 충격 강도를 갖는 폴리카보네이트를 사용하는 것이 바람직하며, 이때 상기 투명 패널들은 사용된 재료에 관계없이 상기 보호 코팅에 의해 자외선 열화로부터 보호된다.

일반적으로, 아크릴 플라스틱의 중합체 시트들은 윤곽화된(contoured) 상부와 하부 표면들을 포함하는 몰드들을 사용하여 형성된다. 상기 윤곽화된 표면들은 중합체 시트의 상부와 하부의 전체 표면들과 직접적으로 접촉함으로써 중합체 시트의 원하는 형상을 정의한다. 아크릴 플라스틱 시트의 상부와 하부 표면들의 경도 때문에, 아크릴 플라스틱의 중합체 시트는 상부와 하부 표면들의 비틀림 없이 형성될 수 있다. 그러나, 폴리카보네이트 시트의 상부와 하부 표면들은 아크릴 플라스틱만큼 경도가 높지 않으므로, 상기 형성 공정 중에 가열되면 접촉에 의해 비틀림이 일어난다. 이러한 이유로, 중합체 시트의 상부 및 하부 표면들과 직접적으로 접촉하는 종래의 몰드들을 사용하는 것은 폴리카보네이트 시트들을 형성하는 데에는 바람직하지 않다. 종래의 몰드들은 폴리카보네이트 시트의 표면들이 비틀려지는 가능성을 증가시켜, 더 많은 불량 패널들을 제조하게 되고, 제조 원가를 증가시키게 되는 문제점이 있다.

본 출원인의 선출원이며, 2004년 5월 11일자로 등록된 고강도의 투명하고 비틀림이 없는 중합체 물질의 형성 방법(Method of Forming High-Impact Transparent, Distortion-Free Polymeric Material)이라는 제목의 미국등록특허 제 6,733,714호의 명세서 및 도면들에는 비틀림이 없는 중합체 물질들을 형성하는 장치 및 방법이 기재되어 있으며, 이는 참조 문헌으로서 본원에 병합될 수 있다. 이러한 장치와 방법은 그것의 의도한 목적에 잘 부합되어 기능하는 반면, 설계자들은 해당 기술 분야를 개선시키기 위해 부단히 노력하고 있다.

본 발명의 목적은 진공 유닛을 이용하여 투명하고 비틀림 없는 중합체 물질 시트를 형성할 수 있는 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 장치를 이용하여 투명하고 비틀림 없는 중합체 물질 시트를 형성하는 방법을 제공하는 데 있다.

상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 중합체 물질 시트 형성 장치를 제공한다. 상기 장치는 제1 내부 공간을 정의하는 하부벽 및 제1 측벽을 갖는 제1 몰드 반부를 포함한다. 상기 제1 측벽은 제1 가장자리를 갖는다. 제2 몰드 반부는 제2 내부 공간을 정의하는 상부벽 및 제2 측벽을 갖는다. 상기 제2 측벽은 제2 가장자리를 갖는다. 상기 제1 및 제2 반부들은 상기 제1 및 제2 가장자리들 사이에서 상기 시트를 조인다(clamping). 진공 유닛은 상기 시트를 상기 제1 및 제2 내부 공간들 중 하나로 흡입한다. 상기 진공 유닛은 복수의 제어 가능한 진공 포트들을 포함한다. 상기 복수의 제어 가능한 진공 포트들은 상기 몰드 반부들에 배치되어 상기 시트의 특정 부위에 진공을 향하게 한다. 또한, 상기 제1 및 제2 내부 공간들 중 하나의 공간에서 상기 시트의 흡입 깊이를 감지하는 센싱 유닛을 포함한다.

상기 복수의 포트들은 상기 진공을 상기 시트의 특정 부위로 향하도록 하는 상기 복수의 포트들에서 상기 진공을 변경시키기 위한 부품을 더 포함할 수 있다. 상기 부품은 밸브를 포함할 수 있다. 각각의 포트는 밸브를 포함할 수 있다. 상기 포트들은 상기 제1 및 제2 내부 공간들 중 하나의 내부 공간의 주변에 인접하여 배치될 수 있다. 또한, 상기 복수의 포트들의 다수는 상기 제1 및 제2 내부 공간들 중 하나의 내부 공간의 중앙부에 인접하여 배치될 수 있다.

상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 중합체 물질의 시트 형성 장치는 제1 내부 공간을 정의하는 하부벽 및 제1 측벽을 갖는 제1 몰드 반부를 포함한다. 상기 제1 측벽은 제1 가장자리를 갖는다. 제2 몰드 반부는 제2 내부 공간을 정의하는 상부벽 및 제2 측벽을 갖는다. 상기 제2 측벽은 제2 가장자리를 갖는다. 상기 제1 및 제2 몰드 반부들은 상기 제1 및 제2 가장자리 사이에서 상기 시트를 조인다(clamping). 진공 유닛은 상기 시트를 상기 제1 및 제2 의 내부 공간들 중 하나로 흡입한다. 상기 진공 유닛은 하나 또는 하나 이상의 매니폴드들을 포함한다. 상기 하나 또는 하나 이상의 매니폴드들은 복수의 포트들을 포함한다. 상기 각각의 포트들은 상기 시트의 특정 부위로 진공이 향하도록 독립적으로 제어 가능 한 진공 소스를 포함하여, 상기 시트의 특정 부위를 상기 제1 또는 제2 내부 공간으로 흡입한다. 상기 시트의 흡입 깊이를 감지하는 센싱 유닛은 상기 제1 또는 제2 내부 공간들 중 하나의 내부 공간 내에 배치된다.

상기 진공 소스는 두 개의 매니폴드들을 포함할 수 있다. 상기 매니폴드들 중 하나는 상기 제1 및 제2 내부 공간들 중 하나의 주변에 인접하여 배치될 수 있다. 상기 매니폴드들 중 다른 하나는 상기 제1 및 제2 내부 공간들 중 하나의 중앙부에 인접하여 배치될 수 있다. 상기 매니폴드들 상의 각각의 포트는 상기 진공 소스가 상기 시트의 특정 부위를 향하도록 상기 진공 소스를 독립적으로 조절하는 밸브를 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 중합체 물질의 시트 형성 방법에 있어서는, 시트를 제1 온도로 가열시킨다. 상기 시트가 성형 몰드의 제1 및 제2 몰드 반부들의 주변 가장자리를 따라 지지되도록, 상기 시트를 상기 제1 및 제2 몰드 반부들 사이에 수용한다. 상기 시트의 일측 상에 진공을 형성하여 상기 시트를 상기 제1 및 제2 몰드 반부들 중 하나의 내부 공간으로 흡입시킨다. 상기 시트가 특정 위치에서 상기 내부 공간으로 흡입되는 것을 향상시키기 위해, 서로 다른 진공압이 상기 특정 위치들에 생성되도록 상기 진공을 상기 제1 및 제2 몰드 반부들 중 하나의 내부 공간의 특정 위치들에 형성시킨다. 상기 제1 및 제2 몰드 반부들 중 하나의 내부로 상기 시트가 특정 흡입 깊이에 도달할 때, 상기 시트를 상기 제1 온도로부터 제2 온도로 냉각시킨다.

상기 몰드 반부들의 주변 가장자리의 적어도 한 부분에 인접하여 제1 진공 상태로 흡입될 수 있다. 상기 내부 공간들 중 하나의 중앙부에 인접하여 제2 진공 상태로 흡입될 수 있다. 상기 제1 진공은 상기 제2 진공보다 더 클 수 있다. 또한, 상기 시트를 따라 특정 위치들에 복수의 독립적인 진공 상태들이 형성될 수 있다. 상기 진공 상태들은 상기 특정 위치들에서 제어될 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 및 에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조 부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 실질적으로 동일한 부재들에 대해서는 실질적으로 동일한 참조 부호를 부여한다.

도면들을 참조하면, 특히 도 1에는, 상부 반부(upper half)(12)와 하부 반부(lower half)(14)를 포함하는 성형 몰드(forming mold)(10)가 도시되어 있다. 상부 반부(12)와 하부 반부(14)는 함께 합쳐져서 중합체 물질의 가열된 시트(16)를 형성한다. 시트(16)는 바람직하게는 광학적 성질의 폴리카보네이트 물질일 수 있으며, 강체 프레임(18) 내에 수용될 수 있다. 프레임(18)은 상부 반부(12)와 하부 반부(14)보다 다소 큰 길이와 폭을 가질 수 있다. 프레임(18)은 시트(16)의 가장자리를 죄어 고정시킨다. 상부와 하부 반부들(12, 14)의 가장자리들(22, 24)은 시 트(16) 주변 가장자리의 원하는 끝단 형상을 정의하도록 윤곽화(contoured)된다. 진공 형성 유닛(30)에 의해 진공 상태가 하부 몰드 반부(14)의 내부 공간(26) 내에 형성되어 시트(16)를 아래쪽으로 흡입하며, 상부와 하부 반부들(12, 14)의 윤곽화된 가장자리들(22, 24)에 의해 정의되는 윤곽대로 시트(16)를 형성한다. 상기 흡입 공정은 시트(16)가 감지 센서(32)에 의해 감지될 때까지 진행되고, 이 경우 상기 진공 상태가 중지된다. 냉각 유닛(25)은 상부 반부(12)의 내부 공간(34) 내에 배치된다. 냉각 유닛(25)은 시트(16)가 원하는 형상을 갖도록 시트(16)를 냉각시킨다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 성형 몰드(10)는 항공기 윈드실드를 형성하기 위해 구성될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 몰드(10)의 주변은 특정 적용례에 따른 형상에 대응된다. 그러나, 몰드(10)는 다양한 적용례들의 요구들에 따른 다양한 형상들과 윤곽들로 시트들(16)을 형성하기 위해 구성될 수 있다. 하부 반부(14)는 내부 공간(26)을 한정하는 하부벽(42)과 네 개의 측벽들(44, 46, 48, 50)을 포함한다. 측벽들(44, 46, 48, 50) 각각은 상부 가장자리들(52, 54, 56, 58)을 가지며, 시트(16) 주변 가장자리의 끝단 형상을 정의하기 위해 그 길이들을 따라 선택적으로 윤곽화된다. 상부 가장자리들(52, 54, 56, 58)은 하부 반부(14)의 내부를 향하여 아래쪽으로 경사지도록 기울어져 있다. 상부 반부(12)는 내부 공간(34)을 한정하는 상부벽(62)과 네 개의 측벽들(64, 66, 68, 70)을 포함한다. 측벽들(64, 66, 68, 70) 각각은 하부 가장자리들(72, 74, 76, 78)을 가지며, 상부 가장자리들(52, 54, 56, 58)과 대응하여 결합되도록 그 길이들을 따라 윤곽화된다. 바람직하게는, 하부 가장자리들(72, 74, 76, 78)은 기울어진 상부 가장자리들(52, 54, 56, 58)과 대응하는 정렬을 위해 하부 반부(14)의 내부를 향하여 아래쪽으로 경사지도록 기울어져 있다.

시트(16)는 본 출원인의 2004년 5월 11일자로 등록된 고강도의 투명하고 비틀림이 없는 중합체 물질의 형성 방법(Method of Forming High-Impact Transparent, Distortion-Free Polymeric Material)이라는 제목의 미국등록특허 제 6,733,714호에 개시된 바와 같은 메커니즘에 의해 상기 몰드들 내에 수용된다. 상기 미국등록특허 제 6,733,714호의 명세서 및 도면들에 기재된 시트는 참조로서 본원에 병합될 수 있다. 또한, 상기 폴리카보네이트 시트를 트리밍(trimming)하는 메커니즘은 상기 미국등록특허 제 6,733,714호에 개시된 바와 유사하다.

진공 유닛(30)은 하부 반부(14)의 하부벽(42)을 통해 진공 소스와 연결된다. 진공 유닛(30)은 하나 이상의 매니폴드들(manifolds)을 포함한다. 여기서, 하부 몰드 반부(14)는 세 개의 매니폴드들(92, 94, 96)을 포함한다. 각각의 매니폴드들은 하부 몰드 반부(14)의 하부벽을 통해 연장되는 진공 소스와 연결된다. 매니폴드들(92, 94, 96)은 복수의 포트들(98)을 포함한다. 포트들(98)은 조절 밸브들(100)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 밸브들(100)은 수동으로 작동된다. 밸브들(100)은 상기 매니폴드들에 대하여 원하는 각도로 조절된다. 이로 인해, 상기 진공 소스가 시트(16)를 향하게(aiming) 된다. 이와 다르게, 밸브(100)는 솔레노이드 밸브일 수 있으며, 컴퓨터에 의해 작동될 수 있다. 밸브들(100)은 시트(16)를 따라 특정한 위치로 배치되어 각각의 밸브에 상기 진공 소스의 독립적인 제어를 가능하게 한다. 이리하여, 각각의 밸브의 진공을 제어함으로써, 시트(16)를 따라 다른 위치들에서 몰드(10)로 시트(16)가 흡입될 수 있다. 이로 인해, 시트(16)가 더 깊은 깊이로 흡입되거나 시트(16)의 표면 형상이 변경될 필요가 있는 영역들의 진공 방향을 독립적으로 조절할 수 있다.

바람직하게는, 매니폴드들(92, 94)은 하부 몰드 반부(14)의 주변을 따라 배치된다. 매니폴드(96)는 하부 몰드 반부(14)의 중앙부 근처에 배치된다. 밸브들(100)의 각도와 방향은 성형되는 시트의 특정한 디자인에 적합하도록 조절될 수 있다. 시트(16)를 몰드(10) 내의 원하는 위치로 흡입하기 위하여, 상기 주변을 따라 배치된 밸브들은 실질적으로 전부 개방되어 시트(16)를 향해 고진공을 형성한다. 상기 중앙의 매니폴드(96) 상의 밸브들은 절반 이하로 개방되어 시트(16)를 특정한 위치의 원하는 형상으로 흡입한다. 대체로, 중앙의 매니폴드(96)의 밸브들은 약 40% 정도 개방된다. 이리하여, 각각의 포트는 시트(16)를 따라 정해진 위치로 상기 진공 소스의 독립적인 제어를 가능하게 한다.

센싱 유닛(32)은 매니폴드들(92, 94, 96)에 인접하게 배치될 수 있다. 보통, 센싱 유닛(32)은 흡입 깊이를 조절하는 감지부(eye)를 포함하는 초음파 타입의 센서일 수 있다. 또한, 본 출원인의 2004년 5월 11일자로 등록된 고강도의 투명하고 비틀림이 없는 중합체 물질의 형성 방법(Method of Forming High-Impact Transparent, Distortion-Free Polymeric Material)이라는 제목의 미국등록특허 제 6,733,714호에 개시된 센싱 유닛은 참조로서 본원에 병합될 수 있다.

냉각 유닛(도시하지 않음)은 상부벽(62)에 고정 밀착되어 상부 반부(12)의 내부 표면에 배치될 수 있다. 상기 냉각 유닛은 전술한 출원인의 미국등록특허에 개재된 바와 유사할 수 있다.

제어기(도시하지 않음)가 구비되고, 센싱 유닛(32)과 상기 냉각 유닛을 포함하는 성형 몰드(10)의 다양한 구성 요소들과 전기적으로 연결된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어기는 레이저 또는 워터 젯(water jet) 트리밍 장치들의 동작을 조절하기 위해 그들과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제어기는 이하에서 상세히 설명하는 형성 공정(forming process)을 조절한다.

본 발명은 상술한 성형 몰드(10)를 이용하여 중합체 물질의 시트(16)를 형성하는 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 방법을 상세히 설명하기로 한다. 먼저, 시트(16)는 프레임(18) 내부로 장착된다. 시트(16)는 단계적으로 유리 전이 온도(glass transition temperature)를 넘도록 가열되고, 유리 전이 단계에 도달하게 됨으로써 점성을 갖게 되거나 탄력이 생기게 된다. 그러나, 시트(16)는 용융 온도에 도달하여 녹아서 사용할 수 없게 되는 정도까지 가열되어서는 아니 된다는 점을 유의하여야 한다. 가열 단계의 수, 각각의 가열 시간 및 온도들은 사용하는 재료의 종류 및 두께에 따라 달라질 수 있다. 시트(16)를 단계적으로 가열함으로써, 시트(16)의 표면에 생길 수 있는 기포나 기타 변형을 방지할 수 있게 된다.

이후, 시트(16)는 성형 단계로 이동되어 하부 반부(14) 상에 배치되며, 이 때, 시트(16)의 하부면(102)은 측벽들(44, 46, 48, 50)의 상부 가장자리들(52, 54, 56, 58) 상에 놓여진다. 상부 반부(12)는 아래쪽으로 이동하여 하부 반부(14)와 정렬되고, 이에 따라 측벽들(64, 66, 68, 70)의 하부 가장자리들(72, 74, 76, 78)은 시트(16)의 상부면(104)과 맞물림으로써 그들 사이에 시트(16)를 수용하게 된다. 프레임(18)은 시트(16)의 주변을 견고한 형태로 고정하게 되어, 이에 따라 시트(16)는 성형 몰드(10) 내에서 밀봉될 때 당겨지고 늘려지게 된다. 동시에, 수용 장치가 아래 방향의 힘을 제공하여 시트(16)의 하부면(102)이 측벽들(44, 46, 48, 50)의 상부 가장자리들(52, 54, 56, 58)과 단단히 맞물리게 함으로써, 그들 사이에 밀봉(airtight seal)을 형성하게 된다. 더욱이, 시트(16)의 가장자리들은 성형 몰드(10)의 주변 형상에 따라 트리밍된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 시트(16)의 트리밍은 상부와 하부 반부들(12, 14)을 닫는 것과 동시에 이루어질 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 트리밍은 상부와 하부 반부들(12, 14)을 닫은 후에 이루어질 수 있다. 혹은 이와 다르게, 상기 트리밍은 시트(16)가 성형된 후에 이루어질 수도 있다.

시트(16)가 상부와 하부 반부들(12, 14) 사이에 수용되면, 밸브(100)를 경유하여 매니폴드 포트들(98)을 통해 내부 공간(26)으로부터 공기를 흡입함으로써 하부 반부(14)의 내부 공간(26) 내에 진공 상태가 형성된다. 상기 진공 상태는 시트(16)의 하부면(102)과 측벽들(44, 46, 48, 50)의 상부 가장자리들(52, 54, 56, 58) 사이의 밀봉에 의해 이루어진다. 진공 포트들(98)은 시트(16)의 적절한 흡입을 위해 시트(16)를 향하도록 배치될 수 있다. 또한, 각각의 포트 진공 소스는 밸브(100)를 경유하여 조절될 수 있다. 이에 따라, 시트(16)는 내부 공간(26)으로 방향이 조절된 진공력에 의해 아래 방향으로 흡입되어 원하는 형상을 형성하게 된다. 센싱 유닛(32)은 시트(16)가 내부 공간(26) 내의 특정한 흡입 깊이에 도달하는 때를 감지한다. 시트(16)가 상기 흡입 깊이에 도달했을 때를 감지하면, 상기 냉각 유 닛들은 시트(16)를 유리 전이 온도 이하로 냉각시키기 위해 작동하게 되며, 이에 따라 시트(16)는 다시 단단한 상태(rigid state)로 된다. 상기 진공 상태는 상기 냉각 공정 중에 일정한 상태(steady state)로 유지되고, 시트(16)가 충분히 냉각될 때까지 계속 유지된다. 시트(16)의 냉각 시간은 상기 제어기에 의해 모니터 되며, 상기 제어기는 상술한 동작들 각각을 제어한다. 시트(16)가 충분히 냉각되면, 상기 진공 상태는 하부 반부(14)로부터 해제되고, 상부 반부(12)는 분리된다. 남은 시트 재료가 부착된 프레임(18)도 분리되고, 그로 인해 성형 몰드(10)로부터 제거될 수 있는 성형된 시트(16)가 남겨진다. 클램핑(clamping) 장치에 의해 시트(16)의 주변 가장자리가 파지되어 나머지 공정들이 수행되는 동안 시트(16)가 운반된다.

상기 성형 단계에 이어, 프레임(18)과 남은 재료는 상기 남은 재료의 재처리를 위해 운반되고, 성형된 시트(16)는 최종 제품을 생산하기 위한 여러 마무리 공정들을 거치게 된다. 바람직하게는, 상기 마무리 단계들은 제1 품질 검사 단계, 프리머(primer)와 코팅 단계, 그리고 제2 품질 검사 단계를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 품질 검사 단계들은 카메라와 같은 광학 수단을 사용하여 수행되며, 중합체 시트(16)의 비틀림, 스크래치 및/또는 마모를 확인하게 된다. 상기 프리머와 코팅 단계는 담금(dip) 또는 분무(spray)에 의한 프리밍(priming) 단계, 프리머 건조 단계, 하드 코팅 단계 및 하드 코팅 건조 단계를 포함한다. 그러나, 여기에 설명되는 마무리 공정들은 단순히 예시적인 것이며, 당해 기술 분야에서 널리 알려진 다수의 다른 마무리 공정들로 대체되거나 또는 이러한 공정들이 더 포함될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 마지막으로, 완성된 시트(16)는 고객에게 배달하기 위해 포장된다.

적어도 프리머와 코팅 단계들은 시트(16)의 유동 없는(flow free) 적절한 코팅을 보장하기 위해 엄격한 온도 습도와 먼지 제어 조건들 하에서 수행될 수 있다. 상기 프리머 코팅막은 시트(16)와 상부 코팅막과의 투명하고 비틀림 없는(distortion free) 결합을 제공하기 위해 적당한 재료를 포함할 수 있다. 현재, 적당한 프리머와 상부 코팅 재료들은 제너럴 일렉트릭 사(General Electric Co.)에 의해 제공되는 실험 재료들이며, 상기 실험 재료들은 수명을 개선하기 위해 현재에 이용 가능한 재료들보다 현저하게 긴 8 내지 10년의 개선된 수명을 제공한다고 평가되는 유동 코팅 공정(flow coating process)에 의해 형성된다. 바람직하게는, 상기 프리머와 상기 단단한 코팅막은 시트(16)의 양쪽 표면들에 적용될 수 있다.

여기서 지지되고 있는 명세서는 일반적으로 중합체 물질을 형성하기 위한 선형적인 공정 라인을 나타내고 있을지라도, 상기 공정 라인은 레이아웃에 따라 변화될 수 있음을 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 상기 공정 라인은 회전 라인일 수 있으며, 이에 따라 공정 단계들은 일반적으로 원형으로 구성될 수 있다. 이 경우에 있어서, 시트(6)는 최종 제품을 성형하기 위한 각각의 공정 단계들을 통해 원형의 레이아웃으로 회전하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 성형 몰드의 상부 및 하부 반부들 사이에 맞물려 있는 시트의 특정 부위로 진공 소스를 향하게 하는 진공 형성 유닛을 이용하여 원하는 형상을 갖는 중합체 물질의 시트를 형성할 수 있다.

본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 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 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (17)

1. 제1 내부 공간을 정의하며, 제1 가장자리를 갖는 제1 측벽과 하부벽을 포함하는 제1 몰드 반부(half);

   제2 내부 공간을 정의하며, 제2 가장자리를 갖는 제2 측벽과 상부벽을 포함하는 제2 몰드 반부;

   상기 제1 및 제2 가장자리들 사이에서 상기 제1 및 제2 몰드 반부들에 의해 조여지는(clamped) 시트를 상기 제1 및 제2 내부 공간들 중 하나로 흡입하고, 상기 제1 및 제2 몰드 반부들에 서로 다른 위치들에 배치되어 상기 시트의 특정 부분들로 진공 소스가 서로 다른 각도로 향하도록 함으로써, 상기 제1 및 제2 몰드 반부들과 접촉하지 않으면서 상기 제1 및 제2 내부 공간들 중 하나로 상기 시트의 특정 부분을 흡입하는 복수의 조절 가능한 진공 포트들을 포함하는 진공 유닛; 및

   상기 제1 및 제2 내부 공간들 중 하나의 공간에서 상기 시트의 흡입 깊이를 감지하는 센싱 유닛을 포함하는 중합체 물질 시트 형성 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 포트들은 상기 진공 소스를 변경시키는 부품을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중합체 물질 시트 형성 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 부품은 상기 포트들 각각에 형성된 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 중합체 물질 시트 형성 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 포트들은 상기 제1 및 제2 내부 공간들 중 하나의 주변에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 중합체 물질 시트 형성 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 포트들 중 일부는 상기 제1 및 제2 내부 공간들 중 하나의 중앙부에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 중합체 물질 시트 형성 장치.
6. 제1 내부 공간을 정의하며, 제1 가장자리를 갖는 제1 측벽과 하부벽을 갖는 제1 몰드 반부(half);

   제2 내부 공간을 정의하며, 제2 가장자리를 갖는 제2 측벽과 상부벽을 갖는 제2 몰드 반부;

   상기 제1 및 제2 가장자리들 사이에서 상기 제1 및 제2 몰드 반부들에 의해 조여지는(clamped) 시트를 상기 제1 및 제2 내부 공간들 중 하나로 흡입하되, 상기 시트의 특정 부분들로 진공 소스가 서로 다른 각도로 향할 수 있도록 독립적으로 조절 가능한 상기 진공 소스를 각각 가짐으로써 상기 제1 및 제2 몰드 반부들과 접촉하지 않으면서 상기 제1 및 제2 내부 공간들 중 하나로 상기 시트의 상기 특정 부분을 흡입하기 위한 서로 다른 위치에 배치된 복수의 포트들을 포함하는 적어도 하나의 매니폴드를 구비하는 진공 유닛; 및

   상기 제1 및 제2 내부 공간들 중 하나의 공간에서 상기 시트의 흡입 깊이를 감지하는 센싱 유닛을 포함하는 중합체 물질 시트 형성 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 진공 유닛은 적어도 두 개의 매니폴드들을 포함하는 것을 특징으로 하는 중합체 물질 시트 형성 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 매니폴드들 중 하나는 상기 제1 및 제2 내부 공간들 중 하나의 주변에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 중합체 물질 시트 형성 장치.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 매니폴드들 중 하나는 상기 제1 및 제2 내부 공간들 중 하나의 중앙부에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 중합체 물질 시트 형성 장치.
10. 제 6 항에 있어서, 상기 각각의 포트는 상기 진공 소스가 상기 시트의 특정 부분을 향하도록 상기 진공 소스를 독립적으로 제어하는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 중합체 물질 시트 형성 장치.
11. 시트를 제1 온도로 가열시키는 단계;

    상기 시트가 성형 몰드의 제1 및 제2 몰드 반부들의 주변 가장자리를 따라 지지되도록, 상기 시트를 상기 제1 및 제2 몰드 반부들 사이에 수용하는 단계;

    상기 시트의 일측 상에 진공 상태를 형성하여 상기 시트를 상기 제1 및 제2 몰드 반부들 중 하나의 내부 공간으로 흡입시키는 단계;

    상기 제1 및 제2 몰드 반부들 중 하나의 상기 내부 공간의 특정 위치들에서 진공 소스가 서로 다른 각도로 향하도록 상기 진공 상태를 조절하여 서로 다른 진공압(vacuum pressure)을 상기 특정 위치들에 생성함으로써 상기 제1 및 제2 몰드 반부들과 접촉하지 않으면서 상기 제1 및 제2 몰드 반부들 중 하나의 상기 내부 공간으로의 상기 시트의 흡입을 향상시키는 단계; 및

    상기 제1 및 제2 몰드 반부들 중 하나의 내부로 상기 시트가 특정 흡입 깊이에 도달할 때, 상기 시트를 상기 제1 온도로부터 제2 온도로 냉각시키는 단계를 포함하는 중합체 물질 시트 형성 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 몰드 반부들의 상기 주변 가장자리의 적어도 한 부분에 인접하여 제1 진공 상태로 흡입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중합체 물질 시트 형성 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 내부 공간의 중앙부에 제2 진공 상태로 흡입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중합체 물질 시트 형성 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 제1 진공 상태는 상기 제2 진공 상태보다 더 큰 것을 특징으로 하는 중합체 물질 시트 형성 방법.
15. 제 11 항에 있어서, 상기 특정 위치들에 복수의 독립된 진공 상태들을 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중합체 물질 시트 형성 방법.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 진공압을 상기 특정 위치들에서 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중합체 물질 시트 형성 방법.
17. 제 11 항에 있어서, 상기 내부 공간에 적어도 하나의 매니폴드들을 배치시키고, 상기 적어도 하나의 매니폴드들을 통해 상기 진공 상태로 흡입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중합체 물질 시트 형성 방법.

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