KR101587536B1 - 사출압축공법을 적용한 표피재 일체 성형 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사출압축공법을 적용한 표피재 일체 성형 방법에 관한 것으로 이동판, 중간판 및 고정판으로 구성된 금형을 이용하여 사출압축공법을 적용한 표피재 일체 성형 방안에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 사출압축공법을 적용한 표피재 일체 성형 방법은 이동판, 중간판 및 고정판 순으로 정렬되는 이동판과 중간판 사이에 표피재를 인서트하는 단계, 상기 이동판을 중간판 방향으로 전진하여, 상기 이동판과 고정판 사이에 수지를 주입할 수 있는 공간을 형성하는 단계, 상기 이동판과 고정판 사이에 수지를 주입하는 단계, 상기 이동판을 중간판 또는 고정판 방향으로 전진시켜, 주입된 상기 수지를 성형하는 단계 및 상기 이동판을 후퇴시키는 단계를 포함한다.

Description

사출압축공법을 적용한 표피재 일체 성형 방법{Method for injection-compression molding}

본 발명은 사출압축공법을 적용한 표피재 일체 성형 방법에 관한 것으로 이동판, 중간판 및 고정판으로 구성된 금형을 이용하여 사출압축공법을 적용한 표피재 일체 성형 방안에 관한 것이다.

일반적으로 고분자 수지(polymer resin)는 그 성질에 따라 열을 가하면 용융되는 열가소성 수지(thermoplastic resin)와 열을 가하면 굳어지는 열경화성 수지(thermoset resin)로 분류할 수 있다.

고분자 수지를 원하는 형상으로 성형하는 방법에는 여러가지 방식이 이용된다. 사출성형(injection molding)은 고분자 수지를 사출성형기의 실린더 내부에서 이 기계에 장착된 가열기로 유동화시켜 가압 플런저로 금형 속에 압입하는 일반적인 성형법이다. 압축성형(compression molding)은 금형의 하형 안에 수지를 녹여 넣고 금형의 상형으로 눌러 성형하는 방법이며, 사출압축성형은 금형이 완전히 닫히지 않은 상태에서 금형 안에 수지를 사출기로 주입하고 금형을 완전히 닫아 성형을 완료하는 방법이다. 전달성형(transfer molding)은 금형 안에 실린더 모양의 수지 전달챔버(transfer chamber)를 만들고 그 안에 수지를 넣은 후 피스톤이 수지 전달챔버로 들어오면서 금형의 캐비티로 수지를 주입하는 방법이며, 사출전달성형은 수지 전달챔버에 수지를 넣을 때 사출을 이용하는 방법이다. 사출압축성형과 사출전달성형을 비교하면, 사출압축성형에서는 형을 닫기 전에 수지가 금형의 캐비티에 들어오지만 사출전달성형에서는 챔버에 들어가고, 사출압축성형에서는 캐비티 안에 들어와 있던 수지가 캐비티를 구석구석 채우는 반면 사출전달성형에서는 챔버에 있던 수지가 캐비티로 전달되면서 채우게 된다. 이러한 여러 성형 방식은 각각의 장단점이 있으므로, 실제 적용에 있어서는 최종 제품과 공정에 따라 적절한 성형 방법을 선택하여 이용하게 된다.

도 1은 종래 표피재를 포함한 성형물을 도시하고 있다. 도 1에 의하면, 표피재를 포함한 성형물을 제조하기 위해서는 먼저 다양한 공법 중 어느 하나의 공법을 이용하여 성형물을 제조하는 공정을 수행한다. 이후 제조한 성형물에 표피재를 접착시키는 두 번째 공정을 수행한다. 이와 종래 표피재가 포함된 성형물을 제조하기 위해서는 두 번의 공정을 수행해야 하는 단점이 있으며, 접착된 표피제가 성형물로부터 쉽게 분리된다는 단점을 가지고 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는 한 번의 공정을 통해 표피재가 접착된 성형물을 제조하는 방안을 제안함에 있다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는 접착된 표피재가 성형물로부터 쉽게 분리되지 않는 방안을 제안함에 있다.

이를 위해 본 발명의 금형은 최외곽인 이동판의 제1 영역, 상기 이동판의 제1 영역의 내측에 형성되며 이동판의 제1 영역에 비해 상대적으로 돌출되어 있는 이동판의 제2 영역 및 이동판의 상기 제2 영역의 내측에 형성되며 수지에 의해 성형품이 성형되는 이동판의 제3 영역으로 구성된 이동판, 최외곽인 중간판의 제1 영역, 상기 중간판의 제1 영역 내측에 형성되며 중간판의 제1 영역에 비해 상대적으로 인입되어 있는 중간판의 제2 영역 및 이동판의 상기 제2 영역의 내측에 개방된 영역인 중간판의 제3 영역으로 구성된 중간판, 최외곽인 고정판의 제1 영역, 상기 고정판의 제1 영역의 내측에 형성되며 고정판의 제1 영역에 비해 상대적으로 돌출되어 있는 고정판의 제2 영역 및 상기 고정판의 제2 영역의 내측에 형성되며 수지에 의해 성형품이 성형되는 고정판의 제3 영역으로 구성된 고정판으로 구성된다.

이를 위해 본 발명의 사출압축공법을 적용한 표피재 일체 성형 방법은 이동판, 중간판 및 고정판 순으로 정렬되는 이동판과 중간판 사이에 표피재를 인서트하는 단계, 상기 이동판을 중간판 방향으로 전진하여, 상기 이동판과 고정판 사이에 수지를 주입할 수 있는 공간을 형성하는 단계, 상기 이동판과 고정판 사이에 수지를 주입하는 단계, 상기 이동판을 중간판 또는 고정판 방향으로 전진시켜, 주입된 상기 수지를 성형하는 단계 및 상기 이동판을 후퇴시키는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 사출압축공법을 적용한 표피재 일체 성형 방법은 한 번의 공정을 통해 표피재가 접착된 성형물을 제조하며, 특히 접착된 표피재가 성형물로부터 쉽게 분리되지 않는다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 사출압축공법을 적용한 표피재 일체 성형 방법은 표피재가 접착된 성형물을 제조함으로써, 플라스틱으로 형성된 표면이 아니라 모직이나 천 등의 재질로 표면을 마감 처리함으로써 제품의 가치를 증가시킬 수 있다.

도 1은 종래 표피재를 포함한 사출물을 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 표피재가 일체로 성형되어 있는 성형물을 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 사출압축공법을 적용하여 표피재가 일체로 접착된 성형물을 성형하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 사출압축공법을 적용하기 위한 금형을 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 사출압축공법을 적용되는 금형의 단면을 도시하고 있다.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 표피재가 일체로 성형되어 있는 성형물을 도시하고 있다. 이하 도 2를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 표피재가 일체로 성형되어 있는 성형물에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 2에 의하면, 표피재(살구색 부분)가 성형물(녹색 부분)을 감싸고 있어 표피재가 성형물로부터 쉽게 분리되지 않는 장점이 있다. 즉, 종래 표피재가 일체로 접착된 성형물의 경우, 표피재가 성형물 표면에 접착되어 있으며, 이로 인해 표피재가 성형물로부터 쉽게 분리되는 단점이 있다. 이에 비해 본 발명에서 제안하는 성형물은 표피재가 성형물을 감싸고 있어 쉽게 분리되지 않는다. 그럼 이하에서는 사출압축공법을 적용하여 표피재가 일체로 접착되어 있는 성형물을 성형하는 방안에 대해 알아보기로 한다.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 사출압축공법을 적용하여 표피재가 일체로 접착된 성형물을 성형하는 과정을 도시한 흐름도이다. 이하 도 3을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 사출압축공법을 적용하여 표피재가 일체로 접착된 성형물을 성형하는 과정에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

S300단계에서 표피재를 금형 사이에 인서트한다. 본 발명과 관련하여 표피재는 평판한 형상을 하고 있는 것이 아니라 금형에 맞게 미리 표피재를 성형한다. 또한, 본 발명의 금형은 3개의 부재로 구성된다. 즉, 금형은 고정판, 중간판, 이동판 순으로 정렬된다. 표피재는 중간판과 이동판 사이에 인서트된다. 본 발명과 관련하여 표피재를 미리 성형하기 위해 표피재를 이동판과 고정판을 이용하여 압착한다.

S305단계에서 표피재가 성형된 상태에서 이동판을 후퇴시켜 이동판과 고정판 사이에 수지가 주입될 수 있는 공간을 형성한다.

S310단계에서 중간판이 이동판 방향으로 이동한 상태에서 수지를 표피재 상단에 주입한다. 즉, 표피재의 일측이 이동판에 밀착된 상태에서 수지를 표피재 상단에 주입한다.

S315단계에서 수지 주입이 완료되면, 이동판이 중간판 방향으로 이동한다. 이동판이 중간 판 방향으로 이동함으로써 수지는 압축 성형된다.

S320단계에서 수지가 압축 성형되면, 이동판을 후퇴시키며, 동시에 중간판을 고정판으로 이격시키면서 성형물을 금형 외부로 꺼낸다. 즉, 중간판을 고정판을 기준으로 전진시키면서 성형물을 금형 외부로 꺼낸다. 이와 같이 중간판을 사용하는 이유는 성형물에 형성된 언더컷으로 금형이 분리되지 않는 문제점을 해결하기 위해 사용한다.

이와 같이 본 발명은 미리 성형된 표피재를 중간판과 이동판 사이에 인서트한 후 중간판을 전진시킨다. 이후 수지를 압축하여 주입하며, 수지 주입이 종료되면 이동판을 전진시켜 주입된 수지를 성형한다.

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 금형을 도시하고 있다. 이하 도 4를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 금형의 구조에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 4에 도시되어 있는 바와 같이 금형은 고정판(도 4a), 중간판(도 4b), 이동판(도 4c)을 포함한다. 이와 같이 본 발명은 3개의 금형으로 구성되며, 특히 고정판과 이동판이 금형의 내부 부분을 성형하며, 중간판과 이동판이 금형의 모서리 부분을 성형한다. 이를 위해 본 발명의 이동판은 성형품의 크기에 대응되는 크기만큼 내부가 통공이 형성되어 있다.

이하에서는 금형에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

고정판은 적어도 3개의 영역으로 구분된다. 최외곽은 제1 영역(4a-1)으로 구성되며, 제1 영역(4a-1)의 내측은 제2 영역(4a-2)으로 구성되며, 제2 영역(4a-2)은 수지가 주입되는 면을 기준으로 제1 영역(4a-1)에 비해 상대적으로 돌출된다. 또한, 제3 영역(4a-3)은 수지에 의해 성형품이 성형되는 영역이다. 또한, 제3 영역(4a-3)에는 수지가 주입되는 수지 주입구가 형성된다.

이동판 역시 고정판과 동일하게 3개의 영역으로 구성되며, 최외곽은 제1 영역(4c-1)으로 구성되며, 제1 영역(4c-1)의 내측은 제2 영역(4c-2)으로 구성되며, 제2 영역(4c-2)은 수지가 주입되는 면을 기준으로 제1 영역(4c-1)에 비해 상대적으로 돌출된다. 또한, 제3 영역(4c-3)은 수지에 의해 성형품이 성형되는 영역이다.

중간판은 고정판과 이동판과 상이한 형상으로 구성된다. 중간판은 3개의 영역으로 구성되며, 최외곽은 제1 영역(4b-1)으로 구성된다. 제1 영역(4b-1)의 내측은 제2 영역(4b-2)으로 구성되며, 제2 영역(4b-2)의 두 개의 면은 대응되는 제1 영역(4b-1)의 해당 면에 비해 상대적으로 인입되어 있다. 또한, 제3 영역(4b-3)은 고정판의 제3 영역(4a-3)과 이동판의 제3 영역(4c-3)에 의해 수지가 성형될 수 있도록 빈 통공 형상을 갖는다. 즉, 제3 영역(4b-3)은 성형품의 크기에 대응되도록 개방되어 있다.

도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 3개의 판으로 구성된 금형으로 성형품의 제조하는 예를 도시하고 있다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 3개의 판으로 구성된 금형을 이용하여 표피재가 일체로 성형된 성형품을 제조할 수 있으며, 표피재는 성형품의 일측 표면에만 접착된 것이 아니라 성형품을 감싸는 구조를 갖는다.

이하 고정판, 이동판 및 중간판의 구조에 대해 알아보기로 한다. 도 5에 의하면, 이동판이 고정판(또는 중간판)으로 전진할 경우, 중간판에 의해 표피재가 말려올라갈 수 있도록 중간판은 이동판에 비해 상대적으로 내측으로 인입되도록 한다. 즉, 도 5에 의하면, 중간판과 고정판은 모든 면에서 접촉하는 것이 아니라 이동판에 의해 압착되는 부위는 파인 형상을 갖는다. 이는 도 4b에 의해 명확하게 나타난다. 즉, 도 4b에 의하면, 제2 영역과 제3 영역의 경계면은 평탄한 것이 아니라 계단 형상으로 이루어져 있음을 알 수 있다.

또한, 도 5에 의하면, 중간판에서 계단 형상으로 이루어진 홈부의 크기는 접착되는 표피재와 관련된다. 즉, 말려올라가는(수지를 감싸는) 표피재의 길이를 크게 하기 위해서는 홈부의 크기를 작게하며, 말려오라는가는 표피재의 길이를 작게 하기 위해서는 홈부의 크기를 크게한다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 사출압축공법을 적용하여 표피재가 일체로 성형된 성형품에 부속품을 체결하는 예를 도시하고 있다. 이하 도 6을 이용하여 본 발명에 일실시 예에 따른 사출압축공법을 적용하여 표피재가 일체로 성형된 성형품에 부속품을 체결하는 과정에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

일반적으로 표피재가 일체로 성형되지 않은 성형품은 스크류(나사못)를 이용하여 부속품을 체결한다. 즉, 성형품과 부속품을 스크류를 이용하여 체결한 후 성형품의 일측에 표피재를 접착한다. 이와 같이 함으로써 스크류의 머리부분(두부)는 표피재가 내측에 위치하므로 외부에서는 스크류 머리 부분을 보이지 않는다.

하지만, 사출압축공법을 이용하여 표피재를 일체로 성형한 성형품의 경우, 스크류를 이용하여 부속품을 성형품에 체결하는 경우, 표피재 방향에서 스크류를 이용하여 성형품과 부속품을 체결해야 한다. 이 경우, 표피재의 표면에 스크류의 머리부분이 외부에 노출된다.

따라서 본 발명에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 열융착 방법을 통해 성형품과 부속품을 체결한다. 즉, 본 발명은 부속품과 체결이 요구되는 성형품을 경우, 부속품을 체결할 수 있는 돌기를 성형 과정에서 형성하며, 형성된 돌기에 부속품의 홈부를 인입한다. 부속품의 홈부에 성형품의 돌기가 인입되면, 열융착 방식으로 돌기와 홈부를 융착시킨다. 이와 같이 열융착 방식으로 성형품의 돌기와 부속품의 홈부를 융착시킴으로써 외부로 융착(결합) 부위가 노출되지 않게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

Claims (7)

1. 최외곽인 이동판의 제1 영역, 상기 이동판의 제1 영역의 내측에 형성되며 이동판의 제1 영역에 비해 상대적으로 돌출되어 있는 이동판의 제2 영역 및 이동판의 상기 제2 영역의 내측에 형성되며 수지에 의해 성형품이 성형되는 이동판의 제3 영역으로 구성된 이동판;
   최외곽인 중간판의 제1 영역, 상기 중간판의 제1 영역 내측에 형성되며 중간판의 제1 영역에 비해 상대적으로 인입되어 있는 중간판의 제2 영역 및 이동판의 상기 제2 영역의 내측에 개방된 영역인 중간판의 제3 영역으로 구성된 중간판;
   최외곽인 고정판의 제1 영역, 상기 고정판의 제1 영역의 내측에 형성되며 고정판의 제1 영역에 비해 상대적으로 돌출되어 있는 고정판의 제2 영역 및 상기 고정판의 제2 영역의 내측에 형성되며 수지에 의해 성형품이 성형되는 고정판의 제3 영역으로 구성된 고정판으로 구성되며,
   상기 중간판은 상기 이동판과 상기 고정판의 중간에 위치하는 표피재 일체 성형을 위한 금형.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 중간판은,
   상기 중간판의 제3 영역과 접하는 제2 영역의 일측 모서리는 내측으로 인입되어 있음을 특징으로 하는 표피재 일체 성형을 위한 금형.
   
3. 제 2항에 있어서, 상기 고정판은,
   수지를 주입하는 수지 주입구가 형성됨을 특징으로 하는 표피재 일체 성형을 위한 금형.
   
4. 이동판, 중간판 및 고정판 순으로 정렬되는 제 1항의 이동판과 중간판 사이에 표피재를 인서트하는 단계;
   상기 이동판을 중간판 방향으로 전진하여, 상기 이동판과 고정판 사이에 수지를 주입할 수 있는 공간을 형성하는 단계;
   상기 이동판과 고정판 사이에 수지를 주입하는 단계;
   상기 이동판을 중간판 또는 고정판 방향으로 전진시켜, 주입된 상기 수지를 성형하는 단계; 및
   상기 이동판을 후퇴시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 사출압축공법을 적용한 표피재 일체 성형 방법.
   
5. 제 4항에 있어서, 상기 이동판을 후퇴시키는 단계 이후에,
   상기 중간판을 이동판 방향으로 전진시켜, 상기 중간판을 상기 고정판으로부터 분리하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 사출압축공법을 적용한 표피재 일체 성형 방법.
   
6. 제 4항에 있어서, 상기 이동판과 중간판 사이에 표피재를 인서트하는 단계 이후에,
   상기 이동판을 중간판 방향으로 전진시켜 상기 이동판과 상기 고정판으로 압착하여 인서트된 상기 표피재를 성형하는 단계;
   전진한 상기 상기 이동판을 후퇴시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 사출압축공법을 적용한 표피재 일체 성형 방법.
   
7. 제 6항에 있어서, 상기 표피재가 일체로 성형된 성형품에 열융착 방식으로 부속품을 용착함을 특징으로 하는 사출압축공법을 적용한 표피재 일체 성형 방법.
   

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