KR101923206B1 - 고주파 융착에 의한 패널 제조방법 및 이에 제조된 패널 - Google Patents

Abstract

고주파 융착에 의한 패널 제조방법 및 이에 제조된 패널이 개시된다. 본 발명은 일면에 오목하게 요입되어 성형홈이 형성되고, 상기 성형홈의 내면에 특정 문양이 형성된 상금형과 하금형으로 이루어진 융착몰드를 준비하고;상기 융착몰드에 고주파를 발생하도록 고주파 출력부가 연결되며; 상기 상금형 및 하금형 사이에 삽입되어 성형홈에 의해 특정 문양이 형성되도록 소재를 장입한 후 상기 상금형 및 하금형에 고주파를 가하여 유전가열에 의해 상기 소재를 고주파 융착시키고, 상기 소재의 온도를 연화점까지 가열하여 원하는 형태로 소성변형을 일으키도록 한다.
이에 따르면, 평면은 물론 곡면으로 입체적인 형상의 표현이 가능하고, 또 1광원 다색상 표현과 그라데이션, 그래픽 등을 표현할 수 있으며, 표면의 입체감과 엠보싱도 구현 가능하고, 저렴하고 간단한 공정으로 대량생산이 가능한 효과가 있다.

Description

고주파 융착에 의한 패널 제조방법 및 이에 제조된 패널{Radio frequency welded panel producing method and the panel thus prepared}

본 발명은 고주파 융착에 의한 패널 제조방법 및 이에 제조된 패널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가전제품의 전면 패널 및 자동차 용품, 장난감, 전자제품 버튼류 등에 적용되는 패널을 고주파 융착으로 제조하고, 아울러 장착이 용이하도록 볼트 체결을 위한 보스가 일체로 형성되는 고주파 융착에 의한 패널의 제조에 관련된다.

일반적으로 많은 가전제품이 디지털화, 전자화되어가며 기능적인 면과 함께 비주얼에 초점을 맞추어 개발, 상용화되고 있다.

국내 등록특허 10-0947467호에는 "아크릴패널 성형방법"이 개시되어 있다. 이는 아크릴 패널을 가전제품의 설치 면과 동일하게 절곡하는 성형 방법에 관한 것이었다.

종래 가전제품의 전면 패널의 제조는 사출물 패널 혹은 인쇄를 사용한 아크릴 패널이 주를 이룬다.

사출의 경우 가공방법이 복잡하고 단가가 높으며, 아크릴 패널의 경우 평면적이라는 한계를 지니고 오직 인쇄만으로 표현해야 하므로 표현력의 한계를 지닌다.

즉, 기존 사출로 제작되는 패널의 경우 멀티 캐비티를 적용가능할 경우는 생산성이 높을 수 있지만, 보통패널의 형상, 사이즈에 따라 단일 캐비티를 적용할 경우가 대부분이다.

게다가 편평도와 균일한 두께를 위해서는 높은 사출 압력이 필요하다.

이는 고가의 사출기가 필요하다는 의미이며, 또한 사출압력이 높아짐에 따라 제품의 불량과 사출기의 부하가 증가한다.

또한 소비자가 혹은 디자이너가 원하는 형상을 구현하기 위해서는 단순 사출이 아니고 사출 이후의 다양한 공정이 추가되기 마련이다.

이러한 다양한 후가공을 위해서는 별도의 공정 및 치구가 필요로 하고 이를 위해 많은 노동력과 가공비를 필요로 하므로 국내의 고가 인건비로는 이러한 후가공에 소요되는 인건비를 감당하지 못해 개발도상국에서 부품을 생산 수입하는 실정이었다.

한편 아크릴 패널의 경우 컬러나 그라데이션, 그래픽 등 디자인적인 요소를 충족하기에는 용이한 편이다.

그러나 이는 평면에 국한된다는 단점이 있고, 또한 개별제품을 만들기 위해서는 사후 컷팅이 불가능하므로 각 제품마다 개별적인 CNC가공이 필요하다.

게다가 아크릴 자체의 투명도가 높기는 하지만 주로 배면에 인쇄하기 때문에 인쇄의 선명도가 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 각종 전자제품의 외관상의 고급화에 있어 큰 역할을 하고 있는 패널을 제작함에 있어 고주파 성형을 접목함으로써 기존의 단조로운 외관을 벗어나 사출 패널처럼 입체적으로 형성될 수 있고, 아크릴 패널처럼 다채로운 색상을 구현할 수 있으며, 특히 대상물에 볼트 체결로 장착될 수 있도록 보스가 일체로 형성될 수 있도록 한 고주파 융착에 의한 패널의 제조방법 및 이에 제조된 패널을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적은, 전자제품의 패널을 제조하는 방법에 있어서,
일면에 오목하게 요입되어 성형홈이 형성되고, 상기 성형홈의 내면에 특정 문양이 형성된 상금형과 하금형으로 이루어진 융착몰드를 준비하는 1단계; 상기 융착몰드에 고주파를 발생하도록 고주파 출력부가 연결되는 2단계; 상기 상금형 및 하금형 사이에 삽입되어 성형홈에 의해 특정 문양이 형성되도록 소재를 장입하는 3단계; 상기 패널의 일측에 볼트 체결을 위한 보스를 형성하는 4단계;를 포함하는 것으로, 상기 상금형 및 하금형에 고주파를 가하여 유전가열에 의해 상기 소재를 고주파 융착시키고, 상기 소재의 온도를 연화점까지 가열하여 원하는 형태로 소성변형을 일으켜 패널을 형성하는 것을 특징으로 하는 패널 제조방법에 의해 달성될 수 있다.

상기 소재는 최상층으로부터 표면소재, 핫멜트, 충진재가 순차적으로 적층되어 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 표면소재는 증착필름, 폴리에틸렌플탈레이트(PET), 합성피혁 중 택일되는 것을 특징으로 한다.

상기 충진재는 열가소성폴리우레탄(TPU)인 것을 특징으로 한다.

상기 고주파 성형 부위는 40kg/㎠ 이상의 압력과, 3kw/h 이상의 출력이 인가되는 것을 특징으로 한다.

상기 상금형과 하금형은 위치고정수단이 구비되어 정확한 위치를 선정할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 위치고정수단은 상금형 또는 하금형에 형성되는 핀과, 이에 대응되어 형성되는 홈으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 보스는 패널과 일체로 형성되거나 또는 패널의 일측에 접착수단에 의해 접착되는 것을 특징으로 한다.

상기 접착수단은 고주파 융착 또는 접착제에 의한 접착인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 평면은 물론 곡면으로 입체적인 형상의 표현이 가능하고, 또 1광원 다색상 표현과 그라데이션, 그래픽 등을 표현할 수 있으며, 표면의 입체감과 엠보싱도 구현 가능하고, 저렴하고 간단한 공정으로 대량생산이 가능한 효과가 있다.

또한 패널의 일면에 보스를 고주파 융착이나 접착제에 의한 접착에 의해 일체로 형성함으로써 보스에 볼트를 체결할 수 있어 대상물에 대한 설치가 용이해질 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고주파 융착에 의한 패널 제조방법을 나타낸 공정 흐름도,
도 2는 본 발명에 따른 고주파 융착에 의한 패널 제조용 하금형 및 상금형을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 고주파 융착에 의한 패널 제조하는 공정을 예시적으로 보여주는 도면,
도 4는 본 발명에 따라 제조된 고주파 융착에 의한 패널을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 따라 제조된 고주파 융착에 의한 패널을 대상물에 고정시키는 일 예를 도시한 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명에 따른 고주파 융착에 의한 패널 제조방법을 나타낸 공정 흐름도, 도 2는 본 발명에 따른 고주파 융착에 의한 패널 제조용 하금형 및 상금형을 나타낸 도면, 도 3은 본 발명에 따른 고주파 융착에 의한 패널 제조하는 공정을 예시적으로 보여주는 도면, 도 4는 본 발명에 따라 제조된 고주파 융착에 의한 패널을 나타낸 도면, 도 5는 본 발명에 따라 제조된 고주파 융착에 의한 패널을 대상물에 고정시키는 일 예를 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고주파 융착에 의한 패널 제조방법은, 전자제품의 패널을 제조하는 방법에 있어서, 융착몰드를 준비하고, 융착몰드에 고주파 출력부를 장착하며, 융착몰드의 내부에 소재를 배치한 후 융착몰드에 고주파를 발진시켜 고주파 융착되도록 하여 소재가 유전가열에 의해 연화되어 소성변형됨으로써 패널(P)이 형성된다.

또한 상기 패널(P)의 일면에 보스(B)를 배치한 후 고주파 융착시켜 일체가 되도록 고정하거나 또는 접착제를 이용하여 접착시켜 일체가 되도록 한다.

이를 단계별로 설명하면 다음과 같다.

1단계(S1)

일면에 성형부(112)가 형성된 상금형(110)과, 상금형(110)에 대응되는 하금형(120)으로 이루어진 융착몰드(100)를 준비한다.

상금형(110)의 저면에 형성된 성형부(112)에는 완성품 패널의 디자인을 표출할 수 있도록 도안이나 문구와 같은 문양형성부(113)가 음각으로 형성된다.

물론 문양형성부(113)는 특정된 문양이 양각으로 형성된 것일 수도 있다.

이렇게 성형부에 문양형성부(113)를 구비하는 경우는 사출성형된 패널 소재를 가압하면서 고주파 융착시 문양이 형성되도록 하기 위함이다.

또는 사출과 달리 미리 작업된 데코레이션 파트와 충진물을 상금형(110)과 하금형(120) 사이에 넣고 고주파 융착을 실시할 수도 있다.

하금형(120)은 일정 면적을 갖는 판상이다. 하금형(120)은 상면이 평평하게 형성되는 것이 기본 형태이지만 다른 실시 형태로서 가압 성형 과정에서 패널(P)의 이면에 보스(B)가 일체로 형성되록 하기 위해 하금형(120)의 상면에 다수의 보스 형성홈(122)이 형성될 수도 있다.

2단계(S2)

상기 융착몰드(100)에 고주파를 발생하도록 고주파 출력부가 연결된다.

고주파 출력부는, 고주파 발진회로와 전력증폭회로로서 이루어지고, 임피던스 정합회로가 구비된다.

고주파 발진회로는 진공관과 LC(인덕턴스·캐패시턴스) 발진부를 조합한 것이며, 이 고주파 발진회로에서 LC발진한 고주파 전력이 전력증폭회로에 의해 증폭되고, 임피던스 정합회로를 거쳐 한 쌍의 전극 사이로 공급된다.

그리고 전극에 끼워 지지된 2매의 필름의 중첩부가 연속적으로 용착된다. 또 고주파 전력을 검출하기 위한 고주파 전력계 등의 측정기는, 전력증폭회로와 임피던스 정합회로의 사이에 배치된다.

3단계(S3)

상기 상금형(110) 및 하금형(120) 사이에 삽입되어 성형부(112)에 의해 특정 문양이 형성되도록 소재(200)를 장입한다.

일 실시예에 따르면, 소재(200)는 문양이 없이 사출 성형된 표면소재(210)와 그 하부에 핫멜트(220)를 배치하고, 그 하부에 충진재(230)를 순차적으로 적층시켜 구성된다.

표면소재(210)는 증착필름, 폴리에틸렌플탈레이트(PET), 합성피혁으로 이루어진 군에서 선택된다.

상기 충진재(230)는 열가소성 소재이며, 바람직하게는 열가소성폴리우레탄(TPU)가 적당하다.

다른 실시예에 따르면, 미리 문양이 형성된 표면소재(210)와 그 하부에 핫멜트(220)를 배치하고, 그 하부에 충진재(230)를 순차적으로 적층시켜 구성된다.

한편 상기 상금형(110)과 하금형(120)은 위치고정수단이 구비되어 정확한 결합 위치가 선정될 수 있도록 한다.

상기 위치고정수단은 상금형(110)에 형성되는 홈(119)과, 이에 대응되어 하금형(120)에 형성되는 핀(127)으로 이루어진다.

따라서 상금형(110)과 하금형(120)이 결합되었을때 핀(127)과 홈(119)의 결합으로 인해 정확한 결합 위치 설정이 가능해진다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상금형(110)과 하금형(120) 사이에 소재(200)를 넣고, 상금형(110)을 하강시켜 하금형(120)과 결합시킨 후 고주파 융착을 실시한다.

상기 상금형(110) 및 하금형(120)에 고주파를 가하여 유전가열에 의해 상기 소재(200)를 고주파 융착시키고, 상기 소재(200)의 온도를 연화점까지 가열하여 원하는 형태로 소성변형을 일으키도록 한다.

즉, 27.12MHz의 고주파 전기장 속에 절연물을 놓으면 절연물의 유전체 손실때문에 피가열체 자체가 발열하는 유전가열이 일어나며, 이 발열과 금속 몰드(상금형, 하금형)를 이용하여 열가소성 고분자 중합체의 온도를 연화점까지 가열하게 된다.

각 가공 부위의 레이어 간 박리 현상을 예방하기 위해, 고주파 성형 부위(280)는 40kg/㎠ 이상의 압력과, 3kw/h 이상의 출력으로 완전한 각 레이어간의 소성변형을 일으켜 박리 및 복원이 발생하지 않는다.

여기서 상기 하금형(120)에 형성된 보스 성형홈(122)으로 인해 볼트 체결을 위한 보스(B)가 패널(P)의 이면에 동시에 성형된다.

또는 상기 하금형(129)에 형성된 보스 성형홈(122)에 별도의 보스 사출물을 장입하여 고주파 융착에 의해 보스(B)가 일체화될 수 있다.

또는 볼트 체결을 위한 보스(B)를 상기 패널(P)의 일측에 본드로 접착시켜 완성될 수 있다.

<실시예>

상금형(110)과 하금형(120)을 준비하고, 하금형(120)의 상면에 소재(200)를 장입하되, 소재(200)는 가장 상층부터 증착필름 또는 합성피혁, 핫멜트, 백시트, 충진재로 구성한다.

이후 상금형(110)과 하금형(120)을 결합시켜 소재(200)가 가압되도록 한다.

이후 고주파 융착을 실시하되 27.12MHz의 고주파를 발생시키고, 40kg/㎠ 이상의 압력과, 3kw/h 이상의 출력을 가하여 소재를 구성하는 각 레이어간의 소성변형으로 인해 융착된다.

[표 1]은 본 발명에 따른 RF성형 패널과 아크릴 패널 및 사출 패널의 물성을 비교한 것이다.

별표가 많을수록 높은 점수를 의미한다.

따라서 본 발명에 따른 RF성형 패널은 아크릴 패널의 장점을 취할뿐만 아니라 사출물이 가지는 특유의 입체감과 질감을 표현할 수 있으므로 디자이너가 표현하고자 하는 형상에 보다 가까운 제품을 만들 수 있으며 이는 단지 단순한 패널의 고급화를 넘어서 해당 패널을 사용한 제품 자체의 고급화를 꾀할 수 있게 된다.

한편 패널(P)의 일측에 볼트(L) 체결을 위한 보스(B)가 동시에 성형되도록 하는 4단계가 더 포함된다.

즉, 상기 하금형을 보스 형상으로 형성하여 패널(P)의 일면에 보스(B)가 동시에 성형되도록 한다.

또는 보스(B)의 사이즈와 깊이, 난이도에 따라 동시 성형이 어려울 경우 별도의 보스 사출을 하금형에 장입하여 고주파 패널 성형시 패널(P)과 보스(B)가 융착되도록 한다.

또는 보스(B)의 소재에 따라 패널(P)과 융착이 불가능하거나 어려울 경우 본드를 사용한 접착도 가능하다.

따라서 패널(P)을 대상물(900)에 부착할때 볼트(L)를 이용하여 대상물(900)을 관통한 후 보스(B)에 나사 결합시킴으로써 패널(P)이 안정적으로 고정될 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

100 : 융착몰드 110 : 상금형
112 : 성형부 113 : 문양형성부
120 : 하금형 127 : 핀
119 : 홈 200 ; 소재
210 : 표면소재 220 : 핫멜트
230 : 충진재

Claims (9)

1. 전자제품의 패널을 제조하는 방법에 있어서,
   문양형성부가 음각으로 된 성형부가 형성된 상금형과, 상금형에 대응되며 상면에 다수의 보스 형성홈이 형성된 하금형으로 이루어진 융착몰드를 준비하는 1단계;
   상기 융착몰드에 고주파를 발생하도록 고주파 출력부가 연결되는 2단계;
   상기 상금형 및 하금형 사이에 삽입되어 성형홈에 의해 외면에 특정 문양이 형성되도록 소재를 장입하는 3단계;
   상금형과 하금형의 가압 성형시 상기 하금형에 형성된 보스 성형홈에 의해 볼트 체결을 위한 보스가 소재의 이면에 동시에 성형되도록 하는 4단계;를 포함하며,
   상기 4단계는
   상기 상금형 및 하금형에 고주파를 가하여 유전가열에 의해 상기 소재를 고주파 융착시키고, 상기 소재의 온도를 연화점까지 가열하여 원하는 형태로 소성변형을 일으켜 패널을 형성하는 것이며,
   상기 고주파 융착은,
   27.12MHz의 고주파 전기장에서, 40kg/㎠ 의 압력과, 3kw/h의 출력을 가하여 소재를 구성하는 각 레이어간의 소성변형으로 인해 융착되도록 하고,
   
   상기 상금형과 하금형은 위치고정수단이 구비되어 위치를 선정할 수 있고,
   상기 위치고정수단은,
   상금형 또는 하금형에 형성되는 핀과, 상기 핀에 대응되어 형성되는 홈을 포함하고,
   상기 3단계에서 소재는
   최상층으로부터 표면소재, 핫멜트, 충진재가 순차적으로 적층되어 이루어진 것이며,
   상기 표면소재는 증착필름, 폴리에틸렌플탈레이트(PET), 합성피혁 중 택일되고,
   상기 충진재는 열가소성 소재인 것을 특징으로 하는 패널 제조방법.
   
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3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 제 1항에 기재된 패널 제조방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 패널.
   

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