KR101989510B1 - 핫멜트 침투를 통한 접합 구조를 갖는 자동차의 내장재 제조방법 - Google Patents

핫멜트 침투를 통한 접합 구조를 갖는 자동차의 내장재 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 PP보드 제조 단계; 상기 제조 단계에서 제조된 PP보드를 하부금형에 안착시키고 하강하는 상부금형에 의해 소정의 크기로 성형하는 단계; 상기 성형 단계에서 성형된 PP보드를 바텀금형에 안착시키고 PP보드의 상면에 피복원단을 배치하는 단계; 및 상기 바텀금형 상부 측에 배치되어 하강하는 탑금형에 설치되는 다수의 핫멜트주사유닛을 통해 PP보드와 피복원단 사이에 핫멜트를 침투시키는 단계;를 포함하고, 상기 각 핫멜트주사유닛은 상측에 압력 발생용 액체가 채워지고 하측에 핫멜트 채워진 상태에서 압력 발생용 액체의 팽창에 의한 압력에 의해 밀린 핫멜트가 피복원단 내부로 침투되는 구조로 이루어지도록 구현함으로써, 각 핫멜트주사유닛을 통해 피복원단 조직 내로 핫멜트를 분사 투입시켜 PP보드 전반에 걸쳐 피복원단과의 상호 접합이 가능한 핫멜트 침투를 통한 접합 구조를 갖는 자동차의 내장재 제조방법에 관한 것이다.

Description

핫멜트 침투를 통한 접합 구조를 갖는 자동차의 내장재 제조방법{A METHOD FOR MANUFACTURING LINING MATERIAL FOR A VEHICLE}
본 발명은 PP보드를 이용해 소정의 크기로 압착 및 트리밍 하여 성형한 후, 이의 상부면에 배치된 피복원단 내로 핫멜트를 강제 침투시켜 PP보드와 피복원단 간의 상호 접합이 이루어질 수 있도록 한 핫멜트 침투를 통한 접합 구조를 갖는 자동차의 내장재 제조방법에 관한 기술이다.
자동차의 내장재에 대한 제조방법과 관련된 기술로는,
대한민국 특허등록 제10-1137527호 (2012.04.10.등록, 이하에서는 '문헌 1'이라고 함) 『압축 성형을 이용한 자동차용 내장재의 제조방법』이 제시되어 있는바,
문헌 1은 발포용 폴리우레탄 원료에 분말 또는 섬유상의 열가소성 첨가제를 혼합하여 폴리우레탄 발포 조성물을 제조하는 단계; 상기 폴리우레탄 발포 조성물을 시트 성형하여 발포체 시트를 제조하는 단계; 및 상기 발포체 시트를 금형에 삽입하여 압축 성형 및 에이징 공정을 수행하여 제조함으로써, 폴리우레탄 발포체 재질을 사용하여 내장재로서의 물성이 우수하고, 종래 폴리우레탄 발포체 재질로는 불가능하였던 압축 성형이 가능하여 금형을 이용하여 원하는 자동차의 부위별 모양에 맞추어 내장재의 성형을 가능케 한 압축 성형을 이용한 자동차용 내장재의 제조방법에 관한 기술이다.
다른 기술로는, 대한민국 특허등록 제10-1898014호 (2018.09.06.등록, 이하에서는 '문헌 2'라고 함) 『자동차 내장재 제조용 금형 및 제조방법』이 제시되어 있는바,
문헌 2는 합성수지패널 및 원단이 안착되는 하부코어와, 상기 하부코어의 상부에 설치되어 승, 하강동작을 수행하는 상부코어와, 상기 하부코어의 측부에 구비되어 수평방향으로 동작하는 절곡지그로 이루어짐으로써, 자동차 내장재의 단부를 원단으로 감싸도록 하여 만곡부를 형성하여 사용자의 부상을 방지하고 보다 안전하게 사용할 수 있는 자동차 내장재를 제작하는 자동차 내장재 제조용 금형 및 제조방법에 관한 기술이다.
또 다른 기술로는, 대한민국 특허등록 제10-1777781호 (2017.09.06.등록, 이하에서는 '문헌 3'이라고 함) 『폴리에스테르 발포 시트를 포함하는 자동차 트렁크용 내장재』가 제시되어 있는바,
문헌 3은 평균 평량이 200 내지 2,000 g/m 범위인 폴리에스테르 발포 시트를 포함함으로써, 내습성 및 강도가 향상되어 내구성이 우수하며, 중량의 감소로 차량의 경량화가 가능하여 자동차의 연비 절감을 구현할 수 있는 폴리에스테르 발포 시트를 포함하는 자동차 트렁크용 내장재에 관한 기술이다.
또 다른 기술로는, 대한민국 특허등록 제10-1703894호 (2017.02.01.등록, 이하에서는 '문헌 4'라고 함) 『핫멜트 필름을 이용한 자동차 내장용 표피제 성형장치 및 이를 이용한 성형방법』이 제시되어 있는바,
문헌 4는 핫멜트 레진을 용융시키고, 이형지에 도포하는 롤러부, 상기 핫멜트 레진을 건조시켜 핫멜트 필름을 형성하는 건조부, 상기 핫멜트 필름의 이형지를 제거하는 이형지제거부, 상기 핫멜트 필름과 피착제를 합지하는 합지부, 상기 합지된 핫멜트 필름과 피착제를 일정한 크기로 절단하는 커팅부, 상기 커팅된 핫멜트 필름과 피착제를 성형하는 압착부를 포함함으로써, 하이브리드 오븐을 통해 제조되어 부착성능 및 공정효율이 향상된 핫멜트 필름을 이용한 자동차 내장용 표피제를 제조하기 위한 성형장치 및 성형방법에 관한 기술이다.
문헌 1. 대한민국 특허등록 제10-1137527호 (2012.04.10.등록) 문헌 2. 대한민국 특허등록 제10-1898014호 (2018.09.06.등록) 문헌 3. 대한민국 특허등록 제10-1777781호 (2017.09.06.등록) 문헌 4. 대한민국 특허등록 제10-1703894호 (2017.02.01.등록)
본 발명은 핫멜트주사유닛을 통해 피복원단 조직으로 핫멜트 침투시켜 이의 하부에 배치된 PP보드와의 상호 접합이 이루어지고, PP보드의 좌우 폭 및 전후 폭 등 크기에 따라 여러 대의 핫멜트주사유닛에 대한 동작을 제어하여 핫멜트 분사 범위를 조절함으로써, 다양한 크기의 내장재에 대한 접합이 가능한 핫멜트 침투를 통한 접합 구조를 갖는 자동차의 내장재 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 해결 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 핫멜트 침투를 통한 접합 구조를 갖는 자동차의 내장재 제조방법은,
PP보드 제조 단계;
상기 제조 단계에서 제조된 PP보드를 하부금형에 안착시키고 하강하는 상부금형에 의해 소정의 크기로 성형하는 단계;
상기 성형 단계에서 성형된 PP보드를 바텀금형에 안착시키고 PP보드의 상면에 피복원단을 배치하는 단계; 및
상기 바텀금형 상부 측에 배치되어 하강하는 탑금형에 설치되는 다수의 핫멜트주사유닛을 통해 PP보드와 피복원단 사이에 핫멜트를 침투시키는 단계;
를 포함하고,
상기 각 핫멜트주사유닛은 상측에 압력 발생용 액체가 채워지고 하측에 핫멜트 채워진 상태에서 압력 발생용 액체의 팽창에 의한 압력에 의해 밀린 핫멜트가 피복원단 내부로 침투되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 핫멜트 침투를 통한 접합 구조를 갖는 자동차의 내장재 제조방법은,
폴리프로필렌 + TD 20%의 원료를 이용해 제조된 PP보드를 사용하여 자동차의 내장재를 제조하게 되고, 특히 제조 시 부직포 등의 원단을 PP보드의 제조가 완료된 이후에 핫멜트를 이용해 부착하여 제조함으로써, 냄새가 적고 중량을 대폭 낮출 수 있는 효과가 있다.
또 핫멜트 도포 시 핫멜트주사유닛을 통해 피복원단 조직 내로 핫멜트를 분사 투입시켜 PP보드 전반에 걸쳐 피복원단과의 상호 접합이 이루어져 들뜸 등의 불량을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.
또 오일히터를 이용해 고온의 열매체유를 일정 온도로 유지시킨 채로 PP보드에 대한 압착 및 트리밍 성형을 하고, 이때 압착 및 트리밍을 위한 블레이드 내측의 비압착 영역과 이와 맞닿게 되는 하부 측 금형의 비압착 영역 각각에 냉각수를 순환시켜 열매체유로 인해 열전도 된 각 영역의 온도를 낮추어 블레이드에 의한 압착 성형 시 각 영역에 위치한 PP보드의 해당 부위에 대한 변형을 방지한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차의 내장재 제조방법을 나타낸 블록도,
도 2는 성형 단계에서 하부 및 상부 금형을 나타낸 구성도,
도 3은 침투 단계에서 바텀 및 탑 금형을 나타낸 구성도,
도 4 및 도 5는 트레이의 각 핫멜트주사유닛 하부 측으로 PP보드 및 피복원단이 바텀지지체에 안착된 상태에서 전후로 이송되는 과정을 보여주기 위한 평면 구성도,
도 6은 각 핫멜트주사유닛을 나타낸 단면 구성도,
도 7은 슬릿을 보여주기 위한 저면 구성도,
도 8은 각 핫멜트주사유닛에서 구획부에 의해 핫멜트가 밀려 분사되는 것을 보여주기 위한 단면 구성도,
도 9는 PP보드에 배치된 피복원단 조직 내로 핫멜트 분사 위치 및 도포 범위를 보여주기 위한 평면 구성도,
도 10은 도 3의 "A"에 대한 요부 확대 및 동작 상태 구성도.
이하 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3을 기준으로 바텀금형 측을 하부 또는 하방, 탑금형 측을 상부 또는 상방이라고 방향을 특정하고, 또 도 4를 기준으로 바텀지지체 측을 전부(前部) 또는 전방, 트레이 측을 후부(後部) 또는 후방이라고 방향을 특정하기로 한다.
도 1 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 핫멜트 침투를 통한 접합 구조를 갖는 자동차의 내장재 제조방법은,
크게 제조 단계(S10), 성형 단계(S20), 배치 단계(S30) 및 침투 단계(S40)로 이루어진다.
각 단계별로 살펴보면,
제조 단계(S10)는
도 1 및 도 9에 도시된 바와 같이,
PP보드(1)를 제조하는 단계로서,
우선 상기 PP보드(1)는 상방 및 하방 각각으로 번갈아가며 개구(開口)된 다수의 공간을 갖는 미들시트(1a)와, 상기 미들시트(1a)의 상면과 하면을 각각 덮는 형태로 합지되는 탑시트(1b) 및 바텀시트(1c)로 이루어지는데,
폴리프로필렌(PP : Polypropylene) 재질의 칩이 용융된 수지액이 압출장치에 의해 압출되되, 서로 마주하는 방향으로 이송되면서 상기 탑시트(1b)와 상기 미들시트(1a)가 합지 되고, 이때 상기 미들시트(1a)는 압출장치에 의해 압출 시 회전하게 되는 롤러의 돌기들에 의해 상하면에 개구된 형상의 공간이 형성된다.
합지된 상기 미들시트(1a)와 상기 탑시트(1b)는 상온에서 자연 냉각시키거나 별도의 냉각장치(예 : 오븐기 등)를 이용해 강제 냉각시킨 후 재가열하여 상기 미들시트(1a)에 상기 바텀시트(1c)를 합지 한다.
이렇게 완성된 PP보드(11)는 일정 크기(예 : 사각형 등)로 재단한 후 권취 보관한다.
성형 단계(S20)는
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이,
상기 제조 단계(S10)에서 제조된 PP보드(1)를 하부금형(10)에 안착시키고 하강하는 상부금형(20)에 의해 소정의 크기로 성형하는 단계로서,
우선 상기 상부금형(20)에는 이의 하부면에 PP보드(1)를 소정의 크기로 절단하기 위해 형성되는 블레이드(201)와, 상기 블레이드(201) 내에 열매체유가 흐르게 되는 유통로(202)가 구비된다.
이때 도 2에서와 같이, 상기 블레이드(201)는 둘 이상의 단턱부(201a)가 형성되어 있어 성형 시 상기 PP보드(1))의 테두리를 따라 하나 이상의 단턱이 형성되게 가압 성형하여 트리밍하게 된다. 결국 상기 PP보드(1)의 테두리가 가압에 의해 납작한 형태가 되면서 아울러 소정의 크기로 절단되고 이때 절단된 면이 융융되어 외부에서 상기 PP보드(1)의 미들시트(1a)에 형성된 공간이 노출되지 않게 깔끔하게 트리밍 된다.
성형 후 남은 상기 PP보드(1)의 스크랩은 제거한 후 폐기하지 않고 별도로 수집하여 용융시킨 후 PP보드(1)를 제조하기 위한 용융 수지로 재활용할 수 있다.
그리고 상기한 '소정의 크기'라 함은 각 차량 트렁크 바닥 공간 형상에 대응되는 크기를 의미하며, 이러한 크기는 각 차량 마다 갖는 크기이므로, 해당 차량의 트렁크 바닥재 제조 시 마다 크기가 상이할 것이다. 아울러 본 발명의 내장재가 도면 전반에 걸쳐 트렁크 내장재인 것으로 도시되어 있으나 이는 일예 일뿐 차량 내의 내부 마감재 모두가 해당될 수 있는 것이다.
그리고 도 2에서와 같이, 상기 상부금형(20)에는 PP보드(1)의 상부면에 접하도록 상기 블레이드(201)가 이루는 내측 빈 공간인 상부 비(非)압착 영역(203)에 냉각수가 흐르는 상부유로(204)가 형성되고, 상기 하부금형(10)에는 이에 안착된 PP보드(1)의 하부면에 접하는 하부 비압착 영역(101) 내에 냉각수가 흐르는 하부유로(102)가 형성된다.
상기한 '상부 비압착 영역' 및 '하부 비압착 영역'이라 함은 PP보드(1)를 가압하지 않아 압착이 이루어지지 않는 해당 금형의 영역을 의미한다. 예로 상기 상부금형(20)에서는 상기 블레이드(201) 이루는 형상 내측의 빈 공간 영역을 의미할 것이고, 상기 하부금형(10)에서는 상부면 전체, 또는 상부면 중 PP보드(1)가 안착되는 영역을 의미할 것이다.
이때 상기 성형 단계(S2)에서 상기 상부금형(20)에 의한 PP보드(1)의 성형 시간은 25~35초이고, 프레스 압력은 120kgf 이상이다. 여기서 프레스 압력은 정지된 하부금형(10)의 상부 측에 위치한 상기 상부금형(20)이 별도의 승강장치에 의해 하강하여 상기 하부금형(10)에 안착된 PP보드(1)를 누르게 되는 힘이다.
본 발명의 특징으로서, 상기 상부금형(20)의 유통로(202)로 공급되는 열매체유는 보일러(300)에 의해 예열된 후 공급배관(400)을 통해 상기 상부금형(20)의 유통로(202)로 공급되고, 회수배관(500)을 통해 회수된 후 보일러(300)에 의해 다시 예열되는 과정을 반복하게 됨으로써, 상기 유통로(202) 내에서 열매체유의 온도는 180~200도를 항시 유지하게 된다.
또 본 발명의 특징으로서, 상기 성형 단계(S2)에서 상기 상부 비압착 영역(203)과 하부 비압착 영역(101) 각각의 온도는 80~100도 이다. 이는 상기 하부유로(102)와 상기 상부유로(204) 내로 흐르게 되는 냉각수와의 열교환으로 인해 낮아진 적정 온도이다. 이렇게 낮아진 온도로 인해 상기 상부 비압착 영역(203)과 하부 비압착 영역(101)에 의해 맞닿아 있는 PP보드(1)의 해당 영역은 압착이 이루어지지 않아 변형되지 않고, 고온의 열매체유가 흐르게 되는 상기 블레이드(201)에 의해서만, 즉 상기 블레이드(201)가 가압하게 되는 영역만 가압 변형되어 압착 및 트리밍 되어 성형된다.
배치 단계(S30)는
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이,
상기 성형 단계(S20)에서 성형된 PP보드(1)를 바텀금형(30)에 안착시키고 PP보드(1)의 상면에 피복원단(2)을 배치하는 단계로서,
상기 바텀금형(30)에 안착된 PP보드(1)에 이와 상응한 크기로 절단된 피복원단(2)이 배치된다. 이때 상기 피복원단(2)은 부직포 재질인 것이 바람직하다.
침투 단계(S40)는
도 1, 도 3 내지 도 9에 도시된 바와 같이,
상기 바텀금형(30) 상부 측에 배치되어 하강하는 탑금형(40)에 설치되는 다수의 핫멜트주사유닛(50)을 통해 PP보드(1)와 피복원단(2) 사이에 핫멜트를 침투시키는 단계로서,
상기 각 핫멜트주사유닛(50)은 상측에 압력 발생용 액체가 채워지고 하측에 핫멜트 채워진 상태에서 압력 발생용 액체의 팽창에 의한 압력에 의해 밀린 핫멜트가 피복원단(2) 내부로 침투되는 구조로 이루어지는데,
좀 더 상세하게는, 상기 각 핫멜트주사유닛(50)은
측면을 감싸는 압력격벽(511)에 의해 원통 형상을 이루고 상부 측 밀폐 영역에 투광렌즈(512)를 갖는 상부하우징(51)과,
측면을 감싸는 액상격벽(521) 및 상기 압력격벽(511)으로부터 연장 형성되어 핫멜트의 분사통로(522)가 하부 측에 배치되는 분사노즐(523)을 포함하고, 상기 상부하우징(51)과 연결 또는 연장 형성되는 하부하우징(52)과,
상기 상부하우징(51)과 하부하우징(52) 사이에 구비되어 상기 상부하우징(51) 측 압력 발생용 액체가 채워지는 공간과, 상기 하부하우징(52) 측 핫멜트가 채워지는 공간을 구획하되, 압력 발생용 액체가 채워지는 공간에 작용하는 압력을 핫멜트가 채워지는 공간에 전달하는 구획부(53)
로 이루어진다.
그리고 도 6 및 도 7에서와 같이, 상기 각 핫멜트주사유닛(50)은
탄성 재질로 형성되고 상측이 상기 하부하우징(52)에 밀착되도록 상기 하부하우징(52) 내부 하측에 구비되되, 상측에 개구된 원형 입구(541)가 형성되고, 하측으로 갈수록 단면이 원형에서 선형으로 점차 좁아지며, 하측 끝단에는 핫멜트가 통과하는 슬릿(slit)(542)이 형성되어 핫멜트가 상기 분사노즐(523) 측으로만 이동 가능하도록 안내하는 역류방지밸브(54)
를 더 포함한다.
여기서 상기 역류방지밸브(54)의 슬릿(542)은 핫멜트가 상기 하부하우징(52) 내부에 채워지는 동안 닫혀있는 상태를 유지하고, 압력 발생용 액체의 팽창에 의해 상기 구획부(53)가 상기 핫멜트가 채워진 측으로 압력을 전달하면 그 압력에 의해 상기 슬릿(542)이 개방되면서 상기 분사통로(522)를 통해 분사되며, 압력 전달 해제 시 복원력에 의해 상기 슬릿(542)이 닫히게 된다.
상기 상부하우징(51)의 투광렌즈(512)는 볼록형 렌즈이고, 상기 투광렌즈(512)가 상기 압력격벽(511)의 상측 일부를 막고 있는 예를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 상기 투광렌즈(512)를 평면형, 오목형 등 투광이 가능하다면 다양한 형태의 적용이 가능하고, 상기 투광렌즈(512) 만으로 압력격벽(511)의 상측 전체를 막는 것도 가능함은 물론이다.
압력 발생용 액체로는 일반적인 물이 사용될 수 있으며, 알코올이나 폴리에틸렌글리콜과 같은 고분자 졸(sol) 및 젤(gel) 등 다양한 액상 물질이 사용될 수 있다. 또한, 압력발생용 액체로는 버블의 생성 시 잔여 버블의 최소화를 위해 가스 제거된 (degassed) 액체를 사용함이 바람직하다. 또한, 압력발생용 액체로 순수(純水)에 전해질(소금 등)을 첨가하게 되면 분자들이 이온화되어 액체의 분자 구조 붕괴에 필요한 에너지가 작아지므로 더 좋은 효율로 버블을 형성할 수 있어서, 더욱 바람직하다.
상기 상부하우징(51)과 하부하우징(52)은 일체로 형성되는 것도 가능하고, 분리 결합이 가능도록 형성되는 것도 가능하다.
또한, 상기 분사노즐(523)은 상기 하부하우징(52)에 탈착이 가능하도록 구비될 수 있다. 상기 분사노즐(523)이 상기 하부하우징(52)에 탈착이 가능하도록 구비된 경우, 상기 분사노즐(523)이 파손 또는 오염되거나 막혔을 때, 상기 하부하우징(52) 전체를 교체하지 않고 상기 분사노즐(523)의 교체를 통해 간단히 해결할 수 있어 비용적인 측면에서도 유리하다.
상기 분사노즐(523)을 포함하는 상기 하부하우징(52)의 하부와 하부하우징(52)의 측부는 스텔라이트, 알루미늄 합금, 및 지르코늄 계열의 세라믹 등 본 발명의 기능을 달성함에 지장이 없는 한에서 다양한 재질을 선택할 수 있으며, 상기 분사통로(522)가 형성된 상기 하부하우징(52)의 하부 일부분만 인서트 사출을 통해 지르코늄 계열의 세라믹 소재로 제작될 수 있다.
지르코늄 계열의 세라믹 소재 중 산화지르코늄(지르코니아)은 낮은 열전도율을 가지므로 레이저 조사 시 열전달에 의한 핫멜트의 변질을 방지할 수 있으며, 높은 파열 인성을 가지고, 균열 전파에 매우 높은 저항성을 가지기 때문에, 핫멜트 분사 시 분사통로(522) 등의 끝단이 파손되거나 변형되는 현상을 방지할 수 있으므로 상기 하부하우징(52), 분사노즐(523) 또는 분사통로(522) 등을 지르코늄 계열의 세라믹 소재 중 산화지르코늄(지르코니아)으로 형성하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 하부하우징(52) 또는 분사노즐(523)의 내부는 일부 또는 전체구간에서 상측으로 갈수록 수평 단면적이 커지며, 미리 정해진 구간마다 내벽의 기울기가 일정하되, 상측 방향으로 갈수록 내벽의 기울기가 작아지는 다수의 구간을 포함할 수 있다.
또한, 상기 하부하우징(52) 또는 분사노즐(523)의 내부는 일부 또는 전체구간에서 상기 분사통로(522) 측에서 상기 구획부(53) 측으로 갈수록 곡선형으로 확관되는 나팔 형상으로 구비될 수 있다.
이러한 상기 하부하우징(52) 또는 분사노즐(523) 내부의 형상은 상기 구획부(53)로부터 전달된 압력에 의해 핫멜트를 상기 분사통로(522)로 밀어내는 데에 더욱 집중시킬 수 있고, 이에 따라 분사통로(522)로 분사되는 핫멜트는 더 큰 분사속도를 얻을 수 있다.
상기 구획부(53)는 상기 상부하우징(51)과 하부하우징(52) 사이에 구비되어, 상기 상부하우징(51)과 하부하우징(52)을 구획하는 탄성 재질로 형성될 수 있다.
이때, 상기 구획부(53)는 실리콘고무(silicone rubber) 등으로 제작할 수 있다.
상기 구획부(53)는 급격한 팽창으로 인해 가장자리와 중심 부근이 먼저 손상될 우려가 있기 때문에 상기 구획부(53)는 급격한 팽창으로 인해 가장자리와 중심 부근을 보강하는 것이 바람직하다.
상기에서 상기 구획부(53)가 탄성 재질로 형성된 막의 예를 들었으나, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 판형상의 디스크가 상하 왕복운동 하는 형태로 구성되는 등 압력 발생용 액체가 채워지는 공간에 작용하는 압력을 핫멜트가 채워지는 공간에 전달할 수 있다면 다양한 실시가 가능함은 물론이다.
상기 역류방지밸브(54)는 유체(액체, 기체 등)의 흐름이 일방향으로만 흐르도록 하는 것으로, 일부 또는 전체의 형상이 오리의 부리 형상 또는 피리 주둥이처럼 출입구가 닫힌 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 역류방지밸브(54)는 상기 하부하우징(52)에 채워진 핫멜트가 분사통로(522)를 통해 외부로 분사되는 것은 가능하나, 외부의 공기 등이 분사통로(522)를 통해 유입되는 것을 방지하여, 외부의 공기 등이 상기 하부하우징(52)에 채워진 핫멜트와 혼합되는 것을 방지함으로써, 핫멜트가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
이때 상기 역류방지밸브(54)의 상기 슬릿(542)이 닫힌 선형의 형상으로 직선 또는 곡선 또는 교차선 등의 다양한 형태가 적용될 수 있다.
상기 하부하우징(52)의 분사통로(522)는 여러 개의 분사 구멍으로 이루어질 수 있고, 또 각 분사 구멍은 상측에서 하측으로 갈수록 수평 단면적이 점차 좁아지는 테이퍼(taper) 형상으로 형성될 수 있다.
또한 상기 분사통로(522)의 내벽은 (지르코늄 계열의) 세라믹(지르코니아) 소재로 형성될 수 있으며, 산화지르코늄(지르코니아)으로 형성되는 것이 바람직하다. 이는 앞서 언급한 바와 같이 산화지르코늄은 높은 파열 인성을 가지고, 균열 전파에 매우 높은 저항성을 가지기 때문에 핫멜트 분사 시 상기 분사통로(522) 끝단이 파손되거나 변형되는 현상을 방지할 수 있다.
또한 상기 분사통로(522)의 직경은 50 내지 250 마이크로미터인 것이 바람직하다. 상기 분사통로(522)의 직경이 50 마이크로미터 미만일 경우, 분사되는 핫멜트의 양이 적고 핫멜트가 피복원단(2) 내부에 충분한 깊이로 침투되어 주입되지 않으며, 상기 분사통로(522)의 직경이 250 마이크로미터를 초과할 경우, 분사되는 핫멜트의 직경이 커져서 피복원단(2) 표면에서 튕겨져 나오는 핫멜트의 양이 증가하고 핫멜트의 낭비가 심해질 수 있다.
또한, 핫멜트의 분사통로(522)는 지름 250μm 이하로 형성될 경우, 핫멜트가 채워지는 공간에 핫멜트가 채워지더라도 일정 압력 이상의 압력이 작용하지 않으면 핫멜트가 상기 분사통로(522)로 빠져나오지 못한다.
한편, 상기 각 핫멜트주사유닛(50)은 압력 발생용 액체가 채워져 밀폐된 공간의 특정 지점을 향하여 에너지를 집중시키는 에너지집중장치(55)를 더 포함하는데,
상기 에너지집중장치(55)는 마이크로웨이브, 레이저 등을 이용하여 에너지를 집중시킬 수 있는 장치로 이루어진다.
즉, 상기 에너지집중장치(55)는 압력 발생용 액체(에 레이저 등의 에너지를 집중시켜, 압력 발생용 액체의 증발로 인한 순간적인 부피팽창(압력 증가)과 충격파들의 전달로 핫멜트를 상기 분사통로(522)로 밀어낸다.
한편, 상기 하부하우징(52)에는 상기 액상격벽(521)에 관통되어 핫멜트의 공급 통로가 형성된 보충구(525)와, 이에 연결되어 상기 보충구를 통해 상기 하부하우징(52) 측 공간에 핫멜트를 공급하는 공급부(526)이 더 구비될 수 있다.
결국 상기 공급부는 핫멜트가 상기 분사통로(522)를 빠져나가지 못하는 수준의 일정 압력으로 핫멜트를 보충할 수 있다. 이는 별도의 제어 없이도 상기 핫멜트가 채워지도록 하기 위함이다.
즉, 핫멜트를 채우기 위한 공간에 핫멜트가 없다면 핫멜트를 채우게 되나, 핫멜트를 채우기 위한 공간에 핫멜트가 있다면 핫멜트를 상기 분사통로(522)로 밀어내지 못하는 수준에서 핫멜트를 채울 수 있다.
한편, 도 6에서와 같이 상기 하부하우징(52)의 액상격벽(521)에는 상기 하부하우징(52)에 채워진 핫멜트에 열원을 공급하여 경화(硬化)를 방지하는 열선(524)이 배치된다. 이는 핫멜트가 분사되기 전에는 경화되지 않고 일정 온도의 액상 상태가 유지될 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 도 3에서와 같이 상기 바텀금형(30)은
바텀베이스(31)와,
상기 바텀베이스(31)의 상부 측에 전후로 이송 가능케 설치되는 바텀지지체(32)로 이루어져,
상기 바텀지지체(32)의 상부면에 상기 PP보드(1)가 안착된다.
이때 상기 바텀베이스(31)의 상부면에 좌우로 나란히 배치되고 전후 일렬로 일정 간격을 두고 배열되는 다수의 롤러 등에 의해 상기 바텀지지체(32)가 전후로 이송 가능한데, 이는 일예이고 상기 바텀지지체(32)를 전후로 이송케 하기 위한 조건을 만족하는 범위 내에서 다양하게 구현 가능할 것이다.
따라서 도 4 및 도 5에서와 같이, 상기 트레이(41)에 고정 설치된 상태에서 상기 바텀금형(30)의 바텀지지체(32)가 이동 및 정지 동작을 통해 상기 PP보드(1)를 일정 간격으로 이송시키고, 이때 상기 각 핫멜트주사유닛(50)을 통해 핫멜트를 분사 투입시키게 된다. 결국 도 9에서와 같이 분사 투입된 핫멜트가 점차 퍼지면서 서로 교집합 형태로 피복원단(2)의 전반에 걸쳐 침투된다.
아울러 상기 각 핫멜트주사유닛(50)은 별도의 컨트롤러에 의해 개별 제어가 가능하도록 구현함으로써, PP보드(1)의 크기에 따라 핫멜트가 분사되어야 할 핫멜트주사유닛(50)에 대한 제어가 가능하여 다양한 크기의 내장재에 대한 접합이 가능할 수 있다.
도 3에서와 같이, 상기 탑금형(40)은
상기 바텀지지체(32)로부터 상방 이격되게 배치되고 상기 각 핫멜트주사유닛(50)이 좌우 일렬로 일정 간격을 두고 장착되는 트레이(41)와,
상기 트레이(41)의 좌우 양단을 받치는 탑지지체(42)와,
상기 탑지지체(42)에 의해 받쳐진 상기 트레이(41)의 좌우 양단을 고정 및 해제하기 위한 홀딩수단(43)과,
상기 탑지지체(42)를 상하로 승강케 하는 승강수단(44)과,
상기 승강수단(44)에 의해 상기 트레이(41) 하강 시 상기 각 핫멜트주사유닛(50)을 통해 핫멜트를 분사할 때에 분사 압력에 의해 상기 각 핫멜트주사유닛(50)이 상방으로 밀리게 되는 것을 방지하기 위한 탄성지지수단(45)
으로 이루어진다.
여기서 상기 트레이(41)는 좌우로 긴 사각 판형 구조로 이루어지고, 상기 탑지지체(42)는 좌우로 긴 사각 편형 구조이면서 양단에 상기 트레이(41)의 양단 하부면을 받치는 한 쌍의 받침부(421)가 구비되어 이루어진다.
이때 상기 각 받침부(421)에는 전후로 배치되는 다수의 가이드롤러(422)가 구비될 수 있고 이 가이드롤러(422)들에 의해 상기 트레이(41)의 입출입이 용이하며, 이를 통해 상기 트레이(41)의 교체 및 수리가 가능하다.
그리고 상기 홀딩수단(43)은 상기 탑지지체(42)의 양단에 설치되어 단부가 상기 받침부(421)에 안착된 상기 트레이(41)의 양단을 향하는 피스톤이 내장되고 상기 피스톤을 공압 또는 유압에 의해 선택적으로 상하 진퇴(進退) 동작케 하는 홀딩실린더(431)로 이루어짐으로써, 상기 트레이(41)에 대한 고정 또는 이를 해제시킬 수 있다.
그리고 상기 승강수단(44)은 상기 탑지지체(42)의 상부 중앙 영역에 연결되는 피스톤이 내장되고 상기 피스톤을 공압 또는 유압에 의해 선택적으로 상하 진퇴 동작케 하는 승강실린더(441)로 이루어지고, 또 지면에 세워진 양 기둥 상단에 연결된 승강서포트(442)에 상기 승강실린더(441)가 설치된다.
이때 상기 승강수단(44)은 상기 승강실린더(441)의 피스톤 동작 시 상기 이와 함께 동작하게 되는 상기 탑지지체(42)의 상하 승강 동작을 안내 및 지지하는 둘 이상의 승강포스트(443)를 더 포함하는데, 상기 각 승강포스트(443)는 하단이 상기 탑지지체(42)에 연결되고 상단이 상기 승강서포트(442)에 상하로 드나들 수 있도록 삽입된다.
그리고 도 10에서와 같이, 상기 탄성지지수단(45)은
상기 탑지지체(42)의 하단에 연결되고 하부면에 상방 요입되는 공간부를 갖는 기둥부(451)와,
상기 기둥부(451)의 하단에 결합되는 플레이트(452)와,
상기 플레이트(452)에 상하 관통되는 한 쌍의 끼움홀(453)과,
양단이 상기 각 끼움홀(453)에 끼워져 상부로 노출되고 중단이 상기 트레이(41)를 향하는 C형의 탄성클램프(454)와,
상기 탄성클램프(454)의 양단에 체결되는 조절볼트(455)
로 이루어진다.
결국 도 10의 [가]에서와 같이, 상기 조절볼트(455)를 조이게 되면 상기 탄성클램프(454)의 중단이 하강하게 됨으로써, 상기 트레이(41)의 상부면을 가압하여 탄성 지지하게 된다.
한편, 본 발명에서 상기 침투 단계(S4) 이후에는 경화 단계(S5)를 더 포함할 수 있는데, PP보드(1)와 피복원단(2) 사이에 침투되어 넓게 퍼진 핫멜트를 건조시켜 경화시키기 위한 단계로서, 상온에서 일정 시간을 두어 경화시킬 수도 있으나 공정 시간을 단축하기 위해 열풍공급수단 등을 통해 열풍을 강제 공급하여 경화시키는 것이 바람직하다.
이상의 제조방법으로 제조된 내장재에서 상기 PP보드(1)는 전술한 바와 같이, 상방 및 하방 각각으로 번갈아가며 개구(開口)된 다수의 공간을 갖는 미들시트(1a)와, 상기 미들시트(1a)의 상면과 하면을 각각 덮는 형태로 합지되는 탑시트(1b) 및 바텀시트(1c)로 이루어지고, 상기 PP보드(1)는 폴리프로필렌(PP : Polypropylene) 재질인 것이 바람직하다.
이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 "핫멜트 침투를 통한 접합 구조를 갖는 자동차의 내장재 제조방법"을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
1 : PP보드
1a : 미들시트
1b : 탑시트
1c : 바텀시트
2 : 피복원단
10 : 하부금형
101 : 하부 비압착 영역
102 : 하부유로
20 : 상부금형
201 : 블레이드
201a : 단턱부
202 : 유통로
203 : 상부 비압착 영역
204 : 상부유로
30 : 바텀금형
31 : 바텀베이스
32 : 바텀지지체
40 : 탑금형
41 : 트레이
42 : 탑지지체
421 : 받침부
422 : 가이드롤러
43 : 홀딩수단
431 : 홀딩실린더
44 : 승강수단
441 : 승강슬린더
442 : 승강서포트
443 : 승강포스트
45 : 탄성지지수단
451 : 기둥부
452 : 플레이트
453 : 끼움홀
454 : 탄성클램프
455 : 조절볼트
50 : 핫멜트주사유닛
51 : 상부하우징
511 : 압력격벽
512 : 투광렌즈
52 : 하부하우징
521 : 액상격벽
522 : 분사통로
523 : 분사노즐
524 : 열선
525 : 보충구
526 : 공급부
53 : 구획부
54 : 역류방지밸브
541 : 입구
542 : 슬릿
55 : 에너지집중장치
300 : 보일러
400 : 공급배관
500 : 회수배관

Claims (7)

  1. PP보드(1) 제조 단계(S10);
    상기 제조 단계(S10)에서 제조된 PP보드(1)를 하부금형(10)에 안착시키고 하강하는 상부금형(20)에 의해 소정의 크기로 성형하는 단계(S20);
    상기 성형 단계(S20)에서 성형된 PP보드(1)를 바텀금형(30)에 안착시키고 PP보드(1)의 상면에 피복원단(2)을 배치하는 단계(S30); 및
    상기 바텀금형(30) 상부 측에 배치되어 하강하는 탑금형(40)에 설치되는 다수의 핫멜트주사유닛(50)을 통해 PP보드(1)와 피복원단(2) 사이에 핫멜트를 침투시키는 단계(S40);
    를 포함하고,
    상기 각 핫멜트주사유닛(50)은 상측에 압력 발생용 액체가 채워지고 하측에 핫멜트 채워진 상태에서 압력 발생용 액체의 팽창에 의한 압력에 의해 밀린 핫멜트가 피복원단(2) 내부로 침투되는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 핫멜트 침투를 통한 접합 구조를 갖는 자동차의 내장재 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 핫멜트주사유닛(50)은
    측면을 감싸는 압력격벽(511)에 의해 원통 형상을 이루고 상부 측 밀폐 영역에 투광렌즈(512)를 갖는 상부하우징(51)과,
    측면을 감싸는 액상격벽(521) 및 상기 압력격벽(511)으로부터 연장 형성되어 핫멜트의 분사통로(522)가 하부 측에 배치되는 분사노즐(523)을 포함하고, 상기 상부하우징(51)과 연결 또는 연장 형성되는 하부하우징(52)과,
    상기 상부하우징(51)과 하부하우징(52) 사이에 구비되어 상기 상부하우징(51) 측 압력 발생용 액체가 채워지는 공간과, 상기 하부하우징(52) 측 핫멜트가 채워지는 공간을 구획하되, 압력 발생용 액체가 채워지는 공간에 작용하는 압력을 핫멜트가 채워지는 공간에 전달하는 구획부(53)
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 핫멜트 침투를 통한 접합 구조를 갖는 자동차의 내장재 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 각 핫멜트주사유닛(50)은
    탄성 재질로 형성되고 상측이 상기 하부하우징(52)에 밀착되도록 상기 하부하우징(52) 내부 하측에 구비되되, 상측에 개구된 원형 입구(541)가 형성되고, 하측으로 갈수록 단면이 원형에서 선형으로 점차 좁아지며, 하측 끝단에는 핫멜트가 통과하는 슬릿(slit)(542)이 형성되어 핫멜트가 상기 분사노즐(523) 측으로만 이동 가능하도록 안내하는 역류방지밸브(54)
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 핫멜트 침투를 통한 접합 구조를 갖는 자동차의 내장재 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 역류방지밸브(54)의 슬릿(542)은 핫멜트가 상기 하부하우징(52) 내부에 채워지는 동안 닫혀있는 상태를 유지하고, 압력 발생용 액체의 팽창에 의해 상기 구획부(53)가 상기 핫멜트가 채워진 측으로 압력을 전달하면 그 압력에 의해 상기 슬릿(542)이 개방되면서 상기 분사통로(522)를 통해 분사되며, 압력 전달 해제 시 복원력에 의해 상기 슬릿(542)이 닫히게 되는 것을 특징으로 하는 핫멜트 침투를 통한 접합 구조를 갖는 자동차의 내장재 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하부하우징(52)의 액상격벽(521)에는 상기 하부하우징(52)에 채워진 핫멜트에 열원을 공급하여 경화(硬化)를 방지하는 열선(524)이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 핫멜트 침투를 통한 접합 구조를 갖는 자동차의 내장재 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 바텀금형(30)은 바텀베이스(31)와, 상기 바텀베이스(31)의 상부 측에 전후로 이송 가능케 설치되는 바텀지지체(32)로 이루어져, 상기 바텀지지체(32)의 상부면에 상기 PP보드(1)가 안착되고,
    상기 탑금형(40)은 상기 바텀지지체(32)로부터 상방 이격되게 배치되고 상기 각 핫멜트주사유닛(50)이 좌우 일렬로 일정 간격을 두고 장착되는 트레이(41)와, 상기 트레이(41)의 좌우 양단을 받치는 탑지지체(42)와, 상기 탑지지체(42)에 의해 받쳐진 상기 트레이(41)의 좌우 양단을 고정 및 해제하기 위한 홀딩수단(43)과, 상기 탑지지체(42)를 상하로 승강케 하는 승강수단(44)과, 상기 승강수단(44)에 의해 상기 트레이(41) 하강 시 상기 각 핫멜트주사유닛(50)을 통해 핫멜트를 분사할 때에 분사 압력에 의해 상기 각 핫멜트주사유닛(50)이 상방으로 밀리게 되는 것을 방지하기 위한 탄성지지수단(45)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 핫멜트 침투를 통한 접합 구조를 갖는 자동차의 내장재 제조방법.
  7. 삭제
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