KR102054897B1

KR102054897B1 - 천연섬유 인서트 사출 성형장치 및 성형공정

Info

Publication number: KR102054897B1
Application number: KR1020180066184A
Authority: KR
Inventors: 윤치원; 박형원
Original assignee: 주식회사 서연이화
Priority date: 2018-06-08
Filing date: 2018-06-08
Publication date: 2019-12-12

Abstract

본 발명은 천연섬유의 가장자리를 누르지 않고 베이스 플레이트에 놓인 인서트 상태에서 형폐되는 과정에서 천연섬유의 늘어짐과 커팅, 딥 드로잉 및 사출을 해서 천연섬유의 접힘에 의한 미성형 및 딥 드로잉 에지부의 터짐을 개선한 천연섬유 인서트 사출 성형장치 및 성형공정에 관한 것이다.

Description

천연섬유 인서트 사출 성형장치 및 성형공정{vehicle interior material forming apparatus and method of forming the same}

섬유를 딥 드로잉 성형 시 원단이 모이는 부분에 접히는 현상이 나타나게 된다.

이러한 현상은 섬유를 인서트 하여 사출 성형하는 제조 방법에 있어서 아주 큰 문제를 야기한다.

일반적으로 사출 성형하는 제품에는 강성 증대 및 사출 유로를 위해 리브를 설치하는데, 딥 드로잉 성형 시 섬유가 접혀 리브가 막히고 유로를 차단하는 문제가 발생하여 미성형의 원인이 되고 있다.

이러한 접히는 문제를 해결하기 위해 제품 외곽에 원단이 접히지 않도록 홀더를 설치하면 섬유가 늘어나 딥 드로잉 에지부가 터지는 문제가 발생하게 된다.

이러한 딥 드로잉 시 미성형 및 에지부의 터짐을 방지하기 위해 특허문헌(일본특허공보 제3119828호)에 개시된 것이 제안되어 있다.

특허문헌(일본특허공보 제3119828호)의 열가소성 수지 시트의 열성형 방법 및 그 장치는 수지 시트의 가장자리를 상기 수지 시트의 두께에 의해 조금 넓은 간격을 가지고 상하의 누름판으로 사이에 두어, 그 후, 상기 수지 시트의 단부를 시트 클램퍼에서 개방하고 플러그를 하강시켜 상기 수지 시트의 가장자리를 상하의 누름판 간에서 미끄러뜨리면서 상기 수지 시트를 압하해 이어서 상기 상하의 누름판으로 수지 시트의 가장자리를 고정하고 상하의 누름판을 하강시킨 후, 진공 및/또는 압공 성형을 한다.

이러한 미끄러짐을 통해 딥 드로잉 형상의 제품에서도 주름이 없는 성형이 가능하다.

그러나 이러한 열성형 방법 및 장치는 열가소성 수지 시트를 딥 드로잉 하는 것이고, 따라서 리브나 브라켓을 형성할 사출과는 거리가 먼 구성이다.

또한, 수지 시트의 가장자리에 클리어런스를 주어 딥 드로잉 시 미끄러지게 한다고 하지만, 구체적으로 클리어런스 형성 구성이나 방법이 정확히 나와 있지 않다.

일본특허공보 제3119828호

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 천연섬유를 딥 드로잉 할 때 미성형 및 딥 드로잉 에지부의 터짐을 방지하는 천연섬유 인서트 사출 성형장치 및 성형공정을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 청구항 1에 기재된 천연섬유 인서트 사출 성형장치는, 중심에 위로 오목한 홈인 암형을 갖는 가동 금형 본체; 상기 가동 금형 본체의 하면 가장자리 측에 배치되는 커버 플레이트; 상기 가동 금형 본체의 하면 가장자리 측과 상기 커버 플레이트 사이에 설치되는 압축 변형 가능한 제1스프링; 상기 암형의 중심에 승강 가능하게 지지되는 푸셔 코어; 상기 가동 금형 본체와 상기 푸셔 코어 사이에 설치되는 압축 변형 가능한 제2스프링; 수지 게이트가 형성되며, 상기 암형에 삽입되는 숫형과, 상기 숫형의 상면 중심에 상기 푸셔 코어가 삽입되는 딥 드로잉 성형홈을 갖는 고정 금형 본체; 천연 섬유가 인서트 되며, 상기 커버 플레이트와 대응되는 위치에 배치되는 베이스 플레이트; 상기 커버 플레이트가 누를 때 상기 베이스 플레이트의 상면과 갭을 형성시켜 상기 인서트 된 천연 섬유를 누르지 않게 하는 갭유지 플레이트; 상기 베이스 플레이트와 상기 고정 금형 본체 사이에 설치되는 압축 변형 가능한 제3스프링;을 포함한다.

본 발명의 청구항 2에 기재된 천연섬유 인서트 사출 성형장치에 있어서, 상기 제1스프링, 제2스프링 및 제3스프링의 상수가 k1, k2, k3일 때 그 크기는 k1〈k3≤k2로 이루어진다.

본 발명의 청구항 3에 기재된 천연섬유 인서트 사출 성형공정은, 중심 상면에 딥 드로잉 성형홈을 갖는 고정 금형에 배치된 베이스 플레이트 상에 예열된 천연섬유를 인서트 하는 단계; 커버 플레이트와 푸셔 코어가 설치된 가동 금형을 하강시켜 상기 커버 플레이트를 상기 베이스 플레이트의 상면에 설치되는 갭유지 플레이트를 누르는 단계; 상기 커버 플레이트가 상기 갭유지 플레이트를 누름에 따라 상기 베이스 플레이트도 하강하면서 상기 푸셔 코어도 상기 예열된 천연 섬유를 눌러 상기 딥 드로잉 성형홈으로 끌어들이는 단계; 상기 예열된 천연섬유가 상기 딥 드로잉 성형홈으로 끌어 들어간 상태에서 상기 가동 금형을 계속 하강시켜 상기 고정 금형과 완전 형폐됨에 따라, 상기 예열된 천연섬유의 가장자리를 커팅과 동시에 상기 푸셔 코어가 후퇴하면서 커팅된 예열된 천연섬유를 딥 드로잉 성형하는 단계; 상기 가동 금형과 고정 금형의 완전 형폐된 상태에서, 상기 커팅된 예열된 천연섬유의 배면에 사출하여 리브나 브라켓을 성형시키는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

갭유지 플레이트를 베이스 플레이트에 둠으로써, 커버 플레이트가 전진해서 갭유지 플레이트에 접촉되어도 베이스 플레이트와 갭을 형성하여 인서트 된 천연섬유의 가장자리를 누르지 않고 구속시켜, 딥 드로잉 성형 시 접혀 유로를 차단해서 미성형의 원인을 없애고, 딥 드로잉 에지의 터짐을 방지한다.

또한, 제1스프링, 제2스프링 및 제3스프링의 상수가 k1, k2, k3의 크기는 k1〈k2＝k3로 이루어짐으로써, 천연섬유의 가장자리를 컷팅하는 트림공정과 딥 드로잉 성형이 순차적으로 이루어지고 형폐 완료 후엔 딥 드로잉 된 배면에 사출 성형을 통해 최종 제품을 완성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 천연섬유 인서트 사출 성형장치를 개략적으로 도시한 단면도.
도 2는 도 1의 천연섬유 인서트 사출 성형장치를 이용한 공정도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 천연섬유 인서트 사출 성형장치를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 천연섬유 인서트 사출 성형장치를 이용한 공정도이다.

본 발명의 실시예에 따른 천연섬유 인서트 사출 성형장치(1)는 도 1에 도시한 바와 같이, 가동 금형(10)과 고정 금형(100)을 포함하되, 가동 금형(10)에는 커버 플레이트(30)가 설치되고, 고정 금형(100)에는 베이스 플레이트(130)와 갭유지 플레이트(170)가 설치되어 있다.

가동 금형(10)은 중심에 위로 오목한 홈인 암형(21)을 갖는 가동 금형 본체(20)와, 가동 금형 본체(20)의 하면 가장자리 측에 배치되는 커버 플레이트(30)와, 가동 금형 본체(20)의 하면 가장자리 측과 커버 플레이트(30) 사이에 설치되는 압축 변형 가능한 제1스프링(40)과, 암형(21)의 중심에 승강 가능하게 지지되는 푸셔 코어(50)와, 가동 금형 본체(20)와 푸셔 코어(50) 사이에 설치되는 압축 변형 가능한 제2스프링(60)을 포함한다.

커버 플레이트(30)는 제1스프링(40)의 하단에 매달린 채 지지되어 있다.

제1스프링(40)의 상단은 가동 금형 본체(20)의 하면(23)에 형성된 홈 내에 탑재 고정되어 있다.

따라서, 가동 금형 본체(20)의 하면(23)과 커버 플레이트(30)의 상면(33) 사이에는 제1스프링(40)이 압출될 공간이 형성된다.

푸셔 코어(50)는 암형(21)의 중심 내에 배치되어 있다.

또한, 푸셔 코어(50)의 지름은 암형(21)의 지름보다 작다.

또한, 푸셔 코어(50)의 하면(53)은 가동 금형 본체(20)의 하면(23) 바로 아래쪽, 커버 플레이트(30)의 상면(33)보단 위쪽에 배치되어 있다.

암형(21)의 위쪽에는 푸셔 코어(50)가 후퇴 안내할 후퇴안내공간(51)이 형성되어 있다.

푸셔 코어(50)는 푸셔 체결 볼트(54)에 의해 가동 금형 본체(20)에 승강 가능하게 지지되어 있다.

즉, 푸셔 체결 볼트(54)의 하단에는 푸셔 코어(50)가 체결 고정되고, 푸셔 체결 볼트(54)의 상단에는 가동 금형 본체(20)에 형성된 가이드 홈(55) 내에 배치되어 있다.

푸셔 체결 볼트(54)와 후퇴안내공간(51)은 푸셔 코어(50)의 스트로크 양을 결정한다.

즉, 푸셔 체결 볼트(54)의 머리붙이(56)가 가이드 홈(55)의 하측과 후퇴안내공간(51)의 상단 사이가 푸셔 코어(50)의 스트로크이다.

고정 금형(100)은 가동 금형(10)과 완전 형폐되어, 천연섬유(3)를 트리밍 및 딥 드로잉 성형 뿐만 아니라 금형 캐비티(2)를 형성시킨다.

고정 금형(100)은 수지 게이트(125)와 숫형(121) 및 딥 드로잉 성형홈(180)을 갖는 고정 금형 본체(120)와, 천연 섬유(3)가 인서트 되는 배치되는 베이스 플레이트(130)와, 커버 플레이트(30)와 접촉되어 베이스 플레이트(130)의 상면(133)과 갭(G)을 형성시키는 갭유지 플레이트(170)와, 베이스 플레이트(130)와 고정 금형 본체(120) 사이에 설치되는 압축 변형 가능한 제3스프링(140)을 포함한다.

숫형(121)은 고정 금형 본체(120)의 중심에서 위로 돌출되어 암형(21)에 삽입된다.

또한, 숫형(121)의 상면 중심에는 푸셔 코어(50)가 삽입되는 딥 드로잉 성형홈(180)이 아래로 볼록하게 형성되어 있다.

딥 드로잉 성형홈(180)의 바닥에는 천연섬유의 딥 드로잉 시 바닥에 완전히 닿지 않고 추후 사출될 유로를 형성시킬 돌기(181)가 형성되어 있다.

또한, 숫형(121)의 외측에는 암형 에지(22)와 감합되는 숫형 에지(122)가 형성되어, 천연 섬유(3)가 컷팅되어 트리밍을 행한다.

또한, 숫형(121)의 외주면은 숫형 에지(122)를 중심으로 아래쪽보다 위쪽이 직경이 작은 계단(125)이 형성되어 있다.

이 계단(125)에 의해 암형(21)의 내주면과 딥 드로잉 성형홈(180)의 외주면 사이에 공간이 형성되어, 가동 금형(10)과 고정 금형(100)이 완전 형폐되면, 트리밍된 천연섬유(3)가 딥 드로잉 성형되면서 사출 성형을 행하는 공간인 캐비티(2)를 형성시킨다.

베이스 플레이트(130)는 커버 플레이트(30)와 마주보는 위치에 배치되어 있다.

베이스 플레이트(130)의 상면(133)은 딥 드로잉 성형홈(180)의 상단(183)과 같거나 높게 배치되어 있다.

갭유지 플레이트(170)는 베이스 플레이트(130)의 상면(133) 가장자리에 설치되어 있다.

즉, 갭유지 플레이트(170)의 외경과 베이스 플레이트(130)의 외경이 동일한 경우, 갭유지 플레이트(170)의 내경은 베이스 플레이트(130)의 내경보다 크게 형성되어 있다.

갭유지 플레이트(170)의 두께는 커버 플레이트(30)의 하면(131)이 그 상면에 닿았을 때의 갭(G)과 같아, 천연 섬유(3)의 두께(t)보다 두껍다.

이러한 갭(G)의 형성으로 인해, 천연섬유(3)가 딥 드로잉 될 때 초기에 자연스럽게 딸려 들어가 늘어짐으로써 섬유가 접히지 않아 유로를 막지 않아 미성형 및 에지부의 터짐을 방지할 수 있다.

제3스프링(140)은 베이스 플레이트(130)와 고정 금형 본체(120) 사이에 설치되어 있다.

여기서, 제1스프링(40), 제2스프링(60) 및 제3스프링(140)의 상수가 k1, k2, k3라고 할 때, 그 크기는 k1〈k3≤k2로 이루어진다.

즉, 스프링 상수는 변형에 반비례하기 때문에, k1이 가장 잘 압축되고, 그 다음이 k3, k2 순서이다.

이러한 스프링 상수의 다른 크기로 인해, 가동 금형(10)이 하강함에 따라 제1스프링(40)이 가장 먼저 압축되고, 그 다음 제3스프링(140)이 압축되면서 제2스프링(60)이 압축됨으로써, 커팅과 딥 드로잉이 스므스하게 이루어진다.

위와 같은 천연섬유 인서트 사출 성형장치(1)를 이용한 성형방법을 도 2를 참조하여 설명한다.

먼저, 도 2(a)와 같이 베이스 플레이트(130)의 상면(133)에 예열된 천연섬유(3)를 인서트 즉 올려놓는다.

예열된 천연섬유(3)가 인서트 된 후, 도 2(b)와 같이 가동 금형(10)을 고정 금형(100)으로 하강(전진)시킴에 따라, 먼저 커버 플레이트(30)의 하면(31)이 갭유지 플레이트(170)의 상면에 닿고, 그 다음 제1스프링(40)이 최종 압축될 때까지 하강하면 푸셔 코어(50)의 하면이 천연섬유(3)에 접촉될 때 베이스 플레이트(130)도 딥 드로잉 성형홈(180)의 상단(183)보다 아래로 내려가게 된다. 이때 베이스 플레이트(130)가 하강한 정도만큼 제3스프링(140)도 압축되게 된다.

도 2(b)의 상태에서 가동 금형(10)을 더 하강시키면, 도 2(c)와 같이 제3스프링(140)을 더욱 압축하면서 베이스 플레이트(130)기 하강함에 따라 푸셔 코어(50)도 딥 드로잉 성형홈(180) 내부로 삽입되기 시작한다. 이때, 천연섬유(3)의 가장자리는 홀딩되어 있지 않아 딥 드로잉 성형홈(180)으로 자연스럽게 늘어나 딸려 들어오게 된다.

도 2(c)의 상태에서 고정 금형(100)과 완전 형폐될 때까지 가동 금형(10)을 더 하강시키면, 도 2(d)와 같이 제3스프링(140)도 최대 압축되고, 암형(21)이 숫형(121)에 삽입되면서 에지(22)와 에지(122)가 감합되면서 트리밍 컷팅하고, 푸셔 코어(50)가 후퇴되면서 트리밍된 천연섬유(5)를 최종 딥 드로잉 성형시킨다. 이때, 푸셔 코어(50)가 후퇴될 때 제2스프링(60)도 압축된다. 도면부호 7은 트리밍 커팅된 트리밍 섬유이다.

도 2(d)와 같이 가동 금형(10)과 고정 금형(100)이 형폐되면, 딥 드로잉 성형된 천연섬유(5)의 배면에 금형 캐비티(2)가 형성되게 된다.

도 2(d)의 형폐 상태에서 게이트(125)를 통해 수지를 사출하면 천연섬유(5)의 배면에는 리브나 구조물 등이 사출 성형된다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세히 설명하고자 하지만, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

1 : 천연섬유 인서트 사출 성형장치 2 : 금형 캐비티
3 : 천연섬유 5 : 딥 드로잉 섬유
7 : 트리밍 섬유 10 : 가동 금형
20 : 가동 금형 본체 21 : 암형
30 : 커버 플레이트 40 : 제1스프링
50 : 푸셔 코어 51 : 후퇴안내공간
54 : 푸셔 체결 볼트 55 : 가이드 홈
60 : 제2스프링 100 : 고정 금형
120 : 고정 금형 본체 121 : 숫형
125 : 수지 게이트 130 : 베이스 플레이트
140 : 제3스프링 170 : 갭유지 플레이트
180 : 딥 드로잉 성형홈

Claims

중심에 위로 오목한 홈인 암형을 갖는 가동 금형 본체;
상기 가동 금형 본체의 하면 가장자리 측에 배치되는 커버 플레이트;
상기 가동 금형 본체의 하면 가장자리 측과 상기 커버 플레이트 사이에 설치되는 압축 변형 가능한 제1스프링;
상기 암형의 중심에 승강 가능하게 지지되는 푸셔 코어;
상기 가동 금형 본체와 상기 푸셔 코어 사이에 설치되는 압축 변형 가능한 제2스프링;
수지 게이트가 형성되며, 상기 암형에 삽입되는 숫형과, 상기 숫형의 상면 중심에 상기 푸셔 코어가 삽입되는 딥 드로잉 성형홈을 갖는 고정 금형 본체;
천연 섬유가 인서트 되며, 상기 커버 플레이트와 대응되는 위치에 배치되는 베이스 플레이트;
상기 커버 플레이트가 누를 때 상기 베이스 플레이트의 상면과 갭을 형성시켜 상기 인서트 된 천연 섬유를 누르지 않게 하는 갭유지 플레이트;
상기 베이스 플레이트와 상기 고정 금형 본체 사이에 설치되는 압축 변형 가능한 제3스프링;을 포함하는 천연섬유 인서트 사출 성형장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1스프링, 제2스프링 및 제3스프링의 상수가 k1, k2, k3일 때 그 크기는 k1〈k3≤k2로 이루어진 천연섬유 인서트 사출 성형장치.
중심 상면에 딥 드로잉 성형홈을 갖는 고정 금형에 배치된 베이스 플레이트 상에 예열된 천연섬유를 인서트 하는 단계;
커버 플레이트와 푸셔 코어가 설치된 가동 금형을 하강시켜 상기 커버 플레이트를 상기 베이스 플레이트의 상면에 설치되는 갭유지 플레이트를 누르는 단계;
상기 커버 플레이트가 상기 갭유지 플레이트를 누름에 따라 상기 베이스 플레이트도 하강하면서 상기 푸셔 코어도 상기 예열된 천연 섬유를 눌러 상기 딥 드로잉 성형홈으로 끌어들이는 단계;
상기 예열된 천연섬유가 상기 딥 드로잉 성형홈으로 끌어 들어간 상태에서 상기 가동 금형을 계속 하강시켜 상기 고정 금형과 완전 형폐됨에 따라, 상기 예열된 천연섬유의 가장자리를 커팅과 동시에 상기 푸셔 코어가 후퇴하면서 커팅된 예열된 천연섬유를 딥 드로잉 성형하는 단계;
상기 가동 금형과 고정 금형의 완전 형폐된 상태에서, 상기 커팅된 예열된 천연섬유의 배면에 사출하여 리브나 브라켓을 성형시키는 단계;를 포함하는 천연섬유 인서트 사출 성형공정.