KR102171537B1 - 급가열 및 급냉각이 가능한 몰드를 이용한 수지 이송 성형방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 급가열 및 급냉각이 가능한 몰드 및 이를 이용한 수지 이송 성형(RTM: resin transfer molding) 방법에 관한 것으로서, 몰드에 형성되는 다수의 급가열/급냉각 라인 각각의 내측에는 다수의 급가열/급냉각 라인을 따라 히터가 위치하고, 상기한 히터의 외주연면과 상기한 급가열/급냉각 라인의 내주연면 사이의 공간부에 유로가 형성되어 있어서, 급가열시에는 히터의 작동에 의하여 유로 내의 냉각수를 가압 포화 증기로 변화시켜 전열하고, 급냉각시에는 히터의 작동 중지 상태에서 유로내로 냉각수를 통과시켜 전열하는 것에 의하여, 신속한 급가열/급냉각 사이클을 이룰 수가 있어서 스마트폰과 같은 상대적으로 작은 사이즈의 케이스는 물론, 태블릿 PC나 노트북 또는 TV 등과 같은 상대적으로 큰 사이즈의 케이스도 우수한 공정 효율성 및 경제성으로 효과적으로 RTM 성형할 수가 있음과 아울러, 몰드의 영역 별 온도 제어가 용이하여 형태학적으로 높은 정밀도를 갖는 제품을 RTM 성형할 수가 있다.
Description
본 발명은 급가열 및 급냉각이 가능한 몰드를 이용한 수지 이송 성형(RTM: resin transfer molding) 방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 히터 가열에 의한 히팅 라인이 냉각 라인으로도 기능하는 급가열 및 급냉각이 가능한 몰드를 이용한 효율적인 고속 수지이송성형 방법에 관한 것이다.
오늘날 스마트 폰이나 태블릿 PC 등과 같은 다양한 모바일 기기는 우수한 이동성(Mobility), 처리 역량(Processing) 및, 제어(Control) 특성을 가지므로 언제 어디서나 다양한 정보를 다운로드 및/또는 업로드할 수 있다는 장점을 가지므로 현대인의 생활에 있어 그 활용도 및 사용빈도는 급속히 확장되는 추세에 있다.
이러한 모바일 기기는 본질적으로 간편한 휴대성을 특징으로 하므로 급속한 고기능화에도 불구하고 경박경량화가 요구되나, 강도 및 내충격성을 고려할 때 열가소성 수지인 폴리카보네이트(PC), 폴리아크릴레이트(PA), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 또는 PA와 ABS의 알로이(alloy)로 제작되는 노트북이나 태블릿 PC 등의 외장 케이스는 약 2mm 이상의 두께가 필요하므로, 최근에는 이를 더욱 경박경량화하기 위하여 유리섬유 원단을 수지와 일체화시키는 수지 이송 성형법(RTM: Resin Transfer Molding method)에 의하여 종래보다 약 4배 이상의 인장강도를 지니면서도 두께 약 0.8~1.0mm로 경박화한 외장 케이스를 구현하고 있다.
그러나 상기한 수지 이송 성형법은 유리 섬유 원단편의 내부로 수지를 충분하고도 균질하게 침투시켜야 하므로 제조 효율성이 충분히 만족스럽지 못하며, 이러한 문제는 스마트폰과 같은 같은 작은 사이즈의 외장 케이스 보다는 노트북이나 태블릿 PC, TV 또는 자동차 부품 등과 같이 상대적으로 큰 사이즈의 외장 케이스에서 더욱 심각하게 부각된다.
따라서 수지 이송 성형법에 의한 외장 케이스의 제조에 있어서 몰드의 급가열 및 급냉각 사이클에 의한 제조 시간 단축 및 제조 효율성 제고를 위한 다양한 시도가 있어왔다.
종래, 통상적인 사출 성형용 몰드는 상하부 몰드가 사출기에 고정되고 합형 후 사출기로부터 고온고압의 용융수지가 몰드런너 및 노즐을 통하여 상하부 몰드에 의하여 형성되는 사출 성형품 형상의 캐비티(cavity) 내로 주입된 후, 냉각 고화되면, 금형의 상하 코어가 이형되어 성형품이 탈형되는 구조로서, 일반적으로 도 12에 나타낸 바와 같이, 몰드에는 봉 히터(12′)이 삽지되어 있는 히팅 라인(11′)과 냉각 유로로 형성되는 냉각 라인(11″)이 각각 다수 분리 설치되어 있다.
그러나 이러한 종래의 사출 성형용 몰드는 일반적으로 열전도에 의한 예열시간이 길고 사출 조건의 적정한 유지에 상대적으로 많은 노력이 필요하며 히팅 라인을 직접 냉각시키는 것이 아니라 간접 냉각 방식을 채택하므로 냉각에도 많은 시간이 소요된다는 문제점이 있음과 아울러, 전열 효율성을 위하여 히팅 라인 내에 봉 히터가 간극 없이 밀착되어야 하므로 발열 냉각에 따른 봉 히터의 반복적인 팽창 수축으로 봉 히터의 파손 또는 파단 시 봉 히터의 취출이 곤란하다는 등의 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 종래의 방안으로서 히팅 라인과 냉각 라인의 구분 없이 하나의 유로를 이용하여 몰드의 급속 가열시에는 상기한 유로에 별도의 증기 발생기를 이용하여 가압 증기를 공급하고 급속 냉각 시에는 상기한 유로에 냉각수를 공급하는 사출 성형용 몰드가 제안되어 있다.
그러나 이러한 사출 성형용 몰드는 별도의 스팀 발생장치가 필요하며 이로부터 발생된 스팀을 몰드에 공급하여야 하므로 급속 가열 시 고압 스팀의 이송에 시간이 소요됨과 아울러 스팀의 압력을 일정하게 제어하기 위한 장치를 필요로 하며, 급속 냉각 시에는 고압 스팀 라인의 차단 후 냉각수 라인을 개방하여 냉각수를 공급하여야 하므로 이에도 시간이 소요된다는 문제점이 있어, 급속 가열 및 급속 냉각의 효율성이 여전히 만족스럽지 못하다는 문제점이 있었다.
다른 종래의 방안으로서는 몰드를 성형 공간을 형성하는 상부 및 하부 코어와 일정한 고정 형상 구조를 지니는 가동 및 고정 블록부로 나누어 제작하고, 상기한 상부 및 하부 코어는 사출물의 형상에 따라 다양하게 제작하되 고정 형상 구조를 지니는 상기한 가동 및 고정 블록부에 조립 가능한 규격을 가지도록 제작하는 카세트 금형이 제안되어 있으나, 생산성 향상을 위해서는 양호한 수지 충진 프로필을 얻기 위한 가열과 경화를 위한 냉각 사이의 온도 사이클을 소정 범위 내에서 정밀하게 제어하여야만 하며 이 경우 경화 시간의 단축은 제품 정밀도를 희생하게 만든다는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명의 목적은 신속한 급가열/급냉각 사이클을 이룰 수가 있어서 우수한 공정 효율성 및 경제성을 지니며, 몰드의 영역 별 온도 제어가 용이하여 성형품의 형태학적 정밀 제어가 가능한 수지 이송 성형용 몰드를 이용한 효율적이고 효과적이며 또한 경제적인 수지 이송 성형방법을 제공하기 위한 것이다.
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상기한 본 발명의 목적은, (A) 코어부가 형성된 본체에 복수개의 급가열/급냉각 유니트로 나뉘어지는 다수의 급가열/급냉각 라인이 관통하며, 상기한 다수의 급가열/급냉각 라인 각각의 내측에는 상기한 급가열/급냉각 라인의 내경 보다 0.5~2mm 작은 외경을 가지는 히터가 위치하여 상기한 히터의 외주연면과 상기한 급가열/급냉각 라인의 내주연면 사이의 공간부에 유로가 형성되고, 상기한 각각의 급가열/급냉각 유니트는 일측으로 연장되는 급가열/급냉각 라인 외에, 반대방향 타측으로 연장되는 급가열/급냉각 라인으로 형성되되, 하나의 공통된 유입구 및 유출구를 가지며 연통부에 의하여 상호 연통되는 급가열 및 급냉각이 가능한 몰드에, 강화섬유 원단을 적어도 2층 이상 적층한 3차원의 소정 형상을 지니는 프리폼(preform)을 상기한 몰드의 코어부에 위치시킨 후 상기한 몰드를 형폐하고, (B) 상기한 히터를 최대 10초간 온오프 작동시켜 상기한 몰드를 60~80℃로 예열한 다음, 열경화성 수지로서의 에폭시 수지와 경화제를 혼합한 점도 4800~5800cps의 혼합물을 공압 또는 모터 작동에 의한 피스톤식 가압 주입에 의해상기한 몰드의 코어부에 주입 시간 5~10초 내에 주입하고, (C) 상기한 몰드의 유로를 폐쇄 상태로 한 후 급가열 설정 온도 및 소요 시간 120~160℃ 및 60~120초의 조건으로 상기한 히터를 작동시켜 유로 내의 냉각수를 가압 포화 증기로 변화시켜 상기한 코어부를 급가열한 다음, (D) 상기한 히터의 온오프 반복에 의하여 경화를 위한 조건으로 120~160℃ 에서 60~120초간 급가열 상태를 유지하여 상기한 에폭시 수지를 경화시킨 후, (E) 상기한 히터의 작동 해제 상태에서 상기한 유로를 개방하고 냉각수를 통과시켜 급냉각 설정 온도 및 소요 시간 40~50℃ 및 60~80초의 조건으로 상기한 코어부를 급냉각시키는 것으로 구성되며: 상기한 다수의 급가열/급냉각 라인은 상호 독립적으로 분리되지 않고 공통된 유로를 점유하며 상기한 다수의 급가열/급냉각 라인의 모든 연장단부가 폐색 단부로 형성되고; 프리폼 삽입 후 제품 취출까지의 소요시간이 5~7분 소요되는, 수지 이송 성형방법이 제공된다.
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상기한 강화섬유 원단은 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 보론섬유, 세라믹섬유, 합성섬유, 또는 이들의 임의의 혼합 섬유로 된 편직포 또는 부직포를 사용할 수 있다.
몰드의 코어부 급냉 후 형개하여 수지 이송 성형품을 취출한 후에는, 성형품의 버(burr)를 사상하고, 냉각창이나 단자용 개구 또는 홀이나 부품 조립부를 CNC 가공하고, 표면 가공 후, 내스크래치성 부여를 위한 유광 또는 무광 도료를 코팅하고, 다시 표면 가공하고, 로고 인쇄를 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 급가열 및 급냉각이 가능한 몰드를 이용한 수지 이송 성형 방법에 의하면 신속한 급가열/급냉각 사이클을 이룰 수가 있어서 스마트폰과 같은 상대적으로 작은 사이즈의 케이스는 물론, 태블릿 PC나 노트북, TV, 또는 자동차 내외장 부품 등과 같은 상대적으로 큰 사이즈의 케이스도 우수한 공정 효율성 및 경제성으로 효과적으로 RTM 성형할 수가 있음과 아울러, 몰드의 영역 별 온도 제어가 용이하여 형태학적으로 높은 정밀도를 갖는 제품을 RTM 성형할 수가 있다.
도 1은 급가열/급냉각 라인을 표시한 본 발명의 수지 이송 성형방법에 사용되는 몰드의 평면 모식도이다.
도 2는 도 1의 몰드에 있어서의 급가열/급냉각 라인의 작동 상태를 설명하는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 수지 이송 성형방법에 사용되는 몰드의 급가열/급냉각 라인을 구체적으로 나타낸 평면 투시도이다.
도 4는 본 발명의 수지 이송 성형방법에 사용되는 사출성형장치의 정면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 수지 이송 성형방법에 사용되는 수지 주입 장치의 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 수지 이송 성형방법의 공정도이다.
도 7은 후공정도이다.
도 8a 내지 도 8d는 각각 본 발명에 따른 수지 이송 성형방법에 사용될 수 있는 다양한 섬유시트의 확대 예시도이다.
도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명에 따른 수지 이송 성형방법에 의하여 성형된 태블릿 PC의 리어 케이스의 전면 및 배면을 나타내는 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 각각 도 9a의 리어 케이스에 대한 CNC 가공 및 스프레이 도장 후 상태를 나타내는 도면이다.
도 11은 점도에 따른 수지 경화 시간과 경화 온도의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12는 종래의 가열 라인과 냉각 라인이 상호 독립적으로 분리 형성되어 있는 몰드의 작동 상태를 설명하는 모식도이다.
도 2는 도 1의 몰드에 있어서의 급가열/급냉각 라인의 작동 상태를 설명하는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 수지 이송 성형방법에 사용되는 몰드의 급가열/급냉각 라인을 구체적으로 나타낸 평면 투시도이다.
도 4는 본 발명의 수지 이송 성형방법에 사용되는 사출성형장치의 정면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 수지 이송 성형방법에 사용되는 수지 주입 장치의 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 수지 이송 성형방법의 공정도이다.
도 7은 후공정도이다.
도 8a 내지 도 8d는 각각 본 발명에 따른 수지 이송 성형방법에 사용될 수 있는 다양한 섬유시트의 확대 예시도이다.
도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명에 따른 수지 이송 성형방법에 의하여 성형된 태블릿 PC의 리어 케이스의 전면 및 배면을 나타내는 도면이다.
도 10a 및 도 10b는 각각 도 9a의 리어 케이스에 대한 CNC 가공 및 스프레이 도장 후 상태를 나타내는 도면이다.
도 11은 점도에 따른 수지 경화 시간과 경화 온도의 상관 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12는 종래의 가열 라인과 냉각 라인이 상호 독립적으로 분리 형성되어 있는 몰드의 작동 상태를 설명하는 모식도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 급가열/급냉각 라인(11)을 개략적으로 표시한 본 발명의 수지 이송 성형방법에 사용되는 몰드(1)의 평면 모식도로서, 본 발명의 수지 이송 성형방법에 사용되는 몰드(1)는 가장자리에 고정 홈(4)이 형성되고 중앙에 제품 성형부인 코어부(3)가 형성된 본체(2)로 구성되며, 상기한 본체(2)에는 다수의 급가열/급냉각 라인(11)이 관통한다.
도 2는 도 1의 몰드(1)에 있어서의 급가열/급냉각 라인(11)의 작동 상태를 설명하는 모식도로서, 상기한 다수의 급가열/급냉각 라인(11) 각각의 내측에는 그 연장 방향을 따라 히터(12)가 위치하며, 상기한 히터(12)의 외주연면과 상기한 급가열/급냉각 라인(11)의 내주연면 사이의 공간부에 유로(13)가 형성되어 있어서, 급가열시에는 상기한 히터(12)의 작동에 의하여 유로(13) 내의 냉각수를 가압 포화 증기로 변화시켜 급전열하고, 급냉각시에는 상기한 히터(12)의 작동 중지 상태에서 유로(13)내로 냉각수를 통과시켜 급전열하는 것에 의해 몰드(1)는 급가열 및 급냉각 가능하게 된다.
여기서, 상기한 히터(12)의 외경은 상기한 급가열/급냉각 라인(11)의 내경 보다 0.5~2mm 정도 작게 형성되며, 급가열시에는 히터(12)의 작동에 의하여 냉각수가 바로 포화 증기로 변하여 급전열할 수 있게 형성되며, 급냉각 시에는 냉각수를 가압 순환시키는 것에 의하여 유로(13)내의 포화 증기가 신속히 배출됨 동시에 냉각수에 의하여 급냉된다.
또한 상기한 급가열/급냉각 라인(11)의 연장단부를 형성하는 일단부는 막혀있는 폐색 단부(15)로 형성함으로써, 급가열 시 더욱 향상된 전열 특성을 발휘할 수 있도록 형성된다.
본 발명의 수지 이송 성형방법에 사용되는 몰드(1)는 히터(12) 작동에 의해 순간적으로 발생하는 가압 포화 증기에 의한 신속한 열전달이 일어나므로 접촉 가열 보다 훨씬 우수한 전열 효율을 나타냄과 아울러, 냉각수로 히터를 직접 냉각하므로 냉각 시간의 단축이 가능한 우수한 냉각 효율을 나타내게 된다.
이어서, 도 3은 본 발명의 수지 이송 성형방법에 사용되는 몰드(1)의 급가열/급냉각 라인(11)을 구체적으로 나타낸 평면 투시도로서, 그 기본 얼개는 도 1 및 도 2에서 이미 전술한 바 있으므로 도 1 및 도 2에 나타내지 않은 차이점에 대하여 설명하면, 상기한 다수의 급가열/급냉각 라인(11)은 복수개의 급가열/급냉각 유니트(10)로 구획되고, 상기한 각각의 급가열/급냉각 유니트(10)를 형성하는 복수개의 급가열/급냉각 라인(11)은 하나의 냉각수 유입구(16) 및 유출구(17)를 공유한다.
상기한 급가열/급냉각 유니트(10)를 형성하는 복수개의 급가열/급냉각 라인(11)은 연통부(14)에 의하여 상호 연통되어 있으며, 냉각수 유입구(16) 및 유출구(17)의 연장단부도 연통부(14)에 의하여 급가열/급냉각 라인(11)과 연통된다.
전술한 바와 같이, 상기한 다수의 급가열/급냉각 라인(11)의 연장단부 각각은 폐색 단부(15)로 형성되며, 그 일부 확대도에 표시한 바와 같이, 상기한 다수의 급가열/급냉각 라인(11) 각각의 내측에는 그 연장 방향을 따라 히터(12)가 위치한다.
또한, 도시된 예에서는 좌측에서 우측으로 연장되는 급가열/급냉각 라인(11) 외에, 우측에서 좌측으로 연장되는 급가열/급냉각 라인(11)이 형성되어 하나의 급가열/급냉각 유니트(10)를 구성하여, 하나의 냉각수 유입구(16) 및 유출구(17)를 공유한다.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 수지 이송 성형방법에 사용되는 사출성형장치(20)의 개략적인 정면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 수지 이송 성형방법에 사용되는 수지 주입 장치(30)의 개략 측면도로서, 이에 대해서는 간략히 언급하기로 한다.
본 발명에 따른 수지 이송 성형방법에 사용되는 사출성형장치(20)는 수지 주입부(34)를 가지는 수지 주입 장치(30)와 RTM 몰드를 형성하는 상하 금형부(40)와, 상기한 금형부(40)를 형개 및 형폐하는 이송부(도면부호 미부여)가 일체화된 하나의 설비로 구성되어 공정 효율성을 극대화할 수 있는 구조로 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 수지 이송 성형방법에 사용되는 수지 주입 장치(30)는 실린더 어셈블리(31)와 피스톤 어셈블리(32), 그리고 구동부(33)를 포함하며, 종래의 공기압을 이용한 주입에 1~5분이 소요됨에 비하여 피스톤을 이용하여 주입함으로써 5~10초의 단시간 내에 몰드 내로 수지 주입 가능하다.
도 6은 본 발명에 따른 수지 이송 성형방법의 공정도로서 이에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 강화섬유 원단을 적어도 2층 이상 적층한 적층체를 별도의 프리폼 성형 몰드를 이용하여 3차원의 소정 형상을 지니는 프리폼(preform)으로 미리 성형한다.
그 다음, 몰드(금형)를 자동 형개하고, 몰드의 코어부에 상기한 프리폼을 삽입하여 위치시킨 후 몰드를 자동 형폐한 다음, 열경화성 수지와 경화제의 혼합물을 몰드의 코어부 내로 주입한다.
상기한 몰드의 유로를 폐쇄 상태로 한 후, 급가열 시스템을 ON하여 히터를 작동시켜 유로 내의 냉각수를 가압 포화 증기로 변화시켜 상기한 코어부를 급가열한 다음, 소정의 온도에 도달하면 시스템 ON-OFF를 반복하여 온도를 유지하여 상기한 열경화성 수지를 경화시킨 후, 상기한 히터의 작동 해제 상태에서 급냉각 시스템을 ON하여 상기한 유로를 개방하고 냉각수를 통과시켜 상기한 코어부를 급냉각시킨다.
이어서, 몰드를 자동 형개하여 사출 성형된 제품을 취출한 다음, 몰드를 자동 형폐하고, 몰드를 예열한다.
여기서, 상기한 열경화성 수지의 전형적인 예로서는 에폭시 수지를 들 수 있으며, 몰드의 예열은 몰드의 형폐 후 10초 이내의 히터 온오프 작동에 의하여 몰드를 60~80℃로 유지하며, 수지의 주입은 상온의 수지와 경화제의 혼합물을 예열된 몰드 내로 주입하여 예열 온도와 동일한 온도로 유지되며, 급가열은 120~160℃가 될 때까지 60~120초 소요되고, 제품 경화를 위한 유지 온도는 상기한 120~160℃로 60~120초 정도 유지하며, 급냉각은 60~80초에 걸쳐 40~50℃가 될 때까지 수행될 수 있다.
결과적으로, 프리폼 삽입 후 제품 취출 까지의 소요시간은 제품 사이즈 및 열경화성 수지 및 경화제의 종류 및 배합 비율에 따라 차이는 있지만, 300~420초(5~7분) 가량 소요되며, 이는 기존 RTM 공법에서 30~60분 소요되던 것과 비교하여 사이클 타임이 1/6~1/8 수준으로 대폭 감소된다.
한편, 상기한 열경화성 수지로서의 에폭시 수지와 경화제 혼합물의 점도는 3000~6500cps 정도일 수 있으며, 바람직하게는 4800~5800cps이다. 점도가 3000cps 미만이면 경화시간이 지나치게 길어져 바람직하지 못하며, 역으로 6500cps를 초과하면 작업성 및 형태학적 정확도에 부정적인 영향을 미칠 수 있으므로 역시 바람직하지 못하다.
도 7은 후공정도로서, 몰드의 코어부 급냉 후 형개하여 수지 이송 성형품을 취출한 후에, 성형품의 버(burr)를 사상하고, CNC 가공한 다음, 표면 가공 후, 내스크래치성 부여를 위한 유광 또는 무광 도료를 코팅하고, 다시 표면 가공하고, 로고 인쇄를 수행할 수 있음을 나타낸다.
구체적으로는, 수지 이송 성형품에 대한 버 사상 공정 후에는, 가장자리부에 냉각창, 충전 단자용 개구, USIM 단자용 개구, SD 카드 삽입부, LED 표시 개구, 마이크 홀, 형합용 핀홀 및, 볼륨용 및 전원 키용 개구 등을 CNC(컴퓨터수치제어형) 공작기계, 프레스, 또는 레이저 등과 같은 커팅 수단에 의해 천공 또는 재단한다.
이어서, 샌딩, 새드 블래스팅, 또는 그라인딩과 같은 당업계 공지의 수단을 이용한 외표면 연마 단계를 수행할 수 있으며, 상기한 연마 공정 후에는, 톱코트로서 유광 또는 무광의 내스크래치성이 우수한 UV 경화형 투명 하드 코팅층 또는 유색 도료층을 스프레이 코팅하여 경화시킨 다음, 외표면에 로고나 문자를 인쇄하고, 냉각팬과 연통된 냉각창에 그릴 등과 같은 별도 성형된 부품 들을 조립한다.
본 발명에 따른 수지 이송 성형방법에 사용될 수 있는 섬유 시트로서는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 보론섬유, 세라믹섬유, 합성섬유, 또는 이들의 임의의 혼합 섬유로 된 편직포 또는 부직포를 사용할 수 있기는 하지만, 전형적인 예로써 도 8a는 평직 카본 섬유 원단을, 도 8b는 능직 카본 섬유 원단을, 도 8c는 평직 유리 섬유 원단을, 그리고 도 8d는 능직 유리 섬유 원단의 확대 예시도이다.
상기한 섬유 시트는 두께 약 0.03~0.50mm, 바람직하게는 0.05~0.45mm의 다양한 패턴 및 칼라를 지니는 것일 수 있으며, 그 일면 또는 양면에 금, 은, 구리, 니켈, 알루미늄, 크롬, 스텐인레스, 주석, 또는 인듐과 같은 서로 굴절률이 다른 금속이 2종 이상 적층된 박막 구조 또는 이산화티탄(TiO2)층 및 이산화규소(SiO2)층이 2층 이상 교대로 적층된 금속 산화물 박막 구조를 가지는 것일 수 있으며, 스퍼터링(sputtering), 저항열 증착(Thermal Evaporator), 전자빔 증착(E-Beam Evaporator) 또는 플라즈마화학 증착(PECVD)에 의해 형성된 것일 수 있고, 필요하다면 소량 내지 미량의 바인더가 포함될 수도 있으며, 또한 염색, 인쇄, 또는 도장된 것일 수 있다.
상기한 섬유 시트를 이용한 수지 이송 성형은 다양한 전자기기 케이스에 섬유 소재와 같은 다양한 질감 및 패턴을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 본체를 박형화하면서도 그에 충분히 만족스러운 정도의 강성과 내충격성을 부여할 수 있게 된다.
도 9a 및 도 9b는 각각 본 발명에 따른 수지 이송 성형방법에 의하여 사출 성형된 직후의 태블릿 PC의 리어 케이스의 전면 및 배면을 나타내는 도면이고, 도 10a 및 도 10b는 각각 도 9a의 리어 케이스에 대한 CNC 가공 및 스프레이 도장 후의 전면(외측 바닥면) 상태를 나타내는 도면이다.
비록 도시된 예에서는 태블릿 PC의 케이스만을 나타내고 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 스마트폰이나 PDA, 랩톱 노트북, 미니 노트북, 차량 거치용 네비게이션, 휴대용 게임기기 등의 케이스는 물론, 벽걸이형 또는 데스크탑형 TV, 오디오 시스템, 에어컨 등과 같은 백색 가전 케이스는 물론, 자동차 내외장 부품에 대해서도 적용 가능함은 물론이다.
한편, 도 11은 다양한 점도의 에폭시 수지에 대한 경화 시간과 경화 온도의 상관관계를 나타내는 그래프로서, ■는 점도(25℃)가 500~200cps(에폭시:경화제=100:25)인 경우이고, ▲는 점도(25℃)가 3000~4000cps(에폭시:경화제=100:15)인 경우이며, ◆는 점도(25℃)가 4800~5800cps(에폭시:경화제=100:15)인 경우이다.
그래프에 나타낸 결과는 주제와 경화제 혼합물 40g에 대한 경화 온도 120℃, 140℃, 160℃에서의 경화 시간을 측정한 것으로서, 점도 4800~5800cps에서 가장 단시간의 경화 시간을 나타냄을 확인할 수 있다.
이상, 본 발명을 구체예를 들어 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 당업자라면 이로부터 다양한 변화 및 수정이 가능함은 물론이며 이 또한 본 발명의 영역 내이다.
1: 본 발명의 수지 이송 성형방법에 사용되는 몰드
2: 본체 3: 코어부
4: 고정 홈
10: 급가열/급냉각 유니트
11: 급가열/급냉각 라인 12: 히터
13: 유로 14: 연통부
15: 폐색 단부 16: 유입구(inlet)
17: 유출구(outlet)
20: RTM 사출 성형 장치
30: 수지 주입 장치
31: 실린더 어셈블리 32: 피스톤 어셈블리
33: 구동부 34: 수지 주입부
40: 상하 금형부
2: 본체 3: 코어부
4: 고정 홈
10: 급가열/급냉각 유니트
11: 급가열/급냉각 라인 12: 히터
13: 유로 14: 연통부
15: 폐색 단부 16: 유입구(inlet)
17: 유출구(outlet)
20: RTM 사출 성형 장치
30: 수지 주입 장치
31: 실린더 어셈블리 32: 피스톤 어셈블리
33: 구동부 34: 수지 주입부
40: 상하 금형부
Claims (10)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- (A) 코어부가 형성된 본체에 복수개의 급가열/급냉각 유니트로 나뉘어지는 다수의 급가열/급냉각 라인이 관통하며, 상기한 다수의 급가열/급냉각 라인 각각의 내측에는 상기한 급가열/급냉각 라인의 내경 보다 0.5~2mm 작은 외경을 가지는 히터가 위치하여 상기한 히터의 외주연면과 상기한 급가열/급냉각 라인의 내주연면 사이의 공간부에 유로가 형성되고, 상기한 각각의 급가열/급냉각 유니트는 일측으로 연장되는 급가열/급냉각 라인 외에, 반대방향 타측으로 연장되는 급가열/급냉각 라인으로 형성되되, 하나의 공통된 유입구 및 유출구를 가지며 연통부에 의하여 상호 연통되는 급가열 및 급냉각이 가능한 몰드에, 강화섬유 원단을 적어도 2층 이상 적층한 3차원의 소정 형상을 지니는 프리폼(preform)을 상기한 몰드의 코어부에 위치시킨 후 상기한 몰드를 형폐하고,
(B) 상기한 히터를 최대 10초간 온오프 작동시켜 상기한 몰드를 60~80℃로 예열한 다음, 열경화성 수지로서의 에폭시 수지와 경화제를 혼합한 점도 4800~5800cps의 혼합물을 공압 또는 모터 작동에 의한 피스톤식 가압 주입에 의해상기한 몰드의 코어부에 주입 시간 5~10초 내에 주입하고,
(C) 상기한 몰드의 유로를 폐쇄 상태로 한 후 급가열 설정 온도 및 소요 시간 120~160℃ 및 60~120초의 조건으로 상기한 히터를 작동시켜 유로 내의 냉각수를 가압 포화 증기로 변화시켜 상기한 코어부를 급가열한 다음,
(D) 상기한 히터의 온오프 반복에 의하여 경화를 위한 조건으로 120~160℃ 에서 60~120초간 급가열 상태를 유지하여 상기한 에폭시 수지를 경화시킨 후,
(E) 상기한 히터의 작동 해제 상태에서 상기한 유로를 개방하고 냉각수를 통과시켜 급냉각 설정 온도 및 소요 시간 40~50℃ 및 60~80초의 조건으로 상기한 코어부를 급냉각시키는 것으로 구성되며:
상기한 다수의 급가열/급냉각 라인은 상호 독립적으로 분리되지 않고 공통된 유로를 점유하며 상기한 다수의 급가열/급냉각 라인의 모든 연장단부가 폐색 단부로 형성되고;
프리폼 삽입 후 제품 취출까지의 소요시간이 5~7분 소요되는,
수지 이송 성형방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제4항에 있어서, 상기한 강화섬유 원단이 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드섬유, 보론섬유, 세라믹섬유 및, 합성섬유로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 1종의 편직포 또는 부직포를 사용하는 수지 이송 성형방법.
- 제4항에 있어서, 상기한 몰드의 코어부 급냉 후 형개하여 수지 이송 성형품을 취출한 후, 성형품의 버(burr)를 사상하고, 냉각창이나 단자용 개구 또는 홀이나 부품 조립부를 CNC 가공하고, 표면 가공 후, 내스크래치성 부여를 위한 유광 또는 무광 도료를 코팅하고, 다시 표면 가공하고, 로고 인쇄를 수행하는 수지 이송 성형방법.
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| KR1020180071151A KR102171537B1 (ko) | 2018-06-21 | 2018-06-21 | 급가열 및 급냉각이 가능한 몰드를 이용한 수지 이송 성형방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180071151A KR102171537B1 (ko) | 2018-06-21 | 2018-06-21 | 급가열 및 급냉각이 가능한 몰드를 이용한 수지 이송 성형방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190143573A KR20190143573A (ko) | 2019-12-31 |
| KR102171537B1 true KR102171537B1 (ko) | 2020-10-29 |
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ID=69051734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020180071151A KR102171537B1 (ko) | 2018-06-21 | 2018-06-21 | 급가열 및 급냉각이 가능한 몰드를 이용한 수지 이송 성형방법 |
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| KR (1) | KR102171537B1 (ko) |
Citations (1)
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| KR101641719B1 (ko) * | 2015-07-16 | 2016-07-21 | 주식회사 와이제이엠게임즈 | 수지 이송 성형을 이용한 섬유강화플라스틱 성형 방법 및 성형 장치 |
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| WO2009084762A1 (en) * | 2007-12-28 | 2009-07-09 | Nam Wuk Heo | Apparatus for quick heating and cooling a injection mold and method of controlling temperature of the injection mold |
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2018
- 2018-06-21 KR KR1020180071151A patent/KR102171537B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101641719B1 (ko) * | 2015-07-16 | 2016-07-21 | 주식회사 와이제이엠게임즈 | 수지 이송 성형을 이용한 섬유강화플라스틱 성형 방법 및 성형 장치 |
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| KR20190143573A (ko) | 2019-12-31 |
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