KR102250797B1 - 자동차 내장재의 성형방법 및 이에 의한 자동차 내장재 - Google Patents

자동차 내장재의 성형방법 및 이에 의한 자동차 내장재 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 발포 수지가 충진될 수 있는 메인 공간부와, 상기 메인 공간부와 연통 가능하게 연결된 보조 공간부가 테두리에 형성된 표피재를 금형에 안착시키는 인서트 단계; 상기 인서트 단계에서 금형에 안착된 표피재를 진공으로 고정시키는 흡착단계; 및 기 흡착단계에서 고정된 상기 표피재의 메인 공간부로 발포 수지를 주입하는 사출단계;를 특징으로 한다.

Description

자동차 내장재의 성형방법 및 이에 의한 자동차 내장재{MOLDING METHOD OF AUTOMOBILE INTERIOR MATERIAL AND AUTOMOBILE INTERIOR MATERIAL THEREBY}
본 발명은 자동차 내장재의 성형방법 및 이에 의한 자동차 내장재에 관한 것으로서, 상세하게는, 자동차 내장재를 구성하는 표피재와 발포폼을 성형하는 과정에서 표피재의 영역 바깥으로 발포폼이 새어 나가지 않도록 하고, 마감 작업의 편의성도 도모하는 자동차 내장재의 성형방법에 관한 것이다.
일반적으로 인스트루먼트 패널(Instrument penel)이나 플로어 콘솔(Floor console) 또는 암레스트(Arm rest) 등과 같이 자동차용 내장재로 사용되는 각종 부품의 표면에는 차량의 실내에 고급스러운 이미지를 제공함과 동시에, 탑승자의 신체적인 접촉이 예상되는 부분에 부드러운 감촉을 부여함으로써 탑승자에게 보다 안락한 분위기를 제공할 수 있도록 각종 표피재, 일명 스킨(Skin) 소재가 적용되고 있다.
표피재 적용의 가장 대중적인 방식으로는 형태를 유지하는 코어(기재)에 원단을 감싸는 방식이 있다. 이러한 경우 원단 고유의 질감과 원단을 재봉한 스티치 라인이 노출되어 더욱 고급스러운 느낌을 줄 수 있다. 하지만, 위와 같은 방식은 번거로운 수작업을 요구하고 원단의 가격이 비싼 관계로 인하여 고급 차종에만 적용되고 있다.
따라서, 최근에는 플라스틱재로 표피재를 구성하고, 쿠션 성능 향상을 위해 발포폼을 적용시킨 자동차 내장재의 제조방법이 사용되고 있다. 그러나 이러한 제조방법은, 표피재를 먼저 성형한 후 발포층을 형성시켜야 하는 공정을 요구하는바, 이 과정에서 발포층이 표피재의 영역 밖으로 벗어나 성형되는 문제점이 있다. 즉, 발포 수지가 표피재의 둘레 단부를 벗어나게 충진되는 경우가 금형내에서 발생되기 때문에 표피재에 주름이 발생되어 제품의 불량률이 상승되는 문제점이 있다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 표피재의 둘레 단부로 발포폼을 감싸고, 접착제를 이용하여 표피재와 발포폼을 서로 접합시키는 작업이 작업자에 의하여 수행되고 있으나, 이러한 수작업 과정은 매우 번거로워 생산력을 저하시키고 제품의 단가는 상승시키는 문제점이 있다.
따라서, 본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명을 제안하게 되었으며, 이와 관련된 선행기술문헌으로는, 대한민국 등록특허 제10-0695788호의 "자동차 내장재용 스킨구조"가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 표피재에 발포폼을 형성하는 과정에서, 발포 수지가 금형 내에서 표피재가 형성하는 영역 바깥으로 벗어나지 않게 충진되도록 하는 성형방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 표피재의 둘레 단부가 발포폼을 감싸는 형태를 가진 채 금형에 견고히 밀착되도록 하여, 발포폼이 표피재의 둘레부에 견고히 결합될 수 있도록 하는 성형방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 표피재와 발포폼의 둘레부를 마감 처리하는 별도의 수작업을 대체할 수 있는 성형방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 발포 수지가 충진될 수 있는 메인 공간부와, 상기 메인 공간부와 연통 가능하게 연결된 보조 공간부가 테두리에 형성된 표피재를 금형부에 안착시키는 인서트 단계; 상기 인서트 단계에서 상기 금형부에 안착된 표피재를 진공 흡착으로 고정시키는 흡착단계; 및 상기 흡착단계에서 상기 금형부에 고정된 상기 표피재의 메인 공간부로 발포 수지를 주입하는 사출단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 인서트 단계에서 상기 금형부에 삽입되는 상기 표피재에는 스티치가 형성될 수 있다.
또한, 상기 흡착단계에서는, 상기 메인 공간부를 형성하는 상기 표피재의 몸체 및 상기 보조 공간부를 형성하는 상기 표피재의 둘레부를 금형부의 내면과 밀착될 수 있다.
또한, 상기 금형부는, 상기 표피재의 몸체 형태와 대응되는 캐비티가 마련되며, 상기 표피재의 몸체를 진공 흡착하는 일측 금형; 상기 일측 금형에 마련된 캐비티와 형합 가능한 돌출부가 마련되는 타측 금형; 및 상기 일측 금형과 상기 타측 금형 사이에 배치되며, 상기 표피재의 둘레부 형태와 대응되는 캐비티를 형성한 채 상기 둘레부를 진공 흡착하는 중간 금형;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 인서트 단계에서 상기 표피재는, 상기 일측 금형 또는 상기 중간 금형 중 어느 하나에 안착될 수 있다.
또한, 상기 사출단계에서는 상기 타측 금형을 경유하여 발포 수지를 주입할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 단계들에 의해 제조되는 자동차 내장재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 자동차 내장재의 성형방법은, 접착수단을 이용한 접합방식을 사용하지 않고도 표피재와 발포층을 일체로 성형할 수 있으므로 친환경적일 뿐만 아니라 작업의 편의성도 제공하여 생산성을 향상시키고 제조단가도 낮출 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재의 성형방법은, 표피재의 둘레부에 소정의 보조 공간부를 형성시켜 성형하므로, 이에 따라, 발포 수지가 표피재의 둘레부에 감싸져 있는 상태로 성형되어 표피재의 영역 바깥으로 벗어나는 현상을 방지할 수도 있고, 작업자가 수작업 감싸기 공정을 번거롭게 수행하지 않도록 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재의 성형방법은, 진공 흡착 방식으로 표피재의 몸체와 둘레부를 금형의 내면과 밀착시키는 공정이 사용되므로, 표피재가 금형 내에서 유동됨에 따라서 성형 후에 주름이 발생되는 현상도 방지할 수 있고, 더불어, 발포 수지가 표피재의 바깥측 에서부터 충진되는 현상도 방지하여 제품의 불량률을 현저히 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재의 성형방법을 보여주는 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표피재가 형성되는 과정을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표피재의 구성을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재의 성형방법에 사용되는 금형부의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 5는 도 4에 도시된 금형부의 일측 금형에 표피재가 안착된 모습을 보여주는 도면.
도 6은 도 5에 도시된 금형부의 일측 금형 및 중간 금형에 표피재가 밀착된 상태에서 타측 금형이 하강된 상태를 보여주는 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사출단계에서 발포 수지가 표피재의 메인 공간부와 보조 공간부에 충진되는 모습을 단계적으로 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 취출단계를 보여주는 도면.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 금형부의 사시도.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 일측 금형과 중간 금형이 서로 결합된 상태에서 표피재가 안착되는 모습을 보여주는 사시도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 타측 금형에 표피재가 안착된 모습을 보여주는 사시도.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 표피재의 둘레부가 중간 금형에 흡착된 상태를 보여주는 단면도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 도 1 내지 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재 성형방법이 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재의 성형방법을 보여주는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표피재가 형성되는 과정을 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 표피재의 구성을 보여주는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재의 성형방법에 사용되는 금형부의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 금형부의 일측 금형에 표피재가 안착된 모습을 보여주는 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 금형부의 일측 금형 및 중간 금형에 표피재가 밀착된 상태에서 타측 금형이 하강된 상태를 보여주는 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사출단계에서 발포 수지가 표피재의 메인 공간부와 보조 공간부에 충진되는 모습을 단계적으로 보여주는 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 취출단계를 보여주는 도면이고, 도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 금형부의 사시도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 일측 금형과 중간 금형이 서로 결합된 상태에서 표피재가 안착되는 모습을 보여주는 사시도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 타측 금형에 표피재가 안착된 모습을 보여주는 사시도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 표피재의 둘레부가 중간 금형에 흡착된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재 성형방법은, 발포 수지가 충진될 수 있는 메인 공간부(s1)와, 상기 메인 공간부(s1)와 연통 가능하게 연결된 보조 공간부(s2)가 테두리에 형성된 표피재(100)를 금형부(300)에 안착시키는 인서트 단계(S100); 상기 인서트 단계(S100)에서 상기 금형부(300)에 안착된 표피재(100)를 진공 흡착으로 고정시키는 흡착단계(S200); 및 상기 흡착단계(S200)에서 상기 금형부(300)에 고정된 상기 표피재(100)의 메인 공간부(s1)로 발포 수지를 주입하는 사출단계(S300);를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 표피재(100)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 천, 가죽, 플라스틱재 등과 원재료(1)를 금형을 성형하여 형성될 수 있다. 이때, 상기 표피재(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 발포 수지가 충진될 수 있는 메인 공간부(s1)를 형성하는 몸체(110)와, 상기 메인 공간부(s1)로 주입된 발포 수지가 확장되면서 충진되는 보조 공간부(s2)를 형성하는 둘레부(120)로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 둘레부(120)는, 'U'자의 단면 형태로 형성될 수 있으며, 후술할 중간 금형(330)의 내면과 밀착될 수 있다.
여기서, 상기 둘레부(120)는, 일방향으로 절곡되어 상기 메인 공간부(s1)와 연통 가능한 보조 공간부(s2)를 형성할 수 있다. 따라서, 도 2에 도시된 하부 금형에는 표피재(100)의 둘레부가 보조 공간부(s2)를 형성하기 위한 캐비티가 마련되어 있다. 그리고, 하부 금형에는 원재료(1)가 상부금형에 가압을 받을 시에, 원재료(1)를 진공 흡착하는 구성을 구비할 수 있다.
위와 같은 과정을 거쳐, 메인 공간부(s1)와 보조 공간부(s2)를 형성한 표피재(100)는, 상기 인서트 단계(S100)에서 금형부(300)에 삽입될 수 있다.
참고로, 상기 금형부(300)는, 도 4와 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 표피재(100)의 몸체(110) 형태와 대응되는 캐비티가 마련되며, 상기 표피재(100)의 몸체를 흡착하는 일측 금형(310); 상기 일측 금형에 마련된 캐비티와 형합 가능한 돌출부가 마련되는 타측 금형(320); 및 상기 일측 금형(310)과 상기 타측 금형(320) 사이에 배치되며, 상기 표피재(100)의 둘레부(120) 형태와 대응되는 캐비티를 형성한 채 상기 둘레부(120)를 진공 흡착하는 중간 금형(330);을 포함하 수 있다.
따라서, 상기 인서트 단계(S100)에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 금형부(300)의 일측 금형(310)에 형성된 캐비티로 표피재(100)가 삽입되어 안착될 수 있다. 또한, 이와는 반대로, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 인서트 단계(S100)에서는 금형부(300)의 타측 금형(320)에 형성된 돌출부에 표피재(100)가 안착될 수도 있다. 즉, 타측 금형(320)의 돌출부가 표피재(100)의 몸체(110)가 형성하는 메인 공간부(s1)로 삽입됨에 따라서 표피재(100)가 타측 금형(320)에 안착될 수도 있다.
참고로, 본 발명의 일 실시예에서는 표피재(100)가 일측 금형(310)의 캐비티에 삽입되는 것으로 설명된다.
또한, 상기 인서트 단계(S100)에서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 중간 금형(330)이 일측 금형(310) 측으로 이동되어 표피재(100)의 둘레부(120)를 수용할 수 있다. 위와 같은 상태가 되면 표피재(100)의 몸체(110)는 일측 금형(310)의 캐비티에 수용되어 그 외면이 일측 금형(310)과 접촉된 상태를 이루고, 표피재(100)의 둘레부(120)는 도 6 및 도 12에 도시된 바와 같이, 중간 금형(330)의 캐비티에 수용되어 그 외면이 중간 금형(310)과 접촉된 상태를 이룬다.
한편, 상기 인서트 단계(S100)에서 상기 금형부(300)에 삽입되는 표피재(100)에는 스티치가 형성될 수 있음은 물론이다. 즉, 메인 공간부(s1)와 보조 공간부(s2)가 형성된 표피재(100)를 성형한 후에 스티치를 표피재(100)의 외면에 형성할 수 있다.
상기 흡착단계(S200)는, 메인 공간부(s1)를 형성하는 상기 표피재(100)의 몸체(110)를 일측 금형(310)의 내면과 밀착시키고, 또한, 보조 공간부(s2)를 형성하는 상기 표피재(100)의 둘레부(120)를 중간 금형(330)의 내면과 밀착시키는 단계라 할 수 있다. 이에 따라, 상기 일측 금형(310)과 상기 중간 금형(330)에는 다수개의 진공흡착공(미도시)이 각각 마련될 수 있다.
위와 같이, 표피재(100)가 일측 금형(310)과 중간 금형(330)에 진공 흡착 방식으로 밀착되어야 후공정인 사출단계(S300)에서 주입되는 발포 수지가 표피재(100)가 형성하는 영역(메인 공간부 및 보조 공간부)을 벗어나지 않도록 성형될 수 있다.
상기 사출단계(S300)는, 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 타측 금형(320)의 돌출부가 일측 금형(310)과 중간 금형(330)이 서로 협력하여 형성하는 캐비티로 일부 삽입될 수 있다. 이와 같은 상태에서, 발포 수지가 타측 금형(320)에 형성된 유로(321)를 통하여 일측 금형(310)에 안착된 표피재(100)의 메인 공간부(s1)로 주입되어 충진될 수 있다.
그러면, 도 7의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 메인 공간부(s1)로 주입된 발포 수지가 확장 이동되면서 보조 공간부(s2)를 채울 수 있다.
위와 같은 과정이 완료되면, 표피재(100)의 메인 공간부(s1)와 보조 공간부(s2)에 발포 수지가 충분이 채워진 상태가 된다.
그 다음, 상기 사출단계(S300)가 완료되면 압축단계(S400)와 냉각단계 (S500)가 순차적으로 수행될 수 있다.
상기 압축단계(S400)는, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 타측 금형(320)의 돌출부가 일측 금형(310)이 배치된 방향으로 더 이동되어 표피재(100)에 충진된 발포 수지를 소정의 압력으로 가압하는 단계라 할 수 있다.
그러면, 표피재(100)의 메인 공간부(s1) 및 보조 공간부(s2)에 충진된 발포 수지가 설정된 두께를 가지도록 성형될 수 있다.
상기 냉각단계(S500)는, 상기 압축단계(S400)에서 압축 성형된 발포 수지를 경화시키는 단계라 할 수 있으며, 공지의 냉각방식이 사용될 수 있다.
마지막으로, 상기 냉각단계(S500)가 완료되면 표피재(100)에 의한 표피층과 발포 수지에 의한 발포층(200)이 일체로 결합된 내장재가 완성되며, 이때, 도 8에 도시된 바와 같이, 타측 금형(320)을 이동시켜 일측 금형(310) 내에서 내장재를 꺼내는 취출단계(S600)가 수행될 수 있다.
위와 같은 공정을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재의 성형방법은, 접착수단을 이용한 접합방식을 사용하지 않고도 표피재와 발포층을 일체로 성형할 수 있으므로 친환경적일 뿐만 아니라 작업의 편의성도 제공하여 생산성을 향상시키고 제조단가도 낮출 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재의 성형방법은, 표피재의 둘레부에 소정의 보조 공간부를 형성시켜 성형하므로, 이에 따라, 발포 수지가 표피재의 둘레부에 감싸져 있는 상태로 성형되어 표피재의 영역 바깥으로 벗어나는 현상을 방지할 수도 있고, 작업자가 수작업 감싸기 공정을 번거롭게 수행하지 않도록 한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 내장재의 성형방법은, 진공 흡착 방식으로 표피재의 몸체와 둘레부를 금형의 내면과 밀착시키는 공정이 사용되므로, 표피재가 금형 내에서 유동됨에 따라서 성형 후에 주름이 발생되는 현상도 방지할 수 있고, 더불어, 발포 수지가 표피재의 바깥측 에서부터 충진되는 현상도 방지하여 제품의 불량률을 현저히 줄일 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에서는 표피재(100)가 금형부(300)의 일측 금형(310)에 우선적으로 삽입되는 것으로 설명 및 도면상에 도시되어 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 10에 도시된 바와 같이, 표피재(100)가 서로 결합된 상태의 일측 금형(310) 및 중간 금형(330)에 형성된 캐비티로 삽입될 수도 있고, 도 11에 도시된 바와 같이, 표피재(100)가 타측 금형(320)에 형성된 돌출부에 안착된 후 일측 금형(310) 및 중간 금형(330)에 형성된 캐비티로 삽입될 수도 있다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 표피재 110 : 몸체
120 : 둘레부 s1 : 메인 공간부
s2 : 보조 공간부 300 : 금형부
310 : 일측 금형 320 : 타측 금형
330 : 중간 금형 S100 : 인서트 단계
S200 : 흡착단계 S300 : 사출단계
S400 : 압축단계 S500 : 냉각단계
S600 : 취출단계

Claims (7)

  1. 발포 수지가 충진될 수 있는 메인 공간부와, 상기 메인 공간부와 연통 가능하게 연결된 보조 공간부가 테두리에 형성된 표피재를 금형부에 안착시키는 인서트 단계;
    상기 인서트 단계에서 상기 금형부에 안착된 표피재를 진공 흡착으로 고정시키는 흡착단계; 및
    상기 흡착단계에서 상기 금형부에 고정된 상기 표피재의 메인 공간부로 발포 수지를 주입하는 사출단계;를 포함하며,
    상기 흡착단계에서는,
    상기 메인 공간부를 형성하는 상기 표피재의 몸체 및 상기 보조 공간부를 형성하는 상기 표피재의 둘레부를 금형부의 내면과 밀착시키고,
    상기 금형부는,
    상기 표피재의 몸체 형태와 대응되는 캐비티가 마련되며, 상기 표피재의 몸체를 진공 흡착하는 일측 금형;
    상기 일측 금형에 마련된 캐비티와 형합 가능한 돌출부가 마련되는 타측 금형; 및
    상기 일측 금형과 상기 타측 금형 사이에 배치되며, 상기 표피재의 둘레부 형태와 대응되는 캐비티를 형성한 채 상기 둘레부를 진공 흡착하는 중간 금형;을 포함하고,
    상기 보조 공간부를 형성하는 상기 둘레부는 'U'자의 단면을 가진 채 상기 중간 금형의 내면과 밀착되며,
    상기 타측 금형에 마련된 상기 돌출부는, 상기 사출 단계에서, 상기 일측 금형과 상기 중간 금형이 서로 협력하여 형성하는 캐비티로 일부 삽입되는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재의 성형방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인서트 단계에서 상기 금형부에 삽입되는 상기 표피재에는 스티치가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재의 성형방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 인서트 단계에서 상기 표피재는, 상기 일측 금형 또는 상기 중간 금형 중 어느 하나에 안착되는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재의 성형방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 사출단계에서는 상기 타측 금형을 경유하여 발포 수지를 주입하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장재의 성형방법.
  7. 제 1 항에 따른 성형방법에 의해 제조된 자동차 내장재.
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