KR102418618B1 - 본딩 공법을 이용하여 필름을 대상물에 일체화하는 공정 및 필름을 포함한 어셈블리 - Google Patents

본딩 공법을 이용하여 필름을 대상물에 일체화하는 공정 및 필름을 포함한 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 본딩 공법을 이용하여 필름을 대상물에 일체화하는 공정 및 필름을 포함한 어셈블리를 제공한다. 필름 모듈을, 베젤이나 플레이트 같은 대상물과 본딩 접합하므로 공정이 축소되며 견고하고 내구성이 우수하고 구조가 간단한 어셈블리를 제공할 수 있다. 어셈블리는 차량의 내장재, 가전제품이나 스마트폰의 디스플레이에 활용된다.

Description

본딩 공법을 이용하여 필름을 대상물에 일체화하는 공정 및 필름을 포함한 어셈블리{Process for integrating film into object using bonding process and assembly including film}
본 발명은 본딩 공법을 이용하여 필름을 대상물에 일체화하는 공정 및 필름을 포함한 어셈블리에 관한 것이다.
AVN과 같은 차량용 디스플레이 장치의 외관 부품 성형 공정은, 필름에 인쇄 등의 방법으로 디자인을 구현하고, 이 필름을 포밍 및 커팅하고 인서트 사출 성형하여 단위 부품을 만든 후, 단위 부품을, 제품과 같은 대상물(object)에, 대상물과 동일한 면적으로 컷팅된 양면 테이프를 이용하여 부착하는 공정을 이용하고 있다.
도 5는 이상의 공정에 의하여 제작된 어셈블리(1')의 단면도이다. 필름(2')의 하면의 테두리 부분에 걸쳐 디자인(4')을 인쇄한 후, 필름(2')을 플라스틱 수지(6')와 인서트 성형으로 일체로 만들고, 대상물(10')의 상면의 일부와 양면테이프(8')를 이용하여 접착하여 어셈블리(1')가 완성되어 있다.
그러나, 이 공정은 제조 프로세스가 복잡하며 대상물과의 조립 시 수작업으로 양면 테이프를 부착하는 결과 작업 효율이 저하하는 문제가 있다.
도 5의 실시기술은 다만 배경 기술을 설명하기 위해 제시한 것이며, 본 발명의 출원 이전의 공지 기술을 개시한 것은 아님을 유의해야 할 것이다.
선행 문헌으로, 특허 공개 제10-2009-0013740호는 위에서부터 표면층, 인쇄층, 접착층 및 합성수지 사출물을 적층한 내장재 구조를 개시하고 있다. 특허 공개 제10-2016-0142427호는 위에서부터 표면 도장층, 표면재층, 유연화층, 강도보강층 및 기재층으로 이루어지는 자동차 내장재를 개시하고 있다. 그러나 이들 특허는 상부층과 하부층이 모두 평면이며, 대향면이 모두 접합하는 구조를 개시하고 있어 전술한 공정에 적용할 수 없다.
소재와 소재 사이를 본딩으로 접착하는 것은 예를 들어 일본특허 제4572268호에서 장식부재와 기판 사이를 접착하는 것과 같이 공지기술이다. 하지만, 이 특허 역시 상부층과 하부층이 모두 평면이며, 대향면이 모두 접합하는 구조를 개시하고 있어 전술한 공정에 적용할 수 없다.
발명자들은, 이상의 선행기술과 특허를 고려하여, 본딩 공법을 이용하여 필름을 대상물에 일체화하는 공정 및 필름을 포함한 어셈블리를 개발하게 되었다.
그러므로 본 발명은 종래 기술의 문제점을 극복하여 제품의 구조를 컴팩트하게 하고, 제조 공정을 감소시키며 단가 경쟁력을 높여 효율적인 생산성 및 경쟁력이 높은 본딩 공법을 이용하여 필름을 대상물에 일체화하는 공정 및 필름을 포함한 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 본딩 공법을 이용하여 필름을 대상물에 일체화하는 공정으로서, 상기 공정은: 제품 두께에 알맞은 두께의 필름을 이용하여 필름을 준비하는 단계; 필름 일면에 디자인을 형성하는 단계; 디자인이 형성된 필름을 포밍하여 3차원 형상으로 제작하는 단계; 포밍된 필름을 컷팅하는 단계; 접착제를 도포하여 디자인의 적어도 일부에 본딩층을 형성하는 단계; 대상물을 본딩층을 통하여 접합하는 단계; 및 본딩층을 경화하여 대상물을 필름과 일체로 접합하는 단계; 를 포함하는, 공정을 제공한다.
상기 필름을 컷팅하는 단계에 의하여, 상기 필름의 성형부는 비교적 평탄한 수평부와, 수평부에 연속하며 절곡된 절곡부로 변형되며, 상기 디자인은 수평부 상에 형성된 수평디자인부와 절곡부 상에 형성된 절곡디자인부로 변형될 수 있다.
상기 접착제를 도포하여 디자인의 적어도 일부에 본딩층을 형성하는 단계는, 적어도 수평디자인부의 일면에 디스펜서를 이용하여 접착제를 도포하는 단계를 포함하고, 상기 대상물을 본딩층을 통하여 접합하는 단계는, 대상물의 접착부를, 적어도 수평디자인부의 일면에 형성된 본딩층에 접합하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 본딩 공법을 이용하여 필름을 대상물에 일체화하여 이루어지는 어셈블리로서, 상기 어셈블리는: 외부에서부터 차례로, 필름, 디자인, 본딩층 및 대상물이 결합되어 이루어지며, 필름은 투광부와, 투광부 주위를 둘러싸는 성형부로 이루어지며, 디자인, 본딩층 및 대상물 각각에는 상기 투광부에 대응하는 개방된 윈도우가 형성되고, 필름의 성형부는 비교적 평탄한 수평부와, 수평부에 연속하여 하향 절곡되며 외곽이 라운드된 절곡부로 이루어지고, 디자인은 상기 성형부의 형상에 맞추어 수평디자인부와 절곡디자인부로 이루어져 상기 성형부에 인쇄되며, 본딩층은 디자인의 적어도 수평디자인부의 하면에 형성된, 어셈블리를 제공한다.
대상물은, 대상물의 상부를 이루며 본딩층의 하면에 접합되는 접착부와, 접착부에 연속하여 하향하여 외부로 돌출되어 단차를 형성하며, 절곡디자인부를 내측에서 누르면서 지지하고, 절곡디자인부의 하단 및 절곡부의 하단을 그 아래에서 밀착하여 지지하는 테두리로 이루어질 수 있다.
상기 어셈블리는 차량의 내장재, 가전제품 또는 스마트폰의 외부의 커버 또는 하우징을 이룰 수 있다.
본 발명은 종래 기술, 즉 필름을 이용하여 디자인 형성 후 필름을 인서트 사출하여 디자인이 형성된 커버 렌즈 또는 커버 패널을 제작하여 별도로 마련된 베젤 또는 플레이트 등의 상대물을 양면 테이프를 이용하여 조립하는 기술의 단점을 극복하며, 필름 단일층에 디자인을 형성하고 대상물을 디스펜싱 공법을 이용하여 본딩하는 방식을 채용함으로써 제품의 구조 및 제조 공정을 축소하고 내구성을 향상시킬 수 있다는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명의 필름을 포함하는 전체 부품인, 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 2는 본딩 공법을 이용하여 필름을 대상물에 일체화하여 어셈블리를 제작하는 전체 공정을 보인 흐름도이다.
도 3은 도 2의 공법을 순서에 따라 제품의 구조적인 면에서 본 도면이다.
도 4는 본 발명의 어셈블리의 전체 구조를 도시한 단면도이다.
도 5는 종래기술에 따른 어셈블리의 전체 구조를 도시한 단면도이다.
본 발명에 따른 각 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 하나의 예에 불과하고, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 각 실시예에 포함되는 개별 구성 및 개별 기능 중, 적어도 어느 하나 이상의 조합으로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 필름(2)을 포함하는 전체 부품인, 어셈블리(1)의 분해 사시도이다. 어셈블리(1)는 도면의 좌측(제품의 외부를 향하는 쪽)으로부터 필름(2), 디자인(4), 본딩층(6) 및 대상물(8)이 결합되어 이루어진다. 어셈블리(1)는 차량의 AVN의 커버 모듈일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 차량의 내장재, 핸드폰의 커버, 가전제품의 디스플레이 등에 두루 적용될 수 있음을 유의해야 한다. 상기 부재들은 코너가 라운드 된 사각형으로 도시되어 있으나, 원형 또는 타원형 및 여러 형상으로도 제작될 수 있다.
어셈블리(1)는 사용자가 조작을 위하여 내부의 정보를 보거나 버튼을 누르거나 화면을 터치하도록 디자인(4), 본딩층(6) 및 대상물(8) 각각에 개방된 윈도우(4w, 6w, 8w)가 넓게 형성된다. 동일한 이유로, 필름(2)은 광투과성 재료로 제작되는 것이 바람직하다.
도 2는 본딩 공법을 이용하여 필름을 대상물에 일체화하여 어셈블리(1)를 제작하는 전체 공정을 보인 흐름도이다.
먼저, 적절한 소재와 물성을 가지는 필름(2)을 준비한다(S10). 필름(2)은 제품 형상 및 두께에 알맞은 두께의 소재로 PET, PC, PMMA, TPU등의 다양한 재질이 적용 가능하고, 필름의 상면은 별도의 코팅을 통하여 Hard Coating(표면 고경도), Anti-Reflection(저반사), Anti-Glare(난반사), Anti-Fingerprint(내지문성) 등의 다양한 기능을 복합적으로 적용될 수 있으며, 제한되지 않는다. 필름의 두께는 0.5mm 내지 10mm의 범위에서 적절하게 선택할 수 있다.
다음, 필름(2)의 하면에 디자인(4)을 형성한다(S12). 디자인(4)에는 데코레이션, 로고, 엠블럼, 아이템의 작동이나 기능을 보이는 버튼 아이콘 등의 디자인이 형성되어 있다. 디자인(4)은 실크 스크린 인쇄, 스프레이(도장), 디지털 프린팅, 패드 인쇄, 오프셋 인쇄 및 증착 및 UV몰딩 등 다양한 방법으로 구현 가능하다.
다음, 디자인(4)이 일체화된 필름(2)을 포밍(forming)한다(S14). 포밍 공정은 주로 열성형, 진공성형, 고압성형 방식으로 진행되며 포밍 작업에 의하여 제품 형상에 맞게 3차원 형상으로 제작된다.
다음, 포밍된 필름(2)을 컷팅한다(S16). 컷팅은 프레스 컷팅, CNC 가공 또는 레이저 가공등 다양한 방법으로 구현 가능하다.
다음, 컷팅된 필름(2)을 대상물(8)에 접착하는 본딩 공정을 실시한다(S18). 대상물(8)은 베젤 또는 플레이트 등일 수 있다. 본딩 공정은 디스펜싱(dispensing) 공정을 사용하지만, 인쇄 또는 스프레이 공법에 의한 본딩도 가능하다. 디스펜싱 공정은 필름(2))의 접착면에 소량의 접착제를 균일하게 도포하는 충진 밀봉을 이용한다. 디스펜서(dispenser)는 전압을 가하면 미세하게 변형되는 소자로 로드를 왕복 운동시켜, 고속이면서 미세하게 접착액을 토출하는 것을 이용할 수 있다. 접착제는 에폭시, 페놀, 실리콘 및 우레탄 수지등의 가열 경화성 접착제 또는 우레탄 계열인 습기 경화성 접착제 또는 열가소성 수지를 기초로 한 핫멜트 접착제 또는 광경화성 접착제 등 필름(2)과 대상물(8)의 재질과 공정 속도에 따라 다양하게 선택할 수 있다.
대상물(8)은 본딩층(6)을 형성한 후, 자동 또는 수동 지그를 이용하여 필름(2)과 디자인(4)이 합체된 모듈의 정확한 위치에 조립한다.
다음, 소정 시간 동안 본딩층을 경화시켜 필름(2)을 대상물(8)에 일체로 형성한다(S20). 경화 공정은 주로 열경화 또는 UV 또는 IR을 이용한 광경화 공정을 이용하며, 경화 온도와 시간은 접착제의 재질과 물성에 따라 적절하게 선택된다. 이로써, 본 발명의 어셈블리(1)가 완성된다(S22).
다음, 도 3을 참조로, 도 2의 공법을 순서에 따라 제품의 구조적인 면에서, 도 2와 중복되지 않는 범위에서 설명한다.
도 3(a)는 필름(2) 상에 디자인(4)이 형성된 것을 도시한다. 필름(2)은 디스플레이 윈도우가 형성되는 투광부(2a)와, 투광부(2a) 주위를 둘러싸는 외곽의 성형부(20)로 이루어진다. 디자인(4)은 성형부(20)상에 형성된다.
도 3(b)는 디자인(4)이 형성된 필름(2)을 포밍한 것을 도시한다. 포밍에 의해 성형부(20)는 비교적 평탄한 수평부(22)와, 수평부(22)에 연속하며 대략 “ㄱ”자 형상으로 외부로 연장된 절곡부(24)를 가지는 3차원 형상으로 제작된다. 디자인(4) 역시 성형부(20)의 형상에 추종하여 도시한 것과 같이 변형된다.
도 3(c)는 포밍된 필름(2)을 컷팅한 것을 도시한다. 제품의 형상에 맞도록절곡부(24) 외곽의 돌출부와 절곡부(24)의 상부 일부가 삭제되어 높이가 축소되었다. 이에 따라, 필름(2)의 성형부(20)는 비교적 평탄한 수평부(22)와, 수평부(22)에 연속하며 거의 수직으로 절곡된 절곡부(24)로 이루어진다. 디자인(4) 역시 필름(2)의 포밍 및 컷팅에 의하여 수평부(22) 상에 형성된 수평디자인부(42)와 절곡부(24) 상에 형성된 절곡디자인부(44)로 이루어진다.
도 3(d)는 중간 완성된 필름(2)과 디자인(4)이 합체된 모듈에 대하여 디스펜서를 이용하여 본딩층(6)을 형성한 것을 보인 도면이다. 접착제는 수평디자인부(42)의 상면에 골고루 도포된다.
도 3(e)는 대상물(8)을 본딩층(6)을 이용하여 모듈에 조립한 것을 보인 도면이다. 대상물(8)은 본딩층(6)에 접착되는 접착부(82)와 접착부(82)에서 위로 연장되어 “ㄱ”자형으로 절곡된 테두리(84)로 이루어진다. 다만, 이는 대상물(8)의 일례를 도시한 것이며, 차량의 내장재, 전자제품 또는 스마트폰의 커버나 하우징을 이루는 부재인 한, 형상과 크기는 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.
도 3(f)는 본 발명의 경화 공정을 도시한 것이다.
다음, 도 2의 공정을 거친 도 3의 본 발명의 어셈블리(1)의 전체 구조에 대하여 도 4의 단면도를 참조로 설명한다. 도 4에서 상부가 외부로 노출되는 부분이다.
어셈블리(1)의 최상부에는, 투광부(2a)와, 투광부(2a) 주위를 둘러싸는 외곽의 성형부(20)로 이루어지며, 성형부(20)는, 비교적 평탄한 수평부(22)와, 수평부(22)에 연속하여 거의 수직으로 하향 절곡되며 외곽이 라운드된 절곡부(24)로 이루어지는, 필름(2)이 위치한다. 필름(2)의 하부에 차례로 디자인(4) 및 본딩층(6)이 적층되고 이 모듈에 대상물(8)이 일체로 결합된다. 디자인(4), 본딩층(6) 및 대상물(8) 각각의 윈도우(4w, 6w, 8w)는 평면상에서 보아 투광부(2a)의 면적과 거의 동일하며, 따라서 이들 부재는 도 4의 단면도에서 보아 성형부(20)가 제공하는 범위 안에서 필름(2)에 결합된다.
필름(2)의 성형부(20)의 하면에는 성형부(20)의 형상에 맞추어 수평디자인부(42)와 절곡디자인부(44)로 이루어진 디자인(4)이 형성된다.
디자인(4)의 수평디자인부(42)의 하면에는 본딩층(6)이 형성된다. 본딩층(6)의 접착제의 접착력이 높으므로 공정의 신속을 위하여 절곡디자인부(44)에는 접착제를 도포하지 않는 것이 바람직하나, 대상물(8)의 크기와 형상에 따라 달라질 수 있다.
마지막으로, 대상물(8)의 상부를 이루는 접착부(82)는 본딩층(6)의 하면에 접합되고, 접착부(82)에 연속한 테두리(84)는 하향하여 외부로 돌출되어 단차를 형성하며, 절곡디자인부(44)를 내측에서 누르면서 지지하고, 절곡디자인부(44)의 하단 및 절곡부(24)의 하단을 그 아래에서 밀착하여 지지하고 있다.
이와 같이 완성된 본 발명의 어셈블리(1)는 차량의 내장재, 전자제품 또는 스마트폰의 커버나 하우징을 이루어 이들 제품의 본체에 부착된다.
이상 실시예를 설명하기 위한 일례로 제품의 형상 및 구조는 요구되는 조건에 따라 다양하게 변형이 가능하다.
도 4와 도 5를 비교하면 본 발명의 본딩 공법을 이용하여 필름을 대상물에 일체화하는 공정의 장점을 알 수 있다.
첫째, 도 5에서는 필름을 인서트 사출하므로 플라스틱 수지 가 필수이지만, 본 발명의 어셈블리(1)는 이를 필요로 하지 않는다. 또, 본 발명의 공정에서는 사출 과정을 삭제할 수 있으므로 공정 시간을 대폭 단축하고, 생산 효율을 높일 수 있다.
둘째, 도 5에서는 필름과 플라스틱 수지의 2중층 구조이므로 제품의 슬림화에 한계가 있으며, 공간을 최소한으로 차지하기 위하여 얇은 필름의 사용이 필요하였으나, 본 발명의 어셈블리(1)는 슬림화와 컴팩트화에 유리하며 다양한 두께의 필름을 선택할 수 있다.
셋째, 도 5에서는 디자인이 필름과 플라스틱 수지 사이에 위치하여 특히 투명성이 좋은 플라스틱 수지를 이용해야 하는 부담이 있지만, 본 발명에서는 디자인(4)이 대상물(8)과 바로 대면하므로 디자인의 미려함과 투명도를 높일 수 있다.
넷째, 전술한 것과 같이 도 5에서는 수작업으로 양면테이프를 부착하므로 시간과 인력이 많이 투입되었지만, 본 발명에서는 본딩층의 자동 도포가 가능하다.
다섯째, 도 5에서는 대상물(8)과 일체화 하기 위하여 양면테이프 등의 접착제를 이용하여 조립하는 구조였으나 이를 열경화성 또는 광경화성 본드를 이용하여 일체화하여 제품의 내구성을 향상시킬 수 있다.
이상 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 이는 본 발명을 한정하지 않으며 본 발명에 대해서는 다양한 변형과 수정이 가능하다. 본 발명의 권리범위는 이하 기술하는 청구범위와 동일 또는 균등한 범위까지 미침은 자명하다.

Claims (6)

  1. 본딩 공법을 이용하여 필름을 대상물에 일체화하는 공정으로서, 상기 공정은:
    제품의 두께 및 형상에 알맞은 필름 소재를 사용하며 필름의 두께는 최소 0.5mm 에서 최대 10mm까지인 필름을 준비하는 단계;
    필름의 상면에 기능성 코팅을 통하여 필름의 표면에 Hard Coating(표면 고경도), Anti-Reflection(저반사), Anti-Glare(난반사), Anti-Fingerprint(내지문성) 을 수행하여 기능을 부여하는 단계;
    필름의 다른면에 디자인을 형성하는 단계;
    디자인이 형성된 필름을 포밍하여 3차원 형상으로 제작하는 단계;
    포밍된 필름을 컷팅하는 단계;
    접착제를 도포하여 디자인의 적어도 일부에 본딩층을 형성하는 단계;
    대상물을 본딩층을 통하여 접합하는 단계; 및
    본딩층을 경화하여 대상물을 필름과 일체로 접합하는 단계; 를 포함하는, 공정.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 필름을 컷팅하는 단계에 의하여, 상기 필름의 성형부는 평탄한 수평부와, 수평부에 연속하며 절곡된 절곡부로 변형되며, 상기 디자인은 수평부 상에 형성된 수평디자인부와 절곡부 상에 형성된 절곡디자인부로 변형되는, 공정.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 접착제를 도포하여 디자인의 적어도 일부에 본딩층을 형성하는 단계는, 디스펜서를 이용하여 접착제를 도포하는 단계를 포함하고,
    상기 대상물을 본딩층을 통하여 접합하는 단계는, 대상물의 접착부를, 본딩층에 접합하는 단계를 포함하는 공정.
  4. 본딩 공법을 이용하여 필름을 대상물에 일체화하여 이루어지는 어셈블리로서, 상기 어셈블리는:
    외부에서부터 차례로, 필름, 디자인, 본딩층 및 대상물이 결합되어 이루어지며,
    필름은 투광부와 투광부 주위를 둘러싸는 외곽의 성형부로 이루어지며, 디자인, 본딩층 및 대상물 각각에는 상기 투광부에 대응하는 개방된 윈도우가 형성되고,
    필름의 성형부는 평탄한 수평부와, 수평부에 연속하여 절곡된 절곡부로 이루어지고, 디자인은 상기 성형부의 형상에 맞추어 수평디자인부와 절곡디자인부로 이루어져 상기 성형부에 인쇄되며,
    본딩층은 디자인의 적어도 수평디자인부의 하면에 형성된, 어셈블리.
  5. 제 4항에 있어서,
    대상물은, 대상물의 상부를 이루며 본딩층의 하면에 접합되는 접착부와, 접착부에 연속하여 하향하여 외부로 돌출되어 단차를 형성하며, 절곡디자인부를 내측에서 누르면서 지지하고, 절곡디자인부의 하단 및 절곡부의 하단을 그 아래에서 밀착하여 지지하는 테두리로 이루어지는, 어셈블리.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 어셈블리는 차량의 내장재, 가전제품 또는 스마트폰의 외부의 커버 또는 하우징을 이루는, 어셈블리.










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