KR102613775B1 - Iml 기반의 내외장재 제조 시스템 - Google Patents

Iml 기반의 내외장재 제조 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 IML 방식을 기반으로 내외장재를 제조하는 시스템에 있어서: 필름, 직물, 가죽, 금속, 목재 중에서 복수로 선택되는 문양부재(12)를 공정 경로로 이송하는 투입수단(20); 상기 문양부재(12)를 인쇄부(32), 에칭부(34), 증착부(36)로 선택적으로 처리하여 설정된 문양을 갖춘 중간품을 생성하는 처리수단(30); 및 상기 중간품을 설정된 형태로 포밍하고 커팅하여 사출 금형에 고정 가능한 상태로 생성하는 정형수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 각종 제품의 내부나 외부에 장착되는 브랜드 로고 등을 양산함에 있어 재료와 형상의 변동에 대응하도록 다품종 소량생산을 유연하게 구현하면서 양산품의 품질과 생산성을 확보하는 효과가 있다.

Description

IML 기반의 내외장재 제조 시스템{System for manufacturing interior and exterior materials based on In Mold Labeling}
본 발명은 내외장재의 제조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 자동차를 비롯한 각종 제품의 내부나 외부에 장착되는 브랜드 로고 등을 양산하기 위한 IML 기반의 내외장재 제조 시스템에 관한 것이다.
자동차, 휴대폰, 포장용기 등에서 브랜드 로고를 비롯한 내외장재가 라벨링 구조로 부착되고 있다. 종래에 보편적인 라벨링은 성형된 제품의 후속공정으로 처리하지만 공정 단순화, 인력 절감, 미감의 향상을 위해 IML 방식을 적용하는 추세이다. 일반적인 IML(CIM)의 개념을 응용하여 파생된 형태로 FIML, IMF, BSI, Partial IML 등이 활용되기도 한다. 어느 경우에나 양산에서 불량을 방지하면서 양호한 품질과 생산성을 유지하는 것이 관건이다.
이와 관련하여 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 공개특허공보 제2019-0034891호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제0926217호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.
선행문헌 1은 필름의 배면에 화이트 부분을 인쇄하는 단계; 필름의 배면에 알루미늄을 증착하는 단계; 부분 에칭 후 부분적으로 인쇄하고, 바인더를 도포하는 단계; 필름의 전면에 보호랩 합지 후 타발하는 단계; 필름을 제품의 형태로 가공하는 포밍 공정 단계; 등을 포함한다. 이에, 공정이 단순하고, 원가를 절감하며, 내열 노화성이 우수한 효과를 기대한다.
선행문헌 2는 하프밀러층을 형성하는 1차 코팅 단계; 필름의 표면을 세척하는 세척단계; 필름을 라벨링 인쇄한 후 건조하는 라벨링인쇄단계; 필름에 프라이머를 2차 도포하는 2차프라이머 도포단계; 성형 제품의 형상에 맞게 필름을 성형, 절단하는 포밍단계; 등을 포함한다. 이에, 다양하고 독특한 컬러의 구현이 가능하고 박리 현상을 방지하는 효과를 기대한다.
다만, 상기한 선행문헌에 의하면 다품종 소량생산을 고려하는 공정기술을 반영하지 않아 개선의 여지를 보이고 있다.
한국 공개특허공보 제2019-0034891호 "차량 엠블럼의 제조방법" (공개일자 : 2010.04.03.) 한국 등록특허공보 제0926217호 "인몰드 라벨링 케이스와 그 제조 방법" (공개일자 : 2009.05.27.)
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 자동차를 비롯한 각종 제품의 내부나 외부에 장착되는 브랜드 로고 등을 양산함에 있어 재료와 형상의 변동에 대응하도록 다품종 소량생산을 수행하기 위한 IML 기반의 내외장재 제조 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 IML 방식을 기반으로 내외장재를 제조하는 시스템에 있어서: 필름, 직물, 가죽, 금속, 목재 중에서 복수로 선택되는 문양부재를 공정 경로로 이송하는 투입수단; 상기 문양부재를 인쇄부, 에칭부, 증착부로 선택적으로 처리하여 설정된 문양을 갖춘 중간품을 생성하는 처리수단; 및 상기 중간품을 설정된 형태로 포밍하고 커팅하여 사출 금형에 고정 가능한 상태로 생성하는 정형수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 투입수단은 문양부재가 직물이나 가죽인 경우 라미네이팅부를 거쳐 보조부재로 백킹필름을 부착하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 처리수단은 인쇄부에 스크린, 옵셋, 디지털 방식을 선택적으로 적용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 처리수단은 에칭부에 레이저 에칭 방식을 적용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 처리수단은 증착부에 진공 증착 방식, 스프레이 방식을 선택적으로 적용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 처리수단은 수지기재의 배면에 문양부재를 배치하는 IMF부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 정형수단은 히트포밍부 또는 에어포밍부를 선택적인 공정 경로에 배치하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 각종 제품의 내부나 외부에 장착되는 브랜드 로고 등을 양산함에 있어 재료와 형상의 변동에 대응하도록 다품종 소량생산을 유연하게 구현하면서 양산품의 품질과 생산성을 확보하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템으로 생성되는 성형품의 이미지
도 2는 본 발명에 따른 시스템을 전체적으로 나타내는 블록도
도 3은 본 발명에 따른 시스템의 주요부를 나타내는 이미지
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 IML 방식을 기반으로 내외장재를 제조하는 시스템에 관하여 제안한다. IML(In Mold Labeling) 방식을 전제로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다. 내외장재는 자동차의 엠블럼과 각종 커버(패널), 휴대폰 케이스, 각종 제품의 포장 용기 등을 포함한다.
본 발명의 시스템은 공정 간에 피드롤러나 컨베이어를 적용하며, 완전 자동화를 지향하지만 수동력을 병용한 부분적인 자동화이다.
본 발명에 따르면 투입수단(20)이 필름, 직물, 가죽, 금속, 목재 중에서 복수로 선택되는 문양부재(12)를 공정 경로로 이송하는 구조를 이루고 있다.
도 1을 참조하면, 수지기재(10) 상에 문양부재(12), 보조부재(14), 접착제(16) 등이 일체로 적층된 상태를 나타낸다. 수지기재(10)는 불투명/반투명/투명 수지재로서 시스템(공정)의 최종 단계에서 사출 성형된다. 문양부재(12)는 내외장재용도의 필름에 통용되는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate), 폴리카보네이트(polycarbonate) 등을 기본적으로 적용한다. 이외에 다품종 소량생산을 위해 문양부재(12)로서 직물, 천연/인조 가죽, 금속, 목재를 사용할 수 있다. 보조부재(14)와 접착제(16)는 제품의 요구 물성에 따라 선택적으로 사용할 수 있다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 투입수단(20)은 문양부재(12)가 직물이나 가죽인 경우 라미네이팅부(24)를 거쳐 보조부재(14)로 백킹필름을 부착하는 것을 특징으로 한다.
도 2 및 도 3(a)를 참조하면, 투입수단(20)으로 다수의 문양부재(12)가 투입되는 상태를 나타낸다. 투입수단(20)은 문양부재(12)의 필름, 직물, 가죽, 금속, 목재를 검출하도록 재료감지부(22)를 포함할 수 있다. 재료감지부(22)는 공지의 카메라, 레이저, 초음파 등의 방식을 적용하여 구성한다. 문양부재(12)가 직물이나 가죽인 경우 강도 보강을 위해 라미네이팅부(24)에서 백킹필름을 라미네이팅하여 일체화한다.
이때, 투입수단(20)은 열과 압력으로 요철을 형성하는 히트엠보싱부(26)을 더 포함할 수도 있다.
한편, 보조부재(14)는 문양부재(12)의 백킹필름과 더불어 물성 보조를 위한 내열필름, 수축필름 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 처리수단(30)이 상기 문양부재(12)를 인쇄부(32), 에칭부(34), 증착부(36)로 선택적으로 처리하여 설정된 문양을 갖춘 중간품을 생성하는 구조를 이루고 있다.
도 2 및 도 3(b)에서, 처리수단(30)을 구성하는 인쇄부(32), 에칭부(34), 증착부(36)가 나타난다. 다품종 소량생산은 인쇄부(32), 에칭부(34), 증착부(36)를 순차적으로 거치는 공정외에 어느 일부를 생략하는 공정도 요구될 수 있다. 예컨대 자동차 엠블럼을 필름, 직물, 가죽의 문양부재(12)로 소량씩 생산하는 경우 필름은 인쇄부(32), 에칭부(34), 증착부(36)를 모두 거치지만 직물과 가죽은 에칭부(34) 및 증착부(36) 중의 적어도 어느 하나를 생략할 수 있다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 처리수단(30)은 인쇄부(32)에 스크린, 옵셋, 디지털 방식을 선택적으로 적용하는 것을 특징으로 한다.
인쇄부(32)는 스크린 인쇄부, 옵셋 인쇄부, 디지털 인쇄부를 병렬로 연결하여 어느 하나를 선택한다. 스크린 인쇄는 선명한 표현을 요하는 경우, 필름의 연신이 큰 경우, 메탈(미러) 잉크를 사용하는 경우, UV변색 방지를 요하는 경우 등에 적용한다. 옵센 인쇄는 자연스럽고 화려한 표현을 요하는 경우, 색상 편차를 허용하는 경우 등에 적용한다. 디지털 인쇄는 필름 외의 소재에 인쇄하는 경우, 복잡한 문양을 요하는 경우, 신속한 건조가 필요한 경우 등에 적용한다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 처리수단(30)은 에칭부(34)에 레이저 에칭 방식을 적용하는 것을 특징으로 한다.
도 2에서 처리수단(30)의 세부 구성을 순차적으로 나타내지만 이에 한정되지 않고 변경이 가능하다. 에칭부(34)는 인쇄부(32)에 선행하거나 그 중간에 수행될 수 있다. 에칭부(34)의 레이저 에칭 방식은 전후 공정에 연결하여 연속으로 처리하기 유리하다. 레이저 에칭은 필름, 직물, 가죽, 금속, 목재에 모두 적용이 가능하고 후술하는 마이컴 방식의 제어기(55)를 통한 자동화에도 적합하다. 레이저 에칭에 의하면 다양한 색상과 정교한 패턴의 표현이 가능하다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 처리수단(30)은 증착부(36)에 진공 증착 방식, 스프레이 방식을 선택적으로 적용하는 것을 특징으로 한다.
증착부(36)는 문양부재(12)의 표면에 알루미늄, 아연 등의 금속(산화물) 박막을 진공 증착 또는 스프레이에 의해 형성시킨다. 진공 증착은 전자빔(이온빔)을 사용하는 방식이 선호되지만 선택적으로 스프레이 방식도 병렬로 연결하는 것이 좋다. 문양부재(12)의 필름에 진공 증착을 적용하는 경우 소재의 두께와 경도를 충분하게 유지한다. 스프레이 증착은 다양한 패턴이 가능하고 대면적에 유리하며 공정 속도가 빠르고 저렴하다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 처리수단(30)은 수지기재(10)의 배면에 문양부재(12)를 배치하는 IMF부(38)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 1(a)는 수지기재(10)의 전면에 문양부재(12)를 배치한 전형적인 IML 방식이고, 도 1(b)는 수지기재(10)의 배면에 문양부재(12)를 배치한 파생적인 IMF 방식이다. IMF 방식의 수지기재(10)는 투명한 소재를 사용하며, 수지기재(10)와 문양부재(12) 사이에 별도의 필름을 부가한다. IMF 방식은 IML 방식으로 구현하기 어려운 국부발광과 같은 특수 효과가 가능하다. 문양부재(12)의 인쇄층이 수지기재(10)에 직접 노출되지 않으므로 사출과정에서 워시아웃(Wash-out) 현상을 방지하여 보강 인쇄를 배제할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 정형수단(40)이 상기 중간품을 설정된 형태로 포밍하고 커팅하여 사출 금형에 고정 가능한 상태로 생성하는 구조이다.
도 2 및 도 3(c)(d)를 참조하면, 처리수단(30)에 후속하여 정형수단(40)이 연결된 상태를 나타낸다. 도 3(c)는 포밍부의 개략적 이미지이고, 도 3(d)는 커팅부의 개략적 이미지이다. 포밍은 최종품 수지기재(10)의 굴곡에 맞추어 문양부재(12)의 변형을 유발한다. 커팅은 포밍을 거친 문양부재(12)를 최종품 수지기재(10)의 치수에 맞추어 재단한다. 포밍과 커팅을 거친 문양부재(12)는 사출수단(50)의 사출 금형 내부에 로딩되고 긴밀하게 고정된다.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 정형수단(40)은 히트포밍부(42) 또는 에어포밍부(44)를 선택적인 공정 경로에 배치하는 것을 특징으로 한다.
도 2에서, 히트포밍부(42)와 에어포밍부(44)는 커팅부(46)의 상류측에 배치된다. 히트포밍부(42)는 금형 온도를 제어하여 최대 8㎜ 깊이로 성형이 가능하며, 열변형 방지를 위한 필름을 보조부재(14)로 투입하는 것이 좋다. 에어포밍부(44)는 에어의 예얼 온도/압력/시간을 제어하여 최대 10㎜ 깊이로 성형이 가능하다. 정형수단(40)에서 양산품의 규격이나 물성에 맞추어 포밍 방식을 선택한다.
도 2에서, 제어기(55)가 투입수단(20), 처리수단(30), 정형수단(40), 사출수단(50)에 연계되는 상태를 나타낸다. 제어기(55)는 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 탑재한 마이컴 회로로 구성한다. 도시에는 생략하나, 제어기(55)의 입력인터페이스에는 재료감지부(22) 외에 문양부재(12)의 이동을 감지하는 센서 등을 연결한다. 제어기(55)의 출력인터페이스에는 각 공정의 자동화를 구현하는 구동모터나 액추에이터를 연결한다.
제어기(55)를 사용한 IML 방식의 이점은 다운스트림 공정과 사출 성형 공정을 통합하여 생력화를 구현하는 것으로서, 일련의 공정을 거친 라벨의 문양부재(12)가 사출 금형에 삽입되고 곧이서 양산품으로 생성된다.
특히, 본 발명의 시스템에 의한 다품종 소량생산에 있어서 제어기(55)의 역할이 중요하다. 제어기(55)는 병렬적이고 복합적인 공정간에 해당 중간품을 설정된 경로로 정확하고 신속하게 이송시킨다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10: 수지기재 12: 문양부재 14: 보조부재 16: 접착제
20: 투입수단 22: 재료감지부 24: 라미네이팅부 26: 히트엠보싱부
30: 처리수단 32: 인쇄부 34: 에칭부 36: 증착부
38: IMF부 40: 정형수단 42: 히트포밍부 44: 에어포밍부
46: 커팅부 50: 사출수단 55: 제어기

Claims (7)

  1. IML 방식을 기반으로 내외장재를 제조하는 시스템에 있어서:
    필름, 직물, 가죽, 금속, 목재 중에서 복수로 선택되는 문양부재(12)를 공정 경로로 이송하는 투입수단(20);
    상기 문양부재(12)를 인쇄부(32), 에칭부(34), 증착부(36)로 선택적으로 처리하여 설정된 문양을 갖춘 중간품을 생성하는 처리수단(30); 및
    상기 중간품을 설정된 형태로 포밍하고 커팅하여 사출 금형에 고정 가능한 상태로 생성하는 정형수단(40);을 포함하되,
    상기 투입수단(20)은 재료감지부(22)를 포함하고 문양부재(12)가 직물이나 가죽인 경우 강도 보강을 위해 라미네이팅부(24)를 거쳐 보조부재(14)로 백킹필름을 부착하고,
    상기 처리수단(30)은 인쇄부(32)에 스크린, 옵셋, 디지털 방식을 선택적으로 적용하며,
    상기 처리수단(30)은 에칭부(34)에 레이저 에칭 방식을 적용하고,
    상기 처리수단(30)은 증착부(36)에 진공 증착 방식, 스프레이 방식을 선택적으로 적용하며,
    상기 정형수단(40)은 히트포밍부(42) 또는 에어포밍부(44)를 선택적인 공정 경로에 배치하는 것을 특징으로 하는 IML 기반의 내외장재 제조 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 처리수단(30)은 수지기재(10)의 배면에 문양부재(12)를 배치하는 IMF부(38)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 IML 기반의 내외장재 제조 시스템.
  7. 삭제
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