KR200250791Y1 - 필름 삽입식 금형 및 이를 이용한 사출성형 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 플라스틱 사출성형에 의해 다양한 무늬와 색상으로 전자제품과 자동차의 부품을 제조하기 위한 진공성형 및 사출성형 금형에 관한 건이다.

본 고안에 따르면, 플라스틱 사출성형 제품을 도료를 사용하는 도장이나 수압전사 등의 방법으로 여러 가지 무늬나 색상의 완제품을 만들던 것을 다양한 무늬나 색상의 필름을 별도의 진공 성형 금형(100)을 사용하여 원하는 형태와 같이 진공성형(200) 하고, 필름의 불필요한 부분을 제거하는 트리밍 가공(300)을 하여 필름을 사출금형 삽입(400)시켜 연속적으로 생산되는 사출성형(500)시키고 마무리가공(600)을 하여 완전한 제품(700)으로 제작하는 것으로서, 필름의 진공성형(200)과 트리밍 가공(300)이 이루어지는 금형에서 제작된 필름(50)이 사출성형(500)장치의 플라스틱 사출금형 내부(49)에 공급되면 플라스틱 사출성형이 이루어져 필름과 플라스틱 제품의 결합이 이루어져 완제품이 제작되므로 기존 방법에 비하여 제조 공정이 단축되고 반제품의 이동이 필요 없으므로 생산성이 향상되고 제품의 운송회수 감소에 의한 원가 절감은 물론 이송 등에 따른 불량 발생을 감소시킬 수가 있다.

Description

필름 삽입식 금형 및 이를 이용한 사출성형 장치{Film insert type mold and injection molding device using it}

자동차의 내장재와 가전제품의 외장재로 사용되는 사출성형(500)제품은 사출성형용 금형(43,44,46,47,48)에 플라스틱 소재를 공급하여 내부공간이 완전히 채우고 강제 냉각시켜 일정한 형태로 성형이 되면 금형과 분리시키고 도장공장으로 이동 시켜 특수 지그(jig)에 고정시킨 후, 표면에 부착된 이물질을 완전히 제거하는 탈지와 세정작업을 거쳐 건조공정에서 완전하게 수분을 제거하고 솔리드(solid)나 메탈릭(metallic) 도료를 사용하여 도장을 하거나 카멜레온 도료와 같은 특수 도료로 도장을 하거나, 특수한 무늬나 그림이 있는 필름을 별도로 제작하여 도장과 같이 전처리 공정을 거친 사출성형제품에 필름을 부착시키는 수압전사장치를 사용하여 제품의 표면을 다양하게 제작한다. 그리고 이와 같은 단점을 보완하기 위하여 사용되고 있는 기존의 Thermo-jet 성형 공정은 사출성형용 금형에 사출 성형제품의 표면에 부착시킬 필름을 부착시키고 가열시킨 후 예비 성형작업으로 진공성형을 한 필름이 준비하여 사출성형작업을 하고, 보호액의 제거와 세척이 끝나면 도장작업 후 건조시키면 완성품이 되므로 기존의 수압전사방법과 거의 유사한 공정을 거치게된다. 이와 같은 도장방법은 다양한 설비가 요구되고 도료의 비산으로 인한 인체에 유해한 공해발생 등의 문제가 있고 불량률이 매우 높아 실제 자동차 부품의 경우는거의 사용되지 않는 방법이다. 수압 전사방법도 세척과 도장, 그리고 건조를 반복하기 위한 잦은 운반, 높은 불량 발생률과 폐수처리와 대기오염과 같은 문제가 있으므로 제조원가가 높고 납기가 길어져 가전제품에는 사용되지 않고 있는 방법이다. 따라서 필름이 부착되거나 다양한 무늬가 도장된 사출성형 제품을 선진국에서 생산되는 것과 비교해 보면 높은 제조원가와 불량률, 그리고 납기지연 등의 문제가 경쟁력을 저하시키는 요인이 되고 있다.

본 고안의 목적은 자동차와 가전제품의 내·외장재 생산에 필름을 삽입시킬 수 있는 금형과 이 금형을 사용할 수 있는 사출성형 장치를 개발하여 사출성형 제품의 고급화와 생산성을 극대화하도록 한 필름 삽입식 금형을 제공함에 있다.

본 고안에 의하면 진공성형용 금형(11)에 필름(12)을 넣고 금형 내부 공간을 진공호스(15)를 사용하여 진공으로 만들고 진공성형용 금형(11) 내부에 전기 배선(13)에 의한 전열장치에 의해 필름이 60∼80℃정도로 가열되면서 하부에 있는 진공성형용 금형(11)과 같은 형상으로 성형시킨 필름(22)을 별도의 금형을 제작하여 필름의 불필요한 부분을 제거하는 트리밍(trimming) 금형(33,37)을 제작하여 블랭킹(blanking)한 필름(50)을 사출성형용 금형(43,44,46,47,48) 내부에 있는 고정핀(42)을 필름(50)의 위치를 맞추는 고정핀용 구멍(41)에 삽입시키고, 사출성형용 금형(43,44,46,47,48)을 조합시킨 후 수지를 주입구(45)에 사출(injection)시키면 수지와 필름(50)이 수지의 열에 의하여 결합되어 완제품이 된다. 이와 같은 필름 삽입식 사출성형에서 사출금형의 두께와 사출성형 조건이 적절하지 못하면필름(50)이 녹거나 밖으로 유출되는 경우가 발생하므로 필름을 부착한 완제품을 불량 없이 사출성형(500)하기 위해서는 진공성형 금형(11)과 트리밍 금형(33,37), 그리고 사출성형용 금형(43,44,46,47,48)의 상호 보완이 필요하며 특히 상호 관계가 중요하다. 그러므로 진공 성형용 금형(11)은 필름(12)의 종류와 두께를 고려하여 금형을 제작하여야 하며, 금형의 구석(coner)부위에서 필름의 두께가 얇아지는 문제점을 고려하여 길이 값을 연장하여야 하고, 완전한 진공을 유지하기 위해서는 구석부분에 완전한 진공을 위한 구멍(hole)을 와이어 커팅(wire cutting)으로 만들어야 한다. 그리고, 트리밍 금형(33,37)은 진공 성형용 금형(11)에 의해 형상이 만들어진 필름(22)의 불필요한 부분을 제거해야하므로 필름(22)의 트리밍 선(line)은 사출성형용 금형의 동일부분의 선과 일치하여야 하므로 사출성형용 금형에는 트리밍된 필름을 사출성형 시 고정할 수 있도록 금형의 동일부분 선(parting line)에 필름 고정핀(42)을 설치하여야 하고, 사출성형 중에 수지가 필름에 겹치지(overlap) 않도록 구석부분(round)의 각도를 계산하여 사출성형용 금형(43,44,46,47,48)을 가공한다. 그리고 진공성형 필름(50)의 표면에 결함이 발생되지 않도록 금형의 표면사상가공을 깨끗하게 하고, 사출성형에서 문제가 되는 유동성과 수축(sink)성, 그리고 응력 집중과 같은 조건을 정하고 주입구(gate)(45)를 터널형이나 코끼리형으로 한다.

본 고안의 다른 목적은 상술한 필름 삽입식 사출성형용 금형(43,44,46,47,48)을 설치하여 사출성형용 금형(43,44,46,47,48)의 내부에 성형된 필름(50)을 공급할 수 있도록 구성한 사출성형 장치(51,54,55,56,57,58,59,60)를 제공함에 있다. 이 장치는 사출성형용 하부 금형(44)과 상부 금형(43)과 이를 지지하는 상·하형 플레이트(46,48)로 구성되고, 사출성형전에 필름이 삽입되고 나면 사출성형용 상부 금형(44)이 하부 금형(43)과 결합되고 사출성형(500)을 하게된다. 사출성형(500)이 완료되면 상부와 하부 금형(43,44)이 분리되고 필름(50)이 부착된 사출성형제품이 완성된다.

도 1은 본 고안에 의한 필름 삽입식 사출성형 제조 공정도

도 2는 본 고안에 의한 필름의 진공성형용 하부 금형의 사시도

도 3은 본 고안에 의한 필름의 진공성형용 금형과 필름의 사시도

도 4는 본 고안에 의한 필름 트리밍용 금형과 필름의 정면도

도 5는 본 고안에 의한 필름 트리밍용 금형의 조립도

도 6은 본 고안에 의한 사출성형 금형의 사시도

도 7은 본 고안에 의한 사출성형 장치의 정면도

도 8은 본 고안에 의한 사출성형 장치의 사시도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

11: 진공 성형용 금형 12: 필름

13: 전기 배선 15: 진공 호스

21: 상형 플레이트 14: 하형 플레이트

32: 패드(pad) 33: 상형 트리밍 금형

34: 펀치(punch) 37: 하형 트리밍 금형

42: 고정 핀 45: 주입구

43,44,46,47,48 : 사출성형용 금형 58: 탈착장치(unscrew unit)

59: 냉각용 호스 60: 니이들 장치(needle unit)

본 고안의 구성은 다양한 무늬와 색상으로 제작된 필름(12)을 원하는 형태로 제작하기 위하여 진공성형용 금형(11)의 내부공간(14)에 필름을 삽입시키고, 진공호스(15)로 진공상태를 만들고 진공성형용 금형(11) 내부에 전기 배선(13)에 의한 전열장치에 의해 필름이 60∼80℃정도로 가열되면서 하부에 있는 진공성형용 금형(11)과 원하는 형상으로 성형시킨 필름(22)의 불필요한 부분을 제거하는 트리밍(trimming) 금형(33,37)이 있으며, 트리밍된 필름(50)을 사출성형용 금형(43,44,46,47,48) 내부에 있는 고정핀(42)에 필름(50)을 고정시키고, 수지를 주입구(45)에 공급하면 수지와 필름(50)이 수지의 열에 의하여 결합되어 완제품이 되게 하는 사출성형용 금형(43,44,46,47,48)과 사출성형장치(51,54,55,56,57,58, 59,60)로 구성되어진다.

자동차와 전자제품의 고급화에 따라 내·외장재의 표면에 수요자가 요구하는 나무 무늬와 같은 다양한 무늬나 색상을 갖는 사출성형 제품은 자동차의 내부와 엔진실을 차단시켜주며 주행상황을 알려주는 계기판이 부착되어 있는 대쉬 보드(dashboard)와 문짝 안쪽부분에 많이 사용되고 있고, 냉장고·전자 레인지와 휴대용 전화기 등의 외장재(case)에도 많이 사용되고 있으며 그 사용 범위가 점차 확대되고 있다.

원하는 형태로 사출성형에 의하여 만들어진 플라스틱 제품의 표면에 도장(painting)이나 수압전사 등의 방법으로 여러 가지 무늬나 색상을 넣어 완제품을 만들던 것을 다양한 무늬를 갖는 필름(12)을 진공성형(200)과 트리밍 가공(300)하여 사출성형용 금형에 삽입시켜 사출성형(500)을 한 완제품을 제작함으로서 도장 공정에서 발생되는 휘발성 유기화합물의 배출이 없고 도장과 환경설비에 대한 투자의 필요성이 없을 뿐만 아니라 불활성 도료를 상·하도로 사용하여 제작된 필름(12)은 자외선에 안정적이고, 신속한 색상과 무늬의 교체가 가능하다.

그리고, 필름(12)을 사용한 사출성형(500) 제품은 광택에 대한 내후성이 우수하고 기존 분사도장에서 나타나는 표면결함을 제거 할 수 있으며, 재활용 수지를 사용한 사출성형(500) 제품의 표면에서 발생되는 색의 번짐이나 얼룩이 없어 균일한 색상을 얻을 수 있어 품질이 향상되고 생산가공비가 절감되며 납기단축이 가능하므로 제품의 경쟁력 제고가 가능하다.

Claims (2)

1. 제작된 필름(12)을 원하는 모양으로 제작하기 위하여 진공성형용 금형(11)의 내부공간(14)에 필름을 삽입시키고 진공호스(15)로 공기를 배출시켜 진공상태로 만들면서 전기 배선(13)에 의해 가동되는 전열장치에 의하여 가열된 필름을 성형시키는 진공 성형용 금형(11)을 포함한 진공성형장치와 성형된 필름(22)의 불필요한 부분을 제거하는 트리밍 금형(33,37)과 그 장치는 물론 진공성형과 트리밍 가공이 완료된 필름(50)을 사출성형용 금형(42,44)의 내부 공간(49)으로 공급시켜 필름(50)이 삽입된 상태에서 사출성형(500)이 이루어지면 수지가 보유하고 있는 열에 의하여 삽입된 필름(50)과 수지가 접합되면서 하나의 완성제품(700)을 만드는 사출성형용 금형(43,44,46,48).
2. 필름 삽입식 사출성형용 금형(43,44,46,48)의 내부공간(49)에 필름(50)을 삽입하고 주입구(45)를 통하여 수지가 공급되는 공간을 포함한 상·하 분리가 가능한 사출성형용 상·하부 금형(43,44,46,48)을 필름(50)을 삽입하기 전에는 열어주고 삽입한 후에는 닫아주는 개폐장치와 상·하부 금형(43,44,46,48)의 내부 공간에서 사출성형(500)이 이루어지도록 결합 및 분리가 자동적으로 이루어지게 하는 필름(50)이 부착된 사출성형(500) 완성제품(700)을 제조하는 필름 삽입식 사출성형 금형용 사출성형장치.