KR20040089389A - 성형제품 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 성형제품을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 상, 하형 몰드(70,72)를 이용함과 아울러 유리섬유사와 우레탄수지의 혼합물을 제품의 재료로 이용함으로써 일정한 두께를 유지하면서 깨끗한 이면을 갖는 제품을 얻을 수 있고 재료의 속성 경화에 따라 성형시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 제품의 무게를 경량화시킬 수 있는 성형제품 제조방법을 제공한다.

Description

성형제품 제조방법{manufacturing method for molding goods}

본 발명은 성형제품을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상, 하형 몰드를 이용함과 아울러 유리섬유사와 우레탄수지의 혼합물을 제품의 재료로 이용함으로써 일정한 두께를 유지하면서 깨끗한 이면을 갖는 제품을 얻을 수 있고 재료의 속성 경화에 따라 성형시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 제품의 무게를 경량화시킬 수 있는 성형제품 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 내,외장에 사용되는 각종 판넬과 프레임 및 도어, 기타 다양한 제품의 하우징 등과 같은 성형제품들은 복합재료를 사용하여 제조된다.

그중 가장 많이 쓰이는 복합재료로는 FRP(Fiber Reinforced Plastics)가 있으며, 상기 FRP는 폴리에스테르계 수지에 유리섬유를 함침시켜 보강재로 사용함으로써 내구성 및 구조강도 등을 향상시킬 수 있도록 한다.

FRP제품을 제조하기 위한 방법으로 핸드 레이업(hand lay-up)공법이 널리 이용되고 있는데, 상기 핸드 레이업 공법이란 수작업으로 복합재료를 성형하는 공법을 말하며, 비용이 가장 저렴한 제조기술이다.

이는 상/하형 몰드가 존재하지 않고 한쪽 몰드에 의해서만 성형하게 되는 것으로, 우선 마스터모델(목형 또는 mockup 이라고도 부름)을 제조한 다음 이것을 기준으로 하여 몰드를 제작한다.

상기 몰드위에 이형제를 바르고 최종성형물의 공기와 접촉하는 표면이 될 부분을 매끈하게 먼저 겔형태의 수지만으로 층을 만든다. 이 과정을 겔코팅이라 하며, 이 층을 겔코트(gel coat)라고 한다.

그리고, 상기 겔코트 위에 매트형태로 이루어진 유리섬유를 깔고 그 위에 폴리에스테르계 수지를 부은 후 수작업으로 롤러 등을 사용하여 상기 폴리에스테르계 수지로 함침시키면서 경화시킨다.

이때, 성형제품의 두께는 쌓아올린 FRP층 수에 따라 달라진다.

그러나, 상기한 바와 같이 종래 FRP공법을 이용한 성형제품 제조방법에 의하면, 제품의 재질이 폴리에스테르계이므로 경화시간이 길고 적층 후 열경화를 위해 별도의 건조설비를 필요로 하며 제품의 무게가 무거운 문제점이 있었다.

그리고, 수작업에 의한 성형방법을 이용함에 따라 작업이 번거로울 뿐만 아니라 생산성이 떨어지고 한쪽 성형틀에 의한 성형이므로 별도의 트리밍작업을 필요로 하며 리브설치가 불가능하여 성형제품 조립을 위한 보스(boss)나 브라켓트는 추후 설치작업을 해야하는 문제점이 있었다.

또한, 제품의 두께가 일정치 않아 조립성에 문제가 있으며 겔코팅을 실시한 바깥표면은 매끈하게 되지만 이면이 거칠어 품질저하의 요인이 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 상, 하형 몰드를 이용하여 제품을 성형함으로써 일정두께를 유지하면서 이면도 매끄러운 면을 갖는 제품을 제조할 수 있고, 보스나 브라켓트 등의 인서트 처리가 가능하며 유리섬유사와 우레탄수지의 혼합물을 제품의 재료로 사용함으로써 재료가 속성 경화됨에 따라 제품의 성형시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 제품의 무게를 경량화시킬 수 있는 성형제품 제조방법을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 성형제품 제조공정의 전체시스템을 개략적으로 도시한 정면도,

도 2는 본 발명에 따른 성형제품 제조공정의 블록도,

도 3은 본 발명의 조방공정을 도시한 사시도,

도 4는 본 발명의 분사공정을 도시한 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 경화제 보관부 12 : 주재 보관부

20 : 유리섬유사 보관부 30 : 절단장치

40 : 혼합부 50 : 분사장치

60 : 로봇 70 : 상형 몰드

72 : 하형 몰드 76 : 프레스기계

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 경화제 성분과 우레탄수지로 된 주재 성분을 각각 소정라인을 따라 혼합부 측으로 이송하는 이송공정, 상기 혼합부의 입구에서 여러가닥의 유리섬유사를 소정길이로 절단하는 조방공정, 상기 혼합부에서 경화제 성분과 주재 성분 및 절단된 여러가닥의 유리섬유사를 혼합하는 혼합공정, 상기 혼합부에서 혼합된 혼합물을 표면층이 형성된 하형 몰드 내에 분사하는 분사공정, 상기 하형 몰드위에 상형 몰드를 닫은 후 프레스기계에 의해 상, 하형 몰드를 압착하여 일정시간이 경과되도록 하는 사출공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형제품 제조방법을 제공한다.

상기 경화제 성분은 60~80%, 주재 성분은 40~20% 의 중량비를 가지도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 표면층은 겔코트, 필름, 가죽, PVC 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 상, 하형몰드는 에폭시 소재로 이루어지고 하형몰드의 내부에는 고온의유체가 지날 수 있도록 동파이프가 매설되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 성형제품 제조공정의 전체시스템을 개략적으로 도시한 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 성형제품 제조공정의 블록도이며, 도 3은 본 발명의 조방공정을 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 분사공정을 도시한 사시도이다.

본 발명은 자동차의 각종 판넬 및 각종 제품의 하우징 등과 같은 성형제품을 제조함에 있어, 경화제 성분과 우레탄수지로 된 주재 성분 및 유리섬유사의 혼합물을 상, 하형 몰드가 열린 상태에서 하형 몰드내에 분사하고, 상형 몰드를 닫은 후 상, 하형 몰드를 압착하여 소정시간 경과 후 혼합물이 경화되도록 함으로써 성형제품을 얻게 된다.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 경화제 보관부(10)와 주재 보관부(12)로부터 경화제 성분 및 주재 성분이 별도로 이루어진 각 이송라인(16)을 따라 혼합부(40) 측으로 이송되게 된다.(S10)

이때, 상기 주재는 우레탄수지를 주성분으로 한다.

그리고, 유리섬유사 보관부(20)로부터 소정의 이송라인(18)을 따라 공급되는 여러가닥의 유리섬유사는 혼합부(40)의 입구측에 설치된 절단장치(30)를 거치면서 소정길이로 절단된 뒤 혼합부(40)로 이송되게 된다.(S20)

상기 절단장치(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 회전하는 2개의 원통가이드(32,34) 사이에 여러가닥으로 이루어진 유리섬유사가 지나면서 소정길이로 절단될 수 있도록 이루어지며, 일측 원통가이드(34)의 외주면상에는 일정간격으로 절단날(36)이 설치되게 된다.

상기 절단되는 유리섬유사의 길이는 기구적 구성에 의해 다양하게 변형 가능하며 최소 12.5㎜에서 최대 100㎜로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 길이의 혼용 예를 들어 75/25㎜ 또는 75/12.5/12.5㎜ 또는 50/50㎜ 등과 같이 서로 다른 길이를 갖는 다량의 유리섬유사가 섞일 수 있도록 하는 것도 가능하다.

상기와 같이 이송공정을 거친 경화제 성분 및 주재 성분과 조방공정을 거치면서 소정길이로 절단된 여러가닥의 유리섬유사는 혼합부(40)에서 혼합되는 혼합과정을 거치게 된다.(S30)

이때, 경화제 성분과 주재 성분만의 혼합비를 살펴보면 상기 경화제 성분은 60~80%, 주재 성분은 40~20% 의 중량비를 가지도록 이루어지는 것이 바람직하며, 통상적으로 경화제 성분이 67%, 주재 성분이 33%의 중량비를 가지도록 조절되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 경화재 성분과 주재 성분의 혼합물 내에 함유되는 유리섬유사의 함유량도 적절하게 조절되게 된다.

특히, 혼합되는 재료가 서로 균일하게 혼합되도록 함으로써 제품의 질이 향상될 수 있도록 함이 바람직하다.

상기 유리섬유사는 성형제품의 주재가 되는 우레탄수지에 혼합됨으로써 재료가 보다 강한 기계적 성질을 가질 수 있도록 한다.

상기와 같이 혼합부에서의 혼합공정을 거친 혼합물은 계속해서 분사장치(50)에 의해 하형 몰드(72) 내로 분사되는 분사공정을 거치게 된다.(S40)

본 발명에서는 상, 하형 몰드(70,72)가 구비되는데, 상기 상, 하형 몰드 (70,72)는 스틸 내지 알루니늄 재질이 아닌 에폭시 소재로 이루어짐으로써 제품 개발기간 단축 및 원가상승의 요인을 억제할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 몰드의 열전도성을 좋게 하기 위해 몰드 제작시 알루미늄 파우더가 첨가됨과 아울러 그 내부에는 고온의 유체가 지날 수 있는 동파이프가 매설되도록 한다.

상기 상, 하형 몰드(70,72)가 열린 상태에서 하형 몰드(72)의 내측에 이형제를 도포하여 건조시킨 뒤 그 위에 계속해서 겔코팅(gel coating)하여 표면층(74)을 형성하게 된다.

이때, 상기 표면층(74)을 형성함에 있어 겔코트 뿐만 아니라 필름, 가죽, PVC 등 다양한 재질이 선택적으로 사용될 수 있다.

계속해서, 상기 표면층(74) 위에 경화제 성분과 주재 성분 및 유리섬유사의 혼합물을 제품 형상에 따라 분사하게 된다.

상기 혼합물을 하형 몰드(72) 내에 분사하는 분사장치(50)는 도 4에 도시된 바와 같이 자동화될 수 있으며, 다양한 몰드의 형상에 따라 상기 분사장치(50)의 움직임이 변하면서 제어될 수 있도록 분사장치(50)는 다양한 동작을 실시할 수 잇는 로봇(60)에 부착되는 것이 바람직하며, 이러한 로봇(60)의 동작은 조작부(62)에의해 제어된다.

상기 분사장치(50)에 의해 하형 몰드(72) 내에 혼합물이 분사되고 나면, 계속해서 상형 몰드(70)가 닫히면서 프레스기계(76)에 의해 상, 하형 몰드(70,72)가 압착되고, 상기 상, 하형 몰드(70,72)가 압착된 상태로 일정시간이 경과되면 그 내부에 혼합물이 경화되면서 얻고자 하는 성형제품이 완성되는 사출공정을 거치게 된다.(S50)

이하, 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하도록 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 성형제품 제조방법에 의하면, 상, 하형 몰드(70,72)를 이용함과 아울러 제품의 재료로서 우레탄수지와 유리섬유사의 혼합물을 이용하게 된다.

상기 혼합물에 같이 첨가되는 경화제는 우레탄수지가 경화될 수 있도록 하는 역할을 한다.

상기 상, 하형 몰드(70,72)를 에폭시 소재로 제작함으로써 몰드 제작기간이 짧아짐과 아울러 원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 그 내부에 동파이프를 매설함으로써 몰드내에서 재료가 가열될 수 있도록 하여 별도의 경화장치를 필요로 하지 않게 된다.

또한, 몰드가 상하구조이므로 별도의 트리밍작업을 필요로 하지 않을 뿐만 아니라 성형제품 조립에 필요한 각종 리브 및 보스, 브라켓트 등을 인서트 처리하여 일체로 성형하는 것이 가능하게 되고, 상, 하형 몰드(70,72)가 압착된 뒤 재료가 경화되므로 제품이 일정두께를 유지할 수 있고 깨끗한 이면을 얻을 수 있다.

그리고, 소정길이로 잘려진 여러가닥의 유리섬유사와 주재 및 경화제가 미리 혼합된 뒤 하형 몰드(72)내에 분사되기 때문에 재료분사 후 재료혼합을 위한 별도의 수작업을 필요로 하지 않게 되어 공정의 자동화가 이루어질 수 있게 된다.

아울러 제품의 주재로서 사용되는 발포성 우레탄수지는 속성 경화되기 때문에 제품의 성형시간을 크게 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 비중이 작아 제품의 경량화를 이룰 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 성형제품 제조방법에 의하면, 몰드가 상하구조이므로 별도의 트리밍작업이 불필요하고 제품이 일정두께를 유지하면서 이면에도 깨끗한 면을 얻을 수 있으며 유리섬유사와 주재 및 경화제를 미리 혼합하여 몰드내에 분사함으로써 후에 별도의 수작업을 필요로 하지 않아 공정의 자동화를 이룰 수 있고, 주재로 쓰이는 우레탄수지가 속성 경화됨으로써 제품의 성형시간을 단축하여 생산성을 향상시킴과 아울러 제품의 경량화를 이룰 수 있다.

또한, 재료가 몰드내에서 가열되므로 별도의 경화장치를 필요로 하지 않을 뿐 아니라 제품의 표면층을 다양한 재질로 형성할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 경화제 성분과 우레탄수지로 된 주재 성분을 각각 소정라인을 따라 혼합부 측으로 이송하는 이송공정;

   상기 혼합부의 입구에서 여러가닥의 유리섬유사를 소정길이로 절단하는 조방공정;

   상기 혼합부에서 경화제 성분과 주재 성분 및 절단된 여러가닥의 유리섬유사를 혼합하는 혼합공정;

   상기 혼합부에서 혼합된 혼합물을 표면층이 형성된 하형 몰드 내에 분사하는 분사공정;

   상기 하형 몰드위에 상형 몰드를 닫은 후 프레스기계에 의해 상, 하형 몰드를 압착하여 일정시간이 경과되도록 하는 사출공정;

   을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형제품 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 경화제 성분은 60~80%, 주재 성분은 40~20% 의 중량비를 가지도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형제품 제조방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 표면층은 겔코트, 필름, 가죽, PVC 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형제품 제조방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 상, 하형몰드는 에폭시 소재로 이루어지고 하형몰드의 내부에는 고온의 유체가 지날 수 있도록 동파이프가 매설되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형제품 제조방법.