KR20090058179A - 진공성형 금형장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공성형 금형장치의 제조방법에 관한 것으로, 금형장치의 제조공정을 단축할 수 있으며, 내구성이 우수하고 보수/관리가 용이한 스틸 블록을 이용한 진공성형 금형장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 엠보싱 무늬를 갖는 표피재가 접합된 기재를 제조하기 위하여 상부금형과 하부금형으로 이루어진 진공성형 금형장치의 제조방법에 있어서, 기재의 형상 데이터를 이용하여 스틸 블록(100)의 양면을 음형으로 NC가공하는 제1단계와; 표면 사상 후에 스틸 블록(100)의 표면 중에 표피재의 안착면(101)을 부식 처리하여 표면에 엠보싱 무늬를 성형하는 제2단계와; 엠보싱 무늬가 성형된 스틸 블록(100)의 표면에 다수의 진공홀을 가공하는 제3단계와; 진공홀의 가공 후에 스틸 블록(100)의 후면에 베이스 및 히팅수단을 조립하는 제4단계를 포함하여, 종래의 니켈 전주금형과 비교하여 금형 제작 공정 및 시간을 현저히 줄일 수가 있으며, 내구성이 우수하여 금형 제품의 대량 생산에 적합하고 보수 및 관리가 용이한 효과가 있는 발명인 것이다.

진공성형 금형, 스틸 블록, 엠보싱, 부식처리, 진공홀.

Description

진공성형 금형장치 및 그 제조방법{Vacuum form mold and method for manufacuring thereof}

본 발명은 진공성형 금형장치의 제조방법에 관한 것으로, 금형장치의 제조공정을 단축할 수 있으며, 내구성이 우수하고 보수/관리가 용이한 스틸 블록을 이용한 진공성형 금형장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 내장재는 도어트림, 필러, 트렁크매트, 패키지트림, 헤드라이너 등이 있으며, 이러한 내장재는 주로 경질의 수지를 사출 성형하여 제작된다.

한편, 도어트림 등의 차량 내장재는 중/대형차의 고급 차종에 따라서 내장재의 미감이나 질감을 위하여 표면에 엠보싱 무늬가 형성된 표피재가 수지 기재에 추가로 부착되어 제작된다. 즉, 차종에 따라서는 경질 기재만을 사출 성형한 내장재가 이용되기도 하나, 고급 차종에서는 경질 기재에 직물과 같은 연질의 소재원단이 표피재로 부착된다.

이와 같은 차량 내장재를 제작하기 위한 금형장치는 니켈 전주금형이 이용되고 있으며, 이하 종래의 금형장치의 제조방법은 다음과 같다.

도 1은 종래의 금형장치의 제조방법을 보여주는 흐름도이다.

도 1을 참고하면, 마스터 목형(1)을 제작하고(a 공정) 표면에 가죽(PVC leather)(2)을 부착한다(b 공정). 다음으로 상형 모델을 실리콘 러버(3)로 반전하여 제작(c 공정)한 후에 전주 마스터 모델을 에폭시 수지(4)로 반전 작업을 실시한다(d 공정).

제작된 전주 마스터 모델(4) 표면에 도전 처리를 실시하여 도전막을 형성하고 전주 도금 탱크 내에서 니켈 전주를 실시한다(e 공정).

전주 작업이 완료되면 전주(Ni) 층(5)과 마스터 모델을 이형(f 공정)시킨 후에 조립을 실시한다(g 공정).

이와 같은 공정에 의해 제작된 상부금형과 하부금형은 하나로 조립되어 금형 장치가 완성된다.

그러나, 이와 같은 종래의 니켈 전주금형은 제작 과정이 복잡하고 제작 기간이 오래 걸리며, 특히 장시간의 니켈 전기주조 공정을 요구하여 제작 기간이 오래 걸린다고 하는 단점이 있다.

또한, 니켈 전주금형은 금형의 마모나 손상이 발생하는 경우에 보수 작업이 용이하지 않고 강도가 약하여 프레스 사출 금형으로 사용하기에는 적합하지 않은 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 엠보싱 무늬를 갖는 표피재가 부착된 기재를 제조하기 위한 진공성형 금형장치의 제작 방법에 있어 제작 공정을 단축할 수 있으며, 우수한 차량용 내장재를 얻을 수 있는 진공성형 금형장치 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 진공성형 금형장치의 제조방법은, 엠보싱 무늬를 갖는 표피재가 접합된 기재를 제조하기 위하여 상부금형과 하부금형으로 이루어진 진공성형 금형장치의 제조방법에 있어서, 기재의 형상 데이터를 이용하여 스틸 블록의 양면을 음형으로 NC가공하는 제1단계와; 표면 사상 후에 스틸 블록의 표면 중에 표피재의 안착면을 부식 처리하여 표면에 엠보싱 무늬를 성형하는 제2단계와; 엠보싱 무늬가 성형된 스틸 블록의 표면에 다수의 진공홀을 가공하는 제3단계와; 진공홀의 가공 후에 스틸 블록의 후면에 베이스 및 히팅수단을 조립하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 진공성형 금형장치 및 그 제조방법은 스틸 블록을 NC가공한 후에 엠보싱 성형면을 부식 처리하여 가공이 이루어지므로, 강도가 우수하고 내구성이 뛰어나서 제품의 대량 생산에 적합하고 엠보싱 형성면의 마모 또는 손상 시에도 재부식 처리에 의해 보수가 용이한 장점이 있다.

또한, 본 발명의 진공성형 금형장치 및 그 제조방법은 종래의 니켈 전주금형의 제조와 비교하여 제작 기간을 반 이하로 줄일 수가 있는 탁월한 효과가 있다.

도 2는 본 발명의 진공성형 금형장치의 제조방법을 보여주는 도면이며, 도 3 및 도 4는 본 발명의 진공성형 금형장치를 이용한 제품의 제조방법을 보여주는 도면이다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

이하, 본 발명에서는 차량용 내장재를 제작함에 있어 표피재에 엠보싱 무늬를 성형하기 위한 음형(negative mold)을 중심으로 설명하도록 하며, 이 음형과 조립되는 양형(positive mold)의 제작은 종래와 같이 주조 등에 의해 제작될 수가 있다. 이하 실시예에서는 음형의 위치에 따라서 상부금형 또는 하부금형으로 지칭한다.

도 2는 본 발명의 진공성형 금형장치에 있어 상부금형의 제조방법을 보여주는 도면이다.

제1단계(a)(b)는 기재의 형상 데이터를 이용하여 스틸 블록(100)의 양면을 각각 음형으로 NC가공하는 과정이다.

특히, 본 발명에 있어 상기 스틸 블록은 NC가공 후에 가공면의 두께(t)가 7 ~ 15㎜인 것을 특징으로 한다.

스틸 블록의 가공면은 미세한 진공홀 드릴링 작업을 필요로 하며, 따라서 드릴링 작업이 용이하도록 가공면의 두께(t)는 적절한 범위 내에서 결정되는 것이 바람직하다.

제2단계(c)(d)는 표면 사상과 형상의 검토 후에 스틸 블록(100)의 표면 중에 상면(101)(즉, 표피재 안착면)을 부식 처리하여 표면에 엠보싱 무늬를 성형하는 과정이다.

부식 처리는 일반적인 에칭(etching)이 이용될 수 있으며, 금속재료의 전기 물리적 또는 화학용해 작용을 이용하여 금속 일부분을 침식제거하여 표면에 엠보싱 무늬를 성형할 수가 있다.

제3단계(e)는 엠보싱 무늬가 성형된 스틸 블록의 표면에 다수의 진공홀을 가공하는 과정이다.

스틸 블록(100)의 표면에는 드릴(1)을 이용하여 다수의 미세한 진공홀을 성형 면에 대해 연직 방향으로 가공한다.

스틸 블록(100)에 형성되는 미세 진공홀의 크기는 성형 작업 시의 진공도 또는 표피재의 두께 등에 의해 적절한 크기로 결정될 수가 있다.

그러나, 진공홀의 사이즈가 큰 경우에는 진공 성형 중에 진공홀과 접하게 되는 표피재 표면으로 돌기가 형성될 수가 있으므로, 가능하면 진공홀의 사이즈는 작 게 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어 진공홀의 사이즈는 0.1 ~ 1㎜ 범위 내에서 적절히 결정될 수가 있다.

제4단계(f)는 진공홀의 가공 후에 스틸 블록의 후면에 베이스 및 히팅수단을 조립하는 과정이다.

스틸 블록(100)의 후면에는 베이스(110)가 조립되며, 스틸 블록(100)과 베이스(110) 내에는 금형 장치가 적절한 온도를 유지할 수 있는 히팅수단이 설치된다.

히팅수단으로는 온수가 흐를 수 있는 온수배관 등에 의해 제공될 수가 있다.

이와 같은 본 발명 방법에 의해 제조된 상부금형은 하부금형과 함께 금형장치를 구성한다.

스틸 재질의 상부금형은 내구성이 우수하여 대량 생산에 적합하며, 엠보싱 성형 면의 마모나 손상이 발생하더라도 손상면을 재부식 처리함으로써 쉽게 보수가 이루어질 수가 있다. 참고로, 종래의 니켈 전주금형은 엠보싱 성형 면의 마모나 손상 시에 이를 부분 보수하기가 어려운 단점이 있다.

또한, 본 발명의 방법에 의해 제작된 스틸 재질의 상부금형은 진공압착 또는 저압사출 공정이 모두 가능한 특징이다. 참고로, 종래의 니켈 전주금형에서는 강도가 약하여 프레스 공정에 의한 차량 내장재 제작이 어려운 단점이 있다.

이하에서는 본 발명의 방법에 의해 제작된 스틸 재질의 상부금형을 이용한 진공압착과 저압사출 공정에 의해 제품 제조 공정을 간략히 살펴본다.

도 3은 진공압착에 의한 제품 제조 공정을 간략히 보여주는 도면으로, 별도의 금형 공정에 의해 제작된 기재(10) 상부에는 본드 스프레이(20)가 도포된다(a 공정).

다음으로, 기재(10)를 하부금형(200)에 안착시킨 후에 예열된 표피재(30)를 스틸재질의 상부금형(100) 하단에 위치시킨다(b 공정).

본 발명의 방법에 의해 제작된 스틸재질의 상부금형(100)은 앞서 설명한 바와 같이 성형면에 다수의 진공홀이 형성된 상태이며, 내부에는 금형장치의 온도 유지를 위한 온수파이프(120)가 마련된다.

또한, 상부금형(100) 내부에는 상부금형 내부를 지지하면서도 진공 발생 시에 공기의 배출이 원활할 수 있도록 공간이 확보되기 위하여 다수의 볼(130)들이 충전된다.

다음으로, 상부금형(100)에 연결된 진공펌프(미도시)가 작동하면 진공홀을 통해 진공이 발생하여 상부금형(100)에 표피재(30)가 밀착된다(c 공정).

이러한 상태에서 상부금형(100)을 내려서 하부금형(200)에 안착된 기재(10)와 표피재(30)를 압착시킨다(d 공정). 이때, 상부금형(100)에 엠보싱 무늬가 표피재(30)에 전사되면서 표피재(30)가 기재(10)에 접합된다.

기재(10)와 표피재(30)의 압착이 이루어진 후에는 제품을 추출하여 작업을 완료한다(e 공정).

다음으로, 본 발명의 방법에 의해 제작된 스틸 재질의 하부금형을 이용한 저압사출 공정에 의해 제품 제조 공정을 간략히 살펴본다.

도 4는 저압사출에 의한 제품 제조 공정을 간략히 보여주는 도면으로, 본 발명의 방법에 의해 제작된 스틸 재질의 하부금형(100) 상부에 표피재(30)를 위치시킨 후에 하부금형(100)과 연결된 진공펌프(미도시)를 작동하여 진공에 의해 표피재(30)를 하부금형(100)에 밀착시킨다(a 공정).

다음으로, 상부금형(300)을 아래로 내린 후에 수지액을 주입시킨 후에 수지액을 경화시킨다(b 공정). 이때, 하부금형(100)의 엠보싱 무늬가 표피재(30)에 전사되며, 수지액은 경화되면서 표피재(30)와 접합된다.

수지액이 경화되면 금형을 분리한 후에 제품을 추출하여 금형 작업이 완료된다(c 공정).

이와 같이 본 발명에 의해 제작된 스틸 재질의 금형은 진공압착 공정 또는 저압사출 공정 모두가 가능한 구조이며, 따라서 활용성이 뛰어나고 종래의 니켈 전주금형과 비교하여 강도가 우수하여 내구성이 뛰어나고 엠보싱 무늬의 손상 시에 보수가 용이한 장점이 있다.

또한, 종래의 니켈 전주금형은 제조 공정 중에 장시간의 니켈 도금 시간을 요구하여 제작 기간이 상당히 오래 걸리는 반면에 본원 발명은 스틸 블록을 NC가공하여 제작이 이루어지므로 금형 제작 기간이 니켈 전주금형과 비교하여 반 이하로 줄일 수 있는 효과가 있다.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 종래의 금형장치의 제조방법을 보여주는 흐름도,

도 2는 본 발명의 진공성형 금형장치의 제조방법을 보여주는 도면,

도 3 및 도 4는 본 발명의 진공성형 금형장치를 이용한 제품의 제조방법을 보여주는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 스틸 블록

Claims (3)

1. 엠보싱 무늬를 갖는 표피재가 접합된 기재를 제조하기 위한 상부금형과 하부금형으로 이루어진 진공성형 금형장치의 제조방법에 있어서,

   기재의 형상 데이터를 이용하여 스틸 블록의 양면을 음형으로 NC가공하는 제1단계와;

   표면 사상 후에 스틸 블록의 표면 중에 표피재의 안착면을 부식 처리하여 표면에 엠보싱 무늬를 성형하는 제2단계와;

   엠보싱 무늬가 성형된 스틸 블록의 표면에 다수의 진공홀을 가공하는 제3단계와;

   진공홀의 가공 후에 스틸 블록의 후면에 베이스 및 히팅수단을 조립하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공성형 금형장치의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1단계에서 상기 스틸 블록은 NC가공 후에 가공면의 두께가 7 ~ 15㎜인 것을 특징으로 하는 진공성형 금형장치의 제조방법.
3. 제1항에 방법에 의해 제작된 진공성형 금형장치.

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