KR20100008304A

KR20100008304A - 이색 사출물 성형 금형 및 성형 방법

Info

Publication number: KR20100008304A
Application number: KR1020080068804A
Authority: KR
Inventors: 공병석
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-07-15
Filing date: 2008-07-15
Publication date: 2010-01-25
Also published as: KR100969120B1; CN101628466A; US7897094B2; US8858219B2; US20110123658A1; US20100013124A1; DE102009006066A1; CN101628466B; DE102009006066B4

Abstract

본 발명은 이색 사출물 성형 금형 및 성형 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동시 사출한 서로 다른 성형재질의 압력차를 유도하여 고화 과정에서 침투하며 접합되도록 한 이색 사출물 성형 금형 및 성형 방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 동시 사출된 제1성형재료와 제2성형재료가 제1게이트와 제2게이트로 각각 분사되어 제1캐비티와 제2캐비티를 충진하는 단계;

상기 제2게이트를 클로징시켜 미고화된 제1성형재료가 제1게이트의 보압을 이용하여 제1금형블록과 제2금형블록 사이에 구성된 슬라이드금형을 밀어내며 제2성형재료의 미고화층으로 침투하여 고화되는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이색 사출물 성형 방법을 제공한다.

사출, 사출시간, 압력차, 보압, 고화, 침투, 게이트, 접합 강도

Description

이색 사출물 성형 금형 및 성형 방법{Mold and method producing injection-molded material}

자동차 산업 분야에서 사용되는 플라스틱 부품을 생산하기 위하여 사출 성형 공정을 이용하는 것은 널리 알려져 있다. 통상의 사출 성형 공정은 부품 전체에 걸쳐 일관된 색상을 가지는 단일 색상의 플라스틱 부품을 이용한다.

예컨대 도어 패널과 같은 자동차의 구성요소는 전통적으로 도어 패널 전체에 하나의 색상을 이용하나 그 외관이 소비자들에게 심미적으로 호감으로 주지 않았다. 이를 위한 대안으로서 도어 패널 조립체를 하나 또는 그 이상의 색상을 가지는 분리되고 서로 연결가능한 부품들로 생산하였으며, 그 부품들은 최종적으로 도어 패널 조립체로 제조되기 위해 서로 맞춤끼움방식으로 조립되었다.

그러나 이러한 전통적인 방법은 도어 패널을 구성하는 다수의 부품들이 서로 적절하지 못한 상태로 조립되어 끼워 맞춰지지 않는 문제점이 있었다. 이를 해결하기 위하여 종래에는 서로 다른 색상의 성형재료가 접합 주조되어 이색 사출물을 성형하였다.

첨부한 도 1은 종래 이색 사출물을 성형하는 과정을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

종래 이색 사출물을 성형하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이 서로 다른 색상으로 이루어진 성형재료가 충진되기 위한 두 개의 캐비티가 구비된 금형을 이용한다. 먼저, 오픈된 제1캐비티(1)에 제1성형재료를 1차 분사하여 충진한 다음, 제2캐비티(2)를 오픈하기 위하여 제2금형블록(4)을 후진시킨 후, 상기 제2캐비티(2)로 제2성형재료를 2차 분사하여 충진한다. 충진된 성형재료가 고화될 때까지 보압을 유지한 다음 냉각단계를 거치면 1차 분사된 성형재료와 2차 분사된 성형재료가 접합되어 이색 사출물의 성형이 완료된다.

그러나, 상기와 같이 종래 이색 사출물 성형방법은 제2금형블록(4)이 후진하는 공정 및 1차 분사와 2차 분사 공정이 시간차를 두고 단계별로 진행됨으로 인해 사출시간(CYCLE TIME)이 과다하게 소요되는 문제가 발생하며, 이로 인해 제품 생산 시간이 연장되어 제품의 생산원가가 상승하게 되는 문제점이 있다.

또한, 1차 분사된 성형재료가 고화된 이후 2차 분사가 이루어지므로 제1성형재료와 제2성형재료 간에 접합 강도가 저하되는 단점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 이색 사출물의 주조에 이용되는 서로 다른 재질의 성형재료를 동시 사출하여 사출시간을 단축하고, 성형재료 간에 압력차를 유도하여 고화 과정에서 미고화된 부분으로 침투를 유도하여 접합되도록 한 이색 사출물 성형 금형 및 성형 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 일렬로 배치되는 제1금형블록과 제2금형블록; 상기 제1금형블록 및 제2금형블록과의 사이에 각각 제1캐비티와 제2캐비티를 구비하여 구성되는 다이; 제1금형블록과 제2금형블록 사이에 구성되며, 일정 크기 이상의 가압에 의해 수축 이동하는 슬라이드금형; 사출기에서 동시 사출되는 제1성형재료와 제2성형재료를 상기 제1캐비티와 제2캐비티에 각각 안내하도록 형성되는 제1게이트와 제2게이트;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이색 사출물 성형 금형을 제공한다.

또한, 본 발명은 동시 사출된 제1성형재료와 제2성형재료가 제1게이트와 제2게이트로 각각 분사되어 제1캐비티와 제2캐비티를 충진하는 단계;

상기 제2게이트를 클로징시켜 미고화된 제1성형재료가 제1게이트의 보압을 이용하여 제1금형블록과 제2금형블록 사이에 구성된 슬라이드금형을 밀어내며 제2 성형재료의 미고화층으로 침투하여 고화되는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이색 사출물 성형 방법도 제공한다.

바람직하게, 상기 제1게이트와 슬라이드금형 간에 거리가 상기 제2게이트와 상기 슬라이드금형 간에 거리보다 더 좁게 구성되는 것을 특징으로 하며,

상기 슬라이드금형은 상단 블록과 하단 블록 간에 그 사이를 왕복 운동하는 왕복수단을 장착하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게, 상기 상단 블록이 제2캐비티 측으로 연장 형성되어 슬라이드금형이 수축 이동시 제1성형재료와 제2성형재료의 접합 면적을 증대하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 성형 방법으로 인해 사출 성형시 이종 재질 간에 침투가 발생한 상태로 고화되어 접합 강도가 증대되며, 서로 다른 성형재료를 동시에 사출 충진하여 사출시간이 단축되는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 사출시간이 단축됨으로 인해 제품의 제조 시간이 감소하여 제품 원가를 절감할 수 있다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

본 발명의 실시 예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 설명에 있어서 종래의 기술과 동일한 부분에 대하여 중복되는 설명은 생략되는 것도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 일실시 예를 상세하게 설명한다.

첨부한 도 2는 본 발명에 따른 이색 사출물 성형 금형을 이용한 성형 과정을 도시한 개략도이며, 도 3a는 본 발명에 따른 요부의 동작 상태를 도시한 흐름도이고, 도 3b 및 도 3c는 본 발명에 따른 요부의 다른 실시예를 도시한 흐름도이며, 도 4는 압력차에 의해 이종 재질 간에 침투가 발생한 상태로 접합된 단면을 나타내는 사진이다.

본 발명에 따라 바람직하게 실시되는 이색 사출물 성형 방법은 동시 사출되는 제1성형재료(18)와 제2성형재료(19) 중 제1성형재료(18)에만 보압을 유지하여 제2성형재료(19)의 미고화층으로 상기 제1성형재료(18)가 침투하도록 하여 이색 사출물을 성형한다.

이를 위하여 본 발명에 따른 이색 사출물 성형 금형은 도 2에 도시된 바와 같이, 일렬로 배치되는 제1금형블록(11)과 제2금형블록(12)의 맞은 편에 다이(10)가 구성되고, 상기 다이와 제1금형블록(11) 및 제2금형블록(12)과의 사이에 성형재료가 충진되는 제1캐비티(14)와 제2캐비티(15)가 구비된다. 그리고, 상기 제1금형블록(11)과 제2금형블록(12) 사이에 가압에 의해 이동하는 슬라이드금형(20)이 구성되며, 사출기(30)에서 사출되는 제1성형재료(18)와 제2성형재료(19)를 상기 제1 캐비티(14)와 제2캐비티(15)에 각각 안내하는 제1게이트(16)와 제2게이트(17)가 형성된다.

이때, 사출기(30)에서 각각 사출되는 제1성형재료(18)와 제2성형재료(19)는 서로 다른 재질의 수지로 이루어지며, 상기 슬라이드금형(20)은 상단 블록(21)과 하단 블록(22) 사이에 스프링(23)과 같은 왕복 수단을 설치한 구조로 구성되어 일정 크기(상기 스프링의 탄성력) 이상의 압력이 가해지면 도 3a와 같이 수축 이동하게 된다.

그리고, 제2캐비티(15)에 충진되는 제2성형재료(19)가 제1캐비티(14)에 충진되는 제1성형재질(18)보다 느리게 고화되도록 하기 위하여, 상기 제1게이트(16)와 슬라이드금형(20) 간에 거리를 상기 제2게이트(17)와 상기 슬라이드금형(20) 간에 거리보다 더 좁도록 구성한다.

한편, 상기 슬라이드금형(20)은 도 3c에 도시된 바와 같이, 상단 블록(21)을 제2캐비티(15) 측으로 연장 형성하여 제1성형재질(18)과 제2성형재질(19) 간에 접합 면적을 증대하여 실시할 수 있으며, 또는 도 3b에 도시된 바와 같이, 스프링(23)을 유압실린더(25)로 대체하여 실시할 수 있다.

스프링(23)을 유압실린더(25)로 대체하여 슬라이드금형(20)을 구성하는 경우, 유압실린더(25)의 작동에 의해 슬라이드금형(20)이 수축 이동하게 되므로 제1게이트(16)의 보압 크기와 상관없이 혹은 강제로 유동할 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 금형을 이용하여 이색 사출물을 성형하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 제1캐비티(14)와 제2캐비티(15)에 각각 충진되는 제1성형재료(18)와 제2성형재료(19)가 사출기(30)에서 동시에 사출되어 제1게이트(14)와 제2게이트(15)를 통해 동시에 공급 충진된다.

이렇게 성형재료가 충진되면 성형재료의 역류와 수축량을 보충하기 위해 게이트가 굳어서 성형재료가 역류되지 않을 때까지 보압을 유지하게 되는데, 이때 제1게이트(16)는 오픈한 상태를 유지하여 고화될 때까지 일정한 압력을 유지할 수 있도록 하고 제2게이트(17)는 클로징하여 보압을 차단한다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 캐비티(14,15)에 충진된 성형재료(18,19)는 금형 벽면에 접촉하는 외측에서부터 고화되어 점차 내측으로 고화가 진행하게 되며, 제1게이트(16)의 보압으로 인해 제1성형재료(18)가 슬라이드금형(20)의 상단 블록(21)을 밀어내고 빈 공간을 충진시키게 된다.

그리고, 보압에 따른 압력차에 의해 미고화된 제1성형재료(18)가 제2성형재료(19)의 미고화된 부분(또는 미고화층)으로 침투하여 결합한 상태로 고화되게 된다.

그리고, 제1게이트(16) 및 제2게이트(17)에서 슬라이드금형(20)까지의 거리차(d1<<d2)를 비교적 크게 둠으로 인해 제2성형재료(19)의 고화 속도를 제1성형재료(18)의 고화 속도보다 늦춰 제2성형재료(19)의 미고화층으로 제1성형재료(18)가 침투하도록 유도한다.

제1성형재료(18)가 제2성형재료(19)의 미고화층에 침투한 상태로 고화되어 성형된 이색 사출물은 냉각과정을 거쳐 성형 완료된다.

한편, 도 3c에 도시된 바와 같이, 슬라이드금형(20)의 상단 블록(21)이 연장되어 형성된 경우 제1성형재질(18)이 제2성형재질(19)과 접합하는 면적이 증대되어 접합 강도를 더욱 강화하게 된다.

다시 말해서, 본 발명은 제1성형재료(18)와 제2성형재료(19)가 동시에 사출되어 제1캐비티(14)와 제2캐비티(15)에 동시에 충진되므로 사출시간이 기존 대비 약 30%까지 단축되며, 이종 재질 간에 침투를 유도하여 재질 접합이 고화 중에 이루어지게 되어 접합 강도가 증대되는 구조로 이색 사출물이 성형된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시 예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시 예들을 모두 포함한다.

도 1은 종래 이색 사출물을 성형하는 과정을 개략적으로 나타낸 흐름도,

도 2는 본 발명에 따른 이색 사출물 성형 금형을 이용한 성형 과정을 도시한 개략도,

도 3a는 본 발명에 따른 요부의 동작 상태를 도시한 흐름도,

도 3b 및 도 3c는 본 발명에 따른 요부의 다른 실시예를 도시한 흐름도,

도 4는 압력차에 의해 이종 재질 간에 침투가 발생한 상태로 접합된 단면을 나타내는 사진,

도 5는 본 발명에 따른 이색 사출물 성형 방법을 적용하여 성형되는 차체 일부를 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 다이 11 : 제1금형블록

12 : 제2금형블록

14 : 제1캐비티 15 : 제2캐비티

16 : 제1게이트 17 : 제2게이트

18 : 제1성형재질 19 : 제2성형재질

20 : 슬라이드금형 21 : 상단 블록

22 : 하단 블록 23 : 스프링

25 : 유압실린더

Claims

일렬로 배치되는 제1금형블록과 제2금형블록;

상기 제1금형블록 및 제2금형블록과의 사이에 각각 제1캐비티와 제2캐비티를 구비하여 구성되는 다이;

제1금형블록과 제2금형블록 사이에 구성되며, 일정 크기 이상의 가압에 의해 수축 이동하는 슬라이드금형;

사출기에서 동시 사출되는 제1성형재료와 제2성형재료를 상기 제1캐비티와 제2캐비티에 각각 안내하도록 형성되는 제1게이트와 제2게이트;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이색 사출물 성형 금형.
청구항 1에 있어서,

상기 제1게이트와 슬라이드금형 간에 거리가 상기 제2게이트와 상기 슬라이드금형 간에 거리보다 더 좁게 구성되는 것을 특징으로 하는 이색 사출물 성형 금형.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 슬라이드금형은 상단 블록과 하단 블록 간에 그 사이를 왕복 운동하는 왕복수단을 장착하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이색 사출물 성형 금형.
청구항 3에 있어서,

상기 상단 블록이 상기 제1게이트의 보압에 의해 이동되어 마련되는 빈 공간이 상기 제2캐비티 측으로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 이색 사출물 성형 금형.
동시 사출된 제1성형재료와 제2성형재료가 제1게이트와 제2게이트로 각각 분사되어 제1캐비티와 제2캐비티를 충진하는 단계;

상기 제2게이트를 클로징시켜 미고화된 제1성형재료가 제1게이트의 보압을 이용하여 제1금형블록과 제2금형블록 사이에 구성된 슬라이드금형을 밀어내며 제2성형재료의 미고화층으로 침투하여 고화되는 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이색 사출물 성형 방법.
청구항 5에 있어서, 상기 제1게이트와 슬라이드금형 간에 거리가 상기 제2게이트와 상기 슬라이드금형 간에 거리보다 더 좁게 구성되는 것을 특징으로 하는 이색 사출물 성형 방법.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,

상기 슬라이드금형은 상단 블록과 하단 블록 간에 그 사이를 왕복 운동하는 왕복수단을 장착하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이색 사출물 성형 방법.
청구항 7에 있어서,

상기 상단 블록이 제2캐비티 측으로 연장 형성되어 슬라이드금형이 수축 이동시 제1성형재료와 제2성형재료의 접합 면적을 증대하는 것을 특징으로 하는 이색 사출물 성형 방법.