KR20100052778A - Painting system and method for magneticallly formed pattern - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자기 도장 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자성 안료를 포함하는 폴리우레탄 조성물을 금형 내 반제품의 표면에 반응 사출하여 고선영성 후막감을 갖는 코팅층을 형성하고 자성 안료를 외부 자기장에 반응시켜 특정 패턴을 구현하는 자기 도장 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a self-painting apparatus and method, and more particularly, a polyurethane composition comprising a magnetic pigment is reacted and injected onto the surface of a semi-finished product in a mold to form a coating layer having a high sensational thick film and reacting the magnetic pigment to an external magnetic field. The present invention relates to a self-painting apparatus and a method for implementing a specific pattern.
잘 알려진 바와 같이, 복잡한 3차원 형상 및 다양한 크기를 갖는 제품에서 디자인의 자유도를 향상시키기 위해 표면층에 다양한 패턴 및 색상을 구현함과 동시에 우수한 물성을 유지하기 위한 노력들이 많이 행해져 왔다. As is well known, a lot of efforts have been made to implement various patterns and colors on the surface layer while maintaining excellent physical properties in order to improve the degree of freedom of design in products having complex three-dimensional shapes and various sizes.
특별히 자동차 내장재, 가전제품 등에서는 심미적인 효과를 극대화하기 위해 다양한 공법들이 적용되어 왔으며, 특히 최근에는 소비자의 욕구를 만족시키기 위해 도장, 도금, 수압전사, 인써트(Insert) 성형 등의 방법을 이용하여 다양한 형상, 색상, 무늬를 부여하고 있다. In particular, various methods have been applied to maximize the aesthetic effect in automobile interior materials, home appliances, etc. In particular, in recent years, in order to satisfy consumer needs, methods such as painting, plating, hydraulic transfer, and insert molding are used. Various shapes, colors, and patterns are given.
기존의 도장 공정은 다양한 색상의 구현은 가능하나 특정한 무늬를 구현하기가 어렵고, 구현하더라도 마스킹의 공정이 필요하다. 특히, 다양한 패턴의 구현이 어려움에 따라 수작업에 의한 대량생산에 어려움이 있다. Conventional painting process is possible to implement a variety of colors, but it is difficult to implement a specific pattern, even if the implementation of masking process is required. In particular, there is a difficulty in mass production by manual work due to the difficulty of implementing a variety of patterns.
또한 수압전사의 경우는 다양한 패턴 및 색상의 구현이 가능하나 공정이 복잡하고 생산비가 고가인 단점이 있고, 인서트 성형의 경우 공정은 단순하지만 인서트 성형을 위한 필름의 가격이 고가이고 프리포밍(Preforming) 등의 공정을 거쳐야 하는 번거로움이 있다. In addition, in the case of hydraulic transfer, various patterns and colors can be realized, but the process is complicated and production costs are high.In the case of insert molding, the process is simple, but the film for insert molding is expensive and preforming. There is a hassle to go through the process.
그 밖에 상기한 기존의 공정들은 클리어층 또는 최상위층이 얇아 고급감이 떨어지는 단점을 가지고 있었다. In addition, the above-described conventional processes had a disadvantage in that the clear layer or the top layer was thin and the quality was poor.
이에 따라 제품 표면의 다양한 패턴 형성을 위해 제품을 사출 성형한 뒤 도장(Ferrite)을 실시하되, 고정자석 또는 전자석을 이용하여 패턴 무늬를 형성하는 자기 도장 방법이 제시된 바 있다[일본특허 제2868948호/미국특허 제5364689호].Accordingly, after the injection molding of the product to form a variety of patterns on the surface of the product (Ferrite) is performed, a self-painting method for forming a pattern pattern using a stator magnet or an electromagnet has been proposed [Japanese Patent No. 2868948 / US Patent No. 5364689].
이러한 자기 도장 방법에서는 제품(대상물) 사출, 도장(Ferrite), 패턴 무늬 형성, 건조의 과정으로 진행되는데, 도장 공정 후에 고정자석 또는 전자석으로 별도의 무늬 공정을 수행해야 하며, 이를 위해 전자기장 발생 기구(전자파 발생)의 설치가 필요하다. 상기 전자기장 발생 기구는 경우에 따라 도장 공정 전에 설치될 수 있으며, 이와 같이 전자기장 발생 기구를 설치한 후에 도장 공정이 이루어질 수 있다. In the self-painting method, the product (object) is injected, painted (Ferrite), pattern pattern formation, drying process, and after the painting process, a separate pattern process must be performed with a fixed magnet or an electromagnet. Electromagnetic wave generation). The electromagnetic field generating mechanism may be installed before the painting process in some cases, the coating process may be made after the electromagnetic field generating mechanism is installed in this way.
그러나, 자기 도장 방법의 경우 복잡한 형상을 갖는 내장부품을 대상으로 할 때 자기장을 발생시키는 자석과 자성 안료 사이에 거리가 일정한 기구 및 장치를 제작하는데 상당한 어려움이 있다. 즉, 자기장의 세기가 균일한 기구 및 장치의 제작이 매우 어려운 것이다.However, in the case of the self-painting method, there is considerable difficulty in manufacturing a mechanism and a device having a constant distance between a magnet and a magnetic pigment which generate a magnetic field when targeting an embedded component having a complicated shape. In other words, it is very difficult to manufacture a mechanism and a device having a uniform magnetic field strength.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 자기 도장 방법의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 금형에 원하는 무늬의 자기장을 형성할 수 있는 자기장 발생 기구를 설치한 간단한 구성으로 3차원 패턴의 형성이 가능해지는 자기 도장 장치와 이를 이용한 자기 도장 방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.Therefore, the present invention has been invented to solve the problems of the conventional self-painting method as described above, it becomes possible to form a three-dimensional pattern with a simple configuration provided with a magnetic field generating mechanism capable of forming a magnetic field of a desired pattern in the mold It is an object of the present invention to provide a magnetic coating apparatus and a magnetic coating method using the same.
또한 본 발명은 폴리우레탄 반응 사출을 이용하여 반제품의 표면에 자성 안료를 포함하는 폴리올과 경화제인 이소시아네이트를 저온 저압 사출하고 사출과 동시에 특정한 형상의 패턴을 갖는 자기력을 부여하여, 도료 안의 자성 안료들이 자기장에 의해 특정한 3차원의 패턴을 형성하도록 함으로써, 선영성이 좋은 도막을 얻음과 동시에 다양한 패턴을 구현할 수 있는 자기 도장 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.In addition, the present invention is a low-temperature low-pressure injection of a polyol containing a magnetic pigment and a hardener isocyanate on the surface of the semi-finished product using a polyurethane reaction injection and impart a magnetic force having a specific shape pattern at the same time, the magnetic pigments in the paint It is an object of the present invention to provide a self-painting apparatus and method capable of forming various patterns by forming a specific three-dimensional pattern by means of forming a good three-dimensional pattern.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 반제품이 넣어지고 도장이 완료된 제품이 취출될 수 있도록 개폐가 가능한 금형과; 상기 금형에서 반제품 도장 표면 쪽의 금형에 설치되고 자성 안료의 배열을 위한 자기장을 형성하는 자기장 발생 기구와; 상기 반제품 도장 표면 쪽의 금형 내 충전 공간에 자성 안료를 포함하는 폴리우레탄 조성물을 주입하기 위한 노즐을 포함한 사출기구;를 포함하여 구성되고, 상기 자성 안료를 포함하는 폴리우레탄 조성물이 상기 노즐에 의해 금형 내 반제품 도장 표면으로 사출되어 코팅층이 형성되면 상기 자기장 발생 기구가 자기장을 형성하여, 코팅층 내 자성 안료가 자기장 형상에 따라 배열되면서 우레탄 반응과 동시에 3차원 패턴이 형성되도록 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 패턴 형성을 위한 자기 도장 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a mold capable of opening and closing so that a semi-finished product is put in and a finished product can be taken out; A magnetic field generating mechanism installed in the mold on the surface of the semifinished product surface in the mold and forming a magnetic field for the arrangement of the magnetic pigments; An injection mechanism including a nozzle for injecting a polyurethane composition containing a magnetic pigment into a filling space in the mold toward the semi-finished paint surface; wherein the polyurethane composition comprising the magnetic pigment is formed by the nozzle. When the coating layer is formed by injection into the surface of the semi-finished product, the magnetic field generating mechanism forms a magnetic field, and the three-dimensional pattern is configured to form a three-dimensional pattern simultaneously with the urethane reaction while the magnetic pigments in the coating layer are arranged according to the shape of the magnetic field. Provided is a self-painting apparatus for forming.
바람직한 실시예에서, 상기 자기장 발생 기구는 반제품 도장 표면쪽의 금형에 원하는 자기장 형상 및 패턴 형상을 고려하여 배치되는 전자석과, 상기 전자석에 인가되는 전원을 제어하기 위한 제어부로 구성되는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the magnetic field generating mechanism is characterized by consisting of an electromagnet disposed in consideration of a desired magnetic field shape and a pattern shape in a mold on the surface of the semi-finished product, and a control unit for controlling a power applied to the electromagnet.
또한 상기 전자석은 철심에 코일을 중첩 권선한 뒤 금형에 마련된 자석장착공간에 삽입하여 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the electromagnet is characterized in that the coil is superimposed on the iron core and inserted into the magnet mounting space provided in the mold.
또한 상기 제어부는 1000 ~ 2000 ㎌, 500 ~ 1000 V의 펄스 전류를 1 ~ 3초 간 전자석에 인가하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the control unit is characterized in that it is provided to apply a pulse current of 1000 ~ 2000 ㎌, 500 ~ 1000 V to the electromagnet for 1 to 3 seconds.
그리고, 본 발명은, 금형 내에 반제품을 장착하는 단계와; 노즐을 이용하여 자성 안료를 포함하는 폴리우레탄 조성물을 반제품 도장 표면 쪽의 금형 내 충전 공간에 주입하여 사출하는 단계; 반제품 도장 표면 쪽의 금형에 설치된 전자석에 전원을 인가하여 자기장을 형성시킴으로써 폴리우레탄 조성물의 우레탄 반응과 동시에 자성 안료를 자기장 형상에 따라 배열시켜 3차원 패턴을 형성하는 단계와; 폴리우레탄 수지의 경화 후 자성 안료에 의한 3차원 패턴이 고정된 상태에서 제품을 취출하는 단계;를 포함하는 3차원 패턴 형성을 위한 자기 도장 방법을 제공한다.And, the present invention comprises the steps of mounting a semi-finished product in a mold; Injecting a polyurethane composition comprising a magnetic pigment into the filling space in the mold toward the semi-finished paint surface by using a nozzle; Forming a magnetic field by applying electric power to an electromagnet installed in a mold on the surface of the semi-finished product and forming a three-dimensional pattern by arranging the magnetic pigments according to the shape of the magnetic field simultaneously with the urethane reaction of the polyurethane composition; It provides a self-coating method for forming a three-dimensional pattern comprising a; taking out the product in a state in which the three-dimensional pattern by the magnetic pigment is fixed after curing of the polyurethane resin.
바람직한 실시예에서, 상기 자성 안료는 페라이트(ferrite)계 자성 안료인 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the magnetic pigment is characterized in that the ferrite (magnetic) magnetic pigment.
또한 상기 전자석에 전원을 인가는 과정에서 1000 ~ 2000 ㎌, 500 ~ 1000 V의 펄스 전류를 1 ~ 3초 간 전자석에 인가하여 자기장을 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the process of applying power to the electromagnet is characterized in that the magnetic field is formed by applying a pulse current of 1000 ~ 2000 2000, 500 ~ 1000 V to the electromagnet for 1 to 3 seconds.
이에 따라, 본 발명의 자기 도장 장치 및 방법에 의하면, 금형에 원하는 무늬의 자기장을 형성할 수 있는 자기장 발생 기구를 설치한 간단한 구성으로 3차원 패턴의 형성이 가능해지는 효과가 있다. 특히, 금형에 설치되는 본 발명에서의 자기장 발생 기구에 따르면, 복잡한 형상을 갖는 내장부품의 경우에 대해 자기장을 발생시키는 자석(코일을 권선한 전자석)과 자성 안료 사이에 거리를 일정하게 유지(자기장의 세기 균일)하는 것이 가능하다. 또한 금형에 설치되는 본 발명에서의 자기장 발생 기구에 따르면, 폴리우레탄 반응 사출을 이용하여 고선영성의 깊이감 있는 도막의 형성이 가능하면서도 사출과 동시에 자기장을 형성하여 패턴을 구현하므로 제작시간이 단축되는 장점이 있다. 또한 금형에 다양한 패턴의 구현을 가능하게 하는 자기장 발생 기구를 간단히 구비하여 패턴 형성이 용이해지는 장점이 있다. 상기한 본 발명의 자기 도장 장치 및 방법을 적용하면, 고선영성의 깊이감을 갖는 코팅층에 자기장에 따라 도료에 포함된 자성 안료를 배열하여 3차원 입체 형상의 특정한 패턴을 구현할 수 있게 되어, 자동차 내외장부품, 가전제품, 또는 장식용품 등의 상품성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 또한 패턴 구현시 한 공정 내에서 제품에 깊이감과 특정한 패턴을 구현할 수 있어 공정이 단순하면서 도 심미적 효과를 극대화할 수 있는 장점이 있다.Accordingly, according to the magnetic coating apparatus and method of the present invention, there is an effect that the three-dimensional pattern can be formed by a simple configuration in which a magnetic field generating mechanism capable of forming a magnetic field having a desired pattern in the mold is provided. In particular, according to the magnetic field generating mechanism of the present invention provided in the mold, the distance between the magnet (the coil wound electromagnet) and the magnetic pigment that generates the magnetic field for a built-in component having a complicated shape is kept constant (magnetic field). Uniformity of intensity) is possible. In addition, according to the magnetic field generating mechanism of the present invention installed in the mold, it is possible to form a coating film having a high sensibility of depth using polyurethane reaction injection, while forming a magnetic field at the same time as the injection to implement a pattern to shorten the production time There is an advantage. In addition, by having a magnetic field generating mechanism that enables the implementation of a variety of patterns in the mold has the advantage that the pattern formation is easy. Applying the above-described magnetic coating apparatus and method of the present invention, it is possible to implement a specific pattern of three-dimensional solid shape by arranging the magnetic pigment contained in the paint in accordance with the magnetic field on the coating layer having a high sensibility of depth, automobile interior and exterior There is an advantage that can improve the merchandise, such as parts, home appliances, or decorative products. In addition, when the pattern is implemented, it is possible to implement a sense of depth and a specific pattern in the product within a process, thereby simplifying the process and maximizing the aesthetic effect.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 폴리우레탄 반응 사출을 이용한 3차원 패턴 구현 기술에 관한 것으로서, 제품(예, ABS, ABS/PC 등의 플라스틱 제품) 표면에 대하여 폴리우레탄 반응 사출 및 자성 안료의 자기(磁氣)적 배열을 이용해 표면 코팅층(도막) 내 3차원 입체 패턴을 형성할 수 있는 도장 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional pattern implementation technology using a polyurethane reaction injection, the polyurethane reaction injection and the magnetic arrangement of the magnetic pigment on the surface of the product (e.g., plastic products such as ABS, ABS / PC) The present invention relates to a coating apparatus and method capable of forming a three-dimensional solid pattern in a surface coating layer (coating film).
본 발명에서는 자성 안료를 포함하는 폴리우레탄 조성물을 금형 내 반제품 도장 표면(이하, 도장 대상이 되는 표면)에 반응 사출하여 고선영성 후막감을 갖는 코팅층을 형성하고 자성 안료를 외부 자기장에 반응시켜 특정 패턴을 구현하게 된다. In the present invention, the polyurethane composition containing the magnetic pigment is reacted and injected on the surface of the semi-finished product in the mold (hereinafter, the surface to be coated) to form a coating layer having a high sensational thick film, and the magnetic pigment is reacted with an external magnetic field to produce a specific pattern. Will be implemented.
특히, 다양한 패턴 무늬를 갖는 고선영성 도막의 형성을 위해, 자기 도장(표면 코팅)용 폴리우레탄 조성물, 즉 자성 안료로 포함하면서 폴리올 수지와 경화제인 이소시아네이트로 이루어진 폴리우레탄 조성물을 반제품이 장착된 금형 내에 사출하고 특정한 패턴을 갖는 외부 자기장을 가해주어, 우레탄 반응이 발생하는 동안 폴리우레탄 수지 내 강자성체를 자기장 패턴에 따라 배열함과 동시에 경화시킴으로써 3차원의 입체 패턴을 구현하게 된다. In particular, in order to form a highly striated coating film having various pattern patterns, a polyurethane composition for self-coating (surface coating), that is, a polyurethane composition comprising a polyol resin and an isocyanate which is a hardener and containing as a magnetic pigment is contained in a mold equipped with semi-finished products. By injecting and applying an external magnetic field having a specific pattern, the three-dimensional three-dimensional pattern is realized by arranging the ferromagnetic material in the polyurethane resin according to the magnetic field pattern and curing the same during the urethane reaction.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자기 도장 과정을 나타낸 공정도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자기 도장 장치에서 원료 공급 및 폴리우레탄 반응 사출이 이루어지는 상태를 나타낸 개략도이며, 도 3은 본 발명에 따른 자기 도장 장치에서 자기장 부여시에 자성 안료가 배열되는 상태를 나타낸 개략도이다. 1 is a process diagram illustrating a self-painting process according to the present invention, FIG. 2 is a schematic view showing a state in which raw material supply and polyurethane reaction injection are made in the self-painting apparatus according to the present invention, and FIG. 3 is according to the present invention. It is a schematic diagram which shows the state in which a magnetic pigment is arrange | positioned at the time of providing a magnetic field in a magnetic coating apparatus.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 반제품(도장 대상물)을 금형 내에 삽입하고, 이와 별도로 폴리올과 자성 안료를 혼합상태로 하여 경화제인 이소시아네이트와 추가 혼합한다.As shown in Fig. 1, in the present invention, a semi-finished product (coated object) is inserted into a mold, and is separately mixed with an isocyanate which is a curing agent by separately mixing polyol and magnetic pigment.
이어 자성 안료을 포함하는 폴리올과 경화제의 혼합물을 금형 내에 장착된 반제품의 도장 표면으로 주입하여 사출하고, 동시에 자기장을 형성하여 자기장 형상에 따라 자성 안료를 배열시킴으로써 3차원 입체 패턴을 형성한다.Then, a mixture of a polyol containing a magnetic pigment and a curing agent is injected into the painted surface of the semi-finished product mounted in the mold and injected, and at the same time, a magnetic field is formed to form a three-dimensional solid pattern by arranging the magnetic pigments according to the shape of the magnetic field.
이렇게 혼합물을 사출하고 자기장을 형성하면 우레탄 반응이 일어나면서 혼합물 내 자성 안료가 자기장 형상으로 배열되어 3차원 입체 패턴 무늬를 형성하게 되는데, 이후 폴리우레탄이 경화되고 나면 패턴 무늬가 고정된 상태가 된다.When the mixture is injected and a magnetic field is formed, a urethane reaction occurs, and the magnetic pigments in the mixture are arranged in the shape of a magnetic field to form a three-dimensional three-dimensional pattern pattern. After the polyurethane is cured, the pattern pattern is fixed.
도 2를 참조하여 원료 공급의 일 실시예를 상세히 설명하면, 우선 최초 원료 상태로서 폴리올과 자성 안료가 혼합된 상태로 저장조(1) 내에서 40 ~ 60 ℃로 유지되고, 경화제인 이소시아네이트 역시 저장조(2) 내에서 동일 온도로 유지된다.Referring to FIG. 2, one embodiment of the raw material supply will be described in detail. First, the polyol and the magnetic pigment are mixed at 40 to 60 ° C. in the
상기와 같이 저장된 폴리올 및 자성 안료와 이소시아네이트는 각각 펌프(3,4)에 의해 가열조(5)로 이송되어 60 ~ 70 ℃로 가열 유지된 뒤 이후 믹서기(6)로 이동되어 금형으로의 공급을 위해 최종 혼합되며, 이때 소정의 중량비에 맞춰 대략 80 ℃에서 10 ~ 20 분간 혼합한다. The polyol, magnetic pigment, and isocyanate stored as described above are transferred to the
이때 자성 안료의 함량 및 수지 배합비를 최적화하여 도막 물성 확보하는 것 이 중요하며, 실시예로서 폴리올과 이소시아네이트, 자성 안료를 중량비로 '폴리올:이소시아네이트:자성 안료 = 100:180:30 ~ 100:260:100'의 비율로 혼합하여 사용할 수 있다.At this time, it is important to secure the coating film properties by optimizing the content of the magnetic pigment and the resin blending ratio, and as an example, polyol, isocyanate, and magnetic pigment in a weight ratio of 'polyol: isocyanate: magnetic pigment = 100: 180: 30 ~ 100: 260: It can be mixed and used in the ratio of 100 '.
본 발명에서 사용되는 자성 안료로는 페라이트(Ferrite)계 자성 안료가 사용될 수 있는데, 외부 자기장에 반응하여 특정 패턴을 발현할 수 있도록 상기 페라이트계 자성 안료는 자기장에 반응성이 좋은 플레이크(Flake) 형태의 강자성을 갖는 페라이트계 자성입자를 포함한다. Ferrite-based magnetic pigments may be used as the magnetic pigment used in the present invention, and the ferrite-based magnetic pigments may be in the form of flakes having a good reactivity to magnetic fields so that a specific pattern may be expressed in response to an external magnetic field. Ferrite-based magnetic particles having ferromagnetic properties.
이때 사용되는 플레이크는 자성의 특징을 갖는 금속 또는 비금속 성분이 모두 가능하고, 페라이트, 니켈, 코발트의 강자성체 및 산화망간, 산화크롬 등의 반강자성체도 가능하며, 또한 운모(Mica)에 강자성체를 코팅한 물질도 사용 가능하다. At this time, the flakes used can be a metal or non-metallic component having magnetic properties, ferromagnetic materials of ferrite, nickel, cobalt, and antiferromagnetic materials such as manganese oxide and chromium oxide, and ferromagnetic materials coated on mica. Materials can also be used.
또한 상기 페라이트 안료는 실리콘으로 코팅시킨 자성입자, 바람직하게는 실리콘으로 코팅시킨 페라이트 자성입자를 사용할 수 있으며, 코팅되지 않은 페라이트계 자성입자를 함유한 안료에 비해 내광성 및 내열성이 우수한 효과를 볼 수 있다. In addition, the ferrite pigment may use magnetic particles coated with silicon, preferably ferrite magnetic particles coated with silicon, and have excellent light resistance and heat resistance as compared to pigments containing uncoated ferrite magnetic particles. .
이와 같이 페라이트계 자성 안료는 플레이크 형태의 페라이트계 자성입자를 포함하고 있는데, 상기 자성입자의 크기 10 ~ 30 ㎛ 및 두께 1 ~ 5 ㎛인 것을 사용할 수 있다. 여기서, 자성입자의 크기가 10 ㎛ 미만이면 안료의 크기가 작아 배열이 되더라도 빛을 반사하는 면적이 작아 패턴이 잘 보이지 않는 문제가 발생할 수 있고, 30 ㎛ 초과시 도막 두께보다 입자의 크기가 커 완벽한 패턴 형성이 어려 운 문제가 생길 수 있다. 또한 두께가 1 ㎛ 미만이면 분산 중 입자가 깨지는 문제가 생길 수 있고, 5 ㎛ 초과시 입체 패턴이 아니라 구형으로 보여 메탈릭의 효과만 발생할 수 있으므로 바람직하지 않다. 자성 안료는 기본적으로 강자성을 띄기 위해 금속 성분을 포함하고 있어서, 외부에서 열 또는 빛이 가해질 때 자유전자의 이동이 발생하여 수지를 변색시킨다.As described above, the ferrite-based magnetic pigment includes flake-type ferrite-based magnetic particles, and the magnetic particles may have a size of 10 to 30 μm and a thickness of 1 to 5 μm. If the size of the magnetic particles is less than 10 μm, even though the size of the pigments is small, the area reflecting light may be small and the pattern may not be easily seen. Formation can be difficult. In addition, when the thickness is less than 1 ㎛ may cause a problem that the particles are broken during dispersion, and when it is more than 5 ㎛ is seen as a spherical rather than a three-dimensional pattern is not preferable because only the effect of the metallic may occur. The magnetic pigment basically contains a metal component in order to be ferromagnetic, so that the movement of free electrons occurs when heat or light is applied from the outside to discolor the resin.
상기와 같이 혼합이 완료된 폴리우레탄 조성물은 반제품(20)이 장착된 금형(12) 내로 주입되어 표면 코팅층을 형성하고, 금형(12)에 설치된 자기장 발생 기구(30)에 의해 자기장이 형성되면 자성 안료가 자기장 형상에 따라 배열되면서 3차원 입체 패턴을 형성하게 된다.As described above, the mixed polyurethane composition is injected into the
본 발명에 따른 자기 도장 장치에 대해 좀더 상세히 설명하면, 도 2와 도 3에 나타낸 같이, 반제품(20)이 넣어지고 도장이 완료된 제품이 취출될 수 있도록 개폐되는 금형(11,12)과, 상기 금형(11,12)에서 반제품 도장 표면(스킨면) 쪽의 금형(12)에 설치되는 전자석(31)을 포함한 자기장 발생 기구(30)와, 상기 반제품 도장 표면 쪽의 금형(12) 내 충전(充塡) 공간에 자성 안료가 포함된 폴리우레탄 조성물을 사출하기 위한 노즐(7)을 포함한 사출기구를 주된 구성으로 한다. Referring to the self-painting apparatus according to the present invention in more detail, as shown in Figures 2 and 3, the mold (11, 12) is opened and closed so that the
여기서, 금형이 개폐를 위해 고정금형인 제1금형(11)과 가동금형인 제2금형(12)으로 구성된다고 할 때, 제2금형(12)이 열린 상태에서 제1금형(11)의 제품 공간에 반제품(20)을 장착한 뒤 제2금형을 닫아주고, 제2금형과 반제품 도장 표면 사이에 마련된 충전 공간으로 노즐(7)을 이용해 원료를 주입하여 반응시키게 된다.Here, when the mold is composed of the
이때 반응과 동시에 자기장을 부여해야 하는 바, 반제품 도장 표면 쪽의 금 형인 제2금형(12)에는 자기장 발생 기구(30)의 전자석(31)을 설치하여 자기장 형성이 가능하도록 한다.At this time, the magnetic field should be given at the same time as the reaction, and the
본 발명에서 전자석(31)은 통상의 전자석과 마찬가지로 철심에 코일을 감아 구성되며, 금형(12)에 전자석(31)이 삽입될 수 있는 자석장착공간을 마련하고, 철심에 코일을 중첩 권선한 전자석을 상기 자석장착공간에 삽입하여 설치한다. 이때 전원을 인가할 경우 제품 표면 쪽에서 원하는 패턴 형상의 자기장이 형성될 수 있도록 금형(12)에서 전자석(31)을 적절히 배치한다. In the present invention, the
코팅층을 형성하는 폴리우레탄 수지 내에서 자성 안료가 배열되는 형상, 즉 패턴 무늬의 형상은 전자석에 의해 형성되는 자기장의 형상에 따라 결정되므로, 패턴 무늬 및 자기장의 원하는 형상을 고려하여 금형 내 전자석이 삽입될 공간의 형상, 철심 및 전자석의 형상, 코일의 권선 배치 등을 적절히 설계한다.Since the shape of the magnetic pigment is arranged in the polyurethane resin forming the coating layer, that is, the shape of the pattern is determined according to the shape of the magnetic field formed by the electromagnet, the electromagnet in the mold is inserted in consideration of the desired pattern of the pattern and the magnetic field. Appropriately design the shape of the space to be made, the shape of the iron core and the electromagnet, the winding arrangement of the coil, and the like.
도 3을 참조하면, 반제품(20)의 도장 표면(도장 대상이 되는 스킨면) 쪽 금형(제2금형)(12) 내에 철심에 코일을 중첩 권선한 전자석(31)이 삽입됨을 볼 수 있고, 이 전자석(31)은 제어부(CCP)(32)로부터 전원을 인가받아 구동하도록 되어 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that an
즉, 제어부(32)는 전자석(31)을 구동시켜 자기장을 형성시키기 위해 전원을 발생시켜 인가하는 구성부로서, 제어부(32)가 전자석(31)의 코일에 전류를 인가하면 자기장이 발생하여 폴리우레탄 수지 내에 자성 안료를 배열시키고, 이때 자기력선에 따라 자성 안료가 배열되면서 패턴 무늬를 형성하게 된다.That is, the
상기 제어부는 가변저항방식(Variable Resistor Type) 또는 인코더방 식(Encoder Type)으로 전류 제어를 수행하도록 구비될 수 있으며, 이러한 전류 제어를 통해 전자석의 온/오프 제어는 물론 자기장 세기, 시간 등의 제어가 가능하다.The control unit may be provided to perform current control in a variable resistor type or an encoder type, and control such as magnetic field strength and time as well as on / off control of an electromagnet through such current control. Is possible.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 폴리올과 경화제인 이소시아네이트, 자성 안료를 혼합한 폴리우레탄 조성물을 반제품(20)이 장착된 금형(12) 내에 사출하고, 이어 제어부(32)가 1000 ~ 2000 ㎌, 500 ~ 1000 V의 펄스 전류를 1 ~ 3 초 간 전자석(31)에 인가하여 자기장을 형성하도록 하는 것이 실시 가능하다.In a preferred embodiment of the present invention, a polyurethane composition in which a polyol, a hardener, an isocyanate and a magnetic pigment are mixed is injected into a
여기서, 1,000 ㎌ 미만으로 설정하는 경우에는 전기용량이 작아 충분한 자기장의 발생이 어렵고, 또한 2,000 ㎌을 초과하면 전기용량이 너무 커서 자기장에 의해 자성 안료의 배열이 어려운 문제가 있으므로 바람직하지 않다. Here, when it is set to less than 1,000 kW, the electric capacity is small, so it is difficult to generate a sufficient magnetic field, and if it exceeds 2,000 kW, the electric capacity is too large, so that it is difficult to arrange the magnetic pigment by the magnetic field.
또한 전압으로 500 V 미만으로 인가하는 경우에는 자기장이 너무 약하여 자성 안료의 배열이 어려워 패턴 구현이 어려운 문제가 있고, 1,000 V를 초과하여 인가하게 되면 자기장의 세기가 강하여 자성 안료가 한 곳으로 집중되어 안료가 뭉치는 문제가 있어 바람직하지 않다. In addition, when the voltage is applied below 500 V, the magnetic field is so weak that the arrangement of the magnetic pigment is difficult. Therefore, when the voltage is applied above 1,000 V, the magnetic field is strong and the magnetic pigment is concentrated in one place. It is not preferable because there is a problem of aggregation of pigments.
또한 시간에 대해서는 1 초 미만으로 펄스 전류를 인가하는 경우 외부 자기장에 대해 자성 안료가 배열하기 위한 시간이 짧아 패턴 형성이 잘되지 않는 문제가 있고, 3 초를 초과하여 인가하는 경우 작업성이 떨어지는 문제가 있어 바람직하지 않다.In addition, when the pulse current is applied in less than 1 second with respect to the time, there is a problem that the pattern formation is not good because the time for arranging the magnetic pigment with respect to the external magnetic field is short, and the workability is deteriorated when applied for more than 3 seconds. It is not desirable to have.
한편, 상기와 같이 이루어진 자기 도장 장치를 이용하여 폴리우레탄 반응 사출을 이용한 3차원 패턴 형성 과정을 설명하면 다음과 같다.On the other hand, the three-dimensional pattern forming process using the polyurethane reaction injection using the self-coating device made as described above are as follows.
우선, 대상물인 반제품(20)을 제1금형(11)에 장착한 뒤 제2금형(12)을 닫아준 상태에서 반제품 도장 표면에 코팅층을 형성하기 위하여 노즐(7)을 이용해 폴리올과 이소시아네이트, 자성 안료가 혼합된 폴리우레탄 조성물을 주입하게 되는데, 이때 실시예의 주입 조건은 다음과 같다.First, a polyol, an isocyanate, and a magnetic body are formed by using the
- 노즐 온도 : 80 ~ 85 ℃Nozzle temperature: 80 ~ 85 ℃
- 노즐 직경 : 2.4 ~ 2.8 mm-Nozzle Diameter: 2.4 ~ 2.8 mm
- 주입 속도 : 15 ~ 21 g/초Injection rate: 15-21 g / s
- 주입 압력 : 150 ~ 200 bar Injection pressure: 150 ~ 200 bar
노즐(7)을 통해 폴리우레탄 조성물이 주입되고 나면 금형 온도를 50 ~ 65 ℃로 유지한 상태에서 자기장을 형성하는데, 우레탄 반응과 동시에 1000 ~ 2000 ㎌, 500 ~ 1000 V의 펄스 전류를 1 ~ 3 초 간 전자석(31)에 인가하여 자기장을 형성하며, 이때 형성된 자기장의 형상에 따라 코팅층 내에 자성 안료가 배열되면서 패턴 무늬가 형성된다. 첨부한 도 4는 본 발명에 따른 자기 도장 장치에서 패턴이 형성된 상태의 개략도이다.After the polyurethane composition is injected through the
원료 주입 후 120 ~ 240 초가 경과한 뒤 제품을 취출하게 되는데, 이 시간 동안 금형 내부에서는 우레탄 반응과 동시에 자성 안료의 배열이 이루어져 패턴 무늬가 형성되고, 이후 폴리우레탄이 경화되고 나면 자성 안료가 패턴 무늬의 형상으로 완전 고정되게 된다.After the injection of raw materials, the product is taken out after 120 to 240 seconds. During this time, the urethane reaction and the arrangement of the magnetic pigments are formed at the same time, forming a patterned pattern. After the polyurethane is cured, the magnetic pigments are patterned. It will be completely fixed in the shape of.
상기와 같은 공정을 거치게 되면 제품 표면에 자성 안료에 의한 3차원 입체 패턴을 형성할 수 있게 된다. 상기 제품으로서 ABS, ABS/PC 등의 플라스틱 제품 은 코팅층의 소재가 되는 폴리우레탄과의 상용성이 우수하며, 2차 결합력(수소 결합, 반데르바알스 결합 등)에 의해 쉽게 결합될 수 있다. Through the above process it is possible to form a three-dimensional solid pattern by the magnetic pigment on the surface of the product. As the product, plastic products such as ABS and ABS / PC have excellent compatibility with polyurethane, which is a material of the coating layer, and can be easily bonded by secondary bonding force (hydrogen bond, van der Waals bond, etc.).
첨부한 도 5는 자성 안료에 의한 3차원 입체 패턴이 형성되는 원리를 보여주는 도면으로서, 금형(12)의 전자석(31)에 의해 자기장이 형성되면 도료 내의 페라이트 자성입자가 자기장에 따라 배열되면서 패턴 무늬를 형성하게 된다.5 is a view showing the principle of forming a three-dimensional solid pattern by the magnetic pigment, when the magnetic field is formed by the
이와 같이 하여, 본 발명에서는 자기장에 따라 도료에 포함된 자성 안료를 배열시켜 제품 도막(표면 코팅층) 내에 자성 안료 배열로 이루어진 3차원 입체 패턴 구현하는 것으로, 폴리올과 경화제, 자성 안료를 금형 내에 저온 저압 사출하고 특정한 패턴을 갖는 자기장을 부여하여, 도료 안의 자성 안료들을 자기장과 동일 형상으로 배열시키면서 패턴을 형성하는 동시에 폴리올과 경화제의 우레탄 반응을 이용해 패턴을 고정시키게 된다. 이를 통해 선영성이 좋은 도막을 얻음과 동시에 다양한 패턴을 구현할 수 있고, 디자인 자유도를 향상시킬 수 있게 된다.In this way, the present invention is to implement a three-dimensional three-dimensional pattern consisting of a magnetic pigment array in the product coating film (surface coating layer) by arranging the magnetic pigment contained in the paint in accordance with the magnetic field, low temperature low pressure in the mold polyol, curing agent, magnetic pigment By injecting and imparting a magnetic field with a specific pattern, the magnetic pigments in the paint are arranged in the same shape as the magnetic field to form a pattern, and the pattern is fixed by using a urethane reaction of a polyol and a curing agent. Through this, it is possible to obtain a good film with good clarity and to implement various patterns and to improve design freedom.
도 1은 본 발명에 따른 자기 도장 과정을 나타낸 공정도, 1 is a process chart showing a self-painting process according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 자기 도장 장치에서 원료 공급 및 폴리우레탄 반응 사출이 이루어지는 상태를 나타낸 개략도,Figure 2 is a schematic diagram showing a state in which the raw material supply and polyurethane reaction injection is made in the self-painting apparatus according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 자기 도장 장치에서 자기장 부여시에 자성 안료가 배열되는 상태를 나타낸 개략도, 3 is a schematic view showing a state in which the magnetic pigments are arranged at the time of applying a magnetic field in the magnetic coating apparatus according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 자기 도장 장치에서 패턴이 형성된 상태의 개략도,4 is a schematic view of a state in which a pattern is formed in the self-painting apparatus according to the present invention,
도 5는 본 발명에서 자성 안료에 의한 3차원 입체 패턴이 형성되는 원리를 보여주는 도면.Figure 5 is a view showing the principle of forming a three-dimensional solid pattern by a magnetic pigment in the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
7 : 사출기 11 : 제1금형7: injection molding machine 11: the first mold
12 :제2금형 20 : 반제품12: 2nd mold 20: semi-finished product
30 : 자기장 발생 기구 31 : 전자석30 magnetic
32 : 제어부32: control unit
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