KR20110055919A

KR20110055919A - 국부 이중성형 금형 구조

Info

Publication number: KR20110055919A
Application number: KR1020090112543A
Authority: KR
Inventors: 공병석; 박진완
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사; 덕양산업 주식회사
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2011-05-26
Also published as: DE102010036566B4; KR101144452B1; CN102069563A; US20110123667A1; CN102069563B; US8113809B2; DE102010036566A1

Abstract

본 발명은 국부 이중성형 금형 구조에 관한 것으로, 특히 슬라이드 금형의 단차부 내측에 언더컷을 형성하여 2차 사출을 위한 슬라이드 금형 후퇴시 1차 사출물과 슬라이드 금형간의 간섭에 의한 밀착력이 작용하여 강제 밀폐구간이 형성되도록 함으로써, 이중재료의 국소적 경계부에서의 사출수지의 오버플로우가 발생되지 않도록 하는 국부 이중성형 금형 구조에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명의 국부 이중성형 금형 구조는, 하부 코어금형과, 상부 캐비티 금형, 상기 캐비티 금형의 내측에서 상하로 이동하는 슬라이드 금형을 포함하여, 하나의 금형에서 두 가지의 재료를 순차적으로 사출하는 국부 이중성형 금형 구조로서, 상기 슬라이드 금형의 단차부면상의 내측에 언더컷이 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

국부 이중성형 금형 구조{OVER MOLDING DIE STRUCTURE}

본 발명은 국부 이중성형 금형 구조에 관한 것으로, 특히 슬라이드 금형의 단차부면상의 내측에 언더컷이 형성되도록 하여, 국부 이중성형 과정 진행시 재질 경계부에서의 사출수지가 넘치는 현상(이하 '오버플로우(overflow)'라 함)이 발생되는 것을 방지한 국부 이중성형 금형구조에 관한 것이다.

일반적으로 국부 이중성형(over molding)이란 한 개의 금형에서 2가지의 재료를 각각 사출함으로써 국소적인 영역에 차별화된 칼라, 재질, 촉감 등을 구현하는 성형을 말한다.

상기한 국부 이중성형시에, 2차 사출부의 면적과 게이트의 위치가 제품마다 다양하며, 이에 따라 재질 경계부의 압력이 다르게 된다.

통상, 2차 사출부의 면적이 커지면 이를 완전히 충진하기 위한 압력이 커지고, 재질 경계부 위치에 따른 압력의 편차 또한 커지게 된다.

따라서 압력이 과다한 재질 경계부에서의 오버플로우 발생을 해결하기 위하여, 종래에는 단순한 그루부(groove)를 형성하였으나, 이 경우 2차 사출부의 면적이 커지게 되면 오버플로우가 여전히 발생하여 2차 성형을 위한 사출 압력을 증대 하는데 한계가 있었다.

즉, 종래의 재질 경계 단면으로는 사출압을 증대하는데 한계가 있었으며, 2차 사출부의 면적과 두께에 한계가 주어지게 되고, 이에 따른 디자인 자유도가 떨어지는 문제가 있었다.

도 1a 내지 도 1d 는 종래의 국부 이중성형 금형 구조에서의 국부 이중성형이 이루어지는 과정을 도시한 도면으로서, 특히 크기가 큰 부품에 국부 이중성형을 실시하는 과정을 도시한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 종래의 국부 이중성형 금형의 구조는 하부 코어금형(10)과, 상부 캐비티 금형(30)과, 상기 캐비티 금형(30)의 내측에서 상하로 이동하는 슬라이드 금형(50)을 포함하는 구성으로 이루어지며, 상기 캐비티금형(30)의 측면에는 사출수지를 금형 내부로 주입되게 하는 제1 게이트(100)와 제2 게이트(300)가 각각 마련되어 있다.

상기한 국부 이중성형 금형구조에서, 슬라이드 금형(50)은 1차 사출 성형이 이루어진 후, 상부로 강제 이동되어 1차 사출물(110)의 상부에 일정 공간이 확보되도록 하여 2차 사출 성형이 이루어지도록 하는 역할을 한다.

이하 국부 이중성형시의 과정을 도면을 참조하여 살펴보기로 한다.

먼저, 제1 게이트(100)를 통해 수지를 주입하여 1차 사출물(110)이 형성되도록 한다(도 1a). 이후, 슬라이딩 금형(50)을 상부로 올려 상기 1차 사출물(110)의 상측에 내부공간을 형성한 다음(도 1b), 제2 게이트(200)를 통해 다른 재질의 수지를 주입하여 2차 사출물(210)이 상기 1차 사출물(110)의 상부에 형성되도록 한다 (도 1c).

이때, 1차 사출물(110)과 2차 사출물(110)이 함께 형성되는 이중재질의 경계부상에서 발생된 오버플로우 수지(230)가 잔류해 있음을 발견할 수 있다.(도 1d)

한편, 도 2 는 종래의 국부 이중성형시에 발생된 오버플로우 수지의 실제 상태의 예를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 오버플로우 수지(230)가 이중재질의 경계부 틈을 통해 빠져 나와 있음을 알 수 있다.

도 3 은 상기 도 1d 의 A 부 확대도로서, 종래의 국부 이중성형 금형 구조에서의 오버플로우가 발생되는 원인을 설명하기 위한 단면도이다.

종래의 국부 이중성형 금형 구조에서의 오버플로우가 발생되는 원인으로 다음과 같은 몇 가지를 들 수 있다.

첫째, 1차 사출물(110)이 완전히 냉각되기 전 단계에서 인가되는 2차 사출압에 의해(도 1c 의 과정) 상기 1차 사출물(110)이 밀려 1차 사출물(110)과 슬라이드 금형(50)간에 틈이 형성되기 때문이다.(도 3의 (a) 경우)

둘째, 상부의 캐비티 금형(30)과 슬라이드 금형(50)간의 갭 형성에 따른 캐비티 금형(30)의 밀림과 금형 열변형에 의한 틈새가 발생하고, 이와 함께 슬라이드 금형(50)과 1차 사출물(110)간의 구배설정(1도 정도)으로 인해 접합부에서의 틈새가 발생하기 때문이다.(도 3의 (b)의 경우)

상기한 이유 등에 의해 종래의 국부 이중성형 금형 구조에서는, 이중재질의 국소적 경계부에서 사출수지의 오버플로우가 필연적으로 발생하게 되고, 이로 인해 제조공정 수율 저하 및 차량의 외관품질 저하를 초래하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 슬라이드 금형의 단차부 내측에 언더컷을 형성하여 2차 사출을 위한 슬라이드 금형 후퇴시 1차 사출부와 슬라이드 금형간의 간섭에 의한 밀착력이 작용하여 강제 밀폐구간이 형성되도록 함으로써, 이중재료의 국소적 경계부에서의 오버플로우가 발생되지 않도록 하는 국부 이중성형 금형 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 국부 이중성형시 금형 구조는 하부의 코어금형과, 상부의 캐비티 금형 및 상기 캐비티 금형의 내측에서 상하로 이동하는 슬라이드 금형을 포함하여, 한 개의 금형에서 두 가지의 재료를 순차적으로 사출하는 국부 이중성형 금형 구조로서, 상기 슬라이드 금형의 단차부면상의 내측에 언더컷이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 언더컷은 슬라이드 금형 단차부면상에서 아래로 연장되어 나온 수직면을 기준으로 내측으로 일정길이 더 삽입되어 들어가는 형상으로 형성되게 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 언더컷에 있어서의 슬라이드 금형 단차부면상에서 내측으로 삽입되어 들어가는 직선길이(α)는 0.2mm-04mm 로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 국부 이중성형 금형 구조에 따르면, 이중재질의 국소적 경계부에 서의 오버플로우 발생 문제를 근본적으로 해결할 수 있으며, 2차 사출부 충진을 위한 사출조건을 안정시키는 효과를 발휘한다.

또한, 2차 사출부의 면적과 두께 등 디자인 및 성능에 관계된 자유도를 향상시켜 2차 사출부의 면적이 과다한 자동차 내장품에 대해서도 본 발명의 국부 이중성형 과정을 양산 적용하는 것이 가능하게 하고, 이를 통해, 차량의 외관품질 향상과 제조 공정수율 향상으로 차량 제조원가를 저감을 도모할 수 있는 효과를 발휘한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 국부 이중성형 금형 구조의 적합한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 4 는 본 발명에 따른 국부 이중성형 금형 구조를 도시한 단면도이고,

도 5a 내지 도 5d 는 본 발명에 따른 국부 이중성형 금형을 이용하여 사출 성형하는 과정을 도시한 단면도이다.

참고로, 본 발명의 국부 이중성형 금형 구조는 전체적인 금형 구조가 앞서 설명한 종래의 국부 이중성형 구조(도 1a 참조)와 같으므로, 상기 도면에서는 금형 구조의 일부만을 도시하였다.

또한, 본 발명의 금형구조에서, 종래의 국부 이중성형 구조와 동일한 부분은 동일 부호로 표시하기로 한다.

도 4 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 국부 이중성형 금형 구조는 하부 코어금형(10)과, 상부 캐비티 금형(30)과, 상기 캐비티 금형(30)의 내측에서 상하 로 이동하는 슬라이드 금형(50')를 포함하는 구성으로 이루어지며, 상기 슬라이드 금형(50')은 하부의 저부면(55)으로부터 상측에 위치해 있는 단차부(55) 면상에 언더컷(59)이 형성된 구조를 이루고 있다.

즉, 상기 언더컷(59)은 슬라이드 금형(50')의 단차부(55)면상에서 내측으로 삽입되어 들어가는 부위이며, 이 부위에 접촉하는 1차 사출물(110)의 대응부위(113)는 아래의 수직면(112)으로부터 외측으로 돌출되어 나오는 형상을 이루게 된다.

상기 언더컷(59)에 있어서, 슬라이드 금형(50')의 단차부(55)면상에서 아래의 수직면(112)을 기준으로 내측으로 더 삽입되어 들어가는 직선길이(α)는 0.2mm-04mm 가 되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 국부 이중성형 금형 구조에서의 성형이 이루어지는 과정을 도 5a 내지 도 5d 에 도시하였다.(제1 게이트(100) 및 제2 게이트(200)는 도시되지 않음)

상기 도면을 참조하면, 제1 게이트(도 1a 의 100)를 통해 수지를 주입하여 1차 사출물(110')이 형성되도록 한다. 이때, 슬라이드 금형(50')의 언더컷(59)에 대응하여 형성되는 제1 사출물(110')의 해당부위(113)의 단부는 아래로 연장되어 있는 수직면(112)에 대해 외측으로 돌출되어 나온 구조로 형성된다.(도 5a 참조)

다음, 슬라이드 금형(50')을 상부 방향(화살표 방향으로) 올린 후(도 5b 참조), 제2 게이트(도 1a 의 200)를 통해 수지를 주입하여 상기 1차 사출물(110')의 상부에 2차 사출물(210')을 형성한다.(도 5c 참조)

본 발명의 국부 이중성형 금형에서 상기 형성된 사출물(110',120')을 분리하 여 낸다.(도 5d 참조)

도 5d 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 국부 이중성형 금형 구조를 통해 얻어진 사출물 구조에서는, 이중재료의 국소적 경계부에서 오버플로우가 형성되지 않음을 알 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 국부 이중성형 금형 구조에서, 이중재료의 국소적 경계부에서 오버플로우가 발생하지 않는 이유에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6 은 본 발명의 국부 이중성형 금형 구조에서의 오버플로우가 방지되는 원리를 설명하기 위한 도면으로, 상기 도 5c 의 확대도이다.

도 7 은 상기 도 6 의 B 부 확대도이다.

본 발명의 국부 이중성형 금형 구조에 있어서는, 슬라이드 금형(50')의 단차부(55)면상의 내측에 언더컷(59)이 형성됨으로써, 2차 사출을 위해 슬라이드 금형(50')의 상부로의 강제 후퇴시, 기 형성된 1차 사출물(110)의 돌출부, 즉 슬라이드 금형(50')에 형성된 언더컷(59)의 위치에 대응하여 형성된 1차 사출물의 대응부위(113)와 슬라이드 금형(50')간에 간섭이 발생하게 되며, 이 간섭에 의한 상호간 밀림력이 발생하여 이 구간을 강제 밀폐구간으로 형성한다.

상기 간섭에 의한 밀림력의 작용은 슬라이드 금형(50')의 상부로의 강제 후퇴시, 슬라이드 금형(50')과 1차 사출물(110')의 언더컷 대응부위(113)간의 오버랩 구간에 걸쳐 이루어지게 된다.

한편, 상기 슬라이드 금형(50')의 상부로의 강제 후퇴시, 기 형성된 상기 1 차 사출물(110)이 완전히 냉각되기 전이므로 상기 오버랩 구간에서의 간섭에 의한 슬라이드 금형(50')의 내구성에는 전혀 영향을 미치지 않게 된다.

또한, 도 7 의 C 부위는 슬라이드 금형(50')의 후퇴시, 간섭에 의한 1차 사출물(110')의 강제 밀림 발생으로 잔류 응력이 형성된 구간을 나타낸다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 국부 이중성형 금형 구조는 슬라이드 금형의 단차부면상에 내측으로 삽입되어 들어가는 형상의 언더컷이 형성됨으로써, 슬라이드 금형 후퇴시 1차 사출부와 슬라이드 금형간의 간섭에 의한 밀착력이 작용되어, 이중재료의 국소적 경계부에서의 오버플로우 발생을 방지하게 된다.

도 1a 내지 도 1d 는 종래의 국부 이중성형 금형 구조에서의 국부 이중성형이 실시되는 과정을 도시한 단면도,

도 2 는 종래의 국부 이중성형 과정에서 오버플로우가 형성된 실제 상태의 예를 도시한 도면,

도 3 은 상기 도 1d 의 A 부 확대도로서, 종래의 국부 이중성형 금형 구조에서의 오버플로우가 발생되는 원인을 설명하기 위한 도면,

도 4 는 본 발명에 따른 국부 이중성형 금형 구조를 도시한 단면도,

도 5a 내지 도 5d 는 본 발명에 따른 국부 이중성형 금형 구조에서의 국부 이중성형이 이루어지는 과정을 도시한 단면도,

도 6 은 상기 도 5c 의 확대도로서, 본 발명에 따른 국부 이중성형 금형 구조에서의 오버플로우가 발생되지 않는 원리를 설명하기 위한 도면,

도 7 은 상기 도 6 의 B 부 확대도임.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 코어 금형 30 : 캐비티 금형

50 : 슬라이드 코어 금형 100 : 제1 게이트

110 : 1차 사출물 200 : 제2 게이트

210 : 2차 사출물 230 : 오버플로우 수지

Claims

하부의 코어금형과, 상부의 캐비티 금형 및 상기 캐비티 금형의 내측에서 상하로 이동하는 슬라이드 금형을 포함하여, 한 개의 금형에서 두 가지의 재료를 순차적으로 사출하는 국부 이중성형 금형 구조로서,

상기 슬라이드 금형의 단차부면상의 내측에 언더컷이 형성된 것을 특징으로 하는 국부 이중성형 금형 구조.
청구항 1 에 있어서,

상기 언더컷은 슬라이드 금형의 단차부면상에서 아래로 연장되어 나온 수직면을 기준하여 내측으로 일정길이 더 삽입되어 들어가는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 국부 이중성형 금형 구조.
청구항 2 에 있어서,

상기 언더컷에서의 내측으로 삽입되어 들어가는 직선길이(α)는 0.2mm-04mm 인 것을 특징으로 하는 국부 이중성형 금형 구조.