KR20130007945A - 차량용 내장재 성형 장치 및 방법 - Google Patents

차량용 내장재 성형 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 내장재 성형 장치 및 방법에 관한 것으로서, 접착제의 사용 없이 표피재와 기재를 접합하여 일체화시킬 수 있고, 하나의 금형 내에서 표피재의 진공성형과 기재의 사출성형을 모두 수행할 수 있는 차량용 내장재 성형 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다. 이를 위해, 제1금형과 제2금형을 가지면서 상기 제1금형이 이동하여 형 개폐가 이루어지고, 상기 제1금형은 표피재를 진공성형하기 위한 진공성형금형으로 구비되며, 상기 제2금형에는 표피재의 진공성형공간과 접합되는 대응부에 기재를 사출성형하기 위한 캐비티가 형성된 금형 장치와; 상기 제2금형의 사출통로를 통해 기재의 사출성형을 위한 발포성 사출액을 주입하여 제2금형의 캐비티로 공급하기 위한 사출기와; 진공성형된 표피재에 접합되면서 기재의 발포성형이 이루어지도록, 상기 제1금형이 상기 캐비티에 공급된 발포성 사출액의 발포 공간이 확보되는 미세 형개 위치로 이동되면 제1금형의 위치를 록킹시키는 록킹기구;를 포함하는 차량용 내장재 성형 장치가 개시된다.

Description

차량용 내장재 성형 장치 및 방법{Manufacturing apparatus and method of interior for vehicle}
본 발명은 차량용 내장재 성형 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 접착제의 사용 없이 표피재와 기재를 접합하여 일체화시킬 수 있고, 하나의 금형 내에서 표피재의 진공성형과 기재의 사출성형을 모두 수행할 수 있는 차량용 내장재 성형 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 내장재로는 도어트림, 필러, 트렁트매트, 패키지트림, 헤드라이너 등이 있으며, 이러한 내장재로는 차종에 따라 경질의 기재만으로 사출성형된 것을 사용하거나('사출'), 경질의 기재를 성형한 다음 촉감을 좋게 하기 위해 기재 표면에 연질의 표피재를 접착하되 그 테두리를 함께 트리밍한 것을 사용하기도 하며, 기재 표면에 표피재를 접착한 후 표피재 테두리를 기재 테두리에 감싸 붙인 것을 사용하기도 한다('사출+감싸기'). 또는 기재 표면을 수성 안료로 도장한 것을 사용하기도 한다('사출+도장').
상기한 내장재 중 도어트림은 도어에 설치되어 내부의 열이 외부로 빠져나가지 못하게 하는 단열 기능이나 외부의 소음이 내부로 들어오지 않게 하는 방음 기능 등을 수행하기 위한 것으로, 보통 사출성형을 통해 제작되며, 통상 부위별 단품(도어어퍼트림, 도어로어트림, 도어센터트림, 도어 인사이드핸들 가니쉬 등)을 각각의 성형 장치를 이용하여 제작한 다음, 각 단품을 상호 조립하여(열융착 또는 스크류 조립) 도어트림을 제작한다.
또한 상기한 내장재를 제조하는 방법으로는 진공성형과 사출성형이 이용되고 있는데, 표피재의 경우 원단을 예열한 후 금형에 장입하여 진공성형(성형 및 엠보 전사)하고, 기재는 별도의 금형에서 사출성형을 하여 제조한다.
이렇게 각각 별도 제작된 표피재와 기재는 접착제를 이용하여 접착시키는데, 도 1은 원단 예열 및 진공성형, 접착 과정을 나타내는 공정도로서, 예열된 표피재 원단(1)을 금형 장치(10)의 상형(11)에 흡착시켜 원하는 형상의 표피재(1)로 진공성형한 뒤, 별도로 사출성형하여 제작된 기재(2)를 하형(12)에 장착하고, 이어 기재(2) 표면에 접착제를 스프레이 방식으로 도포한다.
이후 금형을 닫아 진공성형한 표피재(1a)와 기재(2)를 금형 내에서 가열하여 접착한 다음, 취출하여 테두리를 함께 트리밍하거나, 표피재 테두리를 기재 테두리에 감싸 붙이게 된다.
이와 같이 제조되는 차량용 내장재에서 표피재로는 TPO(열가소성 올레핀;Thermoplastic Olefin)가, 기재로는 폴리프로필렌(PP)이 주로 사용되고 있다.
한편, 상기와 같은 종래의 차량용 내장재 제조 방법에서는 표피재와 기재를 접착하는 공정이 반드시 필요하여 공정시간이 길다는 문제점과 유성접착제 사용으로 인한 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds; VOCs)의 문제점이 있다.
유성접착제 대신 수성접착제의 사용이 고려될 수 있으나 이는 제조 원가를 상승시키는 요인이 된다.
또한 내장재의 기존 강도를 유지하면서 중량을 저감시키는 방안이 필요한데, 중량 저감을 위해 기재의 두께를 축소시키는 경우 내장재의 강도가 저하되는 문제가 발생한다.
또한 표피재를 성형하기 위한 금형과 별개로 기재를 성형하기 위한 금형이 추가로 사용되므로 금형 비용 및 투자 비용이 증가하고, 추가적인 작업 공간 및 인력이 필요하다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 접착제의 사용 없이 표피재와 기재를 접합하여 일체화시킬 수 있고, 하나의 금형 내에서 표피재의 진공성형과 기재의 사출성형을 모두 수행할 수 있는 차량용 내장재 성형 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 기재의 사출성형에 발포 공정을 추가 적용하여 기재를 발포 사출 성형물로 제조함으로써 내장재의 중량을 저감시킬 수 있는 차량용 내장재 성형 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 사출+도장 방식 및 기존의 성형 공법(표피재와 기재의 별도 성형 및 접착)이 비해 원가 절감, 작업 공간 및 인력 절감, VOC 법규 만족, 내마모성 및 내스크래치성(기존 도장 방식 대비) 향상을 동시에 달성할 수 있는 차량용 내장재 성형 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 제1금형과 제2금형을 가지면서 상기 제1금형이 이동하여 형 개폐가 이루어지고, 상기 제1금형은 표피재를 진공성형하기 위한 진공성형금형으로 구비되며, 상기 제2금형에는 표피재의 진공성형공간과 접합되는 대응부에 기재를 사출성형하기 위한 캐비티가 형성된 금형 장치와; 상기 제2금형의 사출통로를 통해 기재의 사출성형을 위한 발포성 사출액을 주입하여 제2금형의 캐비티로 공급하기 위한 사출기와; 진공성형된 표피재에 접합되면서 기재의 발포성형이 이루어지도록, 상기 제1금형이 상기 캐비티에 공급된 발포성 사출액의 발포 공간이 확보되는 미세 형개 위치로 이동되면 제1금형의 위치를 록킹시키는 록킹기구;를 포함하는 차량용 내장재 성형 장치를 제공한다.
바람직한 실시예에서, 상기 록킹기구는, 상기 제1금형에 제2금형을 향해 돌출되도록 고정 설치되는 록킹부와; 상기 제2금형에 전후진 동작하여 상기 록킹부를 록킹 또는 해제하도록 구비되는 록킹로드와; 상기 제2금형에 고정 설치되어 상기 록킹로드를 전후진 동작시키는 액츄에이터;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 록킹부에는 제1금형의 미세 형개 위치에서 전진 동작되는 록킹로드가 삽입될 수 있는 록킹가이드가 형성되고, 상기 록킹가이드에 록킹로드가 삽입됨으로써 록킹부의 록킹이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 액츄에이터는 록킹로드를 전후진 동작시키는 공압 또는 유압 실린더 기구인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 록킹기구는 제2금형에 고정 설치되어 제1금형의 닫힘 및 미세 형개 상태에서 제1금형의 록킹부가 삽입되어 결합되는 록킹하우징을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은, 표피재 원단을 예열장치에 의해 예열하는 예열 단계와; 표피재 원단을 금형 장치에 장입한 뒤 표피재 원단이 제1금형에 진공흡착됨으로써 표피재의 진공성형이 이루어지는 진공성형 단계와; 제1금형과 제2금형의 닫힘 상태에서 사출기에 의해 제2금형의 캐비티로 기재의 사출성형을 위한 발포성 사출액이 공급되는 기재 사출 단계와; 제1금형이 캐비티에 공급된 발포성 사출액의 발포 공간이 확보되는 미세 형개 위치로 이동되고, 록킹기구에 의해 제1금형의 위치가 록킹되는 단계와; 냉각 후 제1금형과 제2금형의 열림 상태에서 진공성형된 표피재에 발포성형된 기재가 일체로 접합된 제품을 취출하는 단계;를 포함하는 차량용 내장재 성형 방법을 제공한다.
이에 따라, 본 발명의 차량용 내장제 성형 장치 및 방법에서는 접착제의 사용 없이 표피재와 기재를 접합하여 일체화시킬 수 있고, 하나의 금형 내에서 표피재의 진공성형과 기재의 사출성형을 모두 수행할 수 있게 된다.
결국, 금형 비용 및 투자 비용의 절감, 원가 절감의 효과가 있으며, 작업 공간 및 투입 인력의 축소가 가능해진다. 또한 접착제 미사용으로 공정시간 단축, VOC 문제 해결 및 VOC 법규 달성이 가능해지게 된다.
그리고, 기재의 사출성형에 발포 공정을 추가하여 기재를 발포 사출 성형물로 제조함으로써 강도를 유지하면서 두께 축소 없이 내장재의 중량을 저감시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래기술에 따른 원단 예열 및 진공성형, 접착 과정을 나타내는 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 내장재 성형 장치 및 이를 이용한 성형 공정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 성형 과정에 의해 제조되는 내장재의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 내장재 성형 과정에서 제1금형(상형)의 각 위치 및 스트로크 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 성형 장치에서 록킹기구를 나타내는 구성도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 성형 장치에서 록킹기구의 작동상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 성형 장치에서 록킹 하우징의 설치위치를 나타내는 제2금형의 평면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 내장재 성형 장치 및 이를 이용한 성형 공정을 나타내는 도면으로서, 도시된 바와 같이, 본 발명의 성형 공정은, 표피재 원단의 예열, 표피재 원단의 금형 장입 및 진공성형, 기재 사출(발포성 사출액을 주입함), 미세 형개(微細 型開) 및 기재 발포, 냉각 및 제품 취출의 공정 순서로 진행된다.
이와 같은 성형 공정을 수행하기 위한 본 발명의 내장재 성형 장치는 제1금형(110)과 제2금형(120)을 가지면서 제1금형이 정해진 스트로크량만큼 이동하여 형 개폐가 이루어지는 금형 장치(100)를 포함하고, 여기서 제1금형(110)은 예열된 표피재 원단(1)을 진공흡착함으로써 표피재(1a)를 진공성형할 수 있는 진공성형금형으로 구성된다.
즉 제1금형(110)은 예열된 표피재 원단(1)의 진공흡착을 위한 다수의 에어홀(111)을 가지면서 에어홀(111)이 외부의 진공흡입장치(진공펌프 등)(도시하지 않음)와 연결되는 통상적인 진공성형금형의 구성을 갖는 것이다.
제1금형(110)에 의해 진공성형되는 표피재(1a)의 소재로는 TPO가 사용될 수 있는데, 표피재 원단(1), 즉 TPO 필름을 별도 예열장치(도시하지 않음)에서 예열한 뒤 금형 장치(100)에 장입하고 진공성형하는 과정은 종래와 비교하여 차이가 없다.
그리고, 제2금형(120)은 금형 닫힘시(합형시) 제1금형(110)의 진공성형공간(표피재 원단이 흡착되는 공간)과 접합되어지는 대응부에 기재(2)를 성형하기 위한 성형공간, 즉 기재(2)의 사출성형을 위한 캐비티(121)가 형성된 구조로 구비되고, 또한 제2금형(120)에는 기재(2)를 사출성형하기 위한 사출기(122)가 연결된다.
상기 금형 장치(100)가 도 2에 예시된 바와 같이 상형과 하형의 조합으로 구성되는 경우, 이동금형인 제1금형(110)은 승강 이동하여 형 개폐 및 진공성형을 수행하는 상형이 되고, 고정금형인 제2금형(120)은 하형이 된다.
이에 상형의 하면부에 진공성형공간이 마련되고, 하형의 상면부에 캐비티(121)가 형성되며, 하형에 기재(2)의 사출성형을 위한 사출기(122)가 연결된다.
또한 제2금형(하형)(120)의 내부에는 사출통로(123)가 형성되는데, 사출통로(123)의 일단에는 사출기(122)의 주입구가 연결되고, 사출통로(123)의 타단은 상기 캐비티(121)에 연결된다.
이로써 사출기(122)에 의해 고온의 기재 성형재료가 저압으로 사출통로(123)에 주입될 수 있고, 사출통로(123)를 통해 제2금형(120)의 캐비티(121)에 성형재료가 공급되면서 기재(2)의 사출성형이 이루어질 수 있게 된다.
상기 사출기(122)에서는 기재(2)의 발포성형을 위한 원료, 예컨대 내장재의 기재(2)를 사출성형하는데 사용되고 있는 폴리프로필렌(PP) 조성물과 더불어 발포제가 호퍼에 투입될 경우, 플라스틱 원료를 용융하여 고온의 발포성 사출액으로 만들어준 뒤 제2금형(120)의 사출통로(123)로 공급하게 된다.
이에 금형 닫힘 상태에서 고온의 발포성 사출액이 사출통로(123)를 통해 제2금형(120)의 캐비티(121)로 사출됨으로써 기재(2)의 성형이 가능해지게 된다.
한편, 제1금형(110)의 이동(열림 및 닫힘 위치, 미세 형개 위치로의 이동), 제1금형(110)의 진공성형을 위한 작동, 사출기(122)의 작동은 도시하지 않은 컨트롤러에 의해 제어되며, 상기 컨트롤러는 금형 장치 및 사출기 등 성형 장치의 작동 전반을 제어하게 된다.
특히, 본 발명에서는, 컨트롤러의 제어하에, 금형 닫힘 상태에서 발포성 사출액이 제2금형(120)의 캐비티(121)로 사출된 뒤, 제1금형(110)을 미리 설정된 스트로크량만큼 1차 이동시켜 금형을 미세하게 열어주는 미세 형개 작동이 수행된다.
상기 미세 형개 작동은 진공 성형 후 금형 닫힘 상태에서 사출기(122)에 의해 발포성 사출액이 주입되고 나면 사출액의 발포를 유도하기 위한 것으로, 미세 형개 및 발포 공정에서는 기재(2)의 두께만큼 사출액이 발포될 수 있도록 제1금형(110)을, 완전히 열어주는 것이 아닌, 미세하게 1차로 열어주게 되며, 이로써 사출액의 발포, 즉 기재(2)의 발포성형이 이루어지게 된다.
미세 형개 작동시 금형의 열림 정도, 즉 금형 닫힘 상태로부터 발포를 위한 제1금형(110)의 미세 형개 이동량(스트로크량, 상형의 상승량)은 발포성형 후 얻고자 하는 기재 두께를 고려하여 설정된다.
도 3은 본 발명에 따른 성형 과정에 의해 제조되는 내장재의 단면도로서, 진공성형된 표피재(1a)와, 발포성형된 기재(2)의 적층상태를 보여주고 있다.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 내장재 성형 과정에서 금형 열림시, 진공성형시, 기재 사출시, 미세 형개 및 발포시, 냉각시, 금형 열림시 제1금형(상형)의 각 위치 및 스트로크 상태를 나타내는 도면이다.
①은 금형 열림 상태에서 제1금형(110)의 위치로서, 표피재 원단(1)이 세팅(장입)될 때의 위치를 나타낸다.
②는 표피재 원단(1)을 진공흡입하는 제1금형(110)의 위치로서, 제1금형(110)이 ①의 위치에서 ②의 위치로 이동한 뒤(상형이 하강한 뒤) ②의 위치에서 표피재 원단(1)을 진공흡착함으로써 진공성형이 이루어지게 된다.
③ ~ ④는 기재 사출이 이루어지는 동안 제1금형(110)의 상태로서, ②의 위치에서 ③의 위치로 제1금형(110)이 이동하여 금형이 완전히 닫힌 뒤 사출기(122)로부터 기재의 성형재료, 즉 발포성 사출액이 저압으로 제2금형(120)의 사출통로(123)를 통해 캐비티(121) 내에 주입된다.
④ ~ ⑤는 미세 형개가 이루어지는 제1금형(110)의 상태로서, 사출이 완료되고 나면 제1금형(110)이 ④의 위치에서 ⑤의 위치로 순간 이동하여 미세 형개된다.
⑤는 제1금형(110)이 미세 형개된 상태의 위치로서, 이 위치에서 후술하는 록킹기구(130)의 록킹 작동이 이루어지고, 캐비티(121)에 주입된 사출액이 발포되어 기재의 성형이 이루어진다.
⑤ ~ ⑥은 미세 형개된 상태에서 고온 발포 및 냉각이 이루어지는 동안 제1금형(110)의 상태를 나타낸다.
⑦은 냉각 후 제1금형(110)이 이동하여 금형 열림 상태가 되었을 때의 위치를 나타내며, ⑦ ~ ⑧은 성형된 제품이 금형 장치로부터 취출되는 동안의 상태를 나타내는 것이다.
한편, 본 발명의 성형 장치는 제1금형(110)이 이동 및 미세 형개되어 사출액의 발포 공간이 확보된 상태에서 금형을 록킹시키는 록킹기구(130)를 포함한다.
상기 록킹기구(130)는 제1금형(110)의 위치가 미세 형개 위치로 제어된 상태에서 제1금형(110)을 움직이지 않게 록킹하는 기구로서, 이 록킹기구(130)에 의해 록킹된 상태에서 제1금형(110)의 위치가 미세 형개 위치에서 완전히 고정되게 된다.
즉 표피재(1a)의 진공성형 후 금형이 닫힌 상태에서 제2금형(하형)(120)을 통해 표피재(1a)에 발포성 사출액이 저압으로 사출되고, 이어 제1금형(상형)(110)이 사출액 발포를 위한 1차 열림 위치, 즉 미세 형개 위치까지 이동되고 나면(상형이 상승되고 나면), 상기 록킹기구(130)가 구동되어 제1금형(110)이 제2금형(120)과 록킹된다.
상기 록킹기구(130)는 기본적으로 록킹/해제 작동이 컨트롤러의 제어신호에 의해 제어되도록 구성되는데, 도 5는 록킹기구(130)를 나타내는 구성도이고, 도 6a 내지 도 6c는 그 작동상태를 나타내는 도면이며, 도 7은 록킹하우징(135)의 설치위치를 나타내는 제2금형(120)의 평면도이다.
상기 록킹기구(130)의 구성을 살펴보면, 제1금형(110)에 제2금형(120)을 향해 돌출되도록 고정 설치되는 록킹부(131)와, 상기 제2금형(120)에서 전후진 동작하여 록킹부(131)를 록킹 또는 해제하는 록킹로드(134)와, 상기 제2금형(120)에 고정 설치되어 상기 록킹로드(134)를 전후진 동작시키는 액츄에이터(133)를 포함하여 구성된다.
상기 록킹부(131)는, 제1금형(110)이 도 2의 실시예에서와 같이 승강 이동하는 상형인 경우, 하형인 제2금형(120)과 마주보는 제1금형(110)의 하면부에 제2금형(120)을 향해 하방으로 길게 돌출되도록 설치된다.
이러한 록킹부(131)는 미세 형개 위치에서 전진 동작하는 록킹로드(134)에 의해 록킹되도록 구비되는데, 제1금형(110)측의 록킹부(131)에는 제2금형(120)측의 록킹로드(134)가 삽입될 수 있는 홀 또는 홈 형태의 록킹가이드(132)가 형성된다.
즉 록킹로드(134)가 액츄에이터(133)에 의해 전진 이동될 때 록킹가이드(132)에 삽입되면서 록킹부(131)의 록킹이 이루어지고, 이로써 제1금형(110)의 위치가 미세 형개 위치에서 고정되는 것이다.
상기 록킹가이드(132)는 제1금형(110)이 미리 설정된 미세 형개 위치로 이동된 경우 록킹로드(134)가 삽입될 수 있는 위치에 형성된다.
상기 록킹로드(134)는 액츄에이터(133)에 의해 전진 이동할 경우 록킹기구(130)의 록킹이 이루어지도록 하는 구성부로, 전술한 바와 같이 전진 이동하여 록킹가이드(132) 내에 삽입될 경우 록킹부(131)의 위치 및 제1금형(110)의 위치를 미세 형개 위치에서 움직이지 않도록 완전히 고정시키게 된다.
상기 액츄에이터(133)는 컨트롤러의 제어신호에 따라 록킹로드(134)를 전후진시키는 구성부로, 록킹로드(134)를 전진시켜 록킹이 이루어지도록 하고, 록킹로드(134)를 후진시켜 록킹이 해제되도록 해준다.
상기 액츄에이터(133)로는 록킹로드(134)를 전후진 동작시키는 공압 또는 유압 실린더 기구가 사용될 수 있고, 금형 장치(10)가 상형(제1금형) 및 하형(제2금형)의 조합인 경우 록킹로드(134)가 하형의 측면부에 고정된 액츄에이터(133)에 의해 수평방향으로 전후진 동작되도록 구비될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 록킹기구(130)는 록킹부(131) 및 록킹로드(134)의 안정적인 동작 및 안정적인 록킹상태 유지, 제1금형(110)의 안정적인 미세 형개 유지를 위해, 제2금형(120)에 고정 설치되어 제1금형(110)의 닫힘 및 미세 형개 상태에서 록킹부(131)가 삽입되어 결합되는 록킹하우징(135)을 더 포함하여 구성된다.
상기 록킹하우징(135)은 록킹부(131)가 삽입될 수 있는 삽입부(136)가 형성된 구조로 구비되며, 제1금형(110)의 닫힘 위치 및 미세 형개 위치에서 록킹부(131)가 삽입부(136)에 삽입되어 결합되도록 되어 있다.
결국, 제1금형(110)의 닫힘 상태에서 록킹부(131)가 제2금형(120)에 설치된 록킹하우징(135)의 삽입부(136)에 삽입되어 결합되고, 이어 제1금형(110)이 미세 형개 위치로 이동되고 난 뒤 록킹로드(134)가 록킹부(131)의 록킹가이드(132) 내에 삽입된 상태에서도 록킹부(131)가 록킹하우징(135)의 삽입부(136) 내에 결합된 상태를 유지하며, 이로써 제1금형(110)이 미세 형개 위치에서 안정적으로 유지될 수 있게 된다.
바람직한 실시예에서, 록킹하우징(135)은 도 7에 나타낸 바와 같이 제2금형(110)에서 캐비티(121) 주변의 사각 모서리 부분에 각각 설치될 수 있는바, 각 록킹하우징(135)의 위치에 상술한 구성의 록킹기구 총 4개가 동일하게 구성 및 배치되는 것이며, 이로써 총 4곳의 위치에서 전체 록킹기구(130)가 동시에 록킹/해제 작동되면서, 제1금형(110)의 위치를 미세 형개 위치에서 록킹시키거나 해제하게 된다.
이하, 록킹기구(130)의 작동상태를 설명하면, 도 6a는 금형 닫힘 상태에서(제1금형인 상형이 하강한 상태임) 기재의 성형재료, 즉 발포성 사출액이 제2금형(120)의 캐비티(121) 내에 사출된 상태를 나타낸다.
이 상태에서 제1금형(110)의 록킹부(131)는 제2금형(120)에 설치된 록킹하우징(135)의 삽입부(136)에 삽입되어 결합된 상태가 된다. 이때, 록킹로드(134)는 후진한 상태로 있게 된다.
도 6b는 금형 닫힘 상태에서 제1금형(상형)(110)이 미세 형개 위치까지 이동한 상태(상승한 상태)를 나타내는데, 이 상태에서도 록킹부(131)와 록킹하우징(135)이 결합된 상태, 즉 록킹부(131)가 록킹하우징(135)의 삽입부(136)에 삽입된 상태가 유지된다.
또한 제2금형(120)에서 전후진 동작되는 록킹로드(134)의 위치가 록킹부(131)의 록킹가이드(132) 위치와 매칭된 상태(록킹로드(134)가 전진할 경우 록킹가이드(132) 내에 삽입될 수 있는 상태)가 된다.
도 6c는 제1금형(110)이 미세 형개 위치에서 록킹기구(130)의 록킹 동작이 이루어진 상태를 나타내며, 컨트롤러가 제1금형(110)의 위치를 미세 형개 위치로 제어하고 나면, 록킹기구(130)의 록킹(제1금형의 록킹)을 위한 제어신호를 출력하여 액츄에이터(133)(유압 또는 공압 실린더 기구)를 구동시킴으로써 록킹로드(134)가 전진 이동하게 된다.
이때, 록킹로드(134)가 록킹부(131)의 록킹가이드(132) 내에 삽입됨으로써 록킹이 이루어지게 되고, 이 상태에서는 록킹부(131)가 록킹로드(134)에 의해 고정 결합된 상태이므로 제1금형(110)의 위치가 완전히 고정되게 된다.
이렇게 제1금형(110)이 미세 형개 위치로 고정된 상태에서 미리 사출되어 있는 발포성 사출액(액상의 플라스틱 사출 소재)이 발포되면서 기재(2)가 성형되어지는바, 진공성형된 표피재(1a)가 발포성형된 기재(2)가 접합되면서 일체화되고, 기재(2)와 표피재(1a)가 적층된 내장재의 제조가 이루어지게 된다(도 3 참조).
상기와 같이 내장재의 성형이 완료되면, 제품 취출을 위해 컨트롤러의 제어하에 제1금형(110)이 이동하여 금형 열림 상태가 되는데, 먼저 록킹기구(130)의 록킹이 해제되어야 한다.
컨트롤러는 록킹기구(130)의 록킹(제1금형의 록 상태)을 해제하기 위한 제어신호를 출력하여 액츄에이터(133)를 구동시킴으로써 록킹로드(134)가 후진되도록 한다.
이렇게 록킹로드(134)가 후진되어 원래 위치로 복귀된 상태에서는 록킹로드(134)가 록킹가이드(132)에서 빠져나오면서 록킹부(131)와 분리되고, 결국 록킹기구(130)의 록킹이 해제는바, 이 상태에서 제1금형(상형)(110)이 제품 취출이 가능한 열림 위치로 이동(상승)되게 된다.
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 차량용 내장재 성형 장치 및 과정에 대해 상술하였으며, 이를 적용하게 되면, 접착제의 사용 없이 표피재와 기재를 접합하여 일체화시킬 수 있고, 하나의 금형 내에서 표피재의 진공성형과 기재의 사출성형을 모두 수행할 수 있게 된다.
이는 금형 비용 및 투자 비용의 절감, 원가 절감의 효과를 제공하며, 작업 공간 및 투입 인력의 축소를 가능하게 한다. 또한 접착제 미사용으로 공정시간 단축, VOC 문제 해결 및 VOC 법규 달성이 가능해지게 된다.
그리고, 기재를 발포성형하여 제작함으로써 강도를 유지하면서 두께 축소 없이 중량을 저감시킬 수 있게 된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
1 : 표피재 원단 1a : 표피재
2 : 기재 10 : 금형장치
11 : 상형 12 : 하형
100 : 금형장치 110 : 제1금형
111 : 에어홀 120 : 제2금형
121 : 캐비티 122 : 사출기
123 : 사출통로 130 : 록킹기구
131 : 록킹부 132 : 록킹가이드
133 : 액츄에이터 134 : 록킹로드
135 : 록킹하우징 136 : 삽입부

Claims (8)

  1. 제1금형과 제2금형을 가지면서 상기 제1금형이 이동하여 형 개폐가 이루어지고, 상기 제1금형은 표피재를 진공성형하기 위한 진공성형금형으로 구비되며, 상기 제2금형에는 표피재의 진공성형공간과 접합되는 대응부에 기재를 사출성형하기 위한 캐비티가 형성된 금형 장치와;
    상기 제2금형의 사출통로를 통해 기재의 사출성형을 위한 발포성 사출액을 주입하여 제2금형의 캐비티로 공급하기 위한 사출기와;
    진공성형된 표피재에 접합되면서 기재의 발포성형이 이루어지도록, 상기 제1금형이 상기 캐비티에 공급된 발포성 사출액의 발포 공간이 확보되는 미세 형개 위치로 이동되면 제1금형의 위치를 록킹시키는 록킹기구;
    를 포함하는 차량용 내장재 성형 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 록킹기구는,
    상기 제1금형에 제2금형을 향해 돌출되도록 고정 설치되는 록킹부와;
    상기 제2금형에 전후진 동작하여 상기 록킹부를 록킹 또는 해제하도록 구비되는 록킹로드와;
    상기 제2금형에 고정 설치되어 상기 록킹로드를 전후진 동작시키는 액츄에이터;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 내장재 성형 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 록킹부에는 제1금형의 미세 형개 위치에서 전진 동작되는 록킹로드가 삽입될 수 있는 록킹가이드가 형성되고, 상기 록킹가이드에 록킹로드가 삽입됨으로써 록킹부의 록킹이 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 내장재 성형 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 액츄에이터는 록킹로드를 전후진 동작시키는 공압 또는 유압 실린더 기구인 것을 특징으로 하는 차량용 내장재 성형 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 록킹기구는 제2금형에 고정 설치되어 제1금형의 닫힘 및 미세 형개 상태에서 제1금형의 록킹부가 삽입되어 결합되는 록킹하우징을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 내장재 성형 장치.
  6. 표피재 원단을 예열장치에 의해 예열하는 예열 단계와;
    표피재 원단을 금형 장치에 장입한 뒤 표피재 원단이 제1금형에 진공흡착됨으로써 표피재의 진공성형이 이루어지는 진공성형 단계와;
    제1금형과 제2금형의 닫힘 상태에서 사출기에 의해 제2금형의 캐비티로 기재의 사출성형을 위한 발포성 사출액이 공급되는 기재 사출 단계와;
    제1금형이 캐비티에 공급된 발포성 사출액의 발포 공간이 확보되는 미세 형개 위치로 이동되고, 록킹기구에 의해 제1금형의 위치가 록킹되는 단계와;
    냉각 후 제1금형과 제2금형의 열림 상태에서 진공성형된 표피재에 발포성형된 기재가 일체로 접합된 제품을 취출하는 단계;
    를 포함하는 차량용 내장재 성형 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 록킹기구는,
    상기 제1금형에 제2금형을 향해 돌출되도록 고정 설치되는 록킹부와;
    상기 제2금형에 전후진 동작하여 상기 록킹부를 록킹 또는 해제하도록 구비되는 록킹로드와;
    상기 제2금형에 고정 설치되어 상기 록킹로드를 전후진 동작시키는 액츄에이터;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 내장재 성형 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 록킹부에는 제1금형의 미세 형개 위치에서 전진 동작되는 록킹로드가 삽입될 수 있는 록킹가이드가 형성되고, 상기 록킹가이드에 록킹로드가 삽입됨으로써 록킹부의 록킹이 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 내장재 성형 방법.
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