KR20130071412A - 열가소성 합성수지 제품의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열가소성 합성수지 제품의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 임의 형상의 음각으로 이루어지는 공동이 형성되는 금형을 준비하는 단계와; 금형의 공동 체적보다 많은 열가소성 합성수지 재료를 상기 금형의 공동에 채우는 단계와; 금형을 가압한 상태로 열을 가하는 단계와; 가해지는 열에 의해 금형의 공동에 채워진 열가소성 합성수지 재료가 용융되면 가압을 해제하고 금형을 개방하는 단계와; 개방된 금형 내부의 용융상태인 열가소성 합성수지 재료 중에서 금형의 공동에 충전된 부분 이외의 재료를 제거하는 단계와; 열가소성 합성수지 재료가 공동에 충전되어 있는 금형 상면에 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 안치하는 단계와; 금형을 가압한 상태로 냉각시켜 상기 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나에 접하고 있는 열가소성 합성수지 재료들을 이들과 일체화시키는 단계를; 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 합성수지 제품의 제조방법에 관한 것이다.

Description

열가소성 합성수지 제품의 제조방법{Manufacturing method of unified thermoplastic product}
본 발명은 열가소성 합성수지 제품의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 임의 형상의 음각으로 이루어지는 공동이 형성되는 금형을 준비하는 단계와; 금형의 공동 체적보다 많은 열가소성 합성수지 재료를 상기 금형의 공동에 채우는 단계와; 금형을 가압한 상태로 열을 가하는 단계와; 가해지는 열에 의해 금형의 공동에 채워진 열가소성 합성수지 재료가 용융되면 가압을 해제하고 금형을 개방하는 단계와; 개방된 금형 내부의 용융상태인 열가소성 합성수지 재료 중에서 금형의 공동에 충전된 부분 이외의 재료를 제거하는 단계와; 열가소성 합성수지 재료가 공동에 충전되어 있는 금형 상면에 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 안치하는 단계와; 금형을 가압한 상태로 냉각시켜 상기 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나에 접하고 있는 열가소성 합성수지 재료들을 상기 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나와 일체화시키는 단계를; 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 합성수지 제품의 제조방법에 관한 것이다.
열가소성 합성수지는, 통상적으로 열을 가하면 분자 결합이 끊어져 유동성을 가지며 녹아 형태를 변화시킬 수 있으며, 열을 가해 녹인 후 온도가 내려가면 굳어서 다시 모양을 만들 수 있기 때문에 재활용이 가능한 특징이 있다. 근자, 스포츠 및 각종 가전 제품의 보호 케이스 분야에서 이러한 열가소성 합성수지 성형품을 직물과 연계시켜 다양한 형태의 충격 방지용 완충 제품을 선보이고 있다.
열가소성 합성수지 성형품을 직물과 연계시키는 대표적인 방법은 접착제를 이용하는 것이다. 이 방법은 매우 단순하고 누구나 쉽게 작업할 수 있는 장점은 있으나, 복잡한 작업 공정과 높은 불량율, 그리고 환경 오염을 유발시킬 수 있다는 점에서 점차 그 적용 범위가 줄어들고 있는 실정이다. 이에 대한 대안으로 제안되고 있는 것이, 일본 공개특허 평09-001586, 대한민국 공개특허 제2002-0042559호와 같이 금형을 이용하여 직물과 열가소성 합성수지 재료를 일체화하는 방법이다.
이 방법은 최종 제품 형상에 대응되는 공동이 구비되는 금형을 준비하고, 준비된 금형의 공동에 직물을 안치시킨 이후 금형을 밀폐한 다음에, 직물과 금형의 공동 사이 공간에 용융된 열가소성 합성수지 재료를 충전시켜 직물과 합성수지 재료를 일체화시킨다. 즉, 냉각된(또는 냉각시켜서) 금형 내부에 열가소성 합성수지 재료를 사출 방식으로 주입하는 방식으로서, 성형품을 금형의 공동 형상으로 대량 생산이 가능하다는 특징이 있다.
그러나, 이 방식은 일정 온도 이상을 유지하고 있는 유동성의 열가소성 합성수지를 상대적으로 낮은 온도를 유지하는 금형에 주입시켜, 금형의 공동 형상으로 냉각 성형한다는 점에서, 용융된 열가소성 합성수지가 금형의 공동 공간을 완전하게 채우지 못하거나 또는 이와 반대로 금형의 공동 공간 이상 주입되는 경우에는 불량이 발생하는 문제가 있다. 그런데 이는 최종적으로 제품 자체를 회복할 수 없는 불량 상태라는 점에서 이에 대한 개선 방안이 시급한 실정이다.
일본 공개특허 평09-001586, 대한민국 공개특허 제2002-0042559호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명은 복수 개의 개별 열가소성 합성수지 재료를 가장 자리의 재료 넘침 현상 없이 직물 또는 핫 멜트 표면에 용이하게 표현할 수 있는 열가소성 합성수지 제품의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 열가소성 합성수지 재료의 형상적 특성 및 재료적 특성에 제한받지 않고 시각적으로 각 색상별 열가소성 합성수지 상호 간의 색상적인 경계 범위가 명확하게 구분되거나 또는, 열가소성 합성수지 재료와 직물 또는 핫 멜트 상호 간의 재료적인 경계 범위가 명확하게 구분되는 열가소성 합성수지 제품을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 재단 칼을 사용하여 열가소성 합성수지를 일정 형상으로 재단하고 접착제로서 이들을 직물 상면에 부착하지 않고 금형의 성형 공정만으로 직물과 열가소성 합성수지를 일체화할 수 있는 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 사용되는 금형의 형상 및 열가소성 합성수지 재료의 제반 요소에 구애받지 않고 어떠한 두께 및 디자인으로 이루어지는 열가소성 합성수지라도 직물 또는 핫 멜트와 일체형으로 제조할 수 있는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 열가소성 합성수지가 핫 멜트와 일체로 제조되어, 가열에 의해 피 접착물에 쉽게 접착될 수 있도록 하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 임의 형상의 음각으로 이루어지는 공동이 형성되는 금형을 준비하는 단계와; 금형의 공동 체적보다 많은 열가소성 합성수지 재료를 상기 금형의 공동에 채우는 단계와; 금형을 가압한 상태로 열을 가하는 단계와; 가해지는 열에 의해 금형의 공동에 채워진 열가소성 합성수지 재료가 용융되면 가압을 해제하고 금형을 개방하는 단계와; 개방된 금형 내부의 용융상태인 열가소성 합성수지 재료 중에서 금형의 공동에 충전된 부분 이외의 재료를 제거하는 단계와; 열가소성 합성수지 재료가 공동에 충전되어 있는 금형 상면에 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 안치하는 단계와; 금형을 가압한 상태로 냉각시켜 상기 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나와 접하고 있는 열가소성 합성수지 재료들을 상기 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나와 일체화시키는 단계를; 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 임의 형상의 음각으로 이루어지는 복수 개의 공동이 형성되는 금형을 준비하는 단계와; 금형의 일부 공동에 그 공동 체적보다 많은 제1 열가소성 합성수지 재료를 채우는 단계와; 금형을 가압한 상태로 열을 가하는 단계와; 가해지는 열에 의해 금형의 제1 열가소성 합성수지 재료가 용융되면 가압을 해제하고 금형을 개방하는 단계와; 개방된 금형 내부의 용융상태인 제1 열가소성 합성수지 재료 중에서 금형의 공동에 충전된 부분 이외의 재료를 제거하는 단계와; 상기 금형의 공동 중에서 용융상태인 제1 열가소성 합성수지 재료가 채워지지 않은 빈 보조 공동에 상기 제1 열가소성 합성수지 재료와 색상이 상이하거나 또는 색상 및 물성이 상이한 제2 열가소성 합성수지 재료를 채우는 단계와; 금형을 가압한 상태로 열을 가하는 단계와; 가해지는 열에 의해 제2 열가소성 합성수지 재료가 용융되면 가압을 해제하고 상기 금형을 개방하는 단계와; 개방된 금형 내부의 용융상태인 제2 열가소성 합성수지 재료 중에서 금형의 공동에 충전된 부분 이외의 제2 열가소성 합성수지 재료를 제거하는 단계와; 제1 열가소성 합성수지 재료 및 제2 열가소성 합성수지 재료가 각각의 공동에 충전되어 있는 금형 상면에 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 안치하는 단계와; 금형을 가압한 상태로 냉각시켜 상기 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나와 접하고 있는 제1 열가소성 합성수지 재료 및 제2 열가소성 합성수지 재료를 상기 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나와 일체화시키는 단계를; 포함하여 이루어지는 것을 다른 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 임의 형상의 음각으로 이루어지는 복수 개의 공동이 형성되는 금형을 준비하는 단계와; 금형의 공동에 그 공동 체적보다 적은 제1 열가소성 합성수지 재료를 먼저 채운 다음, 그 상부에 남은 공동 체적보다 많은 제2 열가소성 합성수지 재료를 채우는 단계와; 금형을 가압한 상태로 열을 가하는 단계와; 가해지는 열에 의해 금형의 제1 열가소성 합성수지 재료 및 제2 열가소성 합성수지 재료 각각이 용융되면 가압을 해제하고 금형을 개방하는 단계와; 개방된 금형 내부의 용융상태인 제2 열가소성 합성수지 재료 중에서 금형의 공동에 충전된 부분 이외의 제2 열가소성 합성수지 재료를 제거하는 단계와; 제1 열가소성 합성수지 재료 및 제2 열가소성 합성수지 재료가 각각의 공동에 순차적으로 충전되어 있는 금형 상면에 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 안치하는 단계와; 금형을 가압한 상태로 냉각시켜 제2 열가소성 합성수지 재료의 양쪽에 접하고 있는 상기 제1 열가소성 합성수지 재료 및 상기 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 상기 제2 열가소성 합성수지 재료와 일체화시키는 단계를; 포함하여 이루어지는 것을 또 다름 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 임의 형상의 음각으로 이루어지는 공동이 형성되는 제1금형을 적어도 2개 이상 준비하는 단계와; 각 제1금형의 공동 체적보다 많은 열가소성 합성수지 재료를 상기 제1금형의 공동에 채우는 단계와; 각 제1금형을 가압한 상태로 열을 가하는 단계와; 가해지는 열에 의해 각 제1금형의 열가소성 합성수지 재료가 용융되면 가압을 해제하고 각 제1금형을 개방하는 단계와; 개방된 각 제1금형 내부의 용융상태인 열가소성 합성수지 재료 중에서 각 제1금형의 공동에 충전된 부분 이외의 열가소성 합성수지 재료를 제거하는 단계와; 열가소성 합성수지 재료가 공동에 충전된 각 제1금형을 임의 형상의 공동으로 이루어지는 내부 공간이 구비되는 제2금형의 공동에 위치시키는 단계와; 제2금형의 공동에 위치하며 열가소성 합성수지 재료가 공동에 충전되어 있는 제1금형의 상면에 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 안치하는 단계와; 제2금형을 가압한 상태로 냉각시켜 상기 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나에 접하고 있는 각 제1금형의 열가소성 합성수지 재료들을 상기 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나와 일체화시키는 단계를; 포함하여 이루어지는 것을 또 다른 기술적 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 임의 형상의 음각으로 이루어지는 공동이 형성되는 금형을 적어도 2개 이상 준비하는 단계와; 각 금형의 공동 체적보다 많으며 서로 색상이 상이하거나 또는 색상 및 물성이 상이한 열가소성 합성수지 재료를 상기 각 금형의 공동에 채우는 단계와; 각 금형을 가압한 상태로 열을 가하는 단계와; 가해지는 열에 의해 각 금형의 열가소성 합성수지 재료가 용융되면 가압을 해제하고 각 금형을 개방하는 단계와; 개방된 각 금형 내부의 용융상태인 열가소성 합성수지 재료 중에서 각 금형의 공동에 충전된 부분 이외의 열가소성 합성수지 재료를 제거하는 단계와; 열가소성 합성수지 재료가 공동에 충전되어 있는 어느 하나의 금형 상면에 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 안치하는 단계와; 상기 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 사이에 두고 공동에 충전된 열가소성 합성수지 재료들이 대향한 상태로 금형들을 합형하는 단계와; 합형된 금형을 가압한 상태로 냉각시켜 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나와 접하고 있는 각 금형의 열가소성 합성수지 재료들을 상기 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나와 일체화시키는 단계를; 포함하여 이루어지는 것을 또 다른 기술적 특징으로 한다.
상기 각 제1금형에 채워지는 열가소성 합성수지 재료들은 서로 색상이 상이하거나 또는 색상 및 물성이 모두 상이하게 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 제1 열가소성 합성수지는 핫 멜트로 이루어질 수 있다.
본 발명은 특정 색상 또는 특정 색상 및 물성의 열가소성 합성수지 재료가 용융되기 시작하는 시점에 금형을 개방하여 의도하는 금형의 공동 공간 외 불필요한 부위의 재료만을 효과적으로 제거할 수 있어, 종래와 달리 접착제를 사용하거나 또는 재봉하지 않더라도 다양한 색상 및 디자인으로 이루어지는 고품질의 열가소성 합성수지 제품을 직물 또는 핫 멜트 표면에 표현할 수 있다.
또한, 본 발명은 미리 계량된 열가소성 합성수지 재료를 금형에 투입하여 냉각 성형시키는 것이 아니라, 열가소성 합성수지 재료가 용융된 상태에서 금형 내부의 의도하는 특정 공동 공간에 완전히 채워지면 불필요한 재료를 제거한 다음에 냉각 성형시키는 방식을 채택함으로써, 직물 표면 또는 핫 멜트 표면에서 열가소성 합성수지 재료의 형상적 특성 및 재료적 특성에 제한받지 않고 시각적으로 각 색상별 열가소성 합성수지 상호 간의 색상적인 경계 범위가 명확하게 구분되거나 또는, 열가소성 합성수지 재료와 직물 또는 핫 멜트 상호 간의 재료적인 경계 범위가 명확하게 구분되는 열가소성 합성수지 제품을 제공해 줄 수 있다.
또한, 본 발명은 용융된 열가소성 합성수지 재료가 자연스럽게 직물의 조직 내부로 스며들어 직물과 일체화된 상태로 성형 공정을 거치게 하거나 또는 핫 멜트와 일체화되도록 함으로써, 별도의 접착제를 사용하지 않더라도 견고한 접착 내구성을 지니는 열가소성 합성수지 제품을 제조할 수 있도록 해준다.
또한, 본 발명은 디자인이 아무리 복잡한 형상으로 이루어진다 할지라도 미리 성형된 열가소성 합성수지 제품을 재단하고 이를 직물 또는 핫 멜트에 접착하는데 요구되는 복잡한 공정을 거치지 않고도 단일의 냉각 성형 공정만으로 이를 직물 표면 또는 핫 멜트 표면에 일체형으로 용이하게 구현할 수 있도록 해준다.
또한, 본 발명은 열가소성 합성수지가 핫 멜트와 일체로 제조되는 경우, 제조된 열가소성 합성수지 제품이 가열에 의해 피 접착물에 쉽게 접착될 수 있도록 해준다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법의 개략적인 공정도.
도 2a 내지 도 2e 각각은 도 1의 일부 공정 설명을 위한 개략적인 구성도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조 방법의 개략적인 공정도.
도 4a 내지도 4g 각각은 도 3의 일부 공정 설명을 위한 개략적인 구성도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제조 방법의 개략적인 공정도.
도 6a 내지 도 6f 각각은 도 5의 일부 공정 설명을 위한 개략적인 구성도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제조 방법의 개략적인 공정도.
도 8a 내지 도 8i 각각은 도 7의 일부 공정 설명을 위한 개략적인 구성도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 제조 방법의 개략적인 공정도.
도 10a 내지 도 10h 각각은 도 9의 일부 공정 설명을 위한 개략적인 구성도.
본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴본다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 자명한 사항, 그리고 각 실시예에서 중복 적용될 수 있는 부분에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 열가소성 합성수지 제품의 제조 방법에 대한 바람직한 일 실시예가 도 1에 개시되어 있다. 개시된 것과 같이 본 발명은, 금형을 준비하는 단계(S110), 금형에 열가소성 합성수지 재료를 채워넣는 단계(S132, S136), 금형을 가열하는 단계(S140), 금형을 개방하는 단계(S150), 재료 중의 일부를 제거하는 단계(S170), 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 안치하는 단계(S180), 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나와 접하는 성형재료를 이들과 함께 가교 냉각 성형하는 단계(S190)를 포함하여 이루어지는 특징이 있다.
상기 금형의 내부에는 임의 형상으로 이루어지는 내부 공간이 구비된다. 상기 금형의 내부 공간은 후술할 열가소성 합성수지 재료들이 채워지는 공동으로서, 음각으로 형성되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따라 형성되는 금형의 공동은 그 수에 따라 단일 형상의 공동으로 이루어지거나 또는 복수 개의 공동으로 이루어질 수 있으며, 그 구조에 따라 공동 공간이 평면 또는 입체 형상으로 이루어지거나 이들 양자가 조합되는 다양한 형태로 공동 공간이 이루어질 수도 있다.
금형의 공동 공간 형상이 입체 형상으로 이루어지는 경우는, 내부 공간이 입체 형상으로 음각되어 이루어지는 공동이 구비되는 통상적인 금형의 구성과, 이와 달리 입체 형상으로 이루어지며 표면에 임의 형상의 음각 공동이 구비되는 금형 코어와 내부 면에는 상기 금형 코어에 있어 음각 공동을 제외한 외부 면 형상에 대응하는 공동이 구비되어 금형 코어와 결합되는 금형 본체로 이루어지는 조합 금형의 구성을 상정할 수 있다. 금형의 공동이 복수 개로 이루어지는 경우에, 상기 복수 개의 공동들은 상호 간에 연결되어 형성되거나, 또는 복수 개의 공동 중 선택되는 어느 하나 이상이 나머지 공동과 분리되어 형성되거나 또는, 복수 개의 공동 모두가 나머지 각각과 분리되어 형성될 수도 있다. 다만, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명은 이에 따라 제한되지 않음은 물론이다.
다양한 형상으로 이루어지는 금형의 공동은 최종 열가소성 합성수지 제품의 전체 외형과 동일하게 이루어지는 것이 바람직하다. 본 발명은 금형의 공동 구조가 직물이 안치되는 제1공동과 상기 제1공동 표면에 음각으로 형성되어 열가소성 합성수지 재료가 채워지는 제2공동으로 이루어지는 경우를 배제하지 않는다. 도 2a에는 복수 개의 개별 공동(2)이 내부에 형성되는 금형(1)의 일례가 개시되어 있다.
금형이 준비되면, 도 2b에 개시되어 있는 것과 같이 금형의 공동에 임의 색상 및 재질로 이루어지는 열가소성 합성수지 재료(10)를 채운다. 공동에 채워지는 재료의 체적(양)은 도면에 개시된 것과 같이 금형의 공동 체적보다 크게 이루어지는 것이 바람직하다. 본 발명에 따라 금형의 공동에 열가소성 합성수지 재료를 채우는 방법은 다음과 같은 두 가지를 상정할 수 있다. 그중 하나는 금형을 개방한 상태에서 열가소성 합성수지 재료를 공동에 직접 안치시키는 것이며(S132), 이 경우에 사용되는 재료는 고상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 재료가 고상으로 이루어지는 경우에 그 형상은 공동의 형상에 대응되도록 형성될 수 있다.
다른 하나는 금형을 밀폐시킨 상태에서 사출기의 재료 주입기 등과 같은 장치를 사용하여 공동에 열가소성 합성수지 재료를 채워 넣는 것이다(S136). 이 경우, 고상의 재료는 장치 내부에 장착되는 가열수단에 의해 저온 가열되어 연화된 상태에서 밀폐된 금형의 재료 주입구 및 재료 주입로를 통해 공동 공간으로 공급된다. 본 발명에 따라 금형 내부의 공동에 직접 안치되거나 또는 장치를 통하여 공급되는 열가소성 합성수지 재료의 양은 공동의 체적보다 크기만 하면 무방하며 제품에 따라 임의로 결정 가능하다. 이는 특히 복합 색상의 제품을 일체로 냉각 성형함에 있어 각 색상별 금형의 내부 공동 체적과 채워지는 재료의 양은 기본적으로 정밀한 편차 범위조차 없이 정확히 일치되어야만 하는 종래 방식과 크게 구별된다.
본 발명에 따른 열가소성 합성수지 재료(여기에서 열가소성 합성수지 재료라 함은 후술할 제1 열가소성 합성수지 재료 및 제2 열가소성 합성수지 재료를 모두를 포함하는 개념이다)는 관련 업계에서 통상적으로 사용하고 있는 임의 재료 중에서 선택할 수 있음은 자명하다.
열가소성 합성수지 재료가 금형의 내부 공간에 채워지면, 채워진 재료가 금형 외부로 흘러 넘치지 않도록 금형을 밀폐한 다음 일정 압력으로 가압한 상태에서 금형을 가열한다(S140). 금형에 지속적으로 열이 가해지면, 그 열에 의해 용융된 열가소성 합성수지 재료는 상대적으로 금형 공동 공간 중에서 하부에 위치하는 금형의 공동 공간에 먼저 충전되며, 나머지 과잉 공급되어 용융된 재료들은 공동 공간 이외의 공간인 공동 주변부 및 표면에 자리하게 된다. 즉, 공동 공간의 체적을 상회하여 공급된 재료의 잉여분은 금형의 공동 공간 경계를 벗어나게 된다.
가압된 상태에서 지속적으로 전달되는 열에 의해 성형재료가 연화점을 용융되는 임의 시점에 진입하게 되면 가압을 해제하고 금형을 개방한다(S150). 금형 개방은 열가소성 합성수지 재료가 열에 의해 연화점(softening temp.)을 지나 용융되기 시작하는 점성체로의 변화 시점 또는, 용융점(melting temp.)을 지나 용융 액체로 변화하는 시점 사이, 또는 완전히 용융 액체 상태 중에서 임의로 선택하여 이루어지는 것이 바람직하다.
다음으로, 개방된 금형 내부에서 공동 공간에 충전된 부분 이외의 열가소성 합성수지 재료를 제거한다(S170). 본 발명에 따른 불필요한 재료의 제거는 여러 다양한 방법 중에서 임의 선택가능하며, 이에는 크게 금형을 일정 온도로 유지하면서 제거수단을 이용하여 용융된 상태에 있는 재료를 제거하는 방법과, 금형을 냉각시켜 고상으로 변환된 재료를 가열된 제거수단으로서 제거하는 방법이 있을 수 있다. 이 중에서 후자의 방법을 선택하는 경우, 상기 제거수단의 단부에는 재료의 최저 연화점(Softening temp.) 이상의 온도로 가열 가능한 장치가 부가될 수도 있다. 상기 제거수단은 일정한 폭을 가지는 칼이 될 수 있다. 도 2c에 공동에 충전된 열가소성 합성수지 재료(12) 부분을 제외하고, 과잉 공급되어 공동 공간 이외 부분에 자리하고 있는 용융된 열가소성 합성수지 재료(13)를 칼과 같은 제거수단(8)으로 제거하는 S170 단계의 일례가 개시되어 있다.
또한, 상기 불필요한 재료를 제거하는 단계(S170)는 상기 공동 공간에 충전된 열가소성 합성수지 재료를 금형의 공동에서 탈형하여 불필요한 재료를 더욱 깔끔하게 제거하는 방법을 포함할 수 있음은 물론이다. 이는 후술할 실시예에서도 모두 동일하게 적용됨은 물론이다.
공동 공간 이외에 존재하는 재료가 제거되면, 재료가 공동 공간에 충전된 상태에서 상기 금형 상면에 직물 또는 핫 멜트(Hot Melt) 중에 선택되는 어느 하나를 안치하고 금형을 밀폐한다(S180).
이 중에서 직물은 후술할 가교 과정에서 용융된 열가소성 합성수지 재료가 금형 내부에서 발생하는 압력에 의해 침투(penetration) 가능하거나 또는, 함침(impregnation)이 가능한 구조와 조직으로 이루어지기만 하면 무방하여, 천연소재 또는 합성소재 편직물이나 제직물 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 선택되는 직물은 신축성 여부와 전혀 무관하므로 전혀 신축성이 없거나 또는, 어느 일 방향 이상으로 신축성이 있더라도 무방하다. 아울러, 본 발명은 상기 직물 이외에 성형재료가 침투할 수 있거나 또는 함침할 수만 있다면 천연소재 또는 합성소재로 이루어지는 부직포, 그리고 천연 피혁 및 직물 또는 부직포 등으로 가공된 합성 피혁 역시 배제하지 않는다. 아울러, 본 발명은 상기 피 부착재료 이외 성형재료가 부착될 수만 있다면, 성형재료와 연화점(softening temp.) 또는 용융점(melting temp.)이 동일하거나 상이한 열가소성수지 필름 또는 열가소성수지 필름 등이 표면에 구비된 직물, 부직포 등으로 가공된 소재 또한 배제하지 않는다.
또한, 핫 멜트는 열가소성 합성수지로 이루어진 것으로서 열을 가하여 녹인 후 피접착 재료에 압착하여 냉각시킴으로써 두 물체를 용이하게 접착시키는 접착제로서 널리 알려진 재료이다. 상기 핫 멜트는 그 특성상 후술할 가열된 금형 내에서 용융된 열가소성 합성수지 재료와 용이하게 일체화될 수 있다. 상기 핫 멜트는 시트 또는 필름, 부직포 등 여러 형상으로 이루어져 용융된 열가소성 합성수지 재료 상면에 안치될 수 있음은 물론, 펠릿 또는 분말(파우더) 형태로 이루어져 용융된 열가소성 합성수지 재료 상면에 도포될 수도 있다. 상기 핫 멜트는 TPU(Thermoplastic Polyurethane) 핫 멜트, PA(Polyamide) 핫 멜트, EVA(Ethane-vinyl acetate copolyester) 핫 멜트, PES(Copolyester) 핫 멜트 등을 포함하여 관련 분야에서 널리 사용되고 있는 재질 중에서 임의 선택가능하다.
금형 내부의 공동에 열가소성 합성수지 재료(12)가 충전된 상태에서 그 상면에 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나(20)가 안치된 다음 금형을 밀폐시킨 일례가 도 2d에 개시되어 있다. 도면에 개시된 것과 달리 금형의 구성이, 표면에 음각으로 형성되는 공동 공간이 구비되는 금형 코어와 상기 금형 코어와 결합되는 금형 본체의 조합 금형으로 이루어지는 경우에 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 안치시킬 때는, 연화, 용융된 재료가 공동 공간에 충전된 금형 코어의 외부 면 전체를 감싸거나 또는, 적어도 공동 공간을 포함하는 외부 면 일부를 감싸는 형태로 이루어질 수 있음은 자명하다.
다음으로, 밀폐된 금형을 가압한 상태에서 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나와 접하고 있는 열가소성 합성수지 재료를 냉각 성형한다. 이에 따라, 금형 공동과 직물 표면 및 직물 조직 내부에 각각에 스며든 열가소성 합성수지 재료는 직물과 일체화되면서 직물에 부착되거나, 또는 핫 멜트와 일체화된다. 열가소성 합성수지 재료가 이들과 일체화되면, 가압을 해제하고 금형을 신속히 개방한다(S190). 냉각 성형 단계가 완료되면, 도 2e에 개시된 것과 같이 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나(20)의 표면에 임의 형상으로 성형된 열가소성 합성수지(112)가 구비되는 열가소성 합성수지 제품이 만들어지게 된다.
본 발명에 따라 만들어지는 열가소성 합성수지 제품은 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나와 열가소성 합성수지 성형품 상호 간의 결합을 위한 여타의 접착 수단이 전혀 필요 없는 특징이 있다. 뿐만 아니라, 동일 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나의 표면상에 형성되는 열가소성 합성수지 성형품 인접 부위 간의 외곽 경계에 색상침범 현상이 전혀 발생하지 않는 특징도 있다. 그 이유는, 열가소성 합성수지 재료를 공동에 충전시킴에 있어, 재료를 점성체 또는 용융된 상태로 변환시켜 임의 형상으로 이루어지는 공동의 공간 모두에 빈틈없이 채워 넣은 다음, 용융 상태에서 금형을 개방하여 과잉 공급되어 불필요해진 부분을 따로 제거하는 과정을 거치고 있기 때문이다. 이러한 방식은, 종래 이미 냉각 성형된 열가소성 합성수지 성형품을 냉각 이후 2차 재압축성형 또는 절단, 재단 등의 부가적이며 후속적 공정으로 2차 가공하여 재봉 또는 접착하여 부착하는 방식과 매우 구분된다. 따라서 본 발명은 다양한 디자인 및 색상이 구비되는 어떠한 제품이라도 냉각 과정 이후 접착 등 부가적 공정 없이 다양한 형상으로 구비된 열가소성 합성수지 제품을 제조할 수 있게 되는 것이다.
한편, 본 발명은 열가소성 합성수지 재료가 채워진 금형을 가열하기 이전(S140)에 이형수단을 개재시키고(S120), 금형을 개방한 이후에는 개재된 이형수단을 제거하는 단계(S160)가 부가되는 경우를 배제하지 않는다. 상기 이형수단은 금형 개방시 용융된 열가소성 합성수지 재료와 금형의 공동 내부 면과 용이하게 분리될 수 있도록 하기 위하여 사용된다. 재료가 고상으로 이루어지는 경우에는 재료가 공동에 안치된 이후에 이형수단을 게재시키는 것이 바람직하며, 사출기의 재료 주입기를 통하여 연화된 열가소성 합성수지 재료를 공급하는 경우에는 재료가 밀폐된 금형의 공동에 공급되기 이전에 이형수단을 게재시키는 것이 바람직하다. 이형수단의 예로서는 고 이형성 필름, 원단 또는 금형의 내부 공간에 채워지는 재료의 일부 면에 대한 이형성 수지 도포 등의 경우를 상정할 수 있으나 이는 단지 예시일 뿐, 금형의 내부 면과 재료 상호 간의 고강도 접착을 방지하고, 점성체로 변환된 용융된 재료 표면에의 신속한 접근성이 보장된다면 여러 다양한 수단 중에서 취사 선택할 수 있음은 자명하다.
한편, 금형 내부에 안치되는 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나에 있어 열가소성 합성수지 재료와 접하는 면 이외의 부분(용융된 재료와 접하지 않는 반대면)은 금형 표면으로부터 지속적으로 가해지는 열에 의해 손상될 수 있다. 이를 위하여 본 발명은 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 금형에 안치한 다음에 이들 보호수단을 이들과 금형 내부 면 사이에 개재시키고(S182), 최종적으로 금형을 개방한 이후에 개재된 이들 보호수단을 제거하는 단계(S192)가 부가되는 경우를 배제하지 않는다. 보호수단의 예로서는 내열성 수지 필름, 성형물, 직물 또는 상기 직물 일부 면에 대한 내열성 수지의 도포 등이 있을 수 있는데, 이는 단지 예시일 뿐 여러 다양한 방식 중에서 각 제품별로 임의로 취사 선택할 수 있다.
또한, 본 발명은 직물을 사용하는 경우에 상기 직물과 열가소성 합성수지 재료 상호 간의 접착 정도를 강화시키기 위하여, 직물을 재료 상면에 안치하기 이전에 별도의 접착 수단을 상기 재료와 직물 사이에 개재시키는 경우를 배제하지 않는다. 상기 접착 수단은 냉각 성형 과정에서 직물과 열가소성 합성수지 재료 상호 간의 접착력을 강화시켜주는 수단으로서, 여러 다양한 접착 수단 중에서 임의 선택 가능하며 그 형상에도 제한이 없다.
또한, 본 발명은 직물 대신에 핫 멜트를 상기 열가소성 합성수지 재료와 일체로 형성하는 경우, 본 발명에 따라 제조된 열가소성 합성수지 제품은 상기 핫 멜트의 특성 때문에 가열에 의해 피접착체에 손쉽게 접착될 수 있는 장점이 있다. 이러한 특징은 후술하는 실시예들에서도 동일하게 나타남은 물론이다.
본 발명에 따른 열가소성 합성수지 제품의 제조 방법에 대한 바람직한 다른 실시예가 도 3에 개시되어 있다. 이 실시예는 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나의 표면에 다중 색상 및 물성으로 이루어지는 열가소성 합성수지 성형품이 구비되는 제품을 단일 금형으로 제조할 수 있는 용이한 방법을 제공한다. 이 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 중복되거나 또는 전술한 실시예의 설명 부분이 그대로 적용될 수 있는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
먼저, 도 4a에 개시된 것과 같이 내부에 공동(2) 공간이 구비되는 금형(1)을 준비한다(S210). 금형이 준비되면, 도 4b와 같이 금형의 내부에 구비되는 공동 중에서 선택되는 일부 공동에 임의 색상으로 이루어지는 제1 열가소성 합성수지 재료(30)를 채워 넣는다. 어떠한 공동을 선택할지 여부는 완전히 임의사항이다. 제1 열가소성 합성수지 재료를 선택된 공동에 채워 넣는 방법은 제1 재료가 고상으로 이루어지는 경우(S221)와, 고상의 제1 재료가 가열 및 연화되는 경우(S222)로 구별될 수 있으며 이는 전술한 바와 동일하다.
선택된 공동에 제1 열가소성 합성수지 재료가 채워지면, 금형을 밀폐한 다음 가압된 상태에서 열을 가하여 상기 제1 재료를 용융시키고(S226), 용융된 제1 재료가 선택된 공동 공간에 빈틈없이 채워지면 가압을 해제하고 금형을 개방한다(S227). 다음으로, 개방된 금형의 내부에서 선택된 공동 공간을 벗어나서 다른 부위에 자리하고 있는 과잉 공급된 제1 재료들을 제거한다(S228). 도 4c에는 제거수단(8)을 이용하여 선택된 공동에 충전된 제1 재료(32) 이외의 불필요하게 과잉 공급되어 용융된 제1 재료(33)를 제거하는 과정이 개시되어 있다.
과잉 공급되어 용융된 제1 재료가 제거되면, 도 4d와 같이 금형의 공동 중에서 용융 상태인 제1 재료가 채워지지 않은 나머지 공동 공간에 상기 제1 재료와 색상이 상이하거나 또는 색상 및 물성이 상이한 제2 열가소성 합성수지 재료(40)를 채우고, 금형을 밀폐하여 가압한 상태에서 열을 가하여 상기 제2 재료를 용융시킨다(S236). 금형의 나머지 공동 공간에 상이한 색상의 제2 재료를 채워 넣는 방법은 제2 재료가 고상으로 이루어지는 경우(S231)와, 고상의 제2 재료가 가열 및 연화되는 경우(S232)로 구별될 수 있으며 이는 전술한 바와 동일하다.
전달되는 열에 의해 제2 재료가 연화점을 지나 용융되면서 제1 재료가 충전된 공동 이외의 나머지 공동 공간을 빈틈없이 채우면 금형을 개방하고(S237), 도 4e와 같이 선택된 공동 공간(42)을 벗어나서 다른 부위에 자리하고 있는 과잉 공급된 제2 재료(43)를 제거수단(8)으로 제거한다(S238).
다음으로, 도 4f와 같이 제1 재료(32) 및 제2 재료(42) 각각이 공동에 충전되어 있는 금형의 상면에 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나(50)를 안치하고 금형을 밀폐한다(S250).
금형이 밀폐되면, 상기 금형을 가압한 상태에서 냉각 성형시켜 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나와 접하고 있는 제1 재료 및 제2 재료 각각을 일체화시킨다. 이에 따라, 금형 공동과 직물 표면 및 직물 조직 내부에 각각에 스며든 각 재료들은 직물과 일체화되어 부착되거나, 또는 핫 멜트와 일체화된다. 각 재료들이 직물 표면 및 내부 조직에 침투하여 직물과 일체화되거나 또는 핫 멜트와 일체화되면, 가압을 해제하고 금형을 신속히 개방한다(S260). 냉각 성형 단계가 완료되면, 도 4g에 개시된 것과 같이, 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나(50)의 표면에 임의 형상으로 성형되며 다양한 색상 및 물성을 가진 열가소성 합성수지 성형품(232, 242)이 구비되는 열가소성 합성수지 제품이 만들어지게 된다.
전술한 실시예와 동일하게 이 실시예에서도, 각 재료가 채워진 금형을 가열하기 이전에 이형수단을 개재시키고, 금형을 개방한 이후에는 개재된 이형수단을 제거하는 단계가 부가될 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 이형수단은 제1 재료가 채워지는 단계(S221, S222) 및 제2 재료가 채워지는 단계(S231, S232) 중에 선택되는 어느 하나 또는 양자 모든 단계에서 게재될 수 있으며(S223), 이형수단이 게재되는 구체적인 단계는 제1 재료의 특성(고상 또는 연화)에 따라 달라짐은 전술한 바와 동일하다. 이형수단이 게재되면 금형이 개방되는 S227 및 S238 단계 이후에 게재된 이형수단을 제거하는 것이 바람직하다(S224, S234).
또한, 이 실시예에서도 전달되는 열로부터 금형 내부에 안치되는 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 보호하기 위하여, 이들을 금형에 안치한 다음에 보호수단을 이들과 금형의 내부 면 사이에 개재시키고(S252), 최종적으로 금형을 개방한 이후에 개재된 상기 보호수단을 제거하는 단계(S262)가 부가되는 경우를 배제하지 않는다.
또한, 이 실시예에서도 직물과 열가소성 합성수지 재료 상호 간의 접착 정도를 강화시키기 위하여, 직물을 재료 상면에 안치하기 이전에 별도의 접착 수단을 재료와 직물 사이에 개재시키는 경우를 배제하지 않는다.
본 발명에 따른 열가소성 합성수지 제품의 제조 방법에 대한 바람직한 다른 실시예가 도 5에 개시되어 있다. 이 실시예는 전술한 실시예와 유사하게 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나의 표면에 다중 색상 및 물성으로 이루어지는 열가소성 합성수지 성형품이 구비되는 제품을 단일 금형으로 제조할 수 있는 용이한 방법을 제공하는데, 전술한 실시예와의 차이는 동일한 공동 내부에 서로 다른 열가소성 합성수지 재료가 채워져 열가소성 합성수지 성형품을 구현한다는 점에 있다. 이 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 중복되거나 또는 전술한 실시예의 설명 부분이 그대로 적용될 수 있는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
먼저, 도 6a에 개시된 것과 같이 내부에 공동(2) 공간이 구비되는 금형(1)을 준비한다(S210). 금형이 준비되면, 금형의 내부에 구비되는 공동에 임의 색상으로 이루어지는 제1 열가소성 합성수지 재료를 채워 넣는다. 이 실시예는 제1 재료를 공동에 채워 넣음에 있어, 공동의 체적보다 적은 양을 채워 넣는 특징이 있다. 금형의 모든 공동에 제1 재료를 각 공동 체적보다 적은 양을 채워 넣을 수 있으며, 이와 달리 금형의 공동 중에서 일부 공동을 선택한 다음에 선택된 각 공동의 체적보다 적은 양을 채워 넣을 수도 있다. 도 6b에는 이 중에서 모든 공동에 제1 재료(35)를 채워 넣은 전자의 경우가 개시되어 있다. 제1 재료를 공동에 채워 넣는 방법은 제1 재료가 고상으로 이루어지는 경우(S241)와, 고상의 제1 재료가 가열 및 연화되는 경우(S243)로 구별될 수 있으며 이는 전술한 바와 동일하다.
공동에 제1 열가소성 합성수지 재료가 공동 체적보다 적은 양으로 채워지면, 다음으로 상기 제1 열가소성 합성수지 재료 상부에 제2 열가소성 합성수지 재료를 남은 공동의 체적보다 많은 양으로 채워 넣는다. 즉, 금형의 모든 공동에 제1 재료가 채워져 있는 경우라면 공동의 전체 체적 중에서 제1 재료가 차지하는 체적 부분을 제외한 나머지 공동의 체적보다 더 많은 제2 재료를 채워 넣는다. 이와 달리 금형의 일부 공동에 제1성형재료가 채워져 있다면, 제1성형재료가 채워져 있는 공동 및 제1 재료가 채워져 있지 않은 빈 공동 모두에 제2 재료를 각 공동의 체적보다 많은 양으로 채워 넣는다.
이 실시예에서 제1 열가소성 합성수지와 제2 열가소성 합성수지 각각은 통상적인 열가소성 합성수지 중에서 임의 선택될 수 있음은 물론이며, 상기 제2 열가소성 합성수지는 제1 열가소성 합성수지와 물성이 상이하거나, 또는 색상 및 물성이 모두 상이한 것으로 선택할 수도 있다. 또한, 본 발명은 나아가 제1 열가소성 합성수지가 핫 멜트로 이루어지는 경우를 배제하지 않는다. 제1 열가소성 합성수지가 핫 멜트로 이루어진다면, 이 실시예에 따라 만들어지는 제품은 하부에서 순차적으로 핫 멜트- 열가소성 합성수지-직물로 이루어지는 적층 구조로 이루어지거나, 또는 핫 멜트-열가소성 합성수지-핫 멜트로 이루어지는 적층 구조를 가지게 된다.
도 6c에는 모든 공동에 제1 재료(35)가 채워지는 경우를 상정하여, 제2 재료(36)가 채워지는 경우가 개시되어 있다. 제2 재료를 공동에 채워 넣는 방법은, 제1 재료의 경우와 동일하게 제2 재료가 고상으로 이루어지는 경우(S242)와, 고상의 제2 재료가 가열 및 연화되는 경우(S244)로 구별될 수 있으며 이는 전술한 바와 동일하다. 다만, 본 발명은 경우에 따라 제1 재료 및 제2 재료가 S241 및 S244 단계를 거쳐 금형의 공동에 채워지거나, 또는 S243 및 S242 단계를 거쳐 금형의 공동에 채워지는 경우도 배제하지 않는다.
공동에 제1 재료 및 제2 재료가 채워지면, 금형을 밀폐한 다음 가압된 상태에서 열을 가하여 상기 제1 재료 및 제2 재료를 동시에 용융시키고(S246), 용융된 재료들이 공동 공간에 빈틈없이 채워지면 가압을 해제하고 금형을 개방한다(S247). 다음으로, 개방된 금형의 내부에서 공동 공간을 벗어나서 다른 부위에 자리하고 있는 과잉 공급된 제2 재료를 제거한다(S248). 도 6d에는 제거수단(8)을 이용하여 공동에 충전된 제1 재료(35) 및 제2 재료(37) 이외의 불필요하게 과잉 공급되어 용융된 제2 재료(38)를 제거하는 과정이 개시되어 있다.
과잉 공급된 제2 재료들이 제거되면, 도 6e와 같이 제1 재료(35) 및 제2 재료(37) 각각이 공동에 충전되어 있는 금형의 상면에 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나(50)를 안치하고 금형을 밀폐한다(S256). 금형이 밀폐되면, 상기 금형을 가압한 상태에서 냉각 성형하여 서로 접하고 있는 제1 재료 및 제2 재료를 일체화함과 동시에, 제2 재료를 직물 표면 및 직물 조직 내부로 침투시키거나 또는 핫 멜트와 일체화시킨다. 이에 따라, 제2 재료는 제1 재료와 일체로 됨은 물론 제2 재료는 직물에 일체로 부착되거나 핫 멜트와 일체화된다.
재료들이 일체로 가교되고 제2 재료가 직물 표면 및 내부 조직에 침투하여 직물과 일체화되거나 또는 핫 멜트와 일체화되면 가압을 해제하고 금형을 신속히 개방한다(S266). 냉각 성형 단계가 완료되면, 도 6f에 개시된 것과 같이, 서로 접하고 있는 제1 재료 및 제2 재료를 일체화(50)의 표면에 임의 형상으로 성형되며 다양한 색상 및 물성을 가진 열가소성 합성수지 성형품(235, 237)이 구비되는 열가소성 합성수지 제품이 만들어지게 된다.
전술한 실시예와 동일하게 이 실시예에서도, 제2 재료가 채워진 금형을 가열하기 이전에 이형수단을 개재시키고, 금형을 개방한 이후에는 개재된 이형수단을 제거하는 단계가 부가될 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 이형수단은 제2 재료가 채워지는 단계(S242, S244)에서 게재될 수 있으며(S245), 이형수단이 게재되면 금형이 개방되는 S247 단계 이후에 게재된 이형수단을 제거하는 것이 바람직하다(S249).
또한, 이 실시예에서도 전달되는 열로부터 금형 내부에 안치되는 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 보호하기 위하여, 이들을 금형에 안치한 다음에 보호수단을 이들과 금형의 내부 면 사이에 개재시키고(S258), 최종적으로 금형을 개방한 이후에 개재된 이들 보호수단을 제거하는 단계(S268)가 부가되는 경우를 배제하지 않는다.
또한, 이 실시예에서도 직물과 열가소성 합성수지 재료 상호 간의 접착 정도를 강화시키기 위하여, 직물을 재료 상면에 안치하기 이전에 별도의 접착 수단을 재료와 직물 사이에 개재시킬 수 있음은 물론이다.
본 실시예에서 제1 열가소성 합성수지가 핫 멜트로 이루어지는 경우, 상기 제1 열가소성 합성수지가 핫 멜트로 이루어져 있기 때문에, 본 실시예에 의해 제조되는 열가소성 합성수지 제품의 표면, 즉, 제1 열가소성 합성수지 부분의 표면에 각종 도안이 인쇄된 필름이나 시트 즉, 핫 멜트 접착제가 도포되어 있지 않은 전사지 등을 부착하여 열을 가하면 상기 도안이 상기 제1 열가소성 합성수지 부분의 표면에 전사되어 다양한 무늬와 색상을 손쉽게 구현할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 열가소성 합성수지 제품의 제조 방법에 대한 바람직한 또 다른 실시예가 도 7에 개시되어 있다. 이 실시예는 복합 금형을 이용하여 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나의 표면에 다중 색상 및 물성으로 이루어지는 열가소성 합성수지 성형품이 구비되는 제품을 제조할 수 있다는 점에서 전술한 실시예와 구별된다. 이 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 중복되거나 또는 전술한 실시예의 설명 부분이 그대로 적용될 수 있는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
먼저, 임의 형상으로 이루어진 공동 공간이 구비되는 제1 금형을 복수 개 준비한다(S310, S410). 도 8a 및 도 8d 각각에는 내부에 공동(2, 4)이 구비되는 2개의 금형(1, 3)이 개시되어 있는데, 준비되는 금형들은 개시된 것과 달리 각 공동의 형상이 서로 상이하게 형성될 수도 있음은 물론이다.
금형이 준비되면, 도 8b 및 도 8e 각각과 같이 각 금형의 공동 공간에 열가소성 합성수지 재료(60, 70)를 채워 넣는다. 각 금형에 채워 넣어지는 재료는 서로 상이한 색상으로 이루어지거나 또는 서로 상이한 색상 및 물성으로 이루어지는 것이 바람직하다. 재료를 공동에 채워 넣는 방법은 재료가 고상으로 이루어지는 경우(S322, S422)와, 고상의 재료가 가열 및 연화되는 경우(S326, S426)로 구별될 수 있으며 이는 전술한 바와 동일하다.
금형의 각 공동에 재료가 채워지면, 각 금형을 밀폐한 다음 가압한 상태에서 열을 가하여 상기 재료를 용융시키고(S330, S430), 용융된 성형재료가 금형의 각 공동 공간에 빈틈없이 채워지면 금형을 개방하며(S340, S440), 각 금형의 공동 공간을 벗어나서 다른 부위에 자리하고 있는 과잉 공급된 재료들을 제거한다(S350, S450). 도 8c 및 도 8f 각각에는 제거수단(8)을 이용하여 공동에 충전된 재료(62, 72) 이외의 불필요하게 과잉 공급되어 용융된 재료(63, 73)를 제거하는 과정이 개시되어 있다.
다음으로, 도 8g와 같이 임의 형상의 공동(6)이 구비되는 제2 금형(5)을 준비한 다음(S510), 열가소성 합성수지 재료가 각 공동에 충전된 상태로 상기 각 제1 금형을 제2 금형의 공동에 위치시키고, 도 8h와 같이 제2 금형의 공동에 위치한 각 제1 금형 상면에 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나(80)를 안치하고 제2 금형을 밀폐한다(S520). 제2 금형이 밀폐되면, 상기 제2 금형을 가압한 상태에서 냉각 성형하여 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나와 접하고 있는 각 제1 금형의 재료 각각을 직물 표면 및 직물 조직 내부로 침투시키거나 또는 핫 멜트와 일체화시킨다. 이에 따라, 제1 금형의 공동과 직물 표면 및 직물 조직 내부에 각각에 스며든 각 재료들은 직물과 일체화됨과 동시에 직물에 일체로 부착되거나 또는 핫 멜트와 일체화된다. 제1 금형의 각 재료들이 직물 표면 및 내부 조직에 침투하여 직물과 일체화되거나 또는 핫 멜트와 일체화되면, 가압을 해제하고 제2 금형을 신속히 개방한다(S530). 냉각 성형 단계가 완료되면, 도 8i에 개시된 것과 같이, 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나(80)의 표면에 임의 형상으로 성형되며 다양한 색상 및 물성을 가진 열가소성 합성수지 성형품(362, 372)이 구비되는 열가소성 합성수지 제품이 만들어지게 된다.
전술한 실시예와 동일하게 이 실시예에서도, 각 재료가 채워진 제1 금형을 가열하기 이전에 이형수단을 개재시키고, 각 제1 금형을 개방한 이후에는 개재된 이형수단을 제거하는 단계가 부가될 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 이형수단은 각 제1 금형에 재료가 채워지는 단계에서(S322, S326, S422, S426) 게재될 수 있으며(S360, S460), 이형수단이 게재되는 구체적인 단계는 제1 재료의 특성(고상 또는 연화)에 따라 달라짐은 전술한 바와 동일하다. 이형수단이 게재되면 금형이 개방되는 S340 및 S440 단계 이후에 게재된 이형수단을 제거하는 것이 바람직하다(S370, S470).
또한, 이 실시예에서도 전달되는 열로부터 금형 내부에 안치되는 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 보호하기 위하여, 이들을 금형에 안치한 다음에 보호수단을 이들과 금형의 내부 면 사이에 개재시키고(S522), 최종적으로 금형을 개방한 이후에 개재된 이들 보호수단을 제거하는 단계(S532)가 부가되는 경우를 배제하지 않음은 물론이다.
또한, 이 실시예에서도 직물과 열가소성 합성수지 재료 상호 간의 접착 정도를 강화시키기 위하여, 직물을 재료 상면에 안치하기 이전에 별도의 접착 수단을 재료와 직물 사이에 개재시키는 경우를 배제하지 않는다.
본 발명에 따른 열가소성 합성수지 제품의 제조 방법에 대한 바람직한 또 다른 실시예가 도 9에 개시되어 있다. 이 실시예는 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나의 양면에 복합 색상 및 물성으로 이루어지는 열가소성 합성수지 성형품이 구비되는 제품을 제조할 수 있다는 점에서 전술한 실시예와 차이가 있다. 이 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예와 중복되거나 또는 전술한 실시예의 설명 부분이 그대로 적용될 수 있는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
먼저, 임의 형상의 음각으로 이루어지는 공동이 구비되는 적어도 2개 이상의 금형을 준비한다(S610, S710). 각 금형에 형성되는 공동의 형상은 그 제한이 없으며, 각기 다른 형상으로 이루어질 수 있음은 자명하다. 도 10a 및 도 10d 각각에는 내부에 서로 상이한 형상으로 이루어지는 공동(2′, 4′)이 구비되는 2개의 금형(1′, 3′)이 개시되어 있다.
금형이 준비되면, 도 10b 및 도 10e 각각과 같이 각 금형의 공동 공간에 열가소성 합성수지 재료(80, 90)를 채워 넣는다. 각 금형에 채워 넣어지는 재료는 서로 상이한 색상으로 이루어지거나 또는 서로 상이한 색상 및 물성으로 이루어지는 것이 바람직하다. 재료를 공동에 채워 넣는 방법은 재료가 고상으로 이루어지는 경우(S622, S722)와, 고상의 재료가 가열 및 연화되는 경우(S626, S726)로 구별될 수 있으며 이는 전술한 바와 동일하다.
금형의 각 공동에 재료가 채워지면, 각 금형을 밀폐한 다음 가압한 상태에서 열을 가하여 상기 재료를 용융시키고(S630, S730), 용융된 재료가 금형의 각 공동 공간에 빈틈없이 채워지면 금형을 개방하며(S640, S740), 각 금형의 공동 공간을 벗어나 다른 부위에 자리하고 있는 과잉 공급된 재료들을 제거한다(S650, S750). 도 10c 및 도 10f 각각에는 제거수단(8)을 이용하여 공동에 충전된 재료(82, 93) 이외의 불필요하게 과잉 공급되어 용융된 재료(83, 95)를 제거하는 과정이 개시되어 있다.
다음으로, 재료가 금형의 각 공동에 충전된 상태로 금형 사이에 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 개재시킨 다음(S820) 금형을 합형한다(S830). 금형의 합형은 도 10g에 개시된 것과 같이 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나(100)를 경계로 각 재료(82, 93)가 상호 대향하여 접하는 상태로 이루어지는 것이 바람직하다. 금형이 합형되어 밀폐되면, 합형된 금형을 가압한 상태에서 냉각 성형하여 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나와 접하고 있는 각 금형의 재료를 직물 표면 및 직물 조직 내부로 침투시키거나 또는 핫 멜트와 일체화시킨다. 이에 따라, 각 금형의 공동과 직물 표면 및 직물 조직 내부에 각각에 스며든 재료들은 일체화되고 이와 동시에 직물에 일체로 부착되거나 핫 멜트와 일체화된다. 각 금형의 재료들이 직물 표면 및 내부 조직에 침투하여 직물과 일체화되거나 또는 핫 멜트와 일체화되면, 가압을 해제하고 합형된 금형을 신속히 개방한다(S840). 냉각 성형 단계가 완료되면, 도 10h에 개시된 것과 같이, 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나(100)의 양면에 임의 형상으로 성형되며 다양한 색상 및 물성을 가진 열가소성 합성수지 성형품(482, 493)이 일체로 구비되는 제품이 구현된다.
전술한 실시예와 동일하게 이 실시예에서도, 재료가 채워진 각 금형을 가열하기 이전에 이형수단을 개재시키고, 각 금형을 개방한 이후에는 개재된 이형수단을 제거하는 단계가 부가될 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 이형수단은 각 금형에 재료가 채워지는 단계에서(S622, S626, S722, S726) 게재될 수 있으며(S660, S760), 이형수단이 게재되는 구체적인 단계는 제1 재료의 특성(고상 또는 연화)에 따라 달라짐은 전술한 바와 동일하다. 이형수단이 게재되면 금형이 개방되는 S640 및 S740 단계 이후에 게재된 이형수단을 제거하는 것이 바람직하다(S670, S770).
또한, 이 실시예에서도 전달되는 열로부터 금형 내부에 안치되는 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 보호하기 위하여, 이들을 금형에 안치한 다음에 보호수단을 이들과 금형의 내부 면 사이에 개재시키고(S832), 최종적으로 금형을 개방한 이후에 개재된 보호수단을 제거하는 단계(S842)가 부가되는 경우를 배제하지 않는다.
또한, 이 실시예에서도 직물과 열가소성 합성수지 재료 상호 간의 접착 정도를 강화시키기 위하여, 직물을 재료 상면에 안치하기 이전에 별도의 접착 수단을 재료와 직물 사이에 개재시키는 경우를 배제하지 않는다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
1 : 금형 2 : 공동
8 : 제거수단 12 : 열가소성 합성수지 재료
20 : 직물 또는 핫 멜트

Claims (7)

  1. 임의 형상의 음각으로 이루어지는 공동이 형성되는 금형을 준비하는 단계와;
    금형의 공동 체적보다 많은 열가소성 합성수지 재료를 상기 금형의 공동에 채우는 단계와;
    금형을 가압한 상태로 열을 가하는 단계와;
    가해지는 열에 의해 금형의 공동에 채워진 열가소성 합성수지 재료가 용융되면 가압을 해제하고 금형을 개방하는 단계와;
    개방된 금형 내부의 용융상태인 열가소성 합성수지 재료 중에서 금형의 공동에 충전된 부분 이외의 재료를 제거하는 단계와;
    열가소성 합성수지 재료가 공동에 충전되어 있는 금형 상면에 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 안치하는 단계와;
    금형을 가압한 상태로 냉각시켜 상기 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나와 접하고 있는 열가소성 합성수지 재료들을 상기 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나와 일체화시키는 단계를;
    포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 합성수지 제품의 제조방법.
  2. 임의 형상의 음각으로 이루어지는 복수 개의 공동이 형성되는 금형을 준비하는 단계와;
    금형의 일부 공동에 그 공동 체적보다 많은 제1 열가소성 합성수지 재료를 채우는 단계와;
    금형을 가압한 상태로 열을 가하는 단계와;
    가해지는 열에 의해 금형의 제1 열가소성 합성수지 재료가 용융되면 가압을 해제하고 금형을 개방하는 단계와;
    개방된 금형 내부의 용융상태인 제1 열가소성 합성수지 재료 중에서 금형의 공동에 충전된 부분 이외의 재료를 제거하는 단계와;
    상기 금형의 공동 중에서 용융상태인 제1 열가소성 합성수지 재료가 채워지지 않은 빈 보조 공동에 상기 제1 열가소성 합성수지 재료와 색상이 상이하거나 또는 색상 및 물성이 상이한 제2 열가소성 합성수지 재료를 채우는 단계와;
    금형을 가압한 상태로 열을 가하는 단계와;
    가해지는 열에 의해 제2 열가소성 합성수지 재료가 용융되면 가압을 해제하고 상기 금형을 개방하는 단계와;
    개방된 금형 내부의 용융상태인 제2 열가소성 합성수지 재료 중에서 금형의 공동에 충전된 부분 이외의 제2 열가소성 합성수지 재료를 제거하는 단계와;
    제1 열가소성 합성수지 재료 및 제2 열가소성 합성수지 재료가 각각의 공동에 충전되어 있는 금형 상면에 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 안치하는 단계와;
    금형을 가압한 상태로 냉각시켜 상기 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나와 접하고 있는 제1 열가소성 합성수지 재료 및 제2 열가소성 합성수지 재료를 상기 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나와 일체화시키는 단계를;
    포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 합성수지 제품의 제조방법.
  3. 임의 형상의 음각으로 이루어지는 복수 개의 공동이 형성되는 금형을 준비하는 단계와;
    금형의 공동에 그 공동 체적보다 적은 제1 열가소성 합성수지 재료를 먼저 채운 다음, 그 상부에 남은 공동 체적보다 많은 제2 열가소성 합성수지 재료를 채우는 단계와;
    금형을 가압한 상태로 열을 가하는 단계와;
    가해지는 열에 의해 금형의 제1 열가소성 합성수지 재료 및 제2 열가소성 합성수지 재료 각각이 용융되면 가압을 해제하고 금형을 개방하는 단계와;
    개방된 금형 내부의 용융상태인 제2 열가소성 합성수지 재료 중에서 금형의 공동에 충전된 부분 이외의 제2 열가소성 합성수지 재료를 제거하는 단계와;
    제1 열가소성 합성수지 재료 및 제2 열가소성 합성수지 재료가 각각의 공동에 순차적으로 충전되어 있는 금형 상면에 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 안치하는 단계와;
    금형을 가압한 상태로 냉각시켜 제2 열가소성 합성수지 재료의 양쪽에 접하고 있는 상기 제1 열가소성 합성수지 재료 및 상기 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 상기 제2 열가소성 합성수지 재료와 일체화시키는 단계를;
    포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 합성수지 제품의 제조방법.
  4. 임의 형상의 음각으로 이루어지는 공동이 형성되는 제1금형을 적어도 2개 이상 준비하는 단계와;
    각 제1금형의 공동 체적보다 많은 열가소성 합성수지 재료를 상기 제1금형의 공동에 채우는 단계와;
    각 제1금형을 가압한 상태로 열을 가하는 단계와;
    가해지는 열에 의해 각 제1금형의 열가소성 합성수지 재료가 용융되면 가압을 해제하고 각 제1금형을 개방하는 단계와;
    개방된 각 제1금형 내부의 용융상태인 열가소성 합성수지 재료 중에서 각 제1금형의 공동에 충전된 부분 이외의 열가소성 합성수지 재료를 제거하는 단계와;
    열가소성 합성수지 재료가 공동에 충전된 각 제1금형을 임의 형상의 공동으로 이루어지는 내부 공간이 구비되는 제2금형의 공동에 위치시키는 단계와;
    제2금형의 공동에 위치하며 열가소성 합성수지 재료가 공동에 충전되어 있는 제1금형의 상면에 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 안치하는 단계와;
    제2금형을 가압한 상태로 냉각시켜 상기 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나와 접하고 있는 각 제1금형의 열가소성 합성수지 재료들을 상기 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나와 일체화시키는 단계를;
    포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 합성수지 제품의 제조방법.
  5. 임의 형상의 음각으로 이루어지는 공동이 형성되는 금형을 적어도 2개 이상 준비하는 단계와;
    각 금형의 공동 체적보다 많으며 서로 색상이 상이하거나 또는 색상 및 물성이 상이한 열가소성 합성수지 재료를 상기 각 금형의 공동에 채우는 단계와;
    각 금형을 가압한 상태로 열을 가하는 단계와;
    가해지는 열에 의해 각 금형의 열가소성 합성수지 재료가 용융되면 가압을 해제하고 각 금형을 개방하는 단계와;
    개방된 각 금형 내부의 용융상태인 열가소성 합성수지 재료 중에서 각 금형의 공동에 충전된 부분 이외의 열가소성 합성수지 재료를 제거하는 단계와;
    열가소성 합성수지 재료가 공동에 충전되어 있는 어느 하나의 금형 상면에 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 안치하는 단계와;
    상기 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나를 사이에 두고 공동에 충전된 열가소성 합성수지 재료들이 대향한 상태로 금형들을 합형하는 단계와;
    합형된 금형을 가압한 상태로 냉각시켜 상기 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나와 접하고 있는 각 금형의 열가소성 합성수지 재료들을 상기 직물 또는 핫 멜트 중에 선택되는 어느 하나와 일체화시키는 단계를;
    포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 합성수지 제품의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 각 제1금형에 채워지는 열가소성 합성수지 재료들은 서로 색상이 상이하거나 또는 색상 및 물성이 모두 상이하게 이루어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 합성수지 제품의 제조방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1 열가소성 합성수지는 핫 멜트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열가소성 합성수지 제품의 제조방법.
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