KR20130080809A

KR20130080809A - 차량의 외부면에 부착가능한 물품 및 그 형성 방법

Info

Publication number: KR20130080809A
Application number: KR1020130000715A
Authority: KR
Inventors: 캐서린 에이. 오스트랜더; 키티 엘. 공; 찰스 케이. 뷸러; 크리스 에이. 오버리트너
Original assignee: 지엠 글로벌 테크놀러지 오퍼레이션스 엘엘씨
Priority date: 2012-01-05
Filing date: 2013-01-03
Publication date: 2013-07-15
Also published as: KR101404423B1; AU2012258330B2; US20130177729A1; BR102012029670A2; CN103192487A; AU2012258330A1; DE102013200011A1

Abstract

차량의 외부면에 부착가능한 물품을 형성하는 방법은 워크피스를 형성하도록 열가소성 시스템을 가열하는 단계를 구비한다. 상기 열가소성 시스템은, 단부면을 갖는 기판 및 상기 기판 상에 배치되며 상기 단부면에 인접한 말단면을 갖는 필름을 구비한다. 상기 워크피스는, 상기 말단면과 제1 표면 사이에 말단 에지를 형성하도록 상기 말단면에 인접한 제1 표면 및 상기 제1 표면의 반대편에 이격되며, 상기 단부면과 제2 표면 사이에 근위 에지를 형성하도록 상기 단부면에 인접한 제2 표면을 갖는다. 상기 방법은 몰드면과, 상기 몰드면으로부터 이격된 압력면 사이에 상기 워크피스를 배치하는 단계를 구비한다. 상기 워크피스의 배치 후에, 예비 성형품을 형성하도록 상기 제1 표면을 상기 압력면과 상기 몰드면 중 하나에 맞추는 단계; 및 상기 예비 성형품 상에 보호층을 형성하도록 상기 예비 성형품 상에 사출 성형가능한 폴리머를 부착하는 단계를 구비하며, 상기 보호층은 상기 말단면을 접촉하여 덮는다. 또한, 물품이 개시된다.

Description

차량의 외부면에 부착가능한 물품 및 그 형성 방법{ARTICLE ATTACHABLE TO AN EXTERIOR SURFACE OF A VEHICLE AND METHOD OF FORMING THE ARTICLE}

본 발명은 일반적으로 차량의 외부면에 부착가능한 물품, 및 상기 물품을 형성하는 방법에 관한 것이다.

차량은 종종 엠블렘 등의 독특한 배지(badging)를 구비하여 차량의 브랜드 및/또는 제조사를 나타낸다. 일반적으로, 이러한 엠블렘은 차량 제조사와 차량 간의 확실하고 인식을 용이하게 하는 연관성을 전달하도록 설계되므로, 차량의 가시적인 외부면, 예컨대 전면 그릴, 후면 리프트게이트 및 트렁크, 및/또는 휠 커버에 종종 부착된다. 엠블렘의 임의의 결함 또는 열화는 차량에 여겨지는 품질을 떨어뜨리고 그리고/또는 차량 제조사의 평판을 더럽힐 수 있다.

차량의 외부면에 부착가능한 물품을 형성하는 방법은, 워크피스를 형성하도록 열가소성 시스템을 가열하는 단계를 구비한다. 상기 열가소성 시스템은, 단부면을 갖는 기판 및 상기 기판 상에 배치되며 상기 단부면에 인접한 말단면을 갖는 필름을 구비한다. 상기 워크피스는, 상기 말단면과 제1 표면 사이에 말단 에지를 형성하도록 상기 말단면에 인접한 제1 표면 및 상기 제1 표면의 반대편에 이격되며, 상기 단부면과 제2 표면 사이에 근위 에지를 형성하도록 상기 단부면에 인접한 제2 표면을 갖는다. 상기 방법은 몰드면과, 상기 몰드면으로부터 이격된 압력면 사이에 상기 워크피스를 배치하는 단계를 또한 구비한다. 상기 워크피스의 배치 후에, 상기 방법은 예비 성형품을 형성하도록 상기 제1 표면을 상기 압력면과 상기 몰드면 중 하나에 맞추는 단계를 구비한다. 또한, 상기 방법은 상기 예비 성형품 상에 보호층을 형성하도록 상기 예비 성형품 상에 사출 성형가능한 폴리머를 부착하여, 상기 물품을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 보호층은 상기 말단면을 접촉하여 덮는다.

일 실시예에서, 상기 방법은 상기 제1 표면이 상기 몰드면과 면하고 상기 제2 표면이 상기 압력면과 면하도록 상기 몰드면과 상기 압력면 사이에 상기 워크피스를 배치하는 단계를 구비한다. 또한, 상기 제1 표면과 상기 몰드면은 그 사이에 제1 캐비티를 형성하고, 상기 제2 표면과 상기 압력면은 그 사이에 제2 캐비티를 형성한다. 상기 워크피스의 배치 후에, 상기 방법은 상기 제1 표면을 상기 압력면과 상기 몰드면 중 하나에 맞추는 단계를 구비하며, 상기 맞추는 단계는, 상기 제1 캐비티의 배기와 상기 제2 캐비티의 가압을 동시에 수행하여 상기 제1 표면을 상기 몰드면과 접촉하게 배치하는 단계를 구비한다. 더욱이, 상기 방법은 상기 예비 성형품 상에 상기 보호층을 형성하도록 상기 예비 성형품 상에 상기 사출 성형가능한 폴리머를 부착하는 단계를 구비하며, 상기 보호층은 상기 제2 표면과 상기 말단면을 접촉하여 덮는다. 또한, 상기 사출 성형가능한 폴리머를 부착하는 단계는, 상기 보호층이 상기 근위 에지로부터 상기 말단 에지로 상기 예비 성형품을 접촉하여 덮도록 상기 예비 성형품 상에 상기 사출 성형가능한 폴리머를 사출 성형하는 단계를 구비한다.

차량의 외부면에 부착가능한 물품은, 제1 표면과, 상기 제1 표면의 반대편에 이격된 제2 표면을 갖는 예비 성형품을 구비한다. 상기 예비 성형품은, 단부면을 갖는 기판, 및 상기 기판 상에 배치되며 상기 단부면에 인접한 말단면을 갖는 필름을 구비한다. 상기 물품은 사출 성형가능한 폴리머로 형성된 보호층을 더 구비한다. 상기 보호층은 상기 제2 표면, 상기 단부면 및 상기 말단면을 접촉하여 덮는다.

상세한 설명 및 도면이 본 발명에 지지되어 기술되지만, 본 발명의 범위는 특허청구범위에 의해서만 정의된다. 본 발명을 수행하기 위한 최선책 및 다른 실시예 중 일부가 상세하게 기술되었지만, 각종 변형된 설계 및 실시예가 특허청구범위에 정의된 본 발명을 실시하기 위해 존재한다.

도 1은 차량의 외부면에 부착된 물품의 개략적인 입면도,
도 2는 도 1의 물품을 형성하는 방법에 대한 개략적인 흐름도,
도 3은 도 1의 물품을 형성하는 열가소성 시스템의 개략적인 단면도,
도 4는 도 3의 열가소성 시스템으로부터 형성된 워크피스의 개략적인 단면도,
도 5는 2개의 가열 스테이션들 사이에 배치된 도 3의 열가소성 시스템의 개략적인 측면도,
도 6은 열성형을 위해 구성된 장치의 압력면과 몰드면 사이에 배치된 도 4의 워크피스의 개략적인 부분 단면도,
도 7은 도 6의 몰드면의 일부에 대한 개략적인 파단 평면도로서, 상기 몰드면이 복수의 함몰부를 그 내에 형성하는 도면,
도 8은 도 6 및 도 7의 몰드면에 맞춘 도 4의 워크피스로부터 형성된 예비 성형품에 대한 개략적인 부분 단면도,
도 9는 사출 성형을 위해 구성된 장치 내에 배치된 도 8의 예비 성형품에 대한 개략적인 단면도,
도 10은 도 1의 차량의 외부에 부착되기 전에 도 8의 예비 성형품으로부터 형성된 도 1의 물품에 대한 개략적인 입면도,
도 10a는 10A-10A선을 따라 취한 도 10의 물품에 대한 개략적인 단면도.

도면을 참조하면, 유사한 참조부호는 유사한 요소를 지칭하며, 차량(14)의 외부면(12)에 부착가능한 물품(10)은 도 1에 도시되어 있다. 예를 들면, 물품(10)은 자동차의 외부면(12)에 부착하도록 구성된 엠블렘 또는 배지일 수 있다. 다른 예에서, 도시하지는 않지만, 물품(10)은 자동차의 외부면(12)에 부착하는데 사용가능한 바디측 몰딩 또는 로커(rocker)일 수 있다. 그러나, 물품(10)은, 이에 한정하지는 않지만, 건설, 철도, 항공 및 선박 등의 비자동차 적용에 이용할 수도 있다.

도 2는 물품(10)(도 1)을 형성하는 방법(16)을 도시한다. 상기 방법(16)은 워크피스(22)(도 4)를 형성하도록 열가소성 시스템(20)(도 3)을 가열하는 단계(도 2의 블록(18)에 나타나 있고 도 5에 도시됨)를 구비한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "워크피스(22)"는 후속적인 공정을 받는 부품 또는 부재, 즉 재공품(work-in-process) 요소를 지칭한다.

도 3을 참조하여 기술된 바와 같이, 열가소성 시스템(20)은 단부면(26)을 갖는 기판(24)을 구비한다. 보다 상세하게, 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 기판(24)은 코팅가능한 표면(28), 상기 코팅가능한 표면(28)의 반대편에 이격된 노출면(30), 및 코팅가능한 표면(28)과 노출면(30)에 접하는 단부면(26)을 가질 수 있다. 또한, 기판(24)은 캐리어 또는 백킹으로서 지칭될 수도 있고, 임의의 적절한 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 기판(24)은 부타디엔스티렌, 폴리카보네이트, 열가소성 폴리올레핀, 열가소성 폴리우레탄, 폴리에스터, 비닐 코폴리머, 폴리비닐클로라이드, 및 그 혼합물, 코폴리머 및/또는 합금을 포함하는 그룹으로부터 선택된 물질로 형성될 수 있다.

도 3을 계속하여 참조하면, 열가소성 시스템(20)은 기판(24) 상에 배치되며, 단부면(26)에 접하는 말단면(34)을 갖는 필름(32)을 더 구비한다. 이로써, 열가소성 시스템(20)은, 더욱 상세하게 후술된 바와 같이, 열성형 공정에 의해 형성된 적층형 열가소성 시트를 특징으로 할 수 있다. 필름(32)은 기판(24)에 화학적 및/또는 물리적으로 결합될 수 있다. 예를 들면, 필름(32)은 기판(24)에 화학적으로 접착될 수 있다. 변형적으로, 필름(32)은, 예컨대 접착층(36)에 의해 기판(24)에 부착될 수 있다.

도 3을 다시 참조하면, 일 실시예에서, 필름(32)은 기판(24), 예컨대 코팅가능한 표면(28) 상에 배치된 접착층(36)을 구비할 수 있다. 따라서, 접착층(36)은 필름(32)을 기판(24)에 부착 또는 결합할 수 있다. 또한, 접착층(36)은 필름(32)을 기판(24)에 물리적 및/또는 화학적으로 결합할 수 있다. 따라서, 비제한적인 예로서, 접착층(36)은 접착제, 프라이머 코팅 조성물, 타이층, 필름(32)과 기판(24)을 양립시키기 위해 구성된 조성물, 및/또는 전기도금 또는 e-코트 코팅 조성물일 수 있다.

도 3을 계속하여 참조하면, 필름(32)은 베이스코트 코팅 조성물로부터 형성되며 접착층(36) 상에 배치된 제1 경화 필름(38)을 구비할 수도 있다. 접착층(36)을 구비하지 않은 실시예의 경우, 제1 경화 필름(38)은 기판(24)의 코팅가능한 표면(28) 상에 배치될 수 있다. 제1 경화 필름(38)은 금색 또는 빨간색 등의 소정의 색상으로 염색될 수 있는, 예컨대 색상 페인트 조성물, 즉 베이스코트 코팅 조성물로부터 형성될 수 있다. 더욱이, 본 실시예의 경우, 필름(32)은 클리어코트 코팅 조성물로부터 형성되며 제1 경화 필름(38) 상에 배치된 제2 경화 필름(40)을 구비할 수 있다. 즉, 제2 경화 필름(40)은 물품(10)(도 1)에 광택, 윤기 및/또는 내구성을 제공할 수 있다. 이로써, 본 실시예의 경우, 필름(32)은 하나 이상의 페인트 또는 코팅 조성물 층일 수 있고, 페인트된 필름을 특징으로 할 수 있다. 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 필름(32)은 약 0.03 mm 내지 약 0.12 mm, 예컨대 약 0.06 mm 내지 약 0.1 mm의 두께(42)를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 필름(32)은 0.07 mm 내지 약 0.09 mm의 두께(42)를 가질 수 있다.

도 3을 계속하여 참조하면, 다른 실시예에서, 필름(32)은 접착층(36) 상에 배치된 성형가능한 금속층(44)을 구비할 수 있다. 접착층(36)을 구비하지 않는 실시예의 경우, 성형가능한 금속층(44)은 기판(24)의 코팅가능한 표면(28) 상에 배치될 수 있다. 성형가능한 금속층(44)은 접착층(36) 상에 스퍼터링되거나 또는 달리 형성될 수 있는 알루미늄 또는 알루미늄의 혼합물 및 크롬과 철을 포함하는 니켈계 합금, 예컨대 알루미늄과 인코넬(등록상표)의 혼합물 등의 금속으로부터 형성될 수 있다. 더욱이, 본 실시예의 경우, 필름(32)은 클리어코트 코팅 조성물로부터 형성되며 성형가능한 금속층(44) 상에 배치된 제2 경화 필름(40)을 구비할 수도 있다. 이로써, 본 실시예의 경우, 필름(32)은 투명 필름을 특징으로 할 수 있다.

도 5를 참조하면, 열가소성 시스템(20)은 워크피스(22)(도 4)를 형성하도록 임의의 적절한 방식으로 가열될 수 있다. 예를 들면, 열가소성 시스템(20)은 프레임(도시하지 않음) 상에 반입되어 하나 이상의 가열 스테이션(도 5에서 참조부호 46 및 48로 도시됨) 내에서 평행이동될 수 있다. 가열 스테이션(46, 48) 각각은 열가소성 시스템(20)의 온도를, 예컨대 약 135℃ 내지 약 205℃로 올릴 수 있다. 비제한적인 예로서, 하나 이상의 가열 스테이션(46, 48)은 쿼츠(quartz), 칼로드(calrod), 세라믹 및/또는 할로겐을 특징으로 할 수 있다. 가열(18)(도 2) 시에, 열가소성 시스템(20)은 워크피스(22)(도 4) 및 그 결과적인 물품(10)(도 1 및 도 10)을 형성하기 위해 준비로 성형가능한 연화된 상태일 수 있다.

도 4를 참조하여 기술된 바와 같이, 워크피스(22)는 제1 표면(50)과 말단면(34) 사이에 말단 에지(52)를 형성하도록 말단면(34)에 접한 제1 표면(50)을 갖는다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "선영성(distinctness of image)"은 연마된 고광택 표면의 가시적인 외관에 대한 묘사를 지칭한다. 즉, 선영성은 물체에 의해 반사된 화상의 선예도(sharpness)를 지칭한다. 보다 상세하게, 선영성은 전달 또는 반사 동안에 분산에 의해 규칙적인 방향으로부터 광 전파의 편차에 대한 수량화를 지칭한다. 선영성은 시험 방법 ASTM D5767-95 (2004)에 따라 측정될 수 있다. 방법(16)(도 2)의 경우, 제1 표면(50)은 시험 방법 ASTM D5767-95 (2004)에 따라 측정된 바와 같이 약 80 이상의 선영성을 가질 수 있다.

또한, 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "광택"은 광을 정반사 방향으로 반사시키도록 표면, 예컨대 제1 표면(50)도 4)의 성능에 대한 수량화를 지칭한다. 즉, 광택은 다른 방향보다는 정반사 방향에 근접한 방향으로 보다 많은 광을 반사시키는 표면의 성능에 관련한다. 이로써, 광택은 물체의 가시적인 인식에 대한 측정이며, 일반적으로 광택 단위로 표현된다. 방법(16)(도 2)의 경우, 제1 표면(50)은 시험 방법 ASTM E40-11에 따라 측정된 바와 같이 약 70 글로스 이상의 광택을 가질 수 있다.

따라서, 도 4를 계속하여 참조하면, 제1 표면(50)은 "A" 등급의 표면 마무리를 가질 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "A" 등급은 차량(14)(도 1)의 외부면(12)(도 1)에 형성 또는 부착되는 부품에 적절한 표면 마무리를 지칭한다. 즉, 차량(14)의 내부면(도시하지 않음)에 형성 또는 부착하기에 적절한 부품과 비교하여, "A" 등급의 표면 마무리를 갖는 부품은 비교적 높은 선영성 및 광택을 갖는 표면을 갖는다. "A" 등급 표면은 차량(14)의 외부에 위치설정된 차량(14)의 관찰자를 마주본다.

도 4를 다시 참조하면, 워크피스(22)는 제1 표면(50)의 반대편에 이격된 제2 표면(54)을 갖는다. 즉, 제2 표면(54)은 제1 표면(50)으로부터 워크피스(22)의 반대측을 나타낸다. 일반적으로, 제2 표면(54)은 차량(14)(도 1)의 외부면(12)(도 1)에 마주보고/보거나 결과적으로 부착하기 위해 구성된다. 따라서, 제1 표면(50)은 필름(32), 예컨대 제2 경화 필름(40)(도 3)에 상응할 수 있고, 제2 표면(54)은 차량(14)의 설치 시에 차량(14)의 외부면(12)에 마주보도록 구성될 수 있다.

도 4 및 도 10a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제2 표면(54)은, 제2 표면(54)과 단부면(26) 사이에 근위 에지(56)를 형성하도록 단부면(26)에 접한다. 따라서, 근위 에지(56)는 말단 에지(52)로부터 이격될 수 있다.

도 2, 도 6 및 도 8을 참조하면, 상기 방법(16)(도 2)은 몰드면(60)과, 상기 몰드면(60)으로부터 이격된 압력면(62)(도 6) 사이에 워크피스(22)(도 6)를 배치하는 단계(58)(도 2)를 더 구비한다. 비제한적인 실시예에서, 상기 방법(16)은 제1 표면(50)(도 6 및 도 8)이 몰드면(60)에 면하고 제2 표면(54)(도 6 및 도 8)이 압력면(62)에 면하도록 몰드면(60)과 압력면(62) 사이에 워크피스(22)를 배치하는 단계(58)를 구비할 수 있다. 즉, 제1 표면(50)은 몰드면(60) 쪽으로 회전되거나 또는 그와 반대로 배향될 수 있고, 제2 표면(54)은 압력면(62) 쪽으로 회전되거나 또는 그와 반대로 배향될 수 있다. 변형적으로, 도시하지는 않지만, 워크피스(22)는 제2 표면(54)이 몰드면(60)에 면하고 제1 표면(50)이 압력면(62)에 면하도록 몰드면(60)과 압력면(62) 사이에 배치될 수 있다.

도 6을 참조하여 기술된 바와 같이, 몰드면(60) 및 압력면(62)은 열가소성 시스템(20)(도 3)을 열성형하도록 구성된 장치(64)의 각각의 부품일 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "열성형"은 열가소성 물질, 예컨대 열가소성 시스템(20)을 가열하고, 몰드에 의해 형성된 캐비티 내에서 열가소성 물질을 성형하는 공정을 지칭한다. 비제한적인 예로서, 장치(64)는 서로 분리가능하고 밀봉가능한 2개의 부품을 구비할 수 있다. 예를 들면, 도 6에 도시한 바와 같이, 장치(64)는 진공 박스 부품(66) 및 압력 박스 성분(68)을 구비할 수 있으며, 진공 박스 부품(66)은 몰드면(60)을 구비하고 압력 박스 부품(68)은 압력면(62)을 구비한다. 따라서, 상기 방법(16)(도 2)의 경우, 워크피스(22)는 제1 표면(50)이 진공 박스 부품(66) 쪽으로 면하고, 제2 표면(54)이 압력 박스 부품(68) 쪽으로 면하도록 배향 또는 배치될 수 있다.

도 6을 계속하여 참조하면, 제1 표면(50)이 몰드면(60)으로부터 이격된 방법(16)(도 2)의 실시예의 경우, 제1 표면(50)과 몰드면(60)은 그 사이에 제1 캐비티(70)를 형성할 수 있다. 즉, 워크피스(22)는 압력 박스 부품(68)으로부터 진공 박스 부품(66)을 봉쇄하도록 장치(64) 내에 배치되어, 제1 표면(50)과 몰드면(60) 사이에 제1 캐비티(70)를 형성할 수 있다. 마찬가지로, 제1 표면(54)과 압력면(62)은 그 사이에 제1 캐비티(72)를 형성할 수 있다. 즉, 워크피스(22)는 압력 박스 부품(68)으로부터 진공 박스 부품(66)을 봉쇄하도록 장치(64) 내에 배치되어, 제2 표면(54)과 몰드면(62) 사이에 제2 캐비티(72)를 형성할 수 있다. 즉, 제1 캐비티(70)와 제2 캐비티(72)는 유체 연통하게 배치될 수 있는 것이 아니라, 서로 별개로 밀봉될 수 있다.

더욱이, 도 6에서 서로 인접하게 배치된 것으로 도시되어 있지만, 진공 박스 부품(66)과 압력 박스 부품(68)은 서로를 향해 그리고 서로 멀어지게 이동가능할 수 있다. 예를 들면, 진공 박스 부품(66)은 고정되어 초기에 압력 박스 부품(68)으로부터 이격될 수 있어서, 워크피스(22)가 장치(64) 내에 반입되고 진공 박스 부품(66)과 압력 박스 부품(68) 사이에 배치될 수 있다. 그 후, 상술한 바와 같이, 예컨대 몰드면(60)과 압력면(62) 사이에서 워크피스(22)를 배치 단계(58)(도 2) 후에, 압력 박스 부품(68)은 진공 박스 부품(66)과 압력 박스 부품(68) 사이에 폐쇄된 기밀식 밀봉이 형성될 때까지 진공 박스 부품(66) 쪽으로 평행이동할 수 있다.

도 6에 도시한 바와 같이, 진공 박스 부품(66)과 제1 캐비티(70)는, 제1 캐비티(70) 내의 진공을 끌어내리도록 구성된 진공원(74), 예컨대 펌프에 유체식으로 연결될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "진공"은 대기압 아래의 임의의 압력을 지칭한다. 마찬가지로, 압력 박스 부품(68)과 제2 캐비티(72)는 제2 캐비티(72)를 압축 가스(78)로 가압하도록 구성된 압력원(76), 예컨대 펌프에 유체식으로 연결될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "압축 가스(78)"는 대기압보다 높은 압력을 갖는 가스를 지칭한다. 압축 가스(78)의 비제한적인 적절한 예에는, 질소 및/또는 공기가 있다. 더욱이, 장치(64)는 유체, 예컨대 압축 가스(78) 또는 공기를 진공원(74)과 압력원(76)으로 그리고 그로부터 이송하도록 구성 및 배치된 하나 이상의 도관(80) 또는 밸브(82)를 구비할 수 있다.

더욱이, 도 6 및 도 8을 참조하면, 몰드면(60)은 물품(10)(도 1 및 도 10)의 소정의 형상에 따른 사전결정된 형상을 가질 수 있다. 즉, 더욱 상세하게 후술된 바와 같이, 물품(10)은 제1 표면(50)을 몰드면(60) 또는 압력면(62)으로 성형함으로써 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 도 7에 도시한 바와 같이, 몰드면(60)은 그 내에 복수의 함몰부(84)를 형성할 수 있다. 예를 들면, 복수의 함몰부(84) 각각은 서로 이격되어, 물품(10) 상에 소정의 촉감을 형성할 수 있는, 이에 한정되지는 않지만 스트리핑, 크로스 해칭, 체커보드, 베벨, 다이아몬드형 등과 같이 몰드면(60) 상에 패턴을 형성할 수 있다.

도 2를 참조하여 기술된 바와 같이 방법(16)을 다시 참조하면, 배치 단계(58) 후에, 일 실시예에서, 상기 방법(16)은 몰드면(60)(도 6) 또는 압력면(62)(도 6)을 냉각하는 단계(86)를 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 방법(16)은 배치 단계(58) 후에, 몰드면(60)을 약 38℃ 이하의 온도로 냉각하는 단계(86)를 구비할 수 있다. 즉, 냉각 단계(86)는 몰드면(60)의 온도를 낮출 수 있다. 몰드면(60) 또는 압력면(62)은 임의의 방식으로 냉각될 수 있다. 예를 들면, 도 8에 도시한 바와 같이, 장치(64)는 몰드면(60)에 인접하게 배치된 복수의 냉각수 라인(88)을 구비할 수 있으며, 상기 복수의 냉매 라인(88)을 통해 물과 같은 냉각수 또는 냉매가 흘러 몰드면(60)의 온도를 낮출 수 있다. 이러한 냉각 단계(86)는 형성된 물품(10)(도 1)의 우수한 선영성 및 광택에 기여할 수 있다.

도 2, 도 6 및 도 8을 참조하면, 상기 방법(16)(도 2)은, 배치 단계(58)(도 2) 후에, 예비 성형품(92)(도 8)을 형성하도록 제1 표면(50)을 압력면(62)(도 6)과 몰드면(60)(도 6) 중 하나에 맞추는 단계(90)(도 2)를 더 구비한다. 즉, 제1 표면(50)은 몰드면(60) 또는 압력면(62)에 대해 몰딩 또는 압착될 수 있다. 몰드면(60)을 냉각 단계(86)(도 2)를 구비하는 실시예의 경우, 상기 방법(16)은 냉각 단계(86) 후에 맞추는 단계(90)를 구비한다. 비제한적인 예에서, 맞추는 단계(90)는 제1 캐비티(70)(도 6)의 배기와 제2 캐비티(72)(도 6)의 가압을 동시에 수행하여 제1 표면(50)을 몰드면(60)과 접촉하게 배치하는 단계를 구비할 수 있다. 즉, 제1 캐비티(70)가 배기되는 한편, 제2 캐비티(72)는 제1 표면(50)이 몰드면(60)과 접촉하여 인접하게 배치되도록 가압될 수 있다.

보다 상세하게, 도 6을 참조하여 기술된 바와 같이, 배기는 제1 캐비티(70) 내에서 제1 표면(50)을 약 33 KPa 내지 약 75 KPa의 진공에 노출시키는 단계를 구비할 수 있다. 또한, 배기는 약 5초 내지 약 60초의 기간 동안에 제1 표면(50)을 진공에 노출시킬 수 있다. 진공원(74)은 제1 표면(50)이 몰드면(60) 쪽으로 끌어 당겨지거나 흡입되도록 제1 캐비티(70) 내에서 진공을 끌어내림으로써, 제1 표면(50)이 몰드면(60)과 접촉하고 몰드면(60)의 형상과 맞춰질 수 있다.

더욱이, 도 6을 참조하여 기술된 바와 같이, 가압은 약 345 KPa 내지 약 1,035 KPa의 압력에서 약 21℃ 이하의 온도를 갖는 압축 가스(도 6에서 참조부호 "78"로 나타냄)를 제2 표면(54)에 인가하는 단계를 구비할 수 있다. 보다 상세하게, 가압은 약 515 KPa 내지 약 865 KPa의 압력에서 약 0℃ 내지 약 16℃의 온도를 갖는 압축 가스(78)를 인가하는 단계를 구비할 수 있다. 또한, 가압은 약 5 초 내지 약 40 초의 기간 압축 가스(78)를 제2 표면(54)에 인가할 수 있다. 가압 동안에 압축 가스(78)의 전술한 온도를 유지하기 위해, 압축 가스(78)는 칠러(94)를 통과할 수 있다.

도 6을 계속하여 참조하면, 압력원(76)은 제2 표면(54)이 몰드면(60) 쪽으로 밀리거나 또는 압착되도록 제2 캐비티(72) 내의 제2 표면(54)에 압력을 인가함으로써, 제1 표면(50)이 몰드면(60)과 접촉하여 몰드면(60)의 형상과 맞출 수 있다. 즉, 제1 캐비티(70)의 배기와 제2 캐비티(72)의 가압을 동시에 수행하는 단계는 제1 표면(50)이 몰드면(60)의 형상과 맞추어 예비 성형품(92)(도 8)을 형성하도록 워크피스(22)를 성형할 수 있다. 달리 언급하면, 압력원(76)으로부터의 압축 가스(78)의 압력은 워크피스(22)의 제2 표면(54)에 대해 압착하여 제1 표면(50)을 몰드면(60) 상에 배치하는 한편, 진공원(74)에 의해 유도된 진공은 제1 표면(50)을 몰드면(60) 상에 유도할 수 있다.

또한, 도 6을 참조하면, 배치 단계(58)(도 2) 후에, 상기 방법(16)(도 2)은 약 1 초 내지 약 15 초, 예컨대 약 5 초 내지 약 10 초의 기간 동안에 약 0℃ 내지 약 21℃의 온도를 갖는 압축 가스(78)로 제2 캐비티(72)를 세척하는 단계(96)(도 2)를 더 구비할 수 있다. 즉, 압축 가스(78)는 칠러(94)를 통과하여 약 515 KPa 내지 약 865 KPa의 압력에서 압력 박스 부품(68)의 제2 캐비티(72)를 세척할 수 있다. 유리하게, 제2 캐비티(72)의 세척 단계(96)는 워크피스(22), 예컨대 제1 표면(50)을 약 95℃ 이하의 온도로 냉각할 수 있다. 이상적으로, 제1 표면(50)의 온도는 제1 표면(50)을 몰드면(60) 또는 압력면(62)에 맞추는 단계(90)(도 2)의 30 초, 예컨대 15 초 이내에 약 88℃ 이하로 낮춰진다.

도 2를 다시 참조하면, 맞추는 단계(90) 후에, 상기 방법(16)은 장치(64)(도 8)로부터 예비 성형품(92)(도 8)을 제거하는 단계(98)를 구비할 수 있다. 즉, 상기 방법(16)은 진공 박스 부품(66)(도 8)과 압력 박스 부품(68)(도 8)을 분리할 수 있어서, 예비 성형품(92)(도 8)이 몰드면(60)(도 8)으로부터 해제될 수 있다. 더욱이, 예비 성형품(92)의 소정의 형상에 따라서, 예비 성형품(92)은 더욱 냉각되거나/되고 그 사이즈가 다듬어질 수 있다.

도 2를 계속하여 참조하면, 상기 방법(16)은 사출 성형가능한 폴리머(102)(도 9)를 예비 성형품(92)(도 9) 상에 배치하는 단계(100)를 더 구비하여, 그 상에 보호층(104)(도 10a)을 형성하여 물품(10)(도 1 및 도 10)을 형성한다. 특히, 보호층(104)은 더욱 상세하게 후술된 바와 같이 말단면(34)과 접촉하여 덮는다.

본원에 사용된 바와 같이, 용어 "사출 성형"은, 예컨대 몰드에 의해 형성된 캐비티 내에서 사출 성형가능한 폴리머(102)를 가열, 혼합 및/또는 공급함으로써 사출 성형가능한 폴리머(102)(도 9) 또는 수지를 성형 또는 몰딩하고, 그 후 사출 성형가능한 폴리머(102)를 냉각하여 캐비티의 형상에 따라 사출 성형가능한 폴리머(102)를 경화하는 공정을 지칭한다. 적절한 사출 성형가능한 폴리머(102)는, 이에 한정되지는 않지만, 나일론, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스테렌 및 열가소성 폴리올레핀 등의 열가소성 폴리머; 이에 한정되지는 않지만, 에폭시 및 페놀 수지 등의 열경화성 폴리머; 이에 한정되지는 않지만, 폴리부타디엔, 에틸렌 프로필렌 고무 및 에틸렌 프로펠렌 디엔 고무 등의 탄성중합체; 및 그 조합물로부터 선택될 수 있다.

보다 상세하게, 도 9 및 도 10a를 계속하여 참조하면, 부착 단계(100)(도 2)는 예비 성형품(92)(도 9) 상에 사출 성형가능한 폴리머(102)(도 9)를 사출 성형하여, 보호층(104)(도 10a)이 근위 에지(56)(도 10a)로부터 말단 에지(52)(도 10a)로 에비 성형품(94)과 접촉하여 덮을 수 있다. 따라서, 보호층(104)은 말단면(34)(도 10a)과 접촉하여 덮는다. 이로써, 보호층(104)은, 예컨대 먼지, 화학 물질, 유체 등의 오염물과 말단면(34) 사이에 배리어를 형성할 수 있다. 즉, 보호층(104)은 오염물이 필름(32)(도 10a)의 말단면(34)에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 보호층(104)은 필름(32)의 말단면(34)을 잠재적인 열화 및/또는 부식으로부터 보호할 수 있다.

도 9에 도시한 바와 같이, 부착 단계(100)(도 2)는 장치(106), 예컨대 사출 성형기 내에 예비 성형품(92)을 배치하여 그 사이에 공극(108)을 형성하는 단계를 순차적으로 구비할 수 있다. 즉, 상기 방법(16)(도 2)은 소정의 형상 또는 구성을 갖는 몰드(10)의 캐비티, 즉 공극(108) 내에 예비 성형품(92)을 위치시키는 단계를 구비할 수 있다. 부착 단계(100)는 하나 이상의 히터(112)에 의해 가열될 수 있는 사출 성형가능한 폴리머(102)를 공극(108) 내에 주입 또는 공급하여, 사출 성형가능한 폴리머(102)를 제2 표면(54)(도 10a)과 접촉시키는 단계를 구비할 수 있다. 예를 들면, 사출 성형가능한 폴리머(102)는 노즐(118)을 통해 호퍼(116)로부터 공급(108) 내로 왕복 스크류(114)를 거쳐 공급될 수 있고, 공극(108) 내에 배치된 예비 성형품(92)의 제2 표면(54)과 접촉할 수 있다. 또한, 부착 단계(100)는, 사출 단계 후에, 사출 성형가능한 폴리머(102)를 냉각하여 보호층(104)(도 10a)이 단부면(26)(도 10a)과 말단면(34)(도 10a)과 접촉하여 덮는 단계를 구비할 수 있다.

보다 상세하게, 도 9 및 도 10a를 참조하여 기술된 바와 같이, 사출 성형가능한 폴리머(102)(도 9)를 냉각하는 단계는 사출 성형가능한 폴리머(102)를 성형하여, 보호층(104(도 10a)이 제2 표면(54)(도 10a), 단부면(26)(도 10a) 및 말단면(34)(도 10a)만을 접촉하여 덮고, 제1 표면(50)(도 10a)을 덮지 않는 단계를 구비할 수 있다. 즉, 도 10a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 보호층(104)은 제2 표면(54)과 접촉하여 덮고, 근위 에지(56) 주위를 감싸고, 단부면(26)과 말단면(54)을 접촉하여 덮고, 말단 에지(52)에 인접할 수 있다. 달리 언급하면, 상기 방법(16)(도 2)은 제2 표면(54)을 보호층(104)으로 덮도록 접촉하는 단계를 더 구비할 수 있으며, 보호층(104)은 말단 에지(52)와 인접한다. 더욱이, 도시하지 않더라도, 보호층(104)은 차량(14)(도 1)의 외부면(12)(도 1)에 물품(10)을 부착하도록 구성된 페그 또는 노치(도시하지 않음) 등의 부착 장치를 제공할 수 있으므로, 차량(14)의 조립 복잡성을 감소시킬 수 있다. 보호층(104)은 말단면(34)으로부터 단부면(26)으로 연장될 수 있고, 말단 에지(52)에서 약 1 mm 내지 약 3 mm의 높이(120)를 가질 수 있다.

따라서, 도 10a를 다시 참조하면, 물품(10)은 제1 표면(50)과, 상기 제1 표면(50)의 반대편에 이격된 제2 표면(54)을 갖는 예비 성형품(92)을 구비한다. 예비 성형품(92)은 단부면(26)을 갖는 기판(24)과, 상기 기판(24) 상에 배치되며 단부면(26)에 접촉하는 말단면(34)을 갖는 필름(32)을 구비한다. 물품(10)은 사출 성형가능한 폴리머(102)(도 9)로부터 형성된 보호층(104)을 더 구비하며, 보호층(104)은 제2 표면(54), 단부면(26) 및 말단면(34)과 접촉하여 덮는다. 즉, 보호층(104)은 제1 표면(50)을 덮지 않을 수 있다.

도 10a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 물품(10)은 약 5 mm 내지 약 15 mm, 예컨대 약 7 mm 내지 약 13 mm의 두께(122)를 가질 수 있다. 소망한다면, 물품(10)은, 물품(10) 상에 제거가능하게 부착되며 차량(14)(도 1)의 외부면(12)(도 1)에 물품(10)이 부착되기 전에 물품(10)을 보호하도록 구성된 마스크 층(도시하지 않음)을 더 구비할 수 있다. 이로써, 상기 방법(16)(도 2)은 레터링, 숫자 및 비교적 샤프한 코너 또는 교차점 등의 복잡한 설계를 갖는 물품(10)을 요구하는 적용에 유용하다.

도 10a를 다시 참조하면, 복수의 함몰부(84)(도 7)를 형성하는 몰드면(60)(도 7)의 실시예의 경우, 상기 방법(16)(도 2)에 의해 형성된 결과적인 물품(10)은 복수의 함몰부(94) 중 하나 각각에 대응하는 복수의 돌출부(124)를 구비한다. 즉, 형성된 물품(10)은 텍스처드 외관을 가질 수 있다. 이러한 텍스처드 외관은 상기 방법(16)이 제2 표면(54)보다는 제1 표면(50)을 몰드면(60) 또는 압력면(62)에 맞추는 단계(90)(도 2)를 구비하기 때문에 성취가능한 것으로 이해해야 한다.

상기 방법(16)(도 2)에 의해 형성된 물품(10)(도 1 및 도 10)은 상술한 선영성 및 광택을 갖는다. 즉, 워크피스(22)(도 4)의 제1 표면(50)(도 4)의 초기 선영성 및 초기 광택은 상기 방법(16) 동안에 실질적으로 변하지 않아서, 형성된 물품(10)은 초기의 선영성 및 초기의 광택을 갖는다. 특히, 몰드면(60)(도 6)과 압력면(62)(도 6), 예컨대 몰드면(60) 중 하나에 제1 표면(50)을 맞추는 단계(90)(도 2)는 물품(10)의 형성 동안에 워크피스(22) 및 예비 성형품(92)(도 9)의 선영성 및 광택을 보존할 수 있다. 달리 언급하면, 물품(10)은 워크피스(22) 및 예비 성형품(92)의 선영성 및 광택을 유지한다. 이로써, 물품(10)은 "A" 등급의 표면 마무리를 갖고, 차량(14)(도 1)의 외부면(12)(도 1)에 부착하기에 적절하다.

또한, 전술한 방법(16)(도 2)은, 예컨대 선상 부식(filiform corrosion), 갈바닉 부식(galvanic corrosion) 및/또는 바이메탈 전하 디시페이션(bimetallic charge dissipation)으로부터 최소화된 부식 및/또는 열화를 갖는 물품(10)(도 1 및 도 10)을 형성한다. 특히, 말단면(34)(도 10a)과 접촉하여 덮는 보호층(104)(도 10a)은 필름(32)(도 10a) 및/또는 기판(24)(도 10a)과 물품(10)의 부착 및/또는 열화의 원인이 되는 먼지, 화학 물질 및 유체 등의 오염물 사이의 접촉을 최소화한다. 즉, 보호층(104)은 오염물로부터 필름(32)을 절연하여 보호할 수 있다. 따라서, 상기 방법(16)은 "A" 등급의 표면, 우수한 내구성 및 선택적인 텍스처의 우수한 선명도를 갖는 물품(10)을 형성한다. 또한, 상기 방법(16)은 소정의 제조 사이클 시간 내에 물품(10)을 경제적으로 생산하고, 차량(14)의 외부면(12)에 부착하기에 적절한 우수한 내구성을 갖는 물품(10)을 제공한다. 이로써, 상기 방법(16)은 물품(10)의 경제적이고 효율적인 형성을 허용하고, 물품(10)은 차량(14)의 인지되는 증가된 품질에 기여한다.

본 개시내용을 수행하는 최선책이 상세하게 기술되었지만, 첨부한 특허청구범위의 범위 내에서 본 개시내용을 실시하는 각종 변형 설계 및 실시예를 당업자가 이해할 것이다.

Claims

차량의 외부면에 부착가능한 물품을 형성하는 방법에 있어서,
워크피스를 형성하도록 열가소성 시스템을 가열하는 단계로서,
상기 열가소성 시스템은,
단부면을 갖는 기판 및
상기 기판 상에 배치되며 상기 단부면에 인접한 말단면을 갖는 필름을 구비하며,
상기 워크피스는,
상기 말단면과 제1 표면 사이에 말단 에지를 형성하도록 상기 말단면에 인접한 제1 표면 및
상기 제1 표면의 반대편에 이격되며, 상기 단부면과 제2 표면 사이에 근위 에지를 형성하도록 상기 단부면에 인접한 제2 표면을 갖는, 상기 열가소성 시스템을 가열하는 단계;
몰드면과, 상기 몰드면으로부터 이격된 압력면 사이에 상기 워크피스를 배치하는 단계;
상기 워크피스의 배치 후에, 예비 성형품을 형성하도록 상기 제1 표면을 상기 압력면과 상기 몰드면 중 하나에 맞추는 단계; 및
상기 예비 성형품 상에 보호층을 형성하도록 상기 예비 성형품 상에 사출 성형가능한 폴리머를 부착하여, 상기 물품을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 보호층은 상기 말단면을 접촉하여 덮는
방법.
제1항에 있어서,
상기 제2 표면을 상기 보호층으로 접촉하여 덮는 단계를 더 구비하며,
상기 보호층은 상기 말단 에지에 접하는
방법.
제1항에 있어서,
상기 사출 성형가능한 폴리머를 부착하는 단계는,
상기 보호층이 상기 근위 에지로부터 상기 말단 에지로 상기 예비 성형품을 접촉하여 덮도록 상기 예비 성형품 상에 상기 사출 성형가능한 폴리머를 사출 성형하는 단계를 구비하는
방법.
제3항에 있어서,
상기 사출 성형가능한 폴리머를 부착하는 단계는,
상기 예비 성형품과 장치 사이의 공극을 형성하도록 상기 장치 내에 상기 예비 성형품을 배치하는 단계;
상기 사출 성형가능한 폴리머가 상기 제2 표면과 접촉하도록 상기 공극 내에 상기 사출 성형가능한 폴리머를 주입하는 단계; 및
주입 후에, 상기 보호층이 상기 단부면과 상기 말단면을 접촉하여 덮도록 상기 사출 성형가능한 폴리머를 냉각하는 단계를 순차적으로 구비하는
방법.
제4항에 있어서,
상기 사출 성형가능한 폴리머를 냉각하는 단계는,
상기 보호층이 상기 제2 표면, 상기 단부면 및 상기 말단면만을 접촉하여 덮고 상기 제1 표면을 덮지 않도록 상기 사출 성형가능한 폴리머를 성형하는 단계를 구비하는
방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 표면과 상기 몰드면은 그 사이에 제1 캐비티를 형성하고,
상기 제2 표면과 상기 압력면은 그 사이에 제2 캐비티를 형성하며,
상기 제1 표면을 상기 압력면과 상기 몰드면 중 하나에 맞추는 단계는, 상기 제1 캐비티의 배기와 상기 제2 캐비티의 가압을 동시에 수행하여 상기 제1 표면을 상기 몰드면과 접촉하게 배치하는 단계를 구비하는
방법.
제6항에 있어서,
상기 가압은, 약 345 KPa 내지 약 1,035 KPa의 압력에서 약 21℃ 이하의 온도를 갖는 압축 가스를 상기 제2 표면에 인가하는 단계를 구비하는
방법.
제6항에 있어서,
상기 배기는, 상기 제1 캐비티 내에서 상기 제1 표면을 약 33 KPa 내지 약 75 KPa의 진공에 노출시키는 단계를 구비하는
방법.
제6항에 있어서,
상기 워크피스의 배치 후에, 약 1초 내지 약 15초의 기간 동안에 약 0℃ 내지 약 21℃의 온도를 갖는 압축 가스로 상기 제2 캐비티를 세척하는 단계를 더 구비하는
방법.
차량의 외부면에 부착가능한 물품에 있어서,
제1 표면과, 상기 제1 표면의 반대편에 이격된 제2 표면을 갖는 예비 성형품으로서,
상기 예비 성형품은,
단부면을 갖는 기판, 및
상기 기판 상에 배치되며 상기 단부면에 인접한 말단면을 갖는 필름을 구비하는, 상기 예비 성형품; 및
사출 성형가능한 폴리머로 형성된 보호층을 포함하며,
상기 보호층은 상기 제2 표면, 상기 단부면 및 상기 말단면을 접촉하여 덮는
물품.