KR20130141545A - 필름 형성 장치 및 필름 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
라미네이트되는 물품의 크기, 형상 및 수에 관계없이 우수한 평탄성 및 양호한 추종성으로 필름 라미네이션을 할 수 있는 필름 형성 장치(100) 및 방법. 제공되는 필름 형성 장치(100)는 가열 수단(50, 51)을 구비하고 진공 또는 가압된 상태를 유지할 수 있는 제1 챔버(10, 11), 제1 챔버(10, 11)와 결합되고 그로부터 분리될 수 있도록 배치되어 있고, 물품(300, 310, 320)이 그 위에 지지되어 있는 가동 지지 테이블(60, 61)을 구비하고 있으며, 진공 또는 가압된 상태를 유지할 수 있는 제2 챔버(20, 21), 제1 챔버(10, 11)와 제2 챔버(20, 21) 사이에 배치되어 있는, 필름(200, 210)을 보유하는 프레임 모양의 필름 보유 부재(30, 31), 및 필름이 물품(300, 310, 320)의 표면 상에 라미네이트될 때 필름(200, 210)의 들뜸을 억제하는 필름 압착 부분(42a)을 가지는 보조 필름 압착 공구(40, 41, 42)를 가진다.
Description
본 발명은 3차원 구성요소 또는 기재 등의 물품의 표면 상에 필름을 라미네이트하는 필름 형성 장치에 관한 것이고, 또한 이 필름 형성 장치를 사용하여 필름을 형성하는 방법에 관한 것이다.
종래의 장식(예컨대, 액체 페인트)을 사용하는 것 대신에 착색된(예컨대, 페인트 대체물) 또는 디자인된 플라스틱 필름으로 라미네이트함으로써 자동차 및 모터사이클의 외장 및 내장 부품, 전자 부품, 가구 등에서 사용되는 3차원 구성요소의 표면, 또는 표면 상에 돌출부 및 함몰부를 포함하는 형상 등의 복잡한 형상을 가지는 3차원 기재 등의 물품의 표면을 장식하려는 시도가 이루어졌다.
이 유형의 물품의 표면 상에 필름을 라미네이트하는 방법으로서, 진공 형성 장치를 사용하는 필름 라미네이션 형성 방법은 공지되어 있다. 일본 특허 출원 공개 공보 제2002-67137호는 진공 형성 장치의 구성 및 이 진공 형성 장치를 사용하여 코어 물질 상에 플라스틱 시트를 라미네이트하는 방법에 대한 절차를 기술하고 있다. 일본 특허 출원 공개 공보 제2002-67137호에 개시된 바와 같이, 진공 형성 장치는 일반적으로 상부 챔버와 하부 챔버를 서로 결합시키고 서로로부터 분리시킬 수 있게 해주며, 상부 챔버 내에 히터가 포함되어 있다.
진공 형성 장치를 사용하는 통상의 라미네이션 방법에서, 필름이 그 위에 라미네이트될 물품이 하부 챔버에 지지되어 있고, 형성된 물체인 플라스틱 필름이 상부 챔버와 하부 챔버 사이에 배치되어 있다. 그 다음에, 상부 챔버가 하강됨으로써 상부 챔버와 하부 챔버 각각이 플라스틱 필름과 밀폐된 영역을 형성하고, 상부 챔버 및 하부 챔버 내부의 조건이 진공 펌프에 의해 대기압으로부터 진공 상태로 변경된다. 그 후에, 상부 챔버에 있는 히터에 의해 가열됨으로써 플라스틱 필름이 연화되고, 공기가 상부 챔버 안으로만 유입된다. 이러한 방식으로 상부 챔버와 하부 챔버 사이의 압력차를 생성함으로써, 하부 챔버에서 물품의 표면 상에 플라스틱 필름이 라미네이트된다.
진공 형성 장치를 사용한 필름 라미네이션 방법이 라미네이트되는 물품의 표면의 형상에 대한 필름의 추종성(followability)의 점에서 양호하기 때문에, 필름이 그 위에 라미네이트되는 물품은 단순한 입방체 및 입방형 또는 반구형 구성요소 뿐만 아니라 고리-형상 및 U자 형상의 구성요소 그리고 복잡한 형상들의 조합을 가지는 구성요소 등의 매우 다양한 형상을 가지는 물품을 포함한다.
그렇지만, 라미네이트될 물품의 표면이 높이의 차이가 큰 돌출부 및 함몰부를 가지는 경우에, 필름이 표면의 형상을 완전히 추종하지 못할 수 있고, 이는 어떤 부분에서 필름의 들뜸(lifting)이 일어날 수 있다는 것을 의미한다.
그에 부가하여, 최근에 많은 수의 물품을 동시에 라미네이트할 수 있기 위해 하나의 챔버에서 가능한 한 많은 물품을 지지함으로써 생산 효율을 증가시키는 것이 바람직하게 되었다. 그렇지만, 챔버에 있는 물품의 수를 증가시킬 때, 물품들 사이의 거리를 가능한 한 작게 만드는 것이 필수적이지만, 이 거리가 더 작아짐에 따라, 물품들 사이의 높이의 차이로 인해 필름의 들뜸이 일어나는 일이 흔하며, 이는 물품의 끝부분에서 필름의 만족스러운 형상 추종성을 유지하는 것이 어려울 수 있다는 것을 의미한다.
따라서, 본 발명의 한 목적은 진공 형성 장치 및 이 필름 형성 장치를 사용한 필름 형성 방법을 사용하여 물품 상에 필름을 라미네이트하는 공정에서 라미네이트되는 물품의 크기, 형상, 및 수와 관계없이 우수한 평탄성 및 양호한 추종성을 갖는 필름 라미네이션을 할 수 있는 필름 형성 장치를 제공하는 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 태양에 따른 필름 형성 장치는 가열 수단을 구비하고 진공 또는 가압된 상태를 유지할 수 있는 제1 챔버, 제1 챔버와 결합되고 그로부터 분리될 수 있도록 배치되어 있고, 물품이 그 위에 지지되어 있는 가동 지지 테이블을 구비하고 있으며, 진공 또는 가압된 상태를 유지할 수 있는 제2 챔버, 제1 챔버와 제2 챔버 사이에 배치되어 있는, 필름을 보유하는 프레임 모양의 필름 보유 부재, 및 필름이 물품의 표면 상에 라미네이트될 때 필름의 들뜸을 억제하는 필름 압착 부분을 가지는 보조 필름 압착 공구를 가진다.
본 발명의 다른 태양에 따른 보조 필름 압착 공구가 필름 형성 장치에 부착되어 있고, 이 필름 형성 장치는 가열 수단을 구비하고 진공 또는 가압된 상태를 유지할 수 있는 제1 챔버, 제1 챔버와 결합되고 그로부터 분리될 수 있도록 배치되어 있고, 물품이 그 위에 지지되어 있는 가동 지지 테이블을 구비하고 있으며, 진공 또는 가압된 상태를 유지할 수 있는 제2 챔버, 및 제1 챔버와 제2 챔버 사이에 배치되어 있는, 필름을 보유하는 프레임 모양의 필름 보유 부재를 가지며, 이 보조 필름 압착 공구가 제1 챔버 또는 필름 보유 부재의 하부에 부착되어 있고, 필름이 물품의 표면 상에 라미네이트될 때 필름의 들뜸을 억제하는 필름 압착 부분을 가진다.
본 발명의 추가의 태양에 따른 필름 형성 방법은 대기압에 있는 개방된 상태를 획득하기 위해, 가열 수단을 구비하고 있고 진공 또는 가압된 상태를 유지할 수 있는 제1 챔버를 진공 또는 가압된 상태를 유지할 수 있는 제2 챔버로부터 분리시키는 단계, 보조 필름 압착 공구를 제1 챔버의 하부에 또는 제1 챔버와 제2 챔버 사이에 부착시키는 단계, 제1 챔버와 제2 챔버 사이에 필름을 보유하는 단계, 제1 챔버 및 제2 챔버 둘 다와 필름 사이에 밀폐된 영역을 독립적으로 형성하는 단계, 제1 챔버 및 제2 챔버 둘 다에 진공을 형성하는 단계, 및 제1 챔버만을 대기압 이상으로 가압하여 제2 챔버 내의 지지 테이블을 제1 챔버 쪽으로 이동시키고, 챔버들과 보조 필름 압착 공구 사이의 압력 차이에 의해 필름을 부분적으로 압착하여 하나의 물품 또는 복수의 물품의 표면 상에 필름을 라미네이트하는 단계를 가진다.
본 발명의 필름 형성 장치, 보조 필름 압착 공구 및 필름 형성 방법에 따르면, 보조 필름 압착 공구에 의해 필름의 들뜸을 효과적으로 억제하고 그로써 진공 형성 장치를 사용하여 물품 상에 필름을 라미네이트하는 공정에서의 수율을 향상시키는 것이 가능하다. 그에 부가하여, 챔버의 크기 그리고 라미네이트되는 물품의 크기, 형상 및 수에 관계없이 우수한 평탄성 및 양호한 추종성을 갖는 필름 라미네이션을 달성하는 것이 가능하다. 게다가, 챔버에서 복수의 물품이 지지되는 경우에, 물품들 사이의 거리를 감소시키는 것이 가능하기 때문에, 챔버에 위치될 수 있는 물품의 수를 증가시키고 따라서 생산성을 추가로 향상시키는 것이 가능하다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 필름 형성 장치의 일 실시 형태의 개념 단면도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 필름 형성 장치의 일 실시 형태를 사용한 필름 라미네이션 공정을 설명하는 각각의 단계 동안의 필름 형성 장치의 사시도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 필름 형성 장치의 일 실시 형태를 사용한 필름 라미네이션 공정을 설명하는 각각의 단계 동안의 필름 형성 장치의 사시도.
도 4a는 본 발명의 필름 형성 장치의 일 실시 형태를 사용한 필름 라미네이션 공정을 사용하여 물품 상에 필름이 라미네이트되어 있는 상태를 나타낸 도면.
도 4b는 보조 필름 압착 공구를 사용함이 없이 종래의 필름 형성 장치를 사용한 필름 라미네이션 공정을 사용하여 물품 상에 필름이 라미네이트되어 있는 상태를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에서, 복수의 물품이 배열되어 있는 상태를 나타낸 평면도.
도 6은 본 발명의 보조 필름 압착 공구의 일 실시 형태를 설계하는 공정의 예를 나타낸 플로우차트.
도 7a는 본 발명의 일 실시 형태에서, 대응하는 보조 필름 압착 공구를 사용함이 없이 다른 유형의 물품 상에 필름이 라미네이트되어 있는 상태를 나타낸 사시도.
도 7b는 본 발명의 일 실시 형태에서, 대응하는 보조 필름 압착 공구를 사용하여 다른 유형의 물품 상에 필름이 라미네이트되어 있는 상태를 나타낸 사시도.
도 8a는 본 발명의 일 실시 형태에서, 대응하는 보조 필름 압착 공구를 사용함이 없이 다른 유형의 물품 상에 필름이 라미네이트되어 있는 상태를 나타낸 사시도.
도 8b는 본 발명의 일 실시 형태에서, 대응하는 보조 필름 압착 공구를 사용하여 다른 유형의 물품 상에 필름이 라미네이트되어 있는 상태를 나타낸 사시도.
[발명의 실시를 위한 구체적인 내용]
본 발명의 일 실시 형태의 모드에 대해 이제부터 도면을 참조하여 설명할 것이다.
본 발명의 필름 형성 장치의 일 실시 형태(이후부터 "본 실시 형태"라고 함)의 모드에 대한 개념 단면도가 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있다. 도 1a는 물품이 필름 형성 장치에 위치되어 있을 때의 필름 형성 장치의 상태를 나타낸 것이고, 도 1b는 필름이 물품 상에 라미네이트되어 있을 때의 필름 형성 장치의 상태를 나타낸 것이다.
본 실시 형태의 필름 형성 장치(100)는 진공 또는 대기압 또는 그 이상에서의 가압된 상태를 유지할 수 있는 제1 챔버(10) 및 제2 챔버(20)를 가지고 있다. 제1 챔버(10) 및 제2 챔버(20)는 서로 마주하도록 배치되어 있고, 챔버들 중 적어도 하나가 외부 구동 메커니즘에 의해 이동될 수 있으며, 챔버들이 밀폐된 상태를 형성하도록 서로 결합될 수 있고 개방된 상태를 형성하도록 서로로부터 분리될 수 있다. 더욱이, 제1 챔버(10) 및 제2 챔버(20)의 배향이 제한되지 않는다. 예를 들어, 제1 챔버(10) 및 제2 챔버(20)가, 도 1a에 도시된 바와 같이, 상부 챔버 및 하부 챔버로서, 또는 좌측 챔버 및 우측 챔버로서 배치될 수 있다.
프레임 모양의 필름 보유 부재(30)는 제1 챔버(10)와 제2 챔버(20) 사이에 배치되어 있고, 물품(300) 상에 라미네이트될 필름(200)이 이 필름 보유 부재(30)에 의해 보유되어 있다.
필름(200)을 가열하는 가열 수단(50)이 제1 챔버(10)에 제공되어 있고, 물품(300)을 지지하는 지지 테이블(60)이 제2 챔버(20)에 제공되어 있다. 물품을 상승시키기 위해 지지 테이블(60)이 제1 챔버(10) 쪽으로 이동될 수 있다. 필요한 경우, 물품(300)이 물품의 형상에 따라 설계된 받침대(70) 상에 고정되어 있고 받침대(70) 및 지지 테이블(60) 상에 배치되어 있다.
본 발명의 필름 형성 장치의 주요 특징들 중 하나는 하나 이상의 필름 압착 부분을 포함하는 보조 필름 압착 공구의 포함이다. 보조 필름 압착 공구는 제1 챔버 또는 필름 보유 부재의 하부와 일체로 되어 있거나 그에 분리가능하게 부착되어 있을 수 있다. 필름이 물품 상에 라미네이트될 때, 보조 필름 압착 공구는, 필름 압착 부분 또는 부분들로 하여금 필름의 취약한 부분을 물품이 배치되어 있는 지지체 표면(예컨대, 지지 테이블)에 대고 압착하게 함으로써, 들뜸에 취약한 필름의 그 부분들(즉, 도구의 사용이 없는 경우 들뜨게 되는 그 필름 부분)의 들뜸을 억제한다. 보조 필름 압착 공구는 시트 모양의 필름을 지지체 표면에 대고 압착하기에 충분한 강성을 가져야만 한다.
보조 필름 압착 공구의 형상이 특히 제한되지 않고 필름 들뜸 상태에 따라 설정될 수 있으며, 예를 들어, 필름이 라미네이트될 물품의 크기, 형상, 수, 및 물품간 거리, 라미네이트되는 필름의 크기, 및 챔버의 크기 등의 다양한 조건에 의존할 수 있다. 예를 들어, 보조 필름 압착 공구는, 원하는 크기로 되어 있는, 막대, 봉, 플레이트, 핀, 기둥, 릿지, 지느러미 등의 형상으로 되어 있는 필름 압착 부분을 포함할 수 있다. 필름과 접촉하게 되는 보조 필름 압착 공구의 표면 상에 감압 접착제층을 형성하는 것이 가능하다. 이러한 경우에, 필름은 감압 접착제층에 의해 보조 필름 압착 공구 상에 접착 지지(adhesively supported)되어 있고, 필름 자체의 중량에 의해 야기되는 필름의 중앙 부분에서의 처짐을 억제하는 것이 가능하다.
여기서, 본 실시 형태의 필름 형성 장치(100)의 주요 특징들 중 하나는 보조 필름 압착 공구(40)가 그에 부착되어 있다는 것이다. 보조 필름 압착 공구(40)는 제1 챔버(10) 또는 필름 보유 부재(30)의 하부와 일체로 되어 있거나 그에 분리가능하게 부착되어 있을 수 있다. 필름(200)이 물품(300) 상에 라미네이트될 때, 이 보조 필름 압착 공구(40)는 필름(200)의 일부를 압착하는 필름 압착 부분을 가짐으로써 필름의 들뜸을 억제한다.
더욱이, "필름 들뜸" 또는 필름의 "들뜸"은 필름이 물품 상에 라미네이트될 때, 필름이 만족스럽게 물품의 표면 또는 받침대의 형상을 추종하지 않고 물품의 표면으로부터 떨어져 있는 상태를 의미한다. 물품 또는 주변 받침대 또는 지지 테이블 상에서 지느러미 모양으로 떠 있는 일이 발생하기 때문에, 많은 경우에, 본 명세서에서 이것을 "지느러미의 발생(occurrence of fin)"이라고도 한다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 복수의 물품(300)이 제2 챔버(20)에서 지지 테이블(60) 상에 배치되어 있는 경우, 보조 필름 압착 공구(40)의 필름 압착 부분이 물품들(300) 사이의 간극에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 보조 필름 압착 공구(40)는 시트 모양의 필름(200)을 압착하기에 충분한 강성을 가지는 부재이어야만 하고, 보조 필름 압착 공구의 형상이 특별히 제한되지 않는다. 보조 필름 압착 공구(40)의 형상이 필름 들뜸 상태에 따라 그리고 필름(200)이 라미네이트될 물품(300)의 크기, 형상, 수, 및 물품간 거리, 라미네이트되는 필름의 크기, 및 챔버의 크기 등의 다양한 조건에 기초하여 설정된다.
보조 필름 압착 공구(40)를 사용함으로써, 필름 들뜸을 억제하고 그로써 고도의 평탄성 및 물품의 표면의 형상에 대한 추종성을 가지는 필름 라미네이션을 가능하게 해주는 것이 가능하다.
그에 부가하여, 복수의 물품이 동일한 챔버 내에 위치될 때 물품들 사이의 거리가 감소됨에 따라 필름의 추종성이 일반적으로 열화되기 때문에, 들뜸이 보다 쉽게 일어나지만, 보조 필름 압착 공구(40)를 사용함으로써, 물품들 사이의 거리를 감소시키는 것이 가능하다. 챔버 내에 더 많은 수의 물품을 위치시키는 것이 가능하기 때문에, 생산성을 향상시키는 것이 가능하다.
필름(200)과 접촉하게 되는 보조 필름 압착 공구(40)의 표면 상에 감압 접착제층을 형성하는 것이 가능하다. 이러한 경우에, 필름(200)은 감압 접착제층에 의해 보조 필름 압착 공구 상에 접착 지지되어 있고, 필름 자체의 중량에 의해 야기되는 필름의 중앙 부분에서의 처짐을 억제하는 것이 가능하다.
더욱이, 통상의 구매가능한 진공 형성 장치를 보조 필름 압착 공구를 갖지 않는 필름 형성 장치로서 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, Fu-se Vacuum Forming에 의해 제조되는 진공 형성 기계를 사용하는 것이 가능하다. 보조 필름 압착 공구가 개구부를 가지는 프레임 부재에 부착될 수 있고, 기계적으로 또는 접착제 등에 의해 이들 진공 형성 장치의 제1 챔버의 하부 상에 제공되어 있다. 이 부착 방법이 제한되어 있지 않다. 사용되는 각각의 물품에 대해 적당한 보조 필름 압착 공구가 부착될 수 있도록 보조 필름 압착 공구를 분리가능한 방식으로 배치하는 것이 바람직하다.
이제부터, 도 2a 내지 도 3b에 도시된 장치의 개념 사시도를 참조하여 본 실시 형태의 필름 형성 장치를 사용하는 필름 형성 공정에 대해 설명할 것이다. 더욱이, 이들 도면은 축방향으로 형성된 보조 필름 압착 공구(41)가 사용되는 예를 나타내고 있고, 또한 필름이 자동차의 내장 부품에 기초한 가상 물품(310) 상에 라미네이트되어 있는 예를 나타내고 있다.
먼저, 필름 형성 장치(110)의 제1 챔버 및 제2 챔버가, 도 2a에 도시된 바와 같이, 대기에 개방되어 있는 상태에서, 라미네이트될 물품(310)이 제2 챔버(21)에서 지지 테이블(61) 상에 위치되고 물품(310) 상에 라미네이트될 시트 모양의 필름(210)이 필름 보유 부재(31) 상에 위치된다.
그렇지만, 보조 필름 압착 공구(41)가 제1 챔버(11)에서 개구부를 갖는 프레임의 하부 상에 위치된다. 예를 들어, 보조 필름 압착 공구(41)의 축이 개구부의 대략적인 중심을 양분하도록 배치되어 있다. 이 배치는 2개의 물품(210) 사이의 간극의 대략적인 중심에 대응한다.
도 2a 내지 도 3b는 지지 테이블(61)이 제2 챔버의 하부 표면 전체인 예를 나타낸 것이지만, 그의 형상 및 크기가 특별히 제한되지는 않는다. 물품(310)이 지지 테이블(61) 바로 위에 위치될 수 있지만, 필요한 경우, 물품(310)의 형상에 따라 준비된 받침대(도시 생략) 상에 고정되어 있을 수 있다. 여기서, 2개의 물품(310)이 지지 테이블(61) 상에 위치되어 있지만, 물품의 수가 특별히 제한되지는 않는다.
이후에 언급하는 바와 같이, 필름 보유 부재(31)에 의해 보유된 필름(210)이 바람직하게는 가열됨으로써 150 내지 200% 이상 그리고 심지어 300% 연신될 수 있는 것이다.
그 다음에, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제2 챔버(21) 전체가 외부 구동 메커니즘(도시 생략)을 사용하여 위쪽으로 이동되고, 제1 챔버(11) 및 제2 챔버(21)가 상부 챔버 및 하부 챔버를 형성하도록 필름(210)을 통해 밀폐되며, 각각의 챔버에 진공(예를 들어, 1kPa 이하)을 형성하기 위해 각각의 챔버가 진공 배기된다. 그에 부가하여, 필름(210)을 가열하기 위해 제1 챔버(21)의 천장에 제공되어 있는 가열 수단(51)이 켜진다. 더욱이, 가열 수단(51)이 특별히 제한되지는 않지만, 진공에서도 효율적으로 가열할 수 있기 위해, 가열 수단이 바람직하게는 방사열을 사용할 수 있는 것(예를 들어, 적외선 램프 히터)이다.
그 다음에, 도 3a에 도시된 바와 같이, 필름(210)이 가열되고 있는 동안 제2 챔버(21)에 있는 지지 테이블(61)이 점진적으로 위쪽으로 밀려가고, 물품(210)이 제1 챔버의 하부 상의 개구부로부터 물품의 거의 전부가 제1 챔버의 하부를 넘어서 있는 위치까지 이동하도록 지지 테이블(61)이 이동된다.
가열 수단(51)에 의해 가열되는 것에 의해 필름(210)이 연신될 수 있다. 필름 가열 온도는 특별히 제한되어 있지는 않으며, 사용되고 있는 필름 및 요구되는 연신의 정도에 따라 80℃ 이상 200℃ 이하, 또는 90℃ 이상 180℃ 이하로, 예를 들어, 대략 120℃로 조정될 수 있다. 물품(210)이 위쪽으로 밀려나가는 것에 의해 이동됨에 따라, 연신가능한 필름이 물품의 표면과 접촉하게 되는 것에 의해 연신되고 정확히 2개의 물품 사이의 간극에 있는 위치에 배치된 축방향으로 형성된 보조 필름 압착 공구(41)에 의해 압착된다.
이 상태에서, 제1 챔버만이 적당한 압력(예를 들어, 대기압 내지 2 MPa)으로 가압된다. 제1 챔버(11)와 제2 챔버 사이의 압력 차이로 인해, 필름(210)은 물품(310)의 노출된 표면의 요철 형상을 추종하여 가깝게 접착되고, 그로써 물품의 표면을 라미네이트한다. 한편, 2개의 물품 사이의 간극에 있는 필름이 축방향으로 형성된 보조 필름 압착 공구(41)에 의해 압착되기 때문에, 이 간극에 있는 필름의 들뜸이 억제된다.
그 다음에, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 챔버(11) 및 제2 챔버(21)가 한번 더 개방되어 대기압으로 돌아가고, 필름(210)이 라미네이트되어 있는 물품(310)이 외부로 제거될 수 있다. 물품의 표면에 접착되어 있는 필름(310)의 원하지 않는 부분(가장자리 등)이 이어서 트리밍된다.
이제부터, 도 4 및 도 5를 참조하여 보조 필름 압착 공구의 효과에 대해 더 상세히 설명할 것이다. 도 4a는 필름이 2개의 물품(310) 상에 라미네이트되어 있고 본 실시 형태의 보조 필름 압착 공구(41)가 사용되는 본 실시 형태의 앞서 언급한 필름 형성 장치를 사용한 필름 라미네이션 공정에 의해 형성되는 상태의 시뮬레이션-시각화된 사시도이고, 도 4b는 보조 필름 압착 공구(41)가 사용되지 않은 것을 제외하고는 동일한 조건 하에서 필름이 라미네이트되는 라미네이트된 필름 상태의 시뮬레이션-시각화된 사시도이다.
더욱이, 이 시뮬레이션에서 사용된 조건은 다음과 같다.
1) 물품 조건: 2개의 자동차 도어 부품이 사용되었다. 이하에서 언급되는 실시예(working example)에서의 조건과 거의 동일한 물품을 사용할 때 최대 높이는 70 ㎜였고, 여기서 물품은 대략 70 ㎜의 최대 폭, 대략 205 ㎜의 최대 길이, 및 대략 33 ㎜의 높이를 가졌고, 받침대 상에 위치되어 있었다. 물품의 무게 중심을 통과하는 장축들이 평행하고 2개의 도어 부품 사이의 최소 거리가 25 ㎜이도록 2개의 도어 부품이 지지 테이블 상에서 동일한 배향으로 배치되었다.
2) 필름 조건: 필름 면적은 260 ㎜ × 260 ㎜였고, 라미네이션 동안의 필름 온도는 120℃였다. 필름의 열 팽창 계수는 10-5/℃였고, 필름 라미네이션 온도에서의 필름의 탄성 계수는 19.4 MPa였으며, 푸와송 비는 0.45였고 항복 응력은 0.53 MPa였다.
3) 보조 필름 압착 공구 조건: 2 ㎜의 단면 직경을 가지는 축방향으로 형성된 부재가 2개의 물품 사이의 간극의 대략적인 중심에 배치되었다.
시뮬레이션의 결과에 따라, 보조 필름 압착 공구(41)가 사용되지 않은 경우에, 필름의 들뜸이, 특히 2개의 물품(310)의 단부 상에서 쉽게 일어났고, 도 4b에서 파선으로 그려진 원으로 나타낸 바와 같이, 물품간 "지느러미" 등의 필름 들뜸이 궁극적으로 일어났다.
그렇지만, 도 4a에 도시된 바와 같이, 시뮬레이션의 결과에 따라, 본 실시 형태의 보조 필름 압착 공구(41)가 사용된 본 실시 형태의 앞서 언급한 필름 형성 장치를 사용하여 물품 상에 필름이 라미네이트된 경우에, 2개의 물품 사이의 거리가 또한 25 ㎜인 경우에 필름의 들뜸으로 인해 "지느러미"가 거의 발생하지 않았음을 확인하는 것이 가능하였다.
이러한 방식으로 본 실시 형태의 보조 필름 압착 공구(41)를 사용함으로써 (복수의 물품을 라미네이트할 때 물품간 공간에 쉽게 발생하는) 필름 들뜸을 효과적으로 억제하는 것이 가능하기 때문에, 물품들 사이의 간극을 감소시키는 것이 가능하다. 따라서, 하나의 챔버 내에 더 많은 수의 물품을 위치시키는 것이 가능하기 때문에, 필름 라미네이션 생산성을 크게 향상시키는 것이 가능하다.
예를 들어, 4개의 물품(310a 내지 310d)이 지지 테이블 상에 균등하게 배포되어 있는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 물품의 무게 중심을 통과하는 장축 방향에서의 피치(Dl) 및 단축 방향에서의 피치(Ds)는, 본 실시 형태의 보조 필름 압착 공구(41)가 사용되지 않는 경우 필름 들뜸을 억제하기 위해, 물품간 피치(Dl)가 적어도 106 ㎜ 이상이어야만 하고 물품간 피치(Ds)가 253 ㎜ 이상이어야만 하도록 되어 있다. 그렇지만, 축방향으로 형성된 보조 필름 압착 공구(41)가 장축 방향 및 단축 방향 둘 다에서 물품들 사이의 간극의 대략적인 중앙에 배치되어 있는 경우, 여전히 필름 들뜸을 억제하면서 물품간 피치(Dl)가 91 ㎜로 감소될 수 있고 물품간 피치(Ds)가 223 ㎜로 감소될 수 있다. 환언하면, 예를 들어, 4개의 물품이 도 5에 도시된 바와 같이 배치되어 있는 경우에 배치 효율(disposition efficiency)을 24% 만큼 증가시키는 것이 가능하다.
많은 수의 물품이 하나의 챔버에 위치되어 있는 경우에, 보조 필름 압착 공구(41)를 사용하여 물품의 수를 증가시키는 것이 가능하다.
더욱이, 하나의 챔버에 있는 물품의 수가 추가로 증가되는 경우에, 물품들 사이의 간극의 대략적인 중심에 보조 필름 압착 공구를 배치함으로써, 필름 들뜸을 억제하고 물품의 표면에 대한 필름의 추종성을 향상시키며 따라서 물품 상의 라미네이션의 상태를 통일시키는 것이 가능하다.
더욱이, 높이(H), 폭(W) 및 길이(L)를 가지는 직육면체가 물품으로서 사용되고 동일한 형상을 가지는 2개의 물품이 물품간 거리(D)로 그의 장축 방향에서 서로 평행하게 배치되는 시뮬레이션 모델에서, 물품의 높이(H)에 대한 물품간 거리(D)의 비(D/H)가 작은 경우 또는 물품의 높이(H) 대 물품의 길이(L)의 비(L/H)가 작은 경우 필름 들뜸으로 인한 지느러미의 발생이 상당하기 때문에, 보조 필름 압착 공구를 사용하는 것은 지느러미 억제 효과를 향상시킨다.
게다가, 감압 접착제층 상에 필름을 보유하기 위해 보조 필름 압착 공구가 필름과 접촉하는 표면 상에 감압 접착제층을 구비할 수 있다. 물품의 표면을 라미네이트할 때, 필름이 가열되는 것에 의해 연화되기 때문에, 필름의 중앙 부분이 그 자신의 중량으로 처질 수 있다. 상세하게는, 생산성을 향상시키기 위해 챔버의 면적을 증가시키는 것은 중력으로 인해 필름의 중앙에서 상당한 처짐을 야기하며, 이는 필름의 중앙과 가장자리 사이의 라미네이션 조건의 차이가 크게 되는 것을 의미한다. 위치마다의 라미네이션 조건의 차이가 또한 필름의 연신성의 차이를 야기하기 때문에, 장식 필름이 라미네이트되어야 하는 경우에 어떤 위치에서 균일한 장식을 달성하는 것이 어렵다. 보조 필름 압착 공구 상에 제공되는 감압 접착제층은 필름을 보유하고 필름이 처지는 것을 방지하며, 그로써 보다 균일한 라미네이션 상태를 가능하게 해준다.
더욱이, 이러한 경우에 사용되는 감압 접착제층이 특별히 제한되지 않지만, 아크릴, 폴리에스테르-기반, 우레탄-기반, 고무 또는 실리콘-기반 접착제 등의 통상 사용되는 접착제를 사용하는 것이 가능하다. 이들 중에서, 라미네이션 공정에서 사용되는 가열 조건(120℃ 이상, 150℃ 이상, 또는 180℃ 이상 등)을 견딜 수 있는 내열성을 가지는 접착제를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 아크릴 감압 접착제의 사용이 바람직하다. 다양한 코팅 방법을 사용하여 감압 접착제층이 형성될 수 있지만, 구매가능한 양면 접착 테이프에서 사용되는 감압 접착제층을 사용하고 이 층을 보조 필름 압착 공구의 압착 표면에 도포하는 것이 가능하다. 게다가, 보조 필름 압착 공구가 열 센서를 구비할 수 있다. 보조 필름 압착 공구가 필름에 접촉할 수 있기 때문에, 필름의 온도가 보다 정확하게 측정될 수 있고, 따라서 필름의 가열 조건이 보다 정밀하게 제어될 수 있다.
도 3 및 도 4는 축방향으로 형성된 필름 압착 부분을 가지는 보조 필름 압착 공구의 예를 나타낸 것이지만, 사용되는 물품의 형상, 수, 배치 등에 따라 필름 들뜸을 효과적으로 억제하는 것이 가능한 한, 보조 필름 압착 공구의 형상이 제한되지는 않는다. 그에 부가하여, 복수의 물품을 라미네이트하든 단지 하나의 물품을 라미네이트하든 간에, 보조 필름 압착 공구가 효과적으로 사용될 수 있다. 따라서, 보조 필름 압착 공구는 바람직하게는 특정의 필름 라미네이션 조건에 따라 설계된다.
도 6은 보조 필름 압착 공구의 형상 및 배치를 설계하는 공정의 예를 나타낸 플로우차트이다. 시뮬레이션에 의해, 보조 필름 압착 공구를 사용하지 않을 때 필름 라미네이션의 상태가 먼저 이해되고, 그로부터 필름 들뜸이 쉽게 일어날 수 있는 영역을 식별하는 것이 가능하다. 이 시뮬레이션의 결과에 기초하여, 보조 필름 압착 공구의 형상을 결정하는 것이 가능하다.
이러한 시뮬레이션에서 사용되는 계산 방법이, 예를 들어, 유한 요소법 및 보다 구체적으로는 일종의 유한 요소법인 양함수법(explicit method)일 수 있다. 예를 들어, 유한 요소 분석을 수행하는 구매가능한 독점 시뮬레이션 소프트웨어인 Abaqus(Simulia에 의해 판매됨)를 사용하여 시뮬레이션을 수행하는 것이 가능하다.
이제부터, 도 6에 도시된 절차에 따라 특정의 시뮬레이션이 수행될 것이다. 먼저, 시뮬레이션에 필수적인 필름의 물리적 특성에 관한 데이터가 획득된다(1010). 이들 물리적 특성값은 인장 시험 또는 점탄성 시험으로부터 획득되는, 필름 라미네이션 조건 하에서 필름의 연신성에 관한 데이터를 포함한다.
그 다음에, 라미네이트될 물품의 3차원 형상에 관한 데이터가 획득된다(1020). 이 데이터는 보통 물품에 대한 3D CDA 데이터로서 획득된다. 더욱이, 물품이 (작은 구멍 또는 돌출부 등을 가지는) 복잡한 형상을 가지는 소형 구성요소인 경우에, 물품의 형상에 관한 데이터를 단순화하는 것이 타당한데, 그 이유는 이것이 시뮬레이션 결과에 거의 영향을 미치지 않고 계산을 복잡화하기 때문이다. 그에 부가하여, 물품이 많은 구성요소로 구성되어 있는 경우에, 이들 구성요소 모두를 하나의 물품으로서 처리하는 것이 타당하다.
그 다음에, 물품을 고정시키는 받침대가 설계된다(1030). 받침대는 물품의 형상에 따라 설계된다. 받침대의 설계는 물품의 형상, 크기 및 높이, 물품의 고정 각도(immobilization angle), 물품의 수, 받침대와 물품 간의 위치 관계에 기초하고 있고, 또한 물품의 형상에 관계되지 않은 데이터(받침대 자체의 요철 형상 등)에 기초하고 있다.
그 다음에, 필름 라미네이션 공정 조건이 획득된다(1040). 여기서, 공정 조건은 물품 상에 라미네이트되는 필름의 크기(진공 형성 장치에서의 필름 보유 부재의 프레임의 크기), 라미네이션 동안 필름 가열 온도, 및 제2 챔버에서의 지지 테이블이 상승되는 속도를 포함한다.
앞서 획득된 데이터에 기초하여, 물품 상에 라미네이트되는 필름의 상태에 대해 시뮬레이션이 수행된다(1050).
시뮬레이션의 결과에 기초하여, 물품의 표면의 형상에 대한 라미네이트된 필름의 추종성에 대해 평가가 수행된다(1060). 구체적으로는, 라미네이트된 필름의 연신이 필름 파손이 가능한 연신의 정도를 넘는지 및 또한 여러 곳에서의 국소화된 극도의 연신으로 인해 필름 파손이 가능한지에 관해 평가가 수행된다. 이들 평가의 결과로서 양호한 필름 라미네이션이 수행될 수 있는 것처럼 보이는 경우, 설계 공정이 종료되고(1100), 필름 라미네이션 평가 결과가 받침대의 형상이 변경될 필요가 있다는 것을 나타내는 경우, 받침대 형상 설계가 재평가된다(1040).
받침대 형상 설계 공정이 완료될 때, 이 데이터에 기초하여 다른 필름 라미네이션 시뮬레이션이 수행되고(1050), 필름 라미네이션 추종성이 한번 더 평가된다(1060). 그 다음에, 단순히 받침대의 설계를 변경하는 것에 의해서는 해결될 수 없는 필름의 들뜸을 억제하기 위해 이들 결과에 기초하여 보조 필름 압착 공구가 설계된다(1070). 환언하면, 보조 필름 압착 공구의 형상, 크기, 배치 등이 설계된다.
설계된 보조 필름 압착 공구에 대한 데이터가 부가되고, 필름 라미네이션 결과의 시뮬레이션이 한번 더 수행된다(1080). 이 시뮬레이션의 결과로부터, 라미네이트된 필름의 추종성에 대한 평가가 수행되고(1090), 만족스러운 필름 추종성이 달성되지 않은 경우에, 보조 필름 압착 공구가 다시 설계된다. 보조 필름 압착 공구의 형상을 확립하기 위해 평가(1090) 및 보조 필름 압착 공구의 설계(1070)가 필요한 경우 반복된다. 게다가, 필름 라미네이션 결과의 시뮬레이션(1080) 및 평가(1090)로부터 양호한 필름 추종성이 가능한 것으로 확인하는 것이 가능한 경우, 설계 공정이 종료된다.
도 7 및 도 8은 상이한 물품의 예 및 이들 물품에 대해 보조 필름 압착 공구를 사용하여 수행되는 필름 라미네이션 시뮬레이션의 결과의 예를 나타낸 것이다. 도 7a는 고리의 일부가 누락되어 있는 형상을 가지는 하나의 물품(320) 상에 필름이 라미네이트되는 가상적 경우에 필름 라미네이션 시뮬레이션의 결과를 나타낸 것이다. 고리의 일부가 누락되어 있는 형상을 가지는 물품의 일부에서 필름 들뜸이 발생한다는 것을 잘 알 것이다. 이 물품에 대한 보조 필름 압착 공구는 고리의 누락된 부분에 대해서만 필름 압착 부분(42a)을 가지는 3차원 형상의 보조 필름 압착 공구(42)일 수 있다. 도 7b는 보조 필름 압착 공구(42)가 사용되는 필름 라미네이션 시뮬레이션의 결과를 나타낸 것이다. 필름의 들뜸을 효과적으로 억제하는 것이 가능하다는 것을 알았다.
이러한 방식으로, 심지어 하나의 물품의 형상으로 인해 부분적인 필름 들뜸이 발생하는 경우에 이 부분에 대해서만 필름 압착 부분(42a)을 가지는 보조 필름 압착 공구를 사용하는 것이 가능하다. 그에 부가하여, 보조 필름 압착 공구(42)의 형상이 물품의 형상에 따라 각종의 형상일 수 있다.
도 8a는 2개의 L자 형상의 물품이 회전 대칭 방식으로 배치되어 있는 경우에 대한 필름 라미네이션 시뮬레이션의 결과를 나타낸 것이고, 도 8b는 2개의 물품 사이의 간극의 형상에 따라 클램프 형상을 가지는 보조 필름 압착 공구(43)가 사용되는 경우에 대한 필름 라미네이션 시뮬레이션의 결과를 나타낸 것이다. 물품들 사이의 필름의 들뜸을 효과적으로 억제하는 것이 가능하다는 것을 알았다.
앞서 주어진 예에서, 물품의 형상 또는 물품들 사이의 간극의 형상에 따라, 즉 물품(들)의 배치에 따라 축방향으로 형성된 부재를 처리함으로써 보조 필름 압착 공구가 획득되지만, 보조 필름 압착 공구가 축방향으로 형성된 부재로 제한되지 않고, 밴드 형상의 부재 또는 물품들 사이의 간극에 따라 변경될 수 있는 폭 크기 또는 형상을 가지는 부재일 수 있다. 그에 부가하여, 축방향으로 형성된 또는 밴드 형상의 부재를 3차원적으로 처리함으로써 보조 필름 압착 공구가 획득될 수 있다.
보조 필름 압착 공구의 재료는 필름 라미네이션 동안의 가열 조건인 80℃ 이상 200℃ 이하, 또는 90℃ 이상 180℃ 이하의 온도에서 변형되지 않는 금속, 합금, 세라믹 또는 내열성 플라스틱 등의 임의의 경성 재료일 수 있다.
이제부터, 본 발명의 실시 형태에서 사용되는 물품 및 필름에 대해 더 상세히 설명할 것이다.
필름으로 라미네이트될 물품으로서 각종의 물체를 사용하는 것이 가능하다. 전형적인 예는 자동차에 대한 외장 및 내장 부품과 모터사이클에 대한 장식 부품을 포함한다. 자동차에 대한 내장 부품의 구체적인 예는 도어 그립, 전기 윈도우에 대한 스위치 패널, 가니쉬, 핸들, 기어 전환 패널, 콘솔 박스, 드링크 홀더, 센터 콘솔, 계기판, 센터 가니쉬, 도어 가니쉬, 대시 보드, 스커프 플레이트 및 필러를 포함한다. 그에 부가하여, 자동차에 대한 외장 부품의 예는 도어 손잡이, 프런트 그릴, 필러, 뒷문, 필러 가니쉬, 램프 베젤, 몰딩, 연료캡, 엠블럼, 범퍼, 및 도어 미러 커버를 포함한다. 게다가, 모터사이클에 대한 장식 부품의 예는 펜더, 쉬라우드, 연료 탱크, 연료 탱크 커버, 측면 커버, 중간 카울링, 측면 카울링, 상부 카울링, 프레임 커버, 라디에터 커버, 프런트 커버, 머플러 커버 및 측면 패널을 포함한다.
게다가, 다른 물품은 가전 제품, 전자 부품, 및 가구를 포함한다. 추가의 구체적인 예는 냉장고의 버니어, 텔레비전 본체, 랩톱 컴퓨터의 버니어, 셀룰러 전화의 장식 부분, 개인용 컴퓨터의 본체, 의자, 책상, 선반, 변기 뚜껑, 헬멧에 부착되는 장식 및 반사 필름, 화분, 꽃병, 조명의 반사 필름, 전등 갓, 여행 가방, 및 악기를 포함한다.
라미네이션에 사용되는 필름이 특별히 제한되지는 않으며, 라미네이션 동안 사용되는 가열 온도에 견딜 수 있는 내열성 필름일 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르, 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리카보네이트(PC), 아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌 공중합체(ABS), 아크릴로니트릴/에틸렌-프로필렌-다이엔/스티렌 공중합체(AES), 폴리우레탄, 폴리(메틸 메타크릴레이트) 등의 폴리(메트)아크릴레이트, 또는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 등의 단일 또는 복합 열가소성 수지를 사용하는 것이 가능하다. 이들 중에서, 폴리(비닐 클로라이드), 폴리우레탄, 폴리(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, ABS 및 AES는 가열 및 피착물에의 접착 동안 연신성을 나타내면서 우수한 내후성 특성을 나타낸다. 폴리(비닐 클로라이드), 폴리우레탄, 폴리(메트)아크릴레이트 및 폴리프로필렌이 특히 적합하다.
일반적으로, 필름은 주조 성형, 압출 성형 등에 의해 형성된 단층 또는 다층 기부 필름을 포함하고 선택적으로 기부 필름 상에 인쇄층, 금속 도막 필름, 감압 접착제층 등을 포함하는 다층 구조물을 가지는 라미네이트 필름일 수 있다.
보호, 내후성 특성, 강도, 및 표면의 심미적 외관을 개선시키기 위해, 필름의 기부 필름이 동일한 또는 상이한 재료로 형성된 라미네이트된 필름일 수 있다.
그에 부가하여, 장식을 이유로, 라미네이트된 필름 본체가 단층 또는 다층 인쇄층을 포함할 수 있다. 스크린 인쇄, 그라비어 인쇄, 오프셋 인쇄, 잉크젯 인쇄, 또는 정전 코팅 등의 공지된 방법을 사용하여 인쇄가 수행될 수 있다. 인쇄층이, 예를 들어, 기부 필름과 감압 접착제층 사이에 배치된다.
장식 특성을 부여하기 위해, 필름의 하나 이상의 층이 크롬, 알루미늄, 티탄, 인듐, 주석, 니켈, 스테인레스강, 은, 금, 구리, 또는 티탄의 하나 이상의 금속막의 증착 및/또는 분말 금속 미소입자를 포함하는 코팅의 도포 등의 처리를 거칠 수 있다. 증착된 인듐막 또는 분말 금속 미소입자의 코팅층이 특히 바람직한데, 그 이유는 필름이 라미네이트될 때 금속막의 백화(whitening) 또는 균열을 야기하지 않기 때문이다. 증착된 금속층 또는 분말 금속 미소입자를 포함하는 층의 두께가 특별히 제한되지 않으며, 의도된 설계 및/또는 광 투과율에 따라 설정되는 두께(몇 나노미터 내지 몇십 나노미터 등)일 수 있다.
필름은 또한 가소제, 산화방지제, UV 흡수제, 안료, 및 충전재 등의 첨가제를 포함할 수 있다.
전체 필름의 두께가 제한되지 않지만, 이 두께가 대략 200 ㎛ 이하이고, 그리고 특히 대략 100 ㎛ 이하인 경우, 물품의 표면의 형상에 대한 필름의 추종성을 개선시키는 것이 가능하다. 그렇지만, 물품을 보호하는 측면에서 볼 때, 어느 정도의 필름 강도를 보장하기 위해 필름의 최소 두께는 50 ㎛ 이상이고, 바람직하게는 80 ㎛ 이상이다.
필름은 물품의 표면과 접촉하는 표면 상에 감압 접착제층을 포함할 수 있다. 감압 접착제층이 코팅, 분무 등에 의해 형성될 수 있다. 필름이 라미네이트될 때 박리 또는 접힘이 발생하지 않고 고온에서 블리딩(bleeding)이 발생하지 않는 한, 감압 접착제층의 두께가 제한되지는 않는다. 예를 들어, 감압 접착제층의 두께가 대략 10 내지 대략 50 ㎛일 수 있거나, 다른 모드에서, 대략 20 내지 대략 40 ㎛일 수 있다.
물품의 표면이 낮은 표면 자유 에너지를 가지며 따라서 쉽게 접착하지 않는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 올레핀계 수지인 경우에, 접착을 용이하게 해주기 위해 감압 접착제층에 점착제 등의 점착성 부여제(tackiness-imparting agent)를 포함하는 것이 가능하다.
더욱이, 라미네이트되는 물품의 표면 자유 에너지를 증가시키고 그로써 습윤성을 증가시키고 접착 강도를 향상시키기 위해, 물품의 표면에 대해 플라즈마 처리, 코로나 방전 처리 등을 하는 것이 가능하다. 물품의 표면이 상세하게는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 올레핀계 수지인 경우에, 이러한 처리가 접착 강도를 향상시키는 데 효과적이다.
실시예
이제부터, 본 발명의 실시예에 대해 설명할 것이다.
<실시예>
양면 진공 형성 기계(NGF-0709, Fu-se Vacuum Forming에 의해 제조됨)가 필름 형성 장치로서 사용되었다. 물품의 무게 중심을 통과하는 장축들이 평행이도록, 물품인 2개의 도어 부품이 회전 대칭 방식으로 제2 챔버에서 지지 테이블 상의 받침대 상에 위치되었다. 도어 부품의 형상이 도 4a에 도시된 시뮬레이션에서 사용된 것과 거의 동일하였고, 각각의 부품의 크기는 최대 폭이 대략 70 ㎜이고, 최대 길이가 대략 205 ㎜이며, 높이가 대략 33 ㎜이도록 되었으며, 이는 받침대 상에 위치될 때의 최대 높이가 70 ㎜이라는 것을 의미한다. 2개의 도어 부품 사이의 최소 거리는 25 ㎜였다.
와이어 행거에서 사용되고 2 ㎜의 단면 직경을 가지는 철 와이어가 보조 필름 압착 공구로서 제조되었다. 260 ㎜ × 260 ㎜이고 개구부를 가지며 진공 형성 장치의 제1 챔버의 하부에 부착되어 있는 프레임 상에 이것이 배치되었으며, 따라서 와이어가 개구부의 대략적인 중심을 통과하고 와이어의 양쪽 단부가 구부러지며, 와이어가 프레임에 연결되는 것에 의해 고정되었다. 이러한 방식으로 와이어가 2개의 도어 부품 사이의 간극의 대략적인 중심에 대응하는 위치에 배치되었다.
한편, 프레임 모양의 필름 보유 부재에 의해 필름이 고정되었다. 필름 보유 부재에서의 개구부의 면적은 제1 챔버의 하부의 개구부의 면적과 거의 동일하였다. 사용된 필름은 이하에 나타낸 바와 같이 7-층 구조를 가지는 장식 필름(Sumitomo 3M Ltd.에 의해 제조된 ITF1201J)이었다. 각각의 층의 유형 및 두께는 이하에 나타낸 바와 같다. 더욱이, 라미네이션 시에 필름의 배면 상의 라이너가 박리되었으며, 그로써 물품의 표면과 접촉하는 아크릴 감압 접착제층(제1 층)을 노출시켰다.
사용된 필름의 구조
제1 층: 아크릴 감압 접착제층, 두께 40 ㎛
제2 층: 프라이머층, 두께 1 ㎛
제3 층: 우레탄층, 두께 30 ㎛
제4 층: 금속 증착층, 두께 1 ㎛
제5 층: 우레탄 감압 접착제층, 두께 15 ㎛
제6 층: 착색된 투명 아크릴층, 두께 30 ㎛
제7 층: 투명 아크릴층, 두께 30 ㎛
도 3을 참조하여 앞서 설명한 절차를 사용하여, 필름이 물품 상에 라미네이트되었다. 환언하면, 제1 챔버 및 제2 챔버가 밀봉되었고, 각각의 챔버에서 개별적으로 진공이 배기되었으며, 그로써 각각의 챔버에서의 압력이 1 kPa였고, 제1 챔버의 천장에 부착된 적외선 램프에 의해 대략 120℃의 온도로 필름이 가열되었다. 그 다음에, 제2 챔버에서의 지지 테이블이 위쪽으로 밀려감에 따라, 필름의 일부가 보조 필름 압착 공구인 와이어에 의해 압착되었다. 제1 챔버가 이어서 대략 2 kPa의 압력으로 가압되었다. 이러한 방식으로, 필름이 물품의 표면 상에 라미네이트되었다. 물품들 사이의 거리가 단지 대략 25 ㎜임에도 불구하고, 필름 들뜸(지느러미)의 발생 없이 필름을 라미네이트하는 것이 가능하였다.
<비교 실시예>
비교 실시예에 의해, 진공 형성 장치를 사용하여 그렇지만 보조 필름 지지 공구를 사용함이 없이 필름 라미네이션이 수행되었다. 보조 필름 지지 공구가 사용되지 않은 것을 제외하고는, 실시예에서 사용된 것과 동일한 조건을 사용하여 필름 라미네이션이 수행되었다. 그렇지만, 물품들 사이의 거리가 40 ㎜, 45 ㎜, 50 ㎜, 및 55 ㎜로 설정되었다. 물품들 사이의 거리가 40 ㎜였을 때, 물품들 사이에서 상당한 지느러미 모양의 필름 들뜸이 관찰되었고, 필름 들뜸의 높이가 대략 절반으로 감소되었더라도, 물품들 사이의 거리가 45 ㎜였을 때, 얼마간의 지느러미가 남아 있었다. 물품들 사이의 거리가 50 ㎜였을 때, 얼마간의 필름 들뜸이 남아 있었고, 완전한 필름 추종성을 달성하는 것이 가능하지 않았다. 물품들 사이에서 필름 들뜸이 거의 발생하지 않기 위해, 물품들 사이의 거리를 55 ㎜로 증가시키는 것이 필요하였다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 필름 형성 장치의 일 실시 형태를 사용한 필름 라미네이션 공정을 설명하는 각각의 단계 동안의 필름 형성 장치의 사시도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 필름 형성 장치의 일 실시 형태를 사용한 필름 라미네이션 공정을 설명하는 각각의 단계 동안의 필름 형성 장치의 사시도.
도 4a는 본 발명의 필름 형성 장치의 일 실시 형태를 사용한 필름 라미네이션 공정을 사용하여 물품 상에 필름이 라미네이트되어 있는 상태를 나타낸 도면.
도 4b는 보조 필름 압착 공구를 사용함이 없이 종래의 필름 형성 장치를 사용한 필름 라미네이션 공정을 사용하여 물품 상에 필름이 라미네이트되어 있는 상태를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에서, 복수의 물품이 배열되어 있는 상태를 나타낸 평면도.
도 6은 본 발명의 보조 필름 압착 공구의 일 실시 형태를 설계하는 공정의 예를 나타낸 플로우차트.
도 7a는 본 발명의 일 실시 형태에서, 대응하는 보조 필름 압착 공구를 사용함이 없이 다른 유형의 물품 상에 필름이 라미네이트되어 있는 상태를 나타낸 사시도.
도 7b는 본 발명의 일 실시 형태에서, 대응하는 보조 필름 압착 공구를 사용하여 다른 유형의 물품 상에 필름이 라미네이트되어 있는 상태를 나타낸 사시도.
도 8a는 본 발명의 일 실시 형태에서, 대응하는 보조 필름 압착 공구를 사용함이 없이 다른 유형의 물품 상에 필름이 라미네이트되어 있는 상태를 나타낸 사시도.
도 8b는 본 발명의 일 실시 형태에서, 대응하는 보조 필름 압착 공구를 사용하여 다른 유형의 물품 상에 필름이 라미네이트되어 있는 상태를 나타낸 사시도.
[발명의 실시를 위한 구체적인 내용]
본 발명의 일 실시 형태의 모드에 대해 이제부터 도면을 참조하여 설명할 것이다.
본 발명의 필름 형성 장치의 일 실시 형태(이후부터 "본 실시 형태"라고 함)의 모드에 대한 개념 단면도가 도 1a 및 도 1b에 도시되어 있다. 도 1a는 물품이 필름 형성 장치에 위치되어 있을 때의 필름 형성 장치의 상태를 나타낸 것이고, 도 1b는 필름이 물품 상에 라미네이트되어 있을 때의 필름 형성 장치의 상태를 나타낸 것이다.
본 실시 형태의 필름 형성 장치(100)는 진공 또는 대기압 또는 그 이상에서의 가압된 상태를 유지할 수 있는 제1 챔버(10) 및 제2 챔버(20)를 가지고 있다. 제1 챔버(10) 및 제2 챔버(20)는 서로 마주하도록 배치되어 있고, 챔버들 중 적어도 하나가 외부 구동 메커니즘에 의해 이동될 수 있으며, 챔버들이 밀폐된 상태를 형성하도록 서로 결합될 수 있고 개방된 상태를 형성하도록 서로로부터 분리될 수 있다. 더욱이, 제1 챔버(10) 및 제2 챔버(20)의 배향이 제한되지 않는다. 예를 들어, 제1 챔버(10) 및 제2 챔버(20)가, 도 1a에 도시된 바와 같이, 상부 챔버 및 하부 챔버로서, 또는 좌측 챔버 및 우측 챔버로서 배치될 수 있다.
프레임 모양의 필름 보유 부재(30)는 제1 챔버(10)와 제2 챔버(20) 사이에 배치되어 있고, 물품(300) 상에 라미네이트될 필름(200)이 이 필름 보유 부재(30)에 의해 보유되어 있다.
필름(200)을 가열하는 가열 수단(50)이 제1 챔버(10)에 제공되어 있고, 물품(300)을 지지하는 지지 테이블(60)이 제2 챔버(20)에 제공되어 있다. 물품을 상승시키기 위해 지지 테이블(60)이 제1 챔버(10) 쪽으로 이동될 수 있다. 필요한 경우, 물품(300)이 물품의 형상에 따라 설계된 받침대(70) 상에 고정되어 있고 받침대(70) 및 지지 테이블(60) 상에 배치되어 있다.
본 발명의 필름 형성 장치의 주요 특징들 중 하나는 하나 이상의 필름 압착 부분을 포함하는 보조 필름 압착 공구의 포함이다. 보조 필름 압착 공구는 제1 챔버 또는 필름 보유 부재의 하부와 일체로 되어 있거나 그에 분리가능하게 부착되어 있을 수 있다. 필름이 물품 상에 라미네이트될 때, 보조 필름 압착 공구는, 필름 압착 부분 또는 부분들로 하여금 필름의 취약한 부분을 물품이 배치되어 있는 지지체 표면(예컨대, 지지 테이블)에 대고 압착하게 함으로써, 들뜸에 취약한 필름의 그 부분들(즉, 도구의 사용이 없는 경우 들뜨게 되는 그 필름 부분)의 들뜸을 억제한다. 보조 필름 압착 공구는 시트 모양의 필름을 지지체 표면에 대고 압착하기에 충분한 강성을 가져야만 한다.
보조 필름 압착 공구의 형상이 특히 제한되지 않고 필름 들뜸 상태에 따라 설정될 수 있으며, 예를 들어, 필름이 라미네이트될 물품의 크기, 형상, 수, 및 물품간 거리, 라미네이트되는 필름의 크기, 및 챔버의 크기 등의 다양한 조건에 의존할 수 있다. 예를 들어, 보조 필름 압착 공구는, 원하는 크기로 되어 있는, 막대, 봉, 플레이트, 핀, 기둥, 릿지, 지느러미 등의 형상으로 되어 있는 필름 압착 부분을 포함할 수 있다. 필름과 접촉하게 되는 보조 필름 압착 공구의 표면 상에 감압 접착제층을 형성하는 것이 가능하다. 이러한 경우에, 필름은 감압 접착제층에 의해 보조 필름 압착 공구 상에 접착 지지(adhesively supported)되어 있고, 필름 자체의 중량에 의해 야기되는 필름의 중앙 부분에서의 처짐을 억제하는 것이 가능하다.
여기서, 본 실시 형태의 필름 형성 장치(100)의 주요 특징들 중 하나는 보조 필름 압착 공구(40)가 그에 부착되어 있다는 것이다. 보조 필름 압착 공구(40)는 제1 챔버(10) 또는 필름 보유 부재(30)의 하부와 일체로 되어 있거나 그에 분리가능하게 부착되어 있을 수 있다. 필름(200)이 물품(300) 상에 라미네이트될 때, 이 보조 필름 압착 공구(40)는 필름(200)의 일부를 압착하는 필름 압착 부분을 가짐으로써 필름의 들뜸을 억제한다.
더욱이, "필름 들뜸" 또는 필름의 "들뜸"은 필름이 물품 상에 라미네이트될 때, 필름이 만족스럽게 물품의 표면 또는 받침대의 형상을 추종하지 않고 물품의 표면으로부터 떨어져 있는 상태를 의미한다. 물품 또는 주변 받침대 또는 지지 테이블 상에서 지느러미 모양으로 떠 있는 일이 발생하기 때문에, 많은 경우에, 본 명세서에서 이것을 "지느러미의 발생(occurrence of fin)"이라고도 한다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 복수의 물품(300)이 제2 챔버(20)에서 지지 테이블(60) 상에 배치되어 있는 경우, 보조 필름 압착 공구(40)의 필름 압착 부분이 물품들(300) 사이의 간극에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 보조 필름 압착 공구(40)는 시트 모양의 필름(200)을 압착하기에 충분한 강성을 가지는 부재이어야만 하고, 보조 필름 압착 공구의 형상이 특별히 제한되지 않는다. 보조 필름 압착 공구(40)의 형상이 필름 들뜸 상태에 따라 그리고 필름(200)이 라미네이트될 물품(300)의 크기, 형상, 수, 및 물품간 거리, 라미네이트되는 필름의 크기, 및 챔버의 크기 등의 다양한 조건에 기초하여 설정된다.
보조 필름 압착 공구(40)를 사용함으로써, 필름 들뜸을 억제하고 그로써 고도의 평탄성 및 물품의 표면의 형상에 대한 추종성을 가지는 필름 라미네이션을 가능하게 해주는 것이 가능하다.
그에 부가하여, 복수의 물품이 동일한 챔버 내에 위치될 때 물품들 사이의 거리가 감소됨에 따라 필름의 추종성이 일반적으로 열화되기 때문에, 들뜸이 보다 쉽게 일어나지만, 보조 필름 압착 공구(40)를 사용함으로써, 물품들 사이의 거리를 감소시키는 것이 가능하다. 챔버 내에 더 많은 수의 물품을 위치시키는 것이 가능하기 때문에, 생산성을 향상시키는 것이 가능하다.
필름(200)과 접촉하게 되는 보조 필름 압착 공구(40)의 표면 상에 감압 접착제층을 형성하는 것이 가능하다. 이러한 경우에, 필름(200)은 감압 접착제층에 의해 보조 필름 압착 공구 상에 접착 지지되어 있고, 필름 자체의 중량에 의해 야기되는 필름의 중앙 부분에서의 처짐을 억제하는 것이 가능하다.
더욱이, 통상의 구매가능한 진공 형성 장치를 보조 필름 압착 공구를 갖지 않는 필름 형성 장치로서 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, Fu-se Vacuum Forming에 의해 제조되는 진공 형성 기계를 사용하는 것이 가능하다. 보조 필름 압착 공구가 개구부를 가지는 프레임 부재에 부착될 수 있고, 기계적으로 또는 접착제 등에 의해 이들 진공 형성 장치의 제1 챔버의 하부 상에 제공되어 있다. 이 부착 방법이 제한되어 있지 않다. 사용되는 각각의 물품에 대해 적당한 보조 필름 압착 공구가 부착될 수 있도록 보조 필름 압착 공구를 분리가능한 방식으로 배치하는 것이 바람직하다.
이제부터, 도 2a 내지 도 3b에 도시된 장치의 개념 사시도를 참조하여 본 실시 형태의 필름 형성 장치를 사용하는 필름 형성 공정에 대해 설명할 것이다. 더욱이, 이들 도면은 축방향으로 형성된 보조 필름 압착 공구(41)가 사용되는 예를 나타내고 있고, 또한 필름이 자동차의 내장 부품에 기초한 가상 물품(310) 상에 라미네이트되어 있는 예를 나타내고 있다.
먼저, 필름 형성 장치(110)의 제1 챔버 및 제2 챔버가, 도 2a에 도시된 바와 같이, 대기에 개방되어 있는 상태에서, 라미네이트될 물품(310)이 제2 챔버(21)에서 지지 테이블(61) 상에 위치되고 물품(310) 상에 라미네이트될 시트 모양의 필름(210)이 필름 보유 부재(31) 상에 위치된다.
그렇지만, 보조 필름 압착 공구(41)가 제1 챔버(11)에서 개구부를 갖는 프레임의 하부 상에 위치된다. 예를 들어, 보조 필름 압착 공구(41)의 축이 개구부의 대략적인 중심을 양분하도록 배치되어 있다. 이 배치는 2개의 물품(210) 사이의 간극의 대략적인 중심에 대응한다.
도 2a 내지 도 3b는 지지 테이블(61)이 제2 챔버의 하부 표면 전체인 예를 나타낸 것이지만, 그의 형상 및 크기가 특별히 제한되지는 않는다. 물품(310)이 지지 테이블(61) 바로 위에 위치될 수 있지만, 필요한 경우, 물품(310)의 형상에 따라 준비된 받침대(도시 생략) 상에 고정되어 있을 수 있다. 여기서, 2개의 물품(310)이 지지 테이블(61) 상에 위치되어 있지만, 물품의 수가 특별히 제한되지는 않는다.
이후에 언급하는 바와 같이, 필름 보유 부재(31)에 의해 보유된 필름(210)이 바람직하게는 가열됨으로써 150 내지 200% 이상 그리고 심지어 300% 연신될 수 있는 것이다.
그 다음에, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제2 챔버(21) 전체가 외부 구동 메커니즘(도시 생략)을 사용하여 위쪽으로 이동되고, 제1 챔버(11) 및 제2 챔버(21)가 상부 챔버 및 하부 챔버를 형성하도록 필름(210)을 통해 밀폐되며, 각각의 챔버에 진공(예를 들어, 1kPa 이하)을 형성하기 위해 각각의 챔버가 진공 배기된다. 그에 부가하여, 필름(210)을 가열하기 위해 제1 챔버(21)의 천장에 제공되어 있는 가열 수단(51)이 켜진다. 더욱이, 가열 수단(51)이 특별히 제한되지는 않지만, 진공에서도 효율적으로 가열할 수 있기 위해, 가열 수단이 바람직하게는 방사열을 사용할 수 있는 것(예를 들어, 적외선 램프 히터)이다.
그 다음에, 도 3a에 도시된 바와 같이, 필름(210)이 가열되고 있는 동안 제2 챔버(21)에 있는 지지 테이블(61)이 점진적으로 위쪽으로 밀려가고, 물품(210)이 제1 챔버의 하부 상의 개구부로부터 물품의 거의 전부가 제1 챔버의 하부를 넘어서 있는 위치까지 이동하도록 지지 테이블(61)이 이동된다.
가열 수단(51)에 의해 가열되는 것에 의해 필름(210)이 연신될 수 있다. 필름 가열 온도는 특별히 제한되어 있지는 않으며, 사용되고 있는 필름 및 요구되는 연신의 정도에 따라 80℃ 이상 200℃ 이하, 또는 90℃ 이상 180℃ 이하로, 예를 들어, 대략 120℃로 조정될 수 있다. 물품(210)이 위쪽으로 밀려나가는 것에 의해 이동됨에 따라, 연신가능한 필름이 물품의 표면과 접촉하게 되는 것에 의해 연신되고 정확히 2개의 물품 사이의 간극에 있는 위치에 배치된 축방향으로 형성된 보조 필름 압착 공구(41)에 의해 압착된다.
이 상태에서, 제1 챔버만이 적당한 압력(예를 들어, 대기압 내지 2 MPa)으로 가압된다. 제1 챔버(11)와 제2 챔버 사이의 압력 차이로 인해, 필름(210)은 물품(310)의 노출된 표면의 요철 형상을 추종하여 가깝게 접착되고, 그로써 물품의 표면을 라미네이트한다. 한편, 2개의 물품 사이의 간극에 있는 필름이 축방향으로 형성된 보조 필름 압착 공구(41)에 의해 압착되기 때문에, 이 간극에 있는 필름의 들뜸이 억제된다.
그 다음에, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 챔버(11) 및 제2 챔버(21)가 한번 더 개방되어 대기압으로 돌아가고, 필름(210)이 라미네이트되어 있는 물품(310)이 외부로 제거될 수 있다. 물품의 표면에 접착되어 있는 필름(310)의 원하지 않는 부분(가장자리 등)이 이어서 트리밍된다.
이제부터, 도 4 및 도 5를 참조하여 보조 필름 압착 공구의 효과에 대해 더 상세히 설명할 것이다. 도 4a는 필름이 2개의 물품(310) 상에 라미네이트되어 있고 본 실시 형태의 보조 필름 압착 공구(41)가 사용되는 본 실시 형태의 앞서 언급한 필름 형성 장치를 사용한 필름 라미네이션 공정에 의해 형성되는 상태의 시뮬레이션-시각화된 사시도이고, 도 4b는 보조 필름 압착 공구(41)가 사용되지 않은 것을 제외하고는 동일한 조건 하에서 필름이 라미네이트되는 라미네이트된 필름 상태의 시뮬레이션-시각화된 사시도이다.
더욱이, 이 시뮬레이션에서 사용된 조건은 다음과 같다.
1) 물품 조건: 2개의 자동차 도어 부품이 사용되었다. 이하에서 언급되는 실시예(working example)에서의 조건과 거의 동일한 물품을 사용할 때 최대 높이는 70 ㎜였고, 여기서 물품은 대략 70 ㎜의 최대 폭, 대략 205 ㎜의 최대 길이, 및 대략 33 ㎜의 높이를 가졌고, 받침대 상에 위치되어 있었다. 물품의 무게 중심을 통과하는 장축들이 평행하고 2개의 도어 부품 사이의 최소 거리가 25 ㎜이도록 2개의 도어 부품이 지지 테이블 상에서 동일한 배향으로 배치되었다.
2) 필름 조건: 필름 면적은 260 ㎜ × 260 ㎜였고, 라미네이션 동안의 필름 온도는 120℃였다. 필름의 열 팽창 계수는 10-5/℃였고, 필름 라미네이션 온도에서의 필름의 탄성 계수는 19.4 MPa였으며, 푸와송 비는 0.45였고 항복 응력은 0.53 MPa였다.
3) 보조 필름 압착 공구 조건: 2 ㎜의 단면 직경을 가지는 축방향으로 형성된 부재가 2개의 물품 사이의 간극의 대략적인 중심에 배치되었다.
시뮬레이션의 결과에 따라, 보조 필름 압착 공구(41)가 사용되지 않은 경우에, 필름의 들뜸이, 특히 2개의 물품(310)의 단부 상에서 쉽게 일어났고, 도 4b에서 파선으로 그려진 원으로 나타낸 바와 같이, 물품간 "지느러미" 등의 필름 들뜸이 궁극적으로 일어났다.
그렇지만, 도 4a에 도시된 바와 같이, 시뮬레이션의 결과에 따라, 본 실시 형태의 보조 필름 압착 공구(41)가 사용된 본 실시 형태의 앞서 언급한 필름 형성 장치를 사용하여 물품 상에 필름이 라미네이트된 경우에, 2개의 물품 사이의 거리가 또한 25 ㎜인 경우에 필름의 들뜸으로 인해 "지느러미"가 거의 발생하지 않았음을 확인하는 것이 가능하였다.
이러한 방식으로 본 실시 형태의 보조 필름 압착 공구(41)를 사용함으로써 (복수의 물품을 라미네이트할 때 물품간 공간에 쉽게 발생하는) 필름 들뜸을 효과적으로 억제하는 것이 가능하기 때문에, 물품들 사이의 간극을 감소시키는 것이 가능하다. 따라서, 하나의 챔버 내에 더 많은 수의 물품을 위치시키는 것이 가능하기 때문에, 필름 라미네이션 생산성을 크게 향상시키는 것이 가능하다.
예를 들어, 4개의 물품(310a 내지 310d)이 지지 테이블 상에 균등하게 배포되어 있는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 각각의 물품의 무게 중심을 통과하는 장축 방향에서의 피치(Dl) 및 단축 방향에서의 피치(Ds)는, 본 실시 형태의 보조 필름 압착 공구(41)가 사용되지 않는 경우 필름 들뜸을 억제하기 위해, 물품간 피치(Dl)가 적어도 106 ㎜ 이상이어야만 하고 물품간 피치(Ds)가 253 ㎜ 이상이어야만 하도록 되어 있다. 그렇지만, 축방향으로 형성된 보조 필름 압착 공구(41)가 장축 방향 및 단축 방향 둘 다에서 물품들 사이의 간극의 대략적인 중앙에 배치되어 있는 경우, 여전히 필름 들뜸을 억제하면서 물품간 피치(Dl)가 91 ㎜로 감소될 수 있고 물품간 피치(Ds)가 223 ㎜로 감소될 수 있다. 환언하면, 예를 들어, 4개의 물품이 도 5에 도시된 바와 같이 배치되어 있는 경우에 배치 효율(disposition efficiency)을 24% 만큼 증가시키는 것이 가능하다.
많은 수의 물품이 하나의 챔버에 위치되어 있는 경우에, 보조 필름 압착 공구(41)를 사용하여 물품의 수를 증가시키는 것이 가능하다.
더욱이, 하나의 챔버에 있는 물품의 수가 추가로 증가되는 경우에, 물품들 사이의 간극의 대략적인 중심에 보조 필름 압착 공구를 배치함으로써, 필름 들뜸을 억제하고 물품의 표면에 대한 필름의 추종성을 향상시키며 따라서 물품 상의 라미네이션의 상태를 통일시키는 것이 가능하다.
더욱이, 높이(H), 폭(W) 및 길이(L)를 가지는 직육면체가 물품으로서 사용되고 동일한 형상을 가지는 2개의 물품이 물품간 거리(D)로 그의 장축 방향에서 서로 평행하게 배치되는 시뮬레이션 모델에서, 물품의 높이(H)에 대한 물품간 거리(D)의 비(D/H)가 작은 경우 또는 물품의 높이(H) 대 물품의 길이(L)의 비(L/H)가 작은 경우 필름 들뜸으로 인한 지느러미의 발생이 상당하기 때문에, 보조 필름 압착 공구를 사용하는 것은 지느러미 억제 효과를 향상시킨다.
게다가, 감압 접착제층 상에 필름을 보유하기 위해 보조 필름 압착 공구가 필름과 접촉하는 표면 상에 감압 접착제층을 구비할 수 있다. 물품의 표면을 라미네이트할 때, 필름이 가열되는 것에 의해 연화되기 때문에, 필름의 중앙 부분이 그 자신의 중량으로 처질 수 있다. 상세하게는, 생산성을 향상시키기 위해 챔버의 면적을 증가시키는 것은 중력으로 인해 필름의 중앙에서 상당한 처짐을 야기하며, 이는 필름의 중앙과 가장자리 사이의 라미네이션 조건의 차이가 크게 되는 것을 의미한다. 위치마다의 라미네이션 조건의 차이가 또한 필름의 연신성의 차이를 야기하기 때문에, 장식 필름이 라미네이트되어야 하는 경우에 어떤 위치에서 균일한 장식을 달성하는 것이 어렵다. 보조 필름 압착 공구 상에 제공되는 감압 접착제층은 필름을 보유하고 필름이 처지는 것을 방지하며, 그로써 보다 균일한 라미네이션 상태를 가능하게 해준다.
더욱이, 이러한 경우에 사용되는 감압 접착제층이 특별히 제한되지 않지만, 아크릴, 폴리에스테르-기반, 우레탄-기반, 고무 또는 실리콘-기반 접착제 등의 통상 사용되는 접착제를 사용하는 것이 가능하다. 이들 중에서, 라미네이션 공정에서 사용되는 가열 조건(120℃ 이상, 150℃ 이상, 또는 180℃ 이상 등)을 견딜 수 있는 내열성을 가지는 접착제를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 아크릴 감압 접착제의 사용이 바람직하다. 다양한 코팅 방법을 사용하여 감압 접착제층이 형성될 수 있지만, 구매가능한 양면 접착 테이프에서 사용되는 감압 접착제층을 사용하고 이 층을 보조 필름 압착 공구의 압착 표면에 도포하는 것이 가능하다. 게다가, 보조 필름 압착 공구가 열 센서를 구비할 수 있다. 보조 필름 압착 공구가 필름에 접촉할 수 있기 때문에, 필름의 온도가 보다 정확하게 측정될 수 있고, 따라서 필름의 가열 조건이 보다 정밀하게 제어될 수 있다.
도 3 및 도 4는 축방향으로 형성된 필름 압착 부분을 가지는 보조 필름 압착 공구의 예를 나타낸 것이지만, 사용되는 물품의 형상, 수, 배치 등에 따라 필름 들뜸을 효과적으로 억제하는 것이 가능한 한, 보조 필름 압착 공구의 형상이 제한되지는 않는다. 그에 부가하여, 복수의 물품을 라미네이트하든 단지 하나의 물품을 라미네이트하든 간에, 보조 필름 압착 공구가 효과적으로 사용될 수 있다. 따라서, 보조 필름 압착 공구는 바람직하게는 특정의 필름 라미네이션 조건에 따라 설계된다.
도 6은 보조 필름 압착 공구의 형상 및 배치를 설계하는 공정의 예를 나타낸 플로우차트이다. 시뮬레이션에 의해, 보조 필름 압착 공구를 사용하지 않을 때 필름 라미네이션의 상태가 먼저 이해되고, 그로부터 필름 들뜸이 쉽게 일어날 수 있는 영역을 식별하는 것이 가능하다. 이 시뮬레이션의 결과에 기초하여, 보조 필름 압착 공구의 형상을 결정하는 것이 가능하다.
이러한 시뮬레이션에서 사용되는 계산 방법이, 예를 들어, 유한 요소법 및 보다 구체적으로는 일종의 유한 요소법인 양함수법(explicit method)일 수 있다. 예를 들어, 유한 요소 분석을 수행하는 구매가능한 독점 시뮬레이션 소프트웨어인 Abaqus(Simulia에 의해 판매됨)를 사용하여 시뮬레이션을 수행하는 것이 가능하다.
이제부터, 도 6에 도시된 절차에 따라 특정의 시뮬레이션이 수행될 것이다. 먼저, 시뮬레이션에 필수적인 필름의 물리적 특성에 관한 데이터가 획득된다(1010). 이들 물리적 특성값은 인장 시험 또는 점탄성 시험으로부터 획득되는, 필름 라미네이션 조건 하에서 필름의 연신성에 관한 데이터를 포함한다.
그 다음에, 라미네이트될 물품의 3차원 형상에 관한 데이터가 획득된다(1020). 이 데이터는 보통 물품에 대한 3D CDA 데이터로서 획득된다. 더욱이, 물품이 (작은 구멍 또는 돌출부 등을 가지는) 복잡한 형상을 가지는 소형 구성요소인 경우에, 물품의 형상에 관한 데이터를 단순화하는 것이 타당한데, 그 이유는 이것이 시뮬레이션 결과에 거의 영향을 미치지 않고 계산을 복잡화하기 때문이다. 그에 부가하여, 물품이 많은 구성요소로 구성되어 있는 경우에, 이들 구성요소 모두를 하나의 물품으로서 처리하는 것이 타당하다.
그 다음에, 물품을 고정시키는 받침대가 설계된다(1030). 받침대는 물품의 형상에 따라 설계된다. 받침대의 설계는 물품의 형상, 크기 및 높이, 물품의 고정 각도(immobilization angle), 물품의 수, 받침대와 물품 간의 위치 관계에 기초하고 있고, 또한 물품의 형상에 관계되지 않은 데이터(받침대 자체의 요철 형상 등)에 기초하고 있다.
그 다음에, 필름 라미네이션 공정 조건이 획득된다(1040). 여기서, 공정 조건은 물품 상에 라미네이트되는 필름의 크기(진공 형성 장치에서의 필름 보유 부재의 프레임의 크기), 라미네이션 동안 필름 가열 온도, 및 제2 챔버에서의 지지 테이블이 상승되는 속도를 포함한다.
앞서 획득된 데이터에 기초하여, 물품 상에 라미네이트되는 필름의 상태에 대해 시뮬레이션이 수행된다(1050).
시뮬레이션의 결과에 기초하여, 물품의 표면의 형상에 대한 라미네이트된 필름의 추종성에 대해 평가가 수행된다(1060). 구체적으로는, 라미네이트된 필름의 연신이 필름 파손이 가능한 연신의 정도를 넘는지 및 또한 여러 곳에서의 국소화된 극도의 연신으로 인해 필름 파손이 가능한지에 관해 평가가 수행된다. 이들 평가의 결과로서 양호한 필름 라미네이션이 수행될 수 있는 것처럼 보이는 경우, 설계 공정이 종료되고(1100), 필름 라미네이션 평가 결과가 받침대의 형상이 변경될 필요가 있다는 것을 나타내는 경우, 받침대 형상 설계가 재평가된다(1040).
받침대 형상 설계 공정이 완료될 때, 이 데이터에 기초하여 다른 필름 라미네이션 시뮬레이션이 수행되고(1050), 필름 라미네이션 추종성이 한번 더 평가된다(1060). 그 다음에, 단순히 받침대의 설계를 변경하는 것에 의해서는 해결될 수 없는 필름의 들뜸을 억제하기 위해 이들 결과에 기초하여 보조 필름 압착 공구가 설계된다(1070). 환언하면, 보조 필름 압착 공구의 형상, 크기, 배치 등이 설계된다.
설계된 보조 필름 압착 공구에 대한 데이터가 부가되고, 필름 라미네이션 결과의 시뮬레이션이 한번 더 수행된다(1080). 이 시뮬레이션의 결과로부터, 라미네이트된 필름의 추종성에 대한 평가가 수행되고(1090), 만족스러운 필름 추종성이 달성되지 않은 경우에, 보조 필름 압착 공구가 다시 설계된다. 보조 필름 압착 공구의 형상을 확립하기 위해 평가(1090) 및 보조 필름 압착 공구의 설계(1070)가 필요한 경우 반복된다. 게다가, 필름 라미네이션 결과의 시뮬레이션(1080) 및 평가(1090)로부터 양호한 필름 추종성이 가능한 것으로 확인하는 것이 가능한 경우, 설계 공정이 종료된다.
도 7 및 도 8은 상이한 물품의 예 및 이들 물품에 대해 보조 필름 압착 공구를 사용하여 수행되는 필름 라미네이션 시뮬레이션의 결과의 예를 나타낸 것이다. 도 7a는 고리의 일부가 누락되어 있는 형상을 가지는 하나의 물품(320) 상에 필름이 라미네이트되는 가상적 경우에 필름 라미네이션 시뮬레이션의 결과를 나타낸 것이다. 고리의 일부가 누락되어 있는 형상을 가지는 물품의 일부에서 필름 들뜸이 발생한다는 것을 잘 알 것이다. 이 물품에 대한 보조 필름 압착 공구는 고리의 누락된 부분에 대해서만 필름 압착 부분(42a)을 가지는 3차원 형상의 보조 필름 압착 공구(42)일 수 있다. 도 7b는 보조 필름 압착 공구(42)가 사용되는 필름 라미네이션 시뮬레이션의 결과를 나타낸 것이다. 필름의 들뜸을 효과적으로 억제하는 것이 가능하다는 것을 알았다.
이러한 방식으로, 심지어 하나의 물품의 형상으로 인해 부분적인 필름 들뜸이 발생하는 경우에 이 부분에 대해서만 필름 압착 부분(42a)을 가지는 보조 필름 압착 공구를 사용하는 것이 가능하다. 그에 부가하여, 보조 필름 압착 공구(42)의 형상이 물품의 형상에 따라 각종의 형상일 수 있다.
도 8a는 2개의 L자 형상의 물품이 회전 대칭 방식으로 배치되어 있는 경우에 대한 필름 라미네이션 시뮬레이션의 결과를 나타낸 것이고, 도 8b는 2개의 물품 사이의 간극의 형상에 따라 클램프 형상을 가지는 보조 필름 압착 공구(43)가 사용되는 경우에 대한 필름 라미네이션 시뮬레이션의 결과를 나타낸 것이다. 물품들 사이의 필름의 들뜸을 효과적으로 억제하는 것이 가능하다는 것을 알았다.
앞서 주어진 예에서, 물품의 형상 또는 물품들 사이의 간극의 형상에 따라, 즉 물품(들)의 배치에 따라 축방향으로 형성된 부재를 처리함으로써 보조 필름 압착 공구가 획득되지만, 보조 필름 압착 공구가 축방향으로 형성된 부재로 제한되지 않고, 밴드 형상의 부재 또는 물품들 사이의 간극에 따라 변경될 수 있는 폭 크기 또는 형상을 가지는 부재일 수 있다. 그에 부가하여, 축방향으로 형성된 또는 밴드 형상의 부재를 3차원적으로 처리함으로써 보조 필름 압착 공구가 획득될 수 있다.
보조 필름 압착 공구의 재료는 필름 라미네이션 동안의 가열 조건인 80℃ 이상 200℃ 이하, 또는 90℃ 이상 180℃ 이하의 온도에서 변형되지 않는 금속, 합금, 세라믹 또는 내열성 플라스틱 등의 임의의 경성 재료일 수 있다.
이제부터, 본 발명의 실시 형태에서 사용되는 물품 및 필름에 대해 더 상세히 설명할 것이다.
필름으로 라미네이트될 물품으로서 각종의 물체를 사용하는 것이 가능하다. 전형적인 예는 자동차에 대한 외장 및 내장 부품과 모터사이클에 대한 장식 부품을 포함한다. 자동차에 대한 내장 부품의 구체적인 예는 도어 그립, 전기 윈도우에 대한 스위치 패널, 가니쉬, 핸들, 기어 전환 패널, 콘솔 박스, 드링크 홀더, 센터 콘솔, 계기판, 센터 가니쉬, 도어 가니쉬, 대시 보드, 스커프 플레이트 및 필러를 포함한다. 그에 부가하여, 자동차에 대한 외장 부품의 예는 도어 손잡이, 프런트 그릴, 필러, 뒷문, 필러 가니쉬, 램프 베젤, 몰딩, 연료캡, 엠블럼, 범퍼, 및 도어 미러 커버를 포함한다. 게다가, 모터사이클에 대한 장식 부품의 예는 펜더, 쉬라우드, 연료 탱크, 연료 탱크 커버, 측면 커버, 중간 카울링, 측면 카울링, 상부 카울링, 프레임 커버, 라디에터 커버, 프런트 커버, 머플러 커버 및 측면 패널을 포함한다.
게다가, 다른 물품은 가전 제품, 전자 부품, 및 가구를 포함한다. 추가의 구체적인 예는 냉장고의 버니어, 텔레비전 본체, 랩톱 컴퓨터의 버니어, 셀룰러 전화의 장식 부분, 개인용 컴퓨터의 본체, 의자, 책상, 선반, 변기 뚜껑, 헬멧에 부착되는 장식 및 반사 필름, 화분, 꽃병, 조명의 반사 필름, 전등 갓, 여행 가방, 및 악기를 포함한다.
라미네이션에 사용되는 필름이 특별히 제한되지는 않으며, 라미네이션 동안 사용되는 가열 온도에 견딜 수 있는 내열성 필름일 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 또는 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르, 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리카보네이트(PC), 아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌 공중합체(ABS), 아크릴로니트릴/에틸렌-프로필렌-다이엔/스티렌 공중합체(AES), 폴리우레탄, 폴리(메틸 메타크릴레이트) 등의 폴리(메트)아크릴레이트, 또는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 등의 단일 또는 복합 열가소성 수지를 사용하는 것이 가능하다. 이들 중에서, 폴리(비닐 클로라이드), 폴리우레탄, 폴리(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, ABS 및 AES는 가열 및 피착물에의 접착 동안 연신성을 나타내면서 우수한 내후성 특성을 나타낸다. 폴리(비닐 클로라이드), 폴리우레탄, 폴리(메트)아크릴레이트 및 폴리프로필렌이 특히 적합하다.
일반적으로, 필름은 주조 성형, 압출 성형 등에 의해 형성된 단층 또는 다층 기부 필름을 포함하고 선택적으로 기부 필름 상에 인쇄층, 금속 도막 필름, 감압 접착제층 등을 포함하는 다층 구조물을 가지는 라미네이트 필름일 수 있다.
보호, 내후성 특성, 강도, 및 표면의 심미적 외관을 개선시키기 위해, 필름의 기부 필름이 동일한 또는 상이한 재료로 형성된 라미네이트된 필름일 수 있다.
그에 부가하여, 장식을 이유로, 라미네이트된 필름 본체가 단층 또는 다층 인쇄층을 포함할 수 있다. 스크린 인쇄, 그라비어 인쇄, 오프셋 인쇄, 잉크젯 인쇄, 또는 정전 코팅 등의 공지된 방법을 사용하여 인쇄가 수행될 수 있다. 인쇄층이, 예를 들어, 기부 필름과 감압 접착제층 사이에 배치된다.
장식 특성을 부여하기 위해, 필름의 하나 이상의 층이 크롬, 알루미늄, 티탄, 인듐, 주석, 니켈, 스테인레스강, 은, 금, 구리, 또는 티탄의 하나 이상의 금속막의 증착 및/또는 분말 금속 미소입자를 포함하는 코팅의 도포 등의 처리를 거칠 수 있다. 증착된 인듐막 또는 분말 금속 미소입자의 코팅층이 특히 바람직한데, 그 이유는 필름이 라미네이트될 때 금속막의 백화(whitening) 또는 균열을 야기하지 않기 때문이다. 증착된 금속층 또는 분말 금속 미소입자를 포함하는 층의 두께가 특별히 제한되지 않으며, 의도된 설계 및/또는 광 투과율에 따라 설정되는 두께(몇 나노미터 내지 몇십 나노미터 등)일 수 있다.
필름은 또한 가소제, 산화방지제, UV 흡수제, 안료, 및 충전재 등의 첨가제를 포함할 수 있다.
전체 필름의 두께가 제한되지 않지만, 이 두께가 대략 200 ㎛ 이하이고, 그리고 특히 대략 100 ㎛ 이하인 경우, 물품의 표면의 형상에 대한 필름의 추종성을 개선시키는 것이 가능하다. 그렇지만, 물품을 보호하는 측면에서 볼 때, 어느 정도의 필름 강도를 보장하기 위해 필름의 최소 두께는 50 ㎛ 이상이고, 바람직하게는 80 ㎛ 이상이다.
필름은 물품의 표면과 접촉하는 표면 상에 감압 접착제층을 포함할 수 있다. 감압 접착제층이 코팅, 분무 등에 의해 형성될 수 있다. 필름이 라미네이트될 때 박리 또는 접힘이 발생하지 않고 고온에서 블리딩(bleeding)이 발생하지 않는 한, 감압 접착제층의 두께가 제한되지는 않는다. 예를 들어, 감압 접착제층의 두께가 대략 10 내지 대략 50 ㎛일 수 있거나, 다른 모드에서, 대략 20 내지 대략 40 ㎛일 수 있다.
물품의 표면이 낮은 표면 자유 에너지를 가지며 따라서 쉽게 접착하지 않는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 올레핀계 수지인 경우에, 접착을 용이하게 해주기 위해 감압 접착제층에 점착제 등의 점착성 부여제(tackiness-imparting agent)를 포함하는 것이 가능하다.
더욱이, 라미네이트되는 물품의 표면 자유 에너지를 증가시키고 그로써 습윤성을 증가시키고 접착 강도를 향상시키기 위해, 물품의 표면에 대해 플라즈마 처리, 코로나 방전 처리 등을 하는 것이 가능하다. 물품의 표면이 상세하게는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 올레핀계 수지인 경우에, 이러한 처리가 접착 강도를 향상시키는 데 효과적이다.
실시예
이제부터, 본 발명의 실시예에 대해 설명할 것이다.
<실시예>
양면 진공 형성 기계(NGF-0709, Fu-se Vacuum Forming에 의해 제조됨)가 필름 형성 장치로서 사용되었다. 물품의 무게 중심을 통과하는 장축들이 평행이도록, 물품인 2개의 도어 부품이 회전 대칭 방식으로 제2 챔버에서 지지 테이블 상의 받침대 상에 위치되었다. 도어 부품의 형상이 도 4a에 도시된 시뮬레이션에서 사용된 것과 거의 동일하였고, 각각의 부품의 크기는 최대 폭이 대략 70 ㎜이고, 최대 길이가 대략 205 ㎜이며, 높이가 대략 33 ㎜이도록 되었으며, 이는 받침대 상에 위치될 때의 최대 높이가 70 ㎜이라는 것을 의미한다. 2개의 도어 부품 사이의 최소 거리는 25 ㎜였다.
와이어 행거에서 사용되고 2 ㎜의 단면 직경을 가지는 철 와이어가 보조 필름 압착 공구로서 제조되었다. 260 ㎜ × 260 ㎜이고 개구부를 가지며 진공 형성 장치의 제1 챔버의 하부에 부착되어 있는 프레임 상에 이것이 배치되었으며, 따라서 와이어가 개구부의 대략적인 중심을 통과하고 와이어의 양쪽 단부가 구부러지며, 와이어가 프레임에 연결되는 것에 의해 고정되었다. 이러한 방식으로 와이어가 2개의 도어 부품 사이의 간극의 대략적인 중심에 대응하는 위치에 배치되었다.
한편, 프레임 모양의 필름 보유 부재에 의해 필름이 고정되었다. 필름 보유 부재에서의 개구부의 면적은 제1 챔버의 하부의 개구부의 면적과 거의 동일하였다. 사용된 필름은 이하에 나타낸 바와 같이 7-층 구조를 가지는 장식 필름(Sumitomo 3M Ltd.에 의해 제조된 ITF1201J)이었다. 각각의 층의 유형 및 두께는 이하에 나타낸 바와 같다. 더욱이, 라미네이션 시에 필름의 배면 상의 라이너가 박리되었으며, 그로써 물품의 표면과 접촉하는 아크릴 감압 접착제층(제1 층)을 노출시켰다.
사용된 필름의 구조
제1 층: 아크릴 감압 접착제층, 두께 40 ㎛
제2 층: 프라이머층, 두께 1 ㎛
제3 층: 우레탄층, 두께 30 ㎛
제4 층: 금속 증착층, 두께 1 ㎛
제5 층: 우레탄 감압 접착제층, 두께 15 ㎛
제6 층: 착색된 투명 아크릴층, 두께 30 ㎛
제7 층: 투명 아크릴층, 두께 30 ㎛
도 3을 참조하여 앞서 설명한 절차를 사용하여, 필름이 물품 상에 라미네이트되었다. 환언하면, 제1 챔버 및 제2 챔버가 밀봉되었고, 각각의 챔버에서 개별적으로 진공이 배기되었으며, 그로써 각각의 챔버에서의 압력이 1 kPa였고, 제1 챔버의 천장에 부착된 적외선 램프에 의해 대략 120℃의 온도로 필름이 가열되었다. 그 다음에, 제2 챔버에서의 지지 테이블이 위쪽으로 밀려감에 따라, 필름의 일부가 보조 필름 압착 공구인 와이어에 의해 압착되었다. 제1 챔버가 이어서 대략 2 kPa의 압력으로 가압되었다. 이러한 방식으로, 필름이 물품의 표면 상에 라미네이트되었다. 물품들 사이의 거리가 단지 대략 25 ㎜임에도 불구하고, 필름 들뜸(지느러미)의 발생 없이 필름을 라미네이트하는 것이 가능하였다.
<비교 실시예>
비교 실시예에 의해, 진공 형성 장치를 사용하여 그렇지만 보조 필름 지지 공구를 사용함이 없이 필름 라미네이션이 수행되었다. 보조 필름 지지 공구가 사용되지 않은 것을 제외하고는, 실시예에서 사용된 것과 동일한 조건을 사용하여 필름 라미네이션이 수행되었다. 그렇지만, 물품들 사이의 거리가 40 ㎜, 45 ㎜, 50 ㎜, 및 55 ㎜로 설정되었다. 물품들 사이의 거리가 40 ㎜였을 때, 물품들 사이에서 상당한 지느러미 모양의 필름 들뜸이 관찰되었고, 필름 들뜸의 높이가 대략 절반으로 감소되었더라도, 물품들 사이의 거리가 45 ㎜였을 때, 얼마간의 지느러미가 남아 있었다. 물품들 사이의 거리가 50 ㎜였을 때, 얼마간의 필름 들뜸이 남아 있었고, 완전한 필름 추종성을 달성하는 것이 가능하지 않았다. 물품들 사이에서 필름 들뜸이 거의 발생하지 않기 위해, 물품들 사이의 거리를 55 ㎜로 증가시키는 것이 필요하였다.
Claims (7)
- 물품의 표면 상에 필름을 라미네이트하는 필름 형성 장치로서,
가열 수단을 갖고 진공 또는 가압된 상태를 유지할 수 있는 제1 챔버;
제1 챔버와 결합되고 그로부터 분리될 수 있도록 배치되어 있고, 물품이 그 위에 지지되어 있는 가동 지지 테이블을 구비하고 있으며, 진공 또는 가압된 상태를 유지할 수 있는 제2 챔버;
제1 챔버와 제2 챔버 사이에 배치되어 있는, 필름을 보유하는 프레임 모양의 필름 보유 부재; 및
필름이 물품의 표면 상에 라미네이트될 때 필름의 들뜸을 억제하는 필름 압착 부분을 가지는 보조 필름 압착 공구를 포함하는 필름 형성 장치. - 제1항에 있어서, 보조 필름 압착 공구의 필름 압착 부분이 이 지지 공구를 사용함이 없이 하나의 물품 또는 복수의 물품의 표면 상에 필름을 라미네이트할 때 필름의 들뜸이 발생하는 영역에 따른 형상 및 배치를 가지는 것인 필름 형성 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 보조 필름 압착 공구의 필름 압착 부분이 복수의 물품이 제2 챔버에서 지지 테이블 상에 지지되는 경우에 물품들 사이의 간극 구역에 대응하는 위치에 배치되는 것인 필름 형성 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 보조 필름 압착 공구의 필름 압착 부분이 봉 모양의 또는 밴드 모양의 강성 부재를 포함하는 것인 필름 형성 장치.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 보조 필름 압착 공구가 물품의 표면 상에 필름을 라미네이트할 때 필름과 접촉하는 표면 상에 감압 접착제층을 추가로 포함하는 것인 필름 형성 장치.
- 필름 형성 장치에 부착되는 보조 필름 압착 공구로서, 상기 장치가
가열 수단을 구비하고 진공 또는 가압된 상태를 유지할 수 있는 제1 챔버;
제1 챔버와 결합되고 그로부터 분리될 수 있도록 배치되어 있고, 물품이 그 위에 지지되어 있는 가동 지지 테이블을 구비하고 있으며, 진공 또는 가압된 상태를 유지할 수 있는 제2 챔버; 및
제1 챔버와 제2 챔버 사이에 배치되어 있는, 필름을 보유하는 프레임 모양의 필름 보유 부재를 포함하며,
보조 필름 압착 공구가 제1 챔버 또는 필름 보유 부재의 하부에 부착되어 있고, 필름이 물품의 표면 상에 라미네이트될 때 필름의 들뜸을 억제하는 필름 압착 부분을 가지는 것인 보조 필름 압착 공구. - 대기압에 있는 개방된 상태를 획득하기 위해, 가열 수단을 구비하고 있고 진공 또는 가압된 상태를 유지할 수 있는 제1 챔버를 진공 또는 가압된 상태를 유지할 수 있는 제2 챔버로부터 분리시키는 단계;
보조 필름 압착 공구를 제1 챔버의 하부에 또는 제1 챔버와 제2 챔버 사이에 부착시키는 단계;
제1 챔버와 제2 챔버 사이에 필름을 보유하는 단계;
제1 챔버 및 제2 챔버 둘 다와 필름 사이에 각각 밀폐된 영역을 형성하는 단계;
제1 챔버 및 제2 챔버 둘 다에 진공을 형성하는 단계; 및
제1 챔버만을 대기압 이상으로 가압하여 제2 챔버 내의 지지 테이블을 제1 챔버 쪽으로 이동시키고, 챔버들과 보조 필름 압착 공구 사이의 압력 차이에 의해 필름을 부분적으로 압착하여 하나의 물품 또는 복수의 물품의 표면 상에 필름 시트를 라미네이트하는 단계를 포함하는 필름 형성 방법.
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