KR20140069870A - 자동차 내장부품용 가니쉬 및 이의 제조방법 - Google Patents

자동차 내장부품용 가니쉬 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리얼소재를 이용한 입체 패턴을 구현하여 자동차 내장부품을 고급화하기 위한 자동차 내장부품용 가니쉬 및 이의 제조방법에 관한 것으로,
중앙에 리얼소재로 된 패턴층을 기준으로 상하 양측에 투명소재로 된 투명층이 적층 형성되어 있는 다층 구조의 샌드위치 패널과, 이 샌드위치 패널의 뒷면에 형성되는 기재층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 내장부품용 가니쉬를 제공한다.

Description

자동차 내장부품용 가니쉬 및 이의 제조방법 {Garnish for interial parts of automobile and manufacturing method of the same}
본 발명은 자동차 내장부품에 부착되는 가니쉬에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리얼소재를 이용한 입체 패턴을 구현하여 자동차 내장부품을 고급화하기 위한 자동차 내장부품용 가니쉬 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에는 외관을 향상하고 보호하기 위하여 내장부품에 부착되는 데코레이션 부품으로서 가니쉬를 적용하고 있으며, 최근에는 자동차 내장부품의 고급화를 위하여 다양한 소재를 활용한 가니쉬를 제작하고 있다.
종래에는 자동차 내장부품용 가니쉬에 리얼우드, 리얼알루미늄, 카본 직조 필름, 자개 등 다양한 천연의 소재를 사용하여 그 질감을 표현하고자 하였다.
그런데, 기존의 가니쉬의 경우 사출시의 온도와 압력에 의해 패턴 손상 혹은 밀림 현상이 발생하여 직접적인 패턴의 인서트 사출이 불가능하였다.
이에 리얼소재를 적용하는 종래의 내장부품용 가니쉬의 경우, 성형성 확보 및 성형 전후의 수축에 따른 변형 발생을 방지하기 위하여 리얼소재의 뒷면에 알루미늄 시트를 접합하여 부품화하였으나, 이는 원가 상승 및 공정 복잡화를 초래하는 단점이 있다.
한편, 종래의 내장부품용 가니쉬는 깊이감 구현을 위하여 클리어(clear)층 도장, PUR 캐스팅(폴리우레탄 반응사출), 이중사출 등의 방법을 사용하는데, 리얼알루미늄 소재를 사용할 때를 제외하고는 보통 PUR 캐스팅을 통하여 깊이감 및 선영성을 구현하고 있다.
그러나, 상기의 클리어층 도장은 성형시 표면 형상이 저급하고, PUR 캐스팅은 공정이 복잡하고 높은 원가가 발생하며, 이중사출은 성형시 패턴 손상이 다량 발생하여 사용가능한 소재가 한정적인 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 개선하기 위해 고안한 것으로서, 종래 대비 제조공정을 단순화하여 원가 절감을 가능케 하는 동시에, 중앙에 리얼소재를 가지는 샌드위치 구조의 입체 패턴을 적용하여 패턴 구현을 위해 사용가능한 소재를 다양화한 자동차 내장부품용 가니쉬 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 중앙에 리얼소재로 된 패턴층을 기준으로 상하 양측에 투명소재로 된 투명층이 적층 형성되어 있는 다층 구조의 샌드위치 패널과, 이 샌드위치 패널의 뒷면에 형성되는 기재층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 내장부품용 가니쉬를 제공한다.
바람직하게, 상기 패턴층은 투명층과의 부착성 확보를 위해 상하 양면 중 하면에 필름 또는 부직포로 된 부직포층이 형성된다.
또한 본 발명은, 패턴층을 형성하기 위한 리얼소재의 상하 양측에 상부 및 하부 투명층을 형성하기 위한 투명소재를 적층하여 프레스 금형 내에 투입하고 프레스 성형하여 샌드위치 패널을 제작하는 단계; 상기 샌드위치 패널을 인서트 금형에 삽입하여 고정하고, 상기 인서트 금형 내로 기재층 소재를 사출하여 샌드위치 패널의 일면에 기재층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장부품용 가니쉬의 제조방법을 제공한다.
이때, 사출 압력에 의한 샌드위치 패널의 표면층 손상을 방지하기 위하여, 상기 기재층은 샌드위치 패널의 배면에 사출 성형되며, 상기 프레스 성형은 120 ~ 135℃의 온도에서 이루어진다.
바람직하게 상기 상부 및 하부 투명층은 0.5 ~ 5.0㎜로 두께를 조절하여 형성된다.
또한 본 발명의 구현예에서, 상기 상부 및 하부 투명층은 일정 온도로 예열되어 프리포밍된 뒤 패턴층 소재를 사이에 두고 샌드위치 구조로 프레스 금형 내에 투입될 수 있다.
본 발명에 따른 자동차 내장부품용 가니쉬 및 이의 제조방법은 다음과 같은 이점이 있다.
1. 리얼소재를 이용한 샌드위치 구조의 입체 패턴을 형성하여 리얼소재 고유의 표면 질감 및 패턴을 구현함으로써 자동차 내장부품의 고급화 및 친환경 이미지를 형성할 수 있다.
2. 프레스 성형 온도조건에서 패턴 구현이 가능한 모든 종류의 소재를 적용할 수 있다.
3. 종래 대비 클리어층 도장, PUR 캐스팅 및 연마 등의 공정이 생략되어 공정 단순화 및 원가 절감이 가능하다.
4. 내부 패턴층을 보호할 수 있는 샌드위치 구조의 패널을 제작한 후 인서트 사출을 통해 기재층을 형성하는 방식으로 제작함으로써 성형성을 확보하는 동시에 제품의 후변형을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차 내장부품용 가니쉬의 단면구조를 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 자동차 내장부품용 가니쉬의 제조공정을 나타낸 순서도,
도 3은 본 발명에 따른 자동차 내장부품용 가니쉬의 다른 제조공정을 나타낸 순서도.
이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.
본 발명은 자동차 내장부품용 가니쉬 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 리얼소재를 이용한 샌드위치 구조의 입체 패턴을 형성하여 리얼소재 고유의 표면 질감 및 패턴을 구현함으로써 자동차 내장부품의 고급화를 구현하는데 특징이 있다.
이에 본 발명에서는 중앙에 리얼소재를 가지는 입체 패턴의 샌드위치 패널을 제작한 뒤 이를 인서트로 이용하여 상기 샌드위치 패널의 뒷면에 기재층을 사출 성형하게 된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차 내장부품용 가니쉬(10)는 중앙에 리얼소재로 된 패턴층(12)을 기준으로 상하 양측에 투명소재로 된 투명층(13,14)이 적층 형성되어 있는 3층 구조의 샌드위치 패널(11)과, 이 샌드위치 패널(11)의 뒷면에 형성되는 기재층(15)으로 이루어진다.
입체 패턴을 구현하는 상기 샌드위치 패널(11)에 있어서, 투명층(13,14)은 기본적으로 샌드위치 패널(11)의 표면층 투명도를 확보하고 중앙에 패턴층(12)을 보호하여 표면 신뢰성을 확보하는 역할을 한다.
특히, 상부 투명층(13)은 샌드위치 패널(11)의 표면에 위치하여 외부로부터 패턴층(12)을 보호하고 표면 깊이감을 구현하기 위한 상판으로서, 내화학성 및 내광성 우수 소재인 PCTG(Poly cyclohexane Bi-methylene thelephtalate glycol modified), PC(polycarbonate), PMMA(polymethyl methacrylate) 등의 에스테르(ester)계 투명소재로 이루어진다.
하부 투명층(14)은 기재층(15) 성형을 위한 인서트 사출시 패턴층(14)을 보호하고 기재층(15)과의 부착성 및 성형성을 확보하기 위한 샌드위치 패널(11)의 하판으로서, 내화학성 및 내광성 우수 소재인 PCTG, PC, PMMA 등의 에스테르계 투명소재로 이루어진다.
상기 패턴층(12)은 리얼소재 고유의 표면 질감 및 패턴을 통해 고급감을 구현하기 위한 것으로, 투명층(14)과의 부착성 확보 및 향상을 위해 필요시 선택적으로 상하 양면 중 하면(혹은 배면)에 에스테르 계열의 필름 또는 부직포로 된 부직포층(미도시)을 부착하여 형성할 수 있다.
상기 기재층(15)은 내장부품과의 조립 및 강성 유지를 위한 것으로, 샌드위치 패널(11)의 하면(즉, 하부 투명층의 표면)에 인서트 사출을 통해 성형되어 고정되며, PC/ABS (polycarbonate/acrylonitrile-butadiene-styrene) 혹은 ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene) 소재로 이루어진다.
이러한 자동차 내장부품용 가니쉬는 중앙에 패턴층(12)을 가지는 샌드위치 패널(11)을 형성함으로 리얼소재의 질감 구현이 가능한 동시에 리얼소재의 성형성 및 신뢰성을 확보할 수 있게 되며, 제작 후 제품의 후변형을 방지할 수 있게 된다.
이하, 도 2를 참조로 하여 상기와 같이 구성되는 자동차 내장부품용 가니쉬의 제조공정을 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 가니쉬(10)는 먼저 입체 패턴을 구현하기 위한 샌드위치 패널(11)을 제작한 뒤, 이 샌드위치 패널(11)의 배면에 기재층(15)을 형성하여 제작하게 된다.
상기 샌드위치 패널(11)은 프레스 성형으로 제작되는데, 상부 투명층(13), 패턴층(12), 하부 투명층(14) 소재를 프레스 금형(M1) 내에 적층하고 프레스 성형하여 3층 구조로 제작되거나 또는 그 이상의 다층 구조(예컨대, 패턴층의 배면에 추가 부착가능한 부직포층을 포함하는 경우)로 제작된다.
상부 및 하부 투명층(13,14)을 형성하기 위한 투명소재는 각각 시트 형태로 준비된 후 패턴층(12)을 형성하기 위한 리얼소재와 함께 프레스 금형(M1)에 투입되며, 가열 또는 예열 공정을 통해 일정 온도로 승온된 상태에서 프레스 성형을 거쳐 일정 두께와 모양을 가지도록 형성된다.
상부 및 하부 투명층(13,14)의 투명소재는 프레스 성형을 통해 패턴층(12)의 리얼소재와 부착되는 동시에 두께가 조절되며, 이후 트리밍 공정을 거쳐 샌드위치 패널(11)이 제작된다.
상기 상부 및 하부 투명층(13,14)은 용도에 따라 0.5 ~ 5.0㎜로 두께를 조절하여 형성하는데, 상부 투명층(13)은 두께 조절을 통해 두께를 극대화하여 표면 깊이감을 구현하도록 하고, 하부 투명층(14)은 두께 조절을 통해 두께를 최소화하여 원가 절감 및 경량화가 가능하도록 한다.
상기와 같은 투명층(13,14)은 5.0㎜보다 두꺼운 두께로 형성되는 것도 가능하긴 하나 그 두께가 5.0㎜보다 두껍게 성형될 경우 두께가 두꺼워짐에 따라 성형 후 냉각시간이 연장되어 생산성이 저하되고 수축에 따른 싱크(sink)가 발생하게 되며, 그 두께가 0.5㎜ 미만일 경우에는 소재의 흐름성이 좋지 않아 프레스 성형시 리얼소재(패턴층)의 밀림 또는 찢어짐이 발생하게 된다.
상기의 프레스 성형시 금형(M1)은 가니쉬가 장착되는 부위(내장부품의 일측)에 상응하는 평면과 굴곡면 구조를 모두 성형 가능하며, 이때 굴곡면은 패턴층의 종류에 따라 크랙, 밀림 등의 불량이 발생되지 않는 한계 수용치까지 성형 및 적용 가능하다.
또한, 상기의 샌드위치 패널(11)을 제작하기 위한 프레스 성형 공정으로는 냉간 프레스 및 열간 프레스를 모두 적용할 수 있고, 120 ~ 135℃의 온도에서 성형을 진행한다. 상기 온도 범위를 벗어난 온도 조건에서 성형 작업시 표면에 요철 및 기포 등이 발생하여 성형 후에 외관 불량이 발생할 수 있다.
프레스 성형은 패턴층(12)의 소재에 따라 냉간 프레스와 열간 프레스 중 선택한 한 가지 공정으로 진행하는데, 열간 프레스의 경우 패턴층(12) 및 투명층(13,14) 형성을 위한 리얼소재와 투명소재를 프레스 금형(M1)에 샌드위치 구조로 적층 삽입한 후 금형(M1) 내에서 가열 승온시켜 프레스 성형을 진행하고, 냉간 프레스의 경우 프레스 금형(M1)에 삽입하기 전에 투명소재(투명층)를 예열한 후 리얼소재(패턴층)와 함께 금형(M1)에 삽입하고 프레스 성형을 진행한다.
상부 및 하부 투명층(13,14)은 각각 투과율이 90% 이상인 동시에 샌드위치 패널(11)의 표면 신뢰성(내광성, 내스크래치, 내열사이클, 내습성, 내열성, 내약품성)을 만족하는 소재를 사용하여 형성되며, 특히 상부 투명층(13)은 패턴층(12)의 상부에 무도장 원소재를 사용하여 형성되므로 표면 신뢰성을 만족하는 소재를 사용하는 것이 좋다.
패턴층(12)은 다양한 칼라, 표면 질감 및 패턴을 구현하기 위하여 리얼소재를 사용하여 형성되며, 이때 리얼소재는 상부 및 하부 투명층(13,14) 사이에 위치하게 되므로 프레스 성형시 크랙, 밀림 등의 변형이 일어나지 않는 소재를 사용한다.
예컨대, 리얼소재로는 리얼우드, 리얼카본 등을 사용할 수 있으며, 또한 나뭇가지나 나뭇잎 등의 자연물, 필름, 한지, 벽지 및 직조물(원단) 등도 적용 가능하다.
이렇게 제작한 샌드위치 패널(11)은 프레스금형(M1)에서 취출한 뒤 인서트 금형(M2) 내에 삽입되어 고정되고, 상기 금형(M2) 내로 PC/ABS 등의 기재층 소재를 사출하여 기재층(15)을 형성한다.
상기 기재층(15)은 내장부품과의 조립 및 강성 유지를 위한 것으로, 내장부품과의 조립을 위한 조립구조를 가지며 샌드위치 패널(11)을 내장부품의 일측에 고정해준다.
보통 가니쉬가 적용되는 내장부품은 내충격성 및 내열성이 요구되므로, 상기 기재층(15)은 크래시패드 및 도어트림 등의 내장부품에 적용시 기본 강성 및 충격성능을 유지하기 위하여 굴곡강도 1960MPa, 인장강도 50MPa, 열변형온도 90℃ 이상의 소재를 사용하여 제작된다.
또한, 상기 기재층(15)은 패턴층 소재의 색상을 고려하여 내추럴 컬러(natural color)로 제작하는데, 리얼우드 등의 일부 리얼소재의 경우 리얼소재 고유 특성에 따라 배면의 기재층을 노출함이 가능하다.
기재층(15)의 소재로는 PC/ABS 또는 ABS 소재를 사용하는데, PC/ABS 소재의 경우 PC와 ABS의 비율이 7:3 ~ 0:100인 것을 사용한다.
이와 같이 제작하는 본 발명의 가니쉬는 크래시패드 가니쉬의 용도로 사용할 경우 헤드 임팩트(head impact)를 고려하여 PC:ABS = 7:3인 PC/ABS 소재를 사용하며, 도어가니쉬의 용도로 사용할 경우에는 ABS 100% 소재를 사용하는 것도 가능하다.
한편, 샌드위치 패널(11)은 패턴층(12)의 소재에 따라 전술한 열간 프레스와 냉간 프레스를 적용하여 제작될 수 있는데, 섬유, 소프트 필름(soft film) 등 소프트 재질의 패턴층은 열간 프레스 방식으로 성형하는 것이 적합하고, 리얼우드, 리얼카본, 리지드 필름(rigid film) 등 리지드 재질의 패턴층은 패턴층과 투명층을 프리포밍(pre-forming) 한 이후 프레스 성형하는 것이 적합하다.
소프트 재질의 패턴층을 포함한 샌드위치 패널(11)은 상부 투명소재(상부 투명층), 리얼소재(패턴층), 하부 투명소재(하부 투명층) 순으로 금형(M1) 내에 적층 삽입하여 일정 온도로 승온시킨 후 바로 프레스 성형하게 되며(열간 프레스), 이후 트리밍 공정을 진행하여 샌드위치 패널이 제작된다(도 2 참조).
열간 프레스는 상부 및 하부 투명층(13,14)과 패턴층(12) 소재의 적층 후 바로 프레스 성형을 진행하는 것으로 공정이 단순화되어 이루어지는데, 연성이 없는 소재로 된 패턴층(예컨대, 리얼우드, 리얼카본 등)에 적용시 패턴층이 손상될 수 있다.
따라서 리지드 재질의 패턴층을 포함한 샌드위치 패널(11)은 도 3에 나타낸 바와 같이, 먼저 투명층(13,14)을 프리포밍(pre-forming)한 후 프레스 공정을 통해 성형이 이루어지는데, 시트 형상의 투명층(13,14) 소재를 120 ~ 135℃의 온도에서 40 ~ 45분 동안 예열한 뒤 금형(M1)에 투입하고 프레스 성형하여 상부 및 하부 투명층(13,14)을 각각 프리포밍하고 적출한 다음, 프리포밍한 상부 및 하부 투명층(13,14)을 패턴층(12) 소재와 함께 순차적으로 금형(M1)에 투입 적층하고 승온시켜 프레스 성형하며(열간 프레스), 이후 트리밍 공정을 거쳐 샌드위치 패널(11)이 제작된다.
이때 상기 패턴층(12) 소재는 시트 형상이 아니라 프리포밍한 투명층(13,14)과 같은 모양을 가진 소정 형상으로 준비된 뒤 투명층(13,14)과 함께 열간 프레스에 이용됨으로, 프레스 공정 중 리지드한 패턴층의 손상이 최소화된다.
이렇게 샌드위치 패널(11)을 제작한 후에는 사출금형(M2) 내에 인서트하기 전에 제품의 형상에 맞게 트리밍을 하며, 트리밍을 거친 샌드위치 패널(11)을 사출금형(M2) 내에 삽입하게 된다. 트리밍 공정에서는 제품의 형상 및 외관으로 드러나는 면을 고려하여 트리밍을 실시한다.
이후, 인서트 사출금형(M2)의 이동금형 측에 상기 샌드위치 패널(11)을 인서트하여 고정한 후, 기재층 재료를 금형(M2) 내에 사출한다.
기재층(15) 소재로는 PC/ABS 등을 이용할 수 있고, 노즐 온도 240 ~ 250℃에서 소재를 금형(M2) 내에 사출하여 기재층(15)을 성형하며, 이때 사출 압력에 의한 샌드위치 패널(11)의 표면층(혹은 상부 코팅층) 손상을 방지하기 위하여 기재층(15)은 샌드위치 패널(11)의 배면에 사출 성형한다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 다양한 변경 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
10 : 가니쉬
11 : 샌드위치 패널
12 : 패턴층
13,14 : 투명층
15 : 기재층
M1 : 프레스 금형
M2 : 인서트 금형

Claims (11)

  1. 중앙에 리얼소재로 된 패턴층을 기준으로 상하 양측에 투명소재로 된 투명층이 적층 형성되어 있는 다층 구조의 샌드위치 패널과, 이 샌드위치 패널의 뒷면에 형성되는 기재층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 내장부품용 가니쉬.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 패턴층은 투명층과의 부착성 확보를 위해 상하 양면 중 하면에 필름 또는 부직포로 된 부직포층이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차 내장부품용 가니쉬.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명층은 에스테르계 투명소재로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 내장부품용 가니쉬.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 투명층은 투과율이 90% 이상인 것을 특징으로 하는 자동차 내장부품용 가니쉬.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 기재층 소재로는 PC/ABS 또는 ABS 소재를 사용하며, PC/ABS 소재의 경우 PC와 ABS의 비율이 7:3 ~ 0:100인 것을 특징으로 하는 자동차 내장부품용 가니쉬.
  6. 패턴층을 형성하기 위한 리얼소재의 상하 양측에 상부 및 하부 투명층을 형성하기 위한 투명소재를 적층하여 프레스 금형 내에 투입하고 프레스 성형하여 샌드위치 패널을 제작하는 단계;
    상기 샌드위치 패널을 인서트 금형에 삽입하여 고정하고, 상기 인서트 금형 내로 기재층 소재를 사출하여 샌드위치 패널의 일면에 기재층을 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장부품용 가니쉬의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    사출 압력에 의한 샌드위치 패널의 표면층 손상을 방지하기 위하여, 상기 기재층은 샌드위치 패널의 배면에 사출 성형하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장부품용 가니쉬의 제조방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 프레스 성형은 120 ~ 135℃의 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 내장부품용 가니쉬의 제조방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 상부 및 하부 투명층은 0.5 ~ 5.0㎜로 두께를 조절하여 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장부품용 가니쉬의 제조방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 상부 및 하부 투명층은 일정 온도로 예열되어 프리포밍된 뒤 패턴층 소재를 사이에 두고 프레스 금형 내에 투입되는 것을 특징으로 하는 자동차 내장부품용 가니쉬의 제조방법.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 기재층은 패턴층 소재의 색상을 고려하여 내추럴 컬러(natural color)로 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차 내장부품용 가니쉬의 제조방법.
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