KR20150034770A - 폴리머 재료로 차량 부품을 형성하기 위한 몰드 - Google Patents

폴리머 재료로 차량 부품을 형성하기 위한 몰드 Download PDF

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뽈 브리아롱
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Abstract

본 발명은 폴리머 재료(17)로 차랑 부품을 형성하기 위한 하나의 몰드에 관한 것으로, 부분적으로 오버몰딩된, 즉 폴리머 재료로 커버되는 부분(15b, 27b, 29b)과 폴리머 재료로 커버되지 않는 부분을 가지는 적어도 하나의 금속 인서트(15, 27, 29, 31)을 포함하는 몰드에 관한 것이다. 상기 인서트는 오버몰딩 경계(15c, 27c, 29c)를 포함하고 상기 몰드는 작은 공차를 가지고 슬라이딩할 수 있는 이동 부품(11, 50)를 포함한다.

Description

폴리머 재료로 차량 부품을 형성하기 위한 몰드{MOULD FOR FORMING A MOTOR VEHICLE PART FROM A POLYMER MATERIAL}
본 발명은 플라스틱 재료로 구성되는 차량의 바닥 제조에 관한 것이다.
차량 제작은 금속 플레이팅 단계로부터 시작하고 해당 단계는 다양한 금속 부품들을 용접으로 결합하여 보디를 제작하는 것으로 이후 보디는 금속 부품의 표면 처리와 용접 포인트 부식예방을 위해 전기영동(cataphoresis) 탕에 담궈진다.
전기영동 담금 단계 후 보디는 완성된 차량이 되기까지 조립 및 칠과 같은 다양한 단계를 거친다.
차량 구성에서 플라스틱 부품의 사용은 연료사용량 감소 연구에서 매우 성공적인 요소였으며 이는 금속 부품을 더 가벼운 플라스틱 제품으로 대체함으로 인한 무게 경감에 따른 것은 잘 알려진 사실이다.
그러나 위에 언급된 순서대로, 즉 금속 플레이팅 및 전기영동 그리고 칠 및 조립, 이미 구성되어 실제 사용되고 있는 조립설비의 존재는 상기 순서를 지키지 않는 생산 프로세스의 구현을 어렵게 또는 경제적으로 불가능하게 한다.
따라서 실제 이미 구현된 생산설비에 부합하도록 금속 플레이팅 단계에서 다른 금속 부품에 용접 조립이 가능한 금속 인서트를 지닌 플라스틱 재질의 부품 생산이 제안된 바 있다. 특히, 프랑스 특허 FR 2915129에서 기계적 저항성과 전기영동 단계를 손상 없이 견디는 해당 처리 방법에 매우 적합한 열경화성 재질인 AMC(Advanced Molding Compound), BMC(Bulk Molding Compound) 또는 SMC(Sheet Molding Compound)에 면 일부분이 오버몰딩된 인서트들을 포함하는 자동차 플로어 를 개시하고 있다. 상기 인서트들은 플라스틱 재질로 커버되지 않은 부분을 포함하고 이 부분에 용접할 수 있고 이는 금속 플레이팅시 다른 부품들과 함께 플로어를조립할 수 있게 한다.
오버몰딩된 용접용 인서트를 가진 열경화성 플라스틱 재질 부품의 생산의 문제점 중 하나는 오버몰딩이 버(burr)을 불가피하게 남기며 이러한 버(burr)는 추후 문제 발생을 예방하기 위해 몰드 아웃 후 제거돼야 한다는 것이다. 특히 버(burr)를 제거하지 않는 경우 발생할 수 있는 큰 문제점들은 다음과 같으며 이에 제한되지 않는다:
- 전기영동 단계에서 버(burr)가 떨어지면 전기영동 탕의 오염 가능성;
- 버(burr)가 추후 떨어지면 처리될 금속 부품 일부분을 가리게 되어 발생하는 미처리 표면으로 인한 부식 가능성과 전기영동의 미흡한 효능의 가능성;
- 전기단열성 플라스틱 재질의 용접부 일부분 커버로 인해 미흡한 용접 가능성.
또한 버(burr) 그 자체로서의 문제점도 존재한다. 인서트의 드러난 금속 표면에 존재하는 버(burr)는 워터 젯, 풍속 또는 깎기와 같은 기계 또는 화학적 처리로 버(burr)를 제거하는 경우 금속표면을 훼손할 수 있으며 금속 또는 용접부의 조기부식 요건을 발생할 수 있다.
따라서, 버(burr) 제거로 위와 같은 문제점을 발생시키지 않는 열경화성 플라스틱 재질 부품의 몰딩 법이 필요하다.
본 발명은 이와 같은 문제점의 해결을 위해, 적어도 하나의 금속 인서트를 포함하는 폴리머 재료의 모터 차량 부품을 형성하기 위한 몰드로서, 상기 적어도 하나의 금속 인서트는 부분적으로 오버몰딩되는, 즉 폴리머 재료로 커버되는 부분과 그렇지 않을 부분을 포함하고, 상기 두 부분의 경계는 상기 인서트 가장자리를 따라 연장되는 선으로 오더몰딩 경계라 칭하며, 상기 몰드는 몰드 형을 한정하는 다이와 펀치를 포함하고, 상기 다이와 펀치는 다음의 포지션:
- 몰드 내에 인서트와 폴리머 재료를 배치할 수 있도록 몰드가 충분히 열린 오픈 포지션, 및,
- 몰드가 닫혀 제조될 부품의 형태를 한정하는 몰딩 포지션을 가지며,
- 상기 몰딩 포지션 도달 전, 몰드는 폐쇄되면서 폴리머 재료는 몰드 내부에서 형을 충전하도록 유동하여 변형되는 충전 폐쇄 포지션들을 거치며,
상기 몰드는 상기 펀치에 있는 적어도 하나의 지지 영역과 상기 다이에 있는 적어도 하나의 지지 영역을 포함하고, 상기 몰드가 충전 폐쇄 포지션들 및 몰딩 포지션에 있을 때 상기 지지 영역들 사이에 적어도 하나의 금속 인서트가 고정되며, 상기 지지 영역들은 서로 마주하는 면들을 가지고,
상기 몰드는 상기 다이와 상기 펀치로 구성된 전체 몰드의 적어도 하나의 요소에 대하여 제한된 틈새를 두고 슬라이딩할 수 있는 이동 부품을 포함하는 몰드에 있어서,
상기 지지 영역의 마주보는 하나의 면 또는 나머지 하나의 면에, 상기 몰드가 폐쇄 충전 포지션들 또는 몰딩 포지션에 있을 때 상기 인서트에 국지적 응력을 가하도록 배열되는 적어도 하나의 돌출부를 포함하고, 상기 국지적 응력은 상기 인서트의 오버몰딩 경계를 전체적으로 포함하는 실링 영역을 형성하여 몰드 내에서 유동하는 폴리머 재료가 실링 영역을 넘지 않고 인서트의 커버되지 말아야 하는 부분과 지지 영역의 마주보는 하나의 면 또는 나머지 하나의 면 사이에 침투되는 것을 방지하며, 상기 이동 부품의 슬라이딩을 허용하는 제한된 틈새는 몰드 내부와 연통하여 상기 몰드 내의 가스가 방출될 수 있고 상기 몰드 내의 압력 하에 소량의 폴리머 재료가 유동할 수 있는 통풍관을 형성하는 것을 특징으로 하는 몰드를 제공한다.
잘못된 이해를 막고자 '인서트의 커버되지 말아야 하는 부분과 지지 영역의 마주보는 하나의 면 또는 나머지 하나의 면 사이에 침투되는 것을 방지' 부분의 의미는　'인서트와 지지 영역의 마주보는 하나의 면 사이 또는 인서트와 지지 영역의 마주보는 나머지 하나의 면 사이에 침투되는 것을 방지'한다는 의미이다. 달리 표현하면 커버되지 말아야 하는 인서트 부분에 그 어떤 침투도 가능하지 않으며, 이는 어떤 인서트 표면을 사용하더라도 동일하다.
본 발명에 따르면, '폴리머 재료의 유동이 실링 영역을 넘지 않고'의 의미는 폴리머 재료를 저지하는 방어벽을 자동차 부품 생산의 정상적인 조건에서 구현하는 것을 의미한다. 이는 몰딩 조건이 변경되거나 부품의 노화로 인한 일시적 누출이 일어나는 것을 배제하지 않으나 이와 같은 누출은 매우 예외적이어야 하며 특히 위와 같은 상황이 일 부분적으로나마 겹쳐지는 경우는 더더욱 예외적이어야 한다.
국지적 응력은 상기 인서트의 오버몰딩 경계(15c, 27c, 29c)를 전체적으로 포함하는 실링 영역을 형성하여
'국지적 응력이 인서트의 오버몰딩 경계를 전체적으로 포함하는 실링 영역을 형성하는'의 의미는 인서트가 너비 일부 구역('로컬'로 지칭)에 응력을 받고 있으며 이는 오버몰딩 경계 길이 전반에 해당 응력이 사라지고 몰드 내 압축 시 폴리머 재료가 통과할 수 있는 부위가 없도록 길이 전반에 연속적으로 확장된다. 본 발명에 따르면, 이와 같은 특성은 지지 영역들이 인서트와 지속해서 맞닿는 것을 요구하지 않는다.
몰딩의 충전 폐쇄 포지션과 개방 포지션 정의에 따른, 본 발명에 따른 몰드는 몰드 내 형은 닫힌 포지션으로 해당 모형은 몰드 내에서 폴리머 재료의 변형으로 충전되게 구성되고 이때 (충전 폐쇄 포지션) 모형은 우선 폐쇄되어 있고 제조될 부품보다 큰 볼륨을 가지며, (몰딩 포지션) 이후 제조될 부품의 볼륨으로 돌아온다.
바람직하게는, 몰드의 이동 부품는 몰드의 폐쇄 방향으로 슬라이딩한다.
바람직하게는, 적어도 상기 다이와 상기 펀치로 구성된 전체 중 하나의 요소에 대하여 이동 부품이 슬라이딩할 수 있게 하는 제한된 틈새는 0.05mm이다.
본 발명에 따른 첫 번째 실시형태에서, 이동 부품는 지지 영역을 포함하는 적어도 하나의 이동 쐐기로서, 펀치에 설치되고 제한된 틈새를 가지고 펀치를 둘러싸는 이동성 프레임에 설치되거나 또는 이러한 이동성 프레임과 일체로 형성된다. 이동 쐐기는 몰드 폐쇄 전에 인서트들을 고정할 수 있고, 폐쇄전이란 충전 폐쇄포지션에 도달하기 전과 더불어 몰딩 포지션을 뜻한다. 따라서 인서트들은 폴리머 재료가 몰드 모형을 전반적으로 채우고 인서트들을 일부 커버하도록 폴리머 재료에 압력이 가해지기 전 최종적 포지션에 고정된다. 이와 같은 실시 형태에서 제한된 틈새로 형성된 통풍관은 이동 쐐기와 펀치 사이에 위치한다.
본 발명에 따른 두 번째 실시형태에서, 몰드의 이동 부품은 적어도 펀치 및/또는 다이의 이동성 코어로서 제조될 부품보다 몰드 형에 더 큰 볼륨을 주기 위해 후퇴 배치될 수 있고 또는 형에 제조될 부품의 크기를 제공하기 전방 배치될 수 있다. 상기 이동성 코어는 압력을 가하고 폴리머 재료를 몰드 폐쇄 후 변형하기 위한 것으로, 이는 몰드가 충전 폐쇄 포지션이 되자마자 몰드 형을 전반적으로 충전하여 몰딩 포지션에 도달하게 하는 것이다.
본 발명으로, 폴리머 재료의 그 어떤 버(burr)도 인서트의 노출부에 형성될 수 없으며 이는 통풍관들이 인서트의 노출부들과 연계되지 않기 때문이다. 따라서 상기 인서트들은 빈 보디의 금속 플레이팅 단계 시 용접부로 사용될 준비가 되어 있고 이에 따라 전기영동처리 될 준비가 되어 있다.
본 발명으로, 하나의 통풍관은 인서트들과 몰드의 지지 영역의 마주하는 한 측 또는 다른 측 사이에서 형성될 수 없다. 몰드 내에 포함된 가스 및 부품의 버(burr)를 구성하고 모형 내 유동하는 우발적 소량의 폴리머 재료들은 이동 부품의 제한된 틈새로 형성된 상기 또는 다수의 통풍관으로 인해 몰드 내에서 배출되게 강요되고 상기 통풍관은 몰드 내에서 지지 영역에 위치한 인서트 부위가 아닌 다른 곳으로 연통된다.
따라서 몰딩 부품과 폴리머 재료 투입에 의한 몰드 통풍관 내 버(burr)들은 쉽게 기계적 또는 화학적 방법으로 인서트의 손상 없이 제거될 수 있으며 이는 이들이 인서트와 분리되어 있기 때문이다. 이와 같은 작업은 버(burr)가 몰딩 부품의 전반적 평면에 수직으로 위치할 때 더 쉽게 이루어진다.
일 특정 실시형태에서 지지 영역의 마주하는 하나의 면과 다른 한 면은 적어도 하나의 돌출부를 포함한다. 인서트는 이에 따라 두개의 돌출부 사이에 고정되고 돌출부들은 인서트의 두께에 따라 서로 대응하거나 어긋나 있을 수 있다.
일 특정 실시형태에서 지지 영역의 마주하는 측면들의 하나 또는 다수의 돌출부는 몰드 모형의 가장자리에 있을 수 있다.
일 특정 실시형태에서 하나 또는 다수의 돌출부의 꼭지점은 몰드 폐쇄 방향을 따라 일정한 높이에 위치될 수 있다.
일 특정 실시형태에서 지지 영역의 마주하는 면들 중 하나의 면만 돌출부를 포함할 수 있다. 상기 돌출부의 대칭에는 인서트가 돌출부가 포함되지 않은 측면을 향해 압착된다. 인서트에 대한 해당 측면의 반응은 몰딩 중 모형에 폴리머 재료의 변형에 대한 방어벽 형성하고 이는 원하는 결과를 보장하는 지속적인 로컬 제한 요소를 구현하기 위해 충분하다.
본 발명은 또한 차량 부품 제조 방법에 대한 것이다. 이 방법은 적어도 위에 언급된 몰드를 사용하는 몰딩 단계를 포함하는 방법으로 특정된다.
위와 같은 방법으로 얻어진 부품은 오버몰딩 경계가 깨끗하여 쉽게 파악될 수 있고 이는 금속 인서트의 노출부위 위 플라스틱 재료의 침투를 방지하고 특히 상기 인서트 위에 돌출부가 남기는 버(burr)로 파악될 수 있다.
본 발명은 또한 상기한 방법으로 제조된 차량 부품에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기한 방법에 따라 제조되는 차량 플로어에 관한 것이다.
본 발명은 비제한적이며 예시적으로 첨부된 이하의 도면을 통해 더 잘 이해될 수 있을 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 실행되는 몰드를 나타내는 6개의 다이어그램이다.
도 2는 도 9에 되시된 플로어의 측면 인서트의 사시도이다.
도 3은 도 9의 플로어 전면 인서트의 사시도이다.
도 4는 도 9의 플로어 후면 인서트의 사시도이다.
도 5는 몰드 일ㅍ부분의 단면도이다.
도6은 몰드 내에 구성될 수 있는 중앙 인서트의 사시도이다.
도 7는 몰드 일 부분의 단면도이다.
도 8은 도 7의 VIII 부위의 부분적 확대도이다.
도 9는 상기 도면들의 요소로 이루어진 몰딩으로 얻어진 플로어의 사시도이다.
도 10은 인서트의 돌출부의 세 가지 변형예이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 실행되는 몰드를 나타내는 6개의 다이어그램이다.
2-파트 몰드에 의해 폴리머 재료의 부품을 제조하는 방법의 6단계를 나타내는 6개의 다이어그램 a, b, c, d, e, f를 포함하는 도 1을 참고하여 설명한다.
몰드는, 고정 플레이트(1)와 이동 플레이트(3)을 포함하는 프레스(도시되지 않음)에 설치된다.
몰드는, 프레스의 고정 플레이트(1)에 배치되는 다이(5)와 이동 플레이트(3)에 배치되는 펀치(7)를 포함한다.
몰드는 압축 챔버 유형으로, 이는 개방 포지션(도 1의 a, b ,c 단계)으로부터 폐쇄 이동중 몰드의 모형이 도 1d에 도시된 바와 같이 폐쇄 공간(9) 형성하는 순간이 있는 것을 의미한다. 이러한 순간에 몰드는 충전 폐쇄 포지션에 있다. 상기 공간(9)은, 몰드가 몰딩포지션에 도달할 때 결정되고 완성부품과 일치하는 몰드 모형보다 당연히 큰 볼륨을 가진다. 모든 충전 폐쇄 포지션 동안 그리고 몰딩 포지션까지(e 단계), 펀치(7)는 피스톤처럼 압축 챔버를 한정하는 표면을 따라 슬라이딩한다. 완성 부품을 생성하기 위해 몰드 내에서 변형되는 재질에 대한 몰드의 실링이 원칙적으로 압축 챔버에서 보장된다.
도 1 몰드의 경우, 압축챔버를 한정하는 표면은 가장자리 이동 쐐기(11)로 구성되고, 이는 프레스의 이동부(3)에서 삽입 포지션(a 단계)과 노출 포지션(d 단계)을 취할 수 있다. 상기 이동 쐐기(11)는 단일 부품으로 도시되어 있으나 복수의 부품으로 형성될 수 있으며 두 기능을 실행할 수 있다.
또한, 상기 이동 쐐기는 펀치(7)가 슬라이딩 하는 내부 측면(11b)을 가진다. 이를 위해, 이동 쐐기(11)의 내부 측면(11b)과 펀피(7) 사이에는 0.05mm(도 5 참조)의 틈새 g가 남겨진다. 이와 같은 틈새는 통풍관 역할을 하여 폴리머 재료로 몰드 충전 시 모형 내 갇힌 가스들이 배출되는 것을 가능하게 한다
또한, 이동 쐐기(11)는 하단면(11a)를 통해, 마주보는 다이(5)의 측면(13)을 포함하는 지지 영역과 함께 하나 또는 다수의 인서트(추후 기술됨)의 고정 수단을 형성한다. 이동 쐐기(11)는, 펀치(7) 슬라이딩하여 압축 챔버 내에 맞물리기 전에 지지 영역(13)에 접근하도록 펀치(7)를 받치는 파워 실린더(12)들에 설치되는 프레임과 일체로 형성되어 있다. 도시되지 않은 실시예에서, 이동 쐐기는 프레임과 별개의 부품으로 형성되어 하단에 설치될 수도 있다.
도 2, 도 3 및 도 4의 사시도에는 각각 측면 금속 인서트(15), 전면 금속 인서트(27), 및 후면 금속 인서트(29)가 도시되어 있으며, 이들은 개방 포지션에서 몰드 내에 배치된다. 각 인서트는 길죽한 형태로 도 2의 측면 인서트(15)는 직선형이고 도 3과 도 4의 전면 인서트(27)와 후면 인서트(29)는 직선형이 아니다.
도 3 및 도 4에서, 각 전면 인서트(27) 및 후면 인서트(29)는 이동 쐐기(11)에 의해 다이(5)의 지지 영역(13)에 대하여 클램핑되는 노출부(27a, 29a)를 포함하고, 플라스틱 재질로 오버몰딩되는 다른 부위(27b, 29b)를 포함한다.
각 인서트는 제조될 플로어 팬 모델에 따라 특정된 형태와 홀을 가진다. 또한 각 인서트는 특정 각도의 각진 단면을 가지며, 각도는 인서트에 따라 다르거나 동일한 인서트의 길이의 위치에 따라 다를 수 있다. 이와 같은 인서트 형태의 특징은 여기서 더 상세하게 다루지는 않을 것이다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 측면 인서트(15)는 일 부분(15a)이 지지 영역의 일 면(13)을 커버하고 일 부분(15b)이 몰드 모형 내에 수용되도록 다이(5) 위에 배치된다. 몰드 모형 내 위치하는 부분(15b)은 인서트(15)의 오버몰딩될 부분이고 일면(13)을 커버하는 부분(15a)는 몰딩된 부품으로부터 돌출될 부분이다. 이하에서는인서트(15)의 후자 부분(15a)을 '노출부' 라고 칭한다. 오버몰딩될 부분(15b)과 노출부(15a) 사이 경계(15c)는 오버몰딩 경계로 칭하고 이는 도 2에 점선으로 표시된 라인이다. 전면 인서트(27)의 부분들(27a 및 27b)사이에도 이와 같은 오버몰딩 경계(27c)가 존재한다. 또한 후면 인서트(29)에도 이와 같은 오버몰딩 경계(29c)가 동일하게 존재한다.
오버몰딩 경계(15c, 27c, 29c)는 각 인서트의 일 단부(A)에서 타 단부(B)까지 가장자리(15d, 27d, 29d)를 따라 인서트를 벗어나지 않도록 연장되어 있으나, 이는 반드시 직선형일 필요는 없다.
몰딩을 위해 사용된 재료는 SMC(sheet molding coumpound) 유형의 열경화성 플라스틱 재질이다. 상기 재료는, 이미 알려진 바와 같이, 블랭크(17) 형태로, 다이(5) 위의 개방된 몰드 내에, 필수적이지는 않으나 모형의 중앙부에 놓인다.
이제, 도 1을 참조하여, 본 발명의 따른 방법의 순차적 6단계에 대해 설명한다.
도 1a에 도시된 제1 단계에서, 몰드는 개방되어 있다: 펀치(7)는 다이(5)에서 떨어져 있으며 이동 쐐기(11)은 펀치(7) 내에 삽입되어 있다.
도 1b에 도시된 제2 단계에서, 전면 인서트(27), 측면 인서트(15) 및 후면 인서트(29)는 다이의 지지 영역(13)에 배치되어 있다.
도 1c에 도시된 제3 단계에서, SMC 시트(17)가 다이(5) 위의 모형의 중앙에 놓여있다. 제2 및 제3 단계는 조합되거나 또는 다른 순서로 실행될 수 있다.
도시되지 않은 제4 단계에서, 이동부(3)는 고정부(1)에 근접하지만 몰드를 폐쇄할 정도는 아니며, 즉 펀치(7) 및 이동 쐐기(11)와 같은 몰드 반쪽 중 상부의 어떤 요소도 몰드 반쪽 중 하부의 어떤 요소, 즉 다이(5)와 접촉하지 않는다. 즉, 몰드는 충전 폐쇄 포지션에 아직 도달하지 않았다.
도 1d에 도시된 제5 단계에서, 이동 쐐기(11)가 다이의 지지 영역(13) 방향으로 하강하도록 하기 위해 파워 실린더(12)가 작동된다. 이와 같은 작동으로 이동 쐐기(11)의 일 면(11a)은 전면, 측면 및 후면 인서트(15)의 노출부(15a)에 접하고 이에 따라 인서트를 지지 영역의 일 면(13)에 맞닿은 포지션에서 봉쇄한다.
이와 같은 포지션에서 이동 쐐기(11)은 두가지 기능을 충족한다: 한편으로 이동 쐐기는 재료(17)의 변형으로 몰드 모형을 충전하는 위치에 인서트를 유지하고 다른 한편으로 압축 챔버를 구성한다. 펀치(7), 이동 쐐기(11) 및 다이(5)로 한정되는 몰드 모형은 이에 따라 폐쇄되나 아직 제조될 부품 형태를 구현하지는 않는다. 몰드는 충전 폐쇄 포지션에 있다.
도 1e에 도시된 제6 단계에서, 프레스의 이동부(3)는 고정부(1) 방향으로 이동을 지속한다. 이에 따라 펀치(7)은 쐐기(11) 내의 피스톤 같이 슬라이드 움직임을 지속한다. 쐐기(11)는 인서트(15)에 맞닿아 고정되어 있고 파워 실린더(12)는 인서트 고정 압력을 줄이지 않은 채 접힌다. 이동 쐐기의 내측면(11b)은 압축 챔버의 측벽을 구성하고 펀치(7)는 이에 기대어 슬라이딩한다. 모형 볼륨 감소 및 폴리머 재료의 물렁한 상태로 인하여 상기 재료(17)가 변형되면서 몰드 모형을 완전히 채우고 몰드 모형 내에 수용된 인서트(15)의 부분(15b)을 커버하게 된다. 펀치(7)의 이동이 종결되면 몰드는 몰딩 위치에 있게 된다. 펀치(7) 이동 쐐기(11)와 다이(5) 사이의 몰드 형의 용적은 최종 부품에 대응한다.
도 1f에 도시된 제7 단계에서, 프레스의 이동부(3)는 몰드의 개방 방향으로 이동한다. 이 경우 이동 쐐기(11)은 펀치(7)에 삽입되어 있으며 이와 함께 상승하여 몰드를 완전히 개방된 위치로 배치한다. 다이(5)에 제동된 압출봉(19)이 몰딩 부품(21)을 들어올린다. 몰딩 부품이 제거되고 압출봉(19)은 삽입되며 이에 따라 도 1a에 따른 시작 단계로 몰딩 사이클이 재개될 수 있다.
이제 도 5를 참조하여 제4 및 제5 단계를 다시 설명한다. 도 5는 도 1e 단계의 V로 표시된 부분의 상세도이다. 여기서 이동 쐐기(11)의 내부면(11b)을 다시 확인할 수 있으며 이는 펀치(7)에 틈새 g를 둔 슬라이딩 면을 제공한다. 또한 일 표면(11a)이 인서트(15)에 맞물리는 돌출부(23)를 포함하는 것을 확인할 수 있다. 상기 돌출구(23)는 인서트(15)에 대한 지속적 로컬저항을 길이 전반에 생성하도록 배치되어 있다. 도시된 실시예에서, 돌출부(23)은 이동 쐐기(11)의 표면(11a)에 연속적으로 뻗어있는 V형 리브이다. 또 다른 예(도시되지 않음)에서는 V형 리브는 연속적이지 않게 형성되어 지속적 저항력을 생성할 수 있다.
더 상세하게는, 돌출부는 상기 표면(11a)로부터 90도의 개방각으로 0.2mm의 높이를 가진다. 이와 같은 수치는 특히 규격 NF EN 10152에 따라 DC04 + ZE(구 표준 규격 NF 36-401에 따른 품질 지수 XES) 유형의 차제 제조용 강철로 0.67mm의 오버몰딩된 철판으로 구현된 인서트들에 적합하다.
돌출부의 단면이나 또는 이동 쐐기의 표면(11a) 위의 돌출부 위치에 대하여 돌출부의 다른 형태가 또한 가능하다. 예를 들면, 상기 표면(11a)에 규칙적으로 이격된 스터드들로서 인서트(15)의 전체 길이에 대해 지속적 저항을 생성하는 스터드들 또한 사용될 수 있다. 상기 돌출부는 V형 또는 도 10에 도시된 원형 또는 사다리꼴 단면과 같은 다른 형태를 가질 수 있다. 돌출부는 두 번째 평행 돌출부(23')와 결합될 수 있다. 예컨대 하나의 원형 돌출부 너비는 0,4 mm 및 0,8 mm 사이이고 높이는 0.2mm일 수 있다.
돌출부(23)에 의해 생성된 로컬 저항력은 돌출부에 의해 맞물리는 영역 둘레의 전체적 지역(25) 내에서 인서트(15)로 전파된다. 특히 로컬 저항력은 인서트(15)와 이동 쐐기(11) 사이의 압력을 상승시키는 효과가 있으며 또한 인서트(15)와 다이(5)의 지지 영역의 표면(13) 사이의 압력 또한 상승시킨다.
한편으로 이동 쐐기(11)와 인서트(15) 사이, 다른 한편으로 인서트(15)와 지지 영역(13) 사이에 형성된 접촉부들은 가스 밀폐되고, 폴리머 재료들이 몰드 내 압력에 의해 변형되도록 한다. 이에 따라, 인서트와 쐐기 맞은편의 하나 또는 다른 면과 지지 영역 사이에 실링 영역이 생성된다.
그러나, 이동 쐐기(11)의 내부면(11b)와 펀치(7) 사이의 0.05mm의 틈새 g는 형 내에서 압력에 의해 폴리머 재료들이 변형되고 가스가 배출될 수 있는 하나의 통풍관을 구성한다.
결과적으로, 이동 쐐기(11) 영역에서 가스 방출이 발생하여야 한다면 이동 쐐기(11)의 내부면(11b)와 펀치(7) 사이에서 일어날 수 밖에 없고 이동 쐐기(11)와 인서트(15) 사이 또는 다이(5) 지지 영역 의 표면(13)과 인서트(13) 사이에서는 일어날 수 없다.
달리 설명하자면, 이동 쐐기(11)의 내부면(11b)과 펀치(7) 사이의 0.05mm의 틈새 g는 형 내 오픈된 통풍관을 형성하고 이는 몰드 폐쇄 시 몰드 내에 갇힌 가스배출을 가능하게 한다. 그러나 돌출부(23) 덕분에 인서트(15)의 노출부(15a)에는 통풍관이 형성될 수 없다.
몰드 내의 변형시 열경화성 플라스틱 재료의 높은 유동성을 고려하면 가스 배출을 위해 제공된 통풍관들이 액체 플라스틱 재료를 통과시키는 것은 드문 것이 아니다. 이와 같은 플라스틱 재료의 유동은 재료의 냉각 및 경화 후 버(burr)를 남기며 이는 제거되어야 한다.
본 발명에 따르면, 버(burr)는 몰드의 통풍관에서만 형성될 수 있다. 따라서 버(burr)는 인서트(15)의 노출부(15a)와 확연하게 구분되며 버의 제거에 따른 인서트의 손상은 우려되지 않는다.
또한, 인서트들의 노출부(15a, 27a, 29a)와 수직인 통풍관의 방향을 고려하면, 부품에 생성될 수 있는 버(burr)는 인서트 노출부와 수직으로 연장되는 재료 필름들이다. 따라서 이러한 필름들은 쉽게 접근이 가능하고 이에 따라 모든 트리밍 방법에 의해 용이하게 부품과 분리될 수 있다.
본 발명에 따르면 각 인서트는 두 개의 파트를 포함하는 것이 중요하다:
- 하나는 이동 쐐기(11)에 의해 조여지는 노출부,
- 다른 하나는 플라스틱 재료로 오버몰딩되는 부분으로서,
상기 부분들 사이에 오버몰딩 경계를 포함한다.
도 11의 실시예에 따르면, 몰드의 이동부로서 다이 및/또는 펀치의 적어도 하나의 이동성 코어(50)가 사용되며, 이는 형에 제조될 부품보다 큰 볼륨을 주기 위해 오목부에 배치되거나 또는 제조될 부품의 규격을 몰드 형에 부여하기 위해 상승될 수 있다.
이에 따르면, 이전 실시예와는 다르게, 쐐기는 이동하지 않고 다이(5')는 중앙부에 두개의 포지션, 즉:
- 몰드 내에 플라스틱 재료 시트(17)을 수용할 수 있는 공간을 형성하고 상시 시트가 몰드 네의 전체 볼륨을 차지하지 않는, 후퇴 포지션과,
- 코어가 몰드 내 공간을 차지하는 노출 포지션,
사이에서 이동하는 코어(50)를 포함한다.
코어(50)와 다이(5') 사이에는 0.05mm의 틈새 g'이 제공되며 이는 폴리머 재료 충전 시 모형 내 갇힌 가스의 배출을 가능하게 하는 통풍관을 형성한다.
펀치(7')의 숄더(11 a')에 의해 하나의 지지 영역이 형성되고 다른 하나의 지지 영역(13')은 도 1의 다이에 있는 지지 영역과 동일하다.
먼저 도 11a, 11b 및 11c에 기재된 단계들을 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이 실행된다. 단계 a에서 이동성 코어(50)는 노출 포지션에 있다. 이를 단계 b에서 후퇴 포지션으로 이동하고 이어서 단계 c에서 SMC 시트(17)가 놓인다. 단계 a, b 및 c는 본 발명의 구성을 벗어나지 않는 한 다른 순서로 진행될 수 있다. 이어서 몰드 폐쇄는 코어(50)가 후퇴 포지션에 있을 때 이루어지며 이는 도 11d에 도시되어 있다. 상기 폐쇄는 지지 영역(11'a)을 인서트(15)에 닿도록 내리는 효과만 있으며 이는 이들을 해당 포지션에 고정하게 한다.
폴리머 재료의 변형과 몰드 형 내 충전은 도 11e에 도시된 바와 같이 이동성 코어(50)가 노출 포지션으로 이동함으로써 이루어진다. 형 내에 갇힌 가스들은 통풍관을 통해 배출되어야 한다. 통풍관 중 하나는 다이(5')과 이동성 코어(50) 사이에 형성된 틈새 g'이다. 이전 실시예들에서와 같이, 통풍관은 한편으로는 지지 영역(11a') 다른 한편으로는 다이(5')의 다른 지지 영역(13')과 인서트들 사이의 접촉면들과 분리되어 있으며 이는 폴리머 재료가 통풍관을 통과함으로 발생하는 재료의 우발적 버(burr)가 인서트와 멀리 떨어진 곳에서 발생하게 한다.
또한, 부품의 전반적 평면에 대해 수직인 통풍관의 방향은 버(burr)의 제거를 용이하게 한다.
이전 실시예와 같이 사이클은 몰드 개방과 부품 방출로 끝이 난다. 새로운 부품 몰딩이 단계 a부터 다시 시작될 수 있다.
도 6에는 중앙 인서트(31)가 도시되어 있으며, 이는 몰드 내 도 1의 다이(5)의 중앙에 위치되며 이에 따라 최종 부품의 가장자리에는 배치되지 않는다.
상기 인서트(31)은 오버몰딩 시 폴리머 재료로 커버되지 않아야 하는 여섯 개의 파트(31a)를 포함하고, 다른 파트(31b)는 오버몰딩되어야 하는 파트들이며 이는 오버몰딩 시 플라스틱 재료에 담궈지는 것을 뜻한다.
도 7의 단면도에 도시된 바와 같이 상기 인서트(31)을 오버몰딩하기 위해서 이전에 설명된 몰드의 펀치(7)에 이동 쐐기(11)와 같이 파워 실린더(도시되지 않음) 위에 올려진 이동 쐐기(33)가 추가된다. 각 이동 쐐기(33)은 하단면(33a)를 포함하고 이는 중앙 인서트(31)의 파트(31a)의 상단면을 수용하기 위한 지지 영역을 형성한다. 다이(5) 위에 펀치(7)의 이동 쐐기(33)을 마주하는 스터드(35)가 추가된다. 다이(5)와 스터드(35)가 구분된 부품인 사실은 생산, 완성도 및 유지에 대한 부분으로 이해되며 이는 본 발명의 따른 방법과의 직접적인 연관이 없다. 본 발명에서는 스터드(35)는 다이(5)와 일체인 것으로 가정한다.
각 스터드(35)는 중앙 인서트(31)의 일부 파트(31a)의 하단을 받아들이기 위한 지지 영역을 형성하는 상단면(39)를 포함한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 각 이동 쐐기(33)의 하단면(33a)과 각 스터드(35)의 상단면(39)는 각각 가장자리 돌출부(41, 43)을 가진다. 돌출부(41, 43)는 서로 마주한다. 도면에 도시되지 않은 다른 예에서 돌출부(41, 43)는 각각 서로에 대하여 어긋나 있을 수 있다, 상기 두 개의 위치는 인서트의 두께 및 구성하는 강철의 종류에 따라 특정적으로는 선택될 수 있고 이는 몰드 폐쇄 시 인서트를 절단하지 않기 위한 것이다.
도 7에 도시된 실시예에 따르면 돌출부들은 V형이며 개방 각도 120도를 나타내고 0.2mm의 높이를 가진다.
돌출부(41, 43)로 인해 지지 영역과 쐐기에 마주하는 하나 또는 또 다른 표면과 인서트 사이에 실링 영역이 형성되고 이와 같은 실링 영역에는 폴리머 재료가 누출되지 않는다.
중앙 인서트(31)의 오버몰딩은, 이전에 기재된 바와 같이 인서트와 떨어진 몰드의 이동부에 형성된 통풍관을 포함하는 몰드에서 이루어진다.
상기한 바와 같이, 중앙 인서트의 노출부(31a)는 특히 깨끗하며 플라스틱 버(burr)를 포함하지 않는다.
도 9에는 위에 기재된 전면, 측면, 후면 및 중앙 인서트를 포함하는 몰딩 생산된 부품이 사시도로 도시되어 있다.
일 특정 실시예에 따르면 생산 부품은 차량 플로어일 수 있다. 일 예로 이와 같은 차량 플로어 팬은 1000 mm의 길이, 800 mm의 너비와 평평한 플로어의 경우 100 mm 이하로 변동될 수 있는 폭을, 비상용 타이어 또는 다른 볼륨 있는 물건, 예를 들면 배터리와 같은 것을 포함하기 위한 플로어 팬은 400mm의 폭을 가진다.
각 인서트는 노출부(15a, 27a, 29a, 31a), 즉 오버몰딩되지 않은 파트를 가지고, 상기 파트들은 돌출부(23, 41, 43)에 의해 깔끔하게 경계 지어진다. 몰딩 시 부품에 형성되는 우발적 버(burr)들은 부품의 외곽으로 제한되고 인서트들과 수직으로 뻗어 있으며, 이는 버(burr)들이 이동 쐐기(11)의 내부면(11b)로 형성된 결합부 평면에서 발생하기 때문이다.
본 발명은 상기한 실시예로 제한되지 않고 당업자들에 의하여 다른 실시예들이 또한 구현될 수 있다. 특히, 돌출부(23, 41 , 43)는 본 발명의 기본적 범위를 헤치지 않는 한 다른 형태를 가질 수 있다.

Claims (13)

  1. 적어도 하나의 금속 인서트(15, 27, 29, 31)를 포함하는 폴리머 재료(17)의 모터 차량 부품을 형성하기 위한 몰드로서, 상기 적어도 하나의 금속 인서트(15, 27, 29, 31)는 부분적으로 오버몰딩되는, 즉 폴리머 재료로 커버되는 부분(15b, 27b, 29b, 31b)과 그렇지 않을 부분을 포함하고, 상기 두 부분의 경계는 상기 인서트 가장자리를 따라 연장되는 선인 오더몰딩 경계(15c, 27c, 29c, 31c)이며, 상기 몰드는 몰드 형을 한정하는 다이(5; 5')와 펀치(7;7')를 포함하고, 상기 다이와 펀치는 다음의 포지션:
    - 몰드 내에 인서트와 폴리머 재료를 배치할 수 있도록 몰드가 열린 오픈 포지션, 및,
    - 몰드가 닫혀 제조될 부품의 형태를 한정하는 몰딩 포지션을 가지며,
    몰딩 포지션 도달 전, 몰드는 폐쇄되면서 폴리머 재료는 몰드 내부에서 형을 충전하도록 유동하여 변형되는 충전 폐쇄 포지션들을 거치며,
    상기 몰드는 상기 펀치에 있는 적어도 하나의 지지 영역(11;11')과 상기 다이에 있는 적어도 하나의 지지 영역(13;13')을 포함하고, 상기 몰드가 충전 폐쇄 포지션들 및 몰딩 포지션에 있을 때 상기 지지 영역들 사이에 적어도 하나의 금속 인서트(15, 27, 29, 31)가 고정되며, 상기 지지 영역들은 서로 마주하는 면들을 가지고,
    상기 몰드는 상기 다이(5; 5')와 상기 펀치(7;7')로 구성된 전체 몰드의 적어도 하나의 요소에 대하여 제한된 틈새를 두고 슬라이딩할 수 있는 이동 부품(11;50)을 포함하는 몰드에 있어서,
    상기 지지 영역(11;11',13; 13')의 마주보는 하나의 면 또는 나머지 하나의 면에, 상기 몰드가 폐쇄 충전 포지션들 또는 몰딩 포지션에 있을 때 상기 인서트에 국지적 응력을 가하도록 배열되는 적어도 하나의 돌출부(23;41,43)를 포함하고, 상기 국지적 응력은 상기 인서트의 오버몰딩 경계(15c, 27c, 29c)를 전체적으로 포함하는 실링 영역을 형성하여 몰드 내에서 유동하는 폴리머 재료가 실링 영역을 넘지 않고 인서트(15, 27,29,31)의 커버되지 말아야 하는 부분과 지지 영역(11;11',13; 13')의 마주보는 하나의 면 또는 나머지 하나의 면 사이에 침투되는 것을 방지하며, 상기 이동 부품(11;50)의 슬라이딩을 허용하는 제한된 틈새는 몰드 내부와 연통하여 상기 몰드 내의 가스가 방출될 수 있고 상기 몰드 내의 압력 하에 소량의 폴리머 재료(17)가 유동할 수 있는 통풍관을 형성하는 것을 특징으로 하는 몰드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동 부품(11 ; 50)은 몰드 폐쇄 방향으로 슬라이드할 수 있는 것을 특징으로 하는 몰드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 다이(5')와 펀치(7)로 구성된 전체 몰드의 적어도 하나의 요소에 대하여 상기 이동 부품(11 ; 50)의 슬라이딩을 가능하게 하는 제한된 틈새(g, g')는 약 0.05mm인 것을 특징으로 하는 몰드.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동 부품은 지지 영역을 포함하는 적어도 하나의 이동 쐐기(11)로서, 상기 쐐기는 상기 펀치에 설치되고 제한된 틈새(g)를 가지고 상기 펀치(7)를 둘러싸는 이동 프레임에 설치되거나 상기 이동 프레임과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 몰드.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동 부품은 상기 다이(5') 및/또는 펀치의 적어도 하나의 이동성 코어(50)이며, 상기 이동성 코어(50)는 몰드 내에 제조되는 부품보다 큰 공간을 제공하기 위해 홈에 삽입되거나 또는 몰드 내에 제조되는 부품의 크기를 제공하기 위해 홈에서 노출될 수 있는 것을 특징으로 하는 몰드.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 영역(11 a', 13')의 마주보는 하나의 면 또는 다른 하나의 면은 적어도 하나의 돌출부(41, 43)를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰드.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 영역(11 a', 13')의 마주보는 면의 적어도 하나의 돌출부(41, 43)는 몰드 형의 가장자리에 배치하는 것을 특징으로 하는 몰드.
  8. 제1항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌출부(41, 43)는 꼭지점이 몰드 폐쇄 방향을 따라 일정한 높이에 위치되는 것을 특징으로 하는 몰드.
  9. 제1항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 영역(11, 13)의 마주보는 면들 중 하나의 면만 돌출부(23)을 가지는 것을 특징으로 하는 몰드.
  10. 제1항 내지 제9항 주 어느 한 항에 따른 몰드를 이용한 적어도 하나의 몰딩단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 부품 제조 방법.
  11. 제10항에 따른 방법에 따라 제조된 것을 특징으로 하는 자동차 부품(21).
  12. 제11항에 있어서,
    AMC(Advanced Moulding Compound), BMC(Bulk Moulding Compound) 또는 SMC (Sheet Moulding Compound), 또는 특히 폴리아미드(PA) 또는 폴리카보네이트(PC)에 기초한 열가소성 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 자동차 부품.
  13. 제10항에 따른 방법에 따라 제조된 것을 특징으로 하는 자동차 플로어.
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