KR20150059516A - 사출품의 박막 형성 방법 및 그 금형 장치 - Google Patents

사출품의 박막 형성 방법 및 그 금형 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 박막 성형품 사출 성형 방법 및 그 금형 장치에 관한 것으로, 금형 합형 후, 상기 금형 내부로 가스를 주입하여 상기 금형 내부에 일정 압력을 형성하는 단계, 수지와 발포제의 혼합된 재료를 상기 금형 내부로 사출하는 단계 및 상기 재료를 사출함에 따라 가스 역압 제어 장치에 의해 상기 금형 내부의 가스를 배출하여 상기 금형 내부 압력을 일정 압력으로 유지함으로써 상기 발포제의 발포를 억제하는 단계를 포함하고, 발포제의 발포 가스 압력에 의해 사출품 외관 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

사출품의 박막 형성 방법 및 그 금형 장치 {MOLDING METHOD AND DEVICE FOR THIN FILM OF MOLDED PRODUCT}
본 발명은 사출품의 박막 형성 방법 및 그 금형 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발포제를 이용하여 박막 성형품의 품질을 개선할 수 있는 사출품의 박막 형성 방법 및 그 금형 장치에 관한 것이다.
현재 자동차 내장재 중 도어 트림 등을 제조하는 방법 중 하나로 발포 사출 성형 방법을 사용하고 있으며, 발포 사출 성형 방법은 코어백 방식을 통한 화학적 발포 방법과, 뮤셀 발포로 널리 알려져 있는 사출 실린더에 초임계가스(N2, CO2)를 주입하여 수지와 혼합하는 방식으로 사출하는 물리적 발포 방법으로 분류할 수 있다.
이러한 발포 사출 성형 관련 기술은 한국공개특허 공개번호 제10-2005-0026529(특허문헌 1)호 및 일본공개특허 공개번호 제2009-066954(특허문헌 2)호에 개시되어 있다.
상기 특허문헌 1의 기술은 증점재 및 고온에서 분해하여 가스 성분을 발생하는 발포재를 소정 비율씩 첨가한 경합금의 용탕을 상기 발포재의 분해 온도 미만의 온도에서 보유 지지하고, 계속해서 상기 용탕을 교반하여 상기 증점재 및 발포재를 분산시킨 후, 금형 내로 사출하기 위한 소정량을 계량하고, 상기 금형 내로 사출하여 경합금의 발포 성형체를 형성하는 경합금을 사출 발포 성형할 때에 상기 용탕은, 적어도 상기 사출 직전에는 상기 발포재의 분해 온도 이상으로 온도 조정되어 있는 동시에, 가압 상태에서 발포가 억제되는 것을 특징으로 한다.
상기 특허문헌 2의 기술은 성형틀의 캐비티의 용적을 확대시키도록 이동 가능한 이동 코어부와, 상기 이동 코어부에 인접하는 고정 코어부를 갖는 성형틀을 이용하고, 발포성 수지를 상기 캐비티 안에 주입한 후에 상기 이동 코어부를 이동시키고, 상기 이동 코어부 측에 위치하는 상기 발포성 수지로 이루어진 발포 촉진 수지부와 상기 고정 코어부 측에 위치하는 상기 발포성 수지로 이루어진 발포 억제 수지부를 갖는 발포 수지 성형품의 성형에 있어서, 상기 고정 코어부 측에 위치하는 상기 발포성 수지가 상기 이동 코어부 측에 유동하는 것을 억제하는 유동 억제 부재가 상기 고정 코어부의 주연부 측에 밀어넣어진 후에, 상기 이동 코어부가 상기 캐비티의 용적을 확대시키도록(듯이) 이동되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 발포 사출 성형 방법을 개략적으로 보여주는 공정도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 발포 사출 성형 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 사출기(120)의 호퍼(110)를 통해 수지와 발포제를 사출기(120) 내부에 투입 및 혼합하고 용융시킨 다음, 발포제가 혼합된 용융수지를 금형(130) 내부에 사출한다. 이어서 금형(130)을 미세하게 개방(미세형개)하여 발포시키는 방식으로 사출품을 사출 성형한다.
그러나, 이와 같은 발포 사출 성형 방법에서 용융수지가 고압(예를 들어, 25bar)에 의해 금형(130)의 성형부(캐비티)에 사출되는 순간, 금형(130) 내부의 낮은 압력으로 인해 수지가 산발적으로 발포되면서 용융수지에 함유된 발포가스가 사출품의 수지층에서 발포셀(cell)로 형성되지 못하고 수지층 표면에 잔류하여 가스 마크(가스의 유동흔적)를 발생시켜 표면 조도가 악화되고 미감이 저하되는 문제가 발생한다.
이러한 가스 마크를 없애기 위한 후공정(예를 들면, 페인팅 공정) 등이 필요하고, 후공정의 추가로 인해 원가 상승 및 생산성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 가스 마크와 발생과 같이 표면조도가 악화되는 문제점을 개선하기 위해 발포시 발포층과 분리되지 않는 일정 두께의 박막층이 필요하고, 이를 위해 금형(130)의 온도를 높여 박막층의 고화속도를 늦추는 방법이 일반적이지만, 이러한 방법은 근본적인 해결방안이라고 볼 수 없고, 금형(130)의 내구성 저하 및 유지보수에 많은 문제점을 발생시킨다.
한국공개특허 제10-2005-0026529호(2005.03.15). 일본공개특허 제2009-066954호(2009.04.02).
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사출품 표면의 가스 마크 또는 수축을 방지하여 사출품의 외관 품질을 향상시킬 수 있는 사출품의 박막 형성 방법 및 그 금형 장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 금형 합형 후, 상기 금형 내부로 가스를 주입하여 상기 금형 내부에 일정 압력을 형성하는 단계, 수지와 발포제의 혼합된 재료를 상기 금형 내부로 사출하는 단계 및 상기 재료를 사출함에 따라 가스 역압 제어 장치에 의해 상기 금형 내부의 가스를 배출하여 상기 금형 내부 압력을 일정 압력으로 유지함으로써 상기 발포제의 발포를 억제하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 금형 내부의 압력 변화를 감지하여 상기 가스 역압 제어 장치를 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가스 역압 제어 장치는 상기 금형 내부에서 일정 압력 이상의 압력이 형성되는 경우, 상기 금형 내부로부터 가스를 배출하여 상기 금형 내부 압력을 일정하게 유지하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 수지와 발포제의 혼합된 재료의 발포를 억제하여 사출 성형하는 사출품의 박막 형성 금형 장치에 있어서, 금형의 성형부와 연통되어 상기 성형부로 가스를 공급하여 일정 압력을 형성하는 가스 역압 제어 장치, 상기 가스 역압 제어 장치에 의해 상기 성형부와 연통이 개폐되는 유로부 및 상기 금형의 합형시 상기 성형부의 기밀을 유지하도록 상기 성형부의 외측에 배치되는 제1 씰링부재를 포함하고, 상기 재료를 사출함에 따라 상기 가스 역압 제어 장치에 의해 상기 성형부의 가스를 배출하여 압력을 일정하게 유지하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 유로부는 상기 가스 역압 제어 장치로부터 상기 금형 성형부로 가스를 공급하도록 연통되는 가스유입구와, 상기 가스 역압 제어 장치에 의해 상기 금형 성형부로부터 가스를 배출하도록 연통되는 가스배출구를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가스 역압 제어 장치는 상기 금형 성형부의 압력을 감지하는 압력 센서를 포함하고, 상기 금형 성형부 압력이 일정 압력 이상으로 증가되는 경우 상기 가스배출구를 통해 상기 금형 성형부의 가스를 배출하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 금형 내부의 일정 압력을 유지하여 발포제의 발포를 억제하여 균일한 발포셀을 형성하도록 함으로써, 사출품 표면의 가스 마크 또는 수출을 방지하여 사출품의 외관 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 발포셀이 균일하게 형성되도록 하여 사출품의 품질을 안정화함으로써, 제품 생산시 품질 확인 공수와 표면 처리 후공정이 감소되어 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 발포 사출 성형 방법을 보여주는 공정도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출품의 박막 형성 방법을 설명하는 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 사출품의 박막 형성 금형 장치를 설명하는 구성도.
도 4는 도 3의 코어의 연결부에 개재되는 제2 씰링부재를 설명하는 단면도.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사출품의 박막 형성 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사출품의 박막 형성 방법은 다음과 같다.
먼저, 금형 합형 후, 금형 내부로 가스를 주입하여 금형 내부에 일정 압력을 형성(S210)한다. 이때, 가스는 공기나 질소 등을 사용할 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는 압축성과 초임계성을 고려하여 질소를 적용한다.
금형 내부에 일정 압력이 형성되면, 수지와 발포제의 혼합된 재료를 금형 내부(성형부)로 사출한다(S220). 여기서, 본 발명의 일 실시예에서는 수지에 화학 발포제를 소량 투입하여 화학적 반응에 의하여 발포가 이루어지는 화학적 발포방식을 적용한다.
이때, 금형 내부로 혼합된 재료를 사출함에 따라 가스 역압 제어 장치에 의해 금형 내부의 가스를 배출하여 금형 내부 압력을 일정 압력으로 유지함으로써 발포제의 발포를 억제한다(S230). 여기서, 가스 역압 제어 장치는 금형 내부로 혼합된 재료가 사출되면서 금형 내부의 압력이 증가하는 것을 감지하여 가스 역압 제어 장치를 제어함으로써 일정 압력으로 유지한다. 따라서, 가스 역압 제어 장치에 의해 발포제의 발포가 억제되어 사출한다.
즉, 사출품의 박막 형성 방법은 금형 내부의 압력 변화를 감지하여 가스 역압 제어 장치를 제어한다. 여기서, 가스 역압 제어 장치는 금형 내부에서 일정 압력 이상의 압력이 형성되는 경우, 금형 내부로부터 가스를 배출하여 금형 내부 압력을 일정하게 유지한다. 따라서, 가스 역압 제어 장치에 의해 발포제의 발포를 억제함으로써 사출품 내부에서 균일한 발포셀이 형성되도록 사출한다.
이러한 사출품의 박막 형성 방법은 종래의 미세하게 형개함으로써 발포제를 발포하여 사출하는 방법과는 다르게, 금형을 형개하지 않고 가스 역압 제어 장치를 통해 금형 내부의 압력을 일정하게 유지함으로써 발포제가 균일하게 발포되도록 한다. 이하 도 3 및 도 4를 통해 사출품의 박막 형성 금형 장치를 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사출품의 박막 형성 금형 장치를 설명하는 구성도이고, 도 4는 도 3의 코어의 연결부에 개재되는 제2 씰링부재를 설명하는 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사출품의 박막 형성 금형 장치(300)는 수지와 발포제의 혼합된 재료의 발포를 억제하여 사출 성형하는 것으로, 금형(310)의 성형부(311, 캐비티)와 연통되어 성형부(311)로 가스를 공급하여 일정 압력을 형성하는 가스 역압 제어 장치(320)와, 가스 역압 제어 장치(320)에 의해 성형부(311)와 연통이 개폐되는 유로부(330) 및 금형(310)의 합형시 성형부(311)의 기밀을 유지하도록 성형부의 외측에 배치되는 제1 씰링부재(340)를 포함한다. 이러한 사출품의 박막 형성 금형 장치(300)는 재료를 사출함에 따라 가스 역압 제어 장치(320)에 의해 성형부(311)의 가스를 배출하여, 성형부(311)의 압력을 일정하게 유지한다.
유로부(330)는 금형(310)의 성형부(311)와 가스 역압 제어 장치(320)를 연통시킨다. 유로부(330)는 가스 역압 제어 장치(320)로부터 금형(310) 성형부(311)로 가스를 공급하도록 연통되는 가스유입구(331)와, 가스 역압 제어 장치(320)에 의해 금형(310) 성형부(311)로부터 가스를 배출하도록 연통되는 가스배출구(332)를 포함한다.
가스 역압 제어 장치(320)는 금형(310) 성형부(311)의 압력을 감지하는 압력 센서(미도시)를 포함하고, 금형(310) 성형부(311)의 압력에 따라 가스유입구(331) 및 가스배출구(332)의 개폐를 제어함으로써 금형(310) 성형부(311) 압력을 조절한다. 즉, 가스 역압 제어 장치(320)는 금형(310) 성형부(311) 압력이 일정 압력 이상으로 증가되는 경우 가스배출구를 통해 금형(310) 성형부(311)의 가스를 배출하여 압력을 조절한다.
가스유입구(331)는 가스 주입 시 압력에 의해 개방되고, 가스 주입을 멈춤과 동시에 닫힘 상태로 되는 구조로 이루어진다. 따라서, 가스유입구(331)는 금형(310)의 성형부(311)로 수지를 사출하기 전에, 가스 역압 제어 장치(320)가 금형(310)으로 주입하는 가스의 압력에 의해 개방된다. 이러한 가스유입구(331)는 사출과 동시에 가스 역압 제어 장치(320)의 가스 주입이 중단되면서 닫힘 상태로 된다.
가스배출구(332)에는 미세 통기성 코어(미도시)가 설치되어 수지에 의해 막히지 않고 가스만을 배출시킬 수 있게 형성된다. 가스배출구(332)는 성형부(311)에서 일정 압력 이상의 압력이 발생하는 경우 가스 역압 제어 장치(320)에 의해 성형부(311)의 가스를 배출한다.
제1 씰링부재(340)는 금형(310)의 합형시 성형부(311)의 기밀을 유지하도록 성형부(311)의 외측에 배치된다. 또한, 성형부(311)를 형성하는 코어(312)와 코어(312)를 이동시키는 연결부(313) 사이에는 제2 씰링부재(350)가 개재된다. 즉, 제1 씰링부재(340)와 제2 씰링부재(350)는 성형부(311)에 가스 주입 또는 사출에 따른 가스의 압력 누출을 방지할 수 있도록 배치된다. 여기서, 제2 씰링부재(350)는 직상 코어(312)와 그 연결부(313)에 개재될 수 있고(a), 변형 코어(312)와 그 연결부(313)에 개재될 수 있다(b).
더불어, 금형(310)의 내부 부품에 의해 형성되는 파팅부들(예를 들어, 변형 코어, 작동 코어, 밀핀, 보스, 슬리브 등)에는 씰링부재가 배치되어 성형부(311)의 기밀을 유지한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 성형품 사출 성형 방법 및 금형 장치의 작용을 간략하게 설명하기로 한다.
발포 사출 시 발생하는 외관 가스 마크의 원인은 발포제가 혼합된 수지가 사출에 의해 금형(310)의 성형부(311)로 유입되면서 수지의 급격한 압력 저하가 발생하는 순간 발포제가 발포되고, 이때 발생된 발포 가스가 사출품의 내부에서 발포셀로 형성되지 못하고 사출품 표면에서 유동함에 따라 제품의 외관에 가스의 유동 흔적인 가스 마크가 발생한다. 이러한 가스 마크의 발생을 방지하기 위해 성형부(311)로 유입되는 수지의 압력 저하를 방지함으로써 발포제의 발포를 제어할 수 있다.
이를 위해, 금형(310) 합형 후에 성형부(311)로 가스를 주입하여 성형부(311)에 일정 압력을 형성하고, 수지 사출시 성형부(311)의 압력을 조절함으로써 수지의 압력 저하를 방지하여 발포제의 발포를 억제한다. 이때, 성형부(311)의 압력은 가스 역압 제어 장치(320)에 의해 조절되고, 가스 역압 제어 장치(320)는 성형부(311)의 압력을 감지하여 그 압력에 따라 가스유입구(331) 및 가스배출구(332)를 통해 성형부(311)에 가스를 주입하거나 배출하여 성형부(311)의 압력을 일정 압력으로 유지한다.
따라서, 발포제의 산발적인 발포를 방지함으로써 발포 가스의 압력에 의해 사출품의 수축을 방지하고, 발포셀이 균일하게 형성되도록 함으로써 가스 마크를 발생을 방지할 수 있다. 더불어, 발포제의 발포를 억제하여 발포셀이 균일하게 형성되도록 하여 사출품의 품질을 안정화함으로써, 제품 생산시 품질 확인 공수와 표면 처리 후공정을 감소하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
300 : 사출품의 박막 형성 금형 장치 310 : 금형
311 : 성형부 312 : 코어
313 : 연결부 320 : 가스 역압 제어 장치
330 : 유로부 331 : 가스유입구
332 : 가스배출구 340 : 제1 씰링부재
350 : 제2 씰링부재

Claims (6)

  1. 금형 합형 후, 상기 금형 내부로 가스를 주입하여 상기 금형 내부에 일정 압력을 형성하는 단계;
    수지와 발포제의 혼합된 재료를 상기 금형 내부로 사출하는 단계; 및
    상기 재료를 사출함에 따라 가스 역압 제어 장치에 의해 상기 금형 내부의 가스를 배출하여 상기 금형 내부 압력을 일정 압력으로 유지함으로써 상기 발포제의 발포를 억제하는 단계;
    를 포함하는 사출품의 박막 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 금형 내부의 압력 변화를 감지하여 상기 가스 역압 제어 장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 사출품의 박막 형성 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가스 역압 제어 장치는
    상기 금형 내부에서 일정 압력 이상의 압력이 형성되는 경우, 상기 금형 내부로부터 가스를 배출하여 상기 금형 내부 압력을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 사출품의 박막 형성 방법.
  4. 수지와 발포제의 혼합된 재료의 발포를 억제하여 사출 성형하는 사출품의 박막 형성 금형 장치에 있어서,
    금형의 성형부와 연통되어 상기 성형부로 가스를 공급하여 일정 압력을 형성하는 가스 역압 제어 장치;
    상기 가스 역압 제어 장치에 의해 상기 성형부와 연통이 개폐되는 유로부; 및
    상기 금형의 합형시 상기 성형부의 기밀을 유지하도록 상기 성형부의 외측에 배치되는 제1 씰링부재;
    를 포함하고, 상기 재료를 사출함에 따라 상기 가스 역압 제어 장치에 의해 상기 성형부의 가스를 배출하여 압력을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 사출품의 박막 형성 금형 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유로부는
    상기 가스 역압 제어 장치로부터 상기 성형부로 가스를 공급하도록 연통되는 가스유입구와,
    상기 가스 역압 제어 장치에 의해 상기 성형부로부터 가스를 배출하도록 연통되는 가스배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출품의 박막 형성 금형 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가스 역압 제어 장치는
    상기 성형부의 압력을 감지하는 압력 센서를 포함하고, 상기 성형부 압력이 일정 압력 이상으로 증가되는 경우 상기 가스배출구를 통해 상기 성형부의 가스를 배출하는 것을 특징으로 하는 사출품의 박막 형성 금형 장치.
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KR102223690B1 (ko) * 2020-08-10 2021-03-05 오병섭 발포 수지 성형용 사출 시스템 및 방법

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KR102223690B1 (ko) * 2020-08-10 2021-03-05 오병섭 발포 수지 성형용 사출 시스템 및 방법

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