KR20150125901A - 차량용 내장재의 성형 장치 및 성형 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 내장재의 성형 장치 및 성형 방법에 관한 것으로, 표피재를 예열하기 위한 히터, 표피재에 엠포와 그루브 라인을 성형하기 위한 진공성형유닛, 표피재에 기재를 사출 성형을 일체로 성형하기 위한 기재 사출금형을 포함하되, 기재 사출금형은, 표피재가 안착되고 표피재의 그루브 라인에 대응되는 라인홈을 갖는 상금형, 표피재를 흡착시키기 위하여 진공을 발생하는 진공발생유닛, 사출수지가 주입되는 하금형, 상금형에 안착된 표피재의 그루브 라인 부분을 가압시키기 위한 가압유닛을 포함함으로써, 프로포밍된 원단과 기재의 사출 성형시 원단이 금형에서 들뜨는 것을 방지하여 제품의 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

Description

차량용 내장재의 성형 장치 및 성형 방법{MANUFACTURING APPARATUS AND METHOD OF INTERIOR FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 내장재 성형 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프리포밍된 원단에 사출 성형시 원단의 유동을 방지하고, 외곽 실링을 통한 진공력 증대 및 안착성을 개선할 수 있는 차량용 내장재 성형 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 내장재와 같은 부품은 제품 표면이 외부로 노출되는 것을 방지하면서 자동차 실내와 같이 설치되는 공간의 분위기를 보다 고급스럽게 연출하기 위하여 PVC, TPO 등의 스톡커버 혹은 천 등의 직물과 PE 혹은 PP 발포층이 서로 융착된 표피재에 부착시켜 마련된다.

이와 같은 표피재와 기재가 접합으로 구성된 내장재를 성형하기 위한 성형장치 및 성형 방법이 한국 공개특허공보 10-2013-0007945(2013.01.21: 특허문헌1)에 개시되어 있다.

이러한 종래 차량용 내장재의 성형과정이 도 1에 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 종래의 차량용 내장재는, 먼저, 사출수지를 기재용 사출금형(5)을 통하여 기재품(1)을 사출 성형함과 아울러 표피재(2)인 원단을 예열하여 준비한다.

이때, 사출 성형된 기재품(1)에는 표피재(2)가 부착되는 면에 접착제를 도포하게 된다.

그런 다음, 예열된 표피재(2)를 진공성형기의 상금형(10)에 넣어 진공 흡착한 후에, 기재품(1)을 진공성형기의 하금형(11)에 안착시킨다.

이후에, 진공성형기의 하금형(11)을 상금형(11) 쪽으로 이동시키면서 기재품(1)과 표피재(2)를 일체화하여 내장재를 완성하게 된다.

상기와 같은 종래의 차량용 내장재 성형은 기재품(1)과 표피재(2)를 접착제로 결합하여 일체화하게 되는데, 근래에 들어 환경문제로 인하여 VOC 물질 규제로 인하여 접착제를 사용하지 않고, 기재품(1)과 표피재(2)를 결합하여 내장재를 성형하는 방법이 요구되었다.

한국 공개특허공보 10-2013-0007945(2013.01.21.)

따라서, 본 발명은, 제품 형상에 맞게 프리포밍된 원단이 사출 성형시 원단의 위치를 구속한 후에, 기재품의 성형시 원단에 기재품을 일체로 성형하고, 사출 성형시 진공력 증대 및 안착성을 개선할 수 있도록 한 차량용 내장재의 성형 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 표피재를 예열하기 위한 예열하기 위한 히터와, 표피재에 진공 흡착하여 표피재에 엠보와 그루브 라인을 형성하고, 제품의 형상으로 표피재를 성형하기 위한 진공 성형유닛과, 제품 형상으로 성형된 표피재를 안착시킨 후에, 기재품의 사출 성형시 기재품에 일체로 사출 성형하기 위한 기재품 사출금형을 포함하되, 기재품 사출금형은 표피재가 안착되고, 표피재의 그루브 라인에 대응되는 라인 돌기를 갖는 상금형과, 상금형에 연결되고, 진공을 발생시켜 표피재를 흡착하여 상금형에 밀착시키기 위한 진공 발생유닛과, 상금형의 맞은편에서 이동 가능하게 구비되며, 기재품을 형성하기 위한 사출수지가 주입되는 하금형을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 하금형에 구비되어 상금형에 안착되는 표피재의 그루브라인을 가압시켜서 상금형과 하금형 사이에 공간을 실링하기 위한 가압유닛을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 하금형에는 가스 주입홀이 형성되고, 하금형이나 하금형의 근처에 구비되어 가스주입홀을 통하여 표피재로 가스를 주입하여 표피재가 상금형에 밀착되도록 하는 가스 주입 및 배출 유닛을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 기재품 사출성형에 의해 표피재에 기재품이 일체로 사출 성형되어 이형되는 내장재로 열풍을 가하여 표피재의 스킨 응력을 해소하기 위한 열풍유닛을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은, 표피재를 예열하는 예열단계와, 예열된 표피재를 성형될 제품의 형상으로 성형하되, 엠보와 그루브라인을 성형하는 프리 포밍하는 프리 포밍단계와, 프리포밍된 표피재를 기재품 사출금형의 상금형에 안착시키는 안착단계와, 상금형에 안착된 표피재를 진공압으로 흡착하여 상금형에 밀착시키는 진공흡착단계와, 사출수지를 주입하여 표피재에 기재품을 일체로 사출 성형하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 안착단계는, 상금형과 하금형 사이의 성형공간을 실링하기 위하여 표피재의 그루브라인을 가압하기 위한 가압단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 사출 성형단계에서 하금형이나 상금형의 수지주입홀(게이트)를 통하여 상금형과 하금형 사이로 주입되는 사출수지에는 화학발포제가 포함되거나, 초임계 가스(질소, 이산화탄소)가 사출수지에 융융되어 수지 흐름을 증대시키고 수지 가스 압력으로 인하여 수지의 웰드라인부(이종 재질의 경계부)나 마운팅 형상부의 싱크마크를 개선하도록 된 것이 바람직하다.

또한, 사출 성형단계는, 사출수지를 하금형의 수지주입홀을 통하여 상금형과 하금형 사이로 주입할 때, 가스를 주입하여 표피재가 상금형에 밀착되도록 하여 표피재가 들뜨는 것을 방지하기 위한 가스 주입 및 배출 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 사출 성형단계 이후에는, 기재품 사출금형에 의해 표피재에 기재품이 일체로 성형된 내장재 사출물의 표피재의 스킨 응력을 해소하기 위하여 표피재로 열풍을 가하여 가열하기 위한 열풍 가열단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 상금형에 안착된 원단으로 가스를 주입하여, 프로포밍된 원단과 기재의 사출 성형시 원단이 금형에서 들뜨는 것을 방지하여 제품의 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 하금형에서 용융수지를 상금형의 표피재 후방으로 주입(사출) 할 때 초임계 가스를 사출수지에 융용시켜 함께 주입하면 가스 발포력에 의하여 표피재의 안착성을 증대시키고 웰드라인과 싱크마크의 개선 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래의 차량용 내장재 성형 과정을 도시한 도면.
도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 내장재의 성형 장치에서 표피재의 예열하는 상태를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시에에 따른 내장재 성형장치에서 표피재의 프리포밍 장치를 간략하게 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 내장재의 기재품 사출금형을 간략하게 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 내장재의 성형 방법을 도시한 순서도.

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 2은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 내장재의 성형 장치에서 표피재의 예열하는 상태를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시에에 따른 내장재 성형장치에서 표피재의 프리포밍 장치를 간략하게 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 내장재의 기재품 사출금형을 간략하게 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 내장재의 성형 방법을 도시한 순서도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 내장재의 성형장치는, 히터(110), 진공 성형유닛(120), 기재품 사출금형(130)을 포함하고, 기재품 사출금형(130)은 상금형(131), 하금형(132), 진공 발생유닛(133)을 포함하여 구성된다.

먼저, 표피재(50)는 자동차의 실내 쪽으로 노출되는 표면에 해당되는 것으로, 천과 같은 직물로 형성되는 원단을 칭한다.

히터(110)는 표피재(50)가 내장부품(제품)의 형상으로 쉽게 성형하기 위하여 표피재(50)를 가열한다.

진공 성형유닛(120)은 성형될 내장재 즉, 제품의 형상을 형성하기 위하여 그 일면이 제품에 대하여 대향되는 형상으로 형성된다. 즉, 제품이 볼록한 형상일 경우 진공 성형유닛(120)의 일면은 오목한 형상으로 형성된다.

즉, 히터(110)에 의해 예열된 표피재(50)는 진공 성형유닛(120)의 일면에 안착된 후에, 진공 성형유닛(120)에서 발생된 진공에 의해 흡착되면서 제품의 형상으로 형성되는 것이다. 여기서, 진공 성형유닛(120)은 진공을 발생시키기 위한 진공 발생부가 구비된다.

기재품 사출금형(130)은 진공 성형유닛에서 제품의 형상으로 프리 포밍된 표피재(50)에 사출 성형으로 기재품(60)을 일체로 성형하기 위한 것으로, 상금형(131), 진공 발생유닛(133), 하금형(132)을 포함한다.

상금형(131)은 표피재(50)가 안착되는 것으로, 그 일면이 제품의 형상에 대응되는 형상으로 형성된다.

진공 발생유닛(133)은 상금형(131)의 일면에 안착되는 표피재(50)가 들뜨는 것을 방지하기 위하여 표피재(50)를 흡착시키기 위하여 진공압을 발생하기 위한 것으로, 상금형(131)에 설치되거나 상금형(131)의 근처에 구비된다. 따라서, 상금형(131)은 그 일면으로 연통되는 진공 흡입홀(131a)이 형성되어 진공 발생유닛(133)에서 발생되는 진공압이 진공 흡입홀(131a)을 통하여 표피재(50)에 전달되도록 한다.

하금형(132)은 표피재(50)가 안착되는 상금형(131)의 일면에 대해 마주보고 왕복 이동되도록 구비되어 상금형(131)과 형합되면서 상금형(131)에 안착된 표피재(50)에 기재품(60)을 일체로 성형하는 역할을 하는 것으로, 상금형(131)과 함께 제품을 형성하기 위한 성형공간을 형성한다.

기재품 사출금형(130)은 하금형(132)에는 가스 주입홀(132a)이 형성되고, 하금형(132)이나 하금형(132)의 근처에 구비되어 가스주입홀(132a)을 통하여 표피재(50)로 가스를 주입하여 표피재(50)가 상금형(131)에 밀착되도록 사출량에 비례하여 가스를 배출하는 가스 주입 및 배출 유닛(134)을 더 포함한다. 배출유닛은 하금형의 일측에 구비되어 가스압이 일정이상 상승되면 개방되는 밸브로 구성된다.

여기서, 가스 주입홀(132a)은 하금형(132)을 관통 형성되며 가스 주입 및 배출유닛(134)에 연결된다.

기재품 사출금형(130)은 상금형(131)에 안착된 표피재(50)에 형성된 그루브라인(51)을 가압하여 상금형(131)과 하금형(132) 사이의 공간을 실링하기 위한 가압유닛(135)을 더 포함하여 구성된다.

가압유닛(135)은 상금형(131)과 하금형(132) 사이의 성형공간으로 돌출되어 표피재(50)의 그루브라인(51)을 가압하는 가압부재와, 이 가압부재를 왕복 이동시키는 이동유닛으로 구성된다. 여기서, 이동유닛은 가압부재를 한 방향으로 왕복 이동시키는 것으로 유입이나 공압에 의해 작동되는 실린더로 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 내장재 성형장치는 기재품 사출금형(130)에 의해 표피재(50)에 기재품(60)이 일체로 성형되는 내장재의 표피재로 열풍을 가하여 표피재(50)의 스킨 응력을 해소하기 위한 열풍유닛을 더 포함한다.

이 열풍유닛은 작업자가 가볍게 들고 사용할 수 있도록 열과 히터를 발생시킬 수 있는 헤어드라이어와 같은 형태로 제작하여 구성하거나 컨베이어 상에서 제품 감지 센서와 연동하여 열풍(모터)장치로 구성할 수 있으며 국부적으로 집중적으로 작용할 수 있도록 헤드를 형상에 맞게 구비하거나 곽에 박스를 구성하여 전체적으로 열풍 효과를 증대시킬 수 있다. 제품 전체에 스킨의 응력을 해소하기 위하여 챔버 형식으로 구성할 수 있으나 기재품까지 열이 전달될 경우 변형의 가능성이 있어 이 경우에는 지그에 안착된 상태에서 터널 챔버의 형태로 라인을 구성할 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 내장재의 성형 방법은, 먼저, 내장재의 표피부분을 형성하기 위한 표피재를 예열하는 예열단계를 갖는다.(S10)

예열단계(S10)는 히터(110)를 이용하여 표피재(50)를 가열하여 진공 성형유닛(120)에서 진공 흡착으로 내장재(제품)의 형상으로 쉽게 성형할 수 있도록 하기 위한 단계이다.

이후에, 예열단계(S10)에서 히터(110)에 의해 예열된 표피재(50)를 진공 성형으로 제품의 형상으로 프리 포밍하는 프리 포밍단계를 갖는다.(S20)

프리 포밍단계(S20)는 예열된 표피재를 진공 성형유닛에 넣고, 진공 성형유닛(120)의 진공 발생부에서 진공을 발생시켜 표피재(50)를 흡착하여 제품 외형의 형상으로 성형한다.

이 프리 포밍 단계(S20)는 제품의 디자인을 고급화 하기 위하여 일정 형상의 무늬를 형성하기 위한 엠보를 형성하게 된다. 그리고, 내장재를 완전히 성형하기 전에 내장재의 사출물에서 자투리에 해당되는 사출물의 가장자리 부분에 그루브 라인도 형성하게 된다.

여기서, 그루브 라인은 제품을 사출 성형하기 위하여 기재품 사출금형(130)에 의해 사출된 사출물에서 제품을 제외한 나머지 부분인 사출물의 가장자리 부분에 형성하되, 제품의 둘레를 따라 형성되어 기재품 사출금형(130)에 사출 성형전에 가압부재에 의해 가압되어 상금형(131)과 하금형(132) 사이에 형성되는 성형공간을 실링시키는 역할을 하게 된다.

따라서, 진공 성형유닛(120)에는 엠보, 그루브라인를 성형하기 위한 엠보, 그루브 라인 성형부가 형성된다.

이후에, 프리 포밍된 표피재(50)를 기재품 사출금형(130)의 상금형(131)의 일면에 안착시키는 안착단계를 갖는다.(S30)

이 안착단계(S30)는 상금형(131)의 성형면에 안착된 표피재(50)가 상금형(131)의 성형면에 완전히 밀착되도록 진공 발생유닛(133)으로 진공을 발생시켜 표피재(50)를 흡착하는 흡착단계를 더 갖는다.(S31)

안착단계(S30)는 상금형(131)과 하금형(132) 사이의 성형공간을 실링하기 위하여 표피재(50)에 형성된 그루브 라인(51)을 가압하여 가압단계(S32)를 더 포함한다.

이후에, 하금형(132)의 수지 주입홀을 통하여 사출 수지를 주입하여 표피재(50)에 기재품(60)을 일체로 성형하는 사출 성형단계를 갖는다.(S40)

이 사출 성형단계(S40)는 하금형(132)의 수지 주입홀(게이트)로 기개품을 성형하기 위한 사출수지를 주입하여 표피재(50)에 기재품(60)이 일체로 성형하여, 기재품 사출금형(130)에서 표피재(50)가 일체된 기재품의 사출물을 이형하는 단계이다.

한편, 사출 성형단계(S40)는 사출수지를 하금형(132)의 수지 주입홀(132b)을 통하여 성형공간으로 주입할 때, 사출수지와 함께 수지에 용융된 상태로 초임계가스(N2, Co2)를 주입한다.

한편, 사출 성형단계(S40)에서 하금형이나 상금형의 수지주입홀(게이트)를 통하여 상금형과 하금형 사이로 주입되는 사출수지에는 화학발포제가 포함되거나, 초임계 가스(질소, 이산화탄소)가 용융되어 포함된다. 이는 내장재가 서로 다른 2가지 재질로 형성될 경우에 사출 성형시 2가지의 사출수지를 동시에 주입하여 사출 성형하게 되는데, 2가지 사출수지가 성형공간에서 주입되어 기재품을 형성할 때, 2가지 사출수지가 만나는 부분에 발생되는 웰드 라인이나 싱크마크를 개선하기 위함이다.

가스 주입단계(S41)는 하금형(132)이나 하금형(132)에 구비되는 가스 주입유닛(134)을 작동하여 사출 성형시 즉, 사출수지를 성형공간으로 주입할 때, 가스도 함께 주입하기 위한 것으로, 성형공간으로 주입된 가스가 표피재(50)를 가압하여 상금형(131)에 안착된 표피재(50)가 들뜨지 않도록 하는 단계이다.

상기 사출 성형단계(S40) 이후에, 기재품 사출금형(130)에 의해 표피재(50)에 기재품(60)이 일체로 성형된 내장재 사출물의 표피재로 열풍을 가하여 표피재(50)에 형성되는 스킨 응력을 해소하기 위한 열풍을 가하여 가열하기 위한 열풍 가열단계를 포함한다.(S50)

이 열풍 가열단계(S50)는 사출물의 표피재로 열풍을 가하기 위한 것으로, 사출물의 표피재에 형성된 엠보가 손상되지 않도록 100 ~ 120℃로의 열풍을 85 ~ 130초 동안 가하는 것이 바람직하다. 즉, 열풍의 온도가 100℃ 미만이면, 표피재의 스킨 응력을 완전히 해소하지 못하고, 120℃ 초과되면, 표피재의 엠보가 손상되는 문제가 발생된다. 열풍 가열시간이 85초 미만이면, 표피재의 스킨 응력이 완전히 해소하지 못하게 되고, 130초를 초과하게 되면, 표피재의 엠보가 손상되는 문제가 발생하게 된다.

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.

50 : 표피재 51 : 그루브 라인
60 : 기재품
110 : 히터
120 : 진공 성형유닛
130 : 기재품 사출금형
131 : 상금형 132 : 하금형
132a : 가스주입홀 132b : 수지주입홀
133 : 진공 발생유닛
134 : 가스 주입유닛
135 : 가압유닛

Claims (8)

1. 표피재를 예열하기 위한 예열하기 위한 히터;
   표피재에 진공 흡착하여 표피재에 엠보와 그루브 라인을 형성하고, 제품의 형상으로 표피재를 성형하기 위한 진공 성형유닛;
   제품 형상으로 성형된 표피재를 안착시킨 후에, 기재품의 사출 성형시 기재품에 일체로 사출 성형하기 위한 기재품 사출금형;을 포함하되,
   기재품 사출금형은,
   표피재가 안착되고, 표피재의 그루브 라인에 대응되는 라인 돌기를 갖는 상금형;
   상금형에 연결되고, 진공을 발생시켜 표피재를 흡착하여 상금형에 밀착시키기 위한 진공 발생유닛;
   상금형의 맞은편에서 이동 가능하게 구비되며, 기재품을 형성하기 위한 사출수지가 주입되는 하금형;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 내장재의 성형장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   하금형에 구비되어 상금형에 안착되는 표피재의 그루브라인을 가압시켜서 상금형과 하금형 사이에 공간을 실링하기 위한 가압유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 내장재의 성형장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   하금형에는 가스 주입홀이 형성되고, 하금형이나 하금형의 근처에 구비되어 가스주입홀을 통하여 표피재로 가스를 주입하여 표피재가 상금형에 밀착되도록 사출량에 비례하여 가스를 배출하는 가스 주입 및 배출 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 내장재의 성형장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   기재품 사출성형에 의해 표피재에 기재품이 일체로 사출 성형되어 이형되는 내장재로 열풍을 가하여 표피재의 스킨 응력을 해소하기 위한 열풍유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 내장재의 성형장치.
5. 표피재를 예열하는 예열단계;
   예열된 표피재를 성형될 제품의 형상으로 성형하되, 엠보와 그루브라인을 성형하는 프리 포밍하는 프리 포밍단계;
   프리포밍된 표피재를 기재품 사출금형의 상금형에 안착시키는 안착단계;
   상금형에 안착된 표피재를 진공압으로 흡착하여 상금형에 밀착시키는 진공흡착단계;
   사출수지를 주입하여 표피재에 기재품을 일체로 사출 성형하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 내장재의 성형 방법.
6. 청구항 5에 있어서,
   안착단계는,
   상금형과 하금형 사이의 성형공간을 실링하기 위하여 표피재의 그루브라인을 가압하기 위한 가압단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 내장재의 성형 방법.
7. 청구항 5에 있어서,
   사출 성형단계는,
   사출수지를 하금형의 수지주입홀을 통하여 상금형과 하금형 사이로 주입할 때, 가스를 주입하여 표피재가 상금형에 밀착되도록 하여 표피재가 들뜨는 것을 방지하기 위한 가스 주입단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 내장재 성형 방법.
8. 청구항 5에 있어서,
   사출 성형단계 이후에는,
   기재품 사출금형에 의해 표피재에 기재품이 일체로 성형된 내장재 사출물의 표피재의 스킨 응력을 해소하기 위하여 표피재로 열풍을 가하여 가열하기 위한 열풍 가열단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 내장재의 성형 방법.
   

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