KR20180047633A - 차량용 내장재 발포성형장치 및 방법 - Google Patents

차량용 내장재 발포성형장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 내장재 발포성형장치에 관한 것으로, 진공홀 성형핀이 돌출되는 상부금형; 상기 상부금형의 하측에 위치되는 하부금형; 상기 상부금형 및 상기 하부금형 사이에 주입되는 기재; 및 상기 상부금형 및 상기 하부금형에 각각 설치되는 온도조절부;를 포함한다.

Description

차량용 내장재 발포성형장치 및 방법{Forming apparatus and method of foam injection mold for car interior part}
본 발명은 @에 관한 것이다. 보다 상세하게는 발포기재의 표면에 발생되는 진공홀 함몰 현상을 기재의 배면으로 유도하는 @에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 내장재는 경량성 및 고강성, 치수안정성, 성형성, 저가성 등이 요구되며, 최근 자동차에 대한 환경 규제 강화와 석유 자원의 고갈 등으로 인해 차량용 부품의 경량성이 중요한 위치를 차지하고 있다.
통상 자동차 내장재로는 도어트림, 필러, 도어스코프, 패키지트레이 등이 있으며 이들 내장재는 차종에 따라 그 재질과 구성을 달리하고 있다. 이 중 경질의 기재는 화학발포를 이용한 발포성형공법으로 제조될 수 있다.
원단감싸기 사양의 일반 사출기재는 사출성형 후 별도의 진공압착금형으로 원단과 함께 인서트되어 접착이 이루어진다.
이러한 원단 접착 공정을 위해 사출기재 성형시 종래에는 하부금형에 돌기된 진공홀 성형핀으로 진공홀이 성형되었다.
동일한 방식으로 원단 감싸기 사양의 발포기재를 성형할 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 하부금형(20)에 진공홀 성형핀(21)이 돌출형성되고, 상부금형(10)과 하부금형(20)이 형폐된 상태에서 기재와 발포제를 혼합한 사출기재(30)가 사출홀(미도시)를 통해 주입되어 사출된다(a).
발포를 위해 하부금형(20)이 미세형개될 때, 진공홀 성형핀(21)이 발포기재(31)의 배면방향으로 후퇴되면서 진공홀 성형핀(21)의 끝단인 발포기재(31)의 표면측에 미세형개량만큼 중공부(40)가 발생된 상태로 발포성형이 진행된다(b).
발포기재(31)가 상부금형(10) 및 하부금형(20)에서 탈거되면, 발포기재(31)에 진공홀(31a)이 성형되고, 진공홀(31a)의 상측부 즉, 진공홀 성형핀(21)의 끝단 중공부(40)가 위치했던 곳에는 진공홀 함몰부(31b)가 형성된다(c).
도 2는 종래의 차량용 내장재 발포성형방법에 의해 제조된 차량용 내장재를 도시한 것으로, 발포기재(31)의 표면에는 진공홀 함몰부(31b)가 형성되었으며(a), A-A'방향의 단면도(b)에서도 표면이 함몰되는 진공홀 함몰부(31b)가 형성됨을 알 수 있다.
이와 같이 발포기재(31) 표면에 형성된 진공홀 함몰부(31b)는 원단 감싸기 후에도 표면에 굴곡을 발생시키기 때문에 외관불량으로 인한 상품성이 저하되는 문제점이 있었다.
한국 공개특허공보 제1998-082051호(1998.11.25)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 발포기재에 발생되는 진공홀 함몰부를 발포기재의 배면에 발생되도록 유도하는 차량용 내장재 발포성형장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 일관점에 따른 차량용 내장재 발포성형장치는, 진공홀 성형핀이 돌출되는 상부금형; 상기 상부금형의 하측에 위치되는 하부금형; 상기 상부금형 및 상기 하부금형 사이에 주입되는 기재; 및 상기 상부금형 및 상기 하부금형에 각각 설치되는 온도조절부;를 포함한다.
여기서, 상기 온도조절부는, 상기 기재의 발포성형시 상기 상부금형의 온도를 상기 하부금형의 온도보다 낮게 조절할 수 있다.
일실시예로서, 온도조절부는, 상기 기재의 발포성형시 상기 상부금형의 온도를 -5~5℃ 범위로 조절할 수 있고, 상기 하부금형의 온도를 40~55℃ 범위로 조절할 수 있다.
상기 하부금형은, 상기 기재의 발포를 위한 미세 형개시 하측으로 이동된다.
또한, 상기 상부금형은, 상기 기재의 표면에 대응되는 형상을 구비하고, 상기 하부금형은, 상기 기재의 배면에 대응되는 형상을 구비할 수 있다.
여기서, 상기 기재의 표면은 원단에 의해 감싸진다.
본 발명의 다른 관점에 따른 차량용 내장재 발포성형방법은, 진공홀 성형핀이 돌출되는 상부금형과, 상기 상부금형의 하측에 위치되는 하부금형으로 기재를 주입하는 사출성형단계; 및 상기 하부금형을 미세형개하고 상기 기재를 발포시키는 발포단계;를 포함하되, 상기 발포단계에서, 상기 상부금형의 온도는, -5~5℃ 범위로 조절될 수 있다.
본 발명에 의하면 발포성형시 진공홀 함몰부를 기재의 배면으로 유도함으로써 원단 감싸기 후에 기재 표면의 굴곡이 없어 외관 품질을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 종래의 차량용 내장재 발포성형방법을 도시한 것이고,
도 2는 종래의 차량용 내장재 발포성형방법에 의해 제조된 차량용 내장재를 도시한 것이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 내장재 발포성형방법을 도시한 순서도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 내장재 발포성형방법을 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 내장재 발포성형방법을 도시한 순서도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 내장재 발포성형방법은, 기재와 발포제를 혼합하는 혼합단계(S110)와, 사출기재를 주입하는 사출단계(S120), 사출기재를 발포시키는 발포단계(S130)를 포함한다.
혼합단계(S110)에서 사용되는 기재는, 폴리우레탄(PUR), 폴리스티렌(PS), 폴리프로필렌(PP)이나 폴리에틸렌(PE)등의 합성수지를 사용할 수 있지만, 차량 내장재로서 강성이나 경량화를 고려하면 PP소재가 적절하다.
여기서, 기재는, 발포제와 혼합되어 사출, 발포단계를 거치는 화학발포를 통해 합성수지중에 가스가 조밀하게 분산되는 다공질 형상의 발포 플라스틱(Foamed plastics)으로 형성된다.
사출단계(S120)는, 기재가 금형으로 주입되는 단계로서, 금형이 형개된 상태에서 금형 내부의 성형공간으로 기재가 채워지게 된다.
발포단계(S130)는, 금형이 미세형개되어 주입된 기재 및 발포제의 혼합체가 발포되는 단계로서, 발포후에 다공질 발포기재가 생성된다.
본 발명의 일실시예에 따른 차량용 내장재 발포성형방법은, 발포단계(S130)에서 상부금형 및 하부금형을 적절한 온도범위내에 조절되도록 제어한다.
즉, 발포기재의 표면과 맞닿는 상부금형은 낮은 온도로 제어되어 기재표면의 빠른 경화를 유도하고 하부금형은 높은 온도로 제어되어 발포기재의 흐름성을 유지할 수 있게 된다. 일실시예로서, 상부금형의 온도를 -5~5℃ 범위로 조절할 수 있고, 하부금형의 온도를 40~55℃ 범위로 조절할 수 있다.
이후, 발포기재는 IMG(In Mold Grain) 진공성형이나 도장 등의 후공정(S140)을 통해 내장재 부품을 완성하게 된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 내장재 발포성형방법을 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 내장재 발포성형방법은, 진공홀 성형핀(111)이 하측방향으로 돌출형성된 상부금형(110)을 구비하여 사출단계(a)와, 발포단계(b), 금형형개단계(c)로 진행된다.
사출단계(a)에서는, 상부금형(110)과 하부금형(120)이 형폐된 상태에서 기재와 발포제를 혼합한 사출기재(130)가 주입된다.
발포단계(b)에서는, 발포를 위해 하부금형(120)이 하측으로 1.8 ~ 2.5mm정도 이동하여 미세형개되면서 발포기재(131)의 배면방향으로 후퇴된 상태에서 발포된다.
이때, 진공홀 성형핀(111)의 하측단인 발포기재(131)의 배면 측에는 미세형개량만큼 중공부(140)가 발생된다.
이후, 금형형개단계(c)에서, 발포기재(131)의 상하측으로 상부금형(110) 및 하부금형(120)이 각각 이동되어 발포기재(131)로부터 탈거되면, 발포기재(131)에는 진공홀 성형핀(111)이 위치했던 곳에 진공홀(131a)이 형성되고, 진공홀(131a)의 하측부 즉, 중공부(140)가 위치했던 곳에는 진공홀 함몰부(131b)가 형성된다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 내장재 발포성형방법에서 사용되는, 상부금형(110) 및 하부금형(120)에는 각각 설치되는 온도조절부(150)를 포함한다.
여기서, 온도조절부(150)는, 발포성형시 상부금형(110)의 온도를 하부금형(120)의 온도보다 낮게 조절할 수 있다. 일실시예로서, 온도조절부(150)는, 발포성형시 상부금형(110)의 온도를 -5~5℃ 범위로 조절할 수 있고, 하부금형(120)의 온도를 40~55℃ 범위로 조절한다.
이와 같이 상부금형(110)과 하부금형(120)의 온도를 온도조절부(150)으로 적절하게 제어함으로써 상부금형(110)과 접하는 발포기재(131)의 표면은 빠르게 경화되면서 편평도가 우수한 표면을 얻을 수 있게 되고, 하부금형(120)과 접하는 발포기재(131)의 배면을 통해 열이 전달되면서 배면측은 발포기재(131)의 유동성이 유지되며 발포기재(131)의 배면상에 진공홀 함몰부(131b)가 형성되도록 유도할 수 있게 된다.
상부금형(110)은, 발포기재(131)의 표면에 대응되는 형상을 구비하고, 하부금형(120)은, 발포기재(131)의 배면에 대응되는 형상을 구비하고 있고, 이에 따라 발포성형이 완료되면 발포기재(131)의 표면 및 배면이 형성된다.
여기서, 발포기재(131)의 표면은 원단(미도시)에 의해 감싸져서 내장재 부품으로 사용되는데, 발포기재(131)의 표면에는 굴곡이 없기 때문에 감싸기 후의 원단 표면도 매끄럽게 형성되게 된다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 내장재 발포성형방법은, 진공홀 성형핀(111)의 설치위치를 변경하고, 상부금형(110) 및 하부금형(120)을 적절한 온도범위로 제어함으로써 발포기재의 표면에 굴곡이 없도록 성형하여 원단이 발포기재를 감싸는 작업을 수행하는 경우에 매끄러운 외관을 갖도록 하는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 상부금형
111: 진공홀 성형핀
120: 하부금형
130: 사출기재
131: 발포기재
131a: 진공홀
131b: 진공홀 함몰부
140: 중공부
150: 온도조절부

Claims (10)

  1. 진공홀 성형핀이 돌출되는 상부금형;
    상기 상부금형의 하측에 위치되는 하부금형;
    상기 상부금형 및 상기 하부금형 사이에 주입되는 기재; 및
    상기 상부금형 및 상기 하부금형에 각각 설치되는 온도조절부;를 포함하는, 차량용 내장재 발포성형장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 온도조절부는,
    상기 기재의 발포성형시 상기 상부금형의 온도를 상기 하부금형의 온도보다 낮게 조절하는, 차량용 내장재 발포성형장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 온도조절부는,
    상기 기재의 발포성형시 상기 상부금형의 온도를 -5~5℃ 범위로 조절하는, 차량용 내장재 발포성형장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 온도조절부는,
    상기 기재의 발포성형시 상기 하부금형의 온도를 40~55℃ 범위로 조절하는, 차량용 내장재 발포성형장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부금형은,
    상기 기재의 발포를 위한 미세 형개시 하측으로 이동되는, 차량용 내장재 발포성형장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부금형은,
    상기 기재의 표면에 대응되는 형상을 구비하고,
    상기 하부금형은,
    상기 기재의 배면에 대응되는 형상을 구비하는, 차량용 내장재 발포성형장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 기재의 표면은 원단에 의해 감싸지는, 차량용 내장재 발포성형장치.
  8. 진공홀 성형핀이 돌출되는 상부금형과, 상기 상부금형의 하측에 위치되는 하부금형으로 기재를 주입하는 사출성형단계; 및
    상기 하부금형을 미세형개하고 상기 기재를 발포시키는 발포단계;를 포함하되,
    상기 발포단계에서, 상기 상부금형의 온도는, -5~5℃ 범위로 조절되는, 차량용 내장재 발포성형방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 발포단계에서,
    상기 하부금형의 온도는, 40~55℃ 범위로 조절되는, 차량용 내장재 발포성형방법.
  10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 발포단계에서,
    발포된 상기 기재의 표면은 원단에 의해 감싸지는, 차량용 내장재 발포성형방법.
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