KR20190009014A - 차량용 크래쉬 패드 제조장치 및 방법 - Google Patents

차량용 크래쉬 패드 제조장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는, 폼 스킨이 내측에 안착되는 제1금형; 상기 제1금형과 결합되어 사출공간을 형성하는 제2금형; 상기 제2금형에 형성되어 제1수지가 공급되는 제1수지 주입부; 상기 제2금형에 형성되어 제2수지가 공급되는 제2수지 주입부; 및 상기 제1 및 제2수지 주입부 사이에서 상기 제2금형의 내측 공간에 안착되고, 상측 일부가 상기 제2금형의 외측으로 슬라이딩되며 돌출가능하도록 설치되는 블록킹 코어;를 포함하는 차량용 크래쉬 패드 제조장치를 제공한다.

Description

차량용 크래쉬 패드 제조장치 및 방법{Apparatus and method for manufacturing crash pad for car}
본 발명은 차량용 크래쉬 패드 제조장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 이종 재질의 수지가 사출될 때 경계부가 일정하게 형성되도록 하고, 폼 스킨 원단의 손상을 최소화할 수 있도록 하는 차량용 크래쉬 패드 제조장치 및 방법에 관한 것이다.
차량용 크래쉬 패드는 한 가지 종류의 합성수지를 금형 내에서 사출 공법에 의해 제조되었다.
그 후, 차량 조수석에도 에어백이 장착되기 시작하면서 크래쉬 패드 중에서 조수석 에어백이 내장되는 부위에는 에어백의 전개를 위하여 PAB(Passenger-side AirBag) 도어가 레이저 가공된 분리선을 통해 구분되어 형성되다가, 최근에는 2가지 재질의 수지를 동시에 사출하는 이중사출 공법을 통해 PAB 분리선을 포함하여 조수석 에어백이 설치되는 영역을 연성이 높은 재질로 제조함으로써, PAB 도어가 보다 쉽게 개방될 수 있도록 해주는 크래쉬 패드가 제조되고 있다.
도 1은 종래 차량용 크래쉬 패드의 코어를 이중 사출(TWO-SHOT) 공법으로 사출 성형한 후 스킨 폼을 부착시키는 과정을 나타낸 도면이고, 도 2는 종래 차량용 크래쉬 패드의 코어를 도시한 사시도이다.
종래 차량용 크래쉬 패드(160)는 크래쉬 패드 몸체(172) 및 PAB 도어(171)로 구성된 코어(170)와, 코어(170)의 표면에 접착제 등으로 부착되는 폼 스킨(180)으로 구성된다.
여기서, 코어(170)는 이중 사출 공법을 통해 이루어지며, 그 과정은 PAB 도어용 캐비티(140a) 및 크래쉬 패드 몸체용 캐비티(150a)에 사출 주입기와 각각 연결된 TPO 공급라인(141) 및 PPF 공급라인(152)을 연결하여, 사출 주입기에서 공급된 TPO수지 및 PPF수지가 각각 PAB 도어용 캐비티(140a) 및 크래쉬 패드 몸체용 캐비티(150a)에 충전됨으로써 코어(170)의 성형이 완료된다.
이와 같이 이중 사출된 코어(170)의 표면에 폼 스킨(180)이 접착제로 부착됨으로써 크래쉬 패드(160)가 완성된다.
그런데, 종래 차량용 크래쉬 패드(160)의 경우에는 코어(170)를 사출 성형한 후 그 표면에 폼 스킨(180)을 부착해야 하는 공정이 수반되어야 하므로 제조 원가가 상승하는 문제점이 있었다.
특히, 에어백 전개 특성을 만족하기 위하여 에어백 전개부에서 10mm 바깥쪽까지는 PPF수지가 침투하지 말아야 하는 조건을 만족시켜야 하는데, 이종 재질의 수지가 동시에 사출성형될 때 소재 특성상 PPF수지가 TPO수지로 침투하는 구조로 되어 있기 때문에 TPO수지 영역을 확보하기 위해서는 TPO수지가 과다하게 소모되어야 한다.
TPO수지는 PPF수지에 비해 매우 고가이고 TPO수지 영역이 기준에 맞게 확보되었는지를 확인하기 위해 30개당 1개씩 파단 검사를 실시함에 따라 제품 단가 손실 비용이 크게 발생하는 문제점이 있다.
한국 등록특허공보 제10-1629831호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 이종재질의 수지가 사출될 때 경계부가 일정하게 형성되도록 하고, 제품의 단가비용을 절감할 수 있도록 하는 차량용 크래쉬 패드 제조장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 제1관점에 따른 차량용 크래쉬 패드 제조장치는, 폼 스킨이 내측에 안착되는 제1금형; 상기 제1금형과 결합되어 사출공간을 형성하는 제2금형; 상기 제2금형에 형성되어 제1수지가 공급되는 제1수지 주입부; 상기 제2금형에 형성되어 제2수지가 공급되는 제2수지 주입부; 및 상기 제1 및 제2수지 주입부 사이에서 상기 제2금형의 내측 공간에 안착되고, 상측 일부가 상기 제2금형의 외측으로 슬라이딩되며 돌출가능하도록 설치되는 블록킹 코어;를 포함한다.
여기서, 상기 블록킹 코어의 상단부는, 상기 제2금형의 사출공간의 형상을 따라 연속되는 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 차량용 크래쉬 패드 제조장치는, 상기 블록킹 코어의 하단부를 지지하는 코어 지지대를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 차량용 크래쉬 패드 제조장치는, 상기 코어 지지대와 상기 제1금형 사이에는 리턴핀이 설치될 수도 있다.
또한, 상기 차량용 크래쉬 패드 제조장치는, 상기 제2금형의 하단부를 지지하고, 상기 코어 지지대를 직선 이동시키는 코어 구동부가 설치되는 금형 지지부를 더 포함할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에서, 상기 제1수지는, PAB 도어를 형성하고, 상기 제2수지는, 크래쉬 패드의 몸체를 형성할 수 있다.
여기서, 상기 제1수지는, 열가소성 올레핀(TPO) 수지이고, 상기 제2수지는, 폴리프로필렌 파이버(PPF) 수지일 수 있다.
또한, 상기 폼 스킨은, TPO 스킨층과, 상기 TPO 스킨층의 하측에 배치되는 TPO 폼층과, 상기 TPO 폼층의 하측에 배치되는 PP 폼층을 포함할 수 있다.
본 발명의 제2관점에 따른 차량용 크래쉬 패드 제조방법은, 제1금형과 제2금형이 결합되어 사출공간을 형성하고, 상기 제2금형은 제1수지 주입부 및 제2수지 주입부와, 상기 제2금형의 외측으로 슬라이딩되며 돌출되는 블록킹 코어를 포함하는 차량용 크래쉬 패드 제조장치를 사용하되, 폼 스킨을 상기 제1금형 내측에 안착시키는 단계; 및 상기 제1금형과 제2금형이 형개되고 상기 블록킹 코어가 돌출된 상태에서 상기 제1수지 주입부 및 제2수지 주입부를 통해 제1수지 및 제2수지를 사출하는 형개 사출단계;를 포함한다.
여기서, 상기 형개 사출단계에서 형개 거리는 10~30mm일 수 있다.
또한, 상기 형개 사출단계 이후에 상기 제1금형과 상기 블록킹 코어의 간격을 유지하며 소정 형개 거리까지 형폐를 진행하여 상기 블록킹 코어가 1차 후퇴하는 단계;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 블록킹 코어 1차 후퇴 단계에서 형개 거리는 4~5mm일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 차량용 크래쉬 패드 제조방법은, 상기 블록킹 코어 1차 후퇴 단계 이후에 상기 블록킹 코어가 최종 후퇴하고 형폐가 완료되는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 금형에서 돌출되는 블록킹 코어를 구비함으로써 형개 사출후 가압중에 2가지 종류의 이종 수지가 서로 섞이지 않도록 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 리턴핀을 구비함으로써 블록킹 코어와 금형 간의 간격이 일정하게 유지되는 효과가 있다.
도 1은 종래 차량용 크래쉬 패드의 코어를 이중 사출(TWO-SHOT) 공법으로 사출 성형한 후 스킨 폼을 부착시키는 과정을 나타낸 도면이고,
도 2는 종래 차량용 크래쉬 패드의 코어를 도시한 사시도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 크래쉬 패드 제조방법에서 폼 스킨을 프리포밍단계를 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 크래쉬 패드 제조방법에서 형개 사출 단계를 도시한 것이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 크래쉬 패드 제조방법에서 블록킹 코어 1차 후퇴단계를 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 크래쉬 패드 제조방법에서 블록킹 코어 최종 후퇴 및 형폐 완료단계를 도시한 것이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 크래쉬 패드 제조방법으로 생산된 제품의 단면도이다.
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 크래쉬 패드 제조방법에서 폼 스킨을 프리포밍단계를 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 크래쉬 패드 제조방법에서 형개 사출단계를 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 크래쉬 패드 제조방법에서 블록킹 코어 1차 후퇴단계를 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 크래쉬 패드 제조방법에서 블록킹 코어 최종 후퇴 및 형폐 완료단계를 도시한 것이다.
이하에서는, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 크래쉬 패드 제조장치의 각 구성을 설명한다.
제1금형(10)은, 프리포밍단계에서 표면에 그레인이 전사된 폼 스킨(80)이 내측에 인서트된다.
제2금형(20)은, 제1수지(41)가 공급되는 제1수지 주입부(23)와, 제2수지(51)가 공급되는 제2수지 주입부(21)가 각각 구비된다.
본 발명의 실시예에서는, 승강가능하도록 구성된 블록킹 코어(30)가 제2금형(20)의 제1수지 주입부(23)와 제2수지 주입부(21) 사이에 설치되어 제1수지(41)와 제2수지(51)가 사출시에 서로 섞이지 않도록 한다.
보다 상세하게 설명하면, 블록킹 코어(30)는, 제1수지 주입부(23) 및 제2수지 주입부(21) 사이에서 제2금형(20)의 내측 공간에 안착되고, 블록킹 코어(30)의 상측 일부가 제2금형(20)의 외측으로 슬라이딩되며 돌출가능하도록 설치된다.
여기서, 블록킹 코어(30)의 상단부(31)는, 제2금형(20)의 사출공간의 형상을 따라 연속되는 형상으로 형성되어 사출제품의 연속성을 유지할 수 있게 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 차량용 크래쉬 패드 제조장치는, 블록킹 코어(30)의 하단부와 연결되어 블록킹 코어(30)를 지지하는 코어 지지대(33)가 포함된다.
코어 지지대(33)는 코어 구동부(29)의 일측에 결합되어 코어 구동부(29)의 동작에 의해 직선 이동시키며 승강되도록 구성된다.
여기서, 코어 구동부(29)는 금형 지지부에 설치되는데, 금형 지지부는 제2금형(20)의 하단부에 일단이 연결되어 지지하는 제1부재(25)와, 제1부재(25)의 타단이 연결되고 코어 구동부(29)가 설치되는 제2부재(27)로 구성된다.
한편, 본 발명의 실시예에서는, 코어 지지대(33)와 제1금형(10) 사이에는 블록킹 코어(30)의 상단부(31)와 폼 스킨(80)간의 간격이 일정하게 유지되도록 리턴핀(35)이 설치된다.
제1수지(41), 제2수지(51)는, 서로 다른 재질로 구성되는 다양한 제품으로 성형될 수 있지만, 본 발명의 일실시예에서는, 제1수지(41)는 차량 조수석의 에어백 전개구간으로 사용되는 PAB 도어 또는 PAB CHUTE를 형성하고, 제2수지(51)는 크래쉬 패드의 몸체를 형성한다.
여기서, 제1수지(41)가 PAB 도어로 형성될 때, 에어백 전개 특성을 만족하기 위해서는 탄성 및 힌지성이 높은 열가소성 올레핀(TPO) 수지로 형성될 수 있으며, 제2수지(51)는, 크래쉬 패드의 몸체를 형성하므로 강성이 높은 폴리프로필렌 파이버(PPF) 수지로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 원단을 구성하는 폼 스킨(80)은, 도 7에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 크래쉬 패드 제조방법으로 생산된 제품 단면도를 참조하면, 상측에 위치한 TPO 스킨층(81)과, TPO 스킨층(81)의 하측에 배치되는 TPO 폼층(83)과, TPO 폼층(83)의 하측에 배치되는 PP 폼층(85)으로 구성되어 제1수지(41) 또는 제2수지(51)의 상측에 일체성형으로 결합된다.
PP 폼층(85)는 고온으로 사출된 제1수지(41) 또는 제2수지(51)와 접하게 되므로 내열성이 있는 소재를 사용하여야 하며, TPO 폼층(83)과의 사이에 PP필름이 삽입되어 열에 의해 접합될 수 있다.
전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 차량용 크래쉬 패드 제조장치의 동작을 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 크래쉬 패드 제조방법은, 폼 스킨을 프리포밍하는 단계와, 형개 사출단계와 블록킹 코어 1차 후퇴단계와, 블록킹 코어 최종 후퇴 및 형폐완료단계를 포함한다.
폼 스킨 프리포밍단계는, 도 3에 도시된 바와 같이, 폼 스킨(80)을 예열하고, IMG(in-mold-graining, 인-몰드 그레이닝) 금형(90)에서 폼 스킨(80) 표면에 그레인을 전사하게 된다.
형개 사출단계는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1금형(10)과 제2금형(20)이 형개된 상태에서 제1수지(41) 및 제2수지(51)를 각각 사출하게 되는데, 이때 블록킹 코어(30)는 제2금형(20)의 외측으로 돌출된 상태를 유지하여 제1수지(41)와 제2수지(51)가 서로 섞이는 것을 방지하게 된다.
여기서, 형개 사출단계에서 형개 거리(d1)는 10~30mm일 수 있다.
형개 사출단계 이후에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 블록킹 코어(30)가 1차 후퇴하며 형폐를 진행한다.
이 때, 형폐과정에서 폼 스킨(80)이 손상되지 않도록 하기 위해서는 제1금형(10)과 블록킹 코어(30)의 간격을 일정하게 유지하는 것이 필요한데, 코어 지지대(33)와 제1금형(10) 사이에 설치된 리턴핀(35)에 의해 블록킹 코어(30)의 상단부(31)와 폼 스킨(80)간의 간격이 일정하게 유지되게 된다.
여기서, 블록킹 코어 1차 후퇴 단계에서 형개 거리(d2)는 4~5mm일 수 있다.
도 5에 도시되지는 않았지만, 블록킹 코어(30)의 1차 후퇴가 완료된 다음인, 형개 거리(d2)가 4~5mm인 지점에서 블록킹 코어(30)는 점점 후퇴하며 제1수지(41) 및 제2수지(51)간의 경계부가 접합된다.
이후, 도 6에 도시된 바와 같이, 블록킹 코어(30)가 최종 후퇴하여 제2금형(20)의 내측으로 들어가고, 형폐가 완료되어 사출압축 공정이 완료된다.
전술된 본 발명의 차량용 크래쉬 패드 제조장치 및 제조방법은 발명의 명칭에 한정되지 않으며, 이종 수지간의 섞임을 방지하는 목적으로 다양한 차량 내장재 부품에 적용될 수 있다. 또한, 차량 내장재 부품뿐만 아니라 이종 수지를 일체성형하는 타 산업분야에도 적용될 수 있음은 물론이다.
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.
10: 제1금형
20: 제2금형
29: 코어 구동부
30: 블록킹 코어
33: 코어 지지대
41: 제1수지
51: 제2수지
80: 폼 스킨

Claims (14)

  1. 폼 스킨이 내측에 안착되는 제1금형;
    상기 제1금형과 결합되어 사출공간을 형성하는 제2금형;
    상기 제2금형에 형성되어 제1수지가 공급되는 제1수지 주입부;
    상기 제2금형에 형성되어 제2수지가 공급되는 제2수지 주입부; 및
    상기 제1 및 제2수지 주입부 사이에서 상기 제2금형의 내측 공간에 안착되고, 상측 일부가 상기 제2금형의 외측으로 슬라이딩되며 돌출가능하도록 설치되는 블록킹 코어;를 포함하는 차량용 크래쉬 패드 제조장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 블록킹 코어의 상단부는,
    상기 제2금형의 사출공간의 형상을 따라 연속되는 형상으로 형성되는, 차량용 크래쉬 패드 제조장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 차량용 크래쉬 패드 제조장치는,
    상기 블록킹 코어의 하단부를 지지하는 코어 지지대를 더 포함하는, 차량용 크래쉬 패드 제조장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 차량용 크래쉬 패드 제조장치는,
    상기 코어 지지대와 상기 제1금형 사이에는 리턴핀이 설치되는, 차량용 크래쉬 패드 제조장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 차량용 크래쉬 패드 제조장치는,
    상기 제2금형의 하단부를 지지하고, 상기 코어 지지대를 직선 이동시키는 코어 구동부가 설치되는 금형 지지부를 더 포함하는, 차량용 크래쉬 패드 제조장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1수지는, PAB 도어를 형성하고,
    상기 제2수지는, 크래쉬 패드의 몸체를 형성하는, 차량용 크래쉬 패드 제조장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1수지는, 열가소성 올레핀(TPO) 수지이고,
    상기 제2수지는, 폴리프로필렌 파이버(PPF) 수지인, 차량용 크래쉬 패드 제조장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 폼 스킨은,
    TPO 스킨층과,
    상기 TPO 스킨층의 하측에 배치되는 TPO 폼층과,
    상기 TPO 폼층의 하측에 배치되는 PP 폼층을 포함하는, 차량용 크래쉬 패드 제조장치.
  9. 제1금형과 제2금형이 결합되어 사출공간을 형성하고, 상기 제2금형은 제1수지 주입부 및 제2수지 주입부와, 상기 제2금형의 외측으로 슬라이딩되며 돌출되는 블록킹 코어를 포함하는 차량용 크래쉬 패드 제조장치를 사용하되,
    폼 스킨을 상기 제1금형 내측에 안착시키는 단계; 및
    상기 제1금형과 제2금형이 형개되고 상기 블록킹 코어가 돌출된 상태에서 상기 제1수지 주입부 및 제2수지 주입부를 통해 제1수지 및 제2수지를 사출하는 형개 사출단계;를 포함하는, 차량용 크래쉬 패드 제조방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 형개 사출단계에서 형개 거리는 10~30mm인, 차량용 크래쉬 패드 제조방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 차량용 크래쉬 패드 제조방법은,
    상기 형개 사출단계 이후에 상기 제1금형과 상기 블록킹 코어의 간격을 유지하며 소정 형개 거리까지 형폐를 진행하여 상기 블록킹 코어가 1차 후퇴하는 단계;를 포함하는, 차량용 크래쉬 패드 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 블록킹 코어 1차 후퇴 단계에서 형개 거리는 4~5mm인, 차량용 크래쉬 패드 제조방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 차량용 크래쉬 패드 제조방법은,
    상기 블록킹 코어 1차 후퇴 단계 이후에 상기 블록킹 코어가 최종 후퇴하고 형폐가 완료되는 단계;를 포함하는, 차량용 크래쉬 패드 제조방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 차량용 크래쉬 패드 제조방법은,
    상기 블록킹 코어의 하단부를 지지하는 코어 지지대와, 상기 코어 지지대와 상기 제1금형 사이에는 리턴핀이 설치되어 상기 제1금형과 상기 블록킹 코어의 간격을 유지하는, 차량용 크래쉬 패드 제조방법.
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