KR20190092007A - Pva를 이용한 성형 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PVA를 이용한 성형 방법에 관한 것으로, 특히 PVA(폴리비닐 알코올)로 일정 형상을 갖는 PVA 몰드를 제작하는 단계; 상기 PVA 몰드를 플라스틱 수지로 덮는 단계; 상기 플라스틱 수지를 덮은 후, 상기 플라스틱 수지에 상기 PVA 몰드와 연결되고 외부 공간과 연통된 관통공을 형성하는 단계; 상기 관통공에 물을 삽입하는 단계; 상기 관통공에 삽입된 물이 상기 PVA 몰드와 접촉되어 상기 PVA 몰드가 녹는 단계; 녹은 상기 PVA 몰드가 상기 관통공을 통해 상기 외부 공간으로 배출되어 상기 플라스틱 수지 내에서 제거되는 단계;를 포함하며, 상기 단계에 의해 부품을 빠르게 성형시킬 수 있는 PVA를 이용한 성형 방법에 관한 것이다.

Description

PVA를 이용한 성형 방법{MANUFACTURING METHOD USING POLYVINYL ALCOHOL}

본 발명은 PVA를 이용한 성형 방법에 관한 것으로, 특히 몰드에 플라스틱 수지를 덮는 방법으로 부품을 성형하는 PVA를 이용한 성형 방법에 관한 것이다.

일반적인 플라스틱을 이용한 성형 방법으로는 인젝션(Injection)이나 프레스(Press) 공법 등이 있다.

플라스틱 중 섬유강화플라스틱 즉, FRP(Fiber reinforced plastics)을 이용하여 부품을 제작할 때, 제작하고자 하는 부품의 형상과 대응되는 형상으로 클레이(찰흙)로 제작한 후, 2개 이상의 몰드를 상기 클레이를 덮도록 제작한 후, 상기 몰드를 통해 최종적으로 만들고자 하는 섬유강화플라스틱 부품을 성형한다.

섬유강화플라스틱 부품 성형에 관한 기술이 게재된 한국등록특허공보 제10-0231252호 (이하, '특허문헌 1'이라 한다.)에는 하형몰드(10)의 위쪽에는 상형몰드(20)가 설치되어 있고, 상형몰드(20)와 하형몰드(10) 사이에는 성형하고자 하는 부품의 형상을 갖는 제1밀폐공간(31)이 형성된다. 상기 제1밀폐공간(31)에 수지를 주입하여 강화섬유 예비성형체(40)가 설치되고, 이후에는 일정시간의 예비성형체(40) 숙성기간을 거친 뒤, 상형몰드(20)와 하형몰드(10)를 분리하여 탈형작업을 완료하면 만들고자 하는 부품을 얻을 수 있다.

전술된 바와 같은 종래의 방법들은 초고가 장비가 필요하고 소품종 생산만 가능했었다.

또한 종래의 방법들은 제작 방법이 번거롭고, 비용이나 시간이 많이 소요되고, 복잡한 형상의 부품을 생산이 불가능한 문제도 있었다.

한국등록특허공보 제10-0231252호

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 전술된 종래의 방법보다 빠르게 부품을 성형할 수 있는 PVA를 이용한 성형 방법를 제공하는 것이 목적이다.

또한, 본 발명은 종래에는 성형이 불가능했던 복잡한 형상의 부품을 성형할 수 있는 PVA를 이용한 성형 방법를 제공하는 것이 목적이다.

또한, 본 발명은 부품을 제작하고자 하는 형상과 동일하게 또는 제작하고자 하는 형상과 거의 동일한 형상으로 성형할 수 있는 PVA를 이용한 성형 방법를 제공하는 것이 목적이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 PVA를 이용한 성형 방법은, PVA(폴리비닐 알코올)로 일정 형상을 갖는 PVA 몰드를 제작하는 단계; 상기 PVA 몰드를 플라스틱 수지로 덮는 단계; 상기 플라스틱 수지를 덮은 후, 상기 플라스틱 수지에 상기 PVA 몰드와 연결되고 외부 공간과 연통된 관통공을 형성하는 단계; 상기 관통공에 물을 삽입하는 단계; 상기 관통공에 삽입된 물이 상기 PVA 몰드와 접촉되어 상기 PVA 몰드가 녹는 단계; 녹은 상기 PVA 몰드가 상기 관통공을 통해 상기 외부 공간으로 배출되어 상기 플라스틱 수지 내에서 제거되는 단계;를 포함한다.

또한, 본 발명의 PVA를 이용한 성형 방법은, 상기 PVA 몰드 제작 단계는, 소프트웨어 툴로 상기 PVA 몰드의 일정 형상을 설계하는 단계와, 설계 후, 설계된 상기 PVA 몰드 파일을 3D 프린트에 입력하는 단계와, 입력 후, 상기 3D 프린트에서 PVA 필라멘트를 이용해 상기 PVA 몰드를 제작하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 PVA를 이용한 성형 방법은, 상기 관통공을 형성하는 단계는, 상기 관통공을 적어도 2 개 이상 형성하는 단계이고, 상기 PVA 몰드가 녹아 제거되는 단계는, 녹은 상기 PVA 몰드가 상기 물이 삽입되지 않는 관통공으로 배출되는 단계인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 PVA를 이용한 성형 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명은, 종래와 달리 사용된 몰드를 직접 제거시키지 않아도 되므로 부품 성형 시간이 단축된다.

또한, 본 발명은 PVA 몰드를 녹여서 제거시키기 때문에 상형몰드와 하형몰드로 부품을 성형하던 종래의 기술으로는 불가능 했던 복잡한 형상의 부품도 성형해낼 수 있다.

또한, 본 발명은 PVA 몰드의 형상이 소프트웨어로 설계되기 때문에 부품의 형상이 종래보다 정확하게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명은 다품종 소량 생산 효율이 종래의 기술보다 좋다.

도 1은 본 발명의 3D 프린트로 PVA 몰드를 제작하는 단계의 예
도 2는 도 1에 도시된 PVA 몰드의 외면에 플라스틱 수지를 덮는 단계의 예
도 3은 도 2에 도시된 플라스틱 수지에 관통공을 형성하는 단계의 예
도 4는 도 3에 도시된 관통공에 물을 넣어 녹은 PVA 몰드가 제거되는 단계의 예
도 5는 도 1 내지 도 4의 단계를 거쳐 완성된 부품의 예
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 플로어 챠트

이하에서 설명될 본 발명의 구성들 중 종래기술과 동일한 구성에 대해서는 전술한 종래기술을 참조하기로 하고 별도의 상세한 설명은 생략한다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접촉되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접촉되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 PVA를 이용한 성형 방법은, PVA(폴리비닐 알코올)로 일정 형상을 갖는 PVA 몰드(100)를 제작하는 단계(S10), 상기 PVA 몰드(100)를 플라스틱 수지(200)로 덮는 단계(S20), 상기 플라스틱 수지(200)를 덮은 후, 상기 플라스틱 수지(200)에 상기 PVA 몰드(100)와 연결되고 외부 공간과 연통된 관통공(310,320)을 형성하는 단계(S30); 상기 관통공(310,320)에 물을 삽입하는 단계(S40), 상기 관통공(310,320)에 삽입된 물이 상기 PVA 몰드(100)와 접촉되어 상기 PVA 몰드(100)가 녹는 단계(S50), 녹은 상기 PVA 몰드(110)가 상기 관통공(310,320)을 통해 상기 외부 공간으로 배출되어 상기 플라스틱 수지(200) 내에서 제거되는 단계(S60)를 포함한다.

본 실시 예에서 플라스틱 수지(200)란, 섬유강화플라스틱 수지(200) 즉 FRP(Fiber reinforced plastics) 수지를 말한다.

또한, 본 발명에서 상기 PVA 몰드(100) 제작 단계(S10)는, 소프트웨어 툴로 상기 PVA 몰드(100)의 일정 형상을 설계하는 단계(S0)와, 설계 후, 설계된 상기 PVA 몰드(100) 파일을 3D 프린트(P)에 입력하는 단계(S0)와, 입력 후, 상기 3D 프린트(P)에서 PVA 필라멘트를 이용해 상기 PVA 몰드(100)를 제작하는 단계(S0)를 포함한다.

소프트웨어 툴이란 CATIA, SOLIDWORKS 등의 설계 프로그램이 있다.

또한, 본 발명에서 플라스틱 수지(200)를 덮는 단계(S20)는, 카본소재, 유리섬유, 천 등의 재료를 PVA 몰드(100)의 외면을 덮도록 위치시키는 단계(S0), 이후에 경화제를 카본소재, 유리섬유, 천 등의 재료에 바르는 단계(S0), 일정시간이 흐르도록 두면 카본소재, 유리섬유, 천 등의 재료와 경화제가 서로 달라붙은 채로 경화된 플라스틱 수지(200), 즉 예비 성형 부품(200)이 제작되는 단계(S0)를 포함한다.

또한, 본 발명에서 상기 관통공(310,320)을 형성하는 단계(S30)는, 상기 관통공(310,320)을 적어도 2 개 이상 형성하는 단계이고, 상기 PVA 몰드(100)가 녹아 제거되는 단계(S60)는, 녹은 상기 PVA 몰드(110)가 상기 물이 삽입되지 않는 관통공(310,320)으로 배출되는 단계인 것을 특징으로 한다.

본 실시 예에서 관통공(310,320)은 플라스틱 수지(200)에만 형성시키면 충분하다. 즉 플라스틱 수지(200)에 둘러싸여 형성된 관통공(310,320)의 내측 단부가 PVA 몰드(100)와 연결되고, 관통공(310,320)의 외측 단부가 플라스틱 수지(200)의 외부 공간과 연통되면, 물과 접촉되어 녹은 PVA 몰드(110)가 관통공(310,320)을 통해 플라스틱 수지(200)의 외부 공간으로 배출될 수 있다.

보다 자세하게, 본 실시 예에서 관통공(310,320)은 2 개가 형성된다. 본 실시 예에서는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, PVA 몰드(100)가 좌측 관통공(310)에 연결된 호스(H)를 통해 삽입된 물과 접촉되어 녹고, 녹은 PVA 몰드(110)가 물이 삽입되지 않는 관통공(310,320), 즉 우측의 관통공(310,320)을 통해 외부 공간으로 배출된다. 물론 좌측 관통공(310)으로 물을 삽입시킨 뒤 상기 호스(H)를 제거하면 좌측 관통공(310)으로도 녹은 PVA 몰드(110)가 배출될 수 있다.

상기와 같은 단계(S10 내지 S60)를 거치면 관통공(310,320)이 형성된 예비 성형 부품(200)이 남게 된다.

이후, 본 발명은 예비 성형 부품(200) 내부의 빈 공간이 외부 공간과 연통되지 않도록 관통홀을 막으면, 제작하고자 했던 부품(210)이 완성된다.

전술된 본 발명은, 몰드로 사용되었던 PVA 몰드(100)가 녹아서 관통공(310,320)을 통해 외부 공간으로 흘러나오기 때문에 종래와 달리 사용된 몰드를 직접 제거시키지 않아도 되므로 부품(210) 성형 시간이 단축된다. 또한 종래의 경우 몰드와 부품을 분리시키면서 부품에 훼손이 발생될 수 있었으나, 본 발명에서는 부품(210)의 훼손이 발생되지 않는다.

또한, 본 발명은 PVA 몰드(100)를 녹여서 제거시키기 때문에 상형몰드와 하형몰드로 부품을 성형하던 종래의 기술으로는 불가능 했던 복잡한 형상의 부품도 성형해낼 수 있다.

또한, 본 발명은 PVA 몰드(100)의 형상이 소프트웨어로 설계되기 때문에 부품(210)의 형상이 종래보다 정확하게 성형될 수 있다.

또한, 본 발명은 다품종 소량 생산 효율이 종래의 기술보다 좋다.

전술된 본 발명은 PVA 수지를 포함하는 몰드로 FRP 수지를 포함하는 차량부품을 성형하는 방법에 적용시킬 수 있다. 즉 본 발명은 차량 부품, 보다 자세하게 차량의 실내 내장재, 보닛, 스포일러, steel, plastic 등으로 제작된 부품(210)의 외관 향상, 강성 증대의 목적을 위해 부품 성형시 적용시킬 수 있다.

또한 본 발명은 핸드레이업(Hand lay up), 진공성형 공법인 Vaccum bagging, RTM(Resin Transfer Molding) 등 종래 기술에 적용시킬 수 있다.

한편 PVA 란, POLYVINYL ALCOHOL의 약자이고, 폴리비닐 알코올을 뜻한다. 또한 PVA는 3D 프린트(P)에 쓰이는 수용성 필라멘트 소재로, 용융점은 220

정도이나, 물과 접촉하면 녹는 성질을 가지고 있고, 현재는 고가의 3D프린트의 출력물 서포트용으로 이용되고 있다.

이하에서는 도면을 토대로 본 발명을 보다 자세하게 단계별로 설명하도록 한다.

우선, CATIA, SOLIDWORKS 등의 소프트웨어 툴로 제작하고자 하는 일정 형상의 상기 PVA 몰드(100) 파일이 설계된다. 이후, 설계된 PVA 몰드(100) 파일을 3D 프린트(P)에 입력시킨다. 이후, 상기 3D 프린트(P)에서 PVA 필라멘트를 이용해 일정 형상의 PVA 몰드(100)를 제작시킨다(S10).

이후, 카본소재, 유리섬유, 천 등의 재료를 PVA 몰드(100)의 외면을 덮도록 위치시킨다. 이후, 카본소재, 유리섬유, 천 등의 재료에 경화제를 바른다. 이후, 일정시간이 흐르면 카본소재, 유리섬유, 천 등의 재료와 경화제가 서로 달라붙은 채로 경화되어 예비 성형 부품(200)이 만들어진다(S20).

이후, 상기 플라스틱 수지(200)에 드릴 등을 이용하여 관통공(310,320)을 형성시킨다. 이때 관통공(310,320)은 외측단부와 내측단부가 각각 상기 PVA 몰드(100)와 외부 공간과 연통되도록 한다. 본 실시 예에서 관통공(310,320)은 플라스틱 수지(200)의 하면 좌우측에 각각 1 개씩 총 2 개를 형성시킨다(S30).

이후, 좌측 관통공(310)에 호스(H)를 삽입시키고, 호스(H)를 통해 PVA 몰드(100) 측으로 물을 삽입시킨다(S40).

이후, 삽입된 물이 PVA 몰드(100)와 접촉되면 PVA 몰드(100)가 녹는다(S50).

녹은 PVA 몰드(110)는 호스(H)가 삽입되지 않아 막히지 않은 관통공(320), 즉 우측 관통공(320)을 통해 외부 공간으로 배출된다. 이때 플라스틱 수지(200) 내에서 PVA 몰드(100)가 전부 제거되도록 물을 삽입시킨다. 상기 과정들을 거치면 PVA 몰드(100,110)가 전부 제거되고 관통공(310,320)이 형성된 플라스틱 수지(200)인 예비 성형 부품(200)만이 남게 된다(S60).

이후, 예비 성형 부품(200) 내부의 빈 공간이 외부 공간과 연통되지 않도록 모든 관통공(310,320)을 막으면, 제작하고자 했던 부품(210)이 완성된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변경 또는 변형하여 실시할 수 있다.

** 주요 부호에 대한 설명 **
100 : PVA 몰드 110 : 녹은 PVA 몰드
200 : 플라스틱 수지 210 : 부품
310 : 좌측 관통공 320 : 우측 관통공
H : 호스 P : 3D 프린트

Claims (3)

1. PVA(폴리비닐 알코올)로 일정 형상을 갖는 PVA 몰드를 제작하는 단계;
   상기 PVA 몰드를 플라스틱 수지로 덮는 단계;
   상기 플라스틱 수지를 덮은 후, 상기 플라스틱 수지에 상기 PVA 몰드와 연결되고 외부 공간과 연통된 관통공을 형성하는 단계;
   상기 관통공에 물을 삽입하는 단계;
   상기 관통공에 삽입된 물이 상기 PVA 몰드와 접촉되어 상기 PVA 몰드가 녹는 단계;
   녹은 상기 PVA 몰드가 상기 관통공을 통해 상기 외부 공간으로 배출되어 상기 플라스틱 수지 내에서 제거되는 단계;를 포함하는 PVA를 이용한 성형 방법
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 PVA 몰드 제작 단계는,
   소프트웨어 툴로 상기 PVA 몰드의 일정 형상을 설계하는 단계와,
   설계 후, 설계된 상기 PVA 몰드 파일을 3D 프린트에 입력하는 단계와,
   입력 후, 상기 3D 프린트에서 PVA 필라멘트를 이용해 상기 PVA 몰드를 제작하는 단계를 포함하는 PVA를 이용한 성형 방법
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 관통공을 형성하는 단계는, 상기 관통공을 적어도 2 개 이상 형성하는 단계이고,
   상기 PVA 몰드가 녹아 제거되는 단계는, 녹은 상기 PVA 몰드가 상기 물이 삽입되지 않는 관통공으로 배출되는 단계인 것을 특징으로 하는 PVA를 이용한 성형 방법

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