KR20200045724A - 차량용 내장재의 금형 장치 - Google Patents

차량용 내장재의 금형 장치 Download PDF

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Abstract

스킨부가 래핑된 기재부를 지지하는 지지 유니트; 상기 스킨부에 밀착되며 상기 스킨부를 가압하는 가압 유니트; 를 포함하고, 상기 가압 유니트가 상기 스킨부에 밀착되고 상기 가압 유니트의 전면으로부터 제1 온도의 공기가 배출되는 차량용 내장재의 금형 장치가 기재된다.

Description

차량용 내장재의 금형 장치{MOLD DEVICE FOR AN VEHICLE INTERIOR DECORATION MATERIAL}
본 발명은 차량의 실내에 설치되는 차량용 내장재를 제조하는 금형 장치에 관한 것이다.
차량용 내장재는 차량 실내에 설치되는 인스트루먼트 패널, 도어 트림, 콘솔 등의 내장품을 지칭한다. 차량용 내장재는 기재부, 기재부 상에 설치된 스킨부를 포함한다.
기재부는 복잡한 3차원 입체 형상의 솔리드 재질인 반면, 스킨부는 천, 가죽, 인조 가죽 등의 플렉시블한 평면 재료이다.
복잡한 입체 형상의 기재부를 스킨부로 감싸는 래핑(wrapping) 공정시, 스킨부가 기재부에 팽팽하게 밀착되지 않고 들뜨거나 주름이 생기면 차량용 내장재 전체가 불량 처리된다.
래핑 공정 또는 프레스 접착 공정을 거치면 스킨부에 묻은 접착제가 활성화 온도에 도달하면서 스킨부가 접착제에 의하여 기재부에 가접착 또는 접착된다.
본 발명은 기재부와 함께 스킨부를 가열 및 가압하여 스킨부를 접착시킬 수 있는 새로운 금형 장치를 제공한다.
본 발명의 금형 장치는, 스킨부가 래핑된 기재부를 지지하는 지지 유니트; 상기 스킨부에 밀착되며 상기 스킨부를 가압하는 가압 유니트; 를 포함한다.
상기 가압 유니트가 상기 스킨부에 밀착되고 상기 가압 유니트의 전면으로부터 제1 온도의 공기가 배출될 수 있다.
가압 유니트는 스킨부에 밀착되며 스킨부를 가압할 수 있다. 국부적인 과열을 막고 신속한 승온을 위하여, 열풍 가열 구조를 취한다.
스킨부를 가열하되, 가압 유니트가 국부적으로 과열 또는 과압되지 않도록 특별한 재질로서 다공성 재질을 사용한다.
다공성 재질은 섬유질이 엉키면서 섬유질 사이에 공극이 형성된 것이므로 열전달 관점에서는 열풍/냉풍의 대류 및 전도가 복합되어 금속면의 국부 접촉에 의한 직접 전도보다 양호한 열 특성을 얻을 수 있다.
섬유질이 스킨부에 돌출 부분은 섬유질을 눌러서 국부 압력이 발생할 것이므로 금속면의 국부 접촉보다 국부 압력이 감소되는 압력 특성을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 차량용 내장재가 장착된 상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 금형 장치의 초기 상태를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 금형 장치의 최종 상태를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 케이스의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 송풍부의 다른 실시예로서 보텍스 튜브(vortex tube)를 도시한 사시도이다.
도 1 내지 도 5를 함께 참조하며, 본 발명의 금형 장치를 자세히 설명한다.
본 발명의 금형 장치는 스킨부(120)를 가압 및 가열하는 가압 유니트(530)를 구비한다.
가압 유니트(530)는 공기를 통과할 수 있는 다공성 재질로 이루어질 수 있다. 공기는 가압 유니트(530)의 배면을 통하여 유입되며, 다공성 재질의 공극을 통하여 이동되고, 가압 유니트(530)의 전면을 통하여 배출될 수 있다.
합성 수지나 금속 재질의 기재부(110)는 차량의 실내에 장착되는 골격에 해당한다. 스킨부(120)는 인테리어 기능을 위하여 스티치 등의 장식 시임(220)이나, 오목한 홈인 메인 시임 라인(240)이 형성된 상태로, 기재부(110) 표면에 주름없이 팽팽하게 래핑(wrapping)된다.
스킨부(120)가 래핑된 기재부(110)는 지지 유니트(510)에 의하여 지지될 수 있다. 가압 유니트(530)는 스킨부(120)에 밀착되며 스킨부(120)를 가압할 수 있다. 스킨부(120)와 밀착되는 전면을 통하여 제1 온도의 공기가 배출되며 스킨부(120)를 가열할 수 있다.
스킨부(120)와 기재부(110) 사이에는 접착제가 도포될 수 있다. 접착제는 50℃ 이상 90℃ 이하의 특정 온도 범위인 활성화 온도 범위에서 활성화될 수 있다. 이때, 접착성이 설정값 이상으로 양호하게 증가될 수 있다.
활성화 온도 범위에 도달해야 하는 스킨부(120)는 가압 유니트(530)의 전면에 의하여 가열된다. 가압 유니트(530)의 전면의 온도 또는 여기서 배출되는 공기의 제1 온도는 활성화 온도 범위에 속하거나 활성화 온도보다 높은 것이 바람직하다.
스킨부(120)는 천, 가죽, 인조 가죽 등의 2차원 평면 재질을 여러 조각 이어서 3차원 형상으로 봉합한 것이다. 기재부(110)는 아예 처음부터 복잡한 3차원 곡면 형상으로 만들어진다. 서로 오차를 갖는 스킨부(120)를 기재부(110)에 주름없이 씌우려면, 스킨부(120)를 기재부(110) 위에 대면시킨 다음 스킨부(120)의 가장 자리를 팽팽하게 당겨야 스킨부(120)는 주름없이 기재부(110)에 씌울 수 있다. 이 공정이 래핑 공정이다.
래핑 공정이 완료되면 마치 다리미질을 하는 것과 같이 스킨부(120)를 가열 및 가압하여 기재부(110) 위에 완전 고정시키는 프레스 접착 공정을 수행한다.
래핑 공정에서는 스킨부(120)의 주름을 없애기 위하여 기재부(110)에 스킨부(120)를 떼었다가 붙이는 과정을 여러 번 반복한다. 래핑 공정에서는 접착제가 완전한 접착력을 가지면 안되고 래핑에 도움을 줄 만큼만 적당히 붙도록 약단의 점성만 있으면 충분하다.
프레스 접착 공정에서는 접착제가 활성화 온도 범위에 있도록 가열해야 스킨부(120)를 설정값으로 정해진 완전한 접착력으로 고정시킬 수 있다. 접착제는 활성화 온도 범위에 있을 때 용융되고 접착 성분이 활성화되며 소정의 접착력을 발휘할 수 있다. 접착제는 냉각되면 점성없이 완전 경화될 수 있다. 따라서, 프레스 접착 공정에서는 가압 유니트(530)를 가열할 필요가 있다.
한편, 프레스 접착 공정에서 스킨부(120)의 접착이 완료되면, 온도를 떨어뜨려 접착제를 비활성화시키거나 경화시키고, 스킨부(120)의 완전 고정 상태가 유지되게 한다.
본 발명의 일 실시예로서, 가압 유니트(530)의 가열 및 냉각을 반복해야 빠른 시간에 많은 개수의 스킨부(120)를 래핑 및 프레스 접착시킬 수 있다.
가압 유니트(530)의 표면 형상을 스킨부(120)의 3차원 형상과 아무리 동일하게 설계하여도, 양산되는 스킨부(120)와 일정 치수의 가압 유니트(530)의 접촉면에는 3차원 오차가 존재하기 마련이다. 이 부분은 국부적으로 과다 압력으로 접촉되거나, 세게 접촉한 상태에서 열전도가 국부적으로 일어나 과다하게 가열될 여지가 있다.
예를 들어, 의류를 다리미질할 때와 같이, 가압 유니트(530)를 히터 등으로 전도 가열하고 스킨부(120)를 가압하면, 형상 오차 등에 의하여 발생하는 가압 유니트(530)의 국부적인 고압 및 열전달로 인하여 스킨부(120)의 돌출된 부분 등이 번들 번들해지는 불량이 생길 수 있다.
본 발명은 접착제를 활성화 온도 범위에 도달시키기 위하여 스킨부(120)를 가열하되, 가압 유니트(530)가 국부적으로 과열 또는 과압되지 않도록 특별한 재질로서 다공성 재질을 사용한다.
다공성 재질은 섬유질이 엉키면서 섬유질 사이에 공극이 형성된 것이므로 열전달 관점에서는 열풍/냉풍의 대류 및 전도가 복합되어 금속면의 국부 접촉에 의한 직접 전도보다 양호한 열 특성을 얻을 수 있다. 섬유질이 스킨부(120)에 돌출 부분은 섬유질을 눌러서 국부 압력이 발생할 것이므로 금속면의 국부 접촉보다 국부 압력이 감소되는 압력 특성을 얻을 수 있다.
또한, 가열 온도나 가압력이 신속하게 증가 또는 감소되면서 국부적인 과열 또는 과압은 방지되도록 특별한 재질을 사용한다. 다공성 재질은 오로지 전도에 의하지 않고, 열전달 매개체로서 열풍/냉풍을 통과시키므로 신속한 열전달 및 과열 방지 특성을 확보할 수 있다.
이때, 금속성 다공성 재질은 열전달 특성을 더욱 좋게 할 수 있다. 다공성 재질의 공극을 형성하는 섬유질이 금속 재질인 것이 국부 과압 방지를 위한 적당한 탄성 확보, 신속한 열전달, 국부 접촉 부분의 과다 열전달 방지, 고온 사용 내구성, 변형 방지 등에 유리할 수 있다.
따라서, 다공성 재질의 가압 유니트(530)는 Fe, Cr, Ni, Mo, C, Si, Mn, P, S, N 중 적어도 하나의 성분을 포함할 수 있다. 다공성 재질의 가압 유니트(530)는 전체 부피의 10% 이상의 공극을 포함할 수 있다. 공극 비율이 많을수록 탄성, 대류 열전달, 국부 접촉 압력 방지 등에 유리할 수 있다. 공극 비율이 작을수록 고온 사용 내구성, 변형 방지 등에 유리할 수 있다.
가압 유니트(530)는 도 2의 초기 위치와 도 3의 최종 위치를 번갈아 승강될 수 있다. 도 3과 같이 가압 유니트(530)는 스킨부(120)에 밀착되며 스킨부(120)를 가압할 수 있다. 국부적인 과열을 막고 신속한 승온을 위하여, 열풍 가열 구조를 취한다.
일 실시예로서, 가압 유니트(530)가 스킨부(120)에 밀착되는 면의 주변에 배기 유니트(540)가 마련될 수 있다. 공기는 가압 유니트(530)의 전면 및 배기 유니트(540)를 통하여 배출될 수 있다.
배기 유니트(540)는 가압 유니트(530)의 배압을 조절할 수 있고, 이에 따라 가압 유니트(530) 배면의 공급 압력 또는 가압 유니트(530) 전면의 배출 압력을 조절할 수 있다. 예를 들어 배기 유니트(540)를 클로즈하면, 가압 유니트(530) 전면의 배출 압력이 높아질 수 있다.
배기 유니트(540)를 통하여 배출되는 공기의 배출 압력 또는 배출 유량이 조절될 수 있다. 이에 따라, 가압 유니트(530)의 전면을 통하여 배출되는 공기의 배출 압력 또는 배출 유량이 조절될 수 있다.
일 실시예로서, 공기를 공급하는 공급 유니트(560)가 마련될 수 있다. 열풍 또는 냉풍을 공급하는 송풍기 등이 공급 유니트(560)에 설치될 수 있다.
확산 유니트(520)는, 공급 유니트(560)와 가압 유니트(530) 사이에 배치될 수 있다. 확산 유니트(520)는 캐비티(550)를 빈 공간으로서 갖는 중공의 케이스일 수 있으며, 공급 유니트(560)에서 공급된 공기를 가압 유니트(530)의 배면에 확산시킬 수 있다.
공급 유니트(560)는 프레스 접착 공정에서 열풍을 공급한 후, 접착 완료 시점에서 냉풍을 공급하여 접착제의 비활성화 또는 완전 경화를 신속하게 완료할 수 있다.
공급 유니트(560)는, 제1 온도의 공기를 공급한 후 가압 유니트(530)를 냉각하기 위하여 제1 온도보다 낮은 제2 온도의 공기를 공급할 수 있다. 제1 온도는 접착제의 활성화 온도 범위에 속하거나 활성화 온도 범위보다 높을 수 있다. 제2 온도는 활성화 온도 범위보다 낮을 수 있고 냉풍이 공급될 수 있다.
가열 및 냉각의 신속성은 다공성 재질에 의하여 달성될 수 있다. 공극 사이의 공기는 불어내면 신속히 교체될 수 있다. 꽉 찬 솔리드 재질을 가열 및 냉각하는 것보다 공극에 의하여 방열되는 섬유질을 가열 및 냉각하는 것이 더욱 신속할 수 있다.
도 4를 참조하면, 가열 유니트의 공기 유동성을 증가시키기 위하여, 확산 유니트(520)는 제1 공간(521) 및 제2 공간(522)을 포함하는 여러 개의 공간으로 구획될 수 있다. 제1 공간(521)이 가압 유니트(530)의 배면에 대면되는 위치와 제2 공간(522)이 가압 유니트(530)의 배면에 대면되는 위치는 서로 이웃할 수 있다. 공기 유동 통로의 형성으로 원활한 열풍/냉풍의 공급이 이루어질 수 있다.
예를 들어 제1 공간(521)은 공급 유니트(560)와 가열 유니트의 배면을 연결하는 통로가 되고 열풍을 공급하는 통로가 될 수 있다. 제2 공간(522)은 가열 유니트의 배면과 배기 유니트(540)를 연결하는 통로가 되고 가열 유니트의 전면으로 배출된 공기가 원활하게 배기시키는 통로가 될 수 있다.
도 5를 참조하면, 공급 유니트(560)의 일 실시예로서 보텍스 튜브가 마련될 수 있다. 보텍스 튜브는, 압축 공기(610)를 공급하면, 스핀 챔버(620)에서 공기의 압력이 공기의 회전력으로 바뀌고 회전하는 공기가 밸브 벽면과 마찰되면서 발열되며 고온 보텍스(630)가 형성될 수 있다. 이를 열풍 소스로 사용할 수 있다.
공급된 압력이 고온 보텍스(630)로 전환되면 에너지 보존에 의하여 상대적으로 차가운 공기인 저온 보텍스(670)가 형성되며, 저온 보텍스(670)는 고온 보텍스(630)의 내부에 형성될 수 있다. 이를 냉풍 소스로 사용할 수 있다.
공급 유니트(560)에 보텍스 튜브를 마련하고, 공기 입구(600)에는 고압 공기를 공급하며, 확산 유니트(520)를 향하여 저온 노즐(660)과 고온 노즐(640)을 스위칭시키면 열풍 공급을 냉풍 공급으로 신속 전환할 수 있다.
보텍스 튜브는 압축 공기(610)를 공급받는 공기 입구(600)와, 압축 공기(610)가 고온 공기(650)로서 배출되는 고온 노즐(640)과, 압축 공기(610)가 저온 공기로서 배출되는 저온 노즐(660)을 구비할 수 있다.
공급 유니트(560)는 가압 유니트(530)를 가열할 때 고온 공기(650)를 확산 유니트(520)에 공급할 수 있다. 공급 유니트(560)는 가압 유니트(530)를 냉각할 때 저온 공기를 확산 유니트(520)에 공급할 수 있다.
100...차량용 내장재 110...기재부
120...스킨부(skin portion) 220...장식 시임(decoration seam)
240...메인 시임 라인(main seam line)
510...지지 유니트 520...확산 유니트
521...제1 공간 522...제2 공간
530...가압 유니트 540...배기 유니트
550...캐비티(cavity) 560...공급 유니트
600...공기 입구 610...압축 공기
620...스핀 챔버(spin chamber) 630...고온 보텍스(hot vortex)
640...고온 노즐(hot nozzle) 650...고온 공기(hot air)
660...저온 노즐(cold nozzle) 670...저온 보텍스(cold vortex)

Claims (9)

  1. 스킨부가 래핑된 기재부를 지지하는 지지 유니트;
    상기 스킨부에 밀착되며 상기 스킨부를 가압하는 가압 유니트; 를 포함하고,
    상기 가압 유니트가 상기 스킨부에 밀착되고 상기 가압 유니트의 전면으로부터 제1 온도의 공기가 배출되는 금형 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스킨부와 상기 기재부 사이에는 접착제가 도포되고,
    상기 접착제는 50℃ 이상 90℃ 이하의 특정 온도 범위인 활성화 온도 범위에서 접착성이 활성화되며,
    상기 가압 유니트의 전면의 온도 또는 상기 공기의 제1 온도는 상기 활성화 온도 범위에 속하거나 상기 활성화 온도보다 높은 금형 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가압 유니트는 다공성 재질로 이루어지고,
    상기 공기는 상기 가압 유니트의 배면을 통하여 유입되며, 상기 다공성 재질의 공극을 통하여 이동되고, 상기 가압 유니트의 전면을 통하여 배출되는 금형 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가압 유니트는 다공성 재질로 이루어지고,
    상기 다공성 재질의 상기 가압 유니트는 Fe, Cr, Ni, Mo, C, Si, Mn, P, S, N 중 적어도 하나의 성분을 포함하며, 전체 부피의 10% 이상의 공극을 포함하는 금형 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가압 유니트가 상기 스킨부에 밀착되는 면의 주변에 대면되는 배기 유니트를 포함하고,
    상기 공기는 상기 가압 유니트의 전면 및 상기 배기 유니트를 통하여 배출되며,
    상기 배기 유니트를 통하여 배출되는 상기 공기의 배출 압력 또는 배출 유량이 조절되면, 상기 가압 유니트의 전면을 통하여 배출되는 상기 공기의 배출 압력 또는 배출 유량이 조절되는 금형 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 공기를 공급하는 공급 유니트;
    상기 공급 유니트와 상기 가압 유니트 사이에 배치되며 상기 공급 유니트에서 공급된 공기를 상기 가압 유니트의 배면에 확산시키는 확산 유니트; 를 포함하는 금형 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 스킨부와 상기 기재부 사이에는 접착제가 도포되고,
    상기 접착제는 50℃ 이상 90℃ 이하의 특정 온도 범위인 활성화 온도 범위에서 접착성이 활성화되며,
    상기 공급 유니트는, 상기 제1 온도의 공기를 공급한 후 상기 가압 유니트를 냉각하기 위하여 상기 제1 온도보다 낮은 제2 온도의 공기를 공급하며,
    상기 제1 온도는 상기 활성화 온도 범위에 속하거나 상기 활성화 온도 범위보다 높고,
    상기 제2 온도는 상기 활성화 온도 범위보다 낮은 금형 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 확산 유니트는 제1 공간 및 제2 공간을 포함하는 여러 개의 공간으로 구획되고,
    상기 제1 공간이 상기 가압 유니트의 배면에 대면되는 위치와 상기 제2 공간이 상기 가압 유니트의 배면에 대면되는 위치는 서로 이웃한 금형 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 공급 유니트는 보텍스 튜브를 구비하고,
    상기 보텍스 튜브는 압축 공기를 공급받는 공기 입구와, 상기 압축 공기가 고온 공기로서 배출되는 고온 노즐과, 상기 압축 공기가 저온 공기로서 배출되는 저온 노즐을 구비하며,
    상기 공급 유니트는 상기 가압 유니트를 가열할 때 상기 고온 공기를 상기 확산 유니트에 공급하거나, 상기 가압 유니트를 냉각할 때 상기 저온 공기를 상기 확산 유니트에 공급하는 금형 장치.
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