KR101145140B1 - 자동차용 크래시패드의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엠보를 살리면서 변형이 적어 치수안정성 확보 및 우레탄발포에 의한 감성품질을 향상시킬 수 있는 자동차용 크래시패드의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 운전석 및 조수석의 전방 내측에 배치되는 코어층과, 상기 코어층의 외측을 감싸도록 형성되는 표피층을 성형하는 단계; 상기 코어층을 상부금형에 삽입하고, 상기 표피층을 하부금형에 삽입하는 단계; 상기 코어층과 표피층 사이에 완충작용을 하도록 발포재를 주입하는 단계; 상기 상부 및 하부금형을 닫아 발포재를 발포시키는 단계; 상기 상부 및 하부금형을 열어 성형된 제품을 탈형시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 크래시패드의 제조방법을 제공한다.

Description

자동차용 크래시패드의 제조방법{Manufacturing method of Crash pad for vehicle}

본 발명은 자동차용 크래시패드의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 운전석 및 조수석의 전방에 배치되어 충격을 완화시키는 자동차용 크래시패드의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차는 동력을 발생하는 부분인 엔진과, 외형을 구성하는 부분인 차체 및 차체에 장착되어 엔진에서 발생된 동력을 이용하여 주행 및 정지를 가능케 하는 섀시로 이루어져 있다.

이중에서 차체는 다수의 패널이 용접이나 볼트 등의 결합을 통해서 전체적인 차량의 외형을 이루고 있다.

또한, 차체에는 엔진 및 변속기를 비롯하여, 운행에 필요한 각종 부속품들이 장착되어 있으며, 충돌 및 전복 사고시에는 외부 충격으로부터 차실내의 승객을 보호할 수 있을 정도로 충분한 강성을 갖는 것이 요구됨과 동시에, 충격을 단계적으로 흡수하여 승객에게 전달되는 힘을 최소화함으로써 부상을 줄일 수 있도록 충격을 흡수할 수 있는 구조로 결합되어 있다.

이러한 차체의 구성요소 중에서 특히, 운전석 및 조수석의 전방에 배치되는 크래시 패드에는 클러스터가 설치되는 인스트루먼트 패널이 조립되는 것으로, 글러브 박스 등이 구비되어 있다.

이러한 크래시 패드는 전방 충돌사고시에 승객의 머리부분이 부딪쳐 다칠 우려가 있으므로, 어느 정도의 충격을 흡수할 수 있도록 우레탄 폼 등의 발포체가 내부에 충진되어 있다.

또한, 상기 크래시 패드는 운전석 및 조수석의 전방 내측에 배치된 코어과, 코어층의 외측을 감싸는 표피층과, 코어층과 표피층 사이에 크래시 패드 폼(FOAM)을 주입하여 완충작용을 하는 발포층으로 구성되어 있다.

종래의 크래시패드는 FRP재질로 차체의 센터기준으로 RH 와 LH로 분리되어

조립형으로 되어있다.

이에 제조방법은 FRP 구성품을 기포제거하기위한 사상단계와 하도/중도/상도로 구분되는 페인트 도장단계로 나눌수 있다.

그러나 종래의 크래시 패드는 도장시 페인트 도장면 위로 발생되는 기포 및

표면굴곡을 처리하기위한 사상공정에서 표면의 엠보무늬가 없어지거나 엷어지는 문제점이 있으며, FRP 성형후 경화되는 과정에서 변형이 되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 기존 문제점인 엠보를 살리면서 변형이 적어 치수안정성 확보 및 우레탄발포에 의한 감성품질을 향상시킬 수 있는 자동차용 크래시패드의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적은 운전석 및 조수석의 전방 내측에 배치되는 코어층과, 상기 코어층의 외측을 감싸도록 형성되는 표피층을 성형하는 단계;

상기 코어층을 상부금형에 삽입하고, 상기 표피층을 하부금형에 삽입하는 단계;

상기 코어층과 표피층 사이에 완충작용을 하도록 발포재를 주입하는 단계;

상기 상부 및 하부금형을 닫아 발포재를 발포시키는 단계;

상기 상부 및 하부금형을 열어 성형된 제품을 탈형시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 크래시패드의 제조방법에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 자동차용 크래시패드의 제조방법의 장점을 설명하면 다음과 같다.

1. 표피층에 TPO 시트 재질을 적용함으로써, 폐차 후 소각시 환경호르몬을 배출하지 않아 친환경적인 제품을 생산할 수 있다.

2. 코어층에 SMC 재질을 적용함으로써, 성형성이 뛰어나며 자동화가 용이하고 성형 싸이클이 짧아 대량생산에 유리한 장점이 있다.

3. 이형제를 금형에 도포하여 코어층 및 표피층을 삽입 후 탈형시 탈형이 용이하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 크래시패드를 나타내는 사시도
도 2는 도 1에서 A-A 단면도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 크래시패드의 제조금형을 나타내는 단면도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 크래시패드의 제조방법을 나타내는 순서도

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 크래시패드를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1에서 A-A 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 크래시패드의 제조금형을 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 크래시패드의 제조방법을 나타내는 순서도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 크래시패드(10)는 운전석 및 조수석의 전방 내측에 배치된 코어층(13)과, 상기 코어층(13)의 외측을 감싸는 표피층과, 상기 코어층(13)과 표피층 사이에 폴리우레탄 폼을 주입하여 완충작용을 하는 발포층(12)으로 구성되어 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 크래시패드(10)의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

1. TPO를 진공성형하여 표피층으로 TPO 시트를 제작하고, SMC를 이용하여 코어층(13)을 제작한다(S100).

상기 TPO(Olefin계 Thermoplastic Elastomer)는 TPE(Thermoplastic Elastomer)의 한 종류로 플라스틱과 고무의 장점을 겸비한 소재인데, 주로 PP(Poly-propylene)와 EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer)으로 제조되고 있다.

상기 TPO 시트는 친환경적인 재질로 소각시 다이옥신과 같은 염화물질의 발생 등 환경문제를 유발하지 않는 장점이 있다.

상기 SMC(Sheet Molding Compound)는 액상 매트릭스(MATRIX)수지에 저수축제, 충진제, 경화제, 증점제, 안료 등의 첨가제를 혼합한 수지 혼합물(COMPOUND)을 섬유 보강재에 함침시켜 시트상(Sheet相)으로 가공한 열경화성 중간 성형재료이다.

그리고, 정해진 패턴에 따라 SMC의 적당량을 절단하여 금형에 넣고 가열, 가압에 의하여 경화시킴으로서 제품을 성형한다. 점착성이 없고, 성형성이 뛰어나며, 특히 자동차용 소재는 고강도산업자재이고, 자동화가 용이하고 성형 싸이클이 짧아 타 열경화성 복합재료 성형방법에 비해 대량생산에 유리하다.

2. 이형제 도포(S110)

상기 이형제는 금형에 도포되어 코어층(13) 및 표피응 삽입 후 탈형시 탈형이 용이하게 한다.

이때, 이형제로 수성, 유성타입 등을 사용할 수 있고, 이형제의 도포량이 전면막을 형성하지 못하면 탈형이 어려워 불량의 원인이 된다. 이형제의 도포부위는 표피층의 엑세스(EXCESS) 부위와 코어층의 발포충진이 이루어지지 않는 곳을 도포하는것이 후가공의 손실(LOSS)를 감소하는 방법이다.

3. TPO 시트 및 SMC 코어층(13) 삽입(S120)

우레탄발포금형 중 상부금형(이하, '상형(20a)'이라 약칭함)에 SMC 코어층(13)을 삽입하여 고정하고, 우레탄발포금형 중 하부금형(이하, '하형(20b)'이라고 약칭함)에 TPO 시트(표피층)를 삽입하여 고정한다.

이때, 상기 TPO 시트를 하형(20b)에 삽입할 경우 주름이 발생하지 않도록 골고루 펴주고, 상기 SMC 코어층(13)은 위치가 변하지 않도록 상형(20a)에 완전 밀착 고정시킨다.

4. 폴리우레탄(PU) 주입(S130)

상기 폴리우레탄을 발포하부금형(20b)의 내부에 주입한다.

이때, 상부 및 하부금형(20a,20b)의 온도를 40~45℃로 유지하고, 폴리우레탄 원액의 온도를 20~28℃ 로 유지하는 것이 바람직하다.

왜냐하면, 금형온도가 40℃ 미만 또는 45℃를 초과할 경우 기공(Void) , 크레이터스(Craters) , 수축(Shringkage), 미성형의 원인이 된다

그리고 원액의 온도가 20℃ 미만 또는 28℃를 초과할 경우에도 기공(Void) , 크레이터스(Craters) , 수축(Shringkage), 미성형의 원인이 된다

또한, 원료의 배합비율은 폴리우레탄(Polyurethane):폴리이소이아누네이트(Polyisocyanurate)가 2:1로 배합되어야 하며, 주입량은 450g/sec 으로 합계(total) 2,750g이 투입된다.

5. 금형 닫음(S140)

상기 상형(20a) 및 하형(20b)을 닫아 금형 내부에 폴리우레탄을 발포한다.

이때 금형의 폐쇄시간은 1차성형 50sec, 가스빼기 30sec, 2차성형 300sec를 주어 성형한다. 왜냐하면, 상기 금형의 폐쇄시간이 50sec 이상일 경우 PU원액이 부풀어 오르면서 발생되는 가스가 배출이 늦어 기공(Void)발생으로 불량의 원인이 되기 때문이다.

6. 가스 빼기(S150)

상기 가스 빼기는 발포금형 상,하몰드를 클램프 고정을 느슨하게 하여 가스빼기 공간을 확보하여 배출한다. 가스 빼기를 하는 이유는 발포금형에서 포화반응(Blowing Reaction:폴리이소이아네이트와 물이만나 폴리우레아를 형성하는반응)으로 CO₂ 가스(Gas)가 발생하는데, 가스빼기가 늦을 경우 기공(Void)이 발생한다.

왜냐하면 가스빼기시간이 25sec미만일 경우에는 충분한 가스배출이 이루어지지 않아 기공(Woid)발생되며, 30sec를 초과하는 경우에는 2차성형이 늦어져 발포가 수축현상이 일어나 경화되기 때문이다.

7. 금형 오픈(S160)

상기 상형(20a) 및 하형(20b)을 오픈시켜 코어층(13), 발포층(12), 표피층으로 이루어진 크래시패드(10)를 경화시킨다.

왜냐하면 경화시간이 300sec 미만인 가벼운 충격에 견딜수 있는 겔(Gel)이 형성되지 못하여 수축 및 변형이 발생하며, 350sec 이상일경우에는 성형시간 과다로 생산성이 저하된다.

8. 탈형(S170)

상기 크래시패드(10)를 금형에서부터 탈형시키고, 탈형시 제품이 찢기지 않도록 조심해서 빼낸다.

9. 커팅 및 검사(S180)

상기 탈형된 크래시패드(10)를 커팅하고, 올바르게 커팅되었는지 검사한다.

이하, 본 발명을 다음 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 다음 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실시예

먼저, TPO를 진공성형하여 TPO 시트의 표피층을 제작하고, SMC 코어층(13)을 제작한다.

그다음, 이형제를 표피층의 엑세스(EXCESS) 부위와 코어층의 발포충진이 이루어지지 않는곳을 도포하고, TPO 시트를 하형(20b)에 삽입하여 진공을 주어 하형(20b)에 밀착시키며 , SMC 코어층(13)을 상형(20a)에 삽입한다.

계속해서 폴리우레탄(Polyurethane):폴리이소이아누네이트(Polyisocyanurate)가 2:1 배합비율로 2,750g을 하형(20b) TPO 시트위로 길이방향으로 투입한다. 이때, 금형의 온도를 40~45℃로 유지하고, 폴리우레탄 원액의 온도를 20~28℃, 습도는 80%를 유지한다.

그 다음, 상기 상형(20a) 및 하형(20b)을 닫아 폴리우레탄을 발포한다. 이때, 상형(20a) 및 하형(20b)의 1차성형 50sec 를 유지한다.

그리고, 몰드안에서 발생된 가스를 상형(20a)과 하형(20b)을 클램핑상태에서 느슨하게 오픈시켜 25~30sec 동안 가스빼기를 한후, 상형(20a)과 하형(20b)을 다시 완전폐쇄시켜 2차성형을 진행 발포시켜 제품을 경화시킨다. 상기 성형된 크래시패드(10)를 금형으로부터 탈형한 후 제품을 커팅하고 제품을 검사한다.

10 : 크래시패드 11 : 표피층
12 : 발포층 13 : 코어층
20a : 상부금형 20b : 하부금형

Claims (6)

1. 자동차용 크래시패드의 제조방법에 있어서,
   TPO를 진공성형하여 TPO 시트로 이루어진 표피층(11)을 제작하고, SMC를 이용하여 코어층(13)을 제작하는 단계;
   우레탄 발포금형으로 되어 있는 상부금형(20a)에 코어층(13)을 삽입 고정하고, 하부금형(20b)에 표피층(11)을 삽입 고정하는 단계;
   상기 코어층(13)과 표피층(11)이 고정되어 있는 상부금형(20a)과 하부금형(20b)의 내부에 폴리우레탄을 주입한 후에 상부금형(20a)과 하부금형(20b)을 닫은 다음, 금형의 온도를 40~45℃로 유지하고, 폴리우레탄 원액의 온도를 20~28℃로 유지시키면서 폴리우레탄을 발포시키되, 금형의 폐쇄시간은 1차 성형 50sec, 가스빼기 30sec, 2차 성형 300sec를 발포 성형하는 단계;
   금형 오픈 후, 코어층(13), 발포층(12), 표피층(13)으로 이루어진 제품을 300~350sec 동안 경화시킨 다음에 제품을 탈형하는 단계;
   로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 크래시패드의 제조방법.
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