KR101444087B1 - 전자기기 케이스의 커버 내부재 사출 성형 금형 및 이를 이용한 커버 내부재 형성 방법 - Google Patents

전자기기 케이스의 커버 내부재 사출 성형 금형 및 이를 이용한 커버 내부재 형성 방법 Download PDF

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Abstract

요구되는 성질이 다른 복수의 부분을 갖는 전자기기 케이스의 커버 내부재를 인서트 사출로 성형하기 위한 커버 내부재 사출 성형 금형 및 이를 이용한 커버 내부재 형성 방법이 개시된다. 개시된 커버 내부재 사출 성형 금형은, 상부 코어 및 하부 코어가 밀착되어 형성되는 캐비티(cavity)에 투명창을 삽입하고 용융 수지를 주입하여 제품을 형성한다. 여기서 투명창은, 중심부와, 중심부의 외주변에 중심부의 두께보다 얇고 중심부의 상측면 및 하측면과 단차지게 돌출된 외주부를 구비한다. 커버 내부재 사출 성형 금형의 하부 코어 상측면에는 투명창의 중심부가 안착되는 하부 안착 홈과, 중심부 이외의 부분의 커버 내부재의 하부 형상을 한정하는 하부 형상 한정 홈이 형성된다. 중심부가 하부 안착홈에 안착된 때 외주부가 하부 형상 한정 홈의 영역을 침범하고, 하부 형상 한정 홈의 바닥면과 외주부 사이에는 용융 수지가 침투하는 틈이 형성된다.

Description

전자기기 케이스의 커버 내부재 사출 성형 금형 및 이를 이용한 커버 내부재 형성 방법{Injection mold for inner cover member of electronic device and method for forming inner cover member using the same}
본 발명은 스마트폰과 같은 전자기기의 케이스의 커버 내부재를 사출 성형하는 장치와 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금형 내에 삽입되는 투명창 부분과 사출 성형되는 부분 간의 단차가 매우 작은 커버 내부재를 형성하기 위한 커버 내부재 사출 성형 금형과, 이를 이용한 커버 내부재 형성 방법에 관한 것이다.
사출 성형(injection molding)은 용융 상태의 수지를 금형의 내부에 주입 후 냉각하여 제품을 형성하는 공법으로, 압축성형(compression molding), 압출성형(extrusion molding) 등의 다른 성형 공법에 비해 제품의 형태 및 사이즈에 제한이 적으며 생산성 및 작업 능률이 우수하여 플라스틱 제품의 성형에 폭넓게 사용되고 있다.
도 1은 스마트폰 케이스의 일 예를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 커버 내부에 삽입되는 커버 내부재의 일 예를 도시한 사시도이다. 근래에 휴대용 통신기기로 많이 사용되는 스마트폰(smart phone)은 디스플레이 패널(display panel)이 대형화됨에 따라 포켓(pocket)에 넣고 다니기에는 약간 불편한 사이즈(size)가 되었고, 낙하, 충돌 등으로 인한 스마트폰 손상 가능성이 높아지게 되었다. 그로 인해 스마트폰 케이스(1)가 출시되고 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 스마트폰 케이스(1)는 스마트폰(미도시)이 끼워져 탑재되도록 오목한 홈이 형성된 베이스(base)(2)와, 베이스(2)의 개방된 전면(前面)을 여닫는 방식으로 개폐하도록 부착된 커버(cover)(4)를 구비한다.
커버(4)는 얇은 가죽, 부직포, 또는 천으로 된 외피와, 커버(4)의 강성을 유지하기 위해 상기 외피의 내부에 내재된 커버 내부재(10)를 구비한다. 커버 내부재(10)는 커버(4)가 닫힌 상태에서도 스마트폰의 디스플레이 패널의 일부분을 관찰할 수 있도록 투명하게 형성된 투명창(11)과, 투명창(11) 바깥에 보강부(20)를 구비한다. 보강부(20)에는 외피가 덮여지나, 투명창(11)에는 외피가 덮여지지 않으며, 외피가 덮여진 보강부(20)와, 투명창(11)의 두께가 대략 같아지도록 보강부(20)의 두께는 투명창(11)의 두께보다 약간 작게 형성된다.
커버 내부재(10) 중 투명창(11) 부분은 외피가 덮여지지 않으므로 스크래치(scratch)가 억제될 수 있게 통상적으로 4H 이상의 경도가 요구되며, 예를 들어, 소위 아크릴 수지로도 불리는 PMMA(polymethylmethacrylate) 수지로 형성된다. 그러나, 보강부(20) 부분까지도 PMMA로 형성되면 PMMA는 취성(brittleness)이 강하여 부러지기 쉬우므로, 예를 들어, PC(polycarbonate)　수지로 형성된다.
상기 커버 내부재(10)를 형성하기 위하여 PC 수지로 된 시트(sheet)의 양 측면에 PMMA 수지로 된 시트를 압착하고 보강부(20) 부분을 PC 수지 시트만 남고 PMMA 수지 시트는 제거되도록 수치제어(numerical control) 가공하는 방법이 사용되거나, 투명창(11) 부분을 PMMA 수지로 먼저 사출하고, 연이어 보강부(20) 부분을 PC 수지로 사출하는 이중 사출 방법이 사용되었다.
그런데, 전자(前者)인 수치제어 가공 방법은 수치제어 가공 면적이 커서 가공 비용 상승과 가공 시간 지연으로 생산성이 떨어지는 문제가 있고, 후자(後者)인 이중 사출 방법은 투명창(11) 부분이 충분히 경화되기 전에 보강부(20) 부분의 성형이 진행되어 투명창(11) 부분의 경도와 투명도가 저하되는 문제가 있다. 상기 경도와 투명도 저하 문제를 해소하기 위해 추가 작업을 진행하게 되면 생산성이 떨어지고 비용이 상승하는 문제가 수반된다.
대한민국 등록특허공보 제10-0787735호
본 발명은, 요구되는 성질이 다른 복수의 부분을 갖는, 전자기기 케이스의 커버 내부재를 인서트 사출로 성형하기 위한 커버 내부재 사출 성형 금형 및 이를 이용한 커버 내부재 형성 방법을 제공한다.
또한 본 발명은, 금형 내에 삽입되는 투명창 부분과 사출 성형되는 부분 간의 단차가 매우 작은 전자기기 케이스의 커버 내부재를 제조하기 위한 커버 내부재 사출 성형 금형 및 이를 이용한 커버 내부재 형성 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 상부 코어 및 하부 코어가 밀착되어 형성되는 캐비티(cavity)에 투명창을 삽입하고 용융 수지를 주입하여 제품을 형성하는 커버 내부재 사출 성형 금형에 있어서, 상기 투명창은, 중심부와, 상기 중심부의 외주변에 상기 중심부의 두께보다 얇고 상기 중심부의 상측면 및 하측면과 단차지게 돌출된 외주부를 구비하며, 상기 하부 코어의 상측면에는 상기 투명창의 중심부가 안착되는 하부 안착 홈과, 상기 중심부 이외의 부분의 커버 내부재의 하부 형상을 한정하는 하부 형상 한정 홈이 형성되고, 상기 중심부가 상기 하부 안착홈에 안착된 때 상기 외주부가 상기 하부 형상 한정 홈의 영역을 침범하고, 상기 하부 형상 한정 홈의 바닥면과 상기 외주부 사이에는 상기 용융 수지가 침투하는 틈이 형성되는 커버 내부재 사출 성형 금형을 제공한다.
상기 하부 안착 홈과 상기 하부 형상 한정 홈의 높이 차는 0.1 내지 1mm 일 수 있다.
본 발명의 커버 내부재 사출 성형 금형은 상기 캐비티에 주입된 용융 수지가 경화되도록 냉각하는 냉각 수단을 더 구비하고, 상기 냉각 수단은 상기 투명창보다 상기 투명창의 이외의 부분을 더 높은 온도에서 냉각시키도록 구성될 수 있다.
본 발명의 커버 내부재 사출 성형 금형은, 상기 투명창이 상기 하부 안착 홈에 안착되도록 안내하는 것으로, 그 상단부가 상기 하부 코어의 상측면에서 위로 돌출되어 상기 투명창에 체결되는 적어도 하나의 가이드 핀(guide pin)을 더 구비할 수 있다.
상기 적어도 하나의 가이드 핀은 위로 돌출되는 방향으로 탄성 바이어스(bias)되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 커버 내부재 사출 성형 금형은, 상기 캐비티 내에서 형성되고 상기 하부 코어의 상측면에 들러붙은 제품을 들어 올려 상기 하부 코어의 상측면에서 분리하는 이젝트 핀(eject pin)을 더 구비하고, 상기 이젝트 핀에 의해 상기 제품이 상기 하부 코어의 상측면에서 들어 올려지면 상기 제품이 상기 가이드 핀으로부터 분리되도록 구성될 수 있다.
또한 본 발명은, 본 발명의 커버 내부재 사출 성형 금형을 이용한 커버 내부재 형성 방법으로서, 상기 투명창을 상기 적어도 하나의 가이드 핀에 체결하고 상기 하부 안착 홈에 안착시키는 투명창 탑재 단계, 상기 상부 코어와 상기 하부 코어를 밀착하고, 상기 캐비티에 용융 수지를 주입하는 수지 사출 단계, 상기 용융 수지를 냉각하여 제품으로 경화시키는 경화 단계, 및 상기 상부 코어와 상기 하부 코어를 분리하고 상기 하부 코어의 상측면에서 상기 제품을 취출하는 취출 단계를 구비하는 커버 내부재 형성 방법을 제공한다.
상기 투명창에는 상기 적어도 하나의 가이드 핀의 상단부가 관통하는, 상기 적어도 하나의 가이드 핀의 개수와 같은 개수의 가이드 핀 홀(hole)이 형성되고, 상기 투명창 탑재 단계에서 상기 적어도 하나의 가이드 핀의 상단부를 그에 대응하는 가이드 핀 홀에 끼우면 상기 투명창이 상기 하부 안착 홈에 안착될 수 있게 정렬될 수 있다.
상기 가이드 핀 홀은 상기 투명창의 외주부에 형성될 수 있다.
상기 외주부의 길이는 0.5 내지 1mm 일 수 있다.
상기 투명창은 PMMA(polymethylmethacrylate) 수지로 이루어진 시트(sheet)와 PC(polycarbonate)　수지로 이루어진 시트를 압착하여 형성되고, 상기 수지 사출 단계에서 주입되는 용융 수지는 용융된 PC(polycarbonate)　수지일 수 있다.
본 발명에 의하면, 삽입물인 투명창을 하부 코어의 상측면에 안착시킬 때 가이드 핀으로 투명창을 체결하도록 구성되어 투명창을 상기 상측면에 빠르고 정확하게 안착시킬 수 있다. 따라서, 인서트 사출 성형되는 커버 내부재의 생산성이 향상되고, 작업 불량을 줄일 수 있으며, 생산 원가를 절감할 수 있다. 이러한 효과는 하부 코어 상측면의 하부 안착 홈과 하부 형상 한정 홈 간의 높이 차가 미세한 경우에 더욱 두드러진다.
도 1은 스마트폰 케이스의 일 예를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 커버 내부에 삽입되는 커버 내부재의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 커버 내부재 사출 성형 금형을 이용하여 형성된 사출 성형 제품을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 커버 내부재 사출 성형 금형을 도시한 단면도이다.
도 5는 도 4의 가이드 핀을 확대 도시한 단면도이다.
도 6은 도 4의 하부 코어의 상측면을 도시한 평면도이다.
도 7 내지 도 10은 도 4의 커버 내부재 사출 성형 금형을 이용한 커버 내부재 형성 방법을 순차적으로 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 커버 내부재 사출 성형 금형, 및 이를 이용한 커버 내부재 형성 방법을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 커버 내부재 사출 성형 금형을 이용하여 형성된 사출 성형 제품을 도시한 단면도로서, 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 커버 내부재 사출 성형 금형(40)(도 4 참조)을 이용하여 형성된 사출 성형 제품(29)은 도 2에 도시된 것과 같은 커버 내부재(10)와, 그 주변의 게이트 웨이스트(gate waste)(25)를 구비한다. 커버 내부재(10)는 투명창(11)과 그 주변의 보강부(20)를 구비한다. 투명창(11)은 내층(12)과, 내층(12)의 양 측면에 적층된 제1 외층(13) 및 제2 외층(14)을 구비한다. 내층(12)은 PC(polycarbonate)　수지로 이루어진 시트(sheet)이고, 제1 외층(13) 및 제2 외층(14)은 PMMA(polymethylmethacrylate) 수지로 이루어진 시트이며, 이들을 압착하여 투명창(11)을 형성할 수 있다. 내층(12), 제1 외층(13), 및 제2 외층(14)의 두께(T2, T3, T4)는 각각 0.5mm 이고, 투명창(11)의 두께(T1)는 1.5mm 이다.
또한, 투명창(11)은 내층(12), 제1 외층(13), 및 제2 외층(14)이 적층되어 형성된 중심부의 외주변에, 상기 중심부의 두께(T1)보다 얇고 상기 중심부의 상측면 및 하측면과 단차지게 돌출된 외주부(17)를 구비한다. 외주부(17)는 투명창(11)과 보강부(20)의 경계 부분에 존재하며, 내층(12)이 제1 외층(13) 및 제2 외층(14)의 외주 경계를 넘어 주변으로 확장된 것이다. 제2 외층(14)의 외주 경계와 비교하여 외주부(17)가 돌출된 길이(P1)는 0.5 내지 1mm 이다. 한편, 제1 외층(13)의 외주 경계는 제2 외층(14)의 외주 경계보다 주변으로 더 확장되며, 확장된 길이(P2)는 0.2 내지 0.4 mm 이다. 이와 같이 차이를 줌으로써 커버(4)(도 1 참조)의 외피를 보강부(20)에 덮었을 때 투명창(11)을 통해 외피의 경계선이 보이지 않아 깨끗하고 고급스러운 심미감이 형성된다.
보강부(20)는 PC(polycarbonate)　수지로 형성되며 그 두께(T5)는 1mm 이다. 커버(4)(도 1 참조)의 외피 두께를 고려하여 투명창(11)의 두께(T1)보다 얇게 형성된 것인데, 이로 인해 제1 외층(13)의 하측면과 보강부(20)의 하측면 사이에 단차지게 형성된 높이 차(T6)는 0.25mm 이고, 제2 외층(14)의 상측면과 보강부(20)의 상측면 사이에 단차지게 형성된 높이 차(T7)는 0.25mm 이다.
투명창(11)의 외주부(17)에는 한 쌍의 가이드 핀 홀(guide pin hole)(15)이 위아래로 관통하도록 형성된다. 인서트 사출 성형 과정에서 가이드 핀(90)(도 7 참조)의 선단이 가이드 핀 홀(15)에 끼워지고, 그 상태로 용융된 PC 수지가 캐비티(CAV)(도 8 참조)에 주입되어 보강부(20)가 형성되므로, 완성된 사출 성형 제품(29)에서 가이드 핀 홀(15)은 외주부(17)와 보강부(20)를 함께 관통하도록 형성된다.
상술한 바와 같이 외주부(17)가 돌출된 길이(P1)는 0.5 내지 1mm 인데, P1이 0.5mm 보다 작으면 외주부(17)에 가이드 핀 홀(15)을 형성하기도 어렵고, 투명창(11)과 보강부(20) 사이의 결합력이 약해져 불량율이 높아질 수 있다. 한편, 인서트 사출 성형 과정에서 고온의 용융 수지가 외주부(17)를 에워싸게 되는데 P1이 1mm 보다 크면 외주부(17)가 변형되거나 용융될 수 있다.
투명창(11)에 가까운 보강부(20)의 일 측 단부에는 스마트폰(미도시)의 스피커(speaker)(미도시)에서 생성되는 소리가 전달될 수 있게 개방된 소리 전달 통공(22)이 형성되고, 투명창(12)에서 먼 보강부(20)의 타 측 단부에는 스마트폰 케이스 커버(4)(도 2 참조)를 닫았을 때 스마트폰(미도시) 전면(前面) 하단부의 돌출 버튼(미도시)이 수용될 수 있게 오목하게 파여진 돌출 버튼 수용 홈(23)이 형성된다.
게이트 웨이스트(gate waste)(25)는 보강부(20)의 주변에 보강부(20)와 동일한 소재로 형성된다. 게이트 웨이스트(25)는 캐비티(CAV)(도 8 참조)에 용융 수지를 균일하고 빠르게 주입하기 위해 형성된 게이트(76)(도 4 참조)에 용융 수지가 채워지고 경화되어 형성된다. 보강부(20)와 게이트 웨이스트(25) 사이의 절단선(cutting line)(27)을 따라 게이트 웨이스트(25)를 절단 제거하여 커버 내부재(10)를 얻을 수 있다. 게이트 웨이스트(25)의 하단부는 이젝트 핀(65)(도 4 참조)와의 경계면일 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 커버 내부재 사출 성형 금형을 도시한 단면도이고, 도 5는 도 4의 가이드 핀을 확대 도시한 단면도이며, 도 6은 도 4의 하부 코어의 상측면을 도시한 평면도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 다른 커버 내부재 사출 성형 금형(40)은 승강 가능한 상부 금형(41)과 그 아래의 하부 금형(61)을 구비한다. 상부 금형(41)은 상부 금형 베이스(42)와 그에 지지된 상부 원판(45)과, 상부 원판(45)에 고정 지지된 상부 코어(upper core)(50)를 구비한다. 상부 금형 베이스(42) 중앙에는 용융 수지가 사출 성형 금형(40)의 외부에서 내부로 사출 주입되는 입구인 스프루 부시(sprue bush)(43)가 구비된다. 스프루 부시(43)를 통해 금형(40) 내부로 유입된 용융 수지는 러너(runner)(46)를 통해 상부 코어(50) 내부로 유입된다.
하부 금형(61)은 바닥에 지지되는 하부 금형 베이스(62)와, 사이에 스페이서(spacer)(미도시)가 개재된 채 상기 하부 금형 베이스(62)에 지지되는 하부 원판(68)과, 하부 원판(68)에 고정 지지된 하부 코어(lower core)(70)를 구비한다. 하부 코어(70)와 상부 코어(50)가 서로 밀착되면 양 자 사이에 용융 수지가 주입되어 사출 성형 제품(29)(도 3 참조)의 형상을 한정하는 캐비티(CAV)가 형성된다.
캐비티(CAV)는 하부 코어(70)의 상측면과 상부 코어(50)의 하측면에 의해 한정된다. 도 6을 참조하면, 하부 코어(70)의 상측면에는 삽입물인 투명창(11)(도 3 참조)의 중심부가 안착되는 하부 안착 홈(80)과, 하부 안착 홈(80) 주변에 보강부(20)(도 3 참조)의 하부 형상을 한정하는 하부 형상 한정 홈(82)이 형성된다. 구체적으로, 하부 안착 홈(80)에는 제1 외층(13)(도 3 참조)의 하측면이 안착되며, 하부 안착 홈(80)이 하부 형상 한정 홈(82)보다 더 오목하게 파여져 있다. 하부 안착 홈(80)과 하부 형상 한정 홈(82) 사이에는 미세하게 단차가 형성되어 있고, 그 높이 차는 제1 외층(13)의 하측면과 보강부(20)의 하측면 사이의 높이 차(T6)(도 3 참조)와 실질적으로 같다. 도 3에 도시된 실시예에서는 상기 높이 차(T6)가 0.25mm 이나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 더 작거나 더 클 수 있다. 예를 들어, 하부 안착 홈(80)과 하부 형상 한정 홈(82) 사이의 높이 차는 0.1 내지 1mm 일 수 있다.
하부 형상 한정 홈(82)의 일 측 단부에는 소리 전달 통공(22)(도 3 참조)을 한정하기 위해 상측으로 돌출된 소리 전달 통공 형성 돌기(84)가 마련되고, 하부 형상 한정 홈(82)의 타 측 단부에는 돌출 버튼 수용 홈(23)(도 3 참조)을 한정하기 위해 상측으로 돌출된 돌출 버튼 수용 홈 형성 돌기(85)가 마련된다.
한편, 상부 코어(50)의 하측면에는 투명창(11)(도 3 참조)의 중심부가 안착되는 상부 안착 홈(56)(도 8 참조)과, 상부 안착 홈(56) 주변에 보강부(20)(도 3 참조)의 상부 형상을 한정하는 상부 형상 한정 홈(57)(도 8 참조)이 형성된다. 상부 안착 홈(56)과 상부 형상 한정 홈(57)은 하부 안착 홈(80)과 하부 형상 한정 홈(82)에 각각 대응된다. 상부 안착 홈(56)에는 제2 외층(14)(도 3 참조)의 상측면이 안착되며, 상부 안착 홈(56)이 상부 형상 한정 홈(57)보다 더 오목하게 파여져 있다. 상부 안착 홈(56)과 상부 형상 한정 홈(57) 사이에는 미세하게 단차가 형성되어 있고, 그 높이 차는 제2 외층(14)의 상측면과 보강부(20)의 상측면 사이의 높이 차(T7)(도 3 참조)와 실질적으로 같다.
도 4 및 도 6을 함께 참조하면, 하부 형상 한정 홈(82)의 주변에는 오목하게 게이트(gate)(76)가 형성되고 하부 형상 한정 홈(82)에 연결된다. 상부 금형(41)이 하부 금형(61)과 밀착되면 러너(46)의 하단이 게이트(76)에 연결된다. 따라서, 스프루 부시(43)를 통해 금형(40) 내부로 유입된 용융 수지는 러너(46)와 게이트(76)를 거쳐 캐비티(CAV)로 주입된다.
도 4 내지 도 6을 함께 참조하면, 커버 내부재 사출 성형 금형(40)은 삽입물인 투명창(11)(도 3 참조)이 하부 안착 홈(80)에 안착되도록 안내하는 한 쌍의 가이드 핀(guide pin)(90)을 더 구비한다. 가이드 핀(90)은 하부 코어(70)를 위아래로 가로질러 관통하며, 그 상단부가 하부 안착 홈(80)에 근접한 하부 형상 한정 홈(82)의 특정 지점에서 위로 돌출된다.
한 쌍의 가이드 핀(90)의 상단부에 투명창(11)의 한 쌍의 가이드 핀 홀(15)을 끼워 체결하면 투명창(11)이 하부 안착 홈(80)의 위에 정확하게 정렬되고, 그 상태로 투명창(11)을 아래로 내리면 투명창(11)이 하부 안착 홈(80)에 정확하게 안착된다. 만약 가이드 핀(90)이 없다면 하부 안착 홈(80)과 하부 형상 한정 홈(82)의 미세한 높이 차(T6)로 인해 작업자가 투명창(11)을 하부 안착 홈(80)에 정확하게 안착시키는 데 어려움을 느낄 것이고, 이로 인해 작업 에러(error)가 빈번히 발생하고, 커버 내부재(10)의 생산성도 저하될 것이다.
한 쌍의 가이드 핀(90)은 하부 코어(70) 상측면의 위로 돌출되는 방향으로 탄성 바이어스(bias)되도록 구성된다. 구체적으로, 가이드 핀(90)과 일직선 상에 위치하는 하부 원판(68)의 상측면 지점에 스프링 홈(69)이 형성되고, 그 내부에 스프링(72)이 개재되며, 스프링(72)과 가이드 핀(90)의 하단부 사이에는 가이드 핀 지지대(73)가 개재된다. 이와 같은 구성으로 가이드 핀(90)의 상단부가 상부 코어(50)의 하강으로 아래로 가압되면 스프링(72)이 수축하면서 가이드 핀(90)이 아래로 밀리고, 상부 코어(50)가 다시 상승하면 스프링(72)이 탄성 복원되면서 가이드 핀(90)의 상단부가 다시 하부 코어(70) 상측면의 위로 돌출된다.
커버 내부재 사출 성형 금형(40)은 사출 성형 제품(29)을 들어 올려 하부 코어(70)의 상측면에서 분리하는 복수의 이젝트 핀(eject pin)(65)을 더 구비한다. 이젝트 핀(65)의 상단부는 게이트(76)와 연결되고, 이젝트 핀(65)의 하단부는 하부 금형 베이스(62)와 하부 원판(68) 사이의 밀판(64)에 고정 지지된다. 캐비티(CAV) 내에 주입된 용융 수지가 경화되고, 상부 금형(41)이 상승하여 하부 금형(61)으로부터 분리된 후에 사출 성형 제품(29)(도 3 참조)이 하부 코어(70)의 상측면에 들러 붙어 있는데, 밀판(64)이 상승하여 이젝트 핀(65)이 상승하고 사출 성형 제품(29)이 들어 올려져 하부 코어(70) 상측면으로부터 분리된다. 이때 사출 성형 제품(29)이 가이드 핀(90)의 상단부로부터 분리된다.
커버 내부재 사출 성형 금형(40)은 캐비티(CAV)에 주입된 용융 수지가 경화되도록 냉각하는 냉각 수단을 더 구비한다. 구체적으로, 상기 냉각 수단은 냉각수와 같은 냉매가 상부 코어(50) 및 하부 코어(70)를 관통하도록 형성된 냉매 유로(52, 54, 72, 74)를 포함할 수 있다. 냉매가 상기 냉매 유로(52, 54, 72, 74)를 통과하며 상부 코어(50) 및 하부 코어(70)를 냉각시켜 캐비티(CAV)에 주입된 용융 수지를 경화시킨다.
냉매 유로(52, 54, 72, 74)는 상대적으로 고온인 냉매가 흐르는 고온 냉매 유로(52, 72)와, 상대적으로 저온인 냉매가 흐르는 저온 냉매 유로(54, 74)로 구분된다. 고온 냉매 유로(52, 72)는 상부 형상 한정 홈(57)(도 8 참조) 위의 상부 코어(50) 내부와, 하부 형상 한정 홈(82) 아래의 하부 코어(70) 내부를 관통하도록 배열되고, 저온 냉매 유로(54, 74)는 상부 안착 홈(56)(도 8 참조) 위의 상부 코어(50) 내부와, 하부 안착 홈(80) 아래의 하부 코어(70) 내부를 관통하도록 배열된다.
인서트 사출 성형 과정에서 고온의 용융 수지가 삽입물인 투명창(11)에 직접 닿아 투명창(11)이 부분적으로 변형되거나 용융될 수 있는데, 저온 냉매 유로(54, 74)를 통해 저온의 냉매를 유동시켜 투명창(11)과 그 주변을 더욱 빠르고 낮은 온도로 냉각함으로써 투명창(11)의 변형이나 용융을 방지할 수 있다. 고온 냉매 유로(52, 72)로는 약 80℃ 온도의 냉각수가 흐르고, 저온 냉매 유로(54, 74)로는 약 30℃ 온도의 냉각수가 흐르도록 구성된다.
도 7 내지 도 10은 도 4의 커버 내부재 사출 성형 금형을 이용한 커버 내부재 형성 방법을 순차적으로 도시한 단면도로서, 이하에서는 도 4 내지 도 6에 도시된 커버 내부재 사출 성형 금형(40)을 이용한 커버 내부재 형성 방법을 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예에 따른 커버 내부재 형성 방법은, 삽입물 탑재 단계, 수지 사출 단계, 경화 단계, 및 취출 단계를 구비한다.
도 7을 참조하면, 상기 삽입물 탑재 단계는 삽입물인 투명창(11)을 한 쌍의 가이드 핀(90)에 체결하고 하부 코어(70) 상측면의 하부 안착 홈(80)에 안착시키는 단계이다. 투명창(11)의 외주부(17)에 형성된 한 쌍의 가이드 핀 홀(15)(도 3 참조)에 하부 코어(70) 상측면으로 돌출된 한 쌍의 가이드 핀(90)의 상단부를 끼우고, 투명창 제1 외층(13)의 하측면이 하부 코어(70)의 상측면에 닿도록 투명창(11)을 아래로 내리면 투명창(11)의 중심부가 하부 안착 홈(80)에 정확하게 정렬되어 안착된다. 투명창(11)의 중심부가 하부 안착 홈(80)에 안착된 때 투명창(11)의 외주부(17)는 하부 형상 한정 홈(82)의 영역을 침범한다. 하부 형상 한정 홈(82)의 바닥면과 외주부(17) 사이에는 용융 수지가 침투할 수 있는 틈이 형성된다. 도 3을 참조하면, 그 틈은 T1-(T2+T4+T6) 이다.
상기 수지 사출 단계는, 도 8에 도시된 바와 같이 상부 금형(41)(도 4 참조)을 아래로 내려 상부 코어(50)와 하부 코어(70)를 밀착하여 캐비티(CAV)를 형성하고, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 캐비티(CAV)에 용융 수지를 주입하는 단계이다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 상부 코어(50)와 하부 코어(70)가 밀착되면 상부 코어(50) 하측면의 상부 안착 홈(56)에 투명창 제2 외층(14)이 끼워져 안착되고, 상부 형상 한정 홈(57)와 하부 형상 한정 홈(82)이 함께 보강부(20)의 형상을 한정한다. 이때 투명창(11)의 외주부(17)는 상부 형상 한정 홈(57)의 영역을 침범하게 되며, 상부 형상 한정 홈(57)의 천장면과 상기 외주부(17) 사이에는 용융 수지가 침투할 수 있는 틈이 형성된다. 도 3을 참조하면, 그 틈은 T1-(T2+T3+T&) 이다.
가이드 핀(90)의 상단부는 상부 코어(50)의 상측면에 의해 탄성 복원 가능하게 아래로 밀려 내려간다. 상기 용융 수지는 게이트(76)를 통과하여 상부 형상 한정 홈(57)과 하부 형상 한정 홈(82)에 의해 한정되는 캐비티(CAV)에 주입되며, 게이트(76)에도 주입된다. 상기 용융 수지는 용융된 PC 수지이다.
상기 경화 단계는 용융 수지를 냉각하여 사출 성형 제품(29)(도 10 참조)으로 경화시키는 단계로서, 냉매 유로(5, 54, 72, 74)를 통해 냉매를 흘려 열 교환을 촉진함으로써 신속하게 용융 수지를 경화할 수 있다. 사출 성형 제품(29)은 일체로 형성된 투명창(11)과, 보강재(20)와, 게이트 웨이스트(25)를 구비한다.
도 10을 참조하면, 상기 취출 단계는 상부 금형(41)(도 4 참조)을 상승시켜 상부 코어(50)(도 9 참조)와 하부 코어(70)를 분리하고, 하부 코어(70) 상측면에 들러붙어 있는 사출 성형 제품(29)을 취출하는 단계이다. 상부 코어(50)가 상승하면 가이드 핀(90)이 탄성 복원하여 원위치로 상승한다. 상부 금형(41)이 상승된 상태에서 밀판(64)(도 4 참조)을 상승시키면 이젝트 핀(65)의 상단부가 게이트 웨이스트(25)를 밀어 올려 사출 성형 제품(29)이 하부 코어(70)의 상측면에서 분리되며, 가이드 핀 홀(15)이 가이드 핀(90) 상단부에서 벗어나 사출 성형 제품(29)이 한 쌍의 가이드 핀(90)으로부터 분리된다.
작업자는 하부 코어(70) 상측면에서 분리된 사출 성형 제품(29)을 집어 금형(40)(도 4 참조)에서 취출한다. 추후에 절단선(27)을 따라 절개하여 게이트 웨이스트(25)를 제거함으로써 커버 내부재(10)가 완성된다. 작업자는 빈 하부 코어(70) 상측면에 새로운 투명창(11)을 탑재함으로써 새로운 사출 성형 제품(29)의 성형 과정을 진행할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 커버 내부재 40: 커버 내부재 사출 성형 금형
41: 상부 금형 45: 상부 원판
50: 상부 코어 52, 54, 72, 74: 냉매 유로
61: 하부 금형 65: 이젝트 핀
68: 하부 원판 70: 하부 코어
76: 게이트 90: 가이드 핀

Claims (11)

  1. 상부 코어 및 하부 코어가 밀착되어 형성되는 캐비티(cavity)에 투명창을 삽입하고 용융 수지를 주입하여 제품을 형성하는 커버 내부재 사출 성형 금형에 있어서,
    상기 투명창은, 중심부와, 상기 중심부의 외주변에 상기 중심부의 두께보다 얇고 상기 중심부의 상측면 및 하측면과 단차지게 돌출된 외주부를 구비하며,
    상기 하부 코어의 상측면에는 상기 투명창의 중심부가 안착되는 하부 안착 홈과, 상기 중심부 이외의 부분의 커버 내부재의 하부 형상을 한정하는 하부 형상 한정 홈이 형성되고,
    상기 중심부가 상기 하부 안착홈에 안착된 때 상기 외주부가 상기 하부 형상 한정 홈의 영역을 침범하고,
    상기 하부 형상 한정 홈의 바닥면과 상기 외주부 사이에는 상기 용융 수지가 침투하는 틈이 형성되는 것을 특징으로 하는 커버 내부재 사출 성형 금형.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 하부 안착 홈과 상기 하부 형상 한정 홈의 높이 차는 0.1 내지 1mm 인 것을 특징으로 하는 커버 내부재 사출 성형 금형.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 캐비티에 주입된 용융 수지가 경화되도록 냉각하는 냉각 수단을 더 구비하고, 상기 냉각 수단은 상기 투명창보다 상기 투명창의 이외의 부분을 더 높은 온도에서 냉각시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 커버 내부재 사출 성형 금형.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 투명창이 상기 하부 안착 홈에 안착되도록 안내하는 것으로, 그 상단부가 상기 하부 코어의 상측면에서 위로 돌출되어 상기 투명창에 체결되는 적어도 하나의 가이드 핀(guide pin)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 커버 내부재 사출 성형 금형.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 가이드 핀은 위로 돌출되는 방향으로 탄성 바이어스(bias)되도록 구성된 것을 특징으로 하는 커버 내부재 사출 성형 금형.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 캐비티 내에서 형성되고 상기 하부 코어의 상측면에 들러붙은 제품을 들어 올려 상기 하부 코어의 상측면에서 분리하는 이젝트 핀(eject pin)을 더 구비하고,
    상기 이젝트 핀에 의해 상기 제품이 상기 하부 코어의 상측면에서 들어 올려지면 상기 제품이 상기 가이드 핀으로부터 분리되도록 구성된 것을 특징으로 하는 커버 내부재 사출 성형 금형.
  7. 제4 항 내지 제6 항 중 어느 한 항의 커버 내부재 사출 성형 금형을 이용한 커버 내부재 형성 방법으로서,
    상기 투명창을 상기 적어도 하나의 가이드 핀에 체결하고 상기 하부 안착 홈에 안착시키는 투명창 탑재 단계;
    상기 상부 코어와 상기 하부 코어를 밀착하고, 상기 캐비티에 용융 수지를 주입하는 수지 사출 단계;
    상기 용융 수지를 냉각하여 제품으로 경화시키는 경화 단계; 및,
    상기 상부 코어와 상기 하부 코어를 분리하고 상기 하부 코어의 상측면에서 상기 제품을 취출하는 취출 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 커버 내부재 형성 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 투명창에는 상기 적어도 하나의 가이드 핀의 상단부가 관통하는, 상기 적어도 하나의 가이드 핀의 개수와 같은 개수의 가이드 핀 홀(hole)이 형성되고,
    상기 투명창 탑재 단계에서 상기 적어도 하나의 가이드 핀의 상단부를 그에 대응하는 가이드 핀 홀에 끼우면 상기 투명창이 상기 하부 안착 홈에 안착될 수 있게 정렬되는 것을 특징으로 하는 커버 내부재 형성 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 가이드 핀 홀은 상기 투명창의 외주부에 형성된 것을 특징으로 하는 커버 내부재 형성 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 외주부의 길이는 0.5 내지 1mm 인 것을 특징으로 하는 커버 내부재 형성 방법.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 투명창은 PMMA(polymethylmethacrylate) 수지로 이루어진 시트(sheet)와 PC(polycarbonate)　수지로 이루어진 시트를 압착하여 형성되고,
    상기 수지 사출 단계에서 주입되는 용융 수지는 용융된 PC(polycarbonate)　수지인 것을 특징으로 하는 커버 내부재 형성 방법.
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