KR101498552B1 - 다층 부품을 제조하기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 성형 코어(5)와 가요성 폴리우레탄 피복층(4)을 포함하는 다층 부품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 코어 자체는 60을 초과하는 쇼어 A 경도를 갖는 기재 재료, 특히 열가소성 재료로 제조된 성형 기재층(1)을 포함한다. 가요성 폴리우레탄 피복(4)은 반응 오버몰딩(ROM) 공정에 의해 제조되고, 폴리우레탄 반응 혼합물은 코어 표면의 적어도 제 1 영역에서 폐쇄 주형 내에서 성형된다. 성형 코어(5)는 상기 기재층(1) 외에, 기재층(1) 상에 성형되고/되거나 기재층(1)이 성형된 연질 재료를 포함한다. 이러한 성형된 연질 재료는 60 미만의 쇼어 A 경도를 갖고, 가요성 폴리우레탄층(4)과 기재층(1) 사이에 연질층(2)을 형성하고/하거나 ROM 공정 동안 주형(11,12)의 내부벽을 결합시키는 시일(3)을 형성한다.
Figure R1020087030656
기재층, 연질층, 가요성 폴리우레탄층, 주형, 성형 코어

Description

다층 부품을 제조하기 위한 방법{METHOD FOR PRODUCING A MULTILAYERED PART}
본 발명은, 성형 코어(moulded core)와, 가요성 폴리우레탄 피복층 또는 가요성 일체식 피복 폴리우레탄 발포층에 의해 형성된 가요성 폴리우레탄층을 포함하는 다층 부품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 코어 자체는 60을 초과하는 쇼어(Shore) A 경도를 갖는 기재 재료로 제조된 성형 기재층을 포함한다. 가요성 폴리우레탄층은 400 ㎏/㎥를 초과하고, 바람직하게는 500 ㎏/㎥를 초과하는 평균 밀도를 갖는다. 이러한 방법은, 주형을 개폐하도록 서로 이동 가능한 적어도 제 1 및 제 2 주형 섹션을 갖는 주형을 제공하는 단계와, 주형 폐쇄시 코어의 표면과 주형의 내부벽 사이에 간격이 존재하도록 주형 내부에 성형 코어를 제공하는 단계와, 코어 표면의 적어도 제 1 영역을 폴리우레탄 반응 혼합물로 오버몰딩하도록 코어의 표면과 주형의 내벽 사이의 상기 간격에 폴리우레탄 반응 혼합물을 주입하는 단계와, 가요성 폴리우레탄층을 제조하도록 상기 간격에서 폴리우레탄 반응 혼합물을 경화시키는 단계와, 주형을 개방하고 제조된 다층 부품을 제거하는 단계를 포함한다.
다층 부품(multilatered part)은, 특히 자동차 산업용 내부 트림(interior trim)일 수 있고, 이는 가요성 피복층 또는 가요성 일체식 피복 발포층 및 3차원 형상에 따라 코어로 성형된 강성 기재층을 포함한다. 이보다 더 큰 내부 트림부는 일반적으로 제 1 주형부에 예비 제조된 기재층을 위치시키고, 제 2 주형부에 예비 제조된 피복층을 위치시키며, 기재와 피복층 사이에 폴리우레탄 백포움(backfoam) 시스템을 가하여 제조된다. 이러한 방식으로, 피복층은 기재층에 접착되고, 백포움층에 의해 연질감이 제공된다. 폴리우레탄 피복층은 예를 들어 EP-B-0 379 246호에 개시된 바와 같이 주형 표면에 폴리우레탄 반응 혼합물을 분무해서 제조될 수 있다. 백포움 주형의 공동(cavity)의 실링을 제거하기 위해, 기재층은 WO 2005/021230호에 개시된 바와 같이 엘라스토머 피복층에 압착될 수 있다.
더 작은 트림 부품을 제조하기 위해, 전술한 백포움 시스템은 너무 고가이고, 비교적 높은 불량률(scrap rate)(노후화된 후 보이게 되는, 예를 들어, 백포우밍 공정 중 제조된 기포에 의한 제조 부품의 가시적인 결함 때문)을 갖는다. 실제로, 이에 따라, 가요성 폴리우레탄 피복층은 일반적으로 이러한 보다 작은 부품용을 위해 기재층 상에 직접, 보다 구체적으로는 소위 ROM(reaction overmoulding: 반응 오버몰딩) 공정에 따라 성형된다. 공지된 ROM 공정에서, 강성 기재 또는 코어는 하부 주형 섹션, 보다 구체적으로는 하부 주형 섹션의 홈(groove)에 제공된 가요성 시일(flexible seal)에 위치되고, 하부 주형의 상부에 상부 주형 섹션을 내린 후에, 폴리우레탄 반응 혼합물이 폐쇄 주형 공동 내로 주입되어, 시일에 의해 한정된 코어의 표면적을 덮는다.
US 7 014 208호는 내부 차량 트림 패널, 보다 상세히는 인스트루먼트 패널의 에어백 커버부를 제조하기 위한 공정을 개시하는데, 이 공정에서 구조적인 코어층은 열가소성 엘라스토머 또는 대안적으로 폴리우레탄 피복 재료로 오버몰딩된다. 인스트루먼트 패널의 에어백 커버부에서, 코어층은 비교적 가요성인 힌지 재료의 시트의 배면에 성형된 열가소성 기재층으로 구성된다. 힌지 재료는 바람직하게는 열가소성 엘라스토머로 형성된다. 힌지 재료의 인장 강도를 증가시키기 위해, 나일론 또는 폴리에스테르 스크림(scrim)이 그 내부에 포함된다. 인스트루먼트 패널은 기재에 비해 일반적으로 더 연질감을 갖는 외부층을 위한 피복 재료를 이용함으로써 촉감이 부드럽고 매끄럽게 된다.
전술한 ROM 공정의 단점은, 폴리우레탄 피복 재료가 강성 기재보다 연질감을 더 제공하더라도, 기재층과 피복층 사이에 가요성 또는 반가요성 백포움 층의 존재에 의해 얻어질 수 있는 원하는 연질감을 제공할 수 없다는 점이다.
다른 단점은, ROM 주형에서 제공될 가요성 시일이 다수의 문제점을 갖고 있다는 점이다. 우선, 강성 기재가 시일의 상부에 위치되기 때문에, 시일은 주형에서 기판의 위치를 결정하고, 따라서 기재의 표면과 주형의 내부 표면 사이의 간격의 폭, 달리 말하면 가요성 피복층의 두께를 결정한다. 시일 홈의 깊이의 공차(실제 +/- 0.1 mm)와 시일의 전체 높이{실제 +/- 0.4 mm; 시일 본체의 공차와 돌출 시일 립(projecting seal lip)을 포함함}의 공차 때문에, 피복의 두께는, 특히 예를 들어 1.2 내지 1.4 mm인 피복의 평균 두께에 비해, 상당히(최악의 경우 +/- 0.5 mm 또는 1 mm의 전체 요동) 변화될 수 있다. 피복층이 더 얇을수록, 기포와 같은 보다 가시적인 표면 결함이 더 많이 나타나게 된다. 또한, 트림 부품이 차량 내부(예를 들어, 인스트루먼트 패널)에 이후 합체되면, 이들 피복 두께의 변화 때문에 전이가 고르지 않을 것이다. 이는 불량을 야기한다. 시일의 다른 문제점은, 시일 홈 내로 수동으로 절단되고 수동으로 위치된다는 점이다. 이에 필요한 시간 외에, 이러한 수동 취급은 실링 효율에 특별한 변동을 야기하고, 너무 긴 시일은 기재를 상당히 위로 돌출시키고, 너무 짧은 시일은 반응성 폴리우레탄 재료로 시일 홈의 오염을 야기할 수 있는데, 이는 물론 주형 세척 시간의 낭비 때문에 방지되어야 한다.
주형에 시일을 제공할 필요없이 기재상에서 ROM 공정에 의해 성형된 실질적으로 플래시가 없는(flash free) 폴리우레탄층을 얻기 위해, US 2004/0108614호는 기재와 상부 주형 섹션 사이에 시일을 형성하는 돌출된 연속 순환 릿지(ridge)를 기재에 제공하는 것을 개시하고 있다. 이러한 공지된 공정의 단점은, 요구되는 실링 기능을 달성하기 위해 적절한 압축성과 변형성을 나타내는 재료로 기재가 제조되어야 한다는 점이다. 따라서, 이러한 공정은, 예를 들어 US 2004/0108614호에 개시된 바와 같은 자동차용 음향 차단 시스템을 제조하기 위해 사용될 수는 있지만, 자동차용의 보다 강성이거나 또는 자체 지지 내부 트림 부품을 제조하기 위해서는 사용될 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은, 다층 부품(multilayered part)을 제조하기 위한 새로운 방법을 제공하는 것으로, 폴리우레탄 피복층은 기재 층을 포함하는 코어 상에 ROM 공정에 의해 제조되고, 이러한 방법은 백포움층에 의해 얻어질 수 있는 바와 같이 보다 더 연질감을 가능하게 하고/하거나 ROM 공정에서 요구되는 시일에 관한 전술한 문제점을 방지할 수 있도록 한다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 방법은, 가요성 폴리우레탄층을 제조하기 위해 폴리우레탄 반응 혼합물로 오버몰딩된 코어가, 기재층과, 기재층 상에 성형된 적어도 하나의 연질 성형부를 포함하거나, 기재층이 연질 성형 부품 상에 성형되거나 또는 기재층과 연질의 성형 부품이 서로 성형되고, 상기 연질 성형 부품은 60 미만의 쇼어 A 경도를 갖는 연질의 재료로 제조되고 코어 표면의 제 2 영역을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방법은, 제 1 실시예에서, 코어 표면의 제 1 영역, 즉 폴리우레탄 반응 혼합물과 오버몰딩된 코어 표면의 영역이 성형 표면의 제 2 영역, 즉 연질의 재료에 의해 형성된 영역과 중첩되어, 이러한 중첩 영역에서 연질의 재료가 기재층과 가요성 폴리우레탄층 사이에 연질층을 형성하는 기재층의 이러한 위치에서 코어의 연질의 성형 부품 또는 연질의 성형 부품들 중 하나를 제공함으로써, 백포움층에 의해 얻어질 수 있는 연질감을 이룰 수 있도록 한다. 제 2 실시예에서, 본 발명에 따른 방법은 또한 제 1 영역의 모서리를 따라 적어도 부분적으로 연질의 재료가 연장하는 기재층의 이러한 위치에서 코어의 연질 성형 부품 또는 연질 성형 부품 중 다른 하나를 제공하고, 이러한 폴리우레탄 반응 혼합물이 코어 표면의 상기 제 1 영역 상에 성형될 때 연질의 재료가 상기 폴리우레탄 반응 혼합물용의 성형 시일을 형성하도록 주형의 내벽에 접하도록 주형 내에 미리 제조된 성형 코어를 위치시켜 전술한 시일(seal) 문제를 해결할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 방법의 중요한 장점은, 경질의 기재 재료 외에 연질의 재료를 포함하는 성형 코어의 제조가, 특히 기재 재료와 연질 재료가 모두 열가소성 재료일 때 비교적 적은 추가 비용만을 수반하여, 코어는 다중부품 성형 공정(예를 들어 소위 2K 사출 성형, 압축 성형 공정과 같은 저압 성형 공정과 사출 성형 공정의 조합 또는 공통 사출 성형 공정에 의해)에 의해 제조될 수 있다는 점이다. 이러한 추가 비용은, 추가 단계에서 기재층과 가요성 피복층 사이에 백포움층을 성형하기 위한 초과 비용보다 훨씬 더 적다. 또한, 기재 재료상에 실링(sealing) 기능을 갖는 연질 재료를 제공하기 위한 추가 비용은 주형 내에서 시일을 수동으로 위치시키는데 관련된 비용과, 이러한 수동 공정으로부터 얻어지는 불량에 비해 매우 낮다.
본 발명은, 또한 본 발명에 따른 방법에 의해 얻어질 수 있는 다층 부품에 관한 것이다.
본 발명의 다른 상세 및 장점은, 본 발명에 따른 다층 부품과 방법의 소정의 특정 실시예의 이하의 설명으로부터 명백하게 될 것이다. 이러한 설명에 사용되는 도면 부호는 첨부된 도면과 관련된다.
도 1은, 제 1 폐쇄 주형의 기재층을 성형하는 단계를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는, 성형된 코어를 얻기 위해 연질 재료로 제 2 폐쇄 주형의 기재 재료를 오버몰딩하는 단계를 도시한 도면.
도 3은, 반응 오버몰딩(ROM) 공정에 따라 가요성 폴리우레탄 피복층을 제조하기 위해 폴리우레탄 반응 혼합물로 제 3 주형 내의 코어를 오버몰딩하는 단계를 도시한 도면.
도 4는, 전술한 도면에 도시된 방법에 의해 얻어지는 다층 부품을 개략적으로 도시한 도면.
도 5는, 다층 부품의 다른 실시예를 개략적으로 도시한 도면.
본 발명은, 다층 부품, 특히 자동차용 내부 트림 부품 및 이러한 방법에 의해 얻어질 수 있는 부품의 제조 방법에 관한 것이다. 트림 부품은 이러한 방법에 의해 큰 트림 부품도 생산될 수 있지만, 쓰레기통 덮개 또는 컵 홀더와 같이 비교적 작은 트림 부품일 것이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 방법에 의해 얻어질 수 있는 다층 부품을 개략적으로 도시한다. 이러한 부품은 비교적 강성의 기재층(1)과, 두 개의 연질의 성형 부품, 즉 연질층(2)과 시일(3)과, 가요성 폴리우레탄층(4)을 포함한다. 도 4에서 연질층(2)은 기재층(1)의 오목부에 위치해서, 도 5에서 연질층(2)은 기재층 위로 돌출하였으나, 상부 표면은 기재층(1)의 표면과 사실상 동일 평면이다.
본 발명에 따르면, 연질 성형 부품, 즉 연질층(2)과 시일(3)은 60 미만의 쇼어(Shore) A 경도를 갖는 연질 재료로 제조되지만, 기재층(1)은 60 초과의 쇼어 A 경도를 갖는 기재 재료로 제조된다. 연질층(2)과 시일(3)은 서로 동일하거나 서로 상이한 재료로 제조될 수 있다.
연질층(2)은 기재층(1) 상에 성형되거나 또는 기재층(1)은 연질층 상에 성형된다. 연질층(2)이 성형되는 이러한 방식에 관계없이, 시일(3)은 또한 기재층(1) 상에 성형되거나 또는 기재층이 시일 상에 성형된다. 대안적으로, 기재층과 연질 재료는 동시에, 특히 공압출 성형(co-injection moulding) 공정에 의해 성형될 수 있어서, 기재층(1)과 연질 성형 부품(2,3)은 서로 성형된다. 따라서 기재층(1), 연질층(2) 및 시일(3)은 연질 재료(또는 시일이 연질층과 상이한 재료로 제조되는 경우 재료들)와 기재 재료로 성형된 코어(5)를 형성한다. 가요성 폴리우레탄층(4)은 코어 표면의 제 1 영역을 커버한다. 시일(3)은 제 1 영역의 모서리를 따라 연장하는 반면, 연질층(2)은 제 1 영역과 중첩되는 코어 표면의 제 2 영역을 형성하여, 중첩되는 영역에서, 연질층(2)은 추가 연질감을 제공하도록 기재층(1)과 가요성 폴리우레탄층(4) 사이에 놓인다.
기재층(1)은 비교적 강성이고, 특히 500 MPa를 초과하고, 바람직하게는 700 MPa를 초과하는 ASTM D790에 따라 측정된 굴곡율(flexural modulus)을 갖는다. 기재층이 예를 들어 바람직하게는 유리 섬유 또는 유리 섬유 매트로 보강된 폴리우레탄 재료인 열경화성 재료로 제조될 수 있지만, 기재는 바람직하게는 특히 유리 섬유로 보강될 수 있는 열가소성 재료로 제조된다. 이러한 열가소성 재료는 PC(폴리카보네이트), ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌) 및 ABS 혼합물, 특히 PC/ABS, SMA(스티렌 말레산 무수물), PPO(폴리페닐렌 산화물), TPO(열가소성 올레핀), 특히 PP(폴리프로필렌), 폴리아세탈, 특히 POMs(폴리옥시메틸렌), 나일론, 폴리에스테르, 아크릴 및 폴리설폰으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 가요성 폴리우레탄층(4)은 비교적 가요성이고 특히 100 MPa 미만, 바람직하게는 75 MPa 미만, 보다 바람직하게는 55 MPa 미만, 그리고 가장 바람직하게는 40 MPa 미만의 ASTM D790에 따라 측정된 굴곡율을 갖는다. 가요성 폴리우레탄층을 제조하기 위한 적절한 반응 혼합물은 본원에서 참조로 포함된 EP-B-0 929 586호 및 WO 04/000905호에 개시된다.
연질층(2)이 가요성 폴리우레탄층(4)과 기재층(1) 사이에 놓이는 영역에서는, 가요성 폴리우레탄층(4)은 2.2 mm 미만, 바람직하게는 1.9 mm 미만, 보다 바람직하게는 1.6 mm 미만의 평균 두께를 갖는 가요성 폴리우레탄 피복층(일반적으로 600 ㎏/㎥을 초과하는 평균 밀도를 갖는)인 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 연질층(2)의 부드러움은 다층 부품의 외면을 만질 때 최적으로 느낄 수 있다. 피복층은 일반적으로 0.4 mm를 초과하고, 바람직하게는 0.7 mm를 초과하고, 보다 바람직하게는 1.0 mm를 초과하는 두께를 가질 것이다. 가요성 폴리우레탄층은 또한 가요성 일체식 피복 폴리우레탄 발포층일 수 있다. 이러한 층은 폴리우레탄 피복층보다 두껍고, 트림 부품에 소정의 보다 나은 연질감을 제공할 수 있다. 이는 특히 다층 부품이 연질층(2)을 포함하지 않는 영역에서 또는 다층 부분이 연질층(2)을 전혀 포함하지 않을 때 유리하다. 피복층의 경우와 일체식 피복 발포층의 경우 모두, 가요성 폴리우레탄층은 요구되는 기계적인 특성(인장 강도, 전단 강도 등)을 제공하기 위해 400 ㎏/㎥를 초과하고, 바람직하게는 500 ㎏/㎥을 초과하는 평균 전체 밀도를 갖는다.
종래의 백포움층에 의해 얻어질 수 있는 연질감과 같은 연질감을 얻는다는 점에서, 외부 폴리우레탄층(4)과 기재층(1) 사이에 놓인 연질층(2)의 재료는 30 미만, 보다 바람직하게는 20 미만, 가장 바람직하게는 10 미만의 쇼어 A 경도를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 연질층(2)은 2 mm를 초과하고, 보다 바람직하게는 3 mm를 초과하는 평균 두께를 갖는 것이 바람직하다. 연질층(2)의 성형시 가공 문제를 방지하기 위해, 10 mm 미만, 보다 바람직하게는 7 mm 미만의 평균 두께를 갖는 것이 바람직하다.
쇼어 A 경도는 DIN 53505에 따라 결정된다. 연질층(2)이 6 mm 미만의 두께를 가지면, DIN 표준이 6 mm의 최소 샘플 두께를 명시하기 때문에 경도 측정시에 두 개 이상의 층이 서로 적층되어야 한다. 연질층(2)의 평균 두께는 그 표면적, 즉 연질층에 의해 형성된 코어의 영역을 그 체적으로 나눔으로써 쉽게 계산될 수 있다.
이하에서 보다 상세히 설명되는 다층 부품의 제조 동안의 실링 기능의 관점에서, 시일(3)의 연질 재료는 50 미만, 보다 바람직하게는 40 미만이고 10 초과의 쇼어 A 경도를 갖는 것이 바람직하다. 시일(3)은 또한 적어도 1 mm, 보다 바람직하게는 적어도 2 mm, 보다 바람직하게는 적어도 3 mm의 평균 높이(시일(3)이 주형 표면에 대해 제조 공정에서 압박되는 방향에서 측정되는)를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 시일(3)은 성형된 기재층(1)의 홈(6)에서 바람직하게는 적어도 부분적으로 리세스(recess)되어, 제조된 부품의 기재층(1) 밖으로 짧은 길이만큼 돌출하고 주형 표면에 시일이 압착시 기재 재료로부터 일부 측면 지지를 수용한다.
시일(3)의 재료와 연질층(2)의 재료는 바람직하게는, 300 ㎏/㎥ 초과, 바람직하게는 400 ㎏/㎥ 초과, 보다 바람직하게는 500 ㎏/㎥ 초과의 평균 밀도를 갖는다. 이러한 높은 밀도는 제조 공정 동안, 보다 구체적으로는 연질층의 상부에 가요성 폴리우레탄층을 성형하는 동안 적절한 지지를 제공하기 위한 연질층의 제조 공 정 그리고 효과적인 실링을 달성하기 위한 시일의 제조 공정 동안 유리하다. 연질 재료는 바람직하게는 비다공질(non-cellular) 또는 미세 다공질(micro-cellular) 재료이지만, 물리적 또는 화학적 블로잉제(blowing agent)를 사용함으로써 얻어지는 다공질 재료일 수 있다. 다공질 재료의 밀도는 전술한 하한계 이상이면, 대부분의 다공은 폐쇄 다공이어서, 효율적인 실링 또는 지지가 달성될 수 있다.
시일(3) 또는 연질층(2)에 사용되는 연질 재료는 열경화성 폴리우레탄 재료일 수 있지만 바람직하게는 열가소성 엘라스토머이다. 이러한 열가소성 엘라스토머는 열가소성 우레탄(TPUs), 스티렌 공중합체, 열가소성 올레핀(TPOs), 열가소성 실리콘 및 엘라스토머 합금으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 연질 재료는 바람직하게는 적어도 하나의 열가소성 스티렌 블록 공중합체, 특히 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록 공중합체(SEBS) 및/또는 스티렌-부틸렌-스티렌 블록 공중합체(SBS)를 포함한다.
도 1 내지 도 3은 도 4에 도시된 다층 부품을 제조하는데 사용할 수 있는 방법을 도시한다.
제 1단계에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 기재층(1)은 상부 및 하부 주형부(7, 8)를 포함하는 제 1 폐쇄 주형 내에서 제조된다. 기재가 열경화성 재료로 제조될 때, 보다 구체적으로 강성 폴리우레탄 재료로 제조될 때, 이는 S-RIM(구조적 RIM, 유리 섬유 매트 삽입), R-RIM(보강 RIM, 유리 또는 다른 섬유가 폴리우레탄 반응 혼합물 내에 혼합됨), LFI(긴 섬유 주입) 또는 이와 유사한 공정에 따라 주형(7, 8) 내에서 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 방법에서, 기재층(1)은 바람직하 게는 열가소성 재료로 제조된다. 기재층(1)은 바람직하게는 주형(7, 8) 내에서 사출 성형 공정에 의해 제조되지만, 본 명세서에서는 사출 압력 성형 공정에 따라 또는 저압 성형법(예를 들어, 압축 성형 공정)에 따라 제조될 수 있다. 이들 모든 공정에서, 기재 재료는 폐쇄된 주형(7, 8) 내에서 가압 하에서 성형되어, 기재층(1)은 매우 정밀한 치수를 갖는다.
제 2단계에서, 성형된 기재층(1)은 상부 및 하부 주형부(9, 10)를 포함하는 제 2 주형으로 운반된다. 제 2 주형의 주형 공동은 연질층(2)과 시일(3)의 성형을 위한 추가 공간을 제공하도록 제 1 주형의 주형 공동보다 약간 더 크다. 연질 재료가 열경화성 폴리우레탄 재료를 포함할 때, 연질층(2) 및 시일(3)은 제 2 주형(9, 10) 내에서 ROM 공정에 따라, 보다 상세히는 주형 공동 내에 폴리우레탄 반응 혼합물을 사출함으로써 제조될 수 있다. 그러나 연질 재료는 바람직하게는 사출 성형 공정에 따라 성형된 열가소성 재료인 것이 바람직하다. 또한, 이는 사출 압력 성형 또는 저압 성형 공정에 따라 성형될 수 있다. 이들 모든 공정에서, 연질 재료는 폐쇄 주형(9, 10) 내에서 압력 하에서 성형되어, 연질층(2)과 시일(3)은 또한 매우 정확한 치수를 갖는다.
제 2 주형의 사용, 즉 제 2단계 공정 대신에, 연질 재료를 성형할 때 동일한 주형 섹션에서 기판 재료가 머무르는 1단계 공정을 사용하는 것 또한 가능하다. 이는 제 1 주형에 하나 이상의 슬라이드를 제공하거나 또는 다른 상부 또는 하부 주형부를 제공하고 연질층(2) 또는 시일(3)을 성형하기 위해, 상부 또는 하부 주형부(7, 8)를 다른 상부 또는 하부 주형부로 대체함으로써 수행될 수 있다. 어떤 설 계를 위해서는, 공압출 성형 공정에 따라 제 1 주형 내에 연질 재료와 기재 재료를 동시에 주입하는 것도 가능하다. 또한, 연질층(2)과 시일(3)용으로 두 개의 서로 상이한 재료를 사용하는 것도 가능하다. 이들 두 개의 재료는 (슬라이드를 당기거나 추가의 주형부를 제공함으로써) 동일한 주형 내에서 또는 추가 주형 내에서 연속적으로 성형될 수 있다. 기재층(1)용으로 열가소성 재료를 사용하고 연질층(2) 및/또는 시일(3)용으로 다른 열가소성 재료를 사용하는 것의 장점은 연질층(2) 및/또는 시일(3)을 제공하기 위한 부가의 비용이 매우 적게 유지될 수 있다는 점이다.
제 3단계에서, 연질 재료(2, 3)로 오버몰딩된 기재층(1)에 의해 형성된 성형된 코어는 상부 및 하부 주형부(11, 12)를 포함하는 제 3 주형으로 운반된다. 코어(1, 2, 3)는 하부 주형부(12)에 위치되어, 코어는 그 시일(3)과 주형 표면상에 놓인다. 하부 주형부(12)는 진공 채널(13)을 구비하여, 시일(3)에 의해 한정된 주형 공동 부분에서 진공이 생길 수 있다. 이러한 방식으로, 코어(1, 2, 3)는 주형 표면 쪽으로 당겨지고, 시일(3)은 이러한 주형 표면에 약간 가압된다. 시일(3)이 폐쇄된 주형 내에서 성형되었다는 사실 때문에, 그 치수는 매우 정확하여, 코어는 제 3 주형(11, 12) 내에 정확하게 위치된다.
제 3 주형(11, 12) 내에 코어(1, 2, 3)가 위치된 후에, 주형은 폐쇄된다. 폐쇄된 위치에서, 간격(14)은 주형(11, 12)의 내부벽과 코어의 표면 사이에 잔류한다. 가요성 폴리우레탄층(4)을 제조하기 위해, ROM 공정(반응 오버몰딩 공정)에 따라 코어 표면의 적어도 제 1 영역을 오버몰딩하도록 폴리우레탄 반응 혼합물이 간격(14) 내에 도입된다. 폴리우레탄 반응 혼합물은 보다 상세히는 반응 사출 성 형(RIM) 공정에 따라 폐쇄 주형 내에서 사출된다. 가요성 폴리우레탄층을 제조하도록 반응 혼합물을 경화시킨 후, 다층 부품을 주형에서 꺼낼 수 있다.
당업자에게는, 소정의 변경이 전술한 방법에 적용될 수 있다는 점이 명백할 것이다. 제 1 주형(7, 8) 내에서의 기재층(1)의 제 1 성형 대신에, 연질층(2) 및/또는 시일(3)을 우선 성형하는 것도 가능하다. 기재 재료는 연질층(2) 및/또는 시일(3) 위에 성형될 수 있다. 연질층(2) 및/또는 기재층(1)은 전술한 바와 같이 폐쇄 주형 내에서 성형될 필요는 없지만, 폐쇄 주형을 사용하지 않고 다른 층 위에 성형되는 것이 가능하다. 기재층(1)을 제조한 후에, 연질층(2)용의 재료는, 특히 연질층(2)을 제조하기 위한 폴리우레탄 반응 혼합물 사용시, 기재층(1) 상에 필요한 두께로, 예를 들어붓거나 분무될 수 있다. 열가소성 재료 사용시, 재료는 예를 들어 파우더 슬러시 성형 기술에 의해 성형될 수 있다.
주형(11, 12) 내에 예비 제조된 코어(1, 2, 3)를 위치시키는 대신에, 도 2에 도시된 상부 주형부(9)와 동일한 주형 표면을 갖는 추가의 상부 주형부에 의해, 기재층(1) 위에 연질층(2)을 성형하기 위해, 그리고 도 3에 도시된 상부 주형부(11)로 추가의 상부 주형부를 대체한 후에, 폴리우레탄층용의 폴리우레탄 반응 혼합물로 제조된 코어를 순차적으로 오버몰딩하기 위해, 하부 주형부(12) 상에 기재층(1)(하부 주형부(11)가 시일을 포함하지 않을 때 시일(3)을 포함하는 것이 바람직한)만을 위치시키는 것도 가능하다.
연질층(2)과 가요성 폴리우레탄층(4)의 기재층(1)의 재료는 또한 1단계의 공정으로 성형될 수 있다. 이러한 1단계 공정에서, 기재층(1)은 제조되는 주형부 중 하나에 유지되고, 하나 이상의 슬라이드를 당긴 후 또는 다른 주형부를 제공한 후에, 기재층 상에 연속적으로 연질층과 가요성 폴리우레탄층이 성형된다.
대안적인 실시예에서, 기재층(1)은 시일(3)을 구비하지 않지만, 시일은 하부 주형부(12)에 제공된다. 다른 대안적인 실시예에서, 기재층(1)은 연질층(2)을 구비하지 않고, 시일(3)만을 포함한다. 이러한 실시예에서, 연질감은 가요성 폴리우레탄층(4)을 제조하기 위해 화학적(물) 또는 물리적 블로잉제를 포함하는 폴리우레탄 반응 혼합물을 이용함으로써 얻어질 수 있다. 공정 조건, 즉 주형 온도는 밀도가 높은 피복이 주형 표면에 형성되어, 폴리우레탄층(4)이 일체형 피복 발포층이 되는 방식으로 제어된다. 이러한 일체형 피복 발포 기술은 예를 들어 EP-A-0 927 738에 개시된다.
성형 코어와 가요성 폴리우레탄층 사이의 접착을 개선시키기 위해, 성형된 코어의 표면은 폴리우레탄 재료로 오버몰딩되기 전에 예비 처리될 수 있다. 이는, 예를 들어 코로나 처리 또는 플라즈마 가스 처리에 의한 표면 극성화 또는 프라이머로 표면을 처리함으로써 처리될 수 있다. 당업자들에게 공지된 이들 기술은, 예로서 WO2006/042818호 또는 DE10025734호를 참조한다.
예 1
PC/ABS 기재층은 20 × 20 cm의 플레이트 형상으로 사출 성형하여 성형된다. 이러한 플레이트의 일면은 6 mm 두께의 SEBS의 층으로 오버몰딩된다. SEBS는 약 1000 ㎏/㎥의 밀도를 갖고 0의 쇼어 A 경도를 갖는다. SEBS의 층은 1.2 mm의 평균 두께와 약 900 ㎏/㎥의 밀도를 갖는 폴리우레탄 피복층을 제조하기 위해 폴리우레탄 반응 혼합물로 순차적으로 오버몰딩된다.
SEBS층에 의해 얻어진 추가 연질감을 측정하기 위해, 다층 부품의 ILD(indentation load deflection) 값이 측정되고, 이는 5 mm/분의 속도로 14 mm의 압축 스탬프로 재료를 2 mm 압축하는데 필요한 힘을 의미한다. 동일한 ILD값이, PC/ABS 기재층, 종래의 반가요성 폴리우레탄 백포움층(15 mm의 두께를 가짐)과, 1.2 mm의 평균 두께를 갖는 동일한 폴리우레탄 피복층으로 구성된 종래의 다층 부품에서 측정되었다. 본 발명에 따른 방법에 의해 얻어진 다층 ROM 부품의 ILD 값은 24 N이지만, 종래의 백포움 부품의 ILD값은 22 N이다. 이는, 종래의 백포움층보다 더 얇은 연질층을 갖고 보다 덜 복잡하고 저렴한 ROM 공정에 의해, 동일한 연질감을 얻을 수 있음을 나타낸다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 다층 부품(multilayered part)을 제조하기 위한 새로운 방법을 제공하는데 사용된다.

Claims (32)

  1. 성형 코어(moulded core)(5)와 가요성 폴리우레탄 피복층 또는 가요성 일체형 피복 폴리우레탄 발포층에 의해 형성된 가요성 폴리우레탄층(4)을 포함하고, 상기 성형 코어(5)는 쇼어 A 경도가 60을 초과하는 기재 재료로 만들어진 성형 기재층(1)과 평균 밀도가 400 ㎏/㎥를 초과하는 가요성 폴리우레탄층(4)을 포함하는, 다층 부품(multilayered part)을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은 :
    주형을 열고 닫도록 서로 이동 가능한 적어도 제 1 주형부와 제 2 주형부를 갖는 주형(mould)(11,12)을 제공하는 단계와,
    상기 주형 폐쇄시 상기 주형의 내부벽과 상기 코어(5)의 표면 사이에 간격(gap)(14)이 존재하도록 상기 주형(11,12)의 내부에 상기 코어(5)를 제공하는 단계와,
    폴리우레탄 반응 혼합물로 상기 코어 표면의 적어도 제 1 영역을 오버몰딩(overmould)하도록 상기 주형(11,12)의 내부벽과 상기 코어(5)의 표면 사이의 상기 간격(14)에 폴리우레탄 반응 혼합물을 도입하는 단계와,
    상기 가요성 폴리우레탄층(4)을 제조하기 위해 상기 간격(14)에서 상기 폴리우레탄 반응 혼합물을 경화시키는 단계와,
    상기 주형(11,12)을 개방하고, 제조된 다층 부품을 제거하는 단계를
    포함하며,
    상기 주형(11,12)에 제공된 상기 성형 코어(5)는 상기 기재층(1)과 상기 기재층(1)에 성형된 적어도 하나의 연질의 성형부(3)를 포함하거나, 상기 기재층(1)이 상기 연질의 성형부(3)에 성형되거나 상기 기재층(1)과 상기 연질의 성형부(3)가 서로 성형되고, 상기 연질의 성형부(3)는 쇼어 A 경도가 60 미만인 연질 재료로 제조되고, 상기 코어 표면의 제 2 영역을 형성하며, 상기 제 1 영역의 모서리를 따라 적어도 부분적으로 연장되어 있고, 상기 코어(5)는 예비 제조된 성형 코어(5)를 위치시켜 상기 주형 내부에 제공되며, 상기 주형에 상기 기재층(1)과 상기 연질의 성형부(3)를 포함하여, 상기 연질의 성형부(3)는 폴리우레탄 반응 혼합물이 상기 코어 표면의 제 1 영역 상에서 성형될 때 상기 폴리우레탄 반응 혼합물을 위한 성형 시일(moulded seal)(3)을 형성하기 위해 상기 주형(11,12)의 내부벽과 접촉하는 것을 특징으로 하는, 다층 부품 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 성형 시일(3)은, 상기 성형 기재층(1)의 홈(groov -e)(6)에서 적어도 부분적으로 리세스(recess) 되는 것을 특징으로 하는, 다층 부품 제조 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 시일(3)은 적어도 1 mm의 평균 높이를 갖는 것을 특징으로 하는, 다층 부품 제조 방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 시일(3)의 재료는 10을 초과하는 쇼어 A 경도를 갖는 것을 특징으로 하는, 다층 부품 제조 방법.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 시일(3)의 재료는 50 미만의 쇼어 A 경도를 갖는 것을 특징으로 하는, 다층 부품 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 연질의 재료는 300 ㎏/㎥를 초과하는 평균 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는, 다층 부품 제조 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 연질의 재료는 열경화성 폴리우레탄 재료인 것을 특징으로 하는, 다층 부품 제조 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 연질의 재료는 열가소성 엘라스토머를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다층 부품 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 열가소성 엘라스토머는, 열가소성 우레탄(TPUs), 스티렌 공중합체, 열가소성 올레핀(TPOs), 엘라스토머 합금, 및 열가소성 실리콘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 다층 부품 제조 방법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 연질의 재료는, 적어도 하나의 열가소성 스티렌 블록 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다층 부품 제조 방법.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 기재층(1)은, 선택적으로 보강된 열가소성 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는, 다층 부품 제조 방법.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 성형 코어(5)를 제조하기 위해 상기 기재 재료와 상기 연질의 성형부(3)를 성형하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 다층 부품 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 기재 재료는 상기 기재층(1)을 제조하기 위해 폐쇄 주형(7,8) 내에서 압력 하에 성형되는 것을 특징으로 하는, 다층 부품 제조 방법.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 연질의 성형부(3)는 폐쇄 주형(9,10) 내에서 압력 하에 성형되는 것을 특징으로 하는, 다층 부품 제조 방법.
  15. 제 12항에 있어서, 상기 연질의 성형부는 상기 기재층 상에 성형되거나 또는 상기 기재층은 상기 연질의 성형부 상에 성형되는 것을 특징으로 하는, 다층 부품 제조 방법.
  16. 제 12항에 있어서, 상기 기재층(1)과 상기 성형 연질의 성형부(3)는 다중 부품 사출 공정에 따라 제조되고, 상기 기재 재료와 상기 연질의 재료는 폐쇄 주형에서 공압출되는 것을 특징으로 하는, 다층 부품 제조 방법.
  17. 제 1항에 있어서, 상기 가요성 폴리우레탄층(4)은 반응 사출 오버몰딩(react -ion injection overmoulding)(ROM) 공정에 의해 제조되고, 상기 폴리우레탄 반응 혼합물은 상기 코어(5)의 표면과 상기 주형(11,12)의 내부벽 사이의 간격(14)에서 사출되는 것을 특징으로 하는, 다층 부품 제조 방법.
  18. 제 1항에 기재된 방법에 따라 얻을 수 있고, 표면이 있으며, 가요성 폴리우레탄 피복층 또는 가요성 일체식 피복 폴리우레탄 발포층(foam layer)에 의해 형성된 가요성 폴리우레탄층(4)을 형성하는 폴리우레탄 반응 혼합물로 오버몰딩된 적어도 제 1 영역을 갖고, 평균 밀도가 400 ㎏/㎥를 초과하는 성형 코어(5)를 포함하는 다층 부품에 있어서,
    상기 성형 코어(5)는, 성형된 기재층(1)과 상기 기재층(1) 위에 성형되는 적어도 하나의 연질의 성형부(3)를 포함하거나 또는 상기 기재층(1)과 상기 연질의 성형부(3)는 서로 성형되고, 상기 성형 기재층(1)은 쇼어 A 경도가 60을 초과하는 기재 재료로 제조되고, 상기 연질의 성형부는 쇼어 A 경도가 60 미만인 연질 재료로 만들어지고 상기 연질의 성형부는 상기 코어 표면의 제 2 영역을 형성하며, 상기 제 1 영역의 모서리를 따라 적어도 부분적으로 연장되어 있고, 상기 코어(5)는 예비 제조된 성형 코어(5)를 위치시켜 상기 주형 내부에 제공되며, 상기 주형에 상기 기재층(1)과 상기 연질의 성형부(3)를 포함하여, 상기 연질의 성형부(3)는 폴리우레탄 반응 혼합물이 상기 코어 표면의 제 1 영역 상에서 성형될 때 상기 폴리우레탄 반응 혼합물을 위한 성형 시일(moulded seal)(3)을 형성하기 위해 상기 주형(11,12)의 내부벽과 접촉하는 것을 특징으로 하는, 다층 부품.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 연질의 성형부(3)는 상기 제 1 영역의 모서리를 따라 적어도 부분적으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는, 다층 부품.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 제 1 영역의 모서리를 따라 연장하는 상기 연질의 성형부(3)의 연질 재료는, 50 미만의 쇼어 A 경도를 갖는 것을 특징으로 하는, 다층 부품.
  21. 제 18항 내지 제 20항 중 임의의 한항에 있어서, 상기 연질 재료는 300 ㎏/㎥를 초과하는 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는, 다층 부품.
  22. 제 18항 내지 제 20항 중 임의의 한항에 있어서, 상기 연질 재료는 열가소성 엘라스토머를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다층 부품.
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