KR101544343B1

KR101544343B1 - 자동차용 도어 필라의 제조방법 및 그 제조방법으로 만들어진 자동차용 도어 필라

Info

Publication number: KR101544343B1
Application number: KR1020150032195A
Authority: KR
Inventors: 김기일
Original assignee: 김기일
Priority date: 2015-03-09
Filing date: 2015-03-09
Publication date: 2015-08-12

Abstract

본 발명은 자동차용 도어 필라의 제조방법 및 그 제조방법으로 만들어진 도어필라에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리메타크릴산 메틸을 사용하여 도장작업이 필요하지 않도록 사출하여 만드는 자동차용 도어 필라의 제조방법 및 그 방법으로 만들어진 도어 필라를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 자동차용 도어 필라 제조방법은 건조단계와, 입고단계와, 가열단계와, 계량단계와, 사출단계와, 냉각단계를 포함한다. 상기 건조단계는 폴리메타크릴산 메틸을 건조한다. 상기 입고단계는 상기 건조단계에서 건조된 상기 폴리메타크릴산 메틸을 사출용 실린더에 입고한다. 상기 가열단계는 상기 폴리메타크릴산 메틸이 입고된 실린더를 길이방향을 따라 서로 다른 여러 단의 온도로 가열한다. 상기 계량단계는 사출할 양 만큼 상기 폴리메타크릴산 메틸을 계량한다. 상기 사출단계는 일정한 압력으로 상기 계량된 폴리메타크릴산 메틸을 금형에 사출한다. 상기 냉각단계는 상기 폴리메타크릴산 메틸이 사출된 금형의 주입구를 기준으로 길이방향을 따라 서로 다른 여러 단의 온도로 냉각한다.
본 발명에 의하면 폴리메타크릴산 메틸을 금형에 사출한 후 금형을 여러 단으로 구분하여 각각의 단을 달리하여 냉각시켜서 도어 필라를 제조함으로 인하여 도장 공정이 필요가 없다. 따라서 도어 필라의 제조공정을 단순화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 환경오염 물질을 배출시키지 아니하여 친환경적으로 도어 필라를 제조할 수 있다.

Description

자동차용 도어 필라의 제조방법 및 그 제조방법으로 만들어진 자동차용 도어 필라{The manufacturing method of door pillar for car and the door pillar made by the method}

본 발명은 자동차용 도어 필라의 제조방법 및 그 제조방법으로 만들어진 도어필라에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리메타크릴산 메틸을 사용하여 도장작업이 필요하지 않도록 사출하여 만드는 자동차용 도어 필라의 제조방법 및 그 방법으로 만들어진 도어 필라를 제공하는 것을 목적으로 한다.

기존의 자동차용 도어 필라는 금속을 롤포밍(Roll forming)과 프레스(Press) 공정을 통하여 성형 한 후 제품 자체를 도장하여 생산하거나, 도어 모듈에 플라스틱 사출 성형 후 도장 공정으로 제작된 데코레이션 도어 필러를 부착하는 방법으로 생산되고 있다.

따라서 도어 필라는 일부는 도장이 필수적이고, 또 다른 일부는 테이프(Tape) 사양이 적용된다. 이때 테이프 사용 또한 도장 후 테이프를 부착한다. 그래서 모든 도어 필라는 제작시 도장 공정이 필수적이다.

한국공개특허 제2008-0034314호 일본등록특허 제3862075호 한국등록특허 제240981호 일본공개특허 제2012-0006536호

자동차용 도어 필라의 제작시 사용되는 도장 공정은 VOC(Volatile Organic Compounds, 휘발성 유기화합물)를 발생시키며, 프라이머 공정 등 6가지의 복잡한 공정으로 이루어진다. 이때 휘발성 유기화합물(VOC)은 증기압이 높아 대기 중으로 쉽게 증발되고 대기 중에서 질소 산화물과 공존 시 태양광의 작용을 받아 광화학 반응을 일으켜 오존 및 PAN(Peroxyacetyl nitrate, 질산과학화아세틸)의 광화학스모그를 유발한다.

따라서 종래의 자동차용 도어 필라는 도장 공정을 수행하므로 그 공정이 복잡하여 작업효율이 높지 않을 뿐만 아니라, 환경오염을 유발한다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것이다. 본 발명은 폴리메타크릴산 메틸(PMMA)로 사출하여 도어 필라를 제조하되 도장공정 없이 무도장 공정으로 도어 필라를 제조할 수 있는 방법 및 상기 방법에 의하여 제조된 도어 필라를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 자동차용 도어 필라 제조방법은 건조단계와, 입고단계와, 가열단계와, 계량단계와, 사출단계와, 냉각단계를 포함한다. 상기 건조단계는 폴리메타크릴산 메틸을 건조한다. 상기 입고단계는 상기 건조단계에서 건조된 상기 폴리메타크릴산 메틸을 사출용 실린더에 입고한다. 상기 가열단계는 상기 폴리메타크릴산 메틸이 입고된 실린더를 길이방향을 따라 서로 다른 여러 단의 온도로 가열한다. 상기 계량단계는 사출할 양 만큼 상기 폴리메타크릴산 메틸을 계량한다. 상기 사출단계는 일정한 압력으로 상기 계량된 폴리메타크릴산 메틸을 금형에 사출한다. 상기 냉각단계는 상기 폴리메타크릴산 메틸이 사출된 금형의 주입구를 기준으로 길이방향을 따라 서로 다른 여러 단의 온도로 냉각한다.

또한, 상기 자동차용 도어 필라 제조방법에 있어서, 상기 가열단계는 상기 실린더의 주입구부터 길이방향을 따라 가까운 곳에서 먼 방향으로 낮은 온도에서 높은 온도로 다단으로 가열하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 냉각단계는 상기 금형의 주입구부터 길이방향을 따라 가까운 곳에서 먼 방향으로 낮은 온도에서 높은 온도로 다단으로 냉각하는 것이 바람직하다. 이를 통하여 도어 필라의 표면의 광택도 편차를 줄일 수 있다.

또한, 상기 자동차용 도어 필라 제조방법에 있어서, 상기 사출단계는 높은 압력부터 낮은 압력까지 다단계로 나누어서 가압하여 상기 폴리메타크릴산 메틸을 상기 금형에 길이방향으로 일방향으로 사출하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 자동차용 도어 필라 제조방법에 있어서, 상기 냉각단계는 길이방향을 따라 개별적으로 다단으로 냉각라인이 형성된 상기 금형에 서로 다른 온도로 설정된 냉각수를 상기 냉각라인에 유입하여 냉각하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면에 따른 자동차용 도어 필라는 폴리메타크릴산 메틸을 금형에 사출한 후, 상기 금형의 주입구부터 길이방향을 따라 가까운 곳에서 먼 방향으로 낮은 온도에서 높은 온도로 다단으로 냉각하여 형성된다.

본 발명에 의하면 폴리메타크릴산 메틸을 금형에 사출한 후 금형을 여러 단으로 구분하여 각각의 단을 달리하여 냉각시켜서 도어 필라를 제조함으로 인하여 도장 작업을 한 것과 같은 유사한 표면 광택의 성능을 지닌 도장 공정이 필요가 없는 도어 필라를 제조한다. 따라서 도어 필라의 제조공정을 단순화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 환경오염 물질을 배출시키지 아니하여 친환경적으로 도어 필라를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 도어 필라의 제조방법의 개념도,
도 2는 도 1의 방법으로 제조된 도어 필라의 사시도,
도 3은 도 2의 도어 필라가 적용된 자동차의 개념도,
도 4는 도 1의 자동차용 도어 필라를 제조하는 금형 장치의 개념도,
도 5는 도 4의 금형 장치의 금형의 개념도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 자동차용 도어 필라의 제조방법을 설명한다.

본 발명에 따른 자동차용 도어 필라의 제조방법은 건조단계(S11)와, 입고단계(S13)와, 가열단계(S15)와, 계량단계(S17)와, 사출단계(S19) 및 냉각단계(S21)를 포함한다.

본 발명에 따른 도어 필라(10)는 폴리메타크릴산 메틸(PMMA)을 사용하여 제조되며, 사용되는 폴리메타크릴산 메틸의 물성치는 아래의 표 1과 같다. 본 실시예의 도어 필라(10)는 표 1의 물성치를 가지는 폴리메타크릴산 메틸을 사용하여 사출성형하여 형성된다.

물성치(property)	조건(condition)	단위(unit)	방법(Method)	값(Value)
물리적 성질
굴절률 (Refractive Index)	nd	-	ISO 489	1.49
열적 성질
용융지수 (Melt Flow Index)	239/3.8	g/10min	ISO 1133	2.3
비캣 연화점 (VICAT Softening Point)	B/50	℃	ISO 306	102
열변형 온도 (Heat Deflection Temperature)	1.8 Mpa	℃	ISO 75	94
선팽창계수 (Coefficient of Linear Expansion)	-	㎜/㎜/℃	ASTM D696	7×10^-5
기계적 성질
샤프피 충격강도 (Charpy Impact Strength)	Unnotched	KJ/㎡	ISO 179 1e/U	20
로크웰경도 (Rockwel Hardness)	M scale	M scale	ASTM D785	100
인장강도 (Tensile Strength)	5 ㎜/min	MPa	ISO 527	74
인장신도 (Tensile Elongation)	5 ㎜/min	%	ISO 527	4.5
일반적 성질
비중	-	g/㎤	ISO 1183	1.18
성형수축율 (Mold shrinkage)	-	%	ASTM D955	0.2 ~ 0.6
흡수율 (Water Absorption)	24hr	%	ASTM D570	0.4
난연성 (Flammability)	-	-	UL94	HB

건조단계(S11)는 폴리메타크릴산 메틸(PMMA)의 소재를 제습기에 입고하고 대략 80 ~ 95℃에서 2 ~ 3 시간 가량 건조시킨다.

입고단계(S13)는 건조단계(S11)에서 건조된 폴리메타크릴산 메틸을 사출용 실린더(13)에 입고시킨다. 이때 건조단계(S11)에서 건조된 폴리메타크릴산 메틸을 호퍼(11, hopper)에 투입하여 한번 더 건조한 후 호퍼(11)에서 실린더(13)로 입고시킨다.

가열단계(S15)는 폴리메타크릴산 메틸이 입고된 실린더(13)를 길이방향을 따라 서로 다른 여러 단의 온도로 가열한다. 이때 실린더(13)의 주입구부터 길이방향을 따라 가까운 곳에서부터 먼 방향으로 낮은 온도에서 높은 온도로 다단으로 가열한다.

본 실시예의 경우 실린(13)더를 노즐부터 길이방향을 따라 노즐부, N1부, N2부, N3부, N4부 5개의 구역으로 구분하여 가열한다. 노즐부는 235~240℃, N1부는 230~235℃, N2부는 230~235℃, N3부는 225~230℃, N4부는 215~220℃의 온도로 가열한다. 그러면 실린더(13) 내부에서 폴리메타크릴산 메틸(PMMA)는 용융된다.

계량단계(S17)는 실린더(13) 내부에서 사출할 양 만큼 폴리메타크릴산 메틸을 계량한다. 계량하기 전에 먼저 금형을 닫고 계량해야만 한다.

사출단계(S19)는 일정한 압력으로 상기 계량된 폴리메타크릴산 메틸을 금형(15)에 사출한다. 이때 사출시 한 번의 압력으로 사출하면 폴리메타크릴산 메틸이 원하는 형상으로 성형되지 않을 수 있다. 그래서 사출단계(S19)에서는 다단계로 압력을 가압하여 폴리메타크릴산 메틸을 금형(15)에 사출한다. 본 실시예의 경우 3단계로 압력을 가하며, 이때 1단계는 정압단계로서 1750kg/㎠의 압력으로 가압하여 사출한다. 그리고 2단계는 보압단계로서 1050kg/㎠의 압력을 가하여 일정한 압력을 유지시키고, 3단계는 배압단계로서 450kg/㎠의 압력을 가한다. 이때 가하는 압력은 제품의 버(burr), 습도, 계절적 조건 등에 따라서 달라진다.

이때 금형(15)은 주입구(16)가 일단에 형성되어 폴리메타크릴산 메틸이 타단을 향하여 길이방향(1)으로 따라 일방향으로 사출될 수 있도록 형성된다.

냉각단계(S21)는 폴리메타크릴산 메틸이 사출된 금형을 냉각시킨다. 도어 필러는 두께가 얇고 길이가 두께에 비하여 상대적으로 길다. 그래서 폴리메타크릴산 메틸을 금형(15)에 주입하면 금형(15)의 길이방향을 따라 온도가 차이가 난다. 즉 폴리메타크릴산 메틸이 주입되는 금형의 주입구(16) 부근은 온도가 높은 반면 주입구(16)에서 멀어질 수록 온도가 낮아진다. 종래의 경우 금형 내부에 사출을 한 후 금형을 냉각시 동일한 온도의 냉각수를 사용하여 금형을 냉각시켰다. 이 경우 금형의 온도는 길이방향으로 차이가 나는데 동일한 온도의 냉각수로 냉각을 시키므로 사출 성형된 제품에 흐름자국(weld line, flow mark 등) 및 광택도 차이가 발생하였다. 그래서 사출 성형한 후 도장 작업이 필수적이었다.

본 실시예의 경우 냉각단계(S21)는 금형(15)에 길이방향을 따라 개별적으로 공급될 수 있는 냉각수 라인(18)을 설치하여 각각의 냉각수 라인(18)에 서로 다른 온도로 설정된 냉각수를 공급하여 금형(15)을 냉각시킨다. 즉 특별히 제작된 별도의 냉각 콘트롤러를 사용하여 주입구(16)부터 길이방향(1)을 따라 가까운 곳에서 먼 방향으로 낮은 온도에서 높은 온도의 냉각수를 각각의 냉각수 라인(18)에 공급하여 금형(15)을 냉각 시킨다. 즉 주입구(16) 부근은 금형(15)의 온도가 높고 주입구(16)에서 멀어질수록 금형(15)의 온도가 낮아지므로 금형(15)의 주입구(16)에는 낮은 온도로 제어된 냉각수를 유입시켜 냉각시키고 주입구(16)에서 멀어질수록 높은 온도로 제어된 냉각수로 냉각시킨다. 본 실시예의 경우에는 금형을 3단계로 나누어서, 주입구(16) 부근은 45℃의 냉각수를 사용하고, 중간 부근은 50℃의 냉각수를 사용하고, 먼 곳은 55℃의 냉각수를 사용하여 금형(15)을 냉각시킨다. 온도 조절은 습도, 계절적 조건 등을 고려하여 상황에 따라 변할 수 있다. 그러면 제품에 냉각수 흐름자국(weld line, flow mark 등) 및 표면 광택도 차이가 발생하는 것을 방지할 수가 있어서 도장작업을 생략할 수 있다.

냉각이 완료되면 금형을 열어서 부품을 취출한다.

따라서 본 발명에 의하면 무도장 공정을 실현할 수 있으므로 도장작업에 의하여 발생하는 환경오염을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 작업공정이 단순하여 생산효율을 올릴 수 있다.

10 : 도어 필라 11 : 호퍼
13 : 실린더 15 : 금형
16 : 주입구

Claims

폴리메타크릴산 메틸을 건조하는 건조단계와,
상기 건조단계에서 건조된 상기 폴리메타크릴산 메틸을 사출용 실린더에 입고하는 입고단계와,
상기 폴리메타크릴산 메틸이 입고된 실린더를 길이방향을 따라 서로 다른 여러 단의 온도로 가열하는 가열단계와,
사출할 양 만큼 상기 폴리메타크릴산 메틸을 계량하는 계량단계와,
높은 압력부터 낮은 압력까지 다단계로 나누어서 가압하여 상기 계량된 폴리메타크릴산 메틸을 금형에 길이방향으로 일방향으로 사출하는 사출단계와,
상기 폴리메타크릴산 메틸이 사출된 금형의 주입구를 기준으로 길이방향을 따라 서로 다른 여러 단의 온도로 냉각하는 냉각단계를 포함하는 것을 자동차용 도어 필라 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 가열단계는 상기 실린더의 주입구부터 길이방향을 따라 가까운 곳에서 먼 방향으로 낮은 온도에서 높은 온도로 다단으로 가열하며,
상기 냉각단계는 상기 금형의 주입구부터 길이방향을 따라 가까운 곳에서 먼 방향으로 낮은 온도에서 높은 온도로 다단으로 냉각하는 것을 특징으로 하는 자동차용 도어 필라 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 냉각단계는 길이방향을 따라 개별적으로 다단으로 냉각라인이 형성된 상기 금형에 서로 다른 온도로 설정된 냉각수를 상기 냉각라인에 유입하여 냉각하는 것을 특징으로 하는 자동차용 도어 필라 제조방법.
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