KR101959316B1 - 자동차 내장재 성형장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는, 상부금형; 및 상기 상부금형과 결합되어 삽입된 폼스킨을 프리포밍하는 하부금형을 포함하되, 상기 하부금형은, 상기 폼스킨 외곽의 트리밍 예정부위를 따라 돌출된 가압부가 구비되고, 상기 가압부는, 상기 폼스킨을 트리밍하는 커팅부가 내측에 설치되고, 상기 커팅부는, 트리밍시 상기 가압부의 상측면상으로 돌출되도록 구성되는 자동차 내장재 성형장치를 제공한다.

Description

자동차 내장재 성형장치 및 방법{Apparatus and method for manufacturing car interior}

본 발명은 자동차 내장재 성형장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 원단 프리포밍 공정 및 트리밍 공정을 개선한 자동차 내장재 성형장치 및 방법에 관한 것이다.

자동차의 내장재는 도어트림, 범퍼, 콘솔, 시트 등 다양한 제품들로 구성된다.

자동차의 내장재 중 도어 트림은, 자동차 실내 미관 향상은 물론 승객의 안락하고 쾌적한 운전공간을 마련해주고 주행중 발생할 수 있는 외부충격으로부터 운전자와 승객을 보호하며 각종 수납공간, 안전장구, 전자장비 등을 설치하는 공간이며, 사용자가 팔이나 다리가 인접할 수 있는 공간이므로 소프트감을 향상시켜 사용자의 만족감을 보다 향상시킬 수 있게 된다.

자동차의 내장재 중 콘솔은, 무릎 부위가 접할 수 있는 니레스트(Knee Rest)가 측면에 형성되는 데, 이 경우에도 사용자에게 소프트한 감촉을 제공할 필요가 있다.

또한, 크래쉬패드의 경우에도, 소프트폼과 하드패널의 투톤으로 사출되어 부드러운 쿠션감을 제공하도록 제조되고 있다.

이와 같이, 종래에는 자동차 내장재에서, 소프트감을 제공하기 위한 폼스킨이 많이 사용되고 있는데, 폼스킨은 금형에 인서트되어 하드패널이 투톤 사출되게 된다.

일례로, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 자동차 내장재 성형방법은, 원단인 폼스킨(10)을 상부금형(220)에 진공흡착시키고 하부금형(230)과 형폐하여 프리포밍하는 단계와, 폼스킨(10)의 외곽을 커팅부(19)에 의해 트리밍하는 단계와, 트리밍된 폼스킨(10)을 인서트하여 제1수지(1)와 제2수지(2)를 사출하는 단계를 포함한다.

여기서, 폼스킨(10)은, 스킨층(11)과, 스킨층(11) 하측의 소프트폼(13)으로 구성되어 두께가 두껍게 형성된다.

폼스킨(10)은 프리포밍 단계에서는 가열된 상태이어서 트리밍작업이 어렵기 때문에 프리포밍 단계이후, 후공정으로 폼스킨(10)의 외곽을 트리밍하게 된다.

그러나, 폼스킨(10) 원단은 전술된 바와 같이 두께가 두꺼워서 트리밍 후에도 도 4에 도시된 바와 같이 절단된 끝단부(a)의 두께가 두꺼워서 금형에 인서트시에 산포가 발생할 가능성이 커지게 된다.

한국 등록특허공보 제10-1543118호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 원단 프리포밍 공정 및 트리밍 공정을 보다 간단하게 개선할 뿐만 아니라 트리밍된 폼스킨이 금형에 인서트될 때 산포를 최소화할 수 있는 자동차 내장재 성형장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명의 일관점에 따른 자동차 내장재 성형장치는, 상부금형; 및 상기 상부금형과 결합되어 삽입된 폼스킨을 프리포밍하는 하부금형을 포함하되, 상기 하부금형은, 상기 폼스킨 외곽의 트리밍 예정부위를 따라 돌출된 가압부가 구비되고, 상기 가압부는, 상기 폼스킨을 트리밍하는 커팅부가 내측에 설치되고, 상기 커팅부는, 트리밍시 상기 가압부의 상측면상으로 돌출되도록 구성된다.

본 발명의 실시예에서, 자동차 내장재 성형장치는, 상기 상부금형에서 상기 폼스킨을 진공흡착하는 인몰드 그레인(IMG) 성형방식을 사용할 수 있다.

또한, 상기 폼스킨은, 5mm이상의 두께로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 폼스킨은, TPO스킨층과, 상기 TPO스킨층의 하측에 배치되는 소프트폼과, 상기 소프트폼의 하측에 배치되는 내열폼을 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 가압부는, 상기 폼스킨은 열을 받아 있는 상태에서는 폼스킨이 절단되지 않기 때문에 1mm이하의 두께로 압축시키도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 가압부는, 모서리부분이 라운드지게 형성될 수 있다.

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상기 커팅부의 상단은, 상기 하부금형의 중심에서 외측방향으로 갈수록 높이가 낮아지도록 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 관점에 따른 자동차 내장재 성형방법은, 상부금형과 하부금형을 형폐하여 폼스킨을 프리포밍하되, 상기 하부금형에는 상기 폼스킨의 트리밍 예정부위를 따라 돌출된 가압부가 구비되어 상기 가압부가 상기 폼스킨의 트리밍 예정부위를 압축하는 프리포밍 성형단계; 및 상기 가압부의 내측에 설치된 커팅부가 상기 가압부의 상측면상으로 돌출되어 상기 폼스킨을 트리밍하는 트리밍단계;를 포함한다.

또한, 본 실시예에서는, 상기 성형단계 이후 소정 냉각시간이 경과한 후에 상기 트리밍 단계를 수행할 수 있다.

여기서, 상기 냉각시간은, 10초이상으로 설정할 수 있다.

본 발명에 의하면 원단을 프리포밍하고 트리밍하는 공정을 일체화하고, 트리밍시 원단을 압축한 상태에서 트리밍함으로써 원단 끝단부의 산포를 최소화하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 자동차 내장재 성형방법에서 원단 프리포밍단계를 도시한 것이고,
도 2는 종래의 자동차 내장재 성형방법에서 원단 트리밍단계를 도시한 것이고,
도 3은 종래의 자동차 내장재 성형방법에서 원단 인서트 후 사출단계를 도시한 것이고,
도 4는 종래의 자동차 내장재 성형방법에서 트리밍된 원단 끝단부를 도시한 것이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자동차 내장재 성형방법에서 프리포밍 성형단계를 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 자동차 내장재 성형방법에서 트리밍단계를 도시한 것이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 자동차 내장재 성형방법에서 트리밍된 원단 끝단부를 도시한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자동차 내장재 성형방법에서 프리포밍 성형단계를 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 자동차 내장재 성형방법에서 트리밍단계를 도시한 것이다.

이하에서는, 도 5 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 자동차 내장재 성형장치의 각 구성 및 성형방법을 단계별로 설명한다.

본 발명의 실시예에에 따른 자동차 내장재 성형방법은, 폼스킨을 프리포밍하는 성형단계와, 성형된 폼스킨을 트리밍하는 트리밍 단계를 포함한다.

먼저, 도 5에 도시된 폼스킨(110)을 프리포밍하는 단계에서는, 폼스킨(110)을 예열하고, Male타입 또는 Female타입으로 진공성형을 진행하여 원하는 형태로 성형하게 된다.

본 발명의 실시예에서, 자동차 내장재 성형장치는, 상부금형(220)에서 폼스킨(110)을 진공흡착하는 폼스킨(110)의 상측에 그레인을 형성하는 인몰드 그레인(IMG) 성형방식을 사용할 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 자동차 내장재 성형장치는, 상부금형(220)과, 상부금형(220)과 결합되어 삽입된 폼스킨(110)에 압력을 가하여 프리포밍하는 하부금형(230)을 포함한다.

또한, 본 실시예에서는, 하부금형(230)에 폼스킨(110) 외곽의 트리밍 예정부위를 따라 돌출된 가압부(231)가 구비된다.

여기서, 가압부(231)는 모서리부분이 라운드지게 형성되어 가압시 원단인 폼스킨(110)이 손상되는 것을 방지하도록 구성된다.

종래에는 원단인 폼스킨(110)을 프리포밍하는 단계와 트리밍하는 단계가 각 각 별도의 공정으로 진행되었지만, 본 발명에서는 하나의 공정 내에서 프리포밍과 트리밍을 진행될 수 있도록 폼스킨(110)의 트리밍 예정 부위를 가압하는 가압부(231)와, 폼스킨(110)을 트리밍하도록 가압부(231)의 내측에 설치되는 커팅부(243)가 구비된다.

여기서, 폼스킨(110)은, TPO스킨층(111)과, TPO스킨층(111)의 하측에 배치되는 소프트폼(113)을 포함한다.

TPO스킨층(111)의 표면에는, IMG방식의 프리포밍에 의해 그레인(grain)이 형성된다. 스킨층은 다른 소재로 형성할 수도 있지만, 탄성이 우수한 열가소성 올레핀(TPO) 수지로 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 소프트폼(113)은, 폴리프로필렌 등 다양한 발포수지로 형성할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에서는 폼스킨(110)이 TPO스킨층(111) 및 소프트폼(113)을 포함하여 5mm이상의 두께로 두껍게 형성되기 때문에 폼스킨(110)의 트리밍시에는 본 발명에 구비된 가압부(231)에 의해 최소 두께(예를 들면, 1mm 이하)로 트리밍될 부분을 압축한 다음, 다음 단계로 트리밍을 진행한다.

본 실시예에서는, 프리포밍 성형단계 이후 바로 트리밍단계를 진행하지 않고, 소정 냉각시간이 경과한 후에 상기 트리밍 단계를 수행할 수 있다.

일례로, 냉각시간은, 10초이상으로 설정할 수 있다.

이와 같이 프리포밍 성형단계에서 가열된 폼스킨(110)을 소정시간 냉각시켜서 트리밍 작업을 보다 원활하게 진행되도록 한다.

도 6에 도시된 폼스킨(110)을 트리밍하는 단계에서는, 하부금형(230)의 가압부(231) 내측에 설치된 커팅부(243)가 돌출됨으로써 폼스킨(110)을 트리밍하게 된다.

커팅부(243)는, 프리포밍시에는 가압부(231)의 내측에 위치되었다가, 트리밍시에는 가압부(231)의 상측면상으로 돌출되며, 커팅부(243)를 상하로 구동시키는 구동부(241)가 커팅부(243)의 하측에 연결된다.

여기서, 커팅부(243)의 상단은, 하부금형(230)의 중심에서 외측방향으로 갈수록 높이가 낮아지도록 형성될 수 있다. 이와 같이, 커팅부(243)의 상단이 테이퍼지게 형성됨으로써 절단 가압력을 최소화하며 폼스킨(110)의 끝단부를 보다 정확하게 커팅할 수 있게 된다.

또한, 커팅부(243)는 폼스킨(110)의 트리밍이 보다 용이하도록 가열된 상태로 트리밍을 진행하도록 구성할 수도 있다. 일례로, 커팅부(243)에 국부적으로 열선을 삽입하여 폼스킨(110)에 열을 가해 압축력을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 커팅부(243)는 상단이 예리한 칼날을 형성할 수도 있으며 열선이 포함되어 열을 이용한 커팅이 가능하도록 구성할 수도 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 자동차 내장재 성형방법에서 트리밍된 원단 끝단부를 도시한 것이다.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 따라 트리밍된 폼스킨(110) 원단은, 하부금형(230)에서 돌출된 가압부(231)에 압축되어 두께가 최소화된 상태에서 커팅부(243)에 의해 트리밍됨으로써 절단된 폼스킨(110)의 끝단부(b)의 두께가 매우 얇아지게 된다.

본 실시예에 따라 폼스킨(110)이 프리포밍되고 트리밍이 완료되면, 도 3에 도시된 바와 동일한 방식으로, 폼스킨(110)이 인서트된 다음 제1수지(1)를 고압 사출하고, 제2수지(2)를 무부하사출하는 단계를 수행하게 된다.

폼스킨(110)이 사출금형(미도시)에 인서트될 때, 진공흡입에 의해 세팅되는데, 도 7에 도시된 바와 같이 폼스킨(110) 끝단부(b)가 두께가 최소화되도록 형성되었기 때문에 산포가 발생할 가능성이 최소화되게 된다.

전술된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자동차 내장재 성형장치 및 방법은, 두꺼운 재질의 폼스킨을 프리포밍하는 공정과 트리밍하는 공정을 일체화하여 보다 신속하게 폼스킨을 프리포밍 및 트리밍할 수 있게 된다.

또한, 폼스킨의 끝단부 두께를 얇게 압축한 다음 트리밍을 진행함으로써 트리밍된 폼스킨의 외곽부 두께가 최소화되고 외곽 라인을 깔끔하게 커팅함으로써, 이에 따라 프리포밍된 폼스킨이 사출금형에 인서트될 때 버(Burr)나 외관 노출을 방지하고, 세팅 산포를 최소화할 수 있게 된다.

전술된 본 발명의 자동차 내장재 성형장치 및 방법은, 발명의 명칭에 한정되지 않으며, 자동차 내장재 부품뿐만 아니라 두께가 두꺼운 소프트폼의 프리포밍 및 트리밍 공정이 사용되는 타 산업분야에도 적용될 수 있음은 물론이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

110: 폼스킨
111: TPO스킨층
113: 소프트폼
220: 상부금형
230: 하부금형
231: 가압부
243: 커팅부

Claims (10)

1. 상부금형; 및
   상기 상부금형과 결합되어 삽입된 폼스킨을 프리포밍하는 하부금형을 포함하되,
   상기 하부금형은,
   상기 폼스킨 외곽의 트리밍 부위를 압축하기 위한 가압부가 구비되고,
   상기 가압부는,
   모서리부분이 라운드지게 형성되며. 상기 폼스킨을 트리밍하는 커팅부가 내측에 설치되고,
   상기 커팅부는,
   트리밍시에만 상기 가압부의 상측면상으로 돌출되도록 구성되는, 자동차 내장재 성형장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 자동차 내장재 성형장치는,
   상기 상부금형에서 상기 폼스킨을 진공흡착하는 인몰드 그레인(IMG) 성형방식인, 자동차 내장재 성형장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 폼스킨은,
   5mm이상의 두께로 형성되는, 자동차 내장재 성형장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 폼스킨은,
   TPO(Thermo Plastic Olefin) 스킨층과,
   상기 TPO스킨층의 하측에 배치되는 소프트폼과,
   상기 소프트폼의 하측에 배치되는 내열폼을 포함하는, 자동차 내장재 성형장치.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 가압부는,
   상기 폼스킨을 1mm이하의 두께로 압축시키는, 자동차 내장재 성형장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 커팅부의 상단은,
   상기 하부금형의 중심에서 외측방향으로 갈수록 높이가 낮아지도록 형성되는, 자동차 내장재 성형장치.
   
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