KR102607683B1 - 자동차 내장재를 성형하는 성형 금형 - Google Patents

자동차 내장재를 성형하는 성형 금형 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 내장재를 성형하는 성형 금형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두 개의 수지 성형물을 접착하여 자동차 내장재를 제조하는 성형 금형에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 자동차 내장재를 성형하는 성형 방법은 코어를 상부 금형에 장착하며, 프리포밍된 스킨을 상기 상부 금형의 하단에 위치한 거치대에 거치하는 단계; 상기 코어가 스킨에 밀착될 때까지 상기 코어가 장착된 상부 금형이 하강하는 단계; 코어와 스킨이 밀착된 상태에서 상기 상부 금형과 거치대가 하강하거나 또는 하부 금형이 상승하여 상기 스킨의 저면이 상기 하부 금형에 밀착되도록 상부 금형과 하부 금형을 닫는 단계; 닫힌 상부 금형과 하부 금형에 의해 코어와 스킨이 압착되는 단계; 상기 거치대와 상부금형이 상승하거나 또는 상기 하부 금형이 하강하여 코어와 스킨이 압착된 자동차 내장재를 외부로 노출시키는 단계; 및 노출시킨 자동차 내장재에서 코어가 압착되지 않은 스킨의 적어도 일부를 컷팅하는 단계;를 포함하며, 상기 거치대에 거치하는 단계는 프리포밍된 스킨의 테두리 전체를 거치대에 거치하며, 상부 금형과 하부 금형을 닫는 단계에서 프리포밍된 스킨이 거치되는 거치대는 상부 금형에 밀착되며,상기 거치대는 상기 하부 금형을 기준으로 상하로 이동 가능함을 특징으로 한다.

Description

자동차 내장재를 성형하는 성형 금형{Mold for forming car interior}
본 발명은 자동차 내장재를 성형하는 성형 금형에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두 개의 수지 성형물을 압착하여 자동차 내장재를 성형하는 성형 금형에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 내장재로 사용되는 스킨은 PVC나 TPE(Thermoplastic Elastomer)의 한 종류로 사용되는 TPO(Olefin계 Thermoplastic Elastomer) 및 TPU(thermo plastic polyurethane) 등을 재질로 하는 원자재를 사용하여 제조한다.
즉, 자동차용 내장재 등과 같은 제품은 플라스틱 재질로 이루어지는 경질의 코어(Core) 및 고급스럽고 부드러운 이미지를 부여하는 가죽이나 천 재질로 이루어지는 소프트 스킨(Skin) 사이에 폴리우레탄과 같은 발포액을 발포 성형하여 스킨층, 폴리우레탄 폼층 및 코어층의 3중 구조를 가지는 발포 제품으로 제조되고 있는 추세이다.
한편, 최근에는 제조원가를 줄이기 위하여 플라스틱으로 가죽의 질감을 구현하기 위한 인스트루먼트 패널의 제조방법이 많이 시행되고 있으며, 이러한 제조방법은 금형을 사용하기 때문에 제작이 용이하다.
또한, 이와 같은 자동차 내장재(특히, 리얼스티치가 적용된 제품)는 스티치가 형성된 스킨과 코어를 압착하는 공정을 통해 제조되는 것이 일반적이나, 스킨의 형상과 코어의 형상으로 인해 일부 구간에서는 스킨이 코어에 완벽하게 밀착되지 않거나, 과 밀착되어 두께 편차가 발생하거나 또는 스킨과 코어 간의 위치 편차가 발생되어 제품 불량의 원인이 된다.
한국등록특허 제10-1773138호(발명의 명칭: 차량용 내장재 제조방법) 한국공개특허 제10-2001-0073709호(발명의 명칭: 자동차의 내장재용 기재와 표피재의 접합장치 및 접합 방법)
본 발명이 해결하려는 과제는 스티치가 형성된 스킨을 코어에 압착하는 방안을 제안함에 있다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는 스킨이 코어에 완벽하게 밀착되는 방안을 제안함에 있다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 스티치가 형성된 자동차 내장재를 성형하는 금형을 제안함에 있다.
이를 위해 본 발명의 자동차 내장재를 성형하는 성형 금형은 코어가 장착되는 상부 금형; 상기 상부 금형에 장착된 상기 코어가 하강하여 밀착되는 프리포밍된 스킨의 테두리가 거치되는 거치대; 및 하강하는 상기 코어에 밀착될 스킨의 저면이 안착되는 하부 금형을 포함하며, 상기 거치대는 상부 금형과 하부 금형 사이에 위치하며, 프리포밍된 스킨의 테두리 전체를 거치하며, 상기 하부 금형을 기준으로 상하로 이동 가능하며,자동차 내장재를 성형하기 위해 상부 금형과 하부 금형이 닫힐 때, 상부 금형에 밀착됨을 특징으로 한다.
이를 위해 본 발명의 자동차 내장재를 성형하는 성형 방법은 코어를 상부 금형에 장착하며, 프리포밍된 스킨을 상기 상부 금형의 하단에 위치한 거치대에 거치하는 단계; 상기 코어가 스킨에 밀착될 때까지 상기 코어가 장착된 상부 금형이 하강하는 단계; 코어와 스킨이 밀착된 상태에서 상기 상부 금형과 거치대가 하강하거나 또는 하부 금형이 상승하여 상기 스킨의 저면이 상기 하부 금형에 밀착되도록 상부 금형과 하부 금형을 닫는 단계; 닫힌 상부 금형과 하부 금형에 의해 코어와 스킨이 압착되는 단계; 상기 거치대와 상부금형이 상승하거나 또는 상기 하부 금형이 하강하여 코어와 스킨이 압착된 자동차 내장재를 외부로 노출시키는 단계; 및 노출시킨 자동차 내장재에서 코어가 압착되지 않은 스킨의 적어도 일부를 컷팅하는 단계;를 포함하며, 상기 거치대에 거치하는 단계는 프리포밍된 스킨의 테두리 전체를 거치대에 거치하며, 상부 금형과 하부 금형을 닫는 단계에서 프리포밍된 스킨이 거치되는 거치대는 상부 금형에 밀착되며,상기 거치대는 상기 하부 금형을 기준으로 상하로 이동 가능함을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자동차 내장재를 성형하는 성형 금형은 상부 금형과 하부 금형 사이에 스킨의 테두리 중 적어도 일부를 거치하는 거치대를 구성함으로써 상부 금형에 장착된 코어가 스킨에 완벽하게 밀착될 수 있다. 부연하여 설명하면, 거치대에 거치되는 스킨은 테두리 중 필요한 부분을 거치대에 거치됨으로써 스킨의 자유도를 높일 수 있으며, 자유도가 높은 스킨은 하강하는 코어에 완벽하게 밀착될 수 있다.
또한, 필요한 경우 거치대를 진동시킴으로써 스킨의 자유도를 더욱 높일 수 있으며, 이 경우 스킨과 코어는 더욱 완벽하게 밀착된다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 자동차 내장재를 성형하는 성형 금형의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 성형 금형을 이용하여 자동차 내장재를 성형하는 공정을 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 하부 금형을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 성형 금형을 이용하여 자동차 내장재를 성형하는 공정을 도시하고 있다.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 자동차 내장재를 성형하는 성형 금형의 구조를 도시한 도면이다. 이하 도 1을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 자동차 내장재를 성형하는 성형 금형의 구조에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 1에 의하면, 성형 금형(100)은 상부 금형 및 하부 금형으로 구성된다. 상부 금형(110)은 하부 금형을 기준으로 상대적으로 상단에 위치하며, 하부 금형(120)은 상부 금형(110)의 하단에 위치한다. 본 발명과 관련하여 하부 금형(120)은 상부 금형(110)과 달리 거치대(130)가 형성된다. 거치대(130)는 하부 금형(120)을 기준으로 상하로 이동이 가능하며, 자동차 내장재의 성형 공정 상에서 상하로 이동한다.
이하에서는 거치대의 형상 및 상부 금형의 형상에 대해 알아보기로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에서 제안하는 자동차 내장재는 스킨과 코어로 구성되며, 성형 금형은 스킨과 코어를 압착하여 자동차 내장재를 제조하는 기능을 수행한다. 본 발명과 관련하여 스킨은 거치대에 거치되며, 코어는 상부 금형에 고정된다.
이를 위해 거치대(130)는 스킨의 테두리를 거치할 수 있는 돌출부가 형성되며, 상부 금형(110)은 거치대에 형성된 돌출부가 인입되는 홈부가 형성된다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 성형 금형을 이용하여 자동차 내장재를 성형하는 공정을 도시하고 있다. 이하 도 2를 이용하여 성형 금형을 이용하여 자동차 내장재를 성형하는 공정에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
S200단계에서 하부 금형를 기준으로 거치대를 상승시키며, 이와 동시에 상부 금형과 하부 금형은 일정 거리 이격된다. 물론 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 거치대는 상부 금형과 하부 금형 사이에 위치한다. 상술한 바와 같이 거치대는 하부 금형을 기준으로 상하로 이동이 가능하다.
S202단계에서 상부 금형에 코어를 거치하며, 거치대에 스킨을 거치한다. 본 발명과 관련하여 상부 금형은 진공 흡착 방식을 이용하여 코어를 상부 금형에 밀착하거나, 클램프를 이용하여 코어를 상부 금형에 밀착할 수 있다. 코어의 저면에는 스킨과의 접착을 위해 접착제가 도포된다.
거치대에 거치되는 스킨은 스킨의 모든 부분이 거치되는 것이 아니라 스킨의 테두리 부분 중 적어도 일부만 거치된다. 이와 같이 스킨은 테두리 부분만 거치대에 거치됨으로써 스킨의 자유도가 높아지게 된다. 부연하여 설명하면, 거치대는 스킨의 테두리 중 모든 부분을 거치하거나, 필요한 경우 일부만 거치할 수 있다.
S204단계에서 상부 금형이 하부 금형 방향인 하단으로 하강하여 상부 금형에 밀착(또는 흡착)된 코어와 거치대에 거치된 스킨이 서로 밀착된다. 상술한 바와 같이 스킨의 테두리만 거치대에서 거치됨으로써 스킨의 자유도는 높아지며, 따라서 코어와 스킨은 완벽하게 밀착된다. 또한, 상부 금형의 이동에 의해 거치대는 상부 금형에 서로 밀착된다. 즉, 거치대에 형성된 돌출부가 상부 금형에 형성된 홈부에 인입되어 서로 밀착된다.
S206단계에서 스킨과 코어가 밀착된 상태에서 상부 금형과 거치대가 하강한다. 즉, 코어와 스킨이 밀착된 상태에서 상부 금형과 거치대는 하부 금형 방향으로 이동한다. 이와 같이 상부 금형이 하부 금형 방향으로 이동하여 성형 금형은 닫는다. 즉, 코어와 스킨은 상부 금형과 하부 금형의 내부에서 성형된다. 부연하여 설명하면, 코어와 스킨은 성형 금형 내에서 압착되어 자동차 내장재로 제조된다. 이외에도 상부 금형과 거치대가 하강하는 대신 하부 금형이 상부 금형 방향으로 상승할 수 있다.
S208단계에서 상부 금형을 상단으로 이동하여 성형 금형을 연다. 물론 상부 금형이 상단으로 이동할 경우, 거치대 역시 상단으로 이동하여 성형이 완료된 자동차 내장재는 외부에 노출된다. 이와 같이 상부 금형이 상단으로 이동할 때, 거치대 역시 함께 이동하여 자동차 내장재를 용이하게 외부로 추출하도록 한다. 이외에도 상부 금형이 상승하는 대신 하부 금형이 하강할 수 있다.
S210단계에서 자동차 내장재를 성형 금형으로부터 분리하여 외부로 가져오며, 이후 불필요한 부분을 절단하여 원하는 자동차 내장재를 제조한다.
본 발명과 관련하여 불필요한 부분을 절단하는 방안은 초음파 방식을 적용한다. 초음파 방식은 초음파 진동을 이용하여 절삭하며, 특히 초당 2 내지 4만회의 진동을 통해 원하는 부분을 절단한다.
부연하여 설명하면, 초음파 컷팅은 절삭력이 우수하며, 필요한 경우 스킨만 절단이 가능하다. 즉, 본 발명은 초음파 컷팅을 이용하여 코어를 제외하고 스킨만 절단하는 방안을 제안한다.
이와 같이 본 발명은 스킨을 거치대에 거치한 상태에서 상부 금형을 하강시켜 스킨과 코어를 밀착시킨 상태에서 스킨을 하부 금형에 밀착시키는 방안을 제안한다.
일반적인 종래 자동차 내장재를 제조하는 방법은 멤브레인 압착 공정에 의해 제조되며, 멤브레인 압착 공정은 1. 스킨을 프리포밍하는 공정 2. 코어를 사출성형하는 공정 3. 코어 본딩 후 수작업으로 코어와 스킨을 가접착하는 공정 4. 가접착 후 멤브레인 설비에 제품을 안착하는 공정 및 5. 실리콘 고무시트로 제품을 감싼 뒤 진공 흡입하는 공정으로 구성된다. 특히 종래의 가접착하는 공정은 100% 수작업으로 이루어지므로 작업자의 능률에 따라 위치 편차 및 이로 인한 불량이 발생하며, 제품 사이즈에 따라 필요한 경우 적어도 2인 이상의 작업자가 요구되기도 한다. 또한, 가접착 공정에서 스킨이 변형되는 문제점이 발생하기도 한다.
이에 비해 본 발명에서 제안하는 자동차 내장재 성형 공정, 특히 가접착 공정은 자유도가 높은 스킨을 코어에 밀착시킨 상태에서 이후 스킨을 하부 금형에 밀착시킴으로써 기존 대비하여 코어와 스킨의 가접착시 위치 편차가 발생할 가능성을 줄여준다. 즉, 프리포밍 공정을 수행한 스킨을 사출성형한 코어에 밀착시 스킨의 자유도를 높여 코어와 스킨의 위치 편차가 발생할 가능성이 줄이게 된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 하부 금형의 구조를 도시하고 있다. 이하 도 3을 이용하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 하부 금형의 구조에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
도 3은 도 1과 달리 거치대의 형상이 상이하다. 도 1은 돌출부의 형상을 갖는 거치대를 제안하는 반면, 도 3은 스킨 클램프를 이용하여 스킨의 테두리를 클램핑하는 방안을 제안한다. 부연하여 설명하면, 스킨 클램프는 거치대와 동일하게 하부 금형을 기준으로 상하로 이동 가능하며, 하부 금형을 기준으로 상측으로 이동한 후 스킨의 테두리를 클램핑한다.
물론 상술한 바와 같이 코어 역시 별도의 클램프를 이용하여 하부 금형에 밀착될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 성형 금형을 이용하여 자동차 내장재를 성형하는 공정을 도시하고 있다. 이하 도 4를 이용하여 성형 금형을 이용하여 자동차 내장재에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
S400단계에서 하부 금형을 기준으로 거치대를 상승시키며, 이와 동시에 상부 금형과 하부 금형은 일정 거리 이격된다. 물론 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 거치대는 상부 금형과 하부 금형 사이에 위치한다.
S402단계에서 상부 금형에 코어를 거치하며, 거치대에 스킨을 거치한다. 본 발명과 관련하여 상부 금형은 진공 흡착 방식을 이용하여 코어를 상부 금형에 밀착하거나, 클램프를 이용하여 코어를 상부 금형에 밀착할 수 있다. 코어의 저면에는 스킨과의 접착을 위해 접착제가 도포된다.
거치대에 거치되는 스킨은 스킨의 모든 부분이 거치되는 것이 아니라 스킨의 테두리인 전주 부분만 거치대에 거치된다. 이와 같이 거치대에 스킨의 테두리 부분만을 거치함으로써 스킨의 자유도를 높일 수 있게 된다.
S404단계에서 거치대에 진동을 가한다. 본 발명과 관련하여 거치대는 좌우로 진동하거나, 상하로 진동을 가할 수 있다. 물론 바람직하게는 거치대는 상하로 진동하는 것이 바람직하다. 거치대에 진동을 가하면, 거치대에 거치된 스킨 역시 진동하게 된다. 스킨이 진동하게 되면, 스킨은 고정되어 있는 경우에 비해 상대적으로 높은 자유도를 갖게 된다.
S406단계에서 상부 금형이 하단으로 하강하여 상부 금형에 밀착되어 있는 코어와 거치대에 거치되어 있는 스킨이 밀착된다. 코어와 스킨이 밀착되면, 거치대의 진동을 중단된다. 또한, 도 4의 S406단계에서 도시된 바와 같이 코어와 스킨의 밀착은 스킨이 하부 금형으로부터 이격된 상태에서 수행된다.
S408단계에서 상부 금형과 거치대는 하강한다. 즉, 코어와 스킨이 밀착된 상태에서 상부 금형과 거치대는 하부 금형 방향으로 이동한다. 즉, 성형을 위해 하부 금형과 이격되어 있던 상부 금형이 하부 금형 방향으로 이동하여 성형 금형은 닫히게 되며, 이로 인해 코어와 스킨은 상부 금형과 하부 금형 내부에서 성형된다.
S410단계에서 상부 금형을 상단으로 이동하여 성형 금형을 개폐한다. 물론 상부 금형이 상단으로 이동할 경우, 거치대 역시 상단으로 이동하여 성형이 완료된 자동차 내장재는 외부에 노출된다.
이후 S412단계에서 노출된 자동차 내장재를 성형 금형으로부터 분리하며, 불필요한 부분을 절단하여 원하는 자동차 내장재를 제조한다.
본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
100: 성형 금형 110: 상부 금형
120: 하부 금형 130: 거치대
140: 클램프

Claims (8)

  1. 스킨과의 접착을 위해 접착제가 도포된 코어가 장착되는 상부 금형;
    상기 상부 금형에 장착된 상기 코어가 하강하여 밀착되는 프리포밍된 스킨의 테두리가 거치되는 거치대; 및
    상기 테두리가 거치된 상태에서 하강하는 상기 코어와 밀착된 스킨의 저면이 안착되는 하부 금형;을 포함하며,
    상기 거치대는 상부 금형과 하부 금형 사이에 위치하며,
    상기 거치대는 프리포밍된 스킨의 자유도를 증가시켜 스킨이 코어에 밀착되도록 스킨의 테두리를 거치하며,
    상기 스킨은 하부 금형과 이격된 상태에서 상기 코어에 밀착되며,
    상기 거치대는 상기 하부 금형을 기준으로 상하로 이동 가능함을 특징하는 자동차 내장재를 성형하는 성형 금형.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 거치대는 상기 상부 금형에 장착된 코어가 상기 스킨에 밀착될 때까지 진동함을 특징으로 하는 자동차 내장재를 성형하는 성형 금형.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 거치대는 돌출부가 형성되며, 상기 상부 금형은 돌출부가 인입되는 홈부가 형성됨을 특징으로 하는 자동차 내장재를 성형하는 성형 금형.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 거치대에 형성된 스킨 클램프를 이용하여 상기 스킨의 테두리를 클램핑함을 특징으로 하는 자동차 내장재를 성형하는 성형 금형.
  5. 스킨과의 접착을 위해 접착제가 도포된 코어를 상부 금형에 장착하며, 프리포밍된 스킨을 상기 상부 금형의 하단에 위치한 거치대에 거치하는 단계;
    상기 코어가 스킨에 밀착될 때까지 상기 코어가 장착된 상부 금형이 하강하는 단계;
    코어와 스킨이 밀착된 상태에서 상기 상부 금형과 거치대가 하강하거나, 하부 금형이 상승하여 상기 스킨의 저면이 상기 하부 금형에 밀착되도록 상부 금형과 하부 금형을 닫는 단계;
    닫힌 상부 금형과 하부 금형에 의해 코어와 스킨이 압착되는 단계;
    상기 거치대와 상부금형이 상승하거나, 상기 하부 금형이 하강하여 코어와 스킨이 압착된 자동차 내장재를 외부로 노출시키는 단계; 및
    노출시킨 자동차 내장재에서 코어가 압착되지 않은 스킨의 적어도 일부를 컷팅하는 단계;를 포함하며,
    상기 거치대를 거치하는 단계는 프리포밍된 스킨의 자유도를 증가시켜 스킨이 코어에 밀착되도록 상기 거치대는 스킨의 테두리를 거치하며,
    상기 스킨은 하부 금형과 이격된 상태에서 상기 코어에 밀착되며,
    상기 거치대는 상기 하부 금형을 기준으로 상하로 이동 가능함을 특징으로 하는 자동차 내장재를 성형하는 성형 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 장착된 상부 금형이 하강하는 단계에서 상기 스킨의 테두리가 거치된 거치대가 진동함을 특징으로 하는 자동차 내장재를 성형하는 성형 방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상부 금형과 하부 금형을 닫는 단계에서,
    거치대에 형성된 돌출부가 상부 금형에 형성된 홈부에 밀착되도록 인입됨을 특징으로 하는 자동차 내장재를 성형하는 성형 방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 거치대에 형성된 스킨 클램프를 이용하여 상기 스킨의 테두리를 클램핑함을 특징으로 하는 자동차 내장재를 성형하는 성형 방법.
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