KR20150062574A - 금속질감을 갖는 자동차 부품의 사출성형방법 - Google Patents

Abstract

금속질감을 갖는 자동차 부품의 사출성형방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 부품의 사출성형방법은 자동차 부품 제조를 위한 합성수지 조성물에 자성을 가진 금속입자 또는 자성을 갖도록 전처리된 금속입자를 첨가하여 복합수지 조성물을 제조하는 1단계; 복합수지 조성물을 사출금형 내에 충진한 후, 복합수지 조성물의 상측에 전자기력을 발생시켜 금속입자를 표면에 밀집시킴으로써 금속막을 형성하는 2단계; 및 금속막이 형성된 상태에서 사출성형하여 자동차 부품을 제조하는 3단계를 포함한다.

Description

금속질감을 갖는 자동차 부품의 사출성형방법{INJECTION MOLDING METHOD OF VEHICLE COMPONENT WITH METALLIC APPEARANCE}

본 발명은 사출성형방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속질감을 갖는 자동차 부품의 사출성형방법에 관한 것이다.

최근 자동차에 고급스러운 감성 품질이 요구됨에 따라, 도어트림이나 도어스커프 등의 자동차 내장재의 표면에는 미려한 외관을 제공하기 위하여 금속질감이 도입되고 있는 추세다. 관련하여, 도 1은 금속질감 도장이 적용된 도어트림 가니쉬(1)의 이미지이고, 도 2는 SUS 부품이 적용된 도어스커프(2)의 이미지이다.

자동차 부품 표면에 금속질감을 부여하기 위해서는 자동차 부품 제조를 위한 합성수지 조성물에 원하는 질감을 발현하기 위한 조성물을 함침시킨 후 필름을 입히는 방법인 수압전사, 금형 내에 필름을 삽입한 후 사출을 통해 접합시키는 인서트 사출, 크롬 또는 니켈을 이용한 조성물 도금, 금속안료와 휘발성 유기용제를 혼합한 페인트를 사용하는 도장작업 등이 시행되어 왔다.

최근에는 금속파우더 및 플레이크를 안료의 개념으로 첨가하는 방법이 사용되었으며, 이에 대해서는 한국공개특허 제10-2004-0048550호 등에 개시되어 있다.

상기에서 언급한 자동차 부품 표면에 금속질감을 부여하는 방법들에 있어서, 도장 또는 도금 방법은 유해물질로 인해 실내 환경오염 또는 작업장의 환경오염 등의 문제를 발생시킨다. 또한, 별도의 금속부품을 적용하는 경우에는 부품제조 원가의 상승을 유발하는 문제가 있다.

한편, 금속파우더 및 플레이크를 안료 개념을 사용하는 방법의 경우에는 사출성형의 과정에서 첨가된 금속안료가 일정한 방향으로 배열되지 않고 용융수지가 유동하면서 결합하는 부분에 수직으로 배열되어 웰드라인(WELD-LINE)이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 상기 금속파우더 및 플레이크가 부품 전체적으로 분산되는 바, 정작 부품 표면에 나타나는 금속질감 효과는 사용되는 재료의 양에 비해 다소 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서 자동차 부품 표면에 금속질감을 부여하기 위하여 상대적으로 소량의 재료를 사용하면서도, 그 효과를 극대화할 수 있는 방안이 모색되고 있다.

특허문헌 1: 한국공개특허 제10-2004-0048550호(2004.06.10 공개)

본 발명의 실시예들에서는 자동차 부품 표면에 금속질감을 부여하기 위해 상대적으로 소량의 재료를 사용하면서도, 표면의 금속질감 부여 효과를 증대시킬 수 있는 사출성형방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 자동차 부품 제조를 위한 합성수지 조성물에 자성을 가진 금속입자 또는 자성을 갖도록 전처리된 금속입자를 첨가하여 복합수지 조성물을 제조하는 1단계; 상기 복합수지 조성물을 사출금형 내에 충진한 후, 상기 복합수지 조성물의 상측에 전자기력을 발생시켜 상기 금속입자를 표면에 밀집시킴으로써 금속막을 형성하는 2단계; 및 상기 금속막이 형성된 상태에서 사출성형하여 자동차 부품을 제조하는 3단계를 포함하는 자동차 부품의 사출성형방법이 제공될 수 있다.

이 때, 상기 자성을 가진 금속입자는 마르텐사이트계인 SUS400계열의 금속입자일 수 있다.

한편, 상기 자성을 갖도록 전처리된 금속입자는 상자성 나노입자가 고분자 매트릭스에 분산 합입된 형태를 갖는 코어와, 상기 코어를 수용하는 쉘을 포함하고, 상기 쉘은 금속재료로 형성될 수 있다.

또한, 상기 2단계는 사출금형을 이루는 상금형의 캐비티 상측에 전자석을 설치하고, 사출성형 직전에 상기 전자석을 통해 전자기력을 발생시킬 수 있다.

본 발명의 실시예들은 자동차 부품 제조용 합성수지 조성물에 자성을 가진 금속입자 또는 자성을 갖도록 전처리된 금속입자를 첨가하고, 사출성형시에 전자기력을 통해 상기 금속입자를 부품 표면에 밀집시켜 금속막을 형성함으로써 상대적으로 소량의 재료를 사용하면서도 자동차 부품 표면에 보다 효과적으로 금속질감을 부여할 수 있다.

도 1은 금속질감 도장이 적용된 도어트림 가니쉬의 이미지이다.
도 2는 SUS 부품이 적용된 도어스커프의 이미지이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 부품의 사출성형방법에 적용되는 금속입자의 일 예시이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 부품의 사출성형방법을 개략적으로 도시한 공정도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 부품의 사출성형방법(이하, 사출성형 방법)은 복합수지 조성물을 제조하는 1단계와, 사출금형 내에서 금속막을 형성하는 2단계와, 사출성형하여 자동차 부품을 제조하는 3단계를 포함하여 이루어질 수 있다. 이하, 각 단계에 대하여 구체적으로 설명한다.

(1) 1단계

1단계는 자동차 부품 제조를 위한 복합수지 조성물을 제조하는 단계다. 상기 복합수지 조성물은 자동차 부품 제조를 위한 합성수지 조성물과, 금속입자를 포함할 수 있다. 상기 금속입자는 자성을 가진 금속입자 또는 자성을 갖도록 전처리된 금속입자일 수 있다.

자동차 부품 제조를 위한 합성수지 조성물은 특정 재료로 한정되지 않는다. 즉, 자동차 부품 제조에서 이용되고 있는 합성수지 조성물이라면 어느 것이나 사용할 수 있다.

예를 들어, 상기 합성수지 조성물은 폴리프로필렌 수지, 폴리에틸렌 수지, 아크릴로니트릴 부타디엔 스텔렌 수지, 아세탈 수지, 나일론 수지, 스틸렌 수지, 폴라카보네이트 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지 및 폴리우레탄 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상일 수 있다.

상기 금속입자는 자동차 부품 표면에 금속질감을 부여하기 위한 것으로, 본 발명에서는 상기 금속입자에 자성을 부여함으로써 사출성형시 상기 금속입자들이 표면에 밀집될 수 있도록 하는 것을 기술적 특징으로 한다.

상기 금속입자의 크기는 특별히 한정되는 것은 아니나, 1 내지 100㎛ 크기를 이용할 수 있다. 상기 금속입자의 크기가 너무 작은 경우에는 작업성이 떨어질 뿐만 아니라 금속질감을 구현하기 어렵기 때문이다.

한편, 상기 금속입자는 상기 합성수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.1 내지 50 중량부를 포함할 수 있다. 0.1 중량부 미만의 경우에는 금속질감 발현이 어렵고, 50 중량부 초과의 경우에는 제조원가가 크게 상승하고 작업성이 저하되기 때문이다.

상기 금속입자에 자성을 부여하기 위해서는 자성을 가진 금속입자를 사용하거나, 자성을 갖도록 전처리된 금속입자를 사용하는 것을 고려할 수 있다.

자성을 가진 금속입자의 경우는 Fe, Fe-Si, Fe-Ni, Fe-Al, Fe-Co 등이 있으며, 이 중 Fe-Si(규소강) 및 Fe-Ni(니켈강)가 대표적이다. 또한, 마르텐사이트계인 SUS400계열의 금속입자 역시 사용 가능하다.

자성을 갖도록 전처리된 금속입자는 금속입자를 자성처리한 것으로, 재료 속성 자체가 자성을 가진 금속입자는 그 종류가 한정적임에 반해 금속입자를 자성처리하는 경우에는 보다 다양한 종류의 금속입자를 사용할 수 있다는 장점을 갖는다.

관련하여, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 부품의 사출성형방법에 적용되는 금속입자의 일 예시이다. 도 3에서는 자성을 갖도록 전처리된 금속입자의 일 예를 도시하고 있다.

도 3을 참조하면, 자성을 갖도록 전처리된 금속입자(42, 이하 금속입자)는 코어(42a)와, 코어(42a)를 둘러싸는 쉘(42b)을 포함하는 코어-쉘 구조를 가질 수 있다.

코어(42a)는 상자성 나노입자가 고분자 매트릭스에 분산 합입된 형태를 가질 수 있다. 코어(42a)는 금속입자(42)에 자성을 부여하는 기능을 하는 것으로, 비교적 약한 자기장에서도 쉽게 자화되는 특성을 부여한다. 상자성 나노입자의 예로는 철, 니켈, 코발트, 산화철, 산화니켈, 산화코발트, 그리고 철, 니켈, 코발트 중에서 둘 이상을 포함하는 다성분계물질 중에서 선택될 수 있다. 한편, 상기 고분자 매트릭스의 예로는 실리카, 산화티탄 등의 폴리머를 들 수 있다.

쉘(42b)은 자동차 부품 표면에 금속질감을 부여하는 기능을 하는 것으로, 금속재료로 형성될 수 있다. 상기 금속재료의 예로는 구리, 니켈, 은, 스테인리스강 또는 크롬 등이 있다. 도 3에서 쉘(42b)은 단층으로 도시되어 있으나, 다층으로 구성되는 것도 가능하다.

한편, 도 3에 도시되지는 않았으나 코어(42a) 및 쉘(42b) 사이에는 공극부(미도시)가 추가될 수 있다. 상기 공극부는 공기층에 해당하는 것으로 상대적으로 어두운 색을 갖는 코어(42a)에 대해 쉘(42b)의 색을 보다 부각시키기 위함이다.

이와 같은 금속입자(42)를 형성하는 방법은 공지된 공정을 이용할 수 있다. 예컨대, 상자성 나노입자가 고분자 매트릭스에 분산 합입된 형태를 갖는 코어의 표면에 금속재료를 코팅함으로써 제조될 수 있다. 한편, 공극부를 추가 형성하는 경우에는, 코어(42a) 표면에 공극부 형성용 물질층을 형성하고, 상기 공극부 형성용 물질층 상부에 금속재료를 코팅하여 쉘(42b)을 형성한 후에 상기 공극부 형성용 물질층을 제거함으로써 공극부를 형성할 수 있다(이상 1단계).

(2) 2단계

2단계는 상기 1단계에서 제조된 복합수지 조성물을 사출금형 내에 충진한 후, 표면에 상기 금속입자를 밀집시키는 단계다.

관련하여, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 부품의 사출성형방법을 개략적으로 도시한 공정도이다.

도 4를 참조하면, 사출성형금형은 하금형(10)과 상금형(20)을 포함하며, 하금형(10) 및 상금형(20) 사이에 형성되는 성형공간부(캐비티, 미표기)에 용융된 수지 조성물을 공급받고 이를 경화시킴으로써(사출성형공정) 성형공간부의 형태대로 자동차 부품을 성형하게 된다. 이와 같은 사출성형공정은 공지된 것인 바, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 부품의 사출성형방법에서는 자동차 부품 표면에 보다 효과적으로 금속질감을 부여하기 위해, 복합수지 조성물(40)의 상측에 전자기력을 발생시켜 금속입자(42)를 표면에 밀집시키는 것을 특징으로 한다.

복합수지 조성물(40)은 상기 1단계에서 설명한 것과 같이, 합성수지 조성물(41)에 금속입자(42)가 첨가된 형태를 가진다. 이러한 복합수지 조성물(40)은 하금형(10) 및 상금형(20) 사이에 마련된 성형공간부에 용융된 상태로 충진된다. 이 때, 금속입자(42)는 복합수지 조성물(40) 내에 전체적으로 분산된 형태로 존재한다.

한편, 상금형(20)의 캐비티(성형공간부)의 상측에는 전자석(30)이 설치된다. 전자석(30)은 상금형(20)의 길이방향을 따라 배치될 수 있다. 전자석(30)은 전류가 흐르면 자화되고, 전류를 끊으면 자화되지 않고 원래의 상태로 되돌아가는 자석 일반을 말한다. 전자석(30)의 설치 형태는 한정되지 않으며, 전자석(30)의 구동시 전자석(30)으로부터 발생된 전자기력이 상기 성형공간부로 전달될 수 있도록 설치하면 충분하다.

도 5를 참조하면, 2단계에서는 복합수지 조성물(40)을 사출금형 내에 충진한 후, 전자석(30)을 구동시켜 전자기력을 발생시킨다. 이 때, 복합수지 조성물(40) 내에 분산되어 있는 금속입자(42)들은 상기 전자기력에 의해 표면쪽으로 이동하여 금속막(50)을 형성한다. 즉, 복합수지 조성물(40)내에 분산되어 있던 금속입자(42)들이 표면쪽으로 밀집되는 것이다. 이는 종래에 복합수지 조성물(40)내에 분산되어 있어 투입량에 비해 그 효과가 다소 낮게 나타나는 문제점을 해결한 것이다.

도 6을 참조하면, 금속막(50)이 형성된 상태에서 사출성형이 진행됨으로써 자동차 부품(100)이 제조될 수 있다. 사출성형공정은 금속막(50)이 형성된 상태를 갖는 복합수지 조성물(40)을 냉각시켜 경화함으로써 자동차 부품(100)을 제조하고 이를 취출하는 공정으로 이루어질 수 있으며, 사출성형공정 자체는 공지된 공정과 동일 또는 유사하다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예들은 자동차 부품 제조용 합성수지 조성물에 자성을 가진 금속입자 또는 자성을 갖도록 전처리된 금속입자를 첨가하고, 사출성형시에 전자기력을 통해 상기 금속입자를 부품 표면에 밀집시켜 금속막을 형성함으로써 상대적으로 소량의 재료를 사용하면서도 자동차 부품 표면에 보다 효과적으로 금속질감을 부여할 수 있다는 장점을 갖는다.

한편, 본 발명은 상술한 본 발명의 자동차 부품의 사출성형방법에 의해 제조되는 자동차 내장재를 추가적으로 제공한다. 상기 자동차 내장재는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 도어트림, 도어스커프 등이 있다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10: 하금형 20: 상금형
30: 전자석 40: 복합수지 조성물
41: 합성수지 조성물 42: 금속입자
42a: 코어 42b: 쉘
50: 금속막 100: 자동차 부품

Claims (5)

1. 자동차 부품 제조를 위한 합성수지 조성물에 자성을 가진 금속입자 또는 자성을 갖도록 전처리된 금속입자를 첨가하여 복합수지 조성물을 제조하는 1단계;
   상기 복합수지 조성물을 사출금형 내에 충진한 후, 상기 복합수지 조성물의 상측에 전자기력을 발생시켜 상기 금속입자를 표면에 밀집시킴으로써 금속막을 형성하는 2단계; 및
   상기 금속막이 형성된 상태에서 사출성형하여 자동차 부품을 제조하는 3단계를 포함하는 자동차 부품의 사출성형방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 자성을 가진 금속입자는 마르텐사이트계인 SUS400계열의 금속입자인 자동차 부품의 사출성형방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 자성을 갖도록 전처리된 금속입자는 상자성 나노입자가 고분자 매트릭스에 분산 합입된 형태를 갖는 코어와, 상기 코어를 수용하는 쉘을 포함하고, 상기 쉘은 금속재료로 형성되는 자동차 부품의 사출성형방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 2단계는 사출금형을 이루는 상금형의 캐비티 상측에 전자석을 설치하고, 사출성형 직전에 상기 전자석을 통해 전자기력을 발생시키는 자동차 부품의 사출성형방법.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 따른 자동차 부품의 사출성형방법에 의해 제조되는 자동차 내장재.

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