KR20230008297A - 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법은, 제1 금형과, 상기 제1 금형과 이격되고 대칭 형태로 서로 반대측에 일체로 구비된 제2 금형 및 제3 금형을 포함하는 중간 형판과, 상기 중간 형판과 이격되어 구비된 제4 금형, 및 상기 제1 금형과 상기 중간 형판 사이에 메탈 포일(metal foil)을 공급하는 포일 피더(foil feeder)를 포함하는 프레스 성형기를 이용한 사출 성형 방법에 있어서, 상기 포일 피더에서 메탈 포일을 준비하고, 상기 메탈 포일을 상기 제1 금형 및 상기 중간 형판의 제2 금형 사이에 공급하는 단계와, 상기 제1 금형을 상기 제2 금형을 향해 이동시켜 상기 메탈 포일을 프레스하는 단계와, 상기 제1 금형을 상기 제2 금형으로부터 이격시키는 단계와, 상기 제2 금형이 상기 프레스된 메탈 포일이 부착된 채 상기 제4 금형을 향하도록 상기 중간 형판을 회전시키는 단계와, 상기 제4 금형을 통해 상기 제4 금형과 상기 제2 금형 사이에 사출 재료를 공급하고 상기 제4 금형을 상기 제2 금형을 향해 이동시켜 프레스하는 단계, 및 상기 제4 금형을 상기 제2 금형으로부터 이격시키고, 프레스된 사출 제품을 취출하는 단계를 포함한다.

Description

메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법{INJECTION MOLDING METHOD USING METAL FOIL}
본 발명은 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메탈 포일을 이용하여 금형의 형폐와 동시에 금속 인서트의 형상을 만들고, 인서트 형상 위에 사출을 통해서 인서트 몰딩 제품 성형을 연속적으로 수행하는 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차 및 전자제품의 전자기파 차폐 특성 구현을 위해 전도성 특성을 갖는 탄소 섬유(carbon fiber, CF), 스테인리스스틸 섬유(stainless steel fiber, STS Fiber) 등의 첨가제를 원재료에 혼합하여 원료를 만들고 이를 사출 성형을 통해 제품을 제작하고 있다.
그러나, 이러한 방법으로는 첨가된 탄소 섬유, 스테인리스스틸 섬유 등이 사출 성형시 원재료 내에서 균일하게 분포되지 못하여 제품 내에서 국부적으로만 차폐 특성이 구현되거나, 탄소 섬유, 스테인리스스틸 섬유가 제품의 외관으로 돌출되는 경우 미려한 외관을 얻기 어려운 단점이 있다.
따라서, 메탈(metal) 포일을 이용하여 차폐 특성을 구현하고 표면에 메탈 포일이 드러나게 하여 금속 질감의 느낌을 유지할 수 있도록 하는 기술이 요구된다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 사출 금형 장치에서 메탈 포일을 공급하여 스탬핑(stamping) 방식에 의해 금속 인서트 제품을 제작하고, 이를 사출 성형 제품에 일체화하는 연속적인 사출 성형 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법은, 제1 금형과, 상기 제1 금형과 이격되고 대칭 형태로 서로 반대측에 일체로 구비된 제2 금형 및 제3 금형을 포함하는 중간 형판과, 상기 중간 형판과 이격되어 구비된 제4 금형, 및 상기 제1 금형과 상기 중간 형판 사이에 메탈 포일(metal foil)을 공급하는 포일 피더(foil feeder)를 포함하는 프레스 성형기를 이용한 사출 성형 방법에 있어서, 상기 포일 피더에서 메탈 포일을 준비하고, 상기 메탈 포일을 상기 제1 금형 및 상기 중간 형판의 제2 금형 사이에 공급하는 단계와, 상기 제1 금형을 상기 제2 금형을 향해 이동시켜 상기 메탈 포일을 프레스하는 단계와, 상기 제1 금형을 상기 제2 금형으로부터 이격시키는 단계와, 상기 제2 금형이 상기 프레스된 메탈 포일이 부착된 채 상기 제4 금형을 향하도록 상기 중간 형판을 회전시키는 단계와, 상기 제4 금형을 통해 상기 제4 금형과 상기 제2 금형 사이에 사출 재료를 공급하고 상기 제4 금형을 상기 제2 금형을 향해 이동시켜 프레스하는 단계, 및 상기 제4 금형을 상기 제2 금형으로부터 이격시키고, 프레스된 사출 제품을 취출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법은, 상기 제2 금형이 상기 프레스된 메탈 포일이 부착된 채 상기 제4 금형을 향하도록 상기 중간 형판을 회전시키는 단계 후에, 상기 포일 피더에서 메탈 포일을 준비하고, 상기 메탈 포일을 상기 제1 금형 및 상기 중간 형판의 제3 금형 사이에 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법은, 상기 제4 금형을 통해 상기 제4 금형과 상기 제2 금형 사이에 사출 재료를 공급하고 상기 제4 금형을 상기 제2 금형을 향해 이동시켜 프레스하는 단계 중에, 상기 제1 금형을 상기 제3 금형을 향해 이동시켜 상기 메탈 포일을 프레스하는 단계가 동시에 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법은, 상기 제4 금형을 상기 제2 금형으로부터 이격시키고, 프레스된 사출 제품을 취출하는 단계 후에, 상기 제2 금형이 상기 제1 금형을 향하도록 상기 중간 형판을 회전시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 메탈 포일은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 및 듀랄루미늄(duralumin) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 메탈 포일은 메쉬 형태 또는 복수의 천공이 형성된 플레이트 형태로 이루어질 수 있다.
상기 메탈 포일은 0.05㎛ 내지 3mm의 두께로 이루어질 수 있다.
상기 메탈 포일의 표면에는 접착제가 도포되거나 전처리가 수행될 수 있다.
상기 전처리는, 화학적 부식, 레이저 에칭, 또는 샌드 블라스팅 또는 이들 조합을 사용하여 이루어질 수 있다.
상기 사출 제품은 발포 성형을 통해 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법에 의하면, 메탈 포일을 이용하여 금형의 형폐와 동시에 금속 인서트의 형상을 만들고, 인서트 형상 위에 사출을 통해서 인서트 몰딩 제품 성형을 연속적으로 수행할 수 있어, 별도의 절삭이나 프레스 공정이 필요하지 않아 택트 타임(tact time)을 획기적으로 감소시킬 수 있다.
또한, 성형된 메탈 포일을 인서트 제품에 일체화 함으로써, 금속의 미려한 외관을 구현함과 동시에 전자기파 차폐 특성을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법을 나타내는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법에서 복수의 천공이 형성된 메탈 포일을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법에서 메쉬 형태의 메탈 포일을 나타내는 도면이다
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법에 의해 제조된 사출 제품의 차폐 특성을 나타낸 비교예이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일 실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예들에서는 일 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며, 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고, 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다. 어느 부분이 다른 부분의 "위에" 또는 "상에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수도 있다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 한 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로, 본 발명의 실시예에 따른 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법을 나타내는 순서도이고, 도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법을 나타내는 개념도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법은 제1 금형(10)과, 제1 금형(10)과 이격되고 대칭 형태로 서로 반대측에 일체로 구비된 제2 금형(20) 및 제3 금형(30)을 포함하는 중간 형판(40)과, 중간 형판(40)과 이격되어 구비된 제4 금형(50), 및 제1 금형(10)과 중간 형판(40) 사이에 메탈 포일(metal foil)을 공급하는 포일 피더(5, foil feeder)를 포함하는 프레스 성형기가 이용된다.
중간 형판(40)의 제2 금형(20)은 제1 금형(10)과 마주하는 위치에 있고, 중간 형판(40)의 제3 금형(30)은 제4 금형(50)과 마주하는 위치에 있다. 제1 금형(10)은 중간 형판(40)을 향해, 또는 중간 형판(40)으로부터 이격되도록 이동될 수 있다. 또한, 제4 금형(50)은 중간 형판(40)을 향해, 또는 중간 형판(40)으로부터 이격되도록 이동될 수 있다. 또한, 중간 형판(40)은 수평 방향으로 회전되도록 구비되어, 제2 금형(20)과 제3 금형(30)이 각각 제4 금형(50)과 제1 금형(10)과 마주하는 위치에 있을 수 있다.
본 명세서에서는, 프레스 성형기가 수평 방향으로 배치되고, 중간 형판(40)이 수평 방향으로 회전하도록 구비된 실시예를 설명하였으나, 중간 형판(40)이 제1 금형(10)과 제4 금형(50) 사이에서 마주하도록 회전하는 구조라면 중간 형판(40)의 회전 방향은 수평 방향에 한정되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법은 우선, 포일 피더(5)에서 메탈 포일(6)을 준비하고, 메탈 포일(6)을 제1 금형(10) 및 제2 금형(20) 사이에 공급한다(S101, 도 2). 이 때, 메탈 포일(6)은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 및 듀랄루미늄(duralumin) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 메탈 포일(6)은 전자기파 차폐 및 금속 질감 구현을 위해 박육의 경량 및 연질 금속이 사용될 수 있으며, 약 0.05㎛ 내지 약 3mm의 두께로 이루어질 수 있다.
그 후, 중간 형판(40)의 제2 금형(20)이 제1 금형(10)을 마주하는 상태에서, 제1 금형(10)을 중간 형판(40)의 제2 금형(20)을 향해 이동시켜 제1 금형(10) 및 제2 금형(20) 사이에 공급된 메탈 포일(6)을 프레스한다(S102). 이 때, 메탈 포일(6)은 제1 금형(10)과 제2 금형(20)이 맞물려 프레스되는 형상으로 절곡 형성된다.
그 후, 제1 금형(10)을 제2 금형(20)으로부터 이격시킨다(S103, 도 3). 이 때, 메탈 포일(6)은 절곡된 형상을 가진 상태로 제2 금형(20)의 표면에 부착되어 있다. 이를 위해, 제2 금형(20) 내에 유압실린더를 설치하거나 진공 장치를 설치하여 메탈 포일(6)이 제2 금형(20)의 표면으로부터 탈거되지 않도록 할 수 있다.
그 후, 프레스된 메탈 포일(6)이 제2 금형(20)의 표면에 부착된 채로 제2 금형(20)이 제4 금형(50)을 향하도록 중간 형판(40)을 회전시킨다(S104, 도 4). 이로 인해, 중간 형판(40)의 제3 금형(30)은 제1 금형(10)을 마주하고 있는 상태가 된다. 이 때, 포일 피더(5)에서 또 다른 메탈 포일(7)을 준비하고, 메탈 포일(7)을 제1 금형(10) 및 중간 형판(40)의 제3 금형(30) 사이에 공급한다(S107).
그 후, 제4 금형(50)을 통해 제4 금형(50)과 제2 금형(20) 사이에 사출 재료(8)를 공급하고 제4 금형(50)을 제2 금형(20)을 향해 이동시켜 프레스한다(S105, 도 5). 이 때, 제4 금형(50)의 이동과 동시에 제1 금형(10)도 제3 금형(30)을 향해 이동하여 제1 금형(10)도 제3 금형(30) 사이에 공급된 매탈 포일(7)을 프레스한다.
그 후, 제4 금형(50)을 제2 금형(20)으로부터 이격시키고, 프레스된 사출 제품을 취출한다(S106). 제2 금형(20)의 표면에 부착되어 있던 절곡된 메탈 포일(6)은 프레스된 사출 제품(8)의 표면에 부착되게 된다. 사출 제품(8)의 표면과 메탈 포일(6)의 접합력을 증대시키기 위해 메탈 포일(6)의 표면에는 접착제가 도포되거나 전처리가 수행되어 있을 수 있다. 이 때, 전처리는 화학적 부식, 레이저 에칭, 또는 샌드 블라스팅 또는 이들 조합을 사용하여 이루어진 것일 수 있다. 또한, 사출 제품은 발포 성형을 통해 형성될 수 있으며, 이로 인해 추가로 경량화가 가능하다.
한편, 제3 금형(30)의 표면에는 프레스된 메탈 포일(7)이 부착되어 있다. 제3 금형(30)도 제2 금형(20)과 마찬가지로, 제3 금형(30) 내에 유압실린더를 설치하거나 진공 장치를 설치하여 메탈 포일(7)이 제3 금형(30)의 표면으로부터 탈거되지 않도록 할 수 있다.
그 후, 중간 형판(40)을 회전시켜 메탈 포일(7)이 부착된 제3 금형(30)이 제4 금형(50)과 마주하도록 한 후, 제4 금형(50)을 통해 제4 금형(50)과 제3 금형(30) 사이에 사출 재료(8)를 공급하고 제4 금형(50)을 제3 금형(30)을 향해 이동시켜 프레스하고(S109, 도 6), 제4 금형(50)을 제3 금형(20)으로부터 이격시키고, 프레스된 사출 제품을 취출한다. 이 때, 제1 금형(10)과 중간 형판(40)의 제2 금형(20) 사이에는 새로운 메탈 포일(9)이 공급되며, 상기 S101 단계가 다시 수행되도록 반복할 수 있다. 즉, 상기 S101 단계 내지 S109 단계가 연속적으로 수행됨에 따라 메탈 포일(6, 7, 9)의 형상을 만듦과 동시에 인서트 몰딩 제품 성형을 연속적으로 수행할 수 있으며, 별도의 절삭이나 포일 형성 공정이 필요하지 않다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법에서 복수의 천공이 형성된 메탈 포일을 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법에서 메쉬 형태의 메탈 포일을 나타내는 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 메탈 포일(6, 7, 9)은 복수의 천공이 형성된 플레이트 형태로 이루어질 수 있고, 도 8에 도시된 바와 같이, 메쉬 형태로 이루어질 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법에 의해 제조된 사출 제품의 차폐 특성을 나타낸 비교예이다.
도 9를 참조하면, 알루미늄(Al)으로 메탈 포일 자체(Naked foil)의 전자기파 차폐 특성은 두께가 18㎛인 경우 65dB로 나타나고, 두께가 40㎛인 경우 66dB로 나타났다. 메탈 포일 자체는 두께와 상관없이 약 65dB 내지 약 66dB의 전자기파 차폐 특성을 가짐을 알 수 있다.
또한, 차폐 목적으로 설계된 소재(reference) 자체의 경우, 40dB의 전자기파 차폐 특성을 가지며, 알루미늄 포일의 몰딩 후에는 67dB의 전자기파 차폐 특성을 가짐을 알 수 있다. 유리섬유(GF)가 함유된 PA6(Nylon6, Polycaprolactam), PBT(Polybutylene Terephthalate), PPS(Poly Phenylene Sulfide)의 경우에는 각각 3dB의 전자기파 차폐 특성을 가져 차폐 특성이 거의 없으나, 알루미늄 포일의 몰딩 후에는 60dB 내지 64dB의 전자기파 차폐 특성을 유지함을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법에 의하면, 메탈 포일을 이용하여 금형의 형폐와 동시에 금속 인서트의 형상을 만들고, 인서트 형상 위에 사출을 통해서 인서트 몰딩 제품 성형을 연속적으로 수행할 수 있어, 별도의 절삭이나 프레스 공정이 필요하지 않아 택트 타임(tact time)을 획기적으로 감소시킬 수 있다.
또한, 성형된 메탈 포일을 인서트 제품에 일체화 함으로써, 금속의 미려한 외관을 구현함과 동시에 전자기파 차폐 특성을 구현할 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
5: 포일 피더 6, 7, 9: 메탈 포일
8: 사출 재료 10: 제1 금형
20: 제2 금형 30: 제3 금형
40: 중간 형판 50: 제4 금형

Claims (10)

  1. 제1 금형과, 상기 제1 금형과 이격되고 대칭 형태로 서로 반대측에 일체로 구비된 제2 금형 및 제3 금형을 포함하는 중간 형판과, 상기 중간 형판과 이격되어 구비된 제4 금형, 및 상기 제1 금형과 상기 중간 형판 사이에 메탈 포일(metal foil)을 공급하는 포일 피더(foil feeder)를 포함하는 프레스 성형기를 이용한 사출 성형 방법에 있어서,
    상기 포일 피더에서 메탈 포일을 준비하고, 상기 메탈 포일을 상기 제1 금형 및 상기 중간 형판의 제2 금형 사이에 공급하는 단계;
    상기 제1 금형을 상기 제2 금형을 향해 이동시켜 상기 메탈 포일을 프레스하는 단계;
    상기 제1 금형을 상기 제2 금형으로부터 이격시키는 단계;
    상기 제2 금형이 상기 프레스된 메탈 포일이 부착된 채 상기 제4 금형을 향하도록 상기 중간 형판을 회전시키는 단계;
    상기 제4 금형을 통해 상기 제4 금형과 상기 제2 금형 사이에 사출 재료를 공급하고 상기 제4 금형을 상기 제2 금형을 향해 이동시켜 프레스하는 단계; 및
    상기 제4 금형을 상기 제2 금형으로부터 이격시키고, 프레스된 사출 제품을 취출하는 단계를 포함하는 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법.
  2. 제 1 항에서,
    상기 제2 금형이 상기 프레스된 메탈 포일이 부착된 채 상기 제4 금형을 향하도록 상기 중간 형판을 회전시키는 단계 후에,
    상기 포일 피더에서 메탈 포일을 준비하고, 상기 메탈 포일을 상기 제1 금형 및 상기 중간 형판의 제3 금형 사이에 공급하는 단계를 더 포함하는 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법.
  3. 제 2 항에서,
    상기 제4 금형을 통해 상기 제4 금형과 상기 제2 금형 사이에 사출 재료를 공급하고 상기 제4 금형을 상기 제2 금형을 향해 이동시켜 프레스하는 단계 중에,
    상기 제1 금형을 상기 제3 금형을 향해 이동시켜 상기 메탈 포일을 프레스하는 단계가 동시에 수행되는 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법.
  4. 제 1 항에서,
    상기 제4 금형을 상기 제2 금형으로부터 이격시키고, 프레스된 사출 제품을 취출하는 단계 후에,
    상기 제2 금형이 상기 제1 금형을 향하도록 상기 중간 형판을 회전시키는 단계를 더 포함하는 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법.
  5. 제 1 항에서,
    상기 메탈 포일은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 및 듀랄루미늄(duralumin) 중 어느 하나를 포함하는 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법.
  6. 제 1 항에서,
    상기 메탈 포일은 메쉬 형태 또는 복수의 천공이 형성된 플레이트 형태로 이루어지는 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법.
  7. 제 1 항에서,
    상기 메탈 포일은 0.05㎛ 내지 3mm의 두께로 이루어지는 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법.
  8. 제 1 항에서,
    상기 메탈 포일의 표면에는 접착제가 도포되거나 전처리가 수행되는 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법.
  9. 제 8 항에서,
    상기 전처리는,
    화학적 부식, 레이저 에칭, 또는 샌드 블라스팅 또는 이들 조합을 사용하여 이루어지는 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법.
  10. 제 1 항에서,
    상기 사출 제품은 발포 성형을 통해 형성되는 메탈 포일을 이용한 사출 성형 방법.
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