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KR101374574B1 - 다층 부품을 제조하기 위한 방법 - Google Patents

다층 부품을 제조하기 위한 방법 Download PDF

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KR101374574B1
KR101374574B1 KR1020087029304A KR20087029304A KR101374574B1 KR 101374574 B1 KR101374574 B1 KR 101374574B1 KR 1020087029304 A KR1020087029304 A KR 1020087029304A KR 20087029304 A KR20087029304 A KR 20087029304A KR 101374574 B1 KR101374574 B1 KR 101374574B1
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Abstract

본 발명은 캐리어 소자(28), 표면 소자(26) 그리고 캐리어 소자와 표면 소자 사이에 있는 중간 소자(54)로 이루어진 다층 부품을 제조하기 위한 방법과 관련이 있다. 본 발명은, 제일 먼저 캐리어 소자를 제조한 다음에 이어서 표면 소자의 위치를 캐리어 소자에 대하여 간격을 두고 설정하며, 마지막으로 캐리어 소자와 표면 소자 사이의 중간 공간을 폴리우레탄-재료로 완전히 채우는 것을 특징으로 한다.

Description

다층 부품을 제조하기 위한 방법 {METHOD FOR PRODUCING A MULTI-LAYER PART}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 다층 부품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
다수의 층 또는 재료 소자들로 이루어진 부분들, 종종 샌드위치 부분으로도 불리는 부분들의 제조는 오래전부터 공지되어 있다. 공지된 내용에 따르면, 다양한 재료 층들이 연속으로 적층되거나 또는 다양한 소자들이 다수의 층과 결합된다.
본 발명은 다양한 플라스틱 소자들로 이루어진 다층 부품을 제조하는 것과 관련이 있으며, 이 경우 다양한 층들은 각각 상이한 재료 특성을 갖는다. 캐리어 소자는 반드시 필요한 고정 작용을 전체 구조물에 제공한다. 표면 소자는 원하는 장식 또는 원하는 표면 성질을 제공해주고, 바람직하게는 단단하게 그리고 스크래치에 둔감하게 형성되었다. 표면 층은 중간 층을 통해 캐리어 소자 상에 고정되어야만하며, 이 경우 중간 층은 바람직하게 폴리우레탄-재료, 특히 폴리우레탄-포움 재료로 이루어지고, 그로 인해 표면 소자보다 더 연하게 형성되었다. 이와 같은 방식으로 예를 들어 자동차를 위한 실내·외 장식부가 제조될 수 있으며, 이 경우 표면은 날씨의 영향 및 다른 외부 영향에 대하여 가급적 둔감하다. 다른 측에서는 그 아래에 놓인 연한 중간 소자로 인해 소정의 변형 가능성이 가능해야만 하며, 이와 같은 변형 가능성은 예를 들어 보행자 보호와 관련하여 특히 중요하다. 단단한 베이스 구조물에서 표면 층의 소정의 변형 가능성이 바람직한 다른 적용례들도 생각할 수 있다.
그러나 전술된 실시예는 인테리어 부품용으로도 사용될 수 있다. 이 경우에는 박막 대신에 장식 또는 장식용 박막을 사용할 수 있다. 그 경우에는 바람직하게 소프트 터치-효과(Soft touch-Effect)를 얻을 수 있다. 장식은 낮은 압력에서 캐리어 부품과 "접착"될 수 있다. 이와 같은 실시예는 높은 내부 압력으로 그리고 그로 인해 장식이 손상될 수 있는 후방 사출 성형에 비해서 또는 복잡한 후방 엠보싱 과정에 비해서 큰 장점을 제공한다. 더욱이 경제적인 박막이 사용될 수 있다.
DE 10 2004 007 865 A1호에는 진공 기술을 이용해서 폴리우레탄을 함유하는 결합 소자를 제조하기 위한 방법이 기재되어 있으며, 이 경우 외부 층을 몰드 제품 안에 삽입한 후에는 폴리우레탄 시스템이 개방된 몰드 안으로 삽입되거나 또는 폐쇄된 몰드 안으로 삽입된다. 이때 외부 층 그리고 계속해서 존재하는 캐리어 층은 폴리우레탄 시스템의 발포 공정에서 상호 간격을 유지한다.
WO 2005/065935 A1호에도 마찬가지로 폴리우레탄-재료가 폐쇄된 포움 몰드의 공동부 공간 안으로 삽입되며, 이 경우 포움 몰드 안에는 미리 열가소성 재료 및 장식용 재료가 삽입되어 있을 수 있다. 상기 열가소성 재료 및 장식용 재료는 DE 2004 007 865 A1호에 기재된 바와 마찬가지로 상호 간격을 유지한다.
WO 2005/035218 A1호는 사출 성형 기계를 기술하고 있으며, 상기 사출 성형 기계의 폐쇄 유닛이 중간 플레이트를 구비한 회전 장치를 포함함으로써, 두 개의 공구가 개별 플레이트 사이에 배치될 수 있다. 상기 공구들의 공동부 내에서는 제조될 다성분-제품이 두 단계의 방법으로 연속으로 형성될 수 있다.
마찬가지로 회전 가능한 중간 부분을 구비한 폐쇄 유닛은 WO 00/73040호에도 개시되어 있다. 상기 간행물에서는 폐쇄 유닛의 공구 내에서도 다수의 공동부가 형성될 수 있으며, 상기 공동부 안에서는 다성분-제품이 연속하는 방법 단계들로 형성될 수 있다.
본 발명의 과제는 도입부에 기술된 다층 부품을 특히 효과적으로 그리고 경제적으로, 그와 더불어 원하는 특성과 관련하여 적합하게 제조할 수 있는 방법을 제시하는 것이다.
상기 과제는 청구항 1에 기재된 방법과 관련된 특징들에 의해서 해결된다.
그에 따르면, 표면 소자는 사전에 제 1 단계에서 제조된 캐리어 소자에 대하여 소정의 간격을 두고 위치 설정되고, 캐리어 소자와 표면 소자 사이에 있는 중간 공간 내부는 제 1 단계와 동일한 사이클에 폴리우레탄-재료로 채워진다.
표면 소자는 바람직하게 단단하고 날씨 변화의 영향을 받지 않으며 스크래치에 강한 소자로부터 선택된다. 특히 본 경우에 표면 소자는 특수한 플라스틱 재료 또는 알루미늄, 특수강 등과 같은 얇은 금속으로부터 선택될 수 있다. 폴리우레탄-재료는 바람직하게 발포성 재료 또는 포움을 형성하는 재료여야만 하며, 이 경우 포움은 폴리우레탄-소자를 중간 공간 내부에 삽입하는 도중에 형성되거나 또는 삽입한 후에 형성될 수도 있다.
한 바람직한 실시예에 따르면, 열가소성-재료가 캐리어 소자로서 사용될 수 있다.
한 바람직한 실시예에 따르면, 예를 들어 선행하는 단계에서 사출 성형된 열가소성-재료가 캐리어 소자로서 사용될 수 있다. 특히 효과적인 한 가지 제조 방식은 캐리어 소자뿐만 아니라 중간 공간을 폴리우레탄-재료로 완전히 채우는 과정이 동일한 사이클에 이루어지는 경우에 가능하다.
특히 중간 공간을 완전히 채우는 경우에는 표면 소자 및 캐리어 소자가 하나의 공동부 안에 수용될 수 있으며, 이 경우 두 개의 소자 사이에는 중간 공간이 형성된다. 이와 같은 제조 단계를 위해서는 중간 플레이트 또는 방향 전환 플레이트를 구비한 폐쇄 유닛이 특히 우수한 정도로 적합하다.
본 발명의 실시예는 도면에 참조하여 아래에서 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 장치의 개략도며,
도 2는 제조된 다층 부품을 갖는 제 2 몰딩 공구의 확대 상세도다.
도 1에는 두 개의 외부 고정 플레이트(12 및 14)를 구비한 폐쇄 유닛이 중앙에 개략적으로 도시되어 있으며, 이 경우 두 개의 외부 고정 플레이트(12, 14)는 상대적으로 서로 근접하도록 그리고 상호 멀어지도록 움직일 수 있다. 이와 같은 내용은 선행 기술에 충분히 공지되어 있기 때문에 본 발명에서는 상세하게 설명할 필요가 없을 것이다.
두 개의 고정 플레이트(12와 14) 사이에는 회전 가능한 방향 전환 플레이트의 형태로 된 중간 플레이트(16)가 배치되어 있다. 수직 축을 중심으로 하는 회전 가능성은 이중 화살표로 표시되어 있다. 고정 플레이트(12)와 방향 전환 플레이트(16) 사이에는 제 1 몰딩 공구(18)가 배치되어 있고, 방향 전환 플레이트(16)와 고정 플레이트(14) 사이에는 제 2 몰딩 공구(20)가 배치되어 있다. 두 개의 몰딩 공구(18 및 20)는 두 개의 몰드 절반으로 이루어지며, 본 경우에는 단지 몰딩 공구(20)의 두 개의 몰드 절반(20' 및 20")만이 상세하게 도시되어 있다. 파선으로 개략적으로 도시된 바와 같이, 도 1에서 각각 폐쇄된 몰딩 공구(18과 20) 사이에는 몰드 중공부(22 및 24)(공동부로도 불림)가 각각 존재하며, 상기 몰드 중공부는 - 아래에 상세하게 도시된 바와 같은 - 플라스틱 제품을 제조하기에 적합하다. 도 1의 우측에는 가소화- 및 분사 유닛(30)이 개략적으로만 도시되어 있다. 가소화- 및 분사 유닛(30)은 열가소성 재료를 처리하기에 적합하며, 상기 열가소성 재료는 깔때기를 통해 삽입되고, 유닛(30) 내부에서 용융되어 균일하게 되며, 상기 유닛(30)의 전방 피크에 있는 분사 노즐을 통해 몰딩 공구(18)에 결합된 후에 공동부(22) 안으로 분사된다.
도 1의 좌측에는 배출관(34)을 구비한 혼합 헤드(36)를 포함하는 폴리우레탄-유닛(32)이 도시되어 있다. 혼합 헤드(36)에는 두 개의 성분 라인(38)이 연결되어 있으며, 상기 성분 라인은 상기 혼합 헤드에 두 가지 폴리우레탄-성분인 이소시 아네이트 및 폴리올을 공급한다. 상기 두 가지 성분은 혼합 헤드 내에서 하나의 반응성 혼합물로 혼합되고, 배출관(34)을 통해 배출된다.
폴리우레탄-유닛(32)의 작동 중에는 상기 유닛이 팽창 플레이트(14)의 스프루(sprue) 영역(40)에 결합되는데, 특별히 배출관(34)과 이송 채널(42) 사이에 밀봉 방식의 유동 결합부가 형성되고, 상기 유동 결합부가 몰드 절반(20')의 형태로 스프루 영역(40)으로부터 공동부(24)까지 연장되도록 결합된다.
도 1에서는 단지 개략적으로만, 그리고 도 2에서는 둘레가 확대된 형태로 지시된 바와 마찬가지로, 공동부(24) 내에는 이전 단계에서 제조된 열가소성-몰드부(28)가 존재하며, 상기 몰드부는 캐리어 소자를 형성한다. 더욱이 몰딩 공구(20)가 폐쇄되기 전에 이미, 표면 소자를 형성하는 삽입부(26)가 상기 몰드 절반(20')의 개방된 공동부 안으로 삽입되어 있다. 상기 삽입부(26)는 예를 들어 날씨 변환에 매우 안정적이고 스크래치에 안정적인 플라스틱 박막이다.
두 개의 공구 절반(20' 및 20")을 결합한 후에는 열가소성 부분(28)과 삽입부(26) 사이에 중간 공간이 형성되며, 혼합 헤드 내에서 제조된 폴리우레탄-성분(54)이 이송 채널(42)을 통해서 상기 중간 공간 안에 채워질 수 있다.
상기와 같은 전체 처리 방식을 요약적으로 설명하면 다음과 같다: 폐쇄 유닛(10)의 폐쇄 상태에서 가소화- 및 분사 유닛(30)은 열가소성-재료가 용융되도록 그리고 몰딩 공구(18)에 접근한 유닛(30)에 의해 스크루 공간 내부에 수집된 재료가 공동부(22) 안으로 분사되는 방식으로 작동된다.
공동부(22) 내에서 열가소성-재료를 냉각하고 그와 더불어 경화한 후에 폐쇄 유닛은 방향 전환 플레이트(16)의 회전을 위한 충분한 공간이 형성될 정도로 넓게 개방된다. 그 다음에 방향 전환 플레이트(16)가 180°만큼 회전되며, 이 경우 캐리어 소자를 형성하는 열가소성 부분은 상기 방향 전환 플레이트에 고정된 몰드 절반 내에서 함께 회전한다. 이때 도 1에 도시된 몰드 절반(20")은 방향 전환 플레이트의 다른 측에 놓일 수 있다.
폐쇄 유닛을 재차 폐쇄하는 경우에는 열가소성-제품이 도 1에 도시된 몰딩 공구(20)의 공동부(24) 내부에 수용된다. 상기 공동부(24)가 공동부(22)보다 더 크게 형성되었기 때문에, 공동부 표면과 열가소성 제품(28) 사이에는 또 하나의 공간이 형성된다.
방향 전환 플레이트의 회전과 동시에 상기 공구 절반(20")의 공동부 내부에 삽입부가 삽입됨으로써, 결국 폐쇄 유닛의 폐쇄 후에는 삽입부(26)와 열가소성-재료 사이에 중간 공간이 형성될 수 있다. 이 경우 상기 삽입부는 예를 들어 진공에 의해서 정확하게 위치 설정된 상태로 고정될 수 있다.
연한 포움을 형성하는 폴리우레탄-재료가 중간 공간 내부에 채워지면, - 경화 후에는 - 단단한 표면 및 그 아래에 놓인 연한 구조물을 갖는 다층 부품이 형성되지만, 상기 구조물은 자체 안정성을 전체적으로 캐리어 소자로부터 얻게 된다.
상기 부분들은 특이하게, 저항할 수 있는 표면을 갖는 안정적인 구조물이 필요한 곳에는 어디든지 적합하지만, 상기와 같은 저항할 수 있는 표면은 전체적으로 휘기 쉽게 형성되어야만 한다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10: 폐쇄 유닛 12, 14: 고정 플레이트
16: 방향 전환 플레이트로서 기능을 하는 중간 플레이트
18: 몰딩 공구 1 20: 몰딩 공구 2
20', 20": 몰딩 공구 2의 공구 절반
22: 몰딩 공구 1 내부에 형성된 공동부
24: 몰딩 공구 2 내부에 형성된 공동부
26: 삽입부 28: 사출 성형 부품
30: 가소화- 및 분사 유닛 32: 폴리우레탄-유닛
34: 배출관 36: 혼합 헤드
38: 성분-공급 장치 40: PUR-스프루 영역
42: PUR-채널 50: 열가소성 제품
52: 삽입부 54: 폴리우레탄 충진부

Claims (11)

  1. 캐리어 소자, 단단한 표면 소자, 그리고 상기 캐리어 소자와 표면 소자 사이에 있는 중간 소자로 이루어진 다층 부품을 제조하기 위한 방법으로서,
    제 1 단계에서는 사출 성형 방법을 이용해서 폐쇄 유닛 내부에 캐리어 소자를 제조하고,
    폐쇄 유닛 내부에 있는 캐리어 소자를 이동시키는, 다층 부품을 제조하기 위한 방법에 있어서,
    상기와 같은 이동 동작을 실행하는 경우에는 표면 소자의 위치를 캐리어 소자에 대하여 소정의 간격을 두고 설정하며,
    캐리어 소자와 표면 소자 사이에 있는 중간 공간을 제 1 단계와 동일한 사이클에 폴리우레탄-재료로 완전히 채우며,
    상기 폴리우레탄-재료를 사전에 혼합 헤드 내에서 반응성 혼합물로 혼합한 것을 특징으로 하는,
    다층 부품을 제조하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    발포성의 또는 포움을 형성하는 폴리우레탄-재료를 폴리우레탄-재료로서 사용하는 것을 특징으로 하는,
    다층 부품을 제조하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    열가소성 재료를 캐리어 소자로서 사용하는 것을 특징으로 하는,
    다층 부품을 제조하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 중간 공간을 완전히 채울 때에 상기 캐리어 소자뿐만 아니라 상기 표면 소자를 폐쇄 유닛의 몰드 중공부 내부에 수용하는 것을 특징으로 하는,
    다층 부품을 제조하기 위한 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    박막 또는 장식용 층을 표면 소자로서 사용하는 것을 특징으로 하는,
    다층 부품을 제조하기 위한 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 표면 소자를 플라스틱 재료, 플라스틱 혼합물 또는 금속으로 구성하는 것을 특징으로 하는,
    다층 부품을 제조하기 위한 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    두 개 몰딩 공구 절반을 위한 밀봉부로서 이용되는 삽입 소자를 몰딩 중공부 안으로 삽입하는 것을 특징으로 하는,
    다층 부품을 제조하기 위한 방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제 1 단계에서 다수의 캐리어 소자를 제조하며,
    그와 동시에 또는 그 다음에 상응하는 개수의 몰딩 공구 공동부 내부에 표면 소자를 삽입하고, 캐리어 소자에 대하여 소정의 간격을 두고 위치 설정하며, 그리고
    상기 캐리어 소자와 표면 소자 사이에 있는 중간 공간을 폴리우레탄-재료로 완전히 채우는 것을 특징으로 하는,
    다층 부품을 제조하기 위한 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    두 개의 외부 몰드 고정 플레이트 그리고 그 사이에 배치된 한 개의 방향 전환 플레이트를 구비한 방향 전환 플레이트-폐쇄 유닛을 사용하며, 이 경우에는 캐리어 소자를 위한 몰드 공동부를 형성하기 위하여 그리고 상기 중간 공간을 완전히 채우기 위한 몰드 공동부를 형성하기 위하여 공동부를 사이클 방식으로 구현하는 것을 특징으로 하는,
    다층 부품을 제조하기 위한 방법.
  10. 삭제
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