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JP2020090088A - 液状反応硬化工法を用いた複合層を備えたリアル素材製品の製造方法 - Google Patents

液状反応硬化工法を用いた複合層を備えたリアル素材製品の製造方法 Download PDF

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JP2020090088A JP2019174159A JP2019174159A JP2020090088A JP 2020090088 A JP2020090088 A JP 2020090088A JP 2019174159 A JP2019174159 A JP 2019174159A JP 2019174159 A JP2019174159 A JP 2019174159A JP 2020090088 A JP2020090088 A JP 2020090088A
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チェ,ウォンジェ
Wonjae Choi
チェ,ジョンス
Jongsu Choi
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Intops Co Ltd
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Abstract

【課題】リアル素材層に複合層を形成することができる改善された液状反応硬化モールディング製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の液状反応硬化工法を用いた複合層を備えたリアル素材製品の製造方法は、リアル素材製品を二重射出工程によって精密で美麗に製作することができ、多様なパターンを具現することができる。リアル素材層の下部にはプラスチック樹脂層が、上部にはPUA層又はPUR層がコーティングされる。
【選択図】 図4

Description

本発明は液状反応硬化工法を用いた複合層を備えたリアル素材製品の製造方法に関する。具体的に、本発明は液状反応硬化工法でリアル素材の両面に複合層を形成したリアル素材製品の製造方法に関する。
自動車の内部及び外部仕上用、携帯電話のパネル、洗濯機のような電子機器のボタンやロゴ部の仕上材として、例えばリアルウッドのような内装材を用いて製品の質感、触感などの外観を向上させ、騷音、火炎、酸素などを遮断して内部構成を保護している。
韓国登録第10−0913811号公報は、内装材としてリアルウッドフィルムを用いた成形品の製造方法を開示している。この特許は、図1に示すように、リアルウッドフィルム10’の下部に裏面層20’を1次射出し、上部に表面層30’を2次射出している。裏面層20’と表面層30’は同じ素材で、熱可塑性樹脂、例えばABS樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂から製作される。
出願人の韓国公開第10−2018−0069404号公報では、“リアルウッド成形物の製造方法”であって、リアルウッドとともにプラスチック樹脂をインサート射出した後、リアルウッドの前面を塗装する工程を開示している。塗装層は外部からリアルウッドの表面が損傷されることを防止し、天然木材の質感及び光沢を長期間維持することができるようにする。
これらの特許において、表面層と塗装層のようなコーティング層を形成する2次工程としては、例えばスプレーコーティング法と圧縮成形法(compression molding)が用いられる。
スプレーコーティング法の場合、図2aに示すように、下部にプラスチック材料の樹脂層12’が形成されたリアルウッドフィルム10’の上部にスプレーを用いてコーティング層14’を形成する方法である。通常、リアルウッドフィルム10’の上面は実際の木材のように粗度が荒い場合が多い。スプレーは円滑な噴射のためにシンナーのような揮発性物質を含んでいる結果、滑らかにコーティング層を形成しても、後続の乾燥過程で揮発性物質が蒸発して、図示のように粗度の高いコーティング層が残るため、平滑化作業を実施しなければならないという欠点がある。
圧縮成形法の場合、図2bに示すように、下部にプラスチック材料の樹脂層12’が形成されたリアルウッドフィルム10’の上部に硬化させるべき材料140’を吐き出した状態で、図示しなかった金型で押し付けて材料140’を均一に圧着してコーティング層を製作する方法であるが、コーティング後に材料140’が溢れてなるエッジ部142’を切断しなければならないという問題がある。
韓国登録第10−0913811号公報 韓国公開第10−2018−0069404号公報
したがって、本発明はリアル素材層に複合層を形成することができる改善された液状反応硬化モールディング製造方法を提供することを目的とする。
上述した目的を達成するために、本発明の液状反応硬化工法を用いた複合層を備えたリアル素材製品の製造方法は、液状反応硬化工法を用いた複合層を備えたリアル素材製品の製造方法であって、前記方法は、(1)リアル素材をカットティング及び加熱成形(hot forming)してリアル素材層を形成する段階と、(2−1)リアル素材層を成形機の第1キャビティに装着し、第1キャビティに供給されたプラスチック樹脂を硬化させてリアル素材層の第1面にプラスチック樹脂層を形成する段階と、(2−2)プラスチック樹脂層が形成された前記リアル素材層を成形機の第2キャビティに装着し、第2面に液状樹脂を供給し硬化させて第2樹脂形成する段階と、(2−3)(2−2)段階と同時に、成形機の第1キャビティに装着された他の第2リアル素材層にプラスチック樹脂を供給し硬化させて前記第2リアル素材層の第1面にプラスチック樹脂層を形成する段階と、を含むことにより、第1面にプラスチック樹脂層がかつ第2面に硬化樹脂層が形成された複合層を備えたリアル素材製品を連続的に射出することができるようにすることを特徴とする。
前記第2樹脂層は、ポリウレタン(PUR)又はポリウレア(PUA)素材であってもよい。
前記プラスチック樹脂層は、ポリカーボネート(polycarbonate、PC)、ポリイミド(polyimide、PI)、ポリエーテルスルホン(polyethersulfone、PES)、ポリアリレート(polyarylate、PAR)、ポリエチレンナフタレート(polyethylene naphthalate、PEN)、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate、PET)、シクロオレフィンコポリマー(cycloolefin copolymer)、アクリル、ABS(acrylonitrile butadiene styrene)、ASA(acrylonitrile styrene acrylate)、PBT(polybutylene terephthalate)又はSAN(styrene acrylonitrile)であってもよい。
前記リアル素材は、ウッド、纎維(fabric)、ストーン(stone)、人造皮、プラスチックを含む炭素纎維複合材、ガラス纎維補強プラスチックを含む複合材料又は金属シートであってもよい。
前記ポリウレタン(PUR)又はポリウレア(PUA)素材との接着力を向上させるために、リアル素材層の第2面に、プラズマ(Plasma)前処理又はウレタン又は塩化ポリオレフィンが主成分である素材のプライマー前処理又はプラズマ及びプライマー前処理を同時に行うことができる。
パターン金型を用いてプラスチック樹脂層又は第2樹脂層に立体的なボリュームを付与するか、光沢のための潤沢層を形成するか、カラーを付与することができる。
また、本発明は、前記方法によって製造される複合層を備えるリアル素材製品を提供する。
本発明は射出成形工程において金型の空間調節によってコーティング層の厚さを調節することができるので、素材の粗度に関係なく美麗な外観を具現することができ、金型面に光沢、無光沢、パターンなどの加工で多様なデザインを具現することができる。
また、本発明は同時進行型射出金型作業によって液状硬化成形を完了するので、工程が簡素化して収率が高くなり、品質が向上し、原価を節減することができ、立体パターンを極大化することができる。
先行技術のリアルウッド成形品の断面図である。 先行技術の中でスプレーコーティング法を説明するための概念図である。 先行技術の中で圧縮成形法を説明するための概念図である。 本発明の液状反応硬化工法を用いた複合層を備えたリアル素材製品の製作工程のうちリアル素材層を製作するまでの工程を示すフローチャートである。 本発明の液状反応硬化工法を用いた複合層を備えたリアル素材製品の製作工程のうち二重射出を実施する工程を示すフローチャートである。 図4の工程において成形機の平面図を用いて作業方法を示す図である。 図4の工程において成形機の平面図を用いて作業方法を示す図である。 図4の工程において成形機の平面図を用いて作業方法を示す図である。 図4の工程において成形機の平面図を用いて作業方法を示す図である。
以下、本発明のいくつかの実施例を例示的な図面に基づいて詳細に説明する。
各図の構成要素に参照符号を付けるに当たり、同じ構成要素に対しては、たとえ相異なる図に表示されていても、できるだけ同じ符号を有するようにすることに留意しなければならない。また、本実施例の説明において、関連した公知の構成又は機能についての具体的な説明が本実施例の要旨をあいまいにすることができると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。
本発明の液状反応硬化工法は、複合層を備えたリアル素材を製作するために単一成形機で1次及び2次射出(モールディング)工程を同時に連続的に実施するという点に特徴がある。従来には、リアル素材にラミネーティング方法、スプレーのような塗装方法を使うか射出工程を用いる場合、複合層を形成するために類似したモールディング工程を繰り返し実施するため、作業効率が落ち、工程が煩雑であって収率が低い欠点があったものである。
また、本発明は、リアル素材に対して同時進行型成形工程を適用して、リアル素材層を中心に第1面にプラスチック樹脂層を形成するとともに、第2面にポリウレタン又はポリウレア層を形成することにより、複合層を備えた製品を迅速で精密に製作するという点に特徴がある。
本発明の液状反応硬化工法を用いた複合層を備えたリアル素材製品は図3及び図4の工程によって製作される。
まず、ウッドのようなリアル素材を最終製品の形状に合わせてカットする(S10)。ウッドはただ一例を提示したものであり、リアル素材は纎維(fabric)、ストーン(stone)、人造皮、炭素纎維強化プラスチック(CFRP)のようなプラスチックを含む炭素纎維複合材、ガラス纎維補強プラスチックのような複合材又は金属シートなどになることができ、特定の素材に制限されない。カッティングはNC工作機械を用いたレーザーカットティングが好ましいが、耐熱性に弱い材料又は高強度金属の場合、レーザーカットティングを省略するか、カットティングブレード(blade)を用いた物理的切断も良い。
ついで、カットされたリアル素材を加熱成形(hot forming)する(S12)。具体的に、最終製品の形状に合わせて事前に製作された金型を予熱し、リアル素材を載置した後、プレス機を用いて加熱圧搾する。リアル素材に空隙が多い場合、アクリル、SANなどの透明可塑性樹脂溶液及びパウダーを含浸させた後、加熱成形過程を経れば、加熱圧搾によって空隙を無くすことにより、後続のモールディング工程で気泡が発生することを防止することができる。熱によって色相や物性が変わるリアル素材の場合は加熱成形工程を省略し、後述するモールディング工程に直ちに供給することができる。以下、本明細書では、加熱成形工程を経るかあるいはモールディング工程に供給される直前のリアル素材の半製品を“リアル素材層”という。
次に、図4の二重モールディング工程について成形機の平面図を示す図5a〜図5dに基づいてまず構造的な面で説明する。
本発明の液状反応硬化工法を具現するための成形装置は、可動プレート100と、可動プレート100に一体に形成された可動金型100Aと、固定プレート102と、固定プレート102に一体に形成され、可動金型100Aと対面するように伸びた固定金型102Aと、可動金型100Aと固定金型102Aの間に取り付けられた回転金型200とからなる。回転金型200はリアル素材110の背面を形成する同じ形状の2個の分割金型200A、200Bからなる。
固定プレート102の側面にはノズルとしての第1ヘッド104が貫通して取り付けられる。第1ヘッド104の内側端は、固定金型102Aを貫通して第1キャビティ110に連通する小径の細い第1流路106と連結され、外側端は図示しないスクリュー装置と連結され、やはり図示しないホッパーから流出する溶液がスクリューを通して押し出されて第1ヘッド104及び第1流路106を経て第1キャビティ110に供給されるようになっている。溶液は、プラスチック樹脂をなす、ポリカーボネート(polycarbonate、PC)、ポリイミド(polyimide、PI)、ポリエーテルスルホン(polyethersulfone、PES)、ポリアリレート(polyarylate、PAR)、ポリエチレンナフタレート(polyethylene naphthalate、PEN)、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate、PET)、シクロオレフィンコポリマー(cycloolefin copolymer)、アクリル、ABS(acrylonitrile butadiene styrene)、ASA(acrylonitrile styrene acrylate)、PBT(polybutylene terephthalate)又はSAN(styrene acrylonitrile)などのいずれも使用可能である。
小径の第2流路112が可動金型100Aの側面から第2キャビティ210まで連通する通路に設けられ、第2流路112と連通する側面にはノズルとしての第2ヘッド108が取り付けられる。第2ヘッド108へは図示しないイソシアネート(isocyanate)タンクとポリオール(polyol)タンクからそれぞれ溶液が供給され、混合された溶液はポリウレタン(PUR)溶液をなし、ポリウレタン溶液が第2流路112に供給される。ポリオールの代わりに、アミン(amine)を供給してポリウレア(PUA)を供給しても良い。ポリウレタン(PUR)は断熱性能及び防水性能に優れ、加工性及び施工性がよく、基材との接着性に優れる。ポリウレア(PUA)は耐熱性と基材との接着性に優れ、硬化時間が数秒程度に短く、強度及び弾力性が良い。
次に、作業方法として、上述した成形機において、図3の工程を経たリアル素材層10を第1キャビティ110内に装着した後、第1ヘッド104と第1流路106を通してプラスチック樹脂を供給して、リアル素材層10の下面(図5aの10の左側)にプラスチック樹脂層12を形成する。図5aには具体的に図示していないが、第1流路106は第1キャビティ110と対面する部分で迂回するように経路が形成されており、樹脂はリアル素材層10の背面に供給される。第2キャビティ210には何も装着されていない待機状態である。
ついで、図5bに示すように、可動プレート100と可動金型100Aを左側に線形に移動させて確保した空間を用いて回転金型200を図示の矢印方向に180度回転させた後、図示していない供給機から他の新しいリアル素材層10’を受けて第1キャビティ110に装着する。このとき、プラスチック樹脂層12が付着されたリアル素材層10は第2キャビティ210ではその上面が露出される。この状態で、第2ヘッド108を通してPUA又はPURを供給し、第1ヘッド104を通してプラスチック樹脂を供給すれば、図5cのように、リアル素材層10の上側には上部層20が形成され、新しいリアル素材層10’の下面にはプラスチック樹脂層12’が形成される。そして、図5dに示すように、可動金型100Aと回転金型200を左側に線形に移動させた後、複合層が形成されたリアル素材層10を取り出すことにより、液状反応硬化工程によるリアル素材製品が出来上がる。新しいリアル素材層10’は図5bの工程に進み、続いて新しいリアル素材層を受ける作業を繰り返すことにより、本発明の成形工程によって単一成形機で自動で連続的にリアル素材製品を製作することができる。
本発明の工程において、第1ヘッド104は、溶融熱可塑性樹脂が供給されるので、200度以上の高温に加熱され、第2ヘッド108は、液体物質状態で供給されるので、40〜90度の温度に加熱される。液状物質はリアル素材層10と第2キャビティ210の間に供給されて空間を充填してから硬化するので、迅速な液状反応工程の利点を活用することができる。また、金型とキャビティの形状を変更して複合層の形状及び大きさを精密に決定することができるので、スプレーコーティング法又は圧縮成形法の欠点を一挙に解消することができる。
以上の成形機における二重モールディング工程の作業流れを図4に基づいて説明する。
まず、リアル素材層10を成形機に装着し(S14)、1次射出工程によってリアル素材層10の下面にプラスチック樹脂層を形成する(S15)。新しいリアル素材層10’を受けて成形機に装着し(S20)、2次射出工程によってリアル素材層10の上面にPUA層又はPUR層20を形成する(S16)とともに1次射出工程によってリアル素材層10’の下面にプラスチック樹脂層を形成する(S22)。複合層が形成されたリアル素材層10はリアル素材製品として完成されて分離され(S30)、新しいリアル素材層10’は2次射出工程への進行待機状態になり、他の新しいリアル素材層が供給されて1次射出工程への進行待機状態になる。
本発明において、リアル素材層10の上面に形成されたPUA層又はPUR層は耐久性に優れ、温度及び圧力の変化に敏感ではなく、光沢又は無光沢処理によってリアル素材の自然性及び美麗さを浮き彫りにすることができる点で有利である。
このように、本発明は、リアル素材に対して同時進行型成形工程を適用することで、リアル素材層10を中心に第1面にプラスチック樹脂層12を形成するとともに第2面にポリウレタン層又はポリウレア層20を形成して、複合層を備えた製品を迅速で精密に製作することができる。
本発明の成形工程に対しては次のような変形が可能である。
以上では一般的な金型を前提としたが、パターン金型を用いて立体的なボリュームを付与するか、光沢のための潤沢層を形成するか、カラーを付与することができる。
また、PUA及びPUR液状がリアル素材層10とよく付着するために、図3のリアル素材の加熱成形工程(S12)の後、リアル素材層10の上面にプラズマ(Plasma)又はプライマー(Primer)前処理を行うかプラズマ及びプライマー前処理を同時に行うことができる。プライマー素材はウレタン又は塩化ポリオレフィンを主成分としてアクリル系成分を追加することが好ましい。プライマーでウッドの上面を塗布した場合、付着力が30N以上であり、カーボンの上面を塗布した場合、25N以上であることから、付着力が向上することを確認した。
以上で本発明の好適な実施例に基づいて説明したが、これらは例示のためのもので、本発明の権利範囲を制限しなく、本発明は多様な変更が可能であり、これらの変更のいずれも本発明の権利範囲に属し、本発明の権利範囲は以下に添付する特許請求範囲によって規定される。
10 リアル素材層
12 プラスチック樹脂層
20 上部層
100 可動プレート
102 固定プレート
104 第1ヘッド
108 第2ヘッド
110 第1キャビティ
210 第2キャビティ

Claims (7)

  1. 液状反応硬化工法を用いた複合層を備えたリアル素材製品の製造方法であって、前記方法は、
    (1)リアル素材をカットティング及び加熱成形(hot forming)してリアル素材層を形成する段階と、
    (2−1)リアル素材層を成形機の第1キャビティに装着し、第1キャビティに供給されたプラスチック樹脂を硬化させてリアル素材層の第1面にプラスチック樹脂層を形成する段階と、
    (2−2)プラスチック樹脂層が形成された前記リアル素材層を成形機の第2キャビティに装着し、第2面に液状樹脂を供給し硬化させて第2樹脂形成する段階と、
    (2−3)(2−2)段階と同時に、成形機の第1キャビティに装着された他の第2リアル素材層にプラスチック樹脂を供給し硬化させて前記第2リアル素材層の第1面にプラスチック樹脂層を形成する段階と、を含むことにより、
    第1面にプラスチック樹脂層がかつ第2面に硬化樹脂層が形成された複合層を備えたリアル素材製品を連続的に射出することができるようにすることを特徴とする、方法。
  2. 前記第2樹脂層は、ポリウレタン(PUR)又はポリウレア(PUA)素材であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 前記プラスチック樹脂層は、ポリカーボネート(polycarbonate、PC)、ポリイミド(polyimide、PI)、ポリエーテルスルホン(polyethersulfone、PES)、ポリアリレート(polyarylate、PAR)、ポリエチレンナフタレート(polyethylene naphthalate、PEN)、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate、PET)、シクロオレフィンコポリマー(cycloolefin copolymer)、アクリル、ABS(acrylonitrile butadiene styrene)、ASA(acrylonitrile styrene acrylate)、PBT(polybutylene terephthalate)又はSAN(styrene acrylonitrile)であることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
  4. 前記リアル素材は、ウッド、纎維(fabric)、ストーン(stone)、人造皮、プラスチックを含む炭素纎維複合材、ガラス纎維補強プラスチックを含む複合材料又は金属シートであることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
  5. 前記ポリウレタン(PUR)又はポリウレア(PUA)素材との接着力を向上させるために、リアル素材層の第2面に、プラズマ(Plasma)前処理又はウレタン又は塩化ポリオレフィンが主成分である素材のプライマー前処理又はプラズマ及びプライマー前処理を同時に行うことを特徴とする、請求項2に記載の方法。
  6. パターン金型を用いてプラスチック樹脂層又は第2樹脂層に立体的なボリュームを付与するか、光沢のための潤沢層を形成するか、カラーを付与することを特徴とする、請求項4に記載の方法。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法によって製造される複合層を備える、リアル素材製品。
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