KR101227098B1 - 가온, 가압된 스팀 혹은 수압을 이용한 필름성형장치 및 그 장치를 이용하여 필름을 성형하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가온, 가압된 스팀 혹은 수압을 이용한 필름성형장치 및 그 장치를 이용하여 필름을 성형하는 방법에 관한 것으로, 스팀 또는 수압발생기; 상기 스팀 또는 수압발생기에서 발생된 스팀 또는 수압이 유입되고 배출되는 유입배출구; 및 상기 유입배출구의 말단과 연결되어 있는 상부금형 및 내부에 성형 요철이 형성되어 있는 하부금형으로 이루어져 있으며, 하부금형의 하단에 공기를 배출시키기 위한 하나 이상의 홈이 형성되어 있는 금형을 포함하여, 고온의 스팀을 필름의 전체에 일정한 압력으로 가하여 성형함으로써, 기존의 진공 성형을 이용하였을 때 구현하기 어려웠던 언더컷(under cut) 부위와 섬세한 부분의 성형까지 가능하게 되었으며, 성형 후 두께편차 및 필름의 백화 현상을 줄게 할 수 있다.

스팀, 고온, 고압, 금형, 필름성형장치

Description

가온, 가압된 스팀 혹은 수압을 이용한 필름성형장치 및 그 장치를 이용하여 필름을 성형하는 방법{DEVICE FOR MOLDING FILM USING PRESSURIZED AND WARMING STEAM AND WATER, AND THE METHOD OF MOLDING FILM USING THE DEVICE}

본 발명은 가온, 가압된 스팀 혹은 수압을 이용한 필름성형장치 및 그 장치를 이용하여 필름을 성형하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가온, 가압된 고압의 스팀 혹은 수압을 사용함으로써 성형을 순간적으로 이루어지게 하고, 냉각하는 시간을 크게 줄어들게 함으로써 생산성을 획기적으로 개선할 수 있으며, 필름의 후 수축 현상을 크게 개선하여 성형물의 외관을 크게 개선할 수 있는 가온, 가압된 스팀 혹은 수압을 이용한 필름성형장치 및 그 장치를 이용하여 필름을 성형하는 방법에 관한 것이다.

자동차, 전자 부품 등의 내, 외장 고급화를 위한 인조피혁, 데코레이션 필름 등을 표면재로 성형 시 진공성형, 핫 프레스(Hot Press), 저압사출, 인서트 몰딩 등의 다양한 필름, 원단 가공방법들이 사용 중이나, 진공성형 공법의 경우 가열 성형 시, 가열에 의해 소재의 변형, 기포 발생 등의 문제점과 딥드로우(Deep Drow)된 성형물이 금형에 불규칙하게 접촉하면서 늘어나게 되어, 성형후 두께의 불균일하게 되고, 표면에 인쇄 패턴이 있을 경우 불균일한 성형에 의해 핀트가 이탈하는 문제점이 있게 된다.

또한, 고압의 압축공기를 사용하는 리블링 성형 방법의 경우, 고압을 발생시키기가 어렵고, 고압의 공기만을 이용하여, 강제로 필름을 연신시킴으로 성형 시 필름의 백화가 발생되었다.

저압사출의 경우는 멜트(melt)상의 수지를 이면에 사출과 동시에 성형하는 방식이 사용되었으나, 수지의 유동성이 크지 않고, 고온의 수지를 성형물에 직접 접촉시킴으로서 성형물의 손상을 유발하고, 금형 내부의 압력 차로 인해 성형물의 두께가 일정하지 못하며, 성형물의 표면은 가온이 되지 못하는 관계로 표면에 백화가 생기는 문제가 있었다.

핫 프레스(Hot Press)의 경우도 상기의 공법들과 유사한 단점을 가지고 있으며, 언더컷 부위가 존재하는 복잡한 형상의 성형이 힘들다는 문제점을 지니고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 금형 내부에 쉽게 고압을 발생시킬 수 있는 수압 혹은 스팀을 고압으로 주입하고 이 압력을 이용하여 필름, 원단류를 순간적으로 성형을 함으로써, 성형 시간 단축을 통한 생산성을 크게 향상 시키고, 금형 밀폐시 원단을 원하는 위치를 고정함으로서 성형 후 핀트가 정확히 일치하는 패턴 적용이 가능한 성형물을 제조가능하게 하고, 종래 필름, 원단류의 성형시에 발생하였던 소재 표면에 직접 조사된 열에 의한 소재의 변형 혹은 손상을 방지하고, 필름 연신에 의한 백화를 방지하며, 균일한 압력을 가해 성형함으로써 성형 후 두께 편차를 현저히 개선하도록 하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 우수한 성형성을 활용하며, 보다 복잡하고 미세한 형태의 성형을 쉽게 수행하도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 종래의 성형기에서 필요로 하는 원단의 고정장치인 클램프나, 가열장치등의 부수적인 장비를 필요로 하지 않으며, 한대의 스팀발생기 혹은 수압 발생기를 여러대의 성형기에 연결할 수 있음으로, 작업장의 공간 활용도와 전체적인 투자비 절감할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위한 것으로, 스팀 또는 수압발생기; 상 기 스팀 또는 수압발생기에서 발생된 스팀 또는 수압이 유입되고 배출되는 유입배출구; 및 상기 유입배출구의 말단과 연결되어 있는 상부금형 및 내부에 성형 요철이 형성되어 있는 하부금형으로 이루어져 있으며, 하부금형의 하단에 공기를 배출시키기 위한 하나 이상의 홈이 형성되어 있는 금형;을 포함하여 이루어진 장치 중, 상기 상부금형 및 하부금형의 사이에 필름을 고정하는 단계; 상기 스팀 또는 수압발생기에서 스팀 또는 수압을 발생시켜, 이를 유입배출구를 통해 금형에 주입하는 단계; 및 상기 주입된 스팀 또는 수압을 이용하여 금형에 고정되어 있는 필름을 성형하는 단계를 포함하는 가온, 가압된 스팀 또는 수압을 이용한 필름의 성형방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 스팀 또는 수압발생기; 상기 스팀 또는 수압발생기에서 발생된 스팀 또는 수압이 유입되고 배출되는 유입배출구; 및 상기 유입배출구의 말단과 연결되어 있는 상부금형 및 내부에 성형 요철이 형성되어 있는 하부금형으로 이루어져 있으며, 하부금형의 하단에 공기를 배출시키기 위한 하나 이상의 홈이 형성되어 있는 금형을 포함하여 이루어진 가온, 가압된 스팀 또는 수압을 이용한 필름성형장치를 제공한다.

또한, 상기 필름의 성형시 필름의 배면에 위치시켜 배면의 손상을 완화하도록 하는 연질의 보조 소재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연질의 보조 소재는 클로로프렌 고무, 실리콘 고무 또는 연질 우레탄인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스팀 또는 수압의 가압의 범위는 150 ~ 2,000bar인 것을 특징으 로 한다.

또한, 상기 스팀 또는 수압의 가온의 범위는 30 ~ 180℃ 인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 수압 혹은 스팀을 순간적으로 금형내에 주입하여, 필름을 가압하여 성형하므로, 공정 시간을 크게 개선할 수 있으며, 기존의 성형 방법으로 구현하기 어려웠던 언더컷(under cut) 부위와 섬세한 부분의 성형까지 가능하며, 인쇄물과 성형물의 핀트가 일치하는 성형물을 얻을 수 있었다.

또한 성형물의 전체 면적에 일정한 압력을 효과적으로 가함으로써 종래의 방식의 경우에 발생되는 목적물의 면적이 커짐에 따라 단위 면적당 가해지는 압력의 저하 혹은 불균일에 의한 성형 불량을 현저히 개선 할 수 있으며, 기계적으로 압력을 올리는 것에 비해 현저히 저렴한 투자비로 높은 압력을 가할 수 있다. 필름의 백화, 표면 열손상, 기포 발생 및 금형 접촉시 발생되는 온도 편차에 의한 신장율 차이에 의해 발생되는 주름, 두께 편차를 현저히 개선할 수 있으며, 성형물의 진공성형을 위한 클램프가 필요 없으므로 설비 공간 효율을 증대시키고, 소재의 로스(Loss)를 크게 줄일 수 있다.

본 발명은,

1) 스팀 혹은 수압 발생기(1)

2) 상기 스팀 발생기 혹은 수압 발생기에서 발생된 스팀 혹은 수압이 유입되고, 배출되는 유입배출구(2),

3) 상기 유입배출구의 말단과 연결되어 있으며, 공기를 배출시킬 수 있는 홈이 형성되어 있는 금형(3)

으로 구성되어 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 필름성형장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 스팀 또는 수압 발생기(1)는 필름의 성형을 위하여 물을 가압 또는 가온하여 스팀을 발생시키거나, 수압이 높은 물을 발생하도록 하는데, 가압의 범위는 150 ~ 2,000bar까지 가능하며, 보다 바람직하게는 150 ~ 200bar와의 가압수준으로 성형의 목적을 달성 할 수 있으며, 가온의 범위는 피 성형물의 열손상 및 변형을 방지하기 위해 30 ~ 180℃의 범위가 바람직하다.

본 발명의 유입배출구(2)는 상기 스팀 또는 수압 발생기(1)에서 발생된 스팀을 배출하여 금형(3)내로 유입하기 위한 것으로, 그 일측면은 상기 스팀 또는 수압 발생기(1)와 연결되어 있고, 타측면은 상기 금형(3)과 연결되어 있다.

본 발명의 금형(3)은 필름(4)이 성형되는 장소로, 상부금형(31)과 하부금형(32)으로 이루어져 있다.

상부금형(31)은 상기 유입배출구(2)의 말단과 연결되어 있으며, 유입배출구(2)로부터 유입된 스팀을 금형(3) 내부로 주입할 수 있도록 구멍이 형성되어 있으며, 하부금형(32)은 필름(4)이 성형되고자 하는 형태에 맞춰 내부에 요철이 형성되어 있다. 상부금형(31)과 하부금형(32)의 사이에 성형될 필름(4)이 위치하며, 상기 유입배출구(2)로부터 스팀이 유입되는 경우, 금형(3) 내부의 공기가 가압되는 것을 막기 위하여 하부금형(32)의 바닥면에 공기의 배출을 위한 홈(33)이 하나 이상 형성되어 있다.

상기 금형(3)에는 필름(4)을 고정시키기 위한 고정부재(34)가 형성될 수도 있으며, 고정부재는 실리콘이나 연질 우레탄 등 연질소재의 오링(O-ring)을 사용할 수 있다. 이로 인하여 필름(4)이 안정되게 위치할 수 있어 성형이 보다 정확하게 행해질 수 있다.

또는 본 발명의 필름성형장치는 상기 상부금형(31)과 필름(4)의 사이에 위치할 수 있도록 상부금형(31)의 하단에 부착된 연질의 보조소재(5)를 구비할 수 있다. 그 예로서 클로로프렌 고무, 실리콘 고무, 연질 우레탄을 들 수 있으며, 이와 같은 신장성이 좋은 연질의 소재를 설치하여 필름 배면의 손상을 완화시킬 수 있으므로, 손상이 쉽게 발생하는 성형물이나, 기공이 있어 진공성형이 불가능했던 소재의 성형이 가능하다.

상기와 같은 본 발명의 필름성형장치를 사용하여 필름(4)을 성형하는 방법 은 다음과 같다.

(a) 필름(4)을 상기 상부금형(31) 및 하부금형(32)의 사이에 고정시키는 단계.

(b) 스팀 또는 수압 발생기(1)에서 발생된 스팀을 유입배출구(2)을 통해 금형(3) 내부로 주입하는 단계.

(c) 상기 고정된 필름(4)을 금형(3) 내부에 주입된 스팀의 압력과 온도에 의하여 성형하는 단계.

상기 (a) 단계는 도 1에 도시된 것과 같이 필름(4)의 성형전 금형(3)에 고정되는 단계이며, 상기 (b)의 단계는 도 2에 도시된 것과 같이 스팀 또는 수압 발생기(1)에서 발생된 스팀에 의하여 상부금형(31)과 하부금형(32)에 위치하고 있는 필름에 압력이 가해져 하부금형(32)의 내부로 필름)(4)이 이동하게 된다. 이 때 상기 스팀 또는 수압 발생기(1)에 의하여 전체적으로 일정한 압력(예를 들어 100bar)이 필름상에 가해지므로 필름(4)의 성형에 있어 성형 후 두께 편차를 감소시킬 수 있게 된다.

상기 (c) 단계는 (b) 단계에서 주입된 고온, 고압의 스팀에 의하여 짧은 시간 내에 성형이 완료된 상태로서 도 3에 도시한 것과 같이 균일한 압력으로 가압된 필름(4)이 하부 금형의 내부의 요철에 부착되어 일정한 형태의 성형이 완료된다. 이때 유입배출구(2)에 의하여 유입된 스팀에 의한 가압을 막기 위하여 홈(33)을 통해 공기가 배출된다.

이와 같이 본 발명에 따른 필름의 성형방법에 의하여, 고온의 스팀을 필름의 전체에 일정한 압력으로 가하여 성형함으로써, 기존의 진공 성형을 이용하였을 때 구현하기 어려웠던 언더컷(under cut) 부위와 섬세한 부분의 성형까지 가능하게 되었으며, 성형 후 두께편차 및 필름의 백화 현상을 줄게 할 수 있다. 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 기존 공법인 진공 상태에서 성형한 샘플(A)은 인쇄 라인이 깨지면서 패턴이 흐트러지는 등의 외관이 나빠지는데 반해, 본 발명에 따른 공법으로 성형한 샘플(B)은 에지 부위가 선명하게 드러나며, 유효면적에 대한 패턴이 살아있는 것을 확인할 수 있다.

이상으로 본 발명을 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 상기의 실시예의 범위 내로 한정되지 아니하며, 본 발명은 모든 변형과 균등한 장치를 포함하기 위하여 가장 넓은 해석의 정신과 범위내에 포함된 다양한 장치를 포함하도록 의도된다.

도 1은 본 발명의 일실시예의 장치를 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 일실시예의 장치를 이용하여 필름이 성형되는 과정을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 일실시예의 장치를 이용하여 필름의 성형이 완료된 상태를 나타낸 도면.

도 4는 진공성형기법과 본 발명에 따른 기법으로 성형한 샘플을 비교한 사진.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 스팀 또는 수압발생기 2 : 유입배출구

3 : 금형 4 : 필름

5 : 보조소재 31 : 상부금형

32 : 하부금형 33 : 홈

34 : 고정부재

Claims (10)

1. 스팀 또는 수압발생기; 상기 스팀 또는 수압발생기에서 발생된 스팀 또는 수압이 유입되고 배출되는 유입배출구; 및 상기 유입배출구의 말단과 연결되어 있는 상부금형 및 내부에 성형 요철이 형성되어 있는 하부금형으로 이루어져 있으며, 하부금형의 하단에 공기를 배출시키기 위한 하나 이상의 홈이 형성되어 있는 금형;을 포함하여 이루어진 장치 중, 상기 상부금형 및 하부금형의 사이에 필름을 고정하는 단계;

   상기 스팀 또는 수압발생기에서 스팀 또는 수압을 발생시켜, 이를 유입배출구를 통해 금형에 주입하는 단계; 및

   상기 주입된 스팀 또는 수압을 이용하여 금형에 고정되어 있는 필름을 성형하는 단계

   를 포함하는 가온, 가압된 스팀 또는 수압을 이용한 필름의 성형방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 필름의 성형시 연질의 보조 소재를 필름의 배면에 위치시켜 배면의 손상을 완화하도록 하는 것을 특징으로 하는 가온, 가압된 스팀 또는 수압을 이용한 필름의 성형방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 연질의 보조 소재는 클로로프렌 고무, 실리콘 고무 또는 연질 우레탄인 것을 특징으로 하는 가온, 가압된 스팀 또는 수압을 이용한 필름의 성형방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 스팀 또는 수압의 가압의 범위는 150 ~ 2,000bar인 것을 특징으로 하는 가온, 가압된 스팀 또는 수압을 이용한 필름의 성형방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 스팀 또는 수압의 가온의 범위는 30 ~ 180℃인 것을 특징으로 하는 가온, 가압된 스팀 또는 수압을 이용한 필름의 성형방법.
6. 스팀 또는 수압발생기;

   상기 스팀 또는 수압발생기에서 발생된 스팀 또는 수압이 유입되고 배출되는 유입배출구; 및

   상기 유입배출구의 말단과 연결되어 있는 상부금형 및 내부에 성형 요철이 형성되어 있는 하부금형으로 이루어져 있으며, 하부금형의 하단에 공기를 배출시키기 위한 하나 이상의 홈이 형성되어 있는 금형

   을 포함하여 이루어진 가온, 가압된 스팀 또는 수압을 이용한 필름성형장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 필름의 성형시 필름의 배면에 위치시켜 배면의 손상을 완화하도록 하는 연질의 보조 소재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가온, 가압된 스팀 또는 수압을 이용한 필름성형장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 연질의 보조 소재는 클로로프렌 고무, 실리콘 고무 또는 연질 우레탄인 것을 특징으로 하는 가온, 가압된 스팀 또는 수압을 이용한 필름성형장치.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 스팀 또는 수압의 가압의 범위는 150 ~ 2,000bar인 것을 특징으로 하는 가온, 가압된 스팀 또는 수압을 이용한 필름성형장치.
10. 제 6 항에 있어서, 상기 스팀 또는 수압의 가온의 범위는 30 ~ 180℃인 것을 특징으로 하는 가온, 가압된 스팀 또는 수압을 이용한 필름성형장치.

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