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KR102047034B1 - 성형 부품 코팅 방법 - Google Patents

성형 부품 코팅 방법 Download PDF

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KR102047034B1
KR102047034B1 KR1020147012006A KR20147012006A KR102047034B1 KR 102047034 B1 KR102047034 B1 KR 102047034B1 KR 1020147012006 A KR1020147012006 A KR 1020147012006A KR 20147012006 A KR20147012006 A KR 20147012006A KR 102047034 B1 KR102047034 B1 KR 102047034B1
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KR
South Korea
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molding die
coating
molded parts
clamping force
molded part
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베른트 클로츠
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크라우스마파이 테크놀로지스 게엠베하
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=47018164&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR102047034(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
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Abstract

본 발명은 성형 부품(molded part)(1), 특히 사출 성형(injection molding)으로 제조된 성형 부품을 코팅하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 성형 부품 코팅 방법은 하기의 단계들을 포함한다:
a. 성형용 금형(molding-tool)(3)의 캐비티(cavity)(2) 내에 상기 성형 부품(1)을 배치하는 단계, 이 경우 제 1 체결력 레벨(first clamping/closing-force level)(A)에서 상기 성형용 금형(3)에 체결력(F)이 공급되면, 상기 성형 부품(1)과 상기 성형용 금형(3)의 제 1 절반부(first molding-tool half)(5) 사이에는 부분 캐비티(4)가 남으며;
b. 상기 부분 캐비티(4) 내에 코팅제(6)를 주입하는 단계;
c. 상기 코팅제(6)를 경화/가교하는 단계, 이 경우 상기 코팅제(6)의 경화/가교 공정 동안 상기 성형용 금형(3)의 체결력(F)이 상승되고, 상기 체결력(F)의 상승은 상기 성형용 금형(3)의 탄성 변형(elastic deformation) 및/또는 상기 성형 부품(1)의 탄성 변형으로 인해 상기 부분 캐비티(4)의 용적 축소를 야기한다.

Description

성형 부품 코팅 방법 {METHOD FOR COATING A MOLDED PART}
본 발명은 특허청구범위 청구항 1의 전제부에 따른 성형 부품(molded part), 특히 사출 성형(injection molding)으로 제조된 성형 부품을 코팅하기 위한 방법에 관한 것이다.
성형 부품들, 특히 사출 성형으로 제조된 성형 부품들에는 종종 코팅이 씌워지는데, 이러한 코팅을 하는 이유는 예를 들면 외부 영향으로부터 상기 성형 부품들을 보호하기 위해서 또는 광학적 요건(optical requirements) 때문에도 필요하기 때문이다. 성형 부품에 코팅을 씌울 수 있는 방법적 가능성으로는, 제일 먼저 코팅 없이, 예를 들면 사출 성형기에서 성형 부품을 제조한 다음, 별도의 장소에서 상기 성형 부품을 코팅하는 방법이 있다. 이러한 코팅 방법을 위해, 성형 부품은 예컨대, 벨트 컨베이어(belt conveyor)에 의해 사출 성형기에서 래커링 챔버(lacquering chamber)로 이송될 수 있으며, 그 후 상기 성형 부품은 상기 래커링 챔버에서 래커 형태의 코팅을 얻게 된다.
그러나 상기 코팅 방법의 경우에는, 사출 성형기와 래커링 챔버 간 이송 과정 동안 성형 부품상에 먼지 및 다른 종류의 입자들이 앉을 수 있다는 문제가 있다. 상기와 같은 입자들은, 추후 도포되는 코팅이 성형 부품의 전면(all-over)에 걸쳐 점착(adhere)되지 않는 상황을 야기하고, 이러한 상황은 다른 무엇보다도 코팅의 수명을 제한할 수 있다.
이러한 이유로 그리고 또 다른 이유로 인해, 성형 부품들에는 사출 성형기 자체에서 이미 코팅이 씌워지는 것이 바람직하다.
DE 10 2007 021 679 A1호에는 팽창식 오버플로우 방법(펌프를 이용하지 않고 저압으로 용기를 넘치게 하는 방법을 의미함)이 공지되어 있다. 상기 방법에서는, 제일 먼저 플라스틱으로 된 성형 부품이 사출 성형기에서 제조된다. 그러고 나서, 상기 성형 부품은 캐비티 코어(cavity core)에 의해 성형용 금형 절반부(molding-tool half)로부터 약간 떨어지게 되는데, 이로 인해 성형 부품과 상기 성형용 금형 절반부 사이에는 캐비티(cavity)가 생성되며, 그 후 상기 캐비티 내에는 제 2 구성 요소, 예컨대 코팅이 채워질 수 있다.
공지된 상기 팽창식 오버플로우 방법이 사출 성형기에서 성형 부품의 코팅을 가능하게 할 때, 상기 방법을 위해 제공되는 장치의 구조를 단순화하는 것이 요구될 수 있는데, 그 이유는 공지된 상기 방법에서는 별도의 스탬핑 코어(stamping core)가 필수적이기 때문이다. 또한, 부분적으로 물보다 더 낮은 점도를 갖는 매우 유동적인(highly fluid) 코팅들 및 래커들의 경우에는, 성형 부품과 인접한 성형용 금형 절반부 사이에서 밀봉이 보장될 수 없다는 문제도 생길 수 있다.
불충분한 밀봉은 다른 무엇보다도 최종 제품의 품질 그리고 결함이 있는 제품들이 갖는 불량률(fraction defective)에도 큰 영향을 준다. 결함이 있는 제품들은 성형 부품과 코팅 간 고정 연결로 인해 쉽게 재사용될 수 없기 때문에, 이러한 관점에서 개선이 필요하다.
따라서 본 발명의 과제는 성형 부품을 코팅하기 위한 공지된 방법들의 복잡성과 관련하여 이러한 성형 부품 코팅 방법들을 개선하고 공정상 순서를 단순화하는 것이다.
또한, 본 발명의 과제는, 매우 유동적인 코팅 수지들에서도 낮은 불량률과 더불어 우수한 코팅 품질이 달성되도록 코팅을 위해 제공되는 캐비티의 밀봉을 개선하는 것이다.
상기 과제들은 청구항 1의 특징들을 갖는 방법에 의해 해결된다. 바람직한 개선예들은 종속항들의 대상이다.
본 발명에 따른 방법은 기본적으로 하기의 공정 단계들로 이루어진다:
제일 먼저, 코팅될 성형 부품이 성형용 금형의 캐비티 내에 배치되는데, 이 경우 제 1 체결력 레벨(first clamping/closing-force level)에서 상기 성형용 금형에 체결력이 공급되면, 상기 성형 부품과 제 1 성형용 금형 절반부 사이에는 부분 캐비티가 남는다. 따라서 상기 제 1 체결력 레벨에서는 성형용 금형의 캐비티가 성형 부품의 용적 그리고 추가로 부분 캐비티의 용적을 포함한다. 그러나 상기 부분 캐비티의 용적은 일정하지 않다. 뜻밖에도, 성형용 금형에 공급되는 체결력에 따라 부분 캐비티의 용적이 변한다는 사실이 확인되었다. 따라서 부분 캐비티의 용적 크기는 전적으로 체결력 변화에 의해서만 영향을 받을 수 있다.
그 다음 제 2 공정 단계에서는 상기 부분 캐비티 내에 코팅제가 주입되고/주입되거나 압력 하에서 상기 부분 캐비티 내에 코팅제가 채워진다. 이 경우 상기 코팅제는 부분 캐비티를 바람직하게는 완전히 메운다.
후속해서는 공지된 방식에 의해서 상기 코팅제가 가교(경화)된다. 그러나 가교 공정 동안에는 상기 코팅제의 용적이 수축(shrinkage)으로 인해 축소된다.
본 발명에 따르면, 코팅제의 가교 공정 동안에는 성형용 금형에 공급되는 체결력이 상승되며, 이 경우 상기 체결력의 상승은 상기 성형용 금형의 탄성 변형(elastic deformation) 및/또는 상기 성형 부품의 탄성 변형으로 인해 부분 캐비티의 용적 축소를 야기한다.
공지된 방법들 및 장치들과 달리, 본 발명에 따른 방법에서는 스탬핑 코어 또는 그와 유사한 것을 설계할 필요가 없는데, 그 이유는 뜻밖에도, 가교 공정 중에 발생하는 수지 고유의 수축을 보정하기 위해, 성형 부품 코팅 시 이용될 수 있는 부분 캐비티의 용적 축소가 체결력 상승으로 인한 성형용 금형 및/또는 상기 성형용 금형 내에 배치된 성형 부품의 탄성 변형에 의해서만 정해진 바대로 설정될 수 있다는 사실이 확인되었기 때문이다.
따라서 본 발명에 따르면, 특히 정해진 체결력 프로파일 진행 동안 관찰되는 부분 캐비티의 용적이 개별적인 특성들, 특히 가교 공정 동안에 야기되는 코팅 수지의 용적 축소에 적합하게 조정된다.
예컨대, 즉 체결력의 상승은 바람직하게, 부분 캐비티의 축소가 가교 공정 동안에 야기되는 코팅제의 수축에 적합하게 조정되도록 선택된다.
본 발명에 따른 방법의 한 바람직한 개선예에 따르면, 부분 캐비티 내에 존재하는 공기는 코팅제 주입 이전에 그리고/또는 코팅제 주입 중에 적어도 부분적으로, 바람직하게는 완전히 배기된다. 부분 캐비티를 매우 강력하게 밀봉할 경우에는 공기 역시 더 이상 누출될 수 없기 때문에, 상기와 같은 공기 배기에 의해서는 특히 상기와 같은 부분 캐비티의 매우 강력한 밀봉 시 발생할 수 있는, 코팅제 내에서의 기포 형성이 방지될 수 있다.
가교 공정 동안에 야기되는 코팅제의 수축은 갑자기 진행되지는 않기 때문에, 본 발명에 따른 방법의 한 바람직한 개선예에서는, 성형용 금형의 체결력 또한 연속적으로 그리고 제 2 체결력 레벨까지 상승된다. 상기 제 2 체결력 레벨은 바람직하게, 코팅제가 완전히 가교되고/가교되거나 더 이상 수축되지 않을 때에 달성된다.
코팅제가 더 이상 수축되지는 않지만, 그럼에도 불구하고 완전히 가교되지 않은 상황도 발생할 수 있기 때문에, 제 2 체결력 레벨에 도달한 후에는 성형용 금형의 체결력이 제 2 시간간격 동안 상기 제 2 체결력 레벨에서 유지되는 경우가 바람직하다. 이러한 공정 다음에는 체결력이 하강하여 성형용 금형이 개방될 수 있는데, 이렇게 하여 코팅된 성형 부품을 떼어내는 작업이 가능해진다.
바람직하게 체결력은 부분 캐비티의 용적이 6% 내지 10%만큼, 특히 8%만큼 축소될 때까지 상승된다. 상기와 같은 부분 캐비티의 용적 축소는 공지된 코팅제들에서 일어날 수 있고 그리고 특히 바람직한 것으로 입증되었다.
코팅제의 가교 공정 동안 성형용 금형의 체결력을 제어 및/또는 조절하기 위하여, 본 발명에 따른 방법의 한 바람직한 개선예에서는, 특히 성형 부품과 관련하여 제 1 성형용 금형 절반부의 이동을 측정하는 거리 센서(distance sensor)에 의해 상기 부분 캐비티의 용적이 검출된다.
본 발명에 따른 한 바람직한 개선예에 따르면, 제 1 시간간격 동안의 코팅제 주입 이전에 체결력은 제 3 체결력 레벨로 상승되고, 후속해서는 제 1 체결력 레벨로 설정된다. 바람직하게는 이러한 경우 상기 제 3 체결력 레벨이 상기 제 1 체결력 레벨보다 더 높다.
뜻밖에도, 제공된 체결력으로 인한 성형용 금형의 탄성 변형에 의해서는 부분 캐비티의 용적 크기만 설정되는 것이 아니란 사실을 알 수 있었다. 따라서 본 발명에 따른 방법의 한 바람직한 개선예에서는 추가로, 제 1 성형용 금형 절반부와 성형 부품 사이 그리고/또는 제 1 성형용 금형 절반부와 제 2 성형용 금형 절반부 사이의 제작 재료 압축에 의해 부분 캐비티가 밀봉된다. 그리하여 체결력이 상승할 경우, 제 1 성형용 금형 절반부와 성형 부품 사이 또는 제 1 성형용 금형 절반부와 제 2 성형용 금형 절반부 사이의 표면 압축이 증가함으로써, 내부 압력이 높고 코팅제가 매우 유동적인 경우에도 밀봉이 보장된다.
본 발명에 따른 방법은 래커, 특히 클리어 래커(clear lacquer), 레이크(lake) 또는 수지 형태의 코팅에 있어서 특히 바람직한 것으로 간주되며, 이 때문에 상기 코팅 물질들은 본 발명에 따른 방법의 바람직한 개선예들에서 사용된다.
더 일반적으로 말하자면, 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예들에서는 0.3mPA·s≤η≤2mPA·s, 특히 0.7mPA·s≤η≤1.3mPA·s 범위의 점도(온도가 20℃이고 압력이 1bar일 때 동적 점도)를 갖는 물질이 코팅제로서 사용된다.
3개의 체결력 레벨, 즉 제 1 체결력 레벨, 제 2 체결력 레벨 및 제 3 체결력 레벨에 대해서는 특히 하기의 범위들(조합식으로 또는 그 자체로)이 선호된다:
제 1 체결력 레벨: 25kN 내지 300kN;
제 2 체결력 레벨: 50kN 내지 500kN;
제 3 체결력 레벨: 50kN 내지 1000kN.
부분 캐비티에 대한 밀봉 효과를 상승시키기 위하여 한 바람직한 개선예에서는, 적어도 국부적으로 성형 부품 내부로 하나 이상의 밀봉 에지를 삽입함으로써 상기 부분 캐비티가 밀봉된다. 대안적으로 또는 추가적으로는, 적어도 국부적으로 제 2 성형용 금형 절반부 내부로 하나 이상의 밀봉 에지를 삽입함으로써 상기 부분 캐비티가 밀봉되는 경우가 바람직하다. 상기 두 경우에서는, 성형용 금형이 개방될 때 성형 부품 및/또는 제 2 성형용 금형 절반부가 탄성적으로 회복(elastic recovery)되도록 밀봉 에지가 삽입되는 것이 바람직하다. 후속하는 공정 진행 과정들에서도 밀봉은 이러한 방식에 의해서 보장되는데, 그 이유는 영구적이면서 소성적인 변형(plastic deformation)은 이루어지지 않기 때문이다. 뿐만 아니라, 상기와 같은 공정 후 제 1 성형용 금형 절반부와 성형 부품 사이를 밀봉할 때 상기 성형 부품에, 눈에 보이고(visible) 그리고/또는 촉각으로 느껴질 수도 있는 요철면(unevenness)이 남는 것이 방지된다.
전술한 밀봉 에지에 부가적으로 또는 대안적으로 성형용 금형 절반부들 중 하나의 절반부에 밀봉면이 제공될 수 있으며, 그 결과 상기 밀봉면과 다른 한 성형용 금형 절반부 사이뿐만 아니라 상기 밀봉면과 상기 다른 한 성형용 금형 절반부 내에 배치된 성형 부품 사이에서도 제작 재료 압축이 이루어질 수 있다. 상기와 같은 제작 재료 압축은, 밀봉면이 들어 올려진 후에 항상 성형 부품과 제 2 성형용 금형 절반부의 탄성 회복이 이루어지는데 한해서 행해질 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 한 개선예에 따르면, 부분 캐비티의 용적 축소는 성형용 금형 절반부가 가교 공정 동안 각각의 시점에서 압력 형성 하에 코팅제 상에 지지될 정도로 이루어진다. 이로 인해 코팅제의 수축이 완전히 보정되도록 하는 것이 보장된다. 뿐만 아니라, 코팅제가 수축으로 인해 성형용 금형 절반부로부터 분리되는 것이 방지되는데, 상기와 같은 수축은 추후에 형성되는 코팅 표면에 부정적인 영향을 줄 수 있으며, 그에 따라 추후에 형성되는 코팅된 성형 부품의 표면에도 부정적인 영향을 줄 수 있다.
본 발명에 따르면, 계속되는 가교 진행 과정은 부분 캐비티 내에 지배적인 내부 압력에 의해 영향을 받을 수 있다는 사실도 나타났다. 이런 이유로 본 발명에 따른 방법의 한 바람직한 개선예에서는 상기와 같은 내용이 파악되는데, 이 경우 특히 내부 압력의 시간적 프로파일에 의해 계속되는 가교 진행 과정이 영향을 받는다. 이 경우에는 특히 반응 속도가 영향을 받는다.
본 발명은 하기에서 9개의 도면을 참조해서 더욱 상세하게 설명된다:
도 1 내지 도 5는 횡단면으로 개략적으로 도시된 성형용 금형을 이용하여 본 발명에 따른 방법의 실시예에 상응하는 공정 순서를 나타낸 도면들이고;
도 6a 내지 도 6d는 실시예로 도시한 본 발명에 따른 공정 진행 동안 시간에 따른 체결력, 충전 압력, 가스 뽑기(mold breathing) 및 내부 압력 프로파일을 나타낸 도면들이며; 그리고
도 7은 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 성형용 금형의 대안적인 실시예를 나타낸 도면이다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 성형용 금형(3)을 도시한다. 상기 성형용 금형(3)은 제 1 성형용 금형 절반부(5)와 제 2 성형용 금형 절반부(9)로 이루어진다. 도 1에는 성형용 금형(3)이 개방된 상태로 있다. 성형용 금형(3), 더 정확히 말해 제 2 성형용 금형 절반부(9)는 성형 부품(1)이 배치되는 캐비티(2)를 가지며, 상기 성형 부품은 공정 중에 코팅된다. 제 1 성형용 금형 절반부(5)는 2개의 밀봉 에지(8)를 가지며, 부분 캐비티(도 2 참조)는 추후 이러한 밀봉 에지들에 의해서 밀봉된다.
실제로 제 1 체결력 레벨에서 성형용 금형(3)에 체결력(F)이 공급되면, 상기 성형용 금형(3)은 도 2에 도시된 바와 같이 폐쇄 상태로 전환한다. 이와 같은 성형용 금형의 폐쇄 상태에서는 밀봉 에지(8)들이 성형 부품(1) 내부로 삽입되는 것을 알 수 있다. 그러나 밀봉 에지들을 성형 부품 내부로 삽입할 경우, 본 발명에 따른 공정이 종료된 후 성형 부품(1) 내에 커프(kerf)가 남지 않도록 하기 위해 상기 성형 부품(1)은 탄성적으로만 변형되고 소성적으로는 변형되지 않는다. 경우에 따라서는 밀봉면(10)과 성형 부품(1) 사이뿐만 아니라 밀봉면(10)과 제 2 성형용 금형 절반부(9) 사이에서도 또한 제작 재료 압축이 발생할 수 있다. 이러한 경우에는, 체결력(F)에 따라 밀봉면(10) 영역에서 성형 부품(1) 및 제 2 성형용 금형 절반부(9)가 탄성적으로 변형될 수도 있다.
또한, 도 2에서는 실제로 성형 부품(1)과 제 1 성형용 금형 절반부(5) 사이에 부분 캐비티(4)가 형성되었음을 알 수 있다. 이러한 부분 캐비티는 체결력(F)에 의해 좌우되는 제 1 높이(h1)를 갖는데, 그 이유는 성형용 금형 절반부(5, 9)들에 상이한 체결력(F)이 공급될 경우 상기 성형용 금형 절반부들 역시 탄성적으로 변형되기 때문이다.
본 발명에 따르면, 후속해서는 부분 캐비티(4) 내에 코팅제(6)가 채워지며, 이 경우 상기 부분 캐비티(4)는 상기 코팅제(6)에 의해 완전히 메워진다. 코팅제(6)가 채워진 이후의 상태는 도 3에 나타나 있다. 부분 캐비티(4)는 계속해서 동일한 제 1 높이(h1)를 가진다.
코팅제 충전 공정에 이어서, 코팅제(6)의 가교 공정이 이루어진다. 가교 공정 동안에는 상기 코팅제가 수축된다. 이와 같은 수축을 보정하기 위해 체결력(F)이 상승되고, 이러한 체결력 상승에 의해서는 부분 캐비티(4)가 축소되며 그리고 밀봉 에지(8)들이 성형 부품(1) 내부로 더 깊이 삽입되며, 이 경우 상기 성형 부품은 계속해서 탄성적으로만 변형된다. 이러한 경우에는 밀봉면(10)과 성형 부품(1) 사이뿐만 아니라 밀봉면(10)과 제 2 성형용 금형 절반부(9) 사이에서도 점점 더 많은 제작 재료 압축이 발생할 수 있다. 이와 같은 제작 재료 압축이 발생하면, 체결력(F)에 따라 밀봉면(10) 영역에서 성형 부품(1)과 제 2 성형용 금형 절반부(9)가 (추가로) 탄성적으로 변형될 수도 있다. 코팅제(6)의 가교 공정이 종료된 후에는, 부분 캐비티(4)가 제 2 높이(h2)를 가지며, 상기 제 2 높이(h2)는 제 1 높이(h1)보다 더 낮다(도 4). 그러나 코팅제(6)는 계속해서 부분 캐비티(4)의 전체 용적(이러한 전체 용적은 실제로 가교 공정을 시작할 때보다 더 작음)을 메운다.
본 발명에 따른 공정을 종료하기 위해 체결력(F)은 0에 이를 때까지 감소되며, 도 5에 나타난 바와 같이 성형용 금형(3)은 개방된다. 이러한 개방 상태에서는 실제로 코팅된 성형 부품을 떼어내거나 축출해내는 것이 가능하다.
높이(h1 및 h2)들은 부분 캐비티(4) 전체에 걸쳐서 일정할 필요는 없다. 오히려, 본 발명에 따른 공정 동안에는 부분 캐비티(4)의 높이가 감소하고, 그로 인해 코팅제(6)의 수축이 보정된다.
도 6a는 본 발명에 따른 공정 지속 시간 동안 관찰되는 성형용 금형(3)의 체결력(F) 프로파일을 도시한다. 공정 시작 시, 즉 시점(α)에서 체결력(F)은 0이다. 그 후에 상기 체결력은 시점(β)까지 제 3 체결력 레벨(C)로 연속적으로 상승되며, 상기 체결력은 제 1 시간 간격(t1) 동안, 즉 시점(γ)까지 상기 제 3 체결력 레벨(C)에서 유지된다. 이 시간 동안에 부분 캐비티(4)를 코팅제(6)로 채우는 작업이 시작된다. 후속해서는 체결력(F)이 제 1 체결력 레벨(A)로 하강되는데, 더 정확히 말하자면 시점(δ)까지 제 1 체결력 레벨(A)로 하강된다. 부분 캐비티(4)의 채움 작업은 마찬가지로 상기 시점(δ)에서 종료된다.
부분 캐비티(4)가 코팅제(6)에 의해 완전히 메워진 후에는, 상기 코팅제(6)의 가교 공정이 시작된다. 상기 가교 공정 동안에는 체결력(F)이 제 1 체결력 레벨(A)에서 제 2 체결력 레벨(B)로 상승되며, 이 경우 상기 제 2 체결력 레벨(B)은 본 발명에 따른 방법의 도 6a 실시예에서 제 3 체결력 레벨(C)보다 더 낮다.
체결력(F)이 제 2 체결력 레벨(B)에 도달한 후에는, 가교 공정이 완전히 끝날 때까지 코팅제(6)에 제 2 체결력 레벨(B)의 체결력(F)이 공급되어 상기 코팅제가 저압으로 유지되는 것을 보장하기 위해, 상기 체결력(F)이 제 2 시간간격(t2) 동안, 즉 시점(ε)까지 상기 제 2 체결력 레벨(B)에서 유지된다.
이로 인해 한편으로는 코팅 특성들, 예를 들면 표면 마감(surface finish) 및/또는 광택 수준(degree of gloss)이 향상되고, 다른 한편으로는 가교 공정 동안에 나타나는 코팅층에서의 정해진 압력 프로파일로 인해 결과에 대한 재현 가능성이 향상되며, 그리고 불량률이 감소된다. 본 발명의 범주에서 표면 마감 또는 표면 품질이라는 개념은 특히 표면 복사 또는 복제(replication)의 질(quality)을 의미한다. 높은 내부 압력에 의해 래커가 강 표면(steel surface)에 가압되고, 그리하여 정확한 복사품이 만들어진다. 그러므로 더 높은 체결력에 의한 더 많은 내부 압력은 또한 더 나은 표면 품질을 만들어 낸다. 이러한 경우 표면에 형성되는 래커면의 모든 이동은 층 전체를 파괴할 수 있고, 본 발명에 따르면 그렇기 때문에 상기와 같은 래커면의 이동이 방지되어야 한다. 성형 부품의 표면에 형성되는 기포 형태의 가스 형성은 내부 압력 또는 체결력을 의해서 억제 또는 방지된다.
도 6b에는 본 발명에 따른 방법의 공정 지속 시간 동안 관찰되는 충전 압력(사출 압력으로도 언급됨) 프로파일이 도시되어 있다. 상기 충전 압력은 부분 캐비티(4) 내에 코팅제(6)를 주입할 때 사용되는 압력이다. 시점(α)에서는 충전 압력이 0이고, 상기 충전 압력은 또한 시점(β)까지 상기 레벨로 지속된다. 후속해서는 충전 압력이 시점(δ)까지 상승하는데, 이 경우 시점(β)과 시점(γ) 사이에서는 충전 압력이 시점(γ)과 시점(δ) 사이에서보다 더 많이 상승한다. 그러나 두 경우에서 볼 때 상기와 같은 충전 압력 상승은 선형적이다. 시점(δ)과 시점(ε) 사이에서는 충전 압력이 일정한 레벨에서 지속된다.
도 6c는 본 발명에 따른 공정 지속 시간 동안 관찰되는 성형용 금형의 가스 뽑기 또는 압축 프로파일을 도시한다. 성형용 금형(3)의 탄성 변형으로 인해 상기 성형용 금형의 가스 뽑기 또는 압축 프로파일은 변한다. 공정 시작 시, 즉 시점(α)에서 가스 뽑기 프로파일 값은 0인데, 그 이유는 성형용 금형이 폐쇄되어 있는 한편, 이 성형용 금형에는 체결력(F)이 공급되지 않기 때문이다. 도 6a에 따르면, 체결력(F)은 시점(α)과 시점(β) 사이에서 상승되기 때문에, 가스 뽑기 프로파일은 그에 상응하게 시점(β)까지 하강한다. 다르게 말하면, 이러한 가스 뽑기 프로파일 하강은 성형용 금형(3)이 압축되는 것을 의미한다.
후속해서는 체결력(F)이 일정하게 지속되기는 하자만, 충전 압력(도 6b)의 증가로 인해 가스 뽑기 프로파일이 상승하는데, 그 이유는 성형용 금형(3)의 절반부(5, 9)들이 충전 압력에 의해 서로 분리되어 가압되기 때문이다. 따라서 시점(γ)까지는 증가하는 충전 압력에 상응하게 가스 뽑기 프로파일도 선형적으로 상승한다.
시점(γ)과 시점(δ) 사이에서는 체결력(F)이 감소되기 때문에, 그에 상응하게 가스 뽑기 프로파일이 상승하며, 이 기간 동안에는 충전 압력도 계속해서 상승하고, 이러한 충전 압력 상승은 마찬가지로 가스 뽑기 프로파일의 상승을 야기한다. 그러나 가스 뽑기 프로파일 값은 출발 시점(α)의 값인 0보다 아래에서 지속된다.
시점(δ)과 시점(ε) 사이에서는 가스 뽑기 프로파일이 다시 감소되어 성형용 금형의 압축이 증가되는데, 그 이유는 코팅제(6)의 가교 공정 동안 체결력(F)이 다시 상승되고 충전 압력이 일정한 값으로 지속되기 때문이다.
도 6d는 본 발명에 따른 공정 지속 시간에 따라 관찰되는 성형용 금형(3) 내에서 지배적인 내부 압력 프로파일을 도시한다. 상기 내부 압력은 기본적으로 2개의 구성 요소에 의해 영향을 받는다. 상기 내부 압력은 한편으로는 코팅제(6)의 충전 압력에 의해 영향을 받고, 다른 한편으로는 성형용 금형(3)의 체결력(F)에 의해 영향을 받는다. 그러나 체결력(F)은 부분 캐비티(4)가 코팅제(6)로 채워지는 경우에만 내부 압력에 영향을 준다.
그에 따라서 내부 압력은 시점(α)에서 0이다(주위 압력(ambient pressure)보다 높음). 내부 압력은 또한 시점(β)까지 변하지 않는데, 그 이유는 충전 압력이 변하지 않기 때문이다. 체결력(F)이 상승하기는 하지만, 부분 캐비티(4)가 여전히 비어 있는 상태이기 때문에, 다시 말해 상기 부분 캐비티(4)가 공기로 채워져 있기 때문에 이러한 점은 내부 압력에 결정적인 영향을 주지 않는다.
시점(β)과 시점(δ) 사이에서는 충전 압력 및 기존 체결력(F) 상승으로 인해 내부 압력이 증가한다. 시점(δ)과 시점(ε) 사이에서 내부 압력 상승은 전적으로 체결력(F)의 상승에 의해서 야기되는데, 그 이유는 이 기간 동안에는 충전 압력이 일정하게 지속되기 때문이다.
본 발명에 따른 방법은 사용된 물질 및 기타 상황에 따라 체결력 및 충전 압력 프로파일을 참조해서 적용될 수 있다.
끝으로, 도 6a 내지 6d에 도시된 프로파일들은 정확한 척도로 도시되지 않았고, 특히나 공통 척도로 도시되지 않았으며, 오로지 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 가정할 수 있는 예시적인 프로파일들로만 간주됨을 유의해야 한다.
도 7은 공정 순서를 놓고 볼 때 도 5의 상황에 상응하고 성형용 금형 절반부(9)가 삽입물(11)을 갖는 실시예를 도시하며, 이때 상기 삽입물은 상기 성형용 금형 절반부(5, 9)보다 더 탄성적이다. 따라서 상기 삽입물은 대체로 강철로 이루어진 성형용 금형 절반부(5 및 9)들의 탄성 계수(elasticity modulus)보다 더 낮은 탄성 계수를 가질 수 있다. 예를 들면 청동(bronze) 또는 황동(brass)으로 이루어진 삽입물이 사용될 수 있다. 그러나 가공 여건에 따라 적합한 플라스틱 물질, 예컨대 EPDM으로 이루어진 삽입물들도 사용될 수 있다. 상대적으로 더 낮은 탄성 계수에 대안적으로 또는 부가적으로 예를 들면 적합한 노치(notch)와 같이 목적하는 바대로의 물질 취약부(material weakening)들이 제공될 수 있고, 상기 물질 취약부는 유사한 방식으로 압축을 증가시키나, 또는 결과적으로 상대적으로 더 낮은 탄성 계수와 일치한다. 필요할 경우에는 또한 성형용 금형 절반부(9) 전체가 성형용 금형 절반부(5)보다 더 낮은 탄성 계수를 가질 수 있으며, 그 역 또한 가능하다. 상대적으로 더 낮은 탄성 계수에 대안적으로 또는 부가적으로 성형용 금형 절반부들 중 하나의 절반부 내에 예를 들면 적합한 노치와 같이 물질 취약부가 제공될 수 있고, 상기 물질 취약부는 유사한 방식으로 압축을 증가시키거나, 또는 결과적으로 상대적으로 더 낮은 탄성 계수와 일치한다. 무엇보다 삽입물들의 사용이 생략될 수 있는 실시예들도 고려될 수 있다. 도 7의 실시예는, 예를 들면 특히 많은 코팅제가 사용되기 때문에, 부분 캐비티(4)의 축소, 즉 탄성 변형에 의해 야기된 스탬핑 행정(stamping stroke)이 상대적으로 큰 값을 취하는 방법들에 있어서 바람직할 수 있다. 도 7에 따른 실시예에서는 경우에 따라 밀봉 에지(8)가 생략될 수 있다.
1: 성형 부품
2: 캐비티
3: 성형용 금형
4: 부분 캐비티
5: 제 1 성형용 금형 절반부
6: 코팅제
8: 밀봉 에지
9: 제 2 성형용 금형 절반부
10: 밀봉면
11: 삽입물
F: 체결력
t1: 제 1 시간간격
t2: 제 2 시간간격
h1: 제 1 높이
h2: 제 2 높이
A: 제 1 체결력 레벨
B: 제 2 체결력 레벨
C: 제 3 체결력 레벨
α: 시점
β: 시점
γ: 시점
δ: 시점
ε: 시점

Claims (24)

  1. 사출 성형(injection molding)으로 제조된 성형 부품(molded part)(1)을 코팅하기 위한 방법으로서,
    a. 성형용 금형(molding-tool)(3)의 캐비티(cavity)(2) 내에 상기 성형 부품(1)을 배치하는 단계, 이 경우 제 1 체결력 레벨(first clamping/closing-force level)(A)에서 상기 성형용 금형(3)에 체결력(F)이 공급되면, 상기 성형 부품(1)과 상기 성형용 금형(3)의 제 1 절반부(first molding-tool half)(5) 사이에는 부분 캐비티(4)가 남으며;
    b. 상기 부분 캐비티(4) 내에 코팅제(6)를 주입하는 단계;
    c. 상기 코팅제(6)를 경화/가교하는 단계;를 포함하는, 성형 부품(1)의 코팅 방법에 있어서,
    상기 코팅제(6)의 경화/가교 공정 동안 상기 성형용 금형(3)의 체결력(F)이 상승되고, 상기 체결력(F)은 성형용 금형(3)과 성형 부품(1) 사이의 직접 접촉(direct contact)에 의해 상기 성형 부품(1)으로 전달되며, 상기 체결력(F)의 상승은, 상기 성형용 금형(3)의 탄성 변형(elastic deformation) 및 상기 성형 부품(1)의 탄성 변형 중의 한가지 이상으로 인해, 상기 부분 캐비티(4)의 용적 축소를 야기하는 것을 특징으로 하는,
    성형 부품 코팅 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 부분 캐비티의 용적 축소가 가교 공정 동안 발생하는 상기 코팅제(6)의 수축에 적합하게 조정되는 것을 특징으로 하는,
    성형 부품 코팅 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 코팅제(6)를 주입하기 이전이나, 상기 코팅제(6)를 주입하는 동안이나, 또는 상기 코팅제(6)를 주입하기 이전과 상기 코팅제(6)를 주입하는 동안에, 상기 부분 캐비티(4) 내에 있는 공기가 적어도 부분적으로 배기되는 것을 특징으로 하는,
    성형 부품 코팅 방법.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 코팅제(6)의 경화 공정 동안, 상기 성형용 금형(3)의 체결력(F)이 제 2 체결력 레벨(B)까지 연속적으로 상승되는 것을 특징으로 하는,
    성형 부품 코팅 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 체결력 레벨(B)에 도달한 후, 상기 성형용 금형(3)의 체결력(F)이 제 2 시간간격(t2) 동안 상기 제 2 체결력 레벨(B)에서 유지되는 것을 특징으로 하는,
    성형 부품 코팅 방법.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 부분 캐비티(4)의 용적이 6% 내지 10%만큼 축소될 때까지 상기 체결력(F)이 상승되는 것을 특징으로 하는,
    성형 부품 코팅 방법.
  7. 제 4항에 있어서,
    체결력(F) 방향으로 상기 제 1 성형용 금형 절반부(5)의 이동을 측정하는 거리 센서(distance sensor)에 의해 상기 부분 캐비티(4)의 용적이 검출되는 것을 특징으로 하는,
    성형 부품 코팅 방법.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    제 1 시간간격(t1) 동안의 상기 코팅제(6)의 주입 이전에, 체결력(F)이 제 3 체결력 레벨(C)로 상승되고, 그 다음에 상기 제 1 체결력 레벨(A)로 설정되는 것을 특징으로 하는,
    성형 부품 코팅 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 3 체결력 레벨(C)이 상기 제 1 체결력 레벨(A)보다 더 높은 것을 특징으로 하는,
    성형 부품 코팅 방법.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 부분 캐비티(4)가, 상기 제 1 성형용 금형 절반부(5)와 상기 성형 부품(1) 사이의, 상기 제 1 성형용 금형 절반부(5)와 제 2 성형용 금형 절반부(9) 사이의, 또는 상기 제 1 성형용 금형 절반부(5)와 상기 성형 부품(1) 사이와 상기 제 1 성형용 금형 절반부(5)와 제 2 성형용 금형 절반부(9) 사이의, 제작 재료 압축에 의해 밀봉되는 것을 특징으로 하는,
    성형 부품 코팅 방법.
  11. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 코팅제(6)가 래커(lacquer), 레이크(lake) 또는 수지(resin)인 것을 특징으로 하는,
    성형 부품 코팅 방법.
  12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    0.3mPA·s≤η≤2mPA·s 범위의 점도(η)를 갖는 물질이 코팅제(6)로서 사용되는 것을 특징으로 하는,
    성형 부품 코팅 방법.
  13. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 체결력 레벨(A)이 25kN 내지 300kN 범위에 있는 것을 특징으로 하는,
    성형 부품 코팅 방법.
  14. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 체결력 레벨(B)이 50kN 내지 500kN 범위에 있는 것을 특징으로 하는,
    성형 부품 코팅 방법.
  15. 제 8항에 있어서,
    상기 제 3 체결력 레벨(C)이 50kN 내지 1000kN 범위에 있는 것을 특징으로 하는,
    성형 부품 코팅 방법.
  16. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    적어도 국부적으로 상기 성형 부품(1) 내부로 하나 이상의 밀봉 에지(8)가 삽입됨으로써 상기 부분 캐비티(4)가 밀봉되는 것을 특징하는,
    성형 부품 코팅 방법.
  17. 제 10항에 있어서,
    적어도 국부적으로 제 2 성형용 금형 절반부(9) 내부로 하나 이상의 밀봉 에지(8)가 삽입됨으로써 상기 부분 캐비티(4)가 밀봉되는 것을 특징하는,
    성형 부품 코팅 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 성형용 금형(3)이 개방될 때 상기 성형 부품(1) 및 상기 제 2 성형용 금형 절반부(9) 중의 한가지 이상이 탄성적으로 회복(elastic recovery)되도록 상기 밀봉 에지가 삽입되는 것을 특징으로 하는,
    성형 부품 코팅 방법.
  19. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 성형용 금형 절반부가 가교 공정 동안 모든 시점에서 압력 형성 하에 상기 코팅제(6) 상에 지지될 정도로 상기 부분 캐비티(4)의 용적이 축소되는 것을 특징으로 하는,
    성형 부품 코팅 방법.
  20. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 부분 캐비티(4) 내에서 우세한 내부 압력(prevailing inner pressure)의 시간적 프로파일에 의해 가교의 진행 과정이 영향을 받는 것을 특징으로 하는,
    성형 부품 코팅 방법.
  21. 제 10항에 있어서,
    상기 성형용 금형 절반부들 중 하나의 성형용 금형 절반부(5)의 탄성 계수(elasticity modulus)가 다른 한 성형용 금형 절반부(9)의 탄성 계수와 구별되는,
    성형 부품 코팅 방법.
  22. 제 10항에 있어서,
    상기 성형용 금형 절반부들 중 하나의 절반부(5, 9) 내에 적어도 국부적으로 하나 또는 복수의 삽입물(11)이 제공되어 있으며, 상기 하나 또는 복수의 삽입물의 탄성 계수는 상기 성형용 금형 절반부들 중 하나 이상의 절반부의 탄성 계수보다 낮은,
    성형 부품 코팅 방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 삽입물들이 상기 캐비티(2)의 일부분을 형성하는,
    성형 부품 코팅 방법.
  24. 제 10항에 있어서,
    상기 성형용 금형 절반부들 중 하나의 절반부(5)에 밀봉면(10)이 제공되어 있으며, 상기 밀봉면(10)과 다른 하나의 성형용 금형 절반부(9) 사이뿐만 아니라 상기 밀봉면(10)과 상기 다른 하나의 성형용 금형 절반부(9) 내에 배치된 성형 부품(1) 사이에서 제작 재료 압축이 이루어지는,
    성형 부품 코팅 방법.
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