우드그레인 층을 포함하는 스티어링 휠 제조방법{A METHOD FOR MANUFACTURING A STEERING WHEEL INCLUDING A WOODGRAIN LAYER}
본 발명은 차량의 스티어링 휠 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 림부(rim portion)의 최소한 일부에 우드그레인(woodgrain) 층이 형성된 스티어링 휠의 제조방법에 관한 것이다. 자동차의 스티어링 휠(steering wheel)은 자동차의 조향을 조절하는 장치이다. 스티어링 휠은 운전에 필수적인 장치이므로, 운전자에 의한 접촉이 잦고 시각적으로도 눈에 많이 띄는 부품이다. 이러한 이유로, 스티어링 휠은 그 고유한 기능 뿐만 아니라 수려한 미감을 가질 것이 요구되고 있다. 스티어링 휠의 미감을 향상시키기 위해 스티어링 휠의 일부를 우드그레인 필름(woodgrain film)으로 코팅(coating)하는 방법이 많이 사용되고 있다. 종래에는 우드그레인 필름을 스티어링 휠에 코팅하기 위하여 주로 수압 전사 방식(water-pressure transferring method; "curl fit"이라고도 함)이 사용되고 있다. 이러한 수압 전사 방식을 이용하여 우드그레인이 코팅된 스티어링 휠을 제조하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 림(RIM; Reaction Injection Molding) 금형에 스티어링 휠의 허브 코어(hub core)를 넣은 후 수지 몰딩부에는 발포 폴리우레탄 수지(연질 폴리우레탄)로 성형한다. 그리고, 발포 폴리우레탄 수지로 성형된 허브 코어를 꺼낸 후, 그 제품을 다시 림 금형에 넣어 비발포 폴리우레탄 수지(경질 폴리우레탄)로 우드그레인 필름이 코팅되는 곳에 성형한다. 림 성형 후에는, 우드그레인 필름을 코팅하는 공정이 진행된다. 우드그레인 필름을 수면에 띄우고 제품으로 필름을 눌러 전사하고, 불필요하게 전사된 부분을 제거 및 세정한 후에 제품에 부착된 수분을 제거하는 건조과정을 거치게 된다. 그리고 나서, 표면보호를 위해 투명막 코팅을 하고 다시 건조의 과정을 거쳐 최종적으로 우드그레인 필름이 코팅된 스티어링 휠이 만들어지게 된다. 상기한 바와 같은 종래의 우드그레인이 코팅된 스티어링 휠을 제조하는 방법에서는, 물 표면의 미동이 아주 작은 상태에서 우드그레인 필름 코팅 작업이 수행되어야 하므로 작업성이 떨어지게 되고 불량률도 높아지게 된다. 또한, 전사 후에는 불필요한 필름을 제거 및 세정 공정, 건조공정, 및 표면보호를 위한 코팅 공정 및 건조 공정 등 복잡하고 여러 단계의 공정을 거쳐야 하므로, 작업 시간이 길어지고 제조 원가가 상승하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 가열성형으로 만들어진 우드그레인 필름을 스티어링 휠 금형 내에 배치한 후 사출성형을 통해서 림부의 최소한 일부에 우드그레인 층이 형성된 스티어링 휠의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 의한 스티어링 휠 제조방법에 의해 제조된 스티어링 휠을 보여주는 도면이다. 도2는 본 발명의 실시예에 의한 스티어링 휠 제조방법에 의해 성형된 우드그레인 필름을 보여주는 도면이다. 도3 및 도4는 각각 도2의 우드그레인 필름이 스티어링 휠 금형에 안착된 상태를 보여주는 단면도와, 평면도이다. 도5는 림부의 일부에 우드그레인 층이 형성된 후 스티어링 휠 금형에 배치된 상태를 보여주는 도면이다. 도6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 스티어링 휠 제조방법에 의해 성형된 우드그레인 필름을 보여주는 도면이다. 도7 및 도8은 각각 도6의 우드그레인 필름이 스티어링 휠 금형에 안착된 상태를 보여주는 단면도와 평면도이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 스티어링 휠 제조방법은, 림부(rim portion)의 최소한 일부에 우드그레인(woodgrain) 층이 형성된 스티어링 휠을 제조하는 방법으로서, 가열성형(thermoforming)을 통하여 상기 림부의 최소한 일부의 외형에 대응하는 우드그레인 필름을 성형하는 우드그레인 필름 성형단계; 상기 성형된 우드그레인 필름을 스티어링 휠 금형의 캐비티(cavity)의 내면에 안착시키는 우드그레인 필름 안착단계; 스티어링 휠의 림 코어(rim core)를 상기 캐비티 내에 배치하는 단계; 및 사출성형 가능한 열가소성 수지를 상기 캐비티 내의 상기 우드그레인 필름과 상기 림 코어 사이의 공간에 주사(injection)하는 열가소성 수지 주사단계 를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 사출성형 가능한 열가소성 수지는, 경질 폴리우레탄, TPE(Thermo Plastic Elastomer), 및 PVC(Poly Vinyl Chloride) 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에 의한 스티어링 휠 제조방법은, 상기 림 코어의 외측에, 상기 주사된 열가소성 수지에 연결되는 연질 폴리우레탄 층을 성형하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 우드그레인 필름은, 분리되어 형성되되 서로 결합하는 경우에 상기 림부의 최소한 일부의 외형을 형성하는 상부 필름과 하부 필름을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 상부 필름은 복수개의 상부 필름 돌출부를 구비하고, 상기 하부 필름은 상기 상부 필름 돌출부에 대응되는 복수개의 하부 필름 돌출부를 구비하고, 상기 상부 필름과 상기 하부 필름은 상기 상부 필름 돌출부와 상기 하부 필름 돌출부가 연접된 상태에서 상기 스티어링 휠 금형에 안착되는 것이 바람직하다. 상기 스티어링 휠 금형은 상형 및 하형을 포함하고 상기 상형 및 하형 중 하나 이상의 금형에는 고정돌기가 구비되며, 상기 상부 필름 돌출부와 상기 하부 필름 돌출부에는 서로 대응되는 위치에 각각 하나 이상의 고정홀이 형성되고, 상기 고정홀에 상기 고정돌기가 삽입됨으로써 상기 상부 필름과 하부 필름이 상기 스티어링 휠 금형에 안착되는 것이 바람직하다. 상기 상부 필름과 상기 하부 필름은, 상기 복수개의 상부 필름 돌출부 중 어느 하나와 상기 복수개의 하부 돌출부 중 어느 하나가 서로 융착된 상태에서 상기 스티어링 휠 금형에 안착되는 것이 바람직하다. 상기 연질 폴리우레탄 층을 성형하는 단계는, 상기 우드그레인 필름과 상기 스티어링 휠 금형 사이에 보호부재를 배치하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 보호부재는, 상기 우드그레인 필름과 상기 스티어링 휠 금형과의 접촉을 차단하는 것이 바람직하다. 상기 보호부재는 천(cloth) 또는 폼(foam) 소재인 것이 바람직하다. 상기 우드그레인 필름 성형단계에서, 상기 우드그레인 필름은 30㎛ 내지 0.5㎜ 범위의 두께로 성형되는 것이 바람직하다. 상기 우드그레인 필름 성형단계에서, 상기 우드그레인 필름은, 폴리카보네이트(polycarbonate), 아크릴 수지(acrylic resin), 폴리에틸렌(polyethylene), ABS 수지(Acrylonitrile Butadiene Styrene resin) 및 TPO(Thermoplastics Olefin) 중 어느 하나를 주성분으로 하여 성형되는 것이 바람직하다. 상기 열가소성 수지 주사단계가 수행된 후에 상기 상부 필름 돌출부와 상기 하부 필름 돌출부를 제거하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 열가소성 수지 주사단계가 수행된 후에 상기 우드그레인 필름의 표면을 처리하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 스티어링 휠 금형의 상기 우드그레인 필름 안착단계에서 상기 우드그레인 필름과 접촉하는 부분에는 외부에 연결되는 하나 이상의 미세공이 형성된 것이 바람직하다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 설명한다. 도1에는 본 발명의 실시예에 의한 스티어링 휠 제조방법에 의해 제조된 스티어링 휠(10)이 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 스티어링 휠(10)은, 원형의 림부(rim portion)(7)와, 허브(hub)(8)와, 림부(7)와 허브(8)를 연결하는 복수개의 스포크(spoke)(9)를 포함한다. 림부(7)는 그 중심에 배치되는 림 코어(rim core)(13)를 포함하고, 림부(7)의 최소한 일부에는 우드그레인(woodgrain) 층(11)이 형성된다. 그리고, 림부(7)는 림 코어(13)의 둘레에 구비되는 제1성형부(first moldedportion)(15)와 제2성형부(second molded portion)(17)를 포함한다. 제1성형부(15)는 우드그레인 층(11)의 내부에 형성되고, 제2성형부(17)는 제1성형부(15)에 연결되어 형성된다. AA선을 따른 단면도에 나타난 바와 같이, 림 코어(13)의 둘레에는 제1성형부(15)가 형성되고, 제1성형부(15)의 외면에는 우드그레인 층(11)이 형성된다. 그리고, BB 선을 따른 단면도에 나타난 바와 같이, 림 코어(13)의 둘레에는 제2성형부(17)가 형성된다. 제1성형부(15)와 제2성형부(17)는 서로 다른 재질로 형성될 수도 있고, 동일한 재질로 형성되어도 무방하다. 제1성형부(15)는 사출성형 가능한 열가소성 수지로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1성형부(15)는 경질 폴리우레탄(solid polyurethane)(비발포 폴리우레탄), TPE(Thermo Plastic Elastomer), 및 PVC(Poly Vinyl Chloride) 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 그리고, 제2성형부(17)는 연질 폴리우레탄(flexible polyurethane)(발포 폴리우레탄)으로 형성될 수 있다. 우선, 본 발명의 실시예에 의한 스티어링 휠 제조방법은, 가열성형(thermoforming)을 통하여 림부(7)의 최소한 일부의 외형에 대응하는 형상을 가지는 우드그레인 필름(woodgrain film)(20)을 성형하는 단계를 포함한다. 가열성형은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 자명하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 도2에 도시된 바와 같이, 우드그레인 필름(20)은 상부 필름(upper film)(19)과 하부 필름(lower film)(21)을 포함하는 것이 바람직하다. 상부 필름(19)과 하부 필름(21)은 서로 분리되어 형성되되 서로 결합하는 경우에는 림부(7)의 최소한 일부의 외형을 형성한다. 우드그레인 필름(20)은, 폴리카보네이트(polycarbonate), 아크릴 수지(acrylic resin), 폴리에틸렌(polyethylene), ABS 수지(Acrylonitrile Butadiene Styrene resin; ABS resin) 및 TPO(Thermoplastics Olefin) 중 어느 하나를 주성분으로 하여 성형되는 것이 바람직하다. 그리고, 우드그레인 필름(20)은 30㎛ 내지 0.5㎜ 범위의 두께로 성형되는 것이 바람직하다. 종래의 수압 전사 방식에 의해 우드그레인 층을 형성하는 방법에 있어서 우드그레인 층이 20㎛ 내지 30㎛ 범위인 인데, 본 발명의 실시예에서는 우드그레인 필름의 두께가 이 보다 두껍게 형성된다. 본 발명의 실시예에서는 우드그레인 필름(20) 내에 사출성형에 의해 제1성형부(15)가 형성되므로, 우드그레인 필름(20)이 사출성형 과정에서 손상되지 않을 정도의 두께로 형성되는 것이다. 도2를 참조하면, 상부 필름(19)은 상부 필름 곡면부(19a)와 상부 필름 곡면부(19a)의 양측에 구비되는 상부 필름 돌출부(19b, 19c)를 포함한다. 유사하게, 하부 필름(21)은 하부 필름 곡면부(21a)와 하부 필름 곡면부(21a)의 양측에 구비되는 하부 필름 돌출부(21b, 21c)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 의한 스티어링 휠 제조방법은, 성형된 우드그레인 필름(20)을 스티어링 휠 금형(31)의 캐비티(cavity)(즉, 빈 공간)(32)의 내면(34)에 안착시키는 단계를 포함한다. 도2 및 도3에 도시된 바와 같이, 우드그레인 필름(20)은, 상부 필름(19)의 돌출부(19b, 19c)와 하부 필름(21)의 돌출부(21b, 21c)가 서로 연접된 상태에서 스티어링 휠 금형(31)에 안착되는 것이 바람직하다. 도2의 DD선을 따른 단면도에 도시된 바와 같이, 상부 필름 돌출부(19b, 19c)에는 하나 이상의 상부 필름 고정홀(19d)이 형성되고, 하부 필름 돌출부(21b, 21c)에는 상부 필름 고정홀(19d)의 위치에 대응하는 위치에 하나 이상의 하부 필름 고정홀(21d)이 형성된다. 스티어링 휠 금형(31)은 하형(27)과 상형(29)을 포함한다. 하형(27)과 상형(29)이 서로 밀착되어 도1의 제1성형부(15)를 형성하기 위한 캐비티(32)가 정의된다. 하형(27)에는 상부 필름 돌출부(19b, 19c)에 형성된 고정홀(19d)과 하부 필름 돌출부(21b, 21c)에 형성된 고정홀(21d)에 각각 삽입되어 상부 필름(19)과 하부 필름(21)을 고정하는 하나 이상의 고정돌기(33)가 형성되는 것이 바람직하다. 유사하게, 상형(29)에는 상부 필름 돌출부(19b, 19c)에 형성된 고정홀(19d)과 하부 필름 돌출부(21b, 21c)에 형성된 고정홀(21d)에 각각 삽입되어 상부 필름(19)과 하부 필름(21)을 고정하는 하나 이상의 고정돌기(35)가 형성되는 것이 바람직하다. 고정돌기(33, 35)가 고정홀(19d, 21d)에 삽입됨으로써, 상부 필름(19)과 하부 필름(21)이 보다 견고하게 스티어링 휠 금형(31)에 안착된다. 또한, 본 발명의 실시예에 의한 스티어링 휠 제조방법은, 스티어링 휠(10)의림 코어(rim core)(13)를 스티어링 휠 금형(31)의 캐비티(32) 내에 배치하는 단계를 포함한다. 도3 및 도4에는 캐비티(32) 내에 림 코어(13)가 배치된 상태가 도시되어 있다. 한편, 도6에는 우드그레인 필름의 변형예가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 우드그레인 필름(40)은 상부 필름(41)과 하부 필름(43)을 포함한다. 상부 필름(41)은 곡면부(41a)와 이 곡면부(41a)로부터 양측으로 돌출되는 외측 및 내측 돌출부(41b, 41c)를 포함하고, 하부 필름(43)은 곡면부(43a)와 이 곡면부(43a)로부터 양측으로 돌출되는 외측 및 내측 돌출부(43b, 43c)를 포함한다. 도6의 EE 선을 따르는 단면도에 도시된 바와 같이, 외측 돌출부(41b, 43b)에는 서로 대응하는 위치에 하나 이상의 고정홀(41d, 43d)이 각각 형성된다. 이때, 도7에 도시된 바와 같이, 내측 돌출부(41c, 43c)는 서로 융착된 상태에서 스티어링 휠 금형(31)에 안착된다. 상부 필름(41)과 하부 필름(43)의 내측의 돌출부(41c, 43c)는 서로 융착되고 외측의 돌출부(41b, 43b)에 형성된 고정홀(41d, 43d)에는 스티어링 휠 금형(31)에 형성된 고정돌기(33, 35)가 삽입됨으로써, 상부 필름(41)과 하부 필름(43)이 스티어링 휠 금형(31)에 보다 견고하게 안착될 수 있다. 그리고, 도8에 도시된 바와 같이, 우드그레인 필름(41)과 림 코어(13)가 스티어링 휠 금형(31)에 배치된 상태에서 경질 폴리우레탄을 주사함으로써, 제1성형부(15)가 성형된다. 그리고, 본 발명의 실시예에 의한 스티어링 휠 제조방법은, 사출성형 가능한 열가소성 수지(예를 들어, 경질 폴리우레탄; 이하에서 "경질 폴리우레탄"이라고 함)를 상기 캐비티(32)내의 우드그레인 필름(19, 21)과 림 코어(13) 사이의 공간에 주사(injection)하는 열가소성 수지 주사단계를 포함한다. 즉, 도4에 도시된 바와 같이, 경질 폴리우레탄이 주사되는 게이트(gate)(37)를 통해 경질 폴리우레탄을 주사함으로써, 상기한 제1성형부(15)가 형성된다. 따라서, 도5에 도시된 바와 같이, 림부(7)의 일부에 우드그레인 층(11)이 형성된다. 본 발명의 실시예에 의한 스티어링 휠 제조방법은, 림 코어(13)의 외측에 상기 주사된 경질 폴리우레탄에 연결되는 제2성형부(17)를 성형하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기한 바와 같이, 제2성형부(17)는 연질 폴리우레탄 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 제2성형부(17)를 성형하는 단계는, 우드그레인 필름(11)과 스티어링 휠 금형(31) 사이에 보호부재(61)를 배치하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 도5에 도시된 바와 같이, 우드그레인 필름(11)과 스티어링 휠 금형(31) 사이에 보호부재(61)가 배치된 상태에서 우드그레인 층이 형성된 제1성형부(15)가 성형된 림 코어(13)를 스티어링 휠 금형(31) 내에 배치되고, 그리고 나서 주사성형(injection forming)을 통해서 제2성형부(17)가 성형된다. 보호부재(61)는 우드그레인 필름(11)과 스티어링 휠 금형(31)과의 접촉을 차단하는 기능을 한다. 보호부재(61)는 천(cloth) 또는 폼(foam) 소재인 것이 바람직하다. 폼 소재는 합성수지로 형성된 임의의 발포체를 포함하는 개념이다. 우드그레인 필름(11)과 스티어링 휠 금형(31) 사이에 보호부재(61)가 배치됨으로써, 제2성형부(17)가 성형되는 과정에서 우드그레인 필름(11)이 손상되는 것을 최소화할 수 있다. 본 발명의 실시예에 의한 스티어링 휠 제조방법은, 상기 열가소성 수지 주사단계 후에 상부 필름 돌출부(19b, 19c)와 하부 필름 돌출부(21b, 21c)를 제거(cutting)하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 그리고, 본 발명의 실시예에 의한 스티어링 휠 제조방법은, 상기 열가소성 수지 주사단계 후에 우드그레인 필름의 표면을 처리하는 표면 처리단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 표면 처리단계는, 샌딩(sanding) 처리와 버핑(buffing) 처리를 포함하는 것이 바람직하다. 샌딩 처리는 샌드 페이퍼(sand paper)를 이용하여 우드그레인 필름 표면의 이물 불량 및 기포 불량을 제거하는 공정이고, 버핑 처리는 샌딩 후 우드그레인 필름 표면에 광택을 내기 위한 공정이다. 버핑 처리는, 부드러운 소재로 된 그라인더(grinder)를 이용하여 우드그레인 필름의 표면을 문질러 수행될 수 있다. 도3 및 도7에 도시된 바와 같이, 스티어링 휠 금형(31)의 상기 우드그레인 필름과 접촉하는 부분에는 외부에 연결되는 하나 이상의 미세공(63)이 형성된다. 미세공(63)을 통해서 공기가 배출될 수 있으므로, 경질 폴리우레탄을 우드그레인 필름(11, 43)과 림 코어(13) 사이의 공간에 주사하는 과정에서 우드그레인 필름(11, 43)이 스티어링 휠 금형(27)의 표면에 보다 잘 밀착된다. 이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경 및/또는 수정을 포함한다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 의한 스티어링 휠 제조방법에 의하면, 우드그레인 필름을 성형한 후 이를 스티어링 금형에 안착시킨 후 사출성형을 수행함으로써, 종래의 복잡한 수압전사 공정 없이도 림부의 일부에 우드그레인 층을 형성할 수 있다. 우드그레인 필름이 상부 필름과 하부 필름을 포함하므로, 우드그레인 필름이 보다 용이하게 스티어링 휠 금형에 안착될 수 있다. 그리고, 도2에 도시된 바와 같이 우드그레인 필름에 고정홀이 형성되고 이 고정홀에 스티어링 휠 금형에 형성된 고정돌기가 삽입됨으로써, 상부 필름과 하부 필름을 포함하는 분리형 우드그레인 필름이 보다 견고하게 스티어링 휠 금형에 안착될 수 있다. 또한, 도6에 도시된 바와 같이 상부 필름과 하부 필름의 내측 돌출부를 융착시킨 일체형 우드그레인 필름을 스티어링 휠 금형에 안착시킴으로써, 우드그레인필름이 보다 견고하게 스티어링 휠 금형에 안착될 수 있다. 나아가, 연질 폴리우레탄 층을 성형하는 과정에서 우드그레인 필름과 스티어링 휠 금형 사이에 보호부재를 배치함으로써, 연질 폴리우레탄 층의 성형과정에서 발생하는 우드그레인 필름의 손상을 최소화할 수 있다. 상부 필름과 하부 필름의 돌출부를 제거하고 우드그레인 필름의 표면을 처리하는 단계를 통하여, 우드그레인 층의 외관의 미감이 향상된다. 더 나아가, 우드그레인 필름과 접촉하는 스티어링 휠 금형의 부분에는 외부에 연결되는 미세공이 형성됨으로써, 사출성형 과정에서 우드그레인 필름이 스티어링 금형의 내면에 보다 잘 밀착될 수 있다. |
