KR0150294B1 - 진공주형용 실리콘 모울드 가열방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공주형용 실리콘모울드 가열방법에 관한 것으로서 모울드의 초기온도보다 10도씩 상승시켜 단계별로 가열하되, 모울드표면으로부터 중심부까지의 길이/20 :(=D)가 1이하이면 각 단계별 가열시간(T)은 D×60분 내지 D×60+10분의 주기로 가열하고, D1이면 각 단계별 가열시간(T)은 60분 내지 60+10분을 주기로 가열하고, 최종단계에서는 D×60분 내지 D×60+10분 동안 가열한 후 가열을 종료하는 것을 특징으로 중심부의 온도를 모르더라도 모울드의 초기온도(이 초기온도는 모울드가 위치한 곳의 외부 분위기 온도를 측정함으로써 용이하게 알 수 있다)를 인지한 상태에서 상기의 최적가열방법으로 가열함으로써 일정시간 가열 후의 모울드의 중심온도를 파악하여 모울드의 변형을 최소화하는 상태에서 단시간 내에 모울드 표면의 온도와 중심부의 온도를 일정하게 가열할 수 있는 것이다.

Description

진공주형용 실리콘 모울드 가열방법

제1도는 실리콘 모울드의 표면과 중심부의 온도차를 도시한 도면.

제2도는 본 발명의 실리콘 모울드 가열시간과 온도와의 관계를 도시한 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 실리콘 모울드 12 : 성형부

14 : 모울드 표면 16 : 중심부

20 : 온도센서

본 발명은 진공주형용 실리콘 모울드(Silicon Mold)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 실리콘 모울드의 가열시 변형을 최소화 하도록 하는 진공주형용 실리콘 모울드 가열방법에 관한 것이다.

일반적으로 플라스틱성형품을 소량생산하는 경우 특히, 제품의 적정성을 판단하기 위한 시제작단계에서는 고가의 금형 대신에 값싼 실리콘 모울드를 사용하여 플라스틱제품을 간이로 성형한다. 실리콘 모울드는 성형될 제품의 형상으로된 네가티브모울드(Negative Mold)와 포지티브모울드(Positive Mold)를 한쌍으로 준비하며, 균일한 조직의 제품을 얻기 위하여 상기 실리콘 모울드를 오븐(Oven)내에서 일정온도로 가열한 후 진공상태에서 용융소재를 주입시킨다. 실리콘 모울드를 일정온도로 가열하는 이유는 용융물 주입시 차가운 실리콘 모울드의 표면에 용융물이 접촉하면 용융물이 신속하게 굳어져서 주입구에서 먼쪽에는 용융물이 전달되지 않는 이유 때문인 것이다.

또한 실리콘 모울드는 온도상승에 따른 일정한 팽창률을 갖고 있다. 실리콘 모울드를 가열할때는 모울드 표면의 온도와 내부의 온도차가 너무 크지 않도록 장시간에 걸쳐 단계적으로 가열해야 한다. 실리콘 모울드의 온도를 무시한채 오븐의 가열온도를 갑작스럽게 상승시키면 실림콘 모울드의 열팽창이 심화되어 영구변형된다. 즉, 실리콘 모울드의 표면과 내부의 온도구배가 크면 실리콘이 정상적으로 수축하여 원래의 상태로 되돌아갈 수 있는 변형범위를 벗어나기 때문에 실리콘 모울드가 영구변형되어 정확한 제품을 제작할 수 없게 되는 것이다.

본 발명은 이와 같은 실리콘 모울드의 가열에 있어서, 실리콘 모울드의 초기 내부온도를 모르더라도 이의 변형을 최소화하는 상태에서 단시간내에 모울드 표면의 온도와 중심부의 온도를 일정하게 가열할 수 있는 실리콘 모울드 가열방법을 제시한다.

본 발명은, 가열전 실리콘 모울드의 표면 온도보다 오븐의 가열 온도를 통상 15℃ 이상으로 높혔을 때 실리콘 모울드의 영구변형이 초래되므로 그 온도차이를 15℃ 미만이 되도록 하되, 이 경우 실리콘 모울드의 변형에 대한 보다 안전한 가열을 고려하면서도 그 가열시간도 단축하여야 하는 두가지의 조건을 적절하게 만족하기 위하여는 오븐의 가열온도를 실리콘 모울드의 표면온도보다 10℃ 내지 13℃ 높은 온도로 유지하는 것이 바람직하며, 나아가 그 온도 차이가 10℃에 근접되도록 함으로써 실리콘 모울드의 변형방지에 보다 큰 비중을 두어 실리콘 모울드의 수명을 연장하도록 하는 것이 보다 바람직하다는 점에 착안한다.

제1도에는 표면과 중심부의 온도 분포상태를 검출하기 위해 온도센서를 구비한 실험표준 포지티브모울드 및 그 온도분포상태를 도시하였다.

실리콘모울드(10)에는 제품의 모양을 갖춘 성형부(12)가 형성되어 있다. 이 성형부(12)에는 도시된 바와 같이 표면(14)으로부터 약 100mm 떨어진 중심부(16)에 온도센서(20)를 삽입시켜 온도를 감지하도록 하였다. 가열전 실리콘 모울드(10)는 약 5℃에서 아주 오랫동안 보관하여 그 표면 및 중심을 포함하는 전체 실리콘 모울드(10)의 초기온도를 약 5℃로 유지하였다. 이러한 실리콘 모울드(10)를 오븐에 넣은 후, 가열에 따른 실리콘 모울드의 변형은 고려하지 않고, 오븐의 가열 온도를 약 55℃로 유지한 상태에서 실리콘 모울드(10)의 중심부(16)의 온도가 약 10℃ 더 상승할 때까지 즉, 15℃가 될때까지의 경과시간을 체크하였다. 실리콘 모울드(10)의 중심부(16) 온도가 약 10℃ 더 상승할 때까지는 약 1시간이 소요되었다. 실리콘 모울드(10) 표면(14)으로부터 중심(16)에 이르도록 온도가 선형적으로 전달된다는 것과 표면(14)으로부터 중심(16)까지의 깊이가 100mm라는 점을 감안하면, 도시된 바와 같이 약 20mm의 간격으로 약 10℃의 차이가 있음을 알 수 있다. 바꾸어 말하면, 실리콘 모울드(10) 표면(14)으로부터 중심부(16)까지의 깊이가 20mm인 실리콘 모울드(10)를 오븐의 가열온도와 동일하게 하려면 1시간이 소요된다는 것이다.

제2도는 상기의 결과에 기초하여 상기 100mm두께의 실리콘 모울드(10)를 소망하는 온도 즉, 55℃까지 가열시키는 방법을 단계적으로 도시한 온도-시간 그래프이다.

초기 온도 5℃의 실리콘 모울드(10)를 오븐에 넣고 앞서 제시된 바와 같이 실리콘 모울드(10)의 온도보다 약 10℃ 높은 15℃로 초기 오븐 가열온도를 설정하여 1시간 주기로 10℃씩 상승시켜 단계별로 가열을 실시하였다.

1-4단계 실시 후 마지막 단계인 5단계 즉, 55℃ 내지 60℃로 1시간 동안 가열한 후에는 첨부한 도면 제1도에 도시된 바와 같은 온도 분포를 갖게된다. 이 상태에서 4시간을 더 유지하면 모울드 표면(14)의 온도와 그 중심부(16)의 온도가 55℃로 균일하게 상승되어 용융물을 주입시킬 수 있는 상태가 되는 것이다. 즉, 5단계는 총 5시간이 되는 것이다. 이것은 모울드표면(14) 온도보다 오븐의 가열온도를 15℃ 이내인 10℃씩 단계적으로 상승시켜 실시한 것이므로 실리콘 모울드(10)에 변형상의 안전을 충분히 제공하면서도 짧은 가열시간을 제공하는 것이다.

이것을 종합하여 상세하게 설명하면 실리콘 모울드의 가열은 모울드의 초기온도(t1)보다 10℃씩 상승시켜 중심부의 온도가 오븐의 온도에 다다를때까지 가열하면 되는데,

실리콘 모울드 표면으로부터 중심부까지의 길이/20(=D)가 1이하이면 즉, 20mm이하이면 각 단계별 가열시간(T)은 약 D×60분 내지 D×60+10분의 주기로 소망하는 온도까지 단계별로 가열한다. 이렇게 하여 최종단계의 가열이 종료되면 실리콘 모울드의 중심부 온도가 오븐의 최종 가열온도까지 상승되었다고 추정할 수 있다.

또한, D1이면 즉, 중심부(16)의 깊이가 20mm보다 클때 각 단계별 가열시간(T)은 60분 내지 60+10분을 주기로 가열하되, 최종단계에서는 D×60분 내지 D×60+10분 동안 가열하면 모울드 표면의 온도와 중심부의 온도가 일치되었다고 판단할 수 있는 것이다.

따라서, 실리콘 모울드의 중심부 온도가 얼마인가 또는 얼마로 가열되었는가를 측정할 수 없더라도 실리콘 모울드의 초기온도를 인지한 상태에서 본 발명의 최적가열방법으로 가열함으로써 일정시간 가열 후의 중심부 온도를 파악가능함과 아울러 모울드의 변형을 최소화하는 상태에서 단시간 내에 모울드 표면의 온도와 중심부의 온도를 소정의 온도로 균일하게 가열할 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 진공주형용 실리콘 모울드를 오븐에 넣어서 가열하는데 있어서, 실리콘 모울드의 초기온도보다 10℃씩 상승시켜 단계별로 가열하되, 각 단계별 가열시간은 모울드표면으로부터 중심부까지의 길이/20(=D)가 1이하이면 가열시간(T)은 D×60분 내지 D×60+10분을 유지하고, D1이면 각 단계별 가열시간(T)은 60분 내지 60+10분을 주기로 가열하되, 최종단계에서는 D×60분 내지 D×60+10분 동안 더 유지하는 것을 특징으로 하는 진공주형용 실리콘모울드 가열방법.