KR0158265B1

KR0158265B1 - 열가소성 수지 사출성형용 압축공기 주입장치

Info

Publication number: KR0158265B1
Application number: KR1019950047620A
Authority: KR
Inventors: 김대식; 김동학; 김재환
Original assignee: 유현식; 제일모직주식회사
Priority date: 1995-12-08
Filing date: 1995-12-08
Publication date: 1999-03-20
Also published as: KR970033729A

Abstract

본 발명의 열가소성 수지 사출성형용 압축공기 주입장치는 일반공장에서 유틸리티로 사용하는 10 ㎏/㎠ 미만의 압축공기를 공급받아 이보다 높은 압력으로 압축시켜 캐비티에 설치된 보이드 유기부재로 압축공기를 적기에 주입시킬 수 있는 장치로서, 호스나 배관을 따라 공급된 공기의 압력을 조절하기 위한 레귤레이터(1), 상기 레귤레이터를 통과한 공기의 수분을 제거하기 위한 에어 필터(2), 상기 에어필터(2)로부터 배관을 따라 공급된 공기를 증압시키기 위한 부스터(4), 상기 부스터에 의하여 증압된 압축공기를 저장하기 위한 탱크(5), 상기 탱크의 압력을 조절하기 위한 압력조절장치(6), 상기 에어 필터(2)와 상기 부스터(4) 사이에 설치되고 상기 압력조절장치(6)에 의하여 개폐되는 안전용 솔레노이드 밸브(3), 및 압축공기가 배관을 따라 보이드 유기부재속으로 주입되도록 압축공기를 공급하고, 그 공급 후 잔류하는 압축공기를 대기중으로 방출하도록 타이머(15)의 작동에 의하여 개폐되는 솔레노이드밸브(7)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

열가소성 수지 사출성형용 압축공기 주입장치

제1도는 본 발명의 압축공기 주입장치의 외관을 나타내는 개략적인 사이도이다.

제2도는 본 발명의 압축공기 주입장치의 내부 구조를 나타낸 전면부에서의 개략적인 사이도이다.

제3도는 본 발명의 압축공기 주입장치의 내부 구조를 나타낸 후면부에서의 개략적인 사이도이다.

제4도는 본 발명의 압축공기 주입장치의 압축공기의 흐름을 나타낸 개략적인 공압 회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 레귤레이터 2 : 에어 필터

3 : 안전용 솔레노이드 밸브 4 : 부스터

5 : 탱크 6 : 압력조절장치

7 : 방향 솔레노이드 밸브 11 : 압력게이지

12 : 압력게이지 13 : 파워 스위치

14,15 : 타이머 21 : 센서 소켓

22 : 에어 인입 연결 니플 23 : 호스 연결 니플

31 : 부스터 콕 32 : 에어 방출 밸브

[발명의 분야]

본 발명은 열가소성 수지 성형품을 사출성형하기 위한 장치에 관한 것이다.

보다 구체적으로 본 발명는 열가소성 수지 성형품의 표면에 수지의 수축에 의하여 발생하는 씽크마크(sink mark)등의 결함을 방지하기 위하여 성형품의 두꺼운 부위에 가스를 주입시켜 사출성형함에 있어서 압축공기를 주입시키기 위한 장치에 관한 것이다.

[발명의 배경]

일반적으로 열가소성 수지를 성형할 때, 성형품의 강도를 향상시키기 위하여 제품 구조상 두꺼운 부위가 존재하는 경우가 있다. 이 경우 두꺼운 부위가 얇은 부위에 비하여 상대적으로 많은 열량을 갖기 때문에 늦게 고화한다. 이러한 이유로 두꺼운 부위의 표면에 씽크마크, 뒤틀림 등과 같은 여러 가지 문제점이 발생한다. 이러한 수지의 수축에 의한 씽크마크 등을 없애기 위하여 종래의 일반적인 방법은 사출충전 완료직 후 보압으로 수지의 수축력을 상쇄시키는 방법이 사용되고 있다. 그러나 이 방법은 두께차가 상대적으로 클 경우 복잡한 성형품에서는 그 효과를 최대로 기대하기 어렵다.

그래서 상대적으로 두께가 두꺼운 부위의 씽크마크 등을 없애기 위하여 발포(FOAMING) 기법을 사용하게 되었다. 이 방법은 수지와 발포체를 함께 사출함으로써 성형품 내부에 셀(CELL)을 형성시켜 씽크마크를 방지하는 것이다. 하지만 이 방법은 발포 셀(CELL)이 표면에도 존재하여 발포 가스 흐름자국(SWIRL MARK)이 발생하며, 이러한 결함을 없애기 위하여 2차 가공 등을 행하여 왔다.

미국특허 제 4,101,617호, 영국특허 제2,139,548호 및 제2,202181호에서는 두께가 두꺼운 부위의 씽크마크를 없애기 위하여 노즐 또는 금형 캐비티에 가스 투입장치를 만들어 150 ㎏/㎠ 이상의 고압가스를 투입하여 성형품 내부에 동공을 만들어 표면의 결함을 억제하는 방법이 개시되어 있다.

그러나 이 방법은 복잡한 형상의 성형품일 경우(즉, 가스통로를 만들 수 없는 경우)성형품 내부에 충분히 동공을 만들어 주지 못하여 씽크마크 등이 발생하는 문제점이 있다. 또한 가스가 들어가는 순간 금형 캐비티내의 수지의 압력이 떨어져 순간적으로 수지가 멈추어 표면이 고화되고, 그 뒤 가스가 수지를 밀고 들어가기 때문에 순간적으로 잠시 압력이 떨어졌던 부위가 고화하여 성형품 표면에 줄 모양으로 남아 표면 결함이 발생하기도 한다. 또한 가스의 유로를 위하여 설치한 가스채널의 두꺼운 부위가 일반적인 사출면과 비교하여 광택의 차이가 현저히 일어나 두껍게 도료를 도장하거나, 이러한 가스 채널을 눈에 잘 보이지 않는 곳에 설계하여야 한다는 제약이 따르게 된다. 이 방법은 극단적인 경우에 고압가스가 수지 표면을 뚫고 나가 생산이 불가능한 경우도 발생한다. 이러한 미세한 성형조건을 설정하기가 어려우며 이로 인하여 제품 설게 자유도가 현저히 저하된다. 또한 고압가스의 취급도 용이하지 않다는 문제점도 지니고 있다.

또 다른 성형법으로 일본특개평 5-293854와 일본특개평 6-79758에서는 두꺼운 부위의 씽크마크를 없애기 위하여 금형에 보이드 유기(誘起) 부재를 설치하여 이를 통하여 5-15 ㎏/㎠의 가압가스를 넣어 보이드를 강제적으로 형성시키고 이 보이드(+압력을 가짐)는 수지의 수축력(-압력을 가짐)을 상쇄시키면서 성장하게 하여 두꺼운 부분에 수축이 없도록 성형하는 방법을 개시하고 있다. 즉, 수지의 수축에 의한 체적 감소분만큼 보이드가 형성되도록 하는 성형법 및 성형금형에 대하여 개시되어 있다.

상기 성형법은 본 발명의 장치가 사용되는 대표적인 성형법으로서 좀 더 자세히 설명하면, 씽크마크가 발생하는 두께가 두꺼운 부분에 상당하는 금형 캐비티의 임의의 위치에 보이드 유기부재를 설치하고, 캐비티에 수지를 충분히 사출충진한 다음 보압공정 완료 후 보이드 유기부재를 통하도록 공기 압력을 작용시켜, 보이드 유기부재 선단의 응고 수지막을 뚫어 보이드핵을 형성시키고, 용융수지의 냉각 및 고화에 수반되는 수축력에 의한 체적 수축력에 상당하는 크기로 보이드를 성장시켜, 성형품의 표면에 씽크마크 등의 불량을 방지하는 것을 특징으로 하는 성형법이다.

상기와 같이 사출성형 장치에 압축공기를 주입시키는 경우에, 상기 언급한 문제점들을 제거할 수 있도록 본 발명자들은 열가소성 수지 사출성형용 압축공기 주입장치를 개발하기에 이른 것이다.

[발명의 목적]

본 발명의 목적은 사출성형 장치에 편리하게 압축공기를 주입시킬 수 있는 압축공기 주입장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 일반 공장에서 유틸리티로 사용하는 10 ㎏/㎠ 미만의 압축공기를 사용할 수 있는 압축공기 주입장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 취급이 간편하고 부피를 컴팩트화함으로써 공장내에서 넓은 공간을 차지하지 않는 압축공기 주입장치를 제공하기 위한 것이다.

[발명의 요약]

본 발명의 열가소성 수지 사출성형용 압축공기 주입장치는 일반공장에서 유틸리티로 사용하는 10 ㎏/㎠ 미만의 압축공기를 공급받아 이보다 높은 압력으로 압축시켜 캐비티에 설치된 보이드 유기부재로 압축공기를 적기에 주입시킬 수 있는 장치로서, 호스나 배관을 따라 공급된 공기의 압력을 조절하기 위한 레귤레이터(1), 상기 레귤레이터를 통과한 공기의 수분을 제거하기 위한 에어 필터(2), 상기 에어필터(2)로부터 배관을 따라 공급된 공기를 증압시키기 위한 부스터(4), 상기 부스터에 의하여 증압된 압축공기를 저장하기 위한 탱크(5), 상기 탱크의 압력을 조절하기 위한 압력조절장치(6), 상기 에어 필터(2)와 상기 부스터(4) 사이에 설치되고 상기 압력조절장치(6)에 의하여 개폐되는 안전용 솔레노이드 밸브(3), 및 압축공기가 배관을 따라 보이드 유기부재속으로 주입되도록 압축공기를 공급하고, 그 공급 후 잔류하는 압축공기를 대기중으로 방출하도록 타이머(14,15)의 작동에 의하여 개폐되는 3방향(3-way) 솔레노이드밸브(7)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 압축공기 주입장치를 그 기능상으로 분류하면, 본 발명의 주입장치는 유틸리티 공기를 공급받아 수분을 제거하고 이 공기를 일정수준의 압력까지 압축시키는 압축부, 압축공기의 압력을 조절하고 압축공기를 저장하는 탱크부, 및 압축공기를 사출공정에 맞게 적기에 공급하고 탱크 또는 배관내의 압력이 최대 압력보다 높은 경우 압축공기를 방출시키는 전기 제어부로 구성된다.

이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.

[발명의 구체예에 대한 상세한 설명]

제1도는 본 발명의 열가소성 수지 사출성형용 압축공기 주입장치로서, 사출성형장치와 함께 사용된다.

제2도 및 제3도는 본 발명의 압축공기 주입장치의 내부 구조를 도시한 것으로, 제2도는 장치 앞면에서의 개략적인 사시도이고, 제3도는 장치 뒷면에서의 개략적인 사시도이다.

일반공장에서 이용 가능한 유틸리티 압축공기는 배관 또는 호스가 연결된 에어 인입 연결 니플(22)를 통하여 본 발명의 주입장치 내부로 공급된다. 주입장치 내부로 공급된 압축공기는 통상 10 ㎏/㎠ 미만의 압력을 갖는 것으로, 레귤레이터(1)를 통과하면서 공급되는 공기의 압력이 조절된다. 레귤레이터(1)를 통과한 공기는 압력을 측정할 수 있도록 배관을 통하여 압력게이지(11)에 연결한다. 레귤레이터(1)를 통과한 공기는 다시 에어 필터(2)를 통과하면서 수분이 충분히 제거된다.

에어 필터(2)에서 수분이 제거된 공기는 배관을 통하여 부스터(4)로 들어간다. 즉, 배관을 따라 공급된 공기는 부스터(4)에 의하여 증압된다. 증압의 배율을 조정하기 위하여 부스터(4) 상부에 부착되어 있는 부스터 콕(31)을 사용한다. 상기 에어 필터(2)와 상기 부스터(4) 사이에는 안전용 솔레노이드 밸브(3)가 설치된다. 이 안전용 솔레노이드 밸브(3)의 작동에 대하여는 압력조절장치(6)와 관련하여 하기에 후술한다.

상기 부스터(4)에 의하여 증압된 압축공기는 탱크(5)로 보내져서 저장된다. 탱크(5) 옆에 설치되어 있는 압력조절장치(6)를 이용하여 압축공기의 최대 압력과 최저 압력을 입력한다. 탱크(5) 내부의 압력을 측정하기 위하여 압력게이지(12)에 연결된 배관을 탱크(5) 옆에 설치한다.

압축공기가 배관을 따라 보이드 유기부재속으로 주입되도록 압축공기를 공급하고, 그 공급 후 잔류하는 압축공기를 대기중으로 방출시키기 위한 3-방향(3-way) 솔레노이드 밸브(7)가 설치된다.

솔레노이드 밸브(7)는 벤트용 솔레노이드 밸브와 공급용 솔레노이드 밸브로 구분된다. 탱크(5) 내부의 압축공기 압력이 압력조절 장치(6)에 의하여 세팅된 최대 압력보다 높은 경우, 압력조절장치(6)는 안전용 솔레노이드 밸브(3)로 신호를 보내고, 이 신호에 의하여 밸브(3)가 열려서 대기중으로 압축공기를 방출한다. 압축공기가 대기중으로 방축되어 탱트(5) 내부의 압력이 최대 압력 이하로 되면 안전용 솔레노이드 밸브(3)는 닫히게 된다. 한편, 탱크(5) 내부의 압력이 세팅된 최저 압력보다 낮은 경우, 압력조절장치(6)는 부스터(4)로 신호를 보내고, 이 신호에 의하여 부스터(4)가 작동하여 세팅된 최저 압력 이상까지 승압시킨다.

공급용 솔레노이드 밸브(7)는 타이머(14)와 연결되어 있으며, 타이머(14)에 세팅된 시간이 종료되면 밸브가 열려서 압축공기를 금형의 보이드 유기부재로 공급한다. 타이머(15)는 공급용 솔레노이드 밸브와 벤트용 솔레노이드 밸브에 함께 연결되어 있어서 타이머(15)에 세팅한 시간만큼 압축공기를 공급하고 시간이 경과하면 공급용 솔레노이드 밸브를 닫고 벤트용 솔레노이드 밸브를 열어 보이드 유기부재부터 벤트용 솔레노이드 밸브앞까지 존재하는 압축공기를 재기중으로 방출시킨다.

공급용 솔레노이드 밸브는 호스 연결 니플(23)과 배관으로 연결되어 있어 밸브가 열리면 압축공기가 보이드 유기부재까지 공급된다.

전원 소켓(24)으로부터 들어온 전기는 파워스위치(13)를 거쳐 타이머(14,15) 및 압력조절장치(6)에 공급되어 각 부품이 작동하도록 한다.

금형 또는 사출기로부터 금형의 형폐를 알리는 신호를 받기 위하여 센서 소켓(21)이 본 장치의 좌측부에 설치되어 있다.

본 장치의 사용을 완료한 후 압축공기를 탱크(5)로부터 제거하기 위하여 탱크(5)의 하부쪽에 설치된 에어 방출밸브(32)를 열어서 대기중으로 압축공기를 방출시킨다. 탱크(5)의 하부에 설치되어 있는 스위치(도시되지 않음)는 수동/자동 절환 스위치로서 타이머(14,15)에 의하여 압축공기를 공급하지 않고 금형의 형폐 신호에 따라 수동으로 압축공기를 공급할 수 있다. 즉 사출공정 중에 임의의 시각에 압축공기를 주입시키고자 할 때 이 스위치를 사용하여 수동으로 작동시킬 수 있다.

제4도는 본 발명의 압축공기 주입장치의 압축공기의 흐름을 나타낸 개략적인 공급회로도이다.

본 발명의 압축공기 주입장치는 10 ㎏/㎠ 미만의 압력을 갖는 일반공장의 유틸리티 공기를 이용하여 약 20 ㎏/㎠의 압력으로 승압시켜 사용할 수 있기 때문에, 장치 구조가 간단하고, 제작비용이 저렴하며, 부피를 컴팩트화함으로써 적은 공간을 차지하는 등의 발명의 효과를 갖는다.

본 발명의 단순한 변형 또는 변경이 이 분야의 통상이 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims

호스나 배관을 따라 공급된 공기가 최초로 통과하고 압력을 조절하기 위한 레귤레이터(1); 상기 레귤레이터 통과한 공기의 수분을 제거하기 위한 에어 필터(2); 상기 에어 필터(2)로부터 배관을 따라 공급된 공기를 증압시키기 위한 부스터(4); 상기 부스터에 의하여 증압된 압축공기를 저장하기 위한 탱크(5); 상기 탱크의 압력을 조절하기 위한 압력조절장치(6); 상기 에어 필터(2)와 상기 부스터(4) 사이에 설치되고 상기 압력조절장치(6)에 의하여 개폐되는 안전용 솔레노이드 밸브(3); 및 압축공기가 배관을 따라 보이드 유기부재속으로 주입되도록 압축공기를 공급하고 압축공기를 대기중으로 방출시키기 위한 솔레노이드 밸드(7); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 열가소성 수시 성형용 압축공기 주입장치.
제1항에 있어서, 상기 레귤레이터(1)를 통과한 부위에서 공급되는 공기의 압력을 측정하기 위하여 압력게이지(11)가 배관으로 연결되는 것을 특징으로 하는 열가소성 수시 성형용 압축공기 주입장치.
제1항에 있어서, 상기 탱크(5) 내부의 압축공기의 압력을 측정하기 위하여 압력게이지(11)가 배관으로 연결되는 것을 특징으로 하는 열가소성 수시 성형용 압축공기 주입장치.
제1항에 있어서, 상기 부스터(4)가 압축공기의 증압 배율을 조정하기 위하여 부스터 콕(31)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수시 성형용 압축공기 주입장치.
제1항에 있어서, 상기 탱크(5)가 압축공기를 대기중으로 방출하기 위하여 그 하부에 에어 방출밸브(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수시 성형용 압축공기 주입장치.
제5항에 있어서, 상기 탱크(5)가 금형의 형폐신호에 따라 수동으로 압축공기를 공급할 수 있도록 그 하부에 수동/자동 절환 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수시 성형용 압축공기 주입장치.
제1항에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브(7)가 공급용 솔레노이드 밸브와 벤트용 솔레노이드 밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 열가소성 수시 성형용 압축공기 주입장치.
제7항에 있어서, 상기 공급용 솔레노이드 밸브는 타이머(14)와 타이머(15)에 의하여 작동되어 금형의 보이드 유기부재로 압축공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 열가소성 수시 성형용 압축공기 주입장치.
제7항에 있어서, 상기 벤트용 솔레노이드 밸브는 타이머(15)에 의하여 작동되어 압축공기를 대기중으로 방출시키는 것을 특징으로 하는 열가소성 수시 성형용 압축공기 주입장치