KR100256182B1 - 이질재료영역을 갖는 사출발포물의 제조를 위한 금형장치 - Google Patents

이질재료영역을 갖는 사출발포물의 제조를 위한 금형장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 이질재료영역을 갖는 사출발포물의 제조를 위한 금형장치에 관한 것으로서, 제 1금형과, 상기 제 1금형과의 사이에 주재료캐비티영역과 부재료캐비티영역을 가지는 소정형상의 캐비티를 형성하며, 상기 제 1금형에 대해 접근이반가능한 제 2금형과, 상기 캐비티내의 상기 부재료캐비티영역을 상기 주재료캐비티영역으로부터 격리구획 및 격리해제가능한 격리코어와, 상기 격리코어를 격리구획위치와 격리해제위치간을 이동시키는 코어구동수단과, 상기 주재료캐비티영역 및 상기 부재료캐비티영역에 각각 상이한 물성을 가지면서 상호 가교반응가능한 발포재료를 공급하는 재료공급수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 물성이나 형태 혹은 색상이 상이한 이질재료영역을 가지고 폭넓은 디자인의 적용이 가능한 사출발포제품을 저렴하고 용이하게 얻을 수 있는 제조방법 및 이를 위한 금형장치가 제공된다.

Description

이질재료영역을 갖는 사출발포물의 제조를 위한 금형장치
본 발명은 적어도 하나의 이질재료영역을 갖는 사출발포물의 제조를 위한 금형장치에 관한 것이다.
사출발포기법은, 금형내에 형성되어 있는 소정형상의 캐비티내에 EVA 등의 수지재료와 발포제의 혼합물을 충전한 다음, 170도 내지 190도의 온도에서 6 내지 8분동안 숙성시킨 후 금형을 개방하면, 가스의 팽창에 의해 캐비티보다 약 30%이상 팽창된 제품 즉 사출발포물이 얻어지게 되는 공법을 말한다. 이러한 사출발포기법은, 최근에 개발된 발포기술로서, 아직 법용화의 단계에 이르지는 못하였지만, 다양한 형상과 물성의 발포물을 신속하고 용이하게 얻을 수 있다는 장점을 가지고 있으므로, 장래 그 적용범위가 폭넓게 확장될 것으로 예상된다.
이러한 사출발포물은, 신발 특히 스포츠화의 미드솔(mid-sole)이나 아웃솔(out-sole)등과 같은 신발부품에 적극적으로 채용되고 있으며, 근래에는 미드솔과 아웃솔을 단일의 사출발포물로서 일체화한 제품이 개발되고 있다. 종래의 스포츠화에서는, 미국특허 US 4,245,406호에서 볼 수 있는 바와 같이, 폴리우레탄 등의 발포물로 만들어진 미드솔의 하부면에 고무로 된 아웃솔을 부착하여 신발의 밑창을 제조하였다. 그러나, 전술한 사출발포기법에 의하면, 이러한 미드솔과 아웃솔을 일체로 제조할 수 있으므로, 제품의 중량을 감소시킬 수 있고 제조비용을 현저히 절감할 수 있는 동시에 생산성도 현저히 높아질 수 있다는 장점이 있다.
그런데, 사출발포물은, 단일의 캐비티내에 유동성있는 재료를 주입하고 소정의 숙성시간동안의 가교과정을 거쳐야 하기 때문에, 불가피하게 단일의 재료에 의해 성형된다. 그래서, 제품은 전체적으로 그 색상이나 밀도 등의 물성이 전체적으로 균일하게 될 수 밖에 없다는 한계를 가지고 있다. 이러한 한계에 기인하여 다양한 창작적 색상디자인이 적용될 수 없으므로, 수요자의 다양한 취향에 적절히 대응할 수 없다는 문제가 있다. 또, 사출발포물은 그 자체가 발포물이기 때문에 다른 사출물이나 고무 등에 비해 내마모성이 비교적 낮다. 이를 보완하기 위해, 사출발포물의 적어도 일부영역을 상이한 밀도나 경도를 갖도록 성형할 수 있다면 바람직할 것이다.
따라서, 본 발명은, 전술한 종래기술의 문제점을 고려하여 안출된 것으로, 색상이나 밀도등이 상이한 이질재료영역을 갖는 사출발포물의 제조를 위한 금형장치을 제공하는 것을 목적으로 한다.
제1도는 사출발포물의 일 실시예인 신발용 아웃솔의 사시도,
제2도는 제1도의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도,
제3도는 본 발명에 따른 금형장치의 단면도,
제4도는 하부금형의 평면도,
제5도 내지 제7도는 사출발포과정을 순차적으로 나타낸 금형장치의 단면도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 아웃솔 2 : 주재료영역
3 : 제 1부재료영역 4 : 제 2부재료영역
5 : 임계영역 10 : 금형장치
11 : 하부금형 12 : 중간금형
13 : 캐비티 14 : 상부금형
15 : 제 1부재료캐비티영역 16 : 제 1고정격벽
17 : 제 2부재료캐비티영역 18 : 제 2고정격벽
20 : 주재료주입구 21 : 주재료런너
24 : 부재료주입구 25 : 부재료런너
25' : 부재료하부런너 25" : 부재료상향런너
26 : 제 1부재료사출구 27 : 제 2부재료사출구
30 : 구동슬라이더 31 : 슬라이더복귀스프링
32 : 구동사면 33 : 피동슬라이더
34 : 피동사면 35 : 제 1격리코어
36 : 제 2격리코어 39 : 코어복귀스프링
40 : 제 1가동격벽 41 : 제 2가동격벽
45 : 상부체인연결핀 46 : 하부체인연결핀
47 : 연동체인
상기 목적은, 본 발명에 따라, 발포재료를 수용하는 캐비티를 갖는 금형을 마련하는 단계와, 상기 캐비티의 내부공간중 부재료캐비티영역을 주재료캐비티영역으로부터 격리하여 구획하는 단계와, 상기 주재료캐비티영역과 상기 부재료캐비티 영역에 각기 상이한 물성을 갖는 발포재료를 충전하는 단계와, 상기 주재료캐비티 영역과 상기 부재료캐비티영역간의 격리상태를 해제하여 양 발포재료를 반응적으로 접촉시키는 단계와, 소정의 반응온도로 소정의 숙성시간동안 유지한 다음 상기 금형을 개방하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이질재료영역을 갖는 사출발포물의 제조방법에 의해 달성된다.
여기서, 상기 주재료캐비티영역 및 상기 부재료캐비티영역내에 충전되는 발포재료는 동일한 수지재료를 주성분으로 하는 것이 바람직하며, 그 색상과 발포밀도중 적어도 어느 하나가 상이하도록 할 수 있다. 공동의 수지재료로서는 EVA가 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 이질재료영역을 갖는 사출발포물의 제조를 위한 금형장치에 있어서, 제 1금형과, 상기 제 1금형과의 사이에 소정형상의 캐비티를 형성하며, 상기 제 1금형에 대해 접근이반가능한 제 2금형과, 상기 캐비티의 내부공간중 부재료캐비티영역을 주재료캐비티영역으로부터 격리구획 및 격리 해제가능한 격리코어와, 상기 격리코어를 격리구획위치와 격리해제위치간을 이동시키는 코어구동수단과, 상기 주재료캐비티영역 및 상기 부재료캐비티영역에 각각 상이한 물성을 가지면서 상호 가교반응가능한 발포재료를 공급하는 재료공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이질재료영역을 갖는 사출발포물의 제조용 금형장치가 제공된다.
상기 부재료캐비티영역을 상기 주재료캐비티영역으로부터 부분적으로 격리하는 고정격벽이 상기 캐비티내에 돌출형성되어 있으며, 상기 격리코어는 상기 고정격벽과 맞물리는 가동격벽을 갖는 것이 바람직하다. 이때, 상기 코어구동수단은 상기 격리코어를 사면상호작용에 의해 이동시키는 슬라이더를 포함할 수 있다.
이하에서 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 이질영역을 갖는 사출발포물의 일예인 신발용 아웃솔의 사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도이다. 이들 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 아웃솔(1)은, 전체적으로 신발 특히 스포츠화의 밑창형태를 가지며, 종래 스포츠화에 있어서 상호 분리되어 있었던 발포물인 미드솔과 고무제인 아웃솔이 일체화되어 있는 형상을 가진다.
아웃솔(1)은, 거의 대부분의 영역을 점하는 주재료영역(2)과, 바닥면의 일부 영역에 형성되어 있는 제1부재료영역(3) 및 제2부재료영역(4)을 가진다. 주재료영역(2)과 부재료영역(3, 4)은 모두, 수지재료와 발포제의 혼합물이 금형의 밀폐된 캐비티내에서 적절한 온도조건하에 가교반응함으로써 형성된다. 여기서 주재료영역(2)과 부재료영역(3, 4)의 수지재료로서는 각 영역의 수지재료가 혼합시 상호 가교 반응이 가능한 것으로 선택되며, 이들은 서로 동일한 것이 바람직하다. 주재료영역(2)와 부재료영역(3, 4)의 발포용 수지재료로서는, 폴리우레탄, 폴리스틸렌, EVA(Ethyl Vinyl Acetate)등을 사용할 수 있으며, 가장 바람직한 것은 EVA이다.
주재료영역(2)과 부재료영역(3, 4)은 상호 인접한 접경부인 임계영역(5)에서 서로 혼합되며, 발포를 위한 소정의 온도조건하에서의 숙성시 가교반응을 일으킨다. 이러한 가교반응에 의해 양 재료영역은 일체로 결합되에 된다.
주재료영역(2)과 부재료영역(3, 4)는, 해당 수지재료에 배합되는 발포제나 첨가제의 함량이나 종류를 달리 함으로써 완성제품에서의 발포밀도, 경도, 탄성도 혹은 색상이 상호 상이하도록 구성될 수 있다. 이에 의해, 내마모성이 요구되는 부분에 발포밀도나 경도가 높은 물성을 가진 부재료영역(3, 4)을 형성할 수 있으며, 경우에 따라서는 다양한 색상디자인의 적용이 가능하도록 상이한 색상을 갖는 부재료영역들을 형성하여 투톤컬러 혹은 다중톤컬러의 제품을 얻을 수 있다.
도 3은 이러한 부재료영역을 갖는 아웃솔의 성형을 위한 금형장치의 단면도이다. 본 도면에서는 설명의 편리를 위해 금형장치(10)내의 캐비티(13)가 도 1의 제품과는 다소 상이하게 간략화되어 있다.
금형장치(10)는, 최하부에 배치된 단순한 평판상의 하부금형(11)과, 상면에 캐비티(13)가 형성되어 있는 중간금형(12), 및 캐비티(13)의 상부를 밀폐하는 상부 금형(14)을 가진다. 이들 세 금형(11, 12, 14)은 도시않은 구동수단에 의해 상하방향으로 상대이동하여 상호 접촉 및 분리가능하다.
도 4는 중간금형(12)의 평면도로서, 도 3과 함께 참조하면, 중간금형(12)의 캐비티(13)내에는 아웃솔(1)의 부재료영역(3, 4)을 형성하기 위한 제 1부재료캐비티영역(15)과 제 2부재료캐비티영역(17)이 마련되어 있다. 이들 부재료캐비티영역(15, 17)은 캐비티(13)의 저면으로부터 소정 높이 돌출되도록 형성된 고정격벽(16, 18)에 의해 나머지 주재료캐비티영역과 구획된다. 중간금형(12)과 상부금형(14)의 사이에는 캐비티(13)의 양측에, 주재료주입구(20)로부터 이어지는 주재료런너(21)와 부재료주입구(24)로부터 이어지는 부재료런너(25)가 마련되어 있다. 주재료런너(21)는 상부금형(14)에 형성된 연통로를 통해 캐비티(13)내부로 연결된다. 부재료런너(25)는 중간금형(12)의 하부에 하부금형(11)과의 사이에 마련되는 하부런너(25')를 거쳐, 부재료캐비티영역(15, 17)에 각각 연결되는 한쌍의 상향런너(25")를 따라 부재료캐비티영역(15, 17)의 내부를 향해 개구된 사출구(26, 27')로 이어진다. 이에 의해 주재료주입구(20) 및 부재료주입구(24)로부터 공급되는 주발포재료 및 부발포재료는 주재료런너(21)와 부재료런너(25)를 통해 각각 캐비티(13)와 부재료 캐비티영역(15, 17)에 공급되게 된다.
상부금형(14)에는 판면을 따라 슬라이딩이동가능한 구동슬라이더(30)가 설치되어 있다. 구동슬라이더(30)는 측부로부터의 가압에 의해 내향이동하며, 슬라이더 복귀스프링(39)에 의해 외향복귀하도록 되어 있다. 구동슬라이더(30)는 그 하부에 구동사면(32)을 가지고, 이 구동사면(32)에 접촉하는 피동사면(34)을 갖는 피동슬라이더(33)가 상하슬라이딩가능하게 설치되어 있다. 이 피동슬라이더(33)에는 제 1 격리코어(35)와 제 2격리코어(36)가 스크류(37)에 의해 체결되어 피동슬라이더(33)와 일체로 승강할 수 있도록 되어 있다. 피동슬라이더(33)는 코어복귀스프링(39)에 의해 탄성적으로 상향지지되어 구동슬라이더(30)에 의한 하향가압력이 제거되면 상향복귀하도록 되어 있다. 각 격리코어(35, 36)의 하단부에는, 캐비티(13)내의 고정 격벽(16, 18)에 대응하는 가동격벽(40, 41)이 하향돌출하여, 격리코어(35, 36)들의 하강시 소정의 밀폐된 공간을 형성하도록 되어 있다.
한편, 상부금형(14) 및 하부금형(11)의 측부에는 판면으로부터 돌출한 체연 연결핀(45, 46)이 각각 마련되어 있고, 이들 체인연결핀(45, 46)사이에는 연동체인(47)이 개재되어 있다. 이에 의해 상부금형(14)이 도시않은 구동수단에 의해 상향 이동하여 중간금형(12)으로부터 일정거리 이격되면, 중간금형(12)은 연동체인(47)에 의해 상부금형(14)에 연결되어 있으므로, 상부금형(14)을 따라 상향이동하여 하부금형(11)으로부터 이격되게 된다.
이하에서, 도 5 내지 도 7를 참조하여, 이질재료영역을 갖는 아웃솔의 제조공정을 순차적으로 설명한다.
먼저, 도 3과 같은 상태의 금형장치(10)에서, 구동슬라이더(30)를 가압하여, 도 5에 도시된 바와 같이 양 격리코어(35, 36)를 하강시킨다. 양 격리코어(35, 36)가 하강하면, 캐비티(13)내에 형성되어 있는 고정격벽(16, 18)과 격리코어(35, 36)의 가동격벽(40, 41)이 맞닿아, 부재료의 충전을 위한 밀폐공간을 형성된다. 이러한 상태에서, 주재료주입구(20)와 부재료주입구(24)를 통해 각각 주발포재료와 부발포재료를 주입한다. 여기서 주발포재료와 부발포재료는, 상호 가교반응이 가능한 것으로 선택되며, 바람직하게는 동일한 수지재료를 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 다만, 발포재의 양이나 첨가제의 종류에 따라, 양 발포재료는 성형후 상이한 밀도, 경도 혹은 색상을 나타낼 수 있다.
주재료주입구(20)로 공급된 주발포재료는, 주재료런너(21)를 통해 캐비티(13)내로 공급되어, 부재료캐비티영역(15, 17)을 제외한 나머지 공간을 충전시킨다. 부재료주입구(24)를 통해 주입된 부발포재료는, 부재료런너(25), 하부런너(25'), 상향런너(25") 및 각 사출구(26, 27)를 통해 제 1부재료캐비티영역(15)와 제 2부재료캐비티영역(17)내에 충전된다(도 5참조).
도 5에서와 같이, 주발포재료와 부발포재료의 사출이 종료되면, 구동슬라이더(30)에의 가압력을 해제한다. 이에 의해 양 격리코어(35, 36)는 상향복귀이동하게 되며, 격리코어(35, 36)들에 의해 격리되어 있던 양 부재료캐비티영역(15, 17)의 격리상태가 해제되게 된다. 격리상태가 해제된 다음 예를 들어 EVA의 경우 약 170 내지 190도의 온도로 6 내지 8분간 숙성시간을 제공한다. 이에 의해 각 발포재료는 자체적으로 활발한 가교반응을 진행하며, 한편, 발포재료들의 유동성에 기인하여, 주발포재료와 부발포재료는 부재료캐비티영역(15, 17)의 상층에서 상호 접촉하여 부분적으로 혼합되어 임계영역이 형성되게 된다. 이 임계영역에서는 양 발포재료가 상호 가교반응하여 일체화된다.
충분한 숙성시간이 지나면, 도시않은 구동수단에 의해 상부금형(14)을 상향 이동시킨다. 이때, 캐비티(13)가 개방되면서 발포가스의 급격한 팽창에 의해 캐비티(13)내에서 충분한 가교과정을 겪은 발포재료는 도 7에 도시된 바와 같이 급격히 팽창하면서 캐비티(13)로부터 이탈된다. 캐비티(13)로부터 이탈된 제품인 아웃솔(1)은 이후의 트리밍등과 같은 후 가공절차를 거쳐 완성품으로 출하되게 된다.
상부금형(14)이 일정범위이상 상승하면, 상부금형(14)과 중간금형(12)은 연동체인(47)에 의해 연결되어 있으므로, 중간금형(12)도 하부금형(11)으로부터 이격되어 상승한다. 중간금형(12)이 상승하면, 중간금형(12)과 하부금형(11)사이에 마련된 부발포재료용 하부런너(25')내의 잔존발포물을 제거할 수 있다.
이상과 같이, 단일의 금형장치내에서 이질영역을 갖는 아웃솔을 용이하게 제조할 수 있다. 이러한 제조방법 및 그 금형장치는, 아웃솔 뿐만아니라, 다양한 형상이나 기능을 갖는 사출발포제품에 폭넓게 적용할 수 있음은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 물성이나 형태 혹은 색상이 상이한 이질재료영역을 가지고 폭넓은 디자인의 적용이 가능한 사출발포제품을 저렴하고 용이하게 얻을 수 있는 제조를 위한 금형장치가 제공되게 된다.

Claims (4)

  1. 이질재료영역을 갖는 사출발포물의 제조를 위한 금형장치에 있어서, 제 1금형과, 상기 제 1금형과의 사이에 주재료캐비티영역과 부재료캐비티영역을 가지는 소정형상의 캐비티를 형성하며, 상기 제 1금형에 대해 접근이반가능한 제 2금형과, 상기 캐비티내의 상기 부재료캐비티영역을 상기 주재료캐비티영역으로부터 격리구획 및 격리해제가능한 격리코어와, 상기 격리코어를 격리구획위치와 격리해제위치간을 이동시키는 코어구동수단과, 상기 주재료캐비티영역 및 상기 부재료캐비티영역에 각각 상이한 물성을 가지면서 상호 가교반응가능한 발포재료를 공급하는 재료공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 이질재료영역을 갖는 사출발포물의 제조용 금형장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부재료캐비티영역을 상기 주재료캐비티영역으로부터 부분적으로 격리하는 고정격벽이 상기 캐비티내에 돌출형성되어 있으며, 상기 격리코어는 상기 고정격벽과 맞물리는 가동격벽을 갖는 것을 특징으로 하는 이질재료영역을 갖는 사출발포물의 제조용 금형장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 코어구동수단은 상기 격리코어를 사면상호작용에 의해 이동시키는 슬라이더를 포함하는 것을 특징으로 하는 이질재료영역을 갖는 사출발포물의 제조용 금형장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 재료공급수단은 상기 주재료캐비티영역 및 상기 부재료캐비티영역으로 각각 연통되는 주재료런너와 부재료런너를 갖는 것을 특징으로 하는 이질재료영역을 갖는 사출발포물의 제조용 금형장치.
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