KR100295719B1 - 성형장치및이를이용한성형공정 - Google Patents

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미쯔요시 구마모또
야스히또 이또
마사노부 나가노
준 나까무라
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마쯔모또 에이찌
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Abstract

본 발명은 용융된 가소성 수지가 100 kg/㎠ 이하의 압력을 받는 주형의 성형에 견고하게 밀착되고 경화되어 성형품을 얻게 되는 성형을 위한 공정 및 장치에 관한 것이다. 성형 장치는 주형 주몸체와, 성형면이 한정되는 주형 몸체를 갖는다. 주형 몸체는 0.001 내지 1 Kcal/mh℃의 열전도성과 0.01 내지 10kg/㎠의 종탄성 계수를 갖는 단열 지지 부재를 적어도 포함하는 지지 부재에 의해 성형면 후방의 공간을 단열 방식으로 유지한 상태로 주형 주몸체에 대해 지지된다. 공간 내에 후방으로부터 성형면을 열가소성 수지의 비캣 연화 온도(T)℃ 이상의 온도로 가열하는 가열 유체와, 후방으로부터 성형면을 [열가소성 수지의 비캣 연화 온도(T) - 10]℃ 이하의 온도로 냉각하는 냉각 유체가 공급된다.

Description

성형 장치 및 이를 이용한 성형 공정
제1A도는 본 발명에 의한 성형 장치의 제1 실시예의 주형 반부를 도시한 종단면도.
제1B도는 본 발명에 의한 성형 장치의 제2 실시예의 주형 반부를 도시한 종단면도.
제2A도 및 제2B도는 본 발명에 의한 성형 장치의 제3 실시예의 각 주형 반부를 도시한 종단면도.
제2C도는 본 발명에 의한 성형 장치의 제4 실시예를 도시한 종단면도.
제2D도 및 제2E도는 패리슨(parison) 취입 압력을 검출하는 감지기와, 공간내의 압력을 검출하는 감지기가 제1A도 및 제1B도의 주형에 제공된 실시예를 도시하는 종단면도.
제2F도 및 제2G도는 패리슨 취입 압력을 검출하는 감지기와, 공간내의 압력을 검출하는 감지기가 제2A도 및 제2B도의 주형에 제공된 실시예를 도시하는 종단면도.
제2H도는 본 발명에 의한 성형 장치의 제5 실시에의 주형 반부를 도시한 종단면도.
제3A도는 모든 실시예에 공통인 주형의 모서리부를 도시한 평면도.
제3B도, 제3C도, 제3D도 및 제3E도는 제3A도의 선 X-X를 따라 취하고 그 다양한 수정예를 도시한 단면도.
제4A도, 제4B도, 제4C도 및 제4D도는 예 1, 4, 5 및 취입 성형공정의 타이밍을 도시한 타이밍 차트.
제5도, 제6도 및 제7도는 본 발명에 의한 성형 장치의 제4 실시예의 제어 과정의 예를 도시한 플로우 차트.
제8도는 전술한 제어를 수행하는 제어 회로를 도시한 블록도.
제9A도, 제9B도, 제9C도, 제9D도 및 제9E도는 본 발명에 의한 성형 장치의 제5 실시예의 성형면의 다양한 수정예를 도시한 후방 단면도.
제10A도는 본 발명에 의한 성형 장치의 제6 실시예를 도시한 종단면도.
제10B도는 제10A도의 선 B-B를 따라 취한 단면도.
제11도는 본 발명에 의한 성형 장치의 제7 실시예의 주형 반부를 도시한 종단면도.
제12A도 및 제12B도는 본 발명에 의한 성형 장치의 제7 실시예에서 주형의 공간내의 압력과 패리슨의 내부 압력 사이의 관계를 도시한 그래프.
제13도는 패리슨의 압력의 변화를 도시한 그래프.
제14도는 주형 공간내의 압력 변화를 도시한 그래프.
제15도는 본 발명의 성형 장치의 제7 실시예의 한 수정예를 도시한 도면.
제16도는 본 발명의 성형 장치의 제7 실시예의 다른 수정예를 도시한 도면.
제17도는 본 발명의 성형 장치의 제8 실시예의 주형 반부를 도시한 단면도.
제18A도, 제18B도, 제18C도 및 제18D도는 본 발명의 성형 장치의 제9 실시예의 주형 반부를 도시한 단면도.
제19도는 성형 공정의 각 단계의 타이밍을 도시한 타이밍 차트.
제20A도, 제20B도, 제20C도 및 제20D도는 성형 공정의 순서대로 본 발명의 성형 장치의 제10 실시예의 주형 반부를 도시한 단면도.
제21도는 성형 공정의 각 단계의 타이밍을 도시한 타이밍 차트.
제22A도는 제18A도의 수정예를 도시한 도면.
제22B도는 제20A도의 수정예를 도시한 도면.
제23A도는 냉각수가 주형의 성형면의 후방에 균일하게 분사될 경우의 성형면 후방에 퇴적된 물의 상태를 도시한 개략적 단면도.
제23B도는 성형면의 온도 측정 지점들을 도시한 설명도.
제24도는 성형면이 제23A도의 주형의 각 노즐로부터의 과열 증기의 분사에 의해 가열되고 이어서 각 노즐로부터의 냉각수 분사에 의해 냉각되는 경우 제23B도의 각 측정 지점에서의 온도 변화를 도시한 그래프.
제25도는 취입 성형 장치의 전체 구성을 도시한 개략도.
제26도는 본 발명의 한 양태에 의한 주형을 도시한 단면도.
제27도 내지 제29도는 성형면의 후방을 가열하는 시스템들을 각각 설명하는 주형을 도시한 개략 단면도.
제30도는 제 26도의 주형의 성형면이 형성되는 주형 몸체의 공간 측면으로부터의 가열 방식을 도시한 개략 단면도.
제31도 및 제32도는 성형면을 가열하는 시스템들을 각각 설명하는 주형 단면도.
제33도는 제26도의 주형의 성형면이 형성되는 주형 몸체의 공간 측면으로부터의 냉각 방식을 도시한 개략 측면도.
제34도는 액체의 증발에 의한 냉각 시스템을 설명하는 주형을 도시한 개략 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 단열 지지 부재 2 : 단열 부재
3 : 주형 몸체 4 : 주몸체
5 : 할로겐 램프 6 : 리브
9 : 0-링 30 : 성형면
31 : 후방면 31a : 흑색 페인팅
36 : 플랜지 46 : 홈
51 : 일방향 체크 밸브 57 : 실린더
57a : 피스톤 61, 62 : 감지기
70 : 노즐 71, 76 : 파이프
72, 77 : 파이프 81 : 압출기
82 : 축적기 다이 90 : 공기 공급원
91 : 발포 성분 공급원 100 : 압출기
400 : 패널 400a : 연장부
401 : 기부 403 : 볼트
본 발명은 열가소성 수지 성형을 위한 성형 장치 및 공정에 관한 것이다. 더 자세하게는 본 발명은 주형의 성형면을 성형 제품으로 짧은 주기로 만족스럽게 전사할 수 있는 성형장치 및 공정에 관한 것이다.
수지 성형 제품을 얻는 방법으로서, 사출 성형 및 취입 성형 공정이 알려져 있다.
사출 성형 공정은 주형의 성형면의 형상을 수지에 전사하기 위해 용융된 수지를 고압(200 내지 1000kg/㎠)으로 폐쇄된 주형으로 사출하는 시스템이다. 이 공정이 고압을 이용하므로, 성형면의 형상은 성형된 수지에 정확하게 전사될 수 있다. 그러므로 사출 성형 공정은 아주 매끄러운 면(이하에 "경면"으로 기재) 또는 그레인면(grained surface)을 갖는 제품의 성형에 적합하다. 반면 사용되는 고압 때문에 고압을 견디는 주형이 필요하다고 이는 주형의 구조를 복잡하게 하여 원가를 상승시킨다. 그러므로 사출 성형 공정은 자유 제조 시스템(flexible manufacturing system)에는 적합하지 않다. 또한 중공 제품을 만들기 위해서는 특별한 장치가 필요하므로 생산 공정을 복잡하게 한다.
취입 성형 공정은 주형 반부들 사이에 패리슨(용융 또는 연화된 상태의 중공 원통형 수지)를 공급한 후, 주형 반부들을 클램핑하고, 압력하에 중공부에 유체를 공급하여 패리슨의 외주연부를 주형의 성형면으로 가압하여 성형면의 형상을 전사하는 시스템을 채용한다. 패리슨이 유체 압력에 의해 성형면으로 가압되므로 사용되는 압력은 비교적 낮다(4 내지 10 kg/㎠). 성형면의 형상은 제품의 면으로 정확하게 전사될 수 없다. 그러므로 취입 성형 공정은 정면(아주 매끈한 면) 또는 그 레인면을 갖는 성형품의 생산에는 적합하지 않다. 그러나 취입 성형공정은 중공 제품의 대량 생산에 적합하므로 널리 사용된다. 일본 특허 공개 공보 제83-102734 호는 얇은 벽을 갖는 내부 주형과 내부 주형과 접촉 및 분리될 수 있는 외부의 냉각 주형을 갖는 취입 성형용 주형을 개시한다. 이 주형에서 취입 성형 제품의 표면 광택을 향상시키기 위해 주형은 패리슨의 공급전에 예열된다. 패리슨이 내부 주형의 성형면과 접촉하게 된 후 외부 냉각 주형의 내부면은 내부 주형의 외주연과 접촉하여 내부 주형을 신속하게 냉각하여 성형 제품을 얻는다.
일본 특허 공개 공보 제92-77231호에 개시된 내용에서, 성형시 패리슨이 성형면으로 접촉하면, 주형의 온도는 패리슨의 결정화 속도가 그 용융점으로 최대가 되는 온도 주의의 범위내에 유지되어 성형 제품의 표면에 다이 라인(die-line) 또는 웰드 라인(weld-line)이 남는 것을 방지한다. 또한 성형중 패리슨의 중공부에 냉각제를 순환시킴으로써 성형 사이클 시간의 연장이 방지된다.
(미국 특허 제5,017,126호 및 5,190,715호에 대응하는) 일본 특허 공보 제94-73903호에 개시된 성형용 주형에서, 높은 열전도성과 많은 수의 연통 구멍을 갖는 셀이 용기 모양의 주형 프레임에 고정되어 공동 표면부와 그 후방의 중간 구역을 형상한다. 중간 구역에서 수지 또는 낮은 열전도성을 갖는 금속이 채워지거나, 연통 구멍을 갖는 보강 블록이 제공된다.
수지 성형 기술 분야에서, 비교적 간단한 구성의 주형을 사용하여 경면 또는 그레인면을 갖는 수지 성형 제품을 얻고자 하는 요구가 있다. 한편 경면 또는 그레인면을 갖는 중공 성형 제품[예를 들어 자동차용 에어 스포일러(air spoiler)]을 단순한 공정으로 생산하려는 요구가 있다.
전술한 일본 특허 공개 공보 제83-102734호에 개시된 중공 제품용 주형에서, 성형면은 내부 주형을 가열함에 의해 정확하게 전사된다. 그러나 수지가 외부 냉각 주형에 대해 내부 주형을 상대 이동시킴에 의해 냉각되므로, 주형의 구조가 복잡하고 약하게 되며 냉각 기간이 길어질 가능성이 있다. 이 공보에서 성형된 수지 제품의 표면을 깨끗하게 하고 전체 사이클 기간을 단축시키기 위한 최적 가열 온도 및/또는 냉각 온도에 관한 내용은 개시되어 있지 않다.
전술한 일본 특허 공개 공보 제92-77231호에 개시된 취입 성형 공정에서, 주형을 가열하고, 주형의 온도를 패리슨의 결정화 속도가 그 용융점까지 최대화되는 온도 주위로부터의 범위내에 유지함으로써 성형면을 깨끗하게 하는 것이 의도되었다. 이 공정에서 그러나 주형이 냉각 기간에도 이 온도로 유지되므로, 냉각 기간 단축에는 효율적이지 않다. 또한 패리슨은 그 중공부에 냉각제를 순환시킴에 의해 내부로부터 냉각되어 주형의 온도를 상기 온도로 유지하기 위한 온도 제어를 복잡하게 한다.
일본 특허 공보 제94-73903호의 장치는 성형면이 형성되는 셀(주형 표면부)의 내부 및 후방에 다수의 연통구멍을 통해 가열 및 냉각 매체를 통과시키고, 성형면의 후방의 중간 구역내에 가열 및 냉각 매체를 공급함으로써 가열 및 냉각을 수행한다. 이 장치의 경우 중간 구역의 열전달이 약하므로 사이클 기간은 단축될 수 없다.
본 발명의 한 목적은 깨끗한 경면 또는 그레인면을 갖는 수지 성형 제품을 비교적 짧은 사이클 기간으로 생산하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 용융 수지에 의해 성형면에 인가되게 되는 압력에 양호하게 견딜 수 있고, 성형면을 형성하는 비교적 얇은 주형 몸체로 인해 기계적 강도가 충분하지 않을 지라도 주형의 만족하게 긴 수명과 함께 충분한 내구성을 제공할 수 있는 주형을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 의하면, 용융된 가소성 수지를 100 kg/㎠ 이하의 압력에서 주형의 성형면에 견고하게 밀착시키고 경화시킴으로써 성형 제품을 얻는 성형 장치가 제공되고, 성형 장치는, 주형 주몸체와, 성형면이 한정되는 주형 몸체와, 성형면 후방의 공간을 단열 방식으로 유지하면서 주형 몸체를 주형 주몸체에 대해 지지하고, 0.001 내지 1 Kcal/mh℃의 열전도성과 0.01 내지 10 kg/㎠의 종탄성 계수를 갖는 단열 지지 부재를 적어도 포함하는 지지수단과, 성형면의 후방으로부터 상기 성형면을 상기 열가소성 수지의 비캣 연화 온도(T)℃ 이상의 온도로 가열하는 가열 수단과, 성형면의 후방으로부터 상기 성형면을 [열가소성 수지의 비캣 연화 온도(T) - 10]℃ 이하의 온도로 냉각하는 냉각 수단을 포함한다.
지지 수단은 열팽창의 차이에 의한 주형 몸체 및 주형 주몸체 사이의 상대 변위를 수용하고 공간을 밀봉하는 밀봉 부재를 포함할 수 있다.
가열 수단은 공간에 소정의 타이밍에서 가열 매체를 공급하는 수단을 포함할 수 있다.
가열 수단은 1x104내지 4.5x104kg/㎠의 체적 탄성 계수를 갖고, 소정의 타이밍에서 상기 공간에 공급되어 그안에 유지되는 가열 유체를 포함할 수 있다.
성형 장치는, 공간으로의 유체의 도입 및 배출을 제어하는 제어 수단과, 성형면에 인가되는 압력에 대응하여 공간 내의 유체의 압력을 제어하는 압력 제어 수단을 더 포함할 수 있다.
가열 수단은 성형면의 후방면측에 대향인 공간 내의 위치에 배열된 복사 가열 장치를 포함할 수 있다.
성형 장치는, 공간을 각각 성형면의 후방의 일부를 내주연으로 포함하는 복수의 공간들로 분할하는 적어도 하나의 구획벽을 더 포함하고, 가열 수단은 분할된 공간들의 내주연을 독립적으로 가열할 수 있다.
성형 장치는, 가압된 유체를 공간으로 공급하는 제1 가압 유체 공급 수단과, 성형면으로 열가소성 수지를 억압하는 가압 유체를 공급하는 제2 가압 유체 공급 수단과, 가압 유체들중 하나의 압력을 다른 하나의 압력에 따르게 하는 압력 조정수단을 더 포함할 수 있다.
냉각 수단은 소정 타이밍에서 냉각 유체를 공간으로 공급하는 수단을 포함할 수 있다.
냉각 유체는 액체 상태 냉각 매체이고, 공간에서 성형면의 후방에 퇴적되고 잔존하는 액체 상태 냉각 매체를 강제로 제거하는 수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 의하면, 주형 주몸체와, 성형면이 한정되는 주형 몸체와, 성형면 후방의 공간을 단열 방식으로 유지하면서 주형 몸체를 주형 주몸체에 대해 지지하고, 0.001 내지 1 Kcal/mh℃의 열전도성과 0.01 내지 10 kg/㎠의 종탄성 계수를 갖는 단열 지지 부재를 적어도 포함하는 지지수단과, 성형면의 후방으로부터 상기 성형면을 상기 열가소성 수지의 비캣 연화 온도(T)℃ 이상의 온도로 가열하는 가열 수단과, 성형면의 후방으로부터 성형면을 [열가소성 수지의 비캣 연화 온도(T) - 10]℃ 이하의 온도로 냉각하는 냉각 수단을 포함하는 성형 장치를 사용하는 취입 성형 공정이 제공되고, 취입 성형 공정은, 성형면들 사이에 [비캣 연화 온도(T) + 100]℃의 온도에서 종탄성 계수를 갖는 열가소성 수지로 만들어진 패리슨을 공급하는 단계와, 패리슨의 내측으로부터 100 kg/㎠ 이하의 압력을 인가함으로써 패리슨의 외부면을 성형면들에 견고하게 밀착시키는 단계와, 가열 수단에 의해 성형면을 그 후방으로부터 가열하여 비캣 연화 온도(T)℃ 이상의 온도로 성형면의 온도를 상승시키는 단계와, 냉각 수단에 의해 성형면을 그 후방으로부터 냉각하여 [비캣 연화 온도 - 10]℃ 이하의 온도로 성형면을 냉각시키는 단계를 포함한다.
가열 수단에 의한 가열 단계는 패리슨을 성형면에 견고하게 밀착시키는 단계와 동시에, 또는 패리슨을 성형면에 견고하게 밀착시키는 단계후에 수행될 수 있다.
취입 성형 공정은, 패리슨 및 성형면 사이에 수지 필름을 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제3 양태에 의하면, 주형 주몸체와, 성형면이 한정되는 주형 몸체와, 성형면 후방의 공간을 단열 방식으로 유지하면서 주형 몸체를 주형 주몸체에 대해 지지하고, 0.001 내지 1 Kcal/mh℃의 열전도성과 0.01 내지 10 kg/㎠의 종탄성 계수를 갖는 단열 지지 부재를 적어도 포함하는 지지수단과, 성형면의 후방으로부터 성형면을 열가소성 수지의 비캣 연화 온도(T)℃ 이상의 온도로 가열하는 가열 수단과, 성형면의 후방으로부터 성형면을 [열가소성 수지의 비캣 연화 온도(T) - 10]℃ 이하의 온도로 냉각하는 냉각 수단을 포함하는 성형장치를 사용하는 취입 성형 공정이 제공되고, 취입 성형 공정은, 성형면들 사이에 [비캣 연화 온도(T) + 100]℃의 온도에서 종탄성 계수를 갖는 열가소성 수지로 만들어진 패리슨을 공급하는 단계와, 패리슨의 내에 발포 성분을 공급하는 단계와, 패리슨의 내측으로부터 100 kg/㎠ 이하의 압력을 인가함으로써 패리슨의 외부면을 성형면들에 견고하게 밀착시키는 단계와, 가열 수단에 의해 성형면을 그 후방으로부터 가열하여 비캣 연화 온도(T)℃ 이상의 온도로 성형면의 온도를 상승시키고, 그와 함께 발포성분의 발포를 일으키는 단계와, 냉각 수단에 의해 성형면을 그 후방으로부터 냉각하여 [비캣 연화 온도 - 10]℃ 이하의 온도로 성형면을 냉각시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 제4 양태에 의하면, 주형 주몸체와, 성형면이 한정되는 주형 몸체와, 성형면 후방의 공간을 단열 방식으로 유지하면서 주형 몸체를 주형 주몸체에 대해 지지하는 수단과, 성형면의 후방으로부터 성형면을 가열하는 가열 수단과, 성형면의 후방으로부터 성형면을 냉각하는 냉각 수단과, 가압 유체를 공간에 공급하는 제1 가압 유체 공급 수단과, 성형면으로 열가소성 수지를 억압하는 가압 유체를 공급하는 제2 가압 유체 공급 수단을 포함하는 성형장치를 사용하는 취입 성형 공정이 제공되고, 취입 성형 공정은, 성형면들 사이에 열가소성 수지로 만들어진 패리슨을 공급하는 단계와, 제2 가압 유체 공급 수단에 의해 패리슨에 공급되는 유체의 압력을 인가하여 상기 패리슨의 외부면을 성형면들에 견고하게 밀착시키고, 그와 함께 제1 및 제2 가압 유체 공급 수단들 중 하나로부터 공급된 유체의 압력을 다른 하나로부터 공급된 유체의 압력을 따르게 하는 단계와, 가열 수단에 의해 성형면을 그 후방으로부터 가열하는 단계와, 냉각 수단에 의해 성형면을 그 후방으로부터 냉각하는 단계를 포함한다.
본 발명은 양호한 실시예에 대한 첨부 도면 및 이하의 상세한 설명으로부터 더 충분히 이해될 수 있을 것이다. 그러나 본 발명의 실시예들은 본 발명을 제한하는 것이 아니고 설명 및 이해만을 위한 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 양호한 실시예들이 첨부 도면을 참조하여 이하에 상세히 설명된다. 이하의 설명에서 다수의 상세한 특정 사항이 본 발명의 완전한 이해를 위해 주어진다. 그러나 당해 기술 분야에 숙련된 자에게는 본 발명이 이들 상세한 사항 없이도 실시될 수 있음은 명백하다. 공지된 구조들은 본 발명을 불필요하게 불명료하게 하지 않도록 상세히 설명되지 않는다. 또한 동일한 참조 부호들은 상세한 설명 및 도면에서 동일한 요소들을 나타낸다.
제1A도는 본 발명에 의한 한 쌍의 좌측 및 우측 주형 반부로 구성된 성형 장치의 제1 실시예의 주형 반부를 도시한다. 제3A도 및 제3B도는 각 실시예에 공통인 주형 반부의 모서리부에서의 장착 구조의 세부를 도시한다. 각 주형 반부는 주형 공동을 한정하는 성형면(30)을 갖는 셸형 주형 몸체(3)와 주형 몸체(3)를 지지하는 주몸체(4)를 포함한다. 주형 몸체(3)와 주몸체(4)는 모두 스테인레스강으로 만들어지는 것을 유의하라. 공간(B)이 주형 몸체(3) 및 주몸체(4) 사이에, 즉 성형면(30)의 후방면 및 주몸체(4) 사이에 한정된다.
제3A도 및 제3B도에 도시된 바와 같이, 주형 몸체(3)의 주연으로부터 연장되는, [이하에 플랜지(36)로 기재되는] 지지될 판이 주몸체(4) 내에 제공된 대응 홈(46) 내에 틈(A)을 갖고 느슨하게 수용된다. 주형 몸체(3)는 단열 지지 부재(1) 및 밀봉 부재를 통해 주 몸체(4)에 의해 지지된다. 홈(46)은 연장부(400a)를 갖는 주몸체 패널(400)을 체결 볼트(403)에 의해 주몸체 기부(401)에 고정함으로써 형성되는 것을 유의하라. 한편 제3A도에 도시된 바와 같이, 그 단부에서 4개의 각 주몸체 패널(400)은 위에서 보아 인접 패널(400)에 대해 약 0.1 mm의 여유(S)을 갖고 사변형으로 배열된다. 홈(46)의 양 대향 벽 부분에는 10mm 두께의 페놀 수지로된 단열층 [단열 지지 부재(1)]이 제공된다. 또한 플랜지(36)의 각 전방 및 후방면과 홈의 대향 벽들의 단열 지지 부재(1) 사이에 한정된 여유에는 0 링(9)이 끼워진다. 그러므로 주형 몸체(3)과 주몸체(4)가 용융 수지의 성형중 팽창하여 플래지(36) 및 홈(46) 사이의 상대 변위가 일어날지라도, 그러한 변위는 틈(A)으로 수용된다. 그러므로 열 팽창의 유해한 영향(주변의 변형, 뒤틀림 또는 굽힘, 수명 단축 등)이 성공적으로 방지될 수 있다. 그러므로 정밀한 성형 제품이 얻어진다. 한편 본 발명의 조건(0.1x104내지 100x104kg/㎠의 종탄성 계수를 갖는 재료)을 만족하는 페놀 수지로 만들어진 단열층을 통해 주형 몸체(3)가 주몸체(4)에 지지되므로 요동 또는 다른 불일치가 방지될 수 있다.
단열 지지 부재(1)는 0.001 내지 1 kcal/mh℃ 바람직하게는 0.005 내지 0.8 kcal/mh℃, 더 바람직하게는 0.01 내지 0.5kcal/mh℃ 범위의 열전도 계수와, 0.1x104내지 100x104kg/㎠, 바람직하게는 0.2x104내지 40x104kg/㎠, 더 바람직하게는 1x104내지 20x104kg/㎠ 범위의 종탄성 계수를 갖는 재료로 만들어진다 또한 단열 지지 부재(1)는 0.001 내지 1 kcal/mh℃, 바람직하게는 0.005 내지 0.8 kcal/mh℃, 더 바람직하게는 0.01 내지 0.5kcal/mh℃ 범위의 열전도 계수를 갖는 재료와, 0.1x104내지 100x104kg/㎠, 바람직하게는 0.2x104내지 40x104kg/㎠, 더 바람직하게는 1x104내지 20x104kg/㎠ 범위의 종탄성 계수를 갖는 재료의 적층 구조로 만들어질 수 있다. 즉 주형 몸체(3)와 주몸체(4)를 열적으로 절연시키고 주형 몸체(3) 쪽에서 주몸체(4) 쪽으로 인가되는 억압력에 저항하여 주형 몸체(3) 및 주몸체(4) 사이의 요동을 확실히 방지할 수 있는 단열 지지 재료가 사용될 수 있다.
단열 지지 부재(1)의 열전도 계수를 상기 범위로 선택한 이유는, 열전도 계수가 0.001 kcal/mh℃ 이하일 때에는 특별한 재료가 필요하므로 비실제적이며, 열전도 계수가 1 kcal/mh℃ 이상일 때에는 원하는 단열 효과가 얻어질 수 없기 때문이다. 또한 종탄성 계수의 상기 범위가 선택된 이유는, 종탄성 계수가 0.1x104kg/㎠ 이하이면 강성이 불충분하여 밀봉이 불충분해지고, 종탄성 계수가 0.1x104내지 100x104kg/㎠ 이상이면 단열 지지 부재의 처리가 어렵게 되기 때문이다.
0.001 내지 1 kal/mh℃ 범위의 열전도 계수 및 0.1x104내지 100x104kg/㎠ 범위의 종탄성 계수를 갖는 재료는 폴리아크릴레이트, 폴리에테르 에테르케톤, 폴리페닐렌 옥사이드, 변질된 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리아미드, 아세탈 수지, 에틸렌 테트라플루라이드타입 수지, 세라믹, PC, 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민, 유리 불포화 폴리에스터 등이며, 바람직하게는 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 및 불포화 폴리에스터이고, 더 바람직하게는 페놀 수지이다.
주형 몸체(3)의 후방 및 주몸체(4) 사이에 한정된 공간(B)은 0-링(9)에 밀봉 폐쇄된다. 그러므로 가열중 밸브(72), 파이프(71) 및 공간(B) 내의 노즐(70)을 통해 공급되고 채워지는 가열 유체로서의 가열 증기 또는 가열 오일과 냉각중 주형 몸체(3)과 주몸체(4)의 연결부[주형 몸체(3)가 주몸체(4)에 의해 지지되는 부분, 즉 플랜지(36)와 홈(46)의 부분]를 통해 공간(B)에 유사하게 채워지는 냉각 공기 또는 냉각 오일의 누설과, 상기 누설이 일어날 때의 공간(B)의 압력 감소와, 압력 감소에 의해 초래되는 성형면(30)의 뒤틀림은 성공적으로 방지될 수 있다.
상기 실시예에서, 0 링이 밀봉 부재로 사용되었으나, 예를 들어 합성 수지 시트, 합성 고무 시트 펠트, 가죽, 코르크 등의 다른 재료가 사용될 수 있다. 또한 주형 몸체(3)는 비캣 연화 오도(Vicat softening temperature) 또는 그 이상으로 가열되므로, 재료들은 이같은 온도를 견딜 것이 요구된다.
밀봉 부재로서의 0 링(9)이 플랜지(36)의 양측면에 배치되었지만 다른 밀봉 부재와 조합한 다른 형태를 채용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 제3C도 및 제3D도에 도시된 바와 같이, 시트형 밀봉 부재(9A)로 하나를 형성하는 것이 가능하다. 한편 제3E도에 도시된 바와 같이, 시트형 밀봉 부재(9A)를 플랜지(36)의 양쪽에 배열하는 것이 또한 가능하다.
또한, 공간(B)에, 가열 매체 또는 냉각 매체가 노즐(70), 노즐과 연통되는 파이프(71) 및 파이프(71)를 개방가능하게 폐쇄하는 밸브(72)를 통해 선택적으로 공급된다. 한편 가열 매체 또는 냉각 매체는 파이프(76)와 파이프(76)를 개방가능하게 폐쇄하는 밸브(77)를 통해 배출된다.
제3B도에 상세히 도시된 바와 같이, 10 mm 두께의 페놀 수지 층(22)과 2 mm 두께의 석면층(21)으로 구성된 단열층(단열 부재)(2)이 공간(B)에 면하는 주몸체(4)의 내부면에 제공된다. 그러므로 주몸체(4)를 통한 공간(B)의 가열 매체의 열의 탈출과, 주몸체(4)를 통한 냉각 매체로의 외부 열의 침투와, 다른 불일치를 피할 수 있다. 그러므로 공간(B)에 공급된 가열 증기의 온도의 강하는 방지될 수 있어 성형면의 전사 능력과 치수 안정성을 향상시킨다.
단열 부재(2)로는, 폴리아크릴레이트, 폴리에테르 에테르케톤, 폴리페닐렌 옥사이드, 변질된 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리아미드, 아세탈 수지, 에틸렌 테트라 플루라이드 타입 수지, 세라믹, PC, 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민, 유리 불포화 폴리에스터, 석면, 경질 우레탄 발포체, 로크울, 글라스울, 칼슘 실리케이트, 폴리스티렌 발포체, 방수 펄라이트, 코르크, 나무(삼목), 고무, 수정 유리, 발포 비드 등이 단독으로 또는 조합되어 사용될 수 있다. 바람직하게는 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민, 불포화 폴리에스터, 석고, 경질 우레탄 발포체, 발포 비드가 사용될 수 있다.
"제1 예"
열가소성 수지 재료서서 [일본 합성 고무 주식회사(Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.)에 의해 제조되고, 비캣 연화 온도는 105℃이고, 205℃에서의 종탄성 계수는 0.3 kg/㎠인] ABS45A가, 취입 성형 장치로서 [이시가와지마 하리마 중공업 주식회사(Ishikawajima Harima Heavy Industries Co., Ltd.)]의 IPB-EP-55가 사용되었다. 취입 성형이 제4A도의 타이밍과 이하의 조건하에 수행되었다.
(1) 압출 온도 220℃
(2) 클램핑력 15톤
(3) 패리슨 취입 압력 6 kg/㎠
(4) 성형면(30)의 가열
노즐(70)에서 주입된 가열 증기의 압력 6 kg/㎠
성형면(30)에서의 최종 가열 온도 140 내지 150℃
성형면(30)의 가열 유지 시간 10초
(5) 성형면(30)의 냉각
노즐(70)으로부터 분사된 (냉각수 + 공기)의 압력 6 kg/㎠
성형면(30)에서의 최종 냉각 온도 70℃
성형면의 냉각 유지 시간 60 초
총 사이클 시간 150 초
이와 같이 성형된 성형 제품(예)과 상기 조건 (4)의 성형면(30)의 가열 없이 성형된, 즉 공간(B)에 가열 증기를 공급하여 가열하지 않은 성형 제품(비교예)를 비교하면, 본 예에서 표면 광택값(surface gloss value)은 95%이고 모서리부의 곡률은 0.5 이하이었고, 비교예에서 표면 광택값은 20%이었고 모서리부의 곡률은 0.5 이상이었다. 즉 성형 제품의 전사 특성은 본 예에서 더 나았으며, 종래의 취입 성형에서 얻어질 수 없었던 작은 곡률의 모서리부를 갖는 성형 제품이 높은 치수 안정성으로 정밀하게 형성될 수 있었다.
주형의 외부 치수 = 460(L) x 560(W) x 720(H) mm 이고,
성형 제품의 치수 = 120(L) x 40(W) x 480(H) mm 이었다.
[제2 실시예]
제1B도는 주형의 제2 실시예를 도시한다. 이하에 제1 실시예와 다른 구성이 설명되고, 제1 실시예와 공통인 구성은 동일한 참조 부호로 확인되고 그 상세한 설명은 생략된다.
제2 실시예는 제1 실시예에 부가하여 가열 수단으로서 공간(B)에 장착된 할로겐 램프(5)를 제공함으로써 구성된다.
"제2 예"
할로겐 램프(5)의 총 출력은 60 kW(한쪽이 30 kW)이었고, 성형면(30)의 최종 온도는 제1 예와 동일하였다. 가열 증기의 분사는 수행되지 않았지만, 할로겐 램프(5)에 의한 가열시 6 kg/㎠ 의 공기가 노즐(70)로부터 분사되고, 공간(B)의 압력은 성형면(30)쪽으로부터 인가되는 패리슨 취입 압력과 평형되었다.
본 제2 예에서, 표면 광택값과 모서리부의 곡률에서 제1 실시예와 동일한 효과가 얻어졌다.
"제3 예"
사출 성형이 제1A도에 개략적으로 도시된 것과 동등한 주형을 사용하여 수행되었다. 즉 열가소성 수지 재료로서 (일본 합성 고무 주식회사에 의해 제조되고, 비캣 연화 온도는 100℃이고, 200℃에서의 종탄성 계수는 0.2 kg/㎠ 인) ABS15가, 사출 성형 장치로서 [도시바 주식회사(K.K. Toshiba Corporation)]의 IS170FA3-5A가 이하의 조건하에 사출 성형을 수행하기 위해 상요되었다.
(1) 실린더 온도 210℃
(2) 게이트: 2개 지점의 측면 게이트
(3) 성형면(30)의 가열
노즐(70)으로부터 주입된 가열 증기의 압력 6 kg/㎠
성형면(30)의 최종 가열 온도 140 내지 150℃
(4) 성형면(30)의 냉각
노즐(70)으로부터 분사된 (냉각수 + 공기)의 압력 6 kg/㎠
성형면(30)의 최종 냉각 온도 50℃
이와 같이 성형된 성형 제품(예)과 상기 조건(3)의 성형면(30)의 가열 없이 성형된 성형 제품(비교예)를 비교하면 본 예에서 표면 광택값은 95%이고 웰드는 관찰되지 않았다. 이와 대조적으로 표면 광택값은 85%이고 웰드가 관찰되었다. 즉 본 예는 비교예보다 나은 표면 전사 특성을 얻었고, 웰드의 회피 및 치수 안정성에서 우수하였다.
주형의 외부 치수 = 400(L) x 400(W) x 350(H) mm 이고,
성형 제품의 치수 = 50(L) x 3.2(W) x 80(H) mm 이었다.
[제3 실시예]
제2A도는 주형 몸체(3)의 후방에서의 지지를 위해 제1A도의 주형에 부가하여 성형 몸체(3)의 후방면과 주몸체(4)의 내부면[주면 몸체의 후방면(31)에 반대인 면] 사이에 바아 형상의 다수의 보강 리브(6)를 제공하는 구조이다.
한편 제2B도는 주형 몸체(3)의 후방에서의 지지를 위해 제1B도의 주형에 부가하여 성형 몸체(3)의 후방면과 주몸체(4)의 내부면[주형 몸체의 후방면(31)에 반대인 면] 사이에 바아 형상의 다수의 보강 리브(6)를 제공하는 구조이다.
전술한 바와 같이, 제3 실시예에서 보강 리브(6)가 제공되므로 밸브(72)와, 파이프(71)와, 압력 제어하의 노즐(70)을 통해 공간(B)로 공급되는 가열 증기 또는 냉각수의 압력이 주형 몸체(3)의 성형면(30) 쪽으로부터 인가되는 압력(패리슨 취입 압력/사출 압력) 보다 작게 될 때에도, 주형 몸체(3)은 성형면(30)의 뒤틀림에 의한 성형 제품의 변형을 방지하기 위해 지지될 수 있다.
"제4 예"
열가소성 수지 재료서서 [일본 합성 고무 주식회사에 의해 제조되고, 비캣 연화 온도는 105℃이고, 205℃에서의 종탄성 계수는 0.3 kg/㎠인] ABS45A가, 취입 성형 장치로서 (이시가와지마 하리마 중공업 주식회사)의 IPB-EP-55가 사용되었다. 취입 성형이 제4B도의 타이밍과 이하의 조건하에 수행되었다.
(1) 압출 온도 220℃
(2) 클램핑력 15톤
(3) 패리슨 취입 압력 6 kg/㎠
(4) 성형면(30)의 가열
공간(B)에 채워진 가열 기계유(Machine Oil)의 압력 6 kg/㎠
성형면(30)에서의 최종 가열 온도 140 내지 150℃
성형면(30)의 가열 유지 시간 10초
(5) 성형면(30)의 냉각
공간(B)에 채워진 냉각 기계유의 압력 6 kg/㎠
성형면(30)에서의 최종 냉각 온도 70℃
성형면의 냉각 유지 시간 60 초
총 사이클 시간 150 초
가열 및 냉각에 사용된 기계유는 이데미쯔 코산 주식회사(Idemitsu Kosan Co., Ltd.)의 더프니 써믹스 오일(Duffny thermix oil)이었다.
이와 같이 성형된 성형 제품(예)과 상기 조건 (4)의 성형면(30)의 가열 없이 성형된, 즉 공간(B)에 가열 증기를 공급하여 가열하지 않은 성형 제품(비교예)를 비교하면, 본 예에서 표면 광택값은 95%이고 모서리부의 곡률은 0.5 이하이었고, 비교예에서 표면 광택값은 20%이었고 모서리부의 곡률은 0.5 이상이었다. 즉 성형 제품의 전사 특성은 본 예에서 더 나았으며, 종래의 취입 성형에서 얻어질 수 없었던 작은 곡률의 모서리부를 갖는 성형 제품이 높은 치수 안정성으로 정밀하게 형성될 수 있었다.
주형의 외부 치수 = 460(L) x 560(W) x 720(H) mm 이고,
성형 제품의 치수 = 120(L) x 40(W) x 480(H) mm 이었다.
[제4 실시예]
제2C도는 한쌍의 좌측 및 우측 주형 반부로 구성된 본 발명에 의한 성형 장치의 전체 구성을 도시한다. 제2D도 및 제2E도는 주형의 제4 실시예를 도시하고, 이 실시예에서 패리슨(P)의 취입 압력을 탐지하는 감지기(61)와, 공간(B)의 압력을 탐지하는 감지기(62)가 제1A도 및 제1B도에 도시된 주형에 제공된다. 제2F도 및 제2G도는 주형의 제4 실시예를 도시하고, 이 실시예에서 패리슨(P)의 취입 압력을 탐지하는 감지기(61)와, 공간(B)의 압력을 탐지하는 감지기(62)가 제2A도 및 제2B도에 도시된 주형에 제공된다.
"제5예"
제2D도에 도시된 주형과, 열가소성 수지 재료로서 (일본 합성 고무 주식회사에 의해 제조되고, 비캣 연화 온도는 105℃이고, 205℃에서의 종탄성 계수는 0.3 kg/㎠인) ABS45A가, 취입 성형 장치로서 (이시가와지마 하리마 중공업 주식회사)의 IPB-EP-55가 사용되었다. 취입 성형이 제4C도의 타이밍과 이하의 조건하에 수행되었다.
(1) 압출 온도 220℃
(2) 클램핑력 15톤
(3) 패리슨 취입 압력 6 kg/㎠
(4) 성형면(30)의 가열
공간(B)에 공급된 가열 증기의 압력 6 kg/㎠
성형면(30)에서의 최종 가열 온도 140 내지 150℃
성형면(30)의 가열 유지 시간 10초
(5) 성형면(30)의 냉각
공간(B)에 공급된 (냉각수 + 공기)의 압력 6 kg/㎠
성형면(30)에서의 최종 냉각 온도 70℃
성형면의 냉각 유지 시간 60 초
총 사이클 시간 150 초
가열 증기의 압력 및 패리슨(P)의 압력은 압력 감지기(61, 62)에 의해 검출된 값에 기초하여 밸브(72, 77)의 개방 정도를 제어함으로써 평형되었다.
이와 같이 성형된 성형 제품(예)과 상기 조건 (4)의 성형면(30)의 가열 없이 성형된, 즉 공간(B)에 가열 증기를 공급하여 가열하지 않은 성형 제품(비교예)를 비교하면, 본 예에서 표면 광택값은 95%이고 모서리부의 곡률은 0.5 이하이었고, 비교예에서 표면 광택값은 20%이었고 모서리부의 곡률은 0.5 이상이었다. 즉 성형 제품의 전사 특성은 본 예에서 더 나았으며, 종래의 취입 성형에서 얻어질 수 없었던 작은 곡률의 모서리부를 갖는 성형 제품이 높은 치수 안정성으로 정밀하게 형성될 수 있었다.
주형의 외부 치수 = 460(L) x 560(W) x 720(H) mm 이고,
성형 제품의 치수 = 120(L) x 40(W) x 480(H) mm 이었다.
다음에 제5도 내지 제7도를 따라 그리고 제8도를 참조하여 제4 실시예의 주형의 제어가 설명된다.
패리슨(P)의 사출 완료를 나타내는 신호가 압출기(100)으로부터 입력되면[단계(S11)에서 예이면], 주형 개폐 기구가 주형의 클램핑을 개시하도록 구동된다[단계(S13)].
주형의 클램핑이 완료되면[단계(S14)에서 예이면], 패리슨 취입 기구가 패리슨(P)로 공기를 취입하기 시작하도록 구동되고, 패리슨 흡입 기구가 또한 패리슨의 흡입을 개시하도록 구동된다. 이와 함께 가열 증기의 도입이 밸브(72)의 개방에 의해 개시된다[단계(S15)].
패리슨 흡입 기구는 패리슨의 외부 주연면과 성형면(30)이 서로 견고하게 밀착하게 되어 있어 형상 전사 특성을 더 향상시킨다. 성형면(30)에 도시되지 않은 미세한 여유를 제공함에 의해 패리슨의 외주연면 및 성형면 사이의 여유를 통한 공기의 진공 흡입이 수행된다.
소정의 값(이 경우는 6kg/㎠)에 도달한 패리슨(P)의 취입 압력이 취입 압력 검출 감지기(61)에 의해 검출되면[단계(S16)에서 예이면], 패리슨(P)내의 취입 압력을 소정의 값으로 유지하는 제어가 시작된다[단계(S19)]. 이 제어는 패리슨(P)내의 취입 압력 등을 미세하게 조절하고, 취입 압력을 검출 감지기(61)의 검출값을 감시하여 패리슨의 취입 압력을 설정값으로 유지한다. 즉 패리슨 내의 취입 압력이 주어진 값을 어느 양만큼 초과하는 설정값을 벗어나면, 패리슨의 취입 기구는 그에 응답하여 구동되어 패리슨의 압력을 증가 또는 감소시키도록 제어된다. 패리슨(P) 내의 취입 압력을 설정 압력으로 도달시키기 위해 충분한 기간의 호기 후에도 압력이 설정값에 이르지 못하면[단계(S16)에서 아니오이고 단계(S17)에서 예이면], 어떤 비정상 상황이 취입측에 초래된 것으로 간주되어 경보 등을 발한다.
다음에 소정의 값(이 경우는 6 kg/㎠)에 도달한 공간(B)의 가열 증기의 압력이 공간(B)의 압력 검출 감지기(62)에 의해 검출되면[단계(S21)에서 예이면], 공간(B)내의 가열 증기 압력을 소정의 설정값으로 유지하는 제어가 시작된다[단계(S25)]. 이와 함께 가열 게속 기간(10초)을 관리하는 타이머가 작동 개시된다[단계(S27)]. 단계(S25)에서의 제어는 공간(B)의 압력 검출 감지기(62)의 검출 값을 감시하고, 밸브(72) 개방각의 미세 조정등을 행하여 가열 증기 압력을 설정값으로 유지한다. 즉 공간내의 압력이 주어진 값을 초과하는 정도까지 설정값을 벗어나게 되면, 밸브(72)의 개폐 기구 등이 그에 응답하여 구동되어 공간(B) 내의 압력을 증가 또는 감소시키도록 구동된다. 가열 증기 압력을 설정 압력으로 도달시키기 위해 충분한 기간의 호기 후에도 공간(B)의 가열 증기의 압력이 설정값에 이르지 못하면[단계(S21)에서 아니오이고 단계(S23)에서 예이면], 어떤 비정상 상황이 가열 증기 공급 시스템에 초래된 것으로 간주되어 경보 등을 발한다.
단계(S27)에서 작동 개시되는 가열 타이머에 의해 관리되는 주어진 기간이 종료되면[단계(S29)에서 예이면], 공간(B)의 가열 증기의 압력을 설정값으로 유지하는 제어가 종료된다. 그러면 밸브(77)가 개방되어 공간(B)의 증기를 배출한다[단계(S31)]. 또한 증기 및 냉각수/공기 전환 기구가 구동되고, 동시에 밸브(72)가 개방되어 주형 몸체의 후방면(31)을 향한 냉각수의 분사와 공간(B)으로의 냉각 공기의 도입을 개시한다[단계(S33)].
한편 소정의 설정값(이 경우는 6 kg/㎠)에 도달한 공간(B)의 냉각 공기의 압력이 공간(B)의 압력 검출 감지기(62)에 의해 검출되면[단계(S35)에서 예이면], 공간(B)내의 냉각 공기 압력을 설정값으로 유지하는 제어가 시작되고[단계(S39)]. 이냉각 게속 기간(60 초)을 관리하는 타이머가 작동 개시된다[단계(S41)].
단계(S39)에서의 제어는 공간(B)의 압력 검출 감지기(62)의 검출 값을 감시하고, 밸브(72) 개방각의 미세 조정등을 행하여 공간(B)의 냉각 공기 압력을 설정값으로 유지한다. 즉 공간(B) 내의 압력이 주어진 값을 초과하는 정도까지 설정값을 벗어나게 되면, 밸브(72)의 개폐 기구 등이 그에 응답하여 구동되어 공간(B) 내의 압력을 증가 또는 감소시키도록 구동된다. 냉각 공기 압력을 설정 압력으로 도달시키기 위한 충분한 기간의 호기 후에도 공간(B)의 냉각 공기의 압력이 설정값에 이르지 못하면[단계(S35)에서 아니오이고 단계(S37)에서 예이면], 어떤 비정상 상황이 냉각 공기 공급 시스템에 초래된 것으로 간주되어 경보 등을 발한다.
이어서, 공간(B)의 압력이 설정값으로 낮아진 것이 압출 감지기(62)에 의해 검출되면[단계(S47)에서 예이면], 패리슨(P)으로의 취입이 종료되고[단계(S49)], 패리슨(P)의 흡입도 종료된다[단계(S51)].
전술한 방식으로, 제4 실시예의 주형 제어가 수행된다.
전술한 사항은 횡방향 취입에 의한 패리슨으로의 취입을 수행하는 제어 시스템에 관해 설명되었다. 즉 상기 설명은 주형의 클램핑의 완료후[단계(S14)에서 예인 경우], 패리슨으로의 취입이 개시되는[단계(S15)] 형태의 제어에 관해 주어졌다. 그러나 본 발명은 개시된 제어 형태에 제한되지 않는다. 즉 상향 또는 하향 취입에 의해 패리슨 내로 취입하는 제어 시스템에도 당연히 적용가능하다. 이같은 경우 압출기로부터의 주입의 완료후, 패리슨의 하부 단부는 예비 핀칭에 의해 밀봉되고, 그후 패리슨으로의 취입이 개시될 수 있다.
"제6 예"
제2D도에 도시된 주형을 사용하고 공간(B)에 할로겐 램프(5)를 제공하는 제6 실시예에서, 가열이 수행되었다. 할로겐 램프(5)의 총출력은 60 kW(한쪽이 30kW)이었다. 성형면(30)의 최종온도는 전술한 제5예와 동일하다.
제6예에서도, 제5예와 동등한 효과가 표면 광택값 및 모서리의 곡률에 관해 얻어졌다. 또한 치수 정밀도에 관해서는 제6예는 5/1000이었고, 비교예는 10/1000이상이었다. 그러므로 본 예는 더 높은 정밀도를 나타낸다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의한 가열 수단은 성형면(30)의 후방에서 공간(B)에 가열 매체(가열 오일, 가열 공기, 증기 등)를 공급하는 노즐(70)과, 노즐 및 밸브(72)와 연통되는 파이프를 포함한다. 공간(B) 내에 할로겐 램프 등의 복사 가열 수단 또는 다른 가열 수단을 배열하는 것이 가능하다. 가열 수단에 의해 성형면(30)을 비캣 연화 온도(T)℃ 이상의 온도로 가열함으로써 성형면(30)의 형상은 수지의 표면에 깨끗하게 전사될 수 있다. 그러므로 성형면(30)의 그레인면 또는 경면이 만족스럽게 전사될 수 있다.
본 발명의 냉각 수단은 주형 몸체(3)의 성형면(30)의 후방면(31)에 냉각 공기 또는 냉각수를 분사하는 노즐(70)과, 노즐 및 밸브(72)와 연통되는 파이프(71)를 포함할 수 있다. 냉각 수단에 의해 성형면(30)은 [비캣 연화 온도(T)-10]℃ 이하의 온도로 신속하게 냉각될 수 있고, 성형 제품은 성형 사이클의 단축을 허용하기 위해 신속하게 발출될 수 있다.
공간(B)로의 유체의 도입 및 배출은 공급측 파이프(71)에 제공된 밸브(72)와 배출측 파이프(76)에 제공된 밸브(77)에 의해 제어될 수 있다.
본 발명의 제어 수단은 2개의 밸브(72, 77)의 개폐를 제어하는 전자 회로와 공간(B)의 압력과 용융 수지로부터 성형면(30)에 인가되는 압력에 기초하여 그 기능을 이행하는 소프트웨어로 구성될 수 있다. 공간(B)의 압력을 검출하는 수단은 공간(B)의 압력을 직접 검출할 필요는 없고, 공간(B)에 공급되는 유체 압력을 검출하는 수단으로도 된다. 수지로부터 성형면에 인가되는 압력을 검출하는 검출 수단에 대해서도 마찬가지이다.
또한 주형의 성형면(30)은 구성 성분으로서의 매체를 포함하는 물에 의해 가열 및 냉각될 수 있다. 주몸체(4) 및 주형 몸체(3)에는 내식성을 위한 조치가 필요하다면 가해질 수 있다. 조치로서 주몸체(4) 및 주형 몸체(3)을 형성하는 재료는 스테인레스 강, 구리 합금, 세라믹, 알루미늄 합금 등의 부식되기 어려운 재료로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는 스테인레스 강이 사용된다. 다른 조치로서, 금속 표면을 비전도성으로 하는 처리(예를 들어 질화 처리), 내식성 페인트의 코팅, 또는 실리콘형 졸/겔형 페인트의 코팅 등이 사용될 수 있다.
패리슨(P)을 성형면에 견고하게 밀착하기 전에 성형면(30)을 가열하는 것이 가능하지만, 패리슨내로 가스를 취입하는 바늘이 비캣 연화 온도(T)℃이상의 온도로 가열하기 전에 성형면으로 패리슨을 밀착시킴으로써 패리슨 내로 원활하게 삽입되도록 성형면을 동일한 타이밍에 또는 패리슨을 그위에 밀착시킨 이후에 가열시키는 것이 바람직하다. 그 결과 경면 또는 그레인면을 갖는 제품을 높은 치수 정밀도로 안정되게 성형하는 것이 가능해진다. 그위에 패리슨을 밀착시킬 때의 성형면의 바람직한 온도는 비캣 연화 온도(T) -20℃ 내지 (T) -60℃의 범위이다.
한편 성형 완료후 성형 제품은 성형면을 비캣 연화 온도 도(T) -10℃ 이하의 온도로 냉각 시킴으로써 경화될 수 있다.
본 발명에 의한 취입 성형 공정에 사용된 열가소성 수지는 비캣 연화 온도(T) + 100℃의 온도에서 종탄성계수가 0.01 내지 10kg/㎠, 바람직하게는 0.05 내지 2kg/㎠, 더 바람직하게는 0.1 내지 1kg/㎠인 특성을 갖는다.
이같은 열가소성 수지를 사용한 중공 패리슨을 성형면들 사이에 공급한 후, 중공 패리슨의 외부면은 100kg/㎠이하의 압력하에서 성형면들로 견고한 밀착을 위해 억압되고 공간(B)의 압력은 억압 압력과 평형되도록 동시에 조절된다. 이때 바람직하게는 패리슨의 외부면을 성형면에 더 견고하게 밀착시킴으로써 전사 능력을 더 향상시키기 위해 패리슨과 성형면 사이의 공기는 진공 흡입 등에 의해 예를 들어 성형면에 제공되는 미세한 틈을 통해 외부로 배출된다. 그후 성형면은 비캣 연화 온도(T)℃ 이상의, 바람직하게는 비캣 연화 온도(T) +5℃ 이상의, 더욱 바람직하게는 비캣 연화 온도(T) +10℃ 이상의, 더 더욱 바람직하게는 비캣 연화 온도(T) +20℃ 이상의 온도로 가열된 후, 비캣 연화 온도(T) -10℃ 이하의, 바람직하게는 비캣 연화 온도(T) -20℃ 이하의, 더욱 바람직하게는 비캣 연화 온도(T) -40℃ 이하의 온도에서 냉각된다.
열가소성 수지의 비캣 연화 온도(T) +100℃의 온도에서 종탄성 계수가 상기 범위인 이유는, 만일 종탄성 계수가 0.01kg/㎠ 이하이면 패리슨의 드로 다운(draw down)이 초래되어 성형을 안정하게 수행하는 것을 어렵게 한다. 한편 종탄성 계수가 10kg/㎠ 이상이면 큰 성형 압력이 패리슨의 성형 압력에 필요하게 되고, 또한 성형면으로 억압되도록 패리슨을 팽창시키기 위한 매우 큰 취입 압력을 필요로 한다.
이같은 성형 공정에 적합한 주형 재료는, 즉 비캣 연화 온도(T) +100℃의 온도에서 0.01 내지 10kg/㎠ 의 종탄성 계수 범위를 갖는 열가소성 수지는, 예를 들어, AS 수지, 폴리스티렌, 하이 임팩트 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔 타입 러버-스티렌-메틸스티렌으로 이루어진 아크릴로니트릴-부타디엔 타입 러버-스티렌 그라프트 공중합체(고온 ABS 수지)로 이루어진 그라프트 공중합계(ABS 수지), 아크릴로니트릴-에틸렌-프로필렌 타입 러버-스티렌 및/또는 메타크릴산 메틸로 이루어진 그라프트 공중합체(AES 수지), 아크릴로니트릴-하이드로지네이티드 디엔 타입 러버-스티렌 및/또는 메타크릴산 메틸로 이루어진 그라프트 공중합체, 아크릴로 니트릴-실리콘 러버-스티렌 및/또는 메타크릴산 메틸로 이루어진 그라프트 공중합체, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌 에테르, 폴리옥시메틸렌, 나일론, 메티크릴산 메틸 타입 공중합체, 폴리에에트술폰, 폴리아크릴레이트, 비닐 클로라이드, 말레이미드 캄파운드-스티렌 및/또는 아크릴로니트릴 및/또는 알파-메틸스티렌으로 이루어진 공중합체, 러버 포옴 공중합체-말레이미드 복합 스티렌 및/또는 아크리로니트릴 및/또는 메타크릴산 메틸 및/또는 알파-메틸스티렌으로 이루어진 공중합체, 및 그들의 혼합물과 전술한 것으로부터 선택되고 충전재가 첨가된 수지이다.
본 성형 공정에 의해 성형되기에 적합한 성형 제품으로는 예를 들어, 하우징, 스포츠 용품, 놀이 도구, 자동차 부품, 가구 부품, 위생 용품, 구조 용품, 부엌 용품 등이 있다. 또한 성형 제품은 중공부에 발포층을 갖는 성형 제품, 다층 취입 공정으로 형성된 성형 제품 및 도금, 스패터링, 증착 또는 페인팅 등에 의해 코팅된 성형 제품이 될 수 있다.
구체적 예로서, 하우징은 냉각기 상자, 텔레비젼 세트, 오디오 세트, 프린터, 팩시밀리기, 복사기, 게임기, 세탁기, 에어-컨디셔너, 냉장고, 청소기, 서류, 가방, 악기 가방, 공구 상자, 용기, 카메라 가방 등의 하우징이 될 수 있다.
스포츠 용품으로서는, 스위밍 보드, 서핑보드, 윈드서핑 보드, 스키, 스노우 보드, 스케이팅 보드, 아이스 하키 스틱, 칼링 볼, 게이트 볼 라켓, 테니스 라켓, 카누, 보트 등이 생각될 수 있다.
놀이 도구로서는 배트, 블록, 빌딩 블록, 낚시 도구 가방, 빠찡꼬 베이스(핀볼) 프레임 등이 생각될 수 있다.
자동차 부품으로는, 에어 스포일러, 도어, 범퍼, 펜더, 후드, 선루프, 리어 게이트, 휘일 캡, 인스트루먼트 패널, 글로브 박스, 콘솔 박스, 아암 레스트, 헤드 레스트, 연료 탱크, 운전자 시트 커버, 트렁크 공구 상자 등이 생각될 수 있다.
가구용 제품으로서는, 설합, 테이블 상판, 침대의 상판 및 저면판, 화장대 프레임 패널, 신장 패널, 프런트 도어, 의자의 등받이 및 바닥판, 쟁반 또는 트레이, 우산 스탠드, 꽃병, 약상자, 옷걸이, 방물 상자, 보관함 보드, 책장, 사무용 책상 상판, 사무 자동화 랙 등이 생각될 수 있다.
위생 제품으로서는, 샤워 헤드, 화장실 시트, 화장실 패널, 워터 팬, 물탱크 뚜껑, 베이슨 도어, 목욕실 문 등이 생각될 수 있다.
구조용 제품으로는, 천정판, 바닥판, 벽판, 창 프레임, 문, 벤치 등이 생각될 수 있다.
부엌용 제품으로는 커팅 보드, 키친 도어 등이 생각될 수 있다.
중공부에 발포층을 갖는 성형 제품으로는, 냉장고의 앞문, 냉각기 상자 등이 생각될 수 있다.
다층 취입 공정에 의해 생산된 성형 제품으로는 연료 탱크 등이 생각될 수 있다.
도금, 스패터링, 증착 또는 페인팅에 의해 코팅된 성형 제품으로는 전자 장치의 하우징 등이 생각될 수 있다.
전술한 것은 성형 제품의 단지 예일 뿐이다. 그러므로 당연히 본 발명은 다양한 다른 성형 제품에 적용가능하다.
[제5 실시예]
제2H도는 제5 실시예를 도시한다. 도시된 실시예에서 열 흡수 특성을 향상시키기 위해 표면 처리가 성형면(30)의 후방면(31)에 제공된다. 즉 후방면(31)에 제9A도 내지 제9E도에 도시된 표면 처리들중 하나가 실행된다.
제9A도는 열흡수가 흑색 페인팅(31a)에 의해 향상되는 예를 도시한다.
제9B도는 표면적이 톱날형 표면 형상(31b)을 제공함에 의해 증가되는 예를 도시한다.
제9C도는 표면적이 홈이 있는 표면 형상(31c)을 제공함에 의해 증가되는 예를 도시한다.
제9D도는 제9A도 및 제9B도의 처리(31d)가 실행된 예를 도시한다.
제9E도는 제9A도 및 제9C도의 처리(31e)가 실행된 예를 도시한다.
한편 성형면(30)의 후방면(31)에 대향하는 공간(B)의 위치에 총출력 60 kW(한쪽이 30 kW)인 할로겐 램프(5)가 복사 가열 수단으로서 제공된다. 할로겐 램프(5)에 의한 후방면(31)의 복사 가열시 6 kg/㎠의 압력을 갖는 공기가 밸브(72), 파이프(71) 및 노즐(70)을 통해 공간(B)로 도입되어 성형면(30)으로부터 인가되는 패리슨 취입 압력과 평형된다.
"제7 예"
제2H도에 도시된 주형과, 열가소성 수지 재료로서 (일본 합성 고무 주식회사에 의해 제조되고, 비캣 연화 온도는 105℃이고, 205℃에서의 종탄성 계수는 0.3 kg/㎠인) ABS45A가, 취입 성형 장치로서 (이시가와지마 하리마 중공업 주식회사)의 IPB-EP-55가 사용되었다. 취입 성형이 제4D도의 타이밍과 이하의 조건하에 수행되었다.
(1) 압출 온도 220℃
(2) 클램핑력 15톤
(3) 패리슨 취입 압력 6 kg/㎠
(4) 성형면(30)의 가열
할로겐 램프(5)에 의한 복사 가열
복사 가열중 노즐(70)으로부터 분사된 공기의 압력 6 kg/㎠
성형면(30)에서의 최종 가열 온도 150℃
성형면(30)의 가열 유지 시간 10초
(5) 성형면(30)의 냉각
노즐(70)로부터 분사된 (냉각수 + 공기)의 압력 6 kg/㎠
성형면(30)에서의 최종 냉각 온도 70℃
성형면의 냉각 유지 시간 60 초
총 사이클 시간 150 초
할로겐 램프(5)에 의한 복사 가열에서 성형면(30)의 온도가 150℃에 이르는 시간이 측정되었다.
제9A도의 흑색 페인팅의 경우 25 초
제9D도의 톱날형 표면을 갖는 흑색 페인팅의 경우 20 초
특별한 처리가 없는 경우 90 초
성형면의 후방면(31)의 열흡수를 향상시키기 위한 표면 처리의 제공에 의해 온도 상승이 빨라지는 것이 확인 되었다. 마찬가지로 제9B도, 제9C도, 및 제9E도의 경우에도 150℃에 이르는 시간이 단축될 수 있음이 확인 되었다.
이와 같이 성형된 성형 제품(예)과 성형면(30)의 가열 없이 성형된 성형제품(비교예)를 비교하면, 본 예에서 표면 광택값은 95%이고 모서리부의 곡률은 0.5 이하이었고, 비교예에서 표면 광택값은 20%이었고 모서리부의 곡률은 0.5 이상이었다. 즉 성형 제품의 전사 특성은 본 예에서 더 나았으며, 종래의 취입 성형에서 얻어질 수 없었던 작은 곡률의 모서리부를 갖는 성형 제품이 높은 치수 안정성으로 정밀하게 형성될 수 있었다.
주형의 외부 치수 = 460(L) x 560(W) x 720(H) mm 이고,
성형 제품의 치수 = 120(L) x 40(W) x 480(H) mm 이었다.
[제6 실시예]
제10A도와 제10B도는 본 발명에 의한 제6 실시예를 도시한다. 도시된 실시예에서, 공간(B)을 분할하는 구획벽(C)이 제공된다. 구획벽(C)은 주형 몸체(3) 및 주몸체(4) 사이의 공간(B)을 분할함에 의해 다수의 분할 공간(Ba, Bb, ....)을 형성한다. 각 분할 공간(Ba, Bb, ....)에서 성형면(30)의 후방면(31)의 각 부분이 노출된다. 각 분할 공간(Ba, Bb, ....)은 서로 단열되는 것이 요망된다. 즉 구획벽(C)을 전술한 단열 재료에 의해 구성하는 것이 요망된다.
도시된 실시예에서, 구획벽(C)은 두께 5 mm의 2개의 금속(스테인레스 강)판 사이에 단열재료로서 10 mm 두께의 페놀 수지를 개재시킴으로써 구성된다. 즉 금속판들의 사용에 의해 압력이 분할 공간(Ba, Bb) 중 하나에 인가되어도 구획벽은 분할 공간(Ba, Bb) 사이의 압력차를 견딜 수 있다. 단열 재료의 사용에 의해 가열 증기가 분할 공간(Ba, Bb) 중 하나로 분사될 때 열 손실을 피할 수 있다.
분할 공간(Ba)에서 가열 증기, 냉각수 또는 냉각 공기가 밸브(72a), 파이프(71a) 및 노즐(70a)을 통해 공급되고, 분할 공간(Bb)에는 가열 증기, 냉각수 또는 냉각 공기가 밸브(72b), 파이프(71b) 및 노즐(70b)을 통해 공급된다. 밸브(72a, 72b)들은 서로 독립적으로 개폐된다. 따라서 분할 공간(Ba, Bb) 중 어느 하나에 가열 증기를 공급하는 것이 가능하다. 응력 집중을 피하기 위해 각 분할 공간의 각 모서리가 작은 곡률로 곡면 처리된다. 분할 공간(Ba 및/또는 Bb)에 공급된 가열 증기, 냉각수, 공기는 각 분할 공간(Ba, Bb)의 하부에 공통으로 연결된 파이프(76)와 밸브(77)을 통해 배출된다.
여기에서 각 분할 공간의 체적(V) 및 분할 공간에 공급된 가열 매체의 압력(P)의 곱 PV는 이하의 범위로 설정된다.
10 KgㆍmPV2 x 104Kgㆍm
바람직하게는 PV는
10 KgㆍmPV1 x 103Kgㆍm
더 바람직하게는 PV는
10 KgㆍmPV4 x 102Kgㆍm
작은 PV의 결과는 분할 공간의 압력 상승을 신속하게 하여 가열 효율을 향상시킨다. 역으로 PV2 x 104Kgㆍm 이면, 분할 공간의 온도 상승 및 냉각에 더 긴 시간이 필요하고 온도 구배가 발생되어 성형 제품의 면을 균일하게 성형하기 어렵게 할 수 있다.
이같이 PV를 설정함에 의해 본 발명의 주형은 비교적 용이하게 사용될 수 있는 재료를 채용하여 비교적 저가 및 낮은 강도로 구성될 수 있다.
"제8 예"
제10A도 및 제10B도에 도시된 주형과, 열가소성 수지 재료로서 (일본 합성 고무 주식회사에 의해 제조되고, 비캣 연화 온도는 105℃이고, 205℃에서의 종탄성 계수는 0.3 kg/㎠인) ABS45A가, 취입 성형 장치로서 [이시가와지마 하리마 중공업 주식회사]의 IPB-EP-55가 사용되었다. 취입 성형이 제4A도의 타이밍과 이하의 조건하에 수행되었다.
(1) 압출 온도 220℃
(2) 클램핑력 15톤
(3) 패리슨 취입 압력 6 kg/㎠
(4) 성형면(30)의 가열
노즐(70a, 70b)로부터 분사된 가열 증기의 압력 6 kg/㎠
성형면(30)에서의 최종 가열 온도 140 내지 150℃
성형면(30)의 가열 유지 시간 10 초
(5) 성형면(30)의 냉각
노즐(70a, 70b)로부터 분사된 (냉각수 + 공기)의 압력 6 kg/㎠
성형면(30)에서의 최종 냉각 온도 70℃
성형면(30)의 냉각 유지 시간 60 초
총 사이클 시간 150 초
이와 같이 성형된 성형 제품(예)과 단계(4)의 성형면(30)의 가열 없이 성형된 성형제품(비교예)를 비교하면, 본 예에서 표면 광택값은 95%이고 모서리부의 곡률은 0.5 이하이었고, 비교예에서 표면 광택값은 20%이었고 모서리부의 곡률은 0.5 이상이었다. 즉 성형 제품의 전사 특성은 본 예에서 더 나았으며, 종래의 취입 성형에서 얻어질 수 없었던 작은 곡률의 모서리부를 갖는 성형 제품이 높은 치수 안정성으로 정밀하게 형성될 수 있었다.
주형의 외부 치수 = 460(L) x 560(W) x 720(H) mm 이고,
성형 제품의 치수 = 120(L) x 40(W) x 480(H) mm 이고,
Ba, Bb의 공간 치수 = 70(L) x 70(W) x 500(H) mm 이었다.
상기 예는 전체 성형면(30)이 양 분할 공간 (Ba, Bb)으로 가열 증기를 분사함에 의해 가열된 경우이다. 유사한 성형 제품이 성형면을 단지 부부적으로 가열하기 위해 분할 공간(Ba)으로만 가열 증기를 분사하기 위해 밸브(72a)만을 개방함에 의해 성형되었다. 제품은 분할 공간(Ba)에 대응하는 부분에서는 상기 예와 유사한 양호한 표면 광택값을 가졌으나, 반면 분할 공간(Bb)에 대응하는 (가열되지 않은) 부분은 비교예에 상응하는 표면 광택값을 가졌다. 경계에서는 표면 광택값은 점진적으로 변경되었다.
즉, 이는 분할 공간(Ba, Bb)의 가열을 독립적으로 제어함에 의해 원하는 부분에만 국소 광택을 갖는 제품을 용이하게 생산할 수 있음을 의미한다.
전술한 실시예가 공간(B)이 2개로 분할되는 경우를 개시하였지만, 전술한 실시예와 같은 양호한 품질의 성형 제품이 공간을 2 내지 10개로 바람직하게는 2 내지 5개로 분할함으로써 얻어질 수 있는 것을 유의하라. 한편 공간의 분할에 의해 각 분할 공간의 체적은 PV를 상대적으로 작은 값으로 설정하도록 작게 만들어질 수 있다. 그러므로 주형의 생산에 사용되는 다양한 부재의 부품들이 용이하게 얻어질 수 있다.
[제7 실시예]
본 발명의 제7 실시예가 설명된다. 이 실시예는 성형면 상의 압력과 후방면 상의 압력 중 하나를 다른 하나의 변화에 따라 변화하게 함으로써 고정밀도의 성형제품을 얻도록 주형 몸체의 변형을 최소화시키도록 구성된다. 이 목적을 위해 유체 공급 기구 및 압력 조절 기구가 제공된다.
유체 공급 기구는 성형면의 후방 공간 및 주형 몸체의 성형면측 상의 패리슨 각각에 가압 유체를 공급하는 기구이고, 유체 공급원 및 파이프를 포함한다. 각 유체 공급원은 공통 또는 독립일 수 있다. 또한 주형 몸체의 후방의 공간에 공급되는 유체는 냉각 매체 또는 가열 매체일 수 있다. 냉각 매체로는 냉각수, 냉각 공기, 냉악 오일 등이 사용될 수 있으며, 가열 매체로는 증기, 가열 공기 등이 사용될 수 있다.
압력 조절기구는 성형 몸체의 전방면 및 후방면에 인가되는 압력중 하나를 다른 하나의 변동에 따라 변동시킬 수 있는 기구이면 된다. 즉 압력 조절 기구는 주형 몸체의 전방면상의 패리슨에 공급되는 유체 압력을 주형 몸체의 후방면상의 공간에 공급되는 압력의 변동에 따라 조절하거나, 또는 역으로 주형 몸체의 후방면의 공간에 도입되는 유체 압력을 주형 몸체의 전방면상의 패리슨에 도입되는 압력의 변동에 따라 조절할 수 있다. 앞의 경우가 비교적 단순한 기구를 필요로 하므로 일반적으로 유리하다. 그 이유는 증기가 성형 몸체의 후방면상의 공간에 가열을 위해 연속적으로 공급되고, 그러므로 공간의 압력을 요구되는 압력 수준으로 상승시키려면 비교적 긴 시간이 필요하며, 반면 패리슨은 밀폐되어 있으므로 그 내부 공기 압력은 비교적 짧은 시간에 요구되는 압력 수준으로 상승될 수 있기 때문이다. 그러므로 증기 압력의 변동을 공기 압력의 변동에 동기시키기 위해서는 대형의 기구가 필요하며 이를 단순화시키는 것은 불가능하다. 압력 조절 기구는 예를 들어 제11도에 도시된 바와 같이, 가압 유체를 성형몸체(3)의 전방 및 후방에 공급하는 각 파이프를 서로 연통시킴으로써 구성될 수 있다. 이같은 경우 일방향 체크 밸브가 패리슨의 내부 공간으로의 증기의 침투를 피하기 위해 제공될 수 있다.
반면 파이프의 연통 대신에, 주형 몸체의 전방에 유체를 공급하는 파이프와 후방의 공간에 유체을 공급하는 파이프를 양 파이프의 유체 압력 사이의 평형을 이루도록 그안에 변위가능하게 배치된 피스톤을 갖는 실린더를 통해 연결함으로써 각 파이프의 압력을 서로 따르게 하는 것이 가능하다.
여기에서 제11도에 도시된 실시예가 설명된다. 본 실시예에서, 주형 몸체(3)의 후방 및 주몸체(4) 사이의 공간에 가열시에는 증기, 그리고 냉각시에는 냉각수 또는 냉각 공기가 파이프(50) 및 노즐(70)을 통해 증기/냉각수/냉각 공기의 공급원으로부터 공급된다.
한편 성형면(30)으로 억압되는 패리슨내로 공기가 공기 공급원으로부터 파이프(55)를 통해 공급된다. 이에 의해 패리슨의 외부면은 성형면(30)으로 억압된다. 공기의 압력은 공간(B)에 공급되는 유체 압력에 의해 추종된다. 즉 파이프(50, 55)는 파이프(50)로부터 파이프(55)로의 유동을 차단하는 일방향 체크 밸브(51)를 통해 연통된다. 그러므로 공기 공급원으로부터 파이프(55)를 통해 패리슨에 공기를 공급함으로써, 그와 함께 공기 압력과 동일한 압력의 증기가 증기 공급원으로부터 파이프(50)를 통해 공급된다. 그러면 공기가 압력을 비교적 짧은 기간에 요구수준으로 끌어올리는 파이프(55)로부터 압력을 비교적 짧은 기간에 끌어올리는 파이프(50)으로 유동한다. 그 결과 공간(B)의 압력은 제12B도에 도시된 바와 같이, 제12A도에 도시된 패리슨의 압력 변동 또는 상승을 따라 변동될 수 있다.
제15도에 도시된 실시예는 제11도에 도시된 것과 다른 주형이다. 파이프 시스템의 이해를 돕기 위해 도시되었으나 한 단면에 배치될 필요는 없다. 제15도에 도시된 주형에서 파이프 시스템은 주형 몸체(3)의 후방의 공간(B)에 공급되는 증기가 성형면상의 패리슨으로도 공급되도록 구성되어 패리슨의 압력과 공간(B)의 압력이 동기될 수 있게 한다.
또한 제15도의 주형에서 제10B도에 도시된 실시예와 유사하게, 공간(B)은 2개의 부공간(Ba, Bb)으로 분할되고 가열 증기(수증기) 또는 냉각 공기가 분할 공간(Ba, Bb) 중 하나에만 공급될 수 있다.
제11도의 주형의 경우 유사한 구획벽이 제공되어 공간(B)을 다수의 분할 공간으로 분할할 수 있다. 이는 분할 공간들 사이의 압력차를 피하는 수단이 될 수 있다. 즉 압력차는 증기가 도입되지 않은 분할 공간에 증기 대신 공기를 도입함으로써 감소될 수 있다.
제16도는 제11도 및 제15도에 도시한 것과 약간 다른 본 실시예에 의한 주형을 도시한다. 도시된 주형은 파이프(54)의 압력과 파이프(56)의 압력을, 주형 몸체의 후방에서 공간(B)에 증기를 공급하는 파이프(54) 및 주형 몸체의 전방의 패리슨으로 공기를 공급하는 파이프와 연통되는 파이프(56) 사이에 가동 피스톤(57a)을 그안에 갖는 실린더(57)를 배치함에 의해 공기시킨다. 이에 의해 공간(B)의 압력과 패리슨 내의 압력은 같아 진다.
한편 제16도에 도시된 주형에서 공간(B)은 제15도에 도시된 주형과 유사하게 구획벽(C)에 의해 2개의 분할 공간(Ba,Bb)으로 분할된다.
"제9 예"
제11도에 도시된 주형을 사용하여, 제12도에 도시된 타이밍으로(제12도의 수평축이 시간 축이다.), 증기, 공기 및 냉각수와 냉각 공기가 선택적으로 공급되었다. 열가소성 수지 재료로서 (일본 합성 고무 주식회사에 의해 제조되고, 비캣 연화 온도는 105℃이고, 205℃에서의 종탄성 계수는 0.3 kg/㎠인) ABS45A가, 취입 성형 장치로서 (이시가와지마 하리마 중공업 주식회사)의 IPB-EP-55가 사용되었다. 취입 성형이 이하의 조건하에 수행되었다.
(1) 압출 온도 220℃
(2) 클램핑력 15톤
(3) 패리슨 취입 압력 6 kg/㎠
(4) 성형면(30)의 가열
노즐(70)로부터 분사된 가열 증기의 압력 6 kg/㎠
성형면(30)에서의 최종 가열 온도 140 내지 150℃
성형면(30)의 가열 유지 시간 10 초
(5) 성형면(30)의 냉각
노즐(70)로부터 분사된 (냉각수 + 공기)의 압력 6 kg/㎠
성형면(30)에서의 최종 냉각 온도 70℃
성형면(30)의 냉각 유지 시간 60 초
총 사이클 시간 150 초
그 결과, 패리슨의 압력은 제13도에 도시된 것과 같이 변동되고, 공간(B)의 압력은 제14도에 도시된 것과 같이 변동되었다. 즉 두 압력은 서로에 대한 높은 추종능력을 나타내고, 패리슨과 공간(B)의 압력은 모든 공정 단계를 통해 사실상 동일한 압력으로 유지되었다. 그러므로 주형 몸체(3)의 두께가 비교적 얇을 때에도 이는 패리슨쪽으로부터 인가되는 압력을 만족스럽게 견딜 수 있다. 또한 주형 몸체(3)의 두께가 얇게 만들어질 수 있으므로 무게의 감소와, 성형면의 후방의 신속한 가열 및 냉각과, 성형 사이클의 단축과, 성형 제품의 우수한 경면 처리가 얻어질 수 있다.
이와 같이 성형된 성형 제품(예)과 단계(4)의 성형면(30)의 가열 없이 성형된 성형제품(비교예)를 비교하면, 본 예에서 표면 광택값은 95%이고 모서리부의 곡률은 0.5 이하이었고, 비교예에서 표면 광택값은 20%이었고 모서리부의 곡률은 0.5 이상이었다. 즉 성형 제품의 전사 특성은 본 예에서 더 나았으며, 종래의 취입 성형에서 얻어질 수 없었던 작은 곡률의 모서리부를 갖는 성형 제품이 높은 치수 안정성으로 정밀하게 형성될 수 있었다.
주형의 외부 치수 = 460(L) x 560(W) x 720(H) mm 이고,
성형 제품의 치수 = 120(L) x 40(W) x 480(H) mm 이고,
Ba, Bb의 공간 치수 = 70(L) x 70(W) x 500(H) mm 이었다.
[제8 실시예]
본 발명의 제8 실시예가 제17도를 참조하여 설명된다. 도시된 실시예는 성형 제품의 외부면에 수지 필름층을 형성하는 데 적합하다.
수지 필름(F)이 공급되어 성형면(30) 및 패리슨(P)의 외부 주연 사이에 배치된다. 이같이 공급된 필름은 패리슨(P)에 공급된 유체의 압력에 의해 성형면으로 억압된다.
수지 필름은 패리슨의 종류에 따라 선택된다. 본 발명에 적용가능한 수지필름으로서는, 예를 들어, 저밀도 폴리에틸렌 필름, 중간 밀도 폴리에틸렌 필름, 고밀도 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 래커형 방수 셀로판, 중합체형 방수 셀로판, 폴리에틸렌 셀로판, 아세테이트 필름, 연질 폴리비닐 클로라이드 필름, 경질 폴리비닐 클로라이드 필름, 폴리비닐 알코올 필름, 폴리스티렌 필름, 폴리에스터 필름, 러버 하이드로클로라이드 필름 등이 있다.
이하에 우수한 경면 또는 그레인면을 외부에 갖고, 내부에 발포 성분을 갖는 수지 제품의 취입 성형을 비교적 단순한 공정과 비교적 짧은 사이클 시간으로 허용하는 실시예가 설명된다.
본 발명에 사용된 발포 성분은 발포제로만 되거나 또는 발포제와 수지의 조합으로 구성된다. 상기 발포제의 경우, 이는 발포되는 패리슨의 일부를 팽창시키는데 사용된다.
발포제로서, 물리적 발포제 또는 화학적 발포제가 사용될 수 있다. 물리적 발포제로서 공기, 이산화탄소 가스, 질소 가스 등의 무기질 가스와, 부탄, 펜탄, 헥산, 플루온 등의 유기질 가스가 예를 들어 사용될 수 있다. 화학 발포제로서 소디움 바이카보네이트, 바이카보네이트, 카보네이트 등의 무기질 발포제와,이소시아네이트 화합물, 아조 화합물, 히드라진 화합물, 세미카바자이드 화합물, 아자이드 화합물, 니트로소 화합물, 트리아졸 화합물 등의 유기질 발포제가 예를 들어 사용될 수 있다.
수지로서 열경화성 수지와 열가소성 수지가 적용가능하다. 열경화성 수지로서 페놀 수지, 우레아 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 등이 예를 들어 생각될 수 있다. 그중 바람직한 열경화성 수지는 폴리우레탄이다. 한편 열가소성 수지로서 스티렌 타입 수지(폴리스티렌 ABS 수지 등), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 비닐 클로라이드 수지, 셀룰로스 아세테이트, 아크릴 타입 수지, 플루로라이드 수지, 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리카보네이트 등이 예를 들어 생각될 수 있다. 그중 바람직한 열가소성 수지는 스티렌 수지이다. 수지는 패리슨으로의 주입전의 수지일 필요는 없으나 주입후의 수지이어야 한다.
발포 성분을 패리슨에 공급하는 방법은 이하에서 선택할 수 있다.
(1) 패리슨의 형성후 패리슨에 발포 성분을 주입하는 방법,
(2) 주형에 둘러싸인 패리슨에 발포 성분을 주입하는 방법,
(3) 패리슨이 성형면에 견고하게 밀착된 후 패리슨에 발포 성분을 주입하는 방법.
발포 성분을 주입하는 방법은 이하에서 선택할 수 있다.
(1) 패리슨의 외부면쪽으로부터 주입 바늘에 의해 패리슨의 외부면으로부터 중공부로 관통구멍을 형성하고, 발포 성분을 중공부로 주입하는 방법,
(2) 패리슨 형성 다이의 내부로부터 주입하는 방법,
(3) 패리슨을 성형면에 견고하게 밀착시키는 취입 장치를 사용하는 방법 및
(4) 가열 유체를 공급하는 장치를 사용하는 방법.
패리슨 내의 발포는 예를 들어 이하의 공정에 의해 수행될 수 있다. 이 공정들은 필요에 따라 적절히 조합될 수 있다.
(1) 성형면을 가열 수단에 의해 비캣 연화 온도(T)℃ 이상의 온도로 가열하여, 얻어진 열을 이용하여 발포시키는 공정,
(2) 패리슨의 중공부에 가열 유체를 공급하여 발포시키는 공정 및
(3) 발포 성분의 반응에 의해 발포시키는 공정.
[제9 실시예]
제18A도 내지 제18D도는 본 발명의 제9 실시예에 의한 주형과 성형 공정의 순서를 도시한다. 또한 제19도는 성형 공정의 각 공정 단계에서의 타이밍을 도시한다. 제18A도 내지 제18D도에 개략적으로 도시된 주형은 성형면(30)을 갖는 주형 몸체(3)와 주형 몸체(3)를 지지하는 주몸체(4)를 포함한다. 한편 공간(B)이 주형 몸체(3)의 후방 및 주몸체(4) 사이에 한정된다. 또한 가열 매체로서의 가열 증기와, 냉각 매체로서의 냉각수 또는 공기를 공간(B)으로 분사하는 [도입 밸브(72)와, 공급 파이프(71)와, 분사 노즐(70)과, 배출 파이프(76)와, 배출 밸브(77)를 포함하는] 기구가 제공된다. 주형 몸체(3)과 주몸체(4)는 스테인레스 강으로 형성되는 것을 유의하라. 참조 부호 90은 취입을 위한 공기 공급원을 나타내고, 91은 발포 성분 공급원을 나타낸다.
여기에서 전술한 주형을 채용하는 성형 공정의 순서가 설명된다.
처음에 제18A도에 도시된 바와 같이, 패리슨(P)이 주형 반부들의 성형면(30) 사이로 현수된다. 제18B도에 도시된 바와 같이, 중공부의 폐쇄후, 공기가 공기 공급원으로부터 공급되어 패리슨(P)을 팽창시켜 패리슨(P)의 외부면을 성형면(30)에견고하게 밀착되게 한다. 동시에 발포 성분(폴리우레탄 타입 발포 성분)(P1)이 발포 성분 공급원(91)으로부터 공급된다. 또한 가열 증기는 노즐(70)로부터 성형면의 후방면(31)상의 공간(B)으로 분사된다.
이에 의해, 패리슨(P)은 비캣 연화 온도(T)℃ 이상의 온도로 가열된다. 이 가열에 의해 패리슨(P)의 중공부내의 발포 성분(P1)은 제18C도에 도시된 바와 같이, 패리슨(P)의 중공부의 전체에 분사되도록 발포된다.
다음에, 공간(B)의 가열 증기는 배출 파이프(76)와 배출 밸브(77)를 통해 배출된다. 이와 함께 냉각수 및 냉각 공기가 노즐(70)을 통해 공간(B)로 분사된다. 이에 의해 패리슨(P)은 [비캣 연화 온도(T) - 10]℃ 이하의 온도로 신속히 냉각된다. 한편 냉각후 제18D도에 도시된 바와 같이, 주형이 개방되고 (표면에 경면 또는 그레인면을 갖고 내부에 발포층을 갖는) 성형 제품이 발출된다.
[제10 실시예]
제20A도 내지 제20D도는 본 발명의 제10 실시예에 의한 주형 및 주형 공정의 순서를 도시한다. 또한 제21도는 각 공정 단계의 타이밍을 도시한다. 제20A도 내지 제20D도에 개략적으로 도시된 주형은 공기 공급원만 제외하고는 제18A도 내지 제18D도에 도시된 것과 사실상 동일하다. 즉 도시된 실시예에서의 앞의 실시예의 주형 공정과는 달리, 공기가 패리슨(P)에 공급되지 않는다. 패리슨(P)은 그 중공부로 공급되는 발포 성분(폴리우레탄 타입 발포 성분)(P1)의 압력에 의해 성형면(30)으로 억압된다.
처음에 제20A도에 도시된 바와 같이, 패리슨(P)은 성형면(30)들 사이로 현수된다. 제20B도에 도시된 바와 같이, 중공부를 폐쇄한 후 발포 성분(폴리우레탄 타입 발포 성분)(P1)이 발포 수지 공급원(91)으로부터 공급된다. 또한 노즐(70)로부터 가열 증기가 성형면의 후방면(31) 상의 공간(B)으로 분사된다.
이에 의해 패리슨(P)은 비캣 연화 온도(T)℃ 이상의 온도로 가열되고, 패리슨(P)의 중공부내의 발포 성분(P1)은 발포된다. 발포 성분의 압력에 의해 패리슨(P)의 외부면은 성형면(30)으로 억압된다. 즉 제20C도에 도시된 바와 같이, 발포된 발포 성분(P1)은 패리슨(P)의 중공부의 전체 영역으로 분산되어 패리슨의 외부면을 성형면으로 억압한다. 여기에서 발포는 성형면의 후방면(31)으로부터의 가열로 일어나거나 또는 발포 성분(P1) 자체의 반응에 의해 일어날 수 있다.
다음에, 공간(B)의 가열 증기는 배출 파이프(76)와 배출 밸브(77)를 통해 배출되고, 냉각수 및 냉각 공기가 노즐(70)을 통해 공간(B)로 분사된다. 이에 의해 패리슨(P)은 [비캣 연화 온도(T) - 10]℃ 이하의 온도로 신속히 냉각된다. 한편 냉각후 제20D도에 도시된 바와 같이, 주형이 개방되고 (외부에 경면 또는 그레인면을 갖고 내부에 발포층을 갖는) 성형 제품이 발출된다.
제22A도에 도시된 주형은 제18A도 내지 제18D도에 도시된 주형의 수정예이다. 이 수정예에서, 연통 파이프(71a)가 파이프(71)로부터 분지되어 성형면(30)의 후방의 공간(B)에 공급되는 증기가 또한 성형면쪽의 위치(P)에 공급되게 한다. 이에 의해 공간(B)의 압력과 패리슨(P)의 압력은 동기된다.
제22B도에 도시된 주형은 제18A도 내지 제18D도의 주형의 다른 수정예이다. 이 수정예에서 피스톤(57a)을 갖는 실린더(57)가 성형면(30)의 후방의 공간(B)에 증기를 공급하는 파이프(71)로부터 분지된 연통 파이프(71a)와, 성형면상의 패리슨(P)에 공기를 공급하는 파이프(90a)와 연통된 파이프(90b) 사이에 배치되어 파이프(90a)의 압력과 파이프(71a)의 압력을 동기시킨다. 이에 의해, 공간(B)의 압력과 패리슨(P)의 압력은 동기된다.
"제10예 및 제11예"
제18A도 내지 제18D도 및 제20A도 내지 제20D도에 각각 도시된 주형들과, 열가소성 수지 재료로서 (일본 합성 고무 주식회사에 의해 제조되고, 비캣 연화 온도는 105℃이고, 205℃에서의 종탄성 계수는 0.3 kg/㎠인) ABS45A가, 발포 성분으로서 폴리우레탄 타입 발포 성분이, 취입 성형 장치로서 (이시가와지마 하리마 중공업 주식회사)의 IPB-EP-55가 사용되었다. 취입 성형이 이하의 조건하에 수행되었다.
제9 실시예
(1) 압출 온도 220℃
(2) 클램핑력 15톤
(3) 패리슨 취입 압력 6 kg/㎠
(4) 성형면(30)의 가열
노즐(70)(70a, 70b)로부터 분사된 가열 증기의 압력 6 kg/㎠
성형면(30)에서의 최종 가열 온도 140 내지 150℃
성형면(30)의 가열 유지 시간 10 초
(5) 성형면(30)의 냉각
노즐(70)(70a, 70b)로부터 분사된 (냉각수 + 공기)의 압력 6 kg/㎠
성형면(30)에서의 최종 냉각 온도 70℃
성형면(30)의 냉각 유지 시간 60 초
총 사이클 시간 150 초
제10 실시예
(1) 압출 온도 220℃
(2) 클램핑력 15톤
(3) 성형면(30)의 가열
노즐(70)(70a, 70b)로부터 분사된 가열 증기의 압력 6 kg/㎠
성형면(30)에서의 최종 가열 온도 140 내지 150℃
성형면(30)의 가열 유지 시간 10 초
(5) 성형면(30)의 냉각
노즐(70)(70a, 70b)로부터 분사된 (냉각수 + 공기)의 압력 6 kg/㎠
성형면(30)에서의 최종 냉각 온도 70℃
성형면(30)의 냉각 유지 시간 60 초
총 사이클 시간 150 초
제9 및 제10 실시예에 따라 이와 같이 성형된 성형 제품(예)과 제9 및 제10 실시예의 성형면(30)의 가열 없이 성형된 성형제품(비교예)를 비교하면, 제9 및 제10 실시예의 각 예에서 표면 광택값은 95%이고 모서리부의 곡률은 0.5 이하이었고, 비교예에서 표면 광택값은 20%이었고 모서리부의 곡률은 0.5 이상이었다.
한편 발포 상태는 발포가 성형 제품의 중공부 전체에서 균일하게 일어난 것이었다. 성형 제품의 중공부로의 발포 수지의 주입에 의해, 성형 제품의 두께 방향으로의 열전도계수는 단지 발포 수지만의 계수 0.0227Kcal/mh℃에 필적하는 0.0278Kcal/mh℃이었다.
즉 예들은 비교예보다 더 나은 성형면 전사 특성을 나타내었다. 또한 발포층의 상태는 만족스러울 정도로 양호했다.
주형의 외부 치수 = 460(L) x 560(W) x 720(H) mm 이고,
성형 제품의 치수 = 120(L) x 40(W) x 480(H) mm 이고,
다음에 사이클 시간을 단축하고 양호한 성형면 전사 성능을 유지하면서 가열 및 냉각의 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 실시예가 설명된다.
제23A도 및 제23B도에 도시된 바와 같이, 성형면(30)의 후방면(31)의 대향으로 수직방향으로 대체로 동일한 간격(R)으로 배열된 노즐(701 내지 705)을 통해, 냉각수가 성형면의 후방면(31)에 균일하게 공급된다. 후방면(31)의 상부에 공급된 냉각수는 후방면(31)에 퇴적되고 하강하여 하부에 이른다. 그 결과 냉각의 종료시 제23A도에 도시된 바와 같이, 하부의 수막은 더 두꺼워져 많은 양의 물이 하부에 모인다. 그러므로 하부는 과도하게 냉각될 수 있다. 더우기 다음의 가열 단게에서, 하부의 많은 양의 물이 증발 등에 의해 제거되어야 하므로, 많은 양의 열에너지가 소모되어야 한다. 그 결과 하부의 온도 상승은 지연되어 성형면(30)의 온도변동을 초래한다.
제24도는 4개의 지점, 즉 상부(우측 상부 모서리, 좌측 상부 모서리, 제23B도 참조)와 상대적으로 낮은 중심부(중심, 중심 우측 에지, 제23B도 참조)에서 개개의 열전쌍에 의해, 제23A도에 도시된 파이프(710)를 통해 노즐(701 내지 705)로부터 과열 증기를 분사함에 의해 성형면(30)의 후방면(31)을 가열한 후 냉각수가 파이프(710)를 통해 노즐(701 내지 705)로부터 분사될 때 성형면(30)의 온도를 측정한 결과를 도시한 그래프이다[냉각수는 파이프(760)를 통해 배출된다]. 수평축에서 6 내지 96초의 기간은 가열 상태이고, 96 내지 16 초는 냉각 상태이고, 156 내지 189 초는 공기 공급 상태이고, 189 내지 282 초는 가열 상태이고, 282 내지 342 초는 냉각 상태이고, 342초 및 이어지는 기간은 공기 공급 상태이다. 각 열전쌍의 장착 위치는 성형면(30)의 후방면(31)에 형성된 구멍내에서 약 5mm의 깊이에 있다. 성형면(30)의 중심에 또한 열전쌍이 마련되어 구멍의 온도가 성형면측의 구멍에 대응하는 부분의 온도와 사실상 동일한 것을 보장한다. 이는 도면에 중심 전방면으로 도시되어있다. 도시된 바와 같이, 중심 및 중심 전방면은 사실상 동일한 온도 변동을 나타낸다. 주형 몸체(3)의 전방면 및 후방면 사이의 두께는 10 mm이다.
제24도에 도시된 바와 같이, 제1 사이클에서 냉각의 완료시 성형면(30)의 중심부는 성형면(30)의 상부보다 낮은 온도가 된다. 즉 성형면(30)의 중심부는 [비캣 연화 온도(T) - 10]℃보다 현저히 낮은 온도까지 냉각되다. 이는 제23A도에 도시된 바와 같이, 성형면의 후방면(31)의 하부에서 더 두꺼운 수막 때문인 것으로 생각된다. 한편 물이 남아있을 수 있으므로 다음 가열 단계에서 온도 상승은 지연될 수 있다. 그 결과 성형면(30)의 중심부가 비캣 연화 온도(T)℃로 가열될 때, 비교적 고온을 갖는 성형면(30)의 상부는 비캣 연화 온도(T)℃ 보다 훨씬 높은 온도로 상승된다. 또한 이 영향은 다음 냉각 단계에서 축적되어 나타날 수도 있다. 그러므로 성형면(30)의 상부는 냉각되기 더 어렵게 된다.
[제 11 실시예]
상기 비효율을 피하기 위해 제11 실시예에서, 성형면(30)의 후방면(31)의 하부보다 상부에서 더 많은 양의 냉각수가 공급되어 수막의 두께를 균일하게 한다. 또한 성형면의 후방면에 위치한 잔여 냉각 매체는 그로부터 가열에 의해 강제로 제거된다.
제11 실시예에 의한 주형은 각 노즐에 대해 유동률을 독립적으로 제어하는 능력을 갖는 것을 제외하고는 전술한 실시예들의 주형과 사실상 동일하다.
따라서, 제10A도 및 제10B도에 도시된 주형이 사용될 수 있고, 노즐(70a, 70a', 70b, 70b')은 독립적으로 제어된다. 여기에서 노즐(70a, 70b)은 상부에 위치되고, 노즐(70a', 70b')은 하부에 위치된다. 또한 제24도에 관해 설정된 공기 공급 상태에서 흡입 펌프 등에 의해 파이프(76)를 통해 공간(Ba, Bb)로부터 공기를 강제 흡입함에 의해, 성형면(30)의 후방면(31)에 퇴적되는 수막은 제거될 수 있다.
한편 온도를 성형면상의 온도차를 30℃ 이하, 바람직하게는 25℃ 이하, 더 바람직하게는 20℃ 이하로 제한하면서 비캣 연화 온도(T)℃ 이상의 온도로 상승시키고, 성형면상의 온도차를 40℃이하, 바람직하게는 30℃ 이하, 더 바람직하게는 25℃ 이하로 제한하면서 [비캣 연화 온도(T) - 10]℃ 이하의 온도로 하강시키는 것이 필요하다. 이를 위해 성형면의 후방면의 상부에 상대적으로 더 많은 양의 냉각 매체를 공급하는 방법과, 다음 가열 단계 이전에 성형면의 후방면에 퇴적되는 냉각 매체를 강제로 제거하는 방법 등이 있다. 전술한 것은 또한 성형면의 후방 공간을 다수의 분할 공간으로 분할하고, 각 분할 공간으로 공급되는 가열 매체 및 냉각 매체의 압력을 조절하여, 성형면의 후방면의 어느 구역을 동심으로 가열 또는 냉각하는 것을 허용하는 방법과, 온도가 낮은 부분을 복사 가열 장치에 의해 선택적으로 가열하는 방법과, 열용량을 조절하기 위해 성형 몸체의 두께를 국부적으로 변화시키는 방법등이 있다. 고압 과열 증기를 분사하는 기구가 가열 수단으로 사용되고, 후방의 공간이 다수의 분할 공간으로 분할되고, 과열 증기가 (제10B도의) 분할 공간(Ba)로 분사되고 분할 공간(Bb)로는 분사되지 않을 경우, 압력차가 분할 공간(Ba, Bb) 사이에 발생된다. 그러므로 공간(B)를 분할하여 분할 공간(Ba, Bb)를 한정하는 구획벽은 압력차를 견디어야 한다. 이 요구를 만족하는 구획벽은 단열판이 2개의 금속판 사이에 개재된 구조물에 의해 실현될 수 있다.
"제12 예"
제10A도 내지 제10B도에 도시된 주형들과, 열가소성 수지 재료로서 (일본 합성 고무 주식회사에 의해 제조되고, 비캣 연화 온도는 105℃이고, 205℃에서의 종탄성 계수는 0.3 kg/㎠인) ABS45A가, 취입 성형 장치로서 (이시가와지마 하리마 중공업 주식회사)의 IPB-EP-55가 사용되어 취입 성형이 수행되었다.
주형의 성형면(30)의 가열 및 냉각이 상부의 노즐(70a, 70b)을 한 세트로, 그리고 하부의 노즐(70a', 70b')을 한 세트로 하여 제어하고, 세트마다 과열 증기 또는 냉각수 및 냉각 공기의 분사 여부를 독립적으로 제어함으로써 수행되었다.
조건은 이하와 같았다.
(1) 압출 온도 220℃
(2) 클램핑력 15톤
(3) 패리슨 취입 압력 6 kg/㎠
(4) 성형면(30)의 가열
노즐(70a, 70b)로부터 분사된 가열 증기의 압력 6 kg/㎠
노즐(70a', 70b')로부터 분사된 가열 증기의 압력 6 kg/㎠
모든 노즐(70a, 70b, 70a', 70b')로부터
분사된 가열 증기의 압력 6 kg/㎠
최저온부에서의 성형면(30)에서의 최종 가열 온도 140℃
성형면(30)의 가열 유지 시간 10 초
(5) 성형면(30)의 냉각
노즐(70a, 70b)로부터 분사된 냉각수 등의 압력 6 kg/㎠
노즐(70a', 70b')로부터 분사된 냉각수 등의 압력 6 kg/㎠
모든 노즐(70a, 70b, 70a', 70b')로부터
분사된 냉각수 등의 압력 6 kg/㎠
최고온부에서의 성형면(30)에서의 최종 냉각 온도 70℃
성형면(30)의 냉각 유지 시간 60 초
(A) 표본(A)가 가열단계에서 모든 노즐(70a, 70b, 70a', 70b')을 통해 과열 증기를 분사하고, 냉각 단계에서 상부의 노즐(70a, 70b)만을 통해 냉각수 등을 분사함으로써 성형되었다. 이 경우 제2 및 이어지는 사이클의 가열 단계에서 필요한 시간을 약 57초이었고, 가열 단계중의 온도차는 17℃ 이하이었으며, 냉각 단계에 필요한 시간은 약 53초이었고, 냉각 단계 중의 온도차는 13℃이하이었다. 또한 한 사이클에 필요한 시간은 약 140 초이었다. 여기에서 가열 단계에 필요한 시간은 최저온부의 온도를 140℃로 상승시키는데 필요한 시간이고, 냉각 단계에서 필요한 시간은 최고온부에서의 온도를 70℃까지 낮추는데 필요한 시간이다. 이는 이하의 예에서 모두 동일하다.
(B) 표본(B)가 가열단계에서 모든 노즐(70a, 70b, 70a', 70b')을 통해 과열 증기를 분사하고, 냉각 단계에서 상부의 노즐(70a, 70b)만을 통해 냉각수를 분사하고, 이어서 단지 냉각 공기만을 분사하고, 이와 함께 냉각수를 파이프(76)를 통해 공기를 흡입함으로써 강제 제거함으로써 성형되었다. 이 경우 제2 및 이어지는 사이클의 가열 단계에서 필요한 시간을 약 47 초이었고, 가열 단계중의 온도차는 12 ℃ 이하이었으며, 냉각 단계에 필요한 시간은 약 44초 이었고, 냉각 단계 중의 온도차는 10℃ 이하이었다. 또한 한 사이클에 필요한 시간은 약 121 초이었다.
(C) 표본(C)가 가열단계에서 하부의 노즐(70a', 70b')을 통해 과열 증기를 분사하고, 냉각 단계에서 상부의 노즐(70a, 70b)만을 통해 냉각수 등을 분사함으로써 성형되었다. 이 경우 제2 및 이어지는 사이클의 가열 단계에서 필요한 시간은 약 62 초이었고, 가열 단계중의 온도차는 22℃ 이하이었으며, 냉각 단계에 필요한 시간은 약 53초 이었고, 냉각 단계 중의 온도차는 16℃ 이하이었다. 또한 한 사이클에 필요한 시간은 약 145 초이었다.
(D) 표본(D)가 가열단계에서 하부의 노즐(70a', 70b')을 통해 과열 증기를 분사하고, 냉각 단계에서 상부의 노즐(70a, 70b)만을 통해 냉각수를 분사하고, 이어서 단지 냉각 공기만을 분사하고, 이와 함께 냉각수를 파이프(76)를 통해 공기를 흡입함으로써 강제 제거함으로써 성형되었다. 이 경우 제2 및 이어지는 사이클의 가열 단계에서 필요한 시간을 약 56초 이었고, 가열 단계중의 온도차는 15℃ 이하이었으며, 냉각 단계에 필요한 시간은 약 51초 이었고, 냉각 단계 중의 온도차는 12 ℃이하이었다. 또한 한 사이클에 필요한 시간은 약 137초이었다.
(E) 표본(E)가 가열단계에서 모든 노즐(70a, 70b, 70a', 70b')을 통해 과열 증기를 분사하고, 냉각 단계에서 모든 노즐(70a, 70b, 70a', 70b')을 통해 냉각수 등을 분사함으로써 성형되었다. 이 경우 제2 및 이어지는 사이클의 가열 단계에서 필요한 시간을 약 83초이었고, 가열 단계중의 온도차는 34℃ 이하이었으며, 냉각 단계에 필요한 시간은 약 77초 이었고, 냉각 단계 중의 온도차는 50℃ 이하이었다. 또한 한 사이클에 필요한 시간은 약 190초이었다.
전술한 바와 같이, 표본(A 내지 D)의 성형은 비교적 짧은 기간으로 수행될 수 있었지만, 비교예(E)의 성형은 표본(A 내지 D)보다 더 긴 시간을 필요로 했다. 각 표본을 비교하면, 성형된 표본(A 내지 D) 및 비교예(E) 모두는 표면 광택값은 95%이고 모서리부의 곡률은 0.5 이하인 양호한 품질을 가졌다. 즉 성형 제품의 전사 특성은 모든 표본(A 내지 D) 및 비교예(E)에서, 종래의 취입 성형에서 얻어질 수 없었던 작은 곡률의 모서리부를 갖는 성형 제품이 높은 치수 안정성으로 정밀하게 형성될 수 있었다는 점에서 만족스러웠다.
그러나 비교예(E)의 성형 공정의 경우, 가열 단계의 시간이 표본(A 내지 D)에서와 같이 단축될 때, 성형면의 최저온부의 최종 온도는 140℃에 도달할 수 없어, 성형 제품의 표면에 불량 전사부를 초래하였다.
또한 비교예(E)의 성형 공정의 경우, 냉각 단계의 시간이 표본(A 내지 D)에서와 같이 단축될 때, 성형면의 최고온부의 최종 온도는 70℃로 낮춰질 수 없어, 성형 제품의 발출 실패를 초래하였다.
주형의 외부 치수 = 460(L) x 560(W) x 720(H) mm 이고,
성형 제품의 치수 = 120(L) x 40(W) x 480(H) mm 이었다.
"다른 예들"
본 발명의 다른 예 및 비교예들이 설명된다. 이하의 예 및 비교예에서, ABS 수지가 열가소성 수지로 사용된다. 열가소성 수지 재료는 (일본 합성 고무 주식회사에 의해 제조되고, 비캣 연화 온도는 105℃이고, 205℃에서의 종탄성 계수는 0.3 kg/㎠인) ABS45A이다.
이하의 예 및 비교예에서 상자형 성형 제품을 만들기 위해 ABS 수지(일본 합성 고무 ABS45A)를 사용하여 취입 성형이 수행되었다. 즉 각 예 및 비교예에서, 제25도에 도시된 바와 같이, ABS 수지가 용융되고 압출기(81)에 의해 축적기 다이(82)로 공급되었다. 축적이 다이에서 중공 원통형 패리슨(P)이 형성되고 하향 공급된다. 그후 패리슨(P)은 취입 성형을 수행하기 위해 주형(3)들(예 A 내지 C, 비교예 a 내지 e) 중 하나에 설치된다.
여기에서 압출기(81)의 스크루 직경은 55 mm이고, 최대 압출 용량은 2000cc이다. 한편 축적기 다이(82)로부터 공급된 패리슨의 직경은 100 mm이고, 그 온도는 200℃이다. 주형(3)으로의 공급 시간은 어느 경우에도 2초이다. 또한 주형의 폭은 250 mm 이고, 그 높이는 600 mm이고, 그 두께는 50 mm이다. 주형에 인가되는 최대 클램핑력은 15톤이다. 각 주형 반부의 성형면은 경면이다.
한편, 취입 성형을 시작할 때, 어느 주형에서나, 패리슨(P) 및 주형(3)의 성형면 사이에 10 초동안 30mmHg의 진공을 유지함에 의해 패리슨의 외주연은 흡입력에 의해 성형면에 접촉되거나 근처에 위치된다. 이 작동중 주형 공동에 배치된 공기 공급 바늘이 패리슨으로 삽입된다. 패리슨(P)의 내부 중공 공간에 7 kg/㎠의 압력의 공기를 계속 공급함으로써 패리슨의 외주연은 주형의 성형면에 견고하게 밀착된다. 즉 성형 또는 취입 압력을 7 kg/㎠으로 설정함에 의해 성형이 수행된다. 클램핑력은 모든 경우에 15톤이었다.
다음에 각 주형에 대해 상이한 조건에 대한 설명이 주어진다.
[예 A]
주형은 제28도에 도시된 시스템에 의해 가열되고, 제34도에 도시된 시스템에 의해 냉각되었다. 즉 50℃의 성형면 온도를 갖는 주형 몸체(3a, 3b)에 패리슨(P)의 외주연이 견고하게 밀착되었다. 그후 주형 몸체(3a, 3b)의 성형면을 주형 몸체(3a, 3b) 및 주몸체(4a, 4b) 사이에 한정된 각 공간(BA, BB)에 제공된 발열체(전기히터)(50a, 50b)를, 로드(50a2, 50b2)를 통한 유압 실린더(50a1, 50b1)의 작용에 의해 주형 몸체(3a, 3b)의 후방면에 접촉시킴으로써, 120℃로 가열되었다. 또한 각 발열체(50a, 50b)는 냉각중 유압 실린더(50a1, 50b1)의 작용에 의해 각 초기 위치로 후퇴되었다. 제28도에서 1a, 1b는 단열 몸체를 나타낸다.
한편 패리슨(P)의 외부면을 주형 몸체(3a, 3b)의 성형면으로 견고하게 밀착시킨 후 냉각수(가압수)가 파이프(71a, 71b)를 통해 공간(BA, BB)으로 분사되었다. 냉각수의 유동률은 초당 100 cc이었다. 또한 분사 방향은 성형 몸체(3a, 3b)의 후방면을 향한 방향이었다. 이에 의해 열교환이 후방면에서 일어나 냉각수를 증발시키고 동시에 주형 몸체(3a, 3b)는 냉각되었다. 냉각 시간은 30 초이었다. 한편 증기는 진공 펌프(P0)에 의해 파이프(76a, 76b)를 통해 흡입 및 배출되었다. 즉 공간(BA, BB)은 냉각수의 증발을 촉진시키는 진공 상태이었다.
냉각후 성형 제품의 가스의 환기가 수행되고 제품은 주형의 개방 또는 클램핑 해제후 방출되었다. 이때 경면의 전사 상태는 아주 양호하였다. 또한 제품은 굽힘이나 휨이 없었으며 높은 치수 정밀도를 나타내었다. 성형 제품의 발출까지의 소요 시간은 60 초이었고, 전체 사이클 시간은 70 초이었다. 성형면상에 그레인면을 갖는 주형의 경우에도 유사한 결과가 얻어졌다.
[예 B]
주형은 제29도에 도시된 시스템에 의해 가열되고, 제33도에 도시된 시스템에 의해 냉각되었다. 즉 50℃의 성형면 온도를 갖는 주형 몸체(3a, 3b)에 패리슨(P)의 외주연이 확실하게 밀착되었다. 그 후 제29도에 도시된 바와 같이, 각 공간(BA, BB)에 제공된 라인 응결형 히터(51a, 51b)에 의해, 열이 각 주형 몸체(3a, 3b)의 후방면으로 복사되어 성형면을 120℃로 가열하였다. 이 가열은 패리슨(P)로의 공기의 공급 개시 2초 후에 중단되었다.
라인 응결형 히터(51a, 51b)에 의한 가열의 종료 후, -10℃의 공기가 제33도에 도시된 바와 같이, 파이프(71a, 71b)를 통해 공간(BA, BB)으로 분당 50 l의 유동률로 공급되었다. 공기의 공급은 분산 노즐에 의해 수행되어 공기는 주형 몸체 (3a, 3b)의 후방면을 향해 분사되었다. 이에 의해 열교환이 후방면에서 일어나 주형 몸체(3a, 3b)를 후방에서 냉각하였다. 각 공간(BA, BB)에 공급된 공기는 열교환후 파이프(76a, 76b)를 통해 배출되었다.
냉각후 성형 제품내의 가스의 환기가 수행되고 제품은 주형의 개방 후 발출되었다. 제품은 우수한 경면 전사 성능을 나타내었다. 또한 제품은 굽힘이나 휨이 없었으며 높은 치수 정밀도를 나타내었다. 성형 제품의 발출까지의 소요 시간은 110 초이었고, 전체 사이클 시간은 130 초이었다. 성형면상에 그레인 패턴을 갖는 주형의 경우에도 유사한 결과가 얻어졌다.
[예 C]
주형은 제27도에 도시된 시스템에 의해 가열되고, 제34도에 도시된 시스템에 의해 냉각되었다. 즉 50℃의 성형면 온도를 갖는 주형 몸체(3a, 3b)에 패리슨(P)의 외주연이 견고하게 밀착되었다. 그 후 제27도에 도시된 바와 같이, 150℃ 온도의 가열 증기가 파이프(71a, 71b)를 통해 주형 몸체(3a, 3b)의 후방면으로 분사되었다. 이에 열교환이 주형 몸체(3a, 3b)의 후방면에서 일어나 가열 증기를 액적으로 응결시키고, 이와 함께 주형 몸체(3a, 3b)의 전방면(성형면)은 120℃로 가열되었다. 액적은 압력 수정 밸브(77a, 77b)에 의해 파이프(76a, 76b)로부터 배출되었다.
150℃의 온도의 가열 증기에 의한 가열의 종료후, 주형몸체(3a, 3b)는 제 34도에 도시된 시스템에 의해 80℃까지 냉각되었다.
냉각후 성형 제품내의 가스의 환기가 수행되고 제품은 주형의 개방후 발출되었다. 제품은 우수한 경면 전사 성능을 나타내었다. 또한 제품은 굽힘이나 휨이 없었으며 높은 치수 정밀도를 나타내었다. 성형 제품의 발출까지의 소요 시간은 65 초이었고, 전체 사이클 시간은 75 초이었다. 성형면상에 그레인 패턴을 갖는 주형의 경우에도 유사한 결과가 얻어졌다.
[비교예]
비교예(a 내지 e)의 각 주형은 성형면이 주몸체와 일체인 구성을 갖는다. 따라서 주형은 단열 몸체를 갖지 않는다. 그러므로 주형이 성형면을 깨끗하게 가열하기 위해 가열될 때 많은 시간이 냉각을 위해 필요하였다.
성형시 각 주형의 온도는 비교예(a)에서 50℃, 비교예(b)에서 120℃, 비교예(c)에서 170℃, 비교예(d)에서 30℃, 비교예(e)에서 150℃이었다. 즉 비교예(a, d)는 저온이고, 비교예(b, c, e)는 고온이었다.
그러므로 각 성형 제품이 경면 상태는, 중간 온도로 가열된 비교예(a)에서는 보통이고, 고온으로 가열된 비교예(b, c, e)에서는 우수하고, 저온으로 가열된 비교예(d)에서는 불합격이었다.
한편 성형 제품을 발출하는 데 필요한 시간 및 전체 사이클 시간은, 중간 온도로 가열된 비교예(a)에서는 60 초 및 70 초이고, 고온으로 가열된 비교예(b)에서는 150 초 및 170 초이고, 고온으로 가열된 비교예(c)에서는 290 초 및 310 초이고, 저온으로 가열된 비교예(d)에서는 45 초 및 55 초이고, 고온으로 가열된 비교예(e)에서는 250 초 및 280 초이었다. 즉 더 높은 온도는 더 긴 제품 발출 시간과 더 긴 사이클 시간을 요구하였으나, 경면의 상태는 양호하였다.
전술한 바와 같이, 비교예의 주형에서, 경면이 고온 가열에 의해 만족스럽게 전사되기는 하였지만 제품을 발출하는 데와 전체 사이클에 긴 시간을 필요로 하는 문제를 본래적으로 갖는다.
유사한 결과가 그레인면을 갖는 제품 성형에서 얻어졌다.
비교예(f)가 예(A)의 성형 공정에서 120℃에서 성형면을 가열한 후 패리슨을 견고하게 밀착됨으로써 성형되었다. 이어지는 공정은 예(A)와 동일하였다. 얻어진 제품은 경면 전사능력과, 휨 방지 능력과, 치수 정밀도와, 성형 안정성면에서 예(A) 보다 못하였다.
[다른 예]
예(A 내지 C)에 대한 전술한 설명이 제27도, 제28도, 제29도, 제33도 및 제34도에 도시된 시스템에 대해 주어졌지만, 제30도 내지 제32도에 도시된 시스템에 의해 가열하는 것이 가능하다. 제30도는 파이프(71a, 71b)를 통해 가열 가스를 공급하고 가스를 열교환후 파이프(76a, 76b)를 통해 환기시킴으로서 성형면을 가열하는 시스템이다. 제31도는 주형 몸체(3a, 3b)의 성형면측에 라인 응결형 히터(51a, 51b)를 잠정적으로 삽입함에 의해 성형면을 가열하는 시스템이다. 또한 제32도는 주형 몸체(3a, 3b)의 성형면측에 공기 공급 파이프(53a, 53b)를 잠정적으로 삽입함에 의해 성형면을 가열하는 시스템이다.
전술한 가열 시스템에 더하여, 고주파를 사용하는 가열 시스템과, 적외선을 사용하는 가열 시스템 등이 사용될 수 있다. 또한 가열 증기를 얻는 방법으로서 유도 가열 시스템이 사용될 수 있다.
본 발명이 예시적 실시예에 관해 기술되었지만, 당해 기술 분야에 숙련된 자에 의해 본 발명의 정신 및 범주에서 벗어남이 없이 전술한 것 및 다른 다양한 변화, 생략 및 부가가 가능한 것이 이해되어야 한다. 그러므로 본 발명은 전술한 특정 실시예에 제한되지 않으며, 첨부된 청구 범위에 설정된 특징에 관해 보호되는 범주 및 그 등가물내에서 실시될 수 있는 모든 가능한 실시예를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (15)

  1. 융용된 가소성 수지를 100 kg/㎠ 이하의 압력하에서 주형의 성형면에 견고하게 밀착시키고 경화시킴으로써 성형 제품을 얻는 성형 장치에 있어서,
    주형 주몸체와,
    성형면이 한정되는 주형 몸체와,
    상기 성형면 후방의 공간을 단열 방식으로 유지하면서 상기 주형 몸체를 상기 주형 주몸체에 대해 지지하고, 0.001 내지 1 Kcal/mh℃의 열전도성과 0.01 내지 10kg/㎠의 종탄성 계수를 갖는 적어도 하나의 단열 지지 부재를 포함하는 지지 수단과,
    성형면의 후방으로부터 상기 성형면을 상기 열가소성 수지의 비캣 연화 온도 (T)℃ 이상의 온도로 가열하는 가열 수단과,
    성형면의 후방으로부터 상기 성형면을 [열가소성 수지의 비캣 연화 온도(T) - 10]℃ 이하의 온도로 냉각하는 냉각 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지지 수단은 열팽창의 차이에 의한 상기 주형 몸체 및 상기 주형 주몸체 사이의 상대 변위를 수용하고 상기 공간을 밀봉하는 밀봉 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가열 수단은 상기 성형면에 상기 열 가소성 수지를 밀착시키는 동시에 또는 그 이후에 상기 공간에 가열 매체를 공급하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가열 수단은 1x104내지 4.5x104kg/㎠의 체적 타성 게수를 갖는 가열 유체를 포함하고, 상기 가열 유체는 상기 성형면에 상기 열 가소성 수지를 밀착시키는 동시에 또는 그 이후에 상기 공간에 공급되어 유지되는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 공간으로의 유체의 도입 및 배출을 제어하는 제어 수단과, 상기 성형면에 인가되는 압력에 대응하여 상기 공간 내의 상기 유체의 압력을 제어하는 압력 제어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 가열 수단은 상기 성형면의 후방면에 대향인 공간 내의 위치에 배열된 복사 가열 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 공간을 각각 상기 성형면의 후방면의 일부를 내주연으로 포함하는 복수의 공간들로 분할하는 적어도 하나의 구획벽을 더 포함하고, 상기 가열 수단은 상기 분할된 공간들의 상기 내주연을 독립적으로 가열하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
  8. 제1항에 있어서, 가압된 유체를 상기 공간으로 공급하는 제1 가압 유체 공급 수단과, 상기 성형면으로 상기 열가소성 수지를 억압하는 가압 유체를 공급하는 제2 가압 유체 공급 수단과, 상기 가압 유체들중의 하나의 가압 유체의 압력을 다른 하나의 가압 유체의 압력에 추종하게 하는 압력 조정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
  9. 제3항에 있어서, 상기 냉각 수단은 성형 종료 이후에 냉각 유체를 상기 공간으로 공급하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 냉각 유체는 액체 상태 냉각 매체이고, 상기 공간에서 상기 성형면의 후방에 퇴적되고 잔존하는 액체 상태 냉각 매체를 강제로 제거하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 장치.
  11. 주형 주몸체와,
    성형면이 한정되는 주형 몸체와,
    상기 성형면 상기 후방의 공간을 단열 방식으로 유지하면서 상기 주형 몸체를 상기 주형 주몸체에 대해 지지하고, 0.001 내지 1 Kcal/mh℃의 열전도성과 0.01 내지 10kg/㎠의 종탄성 계수를 갖는 단열 지지 부재를 적어도 포함하는 지지 수단과,
    성형면의 후방으로부터 상기 성형면을 상기 열가소성 수지의 비캣 연화 온도 (T)℃ 이상의 온도로 가열하는 가열 수단과,
    성형면의 후방으로부터 상기 성형면을 [열가소성 수지의 비캣 연화 온도(T) - 10]℃ 이하의 온도로 냉각하는 냉각 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 성형 장치를 사용하고,
    상기 성형면들 사이에 [비캣 연화 온도 (T) + 100]℃의 온도에서 종탄성 계수를 갖는 열가소성 수지로 만들어진 패리슨을 공급하는 단계와,
    상기 패리슨의 내측으로부터 100 kg/㎠이하의 압력을 인가함으로써 상기 패리슨의 외부면을 상기 성형면들에 견고하게 밀착시키는 단계와,
    상기 가열 수단에 의해 상기 성형면을 그 후방으로부터 가열하여 비캣 연화 온도 (T)℃ 이상의 온도로 상기 성형면의 온도를 상승시키는 단계와,
    상기 냉각 수단에 의해 상기 성형면을 그 후방으로부터 냉각하여 [비캣 연화 온도(T) - 10]℃ 이하의 온도로 성형면을 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 취입 성형 공정.
  12. 제11항에 있어서, 가열 수단에 의한 상기 가열 단계는 패리슨을 상기 성형면에 견고하게 밀착시키는 단계와 동시에, 또는 패리슨을 성형면에 견고하게 밀착시키는 단계 후에 수행되는 것을 특징으로 하는 취입 성형 공정.
  13. 제11항에 있어서, 상기 패리슨 및 상기 성형면 사이에 수지 필름을 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 취입 성형 공정.
  14. 주형 주몸체와,
    성형면이 한정되는 주형 몸체와,
    상기 성형면 상기 후방의 공간을 단열 방식으로 유지하면서 상기 주형 몸체를 상기 주형 주몸체에 대해 지지하고, 0.001 내지 1 Kcal/mh℃의 열전도성과 0.01 내지 10kg/㎠의 종탄성 계수를 갖는 단열 지지 부재를 적어도 포함하는 지지 수단과,
    성형면의 후방으로부터 상기 성형면을 상기 열가소성 수지의 비캣 연화 온도 (T)℃ 이상의 온도로 가열하는 가열 수단과,
    성형면의 후방으로부터 상기 성형면을 [열가소성 수지의 비캣 연화 온도(T) - 10]℃ 이하의 온도로 냉각하는 냉각 수단을 포함하는 성형 장치를 사용하고,
    상기 성형면들 사이에 [비캣 연화 온도 (T) + 100]℃의 온도에서 종탄성 계수를 갖는 열가소성 수지로 만들어진 패리슨을 공급하는 단계와,
    상기 패리슨 내에 발포 성분을 공급하는 단계와,
    상기 패리슨의 내측으로부터 100 kg/㎠이하의 압력을 인가함으로써 상기 패리슨의 외부면을 상기 성형면들에 견고하게 밀착시키는 단계와,
    상기 가열 수단에 의해 상기 성형면을 그 후방으로부터 가열하여 비캣 연화 온도 (T)℃ 이상의 온도로 상기 성형면의 온도를 상승시키고, 상기 발포 성분의 발포를 일으키는 단계와,
    상기 냉각 수단에 의해 상기 성형면을 그 후방으로부터 냉각하여 [비캣 연화 온도(T) - 10]℃ 이하의 온도로 성형면을 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 취입 성형 공정.
  15. 주형 주몸체와,
    성형면이 한정되는 주형 몸체와,
    상기 성형면 후방의 공간을 단열 방식으로 유지하면서 상기 주형 몸체를 상기 주형 주몸체에 대해 지지하는 수단과,
    성형면의 후방으로부터 상기 성형면을 가열하는 가열 수단과,
    성형면의 후방으로부터 상기 성형면을 냉각하는 냉각 수단과,
    가압 유체를 상기 공간에 공급하는 제1 가압 유체 공급 수단과,
    상기 성형면으로 열가소성 수지를 억압하는 가압 유체를 공급하는 제2 가압 유체 공급 수단을 포함하는 성형장치를 사용하고,
    상기 성형면들 사이에 열가소성 수지로 만들어진 패리슨을 공급하는 단계와,
    상기 제2 가압 유체 공급 수단에 의해 상기 패리슨에 공급되는 유체의 압력을 인가하여 상기 패리슨의 외부면을 상기 성형면들에 견고하게 밀착시키고, 상기 제1 및 제2 가압 유체 공급 수단들 중 하나의 가압 유체 공급 수단으로부터 공급된 유체의 압력을 다른 하나의 가압 유체 공급수단으로부터 공급된 유체의 압력에 추종하게 하는 단계와,
    상기 가열 수단에 의해 상기 성형면을 그 후방으로부터 가열하는 단계와,
    상기 냉각 수단에 의해 상기 성형면을 그 후방으로부터 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 취입 성형 공정.
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