KR100320515B1 - 실리콘 고무를 이용한 금형 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실리콘 고무를 부분적으로 적용한 금형을 제작할 수 있도록 하여 성형제품의 치수정밀도를 보다 향상시키기 위하여,
성형할 제품의 기본모델(Master) 및 제품의 표면 형상으로 이루어진 지그를 만드는 제1단계와; 상기 지그 위에 기본모델(Master)을 안착시키고, 이 기본모델 위로 하부 패드를 적층하고 이 하부 패드에 주조용 환봉을 삽입하는 제2단계와; 상기 하부 패드 위로 백킹재(backing material)를 주입하여 하부 프레임을 제작하는 제3단계와; 상기 하부 패드와 주조용 환봉을 제거하고, 하부 패드가 제거된 공간으로 실리콘고무를 주입하여 하부 금형을 제작하는 제4단계와; 상기 하부 금형에서 상기 지그를 제거하고, 기본모델 위의 지그가 제거된 공간으로 상부 패드를 적층하고 이 상부 패드에 주조용 환봉을 삽입하는 제5단계와; 상기 상부 패드 위로 백킹재(Backing material)를 주입하여 상부 프레임을 제작하는 제6단계와; 상기 상부 패드와 주조용 환봉을 제거하고, 이 상부 패드가 제거된 공간으로 실리콘 고무를 주입하여 상부 금형을 제작하는 제7단계를 포함하여 이루어지는 실리콘 고무를 이용한 금형 제조 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 실리콘 고무를 이용한 금형 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제품이 형성되는 부분만을 실리콘층으로 형성하고 그 외의 부분은 타 재질로 형성할 수 있는 금형 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 제품의 성형에 주로 이용되고 있는 RIM 또는 진공주형(V.C) 금형은 제작하고자 하는 제품의 형상에 따라서 금형을 제작해야 하므로 이로 인해 금형 제작비가 많이 소요되고, 작업 시간이 많이 걸리기 때문에 소량의 다품종 제품을 형상에 관계없이 제작하는 경우에 있어서는 실리콘 고무를 이용한 금형의 제조나 에폭시 수지를 이용한 금형의 제조가 이용되어 왔다.
이 중 종래의 실리콘 고무를 이용한 금형의 제조방법은, 도 3에 도시한 바와 같이, 성형할 제품의 표면 형상으로 이루어진 지그(Jig,112)와 제품의 기본모델(Master,114)을 만드는 단계(a)와, 이 지그 위에 기본모델(Master,114)을 안착시키고(b), 이 기본모델 위로 실리콘고무를 주입하여 하부 금형(116)을 제작하는 단계(c)와, 이 하부 금형(116)을 반전한 후에 상기 지그(112)를 제거하고, 기본모델 위의 지그가 제거된 공간으로 실리콘고무를 주입하여 상부 금형(118)을 제작하는 단계(d)로 이루어졌다.
상기와 같이 실리콘고무를 금형의 전체에 걸쳐서 제조하는 경우에는, 제품의 성형은 통상적으로 고압(1~1.5 MPa)하에서 이루어지는데 이 때 실리콘 고무는 유연성을 지니므로 고압작용시 금형 전체가 변형되게 되며, 또한 실리콘 고무의 열팽창계수는 0.01정도로서 금형 전체가 실리콘 고무로 형성될 경우에는 전체적인 열팽창 변형은 더욱 심각하여 성형제품의 치수정밀도가 저하되는 요인이 되었다.
한편, 종전의 에폭시 수지를 이용한 금형 제작 방법도 에폭시 수지의 특성상 작업의 난이도가 높고 금형이 신축성이 없어 탈형시 제품의 변형이 심한 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 실리콘 고무를 부분적으로 적용한 금형을 제작할 수 있도록 하여 성형 제품의 치수 정밀도를 보다 향상시키기 위한 금형 제조 방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명에 의한 금형 제조 방법의 제조단계의 전체 단계도,
도 2는 본 발명에 의한 금형 제조 방법의 다른 실시예의 제조단계의 일부 단계도,
도 3은 종래기술에 의한 금형 제조 방법의 제조단계의 전체 단계도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
12 : 기본모델(Master) 14 : 지그
16 : 하부 패드 18 : 주조용 환봉
20 : 외곽틀 22 : 하부 프레임
24 : 실리콘 주입로 26 : 하부 금형
28 : 하부 실리콘부 30 : 상부 패드
34 : 상부 프레임 36 : 상부 금형
38 : 상부 실리콘부 40 : 결합부재
42 : 볼트
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
성형할 제품의 기본모델(Master) 및 제품의 표면 형상으로 이루어진 지그를 만드는 제1단계와; 상기 제1단계후에 상기 지그 위에 기본모델(Master)을 안착시키고, 이 기본모델 위로 하부 패드를 적층하고 이 하부 패드에 주조용 환봉을 삽입하는 제2단계와; 상기 제2단계후에 상기 하부 패드 위로 백킹재(backing material)를 주입하여 하부 프레임을 제작하는 제3단계와; 상기 제3단계후에 상기 하부 패드와 주조용 환봉을 제거하고, 하부 패드가 제거된 공간으로 실리콘 고무를 주입하여 하부 금형을 제작하는 제4단계와; 상기 제4단계후에 상기 하부 금형에서 상기 지그를 제거하고, 기본모델 위의 지그가 제거된 공간으로 상부 패드를 적층하고 이 상부 패드에 주조용 환봉을 삽입하는 제5단계와; 상기 제5단계후에 상기 상부 패드 위로 백킹재(Backing material)를 주입하여 상부 프레임을 제작하는 제6단계와; 상기제6단계후에 상기 상부 패드와 주조용 환봉을 제거하고, 이 상부 패드가 제거된 공간으로 실리콘 고무를 주입하여 상부 금형을 제작하는 제7단계를 포함하여 이루어지는 실리콘 고무를 이용한 금형 제조 방법을 제공한다.
이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 금형 제조단계를 나타내는 단면도로서, 금형의 제작과정을 도 1의 (A)부터 (G)까지 순서대로 도시하였다.
먼저, 성형할 제품의 기본모델(Master,12)과, 제품의 표면형상으로 이루어진 지그(14)를 제작한다.(A)
상기 지그(14)의 제작은 스티로폴 가형상을 준비하여 그 위에 수치제어 공작기계로 NC가공을 하여 표면의 형상을 얻게 되는데, 특히 보스(Boss)나 리브(Rib)부에는 수지를 적층한 후에 NC가공을 한다.
상기에서 마스터(12)와 지그(14)를 제작한 후에는 서로를 결합하고, 마스터 위로는 하부 패드(16)를 적층한다.(B)
상기 하부 패드(16)는 프레임상에 실리콘 고무를 적층하기 위한 공간확보를 위하여 미리 적층하여 두는 것으로서 10~15㎜정도의 두께로 형성한다.
이 때, 후술하는 하부 금형을 완성하는 단계(D)에서 상기 하부 패드(16)가 적층된 공간으로 실리콘 고무를 주입하기 위한 주입로를 프레임상에 확보하기 위하여 하부 패드상의 다수개소에는 주조용 환봉(18)을 미리 삽입하여 둔다.
상기에서 하부 패드(16)를 적층한 후에는 지그 등을 외곽틀(20)에 삽입하고는 상기 하부 패드 위로 백킹재(Backing Material)를 주입하여 하부 프레임(22)을 제작한다.(C)
상기 하부 프레임(22)의 제작에 이용되는 백킹재로는 규사를 이용할 수 있는데 이 규사는 내화도(耐火度)가 높고 냉각시 수축현상이 없으며 가격이 저렴한 장점이 있는 반면에 결합력이 약하므로, 이에 혼합용 수지를 혼합하여 하부 프레임을 형성하는 것도 바람직하다.
상기에서 하부 프레임(22)을 제작한 후에는 상기 하부 패드(16)와 주조용 환봉(18)을 제거하고, 이 주조용 환봉(18)이 제거되면서 확보된 실리콘 주입로(24)를 통하여 실리콘 고무를 주입하여 하부 금형(26)을 완성한다.(D)
상기 하부 금형(26)에서 하부 실리콘부(28)는 하부 패드(16)가 제거되면서 확보된 공간상으로 적층 형성되게 되며, 별도의 고정 부재없이 하부 프레임(22)과 마스터(12)사이에 적층되는데, 이는 제품의 성형후에 탈형시 제품과 함께 실리콘 고무가 탈형되도록 하여 탈형이 용이하고 제품에 손상을 주지 않도록 하기 위함이다.
상기와 같이 하부 금형을 완성한 후에는 상부 금형을 제작하기 위한 단계로서, 먼저, 하부 금형(26)을 반전한 후에 상기 지그(14)를 제거하고, 마스터(12) 위로 상부 패드(30)를 적층한다.(E)
여기서 상기 (B)단계와 동일한 목적으로 상부 패드(30)상으로는 주조용 환봉(18)을 다수개소에 삽입한다.
상기에서 상부 패드(30)를 적층한 후에는 하부 금형 등을 외곽틀(20)에 삽입하고는 상기 상부 패드(30) 위로 백킹재(Backing Material)를 주입하여 상부 프레임(34)을 제작한다.(F)
상기 상부 프레임(34)의 제작에 이용되는 백킹재로는 하부 프레임(22)과 동일한 목적으로 규사 또는 규사와 혼합용 수지의 혼합물을 이용한다.
상기에서 상부 프레임(34)을 제작한 후에는 상기 상부 패드(30)와 주조용 환봉(18)을 제거하고, 이 주조용 환봉(18)이 제거되면서 확보된 실리콘 주입로(24)를 통하여 실리콘 고무를 주입하여 상부 금형(36)을 완성하면 본 발명에 의한 금형 제조 방법은 완료된다.(G)
여기서 상기 실리콘 고무는 상기 상부 패드(30)가 제거되면서 확보된 공간상으로 적층되어 상부 실리콘부(38)를 형성한다.
한편, 상기 상부 실리콘부(38)는 상기 하부 실리콘부(28)와는 달리 별도의 고정부재에 의하여 상부 프레임(34)의 하부에 고정되는 것이 바람직한데, 이는 제품의 성형후에 탈형시 상부 실리콘 고무가 상부 프레임과 함께 분리되도록 하여 제품이 하부 실리콘 고무 상에 남도록 하여 탈형이 용이하게 이루어지도록 하기 위함이다.
이를 위하여, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 (G)단계에서는 실리콘 고무를 주입하기 전에 상기 상부 프레임(34)의 하부에 철망과 같은 결합부재(40)를 체결볼트(42)등으로 고정시켜 둔 후에 실리콘 고무를 주입하게 되면 실리콘 고무가 이 결합부재(40)를 매개로 상부 프레임(34)에 고정되게 된다.(G')
또한, 제품과의 분리가 보다 용이하도록 상기 상부 실리콘 고무는 이형성(離型性)이 좋은 오일브리드형(Oil breed type)을 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 이루어지는 금형 제조방법에 의한 금형의 적층 구조를 도 1의 (H) 및 도 2를 참고로 하여 살펴보면, 하부 금형(26) 위로 제품의 하부와 동일한 마스터부(12)가 형성되고, 그 위로 제품의 상부와 동일한 공간을 형성하는 상부 금형(36)이 결합되는데, 하부 금형(26)은 규사 등으로 이루어지는 하부 프레임(22)과 실리콘 고무로 이루어지는 하부 실리콘부(28)로 구성되고, 상부 금형(36)은 규사 등으로 이루어지는 상부 프레임(34)과 실리콘 고무로 이루어지는 상부 실리콘부(38)로 구성된다.
상기와 같이 이루어지는 실리콘 고무를 이용한 금형 제조 방법은 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 그 외의 다양한 변형이나 변경이 가능한 것은 물론이다.
예컨대, 상기에서 상부 프레임과 하부 프레임을 규사 외에 에폭시 등을 주입하여 금형을 제작할 수도 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 의한 실리콘 고무를 이용한 금형 제조 방법은 제품이 형성되는 부위만 실리콘 고무층으로 형성하고 그 외의 부위는 치수 변형이 거의 없는 규사층으로 형성할 수 있으므로 금형의 변형이 적어 성형제품의 치수정밀도가 향상되는 잇점이 있다.
또한, 제품의 탈형 과정에 있어서 제품은 하부 실리콘 고무와 함께 금형으로부터 탈형한 후에 다시 제품을 분리하게 되므로 탈형시의 비틀림이나 휨 변형이 적고 동시에 실리콘 고무의 물리적인 손상도 적기 때문에 제품의 치수정밀도 향상 뿐만 아니라 한 개의 금형으로써 보다 많은 제품을 생산할 수 있다.
Claims (4)
- 성형할 제품의 기본모델(Master) 및 제품의 표면 형상으로 이루어진 지그를 만드는 제1단계(A)와;상기 제1단계후에 상기 지그 위에 기본모델(Master)을 안착시키고, 이 기본모델 위로 하부 패드를 적층하고 이 하부 패드에 주조용 환봉을 삽입하는 제2단계(B)와;상기 제2단계후에 상기 하부 패드 위로 백킹재(backing material)를 주입하여 하부 프레임을 제작하는 제3단계(C)와;상기 제3단계후에 상기 하부 패드와 주조용 환봉을 제거하고, 하부 패드가 제거된 공간으로 실리콘고무를 주입하여 하부 금형을 제작하는 제4단계(D)와;상기 제4단계후에 상기 하부 금형에서 상기 지그를 제거하고, 기본모델 위의 지그가 제거된 공간으로 상부 패드를 적층하고 이 상부 패드에 주조용 환봉을 삽입하는 제5단계(E)와;상기 제5단계후에 상기 상부 패드 위로 백킹재(Backing material)를 주입하여 상부 프레임을 제작하는 제6단계(F)와;상기 제6단계후에 상기 상부 패드와 주조용 환봉을 제거하고, 이 상부 패드가 제거된 공간으로 실리콘 고무를 주입하여 상부 금형을 제작하는 제7단계(G)를 포함하여 이루어지는 실리콘 고무를 이용한 금형 제조 방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 제7단계(G)는실리콘 고무가 상기 상부 프레임에 견고히 장착될 수 있도록상기 상부 프레임에 철망을 고정시킨 후에 실리콘 고무를 주입하는 것을 특징으로 하는 실리콘 고무를 이용한 금형 제조 방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 제3,6단계(C,F)는상부 프레임 및 하부 프레임을 형성하기 위한 백킹재로서 규사를 사용하는 것을 특징으로 하는 실리콘 고무를 이용한 금형 제조 방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 제3,6단계(C,F)는상부 프레임 및 하부 프레임을 형성하기 위한 백킹재로서 규사와 혼합성 수지(RESIN)의 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 실리콘 고무를 이용한 금형 제조 방법.
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2000
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