KR100380802B1 - 금형표면의 순간 가열방법 및 그 시스템 - Google Patents

금형표면의 순간 가열방법 및 그 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금형표면의 순간 가열방법 및 시스템에 관한 것으로, 가용상태의 주물을 공급하는 주물공급부(10); 사출성형을 위한 소정의 형태를 갖는 상부 및 하부 금형(20, 30); 상부 및 하부 금형을 제어하는 사출성형 제어장치(50); 고압의 공기 및 기체연료를 동시에 또는 선택적으로 공급하는 공기 및 기체연료 혼합 및 공급장치(90); 공기 및 기체연료 혼합 및 공급장치(90)의 구동을 제어하는 기체연료 혼합 및 공급 제어장치(70); 사출성형 제어장치(50)와 기체연료 혼합 및 공급 제어장치(70)의 제어신호를 인터페이스하기 위한 접속장치(60); 각 장치의 제어, 조건 및 작동상태를 가시적으로 나타내기 위한 제어패널(150)이 포함되어 용융된 주물(합성수지)을 이미 가열된 금형에 채운 다음에 성형하고, 성형된 후에 바로 냉각시켜 사출물의 강도와 열적 성질을 향상시키며, 사출물의 연속 생산 및 자동화를 구현한 것이다.

Description

금형표면의 순간 가열방법 및 그 시스템{Method for Monentarily Heating the Surface of a Mold and System thereof}
본 발명은 금형표면의 순간 가열방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용융된 주물을 이미 가열된 금형에 채운 다음에 성형하고, 성형된 후에 바로 냉각시켜 사출물의 강도와 열적 성질을 향상시키며, 사출물의 연속 생산 및 자동화를 위한 금형표면의 순간 가열방법 및 시스템에 관한 것이다.
종래에 주물(예를 들어, 합성수지 또는 플라스틱, 이하 약칭하여 수지라고 함) 제품을 생산하는 기술분야에서 기술자들은 용융된 수지가 금형에 채워지는 시점에는 금형을 가능한 순간적으로 용융된 수지와 동등한 온도로 가열하고, 수지가 채워진 후에는 신속하게 냉각시키는 기술을 연구해 왔다. 이러한 이유는 현재의 기술이 직면하고 있는 수지 제품의 외관상의 품질문제를 근본적으로 해결함과 동시에 수지의 강도와 열적인 성질을 향상시켜 주고, 또, 생산성을 향상시켜 원가절감을 도모하기 위한 것이었다.
따라서, 기체연료 화염을 이용하여 금형의 표면을 순간적으로 가열하는 금형과, 이를 이용한 성형기술을 현실적으로 적용하기에 이르렀고, 이러한 기술은 생산현장에 적용시에는 자동화 설비 및 장치가 요구되었다. 이와 같은 기체연료의 공급 및 자동 공정화를 위한 제어장치가 상기의 기술을 완성해 주는 보완기술이 된다.
수지를 사출하여 성형하는 제품은 약 200∼350℃ 사이의 고온으로 가열 및 가용상태로 되어진 수지를 상온으로 냉각시켜야 하고, 이를 위하여 사출성형을 위한 금형내에서 수지를 가용상태로 만들지만, 이 가용상태의 수지가 금형내로 충전되기까지는 금형의 온도를 최대한 높게 유지하고, 한번 성형이 된 후에는 신속하게 냉각시키게 하는 것이 가장 효율적이다. 따라서, 금형을 통해서 기체연료의 화염이 발생하는 기술이 개발되었다.
이는 본 발명의 출원인이 기 출원한 독일특허출원 297 08 721.5 및 국제특허출원 WO 98/51460 (발명의 명칭: 기체연료 화염을 이용한 금형표면의 순간 가열용 금형 및 이를 이용한 고온 금형표면가열 합성수지 성형법)으로써, 생산현장에 적용하기 위하여 필요한 관련된 기술이다. 이러한 기술은 합성수지 사출성형을 자동화하여 연속적인 생산을 하기 위한 것이다.
이와 같이 종래의 기술은 합성수지 사출성형에 의한 사출제품을 생산하려는 양산시도가 없었고, 다만 실험적으로 가스 연소장치를 별도로 이용하여 두 면의 금형 사이에 삽입하는 방식으로 시도된 것일 뿐이었다.
이와 같이 종래에 합성수지를 사출성형하여 제품을 생산할 때에 용융된 수지가 금형에 채워지는 시점에서 금형을 가능한 한 순간적으로 용융된 수지와 동등한 온도로 가열하고, 수지가 채워진 후에는 신속하게 냉각시키지 못하여 수지 제품의 외관상의 품질문제를 근본적으로 해결할 수가 없었고, 수지의 강도와 열적인 성질이 저하됨과 동시에 생산성이 열악한 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위한 것으로, 금형을 소정의 온도까지 미리 가열한 후에 용융된 수지를 채워 사출성형하고, 사출성형이 이루어진 즉시 사출성형품을 냉각시킴으로써, 합성수지의 외관상의 품질문제를 해결하고, 수지의 강도 및 열적 성질을 향상시키기 위한 금형표면의 순간 가열방법을 제공하기 위한 것이 목적이다.
또한, 본 발명은 용융된 수지가 채워지는 상부 금형과, 혼합된 기체연료의 공급 및 점화에 의한 화염으로 상부 금형을 가열하는 하부 금형이 포함되고, 이러한 금형으로 공기 및 기체연료를 공급하는 장치와, 기체연료의 사용에 따른 안전장치 및 이를 구동 및 제어하기 위한 제어장치 등이 포함된 금형표면의 순간 가열시스템을 제공하기 위한 것이 다른 목적이다.
또한, 본 발명은 상부 금형 및 하부 금형의 사이에 하나 이상의 코어를 설치하여 코어를 순간 가열할 수 있도록 하고, 가열은 공기 및 기체연료를 이용한 화염 또는 유도가열기를 이용하여 가열하며, 사출성형 과정에서 가열 및 냉각이 이루어지도록 함으로써, 사출성형된 제품의 품질향상을 도모하기 위한 것이 다른 목적이다.
도 1은 본 발명에 따른 기체연료 화염을 이용한 금형표면의 순간 가열시스템의 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 기체연료 화염을 이용한 금형표면의 순간 가열시스템의 공기 및 기체연료의 공급을 위한 배관도,
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 기체연료 화염을 이용한 금형표면의 순간 가열을 위한 과정도,
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에의 다른 실시예로 금형표면의 순간 가열을 위한 과정도,
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 또 다른 실시예로 금형표면의 순간 가열을 위한 과정도,
도 6은 본 발명에 따른 순간 가열시스템의 제어패널의 블록도,
도 7은 본 발명에 따른 유도가열기를 이용한 순간 가열시스템의 구성도,
도 8은 도 7의 금형표면의 순간 가열을 위한 과정도.
♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣
10: 주물공급부 12: 주물
20: 상부 금형 21, 31: 공급관
22, 36: 공급공 23, 34: 분사공
24, 38, 39: 공간부 30: 하부 금형
32: 금형부 35: 제 1코어
37: 제 2코어 40: 점화장치
41: 점화기 42: 화염감지기
44: 고압발생기 50: 사출성형 제어장치
60: 접속장치 70: 기체연료 혼합 및 공급 제어장치
72: 콘트롤러 73: 전압발생기
74, 75: 유도가열기 80: 승강실린더
82: 승강축 83, 84: 리미트스위치
86: 혼합 기체연료 공급관 87: 압축공기 공급관
90: 공기 및 기체연료 혼합 및 공급장치
91: 점화용 공기 및 기체연료 공급라인
92: 점화용 기체연료 혼합 및 공급호스
93, 112, 134: 공압계 101, 120, 144: 유압계
94, 102, 113, 121: 니들밸브
95, 103, 114, 122, 133, 143: 솔레노이드밸브
96, 104, 135, 145: 수동밸브
110: 가열용 공기 및 기체연료 공급라인
111: 가열용 기체연료 혼합 및 공급호스
115, 123: 압력스위치 130: 압축공기 공급라인
131, 141: 유량조절기 132, 142: 여과기
140: 기체연료 공급라인 135: 압축공기 공급부
145: 기체연료 공급부 150: 제어패널
151: 키입력부 152: 감지수단
153: CPU(Central Processing Unit) 154: 알람수단
155: 디스플레이부 156: 계기판
본 발명은 상기의 목적을 위하여, 상부 및 하부 금형의 개방 및 기체연료의 공급을 준비하는 단계와, 상부 및 하부 금형을 소정의 거리로 근접시키고 하부 금형으로부터 기체연료의 분사 및 점화하는 단계와, 기체연료 화염을 상부 금형으로 소정의 시간동안 가열하는 단계와, 기체연료의 차단으로 화염을 소화시키고 상부 및 하부 금형을 닫은 후에 지연시간 없이 상부 금형으로부터 가용상태의 주물을 주입하는 단계와, 하부 금형을 상부 금형으로부터 소정의 거리만큼 개방시킨 후에 고압의 공기를 성형된 사출물에 분사하여 냉각시키는 단계와, 상부 및 하부 금형을 완전히 개방시킨 후에 사출물을 사출하는 단계를 수행하는 금형표면의 순간 가열방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한, 본 발명은 가용상태의 주물을 공급하는 주물공급부; 사출성형을 위한 소정의 형태를 갖는 상부 및 하부 금형; 상부 및 하부 금형을 제어하는 사출성형 제어장치; 고압의 공기 및 기체연료를 동시에 또는 선택적으로 공급하는 공기 및 기체연료 혼합 및 공급장치; 공기 및 기체연료 혼합 및 공급장치의 구동을 제어하는 기체연료 혼합 및 공급 제어장치; 사출성형 제어장치와 기체연료 혼합 및 공급 제어장치의 제어신호를 인터페이스하기 위한 접속장치; 각 장치의 제어, 조건 및 작동상태를 가시적으로 나타내기 위한 제어패널이 포함되어 이루어진 금형표면의 순간 가열시스템을 제공한 것이 특징이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 관하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 기체연료 화염을 이용한 금형표면의 순간 가열시스템의 블록도이고, 도 2는 시스템에 공기 및 기체연료의 공급을 위한 배관도이다.
주물공급부(10)는 가용상태의 주물을 공급하는 것으로, 합성수지나 금속 또는 사출성형이 가능한 재질의 주물을 공급하는 것이다.
상부 금형(20)은 사출성형을 위한 소정의 형태를 갖는 것으로, 상부 금형(20)은 상단에 위치된 주물공급부(10)로부터 주물이 공급되는 공급공(22)과, 공급공(22)을 통해 유입된 주물이 성형되는 공간부(24)와, 상부 금형(20)의 위치를 감지하기 위한 리미트스위치(83)가 포함되어 있다.
또한, 하부 금형(30)은 사출성형을 위한 소정의 형태를 갖는 것으로, 하부 금형(30)은 상부에 사출성형될 사출물의 형상이 형성되어 이루어진 금형부(32)와, 하부 금형(30)내에 형성되어 혼합 기체연료 및 고압의 공기가 공급되는 하부 금형 공급관(31)과, 상기 하부 금형 공급관(31)으로부터 공급되는 혼합 기체연료 및 고압의 공기로 상부 금형(20)을 가열 및 냉각시키기 위한 복수의 분사공(34)과, 고압발생기(44)로부터 발생된 고압을 이용하여 점화기(41)에서 분사된 기체연료를 점화하고 화염감지기(42)에서 점화된 기체연료 화염의 불꽃을 감지하는 점화장치(40)와, 하부 금형(30)의 위치를 감지하기 위한 리미트스위치(84)와, 공기 및 기체연료 혼합 및 공급장치(90)로부터 공급된 공기 또는 혼합된 기체연료를 공급하는 혼합 기체연료 공급관(86)과, 사출성형 제어장치(50)의 제어로 하부 금형(30)을 상승 또는 하강시키기 위한 승강축(82)이 구성된 승강실린더(80)가 포함되어 있다. 상기 분사공(34)은 슬릿(Slit)의 형태로 그 폭이 0.1-0.01mm이고, 성형될 제품의 모양과 동일하게 금형 표면에 직접 가공된다.
또한, 하부 금형(30)에는 도시되지 않았지만, 내측에 냉각을 위한 냉각수 공급라인이 장착되어 있다.
상기 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)은 독립적인 구성으로 되어 있지만, 사출성형에 필요한 부가적인 구성이 더 포함될 수 있다.
사출성형 제어장치(50)는 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)을 제어하는 것으로, 사출성형을 위한 기계 또는 기구적인 구동을 제어하는 부분이다. 따라서, 사출성형을 위한 제어를 위하여 별도의 제어부가 있어 제어에 필요한 신호의 입력 및 출력을 담당한다.
공기 및 기체연료 혼합 및 공급장치(90)는 고압의 공기 및 기체연료를 동시에 또는 선택적으로 공급하는 것으로, 공기 및 기체연료를 공급하기 위한 파이프 라인과 각종의 밸브 및 측정용 계기 등이 장착되어 있다. 공기 및 기체연료 혼합 및 공급장치(90)는 점화용과 가열용으로 나뉘어지고, 압축공기를 공급하는 압축공기 공급라인(130) 및 기체연료를 공급하는 기체연료 공급라인(140)과, 압축공기 및 기체연료를 각각 공급하는 압축공기 공급부(136) 및 기체연료 공급부(146)가 연결되어 있다.
상기 공기 및 기체연료 혼합 및 공급장치(90)의 점화용 공기 및 기체연료 공급라인(91)에는 각각 공기를 공급하는 라인과 기체연료를 공급하는 라인이 별도로구성되고, 각각 공급된 공기와 기체연료는 점화용 기체연료 혼합 및 공급호스(92)에서 혼합된다. 공기를 공급하는 라인은 공급되는 압축공기의 압력을 감지하는 제 1공압계(93)와, 고압의 공기의 역류방지 및 조정을 위한 제 1니들밸브(94)와, 압축공기의 유입을 공급 또는 차단시키는 제 1솔레노이드밸브(95)와, 유입되는 압축공기의 양을 조절하는 제 1수동밸브(96)가 구성되고, 또한, 기체연료를 공급하는 라인은 공급되는 기체연료의 압력을 감지하는 제 1유압계(101)와, 기체연료의 역류방지 및 조정을 위한 제 2니들밸브(102)와, 기체연료의 유입을 공급 또는 차단시키는 제 2솔레노이드밸브(103)와, 유입되는 기체연료의 양을 조절하는 제 2수동밸브(104)가 연결 및 구성된다.
또한, 가열용 공기 및 기체연료 공급라인(110)에는 점화용과 거의 유사하고, 이는 공기를 공급하는 라인과 기체연료를 공급하는 라인이 별도로 구성되어 있으며, 각각 공급된 공기와 기체연료는 가열용 기체연료 혼합 및 공급호스(111)에서 혼합되어 진다. 공기를 공급하는 라인은 공급되는 압축공기의 압력을 감지하는 제 2공압계(112)와, 고압의 공기의 역류방지 및 조정을 위한 제 3니들밸브(113)와, 압축공기의 유입을 공급 또는 차단시키는 제 3솔레노이드밸브(114)와, 유입되는 압축공기의 압력을 감지하여 규정압이 아닐 경우에 유입을 차단시키는 제 1압력스위치(115)로 구성되고, 기체연료를 공급하는 라인은 공급되는 기체연료의 압력을 감지하는 제 2유압계(120)와, 기체연료의 역류방지 및 조정을 위한 제 4니들밸브(121)와, 기체연료의 유입을 공급 또는 차단시키는 제 4솔레노이드밸브(122)와, 유입되는 기체연료의 압력을 감지하여 규정압이 아닐 경우에 유입을 차단시키는 제 2압력스위치(123)가 연결 및 구성된다.
또한, 상기 압축공기 공급라인(130)과 기체연료 공급라인(140)은 병렬로 상기 점화용 및 가열용 공급라인에 연결된다.
압축공기 공급라인(130)은 소정 압력의 공기를 생성 및 공급하는 압축공기 공급부(136)로부터 소정의 압력으로 압축된 공기를 공급하고, 기체연료 공급라인(140)은 소정 압력의 기체연료를 공급하는 것이다.
압축공기 공급라인(130)은 압축공기의 양을 수동으로 조절하는 제 1유량조절기(131)와, 압축공기에 포함된 이물질을 여과하는 제 1여과기(132)와, 압축공기의 유입을 공급 또는 차단시키는 제 5솔레노이드밸브(133)와, 공급되는 압축공기의 압력을 감지하는 제 3공압계(134)와, 유입되는 압축공기의 양을 조절하는 제 5수동밸브(135)가 구성되어 있고, 기체연료 공급라인(140)은 기체연료의 양을 수동으로 조절하는 제 2유량조절기(141)와, 기체연료에 포함된 이물질을 여과하는 제 2여과기(142)와, 기체연료의 유입을 공급 또는 차단시키는 제 6솔레노이드밸브(143)와, 공급되는 기체연료의 압력을 감지하는 제 4공압계(144)와, 유입되는 기체연료의 양을 조절하는 제 6수동밸브(145)가 연결 및 구성된다.
한편, 기체연료 혼합 및 공급 제어장치(70)는 공기 및 기체연료 혼합 및 공급장치의 구동을 제어하는 것으로, 사출성형 제어장치(50)와 접속장치(60)로 연결되어 있어 사출성형 제어장치(50)와 제어에 필요한 제어신호를 송수신하고, 제어를 위한 마이크로프로세서나 CPU(중앙제어장치) 등이 포함되어 있다.
또한, 상기 점화장치(40)의 점화기(41)에 의해 점화된 후에 소정 시간내에화염감지기(42)에서 화염이 감지되지 않을 경우이거나 상부 및 하부 금형(20, 30)의 주위에 장착된 가스감지센서(도시하지 않음)에서 소정 농도의 가스를 감지하는 경우 또는 제 1 및 제 2압력스위치(115, 123)에서 입력되는 공기 및 기체연료의 압력이 소정의 압력이상일 경우에 공기 및 기체연료의 유입을 자동으로 차단시키도록 하는 가스 안전장치가 포함되어 있다.
또한, 본 발명은 각 장치의 제어 및 조건 등의 설정을 위하여 제어패널이 구성되고, 제어패널은 도 6의 블록도와 같다.
키입력부(151)는 시스템의 구동 및 조건을 설정하기 위한 복수의 입력키가 구비된 것으로, 키입력부(151)는 사출성형을 위한 각종의 조건을 입력하는 것이다.
감지수단(152)은 시스템의 구동을 감시 및 감지하여 감지된 신호를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 것으로, 금형의 승강상태나 공기 및 기체연료의 압력이나 양 또는 가스의 누출 등을 감지하는 것이 포함된다.
CPU(153)는 입력된 신호를 판단하여 제어신호를 출력하는 것으로, 상기 사출성형 제어장치(50)와 기체연료 혼합 및 공급 제어장치(70) 등에 포함될 수 있다.
알람부(154)는 시스템의 오류 또는 안전에 관한 문제를 표시하기 위한 것으로, 가스의 누출이나 압력의 변화 등을 표시할 수 있도록 한 것이다.
디스플레이부(155)는 시스템의 구동에 관한 정보를 표시하는 것으로, 디스플레이부(155)는 모니터링 기능을 갖는다.
계기판(156)은 시스템의 각종 장치 및 기기들의 구동 및 작동상태를 표시하는 것으로, 공기 및 기체연료의 압력이나 양 또는 안전상태에 대한 것을 나타내는것이다.
이와 같이 이루어진 본 발명의 시스템의 기체연료 화염을 이용한 금형표면의 순간 가열을 하는 과정을 도 3a 내지 도 3f의 과정도를 참조하여 설명한다.
먼저, 단계(S100)에서 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)을 소정의 간격으로 개방시킨 후에 기체연료의 공급을 준비한다.
단계(S101)에서는 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)을 소정의 거리로 근접시킨 후에 하부 금형(30)으로부터 기체연료를 분사 및 점화시킨다. 이때, 압축공기 공급부(136) 및 기체연료 공급부(146)로부터 공급된 압축공기 및 기체연료가 각각 압축공기 공급라인(130) 및 기체연료 공급라인(140)을 통해 공급되면, 점화용 공기 및 기체연료 공급라인(91)으로 먼저 유입되어 점화용 기체연료 혼합 및 공급호스(92)를 통해 하부 금형(30)의 공급관(31)을 거쳐 금형부(32)의 복수의 분사공(34)으로부터 혼합된 기체연료가 분사되고, 이때, 점화장치(40)의 점화기(41)에서 고압발생기(44)에서 발생된 고전압으로 기체연료를 점화시킨다. 기체연료가 점화된 후에 화염감지기(42)에서 화염을 감지하여 화염이 감지되지 않을 경우에는 솔레노이드밸브(95, 103)를 구동시켜 공기 및 기체연료의 유입을 차단시키게 된다.
점화용 공기 및 기체연료 공급라인(91)에서 혼합된 기체연료가 정상적으로 분사된 후에 가열용 공기 및 기체연료 공급라인(110)을 통해 압축공기 및 기체연료가 가열용 기체연료 혼합 및 공급호스(111)를 거쳐 하부 금형(30)을 통해 분사된다. 이때, 점화용 공기 및 기체연료 공급라인(91)으로 분사되던 공기 및 기체연료는 차단되어 공급되지 않는다.
따라서, 단계(S102)에서는 가열용 공기 및 기체연료 공급라인(110) 및 가열용 기체연료 혼합 및 공급호스(111)로부터 공급 및 분사되어 점화된 기체연료에 의해 소정의 간격(예를 들어, 금형 사이의 간격은 1∼40cm)으로 근접된 상부 금형(20)의 공간부(24)를 소정의 시간(예를 들어, 가열시간은 약 1∼60초)동안 가열하게 된다.
또한, 단계(S103)에서는 가열용 공기 및 기체연료 공급라인(110)에서 공급되는 공기 및 기체연료의 유입을 차단시킨 후에 기체연료의 차단으로 화염을 소화시키고, 승강실린더(80)의 구동으로 승강축(82)을 상승시켜 상부 금형(20)으로 하부 금형(30)을 닫은 후에 지연시간 없이 상부 금형(20)의 공급공(22)을 통해 주물공급부(10)에서 가용상태의 주물을 주입하게 된다.
주물의 주입이 완료되면, 단계(S104)에서 하부 금형(30)을 상부 금형(20)으로부터 소정의 거리(예를 들어, 금형 사이의 간격은 1∼400mm)만큼 개방시킨 후에 가열용 기체연료 혼합 및 공급호스(111)를 거쳐 하부 금형(30)의 공급관(31) 및 복수의 분사공(34)을 통해 고압의 공기만을 성형된 사출물에 분사하여 냉각시킨다. 이때, 성형된 사출물을 냉각시키는 시간은 예를 들어, 약 5∼30초동안 이루어진다.
또한, 단계(S105)에서 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)을 완전히 개방시킨 후에 사출물(146)을 사출함으로써, 모든 사출성형 과정이 종료된다.
다음으로, 본 발명의 시스템의 기체연료 화염을 이용한 금형표면의 순간 가열방법의 다른 실시예로, 도 4a 내지 도 4d의 과정도를 참조하면, 도 4a 내지 도 4d의 경우에는 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)의 사이에 사출물(146)의 사출성형을 위한 보조 금형으로 코어(35)가 설치된 경우이다.
즉 상기 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)의 사이에 하나의 코어(35)가 구성되고, 상부 금형(20)내에 형성되어 혼합 기체연료 및 고압의 공기가 공급되는 상부 금형 공급관(21)과, 상기 상부 금형 공급관(21)으로부터 공급되는 혼합 기체연료 및 고압의 공기로 코어(35)를 가열 및 냉각시키기 위한 복수의 분사공(23)과, 하부 금형(30)내에 형성되어 혼합 기체연료 및 고압의 공기가 공급되는 하부 금형 공급관(31)과, 상기 하부 금형 공급관(31)으로부터 공급되는 혼합 기체연료 및 고압의 공기로 코어(35)를 가열 및 냉각시키기 위한 복수의 분사공(34)이 구성되며, 상기 상부 금형 공급관(21) 및 하부 금형 공급관(31)에 공기 및 기체연료 혼합 및 공급장치(90)로부터 혼합 기체연료 공급관(86)이 각각 연결된다.
상기 코어(35)는 금형이 닫히면 금형의 원판과 완전히 밀착되게 가공하여 사출압력이 금형원판에 전부 전달되게 하여 고압력의 사출압력에도 가열판은 손상되지 않도록 한다.
또한, 상기 코어(35)의 두께는 3-15mm(통상 3mm)이고 성형될 제품의 모양과 동일하게 가공되며, 상기 분사공(23, 34)은 슬릿의 형태로 그 폭이 5-0.01mm(통상 0.1mm)이고 성형될 제품의 모양과 동일하게 금형 표면에 직접 가공되는 것이 특징이다.
즉 이러한 경우에는 본 발명의 기본적인 사출성형 과정과 대동소이하지만, 구성에 있어서, 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)의 사이에 코어(35)가 설치되고, 상부 금형(20)에 혼합된 기체연료 및 압축공기가 각각 공급되도록 공급라인이 연결되며, 상부 금형(20)에는 하부 금형(30)에 설치된 점화장치(40)와 동일한 점화장치(즉 점화기(41), 화염감지기(42) 및 고압발생기(44), 도시하지 않음)가 장착되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 코어(35)는 승하강이나 지지를 위한 지지수단이 구비되어 있다.
이와 같은 구성에 의하여 먼저, 단계(S200)에서 상부 금형(20), 코어(35) 및 하부 금형(30)을 각각 소정의 간격으로 개방시킨 후에 기체연료의 공급을 준비한 후에 상부 금형(20), 코어(35) 및 하부 금형(30)을 각각 소정의 거리로 근접시켜 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)으로부터 코어(35)에 기체연료를 분사 및 점화시킨다. 이때, 압축공기 공급부(136) 및 기체연료 공급부(146)로부터 공급된 압축공기 및 기체연료가 각각 압축공기 공급라인(130) 및 기체연료 공급라인(140)을 통해 공급되면, 점화용 공기 및 기체연료 공급라인(91)으로 먼저 유입되어 점화용 기체연료 혼합 및 공급호스(92)를 통해 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)의 공급관(21, 31)을 거쳐 복수의 분사공(23, 34)으로부터 통해 혼합된 기체연료가 분사되고, 점화장치(40)의 점화기(41)에서 고압발생기(44)에서 발생된 고전압으로 기체연료를 점화시킨다. 기체연료가 점화된 후에 화염감지기(42)에서 화염을 감지하고, 화염이 감지되지 않을 경우에는 솔레노이드밸브(95, 103)를 구동시켜 공기 및 기체연료의 유입을 차단시키게 된다.
점화용 공기 및 기체연료 공급라인(91)에서 혼합된 기체연료가 정상적으로 분사된 후에 가열용 공기 및 기체연료 공급라인(110)을 통해 압축공기 및 기체연료가 가열용 기체연료 혼합 및 공급호스(111)를 거쳐 상부 금형(20) 및 하부금형(30)을 통해 분사된다. 이때, 점화용 공기 및 기체연료 공급라인(91)으로 분사되던 공기 및 기체연료는 차단되어 공급되지 않는다. 따라서, 가열용 공기 및 기체연료 공급라인(110) 및 가열용 기체연료 혼합 및 공급호스(111)로부터 공급 및 분사되어 점화된 기체연료에 의해 소정의 간격(예를 들어, 상부 금형(20) 및 코어(35)의 사이와, 코어(35) 및 하부 금형(30) 사이의 간격은 각각 1∼40cm)으로 근접된 상부 금형(20), 코어(35) 및 하부 금형(30)의 공간부(24, 38)를 소정의 시간(예를 들어, 가열시간은 약 1∼60초)동안 가열하게 된다.
또한, 단계(S201)에서는 가열용 공기 및 기체연료 공급라인(110)에서 공급되는 공기 및 기체연료의 유입을 차단시킨 후에 기체연료의 차단으로 화염을 소화시키고, 승강실린더(80)의 구동으로 승강축(82)을 상승시켜 상부 금형(20)으로 코어(35) 및 하부 금형(30)을 닫은 후에 지연시간 없이 상부 금형(20)의 공급공(22) 및 코어(35)의 공급공(36)을 통해 주물공급부(10)에서 가용상태의 주물을 주입하게 된다.
주물의 주입이 완료되면, 단계(S202)에서 코어(35)로부터 하부 금형(30) 및 상부 금형(20)을 각각 소정의 거리(예를 들어, 금형들 사이의 간격은 1∼400mm)만큼 개방시킨 후에 가열용 기체연료 혼합 및 공급호스(111)를 거쳐 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)의 공급관(21, 31) 및 복수의 분사공(23, 34)을 통해 고압의 공기만을 코어(35) 및 성형된 사출물(146)에 분사하여 냉각시킨다. 이때, 성형된 사출물(146)을 냉각시키는 시간은 예를 들어, 약 5∼30초동안 이루어진다.
또한, 단계(S203)에서 상부 금형(20), 코어(35), 사출물(146) 및 하부금형(30)을 완전히 개방시킨 후에 사출물(146)을 사출함으로써, 모든 사출성형 과정이 종료된다.
다음으로, 본 발명의 시스템의 기체연료 화염을 이용한 금형표면의 순간 가열방법의 또 다른 실시예로, 도 5a 내지 도 5d의 과정도를 참조하면, 도 5a 내지 도 5d의 경우에는 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)의 사이에 사출물(146)의 사출성형을 위한 보조 금형으로 복수개의 코어가 설치된 경우이다.
상기 코어가 2개일 때에 상기 상부 금형(20)에 밀착되는 제 1코어(35)와 하부 금형에 밀착되는 제 2코어(37)가 구성되고, 제 1코어(35)에는 상부 금형(20)의 주물 공급공(22)과 일치하는 주물 공급공(36)이 형성되며, 제 1코어(35) 및 제 2코어(37)의 사이에 제 1코어(35)의 공급공(36)을 통해 유입된 주물이 성형되는 공간부(39)가 형성된 것이다.
즉 이러한 경우에는 본 발명의 기본적인 사출성형 과정과 대동소이하지만, 구성에 있어서, 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)의 사이에 복수개의 코어, 즉 제 1코어(35) 및 제 2코어(37)가 설치되고, 상부 금형(20)에 혼합된 기체연료 및 압축공기가 각각 공급되도록 공급라인이 연결되며, 상부 금형(20)에는 하부 금형(30)에 설치된 점화장치(40)와 동일한 점화장치(즉 점화기(41), 화염감지기(42) 및 고압발생기(44), 도시하지 않음)가 장착되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 1코어(35) 및 제 2코어(37)는 각각 승하강이나 지지를 위한 지지수단이 구비되어 있다.
이와 같은 구성에 의하여 먼저, 단계(S300)에서 상부 금형(20), 제1코어(35), 제 2코어(37) 및 하부 금형(30)을 각각 소정의 간격으로 개방시킨 후에 기체연료의 공급을 준비한 후에 상부 금형(20), 제 1코어(35), 제 2코어(37) 및 하부 금형(30)을 각각 소정의 거리로 근접시켜 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)으로부터 제 1코어(35) 및 제 2코어(37)에 기체연료를 분사 및 점화시킨다. 이때, 압축공기 공급부(136) 및 기체연료 공급부(146)로부터 공급된 압축공기 및 기체연료가 각각 압축공기 공급라인(130) 및 기체연료 공급라인(140)을 통해 공급되면, 점화용 공기 및 기체연료 공급라인(91)으로 먼저 유입되어 점화용 기체연료 혼합 및 공급호스(92)를 통해 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)의 공급관(21, 31)을 거쳐 복수의 분사공(23, 34)으로부터 통해 혼합된 기체연료가 분사되고, 점화장치(40)의 점화기(41)에서 고압발생기(44)에서 발생된 고전압으로 기체연료를 점화시킨다. 기체연료가 점화된 후에 화염감지기(42)에서 화염을 감지하고, 화염이 감지되지 않을 경우에는 솔레노이드밸브(95, 103)를 구동시켜 공기 및 기체연료의 유입을 차단시키게 된다.
점화용 공기 및 기체연료 공급라인(91)에서 혼합된 기체연료가 정상적으로 분사된 후에 가열용 공기 및 기체연료 공급라인(110)을 통해 압축공기 및 기체연료가 가열용 기체연료 혼합 및 공급호스(111)를 거쳐 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)의 공급관(21, 31)을 통해 분사된다. 이때, 점화용 공기 및 기체연료 공급라인(91)으로 분사되던 공기 및 기체연료는 차단되어 공급되지 않는다. 따라서, 가열용 공기 및 기체연료 공급라인(110) 및 가열용 기체연료 혼합 및 공급호스(111)로부터 공급 및 분사되어 점화된 기체연료에 의해 소정의 간격(예를들어, 상부 금형(20) 및 제 1코어(35)의 사이와, 제 1코어(35) 및 제 2코어(37)의 사이와, 제 2코어(37) 및 하부 금형(30) 사이의 간격은 각각 1∼40cm)으로 근접된 상부 금형(20), 제 1코어(35), 제 2코어(37) 및 하부 금형(30)의 공간부(24, 38)를 소정의 시간(예를 들어, 가열시간은 약 1∼60초)동안 가열하게 된다.
또한, 단계(S301)에서는 가열용 공기 및 기체연료 공급라인(110)에서 공급되는 공기 및 기체연료의 유입을 차단시킨 후에 기체연료의 차단으로 화염을 소화시키고, 승강실린더(80)의 구동으로 승강축(82)을 상승시켜 상부 금형(20)으로 제 1코어(35), 제 2코어(37) 및 하부 금형(30)을 각각 닫은 후에 지연시간 없이 상부 금형(20)의 공급공(22) 및 제 1코어(35)의 공급공(36)을 통해 주물공급부(10)에서 가용상태의 주물을 주입하게 된다.
주물의 주입이 완료되면, 단계(S302)에서 제 1코어(35) 및 제 2코어(37)로부터 하부 금형(30) 및 상부 금형(20)을 각각 소정의 거리(예를 들어, 금형들 사이의 간격은 1∼400mm)만큼 개방시킨 후에 가열용 기체연료 혼합 및 공급호스(111)를 거쳐 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)의 공급관(21, 31) 및 복수의 분사공(23, 34)을 통해 고압의 공기만을 제 1코어(35) 및 제 2코어(37)에 분사하여 냉각시킨다. 이때, 성형된 사출물(146)을 냉각시키는 시간은 예를 들어, 약 5∼30초동안 이루어진다.
소정의 시간동안 냉각이 이루어지고 난 후에는 단계(S303)에서 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)으로부터 다시 기체연료가 유입 및 점화되어 제 1코어(35) 및 제 2코어(37)를 가열하게 되고, 제 1코어(35) 및 제 2코어(37)가 가열되는 동안에 제 1코어(35) 및 제 2코어(37)를 분리시켜 사출물(146)을 사출함으로써, 모든 사출성형 과정이 종료된다.
이와 같이 도 3a∼도 3f의 경우에는 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)의 사이에 코어가 없는 경우이고, 도 4a∼도 4d의 경우에는 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)의 사이에 하나의 코어(35)가 있는 경우이며, 도 5a∼도 5d의 경우에는 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)의 사이에 복수의 코어(35, 37)가 있는 경우을 나타낸 것으로, 본 발명에서는 상기 실시예 중에서 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)의 사이에 복수의 코어(35, 37)가 구성된 것이 바람직하다.
상기 하나 이상의 코어가 구성된 경우에 코어의 두께는 3-15mm이고 성형될 제품의 모양과 동일하게 가공되며, 상기 분사공은 슬릿의 형태로 그 폭이 5-0.01mm이고 성형될 제품의 모양과 동일하게 금형 표면에 직접 가공되는 것이 바람직하다.
이와 같이 혼합된 기체연료의 점화를 위한 점화설비는 고전압을 이용하거나 전자적인 불꽃(스파크)을 이용할 수 있고, 가능한 점화실패나 점화된 후에 실화(失火)가 되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이러한 점화설비는 사출성형 기계에 직접 설치하거나 별도로 설치할 수 있고, 기체연료 화염을 이용한 금속표면 순가 가열용 금형에 내장시키거나 부착시키면 더욱 효과적일 것이다. 점화설비에는 기체연료와 산소 또는 압축공기를 혼합한 연소가스를 사용하여 점화불꽃의 길이를 길게 또는 짧게 조절할 수 있다.
기체연료를 혼합 및 공급하는 설비는 좁은 두 면의 금형 사이에 형성된 공간에서 기체연료를 완전하게 연소시키기 위하여 반드시 기체연료와 이의 연소에 필수적인 산소나 공기를 공급하기 전에 혼합하여야 한다. 기체연료와 산소 또는 공기를 혼합한 상태로 보관하게 되면 폭발의 위험성이 있으므로 하부 금형(30)으로 공급되는 과정에서 점화용 기체연료 혼합 및 공급호스(92) 및 가열용 기체연료 혼합 및 공급호스(111)에서 혼합이 이루어지도록 한다. 즉 기체연료와 산소 또는 공기가 해당하는 공급밸브의 개방에 의하여 각각의 공급호스에 혼합되는 즉시 하부 금형(30)의 내부로 공급되어야 한다. 기체연료의 양과 산소 또는 공기의 양을 조절하기 위하여 수동밸브(96, 104, 135, 145) 및 유량조절기(130, 140)를 사용한다. 기체연료에 혼합되는 산소와 압축공기는 적용하는 범위가 다르고, 이는 정밀한 합성수지 사출성형 제품을 생산하기 위해서는 산소를 사용하며, 다소 정밀성이 떨어지는 제품을 생산의 경우에는 압축공기를 사용하는 것이 경제적이다. 또한, 산소와 압축공기의 사용시에는 여과기(132)를 통해 함유된 수분이나 먼지 등의 이물질을 필터링하여 사용하는 것이 바람직하고, 기체연료의 경우에도 여과기(142)를 통해 기체연료에 포함된 각종의 이물질을 여과시켜 공급하게 된다.
또한, 위험예방을 위한 안전설비의 경우에는 기체연료와 산소 또는 공기의 배관에 설치된 각각의 공압계(93, 112) 및 유압계(101, 120)와 압력스위치(134, 144)를 통해 공급되는 기체연료와 산소 또는 공기의 압력이 설정된 압력 이상이거나 이하가 되면 해당하는 기체들의 공급라인(91, 110, 130, 140)을 솔레노이드밸브(95, 103, 114, 122, 133, 143)로 차단시켜 발생가능한 위험을 방지할 수 있도록 한다. 사출성형을 위한 본 발명의 시스템의 하단 일측이나 시스템이 설치된 건물의 천장 등에 가스감지기를 설치하여 가스의 누출을 감지하였을 경우에 기체연료 및 산소나 압축공기의 공급을 차단할 수 있도록 한다. 또한, 점화장치(40)에 설치된 화염감지기(42)에서 점화실패나 실화(失火)를 감지하여 기체연료 및 산소나 압축공기의 공급을 차단할 수 있도록 한다.
이와 같은 안전설비와 공기 및 기체연료 혼합 및 공급장치(90)를 제어하는 기체연료 혼합 및 공급 제어장치(70)는 상기 설명한 기능들이 수행될 수 있도록 제어패널(150)을 통해 시간, 위치 및 수치 등을 설정 및 조작할 수 있도록 한다.
(실시예)
자동차의 휠캡(Wheel Cap)을 폴리카보네이트(Polycarbonate)/ABS Alloy 수지로 사출성형하는데, 기체연료 화염을 이용한 금형의 표면 순간 가열용 금형과 이를 이용한 고온 금형표면 순간 가열 사출성형 기술을 이용하고, 이에 가스공급 및 자동 제어장치를 별도로 제작하여 사출성형 기계에 접속시켜 전자동 연속생산을 실시하였다. 사출성형 기계는 형체력(型締力)이 450톤(Ton)이고, 가스공급 및 제어장치는 도 1 및 도 2와 같이 연결 및 구성하여 전기적으로 사출성형 기계와 접속시켜 사용하였다. 이에 성형제품의 외관에 수지융합선(Weld Line)이 전혀 나타나지 않고, 또한, 흐름자국(Flow Mark)도 없으며, 일반적인 폴리카보네이트/ABS Alloy 수지의 성형제품에 반드시 나타나는 핀홀(Pinhole)도 제거할 수 있었다. 더욱이, 고온 금형표면 순간 가열 사출성형 제품이 종래의 방법으로 성형한 제품과 비교하여 광택도, 충격강도 및 열변형 온도를 측정한 결과는 다음의 표 1과 같이 개선되었음을 알 수 있었다.
구 분 종래 사출성형 제품 고온 금형표면 순간 가열 사출성형 제품
광택도(반사각 60°) 75 100
충격강도(1/8″ notched ASTM D-256) (Kg·cm/cm) 52 62
열변형 온도(1/8″, 1.80N/mm2ASTM D-648) (℃) 123 141
이와 같은 결과로 완벽한 외관의 폴리카보네이트/ABS Alloy 수지 사출성형 제품을 생산할 수 있어 도장하지 않고도 우수한 품질의 휠캡으로 생산할 수 있어 원가절감과 품질향상을 동시에 실현할 수 있었다.
상기 실시예에 의하여 기체연료 화염을 이용한 금형표면의 순간 가열용 금형과 이를 이용한 합성수지 사출성형 공정을 위한 가스공급 및 자동 공정제어장치는 완벽한 외관품질을 갖는 합성수지 사출성형 제품을 생산할 수 있고, 수지 고유의 성능을 완전하게 발휘할 수 있어 합성수지 사출성형 제품의 강도와 열적 성능도 향상시키며, 고강도의 수지도 흐름성과 무관하게 자유롭게 성형이 되도록 함으로써, 궁극적으로 30%까지의 원가절감을 달성할 수 있었다.
한편, 본 발명에서는 소정 압력 이상의 공기 및 기체연료를 사용하지 않고, 전기를 이용하여 고열을 발생시키는 유도가열기(Induction Heater)를 이용한 가열수단으로 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)을 가열시킬 수 있다. 즉 기체연료 화염의 경우에는 금형에 열을 가하는 경우이고, 유도가열기에 의한 가열수단의 경우에는 가열할 부하(Charge) 안에 유도작용으로 전류를 흐르게하고, 부하에 있는 저항으로 가열하는 것으로, 금형으로부터 열이 발생되도록 하여 가열하는 것이다. 이는 기체연료를 공급하기 위한 공급라인이나 공급장치 등이 설치되지 않아도 될것이다. 그러나, 금형을 냉각시키기 위한 압축공기 공급부(136)는 장착되는 것이 바람직하다.
더욱이 본 발명에서는 기체연료를 사용하여 금형을 가열하지 않고, 유도가열기와 같은 가열수단을 이용하여 금형을 가열함으로써, 사출성형이 가능할 뿐만 아니라, 상부 금형 및 하부 금형의 사이에 코어가 없는 경우이거나, 하나 또는 복수의 코어가 구성된 경우에도 동일한 효과를 구할 수 있다.
즉 도 7은 2개의 코어가 구비된 경우로, 유도가열기를 이용한 순간 가열시스템의 구성을 나타낸 것으로, 가용상태의 주물을 공급하는 주물공급부(10); 사출성형을 위한 소정의 형태를 갖는 상부 및 하부 금형(20, 30); 상부 및 하부 금형(20, 30)을 제어하는 사출성형 제어장치(50); 고압의 공기를 공급하기 위한 압축공기 공급라인(130); 상기 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)의 사이에 구성된 하나 이상의 코어(35, 37); 소정 레벨의 전압을 발생하기 위한 전압발생기(73); 상기 상부 금형(20)의 내측과 하부 금형(30)의 상단에 각각 내장되어 전압발생기(73)로부터 인가된 전류로 코어(35, 37)를 가열하기 위한 유도가열기(74, 75); 상기 압축공기 공급라인(130)과 전압발생기(73)를 제어하기 위한 콘트롤러(72); 사출성형 제어장치(50)와 콘트롤러(72)의 제어신호를 인터페이스하기 위한 접속장치(60); 각 장치의 제어, 조건 및 작동상태를 가시적으로 나타내기 위한 제어패널(150)이 포함되어 이루어진 것이다.
또한, 상기 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)에는 고압의 공기로 코어(35, 37)를 냉각시키기 위한 공급관(21, 31) 및 복수의 분사공(23, 34)이 각각 구비되고, 상기 공급관(21, 31)은 상기 압축공기 공급라인(130)으로부터 제공되는 압축공기를 공급하기 위한 압축공기 공급관(87)과 연결되고, 상기 코어(35, 37)의 두께는 3-15mm이고 성형될 제품의 모양과 동일하게 가공되며, 상기 분사공(23, 34)은 슬릿의 형태로 그 폭이 5-0.01mm이고 성형될 제품의 모양과 동일하게 금형 표면에 직접 가공된다.
유도가열기(74, 75)의 경우에는 전압발생기(73)로부터 발생된 전류로 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)을 순간 가열하고, 사출성형후에 고압의 압축공기로 냉각시켜 사출성형 제품을 생산할 수 있다.
도 8은 상기 도 7에서 금형의 순간 가열 및 냉각을 위하여 유도가열기(74, 75) 및 전압발생기(73)와 압축공기 공급부(136) 및 압축공기 공급라인(130)이 적용된 경우의 과정을 나타낸 것으로, 먼저, 상부 금형(20)과 하부 금형(30)을 소정의 위치로 접근시킨 상태에서 전압발생기(73)로부터 발생된 전류로 유도가열기(74, 75)에서 금형을 순간 가열하고(S400), 가열된 하부 금형(30)을 상부 금형(20)으로 상승시켜 결합한 다음에 주물공급부(10)에서 주물(12)을 사출하여 성형하며(S401), 사출성형이 이루어진 후에 압축공기 공급라인(130)으로부터 압축공기 공급관(87)을 거쳐 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)의 공급관(21, 31) 및 복수의 분사공(23, 34)을 통해 코어(35, 37)로 압축공기를 불어넣어 사출성형된 제품을 냉각시킨다(S402). 충분히 냉각되었을 경우에 완성된 제품을 취출한다(S403).
본 발명에서는 사용자의 요구에 의하여 상부 금형(20) 및 하부 금형(30)을 가열하기 위한 수단으로 기체연료를 이용하여 금형 또는 코어를 가열하거나 유도가열기(74, 75)를 이용하여 금형 또는 코어를 가열할 수 있다.
이는 사용자가 사출성형할 제품의 특성이나 종류 등에 따라 선택적으로 사용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 상기에서 유도가열기(74, 75)를 사용하는 경우에 사출성형을 위한 각 구성요소의 제어를 위하여 사출성형 제어장치(50)및 접속장치(60)와, 제어에 필요한 제어신호를 송수신하기 위한 콘트롤러(72)가 연결되고, 콘트롤러(72)에는 제어를 위한 프로그램이 포함되어 있다.
이와 같이 본 발명은 단순히 합성수지 사출성형 제품에만 한정되지 않고, 합성수지의 중공성형 및 반응이 동반되는 합성수지 사출성형(Reactive Injection Molding), 금속 주물성형 및 세라믹성형에도 동일하게 적용될 수 있는 것으로, 상술한 실시예에만 한정되지 않고, 당업자가 용이하게 변경, 첨삭 또는 치환할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 금형표면의 순간 가열방법 및 시스템은 공기 및 기체연료가 공급되는 하부 금형 또는 상부 금형 및 하부 금형으로부터 해당하는 금형의 표면이나 하나 이상의 코어로 소정의 시간동안 소정의 온도로 분사되는 기체연료 화염을 이용하여 가열한 후에 용융된 합성수지를 상부 금형으로부터 공급하고, 상부 금형 및 하부 금형의 작동에 의하여 사출성형이 이루어지며, 사출성형이 된 후에는 고압의 공기 및/또는 냉각수에 의하여 급속히 냉각된 후에 사출성형된 제품이 완성되고, 기체연료 이외에 유도가열기 등이 적용될 수 있도록 한 것으로,합성수지 사출성형 제품의 외관품질을 완벽하게 향상시키고, 합성수지가 갖는 물리적 및 열적 성능이 사출성형 제품에도 완벽하게 발휘될 수 있어 합성수지 사출성형 제품의 성능이 우수하며, 사출물의 생산에 따른 생산성 향상 및 생산원가를 절감한 효과가 있다.

Claims (20)

  1. 상부 및 하부 금형의 개방과 기체연료의 공급을 준비하는 단계와,
    상부 및 하부 금형을 소정의 거리로 근접시키고 하부 금형으로부터 기체연료를 분사 및 점화하는 단계와,
    기체연료 화염을 상부 금형으로 소정의 시간동안 가열하는 단계와,
    기체연료의 차단으로 화염을 소화시키고 상부 및 하부 금형을 닫은 후에 지연시간 없이 상부 금형으로부터 가용상태의 주물을 주입하는 단계와,
    하부 금형을 상부 금형으로부터 소정의 거리만큼 개방시킨 후에 고압의 공기를 성형된 사출물에 분사하여 냉각시키는 단계와,
    상부 및 하부 금형을 완전히 개방시킨 후에 사출물을 사출하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 금형표면의 순간 가열방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 상부 금형을 가열하는 시간은 1∼60초이고, 가열상태에서 금형 사이의 간격은 1∼40cm이며,
    성형된 사출물을 냉각시키는 시간은 5∼30초이고, 냉각상태에서 금형 사이의 간격은 1∼400mm인 것을 특징으로 하는 금형표면의 순간 가열방법.
  3. 상부 금형, 코어 및 하부 금형을 개방시키고, 기체연료를 공급하며, 상부 및 하부 금형을 소정의 거리로 근접시킨 후에 상부 금형 및 하부 금형으로부터 기체연료를 분사 및 점화하여 기체연료 화염을 코어로 소정의 시간동안 가열하는 단계와,
    기체연료의 차단으로 화염을 소화시키고, 상부 금형, 코어 및 하부 금형을 닫은 후에 지연시간 없이 상부 금형으로부터 가용상태의 주물을 주입하는 단계와,
    상부 금형 및 하부 금형을 코어로부터 소정의 거리만큼 개방시킨 후에 고압의 공기를 코어 및 성형된 사출물에 분사하여 냉각시키는 단계와,
    상부 금형, 코어 및 하부 금형을 완전히 개방시킨 후에 사출물을 사출하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 금형표면의 순간 가열방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 코어를 가열하는 시간은 1∼60초이고, 가열상태에서 상부 금형 및 코어와 코어 및 하부 금형 사이의 간격은 1∼40cm이며,
    코어 및 성형된 사출물을 냉각시키는 시간은 5∼30초이고, 냉각상태에서 상부 금형 및 코어와 성형된 사출물과 하부 금형 사이의 간격은 1∼400mm인 것을 특징으로 하는 금형표면의 순간 가열방법.
  5. 상부 금형, 제 1코어, 제 2코어 및 하부 금형을 개방시키고, 기체연료의 공급하며, 상부 및 하부 금형을 소정의 거리로 근접시킨 후에 상부 금형 및 하부 금형으로부터 기체연료를 분사 및 점화하여 기체연료 화염을 코어로 소정의 시간동안 가열하는 단계와,
    기체연료의 차단으로 화염을 소화시키고, 상부 금형, 제 1코어, 제 2코어 및 하부 금형을 닫은 후에 지연시간 없이 상부 금형으로부터 가용상태의 주물을 주입하는 단계와,
    상부 금형 및 하부 금형을 제 1코어 및 제 2코어로부터 소정의 거리만큼 개방시킨 후에 고압의 공기를 제 1코어 및 제 2코어에 분사하여 냉각시키는 단계와,
    상부 금형 및 하부 금형으로부터 제 1코어 및 제 2코어를 가열시키면서 제 1코어 및 제 2코어를 완전히 개방시킨 후에 사출물을 사출하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 금형표면의 순간 가열방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제 1코어 및 제 2코어를 가열하는 시간은 1∼60초이고, 가열상태에서 상부 금형 및 제 1코어와, 제 1코어 및 제 2코어와, 제 2코어와 하부 금형 사이의 간격은 각각 1∼40cm이며,
    제 1코어 및 제 2코어를 냉각시키는 시간은 5∼30초이고, 냉각상태에서 상부 금형 및 제 1코어와, 제 2코어 및 하부 금형 사이의 간격은 1∼400mm인 것을 특징으로 하는 금형표면의 순간 가열방법.
  7. 삭제
  8. 가용상태의 주물을 공급하는 주물공급부;
    사출성형을 위한 소정의 형태를 갖는 상부 및 하부 금형;
    상부 및 하부 금형을 제어하는 사출성형 제어장치;
    고압의 공기 및 기체연료를 동시에 또는 선택적으로 공급하는 공기 및 기체연료 혼합 및 공급장치;
    공기 및 기체연료 혼합 및 공급장치의 구동을 제어하는 기체연료 혼합 및 공급 제어장치;
    사출성형 제어장치와 기체연료 혼합 및 공급 제어장치의 제어신호를 인터페이스하기 위한 접속장치;
    각 장치의 제어, 조건 및 작동상태를 가시적으로 나타내기 위한 제어패널이 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 금형표면의 순간 가열시스템.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 상부 금형에는 상단에 위치된 주물공급부로부터 주물이 공급되는 공급공과,
    공급공을 통해 유입된 주물이 성형되는 공간부와,
    상부 금형의 위치를 감지하기 위한 리미트스위치가 더 포함된 것을 특징으로 하는 금형표면의 순간 가열시스템.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 하부 금형에는 상부에 사출성형될 사출물의 형상이 이루어진 금형부와,
    하부 금형내에 형성되어 혼합 기체연료 및 고압의 공기가 공급되는 하부 금형 공급관과,
    상기 하부 금형 공급관으로부터 공급되는 혼합 기체연료 및 고압의 공기로 상부 금형을 가열 및 냉각시키기 위한 복수의 분사공과,
    고압발생기로부터 발생된 고압을 이용하여 점화기에서 분사된 기체연료를 점화하고 화염감지기에서 점화된 기체연료 화염의 불꽃을 감지하는 점화장치와,
    하부 금형의 위치를 감지하기 위한 리미트스위치와,
    공기 및 기체연료 혼합 및 공급장치로부터 공급된 공기 또는 혼합된 기체연료를 공급하는 혼합 기체연료 공급관과,
    사출성형 제어장치의 제어로 하부 금형을 상승 또는 하강시키기 위한 승강축이 구성된 승강실린더가 더 포함된 것을 특징으로 하는 금형표면의 순간 가열시스템.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 분사공은 슬릿의 형태로 그 폭이 0.1-0.01mm이고, 성형될 제품의 모양과 동일하게 금형 표면에 직접 가공되는 것을 특징으로 하는 금형표면의 순간 가열시스템.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 점화장치의 점화기에 의해 점화된 후에 소정 시간내에 화염감지기에서 화염이 감지되지 않을 경우이거나 상부 및 하부 금형의 주위에 장착된 가스감지센서에서 소정 농도의 가스를 감지하는 경우 또는 제 1 및 제 2압력스위치에서 입력되는 공기 및 기체연료의 압력이 소정의 압력이상일 경우에 공기 및 기체연료의 유입을 자동으로 차단시키는 것을 특징으로 하는 금형표면의 순간 가열시스템.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 공기 및 기체연료 혼합 및 공급장치는
    공급되는 압축공기의 압력을 감지하는 제 1공압계와,
    고압의 공기의 역류방지 및 조정을 위한 제 1니들밸브와,
    압축공기의 유입을 공급 또는 차단시키는 제 1솔레노이드밸브와,
    유입되는 압축공기의 양을 조절하는 제 1수동밸브와,
    공급되는 기체연료의 압력을 감지하는 제 1유압계와,
    기체연료의 역류방지 및 조정을 위한 제 2니들밸브와,
    기체연료의 유입을 공급 또는 차단시키는 제 2솔레노이드밸브와,
    유입되는 기체연료의 양을 조절하는 제 2수동밸브와,
    압축공기 및 기체연료를 혼합하여 공급하는 점화용 기체연료 혼합 및 공급호스가 포함된 점화용 공기 및 기체연료 공급라인;
    공급되는 압축공기의 압력을 감지하는 제 2공압계와,
    고압의 공기의 역류방지 및 조정을 위한 제 3니들밸브와,
    압축공기의 유입을 공급 또는 차단시키는 제 3솔레노이드밸브와,
    유입되는 압축공기의 압력을 감지하여 규정압이 아닐 경우에 유입을 차단시키는 제 1압력스위치와,
    공급되는 기체연료의 압력을 감지하는 제 2유압계와,
    기체연료의 역류방지 및 조정을 위한 제 4니들밸브와,
    기체연료의 유입을 공급 또는 차단시키는 제 4솔레노이드밸브와,
    유입되는 기체연료의 압력을 감지하여 규정압이 아닐 경우에 유입을 차단시키는 제 2압력스위치와,
    압축공기 및 기체연료를 혼합하여 공급하는 가열용 기체연료 혼합 및 공급호스가 포함된 가열용 공기 및 기체연료 공급라인;
    압축공기의 양을 수동으로 조절하는 제 1유량조절기와,
    압축공기에 포함된 이물질을 여과하는 제 1여과기와,
    압축공기의 유입을 공급 또는 차단시키는 제 5솔레노이드밸브와,
    공급되는 압축공기의 압력을 감지하는 제 3공압계와,
    유입되는 압축공기의 양을 조절하는 제 5수동밸브가 포함된 압축공기 공급라인;
    기체연료의 양을 수동으로 조절하는 제 2유량조절기와,
    기체연료에 포함된 이물질을 여과하는 제 2여과기와,
    기체연료의 유입을 공급 또는 차단시키는 제 6솔레노이드밸브와,
    공급되는 기체연료의 압력을 감지하는 제 4공압계와,
    유입되는 기체연료의 양을 조절하는 제 6수동밸브가 포함된 기체연료 공급라인;
    소정 압력의 공기를 생성 및 공급하는 압축공기 공급부;
    소정 압력의 기체연료를 공급하는 기체연료 공급부가 구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 금형표면의 순간 가열시스템.
  14. 제 8항에 있어서, 상기 제어패널은
    시스템의 구동 및 조건을 설정하기 위한 복수의 입력키가 구비된 키입력부와,
    시스템의 구동을 감시 및 감지하여 감지된 신호를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 감지수단과,
    입력된 신호를 판단하여 제어신호를 출력하는 CPU와,
    시스템의 오류 또는 안전에 관한 문제를 표시하기 위한 알람부와,
    시스템의 구동에 관한 정보를 표시하는 디스플레이부와,
    시스템의 각종 장치 및 기기들의 구동 및 작동상태를 표시하는 계기판이 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 금형표면의 순간 가열 시스템.
  15. 제 8항에 있어서, 상기 상부 금형 및 하부 금형의 사이에 하나 이상의 코어가 구성되고,
    상부 금형내에 형성되어 혼합 기체연료 및 고압의 공기가 공급되는 상부 금형 공급관과,
    상기 상부 금형 공급관으로부터 공급되는 혼합 기체연료 및 고압의 공기로 코어를 가열 및 냉각시키기 위한 복수의 분사공과,
    하부 금형내에 형성되어 혼합 기체연료 및 고압의 공기가 공급되는 하부 금형 공급관과,
    상기 하부 금형 공급관으로부터 공급되는 혼합 기체연료 및 고압의 공기로 코어를 가열 및 냉각시키기 위한 복수의 분사공이 구성되며,
    상기 상부 금형 공급관 및 하부 금형 공급관에 공기 및 기체연료 혼합 및 공급장치로부터 혼합 기체연료 공급관이 각각 연결된 것을 특징으로 하는 금형표면의 순간 가열시스템.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 코어의 두께는 3-15mm이고 성형될 제품의 모양과 동일하게 가공되며, 상기 분사공은 슬릿의 형태로 그 폭이 5-0.01mm이고 성형될 제품의 모양과 동일하게 금형 표면에 직접 가공되는 것을 특징으로 하는 금형표면의 순간 가열시스템.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 코어가 2개일 때에 상기 상부 금형에 밀착되는 제 1코어와 하부 금형에 밀착되는 제 2코어가 구성되고, 제 1코어에는 상부 금형의 주물 공급공과 일치하는 주물 공급공이 형성되며, 제 1코어 및 제 2코어의 사이에 제 1코어의 공급공을 통해 유입된 주물이 성형되는 공간부가 형성된 것을 특징으로 하는 금형표면의 순간 가열시스템.
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