KR100398676B1

KR100398676B1 - 인-몰드 성형용 금형 및 그 전사 필름 절단장치

Info

Publication number: KR100398676B1
Application number: KR10-2001-0016198A
Authority: KR
Inventors: 박영호
Original assignee: (주)도움
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2003-09-19
Also published as: KR20020076392A

Abstract

본 발명은 제품 사양에 따라 교체가 쉬운 인-몰드 성형용 금형에 관한 것이다. 또한, 제품 성형 과정에서 전사 필름을 사출 성형품 표면에 전사하여 사출 성형품 표면을 인쇄하는 공정을 포함하는 인-몰드(In-Mold) 성형 금형에서 파팅 라인에 나타나는 에지를 보다 유리한 사출 조건을 유지하면서 억제하기 위한 전사 필름 절단장치에 관한 것이다.

본 발명의 인-몰드 성형 금형은,고정측형판에 대응되는 가동측 코어 캐비티를 구비하는 회전판과, 상기 회전판을 가동측원판에 회전 가능하도록 지지하기 위해 가동측원판을 지지부로 구성하여 이루어지거나, 상기 회전판에 배열된 가동측 코어 캐비티와 전단 다이를 고정측과 가동측 사이에서 정해진 위치로 로테이팅 시키는 회전장치로 이루어진다.

본 발명의 인-몰드 성형용 금형의 전사 필름 절단장치는, 고정측형판에 대응되는 가동측 코어 캐비티와 고정측형판에 대응되는 전단 다이가 배열되어 가동측과 고정측 사이에 회전 가능하게 배치된 회전판과, 상기 회전판에 배열된 가동측 코어 캐비티와 전단 다이를 고정측과 가동측 사이에서 정해진 위치로 로테이팅 시키는 회전장치와, 상기 회전판의 전단 다이 방향으로 고정측형판을 밀어 필름을 절단하는 장치로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이에 따라 본 발명은 금형의 형판 교체가 쉽고, 작업 조건 선택이 가능하며, 인쇄면 재가공 없이 인-라인 생산이 가능하다.

Description

인-몰드 성형용 금형 및 그 전사 필름 절단장치{Mold for in-mold forming and Cutting device for printing film thereof}

사출성형은 플라스틱 성형재료를 실린더안에서 가열하여 부드럽게 한 뒤 이것을 차가운 금형안으로 밀어넣어 성형하는 방법으로서 열 가소성 수지를 성형하는 방법의 중심이다.

금형의 상.하형은 액화된 가소성 재료로 채워지는 동안 서로 맞물려 고정되어 있다가 내부가 채워지면 자동으로 열린다.

공정은, 먼저 플라스틱에 안료, 안정제, 가소재, 충전재 등의 컴파운드를 넣어서 수 ㎜의 칩으로 만들어 호퍼에 넣어둔다. 호퍼 바로 앞에 열을 가하는 가열실 있어 여기를 전열이나 고압 수증기를 이용하여 가열하면 그 열에 의해 플라스틱을 액상의 융해상태로 만들게 되는데 이것을 실린더를 이용하여 금형 안으로 밀어 넣는다.

융해재가 금형 형판의 구석까지 충분히 흘러들어 가게 되면 융해재를 밀고 있었던 피스톤은 리턴(Return)되고 금형의 서로 다른 형판은 두짝으로 갈라져서 금형속에서 굳은 플라스틱(제품)을 밖으로 꺼낸다. 금형에서 꺼낸 굳은 플라스틱은 곧 반가공 제품이 되며 공구 및 수작업 그리고 검사를 거쳐 완제품으로 양산된다.

사출성형(법)은 작고 가벼운 것부터 무게가 10㎏ 정도까지 나가는 크고 무거운 것까지 성형할 수 있기 대문에 성형 범위가 압출, 압축, 주형, 적층, 취입 성형 등에 비해 성형 영역이 넓고, 많은 양을 손쉽게 생산할 수 있으므로 작업 능률도 좋은 성형법으로 알려져 있으며, 일반적으로 성형온도가 높으므로 열에 안정하며, 점도가 그다지 크지 않은 플라스틱 성형에 알맞은 방법이다.

사출성형을 효과적으로 하기 위해 한쌍의 상.하형(鑄型.Mold)을 고정측과 가동측에 각각 내장형으로 갖는 금형의 형식으로 인-몰드 성형용 금형이 알려져 있으며, 그 구조는 형식 마다 약간씩 차이가 있으나 상.하형(고정측형판.가동측형판)의 분리면(이형면.파팅라인)을 기준으로 고정측과 가동측으로 구분되며 이를 도식적으로 나타나면 도 1과 같이 표현된다.

고정측(10)은, 임의의 구조물에 고정된 고정판(11), 외부 호퍼에 들어있는 컴파운드를 가열실에서 액화시켜 적당한 압력으로 고정측형판(12)과 가동측형판(13)으로 액상의 융해재를 보내는 런너시스템(14), 고정측형판(12)과 가동측형판(22)을 분리하는 이젝팅 핀(15)을 고정하기 위해 고정판(11)에 설치된 이젝팅 플레이트(16), 이젝팅 플레이트(16) 앞에서 고정측형판(12)을 고정하는 고정측원판(17)이 있고, 가동측(20)은, 고정판(11)과 대응되는 위치에서 이젝팅 로드(21)에 의해 가동되는 가동판(24), 이젝팅 핀을 안내하는 이젝팅 플레이트(23), 이젝팅 플레이트(23) 앞에서 가동측형판(22)을 고정하는 가동측원판(25)으로 되어 있다.

인몰드 성형 금형의 작동은, 고정측형판(12)과 가동측형판(22)이 서로 닿아 합쳐진 상태에서 런너시스템(14)을 통해 액상의 융해재를 가동측형판(22)과 고정측형판(12) 사이에 보내 일정한 냉각기를 거쳐 굳은 프라스틱으로 성형되면 이젝팅로드(21)에 의해 가동판(24)이 고정판(11)과 반대 방향으로 움직이고 그 스트로크 만큼 고정측형판(12)과 가동측형판(22)은 이형된다. 연속적으로 굳은 프라스틱 성형품을 꺼내면 다시 이젝팅 로드에 의해 가동판(24)이 움직여 가동측형판(22)이 고정측형판(12)과 합쳐져 똑같은 사출성형 과정을 반복한다.

인몰드 성형 금형에 의한 사출성형에서는 제품 성형중에 전사 필름의 인쇄가 가능하다. 사출 성형품 표면에 전사 필름을 대서 이를 사출 성형품 제조에 한 공정으로 포함 시키는 장치와 방법 그리고 그 전사재(필름)에 관하여 알려져 있다.

국내 공개실용신안공보 공개번호 96-4273호의 '인-몰드 금형의 전사 필름 가이드장치'는 사출성형중 전사 필름을 금형 형판으로 끊김없이 안전하게 보낼 수 있도록 하는 기술로 소개되었다.

일본 특허공보 평6-18695호는, 인몰드 성형용 금형에서 전사재(필름)의 텐션(tension) 조정과 관련된 기술이며, 일본 특허공보 평7-29334호는, 인몰드성형용금형에서 전사필름의 클팸핑 기술로 소개되었다.

일본 특허공보 평5-42937호는, 인몰드 성형품과 그 제조방법으로서 인몰드에 의해 성형되는 성형품 표면 처리에 있어서 전사재(필름) 또는 그 전사재의 성형품 접착과 관련되며 이 기술은 전사재를 희망하는 대로 제품 표면에 전사하는 기술이다.

국내 공개특허 공개번호 1999-0082937호는 인몰드 라벨재에 관한 것으로 특히 인몰드 성형법에 사용하기 위한 라벨에 관한 기술이다.

인몰드 성형용 금형에서 제품 표면에 전사 인쇄를 하는 장치들은 도 2와 같이 고정측형판(12)과 가동측형판(22) 사이에 전사 필름(30)이 지나가도록 일정한 경로를 지정해 놓고 성형 제품 표면을 전사 인쇄 하는 것으로, 인-몰드 성형 금형 주위에 전사필름피더(31)와 회수장치(32) 그리고 수개의 전사필름 가이드 롤러(33)를 구비하여, 전사필름피더(31)를 통해 고정측형판(12)과 가동측형판(22) 사이로 전사 필름(30)을 공급하면서 플라스틱 융해재를 런너시스템(14)을 통해 고정측형판(12)과 가동측형판(22)의 캐비티에 넣을 때 플라스틱 융해재가 사출 성형 제품으로 소성되는 과정에서 그 표면을 전사인쇄 하는 것이었다.

도 3은 종래의 인-몰드 성형 금형의 성형법에 따라 전사 인쇄 기법이 적용된 사출 성형 제품의 표면(a)과 그 확대 표면(b)의 예이다.

그림의 성형 제품(40)을 보면 액상의 수지가 형판(12)(22)에서 경화되어 굳어진 플라스틱 수지층(41)과 그 위에 전사 필름(30)이 코팅된 전사층(42)을 이루고 있다. 특히, 전사층(42)의 영역들 중 파팅라인(e1)(e2)을 중심으로 하는 에지에서 집중적인 찢어진 비균일 형상 으로 나타나며, 이 부분은 후 가공을 통해 다듬는다.

전사 필름(30)의 전사성이나 증착 균일성 등은 전사재의 선택과 성형 조건 등에 의해 영향을 받지만 이러한 파팅라인 에지의 형상은 전사재의 물리적 조건과는 관계없이 인쇄 공정에서 나타난다.

즉 종래의 일반적인 인-몰드 성형 금형을 이용하여 전사 필름을 표면에 인쇄하는 경우 도 3과 같이 금형의 파팅라인의 에지부분의 전사층(42)의 가장자리면은 금형의 이형시 인-몰드 사출 파팅면의 떨림(찢어짐) 절단면을 반드시 형성하는데, 그 원인은 전사 필름의 텐션이나 융융수지 온도와 관련이 있다. 특히 전사 필름(30)을 제품에 증착 하는 공정을 공정의 하나로 하는 인-몰드 성형 금형내에서의 전사 필름 인쇄기법의 경우는 핫런너를 사용을 제한 한다. 핫런너의 사용 자체가 양호한 사출 조건의 하나이지만 핫런너를 쓰면 전사 필름의 증착과 절단성의 문제가 있기 때문에 고온의 핫런너를 사용하지 않고 실험적으로 얻어진 적당한 온도대에서 전사 필름의 증착과 절단을 실시하고 있으며, 그 절단 기법은 형판(12)(22)의 합형과 이형에 의존되어 있으므로 인위적인 절단 기법이 아닌 제품 성형 공정상의 하나에 이미 포함되어 있는 것이다. 만약 이러한 절단 기법이 성형 조건이나 품질 그리고 생산성에서 만족할만큼 적절하다면 굳이 절단 기법을 변경하거나 수정을 요구하지 않는다. 따라서 전사 필름을 사용하는 인몰드 성형 금형은 전사필름의 절단 문제와 이러한 핫런너를 사용하는데 따르는 생산성 문제를 고려하여 적당한 금형의 온도 분위기를 유지하여 전사필름 절단의 문제를 해결하는 방안으로 제품을 생산하고 있는 것이다. 그러나, 이렇게 생산된 제품은 도 3과 같이 전사 필름의 파팅라인 에지(절단면)를 완벽하게 처리할 수 없었으며 보통 제품이 굳은 뒤 재가공을 통해 절단면을 다듬는 작업을 한다. 그 만큼 고정도의 제품 품질을 유지할 수 없고 양질의 제품 생산이 불가능할 뿐만아니라 성형 제품을 바로 사용하지 못하고 2차가공을 필요로 하기 때문에 인-라인 생산방식의 적용 자체가 어렵다. 또한 인몰드성형 금형의 형판은 성형 제품이 바뀌면 이에 따라 가동측과 고정측을 분리하여 금형 전체를 재배치하거나 바꿔야 했기 때문에 제품 생산을 위한 사전 준비 작업 부담이 많았다.

따라서 본 발명의 목적은 금형의 파팅라인 에지 부분의 전사층 가장자리 떨림면 없이 원하는 증착면을 제품 표면에 형성하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 전사 필름을 증착하는 공정을 하나로 하는 인-몰드 성형 금형에서 핫런너를 사용하여 성형 조건을 양호한 상태로 유지할 수 있게 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전사 필름이 증착된 제품을 인-몰드 성형 금형을 통해 성형 하는데 있어서 전사 필름의 파팅라인 에지의 재가공 없이 바로 제품으로 성형하게 함으로서 인-몰드 성형 금형을 통한 제품 생산에 있어서 인-라인 생산방식의 적용과 같은 생산공정의 유연성을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 인-몰드 성형 금형의 형판을 제품 사양 변경에 따라 교체하는데 있어서 금형의 재배치에 따르는 작업 부담을 줄이는 것이다.

이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,

임의의 구조물에 고정된 고정판, 외부 호퍼에 들어있는 컴파운드를 가열실에서 액화시켜 고정측형판과 가동측형판에 액상의 융해재를 보내는 런너시스템, 고정측형판과 가동측형판을 분리하는 이젝팅 핀과 이젝팅 플레이트, 이젝팅 플레이트 앞에서 고정측형판을 고정하는 고정측원판이 있는 고정측과,

상기 고정측의 고정판에 대응되는 위치에서 이젝팅로드에 의해 가동되는 가동판, 이젝팅 핀을 안내하는 이젝팅 플레이트, 이젝팅 플레이트 앞에서 가동측형판을 고정하는 가동측원판으로 된 가동측으로 이루어지는 인-몰드 성형 금형에 있어서,

상기 인-몰드 성형 금형이,

상기 고정측형판에 대응되는 가동측 코어 캐비티를 구비하는 회전판과,

상기 회전판을 가동측원판에 회전 가능하도록 지지하기 위해 가동측원판을 지지부로 구성한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은,

임의의 구조물에 고정된 고정판, 컴파운드를 가열실에서 액화시켜 고정측형판과 가동측형판에 액상의 융해재를 보내는 런너시스템, 고정측형판과 가동측형판을 분리하는 이젝팅 핀과 이젝팅 플레이트, 이젝팅 플레이트 앞에서 고정측형판을 고정하는 고정측원판이 있는 고정측과,

상기 인-몰드 성형용 금형이,

상기 고정측형판에 대응되는 가동측 코어 캐비티와 전단 다이를 구비하여 가동측과 고정측 사이에 배치되는 회전판과,

상기 회전판에 배열된 가동측 코어 캐비티와 전단 다이를 고정측과 가동측 사이에서 정해진 위치로 로테이팅 시키는 회전장치로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징은,

임의의 구조물에 고정된 고정판, 컴파운드를 가열실에서 액화시켜 고정측형판과 가동측형판에 액상의 융해재를 보내는 런너시스템, 고정측형판과 가동측형판을 분리하는 이젝팅 핀 그리고 고정판에 설치된 이젝팅 플레이트, 이젝팅 플레이트 앞에서 고정측형판을 고정하는 고정측원판이 있는 고정측과,

상기 고정측의 고정판에 대응되는 위치에서 이젝팅로드에 의해 가동되는 가동판, 이젝팅 핀을 안내하는 이젝팅 플레이트, 이젝팅 플레이트 앞에서 가동측형판을 고정하는 가동측원판으로 된 가동측과,

상기 고정측과 가동측 형판 사이로 전사 필름을 보내 제품 표면에 전사 필름을 코팅하는 전사 필름 이송 시스템을 포함하는 인-몰드 성형 금형에 있어서,

상기 인-몰드 성형 금형이,

상기 고정측형판에 대응되는 가동측 코어 캐비티와 고정측형판에 대응되는 전단 다이가 배열되어 가동측과 고정측 사이에 회전 가능하게 배치된 회전판과,

상기 회전판에 배열된 가동측 코어 캐비티와 전단 다이를 고정측과 가동측 사이에서 정해진 위치로 로테이팅 시키는 회전장치와,

상기 회전판의 전단 다이 방향으로 고정측형판을 밀어 필름을 절단하는 장치로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 인-몰드 성형 금형을 나타낸 도면

도 2는 종래의 인-몰드 설형용 금형의 다른 예를 나타낸 도면

도 3은 종래의 인-몰드 성형 금형에 의한 전사 인쇄면을 나타낸 것으로

(a)는 표면 (b)는 확대면

도 4는 본 발명에 따른 인-몰드 성형 금형의 예를 보인 도면

도 5는 본 발명에 따른 회전판의 구조로서,

(a)는 전면 (b)는 그 반대면의 구조

도 6의 (a)(b)는 본 발명이 적용된 인-몰드 성형용 금형의 이젝팅을 보인 도면

도 7은 본 발명이 적용된 인-몰드 성형 금형의 하측 열림 상태를 설명하기 위한 도면

도 8은 본 발명의 인-몰드 금형의 상측 열림 상태

도 9의 (a)는 코어 캐비티의 예이며, (b)(c)는 회전판에 배열되는 절단 다이의 분해 사시도와 결합된 사시도

도 10의 (a)~(h)는 각각 제품 성형과 전사 필름 절단과 관련된 코어 캐비티또는 전단 다이가 고정측형판과의 형합되는 상태를 순서적으로 나타낸 동작도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

50:고정판 51:고정측형판

52:핫런너 53:이젝팅플레이트

54:고정측원판 55:고정측

60:가동판 63:이젝팅 플레이트

64:가동측원판 65:가동측

70:전사 필름 이송 시스템 71:코어캐비티

72:전단다이 73:회전판

74:지지부 75:에어홀

80:회전장치 81:기어

82:회전기어 83:구동모터

90:절단장치 91:작동대

92:스프링 93:작동공간

94:링크 95:구조물

96:고정재 97:탄성재

본 발명에 따르면, 인-몰드 성형용 금형의 가동측과 고정측 사이에 가동측 코어 캐비티와 절단 다이가 배열된 회전판을 장착하고 그 회전판을 제품 성형 공정에 맞추어 회전장치를 통해 코어 캐비티와 절단 다이의 위치를 간헐.주기.교번적으로 고정측 형판에 닿도록 함으로서 제품 표면에 정밀하고 깨끗한 전사 필름의 파팅라인 에지를 형성할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참고로 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명이 적용된 인-몰드 성형용 금형의 구조를 나타낸다. 도 5는 본 발명에 따르는 회전판 구조로서 (a)는 회전판의 전면이고 (b)는 회전판 전면에 대한 반대면을 보인 것이다. 도 6의 (a)(b)는 본 발명이 적용된 인-몰드 성형용 금형의 이젝팅을 보인 도면 이고, 도 7은 본 발명이 적용된 인-몰드 성형 금형의 하측 열림 상태를 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 상측 열림 상태이다. 도 9의 (a)(b)는 회전판에 배열되는 코어 캐비티 및 절단 다이의 분해 사시도와 결합된 사시도이다. 도 10의 (a)~(f)는 각각 제품 성형과 전사 필름 절단과 관련된 코어 캐비티 및 고정측 형판과의 형합 상태를 순서적으로 나타낸 동작도이다.

본 발명은 도 4에 보인 대로 임의의 구조물에 고정된 고정판(50), 컴파운드를 가열실에서 액화시켜 고정측형판(51)과 가동측형판에 액상의 융해재를 보내는 핫런너(52), 고정측형판(51)과 가동측형판을 분리하는 이젝팅 핀 그리고 고정판(50)에 설치된 이젝팅 플레이트(53), 이젝팅 플레이트(53) 앞에서 고정측형판(51)을 고정하는 고정측원판(54)이 있는 고정측(55)과, 고정측(55)의 고정판(50)과 상대 위치에서 이젝팅 로드에 의해 가동되는 가동판(60), 이젝팅 핀을 안내하는 이젝팅 플레이트(63), 이젝팅 플레이트(63) 앞에서 가동측형판을 고정하는 가동측원판(64)으로 된 가동측(65)과, 이들 고정측(55)과 가동측(65)의 각 형판 사이로 전사 필름(30)을 보내 제품(40) 표면에 전사 필름(30)을 인쇄하는 전사 필름 이송시스템(70)으로 이루어지는 인-몰드 성형 금형에 적용되었다.

주요 부분은, 도 5의 (a)(b)로 나타난 고정측형판(51)에 대응되는 가동측 코어 캐비티(71)와 고정측형판(51)에 대응되는 전단 다이(72)가 배열되어 있는 회전판(73)을 가동측(65)과 고정측(55) 사이에 배치한 부분이다.

그리고 코어 캐비티(71)와 전단 다이(72)를 제품 성형 중에 고정측형판(51)에 번갈아 가면서 합형 시키기 위해 기구적인 회전장치(80)를 부속적으로 갖는다.

만약, 본 발명의 목적에서 전사 필름(30)의 파팅라인 에지(절단면)를 고르게 하고자 하는 기술적 목적을 뺀다면 회전판(73)에 굳이 전단 다이(72)를 둘 필요는 없다.

전단 다이(72)가 없어도 코어 캐비티(71)를 직접 가동측(65)이나 고정측(55)에 두지 않고 이를 회전판(73)으로 옮겨주는 것만으로도 본 발명의 목적중 하나인 금형의 교체에 대한 편의성이나 효율성이 충분히 달성된다.

따라서, 전사 필름(30)의 절단 공정을 포함하는 본 발명의 형태는 코어 캐비티(71)와 전단 다이(72)가 배열된 회전판(73)과 그 회전판(73)을 간헐/주기적으로 번갈아 가면서 돌려주는 회전장치(80)로 구성된다.

회전판(73)은 도 4와 5에 보인 대로 가동측원판(64)을 중심으로 설치하거나 또는 다른 판을 이용하여 설치할 수 있는데, 회전판(73)을 반드시 가동측(65)에 설치할 이유는 없다. 그러나, 가동측(65)과 고정측(55)으로 이루어지는 인-몰드 성형용 금형의 성형 시스템상으로는 고정측(55)보다는 가동측(65)에 적용하기가 용이한데 따라 가동측원판(64)에 지지부(74)를 홈 형태로 가공하여 그 안에서 회전되게설치한 것이다. 이 경우 코어 캐비티(71)나 전단 다이(72)에 있는 에어홀(75)과 통하는 유로(76)를 형성하고, 그 유로(76)는 흡입장치(77)와 연결할 수 있다.

이렇게 구성되는 회전판(73)은 그 설치 구조물과 위치에 관계없이 코어 캐비티(71)와 전단 다이(72)로 구분되는 일종의 형판을 배열한다. 코어 캐비티(71)와 전단 다이(72)는 가동측원판(64)에 부착되는 기존의 형판을 옮겨 놓은 것과 같기 때문에 그 위치는 고정측형판(54)에 대하여 코어 캐비티(71) 또는 전단 다이(72)가 늘 마주 보는 곳에 있다.

형판이 2개인 인-몰드 성형 금형에 적용되는 구체화된 배열은 도 5의 (a)와(b)에 나타나 있다. 이들은 중심선에서 180°선상으로 나란히 정렬되었다. 하나의 코어 캐비티(71)와 다른 하나의 코어 캐비티(71)간의 직선거리 "L1"과 하나의 전단 다이(72)와 다른 하나의 전단 다이(72)간의 직선거리 "L2"는 고정측원판(54)에 있는 형판(51)의 사이 거리와 동일하며, 각 코어 캐비티(71)와 전단 다이(72)의 중심 "P"점은 고정측원판(54)의 형판(51)과 정확한 동심도가 유지된다. 이러한 배열은 형판이 2개인 인-몰드 성형용 금형에서 나타날 수 있는 전형적인 예이고, 형판의 수 즉 금형의 이형과 합형으로 한번에 성형하는 제품의 수로 나타나는 인몰드 성형용 금형의 형판의 수에 맞추어 코어 캐비티(71)와 전단 다이(72)를 각각 2개 1조(한쌍)가 아닌 .4..6....n개 1조 등으로 달리 할 수 있다. 이같이 배열 영역이 중심 "P"점에 코어 캐비티(71)나 전단 다이(72)가 놓이지 않고 대칭 배열이 가능한 짝수개의 개수가 바람직하지만, 고정측(55)과 회전판(73)의 동심도만 유지되면 경우에 따라서는 3.5...n개 1조의 홀수개로 이루어지는 비대칭 배열도 가능하다.

도 5에서 보인 회전판(73)은 가동측형판(64)의 중심을 축으로 회전판(73)이 들어갈 자리인 지지부(74)를 만들고 여기에 회전판(73)을 조립한 형태로서 편심이 없고 시스템적 부하가 적되 안정된 구동상태를 얻을 수 있는 구조이다.

회전판(73)을 돌려 주는 회전장치(80)는 도 5의 (a)에 나타나 있다. 가동측형판(54)에 회전판(73)을 조립할 때 회전가능하게 조립하면 가동측형판(54)은 그 자체로서 회전판(73)을 지지하는 구조물이 된다. 회전판(73)의 바깥 외주면을 따라 기어(81)를 절삭하고 이와 맞물리는 회전기어(82)를 설치하면 금형의 바깥에서 회전판(73)을 돌려줄 수 있는 구조가 완성된다.

회전판(73)의 회전 시기는 금형의 합형과 이형 시기이고, 회전각은 회전판(73)에 있는 코어 캐비티(71)와 절단 다이(72)의 위치와 관련되어 있다.(그 이유는 다음에 자세히 기술된다)

따라서, 회전판(73)의 회전 시기와 회전각을 수조작으로 정확히 알고 돌리기는 어려움이 크다. 만약, 도 5의 (a) 같이 회전기어(82)를 종동자로 하여 이를 구동시키는 구동모터(83)를 설치하는 경우 이형과 합형의 시기 검출에 의한 회전판의 회전 시기나 회전각 세팅에 의한 회전판(73)의 회전량을 정밀하게 제어하는 것이 가능하다. 회전판(73)을 회전 시키기 위한 회전기어(82)나 구동모터(83) 그리고 회전판(73)에 기어(81)를 절삭하여 이루어지는 회전장치(80)는 인-몰드 성형 금형에서 전사 필름을 인쇄 하는 경우 필름 절단면을 정밀하게 잘라내기 위해 요구되는 부분이다.

다음은, 회전판(73)과 그 회전장치(80) 그리고 회전장치(80)에 의해 회전하는 회전판(73)의 전단 다이(72) 방향으로 고정측형판(54)을 밀어 필름을 절단하는 절단장치(90)를 부가한 경우의 구성이다.

절단장치(90)는 전제적으로 도 6의 (b)와 같이 가동측(65)에 구동원을 둔 형태로서, 그 주요 부분은, 가동판(60)에 고정되어 고정측(65)의 이젝팅 플레이트(63)에 있는 작동대(91), 작동대(91)의 이동 스트로크를 만들어 주기 위해 가동판(60)과 이젝팅 플레이트(63)의 사이를 스프링(92)으로 탄지하여 마련된 작동공간(93), 작동대(91)의 이젝팅 방향 이동 스트로크를 받아 회전하여 고정측 플레이트를 반력으로 밀어 고정측형판(51)을 회전판(73)의 전단 다이(72)로 압축하도록 매개하기 위해 고정측의 구조물에 회전 가능하게 설치된 링크(94)로 구성되었다.

한편, 회전판(73), 회전장치(80) 그리고 절단장치(90)의 상호 연동성을 유지하여 인-몰드 성형용 금형의 전사 필름 절단 시스템으로 구성하는 경우, 회전판(73)에 배열되는 코어 캐비티(71)와 전단 다이(72)의 바람직한 구성은 도 9와 같이 한다.

코어 캐비티(71)는 고정측형판(51)의 코어와 대응되는 보통의 코어 형상을 적용한다. 그 형상은 도 9의 (a)와 도 10의 (a)(b)에 구체적으로 나타나 있는 것처럼 원하는 제품(40)을 형성하기 위한 형판을 적용한다. 이에 대하여 전단 다이(72)는 도 9의 (b)(c) 및 도 10의 (e)와 같이 회전판(73)에 고정되는 구조물(95), 구조물에 고정되는 고정재(96), 고정재(96)에 안내되어 수축 팽창이 가능한 탄성재(97), 그리고 탄성재(97)에는 에어홀(75)을 형성한다. 탄성재(97)는 우레탄이 적당하다.

이와 같이 본 발명이 적용된 인-몰드 성형 금형의 작용과 효과를 제품 성형 과정을 참고로 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 실시예의 일부가 적용된 인몰드 성형용 금형으로, 그 작동은, 고정측형판(51)과 가동측원판(64)에 있는 회전판(73)의 코어 캐비티(71)가 서로 닿아 합쳐진 상태에서 두 개의 핫런너(52)를 통해 액상의 융해재를 고정측형판(51)과 회전판(73)의 코어 캐비티(71) 사이에 보내 일정한 냉각기를 거쳐 굳은 프라스틱으로 성형되면 이젝팅 로드에 의해 가동판(60)이 고정판(50)과 반대 방향으로 움직이고 그 스트로크 만큼 고정측형판(51)과 회전판(73)을 고정하고 있는 가동측원판(64)이 이형된다. 연속적으로 굳은 프라스틱 성형품을 꺼내면 다시 이젝팅 로드에 의해 가동판(60)이 움직여 회전판(73)의 코어 캐비티(71)가 고정측형판(51)과 합쳐져 똑같은 제품(40)의 사출성형 과정을 반복한다. 따라서 본 발명은 회전판(73)에 코어 캐비티(71)를 가동측형판으로 대체함으로 형판을 교체하는 경우 가동측원판(64)을 분리하거나 교체하지 않고 회전판(73) 만을 분리하여 코어 캐비티(71)만 교체하면 되므로 그 만큼 형판의 교체가 쉽다.

회전판(73)에 배열된 2개의 코어 캐비티(71)와 대칭적으로 배열된 2개의 전단 다이(72)는 전사 필름(30)을 제품 표면에 인쇄하는 경우 필름을 절단한다. 즉, 도 6내지 도 10과 같이 고정측형판(51)과 회전판(73)의 코어 캐비티(71)에서 제품(100)을 성형할 때 이송 시스템을 통해 전사 필름을 파팅라인으로 보내 필름을 제품 표면에 인쇄 하는데, 먼저 고정측형판(51)과 코어 캐비티(71)에 의해 제품 성형이 완료되어 가동측과 고정측의 이형이 시작되면(실제는 고정측형판과 회전판의코어 캐비티의 이형), 그 이형 시기와 맞추어 회전판(73)을 회전시켜 절단 다이(72)가 다시 고정측형판(51)과 닿도록 함으로서 제품 표면에 붙어있는 전사 필름을 절단한다. 이형 시기 검출이나 전단 다이(72)에 의한 전사 필름의 절단 과정은 다음에 자세히 설명된다.

회전판(73)의 회전은 수조작도 가능하지만 금형의 합형이나 이형 시기와 관련되어 있으므로 이를 임의로 조작하기는 어렵다. 회전판(73)의 외주면을 기어(81)로 절삭하고 여기에 회전기어(82)를 맞물려 구동모터(83)로 돌리는 경우 합형과 이형의 시기 검출이 가능하고 보다 정밀한 회전판(73)의 회전제어가 가능하다. 회전판(73)의 회전 제어는 곧 회전판(73)에 배열된 코어 캐비티(71)와 전단 다이(72)가 고정측형판(51)과 선택적으로 닿도록 하기 위한 것이므로 성형 단계에서는 코어 캐비티(71)가 고정측형판(51)과 일치하고 성형 완료뒤 곧 바로 필름 절단에서는 전단 다이(72)가 닿도록 하는 것으로 필름 절단을 별도로 전단 다이(72)를 통해 실행 시킨다. 따라서 전단 다이(72)를 통해 전사 필름 절단 공정을 추가 함으로서 정교한 전사 필름의 절단이 가능하다. 따라서, 회전판(73)에 코어 캐비티(71)와 전단 다이(72)를 구분하여 배열하는 경우 그 형상은 대칭적인 형상을 나타내며, 제품 변경에 따른 형판 교체의 경우 마찬가지로 가동측원판의 분해 없이 회전판(73)에 있는 코어 캐비티(71)와 전단 다이(72)만 교체하면 된다.

이와 같이 가동측원판(51)에 회전판(73)을 설치하고 그 회전판(73)을 회전 시키는 회전장치(80)를 별도로 구성한 본 발명은 회전판(73)을 통해 가동측원판 분해없이 쉽게 형판을 교체할 수 있게 하면서 그 회전판(73)에 전단 다이(72)를 둠으로서 전사 필름을 제품 표면에 인쇄하는 제품에 대해서는 필름 절단 면의 흐트러짐, 찌그러짐, 찢어짐 등과 같은 문제 없이 정밀하게 절단할 수 있도록 할 수 있다.

회전판(73)과 그 회전장치(80) 그리고 가동측과 고정측 금형의 이형과 합형 시기에 따라 전단 다이(72)에 의해 전사 필름(30)을 절단 하도록 하는 절단장치(90)를 포함하는 본 발명의 인-몰드 성형용 금형의 동작은 도 6과 같이, 고정측형판(51)과 가동측원판(64)에 있는 회전판(73)의 코어 캐비티(71)가 서로 닿아 합쳐진 상태에서 두 개의 핫런너(52)을 통해 액상의 융해재를 고정측형판(51)과 회전판(73)의 코어 캐비티(71) 사이에 보내 일정한 냉각기를 거쳐 굳은 프라스틱으로 성형되면 이젝팅 로드에 의해 가동판이 고정판과 반대 방향으로 움직이고 그 스트로크 만큼 고정측형판(51)과 회전판(73)을 고정하고 있는 가동측원판(64)이 이형된다. 연속적으로 굳은 프라스틱 성형품을 꺼내면 다시 이젝팅 로드에 의해 가동판이 움직여 회전판(73)의 코어 캐비티(71)가 고정측형판(51)과 합쳐져 똑같은 사출성형 과정을 반복하는 일반적인 금형의 이형 및 합형과정에서 회전판의 로테이팅에 의한 전단 다이(72)의 회전과 절단 다이(72)에 의한 절단과정이 더 부가된다.

회전판(73)의 로테이팅 시기는 고정측형판(51)과 코어 캐비티(71)내에서 제품과 전사 필름 인쇄가 종료되어 이형이 진행되는 과정이다. 회전각은 도 5와 같이 회전판(73)에 배열된 코어 캐비티(71)와 전단 다이(72)가 180°선상으로 배열되어 있다면 이들의 위치를 완전히 바꿀 수 있는 회전각인 180°로 회전판(73)을 이형 과정에서 로테이팅 시킨다. 그러면 회전판(73)의 전단 다이(72)가 고정측형판(51)과 마주보는 위치에 놓이고 이들을 이젝팅 시켜 합형 되면, 도 6과 같이 가동판에 고정되어 고정측의 구조물까지 연장된 작동대(91)가 스프링(92) 탄지공간인 작동공간(93) 영역에서 이젝팅 방향 이동 스트로크를 받아 연속적으로 링크(94)를 가압하면 링크(94)는 축을 중심으로 그 반력으로 고정측형판(51)을 회전판의 전단 다이(72)로 압축하여, 결국 제품 표면에 인쇄된 전사 필름의 가장자리 부분을 절단한다.

코어 캐비티(71)에 의한 전사 필름의 전사 과정은 도 10의 (a)(b)와 같으며, 전단 다이(72)에 의한 전사 필름의 절단 과정은 도 10의 (c)(e)와 같으며 절단이 종료되어 전사층(42)이 형성된 최종 제품의 취출 과정은 도 10의 (f)와 같다. 제품 취출은 전단 다이(72)의 에어홀(75)을 통해 공기 흡입력을 제품 표면에 작용시켜 취출한다. 최종 제품은 균일한 파팅라인 에지로 나타난다.

제품 취출이 완료되면 다시 회전판(73)이 회전하여 코어 캐비티(71)가 고정측형판(51)과 대응되도록 하는 도 10의 (g) 위치로 놓이는데, 이때 전사 필름(30)이 코어 캐비티(71)의 윗면에 놓여 가동측이 'A' 방향으로 가동하여 도 10의 (h)와 같이 초기 위치로 합형되어 제품 성형을 시작한다.

회전판(73)과 그 회전장치(80) 그리고 가동측과 고정측 금형의 이형과 합형 시기에 따라 절단 다이(72)에 의해 전사 필름(30)을 절단 하도록 하는 절단장치(90)를 포함하는 본 발명의 인 몰드 성형용 금형은, 회전판에 의한 형판 교체의 잇점과 회전장치에 의한 필름 전단성의 향상과 이러한 전단성 등을 인 몰드 성형용 금형에서 일괄적으로 처리할 수 있도록 한다.

본 발명의 의해 제공되는 회전판과 회전장치 그리고 절단장치는 인 몰드 성형용 금형 구조에 적용되는 경우 기존 금형에서 얻을 수 없는 몇 가지의 특징적 작용을 나타낸다. 예를들면 회전판은, 형판의 교체에 대하여 유리한 작용을 하며, 회전장치는, 회전판에 대하여 성형과 전단의 선택성을 주며, 절단장치는, 금형에 유기적으로 배치되어 기존 금형에 적용될 수 있는 점등이다. 그러나, 이러한 작용들은 주로 금형의 동작이나 조작에서 나타나는 작용이고, 전체 금형 시스템에서 더 중요한 작용을 나타낸다.

즉, 금형의 파팅라인의 에지부분의 전사층의 가장자리면은 금형의 이형시 인몰드 사출 파팅면의 떨림 절단면을 형성하는데 떨림 절단면의 형성 원인은 전사 필름의 텐션이나 융융수지 온도와 관련이 있다. 특히 전사필름을 코팅하는 공정을 공정의 하나로 하는 인몰드 성형 금형의 경우는 핫런너를 사용하면 성형 조건을 양호한 상태로 유지할 수 있지만 핫런너를 쓰면 전사필름의 절단의 문제가 있기 때문에 핫런너를 사용하지 못하지만 본 발명을 적용하는 경우 전단 다이에 의해 전사 필름의 고른 절단면을 얻을 수 있어 보다 고속으로 제품 성형이 가능하고, 후 가공으로 전사 필름의 파팅라인 에지 연마 작업을 거치지 않기 때문에 양질의 양질의 제품 생산이 가능하고 뿐만아니라 인-라인 생산방식의 적용을 가능하게 하며, 제품 모델 변경을 하나의 금형에서 수용하는 경우 금형의 재배치와 관련된 모든 작업을 간단히 해결할 수 있도록 하는 작용 등이다.

이와 같이 본 발명은 전사 필름 인쇄 공정을 포함하는 인몰드 성형용 금형에서 핫런너에 의한 융해재의 공급이 가능하여 고속 생산이 가능하며, 전사 인쇄된 파팅라인 에지를 최대한 줄여 후가공 없이 바로 제품화 할 수 있어 인-라인 생산방식에 연동되는 제품 생산이 가능하며, 제품 모델 변경에 따른 금형 재배치 작업을 간단하게 할 수 있는 효과가 있다. 또한 전사 필름을 제품에 인쇄하는 경우 양질의 제품 생산을 가능하게 하는 효과가 있다.

Claims

임의의 구조물에 고정된 고정판, 외부 호퍼에 들어있는 컴파운드를 가열실에서 액화시켜 고정측형판과 가동측형판에 액상의 융해재를 보내는 런너시스템, 고정측형판과 가동측형판을 분리하는 이젝팅 핀과 이젝팅 플레이트, 이젝팅 플레이트 앞에서 고정측형판을 고정하는 고정측원판이 있는 고정측과,

상기 고정측의 고정판에 대응되는 위치에서 이젝팅로드에 의해 가동되는 가동판, 이젝팅 핀을 안내하는 이젝팅 플레이트, 이젝팅 플레이트 앞에서 가동측형판을 고정하는 가동측원판으로 된 가동측으로 이루어지는 인-몰드 성형 금형에 있어서,

상기 인-몰드 성형 금형은,

상기 고정측형판에 대응되는 가동측 코어 캐비티를 구비하는 회전판과,

상기 회전판을 가동측원판에 회전 가능하도록 지지하기 위해 가동측원판을 지지부로 구성한 것을 특징으로 하는 인-몰드 성형용 금형.
임의의 구조물에 고정된 고정판, 컴파운드를 가열실에서 액화시켜 고정측형판과 가동측형판에 액상의 융해재를 보내는 런너시스템, 고정측형판과 가동측형판을 분리하는 이젝팅 핀과 이젝팅 플레이트, 이젝팅 플레이트 앞에서 고정측형판을 고정하는 고정측원판이 있는 고정측과,

상기 고정측의 고정판에 대응되는 위치에서 이젝팅로드에 의해 가동되는 가동판, 이젝팅 핀을 안내하는 이젝팅 플레이트, 이젝팅 플레이트 앞에서 가동측형판을 고정하는 가동측원판으로 된 가동측으로 이루어지는 인-몰드 성형 금형에 있어서,

상기 인-몰드 성형용 금형은,

상기 고정측형판에 대응되는 가동측 코어 캐비티와 전단 다이를 구비하여 가동측과 고정측 사이에 배치되는 회전판과,

상기 회전판에 배열된 가동측 코어 캐비티와 전단 다이를 고정측과 가동측 사이에서 정해진 위치로 로테이팅 시키는 회전장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인-몰드 성형용 금형.
제 2 항에 있어서,

상기 회전판을 가동측원판에 회전 가능하도록 지지하기 위해 가동측원판을 지지부로 구성한 것을 특징으로 하는 인-몰드 성형용 금형.
임의의 구조물에 고정된 고정판, 컴파운드를 가열실에서 액화시켜 고정측형판과 가동측형판에 액상의 융해재를 보내는 런너시스템, 고정측형판과 가동측형판을 분리하는 이젝팅 핀 그리고 고정판에 설치된 이젝팅 플레이트, 이젝팅 플레이트 앞에서 고정측형판을 고정하는 고정측원판이 있는 고정측과,

상기 고정측의 고정판에 대응되는 위치에서 이젝팅로드에 의해 가동되는 가동판, 이젝팅 핀을 안내하는 이젝팅 플레이트, 이젝팅 플레이트 앞에서 가동측형판을 고정하는 가동측원판으로 된 가동측과,

상기 고정측과 가동측 형판 사이로 전사 필름을 보내 제품 표면에 전사 필름을 코팅하는 전사 필름 이송 시스템을 포함하는 인-몰드 성형 금형에 있어서,

상기 인-몰드 성형 금형은,

상기 고정측형판에 대응되는 가동측 코어 캐비티와 고정측형판에 대응되는 전단 다이가 배열되어 가동측과 고정측 사이에 회전 가능하게 배치된 회전판과,

상기 회전판에 배열된 가동측 코어 캐비티와 전단 다이를 고정측과 가동측 사이에서 정해진 위치로 로테이팅 시키는 회전장치와,

상기 회전판의 전단 다이 방향으로 고정측형판을 밀어 필름을 절단하는 장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인 몰드 성형 금형의 전사 필름 절단 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 회전판을 가동측원판에 회전 가능하도록 지지하기 위해 가동측원판을 지지부로 구성한 것을 특징으로 하는 인-몰드 성형용 금형의 전사 필름 절단장치.
제 4 항에 있어서,

상기 회전판에 배열되는 코어 캐비티와 전단다이의 형상이 대칭적 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인-몰드 성형 금형의 전사 필름 절단장치.
제 4 항에 있어서,

상기 회전판에는 코어 캐비티나 전단 다이에 각각 밖으로 통하는 에어홀을 형성하고, 이들과 통하는 통하는 유로를 형성하며, 그 유로는 흡입장치와 연결한 것을 특징으로 하는 인-몰드 성형용 금형의 전사 필름 절단장치.
제 4 항 또는 제 7 항에 있어서,

상기 전단 다이는, 회전판에 고정되는 구조물과,

상기 구조물에 고정되는 고정재와,

상기 고정재에 안내되어 수축 팽창이 가능하고 에어홀을 구비하는 탄성재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인-몰드 성형용 금형의 전사 필름 절단장치.
제 4 항에 있어서,

상기 회전판에 배열된 코어 캐비티와 전단 다이가 대칭 배열일 때 그 중심이 회전판의 동심이고, 회전판의 동심은 고정측원판의 중심과 일치되는 동심도를 유지하는 것을 특징으로 하는 인-몰드 성형용 금형의 전사 필름 절단장치.
제 4 항에 있어서,

상기 회전장치는, 회전판의 외주면에 절삭된 기어와,

상기 기어와 맞물려 외부 동력으로 회전판을 돌리는 회전기어와,

상기 회전기어를 돌리는 구동모터를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인-몰드 성형용 금형의 전사 필름 절단장치.
제 4 항에 있어서,

상기 절단장치는,

가동측에 고정되어 고정측의 구조물까지 연장된 작동대와,

상기 작동대의 이동 스트로크를 만들어 주기 위해 가동판과 이젝팅 플레이트의 사이를 스프링으로 탄지한 작동공간과,

상기 작동대의 이젝팅 방향 이동 스트로크를 받아 회전하여 고정측 플레이트를 반력으로 밀어 고정측형판을 회전판의 전단 다이로 압축하도록 매개하기 위해 고정측의 구조물에 회전되도록 설치된 링크로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인-몰드 성형용 금형의 전사필름 절단장치.