KR100430881B1 - 사출발포용 금형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 언더컷 형상부를 갖는 사출발포물의 성형을 위한 사출발포용 금형장치에 관한 것으로서, 하부금형과; 상기 하부금형의 상부에 대해 승강 가능하도록 배치되는 고정상부금형과; 상기 고정상부금형의 하부에 상기 고정상부금형에 대해 소정 범위로 상하 유동 가능하게 결합되며, 상기 하부금형 및 상기 고정상부금형과 함께 상기 사출발포물의 캐비티를 형성하고 상기 언더컷 형상부에 대응하는 언더컷 성형부를 갖는 가동상부금형을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 언더컷 성형부를 갖는 금형장치의 구조를 단순히 할 수 있고, 금형장치의 제작비용 및 유지보수비용을 절감할 수 있으며, 언더컷 형상부를 갖는 사출발포물의 품질을 유지할 수 있게 된다.

Description

사출발포용 금형장치{Injection Foaming Mold Apparatus}

본 발명은 사출발포용 금형장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 언더컷 형상부를 갖는 사출발포물의 성형을 위한 사출발포용 금형장치에 관한 것이다.

사출발포기법은, 금형내에 형성되어 있는 소정형상의 캐비티내에 EVA(Ethyl Vinyl Acetate) 등의 수지재료와 발포제의 혼합물을 충전한 다음, 170도 내지 190도의 온도에서 6 내지 8분 동안 숙성시킨 후 금형을 개방하면, 가스의 팽창에 의해 캐비티 보다 약 30%이상 팽창된 제품, 즉 사출발포물이 얻어지게 되는 공법을 말한다.

이러한 방법에 의한 발포물 성형장치는, 내부에 일정한 형상의 캐비티가 구비되는 금형장치와, 금형장치의 캐비티에 발포제의 혼합물을 주입하는 주입장치로 구성되며, 금형의 캐비티에 발포액을 주입하는 공정, 발포가 완료된 발포물을 취출하기 위하여 금형과 사출발포물을 분리하는 공정 등이 요구되고, 금형장치에 의해 발포물이 성형된다. 이 중 금형장치는, 상호 상하 접근 및 이격이 가능하며 내부에 발포제품의 형상에 대응하는 캐비티가 형성된 상부금형과 하부금형으로 구성되고, 상부금형과 하부금형 중 적어도 어느 하나에는 히터가 마련되는 것이 일반적이다.

한편, 사출발포기법에 의하여 제조된 사출발포물은 신발 특히 스포츠화의 미드솔(mid-sole:중창)이나 아웃솔(out-sole:밑창) 등과 같은 신발부품에 적극적으로 채용되고 있다.

근래에는 신발의 전체 미관을 향상시키기 위하여 미드솔(mid-sole:중창)의 외포면에 홈 형상으로 형성된 그루브를 생성시켜야 할 필요성이 대두되고 있다. 그런데 미드솔의 외포면에 이러한 그루브, 즉 언더컷 형상부를 형성하는 경우에 있어서, 언더컷 형상부의 폭 및 길이가 크지 않는 경우에는 이에 대응하여 금형에 형성된 언더컷 성형부에 의하여 사출발포물의 정상적인 취출이 저해되지 않을 수 있으나, 금형에 형성된 언더컷 성형부의 폭 및 길이 큰 경우에는 구조적으로 이탈이 불가능하거나 무리한 탄성적 이탈을 강요하여 제품이 손상될 수 있다.

그러므로, 언더컷 성형부를 갖는 사출발포물을 성형하기 위하여 캐비티 내로부터 철회가능한 슬라이더 코어를 금형장치에 포함하도록 하는 경우가 많다. 슬라이더 코어는, 발포물 형성 시에 캐비티 내에서 언더컷 성형부를 형성하며 발포물 취출 시에는 캐비티 내로부터 철회되어 금형과 사출발포물을 분리할 때에 사출발포물이 금형으로부터 정상적으로 이탈되도록 한다.

그런데, 이러한 종래의 언더컷 성형부를 갖는 사출발포용 금형장치에 있어서는, 금형장치에 슬라이더 코어와 같은 별도의 장치가 더 포함되기 때문에 금형장치가 복잡해지며, 제작비용 및 유지보수비용이 증대되어 경제적이지 못한 문제점이 있다. 또한, 발포가 완료된 사출발포물은 상부금형과 하부금형이 접촉하는 캐비티 영역에 분리선(Parting Line)을 갖게 되는데, 슬라이더 코어를 구비한 금형장치는 슬라이더 코어가 캐비티 내에 있게 되어 이 영역에서도 분리선이 생기게 된다. 따라서 슬라이더 코어를 구비한 금형장치에 의한 사출발포물은 증대된 분리선을 구비하게 되며, 이러한 증대된 분리선은 사출발포물에 버(Burr)를 유발할 수 있으므로 사출발포물의 품질을 저하시키게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 종래의 이러한 문제점을 고려하여, 언더컷 성형부를 갖는 금형장치의 구조를 단순히 할 수 있고, 금형장치의 제작비용 및 유지보수비용을 절감할 수 있으며, 언더컷 형상부를 갖는 사출발포물의 품질을 유지할 수 있는사출발포용 금형장치를 제공하는 것이다.

도 1은 언더컷 형상부를 갖는 사출발포물의 일 예인 신발용 미드솔의 사시도,

도 2는 본 발명의 실시 예인 사출발포용 금형장치의 사시도,

도 3은 도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도,

도 4는 고정상부금형과 하부금형이 상호 접촉한 상태에서 도 3의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도,

도 5는 고정상부금형과 하부금형이 상호 이격된 상태에서의 도3의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 미드솔 10 : 하부금형

20 : 고정상부금형 30 : 가동상부금형

31 : 언더컷 성형부 40 : 탄성부재

50 : 안내부재

상기 목적은, 본 발명에 따라, 언더컷 형상부를 갖는 사출발포물의 성형을 위한 사출발포용 금형장치에 있어서, 하부금형과, 상기 하부금형의 상부에 대해 승강 가능하도록 배치되는 고정상부금형과, 상기 고정상부금형의 하부에 상기 고정상부금형에 대해 소정 범위로 상하 유동 가능하게 결합되며, 상기 하부금형 및 상기 고정상부금형과 함께 상기 사출발포물의 캐비티를 형성하고 상기 언더컷 형상부에 대응하는 언더컷 성형부를 갖는 가동상부금형을 포함하는 것을 특징으로 하는 사출발포용 금형장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 고정상부금형과 상기 가동상부금형 사이에 개재되어 상기 고정상부금형에 대해 상기 가동상부금형이 이격되는 방향으로 탄성부세하는 탄성부재를 더 포함하며, 상기 탄성부재는 압축스프링이고 상기 고정상부금형과 상기 가동상부금형이 상호 접촉한 상태에서 압축되어 있는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 언더컷 성형부는 상기 가동상부금형의 성형면에 돌출부로 형성되어 있으며, 상기 고정상부금형이 상기 하부금형에 대해 이격시 상기 고정상부금형의 이격 방향과 반대방향으로 상기 가동상부금형에 대해 이격되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 고정상부금형과 상기 가동상부금형의 연부에 형성된 관통공을 따라 배치되어 상기 고정상부금형이 상기 하부금형에 대해 이격 시에 상기 가동상부금형을 이격방향의 반대방향으로 안내하며 상기 소정 범위에서 이격을 멈추게 하는 안내부재를 더 포함하는 것이 본 발명의 목적을 달성하는데 보다 바람직하다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 언더컷 형상부를 갖는 사출발포물의 일 예인 신발용 미드솔의 사시도로서, 일반적으로 신발창(미도시)은 미드솔(1)과 아웃솔(미도시)로 구성되는데, 도면에 도시된 바와 같이, 미드솔(1)은 전체적으로 신발의 밑창 형태를 가지며, 미드솔(1)의 외포면을 따라 홈 형상으로 형성된 그루브, 즉 언더컷 형상부(1a)를 갖는다. 이 언더컷 형상부(1a)는 사출발포물인 미드솔(1)을 취출하기 위하여 금형과 미드솔(1)을 분리할 때에 금형으로부터 미드솔(1)의 정상적인 이탈을 저해하는 언더컷 성형부(31)를 형성한다.

도 2는 본 발명의 실시 예인 사출발포용 금형장치의 사시도이고, 도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선에 따른 단면도이며, 도 4는 고정상부금형과 하부금형이 상호 접촉한 상태에서 도 3의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도, 도 5는 고정상부금형과 하부금형이 상호 이격된 상태에서의 도3의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 사출발포용 금형장치(100)는, 미드솔(1)의 하부 면에 대응하는 캐비티(2)를 형성하는 하부금형(10)과, 하부금형(10)에 대해 상하 접근 및 이격이 가능하게 배치되며 미드솔(1)의 캐비티(2)의 상부를 밀폐하여 미드솔(1)의 상부면에 대응하는 캐비티(2)를 형성하는 고정상부금형(20)과, 고정상부금형(20)의 하부에 고정상부금형(20)에 대해 소정 범위로 상하 유동 가능하도록 배치되며 미드솔(1)의 측면 형상에 대응하는 캐비티(2)를 형성하는 가동상부금형(30)과, 고정상부금형(20)과 가동상부금형(30)의 연부에 형성된 관통공(24,34)을 따라 배치되는 안내부재(50)와, 고정상부금형(20)과 가동상부금형(30) 사이에 설치되는 탄성부재(40)를 갖는다.

하부금형(10)은 온도를 상승시키기 위해 하부금형(10)에 형성된 캐비티(2) 영역의 하부에 마련된 히터(15)와 하부금형(10)의 일측에 캐비티(2) 내에 발포재료를 공급하기 위해 재료주입구(11)로부터 이어지는 재료런너(13)를 가지며, 하부금형(10)의 연부에는 후술할 안내부재(50)의 멈춤부(55)가 삽입되어 슬라이딩 가능하도록 관통공(14)이 형성되어 있다. 재료런너(13)는 하부금형(10)에 형성된 연통로를 통해 캐비티(2) 내부로 연결되며, 재료주입구(11)로부터 공급되는 발포재료를 재료런너(13)를 통해 캐비티(2)에 공급하게 된다.

고정상부금형(20)은 미드솔(1)의 캐비티(2)의 상부를 밀폐시켜 미드솔(1)의 상면을 성형하는 상면 성형부(21)와 상면 성형부(21)의 상부에 배치되어 상면 성형부(21)와 결합되는 금형부재(23)를 가지며, 고정상부금형(20)의 연부에는 관통공(24)이 마련되어 후술할 안내부재(50)의 걸림부(51)가 고정되고 후술할 안내부재(50)의 몸체가 관통되게 된다. 상면 성형부(21)는 고정상부금형(20)에 미드솔(1)의 캐비티(2) 영역 측으로 캐비티(2)에 대응하는 영역만큼 돌출된 돌출부로 되어 캐비티(2)의 상면을 형성한다.

미드솔(1)의 측면 형상에 대응하는 캐비티(2)를 형성하는 가동상부금형(30)은 언더컷 성형부(31)와, 가동상부금형(30)의 연부에 형성된 관통공(34)을 갖는다.언더컷 성형부(31)는 가동상부금형(30)에 대해 돌출부로 구성되어 미드솔(1)의 언더컷 형상부(1a)를 성형하며, 관통공(34)은 관통공(34)의 축선이 고정상부금형(20)의 연부에 형성된 관통공(24)의 축선과 일치되도록 형성되며 후술할 안내부재(50)가 관통하여 설치된다. 고정상부금형(20)과 가동상부금형(30)이 안내부재(50)에 의하여 소정의 이격범위에서 상호 이격 가능하도록 결합된다. 가동상부금형(30)이 고정상부금형(20)과 상호 접촉된 상태에서는 후술할 안내부재(50)의 멈춤부(55)와 가동상부금형(30)이 소정의 거리만큼 이격된 상태를 유지하며, 가동상부금형(30)이 고정상부금형(20)에 대해 이격 시에는 가동상부금형(30)이 안내부재(50)에 의해 안내되어 안내부재(50)의 멈춤부(55)에 접근하게 되고, 가동상부금형(30)이 고정상부금형(20)에 대해 소정의 범위까지 이격하게 되면 가동상부금형(30)이 멈춤부(55)에 접촉하게 되어 고정상부금형(20)에 대한 이격범위가 제한되게 된다.

가동상부금형(30)과 고정상부금형(20) 사이에는 고정상부금형(20)이 하부금형(10)에 대해 접근 및 이격될 때에 탄성 변형하는 탄성부재(40)가 설치되어 있다. 탄성부재(40)는 가동상부금형(30)과 고정상부금형(20)이 접촉된 상태에서 압축 변형의 상태에 놓이도록 설치되며, 고정상부금형(20)이 하부금형(10)에 대해 이격될 때에 팽창하여 가동상부금형(30)이 고정상부금형(20)에 대해 이격되도록 한다. 일반적으로 탄성부재(40)로서는 압축코일스프링이 사용된다.

안내부재(50)는 몸체(53), 걸림부(51) 및 멈춤부(55)로 구성되며, 몸체(53)는 고정상부금형(20)과 가동상부금형(30)의 관통공(24,34)을 관통하게 되며, 걸림부(51)는 안내부재(50)의 일단에 형성되어 고정상부금형(20)의 관통공(24)에 고정된다. 멈춤부(55)는 안내부재(50)의 걸림부(51)의 반대편 단부에 형성되는데, 가동상부금형(30)과 하부금형(10)이 접촉 시에 멈춤부(55)는 고정상부금형(20)과 소정의 이격범위를 유지한 상태에서 하부금형(10)의 관통공(14)에 삽입된다. 안내부재(50)의 몸체(53)는 가동상부금형(30)이 고정상부금형(20)에 대해 중력과 압축스프링의 압축력에 의해 이격되는 것을 안내하며, 멈춤부(55)는 소정의 범위에서 이러한 가동상부금형(30)의 이격을 멈추게 한다.

이러한 구성에 의하여, 도 4 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 사출기포용 금형장치를 이용하여 언더컷 형상부를 갖는 사출발포물을 제작하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저 하부금형(10)을 마련하고, 고정상부금형(20)과 언더컷 성형부(31)가 형성된 가동상부금형(30)으로 미드솔(1)의 형상에 대응하는 캐비티(2)를 형성한 후, 발포재료를 재료주입구(11)로부터 재료런너(13)를 통해 캐비티(2) 내부로 공급한다. 그리고, 하부금형(10)에 설치된 히터(15)를 가열하여 캐비티(2)내의 발포재료를 숙성시킨 후, 도시 않은 구동수단(미도시), 일반적으로 프레스에 의하여 고정상부금형(20)을 하부금형(10)에 대해 상부 방향으로 빠른 속도로 이격시켜 상호 개방하게 된다. 이 때, 고정상부금형(20)이 하부금형(10)에 대해 상부방향으로 이격될 때에 가동상부금형(30) 역시 중력에 의하여 하부금형(10) 측으로 고정상부금형(20)에 대해 이격하게 된다. 본 실시 예 에서처럼 가동상부금형(30)과 고정상부금형(20) 사이에 압축코일스프링이 설치되어 있으면 압축코일스프링의 압축력이 중력과 함께 가동상부금형(30)의 이격방향으로 작용하게 되어가동상부금형(30)의 고정상부금형(20)에 대한 이격속도는 보다 빨라지게 된다. 이러한 가동상부금형(30)의 빠른 이격 속도는 가동상부금형(30)에 충격력을 발생시키며 이러한 충격력은 사출발포물에 그대로 전달되게 된다. 이에 의하여 가스의 팽창에 의해 캐비티(2)보다 약 30%이상 팽창된 사출발포물, 즉 미드솔(1)은 가동상부금형(30)의 이동과 멈춤에 의한 충격력을 받게 되어 가동상부금형(30)에 돌출 형성된 언더컷 성형부(31)에 불구하고 가동상부금형(30)으로부터 용이하게 이탈된다.

이상과 같은 구성에 의하여, 언더컷 성형부를 갖는 금형장치의 구조를 단순히 할 수 있고, 금형장치의 제작비용 및 유지보수비용을 절감할 수 있으며, 언더컷 형상부를 갖는 사출발포물의 품질을 유지할 수 있다.

전술 및 실시 예에서는, 고정상부금형(20)이 하부금형(10)에 대해 이격할 때에 가동상부금형(30)이 고정상부금형(20)에 대해 이격되는 것으로 기술하였으나 고정과 가동은 상대적인 개념으로서 가동상부금형(30)에 대해 고정상부금형(20)이 이격되는 것으로 볼 수 있음은 물론이고 각 금형에 대해 그 명칭을 상호 바꾸어도 무방하다.

또한, 전술 및 실시 예에서는 하부금형(10)의 일측에 캐비티(2) 내에 발포재료를 공급하기 위해 재료주입구(11)로부터 이어지는 재료런너(13)가 마련되어 있으나, 재료런너(13)는 가동상부금형(30)에 형성되어 가동상부금형(30)에 형성된 연통로를 통해 캐비티(2) 내부로 연결되도록 구성할 수 있음은 물론이다.

그리고, 전술 및 실시 예에서는, 고정상부금형(20)이 금형부재(23)와 상면 성형부(21)로 구성되어 있으나 금형부재(23)와 상면 성형부(21)를 일체로 할 수도있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 하부금형과, 하부금형의 상부에 대해 승강 가능하도록 배치되는 고정상부금형과, 고정상부금형의 하부에 고정상부금형에 대해 소정 범위로 상하 유동 가능하게 결합되며 하부금형 및 고정상부금형과 함께 상기 사출발포물의 캐비티를 형성하고 언더컷 형상부에 대응하는 언더컷 성형부를 갖는 가동상부금형을 구성하여 사출발포물이 언더컷 성형부에 걸리어 정상적인 이탈을 저해하는 현상을 방지하여 언더컷 성형부를 갖는 사출발포물을 용이하게 제작할 수 있는 사출발포용 금형장치가 제공된다.

또한, 고정상부금형과 가동상부금형 사이에 탄성변형하는 압축스프링을 압축설치하고, 언더컷 성형부를 가동상부금형의 성형면에 돌출부로 형성하여 고정상부금형에 대해 이격되도록 하면 가동상부금형이 사출발포물에 충격력을 더욱 배가하게 되어 보다 사출발포물의 취출을 보다 확실하게 할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 안내부재를 고정상부금형과 가동상부금형의 연부에 형성된 관통공을 따라 배치하여 가동상부금형의 이격을 안내하도록 하는 동시에 소정 범위에서 이격을 멈추게 함으로써 가동상부금형이 고정상부금형에 대해 용이하게 이격 또는 정지하게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 언더컷 형상부를 갖는 사출발포물의 성형을 위한 사출발포용 금형장치에 있어서,

   하부금형과;

   상기 하부금형의 상부에 대해 승강 가능하도록 배치되는 고정상부금형과;

   상기 고정상부금형의 하부에 상기 고정상부금형에 대해 소정 범위로 상하 유동 가능하게 결합되며, 상기 하부금형 및 상기 고정상부금형과 함께 상기 사출발포물의 캐비티를 형성하고 상기 언더컷 형상부에 대응하는 언더컷 성형부를 갖는 가동상부금형을 포함하는 것을 특징으로 하는 사출발포용 금형장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 고정상부금형과 상기 가동상부금형 사이에 개재되어 상기 고정상부금형에 대해 상기 가동상부금형이 이격되는 방향으로 탄성부세하는 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사출발포용 금형장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 탄성부재는 압축스프링이며, 상기 고정상부금형과 상기 가동상부금형이 상호 접촉한 상태에서 압축되어 있는 것을 특징으로 하는 사출발포용 금형장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 언더컷 성형부는 상기 가동상부금형의 성형면에 돌출부로 형성되어 있으며, 상기 고정상부금형이 상기 하부금형에 대해 이격시 상기 고정상부금형의 이격 방향과 반대방향으로 상기 가동상부금형에 대해 이격되는 것을 특징으로 하는 사출발포용 금형장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 고정상부금형과 상기 가동상부금형의 연부에 형성된 관통공을 따라 배치되어 상기 고정상부금형이 상기 하부금형에 대해 이격 시에 이격방향의 반대방향으로 상기 가동상부금형을 안내하며 상기 소정 범위에서 이격을 멈추게 하는 안내부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사출발포용 금형장치.