KR100436796B1 - 블로우 몰딩의 배관 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 블로우 몰딩의 배관 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 블로우 몰딩시 갖게 되는 공기압의 한계를 극복할 수 있는 새로운 형태의 블로우 몰딩배관 시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 소정의 공기압이 주입되는 에어라인(100)의 일단과 연결된 제 1블로우 밸브(110)와 제 2블로우 밸브(120) 사이에는 제 1스피드 콘트롤 밸브(210)가 공통으로 연결되며, 상기 제 1스피드 콘트롤 밸브(210)에는 제 3블로우 밸브(130)가 연결되고 상기 제 3블로우 밸브(130)는 제 1블로우 핀(310)과 연결되어 있으며; 상기 제 1,2블로우 밸브(110,120)와 연결된 에어라인(100)의 중앙부에는 제 4블로우 밸브(140)와 제 2스피드 콘트롤 밸브(220)가 제 2블로우 핀(320)과 연결되어 있으며; 상기 제 2스피드 콘트롤 밸브(220)와 연결된 에어라인(100)에는 P.C(파티클 콜렉팅) 박스(400)와 제 5블로우 밸브(150) 및 제 3스피드 콘트롤 밸브(230)가 순차적으로 쿨링라인과 연결되어 설치된 것을 특징으로 하는 블로우 몰딩의 배관 시스템이 제시된다.

따라서, 본 발명에 의한 블로우 몰딩 배관 시스템은 고장 발생시 현상 파악이 용이하며, 전기적 제어가 단순하여 제품의 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

블로우 몰딩의 배관 시스템{Piping system of a blow molding}

본 발명은 블로우 몰딩의 배관 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 블로우 몰딩시 갖게 되는 공기압의 한계를 극복할 수 있는 새로운 형태의 블로우 몰딩배관 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 플라스틱의 대표적인 성형방법을 살펴보면 크게 사출성형, 압출성형, 블로우 몰딩(성형) 등으로 나뉘어진다. 이 중에서 블로우 성형방법에는 압출식, 사출식, 2단 블로우 성형 등으로 구분되며, 두 장을 합친 시트상의 성형품 또는 관상 성형품을 형속에 넣고 공기를 내부에 불어넣어 중공품을 만드는 성형법을 말하며 이를 중공성형이라고도 한다.

예컨대 병을 제조할 경우에는 우선 관상으로 성형한 후 이것을 금형 속에 넣어 공기를 불어넣는다. 따라서 두 조의 성형부분이 장치되어 있고 관상성형과 블로우 성형을 교대로 하여 제품을 생산한다.

그리고, 시트상의 플라스틱 두장을 겹쳐 금형에 끼워 가열하고 이속에 공기를 불러넣어 팽창시켜 사용하며 한 장의 플라스틱 판을 요철형으로 부풀게 하는 경우에도 이용된다.

특히, 압출 블로우 성형은 예비 성형된 수지의 형상에 따라 핫 시트법과 핫 파리손법으로 대별되며, 핫 파리손법은 블로우 성형법의 가장 일반적인 성형법이며 보통 블로우 성형이라 하면 이 성형법을 가리킨다.

이러한 블로우 성형방법을 이용한 종래의 제품 성형 공정을 도 1를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 몰드를 오픈한 상태에서 작업자가 몰드의 B면(제품이 장착되는 면) 인서트 삽입 위치에 인서트를 삽입한 후 운전 버튼을 조작한다.(단계 S10)

작업자의 운전버튼 조작에 의해 몰드가 1차 최단거리로 이동하며 어큐물레이터 헤드(ACCU HEAD)의 압출에 의해 페리슨(용융상태의 합성수지)이 내려오게 된다. 이 때, 어큐물레이터 헤드에는 반복적으로 내부에 합성수지가 스큐류에 의해 충진된다.(단계 S20)

페리슨의 처음 토출된 부분이 아래(실링 디바이스)의 위치에 이르게 되면 이때 신호에 의해 실링 디바이스가 페리슨의 아래 터진 부분(페리슨은 원형의 기둥상태 임)을 닫는다.(단계 S30)

다시 1차 최단거리에 있던 몰드를 완전히 닫아 제품의 형상을 만든 다음 몰드가 완전히 닫힌 후 블로우 핀이 페리슨을 뚫고 들어가 고압의 공기(air)를 고속으로 페리슨 내부를 일정시간 계속하여 충진한다.(단계 S40)

이 때, 상기 공기압은 8 - 10 bar로 충진하며, 일정시간 후 2 - 3개의 블로우 핀 중에 가운데 혹은 다른 핀으로 일정량의 공기가 빠져나가면서 제품을 성형시킨다.(단계 S50)

고압을 충진하는 상태에서 주어진 성형시간을 숙성시킨 후 몰드가 오픈된 후 아래에 위치한 실링 다바이스가 다시 오픈된 상태에서 작업자가 제품을 취출한다.(단계 S60)

상기와 같은 수순의 단계를 계속적으로 반복함으로써 블로우 몰딩에 의한 제품을 다량 생산하게 된다.

그러나, 상기에서와 같은 블로우 성형 공정은 8 - 10 bar의 공기압만을 사용함으로서 블로우 성형의 공기압이 갖는 한계를 극복하지 못하였다.

또한, 고압의 공기압만을 이용하여 충진할 때 제품의 금형 표면에 밀착도를 떨어뜨러 제품 표면이 매끄럽지 못하였다.

또한, 고압의 공기압을 사용할때 나타나는 에어 리크(air leak) 또는 핀 마크(pin mark) 등을 효과적으로 해소하지 못하여 제품의 생산성이 저하되었다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 본 발명의 목적은 1차로 저속의 공기압(12 ±2 bar), 2차로 고속의 공기압(20 ±2 bar)을 사용함으로서 종래의 블로우 몰딩시 갖게 되는 공기압의 한계를 극복할 수 있는 변형된 형태의 블로우 몰딩 배관 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 제품의 성형시간을 단축시켜 제품 생산성의 향상을 극대화시킬 수 있는 블로우 몰딩 배관 시스템을 제공하는 데 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로써 본 발명은

소정의 공기압이 주입되는 에어라인(100)의 일단과 연결된 제 1블로우 밸브(110)와 제 2블로우 밸브(120) 사이에는 제 1스피드 콘트롤 밸브(210)가 공통으로 연결되며, 상기 제 1스피드 콘트롤 밸브(210)의 라인에는 제 3블로우 밸브(130)가 연결되고 상기 제 3블로우 밸브(130)에는 제 1블로우 핀(310)이 연결되어 설치되며;

상기 제 1,2블로우 밸브(110,120)와 연결된 에어라인(100)의 중앙부에는 제 4블로우 밸브(140)와 제 2스피드 콘트롤 밸브(220)가 제 2블로우 핀(320)과 연결되어 설치되며;

상기 제 2스피드 콘트롤 밸브(220)와 연결된 에어라인(100)에는 P.C(파티클 콜렉팅) 박스(400)와 제 5블로우 밸브(150) 및 제 3스피드 콘트롤 밸브(230)가 순차적으로 쿨링라인과 연결되어 설치된 것을 특징으로 하는 블로우 몰딩의 배관 시스템이 제공된다.

도 1은 종래의 기술로서 블로우 몰딩 전체 과정을 나타낸 플로우차트이다.

도 2는 본 발명에 따른 블로우 몰딩기의 구조를 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 블로우 몰딩의 배관 구성도이다.

도 4는 본 발명에 따른 블로우 몰딩의 전체 과정을 나타낸 플로우차트이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 에어라인 400 : 파티클 콜렉팅(P.C) 박스

110,120,130,140,150 : 제 1,2,3,4,5 블로우 밸브

210,220,230 : 제 1,2,3 스피드콘트롤 밸브

310,320 : 제 1,2 블로우 핀 500 : 압력게이지

이하, 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 블로우 몰딩기의 구조를 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 블로우 성형기는 크게 배럴 및 스크류(Barrel & Screw; 10)와; 에큐물레이터 헤드(Accumulator Head; 20)와; 몰드(Mold; 32)를 구비하는 클램핑 유닛(Clamping Unit; 30) 및 유압유닛(Hydrauric Unit; 40)으로 나뉘어진다.

상기 배럴 및 스크류(Barrel & Screw; 10)는 사출기나 압출기에서 원재료를 용융시켜 내는 장치로서 배럴은 파이프 형상으로 외경쪽에서는 4조의 밴드히터(12)에 의해 가열이 되고, 내부에는 특수한 나사산을 가진 스크류가 들어 있어 원재료를 투입하면 스크류가 회전함으로서 원재료를 밀어내면서 압축 마찰시켜서 발열 용융시키는 부위이다.

스크류의 나사산 형은 사용 원재료의 용융 특성에 맞게 다양한 기능을 갖게 설계되어 지며 사용 원자재에 맞지 않으면 용융상태도 나빠진다. 스큐류는 구동모터(14)의 회전력을 감속기를 거쳐 받아서 구동부쪽에서 볼 때 시계 반대방향으로 회전한다. 스크류는 호퍼(16)로부터 공급된 원재료를 밀어 넣는 공급부, 이를 발열 용융시키는 압축부, 용융된 원자료를 교반하고 혼련하는 계량부로 구성된다.

이 때, 상기 공급부는 온도가 가열되면 원재료 공급이 차질이 생기므로 냉각수를 흘려주도록 되어 있고, 상기 압축부와 계량부는 밴드히터(12)로 가열을 하도록 되어 있다. 밴드히터(12)에 설치된 냉각펜(18)은 배럴 온도가 설정치를 초과하면 냉각시키는 기능을 한다.

상기 에큐물레이터 헤드(Accumulator Head; 20)는 배럴 및 스크류(10)에서 용융시킨 원재료를 받아서 일정량 충진하고 있다가 일시에 압출해 내는 기능을 반복한다. 구조는 유압실린더와 유사하며 내부에 압출기부터 공급된 용융수지를 나선형 채널로 흘리면서 교반하여 충진하는 공간이 있고 윗쪽에서는 이중구조로 된 유압실린더가 있고 아래쪽에는 압출다이가 있다.

상기 압출다이는 바깥쪽의 다이 유닛과 안쪽의 맨드릴 유닛으로 구성되며 맨드릴 유닛이 상부의 보조 실린더에 의해 상승하면 다이 내경에 밀착되어 용융 수지의 흐름을 막아 용융수지가 충진이 이루어지며, 하강하면 틈이 생겨 그 틈 만큼 충진된 용융수지가 흘려나오게 된다. 이 때, 상부의 주 실린더는 전진시켜서 어큐물레이터 플랜저를 하강시키면 용융수지는 원통형 자루모양의 패리슨(parison)으로 압출된다.

상기 몰드(Mold; 32)는 성형품의 형상으로된 캐비티(금형을 닫았을 때 내부 공간-성형품이 채워지는 공간이다)를 탈형이 가능하도록 파트라인으로 나뉘어 상형(A면쪽)과 하형(B면쪽)으로 분리시켜 만들어진다.

금형에 요구되는 기능은 온도조절 기능, 에어 블로잉 기능, 각종 인서트 류를 붙잡아 주는 기능, 탈형을 돕기 위한 코어 작동 기능, 성형시 공간의 공기를 배출시키기 위한 벤팅 기능 등으로 냉각수를 제외한 기능은 대부분 B면에 장착되어 있으며, 냉각수나 압축공기, 유압을 연결하기 위한 원터치 커플링 장치가 붙여 있어서 클램핑 유닛(30)에 설치된 배관의 원터치 커플링 짝과 간단히 착탈해 주면 된다.

상기 클램핑 유닛(Clamping Unit; 30)은 성형용 금형을 열고 닫는 기능과 블로우 몰딩시 블로잉 압력 이상을 버티어 블로우 성형이 가능케 하는 기능을 한다. 이 때, 좌우의 견고한 프레임이 유압 실린더(34)에 의해 전후진하며, 프레임에 설치된 유압 실린더(34)가 좌우에서 물고 당기서 클랭핑하는 구조이다.

유닛 전체가 레일 위에 올려져 있어서 위치를 전후로 조정할 수 있고 금형교환시는 유닛전체를 모터구동으로 성형기의 뒷편으로 글어내릴 수 있게 되어 있다. 또한, 좌우 형판 아래에는 성형 공정에서 패리슨이 하단까지 하강하면 하단부를 찝어서 패리슨 내부에 압력이 유지되도록 해주는 장치인 클로이징 디바이스(38)가 있다.

상기 유압유닛(Hydrauric Unit; 40)은 클램프 유닛(30)과 어큐물레이터 헤드(20)의 각종 실린더들을 작동시키는데 필요한 고압의 유압을 생성시키는 장치로서 일정한 양의 유압유를 저장하는 기름 탱크와 그 유압유를 펌핑하여 압력을 생성시키는 유압펌프(42)와 구동모터, 생성된 압력을 흡수하여서 유압을 사용시 압력강하를 막고 충역을 줄이는 장치인 어큐물레이터, 유압유의 흐름을 제어하는 각종 밸브와 고압 호스와 배관들로 이루어져 있다.

도 3은 본 발명에 따른 블로우 몰딩의 배관 구성도이고, 도 4는 블로우 몰딩의 전체 과정을 나타낸 플로우차트이다.

도 3을 살펴보면, 소정의 공기압이 주입되는 에어라인(100)의 일단과 연결된제 1블로우 밸브(blow valve; 110)와 제 2블로우 밸브(120) 사이에는 제 1스피드 콘트롤 밸브(speed control valve; 210)가 공통으로 설치되어 있다. 이 때, 도면에는 도시되어 있지 않으나 상기 에어라인(100)은 컴프레셔의 메인 에어라인 일측과 연결되어 있다.

상기 제 1스피드 콘트롤 밸브(210)는 제 3블로우 밸브(130)와 공통으로 연결되며, 상기 제 3블로우 밸브(130)에는 상,하부에 설치되는 제 1블로우 핀(310)과 연결되어 있다. 이 때, 상기 제 3블로우 밸브(130)는 15A 볼 밸브를 사용하게 된다.

상기 제 1,2블로우 밸브(110,120)와 연결된 에어라인(100)의 중앙부에는 제 4블로우 밸브(140)와 제 2스피드 콘트롤 밸브(220)가 중앙부에 설치되는 제 2블로우 핀(320)과 연결되어 있다.

상기 제 2스피드 콘트롤 밸브(220)와 연결된 에어라인(100)의 타단에는 P.C(파티클 콜렉팅) 박스(400)와 제 5블로우 밸브(150) 및 제 3스피드 콘트롤 밸브(230)가 순차적으로 쿨링라인(cooling line, 도시 안됨)과 연결되어 있다.

이 때, 상기 에어라인(100)에는 12 ±2 bar 정도의 저속 공기압과 20 ±2 bar 정도의 고속 공기압이 주입된다.

또한, 상기 P.C(파티클 콜렉팅) 박스(160)와 제 5블로우 밸브(150) 사이에는 압력게이지(500)가 설치되어 있다.

여기서, 상기 P.C 박스(160)는 제품 냉각을 위한 배기시 내부 가스나 슬러지, 칩 등의 배출시 여과하게 된다.

이어서, 본 발명에 의한 고압의 공기압을 이용한 블로우 몰딩의 배관 시스템의 동작 과정을 살펴보기로 한다.

먼저, 몰드가 완전히 닫힌 후 제 1,2블로우 핀(310,320)이 페리슨을 뚫고 들어가 공기압을 충진하기 위한 대기 상태에서는 전기적 신호를 받은 제 1,4 블로우 밸브(110,140)를 개방하여 일정시간 즉, 내부에 목적 압이 충진될때 까지 12 ±2 bar의 공기압을 저속으로 블로잉한다.

이 때, 상기 제 1 스피드콘트롤 밸브(210)는 일정시간 즉, 내부에 목표압이 충진되기 까지 저속으로 고압을 충진하기 위한 속도를 조절하게 된다.

예정된 셋팅 시간이 경과한 후 전기적 신호에 의하여 제 1,4 블로우 밸브(110,140)가 닫히고 제 2블로우 밸브(120)가 열리며, 고속으로 주입된 20 ±2 bar의 공기압을 이용하여 수지 내부를 냉각시키며 제품을 성형한다.

이 때, 상기 충진된 공기의 일정량 즉, 압력게이지(500)의 셋팅량 일부가 내부에 잔류하고 나머지는 제 5블로우 밸브(150) 및 쿨링라인을 통하여 밖으로 배출시킨다. 제품이 충분히 냉가시켜 성형한 후 제 5블로우 밸브(150)를 통하여 남아있는 공기를 완전히 배출시킨 다음 제 5블로우 밸브(150)를 폐쇄시킨다.

여기서, 예정된 셋팅 시간이 경과한 후 제 3블로우 밸브(130)를 수동으로 작동시키며 제품 내부의 잔류 공기를 완전히 제거하여야 한다.

본 발명에서는 몰드가 완전히 닫히고 제 1블로우 밸브(110)가 작동한 후 제 4블로우 밸브(140)를 작동시키며, 제 2블로우 밸브(120)와 제 5블로우 밸브(150)가 순차적으로 작동되어야만 에어 리크(공기 빠짐)의 발생을 최소화할 수 있다.

도 4에 도시된 블로우 몰딩의 전 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 몰드(32)를 오픈한 상태에서 작업자가 몰드(32)의 B면(제품이 장착되는 면) 인서트 삽입 위치에 인서트를 삽입한 후 운전 버튼을 조작한다.(단계 S710)

작업자의 운전버튼 조작에 의해 몰드(32)가 1차 최단거리로 이동하며 어큐물레이터 헤드(20)의 압출에 의해 페리슨(용융상태의 합성수지)이 내려오게 된다. 이 때, 어큐물레이터 헤드(20)에는 반복적으로 내부에 합성수지가 스큐류에 의해 충진된다.(단계 S720)

페리슨의 처음 토출된 부분이 아래(실링 디바이스)의 위치에 이르게 되면 이때 신호에 의해 실링 디바이스가 페리슨의 아래 터진 부분(페리슨은 원형의 기둥상태 임)을 닫는다.(단계 S730)

다시 1차 최단거리에 있던 몰드(32)를 완전히 닫아 제품의 형상을 만든 다음 몰드(32)가 완전히 닫힌 후 블로우 핀이 페리슨을 뚫고 들어가 공기(air)를 충진한다.

이 때, 1차로 고압의 공기압(12 ±2 bar)을 저속으로 페리슨 내부를 충진한 후 2차로 고압의 공기압(20 ± 2 bar)을 고속으로 일정시간 계속 충진하여 내부 충전된 공기압을 유지시킨다.(단계 S730)

그 후, 일정시간 후 2 - 3개의 블로우 핀 중에 가운데 혹은 다른 핀으로 일정량의 공기가 빠져나가면서 제품을 성형시킨다.(단계 S740)

고압을 충진하는 상태에서 주어진 성형시간을 숙성시킨 후 몰드(32)가 오픈된 후 아래에 위치한 실링 다바이스가 다시 오픈된 상태에서 작업자가 제품을 취출한다.(단계 S750)

상기와 같은 단계를 계속적으로 반복함으로써 블로우 몰딩에 의한 제품을 다량 생산하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명에 의한 고압의 공기압을 이용한 블로우 몰딩의 배관 시스템에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 의하면, 1차로 저속으로 필요로 하는 공기압을 일정시간 제품 내부에 충진한 후 다시 2차로 고속으로 내부 충진된 공기압을 유지시켜 제품을 숙성시킨 후 같은 공기압으로 제품을 냉각시킴으로서 제품의 금형 표면에 밀착도를 높여 제품의 표면을 매끄롭게 한다.

또한, 고압에 의한 냉각이 이루어지므로 숙성시간이 단축되어 제품 성형시간을 단축시키게 되므로 생산성이 향상된다.

또한, 본 발명에 의한 블로우 몰딩 배관 시스템은 고장 발생시 현상 파악이 용이하며, 전기적 제어가 단순하여 제품의 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 소정의 공기압이 주입되는 에어라인(100)의 일단과 연결된 제 1블로우 밸브(110)와 제 2블로우 밸브(120) 사이에는 제 1스피드 콘트롤 밸브(210)가 공통으로 연결되며, 상기 제 1스피드 콘트롤 밸브(210)의 라인에는 제 3블로우 밸브(130)가 연결되고 상기 제 3블로우 밸브(130)에는 제 1블로우 핀(310)이 연결되어 설치되며;

   상기 제 1,2블로우 밸브(110,120)와 연결된 에어라인(100)의 중앙부에는 제 4블로우 밸브(140)와 제 2스피드 콘트롤 밸브(220)가 제 2블로우 핀(320)과 연결되어 설치되며;

   상기 제 2스피드 콘트롤 밸브(220)와 연결된 에어라인(100)에는 P.C(파티클 콜렉팅) 박스(400)와 제 5블로우 밸브(150) 및 제 3스피드 콘트롤 밸브(230)가 순차적으로 쿨링라인과 연결되어 설치된 것을 특징으로 하는 블로우 몰딩의 배관 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 에어라인(100)에는 12 ±2 bar 정도의 저속 공기압과 20 ±2 bar 정도의 고속 공기압이 차례로 주입되는 것을 특징으로 하는 블로우 몰딩의 배관 시스템.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 P.C(파티클 콜렉팅) 박스(160)와 제 5블로우밸브(150) 사이에는 압력게이지(400)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 블로우 몰딩의 배관 시스템.