KR100551141B1

KR100551141B1 - 파우더 슬러쉬 성형기 및 파우더 슬러쉬 성형방법

Info

Publication number: KR100551141B1
Application number: KR1020037010372A
Authority: KR
Inventors: 마쯔노다케미
Original assignee: 가부시키가이샤 나카타 코팅
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2003-02-17
Publication date: 2006-02-10
Also published as: CN1556745A; KR20040073959A; AU2002361099A1; CN1318200C; WO2004060630A1; JP3696875B2; JPWO2004060630A1

Abstract

본 발명은 파우더 슬러쉬 성형방법에 대하여 파우더를 균일하게 부착시킬 수 있는 파우더 슬러쉬 성형기 및 파우더 슬러쉬 성형방법을 제공한다.

그 때문에, 금형 가열부와 파우더 슬러쉬부, 금형 냉각부를 구비한 파우더 슬러쉬 성형기 및 그것을 사용한 파우더 슬러쉬 성형방법에 있어서, 금형 가열부에 금형의 아래쪽으로부터 유속 15 m/초 이상의 열풍을 내뿜기 위한 열풍 취출구와, 금형 가열부의 가열로 내 바닥면의 모서리부 또는 변부를 따라 설치되어 금형을 가열한 후의 열풍을 회수하기 위한 에너지 회수부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

파우더 슬러쉬 성형기, 금형 가열부, 파우더 슬러쉬부, 금형 냉각부, 에너지 회수부

Description

파우더 슬러쉬 성형기 및 파우더 슬러쉬 성형방법{Powder slush molding device and powder slush molding method}

본 발명은 파우더 슬러쉬 성형기 및 파우더 슬러쉬 성형방법에 관한 것으로, 특히 대형화 및 복잡화된 금형(金型)에 대해 파우더(분말 수지)를 균일하게 부착시킬 수 있는 파우더 슬러쉬 성형기 및 파우더 슬러쉬 성형방법에 관한 것이다.

종래, 자동차 내장재 등의 대형이고, 복잡한 형상의 시트형상 물건을 제조할 때, 파우더(분말 수지)를 사용하여 슬러쉬 성형하는 파우더 슬러쉬 성형방법이 널리 실시되고 있다.

여기에서, 파우더로 된 내장재의 두께를 균일화 하기 위하여 금형을 균일 온도로 가열하는 것이 요망되고 있다.

예를 들면, 일본국 특허공개 제(평)3-202329호 공보에는, 소정의 온도로 제어된 임시 가열공정 및 예비 가열공정을 각각 구비하여 금형을 균일 온도로 가열하는 동시에, 금형을 사용한 후 소정 온도의 수중에 침지(浸漬)하여 서서히 냉각하는 것을 특징으로 한 피혁의 형성방법이 개시되어 있다.

또한, 일본국 특허공개 제(평)4-191018호 공보에는 슬러쉬 성형금형을 다공성(多孔性) 금형으로 하여, 상기 금형의 재료 투입구에 열풍 공급용 덕트(duct)의 개구부(開口部)를 맞닿게 하여, 상기 덕트로부터 열풍을 금형 내에 압송(壓送)하는 것을 특징으로 하는 슬러쉬 성형금형의 가열방법이 개시되어 있다.

더욱이, 일본국 특허공개 제2002-210761호 공보와 일본국 특허공개 제2002-210762호 공보에는, 가열로에 가열실과 열풍제어실을 설치하고, 열풍 제어실 내에는 개폐 가능한 교반날개를 축지(軸支)한 풍량 조정 댐퍼(damper) 및 통(筒)형상의 노즐 본체를 갖는 풍향 조정 노즐을 구비한 수지분말 성형용 금형의 가열장치와, 더욱이 1차 주열풍구(主熱風口) 및 복수의 1차 부(副)열풍구를 구비한 수지분말 성형용 금형의 가열장치가 개시되어 있다.

그러나, 어떤 가열장치도 금형을 가열한 후의 열풍의 출구가 설치되어 있지 않아, 에너지 회수가 불충분하여 금형의 고속 가열이나 균일 가열이 아직까지 불충분하다고 하는 문제가 보였다.

이에, 출원인은 일본국 특허공개 제(평)9-248832호 공보에서, 도 12에 나타내는 바와 같이 개폐 가능한 상부의 개구부로부터 수지분말 성형용 금형을 가열로 내에 반출입하여, 상부의 개구부를 닫은 가열로 내에서 금형을 가열하는 가열로 구조의 파우더 슬러쉬 성형기에 있어서, 열풍을 금형에 아랫방향에서 내뿜기 위한 열풍 제어기구를 갖는 열풍 취출구(吹出口)가 가열로 내 바닥면에 배설(配設)되어 있는 동시에, 가열로 내의 열에너지를 회수하기 위한 에너지 회수부가 가열로 내에 배설되어 있는 파우더 슬러쉬 성형기를 제안하고 있다.

그러나, 이러한 파우더 슬러쉬 성형기에 있어서도 보다 대형화, 복잡화되어 있는 금형에 대응하기 위하여, 더욱 금형의 고속 가열이나 균일 가열이 요망되고 있었다. 또한, 열풍 취출구에 있어서의 열풍의 풍속 제어가 불충분하였기 때문에, 얻어지는 시트형상 물건의 막 두께가 분산되거나 후(後)가열공정을 설치하여 금형을 재가열한 경우에 열손상이 생기는 경우가 보였다.

이에, 본 발명의 발명자는 예의 검토한 결과, 특정 유속의 열풍을 금형에 대해 내뿜는 동시에 에너지 회수부의 배치를 고안함으로써, 대형화, 복잡화되어 있는 금형인 경우에도 파우더를 균일하고 또한 신속하게 부착시킬 수 있는 동시에, 금형을 재가열한 경우에 있어서의 열손상의 발생이 적은 파우더 슬러쉬 성형기 및 파우더 슬러쉬 성형방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

발명의 개시

본 발명에 의하면, 금형 가열부와 파우더 슬러쉬부, 금형 냉각부를 구비한 파우더 슬러쉬 성형기로서, 금형 가열부에 금형 아래쪽으로부터 유속 15 m/초 이상의 열풍을 내뿜기 위한 열풍 취출구와, 금형 가열부의 가열로 내 바닥면의 모서리부(角部) 또는 변부(邊部)를 따라 설치되어 금형을 가열한 후의 열풍을 회수하기 위한 에너지 회수부를 구비한 파우더 슬러쉬 성형기가 제공된다.

이와 같이 구성함으로써, 금형 가열부에 있어서 열풍에 의한 소용돌이를 발생시키기 쉬워져, 그 때문에 금형을 가열할 때의 열효율을 대폭 향상시킬 수 있고, 그 결과 금형이 대형화, 복잡화되어 있는 경우에도 균일하고 또한 신속하게 파우더를 부착시킬 수 있다. 또한, 금형 가열부에서 금형을 소정의 풍속으로 가열하고 있기 때문에 금형의 재가열 등의 조건이 완화되어, 열손상의 발생, 특히 금형 냉각부 에 있어서의 냉각시 열손상의 발생을 적게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 태양에 의하면, 금형 가열부와 파우더 슬러쉬부, 금형 냉각부를 구비한 파우더 슬러쉬 성형기를 사용하여, 파우더로부터 시트형상 물건을 성형하는 파우더 슬러쉬 성형방법으로서, 열풍 취출구와 금형 가열부의 가열로 내 바닥면의 모서리부 또는 변부를 따라 설치되어 금형을 가열한 후의 열풍을 회수하기 위한 에너지 회수부를 구비한 금형 가열부에서 금형의 아래쪽으로부터 유속 15 m/초 이상의 열풍을 내뿜는 것을 특징으로 한다.

그리고, 파우더 슬러쉬부에서 시트형상 물건을 파우더 슬러쉬 성형한 후, 금형 가열부에서 얻어진 시트형상 물건을 재가열하는 동시에, 금형 냉각부에서 분무장치 및 샤워장치에 의하여 순차적으로 시트형상 물건이 부착된 금형을 냉각하는 것이 바람직하다.

도면의 간단한 설명

도 1은 본 발명의 파우더 슬러쉬 성형기의 전체 배치를 설명하기 위하여 제공하는 도면이다.

도 2는 금형 가열부에 있어서의 가열로 내 바닥면, 열풍 취출구 및 에너지 회수부의 관계를 설명하기 위하여 제공하는 도면이다(첫번째).

도 3은 금형 가열부에 있어서의 가열로 내 바닥면, 열풍 취출구 및 에너지 회수부의 다른 관계를 설명하기 위하여 제공하는 도면이다(두번째).

도 4는 금형 가열부에 있어서의 열풍 제어기구의 개략을 설명하기 위하여 제 공하는 도면이다.

도 5는 금형 가열부의 열풍 취출구 및 열풍 발생 순환장치의 관계를 설명하기 위하여 제공하는 도면이다.

도 6은 금형 가열부의 측면 열풍 취출구를 설명하기 위하여 제공하는 도면이다.

도 7은 파우더 슬러쉬 성형방법을 설명하기 위하여 제공하는 도면이다(첫번째).

도 8은 파우더 슬러쉬 성형방법을 설명하기 위하여 제공하는 도면이다(두번째).

도 9는 파우더 슬러쉬 성형시의 압력 조정장치의 기능을 설명하기 위하여 제공하는 도면이다.

도 10은 햄머링(hammering)장치를 설명하기 위하여 제공하는 도면이다.

도 11은 금형 냉각부를 설명하기 위하여 제공하는 도면이다.

도 12는 종래의 열풍 취출구 및 열풍 발생 순환장치의 관계를 설명하기 위하여 제공하는 도면이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 파우더 슬러쉬 성형기 및 파우더 슬러쉬 성형방법에 관한 적합한 실시형태에 대해서 구체적으로 설명한다.

[제1 실시형태]

제1 실시형태는 도 1에 예시되는 바와 같이, 파우더 슬러쉬부(A부)와 금형 가열부(B부), 금형 냉각부(C부)를 구비한 파우더 슬러쉬 성형기(10)이다. 그리고, 도 4(a)에 예시되는 바와 같이, 금형 가열부(B부)에 금형(12)의 아래쪽으로부터 유속 15 m/초 이상의 열풍(14)를 내뿜기 위한 열풍 취출구(16)과, 금형 가열부(B부)의 가열로 내 바닥면(18)의 모서리부 또는 변부를 따라 설치되어 금형(12)를 가열한 후의 열풍(14)를 회수하기 위한 에너지 회수부(24)를 구비한 것을 특징으로 하는 파우더 슬러쉬 성형기(10)이다.

이하, 파우더 슬러쉬 성형기(10)의 적합한 예에 대해서 구체적으로 설명한다. 또한, 도 7 및 도 8에 이러한 파우더 슬러쉬 성형기(10)를 사용한 파우더 슬러쉬 성형방법을 예시하는데, 이러한 도면을 참조하여 파우더 슬러쉬 성형방법에 대해서도 적절히 설명한다.

1. 금형 가열부

(1) 열풍 취출구

① 기본적 구조

열풍 취출구의 구조는 후술하는 열풍 발생 순환장치에 연결되어 있어 소정의 풍속을 갖는 열풍을 내뿜는 기능을 가지고 있으면 특별히 제한되지는 않지만, 예를 들면 열풍 취출구에 있어서의 개구부의 형상을 원형, 타원형, 사각형(정방형이나 장방형, 띠형상 등을 포함한다), 다각형, 기타 다른 형상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 이러한 형상을 갖는 개구부를 가열로 내 바닥면의 길이방향이나 가로방향으로 일렬 이상 배설하거나, 원형으로 배설하는 것도 바람직하다. 예를 들면 도 2 및 도 3에서는, 비교적 짧은 띠형상의 개구부를 갖는 열풍 취출구(16)를 길이방향으로 병렬하여 설치하여, 합계 2개소의 열풍 취출구로부터 가열로 내 바닥면(18)의 열풍 취출구(16)을 구성하고 있다.

② 배치

열풍 취출구의 배치에 관하여, 열풍 취출구는 금형의 아래쪽으로부터 내뿜어지도록 배치되어 있으면 특별히 제한되지는 않지만, 예를 들면 가열로에 있어서의 가열로 내 바닥면의 중앙부에 배치되어 있는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로는 도 4(a)~(c)에 나타내는 바와 같이, 가열로(28) 내의 바닥면(18)의 윗쪽에 소정의 거리를 유지하고 배설된, 프레임 부재(部材)(13)에 매달린 금형(12)의 안쪽면을 가열로 바닥면(18)의 열풍 취출구(16)로부터 위로 내뿜는 열풍(14)에 의해 효과적으로 가열할 수 있는 배치인 것이 바람직하다.

또한, 후술하는 바와 같이, 금형 가열부의 가열로 내 바닥면(18)에 경사부(19)를 설치한 경우에는, 해당 가열로 내 바닥면(18)의 최심부 및 그 근방에 하나 이상의 열풍 취출구(16)을 설치하는 것이 바람직하다. 이는 가열로 내 바닥면(18)의 최심부에 위치하는 열풍 취출구(16)으로부터 취출된 열풍(14)가 예상외로 비스듬한 방향으로 확산되었다고 해도, 가열로 내 바닥면(18)의 경사부(19)를 따라 금형(12)까지 효율적으로 도달할 수 있기 때문이다.

③ 유속

또한, 열풍 취출구에서 풍속계 등을 사용하여 측정되는 열풍의 유속(풍속)을 15 m/초 이상의 값으로 하는 것을 특징으로 한다.

이는, 이러한 열풍의 유속이 15 m/초 미만의 값이 되면 대형화된 금형이나 복잡한 형상의 금형, 예를 들면 안쪽 면적이 1~10 ㎡ 정도인 대형 금형에 대해 신속하고 또한 균일하게 가열하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다. 다만, 열풍의 유속이 적당히 빨라지면 금형의 불균일 가열을 발생시키거나 금형의 열피로(熱疲勞)를 발생시키는 경우가 있다.

따라서, 열풍의 유속을 18~100 m/초 범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 20~50 m/초 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

여기에서, 아래표 1에 열풍의 유속을 1~100 m/초 범위에서 변경한 경우에 있어서, 자동차용 내장재 작성용 금형을 사용하여 얻어지는 수지막 두께의 실측값(20개소)에 있어서의 분산(평균값으로부터의 분산의 최대값(%))을 나타낸다. 또한, 후가열공정을 설치하여 파우더 슬러쉬 성형 후의 금형에 대해 열풍의 유속을 변경하여 추가로 열풍을 내뿜고, 그것을 샤워에 의하여 실온까지 냉각하는 사이클에 있어서, 금형에 열손상이 발생할 때까지의 사이클수를 측정하였다. 결과로부터 명백한 바와 같이, 열풍의 유속을 15 m/초 이상으로 함으로써 수지막 두께의 분산이 적어지고, 또 후가열공정에 있어서의 재가열에 있어서, 금형에 열손상이 발생할 때까지 의 사이클수를 현저히 증가시킬 수 있다.

[표 1]

열풍의 유속 두께의 분산 사이클수

(m/초) (%) (횟수)

1 500 500

10 300 2000

15 50 10000 이상

20 20 10000 이상

50 10 10000 이상

70 40 10000 이상

100 60 7000

④ 열풍 제어판

또한, 열풍 취출구(16)에 도 4(a)~(c)에 나타내는 바와 같이 열풍 제어판(30)을 설치하는 것이 바람직하다. 이는, 이들 열풍 제어판(30)에 의하여 금형(12)의 안쪽면 아래쪽으로부터 위로 내뿜어지는 열풍(14)의 방향성, 확산성, 송풍량(送風量)등을 용이하게 제어할 수 있기 때문이다. 예를 들면, 도 4(a)에서는 열풍 제어판(30)이 왼쪽을 향하고 있기 때문에 열풍(14)도 금형(12)의 왼쪽방향의 안쪽면을 집중적으로 가열할 수 있다. 또한 마찬가지로 도 4(b)에서는 열풍 제어판(30)이 똑바로 윗쪽을 향하고 있기 때문에 열풍(14)도 금형(12)의 중앙 부근 의 안쪽면을 집중적으로 가열할 수 있고, 도 4(c)에서는 열풍 제어판(30)이 오른쪽을 향하고 있기 때문에 열풍(14)에 의하여 금형(12)의 오른쪽방향의 안쪽면을 집중적으로 가열할 수 있다.

여기에서, 열풍 제어판(30)의 길이를 열풍 취출구(16)의 방향의 길이와 실질적으로 같이 하고 있는 것이 바람직하다. 이는, 이와 같이 구성함으로써 대형 금형이나 복잡화된 금형을 가열하는 경우에도, 다량의 열풍의 방향을 제어하면서 열풍 취출구(16)의 긴방향 전반에서 위로 내뿜을 수 있기 때문이다.

또한, 열풍 제어판(30)은 구동장치(도시하지 않음)에 의하여 작용점(31)을 중심으로 돌려 움직여, 독자적인 소정의 열리는 각도로 제어할 수 있는 구성인 것이 바람직하다. 이는, 이와 같이 구성함으로써 가열온도, 가열시간, 금형의 크기나 형상 등을 고려하여 다량의 열풍을 균일하게 내뿜을 수 있기 때문이다.

더욱이, 열풍 제어판(30)은 내열성 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하나, 예를 들면, 금속, 세라믹(주물, 소물(燒物)을 포함한다), 유리 등을 적합한 예로서 들 수 있고, 특히 경량성(동작성), 가공성 및 내구성이 우수한 점에서 장척(長尺)형상의 주물제 플레이트인 것이 보다 바람직하다.

⑤ 열풍 발생 순환장치

또한, 열풍 발생 순환장치(40)은 도 5에 나타내는 바와 같이, 열풍 발생장치(도시하지 않음)에 의하여 얻어진 소정의 풍속을 갖는 열풍을, 열풍 순환팬(42)에 의하여 주배관(43)을 통하여 열풍 취출구(16)에 공급하는 구성인 것이 바 람직하다.

또한, 공기 공급팬(46)으로부터 공급된 공기와 에너지 회수부(24)를 통하여 가열로 내에서 회수된 열풍을 혼합실(44)에서 적절히 혼합한 후, 열풍 발생장치에 의하여 얻어진 열풍을 추가로 혼합하여, 소정의 풍속을 갖는 대량의 열풍으로서 열풍 순환팬(42)에 의하여 주배관(43)을 통하여 열풍 취출구(16)에 공급하는 구성인 것이 바람직하다.

이는, 이와 같이 구성함으로써 가열로(28)에 있어서의 금형(12)의 가열 모드에 관하여, 열풍(14)가 금형(12)의 안쪽면을 따라 흐를 때에, 이러한 열풍(14)가 갖는 열이 금형(12)로 전열됨으로써 행하여지기 때문이다. 즉, 주로 전열 모드로 열이 전달되기 때문에, 가열로(28)의 내부에 공급된 열이 가열로(28)의 밖으로 방산(放散)되는 경우가 적어지기 때문이다. 따라서, 가열로(28) 및 열풍 발생 순환장치(40)이 소형인 경우에도, 종래의 대형 가열로와 비교하여 동등 이상의 생산성을 가지게 된다. 또한, 가열로(28)에 있어서 열풍 발생 순환장치(40)을 포함한 전체를 현저히 소형화할 수 있기 때문에, 도 1에 나타내는 바와 같이 특정 열풍 발생 순환장치를 구비한 금형 가열부(A부)와 파우더링장치, 금형 냉각장치(C부)를 지표에 일렬로 늘어놓은 경우에도, 콤팩트한 파우더 슬러쉬 성형기(10)을 구성하는 것이 가능해진다.

또한, 에너지 회수부(24)에 연결되는 분기배관(47)의 도중에, 댐퍼(47a)를 배설하는 것이 바람직하다. 이는, 이와 같이 구성함으로써 가열로 내 바닥면(18)의 열풍 취출구(16)과, 도 6에 나타내는 바와 같은 가열로 측면(28a)의 분기배관(47) 에 설치된 측면 열풍 취출구(50)로부터 내뿜는 열풍의 양적 비율을, 이러한 댐퍼(47a)에 의하여 용이하게 제어할 수 있기 때문이다.

(2) 에너지 회수부

① 기본적 구조

가열로(28) 내의 바닥면(18)에 배설된 에너지 회수부(24)의 구조는 특별히 제한되지는 않지만, 예를 들면 도 5에 나타내는 바와 같이, 가열로(28) 내의 바닥면(18)으로 통하는 개구부를 갖는 동시에, 열풍 발생 순환장치(40)에 연결되는 분기배관(47)을 구비한 덕트구조를 갖는 것이 바람직하다. 그리고, 이미 상술한 바와 같이, 에너지 회수부(24)에 연결되는 분기배관(47)의 도중에 댐퍼(47a)를 배설하는 것이 바람직하다.

② 배치

또한, 가열로(28) 내의 바닥면(18)에 배설하는 에너지 회수부(24)는 도 2 및 도 3에 그 개구부를 나타내는 바와 같이, 가열로 내 바닥면(18)의 모서리부 또는 변부를 따라 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

따라서, 열풍 취출구(16)으로부터 내뿜어진 열풍(14)는 금형(12)를 가열한 후, 이러한 금형(12)의 안쪽면을 따라 가열로 내 바닥면(18)의 모서리부 또는 변부를 따라 형성되어 있는 에너지 회수부(24)를 향해 이동하고, 그 사이에 금형(12) 내에 소정 시간 체류할 수 있다. 즉, 금형(12) 내에서 이러한 금형(12)의 안쪽면을 따라 열풍 취출구(16)으로부터 에너지 회수부(24)를 향해 이동하는 열풍(14)의 흐름이 생기기 쉬워진다. 따라서, 체류시간이 더욱 길어지고, 그 결과 금형(12) 내 구석구석까지 열풍(14)에 의하여 효과적으로 전열모드로 가열할 수 있게 된다. 또한, 열풍(14)의 풍속이 빠르기 때문에 전열모드의 확산이 억제되는 것을 유효하게 방지할 수 있다.

또한, 상술한 열풍 취출구(16) 뿐 아니라, 열에너지 회수부(24)가 가열로 내 바닥면(18)과 프레임 부재(13), 금형(12)에 의하여 형성되는 공간 내로서, 가열로 내 바닥면(18)의 각진 부위 또는 주변 주변 부위를 따라 배설되어 있기 때문에, 가열로(28) 내에 도입된 열에너지를 용이하고 또한 유효하게 회수할 수 있다.

또한, 이러한 에너지 회수부의 개구부의 형상을 도 3에 나타내는 바와 같이, 실질적으로 V자 형상 또는 "ㄷ"자 형상으로 하는 것이 바람직하다. 이는, 열풍 취출구(16)으로부터 내뿜어진 열풍(14)가 이러한 소정 형상의 에너지 회수부(24)를 향해 용이하고 또한 신속하게 이동하고, 그 사이에 적절한 열풍의 흐름이 생겨 금형(12)를 효과적으로 가열할 수 있기 때문이다.

또한, 에너지 회수부(24)의 개구부의 형상을 도 3에 나타내는 바와 같이, 실질적으로 V자 형상 또는 "ㄷ"자 형상으로 한 경우, 적절한 열풍의 흐름이 더욱 용이하게 생성되기 쉽도록 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 이러한 에너지 회수부가 연결되어 통하는 주회수부 및 부회수부로 구성되어 있어, 해당 주회수부에서 금형을 가열한 후의 열풍을 회수하고, 이어서 부회수부를 매개로 하여 회수한 열풍을 열풍 발생 순환장치에 순환시키는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 2에 나타내는 바와 같은 작은 에너지 회수부(부회수부)(24)의 윗쪽은 막아 버리고, V자 형상 또는 "ㄷ"자 형상의 에너지 회수부(주회수부) 만을 매개로 하여 회수하여, 그것을 부회수부(24)의 측방향에서 해당 부회부수(24)의 개구부에 도입하여 열풍을 순환시키는 것이 보다 바람직하다. 또한, 도 4 등에 있어서 열풍이 측방향에서 에너지 회수부(24)의 개구부에 도입되고 있는 것은 이러한 방식을 구체적으로 나타내는 것이다.

(3) 가열로

① 기본적 구조

가열로(28)은 도 5에 나타내는 바와 같이 열풍 발생 순환장치(40)의 윗쪽에 배치되어 있어, 전체적으로 하나의 콤팩트한 가열장치로서 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성함으로써, 가열로(28)으로의 열에너지 공급이 용이해질 뿐 아니라, 에너지 회수부(24)를 이용하여 가열로(28)으로부터의 열에너지 회수에 대해서도 용이하게 실시할 수 있다.

또한, 가열로(28)의 본체는 예를 들면 윗면에 개폐 가능한 개구부를 갖는 평면 장방형 상자형상체로 형성되어 있어, 윗면의 개구부를 개구한 상태에서 금형(12) 및 그 프레임 부재(13)을 가열로 내에 반입한 후, 개구부를 닫고 열풍 발생 순환장치(40)에 의하여 열풍(14)를 불어넣음으로써, 금형(12)에 대한 가열이 행하여지도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 가열로(28)에 포함되는 가열로 본체의 형태는 적절히 변경하는 것이 가능하다. 예를 들면, 가열로 본체를 금형의 형상에 대응시켜 원통 형상이나 입방체, 또는 기타 다른 형상으로 하는 것도 바람직하다.

② 열 반사판

또한, 도 4에 나타내는 바와 같이 가열로(28) 내의 바닥면(18)에 열 반사판(26)을 설치하는 것이 바람직하다. 즉, 열풍 발생 순환장치(40)으로부터 내뿜어진 열풍(14)는 열풍 취출구(16)을 매개로 하여 금형(12)에 대해서 직접적으로 내뿜어지지만, 열 반사판(26)이 가열로 내 바닥면(18)에 전면적 또는 부분적으로 설치되어 있어, 금형(12)에서 반사된 열풍(14)를 이러한 열 반사판(26)에 의하여 추가로 반사할 수 있는 구조로 하는 것이 바람직하다.

여기에서, 열 반사판(26)은 내열 무기재료로 된 판형상 물건, 예를 들면, 스테인레스, 백금, 금, 은 등으로 된 금속판, 산화알루미늄, 산화티탄, 산화지르코늄 등으로 된 세라믹판, 소다유리(soda glass), 석영 등으로 된 유리판 등을 가열로 내 바닥면(18)에 적층하여 구성하는 것도 가능하고, 또는 이들 내열 무기재료를 가열로 내 바닥면(18)을 구성하는 판형상 물건으로서 그대로 이용하여, 열 반사판(26)으로 된 가열로 내 바닥면(18)으로서 구성하는 것도 가능하다. 즉, 이와 같은 경면(鏡面)구조를 용이하게 달성할 수 있는 내열 무기재료라면, 가열로 내 바닥면(18)의 표면에 적층해도, 또는 그대로 가열로 내 바닥면(18)을 구성해도 우수한 열 반사성을 나타낼 수 있다.

③ 경사

또한, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 가열로(28) 내의 바닥면(18)에 경사부(19)를 설치하는 것이 바람직하다. 이는, 경사진 가열로 내 바닥면(18)의 최심부에 열풍 취출구(16)을 설치할 수 있어, 열풍(14)의 정류성(整流性)이 양호해지는 동시에 열풍(14)의 체류공간의 크기(데드 스페이스)가 좁아져, 보다 효과적으로 금형(12)를 가열할 수 있기 때문이다. 또한, 가열로 내 바닥면(18)에 이러한 경사부(19)를 설치함으로써, 이러한 경사부(19)에 의하여 금형(12)에서 일단 반사된 열풍(14)를 더욱 효율적으로 반사하여, 예를 들면 소용돌이를 생성시켜, 그것을 이용하여 다시 금형(12)를 효과적으로 가열할 수 있기 때문이다.

여기에서, 가열로 내 바닥면(18)에 있어서의 경사부(19)의 각도는 금형(12)의 크기, 형상, 또는 가열효율을 고려하여 정할 수 있지만, 예를 들면 1~60°범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

이는, 이러한 경사부(19)의 각도가 1°미만이 되면 금형(12)로 재반사할 수 있는 열풍량이 현저히 저하되는 경우가 있기 때문이고, 한편, 이러한 경사부(19)의 각도가 60°를 초과하면 열풍(14)에 의한 소용돌이의 생성이 곤란해져, 금형(12)의 가열효율이 저하되는 경우가 있기 때문이다.

따라서, 가열로 내 바닥면(18)에 있어서의 경사부(19)의 각도를 5~50°범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 10~45°범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

④ 측면 열풍 취출구

또한, 가열로(28)에 있어서는 도 6에 나타내는 바와 같이, 측면 열풍 취출구(50)이 가열로(28)에 대해 소정의 높이로 금형(12)를 측방향에서도 가열할 수 있도록 설치되어 있는 것이 바람직하다.

예를 들면, 이러한 측면 열풍 취출구(50)은 가열로(28)의 안쪽을 따라 배치한 덕트구조로서, 열풍 발생 순환장치(40)에 연결되는 분기배관(47)이나 주배관(43)에 연결되어 있어, 그 풍량을 댐퍼 등에 의하여 조절하는 것이 바람직하다.

이는, 이와 같이 구성함으로써 금형(12)를 아랫방향 뿐 아니라, 옆방향에서도 열풍을 내뿜어 가열함으로써 금형(12)를 더욱 효과적으로 가열할 수 있기 때문이다.

또한, 이러한 측면 열풍 취출구(50)은 도 6에 나타내는 바와 같이, 직경 0.1~10 mm의 구멍들이 나열되어 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이는, 이와 같이 구성함으로써, 압력 관계로 분기배관(47)로부터 내뿜어진 후에 열풍이 광범위하게 확산될 수 있기 때문이다. 따라서, 정류판이 없어도 큰 면적의 금형을 가열하는 것이 가능해진다.

(4) 금형

금형(12)는 도 5에 나타내는 바와 같이, 이러한 금형(12)의 이동 및 조작을 위한 프레임 부재(13)이 부착된 상태에서, 가열로(28) 내의 바닥면(18)에 배설된 금형 지지부재(도시하지 않음) 위에 올려 놓아져 있는 것이 바람직하다.

또한, 이러한 금형(12)는 로봇 팔(도시하지 않음)에 프레임 부재(13)을 꽉 쥐거나 매단 상태에서 움직여, 예를 들면 금형 가열부에 있어서는 로봇 팔에 의하여 프레임 부재(13)을 상면부(上面部)까지 이동시키고, 거기서 상면부에 설치된 개구부로부터 가열로(28) 내에 반입할 수 있는 구조인 것이 바람직하다.

또한, 금형 지지부재는 그 표면을 실링효과를 갖는 단열재(도시하지 않음), 예를 들면 실리콘 고무/불소수지 필름의 조합에 의하여 덮는 것이 바람직하다. 이는, 금형 지지부재에 의하여 금형(12)와 가열로 내 바닥면(18) 사이의 틈을 메워, 열풍이 외부로 달아나는 것을 유효하게 방지할 수 있기 때문이다. 더욱이, 이러한 금형 지지부재는 가열을 위하여 가열로 내에 수용하는 금형(12)의 위치 결정과, 가열로 내 바닥면(18)의 열풍 취출구(16)로부터의 열풍(14)가 금형(12)의 안쪽면에 효율 좋게 닿을 수 있도록 열풍 취출구(16)으로부터의 높이를 조절하는 기능을 각각 가지고 있는 것이 바람직하다.

2. 파우더 슬러쉬부

파우더 슬러쉬부는 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 도 7(a)에서 가열된 프레임 부재(82)를 포함하는 금형(84)와 유동형상을 갖는 파우더(92)를 수용한 리저브 탱크(reserve tank)(88)을, 금형(성형형)(84)의 성형면(85)를 아래쪽으로 향하게 하는 동시에, 리저브 탱크(88)의 개구면을 위쪽으로 향하게 한 상태에서, 위 아래에 일체적으로 연결하는 공정을 실시하기 위한 부위이다.

그 때, 리저브 탱크(88) 내의 파우더(92)의 분산성을 향상시켜, 균일한 두께의 수지막(시트형상 물건)(94)를 형성하기 위하여 리저브 탱크(88)의 아래쪽에 설치한 교반실(88a)에 공기를 도입하여, 파우더(92)를 유동상태로 하는 것이 바람직하다. 도 9(a)에 공기의 도입방향을 구체적으로 나타내는데, 교반실(88a)의 윗쪽은 구멍 뚫린 부재(메쉬부재)로 구성되어 있어, 도입된 공기에 의하여 파우더(92)를 감아올리는 구조인 것이 바람직하다.

또한, 파우더 슬러쉬부는 도 7(c)에 나타내는 바와 같이, 프레임 부재(82)를 포함하는 금형(84)와 리저브 탱크(88)을 연결한 상태에서 회전시켜, 금형(84)의 성형면(85)에 소정 두께의 수지막(94)를 형성하는 공정을 실시하기 위한 부위이다.

즉, 프레임 부재(82)를 포함하는 금형(84)와 리저브 탱크(88)을 조합한 상태에서 상하방향으로 반전시키는 것이 바람직하다. 이는, 이와 같이 실시하면 리저브 탱크(88) 내의 파우더(92)는 자체 무게로 금형(84)의 성형면(85)에 낙하하고, 이러한 금형(84)의 성형면(85)에 접하는 파우더(92) 및 그 근방의 파우더(92) 만이 금형(84)의 열에 의하여 용융상태가 되어 부착되고, 금형(84)의 성형면(85)에 대해 수지막(94)를 일순간에 형성할 수 있기 때문이다.

또한, 프레임 부재(82)를 포함하는 금형(84)를 반전시킬 때, 이러한 금형(84)에 있어서의 목적으로 하는 성형면(85)에만 수지막(94)를 형성할 수 있도록, 금형(84)와 리저브 탱크(88) 사이에 소정의 두께(높이)를 갖는 사각틀(84a, 84b)를 설치하는 것이 바람직하다. 여기에서 이러한 사각틀의 하부(84b)를 예를 들면 알루미늄으로 구성하고, 사각틀의 상부(84a)를 실리콘 고무/불소수지 필름의 조 합으로 구성함으로써, 금형(84)와 리저브 탱크(88) 사이의 틈새를 충전하는 역할을 하는 것도 가능하다.

또한, 프레임 부재(82)를 포함하는 금형(84)를 반전시킬 때, 파우더(92)가 소정의 개소 이외에 비산(飛散)하지 않고, 이러한 금형(84)에 있어서의 목적으로 하는 성형면(85)에만 수지막(94)를 형성할 수 있도록, 도 9(b)에 나타내는 바와 같이 교반실(88a)를 매개로 하여 흡인하여, 금형(84) 내의 압력을 저하시키는 것이 바람직하다. 즉, 금형(84)를 회전시켜 한창 파우더 슬러쉬를 성형하고 있을 때에는, 금형(84)의 내압을 저하시키기 위하여 흡인하고, 파우더 슬러쉬 성형 전에는 리저브 탱크(88)의 파우더(92) 내에 공기를 불어넣기 위한 압력 조정장치(도시하지 않음)가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 금형(84)를 반전시킬 때, 이러한 금형(84)의 프레임 부재(82)에 설치한 돌기부(82a)를 도 10에 나타내는 바와 같은 하나 또는 복수의 햄머링장치에 의하여, 양쪽에서 번갈아 때리는 것이 바람직하다. 이는, 금형(84)를 회전할 때에, 햄머링장치(100)에 의하여 때리고 소정의 진동을 부여함으로써, 금형(84)의 소정의 개소에 파우더(92)가 균일하게 전체에 골고루 가기 때문이다.

또한, 파우더 슬러쉬부는 도 8(a)에 나타내는 바와 같이, 금형(84)에 소정 두께의 수지막(94)가 형성된 상태에서 리저브 탱크(88)을 금형(84)로부터 떼어내는 공정을 실시하기 위한 부위이다.

3. 금형 냉각부

금형 냉각부는 도 8(b)에 나타내는 바와 같이, 프레임 부재(82)를 포함하는 금형(84)를 물냉각 또는 공기냉각 등의 냉각수단(98)에 의하여 냉각하여, 수지막(94)를 경화시키는 공정을 실시하기 위한 부위이다. 또한, 금형 냉각부는 도 8(c)에 나타내는 바와 같이, 금형 냉각부의 최종공정으로서 금형(84)로부터 수지막(94)를 박리, 즉 탈형(脫型)하는 공정을 실시하기 위한 부위이기도 하다.

여기에서, 금형의 열손상을 유효하게 방지하기 위하여서는, 금형 냉각부에 도 11에 나타내는 바와 같이 분무장치(121)과, 도 8(b)에 나타내는 바와 같이 샤워장치(98)을 구비하는 것이 바람직하다. 즉, 제1 냉각단계로서 분무장치에 의하여 물 또는 온수를 분무하여 50~100℃ 정도까지 비교적 가볍게 금형을 냉각하는 것이 바람직하다. 이어서, 제2 냉각단계로서 샤워장치에 의하여 물 또는 온수를 비교적 다량으로 내뿜고, 증발 엔탈피를 이용하여 수지막(94)를 박리할 수 있을 정도, 예를 들면 50℃ 미만의 온도로까지 금형을 효율적으로 냉각하는 것이 바람직하다. 이는, 이와 같이 실시함으로써 대형화 또한 복잡화된 금형이 불균일하게 가열되어 있는 경우에도, 금형의 열손상이나 깨어짐 등의 발생을 유효하게 방지할 수 있기 때문이다. 또한, 샤워장치 및 분무장치는 하나의 급수탱크에 연결되어 있어, 취출구에 설치한 제어밸브 등의 변환(전환)에 의하여 분무량이나 샤워량을 결정하도록 구성되어 있는 것도 바람직하다.

4. 전체 배치 및 후(後)가열공정

(1) 전체 배치

도 1에 예시하는 바와 같이, 파우더 슬러쉬 성형장치(10)은 가열로(28)을 포함하는 각 공정의 장치를 지표에 일렬로 늘어놓아 배치한 경우, 왼쪽에서부터 파우더 슬러쉬부(A부), 금형 가열부(B부), 금형 냉각부(C부)의 순으로 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 금형 가열부를 두개 설치하여 파우더 슬러쉬부, 제1 금형 가열부, 제2 금형 가열부 및 금형 냉각부의 순으로 배치하는 것도 바람직하다. 더욱이, 금형 대기부, 후가열부, 금형 교환부, 탈형부 등을 적절히 설치하여, 본 발명의 파우더 슬러쉬 성형기에 끼워 넣는 것도 바람직하다.

어떤 경우에도, 본 발명의 파우더 슬러쉬 성형기(10)은 각 부를 지표에 인접하여 줄을 만들 듯 늘어놓아 배치하는 동시에, 이동 로봇 및 로봇 팔에 의하여 금형을 각 부에 이동시키는 것 만으로 파우더 슬러쉬 성형을 효율적으로 실시할 수 있다.

(2) 후가열공정

또한, 후가열공정을 설치하여 상술한 금형 가열부를 그 후가열공정에서의 가열부로서 사용하는 것도 바람직하다. 즉, 파우더 슬러쉬 성형부에서 얻어지는 수지막(수지 용융물층)이 부착된 금형을, 로봇 팔에 의하여 가열로 바로 위 위치에 반송하여, 그대로 아래쪽을 향한 상태에서 정지(靜止)시키는 것이 바람직하다. 그 사이, 가열로(28)의 개구부(슬라이드 도어)는 열린 상태로 되어 있어, 가열로 내 바닥면(18)의 열풍 취출구(16)으로부터 위로 내뿜어지는 열풍에 의하여 후가열하는 것이 바람직하다. 이는, 이와 같이 후가열함으로써 수지막이 재가열되어 적절하게 흐름으로써 이러한 두께를 균질(均質)한 것으로 할 수 있기 때문이다. 또한, 금형 가열부를 후가열공정을 실시하기 위한 가열부로서 병용함으로써, 파우더 슬러쉬 성형기를 전체적으로 콤팩트하게 설치할 수 있기 때문이다.

본 발명의 파우더 슬러쉬 성형기 및 파우더 슬러쉬 성형방법에 의하면, 특정 유속의 열풍을 금형에 대해 내뿜는 동시에 에너지 회수부의 배치를 고안함으로써, 금형을 가열할 때에 예를 들면 대량의 열풍에 의한 소용돌이를 발생시키기 쉬워져, 그로 인해 열효율을 대폭 향상시킬 수 있게 되었다.

따라서, 금형이 대형화, 복잡화되어 있는 경우에도, 단시간에 또한 균일하게 파우더를 부착시킬 수 있게 되었다.

또한, 본 발명의 파우더 슬러쉬 성형기 및 파우더 슬러쉬 성형방법에 있어서, 가열로 내 바닥면에 경사부를 설치하거나, 금형 가열부에 특정 열풍 제어기구를 설치하거나, 한창 파우더 슬러쉬를 성형하고 있을 때에 특정 햄머링장치를 사용하여 특정 개소를 때리거나, 더 나아가서는 금형 가열부를 후가열공정을 위하여 사용함으로써, 수지막 두께의 분산(두께의 실시예(20개소)의 평균값으로부터의 분산의 최대값(%))을, 예를 들면 50% 이내의 값으로 용이하게 제어할 수 있게 되었다.

Claims

금형 가열부와 파우더 슬러쉬부, 금형 냉각부를 구비한 파우더 슬러쉬 성형기로서,

상기 금형 가열부에 금형의 아래쪽으로부터 취출구에서 측정되는 유속이 15~50 m/초 범위 내의 값인 열풍을 내뿜기 위한 열풍 취출구와, 금형 가열부의 가열로 내 바닥면의 모서리부 또는 변부를 따라 설치되어 금형을 가열한 후의 열풍을 회수하기 위한 에너지 회수부를 구비하고,

상기 금형 가열부의 가열로 내 바닥면에 경사부를 설치하는 동시에, 해당 가열로 내 바닥면의 최심부에 상기 열풍 취출구를 설치하는 것을 특징으로 하는 파우더 슬러쉬 성형기.
제1항에 있어서, 상기 에너지 회수부의 개구부의 형상을 실질적으로 V자 형상 또는 "ㄷ"자 형상으로 하는 것을 특징으로 하는 파우더 슬러쉬 성형기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 에너지 회수부가 연결하여 통하는 주회수부 및 부회수부로 구성되어 있어, 해당 주회수부에서 상기 금형을 가열한 후의 열풍을 회수하고, 이어서 부회수부를 매개로 하여 열풍 발생 순환장치에 순환시키는 것을 특징으로 하는 파우더 슬러쉬 성형기.
삭제
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금형 가열부에 열풍을 정류(整流)하면서 내뿜기 위한 열풍 제어기구가 설치되어 있고, 해당 열풍 제어기구가 장척형상의 주물제 플레이트 및 그 구동장치인 것을 특징으로 하는 파우더 슬러쉬 성형기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 파우더 슬러쉬부에 상기 금형을 회전시켜 한창 파우더 슬러쉬를 성형하고 있을 때에, 상기 금형의 프레임 부재에 설치한 돌기부를 양쪽에서 번갈아 때리기 위한 복수의 햄머링장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 파우더 슬러쉬 성형기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 파우더 슬러쉬부에 상기 금형을 회전시켜 한창 파우더 슬러쉬를 성형하고 있을 때에는, 금형의 내압을 저하시키기 위하여 흡인하고, 파우더 슬러쉬 성형 전에는 파우더 내에 공기를 불어넣기 위한 압력 조정장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 파우더 슬러쉬 성형기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 금형 냉각부에 분무장치와 샤워장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 파우더 슬러쉬 성형기.
금형 가열부와 파우더 슬러쉬부, 금형 냉각부를 구비한 파우더 슬러쉬 성형기를 사용하여, 파우더로부터 시트형상 물건을 성형하는 파우더 슬러쉬 성형방법으로서,

열풍 취출구와 금형 가열부의 가열로 내 바닥면의 모서리부 또는 변부를 따라 설치되어 금형을 가열한 후의 열풍을 회수하기 위한 에너지 회수부를 구비하고,

상기 금형 가열부의 가열로 내 바닥면에 경사부를 설치하는 동시에, 해당 가열로 내 바닥면의 최심부에 상기 열풍 취출구를 설치한 금형 가열부에서, 상기 금형의 아래쪽으로부터 취출구에서 측정되는 유속이 15~50 m/초 범위 내의 값인 열풍을 내뿜는 것을 특징으로 하는 파우더 슬러쉬 성형방법.
제9항에 있어서, 상기 파우더 슬러쉬부에서 시트형상 물건을 파우더 슬러쉬 성형한 후, 상기 금형 가열부에서 얻어진 시트형상 물건을 재가열하는 동시에, 상기 금형 냉각부에서 분무장치 및 샤워장치에 의하여 순차적으로 시트형상 물건이 부착된 금형을 냉각하는 것을 특징으로 하는 파우더 슬러쉬 성형방법.