KR100721416B1 - 성형방법, 성형용 금형, 성형품 및 성형기 - Google Patents

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Abstract

환경 저부하 재료와 같이 성형성이 나쁜 성형재를 사용하여도, 입체적인 형상을 가지고 측벽이 박육화된 바닥이 깊은 오목 형상의 용기와 같은 형상을 가지는 성형품을 단시간에 성형할 수 있도록 한다.
금형장치의 형폐공정 종료 전에 상기 금형장치의 캐비티 내로의 성형재의 충전을 개시하고, 상기 형폐공정 종료 전에 소정량의 상기 성형재의 충전을 완료하고, 상기 형폐공정 종료 후에 상기 금형장치의 형체공정을 행하여 환경 저부하 재료로 이루어지는 성형품을 성형한다.

Description

성형방법, 성형용 금형, 성형품 및 성형기{Molding method, die for molding, molded article, and molding machine}
본 발명은, 성형방법, 성형용 금형, 성형품 및 성형기에 관한 것이다.
종래, 사출성형기 등의 수지성형기에 있어서는, 가열실린더 내에 있어서 가열되고, 용융된 수지를 고압으로 사출하여 금형장치의 캐비티 내에 충전하고, 이 캐비티 내에 있어서 수지를 냉각하고, 고화시킴으로써 성형품을 성형하도록 되어 있다. 이를 위해서, 상기 금형장치는 고정(固定)금형 및 가동(可動)금형으로 이루어지고, 형체장치에 의하여 상기 가동금형을 진퇴시켜서, 상기 고정금형에 대하여 이접(離接)시킴으로써, 형(型)개폐(開閉), 즉, 형폐(型閉), 형체(型締) 및 형개(型開)를 행할 수 있도록 되어 있다(예컨대, 일본국 특허공개 평06-293043호 공보 참조) .
여기서, 형폐라는 것은, 금형을 연 상태로부터 금형의 분리면이 접촉할 때까지의 상태이고, 형체라는 것은, 금형의 분리면이 접촉한 상태로부터 금형에 체결력을 부여하고 있는 상태를 말한다.
그리고, 성형품의 변형을 방지하거나, 수지의 분자의 배향(配向)을 개선하거나, 잔류응력을 감소시키거나 하기 위해서, 캐비티가 약간 확대된 상태에서 수지를 충전하고, 그 후, 형체를 행하여 캐비티 내의 수지를 압축하는 사출압축 성형방법이 제안되어 있다. 이 사출압축 성형방법으로서는, 크게 구분하여 롤린크스법(Rolinx process)과 마이크로몰드법(micromold process)이 알려져 있다.
우선, 롤린크스법은, 영국의 금형메이커인 롤린크스 사(社)가 1960년대에 개발한 방법으로서, 더욱, 금형장치의 분리면을 열지 않고 캐비티 내의 수지를 가압하여 압축하는 방법과, 금형장치의 분리면을 열어 캐비티 내의 수지를 가압하여 압축하는 방법으로 나뉘어져 있다. 그리고, 금형장치의 분리면을 열지 않는 방법에 있어서는, 용융수지를 사출하여 캐비티 내에 충전한 후에, 확대한 캐비티를 수축시켜서 수지를 가압하여 압축한다. 이 경우, 분리면의 간극에 수지가 누출되어 버(burr)가 발생하는 것을 방지하기 위해서, 유압실린더장치나 스프링에 의해서, 분리면을 서로 밀어붙이도록 되어 있다.
한편, 금형장치의 분리면을 열어 캐비티 내의 수지를 가압하여 압축하는 방법에 있어서는, 가동금형을 고정금형에 대하여 약간 후퇴시켜서, 분리면이 약간 열린 상태에서 용융수지를 사출하여 캐비티 내에 충전하고, 그 후, 가동금형을 고정금형에 대하여 전진시켜서, 형폐 및 형체를 행하여, 캐비티 내의 수지를 가압하여 압축한다.
도 2는 종래의 성형방법에 있어서 용융수지를 캐비티 내에 충전하는 상태를 나타낸 도면, 도 3은 종래의 성형방법에 있어서 캐비티 내의 수지를 가압하여 압축하는 상태를 나타낸 도면이다.
도면에 있어서 101은 도시되지 않은 고정플래튼에 장착된 고정금형, 102는 가동금형이고 도시되지 않은 가동플래튼에 장착되어, 상기 고정금형(101)에 대하여 진퇴되도록 되어 있다. 그리고, 이 고정금형(101)과 가동금형(102) 사이에는 캐비티(103)가 형성되어, 용융수지(106)가 충전되도록 되어 있다. 또한, 고정금형(101)에는 상기 캐비티(103)에 연결되어 통하는 러너(104)가 형성되고, 도시되지 않은 사출장치의 사출노즐로부터 사출된 용융수지(106)가, 상기 러너(104)를 지나서 캐비티(103) 내에 충전된다.
그리고, 용융수지(106)가 사출장치의 사출노즐로부터 사출되어, 러너(104)를 지나서 캐비티(103) 내에 충전될 때에는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 가동금형(102)이 고정금형(101)에 대하여 약간 후퇴된 위치에 있고, 금형장치의 분리면이 치수 a만큼 열린 상태가 되어 있다. 이로 인하여, 캐비티(103)는 약간 확대되고, 이 캐비티(103) 내에 충전된 용융수지(106)는 압력이 걸려 있지 않은 상태가 되어 있다. 다만, 열린 상태의 분리면으로부터 용융수지(106)가 누출되어 버(burr)가 발생해 버리지 않도록, 상기 고정금형(101)과 가동금형(102)이 인로우 결합(tongue-and-groove joint)하도록 금형면이 형성된, 이른바, 전단(剪斷)(shear) 타입의 금형장치가 채용된다.
이어서, 도시되지 않은 형체장치가 작동하여 가동금형(102)을 고정금형(101)에 대하여 전진시켜서, 확대된 캐비티(103)를 수축시킨다. 이로써, 도 3에 나타낸 바와 같이, 형폐 및 형체가 행하여져서, 캐비티(103) 내의 용융수지(106)가 가압되어 압축된다.
또한, 마이크로몰드법에 있어서는, 용융수지를 캐비티 내에 사출하기 전에 압축량을 예상하여, 미리 캐비티 용적을 확대하여 놓고, 용융수지를 사출하여 캐비티 내에 충전한 후, 적절한 타이밍으로 유압실린더장치 등에 의해서 가동금형이나 금형의 코어를 전진시켜서, 확대된 캐비티를 수축시켜서 용융수지를 가압하여 압축한다.
이와 같이, 롤린크스법, 마이크로몰드법 등의 사출압축 성형법을 사용함으로써, 용융수지의 내부에 있어서의 압력분포가 균등하게 되고, 수지의 분자의 배향(配向)이 개선되어, 금형표면의 전사성이 향상하고, 수지의 움푹패임(sinkage)이 방지되고, 성형품의 잔류응력이 저감하며, 변형이 방지된다. 이로 인하여, 사출압축 성형방법은, 정밀부품, 광학렌즈, 도광(導光)판, 콤팩트 디스크, 광디스크, 레이저 디스크 등의 높은 정밀도가 요구되는 성형품의 성형에 사용된다.
그러나, 상기 종래의 사출압축 성형방법은, 디스크와 같은 평면적인 형상을 가지는 성형품의 성형에 적용하기 위해서 개발된 것이고, 바닥이 깊은 용기와 같이 입체적인 형상을 가지는 성형품의 성형에 사용할 수 없었다.
또한, 최근에 있어서는, 자원절약이나 환경문제의 관점에서, 재자원화 가능한 재료, 재사용 가능한 재료, 생분해성 재료와 같이 환경에 대한 부하가 낮은 환경 저부하(負荷) 재료로 이루어지는 성형품이 요구되고 있다. 예컨대, 종이, 목재 등을 수지와 함유시킨 성형재나 생분해성 수지와 같이 환경 저부하 재료를 성형재로 하여, 용기, 자동차부품 등의 각종 성형품을 성형하는 것이 요구되고 있다. 그러나, 환경 저부하 재료는, 상기 종래의 사출압축 성형방법에 있어서 사용되는 수지와 같은 성형재보다도 유동성이 낮아, 성형성이 나쁘기 때문에, 성형이 곤란하 다. 예컨대, 컵과 같이 개구(開口)의 직경치수에 대하여 높이치수가 큰 형상을 가지는 바닥이 깊은 용기의 경우, 측벽을 박육(薄肉)화하면, 캐비티 내에 있어서의 성형재의 유로(流路)가 좁아지므로, 사출된 성형재가 캐비티 전체에 충분히 널리 퍼지지 않아, 불량품이 발생하여 버린다. 특히, 성형성이 나쁜 성형재의 경우에는, 상기 종래의 사출압축 성형방법을 사용하여도, 상기 박육화된 측벽에 대응하는 캐비티의 부분을 성형재가 통과하지 않으므로, 바닥이 깊은 용기의 성형이 불가능하게 되어 버린다.
본 발명은, 상기 종래의 문제점을 해결하여, 환경 저부하 재료와 같이 성형성이 나쁜 성형재를 사용하여도, 입체적인 형상을 가지고 측벽이 박육화된 바닥이 깊은 오목 형상의 용기와 같은 형상을 가지는 성형품을 단시간에 성형할 수 있는 성형방법, 성형용 금형, 성형품 및 성형기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해서, 본 발명의 성형방법에 있어서는, 금형장치의 형폐공정 종료 전에 상기 금형장치의 캐비티 내로의 성형재의 충전을 개시하고, 상기 형폐공정 종료 전에 소정량의 상기 성형재의 충전을 완료하고, 상기 형폐공정 종료 후에 상기 금형장치의 형체공정을 행하여 환경 저부하(負荷) 재료로 이루어지는 성형품을 성형한다.
본 발명의 다른 성형방법에 있어서는, 더욱이, 상기 성형재의 충전은, 사출장치의 스크루위치 또는 성형재의 충전시간을 제어하여 상기 캐비티 내에 소정량의 성형재를 충전한다.
본 발명의 또 다른 성형방법에 있어서는, 더욱이, 상기 스크루를 전진시켜서 상기 소정량의 성형재를 충전하고, 이 소정량의 성형재의 충전완료 후에 상기 스크루를 후퇴시켜서 보압(保壓)을 조정하여, 상기 캐비티 내의 성형재의 역류량을 제어한다.
본 발명의 성형용 금형에 있어서는, 분리면(parting face)을 구비하는 고정금형과, 이 고정금형의 분리면에 밀려서 밀착하는 분리면을 구비하고, 상기 고정금형에 대하여 전진하는 가동금형과, 상기 분리면의 한쪽에 고정되는 기부(基部) 및 돌출부를 구비하는 인서트 링(insert ring)과, 상기 분리면의 다른쪽에 형성되고, 상기 인서트 링의 돌출부를 수납하는 링 형상의 오목홈을 가지고, 환경 저부하 재료의 성형에 사용한다.
본 발명의 성형품에 있어서는, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 기재된 성형방법에 의해서 성형된 환경 저부하 재료로 이루어진다.
본 발명의 다른 성형품에 있어서는, 사출성형기에 의해서 성형된 박육(薄肉)화된 오목 형상의 용기이고, 두께가 0.2∼1.0[㎜]이며, 환경 저부하 재료로 이루어진다.
본 발명의 또 다른 성형품에 있어서는, 오목 형상의 용기인 환경 저부하 재료로 이루어지는 성형품으로서, 상기 용기의 L/T(L : 성형품에 있어서의 게이트로부터의 성형재의 유동(流動)길이, T : 성형품의 두께)는, 30∼300이다.
본 발명의 또 다른 성형방법에 있어서는, 금형장치의 형폐공정 종료 전에, 형폐상태에 있어서, 상기 금형장치의 개폐방향에 대해서 거의 수직인 저부(底部) 및 상기 개폐방향에 대하여 경사지는 박육화된 측벽부를 구비하는 캐비티 내(內)로의 성형재의 충전을 개시하고, 상기 형폐공정 종료 전에, 상기 측벽부의 적어도 일부에는 상기 성형재가 충전되어 있지 않은 상태에서, 상기 캐비티 내로의 소정량의 성형재의 충전을 완료하고, 상기 형폐공정 종료 후에, 상기 금형장치의 형체공정을 행하여 환경 저부하 재료로 이루어지는 성형품을 성형한다.
본 발명의 또 다른 성형방법에 있어서는, 더욱이, 상기 캐비티 내에 레이블(label)을 장전하여, 인몰드 레이블 성형을 행한다.
본 발명의 다른 성형용 금형에 있어서는, 분리면을 구비하는 고정금형과, 이 고정금형의 분리면에 밀려서 밀착하는 분리면을 구비하고, 상기 고정금형과의 사이에, 형폐상태에 있어서, 개폐방향에 대하여 거의 수직인 저부 및 상기 개폐방향에 대하여 경사지는 박육화된 측벽부를 구비하는 캐비티를 형성하는 가동금형과, 상기 분리면의 한쪽에 설치되는 링 형상의 돌출부와, 상기 분리면의 다른쪽에 형성되어, 상기 링 형상의 돌출부를 수납하는 링 형상의 오목홈을 가지고, 환경 저부하 재료의 성형에 사용한다.
본 발명의 성형기에 있어서는, 고정금형 및 가동금형에 의해서 환경 저부하 재료로 이루어지는 성형품을 성형하기 위한 금형장치를 가지고, 이 금형장치는, 상기 성형품의 외형을 형성하는 캐비티를 구비하고, 이 캐비티는, 상기 고정금형과 가동금형이 형폐되어 있는 상태에 있어서, 상기 금형장치의 개폐방향에 대하여 거의 수직인 저부, 및, 상기 개폐방향에 대하여 경사지는 박육화된 측벽부를 포함한다.
본 발명의 다른 성형기에 있어서는, 금형장치에 의해서 환경 저부하 재료를 성형하는 성형기로서, 상기 금형장치는, 분리면을 구비하는 고정금형과, 이 고정금형의 분리면에 밀려서 밀착하는 분리면을 구비하고, 상기 고정금형에 대하여 전진하는 가동금형과, 상기 분리면의 한쪽에 설치된 링 형상의 돌출부와, 상기 분리면의 다른쪽에 형성되고, 상기 돌출부를 수납하는 링 형상의 오목홈을 구비한다.
도 1은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 금형장치의 구성을 나타낸 단면도,
도 2는, 종래의 성형방법에 있어서 용융수지를 캐비티 내에 충전하는 상태를 나타낸 도면,
도 3은, 종래의 성형방법에 있어서 캐비티 내의 수지를 가압하여 압축하는 상태를 나타낸 도면,
도 4는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 사출성형기의 구성을 나타낸 개략도.
도 5는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 성형품의 사시도,
도 6은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 성형품의 단면도,
도 7은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도로서 형개된 상태를 나타낸 제 1 도면,
도 8은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도로서 용융 성형재가 충전되는 상태를 나타낸 도면,
도 9는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도로서 형폐된 상태를 나타낸 도면,
도 10은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 금형장치의 형폐공정의 동작을 나타낸 도면,
도 11은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도로서 형개된 상태를 나타낸 제 2 도면,
도 12는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도로서 성형품을 꺼내는 상태를 나타낸 제 1 도면,
도 13은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도로서 성형품을 꺼내는 상태를 나타낸 제 2 도면,
도 14는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 성형기의 제 1 동작 시퀀스를 나타낸 도면,
도 15는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 성형기의 제 2 동작 시퀀스를 나타낸 도면,
도 16은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 성형기의 제 3 동작 시퀀스를 나타낸 도면,
도 17은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 성형품의 형상 및 치수를 나타낸 도면,
도 18은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 성형재의 압축량과 유동길이 및 성형품 높이와의 관계를 나타낸 그래프,
도 19는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 성형품의 형상과 종래의 성형방법에 의한 성형품을 비교하는 제 1 사진,
도 20은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 사출압력의 변화를 나타낸 그래프와 종래의 성형방법에 있어서의 압력의 변화를 나타낸 그래프,
도 21은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 성형품의 형상과 종래의 성형방법에 의한 성형품을 비교하는 제 2 사진,
도 22는, 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 레이블의 사시도,
도 23은, 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고, 형개된 상태를 나타낸 도면,
도 24는, 본 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고, 용융성형재가 충전되는 상태를 나타낸 도면,
도 25는, 본 발명의 제 4 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고, 용융성형재가 충전되는 상태를 나타낸 도면,
도 26은, 본 발명의 제 5 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고, 용융성형재가 충전되는 상태를 나타낸 도면,
도 27은, 본 발명의 제 6 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고, 용융성형재가 충전되는 상태를 나타낸 도면,
도 28은, 본 발명의 제 7 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고, 형폐된 상태를 나타낸 도면,
도 29는, 본 발명의 제 7 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고, 형개 된 상태를 나타낸 도면,
도 30은, 본 발명의 제 8 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고, 용융성형재가 충전되는 상태를 나타낸 도면,
도 31은, 본 발명의 제 9 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고, 용융성형재가 충전되는 상태를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 여기서, 본 발명의 방법은, 각종 장치나 용도에 적용할 수 있는 것이지만, 본 실시형태에 있어서는, 설명의 편의상, 사출성형기에 적용한 경우에 대하여 설명한다.
도 4는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 사출성형기의 구성을 나타낸 개략도이다.
도면에 있어서, 30은 사출장치이고, 가열실린더(31), 이 가열실린더(31)의 전단에 설치된 사출노즐(32), 상기 가열실린더(31)의 내부에 설치된 스크루(33), 및 상기 가열실린더(31)에 장착된 재료공급호퍼(34)를 가진다. 여기서, 상기 스크루(33)는, 도시되지 않은 구동수단에 의해서, 상기 가열실린더(31)의 내부에 있어서, 회전되고, 또한 진퇴(도면에 있어서의 좌우방향으로 이동)된다.
여기서, 사출성형기에 있어서는, 가열실린더(31) 내에 있어서 가열되고, 용융된 성형재를 고압으로 사출하여 후술되는 금형장치의 캐비티(37) 내에 충전하고, 이 캐비티(37) 내에 있어서 성형재를 냉각하고, 고화시킴으로써 성형품을 성형하도록 되어 있다. 이 경우, 상기 스크루(33)의 진퇴는, 도시되지 않은 제어장치에 의 해서 제어되지만, 본 실시형태에 있어서는, 사출되는 성형재 또는 캐비티(37) 내에 충전되는 성형재의 압력, 즉, 성형재의 충전압이 소정치가 되도록 스크루(33)의 진퇴를 제어하는 복잡한 압력제어가 아닌, 성형재의 충전압과는 무관계로 진퇴하는 스크루(33)의 위치를 제어하는 간단한 위치제어가 행하여진다. 이로써, 소정량의 성형재가 캐비티(37) 내에 충전된다. 여기서, 소정량은, 예컨대, 캐비티(37)의 형폐상태에 있어서의 용적의 약 100∼150[％], 바람직하게는, 약 120[％]에 상당하는 양이다. 다만, 상기 위치제어를 대신하여 충전개시부터의 충전시간을 제어하는 방법이어도 좋다.
본 실시형태에 있어서의 성형재는, 재자원화 가능한 재료, 재자원화하기 쉬운 재료, 재사용 가능한 재료, 재사용하기 쉬운 재료, 박테리아 등의 미생물에 의해서 분해되는 생분해성의 재료, 염소 등의 환경에 유해하다고 생각되는 물질을 거의 포함하지 않는 재료 등과 같이 환경에 대한 부하가 낮은 재료로서의 환경 저부하 재료이다. 여기서, 이 환경 저부하 재료는, 예컨대 생분해성 플라스틱이라고도 불리우는 생분해성 수지와 같은 생분해성재, 종이, 펄프, 목재 등의 식물성 섬유를 포함하는 재료를 수지와 혼합한 식물성 섬유 함유재, 흙, 활석(滑石) 등의 자연토석을 포함하는 재료와 수지를 혼합한 토석 함유재 등이다. 또한, 상기 환경 저부하 재료는, 생분해성재, 식물성 섬유 함유재, 토석 함유재 등의 재료 중 복수를 적절하게 혼합한 것이어도 좋다. 다만, 상기 식물성 섬유 함유재 및 토석 함유재는, 환경에 대한 부하의 관점에서, 수지의 혼합비율이 낮은 것, 예컨대 수지의 혼합비율이 50[％] 미만의 것인 것이 바람직하지만, 어떠한 것이어도 좋다.
또한, 상기 금형장치는 고정금형(24) 및 가동금형(23)으로 이루어지고, 형체장치에 의해서 상기 가동금형(23)을 진퇴시키고, 상기 고정금형(24)에 대하여 이접(離接)시킴으로써, 형개폐, 즉 형폐, 형체 및 형개를 행할 수 있도록 되어 있다. 그리고 상기 형체장치는, 고정금형(24)을 지지하는 고정플래튼(22) 및 가동금형(23)을 지지하는 가동플래튼(21)을 가지고, 이 가동플래튼(21)을 진퇴시키는 유압실린더장치(11)를 구동함으로써 작동된다.
그리고 상기 사출장치(30)에 대향하여 고정금형 지지장치로서의 고정플래튼(22)이 설치된다. 이 고정플래튼(22)은, 도시되지 않은 사출성형기의 프레임에 고정되고, 금형장착면에 고정금형(24)이 장착되어 있다. 더욱이, 상기 고정플래튼(22)에는, 복수, 예컨대 4개의 타이바(27)의 일단(一端)이 고정되어 있다.
또한 가동금형 지지장치로서의 가동플래튼(21)은 상기 고정플래튼(22)과 대향하여 설치되고, 상기 타이바(27)를 따라서 진퇴 가능하게 설치된다. 더욱이, 상기 가동플래튼(21)에 있어서의 상기 고정플래튼(22)과 대향하는 금형장착면에 상기 가동금형(23)이 장착된다.
그리고 상기 가동플래튼(21)의 배면(背面)에 대향하여 구동원 지지부재(26)가, 상기 타이바(27)에 위치조정 가능하게 장착된다. 여기서, 상기 구동원 지지부재(26)의 배면(도면에 있어서의 좌측면)에는, 사출성형기의 형체장치의 구동원으로서, 유압실린더장치(11)가 장착되어 있다. 이 경우, 이 유압실린더장치(11)는, 헤드측 유압실(11a), 로드측 유압실(11b), 피스톤(11c) 및 로드(11d)를 가진다. 여기서 상기 헤드측 유압실(11a) 및 로드측 유압실(11b)은, 상기 피스톤(11c)에 있어서 의 로드(11d)의 반대측 및 로드(11d)측에 각각 설치된다. 또한 상기 로드(11d)는, 구동원 지지부재(26)에 형성된 관통공(貫通孔)에 삽입되고, 그 단부(端部)가 상기 가동플래튼(21)에 접속되어 있다.
다만, 본 실시형태에 있어서, 형체장치 및 이 형체장치의 구동원은 어떠한 것이어도 좋고, 예컨대 형체장치는, 도 4에 나타낸 바와 같은 직압방식의 것이도 좋고, 토글링크를 이용한 토글방식의 것이도 좋으며, 링크기구와 실린더장치를 조합한 복합방식의 것이도 좋다. 또한, 구동원도 도 4에 나타낸 바와 같은 유압실린더장치이어도 좋고, 전동모터와 볼나사를 조합한 것이어도 좋다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 성형품의 사시도, 도 6은 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 성형품의 단면도이다.
본 실시형태에 있어서, 성형되는 성형품은 어떠한 형상의 것이도 좋지만, 성형방법, 성형용 금형 및 성형기는, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 입체적인 형상을 가지고 측벽이 박육화된 바닥이 깊은 오목 형상의 용기와 같은 형상을 가지는 성형품(41)의 성형에 적용할 수 있는 점에 특징을 가지는 것이다. 따라서 여기서는, 입체적인 형상을 가지고 측벽이 박육화된 바닥이 깊은 오목 형상의 용기와 같은 형상을 가지는 성형품을 성형하는 경우에 대하여 설명한다.
다만, 입체적인 형상을 가지고 측벽이 박육화된 바닥이 깊은 오목 형상의 용기와 같은 형상을 가지는 성형품으로서는, 젤리, 푸딩 등의 식료품의 용기, 컵, 컨테이너, 용기의 캡, 중공(中空)성형(블로 성형)에 사용되는 예비성형품(패리슨(parison) 또는 프리폼(preform)) 등이다. 또한 상기 성형품은, 라우드 스피커 (Loud Speaker)에 사용되는 스피커 콘이어도 좋고, 각종 카트리지이어도 좋으며, 화분받침이어도 좋고, 어떠한 종류의 것이어도 좋다. 그리고 본 실시형태에 있어서 성형되는 성형품은, 예컨대 깊이가 10[㎜] 이상이고, 측벽의 두께가 0.2∼3[㎜] 정도의 것이고, 통상은, 1[㎜] 전후의 것이다.
또한, 본 실시형태에 있어서 성형되는 성형품의 재질은 환경 저부하 재료이고, 본 실시형태에 있어서의 성형방법, 성형용 금형 및 성형기는, 환경 저부하 재료인 성형재에 의한 성형품을 단시간에 고정밀도로 성형할 수 있는 점에 특징을 가지고 있는 것이다. 따라서 여기서는, 환경 저부하 재료로 이루어지는 성형품을 성형하는 경우에 대하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 금형장치의 구성을 나타낸 단면도이다.
도면에 있어서, 12는 가동플래튼(21)의 금형장착면에 장착된 가동금형(23)의 금형 코어, 13은 이 금형 코어(12)를 장착하기 위한 코어 압판(押板), 및, 14는 이 코어 압판(13)에 장착된 스트리퍼 플레이트이다. 또한, 15는 고정플래튼(22)의 금형장착면에 장착된 고정금형(24)의 캐비티 형판(型板)이고, 16은 이 캐비티 형판(15)의 내부에 끼워넣어진 게이트 블럭이다. 그리고 도면에 나타낸 바와 같이, 형폐한 상태에 있어서, 상기 금형 코어(12) 및 스트리퍼 플레이트(14)와, 캐비티 형판(15) 및 게이트 블럭(16) 사이에 상기 성형품(41)의 형상을 가지는 캐비티(37)가 형성된다.
또한, 상기 고정플래튼(22)에는, 가열실린더(31)의 전단(前端)에 설치된 사 출노즐(32)(도 4 참조)로부터 사출된 성형재의 유통하는 탕구(스프루; sprue) 등의 성형재 유로(流路)(28)가 형성되고, 게이트 블럭(16)에는, 상기 캐비티(37)의 내부와 성형재 유로(28)를 연결되어 통하는 게이트 홀(39)이 형성되어 있다. 이로써, 상기 사출노즐(32)로부터 사출된 용융성형재가 캐비티(37) 내에 충전되도록 되어 있다. 여기서, 상기 성형재 유로(28)는 핫러너(hot runner)이다. 또한 가열장치를 구비하고 있는 핫러너이어도 좋다.
여기서, 상기 스트리퍼 플레이트(14)와 캐비티 형판(15)이 서로 접촉하는 면, 즉 가동금형(23) 및 고정금형(24)의 분리면에는, 인로우 결합(tongue-and-groove joint)하도록, 요철이 형성되어 있다. 이로써, 캐비티(37) 내에 충전된 용융성형재가 상기 분리면의 간극으로부터 빠져나와 버(burr)가 발생하여 버리는 것이 방지된다.
더욱이, 캐비티 형판(15)의 분리면에는, 인서트 링(17)이, 볼트, 접시머리나사 등의 고정수단에 의해서 착탈 가능하게 고정되어 있다. 그리고 상기 인서트 링(17)은, 캐비티 형판(15)의 분리면에 고정되는 기부(基部)와 상기 스트리퍼 플레이트(14)의 분리면을 향하여 돌출하는 돌출부로 이루어지고, 단면(斷面)이 L자 형상을 가지고 있다. 여기서, 상기 캐비티 형판(15)의 분리면에는, 도면에 나타낸 바와 같이, 홈이 형성되고, 이 홈에 상기 인서트 링(17)의 기부가 수납되도록 되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 스트리퍼 플레이트(14)의 분리면에는, 링 형상의 오목홈인 인서트 링 수납홈(18)이 형성되고, 도면에 나타낸 바와 같이, 인서트 링 수납홈(18)에 상기 인서트 링(17)의 돌출부가 끼워 맞춰지도록 되어 있다. 그리고 상기 인서트 링(17) 및 인서트 링 수납홈(18)은, 상기 가동금형(23) 및 고정금형(24)의 분리면에 형성된 요철과 마찬가지로, 캐비티(37) 내에 충전된 용융성재료가 상기 분리면의 간극으로부터 빠져나와 버가 발생하여 버리는 것을 방지한다.
다만, 상기 스트리퍼 플레이트(14)의 분리면에 인서트 링(17)을 고정하고, 캐비티 형판(15)의 분리면에 인서트 링 수납홈(18)을 형성하도록 하여도 좋다.
여기서, 상기 인서트 링(17)은, 스트리퍼 플레이트(14) 및 캐비티 형판(15)의 재질보다도 연질(軟質)의 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 경우, 금형장치를 장기간에 걸쳐서 사용하면, 상기 스트리퍼 플레이트(14) 및 캐비티 형판(15)은 마모되지 않고, 한결같이 인서트 링(17)이 마모되게 되지만, 이 인서트 링(17)은, 볼트, 접시머리나사 등의 고정수단에 의해서 착탈가능하게 고정되어 있기 때문에, 용이하게 교환할 수 있다.
그리고 상기 금형 코어(12) 및 코어 압판(13)의 내부에는, 한쪽 끝이 캐비티(37)에 연결되어 통하고, 다른쪽 끝이 코어 압판(13)의 외벽에 연결되어 통하는 가압유체 유로로서 기능하는 이젝트용 유로(35)가 형성된다. 이 이젝트용 유로(35)의 상기 다른쪽 끝은, 컴프레서, 어큐뮬레이터 등의 도시되지 않은 가압유체 공급원에 접속되고, 이 가압유체 공급원으로부터 공급되는 가압공기 등의 가압유체가, 캐비티(37) 내에 공급되도록 되어 있다. 이로써, 형개일 때에 성형품(41)이 금형 코어(12)에 부착한 경우이더라도, 상기 이젝트용 유로(35)를 지나서 가압유체를 공급함으로써, 상기 성형품(41)을 금형 코어(12)로부터 떼어낼 수 있다.
또한, 상기 캐비티 형판(15) 및 게이트 블럭(16)의 내부에는, 상기 이젝트용 유로(35)와 마찬가지로 가압유체 유로로서 기능하는 벤틸레이션용 유로(36)가 형성되어 있다. 그리고 상기 가압유체 공급원으로부터 공급되는 가압공기 등의 가압유체가, 벤틸레이션용 유로(36)를 지나서 캐비티(37) 내에 공급되도록 되어 있기 때문에, 형개일 때에 성형품(41)이 캐비티 형판(15)에 부착된 경우이더라도, 상기 벤틸레이션용 유로(36)를 지나서 가압유체를 공급함으로써, 상기 성형품(41)을 캐비티 형판(15)으로부터 떼어낼 수 있다.
더욱이, 도 1에 있어서는, 상기 성형재 유로(28)에 게이트 핀으로서의 밸브 게이트 핀(38)이 진입한 상태가 나타나 있다. 여기서, 이 밸브 게이트 핀(38)은, 그 기부가 고정플래튼(22)의 도시되지 않은 지지부재에 장착되어 있는 구동기구로서의 공압(空壓) 실린더장치(73)의 피스톤(72)에 장착되고, 금형장치의 개폐방향, 즉 도 1에 있어서의 횡방향으로 이동된다. 여기서, 상기 공압 실린더장치(73)는, 피스톤(72)의 양측에 게이트 핀 측(側) 압력실(73a) 및 반(反) 게이트 핀 측(側) 압력실(73b)을 구비하고, 게이트 핀 측 관로(74a) 및 반(反) 게이트 핀 측 관로(74b)를 개재하여, 상기 게이트 핀 측 압력실(73a) 및 반 게이트 핀 측 압력실(73b)에 공급되는 가압유체로서의 가압공기에 의해서 작동한다. 다만, 이 가압공기는 가압유체 공급원(78)으로부터, 절환밸브(77)를 개재하여, 게이트 핀 측 압력실(73a) 및 반 게이트 핀 측 압력실(73b)에 선택적으로 공급된다. 또한, 상기 가압유체 공급원(78)은, 가압공기를 대신하여 가압유 등의 다른 가압유체를 공급하는 것이어도 좋다. 더욱이, 상기 가압유체 공급원(78)은, 이젝트용 유로(35)에 가압유체 를 공급하는 가압유체 공급원과 공통의 것이어도 좋다.
다만, 도 1에 나타내는 상태에 있어서는, 밸브 게이트 핀(38)의 선단이 게이트 홀(39) 내에 진입하여 이 게이트 홀(39)을 폐쇄하고, 공압 실린더장치(73)는 소정의 힘으로 밸브 게이트 핀(38)을 게이트 홀(39)의 방향으로 계속해서 밀어내는 보압상태로 되어 있다. 한편, 밸브 게이트 핀(38)의 선단은, 캐비티(37) 내의 성형재의 압력에 의해서, 상기 밸브 게이트 핀(38)을 공압 실린더장치(73)의 방향으로 밀어내는 힘을 받고 있다. 그리고 상기 반(反) 게이트 핀 측 관로(74b)에는 시퀀스 밸브(75) 및 역류방지밸브(check valve; 76)가 접속되어 있고, 캐비티(37) 내의 성형재의 압력이 소정치 이상이 되고, 피스톤(72)을 통하여 반(反) 게이트 핀 측 압력실(73b) 내의 압력이 소정치 이상이 되면 시퀀스 밸브(75)를 개방한다. 이로써, 피스톤(72)이 이동하고, 밸브 게이트 핀(38)이 공압 실린더장치(73)의 방향으로 이동하여 게이트 홀(39)을 개방한다.
즉, 캐비티(37) 내의 성형재는, 압력이 소정치 이상이 되면, 밸브 게이트 핀(38)을 게이트 홀(39)의 방향으로 밀어내는 힘을 이겨서, 밸브 게이트 핀(38)을 공압 실린더장치(73)의 방향으로 이동시킨다. 이로써, 밸브 게이트 핀(38)이 게이트 홀(39)을 개방하므로, 성형재가 캐비티(37)로부터 성형재 유로(28)로 빠져나와, 캐비티(37) 내의 성형재의 압력이 저하한다. 그리고 이 성형재의 압력이 소정치 미만이 되면, 밸브 게이트 핀(38)을 게이트 홀(39)의 방향으로 밀어내는 힘이 성형재의 압력을 이기므로, 밸브 게이트 핀(38)의 선단이 게이트 홀(39)을 재차 폐쇄한다. 이와 같이, 상기 밸브 게이트 핀(38)은, 캐비티(37) 내의 성형재의 압력을 소정치 미만으로 유지하는 정압 밸브, 또는 릴리프 밸브로서 기능한다.
그러나 캐비티(37) 내의 성형재의 압력이 소정치 이상이 되지 않는 한, 밸브 게이트 핀(38)의 선단은 게이트 홀(39) 내에 진입하여 이 게이트 홀(39)을 폐쇄한 상태를 유지한다. 그로 인하여, 캐비티(37) 내에 충전된 용융성형재는, 가압되어 압축되어도, 상기 게이트 홀(39)로부터 성형재 유로 측으로 역류하지 않는다.
다만, 상기 밸브 게이트 핀(38)을 생략할 수도 있다. 예컨대, 상기 성형재 유로(28)가, 핫러너가 아니고 콜드러너로서, 상기 성형재 유로(28) 내의 용융성형재가 고화하기 쉬운 경우에는, 상기 밸브 게이트 핀(38)을 생략하여도, 캐비티(37) 내의 충전된 용융성형재는, 가압되어 압축되어도, 상기 게이트 홀(39)로부터 거의 빠져나오지 않는다. 이 경우, 캐비티(37) 내에 용융성형재를 충전한 후의 보압의 설정치에 따라서 가열실린더(31) 내의 스크루(33)가 후퇴하고, 캐비티(37) 내의 성형재의 압력과 보압이 밸런스된다. 이 때문에, 보압의 설정치를 조정함으로써, 용융성형재가 게이트 홀(39)로부터 성형재 유로(28) 측에 역류하는 양, 즉 역류량을 제어할 수 있다. 즉, 보압의 설정치를 높게 하면 역류량을 적게 할 수 있고, 보압의 설정치를 낮게 하면 역류량을 많게 할 수 있다. 다만, 상기 성형재 유로(28)가 콜드러너인 경우에 한정되지 않고, 핫러너인 경우에도, 밸브 게이트 핀(38)을 생략하여, 보압을 조정함으로써 역류량을 제어할 수 있다. 이와 같이, 밸브 게이트 핀(38)을 생략하여도, 보압을 적절하게 조절함으로써, 게이트 홀(39)로부터 성형재 유로(28) 측에 역류하는 용융성형재의 양이 미소(微小)해지도록 제어할 수 있다.
다음으로, 상기 구성의 성형기의 동작에 대하여 설명한다.
도 7은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고 형개된 상태를 나타낸 제 1 도면, 도 8은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고 용융성형재가 충전되는 상태를 나타낸 도면, 도 9는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고 형폐된 상태를 나타낸 도면, 도 10은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 금형장치의 형폐공정의 동작을 나타낸 도면, 도 11은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고 형개된 상태를 나타낸 제 2 도면, 도 12는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고 성형품을 꺼내는 상태를 나타낸 제 1 도면, 도 13은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고 성형품을 꺼내는 상태를 나타낸 제 2 도면이다.
우선, 성형을 개시하기 전에는, 유압실린더장치(11)의 피스톤(11c) 및 로드(11d)가 후퇴(도 4에 있어서의 좌방향으로 이동)한 상태로 되어 있으므로, 금형장치는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 형개된 상태로 되어 있다. 또한 밸브 게이트 핀(38)의 선단이 게이트 홀(39)내에 진입하여 이 게이트 홀(39)을 폐쇄한 상태로 되어 있다.
계속해서, 형폐공정이 개시되면, 상기 유압실린더장치(11)가 구동하여 피스톤(11c) 및 로드(11d)가 전진(도 4에 있어서의 우방향으로 이동)하고, 가동플래튼(21)이 전진된다. 이로써, 가동금형(23)이 고정금형(24)에 접근한다. 그리고 도 8에 나타낸 바와 같이, 스트리퍼 플레이트(14)의 분리면과 캐비티 형판(15)의 분리면의 간극이 치수(b)가 된 시점에서, 상기 유압실린더장치(11)가 정지하고, 형폐공 정이 일시 중단된다. 여기서, 상기 치수(b)는, 성형재의 압축량이고, 성형품(41)의 측벽 두께의 3∼100배 정도이고, 통상은, 1∼15[㎜] 정도의 치수이다. 다만, 상기 압축량은, 성형품(41)의 측벽의 두께 및 성형재로서의 용융성형재(42)의 점도에 근거하여, 결정된다. 여기서, 상기 성형품(41)의 두께가 1.5∼3.0[㎜]인 경우, 상기 압축량을 3∼10배로 하고, 상기 성형품(41)의 두께가 0.2∼1.5[㎜]인 경우, 상기 압축량을 10∼100배로 하는 것이 바람직하다.
그리고 도 8에 나타낸 바와 같이, 스트리퍼 플레이트(14)의 분리면과 캐비티 형판(15)의 분리면이 열린 상태에서, 밸브 게이트 핀(38)이 공압 실린더장치(73)의 방향으로 이동하고, 즉 후퇴하고, 밸브 게이트 핀(38)이 게이트 홀(39)을 개방한다. 이어서, 가열실린더(31)의 전단에 설치된 사출노즐(32)로부터 사출된 용융성형재(42)가, 성형재 유로(28)를 지나서 형개상태에 있어서의 금형 코어(12)와 게이트 블럭(16) 사이의 캐비티(37) 내에 충전된다. 그리고 소정량의 용융성형재(42)가 캐비티(37) 내에 충전되면, 밸브 게이트 핀(38)이 전진하여, 이 밸브 게이트 핀(38)의 선단이 게이트 홀(39)에 진입하여 이 게이트 홀(39)을 폐쇄한다.
이 경우, 금형장치의 개폐방향에 대해서 거의 수직인 저부(底部)의 전체에는 용융성형재(42)가 충전되지만, 금형장치의 개폐방향에 대해서 경사지는 측벽부의 게이트 홀(39)로부터 떨어진 부분에는 용융성형재(42)가 충전되어 있지 않다. 즉, 본 실시형태에 있어서, 소정량의 용융성형재(42)의 충전 완료시에, 상기 측벽부의 적어도 일부에는 용융성형재(42)가 충전되어 있지 않게 되어 있다.
여기서, 도 8에 나타낸 바와 같이 상기 저부의 용적이 비교적 크기 때문에, 상기 용융성형재(42)는, 금형 코어(12)와 게이트 블럭(16) 사이의 캐비티(37) 내에 있어서, 주로 상기 저부에 머물러 있다. 또한 형폐공정이 일시 중단되는 시간은 지극히 짧게 되어 있다. 이 때문에, 형폐공정이 일시 중단되어 있는 동안, 스트리퍼 플레이트(14)의 분리면과 캐비티 형판(15)의 분리면 사이로부터 외부에 빠져나오지 않는다. 다만, 형폐공정이 일시 중단되는 시간을 가능한 한 짧게 하기 위해서, 용융성형재(42)의 충전속도를 가능한 한 높게 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 형폐공정에서의 일시 중단을 없애도 좋다. 이로써, 1샷의 성형시간을 단축할 수 있고, 성형기의 스루풋(throughput)을 향상시킬 수 있다.
이어서, 상기 유압실린더장치(11)가 구동을 재개하여 가동금형(23)이 고정금형(24)을 향하여 전진하고, 형폐공정이 재개된다. 여기서, 상기 용융성형재(42)의 충전은, 재개된 형폐공정 중에 계속되고 있어도 좋다. 또한, 재개된 형폐공정은, 용융성형재(42)를 압축하는 컴프레션 공정이다. 이로써, 용융성형재(42)의 충전속도를 높게 할 수 없는 경우이더라도, 1샷의 성형시간을 단축할 수 있고, 성형기의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
그리고 형폐가 행하여짐으로써, 금형 코어(12)와 게이트 블럭(16) 사이의 캐비티(37) 내에 있어서, 주로 상기 저부에 머물러 있던 용융성형재(42)는, 이 캐비티(37)가 좁아지므로, 가압되어 캐비티(37) 내를 도면에 있어서의 좌측으로 이동하고, 상기 측벽부의 게이트 홀(39)로부터 떨어진 부분에도 충전되고, 이 캐비티(37)의 전체에 널리 퍼진다. 이 경우, 형폐에 의해서, 인서트 링(17)의 돌출부가 스트리퍼 플레이트(14)의 분리면에 형성된 인서트 링 수납홈(18)에 끼워맞춰지므로, 상 기 용융성형재(42)는, 인서트 링(17)에 의해서 차단되고, 가동금형(23) 및 고정금형(24)의 분리면의 간극으로부터 빠져나오지 않는다.
이어서, 형폐가 종료한 후에도, 상기 유압실린더장치(11)에 의해서 가동금형(23)이 고정금형(24)에 밀어 붙혀지고, 형체가 행하여진다. 다만, 형체공정에 있어서는, 게이트 블럭(16)에 형성된 게이트 홀(39)이 밸브 게이트 핀(38)에 의해서 막혀 있다. 이와 같이, 용융성형재(42)는, 형체공정에 있어서 압축되므로, 캐비티(37)의 전체에 구석구석 널리 퍼질 뿐만 아니라, 내부에 있어서의 압력분포가 균등하게 되고, 성형재의 분자의 배향이 개선되어, 금형표면의 전사성이 향상하고, 성형재의 움푹패임이 방지되어, 잔류응력이 저감하고, 변형이 방지된다.
여기서, 가동금형(23)이 고정금형(24)을 향하여 전진하는 형폐공정에 있어서, 금형장치의 개폐방향에 대하여 경사지는 측벽부에서의 용융성형재(42)의 흐름에 대하여 설명한다. 도 10(a)에는 도 9와 마찬가지의 도면이 도시되고, 도 10(b)에는 도 10(a)에 있어서의 원(A)으로 나타나는 측벽부의 부분이 확대되어 나타나 있다. 형폐공정에 있어서는 가동금형(23)이 고정금형(24)에 접근하므로, 금형 코어(12)의 표면과 캐비티 형판(15)의 표면이 상대적으로 접근한다.
이 경우, 형폐공정의 초기단계에 있어서 금형 코어(12)의 표면은 12a-1로 나타나는 위치에 있다. 여기서, 캐비티 형판(15)의 표면의 위치는 15a로 나타나 있다. 다만, 상기 측벽부의 금형장치의 개폐방향에 대한 경사각은 θ이다. 또한, 형폐공정 종료시에 있어서 금형 코어(12)의 표면은 12a-2로 나타나는 위치까지 이동한다. 이로써, 형폐공정 종료시에 있어서의 금형 코어(12)의 표면과 캐비티 형판 (15)의 표면의 간극(T)보다도, 형폐공정의 초기단계에 있어서의 금형 코어(12)의 표면과 캐비티 형판(15)의 표면의 간극의 쪽이 ΔT만큼 넓은 것을 알 수 있다. 여기서, ΔT는 형폐의 스트로크(L)에 sinθ를 곱한 값이다. 예컨대, θ가 4도인 경우, L이 3[㎜]이면 ΔT는 0.2[㎜], L이 6[㎜]이면 ΔT는 0.4[㎜], L이 10[㎜]이면 ΔT는 0.7[㎜], L이 15[㎜]이면 ΔT는 1[㎜]가 된다.
본 실시형태에 있어서는, 상술된 바와 같이 형폐공정 종료 전에 캐비티(37) 내로의 소정량의 성형재의 충전을 완료하도록 되어 있으므로, 상기 측벽부에 있어서의 금형 코어(12)의 표면과 캐비티 형판(15)의 표면의 간극이 형폐공정 종료시의 간극(T)보다 ΔT만큼 넓은 시점에서 용융성형재(42)가 유동하는 것을 알 수 있다. 이 때문에, 측벽부가 금형장치의 개폐방향에 대하여 경사지고 있는 경우, 상기 측벽부에 있어서의 금형 코어(12)의 표면과 캐비티 형판(15)의 표면의 간극이 좁아도, 용융성형재(42)의 유동이 상기 간극이 넓을 때에 행하여지므로, 용융성형재(42)는 매끄럽게 유동하고, 측벽부의 전체에 충전된다. 따라서, 도 8에 나타낸 바와 같이, 캐비티(37) 내로의 소정량의 성형재의 충전이 완료한 시점에서, 상기 측벽부의 게이트 홀(39)로부터 떨어진 부분에 용융성형재(42)가 충전되어 있지 않아도, 형폐공정 종료시에는, 상기 측벽부의 게이트 홀(39)로부터 떨어진 부분에도 도 9에 나타낸 바와 같이, 용융성형재(42)가 충전된다.
이와 같이, 측벽부가 금형장치의 개폐방향에 대하여 경사지고 있기 때문에, 웨지(wedge)효과가 발생하여, 용융성형재(42)가 캐비티(37)의 전체에 빠짐없어 널리 퍼진다. 이 때문에, 내부에 있어서의 압력분포가 균등하게 되어, 성형재의 분자 의 배향이 개선되고, 성형재의 광학특성이 향상하고, 금형표면의 전사성이 향상하며, 웰드라인(weld line)이 저감하고, 성형재의 움푹패임이 방지되고, 잔류응력이 저감하고, 변형이 방지된다.
이어서, 상기 용융성형재(42)가 어느 정도 냉각되어 고화하고, 성형품(41)이 형성되면, 형개가 행하여지고, 도 11에 나타낸 바와 같이, 가동금형(23)과 고정금형(24)이 열린 상태가 된다. 여기서, 형개가 행하여지기 직전에는, 벤틸레이션용 유로(36)로부터 가압유체가 캐비티(37) 내에 공급된다.
이어서, 성형품(41)의 취출이 행하여지는데, 도 11에 나타낸 바와 같이, 상기 성형품(41)이 금형 코어(12)의 외면에 부착하고 있는 경우, 스트리퍼 플레이트(14)가 금형 코어(12)에 대하여 상대적으로 전진되고, 또한 이젝트용 유로(35)로부터 가압유체가 캐비티(37) 내에 공급된다. 이로써, 도 12에 나타낸 바와 같이, 성형품(41)은 금형 코어(12)로부터 떨어져서 낙하한다. 여기서, 낙하함으로써, 성형품(41)이 손상될 우려가 있는 경우에는, 도시되지 않은 성형품 취출기를 사용하여, 성형품(41)을 낙하시키지 않고, 금형 코어(12)로부터 떼어낼 수도 있다.
또한, 도 13에 나타낸 바와 같이, 상기 성형품(41)이 캐비티 형판(15) 및 게이트 블럭(16)의 내면에 부착하고 있는 경우, 벤틸레이션용 유로(36)로부터 가압유체가 캐비티(37) 내에 공급된다. 이로써, 성형품(41)은 상기 캐비티 형판(15) 및 게이트 블럭(16)의 내면으로부터 떨어져서 낙하한다. 여기서, 도시되지 않은 성형품 취출기를 사용하여, 성형품(41)을 낙하시키지 않고, 캐비티 형판(15) 및 게이트 블럭(16)의 내면으로부터 꺼낼 수도 있다.
다음으로, 성형기의 동작 시퀀스에 대하여 설명한다.
도 14는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 성형기의 제 1 동작 시퀀스를 나타낸 도면, 도 15는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 성형기의 제 2 동작 시퀀스를 나타낸 도면, 도 16은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 성형기의 제 3 동작 시퀀스를 나타낸 도면이다.
본 실시형태에 있어서, 성형기의 형체장치 및 사출장치(30)는, 제 1 동작 시퀀스에 있어서, 도 14에 나타낸 바와 같이 작동한다. 우선, 도 14(a)는, 형체장치에 의해서 가동금형(23)에 더해지는 형체력의 시간에 대응한 변화를 나타낸 것이고, 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 형체력의 크기를 나타내고 있다. 또한, 도 14(b)는, 가동금형(23)의 위치의 시간에 대응한 변화를 나타낸 것이고, 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 가동금형(23)의 위치를 나타내고 있다. 다만, 상기 종축은 가동금형(23)이 전진할수록, 즉, 고정금형(24)에 접근할수록 수치가 작아지도록 나타나 있다. 그리고 도 14(c)는, 사출장치(30)의 스크루(33)의 위치의 시간에 대응한 변화를 나타낸 것이고, 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 스크루(33)의 위치를 나타내고 있다. 여기서, 이 종축은 스크루(33)가 전진할수록, 즉, 사출노즐(32)에 접근할수록 수치가 작아지도록 나타나 있다. 또한, 도 14(a)∼(c)에 있어서, 시간을 나타낸 횡축의 스케일은 공통이다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 금형장치가 형개된 상태에 있어서, 형폐공정이 개시되면, 형체장치에 의해 더해지는 형체력이 상승하고, 가동금형(23)이 전진하여 고정금형(24)에 접근한다. 그리고 가동금형(23)이 고정금형(24)에 소정의 거리까지 접근한 시점, 즉 스트리퍼 플레이트(14)의 분리면과 캐비티 형판(15)의 분리면의 간극이 치수(b)가 된 시점에서, 형체장치의 작동이 일시 정지하여, 가동금형(23)의 움직임이 일시 정지한다.
이 시점에 있어서, 공압 실린더장치(73)가 작동하고, 밸브 게이트 핀(38)이 공압 실린더장치(73)의 방향으로 이동된다, 즉, 후퇴된다. 이로써, 밸브 게이트 핀(38)이 게이트 홀(39)을 개방한다. 그리고 그때까지 스크루(33)가 회전하여 용융성형재(42)의 계량공정을 계속하고 있던 사출장치(30)에 있어서, 사출공정이 개시되고, 스크루(33)가 전진된다. 이로써, 사출노즐(32)로부터 용융성형재(42)가 사출되고, 캐비티(37) 내로의 용융성형재(42)의 충전이 개시된다.
이 경우, 상기 스크루(33)를 전진시키는 움직임은, 도시되지 않은 제어장치에 의해서 제어되지만, 사출노즐(32)로부터 사출되는 용융성형재(42) 또는 캐비티(37) 내에 충전되는 용융성형재(42)의 압력이 소정치가 되도록 스크루(33)의 진퇴를 제어하는 복잡한 압력제어가 아니고, 용융성형재(42)의 압력과는 무관계로 전진하는 스크루(33)의 위치를 제어하는 간단한 위치제어가 행하여진다. 이로써, 소정량의 용융성형재(42)가 캐비티(37) 내에 충전된다.
한편, 이 용융성형재(42)의 충전이 계속되고 있는 동안에, 상기 형체장치가 작동을 재개하고, 형폐공정이 재개된다. 그리고 형폐공정이 계속되고 있는 동안에, 용융성형재(42)의 충전이 완료한다. 즉, 상기 캐비티(37) 내로, 충전될 모든 양의 용융성형재(42)가 충전된다. 그러면, 공압 실린더장치(73)가 작동하고, 밸브 게이트 핀(38)이 전진하여, 이 밸브 게이트 핀(38)의 선단이 게이트 홀(39)에 진입하여 이 게이트 홀(39)을 폐쇄한다. 여기서, 용융성형재(42)의 충전이 완료된 후에는, 상기 스크루(33)는 약간 후퇴된다. 이로써, 성형재 유로(28) 내에 잔존하는 용융성형재(42)의 양이 감소하므로, 캐비티(37) 내의 용융성형재(42)의 압력이 소정치 이상이 되고, 밸브 게이트 핀(38)이 게이트 홀(39)을 개방하여, 용융성형재(42)가 캐비티(37)로부터 성형재 유로(28)로 빠져 나온 경우, 빠져 나온 용융성형재(42)는 성형재 유로(28) 내에 수용된다.
계속해서, 스트리퍼 플레이트(14)의 분리면과 캐비티 형판(15)의 분리면이 접촉하여 형폐공정이 완료되어, 형체장치는 형체력을 증대시킨다. 그리고 상기 형폐공정에 의해서, 캐비티(37)의 용적이 수축되고, 이 캐비티(37) 내의 용융성형재(42)가 가압되어 압축된다. 이 때문에, 이 용융성형재(42)는 캐비티(37)의 전체에 널리 퍼지고, 캐비티(37) 전체에 용융성형재(42)가 충전된 상태가 된다. 더욱이, 형폐공정 후의 형체공정에 의해서도, 캐비티(37) 내의 용융성형재(42)가 가압되어 압축된다. 이 때문에, 이 용융성형재(42)는 캐비티(37)의 전체에 빠짐없이 널리 퍼지고, 캐비티(37) 내에 용융성형재(42)가 완전히 충전된 상태가 된다. 이 경우, 가동금형(23)은 약간 전진한다.
그리고 상기 형체장치는 증대시킨 형체력을 유지하고, 고압형체가 행하여진다. 다만, 고압형체에 있어서, 가동금형(23)은 전진하지 않고 정지하고 있다. 이로써, 용융성형재(42)는, 압축력을 받기 때문에, 내부에 있어서의 압력분포가 균등하게 되어, 성형재의 분자의 배향이 개선되고, 성형재의 광학특성이 향상하여, 금형표면의 전사성이 향상하고, 웰드라인이 저감하고, 성형재의 움푹패임이 방지되고, 잔류응력이 저감하고, 변형이 방지된다. 또한 캐비티(37) 내의 용융성형재(42)의 압력이 소정치 이상이 되면, 밸브 게이트 핀(38)이 게이트 홀(39)을 개방하고, 용융성형재(42)가 캐비티(37)로부터 성형재 유로(28)로 빠져나오도록 되어 있기 때문에, 금형장치나 형체장치가 손상되지도 않는다.
여기서, 도 15에 나타낸 바와 같이, 용융성형재(42)를 형폐공정의 일시정지 중에 충전하는 경우에 대하여 제 2 동작 시퀀스로 작동한다. 다만, 도 15(a)∼(c)는, 도 14(a)∼(c)와 마찬가지로, 형체장치에 의해서 가동금형(23)에 더해지는 형체력의 시간에 대응한 변화, 가동금형(23)의 위치의 시간에 대응한 변화, 및, 사출장치(30)의 스크루(33)의 위치의 시간에 대응한 변화를 각각 나타내고 있다.
제 2 동작 시퀀스에 있어서, 형폐공정이 개시되고 나서, 가동금형(23)의 움직임이 일시 정지하고, 캐비티(37) 내로의 용융성형재(42)의 충전이 개시될 때까지의 동작은, 도 14에 나타내는 제 1 동작 시퀀스와 마찬가지이다. 그러나 제 2 동작 시퀀스에 있어서는, 용융성형재(42)의 충전이 완료한 시점에서, 밸브 게이트 핀(38)의 선단이 게이트 홀(39)에 진입하여 이 게이트 홀(39)이 폐쇄됨과 함께, 형체장치가 작동을 재개하고, 형폐공정이 재개되도록 되어 있다.
다만, 형폐공정이 완료된 후의 동작은, 제 1 동작 시퀀스의 경우와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.
여기서, 도 16에 나타낸 바와 같이, 형폐공정 중에 일시 정지를 행하지 않고 용융성형재(42)를 충전하는 경우에 대하여 제 3 동작 시퀀스로 작동한다. 다만, 도 16(a)∼(c)는, 도 14의 (a)∼(c)와 마찬가지로, 형체장치에 의해서 가동금형(23)에 더해지는 형체력의 시간에 대응한 변화, 가동금형(23)의 위치의 시간에 대응한 변화, 및, 사출장치(30)의 스크루(33)의 위치의 시간에 대응한 변화를 각각 나타내고 있다.
제 3 동작 시퀀스에 있어서, 형폐공정이 개시되고 나서 형폐공정이 완료할 때까지의 동안, 형폐공정을 일시 정지시키지 않고 행한다. 그리고 형폐공정의 동안에, 용융성형재(42)의 충전을 완료시키고, 용융성형재(42)의 충전이 완료하면, 밸브 게이트 핀(38)의 선단이 게이트 홀(39)에 진입하여 이 게이트 홀(39)이 폐쇄된다.
다만, 형폐공정이 완료된 후의 동작은, 제 1 동작 시퀀스의 경우와 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.
다음으로, 실험결과에 대하여 설명한다.
도 17은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 성형품의 형상 및 치수를 나타낸 도면, 도 18은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 성형재의 압축량과 유동길이 및 성형품 높이와의 관계를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 발명자는, 본 실시형태에 있어서의 성형방법, 성형용 금형 및 성형기에 의해서, 도 17에 나타낸 바와 같은 형상 및 치수를 가지는 성형품(45)을 성형하는 실험을 실시하였다. 여기서, 이 성형품(45)은, 원형 개구를 가지는 바닥이 깊은 용기이다. 다만, 성형재는 미츠이 화학 주식회사(Mitsui Chemicals, Inc.) 제품의 레이시아(R)이고, LACEA(H-100J)라는 생분해성 수지이다. 여기서, 실험에 사용된 금형장치는, 상기 성형품(45)의 형상 및 치수에 대응하는 형상의 캐비티(37) 를 가지는 것이고, 최대 40[톤]의 형체력이 더해진다. 또한, 실험에 있어서는 상기 제 2 동작 시퀀스에 따라서 사출성형기를 동작시켰다.
그리고 상기 성형품(45)을 성형하는 경우에, 성형재의 압축량을 변화시켜서 성형한 실험결과가 도 18에 나타나 있다. 도면에 있어서 횡축은 성형재의 압축량[㎜]이고, 종축은 성형재의 유동길이[㎜] 및 성형된 성형품의 높이[㎜]이다. 여기서, 압축량은, 캐비티(37) 내로의 용융성형재(42)의 충전이 개시되는 시점, 즉, 가동금형(23)의 움직임이 일시 정지하고 있는 시점에 있어서의 스트리퍼 플레이트(14)의 분리면과 캐비티 형판(15)의 분리면의 거리이다. 또한, 유동길이는, 캐비티(37) 내를 용융성형재(42)가 유동한 거리의 최대길이이고, 구체적으로는, 도 1에 나타낸 바와 같은 캐비티(37)의 단면(斷面)에 있어서, 게이트 홀(39)로부터 가장 안쪽(도 1에 있어서의 좌측)까지 도달한 용융성형재(42)의 선단까지의 길이치수이다. 더욱이, 성형품의 높이는, 성형된 성형품(45)의 높이치수이다.
실험에 있어서는, 상기 성형재의 압축량을 변화시켜서 성형하고, 그때의 성형재의 유동길이 및 성형된 성형품(45)의 높이치수를 계측하여 기입하여, 도 18에 나타낸 바와 같은 그래프를 작성하였다. 이 그래프로부터, 압축량이 작으면, 캐비티(37) 내에 충전된 용융성형재(42)가 캐비티(37)의 안쪽까지 도달하지 않고, 성형품(45)의 높이치수가 짧아져 버리는 것을 알 수 있다. 그리고 압축량을 증가시키면, 상기 용융성형재(42)가 캐비티(37) 보다 안쪽까지 도달하도록 되어, 상기 압축량이 10[㎜] 이상이 되면, 상기 용융성형재(42)가 캐비티(37)의 가장 안쪽부분, 즉 인서트 링(17)까지 도달한다. 또한 성형품(45)의 높이치수도, 압축량을 증가시키면 증가하고, 상기 압축량이 10[㎜] 이상이 되면, 소정의 높이, 즉 49.5[㎜]가 되는 것을 알 수 있다. 다만, 상기 압축량이 12[㎜]가 되었을 때에 성형품(45)에 버가 발생한 것이 확인되었다.
이로부터, 압축량이 지나치게 적으면, 용융성형재(42)가 캐비티(37)의 협애(狹隘)부분을 통과할 수 없으므로, 캐비티(37)의 가장 안쪽부분에 위치하는 인서트 링(17)까지 도달할 수 없는 것을 알 수 있다. 이 경우, 도 17로부터 알 수 있는 바와 같이, 성형품(45)의 측벽부분의 두께가 0.35[㎜]이므로, 상기 캐비티(37)의 협애부분도 0.35[㎜] 정도의 간극밖에 없다. 이 때문에, 압축량이 지나치게 적으면 계량분의 성형재가 사출되지 않는 것과, 형폐공정에 의해서, 캐비티(37)의 용적이 거의 수축되지 않으므로, 이 캐비티(37)의 용융성형재(42)가 충분히 가압되고 압축되지 않는다. 이 때문에, 이 용융성형재(42)는 캐비티(37)의 안쪽까지 도달할 수 없게 된다.
또한, 압축량이 너무 많으면, 용융성형재(42)가 인서트 링(17)의 돌출부와 인서트 링 수납홈(18) 사이에 진입하고, 더욱이, 상기 인서트 링(17)의 외측에 위치하는 스트리퍼 플레이트(14)의 분리면과 캐비티 형판(15)의 분리면의 간극에 진입하여 버리는 것을 알 수 있다. 다만, 상기 인서트 링(17)의 형상을 원형으로 하였지만, 타원 또는 다각형의 형상이어도 좋다.
이와 같이, 도 17에 나타낸 바와 같은 형상 및 치수를 가지는 성형품(45)을 성형하는 경우에는, 압축량이 10∼12[㎜] 정도, 즉 성형품(45)의 측벽부분 두께의 29∼34배 정도가 적달하다는 것을 알 수 있다.
다만, 성형품(45)의 측벽부분의 두께가 보다 작은 값인 경우, 캐비티(37)에 있어서 상기 측벽부분에 대응하는 협애부분의 간극도 보다 좁아지고, 용융성형재(42)가 상기 협애부분을 통과하기 위해서 필요한 압력은 압력은 보다 커진다. 따라서, 성형품(45)의 측벽부분의 두께가 작은 값인 경우, 압축량은 성형품(45)의 측벽부분 두께의 100배 정도까지의 수치가 적절하다. 한편, 성형품(45)의 측벽부분의 두께가 큰 값인 경우, 캐비티(37)에 있어서 상기 측벽부분에 대응하는 협애부분의 간극이 넓어지고, 용융성형재(42)가 상기 협애부분을 통과하기 위해서 필요한 압력은 작아진다. 따라서 성형품(45)의 측벽부분의 두께가 큰 값인 경우, 압축량은 성형품(45)의 측벽부분 두께의 3배 정도의 수치가 적절하다. 이로부터, 압축량은, 성형품(45) 두께의 3∼100배 정도가 적절하다는 것을 알 수 있다.
다음으로, 종래기술과의 비교예에 대하여 설명한다.
도 19는, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 성형품의 형상과 종래의 성형방법에 의한 성형품을 비교하는 제 1 사진, 도 20은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 사출압력의 변화를 나타낸 그래프와 종래의 성형방법에 있어서의 압력의 변화를 나타낸 그래프, 도 21은, 본 발명의 제 1 실시형태에 있어서의 성형품의 형상과 종래의 성형방법에 의한 성형품을 비교하는 제 2 사진이다.
본 발명의 발명자는, 성형재로서 생분해성 수지를 사용하고, 도 17에 나타낸 성형품(45)에 근사한 형상 및 치수를 가지는 성형품을 본 실시형태에 있어서의 성형방법, 성형용 금형 및 성형기에 의해서 성형함과 함께, 종래의 성형방법, 성형용 금형 및 성형기에 의해서 성형하였다.
도 19에 있어서, 가장 우측에 나타내고 있는 것이 본 실시형태에 있어서의 성형방법, 성형용 금형 및 성형기에 의해서 성형된 성형품이고, 가장 좌측에 나타내고 있는 것이 종래의 성형방법, 성형용 금형 및 성형기에 의해서 성형된 성형품이다. 다만, 중앙에 나타내고 있는 것은, 본 실시형태에 있어서의 성형방법, 성형용 금형 및 성형기에 의해서 압축을 행하지 않고 고화된 성형재이고, 컴프레션공정에 들어가기 전의 성형재의 형상을 나타낸 것이다.
이 경우, 생분해성 수지로서 폴리 유산(polylactic resin)으로 이루어지는 것을 사용하였다. 구체적으로는, 미츠이 화학 주식회사 제품의 레이시아(R)이고, LACEA(H-100J)라고 하는 제품이다. 그리고 본 실시형태에 있어서의 성형방법, 성형용 금형 및 성형기에 의해서 성형된 성형품은, 마가린용기이고, 직경 : 110[㎜], 높이 : 55[㎜], 측벽부분의 두께 : 0.40[㎜], 유동길이/두께비로서의 L/T : 250이다. 이 경우도, 상기 제 2 동작 시퀀스에 따라서 사출성형기를 동작시켰다.
그리고 도 19에 나타낸 바와 같은 성형품을 성형하는 경우에 있어서의 사출성형기의 사출압력의 시간적 변화가 도 20에 나타나 있다. 도 20(a)는, 본 실시형태에 있어서의 성형방법, 성형용 금형 및 성형기에 의해서 성형품을 성형하는 경우에 있어서의 사출성형기의 사출압력의 시간적 변화를 나타내고, 도 20(b)는, 종래의 성형방법, 성형용 금형 및 성형기에 의해서 성형품을 성형하는 경우에 있어서의 사출성형기의 사출압력의 시간적 변화를 나타내고 있다.
도 19 및 도 20으로부터, 종래의 성형방법, 성형용 금형 및 성형기에 의해서 성형품을 성형하는 경우, 사출압력을 상당히 고압(최고사출압 : 149.6[Mpa])로 하 여도, 완전한 형상의 성형품을 얻을 수 없는 것에 반하여, 본 실시형태에 있어서의 성형방법, 성형용 금형 및 성형기에 의해서 성형품을 성형하는 경우, 사출압력이 고압(최고사출압 : 29.5[Mpa])이더라도, 완전한 형상의 성형품을 얻을 수 있다,라고 하는 것을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 발명자는, 성형재로서 식물성 섬유를 포함하는 수지와 혼합한 식물성 섬유 함유재를 사용하고, 다른 성형품을 본 실시형태에 있어서의 성형방법, 성형용 금형 및 성형기에 의해서 성형함과 함께, 종래의 성형방법, 성형용 금형 및 성형기에 의해서 성형하였다.
도 21에 있어서, 가장 우측에 나타나 있는 것이 본 실시형태에 있어서의 성형방법, 성형용 금형 및 성형기에 의해서 성형된 성형품이고, 가장 좌측에 나타나 있는 것이 종래의 성형방법, 성형용 금형 및 성형기에 의해서 성형된 성형품이다. 다만, 중앙에 나타나 있는 것은, 본 실시형태에 있어서의 성형방법, 성형용 금형 및 성형기에 의해서 압축을 행하지 않고 고화된 성형재이고, 컴프레서 공정에 들어가기 전의 성형재의 형상을 나타낸 것이다.
이 경우, 식물성 섬유 함유재로서 페이퍼 리치(paper-rich)재료, 즉 종이와 수지를 혼합한 재료로서, 수지의 비율이 50[％] 미만인 것을 성형재로서 사용하였다. 다만, 이 성형재의 MFR(멜트 플로 레이트; melt flow rate)는 2.0이다. 그리고 본 실시형태에 있어서의 성형방법, 성형용 금형 및 성형기에 의해서 성형된 성형품은, 디저트 컵이고, 직경 : 90[㎜], 높이 : 55[㎜], 측벽부분의 두께 : 0.60[㎜], 유동길이/두께비로서의 L/T : 130이다. 이 경우도, 상기 제 2 동작 시퀀스에 따라 서 사출성형기를 동작시켰다.
도 21로부터, 성형재로서 식물성 섬유 함유재를 사용한 경우, 종래의 성형방법, 성형용 금형 및 성형기에서는 성형품을 얻을 수 없는 것에 반하여, 본 실시형태에 있어서의 성형방법, 성형용 금형 및 성형기에서는, 완전한 형상의 성형품을 얻을 수 있다, 라고 하는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 가동금형(23)과 고정금형(24)의 분리면이 서로 떨어진 상태로 캐비티(37) 내에 용융성형재(42)를 충전하고, 그 후, 형폐 및 형체를 행하도록 되어 있다.
이 때문에, 형폐에 의해서 캐비티(37)의 용적이 크게 수축되고, 이 캐비티(37) 내의 용융성형재(42)는, 큰 압력을 받으므로, 성형재가 환경 저부하 재료이더라도, 캐비티(37)에 있어서 성형품(41, 45)의 측벽부분에 대응하는 협애부분을 통과하여, 캐비티(37)의 안쪽까지 도달한다. 그리고 용융성형재(42)는 캐비티(37)의 전체에 빠짐없이 널리 퍼지고, 캐비티(37) 내에 용융성형재(42)가 완전하게 충전된 상태가 된다. 더욱이, 용융성형재(42)는, 압축력을 받으므로, 내부에 있어서의 압력분포가 균등해지고, 성형재의 분자의 배향이 개선되고, 금형표면의 전사성이 향상하고, 성형재의 움푹패임이 방지되고, 잔류응력이 저감하고, 변형이 방지된다.
따라서, 입체적인 형상을 가지고 측벽이 박육화된 바닥이 깊은 오목 형상의 용기와 같은 형상을 가지고 있어도, 성형성이 나쁜 환경 저부하 재료인 성형재에 의한 성형품을 단시간에 고정밀도로 성형할 수 있다.
또한 성형품에 있어서의 게이트로부터의 성형재의 유동길이(L)와 성형품의 두께(T)의 유동길이/두께비로서의 L/T를 크게 할 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, 유동길이/두께비로서의 L/T가, 예컨대 30∼300이더라도, 성형된 성형품의 압력분포, 성형재의 분자의 배향, 성형재의 움푹패임 등을 문제없이 성형할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대하여 설명한다. 다만, 상기 제 1 실시형태와 같은 구성을 가지는 것 및 동일한 동작에 대해서는, 그 설명을 생략한다.
도 22는 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 레이블의 사시도, 도 23은 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고 형개된 상태를 나타낸 것이다.
본 실시형태에 있어서는, 도 22에 나타낸 바와 같은 레이블(46, 47)을 상기 성형품(41)의 성형과 동시에 점착하는 인몰드 레이블링(in-mold-labeling)을 행한다. 이 경우, 상기 레이블(46, 47)에는 문자, 모양 등이 미리 인쇄되어, 레이블(46)은 성형품(41)의 측벽과 마찬가지의 곡면을 가지고, 레이블(47)은 성형품(41)의 저면과 마찬가지의 형상을 가지지만, 사출노즐(32)로부터 사출된 용융성형재(42)가 통과하는 구멍이 형성되어 있다. 다만, 상기 레이블(46, 47)은, 어느 한쪽만을 사용하여도 좋지만, 여기서는, 양쪽 사용한 경우에 대해서 설명한다.
그리고 성형을 개시하기 전에, 도 23에 나타낸 바와 같이, 형개된 상태의 금형장치 내에 상기 레이블(46, 47)을 설치한다. 이 경우, 레이블(46)은 캐비티 형판(15)의 내면에 설치되고, 레이블(47)은 게이트 블럭(16)의 금형 코어(12)와의 대향면에 설치된다.
본 실시형태에 있어서는, 캐비티 형판(15) 및 게이트 블럭(16)의 내부에는, 한쪽 끝이 캐비티 형판(15)의 내면 및 게이트 블럭(16)의 금형 코어(12)의 대향면에 연결되어 통하고, 다른쪽 끝이 캐비티 형판(15)의 외벽에 연결되어 통하는 레이블 흡인용 유로(48)가 형성되어 있다. 이 레이블 흡인용 유로(48)의 상기 다른쪽 끝은, 진공펌프 등의 도시되지 않은 흡인장치에 접속되고, 레이블 흡인용 유로(48)의 한쪽 끝으로부터 공기를 흡인하도록 되어 있다. 이로써, 도 23에 나타낸 바와 같이, 레이블(46)은 캐비티 형판(15)의 내면에 흡인되어 부착하고, 레이블(47)은 게이트 블럭(16)의 금형 코어(12)와의 대향면에 흡인되어 부착한다. 다만, 상기 레이블 흡인용 유로(48)는 상기 제 1 실시형태에 있어서 설명한 이젝트용 유로(35)와 겸용할 수도 있다.
계속해서, 상기 제 1 실시형태에 있어서 설명한 바와 같이, 형폐, 용융성형재(42)의 충전, 형체 등이 행하여지고, 성형품(41)이 성형된다. 이로써, 레이블(46) 및 레이블(47)이 일체적으로 점착된 도시되지 않은 성형품(41)을 성형할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 대하여 설명한다. 다만, 상기 제 1 실시형태와 같은 구성을 가지는 것 및 동일한 동작에 대해서는, 그 설명을 생략한다.
도 24는 본 발명의 제 3 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고 용융성형재가 충전되는 상태를 나타낸 도면이다.
본 실시형태에 있어서는, 가동금형(23)의 스트리퍼 플레이트(14)의 분리면에 인서트 링(17)의 기부가, 볼트, 접시머리나사 등의 고정수단에 의해서 착탈가능하 게 고정되어 있다. 그리고 상기 인서트 링(17)의 돌출부는 캐비티 형판(15)의 분리면을 향해서 돌출하고 있다. 다만, 상기 스트리퍼 플레이트(14)의 분리면에는, 도면에 나타낸 바와 같이, 홈이 형성되고, 이 홈에 상기 인서트 링(17)의 기부가 수납되도록 되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 캐비티 형판(15)의 분리면에는, 링 형상의 오목홈인 인서트 링 수납홈(18)이 형성되고, 도면에 나타낸 바와 같이, 이 인서트 링 수납홈(18)에 상기 인서트 링(17)의 돌출부가 끼워맞춰지도록 되어 있다. 그리고 상기 인서트 링(17) 및 인서트 링 수납홈(18)은, 상기 가동금형(23) 및 고정금형(24)의 분리면에 형성된 요철과 마찬가지로, 캐비티(37) 내에 충전된 용융성형재(42)가 상기 분리면의 간극으로부터 빠져나와 버가 발생하여 버리는 것을 방지함과 함께, 인서트 링(17)의 내주면에서 성형품의 상기 플랜지(flange)의 단면(端面)을 규제하는 역할도 가진다.
다음으로, 본 발명의 제 4 실시형태에 대하여 설명한다. 다만, 상기 제 1∼제 3 실시형태와 같은 구성을 가지는 것 및 동일한 동작에 대해서는, 그 설명을 생략한다.
도 25는 본 발명의 제 4 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고 용융성형재가 충전되는 상태를 나타낸 도면이다.
본 실시형태에 있어서는, 고정금형(24)의 캐비티 형판(15)의 분리면에 링 형상의 돌출부(17a)가 일체적으로 형성되어 있다. 그리고 상기 링 형상의 돌출부(17a)는 스트리퍼 플레이트(14)의 분리면을 향하여 돌출하고 있다.
또한, 상기 스트리퍼 플레이트(14)의 분리면에는, 링 형상의 오목홈인 링 수납홈(18)이 형성되고, 도면에 나타낸 바와 같이, 이 링 수납홈(18)에 상기 링 형상의 돌출부(17a)가 끼워맞춰지도록 되어 있다. 그리고 상기 링 형상의 돌출부(17a) 및 링 수납홈(18)은, 상기 가동금형(23) 및 고정금형(24)의 분리면에 형성된 요철과 마찬가지로, 캐비티(37) 내에 충전된 용융성형재(42)가 상기 분리면의 간극으로부터 빠져나와 버가 발생하여 버리는 것을 방지함과 함께, 링 형상의 돌출부(17a)의 내주면에서 성형품의 상기 플랜지의 단면(端面)을 규제하는 역할도 가진다.
다음으로, 본 발명의 제 5 실시형태에 대하여 설명한다. 다만, 상기 제 1 내지 제 4 실시형태와 같은 구성을 가지는 것 및 동일한 동작에 대해서는, 그 설명을 생략한다.
도 26은, 본 발명의 제 5 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고 용융성형재가 충전되는 상태를 나타낸 도면이다.
본 실시형태에 있어서는, 고정금형(24)의 캐비티 형판(15)의 분리면에 있어서의 외연부(外緣部)에 볼록부(17b)가 일체적으로 형성되어 있다. 그리고 이 볼록부(17b)는 스트리퍼 플레이트(14)의 분리면을 향하여 돌출하고 있다.
또한, 이 스트리퍼 플레이트(14)의 분리면에 있어서의 외연부에는, 오목부(18a)가 형성되고, 도면에 나타낸 바와 같이, 이 오목부(18a)에 상기 볼록부(17b)가 끼워맞춰지도록 되어 있다. 그리고 상기 볼록부(17b) 및 오목부(18a)는, 인로우 결합(tongue-and-groove joint)하므로, 캐비티(37) 내에 충전된 용융성형재(42)가 상기 분리면의 간극으로부터 빠져나와 버가 발생하여 버리는 것을 방지함과 함께, 볼록부(17b)의 내주면에서 성형품의 상기 플랜지의 단면(端面)을 규제하는 역할도 가진다.
다음으로, 본 발명의 제 6 실시형태에 대하여 설명한다. 다만, 상기 제 1 내지 제 5 실시형태와 같은 구성을 가지는 것 및 동일한 동작에 대해서는, 그 설명을 생략한다.
도 27은 본 발명의 제 6 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고 용융성형재가 충전되는 상태를 나타낸 도면이다.
본 실시형태에 있어서는, 도 22에 나타낸 바와 같은 레이블(46, 47)을 상기 성형품(41)의 성형과 동시에 점착하는 인몰드 레이블링을 행한다. 이 경우, 상기 레이블(46, 47)에는 문자, 모양 등이 미리 인쇄되고, 레이블(46)은 성형품(41)의 측벽과 마찬가지의 곡면을 가지고, 레이블(47)은 성형품(41)의 저면과 마찬가지의 형상을 가지지만, 사출노즐(32)로부터 사출된 용융성형재(42)가 통과하는 구멍이 형성되어있다. 다만, 상기 레이블(46, 47)은, 어느 한쪽만을 사용하여도 좋지만, 여기서는 양쪽 사용한 경우에 대해서 설명한다.
그리고 성형을 개시하기 전에, 도 27에 나타낸 바와 같이, 형개된 상태의 금형장치 내에 상기 레이블(46, 47)을 설치한다. 이 경우, 레이블(46)은 캐비티 형판(15)의 내면에 설치되고, 레이블(47)은 게이트 블럭(16)의 금형 코어(12)와의 대향면에 설치된다.
본 실시형태에 있어서는, 코어 압판(13)과 스트리퍼 플레이트(14) 사이에 스프링(81)이 설치되고, 상기 코어 압판(13)과 스트리퍼 플레이트(14)의 간극을 밀어 서 넓어지도록 되어 있다. 그리고 상기 스프링(81)의 미는 힘에 의해서, 스트리퍼 플레이트(14)가 고정금형(24)의 방향으로 이동되므로, 형폐 행정이 비교적 짧은 단계에 있어서, 도 27에 나타낸 바와 같이, 상기 스트리퍼 플레이트(14)의 분리면이 캐비티 형판(15)의 분리면에 접근하다. 이로써, 캐비티(37) 내에 충전된 레이블(46)은, 스트리퍼 플레이트(14)에 의해서 게이트 블럭(16) 방향으로 밀리므로, 캐비티 형판(15)의 내면에 흡인되어 부착한다.
여기서, 캐비티 형판(15) 및 게이트 블럭(16)의 내부에는, 한쪽 끝이 캐비티 형판(15)의 내면 및 게이트 블럭(16)의 금형 코어(12)와의 대향면에 연결되어 통하고, 다른쪽 끝이 캐비티 형판(15)의 외벽에 연결되어 통하는 레이블 흡인용 유로가 형성되어 있어도 좋다. 이 경우, 이 레이블 흡인용 유로의 다른쪽 끝은, 진공펌프 등의 흡인장치에 접속되고, 레이블 흡인용 유로의 한쪽 끝으로부터 공기를 흡인한다. 이 경우, 레이블(46)은 캐비티 형판(15)의 내면에 흡인되어 부착하고, 레이블(47)은 게이트 블럭(16)의 금형 코어(12)와의 대향면에 흡인되어 부착한다.
계속해서, 상기 제 2 실시형태에 있어서 설명한 바와 같이, 형폐, 용융성형재(42)의 충전, 형쳬 등이 행하여지고, 성형품(41)이 성형된다. 이로써, 레이블(46) 및 레이블(47)이 측벽 및 저면에 일체적으로 점착된 도시되지 않은 성형품(41)을 성형할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제 7 실시형태에 대하여 설명한다. 다만, 상기 제 1 내지 제 6 실시형태와 같은 구성을 가지는 것 및 동일한 동작에 대해서는, 그 설명을 생략한다.
도 28은, 본 발명의 제 7 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고 형폐된 상태를 나타낸 도면, 도 29는, 본 발명의 제 7 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고 형개된 상태를 나타낸 도면이다.
본 실시형태에 있어서는, 고정플래튼(22)의 금형장착면 측에 실린더장치(82)가 설치되고, 캐비티 형판(15)을 가동금형(23)의 방향으로 이동시킬 수 있도록 되어 있다. 여기서, 상기 실린더장치(82)는, 가압공기 또는 가압유에 의해서 작동시키는 것이고, 고정플래튼(22)의 금형장착면 측에 장착된 실린더 유닛(82c), 이 실린더 유닛(82c) 내에 설치된 피스톤(82a), 기부가 이 피스톤(82a)에 고정되고, 선단이 캐비티 형판(15)에 고정된 피스톤 로드(82b)를 구비한다. 그리고 상기 실린더장치(82)가 작동하고 있지 않은 경우, 도 28에 나타낸 바와 같이, 캐비티 형판(15), 게이트 블럭(16) 및 고정플래튼(22)은 서로 밀착한 상태로 되어 있다.
여기서, 상기 캐비티 형판(15) 및 게이트 블럭(16)에 있어서의 캐비티(37)를 구성하는 면의 서로 대향하는 위치에는, 언더컷(undercut)으로서의 오목부(15a) 및 오목부(16a)가, 각각 형성되어 있다. 이 때문에, 성형품(41)에는, 도 24에 나타낸 바와 같이, 금형장치의 개폐방향에 대하여 수직인 방향으로 돌출하는 언더컷으로서의 볼록부(41a)가 형성된다.
그리고 도 28에 나타낸 바와 같이 형폐되고, 계속해서 형체되어서, 용융성형재(42)가 어느 정도 냉각되어 고화하고, 성형품(41)이 형성되면 형개가 행하여진다. 이 경우, 상기 실린더장치(82)가 작동하고, 도 29에 나타낸 바와 같이, 캐비티 형판(15)이 가동금형(23)의 방향으로 이동된다. 이 때문에, 상기 캐비티 형판(15) 및 게이트 블럭(16)에 있어서의 캐비티(37)를 구성하는 면의 오목부(15a) 및 오목부(16a)의 위치가, 금형장치의 개폐방향에 관하여 어긋나므로, 성형품(41)의 볼록부(41a)는, 성형품(41) 자체가 탄성 변형함으로써, 상기 오목부(15a) 및 오목부(16a)에 끼워넣어진 상태로부터, 매끄럽게 벗어날 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 캐비티 형판(15)을 금형장치의 개폐방향으로 이동시킬 수 있으므로, 캐비티 형판(15) 및 게이트 블럭(16)에 있어서의 캐비티(37)를 구성하는 면에 언더컷이 형성되어 있는 경우이더라도, 성형품(41)에 손상을 주지 않고, 형개를 행하여 성형품(41)을 꺼낼 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제 8 실시형태에 대하여 설명한다. 다만, 상기 제 1 내지 제 7 실시형태와 같은 구성을 가지는 것 및 동일한 동작에 대해서는, 그 설명을 생략한다.
도 30은, 본 발명의 제 8 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고 용융성형재가 충전되는 상태를 나타낸 도면이다.
본 실시형태에 있어서, 12'는 도시되지 않은 고정플래튼의 금형장착면에 장착된 고정금형(24)의 금형코어, 13'는 이 금형 코어(12')를 장착하기 위한 코어 압판, 및 14'는 이 코어 압판(13')에 장착된 스트리퍼 플레이트이다. 또한, 15'는 도시되지 않은 가동플래튼의 금형장착면에 장착된 고정금형(24)의 캐비티 형판이고, 16'는 이 캐비티 형판(15')의 내부에 끼워넣어진 게이트 블럭이다. 그리고 도면에 나타낸 바와 같이, 형폐한 상태에 있어서, 상기 금형 코어(12') 및 스트리퍼 플레이트(14')와, 캐비티 형판(15') 및 게이트 블럭(16')의 사이에 성형품의 형상을 가 지는 캐비티(37')가 형성된다. 또한 금형 코어(12')에는, 가열장치(84)를 구비하는 핫러너(83)가 설치되는 러너 홀(12a)이 형성된다. 여기서, 상기 가열장치(84)는, 예컨대 전기식 히터로 이루어지고, 성형재 유로(28)를 유통하는 용융성형재(42)를 가열한다.
그리고 형폐행정에 있어서는, 도시되지 않은 사출노즐로부터 사출된 용융성형재(42)가, 성형재 유로(28)를 지나서 형폐행정 도중의 상태에 있어서의 금형 코어(12')와 게이트 블럭(16') 사이의 캐비티(37') 내에 충전된다. 그리고 소정량의 용융성형재(42)가 캐비티(37') 내에 충전되면, 밸브 게이트 핀(38)이 전진하여, 도 30에 나타낸 바와 같이, 밸브 게이트 핀(38)의 선단이 게이트 홀(39)에 진입하여 이 게이트 홀(39)을 폐쇄한다.
이 경우, 금형장치의 형폐방향에 대해서 거의 수직인 저부의 전체에는 용융성형재(42)가 충전되지만, 금형장치의 개폐방향에 대해서 경사지는 측벽부의 게이트 홀(39)로부터 떨어진 부분에는 용융성형재(42)가 충전되어 있지 않다. 즉, 소정량의 용융성형재(42)의 충전 완료시에, 상기 측벽부의 적어도 일부에는 용융성형재(42)가 충전되어 있지 않도록 되어 있다.
도 30에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 있어서, 상기 캐비티(37')는, 상기 저부가 가동플래튼 근방(도면에 있어서의 좌측)에 위치하고, 측벽부의 게이트 홀(39)로부터 떨어진 부분은 상기 저부 보다도 고정플래튼 근방(도면에 있어서의 우측)에 위치하고 있다. 이 때문에, 상기 게이트 홀(39)은 성형품인 용기의 저부에 있어서의 내측의 면에 대응하는 위치가 된다. 이로써, 상기 용기의 저부에 있어서 의 외측의 면은, 게이트 홀(39)의 흔적이 남지 않고, 매끄러운 면이 되므로, 인쇄 등의 방법에 의해서 모양과 같은 장식을 실시할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제 9 실시형태에 대해서 설명한다. 다만, 상기 제 1 내지 제 8 실시형태와 같은 구성을 가지는 것과 동일한 동작에 대해서는, 그 설명을 생략한다.
도 31은, 본 발명의 제 9 실시형태에 있어서의 금형장치의 단면도이고 용융성형재가 충전되는 상태를 나타낸 도면이다.
본 실시형태에 있어서는, 가동금형(23)의 금형 코어(12)에 있어서의 고정금형(24)의 게이트 블럭(16)과 대향하는 면에는, 볼록부(12b)가 일체적으로 형성되고, 이 볼록부(12b)는 상기 게이트 블럭(16)을 향하여 돌출하고 있다. 또한, 상기 게이트 블럭(16)에 있어서의 금형 코어(12)와 대향하는 면에는, 오목부(16b)가 형성되고, 이 오목부(16b)에 상기 볼록부(12b)가 끼워맞춰지도록 되어 있다. 다만, 상기 볼록부(12b) 및 오목부(16b)의 수는, 단수이어도 복수이어도 좋다.
이로써, 성형품인 용기의 저부에는, 상기 볼록부(12b)에 대응하는 위치에 관통공이 형성된다. 이 때문에, 본 실시형태는, 화분받침과 같이, 저부에 관통공을 구비하는 용기의 성형에 적합하다.
여기서, 상기 실시형태에 있어서는, 형체장치를 유압식으로 설명하였지만 전동의 형체장치 쪽이 바람직하다. 또한, 가동플래튼이 횡방향(수평방향)으로 이동하는 횡치형의 사출성형기에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 성형방법, 성형용 금형 및 성형기는, 가동플래튼이 종방향(수직방향)으로 이동하는 종치형 사출성형기에도 적용할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 성형방법, 성형용 금형 및 성형기는, 사출성형기의 외에, 다이캐스트 머신(die casting machine), IJ 밀봉 프레스(IJ sealing press) 등의 성형기에도 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지에 근거하여 다양하게 변형시키는 것이 가능하고, 이들을 본 발명의 범위에서 배제하는 것은 아니다.
예컨대, 본 발명은, 가동금형의 분리면과 고정금형의 분리면이 서로 떨어진 상태에서 캐비티 내에 성형재를 충전하고, 성형품의 두께의 3∼100배와 같은 압축량만큼 상기 가동금형을 전진시키고, 이 가동금형의 분리면을 상기 고정금형의 분리면에 밀어내어 상기 성형품을 성형하는 것을 특징으로 하는 성형방법을 포함하는 것이다.
또한, 상기 성형품의 두께가 1.5∼3.0[㎜]인 경우, 상기 압축량을 3∼10배로 하고, 상기 성형품의 두께가 0.2∼1.5[㎜]인 경우, 사기 압축량을 10∼100배로 하는 상기 성형방법을 포함하는 것이다.
또한, 상기 성형품은, 측벽이 박육화된 바닥이 깊은 오목 형상의 용기 형상을 가지는 상기 성형방법을 포함하는 것이다.
또한, 상기 압축량은, 상기 측벽의 두께 및 상기 성형재의 점도에 근거하여 결정되는 상기 성형방법을 포함하는 것이다.
또한, 상기 가동금형을 전진시킬 때에, 상기 고정금형에 형성된 게이트 홀을 게이트 핀으로 막는 상기 성형방법을 포함하는 것이다.
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 성형방법에 있어서는, 금형장치의 형폐공정 종료 전에 상기 금형장치의 캐비티 내로의 성형재의 충전을 개시하고, 상기 형폐공정 종료 전에 소정량의 상기 성형재의 충전을 완료하고, 상기 형폐공정 종료 후에 상기 금형장치의 형체공정을 행하여 환경 저부하 재료로 이루어지는 성형품을 성형한다.
이 경우, 형폐에 의해서 캐비티의 용적이 크게 수축되고, 이 캐비티 내의 성형재는, 큰 압력을 받기 때문에, 성형성이 나쁘더라도, 캐비티의 안쪽까지 도달한다. 그리고 성형재는 캐비티의 전체에 빠짐없이 널리 미치고, 캐비티 내에 성형재가 완전하게 충전된 상태가 된다. 또한, 성형재는, 압축력을 받기 때문에, 내부에 있어서의 압력분포가 균등해지고, 성형재의 분자의 배향이 개선되고, 금형표면의 전사성이 향상하고, 성형재의 움푹패임이 방지되고, 잔류응력이 저감하고, 변형이 방지된다.
따라서 입체적인 형상을 가지고 측벽이 박육화된 바닥이 깊은 오목 형상의 용기와 같은 형상을 가지는 성형품이더라도, 환경 저부하 재료로 이루어지는 성형품을 단시간에 고정밀도로 성형할 수 있다.
더욱이, 형폐공정 종료 전에 소정량의 성형재의 충전을 완료하므로, 성형재의 충전압을 제어할 필요가 없다. 그 때문에, 성형재의 충전압과는 무관계로 사출장치의 스크루위치를 제어할 수 있고, 사출장치의 제어가 용이하게 된다.
다른 성형방법에 있어서는, 더욱이 상기 스크루를 전진시켜서 상기 소정량의 성형재를 충전하고, 이 소정량의 성형재의 충전 완료 후에 상기 스크루를 후퇴시켜 서 보압을 조정하고, 상기 캐비티 내의 성형재의 역류량을 제어한다.
이 경우, 성형재 유로 내에 잔존하는 성형재의 양이 감소하므로, 캐비티 내의 성형재의 압력이 소정치 이상이 되고, 성형재가 캐비티로부터 성형재 유로에 빠져나와도, 빠져나온 성형재는 성형재 유로 내에 수용된다.
성형용 금형에 있어서는, 분리면을 구비하는 고정금형과, 이 고정금형의 분리면에 밀려서 밀착하는 분리면을 구비하고, 상기 고정금형에 대하여 전진하는 가동금형과, 상기 분리면의 한쪽에 고정되는 기부 및 돌출부를 구비하는 인서트 링과, 상기 분리면의 다른쪽에 형성되고, 상기 인서트 링의 돌출부를 수납하는 링 형상의 오목홈을 가지고, 환경 저부하 재료의 성형에 사용한다.
이 경우, 캐비티 내에 충전된 용융성형재가 상기 분리면의 간극으로부터 빠져나오지 않으므로, 버가 발생하여 버리는 일은 없다.
성형품에 있어서는, 상기 성형방법에 의해서 성형되었다.
이 경우, 내부에 있어서의 압력분포가 균등하고, 성형재의 분자의 배향이 양호하고, 금형표면이 양호하게 전사되어, 성형재의 움푹패임이 없고, 잔류응력이 낮고, 변형되지 않은 환경 저부하 재료로 이루어지는 성형품을 얻을 수 있다.
다른 성형품에 있어서는, 사출성형기에 의해 성형된 박육화된 오목 형상의 용기이고, 두께가 0.2∼1.0[㎜]이고, 환경 저부하 재료로 이루어진다.
이 경우, 박육화된 고정밀도의 용기를 단시간에 얻을 수 있다.
더욱이 상기 성형품에 있어서는, 오목 형상의 용기인 환경 저부하 재료로 이루어지는 성형품으로서, 상기 용기의 L/T(L : 성형품에 있어서의 게이트로부터의 성형재의 유동길이, T : 성형품의 두께)는, 30∼300이다.
이 경우, 입체적인 형상을 가지고, 박육화된 고정밀도의 용기를 얻을 수 있다.
성형방법에 있어서는, 금형장치의 형폐공정 종료 전에, 형폐상태에 있어서, 상기 금형장치의 개폐방향에 대해서 거의 수직인 저부 및 상기 개폐방향에 대해서 경사지는 박육화된 측벽부를 구비하는 캐비티 내로의 성형재의 충전을 개시하고, 상기 형폐공정 종료 전에, 상기 측벽부의 적어도 일부에는 상기 성형재가 충전되어 있지 않은 상태에서, 상기 캐비티 내로의 소정량의 성형재의 충전을 완료하고, 상기 형폐공정 종료 후에, 상기 금형장치의 형체공정을 행하여 환경 저부하 재료로 이루어지는 성형품을 성형한다.
이 경우, 형폐에 의해서 캐비티의 용적이 크게 수축되고, 이 캐비티 내의 성형재는, 큰 압력을 받으므로, 환경 저부하 재료이더라도, 캐비티의 안쪽까지 도달한다. 그리고 측벽부가 금형장치의 개폐방향에 대해서 경사지고 있기 때문에, 웨지효과가 발생하여, 성형재가 캐비티의 전체에 빠짐없이 널리 퍼지고, 캐비티 내의 성형재가 완전하게 충전된 상태가 된다. 또한, 성형재는, 압축력을 받기 때문에, 내부에 있어서의 압력분포가 균등해지고, 성형재의 분자의 배향이 개선되고, 금형표면의 전사성이 향상하고, 성형재의 움푹패임이 방지되고, 성형품의 잔류응력이 저감하고, 변형이 방지된다.
따라서, 입체적인 형상을 가지고 측벽이 박육화된 바닥이 깊은 오목 형상의 용기와 같은 형상을 가지는 성형품이더라도, 환경 저부하 재료로 이루어지는 성형 품을 단시간에 고정밀도로 성형할 수 있다.
더욱이, 형폐공정 종료 전에 소정량의 성형재의 충전을 완료하므로, 성형재의 충전압을 제어할 필요가 없다. 이 때문에, 성형재의 충전압에 무관계로 사출장치의 스크루위치를 제어할 수 있고, 사출장치의 제어가 용이하게 된다.
다른 성형방법에 있어서는, 더욱이, 상기 캐비티 내에 레이블을 장전(裝塡)하여, 인몰드 레이블 성형을 행한다.
이 경우, 레이블이 일체적으로 점착된 성형품을 용이하게 성형할 수 있다.
다른 성형용 금형에 있어서는, 분리면을 구비하는 고정금형과, 이 고정금형의 분리면으로 밀려서 밀착하는 분리면을 구비하고, 상기 고정금형과의 사이에, 형폐상태에 있어서, 개폐방향에 대하여 거의 수직인 저부 및 상기 개폐방향에 대하여 경사지는 박육화된 측벽부를 구비하는 캐비티를 형성하는 가동금형과, 상기 분리면의 한쪽에 설치되는 링 형상의 돌출부와, 상기 분리면의 다른쪽에 형성되고, 상기 링 형상의 돌출부를 수납하는 링 형상의 오목홈을 가지고, 환경 저부하 재료의 성형에 사용한다.
이 경우, 캐비티 내에 충전된 용융성형재가 상기 분리면의 간극으로부터 빠져나오지 않으므로, 버가 발생하여 버리지 않는다. 또한, 측벽부가 금형장치의 개폐방향에 대하여 경사지고 있기 때문에, 웨지효과가 발생하여, 성형재가 캐비티의 전체에 빠짐없이 널리 퍼지고, 캐비티 내에 수지가 완전하게 충전된 상태가 된다.
이 발명은, 성형방법, 성형용 금형, 성형품 및 성형기에 적용할 수 있다.

Claims (12)

  1. ⒜ 금형장치의 형폐공정 종료 전에 상기 금형장치의 캐비티 내로의 성형재의 충전을 개시하고,
    ⒝ 상기 형폐공정 종료 전에 소정량의 상기 성형재의 충전을 완료하고,
    ⒞ 상기 형폐공정 종료 후에 상기 금형장치의 형체공정을 행하여 환경 저부하 재료로 이루어지는 성형품을 성형하는 성형방법으로서,
    ⒟ 상기 캐비티는, 형폐상태에 있어서, 상기 금형장치의 개폐방향에 대해서 거의 수직인 저부 및 상기 개폐방향에 대해서 경사지는 박육화된 측벽부를 구비하는 것을 특징으로 하는 성형방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 성형재의 충전은, 사출장치의 스크루위치 또는 성형재의 충전시간을 제어하여 상기 캐비티 내에 소정량의 성형재를 충전하는 것을 특징으로 하는 성형방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스크루를 전진시켜서 상기 소정량의 성형재를 충전하고, 이 소정량의 성형재의 충전완료 후에 상기 스크루를 후진시켜서 보압을 조정하고, 상기 캐비티 내의 성형재의 역류량을 제어하는 것을 특징으로 하는 성형방법.
  4. ⒜ 분리면(parting face)을 구비하는 고정금형과,
    ⒝ 이 고정금형의 분리면으로 밀려서 밀착하는 분리면을 구비하고, 상기 고정금형에 대하여 전진하는 가동금형과,
    ⒞ 상기 분리면의 한쪽에 고정되는 기부(基部) 및 돌출부를 구비하는 인서트 링(insert ring)과,
    ⒟ 상기 분리면의 다른쪽에 형성되고, 상기 인서트 링의 돌출부를 수납하는 링 형상의 오목홈을 가지고,
    ⒠ 상기 고정금형 및 가동금형에 의해서 형성되는 캐비티는, 형폐상태에 있어서, 상기 가동금형의 개폐방향에 대해서 거의 수직인 저부 및 상기 개폐방향에 대해서 경사지는 박육화된 측벽부를 구비하고,
    ⒡ 환경 저부하 재료의 성형에 사용하는 것을 특징으로 하는 성형용 금형.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한항에 기재된 성형방법에 의해서 성형된 환경 저부하 재료로 이루어지는 성형품.
  6. 사출성형기에 의해, 형폐상태에 있어서, 가동금형의 개폐방향에 대해서 거의 수직인 저부 및 상기 개폐방향에 대해서 경사지는 박육화된 측벽부를 구비하는 캐비티를 형성해서 성형되는 박육화된 오목 형상의 용기이고, 두께가 0.2∼1.0[㎜]이며, 환경 저부하 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형품.
  7. ⒜ 형폐상태에 있어서, 가동금형의 개폐방향에 대해서 거의 수직인 저부 및 상기 개폐방향에 대해서 경사지는 박육화된 측벽부를 구비하는 캐비티를 형성해서 성형되는 오목 형상의 용기인 환경 저부하 재료로 이루어지는 성형품으로서,
    ⒝ 상기 용기의 L/T(L : 성형품에 있어서의 게이트로부터의 성형재의 유동(流動)길이, T : 성형품의 두께)는, 30∼300인 것을 특징으로 하는 성형품.
  8. ⒜ 금형장치의 형폐공정 종료 전에, 형폐상태에 있어서, 상기 금형장치의 개폐방향에 대해서 거의 수직인 저부(底部) 및 상기 개폐방향에 대하여 경사지는 박육화된 측벽부를 구비하는 캐비티 내(內)로의 성형재의 충전을 개시하고,
    ⒝ 상기 형폐공정 종료 전에, 상기 측벽부의 적어도 일부에는 상기 성형재가 충전되어 있지 않은 상태에서, 상기 캐비티 내로의 소정량의 성형재의 충전을 완료하고,
    ⒞ 상기 형폐공정 종료 후에, 상기 금형장치의 형체공정을 행하여 환경 저부하 재료로 이루어지는 성형품을 성형하는 것을 특징으로 하는 성형방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 캐비티 내에 레이블을 장전하여, 인몰드 레이블 성형을 행하는 것을 특징으로 하는 성형방법.
  10. ⒜ 분리면을 구비하는 고정금형과,
    ⒝ 이 고정금형의 분리면에 밀려서 밀착하는 분리면을 구비하고, 상기 고정금형과의 사이에, 형폐상태에서 개폐방향에 대하여 거의 수직인 저부 및 상기 개폐방향에 대하여 경사지는 박육화된 측벽부를 구비하는 캐비티를 형성하는 가동금형과,
    ⒞ 상기 분리면의 한쪽에 설치되는 링 형상의 돌출부와,
    ⒟ 상기 분리면의 다른쪽에 형성되어, 상기 링 형상의 돌출부를 수납하는 링 형상의 오목홈을 가지고,
    ⒠ 환경 저부하 재료의 성형에 사용하는 것을 특징으로 하는 성형용 금형.
  11. ⒜ 고정금형 및 가동금형에 의해서 환경 저부하 재료로 이루어지는 성형품을 성형하기 위한 금형장치를 가지고,
    ⒝ 이 금형장치는, 상기 성형품의 외형을 형성하는 캐비티를 구비하고,
    ⒞ 이 캐비티는, 상기 고정금형과 가동금형이 형폐되어 있는 상태에서, 상기 금형장치의 개폐방향에 대하여 거의 수직인 저부, 및 상기 개폐방향에 대하여 경사지는 박육화된 측벽부를 포함하는 것을 특징으로 하는 성형기.
  12. ⒜ 금형장치에 의해서 환경 저부하 재료를 성형하는 성형기로서,
    ⒝ 상기 금형장치는, 분리면을 구비하는 고정금형과,
    ⒞ 이 고정금형의 분리면으로 밀려서 밀착하는 분리면을 구비하고, 상기 고정금형에 대하여 전진하는 가동금형과,
    ⒟ 상기 분리면의 한쪽에 설치된 링 형상의 돌출부와,
    ⒠ 상기 분리면의 다른쪽에 형성되고, 상기 돌출부를 수납하는 링 형상의 오목홈을 구비하고,
    ⒡ 상기 고정금형 및 가동금형에 의해서 형성되는 캐비티는, 형폐상태에 있어서, 상기 가동금형의 개폐방향에 대해서 거의 수직인 저부 및 상기 개폐방향에 대해서 경사지는 박육화된 측벽부를 구비하는 것을 특징으로 하는 성형기.
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