KR100888224B1

KR100888224B1 - 금형장치 및 그 제품

Info

Publication number: KR100888224B1
Application number: KR1020070098913A
Authority: KR
Inventors: 고봉훈
Original assignee: 주식회사 대부
Priority date: 2007-10-01
Filing date: 2007-10-01
Publication date: 2009-03-12

Abstract

본 발명은 EPP, EPS 등의 합성수지를 원료로 하는 금형장치 및 그 제품에 관한 것으로서, 성형공간이 구비된 캐비티 성형부를 갖는 캐비티 금형 세트와; 상기 캐비티 성형부와 조합되는 코어 성형부를 갖는 코어 금형 세트와; 상기 캐비티, 코어 성형부 사이 간극을 통해, 상기 성형공간에 스팀을 공급하는 스팀 공급수단과; 상기 성형공간에 공급되는 스팀의 누출을 차단하는 차단수단을 포함하는 금형장치 및 그 제품을 제시함으로써, 스팀 공급에 따른 성형 불량을 방지할 수 있다.

금형, 합성수지, 차량용 핸들, 스팀(steam), 버(burr)

Description

금형장치 및 그 제품{MOLD APPARATUS AND THE PRODUCT BY THE SAME}

본 발명은 금형장치 및 그 제품에 관한 것으로서, 특히 발포 폴리 프로필렌(EPP), 발포 폴리스틸렌(EPS) 등과 같은 합성수지를 원료로 하여 제품을 성형하는 금형장치 및 그 제품에 관한 것이다.

일반적으로 합성수지 제품 금형장치는, 높은 압력과 스팀을 이용하여, 합성수지 제품 금형장치의 성형 공간에 채워진 합성수지 알갱이들을 융착시킴으로써, 일정 형상의 합성수지 제품을 성형시킨다. 합성수지 제품은, 특히 우레탄과 같은 소재보다 친환경적이기 때문에 차량에 장착되는 핸들(handle) 특히 림(rim)용, 차량의 선 바이저(sun viser)용 등으로 많이 이용되고 있다.

그런데, 도 1에 도시된 바와 같이, 스팀 공급을 위한 다수의 스팀 홀(104)이, 합성수지 제품 금형장치(100)의 성형 공간(102)에 위치되어 있어서, 성형시 합성수지(P)가 스팀 홀(104)에서도 융착하게 된다. 그렇기 때문에, 도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 합성수지 제품 금형장치(100)에 의해 성형된 합성수지 제품(110) 의 표면에는 합성수지 제품 금형장치(100)의 스팀 홀(104)과 대응되는 위치에 미세 돌기 형상의 버(Burr)(110')가 생길 수밖에 없다.

합성수지 제품(110)의 표면에 생긴 버(110')는 미세할지라도 합성수지 제품(110)의 외관 품질을 나쁘게 한다는 단점이 있다.

또한, 합성수지 제품(110)이 스팀 홀(104)에 끼어서 합성수지 제품(110)이 잘 빠지지 않는 경우가 빈번하고, 합성수지 제품(110)이 파손될 수 있다는 단점이 있다.

또한 성형 후, 스팀 홀(104)에 잔재된 합성수지(P) 제거를 위해 스팀 홀(104) 부분을 꼼꼼하게 세척해야 한다는 단점이 있다.

또한, 합성수지 금형장치(100)에 다수의 스팀 홀(104)을 형성하기 위해서, 합성수지 금형장치(100)의 몰드 구조가 복잡해지거나, 별도의 스팀 홀(104)의 천공 공정이 요구되어, 합성수지 금형장치(100)의 제조를 어렵게 하고, 이에 따라 제조비가 높다는 단점이 있다.

또한, 합성수지 알갱이들이 다수의 스팀 홀(104)을 통해 누출되지 않도록, 다수의 스팀 홀(104)을 미세하게 형성하고, 스팀을 충분히 공급할 수 있도록 상당히 많은 수의 스팀 홀(104)을 형성하기 때문에, 다수의 스팀 홀(104)을 형성하기 까다로울 뿐만 아니라, 다수의 스팀 홀(104)의 공차 등의 관리가 어렵다는 단점이 있다.

또한, 다수의 스팀 홀(104)을 미세하게 형성하기 위해서, 다수의 스팀 홀(104)이 형성되는 부분의 금형의 두께를 제약한다는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 버 발생과 같은 스팀 공급에 따른 성형 불량을 방지할 수 있고, 금형의 제조가 보다 용이해질 수 있는 금형장치 및 그 제품을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 성형공간이 구비된 캐비티 성형부를 갖는 캐비티 금형 세트와; 상기 캐비티 성형부와 조합되는 코어 성형부를 갖는 코어 금형 세트와; 상기 캐비티, 코어 성형부 사이 간극을 통해, 상기 성형공간에 스팀을 공급하는 스팀 공급수단과; 상기 성형공간에 공급되는 스팀의 누출을 차단하는 차단수단을 포함하는 합성수지 제품 금형장치를 개시한다.

상기 캐비티 금형 세트에는 상기 캐비티, 코어 성형부 사이 간극과 연통되고, 상기 스팀 공급수단과 연결되는 적어도 하나의 스팀 홀이 형성될 수 있다.

상기 스팀 홀은 상기 성형공간의 둘레를 따라 복수 개 구비될 수 있다.

상기 캐비티 금형 세트는, 상기 캐비티 성형부가 구비된 캐비티 금형과, 상기 캐비티 금형을 지지하는 캐비티 금형 프레임으로 구성되고; 상기 스팀 홀은 상기 캐비티 금형과 캐비티 금형 프레임의 경계 부분에 위치될 수 있다.

상기 캐비티 성형부에는, 상기 성형 공간이 아닌 부분에, 상기 스팀 홀이 적 어도 하나 형성될 수 있다.

상기 코어 금형 세트에는, 상기 캐비티, 코어 금형 세트의 조합 방향으로, 상기 캐비티, 코어 성형부 사이 간극과 대응되는 경계 부분(parting line)에, 적어도 하나의 스팀 홀이 형성될 수 있다.

상기 차단수단은 상기 캐비티, 코어 금형 세트 중 어느 하나에 결합되어 그 나머지 하나에 밀착되는 오링(O-ring)을 포함할 수 있다.

상기 오링의 일부는 상기 코어 금형 세트에 형성된 홈에 끼워질 수 있다.

상기 캐비티, 코어 금형 세트는 각각, 합성수지 제품이 성형되는 금형과, 상기 금형을 지지하는 금형 프레임으로 구성되고; 상기 차단수단은 상기 캐비티, 코어 금형 세트의 금형을 둘러싸는 형상일 수 있다.

또한 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 상술한 금형장치로서, 차량용 핸들을 성형하는 차량용 핸들 금형장치를 개시한다.

또한 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 상술한 합성수지 제품 금형장치에 의해 성형되는 합성수지 제품을 개시한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 금형장치 및 그 제품은 성형공간에 스팀 공급을 위한 스팀 홀이 형성되지 않기 때문에 합성수지 제품에 버(Burr) 발생 등 성형 불량을 방지할 수 있고, 금형장치의 몰드 구조 및 제조가 보다 용이해질 수 있고, 성형공간의 두께 제약이 완화될 수 있는 이점이 있다.

또한, 스팀 홀을 통한 합성수지의 누출이 없기 때문에, 성형 후 합성수지 제품이 낀 곳 없이 잘 빠질 수 있고, 금형장치의 세척이 보다 용이해질 수 있는 이점이 있다.

또한, 스팀 홀이 성형 공간이 아닌 곳에 형성됨으로써, 스팀 홀을 통한 합성수지의 누출을 확실하게 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 스팀공급수단의 스팀 누출을 차단하기 위해 오링을 이용함으로써, 간단한 구조로 스팀을 차단할 수 있는 이점이 있다.

또한, 캐비티, 코어 금형 세트 사이에 오링이 개재됨으로써, 오링이 완충 역할을 할 수 있는 이점이 있다.

도 3은 본 발명에 따른 금형장치의 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 금형장치 중 캐버티 금형 세트의 배면 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 금형장치 중 코어 금형 세트의 배면 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 제품의 요부 사시도이다.

본 발명에 따른 금형장치는 서로 형합되어 합성수지 제품(R)이 성형되는 성형공간(C)을 이루는 캐비티, 코어 금형 세트(2)(4)와, 상기 성형 공간(C)으로 스팀을 공급하는 스팀공급수단(6)을 포함한다.

캐비티 금형 세트(2)는 합성수지 제품이 성형되는 캐비티 금형(10)과, 상기 캐비티 금형(10)을 지지하는 캐비티 금형 프레임(12)을 포함하여 구성된다. 캐비티 금형(10)은 상기 성형공간(C)을 갖는 캐비티(cavity) 구조의 캐비티 성형부(10A)가 구비된다. 캐비티 금형(10)의 전 부분이 캐비티 성형부(10A)가 될 수도 있고, 본 실시 예와 같이 캐비티 금형(10)의 일 부분만이 캐비티 성형부(10A)가 될 수도 있다. 캐비티 금형 세트(2)는 캐비티 금형 베이스(1)에 의해 지지될 수 있다.

코어 금형 세트(4)는 합성수지 제품이 성형되는 코어 금형(20)과, 상기 코어 금형(20)을 지지하는 코어 금형 프레임(22)으로 구성된다. 코어 금형(20)은 캐비티 성형부(10A)에 삽입되는 코어(core) 구조의 코어 성형부(20A)가 구비된다. 코어 금형(20)의 전 부분이 코어 성형부(20A)가 될 수도 있고, 본 실시 예와 같이 코어 금형(20)의 일 부분만이 코어 성형부(20A)가 될 수도 있다. 코어 금형 세트(4)는 코어 금형 베이스(3)에 의해 지지될 수 있다.

이러한 캐비티, 코어 성형부(10A)(20A) 사이에는 소정의 간극(이하, 설명의 편의를 위해 '금형 간극'이라 함)(T)이 존재하는데, 이 금형 간극(T)은, 다음과 같은 요인을 고려하여 설계된다.

금형 간극(T)은, 캐비티 성형부(10A)에 코어 성형부(20A)를 삽입시키거나 이탈시키기 쉬도록 설계된다. 또한, 금형 간극(T)은, 성형공간(C)에 주입된 알갱이 형태의 합성수지(P)가 금형 간극(T)을 통해 누출되지 않도록 설계된다. 이와 아울러 특히, 금형 간극(T)은, 스팀공급수단(6)의 스팀을 금형 간극(T)을 통해서 성형공간(C)으로 공급할 수 있도록, 설계된다.

이러한 금형 간극(T)은 합성수지 제품(R)의 종류, 형상, 크기, 캐비티, 코어 금형(10)(20)의 크기, 스팀 공급량 등에 따라 설계되는데, 본 실시 예와 같이 합성 수지 제품(R)이 차량의 구성요소 중 하나인 핸들 특히 림(rim)인 경우, 바람직하게는 0.3~0.5mm 정도로 설계될 수 있다. 금형 간극(T)은 모든 구간에서 동일한 치수로 설계할 수도 있고, 치수가 동일하지 않게 설계할 수도 있다.

한편, 캐비티, 코어 금형 세트(2)(4) 중 적어도 어느 하나에는 금형 간극(T)과 연통되고, 스팀공급수단(6)과 연결되는 적어도 하나의 스팀 홀(H)이 형성된다.

본 실시 예에서는 캐비티 성형부(10A)가 캐비티 구조로서 스팀공급수단(6)이캐비티 금형 세트(2)와 용이하게 연결될 수 있는 바, 스팀 홀(H)이 캐비티 금형 세트(2)에 형성되는 예를 개시한다. 더 나아가서, 스팀 홀(H)은 캐비티 금형(10)에 형성될 수도 있고, 캐비티 금형 프레임(12)에 형성될 수도 있고, 캐비티 금형(10)과 캐비티 금형 프레임(12) 모두에 형성될 수도 있다.

특히 스팀 홀(H)은, 캐비티 금형(10)과 캐비티 금형 프레임(12)의 경계 부분에 형성됨으로써, 금형 간극(T)에 인접하게 위치되어 스팀 손실을 최소화할 수 있고, 성형공간(C)에 주입된 합성수지(P)의 누출을 방지할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 캐비티 금형(10)과 캐비티 금형 프레임(12)의 경계 부분에 형성된 스팀 홀(H)을, 제1스팀 홀(h1)이라 하고, 도면부호 'h1'으로 지시한다.

또한 스팀 홀(H)은, 캐비티 성형부(10A) 중 성형공간(C)이 아닌 부분, 즉 코어 성형부(20A)와 겹쳐지는 부분에, 형성됨으로써, 성형공간(C)에 인접하게 위치되어 스팀이 성형공간(C)에 보다 원활하게 공급되게 할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 상기 캐비티 성형부(10A) 중 성형공간(C)이 아닌 부분에 형성된 스팀 홀(H)을, 제2스팀 홀(h2)이라 하고, 도면부호 'h2'로 지시한다.

제2스팀 홀(h2)은, 제1스팀 홀(h1)보다 주변 간섭이 적기 때문에, 제1스팀 홀(h1)보다 크게 형성될 수 있다.

또한 스팀 홀(H)은, 코어 금형 세트(4)에도 형성될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 코어 금형 세트(4)에 형성된 스팀 홀(H)을, 제3스팀 홀(h3)이라 하고, 도면부호 'h3'으로 지시한다.

제3스팀 홀(h3)은, 캐비티, 코어 금형 세트(2)(4)의 조합 방향, 즉 화살표 A 방향으로, 금형 간극(T)과 대응되는 경계 부분(parting line)에 형성됨으로써, 스팀 손실 방지를 위해 스팀이 바로 성형공간(C)에 공급되게 할 수 있고, 스팀공급수단(6)이 캐비티 금형 세트(2)가 아닌, 코어 금형 세트(4)와 연결되게 할 수도 있다.

제1,2,3스팀 홀(h1)(h2)(h3)은 본 실시 예와 같이 모두 구비될 수도 있고, 이 외에 일부만 구비될 수도 있다.

한편, 스팀 홀(H)은 필요에 따라 캐비티 금형(10) 중 캐비티 성형부(10A)가 아닌 곳(10B)에 형성될 수도 있다. 또한, 스팀 홀(H)은, 상기 코어 성형부(20A)와 접촉되는 합성수지 제품의 일면이 내측에 위치되거나, 타 요소에 의해 감춰지는 경우, 코어 성형부(20A) 중 성형공간(C)과 직통되는 부분(20')에 형성될 수도 있다.

이러한 스팀 홀(H)의 크기, 형상 및 개수는 스팀공급수단(6)의 스팀 유량, 스팀공급수단(6)의 스팀 유량 속도 등의 요소를 고려하여 결정될 수 있다. 특히 스팀 홀(H)의 크기를 작게 하더라도 스팀공급수단(6)의 스팀을 충분히 공급할 수 있 고, 스팀공급수단(6)의 스팀을 성형공간(C)에 골고루 공급할 수 있도록, 스팀 홀(H)은 복수 개 구비됨이 바람직하다. 보다 바람직하게는 복수 개의 스팀 홀(H)은 성형공간(C)의 둘레를 따라 배치될 수 있다. 이러한 복수 개의 스팀 홀(H)의 간격은 스팀 홀(H)의 크기, 형상 및 개수, 스팀공급수단(6)의 스팀 유량, 스팀공급수단(6)의 스팀 유량 속도 등의 요소를 고려하여 결정된다. 즉, 본 실시 예와 같이 합성수지 제품(R)이 차량용 핸들의 림인 경우, 상기 복수 개의 스팀 홀(H)의 간격은 20mm 정도로 설계될 수 있다.

한편, 본 발명은 성형공간(C)에 공급되는 스팀의 누출을 방지토록, 금형 간극(T)을 차폐시키는 차단수단(30)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 차단수단(30)은 상기 캐비티, 코어 금형 세트(2)(4) 중 어느 하나에 결합되어 그 나머지 하나에 밀착되고, 캐비티, 코어 금형(10)(20)을 둘러싸는 오링(O-ring)(32)을 포함할 수 있다.

오링(32)은 기밀성이 좋은 재질, 즉 고무나, 실리콘, 바이톤, 플라스틱 등과 같은 재질로 구성되는 것이 바람직하다.

오링(32)은 스팀공급수단(6)의 스팀을 성형공간(C)으로만 공급할 수 있도록, 성형공간(C)의 입구 부분이나, 성형공간(C)의 바로 바깥쪽에 위치됨이 바람직하다. 즉, 오링(32)은 본 실시 예와 같이, 캐비티, 코어 금형 세트(2)(4)의 형합시 캐비티, 코어 금형 프레임(12)(22) 사이에 위치될 수 있다. 이러한 오링(32)의 두께(32T)는 기밀성을 위해, 금형 간극(T)보다 크게 설계됨이 바람직하다.

또한 차폐수단(30)은 오링(32)의 위치를 고정하기 쉽도록, 오링(32)을 캐비 티, 코어 금형 세트(2)(4) 중 어느 한쪽에 결합시키기 위해, 오링 결합수단(34)을 포함할 수 있다. 본 실시 예에서는 오링 결합수단(34)으로서, 상기 오링(32)의 일부가 끼워질 수 있도록 상기 제2금형 세트(4)에 형성된 키(key) 홈 구조로 구성된 예를 제시함으로써, 오링(32)의 결합성 및 조립성, 간소한 구조 측면에서 유리하게 하였다. 물론, 오링 결합수단(34)은 상술한 키 홈 구조 이외에도, 캐비티, 코어 금형 세트(2)(4)에 모두 키 홈이 형성된 구조로 구성되는 것도 가능하고, 접착,용접, 스크류 체결 방법에 의한 것도 가능하는 등 다양하게 변형 실시될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 금형장치의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 캐비티, 코어 금형 세트(2)(4)가 분리된 상태에서, 성형공간(C) 즉, 캐비티 성형부(10A)에 알갱이 형태의 합성수지(P)를 주입한다. 그러면, 합성수지(P)가 성형공간(C)에 일정 높이로 적층된다.

그 다음, 캐비티, 코어 금형 세트(2)(4)를 형합시킨다. 그러면, 캐비티 성형부(10A)에 코어 성형부(20A)가 삽입되고, 코어 금형 세트(4)에 결합된 오링(32)이 캐비티 금형 세트(2) 특히 캐비티 금형 프레임(12)에 밀착된다.

이와 같이 캐비티, 코어 금형 세트(2)(4)이 형합된 후, 성형공간(C)을 가압하면, 성형공간(C) 내 합성수지(P)가 고압의 압력을 받게 된다. 이와 아울러, 스팀공급수단(6)이 작동되면, 스팀공급수단(6)의 스팀이 스팀 홀(H)과 금형 간극(T)을 통해 성형공간(C)으로 공급되어, 성형공간(C) 내 합성수지(P)가 상당히 높은 열을 받게 된다.

따라서, 성형공간(C) 내 합성수지(P)가 고압과 고온의 열에 의해 융착하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 합성수지 제품(R)으로 성형된다.

이때, 성형공간(C)에 직접적으로 스팀공급수단(6)의 스팀이 공급되는 홀이 없기 때문에, 합성수지 제품(R)의 표면에 버가 생기지 않는다.

이상, 본 발명에 따른 합성수지를 원료로 하는 금형장치 및 그 제품의 실시 예를 설명하였는데, 이는 본 발명에 따른 금형장치 및 그 제품의 여러 실시 예들 중 일부 예일 뿐으로서, 본 발명에 따른 금형장치 및 그 제품은 상술한 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 종래 기술에 따른 합성수지 금형장치의 요부 구성도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 합성수지 제품의 요부 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 금형장치의 구성도이다.

도 4는 본 발명에 따른 금형장치 중 캐버티 금형 세트의 배면 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 금형장치 중 코어 금형 세트의 배면 사시도이다.

도 6은 본 발명에 따른 제품의 요부 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

2; 캐비티 금형 세트 4; 코어 금형 세트

6; 스팀공급수단 10; 캐비티 금형

12; 캐비티 금형 프레임 20; 코어 금형

22; 코어 금형 프레임 30; 차단수단

32; 오링 34; 오링 결합수단

H; 스팀 홀 R; 합성수지 제품

Claims

성형공간이 구비된 캐비티 성형부를 갖는 캐비티 금형 세트와;

상기 캐비티 성형부와 조합되는 코어 성형부를 갖는 코어 금형 세트와;

상기 캐비티, 코어 성형부 사이 간극을 통해, 상기 성형공간에 스팀을 공급하는 스팀 공급수단과;

상기 성형공간에 공급되는 스팀의 누출을 차단하는 차단수단을 포함하는 합성수지 제품 금형장치.
청구항 1에 있어서,

상기 캐비티 금형 세트에는 상기 캐비티, 코어 성형부 사이 간극과 연통되고, 상기 스팀 공급수단과 연결되는 적어도 하나의 스팀 홀이 형성된 합성수지 제품 금형장치.
청구항 2에 있어서,

상기 스팀 홀은 상기 성형공간의 둘레를 따라 복수 개 구비된 합성수지 제품 금형장치.
청구항 2에 있어서,

상기 캐비티 금형 세트는, 상기 캐비티 성형부가 구비된 캐비티 금형과, 상기 캐비티 금형을 지지하는 캐비티 금형 프레임으로 구성되고;

상기 스팀 홀은 상기 캐비티 금형과 캐비티 금형 프레임의 경계 부분에 위치된 합성수지 제품 금형장치.
청구항 2에 있어서,

상기 캐비티 성형부에는, 상기 성형 공간이 아닌 부분에, 상기 스팀 홀이 적어도 하나 형성된 합성수지 제품 금형장치.
청구항 2에 있어서,

상기 코어 금형 세트에는,

상기 캐비티, 코어 금형 세트의 조합 방향으로, 상기 캐비티, 코어 성형부 사이 간극과 대응되는 경계 부분(parting line)에, 적어도 하나의 스팀 홀이 형성된 합성수지 제품 금형장치.
청구항 1에 있어서,

상기 차단수단은 상기 캐비티, 코어 금형 세트 중 어느 하나에 결합되어 그 나머지 하나에 밀착되는 오링(O-ring)을 포함하는 합성수지 제품 금형장치.
청구항 7에 있어서,

상기 오링의 일부는 상기 코어 금형 세트에 형성된 홈에 끼워진 합성수지 제품 금형장치.
청구항 1에 있어서,

상기 캐비티, 코어 금형 세트는 각각, 합성수지 제품이 성형되는 금형과, 상기 금형을 지지하는 금형 프레임으로 구성되고;

상기 차단수단은 상기 캐비티, 코어 금형 세트의 금형을 둘러싸는 형상인 합성수지 제품 금형장치.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항의 금형장치로서, 차량용 핸들을 성형하는 차량용 핸들 금형장치.
청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항의 합성수지 제품 금형장치에 의해 성형되는 합성수지 제품.