KR100909909B1 - 가소성 외피 형성방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

적외선 에너지로 금속 주형(10)을 예열하여 주조 온도를 설정하는 단계; 예열된 금속 주형표면상에 가소성 물질을 주조하는 단계; 적외선 에너지를 이용하여 실제로 균일한 층 안에 가소성 물질을 용융시키는 단계; 증발식 냉각을 이용하여 금속 주형을 냉각시키는 단계; 및 금속 주형(10)으로 부터 주조 가소성 물품을 제거하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 가소성 물품을 생산하기 위한 장치 및 방법.

적외선, 가열기, 주형, 주조, 가소성, 가열, 냉각

Description

가소성 외피 형성방법 및 장치{Plastic skin forming processs and apparatus thereof}

본 발명은 적외선가열 및 증발냉각 방식을 이용하여 주형 표면에서 비교적 얇은 가소성 외피 또는 셸(shell)을 형성하는 방법및 장치에 관한 것으로, 특히 계기 판넬, 도어판넬, 헤드받이, 안락커버, 에어백 도어, 글러브 박스 도어등 차량 내장제품의 외과표면으로서 이용되는 박막의 열가소성 외피 또는 셸을 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

수십년에 걸쳐, 주형 표면상에 박막의 열가소성 외피를 형성하는 방법은 주로 비용과 무게를 목적으로 하여 개발되었다.

초기에, 전기주조된 니켈 및 니켈/구리 주형은 소정량의 액체 플라스틱졸로 충전되고, 그 다음 회전하면서 가스오븐을 통과하고 물 분사섹션 내부로 진행하여 셸을 생산하였다. 이러한 셸은 최종적으로 우레탄 폼(foam)으로 충전되어 차량 팔걸이등으로 이용되었다. 일반적으로, 셸 생산장치로는 충전 공정부, 가열 공정부, 냉각 공정부와 스트립 공정부 사이를 인덱스하는 일련의 다중-아암 스핀들을 이용하였다.

1950년대와 1960년대에는 부드러운 느낌의 차량용 내장재에 대한 수요가 증가함에 따라, 계기판넬등 대형부품이 요구되었다. 이러한 요구에 부응하여 회전식 주형방식에 반대되는 "슬러시 주형방식"이 개발되었다. 상기 슬러시 주형방식에서는 액체 플라스틱졸을 예열된 전기주조 주형의 내부로 주입하여 주형 표면(겔)을 피복하였으며, 상기 액체 플라스틱졸의 초과량은 상기 주형이 용융 및 냉각 공정부로 인덱스되기 전에 제거되었다. 제품이 길어지고 비교적 평탄해짐에 따라 대형의 전기주조 니켈장치는 그 크기로 인해 어느 축에서도 회전될 수 없었으며, 또한 그럴 필요도 없었다. 이로 인해 상하 컨베이어 공정이 개발되었다. 상기 컨베이어 공정은 다수의 전기주조 주형(10 내지 30개)을 이용하여 연속이동식 생산라인을 채우는 것이 필요 하였다. 여기서, 상기 주형 및 최종제품의 외형과 유사한 가스 버너 또는 유도 가열코일은 상기 공정부에 열을 공급하여 가소성물질을 겔(gel)화하고 용융시킨다. 또한, 가열장치가 특정 형상을 가지기 때문에, 상기 컨베이어 공정에서는 기본적인 시설 변경 없이도 가공될 수 있는 주형 형상의 수가 제한되었다.

컨베이어 라인의 공간부족과 전기주조 주형을 다수개로 이용하는 비용 때문에, 슬러시 공정 모듈이 개발되었다. 여기서는, 단일의 전기주조 주형을 그 주축을 중심으로 회전시켜, 가열 및 냉각하였다. 스텐레스 스틸 튜브를 전기주조 주형의 후방에 용접하였고, 고온 또는 저온의 열전이 유체를 상기 튜브를 통해 순환시켜 상기 주형과 상기 주형에 제공된 액체 플라스틱졸을 가열 및 냉각하였다. 상기 슬러시 공정에서 청결을 유지하는것이 어려운 이유는, 가소성 외피의 두꺼운 부분, 특히 제거되는 액체플라스틱졸의 초과량에서 떨어져 나온 부분이 용융되지 않은채 잔류하여 공정부 조작자 및 인접한 외피에 옮겨지기 때문이다. 그 다음, PVC 뿐만 아니라 기타 열가소성물질(TPU, TPE, TPO, ASA등)에 대해 파우더 슬러시 형성방법 이 개발되어, 슬러시 공정에서의 폐기물을 최소화하고 더욱 균일한 두께의 외피를 생산하였다. 여기서, 주형 표면에 접하는 소정 두께의 파우더만이 용융되었고, 용융되지 않은 파우더는 재활용되어 파우더 박스안에 반환되었다. 이러한 모듈공정으로 인해, 주형은 이용하지 않게 되었으며, 또한 신속하게 주형을 교환할 수 있게 되었다.

전기주조 주형에 용접되는 스텐레스 스틸 튜브가 갖는 다른 어려움은 상기 주형의 수명이 짧다는 것이다. 상기 튜브를 니켈 주형에 용접하는 중에 니켈 주형을 노출시키면 상기 주형은 발생된 열 스트레스로 인해 크랙킹된다. 이를 해결코자, 상기 주형을 가열하는 다른 방법이 개발되었다. 전기주조 주형을 유체화 베드(미국특허 제4,946,663호,"Takamatsu")에 담그거나 또는 열전이 매체에 담그는 방법이 이용되었다. 유도가열방법(미국특허 제4,898,697호, "Horton")과 고주파 가열 방법이 주목되었다. 로봇과 다중 공정부를 이용한 하이브리드 방법은 미국특허 제4,755,333호 ("Gray")에 개시되어 있다.

가장 일반적인 모듈 공정장치에서, 주형 박스는 니켈 전기주조 주형의 후방을 둘러싸고, 가스로 가열된 뜨거운 공기를 튜브를 통해 상기 전기주조 주형의 후방에 고속으로 불어넣어 고속의 가열(또는 외부 주변공기를 냉각) 싸이클을 제공하였다. 미국특허 제6,019,390호와 제6,082,989 호 ("McNally"), 그리고 제6,013,210호 ("Gardner")는 이러한 공정의 다량한 예를 설명하고 있다. 비교적 차가운 주변공기의 날씨에서는 4분 정도에 싸이클이 완성되었다. 그러나, 상기 싸이클을 보다 개선하기 위해서는 상기 공정 장치의 일부 문제점을 해결할 필요가 있다. 상기 전 기주조 주형의 후방에 불어넣은 뜨거운 공기는 소정 압력에서 니켈 주형을 휘게 하여 결국 노후로 인한 크랙이 발생된다. 상기 모듈 공정장치는 대형의 주형 스탠드로 발전하였으며, 여기에서는 가스버너를 상부에 설치하고, 비효율적으로 가열 및 냉각시켜 형성된 고온공기와 저온공기를 공급하기 위한 수 피트(feet) 길이의 도관 공정을 수행하였다. 주변 소음과 열 공해는 공정부 조작자에게 해결할 문제로 대두되었다.

따라서, 상기 주형과 상기 주형에 제공된 가소성 외피물질만을 가열 및 냉각시키는 공정, 또한 얇은 경량의 주형을 이용할 수 있는 공정, 소음이 거의 없고 열이 낭비되지 않는 친환경적인 공정이 필요하며, 또한 하나의 주형/제품 형상에서 다른 형상으로 신속하게 전환시켜 공정시간을 단축할 수 있는 공정 장치가 필요하다.

상술한 문제점을 해결코자, 본 발명은 적외선(IR:Infrared) 에너지를 이용하여 가열되고, 물/공기의 안개 분사에 의한 증발을 이용하여 냉각되는 경량의 주형을 이용한 효율적인 외피-형성방법을 제공한다. 상기 주형에 매칭되는 외형을 갖는 가열기를 이용하여 상기 적외선 에너지를 주형표면의 후방에만 인가하므로, 열손실이 거의 없고, 도관과 주변공기를 가열시키지 않는다. 상기 주형은 자체 무게 이외에 다른 스트레스(공기압 등)를 받지 않으며, 또한 얇기 때문에 전기주조 주형을 더욱 균일하게 할 수 있고, 또한 싸이클 시간을 단축시키고 스트레스성 크랙을 감소시킨다. 증발 냉각은 물 증발시 발생하는 잠열을 이용하여 냉각시간을 단축시키 고, 또한 전기주조 주형을 더욱 얇고 균일하게 형성하고 도관냉각작업을 생략함으로써 개선된다.

본 발명의 다른 실시예에서는 전기주조 주형의 여러 영역에 가해진 열을 조절하거나 또는 균형맞추기 위한 수단으로서 열 흡수를 이용한다. IR 가열기와 마주하는 상기 주형의 후방상에 검정 페인트칠을 하면, 두꺼운 주형 부분을 보다 빠르게 가열할 수 있으며, 또는 그 반대로 밝은 색으로 페인트칠(회색)을 하면, 얇은 주형부분의 가열을 지연시키거나 또는 그 주형부분에 형성된 가소성 외피의 두께를 제로까지 감소시켜, 물질을 절약하고 낭비된 초과부분을 가다듬을 필요를 감소시킬 수 있다. 열 균형은 이러한 방법 즉, 주형의 후방상에 다양한 명암의 회색을 페인트칠하는 방법으로 개선시킬 수 있으며, 또한 균일한 셸을 더욱 광택나게 할 수 있어 사후 페인트칠의 필요를 감소시킨다. 열 분포는 TPU, TPE 및 TPO와 같이 새로운 다수의 열가소성 파우더 물질로 균일한 두께의 외피를 주조하는데 있어 매우 중요한 요소이며, 그 중 일부는 특이한 용융점을 가질 수 있다.

또 다른 실시예에서, 적외선 가열을 포함한 현재의 기술은, 열가소성 물질의 열 흡수율을 개선하고 나아가 싸이클 시간을 단축시키는 물질을 상기 열가소성 물질에 첨가함으로써, 열가소성 물질로 하여금 적외선 에너지에 의한 가열에 더욱 민감하게 이바지하도록 하고 있다.

주조공정은, 다수의 주형을 구비한 상하 컨베이어를 이용함으로써 다수의 방식으로, 또는 모듈 방식으로 구성될 수 있지만, 첨부된 도면에 도시한 바와 같이 주조(casting) 공정은 로봇과 3개의 공정부를 이용하여 상기 주형을 조작함으로써 예열 공정부(A)에서 주조 공정부(B)로, 그리고 다시 가열 공정부(A)를 거쳐, 다음에 냉각 공정부(C)와 스트립 공정부(D)를 거치도록 구성되는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 공정 단계를 설명하기 위한 플로우 챠트.

도 2는 본 발명에 따른 공정 순서를 예시적으로 도시한 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 가열장치의 외형을 도시한 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 냉각장치의 외형을 도시한 단면도.

상술한 바와 같이, 도 1은 차량 내장제용 가소성 외피를 생산하기 위한 본발명에 따른 공정단계를 도시한 플로우차트이다. 얇은 전기주조 니켈 주형은 적외선 전기가열기를 이용하여 예열되며, 상기 니켈 주형이 특정의 가소성 파우더에 대해 바람직한 파우더 주조온도에 도달하면 상기 니켈 주형은 파우더 박스를 이용하여 파우더로 충전된다. 상기 파우더 박스를 주형 표면상에 클램핑하고 이를 뒤집어서 주형 공동(cavity)을 파우더로 충전한다. 다음에, 상기 주형을 그 주축을 중심으로 회전시키면 상기 파우더는 전기주조 주형의 노출된 가열 내부표면과 접촉하게 되어 가열된 주형 표면상에서 용융된다. 다음에, 주형/파우더박스 결합체를 뒤집으면, 용융되지 않은 파우더는 클램핑이 풀려 후퇴된 파우더 박스 안으로 떨어진다. 그 다음에, 물과 공기의 미세 안개를 주형에 분사시켜 원하는 스트립 온도까지 주형 표면을 냉각시킨다. 일단 스트립 온도에 도달하면, 냉각된 고체 외피는 제거되고 다음 싸이클이 시작된다. 플라스틱졸(plastisol) 또는 오가니졸(organisol)등의 액체 열가소성 가공품을 유사한 방식으로 가공처리할 수 있다.

이러한 공정은 도 2에서 상세하게 도시하고 있다. 도 2는 기본적인 장치 공정부로서 도시되었지만, 이동 또는 인덱스 라인의 방식 또는 미국특허 제4,759,333호 ("Gray")에 개시된 조작 로봇과 다중 공정부의 방식을 취할수 있으며, 또한 도 1 및 도 2와 일관되는 다른 순서의 방식을 취할 수 있는데, 이러한 방식은 다중층 구조의 가소성물질, 다중형태 구조의 가소성물질과 포밍처리(foamed)층 구조의 열가소성물질을 주조하여 외피 또는 셸을 형성하는 과정을 포함한다.

특히, 전기주조 니켈 주형은 최종의 차량 외피 또는 셸에 적합한 외형과 표면 패턴(그레인패턴, 직물패턴, 장식패턴)을 갖도록 형성된다. 바람직하게는, 이러한 전기주조주형은 0.100" 내지 0.150"의 비교적 균일한 두께로 형성되어 가열 및 냉각될 니켈 무게를 최소화하고, 주형의 내부 스트레스를 최소화한다. 주형은 파우더의 무게와 주형 자체의 무게를 지탱하는 능력과 그 형상에 따라 보다 얇게 형성될 수 있으며, 상기 파우더는 주형을 충전하고 그 표면영역을 적당하게 피복하여 완벽하고 균일한 외피를 형성한다. 적외선 전기 가열기는 에너지원으로서 바람직한데, 이는 소음이 없으며, 오염가스를 방출시키지 않고, 그 휴대가 가능하여 각각의 특정의 주형 형상에 매칭되도록 가열소자의 외형을 형성할 수 있기 때문이다. 1분의 시간을 기준으로 결합된 주형몸체와 그 표면을 덮는 파우더를 가열하는 것을 목표로 하면, 대략 47 watt/in 2의 에너지가 필요하다. 가장 바람직한 적외선 파장은 2.1 내지 3.0 미크론이며, 이는 충분한 출력온도 (1275 내지 2000 ˚F)를 발생시키고, 게다가 가열소자 수명을 적당히 제공하고 잠재된 안전위험을 최소화한다. 277볼트/삼상전원을 이용하면, 47 watts/in 2 출력을 발생시킬 수 있는 가열기는 1450˚F의 일관된 동작출력온도를 생산한다. 연관식(관상형)(tubular) 적외선 가열소자는 인코널 외부슬리브와 상기 슬리브 내부에 마그네슘 산화물로 싸여진 인코널 와이어소자로 구성되며, 원하는 에너지를 제공한다. 연관식 가열기는 탑재가 간단한 냉간 끝단과 상기 슬리브의 각 끝단을 밀봉하는 섬유 세정기를 구비하여 습기를 배출시킨다. 상기 연관식 가열기는 소정 패턴으로 휘어있어 대략 1 내지 3 인치 주형표면 아래로 그리고 대략 1 내지 3인치 간격으로 전기주조 주형의 후방에 합치하며, 또한 상기 연관식 가열기는 상기 주형을 따라 길게 뻗어있어 가열될 상기 주형의 면적을 균일하게 덮는다. 즉, 상기 연관식 가열기는 상기 주형의 후방으로부터 대략 1 내지 3인치 이격되어 상기 주형의 후방에 합치한 상태로 상기 주형을 따라 길게 뻗어 있어 상기 주형의 후방에 균일한 커버리지(coverage)를 제공한다.
열전대는 주형두께가 평균인 지점에서 상기 주형의 전방표면(전면)(fronr surface)상에 설치되어 온도를 감지하고 연관식 가열소자를 조절한다. "크로스-파이어(cross-fire)" 관련문제(하나의 가열소자가 또 다른 가열소자와 마주하고 그 설정치를 넘어 반대쪽 가열기를 구동시키는 문제)를 해결하기 위해, 각각의 가열소자는 전압조정기와 결합된 고체상태 릴레이를 이용하여 별개로 조절된다. 열전대를 각각의 가열소자에 연결시킴으로써, 하나의 가열기가 인접한 가열소자를 오버라이드하기 시작하면, 상기 열전대는 그 가열기의 전압을 감소시키도록 프로그래밍된 고체상태 조절기에 경보를 발하여 단선을 방지한다. 이와 같이, 가열기 어레이는 온도를 균일하고 일정하게 하며, 각각의 주형 형상에 특정되며, 또한 새로운 주형 형상을 이용할 때 용이하게 교환할 수 있도록 휴대가능하다. 그래서, 가장 바람직한 가열 소스는 이동식 부품을 구비하지 않으며, 소음, 열 및 연기등 잠재적인 오염 문제가 없다.

추가로 흑색 흡수체는 상기 전기주조 주형에 의해 흡수되는 열을 균형있게 하여 특히 복잡한 하부컷 형상에서 외피 또는 셸 두께를 균일하게 형성한다. 예상외의 온도를 견딜수 있는 검정색 페인트가 장치의 후방에 칠해져 열전이를 촉진시킨다. 니켈은 0.11의 복사능을 가지는 반면, 광택성 검정 페인트표면은 0.86의 복사능을 갖는다. 가소성 외피 또는 셸은 가능한한 적은 파우더를 이용하여 가능한한 균일한 두께, 보통은 대략 0.025 내지 0.040 인치의 두께로 각각의 셸을 주조하기 때문에, 주형의 열균형이 필요하다. 이는 보통 서모그라피 기술을 이용하는데, 먼저 주형 후방표면(후면)(back surface)으로 부터의 거리와 가열소자의 형상을 조정하고, 최종적으로 두개의 x치수 및 y치수에서 인치 별 두께에 대해 외피 또는 셸을 분할하여 측정한다. 미세조절의 열균형은 다른 명암의 그레이 스케일 페인트칠을 주형 후방표면에 함으로써 얻어질 수 있음을 알수 있다. 특히, 얇게 형성할 주형영역(이는 전기주조되는 복잡한 외형에 기인함)에, 그리고 외피 또는 셸이 거의 또는 전혀 필요하지 않은 예컨데 최종 제품 또는 주변모서리의 구멍에서 다듬어지는 "낭비" 영역에, 밝은 회색으로 페인트칠을 하면 열 흡수율을 감소시킬 수 있다 (그러므로, 형성된 셸 두께는 적은 양의 파우더 용융에 기인한 것임). 게다가, 주형 온도가 균일해 질수록 최종적으로 주조된 외피 또는 셸의 광택과 색채 범위는 균일해진다.

도 3은 본 발명의 가열기를 도시한 단면도이다. 전기주조된 니켈 주형(10)은 IR 가열기(20)의 하부에 위치한다. IR 가열소자(14)는 바람직하게 주형의 길이를 따라 병렬 배열식으로 뻗어있으며, 그 형상은 몇 인치 아래로 떨어져 주형 표면에 합치하여 열을 균일하게 제공하도록 형성된다. 상기 가열기는 바람직하게 지지용 외부프레임(12), 에너지를 구비하여 이를 주형표면으로 향하게 하는 반사차폐물(16), 및 K-양모 절연층(18)을 추가로 포함한다. 상기 가열기는 그 무게가 가벼워 필요시 다른 주형 형상으로의 교환이 용이하다.

빠른 냉각 싸이클을 제공하기 위해, 바람직하게는 증발 냉각을 이용한다. 상기 증발냉각은 주변공기 특히, 계절적인 극단상태(여름철 가열)를 이용하여 예상밖의 종래 문제점을 해결한다. 주형에 물을 쇄도시키는 지저분함을 최소화하기 위해, 주조 셸을 포함한 고온의 전기주조 주형에는 냉각수를 분사노즐(Binks 또는 DeVilbis 등)을 통해 원자화시키는 100 psi의 공기가 분사된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 분사노즐을 주형 형상에 근접할 수 있는 조절가능한 방식으로 설치하여 주형 냉각이 균일해지도록 보장한다. 본 발명의 공기/물 냉각시스템은 공기쇄도탱크를 이용하여 고압의 많은 양을 일정하게 공급한다. 도 4는 증발식 냉각기의 단면을 도시한다. 프레임(22)은 주형의 형상에 따르도록 구성되며, 또한 상기 프레임은 노즐(24)의 열(row)이 상기 프레임의 길이방향으로 설치되도록 구성한다. 바람직하게, 상기 노즐(24)은, 끝단을 포함하는, 주형(10)으로 부터 일정하게 소정거리 만큼 이격되도록 설치되어 상기 주형(10)을 골고루 신속하게 냉각시킨다. 미세 안개형태로 공기와 물을 분사함으로써, 물은 증발되어 뒤범벅은 거의 발생하지 않을 것이다. 그러므로, 로봇은 주형을 조작하여 가열 공정부(A)(도 2 참조)에서 주조 공정부(B)를 거쳐, 다시 가열공정부(A)로, 그리고 최종적으로 냉각 공정부(C)를 거치게 한다. 가열 공정부와 분리된 별개의 공정부에서 분사 노즐이 냉각공정을 수행하게 되면, 노즐수명은 고장 없이 길어지게 된다.

이하에서는, 다시 도 2를 참조하여 공정 순서를 설명한다. 전기주조 니켈 주형의 후방을 검정색으로 페인트칠하여 흡수율을 최적화시키는 반대 방식으로, 상태(1)로 도 2에 도시된 바와 같이, 공정부(A)에서 IR가열 유닛 아래에 전기주조 니켈 주형을 위치시킨다. 상기 IR 가열 소자는 전기주조 주형의 후방과 유사한 형상을 가지며, 상기 주형의 후방과 마주한다(도 3 참조). 열전대는 주형 공동 표면에 부착된다. 상기 주형이 특정 열가소성 물질(열가소성 우레탄, 폴리염화비닐, 열가소성 탄성중합체, 열가소성 올레핀 등)을 주조 하기 위한 최적의 주조 온도에 도달하면 상태(2)로 도 2에 도시된 바와 같이 상기 주형은 주조 공정부(B)로 이동하며, 이때 상기 주형은 열가소성 파우더를 구비한 파우더 박스에 클램핑된다. 주형박스/주형 결합체가 그 주축을 중심으로 회전함에 따라, 뜨거운 주형 표면과 접촉하는 파우더는 용융하여 균일한 가소성 층을 형성한다. 20초 정도 회전시킨 후에, 상기 주형 박스를 상기 주형으로 부터 분리시켜 뒤집으면 초과량의 파우더는 주형 박스안으로 떨어지게 된다. 다음에, 상기 전기주조 주형은, 상태(3)으로 도 2에 도시된 바와 같이 IR 가열 공정부(A)로 뒤로 이동하여 용융 공정(일반적으로 대략 400˚F의 주형 온도)을 완료한다. 대략 10초 정도후에, 상기 주형은, 상태(4)로 도 2에 도시된 냉각 공정부(C)로 이동하며, 여기서 물과 공기로 구성된 안개를 전방과 후반의 양쪽 표면상에 분사시켜 140 내지 150˚F의 스트립 온도까지 주형을 냉각(대략 60초)시킨다. 스트립 온도에 도달하자마자, 상태(5)로 도 2에 도시된 공정부(D)에서 가소성 셸을 주형으로 부터 스트립하고, 새로운 싸이클을 시작한다.

본 발명에서는 증발냉각을 이용한 반면, 잠열(상태변화시 필요한 열)을 이용 한 공정은 어느 것이라도 이용할 수 있으므로 물 뿐만 아니라 액체질소, 드라이아이스, CO₂ 등의 물질를 이용할 수 있다. 분사 노즐 패턴은 주형 외형과 유사하게 노즐 레이아웃의 외형을 형성함으로써 최적화할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 액체 또는 파우더 주조공정을 이용하여 얇은 가소성 외피 또는 셸을 생산하기 위한 방법을 제공한다. 적외선 전기가열을 이용하므로, 주형이 필요 없으며, 도관 및 컨베이어 장치가 줄어들고, 주변환경에 소음과 낭비열을 방출시키지 않는 공정을 제공하게 된다. 그밖에, 본 발명의 흑체 흡수율을 이용한 열 균형 방법은 균일한 주형 온도, 보다 균일한 셸두께와 광택균일성을 제공한다. 게다가, 본 발명은 증발 또는 승화시의 잠열을 이용함으로써 전체 싸이클 시간을 단축시키는 신속한 주형 냉각싸이클을 제공하여 큰 부피의 셸을 생산하는데 필요한 주형과 주형 공정부의 수를 감소시킨다.

상술한 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하려는 것이 아니고 예시의 목적으로 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적사상과 그 기술적 범위내에서, 다양한 실시예들을 변경 또는 부가할수 있을 것이다.

Claims (12)

1. 적외선 에너지를 이용하여 예열하기 위하여 금속 주형을 제1 공정부(a first station)에 위치시키는 단계, 여기서 상기 금속 주형은 외형이 형성되어 후방표면과 전방표면을 가지며, 병렬 배열로 구성된 복수의 연관식(tubular) 전기 적외선 가열소자로부터 상기 적외선 에너지가 상기 금속 주형의 상기 후방표면에 인가되고, 여기서 상기 가열소자들 각각은 상기 금속 주형의 상기 후방표면과 모양을 합치하기 위하여 일정 패턴으로 휘어 있고, 상기 후방표면으로부터 이격되며, 또한, 상기 금속 주형은 상기 가열소자 배열(array)에 대하여 회전하지 않는;

   상기 금속 주형을 제2 공정부(a second station)로 이동시켜 상기 예열된 금속 주형 전방표면상에 가소성 물질을 주조하는 단계;

   상기 금속 주형을 다른 위치로 이동시켜, 적외선 에너지를 이용하여 균일한 층 내로 상기 가소성 물질을 용융시키는 단계, 여기서 상기 적외선 에너지는 상기 연관식 전기 적외선 가열소자들의 병렬 배열에 의해 상기 금속 주형의 상기 후방표면으로 인가되는 적외선 에너지로 구성되는;

   상기 금속 주형을 제3의 공정부(a third station)로 이동시켜, 증발식 냉각을 이용하여 상기 금속 주형을 냉각시키는 단계; 및

   상기 금속주형으로부터 주조 가소성 물품을 제거하는 단계를 포함하며,

   여기서 상기 복수의 연관식 전기 적외선 가열소자를 포함하는 상기 배열은 상기 금속 주형의 후방표면으로부터 1 내지 3인치 이격되며, 상기 복수의 연관식 전기 적외선 가열소자들은 상기 금속 주형의 후방표면으로부터 1 내지 3인치 이격된 상태로 상기 금속 주형의 후방표면을 따라 길게 뻗어있어 상기 금속 주형의 상기 후방표면에 균일한 커버리지(coverage)를 제공함을 특징으로 하는, 가소성 물품의 생산방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 증발식 냉각은 상기 금속 주형을 미세 안개형태의 공기 및 물과 접촉시키는 것을 특징으로 하는 가소성 물품의 생산방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 적외선 가열소자들은 1275 내지 2000 ˚F의 온도범위에서 동작하는 것을 특징으로 하는 가소성 물품의 생산방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 적외선 에너지의 흡수율을 향상시키기 위하여 상기 금속 주형을 피복물로 피복하는 것을 특징으로 하는 가소성 물품의 생산방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 피복을 상기 금속주형에 수행하여 상기 적외선 에너지의 흡수율을 정하는 것을 특징으로 하는 가소성 물품의 생산방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   균일한 층 내로 상기 가소성 물품을 용융시키는 상기 다른 위치는 상기 제1 공정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가소성 물품의 생산방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 증발식 냉각은 잠열을 이용하는 것을 특징으로 하는 가소성 물품의 생산방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 잠열은 증발시 발생하는 것을 특징으로 하는 가소성 물품의 생산방법.
9. 삭제
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 가소성 물질은 열가소성 물질 또는 열경화성 물질인 것을 특징으로 하는 가소성 물품의 생산방법.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 가소성물질은 우레탄, 비닐, 올레핀, 아크릴, 스티렌, 열가소성 탄성중합체, 폴리술폰, 폴리이미드, 폴리페닐렌 옥사이드, 폴리아미드, 에폭시, 및 그의 혼합물을 포함한 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 가소성 물품의 생산방법.
12. 외형이 형성되어 후방표면을 가지며 주조 가소성 물질을 수용하기 위한 금속 주형;

    복수의 몰딩(molding) 공정부들(stations);

    상기 금속 주형을 원하는 주조 온도로 가열하기 위해 상기 복수의 몰딩 공정부들 중 하나에 위치하여 병렬 배열로 구성된 복수의 연관식(tubular) 전기 적외선 가열소자, 여기서 상기 가열소자들 각각은 상기 주형의 상기 후방표면과 모양을 합치하기 위하여 일정 패턴으로 휘어 있으며, 상기 후방표면으로부터 이격되고, 상기 후방표면에 열을 제공하며, 또한, 상기 금속 주형은 상기 가열소자 배열(array)에 대하여 회전하지 않는; 및

    상기 복수의 몰딩 공정부들 중 다른 하나에 위치한 잠열 시스템을 구비한 냉각장치를 포함하며,

    여기서 상기 복수의 연관식 전기 적외선 가열소자를 포함하는 상기 배열은 상기 주형의 후방표면으로부터 1 내지 3 인치 이격되고, 상기 복수의 연관식 전기 적외선 가열소자들은 상기 금속 주형의 후방표면으로부터 1 내지 3인치 이격된 상태로 상기 주형의 후방표면을 따라 길게 뻗어서 상기 주형의 상기 후방표면에 균일한 커버리지(coverage)를 제공함을 특징으로 하는, 가소성 물품으로서 주조되는 물품용 장치.

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