KR101120291B1

KR101120291B1 - 주형용 벤트 및 주형

Info

Publication number: KR101120291B1
Application number: KR1020040107987A
Authority: KR
Inventors: 쿠니앙드레; 슈미트제럴드; 노왁에릭; 기어스죠지허버트앙리
Original assignee: 더 굿이어 타이어 앤드 러버 캄파니
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2012-03-06
Also published as: KR20050062439A; BRPI0405413A; EP1543932A1; DE602004005407D1; JP2005178383A; CN1628947A; JP4669276B2; EP1543932B1; CN1308127C; US6871831B1

Abstract

주형 캐비티를 갖는 주형용 벤트는 메인 본체내에 수용되고 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 축방향으로 그내에서 왕복 운동가능한 밸브 부재를 포함한다. 슬리브는 주형 벽내에 장착되고 실리콘과 같은 팽창제를 포함한다. 주형 온도의 상승은 팽창제를 팽창시키고 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 밸브 부재를 이동시킨다. 외부의 환형 그루브는 슬리브내에 제공되어, 슬리브가 주형 벽내에 가압되어 삽입될 때 변위된 주형 벽 물질을 수용한다. 주형 벽내의 슬리브에 억지 끼워맞춤이 된다. 슬리브와 밸브는 공기가 개방 위치에서 새나가도록 구성된다. 밸브 부재는 밸브 부재에 대해 가압하는 주형 캐비티내의 물질에 의해 폐쇄 위치로 이동된다.

Description

주형용 벤트 및 주형{MOLD VENT}

도 1은 본 발명에 따른 벤트 조립체의 분해 사시도,

도 2는 폐쇄 위치에서 도시한 조립된 벤트를 통한 종단면도,

도 3은 도 4에 도시한 위치로부터 90°회전한 조립된 벤트를 통한 종단면도,

도 4는 주형의 측벽 영역내에 부분적으로 삽입된 조립된 벤트의 측면도,

도 5는 주형의 측벽 영역내에 완전히 삽입된 조립된 벤트의 일부를 도시한 부분 측면도,

도 6은 주형 측벽 영역내에 완전히 삽입된 조립된 벤트의 일부로서, 벤트 밸브가 완전히 개방 위치에 있는 상태를 도시한 부분 측면도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 주형 벤트 12 : 벤트 메인 본체

14 : 밸브 부재 18 : 벤트 시트

21 : 관통 구멍 22, 24 : 환형 숄더

28, 30, 32 : 오리피스 36 : 저장소

본 발명은 일반적으로 성형 제품을 형성할 때 이용되는 주형용 벤트(vent for mold)에 관한 것으로, 특히 타이어 주형용 벤트에 관한 것이지만, 그것에 한정되지는 않는다.

타이어와 같은 고무 제품의 성형시에, 고온 주형 고무와 접촉하는 타이어 표면의 초기 가열에 의해, 내부 성형 압력의 영향하에서 국부적인 고무 유동이 일어난다. 경화하는 타이어 표면의 모든 부분이 주형과 접촉하고, 이에 따라 주형의 세부 사항에 대한 완전한 임프레션(impression)과 함께 타이어가 가황 처리되도록, 미가공된 타이어 카커스(green tire carcass)와 고온 주형 사이에 갇힐 수 있는 공기의 포켓(pocket)을 배출시키기 위해 배기 단계를 필요로 한다.

이에 따라, 다양하게 구성된 주형 벤트가 제안되고 있고, 상술한 목적을 성취하는데 이용되고 있다. 하나의 방법은 내부면에 수직인 주형 벽을 관통하여 천공된 작은 직경의 구멍을 사용하는 것이다. 또 다른 통상적인 방법은 주형 벽을 통해 도입된 작은 구멍을 갖는 튜브를 포함하는 "인서트 벤트(insert vent)"를 이용하는 것이다. 일단 갇힌 공기가 구멍을 통해 배기되면, 고무는 벤트를 통해 유동을 개시한다. 그러나, 작은 직경의 구멍은 고무가 신속하게 경화되어 벤트 구멍을 틀어막고 주형을 밀봉하는 것을 보장한다. 타이어 경화 공정이 완료된 후, 타이어 표면에 여전히 부착된 고무 플러그는 타이어가 주형으로부터 배출될 때 벤트 구멍 밖으로 끌어당겨진다.

이러한 고무 플러그는 성형된 타이어의 시각적인 매력을 손상시키고, 보통 트리밍(trimming)에 의해 제거된다. 그러나, 트리밍 작업은 시간 소모적이고 완성된 타이어의 원치 않는 비용을 추가시킨다.

종종 부딪히는 또 다른 문제점은, 타이어가 주형으로부터 배출될 때 이러한 고무 플러그가 끊어져 벤트 구멍을 차단하는 것이다. 차단된 벤트 구멍은 즉시 식별할 수 없으며 그 후 수반되는 성형 불량을 야기할 수 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위해서, "스프루리스(sprueless)" 벤트는 갇힌 공기를 배출가능하게 하지만 고무 유동을 거의 방지한다. 미국 특허 제 4,492,554 호 및 제 4,347,212 호에는 이러한 "스프루리스" 벤트의 예가 개시되어 있다. 이러한 공지된 벤트는 코일 스프링에 의해 보통 개방 유지되어 공기 통로를 허용하는 밸브를 포함한다. 이 밸브는 스프링 장력에 대한 밸브 헤드부를 밸브 시트와의 고정 결합부로 이동시키는 고무를 유동시켜 폐쇄된다.

작동이 양호하지만, 이러한 기존의 벤트 장치에 의해 해결되지 않은 어떠한 문제점이 남아 있다. 기존의 벤트 장치에 의해 재발하는 하나의 문제점은, 벤트 슬리브(vent sleeve)가 부착되는 주형 벽으로부터 시간이 경과함에 따라 이동되는 경향이 있다는 것이다. 다른 예로서, 이러한 벤트를 포함하는 주형을 세척할 때 문제점이 존재할 수 있다. 세척은 보통 플라스틱 가루(plastic grit)와 같은 부드러운 연마 재료로 주형 표면에 분사함으로써 이루어진다. 그러나, 세척 작업시 종래의 벤트가 개방되기 때문에, 세척 매질이 벤트에 들어가 차단될 수 있다.

영국 특허 공개 공보 제 GB 2,339,163 A 호에는 세척 매질이 벤트내로 통과할 때 발생하는 문제점을 극복하려는 공지된 벤트의 다른 실시예가 개시되어 있다. 이 특허 출원에는 제 1 폐쇄 수단(가압 스프링)이 날씨가 추울 때 벤트를 폐쇄하는 제 2 폐쇄 수단과 조합하여 이용되는 벤트 장치가 개시되어 있다. 이러한 기계식 폐쇄 시스템은 종래 기술에 비해 개량된 것이지만 제조시 비교적 비용이 들고 복잡하다. 더욱이, 이 벤트 장치는 벤트 슬리브가 주형 벽으로부터 시간이 경과함에 따라 이동되는 것을 방지하지 못한다.

따라서, 개방시 효율적으로 공기를 배출하지만 세척 처리시 벤트 장해물을 회피할 수 있는 벤트 플러그 시스템(vent plug system)을 산업에서 필요로 한다. 또한, 적당한 벤트 시스템은 제조, 결합 및 주형내에의 이용, 및 필요하다면 교체가 비교적 단순하고 저가일 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 주형 캐비티(mold cavity)를 갖는 주형용 벤트는, 벤트 메인 본체와, 이 벤트 메인 본체내에 배치되고, 이 메인 본체내의 점성 물질의 팽창에 의해 이동되어 벤트 밸브 부재가 폐쇄 위치로부터 개방 위치까지 벤트 메인 본체에 대해 이동하게 하는 벤트 밸브 부재를 포함하도록 제공된다. 본 발명의 다른 실시예는 팽창하는 점성 물질인 실리콘으로 구성된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 개선된 배기 구멍을 갖는 주형은, 주형 벽에 의해 형성된 주형 캐비티와, 이 주형 벽내에 수용된 벤트 메인 본체와, 이 벤트 메인 본체의 일부내에 수용되는 점성 물질과, 이 벤트 메인 본체내에 배치되어 벤트 밸브 부재가 폐쇄 위치로부터 개방 위치까지 벤트 메인 본체에 대해 이동하게 하는 벤트 밸브 부재를 갖도록 제공된다. 점성 물질의 팽창은 벤트 메인 본체와 그것이 부착되는 주형 벽 사이의 간섭식 끼워맞춤(interference fit)을 견고하게 한다.

본 발명은 예를 이용하여 첨부한 도면을 참조하여 기술될 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예는 주형 벽 영역내에 배치하기 위한 주형 벤트 또는 벤트 플러그(10)를 포함하도록 도시되어 있다. 주형 벤트(10)는 벤트 메인 본체(12)와, 벤트 폐쇄 부재(14)(본원에서는 "밸브 부재"로 구분 없이 지칭함)를 구비한다. 벤트 메인 본체(12)는 메인 본체의 내부를 통해 공기 배출 통로를 제공하기 위한 양단부가 개방된 대체로 관형 구조체 또는 슬리브이다. 성형 표면에 배치된 단부를 나타내는 벤트 메인 본체(12)의 상단부(16)에는, 내부가 원추형인 벤트 시트(18)가 있다. 외부가 상보적인 원추형인 벤트 폐쇄면(20)이 밸브 부재(14)상에 배치된다. 벤트 폐쇄면(20)과 벤트 시트(18)의 상보적인 원추형 표면이 메인 본체(12)내의 밸브 부재(14)의 하강 운동에 의해 접합할 때 밸브의 폐쇄가 발생한다. 원추형 시트가 바람직하지만, 본 기술에 공지된 시트 변형예는 본 발명의 범위내에 있도록 의도된다.

축방향 관통 구멍(21)은 벤트 메인 본체(12)를 통해 연장된다. 벤트 메인 본체(12)의 외부 프로파일은 환형 오목부 또는 그루브(26)에 의해 제 2 환형 숄더(annular shoulder)(24)에 의해 분리된 단부(16)에서 환형 숄더(22)를 제공하도록 구성된다. 알 수 있는 바와 같이, 그루브(26)는 구멍내에 벤트 메인 본체의 숄더(22, 24)를 밀착시킴으로써 후방으로 강제된 세그먼트 재료의 잔여분을 수용하는 기능을 한다. 일련의 3개의 오리피스(28, 30, 32)는 메인 본체(12)를 따라 이격되고, 내부 관통 구멍(21)과 연통하도록 본체 측면을 통해 연장된다. 횡방향 카운터 보어(34)는 메인 본체(12)를 통해 오리피스(32)로부터 연장된다. 관통 구멍(21)은 카운터 보어(34)와 하단 개구부(38)로부터 관통 구멍(21)까지 후측으로 저장소(36)를 형성하여 메인 본체(12)의 하단부(40)를 통해 저장소(36)로부터 연장된다. 저장소(36) 및 카운터 보어(34)는 열 에너지원을 받을 때 체적 팽창의 특성을 갖는 본 발명에 따른 팽창제(expansion agent)(42)로 충전된다. 이러한 제제는 실리콘이지만, 본 기술에 공지된 변형된 팽창제가 본 발명에 따라 이용될 수 있다.

밸브 부재(14)는 비교적 큰 직경의 밸브 헤드(44)를 갖는 대체로 관형 구조체이다. 원추형 밸브 시트(20)는 밸브 헤드(44)의 하부측 후방면을 나타낸다. 원추형의 환형 숄더(50)를 따라 밸브 동체부(48)에 반경방향 내측으로 계단 형상으로 되는 원통형 밸브 본체(46)가 밸브 헤드(44)로부터 후방으로 연장된다. 밸브 동체부(48)는 대체로 원통형이고 디스크형 플랜지(52)까지 밸브 부재(14)의 후방 단부에서 외측으로 계단 형상이 된다. 벤트 메인 본체(12) 및 밸브 부재(14)의 구성은, 이에 제한되지는 않지만 강(steel)과 같은 임의의 적당하게 견고한 재료로 이루어진다.

벤트 밸브 부재(14)는 벤트 메인 본체(12)의 축방향 관통 구멍(21)내에 축방향으로 수용된다. 완전히 삽입되었을 때, 도 2 및 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 관통 구멍(21)을 형성하는 내측 측벽과 메인 본체(21) 사이에 갭(54)이 존재한다. 밸브 부재(14)는 밸브 헤드(44)가 메인 본체(12)의 상단부(16)에 대해 완전히 안착되었을 때 저장소(36)내로 단부 플랜지(52)를 연장하기에 충분한 축방향 길이를 갖는다. 바람직하게, 조립된 벤트 플러그의 직경은 2mm 내지 3mm의 범위에 있지만, 적용에 따라서 변경될 수 있다. 축방향 관통 구멍(21)의 후방부는 실리콘과 같은 팽창제로 충전된다. 실리콘 충전물은 개구부(38)로부터 전방으로 연장되어 저장소(36)와 카운터 보어(34)를 충전한다. 실리콘은 도시한 바와 같이 갭(54)의 후방부를 충전하며, 초과된 실리콘 물질은 중간 오리피스(30)를 통해 배출될 수 있다.

벤트 플러그(10)의 실시 및 작동이 도 4 내지 도 6에 도시되어 있다. 벤트 플러그(10)는 주형의 영역(56)내의 소켓 구멍(58)내에 삽입된다. 말렛(mallet)과 같은 적당한 도구를 이용하여 삽입이 이루어질 수 있다. 벤트 플러그(10)는 단부(16)가 주형의 내부면(59)과 동일한 높이에 있을 때까지 소켓 구멍(58)내로 유도된다. 그루브(26)는 소켓 구멍(58)내에 벤트 메인 본체의 숄더(22, 24)를 밀착시킴으로써 후방으로 강제된 임의의 초과된 물질을 수용한다. 그루브는 벤트 플러그를 설치하는데 필요한 힘을 감소시킴으로써 소켓 구멍(58)내의 벤트 플러그의 위치에 대한 유지를 개선한다. 또한, 그루브(26)에 의해 받는 힘을 감소시킴으로써 벤트 플러그의 헤드에서의 손상을 회피한다. 이에 따라, 최소의 삽입력으로 구멍과 벤트 메인 본체 사이의 억지 끼워맞춤(snug fit)이 성취된다. 벤트 메인 본체(12)가 있으므로 장착이 단순해지고 벤트 플러그가 보다 쉽게 경화 표면과 동일한 높이 관계에 있도록 한다. 더욱이, 벤트 메인 본체는 장착시 원추형 안착 표면을 보다 양호하게 보호한다. 소켓 구멍(58)은 최소한의 간섭으로 벤트 플러그를 수용하도록 대체로 크기 설정된다. 벤트 플러그의 완전한 삽입이 도 5에 도시되어 있다. 도시한 위치에서, 환형 숄더(22, 24)는 마찰식 끼워맞춤(friction fit)으로 소켓 구멍(58)의 내부벽에 대해 접한다. 메인 본체(12)의 직경은 소켓 구멍(58)의 직경에 대해 약간 작아서, 메인 본체(12)와 소켓 구멍 측벽 사이에 갭이 형성된다. 도시한 상태에서, 밸브 부재(14)의 밸브 헤드(44)는 메인 본체(12)에 대해 안착되어 그 사이에 유동하는 공기를 차단한다.

벤트 플러그의 치수는 공기의 통로를 허용하는 코일 스프링을 이용하는 종래의 벤트 플러그보다 작을 수 있음이 이해될 것이다. 숄더(22, 24)에 대해 2mm의 직경을 갖는 벤트 플러그가 가능하다. 본 발명의 사용을 통해 보다 작은 치수가 가능하므로, 좁은 영역에서 공기를 보다 양호하게 배기할 수 있다.

온도가 주형내에서 경화 온도까지 상승할 때, 밸브는 도 6에 도시한 위치까지 개방된다. 주형의 가열은 실리콘(42)을 밸브 부재(14)에 대해 팽창하게 한다. 환형 숄더(50)에 대한 실리콘의 팽창은 밸브 부재(14)를 축방향으로 멀리 이동하게 하여, 안착 표면(18, 20)으로부터 시작되는, 밸브 부재(14)와 메인 본체(12) 사이의 공기 경로(60)를 개방한다. 작동시 밸브 부재(14)의 축방향 운동은 대략 0.05mm에 상응한다. 공기 경로(60)는 오리피스(28)에 도달할 때까지 밸브 부재(14)의 외부를 따라 형성된다. 그 후, 공기는 오리피스(28)를 통해 배출되어 주형 구멍(58) 측벽과 벤트 메인 본체(12) 사이의 갭(54)을 따라 후측으로 진행한다. 벤트 플러그의 단부(40)에 도달하자마자, 공기는 주형 구멍(58)내로 흘러서 배기된다.

벤트 메인 본체(12)내의 실리콘이 팽창함으로써, 주형 구멍 측벽에 대해 벤트 메인 본체를 상보적으로 반경방향 외측으로 더욱 밀착시킨다. 그 결과, 주형 플러그의 끼워맞춤이 견고해지고 가열 및 냉각 사이클시 주형 벽으로부터 주형 플러그의 의도하지 않은 추출이 회피된다. 고무 타이어의 성형에 있어서의 벤트의 작동시, 고무가 단부 헤드(44)상에 부딪쳐 밸브 부재(14)를 메인 본체(12)내로 누름으로써 원추형 표면(18, 20)이 안착된 결합 상태로 되어 그 사이의 공기 배기 통로(60)가 폐쇄될 때까지, 갇힌 공기가 개방된 벤트를 통해 배출된다. 벤트 플러그를 폐쇄할 때, 벤트 메인 본체의 원추형 표면(18)과 밸브 부재의 원추형 표면(20)은 완전하게 끼워맞춰지는데, 그 이유는 실리콘의 탄성은 밸브 부재(14)가 실리콘 팽창에 기인하여 대략 0.05mm의 제한된 운동을 갖게 하기 때문이다. 이 제한된 운동은 밸브를 폐쇄할 때 원추형 표면(18, 20)의 조정을 양호하게 한다. 그 후, 실리콘 물질(42)은 실온까지 냉각되어, 주형 내부 표면은 연마 세척과 같은 종래의 수단에 의해 세척되며, 그 사이클은 반복된다.

본 발명의 벤트 플러그는 비교적 적은 구성요소를 포함하는 조립체를 제공함으로써 상기 언급된 목적을 성취한다. 개방된 밸브 부재를 가압하는 복잡하고 비용이 드는 수단이 회피된다. 실리콘 또는 다른 적당한 팽창제를 사용함으로써, 반복되는 열 사이클을 통해 예상대로 기능한다. 게다가, 실리콘의 팽창은 밸브를 개방하는 작용을 할 뿐만 아니라 주형 측벽내의 벤트 메인 본체를 견고하게 한다. 또한, 주형내에서 흐르는 고무가 헤드(44)와 접촉하여 밸브 부재(14)가 메인 본체(12)와 안착된 결합을 강제할 때 밸브는 폐쇄된다. 실온에서, 밸브가 도 2 및 도 3에 나타낸 폐쇄 위치에 있고, 주형 측벽내와 동일한 높이에 있는 벤트 플러그를 갖는 주형 내부 표면을 샌드 블라스팅(sand blasting)하게 한다. 더욱이, 본 발명의 벤트 밸브는 주형의 내부벽과 동일한 높이로 장착되어, 밸브 시트는 성형 표면과 동일한 표면이 된다. 이에 따라, 밸브내에 적은 물질이 이동되어 타이어와 같은 스프루리스 최종 제품이 된다. 스프루(sprue)를 제거함으로써 성형후 제거 비용이 회피되고 최종 제품의 외관을 향상시킨다.

본 발명은 본원에 제공된 상세한 설명에 비추어 변경가능하다. 특정 대표적인 실시예 및 세부 사항을 본 발명을 기술할 목적으로 나타내었지만, 다양한 변경 및 수정이 본 발명의 범위를 일탈함이 없이 본원에서 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백하다. 따라서, 특정 실시예에서 이루어질 수 있는 변경이 첨부한 특허청구범위에 의해 규정된 바와 같이 본 발명의 전체 의도된 범위내에 있음이 이해되어야 한다.

본 발명에 따르면, 비교적 적은 구성요소를 포함하는 조립체를 제공함으로써, 개방된 밸브 부재를 가압하는 복잡하고 비용이 드는 수단을 없앨 수 있다.

Claims

주형 캐비티(mold cavity)를 갖는 주형용 벤트(vent)에 있어서,

벤트 메인 본체와,

상기 벤트 메인 본체 내에 배치된 벤트 밸브 부재를 포함하며,

상기 벤트 밸브 부재는, 상기 벤트 메인 본체 내의 점성 물질의 팽창에 의해, 상기 벤트 메인 본체에 대해 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동하게 되는 것을 특징으로 하는

주형용 벤트.
제 1 항에 있어서,

상기 벤트 메인 본체는 팽창 물질을 포함하는 기다란 슬리브(sleeve)이며,

상기 벤트 메인 본체는, 상기 벤트 메인 본체 안에서 연장하여 상기 개방 위치에 있을 때 공기가 상기 벤트 밸브 부재 주위로 빠져나가게 하는 적어도 하나의 공기 벤트 구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는

주형용 벤트.
제 2 항에 있어서,

상기 슬리브는 상기 공기 벤트 구멍에 대해 상기 팽창 물질의 격리 수납(isolated containment)을 위한 구획부(compartment)을 포함하는 것을 특징으로 하는

주형용 벤트.
제 1 항에 있어서,

상기 벤트 밸브 부재는 상기 폐쇄 위치와 상기 개방 위치 사이에서 왕복 이동하고,

상기 팽창 물질은 체적이 팽창하여 상기 벤트 밸브 부재가 상기 개방 위치로 이동하게 하고, 체적이 수축하여 상기 벤트 밸브 부재가 상기 폐쇄 위치로 복귀하게 하는 것을 특징으로 하는

주형용 벤트.
통기를 개선시킨 주형에 있어서,

주형 벽에 의해 적어도 부분적으로 한정된 주형 캐비티와,

상기 주형 벽 내에 수용된 벤트 메인 본체와,

상기 벤트 메인 본체의 적어도 일부분 안에 포함된 점성 물질과,

상기 벤트 메인 본체 내에 배치된 벤트 밸브 부재를 포함하며,

상기 벤트 밸브 부재는, 상기 벤트 메인 본체 내의 상기 점성 물질의 팽창에 의해, 상기 벤트 메인 본체에 대해 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동하게 되는 것을 특징으로 하는

주형.